DE102021111088A1 - Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug und Elektrofahrzeug - Google Patents

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Maximilian Barkow
Patrick Fuchs
Sebastian Wachter
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem (10) für ein Elektrofahrzeug (100), mit einer Traktionsbatterie (12), einem Wechselrichter (14, 14') und einer elektrischen Maschine (16, 16') als Antriebskomponenten, wobei die Traktionsbatterie (12, 12') über den Wechselrichter (14, 14') elektrisch mit der elektrischen Maschine (16, 16') verbunden ist, wobei die Traktionsbatterie (12) mit dem Wechselrichter (14, 14') und der Wechselrichter (14, 14') mit der elektrischen Maschine (16, 16') jeweils mittels Hochvolt-Verbindungselementen (22, 22'; 24, 24') elektrisch verbunden sind, wobei das Antriebssystem (10) einen Kühlkreislauf (26) zur Kühlung der Antriebskomponenten mittels eines Kühlmediums (28) aufweist, und wobei die Antriebskomponenten und die Hochvolt-Verbindungselemente (22, 22'; 24, 24') jeweils kühlmediumführend ausgebildet sind und einen Teil (30) des Kühlkreislaufs (26) bilden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug.
  • DE 10 2019 205 466 A1 offenbart eine Anordnung mehrerer elektrischer Fahrzeugantriebskomponenten umfassend eine Batterie, eine E-Maschine, einen Wechselrichter und ein Hochstromkabel mit einem Kabelkern zum Leiten von Hochströmen und einem Kühlmittelkanal zwischen Kabelmantel und Kabelkern. Die Fahrzeugantriebskomponenten sind an mehrere Kühlkreisläufe angeschlossen, die zur Kühlung betrieben werden müssen.
  • DE 10 2019 103 735 A1 offenbart ein Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug mit einer Batterie, einem Stromrichter und einer elektrischen Maschine. Weiter ist eine Kühleinrichtung vorgesehen, mittels der der Stromrichter und die elektrische Maschine gekühlt werden können. Weitere Komponenten werden nicht gekühlt.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein demgegenüber verbessertes Antriebssystem bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch das Antriebssystem nach Anspruch 1 gelöst.
  • Das Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug weist als Antriebskomponenten eine Traktionsbatterie, einen Wechselrichter und eine elektrische Maschine auf. Die Traktionsbatterie ist über den Wechselrichter elektrisch mit der elektrischen Maschine verbunden. Dabei sind die Traktionsbatterie mit dem Wechselrichter (Gleichspannungsseite) und der Wechselrichter mit der elektrischen Maschine (Wechselspannungsseite) jeweils mittels Hochvolt-Verbindungselementen elektrisch verbunden. Das Antriebssystem weist einen Kühlkreislauf zur Kühlung der Antriebskomponenten mittels eines vorzugsweise flüssigen Kühlmediums auf, wobei die Antriebskomponenten und die Hochvolt-Verbindungselemente jeweils kühlmediumführend ausgebildet sind und (in ihrer Gesamtheit) zumindest einen Teil des Kühlkreislaufs bilden.
  • Mit anderen Worten sind die Antriebskomponenten und die Hochvolt-Verbindungselemente jeweils derart ausgebildet, dass diese das Kühlmedium führen können. Im Konkreten können die Antriebskomponenten und die Hochvolt-Verbindungselemente jeweils einen Kanalabschnitt zur Führung des Kühlmediums aufweisen. Im zusammengesetzten Zustand (Antriebskomponenten und Hochvolt-Verbindungselemente miteinander gekoppelt) bilden die Kanalabschnitte einen Kühlmediumkanal und damit einen Abschnitt des Kühlkreislaufs aus. Somit führen die strom- und leistungsführenden Antriebskomponenten und Hochvolt-Verbindungselemente auch das Kühlmedium.
  • Anders ausgedrückt erstrecken sich die stromführenden Leitungskerne der Antriebskomponenten und der Hochvolt-Verbindungselemente nebeneinander, bspw. in paralleler Anordnung, gemeinsam mit den Kanalabschnitten für das Kühlmedium von der Traktionsbatterie über die elektrischen Hochvolt-Verbindungselemente zwischen Traktionsbatterie und Wechselrichter, den Wechselrichter, die weiteren Hochvolt-Verbindungselemente zwischen Wechselrichter und elektrischer Maschine, und durch die elektrische Maschine. Somit verläuft der Kühlpfad zusammen mit dem Strom- bzw. Leistungspfad. Dies trägt zu einer optimierten und gleichmäßigen Kühlung der Antriebskomponenten mit konstruktiv einfachen Mitteln bei.
  • Die Hochvolt-Verbindungselemente sollen nicht nur hohe Spannungen (bspw. zwischen 400 und 800 Volt), sondern auch hohe Ströme übertragen können (bspw. zwischen 250 bis 600 oder 900 Ampere). Daher könnte man die Hochvolt-Verbindungselemente auch als Hochstrom-Verbindungselemente bezeichnen.
  • Bei dem Elektrofahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug wie einen elektrisch betriebenen PKW oder LKW. Das Antriebssystem dient als Traktionsantrieb für das Elektrofahrzeug. Bei dem Wechselrichter kann es sich insbesondere um einen Pulswechselrichter handeln. Als Kühlmedium kann vorzugsweise flüssiges Kühlmedium eingesetzt werden, bspw. Wasser oder Öl.
  • An die Traktionsbatterie kann eine Ladeleitung angeschlossen sein, welche die Traktionsbatterie elektrisch mit einer Ladedose (am Elektrofahrzeug vorgesehene Ladedose) verbindet. Die Ladeleitung kann an den Kühlkreislauf angebunden sein, um entsprechend gekühlt zu werden.
  • Vorzugsweise können die Hochvolt-Verbindungselemente jeweils als Hochvolt-Leitungen (ein- oder mehradrige Hochvolt-Kabel), Steckverbinder, Stromschienen oder Verschraubungen ausgebildet sein. Hiermit lassen sich den jeweiligen Anforderungen entsprechend hinreichend hohe Ströme übertragen.
  • Vorzugsweise weisen die Hochvolt-Verbindungselemente jeweils eine Ummantelung auf, die das jeweilige Hochvolt-Verbindungselement nach außen hin umgibt, wobei im Zwischenraum zwischen Ummantelung und Hochvolt-Verbindungselement ein Kanalabschnitt gebildet ist, in dem das Kühlmedium geführt ist. Hiermit können bei kompakter Bauweise große Wärmemengen übertragen werden.
  • Vorzugsweise weisen die Antriebskomponenten und die Hochvolt-Verbindungselemente jeweils eine Anschlussschnittstelle zur Kopplung der Antriebskomponente mit dem Hochvolt-Verbindungselement miteinander auf, wobei die Anschlussschnittstelle jeweils einen elektrischen Anschluss (Leistungs- bzw. Stromführung) und einen fluidischen Anschluss (Führung des Kühlmediums) auf. Somit sind die elektrischen Anschlüsse und die fluidischen Anschlüsse in den Anschlussschnittstellen integriert. Durch Verbinden der Anschlussschnittstellen sind die betreffende Antriebskomponente und das Hochvolt-Verbindungselement elektrisch und fluidisch miteinander verbunden.
  • Vorzugsweise können ein Teil der Antriebskomponenten und der Hochvolt-Verbindungselemente oder alle Antriebskomponenten und Hochvolt-Verbindungselemente derart ausgebildet sein, dass diese durch das Kühlmedium mittels Direktkühlung kühlbar sind bzw. gekühlt werden können. Somit können Abschnitte oder Bereiche der Antriebskomponenten und der Hochvolt-Verbindungselemente mit besonders hohem Kühlbedarf direkt mit Kühlmedium umströmt werden. Hierzu können diese Abschnitte oder Bereiche mit dem Kühlkreislauf bzw. dem Kühlmediumkanal strömungsverbunden sein.
  • Vorzugsweise kann der Traktionsbatterie im Kühlkreislauf ein Wärmetauscher bzw. Kühler zur Temperierung des Kühlmediums (in Umlaufrichtung des Kühlkreislaufs bzw. des Kühlmediums) vorgeschaltet sein. Dadurch kann eine Wärmeübertragung zwischen Kühlmedium des Kühlkreislaufs und der Umgebung des Antriebssystems erfolgen. So kann bspw. vom Kühlmedium aufgenommene Wärmeenergie mittels des Wärmetauschers an die Umgebung abgegeben werden.
  • Vorzugsweise kann das Antriebssystem als weitere Antriebskomponente ein mit der elektrischen Maschine gekoppeltes, insbesondere der elektrischen Maschine nachgeschaltetes Getriebe aufweisen, wobei das Getriebe einen Getriebe-Wärmetauscher aufweist und der Getriebe-Wärmetauscher in den Kühlkreislauf eingebunden ist. Der Getriebe-Wärmetauscher kann der elektrischen Maschine in Umlaufrichtung des Kühlkreislaufs bzw. Kühlmediums nachgeschaltet sein. Indem das Kühlmedium des Kühlkreislaufs den Getriebe-Wärmetauscher durchläuft, kann erwärmtes Kühlmedium zur Temperierung des Getriebeöls genutzt werden. Das Kühlmedium des gesamten Antriebssystems kann die Wärme über den Getriebe-Wärmetauscher an das Getriebeöl abgeben. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Getriebes gesteigert werden. Alternativ oder ergänzend können das Getriebe bzw. das Getriebeöl mittels des Kühlkreislaufs gekühlt werden.
  • Vorzugsweise kann das Antriebssystem mindestens zwei Wechselrichter, mindestens zwei elektrische Maschinen und mindestens zwei Getriebe mit einem Getriebe-Wärmetauscher aufweisen, wobei jeweils ein Wechselrichter, eine elektrische Maschine und ein Getriebe mit Getriebe-Wärmetauscher zu einem Antriebsmodul zusammengefasst sind. Somit weist das Antriebssystem zwei oder mehr Antriebsmodule auf, durch die sich bspw. ein Einzelradantrieb realisieren lässt. Bspw. können ein bis zwei Antriebsmodule zum Antrieb einer ersten Fahrzeugachse (bspw. Vorderachse) und/oder ein bis zwei Antriebsmodule zum Antrieb einer zweiten Fahrzeugachse (bspw. Hinterachse) vorhanden sein. Der Kühlkreislauf kann sich dann, bspw. nach einem Durchströmen der Traktionsbatterie, in zwei oder mehr Teilströme aufteilen, von denen jeder Teilstrom jeweils ein Antriebsmodul durchströmt. Dabei durchströmt der Teilstrom jeweils den Wechselrichter, die elektrische Maschine und den Getriebe-Wärmetauscher des betreffenden Getriebes. Nach einem Passieren der Getriebe-Wärmetauscher können die beiden oder mehrere Teilströme des Kühlkreislaufs wieder zu einem Strom zusammengeführt werden. Die Antriebsmodule können durch eine gemeinsame Traktionsbatterie mit Energie versorgt werden oder jeweils eine eigene Batterie aufweisen.
  • Vorzugsweise kann der Traktionsbatterie im Kühlkreislauf eine Pumpe zur Förderung des Kühlmediums vorgeschaltet sein. Damit kann eine Förderung des Kühlmediums sichergestellt werden, bspw. durch Anheben des Druckniveaus des Kühlmediums vor einem Eintritt des Kühlmediums in die Traktionsbatterie. Die Pumpe ist der Traktionsbatterie insbesondere unmittelbar vorgeschaltet.
  • Vorzugsweise kann der elektrischen Maschine im Kühlkreislauf eine (weitere) Pumpe zur Förderung des Kühlmediums vorgeschaltet sein. Auch dies trägt dazu bei, dass eine Förderung des Kühlmediums sichergestellt wird, bspw. durch Anheben des Druckniveaus des Kühlmediums vor einem Eintritt des Kühlmediums in die elektrische Maschine. Die weitere Pumpe ist der elektrischen Maschine insbesondere unmittelbar vorgeschaltet.
  • Vorzugsweise kann der Kühlkreislauf der einzige Kühlkreislauf des Antriebssystems sein. Mit anderen Worten sind die Antriebskomponenten und die elektrischen Hochvolt-Verbindungselemente allesamt in den Kühlkreislauf eingebunden und werden durch diesen Kühlkreislauf entsprechend temperiert bzw. gekühlt. Dadurch, dass das Antriebssystem lediglich einen Kühlkreislauf aufweist, werden die Anzahl der Bauteile und die Komplexität reduziert.
  • Vorzugsweise kann der Kühlkreislauf nur ein einziges Kühlmedium aufweisen. Dies trägt zu einem vereinfachten Aufbau des Kühlkreislaufs und zur Reduzierung der Komplexität des Kühlkreislaufs bei, da nur ein Kühlmedium bereitgestellt und im Kühlkreislauf geführt werden muss.
  • Vorzugsweise können eine, mehrere oder alle Antriebskomponenten jeweils über ein ansteuerbares Schaltventil fluidisch mit dem Kühlkreislauf verbunden sein. Somit können die jeweiligen Antriebskomponenten je nach Kühlungsbedarf an den Kühlkreislauf angebunden (bspw. Schaltventil geöffnet) oder vom Kühlkreislauf getrennt werden (bspw. Schaltventil geschlossen). Somit kann ein optimales und bedarfsgerechtes Thermomanagement für das Antriebssystem und das Gesamtfahrzeug realisiert werden. An den Antriebskomponenten kann jeweils eine Bypassleitung vorgesehen sein, die fluidisch mit dem Kühlkreislauf verbindbar ist. So kann der Kühlkreislauf dann, wenn an einer der Antriebskomponenten das Schaltventil bspw. geschlossen ist, diese Antriebskomponente umgehen und bspw. eine in Strömungsrichtung nachfolgende Antriebskomponente durchströmen.
  • Vorzugsweise können eine oder mehrere Wärmetauscheinrichtungen (Wärmetauscher oder technische Zusatzsysteme) vorgesehen sein, wobei jeweils eine erste Seite der Wärmetauscheinrichtung in den Kühlkreislauf eingebunden ist und eine zweite Seite der Wärmetauscheinrichtung einen Wärmeabgabeanschluss zu Abgabe von Wärmeenergie aufweist, insbesondere an einen Fahrzeuginnenraum oder den Innenraum des Elektrofahrzeugs. Somit kann eine vorteilhafte Einbindung bzw. Integration der Fahrzeuginnenraumklimatisierung in den Kühlkreislauf realisiert werden. Bspw. kann die Abwärme des Antriebssystems bzw. von einer oder mehreren Antriebskomponenten zur Beheizung des Fahrzeuginnenraumes genutzt werden.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Elektrofahrzeug mit einem Antriebssystem mit einem oder mehreren der voranstehend beschriebenen Aspekte gelöst. Hinsichtlich der Vorteile wird auf die diesbezüglichen Ausführungen zum Antriebssystem verwiesen.
  • Zur weiteren Ausgestaltung des Elektrofahrzeugs können die im Zusammenhang mit dem Antriebssystem beschriebenen und/oder die nachfolgend noch erläuterten Maßnahmen dienen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt, jeweils schematisch,
    • 1 ein Prinzipschaltbild eines Antriebssystems,
    • 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Teils des Antriebssystems,
    • 3 eine Ausgestaltung des Antriebssystems mit mehreren Antriebsmodulen.
  • In 1 ist schematisch ein Prinzipschaltbild eines Antriebssystems 10 für ein Elektrofahrzeug 100 dargestellt. In 1 ist zudem das Elektrofahrzeug 100 angedeutet, welches ein solches Antriebssystem 10 aufweist. Das Antriebssystem 10 wird nachfolgend beschrieben.
  • Das Antriebssystem 10 weist als Antriebskomponenten eine Traktionsbatterie 12, einen Wechselrichter 14 und eine elektrische Maschine 16 auf. Die Traktionsbatterie 12 ist über den Wechselrichter 14 elektrisch mit der elektrischen Maschine 16 verbunden. Der Wechselrichter 14 weist eine Gleichspannungsseite 18 und eine Wechselspannungsseite 20 auf. Die Traktionsbatterie 12 ist mit dem Wechselrichter 14 und der Wechselrichter 14 mit der elektrischen Maschine 16 jeweils mittels Hochvolt-Verbindungselementen 22, 24 elektrisch verbunden.
  • Das Antriebssystem 10 weist einen Kühlkreislauf 26 zur Kühlung der Antriebskomponenten mittels eines vorzugsweise flüssigen Kühlmediums 28 auf, wobei die Antriebskomponenten (Traktionsbatterie 12, Wechselrichter 14 und elektrische Maschine 16) und die Hochvolt-Verbindungselemente 22, 24 jeweils kühlmediumführend ausgebildet sind und in ihrer Gesamtheit einen Teil 30 des Kühlkreislaufs 26 bilden.
  • Die Antriebskomponenten (Traktionsbatterie 12, Wechselrichter 14 und elektrische Maschine 16) und die Hochvolt-Verbindungselemente 22, 24 weisen jeweils leistungs- bzw. stromführende Leitungskerne L und einen Kanalabschnitt K zur Führung des Kühlmediums 28 auf. Die Leitungskerne L und die Kanalabschnitte K erstrecken sich gemeinsam nebeneinander, insbesondere parallel zueinander, durch die Traktionsbatterie 12, die Hochvolt-Verbindungselemente 22, den Wechselrichter 14, die Hochvolt-Verbindungselemente 24 und durch die elektrische Maschine 16.
  • Im Beispiel sind die Hochvolt-Verbindungselemente 22 als mehradrige Hochvolt-Leitungen ausgebildet (nicht dargestellt). Die Hochvolt-Verbindungselemente 24 können als mehradrige Hochvolt-Leitungen, Steckverbinder, Stromschienen oder Verschraubungen ausgebildet sein (nicht dargestellt).
  • Wie bereits angedeutet, weisen die Hochvolt-Verbindungselemente 22, 24 jeweils einen leistungs- bzw. stromführenden Leitungskern L und einen Kanalabschnitt K zur Führung des Kühlmediums 28 auf. Zur Ausbildung des Kanalabschnitts K Können die Hochvolt-Verbindungselemente 22, 24 jeweils eine Ummantelung aufweisen, die das jeweilige Hochvolt-Verbindungselement 22, 24 nach außen hin umgibt, wobei im Zwischenraum zwischen Ummantelung und Hochvolt-Verbindungselement 22, 24 bzw. Leitungskern L ein Kanalabschnitt K für das Kühlmedium 28 gebildet ist (nicht dargestellt).
  • Die Antriebskomponenten und die Hochvolt-Verbindungselemente 22, 24 weisen jeweils eine Anschlussschnittstelle 32, 34 zur Kopplung der Antriebskomponente mit dem Hochvolt-Verbindungselement 22, 24 auf (zur Übersichtlichkeit in 1 nur einmal eingezeichnet), wobei die Anschlussschnittstelle 32, 34 jeweils einen elektrischen Anschluss (Leistungs- bzw. Stromführung) und einen fluidischen Anschluss (Führung des Kühlmediums 28) auf (nicht dargestellt).
  • Es können ein Teil der Antriebskomponenten und der Hochvolt-Verbindungselemente 22, 24 oder alle Antriebskomponenten (Traktionsbatterie 12, Wechselrichter 14 und elektrische Maschine 16) und Hochvolt-Verbindungselemente 22, 24 derart ausgebildet sein, dass diese durch das Kühlmedium 28 mittels Direktkühlung kühlbar sind bzw. gekühlt werden können. Abschnitte oder Bereiche mit besonders hohem Kühlbedarf können direkt mit Kühlmedium 28 umströmt werden.
  • Der Traktionsbatterie 12 ist im Beispiel im Kühlkreislauf 26 ein Kühler bzw. Wärmetauscher 36 zur Temperierung des Kühlmediums 28 in Umlaufrichtung U des Kühlkreislaufs 26 bzw. des Kühlmediums 28 vorgeschaltet.
  • Das Antriebssystem 10 weist im Beispiel als weitere Antriebskomponente ein mit der elektrischen Maschine 16 gekoppeltes, der elektrischen Maschine nachgeschaltetes 16 Getriebe 40 auf (vgl. 2), wobei das Getriebe 40 einen Getriebe-Wärmetauscher 42 aufweist und der Getriebe-Wärmetauscher 42 in den Kühlkreislauf 26 eingebunden ist (vgl. 1). Der Getriebe-Wärmetauscher 42 ist im Beispiel der elektrischen Maschine 16 in Umlaufrichtung des Kühlkreislaufs 26 bzw. Kühlmediums 28 nachgeschaltet.
  • Im Beispiel ist der Traktionsbatterie 12 im Kühlkreislauf 26 eine Pumpe 44 zur Förderung des Kühlmediums 28 vorgeschaltet, insbesondere unmittelbar vorgeschaltet. Der elektrischen Maschine 16 ist im Beispiel im Kühlkreislauf 26 eine weitere Pumpe 46 zur Förderung des Kühlmediums 28 vorgeschaltet.
  • Der gezeigte Kühlkreislauf 26 ist im Beispiel der einzige Kühlkreislauf des Antriebssystems 10. Die Antriebskomponenten (Traktionsbatterie 12, Wechselrichter 14, elektrische Maschine 16 und Getriebe 40) und die elektrischen Hochvolt-Verbindungselemente 22, 24 sind allesamt in den Kühlkreislauf 26 eingebunden und werden durch den Kühlkreislauf 26 entsprechend temperiert bzw. gekühlt. Der Kühlkreislauf 26 weist im Beispiel nur ein einziges Kühlmedium 28 auf.
  • 2 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Antriebssystems 10, wobei zur besseren Übersichtlichkeit lediglich der Wechselrichter 14, die elektrische Maschine 16, das Getriebe 40 und ein Abschnitt des Kühlkreislaufs 26 dargestellt sind.
  • An der Gleichspannungsseite 18 des Wechselrichters 14 befindet sich die Anschlussschnittstelle 34, wobei die Anschlussschnittstelle 34 jeweils einen elektrischen Anschluss 50 bzw. L (Leistungs- bzw. Stromführung) und einen fluidischen Anschluss 52 bzw. K (Führung des Kühlmediums 28) aufweist. An der Wechselspannungsseite 20 ist eine weitere Anschlussschnittstelle 34' mit einem elektrischen Anschluss 50' und einem fluidischen Anschluss 52' ausgebildet. Am elektrische Anschluss 50' sind die Hochvolt-Verbindungselemente 24 bspw. mittels Stromschienen ausgebildet. Am fluidischen Anschluss 52' erfolgt eine Übergabe des Kühlmediums 28 zur elektrischen Maschine 16.
  • Der Wechselrichter 14 weist ein Gehäuse 54 mit einem oberen Abschlussdeckel 56 auf. Innerhalb des Gehäuses 54 ist eine Kühlgeometrie 58 bspw. für eine Trägerplatte und oder elektrischen Komponenten der Aktivteile 60 des Wechselrichters 14 angeordnet, die mittels des Kühlmediums 28 durchströmt wird.
  • Die elektrische Maschine 16 wird ebenfalls mittels des Kühlmediums 28, welches an einem Eingang 62 in die elektrische Maschine 16 eintritt und die elektrische Maschine 16 an einem Ausgang 64 verlässt, durchströmt. Die elektrische Maschine 16 kann eine Stator-Kühlung, bspw. eine Stator-Direkt-Kühlung, aufweisen. Nach Verlassen des Ausgangs 64 durchströmt das Kühlmedium 28 den Getriebe-Wärmetauscher 42.
  • 3 zeigt eine Ausgestaltung des Antriebssystems 10, bei der das Antriebssystem 10 zwei Wechselrichter 14, 14', zwei elektrische Maschinen 16, 16' und zwei Getriebe 40, 40' mit einem Getriebe-Wärmetauscher 42, 42' aufweisen, wobei jeweils ein Wechselrichter 14, 14' , eine elektrische Maschine 16, 16' und ein Getriebe 40, 40' mit Getriebe-Wärmetauscher 42, 42' zu einem Antriebsmodul 70, 70' zusammengefasst sind. Somit weist das Antriebssystem 10 zwei Antriebsmodule 70, 70' auf, durch die sich ein Einzelradantrieb realisieren lässt.
  • Im Beispiel werden beide Antriebsmodule 70, 70' durch die Traktionsbatterie 12 mit elektrischer Energie versorgt. An die Traktionsbatterie 12 ist im Beispiel eine Ladeleitung 80 angeschlossen, welches die Traktionsbatterie 12 elektrisch mit einer Ladedose am Elektrofahrzeug 100 verbindet (nicht gezeigt). Die Ladeleitung 80 ist an den Kühlkreislauf 26 angebunden, um gekühlt zu werden. Die Ladeleitung 80 weist einen strom- bzw. leistungsführenden Leitungskern L und einen Kanalabschnitt K für das Kühlmedium 28 auf.
  • Das Kühlmedium 28 tritt an einem Eintritt 82 (bspw. vom Wärmetauscher 36 kommend) in die Traktionsbatterie 12 ein, durchströmt diese und wird dann in zwei Teilströme 84, 86 aufgeteilt, wobei jeweils ein Teilstrom 84, 86 einem Antriebsmodul 70, 70' zugeführt wird.
  • Die Hochvolt-Verbindungselemente 22, 22', die jeweils einen strom- bzw. leistungsführenden Leitungskern L und einen Kanalabschnitt K für das Kühlmedium 28 aufweisen, verbinden die Traktionsbatterie 12 mit dem Wechselrichter 14, 14' elektrisch und fluidisch (Gleichspannungsseite 18).
  • Jeder Teilstrom 84, 86 durchströmt jeweils ein Antriebsmodul 70, 70', wobei jeweils der Wechselrichter 14, 14', die elektrische Maschine 16, 16' und der Getriebe-Wärmetauscher 42, 42' durch das Kühlmedium 28 passiert werden. Im Wechselrichter 14, 14' wird durch das Kühlmedium 28 jeweils eine Kühlgeometrie 58, 58' durchströmt.
  • An der Wechselspannungsseite 20 sind die Hochvolt-Verbindungselemente 24, 24', die jeweils den Wechselrichter 14, 14' mit der elektrischen Maschine 16, 16' elektrisch verbinden, mittels Stromschienen ausgebildet. Es erfolgt dort zudem eine Übergabe des Kühlmediums 28 zur elektrischen Maschine 16, in der das Kühlmedium 28 zur Kühlung des Stators 17, 17' dient.
  • Anschließend verlässt das Kühlmedium 28 jeweils die elektrische Maschine 16, 16' und wird jeweils dem Getriebe-Wärmetauscher 42, 42' eines Getriebes 40, 40' zugeführt. Nach einem Passieren der Getriebe-Wärmetauscher 42 ,42' können die beiden Teilströme 84, 86 des Kühlkreislauf 26 ggf. zu einem Strom zusammengeführt und zum Wärmetauscher 36 rückgeführt werden.
  • Wie oben erläutert, können eine, mehrere oder alle Antriebskomponenten jeweils über ein ansteuerbares Schaltventil mit dem Kühlkreislauf 26 verbunden sein (nicht gezeigt). Somit können die jeweiligen Antriebskomponenten je nach Kühlungsbedarf an den Kühlkreislauf angebunden oder vom Kühlkreislauf getrennt sein.
  • Optional können ein oder mehrere Wärmetauscheinrichtungen vorgesehen sein, wobei jeweils eine erste Seite der Wärmetauscheinrichtung in den Kühlkreislauf 26 eingebunden ist und eine zweite Seite der Wärmetauscheinrichtung einen Wärmeabgabeanschluss zu Abgabe von Wärmeenergie aufweist (nicht gezeigt). Somit kann die Abwärme von einer oder mehreren Antriebskomponenten zur Beheizung des Fahrzeuginnenraumes genutzt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102019205466 A1 [0002]
    • DE 102019103735 A1 [0003]

Claims (12)

  1. Antriebssystem (10) für ein Elektrofahrzeug (100), mit einer Traktionsbatterie (12), einem Wechselrichter (14, 14') und einer elektrischen Maschine (16, 16') als Antriebskomponenten, wobei die Traktionsbatterie (12, 12') über den Wechselrichter (14, 14') elektrisch mit der elektrischen Maschine (16, 16') verbunden ist, wobei die Traktionsbatterie (12) mit dem Wechselrichter (14, 14') und der Wechselrichter (14, 14') mit der elektrischen Maschine (16, 16') jeweils mittels Hochvolt-Verbindungselementen (22, 22'; 24, 24') elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (10) einen Kühlkreislauf (26) zur Kühlung der Antriebskomponenten mittels eines Kühlmediums (28) aufweist, wobei die Antriebskomponenten und die Hochvolt-Verbindungselemente (22, 22'; 24, 24') jeweils kühlmediumführend ausgebildet sind und einen Teil (30) des Kühlkreislaufs (26) bilden.
  2. Antriebssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvolt-Verbindungselemente (22, 22'; 24, 24') jeweils als Hochvolt-Leitungen, Steckverbinder, Stromschienen oder Verschraubungen ausgebildet sind und/oder dass die Hochvolt-Verbindungselemente (22, 22'; 24, 24') jeweils eine Ummantelung aufweisen, die das jeweilige Hochvolt-Verbindungselement (22, 22'; 24, 24') nach außen hin umgibt, wobei im Zwischenraum zwischen Ummantelung und Hochvolt-Verbindungselement (22, 22'; 24, 24') ein Kanalabschnitt (K) gebildet ist, in dem das Kühlmedium (28) geführt ist.
  3. Antriebssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebskomponenten und die Hochvolt-Verbindungselemente (22, 22'; 24, 24') jeweils eine Anschlussschnittstelle (32, 34) zur Kopplung der Antriebskomponente mit dem Hochvolt-Verbindungselement (22, 22'; 24, 24') miteinander aufweisen, wobei die Anschlussschnittstelle (32, 34) jeweils einen elektrischen Anschluss (50, 50') und einen fluidischen Anschluss (52, 52') aufweist.
  4. Antriebssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Antriebskomponenten und der Hochvolt-Verbindungselemente (22, 22'; 24, 24') oder alle Antriebskomponenten und Hochvolt-Verbindungselemente (22, 22'; 24, 24') derart ausgebildet sind, dass diese durch das Kühlmedium (28) mittels Direktkühlung kühlbar sind.
  5. Antriebssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Traktionsbatterie (12) im Kühlkreislauf (26) ein Wärmetauscher (36) zur Temperierung des Kühlmediums (28) vorgeschaltet ist.
  6. Antriebssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (10) als weitere Antriebskomponente mindestens ein mit der elektrischen Maschine (16, 16') gekoppeltes Getriebe (40. 40') aufweist, wobei das Getriebe (40, 40') einen Getriebe-Wärmetauscher (42, 42') aufweist und der Getriebe-Wärmetauscher (42, 42') in den Kühlkreislauf (26) eingebunden ist.
  7. Antriebssystem (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (10) mindestens zwei Wechselrichter (14, 14'), mindestens zwei elektrische Maschinen (16, 16') und mindestens zwei Getriebe (40, 40') mit einem Getriebe-Wärmetauscher (42, 42') aufweist, wobei jeweils ein Wechselrichter (14, 14'), eine elektrische Maschine (16, 16') und ein Getriebe (40, 40') mit Getriebe-Wärmetauscher (42, 42') zu einem Antriebsmodul (70, 70') zusammengefasst sind.
  8. Antriebssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Traktionsbatterie (12) im Kühlkreislauf (26) eine Pumpe (44) zur Förderung des Kühlmediums (28) vorgeschaltet ist und/oder dass der elektrischen Maschine (16, 16') im Kühlkreislauf (26) eine Pumpe (46) zur Förderung des Kühlmediums (28) vorgeschaltet ist.
  9. Antriebssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (26) der einzige Kühlkreislauf des Antriebssystems (10) ist und/oder dass der Kühlkreislauf (26) nur ein einziges Kühlmedium (28) aufweist.
  10. Antriebssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine, mehrere oder alle Antriebskomponenten jeweils über ein ansteuerbares Schaltventil mit dem Kühlkreislauf (26) verbunden sind.
  11. Antriebssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Wärmetauscheinrichtungen vorgesehen sind, wobei jeweils eine erste Seite der Wärmetauscheinrichtung in den Kühlkreislauf (26) eingebunden ist und eine zweite Seite der Wärmetauscheinrichtung einen Wärmeabgabeanschluss zu Abgabe von Wärmeenergie aufweist.
  12. Elektrofahrzeug (100) mit einem Antriebssystem (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
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