-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperierung von Komponenten eines Hochspannungsantriebssystems, umfassend eine Elektromaschine und eine Hochspannungsbatterie, eines Kraftfahrzeugs im Rahmen einer Beschleunigungsphase. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
-
Die Leistungsfähigkeit elektrisch angetriebener Kraftfahrzeuge wird im Gegensatz zu durch Verbrennungsmotoren angetriebenen Kraftfahrzeugen wesentlich durch die Überlast-Eigenschaften vieler elektrischer und/oder elektronischer Komponenten des Hochspannungsantriebssystems bestimmt. Ein solches Hochspannungsantriebssystem umfasst als Komponenten üblicherweise wenigstens eine Elektromaschine und eine Hochspannungsbatterie, wobei zusätzlich meist auch noch Leistungselektronik-Komponenten, beispielsweise ein Umrichter, vorliegen. Diese Komponenten sind durch die durch Verlustleistung erzeugte Wärme beeinflusst, die bestimmte Grenzen nicht überschreiten darf.
-
So werden üblicherweise für eine Elektromaschine eine Dauernennleistung und eine Maximalnennleistung angegeben. Die Dauernennleistung ist dadurch gekennzeichnet, dass für die erzeugte und die abführbare Verlustleistung ein Gleichgewicht besteht, das bedeutet, durch eine Kühlvorrichtung kann die Temperatur der Elektromaschine im Wesentlichen konstant gehalten werden. Wird die Elektromaschine mit einer höheren Leistung betrieben, insbesondere der Maximalnennleistung, so steigt die Temperatur der Elektromaschine abhängig von der thermischen Masse der Elektromaschine an. Wird eine bestimmte Grenztemperatur erreicht, muss die Leistung der Elektromaschine mindestens bis zur Dauernennleistung zurückgenommen werden, um eine Beschädigung der Elektromaschine zu vermeiden. Beispielsweise ist es bekannt, eine Elektromaschine immer für einen vorbestimmten Zeitraum, beispielsweise 30 Sekunden, bei einer erhöhten Leistung, insbesondere der Maximalnennleistung, zu betreiben, um dann für eine längere Zeitspanne, beispielsweise 90 Sekunden, eine niedrigere Leistung zu fahren, so dass sich die Elektromaschine wieder abkühlen kann.
-
Vergleichbare Zusammenhänge gelten für Leistungselektronik-Komponenten und die Hochspannungsbatterie, wobei insbesondere die elektrischen und/oder elektronischen Bauteile einer Leistungselektronik-Komponente durch die bauartbedingten geringen thermischen Kapazitäten bei Maximalnennleistung (häufig auch Peakleistung genannt) einen sehr steilen Temperaturanstieg zeigen.
-
Hierzu ist es im Übrigen bekannt, eine Sicherheitsreserve bezüglich der Temperatur vorzuhalten, um einer lokalen Überhitzung der Komponenten, insbesondere an Positionen, an denen die Temperatur nicht gemessen werden kann, vorzubeugen.
-
Um die Temperatur der Komponenten des Hochspannungsantriebssystems und weiterer Komponenten des Kraftfahrzeugs in einem für den Betrieb der jeweiligen Komponente geeigneten Bereich zu halten und gegebenenfalls auch den Innenraum des Kraftfahrzeugs gemäß einer Anforderung des Benutzers zu kühlen, werden Kühleinrichtungen (Kühlsysteme) vorgesehen, die für die Kühlung der verschiedenen Komponenten zuständig sind. Vorgeschlagen wurde hier beispielsweise, eine zentrale Kühleinrichtung für das Kraftfahrzeug zu verwenden, die auf einer Wärmepumpe basiert. Die verfügbare Kühlleistung wird dabei durch ein zentrales Steuergerät, gegebenenfalls auch mehrere Steuergeräte, so auf die verschiedenen Komponenten des Hochspannungsantriebssystems und des Kraftfahrzeugs verteilt, dass eine größtmögliche Effizienz der Kühlung ermöglicht wird. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Komponente ihre aktuelle Temperatur sowie einen Kühl- und/oder Heizwunsch an ein zentrales Steuergerät der Kühleinrichtung sendet, welches dann auf der Basis von Algorithmen bestimmt, wie viel Kühl- bzw. Heizleistung der entsprechenden Komponente tatsächlich zugeteilt wird.
-
Bekannt sind zudem bei konventionellen Kraftfahrzeugen sogenannte Launch-Control-Systeme. Launch-Control-Systeme werden im Stillstand des Kraftfahrzeugs aktiviert und ermöglichen eine möglichst kurze Beschleunigungszeit für Standard-Beschleunigungsphasen, beispielsweise eine Beschleunigungsphase von 0 auf 100 km/h. Hierzu wird während eines Launch-Control-Vorgangs eine Anpassung von Betriebsparametern, mithin eine Vorkonditionierung, vorgenommen, die die möglichst kurze Beschleunigungszeit begünstigen soll. Beispielsweise können Betriebsparameter der Getriebesteuerung und/oder einer Radschlupf-Regelung angepasst werden.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug eine weitere Verbesserung der für Beschleunigungsphasen zur Verfügung stehenden Leistung zu erreichen.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass automatisch bereits vor Beginn der Beschleunigungsphase, insbesondere bei Stillstand des Kraftfahrzeugs, wenigstens eine Komponente auf eine bestimmte, eine gegenüber einer üblichen Maximalnennleistung des Hochspannungsantriebssystems erhöhte Beschleunigungsleistung während einer Standard-Beschleunigungsphase erlaubende und/oder das zur Verfügung Stellen der Maximalnennleistung wenigstens für einen vordefinierten Anteil der Standard-Beschleunigungsphase, insbesondere für die gesamte Standard-Beschleunigungsphase, zusichernde Zieltemperatur gebracht, insbesondere abgekühlt, wird.
-
In der Beschleunigungsphase kann dann die soeben beschriebene erhöhte gesamte Beschleunigungsleistung des Hochspannungsantriebssystems abgerufen werden und somit die im Hinblick auf die Standard-Beschleunigungsphase, beispielsweise von 0 auf 100 km/h, geplante Beschleunigungsleistung insgesamt verbessert werden, insbesondere im Hinblick auf eine möglichst kurze Beschleunigungszeit. Mit besonderem Vorteil geschieht dies bei Stillstand des Kraftfahrzeugs, so dass durch die vorliegende Erfindung letztlich eine Erweiterung der Launch-Control-Funktionalität vorgeschlagen wird, die die speziellen Eigenschaften elektrisch angetriebener Kraftfahrzeuge berücksichtigt. Vorgeschlagen wird also, bis zum Start der Beschleunigungsphase die relevanten Komponenten in einen thermischen Zustand zu bringen, der eine Standard-Beschleunigungsphase, beispielsweise von 0 bis 100 km/h, ohne eine Reduzierung der Leistung durch Erreichen von Grenztemperaturen, die zu einer Abregelung einzelner oder mehrerer Komponenten führen würde, erlaubt und/oder sogar eine Anhebung der Spitzenleistung über die Maximalnennleistung für den gesamten Zeitraum der Standard-Beschleunigungsphase erlaubt. Letztere Möglichkeit kann auch als ein sogenannter „Over-Boost” bezeichnet werden.
-
Die thermische Vorkonditionierung der Komponenten erlaubt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung also, gegebenenfalls kombiniert, während der Beschleunigungsphase, insbesondere während der gesamten Standard-Beschleunigungsphase, eine die Maximalnennleistung überschreitende Beschleunigungsleistung abzurufen oder wenigstens für die gesamte Standard-Beschleunigungsphase die Maximalnennleistung zur Verfügung zu haben.
-
Zusammenfassend wird also eine gezielte Temperierung, insbesondere Abkühlung, von Komponenten des Hochspannungsantriebssystems des Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, die eine verbesserte Performance in Standard-Beschleunigungsphasen erlaubt, insbesondere bei einer Beschleunigung von 0 auf 100 km/h. Somit steht, insbesondere nach einem Launch-Control-Vorgang, eine maximale Antriebs-Performance zur Verfügung, ohne dass energetische Nachteile, Komfortnachteile oder Lebensdauereinbußen im Normalbetrieb auftreten.
-
Hierbei kann vorgesehen sein, dass als Komponente jeweils die Elektromaschine und/oder die Hochspannungsbatterie und/oder eine Leistungselektronikkomponente, insbesondere ein Umrichter, auf eine entsprechende Zieltemperatur gebracht werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn alle drei genannten Komponenten, also die Elektromaschine, die Hochspannungsbatterie und der Umrichter, auf eine jeweilige, komponentenspezifische Zieltemperatur gebracht werden. So kann eine Abstimmung aller Komponenten auf die temporär insgesamt erhöhte Leistungsanforderung erreicht werden.
-
Mit besonderem Vorteil kann vorgesehen sein, dass bei Abkühlung wenigstens einer Komponente zum Erreichen der der Komponente zugeordneten Zieltemperatur durch eine Kühleinrichtung das Abkühlen der Komponente im Vergleich zu anderen Kühlaufgaben priorisiert wird, insbesondere die abzukühlende Komponente mit maximaler Kühlleistung auf die Zieltemperatur gekühlt wird. Wie eingangs bereits beschrieben, weisen zentrale Kühleinrichtungen üblicherweise ein Kühlsteuergerät (Thermo-Management) auf, das die Kühlung der verschiedenen an die Kühleinrichtung angeschlossenen Komponenten nach Effizienzgrundsätzen einstellt und zuteilt. Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass durch das Thermo-Management, insbesondere während des Launch-Control-Vorgangs, die Kühlung der kritischen Komponenten priorisiert wird, so dass die Kühlung der Komponenten, insbesondere also der Hochspannungsbatterie, der Leistungselektronik-Komponente und der Elektromaschine, mit maximaler Kühlleistung erfolgt. So werden, wie bereits erwähnt, die Komponenten thermisch vorkonditioniert, um die erhöhte Leistung während der Beschleunigungsphase abrufen zu können und über ihre thermische Masse einen ausreichenden Puffer zur Verfügung zu haben, so dass die maximale Komponententemperatur während der Standard-Beschleunigungsphase, beispielsweise einer Beschleunigungsphase von 0 auf 100 km/h, idealerweise gar nicht erreicht wird. Es sei an dieser Stelle jedoch angemerkt, dass es durchaus auch möglich sein kann, dass zur idealen thermischen Vorkonditionierung eine Komponente erwärmt wird. So ist es beispielsweise bei Hochspannungsbatterien bekannt, dass diese in ihrer Leistungsabgabefähigkeit in einem bestimmten Temperaturintervall im Wesentlichen ein Plateau aufweisen, so dass Fälle auftreten können, in denen eine Erwärmung auf einen Beginn des Plateaus erfolgt, während die übliche Betriebstemperatur meist in der Mitte des Plateaus, also in der Mitte des Temperaturintervalls, angesiedelt ist.
-
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass als Zieltemperatur für die wenigstens eine Komponente bzw. die komponentenspezifischen Zieltemperaturen ein vorbestimmter, festgelegter Wert gewählt wird. In diesem Fall wird also jeder Komponente eine Zieltemperatur zugeordnet, die einen Kompromiss für unterschiedliche Umgebungs- und Kraftfahrzeugzustände liefert.
-
Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Zieltemperatur abhängig von wenigstens einem weiteren Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs und/oder Umgebungsparameter ermittelt wird. Dann kann also auch auf die aktuelle Gesamtsituation abgestellt werden, um eine ideale Beschleunigungs-Performance zu realisieren. Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Zieltemperatur aus einem Kennfeld und/oder aufgrund einer Berechnung in einem thermischen Modell des Hochspannungssystems und/oder des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Es ist also denkbar, beispielsweise Kennfelder zu verwenden, aus denen in Abhängigkeit wenigstens eines weiteren Parameters, der den aktuellen Zustand des Kraftfahrzeugs und/oder der Umgebung betrifft, die Zieltemperatur ausgelesen werden kann. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn ein thermisches Modell verwendet wird, um die Zieltemperatur der einzelnen Komponenten zu bestimmen. Solche thermischen Modelle sind beispielsweise aus anderen technischen Gebieten bekannt, beispielsweise aus Walzwerken, wo auch eine ständige thermische Überwachung stattfinden soll. Sie bilden die thermischen Einflüsse von Vorgängen innerhalb des Kraftfahrzeugs auf den aktuellen thermischen Zustand, der in dem thermischen Modell beschrieben ist, ab. Beispielsweise ist es zweckmäßig, wenn in dem thermischen Modell die Erwärmung der wenigstens einen Komponente während der Beschleunigungsphase vorausberechnet wird. Dann kann also gezielt eine Zieltemperatur bestimmt werden, die die Anforderungen, beispielsweise Aufrechterhaltung einer Maximalnennleistung bzw. einer über die Maximalnennleistung erhöhten Beschleunigungsleistung für die gesamte Standard-Beschleunigungsphase, erfüllt.
-
Als Betriebsparameter und/oder Umgebungsparameter können beispielsweise die Umgebungstemperatur und/oder ein Alterungszustand der Hochspannungsbatterie (State of Health – SoH) und/oder ein Ladezustand der Hochspannungsbatterie berücksichtigt werden. Während die Umgebungstemperatur hauptsächlich Einflüsse auf die Kühlung durch die Umgebung des Kraftfahrzeugs hat, betreffen die batteriebezogenen Parameter hauptsächlich das ideale Temperaturintervall, in dem die Batterie sinnvoll betrieben werden kann und die von der Batterie zur Verfügung stellbare Leistung.
-
Es kann ferner vorgesehen sein, dass als Kuhleinrichtung zur Temperierung der wenigstens einen Komponente eine auf einer Wärmepumpe basierende Kühleinrichtung, insbesondere eine gemeinsame Kühleinrichtung für alle zu kühlenden Bestandteile des Kraftfahrzeugs, verwendet wird. Eine solche Kühleinrichtung weist üblicherweise ein zentrales Steuergerät (Thermo-Management) auf, welches Kühlleistungen bzw. allgemein Temperierungsleistungen verschiedenen Komponenten zuordnet. Hier ist es nun beispielsweise denkbar, vor einer Beschleunigungsphase, insbesondere im Rahmen eines Launch-Control-Vorgangs, die auf eine Zieltemperatur zu bangenden Komponenten des Hochspannungsantriebssystems zu priorisieren und beispielsweise eine Innenraumkühlung des Kraftfahrzeugs oder dergleichen zurückzustellen.
-
In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine den Temperierungsfortschritt im Hinblick auf die Zieltemperatur zeigende Darstellung angezeigt wird. Es ist also möglich, den Verlauf bis zum Erreichen der Zieltemperatur bzw. Zieltemperaturen durch ein entsprechendes Anzeigekonzept dem Benutzer, insbesondere einem Fahrer, zur Kenntnis zu bringen, so dass die Erlebbarkeit der durch das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Funktionalität erhöht werden kann. Insbesondere dann, wenn eine gegenüber einer Maximalnennleistung erhöhte Beschleunigungsleistung erzeugt werden soll, kann beispielsweise ein „OverBoost”-Anzeigefeld realisiert werden, in dem der Fortschritt der Temperierung angezeigt wird. Ein solches „OverBoost”-Anzeigefeld kann beispielsweise eine allgemeine Zustandsanzeige des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs ergänzen, die wiedergibt, ob das Kraftfahrzeug in einem Dauerbetriebsmodus (also bei Dauernennleistung), in einem Boost-Modus (also bishin zur Maximalnennleistung) und dergleichen betrieben wird. Eine solche Darstellung kann beispielsweise als „Powermeter” bezeichnet werden.
-
Ferner kann vorgesehen sein, dass bei bei Beginn der Beschleunigungsphase nicht erreichter Zieltemperatur für wenigstens eine Komponente die Beschleunigungsphase mit einer reduzierten Leistung durchgeführt wird. Kann also die Zieltemperatur einer Komponente nicht oder nur nach unverhältnismäßig langer Zeit erreicht werden und/oder beginnt der Fahrer die Beschleunigung vor Erreichen der Zieltemperatur für wenigstens eine Komponente, kann also eine Einschränkung der Leistung im Hinblick auf ein bestimmtes Ziel vorgesehen werden. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die während der Beschleunigungsphase zur Verfügung stehende maximale Leistung von der Maximalnennleistung oder der Beschleunigungsleistung so reduziert wird, dass die maximale Leistung für die gesamte Standard-Beschleunigungsphase ohne Überschreitung einer Grenztemperatur zur Verfügung steht, in anderen Worten also, dass die Gesamtleistung während der Beschleunigungsphase so gewählt wird, dass eine reduzierte Leistung für die gesamte Standard-Beschleunigungsphase aufrechterhalten werden kann. Beispielsweise ist es hier denkbar, eine über die Maximalnennleistung hinausgehende Beschleunigungsleistung so lange zu reduzieren, bis diese für die gesamte Standard-Beschleunigungsphase aufrechterhalten werden kann und dergleichen. Selbstverständlich ist es auch möglich, mit anderen Maßnahmen die reduzierte Leistungsfähigkeit bis zum Erreichen der Grenztemperatur zu berücksichtigen, beispielsweise, indem eine die Maximalnennleistung überschreitende Beschleunigungsleistung für eine kürzere Zeit während der Beschleunigungsphase aufrechterhalten wird.
-
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein weiterer Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs zur Begünstigung der Beschleunigung in der Beschleunigungsphase angepasst wird, insbesondere im Rahmen eines Launch-Control-Vorgangs. Es ist also denkbar, eine Vorkonditionierung der Komponenten des Kraftfahrzeugs nicht nur im Hinblick auf die Temperierung der Komponenten des Hochspannungsantriebssystems vorzusehen, sondern zusätzlich weitere Optimierungsmaßnahmen vorzunehmen, beispielsweise im Hinblick auf die Getriebesteuerung und/oder die Radschlupfregelung. Launch-Control-Systeme und zugehörige Launch-Control-Vorgänge sind im Stand der Technik bereits bekannt und müssen hier nicht näher dargelegt werden.
-
Neben dem Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Kühleinrichtung für Komponenten eines Hochspannungsantriebssystems, umfassend eine Elektromaschine und eine Hochspannungsbatterie, mit einem zugeordneten Kühlsteuergerät, welches zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit dem mithin die bereits genannten Vorteile erreicht werden können.
-
So kann also insbesondere die Kühleinrichtung, die vorteilhafterweise nicht nur für die Komponenten des Hochspannungsantriebssystems, sondern für weitere, insbesondere alle zu kühlenden bzw. temperierenden Komponenten des Kraftfahrzeugs, vorgesehen ist, ein Kühlsteuergerät umfassen, welches dann, wenn beispielsweise eine Standphase vorliegt, im Rahmen eines Launch-Control-Vorgangs das erfindungsgemäße Verfahren durchführen kann, insbesondere, indem die Kühlung bzw. Temperierung der für die Beschleunigungsphase thermisch vorzukonditionierenden Komponenten priorisiert wird und dergleichen. Dabei kann beispielsweise von einem üblicherweise auf Effizienz ausgerichteten Kühlkonzept abgewichen werden.
-
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
-
2 einen Leistungsverlauf während einer Beschleunigungsphase;
-
3 einen Temperaturverlauf an einer Komponente; und
-
4 eine mögliche Darstellung zur Anzeige des Temperierungsfortschritts.
-
1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Hochspannungsantriebssystem 2 mit einem Elektromotor 3, einer Leistungselektronik-Komponente 4, hier einem Umrichter, und einer Hochspannungsbatterie 5 als Komponenten.
-
Zur Kühlung der Komponenten 3, 4 und 5 des Hochspannungsantriebssystems 2 sowie weiterer Komponenten in dem Kraftfahrzeug 1 ist eine Kühleinrichtung 6 vorgesehen, die neben einem zentralen Kühlsteuergerät 7 den Komponenten zugeordnete Kühlvorrichtungen 8 umfasst. Über das Steuergerät 7 erfolgt mithin das Thermo-Management im Kraftfahrzeug 1, weswegen unter anderem auch die Komponenten 3, 4 und 5 des Hochspannungsantriebssystems 2 mit Temperatursensoren 9 versehen sind. Über die Temperatursensoren 9 kann jede allgemein zu kühlende Komponente ihre aktuelle Temperatur und einen Kühl- oder Heizwunsch an das Kühlsteuergerät 7 übertragen, welches sodann eine auf Effizienz ausgerichtete Kühlstrategie verfolgend entsprechende Ansteuerungsparameter für die Kühlvorrichtungen 8 ermittelt, so dass Temperaturintervalle, in denen die zu kühlenden Komponenten optimal und sicher arbeiten, nicht verlassen werden oder sich eine von einem Benutzer gewählte Temperatur, wie beispielsweise für den Innenraum des Kraftfahrzeugs 1, einstellt.
-
Das Steuergerät 7 ist nun vorliegend auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, bei welchem durch geeignete Temperierung der Komponenten 3, 4 und 5 eine thermische Vorkonditionierung des Hochspannungsantriebssystems 2 im Stillstand des Kraftfahrzeugs 1 zur Vorbereitung einer Beschleunigungsphase bezüglich einer Standard-Beschleunigungsphase, auf die abgestellt wird, vorgenommen wird, hier im Rahmen eines allgemeinen Launch-Control-Vorgangs. Vorliegend wird für alle Berechnungen eine Standard-Beschleunigungsphase von 0 auf 100 km/h betrachtet, die in möglichst kurzer Zeit bewerkstelligt werden soll, und die von der tatsächlich folgenden Beschleunigungsphase, die selbstverständlich bei Ausführung durch den Fahrer nicht vorhersehbar ist, unterschieden wird.
-
Die Standard-Beschleunigungsphase sei durch 2 näher erläutert. Dort ist die Leistung gegen die Zeit für die Dauer 10 der Standard-Beschleunigungsphase dargestellt, wobei die gestrichelte Kurve 11 die Möglichkeiten darstellt, wenn keine thermische Vorkonditionierung vorgenommen wird. Dann kann mithin für eine Zeitdauer, nicht der gesamten Dauer 10 der Standard-Beschleunigungsphase entspricht, mit einer Maximalnennleistung 12 beschleunigt werden, bis zu einem Zeitpunkt 13 eine Grenztemperatur wenigstens einer Komponente 3, 4 bzw. 5 überschritten ist.
-
Diese Vorgänge sind auch aus der Kurve 14 in 3 ersichtlich, wo die Temperatur einer der Komponenten 3, 4 oder 5 gegen die Zeit aufgetragen ist. Dabei liegt die Temperatur der Komponente zunächst während einer Stillstandsphase 15 auf einem Standardwert 16, der beispielsweise einen idealen Betriebspunkt der Komponente 3, 4 oder 5 darstellen kann, bei der Hochspannungsbatterie 5 beispielsweise die Mitte eines eine ideale Leistungsabgabe beschreibenden Plateaus. Wird zu einem Zeitpunkt 17 nun beschleunigt, steigt die Temperatur entsprechend der nicht abführbaren, durch die Maximalnennbeschleunigung 12 auftretenden Verlustleistung an, bis zu dem Zeitpunkt 13 eine Grenztemperatur 18 erreicht ist, die durch die Komponente 3, 4 oder 5 nicht überschritten werden kann. Die zur Beschleunigung zur Verfügung stehende Leistung muss abgesenkt werden, mindestens bis auf die Dauernennleistung 19.
-
Dieser Sachverhalt soll nun durch das erfindungsgemäße Verfahren verbessert werden, indem die Komponenten 3, 4 und 5 so temperiert werden, dass für die Gesamtdauer 10 der Standard-Beschleunigungsphase eine gegenüber der Maximalnennleistung 12 noch erhöhte Beschleunigungsleistung 20 zur Verfügung steht, Kurve 21.
-
Stellt das Kühlsteuergerät 7 oder ein anderes Steuergerät daher einen Stillstand des Kraftfahrzeugs 1 fest, so wird ein Launch-Control-Vorgang gestartet, in dessen Zusammenhang auch andere Betriebsparameter anderer Systeme und des Hochspannungsantriebssystems 2 auf die bevorstehende Beschleunigungsphase angepasst werden. Zudem wird jedoch auch zunächst für jede der Komponenten 3, 4 und 5 eine Zieltemperatur bestimmt, die unter den aktuellen Umständen zum Erreichen der durch die Kurve 21 gezeigten Performance geeignet ist. Hierzu wird ein innerhalb des Steuergeräts 7 abgelegtes thermisches Modell 22 verwendet, mit welchem die Temperaturentwicklung der Komponenten 3, 4 und 5 des Hochspannungsantriebssystems 2 vorausberechnet werden kann. Hierzu werden nicht nur die von den Temperatursensoren 9 aufgenommenen Temperaturen berücksichtigt, sondern auch unter anderem eine von einem Temperatursensor 23 ermittelte Umgebungstemperatur des Kraftfahrzeugs 1 sowie, beispielsweise durch ein Batteriemanagement-Steuergerät 24 übermittelt, ein Ladezustand der Hochspannungsbatterie 5 und ein Alterungszustand der Hochspannungsbatterie 5. Selbstverständlich können auch weitere Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs 1 und Umgebungsparameter Berücksichtigung finden. Ergebnis der Berechnungen im thermischen Modell 22 sind dann Zieltemperaturen für die Komponenten 3, 4 und 5, die im Allgemeinen niedriger als die aktuellen Temperaturen liegen werden, wobei es aber auch möglich ist, dass eine Erwärmung gewünscht ist, insbesondere im Falle der Hochspannungsbatterie 5.
-
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Zieltemperaturen auch aus einem Kennfeld bestimmt werden können oder als vorbestimmter, festgelegter Wert in dem Steuergerät 7 abgelegt sein können.
-
Sind die Zieltemperaturen erst bekannt, steuert das Steuergerät 7 die Kühlvorrichtungen 8 so an, dass die Zieltemperaturen möglichst schnell erreicht werden. Hierbei wird die Kühlung der Komponenten 3, 4 und 5 priorisiert, das bedeutet, insbesondere die Kühlung weniger kritischer Komponenten wird zurückgestellt, beispielsweise eine Innenraumkühlung oder dergleichen.
-
Der entsprechende Temperaturverlauf ist ebenso in 3 als Kurve 25 näher dargestellt. Zu einem Zeitpunkt 26 wird erkannt, dass das Kraftfahrzeug 1 im Stillstand ist, und der Launch-Control-Vorgang wird gestartet. Ersichtlich wird die Komponente 3, 4 oder 5 auf die Zieltemperatur 27 heruntergekühlt, wo die Kurve 25 verharrt, bis zum Zeitpunkt 17 die Beschleunigungsphase beginnt. Ersichtlich wird bei der Kurve 14 trotz geringerem Temperaturanstieg (da die Maximalnennleistung 19 verwendet wird, also kein Over-Boost in Form der höheren Beschleunigungsleistung 20) die Grenztemperatur 18 früher erreicht. Für die Kurve 25 ist dies erst zum Zeitpunkt 28, also am Ende der Dauer 10 der Standard-Beschleunigungsphase, gegeben.
-
Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es auch vorkommen kann, dass die Beschleunigungsphase beginnt, bevor die Zieltemperatur 27 erreicht wurde oder die Zieltemperatur 27 aufgrund bestimmter Umstände unerreichbar ist. In diesen Fällen kann die Anforderung gemäß Kurve 21 in 2 reduziert werden, beispielsweise, indem eine zwischen der Maximalnennleistung 12 und der Beschleunigungsleistung 20 liegende Leistung gewählt wird oder schlichtweg die Zeitdauer, in der die Maximalnennleistung 12 zur Verfügung steht, noch etwas ausgedehnt wird. Denkbar ist es jedoch auch, wenn eine gleichmäßige Leistung während der gesamten Standard-Beschleunigungsphase gewünscht wird, eine Dauerleistung unterhalb der Maximalnennleistung 12 zu wählen. Verschiedene Möglichkeiten sind denkbar, um für solche Fälle geeignet zu reagieren.
-
Schließlich sei noch angemerkt, dass die Kühleinrichtung 6 vorliegend eine auf einer Wärmepumpe basierende Kühleinrichtung 6 ist, die eine gemeinsame Kühleinrichtung 6 (oft auch als Kühlsystem bezeichnet) für alle zu kühlenden Bestandteile des Kraftfahrzeugs 1 bildet.
-
4 zeigt schließlich eine Möglichkeit zur Anzeige des Temperierungsfortschritts im Hinblick auf die Zieltemperatur an einer Instrumententafel 29 des Kraftfahrzeugs 1. Dabei wird eine sogenannte Bargraph-Anzeige 30 verwendet, um die momentane Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs dem Fahrer zu vermitteln. Ein erster Bereich 31 kennzeichnet dabei einen Normalbetriebsmodus, in dem beispielsweise die Dauerleistung zur Verfügung stehen kann. Der Normalbetriebsmodus ist beispielsweise dann aktiv, wenn gerade mit einer erhöhten Leistung, beispielsweise der Maximalnennleistung, gefahren wurde, und eine Abkühlung von Komponenten 3, 4 und/oder 5 erforderlich ist, bevor ein weiterer Bereich 32, der für einen Boost-Betriebsmodus steht, erreicht wird. Im Boost-Betriebsmodus steht die Maximalnennleistung zur Verfügung.
-
Die vorliegende Erfindung ermöglicht nun einen OverBoost-Betriebsmodus, der durch einen Bereich 33 gekennzeichnet ist, für auf einen Stillstand folgende Beschleunigungsphasen. Während die Komponenten 3, 4 und 5 auf die Zieltemperatur gebracht werden, wird diese Annäherung an die Zieltemperatur dem Fahrer über die Anzeigeelemente 34 des Bargraph 30 zur Anzeige gebracht.