DE102013015207A1

DE102013015207A1 - Kühlsystem für ein Hybridfahrzeug aufweisend zumindest eine elektrische Antriebsmaschine und zumindest eine Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zu dessen Regelung

Info

Publication number: DE102013015207A1
Application number: DE201310015207
Authority: DE
Inventors: Jan Erik Körner; Walter Schmieder
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2015-03-19
Anticipated expiration: 2033-09-14
Also published as: DE102013015207B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Hybridfahrzeug sowie ein Verfahren zur Regelung eines derartigen Kühlsystems. Um einen Zielkonflikt zwischen der Einrichtung einer für das Getriebe und die E-Maschine optimalen Temperatur zu lösen, wird ein Verfahren zur Regelung eines für einen Hybridfahrzeug-Antrieb verwendeten Kühlsystems (1) vorgeschlagen, bei dem ein Ölkreis (11) zur Regulierung der Wärme in einem Getriebe (10) mit einer E-Maschine (3) verwendet wird, der Wärme über einen Wärmetauscher (14) in einen Wasserkühlkreis (5) überträgt, über diesen Wasserkühlkreis (5) auch die Wärme einer Verbrennungskraftmaschine (2) geregelt und unter Verwendung eines Hauptwasserkühlers (6) an die Umgebung abgegeben wird, wobei durch die Regelung zwischen mindestens zwei Betriebszuständen des Antriebs unterschieden wird, nämlich dem Betriebszustand (I) mit Antrieb durch die Verbrennungskraftmaschine (2) einerseits und dem Betriebszustand (II) mit Antrieb durch die E-Maschine (3) andererseits, wobei jedem dieser Betriebszustände (I, II) eine jeweilige Solltemperatur für die Ölkreis (11) und/oder den Wasser- bzw. Hauptkühlkreis (5) vorgegeben und eingeregelt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Hybridfahrzeug, das zumindest eine elektrische Antriebsmaschine und zumindest eine Verbrennungskraftmaschine aufweist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Regelung eines derartigen Kühlsystems.
Aus der EP0966627B1 ist eine getriebeintegrierte Elektromaschine für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen sowie deren Steuerung bekannt. Diese Schrift offenbart ein Antriebsaggregat, bei dem eine Elektromaschine in einem Schaltgetriebe eines Fahrzeuges integriert angeordnet ist und wahlweise als Startermotor für die Brennkraftmaschine oder als Generator zur Versorgung eines Bordnetzes einsetzbar ist. Hinsichtlich der Kühlung dieser elektrischen Maschine wird angegeben, dass die Flüssigkeitskühlung der elektrischen Maschine durch einen Anschluss an den Wasserkühlkreislauf der Brennkraftmaschine sichergestellt wird. Alternativ ist eine Luftkühlung mittels eines extern angebrachten Kühlgebläses erwähnt.
Aus der WO2012/092402 A2 ist ein Kühlsystem für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs bekannt. Das Kühlsystem ist als ein einziger Umlaufkühlkreislauf ausgebildet der zur Kühlung der Verbrennungskraftmaschine dient. Für die Umwälzung der Kühlflüssigkeit sorgen eine elektrische und eine mechanisch betriebene Pumpe. Elektrische Komponenten des Hybridantriebes, beispielsweise ein Elektromotor, ein Umrichter oder eine Kupplung, können wahlweise mittels Ventilen in den Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine eingegliedert oder ausgekoppelt werden.
Die DE 10 2010 004 903 A1 offenbart ein Kühlsystem, bei dem die Verbrennungskraftmaschine einem primären bzw. Hauptkühlkreislauf zugeordnet ist. Hybridkomponenten, beispielsweise der Elektromotor oder ein Umrichter, sind einem sekundären Antrieb zugeordnet, wobei für den sekundären Antrieb ein separater Kühlkreislauf vorgesehen ist, der unabhängig vom Hauptkühlkreislauf ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kühlsystem für ein Hybridfahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine, Getriebe und Elektromaschine zu schaffen, bei der ein nachfolgend beschriebener Zielkonflikt zwischen gegenläufigen Wirkungsgradcharakteristiken in Abhängigkeit der Betriebstemperatur der Elektromaschine und des Getriebes besteht. Des Weiteren soll das Kühlsystem einfach aufgebaut und mit geringem Aufwand sicher zu betreiben sein. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, einzelne Antriebskomponenten, beispielsweise ein Getriebe und/oder einen Elektromotor bzw. eine E-Maschine bedarfsgerecht je nach ihrer Beanspruchung so zu kühlen, dass dem Fahrer möglichst die maximale elektrische Leistung der Elektromaschine und/oder maximalen Wirkungsgrad des Getriebes und somit maximale Dynamik zu Verfügung steht.
Der erfindungsgemäß zu lösende Zielkonflikt besteht darin, dass die E-Maschine tendenziell einen höheren Wirkungsgrad besitzt, je niedriger ihre Betriebstemperatur ist. Ein mechanisches Getriebe hingegen, beispielsweise ein Automatikgetriebe oder ein Zahnradgetriebe, hat eine Charakteristik, bei der es mit sinkender Betriebstemperatur einen sinkenden Wirkungsgrad aufweist. Das liegt daran, dass aufgrund eines bei niedrigerer Temperatur zähflüssigeren Öls im Getriebe höhere Reibungsverluste auftreten. Umgekehrt verringert sich der Wirkungsgrad der E-Maschine mit steigender Temperatur. Insbesondere kann es zum sogenannten Derating bzw. einer Leistungsbegrenzung der E-Maschine bei übermäßig hoher Temperatur wegen der Gefahr ihrer Überhitzung kommen. Bei höherer Betriebstemperatur, das heißt bei dünnflüssigerem Getriebeöl, besitzt aber das mechanische Getriebe einen tendenziell höheren Wirkungsgrad aufgrund geringerer Reibungsverluste.
Insbesondere für den Fall, dass die E-Maschine im Getriebe integriert angeordnet ist und gemeinsam mit dem Getriebeöl, beispielsweise das ATF abgekürzt sog. Automatic transmission fluid, gekühlt wird, ist dieser Zielkonflikt der unterschiedlichen Wirkungsgradcharakteristiken offensichtlich.
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Kühlsystem umfasst einen ersten und einen zweiten Kühlkreislauf. In dem ersten Kühlkreislauf sind als zu kühlende Komponenten zumindest die E-Maschine und das Getriebe vorgesehen. Weiterhin ist darin eine Umwälzpumpe vorgesehen, welche die zu kühlenden Komponente mit Getriebeöl, beispielsweise ATF, kühlt. In diesem ersten Kühlkreislauf ist ein ferner so genannter ATF-Kühler in Form eines flüssig-flüssig-Wärmetauschers eingesetzt. Der ATF-Kühler besitzt eine Ölseite, die an den ersten Kühlkreislauf angeordnet ist. Des Weiteren besitzt der ATF-Kühler eine Wasserseite, die in an den zweiten Kühlkreislauf angeordnet ist, der den Hauptkühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine bildet. Über den ATF-Wärmetauscher wird Wärme der E-Maschine und/oder des Getriebes an den Wasserkreislauf der Verbrennungskraftmaschine bzw. kurz VKM übertragen, ohne dass diese beiden Kühlkreisläufe direkt miteinander verbunden sind. Der Wasserseite des ATF-Kühlers sind eine elektrische Pumpe sowie eine mit der VKM mechanisch gekoppelte Pumpe zugeordnet. Zur Einstellung einer mittleren Zieltemperatur im ersten Kühlkreis ist ein Schlauchthermostat im zweiten Kühlkreis vorgesehen. Zu dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik wird auf 2 der beigefügten Zeichnung verwiesen.
Bei einem derartigen Zweikreis-Kühlsystem orientiert sich die für den ersten Kühlkreislauf – bzw. den die E-Maschine und das Getriebe enthaltenden Kühlkreislauf – zur Verfügung stehende Kühlleistung nach einer mittleren Zieltemperatur, die mittels eines Schlauchthermostats eingestellt wird. Diese Zieltemperatur stellt somit einen Kompromiss zwischen der für das Getriebe einerseits und der für die Elektromaschine andererseits optimalen Betriebstemperatur dar. Aufgrund des nachfolgend beschriebenen Zielkonfliktes sind somit nicht immer optimale Wirkungsgrade des Getriebes und der E-Maschine zugleich erreichbar. Beispielsweise ist bei einem Betrieb des Fahrzeugs im hundertprozentigen Verbrennungskraftmaschinen-Betrieb die Temperatur des Getriebes nicht optimal hoch, so dass unerwünschte Wirkungsgradverluste im mechanischen Getriebe auftreten. Im Fahrbetrieb, der zu 100 % auf der Basis des elektrischen Antriebs geschieht, ist bei der vorgegebenen Zieltemperatur die Leistungsfähigkeit der E-Maschine zu stark eingeschränkt, da für diesen Betrieb die Zieltemperatur, die für das Thermostat vorgegeben ist, oftmals zu hoch ist und die Elektromaschine aufgrund des hohen Temperaturniveaus schnell ihrer von diesem Temperaturniveau abhängige maximal zulässige Verlustleistung erreicht bzw. in das sog. Derating gerät.
Ein weiterer Nachteil ist, dass die Abwärme der E-Maschine und des Getriebes gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten Ansätzen über den Öl-Kreis auf das Kühlwasser der Brennkraftmaschine übertragen wird. Das Kühlwasser strömt im Rücklauf durch den Verbrennungsmotor und erwärmt/kühlt diesen ggf. inhomogen. Da diese inhomogene Erwärmung anhand eines im Motor verbauten Temperatursensors nicht vollständig erfasst werden kann, kann es unter Umständen zu einer falsch gewählten Start- und/oder Einspritzstrategie führen.
Diese Aufgabe der Auflösung des vorstehend beschriebenen Zielkonflikts zwischen der Einrichtung einer für das Getriebe und die E-Maschine optimalen Temperatur wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass für ein vorstehend beschriebenes Hybridfahrzeug zwischen mindestens zwei Betriebszuständen unterschieden wird, nämlich Antrieb durch die VKM einerseits und Antrieb durch die E-Maschine andererseits. Jedem dieser Betriebszustände wird eine jeweilige Solltemperatur für die Ölkreis und/oder den Hauptkühlkreis vorgegeben und eingeregelt. Bei Antrieb durch die VKM ist eine Zieltemperatur des Ölkreislaufes entsprechend einer optimalen Getriebeleistung einzuhalten. Bei Antrieb durch die E-Maschine sind optimale Bedingungen für einen Abtransport deren Verlustwärme zu schaffen, wobei eine eventuell zu niedrige Öl-Temperatur für das Getriebe hinzunehmen ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Demnach ist ein dritter Betriebszustand vorteilhafter Weise dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die VKM als auch die E-Maschine zum Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt sind, insbesondere zur temporären Erhöhung des Systemleistung, wie z. B. beim Anfahren oder Überholen oder einer sonstigen Form der Betriebspunktverschiebung. Hier wird als Zieltemperatur im Ölkreis der bisherige Kompromiss-Temperaturwert eingeregelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Temperaturvorgaben des Betriebszustandes „Antrieb durch die E-Maschine” vorteilhafter Weise auch in dem Fall eingesetzt, dass bei Antrieb durch die VKM über die generatorisch betriebene E-Maschine Board-Batterien des Hybridfahrzeugs geladen werden. In diesem Fall wird dann sichergestellt, dass die in diesem Betriebsfall die auftretenden Verluste der zu minimieren, um den Wirkungsgrad beim Laden der Board-Batterien möglichst hoch zu halten.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine E-Pumpe in einem Wasserkühlkreis auf Basis eines Temperaturwertes geregelt, der im Getriebe und/oder in der E-Maschine im Ölkreis ermittelt wird. Diese Temperaturvorgabe ist genauer als eine nachfolgend unter Bezugnahme auf einen bekannten Zweikreis-Kühler noch beschriebene Regelung. Zudem vereinfacht sie den Aufbau und reduziert die Anzahl der im Wasserkühlkreis enthaltenen Bauteile.
Eine weitere Vereinfachung des Verfahrens sowie des Aufbaus wird dadurch bewirkt, dass im Ölkreis statt einzelner Baugruppen für Getriebe und E-Maschine eine getriebeintegrierte E-Maschine verwendet wird.
Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Kühlsystem zum Umsetzung eines vorstehend angegebenen Verfahrens besonders dadurch aus, dass in einem Steuergerät eine Regelfunktion für das Kühlsystem unter Verarbeitung einer jeweiligen Temperatur des Ölkreises und eines jeweiligen Betriebszustandes des Hybridfahrzeugs realisiert ist. Dabei ist das Steuergerät zur Übergabe eines Steuersignals mit einer regelten e-Pumpe im Wasser-Kühlkreis verbunden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die elektrische Pumpe des Wasserkühlkreises als geregelte Pumpe ausgeführt. Zudem ist sie zur Regulierung der Wärme im Ölkreis dadurch besonders ausgebildet, dass die elektrische Pumpe mit dem Steuergerät verbunden ist.
Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Vergleich zu einem bekannten Kühlsystem anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
1: eine Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiel der Erfindung und
2: ein Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekanntes Kühlsystems analog der Darstellung von 1.
Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden für gleiche Elemente stets die _ gleichen Bezugszeichen verwendet.
Das Blockschaltbild von 2 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Kühlsystem 1, das ursprünglich für ein durch eine Verbrennungskraftmaschine 2 angetriebenes Fahrzeug ausgelegt worden ist. Dieses Fahrzeug ist nun durch Zufügung einer E-Maschine 3 zu einem sogenannten Plug-In-Hybrid erweitert worden. Da hierbei jedoch die grundsätzliche Struktur des Kühl-Systems beibehalten worden ist, wird diese Struktur nachfolgend ausgehend von einer Kühlung eines mir die Verbrennungskraftmaschine 2 aufweisenden Fahrzeugantriebs her beschrieben werden:
Die Verbrennungskraftmaschine 2 liegt zusammen mit einer mit dieser mechanisch gekoppelten Pumpe 4 in einem Wasserkühlkreis 5, der über einen Hauptwasserkühler 6 überschüssige Wärmeenergie an die Umgebung abgibt. In dem Wasserkühlkreis 5 wird ein Bypass 7 über ein Thermostat 8 derart gesteuert, dass in dem Fall, dass die Verbrennungskraftmaschine 2 noch zu kalt ist oder aus sonstigen Gründen keine Kühlung der Verbrennungskraftmaschine 2 notwendig ist, der durch die Wasserkreispumpe 4 angetriebene Wasserkühlkreis 5 durch das Thermostat 8 über den Bypass 7 derart geschlossen wird, dass der Hauptwasserkühler 6 quasi kurzgeschlossen ist und keine Wärme an die Umgebung abgeführt wird. Dieser Fall ist durch den kleinen gepunkteten Kreis in 2 angedeutet. Muss die Verbrennungskraftmaschine 2 hingegen gekühlt werden, so schließt das Thermostat 8 den Bypass 7, und es ergibt sich ein Kreislauf mit einer Wärmeabfuhr über den Hauptwasserkühler 6, wie des durch den größeren gestrichelten Kreis in 2 dargestellt ist.
Zur Kühlung eines Getriebes 10 wird in diesem Ausführungsbeispiel unter Einsatz eines automatisch betätigten Fahrzeuggetriebes 10 in einem Ölkühlkreislauf ein als automatic transmission fluid, kurz ATF, genanntes Spezialgetriebeöl verwendet, welche so zur Steuerung hydraulischer Funktionen innerhalb des Getriebes 10, als auch zur Schmierung und Kühlung des Getriebes 10 eingesetzt wird. Im Ölkühlkreislauf 11 ist dazu eine Ölpumpe 12 vorgesehen, die mit dem Getriebe 10 derart gekoppelt ist, dass sie eine sowohl leistungs-, als auch drehzahlabhängige Ölförderleistung zur Kühlung des Getriebes 10 bereitstellt. Dabei weist ein Getriebe 10 bei Getriebeöltemperaturen von mehr als 90°C üblicherweise einen erstrebenswert hohen Wirkungsgrad auf. Zur Abführung überschüssiger Wärme aus dem Ölkühlkreislauf 11 ist dieser über eine Ölseite 13 eines ATF-Kühlers 14 geschlossen. Im ATF-Kühler 14 wird die Wärme über eine Wasserseite 15 in einen Zweig 16 des Wasserkühlkreises 5 übertragen, wobei dieser Zweig 16 das Thermostat 8 überbrückt. Da eine Wärmeabtransportleistung dieses Wasserzweiges 16 einem Abtransport überschüssiger Wärme aus dem Ölkühlkreislauf 11 dienen soll, wird er unabhängig von der Pumpleistung der mit der Verbrennungskraftmaschine 2 gekoppelten Wasserpumpe 4 durch einen separate elektrisch angetriebene Pumpe 17 im Zufluss der Wasserseite 15 des ATF-Kühlers 14 gegen die Sperrwirkung eines Schlauchthermostats 18 am Abfluss der Wasserseite 15 aus dem Hauptwasserkühler 6 mit kühlem Wasser versorgt. Das Schlauchthermostat 18 kann den Zweig 16 des Wasserkreises 5 fast vollständig sperren, so dass das dann aus der Wasserseite 15 des ATF-Kühlers 14 austretende Kühlwasser ungefähr die Temperatur des ATF-Öls des Ölkreises 11 aufweist. Mit Überschreitung einer im Schlauchthermostat 18 eingestellten Höchsttemperatur für das Öl des Öl-Kreislaufes 11 öffnet das Schlauchthermostat 18, so dass unter Förderung durch die ungeregelte e-Pumpe 17 Wärme aus dem ATF-Kühler 14 über den Wasserkreis 5 zum Hauptwasserkühler 6 hin abtransportiert werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, ist dieses Kühlsystem 1 nun durch Zufügung einer E-Maschine 3 zur Bildung eines Plug-In-Hybridantriebes erweitert worden. Die E-Maschine 3 bildet mit dem Getriebe 10 durch platzsparende Integration als ein im Weiteren ausschließlich betrachteter Sonderfall einer sog. getriebeintegrierten E-Maschine eine bauliche Einheit, die dementsprechend auch nur gemeinsam durch das ATF-Öl des Ölkühlkreislaufes 11 über den ATF-Kühler 14 gekühlt werden kann. Während jedoch das Getriebe 10 erst bei Öltemperaturen von mehr als ca. 90°C einen erstrebenswert hohen Wirkungsgrad erreicht, weist die E-Maschine 3 bei Öltemperaturen kleiner als 70°C durch gute Kühlung im Ölmantel sowie an den Wickelköpfen hohe Wirkungsgrade auf. Ferner läuft die E-Maschine 3 ab Temperaturen von ca. 135°C durch Erreichen einer maximal zulässigen Verlustleistung, die von einer Umgebungstemperatur bzw. der Öltemperatur abhängig ist, in den Bereich einer sogenannten derating-Kurve. Um diesen gegenläufigen Temperaturanforderungen an den Ölkreislauf 11 der E-Maschine 3 einerseits, sowie des Getriebes 10 andererseits näherungsweise gerecht werden zu können, wird in dem vorstehend beschriebenen Kühlsystem 1 nach dem Stand der Technik im Schlauchthermostat 18 eine Kompromisstemperatur für das Öl des Ölkreislaufs 11 eingestellt. Durch diesen Kompromiss werden Einbußen hinsichtlich der Leistung sowohl des Getriebes 10, als auch der E-Maschine 3 hingenommen.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung analog der Darstellung von 2. Im Unterschied zu der Blockschaltdarstellung von 2 ist hier das Schlauchthermostat 18 im Wasserkühlkreislauf 5 nicht mehr vorhanden. Eine Temperatur T innerhalb des Ölkühlkreislaufes 11 wird nun direkt über eine nicht weiter dargestellte Messstelle innerhalb des Getriebes 10 erfasst, alternativ über eine Messstelle an der E-Maschine 3. Die Temperatur T wird einem Steuergerät 20 zusammen mit einem jeweiligen Betriebszustand 21, in dem sich der vorstehende beschriebene Hybridantrieb befindet, zugeführt. Als Betriebszustände 21 sind hierzu definiert worden:
Betriebszustand I: Antrieb nur durch die Verbrennungskraftmaschine 2
Betriebszustand II: Antrieb nur durch die E-Maschine 3 und
Betriebszustand III: Antrieb des Hybridfahrzeugs durch Verbrennungskraftmaschine 2 und E-Maschine 3,
wobei in einem Betriebszustand 21 mit Antrieb des Hybridfahrzeugs nur durch die Verbrennungskraftmaschine 2 und Laden von nicht weiter dargestellten Board-Batterien über die generatorisch betriebene E-Maschine 3 die Parameter des Betriebszustandes II verwendet werden.
Aus den Eingangswerten Ölkühlkreis-Temperatur T und Betriebszustand 21 wird im Steuergerät 20 ein Steuersignal 22 für die e-Pumpe 17 des Wasserkreises 5 bestimmt, wobei die Pumpe 17 nun als geregelte Pumpe ausgeführte ist. Gemäß des unter Bezugnahme auf das Blockschaltbild von 1 dargestellten neuen Konzepts ist die Kühlung der E-Maschine 3 sowie des Getriebes 10 also nicht länger über das Schlauchthermostat 18 gesteuert. Diese Kühlung erfolgt vielmehr unter Berücksichtigung der Betriebszustände 21 bedarfsgerecht in Abhängigkeit von einer über das Thermostat 8 des Wasserkühlkreises 5 erfasste Temperatur der Verbrennungskraftmaschine 2 sowie über die im Ölkühlkreislauf 11 herrschende Temperatur unter Verwendung einer Regelfunktion in einem Steuergerät 20. Bei dem Steuergerät 20 handelt es sich um kein zusätzliches Bauteil, sondern um eine Baugruppe oder einen Schaltkreis, wie er in modernen Kraftfahrzeugantrieben heute bereits vorhanden ist.
Dieses Bauteil wird dementsprechend lediglich um eine Funktionalität erweitert. Da dem Steuergerät 20 auch die jeweilige Betriebszustände 21, also Antrieb nur durch die E-Maschine 3, Antrieb nur durch die Verbrennungskraftmaschine 2 oder Mischbetrieb – übermittelt wird, ist auf eine optimale Ausnutzung der Kühlkreisläufe um die jeweiligen Komponenten bedarfsgerecht je nach herrschender Beanspruchung so zu führen, dass einem Fahrer neben einer maximalen elektrischen Leistung zur Beschleunigung oder aber zur Ladung von Board-Batterien auch eine maximale Dynamik des Hybridantriebs zur Verfügung gestellt werden kann. Da die elektrisch angetriebene Pumpe 17 im Zweig 16 des Kühlwasserkreises 5 nur noch dann angesprochen wird, wenn sie benötigt wird, ergeben sich weitere Vorteile:

– Im kalten Betrieb wird die Pumpe 17 quasi abgeschaltet und verbraucht damit im Gegensatz zu dem alten Konzept gemäß 2 gar keine Energie.
– In anderen Fällen wird sich hingegen statt als konstant auf gleicher Drehzahl laufende Pumpe nun bedarfsgerecht angesteuert, was ebenfalls zu Einsparung von elektrischer Energie führt.

Da ein Steuergerät 20 regelmäßig bereits vorhanden ist und nur durch diese vorstehend beschriebene zusätzlichen Eingangsgrößen und eine zusätzliche Regelaufgabe im geringen Maße zusätzlich beaufschlagt wird, fallen insgesamt durch Verwirklichung des vorliegenden Ausführungsbeispiels vergleichsweise geringere Hardware-Kosten aufgrund geringerer Komplizität gegenüber dem bekannten Konzept an, insbesondere auf den Entfall des Schlauchthermostats 18 hinzuweisen, was auch eine entsprechende Anpassung bzw. Verkürzung des Zweiges 16 im Wasserkreislauf 5 mit weiteren Materialeinsparungen zur Folge hat.
Damit wird durch das vorstehend beschriebene neue Regelungskonzept ein an und für sich bekannter und auch im Einsatz erprobter sowie bewährter zweikreisiger Kühlsystemaufbau unter geringen Änderungen für einen optimalen Einsatz in ein Plug-In-Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs auch für einen Einsatz einer im Getriebe 10 integrierten und ölgekühlten elektrischen Antriebsmaschine 3 unter Verwirklichung der vorstehend genannten Vorteile weiterentwickelt.
Bezugszeichenliste

1: Kühlsystem
2: Verbrennkraftmaschine
3: E-Maschine
4: Pumpe
5: Wasserkühlkreis
6: Hauptwasserkühler
7: Bypass
8: Thermostat 9
10: Getriebe
11: Ölkühlkreislauf
12: Ölpumpe
13: Ölseite des Wärmetauschers 14
14: ATF-Kühler/Wärmetauscher
15: Wasserseite des Wärmetauschers 14
16: Zweig des Wasserkreises
17: e-Pumpe des Wasserzweiges
18: Schlauchthermostat
19
20: Steuergerät
21: Betriebszustand
22: Steuersignal an geregelte elektr. Pumpe 17 im Zweig 16 des Wasserkreises 5
T: Temperatur
I: Betriebszustand Antrieb nur durch die Verbrennungskraftmaschine 2
II: Betriebszustand Antrieb nur durch die E-Maschine 3 und
III: Betriebszustand Antrieb des Hybridfahrzeugs durch Verbrennungskraftmaschine 2 und E-Maschine 3,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0966627 B1 [0002]
WO 2012/092402 A2 [0003]
DE 102010004903 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Regelung eines für einen Hybridfahrzeug-Antrieb verwendeten Kühlsystems (1), bei dem ein Ölkreis (11) zur Regulierung der Wärme eines Getriebe (10) und einer E-Maschine (3) verwendet wird, der Wärme über einen Wärmetauscher (14) in einen Wasserkühlkreis (5) überträgt, über diesen Wasserkühlkreis (5) auch die Wärme einer Verbrennungskraftmaschine (2) geregelt und unter Verwendung eines Hauptwasserkühlers (6) an die Umgebung abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Regelung zwischen mindestens zwei Betriebszuständen (21) des Hybridfahrzeug-Antriebs unterschieden wird, nämlich einem Betriebszustand (I) mit Antrieb durch die Verbrennungskraftmaschine (2) einerseits und einem Betriebszustand (II) mit Antrieb durch die E-Maschine (3) andererseits, wobei jedem dieser Betriebszustände (21) eine jeweilige Solltemperatur für die Ölkreis (11) und/oder den Wasserkühlkreis (5) vorgegeben und eingeregelt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Betriebszustand eines Antriebs durch Verbrennungskraftmaschine (2) und E-Maschine (3) ein dritter Betriebszustand (III) verwendet wird, bei dem als Zieltemperatur im Ölkreis (11) ein Kompromiss-Temperaturwert eingeregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Betriebszustand (IV) mit Antrieb des Hybridfahrzeugs nur durch die Verbrennungskraftmaschine (2) und Laden von Board-Batterien über die generatorisch betriebene E-Maschine (3) des Hybridfahrzeugs die Parameter des Betriebszustandes (II) „Antrieb durch die E-Maschine (3)” verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine E-Pumpe (17) im Wasserkühlkreis (5) unter Verwendung eines Steuergeräts (20) auf Basis eines Temperaturwertes (T) geregelt wird, der im Getriebe (10) oder in der E-Maschine (3) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrische Antriebsmaschine (3) eine getriebeintegrierte Antriebsmaschine verwendet wird.
Kühlsystem für ein Hybridfahrzeug, das zumindest eine elektrische Antriebsmaschine (3), ein Getriebe (10) und zumindest eine Verbrennungskraftmaschine (2) aufweist, wobei die elektrische Antriebsmaschine (3) mit dem Getriebe (10) in einem geschlossenen Ölkreis (11) angeordnet ist, der über einen Wärmetauscher (14) mit einem Zweig (16) eines Wasserkreises (5) gekoppelt ist, wobei der einem Wasserkühlkreis (5) zur Abfuhr auch der Wärme einer Verbrennungskraftmaschine (2) über einen Hauptwasserkühler (6) an die Umgebung ausgebildet ist, wobei das Kühlsystem zur Umsetzung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch besonders ausgebildet ist, dass in einem Steuergerät (20) eine Regelfunktion für das Kühlsystem (1) unter Verarbeitung einer jeweiligen Temperatur (T) des Ölkreises (11) und eines jeweiligen Betriebszustandes (21) des Hybridfahrzeugs realisiert ist, und das Steuergerät (20) zur Übergabe eines Steuersignals (22) mit einer regelten e-Pumpe (17) verbunden ist.
Kühlsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Pumpe (17) in dem Zweig (16) des Wasserkühlkreises (5) als geregelte Pumpe (17) ausgeführt und zur Regulierung der Wärme im Ölkreis (11) ausgebildet ist.
Kühlsystem nach einem der vorhergehenden beiden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Getriebe (10) und/oder die E-Maschine (3) zu Ermittlung eines im Ölkreis (11) herrschenden Temperaturwertes (T) ausgebildet und zur Übertragung des Temperaturwertes (T) mit dem Steuergerät (20) verbunden sind.
Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebsmaschine (3) und das Getriebe (10) als getriebeintegrierte Antriebsmaschine ausgeführt sind.
Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6–9, dadurch gekennzeichnet, dass im Ölkühlkreis eine in dem Getriebe (10) integrierte und ölgekühlte elektrische Antriebsmaschine (3) eingesetzt ist.