DE102017220550A1 - Cooling system for a drive system and vehicle drive system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Antriebssystem und ein Fahrzeugantriebssystem mit einem solchen Kühlsystem. Hierbei ist eine E-Maschine (1) und eine daran angeordnete Funktionseinheit (2, 3) vorgesehen, sowie eine E-Maschinen-Kühlstruktur (1A) zum Durchleiten eines Kühlmittels zur Kühlung der E-Maschine (1) und eine Funktionseinheit-Kühlstruktur (2A, 3A) zum Durchleiten dieses Kühlmittels zur Kühlung der Funktionseinheit (2, 3). Die E-Maschinen-Kühlstruktur (1A) und die Funktionseinheit-Kühlstruktur (2A, 3A) weisen eine einzige gemeinsame Schnittstelle (1-2, 1-3) auf, über die das Kühlmittel zwischen diesen Kühlstrukturen (1A, 2A; 1A, 3A) austauschbar ist.The invention relates to a cooling system for a drive system and a vehicle drive system with such a cooling system. Here, an electric motor (1) and a functional unit (2, 3) arranged thereon are provided, as well as an electric machine cooling structure (1A) for passing a coolant for cooling the electric motor (1) and a functional unit cooling structure (FIG. 2A, 3A) for passing this coolant for cooling the functional unit (2, 3). The E-machine cooling structure (1A) and the functional unit cooling structure (2A, 3A) have a single common interface (1-2, 1-3) via which the coolant between these cooling structures (1A, 2A, 1A, 3A ) is interchangeable.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Antriebssystem, aufweisend eine E-Maschine und aufweisend eine daran angeordnete Funktionseinheit, sowie ein Fahrzeugantriebssystem mit einem solchen Kühlsystem.The invention relates to a cooling system for a drive system, comprising an electric motor and having a functional unit arranged thereon, as well as a vehicle drive system with such a cooling system.

Elektrische Kraftfahrzeuge verfügen zumeist über mindestens zwei Kühlmittelkreisläufe. Mit dem ersten Kühlmittelkreislauf werden die elektrischen Verbraucher und Erzeuger in Serie oder Parallel gekühlt. Mit dem zweiten Kreislauf wird zumeist die Traktionsbatterie gekühlt. Das elektrische Antriebssystem, also zumindest die E-Maschine und der zugeordnete Wechselrichter, werden im ersten Kreislauf meistens in Serie gekühlt. Der Wechselrichter wird dabei als erste Komponente durchströmt, um eine minimale Vorlauftemperatur zu gewährleisten. Danach wird die elektrische Antriebsmaschine und eventuell ein der E-Maschine nachgeschaltetes Getriebe des Antriebssystem gekühlt.Electric motor vehicles usually have at least two coolant circuits. With the first coolant circuit, the electrical consumers and generators are cooled in series or in parallel. With the second circuit, the traction battery is usually cooled. The electric drive system, so at least the electric motor and the associated inverter, are usually cooled in series in the first cycle. The inverter is flowed through as the first component to ensure a minimum flow temperature. Thereafter, the electric drive machine and possibly a downstream of the electric motor transmission of the drive system is cooled.

Im automobilen Umfeld wird bislang in der Praxis meist auf eine Integration von E-Maschine, zugehörigem Wechselrichter und Getriebe verzichtet. Dies hatte zur Folge, dass der Wechselrichter ein eigenes Metallgehäuse besitzt, beispielsweise aus Aluminium-Druckguss. Nachteilig hieran ist, dass diese Ausführung des Wechselrichters konstruktiv einschränkend ist. Im Detail sind dadurch die Möglichkeiten zur Positionierung der einzelnen Komponenten des Wechselrichters stark begrenzt. Außerdem sind somit Rohr- oder Schlauchverbindungen zwischen der E-Maschine und dem Wechselrichter und gegebenenfalls auch dem Getriebe für die Kühlung dieser Komponenten erforderlich.In the automotive environment, the integration of the electric motor, the associated inverter and the gearbox has usually been dispensed with in practice. As a result, the inverter has its own metal housing, for example made of die-cast aluminum. The disadvantage of this is that this design of the inverter is structurally restrictive. In detail, this greatly limits the possibilities for positioning the individual components of the inverter. In addition, pipe or hose connections between the electric motor and the inverter and possibly also the transmission for the cooling of these components are thus required.

Aus der EP 2 846 442 A2 ist beispielsweise ein Kühlsystem für ein Fahrzeugantriebssystem bekannt. Hierbei ist eine Kühlstruktur einer E-Maschine mit einer Kühlstruktur eines Wechselrichters über ein außenliegende Schlauch- oder Rohrverbindung gekoppelt (siehe beispielsweise 5, Bezugszeichen 18). Hierdurch ist die Gefahr zur Entstehung von Undichtigkeiten groß.From the EP 2 846 442 A2 For example, a cooling system for a vehicle drive system is known. Here, a cooling structure of an electric machine with a cooling structure of an inverter via an external hose or pipe connection is coupled (see, for example 5 , Reference number 18 ). As a result, the risk of leaks is great.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.The object of the present invention is to improve the state of the art.

Diese Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den Unteransprüchen entnehmbar.This object is achieved by the features specified in the main claims. Preferred embodiments thereof are the dependent claims.

Vorgeschlagen wird demnach ein Kühlsystem für ein Antriebssystem. Das Antriebssystem ist aufweisend eine E-Maschine, und es ist aufweisend eine an der E-Maschine angeordnete Funktionseinheit. Bei einer solchen E-Maschine handelt es sich beispielsweise um einen Elektromotor. Bei einer solchen E-Maschine kann es sich insbesondere um eine Synchron- oder Asynchron- oder Reluktanzmaschine handeln.Accordingly, a cooling system for a drive system is proposed. The drive system comprises an electric motor, and it has a functional unit arranged on the electric motor. Such an electric machine is, for example, an electric motor. In particular, such an electric machine can be a synchronous or asynchronous or reluctance machine.

Das Kühlsystem verfügt über eine E-Maschinen-Kühlstruktur zum Durchleiten eines Kühlmittels zur Kühlung der E-Maschine. Außerdem verfügt das Kühlsystem über eine Funktionseinheit-Kühlstruktur zum Durchleiten dieses Kühlmittels zur Kühlung auch der Funktionseinheit. Somit dient das Kühlmittel zur Kühlung sowohl der E-Maschinen, als auch der Funktionseinheit. Eine solche Kühlstruktur ist insbesondere als ein oder mehrere Kühlkanäle ausgebildet. Diese können insbesondere in einem Gehäuse oder einer anderen tragenden Struktur der E-Maschine oder der Funktionseinheit ausgebildet sein, um die jeweilige Kühlstruktur zu bilden. Die beiden Kühlstrukturen können in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein.The cooling system has an e-machine cooling structure for passing a coolant to cool the e-machine. In addition, the cooling system has a functional unit cooling structure for passing this coolant for cooling also the functional unit. Thus, the coolant is used to cool both the E-machines, as well as the functional unit. Such a cooling structure is in particular formed as one or more cooling channels. In particular, these can be formed in a housing or another supporting structure of the electric motor or of the functional unit in order to form the respective cooling structure. The two cooling structures can be connected in series or in parallel.

Bei dem Kühlmittel handelt es sich insbesondere um eine Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise ein Wasser-Glykol-Gemisch.The coolant is in particular a coolant, such as a water-glycol mixture.

Es ist nun vorgesehen, dass die E-Maschinen-Kühlstruktur und die Funktionseinheit-Kühlstruktur eine einzige gemeinsame Schnittstelle aufweisen, über welche das Kühlmittel zwischen diesen Kühlstrukturen austauschbar ist. Somit sind die beiden Kühlstrukturen ausschließlich über diese eine Schnittstelle unmittelbar miteinander gekoppelt. Eine Zwischenstruktur, wie beispielsweise eine extra Schlauchverbindung, die zumindest eine weitere Schnittstelle erfordert, liegt somit nicht vor. Es kann daher auch gesagt werden, dass die Schnittstelle frei von einer solchen Schlauchverbindung ist. Die beiden Kühlstrukturen sind also insbesondere schlauchlos über die Schnittstelle miteinander gekoppelt. Somit werden Bauteile eingespart und die Kosten reduziert. Somit wird also eine direkte, unmittelbare Kühlmittel-leitende Verbindung zwischen den beiden Kühlstrukturen geschaffen.It is now envisaged that the e-machine cooling structure and the functional unit cooling structure have a single common interface, via which the coolant is interchangeable between these cooling structures. Thus, the two cooling structures are coupled directly to each other exclusively via this one interface. An intermediate structure, such as an extra hose connection, which requires at least one further interface is therefore not available. It can therefore also be said that the interface is free of such a hose connection. The two cooling structures are thus coupled to each other in particular without tubing via the interface. This saves components and reduces costs. Thus, therefore, a direct, direct coolant-conductive connection between the two cooling structures is created.

Bevorzugt handelt es sich bei der Funktionseinheit um ein Getriebe zum Übersetzen eines Drehmoments der E-Maschine oder um einen Wechselrichter zum Betreiben der E-Maschine. Dementsprechend handelt es sich bei der Funktionseinheit-Kühlstruktur um eine Getriebe-Kühlstruktur oder um eine Wechselrichter-Kühlstruktur. Ein solcher Wechselrichter wandelt in an sich bekannter Weise einen elektrischen Gleichstrom in einen Wechselstrom für die E-Maschine um (motorischer Betrieb der E-Maschine), und gegebenenfalls auch umgekehrt (generatorischer Betrieb der E-Maschine). Ein solcher Wechselrichter wird daher auch als AC/DC-Wandler bezeichnet. Ein solches Getriebe weist Getriebeelement auf, mit welchen das Antriebs- oder Bremsdrehmoment der E-Maschine erhöht oder reduziert wird. Das Getriebe kann eine einzige feste Übersetzungsstufe oder mehrere wählbare unterschiedliche Übersetzungsstufen aufweisen.Preferably, the functional unit is a transmission for translating a torque of the electric motor or an inverter for operating the electric motor. Accordingly, the functional unit cooling structure is a transmission cooling structure or an inverter cooling structure. Such an inverter converts in a conventional manner a direct electrical current in an alternating current for the electric motor (motor operation of the electric motor), and possibly also vice versa (regenerative operation of the electric motor). Such an inverter is therefore also referred to as AC / DC converter. Such a transmission has gear element with which the drive or braking torque of the electric motor is increased or reduced. The transmission may have a single fixed gear ratio or several selectable different gear ratios.

Es kann auch sein, dass an der E-Maschine sowohl ein solcher Wechselrichter, als auch ein solches Getriebe angeordnet sind. Hierbei kann dann einer oder beide von Wechselrichter und Getriebe jeweils über die genannte Funktionseinheit-Kühlstruktur verfügen. Dementsprechend kann die E-Maschine dann nur eine solche Schnittstelle aufweisen, nämlich zur Koppelung der E-Maschinen-Kühlstruktur mit der Getriebe-Kühlstruktur oder der Wechselrichter-Kühlstruktur. Oder die E-Maschine dann nun genau zwei solcher Schnittstelle aufweisen, nämlich die erste zur Koppelung der E-Maschinen-Kühlstruktur mit der Wärmetauscher-Kühlstruktur und die zweite zur Koppelung der E-Maschinen-Kühlstruktur mit der Getriebe-Kühlstruktur. Somit sind zwischen zwei der Kühlstrukturen stets nur eine einzige Schnittstelle vorgesehen.It may also be that on the electric motor both such an inverter, and such a transmission are arranged. In this case, one or both of the inverter and the transmission can each have the said functional unit cooling structure. Accordingly, the electric motor can then have only one such interface, namely for coupling the electric motor cooling structure with the transmission cooling structure or the inverter cooling structure. Or the e-machine then have exactly two such interface, namely the first to couple the e-machine cooling structure with the heat exchanger cooling structure and the second to couple the e-machine cooling structure with the transmission cooling structure. Thus, only a single interface is always provided between two of the cooling structures.

Dementsprechend kann vorgesehen sein, dass das Getriebe mit seiner Getriebe-Kühlstruktur an einer ersten Stelle der E-Maschine angeordnet ist und der Wechselrichter mit seiner Wechselrichter-Kühlstruktur an einer anderen Stelle der E-Maschine angeordnet ist. Beispielsweise kann das Getriebe an einer Stirnseite der E-Maschine angeordnet sein und der Wechselrichter an einer radialen Steinfläche der E-Maschine. Die E-Maschinen-Kühlstruktur und die Wechselrichter-Kühlstruktur weisen dann die einzige gemeinsame (erste) Schnittstelle auf, über welche das Kühlmittel zwischen diesen Kühlstrukturen austauschbar ist. Und die E-Maschinen-Kühlstruktur und die Getriebe-Kühlstruktur weisen dann die einzige gemeinsame andere (zweite) Schnittstelle aufweisen, über welche das Kühlmittel zwischen diesen Kühlstrukturen austauschbar ist.Accordingly, it may be provided that the transmission is arranged with its transmission-cooling structure at a first location of the electric motor and the inverter is arranged with its inverter cooling structure at another location of the electric motor. For example, the transmission can be arranged on one end side of the electric motor and the inverter on a radial stone surface of the electric motor. The e-machine cooling structure and the inverter cooling structure then have the single common (first) interface over which the coolant is interchangeable between these cooling structures. And the e-machine cooling structure and the transmission cooling structure then have the single common other (second) interface over which the coolant is interchangeable between these cooling structures.

Die E-Maschinen-Kühlstruktur kann ein Teil eines Gehäuses der E-Maschine sein, wie insbesondere ein Kühlmantel. Die Funktionseinheit-Kühlstruktur, also insbesondere die Wechselrichter-Kühlstruktur oder die Getriebe-Kühlstruktur, kann dann ein Teil eines Gehäuses oder einer tragenden Struktur der zugehörigen Funktionseinheit sein. Bei dem Wechselrichter kann eine solche tragende Struktur insbesondere Halbleiterleistungsschalter und/oder einen Zwischenkreiskondensator des Wechselrichters tragen und gleichzeitig zu dessen Kühlung ausgebildet sein.The e-machine cooling structure may be part of a housing of the electric motor, in particular a cooling jacket. The functional unit cooling structure, that is to say in particular the inverter cooling structure or the transmission cooling structure, can then be part of a housing or a supporting structure of the associated functional unit. In the case of the inverter, such a supporting structure may in particular carry semiconductor power switches and / or an intermediate circuit capacitor of the inverter and at the same time be designed to cool it.

Ein erster Bestandteil der Schnittstelle ist dann durch einen Teil des Gehäuses der E-Maschine gebildet, und ein zweiter Bestandteil der Schnittstelle ist dann durch einen Teil des Gehäuses oder der tragenden Struktur der Funktionseinheit gebildet. Diese beiden Bestandteile der Schnittstelle sind dann insbesondere korrespondierend zueinander ausgebildet, sodass sie unmittelbar formschlüssig ineinander passen oder unmittelbar formschlüssig miteinander verbindbar sind.A first component of the interface is then formed by a part of the housing of the electric motor, and a second component of the interface is then formed by a part of the housing or the supporting structure of the functional unit. These two components of the interface are then formed in particular corresponding to one another, so that they fit into one another directly in a form-fitting manner or can be connected to one another directly in a form-fitting manner.

Insbesondere kann die Schnittstelle so ausgebildet sein, dass sie durch das Anordnen der Funktionseinheit an die E-Maschine komplettiert wird und dadurch einen (dichten) Durchgang für das Kühlmittel zwischen der E-Maschinen-Kühlstruktur und der Funktionseinheit-Kühlstruktur bildet.In particular, the interface may be configured to be completed by arranging the functional unit on the electric machine and thereby forming a (sealed) passage for the coolant between the E-machine cooling structure and the functional unit cooling structure.

Das Gehäuse der E-Maschine und/oder das Gehäuse der Funktionseinheit ist insbesondere so ausgebildet, dass es ein Inneres des Gehäuses von einem Äußeren des Gehäuses abschließt, insbesondere zumindest (Spritz-)Wasserdicht. Somit bildet das Gehäuse einen gewissen Schutz gegen äußere Umweltbedingungen. Die Gehäuse können auch so ausgebildet sein, dass sie für sich noch nicht vollständig abdichtend sind und erst durch das aneinander Anordnen gemeinsam abdichten.The housing of the electric motor and / or the housing of the functional unit is in particular designed such that it terminates an interior of the housing from an exterior of the housing, in particular at least (splash) waterproof. Thus, the housing forms a certain protection against external environmental conditions. The housings can also be designed such that they are not yet completely self-sealing for themselves and only seal together by arranging them together.

Insbesondere umfasst die Schnittstelle genau eine (erste) Dichtfläche an der E-Maschinen-Kühlstruktur und genau eine daran anliegende andere (zweite) Dichtfläche an der Funktionseinheit-Kühlstruktur. Somit liegen die beiden Kühlstrukturen über diese zwei Dichtflächen unmittelbar aneinander an. Durch diese Dichtflächen wird ein ungewollter Austritt von dem Kühlmittel aus der Schnittstelle verhindert. Die Schnittstelle bildet mit den Dichtflächen somit einen Durchgang für das Kühlmittel zwischen den beiden Kühlstrukturen aus. Gleichzeitig dichtet die Schnittstelle den Durchgang mittels der Dichtflächen gegen außen hin ab. Eine oder beide der Dichtflächen kann hierbei eine oder mehrere Dichtelemente umfassen, beispielsweise einen O-Ring und/oder eine Flachdichtung und/oder eine Fadendichtung.In particular, the interface comprises precisely one (first) sealing surface on the E-machine cooling structure and exactly one other abutting (second) sealing surface on the functional unit cooling structure. Thus, the two cooling structures are directly adjacent to each other via these two sealing surfaces. By means of these sealing surfaces, an undesired escape of the coolant from the interface is prevented. The interface thus forms with the sealing surfaces a passage for the coolant between the two cooling structures. At the same time, the interface seals the passage to the outside by means of the sealing surfaces. One or both of the sealing surfaces may in this case comprise one or more sealing elements, for example an O-ring and / or a flat gasket and / or a thread seal.

Die Schnittstelle kann ein Hinleiten und ein Rückleiten des Kühlmittels ermöglichen. Mit „Hinleiten“ kann hierbei ein Hinleiten des Kühlmittels zur E-Maschine oder ein Hinleiten des Kühlmittels zur Funktionseinheit gemeint sein, wobei mit „Rückleiten“ dann die entsprechende Gegenrichtung gemeint ist. Insbesondere kann die Schnittstelle somit einen ersten Durchgang zum Hinleiten des Kühlmittels sowie einen zweiten Durchgang zum Rückleiten des Kühlmittels ausbilden.The interface may allow the coolant to be forwarded and re-directed. By "forwarding" may be meant a forwarding of the coolant to the e-machine or a forwarding of the coolant to the functional unit, with "return" then the corresponding opposite direction is meant. In particular, the interface can thus form a first passage for conducting the coolant and a second passage for returning the coolant.

Alternativ dazu erfolgt über die Schnittstelle nur einer von Hinleiten und Rückleiten des Kühlmediums. Dementsprechend bildet dann die Schnittstelle genau einen einzigen Durchgang für das Kühlmittel aus.Alternatively, only one of Hinleiten and returning the cooling medium via the interface. Accordingly, the interface then forms just one passage for the coolant.

Bevorzugt umfasst die Schnittstelle einerseits einen Kühlmittel-leitenden Stecker und andererseits eine damit korrespondierende Kühlmittel-leitende Buchse. Der Stecker ist dann ein Bestandteil der einen Kühlstruktur, wohingegen die Buchse dann ein Bestandteil der anderen Kühlstruktur ist. Die Schnittstelle wird als durch die Steckverbindung, bestehend aus Stecker und Buchse ausgebildet.Preferably, the interface comprises, on the one hand, a coolant-conducting plug and, on the other hand, a coolant-conducting bushing corresponding thereto. The plug is then part of the a cooling structure, whereas the socket is then part of the other cooling structure. The interface is formed as by the connector, consisting of plug and socket.

Alternativ dazu umfasst die Schnittstelle einen Kühlmittel-leitenden ersten Flansch und einen damit korrespondierenden Kühlmittel-leitenden zweiten Flansch. Der erste Flansch ist dann ein Bestandteil der einen Kühlstruktur, wohingegen der zweite Flansch dann ein Bestandteil der anderen Kühlstruktur ist.Alternatively, the interface comprises a coolant-conducting first flange and a coolant-conducting second flange corresponding thereto. The first flange is then part of the one cooling structure, whereas the second flange is then part of the other cooling structure.

Vorgeschlagen wird auch ein Fahrzeugantriebssystem. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeugantriebssystem. Das Antriebssystem weist die E-Maschine auf, sowie den Wechselrichter zum Betreiben der E-Maschine. Zudem weist das Antriebssystem das vorgeschlagene Kühlsystem zur Kühlung von Wechseltrichter und E-Maschine auf. Darüber hinaus kann das Antriebssystem optional auch das Getriebe aufweisen. Hierbei kann das Kühlsystem, wie beschrieben, auch zur Kühlung des Getriebes eingesetzt werden.Also proposed is a vehicle drive system. This is in particular a motor vehicle drive system. The drive system has the electric motor and the inverter for operating the electric motor. In addition, the drive system has the proposed cooling system for cooling of the hopper and electric motor. In addition, the drive system can optionally also have the transmission. Here, the cooling system, as described, are also used for cooling the transmission.

Die E-Maschine dient hierbei insbesondere als Traktionsantrieb. Sie dient dann also zur Erzeugung einer Vortriebskraft des Fahrzeugs. Ein solches Antriebssystem wird insbesondere in einem zumindest zeitweise elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug eingesetzt, wie beispielsweise einem reinen E-Fahrzeug oder einem Hybridfahrzeug, das über einen zusätzlichen Verbrennungsmotor als Traktionsantrieb verfügt. Alternativ dazu kann die E-Maschine auch als Stellantrieb dienen, also zur Betätigung oder Verstellung einer Vorrichtung des Fahrzeugs, wie beispielsweise einer Fahrzeuglenkung oder eines Fahrzeugfahrwerks.The e-machine serves in particular as a traction drive. It then serves to generate a driving force of the vehicle. Such a drive system is used in particular in a motor vehicle which can be driven electrically at least for a time, such as, for example, a pure electric vehicle or a hybrid vehicle which has an additional combustion engine as a traction drive. Alternatively, the electric motor can also serve as an actuator, ie for actuating or adjusting a device of the vehicle, such as a vehicle steering or a vehicle chassis.

Durch die hohe Integration und die daraus resultierende kompakte Bauraumanordnung zwischen Wechselrichter und E-Maschine und gegebenenfalls Getriebe erfolgt eine gute thermische Kopplung zwischen diesen Komponenten. Dadurch kann die Wärmekapazität des Kühlmittels gemeinsam genutzt werden. Da zumeist das kritischere Auslegekriterium des Wechselrichters die maximale Ausgangsleistung ist und bei der E-Maschine die Dauerleistung ist, kann durch die bauraumnahe Anordnung und der gemeinsamen Nutzung der Wärmekapazität die Performance des Antriebssystems gesteigert werden. Hierfür sind keine zusätzlichen Kosten notwendig. Weiterhin können bestimmte Temperatursensoren in dem Kühlsystem aufgrund thermischer Ersatzmodellierungen eingespart werden. So kann beispielsweise ein Temperatursensor an einem Stator der E-Maschine entfallen.Due to the high degree of integration and the resulting compact installation space arrangement between the inverter and the electric motor and possibly the gearbox, there is a good thermal coupling between these components. As a result, the heat capacity of the coolant can be shared. Since in most cases the more critical design criterion of the inverter is the maximum output power and in the case of the e-machine is the continuous output, the performance of the drive system can be increased due to the space-close arrangement and the shared use of the heat capacity. There are no additional costs for this. Furthermore, certain temperature sensors can be saved in the cooling system due to thermal replacement modeling. For example, a temperature sensor on a stator of the e-machine can be omitted.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Figur (1) näher erläutert, aus welcher eine weitere bevorzugte Ausführungsform und weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung entnehmbar sind.

  • 1 zeigt ein Antriebssystem, insbesondere ein Fahrzeugantriebssystem, insbesondere ein Kraftfahrzeugantriebssystem.
In the following the invention with reference to a figure ( 1 ), from which a further preferred embodiment and further preferred features of the invention can be removed.
  • 1 shows a drive system, in particular a vehicle drive system, in particular a motor vehicle drive system.

Das Antriebssystem weist eine E-Maschine 1 auf sowie einen Wechselrichter 2 zum Betreiben der E-Maschine 1. Zudem weist das Antriebssystem ein Getriebe 3 zum Übersetzen eines Drehmoments der E-Maschine 1 auf. Wechselrichter 2 und Getriebe 3 sind zum Anordnen an die E-Maschine ausgebildet (siehe dicke Pfeile). Diese werden also an der E-Maschine 1 befestigt. Das Getriebe 3 ist dann beispielsweise an einer Stirnseite der E-Maschine 1 befestigt und der Wechselrichter ist dann beispielsweise an einer radialen Seitenfläche der E-Maschine 1 befestigt, wie in 1 angedeutet.The drive system has an electric motor 1 on and an inverter 2 for operating the electric machine 1 , In addition, the drive system has a transmission 3 for translating a torque of the electric machine 1 on. inverter 2 and gear 3 are designed for placement on the electric motor (see thick arrows). These are so at the electric motor 1 attached. The gear 3 is then, for example, on a front side of the electric motor 1 attached and the inverter is then, for example, on a radial side surface of the electric motor 1 attached, as in 1 indicated.

Die E-Maschine 1 weist eine E-Maschinen-Kühlstruktur 1A zum Durchleiten eines Kühlmittels zur Kühlung der E-Maschine 1 auf. Der Wechselrichter 2 weist eine Wechselrichter-Kühlstruktur 2A zum Durchleiten des Kühlmittels zur Kühlung des Wechselrichters 2 auf. Optional weist auch das Getriebe eine Getriebe-Kühlstruktur 3A zum Durchleiten des Kühlmittels zur Kühlung des Getriebes 3 auf.The electric machine 1 has an e-machine cooling structure 1A for passing a coolant for cooling the electric motor 1 on. The inverter 2 has an inverter cooling structure 2A for passing the coolant for cooling the inverter 2 on. Optionally, the transmission also has a transmission cooling structure 3A for passing the coolant for cooling the transmission 3 on.

Die Kühlstrukturen 1A, 2A, 3A können in die jeweilige Komponente 1, 2, 3 integrierte Kühlkanäle aufweisen. Die Kühlstrukturen 1A, 2A, 3A können somit als ein Teil eines Gehäuses oder einer tragenden Struktur der jeweiligen Komponente 1, 2, 3 ausgebildet sein. Bei der E-Maschine 1 und dem Getriebe 3 können die Kühlstrukturen 1A, 3A einen Kühlmantel bilden.The cooling structures 1A . 2A . 3A can in the respective component 1 . 2 . 3 have integrated cooling channels. The cooling structures 1A . 2A . 3A may thus be considered part of a housing or a supporting structure of the respective component 1 . 2 . 3 be educated. In the electric motor 1 and the transmission 3 can the cooling structures 1A . 3A form a cooling jacket.

Die Kühlstrukturen 2A, 3A sind jeweils mittels genau einer einzigen Schnittstelle 1-2 und 1-3 mit der Kühlstruktur 1A der E-Maschine 1 Kühlmittel-leitend gekoppelt.The cooling structures 2A . 3A are each using exactly one interface 1 - 2 and 1 - 3 with the cooling structure 1A the electric machine 1 Coupled coolant-conducting.

Die erste Schnittstelle 1-2 wird einerseits durch ein Teil des Gehäuses der E-Maschine 1 gebildet. Beispielsweise bildet das Gehäuse an dieser Stelle einen Flansch oder einen von Stecker und Buchse aus, die jeweils Kühlmittel-leitend sind. Die erste Schnittstelle 1-2 wird andererseits durch einen Teil des Gehäuses oder einer tragenden Struktur des Wechselrichters 2 gebildet. Beispielsweise bildet das Gehäuse oder die tragende Struktur an dieser Stelle einen zum Flansch der E-Maschine 1 passenden Flansch oder eine zum Stecker der E-Maschine 1 passende Buchse oder einen zur Buchse der E-Maschine 1 passenden Stecker aus, die dann ebenfalls jeweils Kühlmittel-leitend sind. Dadurch wird einfach ein Durchgang für das Kühlmittel gebildet. Die zweite Schnittstelle 1-3 kann analog hierzu ausgebildet sein.The first interface 1 - 2 is on the one hand by a part of the housing of the electric motor 1 educated. For example, the housing forms at this point a flange or one of plug and socket, which are each coolant-conductive. The first interface 1 - 2 on the other hand, by a part of the housing or a supporting structure of the inverter 2 educated. For example, forms the housing or the supporting structure at this point to the flange of the electric motor 1 matching flange or one to the plug of the electric motor 1 suitable socket or one to the socket of the electric motor 1 matching plug, which are then also each coolant-conducting. This simply forms a passage for the coolant. The second interface 1 - 3 can be designed analogously to this.

Die Schnittstelle 1-2 ist insbesondere so ausgebildet, dass sich die zugehörigen Bestandteile komplettieren und somit den Durchgang für das Kühlmittel ausbilden, wenn Wechselrichter 2 und E-Maschine 1 zusammengefügt werden. Die zweite Schnittstelle 1-3 kann analog hierzu ausgebildet sein. the interface 1 - 2 is particularly designed so that the associated components complete and thus form the passage for the coolant, if inverter 2 and electric machine 1 be joined together. The second interface 1 - 3 can be designed analogously to this.

Die Kühlstrukturen 1A, 2A, 3A sind somit schlauchlos über die einzelnen Schnittstellen 1-2 und 1-3 direkt miteinander gekoppelt.The cooling structures 1A . 2A . 3A are thus tubeless over the individual interfaces 1 - 2 and 1 - 3 directly coupled with each other.

Vorliegend bilden die Schnittstellen 1-2 und 1-3 jeweils lediglich einen einzigen Durchgang für das Kühlmittel. Somit ist damit entweder nur ein Hinleiten oder nur ein Rückleiten des Kühlmittels möglich. Dadurch sind die Komponenten 1, 2, 3 aus Sicht des Kühlmittels in Serie gekoppelt, wobei ein Hin- und Rückleiten von und zu dieser Serie der Komponenten 1, 2, 3 von extern erfolgt.In the present case, the interfaces form 1 - 2 and 1 - 3 in each case only a single passage for the coolant. Thus, either only a Hinleiten or only a return of the coolant is possible. This is what the components are 1 . 2 . 3 coupled from the perspective of the coolant in series, with a forward and backward to and from this series of components 1 . 2 . 3 done externally.

Die Schnittstelle 1-2 und/oder die Schnittstelle 1-3 kann alternativ auch so ausgebildet sein, dass sie jeweils zwei Durchgänge bildet. Einer der Durchgänge dient dann für das Hinleiten des Kühlmittels und der andere der Durchgänge dient dann für das Rückleiten des Kühlmittels. Dadurch können die Einheiten 1, 2, 3 aus Sicht des Kühlmittels ebenfalls in Serie gekoppelt sein, wobei ein Hin- und Rückleiten nun jedoch von und zu dieser Serie zumindest zum Teil innerhalb der Komponenten 1, 2, 3 der Serie erfolgen kann.the interface 1 - 2 and / or the interface 1 - 3 Alternatively, it may also be designed such that it forms two passages in each case. One of the passages then serves for the passage of the coolant and the other of the passages then serves for the return of the coolant. This allows the units 1 . 2 . 3 from the point of view of the coolant also be coupled in series, but a forward and backward now but from and to this series, at least in part within the components 1 . 2 . 3 the series can be done.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
E-MaschineE-machine
1-21-2
erste Schnittstellefirst interface
1-31-3
zweite Schnittstellesecond interface
1A1A
E-Maschinen-KühlstrukturE-machine cooling structure
22
Wechselrichterinverter
2A2A
Wechselrichter-KühlstrukturInverter cooling structure
33
Getriebetransmission
3A3A
Getriebe-KühlstrukturTransmission cooling structure

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2846442 A2 [0004]EP 2846442 A2 [0004]

Claims (10)

Kühlsystem für ein Antriebssystem, aufweisend eine E-Maschine (1) und aufweisend eine daran angeordnete Funktionseinheit (2, 3), • mit einer E-Maschinen-Kühlstruktur (1A) zum Durchleiten eines Kühlmittels zur Kühlung der E-Maschine (1), und • mit einer Funktionseinheit-Kühlstruktur (2A, 3A) zum Durchleiten dieses Kühlmittels zur Kühlung der Funktionseinheit (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass die E-Maschinen-Kühlstruktur (1A) und die Funktionseinheit-Kühlstruktur (2A, 3A) eine einzige gemeinsame Schnittstelle (1-2, 1-3) aufweisen, über welche das Kühlmittel zwischen diesen Kühlstrukturen (1A, 2A; 1A, 3A) austauschbar ist.Cooling system for a drive system, comprising an electric machine (1) and having a functional unit (2, 3) arranged thereon, having an electric machine cooling structure (1A) for passing a coolant for cooling the electric machine (1), and • with a functional unit cooling structure (2A, 3A) for passing this coolant for cooling the functional unit (2, 3), characterized in that the E-machine cooling structure (1A) and the functional unit cooling structure (2A, 3A) single common interface (1-2, 1-3) over which the coolant between these cooling structures (1A, 2A, 1A, 3A) is interchangeable. Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die Funktionseinheit (2, 3) ein Getriebe (3) zum Übersetzen eines Drehmoments der E-Maschine (1) oder ein Wechselrichter (2) zum Betreiben der E-Maschine (1) ist.Cooling system after Claim 1 wherein the functional unit (2, 3) is a transmission (3) for translating a torque of the electric motor (1) or an inverter (2) for operating the electric motor (1). Kühlsystem nach Anspruch 2, wobei das Getriebe (3) an einer ersten Stelle der E-Maschine (1) angeordnet ist und der Wechselrichter (2) an einer anderen Stelle der E-Maschine (1) angeordnet ist, wobei die E-Maschinen-Kühlstruktur (1A) und eine Wechselrichter-Kühlstruktur (2A) eine einzige gemeinsame Schnittstelle (1-2) aufweisen, über welche das Kühlmittel zwischen diesen Kühlstrukturen (1A, 2A) austauschbar ist, und wobei die E-Maschinen-Kühlstruktur (1A) und eine Getriebe-Kühlstruktur (3A) über eine einzige andere gemeinsame Schnittstelle (1-3) aufweisen, über welche das Kühlmittel zwischen diesen Kühlstrukturen (1A, 3A) austauschbar ist.Cooling system after Claim 2 in which the transmission (3) is arranged at a first location of the electric motor (1) and the inverter (2) is arranged at another location of the electric motor (1), wherein the electric motor cooling structure (1A) and an inverter cooling structure (2A) having a single common interface (1-2) through which the coolant is interchangeable between these cooling structures (1A, 2A), and wherein the e-machine cooling structure (1A) and a transmission cooling structure (3A) have a single other common interface (1-3) over which the coolant is interchangeable between these cooling structures (1A, 3A). Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die E-Maschinen-Kühlstruktur (1A) Teil eines Gehäuses der E-Maschine (1) ist, insbesondere ein Kühlmantel, und wobei die Funktionseinheit-Kühlstruktur (2A, 3A) Teil eines Gehäuses oder einer tragenden Struktur der Funktionseinheit (2, 3) ist, und wobei ein erster Bestandteil der Schnittstelle (1-2, 1-3) ein Teil des Gehäuses der E-Maschine (1) ist und ein zweiter Bestandteil der Schnittstelle (1-2, 1-3) ein Teil des Gehäuses oder der tragenden Struktur der Funktionseinheit (2, 3) ist.Cooling system according to one of the preceding claims, wherein the E-machine cooling structure (1A) is part of a housing of the electric motor (1), in particular a cooling jacket, and wherein the functional unit cooling structure (2A, 3A) is part of a housing or supporting structure of the functional unit (2, 3), and wherein a first component of the interface (1-2, 1-3) is a part of the housing of the electric motor (1) and a second component of the interface (1-2, 1-3) is a part of the housing or the supporting structure of the functional unit (2, 3). Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beiden Kühlstrukturen (1A, 2A; 1A, 3A) schlauchlos über die Schnittstelle (1-2; 1-3) Kühlmittel-leitend miteinander gekoppelt sind.Cooling system according to one of the preceding claims, wherein the two cooling structures (1A, 2A, 1A, 3A) are tubelessly coupled together via the interface (1-2, 1-3) in a coolant-conducting manner. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schnittstelle (1-2, 1-3) genau eine Dichtfläche an der E-Maschinen-Kühlstruktur (1A) und genau eine daran anliegende Dichtfläche an der Funktionseinheit-Kühlstruktur (2A, 3A) aufweist.Cooling system according to one of the preceding claims, wherein the interface (1-2, 1-3) has exactly one sealing surface on the e-machine cooling structure (1A) and exactly one sealing surface on the functional unit cooling structure (2A, 3A). Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schnittstelle (1-2, 1-3) ein Hinleiten und ein Rückleiten des Kühlmittels ermöglicht.Cooling system according to one of the preceding claims, wherein the interface (1-2, 1-3) allows a forwarding and returning of the coolant. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schnittstelle (1-2, 1-3) einen Kühlmittel-leitenden Stecker und eine damit korrespondierende Kühlmittel-leitende Buchse umfasst, wobei der Stecker ein Bestandteil der einen Kühlstruktur (1A, 2A, 3A) ist, und wobei die Buchse ein Bestandteil der anderen Kühlstruktur (1A, 2A, 3A) ist.Cooling system according to one of the Claims 1 to 7 wherein the interface (1-2, 1-3) comprises a coolant-conducting plug and a coolant-conducting bushing corresponding thereto, the plug being part of the one cooling structure (1A, 2A, 3A), and wherein the bushing is a Part of the other cooling structure (1A, 2A, 3A). Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schnittstelle (1-2, 1-3) einen Kühlmittel-leitenden ersten Flansch und einen damit korrespondierenden Kühlmittel-leitenden zweiten Flansch umfasst, wobei der erste Flansch ein Bestandteil der einen Kühlstruktur (1A, 2A, 3A) ist, und wobei der zweite Flansch ein Bestandteil der anderen Kühlstruktur (1A, 2A, 3A) ist.Cooling system according to one of the Claims 1 to 7 wherein the interface (1-2, 1-3) comprises a coolant-conducting first flange and a coolant-conducting second flange corresponding thereto, wherein the first flange is a component of the one cooling structure (1A, 2A, 3A), and wherein the second flange is a component of the other cooling structure (1A, 2A, 3A). Fahrzeugantriebssystem mit einer E-Maschine (1), insbesondere als Traktionsantrieb oder als Stellantrieb, und mit einem Wechselrichter (2) zum Betreiben der E-Maschine (1), und mit einem Kühlsystem zur Kühlung von E-Maschine (1) und Wechselrichter (2) mittels eines Kühlmittels, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.Vehicle drive system with an electric motor (1), in particular as a traction drive or as an actuator, and with an inverter (2) for operating the electric motor (1), and with a cooling system for cooling the electric motor (1) and inverter ( 2) by means of a coolant, characterized in that the cooling system is designed according to one of the preceding claims.
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