DE19741536A1

DE19741536A1 - Verfahren zur Schmierung eines Betriebes für einen durch einen Elektromotor angetriebenes Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19741536A1
Application number: DE19741536A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Buelow
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1997-09-20
Publication date: 1998-04-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Schmierung eines Getriebes für ein durch einen Elektromotor angetriebenes Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe ein Schmiermittel enthält.

Vorrichtungen zur Steigerung des Wirkungsgrades von Getrieben sind z. B. aus den deutschen Patentanmeldungen DE 31 20 394 und DE 41 26 161 bekannt. In beiden oben genannten Schriften wird eine Wirkungsgradsteigerung durch die Beeinflussung des Ölstandes im Getriebe erreicht. Eine Verbesserung der Schmiereigenschaften des Öles selbst wird in beiden Vorschlägen nicht erwähnt.

Spezielle Getriebe für Elektrofahrzeuge haben meist nur einen oder zwei Gänge, sind leicht gebaut und haben selbst gegenüber Handschaltgetrieben einen aufgrund der geringeren Gangpaarzahl besseren Wirkungsgrad. Damit verbunden steht eine erheblich geringere Wärmemenge zur Eigenaufheizung des Schmiermittels im Betrieb zur Verfügung. Hinzu kommt, daß Elektrofahrzeuge durch die Batterie nur eine stark begrenzte Energiemenge an Bord mitführen, und darüber die Reichweite und auch die Eigenaufheizung stark eingeschränkt sind.

Weiterhin ist die Betriebstemperatur des Elektromotors und damit auch die Wärmeübertragung auf andere Antriebskomponenten, wie z. B. das Getriebe im Vergleich zum Verbrennungsmotor deutlich geringer.

Wenn im Getriebebau serienübliche Mineral oder synthetische Öle, wie z. B. ATF-Öle (Automatic Transmissiob Fluid) oder Öle nach SAE-Norm-Viskositätsklassen (z. B. SAE 75W, SAE 80W, Society of Automotive Engineers) zur Schmierung des Getriebes verwendet werden, steigt die Schmiermitteltemperatur aus den oben genannten Gründen im Betrieb nahezu nie über 80°C. Die maximal zulässige Betriebstemperatur von ca. 120°C solcher Öle wird nahezu nie erreicht.

Zur Verbesserung der Schmiereigenschaften des Schmiermittels und damit eines besseren Wirkungsgrades des Getriebes sind Schmiermitteltemperaturen zwischen 80°C und 120°C im normalen Fahrbetrieb sehr wünschenswert.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad eines Getriebes für ein mit einem Elektromotor angetriebenes Kraftfahrzeug durch Verringerung der Schmierverluste zu steigern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß geeignete Mittel zur Erhöhung der Temperatur des Schmiermittels vorgesehen sind.

Eine einfache Möglichkeit besteht darin, ein oder mehrere PTC-Heizelemente in dem Getriebe anzuordnen, mit denen das Schmiermittel bei Bedarf aufgeheizt werden kann.

Alternativ dazu oder als Ergänzung kann auch das Getriebegehäuse wärmeisoliert ausgeführt sein, wodurch die Wärmeabgabe des Getriebes an die Umgebung vermindert wird und Schmiermitteltemperatur erhöht wird.

Es wäre auch denkbar in dem Getriebe Wärmetauscherrohre oder dergleichen vorzusehen, die von einem fluidischen Wärmeträger durchströmt werden, dessen Temperatur höher als die Temperatur des Schmiermittels ist. Das Schmiermittel wird dann nach dem Prinzip eines Wärmetauschers von dem Wärmeträger aufgeheizt. Der Wärmeträger könnte dann an einem heißeren Aggregat als das Getriebe aufgeheizt werden und gleichzeitig das heißere Aggregat kühlen.

Mit der vorgeschlagenen Erfindung lassen sich somit die Reibungsverluste verringern und damit der Wirkungsgrad eines Getriebes für Elektrofahrzeuge, insbesondere in solchen Phasen, wenn der Elektromotor noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat, oder unter Niedriglastbedingungen wie z. B. Talfahrt im Gebirge, erheblich verbessern.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor und einem mittels eines PTC-Heizelements aufheizbaren Getriebe;

Fig. 2 Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor mit einem über einen fluidischen Wärmeträger aufheizbaren Getriebe;

Fig. 3 Erwärmungskurve des Schmiermittels in einem Zwei-Gang-Getriebes für Elektrofahrzeuge.

In Fig. 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 1 zu erkennen. Das Kraftfahrzeug 1 wird angetrieben von einem Elektromotor 2, der von einer Batterie 3 mit elektrischer Energie gespeist wird. Dem Elektromotor 2 ist ein Getriebe 4 nachgeschaltet, über das die Räder 7 und damit das Kraftfahrzeug 1 angetrieben werden. Natürlich können noch zusätzliche Aggregate wie Kupplung oder Differentiale in dem Kraftübertragungsweg vorgesehen werden. Diese Aggregate sind hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Das Getriebe 4 ist zumindest teilweise mit einem Schmiermittel gefüllt. Bei dem Schmiermittel handelt es sich um ein handelsübliches Serienöl für Getriebe wie z. B. ATF-Öl; SAE 75 oder SAE 80. In dem Getriebe 4 ist ein PTC-Heizelement 6 vorgesehen, mit dem das Schmiermittel aufgeheizt werden kann. Das PTC-Heizelement ist elektrisch mit der Batterie 3 verbunden und wird von dieser mit elektrischer Energie versorgt.

Alternativ oder zusätzlich kann das Gehäuse 5 des Getriebes 4 wärmeisoliert ausgeführt sein. Dadurch wird die Wärmeabgabe an die Umgebung reduziert und die Eigenaufheizung des Schmiermittels gefördert. Die Wärmeisolierung ist hier nicht näher dargestellt.

In Fig. 2 ist die Aufheizung des Schmiermittels mit einem fluidischen Wärmeträger dargestellt. Als Wärmequelle dient in diesem Fall ein Aggregat das heißer ist als das Getriebe in diesem Fall die Batterie 3. Die Wärme wird von der Batterie 3 über einen Wärmeträger mit dem Wärmetauscher 8 zu dem Getriebe 4 transportiert. Neben der Aufheizung des Schmiermittels wird dadurch gleichzeitig die Batterie 3 gekühlt. Der Wärmetauscher ist hier nur schematisch dargestellt, Bauteile wie Gebläse, Pumpe, Kondensator oder dergleichen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Das Getriebe könnte selbstverständlich direkt in das Gehäuse der Batterie 3 integriert werden, so daß die heißere Batterieflüssigkeit des Getriebes 4 umströmt und aufheizt. Eine weitere Möglichkeit das Getriebe mit dem darin befindlichen Schmiermittel aufzuheizen, würde darin bestehen den Abstand zwischen Getriebe 4 und Elektromotor 3 möglichst gering auszuführen, oder beide Aggregate in einem gemeinsamen Gehäuse anzuordnen, bzw. das Getriebe in das Gehäuse des Elektromotors zu integrieren.

In Fig. 3 ist die Steigerung des Wirkungsgrades des Getriebes mit zunehmender Schmiermitteltemperatur zu erkennen. Im Sinne eines guten Wirkungsgrades des Getriebes ist es sinnvoll die Temperatur des Schmiermittels möglichst dicht bis an die maximal zulässige Betriebstemperatur des Schmiermittels von ca. 120°C zu erhöhen.

Bezugszeichenliste

1 Kraftfahrzeug
2 Elektromotor
3 Batterie
4 Getriebe
5 Gehäuse
6 PTC-Heizelement
7 Räder
8 Wärmetauscher

Claims

1. Verfahren zur Schmierung eines Getriebes für ein durch einen Elektromotor angetriebenes Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe ein Schmiermittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Schmiermittels durch geeignete Mittel erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Schmiermittels in der Warmfahrphase des Elektromotors (3), oder wenn der Elektromotor (3) unter Niedriglastbedingungen betrieben wird, erhöht wird.

3. Vorrichtung zur Schmierung eines Getriebes für ein durch einen Elektromotor angetriebenes Kraftfahrzeug, wobei das Getriebe ein Schmiermittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Schmiermittels durch geeignete Mittel erhöhbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Schmiermittels durch zusätzliche Wärmequellen erhöhbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequellen ein oder mehrere PTG-Elemente (6) sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (4) ein Gehäuse (5) aufweist, und die Temperatur des Schmiermittels durch geeignete Wärmeisolation des Gehäuses (5) erhöhbar ist.