EP4580906A1 - Vorrichtung und verfahren zur ermittlung einer kühlmitteltemperatur eines kühlkreislaufes - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur ermittlung einer kühlmitteltemperatur eines kühlkreislaufes

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Publication number
EP4580906A1
EP4580906A1 EP23735714.0A EP23735714A EP4580906A1 EP 4580906 A1 EP4580906 A1 EP 4580906A1 EP 23735714 A EP23735714 A EP 23735714A EP 4580906 A1 EP4580906 A1 EP 4580906A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
power electronics
temperature
cooling circuit
switched
Prior art date
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Pending
Application number
EP23735714.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Koji Rudolf Jaeger
Markus Michels
Julia Bihlmaier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4580906A1 publication Critical patent/EP4580906A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/302—Cooling of charging equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/36—Temperature of vehicle components or parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/525—Temperature of converter or components thereof

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for determining a coolant temperature of a cooling circuit.
  • the invention further relates to an electrical system, a drive train with a device, a vehicle with a drive train as well as a computer program and a machine-readable storage medium.
  • Power electronic devices preferably in vehicles, such as chargers, DC-DC converters, inverters and/or electrical machines, generate waste heat during operation, which is removed from the heat source by means of a coolant in a cooling circuit.
  • the heat sources are preferably power electronic components, preferably circuit breakers.
  • a corresponding implementation is known from the publication WO 2017/182226 Al.
  • the temperature of the coolant must be known. If the coolant temperature exceeds a predeterminable threshold value, sufficient waste heat can no longer be dissipated using the heated coolant. Therefore, the device is switched off or its currently implemented power is reduced to such an extent that the coolant temperature drops again and cooling of the power electronic components is made possible again.
  • temperature sensors are arranged on the cooling circuit or in the coolant, which determine the temperature.
  • the temperature sensors In order to reduce the installation space required for the temperature sensors, there is a need for solutions for determining the coolant temperature that enable the coolant temperature to be determined without appropriately arranged temperature sensors on the cooling circuit. Disclosure of the invention
  • a device for determining a coolant temperature of a cooling circuit is provided.
  • the cooling circuit is designed for sequentially cooling the power electronics of at least a first and a second power electrical component.
  • the first component includes a first sensor device for determining the temperature of the power electronics of the first component.
  • the second component includes a second sensor device for determining the temperature of the power electronics of the second component.
  • the first component is switched on at least temporarily and its power electronics generate waste heat. At the same time, the second component is switched off.
  • the device is set up to receive and evaluate a signal that characterizes the temperature of the power electronics of the switched-off second component during operation of the first component to determine the coolant temperature of the cooling circuit and to determine the coolant temperature of the cooling circuit during operation of the second component Receive and evaluate signal that characterizes the temperature of the power electronics of the switched off first component.
  • the coolant temperature is preferably the temperature of the coolant in the cooling circuit, preferably the average temperature of the coolant in the cooling circuit.
  • the cooling circuit preferably comprises a closed line system through which a cooling medium, cooling fluid or coolant flows, the coolant flowing through a heat exchanger and being cooled therein. The coolant then flows past heat sources one after the other and heats up again in order to be cooled again via the heat exchanger.
  • the heat sources or power electrical components are preferably individual line electronic assemblies or devices which, when switched on, preferably during operation, generate waste heat which is dissipated by means of the coolant flowing past. When the power electrical components are switched off, preferably not in operation, they do not generate any waste heat.
  • the first and second power electrical components Each can be arranged in its own housing, or preferably in a common housing, preferably with a spatial distance on a common or several circuit boards.
  • corresponding power electrical components include sensor devices for determining the temperature of their power electronic components, preferably power switches, capacitors, chokes or windings of an electrical machine.
  • the sensor devices for determining the temperature of the power electronics of the components are preferably arranged in the immediate vicinity of the power electronics and enable the temperature of the power electronics of the component to be determined precisely.
  • the power electronics are preferably connected to the cooling circuit in a very good heat-conducting manner. Consequently, the power electronics quickly assume the temperature of the coolant when it is not being operated or is switched off, preferably permanently.
  • the device receives and evaluates a signal that characterizes the temperature of the switched-off power electrical component.
  • the signal is preferably received and evaluated by the switched off component or by the sensor device of the switched off component.
  • the greater the distance between the sensor device used to determine the coolant temperature and the actual heat source the more accurately the determination of the actual coolant temperature of the cooling circuit is possible.
  • the influence of the heat source on the coolant temperature in the area of the sensor device to be taken into account decreases as the distance between the heat source and the sensor device to be taken into account increases.
  • the coolant temperature is preferably determined when evaluating the signal.
  • the coolant temperature is preferably determined from the received signal using a calculation model.
  • the calculation model taken into account preferably depicts the heat transfer from the sensor device to the coolant.
  • the coolant temperature exceeds a predeterminable threshold value and sufficient waste heat is no longer dissipated by means of the heated coolant, at least one component is switched off or its currently implemented power is reduced to such an extent that the coolant temperature drops again and cooling of the power electronic components is made possible again.
  • the volume flow of the coolant is preferably increased or the Coolant temperature is reduced by increasing the cooling capacity of the heat exchanger located in the cooling circuit.
  • a simple device is advantageously provided which determines the coolant temperature of a cooling circuit. No additional components or installation space are required for this solution.
  • An embodiment of a first power electrical component is advantageously provided.
  • the second component is a DC-DC converter or an inverter.
  • the power electronics of the second component includes circuit breakers.
  • the second component is a DC-DC converter for converting the high voltage of the high-voltage battery into a low-voltage voltage for supplying an on-board electrical system of the vehicle.
  • the second sensor device for determining the temperature of the power electronics of the second component is preferably arranged in the immediate vicinity of the power switches of the DC-DC converter and enables the temperature of the power switches of the DC-DC converter to be precisely determined.
  • the circuit breakers, IGBT or MOSFET are preferably connected to the cooling circuit in a very good heat-conducting manner. Consequently, the circuit breakers quickly assume the temperature of the coolant when they are not being operated or, preferably permanently, are switched off.
  • An embodiment of a second power electrical component is advantageously provided.
  • an electrical system which comprises at least a first and a second power electronic component, a common cooling circuit for sequentially cooling the power electronics of the first and second components, and a device for determining a coolant temperature of the cooling circuit.
  • the first component comprises a first sensor device for determining the temperature of the power electronics of the first component and the second component comprises a second sensor device for determining the temperature of the power electronics of the second component. At least temporarily the first component is switched on and its power electronics generate waste heat and at the same time the second component is switched off and vice versa.
  • the device is set up to receive and evaluate a signal that characterizes the temperature of the power electronics of the switched-off second component during operation of the first component for determining the coolant temperature of the cooling circuit and during operation of the second component to determine the coolant temperature of the cooling circuit to receive and evaluate a signal that characterizes the temperature of the power electronics of the switched off first component.
  • An electrical system is advantageously provided which determines the coolant temperature of a cooling circuit. No additional components or installation space are required for this solution.
  • the invention further relates to a drive train with a device as described above, the drive train in particular comprising a high-voltage battery, an inverter and/or an electric machine.
  • a drive train of an electric vehicle is advantageously provided with a device that determines the coolant temperature of a cooling circuit. No additional components or installation space are required for this solution.
  • the invention further relates to a vehicle with a drive train as described above.
  • a vehicle is advantageously provided with a device that determines the coolant temperature of a cooling circuit. No additional components or installation space are required for this solution.
  • the invention further relates to a method for operating a device as presented above, with the following steps:
  • a method is provided which determines the coolant temperature of a cooling circuit. No additional components or installation space are required for this solution.
  • the invention further relates to a computer program comprising commands which, when the program is executed by the device, cause it to carry out the method described.
  • the invention further relates to a machine-readable storage medium comprising instructions which, when executed by the device, cause it to carry out the method described.
  • Figure 1 shows a schematically illustrated vehicle with a drive train with a device
  • the vehicle 700 is shown here only as an example with four wheels, the invention being equally applicable in any vehicle with any number of wheels Can be used on land, on water and in the air.
  • the drive train 600 shown as an example includes at least the device 100.
  • the drive train also preferably includes a first and second power electrical component 510, 520 with a cooling circuit 300 or an electrical system 500, a battery 470, an inverter 472 and/or an electrical machine 474.
  • the Device 100 is set up to determine a coolant temperature of the coolant in the cooling circuit 300.
  • the cooling circuit 300 is designed to sequentially cool the power electronics of at least the first and second power electrical components 510, 520.
  • the cooling circuit is preferably a closed system in which the coolant flows and circulates in one direction.
  • the first component 510 includes a first sensor device 512 for determining the temperature of the power electronics of the first component 510.
  • the first component 510 is shown as a charger, preferably with an input connection 514 for connecting a single- or multi-phase alternating voltage source for charging the battery or high-voltage battery 470 that can be connected on the output side
  • the battery is preferably charged using the alternating voltage source when the vehicle is at a standstill.
  • the second component 520 includes a second sensor device 522 for determining the temperature of the power electronics of the second component 520.
  • the second component 520 is shown as a DC-DC converter, preferably with a low-voltage connection 524, to which the vehicle electrical system and a low-voltage battery of a vehicle are preferably connected.
  • the on-board electrical system is preferably supplied with energy from the high-voltage network or the high-voltage battery, with the high-voltage input voltage being converted into the low voltage of the on-board electrical system.
  • the low-voltage network is supplied by means of the DC-DC converter preferably while the vehicle is traveling. Consequently, the first component 510 is preferably switched on and the second component 520 switched off while the vehicle is at a standstill, and the first component 510 is switched off and the second component 520 switched on while the vehicle is moving.
  • the signal is preferably the signal from the sensor device, also a further processed signal, which determines the temperature characteristic of the power electronics of the switched off power electronics is possible.
  • the coolant temperature is preferably determined when evaluating the signal.
  • the evaluation of the signal preferably includes the direct further use of the signal or includes an evaluation that can include filtering, an offset shift, an application of a calculation model, or further signal processing steps.
  • the electrical system 500 includes at least the first and second power electronic components 510, 520, the common cooling circuit 300, preferably a common cooling circuit section, for sequentially cooling the power electronics of the first and second components 510, 520 and the device 100 for determining the coolant temperature of the Cooling circuit 300.
  • the electrical system 500 is shown as a combination of a charger and a DC-DC converter, preferably within a housing.
  • step 810 a signal is received which characterizes the temperature of the power electronics of the switched off power electronics.
  • step 820 the received signal is evaluated.
  • the coolant temperature is preferably determined when evaluating the signal.
  • step 825 ends with step 825.

Landscapes

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Abstract

Vorrichtung (100) zur Ermittlung einer Kühlmitteltemperatur eines Kühlkreislaufes (300), wobei der Kühlkreislauf (300) zur sequentiellen Kühlung der Leistungselektronik mindestens einer ersten und einer zweiten leistungselektrischen Komponente (510, 520) ausgestaltet ist. Die Vorrichtung (100) ist dazu eingerichtet, während des Betriebes der ersten Komponente (510), zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes (300) ein Signal, dass die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten zweiten Komponente (520) charakterisiert, zu empfangen und auszuwerten und während des Betriebes der zweiten Komponente (520), zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes (300) ein Signal, dass die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten ersten Komponente (510) charakterisiert, zu empfangen und auszuwerten.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer Kühlmitteltemperatur eines Kühlkreislaufes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer Kühlmitteltemperatur eines Kühlkreislaufes. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisches System, einen Antriebsstrang mit einer Vorrichtung, ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang sowie ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.
Stand der Technik
Leistungselektronische Geräte, bevorzugt in Fahrzeugen, wie beispielsweise Ladegeräte, Gleichspannungswandler, Inverter und/ oder elektrische Maschinen, erzeugen im Betrieb Abwärme, die, mittels eines Kühlmittels eines Kühlkreislaufes, von der Wärmequelle, abgeführt wird. Bevorzugt sind die Wärmequellen leistungselektronische Bauelemente, bevorzugt Leistungsschalter. Eine entsprechende Umsetzung ist aus der Druckschrift WO 2017/182226 Al bekannt. Für einen sicheren Betrieb derartiger leistungselektronischer Geräte an deren Leistungsgrenze muss die Temperatur des Kühlmittels bekannt sein. Falls die Kühlmitteltemperatur einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet, kann mittels des erwärmten Kühlmittels nicht mehr ausreichend Abwärme abgeführt werden. Daher wird in Folge das Gerät abgeschaltet oder dessen momentan umgesetzte Leistung so weit reduziert, dass die Kühlmitteltemperatur wieder absinkt und eine Kühlung der leistungselektronischen Bauelemente wieder ermöglicht wird. Zur Bestimmung der Kühlmitteltemperatur werden Temperatursensoren am Kühlkreislauf oder im Kühlmittel angeordnet, die die Temperatur ermitteln. Zur Reduktion des für die Temperatursensoren notwendigen Bauraums besteht Bedarf an Lösungen zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur, die ohne entsprechend angeordnete Temperatursensoren am Kühlkreislauf eine Ermittlung der Kühlmitteltemperatur ermöglichen. Offenbarung der Erfindung
Es wird eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Kühlmitteltemperatur eines Kühlkreislaufes bereitgestellt. Der Kühlkreislauf ist zur sequentiellen Kühlung der Leistungselektronik mindestens einer ersten und einer zweiten leistungselektrischen Komponente ausgestaltet. Die erste Komponente umfasst eine erste Sensoreinrichtung zur Ermittlung der Temperatur der Leistungselektronik der ersten Komponente. Die zweite Komponente umfasst eine zweite Sensoreinrichtung zur Ermittlung der Temperatur der Leistungselektronik der zweiten Komponente. Die erste Komponente ist zumindest zeitweise eingeschaltet und deren Leistungselektronik erzeugt Abwärme. Gleichzeitig ist die zweite Komponente ausgeschaltet. Die Vorrichtung ist dazu eingerichtet, während des Betriebes der ersten Komponente zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes ein Signal, dass die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten zweiten Komponente charakterisiert, zu empfangen und auszuwerten und während des Betriebes der zweiten Komponente zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes ein Signal, dass die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten ersten Komponente charakterisiert, zu empfangen und auszuwerten.
Bevorzugt ist die Kühlmitteltemperatur die Temperatur des Kühlmittels im Kühlkreislauf, bevorzugt die durchschnittliche Temperatur des Kühlmittels im Kühlkreislauf. Bevorzugt umfasst der Kühlkreislauf ein geschlossenes Leitungssystem, durch das ein Kühlmedium, Kühlfluid oder Kühlmittel strömt, wobei das Kühlmittel durch einen Wärmetauscher strömt und darin abgekühlt wird. Anschließend strömt das Kühlmittel an Wärmequellen nacheinander vorbei und erwärmt sich dabei wieder, um erneut über den Wärmetauscher abgekühlt zu werden. Bevorzugt sind die Wärmequellen oder leistungselektrische Komponenten einzelne leitungselektronische Baugruppen oder Geräte, die, wenn sie eingeschaltet sind, bevorzugt während ihres Betriebes, Abwärme erzeugen, die mittels des vorbeiströmenden Kühlmittels abgeführt wird. Wenn die leistungselektrischen Komponenten ausgeschaltet sind, bevorzugt nicht in Betrieb sind, erzeugen diese keine Abwärme. Die erste und zweite leistungselektrische Komponente kann jede für sich in einem eigenen Gehäuse angeordnet sein, oder bevorzugt in einem gemeinsamen Gehäuse, bevorzugt mit räumlichen Abstand auf einer gemeinsamen oder mehreren Leiterplatten. Entsprechende leistungselektrische Komponenten umfassen für deren Ansteuerung Sensoreinrichtungen zur Ermittlung der Temperatur deren leistungselektronischer Bauelemente, bevorzugt Leistungsschalter, Kondensatoren, Drosseln oder Wicklungen einer elektrischen Maschine. Bevorzugt sind die Sensoreinrichtungen zur Ermittlung der Temperatur der Leistungselektronik der Komponenten in unmittelbarer Nähe derer Leistungselektronik angeordnet und ermöglichen eine genaue Ermittlung der Temperatur der Leistungselektronik der Komponente. Bevorzugt ist die Leistungselektronik sehr gut wärmeleitend an den Kühlkreislauf angebunden. Folglich nimmt die Leistungselektronik rasch die Temperatur des Kühlmittels an, wenn sie nicht betrieben wird oder, bevorzugt dauerhaft, ausgeschaltet ist. Zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur wird von der Vorrichtung, oder einer Steuereinrichtung innerhalb der Vorrichtung, ein Signal empfangen und ausgewertet, das die Temperatur der ausgeschalteten leistungselektrischen Komponente charakterisiert. Bevorzugt wird das Signal von der abgeschalteten Komponente oder von der Sensoreinrichtung der abgeschalteten Komponente empfangen und ausgewertet. Je größer der Abstand der zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur berücksichtigten Sensoreinrichtung von der eigentlichen Wärmequelle, desto genauer ist die Bestimmung der tatsächlichen Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes möglich. Der Einfluss der Wärmequelle auf die Kühlmitteltemperatur im Bereich der zu berücksichtigenden Sensoreinrichtung nimmt mit zunehmenden Abstand zwischen Wärmequelle und zu berücksichtigender Sensoreinrichtung ab. Bevorzugt wird bei der Auswertung des Signals die Kühlmitteltemperatur ermittelt. Bevorzugt wird mittels eines Rechenmodells aus dem empfangenen Signal die Kühlmitteltemperatur ermittelt. Bevorzugt bildet das berücksichtigte Rechenmodell die Wärmeübertragung von der Sensoreinrichtung zum Kühlmittel ab. Bevorzugt wird, falls die Kühlmitteltemperatur einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet und mittels des erwärmten Kühlmittels nicht mehr ausreichend Abwärme abgeführt wird, mindestens eine Komponente abgeschaltet oder dessen momentan umgesetzte Leistung so weit reduziert, dass die Kühlmitteltemperatur wieder absinkt und eine Kühlung der leistungselektronischen Bauelemente wieder ermöglicht wird. Alternativ wird bevorzugt der Volumenfluss des Kühlmittels erhöht oder die Kühlmitteltemperatur mittels Erhöhung der Kühlleistung des im Kühlkreislauf befindlichen Wärmetauschers abgesenkt.
Vorteilhaft wird eine einfache Vorrichtung bereitgestellt, die die Kühlmitteltemperatur eines Kühlkreislaufs ermittelt. Für diese Lösung werden keine zusätzlichen Bauelemente oder Bauraum benötigt.
In einer anderen Ausgestaltung ist die erste Komponente ein Ladegerät und die Leistungselektronik der ersten Komponente umfasst Leistungsschalter. Bevorzugt ist die erste Komponente ein Ladegerät für ein Fahrzeug zum Laden einer ausgangsseitig anschließbaren Hochvoltbatterie. Bevorzugt ist die erste Sensoreinrichtung zur Ermittlung der Temperatur der Leistungselektronik der ersten Komponente in unmittelbarer Nähe der Leistungsschalter des Ladegerätes angeordnet und ermöglicht eine genaue Ermittlung der Temperatur der Leistungsschalter des Ladegerätes. Bevorzugt sind die Leistungsschalter, IGBT oder MOSFET, sehr gut wärmeleitend an den Kühlkreislauf angebunden. Folglich nehmen die Leistungsschalter rasch die Temperatur des Kühlmittels an, wenn sie nicht betrieben werden oder, bevorzugt dauerhaft, ausgeschaltet sind.
Vorteilhaft wird eine Ausgestaltung einer ersten leistungselektrischen Komponente bereitgestellt.
In einer anderen Ausgestaltung ist die die zweite Komponente ein Gleichspannungswandler oder ein Wechselrichter. Die Leistungselektronik der zweiten Komponente umfasst Leistungsschalter. Bevorzugt ist die zweite Komponente ein Gleichspannungswandler zum Wandeln der Hochspannung der Hochvoltbatterie in eine Niedervoltspannung zur Versorgung eines Bordnetzes des Fahrzeugs. Bevorzugt ist die zweite Sensoreinrichtung zur Ermittlung der Temperatur der Leistungselektronik der zweiten Komponente in unmittelbarer Nähe der Leistungsschalter des Gleichspannungswandlers angeordnet und ermöglicht eine genaue Ermittlung der Temperatur der Leistungsschalter des Gleichspannungswandlers. Bevorzugt sind die Leistungsschalter, IGBT oder MOSFET, sehr gut wärmeleitend an den Kühlkreislauf angebunden. Folglich nehmen die Leistungsschalter rasch die Temperatur des Kühlmittels an, wenn sie nicht betrieben werden oder, bevorzugt dauerhaft, ausgeschaltet sind. Vorteilhaft wird eine Ausgestaltung einer zweiten leistungselektrischen Komponente bereitgestellt.
Ferner wird ein elektrisches System bereitgestellt, welches mindestens eine erste und eine zweite leistungselektronische Komponente, einen gemeinsamen Kühlkreislauf zur sequentiellen Kühlung der Leistungselektronik der ersten und der zweiten Komponente, und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes umfasst. Die erste Komponente umfasst eine erste Sensoreinrichtung zur Ermittlung der Temperatur der Leistungselektronik der ersten Komponente und die zweite Komponente umfasst eine zweite Sensoreinrichtung zur Ermittlung der Temperatur der Leistungselektronik der zweiten Komponente. Zumindest zeitweise ist die erste Komponente eingeschaltet und deren Leistungselektronik erzeugt Abwärme und gleichzeitig ist die zweite Komponente ausgeschaltet ist und umgekehrt. Die Vorrichtung ist dazu eingerichtet ist, während des Betriebes der ersten Komponente zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes ein Signal, dass die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten zweiten Komponente charakterisiert, zu empfangen und auszuwerten und während des Betriebes der zweiten Komponente zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes ein Signal, dass die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten ersten Komponente charakterisiert, zu empfangen und auszuwerten.
Vorteilhaft wird ein elektrisches System bereitgestellt, welches die Kühlmitteltemperatur eines Kühlkreislaufs ermittelt. Für diese Lösung werden keine zusätzlichen Bauelemente oder Bauraum benötigt.
Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einer Vorrichtung, wie oben beschrieben, wobei der Antriebstrang insbesondere eine Hochvoltbatterie, einen Wechselrichter und/ oder eine elektrische Maschine umfasst. Vorteilhaft wird ein Antriebsstrang eines elektrischen Fahrzeugs mit einer Vorrichtung bereitgestellt, die die Kühlmitteltemperatur eines Kühlkreislaufs ermittelt. Für diese Lösung werden keine zusätzlichen Bauelemente oder Bauraum benötigt. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang, wie oben beschrieben.
Vorteilhaft wird ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung bereitgestellt, die die Kühlmitteltemperatur eines Kühlkreislaufs ermittelt. Für diese Lösung werden keine zusätzlichen Bauelemente oder Bauraum benötigt.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer wie oben vorgestellten Vorrichtung mit dem Schritten:
Während des Betriebes der ersten Komponente, Empfangen eines Signals, welches die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten zweiten Leistungselektronik charakterisiert; Auswerten des empfangenen Signals und während des Betriebes der zweiten Komponente, Empfangen eines Signals, welches die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten ersten Leistungselektronik charakterisiert;
Auswerten (820) des empfangenen Signals.
Vorteilhaft wird mittels des Empfangens und des Auswertens des Signals ein Verfahren bereitgestellt, welches die Kühlmitteltemperatur eines Kühlkreislaufs ermittelt. Für diese Lösung werden keine zusätzlichen Bauelemente oder Bauraum benötigt.
Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch die Vorrichtung, diese veranlassen, das beschriebene Verfahren auszuführen.
Ferner betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch die Vorrichtung, diese veranlassen, das beschriebene Verfahren auszuführen.
Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Vorrichtung entsprechend auf das elektrische System und das Verfahren bzw. den Antriebsstrang und das Fahrzeug und umgekehrt zutreffen bzw. anwendbar sind. Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden, dazu zeigen:
Figur 1 ein schematisch dargestelltes Fahrzeug mit einem Antriebsstrang mit einer Vorrichtung,
Figur 2 ein schematisch dargestelltes Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Figur 1 zeigt ein schematisch dargestelltes Fahrzeug 700 mit einem Antriebsstrang 600 mit einer Vorrichtung 100 und einem besipielhaften elektrischen System 500. Das Fahrzeug 700 ist hier nur beispielhaft mit vier Rädern dargestellt, wobei die Erfindung gleichermaßen in beliebigen Fahrzeugen mit einer beliebigen Anzahl an Rädern zu Lande, zu Wasser und in der Luft einsetzbar ist. Der beispielhaft dargestellte Antriebsstrang 600 umfasst mindestens die Vorrichtung 100. Weiter umfasst der Antriebsstrang bevorzugt eine erste und zweite leistungselektrische Komponente 510, 520 mit einem Kühlkreislauf 300 oder ein elektrisches System 500, eine Batterie 470, einen Wechselrichter 472 und oder eine elektrische Maschine 474. Die Vorrichtung 100 ist zur Ermittlung einer Kühlmitteltemperatur des Kühlmittels im Kühlkreislauf 300 eingerichtet. Der Kühlkreislauf 300 ist zur sequentiellen Kühlung der Leistungselektronik mindestens der ersten und der zweiten leistungselektrischen Komponente 510, 520 ausgestaltet. Zur übersichtlicheren Darstellung ist lediglich ein Teil des Kühlkreislauf 300 in der Figur 1 dargestellt. Bevorzugt ist der Kühlkreislauf ein geschlossenes System, in dem das Kühlmittel in eine Richtung strömt und zirkuliert. Die erste Komponente 510 umfasst eine erste Sensoreinrichtung 512 zur Ermittlung der Temperatur der Leistungselektronik der ersten Komponente 510. Beispielhaft ist die erste Komponente 510 als ein Ladegerät dargestellt, bevorzugt mit einem Eingangsanschluss 514 zum Anschließen einer ein- oder mehrphasigen Wechselspannungsquelle zum Laden der ausgangsseitig anschließbaren Batterie oder Hochvoltbatterie 470. Das Laden der Batterie mittels der Wechselspannungsquelle erfolgt bevorzugt bei Stillstand des Fahrzeugs. Die zweite Komponente 520 umfasst eine zweite Sensoreinrichtung 522 zur Ermittlung der Temperatur der Leistungselektronik der zweiten Komponente 520. Beispielhaft ist die zweite Komponente 520 als ein Gleichspannungswandler dargestellt, bevorzugt mit einem Niederspannungsanschluss 524, an dem bevorzugt das Bordnetz und eine Niederspannungsbatterie eines Fahrzeugs angeschlossen ist. Mittels des Gleichspannungswandlers wird bevorzugt das Bordnetz mit der Energie aus dem Hochvoltnetz oder der Hochvoltbatterie versorgt, wobei die Hochvolt-Eingangsspannung in die Niederspannung des Bordnetzes gewandelt wird. Die Versorgung des Niederspannungsnetzes mittels des Gleichspannungswandlers erfolgt bevorzugt während der Fahrt des Fahrzeugs. Folglich ist bevorzugt während des Stillstands die erste Komponente 510 eingeschaltet und die zweite Komponente 520 ausgeschaltet und während der Fahrt des Fahrzeugs die erste Komponente 510 ausgeschaltet und die zweite Komponente 520 eingeschaltet. Zumindest zeitweise ist somit die erste Komponente 510 eingeschaltet ist und deren Leistungselektronik erzeugt Abwärme und gleichzeitig die zweite Komponente 520 ausgeschaltet und umgekehrt. Die Vorrichtung 100 ist dazu eingerichtet, während des Betriebes der ersten Komponente 510, zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes 300 ein Signal, dass die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten zweiten Komponente 520 charakterisiert, zu empfangen und auszuwerten. Weiter ist die Vorrichtung 100 dazu eingerichtet, während des Betriebes der zweiten Komponente 520, zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes 300 ein Signal, dass die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten ersten Komponente 510 charakterisiert, zu empfangen und auszuwerten. Bevorzugt empfängt die Vorrichtung 100 das Signal leitungsgebunden direkt aus einer der Komponenten oder über ein BUS-System, auch eine drahtlose Übertragung des Signals ist möglich. Das Signal ist bevorzugt das Signal der Sensoreinrichtung, auch ein weiterverarbeitetes Signal, welches die Tempe- ratur der Leistungselektronik der ausgeschalteten Leistungselektronik charakterisiert, ist möglich. Bevorzugt wird bei der Auswertung des Signals die Kühlmitteltemperatur ermittelt. Die Auswertung des Signals umfasst bevorzugt die direkte Weiterverwendung des Signals oder umfasst eine Auswertung, die eine Filterung, eine Offset-Verschiebung, eine Anwendung eines Rechenmodells, oder weitere signalverarbeitende Schritte umfassen kann. Das elektrische System 500 umfasst mindestens die erste und die zweite leistungselektronische Komponente 510, 520, den gemeinsamen Kühlkreislauf 300, bevorzugt einen gemeinsamen Kühlkreislaufabschnitt, zur sequentiellen Kühlung der Leistungselektronik der ersten und der zweiten Komponente 510, 520 und die Vorrichtung 100 zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes 300. Beispielhaft ist das elektrische System 500 als eine Kombination eines Ladegerätes und eines Gleichspannungswandlers, bevorzugt innerhalb eines Gehäuses, dargestellt.
Die Figur 2 zeigt ein schematisch dargestelltes Ablaufdiagramm für ein Verfahren 800 zum Betrieb der Vorrichtung 100. Das Verfahren 800 startet mit dem Schritt 805. In Schritt 810 wird ein Signal empfangen, welches die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten Leistungselektronik charakterisiert. In Schritt 820 wird das empfangene Signal ausgewertet. Bevorzugt wird bei der Auswertung des Signals die Kühlmitteltemperatur ermittelt. Mit Schritt 825 endet das Verfahren.

Claims

Vorrichtung (100) zur Ermittlung einer Kühlmitteltemperatur eines Kühlkreislaufes (300), wobei der Kühlkreislauf (300) zur sequentiellen Kühlung der Leistungselektronik mindestens einer ersten und einer zweiten leistungselektrischen Komponente (510, 520) ausgestaltet ist, wobei die erste Komponente (510) eine erste Sensoreinrichtung (512) zur Ermittlung der Temperatur der Leistungselektronik der ersten Komponente (510) umfasst und die zweite Komponente (520) eine zweite Sensoreinrichtung (522) zur Ermittlung der Temperatur der Leistungselektronik der zweiten Komponente (520) umfasst, wobei zumindest zeitweise die erste Komponente (510) eingeschaltet ist und deren Leistungselektronik Abwärme erzeugt und gleichzeitig die zweite Komponente (520) ausgeschaltet ist, und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) dazu eingerichtet ist, während des Betriebes der ersten Komponente (510), zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes (300) ein Signal, das die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten zweiten Komponente (520) charakterisiert, zu empfangen und auszuwerten und während des Betriebes der zweiten Komponente (520), zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes (300) ein Signal, das die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten ersten Komponente (510) charakterisiert, zu empfangen und auszuwerten. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Komponente (510) ein Ladegerät ist und die Leistungselektronik der ersten Komponente (510) Leistungsschalter umfasst. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Komponente (520) ein Gleichspannungswandler oder ein Wechselrichter (472) ist und die Leistungselektronik der zweiten Komponente (520) Leistungsschalter umfasst. Elektrisches System (500), umfassend mindestens eine erste und eine zweite leistungselektronische Komponente (510, 520), einen gemeinsamen Kühlkreislauf (300) zur sequentiellen Kühlung der Leistungselektronik der ersten und der zweiten Komponente (510, 520), und eine Vorrichtung (100) zur Ermittlung einer Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes (300), wobei die erste Komponente (510) eine erste Sensoreinrichtung (512) zur Ermittlung der Temperatur der Leistungselektronik der ersten Komponente (510) umfasst und die zweite Komponente (520) eine zweite Sensoreinrichtung (522) zur Ermittlung der Temperatur der Leistungselektronik der zweiten Komponente (520) umfasst, wobei zumindest zeitweise die erste Komponente (510) eingeschaltet ist und deren Leistungselektronik Abwärme erzeugt und gleichzeitig die zweite Komponente (520) ausgeschaltet ist, und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) dazu eingerichtet ist, während des Betriebes der ersten Komponente (510), zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes (300) ein Signal, das die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten zweiten Komponente (520) charakterisiert, zu empfangen und auszuwerten und während des Betriebes der zweiten Komponente (520), zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur des Kühlkreislaufes (300) ein Signal, das die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten ersten Komponente (510) charakterisiert, zu empfangen und auszuwerten. Antriebsstrang (600) mit einer Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 bis 3 oder einem elektrischen System nach Anspruch 4, wobei der Antriebstrang (600) insbesondere eine Hochvoltbatterie (470), einen Wechselrichter (472) und/ oder eine elektrische Maschine (474) umfasst. Fahrzeug (700) mit einem Antriebsstrang (600) nach Anspruch 5. Verfahren (800) zur Ermittlung einer Kühlmitteltemperatur eines Kühlkreislaufes (300) mit einer Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: während des Betriebes der ersten Komponente (510),
Empfangen (810) eines Signals, welches die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten zweiten Leistungselektronik charakterisiert;
Auswerten (820) des empfangenen Signals und während des Betriebes der zweiten Komponente (520), Empfangen (810) eines Signals, welches die Temperatur der Leistungselektronik der ausgeschalteten ersten Leistungselektronik charakterisiert;
Auswerten (820) des empfangenen Signals. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6 diese veranlassen, das Verfahren (800) nach Anspruch 7 auszuführen. Maschinenlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6 diese veranlassen, das Verfahren (800) nach Anspruch 7 auszuführen.
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