DE102021210628A1 - Electric drive system with controllable cooling system, motor vehicle and method - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem (1) für ein Kraftfahrzeug (2), aufweisend mehrere elektronische Module (3), einen Elektromotor (4) und ein Kühlsystem (5) zum Kühlen der elektronischen Module (3) sowie des Elektromotors (4), wobei die elektronischen Module (3) ein erstes elektronisches Modul (3a) und ein zweites elektronisches Modul (3b) aufweisen, wobei das Kühlsystem (5) eine Hauptkühlfluidleitung (6) zum Durchleiten eines Fluidstroms eines Kühlfluids und eine Kühlfluidpumpe (7) zum Fördern des Kühlfluids aufweist. Das Kühlsystem (5) weist zum Durchleiten eines ersten Teilfluidstroms des Kühlfluids zur Kühlung des ersten elektronischen Moduls (3a) eine erste Bypassleitung (6a) auf, wobei die erste Bypassleitung (6a) über ein steuerbares erstes Ventil (8a) mit der Hauptkühlfluidleitung (6) derart fluidkommunizierend gekoppelt ist, dass mittels des ersten Ventils (8a) eine Größe des von der Hauptkühlfluidleitung (6) in die erste Bypassleitung (6a) geleiteten ersten Teilfluidstroms steuerbar ist, und wobei das Kühlsystem (5) eine Steuerungsvorrichtung (9) zum Steuern des ersten Ventils (8a) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug (2) und ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems (1).The present invention relates to an electric drive system (1) for a motor vehicle (2), having a plurality of electronic modules (3), an electric motor (4) and a cooling system (5) for cooling the electronic modules (3) and the electric motor (4). , wherein the electronic modules (3) have a first electronic module (3a) and a second electronic module (3b), wherein the cooling system (5) has a main cooling fluid line (6) for conducting a fluid flow of a cooling fluid and a cooling fluid pump (7) for conveying of the cooling fluid. The cooling system (5) has a first bypass line (6a) for conducting a first partial fluid stream of the cooling fluid to cool the first electronic module (3a), the first bypass line (6a) being connected to the main cooling fluid line (6 ) is coupled for fluid communication in such a way that the first valve (8a) can be used to control a size of the first partial fluid flow conducted from the main cooling fluid line (6) into the first bypass line (6a), and wherein the cooling system (5) has a control device (9) for controlling of the first valve (8a). The invention also relates to a motor vehicle (2) and a method for operating an electric drive system (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem mit einem steuerbaren Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem gattungsgemäßen elektrischen Antriebssystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines gattungsgemäßen elektrischen Antriebssystems.The present invention relates to an electric drive system with a controllable cooling system for a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with a generic electric drive system and a method for operating a generic electric drive system.
Es sind elektrische Antriebssysteme bekannt, die einen Elektromotor, ein Getriebe sowie mehrere elektronische Module, wie beispielsweise eine Ladeelektronik, einen Gleichstromwandler, einen Traktionsnetzverteiler und einen Pulswechselrichter, aufweisen. Im Betrieb entsteht an den einzelnen Komponenten des elektrischen Antriebssystems Verlustwärme, die zu einer Überhitzung der jeweiligen Komponente führen kann. Eine Überhitzung kann beispielsweise eine Reduzierung eines Wirkungsgrads bewirken, einen Verschleiß der jeweiligen Komponente beschleunigen oder die jeweilige Komponente direkt sowie dauerhaft beschädigen. Um eine Überhitzung der Komponenten zu vermeiden, weisen bekannte Antriebssysteme daher Kühlsysteme auf.Electric drive systems are known which have an electric motor, a transmission and a number of electronic modules, such as charging electronics, a direct-current converter, a traction network distributor and a pulse-controlled inverter. During operation, heat is lost from the individual components of the electric drive system, which can lead to overheating of the respective component. For example, overheating can bring about a reduction in efficiency, accelerate wear of the respective component, or directly and permanently damage the respective component. In order to avoid overheating of the components, known drive systems therefore have cooling systems.
Es ist beispielsweise bekannt, die Komponenten über Kühlkreisläufe zu kühlen. Elektromotoren weisen beispielsweise ein Motorgehäuse mit einem Kühlmantel auf, durch welchen zur Wärmeabfuhr ein Kühlfluid, wie beispielsweise ein Wasser-Glykol-Gemisch, durchleitbar ist. Die Leistungselektronik ist in einem separaten Elektronikgehäuse angeordnet, welches über zusätzliche Kühlfluidleitungen mittels des Kühlfluids kühlbar ist. In alternativen Ausführungsformen ist die Leistungselektronik in das Motorgehäuse integriert. Die Kühlvorrichtung ist ausgebildet, mittels des Kühlfluids zunächst das Motorgehäuse im Bereich der Leistungselektronik und anschließend im Bereich des Elektromotors zu kühlen. Zur Bereitstellung eines hierfür erforderlichen Kühlfluidkreislaufs kommen insbesondere Kühlschläuche sowie Rohr-Steckelemente zum Einsatz.It is known, for example, to cool the components using cooling circuits. Electric motors have, for example, a motor housing with a cooling jacket through which a cooling fluid, such as a water-glycol mixture, can be passed for heat dissipation. The power electronics are arranged in a separate electronics housing, which can be cooled by means of the cooling fluid via additional cooling fluid lines. In alternative embodiments, the power electronics are integrated into the motor housing. The cooling device is designed to first cool the motor housing in the area of the power electronics and then in the area of the electric motor by means of the cooling fluid. In particular, cooling hoses and plug-in tube elements are used to provide a cooling fluid circuit required for this.
Aus dem Dokument
Bekannte elektrische Antriebssysteme haben oftmals den Nachteil, dass diese wenig kompakt aufgebaut sind und einen verhältnismäßig großen Platzbedarf sowie ein verhältnismäßig großes Gesamtgewicht aufweisen. Ferner haben bekannte elektrische Antriebssysteme häufig den Nachteil, dass eine Kühlung der einzelnen Komponenten nicht bedarfsgerecht bereitstellbar ist, sodass ein Wirkungsgrad des Kühlsystems vermindert ist. Schließlich weisen bekannte elektrische Antriebssysteme oftmals einen verhältnismäßig geringen Vormontagegrad auf, sodass eine Endmontage des elektrischen Antriebssystems aufgrund der vielen zu montierenden sowie fluidkommunizierend miteinander zu koppelnden Einzelkomponenten sehr aufwendig und zeitintensiv ist.Known electric drive systems often have the disadvantage that they are not very compact and require a relatively large amount of space and have a relatively large overall weight. Furthermore, known electrical drive systems often have the disadvantage that cooling of the individual components cannot be provided as required, so that the efficiency of the cooling system is reduced. Finally, known electric drive systems often have a relatively low degree of pre-assembly, so that final assembly of the electric drive system is very complex and time-consuming due to the large number of individual components to be assembled and coupled with one another in fluid communication.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem elektrischen Antriebssystem zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein elektrisches Antriebssystem, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine bedarfsgerechte sowie effiziente Kühlung der Komponenten des elektrischen Antriebssystems gewährleisten und dabei vorzugsweise einen besonders kompakten Aufbau aufweisen.It is therefore the object of the present invention to eliminate or at least partially eliminate the disadvantages described above in an electric drive system. In particular, it is the object of the present invention to create an electric drive system, a motor vehicle and a method for operating an electric drive system of a motor vehicle which ensure needs-based and efficient cooling of the components of the electric drive system in a simple and cost-effective manner and preferably have a particularly compact structure.
Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 9 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above object is solved by the patent claims. Accordingly, the object is achieved by an electric drive system for a motor vehicle with the features of
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug gelöst. Das elektrische Antriebssystem weist mehrere elektronische Module, einen Elektromotor und ein Kühlsystem zum Kühlen der elektronischen Module sowie des Elektromotors auf. Die elektronischen Module weisen ein erstes elektronisches Modul und ein zweites elektronisches Modul auf. Das Kühlsystem weist eine Hauptkühlfluidleitung zum Durchleiten eines Fluidstroms eines Kühlfluids und eine Kühlfluidpumpe zum Fördern des Kühlfluids auf. Erfindungsgemäß weist das Kühlsystem zum Durchleiten eines ersten Teilfluidstroms des Kühlfluids zur Kühlung des ersten elektronischen Moduls eine erste Bypassleitung auf, wobei die erste Bypassleitung über ein steuerbares erstes Ventil mit der Hauptkühlfluidleitung derart fluidkommunizierend gekoppelt ist, dass mittels des ersten Ventils eine Größe des von der Hauptkühlfluidleitung in die erste Bypassleitung geleiteten ersten Teilfluidstroms steuerbar ist. Ferner weist das elektrische Antriebssystem eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern des ersten Ventils auf.According to a first aspect of the invention, the object is achieved by an electric drive system for a motor vehicle. The electric drive system has several electronic modules, an electric motor and a cooling system for cooling the electronic modules and the electric motor. The electronic modules have a first electronic module and a second electronic module. The cooling system has a main cooling fluid line for conducting a fluid flow of a cooling fluid and a cooling fluid pump for conveying the cooling fluid. According to the invention, the cooling system has a first bypass line for conducting a first partial fluid stream of the cooling fluid to cool the first electronic module, the first bypass line being coupled in fluid communication via a controllable first valve to the main cooling fluid line in such a way that a size of the main cooling fluid line is determined by means of the first valve guided into the first bypass line first partial fluid flow is controllable. Furthermore, the electric drive system has a control device for controlling the first valve.
Das elektrische Antriebssystem weist mehrere elektronische Module auf. Somit weist das elektrische Antriebssystem mindestens das erste elektronische Modul und das zweite elektronische Modul auf. Erfindungsgemäß kann ein elektronisches Modul beispielsweise als Gleichstromwandler, Traktionsnetzverteiler, Pulswechselrichter, Ladegerät oder dergleichen ausgebildet sein. Ein elektronisches Modul kann erfindungsgemäß auch als Kombination mehrerer elektronischer Module ausgebildet sein, wie beispielsweise einem Gleichstromwandler mit einem Pulswechselrichter, einem Gleichstromwandler mit einem Ladegerät, einem Gleichstromwandler mit einem Pulswechselrichter und einem Ladegerät oder dergleichen. Vorzugsweise weist das elektrische Antriebssystem eine Traktionsbatterie, insbesondere eine Hochvoltbatterie, auf. Erfindungsgemäß kann das elektrische Antriebssystem für den Einsatz in einem Elektrofahrzeug, Hybridfahrzeug, wie beispielsweise einem Plug-In Hybridfahrzeug, einem Brennstoffzellenfahrzeug oder dergleichen ausgebildet sein.The electric drive system has several electronic modules. The electric drive system thus has at least the first electronic module and the second electronic module. According to the invention, an electronic module can be designed, for example, as a direct-current converter, traction network distributor, pulse-controlled inverter, charging device or the like. According to the invention, an electronic module can also be designed as a combination of several electronic modules, such as a direct-current converter with a pulse-controlled inverter, a direct-current converter with a charger, a direct-current converter with a pulse-controlled inverter and a charger or the like. The electric drive system preferably has a traction battery, in particular a high-voltage battery. According to the invention, the electric drive system can be designed for use in an electric vehicle, hybrid vehicle, such as a plug-in hybrid vehicle, a fuel cell vehicle or the like.
Der Elektromotor weist einen Stator und einen um eine Rotorlängsachse rotierbar zum Stator gelagerten Rotor auf. Der Elektromotor kann erfindungsgemäß beispielsweise als Synchronmotor oder Asynchronmotor ausgebildet sein. Mindestens eines der elektronischen Module ist vorzugsweise zum Betreiben des Elektromotors, wie beispielsweise zum gezielten Bestromen einer Statorwicklung des Stators und/oder einer Rotorwicklung des Rotors, ausgebildet. Vorzugsweise weist das elektrische Antriebssystem ein Getriebe auf, welches mit dem Rotor des Elektromotors gekoppelt ist. Das Getriebe ist vorzugsweise zum Untersetzen einer Motordrehzahl des Elektromotors an einem Getriebeeingang des Getriebes auf eine Abtriebsdrehzahl an einem Getriebeausgang des Getriebes ausgebildet. Vorzugsweise ist das Getriebe mit dem Elektromotor in einem gemeinsamen Motorgehäuse angeordnet.The electric motor has a stator and a rotor which is mounted so as to be rotatable about a rotor longitudinal axis with respect to the stator. According to the invention, the electric motor can be designed, for example, as a synchronous motor or an asynchronous motor. At least one of the electronic modules is preferably designed to operate the electric motor, for example to selectively supply current to a stator winding of the stator and/or a rotor winding of the rotor. The electric drive system preferably has a gearbox which is coupled to the rotor of the electric motor. The transmission is preferably designed to step down a motor speed of the electric motor at a transmission input of the transmission to an output speed at a transmission output of the transmission. The transmission is preferably arranged with the electric motor in a common motor housing.
Das Kühlsystem ist zum Kühlen der elektronischen Module sowie des Elektromotors ausgebildet. Vorzugsweise ist das Kühlsystem zum Kühlen des Getriebes ausgebildet. Zum Durchleiten des Fluidstroms des Kühlfluids, wie beispielsweise einem Öl, einem Wasser-Glykol Gemisch oder dergleichen, weist das Kühlsystem die Hauptkühlfluidleitung auf. Ferner weist das Kühlsystem die Kühlfluidpumpe zum Fördern des Kühlfluids auf. Die Kühlfluidpumpe ist beispielsweise über ein Getrieberad des Getriebes direkt über den Elektromotor und/oder über einen eigenen elektrischen Pumpenmotor betreibbar. Ein Betrieb über das Getriebe oder den Elektromotor hat den Vorteil, dass weniger Bauteile erforderlich sind und das elektrische Antriebssystem somit besonders kompakt aufbaubar ist. Ein eigener Pumpenmotor hat den Vorteil, dass eine Kühlung der Komponenten auch bei Stillstand des elektrischen Antriebssystems erfolgen kann. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet und eingerichtet, den Pumpenmotor zu steuern.The cooling system is designed to cool the electronic modules and the electric motor. The cooling system is preferably designed to cool the transmission. The cooling system has the main cooling fluid line for conducting the fluid flow of the cooling fluid, such as an oil, a water-glycol mixture or the like. Furthermore, the cooling system has the cooling fluid pump for delivering the cooling fluid. The cooling fluid pump can be operated, for example, via a gear wheel of the transmission directly via the electric motor and/or via its own electric pump motor. Operation via the gearbox or the electric motor has the advantage that fewer components are required and the electric drive system can therefore be constructed in a particularly compact manner. A separate pump motor has the advantage that the components can be cooled even when the electric drive system is at a standstill. The control device is preferably designed and set up to control the pump motor.
Die Hauptkühlfluidleitung ist zum Zuführen des Kühlfluids zum Elektromotor, beispielsweise in einen Kühlmantel des Elektromotors, einen Statorkühlkanal, einen Rotorkühlkanal oder dergleichen, ausgebildet. Von der Hauptkühlfluidleitung ist die erste Bypassleitung abgezweigt und über das erste Ventil mit der Hauptkühlfluidleitung fluidkommunizierend gekoppelt. Über die erste Bypassleitung ist Kühlfluid zum Kühlen des ersten elektronischen Moduls, beispielsweise zum Kühlen eines ersten Gehäuses des ersten elektronischen Moduls, von der Hauptkühlfluidleitung abzweigbar. Unter einer Bypassleitung wird im Rahmen der Erfindung eine Fluidleitung verstanden, mittels welcher nur ein Teilfluidstrom des Fluidstroms der Hauptfluidleitung abzweigbar ist. Der Fluidstrom ist somit stets größer als der Teilfluidstrom, wie beispielsweise der erste Teilfluidstrom. Der Bereich des Kühlsystems zum Kühlen des ersten elektronischen Moduls wird im Rahmen der Erfindung auch als erster Wärmetauscher bezeichnet. Die erste Bypassleitung ist vorzugsweise auf einer der Hauptfluidleitung entgegengesetzten Seite des ersten Wärmetauschers in eine zweite Hauptfluidleitung geführt. Über die zweite Hauptfluidleitung ist der Kühlfluidkreislauf des Kühlsystems schließbar.The main cooling fluid line is designed to supply the cooling fluid to the electric motor, for example into a cooling jacket of the electric motor, a stator cooling duct, a rotor cooling duct or the like. The first bypass line branches off from the main cooling fluid line and is coupled in fluid communication with the main cooling fluid line via the first valve. Cooling fluid for cooling the first electronic module, for example for cooling a first housing of the first electronic module, can be branched off from the main cooling fluid line via the first bypass line. Within the scope of the invention, a bypass line is understood to mean a fluid line by means of which only a partial fluid flow of the fluid flow of the main fluid line can be branched off. The fluid flow is thus always larger than the partial fluid flow, such as the first partial fluid flow. The area of the cooling system for cooling the first electronic module is also referred to as the first heat exchanger within the scope of the invention. The first bypass line is preferably routed into a second main fluid line on a side of the first heat exchanger opposite the main fluid line. The cooling fluid circuit of the cooling system can be closed via the second main fluid line.
Zum Steuern des ersten Teilfluidstroms weist das Kühlsystem das erste Ventil auf. Das erste Ventil ist vorzugsweise zwischen einer Öffnungsstellung, in welcher der erste Teilfluidstrom maximiert ist, und einer Schließstellung, in welcher der erste Teilfluidstrom unterbrochen ist, verstellbar. Demnach ist das erste Ventil vorzugsweise ausgebildet, in der Öffnungsstellung die erste Bypassleitung derart freizugeben, dass der erste Teilfluidstrom bei konstanter Pumpleistung der Kühlfluidpumpe maximiert ist und in der Schließstellung die erste Bypassleitung zu verschließen. Vorzugsweise weist das erste Ventil mehrere Teilöffnungsstellungen auf, sodass eine Größe des ersten Teilfluidstroms über das erste Ventil einstellbar ist. Die Teilöffnungsstellungen sind vorzugsweise zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung angeordnet.The cooling system has the first valve for controlling the first partial fluid flow. The first valve is preferably adjustable between an open position, in which the first partial fluid flow is maximized, and a closed position, in which the first partial fluid flow is interrupted. Accordingly, the first valve is preferably designed to release the first bypass line in the open position in such a way that the first partial fluid flow is maximized at a constant pump capacity of the cooling fluid pump and to close the first bypass line in the closed position. The first valve preferably has a plurality of partial opening positions, so that the size of the first partial fluid flow can be adjusted via the first valve. The partially open positions are preferably arranged between the open position and the closed position.
Die Steuerungsvorrichtung ist zum Steuern des ersten Ventils ausgebildet. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise zum Steuern des Elektromotors ausgebildet. Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung als ein elektronisches Modul des elektrischen Antriebssystems ausgebildet. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, das erste Ventil in Abhängigkeit eines Betriebszustands des elektrischen Antriebssystems zu steuern. Unter einem Betriebszustand des elektrischen Antriebssystems werden im Rahmen der Erfindung Betriebsbedingungen, wie beispielsweise eine Betriebstemperatur, Drehmoment oder dergleichen, und Betriebsmodi, wie beispielsweise Fahrmodus, Lademodus, Parkmodus oder dergleichen, verstanden. Als Betriebstemperatur können beispielsweise eine Rotortemperatur, Statortemperatur, Getriebetemperatur, eine Temperatur eines elektronischen Moduls, eine Temperatur des Kühlfluids an verschiedenen Stellen des Kühlfluidkreislaufs oder dergleichen relevant sein. Zur Bestimmung der Betriebstemperaturen weist das elektrische Antriebssystem vorzugsweise mehrere Temperatursensoren auf. Beim Fahrmodus kann beispielsweise zwischen elektrischem Fahren und Rekuperieren unterschieden werden. Unter einem Lademodus wird im Rahmen der Erfindung beispielsweise ein Aufladen eines Energiespeichers des elektrischen Antriebssystems über eine externe Ladevorrichtung, wie beispielsweise eine Ladesäule, verstanden.The control device is designed to control the first valve. The control device is preferably designed to control the electric motor. The control device is preferably designed as an electronic module of the electric drive system. The control device is preferably designed to control the first valve depending on an operating state of the electric drive system. An operating state of the electric drive system is understood within the scope of the invention as operating conditions such as operating temperature, torque or the like, and operating modes such as driving mode, charging mode, parking mode or the like. For example, a rotor temperature, stator temperature, transmission temperature, temperature of an electronic module, temperature of the cooling fluid at various points in the cooling fluid circuit or the like can be relevant as the operating temperature. In order to determine the operating temperatures, the electric drive system preferably has a number of temperature sensors. In the driving mode, for example, a distinction can be made between electric driving and recuperation. In the context of the invention, a charging mode is understood to mean, for example, charging an energy store of the electric drive system via an external charging device, such as a charging station.
Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, einen Kühlungsbedarf des ersten elektronischen Moduls auf Basis des Betriebszustands des elektrischen Antriebssystems zu ermitteln und durch Betätigen des ersten Ventils die Kühlung des ersten elektronischen Moduls bedarfsgerecht zu steuern, sodass zumindest ein Überhitzen des ersten elektronischen Moduls und/oder ein unnötiges bzw. übermäßiges Kühlen des ersten elektronischen Moduls vermieden und/oder ein verbesserter Wirkungsgrad des ersten elektronischen Moduls bereitgestellt ist.The control device is preferably designed to determine a cooling requirement for the first electronic module on the basis of the operating state of the electric drive system and to control the cooling of the first electronic module as required by actuating the first valve, so that at least overheating of the first electronic module and/or an unnecessary or excessive cooling of the first electronic module is avoided and/or improved efficiency of the first electronic module is provided.
Ein erfindungsgemäßes elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug hat gegenüber herkömmlichen elektrischen Antriebssystemen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine bedarfsgerechte Kühlung der Komponenten des elektrischen Antriebssystems, wie beispielsweise des Elektromotors, eines Getriebes oder der elektronischen Komponenten, verbesserbar ist. Durch das erste Ventil ist eine gezielte Kühlung des ersten elektronischen Moduls über die erste Bypassleitung verbesserbar. Durch ein Vergrößern des ersten Teilfluidstroms ist eine stärkere Kühlung des ersten elektronischen Moduls erzielbar. Durch ein Reduzieren des ersten Teilfluidstroms ist eine Kühlleistung zum Kühlen der weiteren Komponenten des elektrischen Antriebssystems, wie beispielsweise des Elektromotors sowie der weiteren elektronischen Module, vergrößerbar. Überdies ist das elektrische Antriebssystem durch einen gemeinsamen Kühlfluidkreislauf besonders kompakt realisierbar.An electric drive system according to the invention for a motor vehicle has the advantage over conventional electric drive systems that needs-based cooling of the components of the electric drive system, such as the electric motor, a transmission or the electronic components, can be improved with simple means and in a cost-effective manner. Targeted cooling of the first electronic module via the first bypass line can be improved by the first valve. Greater cooling of the first electronic module can be achieved by increasing the first partial fluid flow. By reducing the first partial fluid flow, a cooling capacity for cooling the additional components of the electric drive system, such as the electric motor and the additional electronic modules, can be increased. In addition, the electric drive system can be implemented in a particularly compact manner thanks to a common cooling fluid circuit.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem elektrischen Antriebssystem vorgesehen sein, dass das erste elektronische Modul als Ladeelektronik ausgebildet ist oder eine Ladeelektronik aufweist. Die Ladeelektronik ist vorzugsweise ausgebildet, mit elektrischer Energie einer externen Ladevorrichtung, wie beispielsweise einer Ladesäule, einen Energiespeicher des elektrischen Antriebssystems zu laden. Weiter bevorzugt ist die Ladeelektronik ausgebildet, den Energiespeicher mit vom Elektromotor rekuperierter elektrischer Energie zu laden. Die Ladeelektronik weist in einigen Betriebszuständen des elektrischen Antriebssystems, wie beispielsweise einem Parkmodus oder Fahrmodus, einen geringeren oder keinen Kühlungsbedarf. In anderen Betriebszuständen, wie beispielsweise beim Laden des Energiespeichers, weist die Ladeelektronik eine größere Wärmeentwicklung und somit einen größeren Kühlungsbedarf auf. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine bedarfsgerechte Kühlung der Ladeelektronik verbessert ist.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in an electric drive system that the first electronic module is in the form of charging electronics or has charging electronics. The charging electronics are preferably designed to charge an energy store of the electric drive system with electrical energy from an external charging device, such as a charging station. More preferably, the charging electronics are designed to charge the energy store with electrical energy recuperated by the electric motor. In some operating states of the electric drive system, such as a parking mode or driving mode, the charging electronics require little or no cooling. In other operating states, such as when charging the energy store, the charging electronics generate more heat and therefore have a greater need for cooling. This has the advantage that needs-based cooling of the charging electronics is improved with simple means and in a cost-effective manner.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Kühlfluid als Ferrofluid ausgebildet ist, wobei die Kühlfluidpumpe eine derart am Elektromotor angeordnete Kühlfluidpumpleitung aufweist, dass das Kühlfluid beim Betrieb des Elektromotors durch das Magnetfeld des Elektromotos förderbar ist. Die Kühlfluidpumpleitung ist vorzugsweise am Stator des Elektromotors angeordnet oder in einem Motorgehäuse des Elektromotors integriert. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders kompakte Kühlfluidpumpe bereitgestellt ist. Zudem ist auf diese Weise gewährleistet, dass im Betrieb des Elektromotors stets ein Kühlmittelstrom fließt.It is preferred according to the invention that the cooling fluid is designed as a ferrofluid, the cooling fluid pump having a cooling fluid pump line arranged on the electric motor in such a way that the cooling fluid can be pumped through the magnetic field of the electric motor during operation of the electric motor. The cooling fluid pump line is preferably arranged on the stator of the electric motor or is integrated in a motor housing of the electric motor. This has the advantage that with simple means and in a cost-effective manner, a particularly compact Cooling fluid pump is provided. In addition, it is ensured in this way that a flow of coolant always flows during operation of the electric motor.
Weiter bevorzugt ist die Kühlfluidpumpe ausgebildet und eingerichtet, eine Förderrichtung des Kühlfluids zu ändern. Auf diese Weise ist eine Kühlreihenfolge, in welcher die Komponenten des elektrischen Antriebssystems kühlbar sind, umkehrbar. Vorzugsweise weist die Kühlfluidpumpe hierfür einen Pumpenmotor mit variabler Drehrichtung auf. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine bedarfsgerechte Kühlung der Komponenten des elektrischen Antriebssystems verbessert ist.More preferably, the cooling fluid pump is designed and set up to change a conveying direction of the cooling fluid. In this way, a cooling sequence in which the components of the electric drive system can be cooled can be reversed. For this purpose, the cooling fluid pump preferably has a pump motor with a variable direction of rotation. This has the advantage that needs-based cooling of the components of the electric drive system is improved with simple means and in a cost-effective manner.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das elektrische Antriebssystem ein drittes elektronisches Modul auf, wobei die Hauptkühlfluidleitung zur Kühlung des zweiten elektronischen Moduls zum zweiten elektronischen Modul und zur Kühlung des dritten elektronischen Moduls vom zweiten elektronischen Modul zum dritten elektronischen Modul geführt ist. Hierunter wird beispielsweise ein Führen in ein Gehäuse, einen Gehäuseabschnitt, einen Kühlmantel oder dergleichen der elektronischen Module verstanden. In dieser bevorzugten Konfiguration sind das zweite elektronische Modul, das dritte elektronische Modul und der Elektromotor im Rahmen des Kühlsystems in einer Reihe angeordnet, sodass bei einer Strömungsrichtung das Kühlfluid der Hauptkühlfluidleitung zuerst das zweite elektronische Modul, anschließend das dritte elektronische Modul und schließlich den Elektromotor kühlt. Dies hat den Vorteil, dass das elektrische Antriebssystem mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise einen besonders kompakten Aufbau sowie eine leichte Montierbarkeit aufweist.In a particularly preferred embodiment of the invention, the electric drive system has a third electronic module, the main cooling fluid line for cooling the second electronic module being routed to the second electronic module and for cooling the third electronic module being routed from the second electronic module to the third electronic module. This means, for example, guiding the electronic modules into a housing, a housing section, a cooling jacket or the like. In this preferred configuration, the second electronic module, the third electronic module and the electric motor are arranged in a row as part of the cooling system, so that in one flow direction the cooling fluid of the main cooling fluid line first cools the second electronic module, then the third electronic module and finally the electric motor . This has the advantage that the electric drive system has a particularly compact structure and is easy to assemble using simple means and in a cost-effective manner.
Vorzugsweise weist das elektrische Antriebssystem ein drittes elektronisches Modul auf, wobei das Kühlsystem zum Durchleiten eines zweiten Teilfluidstroms des Kühlfluids zur Kühlung des zweiten elektronischen Moduls eine zweite Bypassleitung aufweist, wobei die zweite Bypassleitung über ein steuerbares zweites Ventil mit der Hauptkühlfluidleitung derart fluidkommunizierend gekoppelt ist, dass mittels des zweiten Ventils eine Größe des von der Hauptkühlfluidleitung in die zweite Bypassleitung geleiteten zweiten Teilfluidstroms steuerbar ist. Weiter bevorzugt weist das Kühlsystem zum Durchleiten eines dritten Teilfluidstroms des Kühlfluids zur Kühlung des dritten elektronischen Moduls eine dritte Bypassleitung auf, wobei die dritte Bypassleitung über ein steuerbares drittes Ventil mit der Hauptkühlfluidleitung derart fluidkommunizierend gekoppelt ist, dass mittels des dritten Ventils eine Größe des von der Hauptkühlfluidleitung in die dritte Bypassleitung geleiteten dritten Teilfluidstroms steuerbar ist. Die Steuerungsvorrichtung ist ausgebildet und eingerichtet, das zweite Ventil und das dritte Ventil zu steuern. Das zweite Ventil und/oder dritte Ventil ist vorzugsweise zwischen einer Öffnungsstellung, in welcher der jeweilige Teilfluidstrom maximiert ist, und einer Schließstellung, in welcher der jeweilige Teilfluidstrom unterbrochen ist, verstellbar. Demnach ist das zweite Ventil bzw. dritte Ventil vorzugsweise ausgebildet, in der Öffnungsstellung die jeweilige Bypassleitung derart freizugeben, dass der jeweilige Teilfluidstrom bei konstanter Pumpleistung der Kühlfluidpumpe maximiert ist und in der Schließstellung die jeweilige Bypassleitung zu verschließen. Vorzugsweise weist das zweite Ventil und/oder dritte Ventil mehrere Teilöffnungsstellungen auf, sodass eine Größe des jeweiligen Teilfluidstroms über das jeweilige Ventil einstellbar ist. Die Teilöffnungsstellungen sind vorzugsweise zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung angeordnet. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet und eingerichtet, das zweite Ventil und/oder das dritte Ventil in Abhängigkeit eines Betriebszustands des elektrischen Antriebssystems zu steuern. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, einen Kühlungsbedarf des zweiten elektronischen Moduls und/oder des dritten elektronischen Moduls auf Basis des Betriebszustands des elektrischen Antriebssystems zu ermitteln und durch Betätigen des zweiten Ventils bzw. des dritten Ventils die Kühlung des zweiten elektronischen Moduls bzw. des dritten elektronischen Moduls bedarfsgerecht zu steuern, sodass zumindest ein Überhitzen des jeweiligen elektronischen Moduls und/oder ein unnötiges bzw. übermäßiges Kühlen des jeweiligen elektronischen Moduls vermieden und/oder ein verbesserter Wirkungsgrad des jeweiligen elektronischen Moduls bereitgestellt ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine bedarfsgerechte Kühlung der elektronischen Module verbessert ist.Preferably, the electric drive system has a third electronic module, wherein the cooling system has a second bypass line for conducting a second partial fluid flow of the cooling fluid to cool the second electronic module, wherein the second bypass line is coupled to the main cooling fluid line via a controllable second valve in such a fluid-communicating manner that a size of the second partial fluid flow conducted from the main cooling fluid line into the second bypass line can be controlled by means of the second valve. More preferably, the cooling system has a third bypass line for conducting a third partial fluid flow of the cooling fluid to cool the third electronic module, wherein the third bypass line is coupled in fluid communication via a controllable third valve to the main cooling fluid line such that the third valve is used to Main cooling fluid line directed into the third bypass line third partial fluid stream is controllable. The control device is designed and set up to control the second valve and the third valve. The second valve and/or third valve can preferably be adjusted between an open position, in which the respective partial fluid flow is maximized, and a closed position, in which the respective partial fluid flow is interrupted. Accordingly, the second valve or third valve is preferably designed to release the respective bypass line in the open position in such a way that the respective partial fluid flow is maximized at a constant pump capacity of the cooling fluid pump and to close the respective bypass line in the closed position. The second valve and/or third valve preferably has a plurality of partial opening positions, so that the size of the respective partial fluid flow can be adjusted via the respective valve. The partially open positions are preferably arranged between the open position and the closed position. The control device is preferably designed and set up to control the second valve and/or the third valve depending on an operating state of the electric drive system. The control device is preferably designed to determine a cooling requirement for the second electronic module and/or the third electronic module based on the operating state of the electric drive system and to cool the second electronic module or the third electronic module by actuating the second valve or the third valve To control the module as required, so that at least overheating of the respective electronic module and/or unnecessary or excessive cooling of the respective electronic module is avoided and/or improved efficiency of the respective electronic module is provided. This has the advantage that needs-based cooling of the electronic modules is improved with simple means and in a cost-effective manner.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Kühlsystem zum Durchleiten eines vierten Teilfluidstroms des Kühlfluids zur Kühlung des Elektromotors eine vierte Bypassleitung auf, wobei die vierte Bypassleitung über ein steuerbares viertes Ventil mit der Hauptkühlfluidleitung derart fluidkommunizierend gekoppelt ist, dass mittels des vierten Ventils eine Größe des von der Hauptkühlfluidleitung in die vierte Bypassleitung geleiteten vierten Teilfluidstroms steuerbar ist, und wobei die Steuerungsvorrichtung ausgebildet und eingerichtet ist, das vierte Ventil zu steuern. Das vierte Ventil ist vorzugsweise zwischen einer Öffnungsstellung, in welcher der vierte Teilfluidstrom maximiert ist, und einer Schließstellung, in welcher der vierte Teilfluidstrom unterbrochen ist, verstellbar. Demnach ist das vierte Ventil vorzugsweise ausgebildet, in der Öffnungsstellung die vierte Bypassleitung derart freizugeben, dass der vierte Teilfluidstrom bei konstanter Pumpleistung der Kühlfluidpumpe maximiert ist und in der Schließstellung die vierte Bypassleitung zu verschließen. Vorzugsweise weist das vierte Ventil mehrere Teilöffnungsstellungen auf, sodass eine Größe des vierten Teilfluidstroms über das vierte Ventil einstellbar ist. Die Teilöffnungsstellungen sind vorzugsweise zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung angeordnet. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet und eingerichtet, das vierte Ventil in Abhängigkeit eines Betriebszustands des elektrischen Antriebssystems zu steuern. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, einen Kühlungsbedarf des Elektromotors auf Basis des Betriebszustands des elektrischen Antriebssystems zu ermitteln und durch Betätigen des vierten Ventils die Kühlung des Elektromotors bedarfsgerecht zu steuern, sodass zumindest ein Überhitzen des Elektromotors und/oder ein unnötiges bzw. übermäßiges Kühlen des Elektromotors vermieden und/oder ein verbesserter Wirkungsgrad des Elektromotors bereitgestellt ist. Für eine Kühlung eines etwaigen Getriebes kann erfindungsgemäß die vierte Bypassleitung vorgesehen sein. Alternativ kann erfindungsgemäß hierfür eine fünfte Bypassleitung mit einem fünften Ventil vorgesehen sein, welche vorzugsweise analog zur vierten Bypassleitung und dem vierten Ventil ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine bedarfsgerechte Kühlung des Elektromotors verbessert ist.According to a preferred embodiment of the invention, the cooling system has a fourth bypass line for conducting a fourth partial fluid flow of the cooling fluid to cool the electric motor, wherein the fourth bypass line is fluidly coupled to the main cooling fluid line via a controllable fourth valve in such a way that a size of the the fourth partial fluid flow directed from the main cooling fluid line into the fourth bypass line can be controlled, and wherein the control device is designed and set up to control the fourth valve. The fourth valve is preferably adjustable between an open position, in which the fourth partial fluid flow is maximized, and a closed position, in which the fourth partial fluid flow is interrupted. Accordingly, the fourth valve is preferably designed to release the fourth bypass line in the open position in such a way that the fourth partial fluid flow is maximized with a constant pump capacity of the cooling fluid pump and to close the fourth bypass line in the closed position. The fourth valve preferably has a plurality of partial opening positions, so that the size of the fourth partial fluid flow can be adjusted via the fourth valve. The partially open positions are preferably arranged between the open position and the closed position. The control device is preferably designed and set up to control the fourth valve depending on an operating state of the electric drive system. The control device is preferably designed to determine a cooling requirement for the electric motor on the basis of the operating state of the electric drive system and to control the cooling of the electric motor as required by actuating the fourth valve, so that at least overheating of the electric motor and/or unnecessary or excessive cooling of the electric motor is prevented avoided and / or an improved efficiency of the electric motor is provided. According to the invention, the fourth bypass line can be provided for cooling any transmission. Alternatively, according to the invention, a fifth bypass line with a fifth valve can be provided for this purpose, which are preferably designed analogously to the fourth bypass line and the fourth valve. This has the advantage that needs-based cooling of the electric motor is improved with simple means and in a cost-effective manner.
Besonders bevorzugt sind die elektronischen Module, der Elektromotor und das Getriebe innerhalb eines gemeinsamen Antriebssystemgehäuses angeordnet. Vorzugsweise ist die Hauptkühlfluidleitung zumindest teilweise am Antriebssystemgehäuse angeordnet oder in einer Wandung des Antriebssystemgehäuses ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise das elektrische Antriebssystem als kompakte Baugruppe vormontierbar und in einer Endmontage leicht in einem Kraftfahrzeug integrierbar ist.The electronic modules, the electric motor and the transmission are particularly preferably arranged within a common drive system housing. The main cooling fluid line is preferably arranged at least partially on the drive system housing or is formed in a wall of the drive system housing. This has the advantage that the electric drive system can be preassembled as a compact assembly using simple means and in a cost-effective manner and can be easily integrated in a motor vehicle in final assembly.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem gelöst. Erfindungsgemäß ist das elektrische Antriebssystem als erfindungsgemäßes elektrisches Antriebssystem ausgebildet. Demnach weist das elektrische Antriebssystem mehrere elektronische Module, einen Elektromotor und ein Kühlsystem zum Kühlen der elektronischen Module sowie des Elektromotors auf. Die elektronischen Module weisen ein erstes elektronisches Modul und ein zweites elektronisches Modul auf. Das Kühlsystem weist eine Hauptkühlfluidleitung zum Durchleiten eines Fluidstroms eines Kühlfluids und eine Kühlfluidpumpe zum Fördern des Kühlfluids auf. Das Kühlsystem weist zum Durchleiten eines ersten Teilfluidstroms des Kühlfluids zur Kühlung des ersten elektronischen Moduls eine erste Bypassleitung auf, wobei die erste Bypassleitung über ein steuerbares erstes Ventil mit der Hauptkühlfluidleitung derart fluidkommunizierend gekoppelt ist, dass mittels des ersten Ventils eine Größe des von der Hauptkühlfluidleitung in die erste Bypassleitung geleiteten ersten Teilfluidstroms steuerbar ist. Zudem weist das elektrische Antriebssystem eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern des ersten Ventils auf.According to a second aspect of the invention, the object is achieved by a motor vehicle with an electric drive system. According to the invention, the electric drive system is designed as an electric drive system according to the invention. Accordingly, the electric drive system has a number of electronic modules, an electric motor and a cooling system for cooling the electronic modules and the electric motor. The electronic modules have a first electronic module and a second electronic module. The cooling system has a main cooling fluid line for conducting a fluid flow of a cooling fluid and a cooling fluid pump for conveying the cooling fluid. The cooling system has a first bypass line for conducting a first partial fluid stream of the cooling fluid to cool the first electronic module, the first bypass line being coupled in fluid communication via a controllable first valve to the main cooling fluid line in such a way that the first valve is used to determine a size of the flow from the main cooling fluid line to the first partial fluid flow conducted through the first bypass line can be controlled. In addition, the electric drive system has a control device for controlling the first valve.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem elektrischen Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine bedarfsgerechte Kühlung der Komponenten des elektrischen Antriebssystems, wie beispielsweise des Elektromotors, eines Getriebes oder der elektronischen Komponenten, verbesserbar ist. Durch das erste Ventil ist eine gezielte Kühlung des ersten elektronischen Moduls über die erste Bypassleitung verbesserbar. Durch ein Vergrößern des ersten Teilfluidstroms ist eine stärkere Kühlung des ersten elektronischen Moduls erzielbar. Durch ein Reduzieren des ersten Teilfluidstroms ist eine Kühlleistung zum Kühlen der weiteren Komponenten des elektrischen Antriebssystems, wie beispielsweise des Elektromotors sowie der weiteren elektronischen Module, vergrößerbar. Überdies ist das elektrische Antriebssystem durch einen gemeinsamen Kühlfluidkreislauf besonders kompakt realisierbar.All the advantages that have already been described for an electric drive system according to the first aspect of the invention result from the motor vehicle according to the invention. Accordingly, the motor vehicle according to the invention has the advantage over conventional motor vehicles that needs-based cooling of the components of the electric drive system, such as the electric motor, a transmission or the electronic components, can be improved with simple means and in a cost-effective manner. Targeted cooling of the first electronic module via the first bypass line can be improved by the first valve. Greater cooling of the first electronic module can be achieved by increasing the first partial fluid flow. By reducing the first partial fluid flow, a cooling capacity for cooling the additional components of the electric drive system, such as the electric motor and the additional electronic modules, can be increased. In addition, the electric drive system can be implemented in a particularly compact manner thanks to a common cooling fluid circuit.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystems für ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Fördern des Kühlfluids durch die Hauptkühlfluidleitung mittels der Kühlfluidpumpe zum Kühlen der elektronischen Module sowie des Elektromotors,
- - Erfassen eines Betriebszustands des elektrischen Antriebssystems mittels der Steuerungsvorrichtung,
- - Ermitteln eines ersten Kühlbedarfs des ersten elektronischen Moduls mittels der Steuerungsvorrichtung, und
- - Gezieltes Betätigen des ersten Ventils mittels der Steuerungsvorrichtung zum Abzweigen des ersten Fluidstroms in die erste Bypassleitung in Abhängigkeit des ermittelten ersten Kühlbedarfs.
- - Conveying the cooling fluid through the main cooling fluid line by means of the cooling fluid pump for cooling the electronic modules and the electric motor,
- - detecting an operating state of the electric drive system by means of the control device,
- - determining a first cooling requirement of the first electronic module by means of the control device, and
- - Targeted actuation of the first valve by means of the control device for branching off the first fluid flow into the first bypass line as a function of the determined first cooling requirement.
Vorzugsweise wird im Rahmen des Verfahrens ein zweiter Kühlbedarf des zweiten elektronischen Moduls und/oder ein dritter Kühlbedarf eines dritten elektronischen Moduls und/oder ein vierter Kühlbedarf des Elektromotors mittels der Steuerungsvorrichtung ermittelt. Das gezielte Betätigen des ersten Ventils erfolgt vorzugsweise auch in Abhängigkeit des ermittelten zweiten Kühlbedarfs und/oder des ermittelten dritten Kühlbedarfs und/oder des ermittelten vierten Kühlbedarfs. Bei einem etwaigen Vorhandensein eines zweiten Ventils und/oder eines dritten Ventils und/oder eines vierten Ventils erfolgt das Betätigen des jeweiligen Ventils vorzugsweise unter Berücksichtigung des jeweiligen Kühlbedarfs und weiter bevorzugt zusätzlich unter Berücksichtigung eines oder mehrerer der jeweils anderen Kühlbedarfe. Somit ist sicherstellbar, dass bei einem besonders hohen Kühlbedarf einer Komponente des elektronischen Antriebssystems ausreichend Kühlleistung bereitgestellt ist und nicht durch die anderen Komponenten verbraucht wird. Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung ausgebildet und eingerichtet, eine vorgegebene Priorisierung der Kühlbedarfe bei der Steuerung der Ventile zu berücksichtigen.Preferably, as part of the method, a second cooling requirement of the second electron ic module and / or a third cooling requirement of a third electronic module and / or a fourth cooling requirement of the electric motor determined by the control device. The targeted actuation of the first valve preferably also takes place as a function of the ascertained second cooling requirement and/or the ascertained third cooling requirement and/or the ascertained fourth cooling requirement. If a second valve and/or a third valve and/or a fourth valve is present, the respective valve is actuated preferably taking into account the respective cooling requirement and more preferably additionally taking into account one or more of the other cooling requirements. It can thus be ensured that when a component of the electronic drive system has a particularly high cooling requirement, sufficient cooling capacity is provided and is not consumed by the other components. The control device is preferably designed and set up to take into account a predetermined prioritization of the cooling requirements when controlling the valves.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem elektrischen Antriebssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zu einem Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine bedarfsgerechte Kühlung der Komponenten des elektrischen Antriebssystems, wie beispielsweise des Elektromotors, eines Getriebes oder der elektronischen Komponenten, verbessert ist. Durch das gezielte Betätigen des ersten Ventils ist eine gezielte Kühlung des ersten elektronischen Moduls über die erste Bypassleitung verbessert. Durch ein Vergrößern des ersten Teilfluidstroms ist eine stärkere Kühlung des ersten elektronischen Moduls erzielbar. Durch ein Reduzieren des ersten Teilfluidstroms ist eine Kühlleistung zum Kühlen der weiteren Komponenten des elektrischen Antriebssystems, wie beispielsweise des Elektromotors sowie der weiteren elektronischen Module, vergrößerbar.All the advantages that have already been described for an electric drive system according to the first aspect of the invention and for a motor vehicle according to the second aspect of the invention result from the method according to the invention. Accordingly, the method according to the invention has the advantage over conventional methods that needs-based cooling of the components of the electric drive system, such as the electric motor, a transmission or the electronic components, is improved with simple means and in a cost-effective manner. Targeted actuation of the first valve improves targeted cooling of the first electronic module via the first bypass line. Greater cooling of the first electronic module can be achieved by increasing the first partial fluid flow. By reducing the first partial fluid flow, a cooling capacity for cooling the additional components of the electric drive system, such as the electric motor and the additional electronic modules, can be increased.
Ein erfindungsgemäßes elektrisches Antriebssystem, ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
-
1 in einer Prinzipskizze ein elektrisches Antriebssystem gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform, -
2 in einer Prinzipskizze ein elektrisches Antriebssystem gemäß einer bevorzugten zweiten Ausführungsform, -
3 in einer Prinzipskizze ein elektrisches Antriebssystem gemäß einer bevorzugten dritten Ausführungsform, -
4 in einer Prinzipskizze ein elektrisches Antriebssystem gemäß einer bevorzugten vierten Ausführungsform, -
5 in einer Prinzipskizze ein elektrisches Antriebssystem gemäß einer bevorzugten fünften Ausführungsform, -
6 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und -
7 in einem Ablaufplan eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 in a schematic diagram, an electric drive system according to a preferred first embodiment, -
2 in a schematic diagram, an electric drive system according to a preferred second embodiment, -
3 in a schematic diagram, an electric drive system according to a preferred third embodiment, -
4 in a schematic diagram, an electric drive system according to a preferred fourth embodiment, -
5 in a schematic diagram, an electric drive system according to a preferred fifth embodiment, -
6 in a side view a preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention, and -
7 in a flowchart a preferred embodiment of a method according to the invention.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den
In
Das elektrische Antriebssystem 1 weist ein Kühlsystem 5 zum Kühlen der elektronischen Module 3 und des Elektromotors 4 auf. Das Kühlsystem 5 ist vorzugsweise auch zum Kühlen eines optionalen, nicht dargestellten Getriebes des elektrischen Antriebssystems 1 ausgebildet. Das Kühlsystem 5 weist eine Hauptkühlfluidleitung 6 auf, die mit einer Kühlfluidpumpe 7 zum Fördern eines Kühlfluids, einem Kühlbereich des zweiten elektronisches Moduls 3b, einem Kühlbereich des dritten elektronisches Moduls 3c, einem Kühlbereich des Elektromotors 4 und restlichen Komponenten 13 des Kühlsystems 5, wie beispielsweise einem Kältemittel-Kühlmittel Wärmetauscher, einem Kühlmittelreservoir oder dergleichen, einen geschlossenen Kühlfluidkreislauf bildet. An der Hauptkühlfluidleitung 6 ist ein erstes Ventil 8a zum Dosieren eines ersten Teilfluidstroms des Kühlfluids von der Hauptkühlfluidleitung 6 in eine erste Bypassleitung 6a angeordnet. Die erste Bypassleitung 6a ist zum Kühlen des ersten elektronischen Moduls 3a zum ersten elektronischen Modul 3a geführt.The
Das elektrische Antriebssystem 1 weist eine Steuerungsvorrichtung 9 zum Steuern des ersten Ventils 8a auf. Ferner weist das elektrische Antriebssystem 1 einen am ersten elektronischen Modul 3a angeordneten ersten Temperatursensor 12a zum Messen einer ersten Temperatur des ersten elektronischen Moduls 3a, einen am zweiten elektronischen Modul 3b angeordneten zweiten Temperatursensor 12b zum Messen einer zweiten Temperatur des zweiten elektronischen Moduls 3b, einen am dritten elektronischen Modul 3c angeordneten dritten Temperatursensor 12c zum Messen einer dritten Temperatur des dritten elektronischen Moduls 3c und einen am Elektromotor 4 angeordneten vierten Temperatursensor 12d zum Messen einer vierten Temperatur des Elektromotors 4 auf. Der erste Temperatursensor 12a, der zweite Temperatursensor 12b, der dritte Temperatursensor 12c und der vierte Temperatursensor 12d sind datenkommunizierend mit der Steuerungsvorrichtung 9 gekoppelt. Somit ist die Steuerungsvorrichtung 9 in der Lage, das erste Ventil 8a bedarfsgerecht zu steuern. Ferner weist das elektrische Antriebssystem 1 ein Antriebssystemgehäuse 11 auf, in welchem die Komponenten des elektrischen Antriebssystems 1, insbesondere die elektronischen Module 3, der Elektromotor 4, das Kühlsystem 5 und die Steuerungsvorrichtung 9, angeordnet sind.The
In
In
In
In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 9 ein erster Kühlbedarf des ersten elektronischen Moduls 3a in Abhängigkeit des erfassten Betriebszustands, insbesondere der ersten Temperatur sowie einer zu erwartenden Wärmeentwicklung des ersten elektronischen Moduls 3a im aktuellen oder zukünftig zu erwartenden Betriebsmodus, ermittelt. In einem vierten Verfahrensschritt 400 wird das erste Ventil 8a mittels der Steuerungsvorrichtung 9 zum Abzweigen des ersten Fluidstroms von der Hauptfluidleitung 6 in die erste Bypassleitung 6a in Abhängigkeit des ermittelten ersten Kühlbedarfs gezielt betätigt. Die Betätigung des ersten Ventils 8a erfolgt vorzugsweise im Rahmen einer Regelung, sodass die einzelnen Verfahrensschritte vorzugsweise wiederholt durchgeführt werden.In a
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- elektrisches Antriebssystemelectric drive system
- 22
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 33
- elektronisches Modulelectronic module
- 3a3a
- erstes elektronisches Modulfirst electronic module
- 3b3b
- zweites elektronisches Modulsecond electronic module
- 3c3c
- drittes elektronisches Modulthird electronic module
- 3d3d
- viertes elektronisches Modulfourth electronic module
- 44
- Elektromotorelectric motor
- 55
- Kühlsystemcooling system
- 66
- Hauptkühlfluidleitungmain cooling fluid line
- 6a6a
- erste Bypassleitungfirst bypass line
- 6b6b
- zweite Bypassleitungsecond bypass line
- 6c6c
- dritte Bypassleitungthird bypass line
- 6d6d
- vierte Bypassleitungfourth bypass line
- 77
- Kühlfluidpumpecooling fluid pump
- 8a8a
- erstes Ventilfirst valve
- 8b8b
- zweites Ventilsecond valve
- 8c8c
- drittes Ventilthird valve
- 8d8d
- viertes Ventilfourth valve
- 99
- Steuerungsvorrichtungcontrol device
- 1010
- Kühlfluidpumpleitungcooling fluid pump line
- 1111
- Antriebssystemgehäusedrive system housing
- 12a12a
- erster Temperatursensorfirst temperature sensor
- 12b12b
- zweiter Temperatursensorsecond temperature sensor
- 12c12c
- dritter Temperatursensorthird temperature sensor
- 12d12d
- vierter Temperatursensorfourth temperature sensor
- 1313
- restliche Komponentenremaining components
- 1414
- Hochvoltbatteriehigh-voltage battery
- 100100
- erster Verfahrensschrittfirst step in the process
- 200200
- zweiter Verfahrensschrittsecond process step
- 300300
- dritter Verfahrensschrittthird step
- 400400
- vierter Verfahrensschrittfourth step
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- CN 207518441 U [0004]CN 207518441 U [0004]
- CN 109050226 B [0004]CN 109050226B [0004]
- DE 102013226804 B4 [0004]DE 102013226804 B4 [0004]
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Citations (3)
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-
2021
- 2021-09-23 DE DE102021210628.5A patent/DE102021210628A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013226804B4 (en) | 2013-12-20 | 2015-07-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Drive arrangement with integrated lubrication |
CN207518441U (en) | 2017-10-16 | 2018-06-19 | 浙江零跑科技有限公司 | A kind of integrated electric motor control system |
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