DE102020007635A1 - Electrical machine with a cooling circuit and method for its operation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (2) mit einem Kühlkreislauf (1), umfassend einen Ölsumpf (3), eine Pumpe (5) zum Ansaugen von Kühlöl aus dem Ölsumpf (3) sowie einen Wärmetauscher (6) zum Kühlen des Kühlöls, wobei der Ölsumpf (3) in einen ersten Behälter (3.1) und einen zweiten Behälter (3.2) unterteilt ist, wobei der erste Behälter (3.1) und der zweite Behälter (3.2) voneinander getrennt und über ein Ventil (4) mit der Pumpe (5) verbunden sind, wobei ein Steuergerät vorgesehen ist, dass dazu konfiguriert ist, das Ventil (4) in einem Normalbetrieb so zu schalten, dass nur der erste Behälter (3.1) mit der Pumpe (5) verbunden ist, und die Zufuhr des Kühlöls aus dem zweiten Behälter (3.2) über das Ventil (4) bei erhöhtem Kühlbedarf abhängig von einer Temperatur und Leistung in der elektrischen Maschine (2) zu steuern und/oder zu regeln.The invention relates to an electrical machine (2) with a cooling circuit (1), comprising an oil sump (3), a pump (5) for sucking in cooling oil from the oil sump (3) and a heat exchanger (6) for cooling the cooling oil, wherein the oil sump (3) is divided into a first container (3.1) and a second container (3.2), the first container (3.1) and the second container (3.2) being separated from one another and being connected to the pump (5 ) are connected, a control unit being provided which is configured to switch the valve (4) in normal operation in such a way that only the first container (3.1) is connected to the pump (5), and the supply of the cooling oil is switched off to control and/or regulate the second container (3.2) via the valve (4) in the event of an increased cooling requirement depending on a temperature and power in the electrical machine (2).
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Kühlkreislauf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu deren Betrieb gemäß Anspruch 4.The invention relates to an electrical machine with a cooling circuit according to the preamble of claim 1 and a method for its operation according to claim 4.
Bei elektrischen Maschinen zum Antrieb von Straßenfahrzeugen besteht im Normalbetrieb nur ein geringer Kühlbedarf. Somit könnte das Kühlsystem mit hohen Kühlmedienvorlauftemperaturen betrieben werden. Allerdings erfordern Leistungsspitzen eine erhöhte Kühlleistung, die deswegen im Betrieb in der Vorlauftemperatur als Reserve vorgehalten werden müssen. Dies führt zu einem erhöhten Aufwand für das Kühlsystem, der im Regelbetrieb nicht notwendig ist und zu kälteren Kühlmitteltemperaturen. Kalte Temperaturen im Getriebeöl senken die Effizienz im Getriebe und den Lagern.In the case of electrical machines for driving road vehicles, there is only a low cooling requirement during normal operation. Thus, the cooling system could be operated with high coolant flow temperatures. However, power peaks require an increased cooling capacity, which must therefore be kept as a reserve in the flow temperature during operation. This leads to increased expenditure for the cooling system, which is not necessary in regular operation, and to colder coolant temperatures. Cold temperatures in the transmission oil reduce the efficiency in the transmission and the bearings.
Es ist bekannt, die Kühlleistung in einem Kühlkreislauf über die Ansteuerung von Pumpen zu regeln.It is known to regulate the cooling capacity in a cooling circuit by controlling pumps.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine elektrische Maschine mit einem verbesserten Kühlkreislauf sowie ein verbessertes Verfahren zu deren Betrieb anzugeben.The invention is based on the object of specifying an electrical machine with an improved cooling circuit and an improved method for operating it.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektrische Maschine mit einem Kühlkreislauf gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zu deren Betrieb gemäß Anspruch 4.The object is achieved according to the invention by an electrical machine with a cooling circuit according to claim 1 and by a method for its operation according to claim 4.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist eine elektrische Maschine mit einem Kühlkreislauf vorgesehen, umfassend einen Ölsumpf, eine Pumpe zum Ansaugen von Kühlöl aus dem Ölsumpf sowie einen Wärmetauscher zum Kühlen des Kühlöls. Erfindungsgemäß ist der Ölsumpf in einen ersten Behälter und einen zweiten Behälter unterteilt, wobei der erste Behälter und der zweite Behälter voneinander getrennt und über ein Ventil mit der Pumpe verbunden sind, wobei ein Steuergerät vorgesehen ist, dass dazu konfiguriert ist, das Ventil in einem Normalbetrieb so zu schalten, dass nur der erste Behälter mit der Pumpe verbunden ist, und die Zufuhr des Kühlöls aus dem zweiten Behälter über das Ventil bei erhöhtem Kühlbedarf abhängig von einer Temperatur und Leistung in der elektrischen Maschine zu steuern und/oder zu regeln.According to the invention, an electrical machine with a cooling circuit is provided, comprising an oil sump, a pump for sucking in cooling oil from the oil sump and a heat exchanger for cooling the cooling oil. According to the invention, the oil sump is divided into a first container and a second container, the first container and the second container being separate from one another and connected to the pump via a valve, a control unit being provided that is configured to operate the valve in normal operation to switch so that only the first container is connected to the pump, and to control and/or regulate the supply of cooling oil from the second container via the valve when there is an increased need for cooling, depending on a temperature and power in the electric machine.
Auf diese Weise kann der Kühlmitteleinsatz im Normalbetrieb deutlich reduziert werden. Lager und Getriebe werden durch so erzielte höhere Kühlmitteltemperaturen effizienter und der Druckverlust im System sinkt, wodurch eine verringerte Pumpenleistung notwendig ist. Für den Fall, dass kurzzeitig ein erhöhter Kühlmittelbedarf erforderlich ist, kann der zweite Behälter zugeschaltet werden, wodurch eine Leistungsherabsetzung (sogenanntes Derating) verhindert und die Dauerleistung gesteigert wird.In this way, the use of coolant in normal operation can be significantly reduced. Bearings and gears become more efficient due to the higher coolant temperatures achieved in this way and the pressure loss in the system decreases, which means that a reduced pump output is necessary. In the event that an increased coolant requirement is required for a short period of time, the second tank can be switched on, which prevents a reduction in performance (so-called derating) and increases continuous performance.
Die Aufteilung des Kühlöls auf zwei Behälter ermöglicht, dass das Ölvolumen sich im Normalbetrieb schnell erwärmt, womit die Schmierung verbessert und Schleppverluste verringert werden. Sobald erhöhte Leistung von der elektrischen Maschine gefordert wird, steht durch das Ventil weniger heißes Kühlöl aus dem zweiten Behälter zur Verfügung.Splitting the cooling oil into two tanks allows the oil volume to heat up quickly during normal operation, improving lubrication and reducing drag losses. As soon as increased power is required from the electrical machine, less hot cooling oil from the second container is available through the valve.
Auf diese Weise ist mehr Dauerleistung erzielbar sowie ein längeres Halten einer Spitzenleistung und ein schnelleres Abkühlen des Systems möglich. This allows for more sustained power, longer peak power retention, and faster system cooldown.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing.
Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Ansicht eines Kühlkreislaufs für eine elektrische Maschine,
-
1 a schematic view of a cooling circuit for an electrical machine,
Das Ventil 4 kann so konfiguriert sein, dass entweder nur der erste Behälter 3.1 mit der Pumpe 5 verbunden ist oder dass der erste Behälter 3.1 und der zweite Behälter 3.2 mit der Pumpe 5 verbunden sind. In einer alternativen Ausführungsform kann der erste Behälter 3.1 direkt und der zweite Behälter 3.2 über das Ventil 4 mit der Pumpe 5 verbunden sein.The valve 4 can be configured so that either only the first container 3.1 is connected to the
Der erste Behälter 3.1 ist für den Normalbetrieb der elektrischen Maschine 2 mit wenig Kühlleistungsbedarf und Kühlleistungsvolumenstrom vorgesehen. Im Normalbetrieb ist das Ventil 4 so geschaltet, dass der zweite Behälter 3.2 vom Kühlkreislauf 1 abgetrennt ist. Daher wird vom zweiten Behälter 3.2 im Normalbetrieb keine Verlustleistung in das Kühlöl eingetragen und er wird mittels des Ventils 4 nur zugeschaltet, wenn ein erhöhter Kühlbedarf in der elektrischen Maschine 2 auftritt. Es kann ein Steuergerät vorgesehen sein, dass die Zufuhr des Kühlöls aus dem zweiten Behälter 3.2 über das Ventil 4 abhängig von der Temperatur und Leistung in der elektrischen Maschine 2 steuert und/oder regelt.The first container 3.1 is intended for normal operation of the
Auf diese Weise kann der Kühlmitteleinsatz im Normalbetrieb deutlich reduziert werden. Lager und Getriebe werden durch so erzielte höhere Kühlmitteltemperaturen effizienter und der Druckverlust im System sinkt, wodurch eine verringerte Pumpenleistung notwendig ist. Für den Fall, dass kurzzeitig ein erhöhter Kühlmittelbedarf erforderlich ist, kann der zweite Behälter 3.2 zugeschaltet werden, wodurch eine Leistungsherabsetzung (sogenanntes Derating) verhindert und die Dauerleistung gesteigert wird.In this way, the use of coolant in normal operation can be significantly reduced. Bearings and gears become more efficient due to the higher coolant temperatures achieved in this way and the pressure loss in the system decreases, which means that a reduced pump output is necessary. In the event that an increased coolant requirement is required for a short time, the second container 3.2 can be switched on, which prevents a reduction in performance (so-called derating) and increases the continuous performance.
Die Aufteilung des Kühlöls auf zwei Behälter 3.1, 3.2 ermöglicht, dass das Ölvolumen sich im Normalbetrieb schnell erwärmt, womit die Schmierung verbessert und Schleppverluste verringert werden. Sobald erhöhte Leistung von der elektrischen Maschine 2 gefordert wird, steht durch das Ventil 4 weniger heißes Kühlöl aus dem zweiten Behälter 3.2 zur Verfügung.The division of the cooling oil into two containers 3.1, 3.2 allows the oil volume to heat up quickly during normal operation, which improves lubrication and reduces drag losses. As soon as increased power is required from the
Auf diese Weise ist mehr Dauerleistung erzielbar sowie ein längeres Halten einer Spitzenleistung und ein schnelleres Abkühlen des Systems möglich.This allows for more sustained power, longer peak power retention, and faster system cooldown.
Der zweite Behälter 3.2 wird über einen Überlauf des ersten Behälters 3.1 befüllt.The second container 3.2 is filled via an overflow of the first container 3.1.
In einer alternativen Ausführungsform kann der zweite Behälter 3.2 als Ölsumpf 3 eines separaten Kühlkreislaufs konfiguriert sein, um mit dem Kühlöl dieses separaten Kühlkreislaufs beispielsweise einen Kühlmantel der elektrischen Maschine 2 zu durchströmen. In diesem Fall lägen also zwei Kühlkreisläufe 1 vor, die dann auch zwei Pumpen 5 benötigen würden.In an alternative embodiment, the second container 3.2 can be configured as an oil sump 3 of a separate cooling circuit in order to flow through a cooling jacket of the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Kühlkreislaufcooling circuit
- 22
- elektrische Maschineelectric machine
- 33
- Ölsumpfoil sump
- 3.13.1
- erster Behälterfirst container
- 3.23.2
- zweiter Behältersecond container
- 44
- VentilValve
- 55
- Pumpepump
- 66
- Wärmetauscherheat exchanger
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102016200081 A1 [0004]DE 102016200081 A1 [0004]
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DE102020007635A1 true DE102020007635A1 (en) | 2022-06-15 |
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DE102020007635.1A Withdrawn DE102020007635A1 (en) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | Electrical machine with a cooling circuit and method for its operation |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102023110150A1 (en) | 2023-04-21 | 2024-10-24 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Housing for a machine, machine with a housing and motor vehicle with a machine |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016200081A1 (en) | 2016-01-07 | 2017-07-13 | Continental Automotive Gmbh | Electric machine |
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2020
- 2020-12-14 DE DE102020007635.1A patent/DE102020007635A1/en not_active Withdrawn
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DE102023110150A1 (en) | 2023-04-21 | 2024-10-24 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Housing for a machine, machine with a housing and motor vehicle with a machine |
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