DE102021119594A1 - Temperierungssystem - Google Patents

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DE102021119594A1 DE102021119594.2A DE102021119594A DE102021119594A1 DE 102021119594 A1 DE102021119594 A1 DE 102021119594A1 DE 102021119594 A DE102021119594 A DE 102021119594A DE 102021119594 A1 DE102021119594 A1 DE 102021119594A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem, insbesondere für ein zumindest teilweise elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug, und ein Temperierungssystem, welches das elektrische Antriebssystem umfasst.Das elektrische Antriebssystem (1) umfasst wenigstens eine mit einer Kühlflüssigkeit (2) kühlbare elektrische Antriebsmaschine (10) sowie einen strömungstechnisch mit der elektrischen Antriebsmaschine (10) verbundenen Wärmeübertrager (20), wobei das elektrische Antriebssystem (1) weiterhin eine Umschalteinrichtung (40) aufweist, mit der die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit (2) im Strömungspfad (15) zwischen dem Wärmeübertrager (20) und der elektrischen Antriebsmaschine (10) umschaltbar ist.Mit dem hier vorgeschlagenen elektrischen Antriebssystem sowie mit dem Temperierungssystem werden Einrichtungen zur Verfügung gestellt, mit denen in flexibler Weise optimale Temperaturbereiche einer elektrischen Antriebsmaschine und/ oder angeschlossener Aggregate zwecks deren effizienter Betriebsweise erreichbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem, insbesondere für ein zumindest teilweise elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug, und ein Temperierungssystem, welches das elektrische Antriebssystem umfasst.
  • Je nach Leistungsbereich bzw. Anwendungsfall ist es oftmals notwendig, in elektrischen Maschinen durch verschiedene Verluste entstehende Wärme durch eine effektive Kühlung abzuführen. Die Kühlung sorgt dafür, dass kritische Temperaturen, welche zu Beschädigungen an Materialien und Komponenten führen könnten, vermieden werden. Darüber hinaus trägt die Kühlung zur Verbesserung des Wirkungsgrads der elektrischen Maschine bei, da insbesondere der ohmsche Widerstand in elektrischen Leitern stark temperaturabhängig ist, wodurch bei höheren Temperaturen die Leistungsverluste zunehmen.
  • Die Kühlung einer elektrischen Rotationsmaschine findet dabei üblicherweise weitgehend im Stator statt. Dabei wird Wärme von der Drahtspule an das umgebende Gehäuse bzw. an den Statorkörper selbst und/ oder umgebende Luft abgegeben. Insbesondere bei elektrischen Maschinen, welche eine hohe Drehmoment- bzw. Leistungsdichte aufweisen, reicht eine Oberflächenkühlung mit Wärmeabgabe an die umgebende Luft oftmals nicht aus, so dass eine Kühlung durch ein Kühlfluid erforderlich ist. Als Kühlfluide können prinzipiell Öle, Wasser bzw. Wassergemische wie z. B. Wasser-Glykol, aber auch dielektrische Flüssigkeiten zum Einsatz kommen. Es ist jedoch auch der Einsatz von gasförmigen Medien, wie zum Beispiel auch Luft, als Kühlmedium nicht ausgeschlossen.
  • Mittels einer Flüssigkeits-Kühlung kann eine elektrische Antriebsmaschine sehr effizient gekühlt werden und die Temperatur im Bereich eines optimalen Betriebspunktes gehalten werden, sodass keine Leistungsreduzierung auf Grund von Überhitzung auftritt.
  • Des Weiteren eröffnet diese Art der Kühlung auch die Möglichkeit, von der elektrischen Antriebsmaschine zur Verfügung gestellte Wärme weiteren Aggregaten zur Verfügung zu stellen, wie zum Beispiel einem Getriebe, einer Traktionsbatterie, einer Brennstoffzelle oder auch einer Klimatisierungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere im kalten Zustand. Entsprechend muss geringerer energetischer Aufwand betrieben werden, um derartige Aggregate zu erwärmen, so dass letztendlich elektrische Energiespeicher geringer dimensioniert werden können oder aber auch entsprechend ausgestattete Kraftfahrzeuge eine größere Reichweite erreichen.
  • Oftmals wird zur Nutzung von von der elektrischen Antriebsmaschine freigesetzter Wärme ein Wärmetauscher eingesetzt. Dieser Wärmetauscher hat beispielsweise die Aufgabe, die von der elektrischen Antriebsmaschine an Kühlflüssigkeit abgegebene Wärme an ein Wasser-Glykol-Gemisch in einen Fahrzeugkühlkreislauf weiter zu geben. Dabei ist der Wärmetauscher üblicherweise im Strömungspfad vor der elektrischen Antriebsmaschine angeordnet, sodass diese mit gekühlten Kühlfluid versorgt wird und derart vor Überhitzung geschützt bzw. effektiv gekühlt wird.
  • In dieser Ausführungsform ist meist vorgesehen, dass die Kühlflüssigkeit, nachdem sie die elektrische Antriebsmaschine durchströmt hat, in einen Sumpf bzw. in ein Reservoir gerät, von welchem sie wieder dem Wärmetauscher zugeführt werden kann. Auf diese Weise kann in der beschriebenen herkömmlichen Ausführungsform von der elektrischen Maschine abgegebene Wärme dem Wärmetauscher zugeführt werden und von diesem auf andere Aggregate übertragen werden. Nachteilig daran ist jedoch, dass die Kühlflüssigkeit eine lange Strecke zurücklegen muss, bevor sie zum Wärmetauscher gelangt, und derart bereits Wärme verliert.
  • Elektrische Antriebsmaschinen mit Flüssigkeitskühlung sind aus unterschiedlichen Veröffentlichungen bekannt. Die DE 102019122469 A1 offenbart eine Statorkühlung, bei der in einem Stator einer elektrischen Maschine durch einen Abstandshalter ein definierter Abstand zwischen elektrischem Leiter von Wicklungen und einem Blechpaket in Nuten des Stators gewährleistet wird. Der so erhaltene Zwischenraum dient als Strömungspfad für ein Kühlmittel.
  • Die DE 102015013018 A1 lehrt einen Stator für eine elektrische Maschine, umfassend einen ringförmigen Statorkörper mit mehreren radial von einer ringförmigen Grundform abstehenden Statorzähnen, die in Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei der Statorzähne eine Aufnahme für Wicklungen jeweils wenigstens einer Spule ausbilden, und mehrere Spulen, deren Wicklungen jeweils wenigstens einen der Statorzähne umlaufen. Der Stator weist weiterhin ein Statorgehäuse auf, das für sich genommen oder gemeinsam mit dem Statorkörper ein von Kühlmittel durchströmbares Kühlvolumen abgesehen von wenigstens einem Kühlmittelzufluss und wenigstens einem Kühlmittelabfluss vollständig umschließt, wobei das Kühlvolumen zumindest die Spulen einschließt, wobei das Statorgehäuse vollständig oder in mehreren Feldführungsbereichen paramagnetisch und/oder ferromagnetisch ist.
  • Die DE 102015220852 A1 lehrt eine elektrische Maschine mit mehreren Phasenleitern, an denen jeweils Spulenwicklungen der elektrischen Maschine elektrisch angeschlossen sind, und mit elektronischen Bauelementen einer Leistungselektronik zur Bereitstellung einer Hochspannung für die elektrische Maschine, wobei die elektronischen Bauelemente jeweils über eine Phasenanschlussleitung mit einem der Phasenleiter der elektrischen Maschine elektrisch verbunden sind, wobei die Phasenanschlussleitungen durch einen in ein Gehäuse der elektrischen Maschine führenden Kabelkanal verlaufen, wobei eine Kühlkanalverbindung zwischen einem Kühlkanal der elektrischen Maschine und einem Kühlkanal der Leistungselektronik vorgesehen ist.
  • Der gemeinsame Kühlkanal kann Teil eines Kühlkreises sein, der eine Kühlpumpe umfasst, die Öl aus dem Getriebe ansaugt und zum Kühlen in den gemeinsamen Kühlkanal fördert. Dabei kann der gemeinsame Kühlkanal nach Durchlaufen der elektrischen Maschine in dem Getriebe münden.
  • In der JP2016149900A ist ein Kühlungssystem für eine elektrische Antriebsmaschine offenbart, bei der ein Stator einer elektrischen Antriebsmaschine strömungstechnisch mit einem Wärmetauscher verbunden ist, zwecks Kühlung der elektrischen Antriebsmaschine. Das Kühlungssystem umfasst eine Schalteinrichtung, mit der in Abhängigkeit des Kühlfluid-Drucks von einem definierten Druckbereich Ventile geöffnet und geschlossen werden können, um derart das Kühlfluid entlang unterschiedlicher Strömungspfade strömen zu lassen und derart die Kühlung unterschiedlicher Bereiche der elektrischen Antriebsmaschine zu realisieren. Elektrische Antriebsmaschinen erreichen den höchsten Wirkungsgrad in einem jeweils definierten Temperaturfenster. Entsprechend wirkt sich ein Kaltstart einer elektrischen Antriebsmaschine hinsichtlich der Effizienz unvorteilhaft aus, insbesondere bei tiefen Umgebungstemperaturen. Zudem besteht in dieser Situation oftmals auch die Anforderung, andere Aggregate in der Nähe der elektrischen Antriebsmaschine, wie zum Beispiel Heizeinrichtungen oder auch Fahrgastzellen von Kraftfahrzeugen, ebenfalls zu erwärmen.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Antriebssystem sowie ein Temperierungssystem für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, mit denen in flexibler Weise optimale Temperaturbereiche einer elektrischen Antriebsmaschine und/ oder angeschlossener Aggregate zwecks deren effizienter Betriebsweise erreichbar sind.
  • Diese Aufgabe wird durch das elektrische Antriebssystem gemäß Anspruch 1 und durch das Temperierungssystem gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des elektrischen Antriebssystems sind in den Unteransprüchen 2-8 angegeben. Eine vorteilhafte Ausführungsform des Temperierungssystem ist in Unteranspruch 10 angegeben.
  • Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem, umfassend wenigstens eine mit einer Kühlflüssigkeit kühlbare elektrische Antriebsmaschine sowie einen strömungstechnisch mit der elektrischen Antriebsmaschine verbundenen Wärmeübertrager. Das elektrische Antriebssystem weist weiterhin eine Umschalteinrichtung auf, mit der die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit im Strömungspfad zwischen dem Wärmeübertrager und der elektrischen Antriebsmaschine umschaltbar ist.
  • Gegebenenfalls kann das elektrische Antriebssystem auch mehrere elektrische Antriebsmaschinen aufweisen, die seriell oder parallel zueinander angeordnet sind.
  • Insbesondere ist der Stator der elektrischen Antriebsmaschine mittels der Kühlflüssigkeit kühlbar. Der Wärmeübertrager ist über einen Kühlflüssigkeits-Strömungspfad mit der elektrischen Antriebsmaschine verbunden.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Stator der elektrischen Antriebsmaschine Nuten zur Aufnahme von Wicklungen von elektrischen Leitern aufweist, die zur Durchströmung von Kühlflüssigkeit eingerichtet sind. Diese Nuten sind ebenfalls an den Strömungspfad strömungstechnisch angeschlossen.
  • Der Wärmeübertrager ist dazu eingerichtet, Wärme von der Kühlflüssigkeit auf ein zweites Fluid zu übertragen, welches einem zu temperierenden Aggregat zuleitbar ist.
  • Das erfindungsgemäße elektrische Antriebssystem ermöglicht somit eine bedarfsgerechte Steuerung von Fluiden zum Wärmeabtransport in einer elektrischen Antriebsmaschine, indem die Fluidrichtung je nach Bedarf eingestellt wird.
  • Aufgrund der optimalen Erwärmungsmöglichkeit der elektrischen Antriebsmaschine und/oder der Zurverfügungstellung von Wärme für andere Aggregate lässt sich somit insbesondere bei geringen Außentemperaturen die elektrische Reichweite eines mit dem elektrischen Antriebssystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs erhöhen, bei gleichzeitiger Verbesserung thermischer Zustände weiterer Aggregate des Kraftfahrzeugs, bei gleichzeitiger Gewährleistung des Überhitzungsschutzes bzw. der Realisierung des optimalen Temperaturbereichs der elektrischen Antriebsmaschine.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das elektrische Antriebssystem zur Erzeugung von Strömung der Kühlflüssigkeit entlang des Strömungspfades eine Pumpe aufweist.
  • Dabei kann die Förderrichtung der Pumpe umkehrbar sein, so dass sie die Funktion der Umschalteinrichtung erfüllt.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Umschalteinrichtung als ein Zweiwegeventil ausgestaltet ist. Als eigentliches Schaltelement kann hier ein Elektromagnet eingesetzt werden, der bei entsprechender Bestromung den Schaltvorgang aktiv initiiert.
  • In alternativer Ausführungsform wird eine Wachskartusche in den Strömungspfad integriert, die entsprechend der erhaltenen Wärme zu einer Verflüssigung oder Verfestigung des Wachses erfährt, wodurch in Abhängigkeit vom Aggregatzustand des Wachses passiv eine Schaltung initiiert werden kann.
  • Eine spezielle Ausführungsform sieht vor, dass die Umschalteinrichtung dazu eingerichtet ist, den Strömungspfad zu sperren. Derart wird erreicht, dass die Kühlflüssigkeit in der elektrischen Antriebsmaschine nicht strömt und somit nicht mittels Wärmeströmung Wärme von der elektrischen Antriebsmaschine abgeführt wird, so dass sich diese im Betrieb schnell erwärmt und entsprechend früh eine optimale Betriebstemperatur erreichen kann. Diese Funktion soll insbesondere zusätzlich zur Umschaltfunktion ausgebildet sein. Des Weiteren ermöglicht diese Ausgestaltung, zu einem frühen Zeitpunkt von der elektrischen Antriebsmaschine zur Verfügung gestellte Wärme in anderen Aggregaten, wie zum Beispiel in einem Getriebe, eher zu nutzen und dieses zu erwärmen und derart dessen Effizienz zu steigern.
  • Des Weiteren umfasst das elektrische Antriebssystem in einer vorteilhaften Ausführungsform ein Kühlflüssigkeits-Reservoir, welches mit dem Wärmeübertrager und der elektrischen Antriebsmaschine strömungstechnisch verbunden ist. Dieses Kühlflüssigkeits-Reservoir kann auch als Ölsumpf bezeichnet werden, wenn die Kühlflüssigkeit Öl ist.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass der Wärmeübertrager entlang des Strömungspfades zwischen der Pumpe und der elektrischen Antriebsmaschine angeordnet ist, und/ oder dass die elektrische Antriebsmaschine entlang des Strömungspfades zwischen dem Wärmeübertrager und dem Kühlflüssigkeits-Reservoir angeordnet ist.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Temperierungssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens ein erfindungsgemäßes elektrisches Antriebssystem, wobei das Temperierungssystem wenigstens ein zu temperierendes Aggregat aufweist, welches strömungstechnisch mit dem Wärmeübertrager derart verbunden ist, dass vom Wärmeübertrager zweites, von der Kühlflüssigkeit erwärmtes Fluid dem zu temperierenden Aggregat zuleitbar ist. Das Temperierungssystem ist insbesondere für ein zumindest teilweise elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug eingerichtet.
  • Derart kann dieses weitere Aggregat mittelbar mit von der elektrischen Antriebsmaschine abgegebener Wärme erwärmt werden.
  • Das zu temperierenden Aggregat kann dabei beispielsweise ein Getriebe sein. Alternativ oder hinzukommend ist vorgesehen, dass zu temperierende Aggregat eine Klimatisierungseinrichtung zur Beeinflussung der Temperatur in einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs ist.
  • Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
    • 1: ein elektrisches Antriebssystem einer ersten Ausführungsform in einem ersten Schaltzustand,
    • 2: ein elektrisches Antriebssystem der ersten Ausführungsform in einem zweiten Schaltzustand, und
    • 3: ein elektrisches Antriebssystem einer zweiten Ausführungsform.
  • Zunächst wird das elektrische Antriebssystem 1 der ersten Ausführungsform anhand der 1 und 2 erläutert.
  • Dieses umfasst eine elektrische Antriebsmaschine 10, die in einem Strömungspfad 15 einer Kühlflüssigkeit 2 angeordnet ist.
  • Des Weiteren ist im Strömungspfad 15 ein Wärmeübertrager 20 angeordnet, sowie eine Pumpe30, mit der die Kühlflüssigkeit 2 entlang einer Förderrichtung 31 gefördert wird.
  • Das in den 1 und 2 dargestellte elektrische Antriebssystem 1 umfasst als Umschalteinrichtung 40 ein Zweiwegeventil 50, welches ebenfalls im Strömungspfad 15 angeordnet ist. Das Zweiwegeventil 50 ist mit einem Elektromagnet 51 als Schaltelement ausgestaltet. Des Weiteren umfasst das elektrische Antriebssystem 1 ein Kühlflüssigkeits-Reservoir 60, welches auch als Ölsumpf bezeichnet wird.
  • Die Pumpe 30 ist dafür eingerichtet, Kühlflüssigkeit 2 aus dem Kühlflüssigkeits-Reservoir 60 entlang der Förderrichtung 31 im Strömungspfad 15 zu fördern, sodass die Kühlflüssigkeit 2 über das Zweiwegeventil 50 gefördert wird. In Abhängigkeit der Schaltung des Zweiwegeventils 50 wird die Kühlflüssigkeit 2 über den Wärmeübertrager 20 und die elektrische Antriebsmaschine 10 geleitet. 1 zeigt die Situation, dass von der Pumpe 30 die Kühlflüssigkeit 2 zunächst zu dem Wärmeübertrager 20 geleitet wird und dann vom Wärmeübertrager 20 zur elektrischen Maschine 10 geleitet wird, von der die Kühlflüssigkeit 2 wiederum in das Kühlflüssigkeits-Reservoir 60 geleitet wird.
  • Diese Schaltung ermöglicht eine sehr effiziente Kühlung der elektrischen Antriebsmaschine 10 aufgrund der Zuführung gekühlter Kühlflüssigkeit 2 vom Wärmeübertrager 20 in die elektrische Antriebsmaschine 10. Insbesondere bei hohen Außentemperaturen und/oder bei hohen Leistungsanforderungen an die elektrische Antriebsmaschine 10 lässt sich diese dadurch in einem optimalen Temperaturbereich und demzufolge mit einem optimalen Wirkungsgrad betreiben.
  • Wird das Zweiwegeventil 50 umgeschaltet, so wie es in 2 dargestellt ist, so fördert die Pumpe 30 Kühlflüssigkeit 2 wiederum zum Zweiwegeventil 40, von dem die Kühlflüssigkeit zuerst zur elektrischen Antriebsmaschine 10 geleitet wird und von der elektrischen Antriebsmaschine 10 dann zum Wärmeübertrager 20 geleitet wird. Vom Wärmeübertrager 20 wird die Kühlflüssigkeit 2 wiederum über das Zweiwegeventil 40 zurück in das Kühlflüssigkeits-Reservoir 60 geführt.
  • Diese Schaltung ermöglicht eine schnelle und effiziente Erwärmung der elektrischen Antriebsmaschine 10, da die elektrische Antriebsmaschine 10 zunächst Kühlflüssigkeit 2 aus dem Kühlflüssigkeits-Reservoir 60 erhält, welches üblicherweise eine höhere Temperatur aufweist als Kühlflüssigkeit 2, die den Wärmeübertrager 20 verlässt. Dadurch kann insbesondere bei geringen Außentemperaturen und bei einem Kaltstart der elektrischen Antriebsmaschine 10 die elektrische Antriebsmaschine 10 schnell auf einen optimalen Temperaturbereich gebracht werden.
  • Zudem ermöglicht diese Schaltung, ein über einen Anschluss 71 am Wärmeübertrager 20 angeschlossenes weiteres Aggregat 70 mit einem zweiten Fluid 72 zu erwärmen. Dieses zweite Fluid 72 ist ein Medium, auf welches Wärme von der Kühlflüssigkeit 2 im Wärmeübertrager 20 übertragen wird. Ein solches weiteres Aggregat 70 kann zum Beispiel ein Getriebe eines mit dem elektrischen Antriebssystem 10 ausgestatteten Kraftfahrzeugs sein. Dadurch wird ein erfindungsgemäßes Temperierungssystem realisiert.
  • Derart lässt sich bei einem Kaltstart der elektrischen Antriebsmaschine auch ein weiteres Aggregat 70 schnell auf eine gewünschte oder benötigte Temperatur bringen, um mit höherer Effizienz betrieben werden zu können.
  • 3 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystems 1. Auch diese Ausführungsform umfasst eine elektrische Antriebsmaschine 10 sowie damit in einem gemeinsamen Strömungspfad 15 verbunden einen Wärmeübertrager 20. Des Weiteren weist dieses elektrische Antriebssystem 1 auch eine Pumpe 30 auf. Diese Pumpe 30 ist hinsichtlich ihrer Förderrichtung umschaltbar, sodass mit der Pumpe 30 eine erste Strömungsrichtung 41 der Kühlflüssigkeit 2 realisierbar ist, oder eine zweite Strömungsrichtung 42 der Kühlflüssigkeit 2 realisierbar ist. An den Strömungspfad 15 sind hier beidseitig der Pumpe 30 ein erstes Rückschlagventil 80 sowie ein erstes Überdruckventil 81, sowie ein zweites Rückschlagventil 82 und ein zweites Überdruckventil 83 angeschlossen. Diese Ventile sind strömungstechnisch mit einem Kühlflüssigkeits-Reservoir 60 verbunden. Beim Betrieb der Pumpe 30 mit Förderung der Kühlflüssigkeit 2 entlang der ersten Strömungsrichtung 41 wird über das erste Rückschlagventil 80 Kühlflüssigkeit 2 aus dem Kühlflüssigkeits-Reservoir 60 gefördert und dem Wärmeübertrager 20 zugeführt. Vom Wärmeübertrager 20 gelangt die Kühlflüssigkeit 2 an die elektrische Antriebsmaschine 10, und von dieser wird die Kühlflüssigkeit 2 über das erste Überdruckventil 81 wiederum an das Kühlflüssigkeits-Reservoir 60 zurückgeführt.
  • Wird die Pumpe 30 in ihrer Betriebsrichtung umgekehrt, so wird Kühlflüssigkeit 2 aus dem Kühlflüssigkeits-Reservoir 60 über das zweite Rückschlagventil 82 gefördert und entlang der zweiten Strömungsrichtung 42 zunächst der elektrischen Antriebsmaschine 10 zugeführt, von der es an den Wärmeübertrager 20 geleitet wird. Vom Wärmeübertrager 20 wird die Kühlflüssigkeit 2 wiederum über das zweite Überdruckventil 83 in das Kühlflüssigkeits-Reservoir 60 zurückgeführt.
  • Beim Betrieb der Pumpe 30 zur Realisierung der ersten Strömungsrichtung 41 wird entsprechend der elektrischen Antriebsmaschine 10 von vom Wärmeübertrager 20 gekühlte Kühlflüssigkeit 2 zugeführt, um so die elektrische Antriebsmaschine 10 effizient zu kühlen und insbesondere bei hohen Leistungsanforderungen in einem optimalen Wirkungsbereich zu betreiben.
  • Beim Betrieb der Pumpe 30 zur Realisierung der zweiten Strömungsrichtung 42 wird der elektrischen Antriebsmaschine 10 vergleichsweise wärmere Kühlflüssigkeit 2 aus dem Kühlflüssigkeits-Reservoir 60 zugeführt, sodass die elektrische Antriebsmaschine 10 innerhalb kurzer Zeit eine gewünschte Betriebstemperatur erreichen kann. Insbesondere in dieser Schaltstellung wird es zudem ermöglicht, dass über einen Anschluss 71 am Wärmeübertrager 20 ein zweites Fluid 62 einem weiteren Aggregat 70, wie zu Beispiel einem Getriebe, zugeführt wird. Aufgrund des verstärkten Wärmeeintrags von der Kühlflüssigkeit 2 in den Wärmeübertrager 20 lässt sich entsprechend auch das angeschlossene weitere Aggregat 70 effizient und in kürzerer Zeit erwärmen.
  • Mit dem hier vorgeschlagenen elektrischen Antriebssystem sowie mit dem Temperierungssystem werden Einrichtungen zur Verfügung gestellt, mit denen in flexibler Weise optimale Temperaturbereiche einer elektrischen Antriebsmaschine und/ oder angeschlossener Aggregate zwecks deren effizienter Betriebsweise erreichbar sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Elektrisches Antriebssystem
    2
    Kühlflüssigkeit
    10
    elektrische Antriebsmaschine
    15
    Strömungspfad
    20
    Wärmeübertrager
    30
    Pumpe
    31
    Förderrichtung
    40
    Umschalteinrichtung
    41
    Erste Strömungsrichtung
    42
    Zweite Strömungsrichtung
    50
    Zweiwegeventil
    51
    Elektromagnet
    60
    Kühlflüssigkeits-Reservoir
    70
    Aggregat
    71
    Anschluss
    72
    zweites Fluid
    80
    erstes Rückschlagventil
    81
    erstes Überdruckventil
    82
    zweites Rückschlagventil
    83
    zweites Überdruckventil
  • 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 102019122469 A1 [0008]
    • DE 102015013018 A1 [0009]
    • DE 102015220852 A1 [0010]
    • JP 2016149900 A [0012]

Claims (10)

  1. Elektrisches Antriebssystem (1), umfassend wenigstens eine mit einer Kühlflüssigkeit (2) kühlbare elektrische Antriebsmaschine (10) sowie einen strömungstechnisch mit der elektrischen Antriebsmaschine (10) verbundenen Wärmeübertrager (20), dadurch gekennzeichnet, dass dass elektrische Antriebssystem (1) eine Umschalteinrichtung (40) aufweist, mit der die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit (2) im Strömungspfad (15) zwischen dem Wärmeübertrager (20) und der elektrischen Antriebsmaschine (10) umschaltbar ist.
  2. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Antriebssystem (1) eine Pumpe (30) aufweist zur Erzeugung von Strömung der Kühlflüssigkeit (2) entlang des Strömungspfades (15).
  3. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderrichtung (31) der Pumpe (30) umkehrbar ist, so dass sie die Funktion der Umschalteinrichtung (40) erfüllt.
  4. Elektrisches Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (40) als ein Zweiwegeventil (50) ausgestaltet ist.
  5. Elektrisches Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (40) dazu eingerichtet ist, den Strömungspfad (15) zu sperren.
  6. Elektrisches Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Antriebssystem (1) ein Kühlflüssigkeits-Reservoir (60) aufweist, welches mit dem Wärmeübertrager (20) und der elektrischen Antriebsmaschine (10) strömungstechnisch verbunden ist.
  7. Elektrisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (20) entlang des Strömungspfades (15) zwischen der Pumpe (30) und der elektrischen Antriebsmaschine (10) angeordnet ist.
  8. Elektrisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebsmaschine (10) entlang des Strömungspfades (15) zwischen dem Wärmeübertrager (20) und dem Kühlflüssigkeits-Reservoir (60) angeordnet ist.
  9. Temperierungssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens ein elektrisches Antriebssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Temperierungssystem wenigstens ein zu temperierendes Aggregat (70) aufweist, welches strömungstechnisch mit dem Wärmeübertrager (20) derart verbunden ist, dass vom Wärmeübertrager (20) zweites, von der Kühlflüssigkeit erwärmtes Fluid (72) dem zu temperierenden Aggregat (70) zuleitbar ist.
  10. Temperierungssystem nach 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zu temperierende Aggregat (70) ein Getriebe ist.
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