WO2017182203A1 - Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines elektrischen antriebsstrangs eines fahrzeugs - Google Patents

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Klaus Ries-Mueller
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for operating an electric drive train of a vehicle. Furthermore, the invention relates to a drive train with a corresponding device and a vehicle with a drive train.
  • an electric powertrain of a vehicle is known in the art.
  • electrical energy is converted from an energy source, for example by means of an inverter in a multi-phase AC voltage.
  • an electrical machine is supplied, which is set up to drive the vehicle.
  • it is always important to ensure that none of these components is overloaded during operation of the electric drive train. Otherwise, at least one of the individual components ages too fast, fails, or is destroyed. Therefore, for the regular operation of the powertrain a variety of electrical and physical parameters for each of the components is specified. The drive train is operated in such a way that the specifications regarding the parameters are not violated.
  • a method of operating an electric powertrain of a vehicle has a device for detecting a request for a boost operation, an inverter and an electrical machine.
  • the method comprises the steps of: detecting the request for the boost operation; Activation of the inverter depending on the requirement.
  • a method of operating an electric powertrain of a vehicle is provided.
  • a device is provided with which a request for a boost operation can be detected.
  • the drive train has an inverter and an electrical machine. Depending on the requirement for a boost operation, the inverter is controlled.
  • an electric drive train is provided in which a request for a boost operation is taken into account and a coordinated activation of the inverter is made possible.
  • the inverter is controlled pulse width modulated outside the boost mode. Furthermore, the controlling the inverter as a function of the requirement the step: controlling the inverter in block mode.
  • the inverter In normal operation or continuous operation of the electric drive train, ie outside the boost mode, the inverter is pulse width modulated, controlled by PWM modulation. Depending on the requirement for the boost mode, ie if or immediately after the requirement for a boost operation to be performed is detected, the inverter is called in block mode, also called square-wave control.
  • the torque output by the electric machine is increased by the control of the inverter in the block mode. This leads to an increased power output of the electric drive train.
  • the inverter is driven outside the boost mode with a first clock frequency.
  • the driving of the inverter as a function of the request for the boost operation comprises the step of: driving the inverter with a second clock frequency, wherein the second clock frequency is less than the first clock frequency.
  • the inverter is operated at a first clock frequency.
  • the inverter is operated at a second clock frequency, which is lower than the first clock frequency.
  • the frequency of switching operations of the switching elements of the inverter for the boost mode is reduced. Accordingly, the switching losses within the inverter are reduced.
  • the electrical energy is converted into kinetic energy more efficiently. The electric machine thus gives a higher torque or increased electrical power while maintaining energy consumption.
  • the inverter is cooled outside the boost mode with a cooling medium passing by, which has a first flow velocity.
  • the driving of the inverter in dependence on the request for the boost operation comprises the step of: cooling the inverter, wherein the cooling medium has a second flow velocity which is greater than the first flow velocity. Due to the circuit and line losses of the inverter heat is generated at the switching elements of the inverter. In order to prevent overheating and destruction of the inverter, the heat must be removed during operation of the inverter.
  • the inverter is cooled with a cooling medium passing by. Outside the boost mode, the cooling medium passing by has a first flow velocity.
  • Driving the inverter in response to the boost request includes increasing the flow rate to a second flow rate greater than the first flow rate.
  • the inverter is cooled more in boost mode and thus leads to a higher heat loss.
  • a possibility is created to load the inverter more heavily. For example, larger currents or voltages can be switched. This results in an increased torque or power output of the electric machine.
  • the inverter is driven dynamically outside the boost mode, the dynamics being smaller than a first gradient value.
  • the driving of the inverter in response to the request for the boost operation comprises the step of: dynamically driving the inverter, wherein the dynamic is less than a second gradient value, wherein the second gradient value is greater than the first gradient value.
  • the change in the output by means of the electric machine power, so increasing or reducing the current output power is referred to as dynamic driving the electric machine.
  • a dynamic driving of the inverter is necessary, so changing, so increasing or reducing the momentarily provided by the inverter electrical energy to supply the electrical machine.
  • the change per unit of time is called dynamics.
  • this dynamic is limited and is less than a first gradient value. In from- Depending on the requirement for the boost operation, a dynamic drive of the inverter is now made possible, the dynamics being limited by means of a second gradient value.
  • the second gradient value is greater than the first gradient value, so that a greater dynamic of the drive of the inverter and the drive train is made possible.
  • a spontaneous or accelerated change of the torque and / or power output of the inverter and thus of the electric machine and the electric drive train is thus made possible.
  • the electric machine is supplied outside the boost mode with a current which is smaller than a first current value.
  • Driving the inverter in response to the boost requirement includes the step of providing the electric machine with a current less than a second current value, the second current value greater than the first current value.
  • the power supplied to the electrical machine is limited. It is always smaller than a first current value. Depending on the requirement for the boost operation, this current is limited to a second current value, wherein the second current value is greater than the first current value.
  • a second current value is greater than the first current value.
  • the method is given a first duration value and the activation of the inverter as a function of the requirement takes place at a maximum for a duration that is less than the first duration value.
  • the detection of the request for the boost operation comprises at least one of the steps: evaluation of a sensor of the vehicle for detecting a desired torque; Detecting a driver's request; Evaluation of an environment sensor system (106) of the vehicle; Evaluation of navigation data (108) of the vehicle.
  • the acquisition of the request for the boost operation can be done differently.
  • the request for the boost operation can be detected by evaluating an encoder of the vehicle for detecting a desired torque. This may be a sensor or an electronic control, such as a cruise control. Also, depending on the data of a navigation system, a target torque can be specified.
  • the request for the boost operation by means of detecting a driver's request done. For this purpose, for example, an accelerator pedal or a lever position is evaluated with which a driver can control the electric drive train, or a kick-down switch. In addition, the dynamics of the operation of this pedal, the lever or the switch can be considered.
  • the dynamics or the approach of a hand or foot to a pedal or lever can be considered.
  • the requirement for the boost mode can be detected by predetermining a setpoint torque as a function of an environment sensor of the vehicle. For example, when detecting an approaching vehicle in an already started overtaking.
  • the request for the boost operation can be detected by a target torque is specified in dependence on navigation data of the vehicle. For example, the navigation data can be evaluated as to whether the vehicle is located in the city center or on a freeway.
  • an adjusted setpoint torque can be specified.
  • a large number of possibilities for detecting the request for the boost operation is provided.
  • the boost mode comprises at least two types of boost mode, at least a first boost mode and a second boost mode.
  • Boost Boost
  • a first boost operation comprises at least a first activation of the inverter in response to the request, wherein the drive train in the first boost operation outputs a first additional power and a second boost operation comprises at least a second drive the inverter depending on the requirement the powertrain outputs a second additional power during the second boost operation, the second additional power being greater than the first additional power
  • a first activation of the inverter in dependence on the request for the boost operation comprises the delivery of a first additional power in the first boost operation and a second activation of the
  • the delivery of a second additional power in the second boost operation comprises.
  • the second additional power is greater than the first additional power.
  • the invention relates to a computer program that is configured to carry out the methods described so far. Furthermore, the invention comprises a machine-readable storage medium on which the computer program described is stored.
  • the method comprises a device for operating an electric drive train of a vehicle.
  • the electric powertrain includes means for detecting a request for a boost operation, an inverter, and an electric machine.
  • the device receives the request for the boost operation and outputs a signal for driving the inverter in response to the received request for the boost operation according to one of the methods described so far.
  • a device for operating an electric drive train is provided.
  • the powertrain includes means for detecting a request for a boost operation.
  • the drive train comprises an inverter and an electric machine.
  • the device receives the request for the boost operation and controls the inverter in response to the request according to one of the methods described so far.
  • a device for controlling an electric drive train, in which a boost request can be detected and also the inverter can be controlled accordingly provided.
  • the invention comprises a drive train with a described device.
  • a drive train is used to drive an electric vehicle.
  • a boost operation of the drive train is made possible.
  • the invention comprises a vehicle with a described drive train.
  • a vehicle is thus provided, which comprises a device with which a boost operation of the drive train is made possible. It is understood that the features, properties and advantages of the method according to the invention corresponding to the device or the drive train and the vehicle and vice versa apply or are applicable. Further features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
  • FIG. 2 shows a schematically illustrated vehicle with a drive train and a device.
  • FIG. 1 shows a method 100 for operating an electric drive train 200 of a vehicle 300. The method begins with step 105.
  • Step 110 detects the request for a boost operation.
  • the request for a boost operation can be done in different ways.
  • an encoder of the vehicle is evaluated for detecting a setpoint torque.
  • An encoder can be any sensor, an electrical circuit or even a software function.
  • a driver request can be detected in step 104.
  • the basis for this may be an accelerator pedal, drive lever or a turntable or a switch, such as a kick-down switch.
  • the dynamics of the operation of these devices for detecting the driver's request can be taken into account, ie the speed or the change in the speed at which the devices are actuated. It is also conceivable to consider a proximity measurement, for example by means of ultrasound, the operator's hand or the foot of a driver.
  • data from environment sensors for example radar, ultrasound sensors or optical sensors
  • Video data in step 106 detected and / or evaluated.
  • data of a navigation system can be detected and / or evaluated in step.
  • a corresponding signal B, Bl, B2 for this purpose is forwarded to the next step 120, the drive of the inverter.
  • the corresponding signals are passed on.
  • step 120 a corresponding signal is now output for driving the inverter or the inverter is driven in accordance with the received signal B, Bl, B2.
  • a first time duration value T1 can be supplied to the step 120 or to the entire method 100.
  • This duration Tl limits the duration of the execution of step 120.
  • the driving of the inverter in response to the request for the boost operation can be done in different ways.
  • the inverter is controlled in block mode, instead of the gular operation, for example, used for controlling pulse width modulation.
  • the inverter is driven in step 140 with a second clock frequency F2, which is less than a first clock frequency Fl.
  • the inverter is driven at a first clock frequency Fl.
  • the inverter is cooled in step 150 with a cooling medium, which has a second flow velocity, and which is greater than a first flow velocity. With the first flow rate, the inverter is otherwise cooled or in regular operation.
  • the inverter is controlled in step 160 with a dynamic D, which is smaller than a second gradient D2, wherein the second gradient D2 is greater than a first gradient Dl
  • the electric machine is supplied in step 170 with a current I which is smaller than a second current value 12, wherein the second current value 12 is greater than a first current value II.
  • the current I is greater than the first current value II.
  • the electric machine is supplied with a current I which is lower than the first current value II.
  • FIG. 2 shows a vehicle 300 with a drive train 200.
  • the vehicle has four wheels 310.
  • the electric powertrain includes an electric machine 230, an inverter 220, and a battery 240.
  • the battery 240 provides the electrical energy to power the electric powertrain 200.
  • the inverter 220 converts the electrical energy into a multi-phase AC voltage for the operation of the electric machine 230.
  • the electric machine 230 drives a drive axle and at least one wheel 310 of the vehicle 300.
  • the drive train 200 comprises a device 400 for operating the electric drive train 200 and a device 210 for detecting a request for a boost operation or for a boost operation.
  • the device 400 receives request for the boost operation from the device 210. Further, the device 400 drives the inverter 220 in response to this request according to at least one embodiment of the method 100 described in FIG.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Betrieb eines elektrischen Antriebstrangs (200) eines Fahrzeuges (300). Es ist eine Einrichtung (210) zur Erfassung einer Anforderung eines Boostbetriebes, ein Wechselrichter (220) und eine elektrische Maschine (230) vorgesehen. Das Verfahren umfasst die Schritte: Erfassen (110) der Anforderung für den Boostbetrieb; Ansteuern (120) des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einer entsprechenden Vorrichtung und ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang.
Stand der Technik
Das Betreiben eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs ist aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei wird elektrische Energie aus einer Energiequelle beispielsweise mittels eines Wechselrichters in eine mehrphasige Wechselspannung gewandelt. Mittels dieser Wechselspannung wird eine elektrische Maschine versorgt, die für den Antrieb des Fahrzeugs eingerichtet ist. Bei der Vielzahl der dabei miteinander zusammenwirkenden Komponenten ist stets darauf zu achten, dass keine einzelne dieser Komponenten beim Betrieb des elektrischen Antriebstrangs überlastet wird. Ansonsten altert mindestens eine der einzelnen Komponenten zu schnell, fällt aus oder wird zerstört. Daher wird für den regulären Betrieb des Antriebsstrangs eine Vielzahl an elektrischen und physikalischen Parametern für jede einzelne der Komponenten vorgegeben. Der Betrieb des Antriebsstrangs erfolgt so, dass die Vorgaben bezüglich der Parameter nicht verletzt werden. Diese Parameter betreffen beispielsweise maximale Ströme, maximale Spannungen und Temperaturbereiche - aber auch Gradienten beispielsweise der Änderungen der einzelnen Parameter. Die Vorgabe der Parameter und die Auslegung des Antriebstrangs erfolgt für einen Dauerbetrieb. Der elektrische Antriebsstrang kann daher über einen langen Zeitraum gemäß der vorgegebenen Parameter betrieben werden, ohne dass es zu Ausfällen kommt.
Für den Betrieb dieses Antriebsstrangs in einem Fahrzeug besteht das Bedürfnis, kurzfristige Leistungsüberhöhungen zu ermöglichen, beispielsweise bei einem kurzen Beschleunigungsvorgang für einen Überholvorgang oder für das Auffahren und Einfädeln auf eine Autobahn. Hierzu sind kurzfristige Leistungsüberhöhungen, also ein Überschreiten oder Verletzen der eigentlich vorgegebenen Parameter und Betriebsbereiche, notwendig. Dies führt zu einer kurzzeitig größeren Leistungs- und oder Drehmomentabgabe des elektrischen Antriebsstrangs. Solche kurzzeitigen Leistungssteigerungen, oder auch Boostbetrieb genannt, sind aus verbrennungsmotorischen Antriebssträngen bekannt. Hierzu wird beispielsweise der Ladedruck eines Turboladers kurzzeitig überhöht.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs bereitgestellt. Der elektrische Antriebsstrang weist eine Einrichtung zur Erfassung einer Anforderung eines Boostbetriebes, einen Wechselrichter und eine elektrische Maschine auf. Das Verfahren umfasst die Schritte: Erfassen der Anforderung für den Boostbetrieb; Ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung.
Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs bereitgestellt. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, mit der eine Anforderung für einen Boostbetrieb erfasst werden kann. Weiter weist der Antriebsstrang einen Wechselrichter und eine elektrische Maschine auf. In Abhängigkeit der Anforderung für einen Boostbetrieb wird der Wechselrichter angesteuert. Vorteilhaft wird ein elektrischer Antriebsstrang bereitgestellt, bei dem eine Anforderung für einen Boostbetrieb berücksichtigt wird und eine darauf abgestimmte An- steuerung des Wechselrichters ermöglicht wird.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird der Wechselrichter außerhalb des Boostbetriebes pulsweitenmoduliert angesteuert. Weiter umfasst das An- steuern des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung den Schritt: Ansteuern des Wechselrichters im Blockbetrieb.
Im gewöhnlichen Betrieb oder Dauerbetrieb des elektrischen Antriebsstrangs, also außerhalb des Boostbetriebes, wird der Wechselrichter pulsweitenmoduliert, mittels PWM-Modulation, angesteuert. In Abhängigkeit der Anforderung für den Boostbetrieb, also falls oder unmittelbar nachdem die Anforderung für einen durchzuführenden Boostbetrieb erfasst wird, wird der Wechselrichter im Blockbetrieb, auch Rechteck-Ansteuerung genannt, angesteuert. Vorteilhaft wird durch die Ansteuerung des Wechselrichters im Blockbetrieb das von der elektrischen Maschine abgegebene Drehmoment erhöht. Das führt zu einer erhöhten Leistungsabgabe des elektrischen Antriebstrangs.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird der Wechselrichter außerhalb des Boostbetriebs mit einer ersten Taktfrequenz angesteuert. Das Ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung für den Boostbetrieb umfasst den Schritt: Ansteuern des Wechselrichters mit einer zweiten Taktfrequenz, wobei die zweite Taktfrequenz geringer als die erste Taktfrequenz ist.
Außerhalb des Boostbetriebs wird der Wechselrichter mit einer ersten Taktfrequenz betrieben. In Abhängigkeit der Anforderung für den Boostbetrieb wird der Wechselrichter mit einer zweiten Taktfrequenz betrieben, die niedriger ist als die erste Taktfrequenz. Das bedeutet, dass die Häufigkeit der Schaltvorgänge der Schaltelemente des Wechselrichters für den Boostbetrieb reduziert wird. Entsprechend reduzieren sich die Schaltverluste innerhalb des Wechselrichters. Vorteilhaft wird die elektrische Energie effizienter in Bewegungsenergie umgesetzt. Die elektrische Maschine gibt somit bei gleichbleibenden Energieverbrauch ein höheres Drehmoment oder eine erhöhte elektrische Leistung ab.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird der Wechselrichter außerhalb des Boostbetriebes mit einem vorbeiströmenden Kühlmedium gekühlt, welches eine erste Flussgeschwindigkeit aufweist. Das Ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung für den Boostbetrieb umfasst den Schritt: Kühlen des Wechselrichters, wobei das Kühlmedium eine zweite Flussgeschwindigkeit aufweist, die größer als die erste Flussgeschwindigkeit ist. Aufgrund der Schaltungs- und Leitungsverluste des Wechselrichters entsteht an den Schaltelementen des Wechselrichters Wärme. Um Überhitzung und Zerstörung des Wechselrichters zu verhindern, muss die Wärme während des Betriebs des Wechselrichters abgeführt werden. Hierzu wird der Wechselrichter mit einem vorbeiströmenden Kühlmedium gekühlt. Außerhalb des Boostbetriebes weist das vorbeiströmende Kühlmedium eine erste Flussgeschwindigkeit auf. Das Ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung für den Boostbetrieb umfasst das Erhöhen der Flussgeschwindigkeit auf eine zweite Flussgeschwindigkeit, die größer als die erste Flussgeschwindigkeit ist. Somit wird der Wechselrichter im Boostbetrieb stärker gekühlt und führt somit eine höhere Verlustwärme ab. Vorteilhaft wird eine Möglichkeit geschaffen, den Wechselrichter stärker zu belasten. Beispielsweise können größere Ströme oder Spannungen geschaltet werden. Daraus resultiert eine erhöhte Drehmoment-oder Leistungsabgabe der elektrischen Maschine.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wechselrichter außerhalb des Boostbetriebes dynamisch angesteuert wird, wobei die Dynamik kleiner als ein erster Gradientwert ist. Das Ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung für den Boostbetrieb umfasst den Schritt: Dynamisches Ansteuern des Wechselrichters, wobei die Dynamik kleiner als ein zweiter Gradientwert ist, wobei der zweite Gradientwert größer als der erste Gradientwert ist.
Die Änderung der mittels der elektrischen Maschine abgegebenen Leistung, also das Erhöhen oder Reduzieren der momentan abgegebenen Leistung wird als dynamisches Ansteuern der elektrischen Maschine bezeichnet. Hierzu ist auch ein dynamisches Ansteuern des Wechselrichters notwendig, also das Ändern, also Erhöhen oder Reduzieren der momentan vom Wechselrichter zur Verfügung gestellten elektrischen Energie zur Versorgung der elektrischen Maschine. Mittels Änderung der Ansteuerung des Wechselrichters wird die Leistungsabgabe des Antriebsstrangs beeinflusst. Die Änderung pro Zeiteinheit wird als Dynamik bezeichnet. Zur Vermeidung von besonders hohen Verlustleistungen oder elektrischen Spannungen an einzelnen der Komponenten des Antriebsstrangs wird diese Dynamik begrenzt und ist kleiner als ein erster Gradientwert. In Ab- hängigkeit der Anforderung für den Boostbetrieb wird nun ein dynamisches Ansteuern des Wechselrichters ermöglicht, wobei die Dynamik mittels eines zweiten Gradientwertes begrenzt wird. Der zweite Gradientwert ist jedoch größer als der erste Gradientwert, so dass eine größere Dynamik der Ansteuerung des Wechselrichters und des Antriebsstrangs ermöglicht wird. Vorteilhaft wird somit eine spontanere oder beschleunigte Änderung der Drehmoment- und/ oder Leistungsabgabe des Wechselrichters und somit der elektrischen Maschine und des elektrischen Antriebsstrangs ermöglicht.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird die elektrische Maschine außerhalb des Boostbetriebes mit einem Strom versorgt, der kleiner als ein erster Stromwert ist. Das Ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung für den Boostbetrieb umfasst den Schritt: Versorgen der elektrischen Maschine mit einem Strom, der kleiner als ein zweiter Stromwert ist, wobei der zweite Stromwert größer als der erste Stromwert ist.
Außerhalb des Boostbetriebes ist der Strom, mit dem die elektrische Maschine versorgt wird, begrenzt. Er ist stets kleiner als ein erster Stromwert. In Abhängigkeit der Anforderung für den Boostbetrieb ist dieser Strom mit einem zweiten Stromwert begrenzt, wobei der zweite Stromwert größer als der erste Stromwert ist. Vorteilhaft wird somit eine erhöhte Drehmoment- und/oder Leistungsabgabe der elektrischen Maschine ermöglicht.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird dem Verfahren ein erster Zeitdauerwert vorgegeben und das Ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung erfolgt maximal für eine Dauer, die geringer ist als der erste Zeitdauerwert.
Dadurch, dass das Ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung für den Boostbetrieb maximal für eine Dauer erfolgt, die geringer als der erste Zeitdauerwert ist, wird eine Überlastung einzelner Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs vermieden. Vorteilhaft wird für den begrenzten Zeitraum eine Erhöhung des Drehmoments und/oder der Leistungsabgabe der elektrischen Maschine ermöglicht. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Erfassen der Anforderung für den Boostbetrieb mindestens einen der Schritte: Auswertung eines Gebers des Fahrzeugs zur Erfassung eines Solldrehmoments; Erfassen eines Fahrerwunsches; Auswertung einer Umfeldsensorik (106) des Fahrzeuges; Auswertung von Navigationsdaten (108) des Fahrzeugs.
Das Erfassen der Anforderung für den Boostbetrieb kann unterschiedlich erfolgen. Beispielsweise kann die Anforderung für den Boostbetrieb erfasst werden, indem ein Geber des Fahrzeugs zur Erfassung eines Solldrehmoments ausgewertet wird. Dies kann ein Sensor sein oder eine elektronische Steuerung, wie beispielsweise ein Tempomat. Auch in Abhängigkeit der Daten eines Navigationssystems kann ein Solldrehmoment vorgegeben werden. Andererseits kann die Anforderung für den Boostbetrieb mittels des Erfassens eines Fahrerwunsches erfolgen. Hierzu wird beispielsweise ein Fahrpedal oder eine Hebelstellung ausgewertet, mit der ein Fahrer den elektrischen Antriebsstrang steuern kann, oder auch ein Kick-Down-Schalter. Darüber hinaus kann die Dynamik der Betätigung dieses Pedals, des Hebels oder des Schalters berücksichtigt werden. Auch mittels eines Ultraschallsensors kann die Dynamik oder auch die Annäherung einer Hand oder des Fußes zu einem Pedal oder Hebel berücksichtigt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Anforderung für den Boostbetrieb erfasst werden, indem in Abhängigkeit einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs ein Solldrehmoment vorgegeben wird. Beispielsweise bei Erkennung eines herannahenden Fahrzeugs bei einem bereits begonnenen Überholvorgang. Zusätzlich oder alternativ kann die Anforderung für den Boostbetrieb erfasst werden, indem in Abhängigkeit von Navigationsdaten des Fahrzeugs ein Solldrehmoment vorgegeben wird. Beispielsweise können die Navigationsdaten dahingehend ausgewertet werden, ob sich das Fahrzeug innerstädtisch oder auf einer Schnellstraße befindet. In Abhängigkeit der Umgebung kann ein angepasstes Solldrehmoment vorgegeben werden. Vorteilhaft wird eine Vielzahl an Möglichkeiten zur Erfassung der Anforderung für den Boostbetrieb bereitgestellt.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Boostbetrieb mindestens zwei Arten des Boostbetriebs, mindestens einen ersten Boostbetrieb und einen zweiten Boostbetrieb. Je nach Art des angeforderten Boostbetriebes sind unterschiedliche, z. B. unterschiedlich starke, Boostbetriebe bereitzustellen und auszuwählen.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein erster Boostbetrieb mindestens ein erstes Ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung, wobei der Antriebsstrang bei dem ersten Boostbetrieb eine erste zusätzliche Leistung abgibt und ein zweiter Boostbetrieb mindestens ein zweites ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung umfasst, wobei der Antriebsstrang bei dem zweiten Boostbetrieb eine zweite zusätzliche Leistung abgibt, wobei die zweite zusätzliche Leistung größer als die erste zusätzliche
Leistung ist.
Es ist vorgesehen, dass ein erstes Ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung für den Boostbetrieb die Abgabe einer ersten zusätzlichen Leistung bei dem ersten Boostbetrieb umfasst und ein zweites Ansteuern des
Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung für den Boostbetrieb die Abgabe einer zweiten zusätzlichen Leistung bei dem zweiten Boostbetrieb umfasst. Die zweite zusätzliche Leistung ist größer als die erste zusätzliche Leistung. Vorteilhaft wird somit die Möglichkeit bereitgestellt, unterschiedlich starke Boostbe- triebe des elektrischen Antriebsstrangs vorzusehen.
Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, die bisher beschriebenen Verfahren auszuführen. Ferner umfasst die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das beschriebene Computerprogramm gespeichert ist.
Ferner umfasst das Verfahren eine Vorrichtung zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs. Der elektrische Antriebsstrang umfasst eine Einrichtung zur Erfassung einer Anforderung eines Boostbetriebs, einen Wechselrichter und eine elektrische Maschine. Die Vorrichtung empfängt die Anforderung für den Boostbetrieb und gibt ein Signal ab zur Ansteuerung des Wechselrichters in Abhängigkeit der empfangenen Anforderung für den Boostbetrieb gemäß einem der bisher beschriebenen Verfahren. Es wird eine Vorrichtung zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs bereitgestellt. Der Antriebsstrang umfasst eine Einrichtung zur Erfassung einer Anforderung eines Boostbetriebs. Weiter umfasst der Antriebsstrang einen Wechselrichter und eine elektrische Maschine. Die Vorrichtung empfängt die Anforderung für den Boostbetrieb und steuert den Wechselrichter in Abhängigkeit der Anforderung gemäß einem der bisher beschriebenen Verfahren an. Vorteilhaft wird eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektrischen Antriebsstrangs, bei dem eine Boost-Anforderung erfasst werden kann und auch der Wechselrichter entsprechend angesteuert werden kann, bereitgestellt.
Ferner umfasst die Erfindung ein Antriebsstrang mit einer beschriebenen Vorrichtung. Ein derartiger Antriebsstrang dient dem Antrieb eines elektrischen Fahrzeugs. Mittels des Verfahrens und der Vorrichtung wird ein Boostbetrieb des Antriebsstrangs ermöglicht.
Ferner umfasst die Erfindung ein Fahrzeug mit einem beschriebenen Antriebsstrang. Vorteilhaft wird somit ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine Vorrichtung umfasst, mit der ein Boostbetrieb des Antriebsstrangs ermöglicht wird. Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend auf die Vorrichtung 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 Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs,
Figur 2 ein schematisch dargestelltes Fahrzeug mit eine Antriebsstrang und einer Vorrichtung. Ausführungsformen der Erfindung
Die Figur 1 zeigt ein Verfahren 100 zum Betrieb eines elektrischen Antriebs- Strangs 200 eines Fahrzeugs 300. Mit Schritt 105 beginnt das Verfahren. In
Schritt 110 wird die Anforderung für einen Boostbetrieb erfasst. Die Anforderung für einen Boostbetrieb kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Beispielhaft wird in Schritt 102 ein Geber des Fahrzeugs zur Erfassung eines Solldrehmoments ausgewertet. Ein Geber kann dabei ein beliebiger Sensor, eine elektrische Schaltung oder auch eine Softwarefunktion sein. Alternativ oder ergänzend kann ein Fahrerwunsch in Schritt 104 erfasst werden. Die Basis hierfür kann ein Fahrpedal, Fahrhebel oder auch ein Drehsteller sein oder ein Schalter, beispielsweise ein Kick-Down-Schalter. Neben der einfachen Betätigung dieser Einrichtungen kann zusätzlich oder alternativ auch die Dynamik der Betätigung dieser Einrichtungen für die Erfassung des Fahrerwunsches berücksichtigt werden, also die Geschwindigkeit oder die Änderung der Geschwindigkeit, mit der die Einrichtungen betätigt werden. Weiter denkbar ist auch die Berücksichtigung einer Näherungsmessung, beispielsweise mittels Ultraschall, der bedienenden Hand oder des Fußes eines Fahrers. Alternativ oder ergänzend können Daten einer Umfeldsensorik, beispielsweise Radar-, Ultraschallsensoren oder optische
Videodaten in Schritt 106 erfasst und/oder ausgewertet werden. Alternativ oder ergänzend können Daten eines Navigationssystems in Schritt 108 erfasst und/oder ausgewertet werden. Wird in Schritt 110 die Anforderung für einen Boostbetrieb erkannt, wird ein entsprechendes Signal B, Bl, B2 hierfür zum nächsten Schritt 120, der Ansteuerung des Wechselrichters weitergegeben. Je nachdem, ob das System für nur eine Boostbetriebsart B oder mehrere Boostbe- triebsarten Bl, B2 ausgelegt ist, werden die entsprechenden Signale weitergegeben. In Schritt 120 wird nun ein entsprechendes Signal zur Ansteuerung des Wechselrichters ausgegeben oder der Wechselrichter entsprechend des emp- fangenen Signals B, Bl, B2 angesteuert. Dem Schritt 120 oder auch dem gesamten Verfahren 100 kann dabei ein erster Zeitdauerwert Tl zugeführt werden. Dieser Zeitdauerwert Tl begrenzt die Dauer der Ausführung des Schrittes 120. Das Ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung für den Boostbetrieb kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Beispielhaft wird in Schritt 130 der Wechselrichter im Blockbetrieb angesteuert, anstelle der im re- gulären Betrieb beispielsweise zur Ansteuerung verwendeten Pulsweitenmodulation. Alternativ oder zusätzlich wird der Wechselrichter in Schritt 140 mit einer zweiten Taktfrequenz F2 angesteuert, die geringer als eine erste Taktfrequenz Fl ist. Im regulären Betrieb wird der Wechselrichter mit einer ersten Taktfrequenz Fl angesteuert. Alternativ oder ergänzend wird der Wechselrichter in Schritt 150 mit einem Kühlmedium, welches eine zweite Flussgeschwindigkeit aufweist, gekühlt und die größer als eine erste Flussgeschwindigkeit ist. Mit der ersten Flussgeschwindigkeit wird der Wechselrichter ansonsten oder im regulären Betrieb gekühlt. Ergänzend oder alternativ wird der Wechselrichter in Schritt 160 mit einer Dynamik D angesteuert, die kleiner als ein zweiter Gradientwert D2 ist, wobei der zweite Gradientwert D2 größer als ein erster Gradientwert Dl ist Beim sonstigen oder regulären Betrieb des Wechselrichters ist die Dynamik D mit dem Gradientwert Dl begrenzt. Alternativ oder ergänzend wird die elektrische Maschine in Schritt 170 mit einem Strom I versorgt, der kleiner als ein zweiter Stromwert 12 ist, wobei der zweite Stromwert 12 größer als ein erster Stromwert II ist. Insbesondere ist der Strom I größer als der erste Stromwert II. Im regulären Betrieb wird die elektrische Maschine mit einem Strom I versorgt, der niedriger als der erste Stromwert II ist. Spätestens nach Ablauf der Zeitdauer Tl, falls diese vorgegeben ist, wird der Schritt 120 verlassen und das Verfahren endet mit Schritt 195.
Figur 2 zeigt ein Fahrzeug 300 mit einem Antriebsstrang 200. Das Fahrzeug weist vier Räder 310 auf. Der elektrische Antriebsstrang umfasst eine elektrische Maschine 230, einen Wechselrichter 220 und eine Batterie 240. Die Batterie 240 stellt die elektrische Energie für die Versorgung des elektrischen Antriebsstrangs 200 bereit. Der Wechselrichter 220 wandelt die elektrische Energie in eine mehrphasige Wechselspannung für den Betrieb der elektrischen Maschine 230 um. Die elektrische Maschine 230 treibt eine Antriebsachse und mindestens ein Rad 310 des Fahrzeugs 300 an. Weiter umfasst der Antriebsstrang 200 eine Vorrichtung 400 zum Betrieb des elektrischen Antriebsstrangs 200 sowie eine Einrichtung 210 zur Erfassung einer Anforderung eines Boostbetriebs oder für einen Boostbetrieb. Die Vorrichtung 400 empfängt Anforderung für den Boostbetrieb von der Einrichtung 210. Weiter steuert die Vorrichtung 400 den Wechselrichter 220 in Abhängigkeit dieser Anforderung gemäß mindestens einer Ausführungsform des bei Figur 1 beschriebenen Verfahrens 100 an.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (100) zum Betrieb eines elektrischen Antriebstrangs (200) eines Fahrzeuges (300)
mit einer Einrichtung (210) zur Erfassung einer Anforderung eines Boostbetriebes, einem Wechselrichter (220) und einer elektrischen Maschine (230) mit den Schritten:
Erfassen (110) der Anforderung für den Boostbetrieb;
Ansteuern (120) des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei der Wechselrichter (220) außerhalb des Boostbetriebes pulsweiten- moduliert angesteuert wird,
und das Ansteuern (120) des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung den Schritt umfasst:
Ansteuern des Wechselrichters im Blockbetrieb (130).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Wechselrichter (220) außerhalb des Boostbetriebes mit einer ersten Taktfrequenz (Fl) angesteuert wird,
und das Ansteuern (120) des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung den Schritt umfasst:
Ansteuern des Wechselrichters mit einer zweiten Taktfrequenz (F2), die geringer als die erste Taktfrequenz (Fl) ist (140).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Wechselrichter (220) außerhalb des Boostbetriebes mit einem vorbeiströmenden Kühlmedium gekühlt wird, welches eine erste Flussgeschwindigkeit aufweist,
und das Ansteuern (120) des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung den Schritt umfasst:
Kühlen des Wechselrichters (220), wobei das Kühlmedium eine zweite Flussgeschwindigkeit aufweist, die größer als die erste Flussgeschwindigkeit ist (150).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Wechselrichters (220) außerhalb des Boostbetriebes dynamisch angesteuert wird, wobei die Dynamik (D) kleiner als ein erster Gradientwert (Dl) ist,
und das Ansteuern (120) des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung den Schritt umfasst:
dynamisches Ansteuern des Wechselrichters, wobei die Dynamik (D) kleiner als ein zweiter Gradientwert (D2) ist, wobei der zweite Gradientwert (D2) größer als der erste Gradientwert (Dl) ist (160).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die elektrische Maschine (230) außerhalb des Boostbetriebes mit einem Strom (I) versorgt wird, der kleiner als ein erster Stromwert (II) ist, und das Ansteuern (120) des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung den Schritt umfasst:
Versorgen der elektrischen Maschine mit einem Strom (I), der kleiner als ein zweiter Stromwert (12) ist, wobei der zweite Stromwert (12) größer als der erste Stromwert (II) ist (170), wobei der Strom (I) insbesondere größer als der erste Stromwert (II) ist.
Verfahren nach Anspruch 2 bis 6,
wobei dem Verfahren (100) ein erster Zeitdauerwert (Tl) vorgegeben wird und das Ansteuern (120) des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung maximal für eine Zeit (T) erfolgt, die geringer als der erste Zeitdauerwert (Tl) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Erfassen (110) der Anforderung für den Boostbetrieb mindestens einen der Schritte umfasst:
Auswertung eines Gebers (102) des Fahrzeuges zur Erfassung eines Solldrehmomentes;
Erfassen eines Fahrerwunsches (104); Auswertung einer Umfeldsensorik (106) des Fahrzeuges;
Auswertung von Navigationsdaten (108) des Fahrzeugs.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
wobei der Boostbetrieb (B) mindestens zwei Arten des Boostbetriebes (B) umfasst, mindestens einen ersten Boostbetrieb (Bl) und einen zweiten Boostbetrieb (B2).
10. Verfahren nach Anspruch 9
wobei ein erster Boostbetrieb (Bl) mindestens ein erstes Ansteuern des Wechselrichters (120) in Abhängigkeit der Anforderung umfasst, wobei der Antriebsstrang (200) bei dem ersten Boostbetrieb (Bl) eine erste zusätzliche Leistung abgibt und
ein zweiter Boostbetrieb (B2) mindestens ein zweites Ansteuern (120) des Wechselrichters in Abhängigkeit der Anforderung umfasst, wobei der Antriebsstrang (200) bei dem zweiten Boostbetrieb (B2) eine zweite zusätzliche Leistung abgibt, wobei die zweite zusätzliche Leistung größer als die erste zusätzliche Leistung ist.
11. Computerprogramm, das eingerichtet ist, das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1-10 auszuführen.
12. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm
nach Anspruch 11 gespeichert ist.
13. Vorrichtung (400) zum Betrieb eines elektrischen Antriebstrangs (200) eines Fahrzeuges (300)
mit einer Einrichtung (210) zur Erfassung einer Anforderung eines Boostbetriebes (B, Bl, B2), einem Wechselrichter (220) und einer elektrischen Maschine (230),
wobei die Vorrichtung (400) die Anforderung für den Boostbetrieb (B) empfängt;
und ein Signal zur Ansteuerung des Wechselrichter (220) in Abhängigkeit der Anforderung gemäß einem Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgibt.
14. Antriebsstrang (200) mit einer Vorrichtung (400) nach Anspruch 13.
15. Fahrzeug (300) mit einem Antriebsstrang (200) nach Anspruch 14.
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