DE102022204631A1 - Wärmebereitstellung bei einem stehenden Elektrofahrzeug - Google Patents

Wärmebereitstellung bei einem stehenden Elektrofahrzeug Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Wärme bei einem stehenden Elektrofahrzeug (1). Gemäß dem Verfahren wird ein Elektromotor (2) des Elektrofahrzeugs (1) mittels einer Steuerungsvorrichtung (3) des Elektrofahrzeugs (1) zum Betreiben des Elektromotors (2) zum Antreiben mindestens eines Rads (4) des Elektrofahrzeugs (1) angesteuert, wobei das mindestens eine Rad (4) durch eine Bremsvorrichtung (5) des Elektrofahrzeugs (1) festgesetzt ist. Das Ansteuern des Elektromotors (2) erfolgt mit einem gezielt pulsierend erzeugten Wechselstrom mit einer Grundfrequenz. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisches Antriebssystem (9) für ein Elektrofahrzeug (1) sowie ein Elektrofahrzeug (1).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Wärme bei einem stehenden Elektrofahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisches Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem.
  • Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Bereitstellen von Wärme bei stehenden Elektrofahrzeugen bekannt. Es ist beispielsweise bekannt, elektrische Heizvorrichtungen bereitzustellen, welche beispielsweise mit einem Bordstromnetz des Elektrofahrzeugs elektrisch gekoppelt ist. Alternativ können mit Kraftstoff betreibbare Heizvorrichtungen vorgesehen sein, wobei diese einen zusätzlichen Kraftstofftank benötigen. Somit weisen derartige Heizkonzepte einen großen Bauraumbedarf auf und erhöhen das Gesamtgewicht des Elektrofahrzeugs, sodass ein streckenbezogener Verbrauch erhöht und eine Reichweite des Elektrofahrzeugs reduziert ist.
  • Ferner ist es bekannt, die Abwärme des Elektromotors zum Heizen der Fahrgastzelle zu nutzen. Dies ist insbesondere bei längeren Betriebszeiten des Elektrokraftfahrzeugs vorteilhaft durchführbar, da in solchen Fällen naturgemäß ausreichend Abwärme vom Elektromotor zur Verfügung steht, die zur Vermeidung eines Überhitzens des Elektromotors von diesem abgeführt werden sollte.
  • Das Dokument DE 10 2018 212 120 A1 betrifft eine Integration einer Bremsvorrichtung in ein Getriebe oder einen Elektromotor eines Elektrofahrzeugs. Auf diese Weise ist eine Parkbremse bereitgestellt, welche über eine gemeinsame Kühlung mit dem Getriebe oder dem Elektromotor kühlbar ist. Ferner wird ein Betriebsverfahren offenbart, bei welchem der Elektromotor bei aktivierter Bremsvorrichtung zur gezielten Erzeugung von Verlustwärme zum Heizen der Fahrgastzelle während der Fahrt betrieben wird.
  • Aus dem Dokument DE 10 2018 293 345 A1 ist es bekannt, die Verlustwärme einer Bremsvorrichtung zum Heizen der Fahrgastzelle oder einer Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs zu verwenden. Nachteilig hierbei ist, dass ein Heizbetrieb lediglich bei fahrendem Elektrofahrzeug realisierbar ist.
  • Das Dokument US 10,587,162 B2 zeigt ein Verfahren zum Erzeugen von Verlustwärme bei einem Elektrofahrzeug durch derartiges Beaufschlagen eines Elektromotors mit elektrischer Energie, dass ein Rotieren eines Rotors des Elektromotors vermieden ist. Die hierbei entstehende Verlustwärme kann zum Heizen der Traktionsbatterie oder Fahrgastzelle verwendet werden. Nachteilig hierbei ist, dass ein Wirkungsgrad zum Erzeugen der Verlustwärme gering ist.
  • Des Weiteren ist es bekannt, die Rotation von Rädern eines Elektrofahrzeugs mittels einer Parkbremsvorrichtung zu verhindern und einen Elektromotor des Elektrofahrzeugs zur Erzeugung von Verlustwärme mit einem Wechselstrom zu bestromen. Somit ist ein verbessertes Aufheizen eines stehenden Elektrofahrzeugs möglich. Gleichwohl hat dieses Verfahren den Nachteil, dass hierdurch ein Motordrehmoment erzeugt wird, welches in Abhängigkeit des Wechselstroms Nulldurchgänge und somit wechselnde Vorzeichen aufweist. Insbesondere bei verhältnismäßig hohen Strömen sind akustische Auffälligkeiten bewirkbar, wie beispielsweise elektrische Schwingungen im hörbaren Bereich sowie hörbare mechanische Effekte, wie beispielsweise ein Klappern der Parkbremsvorrichtung durch Anlagenwechsel der Parksperre.
  • Das Dokument US 2017 / 0037919 A1 offenbart ein Verfahren zum Kaschieren von Betriebsgeräuschen einer Parkbremse eines Kraftfahrzeugs durch Abstimmen der Betätigung der Parkbremsen unterschiedlicher Räder mit weiteren Betriebsgeräuschen des Kraftfahrzeugs. Je nach Situation sind die Parkbremsen beispielsweise gleichzeitig oder sukzessive betätigbar. Gleichwohl ist ein derartiges Verfahren zur Reduzierung eines Klapperns der Parkbremse beim Betreiben des Elektromotors bei einem stehenden Kraftfahrzeug nicht geeignet.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Verfahren zum Bereitstellen von Wärme bei einem stehenden Elektrofahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen von Wärme bei einem stehenden Elektrofahrzeug, ein elektrisches Antriebssystem sowie ein Elektrofahrzeug zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine effiziente Bereitstellung von Verlustwärme gewährleisten und störende akustische Effekte vermeiden oder zumindest reduzieren.
  • Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Bereitstellen von Wärme bei einem stehenden Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch ein elektrisches Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 9 sowie durch ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystem sowie dem Elektrofahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Bereitstellen von Wärme bei einem stehenden Elektrofahrzeug gelöst. Das Verfahren weist auf:
    • - Ansteuern eines Elektromotors des Elektrofahrzeugs mittels einer Steuerungsvorrichtung des Elektrofahrzeugs zum Betreiben des Elektromotors zum Antreiben mindestens eines Rads des Elektrofahrzeugs, wobei das mindestens eine Rad durch eine Bremsvorrichtung des Elektrofahrzeugs festgesetzt ist.
  • Erfindungsgemäß erfolgt das Ansteuern des Elektromotors mit einem gezielt pulsierend erzeugten Wechselstrom mit einer Grundfrequenz.
  • Das Verfahren zum Bereitstellen von Wärme sieht vor, dass das Elektrofahrzeug in einem stehenden, beispielsweise einem geparkten, Zustand ist und somit einen festen Standort aufweist. Zum Verhindern des Rollens des Kraftfahrzeugs wird im Rahmen der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mindestens ein Rad des Elektrofahrzeugs durch die Bremsvorrichtung festgesetzt oder ist bereits festgesetzt. Das bedeutet, dass die Bremsvorrichtung in eine Stellung gebracht wird oder ist, in welcher ein Drehen des jeweiligen Rads formschlüssig oder kraftschlüssig bzw. reibschlüssig verhindert oder zumindest stark eingeschränkt ist, sodass ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs vermieden ist. Überdies ist eine Haltekraft der Bremsvorrichtung vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine Fortbewegung des Elektrofahrzeugs auch während der Betätigung des Elektromotors verhindert ist. Vorzugsweise werden mehrere Räder des Elektrofahrzeugs durch die Bremsvorrichtung festgesetzt. Besonders bevorzugt sind sämtliche Räder des Elektrofahrzeugs oder zumindest sämtliche antreibbaren Räder des Elektrofahrzeugs durch die Bremsvorrichtung festgesetzt. Die Bremsvorrichtung ist vorzugsweise als Parkbremse bzw. Feststellbremse ausgebildet oder weist vorzugsweise eine derartige Bremse auf. Vorzugsweise wird die Bremsvorrichtung durch die Steuerungsvorrichtung festgesetzt. Alternativ kann die Bremsvorrichtung durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt werden.
  • Mittels der Steuerungsvorrichtung wird der Elektromotor des Elektrofahrzeugs mit dem gezielt pulsierend erzeugten Wechselstrom mit der Grundfrequenz angesteuert. Das bedeutet, dass der Wechselstrom die Grundfrequenz aufweist, beispielsweise 50 Hz, und mit einer gezielt erzeugten bzw. verstärkten vorhandenen Überlagerungsfrequenz bzw. Oberwelle versehen wird. Mit anderen Worten erfolgt mittels der Steuerungsvorrichtung ein gezieltes Aufprägen des Pulsierens in den Wechselstrom, wobei unter dem gezielten Aufprägen eine andere oder stärkere Ausprägung des Pulsierens als ein etwaiges bauartbedingtes, vorhandenes Pulsieren des mittels der Steuerungsvorrichtung erzeugbaren Wechselstroms verstanden wird. Die Steuerungsvorrichtung ist demnach ausgebildet, in einem Normalbetrieb, beispielsweise für einen herkömmlichen Fahrbetrieb des Elektromotors, den Wechselstrom mit geringeren Oberwellen als bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitzustellen. Der Elektromotor ist vorzugsweise in einem motorischen sowie einem generatorischen Betrieb betreibbar und somit vorzugsweise als Elektromaschine ausgebildet.
  • Durch das Ansteuern des Elektromotors mit dem gezielt pulsierend erzeugten Wechselstrom wird der Elektromotor bewusst ineffizient betrieben, sodass ein Verhältnis von Wärmeleistung zu einem erzeugten Drehmoment erhöht bzw. ein technischer Wirkungsgrad des Elektromotors reduziert ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist beispielsweise derart durchführbar, dass zunächst das Festsetzen des Rads erfolgt und gleichzeitig oder zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise nach mehreren Stunden, das Ansteuern des Elektromotos bei weiterhin festgesetztem Rad erfolgt.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bereitstellen von Wärme bei einem stehenden Elektrofahrzeug hat gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein besonders schnelles Bereitstellen von Wärme gewährleistet ist, da der Elektromotor mit dem gezielt pulsierenden Wechselstrom in einem Betriebsbereich betrieben wird, in welchem ein verhältnismäßig hoher Anteil der aufgewendeten elektrischen Energie in Wärme umgesetzt wird.
  • Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass der pulsierende Wechselstrom durch die Steuerungsvorrichtung derart erzeugt wird, dass ein resultierendes Gesamtmoment des Elektromotors über mindestens zwei Wellenlängen keinen Nulldurchgang aufweist. Besonders bevorzugt wird der pulsierende Wechselstrom derart erzeugt, dass das resultierende Gesamtmoment während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise über eine Sekunde, eine Minute oder länger, keinen Nulldurchgang aufweist. Somit ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass das resultierende Gesamtmoment keinen Vorzeichenwechsel aufweist und somit die Bremsvorrichtung in nur eine Drehrichtung beaufschlagt wird. Somit erfolgt bei der Bremsvorrichtung, insbesondere bei einer Parkbremse, kein Lastwechsel und demnach kein Anlagenwechsel von Bremselementen, wie beispielsweise Bremsbolzen und Bolzenaufnahmen, der Bremsvorrichtung, sodass ein Klappern der Bremsvorrichtung vermieden wird. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein schnelles Bereitstellen der Wärme bei einer reduzierten Geräuschentwicklung gewährleistet ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren zum Bereitstellen von Wärme bei einem stehenden Elektrofahrzeug vorgesehen sein, dass der pulsierende Wechselstrom durch die Steuerungsvorrichtung mit einer harmonischen Oberwelle in Resonanz zur Grundfrequenz erzeugt wird. Hierdurch wird eine Amplitude des pulsierenden Wechselstroms durch die harmonischen Oberwellen gezielt erhöht, sodass ein deutlicher Anstieg des Einflusses der Oberwellen auf den Betrieb der Elektromaschine auftritt. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein noch schnelleres Bereitstellen der Wärme gewährleistet ist, da der Elektromotor in einem Betriebsbereich betrieben wird, in welchem ein besonders hoher Anteil der aufgewendeten elektrischen Energie in Wärme umgesetzt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass der pulsierende Wechselstrom durch die Steuerungsvorrichtung mit einer harmonischen Oberwelle zur Abschwächung einer Amplitude der Grundfrequenz erzeugt wird. Demnach weist die harmonische Oberwelle vorzugsweise eine Phasenverschiebung zur Grundfrequenz auf, durch welche die Amplitude des Wechselstroms reduziert wird. Hierdurch sind Lastwechsel an der Bremsvorrichtung reduzierbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein schnelles Bereitstellen der Wärme bei einer reduzierten Geräuschentwicklung gewährleistet ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die harmonische Oberwelle eine Oberwellenfrequenz auf, welche das Doppelte oder Dreifache der Grundfrequenz beträgt. Eine derartige Oberwellenfrequenz ist zur Verstärkung bzw. Abschwächung der Amplitude des Wechselstroms besonders geeignet und mittels der Steuerungsvorrichtung leicht erzeugbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein schnelles Bereitstellen der Wärme bei einer reduzierten Geräuschentwicklung gewährleistet ist.
  • Vorzugsweise wird der pulsierende Wechselstrom durch die Steuerungsvorrichtung mit einer harmonischen Oberwelle zur Abschwächung eines Nulldurchgangs der Grundfrequenz erzeugt. Demnach wird die harmonische Oberwelle vorzugsweise derart erzeugt, dass das resultierende Drehmoment des Elektromotors im Bereich der Nulldurchgänge einen flacheren bzw. abgeflachten Verlauf aufweist, sodass die Wirkung eines Lastwechsels an der Bremsvorrichtung abgeschwächt ist. Mit anderen Worten ist ein Gradient des Drehmoments bzw. des effektiv wirkenden Stroms des Elektromotors in einem Bereich des Nulldurchgangs gegenüber dem Gradienten des Drehmoments bzw. des effektiv wirkenden Stroms in einem vom Nulldurchgang weiter entfernten Bereich reduziert. Auf diese Weise sind Klappergeräusche der Bremsvorrichtung während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens reduzierbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein schnelles Bereitstellen der Wärme bei einer reduzierten Geräuschentwicklung gewährleistet ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Abwärme des Elektromotors über einen Fluidkreislauf einer Klimavorrichtung des Elektrofahrzeugs zum Klimatisieren einer Fahrgastzelle des Elektrofahrzeugs zugeführt. Der Fluidkreislauf ist vorzugsweise ausgebildet, den Elektromotor im gewöhnlichen Fahrbetrieb zu kühlen. Vorzugsweise ist eine Fluidpumpe des Fluidkreislaufs mittels der Steuerungsvorrichtung steuerbar. Über den Fluidkreislauf ist eine effiziente Kühlung des Elektromotors sowie eine effiziente Wärmebereitstellung für die Klimavorrichtung gewährleistet. Somit ist ein Überhitzen des Elektromotors vermieden. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders effiziente sowie bedarfsgerechte Bereitstellung der Wärme gewährleistet ist.
  • Besonders bevorzugt wird Abwärme der Steuerungsvorrichtung über einen Fluidkreislauf einer Klimavorrichtung des Elektrofahrzeugs zum Klimatisieren einer Fahrgastzelle des Elektrofahrzeugs zugeführt. Der Fluidkreislauf ist vorzugsweise ausgebildet, die Steuerungsvorrichtung im gewöhnlichen Fahrbetrieb zu kühlen. Vorzugsweise ist eine Fluidpumpe des Fluidkreislaufs mittels der Steuerungsvorrichtung steuerbar. Über den Fluidkreislauf ist eine effiziente Kühlung der Steuerungsvorrichtung sowie eine effiziente Wärmebereitstellung für die Klimavorrichtung gewährleistet. Somit ist ein Überhitzen der Steuerungsvorrichtung vermieden. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders effiziente sowie bedarfsgerechte Bereitstellung der Wärme gewährleistet ist.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Elektrisches Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug gelöst. Das elektrische Antriebssystem weist einen Elektromotor und eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Elektromotors auf. Erfindungsgemäß ist das elektrische Antriebssystem für die Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet.
  • Demnach ist der Elektromotor zum Antreiben mindestens eines Rads des Elektrofahrzeugs ausgebildet. Die Steuerungsvorrichtung ist ausgebildet, den Elektromotor zu betreiben, wenn das mindestens eine Rad mittels einer Bremsvorrichtung des Elektrofahrzeugs festgesetzt ist, insbesondere mit einem gezielt pulsierend erzeugten Wechselstrom mit einer Grundfrequenz. Es ist hierbei bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung weiter ausgebildet ist, einen pulsierenden Wechselstrom mit der Grundfrequenz zu erzeugen, bei welchem das Pulsieren nur auf einer Bauweise der Steuerungsvorrichtung basiert und sich von dem gezielten Pulsieren in einem oder mehreren Aspekten, wie beispielsweise Frequenz, Phasenverschiebung oder dergleichen, unterscheidet. Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung zum Betätigen der Bremsvorrichtung ausgebildet. Es ist bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung zum Detektieren eines Betriebszustands der Bremsvorrichtung ausgebildet ist. Somit ist durch die Steuerungsvorrichtung vorzugsweise ermittelbar, ob das Rad durch die Bremsvorrichtung festgesetzt oder freigegeben ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystem ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zum Bereitstellen von Wärme bei einem stehenden Elektrofahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße elektrische Antriebssystem gegenüber herkömmlichen elektrischen Antriebssystemen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein besonders schnelles Bereitstellen von Wärme gewährleistet ist, da der Elektromotor mit dem gezielt pulsierenden Wechselstrom in einem Betriebsbereich betrieben wird, in welchem ein verhältnismäßig hoher Anteil der aufgewendeten elektrischen Energie in Wärme umgesetzt wird.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Elektrofahrzeug gelöst. Das Elektrofahrzeug weist eine Bremsvorrichtung zum Bremsen mindestens eines Rads des Elektrofahrzeugs auf. Ferner weist das Elektrofahrzeug ein erfindungsgemäßes elektrisches Antriebssystem auf.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Elektrofahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zum Bereitstellen von Wärme bei einem stehenden Elektrofahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zu einem elektrischen Antriebssystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Elektrofahrzeug gegenüber herkömmlichen Elektrofahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein besonders schnelles Bereitstellen von Wärme gewährleistet ist, da der Elektromotor mit dem gezielt pulsierenden Wechselstrom in einem Betriebsbereich betrieben wird, in welchem ein verhältnismäßig hoher Anteil der aufgewendeten elektrischen Energie in Wärme umgesetzt wird.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bereitstellen von Wärme bei einem stehenden Elektrofahrzeug, ein erfindungsgemäßes elektrisches Antriebssystem sowie ein erfindungsgemäßes Elektrofahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
    • 1 in einem Diagramm ein Verlauf eines Motordrehmoments gemäß dem Stand der Technik,
    • 2 in einem Diagramm ein Verlauf eines Motordrehmoments gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung,
    • 3 in einem Diagramm ein Verlauf eines Motordrehmoments gemäß einer bevorzugten zweiten Ausführungsform der Erfindung,
    • 4 in einem Diagramm ein Verlauf eines Motordrehmoments gemäß einer bevorzugten dritten Ausführungsform der Erfindung,
    • 5 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs, und
    • 6 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis Xjeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist ein Verlauf eines Motordrehmoments M gemäß dem Stand der Technik schematisch in einem Diagramm dargestellt. Das Motordrehmoment M ist exemplarisch als sinusförmiges Gesamtmoment G dargestellt und weist mehrere Nulldurchgänge auf, bei welchen das Gesamtmoment G die Zeitachse schneidet und somit einen Betrag von null aufweist. Wird ein Elektromotor 2 (vgl. 5) zum Erzeugen eines derartigen Gesamtmoments G bei festgesetzten Rädern 4 (vgl. 5) betrieben, kommt es mitunter zu einem starken Klappern einer Bremsvorrichtung 5 (vgl. 5) aufgrund der Vorzeichenwechsel des Gesamtmoments G.
  • 2 zeigt einen Verlauf eines Motordrehmoments M gemäß der bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einem Diagramm. Das Motordrehmoment M ist exemplarisch als sinusförmiges Gesamtmoment G dargestellt, welches aus einem Basismoment B mit einer Grundfrequenz und einem gezielt aufgeprägten Pulsieren besteht. Das gezielte Pulsieren ist in Resonanz zur Grundfrequenz ausgebildet, sodass eine Amplitude A der Grundfrequenz und somit des Basismoments B vergrößert ist. Das Gesamtmoment G weist einen Abstand zur Zeitachse und somit keine Nulldurchgänge auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind exemplarisch ein Verlauf eines Basismoments B mit Gesamtmoment G mit positivem Vorzeichen sowie ein Verlauf eines Basismoments B mit Gesamtmoment G mit negativem Vorzeichen dargestellt. Wird ein Elektromotor 2 zum Erzeugen eines dieser Verläufe der Gesamtmomente G bei festgesetzten Rädern 4 betrieben, tritt kein Klappern der Bremsvorrichtung 5 auf, da das Gesamtmoment G keinen Vorzeichenwechsel aufweist.
  • In 3 ist ein Verlauf eines Motordrehmoments M gemäß der bevorzugten zweiten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einem Diagramm abgebildet. Das Motordrehmoment M ist exemplarisch als sinusförmiges Gesamtmoment G dargestellt, welches aus einem Basismoment B mit einer Grundfrequenz und einem gezielt aufgeprägten Pulsieren besteht. Das gezielte Pulsieren ist zur Abschwächung der Amplitude A der Grundfrequenz und somit des Basismoments B ausgebildet. Das Gesamtmoment G weist mehrere Nulldurchgänge auf, bei welchen das Gesamtmoment G die Zeitachse schneidet und somit einen Betrag von null aufweist. Wird ein Elektromotor 2 zum Erzeugen dieses Verlaufs des Gesamtmoments G bei festgesetzten Rädern 4 betrieben, tritt aufgrund der reduzierten Amplitude A des Gesamtmoments G kein oder nur ein geringes Klappern der Bremsvorrichtung 5 auf.
  • 4 zeigt einen Verlauf eines Motordrehmoments M gemäß der bevorzugten dritten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einem Diagramm. Das Motordrehmoment M ist exemplarisch als sinusförmiges Gesamtmoment G dargestellt, welches aus einem Basismoment B mit einer Grundfrequenz und einem gezielt aufgeprägten Pulsieren besteht. Das gezielte Pulsieren ist zur Abschwächung des Nulldurchgangs der Grundfrequenz und somit des Basismoments B ausgebildet. Das Gesamtmoment G weist demnach ebenfalls mehrere Nulldurchgänge auf, bei welchen das Gesamtmoment G die Zeitachse schneidet und somit einen Betrag von null aufweist. Ein Verlauf des Gesamtmoments G im Bereich der Nulldurchgänge ist flacher ausgebildet als ein Verlauf des Basismoments B im Bereich der Nulldurchgänge. Wird ein Elektromotor 2 zum Erzeugen dieses Verlaufs des Gesamtmoments G bei festgesetzten Rädern 4 betrieben, tritt aufgrund des abgeflachten Verlaufs des Gesamtmoments G im Bereich der Nulldurchgänge kein oder nur ein geringes Klappern der Bremsvorrichtung 5 auf.
  • In 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs 1 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Das Elektrofahrzeug 1 weist ein elektrisches Antriebssystem 9 zum Antreiben von Rädern 4 des Elektrofahrzeugs 1 auf. Das elektrische Antriebssystem 9 weist einen Elektromotor 2 zum Antreiben der Räder 4, eine Steuerungsvorrichtung 3 zum Steuern des Elektromotors 2 und eine Traktionsbatterie 10 zum Bereitstellen elektrischer Energie zum Betreiben des Elektromotors 2 auf. Zum Bremsen und Festsetzen der Räder 4 weist das Elektrofahrzeug 1 eine Bremsvorrichtung 5 auf. Die Steuerungsvorrichtung 3 ist vorzugsweise zum Steuern und/oder Überwachen eines Betriebszustands der Bremsvorrichtung 5 ausgebildet. Die Steuerungsvorrichtung 3 ist vorzugsweise zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.
  • Ferner weist das Elektrofahrzeug 1 einen Fluidkreislauf 6 zum Abführen von Wärme des Elektromotors 2 sowie zum Abgeben der abgeführten Wärme an eine Klimavorrichtung 7 des Elektrofahrzeugs 1 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Fluidkreislauf 6 zum Abführen von Wärme der Steuerungsvorrichtung 3 sowie zum Abgeben der abgeführten Wärme an die Klimavorrichtung 7 ausgebildet. Der Fluidkreislauf 6 kann als ein gemeinsamer Fluidkreislauf 6 zum Abführen der Wärme des Elektromotors 2 und der Steuerungsvorrichtung 3 oder als mehrere getrennte Fluidkreisläufe 6 zum separaten Abführen der Wärme des Elektromotors 2 und der Steuerungsvorrichtung 3 ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Fluidkreislauf 6 zum Abführen und/oder Zuführen von Wärme der Traktionsbatterie 10 ausgebildet. Die Klimavorrichtung 7 ist zum Bereitstellen der Wärme einer Fahrgastzelle 8 des Elektrofahrzeugs 1 ausgebildet.
  • 6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einem Ablaufdiagramm. Gemäß einer ersten Verfahrensaktion 100 ermittelt die Steuerungsvorrichtung 3 einen Betriebszustand der Bremsvorrichtung 5. Wenn ein Feststellzustand der Bremsvorrichtung 5 ermittelt wird, führt die Steuerungsvorrichtung 3 eine zweite Verfahrensaktion 200 durch. Alternativ kann die Steuerungsvorrichtung 3 in der ersten Verfahrensaktion 100 die Bremsvorrichtung 5 in den Feststellzustand zum Festsetzen mindestens eines Rads 4 des Elektrofahrzeugs 1 stellen.
  • In der zweiten Verfahrensaktion 200 steuert die Steuerungsvorrichtung 3 den Elektromotor 2 mit einem gezielt pulsierend erzeugten Wechselstrom mit einer Grundfrequenz zum Betreiben des Elektromotors 2 zum Antreiben des mindestens einen festgesetzten Rads 4 an. Durch die Bremsvorrichtung 5 wird hierbei ein Drehen des mindestens einen Rads 4 vermieden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektrofahrzeug
    2
    Elektromotor
    3
    Steuerungsvorrichtung
    4
    Rad
    5
    Bremsvorrichtung
    6
    Fluidkreislauf
    7
    Klimavorrichtung
    8
    Fahrgastzelle
    9
    elektrische Antriebssystem
    10
    Traktionsbatterie
    100
    erste Verfahrensaktion
    200
    zweite Verfahrensaktion
    A
    Amplitude
    B
    Basismoment
    G
    Gesamtmoment
    M
    Motordrehmoment
  • 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
    • DE 102018212120 A1 [0004]
    • DE 102018293345 A1 [0005]
    • US 10587162 B2 [0006]
    • US 2017/0037919 A1 [0008]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bereitstellen von Wärme bei einem stehenden Elektrofahrzeug (1), aufweisend: - Ansteuern eines Elektromotors (2) des Elektrofahrzeugs (1) mittels einer Steuerungsvorrichtung (3) des Elektrofahrzeugs (1) zum Betreiben des Elektromotors (2) zum Antreiben mindestens eines Rads (4) des Elektrofahrzeugs (1), wobei das mindestens eine Rad (4) durch eine Bremsvorrichtung (5) des Elektrofahrzeugs (1) festgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuern des Elektromotors (2) mit einem gezielt pulsierend erzeugten Wechselstrom mit einer Grundfrequenz erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pulsierende Wechselstrom durch die Steuerungsvorrichtung (3) derart erzeugt wird, dass ein resultierendes Gesamtmoment (G) des Elektromotors (2) über mindestens zwei Wellenlängen keinen Nulldurchgang aufweist.
  3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pulsierende Wechselstrom durch die Steuerungsvorrichtung (3) mit einer harmonischen Oberwelle in Resonanz zur Grundfrequenz erzeugt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der pulsierende Wechselstrom durch die Steuerungsvorrichtung (3) mit einer harmonischen Oberwelle zur Abschwächung einer Amplitude (A) der Grundfrequenz erzeugt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die harmonische Oberwelle eine Oberwellenfrequenz aufweist, welche das Doppelte oder Dreifache der Grundfrequenz beträgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pulsierende Wechselstrom durch die Steuerungsvorrichtung (3) mit einer harmonischen Oberwelle zur Abschwächung eines Nulldurchgangs der Grundfrequenz erzeugt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abwärme des Elektromotors (2) über einen Fluidkreislauf (6) einer Klimavorrichtung (7) des Elektrofahrzeugs (1) zum Klimatisieren einer Fahrgastzelle (8) des Elektrofahrzeugs (1) zugeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abwärme der Steuerungsvorrichtung (3) über einen Fluidkreislauf (6) einer Klimavorrichtung (7) des Elektrofahrzeugs (1) zum Klimatisieren einer Fahrgastzelle (8) des Elektrofahrzeugs (1) zugeführt wird.
  9. Elektrisches Antriebssystem (9) für ein Elektrofahrzeug (1), aufweisend einen Elektromotor (2) und eine Steuerungsvorrichtung (3) zum Steuern des Elektromotors (2), dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Antriebssystem (9) für die Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist.
  10. Elektrofahrzeug (1), aufweisend eine Bremsvorrichtung (5) zum Bremsen mindestens eines Rads (4) des Elektrofahrzeugs (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrofahrzeug (1) zum Antreiben des mindestens einen Rads (4) ein elektrisches Antriebssystem (9) nach Anspruch 9 aufweist.
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