WO2023222743A1 - Verfahren zum betrieb eines ölkühlkreislaufs, computerprogramm, computerprogrammprodukt, ölkühlkreislauf und fahrzeug - Google Patents

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WO2023222743A1
WO2023222743A1 PCT/EP2023/063218 EP2023063218W WO2023222743A1 WO 2023222743 A1 WO2023222743 A1 WO 2023222743A1 EP 2023063218 W EP2023063218 W EP 2023063218W WO 2023222743 A1 WO2023222743 A1 WO 2023222743A1
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oil
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oil cooling
computer program
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Gerhard Eser
Hong Zhang
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Vitesco Technologies GmbH
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    • B60K2001/006—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units the electric motors

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating an oil cooling circuit comprising an electric drive, in particular for driving a vehicle.
  • the present invention further relates to a computer program and a computer program product, each of which depicts the operating method.
  • the present invention also relates to an oil cooling circuit for an electric drive and a vehicle with such an oil cooling circuit.
  • An electric motor or electric drive in particular for driving a vehicle, can be designed to be liquid-cooled.
  • a water-based coolant such as a water-glycol mixture, from a coolant circuit and/or an oil from an oil cooling circuit can be used as the coolant.
  • the object of the present invention is to improve the operation of an oil cooling circuit (circuit) comprising an electric motor or electric drive.
  • Claims 7 and 8 protect a computer program and a computer program product.
  • Claims 9 and 10 protect an oil cooling circuit (circuit) for an electric drive and a vehicle.
  • the subclaims relate to advantageous further training.
  • a method for operating an oil cooling circuit (circuit) comprising an electric drive, in particular for driving a vehicle, is proposed, which is thermally connected via a heat exchanger to a coolant circuit (circuit) comprising the electric drive.
  • a valve unit In the oil cooling circuit upstream of the electric drive and a transmission, a valve unit is adjusted depending on at least one temperature of the electric drive in such a way that an oil path assigned to the electric drive is at least partially bridged via an oil path assigned to the transmission.
  • the proposed operating method enables oil cooling of the electric drive as required.
  • the proposed operating method also contributes to heating the oil cooling circuit in question, because waste heat (heat energy) generated during the - at least partial - bridging in the electric drive is radiated to the oil produced in the area around the electric drive and the oil cooling circuit is thereby successively heated.
  • the proposed operating method thus advantageously supports the heating of the oil in the oil cooling circuit, which is known to have a very high kinematic viscosity at low temperatures, i.e. at temperatures of - 40 ° C ⁇ T ⁇ 0 ° C and therefore proves to be very viscous.
  • the valve unit depending on at least one temperature of a coolant-cooled and oil-cooled stator of the electric drive, the valve unit is adjusted such that the oil path assigned to the electric drive is at least partially bridged over the oil path assigned to the transmission.
  • bridging can be carried out accordingly.
  • At least one temperature sensor or temperature sensor can be attached to the stator winding.
  • a temperature of a permanent magnet or a permanent magnet temperature is monitored. This temperature of the permanent magnet can be approximately estimated or determined using the detected stator winding temperature and based on a temperature model.
  • the temperature of the oil can be detected by means of at least one temperature sensor or temperature sensor, which is immersed in an oil pan of the oil cooling circuit, from which the oil is conveyed out by means of the oil pump and into the oil cooling circuit.
  • valve unit is adjusted in such a way that the oil path assigned to the electric drive is at least partially bridged over the oil path assigned to the transmission.
  • a 3/2-way valve can be used in the valve unit.
  • a shut-off valve or a throttle valve can be used in the valve unit.
  • the aforementioned limit temperatures can be defined in one embodiment as follows: the limit temperature of the stator, for example with respect to its winding, is approximately 180 ° C, the limit temperature of the rotor, for example with reference to its permanent magnets, is approximately 180 ° C and the limit temperature of the oil is approx. 120°C.
  • a computer program product comprising program code means stored on a computer-readable data carrier in order to carry out the method described above when the program code means are executed on a computer.
  • an oil cooling circuit (run) for an electric drive in particular for driving a vehicle, is proposed, wherein the oil cooling circuit (run) has a valve unit upstream of the electric drive and a transmission (21), which can be controlled via an assigned control unit, the control unit being a Computer program product of the type described above.
  • the vehicle can be a battery electric vehicle (Battery Electric Vehicle, short: BEV), a hybrid electric vehicle (Hybrid Electric Vehicle, short: HEV) or a fuel cell vehicle (Fuel Cell Electric Vehicle, short: FCEV). Further advantages and features result from the subclaims and the exemplary embodiments. Show this:
  • Fig. 1 heat transport circuit(s) of a thermal management system of a vehicle
  • Fig. 2 shows the lower part of the system shown in Fig. 1 in a further representation
  • FIG. 3 shows the oil cooling circuit (circuit) shown in FIG. 2 in a further representation
  • Fig. 4 shows the oil cooling circuit (circuit) shown in Fig. 3 in an alternative representation.
  • the coolant circuit 1 includes a coolant circuit or coolant circuit 2 for a battery 5, a coolant circuit or coolant circuit 3 for an electric motor or electric drive 9 for driving the vehicle and a coolant circuit or coolant circuit 4 an air conditioning system.
  • the coolant circuit or coolant circuit 2 for a battery 5
  • a coolant circuit or coolant circuit 3 for an electric motor or electric drive 9 for driving the vehicle
  • a coolant circuit or coolant circuit 4 an air conditioning system.
  • a heat exchanger 15 - also called a chiller is thermally connected to the refrigerant circuit 4 via a heat exchanger 15 - also called a chiller.
  • the coolant circuit 3 also includes a charger 7 upstream of the electric drive 9 and power electronics or an inverter 8 downstream of the electric drive 9 there is a node or branch point 18, via which on the one hand a bypass path 14 and on the other hand a radiator path 13 lead back to the said multi-way valve 12 via a radiator or cooler 11.
  • the electric drive 9 and the power electronics 8 should be operated at a coolant or cooling water temperature of approximately 80 to a maximum of 85 ° C.
  • the coolant has a temperature of approximately 55°C at the inlet into the power electronics 8 and a temperature of approximately 65°C at the inlet into the electric drive 9. At the output of the electric drive 9, the coolant then has a temperature of approximately 80 to a maximum of 85 ° C.
  • the battery 5 or the individual battery cells should be operated at a coolant or cooling water temperature at the output of the battery 5 of approximately 20 ° C to approximately 40 ° C, because this ensures an optimal operating temperature range of the battery 5.
  • Both coolant circuits 2, 3 must be able to absorb and release heat.
  • a water-based coolant is a mixture of water with a cooling additive.
  • the coolant doesn't just have the job of absorbing and transporting waste heat.
  • the coolant additive should also protect the water from freezing, protect the two coolant circuits from corrosion, lubricate the moving parts in the two coolant circuits and protect plastic and / or rubber elements in the two coolant circuits from dissolving.
  • the coolant can be, for example, a so-called water-glycol mixture.
  • the electric drive 9 is both coolant-cooled and oil-cooled. 2 illustrates a coolant cooling of a stator 15 and an oil cooling for additional cooling of the electric drive 9.
  • the stator 15 is included in the coolant circuit 3 and the oil cooling circuit 28, whereas the rotor 22 of the electric motor 9 is only included in the oil cooling circuit 28.
  • the oil cooling circuit 28 is via a heat exchanger 16 and the two Line sections 17 1 , 17 "upstream or downstream of the stator 15 are thermally connected to the coolant circuit 3.
  • the oil cooling circuit 28 also includes a gear or reduction gear 21, for example in the form of a one-, two- or three-stage gear, which forms an electric motor-gear drive unit with the electric drive 9, 15, 22.
  • the oil cooling circuit 28 further comprises an electrically and / or mechanically operated oil pump 19, an oil filter 20 fluidly connected upstream of the oil pump 19, two temperature sensors 26, 27 and two pressure sensors 23, 25.
  • the pressure sensors 23, 25 are downstream of the oil pump 19 and upstream of the Heat exchanger 16 or between the oil pump 19 and the heat exchanger 16 is arranged, whereas a temperature sensor 26 is arranged downstream of the heat exchanger 16 and upstream of the rotor 22 and another temperature sensor 27 is arranged downstream of the transmission 21 and upstream of the oil filter 20. Both the oil flow and the temperature in the oil cooling circuit 28 can thus be monitored and controlled and/or regulated accordingly.
  • Waste heat from the electric drive 9 absorbed by the oil cooling circuit 28 is fed to the coolant circuit 3 via the heat exchanger 16.
  • the heat exchanger 16 is arranged fluidly parallel to the stator 15.
  • a first supply line 17 1 leads from a node of the coolant circuit 3 upstream of the stator 15 to the heat exchanger 16 and a second supply line 17 "from the heat exchanger 16 to said node 18 downstream of the stator 15.
  • the pumped oil which is also used to lubricate and cool the transmission 21, is pumped through a shaft of the rotor 22 to at least one exit point of the rotor 22. From this exit point, the oil is thrown or sprayed against the windings of the stator 15 due to centrifugal force, with the oil also being distributed over the rotor 22 and reaching the two bearing points of the rotor shaft.
  • the oil ultimately flows into an oil pan - not shown here - which is attached to the stator 15.
  • the oil pump 19 sucks the oil from this oil pan and conveys it into the oil cooling circuit 28.
  • the oil cools the electric drive 9 in addition to the coolant of the coolant circuit. Run 3 by absorbing the waste heat from the stator 15 and the rotor 22 and releasing it to the coolant circuit 3 via the heat exchanger 16.
  • the oil cooling circuit 28 has a valve unit, for example with a 3/2-way valve 30, upstream of the electric drive 9, 15, 22 or electric motor EM and the transmission 21 (FIG. 3).
  • the transmission 21 is fluidly arranged parallel to the electric drive 9, 15, 22 or to the electric motor EM.
  • the valve unit is adjusted in such a way that an oil path assigned to the electric drive 9, 15, 22, for example, completely or entirely via one of the gearbox 21 assigned oil path is bridged.
  • no oil 32 flows through a stator 15 that is cooled by coolant and cooled by oil, because the monitored winding temperature allows it.
  • a temperature of the stator 15 and / or the rotor 22 and / or the oil 32, which heat up due to operation, is suitable.
  • the said bridging causes additional heating of the electric drive 9, 15, 22.
  • the electric drive 9, 15, 22 with the gearbox 21 - as already stated above - forms a so-called E-motor-gearbox drive unit , it can be understood that the electric drive 9, 15, 22 radiates waste heat in its surroundings to the pumped oil 32, so that too thereby the oil 32 is successively heated.
  • This supports operation of the oil pump 19 at low temperatures of -40 ° C ⁇ T ⁇ 0 ° C, at which the oil 32 is known to have a very high kinematic viscosity and therefore proves to be very viscous.
  • valve unit can also be designed in such a way that it only partially closes the oil path to the electric drive 9, 15, 22 depending on the temperature, so that it only partially bridges the oil path with the electric drive 9, 15, 22. This means that oil flows that meet the cooling requirements can be set downstream of the valve unit.
  • said valve unit can also have a shut-off valve 30a or a throttle valve 30a (see Fig. 4).
  • oil pan 31 can be provided on the stator 15 of said electric motor transmission drive unit 9, 15, 22, 21.
  • a combination of a first oil pan acting as a dry sump and a second oil pan arranged fluidly downstream and functioning as an oil storage container can also be provided.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines einen Elektroantrieb (9, 15, 22), insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs umfassenden Ölkühlkreislaufs (28) vorgeschlagen, welcher über einen Wärmetauscher (16) an einen den Elektroantrieb (9, 15, 22) umfassenden Kühlflüssigkeitskreislauf (3) thermisch angebunden ist. Dabei wird im Ölkühlkreislauf (28) stromaufwärts des Elektroantriebs (9, 15, 22) sowie eines Getriebes (21) eine Ventileinheit abhängig von zumindest einer Temperatur des Elektroantriebs (9, 15, 22) derart verstellt, dass ein dem Elektroantrieb (9, 15, 22) zugeordneter Ölpfad zumindest teilweise über einen dem Getriebe (21) zugeordneten Ölpfad überbrückt wird. Es werden ferner ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens, ein Ölkühlkreislauf sowie ein Fahrzeug vorgeschlagen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb eines Ölkühlkreislaufs, Computerprogramm, Computerprogrammprodukt, Ölkühlkreislauf und Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines einen Elektroantrieb, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs umfassenden Ölkühlkreislaufes. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt, welche jeweils das Betriebsverfahren abbilden. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem einen Ölkühlkreislauf für einen Elektroantrieb sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Ölkühlkreislauf.
Ein Elektromotor bzw. Elektroantrieb, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs, kann flüssigkeitsgekühlt ausgeführt sein. Als Kühlflüssigkeit kann dabei eine wasserbasierte Kühlflüssigkeit, wie etwa ein Wasser-Glykol-Gemisch, eines Kühlflüssigkeitskreises und / oder ein Öl eines Ölkühlkreises zum Einsatz kommen.
Im Folgenden wird zwischen einer wasserbasierten Kühlflüssigkeitskühlung bzw. einem wasserbasierten Kühlflüssigkeitskreis(lauf) und einer Ölkühlung bzw. einem Ölkühlkreis(lauf) unterschieden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Betrieb eines einen Elektromotor bzw. Elektroantrieb umfassenden Ölkühlkreis(lauf)es zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 7 und 8 stellen ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt unter Schutz. Ansprüche 9 und 10 stellen einen Ölkühlkreis(lauf) für einen Elektroantrieb sowie ein Fahrzeug unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines einen Elektroantrieb, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs umfassenden Ölkühlkreis(lauf)es vorgeschlagen, welcher über einen Wärmetauscher an einen den Elektroantrieb umfassenden Kühlflüssig- keitskreis(lauf) thermisch angebunden ist.
Dabei wird im Ölkühlkreislauf stromaufwärts des Elektroantriebs sowie eines Getriebes eine Ventileinheit abhängig von zumindest einer Temperatur des Elektroantriebs derart verstellt, dass ein dem Elektroantrieb zugeordneter Ölpfad zumindest teilweise über einen dem Getriebe zugeordneten Ölpfad überbrückt wird.
Das vorgeschlagene Betriebsverfahren ermöglicht eine bedarfsgerechte Ölkühlung des Elektroantriebs.
Indem der Elektroantrieb zwischenzeitlich zumindest teilweise überbrückt wird, weil es die zugeordnete(n), überwachte(n) Temperaturen zulassen, lässt sich ein dem Ölkühlkreislauf zugrunde liegender hydraulischer Widerstand und somit eine Reib- bzw. Verlustleistung einer Förderpumpe bzw. Ölpumpe im Ölkühlkreislauf reduzieren.
Das vorgeschlagene Betriebsverfahren trägt ferner dazu bei, den besagten Ölkühlkreislauf zu erwärmen, weil eine während der - zumindest teilweisen - Überbrückung im Elektroantrieb entstehende Abwärme (Wärmeenergie) an das geförderte Öl in der Umgebung des Elektroantriebs abgestrahlt und dadurch der Ölkühlkreislauf sukzessive erwärmt wird.
Das vorgeschlagene Betriebsverfahren unterstützt somit vorteilhafterweise die Erwärmung des Öls im Ölkühlkreislauf, welches bei tiefen Temperaturen, d.h. bei Temperaturen von - 40°C < T < 0°C bekanntlich eine sehr hohe kinematische Viskosität aufweist und sich aufgrund dessen als sehr zähflüssig erweist.
In einer Ausführung wird abhängig von zumindest einer Temperatur eines kühlflüssigkeitsgekühlten und ölgekühlten Stators des Elektroantriebs die Ventileinheit derart verstellt, dass der dem Elektroantrieb zugeordnete Ölpfad zumindest teilweise über den dem Getriebe zugeordneten Ölpfad überbrückt wird. Dabei kann bspw. abhängig von einer Wicklungs-Temperatur des Stators bzw. einer Stator-Wicklungstemperatur entsprechend überbrückt werden.
Dazu kann zumindest ein Temperaturfühler bzw. Temperatursensor an der Stator- Wicklung angebracht sein. In Bezug auf den Rotor des Elektroantriebs hingegen wird vorgeschlagen, dass bspw. eine Temperatur eines Permanentmagneten bzw. eine Permanentmagnettemperatur überwacht wird. Dabei kann diese Temperatur des Permanentmagneten unter Verwendung der erfassten Stator-Wicklungstemperatur und basierend auf einem Temperaturmodell näherungsweise geschätzt bzw. bestimmt werden.
Bezüglich eines solchen Temperaturmodells, bei welchem ausgehend von einer sensorisch erfassten Stator-Wicklungstemperatur alle weiteren Temperaturen eines Elektroantriebs näherungsweise bestimmt werden können, wird an dieser Stelle der Vollständigkeit halber auf das im Buch "Elektrifizierung des Antriebsstrangs" (2019; Verlag: Springer Berlin Heidelberg; Autoren: Peter Gutzmer, Eike Todsen) beschriebene, sog. Cauer-Modell verwiesen (siehe dazu das Buchkapitel "Sensorik und Regelungsqualität"; zur Temperaturmessung auf Seite 267 ff.).
Die Temperatur des Öls kann dabei mittels zumindest eines Temperaturfühlers bzw. Temperatursensors erfasst werden, welcher in eine Ölwanne des Ölkühlkreislaufs eingetaucht ist, aus welcher das Öl mittels der Ölpumpe heraus und in den Ölkühlkreislauf gefördert wird.
In einer weiteren Ausführung wird unterhalb zumindest einer Grenztemperatur des Elektroantriebs die Ventileinheit derart verstellt, dass der dem Elektroantrieb zugeordnete Ölpfad zumindest teilweise über den dem Getriebe zugeordneten Ölpfad überbrückt wird.
In der Ventileinheit kann dabei ein 3/2-Wegeventil verwendet werden.
Alternativ dazu kann in der Ventileinheit ein Absperrventil oder ein Drosselventil verwendet werden. Die zuvor genannten Grenztemperaturen können dabei in einer Ausführung wie folgt definiert werden: die Grenztemperatur des Stators, etwa mit Bezug auf seine Wicklung, beträgt ca. 180°C, die Grenztemperatur des Rotors, etwa mit Bezug auf seine Permanentmagneten, beträgt ca. 180°C und die Grenztemperatur des Öls beträgt ca. 120°C.
Es wird ferner ein Computerprogramm zur Durchführung des vorhergehend beschriebenen Verfahrens vorgeschlagen.
Es wird ferner ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, umfassend Programmcode-Mittel, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das vorhergehend beschriebene Verfahren durchzuführen, wenn die Programm-code-Mittel auf einem Computer ausgeführt werden.
Des Weiteren wird ein Ölkühlkreis(lauf) für einen Elektroantrieb, insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei der Ölkühlkreis(lauf) stromaufwärts des Elektroantriebs sowie eines Getriebes (21 ) eine Ventileinheit aufweist, welche über eine zugeordnete Steuerungseinheit steuerbar ist, wobei die Steuerungseinheit ein Computerprogrammprodukt der zuvor beschriebenen Art aufweist.
Zudem wird ein Fahrzeug mit einem Ölkühlkreis(lauf) der zuvor beschriebenen Art vorgeschlagen.
Bei dem Fahrzeug kann es sich dabei um ein batterieelektrisches Fahrzeug (Battery Electric Vehicle, kurz: BEV), ein Hybridelektrokraftfahrzeug (Hybrid Electric Vehicle, kurz: HEV) oder ein Brennstoffzellenfahrzeug (Fuel Cell Electric Vehicle, kurz: FCEV) handeln. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigen:
Fig. 1 Wärmetransportmittelkreis(läuf)e eines Thermomanagementsystems eines Fahrzeugs;
Fig. 2 den unteren Teil des in Fig. 1 gezeigten Systems in einer weiteren Darstellung;
Fig. 3 den in Fig. 2 gezeigten Ölkühlkreis(lauf) in einer weiteren Darstellung; und
Fig. 4 den in Fig. 3 gezeigten Ölkühlkreis(lauf) in einer alternativen Darstellung.
Das in der Fig. 1 veranschaulichte Thermomanagementsystem bzw. Wärmetransportmittelsystem 1 umfasst einen Kühlflüssigkeitskreis bzw. Kühlflüssigkeitskreislauf 2 für eine Batterie 5, einen Kühlflüssigkeitskreis bzw. Kühlflüssigkeitskreislauf 3 für einen E-Motor bzw. Elektroantrieb 9 zum Antrieb des Fahrzeugs sowie einen Kältemittelkreis bzw. Kältemittelkreislauf 4 einer Klimaanlage. Der Kühlflüssigkeitskreislauf
2 ist dabei über einen Wärmetauscher 15 - auch Chiller genannt - an den Kältemittelkreislauf 4 thermisch angebunden.
In diesen beiden Kühlflüssigkeitskreisläufen 2, 3, die über eine sog. Mehrwegeventileinheit, etwa mit einem 5/3-Wegeventil 12 miteinander verbindbar oder voneinander trennbar sind (zur Reihen- und / oder Parallelschaltung), wird eine Kühlflüssigkeit mittels einer eigenen bzw. dem jeweiligen Kühlflüssigkeitskreislauf 2,
3 zugeordneten elektrischen Pumpe 6, 10 gefördert bzw. umgewälzt. Über das 5/3- Wegeventil 12 lassen sich dabei vorteilhafterweise auch sog. Mischzustände zwischen den Kühlflüssigkeitskreisläufen 2, 3 einstellen.
Der Kühlflüssigkeitskreislauf 3 umfasst zudem stromaufwärts des Elektroantriebs 9 ein Ladegerät 7 sowie eine Leistungselektronik bzw. einen Inverter 8. Stromabwärts des Elektroantriebs 9 findet sich ein Knotenpunkt bzw. Verzweigungspunkt 18, über welchen einerseits ein Bypass-Pfad 14 und andererseits ein Radiatorpfad 13 über einen Radiator bzw. Kühler 11 zum besagten Mehrwegeventil 12 zurück führen.
Der Elektroantrieb 9 und die Leistungselektronik 8 sollen bei einer Kühlflüssigkeits- bzw. Kühlwassertemperatur von ca. 80 bis maximal 85°C betrieben werden. Dabei hat die Kühlflüssigkeit am Eingang in die Leistungselektronik 8 eine Temperatur von etwa 55°C und am Eingang in den Elektroantrieb 9 eine Temperatur von etwa 65°C. Am Ausgang des Elektroantriebs 9 hat die Kühlflüssigkeit dann eine Temperatur von ca. 80 bis maximal 85°C.
Die Batterie 5 bzw. die einzelnen Batteriezellen hingegen sollen bei einer Kühlflüssig- keits- bzw. Kühlwassertemperatur am Ausgang der Batterie 5 von ca. 20°C bis ca. 40°C betrieben werden, denn dies stellt einen optimalen Betriebstemperaturbereich der Batterie 5 sicher. Beide Kühlflüssigkeitskreisläufe 2, 3 müssen Wärme sowohl aufnehmen als auch abgeben können.
Unter einer wasserbasierten Kühlflüssigkeit ist dabei eine Mischung von Wasser mit einem Kühlzusatzmittel zu verstehen. Die Kühlflüssigkeit hat dabei nicht nur die Aufgabe, Abwärme aufzunehmen und zu transportieren. Das Kühlzusatzmittel soll dabei auch das Wasser vor dem Durchfrieren schützen, die beiden Kühlflüssigkeitskreisläufe vor Korrosion schützen, die beweglichen Teile in den beiden Kühlflüssigkeitskreisläufen schmieren sowie Kunststoff- und / oder Gummielemente in den beiden Kühlflüssigkeitskreisläufen vor Auflösung schützen. Die Kühlflüssigkeit kann z.B. ein sog. Wasser-Glykol-Gemisch sein.
Der Elektroantrieb 9 ist sowohl kühlflüssigkeitsgekühlt als auch ölgekühlt. Fig. 2 veranschaulicht hierzu eine Kühlflüssigkeitskühlung eines Stators 15 sowie eine Ölkühlung zur zusätzlichen Kühlung des Elektroantriebs 9. Der Stator 15 ist dabei vom Kühlflüssigkeitskreislauf 3 sowie vom Ölkühlkreislauf 28 umfasst, wohingegen der Rotor 22 des E-Motors 9 nur vom Ölkühlkreislauf 28 umfasst ist. Der Ölkühlkreislauf 28 ist dabei über einen Wärmetauscher 16 und die beiden Leitungsabschnitte 171, 17" stromaufwärts bzw. stromabwärts des Stators 15 an den Kühlflüssigkeitskreislauf 3 thermisch angebunden.
Der Ölkühlkreislauf 28 umfasst zudem ein Getriebe bzw. Untersetzungsgetriebe 21 , z.B. in Gestalt eines ein-, zwei- oder dreistufigen Getriebes, welches mit dem Elektroantrieb 9, 15, 22 eine E-Motor-Getriebe-Antriebseinheit bildet. Der Ölkühlkreislauf 28 umfasst ferner eine elektrisch und / oder mechanisch betriebene Ölpumpe 19, einen der Ölpumpe 19 fluidisch vorgeschalteten Ölfilter 20, zwei Temperatursensoren 26, 27 sowie zwei Drucksensoren 23, 25. Die Drucksensoren 23, 25 sind dabei stromabwärts der Ölpumpe 19 und stromaufwärts des Wärmetauschers 16 bzw. zwischen der Ölpumpe 19 und dem Wärmetauscher 16 angeordnet, wohingegen ein Temperatursensor 26 stromabwärts des Wärmetauschers 16 und stromaufwärts des Rotors 22 und ein weiterer Temperatursensor 27 stromabwärts des Getriebes 21 und stromaufwärts des Ölfilters 20 angeordnet ist. Somit lassen sich sowohl der Ölfluss als auch die Temperatur im Ölkühlkreislauf 28 entsprechend überwachen und steuern und/oder regeln.
Über den Wärmetauscher 16 wird eine vom Ölkühlkreislauf 28 aufgenommene Abwärme des Elektroantriebs 9 dem Kühlflüssigkeitskreislauf 3 zugeführt. Dabei ist der Wärmetauscher 16 zum Stator 15 fluidisch parallel angeordnet. Eine erste Zuleitung 171 führt dabei von einem Knotenpunkt des Kühlflüssigkeitskreislaufs 3 stromaufwärts des Stators 15 zum Wärmetauscher 16 und eine zweite Zuleitung 17" vom Wärmetauscher 16 zum besagten Knotenpunkt 18 stromabwärts des Stators 15.
Durch eine Welle des Rotors 22 wird das geförderte Öl, welches auch zur Schmierung und Kühlung des Getriebes 21 verwendet wird, bis zu mindestens einer Austrittsstelle des Rotors 22 gefördert. Von dieser Austrittsstelle wird das Öl fliehkraftbedingt gegen die Wicklungen des Stators 15 geschleudert bzw. verspritzt, wobei sich das Öl auch über den Rotor 22 verteilt und dabei auch bis zu den beiden Lagerstellen der Rotorwelle gelangt. Das Öl fließt schließlich bis in eine - hier nicht dargestellte - Ölwanne, die am Stator 15 angebracht ist. Die Ölpumpe 19 saugt das Öl aus dieser Ölwanne an und fördert es in den Ölkühlkreislauf 28. Das Öl kühlt dabei den Elektroantrieb 9 zusätzlich zur Kühlflüssigkeit des Kühlflüssigkeitskreis- laufs 3, indem es die Abwärme des Stators 15 und des Rotors 22 aufnimmt und über den Wärmetauscher 16 an den Kühlflüssigkeitskreislauf 3 abgibt.
Im Folgenden wird ein Betrieb des Ölkühlkreislaufs 28 (siehe Fig. 2) unter Bezugnahme auf die Fig. 3 vorgeschlagen, in welcher der Ölkühlkreislauf 28 im Unterschied zur Fig. 2 vergleichsweise vereinfacht, d.h. ohne den Wärmetauscher 16 und die Sensoren 23, 25, 26, 27 dargestellt ist.
Der Ölkühlkreislauf 28 weist dabei stromaufwärts des Elektroantriebs 9, 15, 22 bzw. E-Motors EM sowie des Getriebes 21 eine Ventileinheit, etwa mit einem 3/2-Wege- ventil 30 auf (Fig. 3). Das Getriebe 21 ist dabei fluidisch parallel zum Elektroantrieb 9, 15, 22 bzw. zum E-Motor EM angeordnet.
Unterhalb zumindest einer definierbaren Grenztemperatur des Elektroantriebs 9, 15, 22, etwa einer Wicklungs-Temperatur des Stators 15, wird die Ventileinheit derart verstellt, dass ein dem Elektroantrieb 9, 15, 22 zugeordneter Ölpfad bspw. vollständig bzw. gänzlich über einen dem Getriebe 21 zugeordneten Ölpfad überbrückt wird. Somit durchströmt einen sowohl kühlflüssigkeitsgekühlten als auch ölgekühlten Stator 15 zwischenzeitlich kein gefördertes Öl 32, weil es die überwachte Wicklungs-Temperatur erlaubt bzw. zulässt. Zur Temperaturüberwachung des Elektroantriebs 9, 15, 22 bietet sich eine Temperatur des Stators 15 und / oder des Rotors 22 und / oder des Öls 32 an, welche sich jeweils betriebsbedingt erwärmen.
Indem der Elektroantrieb 9, 15, 22 bzw. E-Motor EM überbrückt wird, reduziert sich vorteilhafterweise ein sog. hydraulischer Widerstand des Ölkühlkreislaufs 28. Dadurch reduzieren sich auch Verluste der Ölpumpe 19, die - wie bereits zuvor ausgeführt ist - elektrisch und / oder mechanisch angetrieben sein kann.
Die besagte Überbrückung bedingt eine zusätzliche Erwärmung des Elektroantriebs 9, 15, 22. Und wenn man bedenkt, dass der Elektroantrieb 9, 15, 22 mit dem Getriebe 21 - wie schon zuvor ausgeführt ist - eine sog. E - Motor-Getriebe- Antriebseinheit bildet, so lässt sich nachvollziehen, dass der Elektroantrieb 9, 15, 22 in seiner Umgebung eine Abwärme an das geförderte Öl 32 abstrahlt, so dass auch dadurch das Öl 32 sukzessive erwärmt wird. Dies wiederum unterstützt einen Betrieb der Ölpumpe 19 bei tiefen Temperaturen von - 40°C < T < 0°C, bei welchen das Öl 32 bekanntlich eine sehr hohe kinematische Viskosität aufweist und sich aufgrund dessen als sehr zähflüssig erweist.
Die Ventileinheit kann aber auch derart ausgebildet sein, als dass sie temperaturabhängig den Ölpfad zum Elektroantrieb 9, 15, 22 nur teilweise schließt, so dass sie den Ölpfad mit dem Elektroantrieb 9, 15, 22 nur teilweise überbrückt. Somit lassen sich stromabwärts der Ventileinheit entsprechende kühlbedarfsgerechte Ölströme einstellen.
Alternativ zum 3/2-Wegeventil kann die besagte Ventileinheit auch ein Absperrventil 30a oder ein Drosselventil 30a aufweisen (siehe Fig. 4).
Die in den Fign. 3 und 4 gezeigte Ölwanne 31 kann dabei am Stator 15 der besagten E-Motor-Getriebe-Antriebseinheit 9, 15, 22, 21 vorgesehen sein. Anstelle einer einzigen Ölwanne 31 kann auch eine Kombination aus einer als Trockensumpf fungierenden ersten Ölwanne und einer fluidisch nachgelagert angeordneten, als Ölvorratsbehälter fungierenden zweiten Ölwanne vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Betrieb eines einen Elektroantrieb (9, 15, 22), insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs umfassenden Ölkühlkreislaufs (28), welcher über einen Wärmetauscher (16) an einen den Elektroantrieb (9, 15, 22) umfassenden Kühlflüssigkeitskreislauf (3) thermisch angebunden ist, wobei im Ölkühlkreislauf (28) stromaufwärts des Elektroantriebs (9, 15, 22) sowie eines Getriebes (21 ) eine Ventileinheit abhängig von zumindest einer Temperatur des Elektroantriebs (9, 15, 22) derart verstellt wird, dass ein dem Elektroantrieb (9, 15, 22) zugeordneter Ölpfad zumindest teilweise über einen dem Getriebe (21 ) zugeordneten Ölpfad überbrückt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei abhängig von zumindest einer Temperatur eines kühlflüssigkeitsgekühlten und ölgekühlten Stators (15) des Elektroantriebs (9, 15, 22) die Ventileinheit derart verstellt wird, dass der dem Elektroantrieb (9, 15, 22) zugeordnete Ölpfad zumindest teilweise über den dem Getriebe (21 ) zugeordneten Ölpfad überbrückt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei abhängig von einer Wicklungs-Temperatur des Stators (15) überbrückt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei unterhalb zumindest einer Grenztemperatur des Elektroantriebs (9, 15, 22) die Ventileinheit derart verstellt wird, dass der dem Elektroantrieb (9, 15, 22) zugeordnete Ölpfad zumindest teilweise über den dem Getriebe (21 ) zugeordneten Ölpfad überbrückt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in der Ventileinheit ein 3/2-Wegeventil (30) verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in der Ventileinheit ein Absperrventil oder ein Drosselventil verwendet wird.
7. Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Computerprogrammprodukt, umfassend Programmcode-Mittel, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, wenn die Programmcode-Mittel auf einem Computer ausgeführt werden.
9. Ölkühlkreis(lauf) für einen Elektroantrieb (9, 15, 22), insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeugs, wobei der Ölkühlkreis(lauf) (28) stromaufwärts des Elektroantriebs (9, 15, 22) sowie eines Getriebes (21) eine Ventileinheit aufweist, welche über eine zugeordnete Steuerungseinheit steuerbar ist, wobei die Steuerungseinheit ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 8 aufweist.
10. Fahrzeug mit einem Ölkühlkreis(lauf) nach Anspruch 9.
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