WO2010020545A1 - Verfahren zur vermeidung des siedens des kühlmittels für zumindest eine elektrische maschine eines hybridantriebsstrangs - Google Patents

Verfahren zur vermeidung des siedens des kühlmittels für zumindest eine elektrische maschine eines hybridantriebsstrangs Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for preventing the boiling of the coolant of the at least one electric machine of a motor vehicle comprising a hybrid drive train according to the preamble of patent claim 1.
  • the combustion engines used in vehicles have a cooling circuit, which includes a radiator with fan and a mechanically driven and usually coupled to the engine coolant pump. Furthermore, automatic transmissions with integrated wear-free brake on a heat exchanger whose fluid side is connected to the cooling circuit of the internal combustion engine.
  • boiling of the coolant in the cooling circuit can lead to cavitation damage to the components of the electric machine through which coolant flows, wherein boiling can be brought about by various effects.
  • boiling of the coolant may be caused by pressure drop in the vehicle's overall cooling system; For example, a pressure drop in the overall cooling system can be caused by the shutdown of the engine. Other causes for reaching the boiling temperature of the coolant are too high coolant inlet temperature and operation of the electrical machine with permanently high performance.
  • the present invention has for its object to provide a method for preventing the boiling of the coolant for cooling the at least one coupled to the cooling circuit of the internal combustion engine of the vehicle electric machine of a hybrid powertrain comprehensive motor vehicle, is avoided by its implementation that reaches the boiling temperature ofmémitteis becomes. This should be avoided by boiling of the coolant caused cavitation damage to the coolant flowed through components.
  • a method for avoiding the boiling of the coolant for cooling the at least one electric machine of a hybrid powertrain comprehensive motor vehicle is proposed in the context of a boiling of the coolant by an embodiment of the driving strategy of the vehicle depending on the stator temperature or the coolant temperature in the cooling jacket or a Temperature is avoided near the cooling jacket and / or in dependence of the coolant flow rate of the cooling circuit.
  • the driving strategy is designed as a function of the stator temperature or the coolant temperature in the cooling jacket or a temperature close to the cooling jacket; Preferably, when exceeding a predetermined temperature in the stator, in the cooling jacket or in the vicinity of the cooling jacket, a reduction in the power of the electric machine is carried out in the pulling and pushing operation; the power reduction is canceled when the temperature in the stator of the electric machine, in the cooling jacket or in the vicinity of the cooling jacket falls below a predetermined threshold.
  • the driving strategy is designed as a function of the available coolant volume flow;
  • a power reduction of the electric machine in the pulling and pushing operation is preferably carried out, which is canceled when the coolant volume flow exceeds a predetermined threshold value.
  • provision may be made for switching off the internal combustion engine when the stator temperature or the coolant temperature in the cooling jacket or a temperature in the vicinity of the cooling jacket exceeds a predetermined threshold value, thereby causing a boiling of the coolant Pressure drop is avoided in the overall cooling system of the vehicle.
  • the internal combustion engine travels for a defined time, so that the pressure in the cooling circuit is maintained and the heat energy of the stator is dissipated by the coolant.
  • the follow-up time of the internal combustion engine is a function of the stator temperature or the Coolant temperature in the cooling jacket or a temperature in the vicinity of the cooling jacket and / or the Nachfil characterizing the electrical machine.
  • the quantities to be monitored can be determined either by sensors and / or by models of the relevant components.
  • the inventive concept a method is provided, which is feasible without significant additional design effort and easily ensures reliable prevention of boiling of the coolant for cooling the at least one electric machine of a hybrid powertrain comprehensive motor vehicle.

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Abstract

Im Rahmen des Verfahrens zur Vermeidung des Siedens des Kühlmittels zur Kühlung der zumindest einen an den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs gekoppelten elektrischen Maschine eines einen Hybridantriebsstrang umfassenden Kraftfahrzeugs wird die Fahrstrategie des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Statortemperatur bzw. der Kühlmitteltemperatur im Kühlmantel oder einer Temperatur nahe des Kühlmantels und/oder in Abhängigkeit des Kühlmittelvolumenstroms des Kühlkreislaufs derart gestaltet, dass die Siedetemperatur des Kühlmittels nicht erreicht wird.

Description

Verfahren zur Vermeidung des Siedens des Kühlmittels für zumindest eine elektrische Maschine eines Hvbridantriebsstrangs
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vermeidung des Siedens des Kühlmittels der zumindest einen elektrischen Maschine eines einen Hybridantriebsstrang umfassenden Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass elektrische Maschinen von Hybridantriebssträngen, insbesondere elektrische Maschinen hoher Leistungsdichte mittels eines Fluidkühlkreislaufs des Fahrzeugs gekühlt werden; hierbei sind die elektrischen Maschinen an den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors gekoppelt.
Die in Fahrzeugen eingesetzten Verbrennungsmotoren weisen einen Kühlkreislauf auf, welcher einen Radiator mit Lüfter und eine mechanisch angetriebene und in der Regel an den Verbrennungsmotor gekoppelte Kühlmittel- Pumpe umfasst. Des weiteren weisen Automatgetriebe mit integrierter verschleißfreier Bremse einen Wärmetauscher auf, dessen Fluidseite an den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors angeschlossen ist.
Hierbei kann ein Sieden des Kühlmittels im Kühlkreislauf zu Kavitationsschäden an den kühlmitteldurchströmten Bauteilen der elektrischen Maschine führen, wobei ein Sieden durch verschiedene Effekte hervorgerufen werden kann.
Beispielsweise kann ein Sieden des Kühlmittels durch Verlustleistung der elektrischen Maschine in rein elektrischem Betrieb oder durch Nachheizen der in der elektrischen Maschine gespeicherten Wärmeenergie bei keinem oder geringem Kühlmittelvolumenstrom durch die elektrische Maschine verursacht werden.
Des weiteren kann ein Sieden des Kühlmittels durch Druckabfall im Gesamtkühlsystem des Fahrzeugs verursacht werden; beispielsweise kann ein Druckabfall im Gesamtkühlsystem durch das Abstellen des Verbrennungsmotors hervorgerufen werden. Weitere Ursachen für das Erreichen der Siedetemperatur des Kühlmittels sind eine zu hohe Kühlmittelzulauftemperatur sowie ein Betrieb der elektrischen Maschine mit dauerhaft hoher Leistung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vermeidung des Siedens des Kühlmittels zur Kühlung der zumindest einen an den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs gekoppelten elektrischen Maschine eines einen Hybridantriebsstrang umfassenden Kraftfahrzeugs anzugeben, durch dessen Durchführung vermieden wird, dass die Siedetemperatur des Kühlmitteis erreicht wird. Dadurch sollen durch Sieden des Kühlmittels verursachte Kavitationsschäden an den kühlmitteldurchströmten Bauteilen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein Verfahren zur Vermeidung des Siedens des Kühlmittels zur Kühlung der zumindest einen elektrischen Maschine eines einen Hybridantriebsstrang umfassenden Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, im Rahmen dessen ein Sieden des Kühlmittels durch eine Ausgestaltung der Fahrstrategie des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Statortemperatur bzw. der Kühlmitteltemperatur im Kühlmantel oder einer Temperatur nahe des Kühlmantels und/oder in Abhängigkeit des Kühlmittelvolumenstroms des Kühlkreislaufs vermieden wird. Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Fahrstrategie in Abhängigkeit der Statortemperatur bzw. der Kühlmitteltemperatur im Kühlmantel oder einer Temperatur nahe des Kühlmantels zu gestalten; vorzugsweise wird bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur im Stator, im Kühlmantel oder in der Nähe des Kühlmantels eine Leistungsreduzierung der elektrischen Maschine im Zug- und Schubbetrieb durchgeführt; die Leistungsreduzierung wird aufgehoben, wenn die Temperatur im Stator der elektrischen Maschine, im Kühlmantel oder in der Nähe des Kühlmantels einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Fahrstrategie in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Kühlmittelvolumenstroms gestaltet; vorzugsweise wird bei Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes für den Kühlmittelvolumenstrom eine Leistungsreduzierung der elektrischen Maschine im Zug- und Schubbetrieb durchgeführt, die aufgehoben wird, wenn der Kühlmittelvolumenstrom einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Des weiteren kann gemäß einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass ein Abschalten des Verbrennungsmotors unterbunden wird, wenn die Statortemperatur bzw. die Kühlmitteltemperatur im Kühlmantel oder eine Temperatur in der Nähe des Kühlmantels einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wodurch ein ein Sieden des Kühlmittels verursachender Druckabfall im Gesamtkühlsystem des Fahrzeugs vermieden wird.
Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass nach dem Abstellen des Fahrzeugs der Verbrennungsmotor für eine definierte Zeit nachläuft, damit der Druck im Kühlkreislauf aufrechterhalten bleibt und die Wärmeenergie des Stators durch das Kühlmittel abgeführt wird. Vorzugsweise ist die Nachlaufzeit des Verbrennungsmotors eine Funktion der Statortemperatur bzw. der Kühlmitteltemperatur im Kühlmantel oder einer Temperatur in der Nähe des Kühlmantels und/oder der Nachheizcharakteristik der elektrischen Maschine.
Gemäß der Erfindung sind die zu überwachenden Größen, wie beispielsweise die Temperatur und der Kühlmittelvolumenstrom entweder durch Sensoren und/oder durch Modelle der betreffenden Komponenten bestimmbar.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, welches ohne einen signifikanten konstruktiven Mehraufwand durchführbar ist und auf einfache Weise eine zuverlässige Vermeidung des Siedens des Kühlmittels zur Kühlung der zumindest einen elektrischen Maschine eines einen Hybridantriebsstrang umfassenden Kraftfahrzeugs gewährleistet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Vermeidung des Siedens des Kühlmittels zur Kühlung der zumindest einen an den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs gekoppelten elektrischen Maschine eines einen Hybridantriebsstrang umfassenden Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrstrategie des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Statortemperatur bzw. der Kühlmitteltemperatur im Kühlmantel oder einer Temperatur nahe des Kühlmantels und/oder in Abhängigkeit des Kühlmittelvolumenstroms des Kühlkreislaufs gestaltet wird, derart, dass die Siedetemperatur des Kühlmittels nicht erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur im Stator der elektrischen Maschine, im Kühlmantel oder in der Nähe des Kühlmantels eine Leistungsreduzierung der elektrischen Maschine im Zug- und Schubbetrieb durchgeführt wird, wobei die Leistungsreduzierung aufgehoben wird, wenn die Temperatur im Stator, im Kühlmantel oder in der Nähe des Kühlmantels einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes für den Kühlmittelvolumenstrom eine Leistungsreduzierung der elektrischen Maschine im Zug- und Schubbetrieb durchgeführt wird, wobei die Leistungsreduzierung aufgehoben wird, wenn der Kühlmittelvolumenstrom einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschalten des Verbrennungsmotors unterbunden wird, wenn die Statortemperatur bzw. die Kühlmitteltemperatur im Kühlmantel oder eine Temperatur in der Nähe des Kühlmantels einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wodurch ein ein Sieden des Kühlmittels verursachender Druckabfali im Gesamtkühlsystem des Fahrzeugs vermieden wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abstellen des Fahrzeugs der Verbrennungsmotor für eine definierte Zeit nachläuft, damit der Druck im Kühlkreislauf aufrechterhalten bleibt und die Wärmeenergie des Stators durch das Kühlmittel abgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachlaufzeit des Verbrennungsmotors eine Funktion der Statortemperatur bzw. der Kühlmitteltemperatur im Kühlmantel oder einer Temperatur in der Nähe des Kühlmantels und/oder der Nachheizcharakteristik der elektrischen Maschine ist.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur und der Kühlmittelvolumenstrom entweder durch Sensoren und/oder durch Modelle der betreffenden Komponenten bestimmbar sind.
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