DE102016215385A1

DE102016215385A1 - Bedarfsgerechtes Kühlen mehrerer Stromrichter elektrischer Maschinen

Info

Publication number: DE102016215385A1
Application number: DE102016215385.4A
Authority: DE
Inventors: Tobias Trzebiatowski; Benjamin Klein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH; SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2016-08-17
Filing date: 2016-08-17
Publication date: 2018-02-22
Also published as: CN107762612B; FR3055114A1; CN107762612A; FR3055114B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromrichterkühlvorrichtung (100) für elektrische Maschinen (20, 20‘), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem ersten Kühlmittelpfad (38), der zum Kühlen eines ersten Stromrichters (25) einer elektrischen Maschine (20) eingerichtet ist, wobei die Stromrichterkühlvorrichtung (200; 210) einen weiteren Kühlmittelpfad (38‘) aufweist, der zum Kühlen eines weiteren Stromrichters (25‘) einer weiteren elektrischen Maschine (20‘) eingerichtet ist, wobei der erste Kühlmittelpfad (38) und der weitere Kühlmittelpfad (38‘) miteinander durch einen Kühlmittelkreislauf (15) thermisch gekoppelt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen mehrerer Stromrichter eines Kraftfahrzeugs sowie eine Stromrichterkühlvorrichtung.
Stand der Technik
Elektromotoren, die zum Fahrzeugbetrieb eingesetzt werden, sind aus dem Bereich der Hybridfahrzeuge bekannt. Ziel ist hierbei, die Brennkraftmaschine insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, bei denen diese noch nicht das volle Drehmoment liefert, zu unterstützen. Beispielhafte Betriebszustände, in denen eine derartige Unterstützung der Brennkraftmaschine vorteilhaft ist, ist insbesondere der sogenannte Boostbetrieb, bzw. die sogenannte Turbolochkompensation. Außerdem kann durch ein aktives elektrisches Bremsen, bei der sich die elektrische Maschine in einem generatorischen Betrieb befindet, die kinetische Energie des Fahrzeugs in das elektrische Bordnetz zurückgespeist werden (sog. Rekuperation). Die elektrische Maschine ist hierbei über einen Stromrichter (sog. Inverter) mit dem Bordnetz verbunden.
Für den motorischen Betrieb wird der Stromrichter als Wechselrichter betrieben, der die Bordnetzspannung in eine Wechselspannung umwandelt. Bei generatorischem Betrieb arbeitet der Stromrichter als Gleichrichter. In beiden Betriebszuständen werden typischerweise große Leistungen umgesetzt, weshalb eine aktive Kühlung des Stromrichters zweckmäßig ist. Grundsätzlich ist es möglich, den Stromrichter mit einem flüssigen Kühlmittel zu kühlen, insbesondere mit dem Kühlmedium, das zum Kühlen der Brennkraftmaschine im Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine verwendet wird. Hierzu ist der Kühlkörper des Stromrichters mit Leitungen versehen, durch die das Kühlmittel strömt, um die von der Elektronik, insbesondere die Elektronik des Inverters, erzeugte thermische Verlustleistung abzuführen. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Stromrichter der elektrischen Maschine hohe elektrische Leistungen umsetzen kann, ohne hierbei zu überhitzen. Derartige Kühlvorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 10 2014 220 103 bekannt.
Eine beliebige Anpassung der aufzunehmenden bzw. abzugebenden Leistung durch die elektrische Maschine, ist lediglich in engen Grenzen möglich, da diese Parameter durch die Maschinenparameter der elektrischen Maschine vorgegeben sind. Zur Lösung dieses technischen Problems sind aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der DE 10 2015 212 623 , Systeme mit mehreren parallel betriebenen elektrischen Maschinen bekannt, wodurch sich beispielsweise die Spitzenleistung des Gesamtsystems bzw. das aufzunehmende und/oder abzugebende Drehmoment des Gesamtsystems entsprechend erhöht.
Eine Kühlung derartiger Systeme ist jedoch typischerweise aufwendig und teuer, da für die Kühlung der jeweiligen elektrischen Maschinen die den jeweiligen elektrischen Maschinen direkt zugeordneten Kühlsysteme verwendet werden, die sodann unabhängig voneinander betrieben und abhängig von der jeweilig anfallenden thermischen Beaufschlagung geregelt werden. Da in einem Kraftfahrzeug der zur Verfügung stehende Bauraum stets äußerst knapp bemessen ist, sind derartige Lösungen daher zudem nachteilig.
Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit anzugeben, mit der Stromrichter, insbesondere die Stromrichter eines Hybridantriebsystems, bei dem die zur Verfügung stehende Leistungsaufnahme bzw. Leistungsabgabe durch die elektrischen Maschinen nahezu beliebig skalierbar sind, bedarfsgerecht gekühlt werden können, ohne dabei unnötigen Temperaturhüben ausgesetzt zu sein.
Von einer bedarfsgerechten Kühlung ist insbesondere dann auszugehen, wenn eine Stromrichterkühlvorrichtung dafür ausgelegt ist und insbesondere mittels eines Verfahrens derart regelbar ist, dass die in den jeweiligen Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs durch die jeweils bewirkte Verlustleistung entstehende Wärme entsprechend sicher und effizient abgeführt werden kann. Bei den jeweiligen Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs handelt es sich insbesondere um einen Boost-Betrieb oder eine Turbolochkompensation. Zudem ist es wünschenswert, eine möglichst einfache und kostengünstige Kühlung anzugeben, die eine möglichst geringe Anpassung der systembedingt bereits vorhandenen Kühlsysteme erforderlich macht.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Kühlen zumindest eines Stromrichters, eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung sowie eine Stromrichterkühlvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche, sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Es wird eine verbesserte Stromrichterkühlvorrichtung für mehrere elektrische Maschinen vorgeschlagen, wobei die elektrischen Maschinen vorzugsweise gemeinsam, insbesondere in Verbindung mit einem Verbrennungsmotor oder innerhalb eines gemeinsamen Antriebsstrangs, betrieben werden. Hierbei weist die Stromrichterkühlvorrichtung eine Topologie auf, bei der ein erster Kühlmittelpfad zum Kühlen eines ersten Stromrichters einer ersten elektrischen Maschine eingerichtet ist und die Stromrichterkühlvorrichtung weist ferner einen weiteren Kühlmittelpfad auf, der zum Kühlen eines weiteren Stromrichters einer weiteren elektrischen Maschine eingerichtet ist, wobei die beiden Kühlmittelpfade miteinander durch einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf thermisch gekoppelt sind.
Eine derartige Topologie der Stromrichterkühlvorrichtung hat den Vorteil, dass die Stromrichterkühlvorrichtung besonders einfach und kompakt ausgestaltbar ist und zudem besonders einfach an bereits vorgegebene Systemvoraussetzungen, insbesondere unterschiedliche elektrische Maschinen, anpassbar ist. Zudem kann bei einer festgelegten Anordnung der elektrischen Maschinen bzw. vorgegebenen Maschinenparametern eine sichere und bedarfsgerechte Kühlung innerhalb der bei den elektrischen Maschinen auftretenden Betriebsbedingungen gewährleistet werden. Hierbei versteht sich, dass die Betriebsbedingungen der jeweiligen elektrischen Maschine in einem Zeitpunkt nicht gleichartig sein müssen, sondern dass die erste elektrische Maschine, beispielsweise auf die maximale Abgabe einer Leistung optimiert sein kann und die weitere elektrische Maschine auf die Abgabe eines maximalen Drehmoments optimiert sein kann.
Die der Erfindung zugrunde liegende Wirkung prägt sich insbesondere dann besonders vorteilhaft aus, wenn die Inverter der jeweiligen elektrischen Maschinen, und damit auch die jeweiligen Stromrichterkühlvorrichtungen sequentiell, also hintereinander, im Kühlkreislauf angeordnet sind. Hieran ist besonders vorteilhaft, dass unabhängig von den jeweiligen Betriebsbedingungen der elektrischen Maschinen, stets eine kontrollierte, gleichmäßige Kühlung beider Inverter mittels der Stromrichterkühlvorrichtung gewährleistbar ist.
Die thermische Kopplung des ersten und zweiten Kühlmittelpfads innerhalb der Stromrichterkühlvorrichtung kann vorzugsweise mittels einer Fluidkopplung der beiden Kühlmittelpfade durch ein entsprechendes Kühlmittel und/oder über eine thermische Kontaktkopplung mittels eines Wärmetauschers erfolgen. Grundsätzlich ergeben sich aus der Verwendung lediglich eines Kühlkreislaufs, indem ein erster und zumindest ein weiterer Kühlmittelpfad thermisch gekoppelt sind, erhebliche strukturelle Vereinfachungen, die es zum einen ermöglichen einen derartigen Kühlkreislauf in bereits bestehende Systeme zu integrieren bzw. besonders einfach an diese anzupassen. Zudem ergeben sich auch besondere Vorteile bei der Ansteuerung einer solchen Stromrichterkühlvorrichtung, da hierbei lediglich ein thermisch gekoppeltes Gesamtsystem und nicht mehrere verschiedene Teilsysteme regelungstechnisch in Einklang zu bringen sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Stromrichterkühlvorrichtung ist der erste Kühlmittelpfad und der weitere Kühlmittelpfad hintereinander, also sequentiell in einem gemeinsamen Kühlkreislauf angeordnet, wobei im Kühlmittelkreislauf vorzugsweise ein Ventil vorgesehen ist, dass zur Regelung des Stroms des Kühlmittels eingerichtet ist, und im Kühlmittelkreislauf dem ersten Kühlmittelpfad und dem weiteren Kühlmittelpfad stromaufwärts vorgelagert angeordnet ist. Durch ein derartiges Ventil, durch das der Strom im Kühlmittelkreislauf reguliert, mitunter auch unterbunden werden kann, kann besonders einfach eine bedarfsgerechte Kühlung der jeweiligen Stromrichter erfolgen. Zudem kann es bevorzugt sein, im Kühlmittelkreislauf zumindest eine Kühlmittelpumpe anzuordnen, um den für eine bedarfsgerechte Kühlung der Stromrichter erforderlichen Kühlmittelstrom aktiv zu regulieren und entsprechend umzuwälzen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der erste Kühlmittelpfad und der weitere Kühlmittelpfad jeweils einen Zufluss und einen hierzu stromabwärts im Kühlmittelpfad angeordneten Abfluss auf, wobei zwischen Zufluss und Abfluss zumindest eines Kühlmittelpfads, vorzugsweise beider Kühlmittelpfade, jeweils ein Überbrückungsabschnitt zur Überbrückung des zumindest ein Kühlmittelpfads im Kühlkreislauf angeordnet ist, wobei der Überbrückungsabschnitt weiter vorzugsweise jeweils ein weiteres schaltbares Ventil zur Kühlmittelstromregulierung aufweist.
Durch den Überbrückungsabschnitt in Form eines Bypasses, der in zumindest einem der Kühlmittelpfade angeordnet ist, kann auf besonders einfache Art und Weise der Kühlmittelstrom innerhalb der Kühlmittelpfade und damit der Abtransport der Wärme innerhalb des Stromrichters besonders einfach reguliert werden. Hierbei ist es weiter besonders vorteilhaft, wenn im Überbrückungsabschnitt ein weiteres schaltbares Ventil angeordnet ist, durch das der Kühlmittelstrom durch den Bypass und damit auch der Kühlmittelstrom durch den jeweiligen Kühlmittelpfad entsprechend eingeregelt werden kann. Es versteht sich grundsätzlich, dass das erste und das weitere schaltbare Ventil, jeden beliebigen Durchfluss des Kühlmittels durch das jeweilige Ventil zwischen der Schallstellung voller Durchlass bzw. kein Durchlass einnehmen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Stromrichterkühlvorrichtung, weist diese eine Sensoreinheit auf, die zur Bestimmung der Temperatur von zumindest einem der Stromrichter, und/oder des Kühlkreislaufs eingerichtet ist, wobei die Sensoreinheit einen ersten Sensor zur Bestimmung der Temperatur des ersten Stromrichters und/oder einen zweiten Sensor zur Bestimmung der Temperatur des weiteren Stromrichters und/oder zumindest einen weiteren Sensor zur Bestimmung der Kühlmitteltemperatur im Kühlkreislauf aufweist. Durch den Einsatz derartiger Sensoren und die jeweilige Positionierung der jeweiligen Sensoren im Kühlkreislauf kann auf besonders einfache Art und Weise eine bedarfsgerechte Kühlung für den jeweiligen Inverter im jeweiligen Kühlmittelpfad bzw. im gesamten Kühlmittelkreislauf gewährleistet werden.
Es ist weiter bevorzugt, dass zumindest ein weiterer Sensor zur Bestimmung der Kühlmitteltemperatur im Kühlmittelkreislauf stromaufwärts zum ersten Kühlmittelpfad und/oder zwischen erstem Kühlmittelpfad und weiterem Kühlmittelpfad angeordnet ist. Durch eine Anordnung des weiteren Sensors vor dem ersten Kühlmittelpfad lässt sich auf besonders einfache Art und Weise die Eingangstemperatur des Kühlmittels vor den Kühlmittelpfaden ermitteln. Bei einer weiteren Positionierung eines Sensors zwischen erstem Kühlmittelpfad und weiterem Kühlmittelpfad kann auf besonders einfache Weise ermittelt werden, wieviel Wärme bereits innerhalb des ersten Kühlmittelpfades im Kühlmittel aufgenommen wurde und wieviel Wärme noch an das Kühlmittel im weiteren Kühlmittepfad abgegeben werden kann. Grundsätzlich versteht sich, dass die Sensoren mit dem Kühlmittelkreislauf thermisch gekoppelt sind, was bedeutet, dass die Sensoren unmittelbar mit dem flüssigen Kühlmittel in Kontakt stehen können, aber auch über ein Wärmekoppelelement mit dem Kühlmittel gekoppelt sein können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stromrichterkühlvorrichtung mit einer Steuereinheit verbindbar oder verbunden, wobei die Steuereinheit mit der Sensoreinheit zum Austausch von Daten, insbesondere Sensordaten und/oder Steuerbefehlen, verbindbar oder verbunden ist, und wobei die Steuereinheit zur Temperaturüberwachung von zumindest einem der Stromrichter und/oder des Kühlkreislaufs eingerichtet ist, wobei die Steuereinheit zumindest eines der nachfolgenden Elemente, nämlich, eine ansteuerbare Pumpe, ein erstes schaltbares Ventil und/oder zumindest eines der weiteren schaltbaren Ventile derart ansteuert, um zumindest eine der Temperaturen von zumindest einem der Stromrichter und/oder des Kühlmittels im Kühlkreislauf bedarfsgerecht zu regulieren.
Durch eine derartige Steuereinheit kann auf besonders einfache und effiziente Art und Weise die für eine bedarfsgerechte Kühlung der einzelnen Stromrichter erforderlichen Informationen, wie die Temperaturen in den einzelnen Teilsträngen (Kühlmittelpfaden) des Kühlkreislaufs ermittelt werden und auf Basis dieser Informationen eine entsprechende Beschaltung der Ventile bzw. der Pumpe im Kühlkreislauf bewirkt werden. Die serielle Anordnung der Kühlmittelpfade und die dadurch bewirkte thermische Kopplung der einzelnen Stränge und Sensoren, sowie das Vorsehen der Stellelemente wie der Pumpe bzw. der Ventile innerhalb eines einzigen thermisch gekoppelten Systems ist hierbei vorteilhaft, da dies die Regelung der einzelnen Stellelemente sowie die hierfür erforderlichen Informationen, wie z. B. die Temperaturen in den einzelnen Abschnitten bzw. Pfaden innerhalb des Kühlkreislaufs enorm vereinfacht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Stromrichterkühlvorrichtung einen ersten Kühlkörper, der mit dem ersten Stromrichter und mit dem ersten Kühlmittelpfad thermisch gekoppelt ist und einen weiteren Kühlkörper, der mit dem weiteren Stromrichter und mit dem weiteren Kühlmittelpfad thermisch gekoppelt ist, auf.
Mittels des ersten Kühlkörpers und des zweiten Kühlkörpers lässt sich auf besonders vorteilhafte Weise eine thermische Ankopplung an die Stromrichter gewährleisten und die innerhalb der jeweiligen Stromrichter erzeugte Verlustleistung bzw. Wärme über die Stromrichterkühlvorrichtung nach außen abtransportieren. Hierbei versteht sich, dass die Stromrichterkühlvorrichtung und/oder der Kühlkörper die Wärme entweder an die Umgebungsluft abgeben können und/oder dass die Stromrichterkühlvorrichtung bzw. der Kühlkörper an ein weiteres thermisches Reservoirs, wie z. B. an das Kühlsystem der Brennkraftmaschine angekoppelt sein können, um die aufgenommene Wärme entsprechend effizient abführen zu können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ist eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, die zumindest eine erste und eine weitere elektrische Maschine und eine Stromrichterkühlvorrichtung aufweist, wobei die elektrischen Maschinen vorzugsweise derart im Kühlmittelkreislauf angeordnet sind, dass die elektrische Maschine geringerer thermischer Belastung stromaufwärts zur Maschine größerer thermischer Belastung im Kühlmittelkreislauf angeordnet ist. Durch eine derartige Anordnung der elektrischen Maschinen innerhalb des Kühlmittelkreislaufs kann sichergestellt werden, dass der in Stromrichtung des Kühlmittels gegebene jeweilige Wärmeeintrag möglichst gering gehalten wird und Kapazität des Kühlmittelkreislaufs optimal genutzt wird. Somit ist sichergestellt, dass nach einer Kühlung des ersten Inverters dem Kühlmittel im weiteren Verlauf des Kühlmittelkreislaufs durch den Inverter der nachgelagerten weiteren elektrische Maschine noch eine ausreichend große Wärmemenge zuführbar ist, wodurch eine besonders effiziente und bedarfsgerechte Kühlung der jeweiligen Stromrichter der elektrischen Maschinen gewährleistbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ist ein Verfahren zur bedarfsgerechten Kühlung eines ersten Stromrichters einer ersten elektrischen Maschine und eines weiteren Stromrichters einer weiteren elektrischen Maschine mittels einer Stromrichterkühlvorrichtung vorgesehen, die zum Kühlen des ersten Stromrichters einen ersten Kühlmittelpfad und zum Kühlen des weiteren Stromrichters einen weiteren Kühlmittelpfad aufweist, wobei der erste Kühlmittelpfad und der weitere Kühlmittelpfad in einem Kühlmittelkreislauf nacheinander angeordnet sind, wobei zumindest einer der Kühlmittelpfade mittels der Stromrichterkühlvorrichtung mit einem Kühlmittelstrom derart beaufschlagt wird, dass zumindest einer der Stromrichter abhängig von zumindest einem der nachfolgenden Parametern, nämlich, der Temperatur von zumindest einem der Stromrichter, zumindest einer Kühlmitteltemperatur, vorzugsweise in zumindest einem der Kühlmittelpfade und/oder von äußeren Steuerparametern, gekühlt wird.
Durch eine Berücksichtigung der jeweiligen thermischen Belastung der Stromrichter der elektrischen Maschinen, kann der jeweilige Kühlbedarf der jeweiligen Stromrichter innerhalb des Kühlverfahrens zur bedarfsgerechten Kühlung der Stromrichter berücksichtigt werden. Hierdurch ist eine besonders einfache und effiziente Kühlung der Stromrichter möglich, wodurch ein effizienter Betrieb der Stromrichter sowie der elektrischen Maschinen und eine möglichst langen Lebensdauer der Stromrichter und der elektrischen Maschinen gewährleistbar ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, wird der Kühlmittelstrom abhängig von der Temperatur von zumindest einem der Stromrichter, vorzugsweise abhängig von der Temperatur des ersten Stromrichters und des weiteren Stromrichters, eingestellt. Zudem kann bevorzugt sein, den Kühlmittelstrom durch zumindest eine der Kühlmitteltemperaturen in zumindest einem der Kühlmittelpfade und/oder abhängig von äußeren Steuerparametern, wie z. B. den von den elektrischen Maschinen jeweils angeforderten Drehmomenten bzw. der jeweiligen Abgabeleistungen der elektrischen Maschinen und/oder zumindest einer Betriebsdauer zumindest einer der elektrischen Maschinen, eingestellt werden. Eine derartige Regelung kann bevorzugt auch bereits auf eine Anforderung der zuvor genannten äußeren Steuerparameter hin erfolgen.
Durch die Berücksichtigung der vorgenannten Regelgrößen kann auf besonders einfache Weise eine bedarfsgerechte Kühlung der jeweiligen Stromrichter für nahezu alle denkbaren Betriebszustände der elektrischen Maschinen entsprechend eingestellt werden, um stets eine bedarfsgerechte Kühlung der Stromrichter zu gewährleisten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, wird der Kühlmittelstrom durch Beaufschlagen von zumindest einem ersten schaltbaren Ventil und/oder einer ansteuerbaren Pumpe zum Freigeben des Kühlmittels für zumindest einen der Stromrichter vorgegeben. Durch diese Maßnahme lässt sich auf besonders einfache Art und Weise die bedarfsgerechte Abfuhr von Wärme innerhalb der den jeweiligen Invertern zugeordneten Kühlmittelpfade gewährleisten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, wird der Kühlmittelstrom durch den ersten Kühlmittelpfad bzw. den weiteren Kühlmittelpfad durch zumindest teilweise Umleiten des Kühlmittels über einen ersten Überbrückungsabschnitt und/oder durch Umleiten über einen zumindest weiteren Überbrückungsabschnitt geregelt. Hierbei ist es bevorzugt, weitere Ventile innerhalb der Überbrückungsabschnitte derart zu beaufschlagen, dass die innerhalb eines Inverters abzuführende Wärme durch Einstellung des Kühlmittelstroms innerhalb des Kühlmittelpfads jeweils bedarfsgerecht an die Umgebung abgegeben werden kann. Weitere Vorteile ergeben sich in der Verwendung eines auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeicherten Computerprogramms, das eine Recheneinheit dazu veranlasst ein Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungen durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung manifestiert sich in der Recheneinheit, insbesondere einem Motorsteuergerät zur Steuerung der elektrischen Maschinen, die durch das auf der Recheneinheit, insbesondere auf einem Speichermedium der Recheneinheit, bereitgestellte Computerprogramm und/oder durch eine entsprechende integrierte Schaltung dazu eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß der vorstehenden Ausführungen durchzuführen. Hierdurch ergeben sich Synergien, da die Recheneinheit nicht nur zur Regelung der elektrischen Maschinen dient, sondern auch zur Durchführung des Verfahrens eine entsprechende bedarfsgerechte Kühlung der jeweiligen Stromrichter eingerichtet sein kann. Grundsätzlich versteht sich, dass das zuvor genannte Verfahren sowie die Stromrichterkühlvorrichtung skalierbar sind, also folglich auch in einem System mit mehr als zwei elektrischen Maschinen mit mehr als zwei Stromrichtern mit den erfindungsgemäßen Wirkungen betreibbar und einsetzbar ist bzw. sind.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 Zeigt eine Blockansicht einer Stromrichterkühlvorrichtung für eine elektrische Maschine und eine beispielhafte Einbindung in den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine;
2 zeigt die Stromrichterkühlvorrichtung und die hieran angekoppelte elektrische Maschine aus 1 in einer vergrößerten Darstellung;
3 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Stromrichterkühlvorrichtung für zwei elektrische Maschinen; und
4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Stromrichterkühlvorrichtung.
In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es sei betont, dass die im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschriebenen Ausgestaltungen von Stromrichtern, Stromrichterkühlkörpern, bzw. Stromrichterkühlvorrichtungen, Ventilen, Pumpen, sowie die Verfahrensbezogenen Auslösebedingungen und Kühlmittelführungen im Rahmen der Erfindung beliebig kombiniert werden können. Dies gilt insbesondere für die in den 3 und 4 sowie nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der Stromrichterkühlvorrichtungen.
In 1 ist eine Blockansicht einer grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannten Stromrichterkühlvorrichtung 100 und ihre Einbindung in den Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Das Kraftfahrzeug weist vorliegend einen Hybridantrieb auf und wird von einem Verbrennungsmotor 10 und einer ersten elektrischen Maschine 20 angetrieben, die eine elektrische Antriebseinheit EA bildet. Der Verbrennungsmotor 10 weist einen Flüssigkühlmittelkreislauf 11 auf, in dem Flüssigkühlmittel mittels einer Pumpe 12 umgewälzt wird. Ein Thermostatventil 13 steuert die Menge des Kühlmittels durch einen Wärmetauscher 14.
Die erste elektrische Maschine wird von einem Stromrichter 25 gesteuert, der über einen elektronischen Teil 30 und einen Kühlkörper 35 verfügt, über den im Wesentlichen Leistungsbauteile, insbesondere Leistungstransistoren (z. B. MOSFET), des elektronischen Teils 30 gekühlt werden sollen. Der Kühlkörper 35 des Stromrichters 25 weist Kühlmittelleitungen auf, die in Form eines Kühlmittelpfads 38 durch den Stromrichter 25 verlaufen und zur Aufnahme von Wärme ein Flüssigkühlmittel durch den Stromrichter 25 führen.
Das Flüssigkühlmittel für den Stromrichter 25 wird in einem Kühlmittelkreislauf 15 geführt, wobei vorliegend das Kühlmittel vom Kühlkreislauf 11 der Brennkraftmaschine 10 abgezweigt wird. Um einen definierten Kühlmittelstrom durch den Kühlkörper 35 zu erhalten, kann optional eine hier dargestellte Stromrichterkühlmittelpumpe 40 zum Einsatz kommen. Zur Sperrung, Freigabe bzw. beliebiger Einstellung des Stromflusses des Kühlmittelstroms durch den Kühlkörper 35 ist ein schaltbares Ventil 45 Teil der Stromrichterkühlvorrichtung 100. Durch das Ventil 45 kann entsprechend der Kühlmittelstrom zum Stromrichter unterbunden werden, solange eine Stromrichtertemperatur T_INV einen oberen Temperaturschwellwert nicht überschreitet. Zudem kann durch eine entsprechende Regelung der Pumpe 40 bzw. des Ventils 45 der Kühlmittelstrom innerhalb des Kühlmittelpfads 38 auf die entsprechende im Inverter 25 anfallende Verlustleistung angepasst werden. Zur Steuerung der Stromrichterkühlvorrichtung ist eine Recheneinheit 50 vorgesehen, die durch Ermittlung der Kühlmitteltemperaturen und durch Beaufschlagung insbesondere der Pumpe 40 bzw. des Ventils 45, den Kühlmittelstrom innerhalb der Stromrichterkühlvorrichtung 100 regelt. Vorliegend wird das Ventil 45 von der Recheneinheit 50 über ein Ansteuersignal S_V bzw. die Kühlmittelpumpe durch ein Ansteuersignal S_P angesteuert. Die zuvor beschriebene Stromrichterkühlvorrichtung ist in 2 nochmals in vergrößerter Darstellung schematisch abgebildet.
In 3 ist schematisch in einer Blockansicht eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Stromrichterkühlvorrichtung 200 und in 4 ist eine weitere schematische Blockansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Stromrichterkühlvorrichtung 200 gezeigt. Beide Stromrichterkühlvorrichtungen können an einen Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs angekoppelt sein (nicht dargestellt).
Ein derartiges Kraftfahrzeugs weist einen Hybridantrieb auf und wird von einer Brennkraftmaschine 10 (vgl. 1) und einer ersten elektrischen Maschine 20 sowie einer weiteren elektrischen Maschinen 20‘ angetrieben, die eine elektrische Antriebseinheit EA bilden. Die elektrischen Maschinen 20, 20‘ werden von jeweils einem Stromrichter 25, 25‘ gesteuert, die jeweils über einen elektronischen Teil 30, 30‘ und einen Kühlkörper 35, 35‘ verfügen, über den im Wesentlichen Leistungsbauteile, insbesondere Leistungstransistoren (z. B. MOSFET), der elektronischen Teile 30, 30‘ gekühlt werden sollen. Die Kühlkörper 35, 35‘ der Stromrichter 25, 25‘ weisen Kühlmittelleitungen in Form von Kühlmittelpfaden 38, 38‘ auf, die das Flüssigkühlmittel 36 führen und Teil eines Kühlmittelkreislaufs 15 sind.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass das Flüssigkühlmittel 36 für die Stromrichter 25, 25‘ von einem Kühlkreislauf 11 einer Brennkraftmaschine 10 abgezweigt wird. (vgl. hierzu 1). Grundsätzlich ist jedoch auch möglich, dass die Stromrichterkühlvorrichtung 200 einen vom Kühlmittelkreislauf 11 der Brennkraftmaschine 10 getrennten Kühlmittelkreislauf 15 aufweist. Darüber hinaus wäre auch lediglich eine thermische Kopplung des Kühlmittelkreislaufs 11 der Brennkraftmaschine 10 und des Kühlmittelkreislaufs 15 der Kühlkörper 35, 35‘ möglich, die mittels eines Wärmetauschers (nicht dargestellt) miteinander thermisch gekoppelt sind.
Zudem ist im Kühlmittelkreislauf 15 ein erstes Ventil S_V0 vorgesehen, dass zur Regulierung des Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf 15 dem ersten 38 und dem zweiten 38‘ Kühlmittelpfad, entsprechend vorgelagert angeordnet ist. Das Ventil S_V0 wird zur Regulierung des Kühlmittelstroms 36 entsprechend von einer Recheneinheit 50 angesteuert. Des Weiteren kann optional, vorzugsweise dem ersten Ventil S_V0, eine Kühlmittelpumpe S_P vorgelagert angeordnet sein, um den Strom des Kühlmittels 36 im Kühlkreislauf 15 zu regulieren. Die Kühlmittelpumpe S_P kann ebenfalls von der Recheneinheit 50 zu diesem Zwecke entsprechend angesteuert werden. Die Verwendung der Kühlmittelpumpe S_P sowie des Ventils S_V0 ist insbesondere für den Fall von Vorteil, wenn der Kühlmittelkreislauf 15 der Stromrichter 25, 25‘ mit dem Kühlmittelkreislauf 11 der Brennkraftmaschine 10 entsprechend über eine kühlmittelführende Verbindung thermisch gekoppelt sind. Hierbei kann beispielsweise für den Fall, dass das Kühlmittel im Kreislauf 11 der Brennkraftmaschine eine höhere Temperatur aufweist, als das Kühlmittel innerhalb des Kühlmittelkreislaufs 15 der Inverter 25, 25‘, eine Trennung des Kühlmittelkreislaufs 11 vom Kühlmittelkreislaufs 15 derart vorgenommen werden, dass das Ventil S_V0 vollständig verschlossen wird, wobei der Kühlmittelkreislauf 11 der Brennkraftmaschine und der Kühlmittelkreislauf 15 der Inverter je nach Bedarf teilweise oder vollständig voneinander entkoppelt oder miteinander gekoppelt werden können.
Somit wird im Ausführungsbeispiel gemäß 3 der Strom des Kühlmittels 36 durch die Kühlmittelpfade 38, 38‘ der Inverter 25, 25‘ durch eine entsprechende Ansteuerung der Kühlmittelpumpe S_P und/oder des ersten Ventils S_V0, die jeweils durch die Recheneinheit 50 entsprechend angesteuert und beaufschlagt werden können, gegeben.
Gemäß der weiteren Ausführungsform der Stromrichterkühlvorrichtung 210, wie sie in 4 dargestellt ist, ist zur entsprechenden Regulierung des Kühlmittelstroms 36 im Kühlmittelkreislauf 15 der Stromrichterkühlvorrichtung 210, ein erster Überbrückungsabschnitt 60 und ein weiterer Überbrückungsabschnitt 60‘ vorgesehen. Der erste Überbrückungsabschnitt 60 ist zwischen einem Zufluss 62 und einem Abfluss 64 des ersten Kühlmittelpfads 38 angeordnet. Der zweite Überbrückungsabschnitt 60‘ ist entsprechend zwischen einem weiterem Zufluss 62‘ und einem weiteren Abfluss 64‘ des weiteren Kühlmittelpfades 38‘ angeordnet. Die Überbrückungsabschnitte 60 und 60‘ bilden jeweils Bypässe, für das Kühlmittel, wodurch sich der Strom des Kühlmittels 36 durch den Kühlkörper 35 des Inverters 25 bzw. durch den Kühlkörpers 35‘ des Inverters 25‘ entsprechend reduziert.
Durch die Verwendung weiterer Ventil S_V1 im Überbrückungsabschnitt 60 und/oder S_V2 im Überbrückungsabschnitt 60‘ kann der Kühlmittelstrom durch die jeweiligen Kühlkörper 35, 35‘ der Inverter 25, 25‘ nahezu beliebig reguliert werden. Die Ventile S_V1 und S_V2 werden entsprechend durch die Recheneinheit 50 angesteuert. Die Ansteuerung der Ventile S_V0, S_V1 und/oder S_V2, bzw. der Kühlmittelpumpe S_P wird vorliegend auf Basis von Systemparametern, wie der Temperatur T_KM1 des Kühlmittels, der Temperatur T_INV1 des ersten Stromrichters 25, der Temperatur T_INV2 des weiteren Stromrichters 25‘, bzw. der Kühlmitteltemperaturen T_KM2 zwischen des ersten Kühlmittelpfads 38 und des weiteren Kühlmittelpfads 38‘, und/oder durch die Kühlmitteltemperatur T_KM3 nach dem Kühlmittelpfad 38‘, vorgenommen. Die jeweiligen Temperaturen T_KM1, T_INV1, T_INV2, T_KM2 und T_KM3 werden durch Temperatursensoren Se_Inv1, Se_Inv2, Se_KM1, Se_KM2 und Se_KM3 einer Sensoreinheit SE gemessen, und die hierbei ermittelten Daten werden mit der Recheneinheit ausgetauscht (durch Pfeile dargestellt).
Die Recheneinheit, die zur Ermittlung der jeweiligen Temperaturn im Kühlkreislauf, bzw. auch hierzu externer Temperaturen eingerichtet ist, und die zudem zur Ansteuerung der Ventile S_V0, S_V1, S_V2 und der Pumpe S_P eingerichtet ist, kann entweder als Steuergerät ausgebildet sein, das direkt den elektrischen Maschinen 20, 20‘ zugeordnet ist, oder alternativ auch als Modul in einem übergeordneten Steuergerät umgesetzt sein. Grundsätzlich ist den beiden in 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung gemein, dass die Stromrichter 25 und 25‘ im Kühlkreislauf sequentiell angeordnet sind, wobei diese, abgesehen von den Überbrückungsabschnitten, vom gleichen Fluidmassenstrom des Kühlmittels 36 durchsetzt und gekühlt werden.
Nachfolgend werden einige Szenarien zur bedarfsgerechten Kühlung des ersten Stromrichters 25 und des weiteren Stromrichters 25‘ beschrieben. Ist einer der Stromrichter 25, 25‘ aufgrund seiner Verwendung oder seines Einbauorts thermisch nur gering beansprucht (geringe Temperatur), so wird entsprechend die Strömung im jeweiligen Kühlmittelpfad 38, 38‘ reduziert. Hierzu wird der jeweils unbelastete Kühlmittelpfad 38 bzw. 38‘ durch den Überbrückungsabschnitt 60 bzw. 60‘ überbrückt, wobei der Grad der Überbrückung bzw. des Anteils des Kühlmittelstroms, der durch den Überbrückungsabschnitt 60 bzw. 60‘ fließt, entsprechend durch die Stellventile S_V1 und S_V2 derart regelbar ist, dass diese entsprechend durch die Recheneinheit beaufschlagt werden. Eine derartige Kühlung kann insbesondere im Teillastbetrieb der elektrischen Maschinen 20, 20‘ sehr effizient sein, da hierdurch beispielsweise eine wechselweise Kühlung der Stromrichter 25, 25‘ möglich ist.
Grundsätzlich können die Ventile S_V1 und/oder S_V2 im jeweiligen Überbrückungsabschnitt 60, 60‘, beispielsweise elektrisch, durch die Steuerung betätigt werden. Die Aktuatorik der Ventile S_V1 und/oder S_V2 kann jedoch auch hydraulisch oder pneumatisch bewirkt werden.
Eine Betätigung der jeweiligen Ventile erfolgt in Abhängigkeit der im Kühlsystem gemessenen Temperaturen, insbesondere der Temperaturen T_KM1, T_INV1, T_INV2, T_KM2 und T_KM3, und/oder auf Basis von Befehlen und/oder Informationen von Außen, also außerhalb der elektrischen Maschinen. Die jeweiligen Temperaturen T_KM1, T_INV1, T_INV2, T_KM2 und T_KM3 werden durch Temperatursensoren Se_Inv1, Se_Inv2, Se_KM1, Se_KM2 und Se_KM3 einer Sensoreinheit SE gemessen, und die hierbei ermittelten Daten werden mit der Recheneinheit ausgetauscht (durch Pfeile dargestellt).
So kann in diesem Zusammenhang eine entsprechende Ansteuerung der Pumpe S_P bzw. der Ventile S_V0, S_V1 und/oder S_V2 auch von externen Größen, wie z. B. dem angeforderten Drehmoment M1, M2 zumindest einer der elektrischen Maschinen 20, 20‘ bzw. der Anforderdauer der jeweiligen elektrischen Maschine 20, 20‘ abhängig gemacht werden, und der Stromfluss 36 des Kühlmittels durch den Kühlkreislauf 15 bzw. die Kühlmittelpfade 38, 38‘ entsprechend eingestellt werden. Grundsätzlich kann die Betätigung der Bypassventile S_V1 und/oder S_V2 durch eine mechanische Lösung mit thermischer Rückkopplung an die Temperatur im Kühlmittelkreislauf bewirkt werden, wie z. B. mittels einer Bimetallfeder oder eines Thermostats. Bei einer derart vereinfachten Lösung, kann zudem die Ventilstellung, beispielsweise über eine Lagepositionsrückmeldung der Bimetallfeder oder des Thermostats an die Recheneinheit 50 zurückgemeldet werden.
Innerhalb des Kühlkonzepts kann es zudem vorgesehen sein, dass die Inverter 25, 25‘ der elektrischen Maschinen 20, 20‘ entsprechend ihres Kühlbedarfs entlang des Kühlmittelstroms 36 im Kühlmittelkreislauf 15 angeordnet sind. Sind beispielsweise beide elektrischen Maschinen 20, 20‘ identisch ausgeführt, so wird die Ermittlung des Kühlbedarfs lediglich hinsichtlich der Betriebsführung differenziert. Somit werden dauerhafte oder langanhaltend angeforderte Drehmomente und Leistungen bevorzugt über die im Kühlmittelstrom nachgeordnete elektrische Maschine 20‘ samt Inverter 25‘ bedient. Dadurch erfolgt der wesentliche Wärmeeintrag in das Kühlmittel 36 in der zweiten Hälfte des Kühlmittelkreislaufs 15, wodurch der im Kühlmittelstrom 36 vorgelagerte Inverter 25 nicht unnötig thermisch belastet wird.
Entsprechend kann der im Kühlmittelkreislauf vorgelagerte elektrische Antrieb 20 vorwiegend für eine dauerhafte Versorgung des elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs (generatorischer Betrieb) oder für eine entsprechende Rückgewinnung der Bremsenergie (Rekuperation) eingesetzt werden, bei denen kein erhöhter Wärmeeintrag durch den Stromrichter 25 in den Kühlkreislauf 15 zu erwarten ist. Für den Fall, dass die elektrischen Maschinen 20, 20‘ nicht identisch ausgeführt sind, kann die Anordnung der jeweiligen Inverter 25, 25‘ entsprechend der Eigenschaften der elektrischen Maschinen 20, 20‘ erfolgen. Zudem kann eine entsprechend unterschiedliche Auslegung der Kühlkörper 35 bzw. 35‘ der Inverter 25, 25‘ vorgesehen sein. So kann beispielsweise der Kühlkörper 35‘ des Inverters 25‘ höherer thermischer Belastung entsprechend mit einer vergrößerten thermischen Kontaktfläche ausgebildet sein. Entsprechend können die Kühlkörper 35, 35‘ der Inverter 25, 25‘ auch derart ausgelegt sein, um mit hohen Leistungspeaks und den damit verbundenen Verlustleistungen entsprechend umzugehen. Hierbei können die Kühlkörper 35, 35‘ bezüglich ihrer Kontaktflächen entsprechend Überdimensioniert oder Unterdimensioniert ausgebildet sein.
Die Stromrichterkühlvorrichtung sowie das Verfahren zur Kühlung eines Stromrichters, sind zudem besonders einfach an die unterschiedlichsten Antriebs bzw. Generatorkonzepte anpassbar. Somit sind das zuvor beschriebene Verfahren sowie die Stromrichterkühlvorrichtung zum bedarfsgerechten Kühlen mehrere Stromrichter unabhängig von der Nenn-Spannung der Inverter einsetzbar. So können beispielsweise zwei elektrische Maschinen 20, 20‘ mit gleicher Nennspannung kombiniert werden. Es ist jedoch auch eine Kombination verschiedener elektrischer Maschinen mit Invertern unterschiedlicher Nennspannung möglich. Auch das Kühlen von Invertern eines elektrischen Antriebs und eines Gleichspannungswandlers (DC/DC-Wandlers) ist grundsätzlich möglich, sofern beide einen entsprechend wassergekühlten Kühlkörper aufweisen.
Zudem ist es möglich, dass die Steuersignale für die Kühlmittelpumpe SP und die Ventile S_V0, S_V1, S_V2 anstelle einer separaten Recheneinheit 50‘ alternativ auch direkt in einem Inverter bzw. der dem Inverter zugeordneten Logik generiert werden können. Zum Austausch der Informationen, zwischen der Logik der verschiedenen Inverter, können auch Master-Slave-Kommunikationskonzepte zum Einsatz kommen. Eine Master-Slave-Topologie kann insbesondere derart umgesetzt werden, dass eine hierarchische Kommunikation zwischen den mehreren Generatoreinheiten derart erfolgt, dass eine erste (übergeordnete) Generatoreinheit (Master), insbesondere von einem übergeordneten Steuergerät, einen Gesamt-Ansteuerbefehl empfängt und verarbeitet und daraus einen ersten Ansteuerbefehl für ihre eigene elektrische Maschine und je einen zweiten Ansteuerbefehl für jede weitere Generatoreinheit (Slave) erzeugt und an diese überträgt. Dadurch kann eine Ansteuerung von mehreren Generatoreinheiten ohne Veränderung der Hard- und/oder Software des übergeordneten Steuergerätes erfolgen und die Integrationskosten für ein entsprechendes System sinken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014220103 [0003]
DE 102015212623 [0004]

Claims

Stromrichterkühlvorrichtung (200; 210) für elektrische Maschinen (20, 20‘), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem ersten Kühlmittelpfad (38), der zum Kühlen eines ersten Stromrichters (25) einer ersten elektrischen Maschine (20) eingerichtet ist, gekennzeichnet durch einen weiteren Kühlmittelpfad (38‘), der zum Kühlen eines weiteren Stromrichters (25‘) einer weiteren elektrischen Maschine (20‘) eingerichtet ist, wobei der erste Kühlmittelpfad (38) und der weitere Kühlmittelpfad (38‘) miteinander durch einen Kühlmittelkreislauf (15) thermisch gekoppelt sind.
Stromrichterkühlvorrichtung (200; 210) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmittelpfad (38) und der weitere Kühlmittelpfad (38‘) hintereinander in einem gemeinsamen Kühlmittelkreislauf (15) angeordnet sind, wobei vorzugsweise im Kühlmittelkreislauf (15) ein Ventil (S_V0) zu dem ersten Kühlmittelpfad (38) und dem weiteren Kühlmittelpfad (38‘) stromaufwärts vorgelagert angeordnet ist.
Stromrichterkühlvorrichtung (200; 210) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmittelpfad (38) und der weitere Kühlmittelpfad (38‘) jeweils einen Zufluss (62, 62‘) und einen hierzu stromabwärts angeordneten Abfluss (64, 64‘) aufweist, wobei zwischen Zufluss (62, 62‘) und Abfluss (64, 64‘) zumindest eines Kühlmittelpfads (38, 38‘), vorzugsweise beider Kühlmittelpfade (38, 38‘), ein Überbrückungsabschnitt (60, 60‘) zur Überbrückung des zumindest einen Kühlmittelpfads (38, 38‘) im Kühlmittelkreislauf (15) angeordnet ist, wobei der jeweilige Überbrückungsabschnitt (60, 60‘) weiter vorzugsweise zumindest ein weiteres schaltbares Ventil (S_V1, S_V2) zur Kühlmittelstromregulierung aufweist.
Stromrichterkühlvorrichtung (200; 210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sensoreinheit (SE), die zur Bestimmung der Temperaturen (T_INV1, T_INV2) von zumindest einem der Stromrichter (25, 25‘) und/oder der Temperaturen (T_KM1, T_KM2, T_KM3) des Kühlmittels im Kühlmittelkreislaufs (15) eingerichtet ist, wobei die Sensoreinheit (SE) einen ersten Sensor (Se_Inv1) zur Bestimmung der Temperatur (T_Inv1) des ersten Stromrichters (25) und/oder einen zweiten Sensor (Se_Inv2) zur Bestimmung der Temperatur (T_Inv2) des zweiten Stromrichters (25‘) und/oder zumindest einen weiteren Sensor (Se_KM1, Se_KM2, Se_KM3) zur Bestimmung der Kühlmitteltemperatur (T_KM1, T_KM2, T_KM3) im Kühlmittelkreislauf (15) aufweist.
Stromrichterkühlvorrichtung (200; 210) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine weitere Sensor (Se_KM1, Se_KM2, Se_KM3) zur Bestimmung der Kühlmitteltemperatur (T_KM1, T_KM2, T_KM3) stromaufwärts zum ersten Kühlmittelpfad (38) und/oder zwischen erstem Kühlmittelpfad (38) und weiterem Kühlmittelpfad (38‘) angeordnet ist.
Stromrichterkühlvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Steuereinheit (50), die mit der Sensoreinheit (SE) zum Austausch von Daten verbunden ist und die zur Temperaturüberwachung von zumindest einem der Stromrichter (25, 25‘) und/oder des Kühlmittelkreislauf (15) eingerichtet ist, wobei die Steuereinheit (50) zumindest eines der nachfolgenden Elemente, nämlich, eine ansteuerbare Pumpe (S_P), das erste schaltbare Ventil (S_V0) und/oder zumindest eines der weiteren schaltbaren Ventile (S_V1, S_V2) derart ansteuert, um zumindest eine der Temperaturen (T_KM1, T_INV1, T_INV2, T_KM2 und T_KM3) von zumindest einem der Stromrichter (25, 25‘) und/oder des Kühlmittels (36) im Kühlmittelkreislauf (15) zu regulieren.
Stromrichterkühlvorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Kühlkörper (35), der mit dem ersten Stromrichter (25) und mit dem ersten Kühlmittelpfad (38) thermisch gekoppelt ist, und einen weiteren Kühlkörper (35‘), der mit dem weiteren Stromrichter (25‘) und mit dem weiteren Kühlmittelpfad (38‘) thermisch gekoppelt ist.
Elektrische Antriebseinheit (EA) für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einer ersten elektrischen Maschine (20) und einer weiteren elektrischen Maschine (20‘) und einer Stromrichterkühlvorrichtung (200; 210) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die elektrischen Maschinen (20, 20‘) vorzugsweise derart im Kühlmittelkreislauf (15) angeordnet sind, dass die elektrische Maschine geringerer thermischer Belastung stromaufwärts zur Maschine größerer thermischer Belastung im Kühlmittelkreislauf (15) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb aus einem Verbrennungsmotor (10) und einer elektrischen Antriebseinheit (EA), die eine Stromrichterkühlvorrichtung (200; 210) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
Verfahren zum bedarfsgerechten Kühlen eines ersten Stromrichters (25) einer ersten elektrischen Maschine (20) und eines weiteren Stromrichters (25‘) einer weiteren elektrischen Maschine (20‘) eines Kraftfahrzeugs mittels einer Stromrichterkühlvorrichtung (200; 210), die zum Kühlen des ersten Stromrichters (25) einen ersten Kühlmittelpfad (38) und zum Kühlen des weiteren Stromrichters (25‘) einen weiteren Kühlmittelpfad (38‘) aufweist, wobei der erste Kühlmittelpfad (38) und der weitere Kühlmittelpfad (38‘) in einem Kühlmittelkreislauf (15) nacheinander angeordnet sind, wobei zumindest einer der Kühlmittelpfade (38, 38‘) mittels der Stromrichterkühlvorrichtung (200; 210) mit einem Kühlmittelstrom (35) derart beaufschlagt wird, dass zumindest einer der Stromrichter (25, 25‘) abhängig von zumindest einem der nachfolgenden Parametern, nämlich, der Temperatur (T_Inv1, T_Inv2) von zumindest einem der Stromrichter (25, 25‘), zumindest einer Kühlmitteltemperatur (T_KM1, T_KM2, T_KM3), vorzugsweise in zumindest einem der Kühlmittelpfade (38, 38‘), von äußeren Steuerparametern (P_ext), gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die äußeren Steuerparameter (P_ext) das angeforderte Drehmoment (M₁, M₂) zumindest einer der elektrischen Maschinen (20, 20‘) und/oder eine Betriebsdauer zumindest einer der elektrischen Maschinen (20, 20‘) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei der Kühlmittelstrom (35) durch Beaufschlagen von zumindest einem ersten schaltbaren Absperrventil (Se_Inv1, Se_Inv2, Se_KM1, Se_KM2, Se_KM3) und/oder einer ansteuerbare Pumpe (S_P) zum Freigeben des Kühlmittels für zumindest einen der Stromrichter (25, 25‘) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Kühlmittelstrom (35) durch den ersten Kühlmittelpfad (38) durch zumindest teilweise Umleiten des Kühlmittels über einen ersten Überbrückungsabschnitt (60) geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei der Kühlmittelstrom (35) durch den weiteren Kühlmittelpfad (38‘) durch zumindest teilweise Umleiten des Kühlmittels über den ersten Überbrückungsabschnitt (60) und/oder einen weiteren Überbrückungsabschnitt (60‘) geregelt wird.
Recheneinheit (50) zur Steuerung einer Stromrichterkühlvorrichtung (10), die durch eine entsprechende integrierte Schaltung und/oder durch ein auf einem Speicher gespeichertes Computerprogramm dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eine Recheneinheit (50) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (50) ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 16.