优化冷却循环冷却的电动部件的动力可用性的方法和组件技术

本发明专利技术涉及一种优化借助冷却循环冷却的电动部件的动力可用性的方法和组件，电动部件将驱动功率输入车辆中。设置成，控制及调节单元从未来的行驶路段的角度确定冷却循环的峰值负载并且关于行驶路段在时间上在冷却循环的该峰值负载之前预见性地借助于设置在冷却循环中的至少一个换热器将附加的冷却功率输入系统中，这样使得由电动部件所提供的驱动功率被优化并且电动部件在经过行驶路段中和在经过行驶路段之后不超过允许的极限温度。

【技术实现步骤摘要】
优化冷却循环冷却的电动部件的动力可用性的方法和组件
本专利技术的内容是一种用于优化借助于冷却循环冷却的电动部件(Elektromobilitaetskomponente)(其将驱动功率输入车辆中)的动力可用性的方法。此外说明一种用于执行该方法的组件属于本专利技术。
技术介绍
将驱动功率输入车辆中的电动部件越来越重要。不仅纯电动驱动的车辆、而且所谓的混合动力车辆(其除了电动部件之外具有内燃机)对环境特别友好，因为其避免或至少减少基于碳氢化合物的燃料的消耗。除了去除或减少对环境有害的排放之外，潜在较小的运行成本被评估为这样的带有电动部件的车辆的特别的优点。上述车辆类型通常也能够通过利用电动机作为发电机将在减速过程中待消除的动能转化成电能并且存入储能器中，这附加地改善环境和成本平衡。在这些车辆类型中通常将较小的有效范围(当涉及纯电动驱动的车辆时)以及用于在这些车辆类型中所使用的储能器的高成本评价为不利的。在混合动力车辆中此外除了用于电动部件的成本之外也还产生用于传统驱动器的成本，使得在该车辆类型中经济性和正面的环境平衡很大程度上取决于，电动部件在经过行驶路段(Fahrstrecke)时与传统驱动器相比被尽可能长地保持在运行中。不仅对于纯电动驱动的车辆而且对于混合动力车相应地产生优化借助于电动部件所产生的驱动功率的要求。下面电动部件相当普遍地被理解成车辆的借助于其可使电能作为驱动功率供车辆使用的部分。在此可涉及多个子部件。众所周知在所有驱动器中、尤其也在前述类型的电动驱动器中产生通过借助于冷却循环的冷却必须被导出到外部环境处的功率损失。在此适合于不仅将驱动机器本身、而且将储能器冷却成使得所提及的部件不达到其极限温度。这不仅适合于机动的而且适合于发电的运行，其也被称为再生运行。概念冷却循环下面可相当普遍地来理解，其尤其还应包括多部分的冷却循环，它们可在热力技术上相联结并且其温度水平可以不同。为了所提及的冷却循环的运行需要巨大的能量，以驱动循环泵、风扇马达和必要时制冷机，仅提及一些耗能的部件。为了将用于冷却循环的耗能部件的运行的能量耗费保持得尽可能少，冷却策略通常设置成仅从冷却循环中抽出需要用于维持待冷却的部件的额定温度的热量。从以上相应得出对立的要求，一方面提高驱动功率本身和/或驱动功率的可用性，这根据至今常见的方式仅以将用于电动部件的冷却功率设计到最大情况上才可能，而另一方面将由冷却循环的部件所消耗的能量保持得尽可能少，这需要将这些部件构造成使得其尽可能少地消耗功率，但是这等同于冷却功率的减少。
技术实现思路
本专利技术的目的现在是说明一种用于运行借助于冷却循环冷却的电动部件的方法，其使能够提高电动部件的动力可用性，而电动部件不达到其极限温度并且冷却循环的冷却功率不必设计到最大情况上。提高动力可用性在此被理解成提高驱动功率本身和/或驱动功率的可用性或者换言之优化由电动部件所提供的驱动功率。此外说明一种用于执行该方法的组件属于本专利技术的目的。发现该目的利地可由此来实现，即借助于控制及调节单元从未来的行驶路段来确定冷却循环的峰值负载(Spitzenbelastung)并且关于行驶路段在时间上在冷却循环的这些峰值负载之前预见性地借助于设置在冷却循环中的至少一个换热器将附加的冷却功率输入系统中，这样使得由电动部件所提供的驱动功率被优化并且电动部件在经过行驶路段中和在经过行驶路段之后不超过允许的极限温度。根据本专利技术的方法因此利用通常被视为问题的由电动部件和冷却循环构成的系统的热惯性。在根据本专利技术的方法的有利的改进方案中由电动部件和冷却循环构成的系统的冷却能力可借助于控制及调节单元来探测。对此存在不同的可能性，其下面另外来阐述。如果冷却能力已知，控制及调节单元(其以现在常见的方式是基于计算机的系统)的该手段可与从未来的行驶路段的负载轮廓(Lastprofil)所确定的冷却轮廓相关联。为了确定负载轮廓，使用导航系统的数据，其还具有高度数据且因此具有地形轮廓(Gelaendeprofil)的数据。如果地形轮廓已知，则可从其和车辆质量来确定负载轮廓，其基于系统的已知的冷却能力可被转化成冷却轮廓。从初始冷却能力和冷却轮廓的关系中可来确定冷却循环的峰值负载(在其中超过电动部件的极限温度)，如下面还详细地来说明的那样。因为关于行驶路段来确定这些峰值负载，已知其行驶路段方面的地理位置和因此时间上的位置。现在为了满足冷却系统的峰值负载，借助于根据本专利技术的方法关于行驶路段、在时间上在冷却循环的这些峰值负载之前预见性地借助于设置在冷却循环中的至少一个换热器将附加的冷却功率输入系统中。通过该附加的冷却功率在目前需要的程度下降低电动部件的温度以及冷却剂循环的温度。通过降低温度显著地提高可用的热容量(其通过由冷却循环和电动部件构成的系统来提供)，使得用于完成行驶路段的驱动功率以有利的方式优化地供使用。同时实现，在经过行驶路段中和在经过行驶路段之后不超过允许的极限温度，在极限温度下电动部件被损坏。作为根据本专利技术的方法的另一有利的改进方案在控制及调节单元中可设置有在热力技术上代表由电动部件和冷却循环构成的系统的模型，其描绘系统的冷却能力。这样的通常基于软件的模型在技术上大范围地有利地被用于模拟技术过程，以该方式即基于软件的模型根据起始条件描绘当外部影响作用于其时真实系统将经历的状态。在当前情况中给上述模型提供至少最重要的影响系统的冷却能力的参数作为输入参数，以限定起始条件。模型与预测单元相关联或包含在其中，预测单元根据未来的行驶路段的地形轮廓确定负载轮廓。地形轮廓如上面所提及的那样由导航系统提供给预测单元，其由此确定负载轮廓，从负载轮廓又可导出对于电动部件必需的未来的冷却需求。为了确定负载轮廓可考虑不同的方式，下面另外示例性地指出这些可能性中的一个。预测单元如现在常见且有利的那样基于软件来构造，虽然当然也可考虑硬件解决方案。从模型数据(在当前情况中上面所提及的起始条件)和预测数据现在例如在模拟运行中来确定未来的附加的冷却需求。借助于控制及调节单元通过预见性地降低在冷却循环中的冷却剂温度和电动部件的温度将这些附加的冷却需求输入系统中。为了该目的，例如可提高通过换热器的流量。在由电动部件和冷却循环构成的系统中的温度的预见性的降低在此在时间上关于行驶路段实现成使得如上面已提及的那样用于完成行驶路段的驱动功率优化地供使用并且电动部件在经过行驶路段中和经过行驶路段之后不超过允许的最大温度。如上面已指出的那样存在从地形轮廓得到负载轮廓的不同可能性。在所选择的示例中预测单元一方面利用包含高度数据的地形轮廓而另一方面利用车辆质量。车辆质量在此在测量技术上例如可从车轮支承力(Radaufstandskraft)来确定或者其可以以输入值的形式被手动输入。此外，预测单元从所测量的车辆瞬时速度中作为起始条件在从导航系统可用的、影响车辆速度的信息(如高度数据、街道指导、街道类别、速度限制等)的帮助下开发虚拟的速度轮廓，从该速度轮廓中可读出所有加速和制动过程。从车辆质量、地形轮廓(其限定上坡和下路路段)和速度轮廓中可沿着由导航系统所确定的行驶路段、关于其来确定负载分布。该关于行驶路段的负载分布体现负载轮廓。在前面所示的方式的简化中速度轮廓可由平均速度代替，由此明显减少用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于优化借助冷却循环冷却的电动部件的动力可用性的方法，所述电动部件将驱动功率输入车辆中，其特征在于，控制及调节单元从未来的行驶路段确定所述冷却循环的峰值负载并且关于行驶路段在时间上在所述冷却循环的这些峰值负载之前预见性地借助于设置在所述冷却循环中的至少一个换热器将附加的冷却功率输入该系统中，这样使得由所述电动部件所提供的驱动功率被优化并且所述电动部件在经过所述行驶路段中和在经过所述行驶路段之后不超过允许的极限温度。

【技术特征摘要】
2013.02.07 DE 102013002198.71.一种用于优化借助冷却循环冷却的电动部件的动力可用性的方法，所述电动部件将驱动功率输入车辆中，其特征在于，控制及调节单元从未来的行驶路段确定所述冷却循环的峰值负载并且关于行驶路段在时间上在所述冷却循环的这些峰值负载之前预见性地借助于设置在所述冷却循环中的至少一个换热器将附加的冷却功率输入该系统中，这样使得由所述电动部件所提供的驱动功率被优化并且所述电动部件在经过所述行驶路段中和在经过所述行驶路段之后不超过允许的极限温度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制及调节单元探测由电动部件和冷却循环构成的所述系统的冷却能力并且与从未来的行驶路段的负载轮廓所确定的冷却轮廓相关联，这样使得来确定冷却循环的峰值负载，在所述峰值负载的情况下将超过所述电动部件的极限温度，并且在时间上在所述冷却循环的这些峰值负载之前预见性地借助于设置在所述冷却循环中的至少一个换热器将附加的冷却功率输入所述系统中，这样使得由所述电动部件所提供的驱动功率被优化并且所述电动部件在经过所述行驶路段中和在经过所述行驶路段之后不超过允许的极限温度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述控制及调节单元中设置有在热力技术上代表由电动部件和冷却循环构成的所述系统的模型，其描绘所述系统的冷却能力，其中，对于该模型来说至少最重要的影响所述系统的冷却能力的参数用作输入参数，并且其中，所述模型与预测单元相关联，所述预测单元根据从未来的行驶路段的地形轮廓所确定的至少一个负载轮廓 对于所述电动部件确定未来的冷却需求，并且其中，未来的附加的冷却需求从模型数据和预测数据来确定并且通过预见性地降低在所述冷却循环中的冷却剂温度和因此所述电动部件的温度被输入所述系统中，使得由所述电动部件所提供的驱动功率被优化并且所述电动部件在经过所述行驶路段中和在经过所述行驶路段之后不超过允许的极限温度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电动部件包含至少一个储能器和至少一个电动机而所述冷却系统包含至少一个换热器，其中，至少所述储能器的温度及其热容量、所述电动机的温度及其热容量、以及在所述冷却系统中的所述冷却剂的温度及其热容量和至少一个所述换热器的散热能力以及其周围环境温度用作对所述模型的输入参数，并且借助于所述负载轮廓通过所述预测单元来确定由于待期望的热输入达到其极限温度的部件，并且在所述冷却系统中借助于至少一个所述换热器预见性地将温度降低成使得在经过所述行驶路段期间和之后通过这些部件不达到该极限温度。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电动部件包含至少一个储能器和至少一个电动机而所述冷却系统包含至少一个换热器，并且所述电动机也能够在发电机运行中运行，其中，在该运行方式中所述储能器被充电并且在该运行方式中还借助于所述负载轮廓来确定由于待期望的热输入达到其极限温度的部件，并且在所述冷却系统中借助于至少一个所述换热器预见性地将温度降低成使得在经过所述行驶路段期间和之后通过这些部件不达到该极限温度。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电动部件包括至少两个子部件并且至少两个所述子部件分别具有带有换热器的自己的至少一个冷却循环，其中，这些冷却循环的温度水平可以不同，并且借助于分别所关联的至少一个所述换热器对于子循环中的每个单独实现所述温度水平的下降。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，预见性地在带有至少一个所述冷却剂循环的所预测的较少的热负荷的至少一个运行阶段中实现冷却剂温度的下降，这样使得所述冷却剂温度的下降在时间上靠近至少一个所述冷却剂循环的提高的热负荷的随后的阶段。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：T格林，
申请(专利权)人：曼卡车和巴士股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE