-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Volumenstroms eines Kühlmittels zum Kühlen eines elektrischen Antriebsstrangs für ein eine elektronische Recheneinrichtung aufweisendes Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
-
Die
EP 1 515 417 A2 offenbart eine gekapselte elektrische Maschine, vorzugsweise gehäuselose Traktionsmaschine, mit einem aus einem Blechpaket aufgebauten Stator, mit einer rotierenden Welle mit einem darauf befestigten, aus einem Blechpaket aufgebauten Rotor, wobei mehrere axiale Kühlkanäle zur Führung eines fluidförmigen Kühlmediums im Statorblechpaket und Rotorblechpaket gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Einstellen eines Volumenstroms eines Kühlmittels zum Kühlen eines elektrischen Antriebsstrangs für ein eine elektronische Recheneinrichtung aufweisendes Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass das Kraftfahrzeug besonders effizient betrieben werden kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Einstellen eines Volumenstroms eines Kühlmittels zum Kühlen eines elektrischen Antriebsstrangs für ein eine elektronische Recheneinrichtung aufweisendes Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen, insbesondere zum Steuern und Regeln, eines Volumenstroms eines Kühlmittels zum Kühlen eines elektrischen Antriebsstrangs für ein eine elektronische Recheneinrichtung aufweisendes Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, Nutzkraftwagen oder als Lastkraftwagen ausgebildet. Der Volumenstrom des Kühlmittels kann insbesondere als Kühlmittelvolumenstrom bezeichnet werden. Unter der elektronischen Recheneinrichtung kann insbesondere eine Steuer- und Regeleinrichtung des Kraftfahrzeugs, insbesondere des elektrischen Antriebsstrangs, verstanden werden.
-
Das Kraftfahrzeug ist mittels des elektrischen Antriebsstrangs antreibbar. Der elektrische Antriebsstrang weist wenigstens eine elektrische Maschine auf. Vorzugsweise weist der elektrische Antriebsstrang wenigstens einen insbesondere als Inverter bezeichneten Wechselrichter auf. Beispielweise umfasst der elektrische Antriebsstrang wenigstens ein Getriebe.
-
Die elektrische Maschine weist beispielsweise einen mit einem Gehäuse verbundenen Stator und einen Rotor auf. Mittels der elektrischen Maschine kann eine elektrische Leistung in eine mechanische Leistung umgewandelt werden, wodurch der Rotor von dem Stator angetrieben werden kann und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator drehbar ist. Die elektrische Leistung kann beispielsweise von einem, insbesondere elektrischen, Energiespeicher, beispielsweise einer Traktionsbatterie, des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Über den Rotor kann die elektrische Maschine wenigstens ein Drehmoment, insbesondere zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, bereitstellen. Somit kann das Kraftfahrzeug vorzugsweise mittels der elektrischen Maschine angetrieben werden. Beispielsweise ist das Kraftfahrzeug als batterieelektrisches Fahrzeug oder als Hybrid-Fahrzeug ausgebildet.
-
Das Kühlmittel ist zum Kühlen des elektrischen Antriebsstrangs, insbesondere der elektrischen Maschine und/oder des Wechselrichters und/oder des Getriebes, vorgesehen. Dies bedeutet, dass mittels des Kühlmittels Wärme von dem elektrischen Antriebsstrang abgeführt werden kann, wodurch der elektrische Antriebsstrang gekühlt werden kann. Beispielsweise weist der elektrische Antriebsstrang wenigstens einen von dem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal auf, wobei der elektrische Antriebsstrang infolge des Durchströmens des Kühlkanals von dem Kühlmittel kühlbar ist. Vorzugsweise ist das Kühlmittel eine Flüssigkeit.
-
Um das Kraftfahrzeug besonders effizient antreiben beziehungsweise betreiben zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein erster Wert des Volumenstroms in Abhängigkeit von einer Temperatur, insbesondere einer Eingangstemperatur, des Kühlmittels eingestellt wird, wenn eine einen aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe kleiner ist als ein vorgegebener, erster Schwellenwert, und ein von dem ersten Wert unterschiedlicher, insbesondere gegenüber dem ersten Wert größerer, zweiter Wert des Volumenstroms in Abhängigkeit von der Temperatur, insbesondere der Eingangstemperatur, des Kühlmittels eingestellt wird, wenn die den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe größer ist als ein vorgegebener, gegenüber dem ersten Schwellenwert größerer, zweiter Schwellenwert. Dies bedeutet, dass der Volumenstrom des Kühlmittels in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels, insbesondere der Eingangstemperatur, und in Abhängigkeit von der den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierenden Größe eingestellt wird. Dabei ist es vorgesehen, dass der jeweilige Wert des Volumenstroms in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels, insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung, aus einer jeweiligen in einem Speicher der elektronischen Recheneinrichtung gespeicherten Kennlinie abgerufen wird. Mit anderen Worten ausgedrückt sind in dem Speicher der elektronischen Recheneinrichtung eine erste Kennlinie und eine zweite Kennlinie gespeichert sind, wobei der erste Wert aus der ersten Kennlinie und der zweite Wert aus der zweiten Kennlinie abgerufen wird. Die jeweilige Kennlinie kann insbesondere als Volumenstromkennlinie bezeichnet werden.
-
Darunter kann insbesondere Folgendes verstanden werden: In dem Speicher der elektronischen Recheneinrichtung sind beispielsweise eine von der Temperatur des Kühlmittels abhängende, erste Volumenstromkennlinie des Volumenstroms des Kühlmittels und eine von der ersten Volumenstromkennlinie unterschiedliche, von der Temperatur des Kühlmittels abhängende, zweite Volumenstromkennlinie des Volumenstroms des Kühlmittels gespeichert. Wenn die den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe kleiner ist als der vorgegebene, erste Schwellenwert, wird der Volumenstrom des Kühlmittels in Abhängigkeit von der ersten Volumenstromkennlinie eingestellt, wobei insbesondere ein Einstellen des Volumenstroms in Abhängigkeit von der zweiten Kennlinie unterbleibt. Mit anderen Worten ausgedrückt wird wenn die den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe den ersten Schwellenwert unterschreitet, der Volumenstrom des Kühlmittels entsprechend der ersten Volumenstromkennlinie eingestellt. Wenn die den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe größer ist als ein vorgegebener, gegenüber dem ersten Schwellenwert größerer, zweiter Schwellenwert, wird der Volumenstrom des Kühlmittels in Abhängigkeit von der zweiten Volumenstromkennlinie eingestellt, wobei insbesondere das Einstellen des Volumenstroms in Abhängigkeit von der ersten Kennlinie unterbleibt. Mit anderen Worten ausgedrückt wird wenn die den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe den zweiten Schwellenwert überschreitet, der Volumenstrom des Kühlmittels entsprechend der zweiten Volumenstromkennlinie eingestellt.
-
Unter der den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs kann insbesondere eine beliebige Größe des elektrischen Antriebsstrangs beziehungsweise eine beliebige Information des elektrischen Antriebsstrangs verstanden werden. Beispielweise ist die den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe eine Temperatur, insbesondere eine Bauteiltemperatur, des elektrischen Antriebsstrangs. Beispielweise ist die den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe eine einen aktuellen Leistungsverlust des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe. Dies bedeutet, dass die den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe eine aktuelle Verlustleistung des elektrischen Antriebsstrangs, insbesondere der elektrischen Maschine, sein kann. Beispielweise ist die den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe eine einen aktuellen Betriebszustand, insbesondere einen Fehlerzustand, des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe. Beispielweise kann unter dem aktuellen Betriebszustand ein aktivierter und/oder ein deaktivierter Zustand des elektrischen Antriebsstrangs verstanden werden. Vorzugsweise steht in dem deaktivierten Zustand eine Abtriebswelle des elektrischen Antriebsstrangs still, wodurch das Antreiben des Kraftfahrzeugs mittels des elektrischen Antriebsstrangs unterbleibt. Vorzugsweise wird die Abtriebswelle in dem aktivierten Zustand mittels der elektrischen Maschine angetrieben. Dies bedeutet, dass die Abtriebswelle in dem aktivierten Zustand rotiert und somit nicht stillsteht. In dem aktivierten Zustand kann das Kraftfahrzeug mittels des elektrischen Antriebsstrangs angetrieben werden. Daher kann die den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe eine den Stillstand des elektrischen Antriebsstrangs beziehungsweise der Abtriebswelle charakterisierende Größe sein. Dies bedeutet, dass der jeweilige Wert des Volumenstroms in Abhängigkeit davon eingestellt werden kann, ob der elektrische Antriebsstrang beziehungsweise die Abtriebswelle stillsteht oder nicht stillsteht, das heißt rotiert. Somit kann eine Anforderung des Volumenstroms des Kühlmittels und damit insbesondere der Volumenstrom bedarfsgerecht eingestellt werden.
-
Darunter, dass die jeweilige Kennlinie in dem Speicher der elektronischen Recheneinrichtung gespeichert ist, kann insbesondere verstanden werden, dass die jeweilige Kennlinie in der elektronischen Recheneinrichtung hinterlegt ist.
-
Die erste Volumenstromkennlinie kann insbesondere als Mindestvolumenstromkennlinie bezeichnet werden. Somit kann der erste Wert insbesondere als Mindestwert des Volumenstroms bezeichnet werden. Dies bedeutet, dass durch das Einstellen des ersten Werts ein Mindestvolumenstromwert des Volumenstroms eingestellt werden kann.
-
Die zweite Volumenstromkennlinie kann insbesondere als Maximalvolumenstromkennlinie beziehungsweise als Höchstvolumenstromkennlinie bezeichnet werden. Somit kann der zweite Wert als Höchstwert beziehungsweise als Maximalwert des Volumenstroms bezeichnet werden. Dies bedeutet, dass durch das Einstellen des zweiten Werts ein Höchstvolumenstrom beziehungsweise ein Maximalvolumenstrom des Volumenstroms eingestellt werden kann. Beispielweise ist eine maximale Pumpenleistung einer Pumpe vorgesehen, um den Volumenstrom gemäß der Maximalvolumenstromkennlinie einzustellen.
-
Unter der Eingangstemperatur des Kühlmittels kann beispielsweise eine Temperatur verstanden werden, welche das Kühlmittel beim Einströmen in den elektrischen Antriebsstrang, insbesondere in den Kühlkanal, aufweist. Somit kann das Kühlmittel beispielsweise über einen Eingang in den elektrischen Antriebsstrang beziehungsweise in den Kühlkanal einströmen und über einen, bezogen auf eine Strömungsrichtung des den elektrischen Antriebsstrangs insbesondere den Kühlkanal, durchströmenden Kühlmittels, stromab des Eingangs angeordneten Ausgang aus dem elektrischen Antriebsstrang, insbesondere dem Kühlkanal, abgeführt werden. Der Eingang und der Ausgang sind jeweils von dem Kühlmittel durchströmbar. Beispielsweise wird an einer Wärmeübertragungsstelle die Wärme des elektrischen Antriebsstrangs, insbesondere wenigstens eines Bauteils des elektrischen Antriebsstrangs von dem elektrischen Antriebsstrang insbesondere dem wenigstens einen Bauteil, abgeführt und dem Kühlmittel zugeführt. Vorzugsweise ist die Wärmeübertragungsstelle bezogen auf die Strömungsrichtung stromab des Eingangs angeordnet. Vorzugsweise ist die Wärmeübertragungsstelle bezogen auf die Strömungsrichtung stromauf des Ausgangs angeordnet.
-
Darunter, dass der jeweilige Schwellenwert vorgegeben ist, kann insbesondere verstanden werden, dass der jeweilige Schwellenwert, insbesondere gezielt, festgelegt oder vordefiniert ist beziehungsweise wird.
-
Beispielweise kann die den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe ein Effektivwert einer elektrischen Stromstärke eines aktuellen Stromflusses des elektrischen Antriebsstrangs, insbesondere der elektrischen Maschine, sein. Unter dem Effektivwert der elektrischen Stromstärke kann insbesondere ein quadratischer Mittelwert der elektrischen Stromstärke verstanden werden. Der Effektivwert der elektrischen Stromstärke kann insbesondere als „Ampere-Root-Mean Square-Wert“ bezeichnet werden. Unter dem aktuellen Stromfluss des elektrischen Antriebsstrangs kann insbesondere ein aktueller elektrischer Strom des elektrischen Antriebsstrangs, insbesondere der elektrischen Maschine, verstanden werden.
-
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Um eine volle Leistung des elektrischen Antriebsstrangs, insbesondere der elektrischen Maschine, bereitstellen zu können, kann es erforderlich sein, den elektrischen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs, insbesondere des batterieelektrischen Fahrzeugs oder des Hybrid-Fahrzeugs, bestmöglich zu kühlen. Dies kann beispielsweise im Volllastbetrieb oder in einem Fehlerfall des elektrischen Antriebsstrangs, insbesondere der elektrischen Maschine, besonders relevant sein. Im Teillastbetrieb der elektrischen Maschine und/oder beim Segeln ist eine Kühlungsanforderung der elektrischen Maschine beziehungsweise des elektrischen Antriebsstrangs üblicherweise geringer als in dem Volllastbetrieb. Dies bedeutet, dass in dem Teillastbetrieb üblicherweise weniger Wärme abzuführen ist als in dem Volllastbetrieb.
-
Bei einem herkömmlichen Verfahren zum Betreiben des elektrischen Antriebsstrangs beziehungsweise zum Kühlen des elektrischen Antriebsstrangs kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass der Volumenstrom des Kühlmittels nicht bedarfsgerecht gestaltet wird, sondern beispielsweise ein maximaler Kühlmitteldurchfluss, insbesondere dauerhaft, eingestellt wird. Dies bedeutet, dass der Volumenstrom des Kühlmittels beispielsweise in dem Volllastbetrieb und in dem Teillastbetrieb gleich groß ist. Dies bedeutet, dass bei dem herkömmlichen Verfahren, insbesondere bei aktivierter Zündung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise bei geschlossenen Batterieschützen, eine Kühlmittelpumpe des Kraftfahrzeugs mit maximaler Leistung betrieben wird. Dadurch kann ein Energiebedarf des Kraftfahrzeugs besonders hoch sein, wodurch das Kraftfahrzeug besonders ineffizient betrieben werden kann. Ferner kann es bei einem herkömmlichen Verfahren vorgesehen sein, den Volumenstrom des Kühlmittels einzustellen, ohne einen, insbesondere genauen, Betriebspunkt des elektrischen Antriebsstrangs, insbesondere der elektrischen Maschine, zu berücksichtigen. Dies bedeutet, dass beispielsweise keine genauen Kenntnisse über vorliegende Bedingungen und Grenzen in dem elektrischen Antriebsstrang beziehungsweise der elektrischen Maschine berücksichtigt werden können. Somit kann bei dem herkömmlichen Verfahren nicht flexibel der aktuelle Betriebszustand des elektrischen Antriebsstrangs zum Einstellen des Volumenstroms des Kühlmittels berücksichtigt werden. Dadurch kann der elektrische Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs besonders hoch sein, wodurch das Kraftfahrzeug besonders ineffizient betrieben werden kann.
-
Demgegenüber wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Volumenstrom des Kühlmittels in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels und in Abhängigkeit von der den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierenden Größe eingestellt. Dies bedeutet, dass beim Einstellen des Volumenstroms des Kühlmittels der aktuelle Betriebszustand des elektrischen Antriebsstrangs berücksichtigt werden kann. Dadurch kann ein bedarfsgerechter Kühlmitteldurchfluss des elektrischen Antriebsstrangs, insbesondere des Kühlkanals, realisiert werden. Dadurch ist es möglich in dem Teillastbetrieb und/oder beim Segeln den Volumenstrom des Kühlmittels und somit den Kühlmitteldurchfluss gegenüber dem Volllastbetrieb zu reduzieren. Dadurch kann eine Leistung beziehungsweise ein Leistungsverbrauch eines Kühlsystems des Kraftfahrzeugs, insbesondere der Kühlmittelpumpe, besonders reduziert werden. Dadurch kann ein Energieverbrauch beziehungsweise ein Energiebedarf des Kraftfahrzeugs besonders gering gehalten werden. Dadurch kann das Kraftfahrzeug besonders effizient angetrieben beziehungsweise betrieben werden. Mit anderen Worten ausgedrückt kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens stets eine optimale Kühlung des elektrischen Antriebsstrangs bei besonders effizient angesteuerter Kühlmittelpumpe realisiert werden. Dadurch kann eine Gesamteffizienz des Kraftfahrzeugs besonders verbessert werden.
-
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass ein gegenüber dem ersten Wert größerer und gegenüber dem zweiten Wert kleinerer, dritter Wert des Volumenstroms des Kühlmittels eingestellt wird, wenn die den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs charakterisierende Größe größer als der erste Schwellenwert und kleiner als der zweite Schwellenwert ist. Dies bedeutet, dass sich beispielweise zwischen den Kennlinien, insbesondere fei, bewegt werden kann, insbesondere in Abhängigkeit von spezifizierten Eingangsgrößen.
-
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der zweite Wert des Volumenstroms des Kühlmittels eingestellt wird, wenn ein Fehlerzustand des elektrischen Antriebsstrangs detektiert wird.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Volumenstrom des Kühlmittels in Abhängigkeit von wenigstens einer Bauteiltemperatur eines Bauteils des elektrischen Antriebsstrangs eingestellt wird.
-
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der zweite Wert des Volumenstroms des Kühlmittels eingestellt wird, wenn eine Bauteiltemperatur des Stators und/oder des Rotors und/oder eines Wechselrichters und/oder eines Zwischenkreiskondensators einen vorgegebenen Temperaturschwellenwert überschreitet.
-
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Kühlmittel, dessen Volumenstrom eingestellt wird, Wasser umfasst. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass das Kühlmittel, dessen Volumenstrom eingestellt wird, ein Öl ist.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine 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.
-
Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Teilschnittansicht eines Kraftfahrzeugs, welches mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens betreibbar ist; und
- 2 ein schematisches Verfahrensdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- 3 ein schematisches Verfahrensdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Veranschaulichung eines Einstellvorgangs jeweiliger Werte eines Volumenstroms eines Kühlmittels; und
- 4 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung jeweiliger Kennlinien eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer schematischen Teilschnittansicht ein Kraftfahrzeug 10, welches vorzugsweise als batterieelektrisches Fahrzeug oder als Hybrid-Fahrzeug ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen elektrischen Antriebsstrang 11 auf, welcher wenigstens eine elektrische Maschine 12 umfasst. Mittels der elektrischen Maschine 12 ist das Kraftfahrzeug 10 antreibbar.
-
Die elektrische Maschine 12 weist einen Stator 14 und einen Rotor 16 auf. Der Rotor 16 ist um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator 14 drehbar. Über den Rotor 16 kann ein Drehmoment von der elektrischen Maschine 12 bereitgestellt werden, mittels welchem das Kraftfahrzeug 10 angetrieben werden kann.
-
Das Kraftfahrzeug 10 weist wenigstens zwei Räder 18 auf, wobei das Kraftfahrzeug in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel vier Räder 18 umfasst. Der Rotor 16 der elektrischen Maschine 12 ist mit wenigstens einem der Räder 18 drehmomentenübertragend verbunden beziehungsweise verbindbar. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 16 mit zwei der Räder 18 drehmomentenübertragend verbunden beziehungsweise verbindbar. Dadurch kann das von der elektrischen Maschine 12 über den Rotor 16 bereitgestellte Drehmoment auf die Räder 18 übertragen werden, wodurch das Kraftfahrzeug 10 mittels der elektrischen Maschine 12 angetrieben werden kann.
-
Das Kraftfahrzeug 10 umfasst wenigstens einen Energiespeicher 20, mittels welchem die elektrische Maschine 12 mittels elektrischer Energie versorgbar ist. Beispielweise ist der Energiespeicher 20 als elektrischer Energiespeicher oder als Brennstoffzelle ausgebildet. Der elektrische Energiespeicher ist vorzugsweise als Batterie ausgebildet. Beispielsweise ist der elektrische Energiespeicher als Hochvoltspeicher, insbesondere als Hochvolt-Batterie ausgebildet.
-
Das Kraftfahrzeug 10 umfasst wenigstens eine elektronische Recheneinrichtung 22, welche wenigstens einen Speicher 24 aufweist. Der elektrische Antriebsstrang 11 kann die elektronische Recheneinrichtung 22 umfassen oder die elektronische Recheneinrichtung 22 kann separat von dem elektrischen Antriebsstrang 11 ausgebildet sein.
-
2 zeigt ein schematisches Verfahrensdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen eines Volumenstroms 26 eines Kühlmittels 28 zum Kühlen des elektrischen Antriebsstrangs 11. Somit kann das Verfahren insbesondere als Verfahren zum Einstellen des Volumenstroms 26 des Kühlmittels 28 für den elektrischen Antriebsstrang 11 des Kraftfahrzeugs 10 bezeichnet werden. Selbstverständlich kann das Verfahren äquivalent anstelle zum Einstellen des Volumenstroms 26 zum Einstellen eines Massenstroms des Kühlmittels 28 verwendet werden beziehungsweise durchgeführt werden.
-
Das Kraftfahrzeug 10 umfasst vorzugsweise ein von dem Kühlmittel durchströmbares Kühlsystem, welches beispielsweise wenigstens einen von dem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal aufweist. Der Kühlkanal verläuft vorzugsweise zumindest teilweise, insbesondere vollständig, innerhalb des elektrischen Antriebsstrangs 11. Beispielsweise kann an das den Kühlkanal durchströmende Kühlmittel 28 Wärme des elektrischen Antriebsstrangs 11 abgegeben beziehungsweise übertragen werden, wodurch der elektrische Antriebsstrang1 1 mittels des Kühlmittels 28 kühlbar ist beziehungsweise gekühlt wird. Vorzugsweise umfasst das Kühlsystem wenigstens ein insbesondere als Kühlmittelpumpe bezeichnetes Pumpenelement, mittels welchem das Kühlmittel 28 durch den Kühlkanal hindurch förderbar ist. Vorzugsweise wird der Volumenstrom 26 des Kühlmittels 28 mittels des Pumpenelements eingestellt. Dies bedeutet, dass der Volumenstrom 26 durch das Pumpenelement bewirkbar ist beziehungsweise bewirkt wird.
-
Bei dem Verfahren wird der Volumenstrom 26 und somit ein Durchfluss des Kühlmittels 28 durch das Kühlsystem, insbesondere durch den Kühlkanal beziehungsweise durch den elektrischen Antriebsstrang1 1, eingestellt. Dabei wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung 22 eine insbesondere als Sollwert bezeichnete Durchflussanforderung des Volumenstroms 26 in Abhängigkeit von in dem elektrischen Antriebsstrang 11, insbesondere derzeitig beziehungsweise aktuell, vorliegenden Bedingungen ermittelt, insbesondere berechnet. Anschließend wird der Volumenstrom 26, insbesondere mittels des Pumpenelements, dem Sollwert entsprechend eingestellt. Dies bedeutet, dass der Volumenstrom 26 vorzugsweise der Durchflussanforderung entspricht beziehungsweise vorzugsweise derart eingestellt wird, dass der Volumenstrom 26 der Durchflussanforderung entspricht.
-
Die Durchflussanforderung wird in Abhängigkeit von einer Temperatur 30, insbesondere einer Eingangstemperatur, des Kühlmittels 28 und in Abhängigkeit von einer einen aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs 11 charakterisierenden Größe 32 ermittelt. Somit wird der Volumenstrom 26 in Abhängigkeit von der Temperatur 30 und in Abhängigkeit von der den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs 11 charakterisierenden Größe 32 eingestellt. Das Einstellen des Volumenstroms 26 ist in 3 in einem schematischen Verfahrensdiagramm veranschaulicht.
-
Um das Kraftfahrzeug 10 besonders effizient betreiben zu können beziehungsweise den elektrischen Antriebsstrang 11 besonders effizient kühlen zu können, ist es vorgesehen, dass ein erster Wert 34 des Volumenstroms 26 in Abhängigkeit von der Temperatur 30 des Kühlmittels 28 eingestellt wird, wenn die den aktuellen Zustand des elektrischen Antriebsstrangs 11 charakterisierende Größe 32 kleiner ist als ein vorgegebener, erster Schwellenwert 40 und ein von dem ersten Wert 34 unterschiedlicher, insbesondere gegenüber dem ersten Wert 34 größerer, zweiter Wert 42 des Volumenstroms 26 in Abhängigkeit von der Temperatur 30 des Kühlmittels 28 eingestellt wird, wenn die Größe 32 größer ist als ein vorgegebener, gegenüber dem ersten Schwellenwert 40 größerer, zweiter Schwellenwert 44. Ferner ist es vorgesehen, dass der jeweilige Wert 34, 42 des Volumenstroms 26 in Abhängigkeit von der Temperatur 30 des Kühlmittels 28 aus einer jeweiligen in dem Speicher 24 der elektronischen Recheneinrichtung 22 gespeicherten Kennlinie 46, 48 abgerufen wird. Dadurch kann der elektrische Antriebsstrang 11 bedarfsgerecht, das heißt beispielweise an einen Betriebszustand des elektrischen Antriebsstrangs11 angepasst werden, und somit besonders effizient gekühlt werden.
-
4 zeigt ein schematisches Diagramm, in welchem die Kennlinien 46, 48 veranschaulicht sind. Auf der Abszisse ist die Temperatur 30 des Kühlmittels 28 aufgetragen. Auf der Ordinate ist der Volumenstrom 26 des Kühlmittels 28 aufgetragen. Die jeweilige Kennlinie 46, 48 ist somit eine jeweilige Volumenstromkennlinie, welche von der Temperatur 30 abhängt. Wenn die Größe 32 kleiner, insbesondere kleiner oder gleich, als der erste Schwellenwert 40 ist, wird der Volumenstrom 26 gemäß beziehungsweise entsprechend einer ersten der Kennlinien 46 eingestellt. Dies bedeutet, dass der erste Wert 34 aus der ersten Kennlinie 46 abgerufen wird. Wenn die Größe 32 größer, insbesondere größer oder gleich, als der zweite Schwellenwert 44 ist, wird der Volumenstrom 26 gemäß beziehungsweise entsprechend der zweiten der Kennlinien 48 eingestellt. Dies bedeutet, dass der zweite Wert 42 aus der zweiten Kennlinie 48 abgerufen wird. Dies bedeutet, dass die Temperatur 30 und die Größe 32 Eingangsgrößen zum Einstellen des Volumenstroms 26 sind, wobei mittels der Kennlinien 46, 48 in Abhängigkeit von der Temperatur 30 und der Größe 32 die Durchflussanforderung des Volumenstroms 26 bestimmt werden kann und anschließend der Volumenstrom 26 gemäß der Durchflussanforderung eingestellt werden kann. Dadurch kann der Volumenstrom 26 des Kühlmittels 28 bedarfsgerecht eingestellt werden. Dadurch kann beispielsweise eine Leistungsaufnahme des Pumpenelements besonders gering gehalten werden. Dadurch kann eine Wirkungsgradverbesserung des Antriebsstrangs 11, insbesondere der elektrischen Maschine 12, bewirkt werden. Somit kann das Kraftfahrzeug 10 besonders effizient betrieben werden.
-
Wie in 4 gezeigt, ist jeweilige Volumenstrom 26 der zweiten Kennlinie 48 ist bezogen auf die vorliegende Temperatur 30 zumindest überwiegend größer als die der Volumenstrom 26 der ersten Kennlinie 46. Dem entsprechend kann die zweite Kennlinie insbesondere als Höchstvolumenstromkennlinie bezeichnet werden und die erste Kennlinie 46 kann insbesondere als Mindestvolumenstromkennlinie bezeichnet werden.
-
Beispielsweise kann die Durchflussanforderung und somit ein gewünschter Kühlmitteldurchfluss von der elektronischen Recheneinrichtung an ein zweite elektronische Recheneinrichtung übermittelt werden, wobei in Abhängigkeit von der übermittelten Durchflussanforderung wenigstens ein entsprechender Aktor in dem Kühlsystem, beispielsweise das Pumpenelement, derart angesteuert werden kann, dass der gewünschte Volumenstrom 26 in dem Kühlsystem, insbesondere in dem Kühlkanal, eingestellt werden kann. Die zweite elektronische Recheneinrichtung kann separat von der elektronischen Recheneinrichtung 22 ausgebildet sein. Das Übertragen Durchflussanforderung von der elektronischen Recheneinrichtung auf die zweite elektronische Recheneinrichtung kann beispielsweise mittels eines CAN-Signals erfolgen.
-
Vorzugsweise kann eine Leistung des Pumpenelements bedarfsgerecht eingestellt werden, wodurch das Pumpenelement beispielsweise mit einer Minimalleistung oder mit einer Maximalleistung betrieben werden kann. Die Maximalleistung beträgt beispielsweise 100 Prozent einer theoretisch möglichen Leistung des Pumpenelements. Somit kann durch vorliegende Maximalleistung der Höchstvolumenstrom eingestellt werden. Die Minimalleistung beträgt beispielsweise 15 Prozent der theoretisch möglichen Leistung des Pumpenelements. Durch die Minimalleistung kann der Mindestvolumenstrom eingestellt werden. Beispielsweise kann das Pumpenelement bei einem Fahrzeugstart des Kraftfahrzeugs 10, insbesondere bei einem Start der elektrischen Maschine 12, mit 20 Prozent der Maximalleistung betrieben werden. Beispielsweise kann das Pumpenelement in einem insbesondere als niedrigen Lastfall bezeichneten Lastfall mit 20 Prozent der Maximalleistung betrieben werden. Beispielsweise kann das Pumpenelement bei einem insbesondere als mittleren Lastfall bezeichneten Lastfall mit 50 Prozent der Maximalleistung betrieben werden. Das Einstellen der jeweiligen Leistung des Pumpenelements erfolgt vorzugsweise mittels der zweiten elektronischen Recheneinrichtung. Dies bedeutet, dass das Pumpenelement zum Einstellen der jeweiligen Leistung von der zweiten elektronischen Recheneinrichtung angesteuert werden kann.
-
Wie in 3 gezeigt, ist es in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dass ein gegenüber dem ersten Wert 34 größerer und gegenüber dem zweiten Wert 42 kleinerer, dritter Wert 50 des Volumenstroms 26 des Kühlmittels 28 eingestellt wird, wenn die Größe 32 größer als der erste Schwellenwert 40 und kleiner als der zweite Schwellenwert 44 ist. Mit anderen Worten ausgedrückt wird der Volumenstrom 26 des Kühlmittels 28 in Abhängigkeit von der ersten und der zweiten Kennlinie 46, 48 eingestellt, wenn die Größe den ersten Schwellenwert 40 überschreitet und den zweiten Schwellenwert 44 unterschreitet. Dies bedeutet, dass beispielsweise der erste und der zweite Wert 34, 42 aus den Kennlinien 46, 48 abgerufen werden und in Abhängigkeit von dem ersten und dem zweiten Wert 34, 42 der dritte Wert 50 ermittelt beziehungsweise berechnet wird. Dadurch kann der Volumenstrom 26 und somit das Kühlen des elektrischen Antriebsstrangs 11 besonders bedarfsgerecht an den jeweiligen aktuellen Betriebszustand des elektrischen Antriebsstrangs 11 angepasst werden. Dadurch kann das Kraftfahrzeug 10 besonders effizient betrieben werden. Vorzugsweise wird der dritte Wert 50 aus dem ersten und dem zweiten Wert 34, 42 beziehungsweise zwischen dem ersten und dem zweiten Wert 34, 42 interpoliert.
-
Wie in 3 gezeigt ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der zweite Wert 42 des Volumenstroms 26 des Kühlmittels 28 eingestellt wird, wenn ein Fehlerzustand 52 des elektrischen Antriebsstrangs 11 detektiert wird. In anderen Worten ist die Größe 32 eine den Fehlerzustand 52 charakterisierende Größe beziehungsweise Information. Mit anderen Worten ausgedrückt wird der Volumenstrom 26 des Kühlmittels 28 in Abhängigkeit von der zweiten Kennlinie 48 eingestellt, wenn der Fehlerzustand 52 des elektrischen Antriebsstrangs 11 detektiert wird, wobei insbesondere das Einstellen des Volumenstroms 26 in Abhängigkeit von der ersten Kennlinie 46 unterbleibt. Dies bedeutet, dass ein Höchstvolumenstrom eingestellt wird, wenn der Fehlerzustand 52 vorliegt. Dadurch kann beispielsweise eine Beschädigung des elektrischen Antriebsstrangs 11 beziehungsweise der elektrischen Maschine 12 besonders sicher vermieden werden. Ferner kann eine Sicherheit des Kraftfahrzeugs 10 besonders erhöht werden.
-
Unter dem Fehlerzustand 52 kann insbesondere ein kritischer Zustand und/oder ein Fehlerfall des elektrischen Antriebsstrangs 11 verstanden werden. Unter dem Fehlerzustand 52 kann insbesondere ein von einem Normalzustand des elektrischen Antriebsstrangs 11 unterschiedlicher Zustand verstanden werden. Vorzugsweise ist der elektrische Antriebsstrang 11 in dem Normalzustand fehlerfrei. Beispielsweise handelt es sich bei dem Fehlerzustand 52 um einen aktiven Kurzschluss. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Fehlerzustand 52 um Derating handeln.
-
Beispielweise kann die Größe 32 eine eine Pulsweitenmodulation und/oder einen Zustand von Klemmen des elektrischen Antriebsstrangs 11, insbesondere der elektrischen Maschine 12, charakterisierende Größe beziehungsweise Information sein. Unter dem Zustand der Klemmen können beispielweise offene Klemmen verstanden werden.
-
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Volumenstrom 26 des Kühlmittels 28, insbesondere der erste und/oder der zweite und/oder der dritte Wert 34, 42, 50 in Abhängigkeit von wenigstens einer Bauteiltemperatur 54 eines Bauteils des elektrischen Antriebsstrangs 11 des Kraftfahrzeugs 10 eingestellt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die Größe 32 die Bauteiltemperatur 54. Dadurch kann der Volumenstrom 26 des Kühlmittels 28 besonders vorteilhaft bedarfsgerecht eingestellt werden, wodurch das Kraftfahrzeug 10 besonders effizient betrieben werden kann. Ferner kann dadurch die Sicherheit des Kraftfahrzeugs 10, insbesondere des elektrischen Antriebsstrangsl 1, besonders erhöht werden. Beispielsweise handelt es sich bei dem Bauteil des elektrischen Antriebsstrangs 11 um ein Bauteil der elektrischen Maschine 12.
-
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bauteil des elektrischen Antriebsstrangs 11 um den Stator 14 und/oder den Rotor 16 der elektrischen Maschine 12 und/oder um einen Wechselrichter 56 und/oder einen Zwischenkreiskondensator 58. Vorzugsweise ist der Wechselrichter 56 und/oder der Zwischenkreiskondensator 58 separat von der elektrischen Maschine 12 ausgebildet. Der Wechselrichter 56 kann insbesondere als Inverter bezeichnet werden.
-
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der zweite Wert 42 des Volumenstroms 26 des Kühlmittels 28 eingestellt wird, wenn die Bauteiltemperatur 54 einen vorgegebenen Temperaturschwellenwert 60 überschreitet. Besonders bevorzugt ist es dabei vorgesehen, dass der zweite Wert 42 des Volumenstroms 26 des Kühlmittels 28 eingestellt wird, wenn die Bauteiltemperatur 54 des Stators 14 und/oder des Rotors 16 und/oder des Wechselrichters 56 und/oder des Zwischenkreiskondensators 58 den vorgegebenen Temperaturschwellenwert 60 überschreitet. Dies bedeutet, dass der Höchstvolumenstrom eingestellt wird, wenn mindestens eine erhöhte Temperatur sich in dem Stator 14 und/oder dem Rotor 16 und/oder dem Wechselrichter 56 und/oder dem Zwischenkreiskondensator 58 sich oberhalb von einem vorgegebenen Grenzwert befindet. Dadurch kann der Volumenstrom 26 besonders bedarfsgerecht eingestellt werden, wodurch das Kraftfahrzeug 10 besonders effizient betrieben werden kann. Ferner kann die Sicherheit des Kraftfahrzeugs 10, insbesondere des elektrischen Antriebsstrangs 11, besonders erhöht werden.
-
Beispielsweise ist es vorgesehen, dass der Volumenstrom 26 des Kühlmittels 28 in Abhängigkeit von der zweiten Kennlinie 48 eingestellt wird, wenn die Bauteiltemperatur 54, insbesondere des Stators 14 und/oder des Rotors 16 und/oder des Wechselrichters 56 und/oder des Zwischenkreiskondensators 58 den vorgegebenen Temperaturschwellenwert 60 überschreitet.
-
Beispielsweise kann der Volumenstrom 26 des Kühlmittels 28, insbesondere der erste und/oder der zweite und/oder der dritte Wert 34, 42, 50, in Abhängigkeit von einer Drehmomentanforderung des Kraftfahrzeugs 10, insbesondere des elektrischen Antriebsstrangs 11 und/oder einer Drehzahl des elektrischen Antriebsstrangs 11, insbesondere der elektrischen Maschine 12, eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Volumenstrom 26 des Kühlmittels 28, insbesondere der erste und/oder der zweite und/oder der dritte Wert 34, 42, 50, in Abhängigkeit von einer elektrischen Spannung, insbesondere einer Gleichstromspannung (DC-Spannung), eines Hochvoltsystems (HV-System) des Kraftfahrzeugs, insbesondere des elektrischen Antriebsstrangs 11, und/oder in Abhängigkeit von einer Verlustleistung des elektrischen Antriebsstrangs 11, insbesondere der elektrischen Maschine 12, und/oder in Abhängigkeit von einer elektrischen Stromstärke eines Gleichstroms (DC-Strom) des elektrischen Antriebsstrangs 11, insbesondere des Wechselrichters 56 eingestellt werden. Bei dem Hochvoltsystem handelt es sich beispielsweise um den elektrischen Energiespeicher 20. Beispielsweise kann der Volumenstrom 26 des Kühlmittels 28, insbesondere der erste und/oder der zweite und/oder der dritte Wert 34, 42, 50, in Abhängigkeit von wenigstens einer von der Temperatur 30 unterschiedlichen, zweiten Temperatur des Kühlsystems und/oder in Abhängigkeit von dem aktuellen Volumenstrom 26 eingestellt werden. Bei der zweiten Temperatur kann es sich beispielsweise um eine Bauteiltemperatur des Kühlsystems oder um eine Temperatur des Kühlmittels 28 handeln. Die zweite Temperatur und/oder der aktuelle Volumenstrom 26 können hierbei beispielsweise von der zweiten elektronischen Recheneinrichtung an den elektrischen Antriebsstrangs 11, insbesondere an die elektronische Recheneinrichtung 22, übermittelt werden.
-
Beispielsweise ist es vorgesehen, dass der Volumenstrom 26 des Kühlmittels 28, insbesondere der erste und/oder der zweite und/oder der dritte Wert 34, 42, 50 in Abhängigkeit von einem Fahrmodus des Kraftfahrzeugs 10 eingestellt wird. Unter dem Fahrmodus kann insbesondere ein aktuell, insbesondere gewählter, Fahrmodus des Kraftfahrzeugs verstanden werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Fahrmodus um einen Eco-Fahrmodus und/oder um einen Komfort-Fahrmodus und/oder um einen Sport-Fahrmodus handeln.
-
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Kühlmittel 28, dessen Volumenstrom 26 eingestellt wird, Wasser umfasst. Dies bedeutet, dass das Kühlmittel 28 Wasser sein kann, welches beispielsweise wenigstens eine insbesondere als Kühlmittelzusatz bezeichnete weitere Komponente umfasst. Dadurch kann der elektrische Antriebsstrang 11 besonders intensiv gekühlt werden. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass das Kühlmittel 28, dessen Volumenstrom 26 eingestellt wird, ein Öl ist beziehungsweise das Öl umfasst. Dadurch kann der elektrische Antriebsstrang 11 besonders intensiv gekühlt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Kraftfahrzeug
- 11
- elektrischer Antriebsstrang
- 12
- elektrische Maschine
- 14
- Stator
- 16
- Rotor
- 18
- Rad
- 20
- Energiespeicher
- 22
- elektronische Recheneinrichtung
- 24
- Speicher
- 26
- Volumenstrom
- 28
- Kühlmittel
- 30
- Temperatur
- 32
- Größe
- 34
- erster Wert
- 40
- erster Schwellenwert
- 42
- zweiter Wert
- 44
- zweiter Schwellenwert
- 46
- erste Kennlinie
- 48
- zweite Kennlinie
- 50
- dritter Wert
- 52
- Fehlerzustand
- 54
- Bauteiltemperatur
- 56
- Wechselrichter
- 58
- Zwischenkreiskondensator
- 60
- Temperaturschwellenwert
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
