-
Die Erfindung betrifft ein Leistungsmodul für eine elektrische Maschine, umfassend eine Leistungselektronikeinheit mit einem Elektronikgehäuse mit einer darin angeordneten Leistungselektronik sowie einer gehäuseseitigen Kühleinrichtung mit einem Kühlmittelvolumen.
-
Eine elektrische Maschine wird in der Regel über ein Leistungsmodul gesteuert, wobei das Leistungsmodul eine zumeist eine eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen umfassende Leistungselektronik aufweist. Dieser Leistungselektronik zugeordnet ist eine Kühleinrichtung, die am Elektronikgehäuse des Leistungsmoduls vorgesehen ist, wobei die in einen Kühlmittelkreislauf eingebundene Kühleinrichtung ein Kühlmittelvolumen aufweist, durch das ein Kühlmittel, zumeist Wasser, strömt, um die sich im Betrieb stark erwärmende Leistungselektronik zu kühlen.
-
Auch die elektrische Maschine erwärmt sich im Betrieb mitunter stark, weshalb auch dort eine aktive Kühlung über ein zweites Kühlmittel, zumeist ein Öl, das durch die elektrische Maschine zirkuliert, erfolgt. Das heißt, dass die elektrische Maschine in einen weiteren Kühlmittelkreislauf, in dem das zweite Kühlmittel zirkuliert, eingebunden ist.
-
Ein Beispiel für eine derartige Anordnung ist ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Achse, bei der die elektrische Maschine als Antriebseinheit vorgesehen ist und über das Leistungsmodul gesteuert wird. Die Einsatzmöglichkeit ist auf den Kraftfahrzeugbereich aber nicht beschränkt.
-
Es ist ferner üblich, einen Wärmetauscher vorzusehen, dem einerseits das zunächst dem Leistungsmodul zugeführte erste Kühlmittel zugeführt wird, und dem andererseits das zunächst der elektrischen Maschine zugeführte zweite Kühlmittel zugeführt wird. Das durch die Leistungselektronik geführte erste Kühlmittel, also das Kühlwasser, erwärmt sich dort auf z.B. ca. 65° C, bevor es in den Wärmetauscher gelangt. Das durch die elektrische Maschine geführte zweite Kühlmittel, also das Öl, wird demgegenüber deutlich heißer, in der Regel erwärmt es sich auf eine Temperatur > 100° C, bevor es zum Wärmetauscher gelangt. Im Wärmetauscher wird sodann das zweite Kühlmittel gekühlt, das heißt, dass an einer entsprechend großen Wärmetauscherfläche bzw. Trennwand Wärme vom zweiten Kühlmittel an das erste Kühlmittel, also vom Öl an das Wasser, übertragen wird. Das erste Kühlmittel strömt vom Wärmetauscher sodann an eine externe Kühleinrichtung, wo es wieder gekühlt wird, während das über den Wärmetauscher bereits gekühlte zweite Kühlmittel wieder zur elektrischen Maschine geführt wird.
-
Um das Leistungsmodul respektive dessen Kühleinrichtung mit dem Wärmetauscher zu verbinden, ist eine entsprechende Verschlauchung erforderlich, die in den zumeist ohnehin sehr geringen Bauraum integriert werden muss.
-
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein verbessertes Leistungsmodul für eine elektrische Maschine anzugeben.
-
Zur Lösung dieses Problems ist ein erfindungsgemäßes Leistungsmodul der eingangs genannten Art durch einen Wärmetauscher gekennzeichnet, der am Elektronikgehäuse oder der Kühleinrichtung angeordnet ist, und der ein zweites Kühlmittelvolumen, das mit dem ersten Kühlmittelvolumen verbunden ist, aufweist, wobei durch das erste und zweite Kühlmittelvolumen ein erste Kühlmittel führbar ist, und der ein drittes Kühlmittelvolumen aufweist, das mit einem Kühlmittelvolumen der elektrischen Maschine verbindbar ist und durch das ein zweites Kühlmittel führbar ist.
-
Erfindungsgemäß ist der Wärmetausche unmittelbar am Leistungsmodul angeordnet und mit der Kühleinrichtung entsprechend gekoppelt, so dass das erste Kühlmittel, das über eine externe Kühlmittelzufuhr der modulseitigen Kühleinrichtung respektive dem ersten Kühlmittelvolumen zugeführt wird, auf kürzestem Wege dem wärmetauscherseitigen zweiten Kühlmittelvolumen zugeführt werden kann, wo sodann der Wärmeübergang vom zweiten Kühlmittel, das dem Wärmetauscher in einem wärmetauscherseitigen dritten Kühlmittelvolumen zugeführt wird, erfolgen kann. Aufgrund der direkten Anordnung des Wärmetauschers am Elektronikgehäuse oder der Kühleinrichtung und damit der Integration des Wärmetauschers in das Leistungsmodul selbst entfällt somit mit besonderem Vorteil eine separate Verschlauchung, da letztlich der Kühlort der Leistungselektronik und der Kühlort des von der elektrischen Maschine kommenden zweiten Kühlmittels quasi zusammengelegt werden und unmittelbar benachbart zueinander sind. Es ergibt sich demzufolge ein kompakter Aufbau des Leistungsmoduls mit integriertem Wärmetauscher, so dass auf eine separate Verschlauchung verzichtet werden kann und sich insgesamt der vorhandene Bauraum deutlich besser ausnutzen lässt.
-
Bezüglich der Führung des ersten Kühlmittels zur gehäuseseitigen Kühleinrichtung und anschließend vom Wärmetauscher weg sind unterschiedliche Ausgestaltungen denkbar. Gemäß einer ersten Erfindungsalternative kann die gehäuseseitige Kühleinrichtung einen Einlass für das extern zuzuführende erste Kühlmittel und einen Auslass für das erste Kühlmittel aufweisen, wobei ferner der Wärmetauscher einen Wärmetauschereinlass, der mit dem Auslass der Kühleinrichtung kommuniziert, und einen Wärmetauscherauslass für das erste Kühlmittel aufweist. Hier wird also das erste Kühlmittel der gehäuseseitigen Kühleinrichtung unmittelbar zugeführt, das heißt, dass diese erste Kühleinrichtung selbst direkt in den Kühlkreislauf des ersten Kühlmittels eingebunden ist. Das Kühlmittel strömt durch das erste Kühlmittelvolumen zu einem Auslass, der wiederum mit einem ersten Wärmetauschereinlass verbunden ist, so dass das erste Kühlmittel in das zweite Kühlmittelvolumen am Wärmetauscher strömt. Von dort verlässt es nach erfolgter Wärmeaufnahme den Wärmetauscher über einen entsprechenden Wärmetauscherauslass, der wiederum direkt in den Kühlmittelkreislauf des ersten Kühlmittels integriert respektive daran angeschlossen ist. Das heißt, dass demzufolge das erste und das zweite Kühlmittelvolumen unmittelbar in den ersten Kühlmittelkreislauf integriert sind.
-
Dabei ist es denkbar, dass der Wärmetauschereinlass direkt mit dem Auslass der gehäuseseitigen Kühleinrichtung verbunden ist, das heißt, dass hier kein separates Leitungsstück zwischengeschaltet ist, sondern eine direkte Verbindung gegeben ist. Es kommt bevorzugt eine unmittelbare Steckkupplung zum Einsatz, beispielsweise über einen am Wärmetauscher, den dortigen Wärmetauschereinlass bildenden Anschlusszapfen, der in eine entsprechende, den kühleinrichtungsseitigen Einlass bildende Einsteckbohrung eingesteckt wird.
-
Bei der vorstehend beschriebenen Variante erfolgt wie beschrieben die Zufuhr des ersten Kühlmittels unmittelbar zur Kühleinrichtung. Diese sind also direkt in den ersten Kühlmittelkreislauf eingebunden. Eine alternative Ausgestaltung sieht demgegenüber vor, dass der Wärmetauscher einen Wärmetauschereinlass für das erste Kühlmittel, der mit dem Einlass der Kühleinrichtung kommuniziert, und einen Wärmetauscherauslass für das erste Kühlmittel, der mit dem Auslass der Kühleinrichtung kommuniziert, aufweist. Hier wird folglich das erste Kühlmittel dem Wärmetauscher zugeführt und gelangt von diesem zur Kühleinrichtung und damit in das erste Kühlvolumen. Nach Durchströmen desselben gelangt es wieder zurück zum Wärmetauscher und von dort in das zweite Kühlmittelvolumen, wo dann der Wärmeübertrag vom zweiten Kühlmittel stattfindet, bevor das erste Kühlmittel dann über den Wärmetauscherauslass wieder abfließt.
-
Dabei ist zur Erhöhung der Kompaktheit bevorzugt wiederum der Wärmetauscher direkt an der Kühleinrichtung befestigt, wobei der Wärmetauschereinlass, dem das erste Kühlmittel zugeführt wird, direkt mit dem Einlass der Kühleinrichtung und der Auslass der Kühleinrichtung direkt mit einem zum zweiten Kühlmittelvolumen führenden Einlass des Wärmetauschers verbunden ist. Auch hier kommen demzufolge keine separaten Leitungsverbindungen zum Einsatz, vielmehr findet zweckmäßigerweise eine direkte Kopplung wiederum über geeignete Steckverbindungen statt, so dass ein einfach zu erwirkender, dichter Fluidübergang vom Wärmetauschereinlass zum ersten Kühlmittelvolumen und vom ersten Kühlmittelvolumen zum zweiten Kühlmittelvolumen gegeben ist.
-
Um den Wärmetauscher mit dem zweiten Kühlmittelkreislauf und damit der elektrischen Maschine koppeln zu können, weist der Wärmetauscher einen zweiten Wärmetauschereinlass und einen zweiten Wärmetauscherauslass für das zweite Kühlmittel auf, wobei der zweite Wärmetauschereinlass mit dem Auslass und der zweite Wärmetauscherauslass mit dem Einlass der elektrischen Maschine kommuniziert. Da an dieser Seite lediglich das dritte Kühlmittelvolumen in den das zweite Kühlmittel, also das Öl, führenden Kreislauf zu integrieren ist, ist hier nur eine unmittelbare Integration dieser Wärmetauscherseite in den Kühlmittelkreislauf möglich. Dieser Anschluss kann entweder über separate Leitungsverbindungen, die den Wärmetauscher mit der elektrischen Maschine verbinden, erfolgen, oder wiederum über entsprechende, einfache Steckverbindungen, wenn der Wärmetauscher, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, unmittelbar an der elektrischen Maschine an den dortigen Aus- und Einlässen angesteckt wird.
-
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der erste und der zweite Wärmetauschereinlass und der erste und der zweite Wärmetauscherauslass an einer gemeinsamen Seite des Wärmetauschers vorgesehen sind. Hier finden sich demzufolge vier Anschlüsse an einer gemeinsamen Wärmetauscherseite. Dem ersten Wärmetauschereinlass wird das erste Kühlmittel zugeführt und von dort der Kühleinrichtung zugeführt, während über den ersten Wärmetauscherauslass das erste Kühlmittel wieder abgeführt wird. Über den zweiten Wärmetauscherein- und -auslass strömt das zweite Kühlmittel. Hier liegen demzufolge sämtliche Anschlüsse an einer gemeinsamen Wärmetauscherseite. Denkbar ist es hierbei, wenn der Wärmetauscher direkt an der elektrischen Maschine befestigt und an direkte maschinenseitige Anschlüsse angesteckt wird, auch das erste Kühlmittel von der elektrischen Maschine kommend zuzuführen respektive dieser wieder zuzuleiten, was zweckmäßig ist, wenn das erste Kühlmittel auch dort noch einem Kühlzweck dient. In diesem Fall wären an der elektrischen Maschine entsprechend vier Anschlusselemente vorgesehen. Unabhängig davon, ob nun auch das erste Kühlmittel über die elektrische Maschine zugeführt respektive an diese wieder zurückgeleitet wird, oder ob separate erste Kühlmittelleitungen zu verlegen sind, bietet die Anordnung sämtlicher vier Ein- und Auslässe an einer gemeinsamen Wärmetauscherseite eine kompakte Anschlussebene.
-
Alternativ hierzu ist es aber auch denkbar, dass der erste Wärmetauschereinlass und der erste Wärmetauscherauslass an einer gemeinsamen Seite oder an zwei unterschiedlichen, vorzugsweise einander gegenüberliegenden Seiten, des Wärmetauschers vorgesehen sind, während der zweite Wärmetauschereinlass und der zweite Wärmetauscherauslass an einer gemeinsamen Seite des Wärmetauschers vorgesehen sind. Gemäß dieser Variante können beispielsweise der erste Wärmetauschereinlass und der erste Wärmetauscherauslass an zwei einander gegenüberliegenden Seiten vorgesehen sein, also zwei Stirnseiten, während der zweite Wärmetauschereinlass und der zweite Wärmetauscherauslass an einer beispielsweise um 90° hierzu stehenden Bodenseite, mit der der Wärmetauscher auf der elektrischen Maschine aufsitzt, vorgesehen sind.
-
Das heißt, dass insgesamt unterschiedliche Anschlusskonfigurationen denkbar sind, wobei die konkrete Wahl letztlich von den gegebenen Anschluss- und Bauraumverhältnissen abhängt.
-
Neben dem Leistungsmodul selbst betrifft die Erfindung ferner eine Anordnung aus einer elektrischen Maschine und einem daran angeordneten Leistungsmodul der vorstehend beschriebenen Art, wobei diese Anordnung insbesondere Teil einer elektrischen Achse eines Kraftfahrzeugs ist.
-
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine sowie ein an dieser angeordnetes Leistungsmodul der vorstehend beschriebenen Art, sowie einen ersten Kühlmittelkreislauf, in dem ein erstes Kühlmittel zirkuliert und in den die Kühleinrichtung und der Wärmetauscher des Leistungsmoduls eingebunden ist, sowie einen zweiten Kühlmittelkreislauf, in dem ein zweites Kühlmittel zirkuliert, und in den die elektrische Maschine und der Wärmetauscher des Leistungsmoduls eingebunden ist. Die elektrische Maschine nebst Leistungsmodul ist zweckmäßigerweise Teil einer elektrischen Achse, bei der es sich um eine Vorder- oder Hinterachse handeln kann.
-
Dabei kann der zweite Wärmetauschereinlass und der zweite Wärmetauscherauslass direkt an einem Auslass und einem Einlass der elektrischen Maschine, über die das zweite Kühlmittel von und zur elektrischen Maschine geführt wird, angeschlossen sein. Das heißt, dass hier der Wärmetauscher direkt auf der elektrischen Maschine sitzt und über entsprechende Steckkupplungen fluidisch, also das zweite Kühlmittel führend, am maschinenseitigen zweiten Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist. Alternativ ist es auch denkbar, den zweiten Wärmetauschereinlass und den zweiten Wärmetauscherauslass über separate Leitungsabschnitte mit dem maschinenseitigen Auslass und Einlass zu verbinden.
-
Was die Einbindung in den ersten Kühlmittelkreislauf angeht, kann der an der Kühleinrichtung vorgesehene Einlass für das extern zuzuführende erste Kühlmittel und der am Wärmetauscher vorgesehene Wärmetauscherauslass für das erste Kühlmittel an den ersten Kühlmittelkreislauf angeschlossen sein. Bei dieser Variante wird also das erste Kühlmittel direkt der Kühleinrichtung zugeführt und gelangt dann zum Wärmetauscher und von diesem direkt wieder in den ersten Kühlmittelkreislauf.
-
Eine Alternative sieht vor, dass der am Wärmetauscher vorgesehene Einlass und Auslass für das erste Kühlmittel direkt an einem Auslass und einem Einlass der elektrischen Maschine, über die das erste Kühlmittel von und zur elektrischen Maschine geführt wird, oder über separate Leitungsabschnitte mit dem Auslass und dem Einlass verbunden ist. Hier erfolgt also die Kopplung zum ersten Kühlmittelkreislauf über die elektrische Maschine, die in diesen ebenfalls eingebunden ist.
-
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls einer ersten Ausführungsform, und
- 2 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls einer zweiten Ausführungsform.
-
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Leistungsmodul 1 für eine elektrische Maschine 2 in Form einer Prinzipdarstellung. Das Leistungsmodul 1 umfasst eine Leistungselektronikeinheit mit einem Elektronikgehäuse 3 mit einer darin angeordneten Leistungselektronik 4 sowie einer gehäuseseitigen Kühleinrichtung 5 mit einem Kühlmittelvolumen 6, dem ein erstes Kühlmittel zugeführt wird. Dieses wird über einen Einlass 7 der Kühleinrichtung 5 zugeführt, strömt in das Kühlmittelvolumen 6 und tritt über einen Auslass 8 aus dem ersten Kühlmittelvolumen 6 aus.
-
Das Leistungsmodul 2 umfasst ferner einen Wärmetauscher 9, der unmittelbar an der Kühleinrichtung 5 angeordnet ist. Er weist einen Einlass 10 auf, der direkt mit dem Auslass 8 der Kühleinrichtung 5 kommuniziert, so dass das zugeführte erste Kühlmittel über den Auslass 8 unmittelbar in den Einlass 10 und von dort in ein zweites Kühlmittelvolumen 11 des Wärmetauschers 9 strömt. Über einen Auslass 12 verlässt das erste Kühlmittel den Wärmetauscher 9 wieder. Die Zufuhr des ersten Kühlmittels sowie die Abfuhr desselben über den Einlass 7 sowie den Wärmetauscherauslass 12 erfolgt über geeignete Leitungsmittel, die Teil des ersten Kühlmittelkreislaufs sind, über den das erste Kühlmittel K1, das über die entsprechenden Pfeile dargestellt ist, zirkuliert.
-
Der Wärmetauscher 9 weist ferner ein drittes Kühlmittelvolumen 13 auf, das vom zweiten Kühlmittelvolumen 11 getrennt ist, wobei zwischen beiden eine hinreichend große Wärmetauscherfläche bzw. Trennwand gegeben ist. An einer Seite des Wärmetauschers 9 ist ein zweiter Wärmetauschereinlass 14 sowie ein zweiter Wärmetauscherauslass 15 vorgesehen, über die ein zweites Kühlmittel K2, dargestellt über die beiden Pfeile, zu- respektive abgeführt wird.
-
Im gezeigten Beispiel ist der Wärmetauscher 9 unmittelbar mit einem Auslass 16 und einem Einlass 17 der Elektromaschine 2 verbunden, durch die das zweite Kühlmittel K2 zirkuliert und sich dort erwärmt. Das heißt, dass der Wärmetauscher 9 und damit das Leistungsmodul 1 unmittelbar auf der Elektromaschine 2 aufsitzt. Das dem dritten Kühlmittelvolumen 13 zugeführte zweite Kühlmittel, üblicherweise ein Öl, gibt im Wärmetauscher 9 Wärme an das erste Kühlmittel K1, das im oberen Wärmetauscherbereich durch das zweite Kühlmittelvolumen 11 strömt, ab. Das heißt, dass im Wärmetauscher 9 selbst die Kühlung des zweiten Kühlmittels erfolgt.
-
Im Betrieb wird das kalte Kühlmittel K1 der Kühleinrichtung 5 zugeführt und kühlt dort zunächst die Leistungselektronik 4, erwärmt sich also hierbei. Am Auslass 8 beträgt die Temperatur des ersten Kühlmittels K1 ca. 65°. Es strömt sodann wie beschrieben in das zweite Kühlmittelvolumen 11 ein. Gleichzeitig strömt von der Elektromaschine 2 heißes zweites Kühlmittel K2 in den Wärmetauscher 9 respektive das dritte Kühlmittelvolumen 13. Es strömt ebenfalls, wie auch das erste Kühlmittel K1, an der eigentlichen Wärmetauscherfläche bzw. Trennwand entlang. Da das zweite Kühlmittel K2 üblicherweise eine Temperatur von mehr als 100° C aufweist, kommt es hierbei zu einer Übertragung von Wärme vom zweiten Kühlmittel K2 auf das erste Kühlmittel K1, das heißt, das Kühlmittel K1 wird wärmer, während das zweite Kühlmittel K2 hierüber gekühlt wird. Das gekühlte zweite Kühlmittel K2 strömt sodann wieder zurück zur elektrischen Maschine 2, während das erwärmte erste Kühlmittel K1 wieder in den ersten Kühlmittelkreislauf zurückströmt, wo es über einen nicht näher gezeigte Kühleinrichtung wieder gekühlt wird.
-
Die Verbindung zwischen dem Wärmetauscher 9 und der Kühleinrichtung 5, also die Anbindung des ersten Wärmetauschereinlasses 10 an den Auslass 8 der Kühleinrichtung 5, sowie die Verbindung des Ein- und Auslasses 16, 17 der elektrischen Maschine 2 mit dem zweiten Wärmetauschereinlass 14 respektive dem zweiten Wärmetauscherauslass 15 erfolgt bevorzugt über entsprechende Steckverbindungen, so dass einerseits die Verbindung sehr einfach erfolgt und ohne zusätzlich integrierte Leitungen oder Schläuche möglich ist, zum anderen ergibt sich hieraus eine äußerst kompakte Anordnung. Sämtliche Verbindungen, aber auch das Elektronikgehäuse selbst, sind natürlich entsprechend abgedichtet, z.B. über die hier angedeuteten Dichtringe o.dgl.
-
2 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls 1 in seiner Anordnung an einer elektrischen Maschine 2, wobei für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Auch hier ist ein Elektronikgehäuse 3 mit einer integrierten Leistungselektronik 4 vorgesehen, die wiederum mit einer Kühleinrichtung 5 gekoppelt ist, die ein erstes Kühlmittelvolumen 6 aufweist. Die Kühleinrichtung 5 weist des Weiteren einen Einlass 7 für das erste Kühlmittel K1 auf, von dem dieses in das erste Kühlmittelvolumen 6 strömt. Aus dem Kühlmittelvolumen 6 strömt es über einen Auslass 8.
-
Vorgesehen ist wiederum ein Wärmetauscher 9, der wieder unmittelbar an der Kühleinrichtung 5 angeordnet ist. Bei dieser Erfindungsausgestaltung wird jedoch das erste Kühlmittel K1 über den Wärmetauscher 9 zugeführt und über den Wärmetauscher 9 auch abgeführt. Das erste Kühlmittel K1 wird hier beispielhaft über die elektrische Maschine 2 zugeführt und auch über die elektrische Maschine 2 wieder zurückgeführt, das heißt, dass die elektrische Maschine 2 in den ersten Kühlmittelkreislauf eingebunden ist. Die elektrische Maschine 2 weist hierzu einen Auslass 18 auf, der mit einem ersten Wärmetauschereinlass 19 direkt verbunden ist. Das erste Kühlmittel K1 durchströmt auf direktem Weg den Wärmetauscher 9 und gelangt zu einem Auslass 20, der direkt mit dem Einlass 7 der Kühleinrichtung 5 verbunden ist. Das erste Kühlmittel K1 durchströmt die Kühleinrichtung 5 und gelangt zum Auslass 8, der wiederum unmittelbar mit einem Einlass 21 des Wärmetauschers 9 verbunden ist. Von dort aus gelangt das erste Kühlmittel K1 in das zweite Kühlmittelvolumen 11 und zirkuliert dort entlang der Wärmetauscherfläche bzw. Trennwand. Es gelangt sodann in dem Bereich eines ersten Wärmetauscherauslasses 22 des Wärmetauschers 9, der wiederum mit einem Einlass 23 der elektrischen Maschine 2 verbunden ist, wo das erste Kühlmittel K1 sodann abgeführt wird.
-
Das heißt, dass hier an der Kühleinrichtung 5 kein direkter, an eine Zufuhrleitung anzuschließender Einlass für das erste Kühlmittel K1 vorgesehen ist respektive die Kühleinrichtung 5 nicht selbst unmittelbar in den ersten Kühlmittelkreislauf eingebunden ist, vielmehr erfolgt die Kühlmittelzu- und -abfuhr allein über den Wärmetauscher 9.
-
Der Wärmetauscher 9 weist des Weiteren den zweiten Wärmetauschereinlass 14 auf, der mit dem Einlass 16 der elektrischen Maschine 2 verbunden ist, worüber das zweite Kühlmittel K2 zugeführt wird. Ferner weist der Wärmetauscher 9 den zweiten Wärmetauscherauslass 15 auf, der mit dem Einlass 17 der elektrischen Maschine 2 verbunden ist, und über den das Kühlmittel K2 wieder abgeführt wird.
-
Bei dieser Ausgestaltung befinden sich demzufolge die beiden ersten und zweiten Wärmetauschereinlässe 19, 14 sowie die beiden ersten und zweiten Wärmetauscherauslässe 22, 15 an einer gemeinsamen Seite des Wärmetauschers 9, das heißt, dass eine gemeinsame Anschlussebene gegeben ist.
-
Wiederum sind sämtliche fluidleitenden Verbindungen als einfache abgedichtete Steckverbindungen ausgeführt, die ein einfaches Montieren bei gleichzeitiger Sicherstellung der Fluiddichtheit ermöglichen.
-
Im Betrieb wird das kalte bzw. kühlere erste Kühlmittel K1 über die elektrische Maschine 2 dem Wärmetauscher 9 zugeführt und gelangt unmittelbar in die Kühleinrichtung 5, wo zunächst die Leistungselektronik 4 gekühlt wird. Das erwärmte erste Kühlmittel K1 strömt sodann in den Wärmetauscher 9 zurück und dort in das zweite Kühlmittelvolumen 11, wo es entlang der Wärmetauscherfläche bzw. Trennwand strömt.
-
Gleichzeitig gelangt das heiße zweite Kühlmittel K2 in den unteren Bereich des Wärmetauschers 9 und dort in das dritte Kühlmittelvolumen 13, wo es ebenfalls entlang der Wärmetauscherfläche bzw. Trennwand strömt. Es kommt erneut zum Wärmeübertrag vom heißen zweiten Kühlmittel K2 auf das etwas kühlere erste Kühlmittel K1, das sich erwärmt, während das zweite Kühlmittel K2 gekühlt wird. Das noch weiter erwärmte Kühlmittel K1 strömt sodann zur elektrischen Maschine 2 zurück, ebenso das gekühlte zweite Kühlmittel K2, von wo aus beide Kühlmittel wieder in den jeweiligen Kühlmittelkreislauf zurückströmen.
-
In allen Beispielen ist erfindungsgemäß der Wärmetauscher 9 direkt an der Kühleinrichtung 5 befestigt, so dass er integraler Teil des Leistungsmoduls 1 ist. Alternativ ist auch eine Befestigung des Wärmetauschers am Elektronikgehäuse 3 denkbar, bei wiederum gegebener Integration des Wärmetauschers 9 am Leistungsmodul 1. Wenngleich bei beiden Ausgestaltungen gemäß der 1 und 2 der Wärmetauscher 9 stets unmittelbar an der elektrischen Maschine befestigt ist, also direkte Steckverbindungen gegeben sind, ohne dass separate Leitungsstücke zwischengeschaltet sind, besteht natürlich aber auch die Möglichkeit, eben solche überbrückende Leitungsstücke zwischenzuschalten, das heißt, den Wärmetauscher 9 und damit das Leistungsmodul 1, Teil dessen der Wärmetauscher 9 ist, an einer anderen Stelle an der elektrischen Maschine 2 zu befestigen und über diese Leitungsverbindungen mit den entsprechenden Ein- und Auslässen der elektrischen Maschine 2 zu koppeln.
-
Die in den Figuren gezeigte Anordnung aus Leistungsmodul 1 und elektrischer Maschine 2 ist bevorzugt Teil eines Kraftfahrzeugs und dort einer elektrischen Achse. Die entsprechenden Komponenten, nämlich Kühleinrichtung 5 und Wärmetauscher 9 sowie elektrische Maschine 2 sind in die entsprechenden ersten und zweiten Kühlmittelkreisläufe eingebunden, die fahrzeugseitig vorgesehen ist. Insbesondere der erste Kühlmittelkreislauf, in dem das erste Kühlmittel K1, üblicherweise Wasser, zirkuliert, weist eine separate Kühleinrichtung auf, um das hier quasi zweifach, nämlich einerseits in der Kühleinrichtung 5, andererseits im Wärmetauscher 9, erwärmte Wasser wieder zu kühlen. Die Kühlung des zweiten Kühlmittels K2 erfolgt primär nur über den Wärmetauscher 9, denkbar ist aber auch die Integration einer zusätzlichen Kühleinrichtung im zweiten Kühlmittelkreislauf.
