DE102010008021A1

DE102010008021A1 - Ölkühlsystem eines Hybridfahrzeugs

Info

Publication number: DE102010008021A1
Application number: DE201010008021
Authority: DE
Inventors: Jonas 71640 Hohenstein
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2011-08-11

Abstract

Ölkühlsystem eines Hybridfahrzeugs, nämlich zur Kühlung eines elektrischen Energiespeichers (10) und eines dem Energiespeicher (10) zugeordneten Umrichters (11) eines Hybridantriebs, mit mehreren, insbesondere zwei, Öl-Luft-Wärmetauschern (12, 13) und mit mindestens einer Ölpumpe (14), wobei die Ölpumpe (14) Öl unter Ausbildung eines geschlossenen Ölkreislaufs durch die Öl-Luft-Wärmetauscher (12, 13), durch den zu kühlenden elektrischen Energiespeicher (10) und durch den zu kühlenden Umrichter (11) fördert, und wobei die Öl-Luft-Wärmetauscher (12, 13) derart verbaut sind, dass dieselben hinter Lufteinlässen (15) positioniert sind, die an einer seitlichen Karosseriestruktur des Hybridfahrzeugs hinten einer Fahrertür und Beifahrertür ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ölkühlsystem eines Hybridfahrzeugs, nämlich zur Kühlung eines elektrischen Energiespeichers und eines dem elektrischen Energiespeicher zugeordneten Umrichters eines Hybridantriebs.
Aus der Praxis sind bereits Kraftfahrzeuge mit einem Hybridantrieb bekannt. Ein Hybridantrieb verfügt neben einem Verbrennungsmotor über mindestens eine elektrische Maschine, die generatorisch oder motorisch betrieben werden kann. Mit der oder jeder elektrischen Maschine wirkt ein elektrischer Energiespeicher zusammen, der dann, wenn die oder jede elektrische Maschine motorisch betrieben wird, stärker entladen wird, und dann, wenn die oder jede elektrische Maschine generatorisch betrieben wird, stärker aufgeladen wird. Dem elektrischen Energiespeicher eines Hybridfahrzeugs ist ein Umrichter zugeordnet, um insbesondere das Laden bzw. Entladen des elektrischen Energiespeichers abhängig vom motorischen Betrieb oder generatorischen Betrieb der oder jeder elektrischen Maschine des Hybridantriebs zu steuern bzw. zu regeln.
Bei einem Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb müssen demzufolge nicht nur der Verbrennungsmotor sowie ein Getriebe gekühlt werden, sondern vielmehr auch hybridseitige Baugruppen, so der elektrische Energiespeicher sowie der Umrichter des Hybridantriebs des Kraftfahrzeugs. Dann, wenn es sich beim Hybridfahrzeug um zum Beispiel einen Sportwagen mit kompakten Abmessungen handelt, bereitet die Ausführung und Integration eines Kühlsystems zur Kühlung des elektrischen Energiespeichers sowie des dem Energiespeicher zugeordneten Umrichters Schwierigkeiten.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde ein neuartiges Ölkühlsystem eines Hybridfahrzeugs zu schaffen. Dieses Problem wird durch ein Ölkühlsystem gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Ölkühlsystem weist mehrere Öl-Luft-Wärmetauscher und mindestens eine Ölpumpe auf, wobei die Ölpumpe Öl unter Ausbildung eines geschlossenen Ölkreislaufs durch die Öl-Luft-Wärmetauscher, durch den zu kühlenden elektrischen Energiespeicher und durch den zu kühlenden Umrichter fördert, und wobei die Öl-Luft-Wärmetauscher derart verbaut sind, dass dieselben hinter Lufteinlässen positioniert sind, die an einer seitlichen Karosseriestruktur des Hybridfahrzeugs hinten einer Fahrertür und Beifahrertür ausgebildet sind.
Die hier vorliegende Erfindung schlägt ein Ölkühlsystem vor, mithilfe dessen der elektrische Energiespeicher sowie der dem Energiespeicher zugeordnete Umrichter effektiv gekühlt werden können, wobei das erfindungsgemäße Ölkühlsystem dadurch, dass die Öl-Luft-Wärmetauscher hinter Lufteinlässen, die an einer seitlichen Karosseriestruktur hinter einer Fahrertür und Beifahrertür ausgebildet sind, positioniert sind, optimal in ein Kraftfahrzeug mit beengtem Bauraum integriert ist.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Öl-Luft-Wärmetauscher hinter den Lufteinlässen derart stehend verbaut, dass die Zuläufe der Öl-Luft-Wärmetauscher in einem oberen Abschnitt derselben und die Abläufe der Öl-Luft-Wärmetauscher in einem unteren Abschnitt derselben oder dass die Abläufe der Öl-Luft-Wärmetauscher in einem oberen Abschnitt derselben und die Zuläufe der Öl-Luft-Wärmetauscher in einem unteren Abschnitt derselben ausgebildet sind. Durch das stehende Verbauen der Öl-Luft-Wärmetauscher hinter den Lufteinlässen der seitlichen Karosseriestruktur ist eine optimale Anströmung derselben mit Luft möglich.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Ölkühlsystems;
2 eine Detailskizze des erfindungsgemäßen Ölkühlsystems zusammen mit einer Karosseriestruktur zur Verdeutlichung der Verbauposition von Öl-Luft-Wärmetauschern des Ölkühlsystems.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Ölkühlsystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb, also eines Hybridfahrzeugs. Der Hybridantrieb eines solchen Kraftfahrzeugs wird von einem Verbrennungsmotor und mindestens einer elektrischen Maschine gebildet, wobei mit der oder jeder elektrischen Maschine ein elektrischer Energiespeicher zusammenwirkt, dem ein Umrichter zugeordnet ist. Die hier vorliegende Erfindung betrifft nun ein Ölkühlsystem zur Kühlung des elektrischen Energiespeichers und des dem Energiespeicher zugeordneten Umrichters.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Ölkühlsystems zur Kühlung eines elektrischen Energiespeichers 10 sowie eines dem Energiespeicher 10 zugeordneten Umrichters 11 eines Hybridfahrzeugs. Das Ölkühlsystem der 1 verfügt über mehrere, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel über zwei, Öl-Luft-Wärmetauscher 12 und 13 sowie eine Ölpumpe 14, wobei die Ölpumpe 14 Öl unter Ausbildung eines geschlossenen Ölkreislaufs einerseits durch die Öl-Luft-Wärmetauscher 12, 13 und andererseits durch den zu kühlenden, elektrischen Energiespeicher 10 sowie durch den zu kühlenden Umrichter 11 fördert.
2 verdeutlicht die Verbausituation bzw. Einbausituation des erfindungsgemäßen Ölkühlsystems in einem Kraftfahrzeug, wobei in 2 in gestrichelter Linienführung ein Ausschnitt aus eine Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs gezeigt ist. So kann 2 entnommen werden, dass die Öl-Luft-Wärmetauscher 12, 13 derart in einem Kraftfahrzeug verbaut sind, dass jeder Öl-Luft-Wärmetauscher 12 bzw. 13 hinter einem Lufteinlass 15 positioniert ist, der an einer seitlichen Karosseriestruktur hinter eine Fahrertür 16 bzw. einer nicht gezeigten Beifahrertür der seitlichen Karosseriestruktur ausgebildet ist.
Durch die Positionierung der Öl-Luft-Wärmetauscher 12, 13 des erfindungsgemäßen Ölkühlsystems hinter Lufteinlässen 15 im Bereich der Seitenstrukturen des Kraftfahrzeugs lässt sich eine optimale Integration der Öl-Luft-Wärmetauscher 12 und 13 ins Kraftfahrzeug sowie eine optimale Luftanströmung derselben gewährleisten. Darüber hinaus kann eine Verrohrungsaufwand zwischen den Öl-Luft-Wärmetauchern 12, 13 und den zu kühlenden Baugruppen, nämlich dem elektrischen Energiespeicher 10 und dem Umrichter 11, minimal gehalten werden.
Wie dem Blockschaltbild der 1 entnommen werden kann, fördert die Ölpumpe 14 das Öl derart durch die Öl-Luft-Wärmetauscher 12, 13, den zu kühlenden, elektrischen Energiespeicher 10 und den zu kühlenden Umrichter 11, dass die Ölpumpe 14 zunächst das Öl dem Energiespeicher 10 sowie dem Umrichter 11 zuführt, anschließend ausgehend vom Energiespeicher 10 und Umrichter 11 Zuläufen 17 der Öl-Luft-Wärmetauscher 12, 13 zuführt und darauffolgend das Öl ausgehend von Abläufen 18 der Öl-Luft-Wärmetauscher 12 bzw. 13 zurück in Richtung auf den zu kühlenden, elektrischen Energiespeicher 10 sowie den zu kühlenden Umrichter 11 fördert.
Gemäß 1 ist in Strömungsrichtung des Öls gesehen stromabwärts der Ölpumpe 14 und stromaufwärts des Energiespeichers 10 sowie stromaufwärts des Umrichters 11 eine Leitungsverzweigung 19 ausgebildet. Im Bereich der Leitungsverzweigung 19 wird von der Ölpumpe 14 ein in Richtung auf den Energiespeicher 10 sowie den Umrichter 11 geförderter Ölstrom 20 in Ölteilströme aufgeteilt, nämlich in einen zum elektrischen Energiespeicher 10 geführten Ölteilstrom 21 sowie in einen zum Umrichter 11 geführten Ölteilstrom 22.
Der Ölteilstrom 22, der ausgehend von der Leitungsverzweigung 19 dem Umrichter 11 zugeführt wird, gelangt anschließend in den Bereich des Öl-Luft-Wärmetauschers 13, wohingegen der den elektrischen Energiespeicher 10 durchströmende Ölteilstrom 21 im Anschluss an das Durchströmen des Energiespeichers 10 in den Bereich des Öl-Luft-Wärmetauschers 12 gelangt.
Stromabwärts der beiden Öl-Luft-Wärmetauscher 12 und 13 werden die beiden Ölteilströme 21 und 22 im Bereich einer Leitungsvereinigung 23 zusammengeführt bzw. vereinigt.
Wie dem Blockschaltbild der 1 entnommen werden kann, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der über den elektrischen Energiespeicher 10 geführte Ölteilstrom 21 in mehrere Unterteilströme aufgeteilt, um eine optimale Kühlung des elektrischen Energiespeichers 10 in all seinen Bereichen zu ermöglichen. So tritt gemäß 1 der Ölteilstrom 21 in Form von zwei Unterteilströmen in den Energiespeicher 10 ein und in Form von drei Unterteilströmen aus demselben aus, die jedoch stromabwärts des elektrischen Energiespeichers 10 im Bereich einer Leitungsvereinigung 24 wieder zum Ölteilstrom 21 vereinigt werden.
Das Ölkühlsystem der 1 verfügt weiterhin über einen Ausgleichsbehälter 25 für Öl, um eine temperaturabhängige Volumenänderung des Öls auszugleichen.
Wie bereits ausgeführt, wird der die Ölpumpe 14 verlassende Ölstrom 20 im Bereich der Leitungsverzweigung 19 in Ölteilströme 21 und 22 aufgeteilt, nämlich in den über den elektrischen Energiespeicher 10 geführten Ölteilstrom 21 und in den über den Umrichter 11 geführten Ölteilstrom 22.
Vorzugsweise ist stromabwärts der Leitungsverzweigung 19 einer zum Energiespeicher 10 führenden Leitung oder einer zum Umrichter 11 führenden Leitung eine einstellbare Drossel 26 zugeordnet, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel die einstellbare Drossel 26 der zum Umrichter 11 führenden Leitung zugeordnet ist, über die der Ölteilstrom 22 geführt wird. Abhängig von einer Öltemperatur und/oder abhängig von einer Temperatur des Energiespeichers 10 und/oder abhängig von einer Temperatur des Umrichters 11 kann dann die Öffnungsstellung der Drossel 26 angepasst werden, um die Aufteilung des Ölstroms 20 in die Ölteilströme 21 und 22 zu beeinflussen und so eine bedarfsgerechte Kühlung von Energiespeicher 10 und Umrichter 11 zu gewährleisten.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Öl-Luft-Wärmetauscher 12 und 13 hinter den Lufteinlässen 15 derart stehend verbaut, dass die Zuläufe 17 der Öl-Luft-Wärmetauscher 12, 13 in einem unteren Abschnitt derselben und die Abläufe 18 der Öl-Luft-Wärmetaucher 12, 13 in einem oberen Abschnitt derselben ausgebildet sind.
Im Unterschied zum gezeigten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Strömungsrichtung des Öls umzukehren. In diesem Fall kann die Ölpumpe 14 das Öl derart durch das Ölkühlsystem fördern, dass die Ölpumpe 14 das Öl zunächst Zuläufen der Öl-Luft-Wärmetauscher zuführt, anschließend ausgehend von Abläufen derselben in Richtung auf den zu kühlenden Energiespeicher und den zu kühlenden Umrichter und darauffolgend ausgehend vom Energiespeicher und dem Umrichter zurück in Richtung auf die Zuläufe der Öl-Luft-Wärmetauscher fördert. Ebenso ist es im Unterschied zum gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 und 2 möglich, dass die Öl-Luft-Wärmetauscher 12, 13 hinter den Lufteinlässen 15 der seitlichen Karosseriestrukturen derart stehend verbaut sind, dass die Zuläufe der Öl-Luft-Wärmetauscher in einem oberen Abschnitt derselben und die Abläufe der Öl-Luft-Wärmetauscher in einem unteren Abschnitt derselben ausgebildet sind.
Wie dem Blockschaltbild der 1 entnommen werden kann, umfasst das Ölkühlsystem einen Temperatursensor 27, der gemäß dem Blockschaltbild der 1 im Bereich der Leitungsverzweigung 19 positioniert ist und mit dem die Öltemperatur im Bereich der Leitungsverzweigung 19 gemessen werden kann. Abhängig von dem vom Temperatursensor 27 bereitgestellten Messwert kann die Fördermenge der Ölpumpe 14 geregelt werden.
Neben dem Temperatursensor 27 umfasst das Ölkühlsystem der 1 weiterhin einen Drucksensor 28. Der Drucksensor 28 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel im Bereich der Leitungsvereinigung 24 positioniert und wirkt demnach mit dem über den elektrischen Energiespeicher 10 geführten Ölteilstrom 21 zusammen, um dessen Druck zu bestimmen. Abhängig von dem vom Drucksensor 28 bereitgestellten Messwert kann auf die Dichtheit oder Undichtheit des gesamten Ölkühlsystems geschlossen werden.

Claims

Ölkühlsystem eines Hybridfahrzeugs, nämlich zur Kühlung eines elektrischen Energiespeichers (10) und eines dem Energiespeicher (10) zugeordneten Umrichters (11) eines Hybridantriebs, mit mehreren, insbesondere zwei, Öl-Luft-Wärmetauschern (12, 13) und mit mindestens einer Ölpumpe (14), wobei die Ölpumpe (14) Öl unter Ausbildung eines geschlossenen Ölkreislaufs durch die Öl-Luft-Wärmetauscher (12, 13), durch den zu kühlenden elektrischen Energiespeicher (10) und durch den zu kühlenden Umrichter (11) fördert, und wobei die Öl-Luft-Wärmetauscher (12, 13) derart verbaut sind, dass dieselben hinter Lufteinlässen (15) positioniert sind, die an einer seitlichen Karosseriestruktur des Hybridfahrzeugs hinten einer Fahrertür und Beifahrertür ausgebildet sind.
Ölkühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (14) das Öl derart durch die Öl-Luft-Wärmetauscher (12, 13), den zu kühlenden elektrischen Energiespeicher (10) und den zu kühlenden Umrichter (11) fördert, dass die Ölpumpe (14) das Öl zunächst Zuläufen der Öl-Luft-Wärmetauscher (12, 13) zuführt, anschließend ausgehend von Abläufen der Öl-Luft-Wärmetauscher (12, 13) in Richtung auf den Energiespeicher (10) und den Umrichter (11) und darauffolgend ausgehend von dem Energiespeicher (10) und dem Umrichter (11) zurück in Richtung auf die Zuläufe der Öl-Luft-Wärmetauscher (12, 13) fördert.
Ölkühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (14) das Öl derart durch die Öl-Luft-Wärmetauscher (12, 13), den zu kühlenden elektrischen Energiespeicher (10) und den zu kühlenden Umrichter (11) fördert, dass die Ölpumpe (14) das Öl zunächst dem Energiespeicher (10) und dem Umrichter (11) zuführt, anschließend ausgehend von dem Energiespeicher (10) und dem Umrichter (11) Zuläufen (17) der Öl-Luft-Wärmetauscher (12, 13) und darauffolgend ausgehend von Abläufen (18) der Öl-Luft-Wärmetauscher (12, 23) zurück in Richtung auf den zu kühlenden elektrischen Energiespeicher (10) und den zu kühlenden Umrichter (11) fördert.
Ölkühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Öls gesehen stromabwärts der Ölpumpe (14) und stromaufwärts des Energiespeichers (10) sowie des Umrichters (11) eine Leitungsverzweigung (19) ausgebildet ist, um einen Ölteilstrom dem Umrichter (11) und einen Ölteilstrom dem Energiespeicher (10) zuzuführen, wobei der den Umrichter (11) durchströmende Ölteilstrom (22) dem Zulauf eines ersten Öl-Luft-Wärmetauschers (13) und der den Energiespeicher (10) durchströmende Ölteilstrom (21) dem Zulauf eines zweiten Öl-Luft-Wärmetauschers (12) zuführbar ist, die sich stromabwärts der Öl-Luft-Wärmetauschers (12, 13) und stromaufwärts der Ölpumpe (14) an einer Leitungsvereinigung (23) vereinigen.
Ölkühlsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Leitungsverzweigung (19) einer zum Energiespeicher (10) führenden Leitung oder einer zum Umrichter (11) führenden Leitung eine einstellbare Drossel (26) zugeordnet ist, wobei die Drossel (26) temperaturabhängig verstellbar sind, nämlich abhängig von einer Öltemperatur und/oder abhängig von einer Temperatur des Energiespeichers und/oder abhängig von einer Temperatur des Umrichters.
Ölkühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öl-Luft-Wärmetauscher (12, 13) hinter den Lufteinlässen (15) stehend verbaut sind, nämlich derart, dass Zuläufe (17) der Öl-Luft-Wärmetauscher in einem unteren Abschnitt derselben und Abläufe (18) der Öl-Luft-Wärmetauscher in einem oberen Abschnitt derselbe ausgebildet sind.
Ölkühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öl-Luft-Wärmetauscher (12, 13) hinter den Lufteinlässen (15) stehend verbaut sind, nämlich derart, dass die Zuläufe (17) der Öl-Luft-Wärmetauscher in einem oberen Abschnitt derselben und die Abläufe (18) der Öl-Luft-Wärmetauscher in einem unteren Abschnitt derselbe ausgebildet sind.
Ölkühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe mindestens einen Temperatursensor (27) umfasst, um die Temperatur des Öls zu messen und abhängig hiervon die Fördermenge der Ölpumpe (14) zu regeln.
Ölkühlsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (27) im Bereich der Leitungsverzweigung (19) positioniert ist.
Ölkühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe mindestens einen Drucksensor (28) umfasst, um den Druck des Öls zu messen und abhängig hiervon auf eine Dichtheit oder Undichtheit des geschlossenen Ölkreislaufs zu schließen.