DE102021129530A1 - Double impeller cooling water pump for electric vehicles and cooling circuit for a thermal management module with an electric water pump - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektrische Wasserpumpe (1) für einen Kühlkreislauf eines Elektrofahrzeugs, mit einem Elektromotor (2) als Antrieb einer Welle (5), die mit wenigstens einem Impeller (3, 4) gekoppelt ist, wobei zumindest zwei Impeller (3 und 4) auf einer Seite des Elektromotors (2) auf der Welle (5) angebracht sind. Die Erfindung betrifft auch einen Kühlkreislauf (14) für ein Thermo-Management-Modul mit einem Rohrsystem (16), in das ein oder mehrere Ventile (19, 20, 23) sowie eine Wasserpumpe (1) der erfindungsgemäßen Art eingebunden sind, um mehrere Teilkreisläufe auszubilden.The invention relates to an electric water pump (1) for a cooling circuit of an electric vehicle, with an electric motor (2) driving a shaft (5) which is coupled to at least one impeller (3, 4), with at least two impellers (3 and 4 ) are mounted on the shaft (5) on one side of the electric motor (2). The invention also relates to a cooling circuit (14) for a thermal management module with a pipe system (16) into which one or more valves (19, 20, 23) and a water pump (1) of the type according to the invention are integrated in order to to form sub-cycles.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Wasserpumpe für einen Kühlkreislauf eines Elektrofahrzeugs (Battery Electric vehicle; BEv), mit einem Elektromotor als Antrieb einer (Antriebs-)Welle, die mit wenigstens einem Impeller / Pumpenrad / Flügelrad gekoppelt / fest verbunden ist.The invention relates to an electric water pump for a cooling circuit of an electric vehicle (Battery Electric vehicle; BEv), with an electric motor driving a (drive) shaft which is coupled/fixedly connected to at least one impeller/pump wheel/vane wheel.
Aus dem Stand der Technik sind bereits elektrische Wasserpumpen und Antriebsteuerungsverfahren von elektrischen bürstenlosen Gleichstrommotoren, beispielsweise aus der
Wasserpumpen und Antriebe für solche Wasserpumpen sind auch aus der
Es sind auch Thermo-Management-Module, beispielsweise aus der
Die Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen führt immer komplexere Kühlmittelkreislaufarchitekturen mit sich. Innerhalb dieser Kreisläufe sind mehrere Subkreisläufe voneinander thermisch zu trennen. Die Trennung wird aktuell durch den Verbau mehrerer elektrischer Wasserpumpen vollzogen. Dies verursacht hohe Kosten. Es ist beispielsweise zu beklagen, dass der Einsatz der elektrischen Wasserpumpen ungefähr 75 % der Wertschöpfung eines Regelsystems ausmachen kann. Hier gilt es verbessernd tätig zu werden.The electrification of motor vehicles entails increasingly complex coolant circuit architectures. Within these circuits, several sub-circuits must be thermally separated from one another. The separation is currently being completed by installing several electric water pumps. This causes high costs. For example, it is deplorable that the use of electric water pumps can account for around 75% of the added value of a control system. Here it is necessary to take action to improve.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen oder wenigstens zu mildern.It is the object of the present invention to eliminate or at least alleviate the disadvantages of the prior art.
Dies wird bei einer eingangs genannten Wasserpumpe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest zwei Impeller auf einer Seite des Elektromotors auf der Welle angebracht sind. Durch ein solches Doppel- oder Mehrfach-Flügelrad können die Kosten nahezu halbiert werden.In a water pump mentioned at the outset, this is achieved according to the invention in that at least two impellers are mounted on the shaft on one side of the electric motor. Such a double or multiple impeller can almost halve the costs.
Im Zentrum der Erfindung steht somit eine veränderte Architektur entsprechend eines Einsatzes von Drosseln, Bypass- und Mischventilen zur hydraulischen und thermischen Entkopplung. Damit kann die Pumpenfunktion mechanisch innerhalb einer Doppel-Flügelradpumpe gekoppelt werden. Die Erfindung umfasst eine Wasserpumpe nach einem Trockenläufer- oder Nassläuferprinzip. Ein erfindungsgemäßes Doppel-Flügelrad trennt die Kreisläufe zueinander thermisch. Die Einströmung ist durch eine koaxiale Kanalführung optimiert. Maximale Pumpenleistungen und Drücke können durch eine Außendurchmesservariation und eine Variation der Länge der Pumpenflügel designed werden. Es können zwei oder mehr Pumpenräume abgebildet werden. Das Flügelrad kann als ein Teil spritzgegossen werden oder durch zum Beispiel Kunststoffschweißen aus mehreren Schalen montiert werden.The focus of the invention is therefore a modified architecture corresponding to the use of throttles, bypass and mixing valves for hydraulic and thermal decoupling. This allows the pump function to be coupled mechanically within a double impeller pump. The invention includes a water pump based on a dry-running or wet-running principle. A double impeller according to the invention thermally separates the circuits from one another. The inflow is optimized by a coaxial channel layout. Maximum pump capacities and pressures can be designed by varying the outer diameter and the length of the pump vanes. Two or more pump rooms can be mapped. The impeller may be injection molded as one piece or assembled from multiple shells by, for example, plastic welding.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the dependent claims and are explained in more detail below.
So ist es von Vorteil, wenn die zumindest zwei Impeller in Längsrichtung der Welle hintereinander angeordnet sind, also bei Betrachtung von der Seite nebeneinander. Eine kompakte Bauweise lässt sich dann realisieren.It is advantageous if the at least two impellers are arranged one behind the other in the longitudinal direction of the shaft, ie next to one another when viewed from the side. A compact design can then be implemented.
Wenn ein Gehäuse eingesetzt ist, das so ausgebildet ist, dass es für jeden Impeller eine eigene Förderstelle zur Verfügung stellt, so kann ein separates Halten der einzelnen Subkreisläufe gewährleistet werden. Es ist dabei bedeutsam, dass die eine Förderstelle von den anderen Förderstellen fluidisch / hydraulisch getrennt ist.If a housing is used that is designed in such a way that it provides a separate delivery point for each impeller, it is possible to ensure that the individual sub-circuits are kept separate. It is important that one delivery point is fluidically/hydraulically separated from the other delivery points.
Es hat sich dabei bewährt, wenn das Gehäuse so abgetrennt und/oder unterteilt ist, dass getrennte Kanäle zu der Förderstelle oder den Förderstellen führen.It has proven useful if the housing is separated and/or subdivided in such a way that separate channels lead to the delivery point or points.
Wenn die Impeller als Flügelräder ausgebildet sind, so lässt sich die Fertigung vereinfachen.Manufacturing can be simplified if the impellers are designed as impellers.
Es ist dabei von Vorteil, wenn genau zwei Impeller oder mehr als zwei Impeller vorhanden sind.It is advantageous if exactly two impellers or more than two impellers are present.
Die Langlebigkeit einerseits wird erhöht und die Kosten der Fertigung andererseits reduziert, wenn zwei Impeller als vorzugsweise einteiliges / einmaterialiges Doppel-Flügelrad ausgebildet sind.On the one hand, longevity is increased and, on the other hand, production costs are reduced if two impellers are designed as a preferably one-piece/single-material double impeller.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass jeder Impeller einen in Längsrichtung der Welle ausgerichteten Saugkanal besitzt. Der eine Saugkanal kann dabei ein Rohr sein und der andere Saugkanal eine Kreisringquerschnitthülse sein.An advantageous embodiment is also characterized in that each impeller has a suction channel aligned in the longitudinal direction of the shaft. One suction channel can be a tube and the other suction channel can be a circular ring cross-section sleeve.
Es hat sich bewährt, wenn die Saugkanäle konzentrisch zueinander angeordnet sind.It has proven useful if the suction channels are arranged concentrically with one another.
Um unterschiedliche Fördereigenschaften umsetzen zu können, hat es sich bewährt, wenn sich die Impeller in ihren Geometriedaten der Pumpenflügellänge und/oder Außendurchmesser unterscheiden. Alternativ dazu können diese natürlich auch identisch oder zumindest hochgradig ähnlich ausgestaltet sein.In order to be able to implement different conveying properties, it has proven useful if the impellers differ in their geometric data of the pump blade length and/or outer diameter. As an alternative to this, they can of course also be configured identically or at least in a highly similar manner.
Die Erfindung betrifft auch einen Kühlkreislauf für ein Thermo-Management-Modul mit einem Rohrsystem, in das ein oder mehrere Ventile sowie eine Wasserpumpe der erfindungsgemäßen Art eingebunden sind, um mehrere Teilkreisläufe / Subkreisläufe auszubilden, wobei darüber hinaus vorzugsweise ein Wärmetauscher eingebunden ist oder mehrere Wärmetauscher eingebunden sind.The invention also relates to a cooling circuit for a thermal management module with a pipe system in which one or more valves and a water pump of the type according to the invention are integrated in order to form a plurality of partial circuits/sub-circuits, with one or more heat exchangers preferably being integrated are involved.
Es lassen sich beispielsweise „Chiller“ einbauen, um Wärme zwischen einem Kühlkreislauf und einem Kältekreislauf auszutauschen.For example, "chillers" can be installed to exchange heat between a cooling circuit and a refrigeration circuit.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wasserpumpe, wobei das Gehäuse nicht dargestellt ist, -
2 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Wasserpumpe aus1 , -
3 eine Draufsicht auf die Wasserpumpe der1 und2 entlang der Längsachse der Wasserpumpe, bestimmt durch die Längsachse einer von einem Elektromotor antreibbaren oder angetriebenen Welle, und -
4 bis6 mehrere hydraulische Entkoppelungen in einem Kühlkreislauf u.a. für ein Thermo-Management-Modul.
-
1 a perspective view of a water pump according to the invention, the housing not being shown, -
2 a longitudinal section through the water pump according to theinvention 1 , -
3 a top view of thewater pump 1 and2 along the longitudinal axis of the water pump, determined by the longitudinal axis of a driveable or driven by an electric motor shaft, and -
4 until6 several hydraulic decouplings in a cooling circuit, among other things for a thermal management module.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen lediglich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.The figures are only of a schematic nature and only serve to understand the invention. The same elements are provided with the same reference numbers. Features of the individual embodiments can be interchanged.
In der
Die Welle 5 legt die Axialrichtung 6 fest. Dadurch ist auch die Radialrichtung 7 bestimmt. Die Umfangsrichtung ist mit dem Bezugszeichen 8 referenziert.The
Die Welle 5 ragt aus einer Stirnseite 9 des Elektromotors 2. Auf der Welle 5 ist als gemeinsames, integrales / einmaterialiges / einstückiges Bauteil die Kombination des ersten Impellers 3 und des zweiten Impellers 4 befestigt. Der erste Impeller 3 besitzt einen ersten Saugkanal 10, wohingegen der zweite Impeller 4 einen zweiten Saugkanal 11 besitzt. Wie besonders gut auch in der
In den
Als Besonderheit ist in der hydraulischen Entkoppelung der
In der hydraulischen Entkoppelung nach
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- (elektrische) Wasserpumpe(electric) water pump
- 22
- Elektromotor / DC-MotorElectric motor / DC motor
- 33
- erster Impellerfirst impeller
- 44
- zweiter Impellersecond impeller
- 55
- Welle / Antriebswelleshaft / drive shaft
- 66
- Axialrichtungaxial direction
- 77
- Radialrichtungradial direction
- 88th
- Umfangsrichtungcircumferential direction
- 99
- Stirnseiteface
- 1010
- erster Saugkanalfirst suction channel
- 1111
- zweiter Saugkanalsecond suction channel
- 1212
- Pumpenflügel des ersten ImpellersPump blade of the first impeller
- 1313
- Pumpenflügel des zweiten ImpellersPump blade of the second impeller
- 1414
- Kühlkreislaufcooling circuit
- 1515
- Chillerchillers
- 1616
- Rohrsystempipe system
- 1717
- Hochvoltbatteriekomponentenhigh-voltage battery components
- 1818
- HauptzykluskomponentenMajor Cycle Components
- 1919
- VentilValve
- 2020
- VentilValve
- 2121
- AGWAGW
- 2222
- Radiatorradiator
- 2323
- Drosselventilthrottle valve
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102017222602 A1 [0002]DE 102017222602 A1 [0002]
- DE 2012222781 A1 [0003]DE 2012222781 A1 [0003]
- DE 102016210477 A1 [0004]DE 102016210477 A1 [0004]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102021129530.0A DE102021129530A1 (en) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | Double impeller cooling water pump for electric vehicles and cooling circuit for a thermal management module with an electric water pump |
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---|---|---|---|
DE102021129530.0A DE102021129530A1 (en) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | Double impeller cooling water pump for electric vehicles and cooling circuit for a thermal management module with an electric water pump |
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DE102021129530A1 true DE102021129530A1 (en) | 2023-05-17 |
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---|---|
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-
2021
- 2021-11-12 DE DE102021129530.0A patent/DE102021129530A1/en not_active Ceased
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Legal Events
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R003 | Refusal decision now final |