DE102018209340B3 - Betriebsstrategie für einen Mehrphasensystem-Inverter einer elektrischen Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Betriebsstrategie für einen Mehrphasensystem-Inverter einer elektrischen Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit (1) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend- eine elektrische Maschine (2) mit einem Stator (5) und einem Rotor (6),- einen Inverter (3) mit einer ersten Schalteinheit (10) zum Bestromen eines ersten Phasensystems (U, V, W) des Stators (5),- ein mit dem Rotor (6) zur Drehmomentübertragung verbundenes Getriebe (4),- einen Schmiermittelkreislauf (14) zum Schmieren des Getriebes (4) und/oder zum Kühlen des Rotors (5),- einen ersten Kühlmittelkreislauf (12) zum Kühlen der ersten Schalteinheit (10),- einen Schmiermittel-Kühlmittel-Wärmetauscher (20) zur thermischen Kopplung des ersten Kühlmittelkreislaufs (12) und des Schmiermittelkreislaufs (14),- eine Steuereinrichtung (21), welche dazu ausgelegt ist, einen verlusterhöhenden Betriebsmodus für die erste Schalteinheit (10) zum Erhöhen einer ein Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs (12) erwärmenden Verlustleistung bereitzustellen, wobei der Schmiermittel-Kühlmittel-Wärmetauscher (20) dazu ausgelegt ist, eine Wärme des erwärmten Kühlmittels zum Verringern einer Viskosität eines Schmiermittels (15) auf den Schmiermittelkreislauf (14) zu übertragen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor, einen der elektrischen Maschine vorgeschalteten Inverter mit einer ersten Schalteinheit zum Bestromen eines ersten Phasensystems des Stators, ein mit dem Rotor zur Drehmomentübertragung verbundenes Getriebe, einen Schmiermittelkreislauf zum Schmieren des Getriebes und/oder zum Kühlen des Rotors, einen ersten Kühlmittelkreislauf zum Kühlen der ersten Schalteinheit und einen Schmiermittel-Kühlmittel-Wärmetauscher zur thermischen Kopplung des ersten Kühlmittelkreislaufs und des Schmiermittelkreislaufs. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug.
  • Vorliegend richtet sich das Interesse auf elektrische Antriebseinheiten für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, beispielsweise Elektro- oder Hybridfahrzeuge. Solche Antriebseinheiten weisen üblicherweise eine elektrische Maschine, beispielsweise eine Drehfeldmaschine, einen Inverter sowie ein Getriebe auf. Drehfeldmaschinen weisen üblicherweise zumindest ein dreiphasiges Phasensystem auf. Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 10 2015 221 310 A1 sind auch sechsphasige Drehfeldmaschinen, welche zwei dreiphasige Phasensysteme aufweisen, sowie ein entsprechender Mehrphasensystem- Inverter bekannt. Dabei ist es üblich, dass der der elektrischen Maschine vorgeschaltete Inverter gekühlt wird, beispielsweise indem er in einem Kühlmittelkreislauf angeordnet wird und durch ein in dem Kühlmittelkreislauf zirkulierendes Kühlmittel bzw. Kältemittel durchströmt wird.
  • Auch kann die elektrische Antriebseinheit einen Schmiermittelkreislauf aufweisen, in welchem das Getriebe angeordnet ist. Das Getriebe wird zum Minimieren von Reibverlusten durch ein in dem Schmiermittelkreislauf zirkulierendes Schmiermittel, beispielsweise Öl, geschmiert. Das verwendete Schmiermittel kann außerdem zur Kühlung eines Rotors der elektrischen Maschine verwendet werden. Der Rotor ist also ebenfalls in dem Schmiermittelkreislauf angeordnet und kann von dem Schmiermittel durchströmt werden. Beispielsweise kann dazu der Rotor, wie in der DE 10 2015 214 309 A1 offenbart, eine Rotorhohlwelle aufweisen, welche von Getriebeöl durchströmt und dadurch gekühlt werden kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Schmiermittelkreislauf für das Getriebe und der Kühlmittelkreislauf für den Inverter über einen Schmiermittel-Kühlmittel-Wärmetauscher zur Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittelkreislauf und dem Schmiermittelkreislauf thermisch miteinander gekoppelt sind. Hierdurch kann der Kühlmittelkreislauf auch zum Kühlen des Schmiermittels des Schmiermittelkreislaufs verwendet werden. Eine solche Antriebseinheit ist beispielsweise aus der EP 1 453 187 B1 bekannt.
  • Insbesondere beim Starten des Kraftfahrzeugs ist jedoch eine Temperatur des Schmiermittels niedrig und dadurch eine Viskosität des Schmiermittels sehr hoch. Erst nach einer gewissen Zeitdauer erwärmt sich das Schmiermittel im Betrieb des Kraftfahrzeugs auf eine Temperatur, bei welcher die Viskosität innerhalb eines Sollbereiches liegt. Während dieser Zeitdauer des Erwärmens hat die hohe Viskosität des Schmiermittels jedoch erhöhte Verluste am Getriebe zur Folge. Dazu ist aus der DE 10 2011 115 279 A1 eine Antriebsanordnung mit einem Elektromotor, einem Kühlkreislaufs des Elektromotors, einem Getriebe und einem Schmierkreislauf des Getriebes bekannt. Der Kühlkreislauf des Elektromotors ist mit dem Schmierkreislauf des Getriebes gekoppelt, um die Abwärme des Elektromotors zum Erwärmen eines Schmiermediums des Getriebes zu verwenden. Um eine stärkere Erwärmung des Schmiermediums zu erreichen, kann der Elektromotor zur Erzeugung von Abwärme in bestimmten Betriebssituationen mit einem schlechten Wirkungsgrad betrieben werden.
  • Ferner sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 10 2016 211 762 A1 Vorrichtungen zur Erwärmung einer Komponente bekannt, wobei die Komponente an einen gemeinsamen Kühlkreislauf mit einer Leistungselektronik oder einem elektrischen Antrieb angeschlossen ist. Dazu kann eine erhöhte Verlustleistung der Leistungselektronik und/oder des elektrischen Antriebs über ein Kühlmittel in den Kühlkreislauf als Wärme eingetragen und von der noch kühleren Komponente zumindest teilweise aufgenommen werden. Somit wird die zu erwärmende Komponente über das Kühlmittel des Kühlkreislaufes erwärmt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebseinheit für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug bereitzustellen, welche zum Reduzieren von Verlusten mit einer gegenüber dem Stand der Technik alternativen Betriebsstrategie betrieben werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Antriebseinheit sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figur.
  • Eine erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug weist eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor, einen der elektrischen Maschine vorgeschalteten Inverter mit einer ersten Schalteinheit zum Bestromen eines ersten Phasensystems des Stators sowie ein mit dem Rotor zur Drehmomentübertragung verbundenes Getriebe auf. Ferner weist die Antriebseinheit einen Schmiermittelkreislauf für das Getriebe zum Schmieren des Getriebes und/oder für den Rotor zum Kühlen des Rotors auf. Darüber hinaus weist die Antriebseinheit einen ersten Kühlmittelkreislauf für die erste Schalteinheit des Inverters zum Kühlen der ersten Schalteinheit auf. Ein Schmiermittel-Kühlmittel-Wärmetauscher dient zur thermischen Kopplung des ersten Kühlmittelkreislaufes und des Schmiermittelkreislaufes. Darüber hinaus umfasst die elektrische Antriebseinheit eine Steuereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, einen verlusterhöhenden Betriebsmodus für die erste Schalteinheit zum Erhöhen einer das Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs erwärmenden Verlustleistung der ersten Schalteinheit bereitzustellen. Der Schmiermittel-Kühlmittel-Wärmetauscher ist dazu ausgelegt, eine aus der erhöhten Verlustleitung resultierende Wärme des erwärmten Kühlmittels zum Verringern einer Viskosität des Schmiermittels auf den Schmiermittelkreislauf zu übertragen.
  • Die elektrische Antriebseinheit kann beispielsweise eine elektrische Maschine mit integrierter Leistungselektronik bzw. integriertem Inverter und integriertem Getriebe sein. In diesem Fall können die elektrische Maschine, der Inverter und das Getriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein, sodass die Antriebseinheit besonders kompakt ausgebildet ist. Die elektrische Maschine kann beispielsweise eine n-Phasen-Drehfeldmaschine sein, deren n Phasen durch einen vorgeschalteten n-Phasen-Inverter bestromt werden. Beispielsweise kann n = 3 sein, sodass die Drehfeldmaschine als eine Dreiphasendrehfeldmaschine ausgebildet ist und genau ein Phasensystem mit den drei Phasen aufweist. Der Inverter umfasst dann genau eine Schalteinheit aufweisend drei parallel geschaltete Halbbrücken mit Schaltern, wobei jede Halbbrücke mit einer Phase der elektrischen Maschine elektrisch verbunden ist. Auch kann n = 6 sein, sodass die Drehfeldmaschine als eine Sechsphasendrehfeldmaschine ausgebildet ist und zwei Phasensysteme mit jeweils drei Phasen aufweist. Der Inverter kann dann zwei Schalteinheiten aufweisend jeweils drei parallel geschaltete Halbbrücken mit Schaltern umfassen.
  • Zum Bestromen der Phasen der elektrischen Maschine werden die Schalter der ersten Schalteinheit nach einem vorbestimmten Schaltmuster von der Steuereinrichtung geschaltet. Die Schalter können Leistungshalbleiter, beispielsweise IGBTs oder Leistungs-MOSFETs, sein. Aufgrund der im Betrieb der ersten Schalteinheit entstehenden Verlustleistung wird die erste Schalteinheit gekühlt. Dazu ist die erste Schalteinheit in dem ersten Kühlmittelkreislauf angeordnet und wird durch das in dem ersten Kühlmittelkreislauf zirkulierende Kühlmittel, beispielsweise Wasser, durchströmt. So kann für die erste Schalteinheit eine niedrigere Temperatur bereitgestellt werden. Hierdurch kann die elektrische Maschine mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden, während die erste Schalteinheit des Inverters zuverlässig vor einer Überhitzung geschützt wird.
  • Zum Reduzieren einer Reibung des Getriebes der Antriebseinheit ist das Getriebe in dem Schmiermittelkreislauf angeordnet. Der Schmiermittelkreislauf weist ein Reservoir, beispielsweise eine Ölwanne, auf, aus welcher das Schmiermittel, beispielsweise Öl, zuverlässig zu Reibstellen in dem Getriebe geführt werden kann. Dadurch können Verluste im Getriebe verringert werden. Auch kann das in dem Schmiermittelkreislauf zirkulierende Schmiermittel den Rotor der elektrischen Maschine zur Kühlung durchströmen, welcher dazu beispielsweise als ein Hohlkörper ausgebildet sein kann.
  • Über den Schmiermittel-Kühlmittel-Wärmetauscher, kurz Wärmetauscher, sind der Schmiermittelkreislauf und der Kühlmittelkreislauf thermisch gekoppelt. Somit kann beispielsweise eine Kühlung des Schmiermittels stattfinden, damit dessen Temperatur eine Temperaturobergrenze, beispielsweise 100°C, nicht überschreitet. Dazu kann eine Wärme von dem Schmiermittelkreislauf auf den Kühlmittelkreislauf übertragen werden. Falls aber die Temperatur des Schmiermittels eine Temperaturuntergrenze, beispielsweise 60°C, unterschreitet, ist die Viskosität des Schmiermittels sehr hoch. Anders ausgedrückt ist das Schmiermittel bei niedrigen Temperaturen sehr zähflüssig und kann somit nur schwer zu den Reibstellen im Getriebe gefördert werden. Daher wird das Schmiermittel zum Verringern der Viskosität erwärmt. Dazu versetzt die Steuereinrichtung die erste Schalteinheit des Inverters in den verlusterhöhenden Betriebsmodus, welcher von einem verlustoptimalen Betriebsmodus abweicht. Unter dem verlusterhöhenden Betriebsmodus ist also ein Betriebsmodus zu verstehen, in welchem die Schalteinheit eine höhere Verlustleistung „erzeugt“ als in dem verlustoptimalen Betriebsmodus. Durch den verlusterhöhenden Betriebsmodus wird also bewusst die durch die erste Schalteinheit abgegebene Verlustleistung erhöht.
  • Diese Verlustleistung wird in Form von Verlustwärme bzw. Abwärme an das die erste Schalteinheit durchströmende Kühlmittel abgegeben, welches sich daraufhin erwärmt. Durch das verlusterhöhende Schaltverhalten wird also das Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs aktiv erwärmt. Diese Wärme wird dem der ersten Schalteinheit in dem ersten Kühlmittelkreislauf nachgeschalteten Wärmetauscher zugeführt, welcher die Wärme auf den Schmiermittelkreislauf überträgt. Hierdurch erwärmt sich das in dem Schmiermittelkreislauf zirkulierende Schmiermittel, wodurch dessen Viskosität verringert werden kann.
  • Durch die verlusterhöhende Ansteuerung der ersten Schalteinheit kann die Viskosität des Schmiermittels verringert werden, ohne dass zusätzlich Komponenten, beispielsweise eine separate Heizung, in der Antriebseinheit bereitgestellt werden müssen. Somit können auf einfache Weise Verluste im Getriebe der Antriebseinheit verringert werden.
  • Darüber hinaus weist der Inverter eine zweite Schalteinheit zum Bestromen eines zweiten Phasensystems des Stators auf. Die elektrische Antriebseinheit weist einen zweiten Kühlmittelkreislauf für die zweite Schalteinheit sowie den Stator auf, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, für die zweite Schalteinheit während des verlusterhöhenden Betriebsmodus der ersten Schalteinheit einen verlustoptimalen Betriebsmodus bereitzustellen. Insbesondere ist die elektrische Maschine als eine sechsphasige Drehfeldmaschine mit zwei dreiphasigen Phasensystemen ausgebildet und der Inverter ist als ein sechsphasiger Inverter mit zwei Schalteinheiten ausgebildet. Die zwei parallelen Schalteinheiten des Inverters können asymmetrisch in den zwei unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden. Es kann also von der Steuereinrichtung für die erste Schalteinheit der verlusterhöhende Betriebsmodus bereitgestellt werden, während für die zweite Schalteinheit der verlustoptimale Betriebsmodus bereitgestellt wird. Beispielsweise kann die Schaltfrequenz der Schalter der ersten Schalteinheit größer sein als die Schaltfrequenz der Schalter der zweiten Schalteinheit. Alternativ oder zusätzlich kann ein über die erste Schalteinheit übertragender Anteil an Leistung größer sein als ein über die zweite Schalteinheit übertragener Anteil an Leistung.
  • Außerdem werden die Schalteinheiten von unterschiedlichen, parallelen Kühlmittelkreisläufen gekühlt. Der erste Kühlmittelkreislauf dient insbesondere nur zum Kühlen der ersten Schalteinheit und zum Transportieren von Verlustwärme zu dem Wärmetauscher. Der zweite Kühlmittelkreislauf ist insbesondere nicht mit dem Wärmetauscher thermisch gekoppelt und dient zum Kühlen der zweiten Schalteinheit und des Stators. So können während der Verringerung der Viskosität des Schmiermittels durch die erste Schalteinheit die zweite Schalteinheit und der Stator mittels des zweiten Kühlmittelkreislaufs zuverlässig gekühlt werden.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, zum Erhöhen der Verlustleistung Schaltverluste von Schaltern der ersten Schalteinheit zu erhöhen und dazu die Schalter in dem verlusterhöhenden Betriebsmodus mit einer Schaltfrequenz größer als ein vorbestimmter Schaltfrequenz-Schwellwert zu schalten. Bei Schaltfrequenzen unterhalb des Schwellwerts wird die erste Schalteinheit in dem verlustoptimalen Betriebsmodus betrieben. Zum Erhöhen der Verlustleistung wird die Schaltfrequenz der ersten Schalteinheit erhöht. Auch kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, zum Erhöhen der Verlustleistung Schalter der ersten Schalteinheit derart anzusteuern, dass eine durch die erste Schalteinheit an die elektrische Maschine übertragene Leistung größer als ein vorbestimmter Leistungs-Schwellwert ist. Durch Ansteuern der Schalter der ersten Schalteinheit kann auf einfache Weise die durch die erste Schalteinheit abgegebene Verlustleistung zum Verringern der Viskosität des Schmiermittels erhöht werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der erste Kühlmittelkreislauf zusätzlich zum Kühlen des Stators ausgelegt ist, wobei das in dem ersten Kühlmittelkreislauf zirkulierende Kühlmittel von der ersten Schalteinheit in Richtung des Stators fließt. Die erste Schalteinheit und der Stator sind also seriell in dem Kühlkreislauf angeordnet. Beispielsweise kann ein Blechpaket des Stators Kühlkanäle aufweisen, welche von dem Kühlmittel durchströmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Kühlmittel entlang einer Außenseite des Blechpakets zum Kühlen des Stators geleitet werden. Durch das Kühlen des Stators mittels des ersten Kühlmittelkreislaufs und insbesondere durch das Kühlen des Rotors mittels des Schmiermittelkreislaufs kann die elektrische Maschine besonders effizient betrieben werden.
  • Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Schmiermittel-Kühlmittel-Wärmetauscher zum Verhindern einer Zufuhr von erwärmtem Kühlmittel an den Stator zwischen der ersten Schalteinheit und dem Stator in dem ersten Kühlmittelkreislauf angeordnet ist. Hierdurch kann die durch den verlusterhöhenden Betriebsmodus an das Kühlmittel abgegebene Wärme über den Wärmetauscher an das Schmiermittel weitergegeben werden, bevor das Kühlmittel den Stator durchströmt. Somit kann ein unerwünschtes Erwärmen des Stators verhindert werden und damit auch im verlusterhöhenden Betriebsmodus der ersten Schalteinheit ein effizienter Betrieb der elektrischen Maschine bereitgestellt werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, den verlusterhöhenden Betriebsmodus für die erste Schalteinheit nur bereitzustellen, wenn eine Temperatur des Schmiermittels unterhalb einer vorbestimmten Temperaturuntergrenze, insbesondere 60°C, liegt. Beispielsweise kann mittels eines Temperatursensors die Temperatur des Schmiermittels erfasst werden und das verlusterhöhende Schaltverhalten für die Schalter bereitgestellt werden, falls die Temperatur des Schmiermittels unterhalb der Temperaturuntergrenze liegt. Unterhalb dieser Temperaturuntergrenze ist die Viskosität des Schmiermittels nämlich unerwünscht hoch. Diese Temperatur tritt insbesondere beim Startvorgang bzw. Losfahren des Kraftfahrzeugs auf, wenn das Kraftfahrzeug abgestellt war.
  • Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die zum Verringern der Viskosität notwendige Verlustleistung in Abhängigkeit von einer Temperatur des Schmiermittels zu bestimmen und die erste Schalteinheit in dem verlusterhöhenden Betriebsmodus derart anzusteuern, dass sie die notwendige Verlustleistung bereitstellt. Beispielsweise können bestimmten Temperaturwerten des Schmiermittels verlusterhöhende Schaltfrequenzwerte und/oder Leistungswerte zugeordnet sein. Zum Bereitstellen derjenigen Verlustleistung, welche bei der aktuellen Temperatur des Schmiermittels zum Verringern der Viskosität nötig ist, kann dann von der Steuereinrichtung aus der vorgegebenen Zuordnung der zugehörige Schaltfrequenzwert und/oder der zugehörige Leistungswert ausgewählt und für die erste Schalteinheit bereitgestellt werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit oder eine Ausführungsform davon. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein Elektro- oder Hybridfahrzeug in Form von einem Personenkraftwagen ausgebildet.
  • Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figur und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit.
  • Die elektrische Antriebseinheit 1 dient zum Antreiben eines hier nicht gezeigten Kraftfahrzeugs. Die Antriebseinheit 1 weist eine elektrische Maschine 2, einen der elektrischen Maschine 2 vorgeschalteten Inverter 3 sowie ein Getriebe 4 auf. Die elektrische Maschine 2 weist einen Stator 5 sowie einen bezüglich des Stators 5 drehbar gelagerten Rotor 6 auf. Der Rotor 6 ist über eine Rotorwelle 7 mit dem Getriebe 4 gekoppelt, welches hier über verschiedene Getriebestufen 8 ein Drehmoment des Rotors 6 auf Räder 9 des Kraftfahrzeugs überträgt. Zum Betreiben der elektrischen Maschine 2 werden Phasen U, U' V, V', W, W' des Stators 5 von dem Inverter 3 bestromt. Hier ist die elektrische Maschine 2 als eine sechsphasige Drehfeldmaschine ausgebildet, welche ein erstes Phasensystem bestehend aus den Phasen U, V, W und ein zweites Phasensystem bestehend aus den Phasen U', V', W' aufweist. Der Inverter 3 weist eine zu der Anzahl an Phasen U, U' V, V', W, W' des Stators 5 korrespondierende Anzahl an Strängen bzw. Halbbrücken mit steuerbaren Schaltern auf. Hier weist der Inverter 3 eine erste Schalteinheit 10 auf, welche mit dem ersten Phasensystem elektrisch verbunden ist, und eine parallele zweite Schalteinheit 11 auf, welche mit dem zweiten Phasensystem elektrisch verbunden ist. Jede Schalteinheit 10, 11 weist drei Halbbrücken mit steuerbaren Schaltern auf. Die Schalter werden dabei zum Bestromen der Phasen U, U' V, V', W, W' entsprechend vorbestimmter Schaltsequenzen derart angesteuert, dass in der Drehfeldmaschine 2 ein rotierendes Magnetfeld erzeugt wird, welches den Rotor 6 antreibt.
  • Da im Betrieb des Inverters 3 Verlustleistung in Form von Verlustwärme entsteht, wird der Inverter 3 gekühlt. Dazu weist die Antriebseinheit 1 hier zwei abschnittsweise dargestellte Kühlmittelkreisläufe 12, 13 (unterbrochene Linien) auf. Der erste Kühlmittelkreislauf 12 dient zum Kühlen der ersten Schalteinheit 10, indem ein in dem ersten Kühlmittelkreislauf 12 zirkulierendes Kühlmittel 12 die erste Schalteinheit 10 durchströmt. Der zweite Kühlmittelkreislauf 13 dient zum Kühlen der zweiten Schalteinheit 11 sowie des Stators 5. Dazu durchströmt ein in dem zweiten Kühlmittelkreislauf 13 zirkulierendes Kühlmittel die zweite Schalteinheit 11 sowie den Stator 5. Das Kühlmittel bzw. Kältemittel kann eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, sein.
  • Außerdem weist die Antriebseinheit 1 einen Schmiermittelkreislauf 14 (durchgezogene Linien) auf, in welchem ein Schmiermittel 15 zum Schmieren des Getriebes 4 zirkuliert. Das Schmiermittel 15 kann beispielsweise Öl sein und wird aus einem Reservoir 16, beispielsweise einer Ölwanne, über einen Filter 17 dem Getriebe 4 zum Schmieren zugeführt und über einen ersten Rückleitungspfad 18 wieder dem Reservoir 16 zugeführt. Hier wird das Schmiermittel 15 außerdem durch die als Hohlkörper ausgebildete Rotorwelle 7 zur Kühlung des Rotors 6 geleitet und über einen zweiten Rückleitungspfad 19 wieder in das Reservoir 16 geleitet.
  • Der Schmiermittelkreislauf 14 und der erste Kühlmittelkreislauf 12 sind über einen Schmiermittel-Kühlmittel-Wärmetauscher 20 thermisch gekoppelt. Im Normalbetrieb der elektrischen Maschine 2 überträgt der Wärmetauscher 20 eine Wärme des Schmiermittels 15 auf das Kühlmittel im ersten Kühlmittelkreislauf 12, um das Schmiermittel 15 zu kühlen. So kann verhindert werden, dass das Schmiermittel 15 eine bestimmte Temperaturobergrenze, beispielsweise 100°C, überschreitet.
  • Beim Losfahren des Kraftfahrzeugs, wenn das Schmiermittel 15 Umgebungstemperatur aufweist, weist das Schmiermittel 15 außerdem eine hohe Viskosität auf. Diese ist unerwünscht, weil sie Verluste im Getriebe 4 zur Folge hat. Daher wird das Schmiermittel 15 erwärmt, falls seine Temperatur eine vorbestimmte Temperaturuntergrenze, insbesondere 60°C, unterschreitet. Diese kann beispielsweise von einem hier nicht gezeigten Temperatursensor im Schmiermittelkreislauf 14 erfasst und einer Steuereinrichtung 21 der Antriebseinheit 1 bereitgestellt werden. Zum Erwärmen des Schmiermittels 15 wird die erste Schalteinheit 10 derart von der Steuereinrichtung 21 der Antriebseinheit 1 angesteuert, dass ihre Verlustleistung erhöht wird. Die erste Schalteinheit 10 wird also von der Steuereinrichtung 21 in einem verlusterhöhenden Betriebsmodus betrieben. Die zweite Schalteinheit 11 kann währenddessen von der Steuereinrichtung 21 in einem verlustoptimalen Betriebsmodus betrieben werden. Die Schalteinheiten 10, 11 können also von der Steuereinrichtung 21 asymmetrisch betrieben werden. Dazu können beispielsweise Schalter der ersten Schalteinheit 10 mit einer Schaltfrequenz betrieben werden, welche einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet und höher ist, als die Schaltfrequenz der zweiten Schalteinheit 11. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 21 die Schalteinheiten 10, 11 derart ansteuern, dass über die erste Schalteinheit 10 mehr Leistung übertragen wird als über die zweite Schalteinheit 11.
  • Durch die erhöhte Verlustleistung der ersten Schalteinheit 10 wird das die erste Schalteinheit 10 durchströmende Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs 12 erwärmt. Dieses erwärmte Kühlmittel wird dem der ersten Schalteinheit 10 seriell nachgeschalteten Wärmetauscher 20 zugeführt. Der Wärmetauscher 20 überträgt die Wärme des Kühlmittels aus dem ersten Kühlmittelkreislauf 12 auf den Schmiermittelkreislauf 14. Dort erwärmt sich dann das Schmiermittel 15 und die Viskosität des Schmiermittels 15 verringert sich. Somit kann das Schmiermittel 15 zuverlässig zu dem Getriebe 4 zum Verringern von Reibverlusten im Getriebe 4 geführt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebseinheit
    2
    Elektrische Maschine
    3
    Inverter
    4
    Getriebe
    5
    Stator
    6
    Rotor
    7
    Rotorwelle
    8
    Getriebestufen
    9
    Räder
    10
    Erste Schalteinheit
    11
    Zweite Schalteinheit
    12
    Erster Kühlmittelkreislauf
    13
    Zweiter Kühlmittelkreislauf
    14
    Schmiermittelkreislauf
    15
    Schmiermittel
    16
    Reservoir
    17
    Filter
    18
    Erster Rückleitungspfad
    19
    Zweiter Rückleitungspfad
    20
    Wärmetauscher
    21
    Steuereinrichtung
    U, U', V, V', W, W'
    Phasen

Claims (9)

  1. Elektrische Antriebseinheit (1) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend - eine elektrische Maschine (2) mit einem Stator (5) und einem Rotor (6), - einen der elektrischen Maschine (2) vorgeschalteten Inverter (3) mit einer ersten Schalteinheit (10) zum Bestromen eines ersten Phasensystems (U, V, W) des Stators (5), - ein mit dem Rotor (6) zur Drehmomentübertragung verbundenes Getriebe (4), - einen Schmiermittelkreislauf (14) zum Schmieren des Getriebes (4) und/oder zum Kühlen des Rotors (5), - einen ersten Kühlmittelkreislauf (12) zum Kühlen der ersten Schalteinheit (10), - einen Schmiermittel-Kühlmittel-Wärmetauscher (20) zur thermischen Kopplung des ersten Kühlmittelkreislaufs (12) und des Schmiermittelkreislaufs (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter (3) eine zweite Schalteinheit (11) zum Bestromen eines zweiten Phasensystems (U', V', W') des Stators (5) aufweist, und die elektrische Antriebseinheit (1) einen zweiten Kühlmittelkreislauf (13) für die zweite Schalteinheit (11) sowie den Stator (5) und eine Steuereinrichtung (21) aufweist, welche dazu ausgelegt ist, einen verlusterhöhenden Betriebsmodus für die erste Schalteinheit (10) zum Erhöhen einer ein Kühlmittel des ersten Kühlmittelkreislaufs (12) erwärmenden Verlustleistung der ersten Schalteinheit (10) und während des verlusterhöhenden Betriebsmodus der ersten Schalteinheit (10) einen verlustoptimalen Betriebsmodus für die zweite Schalteinheit (11) bereitzustellen, wobei der Schmiermittel-Kühlmittel-Wärmetauscher (20) dazu ausgelegt ist, eine aus der erhöhten Verlustleitung resultierende Wärme des erwärmten Kühlmittels zum Verringern einer Viskosität eines Schmiermittels (15) des Schmiermittelkreislaufs (14) auf den Schmiermittelkreislauf (14) zu übertragen.
  2. Elektrische Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) dazu ausgelegt ist, zum Erhöhen der Verlustleistung Schaltverluste von Schaltern der ersten Schalteinheit (10) zu erhöhen und dazu die Schalter in dem verlusterhöhenden Betriebsmodus mit einer Schaltfrequenz größer als ein vorbestimmter Schaltfrequenz-Schwellwert zu schalten.
  3. Elektrische Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) dazu ausgelegt ist, zum Erhöhen der Verlustleistung Schalter der ersten Schalteinheit (10) derart anzusteuern, dass eine durch die erste Schalteinheit (10) an die elektrische Maschine (2) übertragene Leistung größer als ein vorbestimmter Leistungs-Schwellwert ist.
  4. Elektrische Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlmittelkreislauf (12) zum Kühlen des Stators (5) ausgelegt ist, wobei das in dem ersten Kühlmittelkreislauf (12) zirkulierende Kühlmittel von der ersten Schalteinheit (10) in Richtung des Stators (5) fließt.
  5. Elektrische Antriebseinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittel-Kühlmittel-Wärmetauscher (20) zum Verhindern einer Zufuhr von erwärmtem Kühlmittel an den Stator (5) zwischen der ersten Schalteinheit (10) und dem Stator (5) in dem ersten Kühlmittelkreislauf (20) angeordnet ist.
  6. Elektrische Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (2) als eine sechsphasige Drehfeldmaschine mit zwei dreiphasigen Phasensystemen ausgebildet ist und der Inverter (3) als ein sechsphasiger Inverter mit den zwei Schalteinheiten (10, 11) ausgebildet ist.
  7. Elektrische Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) dazu ausgelegt ist, den verlusterhöhenden Betriebsmodus für die erste Schalteinheit (10) nur bereitzustellen, wenn eine Temperatur des Schmiermittels (15) unterhalb einer vorbestimmten Temperaturuntergrenze, insbesondere 60°C, liegt
  8. Elektrische Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (21) dazu ausgelegt ist, die zum Verringern der Viskosität notwendige Verlustleistung in Abhängigkeit von einer Temperatur des Schmiermittels (15) zu bestimmen und die ersten Schalteinheit (10) in dem verlusterhöhenden Betriebsmodus derart anzusteuern, dass sie die notwendige Verlustleistung bereitstellt.
  9. Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinheit (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche.
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PCT/EP2019/062402 WO2019238343A1 (de) 2018-06-12 2019-05-15 Elektrische antriebseinheit für ein kraftfahrzeug sowie kraftfahrzeug
US16/967,801 US11370293B2 (en) 2018-06-12 2019-05-15 Electrical drive unit for a motor vehicle and motor vehicle

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Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110733334A (zh) * 2019-10-29 2020-01-31 宁波菲仕运动控制技术有限公司 一种电驱动总成的电机转子冷却系统
US20200395811A1 (en) * 2019-06-14 2020-12-17 Honeywell International Inc. Integrated traction drive system
WO2021047718A1 (de) * 2019-09-10 2021-03-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kühlbare elektrische antriebseinrichtung und antriebsanordnung
EP3815944A1 (de) * 2019-10-31 2021-05-05 BRUSA Elektronik AG Kompakter antriebsstrang mit elektromotor
WO2021099034A1 (de) * 2019-11-20 2021-05-27 Robert Bosch Gmbh Modularer elektrischer achsantrieb
DE102020105926A1 (de) 2020-03-05 2021-09-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrische Antriebsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang und Kraftfahrzeug
DE102020118521A1 (de) 2020-07-14 2022-01-20 Audi Aktiengesellschaft Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung
DE102020209761A1 (de) 2020-08-03 2022-02-03 Magna powertrain gmbh & co kg Elektrisches Antriebssystem
DE102020128728A1 (de) 2020-11-02 2022-05-05 Audi Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb einer Kühleinrichtung
DE102020128933A1 (de) 2020-11-03 2022-05-05 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Montage einer Antriebseinheit
EP4016815A1 (de) * 2020-12-18 2022-06-22 Hamilton Sundstrand Corporation Zweiphasiges thermisches managementsystem mit aktiver steuerung für eine elektrische maschine hoher dichte
DE102021110135B3 (de) 2021-04-21 2022-08-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektrisches Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug
DE102021112967B3 (de) 2021-05-19 2022-08-18 Audi Aktiengesellschaft Schmiermittelversorgungssystem für eine Antriebsvorrichtung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs
DE102021202836A1 (de) 2021-03-23 2022-09-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug
DE102021206117A1 (de) 2021-06-16 2022-12-22 Zf Friedrichshafen Ag Traktionsantrieb mit einem Kühlsystem mit zwei Kühlkreisen
DE102021123351A1 (de) 2021-09-09 2023-03-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebsanordnung für ein Fahrzeug sowie Schaleneinrichtung für die Antriebsanordnung
DE102021214873A1 (de) 2021-12-22 2023-06-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Plausibilisierung einer Kühlmitteltemperatur bei parallelen Kühlkreisläufen einer Traktionsbaugruppe
DE102022000598A1 (de) 2022-02-17 2023-08-17 Mercedes-Benz Group AG Temperiervorrichtung für eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren
WO2023193846A1 (de) * 2022-04-07 2023-10-12 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kühlungseinrichtung und antriebsanordnung
DE102022109970A1 (de) 2022-04-26 2023-10-26 Audi Aktiengesellschaft Getriebemotor für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einem Getriebemotor
WO2023222743A1 (de) * 2022-05-19 2023-11-23 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum betrieb eines ölkühlkreislaufs, computerprogramm, computerprogrammprodukt, ölkühlkreislauf und fahrzeug

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019131731A1 (de) * 2019-11-25 2021-05-27 Ford Global Technologies, Llc Generatoranordnung für Hybridfahrzeug
CN111959252A (zh) * 2020-07-08 2020-11-20 华为技术有限公司 一种动力总成的冷却系统、方法、动力总成及电动汽车
JP2022052843A (ja) * 2020-09-24 2022-04-05 株式会社Subaru 車両用冷却構造
CN115214349A (zh) * 2021-04-19 2022-10-21 法雷奥动力系统(南京)有限公司 用于电动车的冷却系统和电动车
GB2606218B (en) * 2021-04-30 2023-11-15 Jaguar Land Rover Ltd Apparatus and methods for an electric vehicle
GB2606220B (en) * 2021-04-30 2023-12-20 Jaguar Land Rover Ltd Apparatus and methods for an electric vehicle
GB2606219B (en) * 2021-04-30 2023-12-20 Jaguar Land Rover Ltd Apparatus and methods for an electric vehicle
CN114374294A (zh) * 2021-06-22 2022-04-19 华为数字能源技术有限公司 一种动力总成及电动车辆
DE102021117059B4 (de) * 2021-07-02 2023-03-30 Audi Aktiengesellschaft Antriebsvorrichtung für eine elektrifizierte Fahrzeugachse
FR3137733A1 (fr) * 2022-07-05 2024-01-12 Renault S.A.S. Dispositif de récupération d’huile pour boîte de vitesses.

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1453187A2 (de) 2003-02-25 2004-09-01 Nissan Motor Company, Limited Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug
DE102011115279A1 (de) 2011-09-29 2012-12-20 Audi Ag Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung
DE102015214309A1 (de) 2015-07-29 2017-02-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hohlwellenkühlung für einen Antrieb eines Elektrofahrzeugs
DE102015221310A1 (de) 2015-10-30 2017-05-04 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung, Verfahren und Programm zum Bereitstellen einer Stellgröße für eine erste Phasengruppe aus einer Mehrzahl von Phasengruppen einer Drehfeldmaschine
DE102016211762A1 (de) 2016-06-29 2018-01-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erwärmung einer Komponente

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009021098A1 (de) * 2009-05-13 2010-11-18 Siemens Aktiengesellschaft Elektrisches Antriebssystem
DE102011012723A1 (de) * 2011-02-02 2012-08-02 Linde Material Handling Gmbh Kühlsystem für eine mobile Arbeitsmaschine
DE102013101844A1 (de) * 2013-02-25 2014-08-28 Ino8 Pty Ltd Wärmeisoliertes Schmiersystem und Schmierverfahren für rotierende und oszillierende Bauteile
WO2014151375A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Trane International Inc. Apparatuses, systems, and methods of variable frequency drive operation and control
DE102016206765B4 (de) * 2016-04-21 2023-02-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern einer in einem Fahrzeug angeordneten Synchronmaschine
US10222134B2 (en) * 2016-10-06 2019-03-05 Ford Global Technologies, Llc Dual loop cooling system energy storage and reuse

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1453187A2 (de) 2003-02-25 2004-09-01 Nissan Motor Company, Limited Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug
DE102011115279A1 (de) 2011-09-29 2012-12-20 Audi Ag Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung
DE102015214309A1 (de) 2015-07-29 2017-02-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hohlwellenkühlung für einen Antrieb eines Elektrofahrzeugs
DE102015221310A1 (de) 2015-10-30 2017-05-04 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung, Verfahren und Programm zum Bereitstellen einer Stellgröße für eine erste Phasengruppe aus einer Mehrzahl von Phasengruppen einer Drehfeldmaschine
DE102016211762A1 (de) 2016-06-29 2018-01-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erwärmung einer Komponente

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200395811A1 (en) * 2019-06-14 2020-12-17 Honeywell International Inc. Integrated traction drive system
US10965183B2 (en) * 2019-06-14 2021-03-30 Honeywell International Inc. Integrated traction drive system
WO2021047718A1 (de) * 2019-09-10 2021-03-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kühlbare elektrische antriebseinrichtung und antriebsanordnung
CN110733334A (zh) * 2019-10-29 2020-01-31 宁波菲仕运动控制技术有限公司 一种电驱动总成的电机转子冷却系统
EP3815944A1 (de) * 2019-10-31 2021-05-05 BRUSA Elektronik AG Kompakter antriebsstrang mit elektromotor
US11597267B2 (en) 2019-10-31 2023-03-07 BRUSA Electronik AG Compact powertrain with an electric motor
WO2021099034A1 (de) * 2019-11-20 2021-05-27 Robert Bosch Gmbh Modularer elektrischer achsantrieb
DE102020105926A1 (de) 2020-03-05 2021-09-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrische Antriebsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang und Kraftfahrzeug
DE102020118521A1 (de) 2020-07-14 2022-01-20 Audi Aktiengesellschaft Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung
DE102020209761A1 (de) 2020-08-03 2022-02-03 Magna powertrain gmbh & co kg Elektrisches Antriebssystem
DE102020128728B4 (de) 2020-11-02 2022-09-08 Audi Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb einer Kühleinrichtung
DE102020128728A1 (de) 2020-11-02 2022-05-05 Audi Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb einer Kühleinrichtung
US11850934B2 (en) 2020-11-02 2023-12-26 Audi Ag Motor vehicle and method for operation of a cooling device
DE102020128933A1 (de) 2020-11-03 2022-05-05 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Montage einer Antriebseinheit
US11804754B2 (en) 2020-12-18 2023-10-31 Hamilton Sundstrand Corporation Two-phase thermal management system with active control for high density electric machine
EP4016815A1 (de) * 2020-12-18 2022-06-22 Hamilton Sundstrand Corporation Zweiphasiges thermisches managementsystem mit aktiver steuerung für eine elektrische maschine hoher dichte
DE102021202836A1 (de) 2021-03-23 2022-09-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug
DE102021110135B3 (de) 2021-04-21 2022-08-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektrisches Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug
DE102021112967B3 (de) 2021-05-19 2022-08-18 Audi Aktiengesellschaft Schmiermittelversorgungssystem für eine Antriebsvorrichtung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs
WO2022243045A1 (de) 2021-05-19 2022-11-24 Audi Ag Schmiermittelversorgungssystem für eine antriebsvorrichtung eines elektrisch betriebenen fahrzeugs
DE102021206117A1 (de) 2021-06-16 2022-12-22 Zf Friedrichshafen Ag Traktionsantrieb mit einem Kühlsystem mit zwei Kühlkreisen
DE102021123351A1 (de) 2021-09-09 2023-03-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebsanordnung für ein Fahrzeug sowie Schaleneinrichtung für die Antriebsanordnung
DE102021214873A1 (de) 2021-12-22 2023-06-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Plausibilisierung einer Kühlmitteltemperatur bei parallelen Kühlkreisläufen einer Traktionsbaugruppe
DE102022000598A1 (de) 2022-02-17 2023-08-17 Mercedes-Benz Group AG Temperiervorrichtung für eine elektrische Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren
WO2023193846A1 (de) * 2022-04-07 2023-10-12 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kühlungseinrichtung und antriebsanordnung
DE102022108456A1 (de) 2022-04-07 2023-10-12 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Kühlungseinrichtung und Antriebsanordnung
DE102022109970A1 (de) 2022-04-26 2023-10-26 Audi Aktiengesellschaft Getriebemotor für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einem Getriebemotor
WO2023222743A1 (de) * 2022-05-19 2023-11-23 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum betrieb eines ölkühlkreislaufs, computerprogramm, computerprogrammprodukt, ölkühlkreislauf und fahrzeug

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