DE102018205345A1 - Elektromotor mit Flüssigkeitskühlung und Verwendung eines derartigen Elektromotors - Google Patents

Elektromotor mit Flüssigkeitskühlung und Verwendung eines derartigen Elektromotors Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (1) mit Flüssigkeitskühlung, bei der
- der Elektromotor (1) mit mindestens einem Kühlmittelmantel ausgestattet ist, wobei dieser Kühlmittelmantel einlassseitig eine Zuführöffnung (4) zum Zuführen von Kühlmittel und auslassseitig eine Abführöffnung (5) zum Abführen des Kühlmittels aufweist, und
- zur Ausbildung eines Kühlmittelkreislaufs die Abführöffnung (5) mit der Zuführöffnung (4) zumindest verbindbar ist, wobei
- die Abführöffnung (5) via einer ersten Rückführleitung (6), in der ein Wärmetauscher (6a) angeordnet ist, mit der Zuführöffnung (4) zumindest verbindbar ist, und
- die Abführöffnung (5) via einer - den in der ersten Rückführleitung (6) angeordneten Wärmetauscher (6a) umgehenden - Bypassleitung (7) mit der Zuführöffnung (4) zumindest verbindbar ist, wobei
- die Abführöffnung (5) via einer zweiten Rückführleitung (8), in der eine kühlmittelbeaufschlagte Batterie (8a) angeordnet ist, mit der Zuführöffnung (4) zumindest verbindbar ist, und
- zur Ausbildung eines Nebenkreislaufs (10) eine Kurzschlussleitung (9) vorgesehen ist, mittels welcher die zweite Rückführleitung (8) stromabwärts der Batterie (8a) mit der zweiten Rückführleitung (8) stromaufwärts der Batterie (8a) zumindest verbindbar ist und in der ein Wärmespeicher (10a) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit Flüssigkeitskühlung, bei der
    • - der Elektromotor mit mindestens einem Kühlmittelmantel ausgestattet ist, wobei dieser Kühlmittelmantel einlassseitig eine Zuführöffnung zum Zuführen von Kühlmittel und auslassseitig eine Abführöffnung zum Abführen des Kühlmittels aufweist, und
    • - zur Ausbildung eines Kühlmittelkreislaufs die Abführöffnung mit der Zuführöffnung zumindest verbindbar ist, wobei
    • - die Abführöffnung via einer ersten Rückführleitung, in der ein Wärmetauscher angeordnet ist, mit der Zuführöffnung zumindest verbindbar ist, und
    • - die Abführöffnung via einer - den in der ersten Rückführleitung angeordneten Wärmetauscher umgehenden - Bypassleitung mit der Zuführöffnung zumindest verbindbar ist.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung eines derartigen Elektromotors aufzuzeigen.
  • Ein Elektromotor der vorstehend genannten Art findet beispielsweise Verwendung als Kraftfahrzeugantrieb. Dient der Elektromotor als Kraftfahrzeugantrieb, kann der Antrieb neben dem Elektromotor weitere Drehmoment-Quellen zum Antrieb des Kraftfahrzeuges umfassen, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, die zusätzlich Leistung abgibt und mit dem Elektromotor antriebsverbunden bzw. antriebsverbindbar sein kann.
  • Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Kühlung eines Elektromotors in Gestalt einer Luftkühlung oder einer Flüssigkeitskühlung auszuführen. Aufgrund der höheren Wärmekapazität von Flüssigkeiten können mit einer Flüssigkeitskühlung wesentlich größere Wärmemengen abgeführt werden als dies mit einer Luftkühlung möglich ist. Daher werden Elektromotoren regelmäßig mit einer Flüssigkeitskühlung ausgestattet. Zudem lässt sich die Abwärme einfacher einer anderen Verwendung zuführen, wenn mittels Flüssigkeitskühlung gekühlt wird.
  • Es ist dabei nicht das Ziel und die Aufgabe der Flüssigkeitskühlung, dem Elektromotor möglichst große Wärmemengen zu entziehen und an die Umgebung abzuführen. Vielmehr wird eine bedarfsgerechte Kühlung angestrebt, wobei die Abwärme vorteilhafterweise anderweitig genutzt werden sollte.
  • Bei Kraftfahrzeugen, die als Antrieb einen Elektromotor einsetzen bzw. batterieelektrischen Antrieb haben, stellt der Kaltstart bei widrigen Umgebungsbedingungen, insbesondere bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, eine technologische Herausforderung dar, da die verfügbare Batterieleistung mit fallender Temperatur rapide abnimmt. Unterhalb einer kritischen Temperaturgrenze kann das Fahrzeug in der Regel nicht mehr elektrisch betrieben werden. Dann ist es notwendig, Energie von außen zu zuführen, um die Batterie zu heizen, damit die Funktionstüchtigkeit der Batterie gewährleistet werden kann und ein Starten bzw. einen Betrieb des Elektromotors ermöglicht wird. Nachteilig dabei ist, dass der Start des Elektromotors erst zeitlich verzögert nach der Erwärmung der Batterie erfolgen kann.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Elektromotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, bei dem die Funktionstüchtigkeit der Batterie auch bei kühlen Umgebungsbedingungen, insbesondere bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, gewährleistet ist.
  • Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verwendung eines derartigen Elektromotors aufzuzeigen.
  • Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch einen Elektromotor mit Flüssigkeitskühlung, bei der
    • - der Elektromotor mit mindestens einem Kühlmittelmantel ausgestattet ist, wobei dieser Kühlmittelmantel einlassseitig eine Zuführöffnung zum Zuführen von Kühlmittel und auslassseitig eine Abführöffnung zum Abführen des Kühlmittels aufweist, und
    • - zur Ausbildung eines Kühlmittelkreislaufs die Abführöffnung mit der Zuführöffnung zumindest verbindbar ist, wobei
    • - die Abführöffnung via einer ersten Rückführleitung, in der ein Wärmetauscher angeordnet ist, mit der Zuführöffnung zumindest verbindbar ist, und
    • - die Abführöffnung via einer - den in der ersten Rückführleitung angeordneten Wärmetauscher umgehenden - Bypassleitung mit der Zuführöffnung zumindest verbindbar ist,
    und der dadurch gekennzeichnet ist, dass
    • - die Abführöffnung via einer zweiten Rückführleitung, in der eine kühlmittelbeaufschlagte Batterie angeordnet ist, mit der Zuführöffnung zumindest verbindbar ist, und
    • - zur Ausbildung eines Nebenkreislaufs eine Kurzschlussleitung vorgesehen ist, mittels welcher die zweite Rückführleitung stromabwärts der Batterie mit der zweiten Rückführleitung stromaufwärts der Batterie zumindest verbindbar ist und in der ein Wärmespeicher angeordnet ist.
  • Der erfindungsgemäße Elektromotor bzw. dessen Flüssigkeitskühlung verfügt über einen Wärmespeicher, der zur Bevorratung erwärmten Kühlmittels eingerichtet ist und mitsamt der Batterie einen Nebenkreislauf der Flüssigkeitskühlung ausbildet.
  • Erfindungsgemäß kann Kühlmittel im Nebenkreislauf via eine Kurzschlussleitung zirkulieren, wobei aus dem Wärmespeicher stammendes erwärmtes Kühlmittel genutzt wird, um die Batterie zu heizen. Bei dem erwärmten Kühlmittel kann es sich um im Betrieb des Elektromotors erwärmtes Kühlmittel handeln. Auf diese Weise würde die im Betrieb des Elektromotors anfallende Abwärme genutzt, wobei das mittels Abwärme erwärmte Kühlmittel im Wärmespeicher für eine spätere Verwendung, nämlich die Heizung der Batterie, zwischengespeichert wird.
  • Eine Aufheizung der Batterie könnte beispielsweise vor einem Kaltstart des Antriebs erfolgen, d.h. als vorbereitende Maßnahme vor einem Start des Elektromotors durchgeführt werden.
  • Handelt es sich bei der Batterie um eine Hochleistungsbatterie, beispielsweise um eine Lithium-Ionen-Batterie, die regelmäßig flüssigkeitsgekühlt wird, ergeben sich in vorteilhafter Weise Synergien, da eine derartige Batterie in den Kühlmittelkreislauf der Flüssigkeitskühlung des Elektromotors integriert, d.h. eingebunden werden kann.
  • Auch die Batterie des erfindungsgemäßen Elektromotors ist Bestandteil der Flüssigkeitskühlung, d.h. in den Kühlmittelkreislauf der Flüssigkeitskühlung eingebunden, nämlich in der zweiten Rückführleitung angeordnet.
  • Die Abwärme des Elektromotors kann auch einer anderen Verwendung zugeführt werden. Die Abwärme kann beispielsweise zur Innenraumaufheizung genutzt werden, um dies nicht elektrisch tun zu müssen. Die elektrische Energie müsste andernfalls der Batterie selbst entnommen werden, wodurch die Reichweite im elektromotorischen Betrieb deutlich reduziert werden würde. Die Innenraumaufheizung könnte dabei mittels im Wärmespeicher gespeichertem warmen Kühlmittel erfolgen. Im Hinblick auf eine schnelle Aufheizung des Fahrgastinnenraums nach einem Kaltstart wäre dies ein spürbarer Komfortvorteil.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Elektromotor wird die erste der Erfindung zugrundeliegende Teilaufgabe gelöst, nämlich ein Elektromotor bereitgestellt, bei dem die Funktionstüchtigkeit der Batterie auch bei kühlen Umgebungsbedingungen, insbesondere bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, gewährleistet ist.
  • Soweit im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Rede davon ist, dass Öffnungen, Leitungen oder andere Komponenten des Kühlmittelkreislaufs zumindest verbindbar sind, ist dies dahingehend auszulegen, dass entweder eine dauerhafte Verbindung besteht oder aber eine Verbindung, beispielsweise durch Betätigung eines Stellelementes bzw. Ventils, herbeigeführt werden kann. Folglich wird auf eine momentane Verschaltung des Kühlmittelkreislaufs abgestellt.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Elektromotors gemäß den Unteransprüchen werden im Folgenden näher beschrieben. Dabei wird insbesondere deutlich werden, wie die Kühlmittelströme eingestellt und geleitet werden bzw. welche Leitungen der Kreisläufe freigegeben bzw. versperrt werden und welche Effekte und Wirkungen sich daraus in vorteilhafter Weise ergeben.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Elektromotors, bei denen die Kurzschlussleitung stromabwärts der Batterie unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes von der zweiten Rückführleitung abzweigt. Das von der Batterie kommende Kühlmittel kann dann unmittelbar stromabwärts der Batterie der zweiten Rückführleitung entnommen und der Kurzschlussleitung zugeführt werden.
  • Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des Elektromotors, bei denen ein erstes Stellelement an dem ersten Knotenpunkt angeordnet ist.
  • Als erstes Stellelement kann ein 3-2-Wege-Ventil dienen, welches drei Anschlüsse und zwei Schaltpositionen aufweist. In einer ersten Schaltposition würde die Kurzschlussleitung versperrt und die zweite Rückführleitung freigegeben werden und in einer zweiten Schaltposition würde die zweite Rückführleitung versperrt und die Kurzschlussleitung freigegeben werden.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Elektromotors, bei denen die Kurzschlussleitung stromaufwärts der Batterie unter Ausbildung eines zweiten Knotenpunktes in die zweite Rückführleitung mündet. Vorteilhafterweise liegt zwischen dem zweiten Knotenpunkt und der Batterie kein weiterer Wärmetauscher, beispielsweise keine kühlmittelbetriebene Fahrzeuginnenraumheizung, damit das aus dem Wärmespeicher stammende warme Kühlmittel ohne vorherige Verwendung direkt der Batterie zur Verfügung gestellt wird.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Elektromotors, bei denen in der Kurzschlussleitung eine Pumpe angeordnet ist.
  • Die Pumpe stellt sicher, dass das Kühlmittel in dem Nebenkreislauf zirkuliert und Wärme in die Batterie eingetragen werden kann. Während der Kühlmittelstrom im Hauptkreislauf mittels einer mechanisch angetriebenen Wasserpumpe gefördert werden kann, falls der Antrieb neben dem Elektromotor als weitere Drehmoment-Quelle beispielsweise eine Brennkraftmaschine zum Antrieb umfasst, wird im Nebenkreislauf vorzugsweise eine elektrisch betriebene Pumpe vorgesehen. Diese zusätzliche Pumpe im Nebenkreislauf erhöht zwar die Kosten und den Raumbedarf der Flüssigkeitskühlung, ist aber erforderlich, falls die Batterie als vorbereitende Maßnahme vor einem Start des Elektromotors aufgeheizt werden soll.
  • Nichtsdestotrotz kann die Pumpe im Hauptkreislauf ebenfalls eine elektrisch betriebene Pumpe sein.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Elektromotors, bei denen in der zweiten Rückführleitung stromaufwärts der Batterie eine kühlmittelbetriebene Fahrzeuginnenraumheizung angeordnet ist.
  • Aus Komfortgründen kann es, insbesondere nach einem Kaltstart, vorteilhaft bzw. wünschenswert sein, eine kühlmittelbetriebene Fahrzeuginnenraumheizung mit erwärmtem Kühlmittel zu versorgen, beispielsweise mit vom Elektromotor erwärmtem Kühlmittel zu versorgen. Unter Umständen wäre eine weitere Kühlmittelleitung vorzusehen, die vom Wärmespeicher abzweigt und stromaufwärts der kühlmittelbetriebenen Fahrzeuginnenraumheizung unter Ausbildung eines Knotenpunktes in die zweite Rückführleitung mündet.
  • Falls eine kühlmittelbetriebene Fahrzeuginnenraumheizung stromaufwärts der Batterie angeordnet wird, sind Ausführungsformen des Elektromotors vorteilhaft, bei denen zwischen der Batterie und der kühlmittelbetriebenen Fahrzeuginnenraumheizung ein Rückschlagventil angeordnet ist. Dann kann im Nebenkreislauf zirkulierendes Kühlmittel nicht via zweiter Rückführleitung in die Fahrzeuginnenraumheizung gelangen bzw. zurückströmen.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Elektromotors, bei denen stromaufwärts der Zuführöffnung eine Pumpe zur Förderung von Kühlmittel zu der Zuführöffnung vorgesehen ist.
  • Die Pumpe stellt sicher, dass das Kühlmittel in dem Kühlmittelkreislauf zirkuliert und Wärme in den einzelnen Wärmetauschern bzw. dem mindestens einen Kühlmittelmantel des Elektromotors bzw. der Batterie übertragen werden kann. Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Elektromotors, bei denen die Pumpe variabel steuerbar ist, so dass der Kühlmitteldurchsatz mittels Förderdruck beeinflusst werden kann.
  • Das durch den Elektromotor geleitete Kühlmittel kann nach Austritt aus der Abführöffnung wahlweise via Rückführleitung oder via Bypassleitung auf die Einlassseite zurückgeführt werden, wobei dem Kühlmittel in einem in der Rückführleitung angeordneten Wärmetauscher Wärme entzogen werden kann, falls dies gewollt ist. Die Steuerung dieses Kühlmittelstroms kann ein stromabwärts der Abführöffnung vorgesehenes Thermostatventil übernehmen.
  • Vorteilhaft sind daher auch Ausführungsformen des Elektromotors, bei denen die Bypassleitung von der ersten Rückführleitung unter Ausbildung eines Knotenpunktes abzweigt, wobei an dem Knotenpunkt ein Thermostatventil angeordnet ist.
  • Während ein Thermostatventil eine charakteristische Öffnungstemperatur aufweist, werden vorliegend Stellelemente bevorzugt, die aktiv verstellbar sind, schaltbar oder stufenlos verstellbar.
  • Vorteilhaft sind aus den vorstehend genannten Gründen ebenfalls Ausführungsformen des Elektromotors, bei denen die zweite Rückführleitung in die Bypassleitung mündet.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Elektromotors, bei denen der Wärmespeicher elektrisch beheizbar ist. Das Kühlmittel kann dann mittels externer Heizvorrichtung aktiv erwärmt werden.
  • Eine Heizvorrichtung ist aber ein zusätzlicher Verbraucher, wodurch der Wirkungsgrad des Elektromotors bzw. des Antriebs gemindert wird. Andere erfindungsgemäße Konzepte sehen vor, das im Betrieb erwärmte Kühlmittel in einem isolierten Wärmespeicher zu speichern und bei einem Neustart zu nutzen, wobei das im Betrieb erwärmte Kühlmittel zeitlich nicht unbegrenzt auf hoher Temperatur gehalten werden kann.
  • Vorteilhaft sind daher auch Ausführungsformen des Elektromotors, bei denen der Wärmespeicher mit einer thermischen Isolierung ausgestattet ist.
  • Vorteilhaft sind - wie bereits mehrfach erwähnt - Ausführungsformen des Elektromotors, bei denen der Wärmespeicher zur Bevorratung von erwärmtem Kühlmittel eingerichtet ist.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Elektromotors, bei denen die Abführöffnung via eine Aufheizleitung mit dem Wärmespeicher zumindest verbindbar ist.
  • Das durch den Elektromotor geleitete Kühlmittel kann dann nach Austritt aus der Abführöffnung via Aufheizleitung dem Wärmespeicher zurückgeführt werden, wodurch gewissermaßen ein Aufladen des Speichers mit erwärmten Kühlmittel während des Betriebs des Elektromotors erfolgt. Die Steuerung dieses Kühlmittelstroms kann unter Verwendung eines weiteren Stellelementes stromabwärts der Abführöffnung erfolgen; gegebenenfalls unter Hinzunahme eines bzw. des vorgesehenen Thermostatventils.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Elektromotors, bei denen ein zusätzlicher Wärmetauscher im Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist.
  • Der zusätzliche Wärmetauscher kann beispielsweise eine kühlmittelbetriebene Kühlvorrichtung einer Abgasrückführung sein, mit der das Kühlmittel zusätzlich erhitzt wird und die daher als zusätzliche Wärmequelle dienen kann.
  • Die zweite der Erfindung zugrundeliegende Teilaufgabe, nämlich eine Verwendung eines Elektromotors einer zuvor beschriebenen Art aufzuzeigen, wird dadurch gelöst, dass der Elektromotor als Kraftfahrzeugantrieb verwendet wird.
  • Das bereits für den erfindungsgemäßen Elektromotor Gesagte gilt auch für die erfindungsgemäße Verwendung.
  • Vorteilhaft sind Verwendungen, bei denen als Kraftfahrzeugantrieb ein Hybrid-Antrieb eingesetzt wird, welcher neben dem Elektromotor mindestens eine weitere Drehmoment-Quelle zum Antrieb des Kraftfahrzeuges umfasst.
  • Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Verwendungen, bei denen eine Brennkraftmaschine als weitere Drehmoment-Quelle zum Antrieb des Kraftfahrzeuges vorgesehen wird.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und gemäß den 1, 2 und 3 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
    • 1 schematisch eine erste Ausführungsform des Elektromotors in einem ersten Betriebsmodus,
    • 2 schematisch die erste Ausführungsform des Elektromotors gemäß 1 in einem zweiten Betriebsmodus, und
    • 3 schematisch die erste Ausführungsform des Elektromotors gemäß 1 in einem dritten Betriebsmodus.
  • 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform des Elektromotors 1 mit Flüssigkeitskühlung in einem ersten Betriebsmodus.
  • Der Elektromotor 1 ist mit einem Kühlmittelmantel ausgestattet, wobei dieser Kühlmittelmantel einlassseitig eine Zuführöffnung 4 zum Zuführen von Kühlmittel und auslassseitig eine Abführöffnung 5 zum Abführen des Kühlmittels aufweist.
  • Zur Ausbildung eines Kühlmittelkreislaufs ist die Abführöffnung 5 mit der Zuführöffnung 4 verbindbar bzw. verbunden, wobei die Abführöffnung 5 einerseits via einer ersten Rückführleitung 6, in der ein Wärmetauscher 6a angeordnet ist, und andererseits via einer den Wärmetauscher 6a umgehenden Bypassleitung 7 mit der Zuführöffnung 4 verbindbar ist.
  • Die Bypassleitung 7 zweigt von der ersten Rückführleitung 6 unter Ausbildung eines Knotenpunktes ab. An dem Knotenpunkt ist ein Thermostatventil 2 angeordnet, das in Abhängigkeit von der momentanen Kühlmitteltemperatur entweder die erste Rückführleitung 6 oder die Bypassleitung 7 für das Kühlmittel freigibt.
  • Stromaufwärts der Zuführöffnung 4 ist eine Pumpe 3 zur Förderung des Kühlmittels vorgesehen.
  • Die Abführöffnung 5 ist vorliegend auch via einer zweiten Rückführleitung 8, in der eine kühlmittelbeaufschlagte Batterie 8a angeordnet ist, mit der Zuführöffnung 4 verbindbar, wobei die zweite Rückführleitung 8 vom Thermostatventil 2 ausgeht und in die Bypassleitung 7 mündet.
  • Stromaufwärts der Batterie 8a ist eine kühlmittelbetriebene Fahrzeuginnenraumheizung 11 angeordnet. Zwischen der Batterie 8a und der kühlmittelbetriebenen Fahrzeuginnenraumheizung 11 ist ein Rückschlagventil 11a angeordnet, welches ein Rückströmen von Kühlmittel verhindert.
  • Zur Ausbildung eines Nebenkreislaufs 10 ist eine Kurzschlussleitung 9 vorgesehen, mittels welcher die zweite Rückführleitung 8 stromabwärts der Batterie 8a mit der zweiten Rückführleitung 8 stromaufwärts der Batterie 8a verbindbar ist, d.h. kurzgeschlossen werden kann.
  • Gemäß 1 zweigt die Kurzschlussleitung 9 unmittelbar stromabwärts der Batterie 8a unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes 9a von der zweiten Rückführleitung 8 ab und mündet unmittelbar stromaufwärts der Batterie 8a - zwischen dem Rückschlagventil 11a und der Batterie 8a - unter Ausbildung eines zweiten Knotenpunktes 9b wieder in die zweite Rückführleitung 8.
  • In der Kurzschlussleitung 9 ist ein Wärmespeicher 10a angeordnet sowie eine Pumpe 10b zur Förderung des Kühlmittels im Nebenkreislauf 10. Der Wärmespeicher 10a ist zur Bevorratung erwärmten Kühlmittels eingerichtet. Bei dem erwärmten Kühlmittel kann es sich um im Betrieb des Elektromotors 1 erwärmtes Kühlmittel handeln, aber auch um mittels externer Heizung (nicht dargestellt) erwärmtes Kühlmittel.
  • Am ersten Knotenpunkt 9a ist ein erstes Stellelement 9a' angeordnet. Als erstes Stellelement 9a' dient vorliegend ein 3-2-Wege-Ventil, welches drei Anschlüsse und zwei Schaltpositionen umfasst. Im ersten Betriebsmodus des Elektromotors 1 gemäß 1 wird die Kurzschlussleitung 9 versperrt und die zweite Rückführleitung 8 freigegeben, wie auch im dritten Betriebsmodus des Elektromotors 1 gemäß 3.
  • Im zweiten Betriebsmodus des Elektromotors 1 gemäß 2 wird die zweite Rückführleitung 8 versperrt und die Kurzschlussleitung 9 wird freigegeben. Dann kann Kühlmittel via Kurzschlussleitung 9 im Nebenkreislauf 10 zirkulieren, wobei aus dem Wärmespeicher 10a stammendes warmes Kühlmittel genutzt wird, um die Batterie 8a zu heizen.
  • Die Abführöffnung 5 ist via einer Aufheizleitung 12 mit dem Wärmespeicher 10a verbindbar bzw. verbunden. Gemäß 3 zweigt die Aufheizleitung 12 unter Ausbildung eines dritten Knotenpunktes 12a von der zweiten Rückführleitung 8 ab und mündet unter Ausbildung eines vierten Knotenpunktes 12b stromaufwärts des Wärmespeichers 10a in die Kurzschlussleitung 9.
  • Am dritten Knotenpunkt 12a ist ein zweites Stellelement 12a' angeordnet. Als zweites Stellelement 12a' dient wieder ein 3-2-Wege-Ventil, welches drei Anschlüsse und zwei Schaltpositionen umfasst. Im dritten Betriebsmodus des Elektromotors 1 gemäß 3 wird die zweite Rückführleitung 8 versperrt und die Aufheizleitung 12 freigegeben.
  • Das durch den Elektromotor 1 geleitete Kühlmittel wird nach Austritt aus der Abführöffnung 5 via Aufheizleitung 12 dem Wärmespeicher 10a zurückgeführt, wodurch gewissermaßen ein Aufladen des Speichers 10a mit erwärmten Kühlmittel während des Betriebs des Elektromotors 1 im dritten Betriebsmodus erfolgt. Das vorgesehene Thermostatventil 2 gibt dabei die zweite Rückführleitung 8 frei.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektromotor
    2
    Thermostatventil
    3
    Pumpe
    4
    Zuführöffnung
    5
    Abführöffnung
    6
    erste Rückführleitung
    6a
    Wärmetauscher
    7
    Bypassleitung
    8
    zweite Rückführleitung
    8a
    Batterie
    9
    Kurzschlussleitung
    9a
    erster Knotenpunkt
    9a'
    erstes Stellelement
    9b
    zweiter Knotenpunkt
    10
    Nebenkreislauf
    10a
    Wärmespeicher
    10b
    Pumpe
    11
    kühlmittelbetriebene Fahrzeuginnenraumheizung, Heizung
    11a
    Rückschlagventil
    12
    Aufheizleitung
    12a
    dritter Knotenpunkt
    12a'
    zweites Stellelement
    12b
    vierter Knotenpunkt

Claims (18)

  1. Elektromotor (1) mit Flüssigkeitskühlung, bei der - der Elektromotor (1) mit mindestens einem Kühlmittelmantel ausgestattet ist, wobei dieser Kühlmittelmantel einlassseitig eine Zuführöffnung (4) zum Zuführen von Kühlmittel und auslassseitig eine Abführöffnung (5) zum Abführen des Kühlmittels aufweist, und - zur Ausbildung eines Kühlmittelkreislaufs die Abführöffnung (5) mit der Zuführöffnung (4) zumindest verbindbar ist, wobei - die Abführöffnung (5) via einer ersten Rückführleitung (6), in der ein Wärmetauscher (6a) angeordnet ist, mit der Zuführöffnung (4) zumindest verbindbar ist, und - die Abführöffnung (5) via einer - den in der ersten Rückführleitung (6) angeordneten Wärmetauscher (6a) umgehenden - Bypassleitung (7) mit der Zuführöffnung (4) zumindest verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Abführöffnung (5) via einer zweiten Rückführleitung (8), in der eine kühlmittelbeaufschlagte Batterie (8a) angeordnet ist, mit der Zuführöffnung (4) zumindest verbindbar ist, und - zur Ausbildung eines Nebenkreislaufs (10) eine Kurzschlussleitung (9) vorgesehen ist, mittels welcher die zweite Rückführleitung (8) stromabwärts der Batterie (8a) mit der zweiten Rückführleitung (8) stromaufwärts der Batterie (8a) zumindest verbindbar ist und in der ein Wärmespeicher (10a) angeordnet ist.
  2. Elektromotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussleitung (9) stromabwärts der Batterie (8a) unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes (9a) von der zweiten Rückführleitung (8) abzweigt.
  3. Elektromotor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Stellelement (9a') an dem ersten Knotenpunkt (9a) angeordnet ist.
  4. Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzschlussleitung (9) stromaufwärts der Batterie (8a) unter Ausbildung eines zweiten Knotenpunktes (9b) in die zweite Rückführleitung (8) mündet.
  5. Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kurzschlussleitung (9) eine Pumpe (10b) angeordnet ist.
  6. Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Rückführleitung (8) stromaufwärts der Batterie (8a) eine kühlmittelbetriebene Fahrzeuginnenraumheizung (11) angeordnet ist.
  7. Elektromotor (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Batterie (8a) und der kühlmittelbetriebenen Fahrzeuginnenraumheizung (11) ein Rückschlagventil (11a) angeordnet ist.
  8. Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts der Zuführöffnung (4) eine Pumpe (3) zur Förderung von Kühlmittel zu der Zuführöffnung (4) vorgesehen ist.
  9. Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rückführleitung (8) in die Bypassleitung (7) mündet.
  10. Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (10a) elektrisch beheizbar ist.
  11. Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (10a) mit einer thermischen Isolierung ausgestattet ist.
  12. Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (10a) zur Bevorratung von erwärmtem Kühlmittel eingerichtet ist.
  13. Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführöffnung (5) via eine Aufheizleitung (12) mit dem Wärmespeicher (10a) zumindest verbindbar ist.
  14. Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (7) von der ersten Rückführleitung (6) unter Ausbildung eines Knotenpunktes abzweigt, wobei an dem Knotenpunkt ein Thermostatventil (2) angeordnet ist.
  15. Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Wärmetauscher im Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist.
  16. Verwendung eines Elektromotors (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) als Kraftfahrzeugantrieb verwendet wird.
  17. Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Kraftfahrzeugantrieb ein Hybrid-Antrieb eingesetzt wird, welcher neben dem Elektromotor (1) mindestens eine weitere Drehmoment-Quelle zum Antrieb des Kraftfahrzeuges umfasst.
  18. Verwendung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brennkraftmaschine als weitere Drehmoment-Quelle zum Antrieb des Kraftfahrzeuges vorgesehen wird.
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