Titel

Verfahren und Vorrichtung zur robusten Bestimmung einer Temperatur einer Komponente einer elektrischen Maschine mithilfe eines probabilistischen datenbasierten Temperaturmodells

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft elektrische Maschinen als Antriebsmotoren oder Stellmotoren für technische Geräte, und insbesondere Verfahren zum robusten Bestimmen einer Temperatur in einer Komponente der elektrischen Maschine.

Technischer Hintergrund

Beim Betrieb von Elektromotoren entsteht durch Stromflüsse in Stator- und/oder Rotorspulen Verlustleistung, die zu einem Erwärmen von Komponenten des Elektromotors führt. Die Wärmeentwicklung ist dabei u. a. abhängig von dem in den Elektromotor fließenden Motorstrom bzw. der darin umgesetzten Leistung. Ein Überhitzen von Komponenten des Elektromotors kann zu Schädigungen oder Zerstörung von Spulenkomponenten führen und kann die Leistungsfähigkeit des Elektromotors aufgrund der Beeinträchtigung der Magnetfeldstärke von hart- und weichmagnetischen Komponenten reduzieren.

Die Wärmeentwicklung eines Elektromotors wird daher im Betrieb überwacht und eine Überhitzung durch ein Begrenzen des Motormoments, d. h. durch ein Begrenzen der Stromaufnahme, vermieden.

Herkömmliche Lösungen sehen das Anordnen eines oder mehrerer Temperatursensoren, in der Regel als temperaturempfindliche Widerstände, wie beispielsweise NTC-(Negative Thermal Coefficient-)Sensoren, an Statorspulen vor. Diese messen eine Temperatur an einer bestimmten Stelle des Stators, die gewöhnlich jedoch nicht einer maximalen oder repräsentativen Temperatur in dem Elektromotor entspricht, da sich die Position, an der die maximale Temperatur auftritt, von der bzw. den Positionen der Temperatursensoren abweicht.

Temperaturen in beweglichen Komponenten des Elektromotors, wie z. B. dem Rotor, werden derzeit mittels einer physikalischen Modellierung bestimmt, die jedoch nicht alle thermischen Quellen berücksichtigen kann. Zudem müssen die modellierten Wärmeverlustterme mit sehr aufwendigen Simulations- und/oder Prüfstandsmessungen bestimmt bzw. kalibriert werden.

Weitere Möglichkeiten bestehen darin, über thermische Knotenmodelle die Temperaturverteilung in Komponenten des Elektromotors zu bestimmen und daraus die Temperatur der Komponente zu ermitteln. Diese Knotenmodelle müssen jedoch sehr komplex ausgelegt sein, um eine ausreichende Genauigkeit für die Bestimmung einer maximalen Temperatur bereitzustellen. Eine solche Simulation ist in Echtzeit in herkömmlichen Steuergeräten für Elektromotoren nicht realisierbar.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein robustes Verfahren zur Bestimmung einer Temperatur in einer Komponente einer elektrischen Maschine zur Verfügung zu stellen, das eine besonders hohe Zuverlässigkeit hat, einen geringen Ressourcenbedarf hat und mit geringen Rechenkapazitäten eines Steuergeräts in dem technischen Gerät realisiert werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Bereitstellen einer Temperaturangabe für eine Temperatur einer Komponente einer elektrischen Maschine gemäß Anspruch 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung und ein Motorsystem mit einer elektrischen Maschine gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.

Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Bestimmen einer Temperaturangabe einer Temperatur an einer Komponente einer elektrischen Maschine in einem technischen Gerät vorgesehen, mit folgenden Schritten:

Kontinuierliches Erfassen von Betriebsgrößen des Betriebs in der elektrischen Maschine;

Ermitteln eines modellierten Temperaturwerts mithilfe eines Temperaturmodells, das mit einem datenbasierten Modell ausgebildet ist, abhängig von Verläufen der Betriebsgrößen;

Erfassen eines Temperaturmesswerts für die Temperatur der Komponente mithilfe eines Temperatursensors;

Bestimmen der Temperaturangabe abhängig von dem Temperaturmesswert und dem modellierten Temperaturwert.

Die Bestimmung einer Temperatur einer Komponente in einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Temperatur eines Stators oder eines Rotors, erfolgt mithilfe eines in der elektrischen Maschine platzierten Temperatursensors. Die Überwachung der Temperatur ist notwendig, um eine Überhitzung der elektrischen Maschine zu erkennen bzw. im Vorfeld zu vermeiden, da dies zu einer Schädigung von Komponenten der elektrischen Maschine, insbesondere zu einer Demagnetisierung von Permanentmagneten, führen kann.

Zur Plausibilisierung einer Temperaturmessung mithilfe eines solchen Temperatursensors sind verschiedene Verfahren aus dem Stand der Technik bekannt, die auf einer Modellierung einer Temperatur der Komponente insbesondere bei bestimmten Betriebszuständen basieren.

Aufgrund von nachgelagerten Funktionen ist eine kontinuierliche Bereitstellung eines Temperaturwerts erforderlich. Da in der Regel aus Kostengründen kein redundanter Temperatursensor in der elektrischen Maschine vorgesehen wird, führt herkömmlich bereits ein Ausfall des Temperatursensors zu dem Fehlen von Temperaturwerten. In solchen Fällen ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine aus Sicherheitsgründen in einem Notbetrieb bzw. in einem Derating- Betrieb betrieben wird. Dieser ist durch eine reduzierte Maximalleistung gekennzeichnet. Erfolgt eine Plausibilisierung des Temperaturmesswerts der Temperaturmessung mit dem Temperatursensor mit einem mithilfe eines Temperaturmodells modellierten Temperaturwert, so kann bei einer Abweichung zwischen dem modellierten Temperaturwert und dem Temperaturmesswert nicht ohne weiteres die korrekte Temperaturangabe bestimmt werden. So kann die Temperaturmessung durch den Temperatursensor einer Sensordrift unterliegen. Auch kann das Temperaturmodell Modellierungsfehler aufgrund einer nicht ausreichenden oder nicht korrekten Parametrierung des zugrundeliegenden Temperaturmodells bzw. nicht mit ausreichender Genauigkeit gemessenen physikalischen Größen, auf denen die Auswertung durch das Temperaturmodell basiert, aufweisen.

Gemäß dem obigen Verfahren kann vorgesehen sein, sowohl einen Temperaturmesswert mithilfe des Temperatursensors kontinuierlich zu messen als auch basierend auf relevanten kontinuierlich erfassten Betriebsgrößen einen modellierten Temperaturwert mithilfe eines datenbasierten Temperaturmodells zu modellieren. Das Temperaturmodell kann dazu als rein datenbasiertes Modell ausgebildet sein oder als hybrides Modell, bei dem ein physikalisch motiviertes Temperaturmodell durch ein datenbasiertes Modell ergänzt wird. Beispielsweise kann das physikalische Temperaturmodell zur beispielhaften Ermittlung einer Rotortemperatur T _rotor mithilfe einer Wärmeflussbilanz ausgebildet sein und Wärmequellenterme und Wärmeleitungsterme umfassen, wie folgt: wobei c _p die spezifische Wärmekapazität der Komponente, P _Loss die thermische Verlustleistung, g _stator einen Wärmeübergangskoeffizienten zwischen einem Stator des Elektromotors und einem Rotor des Elektromotors, den Wärmeübergangskoeffizienten zwischen dem Stator und einem Kühlmittel, ^x mech ^e i ^ne oder mehrere mechanische Betriebsgrößen und x _eL eine oder mehrere elektrische Betriebsgrößen bezeichnen. Die Betriebsgrößen können Stellgrößen und/oder Zustandsgrößen des Geräts und/oder der elektrischen Maschine umfassen. Zur Auswertung des physikalischen Temperaturmodells eines hybriden Temperaturmodells können dazu mechanische und elektrische Betriebsgrößen ^x mech ’ ^x et kontinuierlich erfasst werden und entsprechend ein modellierter Temperaturwert ermittelt werden. Mithilfe des datenbasierten Modells kann dieser modellierte Temperaturwert entsprechend korrigiert oder ergänzt werden. Dazu erhält das datenbasierte Modell ebenfalls die elektrischen bzw. mechanischen Betriebsgrößen als Zeitreihendaten. Weiterhin kann das datenbasierte Modell ausgebildet sein, um die die Auswertung des datenbasierten Modells abhängig von aus den kontinuierlich erfassten Betriebsgrößen aggregierten Betriebsmerkmale zu bestimmen.

Eine Temperaturbestimmung nach obigem Verfahren erfolgt sowohl anhand des Temperaturmesswerts als auch anhand des modellierten Temperaturwerts. Sind die sich ergebenden Temperaturwerte im Wesentlichen identisch, d. h. sie weichen um nicht mehr als einen vorbestimmten relativen oder absoluten Differenzbetrag ab, so entspricht der Mittelwert aus dem Temperaturmesswert und dem modellierten Temperaturwert der für weitere Funktionen des Steuerns oder Überwachens der elektrischen Maschine zu verwendenden Temperaturangabe. Weichen die Temperaturwerte jedoch voneinander ab, so kann der Temperatursensor einen Fehler, wie z. B. eine Sensordrift, aufweisen und/oder das Temperaturmodell kann den modellierten Temperaturwert an den entsprechenden Betriebspunkten nicht korrekt modellieren.

Gemäß einer Ausführungsform kann das datenbasierte Modell einem probabilistischen Modell entsprechen, wobei das Bestimmen der Temperaturangabe abhängig von dem Temperaturmesswert und dem modellierten Temperaturwert und abhängig von einem Konfidenzwert des Ermittelns des modellierten Temperaturwerts und einem Konfidenzwert des Temperaturmesswerts durchgeführt wird.

Insbesondere kann als Temperaturangabe der Temperaturmesswert oder der modellierte Temperaturwert angenommen werden, je nachdem, wessen zugeordneter Konfidenzwert höher ist.

Wird eine Abweichung zwischen dem Temperaturmesswert und dem modellierten Temperaturwert erkannt, so kann anhand einer herstellerseitig vorgegebenen Messgenauigkeit des Temperatursensors und einer aus dem Temperaturmodell, insbesondere aus dem probabilistischen, datenbasierten Modell ermittelten Konfidenzwert entschieden werden, ob dem gemessenen Temperaturwert oder dem modellierten Temperaturwert mehr vertraut werden soll. Liegt der durch das Temperaturmodell an einem bestimmten Betriebspunkt bestimmte Konfidenzwert über einem durch die Messgenauigkeit bestimmten Konfidenzschwellenwert, so wird dem modellierten Temperaturwert mehr vertraut als dem Temperaturmesswert. Anderenfalls stellt der Temperaturmesswert die vertrauenswürdigere Größe dar.

Es kann vorgesehen sein, dass bei Feststellen, dass der modellierte Temperaturwert die vertrauenswürdigere Größe ist, ein Fehlerverdachtssignal für den Temperatursensor bereitgestellt wird, das entsprechend ausgegeben werden kann oder zu einer Einschränkung in der Betriebsart der elektrischen Maschine führt. Wird ein Konfidenzwert der Modellierung durch das Temperaturmodell festgestellt, der geringer ist als der Sensor-Konfidenzwert, so kann anhand eines oder mehrerer Temperaturmesswerte eine Parameteroptimierung des physikalischen Temperaturmodells vorgenommen werden und ein entsprechendes Training des probabilistischen datenbasierten Modells vorgenommen werden.

Es kann ein Trainingsdatensatz aus den kontinuierlich erfassten Betriebsgrößen und dem erfassten Temperaturmesswert gebildet werden, wenn eine Konfidenz des datenbasierten Modells unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt und/oder wenn bei identischen Temperaturmesswert und modelliertem Temperaturwert der Konfidenzwert des Temperaturmesswerts größer ist als der Konfidenzwert des modellierten Temperaturwerts, wobei das datenbasierte Modell basierend auf dem Trainingsdatensatz weiter trainiert wird.

Es kann vorgesehen sein, dass das datenbasierte Modell einem Korrekturmodell zur Bestimmung einer Korrekturgröße entspricht, wobei mit der Korrekturgröße ein mithilfe eines physikalisch motivierten Temperaturmodells ermittelten physikalischen Temperaturwert beaufschlagt wird, um den modellierten Temperaturwert zu erhalten.

Es kann alternativ vorgesehen sein, dass das datenbasierte Modell den modellierten Temperaturwert abhängig von den kontinuierlich erfassten Betriebsgrößen und von einem mithilfe eines physikalisch motivierten Temperaturmodells ermittelten physikalischen Temperaturwert bestimmt.

Das Temperaturmodell kann in einem Steuergerät für die elektrische Maschine in dem technischen Gerät berechnet werden.

Weiterhin kann das Temperaturmodell in einer gerätefernen Zentraleinheit berechnet werden, die mit dem technischen Gerät und einer Vielzahl von weiteren technischen Geräten jeweils mit den elektrischen Maschinen in Kommunikationsverbindung steht, um die kontinuierlich erfassten Betriebsgrößen, den Temperaturmesswert und/oder eine Temperaturangabe zu erhalten.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines der obigen Verfahren vorgesehen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs als technisches Gerät mit einer elektrischen Maschine und einer Steuereinheit;

Figur 2 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine mit einem Temperatursensor zur Temperaturüberwachung;

Figur 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer

Modellauswertung mit einem datenbasierten Temperaturmodell;

Figur 4 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur robusten Bestimmung eines Temperaturwerts einer Temperatur einer Komponente einer elektrischen Maschine; Figur 5 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer

Modellauswertung mit einem datenbasierten Temperaturmodell;

Figur 6 ein Verlauf einer beispielhaften Temperaturauswertung nebst

Konfidenzintervall abhängig von einem Betriebsmerkmal durch das probabilistische Modell;

Figur ? ein System, bei dem eine Vielzahl von Fahrzeugen einer

Fahrzeugflotte Betriebsgrößen an eine Zentraleinheit übermitteln, um einen modellierten Temperaturwert zu bestimmen.

Beschreibung von Ausführungsformen

Figur 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 1 als Beispiel für ein technisches Gerät mit einer elektrischen Maschine 2 als Antriebsmotor, die über eine Steuereinheit 3 betrieben wird. Die elektrische Maschine 2 enthält einen Temperatursensor 4, um eine Temperaturüberwachung der elektrischen Maschine 2 auszuführen. Dabei soll mithilfe eines in der Steuereinheit 3 implementierten Verfahrens zur Plausibilisierung einer Komponententemperatur einer Komponente der elektrischen Maschine 2 mit einem Temperaturmodell der gemessene Temperaturwert gegen einen modellierten Temperaturwert abgeglichen werden und bei einer Abweichung ein entsprechender Fehler signalisiert werden.

Figur 2 zeigt schematisch eine Querschnittsdarstellung durch eine elektrische Maschine 2 als Teil eines Antriebssystems. Die elektrische Maschine 2 weist einen Stator 21 und einen an einer Welle gelagerten Rotor 22 auf, welche die Komponenten der elektrischen Maschine 2 darstellen. Weiterhin kann der Stator 21 mit Statorspulen 211 versehen sein, die elektrisch über Phasenspannungen und Phasenströme angesteuert werden können. In alternativen Ausführungsformen können auch Rotorspulen und sowohl Stator- als auch Rotorspulen vorgesehen sein. Die Ansteuerung der elektrischen Maschine 2 erfolgt mithilfe des Steuergeräts 4, das die Ansteuerung der elektrischen Maschine 2 durch Anlegen von Phasenspannungen an die Statorspule 211 entsprechend einem Kommutierungsmuster vorsieht. Das Steuergerät 4 kann daher in an sich bekannter Weise auch eine Leistungstreiberschaltung 5 in Form einer B6- Brückenschaltung oder dergleichen umfassen.

Weiterhin kann der Rotor 22 mit einem Lagesensor 23 gekoppelt sein, der eine Rotorlage des Rotors bezüglich der Anordnung der Statorspulen 211 erfassen kann.

Das Steuergerät 3 betreibt die elektrische Maschine 2 in an sich bekannter Weise durch Vorgabe der Phasenspannungen, um bestimmte Phasenströme so einzustellen, dass ein vorgegebenes Motormoment gestellt wird. Durch die Beaufschlagung mit den Phasenströmen wird Leistung in der elektrischen Maschine 2 umgesetzt, die zu einer Erwärmung von Komponenten der elektrischen Maschine 2 führen kann. Die Erwärmung erfolgt ungleichmäßig in den Komponenten.

In dem Stator 21 sind Kühlmittelkanäle 24 zum Durchleiten von Kühlmittel vorgesehen. Das Kühlmittel wird mit einer im Steuergerät 3 bekannten Strömungsgeschwindigkeit durch die Kühlmittelkanäle 24 geleitet.

Das Steuergerät 3 kann weiterhin ausgebildet sein, ein Temperaturmodell zur Überwachung eines gemessenen Temperaturwerts des Temperatursensors 4 in Echtzeit zu betreiben. Die Überwachung der Funktion des Temperatursensors 4 ist notwendig, da eine nicht ordnungsgemäße Funktion zu einer nicht erkannten Überhitzung von Komponenten der elektrischen Maschine 2 führen kann.

Figur 3 zeigt schematisch eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zur robusten Bestimmung einer Temperatur einer Komponente einer elektrischen Maschine, insbesondere des Antriebs motors des Fahrzeugs 1 der Figur 1. Die Vorrichtung dient zur Ausführung des Verfahrens, das anhand des Flussdiagramms der Figur 4 näher beschrieben ist.

Mithilfe des Temperatursensors 4 wird in Schritt S1 eine Temperatur erfasst. Die Temperatur entspricht einer Temperatur einer Komponente der elektrischen Maschine, insbesondere des Antriebsmotors der Figur 1.

Ferner werden in Schritt S2 durch geeignete weitere Sensoren 5 kontinuierlich mechanische und elektrische Betriebsgrößen erfasst, die Einfluss auf die Komponententemperatur haben. Betriebsgrößen können beispielsweise einen momentanen Motorstrom, eine Umgebungstemperatur, eine Kühlmitteltemperatur, eine Motorspannung, eine Motordrehzahl umfassen.

Die sich ergebenden Betriebsgrößenverläufe werden beispielsweise in Schritt S3 mit einem Differentialgleichungsmodell als physikalisches Temperaturmodell 6 insbesondere basierend auf einem Zeitreihenintegrationsverfahren ausgewertet, um eine Komponententemperatur als physikalisch modellierten Temperaturwert Tphys bereitzustellen.

Ein solches Modell kann beispielsweise für die Modellierung einer Rotortemperatur ^T rotor wie folgt ausgebildet sein: wobei c _p die spezifische Wärmekapazität der Komponente, P _Loss die thermische Verlustleistung, g _stator einen Wärmeübergangskoeffizienten zwischen einem Stator des Elektromotors und einem Rotor des Elektromotors, den Wärmeübergangskoeffizienten zwischen dem Stator und einem Kühlmittel, ^x mech ^e i ^ne oder mehrere mechanische Betriebsgrößen und x _eL eine oder mehrere elektrische Betriebsgrößen bezeichnen. Die Betriebsgrößen können Stellgrößen und Zustandsgrößen umfassen, wie z.B. einem Motorstrom, einer Umgebungstemperatur, einer Kühlmitteltemperatur und dergleichen.

Weiterhin können in Schritt S4 die resultierenden Betriebsgrößenverläufe einem probabilistischen datenbasierten Korrekturmodell 7 zugeführt werden, um eine Korrekturgröße K zur Beaufschlagung des physikalisch modellierten Temperaturwerts in einem Beaufschlagungsblock 8 zu ermitteln. Das datenbasierte Korrekturmodell 7 kann in Form eines probabilistischen Regressionsmodells, wie beispielsweise in Form eines Gauß-Prozess-Modells, ausgebildet sein.

Um die Zeitreihendaten der Betriebsgrößenverläufe zu verarbeiten, können die Betriebsgrößenverläufe innerhalb eines zurückliegenden Zeitabschnitts zu Betriebsmerkmalen aggregiert werden, wie z.B. eine durchschnittliche Stromaufnahme, ein Maximum der Stromaufnahme, eine durchschnittliche Umgebungstemperatur, eine durchschnittliche Kühlmitteltemperatur und dergleichen. Die Betriebsmerkmale werden dann zur Auswertung in dem entsprechend trainierten datenbasierten probabilistischen Regressionsmodell verarbeitet. Alternativ kann das probabilistische datenbasierte Korrekturmodell auch zur direkten Verarbeitung der Betriebsgrößenverläufe als datenbasiertes rekurrentes Modell, wie z. B. ein LSTM oder GRU ausgebildet sein.

Der Korrekturwert kann in dem Beaufschlagungsblock 8 additiv oder multiplikativ auf die physikalisch modellierten Temperaturwerte T _P h _ys beaufschlagt werden.

Alternativ kann, wie in der Ausführungsform der Figur 5 dargestellt, der physikalisch modellierte Temperaturwert T _P h _ys auch als Eingangsgröße eines datenbasierten Modells 7‘ verwendet werden, das weiterhin die aus den Betriebsgrößenverläufen ermittelten Betriebsmerkmale als weitere Eingangsgrößen erhält. Das datenbasierte Modell 7‘ ist entsprechend trainiert, um abhängig von dem physikalischen Temperaturwert und den Betriebsmerkmalen der Betriebsgrößenverläufe eine modellierte Temperaturwert anzugeben.

Sowohl der Temperaturmesswert T _me ss als auch der modellierte Temperaturwert Tmod werden in Schritt S5 einem Vergleichsblock 9 zugeführt. Wird bei dem Vergleichen der Temperaturwerte festgestellt, dass die Temperaturwerte identisch oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs identisch sind (Alternative: Ja), so wird das Verfahren mit Schritt S6 fortgesetzt, anderenfalls (Alternative: Nein) wird das Verfahren mit Schritt S10 fortgesetzt.

In Schritt S6 wird überprüft, ob der Betriebszustand der elektrischen Maschine 2 einem stationären Zustand entspricht, d. h. die Stromänderung ist während einer vorbestimmten Zeitdauer geringer als ein vorbestimmter Änderungsschwellenwert. Wird festgestellt, dass der Betriebszustand der elektrischen Maschine einem stationären Zustand entspricht, so wird in Schritt S7 der Betriebsgrößenverlauf innerhalb eines vorgegebenen zurückliegenden Zeitabschnitts dem aktuellen Temperaturmesswert zugeordnet und als Trainingsdatensatz zur Parametrierung des physikalischen Temperaturmodells 6 und/oder zum Nachtrainieren des datenbasierten Korrekturmodells 7 in einem Trainingsdatenspeicher 10 zwischengespeichert bzw. verwendet. Wird in Schritt S6 festgestellt, dass der Betriebszustand der elektrischen Maschine nicht einem stationären Zustand entspricht, so wird das Verfahren mit Schritt S8 fortgesetzt.

In Schritt S8 wird eine plausibilisierte Temperaturangabe, die einer der Angaben des Temperaturmesswerts oder des modellierten Temperaturwert oder des Mittelwerts aus Temperaturmesswert und modellierten Temperaturwert entspricht, für eine nachgelagerte Funktion bereitgestellt und das Fahrzeug entsprechend betrieben.

Wird in Schritt S5 eine Abweichung zwischen dem Temperaturmesswert und dem modellierten Temperaturwert festgestellt (Alternative: Nein), so wird in Schritt S10 in einem Plausibilisierungsblock 12 überprüft, ob der gemessene Temperaturwert oder der modellierte Temperaturwert eine höhere Unsicherheit aufweist. Die Unsicherheit, d. h. die Vertrauenswürdigkeit des Temperaturmesswerts oder des modellierten Temperaturwerts, wird allgemein durch seinen Konfidenzwert bestimmt. Während ein Konfidenzwert des Temperaturmesswerts im Wesentlichen von der Genauigkeit des verwendeten Temperatursensors abhängt und im Wesentlichen unabhängig von der gemessenen Temperatur und den Betriebszustand des Fahrzeugs ist, hängt der Konfidenzwert des modellierten Temperaturwerts erheblich von der Qualität des verwendeten datenbasierten probabilistischen Modells ab.

Beispielsweise ist in Figur 6 ein Verlauf einer beispielhaften Temperaturauswertung nebst Konfidenzintervall abhängig von einem Betriebsmerkmal durch das probabilistische Modell dargestellt. Man erkennt, dass das probabilistische Modell Bereiche unterschiedlicher Konfidenz aufweisen kann. In bestimmten Wertebereichen des Betriebsmerkmals besteht eine hohe Vorhersageunsicherheit, während andere Bereiche relativ genau angegeben werden können. Wird in Schritt S10 festgestellt, dass der Temperaturmesswert einen höheren Konfidenzwert als der modellierte Temperaturwert aufweist (Alternative: Ja), so wird in Schritt S11 der Betriebsgrößenverlauf innerhalb eines vorgegebenen zurückliegenden Zeitabschnitts dem aktuell gemessenen Temperaturwert zugeordnet und als Trainingsdatensatz zur Parametrierung des physikalischen Temperaturmodells 6 und/oder zum Nachtrainieren des datenbasierten Korrekturmodells 7 in einem Trainingsdatenspeicher 10 zwischengespeichert bzw. verwendet.

Die gespeicherten Trainingsdatensätze können dann für eine Parameterkorrektur des physikalischen Temperaturmodells und/oder ein Nachtrainieren des datenbasierten Korrekturmodells verwendet werden.

Wird in Schritt S10 festgestellt, dass die Konfidenz des Temperaturmesswerts geringer ist als die Konfidenz des modellierten Temperaturwerts, so wird auf einen möglichen Sensorfehler hingewiesen. Hierzu wird in Schritt S12 ein Fehlerverdachtssignal bereitgestellt, das in Form eines optischen oder akustischen Warnhinweises signalisiert werden kann und insbesondere eine Betriebsart der elektrischen Machine beeinflussen kann.

In Schritt S13 wird der modellierte Temperaturwert zur Steuerung von nachgelagerten Funktionen verwendet, da dieser den höhere Konfidenzwert aufweist.

Das Temperaturmodell kann in dem technischen Gerät, d. h. in dem Steuergerät des Fahrzeugs, ausgeführt werden. Alternativ kann das Temperaturmodell fahrzeugextern ausgewertet werden. Insgesamt kann das gesamte Verfahren der Plausibilisierung einer Temperaturangabe fahrzeugextern ausgeführt werden.

Figur 7 zeigt hierzu ein System zum Sammeln von Flottendaten in einer Zentraleinheit zur Plausibilisierung einer Temperaturangabe insbesondere zur Bestimmung der Temperaturangabe sowie zur Erstellung eines Temperaturmodells mit einem probabilistischen datenbasierten Modell. Das probabilistische datenbasierte Modell kann somit zur Diagnose eines möglichen Fehlers des Temperatursensors oder zur Fusion des Temperaturmesswerts und des modellierten Temperaturwerts verwendet werden. In Figur ? ist ein System dargestellt, bei dem eine Vielzahl von Fahrzeugen 1 einer Fahrzeugflotte 13 den Temperaturmesswert, die eine oder die mehreren mechanische Betriebsgrößen x _mech und die eine oder die mehreren elektrischen Betriebsgrößen x _eL (Betriebsgrößenverläufe) und die Umgebungstemperatur an eine Zentraleinheit 15 überträgt, sobald diese aus einer Messung vorliegen. Die Zentraleinheit 15 weist eine Datenverarbeitungseinheit 151 , in der die Auswertung des Temperaturmodells ausgeführt werden kann, und eine Datenbank 152 zum Speichern von Datenpunkten, Modellparametern, Zuständen und dergleichen auf.

Das System dient zum Sammeln von Flottendaten in der Zentraleinheit 15 sowie zur Auswertung des Temperaturmodells und bei Vorliegen von validierten Trainingsdatensätzen zur Erstellung des datenbasierten Temperaturmodells. Dazu werden die entsprechenden Betriebsgrößen von jedem der Fahrzeuge 1 an die Zentraleinheit 15 übermittelt, wenn ein stationärer Zustand festgestellt worden ist. Durch die Abfrage des Temperaturmodells basierend auf einer Übermittlung der Betriebsgrößenverläufe an die Zentraleinheit 15 kann der entsprechende resultierende modellierte Temperaturwert an das betreffende Fahrzeug 1 zurückübermittelt werden, so dass im Fahrzeug die Plausibilisierung des Temperaturmesswerts in oben beschriebener Weise vorgenommen werden kann.

Weiterhin kann, wie oben beschrieben, der Temperaturmesswert gemeinsam mit den Betriebsgrößenverläufen von der Vielzahl von Fahrzeugen ebenfalls an die Zentraleinheit 12 übermittelt werden. Eine entsprechende Plausibilisierung kann auch in der Zentraleinheit 15 vorgenommen werden. Wird dort festgestellt, dass der Temperaturmesswert und der modellierte Temperaturwert nicht übereinstimmen, so kann dies in entsprechender Weise signalisiert werden und an das Fahrzeug kommuniziert werden. Die sich aus den Schritten S7 und S11 ergebenden Trainingsdatensätze können für ein weiteres Parametrieren des physikalischen Temperaturmodells oder ein Training des datenbasierten Modells in der Zentraleinheit 15 verwendet werden. Auf diese Weise kann eine Vielzahl gleichartiger Geräte bzw. Fahrzeuge zur Weiterbildung des Temperaturmodells verwendet werden.

Findet die Modellauswertung in der Zentraleinheit 15 statt, so können die elektrischen und mechanischen Betriebsgrößen x _el , x _mech einschließlich des Temperaturmesswerts als Zeitreihendaten kontinuierlich an die Zentraleinheit 15 und von dort von dem jeweiligen Fahrzeug der modellierte Temperaturwert einschließlich dessen Konfidenzwert empfangen werden. Der weitere Verfahrensablauf entspricht dem, wie er in dem Flussdiagramm der Figur 4 dargestellt ist. Wird in der Zentraleinheit 15 erkannt, dass der Temperaturmesswert Tmess und der modellierte Temperaturwert T _mO d identisch oder nahezu identisch sind, kann dort wie oben beschrieben ein weiterer Datenpunkt zum Parametrieren und/oder Nachtrainieren des datenbasierten Modells erstellt und verwendet werden.