DE102018205345B4 - Elektromotor mit Flüssigkeitskühlung und Verwendung eines derartigen Elektromotors - Google Patents
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Abstract
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.
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 wird in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2015 106 336 A1 beschrieben und 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. - Die deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2015 103 032 A1 hat ein System zum thermischen Management eines Fahrzeuges zum Gegenstand. Das Fahrzeug umfasst eine Kraftmaschine und eine Batterie, wobei die Kraftmaschine und die Batterie über separate Kühlmittelkreisläufe verfügen. - Die
DE 11 2014 003 445 T5 beschreibt eine thermische Konditionierungsvorrichtung für ein Fahrzeug, welches zum Antrieb eine elektrische Maschine umfasst. Für die Kühlung der elektrischen Maschine sowie der zugehörigen Batterie zur Versorgung der elektrischen Maschine sind zwei Kühlmittelkreisläufe vorgesehen, wobei die beiden Kreisläufe in der Art einer Parallelschaltung miteinander verbunden sein können, bei der die Kraftmaschine und die Batterie parallel angeordnet sind. - 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,
- - 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 und3 näher beschrieben. Hierbei zeigt: -
1 schematisch eine erste Ausführungsform des Elektromotors in einem ersten Betriebsmodus, -
2 schematisch die erste Ausführungsform des Elektromotors gemäß1 in einem zweiten Betriebsmodus, und -
3 schematisch die erste Ausführungsform des Elektromotors gemäß1 in einem dritten Betriebsmodus. -
1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform des Elektromotors1 mit Flüssigkeitskühlung in einem ersten Betriebsmodus. - Der Elektromotor
1 ist mit einem Kühlmittelmantel ausgestattet, wobei dieser Kühlmittelmantel einlassseitig eine Zuführöffnung4 zum Zuführen von Kühlmittel und auslassseitig eine Abführöffnung5 zum Abführen des Kühlmittels aufweist. - Zur Ausbildung eines Kühlmittelkreislaufs ist die Abführöffnung
5 mit der Zuführöffnung4 verbindbar bzw. verbunden, wobei die Abführöffnung5 einerseits via einer ersten Rückführleitung6 , in der ein Wärmetauscher6a angeordnet ist, und andererseits via einer den Wärmetauscher6a umgehenden Bypassleitung7 mit der Zuführöffnung4 verbindbar ist. - Die Bypassleitung
7 zweigt von der ersten Rückführleitung6 unter Ausbildung eines Knotenpunktes ab. An dem Knotenpunkt ist ein Thermostatventil2 angeordnet, das in Abhängigkeit von der momentanen Kühlmitteltemperatur entweder die erste Rückführleitung6 oder die Bypassleitung7 für das Kühlmittel freigibt. - Stromaufwärts der Zuführöffnung
4 ist eine Pumpe3 zur Förderung des Kühlmittels vorgesehen. - Die Abführöffnung
5 ist vorliegend auch via einer zweiten Rückführleitung8 , in der eine kühlmittelbeaufschlagte Batterie8a angeordnet ist, mit der Zuführöffnung4 verbindbar, wobei die zweite Rückführleitung8 vom Thermostatventil2 ausgeht und in die Bypassleitung7 mündet. - Stromaufwärts der Batterie
8a ist eine kühlmittelbetriebene Fahrzeuginnenraumheizung11 angeordnet. Zwischen der Batterie8a und der kühlmittelbetriebenen Fahrzeuginnenraumheizung11 ist ein Rückschlagventil11a angeordnet, welches ein Rückströmen von Kühlmittel verhindert. - Zur Ausbildung eines Nebenkreislaufs
10 ist eine Kurzschlussleitung9 vorgesehen, mittels welcher die zweite Rückführleitung8 stromabwärts der Batterie8a mit der zweiten Rückführleitung8 stromaufwärts der Batterie8a verbindbar ist, d.h. kurzgeschlossen werden kann. - Gemäß
1 zweigt die Kurzschlussleitung9 unmittelbar stromabwärts der Batterie8a unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes9a von der zweiten Rückführleitung8 ab und mündet unmittelbar stromaufwärts der Batterie8a - zwischen dem Rückschlagventil11a und der Batterie8a - unter Ausbildung eines zweiten Knotenpunktes9b wieder in die zweite Rückführleitung8 . - In der Kurzschlussleitung
9 ist ein Wärmespeicher10a angeordnet sowie eine Pumpe10b zur Förderung des Kühlmittels im Nebenkreislauf10 . Der Wärmespeicher10a ist zur Bevorratung erwärmten Kühlmittels eingerichtet. Bei dem erwärmten Kühlmittel kann es sich um im Betrieb des Elektromotors1 erwärmtes Kühlmittel handeln, aber auch um mittels externer Heizung (nicht dargestellt) erwärmtes Kühlmittel. - Am ersten Knotenpunkt
9a ist ein erstes Stellelement9a' angeordnet. Als erstes Stellelement9a' dient vorliegend ein 3-2-Wege-Ventil, welches drei Anschlüsse und zwei Schaltpositionen umfasst. Im ersten Betriebsmodus des Elektromotors1 gemäß1 wird die Kurzschlussleitung9 versperrt und die zweite Rückführleitung8 freigegeben, wie auch im dritten Betriebsmodus des Elektromotors1 gemäß3 . - Im zweiten Betriebsmodus des Elektromotors
1 gemäß2 wird die zweite Rückführleitung8 versperrt und die Kurzschlussleitung9 wird freigegeben. Dann kann Kühlmittel via Kurzschlussleitung9 im Nebenkreislauf10 zirkulieren, wobei aus dem Wärmespeicher10a stammendes warmes Kühlmittel genutzt wird, um die Batterie8a zu heizen. - Die Abführöffnung
5 ist via einer Aufheizleitung12 mit dem Wärmespeicher10a verbindbar bzw. verbunden. Gemäß3 zweigt die Aufheizleitung12 unter Ausbildung eines dritten Knotenpunktes12a von der zweiten Rückführleitung8 ab und mündet unter Ausbildung eines vierten Knotenpunktes12b stromaufwärts des Wärmespeichers10a in die Kurzschlussleitung9 . - Am dritten Knotenpunkt
12a ist ein zweites Stellelement12a' angeordnet. Als zweites Stellelement12a' dient wieder ein 3-2-Wege-Ventil, welches drei Anschlüsse und zwei Schaltpositionen umfasst. Im dritten Betriebsmodus des Elektromotors1 gemäß3 wird die zweite Rückführleitung8 versperrt und die Aufheizleitung12 freigegeben. - Das durch den Elektromotor
1 geleitete Kühlmittel wird nach Austritt aus der Abführöffnung5 via Aufheizleitung12 dem Wärmespeicher10a zurückgeführt, wodurch gewissermaßen ein Aufladen des Speichers10a mit erwärmten Kühlmittel während des Betriebs des Elektromotors1 im dritten Betriebsmodus erfolgt. Das vorgesehene Thermostatventil2 gibt dabei die zweite Rückführleitung8 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)
- 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.
- 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. - Elektromotor (1) nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Stellelement (9a') an dem ersten Knotenpunkt (9a) angeordnet ist. - 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.
- Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kurzschlussleitung (9) eine Pumpe (10b) angeordnet ist.
- 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.
- Elektromotor (1) nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Batterie (8a) und der kühlmittelbetriebenen Fahrzeuginnenraumheizung (11) ein Rückschlagventil (11a) angeordnet ist. - 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.
- Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Rückführleitung (8) in die Bypassleitung (7) mündet.
- Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (10a) elektrisch beheizbar ist.
- Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (10a) mit einer thermischen Isolierung ausgestattet ist.
- Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (10a) zur Bevorratung von erwärmtem Kühlmittel eingerichtet ist.
- Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführöffnung (5) via eine Aufheizleitung (12) mit dem Wärmespeicher (10a) zumindest verbindbar ist.
- 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.
- Elektromotor (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Wärmetauscher im Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist.
- Verwendung eines Elektromotors (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) als Kraftfahrzeugantrieb verwendet wird.
- 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. - Verwendung nach
Anspruch 17 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Brennkraftmaschine als weitere Drehmoment-Quelle zum Antrieb des Kraftfahrzeuges vorgesehen wird.
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