-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Kühlung elektronischer Bauteile.
-
Im Allgemeinen wird im Hybridfahrzeug ein elektrischer Antrieb mit dem Antrieb eines herkömmlichen Verbrennungsmotors kombiniert, um eine verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit und / oder geringere Abgasemissionen zu erreichen. Elektrischer Antrieb wurde typischerweise durch Verwendung von Batterien und Elektromotoren erzeugt. Ein solches elektrisches Antriebssystem stellt die wünschenswerten Eigenschaften wie hohes Drehmoment bei kleinen Drehzahlen, hoher Wirkungsgrad und die Möglichkeit bereit, sonst verloren gegangene Bremsenergie regenerativ aufzunehmen. Der Antrieb von einem Verbrennungsmotor bewirkt eine hohe Energiedichte und erfreut sich an einer vorhandenen Infrastruktur und geringeren Kosten auf Grund von bedeutenden Sparmaßnahmen. Durch Kombination der beiden Antriebssysteme mit einer zweckmäßigen Steuerstrategie ist das Ergebnis eine reduzierte Verwendung von jeder Vorrichtung in ihrem weniger leistungsfähigen Bereich. Darüber hinaus führt die Kombination eines verkleinerten Verbrennungsmotors mit einem elektrischen Antriebssystem in einem Minimal-Hybridfahrzeug, z.B. in Parallel-Hybridausführung, zu einer besseren Nutzung des Verbrennungsmotors, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhöht. Außerdem können der Elektromotor und die Batterie die Reduzierung der Größe des Verbrennungsmotors ausgleichen.
-
In typischen Anordnungen ist die Kombination der beiden Arten von Antriebssystemen (Verbrennungsmotor und Elektromotor) normalerweise als Reihen-Hybridsystem oder Parallel-Hybridsystem gekennzeichnet. In einem reinen Reihen-Hybridantriebssystem befinden sich nur der (die) Elektromotor(en) mit dem Antriebsstrang in direkter Verbindung, und der Verbrennungsmotor wird zur Erzeugung von Strom genutzt, der in den (die) Elektromotor(en) eingespeist wird. Vorteil dieser Systemart ist es, dass der Verbrennungsmotor unabhängig von Antriebsbedingungen gesteuert und deshalb in seinem optimalen Leistungsbereich und im Bereich geringer Schadstoffe beständig betrieben werden kann. Ein entscheidender Nachteil beim Reihen-Hybridantrieb ist der Energieverlust, der aufgetreten ist wegen der Unzulänglichkeiten, die mit einer vollen Umwandlung der abgegebenen Leistung des Verbrennungsmotors in Strom verbunden sind. In einem reinen Parallel-Hybridantriebssystem ist (sind) sowohl der Verbrennungsmotor als auch der (die) Elektromotor(en) direkt mit dem Antriebsstrang verbunden, und einer von beiden kann unabhängig voneinander das Fahrzeug antreiben. Weil es in einem Parallel-Hybridantriebssystem zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Antriebsstrang eine direkte mechanische Verbindung gibt, geht im Vergleich zu einem Reihen-Hybridantriebssystem durch Umwandlung in Strom weniger Energie verloren. Jedoch kann der Betriebspunkt für den Verbrennungsmotor nicht immer völlig frei gewählt werden.
-
Die beiden Hybrid-Antriebssysteme können entweder zu einem schaltbaren Hybrid-Antriebssystem oder einem Hybrid-Antriebssystem mit Leistungsaufteilung kombiniert werden. Ein schaltbares Hybrid-Antriebssystem umfasst typischerweise einen Verbrennungsmotor, einen Stromerzeuger, einen E-Motor und eine Kupplung. Der Verbrennungsmotor ist typischerweise mit dem Stromerzeuger verbunden. Der Stromerzeuger ist durch eine Kupplung mit dem Antriebsstrang verbunden. Der E-Motor ist zwischen der Kupplung und dem Antriebsstrang angeschlossen. Die Kupplung kann betätigt werden, um Reihen- oder Parallel-Hybridantrieb zu ermöglichen.
-
Ein Hybridsystem mit Leistungsaufteilung, wie es beispielhaft in Bezug auf die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, umfasst einen Verbrennungsmotor, einen Stromerzeuger und einen Motor. Die abgegebene Leistung des Verbrennungsmotors wird durch ein Planetengetriebe in einen Reihenweg vom Verbrennungsmotor zum Stromerzeuger und einen Parallelweg vom Verbrennungsmotor direkt zum Antriebsstrang „aufgeteilt“. In einem Hybridsystem mit einer solchen Leistungsaufteilung kann die Motordrehzahl geregelt werden, indem die Leistungsaufteilung zum Stromerzeuger mittels des Reihenweges verändert wird, während die mechanische Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Antriebsstrang durch den Parallelweg aufrechterhalten wird. Der Motor verstärkt den Verbrennungsmotor im Parallelweg in ähnlicher Weise wie ein Antriebsmotor in einem reinen Parallel-Hybridantriebssystem und schafft eine Möglichkeit, Energie direkt über den Reihenweg zu nutzen, indem die Verluste, die mit der Umwandlung der elektrischen Energie in chemische Energie und aus dieser in der Batterie verbunden sind, reduziert werden.
-
In einem typischen Hybridsystem mit Leistungsaufteilung ist normalerweise der Stromerzeuger mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes verbunden. Der Verbrennungsmotor ist mit dem Zwischenrad des Planetengetriebes verbunden und die Abtriebszahnräder (normalerweise mit einer Abtriebswelle und Zahnrädern zur Kopplung mit dem Motor und zur Leistungsabgabe auf die Räder, Endantriebsstrang) sind mit dem Zahnkranz verbunden. In einer solchen Ausführung kann das Hybridsystem mit Leistungsaufteilung normalerweise in vier unterschiedlichen Betriebsarten, einer elektrischen Betriebsart und drei Hybridbetriebsarten, betrieben werden.
-
Bei elektrischer Betriebsart treibt das Hybridsystem mit Leistungsaufteilung das Fahrzeug an, indem nur gespeicherte elektrische Energie genutzt wird und der Verbrennungsmotor abgeschaltet ist. Das Antriebsmoment wird vom Motor, vom Stromerzeuger oder einer Kombination von beiden abgegeben. Dies ist die bevorzugte Betriebsart, wenn die gewünschte Leistung klein genug ist, so dass sie durch das elektrische System effizienter als durch den Verbrennungsmotor erzeugt werden kann, und wenn die Batterie ausreichend geladen ist. Dies ist auch eine bevorzugte Betriebsart für Rückwärtsfahrt, weil in dieser Anordnung der Verbrennungsmotor kein Rückwärtsmoment an den Antriebsstrang abgeben kann.
-
Bei paralleler Hybrid-Betriebsart läuft der Verbrennungsmotor, und der Stromerzeuger ist blockiert. Wenn so verfahren wird, ist zwischen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und der Fahrzeuggeschwindigkeit eine feste Beziehung hergestellt. Der Motor arbeitet entweder als Motor zur Bereitstellung eines Antriebsmomentes zur Ergänzung der Leistung des Verbrennungsmotors oder kann betrieben werden, um wie ein Generator Strom zu erzeugen. Dies ist immer dann eine bevorzugte Betriebsart, wenn die nötige Leistungsanforderung den Betrieb des Verbrennungsmotors erfordert und die benötigte Antriebsleistung ungefähr einem optimierten Betriebszustand des Verbrennungsmotors entspricht. Diese Betriebsart ist speziell für Dauergeschwindigkeiten geeignet, die ausschließlich durch den kleinen Verbrennungsmotor, der in das Hybridfahrzeug eingebaut ist, beibehalten werden können.
-
In einer Hybrid-Betriebsart mit positiver Aufteilung ist der Verbrennungsmotor angeschaltet und seine Leistung wird zwischen einem direkten mechanischen Weg zum Antriebsstrang und einem elektrischen Weg durch den Stromerzeuger aufgeteilt. Die Drehzahl des Verbrennungsmotors ist in dieser Betriebsart typischerweise höher als die Motordrehzahl in der parallelen Betriebsart, womit sich eine höhere Motorleistung ableitet. Die durch den Stromerzeuger erzeugte elektrische Energie kann zur Speicherung in die Batterie oder zur unmittelbaren Nutzung in den Motor fließen. In der Betriebsart mit positiver Aufteilung kann der Motor entweder als ein Motor zur Bereitstellung eines Antriebsmoments zur Ergänzung der Leistung des Verbrennungsmotors oder zur Erzeugung von Strom in Ergänzung zum Stromerzeuger betrieben werden. Dies ist immer dann die bevorzugte Betriebsart, wenn von dem Verbrennungsmotor Hochleistung gefordert wird, um das Fahrzeug mit einer Antriebsleistung zu versehen, wenn beispielsweise eine hohe Beschleunigungsgröße wie beim Durchfahren von Steigungen abgerufen wird. Dies ist auch eine bevorzugte Betriebsart, wenn sich die Batterie auflädt.
-
Bei einer Hybrid-Betriebsart mit negativer Aufteilung ist der Verbrennungsmotor in Betrieb, und der Stromerzeuger wird als ein Motor gegen den Verbrennungsmotor genutzt, um dessen Drehzahl zu reduzieren. Folglich sind Motordrehzahl und deshalb Motorleistung geringer als in der parallelen Betriebsart. Bei Bedarf kann der Motor auch betrieben werden, um ein Antriebsmoment auf den Antriebsstrang zu liefern oder von diesem Strom zu erzeugen. Diese Betriebsart wird typischerweise auf Grund der erhöhten Verluste am Stromerzeuger und am Planetengetriebe nie bevorzugt, wird jedoch genutzt, wenn die Leistung des Verbrennungsmotors unter diejenige gesenkt werden muss, die sonst in der parallelen Betriebsart erzeugt werden würde. Diese Situation wird typischerweise herbeigeführt, weil sich die Batterie in einem gut aufgeladenen Zustand befindet und / oder es eine geringe Anforderung bezüglich der Antriebsleistung gibt. In dieser Hinsicht hat das abgegebene Drehmoment des Generators, ob er als Stromerzeuger oder als Motor arbeitet, immer den gleichen Drehsinn (+ / -), das heißt, es liegt ein Drehmoment vor, das in der Richtung immer dem des Verbrennungsmotors entgegengesetzt ist. Das Vorzeichen der Drehzahl des Stromerzeugers wechselt jedoch zwischen negativen und positiven Werten in Abhängigkeit von der Drehrichtung seiner Drehwelle, die der Betriebsart des Stromerzeugers gegenüber der Betriebsart des Motors entspricht. Weil die Leistung vom Drehsinn der Drehzahl abhängig ist (Drehmoment bleibt im gleichen Drehsinn) wird sie als positiv betrachtet, wenn der Generator als Stromerzeuger wirksam ist und negativ, wenn der Generator als Motor wirksam ist.
-
Wenn eine Senkung der Drehzahl des Verbrennungsmotors gewünscht wird, wird der dem Generator zugeführte Strom verändert, was bewirkt, dass sich die Drehzahl des Generators verlangsamt. Durch das Planetengetriebe wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors wiederum verlangsamt. Dieser Effekt wird erreicht, weil die gegen das Drehmoment des Stromerzeugers wirkende Widerstandskraft am Verbrennungsmotor kleiner ist als an der mit den Rädern verbundenen Antriebswelle und durch die gesamte Masse des Fahrzeuges beeinflusst wird. Es soll deutlich werden, dass eine Änderung der Drehzahl des Stromerzeugers nicht gleich der des Verbrennungsmotors ist, sondern dieser stattdessen wegen der Übersetzungsverhältnisse, die in der Verbindung zwischen diesen beteiligt sind, proportional ist.
-
In konventionellen Fahrzeugen weist das Kühlsystem vielfältige Bauteile auf, die das Kühlen durch Kühlsystem mit Flüssigkeit, Kühler und Gebläse erfordern. Die mit Flüssigkeit gekühlten Bauteile umfassen typischerweise Verbrennungsmotor und Getriebe. Ein flüssiges Kühlmittel zirkuliert durch einen geschlossenen Kühlkreis, wird durch jedes Bauteil geführt, um Wärme aufzunehmen und gelangt anschließend durch den Kühler. Im Kühler wird das Kühlmittel dem Luftstrom des Gebläses ausgesetzt, der die Wärme abgibt. Ein Regler überwacht die Temperaturen von Verbrennungsmotor und Getriebe und stellt die Drehzahl des Gebläses ein, um eine akzeptable Kühlmitteltemperatur für den Kühlkreis aufrechtzuerhalten. Neben den mit Flüssigkeit gekühlten Bauteilen erfordert der Kondensator (A/C) der Klimaanlage das Kühlen durch einen Luftstrom, der von dem (den) Gebläse(n) zuströmt, um die Spitzendrücke des A/C Kompressors auf akzeptablen Höhen zu halten.
-
Im Elektrofahrzeug und im Hybridfahrzeug erfordern das Hochspannungssystem und andere, für solche Fahrzeuge einzigartige elektronische Bauteile, eine Kühlung. Jedoch bewirkt das oben beschriebene herkömmliche Kühlsystem keine geeignete Temperaturdifferenz, um die sich in den elektronischen Bauteilen entwickelnde Wärme abzuführen. Deshalb wird gewöhnlich ein getrenntes Kühlsystem verwendet, um die elektronischen Bauteile eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges zu kühlen.
-
JP H09 - 37 459 A beschreibt das Bereitstellen eines Stromversorgungssystems für ein Elektrofahrzeug zum Verhindern eines Ausgangsstopps aufgrund einer Überhitzung eines DC/DC-Wandlers, indem eine Prioritätsreihenfolge einer Vielzahl von 12-V-Lastgeräten in einem Fluss hinzugefügt wird und die 12-V-Lastgeräte sukzessive durch ein Hauptsteuerteil basierend auf der Prioritätsreihenfolge ausgeschaltet und unterdrückt werden, wenn ein Überhitzungsalarmsignal erzeugt wird, wodurch die Leistungslast des DC/DC-Wandlers reduziert und ein Ausgangsstopp aufgrund der Überhitzung des DC/DC-Wandlers verhindert wird.
-
DE 196 20 988 A1 beschreibt eine Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb mit einem Starterbatteriestrompfad und einem Traktionsbatteriestrompfad, die über eine Diode mit parallel geschaltetem Relais miteinander verbunden sind, wobei ein Steuergerät über einen Spannungsmesser mit dem Traktionsbatteriestrompfad verbunden ist. Bei einem Ausfall des Gleichstromwandlers wird die Spannung der 12V-Gleichspannungsquelle überwacht, um diese bei Unterschreitung eines unteren Schwellwertes zumindest zu laden.
-
DE 101 53 587 A1 betrifft ein Verfahren und ein System zur Kühlung von Bauteilen eines Hybridfahrzeugs. mit Hybridantrieb („HEV“), bei dem HEV-Bauteile gekühlt werden. Die Kühlung dieser Bauteile wird durch Realisierung eines Kühlsystems geleistet, welches einen Regler umfasst. Der Regler überwacht die Daten der Bauteiltemperaturen durch Messung der effektiven Bauteiltemperatur oder der entsprechenden Kühlmitteltemperatur und vergleicht die Bauteiltemperaturdaten mit einem einstellbaren Schwellenwert, um zu bestimmen, ob ein Gebläse betrieben werden soll. Durch Regelung der Gebläsedrehzahl steuert der Regler den Luftstrom über einem Kühler und einem Luftkondensator, um eine Kühlmitteltemperatur und entsprechend die Bauteiltemperatur innerhalb akzeptabler Parameter zu halten.
-
US 5 934 398 A beschreibt eine Motorregelung eines Elektrofahrzeuges, bei der mittels eines Temperatur-Sensors die Motortemperatur überwacht und der Motorstrom auf einen einstellbaren Grenzwert begrenzt wird.
-
Vorstehend wurden mehrere Defizite beschrieben, die mit der Nutzung bekannter Ausführungen von Hybridfahrzeugen und Verfahren zum Betreiben derselben verbunden sind.
-
Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, Anordnungen und Verfahren zum Betreiben von Hybridfahrzeugen vorzuschlagen, die diese defizitären Aspekte von bekannten Ausführungen minimieren oder berichtigen, und / oder dem Benutzer Nutzenverbesserungen von selbst erbringen.
-
Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 21. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
-
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Regelung einer Kühleinrichtung für elektronische Bauteile in einem Hybridfahrzeug bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- - Anordnen eines über einen Fahrzeug-Systemregler mit einem Überwachungs-Modul (230) geregelten separaten Elektronik-Kühlkreises mit einem Kühlergebläse und einer Elektronik-Kühlmittelpumpe an Bord eines Hybridfahrzeuges, in dem ein Gleichstromwandler, ein Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer, ein Elektronik-Kühler miteinander in Fluidverbindung zum Kühlen des Gleichstromwandlers und des Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzers angeordnet sind;
- - Ermitteln eines Temperaturzustandes in dem Elektronik-Kühlkreis;
- - Steuerung der Funktion des Gleichstromwandlers durch das Überwachungs-Modul basierend auf der Außentemperatur der Umgebung, Drehzahl des Kühlergebläses, Betriebsarten der Klimaanlage, Betriebsarten des Beleuchtungssystems und Energie-kapazität der Batterieanlage;
- - Regelung der Betriebsleistung des Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzers durch das Überwachungs-Modul basierend auf der Temperatur im Elektronik-Kühlkreis und/oder unter Berücksichtigung mindestens einer Eigenschaft von der Gruppe, die umfasst:
- Außentemperatur der Umgebung, Drehzahl des Kühlergebläses, Betriebsarten der Klimaanlage, Betriebsarten des Beleuchtungssystems und Energie-Kapazität der Batterieanlage;
- - Abbrechen der Funktion des Gleichstromwandlers, wenn im Elektronik-Kühlkreis ein Zustand mit einer vorgegebenen oberen Grenztemperatur ermittelt ist;
- - Bereitstellung einer elektrischen Energie nach Abschaltung des Gleichstromwandlers durch eine 12V-Batterie und/oder einen vom Verbrennungsmotor angetriebenen Wechselstrom-Generator und
- - Wiederaufnahme der Funktion des Gleichstromwandlers nach einem berechneten vorgegebenen Zeitintervall,
wobei die Wiederaufnahme der Funktion des Gleichstromwandlers vor Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls erfolgt, wenn ein vorgegebener, wieder beginnender Temperaturzustand ermittelt wird, und
wobei das vorgegebene Zeitintervall berechnet wird unter Berücksichtigung von mindestens einer Eigenschaft von einer Gruppe, die umfasst: Außentemperatur der Umgebung, Drehzahl des Kühlergebläses, Betriebsarten der Klimaanlage, Betriebsarten des Beleuchtungssystems und Energie-Kapazität der Batterieanlage.
-
Zudem wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens bereitgestellt, umfassend einen Regler für eine Kühleinrichtung für elektronische Bauteile in einem Hybridfahrzeug, mit einem separaten Elektronik-Kühlkreis mit einem Kühlergebläse und/oder einer Kühlmittelpumpe sowie einem Temperatur-Sensor an Bord, einem Gleichstromwandler, einem Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer und einem Elektronik-Kühler, die miteinander in Fluidverbindung zum Kühlen des seine Funktion steuerbaren Gleichstromwandlers und des seine Betriebsleistung regelbaren Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzers sowie die Bereitstellung einer elektrischen Energie nach Abschaltung bis zur verzögerten Wiederaufnahme der Funktion des Gleichstromwandlers durch eine 12V-Batterie und/oder einen vom Verbrennungsmotor angetriebenen Wechselstrom-Generator.
-
Die Erfinder haben festgestellt, dass ein Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer und ein Gleichstromwandler in einem typischen Hybridfahrzeug die Abkühlung unterhalb des Temperaturbereiches erfordert, der typischerweise in herkömmlichen Kühlsystemen für Verbrennungsmotoren vorgefunden wird. Ohne ausreichendes Kühlsystem gefährdet die Entwicklung der Wärmebelastung bei Betrieb eines Wandlers und / oder eines Umsetzers Funktion und Leistung dieser elektrischen Vorrichtungen sowie den Betrieb des Fahrzeuges selbst. Die vorliegende Verfahrensweise zur Ausschaltung oder zumindest Reduzierung der Wärmeentwicklung umfasst die Verwendung eines separaten Kühlsystems mit Strahlung mit einer Temperatur des flüssigen Kühlmittels, die erheblich niedriger ist als das zum Kühlen eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges verwendete flüssige Kühlmittel.
-
Selbst bei Verwendung eines separaten Kühlsystems für den Umsetzer und / oder Wandler sind die elektrischen Bauteile durch die Wärmeentwicklung bei Bedingungen in heißer Umgebung oder extremen Betriebsbedingungen gefährdet. Wenn solche Bedingungen auftreten, fordert die neue Kühlstrategie der Elektronik, dass das elektronische Gerät seine Eigentemperatur überwacht und abschaltet, wodurch eine Beschädigung auf Grund von Überhitzung verhindert wird. Solche Abschaltungen benachteiligen den Benutzer eines völlig funktionellen Hybridfahrzeuges.
-
Nachstehend werden mehrere erfinderische verbesserte und besonders wirksame Lösungen mit Bezug auf mehrere alternative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher beschrieben.
-
Es ist eine Kühlanordnung für elektronische Bauteile in einem Hybridfahrzeug vorgesehen. Die Anordnung umfasst einen Kühlkreis mit Elektronik an Bord eines Hybridfahrzeuges, in dem ein Gleichstromwandler, Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer und ein Kühler mit Elektronik durch ein flüssiges Medium miteinander verbunden sind, um Wandler und Umsetzer zu kühlen.
-
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Elektronik-Kühlergebläse in der Nähe des Elektronik-Kühlers angeordnet, um einen Luftstrom über dem Kühler mit Elektronik zu bewirken oder zu verbessern.
-
In einem noch anderen Ausführungsbeispiel ist eine Kühlmittelpumpe durch ein flüssiges Medium mit dem Elektronik-Kühlkreis verbunden, um eine Zirkulation des flüssigen Mediums zu bewirken. Ein Temperatursensor in dem Kühlkreis ermittelt eine Temperatur, die zu einem Überwachungsmodul übertragen wird. Der Temperatursensor kann an einem Kühleinlass des Gleichstromwandlers oder in dessen Nähe oder zwischen Gleichstromwandler und Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer angeordnet sein. Auf Basis einer Temperatureingabe steuert das Überwachungsmodul die Funktion des Gleichstromwandlers.
-
Das Überwachungsmodul steuert den Gleichstromwandler basierend auf Außentemperatur der Umgebung, Drehzahl des Kühlergebläses, Betriebsarten der Klimaanlage, Betriebsarten des Beleuchtungssystems und Energie-Kapazität der Batterieanlage.
-
Durch Regelung der Funktion des Gleichstromwandlers kann der Wärmebeitrag von dem Wandler zu dem elektronischen Kühlkreis reduziert oder eliminiert werden. Während der Gleichstromwandler abgeschaltet wird, um die Wärmebelastung des Elektronik-Kühlsystems zu reduzieren oder zu eliminieren, kann elektrische Energie durch die 12 Volt-Batterie und / oder einen vom Verbrennungsmotor angetriebenen normalen Wechselstromgenerator zugeführt werden.
-
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel befindet sich der Gleichstromwandler stromaufwärts vom Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer in dem Elektronik-Kühlkreis.
-
In einem noch anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel regelt das Überwachungsmodul außerdem die Betriebsleistung des Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzers auf Basis der Temperatur im Elektronik-Kühlkreis.
-
Die Regelung des Überwachungsmoduls über den Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer erlaubt es, die Betriebsleistung des Umsetzers als Reaktion auf eine Temperatur des Elektronik-Kühlsystems zu verändern, wodurch der Wärmebeitrag aus dem Umsetzer in den Elektronik-Kühlkreis variiert wird. Durch Reduzierung der Betriebsleistung des Umsetzers tritt im Elektronik-Kühlkreis eine entsprechende Verringerung der Wärmebelastung auf, wodurch sich die Dauer, das Hybridfahrzeug unter extremen Betriebsbedingungen und insbesondere in heißer Umgebung zu betreiben, verlängert.
-
In einer anderen Ausführungsform ist ein Verfahren zur Regelung einer Kühleinrichtung für elektronische Bauteile in einem Hybridfahrzeug offenbart. In der grundlegendsten Form umfasst das Regelungsverfahren das Anordnen eines Kühlkreises mit Elektronik an Bord eines Hybridfahrzeuges, in dem ein Gleichstromwandler, ein Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer und ein Kühler mit Elektronik zusammen in Fluidverbindung angeordnet sind, um den Wandler und Umsetzer zu kühlen, das Ermitteln einer Temperatur im Elektronik-Kühlkreis und das selektive Betreiben des Gleichstromwandlers auf Basis der ermittelten Temperatur im Elektronik-Kühlkreis.
-
Ein bevorzugtes Regelungsverfahren umfasst die Steuerung einer durch ein flüssiges Medium mit dem Elektronik-Kühlkreis verbundenen Pumpe, um den Durchfluss der Flüssigkeit zu verändern, und die Steuerung eines Elektronik-Kühlergebläses, das bei Betrieb einen Luftstrom über dem Elektronik-Kühler bewirkt. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Regelungsverfahren oder außer diesen basiert ein selektiver Betrieb des Gleichstromwandlers auf der ermittelten Temperatur des Kühlkreises, der Außentemperatur der Umgebung, den Betriebsarten des Beleuchtungssystems und der Energie-Kapazität der Batterieanlage. So wie die Regelung des Gleichstromwandlers zur Änderung der Wärmebelastung des Kühlkreises kann die Drehzahl des Elektronik-Kühlergebläses geregelt werden. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Regelungsverfahren oder außer diesen tritt eine selektive Variation der Betriebsleistung des Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzers basierend auf der im Elektronik-Kühlkreis ermittelten Temperatur auf. Wie vom Fachmann eingeschätzt werden kann, reduzieren die grundlegenden und alternativen Verfahren zur Steuerung des Wandlers und / oder Umsetzers wie erläutert, die Wärmebelastung des Elektronik-Kühlkreises. Indem so verfahren wird, kann ein kleinerer Elektronik-Kühler verwendet werden, wodurch im Hybridfahrzeug Platz und Gewicht eingespart werden.
-
Die oben beschriebenen allgemeinen nutzbringenden Wirkungen treffen normalerweise auf die beispielhaften Beschreibungen und Charakterisierungen der Vorrichtungen, Mechanismen und Verfahren zu, die hier offenbart sind. Die speziellen Strukturen und Schritte, durch die dieser Nutzen abgegeben wird, werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
-
Es zeigen
- 1 einen grafischen Vergleich von Drehmomenten T in Nm über der Drehzahl Rpm, die durch ein Parallel-Hybridsystem P und durch Systeme, die entweder einen normalen (B) oder kleinen (C) Verbrennungsmotor oder einen E-Motor (D) aufweisen, erzeugt werden;
- 2 die perspektivische Ansicht eines Hybridfahrzeuges, die beispielhaft Stellen von Systemkomponenten an dem Fahrzeug darstellt;
- 3 ein Schema, das den Aufbau eines Hybridfahrzeuges mit Leistungsaufteilung darstellt;
- 4 ein Schema, welches das Layout des Elektronik-Kühlkreises und die Steuerbeziehungen zwischen der Fahrzeug-Steuereinheit und dem Kühlkreis mit Elektronik darstellt;
- 5 ein Schema, das die Steuerbeziehungen zwischen den verschiedenen Systemen eines Hybridfahrzeuges darstellt, die unter Verwendung des CAN koordiniert werden mit einer Legende in 5a,;
- 6 ein Funktionsschema, das die Vorgänge, Aufgaben und Steuerungen der verschiedenen Systeme des beispielhaften Hybridfahrzeuges darstellt.
-
Es werden hier ausführliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung offenbart; es soll jedoch verständlich werden, dass die offenbarten Ausführungsbeispiele nur für die Erfindung(en) beispielhaft sind, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden können. Die Abbildungen sind nicht zwingend maßstäblich, einige Merkmale können übertrieben oder minimiert dargestellt sein, um Einzelheiten von besonderen Komponenten zu zeigen. Deshalb sind hier offenbarte spezifische und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend sondern lediglich als Basis für die Patentansprüche und als repräsentative Basis zur technischen Lehre für den Fachmann zu interpretieren, um die vorliegende Erfindung verschiedenartig zu nutzen.
-
In den 2 ff ist ein Transport-Hybridfahrzeug 10 mit einem Antriebsstrangsystem (mit Komponenten, die im Allgemeinen mit Bezugszahlen aus der Reihe 500 bezeichnet sind), das in diesem enthalten ist, um sowohl einen Antrieb bereitzustellen als auch zusätzliche Funktionen zu bedienen, die hier ausführlicher beschrieben werden. Das Antriebsstrangsystem ist überwiegend in einem Maschinenraum 11 angeordnet, der sich in der Nähe eines Fahrgastraumes 12 des Fahrzeuges 10 ( 510) befindet. Ein Batterieraum oder Gehäuse 14, das sich ebenfalls in der Nähe des Fahrgastraumes 12 befindet, hält eine oder mehrere Batterien 410. Wie dem Fachmann ersichtlich wird, ist die Anordnung des Maschinenraumes 11 und des Batteriegehäuses 14 nicht auf die in 2 erläuterten Stellen beschränkt. Der Maschinenraum 11 kann zum Beispiel vor oder hinter dem Fahrgastraum 12 angeordnet sein.
-
Wie in 2 dargestellt, umfasst der Aufbau des gesamten Systems des Hybridfahrzeuges 10 eine Motorenanlage 510 mit einem Verbrennungsmotor 511 (Benzin, Diesel oder dergleichen), der durch ein Abtriebswellensystem 520 mit einer Achseinheit 530 mit Getriebe, Kupplung und Differential mechanisch verbunden ist. Die Achseinheit 530 mit Getriebe, Kupplung und Differential ist außerdem mit einem Antriebswellensystem 540 verbunden, das genutzt wird, um ein oder mehrere Antriebsräder 20 zu rotieren, die das Transport-Hybridfahrzeug 10 antreiben. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Verbrennungsmotor 511 durch ein Motorsteuermodul (ECM) oder die Einheit 220 gesteuert, die in der Lage ist, unter möglichen Parametern den Luftstrom, Kraftstoffdurchfluss zu dem Motor und / oder Zündung am Verbrennungsmotor 511 einzustellen. Der Verbrennungsmotor 511 ist über eine Abtriebswelle 522 mit der Achseinheit 530 mit Getriebe, Kupplung und Differential mechanisch verbunden. Ein Planetengetriebe 535 stellt zwischen dem Verbrennungsmotor 511 (über die Abtriebswelle 522), einem Stromerzeuger 532 und dem Antriebswellensystem 540 (über die Achseinheit 530 mit Getriebe, Kupplung und Differential) eine Verbindung her. Mit dem Antriebswellensystem 540 ist außerdem ein Motor 531 gekoppelt, ebenfalls möglicherweise über die Achseinheit 530 mit Getriebe, Kupplung und Differential.
-
In einem in 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel kann die in eine Richtung betriebene Kupplung 521 mit der Abtriebswelle 522, die wiederum mit dem Verbrennungsmotor 511 und dem Planetengetriebe 535 verbunden ist, in Eingriff gebracht werden. Funktion der in eine Richtung betriebenen Kupplung 521 ist es, den Verbrennungsmotor so zu beschränken, dass nur eine Leistungs- / Drehmomentabgabe in das Planetengetriebe 535 und nur in einer Drehrichtung erfolgt. Folglich verhindert die in eine Richtung betriebene Kupplung 521, dass Leistung oder Drehmoment vom Planetengetriebe 535 zum Verbrennungsmotor 511 zurück übertragen werden.
-
Auf Basis des oben offenbarten Systemaufbaus beginnt die Einbeziehung einer Energie-Steuersystem-Strategie, die im Mittelpunkt des Hybridfahrzeuges 10 steht, auf hohem Niveau innerhalb einer Fahrzeugsteuereinheit oder eines Fahrzeug-Systemreglers (VCU) 100, der in den 4, 5 und 6 schematisch dargestellt ist.
-
In
5a ist die Bedeutung der Energie und Signalströme als Legende dargestellt:
| P | mechanische Kräfte |
| Dc /Ac | Strom -Spannung |
| CAN | Bus- Daten |
| S | Signale / Wirkverbindung |
-
Der Fahrzeug-Systemregler 100 des Fahrzeuges ist mit Steuerstrategien für das Antriebsstrangsystem und die Batterieanlage sowie anderen verbunden. Der Systemregler 100 des Fahrzeugs ist für die Übersetzung von Eingaben des Fahrers, die Koordinierung der Komponentenregler und die Bestimmung der Betriebszustände des Fahrzeugsystems verantwortlich. Der VCU 100 erzeugt außerdem Anweisungen an entsprechende Untersysteme von Komponenten auf der Basis von definierten Funktionen des Fahrzeug-Systemreglers 100 und sendet diese Anweisungen an Komponenten-Regler, die auf diesen basierend entsprechende Maßnahmen ergreifen. Der Fahrzeug-Systemregler 100 kann die Form eines einzelnen integrierten Mikroprozessors annehmen oder kann mehrere Mikroprozessoren aufweisen, die geeignet zusammengeschaltet oder koordiniert werden.
-
Eine primäre Funktion des Fahrzeug-Systemreglers 100 ist, sowohl Vorgänge bei einer Betriebsart des Motors und Aufgaben (auch als Folgeregelungsablauf bekannt) durchzuführen als auch Bestimmungen des Drehmomentes vorzunehmen, Referenzwerte zu setzen und Vorgänge im Energie-Steuersystem durchzuführen. Bestimmte Systeme des Fahrzeuges 10 werden durch eine Fahrzeugleiteinheit (VM) oder den Regler 105 geleitet oder überwacht, der unter anderem Folgeregelungsabläufe einschließlich der Feststellung der Position des Fahrzeugschlüssels und der Positionierung des Gangschalthebels durchführt. Auf diesem Niveau werden bestimmte Eingaben vom Fahrer und Zustände des Fahrzeuges zur Anwendung als Anweisungseingaben für Untersystem-Regler zusammengesetzt.
-
In 6 sind an der unteren Ebene des VCU 100 drei Unterkomponenten-Regler dargestellt. Der erste ist ein Gleichstrom-Hochspannungsregler (HVDC) 115, der zweite eine Batterie-Leiteinheit oder -regler 110 (BMU) und der dritte ein Antriebsstrangregler 120 (DTC). Wie oben angegeben, werden bestimmte Eingaben und Vorgänge vom Fahrer und den Systemen des Fahrzeuges an der Fahrzeug-Leiteinheit 105 aufgenommen. Umgekehrt werden bestimmte, für den Fahrer relevante Ausgangssignale übertragen und auf der Armaturenbrett-Anzeigeeinheit 107 von dem VCU 100 oder der VM 105 angezeigt.
-
Der HVDC 115 ist verantwortlich für die Koordinierung von Operationen der Hochspannungskomponenten. Die Anordnung dieses Reglers ist in 6 schematisch dargestellt. Der HDVC enthält Kontaktgeber oder Unterbrecher, die normalerweise in einer geöffneten Anordnung positioniert sind, die verhindert, dass Strom darüber fließt. Wenn jedoch abgerufen wurde, Maßnahmen zu ergreifen und die Batterie 410 einzuschalten, wenn zum Beispiel das Starten des Verbrennungsmotors 511 erforderlich ist, schließen diese Kontaktgeber (normalerweise zwei), indem ein entsprechender Schaltkreis geschlossen wird.
-
Gemäß 5 dient der HVDC 115 als Schutz oder Puffer sowohl zwischen der Hochspannungsbatterie 410 und den Umsetzern 534 als auch anderen zusätzlichen Verbrauchern, die elektrische Leistung von der Batterie 410 entnehmen. Beispiel eines solchen zusätzlichen Verbrauchers von Hochspannung kann ein elektrisch betriebenes Kompressorsystem einer Klimaanlage sein. Um im Grunde genommen als Puffer wirksam zu sein, muss die abgegebene Hochspannung von der Batterie 410 relativ langsam auf die Arbeitspegel in dem Umsetzer 534 und / oder den zusätzlichen Verbrauchern „aufgebracht“ werden. Um dieses „Hochfahren“ der Spannung anzunehmen, werden Kontaktgeber mit relativ kleiner Kapazität anfänglich geschlossen, wodurch bewirkt wird, dass Spannung von der Batterie zu einem Kondensator entweder in den Umsetzer 534 oder den entsprechenden zusätzlichen Verbraucher über eine Widerstandsschaltung (eine Schaltung, die puffernde Widerstände enthält) geführt wird. Sobald im Kondensator eine entsprechende Vorladung aufgebaut ist, werden die primären Kontakte anschließend geschlossen, die den Hochspannungskreis zwischen den Batterien 410 und dem in der Aufnahmekomponente enthaltenen Kondensator schließen, die durch den (die) Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer 534 oder einen zusätzlichen Verbraucher, wie die oben angegebene elektrische Klimaanlage ausgeführt sein kann. Auf diese Art und Weise wird verhindert, dass eine potenziell schädigende Hochspannung zu schnell in die Aufnahmekomponenten eingeleitet wird.
-
Der HVDC 115 führt auch bestimmte diagnostische Funktionen aus hinsichtlich der Komponenten des HVDC 115, wie die Kontaktgeber innerhalb des HVDC 115 selbst und auch möglicherweise die verschiedenen, durch den HVDC zusammen geschalteten Systeme wie die Batterie 410, die Umsetzer 534 oder einen elektrisch angetriebenen Kompressor einer Klimaanlage, der in den Figuren nicht dargestellt worden ist. Neben anderen Parametern können diese Diagnosen auf der Basis von Spannungs- und / oder Strommessungen durchgeführt werden.
-
Der HVDC 115 stellt außerdem eine Schaltverbindung zwischen einem äußeren Ladeeinrichtungsanschluss (externe Ladeeinrichtung EL in 5) her, womit ermöglicht wird, dass sich die Batterie 410 zum Aufladen aus einer externen Energiequelle „anschließen“ läßt.
-
Der Batterie-Leitregler (BMU) 110 verarbeitet Regelungsaufgaben in Bezug auf die Batterieanlage 410. Neben anderen Eigenschaften kann der BMU 110 Niveaus von Ladezuständen (SOC) sowie Parameter von Spannung und Strom abschätzen und messen. Er kann außerdem eine maximale und minimale Spannung und aktuelle Pegel in Bezug auf die Batterie 410 ermitteln / bestimmen und aufrechterhalten. Basierend auf diesen Bestimmungen oder ermittelten Größen / Qualitäten kann der VM 105 über solche Steuermodule, wie das DTC 120, bestimmte Operationen leiten, um im Ladezustand der Batterie 410 Änderungen zu bewirken. Andere Eigenschaften, die überwacht werden können, umfassen die Betriebstemperatur(en) der Batterie 410 und Spannungen in den einzelnen Batteriezellen. Ähnlich kann auch der Druck innerhalb der Zellen überwacht werden. Es können Ausfälle detektiert und zumindest zurück an den VCU berichtet werden, wobei es aber auch die Möglichkeit gibt, dass die Informationen über die Anzeigeinheit 107 des Armaturenbretts an die Bedienperson geleitet werden.
-
Das DTC 120 nimmt die Auswahl der Betriebsart, unter der die verschiedenen Antriebskomponenten zusammenwirken werden, vor. Diese umfasst die Wahl sowohl zwischen paralleler Betriebsart und Betriebsart mit Aufteilung als auch Betriebsarten mit positiver und negativer Aufteilung. Die Arbeitspunkte für die verschiedenen Komponenten des Antriebsstranges werden ebenfalls durch das DTC 120 genau festgelegt. Noch weiter werden durch das DTC 120 Bezugswerte für die verschiedenen Untersysteme einschließlich der Steuermodule für das Steuersystem der Achseinheit mit Getriebe, Kupplung und Differential oder Einheit (TMU) 230 sowie des Steuermoduls für den Verbrennungsmotor oder Einheit (ECM) 220 bereitgestellt. Von den durch das DTC 120 eingerichteten möglichen Einstellungen ist die Betriebsart Batterie aufladen / entladen eine Möglichkeit sowie eine spezielle Festlegung, ob der Stromerzeuger 532 und / oder Motor 531 bei ihrer Speisungskapazität als ein Motor oder ihrer Stromversorgungskapazität als ein Stromerzeuger verwendet werden sollten. Bewertungen des Drehmoments für Stromerzeuger und Motor werden ebenfalls von der TMU 230 ausgegeben.
-
Als eine Subkomponente unter der TMU 230 bedient die Steuereinheit TCU 232 der Achseinheit mit Getriebe, Kupplung und Differential die Achseinheit 530 mit Getriebe, Kupplung und Differential in Bezug auf die Kompensation des Drehmomentes, wenn der Verbrennungsmotor 511 gestartet und gestoppt wird. Die TCU 232 verwendet zwei untergeordnete Prozessoren und steuert diese, die als Steuereinheit GCU 236 für den Stromerzeuger und als Steuereinheit MCU 234 für den Motor gekennzeichnet sind. Die GCU 236 bedient die Regelung von Strom und Drehmoment des Stromerzeugers 532 typischerweise über den Umsetzer 534. Die GCU 236 bezieht ihre Informationen in Bezug auf Drehmoment und Drehzahl von der TCU 232 als ihrem unmittelbaren Regler. Die TCU 232 bezieht eine Bewertung des gesamten Drehmomentes für die Achseinheit 530 mit Getriebe, Kupplung und Differential und den Bezugswert der Drehzahl für den Verbrennungsmotor 511 zusammen mit Bezugsinformationen der Betriebsart, die das Zusammenwirken zwischen Verbrennungsmotor 511 und Stromerzeuger 532 betreffen, ob beispielsweise Ausführungen von paralleler Betriebsart, Betriebsart mit positiver Aufteilung oder negativer Aufteilung angenommen werden. Die TCU 232 erzeugt die Drehmoment-Bezugsparameter für den Stromerzeuger 532 und den Motor 531, von denen jeder unter der Kontrolle der GCU 236 bzw. MCU 234 realisiert wird. Die genau festgelegten Einstellungen des Drehmomentes werden durch Regelung des Stromes, der den jeweiligen Stromerzeuger- / Motorreglern 236, 234 zugeführt wird, realisiert.
-
Basierend auf einem Kennfeld optimaler Kurven des Motordrehmomentes in Abhängigkeit von der Motordrehzahl werden Drehzahl und Drehmoment des Motors durch das DTC 120 ausgewählt, so dass die Motorenanlage 510 die gewünschte Motorleistung liefern und gleichzeitig auf einer der optimierten effizienten Kurven des Motors liegen kann. Wenn das DTC 120 bestimmt, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors 511 für einen effizienten Betrieb zu niedrig ist, dann wird der Verbrennungsmotor 511 durch die Motorsteuereinheit 220 abgeschaltet (oder abgeschaltet gelassen). Wenn das Steuermodul 120 des Antriebsstrangs bestimmt, dass die Drehzahl des Motors 511 zu hoch ist, um durch den Stromerzeuger 532 (basierend auf Einschränkungen durch Ladezustand der Batterie und Stromerzeuger) geregelt zu werden, wird der Verbrennungsmotor 511 von der ECM 220 auf eine verzögerte Betriebsdrehzahl gesetzt.
-
Sobald Drehzahl, Drehmoment und Leistung des Verbrennungsmotors 511 durch den Fahrzeug-Systemregler 100 insbesondere am DTC 120 des Reglers 100 festgelegt sind, dann bestimmt das DTC 120 außerdem die erforderliche Drehzahl und das Drehmoment des Stromerzeugers 532 zur Regelung des Verbrennungsmotors 511. Das DTC 120 bestimmt anschließend unter Verwendung dieser Informationen die erforderliche Drehzahl und Drehmoment des Motors 531, um die Differenz zwischen der Anforderung des Fahrers an die Leistung (Drehmoment) und der Motorleistung (Drehmoment), falls vorhanden, zu erfüllen.
-
Die Bestimmung und Überwachung des Drehmomentes wird ebenfalls an dem VCU 100 durchgeführt. Diese Funktion gewährleistet ferner, dass dieses an das Antriebsrad (Antriebsräder) 20 abgegebene Drehmoment im Wesentlichen dem Drehmoment (Beschleunigung) entspricht, das vom Fahrer angefordert wurde. Der VCU 100 überwacht und steuert außerdem das Drehmoment von dem Verbrennungsmotor 511 und der Antriebseinheit 530 mit Getriebe, Kupplung und Differential, indem ein ermitteltes Drehmoment mit dem vom Fahrer angeforderten Drehmoment verglichen wird. Das Drehmoment-Steuersystem durch den VCU 100 übersetzt die Eingaben des Fahrers und seine Anforderungen zur Drehzahlregelung zur Bestimmung eines regenerativen Bremsmomentes und eines gewünschten Drehmomentes der Abtriebswelle.
-
Vom VCU 100 werden über ein lokales Reglernetzwerk (CAN) 300 Anweisungen und Bewertungen an Komponentenregler verteilt, auf die hier Bezug genommen wird, indem Bezugszahlen der Reihe 200 genutzt werden. Wie oben angegeben, umfassen diese Regler die ECM 220 und die TMU 230, die zusammen das Antriebssystem steuern, um eine effiziente Energieregelung mit Teilungsdrehmoment zu erreichen, bestimmen die Betriebspunkte des Verbrennungsmotors 511 und entscheiden und koordinieren hinsichtlich der Start / Stopps des Verbrennungsmotors 511. Anweisungen und Bewertungen von dem VCU 100 an einen Serien-Regenerativ-Bremsenregler bestimmen die Beschränkungen zur Erzeugung eines Drehmomentes, das gewünschte regenerative Drehmoment und die Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf Null.
-
Falls und / oder wenn einzelne Komponenten des Systems unwirksam gemacht sind, wie beim Abschalten des Motors 531, wird der VCU 110 schließlich so konfiguriert, um eine begrenzte wirksame Kontrolle über das Antriebsstrangsystem zur Verfügung zu stellen, damit das Hybridfahrzeug 10 im Notlaufbetrieb betrieben werden kann.
-
Gemäß 4 umfasst ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kühlsystems 800 mit Elektronik, einen Elektronik-Kühlkreis 803, einen Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer 534, einen Gleichstromwandler 405, eine Elektronik-Kühlmittelpumpe 820 und einen Elektronik-Kühler 805, die sich miteinander in Fluidverbindung befinden. Die Elektronik-Kühlmittelpumpe 820 kann sich stromaufwärts vom Gleichstromwandler 405 befinden. Das im Elektronik-Kühlkreis 803 strömende Elektronik-Kühlmittel überträgt Wärme vom Umsetzer 534 und / oder Wandler 405 in den Elektronik-Kühler 805. Wenn das Kühlmittel durch den Elektronik-Kühler 805 fließt, wird aus dem Elektronik-Kühlkreis 803 Wärme entzogen. In einer alternativen Anordnung saugt das Gebläse 810 des Elektronik-Kühlers über dem Elektronik-Kühler 805 Luft an, um die Wärmeentnahme aus dem Elektronik-Kühlkreis 803 zu unterstützen.
-
Wie dem Fachmann ersichtlich wird, kann ein erheblicher Teil der Wärmebelastung vom Elektronik-Kühlsystem 800 ins Kühlsystem des Verbrennungsmotors 511 verschoben werden, indem in die 12 Volt-Elektroanlage des Transport-Hybridfahrzeugs 10 ein Wechselstromgenerator (durch den Verbrennungsmotor 511 angetrieben) einbezogen wird. Der Betrieb des Wechselstromgenerators (und daher Spannungsversorgung mit 12 Volt) würde durch das Abschalten des Gleichstromwandlers 405 auf Grund der Wärme nicht beeinflusst werden. Eine solche unabhängige Quelle für die 12 Volt-Anlage verschiebt wirksam die Wärmebelastung von dem Elektronik-Kühlsystem 800 in das Kühlsystem des Verbrennungsmotors 511, der die Antriebsquelle des Wechselstromgenerators ist. Die Verwendung des Wechselstromgenerators mit dem Gleichstromwandler 405 bewirkt in der 12 Volt-Elektroanlage Redundanz. Darüber hinaus erlaubt die Nutzung des Wechselstromgenerators, den Gleichstromwandlers 405 in der Größe zu reduzieren oder völlig wegzulassen. Wenn er klein genug ist, kann der Gleichstromwandler 405 im Elektronik-Kühlsystem 800 weggelassen werden. Durch Nutzung des Wechselstromgenerators und / oder die genaue Positionierung von Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer 534, Gleichstromwandler 405 und Kühler 805 im Motorraum 11 kann die Elektronik-Kühlpumpe 820 und / oder das Elektronik-Kühlergebläse 810 in der Größe reduziert oder sogar im Elektronik-Kühlkreis 803 weggelassen werden, ohne bei der Kühlfähigkeit des Elektronik-Kühlsystems 800 einen Kompromiss zu machen. Zum Beispiel kann durch Anordnung des Elektronik-Kühlers 805 in der Nähe des Kühlers oder Kühlergebläses für den Verbrennungsmotor 511 das Elektronik-Kühlergebläse 810 weggelassen werden. Solche Reduzierungen der Größe oder das Weglassen von Komponenten verringert das Fahrzeuggewicht und erhöht die Größe des nutzbaren Volumens für andere Komponenten des Transport-Hybridfahrzeuges 10.
-
In jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist in dem Elektronik-Kühlsystem 800 ein Temperatursensor 815 zur Ermittlung eines Temperaturzustandes im Elektronik-Kühlkreis 803 angeordnet. Der Temperatursensor 815 überträgt den Temperaturzustand zu einem Überwachungsmodul. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Temperatursensor 815 am Kühlmitteleinlass 817 des Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzers 534 angeordnet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Temperatursensor 815 zwischen Gleichstromwandler 405 und Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer 534 angeordnet, um den Temperaturzustand im Elektronik-Kühlkreis 803 zu ermitteln, wenn Elektronik-Kühlmittel vom Gleichstromwandler 405 in den Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer 534 fließt.
-
Basierend auf dem ermittelten Temperaturzustand des Elektronik-Kühlkreises 803 steuert das Überwachungsmodul die Funktion des Gleichstromwandlers 405. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel regelt das Überwachungsmodul auch die Betriebsleistung des Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzers 534 auf Basis des ermittelten Temperaturzustandes des Elektronik-Kühlkreises 803. Das Überwachungsmodul kann außerdem die Funktion des Elektronik-Kühlergebläses 810 und / oder der Elektronik-Kühlmittelpumpe 820 basierend auf dem ermittelten Temperaturzustand des Elektronik-Kühlkreises 803 steuern.
-
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das VCU 100 das Überwachungsmodul, das eine Steuerung des Gleichstromwandlers 405, des Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzers 534, der Elektronik-Kühlpumpe 820 und des Elektronik-Kühlergebläses 810 durchführt. Zusätzlich zur Aufnahme und Steuerung als Reaktion auf die ermittelte Temperatur des Elektronik-Kühlkreises 803 kann das VCU 100 (oder Überwachungsmodul) die Außentemperatur der Umgebung, die Drehzahl des Elektronik-Kühlergebläses 810, die Betriebsarten der Klimaanlage, die Betriebsarten des Beleuchtungssystems und / oder die Energie-Kapazität und den Ladezustand der Batterieanlage berücksichtigen. Jede dieser Anordnungen trägt einzeln oder zusammen zur Wärmebelastung des Kühlkreises 803 bei. In dem am meisten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Steuerung des Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzers 534 auf einem niedrigeren Niveau des VCU 100 nämlich dem TMU 230 durchgeführt.
-
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung des Elektronik-Kühlsystems 800. Das Kühlverfahren umfasst: Das Anordnen eines Elektronik-Kühlkreises 803 an Bord des Transport-Hybridfahrzeuges 10, in dem ein Gleichstromwandler 405, ein Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer 534 und ein Elektronik-Kühler 805 zusammen in Fluidverbindung zum Kühlen des Gleichstromwandlers 405 und des Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzers 534 angeordnet sind; Ermitteln eines Temperaturzustandes in dem Elektronik-Kühlkreis 803 und Abbrechen der Funktion des Gleichstromwandlers 405, wenn in dem Elektronik-Kühlkreis 803 eine vorgegebene obere Grenztemperatur ermittelt wird. In einem anderen Verfahren umfasst die Kühlmethode außerdem die Reduzierung der Betriebsleistung des Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzers 534, wenn der Zustand mit einer vorgegebenen oberen Grenztemperatur ermittelt ist. In einem bevorzugten alternativen Verfahren wird eine abgestufte Reduzierung der Betriebsleistung des Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzers 534 fortgesetzt, bis der Zustand mit der vorgegebenen oberen Grenztemperatur ermittelt ist. In dem am meisten bevorzugten anderen Verfahren führt die abgestufte Reduzierung zu einem diskontinuierlichen Betrieb des Gleichstromwandlers 405, wenn der Zustand mit der vorgegebenen oberen Grenztemperatur ermittelt ist. Das Steuerverfahren zieht die untere Grenztemperatur in Betracht, die eine Größenordnung von ungefähr 57 °C aufweist, wenn das zwischen dem Gleichstromwandler 405 und dem Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer 534 fließende Elektronik-Kühlmittel gemessen wird. Das Steuerverfahren zieht auch die obere Grenztemperatur in Betracht, die eine Größenordnung von ungefähr 60 °C aufweist, wenn das zwischen dem Gleichstromwandler 405 und dem Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer 534 fließende Elektronik-Kühlmittel gemessen wird.
-
Das Steuerverfahren kann den Schritt einer Wiederaufnahmefunktion des Gleichstromwandlers 405 umfassen, nachdem ein vorgegebenes Zeitintervall vom Zeitpunkt der Abschaltung des Gleichstromwandlers 405 verstrichen ist. Das Verfahren kann außerdem den Schritt einer Wiederaufnahmefunktion des Gleichstromwandlers 405 umfassen, wenn vor Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls im Elektronik-Kühlkreis 803 ein vorgegebener, wieder beginnender Temperaturzustand ermittelt wird. Mit diesem Steuerverfahren wird in Betracht gezogen, dass die vorgegebene, wieder beginnende Temperatur eine Größe von ungefähr 55 °C aufweist, wenn das zwischen dem Gleichstromwandler 405 und dem Gleichstrom-Wechselstrom-Umsetzer 534 fließende Elektronik-Kühlmittel gemessen wird. Mit dem Steuerverfahren wird in Betracht gezogen, das vorgegebene Zeitintervall basierend auf einer Außentemperatur der Umgebung, der Drehzahl des Elektronik-Kühlergebläses 810, der Betriebsarten der Klimaanlage, der Betriebsarten des Beleuchtungssystems und / oder der Energie-Kapazität der Batterieanlage zu berechnen. Das Steuerverfahren kann einen Wiederaufnahmeschritt umfassen, der den Betrieb des Gleichstromwandlers 405 wieder aufnimmt, wenn die vorgegebene, wieder beginnende Temperatur niedriger ist als die vorgegebene untere Grenztemperatur. Das Steuerverfahren kann außerdem einen wiederkehrenden Schritt umfassen, der den Betrieb des Gleichstromwandlers 405 wieder aufnimmt, wenn eine vorgegebene, wiederkehrende niedrige Spannungs- (Energie-) grenze der 12 Volt-Batterie niedriger ist als die Höhe der vorgegebenen geringeren Schwellspannung (-energie). In der allgemeinsten Form wird mit dem am meisten bevorzugten Steuerverfahren eine Steuerstrategie mit Hysterese in Betracht gezogen, um die Funktion des Gleichstromwandlers 534 abzuschalten und wieder aufzunehmen.