DE102016123192A1

DE102016123192A1 - Cooling circuit for a drive unit of an electrically driven vehicle

Info

Publication number: DE102016123192A1
Application number: DE102016123192.4A
Authority: DE
Inventors: Werner Schiek; Leo Spiegel; Odon Szinyi; Boyke Richter; Joel Dupont
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2018-06-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf (10) für eine Antriebseinheit (100) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, aufweisend einen Fluidkanal (20) mit einem Fluideingang (22) für das Einbringen von Kühlfluid (KF) und mit einem Fluidausgang (28) für das Ausbringen von erwärmtem Kühlfluid (KF), wobei zwischen dem Fluideingang (22) und dem Fluidausgang (28) ein erster Wärmeübertragungsabschnitt (24) für eine Wärmeübertragung zwischen dem Kühlfluid (KF) und einer Elektromaschine (110) und ein zweiter Wärmeübertragungsabschnitt (26) für eine Wärmeübertragung zwischen dem Kühlfluid (KF) und einem Getriebe (120) für die Elektromaschine (110) angeordnet ist, wobei weiter zwischen dem Fluideingang (22) und den beiden Wärmeübertragungsabschnitten (24, 26) eine Ventilvorrichtung (30) angeordnet ist mit einer Sperrposition (SP) zum Sperren einer Strömung von Kühlfluid (KF) zu den beiden Wärmeübertragungsabschnitten (24, 26) und wenigstens einer Freigabeposition (FP) zum Freigeben einer Strömung von Kühlfluid (KF) zu den beiden Wärmeübertragungsabschnitten (24, 26).The invention relates to a cooling circuit (10) for a drive unit (100) of an electrically driven vehicle, having a fluid channel (20) with a fluid inlet (22) for introducing cooling fluid (KF) and with a fluid outlet (28) for delivering heated cooling fluid (KF), wherein between the fluid inlet (22) and the fluid outlet (28), a first heat transfer section (24) for heat transfer between the cooling fluid (KF) and an electric machine (110) and a second heat transfer section (26) for heat transfer between the cooling fluid (KF) and a transmission (120) for the electric machine (110), wherein further between the fluid inlet (22) and the two heat transfer sections (24, 26) a valve device (30) is arranged with a blocking position (SP ) for blocking a flow of cooling fluid (KF) to the two heat transfer sections (24, 26) and at least one release position (FP ) for releasing a flow of cooling fluid (KF) to the two heat transfer sections (24, 26).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf für eine Antriebseinheit eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, ein Antriebssystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug sowie ein Verfahren für die Kontrolle der Temperatur einer Antriebseinheit eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.The present invention relates to a cooling circuit for a drive unit of an electrically driven vehicle, a drive system for an electrically driven vehicle and a method for controlling the temperature of a drive unit of an electrically driven vehicle.

Es ist bekannt, dass Fahrzeuge, welche mit einer Antriebseinheit für einen elektrischen Antrieb des Fahrzeugs versehen sind, diese Antriebseinheit für den elektrischen Antrieb kühlen müssen. Üblicherweise ist eine Elektromaschine, welche auch als Elektromotor bezeichnet werden kann, mit einem entsprechenden Kühlsystem ausgestattet. Dieses Kühlsystem wird bei den bekannten Lösungen auch dazu verwendet, ein Getriebe für diese Elektromaschine, welche ebenfalls Teil der Antriebseinheit ist, mit entsprechender Kühlfunktionalität zu versorgen.It is known that vehicles, which are provided with a drive unit for an electric drive of the vehicle, have to cool this drive unit for the electric drive. Usually, an electric machine, which can also be referred to as an electric motor, equipped with a corresponding cooling system. This cooling system is also used in the known solutions to supply a gear for this electric machine, which is also part of the drive unit, with appropriate cooling functionality.

Die voranstehende bekannte Lösung hat diverse Nachteile. Zum einen ist das Gesamtsystem einer relativ kleinen Kühlvorrichtung für die Elektromaschine mit relativ geringer Kühlfunktionalität ausgestattet. Um sicherzustellen, dass auch in hohen Lastsituationen sich das Getriebe nicht über eine unerwünscht hohe Temperaturspitze hinaus erhöht, wird bei den bekannten Lösungen eine relativ große Menge an Getriebeöl eingesetzt. Die hohe Menge an Getriebeöl dient also als thermische Masse, um eine gewisse thermische Trägheit innerhalb des Getriebes gewährleisten zu können. Für diesen Fall reicht demnach auch die geringere Kühlleistung aus, ohne dass unter Spitzenbelastungen die Temperatur zu weit ansteigen würde. Neben dem erhöhten Verbrauch an Getriebeöl führt es zu erhöhtem Platzbedarf und erhöhtem Gewicht des gesamten Fahrzeugs. Ein weiterer Nachteil ist durch die erhöhte Masse an Öl die entsprechende thermische Trägheit für den Startvorgang des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. So wird während der Aufheizphase durch die hohe thermische Masse an Getriebeöl dieses länger brauchen, um sich auf die gewünschte Betriebstemperatur zu erwärmen. Dies führt zu entsprechenden Schleppverlusten bzw. durch die geringere Viskosität während der Aufheizphase zu höheren Reibungswiderständen und damit zu geringerer Reichweite des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.The above known solution has several disadvantages. On the one hand, the overall system of a relatively small cooling device for the electric machine is equipped with relatively low cooling functionality. To ensure that even in high load situations, the transmission does not increase beyond an undesirably high temperature peak, a relatively large amount of transmission oil is used in the known solutions. The high amount of gear oil thus serves as a thermal mass to ensure a certain thermal inertia within the transmission can. Accordingly, the lower cooling capacity is sufficient for this case without the temperature rising too high under peak loads. In addition to the increased consumption of transmission oil, it leads to increased space requirements and increased weight of the entire vehicle. Another disadvantage is due to the increased mass of oil the corresponding thermal inertia for the starting process of the electrically driven vehicle. Thus, during the heating-up phase, due to the high thermal mass of transmission oil, it will take longer to heat up to the desired operating temperature. This leads to corresponding drag losses or due to the lower viscosity during the heating phase to higher frictional resistance and thus to a lower range of the electrically driven vehicle.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise ein Thermomanagement für das Getriebe einer solchen Antriebseinheit zu verbessern.It is an object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages described above. In particular, it is an object of the present invention to improve in a cost effective and simple manner a thermal management for the transmission of such a drive unit.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch einen Kühlkreislauf mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kühlkreislauf beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a cooling circuit with the features of claim 1, a drive system with the features of claim 9 and a method having the features of claim 10. Further features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings , In this case, features and details that are described in connection with the cooling circuit according to the invention apply, of course, in connection with the drive system according to the invention and the method according to the invention and in each case vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention always reciprocal reference is or may be ,

Erfindungsgemäß ist ein Kühlkreislauf für eine Antriebseinheit eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs vorgesehen. Dieser Kühlkreislauf weist einen Fluidkanal mit einem Fluideingang für das Einbringen von Kühlfluid und einem Fluidausgang für das Ausbringen von erwärmtem Kühlfluid auf. Zwischen dem Fluideingang und dem Fluidausgang ist ein erster Wärmeübertragungsabschnitt für eine Wärmeübertragung zwischen dem Kühlfluid und einer Elektromaschine und weiter ein zweiter Wärmeübertragungsabschnitt für eine Wärmeübertragung zwischen dem Kühlfluid und einem Getriebe für die Elektromaschine angeordnet. Darüber hinaus ist zwischen dem Fluideingang und den beiden Wärmeübertragungsabschnitten eine Ventilvorrichtung angeordnet mit einer Sperrposition zum Sperren einer Strömung von Kühlfluid zu den beiden Wärmeübertragungsabschnitten und mit wenigstens einer Freigabeposition zum Freigeben einer Strömung von Kühlfluid zu den beiden Wärmeübertragungsabschnitten. According to the invention, a cooling circuit is provided for a drive unit of an electrically driven vehicle. This cooling circuit has a fluid channel with a fluid inlet for the introduction of cooling fluid and a fluid outlet for the discharge of heated cooling fluid. Disposed between the fluid inlet and the fluid outlet is a first heat transfer section for heat transfer between the cooling fluid and an electric machine, and further a second heat transfer section for heat transfer between the cooling fluid and a transmission for the electric machine. In addition, between the fluid inlet and the two heat transfer sections, a valve device is arranged with a blocking position for blocking a flow of cooling fluid to the two heat transfer sections and at least one release position for releasing a flow of cooling fluid to the two heat transfer sections.

In erfindungsgemäßer Weise wird ein Kühlkreislauf vorgeschlagen, in welchem Kühlfluid zur Strömung in einem Kühlkanal angeordnet ist. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Kühlfluid insbesondere eine Kühlflüssigkeit, welche auch als flüssiges Kühlmittel bezeichnet werden kann. Innerhalb des Fluideingangs sind entsprechende Kontaktmöglichkeiten vorgesehen, um den Kühlkreislauf an weitere Bauteile oder externe Teile eines Kühlkreislaufs anzuschließen. Der Kühlkreislauf selbst kann auch in sich geschlossen sein, wenn zum Beispiel eigene Pumpvorrichtungen innerhalb des Kühlkreislaufs vorgesehen sind. In einem solchen Fall führen also der Fluideingang und der Fluidausgang zu einer miteinander fluidkommunizierenden Schnittstelle.In accordance with the invention, a cooling circuit is proposed, in which cooling fluid is arranged to flow in a cooling channel. For the purposes of the present invention, a cooling fluid is in particular a cooling fluid, which can also be referred to as a liquid coolant. Within the fluid input appropriate contact options are provided to connect the cooling circuit to other components or external parts of a cooling circuit. The cooling circuit itself can also be self-contained, if for example own pumping devices are provided within the cooling circuit. In such a case, therefore, the fluid inlet and the fluid outlet lead to a fluid-communicating interface with each other.

Unter einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug ist im vorliegenden Fall ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug genauso zu verstehen, wie Fahrzeuge mit elektrischer Unterstützung. Dabei handelt es sich zum Beispiel um sogenannte Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge mit sogenannten Range-Extendern.Under an electrically driven vehicle in the present case, a purely electrically powered vehicle is to be understood as well as vehicles with electrical assistance. These are, for example, so-called hybrid vehicles or electric vehicles with so-called range extenders.

In erfindungsgemäßer Weise wird durch den Kühlkreislauf die Kühlung der Antriebseinheit gewährleistet. Zu der Antriebseinheit gehören zumindest ein Getriebe und eine zugehörige Elektromaschine. Die Elektromaschine kann auch als Elektromotor bezeichnet werden. Für die Kühlung wird entsprechend Kühlfluid über die beiden Wärmeübertragungsabschnitte geleitet, so dass im ersten Wärmeübertragungsabschnitt Abwärme von der Elektromaschine und im zweiten Wärmeübertragungsabschnitt Abwärme vom Getriebe übernommen werden kann. Selbstverständlich sind die entsprechenden Wärmeübertragungsabschnitte für einen bidirektionalen Wärmeübergang in vorteilhafter Weise ausgestaltet. Dies führt dazu, dass für die Aufheizphase entsprechendes aufgewärmtes Kühlfluid durch die Abwärme der Elektromaschine eine Wärmeabgabe am zweiten Wärmeübertragungsabschnitt durchführen kann. Auf diese Weise wärmt während der Aufheizphase dieses aufgewärmte Kühlfluid durch diese Wärmeabgabe das Getriebeöl innerhalb des Getriebes zumindest teilweise mit auf. Hier ist bereits ein erster Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung zu erkennen, nämlich die Möglichkeit, die Aufheizphase deutlich zu beschleunigen. In accordance with the invention, the cooling of the drive unit is ensured by the cooling circuit. The drive unit includes at least one transmission and an associated electric machine. The electric machine can also be referred to as an electric motor. For cooling, cooling fluid is accordingly conducted via the two heat transfer sections, so that in the first heat transfer section, waste heat from the electric machine and in the second heat transfer section waste heat can be taken over by the transmission. Of course, the corresponding heat transfer sections are designed for a bidirectional heat transfer in an advantageous manner. As a result, warmed up cooling fluid corresponding to the heating phase can carry out a heat release at the second heat transfer section due to the waste heat of the electric machine. In this way, during the heating phase, this heated-up cooling fluid at least partially warms up the transmission oil within the transmission by means of this heat emission. Here is already a first advantage of the solution according to the invention to recognize, namely the ability to significantly accelerate the heating phase.

Mit der Aufheizphase beschäftigt sich auch ein weiterer Vorteil, der in erfindungsgemäßer Weise erzielbar ist. So kann durch das erfindungsgemäß vorgesehene Ventil der Ventilvorrichtung ein Umschalten zwischen einer Sperrposition und wenigstens einer Freigabeposition erfolgen. Mit anderen Worten ist es möglich, die Strömung an Kühlfluid über die beiden Wärmeübertragungsabschnitte einzuschalten bzw. auszuschalten, wenn die Freigabeposition bzw. die Sperrposition an der Ventilvorrichtung gewählt wird. Das bedeutet, dass insbesondere für die Aufheizphase nach dem Start des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs sich die Ventilvorrichtung in Sperrposition befindet. Für diesen Zeitraum wird also kein Abfördern von erwärmtem Kühlfluid möglich, weil die gesamte Förderungsmöglichkeit durch die Ventilvorrichtung durch den Kühlkanal gesperrt wird. Wärme, welche als Abwärme beim Betrieb der Elektromaschine während dieser Aufheizphase entsteht, kann sich durch das Kühlfluid und dementsprechende Wärmeleitung jedoch in den zweiten Wärmeübertragungsabschnitt ausbreiten und dort eine Erwärmung des Getriebeöls im Getriebe durchführen. Sobald die Aufheizphase vorbei ist, befindet sich das Getriebeöl innerhalb des Getriebes auf der gewünschten Betriebstemperatur. Um nun diese gewünschte Betriebstemperatur beizubehalten und insbesondere eine unerwünscht hohe Getriebeöltemperatur zu vermeiden, wird spätestens zu diesem Zeitpunkt nach der Aufheizphase nun die Ventilvorrichtung in die Freigabeposition überführt. Nun ist es möglich, dass entweder durch Zwangskonvektion oder durch andere Pumpmöglichkeiten das Kühlfluid einen Strömungsweg entlang des Kühlkanals durchführt. Mit anderen Worten wird nun Abwärme, welche sowohl innerhalb des Getriebes vorliegt, als auch innerhalb der Elektromaschine abgegeben wird, von dem Kühlfluid aufgenommen und in Richtung des Fluidausgangs weitertransportiert. Dieses erwärmte Kühlfluid kann nun innerhalb des Kühlkreislaufs oder separat von diesem Kühlkreislauf und damit dem Fluidausgang nachgeordnet diese Wärme wieder abgeben. Hier sind unterschiedlichste wärmetechnische Lösungen denkbar, zum Beispiel Wärmetauscher oder Wärmepumpen, welche direkten Einfluss auf die Kühlmitteltemperatur innerhalb des Kühlkreislaufs nehmen können.The heating phase is also a further advantage, which can be achieved in accordance with the invention. Thus, by means of the valve provided according to the invention, the valve device can be switched over between a blocking position and at least one release position. In other words, it is possible to turn on or off the flow of cooling fluid across the two heat transfer sections when the release position or the lock position on the valve device is selected. This means that, in particular for the heating phase after the start of the electrically driven vehicle, the valve device is in the blocking position. For this period, therefore, no removal of heated cooling fluid is possible because the entire funding option is blocked by the valve device through the cooling channel. Heat, which is generated as waste heat during operation of the electric machine during this heating phase, however, can propagate through the cooling fluid and corresponding heat conduction into the second heat transfer section where it can heat the transmission oil in the transmission. As soon as the heating phase is over, the gear oil inside the gearbox is at the desired operating temperature. In order now to maintain this desired operating temperature and in particular to avoid an undesirably high transmission oil temperature, the valve device is now transferred to the release position at the latest at this time after the heating phase. Now it is possible that either by forced convection or by other pumping the cooling fluid performs a flow path along the cooling channel. In other words, waste heat, which is present both within the transmission and within the electric machine, is now taken up by the cooling fluid and transported further in the direction of the fluid outlet. This heated cooling fluid can now release this heat within the cooling circuit or separately from this cooling circuit and thus downstream of the fluid outlet. Here are a variety of thermal engineering solutions conceivable, for example, heat exchangers or heat pumps, which can take a direct influence on the coolant temperature within the cooling circuit.

Wie aus der voranstehenden Beschreibung ersichtlich wird, wird nun ein deutlich schnelleres Aufheizen innerhalb der Aufheizphase für das Getriebeöl im Getriebe möglich. Auch die Kontrolle des Temperaturmanagements innerhalb der Antriebseinheit wird durch die Verwendung der Ventilvorrichtung deutlich flexibler. Dies führt dazu, dass durch die schnellere Kontrollmöglichkeit mithilfe der Ventilvorrichtung bzw. des Kühlkreislaufs auch ein weniger träges System in sicheren Temperaturgrenzen betreibbar ist. Dies gibt wiederum die Möglichkeit, mit geringeren Mengen an Getriebeöl zu arbeiten. Neben der Reduktion an notwendigem Bauraum für die zugehörige Ölwanne führt dies zu einem geringeren Gewicht und einer geringeren thermischen Masse innerhalb des Getriebes. Neben dem geringeren Gewicht kann auch eine freiere konstruktive Gestaltung des gesamten elektrisch angetriebenen Fahrzeugs stattfinden, um zum Beispiel den Schwerpunkt eines solchen Fahrzeugs abzusenken für verbesserte Fahrleistungen.As can be seen from the above description, a much faster heating within the heating phase for the transmission oil in the transmission is now possible. Also, the control of the temperature management within the drive unit is significantly more flexible by the use of the valve device. As a result of the faster control possibility with the aid of the valve device or the cooling circuit, a less sluggish system can be operated within safe temperature limits. This in turn gives the opportunity to work with lower amounts of gear oil. In addition to the reduction in the necessary space for the associated oil pan, this leads to a lower weight and a lower thermal mass within the transmission. In addition to the lower weight can also take place a freer structural design of the entire electrically powered vehicle, for example, to lower the center of gravity of such a vehicle for improved performance.

Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kühlkreislauf der zweite Wärmeübertragungsabschnitt nach dem ersten Wärmeübertragungsabschnitt angeordnet ist. Die Nachordnung des zweiten Wärmeübertragungsabschnitts bezieht sich dabei insbesondere auf eine Nachordnung in Richtung der Strömungsrichtung des Kühlfluids innerhalb des Fluidkanals. Diese Ausführungsform führt dazu, dass insbesondere bei flüssigen Kühlfluiden die Ventilvorrichtung ganz vorne vor den beiden Wärmeübertragungsabschnitten angeordnet ist. Eine Übertragung während der Aufheizphase von Wärme aus der Elektromaschine in das Getriebe führt auf diese Weise insbesondere durch die Verwendung der Wärmeleitung innerhalb des Kühlfluids zu der beschriebenen erleichterten und beschleunigten Aufheizung des Getriebeöls im Getriebe.It may be advantageous if, in a cooling circuit according to the invention, the second heat transfer section is arranged after the first heat transfer section. The Nachorder the second heat transfer section refers in particular to a Nachordnung in the direction of the flow direction of the cooling fluid within the fluid channel. This embodiment results in that, especially in the case of liquid cooling fluids, the valve device is arranged completely in front of the two heat transfer sections. A transmission during the heating phase of heat from the electric machine in the transmission leads in this way, in particular by the use of heat conduction within the cooling fluid to the described facilitated and accelerated heating of the transmission fluid in the transmission.

Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kühlkreislauf die Ventilvorrichtung wenigstens zwei Freigabepositionen aufweist mit unterschiedlichen Freigabemengen für eine Durchströmung mit Kühlfluid. Selbstverständlich sind auch drei oder beliebig viele unterschiedliche Freigabepositionen mit unterschiedlichen Freigabemengen im Sinne der vorliegenden Erfindung denkbar. Eine Freigabemenge ist dabei insbesondere der mögliche Durchfluss einer Volumeneinheit pro Zeit für das Kühlfluid durch die Ventilvorrichtung. Auch kontinuierlich verstellbare Ventile sind denkbar, um eine weitere genauere und mit höherer Flexibilität versehene Kontrollmöglichkeit für das Temperaturmanagement der Antriebseinheit vorzusehen.It may also be advantageous if, in a cooling circuit according to the invention, the valve device has at least two release positions with different release quantities for a flow of cooling fluid. Of course, there are also three or any number of different ones Release positions with different levels of release in the context of the present invention conceivable. A release amount is in particular the possible flow of one volume unit per time for the cooling fluid through the valve device. Also continuously adjustable valves are conceivable to provide a more accurate and provided with greater flexibility control option for the temperature management of the drive unit.

Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kühlkreislauf die Ventilvorrichtung für eine automatische Betätigung, insbesondere mittels eines bimetallischen Betätigungsmittels, ausgebildet ist. Eine automatische Betätigung ist dabei insbesondere unabhängig von separaten Kontrolleinrichtungen oder entsprechenden Kontrollsignalen. Die Verwendung eines bimetallischen Betätigungsmittels ist dabei direkt und in physikalischer Weise verbunden mit der gewünschten Stellgröße, nämlich der Temperatur in der Antriebseinheit. Dabei ist das bimetallische Betätigungsmittel so ausgewählt, dass ab einer gewissen Temperatur eines Aufheizschwellwertes in der Antriebseinheit, also zum Beispiel innerhalb der Elektromaschine und/oder innerhalb des Getriebes, ein entsprechendes Umschalten zwischen der Sperrposition einerseits und der Freigabeposition andererseits erfolgen kann. Eine automatische Steuerung in dieser Weise erlaubt es nicht nur auf den Kontrollaufwand zu verzichten, sondern darüber hinaus auch Verkabelungen bzw. andere Übertragungsmöglichkeiten für entsprechende Stellsignale, zu vermeiden.A further advantage is when, in a cooling circuit according to the invention, the valve device is designed for automatic actuation, in particular by means of a bimetallic actuation means. An automatic operation is in particular independent of separate control devices or corresponding control signals. The use of a bimetallic actuating means is connected directly and in a physical manner with the desired manipulated variable, namely the temperature in the drive unit. In this case, the bimetallic actuating means is selected so that from a certain temperature of a Aufheizschwellwertes in the drive unit, so for example within the electric machine and / or within the transmission, a corresponding switching between the locked position on the one hand and the release position on the other hand can be done. An automatic control in this way allows not only to dispense with the control effort, but also to avoid cabling or other transmission options for appropriate control signals.

Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kühlkreislauf der erste Wärmeübertragungsabschnitt und/oder der zweite Wärmeübertragungsabschnitt eine Fluidkanalwandung aufweisen, welche mittels Radial-Dichtmitteln in radialer Richtung gegen die Elektromaschine und/oder gegen das Getriebe gegen den Austritt von Kühlfluid abgedichtet sind. Darunter ist zu verstehen, dass insbesondere in dem Bereich, in dem die Wärmeübertragung stattfinden soll, also in den beiden Wärmeübertragungsabschnitten, eine möglichst nahe Kontaktierung mit dem entsprechenden Kühlfluid an einer Gehäusewandung des Getriebes und/oder an einer Gehäusewandung der Elektromaschine stattfinden soll. Mit anderen Worten wird ein Teil des Fluidkanals nun durch eine separate Fluidkanalwandung ausgebildet, während ein anderer Teil des Fluidkanals vorzugsweise durch den entsprechenden Gehäuseabschnitt des Getriebes und/oder der Elektromaschine ausgebildet wird. Um nun die gewünschte Abdichtung zur Verfügung zu stellen, sind bei dieser Ausführungsform sogenannte Radial-Dichtmittel vorgesehen, um eine möglichst kompakte und flache Bauweise zu ermöglichen. Insbesondere mit Bezug auf möglichst niedrige Schwerpunkte führt dies zu erhöhter konstruktiver Freiheit und verbesserten Einsatzmöglichkeiten bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug.Another advantage is when in a cooling circuit according to the invention, the first heat transfer section and / or the second heat transfer section have a Fluidkanalwandung which are sealed by means of radial sealing means in the radial direction against the electric machine and / or against the transmission against the escape of cooling fluid. By this is to be understood that in particular in the area in which the heat transfer is to take place, ie in the two heat transfer sections, the closest possible contacting with the corresponding cooling fluid on a housing wall of the transmission and / or on a housing wall of the electric machine should take place. In other words, a part of the fluid channel is now formed by a separate Fluidkanalwandung, while another part of the fluid channel is preferably formed by the corresponding housing portion of the transmission and / or the electric machine. In order to provide the desired seal, so-called radial sealing means are provided in this embodiment, in order to enable the most compact and flat construction possible. In particular with regard to the lowest possible center of gravity, this leads to increased constructive freedom and improved application possibilities in an electrically driven vehicle.

Es ist weiter möglich, dass bei einem erfindungsgemäßen Kühlkreislauf der erste Wärmeübertragungsabschnitt und/oder der zweite Wärmeübertragungsabschnitt eine Fluidkanalwandung aufweisen, welche mittels Axial-Dichtmitteln in axialer Richtung gegen die Elektromaschine und/oder gegen das Getriebe gegen den Austritt von Kühlfluid abgedichtet ist. Dabei handelt es sich sozusagen um die Alternative zu der radialen Lösung, wie sie im voranstehenden Absatz erläutert worden ist. Selbstverständlich sind auch Kombinationen denkbar, so dass der erste Wärmeübertragungsabschnitt in radialer Weise und der zweite Wärmeübertragungsabschnitt in axialer Weise die entsprechende Abdichtung aufweisen kann. Eine Verwendung von den beschriebenen Axial-Dichtmitteln führt zu einer besonders kompakten Bauweise in axialer Richtung und damit zu besonders kurzem gesamten Platzbedarf für den entsprechenden Kühlkreislauf.It is also possible that in a cooling circuit according to the invention, the first heat transfer section and / or the second heat transfer section have a Fluidkanalwandung which is sealed by axial sealing means in the axial direction against the electric machine and / or against the transmission against the escape of cooling fluid. It is, so to speak, the alternative to the radial solution, as has been explained in the preceding paragraph. Of course, combinations are also conceivable, so that the first heat transfer section in a radial manner and the second heat transfer section can have the corresponding seal in an axial manner. A use of the axial sealing means described leads to a particularly compact construction in the axial direction and thus to a particularly short overall space requirement for the corresponding cooling circuit.

Darüber hinaus von Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kühlkreislauf auf wenigstens einer Seite des Fluidkanals im ersten Wärmeübertragungsabschnitt und/oder im zweiten Wärmeübertragungsabschnitt wenigstens ein Sicherungs-Dichtmittel zur Abdichtung gegen Austritt von Kühlfluid angeordnet ist. Ein Sicherungs-Dichtmittel kann dabei sowohl als Radial-Dichtmittel als auch als Axial-Dichtmittel ausgestaltet sein. Das Sicherungs-Dichtmittel liegt dabei, bezogen auf die Relation zum Kühlfluid und damit zum Innenraum des Fluidkanals, außerhalb der entsprechenden Radial-Dichtmittel bzw. der zugehörigen Axial-Dichtmittel. Dies führt dazu, dass sozusagen eine Redundanz erzeugt wird, um den Austritt von Kühlfluid in jedem Fall zu vermeiden. Selbstverständlich kann sowohl auf nur einer Seite als auch auf beiden Seiten des Kühlkanals die entsprechende redundante Ausbildung dieser Dichtungsfunktionalität zu der erhöhten Sicherung führen.Moreover, it is advantageous if, in a cooling circuit according to the invention, at least one securing sealant for sealing against the escape of cooling fluid is arranged on at least one side of the fluid channel in the first heat transfer section and / or in the second heat transfer section. A securing sealant can be designed both as a radial sealant and as an axial sealant. In this case, the securing sealant lies, with respect to the relation to the cooling fluid and thus to the interior of the fluid channel, outside the corresponding radial sealing means or the associated axial sealing means. As a result, so to speak, a redundancy is generated in order to avoid the escape of cooling fluid in each case. Of course, the corresponding redundant design of this sealing functionality can lead to the increased security both on only one side and on both sides of the cooling channel.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kühlkreislauf zwischen dem Fluideingang und dem Fluidausgang wenigstens eines der folgenden Bauteile angeordnet ist:

- Wärmetauscher zu einer Wärmepumpe
- Wärmetauscher zu einem Heizkreislauf des Fahrzeugs
- Pumpvorrichtung für eine Förderung von Kühlfluid im Kühlkanal

Moreover, it is advantageous if, in a cooling circuit according to the invention, at least one of the following components is arranged between the fluid inlet and the fluid outlet:

- Heat exchanger to a heat pump
- Heat exchanger to a heating circuit of the vehicle
- Pumping device for a promotion of cooling fluid in the cooling channel

Bei der voranstehenden Aufzählung handelt es sich um eine nicht abschließende Liste. Je mehr solcher Bauteile enthalten sind, umso kompletter ist der entsprechende Kühlkreislauf, so dass es beispielsweise denkbar ist, dass der Kühlkreislauf in sich komplett geschlossen ist, so dass eine fluidkommunizierende Schnittstelle zwischen dem Fluideingang und dem Fluidausgang vorgesehen werden kann. Ein Wärmetauscher zu einer Wärmepumpe erlaubt es, einen entsprechenden Kühlkreislauf in erfindungsgemäßer Weise mit dem Wärmepumpenkreislauf zu verbinden und über diese Wärmepumpe die Wärme aus dem erwärmten Kühlfluid abzuführen. In gleicher Weise ist es denkbar, die Abwärme von der Antriebseinheit über den Wärmetauscher auch an einen Heizkreislauf des Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen. Selbstverständlich sind auch weitere Wärmetauscher zu anderen Kühl- oder Wärmekreisläufen des Fahrzeugs im Sinne der vorliegenden Erfindung denkbar. Eine Pumpvorrichtung dient insbesondere zur Zwangsförderung von Kühlfluid im Kühlkanal und erlaubt es, diesen Kühlkreislauf in erfindungsgemäßer Weise noch unabhängiger von weiteren Komponenten des Fahrzeugs zu machen.The list above is a non-exhaustive list. The more such components are included, the more complete the corresponding cooling circuit, so that it is conceivable, for example, that the cooling circuit is completely closed in itself, so that a Fluidkommunizierende interface between the fluid inlet and the fluid outlet can be provided. A heat exchanger to a heat pump allows to connect a corresponding cooling circuit in accordance with the invention with the heat pump cycle and dissipate the heat from the heated cooling fluid through this heat pump. In the same way, it is conceivable to provide the waste heat from the drive unit via the heat exchanger also to a heating circuit of the vehicle. Of course, other heat exchangers to other cooling or heating circuits of the vehicle in the context of the present invention are conceivable. A pump device is used in particular for the forced delivery of cooling fluid in the cooling channel and makes it possible to make this cooling circuit in accordance with the invention even more independent of other components of the vehicle.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Antriebssystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, aufweisend eine Antriebseinheit für den Antrieb des Fahrzeugs mit einer Elektromaschine und einem Getriebe, weiter aufweisend einen Kühlkreislauf gemäß der vorliegenden Erfindung für die Kühlung der Antriebseinheit. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Antriebssystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf einen erfindungsgemäßen Kühlkreislauf erläutert worden sind.Likewise provided by the present invention is a drive system for an electrically driven vehicle, comprising a drive unit for driving the vehicle with an electric machine and a transmission, further comprising a cooling circuit according to the present invention for the cooling of the drive unit. Thus, an inventive drive system brings the same advantages as they have been explained in detail with respect to a cooling circuit according to the invention.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die Kontrolle der Temperatur einer Antriebseinheit eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Kühlkreislauf, aufweisend die folgenden Schritte:

- Erfassen der Temperatur der Antriebseinheit,
- Stellen der Ventilvorrichtung in die Freigabeposition, wenn die erfasste Temperatur oberhalb eines Aufheizschwellwerts liegt
- Stellen der Ventilvorrichtung in die Sperrposition, wenn die erfasste Temperatur unterhalb eines Aufheizschwellwerts liegt.

Another object of the present invention is a method for controlling the temperature of a drive unit of an electrically driven vehicle with a cooling circuit according to the invention, comprising the following steps:

Detecting the temperature of the drive unit,
- Set the valve device in the release position when the detected temperature is above a Aufheizschwellwerts
- Setting the valve device in the blocking position when the detected temperature is below a Aufheizschwellwerts.

Dabei kann es sich um einen einzigen Aufheizschwellwert oder um einen oberen und einen unteren unterschiedlichen Aufheizschwellwert handeln, um unerwünschte schnelle Schwankungen im Bereich des Aufheizschwellwerts zwischen den unterschiedlichen Stellpositionen der Ventilvorrichtung zu vermeiden bzw. im Wesentlichen auszuschließen. Bei dem voranstehenden Verfahren wird ersichtlich, wie die Flexibilität insbesondere in automatisierter Weise zur Verfügung gestellt werden kann, um in erwünschter Weise die notwendige thermische Masse innerhalb des Getriebes für das Getriebeöl zu reduzieren und die mehrfach erläuterten Vorteile, wie sie durch einen erfindungsgemäßen Kühlkreislauf erzielt werden, durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zu erreichen.This may be a single Aufheizschwellwert or an upper and a lower different Aufheizschwellwert to avoid unwanted rapid fluctuations in the range of Aufheizschwellwerts between the different parking positions of the valve device or substantially eliminate. In the above method, it can be seen how the flexibility can be provided, in particular in an automated manner, in order to desirably reduce the necessary thermal mass within the gearbox for the gear oil and the multiple advantages, as achieved by a cooling circuit according to the invention to achieve by a method according to the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:

1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlkreislaufs mit der Ventilvorrichtung in Sperrposition,
2 die Ausführungsform der 1 mit der Ventilvorrichtung in Freigabeposition,
3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebssystems,
4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebssystems und
5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebssystems.

Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, embodiments of the invention are described in detail. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. They show schematically:

1 an embodiment of a cooling circuit according to the invention with the valve device in the locked position,
2 the embodiment of the 1 with the valve device in the release position,
3 an embodiment of a drive system according to the invention,
4 a further embodiment of a drive system according to the invention and
5 a further embodiment of a drive system according to the invention.

Die 1 und 2 zeigen ein besonders einfaches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlkreislaufs 10. Hier ist neben weiteren links dargestellten Komponenten und einer entsprechenden Drossel im rechten Arm des Kühlkreislaufs 10 der Fluidkanal 20 zu erkennen, welcher sich zwischen dem Fluideingang 22 und dem Fluidausgang 28 erstreckt. Ausgehend vom Fluideingang 22 erreicht nun durch den Fluidkanal 20 strömendes Kühlfluid KF zuerst eine Ventilvorrichtung 30, welche in der 1 in der Sperrposition SP dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt kann also keine Strömung an Kühlfluid KF innerhalb des Fluidkanals 20 stattfinden. Kühlfluid KF steht nun innerhalb des Fluidkanals 20 an und kann dort von einer Elektromaschine 110 in den ersten Wärmeübertragungsabschnitt 24 Wärme aufnehmen. Durch entsprechende Wärmeleitung kann diese Wärme weitergegeben werden an das Getriebe 120 und den zweiten Wärmeübertragungsabschnitt 26. Sobald nun die Temperatur einen entsprechenden Aufheizschwellwert überschritten hat, wird entweder in aktivem Kontrolleingriff oder durch zum Beispiel bimetallische Ausführung des Betätigungsmittels 32 ein Umstellen der Ventilvorrichtung 30 in die Freigabeposition FP durchgeführt, wie dies die 2 zeigt. Nach dieser Aufheizphase kann also gemäß 2 eine Strömung von Kühlfluid KF von dem Fluideingang 22 zum Fluidausgang 28 erfolgen, so dass nun Abwärme von der Elektromaschine 110 im ersten Wärmeübertragungsabschnitt und Abwärme vom Getriebe 120 im zweiten Wärmeübertragungsabschnitt 26 über den Fluidausgang 28 und entsprechend erwärmtes Kühlfluid KF abtransportiert werden kann.The 1 and 2 show a particularly simple embodiment of a cooling circuit according to the invention 10 , Here is next to other components shown on the left and a corresponding throttle in the right arm of the cooling circuit 10 the fluid channel 20 to recognize which is between the fluid inlet 22 and the fluid outlet 28 extends. Starting from the fluid inlet 22 now reaches through the fluid channel 20 flowing cooling fluid KF first a valve device 30 which in the 1 is shown in the locked position SP. At this time, therefore, no flow of cooling fluid KF within the fluid channel 20 occur. Cooling fluid KF is now within the fluid channel 20 and can there from an electric machine 110 in the first heat transfer section 24 Absorb heat. By appropriate heat conduction, this heat can be passed on to the transmission 120 and the second heat transfer section 26 , As soon as the temperature has exceeded a corresponding Aufheizschwellwert is either in active control or by, for example, bimetallic design of the actuating means 32 a changeover of the valve device 30 performed in the release position FP, as is the 2 shows. After this heating phase can thus according 2 a flow of cooling fluid KF from the fluid inlet 22 to the fluid outlet 28 done so that now waste heat from the electric machine 110 in the first heat transfer section and waste heat from the transmission 120 in the second heat transfer section 26 via the fluid outlet 28 and appropriately heated cooling fluid KF can be removed.

Um die Übertragungsmöglichkeiten im ersten Wärmeübertragungsabschnitt 24 und/oder im zweiten Wärmeübertragungsabschnitt 26 in der beschriebenen Weise gewährleisten zu können, ist ein besonders enger Kontakt des Kühlfluids KF mit entsprechenden Gehäusebauteilen der Elektromaschine 110 bzw. des Getriebes 120 notwendig. 3 zeigt eine Möglichkeit einer direkten Kontaktierung des Kühlfluids KF, wobei die entsprechende Abdichtung hier durch Radial-Dichtmittel 40 ausgestaltet ist. Am rechten Ende ist darüber hinaus für eine redundante Abdichtung ein Sicherungs-Dichtmittel 60 ebenfalls als Radial-Dichtmittel 40 ausgestaltet. Das Kühlfluid KF wird auf der unteren Seite von der Wandung des Getriebes 120 bzw. der Elektromaschine 110 und auf der Oberseite von der Fluidkanalwandung 21 begrenzt.To the transmission possibilities in the first heat transfer section 24 and / or in the second heat transfer section 26 To ensure in the manner described, is a particularly close contact of the cooling fluid KF with corresponding housing components of the electric machine 110 or the transmission 120 necessary. 3 shows a possibility of direct contact of the cooling fluid KF, the corresponding seal here by radial sealant 40 is designed. In addition, at the right end, a redundant seal is a backup sealant 60 also as radial sealant 40 designed. The cooling fluid KF is on the lower side of the wall of the transmission 120 or the electric machine 110 and on top of the fluid channel wall 21 limited.

Die 4 ist hinsichtlich der Funktionsweise identisch wie die Ausführungsform der 3, jedoch wurden hier anstelle der Radial-Dichtmittel 40 Axial-Dichtmittel 50 verwendet, welches auch für das Sicherungs-Dichtmittel 60 gilt. Die 3 ist dabei eine besonders flache Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlkreislaufs, während die 4 eingesetzt werden kann, um möglichst kurze Bauweisen für den Kühlkreislauf 10 zu erzeugen.The 4 is identical in terms of operation as the embodiment of 3 However, here were used instead of the radial sealant 40 Axial sealant 50 which is also used for the backup sealant 60 applies. The 3 is a particularly flat embodiment of a cooling circuit according to the invention, while the 4 can be used to minimize the construction of the cooling circuit 10 to create.

In 5 ist dargestellt, wie ein Antriebssystem 200 mit einer entsprechenden Wärmepumpe 210 und einem Heizkreislauf 220 ausgestattet sein kann. Die Antriebseinheit 100 entspricht dabei mit dem Getriebe 120 und der Elektromaschine 110 der Lösung, wie sie in den 1 und 2 erläutert worden ist. Vorgelagert der Ventilvorrichtung 30 ist hier eine Pumpvorrichtung 80, um insbesondere in zwangsfördernder Weise die Konvektion des Kühlfluids KF durch den Fluidkanal 20 zur Verfügung stellen zu können. Nachgelagert in beiden Wärmeübertragungsabschnitten 24 und 26 sind nun zwei schaltbare, separate Alternativmöglichkeiten vorgesehen, um diese Wärme aus dem Kühlfluid KF wieder abzuführen. In beiden Fällen sind über beide Abschnitte Wärmetauscher 70 vorgesehen, wobei im oberen Wegabschnitt des Fluidkanals 20 eine Übergabe an einen Heizkreislauf 220 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs durchgeführt werden kann. Der untere, separat oder zusätzlich schaltbare Wärmetauscher 70 ermöglicht es, eine zusätzliche Kühlmöglichkeit über den Wärmetauscher 70 und eine angeschlossene Wärmepumpe 210 gewährleisten zu können.In 5 is shown as a drive system 200 with a corresponding heat pump 210 and a heating circuit 220 can be equipped. The drive unit 100 corresponds to the gearbox 120 and the electric machine 110 the solution, as in the 1 and 2 has been explained. In front of the valve device 30 here is a pumping device 80 in particular in positively-promoting manner, the convection of the cooling fluid KF through the fluid channel 20 to make available. Downstream in both heat transfer sections 24 and 26 are now two switchable, separate alternatives provided to dissipate this heat from the cooling fluid KF again. In both cases are heat exchangers over both sections 70 provided, wherein in the upper path portion of the fluid channel 20 a transfer to a heating circuit 220 of the electrically driven vehicle can be performed. The lower, separately or additionally switchable heat exchanger 70 allows additional cooling via the heat exchanger 70 and a connected heat pump 210 to be able to guarantee.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The above explanation of the embodiments describes the present invention solely by way of example. Of course, individual features, if technically feasible, can be combined freely with one another without departing from the scope of the present invention.

Claims

Cooling circuit (10) for a drive unit (100) of an electrically driven vehicle, comprising a fluid channel (20) with a fluid inlet (22) for introducing cooling fluid (KF) and with a fluid outlet (28) for applying heated cooling fluid (KF wherein between the fluid inlet (22) and the fluid outlet (28) a first heat transfer section (24) for heat transfer between the cooling fluid (KF) and an electric machine (110) and a second heat transfer section (26) for heat transfer between the cooling fluid ( KF) and a gearbox (120) for the electric machine (110), wherein further between the fluid inlet (22) and the two heat transfer sections (24, 26) a valve device (30) is arranged with a locking position (SP) for locking a Flow of cooling fluid (KF) to the two heat transfer sections (24, 26) and at least one release position (FP) for releasing a flow ng of cooling fluid (KF) to the two heat transfer sections (24, 26).

Cooling circuit (10) after Claim 1 characterized in that the second heat transfer section (26) is disposed after the first heat transfer section (24).

Cooling circuit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve device (30) has at least two release positions (FP) with different release amounts for a flow of cooling fluid (KF).

Cooling circuit (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the valve device (30) for automatic operation, in particular by means of a bimetallic actuating means (32) is formed.

Cooling circuit (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first heat transfer section (24) and / or the second heat transfer section (26) have a Fluidkanalwandung (21) by means of radial sealing means (40) in the radial direction against the electric machine (110) and / or against Transmission (120) is sealed against the escape of cooling fluid (KF).

Cooling circuit (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first heat transfer section (24) and / or the second heat transfer section (26) have a Fluidkanalwandung (21) which by means of axial sealing means (50) in the axial direction against the electric machine (110) and / or against the transmission (120) is sealed against the escape of cooling fluid (KF).

Cooling circuit (10) according to one of Claims 5 or 6 , characterized in that on at least one side of the fluid channel (20) in the first heat transfer section (24) and / or in the second heat transfer section (26) at least one securing sealant (60) for sealing against leakage of cooling fluid (KF) is arranged.

Cooling circuit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that between the fluid inlet (22) and the fluid outlet (28) at least one of the following components is arranged: - heat exchanger (70) to a heat pump (210) - heat exchanger (70) to a heating circuit (220) of the vehicle - pump device (80) for conveying cooling fluid (KF) in the cooling channel (21)

A drive system (200) for an electrically powered vehicle, comprising a drive unit (100) for driving the vehicle with an electric machine (110) and a transmission (120), further comprising a refrigeration cycle (10) having the features of one of Claims 1 to 8th for cooling the drive unit (100).

Method for controlling the temperature of a drive unit (100) of an electrically driven vehicle with a cooling circuit (10) having the features of one of Claims 1 to 8th comprising the steps of: - detecting the temperature of the drive unit (100) - setting the valve device (30) in the release position (FP) when the detected temperature is above a Aufheizschwellwerts, - places the valve device (30) in the locked position (SP ) when the sensed temperature is below a heating threshold,