EP2666218A2 - System zur erzeugung und übertragung elektrischer energie hoher leistung und zur verteilung eines unter druck stehenden fluids - Google Patents

System zur erzeugung und übertragung elektrischer energie hoher leistung und zur verteilung eines unter druck stehenden fluids

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Publication number
EP2666218A2
EP2666218A2 EP12711337.1A EP12711337A EP2666218A2 EP 2666218 A2 EP2666218 A2 EP 2666218A2 EP 12711337 A EP12711337 A EP 12711337A EP 2666218 A2 EP2666218 A2 EP 2666218A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid
distributor
supply line
electrical
line system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12711337.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard SCHLÖGL
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2666218A2 publication Critical patent/EP2666218A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G15/00—Cable fittings
    • H02G15/20—Cable fittings for cables filled with or surrounded by gas or oil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle

Definitions

  • the invention relates to a system for generating and transmitting high-power electrical energy and for distributing a pressurized fluid according to the preamble of claim 1.
  • liquid cooled engines on the vehicle both an electric
  • Supply line system for transmitting the high-power electrical energy and a fluidic supply line system can be provided.
  • the invention is based on the object, a system for generating and transmitting high-power electrical energy and for distributing a pressurized fluid, which is a simple and space-saving coupling of multiple electrical drives to a supply line system for transmitting high-power electrical energy and an under Pressure fluid allows icht.
  • the task is based on the preamble of
  • Patent claim 1 solved by the characterizing features.
  • the at least one electric machine as a generator for generating and / or an energy storage unit for stel development of high-power electrical power, at least one pumping unit for conveying the fluid, a supply line system consisting of fluid lines to form at least one fluid circuit for transmission of the pump unit funded fluid and electrical conductors for transmitting the electrical energy generated by the generator and at least one liquid-cooled, electric machine as
  • electrical consumer comprises, is that the electrical conductors of the supply line system, at least substantially within the
  • Fluid lines are accommodated, that at least one distributor is provided, which is designed for distributing the fluid to the manifolds connected to the electric maschines and for connecting the electrical machines to the electrical conductors of the supply line system and that the distributor means for controlling the volume flow of the fluid having.
  • the distributor is for branching off a part of the fluid conveyed in the supply line system
  • Consumer or a generator can be integrated, which controlled load-dependent flow through the means for controlling the volume flow of a fluid.
  • the distributor is preferably designed to distribute electrical energy from at least one first electrical contact to at least two further electrical contacts.
  • the manifold is a manifold assembly consisting of a plurality of interconnected manifold modules.
  • Distribution modules are in this case designed such that by each other
  • Distribution modules contained fluid channels or electrical conductors takes place. This can be a space-saving arrangement of multiple distribution modules to a
  • Partial supply line system branching sub-supply line system is formed.
  • Partial supply line system a sub-distribution is achieved, in each case an electrical load can be integrated into the branching sub-supply line systems.
  • the further distributor has means for controlling the volume flow of the fluid, which are designed to control the volume flow in the sub-supply line system.
  • the arranged in the sub-supply line system electrical loads are flowed through with a defined volume flow and thus cooled depending on the load.
  • the sub-supply line system and the sub-supply line system is at least partially formed of fluid lines comprising at least one fluid channel for transmitting a pressurized fluid and at least one electrical conductor for transmitting high-power electrical energy, the electrical conductor within the fluid channel
  • the fluid channel of the sub-supply line system preferably has a smaller fluid channel cross-section than the fluid channel of the partial supply line system. It can thereby be achieved that in a partial supply line system a plurality of distributors, preferably in series in each case to the branch of a
  • Sub-supply line systems is present.
  • the fluid channels of the distributor form, at least in sections, a supply fluid channel or a return fluid channel.
  • the volume flow can be minimized or completely suppressed in the flow with no or only low cooling demand of the connected electrical load and thus optimizing the flow losses in the fluid network and a pressure relief
  • Volume flow control formed by a throttle or a piston whose operation by an electric actuator or by a
  • Temperature expansion element takes place.
  • an electric actuator which may be formed for example by a stepper motor or a servomotor
  • the control variable in the form of a temperature reading is by a
  • the temperature measured value is subsequently converted in a drive circuit into a drive signal for an electric actuator, so that a temperature-dependent control of the throttle takes place.
  • a temperature expansion element of this temperature expansion element is thermally coupled to the guided in the return fluid passage of the distributor fluid, so that the control of the throttle takes place in dependence on the temperature in the return fluid channel.
  • the distributor preferably has a temperature expansion element
  • volume flow control means Minimum leakage on the volume flow control means, so that even when fully closed volumetric flow control means a slight U mlauf the
  • Cooling fluid and thus a response to temperature fluctuations at the
  • Temperature expansion element designed to be heated.
  • an active activation of the throttle can also take place.
  • a temperature measuring element can be provided in the electric machine, in addition to this
  • Temperature measuring element is connected, for example, with a drive circuit for heating the temperature expansion element.
  • a drive circuit for heating the temperature expansion element For example, at a strong increase in the temperature of the electrical load can by the drive circuit, a heating current for heating the
  • Heatability of the temperature expansion element is achieved a faster response to temperature increases in the electrical load.
  • the distributor or the distributor module has two separate fluid channels forming branches.
  • a fluid channel is designed as a flow and the other fluid channel of the distributor as a return.
  • the distributor or the distributor module in each fluid channel at least in sections at least one electrical conductor.
  • the distributor for transmitting electrical energy in the form of DC voltage or DC is formed, wherein, for example, the electrical conductor in a first fluid channel forms the plus pool and the electrical conductor in the second fluid channel the negative pool.
  • the distributor or the distributor module has an electrical fuse against overload or short circuit.
  • the hedge can
  • the distributor has a
  • Housing made of an electrically conductive material and the fluid lines are surrounded by an electrically conductive shielding. This ensures that the entire system is EMC-tight, so that electromagnetic radiation, the
  • the electrically conductive design of the housing or the shielding of the fluid lines allows the production of a uniform ground potential between the manifolds, the fluid lines and the other components, such as the generator and the electrical loads. This uniform ground potential allows isolation monitoring by measuring the current flow between the electrical conductors and the grounded elements.
  • FIG. 1 shows by way of example a system according to the invention in a first embodiment
  • FIGS. 1 and 2 respectively show systems 1, 1 'according to the invention for generating and transmitting high-power electrical energy and for distributing a pressurized fluid.
  • the system 1, 1 ' comprises at least one electric machine as a generator 2 for generating high-energy electrical energy, at least one pump unit 3 for conveying the fluid
  • Supply line system 4 comprising fluid lines 4.1 for forming at least one fluid circuit for transmitting the pumped by the pump unit 3 fluid and electrical conductors 4.2 for transmitting the electrical energy generated by the generator 2 and at least one liquid-cooled electric machine as an electrical consumer. 5
  • the system 1, 1 ' is characterized in that the electrical conductors 9.2, 10.2 are accommodated at least substantially within the fluid lines 9.1, 10.1. Furthermore, at least one distributor 20, 30 is provided in the system 1, 1 ', for distributing the fluid to the distributor 20, 30
  • the distributor 20, 30 has means 21, 22 for regulating the volume flow of the fluid, so that the volume flow of the fluid through the electrical machines can be varied.
  • the systems 1, 1 'according to the invention shown in FIGS. 1 and 2 each have a fluid supply section 6, which is designed to provide the pressurized fluid, which is in particular an insulating oil. It includes to form a fluid circuit a plurality of fluid lines 6.1, which are used to form a Vortial. Return are connected to the manifold 20.
  • the fluid supply section 6 further comprises a pump unit 3 for providing the pressurized fluid, a cooler 7 for removing heat from the fluid and a
  • the distributor 20 connected to the fluid supply section 6 is shown in FIG Embodiment of several distributor modules 20a, 20b formed, wherein the distributor 20 is formed by successively arranging the distributor modules 20a, 20b and connecting these distributor modules 20a, 20b with each other.
  • the distributor modules 20a, 20b have a housing 22, in particular a cuboid or block-shaped housing 22, in the interior of which at least one supply fluid channel 23 and one return fluid channel 24 are formed.
  • a free end of a fluid line 6.1 forming the flow is connected to the return fluid channel 24 of the distributor module 20a, a free end of the return line fluid line 6.1.
  • the distributor module 20a is acted upon by the fluid supply section 6 with the pressurized fluid.
  • the supply fluid channel 23 and the return fluid channel 24 or their respective openings 22 laterally provided openings are formed or positioned so that when connecting the distributor modules 20a, 20b respectively the flow channels 23 of the individual distributor modules 20a, 20b and the
  • Respective return fluid channels 24 are coupled together so that all distributor modules 20a, 20b are supplied with the pressurized fluid.
  • the flow fluid channel 23 and the return fluid channel 24 each have branches 23.1, 24.1, so that the
  • Supply fluid channel 23 and the return fluid channel 24 each have a branching flow or stuntfluidkanalabimposing 23.2, 24.2 and three openings on
  • the flow-in fluid channel section 23.2 here serves to branch off fluid into the partial supply line system 9, 9 ', which
  • Partial supply line system 9, 9 ' Partial supply line system 9, 9 '.
  • a partial supply line system 9, 9 ' is supplied with pressurized fluid from a distributor module 20a, 20b.
  • at least two electrical conductors 25, 26 are provided in the distributor modules 20a, 20b of the distributor 20, which likewise within the distributor 20 or the distributor module 20a, 20b branches are formed for distributing electrical energy and have three electrical contacts.
  • an electrical conductor 25, 26 is at least partially accommodated in the interior of the flow fluid channel 23 or the return fluid channel 24, wherein preferably each electrical contact of the electrical conductor 25 centered in an opening of the flow passage 23 and a respective electrical contact of the electrical conductor 26 centered comes to lie in an opening of the return fluid channel 24.
  • Partial supply line system 9, 9 'electrical machines such as a generator 2 for generating high-power electrical energy or an electrical load, such as an electric motor can be integrated. These electrical machines are preferably formed liquid-cooled, wherein the cooling effecting fluid is supplied through the fluid channels of the fluid lines 9.1 and discharged.
  • Partial supply line system 9, 9 'with pressurized fluid volume flow control means 21 are provided in the branching supply fluid passage section 23.2, which for controlling the volume flow of the fluid through the
  • branching supply fluid channel section 23.2 are formed.
  • Volume flow control means 21 are in this case preferably formed by a throttle or a piston, wherein by a rotation and / or displacement of the throttle or the piston, the flow rate or the volume flow of the fluid through the branching supply fluid channel section 23.2 and thus the Forward forming fluid line 9.1 of the partial supply line system 9, 9 'is influenced.
  • the control of the volume flow control means 21 in this case can be done electrically or electronically, for example by an electric actuator 1 2 in the form of a stepping motor, servomotor, etc. Furthermore, the actuation of the volume flow control means 21 purely passive, for example by the
  • volume change of a wax in a temperature expansion element 1 1 done.
  • the volume flow control means 21 cooperate with at least one temperature measuring element, which may be, for example, a temperature-dependent electrical resistance.
  • Temperature measuring element is preferably on the electric machine of the respective partial supply line system 9, 9 'directly, at the return line of the partial supply line system 9, 9' forming fluid line 9.1 or
  • volume flow control used In the case of an electric actuator 1 2 for actuating the volume flow control means 21 are by the
  • Volumetric flow control means 21 is driven depending on the applied control signal.
  • Fal le the use of a temperature expansion element 1 1 anstel le of an electric actuator 1 2, the operation of the throttle or the piston due to a change in volume of the expansion element contained in the expansion element 1 1 as a function of the temperature of the expansion material.
  • H is preferably the temperature expansion element 1 1 thermally with the branching return fluid channel section 24.2 of the distri lermoduls 20 a guided fluid whose temperature depends on the flow through the electric machine of the heating thereof, coupled.
  • the fluid lines 9.1 or the branching outflow fluid channel section 23.2 and the branching line are forming at the flow line or the return line
  • Return fluid duct section 24.2 each provided a temperature measuring element, which determine the respective temperature readings.
  • Control signal for the electric actuator 12 generated.
  • the controlled by the control signal electric actuator 12 then actuates the
  • Volume flow control means 21 such that always approximately a constant temperature difference between the fluid in the flow and in the return of the
  • Partial supply line system 9, 9 ' is achieved.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a system 1 'according to the invention.
  • this system 1' is constructed identically to the system 1 according to FIG.
  • further distributors 30 are provided downstream of the distributor 20.
  • a sub-supply line system 10, 10 ' is branched off from the partial supply line system 9' by the distributors 30.
  • the distributor 30 has an essentially similar construction to the distributor modules 20a, 20b of the distributor 20.
  • the manifold 30 has a housing 32 with fluid channels formed therein, in particular a pair of fluid channels, wherein one of the two fluid channels as Flow fluid channel 31 and the further fluid channel as the return fluid channel 34th
  • the supply fluid channel 33 and the return fluid channel 34 are branched, in particular T-branched.
  • electrical conductors 35, 36 are provided, which are also branched, in particular T-shaped branches. This can also be a part of the
  • Sub-supply line system 10, 10 ' are discharged.
  • an electrical conductor 35, 36 is at least partially accommodated in the interior of the feed fluid channel 33 and the return fluid channel 34, respectively.
  • volume flow control means 31 are also provided in the distributor 30, by means of which the partial supply line system 9' into the sub-supply line system 10, 10 'diverted volume flow of the fluid can be varied.
  • Volume flow control means 31 are preferably within one
  • branching supply fluid passage portion 33.2 of the distributor 20, 30 is arranged, which branches off from the supply fluid passage 33. In turn, they allow a variable control of the volume flow in the branching supply fluid channel section 33.2 and can, as in the first embodiment described above, formed by a throttle or a piston and electrically or electronically, for example by an electric actuator 12 or purely mechanically, for example by a temperature expansion element 11 are operated.
  • the volume flow control means 31 act with a
  • Temperature measuring element together, which measures the temperature of the electric machine or the temperature of the fluid in the formed as a return fluid channel of the sub-supply line system 10, 10 '.
  • the control of the Volume flow control means 31 again takes place as a function of the measured variable ascertained by the temperature measuring element, in particular such that the volume flow in the sub-supply line system 10, 10 'is increased with increasing temperature and the volume flow is reduced when the temperature drops.
  • improved cooling thereof is achieved by the increased volume flow of the fluid.
  • Partial supply line system 9 a plurality of manifolds 30 arranged in series, wherein the fluid channels of the fluid lines 10.1 of the sub-supply line system 10, 10' have a smaller cross-section than the fluid channels 9.1 of
  • Sublaysusönssystems 10, 10 ' has a smaller cross section than the electrical conductors 9.2 of the supply lines of the partial supply line system 9, 9' on. Because of these cross-sectional differences, multiple electrical consumers 5, in particular low-power electrical consumers 5, can be supplied with electrical energy and fluid through a plurality of in-line manifolds 30 within a partial supply line system 9, 9 ', with the fluidic supply in each sub-supply line system 10, 10' disconnected is controlled as a function of the amount of heat generated by the respective electrical load 5.
  • the overall control of the system 1, 1 ' is such that when an upper limit temperature of the electric machine or the cooling fluid in the return after this electric machine or a maximum temperature difference between flow and return first exceeds the volume flow control means 21, 31 are controlled such that a increased volume flow through the respective partial supply line system 9, 9 'or sub-supply line system 10, 10' flows and thereby results in improved cooling of the electric machine.
  • the volume flow control means 21, 31 already fully open the pump unit 3 is controlled such that there is an increase in the by
  • Volume flow control means 21 of the distributor 20 is already fully opened, first the pumping power of the pumping unit 3 is reduced, i. Prioritized is a minimum pumping power of the pump unit 3.
  • volume flow control means 21, 31 used.
  • a purely passive function is ensured by the fact that the temperature expansion element 11 has a thermal coupling with the fluid routed in the branching return fluid duct section 24.2, 34.2 and thus an adjustment of the
  • Volume flow control means 21, 31 takes place without electrical control.
  • an active control of the volume flow control means 21, 31 to the effect that, for example, in a sudden increase in heat generation in the electrical load 5 in the partial supply line system 9, 9 'or in the
  • the distribution modules 20a, 20b and / or the distributors 30 each have an electrical fuse against overload or short circuit. In the event that the current density in one
  • Partial supply line system 9, 9 'or a sub-supply line system 10, 10' exceeds a maximum value of the current density, the electrical fuse designed as a fuse causes disconnection of the electrical conductor 9.2, 10.2, so that only a partial supply line system 9, 9 'or a Sub supply line system 10, 10 'fails. The remaining
  • Partial supply line systems 9, 9 'or sub-supply line systems 10, 10' continue to be supplied with electrical energy.
  • the manifolds 20, 30 each comprise housings of an electrically conductive material. By connecting the fluid lines 4.1, 9.1, 10.1, which have an electrically conductive shield, to the manifolds 20, 30, this shield is electrically conductively connected to the housing. As a result, the electrical conductors 4.2, 9.2, 10.2 of
  • Supply line system 4 the partial supply line system 9, 9 'and the sub-supply line system 10, 10' surrounding uniform ground potential created, which extends across the manifold 20, 30 away. It is thereby achieved that the entire system 1, 1 'is EMC-tight, that is to say that electromagnetic radiation, which arises, for example, as a result of current or voltage fluctuations, is shielded by the uniform ground potential and thus can not be radiated to the outside.
  • Another advantage is the production of a uniform ground potential between the system connected
  • Insulation monitoring by measuring the current flow between the electrical conductors 4.2, 9.2, 10.2 and the elements at ground potential.

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Description

System zur Erzeugung und Übertragung elektrischer Energie hoher Leistung und zur Verteilung eines unter Druck stehenden Fluids
Die Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung und Übertragung elektrischer Energie hoher Leistung und zur Verteilung eines unter Druck stehenden Fluids gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 .
Im Bereich der Kraftfahrzeuge, Nutzfahrzeuge, Bau- und Landmaschinen erfolgt bislang die Energieübertragung höherer Leistungen über hydraulische und/oder mechanische Konzepte. Zunehmend gibt es Bestrebungen, beim Fahrantrieb sowie beim Antrieb von Nebenaggregaten Elektromotore einzusetzen, deren elektrische Energie von einem Generator bereitgestellt wird, der durch einen
Verbrennungsmotor angetrieben wird. Hierzu ist es notwendig am Fahrzeug ein elektrisches Netz vorzusehen, an das beliebige elektrische Erzeuger und Verbraucher wie beispielsweise Generator, Fahrantrieb, Nebenabtriebe oder elektrisch
angetriebene Arbeitsgeräte angekoppelt werden können.
Insbesondere bei Nutzfahrzeugen sowie Bau- und Landmaschinen ist es notwendig, dass Elektromotore mit hoher Leistung verwendet werden. Um die an den
Elektromotoren entstehende Abwärme ableiten zu können und damit die Baugröße der Elektromotoren zu minimieren, ist es bekannt, die Elektromotore
flüssigkeitsgekühlt auszubilden. Somit muss bei Verwendung von
flüssigkeitsgekühlten Motoren am Fahrzeug sowohl ein elektrisches
Versorgungsleitungssystem zur Übertragung der elektrischen Energie hoher Leistung als auch ein fluidisches Versorgungsleitungssystem vorgesehen werden.
Unter hohen elektrischen Leistungen werden im Rahmen dieser Erfindung
insbesondere Leistungen im Bereich von 50 KW - 300 KW bei einer elektrischen Stromstärke von 50 A - 400 A verstanden. Ausgehend hiervon l iegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System zur Erzeugung und Übertragung elektrischer Energie hoher Leistung und zur Verteilung eines unter Druck stehenden Fluids, welches eine einfache und raumsparende Kopplung mehrerer elektrischer Antriebe an ein Versorgungsleitungssystem zur Übertragung elektrischer Energie hoher Leistung und eines unter Druck stehenden Fluids ermögl icht. Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
Der wesentl iche Aspekt des erfindungsgemäßen Systems zur Erzeugung und
Übertragung elektrischer Energie hoher Leistung und zur Verteilung eines unter
Druck stehenden Fluids, das zumindest eine elektrische Maschine als Generator zur Erzeugung und/oder eine Energiespeichereinheit zur Bereitstel lung elektrischer Energie hoher Leistung, zumindest eine Pumpeinheit zur Förderung des Fluids, ein Versorgungsleitungssystem bestehend aus Fluidleitungen zur Bildung zumindest eines Fluidkreislaufs zur Übertragung des von der Pumpeinheit geförderten Fluids und elektrischen Leitern zur Übertragung der vom Generator erzeugten elektrischen Energie und zumindest eine flüssigkeitsgekühlte, elektrische Maschine als
elektrischer Verbraucher, umfasst, besteht darin, dass die elektrischen Leiter des Versorgungsleitungssystems zumindest im Wesentl ichen innerhalb der
Fluidleitungen aufgenommen sind, dass zumindest ein Verteiler vorgesehen ist, der zur Verteilung des Fluids auf die an den Verteiler angeschlossenen elektrischen Masch inen und zum Anschluss der elektrischen Maschinen an die elektrischen Leiter des Versorgungsleitungssystems ausgebildet ist und dass der Verteiler Mittel zur Regelung des Volumenstroms des Fluids aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verteiler zur Abzweigung eines Teils des im Versorgungsleitungssystem geförderten Fluids ein
Teilversorgungsleitungssystem ausgebildet. Dadurch werden
Teilversorgungsleitungssysteme geschaffen, in die beispielsweise elektrische
Verbraucher oder auch ein Generator integrierbar ist, welche lastabhängig gesteuert durch die Mittel zur Regelung des Volumenstroms von einem Fluid durchflössen werden.
Bevorzugt ist der Verteiler zur Verteilung elektrischer Energie von zumindest einem ersten elektrischen Kontakt auf zumindest zwei weitere elektrische Kontakte ausgebildet. Somit wird durch den Verteiler neben dem Fluid auch eine Verteilung der elektrischen Energie auf die an den Verteiler angeschlossenen elektrischen Maschinen möglich. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Verteiler eine Verteileranordnung, die aus mehreren miteinander verbundenen Verteilermodulen besteht. Die
Verteilermodule sind hierbei derart ausgebildet, dass durch aneinander
anschließende Anordnung dieser Verteilermodule eine Kopplung der in den
Verteilermodulen enthaltenen Fluidkanäle bzw. elektrischen Leiter erfolgt. Dadurch kann eine raumsparende Anordnung mehrerer Verteilermodule zu einer
Verteileranordnung realisiert werden.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in zumindest einem
Teilversorgungsleitungssystem zumindest ein weiterer Verteiler vorgesehen, der zur Abzweigung eines Teils des im Teilversorgungsleitungssystem geförderten Fluids und eines Teils der elektrischen Energie in zumindest ein vom
Teilversorgungsleitungssystem abzweigendes Subversorgungsleitungssystem ausgebildet ist. Durch die Integration eines weiteren Verteilers in das
Teilversorgungsleitungssystem wird eine Unterverteilung erreicht, wobei in die abzweigenden Subversorgungsleitungssysteme jeweils ein elektrischer Verbraucher integrierbar ist.
Bevorzugt weist der weitere Verteiler Mittel zur Regelung des Volumenstroms des Fluids auf, die zur Steuerung des Volumenstroms im Subversorgungsleitungssystem ausgebildet sind. Dadurch kann der im Subversorgungsleitungssystem angeordnete elektrische Verbraucher mit einem definierten Volumenstrom durchströmt und damit lastabhängig gekühlt werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Teilversorgungsleitungssystem und das Subversorgungsleitungssystem zumindest teilweise aus Fluidleitungen umfassend zumindest einen Fluidkanal zur Übertragung eines unter Druck stehenden Fluids und zumindest einen elektrischen Leiter zur Übertragung elektrischer Energie hoher Leistung gebildet, wobei der elektrische Leiter innerhalb des Fluidkanals
aufgenommen ist. Durch die Integration des elektrischen Leiters in den Fluidkanal wird eine Umströmung des elektrischen Leiters durch das Fluid und damit eine Kühlung des elektrischen Leiters erreicht, sodass der elektrische Leiter bei einer definierten maximalen Stromdichte einen geringeren Leiterquerschnitt aufweisen kann, da eine ständige Kühlung desselben erfolgt. Bevorzugt weist der Fluidkanal des Subversorgungsleitungssystems einen geringeren Fluidkanalquerschnitt als der Fluidkanal des Teilversorgungsleitungssystems auf. Dadurch kann erreicht werden, dass in einem Teilversorgungsleitungssystem mehrere Verteiler vorzugsweise in Reihe jeweils zur Abzweigung eines
Subversorgungsleitungssytems angeordnet werden können und ein ausreichender Volumenstrom im Teilversorgungsleitungssystem zur Versorgung sämtlicher
Subversorgungsleitungssysteme vorhanden ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bilden die Fluidkänale des Verteilers zumindest abschnittsweise einen Vorlauffluidkanal bzw. einen Rücklauffluidkanal aus. Besonders bevorzugt sind die Mittel zur Volumenstromregelung im
Vorlauffluidkanal vorgesehen. Dadurch kann der Volumenstrom bei keinem oder nur geringem Kühlbedarf des angeschlossenen elektrischen Verbrauchers bereits im Vorlauf minimiert oder gänzlich unterbunden werden und damit eine Optimierung der Durchströmungsverluste im Fluidnetz sowie eine Druckentlastung der
angeschlossenen elektrischen Maschine erreicht werden. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Mittel zur
Volumenstromregelung durch eine Drossel oder einen Kolben gebildet, deren Betätigung durch einen elektrischen Aktuator oder durch ein
Temperaturausdehnungselement erfolgt. Im Falle eines elektrischen Aktuators, der beispielsweise durch einen Schrittmotor oder einen Servomotor gebildet werden kann, wird die Regelgröße in Form eines Temperaturmesswertes durch ein
Temperaturmesselement ermittelt, das vorzugsweise im Rücklauffluidkanal oder an dem jeweil igen elektrischen Verbraucher vorgesehen ist. Der Temperaturmesswert wird anschl ießend in einer Ansteuerschaltung in ein Ansteuersignal für einen elektrischen Aktuator umgewandelt, sodass eine temperaturabhängige Ansteuerung der Drossel erfolgt. Im Fal le der Verwendung eines Temperaturausdehnungselements ist dieses Temperaturausdehnungselement thermisch mit dem im Rücklauffluidkanal des Verteilers geführten Fluid gekoppelt, sodass die Ansteuerung der Drossel in Abhängigkeit von der Temperatur im Rücklauffluidkanal erfolgt. Bevorzugt weist der Verteiler bei Verwendung eines Temperaturausdehnungselements eine
Mindestleckage am Volumenstromregelungsmittel auf, so dass auch bei vol lständig geschlossenem Volumenstromregelungsmittel ein geringfügiger U mlauf des
Kühlfluids und damit eine Reaktion auf Temperaturschwankungen an der
angeschlossenen elektrischen Maschine erfolgt. Dies ist beispielsweise bei einer sprunghaften Zunahme der Wärmeentwicklung in der jeweil igen elektrischen Masch ine von Nöten.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das
Temperaturausdehnungselement beheizbar ausgebildet. Durch diese Beheizbarkeit des Temperaturausdehnungselements kann neben der rein passiven Ansteuerung der Drossel aufgrund der Temperatur des Fluids im Rücklauffluidkanal auch eine aktive Ansteuerung der Drossel erfolgen. Somit kann beispielsweise in der elektrischen Masch ine zusätzl ich ein Temperaturmesselement vorgesehen werden, das
Temperaturmesswerte in Abhängigkeit von der Zeit erzeugt. Dieses
Temperaturmesselement ist beispielsweise mit einer Ansteuerschaltung für die Beheizung des Temperaturausdehnungselements verbunden. Beispielsweise bei einem starken Anstieg der Temperatur des elektrischen Verbrauchers kann durch die Ansteuerschaltung ein Heizstrom zur Beheizung des
Temperaturausdehnungselements bereitgestellt werden, sodass eine aktive
Ansteuerung der Drossel und damit eine Erhöhung des Volumenstroms durch den elektrischen Verbraucher zur Kühlung desselben erzeugt wird. Durch die
Beheizbarkeit des Temperaturausdehnungselements wird eine schnellere Reaktion auf Temperaturanstiege in dem elektrischen Verbraucher erreicht.
Besonders bevorzugt weist der Verteiler oder das Verteilermodul zwei voneinander getrennte, Abzweigungen ausbildende Fluidkanäle auf. Hierbei ist ein Fluidkanal als Vorlauf und der weitere Fluidkanal des Verteilers als Rücklauf ausgebildet. Dadurch kann mittels des Verteilers im Vorlauf der Fluidstrom aufgetrennt und im Rücklauf der Fluidstrom wieder zusammengeführt werden, sodass mittels eines Verteilers ein geschlossener Fluidkreislauf hergestellt werden kann.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Verteiler oder das Verteilermodul in jedem Fluidkanal zumindest abschnittsweise mindestens einen elektrischen Leiter auf. Bevorzugt ist der Verteiler zur Übertragung elektrischer Energie in Form von Gleichspannung bzw. Gleichstrom ausgebildet, wobei beispielsweise der elektrische Leiter in einem ersten Fluidkanal den Pluspool und der elektrische Leiter in dem zweiten Fluidkanal den Minuspool bildet. Damit wird die zur Bildung eines Vorlaufs bzw. Rücklaufs notwendige Trennung der Fluidkanäle gleichzeitig zur örtlichen Trennung der elektrischen Leiter verwendet, sodass sich eine hohe Raumeinsparung ergibt.
Besonders bevorzugt weist der Verteiler oder das Verteilermodul eine elektrische Sicherung gegen Überlast oder Kurzschluss auf. Die Absicherung kann
beispielsweise über eine elektrische Schmelzsicherung erfolgen. Durch die
Sicherung werden die einzelnen Verteiler getrennt voneinander gegen Überlast oder Kurzschluss abgesichert, sodass bei Auftreten eines derartigen Fehlers die übrigen Verteiler und damit die übrigen Teilversorgungsleitungssysteme bzw.
Subversorgungsleitungssysteme voll funktionsfähig bleiben.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Verteiler ein
Gehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Material auf und die Fluidleitungen sind von einer elektrisch leitfähigen Schirmung umgeben. Dadurch wird erreicht, dass das komplette System EMV-dicht ist, sodass elektromagnetische Strahlung, die
beispielsweise durch Strom- oder Spannungsschwankungen entsteht, vom Gehäuse des Verteilers bzw. von der Schirmung der Fluidleitungen abgeschirmt wird und damit nicht nach Außen abgestrahlt werden kann. Zudem ermöglicht die elektrisch leitfähige Ausbildung des Gehäuses bzw. die Schirmung der Fluidleitungen die Herstellung eines einheitlichen Massepotentials zwischen den Verteilern, den Fluidleitungen und den übrigen Komponenten, beispielsweise dem Generator und den elektrischen Verbrauchern. Dieses einheitliche Massenpotential ermöglicht eine Isolationsüberwachung, und zwar durch Messung des Stromflusses zwischen den elektrischen Leitern und den auf Massepotential liegenden Elementen.
Zudem ergeben sich Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. Es zeigen:
Fig.1 beispielhaft ein erfindungsgemäßes System in einem ersten
Ausführungsbeispiel;
Fig.2 beispielhaft ein erfindungsgemäßes System in einem zweiten
Ausführungsbeispiel. In den Figuren 1 und 2 sind jeweils erfindungsgemäße Systeme 1, 1' zur Erzeugung und Übertragung elektrischer Energie hoher Leistung und zur Verteilung eines unter Druck stehenden Fluids gezeigt. Das System 1, 1' umfasst zumindest eine elektrische Maschine als Generator 2 zur Erzeugung elektrischer Energie hoher Leistung, zumindest eine Pumpeinheit 3 zur Förderung des Fluids, ein
Versorgungsleitungssystem 4 bestehend aus Fluidleitungen 4.1 zur Bildung zumindest eines Fluidkreislaufs zur Übertragung des von der Pumpeinheit 3 geförderten Fluids und elektrischen Leitern 4.2 zur Übertragung der vom Generator 2 erzeugten elektrischen Energie sowie zumindest eine flüssigkeitsgekühlte, elektrische Maschine als elektrischer Verbraucher 5.
Erfindungsgemäß zeichnet sich das System 1, 1' dadurch aus, dass die elektrischen Leiter 9.2, 10.2 zumindest im Wesentlichen innerhalb der Fluidleitungen 9.1 , 10.1 aufgenommen sind. Ferner ist im System 1, 1' zumindest ein Verteiler 20, 30 vorgesehen, der zur Verteilung des Fluids auf die an den Verteiler 20, 30
angeschlossenen elektrischen Maschinen, die entweder elektrische Verbraucher 5 oder elektrische Generatoren 2 sein können, und zum Anschluss der elektrischen Maschinen an die elektrischen Leiter 9.2, 10.2 des Versorgungsleitungssystems 4 ausgebildet ist. Zudem weist der Verteiler 20, 30 Mittel 21, 22 zur Regelung des Volumenstroms des Fluids auf, so dass der Volumenstrom des Fluids durch die elektrischen Maschinen variierbar ist.
Die in Figur 1 und 2 gezeigten erfindungsgemäßen Systeme 1, 1' weisen jeweils einen Fluidversorgungsabschnitt 6 auf, der zur Bereitstellung des unter Druck stehenden Fluids, das insbesondere ein Isolieröl ist, ausgebildet ist. Er umfasst zur Bildung eines Fluidkreislaufs mehrere Fluidleitungen 6.1 , die zur Bildung eines Vorbzw. Rücklaufs mit dem Verteiler 20 verbunden sind. Der Fluidversorgungsabschnitt 6 weist ferner eine Pumpeinheit 3 zur Bereitstellung des unter Druck stehenden Fluids, einen Kühler 7 zum Wärmeabtransport aus dem Fluid sowie einen
Druckspeicher 8 auf, die jeweils an Fluidleitungen 6.1 angeschlossen sind. Der mit dem Fluidversorgungsabschnitt 6 verbundene Verteiler 20 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel aus mehreren Verteilermodulen 20a, 20b gebildet, wobei der Verteiler 20 durch aneinander anschließendes Anordnen der Verteilermodule 20a, 20b und Verbinden dieser Verteilermodule 20a, 20b untereinander gebildet wird. Die Verteilermodule 20a, 20b weisen ein Gehäuse 22, insbesondere ein quader- oder blockförmig ausgebildetes Gehäuse 22 auf, in dessen Inneren jeweils zumindest ein Vorlauffluidkanal 23 und ein Rücklauffluidkanal 24 ausgebildet sind. An den Vorlauffluidkanal 23 des Verteilermoduls 20a ist ein freies Ende einer den Vorlauf bildenden Fluidleitung 6.1 , an den Rücklauffluidkanal 24 des Verteilermoduls 20a ein freies Ende der den Rücklauf bildenden Fluidleitung 6.1 angeschlossen. Dadurch wird das Verteilermodul 20a durch den Fluidversorgungsabschnitt 6 mit dem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt.
Vorzugsweise ist der Vorlauffluidkanal 23 und der Rücklauffluidkanal 24 bzw. deren jeweilige am Gehäuse 22 seitlich vorgesehene Öffnungen derart ausgebildet, bzw. positioniert, dass beim aneinander Anschließen der Verteilermodule 20a, 20b jeweils die Vorlauffluidkanäle 23 der einzelnen Verteilermodule 20a, 20b und die
jeweiligen Rücklauffluidkanäle 24 miteinander gekoppelt werden, sodass sämtliche Verteilermodule 20a, 20b mit dem unter Druck stehenden Fluid versorgt sind. Zur Abzweigung zumindest eines Teils des von der Pumpeinheit 3 geförderten Fluids in ein Teilversorgungsleitungssystem 9, 9' weist der Vorlauffluidkanal 23 sowie der Rücklauffluidkanal 24 jeweils Abzweigungen 23.1 , 24.1 auf, so dass der
Vorlauffluidkanal 23 und der Rücklauffluidkanal 24 jeweils einen abzweigenden Vorlauf- bzw. Rücklauffluidkanalabschnitt 23.2, 24.2 und drei Öffnungen am
Gehäuse 22 aufweisen. Der Vorlauffluidkanalabschnitt 23.2 dient hierbei zur Abzweigung von Fluid in das Teilversorgungsleitungssystem 9, 9', der
Rücklauffluidkanalabschnitt 24.2 zur Rückführung des Fluids aus
Teilversorgungsleitungssystem 9, 9'. Somit wird jeweils von einem Verteilermodul 20a, 20b jeweils ein Teilversorgungsleitungssystem 9, 9' mit unter Druck stehendem Fluid versorgt. Des Weiteren sind in den Verteilermodulen 20a, 20b des Verteilers 20 jeweils zumindest zwei elektrische Leiter 25, 26 vorgesehen, die ebenfalls innerhalb des Verteilers 20 bzw. des Verteilermoduls 20a, 20b verzweigt zur Verteilung elektrischer Energie ausgebildet sind und drei elektrische Kontakte aufweisen. Vorzugsweise ist jeweils ein elektrischer Leiter 25, 26 zumindest abschnittsweise im Inneren des Vorlauffluidkanals 23 bzw. des Rücklauffluidkanals 24 aufgenommen, wobei vorzugsweise jeweils ein elektrischer Kontakt des elektrischen Leiters 25 zentriert in einer Öffnung des Vorlauffluidkanals 23 und jeweils ein elektrischer Kontakt des elektrischen Leiters 26 zentriert in einer Öffnung des Rücklauffluidkanals 24 zu liegen kommt. Die Versorgungsleitungen des Teilversorgungsleitungssystems 9, 9' bestehen jeweils aus einer Fluidleitung 9.1 und einem elektrischen Leiter 9.2, wobei bevorzugt die elektrischen Leiter 9.2 innerhalb des Fluidkanals der Fluidleitung 9.1 aufgenommen sind, sodass die Versorgungsleitungen durch eine kombinierte elektrische, fluidische Leitungen, insbesondere Schlauchleitungen mit einem im Inneren des Schlauchs befindlichen elektrischen Leiter 9.2 gebildet werden. In das
Teilversorgungsleitungssystem 9, 9' können elektrische Maschinen, beispielsweise ein Generator 2 zur Erzeugung elektrischer Energie hoher Leistung oder ein elektrischer Verbraucher, beispielsweise ein Elektromotor integriert werden. Diese elektrischen Maschinen sind bevorzugt flüssigkeitsgekühlt ausgebildet, wobei das die Kühlung bewirkende Fluid durch die Fluidkanäle der Fluidleitungen 9.1 zugeführt bzw. abgeführt wird.
Zur gesteuerten Versorgung der zumindest einen elektrischen Maschine im
Teilversorgungsleitungssystem 9, 9' mit unter Druck stehendem Fluid sind in dem abzweigenden Vorlauffluidkanalabschnitt 23.2 Volumenstromregelungsmittel 21 vorgesehen, die zur Steuerung des Volumenstroms des Fluids durch den
abzweigenden Vorlauffluidkanalabschnitt 23.2 ausgebildet sind. Die
Volumenstromregelungsmittel 21 werden hierbei vorzugsweise durch eine Drossel oder einen Kolben gebildet, wobei durch eine Verdrehung und/oder Verschiebung der Drossel bzw. des Kolbens die Durchflussmenge bzw. der Volumenstrom des Fluids durch den abzweigenden Vorlauffluidkanalabschnitt 23.2 und damit die den Vorlauf bildende Fluidleitung 9.1 des Teilversorgungsleitungssystems 9, 9' beeinflusst wird.
Die Steuerung der Volumenstromregelungsmittel 21 kann hierbei elektrisch bzw. elektronisch, beispielsweise durch einen elektrischen Aktuator 1 2 in Form eines Schrittmotors, Servomotors etc. erfolgen. Des Weiteren kann die Betätigung der Volumenstromregelungsmittel 21 rein passiv, beispielsweise durch die
Volumenänderung eines Dehnstoffes in einem Temperaturausdehnungselement 1 1 erfolgen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wirken die Volumenstromregelungsmittel 21 mit zumindest einem Temperaturmesselement zusammen, das beispielsweise ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand sein kann. Dieses
Temperaturmesselement ist vorzugsweise an der elektrischen Maschine des jeweil igen Teilversorgungsleitungssystems 9, 9' direkt, an der den Rücklauf des Teilversorgungsleitungssystems 9, 9' bildenden Fluidleitung 9.1 oder im
abzweigenden Rücklauffluidkanalabschnitt 24.2 des jeweil igen Verteilermoduls 20a, 20b vorgesehen. Dadurch wird durch das Temperaturmesselement die Temperatur der elektrischen Maschine direkt oder die Temperatur des Fluids nach dem
Durchfluss durch die elektrische Maschine ermittelt und als Regelgröße zur
Volumenstromregelung verwendet. Im Fal le eines elektrischen Aktuators 1 2 zur Betätigung der Volumenstromregelungsmittel 21 werden das durch das
Temperaturmesselement ermittelte Signal in einer Ansteuerschaltung in ein
Steuersignal für den elektrischen Aktuator 12 umgesetzt und die
Volumenstromregelungsmittel 21 abhängig von dem angelegten Steuersignal angesteuert. Im Fal le der Verwendung eines Temperaturausdehnungselements 1 1 anstel le eines elektrischen Aktuators 1 2 erfolgt die Betätigung der Drossel bzw. des Kolbens aufgrund einer Volumenänderung des im Temperaturausdehnungselement 1 1 enthaltenen Dehnstoffs in Abhängigkeit von der Temperatur des Dehnstoffs.
H ierzu ist vorzugsweise das Temperaturausdehnungselement 1 1 thermisch mit dem im abzweigenden Rücklauffluidkanalabschnitt 24.2 des Vertei lermoduls 20a geführten Fluids, dessen Temperatur nach dem Durchfluss durch die elektrische Maschine von deren Erwärmung abhängt, gekoppelt.
Zudem ist es insbesondere bei der Verwendung elektrischer Aktuatoren 12 möglich, diese derart anzusteuern, dass ein nahezu konstanter Temperaturunterschied zwischen dem im Vorlauf und dem im Rücklauf geführten Fluid erreicht wird. Hierzu ist an den den Vorlauf bzw. den Rücklauf bildenden Fluidleitungen 9.1 oder in dem abzweigenden Vorlauffluidkanalabschnitt 23.2 und dem abzweigenden
Rücklauffluidkanalabschnitt 24.2 jeweils ein Temperaturmesselement vorgesehen, die die jeweiligen Temperaturmesswerte ermitteln. In einer Ansteuerschaltung bzw. einer Ansteuereinheit werden durch Differenzbildung ein zur Temperaturdifferenz zwischen den jeweiligen Fluiden proportionales Messsignal und daraus ein
Steuersignal für den elektrischen Aktuator 12 erzeugt. Der durch das Steuersignal gesteuerte elektrische Aktuator 12 betätigt daraufhin die
Volumenstromregelungsmittel 21 derart, dass stets näherungsweise eine konstante Temperaturdifferenz zwischen dem Fluid im Vorlauf bzw. im Rücklauf des
Teilversorgungsleitungssystems 9, 9' erreicht wird.
In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems 1 ' gezeigt. Dieses System 1 ' ist, abgesehen vom Teilversorgungsleitungssystem 9', identisch zum System 1 gemäß Figur 1 aufgebaut. Im Teilversorgungsleitungssystem 9' sind dem Verteiler 20 nachgeschaltet weitere Verteiler 30 vorgesehen. Hierbei wird durch die Verteiler 30 jeweils ein Subversorgungsleitungssystem 10, 10' von dem Teilversorgungsleitungssystem 9' abgezweigt. Das
Subversorgungsleitungssystem 10, 10' weist wiederum kombinierte
elektrische/fluidische Versorgungsleitungen auf, wobei zumindest ein elektrischer Leiter 10.2 in einem Fluidkanal der Fluidleitung 10.1 der Versorgungsleitung aufgenommen ist. Der Verteiler 30 weist hierbei einen im Wesentlichen ähnlichen Aufbau wie die Verteilermodule 20a, 20b des Verteilers 20 auf. Insbesondere weist der Verteiler 30 ein Gehäuse 32 mit darin ausgebildeten Fluidkanälen, insbesondere einem Paar von Fluidkanälen auf, wobei einer der beiden Fluidkanäle als Vorlauffluidkanal 31 und der weitere Fluidkanal als Rücklauffluidkanal 34
ausgeformt ist. Zur Abzweigung eines Teils des im Teilversorgungsleitungssystem 9, 9' geförderten Fluids sind der Vorlauffluidkanal 33 und der Rücklauffluidkanal 34 verzweigt, insbesondere T-förmig verzweigt ausgebildet. Ebenso sind im Verteiler 30 elektrische Leiter 35, 36 vorgesehen, die ebenfalls verzweigt, insbesondere T-förmig verzweigt sind. Dadurch kann ebenfalls ein Teil der im
Teilversorgungsleitungssystem 9, 9' geförderten elektrischen Energie in das
Subversorgungsleitungssystem 10, 10' ausgeleitet werden. Vorzugsweise ist auch in diesem Ausführungsbeispiel jeweils ein elektrischer Leiter 35, 36 zumindest abschnittsweise im Inneren des Vorlauffluidkanals 33 bzw. des Rücklauffluidkanals 34 aufgenommen.
Um die zumindest eine im Subversorgungsleitungssystem 10, 10' vorgesehene elektrische Maschine lastabhängig mit Fluid durchströmen und die abhängig vom Belastungszustand entstehende Wärme durch das Fluid abzutransportieren, sind im Verteiler 30 ebenfalls Volumenstromregelungsmittel 31 vorgesehen, mittels denen der vom Teilversorgungsleitungssystem 9' in das Subversorgungsleitungssystem 10, 10' abgezweigte Volumenstrom des Fluids variiert werden kann. Die
Volumenstromregelungsmittel 31 sind hierbei bevorzugt innerhalb eines
abzweigenden Vorlauffluidkanalabschnitts 33.2 des Verteilers 20, 30 angeordnet, der von dem Vorlauffluidkanal 33 abzweigt. Sie ermöglichen hierbei wiederum eine variable Steuerung des Volumenstroms im abzweigenden Vorlauffluidkanalabschnitts 33.2 und können, wie beim zuvor erläuterten ersten Ausführungsbeispiel, durch eine Drossel oder einen Kolben gebildet und elektrisch bzw. elektronisch, beispielsweise durch einen elektrischen Aktuator 12 oder rein mechanisch, beispielsweise durch ein Temperaturausdehnungselement 11 betätigt werden.
Bevorzugt wirken die Volumenstromregelungsmittel 31 mit einem
Temperaturmesselement zusammen, das die Temperatur der elektrischen Maschine oder die Temperatur des Fluids in dem als Rücklauf ausgebildeten Fluidkanal des Subversorgungsleitungssystems 10, 10' misst. Die Steuerung des Volumenstromregelungsmittels 31 erfolgt wiederum abhängig von der durch das Temperaturmesselement ermittelten Messgröße, und zwar insbesondere derart, dass bei steigender Temperatur der Volumenstrom im Subversorgungsleitungssystem 10, 10' erhöht wird und bei sinkender Temperatur der Volumenstrom verringert wird. Dadurch wird bei erhöhter Wärmeentwicklung beispielsweise in Folge einer höheren Belastung des elektrischen Verbrauchers 5 eine verbesserte Kühlung desselben durch den erhöhten Volumenstrom des Fluids erreicht.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind in einem
Teilversorgungsleitungssystem 9' mehrere Verteiler 30 in Reihe angeordnet, wobei die Fluidkanäle der Fluidleitungen 10.1 des Subversorgungsleitungssystems 10, 10' einen geringeren Querschnitt aufweisen als die Fluidkanäle 9.1 der
Versorgungsleitungen des Teilversorgungsleitungssystems 9, 9'. Ebenso weisen bevorzugt die elektrischen Leiter 10.2 der Versorgungsleitungen des
Subversorgungsleitungssystems 10, 10' einen geringeren Querschnitt als die elektrischen Leiter 9.2 der Versorgungsleitungen des Teilversorgungsleitungssystems 9, 9' auf. Aufgrund dieser Querschnittsunterschiede können durch mehrere in Reihe angeordnete Verteiler 30 innerhalb eines Teilversorgungsleitungssystems 9, 9' mehrere elektrische Verbraucher 5, insbesondere elektrische Verbraucher 5 mit geringen Leistungen mit elektrischer Energie und Fluid versorgt werden, wobei die fluidische Versorgung in jedem Subversorgungsleitungssystem 10, 10' getrennt in Abhängigkeit von der durch den jeweiligen elektrischen Verbraucher 5 erzeugten Wärmemenge geregelt erfolgt. Die Gesamtregelung des Systems 1, 1' erfolgt derart, dass bei Überschreiten einer oberen Grenztemperatur der elektrischen Maschine bzw. des Kühlfluids im Rücklauf nach dieser elektrischen Maschine oder einer maximalen Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf zunächst die Volumenstromregelungsmittel 21, 31 derart angesteuert werden, dass ein erhöhter Volumenstrom durch das jeweilige Teilversorgungsleitungssystem 9, 9' bzw. Subversorgungsleitungssystem 10, 10' fließt und sich dadurch eine verbesserte Kühlung der elektrischen Maschine ergibt. Sind die Volumenstromregelungsmittel 21, 31 bereits vollständig geöffnet, wird die Pumpeinheit 3 derart angesteuert, dass sich eine Erhöhung des durch die
Pumpeinheit 3 geförderten Volumenstroms ergibt. Wird in umgekehrter weise eine minimale Grenztemperatur unterschritten, so wird, sofern nicht ein
Volumenstromregelungsmittel 21 des Verteilers 20 bereits vollständig geöffnet ist, zunächst die Pumpleistung der Pumpeinheit 3 verringert, d.h. priorisiert ist eine minimale Pumpleistung der Pumpeinheit 3.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein elektrisch heizbares
Temperaturausdehnungselement 11 zur Verstellung der
Volumenstromregelungsmittel 21, 31 verwendet. Damit ist zum einen eine rein passive Funktion dadurch sichergestellt, dass das Temperaturausdehnungselement 11 eine thermische Kopplung mit dem im abzweigenden Rücklauffluidkanalabschnitt 24.2, 34.2 geführten Fluid aufweist und damit eine Verstellung der
Volumenstromregelungsmittel 21, 31 ohne elektrische Ansteuerung erfolgt. Mittels des heizbaren Temperaturausdehnungselements 11 ist jedoch auch eine aktive Steuerung der der Volumenstromregelungsmittel 21, 31 dahingehend möglich, dass beispielsweise bei einer sprunghaft angestiegenen Wärmeentwicklung bei dem elektrischen Verbraucher 5 im Teilversorgungsleitungssystem 9, 9' oder im
Subversorgungsleitungssystem 10, 10' und damit einer hohen Wärmeentwicklung im elektrischen Verbraucher 5 eine aktive Aufheizung des
Temperaturausdehnungselements 11 und damit eine Erhöhung des Volumenstroms durch den elektrischen Verbraucher 5 erreicht wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Verteilermodule 20a, 20b und/oder die Verteiler 30 jeweils eine elektrische Sicherung gegen Überlast oder Kurzschluss auf. Für den Fall, dass die Stromdichte in einem
Teilversorgungsleitungssystem 9, 9' oder einem Subversorgungsleitungssystem 10, 10' einen Maximalwert der Stromdichte übersteigt, bewirkt die als Schmelzsicherung ausgebildete elektrische Sicherung ein Trennen des elektrischen Leiters 9.2, 10.2, sodass lediglich ein Teilversorgungsleitungssystem 9, 9' oder ein Subversorgungsleitungssystem 10, 10' ausfällt. Die übrigen
Teilversorgungsleitungssysteme 9, 9' oder Subversorgungsleitungssysteme 10, 10' bleiben weiterhin mit elektrischer Energie versorgt. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Verteiler 20, 30 jeweils Gehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Material auf. Durch Anschluss der Fluidleitungen 4.1, 9.1, 10.1, die eine elektrisch leitfähige Schirmung aufweisen, an die Verteiler 20, 30 wird diese Schirmung elektrisch leitfähig mit dem Gehäuse verbunden. Dadurch wird ein die elektrischen Leiter 4.2, 9.2, 10.2 des
Versorgungsleitungssystems 4, des Teilversorgungsleitungssystems 9, 9' und des Subversorgungsleitungssystems 10, 10' umgebendes einheitliches Massepotential geschaffen, das sich über die Verteiler 20, 30 hinweg erstreckt. Dadurch wird erreicht, dass das gesamte System 1, 1' EMV-dicht ist, d.h., dass elektromagnetische Strahlung, die beispielsweise durch Strom- oder Spannungsschwankungen entsteht, durch das einheitliche Massepotential abgeschirmt wird und damit nicht nach Außen abgestrahlt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht in der Herstellung eines einheitlichen Massepotentials zwischen den am System angeschlossenen
Komponenten. Dieses einheitliche Massepotential ermöglicht eine
Isolationsüberwachung, und zwar durch Messung des Stromflusses zwischen den elektrischen Leitern 4.2, 9.2, 10.2 und den auf Massepotential liegenden Elementen.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Modifikationen und Änderungen der Erfindung möglich sind, ohne dass hierdurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. Bezugszeichenliste
1 , 1 ' System
2 Generator
3 Pumpeinheit
4 Versorgungsleitungssystem
5 elektrischer Verbraucher
6 F I u idversorgu ngsabschn itt
6.1 Fluidleitung
7 Küh ler
8 Druckspeicher
9, 9' Teilversorgungsleistungssystem
9.1 Fluidleitung
9.2 elektrischer Leiter
1 0, 1 0' Subversorgungsleistungssystem
1 0.1 Fluidleitung
1 0.2 elektrischer Leiter
1 1 Temperaturausdehnungselement
1 2 elektrischer Aktuator
20 Verteiler
20a, 20b Verteilermodul
21 Volumenstromregelungsmittel
22 Gehäuse
23 Vorlauffluidkanal
23.1 Abzweigung
23.2 Vorlauffluidkanalabschnitt
24 Rücklauffluidkanal
24.1 Abzweigung
24.2 Rücklauffluidkanalabschnitt
25 elektrischer Leiter 26 elektrischer Leiter
30 Verteiler
31 Volumenstromregelungsmittel
32 Gehäuse
33 Vorlauffluidkanal
33.1 Abzweigung
33.2 Vorlauffluidkanalabschnitt
34 Rücklauffluidkanal
34.1 Abzweigung
34.2 Rücklauffluidkanalabschnitt
35 elektrischer Leiter
36 elektrischer Leiter

Claims

Patentansprüche
1 . System zur Erzeugung und Übertragung elektrischer Energie hoher Leistung und zur Verteilung eines unter Druck stehenden Flu ids umfassend zumindest eine elektrische Maschine als Generator (2) zur Erzeugung und/oder eine
Energiespeichereinheit zur Bereitstel lung elektrischer Energie hoher Leistung, zumindest eine Pumpeinheit (3) zur Förderung des Fluids, ein
Versorgungsleitungssystem (4) bestehend aus Fluidleitungen (9.1 , 1 0.1 ) zur Bildung zumindest eines Fluidkreislaufs zur Übertragung des von der
Pumpeinheit (3) geförderten Fluids und elektrischen Leitern (9.2, 10.2) zur Übertragung der vom Generator (2) erzeugten und/oder der von der
Energiespeichereinheit bereitgestel lten elektrischen Energie und zumindest eine flüssigkeitsgekühlte, elektrische Maschine als elektrischer Verbraucher (5), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (9.2, 10.2) des
Versorgungsleitungssystems (4) zumindest im Wesentlichen innerhalb der Fluidleitungen (9.1 , 1 0.1 ) aufgenommen sind, dass zumindest ein Verteiler (20, 30) vorgesehen ist, der zur Verteilung des Fluids auf die an den Verteiler (20, 30) angesch lossenen elektrischen Maschinen (2, 5) und zum Anschluss der elektrischen Maschinen (2, 5) an die elektrischen Leiter (9.2, 1 0.2) des
Versorgungsleitungssystems (4) ausgebildet ist und dass der Verteiler (20, 30) Mittel (21 , 31 ) zur Regelung des Volumenstroms des Fluids aufweist.
2. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (20, 30) zur Abzweigung zumindest eines Teils des von der Pumpeinheit (3) geförderten Fluids in mindestens ein Teilversorgungsleitungssystem (9, 9') ausgebildet ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (20, 30) zur Verteilung elektrischer Energie von zumindest einem ersten elektrischen Kontakt auf zumindest zwei weitere elektrische Kontakte ausgebildet ist.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (20) eine Verteileranordnung ist, die aus mehreren miteinander verbundenen Verteilermodulen (20a, 20b) besteht.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Verteilermodul (20a, 20b) zur Abzweigung eines Teils des von der Pumpeinheit (3) geförderten Fluids und zur Verteilung elektrischer Energie ausgebildet ist.
6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem
Verteilermodul (20a, 20b) Mittel (21) zur Regelung des Volumenstroms des Fluids vorgesehen sind, die zur Steuerung des Volumenstroms im
Teilversorgungsleitungssystem (9, 9') ausgebildet sind.
7. System nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest in einem Teilversorgungsleitungssystem (9, 9') zumindest ein weiterer Verteiler (30) vorgesehen ist, der zur Abzweigung eines Teils des im Teilversorgungsleitungssystem (9, 9') geförderten Fluids und eines Teils der im Teilversorgungsleitungssystem geförderten elektrischen Energie in zumindest ein vom Teilversorgungsleitungssystem (9, 9') abzweigendes
Subversorgungsleitungssystem (10, 10') ausgebildet ist.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Verteiler (30) Mittel (31) zur Regelung des Volumenstroms des Fluids aufweist, die zur Steuerung des Volumenstroms im Subversorgungsleitungssystem (10, 10') ausgebildet sind.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkanal des Subversorgungsleitungssystems (10, 10') einen geringeren Fluidkanalquerschnitt aufweist als der Fluidkanal des
Teilversorgungsleitungssystems (9, 9').
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkanäle des Verteilers (20, 30) abschnittsweise einen Vorlauffluidkanal (23, 33) und abschnittsweise einen Rücklaufflu idkanal (24, 34) ausbilden.
1 1 . System nach Anspruch 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (21 , 31 ) zur Volumenstromregelung im Vorlauffluidkanal (23, 33) vorgesehen sind.
1 2. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (21 , 31 ) zur Volumenstromregelung durch eine Drossel oder einen Kolben gebildet sind, deren Betätigung durch einen elektrischen Aktuator (1 2) oder ein Temperaturausdehnungselement (1 1 ) erfolgt.
1 3. System nach einem der Ansprüche 1 0 bis 1 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (21 , 31 ) zur Volumenstromregelung mit zumindest einem
Temperaturmesselement (1 1 ) zusammenwirken, das in dem Rücklauffluidkanal (24, 34) oder an der jeweil igen elektrischen Maschine (2, 5) vorgesehen ist.
14. System nach Anspruch 1 2 oder 1 3, dadurch gekennzeichnet, dass das
Temperaturausdehnungselement (1 1 ) beheizbar ausgebildet ist.
1 5. System nach einem der Ansprüche 1 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturausdehnungselement (1 1 ) thermisch mit dem im
Rücklaufflu idkanal (24, 34) geführten Fluid gekoppelt ist.
1 6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (20, 30) oder das Verteilermodul (20a, 20b) zwei
voneinander getrennte, Abzweigungen (23.1 , 24.1 , 33.1 , 34.1 ) ausbildende Fluidkanäle (23, 24, 33, 34) aufweist.
1 7. System nach Anspruch 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (20, 30) oder das Verteilermodul (20a, 20b) in jedem Fluidkanal (23, 24, 33, 34) zumindest abschnittsweise mindestens einen elektrischen Leiter (25, 26, 35, 36) aufweist.
18. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (20, 30) oder das Verteilermodul (20a, 20b) eine elektrische Sicherung gegen Überlast oder Kurzschluss aufweisen.
19. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (20, 30) ein Gehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweist.
20. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitungen (9.1, 10.1) eine den zumindest einen elektrischen Leiter (9.2, 10.2) umgebende, elektrisch leitfähige Schirmung aufweisen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19827883A1 (de) * 1998-06-23 2000-01-05 Lorch Ges & Co Gmbh J Baueinheit für eine Druckluftanlage
NO327531B1 (no) * 2007-11-20 2009-08-03 Vetco Gray Scandinavia As Elektrisk hoyspenningskonnektor

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