DE102018004236A1

DE102018004236A1 - Computing device for an autonomously driving vehicle

Info

Publication number: DE102018004236A1
Application number: DE102018004236.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Bader; Ralf Nüßle
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Recheneinrichtung (10) für ein autonom fahrendes Fahrzeug, mit einer elektronischen Recheneinheit (12), welche dazu ausgebildet ist, Berechnungsvorgänge zum autonomen Fahren des Fahrzeugs durchzuführen, und mit einer Kühleinrichtung (14), welche wenigstens einen zumindest wärmeübertragend mit der Recheneinheit (12) gekoppelten thermoelektrischen Generator (16) aufweist, mittels welchem von der Recheneinheit (12) bereitgestellte Wärmeenergie in elektrische Energie umwandelbar ist.

The invention relates to a computing device (10) for an autonomously driving vehicle, comprising an electronic computing unit (12), which is designed to carry out calculations for autonomous driving of the vehicle, and having a cooling device (14), which at least one at least heat transfer with the Computing unit (12) coupled thermoelectric generator (16), by means of which the computing unit (12) provided heat energy can be converted into electrical energy.

Description

Die Erfindung betrifft eine Recheneinrichtung für ein autonom fahrendes Fahrzeug, insbesondere für einen autonom fahrenden Kraftwagen.The invention relates to a computing device for an autonomously driving vehicle, in particular for an autonomously driving motor vehicle.

Die DE 10 2010 014 752 A1 offenbart eine Kühlanordnung für ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb, mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher, welcher in einen ersten Kühlkreislauf eingebunden ist, und mit wenigstens einer weiteren beim Betreiben Abwärme freisetzenden Einrichtung, welche in einen zweiten Kühlkreislauf eingebunden ist. Dabei ist es vorgesehen, dass die Kühlanordnung wenigstens ein Kopplungselement umfasst, mittels welchem der wenigstens eine elektrische Energiespeicher in den zweiten Kühlkreislauf einbindbar ist.The DE 10 2010 014 752 A1 discloses a cooling arrangement for a vehicle with electric drive, with at least one electrical energy storage, which is integrated into a first cooling circuit, and with at least one further when operating waste heat-releasing device which is integrated into a second cooling circuit. In this case, it is provided that the cooling arrangement comprises at least one coupling element, by means of which the at least one electrical energy store can be incorporated into the second cooling circuit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Recheneinrichtung für ein autonom fahrendes Fahrzeug zu schaffen, sodass ein besonders energieeffizienter Betrieb des Fahrzeugs realisierbar ist.Object of the present invention is to provide a computing device for an autonomously driving vehicle, so that a particularly energy-efficient operation of the vehicle is feasible.

Diese Aufgabe wird durch eine Recheneinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a computing device having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Die erfindungsgemäße Recheneinrichtung für ein autonom fahrendes Fahrzeug, insbesondere für einen autonom fahrenden Kraftwagen, weist eine elektronische Recheneinheit auf, welche beispielsweise als eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) ausgebildet ist oder wenigstens eine solche zentrale Prozessoreinheit oder mehrere zentrale Prozessoreinheiten aufweist. Die zentrale Prozessoreinheit wird auch einfach als Prozessor bezeichnet und ist beispielsweise ein programmierbares Rechenwerk, das gemäß übergebenen Befehlen wenigstens eine oder mehrere Maschinen und/oder wenigstens eine oder mehrere elektrische Schaltungen steuert oder regelt und dabei wenigstens einen oder mehrere Algorithmen vorantreibt, um hierdurch beispielsweise Berechnungen durchzuführen, mittels welchen das autonome Fahren des Fahrzeugs realisierbar ist beziehungsweise realisiert wird. Die Recheneinrichtung umfasst darüber hinaus eine Kühleinrichtung, welche wenigstens einen thermoelektrischen Generator (TEG) umfasst. Der thermoelektrische Generator ist zumindest wärmeübertragend mit der Recheneinheit gekoppelt, sodass mittels des thermoelektrischen Generators Wärmeenergie, welche von der Recheneinheit bereitgestellt wird, in elektrische Energie umwandelbar ist beziehungsweise umgewandelt wird. Die elektrische Energie kann von dem thermoelektrischen Generator bereitgestellt und beispielsweise in einer Speichereinrichtung wie insbesondere einer Batterie gespeichert und/oder wenigstens einem elektrischen Verbraucher, insbesondere direkt, zugeführt werden, um dadurch den elektrischen Verbraucher mittels der von dem thermoelektrischen Generator bereitgestellten elektrischen Energie zu betreiben. Unter dem Merkmal, dass der elektrische Verbraucher mit der von dem thermoelektrischen Generator bereitgestellten elektrischen Energie direkt versorgt werden kann, ist zu verstehen, dass die von dem thermoelektrischen Generator bereitgestellte elektrische Energie dem elektrischen Verbraucher direkt, das heißt ohne Speicherung oder Zwischenspeicherung in einer Speichereinrichtung wie beispielsweise einer Batterie, zugeführt wird.The computing device according to the invention for an autonomously driving vehicle, in particular for an autonomously driving motor vehicle, has an electronic computing unit which is designed, for example, as a central processor unit (CPU) or has at least one such central processor unit or several central processor units. The central processor unit is also referred to simply as a processor and is, for example, a programmable arithmetic unit that controls or controls at least one or more machines and / or at least one or more electrical circuits, thereby propelling at least one or more algorithms, thereby, for example, calculations perform, by means of which the autonomous driving of the vehicle is realized or realized. The computing device furthermore comprises a cooling device, which comprises at least one thermoelectric generator (TEG). The thermoelectric generator is at least heat-transmitting coupled to the computing unit, so that by means of the thermoelectric generator thermal energy, which is provided by the computing unit, is convertible into electrical energy or is converted. The electrical energy can be provided by the thermoelectric generator and, for example, stored in a storage device such as a battery and / or at least one electrical load, in particular directly, are supplied, thereby operating the electrical load by means of the provided by the thermoelectric generator electrical energy. By the feature that the electrical load can be supplied directly with the electrical energy provided by the thermoelectric generator, it is to be understood that the electrical energy provided by the thermoelectric generator directly to the electrical load, that is without storage or caching in a storage device such for example, a battery is supplied.

Der Erfindung liegt dabei insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Autonom fahrende beziehungsweise selbstfahrende Fahrzeuge wie beispielsweise selbstfahrende Taxis werden in Zukunft immer mehr rein elektrisch angetrieben, um dadurch einen besonders emissionsgünstigen Betrieb realisieren zu können. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das autonom fahrende Fahrzeug als Elektrofahrzeug ausgebildet ist, welches rein elektrisch angetrieben werden kann. Zur Realisierung von autonomem Fahren des Fahrzeugs werden im Fahrzeug sehr starke beziehungsweise leistungsfähige Recheneinheiten (CPU) verwendet, um einen autonomen Fahrmodus zu ermöglichen. Hierbei fallen erhebliche Abwärmeleistungen an, die idealerweise zum Heizen des Innenraums des Fahrzeugs und/oder zum Heizen einer Batterie des Fahrzeugs verwendet werden. Durch die Nutzung von Abwärme für Heizzwecke muss beispielsweise in einer Batterie des Fahrzeugs gespeicherte elektrische Energie nicht oder nur sehr geringfügig für Heizzwecke genutzt werden, sodass die in der Batterie gespeicherte elektrische Energie zumindest nahezu vollständig zum elektrischen Antreiben des Fahrzeugs genutzt werden kann. In der Folge kann eine besonders hohe elektrische Reichweite des Fahrzeugs realisiert werden, wobei das Fahrzeug über die elektrische Reichweite elektrisch angetrieben werden kann.The invention is based in particular on the following finding: autonomously driving or self-propelled vehicles such as self-driving taxis are driven in the future more and more purely electrically, in order to realize a particularly low-emission operation can. It is preferably provided that the autonomously moving vehicle is designed as an electric vehicle, which can be driven purely electrically. In order to realize autonomous driving of the vehicle, powerful or powerful computing units (CPU) are used in the vehicle in order to enable an autonomous driving mode. This results in considerable waste heat outputs, which are ideally used for heating the interior of the vehicle and / or for heating a battery of the vehicle. By using waste heat for heating purposes, for example, stored in a battery of the vehicle electrical energy is not or only very slightly used for heating purposes, so that stored in the battery electrical energy can be at least almost completely used for electrically driving the vehicle. As a result, a particularly high electrical range of the vehicle can be realized, wherein the vehicle can be electrically driven via the electric range.

Durch die hohen Rechenleistungen für das autonome Fahren benötigen diese Systeme eine hohe Menge an elektrischer Energie, was die Reichweite eines elektrischen, autonom fahrenden Fahrzeugs entsprechend beeinträchtigen kann. Eine thermische Abwärmenutzung beispielsweise zur Beheizung der Batterie und/oder des Innenraums ist jedoch nur bei kalten Temperaturen möglich. Die hohen Rechenleistungen und die damit anfallenden hohen Mengen an Abwärme erfordern ein zuverlässiges Abführen der Abwärme, da bei Überhitzung gegebenenfalls die Rechnersysteme zurückgefahren werden müssten, was vermieden werden sollte. Mithilfe der vorliegenden Erfindung kann die Verminderung der elektrischen Reichweite durch den hohen elektrischen Energiebedarf der Recheneinheit für das autonome Fahren zumindest abgemildert werden. Außerdem kann mithilfe der Erfindung eine Art Selbstregelung der Kühlung der Recheneinheit für das autonome Fahren realisiert werden.Due to the high computing power for autonomous driving, these systems require a large amount of electrical energy, which can affect the range of an electric, autonomous vehicle accordingly. A thermal waste heat, for example, for heating the battery and / or the interior, however, is possible only at cold temperatures. The high computing power and the resulting high amounts of waste heat require a reliable dissipation of waste heat, since if necessary, the computer systems would have to be reduced in case of overheating, which should be avoided. By means of the present invention, the reduction in the electrical range due to the high electrical energy requirement of the autonomous driving computing unit can at least be alleviated. In addition, by means of the invention a kind Self-regulation of the cooling of the computing unit for autonomous driving can be realized.

Werden beispielsweise autonom fahrende Fahrzeuge beziehungsweise Robotertaxis rein elektrisch, also mittels in einer Batterie gespeicherter elektrischer Energie angetrieben, besteht neben dem Verbrauch für den elektrischen Vortrieb und die elektrische Heizung noch ein relativ hoher Bedarf an elektrischer Leistung beziehungsweise elektrischer Energie für die Versorgung der Recheneinheit beziehungsweise eines Computers und einer Sensorik, die von einem rein autonom fahrenden Fahrzeug benötigt wird. Dieser elektrische Zusatzaufwand zum Beispiel für Recheneinheiten kann dazu führen, dass bei bestimmten Fahrsituationen wie beispielsweise bei fließendem Verkehr mit niedriger Geschwindigkeit der elektrische Energiebedarf schon einen sehr starken Anteil am gesamten Energieverbrauch aufweist und fast schon in die Nähe des Energieaufwands für den Vortrieb des Fahrzeugs kommt. Dieser Energiebedarf kann teilweise mehrere Kilowatt betragen, sodass dies ein weiterer Aspekt ist, welcher die Reichweite relativ stark reduzieren und somit die Standzeiten für eine Ladung der Batterie gegenüber nicht rein autonom fahrenden Fahrzeugen erhöht, was unwirtschaftlich sein kann.If, for example, autonomously driving vehicles or robotic taxis are driven purely electrically, ie by means of electrical energy stored in a battery, there is still a relatively high demand for electrical power or electrical energy for the supply of the arithmetic unit or one in addition to the consumption for electric propulsion and electric heating Computers and a sensor that is needed by a purely autonomous driving vehicle. This electrical overhead, for example, for computing units can lead to the fact that in certain driving situations such as low-speed traffic, the electrical energy requirement already has a very high proportion of total energy consumption and comes close to the energy expenditure for the propulsion of the vehicle. This energy requirement can sometimes amount to several kilowatts, so that this is another aspect which reduces the range relatively strong and thus increases the service life for a charge of the battery compared to non-autonomously driving vehicles, which can be uneconomical.

Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, dass die Recheneinheit für das autonome Verfahren Abwärme bereitstellt, die zum Betreiben des thermoelektrischen Generators genutzt wird, um elektrische Energie zurückzugewinnen. Der thermoelektrische Generator ist dabei beispielsweise zwischen der warmen beziehungsweise heißen Recheneinheit und einem gegenüber der Recheneinheit kälteren Kühlmedium angeordnet. Somit existiert eine Temperaturdifferenz zwischen der CPU und dem Kühlmedium und somit zwischen einer warmen Seite und einer kalten Seite des thermoelektrischen Generators, wodurch elektrische Energie erzeugt beziehungsweise aus der von der CPU bereitgestellten Abwärme gewonnen wird. Hierdurch wird die CPU gleichzeitig gekühlt. Mittels der elektrischen Energie kann zum Beispiel eine 12-Volt-Batterie geladen werden und/oder mittels der elektrischen Energie kann eine Kühlmittelpumpe angetrieben werden, mittels welcher das beispielsweise auch als Kühlmittel bezeichnete Kühlmedium gefördert wird. Hierbei kann eine Art Selbstregelung eintreten, da desto mehr elektrische Energie erzeugt beziehungsweise von dem thermoelektrischen Generator bereitgestellt wird, je größer die Temperaturdifferenz zwischen der heißen Seite und der kalten Seite ist. Ist also die auch als Temperaturunterschied bezeichnete Temperaturdifferenz groß, entsteht mehr elektrische Energie, als wenn der Temperaturunterschied demgegenüber geringer ist. Wird beispielsweise die einfach auch als Pumpe bezeichnete Kühlmittelpumpe mittels der elektrischen Energie betrieben, so dreht sich die Pumpe schneller, wenn der Temperaturunterschied größer ist, sodass mehr Kühlmedium gefördert wird. In der Folge wird die CPU stärker gekühlt. Dies entspricht einer Art Selbstregelung. Reicht in bestimmten Auslegungen oder Konfigurationen die elektrische Leistung des thermoelektrischen Generators nicht aus, um die Pumpe direkt mit elektrischer Energie zu versorgen und somit anzutreiben, so kann alternativ oder zusätzlich die thermoelektrische Spannung als Regelgröße zum Betreiben, insbesondere Regeln, der Pumpe genutzt werden.The above-mentioned problems and disadvantages can be avoided according to the invention by the fact that the computing unit for the autonomous method provides waste heat which is used to operate the thermoelectric generator in order to recover electrical energy. The thermoelectric generator is arranged, for example, between the hot or hot arithmetic unit and a cooling medium which is colder than the arithmetic unit. Thus, there is a temperature difference between the CPU and the cooling medium and thus between a hot side and a cold side of the thermoelectric generator, which generates electrical energy or is recovered from the waste heat provided by the CPU. This cools the CPU at the same time. By means of the electrical energy, for example, a 12-volt battery can be charged and / or by means of the electrical energy, a coolant pump can be driven, by means of which, for example, referred to as the coolant cooling medium is promoted. In this case, a kind of self-regulation can occur, since the more electrical energy is generated or provided by the thermoelectric generator, the greater the temperature difference between the hot side and the cold side. Thus, if the temperature difference, also referred to as the temperature difference, is large, more electrical energy is generated than if the temperature difference is lower. If, for example, the coolant pump, which is simply referred to as a pump, is operated by means of the electrical energy, then the pump rotates faster if the temperature difference is greater, so that more cooling medium is conveyed. As a result, the CPU is cooled more. This corresponds to a kind of self-regulation. If the electrical output of the thermoelectric generator is insufficient in certain designs or configurations in order to supply the pump directly with electrical energy and thus drive it, alternatively or additionally the thermoelectric voltage can be used as a control variable for operating, in particular regulating, the pump.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Recheneinrichtung für ein autonom fahrendes Fahrzeug;
2 eine schematische Darstellung der Recheneinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Recheneinrichtung; und
4 eine schematische Darstellung einer die Recheneinrichtung umfassenden Kühleinrichtung des Fahrzeugs.

The drawing shows in:

1 a schematic representation of a first embodiment of a computing device according to the invention for an autonomously driving vehicle;
2 a schematic representation of the computing device according to a second embodiment;
3 a schematic representation of a third embodiment of the computing device; and
4 a schematic representation of a computing device comprising cooling device of the vehicle.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Recheneinrichtung 10 für ein autonom fahrendes Fahrzeug. Das autonom fahrende Fahrzeug ist vorzugsweise als ein Kraftwagen, insbesondere als ein Personenkraftwagen, ausgebildet. Vorzugsweise ist das autonom fahrende Fahrzeug als ein Elektrofahrzeug ausgebildet, welches rein elektrisch angetrieben werden kann. Die Recheneinrichtung 10 weist eine elektronische Recheneinheit 12 auf, welche beispielsweise als zentrale Prozessoreinheit ausgebildet ist oder wenigstens eine oder mehrere zentrale Prozessoreinheiten aufweist. Die jeweilige zentrale Prozessoreinheit (CPU) wird auch als Prozessor bezeichnet, um Berechnungsvorgänge zum autonomen Fahren des Fahrzeugs durchzuführen. Mit anderen Worten führt beispielsweise die Recheneinheit 12 während des autonomen Fahrens des Fahrzeugs alle für das autonome Fahren erforderlichen Berechnungsvorgänge durch, insbesondere unter Zuhilfenahme von elektrischer Energie. Da zur Realisierung des autonomen Fahrens eine hohe Rechenleistung erforderlich ist, sodass die Recheneinheit 12 eine entsprechend hohe Rechenleistung zur Realisierung des autonomen Fahrens aufweist, stellt die Recheneinheit 12 während ihres Betriebs, das heißt während des Durchführens der für das autonome Fahren erforderlichen Berechnungsvorgänge, Abwärme in Form von Wärmeenergie bereit. 1 shows a schematic representation of a computing device 10 for an autonomous vehicle. The autonomously driving vehicle is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car. Preferably, the autonomously driving vehicle is designed as an electric vehicle, which can be driven purely electrically. The computing device 10 has an electronic processing unit 12 which is designed, for example, as a central processor unit or has at least one or more central processor units. The respective central processing unit (CPU) is also referred to as a processor for performing autonomous driving calculations of the vehicle. In other words, for example, the arithmetic unit leads 12 during autonomous driving of the vehicle all necessary calculations for autonomous driving by, in particular with the aid of electrical energy. Since the realization of the autonomous driving a high computing power is required, so that the arithmetic unit 12 has a correspondingly high computing power for the realization of autonomous driving, provides the arithmetic unit 12 during their operation, that is, during the computation operations required for autonomous driving, there is waste heat in the form of heat energy.

Um dabei das Fahrzeug besonders energieeffizient betreiben und insbesondere besonders energieeffizient autonom fahren zu können, ist eine Kühleinrichtung 14 vorgesehen. Die Kühleinrichtung 14 weist wenigstens einen zumindest wärmeübertragend mit der Recheneinheit 12 gekoppelten thermoelektrischen Generator 16 (TEG) auf, mittels welchem die von der Recheneinheit 12 bereitgestellte Wärmeenergie in elektrische Energie umgewandelt werden kann beziehungsweise umgewandelt wird. Hierdurch wird die Recheneinheit 12 gekühlt, sodass übermäßig hohe Temperaturen der Recheneinheit 12 vermieden werden können. Dabei zeigt 1 eine erste Ausführungsform der Recheneinrichtung 10. Bei der ersten Ausführungsform berührt der thermoelektrische Generator 16 die Recheneinheit 12 direkt, wodurch der thermoelektrische Generator 16 besonders vorteilhaft wärmeübertragend mit der Recheneinheit 12 gekoppelt ist. Dazu kann die von der Recheneinheit 12 bereitgestellte Abwärme besonders gut auf den TEG übergehen.In order to be able to operate the vehicle in a particularly energy-efficient manner and, in particular, to be able to drive autonomously in a particularly energy-efficient manner, is a cooling device 14 intended. The cooling device 14 has at least one at least heat-transmitting with the arithmetic unit 12 coupled thermoelectric generator 16 (TEG), by means of which of the arithmetic unit 12 provided heat energy can be converted into electrical energy or is converted. This will cause the arithmetic unit 12 cooled, so excessively high temperatures of the computing unit 12 can be avoided. It shows 1 a first embodiment of the computing device 10 , In the first embodiment, the thermoelectric generator touches 16 the arithmetic unit 12 directly, causing the thermoelectric generator 16 particularly advantageous heat transfer with the arithmetic unit 12 is coupled. This can be done by the arithmetic unit 12 provided waste heat on the TEG particularly well.

Bei der ersten Ausführungsform ist darüber hinaus ein Kühlkreislauf 18 der Kühleinrichtung 14 vorgesehen, wobei der Kühlkreislauf 18 von einem auch als Kühlmittel bezeichneten Kühlmedium durchströmbar ist beziehungsweise durchströmt wird. Das Kühlmedium ist vorzugsweise eine Flüssigkeit, wobei das Kühlmedium zumindest oder ausschließlich Wasser umfassen kann. In dem Kühlkreislauf 18 ist ein als Kühler fungierender Wärmeübertrager 20 angeordnet, mit welchem der TEG zumindest wärmeübertragend gekoppelt ist. Dabei berührt der thermoelektrische Generator 16 den Wärmeübertrager 20 direkt, sodass besonders vorteilhaft Wärme von dem TEG auf den Wärmeübertrager 20 übergehen kann. Der Wärmeübertrager 20 kann zudem von dem Kühlmedium durchströmt werden, sodass Wärme von dem Wärmeübertrager 20 an das Kühlmedium übergehen kann. Hierdurch werden der Wärmeübertrager 20 und über diesen der TEG gekühlt, und das Kühlmedium wird erwärmt. Aus 1 ist erkennbar, dass die CPU (Recheneinheit 12) auf einer heißen Seite 22 des TEG angeordnet ist, wobei der Wärmeübertrager 20 auf einer kühlen oder kalten Seite 24 des TEG angeordnet ist. Somit existiert zwischen der heißen Seite 22 und der kalten Seite 24 eine Temperaturdifferenz, infolge derer die Abwärme in elektrische Energie, welche von dem TEG bereitgestellt wird, umgewandelt wird. Der TEG kann seinerseits über den Wärmeübertrager 20 mittels des Kühlmediums gekühlt werden. Außerdem ist in dem Kühlkreislauf 18 eine auch als Kühlmittelpumpe oder Kühlmediumpumpe bezeichnete Pumpe 26 angeordnet, mittels welcher das Kühlmedium durch den Kühlkreislauf 18 zu fördern ist beziehungsweise gefördert wird.In the first embodiment, moreover, there is a refrigeration cycle 18 the cooling device 14 provided, the cooling circuit 18 can be flowed through or is flowed through by a cooling medium, also referred to as coolant. The cooling medium is preferably a liquid, wherein the cooling medium may comprise at least or exclusively water. In the cooling circuit 18 is a heat exchanger acting as a cooler 20 arranged, with which the TEG is at least coupled heat transfer. The thermoelectric generator touches 16 the heat exchanger 20 directly, so that particularly advantageous heat from the TEG on the heat exchanger 20 can go over. The heat exchanger 20 can also be flowed through by the cooling medium, so that heat from the heat exchanger 20 can go to the cooling medium. As a result, the heat exchanger 20 and cooled over the TEG, and the cooling medium is heated. Out 1 can be seen that the CPU (arithmetic unit 12 ) on a hot side 22 the TEG is arranged, wherein the heat exchanger 20 on a cool or cold side 24 of the TEG is arranged. Thus exists between the hot side 22 and the cold side 24 a temperature difference that causes the waste heat to be converted to electrical energy provided by the TEG. The TEG can in turn via the heat exchanger 20 be cooled by the cooling medium. In addition, in the cooling circuit 18 also referred to as a coolant pump or coolant pump 26 arranged, by means of which the cooling medium through the cooling circuit 18 is to be promoted or promoted.

Darüber hinaus ist in dem Kühlkreislauf 18 ein Kühler 28 angeordnet, welcher von dem Kühlmedium durchströmbar ist. Der Kühler 28 ist dabei beispielsweise von Luft umströmbar, sodass über den Kühler 28 ein Wärmeübergang von dem Kühlmedium an die den Kühler 28 umströmende Luft erfolgen kann. Hierdurch wird das Kühlmedium gekühlt. Außerdem ist in dem Kühlkreislauf 18 ein auch als Wärmetauscher bezeichneter Wärmeübertrager 30 angeordnet. Der Wärmeübertrager 30 ist von dem Kühlmedium durchströmbar. Außerdem ist der Wärmeübertrager 30 in einem Kältemittelkreislauf 32, insbesondere der Kühleinrichtung 14, angeordnet. Der Kältemittelkreislauf 32 ist von einem Kältemittel durchströmbar. Somit ist der Wärmeübertrager 30 von dem Kältemittel durchströmbar. In dem Kältemittelkreislauf 32 ist ein auch als Kompressor oder Verdichter bezeichneter Kältemittelverdichter 34 angeordnet, mittels welchem das Kältemittel durch den Kältemittelkreislauf 32 gefördert und verdichtet wird. In dem Kältemittelkreislauf 32 ist darüber hinaus ein beispielsweise als Kondensator arbeitender Kühler 36 angeordnet, mittels welchem das Kältemittel gekühlt und dabei vorzugsweise kondensiert wird. In dem Kältemittelkreislauf 32 ist darüber hinaus ein beispielsweise als Expansionsventil ausgebildetes Expansionsmittel 38 angeordnet, mittels welchem das Kältemittel expandiert wird. Der Wärmeübertrager 30 fungiert in dem Kältemittelkreislauf 32 als Verdampfer, mittels welchem das Kältemittel verdampft wird. Durch das Verdampfen des Kältemittels kann dieses besonders gut Wärme aufnehmen, sodass über den Wärmeübertrager 30 Wärme von dem Kühlmedium an das Kältemittel übergehen kann. Hierdurch wird das Kühlmedium gekühlt. In der Folge kann der TEG besonders gut mittels des Kühlmediums gekühlt werden. Außerdem ist in dem Kühlkreislauf 18 eine beispielsweise als Drei-Wege-Ventil ausgebildete Ventileinrichtung 19 angeordnet, mittels welcher beispielsweise jeweilige, durch den Kühler 28 und durch den Wärmeübertrager 30 strömende Mengen des Kühlmittels einstellbar sind.In addition, in the cooling circuit 18 a cooler 28 arranged, which can be flowed through by the cooling medium. The cooler 28 For example, it can be flowed around by air, so that over the radiator 28 a heat transfer from the cooling medium to the radiator 28 can flow around the air. As a result, the cooling medium is cooled. In addition, in the cooling circuit 18 a heat exchanger, also referred to as a heat exchanger 30 arranged. The heat exchanger 30 is traversed by the cooling medium. In addition, the heat exchanger 30 in a refrigerant circuit 32 , in particular the cooling device 14 arranged. The refrigerant circuit 32 is traversed by a refrigerant. Thus, the heat exchanger 30 permeable by the refrigerant. In the refrigerant circuit 32 is a refrigerant compressor also referred to as a compressor or compressor 34 arranged, by means of which the refrigerant through the refrigerant circuit 32 promoted and condensed. In the refrigerant circuit 32 is beyond a working example as a condenser cooler 36 arranged, by means of which the refrigerant is cooled and thereby preferably condensed. In the refrigerant circuit 32 is beyond an example designed as an expansion valve expansion means 38 arranged, by means of which the refrigerant is expanded. The heat exchanger 30 acts in the refrigerant circuit 32 as an evaporator, by means of which the refrigerant is evaporated. By evaporating the refrigerant, this can absorb heat particularly well, so over the heat exchanger 30 Heat can pass from the cooling medium to the refrigerant. As a result, the cooling medium is cooled. As a result, the TEG can be cooled particularly well by means of the cooling medium. In addition, in the cooling circuit 18 an example designed as a three-way valve valve device 19 arranged, by means of which, for example, each, through the radiator 28 and through the heat exchanger 30 flowing amounts of the coolant are adjustable.

Insgesamt ist erkennbar, dass die von der CPU bereitgestellte Abwärme an den Kühlkreislauf 18 beziehungsweise an das Kühlmedium übertragen wird. Die Abwärme, welche dann in dem Kühlmedium aufgenommen ist, kann entweder über den Kühler 28 direkt an die den Kühler 28 umströmende Luft und somit an die Umgebung 40 abgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die in dem Kühlmedium aufgenommene Abwärme auf einen weiteren Kühlkreislauf oder - wie in 1 dargestellt ist - auf den Kältekreislauf 32 und auf das Kältemittel übergehen. Bei der ersten Ausführungsform ist zwischen der CPU und dem Kühlmedium der TEG angeordnet.Overall, it can be seen that the waste heat provided by the CPU to the cooling circuit 18 or is transferred to the cooling medium. The waste heat, which is then absorbed in the cooling medium, can either via the radiator 28 directly to the radiator 28 air flowing around and thus to the environment 40 be dissipated. Alternatively or additionally, in the cooling medium absorbed waste heat to another cooling circuit or - as in 1 is shown - on the refrigeration cycle 32 and switch to the refrigerant. In the first embodiment, the TEG is disposed between the CPU and the cooling medium.

Des Weiteren ist eine elektrische Versorgungsleitung 42 vorgesehen, über welche die elektrisch betreibbare Pumpe 26, insbesondere direkt, elektrisch mit dem TEG gekoppelt ist. Hierdurch kann die von dem TEG bereitgestellte elektrische Energie von dem TEG direkt an die Pumpe 26 übertragen und somit direkt von der Pumpe 26, das heißt ohne Zwischenspeicherung in der Batterie, empfangen werden, sodass die Pumpe 26 mittels der von dem TEG bereitgestellten elektrischen Energie elektrisch betrieben werden kann. Durch das elektrische Betreiben der Pumpe 26 wird mittels der Pumpe 26 das Kühlmedium durch den Kühlkreislauf 18 gefördert.Furthermore, an electrical supply line 42 provided, via which the electrically operable pump 26 , in particular directly, is electrically coupled to the TEG. This allows the TEG provided by the TEG electrical energy from the TEG directly to the pump 26 transferred and thus directly from the pump 26 That is, without caching in the battery, be received, so the pump 26 can be operated electrically by means of the electrical energy provided by the TEG. By the electrical operation of the pump 26 is by means of the pump 26 the cooling medium through the cooling circuit 18 promoted.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Recheneinrichtung 10. Bei der zweiten Ausführungsform ist der TEG unter Vermittlung eines auch als Heatpipe bezeichneten Wärmerohrs 44 wärmeübertragend mit dem als Verdampfer ausgebildeten Wärmeübertrager 30 gekoppelt, wobei das Wärmerohr 44 einerseits den TEG und andererseits den Verdampfer (Wärmeübertrager 30) direkt berührt. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter Wärmeübergang von dem TEG, insbesondere von der kalten Seite 24, an den Verdampfer erfolgen. Somit wird der TEG über das Wärmerohr 44 und über den Verdampfer mittels des Kältemittels gekühlt. Der thermoelektrische Generator 16 ist somit zwischen dem Wärmerohr und der CPU angeordnet. Ferner ist bei der zweiten Ausführungsform eine Batterie 46 über die Versorgungsleitung 42 elektrisch mit dem TEG verbunden, sodass die Batterie 46 direkt von dem TEG mit der von dem TEG bereitgestellten elektrischen Energie versorgt werden kann. Die von dem TEG bereitgestellte elektrische Energie kann in die Batterie 46 eingespeist und in der Batterie 46 gespeichert werden. Wie aus 2 erkennbar ist, ist das Wärmerohr 44, insbesondere außenumfangsseitig, mit einer Isolation 45 ummantelt, mittels welcher das Wärmerohr 44 thermisch isoliert ist. 2 shows a second embodiment of the computing device 10 , In the second embodiment, the TEG is under mediation of a heat pipe, also referred to as a heat pipe 44 heat transfer with the designed as an evaporator heat exchanger 30 coupled, with the heat pipe 44 on the one hand the TEG and on the other hand the evaporator (heat exchanger 30 ) directly touched. This allows a particularly advantageous heat transfer from the TEG, in particular from the cold side 24 , to the evaporator. Thus, the TEG is over the heat pipe 44 and cooled by the evaporator via the refrigerant. The thermoelectric generator 16 is thus arranged between the heat pipe and the CPU. Further, in the second embodiment, a battery 46 over the supply line 42 electrically connected to the TEG, so the battery 46 can be supplied directly from the TEG with the provided by the TEG electrical energy. The electrical energy provided by the TEG may enter the battery 46 fed and in the battery 46 get saved. How out 2 is recognizable, is the heat pipe 44 , in particular on the outer peripheral side, with an insulation 45 encased, by means of which the heat pipe 44 is thermally insulated.

3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Recheneinrichtung 10. Bei der dritten Ausführungsform weist die Kühleinrichtung 14 eine von dem Kühlmedium durchströmbaren Kühlkreislauf 33 auf, das Kühlmedium vorzugsweise eine Flüssigkeit ist. Das Kühlmedium kann dabei zumindest oder ausschließlich Wasser aufweisen. Insbesondere ist das Kühlmedium ein Wassergemisch. Der Kühlkreislauf 33 wird auch als Kühlmittelkreislauf bezeichnet, da das Kühlmedium auch als Kühlmittel bezeichnet wird. In dem Kühlkreislauf 33 ist ein von dem Kühlmedium durchströmbarer Wärmeübertrager 31 angeordnet, mit welchem der TEG unter Vermittlung des auch als Heatpipe bezeichneten Wärmerohrs 44 wärmeübertragend gekoppelt ist. Dabei berührt das Wärmerohr 44 einerseits den TEG und andererseits den Wärmeübertrager 31 direkt. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter Wärmeübergang von dem TEG, insbesondere von der kalten Seite 24, an den Wärmeübertrager 31 erfolgen. Somit wird der TEG über das Wärmerohr 44 und über den Wärmeübertrager 31 mittels des Kühlmittels gekühlt. Der thermoelektrische Generator 16 ist somit zwischen dem Wärmerohr 44 und der CPU angeordnet. 3 shows a third embodiment of the computing device 10 , In the third embodiment, the cooling device 14 one of the cooling medium can flow through the cooling circuit 33 on, the cooling medium is preferably a liquid. The cooling medium may have at least or exclusively water. In particular, the cooling medium is a water mixture. The cooling circuit 33 is also referred to as a coolant circuit, since the cooling medium is also referred to as a coolant. In the cooling circuit 33 is a heat exchanger through which the cooling medium can flow 31 arranged, with which the TEG under the mediation of the heat pipe also called heat pipe 44 is coupled heat-transmitting. The heat pipe touches 44 on the one hand the TEG and on the other hand the heat exchanger 31 directly. This allows a particularly advantageous heat transfer from the TEG, in particular from the cold side 24 , to the heat exchanger 31 respectively. Thus, the TEG is over the heat pipe 44 and over the heat exchanger 31 cooled by means of the coolant. The thermoelectric generator 16 is thus between the heat pipe 44 and the CPU arranged.

Durch den Wärmeübergang von dem TEG über das Wärmerohr 44 an das Kühlmedium wird dieses erwärmt. Dabei ist in dem Kühlkreislauf 33 ein von dem Kühlmedium durchströmbaren und als Kühler fungierender Wärmeübertrager 37 angeordnet, mittels welchem das Kühlmedium gekühlt werden kann. Hierzu erfolgt beispielsweise über den Wärmeübertrager 37 ein Wärmeübergang von dem Kühlmedium an Luft, die den Wärmeübertrager 37 umströmt. Außerdem ist in dem Kühlkreislauf 33 eine Pumpe 35 angeordnet, mittels welcher das Kühlmedium durch den Kühlkreislauf 33 zu fördern ist beziehungsweise gefördert wird. Die Pumpe 35 ist dabei eine elektrisch betreibbare Pumpe. Bei der dritten Ausführungsform wird die Pumpe 35 direkt von dem TEG mit der von dem TEG bereitgestellten elektrischen Energie versorgt, sodass die Pumpe 35 mittels der von dem TEG bereitgestellten elektrischen Energie betrieben wird.Due to the heat transfer from the TEG via the heat pipe 44 this is heated to the cooling medium. It is in the cooling circuit 33 a flow through the cooling medium and acting as a radiator heat exchanger 37 arranged, by means of which the cooling medium can be cooled. For this purpose, for example, via the heat exchanger 37 a heat transfer from the cooling medium to air, which is the heat exchanger 37 flows around. In addition, in the cooling circuit 33 a pump 35 arranged, by means of which the cooling medium through the cooling circuit 33 is to be promoted or promoted. The pump 35 is an electrically operable pump. In the third embodiment, the pump 35 supplied directly from the TEG with the electrical energy provided by the TEG, so that the pump 35 is operated by means of the electrical energy provided by the TEG.

Schließlich zeigt 4 eine Kühlvorrichtung 48 des Fahrzeugs. Bei der Kühlvorrichtung 48 sind zwei mögliche Optionen A1 und A2 hinsichtlich des Einbauorts der CPU und somit hinsichtlich der thermischen Kopplung gezeigt. Vorzugsweise sind die Optionen A1 und A2 alternativ vorgesehen. Die Kühlvorrichtung 48 umfasst einen Kältemittelkreislauf 32, in welchem ein Verdampfer 50, ein Rückschlagventil 52, ein Kältemittelverdichter 54, ein Kondensator 56, ein auch als Chiller bezeichneter Kühler 58 und Expansionsventile 60 und 62 angeordnet sind. Außerdem ist in dem Kältemittelkreislauf 32 die Recheneinheit 12 gemäß der ersten Option A1 angeordnet.Finally shows 4 a cooling device 48 of the vehicle. At the cooler 48 are two possible options A1 and A2 with regard to the installation location of the CPU and thus with regard to the thermal coupling. Preferably, the options are A1 and A2 alternatively provided. The cooling device 48 includes a refrigerant circuit 32 in which an evaporator 50 , a check valve 52 , a refrigerant compressor 54 , a capacitor 56 , a cooler also called Chiller 58 and expansion valves 60 and 62 are arranged. In addition, in the refrigerant circuit 32 the arithmetic unit 12 according to the first option A1 arranged.

Des Weiteren umfasst die Kühlvorrichtung 48 einen Kühlmittelkreislauf 64, in welchem ein PTC-Element 66, ein Wärmeübertrager 68, ein Innenraumwärmeübertrager 70 und eine Kühlmittelpumpe 72 angeordnet sind. Außerdem umfasst die Kühlvorrichtung 48 einen Kühlmittelkreislauf 74, in welchem eine Batterie 76, die Recheneinheit 12 gemäß der zweiten Option A2, eine Ventileinrichtung 78, ein Rückschlagventil 80, ein Kühler 82, ein PTC-Element 84, eine Kühlmittelpumpe 86 sowie beispielsweise der Chiller angeordnet sind. Die erste Option A1 sieht vor, dass CPU in den auch als Kältekreis bezeichneten Kältemittelkreislauf 32 eingebunden ist. Die erste Option A1 ist sinnvoll, wenn der Kältekreis bei jeder Temperatur betrieben werden kann, das heißt also auch bei Temperaturen im Tieftemperaturbereich. Die erste Option A1 kann die bevorzugte Option sein, wenn das autonom fahrende Fahrzeug in einer heißen Umgebung eingesetzt wird. Die zweite Option A2 ist vorteilhaft, kann aber zu einer erhöhten thermischen Belastung der auch als Temperaturkreisläufe bezeichneten Kühlmittelkreisläufe 64 und 74 führen, was sich über eine entsprechende Anpassung der Kühlstrategie kompensieren lässt. Vorteil der zweiten Option A2 ist, dass die Batterie 76 mitgeheizt werden kann, sodass eine Batterieheizung gegebenenfalls sogar entfallen kann. Dies führt zu Bauraumvorteilen, Gewichtsvorteilen, Kostenvorteilen sowie zu einer höheren Effizienz und Reichweite des vorzugsweise als Batteriefahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs, vor allem bei kalten Temperaturen.Furthermore, the cooling device comprises 48 a coolant circuit 64 in which a PTC element 66 , a heat exchanger 68 , an indoor heat exchanger 70 and a coolant pump 72 are arranged. In addition, the cooling device includes 48 a coolant circuit 74 in which a battery 76 , the arithmetic unit 12 according to the second option A2 , a valve device 78 , a check valve 80 , a cooler 82 , a PTC element 84 , a coolant pump 86 and, for example, the chiller are arranged. The first option A1 provides that the CPU in the refrigerant circuit, also referred to as a refrigerant circuit 32 is involved. The first option A1 makes sense if the cooling circuit at each Temperature can be operated, that is also at temperatures in the low temperature range. The first option A1 may be the preferred option when using the autonomous vehicle in a hot environment. The second option A2 is advantageous but can lead to an increased thermal load of the coolant circuits, also referred to as temperature circuits 64 and 74 what can be compensated by adjusting the cooling strategy accordingly. Advantage of the second option A2 is that the battery 76 can be heated, so that a battery heater may possibly even be omitted. This leads to space advantages, weight advantages, cost advantages and to a higher efficiency and range of preferably designed as a battery vehicle vehicle, especially at cold temperatures.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Recheneinrichtungcomputing device
1212: Recheneinheitcomputer unit
1414: Kühleinrichtungcooling device
1616: thermoelektrischer Generatorthermoelectric generator
1818: KühlkreislaufCooling circuit
1919: Ventileinrichtungvalve means
2020: WärmeübertragerHeat exchanger
2222: heiße Seitehot side
2424: kalte Seitecold side
2626: Pumpepump
2828: Kühlercooler
3030: WärmeübertragerHeat exchanger
3131: WärmeübertragerHeat exchanger
3232: KältemittelkreislaufRefrigerant circulation
3333: KühlkreislaufCooling circuit
3434: KältemittelverdichterRefrigerant compressor
3535: Pumpepump
3636: Kühlercooler
3737: WärmeübertragerHeat exchanger
3838: Expansionsmittelexpansion means
4040: UmgebungSurroundings
4242: Versorgungsleitungsupply line
4444: Wärmerohrheat pipe
4545: Isolationisolation
4646: Batteriebattery
4848: Kühlvorrichtungcooler
5050: VerdampferEvaporator
5252: Rückschlagventilcheck valve
5454: KältemittelverdichterRefrigerant compressor
5656: Kondensatorcapacitor
5858: Kühlercooler
6060: Expansionsventilexpansion valve
6262: Expansionsventilexpansion valve
6464: KühlmittelkreislaufCoolant circuit
6666: PTC-ElementPTC element
6868: WärmeübertragerHeat exchanger
7070: InnenraumwärmeübertragerIndoor heat exchanger
7272: KühlmittelpumpeCoolant pump
7474: KühlmittelkreislaufCoolant circuit
7676: Batteriebattery
7878: Ventileinrichtungvalve means
8080: Rückschlagventilcheck valve
8282: Kühlercooler
8484: PTC-ElementPTC element
8686: KühlmittelpumpeCoolant pump
A1A1: erste Optionfirst option
A2A2: zweite Optionsecond option

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010014752 A1 [0002]

Claims

Computing device (10) for an autonomously driving vehicle, having an electronic computing unit (12), which is designed to carry out calculation processes for the autonomous driving of the vehicle, and having a cooling device (14), which at least one heat-transmitting at least with the computing unit (12). coupled thermoelectric generator (16), by means of which of the computing unit (12) provided heat energy can be converted into electrical energy.

Computing device (10) according to Claim 1 , characterized in that the thermoelectric generator (16) directly touches the arithmetic unit (12).

Computing device (10) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the thermoelectric generator (16) is at least heat-transmitting coupled to a through-flow of a coolant heat exchanger (20), by means of which the thermoelectric generator (16) is to be cooled.

Computing device (10) according to Claim 3 , characterized in that the thermoelectric generator (16) directly contacts the heat exchanger (20).

Calculating device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the thermoelectric generator (16), in particular via at least one heat pipe (44), at least heat-transmitting coupled to a flow-through of a refrigerant evaporator (30), by means of which the refrigerant to vaporize.

Computing device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermoelectric generator (16) with at least one consumer (26, 34) is directly connected electrical, which can be supplied with the electrical energy directly from the thermoelectric generator (16) and thereby is operated by means of electrical energy.