DE102021117654B3

DE102021117654B3 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021117654B3
Application number: DE102021117654.9A
Authority: DE
Inventors: Dennis Achenbach; Manuel Geisinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-07-08
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2022-05-19
Anticipated expiration: 2041-07-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) zur Nachbehandlung des Abgases sowie eine elektrische Heizeinrichtung (3) zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungsrichtung (2) verfügt, wobei der elektrischen Heizeinrichtung (3) zumindest zeitweise elektrischer Strom mit einer bestimmten Spannung zugeführt wird, um eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) zu erhöhen. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest zeitweise ein Kalibrieren der elektrischen Heizeinrichtung (3) durchgeführt wird, indem eine Temperatur der elektrischen Heizeinrichtung gezielt mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit verändert wird, wobei die vorgegebene Geschwindigkeit derart gewählt wird, dass eine eine Veränderung eines elektrischen Widerstands der Heizeinrichtung (3) bewirkende Gefügeänderung der Heizeinrichtung (3) auftritt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases sowie eine elektrische Heizeinrichtung zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung verfügt, wobei der elektrischen Heizeinrichtung zumindest zeitweise elektrischer Strom mit einer bestimmten Spannung zugeführt wird, um eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu erhöhen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2016 224 711 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines elektrisch beheizbaren Katalysators in einem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors mit zumindest einem Wabenkörper, der von einem Abgasstrom durchströmt ist, und mit zumindest einem dem Wabenkörper in Durchströmungsrichtung des Abgases vorgelagerten elektrisch beheizbaren Heizleiter, wobei durch das Beaufschlagen des Heizleiters mit einem elektrischen Strom eine Aufheizung des Heizleiters erreicht wird, wobei der Heizleiter abhängig von der Umgebungstemperatur des Heizleiters elektrisch beheizt wird, wobei der Heizleiter derart elektrisch beheizt wird, dass die Verweilzeit der Temperatur des Heizleiters in einem durch eine erste untere Grenztemperatur T_G1U und eine obere Grenztemperatur T_G1O definierten Temperaturbereich begrenzt ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere einen effizienten Betrieb der elektrischen Heizeinrichtung sicherstellt.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass zumindest zeitweise ein Kalibrieren der elektrischen Heizeinrichtung durchgeführt wird, indem eine Temperatur der elektrischen Heizeinrichtung gezielt mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit verändert wird, wobei die Geschwindigkeit derart gewählt wird, dass eine eine Veränderung eines elektrischen Widerstands der Heizeinrichtung bewirkende Gefügeänderung der Heizeinrichtung auftritt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also einem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments weist die Antriebseinrichtung das Antriebsaggregat auf. Dem Antriebsaggregat wird während eines Betriebs der Antriebseinrichtung zumindest zeitweise Kraftstoff und Frischgas zugeführt, wobei das Frischgas zumindest zeitweise Frischluft enthält. Zusätzlich kann das Frischgas Abgas aufweisen, sofern eine Abgasrückführung realisiert ist, bei welcher das von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas zumindest teilweise wieder in das Antriebsaggregat zurückgeführt wird, nämlich als Bestandteil des Frischgases.
Während des Betriebs des Antriebsaggregats fällt Abgas an, welches in Richtung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs abgeführt wird. Da in dem von dem Antriebsaggregat erzeugten Abgas Schadstoffe enthalten sind, wird das Abgas vor dem Entlassen in die Außenumgebung zunächst der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführt. In der Abgasnachbehandlungseinrichtung werden die Schadstoffe zumindest teilweise in ungefährlichere Produkte umgesetzt. Erst nach dem Durchlaufen der Abgasnachbehandlungseinrichtung wird das Abgas in die Au-ßenumgebung abgeführt.
Die Abgasnachbehandlungseinrichtung liegt beispielsweise als Fahrzeugkatalysator vor, insbesondere als Drei-Wege-Katalysator, Oxidationskatalysator, NOx-Speicherkatalysator oder als SCR-Katalysator. Sie kann jedoch auch als Partikelfilter, insbesondere als Otto-Partikelfilter oder als Diesel-Partikelfilter ausgestaltet sein. Eine Umwandlungsrate der Abgasnachbehandlungseinrichtung, mit welcher die Schadstoffe in die ungefährlicheren Produkte umgesetzt werden, hängt von einer Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung ab. Üblicherweise weist die Umwandlungsrate bei einer bestimmten Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung ein Optimum auf. Bei einer Temperatur, welche kleiner ist als die Betriebstemperatur, liegt eine geringere Umwandlungsrate vor, welche mit in Richtung der Betriebstemperatur steigender Temperatur ansteigt.
Aus diesem Grund ist der Abgasnachbehandlungseinrichtung die elektrische Heizeinrichtung zugeordnet, mittels welcher die Abgasnachbehandlungseinrichtung beheizbar beziehungsweise aufheizbar ist. Das bedeutet, dass die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung mithilfe der Heizeinrichtung erhöht werden kann, nämlich indem der Heizeinrichtung elektrischer Strom zugeführt wird. Die elektrische Heizeinrichtung liegt beispielsweise in Form eines elektrischen Heizleiters vor beziehungsweise weist einen solchen zumindest auf. In jedem Fall besteht die Heizeinrichtung beziehungsweise der Heizleiter aus Metall, insbesondere aus Eisen oder einer Eisenlegierung, vorzugsweise aus Stahl.
Die elektrische Heizeinrichtung kann zum unmittelbaren oder zum lediglich mittelbar Aufheizen der Abgasnachbehandlungsrichtung vorgesehen und ausgestaltet sein. Im Falle des unmittelbaren Aufheizens steht die Heizeinrichtung vorzugsweise in Wärmeübertragungsverbindung mit der Abgasnachbehandlungseinrichtung, insbesondere ist die Heizeinrichtung an der Abgasnachbehandlungsrichtung angeordnet, sodass von der Heizeinrichtung bereitgestellte Wärme konduktiv auf die Abgasnachbehandlungseinrichtung übertragen wird.
Das lediglich mittelbare Übertragen der Wärme erfolgt insbesondere über das Abgas. Hierzu ist die Heizeinrichtung stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet, nämlich derart, dass mit ihr das Abgas beziehungsweise ganz allgemein ein Fluid aufheizbar ist, welches nachfolgend der Abgasnachbehandlungsrichtung zugeführt wird beziehungsweise die Abgasnachbehandlungseinrichtung durchströmt. Das bedeutet, dass die von der Heizeinrichtung bereitgestellte Wärme zunächst auf das Abgas beziehungsweise das Fluid übertragen und über dieses der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführt wird.
Vorzugsweise wird die Heizeinrichtung stets dann zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung verwendet, wenn die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung kleiner ist als die Betriebstemperatur und ein Betreiben des Antriebsaggregats erfolgt oder zu erwarten ist. Auf diese Art und Weise wird auch bei einem Kaltstart der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Antriebsaggregats eine hinreichende Umwandlungsrate für die in dem Abgas enthaltenen Schadstoffe erzielt.
Zur Reduzierung eines Kraftstoffverbrauchs kann es vorgesehen sein, das Antriebsaggregat beziehungsweise die Antriebseinrichtung zumindest zeitweise in einem Schubbetrieb zu betreiben. In dem Schubbetrieb ist das Antriebsaggregat mit einer Radachse des Kraftfahrzeugs antriebstechnisch gekoppelt, es wird ihm jedoch kein Kraftstoff zugeführt. Bei einer von null verschiedenen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs schleppt insoweit die Radachse das Antriebsaggregat mit. Hierdurch wird von dem Antriebsaggregat Frischgas, insbesondere Frischluft, in Richtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung beziehungsweise durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung hindurch gefördert. Dies führt zu einer Verringerung der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung, sodass diese unter Umständen unter die Betriebstemperatur absinkt. Auch in diesem Fall kann ein Aufheizen der Abgasnachbehandlungseinrichtung mittels der Heizeinrichtung erfolgen.
Die mithilfe der Heizeinrichtung erzielbare Temperatur beziehungsweise Heizleistung hängt von der Spannung des der Heizeinrichtung zugeführten elektrischen Stroms sowie dem elektrischen Widerstand der Heizeinrichtung ab. Die Spannung entspricht üblicherweise einer Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs und ist insoweit nicht oder lediglich in geringem Maße beeinflussbar. Der Widerstand der Heizeinrichtung weist zunächst einen Ausgangswert auf. Während des Betriebs der Antriebseinrichtung kann es jedoch zu einer Veränderung des elektrischen Widerstands der Heizeinrichtung kommen, nämlich insbesondere durch eine Veränderung eines Materialgefüges der Heizeinrichtung beziehungsweise des Heizleiters.
Wird die Heizeinrichtung nämlich auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt und anschließend zumindest zeitweise langsam abgekühlt, so kann es zu einer Veränderung des (metallischen) Heizleiters beziehungsweise der Heizeinrichtung kommen. Diese Veränderung des Gefüges wirkt sich auf den elektrischen Widerstand aus. Grundsätzlich ist die Veränderung des Gefüges zwar zumindest teilweise reversibel. Zunächst beeinflusst sie jedoch den Widerstand der Heizeinrichtung und entsprechend dessen Nennleistung und folglich die mithilfe der Heizeinrichtung erzielbare Temperatur. Die Veränderung des Gefüges tritt insbesondere innerhalb eines bestimmten Temperaturfensters auf, wenn nämlich die Temperatur der Heizeinrichtung sich mit einer zu niedrigen Geschwindigkeit durch das Temperaturfenster bewegt. Die Veränderung des Materialgefüges tritt insbesondere durch die Ausbildung einer Alpha-Strich-Phase auf.
Es könnte nun beispielsweise vorgesehen sein, während eines Betriebs der Antriebseinrichtung stets darauf zu achten, dass die Temperatur der Heizeinrichtung das Temperaturfenster hinreichend rasch durchläuft, um die Änderung des Materialgefüges zu verhindern. Dies ist jedoch energieintensiv, da hierzu üblicherweise ein zusätzliches Betreiben der Heizeinrichtung notwendig ist.
Es wird daher vorgeschlagen, den Widerstand der Heizeinrichtung von Zeit zu Zeit neu einzustellen beziehungsweise zu kalibrieren. Hierzu wird zumindest zeitweise die Temperatur der Heizeinrichtung gezielt mit der vorgegebenen Geschwindigkeit verändert, insbesondere reduziert. Die Geschwindigkeit ist derart gewählt, dass die Gefügeänderung der Heizeinrichtung auftritt, sodass sich der elektrische Widerstand der Heizeinrichtung verändert. Die Geschwindigkeit wird hierbei derart gewählt, dass sich der Widerstand in Richtung des Ausgangswerts verändert, insbesondere bis auf den Ausgangswert, sodass nach dem Kalibrieren der Widerstand dem Ausgangswert entspricht oder zumindest nahezu entspricht. Unter der Geschwindigkeit ist insbesondere ein Gradient der Temperatur über der Zeit zu verstehen.
Vorzugsweise wird vor dem Kalibrieren oder zu Beginn des Kalibrierens der Widerstand der Heizeinrichtung ermittelt, insbesondere gemessen. Entspricht der Widerstand einem Sollwert beziehungsweise dem Ausgangswert, so wird die vorgegebene Geschwindigkeit gleich einer ersten Geschwindigkeit gesetzt. Weicht hingegen der Widerstand von dem Sollwert ab, so wird die vorgegebene Geschwindigkeit auf eine von der ersten Geschwindigkeit verschiedene zweite Geschwindigkeit gesetzt. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass die zweite Geschwindigkeit umso weiter von der ersten Geschwindigkeit entfernt liegt, je größer die Differenz zwischen dem gemessenen Widerstand und dem Sollwert ist.
Insgesamt ist es also vorgesehen, die Antriebseinrichtung zunächst ohne Rücksicht auf eine mögliche Gefügeänderung der Heizeinrichtung zu betreiben. Das bedeutet, dass während des Betriebs der Antriebseinrichtung die Heizeinrichtung zumindest zeitweise derart betrieben wird, dass sich eine solche Gefügeänderung in einem gewissen Ausmaß einstellt und sich entsprechend der elektrische Widerstand von dem Sollwert beziehungsweise Ausgangswert entfernt. Folglich weicht der Widerstand der Heizeinrichtung nachfolgend von dem Sollwert ab.
Von Zeit zu Zeit ist es daher vorgesehen, die Temperatur der elektrischen Heizeinrichtung gezielt mit der vorgegebene Geschwindigkeit zu verändern, um erneut die Gefügeänderung bewirken, nämlich derart, dass nach dem gezielten Verändern der Temperatur der Widerstand dem Sollwert entspricht. Folglich wird die Geschwindigkeit, mit welcher das gezielte Verändern der Temperatur erfolgt, derart gewählt, dass sich der elektrische Widerstand durch das Kalibrieren in Richtung des Sollwerts verändert beziehungsweise dass nach dem Verändern der Temperatur der Widerstand gleich dem Sollwert ist.
Insoweit ist von Zeit zu Zeit das Kalibrieren der Heizeinrichtung beziehungsweise des elektrischen Widerstands der Heizeinrichtung auf den Sollwert oder zumindest in Richtung des Sollwerts vorgesehen. Hierdurch wird ohne energieintensive Maßnahmen sichergestellt, dass die Heizeinrichtung stets die gewünschte Heizleistung beziehungsweise die gewünschte Temperatur erreicht. Während des Veränderns der Temperatur wird die Heizeinrichtung zumindest zeitweise und falls notwendig mit elektrischem Strom beaufschlagt, um die vorgegebene Geschwindigkeit einzuhalten. Ist also die Geschwindigkeit, mit welcher die Temperatur sich verändert, insbesondere sich verringert, zu groß, so wird die Heizeinrichtung zum Einhalten der vorgegebenen Geschwindigkeit mit elektrischem Strom beaufschlagt, nämlich derart, dass die Geschwindigkeit der vorgegebenen Geschwindigkeit entspricht.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verändern der Temperatur derart erfolgt, dass ein bestimmtes Temperaturfenster innerhalb einer bestimmten Zeitspanne von der Temperatur durchlaufen wird. Das gezielte Verändern der Temperatur erfolgt insoweit insbesondere innerhalb des Temperaturfensters, bevorzugt ausschließlich innerhalb des Temperaturfensters. Das Temperaturfenster ist von einem Material der Heizeinrichtung abhängig und insoweit materialspezifisch.
Das Temperaturfenster wird nach unten von einem ersten Temperaturgrenzwert und nach oben von einem zweiten Temperaturgrenzwert begrenzt. Das Temperaturfenster liegt insoweit zwischen dem ersten Temperaturgrenzwert und dem zweiten Temperaturgrenzwert. Beispielsweise beträgt der erste Temperaturgrenzwert zwischen 350 °C und 400 °C, zwischen 360 °C und 390 °C oder zwischen 370 °C und 380 °C, die genannten Werte jeweils eingeschlossen. Der zweite Temperaturgrenzwert liegt vorzugsweise zwischen 510 °C und 560 °C, zwischen 520 °C und 550 °C oder zwischen 530 °C und 540 °C, die genannten Werte wiederum eingeschlossen.
Die Zeitspanne wird in Abhängigkeit von der vorgegebenen Geschwindigkeit ermittelt. Entspricht die vorgegebene Geschwindigkeit der ersten Geschwindigkeit, so wird die Zeitspanne gleich einer ersten Zeitspanne gewählt. Entspricht die vorgegebene Geschwindigkeit hingegen der zweiten Geschwindigkeit, so wird die bestimmte Zeitspanne gleich einer von der ersten Zeitspanne verschiedenen zweiten Zeitspanne gesetzt. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht auf vorteilhafte Art und Weise ein Kalibrieren der Heizeinrichtung, sodass stets die gewünschte Heizleistung abgerufen werden kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Temperatur der Heizeinrichtung während des Kalibrierens derart eingestellt wird, dass sie entlang eines vorgegebenen Temperaturverlaufs verläuft. In dem Temperaturverlauf ist der Verlauf einer Solltemperatur über der Zeit erfasst. Während des Kalibrierens der Heizeinrichtung beziehungsweise während des Veränderns der Temperatur der Heizeinrichtung wird dafür gesorgt, dass die Temperatur der in dem Temperaturverlauf festgelegten Solltemperatur in Abhängigkeit von der Zeit entspricht. Insoweit erfolgt das Verändern der Temperatur der elektrischen Heizeinrichtung derart, dass die Temperatur den Temperaturverlauf abfährt. Das Einstellen der Temperatur der Heizeinrichtung erfolgt hierzu vorzugsweise gesteuert und/oder geregelt.
Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht ein besonders genaues Kalibrieren der Heizeinrichtung. Beispielsweise sind unterschiedliche Temperaturverläufe hinterlegt, aus welchen in Abhängigkeit von dem gemessenen Widerstand der Heizeinrichtung ein bestimmter Temperaturverlauf ausgewählt und als der vorgegebenen Temperaturverlauf herangezogen wird. Entspricht also beispielsweise der Widerstand dem Sollwert, so wird ein erster Temperaturverlauf als vorgegebener Temperaturverlauf verwendet. Weicht hingegen der Widerstand von dem Sollwert ab, so wird ein zweiter Temperaturverlauf als vorgegebenen Temperaturverlauf verwendet. Hierdurch wird eine besonders hohe Genauigkeit des Kalibrierens erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der elektrische Widerstand der Heizeinrichtung gemessen wird und die Zeitspanne anhand einer Abweichung des gemessenen Widerstands von einem Sollwert bestimmt wird. Auf eine solche Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Die Zeitspanne wird hierbei derart bestimmt, dass nach dem Kalibrieren der Heizeinrichtung, insbesondere nach dem Durchlaufen des bestimmten Temperaturfensters durch die Temperatur, der Widerstand der Heizeinrichtung gleich dem Sollwert oder zumindest nahezu gleich dem Sollwert ist. Hierdurch ist ein besonders energieeffizienter Betrieb der Heizeinrichtung umgesetzt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass elektrische Anschlüsse der Heizeinrichtung über elektrische Versorgungsverbindungen an ein Steuergerät elektrisch angeschlossen sind, wobei eine an der Heizeinrichtung anliegende Spannung von dem Steuergerät mittels von den Versorgungsverbindungen separaten Messleitungen gemessen wird, die einerseits an das Steuergerät und andererseits an die Anschlüsse elektrisch angeschlossen sind. Die Heizeinrichtung verfügt über die elektrischen Anschlüsse, über welche sie elektrisch an das Steuergerät angeschlossen ist. Die elektrische Anbindung der Anschlüsse der Heizeinrichtung an das Steuergerät erfolgt über die Versorgungsverbindungen. Die Versorgungsverbindungen umfassen vorzugsweise zumindest elektrische Versorgungsleitungen und - optional - zusätzlich Anschlüsse der Leitungen, über welche diese einerseits an das Steuergerät und andererseits an die Heizeinrichtung elektrisch angeschlossen sind. Die Versorgungsleitungen und ihre Anbindungen an das Steuergerät und die Heizeinrichtung weisen jeweils einen elektrischen Widerstand auf, der durch einen Ersatzwiderstand beschrieben werden kann.
Zur Diagnose der Heizeinrichtung und der Versorgungsverbindungen kann es beispielsweise vorgesehen sein, während des Betriebs der Heizeinrichtung, also während eines Zuführens von elektrischem Strom von dem Steuergerät zu der Heizeinrichtung, seitens des Steuergeräts die an den Versorgungsverbindungen anliegende elektrische Spannung und/oder eine Stromstärke des des durch die Versorgungsverbindungen fließenden elektrischen Stroms zu messen. Hierdurch kann es jedoch zu recht großen Messungenauigkeiten kommen.
Daher ist es vorgesehen, nicht oder zumindest nicht nur seitens und mittels des Steuergeräts die an den Versorgungsverbindungen anliegende Spannung zu messen, sondern vielmehr die an der Heizeinrichtung anliegende Spannung. Hierzu ist das Steuergerät über von den Versorgungsverbindungen separate Messleitungen elektrisch an die Heizeinrichtung angeschlossen. Die Messleitungen sind also separat von den Versorgungsverbindungen einerseits an das Steuergerät und andererseits an die Heizeinrichtung elektrisch angeschlossen. Hierdurch ist ein Vierleiteranschluss der Heizeinrichtung an das Steuergerät umgesetzt und das Messen der an der Heizeinrichtung anliegenden Spannung wird mittels einer Vierleitermessung vorgenommen.
Durch diese Vorgehensweise wird verhindert, dass ein Leitungswiderstand der Versorgungsleitungen und/oder ein Anschlusswiderstand der elektrischen Anbindung der Versorgungsleitungen an das Steuergerät und/oder die Heizeinrichtung das Messen der an der Heizeinrichtung anliegenden Spannung beeinflussen. Vielmehr wird die Spannung äußerst präzise ermittelt. Da gleichzeitig die Stromstärke des durch die Heizeinrichtung fließenden elektrischen Stroms bekannt ist beziehungsweise gemessen wird, kann auf einfache Art und Weise der Widerstand der Heizeinrichtung ermittelt werden, nämlich aus der Spannung und der Stromstärke. Mithilfe der Vierleitermessung ist eine äußerst genaue Bestimmung des Widerstands umgesetzt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kalibrieren der elektrischen Heizeinrichtung bei deaktiviertem Antriebsaggregat vorgenommen wird. Bei deaktiviertem Antriebsaggregat erzeugt dieses kein Abgas, sodass sich auch die Temperatur der Heizeinrichtung verringert, sofern sie nicht mit elektrischem Strom beaufschlagt wird. Bei vollständig deaktiviertem Antriebsaggregat, also während eine Kraftstoffzufuhr zu dem Antriebsaggregat unterbrochen ist, liegen besonders reproduzierbare Bedingungen für das Kalibrieren vor, sodass dieses entsprechend mit hoher Genauigkeit erfolgt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zum Verändern der Temperatur die Heizeinrichtung mit einem von dem Abgas verschiedenen Fluid angeströmt wird. Das Fluid weist hierbei bevorzugt eine bekannte Temperatur auf. Beispielsweise handelt es sich bei dem Fluid um Frischluft beziehungsweise Umgebungsluft, welche der Außenumgebung der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Kraftfahrzeugs entnommen wird. Hierdurch ist ein besonders effektives Verändern der Temperatur, insbesondere ein besonders effektives Abkühlen der Heizeinrichtung, realisiert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Fluid Frischluft verwendet wird, die mittels einer Fluidfördereinrichtung aus einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung zu der Heizeinrichtung gefördert wird. Die Fluidfördereinrichtung wird insoweit während des Kalibrierens der Heizeinrichtung betrieben, um die Heizeinrichtung mit dem Fluid beziehungsweise mit Frischluft zu Beaufschlagen. Bei der Fluidfördereinrichtung handelt es sich beispielsweise um einen Verdichter, insbesondere einen elektrisch angetriebenen Verdichter, oder um eine Sekundärluftpumpe oder dergleichen. Die beschriebene Vorgehensweise ermöglicht ein äußerst genaues Kalibrieren der Heizeinrichtung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Heizeinrichtung vor dem Verändern der Temperatur zunächst auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt wird, insbesondere durch Zuführen von elektrischem Strom und/oder durch Betreiben des Antriebsaggregats. Das Aufheizen der Heizeinrichtung wird selbstverständlich lediglich dann vorgenommen, falls es notwendig ist, also die Temperatur der Heizeinrichtung kleiner ist als die bestimmte Temperatur. In diesem Fall wird die Heizeinrichtung aufgeheizt, bis ihre Temperatur der bestimmten Temperatur entspricht. Die bestimmte Temperatur entspricht beispielsweise dem zweiten Temperaturgrenzwert, welcher das Temperaturfenster nach oben begrenzt, oder ist größer als dieser. Insoweit wird die Heizeinrichtung zumindest bis auf eine obere Begrenzung des Temperaturfensters aufgeheizt, vorzugsweise jedoch sogar über diese hinaus. Hierdurch kann ein besonders gezieltes Kalibrieren der Heizeinrichtung vorgenommen werden.
Das Aufheizen der Heizeinrichtung erfolgt beispielsweise, indem der Heizeinrichtung elektrischer Strom zugeführt wird. Das bedeutet, dass das Aufheizen der Heizeinrichtung mittels der Heizeinrichtung selbst erfolgt. Zusätzlich oder alternativ wird das Antriebsaggregat derart betrieben, dass die Heizeinrichtung von dem mittels des Antriebsaggregats erzeugten Abgases aufgeheizt wird. Besonders bevorzugt erfolgt das Aufheizen durch eine Kombination der beiden beschriebenen Maßnahmen. Insgesamt ermöglicht die beschriebene Vorgehensweise ein genaues Kalibrieren der Heizeinrichtung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach dem Unterschreiten eines Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der Heizeinrichtung der elektrische Widerstand der Heizeinrichtung gemessen und bei einem Abweichen des gemessenen Widerstands von dem Sollwert die Heizeinrichtung auf die bestimmte Temperatur erwärmt und anschließend die Temperatur der Heizeinrichtung erneut zum Erzielen der Gefügeänderung gezielt mit der vorgegebene Geschwindigkeit verändert wird. In anderen Worten wird das Kalibrieren der Heizeinrichtung wiederholt, sofern nach dem Kalibrieren der elektrische Widerstand der Heizeinrichtung weiterhin von dem Sollwert abweicht.
Vorzugsweise wird das Kalibrieren wiederholt, bis der elektrische Widerstand mit dem Sollwert übereinstimmt. Beispielsweise ist es hierbei vorgesehen, das Verändern der Temperatur mit unterschiedlichen vorgegebenen Geschwindigkeiten durchzuführen. Insoweit wird nach jedem Kalibrieren der Widerstand gemessen und mit dem Sollwert verglichen. In Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem gemessenen Widerstand und dem Sollwert wird die jeweilige vorgegebene Geschwindigkeit ermittelt und das Kalibrieren unter Verwendung dieser ermittelten vorgegebenen Geschwindigkeit wiederholt. Vorzugsweise erfolgt das Wiederholen, bis eine bestimmte Anzahl an Wiederholungen erreicht ist oder bis der gemessene Widerstand dem Sollwert entspricht. Hierdurch wird ein besonders hohe Genauigkeit des Kalibrierens erzielt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung zur Nachbehandlung des Abgases sowie eine elektrische Heizeinrichtung zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungsrichtung verfügt, und wobei die Antriebseinrichtung dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, der elektrischen Heizeinrichtung zumindest zeitweise elektrischen Strom mit einer bestimmten Spannung zuzuführen, um eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung zu erhöhen.
Dabei ist die Antriebseinrichtung weiter dazu vorgesehen und ausgestaltet, zumindest zeitweise ein Kalibrieren der elektrischen Heizeinrichtung durchzuführen, indem eine Temperatur der elektrischen Heizeinrichtung gezielt mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit verändert wird, wobei die vorgegebene Geschwindigkeit derart gewählt ist, dass eine eine Veränderung eines elektrischen Widerstands der Heizeinrichtung bewirkende Gefügeänderung der Heizeinrichtung auftritt.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige

1 eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Antriebsrichtung für ein Kraftfahrzeug, nämlich ein Steuergerät sowie eine elektrisch an das Steuergerät angeschlossene Heizeinrichtung.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Antriebseinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Antriebseinrichtung 1 verfügt über ein hier nicht dargestelltes Antriebsaggregat, mittels welchem ein auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichtetes Antriebsdrehmoment bereitstellbar ist. Während des Betriebs des Antriebsaggregats fällt Abgas an, welches einer Abgasnachbehandlungseinrichtung 2 zugeführt wird. Weiterhin liegt eine Heizeinrichtung 3 zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungsrichtung 2 vor. Elektrische Anschlüsse 4 und 5 der Heizeinrichtung 3 sind über Versorgungsverbindungen 6 und 7 an ein Steuergerät 8 der Antriebseinrichtung 1 angeschlossen, nämlich an Anschlüsse 9 und 10 des Steuergeräts 8.
Zur Anbindung der Versorgungsverbindungen 6 und 7 an die Heizeinrichtung 3 und das Steuergerät 8 verfügen die Versorgungsverbindungen 6 und 7 jeweils über erste Anschlüsse 11 und 12 sowie über zweite Anschlüsse 13 und 14. Die Anschlüsse 11 und 13 beziehungsweise 12 und 14 sind über Versorgungsleitungen 15 und 16 der Versorgungsverbindungen 6 und 7 elektrisch aneinander angeschlossen. Für die Versorgungsverbindungen 6 und 7 sind Ersatzwiderstände 17, 18, 19, 20, 21 und 22 dargestellt. Die Ersatzwiderstände 17 und 20 beschreiben hierbei den elektrischen Widerstand zwischen dem Steuergerät 8 beziehungsweise dessen Anschlüssen 9 und 10 und den Versorgungsleitungen 15 und 16, die Ersatzwiderstände 18 und 21 den elektrischen Widerstand der Versorgungsleitungen 15 und 16 und die Ersatzwiderstände 19 und 22 den elektrischen Widerstand der Anbindung der Versorgungsleitungen 15 und 16 an die Heizeinrichtung 3 beziehungsweise deren Anschlüsse 4 und 5.
Weiterhin verfügt die Antriebseinrichtung 1 über Messleitungen 23 und 24, die einerseits an das Steuergerät 8 und andererseits an die Anschlüsse 4 und 5 der Heizeinrichtung 3 elektrisch angeschlossen sind. Die Messleitungen 3 und 4 dienen der Messung der an den Anschlüssen 4 und 5 anliegenden Spannung. Hierdurch ist eine Vierleitermessung der Spannung realisiert. Es ist vorgesehen, sowohl die Spannung mithilfe der Vierleitermessung zu messen als auch eine Stromstärke des durch die Heizeinrichtung 3 fließenden elektrischen Stroms zu bestimmen beziehungsweise zu messen. Aus der gemessenen Spannung und der gemessenen Stromstärke wird anschließend der elektrische Widerstand der Heizeinrichtung 3 ermittelt.
Weicht der ermittelte Widerstand von einem Sollwert ab, so wird ein Kalibrieren der Heizeinrichtung 3 beziehungsweise des Widerstands vorgenommen. Das Kalibrieren erfolgt derart, dass der Widerstand in Richtung des Sollwerts verändert wird, insbesondere bis auf den Sollwert. Hierzu wird die Temperatur der Heizeinrichtung 3 ausgehend von einer Ausgangstemperatur in Richtung einer niedrigeren Zieltemperatur verändert, nämlich mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit ist hierbei derart gewählt, dass eine Gefügeänderung der Heizeinrichtung 3 auftritt, welche wiederum zu einer Veränderung des elektrischen Widerstands der Heizeinrichtung 3 führt. Konkret wird die Geschwindigkeit derart gewählt, dass sich der Widerstand der Heizeinrichtung 3 in Richtung des Sollwerts beziehungsweise bis auf den Sollwert verändert, nämlich durch das Auftreten der Gefügeänderung.
Das Kalibrieren der Heizeinrichtung beziehungsweise deren Widerstandswerts wird zumindest zeitweise beziehungsweise von Zeit zu Zeit durchgeführt. Beispielsweise erfolgt sie bei deaktiviertem Antriebsaggregat, also beispielsweise während eines Schubbetriebs des Antriebsaggregats oder nach einem Betriebsende des Antriebsaggregats. Bei deaktiviertem Antriebsaggregats fällt kein Abgas an, welches das Kalibrieren der Heizeinrichtung 3 beeinflussen könnte. Insoweit wird mit der beschriebenen Vorgehensweise ein besonders effektives und genaues Kalibrieren der Heizeinrichtung 3 erzielt, sodass ein äußerst effizientes Betreiben der Antriebseinrichtung 1 umgesetzt ist.
Bezugszeichenliste

1: Antriebseinrichtung
2: Abgasnachbehandlungseinrichtung
3: Heizeinrichtung
4: Anschluss
5: Anschluss
6: Versorgungsverbindung
7: Versorgungsverbindung
8: Steuergerät
9: Anschluss
10: Anschluss
11: 1. Anschluss
12: 1. Anschluss
13: 2. Anschluss
14: 2. Anschluss
15: Versorgungsleitung
16: Versorgungsleitung
17: Ersatzwiderstand
18: Ersatzwiderstand
19: Ersatzwiderstand
20: Ersatzwiderstand
21: Ersatzwiderstand
22: Ersatzwiderstand
23: Messleitung
24: Messleitung

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) zur Nachbehandlung des Abgases sowie eine elektrische Heizeinrichtung (3) zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungsrichtung (2) verfügt, wobei der elektrischen Heizeinrichtung (3) zumindest zeitweise elektrischer Strom mit einer bestimmten Spannung zugeführt wird, um eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zeitweise ein Kalibrieren der elektrischen Heizeinrichtung (3) durchgeführt wird, indem eine Temperatur der elektrischen Heizeinrichtung gezielt mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit verändert wird, wobei die vorgegebene Geschwindigkeit derart gewählt wird, dass eine eine Veränderung eines elektrischen Widerstands der Heizeinrichtung (3) bewirkende Gefügeänderung der Heizeinrichtung (3) auftritt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verändern der Temperatur der elektrischen Heizeinrichtung (3) derart erfolgt, dass ein bestimmtes Temperaturfenster innerhalb einer bestimmten Zeitspanne von der Temperatur durchlaufen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Heizeinrichtung (3) während des Kalibrierens derart eingestellt wird, dass sie entlang eines vorgegebenen Temperaturverlaufs verläuft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand der Heizeinrichtung (3) gemessen wird und die Zeitspanne anhand einer Abweichung des gemessenen Widerstands von einem Sollwert bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrieren der elektrischen Heizeinrichtung (3) bei deaktiviertem Antriebsaggregat vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verändern der Temperatur die Heizeinrichtung (3) mit einem von dem Abgas verschiedenen Fluid angeströmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Frischluft verwendet wird, die mittels einer Fluidfördereinrichtung aus einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung (1) zu der Heizeinrichtung (3) gefördert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (3) vor dem Verändern der Temperatur zunächst auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Unterschreiten eines Temperaturschwellenwerts durch die Temperatur der Heizeinrichtung (3) der elektrische Widerstand der Heizeinrichtung (2) gemessen und bei einem Abweichen des gemessenen Widerstands von dem Sollwert die Heizeinrichtung (3) auf die bestimmte Temperatur erwärmt und anschließend die Temperatur der Heizeinrichtung (3) erneut zum Erzielen der Gefügeänderung gezielt mit der vorgegebenen Geschwindigkeit verändert wird.
Antriebseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (1) über ein Abgas erzeugendes Antriebsaggregat, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) zur Nachbehandlung des Abgases sowie eine elektrische Heizeinrichtung (3) zum Aufheizen der Abgasnachbehandlungsrichtung (3) verfügt, und wobei die Antriebseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, der elektrischen Heizeinrichtung (3) zumindest zeitweise elektrischen Strom mit einer bestimmten Spannung zuzuführen, um eine Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) weiter dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, zumindest zeitweise ein Kalibrieren der elektrischen Heizeinrichtung (3) durchzuführen, indem eine Temperatur der elektrischen Heizeinrichtung gezielt mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit verändert wird, wobei die vorgegebene Geschwindigkeit derart gewählt wird, dass eine eine Veränderung eines elektrischen Widerstands der Heizeinrichtung (3) bewirkende Gefügeänderung der Heizeinrichtung (3) auftritt.