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Die Erfindung betrifft ein System zum Kühlen einer Elektromaschine, eine Elektromaschine und ein Verfahren zum Kühlen einer Elektromaschine.
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Eine Elektromaschine wird bspw. durch Wasser als Kühlmittel gekühlt. Hierbei ist es möglich, dass eine Kühlung eines Rotors der Elektromaschine und eine Kühlung des Stators der Elektromaschine in Reihe geschaltet sind.
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Die Druckschrift
DE 10 2008 007 414 A1 beschreibt ein Verfahren zum Steuern einer Temperatur eines Drehstromgenerators und eines Motors für ein Fahrzeug.
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Eine Vorrichtung zum Liefern eines Kühlmittels an einen Stator und an einen Rotor eines Elektromotors in einem Fahrzeug ist aus der Druckschrift
DE 10 2014 110 778 A1 bekannt.
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Eine Elektroantriebseinheit für ein Elektrofahrzeug ist aus der Druckschrift
DE 10 2015 214 053 A1 bekannt. Dabei umfasst die Elektroantriebseinheit einen Elektromotor, der ein Motorkühlsystem umfasst.
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Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, eine Elektromaschine effektiv zu kühlen.
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Diese Aufgabe wird durch ein System, eine Elektromaschine und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Ausführungsformen des Systems, der Elektromaschine und des Verfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
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Das erfindungsgemäße System ist zum Kühlen einer Elektromaschine ausgebildet, die als Komponenten einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei jede Komponente einen Kühlkreislauf aufweist. Das System weist mindestens einen Regler zum Regeln eines Volumenstroms eines Kühlmittels aus einem Kühlmittelvorrat und eine Kontrolleinheit auf. Dabei ist jeweils ein Eingang jedes Kühlkreislaufs mit dem mindestens einen Regler zum Regeln des Volumenstroms des Kühlmittels aus dem Kühlmittelvorrat verbunden. Die Kontrolleinheit ist dazu ausgebildet, den mindestens einen Regler zum Regeln des Volumenstroms des Kühlmittels in den Kühlkreislauf einer jeweiligen Komponente unter Berücksichtigung einer Temperatur der jeweiligen Komponente einzustellen.
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Das System weist ein Thermometer bzw. einen Temperatursensor auf, das bzw. der dem Stator zugeordnet und dazu ausgebildet ist, eine Temperatur des Stators zu erfassen.
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Die Kontrolleinheit ist dazu ausgebildet, eine Temperatur des Rotors üblicherweise unter Berücksichtigung eines Temperaturmodells für den Rotor zu ermitteln und/oder zu bestimmen. Ein derartiges Temperaturmodell ist in der Kontrolleinheit abgelegt bzw. gespeichert. Es ist auch möglich, dass das üblicherweise komplexe Temperaturmodell in einem Steuergerät der Elektromaschine hinterlegt ist, wobei das Steuergerät bspw. in einem Pulswechselrichter oder einer Leistungselektronik der Elektromaschine angeordnet ist. Es ist möglich, dass die Kontrolleinheit als Teil dieses Steuergeräts ausgebildet ist, zumindest aber in kommunikativer Verbindung zu dem Steuergerät steht, um die aktuelle anhand des Temperaturmodells bestimmte Temperatur des Rotors abrufen zu können.
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In Ausgestaltung ist an einem Eingang des jeweiligen Kühlkreislaufs jeder der beiden Komponenten jeweils ein Regler zum Regeln des Volumenstroms des Kühlmittels aus dem Kühlmittelvorrat in dem jeweiligen Kühlkreislauf angeordnet, wobei der jeweilige Kühlkreislauf bzw. dessen Ende über den jeweiligen Regler und ggf. über mindestens eine Leitung zum Fördern von Kühlmittel mit dem Kühlmittelvorrat verbunden ist. Die Kontrolleinheit ist dazu ausgebildet, den Regler zum Regeln des Volumenstroms des Kühlmittels in den Kühlkreislauf einer jeweiligen Komponente unter Berücksichtigung der von dem Thermometer des Stators gemessenen Temperatur und unter Berücksichtigung der für den Rotor mit dem Temperaturmodell ermittelten Temperatur einzustellen.
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In einer möglichen Ausgestaltung weist das System mehrere Regler zum Regeln eines Volumenstroms eines Kühlmittels aus dem Kühlmittelvorrat und mehrere Thermometer auf. Dabei ist jeweils ein Kühlkreislauf jeweils einer Komponente über einen Regler mit dem Kühlmittelvorrat verbunden. Dabei ist jeder Komponente, d. h. sowohl dem Stator als auch dem Rotor, mindestens ein Thermometer zum Messen einer Temperatur zugeordnet. Die Kontrolleinheit ist dazu ausgebildet, den Regler zum Regeln des Volumenstroms des Kühlmittels in den Kühlkreislauf einer jeweiligen Komponente unter Berücksichtigung der von dem mindestens einen Thermometer für die Komponente jeweils gemessenen Temperatur einzustellen. Alternativ ist es auch möglich, wie voranstehend bereits erwähnt, die Temperatur des Rotors durch ein für den Rotor spezifiziertes Temperaturmodell mit der Kontrolleinheit zu ermitteln. Optional kann auch die Temperatur des Stators mit einem für den Stator hinterlegten Temperaturmodell ermittelt werden.
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Der mindestens eine Regler zum Regeln des Volumenstroms des Kühlmittels ist bspw. als Ventil ausgebildet. Somit ist es möglich, durch Öffnen und Schließen des Ventils den Volumenstrom des Kühlmittels, das in den jeweiligen Kühlkreislauf einer jeweiligen Komponente strömt, einzustellen und/oder zu regeln. Dabei ist es möglich, ein jeweiliges Ventil entweder komplett zu schließen, wobei der Volumenstrom des Kühlmittels in den jeweiligen Kühlkreislauf unterbrochen wird, oder zu öffnen und eine Förderung des Kühlmittels aus dem Kühlmittelvorrat in den Kühlkreislauf der jeweiligen Komponente zuzulassen bzw. zu ermöglichen. Dabei ist es in Ausgestaltung möglich, einen Öffnungsquerschnitt des geöffneten Ventils zu variieren. Dabei ist der Öffnungsquerschnitt des geschlossenen Ventils 0. Für das geöffnete Ventil ist ein maximal möglicher Öffnungsquerschnitt einstellbar. Somit ist es möglich, die Größe des Öffnungsquerschnitts zwischen einem minimal möglichen Wert, der 0 entspricht, und dem maximal möglichen Wert der Größe bzw. einer Fläche des Öffnungsquerschnitts stufenweise oder kontinuierlich zu variieren. Somit ergibt sich die Möglichkeit, den Volumenstrom des Kühlmittels, bspw. von Wasser, das aus dem Kühlmittelvorrat in einen jeweiligen Kühlkreislauf fließt, zu variieren und somit zu regeln. Durch die jeweiligen Regler an den jeweiligen Kühlkreisläufen wird der gesamte aus dem Kühlmittelvorrat entnommene Volumenstrom des Kühlmittels je nach Stellung der jeweiligen Regler auf die jeweiligen Kühlkreisläufe der jeweiligen Komponenten aufgeteilt.
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Falls das System alternativ nur einen bspw. als Ventil ausgebildeten Regler aufweist, sind beide Kühlkreisläufe über diesen einen Regler mit dem Kühlmittelvorrat verbunden. Dieser eine Regler ist dazu ausgebildet, einen ursprünglichen Volumenstrom des Kühlmittels, das ausgehend von dem Kühlmittelvorrat zu dem Regler gefördert wird, auf die Kühlkreisläufe der beiden Komponenten anteilsmäßig, prozentual und/oder quantitativ zu verteilen. Dabei ist es abhängig von der Temperatur der mindestens einen Komponente möglich, dass der Regler einer der beiden Komponenten einen Anteil von minimal 0% bis maximal 100% des Volumenstroms und der anderen der beiden Komponenten einen entsprechenden Rest des Volumenstroms bereitstellt.
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Außerdem ist es möglich, dass der mindestens eine Regler zum Regeln des Volumenstroms des Kühlmittels in einem Antrieb des Fahrzeugs angeordnet, bspw. eingebaut ist.
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In Ausgestaltung ist das mindestens eine Thermometer in einer elektrischen Achse zum Antreiben des Fahrzeugs angeordnet. Diese elektrische Achse umfasst den Antrieb des Fahrzeugs bzw. Bauteile dieses Antriebs, d. h. die Elektromaschine, ein Getriebe und einen Pulswechselrichter. Der Stator umschließt den Rotor axial, wobei in dem Stator und/oder an dem Stator das Thermometer angeordnet ist. Die Temperatur des Rotors wird in der Regel über das komplexe Temperaturmodell des Rotors bestimmt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Kühlen einer Elektromaschine vorgesehen, die als Komponenten einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei jede Komponente einen Kühlkreislauf aufweist. Ein Eingang jedes Kühlkreislaufs wird bzw. ist mit mindestens einem Regler zum Regeln des Volumenstroms des Kühlmittels aus dem Kühlmittelvorrat verbunden. Der mindestens eine Regler zum Regeln des Volumenstroms des Kühlmittels in den Kühlkreislauf einer jeweiligen Komponente wird unter Berücksichtigung einer Temperatur der jeweiligen Komponente eingestellt.
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Der mindestens eine Regler zum Regeln des Volumenstroms des Kühlmittels in den Kühlkreislauf mindestens einer der Komponenten bzw. der jeweiligen Komponente wird unter Berücksichtigung einer Temperatur mindestens einer der Komponenten, vorzugsweise beider Komponenten, eingestellt.
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Üblicherweise wird die Temperatur des Rotors mit einem Temperaturmodell ermittelt. Die Temperatur des Stators wird mit einem Temperatursensor bzw. einem Thermometer ermittelt.
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In Ausgestaltung des Verfahrens wird für jene Komponente, deren Temperatur höher als die Temperatur der anderen Komponente ist, ein größerer Volumenstrom des Kühlmittels als für die andere Komponente eingestellt. Dabei kann anhand einer Temperaturdifferenz bzw. eines Temperaturverhältnisses der jeweiligen Temperaturen der jeweiligen Komponenten über einen Algorithmus ein Verhältnis der Volumenstromanteile des Kühlmittels für die jeweiligen Kühlkreisläufe und anhand eines Gesamtvolumenstroms aus dem Kühlmittelvorrat ein jeweiliger Anteil für die jeweiligen Kühlkreisläufe ermittelt/berechnet werden.
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In Ausgestaltung des Verfahrens wird zum Kühlen der Elektromaschine vorgesehen, dass jeder Eingang jedes Kühlkreislaufs über einen jeweiligen Regler mit dem Kühlmittelvorrat verbunden wird bzw. ist, wobei bspw. an dem Eingang jedes Kühlkreislaufs jeweils ein Regler zum Regeln des Volumenstroms des Kühlmittels aus dem Kühlmittelvorrat angeordnet wird bzw. ist. Bei einer Ausführung des Verfahrens wird der jeweilige Regler zum Regeln des Volumenstroms des Kühlmittels in den Kühlkreislauf einer jeweiligen Komponente unter Berücksichtigung der von dem mindestens einen Thermometer gemessenen oder mittels eines Temperaturmodells ermittelten Temperatur mindestens der jeweiligen Komponente von der Kontrolleinheit kontrolliert bzw. gesteuert und/oder geregelt und weiterhin eingestellt.
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Es ist möglich, dass der Volumenstrom für den Rotor abhängig von der Temperatur des Rotors und in der Regel abhängig von der Temperatur des Stators eingestellt wird. Entsprechend ist es möglich, dass der Volumenstrom für den Stator abhängig von der Temperatur des Stators und in der Regel abhängig von der Temperatur des Rotors eingestellt wird. Dabei ist es auch möglich, dass die jeweiligen Temperaturen des Stators und des Rotors als Komponenten der Elektromaschine miteinander verglichen werden. Weiterhin ist es möglich, dass eine Temperatur mindestens einer der beiden genannten Komponenten der Elektromaschine mit einer Temperatur mindestens einer voranstehend beschriebenen Komponente des Antriebs des Fahrzeugs und/oder dem Kühlmittel verglichen wird.
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Mit dem Temperaturmodell für die Temperatur des Rotors wird die Temperatur abhängig von mindestens einem in der Regel messbaren Betriebsparameter der Elektromaschine und/oder des Antriebs des Kraftfahrzeugs ermittelt. Dabei wird als Betriebsparameter eine Drehzahl des Rotors, die Temperatur des Stators und/oder eine elektrische Betriebsgröße der Elektromaschine, bspw. ein durch die Elektromaschine fließender Strom oder eine an der Elektromaschine anliegende Spannung berücksichtigt. Außerdem ist es möglich, dass als Betriebsparameter ein Durchfluss bzw. der Volumenstrom des Kühlmittels bis zu dem mindestens einen Regler zwischen dem Kühlmittelvorrat und den Kühlkreisläufen, die Temperatur des Kühlmittels und ein aktueller Betriebspunkt der Elektromaschine berücksichtigt werden. Es ist auch möglich, die Temperatur des Stators über ein entsprechendes Temperaturmodell zu ermitteln.
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In Ausgestaltung werden die Komponenten synchron bzw. parallel gekühlt. Dabei wird der Volumenstrom des Kühlmittels für mindestens eine Komponente, bspw. beide Komponenten, abhängig von der Temperatur mindestens einer der Komponenten, die gemessen und/oder über ein jeweiliges Temperaturmodell ermittelt wird, eingestellt, bspw. aufgeteilt.
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Bei dem Verfahren wird für jede Komponente, d. h. für den Stator und den Rotor, durch Öffnen oder Schließen eines jeweiligen bspw. als Ventil ausgebildeten Reglers die Menge an Kühlmittel und somit der Volumenstrom an Kühlmittel, der in den Kühlkreislauf der jeweiligen Komponente fließt bzw. strömt, geregelt, wobei durch Regelung einer Fläche bzw. Größe der Querschnittsfläche des jeweiligen Ventils auch der jeweilige Volumenstrom quantitativ variiert und somit geregelt werden kann. Eine derartige Regelung kann von der Kontrolleinheit durchgeführt werden.
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Die erfindungsgemäße Elektromaschine weist als Komponenten einen Stator und einen Rotor auf. Außerdem weist die erfindungsgemäße Elektromaschine eine Ausführungsform des vorgestellten erfindungsgemäßen Systems auf.
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Mit dem System ist es möglich, jede Komponente der Elektromaschine je nach Betriebszustand der Elektromaschine geeignet zu kühlen. Beim Kühlen einer jeweiligen Komponente wird neben der jeweils aktuell gemessenen Temperatur oder der über ein jeweiliges für diese Komponente konzipiertes Temperaturmodell ermittelten Temperatur dieser Komponente in der Regel auch die jeweils aktuell gemessene Temperatur oder die über ein jeweiliges für die andere Komponente konzipiertes Temperaturmodell ermittelte Temperatur der anderen der beiden Komponenten berücksichtigt.
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Die Elektromaschine ist bspw. in einem Fahrzeug angeordnet. Dabei ist es möglich, dass ein bspw. als Kraftfahrzeug, insbesondere als Auto ausgebildetes Fahrzeug mindestens eine derartige Elektromaschine mit der vorgestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems aufweist, die dazu ausgebildet ist, elektrische Energie aus einem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs in mechanische Energie umzuwandeln, wodurch das Fahrzeug angetrieben und/oder fortbewegt wird. In diesem Fall wird die Elektromaschine als Motor betrieben. Alternativ ist es möglich, die Elektromaschine im Rahmen einer sogenannten Rekuperation als Generator zu betreiben und dabei mechanische Energie des Fahrzeugs wieder in elektrische Energie umzuwandeln. Eine Ausführungsform des vorgestellten Verfahrens ist unabhängig davon durchführbar, ob die Elektromaschine als Motor oder als Generator betrieben wird. Das Kraftfahrzeug, das zum Antreiben mit mindestens einer derartigen Elektromaschine ausgestattet ist, ist als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildet und/oder zu bezeichnen.
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Mit einer Ausführungsform des vorgestellten erfindungsgemäßen Systems sowie mit einer Ausführungsform des vorgestellten erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die Elektromaschine intelligent zu kühlen.
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Somit kann für Rotor und Stator insgesamt ein bestimmter Volumendurchfluss bzw. Volumenstrom eingestellt werden. Da es Betriebszustände des Elektromotors und/oder Fahrzustände des Kraftfahrzeugs gibt, die mehr den Stator oder mehr den Rotor beanspruchen, kann der Volumenstrom des Kühlmittels immer an der jeweils kritischen bzw. stärker beanspruchten Komponente erhöht werden. Dadurch wird jene Komponente stärker gekühlt, für die es sinnvoll ist. Somit werden die Komponenten nicht starr z. B. mit einer 50/50 Verteilung des Durchflusses an Kühlmittel gekühlt.
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In Ausgestaltung des Verfahrens werden beide Komponenten der Elektromaschine, d. h. deren Kühlkreisläufe, aus dem Kühlmittelvorrat bzw. einem entsprechenden Kühlmittelreservoir üblicherweise mit flüssigem Kühlmittel, bspw. mit Wasser bzw. Kühlwasser, versorgt. Dabei sind beide Kühlkreisläufe parallel an dem Kühlmittelvorrat angeschlossen, wobei mindestens einem Kühlkreislauf mindestens ein Regler, bspw. jedem Kühlkreislauf jeweils ein Regler oder ein für beide Kühlkreisläufe gemeinsamer Regler, zum Regeln des Volumenstroms vorgeschaltet ist. Abhängig von mindestens einer jeweils gemessenen oder ermittelten Temperatur für mindestens eine Komponente ist es möglich, jeden Regler für jeden Kühlkreislauf jeder Komponente optional individuell zu schließen oder zu öffnen und damit einen Volumenstrom an Kühlmittel für einen jeweiligen Kühlkreislauf zu regeln und dabei einen gesamten Volumenstrom von Kühlmittel aus dem gemeinsamen Kühlmittelvorrat je nach Bedarf temperaturabhängig und/oder abhängig von einer Verteilung der Temperatur in der Elektromaschine aufzuteilen.
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Beim Regeln des Volumenstroms ist zumindest die jeweils aktuelle Temperatur einer jeweiligen Komponente zu berücksichtigen und der ihr zugeordnete Regler entsprechend zu schließen oder zu öffnen, wobei ein Grad der Öffnung variabel ist. Falls weiterhin eine Verteilung der Temperatur in der Elektromaschine berücksichtigt wird, wobei es möglich ist, dass der Stator und der Rotor zu einem Zeitpunkt unterschiedliche Temperaturen oder die gleiche Temperatur aufweisen, kann zum Regeln des Volumenstroms des Kühlmittels zum Kühlen des Stators neben der aktuellen Temperatur des Stators auch die aktuelle Temperatur des Rotors berücksichtigt werden. Entsprechend ist es möglich, zum Regeln des Volumenstroms an Kühlmittel für den Rotor neben der aktuellen Temperatur des Rotors auch die aktuelle Temperatur des Stators zu berücksichtigen. Dabei wird in Ausgestaltung dem Kühlkreislauf jener Komponente, die eine höhere Temperatur aufweist als die andere, mehr Kühlmittel zugeführt. Somit ist es möglich, für die Komponenten durch geeignete Kühlung letztlich eine jeweils geeignete, bspw. vorgegebene Temperatur, bspw. dieselbe Temperatur einzustellen.
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Mit dem Verfahren und dem System ist somit eine parallele Kühlung der beiden Komponenten bzw. Bauteile der Elektromaschine und somit des Stators und des Rotors möglich. Dabei wird eine Aufteilung des Volumenstroms des Kühlmittels mit jeweils einem Ventil oder einem ähnlichen Bauteil als Regler mit der Kontrolleinheit intelligent gesteuert. Mit einem jeweiligen Regler wird die Temperatur jeweils einer Komponente bzw. jeweils eines Bauteils durch Regeln des Volumenstroms variiert, wodurch eine optimale Verteilung der Temperatur in der Elektromaschine erreicht wird. Hierdurch kann eine dauerhafte Leistung der Elektromaschine, die bspw. in dem Fahrzeug angeordnet ist, erhöht werden. Außerdem ist hierdurch eine Reproduzierbarkeit der Leistung erreichbar.
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Zum Umsetzen der parallelen Kühlung des Stators und des Rotors ist vorgesehen, an dem Eingang eines jeweiligen Kühlkreislaufs das Ventil oder eine ähnliche Vorrichtung als Regler einzubauen. Über bereits vorhandene Thermometer als Sensoren in einer elektrischen Achse und/oder das in der Kontrolleinheit hinterlegte Temperaturmodell werden die Temperaturen des Rotors und des Stators bestimmt. Mit den neu eingebauten Ventilen in einem Antrieb wird eine Aufteilung des Volumenstroms des Kühlmittels variiert, wodurch eine Kühlung der Elektromaschine optimiert wird. In einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Temperaturmodell zum Ermitteln der Temperatur einer jeweiligen Komponente verwendet und/oder berücksichtigt.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.
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1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektromaschine und eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems bei Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt in schematischer Darstellung die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektromaschine 2, die hier in einem Fahrzeug angeordnet ist und der die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 4 zugeordnet ist. Die Elektromaschine 2 weist als Komponenten einen Rotor 6 und einen Stator 8 auf, die hier koaxial zu einer Achse 10 der Elektromaschine 2 angeordnet sind. Dabei umschließt der Stator 8 den Rotor 6 koaxial. Bei einem Betrieb der Elektromaschine 2 ist vorgesehen, dass sich der Rotor 6 als Komponente innerhalb des Stators 8 relativ zu dem Stator 8 um die Achse 10 dreht, wobei je nach Betriebssituation der Elektromaschine 2 elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird, wenn die Elektromaschine 2 als Motor betrieben wird, oder wobei mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, wenn die Elektromaschine 2 als Generator betrieben wird.
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Außerdem ist vorgesehen, dass der Rotor 6 einen Kühlkreislauf 12 und der Stator 8 einen Kühlkreislauf 14 aufweist. Weiterhin weist der Stator 8 ein Thermometer 18 auf, wobei mit dem Thermometer 18 eine Temperatur des Stators 8 gemessen wird. Eine Temperatur des Rotors 6 wird von einer Kontrolleinheit 28 über ein Temperaturmodell für den Rotor 6 ermittelt. Dabei beschreibt das Temperaturmodell eine Abhängigkeit der Temperatur des Rotors 6 von mindestens einem Betriebsparameter der Elektromaschine 2, bspw. der (aktuellen) Temperatur des Stators 8, einer (aktuellen) Drehzahl des Rotors 6, einer (aktuellen) Kühlwassertemperatur, eines (aktuellen) Kühlwasserdurchflusses und/oder einer elektrischen (aktuellen) Betriebsgröße der Elektromaschine 2, bspw. eines Stroms, der durch Windungen von Elektromagneten des Stators 8 fließt, oder einer Spannung, die an den Windungen anliegt. Außerdem ist es möglich, dass die Temperatur von einer mechanischen und/oder elektrischen Leistung der Elektromaschine 2 abhängig ist. Das Temperaturmodell ist hier in der Kontrolleinheit 28 hinterlegt.
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Dabei sind beide Kühlkreisläufe 12, 14 sowie das Thermometer 18 je nach Definition als Komponenten der Elektromaschine 2 und/oder als Komponenten des Systems 4 ausgebildet, wobei es möglich ist, dass die Elektromaschine 2 die Kühlkreisläufe 12, 14 sowie das Thermometer 18 auch unabhängig von dem System 4 sowie der Ausführungsform des Verfahrens aufweist.
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Außerdem zeigt 1 einen Kühlmittelvorrat 20, in dem ein üblicherweise flüssiges Kühlmittel, wie bspw. Wasser, gespeichert ist. Dabei ist der Kühlmittelvorrat 20 hier über eine erste Leitung 22 für das Kühlmittel mit dem Kühlmittelkreislauf 12 des Rotors 6 und über eine zweite Leitung 24 für das Kühlmittel mit dem Kühlmittelkreislauf 14 des Stators 8 verbunden. Außerdem weist der Kühlmittelvorrat 20 hier eine Pumpe auf, die dazu ausgebildet ist, Kühlmittel, bspw. Wasser, aus dem Kühlmittelvorrat 20 durch die Leitungen 22, 24 für das Kühlmittel zu den Kühlkreisläufen 12, 14 zu fördern. Der Kühlmittelvorrat 20 sowie die Leitungen 22, 24 für das Kühlmittel können als Komponenten des Systems 4 ausgebildet sein. Außerdem ist es möglich, dass der Kühlmittelvorrat 20 und die Leitungen 22, 24 für das Kühlmittel der Elektromaschine 2 auch unabhängig von dem System 4 und der Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen sind.
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Alternativ kann das Kühlmittel auch über eine Leitung zu der Elektromaschine 2 gefördert werden, wobei diese Leitung in zwei Leitungen aufgeteilt wird. Hierbei wird durch einen Regler, bspw. ein Ventil, in der Elektromaschine 2 der Volumenstrom bzw. ein Durchflussverhältnis des Kühlmittels für den Stator 8 und den Rotor 6 je nach Temperatur der Komponenten variiert.
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Die Ausführungsform des Systems 4 weist als Komponente die Kontrolleinheit 28 auf, die auch als Steuereinheit und/oder Regeleinheit ausgebildet ist bzw. bezeichnet werden kann, sowie einen ersten Regler 30 und einen zweiten Regler 32. Dabei ist der erste Regler 30 hier bspw. als Ventil ausgebildet und an einem Eingang des Kühlkreislaufs 12 des Rotors 6 zwischen diesem Kühlkreislauf 12 und dem Kühlmittelvorrat 20 bspw. in bzw. an der Leitung 22 für das Kühlmittel angeordnet. Entsprechend ist der zweite Regler 32 hier bspw. ebenfalls als Ventil ausgebildet und an einem Eingang des Kühlkreislaufs 14 des Stators 8 bzw. zwischen dem Kühlkreislauf 14 des Stators 8 und dem Kühlmittelvorrat 20, d. h. bspw. in bzw. an der Leitung 24 für das Kühlmittel angeordnet.
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Bei der Ausführungsform des Verfahrens mit dem System 4 wird von dem Thermometer die Temperatur des Stators 8 erfasst. Diese erfasste Temperatur bzw. ein Wert für diese Temperatur wird über ein Signal über eine elektrische Leitung 36 zu der Kontrolleinheit 28 übermittelt und ausgewertet. Die Temperatur des Rotors 6 wird von der Kontrolleinheit 28 mit dem Temperaturmodell abhängig von mindestens einem Betriebsparameter der Elektromaschine 2 ermittelt.
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Abhängig von einer jeweils erfassten bzw. ermittelten Temperatur jeweils einer Komponente wird von der Kontrolleinheit 28 ermittelt, welcher Volumenstrom an Kühlmittel für eine jeweilige Komponente erforderlich ist. Unter Berücksichtigung dessen wird ein jeweiliger hier als Ventil ausgebildeter Regler 30, 32 ausgehend von der Kontrolleinheit 28 angesteuert, wobei dem jeweiligen Regler 30, 32 jeweils über eine elektrische Leitung 38, 40 ein Signal bereitgestellt wird, wodurch der Regler 30, 32 geschlossen oder, ggf. stufenweise, geöffnet wird. Dabei wird für den Rotor 6 eine Fläche eines Öffnungsquerschnitts bzw. einer Durchlassöffnung des Reglers 30 abhängig von der Temperatur des Rotors 6 und in der Regel auch des Stators 8 eingestellt, wodurch der Volumenstrom aus dem Kühlmittelvorrat 20 in den Kühlkreislauf 12 des Rotors 6 geregelt wird. Entsprechend wird abhängig von der Temperatur des Stators 8 und in der Regel auch des Rotors 6 die Fläche des Öffnungsquerschnitts bzw. der Durchlassöffnung des Reglers 32 eingestellt, wodurch ebenfalls der Volumenstrom an Kühlmittel aus dem Kühlmittelvorrat 20 in den Kühlkreislauf 14 des Stators 8 geregelt wird. Demnach wird beim Regeln der Fläche der Durchlassöffnung des Reglers 30 am Eingang des Kühlkreislaufs 12 des Rotors 6 in der Regel auch die Temperatur des Stators 8 und beim Regeln der Fläche der Durchlassöffnung des Reglers 32 am Eingang des Kühlkreislaufs 14 des Stators 8 auch die Temperatur des Rotors 6 berücksichtigt.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Elektromaschine
- 4
- System
- 6
- Rotor
- 8
- Stator
- 10
- Achse
- 12, 14
- Kühlkreislauf
- 18
- Thermometer
- 20
- Kühlmittelvorrat
- 22, 24
- Leitung
- 26
- Pumpe
- 28
- Kontrolleinheit
- 30, 32
- Regler
- 36, 38, 40
- elektrische Leitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008007414 A1 [0003]
- DE 102014110778 A1 [0004]
- DE 102015214053 A1 [0005]
