DE102008007414B4

DE102008007414B4 - Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe für einen Fahrzeugmotor und Verfahren zum Steuern der Drehstromgeneratortemperatur und der Motortemperatur für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102008007414B4
Application number: DE102008007414.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Charles Kurple
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2018-10-18
Anticipated expiration: 2028-02-05
Also published as: GB2446266B; CN101240735A; US7509929B2; GB2446266A; GB0801172D0; CN101240735B; DE102008007414A1; JP2008190533A; US20080185925A1

Abstract

Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe für einen Fahrzeugmotor mit:einem an einer ersten Antriebswelle angebrachten Drehstromgeneratorrotor undeinem an einer zweiten Antriebswelle angebrachten Wasserpumpenlaufrad,wobei das Wasserpumpenlaufrad zum Bewirken eines Pumpens von Kühlmittel als Reaktion auf eine Drehung der zweiten Antriebswelle ausgelegt ist und wobei die erste und zweite Antriebswelle wirkverbunden sind, so dass eine Drehung der erstenAntriebswelle Drehung auf die zweite Antriebswelle überträgt,dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserpumpe im Wesentlichen zwischen einem Ende eines Drehstromgeneratorstators und einer Leistungselektronik in dem Drehstromgenerator angeordnet ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe für einen Fahrzeugmotor und ein Verfahren zum Steuern von Drehstromgeneratortemperatur und Motortemperatur für ein Fahrzeug.
Hintergrund und Kurzdarlegung
Eine Drehstrommaschine, ein Drehstromgenerator, ein Gleichstromgenerator oder ein Elektromotor (Generator), in einem Fahrzeug erzeugt Wärme. In der Vergangenheit wurden verschiedene Luftkühlsysteme verwendet, um ein Überhitzen der Maschine zu verhindern. Die Kühlleistung eines solchen Systems reicht aber eventuell nicht aus, um die erwünschte Kühlwirkung zu erzeugen. Diese Beschränkung kann den Ausgangsstrom des Drehstromgenerators beschränken.
Zur Verstärkung des Kühlwirkungsgrads wurde ein Wasser als Kühlmittel nutzendes Kühlsystem vorgeschlagen. U.S. Patent Nr. US 5 655 485 A offenbart zum Beispiel eine Drehstrommaschine mit einer Motor kühlenden Wasserpumpe, die damit integral verbunden und neben dem Stator des Motors angeordnet ist. Die offenbarte Wasserpumpe und der Drehstromgenerator haben die gleiche Antriebswelle, die durch die Kurbelwelle des Motors angetrieben wird. Das Laufrad der Wasserpumpe wird bei der gleichen Drehzahl wie der Rotor angetrieben und treibt Wasser zum Kühlen des Stators durch den Wasserkanal.
Die Druckschrift DE 101 28 059 C1 offenbart eine mit einer Riemenscheibe versehene, regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotoren, die die Funktion von Standheizungspumpen und/oder Nachhitzepumpen übernehmen kann, somit den zusätzlichen Einbau von separaten Elektropumpen für Standheizung und/oder Nachhitze vermeidet, gleichzeitig eine Erhöhung der Förderleistung im Hot Idle-Zustand, wie auch eine Erhöhung des Heizungsförderstromes bei kleinen Drehzahlen ermöglicht und zudem eine bessere Motortemperierung bei gleichzeitiger Energieeinsparung bewirkt. Dabei ist erfindungswesentlich, dass auf der im Pumpengehäuse gelagerten, die Lagerstelle in Richtung Strömungsraum überragenden Pumpenwelle eine das Pumpengehäuse überragende Hülse angeordnet ist, wobei sich zwischen dieser Hülse und der Pumpenwelle eine Rücklaufsperre befindet. Auf der Hülse ist drehfest das Flügelrad der Kühlmittelpumpe angeordnet.
Die Druckschrift US 4 980 588 A offenbart einen Fahrzeuggenerator mit einem verbesserten Kühlsystem.
Die Druckschrift JP H01-151711 A offenbart einen Fahrzeuggenerator mit einer Welle, an deren Ende Rippen angeordnet sind. Die Rippen ermöglichen dabei einen Kühlwasserfluss um den Generator.
Die Druckschrift EP 0 978 928 A2 beschreibt einen Drehstromgenerator, mit einer Welle und mit einer von der Welle angetriebenen Pumpe für die Kühlung eines das Gehäuse des Generator umgebenden Wassermantels. Die Pumpe ist in einem vom Inneren des Gehäuses getrennten Bereich angeordnet. Auf der Pumpenwelle ist neben dem Pumpenrad eine Magnetscheibe angeordnet, die mit einer ebensolchen Magnetscheibe auf der Welle des Drehstromgenerators angeordneten Magnetscheibe in Wirkverbindung steht, wobei die beiden Magnetscheiben durch eine magnetisch unwirksame Wand voneinander räumlich getrennt sind.
Die Druckschrift DE 199 32 359 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Antrieb einer Kühlmittelpumpe mit einer antreibenden Riemenscheibe und einem über eine Flüssigkeitsreibungskupplung angetriebenen Kühlmittelpumpenrad. Sowohl die Riemenscheibe als auch das Kühlmittelpumpenrad sind in einem Kühlmittelpumpenlager gelagert.
Die Druckschrift DE 77 09 398 U offenbart ein tragbares Notstromaggregat mit einem Verbrennungsmotor und einem Generator. Das Notstromaggregat umfasst eine Pumpe, die über eine ein- und ausschaltbare Kupplung mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist.
Die Druckschrift EP 1 674 752 A1 offenbart eine Viskosekupplung zum einstellbaren Übermitteln eines Drehmoments eines ersten, angetriebenen Rotationselements auf ein zweites, in Rotation versetzbares Rotationselement, wobei das erste Element von einem Antrieb antreibbar ist und wobei das erste und das zweite Element je einen Scherungsbereich aufweisen, weiche Scherungsbereiche aufeinander angepasste Scherungsflächen aufweisen, die in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, und wobei eine viskose Flüssigkeit zwischen den Scherungsflächen eingebracht ist, mit Hilfe derer die Rotation des ersten Rotationselements auf das zweite Rotationselement übertragbar ist. Der Abstand zwischen den Scherungsflächen ist mittels einer Verschiebeeinrichtung steuerbar.
Die Druckschrift EP 1 461 516 B1 offenbart ein Verfahren zur Ansteuerung von elektrisch betätigbaren Komponenten eines Kühlsystems für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die Komponenten von einem Steuergerät angesteuert werden. Verfahrensgemäß erfolgt die Ansteuerung mittels einer Vorsteuerung. Dieser Druckschrift ist ferner auf ein entsprechendes Computerprogramm, ein Steuergerät, ein Kühlsystem und eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gerichtet.
Der vorliegende Erfinder hat mehrere Nachteile der vorstehenden Lösungsansätze erkannt. Zum Beispiel kann die Durchflussmenge des Kühlmittels nicht unabhängig verändert werden, um die Motor- und Drehstromgeneratortemperatur basierend auf den Motorbetriebsbedingungen zu steuern. Weiterhin macht die Position der Wasserpumpe die Drehstromgeneratorbaugruppe länger, was aus Sicht des Raumangebots unerwünscht sein kann. Auch habe die aus dem Stand der Technik bekannten Drehstromgeneratoren einen verhältnismäßig geringen Kühlwirkungsgrad, da die Wasserpumpe und der zugehörige Fluidweg von dem Stator und/oder der Elektronik getrennt sind.
Zum Lösen der vorstehenden Probleme wird ein Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe für ein Fahrzeug an die Hand gegeben. Der Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe umfasst einen an einer ersten Antriebswelle angebrachten Drehstromgeneratorrotor und ein an einer zweiten Antriebswelle angebrachtes Wasserpumpenlaufrad, wobei das Wasserpumpenlaufrad dafür ausgelegt ist, ein Pumpen von Kühlmittel als Reaktion auf Drehung der zweiten Antriebswelle zu bewirken, und wobei die erste und die zweite Antriebswelle wirkverbunden sind, so dass die Drehung der ersten Antriebswelle eine Drehung auf die zweite Antriebswelle überträgt. In einer Ausführungsform kann die Drehzahl des Wasserpumpenlaufrads abweichend vom Drehstromgeneratorrotor verändert werden. Somit kann die Durchflussmenge von Kühlmittel als Reaktion auf eine Motorbetriebsbedingung, beispielsweise eine Motortemperatur, angepasst werden.
Nach einer anderen Ausgestaltung wird ein Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe für ein Fahrzeug an die Hand gegeben. Der Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe umfasst einen an einer ersten Antriebswelle angebrachten Drehstromgeneratorrotor und ein an einer zweiten Antriebswelle angebrachtes Wasserpumpenlaufrad, wobei das Wasserpumpenlaufrad dafür ausgelegt ist, ein Pumpen von Kühlmittel als Reaktion auf Drehung der zweiten Antriebswelle zu bewirken, und wobei die erste und die zweite Antriebswelle wirkverbunden sind, so dass die Drehung der ersten Antriebswelle eine Drehung auf die zweite Antriebswelle überträgt. In einer Ausführungsform sind die Antriebswellen des Drehstromgenerators und der Wasserpumpe nicht koaxial. Somit kann die Wasserpumpe oben, unten und seitlich am Drehstromgenerator angeordnet werden. Diese Konfigurationen können die Platzbegrenzungen für den Drehstromgenerator mindern.
Nach einer noch anderen Ausgestaltung wird ein Verfahren zum Steuern von Drehstromgeneratortemperatur und Motortemperatur für ein Fahrzeug an die Hand gegeben. Das Verfahren umfasst das Drehen einer ersten Antriebswelle zum Erzeugen elektrischen Stroms während des Betriebs eines Motors; das Drehen einer zweiten Antriebswelle zum Bewirken von Pumpen von Kühlmittel zum Kühlen mindestens eines Teils des Drehstromgenerators und des Motors, wobei die erste und die zweite Antriebswelle wirkverbunden sind, so dass eine Drehung der ersten Antriebswelle eine Drehung auf die zweite Antriebswelle überträgt; und selektives Leiten von Kühlmittel durch mehrere verschiedene Fluidwege als Reaktion auf eine Motorbetriebsbedingung.
In einer Ausführungsform wird Kühlmittel ohne Leiten durch eine Wärmetauschvorrichtung durch den Drehstromgenerator und den Motor geleitet, wenn die Motortemperatur niedrig ist. Auf diese Weise kann die von dem Drehstromgenerator erzeugte Wärme zum Aufwärmen des Motorkühlmittels während Kaltstarts verwendet werden, da die Drehstromgeneratorspulen und Elektronik schneller als der Motor aufwärmen. Somit können Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Schadstoffbegrenzung verbessert werden.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Schaubild, das eine erste nicht erfindungsgemäße Ausführungsform eines Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe zeigt.
2 ist ein schematisches Schaubild, das eine zweite nicht erfindungsgemäße Ausführungsform eines Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe zeigt.
3 ist ein schematisches Schaubild, das eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe zeigt.
4 ist ein schematisches Schaubild, das eine vierte nicht erfindungsgemäße Ausführungsform eines Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe zeigt.
5 ist ein schematisches Schaubild, das eine fünfte nicht erfindungsgemäße Ausführungsform eines Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe zeigt.
6 ist ein schematisches Schaubild, das eine sechste nicht erfindungsgemäße Ausführungsform eines Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe zeigt.
7 zeigt ein schematisches Schaubild, das eine erste Ausführungsform von Fluidwegen in einem Kühlsystem eines Fahrzeugs veranschaulicht.
8 zeigt ein schematisches Schaubild, das eine zweite Ausführungsform von Fluidwegen in einem Kühlsystem eines Fahrzeugs veranschaulicht.
9 zeigt ein schematisches Schaubild, das eine dritte Ausführungsform von Fluidwegen in einem Kühlsystem eines Fahrzeugs veranschaulicht.
10 zeigt eine erste beispielhafte Routine zum Steuern der Drehstromgeneratortemperatur und der Motortemperatur in einem Fahrzeug.
11 zeigt eine zweite beispielhafte Routine zum Steuern der Drehstromgeneratortemperatur und der Motortemperatur in einem Fahrzeug.
12 zeigt eine dritte beispielhafte Routine zum Steuern der Drehstromgeneratortemperatur und der Motortemperatur in einem Fahrzeug.
13 zeigt eine vierte beispielhafte Routine zum Steuern der Drehstromgeneratortemperatur und der Motortemperatur in einem Fahrzeug.
14 zeigt ein schematisches Schaubild, das eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform eines Kühlsystems mit einem Hochdruck-Kühlmittelbehälter und einem Niedrigdruck-Kühlmittelbehälter für einen Fahrzeugmotor in einem Fahrzeug veranschaulicht.
15 zeigt eine beispielhafte Routine zum Speichern von Energie an einem Hochdruck-Kühlmittelbehälter in einem nicht erfindungsgemäßen Motorkühlsystem mit Drehstromgenerator mit integrierter Pumpe.
16 zeigt eine beispielhafte Routine zum Verwenden eines Kühlmittels bei hohem Druck zum Verbessern von Motorkühlung in einem nicht erfindungsgemäßen Motorkühlsystem mit einem Drehstromgenerator mit integrierter Pumpe.
17 zeigt eine beispielhafte Routine zum Freisetzen von Energie, die in dem Hochdruck-Kühlmittelbehälter in einem nicht erfindungsgemäßen Motorkühlsystem mit Drehstromgenerator mit integrierter Pumpe gespeichert ist.

Eingehende Beschreibung
1 ist ein schematisches Schaubild, das eine erste nicht erfindungsgemäße Ausführungsform eines Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe veranschaulicht. In einigen Ausführungsformen kann der Drehstromgenerator 110 einen Dauermagnetrotor 112 oder einen elektromagnetischen Rotor, einen Drehwelle 114, einen Stator 116 und eine Antriebsriemenscheibe 118 umfassen. Die zur Antriebsriemenscheibe 118 übertragene Antriebsleistung kann die Antriebswelle 114 des Drehstromgenerators 110 drehen. Die Drehung der Antriebswelle 114 bewirkt wiederum durch ein Verbindungsstück 130 die Drehung eines Wasserpumpenlaufrads 112. Ein Leistungselektronikabschnitt 119 in dem Drehstromgenerator 110 kann einen (nicht dargestellten) Gleichrichter zum Gleichrichten einer elektromotorischen Kraft und einen (nicht dargestellten) Spannungsregler zum Aufrechterhalten einer konstanten elektromotorischen Kraft, die in der (nicht dargestellten) Statorspule induziert wird, umfassen. Der Gleichrichter kann Leistungsdioden oder -transistoren und einen Spannungsregler umfassen.
Das Verbindungsstück 130 kann jede geeignete Verbindungsvorrichtung sein, die eine Drehung von einer Antriebswelle zu einer anderen Antriebswelle übertragen kann. In manchen Ausführungsformen kann das Verbindungsstück 130 eine Zahnkupplung sein. Die Zahnkupplung kann es dem Drehstromgenerator und der Wasserpumpe ermöglichen, bei der gleichen Drehzahl zu arbeiten. Alternativ kann die Antriebswelle 124 mit einem Zahnrad verbunden sein, das mit einem Zahnrad anderer Größe an der Antriebswelle 114 kämmt. Somit kann das Wasserpumpenlaufrad 122 bei einer anderen Drehzahl als der Drehstromgeneratorrotor 112 betrieben werden. In manchen Ausführungsformen können das Laufrad und der Drehstromgeneratorrotor durch Riemenscheiben gekoppelt sein. In einer Ausführungsform können das Laufrad und der Drehstromgeneratorrotor durch einen Satz Riemenscheiben gekoppelt sein, um bei gleicher Drehzahl zu laufen. Optional können das Laufrad und der Drehstromgeneratorrotor innen mit einem zweiten Satz Riemenscheiben gekoppelt sein, um die Drehzahl des Wasserpumpenlaufrads abweichend vom Drehstromgenerator und umgekehrt zu verändern. In manchen Ausführungsformen kann das Verbindungsstück 130 ein Stufengetriebe zum Verändern der Drehzahl des Drehstromgeneratorrotors und des Wasserpumpenlaufrads sein. In manchen Ausführungsformen kann das Verbindungsstück 130 eine magnetische upplung, eine magnetorheologische Kupplung (d.h. eine Kupplung, die einen magnetischen Partikel oder ein magnetisches Fluid verwendet, das sich in einem elektrischen oder magnetischen Feld verfestigt), eine Visco- Kupplung oder eine elektrische Kupplung sein, die zum Abschalten entweder des Drehstromgenerators oder der Wasserpumpe abgeschaltet werden können, wenn entweder Drehstromgenerator oder Wasserpumpe nicht arbeiten müssen.
In manchen Ausführungsformen können der Drehstromgenerator 110 und die Wasserpumpe 120 zumindest teilweise in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sein. Zum Abdichten der Wasserpumpe 120 gegenüber Bauteilen des Drehstromgenerators 110 kann eine Dichtung 140 verwendet werden, um ein Entweichen von Kühlmittel in den Drehstromgenerator 110 zu verhindern. Es versteht sich, dass die Dichtung in manchen Ausführungsformen nicht verwendet werden kann. Zum Beispiel kann der Drehstromgenerator Materialien verwenden, die gegenüber Schädigung durch das Kühlmittel beständig sind. In einem anderen Beispiel kann die Pumpe Kühlmittel verwenden, das nicht die Drehstromgeneratorbauteile beschädigt. Somit kann die Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und dem Drehstromgenerator verbessert werden.
Die Wasserpumpe 120 kann an verschiedenen Stellen neben dem Drehstromgenerator angeordnet werden. In der dargestellten Ausführungsform kann die Wasserpumpe 120 an der Rückseite des Drehstromgenerators 110 angeordnet werden, so dass die Wasserpumpe 120 an den Elektronikabschnitt 119 angrenzen kann oder eine Seite mit diesem teilen kann.
2 ist ein schematisches Schaubild, das eine zweite nicht erfindungsgemäße Ausführungsform eines Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe veranschaulicht. Der Drehstromgenerator 200 mit integrierter Wasserpumpe kann einen Drehstromgeneratorabschnitt 210 und einen Wasserpumpenabschnitt 220 umfassen. In manchen Ausführungsformen kann der Drehstromgenerator 210 einen Dauermagnetrotor 212, eine Antriebswelle 214, einen Stator 216 und einen Leistungselektronikabschnitt 219 umfassen. Der Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe kann durch eine Antriebsriemenscheibe 228 angetrieben sein.
Die Wasserpumpe 220 kann mit dem Drehstromgenerator 210 durch Verbinden einer Rotorwelle 214 und einer Antriebswelle 224 eines Wasserpumpenlaufrads 222 wirkverbunden sein. Während des Betriebs kann eine Riemenscheibe 228 durch einen (nicht dargestellten) Riemen des Motors angetrieben werden, um eine Drehung der Rotorwelle 224 zum Bewirken eines Pumpens von Kühlmittel in einem Motorkühlsystem zu bewirken. Die Drehung der Rotorwelle 224 kann durch das Verbindungsstück 230 auf die Antriebswelle 214 des Drehstromgenerators übertragen werden, um elektrischen Strom zu erzeugen.
Wie vorstehend näher unter Bezug auf 1 beschrieben wurde, kann das Verbindungsstück 230 jede geeignete Verbindungsvorrichtung sein, die eine Drehung von einer Antriebswelle zu einer anderen Welle übertragen oder vermitteln kann. In manchen Ausführungsformen kann das Verbindungsstück 230 Änderungen der Drehzahl der Antriebswelle der Wasserpumpe bewirken, die sich von der Drehzahl oder den Drehzahländerungen des Drehstromgeneratorrotors unterscheiden.
3 ist ein schematisches Schaubild, das eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe zeigt. In der dargestellten Ausführungsform ist eine Wasserpumpe 320 in der Mitte eines Drehstromgenerators 320 zwischen einem Drehstromgeneratorstator 316 und einem Leistungselektronikabschnitt 319 des Drehstromgenerators angeordnet. (Nicht dargestellte) Drähte des Drehstromgenerators 310 können über die Wasserpumpe 320 verlaufen, um die elektrischen Strom erzeugenden Bauteile in den Statoren 316 mit dem Elektronikabschnitt 319 zu verbinden. In manchen Ausführungsformen kann die auf die Riemenscheibe 318 übertragene Antriebsleistung einen Antriebswelle 314 des Drehstromgenerators 310 drehen. Die Drehung der Antriebswelle 314 bewirkt durch ein Verbindungsstück 330 die Drehung eines Wasserpumpenlaufrads 322. Wie vorstehend näher unter Bezug auf 1 beschrieben wurde, kann das Verbindungsstück 330 jede geeignete Verbindungsvorrichtung sein, die eine Drehung von einer Antriebswelle zu einer anderen Welle übertragen kann. In manchen Ausführungsformen kann das Verbindungsstück 330 die Drehzahl der Antriebswelle 324 der Wasserpumpe 320 abweichend von der Drehzahl des Drehgeneratorrotors 312 ermöglichen.
In manchen Ausführungsformen können der Drehstromgenerator 310 und die Wasserpumpe 320 zumindest teilweise in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sein.
Es kann eine Dichtung 340 zum Verhindern des Entweichens von Kühlmittel in den Drehstromgenerator 310 verwendet werden.
Die vorstehende Ausführungsform kann den Kühlwirkungsgrad des Drehstromgenerators verbessern, da die Wasserpumpe und der zugehörige Fluidweg eine Seite mit sowohl dem Stator als auch der Elektronik in dem Drehstromgenerator teilen.
4 ist ein schematisches Schaubild, das eine vierte nicht erfindungsgemäße Ausführungsform eines Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe zeigt. In manchen Ausführungsformen sind die Antriebswellen eines Drehstromgenerators 410 und einer Wasserpumpe 420 eventuell nicht koaxial. In manchen Ausführungsformen können die Antriebswellen von Drehstromgenerator 410 und Wasserpumpe 420 im Wesentlichen parallel sein. Eine Übertragungsvorrichtung kann die Antriebsleistung auf eine Antriebswelle 424 übertragen, die nicht koaxial mit dem Riemenscheibenmechanismus ist. In der dargestellten Ausführungsform kann die Übertragungsvorrichtung Verbindungsstücke 430, 436 und eine dazwischen angeschlossene Welle 423 umfassen. Wie vorstehend näher unter Bezug auf 1 beschrieben wurde, kann die Drehzahlübertragungsvorrichtung jede geeignete Verbindungsvorrichtung sein, die eine Drehung von einer Antriebswelle zu einer anderen Welle vermitteln kann. In einer Ausführungsform kann die Drehzahlübertragungsvorrichtung bewirken, dass die Drehzahl der Antriebswelle 424 der Wasserpumpe 420 bei gleicher Drehzahl wie eine Antriebswelle 414 eines Drehstromgeneratorrotors 412 dreht. Alternativ kann die Drehzahlübertragungsvorrichtung bewirken, dass die Drehzahl der Antriebswelle 424 bei einer anderen Drehzahl als der Drehzahl der Antriebswelle 414 dreht. Die Drehung der Antriebswelle 414 dreht einen Drehstromgeneratorrotor 412 zum Erzeugen von elektrischem Strom. Die Antriebsleistung der Antriebswelle 414 überträgt auch eine Drehung auf die Antriebswelle 424 der Wasserpumpe 420, um ein Pumpen von Kühlmittel durch ein Wasserpumpenlaufrad 422 zu Fluidwegen in einem Motorkühlsystem zu bewirken.
In manchen Ausführungsformen können der Drehstromgenerator 410 und die Wasserpumpe 420 zumindest teilweise in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sein In der dargestellten Ausführungsform ist die Wasserpumpe 420 im Verhältnis zu einem Querschnitt des Drehstromgenerators oben auf dem Drehstromgenerator 420 angeordnet. Alternativ kann die Wasserpumpe im Verhältnis zu einem Querschnitt des Drehstromgenerators unten angeordnet sein. Ferner kann die Wasserpumpe an einer Stelle am Umfang des Drehstromgenerators angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Wasserpumpe im Verhältnis zu einem Querschnitt des Drehstromgenerators an den Seiten des Drehstromgenerators angeordnet sein.
Wie vorstehend beschrieben können Dichtungen zum Verhindern des Entweichens von Kühlmittel in den Drehstromgenerator 410 verwendet werden. 4 zeigt auch, dass der Drehstromgenerator 410 einen Dauermagnetrotor 412, einen Stator 416 und einen Leistungselektronikabschnitt 419 umfassen kann. Die Wasserpumpe 420 kann ein Wasserpumpenlaufrad 422 umfassen.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können verglichen mit den in 1 - 3 gezeigten Ausführungsformen die Länge des Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe in einer Richtung der Antriebswelle verringern. Somit können die Platzbegrenzungen des Drehstromgenerators in einem Fahrzeug gemindert werden.
5 ist ein schematisches Schaubild, das eine fünfte nicht erfindungsgemäße Ausführungsform eines Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe zeigt. In der dargestellten Ausführungsform kann eine Antriebswelle 514 eines Drehstromgenerators 510 im Wesentlichen senkrecht zu einer Antriebswelle 524 einer Wasserpumpe 520 sein. Die auf die Riemenscheibe 518 übertragene Antriebsleistung kann die Antriebswelle 514 des Drehstromgenerators 510 bei gleicher Drehzahl wie die Riemenscheibe 518 drehen, um elektrischen Strom zu erzeugen. Eine Übertragungsvorrichtung kann die Drehzahl der Antriebswelle 514 auf die Antriebswelle 524 übertragen. In der dargestellten Ausführungsform kann die Übertragungsvorrichtung Verbindungsstücke 530, 536 und 538 sowie Wellen 523 und 525 umfassen. Wie vorstehend näher unter Bezug auf 1 beschrieben wurde, kann die Drehzahlübertragungsvorrichtung jede geeignete Verbindungsvorrichtung sein, die eine Drehung von einer Antriebswelle zu einer anderen Welle übertragen kann. In manchen Ausführungsformen kann die Drehzahlübertragungsvorrichtung die Antriebswelle 524 der Wasserpumpe 520 veranlassen, bei gleicher Drehzahl oder bei einer anderen Drehzahl als die Drehstromgeneratorantriebswelle 514 zu drehen. Die Drehung der Antriebswelle 524 der Wasserpumpe 520 kann ein Pumpen von Kühlmittel durch das Wasserpumpenlaufrad 522 zu Fluidwegen in einem Motorkühlsystem des Motors bewirken.
5 zeigt auch, dass der Drehstromgenerator 510 einen Dauermagnetrotor 512, einen Stator 516 und einen Leistungselektronikabschnitt 519 umfassen kann.
In manchen Ausführungsformen können der Drehstromgenerator 510 und die Wasserpumpe 520 zumindest teilweise in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sein. In der dargestellten Ausführungsform ist die Wasserpumpe 520 im Verhältnis zu einem Fahrzeugboden oben auf dem Drehstromgenerator 520 angeordnet. Alternativ kann die Wasserpumpe an jeder Stelle am Umfang des Drehstromgenerators angeordnet sein. Die Wasserpumpe kann zum Beispiel im Verhältnis zu einem Fahrzeugboden an einem unteren Teil des Drehstromgenerators oder im Verhältnis zur Antriebswelle 514 an den Seiten des Drehstromgenerators angeordnet sein. Optional kann die Wasserpumpe neben dem Statorteil, dem Elektronikteil oder zumindest teilweise neben sowohl dem Stator- als auch dem Elektronikteil des Drehstromgenerators angeordnet sein.
Wie vorstehend beschrieben können Dichtungen zum Verhindern des Entweichens von Kühlmittel in den Drehstromgenerator 510 verwendet werden.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann die Länge des Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe gegenüber den in den 1 - 3 gezeigten Ausführungsformen verringern. Weiterhin kann die Höhe des Drehstromregenerators mit integrierter Wasserpumpe verglichen mit den in den 4 gezeigten Ausführungsformen verringert werden, da das kleinere Maß der Wasserpumpe zur Höhe des Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe addiert wird. Somit wird eine größere Einbauflexibilität des Drehstromgenerators in einem Fahrzeug an die Hand gegeben. Weiterhin können die Wasserpumpe und die zugeordneten Fluidwege an jedem Umfangsort des Drehstromgenerators angeordnet sein, der mehr Wärme als andere Orte erzeugen kann. Somit kann der Kühlwirkungsgrad verbessert werden, da die Berührungsflächen zwischen den erwärmten Teilen des Drehstromgenerators und den Kühlmittelwegen vergrößert werden können.
6 ist ein schematisches Schaubild, das eine sechste nicht erfindungsgemäße Ausführungsform einer Drehstrommaschine mit integrierter Wasserpumpe zeigt. In der dargestellten Ausführungsform wird eine Drehstrommaschine 610 (z.B. Elektromotor) gezeigt, die mit einer Wasserpumpe 620 integriert werden soll. Ein Wasserpumpenlaufrad 622 kann durch die von einem Motorrotor 612 vermittelte Leistung angetrieben werden. 6 zeigt, dass die Drehstrommaschine mit integrierter Wasserpumpe Statoren 616, einen Leistungselektronikabschnitt 619, eine Antriebswelle 614 der Strommaschine 610, ein Wasserpumpenlaufrad 622, eine Antriebswelle 624, Verbindungsstücke (630, 636, 639) und Wellen (623, 625) umfassen kann.
Die in 6 gezeigte Ausführungsform ähnelt der Ausführungsform in 5, es ist lediglich der Drehstromgenerator durch die Drehstrommaschine ersetzt. In einer Ausführungsform kann die Drehstrommaschine ein Generator sein. In einer anderen Ausführungsform kann ein Generator so abgewandelt sein, dass er größeren Draht und Leistungselektronik umfasst, damit der Generator den Motor durch Betreiben des Generators als Motor starten kann. Das Kühlsystem dieser Anmeldung ermöglicht die Verwendung kostengünstigerer Elektronik und steigert die Startleistung des Starter-Generators.
Es versteht sich, dass eine Wasserpumpe gemäß den Konfigurationen ähnlich den in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen auch in eine Elektromaschine integriert werden kann.
Ferner versteht sich, dass mehr als eine Pumpe in dem integrierten Drehmaschinen- und Wasserpumpensystem oder dem Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe enthalten sein kann. Das Aufnehmen von mehr als einer Pumpe kann die Sollgesamtleistung für ein Kühlsystem liefern, während die Größe der einzelnen Pumpen verringert wird. Somit wird dem integrierten System mehr Flexibilität bezüglich des Raumangebots geboten. Weiterhin können die Wasserpumpen selektiv als Reaktion auf eine Motorbetriebsbedingung betrieben werden, um den Kühlwirkungsgrad und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern.
Zu beachten ist, dass die Positionen der Verbindungsstücke, die Antriebswellen verbinden, in den 1 - 6 schematisch sind. Die Verbindungsstücke können sich zum Bewältigen der Raumforderung des Drehstromgenerators mit integrierter Wasserpumpe in einem Fahrzeug an jeder geeigneten Stelle befinden.
Die 7 - 9 zeigen schematische Schaubilder beispielhafter Fluidwege in einem Motorkühlsystem eines Fahrzeugs. 7 zeigt ein schematisches Schaubild, das eine erste Ausführung 700 von Fluidwegen veranschaulicht. Das Kühlmittel kann basierend auf Motorbetriebsbedingungen selektiv durch verschiedene Fluidwege geleitet oder umgewälzt werden. Ein Fluidweg 710 wird mit eine Strecke gezeigt, die durch einen Drehstromgenerator 712 mit integrierter Wasserpumpe, einen Motorblock 714 und zurück zu Drehstromgenerator/Wasserpumpe 712 verläuft. Ein Fluidweg 720 kann eine Strecke umfassen, die durch einen Drehstromgenerator 712 mit integrierter Wasserpumpe, den Motorblock 714, einen Thermostat bzw. ein Ventil 722, einen Heizungswärmetauscher 724 und zurück zu Drehstromgenerator/Wasserpumpe 712 verläuft. Der Fluidweg 730 kann eine Strecke umfassen, die durch einen Drehstromgenerator 712 mit integrierter Wasserpumpe, den Motorblock 714, den Thermostat bzw. das Ventil 722, den Heizungswärmetauscher 724, einen Thermostat oder ein Ventil 732 und zurück zu Drehstromgenerator/Wasserpumpe 712 verläuft.
Das Umwälzen von Kühlmittel in dem Fluidweg kann durch das Motorsteuergerät 740 durch Steuern der Ventile 722 und 732 beruhend auf Motorbetriebsbedingungen gesteuert werden. Der Betriebszustand der Ventile bestimmt den Fluidweg, durch den das Kühlmittel umgewälzt wird. Zum Beispiel kann Kühlmittel durch den Fluidweg 710 umgewälzt werden, wenn beide Ventile 722 und 732 geschlossen sind. Wenn Ventil 722 offen ist und Ventil 732 geschlossen ist, kann Kühlmittel durch den Fluidweg 720 umgewälzt werden. Das Öffnen beider Ventile 722 und 732 ermöglicht ein Umwälzen von Kühlmittel in dem Fluidweg 730.
Das Motorsteuergerät kann in manchen Ausführungsformen auch den Betrieb der Wasserpumpe steuern, so kann es zum Beispiel die Drehzahl des Wasserpumpenlaufrads etc. steuern. Wenn das integrierte Drehstromgenerator-/Wasserpumpensystem mehr als eine Wasserpumpe aufweist, kann das Motorsteuergerät ein oder mehrere Wasserpumpen beruhend auf den Motorbetriebsbedingungen selektiv betreiben. Nachstehend wird die Steuerstrategie näher beschrieben.
8 zeigt ein schematisches Schaubild, das eine zweite Ausführungsform von Fluidwegen in einem Motorkühlsystem eines Fahrzeugs veranschaulicht. In der dargestellten Ausführungsform kann Kühlmittel durch drei Fluidwege geleitet werden. Ein Weg 810 kann Kühlmittel durch einen ersten Drehstromgenerator samt Wasserpumpe 812, einen Motorblock 814 und zurück zu dem ersten Drehstromgenerator samt Wasserpumpe 812 leiten. Ein Weg 820 kann Kühlmittel durch den ersten Drehstromgenerator samt Wasserpumpe 812, den Motorblock 814, einen Thermostat oder ein Ventil 822, einen Heizungswärmetauscher 824 und zurück zu dem ersten Drehstromgenerator samt Wasserpumpe 812 leiten. Der Weg 830 kann Kühlmittel durch einen zweiten Drehstromgenerator samt Wasserpumpe 836, den Motorblock 814, den Thermostat oder das Ventil 822, den Heizungswärmetauscher 824, einen Thermostat oder ein Ventil 832, einen Kühler 834 und zurück zu dem zweiten Drehstromgenerator samt Wasserpumpe 836 leiten.
Das Leiten von Kühlmittel durch verschiedene Fluidwege kann von den Ventilen 822 und 832 durch das Motorsteuergerät 840 gesteuert werden, wie vorstehend unter Bezug auf 7 beschrieben wurde. Das Motorsteuergerät 840 kann den Betrieb des ersten und zweiten Drehstromgenerators samt Wasserpumpe beruhend auf Motorbetriebsbedingungen steuern. Die Steuerstrategie wird nachstehend näher beschrieben.
9 zeigt ein schematisches Schaubild, das eine dritte Ausführungsform von Fluidwegen in einem Kühlsystem eines Fahrzeugs veranschaulicht. In der dargestellten Ausführungsform kann das Kühlmittel jeweils von zwei Wasserpumpen durch zwei Fluidwege getrieben werden. Die zwei Wasserpumpen können wirkverbunden sind oder in einen Drehstromgenerator integriert sein, wie vorstehend unter Bezug auf die 1 - 6 beschrieben wurde. Ein Kühlmittel in dem Weg 910 kann durch eine erste Wasserpumpe 913 getrieben werden. Der Weg 910 kann Kühlmittel durch einen Drehstromgenerator 912, einen Motorblock 914, einen Heizungswärmetauscher 916 und zurück zu dem Drehstromgenerator 912 leiten. Kühlmittel in einem Weg 920 kann von einer zweiten Wasserpumpe 926 getrieben werden. Der Weg 920 kann Kühlmittel durch den Drehstromgenerator 912, Motorblock 914, Heizungswärmetauscher 916, einen Thermostat oder ein Ventil 922, einen Kühler 834 und zurück zum Drehstromgenerator 912 leiten.
Das Leiten von Kühlmittel durch verschiedene Fluidwege kann von dem Ventil 922 durch ein Motorsteuergerät 940 gesteuert werden, wie vorstehend unter Bezug auf 7 beschrieben wurde. Das Motorsteuergerät 940 kann den Betrieb des Drehstromgenerators, der ersten und zweiten Wasserpumpe beruhend auf der Motorbetriebsbedingung steuern. Die Steuerstrategie wird nachstehend näher beschrieben.
Es versteht sich, dass die vorstehenden Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und dass viele Abänderungen möglich sind. Bei einer Abänderung kann zum Beispiel ein Motorkühlsystem einen geschlossenen Kühlmittelweg mit einem Drehstromgenerator/einer Wasserpumpe und einem Motorblock umfassen. Bei Anlassbedingungen kann das anfängliche Kühlen des Drehstromgenerators durch eine abgedichtete Menge Kühlmittel vorgesehen werden. Sobald das Kühlmittel eine vorbestimmte Betriebstemperatur des Drehstromgenerators erreicht, können Drehstromgeneratorgebläse und Wärmesenken zum Kühlen des Drehstromgenerators verwendet werden.
Die 10 - 13 sind beispielhafte Routinen zum Steuern der Drehstromgeneratortemperatur und der Motortemperatur in einem Fahrzeug. 10 zeigt eine erste beispielhafte Routine zum Steuern der Drehstromgeneratortemperatur und der Motortemperatur in einem Fahrzeug. In manchen Ausführungsformen kann das in 7 gezeigte Motorkühlsystem 700 zum Umsetzen der Routine 1000 verwendet werden. Die Steuerroutine wird hierin unter Bezug auf 7 beschrieben. Beginnend bei 1010 ermittelt die Routine, ob sich der Motor in einem Niedrigtemperaturzustand befindet. Der Niedrigtemperaturzustand kann ein Motorkaltstart sein. Lautet die Antwort Ja, umfasst die Routine bei 1020 das Umwälzen von Kühlmittel durch einen Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe, einen Motor und zurück zu Drehstromgenerator/Wasserpumpe oder das Umwälzen von Kühlmittel durch den Fluidweg 710. Während des Kaltstarts kann die Temperatur der Drehstromgeneratorspulen schneller ansteigen als die Temperatur im Motor. Die Drähte und Elektronik im Drehstromgenerator können das Kühlmittel schnell erwärmen. Durch Leiten von Kühlmittel durch den Drehstromgenerator und Motor ohne Durchlaufen anderer Wärmetauschvorrichtungen, beispielsweise Heizungswärmetauscher und Kühler, kann die von dem Drehstromgenerator erzeugte Wärme genutzt werden, um die Kühlmitteltemperatur zum Erwärmen des Motors anzuheben. Somit kann die für effizientes Arbeiten des Motors erforderliche Zeit verringert werden.
Als Nächstes ermittelt die Routine bei 1030, ob der Motor eine erste vorbestimmte Betriebstemperatur erreicht. Die erste vorbestimmte Betriebstemperatur kann eine für den Motorbetrieb bei normaler Last erwünschte Temperatur sein. Die erste vorbestimmte Betriebstemperatur kann zum Beispiel eine optimale Temperatur zum Mindern von Motorverschleiß, Reduzieren von Emissionen, Verbessern von Kraftstoffwirtschaftlichkeit, Erzeugen von Wärme für externe Nutzung oder Steigern der Leistung des Motors sein. Lautet die Antwort Nein, kann die Routine zu 1020 gehen. Lautet die Antwort Ja, rückt die Routine zu 1040 vor, um das Kühlmittel durch Drehstromgenerator/Wasserpumpe, Motor, Heizungswärmetauscher und zurück durch Drehstromgenerator/Wasserpumpe umzuwälzen, oder die Routine leitet das Kühlmittel durch den Fluidweg 720, wie in 7 gezeigt wird. Der Heizungswärmetauscher kann ein zum Heizen des Fahrgastraums des Fahrzeugs oder zum Liefern von Wärme zu einem anderen Bereich eines Fahrzeugs mit einer Temperatur unter der des Motors verwendeter Wärmetauscher sein.
Als Nächstes ermittelt die Routine bei 1050, ob der Motor eine zweite vorbestimmte Betriebstemperatur erreicht. Lautet die Antwort Nein, kann die Routine zu 1040 gehen. Die zweite vorbestimmte Betriebstemperatur kann eine maximale Temperatur zum Betreiben des Motors sein. Die maximale Temperatur kann die höchste Temperatur sein, bei der der Motor ohne Beschädigung von Motorbauteilen arbeiten kann. In dieser Situation kann eine Wärmetauschvorrichtung, beispielsweise ein Kühler, zum effizienten Dissipieren von Wärme und Abkühlen des Kühlmittels verwendet werden. Wenn somit die Antwort Ja lautet, wälzt die Routine bei 1060 das Kühlmittel durch Drehstromgenerator/Wasserpumpe, Motor, Heizungswärmetauscher und Kühler und zurück durch Drehstromgenerator/Wasserpumpe um, oder die Routine wälzt das Kühlmittel durch den Fluidweg 730 um, wie in 7 gezeigt wird.
Zu beachten ist, dass das selektive Leiten des Kühlmittels durch verschiedene Fluidwege durch Steuerung von Thermostaten oder Ventilen umgesetzt werden kann, die sich in Fluidwegen befinden. Zum Beispiel kann das vorstehend unter Bezug auf 7 beschriebene Schließen und Öffnen von Thermostaten oder Ventilen das Kühlmittel selektiv in verschiedenen Fluidwegen leiten.
Es versteht sich, dass in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen das Kühlmittel aus Wasser, einem Wasser-Glykol-Gemisch, Hydraulikfluid, Öl, Kraftstoff, Druckluft, Luft oder einem anderen Wärme transportierenden Feststoff, Gas oder einer anderen Wärme transportierenden Flüssigkeit bestehen kann.
11 zeigt eine zweite beispielhafte Routine 2000 zum Steuern der Drehstromgeneratortemperatur und der Motortemperatur in einem Fahrzeug. Die Routine 2000 ähnelt der Routine 1000, außer dass der Drehstromgeneratorbetrieb so angepasst werden kann, dass er Sollwärme beruhend auf Motorbetriebsbedingungen erzeugt. In manchen Ausführungsformen kann das in 7 gezeigte Motorkühlsystem 700 zum Umsetzen der Routine 2000 verwendet werden. Die Steuerroutine wird hierin unter Bezug auf 7 beschrieben. Beginnend bei 2010 hält die Routine den Ladezustand einer Batterie in dem Fahrzeug unter 100% Ladezustand. Die vermehrte Last am Drehstromgenerator aufgrund des niedrigen Ladezustands der Batterie steigert den Drehstromgeneratorstrom. Somit kann in den Drähten und der Elektronik des Drehstromgenerators mehr Wärme erzeugt werden. Als Nächstes ermittelt die Routine bei 2012, ob der Motor sich in einem Niedrigtemperaturzustand befindet. Der Niedrigtemperaturzustand kann der Zeitraum während eines Motorkaltstarts sein. Lautet die Antwort Ja, umfasst die Routine bei 2014 das Umwälzen von Kühlmittel durch einen Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe, einen Motor und zurück durch Drehstromgenerator/Wasserpumpe oder das Umwälzen von Kühlmittel durch den Fluidweg 710. Wie vorstehend beschrieben kann das Leiten von Kühlmittel durch den Drehstromgenerator und Motor ohne Leiten durch die Wärmetauschervorrichtung den Motor schneller erwärmen. Aufgrund vermehrten elektrischen Stroms in dem Drehstromgenerator in einem niedrigen Ladezustand der Batterie kann während des Kaltstarts mehr Wärme von dem Drehstromgenerator erzeugt werden. Somit kann erwärmtes Kühlmittel die Motortemperatur schnell auf die effiziente Betriebstemperatur anheben.
Als Nächstes ermittelt die Routine bei 2016, ob der Motor eine erste vorbestimmte Betriebstemperatur erreicht. Lautet die Antwort Nein, kann die Routine zu 2014 gehen. Lautet die Antwort Ja, rückt die Routine zu 2018 vor, um das Kühlmittel durch Drehstromgenerator/Wasserpumpe, Motor, Heizungswärmetauscher und zurück durch Drehstromgenerator/Wasserpumpe umzuwälzen, oder die Routine leitet das Kühlmittel durch den Fluidweg 720, wie in 7 gezeigt wird.
Als Nächstes ermittelt die Routine bei 2020, ob der Motor eine zweite vorbestimmte Betriebstemperatur erreicht. Lautet die Antwort Nein, kann die Routine zurück zu 2018 gehen. Lautet die Antwort Ja, wälzt die Routine bei 2022 das Kühlmittel durch Drehstromgenerator/Wasserpumpe, Motor, Heizungswärmetauscher und Kühler und zurück durch Drehstromgenerator/Wasserpumpe um, oder die Routine wälzt das Kühlmittel durch den Fluidweg 730 um, wie in 7 gezeigt wird.
In manchen Ausführungsformen kann die Routine bei 2024 den Ladezustand der Batterie unter 100% halten. Auf diese Weise kann die Batterie bei den effizienteren Motor- oder Drehstromgenerator-Betriebsdrehzahlen Kapazität zum Aufnehmen von mehr Ladung haben. Dann kann die Routine bei 2026 die Ladespannung verändern, um während eines Bremsvorgangs und bei effizienteren Betriebsdrehzahlen mehr zu laden. Die Betriebsspannung kann zum Verbessern des elektrischen Wirkungsgrads des Fahrzeugs durch Beschränken von Widerstandsverlusten in dem Drehstromgenerator und elektrischen Bauteil und zum Anheben der Ladungsaufnahme der Batterie verändert werden. Die Systemspannung kann gesenkt werden, um den elektrischen Wirkungsgrad zu mindern und die Wärmeerzeugung zu verstärken, um die Temperatur der Temperaturregelanlage des Motors anzuheben.
Wiederum kann das selektive Leiten unter verschiedenen Fluidwegen in dem Motorkühlsystem durch das vorstehend unter Bezug auf 7 beschriebene Steuersystem umgesetzt werden.
12 zeigt eine dritte beispielhafte Routine 3000 zum Steuern der Drehstromgeneratortemperatur und der Motortemperatur in einem Fahrzeug. In der dargestellten Ausführung können zwei Drehstromgeneratoren mit integrierter Wasserpumpe verwendet werden. Der erste Drehstromgenerator kann zum effizienten Erwärmen des Kühlmittels ausgelegt sein. Zum Beispiel können die Wicklungen und die Elektronik des ersten Drehstromgenerators abgewandelt sein, um mehr Wärme zu erzeugen. Alternativ kann ein weniger leistungsstarker und kostengünstiger Drehstromgenerator, der mehr Wärme erzeugt, als erster Drehstromgenerator verwendet werden. In manchen Ausführungsformen kann der erste Drehstromgenerator zum erneuten Laden von Batterien und Betreiben des Motors bei kalter Temperatur verwendet werden. Der zweite Drehstromgenerator kann ein leistungsstarker Drehstromgenerator sein, der mehr elektrische Leistung und weniger Wärme bei der gleichen mechanischen Leistung erzeugt, die einem weniger leistungsstarken Drehstromgenerator geliefert wird. Der zweite Drehstromgenerator kann während des normalen Motorbetriebs verwendet werden. In manchen Ausführungsformen kann das in 8 gezeigte Motorkühlsystem 800 zum Umsetzen der Routine 3000 verwendet werden. Die Steuerroutine wird hierin unter Bezug auf 8 beschrieben.
Beginnend bei 3010 kann die Routine 3000 das Halten eines Ladezustands einer Batterie in dem Fahrzeug unter 100% Ladezustand umfassen. Als Nächstes ermittelt die Routine bei 3012, ob sich der Motor in einem Niedrigtemperaturzustand befindet. Der Niedrigtemperaturzustand kann ein Motorkaltstartzeitraum sein. Lautet die Antwort Ja, umfasst die Routine bei 3014 das Umwälzen von Kühlmittel durch den ersten Drehstromgenerator mit Wasserpumpe, den Motor und zurück durch den ersten Drehstromgenerator mit Wasserpumpe oder das Umwälzen von Kühlmittel durch den in 8 gezeigten Fluidweg 810. Wie vorstehend beschrieben kann der erste Generator Wärme effizient erzeugen. Somit kann Kühlmittel schneller zum Anheben einer Motortemperatur auf einen Sollwert für Normalbetrieb erwärmt werden.
Als Nächstes ermittelt die Routine bei 3016, ob der Motor eine erste vorbestimmte Betriebstemperatur erreicht. Lautet die Antwort Nein, kann die Routine zu 3014 gehen.
Lautet die Antwort Ja, rückt die Routine zu 3018 vor, um das Kühlmittel durch ersten Drehstromgenerator mit Wasserpumpe, Motor, Heizungswärmetauscher und zurück durch den ersten Drehstromgenerator mit Wasserpumpe umzuwälzen, oder die Routine leitet das Kühlmittel durch den Fluidweg 820, wie in 8 gezeigt wird.
Als Nächstes schaltet die Routine bei 3020 den ersten Drehstromgenerator mit Wasserpumpe ab und betreibt den zweiten Drehstromgenerator mit Wasserpumpe. Dann ermittelt die Routine bei 3022, ob der Motor eine zweite vorbestimmte Temperatur erreicht. Lautet die Antwort Nein, kann die Routine zurück zu 3020 gehen. Dann wälzt die Routine bei 3024 Kühlmittel durch den zweiten Drehstromgenerator mit Wasserpumpe, den Motor, den Heizungswärmetauscher und den Kühler und zurück durch den zweiten Drehstromgenerator mit Wasserpumpe um, oder die Routine wälzt Kühlmittel durch den Fluidweg 830 um, wie in 8 gezeigt wird.
Das selektive Leiten unter verschiedenen Fluidwegen in dem Motorkühlsystem kann durch das vorstehend unter Bezug auf 7 beschriebene Steuersystem umgesetzt werden. Das Steuersystem kann auch den Betrieb der Drehstromgeneratoren und Wasserpumpen beruhend auf Motorbetriebsbedingungen selektiv steuern.
13 zeigt eine vierte beispielhafte Routine zum Steuern der Drehstromgeneratortemperatur und der Motortemperatur in einem Fahrzeug. In der dargestellten Ausführung können zwei Wasserpumpen, die das Kühlmittel bei verschiedenen Durchflussmengen liefern, verwendet werden. Alternativ kann eine Wasserpumpe mit einer veränderlichen Durchflussmenge verwendet werden. In manchen Ausführungsformen kann das in 9 gezeigte Motorkühlsystem 900 verwendet werden, um die Routine 3000 umzusetzen. Die Steuerroutine wird hierin unter Bezug auf 9 beschrieben.
Beginnend bei 4010 ermittelt die Routine, ob sich der Motor in einem Niedrigtemperaturzustand befindet. Der Niedrigtemperaturzustand kann ein Motorkaltstartzeitraum sein. Lautet die Antwort Ja, umfasst die Routine bei 4012 das Abschalten der Wasserpumpe. In diesem Zustand wird kein Kühlmittel durch das Kühlsystem umgewälzt, da bei manchen Bedingungen eventuell keine Kühlung erforderlich ist. Als Nächstes ermittelt die Routine bei 4014, ob der Motor eine erste vorbestimmte Betriebstemperatur erreicht. Lautet die Antwort Nein, kann die Routine zu 4012 gehen. Lautet die Antwort Ja, rückt die Routine zu 4016 vor, um eine Wasserpumpe zuzuschalten und die Wasserpumpe mit dem Drehstromgenerator zu drehen. In manchen Ausführungsformen, bei denen das Kühlsystem zwei Wasserpumpen hat, kann die Routine eine erste Wasserpumpe mit einer niedrigeren Drehzahl oder einer niedrigeren Durchflussmenge zuschalten. Als Nächstes wälzt die Routine bei 4018 das Kühlmittel durch den Drehstromgenerator mit Wasserpumpe, den Motor, den Heizungswärmetauscher und zurück durch den Drehstromgenerator mit Wasserpumpe um, oder die Routine kann Kühlmittel durch den Fluidweg 910 umwälzen, wie in 9 gezeigt wird.
Als Nächstes ermittelt die Routine bei 4020, ob der Motor eine zweite vorbestimmte Betriebstemperatur erreicht. Lautet die Antwort Nein, kann die Routine zurück zu 4016 gehen. Lautet die Antwort Ja, umfasst die Routine bei 4022 das Anheben der Kühlmitteldurchflussmenge. In manchen Ausführungsformen kann das Kühlmittel durch eine zweite Wasserpumpe mit einer höheren Kühlmitteldurchflussmenge gepumpt werden. Die zweite Pumpe kann mit dem Drehstromgenerator integriert oder wirkverbunden sein, wie vorstehend unter Bezug auf die 4 - 6 beschrieben wird. Alternativ kann eine Pumpe mit einer veränderlichen Drehzahlsteuerung in dem Motorkühlsystem verwendet werden. In dieser Ausführungsform kann die Drehzahl der Wasserpumpe durch Verändern des Antriebsverhältnisses zwischen der Wasserpumpe und dem Drehstromgenerator durch eine Übertragungsvorrichtung angehoben werden. Dann wälzt die Routine bei 4024 Kühlmittel durch den Drehstromgenerator mit Wasserpumpe, den Motor, den Heizungswärmetauscher und den Kühler und zurück durch Drehstromgenerator/Wasserpumpe um, oder die Routine kann das Kühlmittel durch den Fluidweg 920 umwälzen, wie in 9 gezeigt wird. Wenn die Kühlmitteldurchflussmenge gesteigert wird, kann die Temperatur des Motors und Drehstromgenerators effizient gesenkt werden.
14 zeigt ein schematisches Schaubild, das eine Ausführungsform eines nicht erfindungsgemäßen Kühlsystems mit einem Hochdruck-Kühlmittelbehälter und einem Niedrigdruck-Kühlmittelbehälter für einen Fahrzeugmotor veranschaulicht. Es können ein Drehstromgenerator und eine Wasserpumpe oder ein Verdichter integriert werden, um den Wirkungsgrad des Motors zu verbessern. Das in der Wasserpumpe oder dem Verdichter verwendete Kühlmittel kann Wasser, Luft, Glykolgemisch, Kraftstoff, Hydraulikfluid, Stickstoff, Öl oder jedes andere geeignete verdichtbare Material umfassen. Das verdichtbare Material kann durch den Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe/Verdichter und durch Druckventile oder -schalter umgewälzt werden, um in dem Hochdruckbehälter Energie zu speichern. In einem Beispiel kann die Energie durch Umwälzen von Hochdruckkühlmittel zum Senken der Motortemperatur freigesetzt werden. In einem anderen Beispiel kann die Energie durch den Drehstromgenerator übertragen werden, um den Motor zu starten oder die Leistung des laufenden Motors anzuheben.
Unter Bezug nun auf ein in 14 gezeigtes Kühlsystem 1400 kann Kühlmittel beruhend auf den Betriebsbedingungen des Motors mit oder ohne Durchlaufen eines Hochdruck-Kühlmittelbehälters 1436 umgewälzt werden. Unter Standardbetrieb, bei dem Kühlmittel bei Normaldruck den Motor ausreichend kühlen kann, kann Kühlmittel durch ausgewählte Fluidwege ohne Durchlaufen eines Hochdruck-Kühlmittelbehälters 1436 umgewälzt werden. In der dargestellten Ausführungsform ist zum Beispiel das Druckventil 1438 offen, und die Druckventile 1442, 1444, 1446 und 1448 sind geschlossen. Somit kann Kühlmittel bei Normaldruck beruhend auf Motorbetriebsbedingungen durch verschiedene Fluidwege selektiv geleitet oder umgewälzt werden. Zum Beispiel wird ein Fluidweg 1410 mit einer Strecke gezeigt, die durch einen Drehstromgenerator 1412 mit integrierter Wasserpumpe, einen Motorblock 1414, einen Heizungswärmetauscher 1424 und zurück zu Drehstromgenerator 1412 mit Wasserpumpe verläuft. Ein Thermostat oder Ventil 1422 verhindert ein Leiten von Kühlmittel zu einem Kühler 1434. Wenn der Motor eine vorbestimmte Temperatur erreicht, kann Kühlmittel durch einen Fluidweg 1420 umgewälzt werden. Unter dieser Bedingung ist der Thermostat 1422 offen und das Kühlmittel wird durch Drehstromgenerator/Wasserpumpe 1412, Motorblock 1414, Heizungswärmetauscher 1424, Kühler 1434 und zurück zu Drehstromgenerator/Wasserpumpe 1412 umgewälzt. In der dargestellten Ausführungsform weisen der Fluidweg 1420 und der Fluidweg 1410 teilweise einen gemeinsamen Weg auf. Es versteht sich, dass jeder geeignete Fluidweg so ausgelegt sein kann, dass er beruhend auf Motorbetriebsbedingungen Kühlmittel selektiv umwälzt. Es können zum Beispiel Ausführungsformen verwendet werden, wie sie unter Bezug auf die 7 - 9 beschrieben werden.
Ein Solldruck in dem Hochdruck-Kühlmittelbehälter 1436 kann durch Verstellen von Druckventilen erreicht werden. Zum Beispiel können Ventil 1438 und 1442 offen sein, während Ventile 1444, 14446 und 1448 geschlossen sein können. Somit wird ein Teil des Kühlmittels zu dem Hochdruck-Kühlmittelbehälter 1436 geschickt, um Druck aufzubauen. Ein Hochdruckbegrenzungsventil 1452 und ein Niedrigdruckbegrenzungsventil 1454 können zusammen mit einem Niedrigdruck-Kühlmittelbehälter 1456 verwendet werden, um den Druck zwischen einer maximalen Einstellung und einer minimalen Einstellung des Kühlsystems zu halten.
Weiter mit 14 kann in manchen Ausführungsformen Kühlmittel in dem Hochdruck-Kühlmittelbehälter zum Kühlen des Motors umgewälzt werden. Wenn zum Beispiel das Hochdruck-Kühlmittel die Motortemperatur senken soll, können die Ventile 1438, 1442, 1444 und 1446 offen sein und das Ventil 1448 kann geschlossen sein. Somit kann Kühlmittel höheren Drucks durch Motorblock 1414, Heizungswärmetauscher 1424, Kühler 1434, Drehstromgenerator/Wasserpumpe 1412 und zurück zu dem Hochdruck-Kühlmittelbehälter 1436 umgewälzt werden.
Es kann ein (nicht dargestelltes) Motorsteuergerät zum Steuern des Betriebs des Drehstromgenerators mit Wasserpumpe und der Ventile, die in 14 gezeigt sind, verwendet werden.
15 zeigt eine beispielhafte Routine zum Speichern von Energie an einem Hochdruck-Kühlmittelbehälter in einem Motorkühlsystem mit einem Drehstromgenerator mit integrierter Pumpe. In manchen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann das in 14 gezeigte Motorkühlsystem zum Umsetzen einer Routine 5000 verwendet werden. Die Steuerroutine wird hierin unter Bezug auf 14 beschrieben. Zunächst startet die Routine bei 5010 einen Motor. Dann wird bei 5012 ermittelt, ob der Motor einen vorbestimmten Betriebsbereich erreicht. In manchen Ausführungsformen kann der Betriebsbereich ein Bereich sein, in dem ein Standarddruckkühlsystem die Motortemperatur nicht effizient senken kann. Lautet die Antwort Ja, umfasst die Routine bei 5014 das Senden eines Prozentsatzes des Kühlmittels in den Hochdruck-Kühlmittelbehälter und des Restes des Kühlmittels zu dem Motordruck bei dem Standarddruck. In manchen Ausführungsformen wird das Kühlmittel durch eine mit einem Drehstromgenerator integrierte Pumpe umgewälzt. Die Pumpe nutzt mechanische Energie aus der mechanischen Verbindung mit dem Motor. In der in 14 dargestellten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Ventile 1442 und 1438 offen und die Ventile 1444 und 1446 sind geschlossen.
Als Nächstes passt die Routine bei 5016 den Druck in dem Hochdruck-Kühlmittelbehälter mit Hilfe eines Druckbegrenzungsventils, eines Niedrigdruckbegrenzungsventils und eines Niedrigdruck-Kühlmittelbehälters an. In manchen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen öffnet ein Hochdruckbegrenzungsventil, wenn der Druck einen für das System maximalen Druck übersteigt. Dadurch tritt Kühlmittel aus dem Hochdruck-Kühlmittelbehälter aus und dringt in den Niedrigdruck-Kühlmittelbehälter ein. In manchen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen, bei denen zum Beispiel Druckluft als Kühlmittel verwendet wird, kann Kühlmittel an die Atmosphäre abgelassen werden. In manchen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann das Kühlmittel an jedes geeignete Bauteil gesendet werden, das das Hochdruckkühlmittel verwendet. Weiterhin kann in anderen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen ein den Niedrigdruckbehälter anbindendes Niedrigdruckbegrenzungsventil öffnen, um Kühlmittel zum Wahren einer Niedrigdruckeinstellung in dem Kühlsystem zuzuführen.
Weiter mit 5 ermittelt die Routine bei 5018, ob der Druck in dem Hochdruck-Kühlmittelbehälter größer als ein vorbestimmter Wert ist. Lautet die Antwort Ja, unterbindet die Routine bei 5020 ein Strömen von Kühlmittel in den Hochdruck-Kühlmittelbehälter durch ein Ventil. Bei 5022 hält die Routine den Druck in dem Kühlsystem in einem bevorzugten Bereich mit Hilfe von Druckbegrenzungsventilen (Hochdruckbegrenzungsventil und/oder Niedrigdruckbegrenzungsventil).
Es versteht sich, dass die obige Routine in einem Betrieb umgesetzt werden kann, bei dem der Drehstromgenerator mit dem Motor eingerückt ist. Die Routine kann auch bei einem Betrieb umgesetzt werden, bei dem die mechanische Verbindung zum Motor in der Drehstromgeneratorriemenscheibe bei ausgeschaltetem oder laufendem Motor ausgerückt ist. Bei diesem Zustand wird der Drehstromgenerator mit Hilfe von Leistung von der Batterie als Motor betrieben.
16 zeigt eine beispielhafte Routine, die ein Kühlmittel bei Hochdruck zum Verbessern von Motorkühlung in einem Motorkühlsystem mit Drehstromgenerator mit integrierter Pumpe nutzt. In manchen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann das in 14 gezeigte Motorkühlsystem zum Umsetzen einer Routine 600 verwendet werden. Bei 6010 betreibt die Routine zunächst das Motorkühlsystem bei einem Standarddruck. Dann ermittelt die Routine bei 6012, ob die Temperatur des Motors größer als eine vorbestimmte Temperatur ist. In manchen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann die vorbestimmte Temperatur die höchste Temperatur sein, bei der der Motor ohne Schädigung von Motorbauteilen arbeiten kann. In manchen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann die vorbestimmte Temperatur die Temperatur sein, bei der das Kühlsystem bei Standarddruck die Temperatur nicht ausreichend senken kann.
Lautet die Antwort bei 6014 Ja, wälzt die Routine das Kühlmittel von dem Hochdruck-Kühlmittelbehälter durch einen Kühlmittelweg um, um die Motortemperatur zu senken. Der Kühlmittelweg für das Hochdruckkühlmittel kann der Weg mit den Ventilen 1444, 1446 und 1442 unter anderen Ventilen und Bauteilen sein, wie vorstehend unter Bezug auf 14 beschrieben wurde. Die Motortemperatur kann aufgrund der vermehrten Kühlleistung des Hochdruckkühlmittels gesenkt werden. Als Nächstes passt die Routine bei 6016 die Ventile in dem Kühlsystem an, um den Kühlmitteldruck abzuwandeln. Bei 6018 wird der Druck gehalten, um die erwünschte Temperaturabnahme zu erreichen.
17 zeigt eine beispielhafte Routine zum Freisetzen von Energie, die in dem Hochdruck-Kühlmittelbehälter in einem Motorkühlsystem mit Drehstromgenerator mit integrierter Pumpe gespeichert ist. Die in dem Hochdruck-Kühlmittelbehälter gespeicherte Energie kann in dem Motorbetrieb genutzt werden. In manchen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann das in 14 gezeigte Motorkühlsystem zum Umsetzen einer Routine 7000 verwendet werden. Die Steuerroutine wird hierin unter Bezug auf 14 beschrieben. Bei 7010 führt die Routine mit Hilfe eines zugeschalteten oder abgeschalteten Drehstromgenerators zunächst eine Druckbeaufschlagung des Kühlmittels auf einen vorbestimmten Druck aus. Bei 7020 sendet die Routine das Hochdruckkühlmittel in den Drehstromgenerator. Dann dreht die Routine bei 7030 den Drehstromgenerator mit Wasserpumpe. In der in 14 dargestellten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Ventil 1444 geschlossen sein, währen die Ventile 1438, 1442, 1446 und 1448 offen sein können. Auf diese Weise kann die aus dem Hochdruckkühlmittel freigesetzte Energie zum Drehen des Drehstromgenerators genutzt werden. Somit kann die aus dem Hochdruck-Kühlmittelbehälter freigesetzte Energie für Motorbetrieb verwendet werden. Wenn zum Beispiel die Kupplung an dem Drehstromgenerator ausgerückt ist, kann die Energie aus dem Hochdruckbehälter den Drehstromgenerator zum Erzeugen der zum Starten des Motors erforderlichen elektrischen Leistung drehen. Weiterhin kann die Drehzahl des Motors angehoben werden, um die Beschleunigung zu verbessern.
Es versteht sich, dass die in dem Hochdruck-Kühlmittelbehälter gespeicherte Energie auf verschiedene Weise genutzt werden kann, um die Leistung des Fahrzeugs zu verbessern. Der Hochdruck-Kühlmittelbehälter kann zum Beispiel zum Vorsehen einer Leistungsverstärkung des Motors verwendet werden, was die Leistung des Fahrzeugs verbessert. In manchen Ausführungsformen kann Druckluft als Kühlmittel verwendet werden. Bei Druckluft kann der Drehstromgenerator abgedichtet werden und die Gebläse in dem Drehstromgenerator können optimiert werden, um Luft zu verdichten. Weiterhin kann die Drehstromgeneratorwärme auf die Druckluft übertragen werden. Die in der Druckluft gespeicherte Energie kann später zum Betreiben des Drehstromgenerators als Motor oder zum Betreiben anderer Vorrichtungen in dem Motor oder Fahrzeug verwendet werden. In manchen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann die Druckluft in den Motorlufteinlass mit einem Ventil geleitet werden, das Druck- oder Ladeluft hinzugibt, um die Leistungsabgabe des Motors anzuheben.
Der Hochdruckbehälter ermöglicht kombiniert mit dem Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe Veränderungen von Motorkühlmitteldruck und -temperatur, um die Energie zu minimieren, die andernfalls durch Betreiben außerhalb eines effizienten Betriebsbereichs des Motors verschwendet würde.
Weiterhin kann der Motorwirkungsgrad in manchen Ausführungsformen durch Hinzufügen von Elektroden oder einer elektronischen Schaltung in einer Kühlmittelkammer, die mit Drehstromgeneratorstromleitungen oder einer Gleichstromausgabe verbunden ist, verbessert werden. Eine solche Konfiguration kann zum Abändern der Luft oder einer andere Flüssigkeit zum Anheben der Konzentration von Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Ozon oder anderen Molekülen durch Aufspalten von Wasserdampf, Sauerstoff, Kraftstoff, Stickstoff oder anderen Verbindungen verwendet werden, die durch die mit dem Drehstromgenerator verbundenen Elektroden geleitet werden. In manchen Ausführungsformen kann das abgeänderte Kühlmittel mit dem Rest des Kühlmittels kombiniert werden. In anderen Ausführungsformen kann eine sekundäre Kühlmittelleitung für die Übertragung zu den Bauteilen enthalten sein, die das abgeänderte Kühlmittel verwenden können. Zum Beispiel kann Sauerstoff in dem abgewandelten Kühlmittel zu dem Lufteinlass geschickt werden und Wasserstoff in dem abgeänderten Kühlmittel kann zu den Kraftstoffleitungen geschickt werden. Die Konzentrationsänderung kann die Verbrennung in dem Motor abändern, um Emissionen zu verbessern oder den Wirkungsgrad und die Leistung des Motors zu steigern.
Es versteht sich, dass vorstehend beschriebenes System und Verfahren bei ortsfesten Motoren verwendet werden kann.
Zu beachten ist, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemauslegungen verwendet werden können. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer Reihe von Verarbeitungsstrategien darstellen, beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Daher können verschiedene gezeigte Schritte oder Funktionen in der gezeigten Abfolge oder parallel ausgeführt oder in manchen Fällen ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungen zu verwirklichen, wird aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Ein oder mehrere der gezeigten Schritte oder Funktionen können abhängig von der jeweils eingesetzten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Schritte einen in ein maschinenlesbares Speichermedium in dem Steuergerät einzuprogrammierenden Code graphisch darstellen.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht einschränkend zu betrachten sind, da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht nahe liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Ansprüche zeigen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder dessen Entsprechung beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein oder mehrere solche Elemente einbezogen werden, wobei zwei oder mehrere solche Elemente weder gefordert noch ausgeschlossen werden. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, seien sie nun vom Schutzbereich her breiter, enger, gleich oder anders gefasst als die ursprünglichen Ansprüche, werden ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe für einen Fahrzeugmotor mit: einem an einer ersten Antriebswelle angebrachten Drehstromgeneratorrotor und einem an einer zweiten Antriebswelle angebrachten Wasserpumpenlaufrad, wobei das Wasserpumpenlaufrad zum Bewirken eines Pumpens von Kühlmittel als Reaktion auf eine Drehung der zweiten Antriebswelle ausgelegt ist und wobei die erste und zweite Antriebswelle wirkverbunden sind, so dass eine Drehung der ersten Antriebswelle Drehung auf die zweite Antriebswelle überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserpumpe im Wesentlichen zwischen einem Ende eines Drehstromgeneratorstators und einer Leistungselektronik in dem Drehstromgenerator angeordnet ist.
Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehstromgenerator und die Wasserpumpe zumindest teilweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wobei ein Abschnitt in dem Gehäuse eine Dichtung zum Trennen der Wasserpumpe von dem Drehstromgenerator und zum Verhindern von Austreten von Kühlmittel aus der Wasserpumpe umfasst.
Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Antriebswelle koaxial sind.
Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Antriebswelle um verschiedene Drehachsen drehen.
Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Antriebswelle durch ein Verbindungsstück wirkverbunden sind.
Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück Zahnräder, Riemenscheiben oder ein Stufengetriebe umfasst, wobei das Verbindungsstück die Änderung der Drehzahl der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle ermöglicht.
Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Antriebswelle durch eine Magnetkupplung, eine magnetorheologische Kupplung, eine Visco- Kupplung oder eine elektrische Kupplung, die ein Einrücken und Ausrücken der ersten und der zweiten Antriebswelle ermöglichen, wirkverbunden sind.
Drehstromgenerator mit integrierter Wasserpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Wasserpumpen mit dem Drehstromgenerator integriert sind.
Verfahren zum Steuern von Drehstromgeneratortemperatur und Motortemperatur für ein Fahrzeug, welches umfasst: Drehen einer ersten Antriebswelle zum Erzeugen elektrischen Stroms während eines Betriebs eines Motors; Drehen einer zweiten Antriebswelle zum Bewirken von Pumpen von Kühlmittel zum Kühlen mindestens eines Teils des Drehstromgenerators nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und des Motors, wobei die erste und die zweite Antriebswelle wirkverbunden sind, so dass die Drehung der ersten Antriebswelle eine Drehung auf die zweite Antriebswelle überträgt; und selektives Leiten von Kühlmittel durch mehrere verschiedene Fluidwege als Reaktion auf eine Motorbetriebsbedingung.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorbetriebsbedingung eine Motorbetriebstemperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel durch einen ersten Fluidweg geleitet wird, der den Drehstromgenerator und den Motor umfasst, wenn die Motortemperatur unter einer ersten vorbestimmten Temperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel durch einen zweiten Fluidweg geleitet wird, der den Drehstromgenerator, den Motor und einen Heizungswärmetauscher umfasst, wenn die Motortemperatur über der ersten vorbestimmten Temperatur und unter einen zweiten vorbestimmten Temperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel durch einen dritten Fluidweg geleitet wird, der die Wasserpumpe, den Motor, den Heizungswärmetauscher und einen Kühler umfasst, wenn die Motortemperatur über der zweiten vorbestimmten Temperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin das Halten eines Ladezustands einer Batterie in dem Fahrzeug unter 100% Kapazität umfasst, wenn die Temperatur unter einem ersten vorbestimmten Wert liegt, wobei der Drehstromgenerator die Batterie während des Motorbetriebs lädt.