WO2024088681A1 - Supply unit for a vehicle and vehicle - Google Patents

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WO2024088681A1
WO2024088681A1 PCT/EP2023/076714 EP2023076714W WO2024088681A1 WO 2024088681 A1 WO2024088681 A1 WO 2024088681A1 EP 2023076714 W EP2023076714 W EP 2023076714W WO 2024088681 A1 WO2024088681 A1 WO 2024088681A1
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drive
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power
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Axel Rohm
Tobias HÖCHE
Alexander Markow
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F04C2/30Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/344Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member

Definitions

  • the invention relates to a supply unit for a vehicle and a vehicle, in particular an electric or e-vehicle with such a supply unit.
  • Vehicles especially electric vehicles, require a cooling system to dissipate the power losses that occur in the units (battery, electric motor, reduction gear, bearings, etc.) and electronic components (inverters, DC/DC converters, DC-AC converters, etc.) during operation and when charging the battery.
  • a cooling system to dissipate the power losses that occur in the units (battery, electric motor, reduction gear, bearings, etc.) and electronic components (inverters, DC/DC converters, DC-AC converters, etc.) during operation and when charging the battery.
  • electrical heating elements are often present, for example to regulate the temperature in the passenger compartment.
  • the vehicle systems usually have several cooling circuits, some of which can be linked together to form a thermal management system.
  • Another circuit includes a heat pump/AC compressor for air conditioning the passenger compartment or to support the dissipation of heat from the components.
  • a third circuit is provided in some systems for dissipating heat from the transmission's lubrication and cooling oil system.
  • the circuits have at least one, often several pumps and/or compressors, each with its own drive and control system.
  • thermal management is installed at different locations in the vehicle and are connected via a power network.
  • a supply unit for a vehicle comprising a plurality of pump units comprising at least a first pump unit and a second pump unit, which are designed to pump a fluid, wherein the plurality of pump units each have a predetermined, in particular maximum, pump output for pumping the fluid.
  • the supply unit further comprises a first drive component and a first drive shaft, wherein the first drive component is designed to transmit a torque to the first drive shaft.
  • At least the first and second pump units are arranged and designed to be drivable by means of the first drive shaft for pumping the fluid, wherein the first drive component is designed to provide a first drive power, in particular by means of the first drive shaft, to at least the first and second pump units, in particular the plurality of pump units operable by means of the first drive shaft, which is based on at least one of the pump outputs of the plurality of pump units, in particular the first and second pump units.
  • the speeds of pump units such as coolant pumps and compressors are at a similar level or speed in common thermal management applications.
  • Individual speed control of each pump unit in the coolant circuit only makes sense for very few, time-limited operating situations, compared to identical speeds. Therefore, the supply unit is proposed, comprising at least the first and second pump units, each of which can be a coolant pump, oil pump or compressor, which can be operated on a common drive shaft, here the first drive shaft with a single drive, here the first drive component and an optional common control mentioned later.
  • the dimensioning and/or the drive power of the first and/or each further drive component can be based on and/or oriented towards the total power requirement of the plurality of pump units, taking into account the application conditions.
  • the first drive component has the first drive power, which is based on at least one of the pump powers of the first and second pump units, in particular such that the first and second pump units can be operated one after the other and/or simultaneously.
  • a further drive component and a further drive shaft for the second pump unit can therefore be dispensed with, which leads to a reduced installation space, low weight and easier integration into a vehicle.
  • the application conditions can be and/or characterize a pressure and/or volume flow, whereby the pressure and volume flow in particular can interact depending on the pump type of the respective pump unit and the temperature/viscosity of the fluid.
  • the pressure and thus the power consumption or the pump power available can increase, while the hydraulic efficiency decreases.
  • the electrical power consumption of the vehicle's units can be reduced and the efficiency of the vehicle's overall system can thus be increased.
  • the plurality of pump units can comprise three, four or more pump units, each of which has a predetermined, advantageously maximum pumping capacity.
  • the pumping capacities of the pump units of the plurality of pump units can be different and/or the same.
  • the three, four or more pump units can be arranged and designed to first drive shaft for pumping the fluid, wherein the first drive component can be designed to provide the first drive power, in particular by means of the first drive shaft, to at least the three, four or more pump units, which is based on the pumping powers of the three, four or more pump units.
  • the plurality of pump units in particular at least the first and second pump units, can be arranged and designed to be drivable by means of the first drive shaft for pumping the fluid and to be coupled to the first drive shaft and/or to be arrangeable thereon and/or to be coupled and/or arranged.
  • the plurality of pump units in particular at least the first and second pump units, can be coupled and/or arranged and/or coupled and/or arranged along the first drive shaft at different sections of the drive shaft.
  • the pump units of the plurality of pump units can comprise pump wheels.
  • the pump wheels can be arranged and/or positioned laterally opposite to one another according to a direction of rotation of the pump wheels.
  • the suction of the fluid from the pump units can be axial and/or the discharge of the fluid can be radial.
  • the first drive power can correspond to at least one pump power which is the highest pump power, in particular the highest maximum pump power of the pump powers of the pump units of the plurality of pump units that can be driven by means of the first drive component.
  • the first drive power can correspond to at least a sum of the pump powers of the pump units of the plurality of pump units that can be driven by means of the first drive component.
  • the first drive power may, in addition to the highest pump power or the sum of the pump powers, have a safety power corresponding to a predetermined proportion of the highest pump output or the sum of the pump outputs.
  • the first drive power can be equal to, greater than or greater than the sum of the pump powers of at least the first and second pump units.
  • the predetermined proportion can be 5% to 50%, 10% to 30%, in particular 10% or 20% of the respective pump output, in particular the highest pump output.
  • the drive component can have reserves and/or the safety output to cover rare unfavorable conditions for operating the pump units.
  • the pump output to be applied by the pump units can vary. The choice of drive output does not necessarily have to correspond to the sum of the pump outputs of the pump units, in particular the maximum pump outputs. It can be advantageous to view the pump output as a degree of utilization. For example, with a pump output of a first pump unit, the safety output can be e.g. 10% of a pump output of the first pump unit of 1000 watts, so that for these 1000W a total output of 1100W results. Another pump unit with a power requirement of 100W could be driven together with the first pump unit by means of the drive unit if the drive unit can provide a total output of 1100 watts.
  • the predetermined proportion can be 10% to 20%.
  • the first pump unit can have a pump output of 1000 watts and the second pump unit a pump output of 100 watts. Consequently, the highest pump output would be 1000 watts. It would be sufficient to provide a first drive output of 1000 watts to operate the first and second pump units below the maximum pump output, since the pump output of the second pump unit is less than the pump output of the first pump unit.
  • the first drive component can be designed to provide a drive output that corresponds at least to the sum of the pump outputs, here 1100 watts.
  • the first drive component can have the safety power in addition to the highest pump power or the sum of the pump powers.
  • the safety power in relation to the highest pump power would be 200 watts and in relation to the sum 220 watts. Accordingly, the total power of the first drive shaft would be 1200 watts in relation to the highest pump power and 1220 watts in relation to the sum. Accordingly, only the highest pump power of 1000 watts could be used as a guide, since the drive power with safety power of 1200 watts would be sufficient to operate the first and second components simultaneously.
  • the first drive power can be determined such that the drive power in relation to the sum of the highest pump power and the safety power is greater than or equal to the sum of the pump powers of the first and second pump units. If the highest pump power of the first pump unit were only 500 watts and the pump power of the second pump unit were 100 watts, the sum of these would be 600 watts. The first drive power based on the highest pump power would be 600 watts at the predetermined proportion of 20%, so that both pump units could still be operated simultaneously. If the 500 watts were not met, simultaneous operation with the first drive power based on the highest pump power would no longer be possible or would only be possible to a limited extent.
  • first drive component the first drive shaft and the pump units of the plurality of pump units that can be driven by means of the first drive shaft can be implemented as features of further drive components, drive shafts and pump units.
  • the predetermined proportion is determined in such a way that the drive power is greater than the sum of the pump powers of the pump units in order to be able to operate all pump units even under unfavorable conditions.
  • At least the first and second pump units can be arranged on and/or on the first drive shaft.
  • the first and second pump units can be arranged and/or coupled along the first drive shaft at least in sections adjacent to one another and/or at a predetermined distance from one another along the drive shaft.
  • the first drive component can be arranged and/or coupled along the first drive shaft before, between the first and second pump units or after the plurality of pump units.
  • the first drive shaft which can be a motor shaft, can be led out and designed with a preferably positive shaft connection in order to drive the second pump unit, in particular an oil pump, preferably in a gerotor or gear design.
  • Other types of pump units such as vane cells are also possible in principle.
  • the first drive shaft can be designed in such a way that it runs through the oil pump and, viewed along the first drive shaft after the oil pump, another pump or a compressor/condenser of a heat pump and/or an air conditioning system can be arranged and/or coupled in order to drive this or that.
  • the compressor can be a scroll compressor or designed as a swash plate structure.
  • An adjustable swash plate is particularly advantageous in order to be able to adjust the performance of the compressor independently of the (drive) speed of the first drive component and/or the first drive shaft in order to enable simple drive component control of the first drive component, in particular a motor control thereof.
  • a The compressor performance can also be controlled by a speed control of the first drive component, whereby the volume flows or the pump performance of the pump units change simultaneously.
  • the control can be simple using the control or with complex, precise speed control.
  • a combination of an adjustable swash plate and speed control can be provided in order to be able to reduce the safety performance.
  • the first and second pump units can be designed, in particular, in the form of coolant pumps with the first drive component, if in particular two coolant circuits are to be conveyed with one coolant pump each.
  • a design of the coolant pumps as centrifugal pumps appears particularly advantageous here, with in particular an intermediate first drive component, advantageously in the form of a motor.
  • the supply unit can further comprise a second drive component and a second drive shaft, wherein the second drive component is designed to transmit a torque to the second drive shaft.
  • the plurality of pump units can comprise at least one third pump unit, which is arranged and designed to be drivable by means of the second drive shaft.
  • the second drive component can be designed to provide a second drive power at least to the third pump unit, which is based on the pump power of the third pump unit, wherein in particular the first pump unit is a coolant pump, the second pump unit is an oil pump and the third pump unit is a compressor.
  • the supply unit can have the first drive component for the first and second pump units, which are designed in particular in the form of a coolant and oil pump, and the third pump unit, in particular the compressor, with the second drive component and thus its own drive, here the second drive component, which brings slight advantages in the power adaptation to the different operating conditions of the vehicle.
  • the supply unit can further comprise a controller that is designed to control the plurality of pump units, in particular at least one of the first to third pump units, and/or the first and/or second drive component, wherein the controller is designed in particular to control based on at least one requirement parameter of the plurality of pump units, the first pump unit, the second pump unit, the third pump unit, the first drive component and/or the second drive component.
  • the at least one requirement parameter can be a pump power to be provided by the respective pump unit, a speed to be generated by the respective pump unit, a fluid volume to be pumped by the respective pump unit and/or a fluid volume flow to be pumped by the respective pump unit.
  • the first and/or the second drive component can comprise a motor, in particular the canned motor, or can be one that is designed to generate the torque and transmit it to the first or second drive shaft.
  • the coolant to be conveyed can be used particularly advantageously to cool the first and/or second drive component by designing it as a canned motor (similar to a circulation pump in the heating circuit in a central heating system).
  • a power loss of the first and/or second drive component can be used if the coolant is to be used for heating. This can increase the efficiency of the vehicle's overall system.
  • a sealing element can be inserted between a stator and a rotor of the motor into an air gap between them and prevents This prevents coolant from penetrating the stator or coming into contact with live components.
  • the coolant can be sucked in centrally through the rotor shaft on one suction side of the impeller, fed into the space between the rotor and stator and then returned to the coolant circuit behind the impeller.
  • the first and/or the second drive component can be an auxiliary unit.
  • the vehicle can have an engine for driving the vehicle.
  • the drive components can be or include another engine and can therefore be referred to as auxiliary units.
  • the first and/or the second drive component can comprise or be a mechanical component, wherein the mechanical component is designed to be able to be arranged and/or coupled to a reduction gear, an intermediate shaft of a drive shaft and/or to the drive shaft of a drive, in particular a motor of the vehicle, in order to transmit a torque of the reduction gear, the intermediate shaft and/or the drive shaft to the respective drive shaft.
  • the mechanical component can in particular be designed such that it is not a motor and/or the torque from a torque-providing motor or a torque-providing shaft transmits the torque to the first drive shaft.
  • a motor for operating the pump units can be omitted and these can be driven mechanically via the drive component by advantageously connecting the pump units directly to the axis of the reduction gear or to the drive shaft of the electric motor.
  • the drive can be via an intermediate shaft so that the speed of the pump units remains in the usual operating range of no more than 8000 rpm.
  • the main advantages are the reduced installation space and reduced costs, as no motor and no control system are required.
  • the pump units By decoupling the wheel drive, e.g. using a so-called disconnect device, the pump units could be driven by the traction drive motor even when the vehicle is at a standstill. so that the thermal management system can be operated when the vehicle is at a standstill.
  • This design can be useful in an all-wheel drive system with a secondary axle, particularly a so-called "boost axle”, as this is decoupled at low speeds and loads and is only activated when required to drive the vehicle.
  • This variant can be particularly advantageous for secondary drives that are only used when the driver and/or vehicle have specific performance requirements and are only transported for most of the vehicle's life.
  • a separating device generally makes sense in order to increase the efficiency of the vehicle's transmission.
  • the secondary drive When the secondary drive is switched on as a drive booster for the vehicle, the speed is usually very high or increases very quickly, so that the pump units can operate without restrictions.
  • the installed power of the secondary vehicle drive can be used as a drive component permanently, regardless of the driving speed. This enables significant system cost savings, as the vehicle drive is available anyway.
  • an additional drive machine and/or component with up to 50 kW can be used. By coupling it to the secondary drive axle, this can be omitted.
  • the pump units of the plurality of pump units can be a coolant pump, an oil pump, a compressor and/or a compressor, wherein the fluid to be pumped is in particular a coolant, a refrigerant, an oil or cooling oil.
  • the coolant pump can be a centrifugal pump
  • the oil pump can be a gerotor oil pump or be designed in the form of a gear design
  • the compressor can be a scroll compressor or be designed in the form of a swash plate design.
  • the compressor can be an air conditioning compressor.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a supply unit with first to third pump units
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a supply unit with first and second pump units
  • Fig. 3 shows a third embodiment of a supply unit with a mechanical drive component
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment of a supply unit with first and second pump units.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a supply unit 100 for a vehicle 200 with a plurality of pump units, here first to third pump units 110, 120, 130.
  • the first pump unit 110 is a coolant pump with a suction point 111 shown.
  • the second pump unit 120 is an oil pump, in particular a cooling oil pump
  • the third pump unit 130 is a compressor, in particular an air conditioning compressor with cooling and/or refrigerant interfaces 131, 132.
  • the plurality of pump units 110, 120, 130 are designed to pump a fluid.
  • the coolant pump 110 is designed to pump coolant and the oil pump 120 is designed to pump oil.
  • the supply unit 110, in particular the plurality of pump units 110, 120, 130 is designed to be connectable to fluid circuits of the vehicle 200.
  • the vehicle 200 can have a thermal management system that adjusts the temperatures of individual units of the vehicle 200, such as a passenger compartment, a battery, an engine, etc., by adjusting corresponding fluid circuits.
  • the first to third pump units 110, 120, 130 have predetermined pump outputs, which can be at least partially different or identical.
  • each of the pump units 110, 120, 130 has a maximum available pump output that the respective pump unit can provide.
  • the supply unit 100 further comprises a drive component 140 and a drive shaft 150, wherein the drive component 140 is designed to transmit a torque to the drive shaft 150.
  • the drive component 140 can be an auxiliary unit and/or a motor that is designed to generate the torque.
  • the pump units 110, 120, 130 are arranged and designed to be drivable by means of the drive shaft 150 for pumping the respective fluid.
  • the drive shaft 150 extends at least partially through and/or up to the pump units 110, 120, 130, so that the pump units 110, 120, 130 can be arranged closely together along the drive shaft 150.
  • the coolant pump 110 is arranged on the left side of the drive component 140 and the second pump unit 120 and then the third pump unit 130 are arranged on the right side of the drive component 140. Consequently, the drive component 140 is arranged between the first and second pump units 110, 120. Furthermore, the pump units 110, 120, 130 can have at least partially adjacent to each other and/or to the drive component 140. A distance along the drive component 150 between the pump units 110, 120, 130 and the drive component 140 can be selected to be minimal in order to enable the most compact design possible.
  • the drive component 140 is designed to provide a first drive power to the pump units 110, 120, 130, wherein the drive power is based on at least one of the pump powers of the pump units 110, 120, 130.
  • the drive power can correspond to at least one pump power which is the highest pump power of the pump powers of the pump units 110, 120, 130 of the plurality of pump units that can be driven by means of the first drive component 140.
  • the drive power can correspond to at least a sum of the pump powers of the pump units 110, 120, 130 of the plurality of pump units that can be driven by means of the drive component 140.
  • the maximum pumping power of the first pump unit 110 can be 50 watts
  • the maximum pumping power of the second pump unit 120 can be 50 watts
  • the maximum pumping power of the third pump unit can be 2000 watts. Consequently, the highest pumping power is the pumping power of the third pump unit 130.
  • the sum of the pumping powers is 2100 watts.
  • the drive component 140 had a drive power that corresponded to at least the highest, in particular the highest maximum pump power, this would be at least 2000 watts. Accordingly, the first to third pump units 110, 120, 130 could be operated simultaneously, unless the maximum pump power of the third pump unit 130 is required or a sum of the powers to be provided by the pump units 110, 120, 130 is less than 2000 watts.
  • the drive component 140 can have a safety performance in addition to the drive power, so that the total performance of the drive component 140 results from the drive power and the safety performance.
  • the Safety power can be a predetermined proportion of the highest, in particular maximum pump power of one of the pump units 1 10, 120, 130 or the sum of the pump powers of the pump units 1 10, 120, 130.
  • the predetermined proportion can be 5%.
  • the safety power is 100 watts, so that the total power of the drive component would be 2100 watts. This would enable simultaneous operation with maximum pump powers of the pump units 110, 120, 130 even at maximum pump powers of the pump units 110, 120, 130.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a supply unit 100, wherein, in comparison to Fig. 1, the supply unit 100 of Fig. 2 only comprises the first and third pump units 110, 130.
  • This embodiment can be advantageous because, depending on the design of the oil supply/cooling of a transmission of the vehicle 200, which can in particular be an electric vehicle 200 or an electric drive, no active oil supply is required, or it is sensible to integrate it directly into it.
  • Fig. 3 shows a third embodiment of a supply unit 100, wherein, in comparison to Figs. 1 and 2, the supply unit 100 has the second and third pump units 120, 130. Furthermore, the supply unit 100 has a mechanical component 160 as a drive component, which is operatively connected to an axle of a reduction gear or to a drive shaft of the engine of the vehicle 200, in particular an electric motor thereof. In a two-stage reduction gear, the drive can be via the intermediate shaft so that the speed of the pump units 120, 130 remains in an operating range of ⁇ 8000 rpm.
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment of a supply unit 100 with two coolant pumps 110, which are arranged on two opposite sides of the drive component 140, here in the form of a drive or motor, and on the drive shaft 150.
  • each coolant pump 110 can supply a coolant circuit with coolant or the coolant can be pumped through these are pumped so that two coolant circuits can advantageously be operated.
  • two independent coolant circuits can be operated or the second pump unit 120 can be used to increase the delivery pressure in a coolant circuit. Only one coolant circuit was discussed as an example, whereby the invention is not restricted to coolant circuits.
  • Other fluids can be pumped by means of the pump units 110, 120, 130, such as cooling oil.
  • the supply units 100 of Fig. 1 to 4 can each comprise a controller (not shown) which is designed to control the units of the respective supply unit 100. Consequently, only a single controller is required to control two or more pump units 110, 120, 130 and the drive component 140.
  • Fig. 5 shows a vehicle 200 with a supply unit 100 according to one of Figs. 1 to 4.
  • the supply unit By means of the supply unit, a particularly space-efficient and simple provision of two or more pump units is provided, so that a simplified connection of the respective fluid circuits to the pump units is also made possible.

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Abstract

The invention relates to a supply unit and a vehicle having such a supply unit. The supply unit (100) comprising: a plurality of pump units (110, 120, 130) comprising at least a first pump unit (110) and a second pump unit (230), which are designed to pump a fluid, wherein the plurality of pump units (110, 120, 130) each have a predetermined, in particular maximum, pumping capacity for pumping the fluid; a first drive component (140) and a first drive shaft (150), wherein the first drive component (140) is designed to transmit a torque to the first drive shaft (150), wherein at least the first and second pump units (110, 120) are arranged and designed to be drivable by means of the first drive shaft (150) for pumping the fluid, wherein the first drive component (140) is designed to provide a first drive power to at least the first and second pump units (110, 120) based on at least one of the pumping capacities of the first and second pump units (110, 120).

Description

Versorgungseinheit für ein Fahrzeug und Fahrzeug Supply unit for a vehicle and vehicle
Die Erfindung betrifft eine Versorgungseinheit für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug, insbesondere ein elektrisches oder E-Fahrzeug mit einer solchen Versorgungseinheit. The invention relates to a supply unit for a vehicle and a vehicle, in particular an electric or e-vehicle with such a supply unit.
Fahrzeuge, insbesondere Elektrofahrzeuge benötigen ein Kühlsystem, um die Verlustleistungen, die in den Aggregaten (Batterie, E-Maschine, Untersetzungsgetriebe, Lager, etc.) und elektronischen Komponenten (Inverter, DC/DC-Wandler, DC-AC- Wandler, etc.) im Betrieb und beim Laden der Batterie anfallen, abzuführen. Vehicles, especially electric vehicles, require a cooling system to dissipate the power losses that occur in the units (battery, electric motor, reduction gear, bearings, etc.) and electronic components (inverters, DC/DC converters, DC-AC converters, etc.) during operation and when charging the battery.
Des Weiteren sind häufig noch elektrische Heizelemente vorhanden, um z.B. den Fahrgastraum zu temperieren. Furthermore, electrical heating elements are often present, for example to regulate the temperature in the passenger compartment.
Die Fahrzeugsysteme weisen hierbei meist mehrere Kühlkreise auf, die zum Teil miteinander gekoppelt werden können, um ein Thermomanagement-System zu bilden. In der Regel ist ein Kühlmittelkreis mit Wasser-Glykol-Basis vorhanden, über den die Wärme an die Umgebung abgeführt wird. Ein weiterer Kreis umfasst eine Wärme- pumpe/AC-Kom pressor zur Klimatisierung des Fahrgastraums oder zur Unterstützung der Wärmeabfuhr aus den Komponenten. Ein dritter Kreis ist in manchen Systemen zur Wärmeabfuhr aus dem Schmier- und Kühlölsystem des Getriebes vorgesehen. The vehicle systems usually have several cooling circuits, some of which can be linked together to form a thermal management system. There is usually a water-glycol-based coolant circuit through which the heat is dissipated to the environment. Another circuit includes a heat pump/AC compressor for air conditioning the passenger compartment or to support the dissipation of heat from the components. A third circuit is provided in some systems for dissipating heat from the transmission's lubrication and cooling oil system.
Dabei weisen die Kreise mindestens eine, oft mehrere Pumpen und/oder Verdichter auf, die jeweils einen eigenen Antrieb und eine eigene Steuerung aufweisen. The circuits have at least one, often several pumps and/or compressors, each with its own drive and control system.
Diese bekannten Systeme weisen einen geringen Integrationsgrad auf. Die Pumpen und Kompressoren weisen jeweils einen eigenen Antrieb und eine eigene Steuerung auf und benötigen entsprechend viel Bauraum und Verrohrung/Leitungen. These known systems have a low level of integration. The pumps and compressors each have their own drive and control system and therefore require a lot of installation space and piping/lines.
Ein Anbau im Bereich des Antriebs oder die Integration in die Achse ist damit erschwert, meist sogar nicht möglich. Die Komponenten des Thermomanagements sind im Fahrzeug an unterschiedlichen Stellen angebracht und werden über ein Leistungsnetz verbunden. This makes installation in the drive area or integration into the axle difficult, and often impossible. The components of thermal management are installed at different locations in the vehicle and are connected via a power network.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Versorgungseinheit und ein Fahrzeug, insbesondere ein elektrisches Fahrzeug bereitzustellen, die einen oder mehrere der zuvor genannten Nachteile beheben und/oder zumindest verbessern. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Versorgungseinheit bereitzustellen, die mehrere Fluidkreisläufe antreiben kann, einen geringen Bauraum benötigt und leicht integrierbar ist. It is an object of the present invention to provide a supply unit and a vehicle, in particular an electric vehicle, which eliminate and/or at least improve one or more of the aforementioned disadvantages. In particular, it is an object of the present invention to provide a supply unit which can drive several fluid circuits, requires little installation space and is easy to integrate.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch eine Versorgungseinheit für ein Fahrzeug gelöst, umfassend eine Vielzahl an Pumpeneinheiten umfassend zumindest eine erste Pumpeneinheit und eine zweite Pumpeneinheit, die zum Pumpen eines Fluids ausgebildet sind, wobei die Vielzahl an Pumpeneinheiten jeweils zum Pumpen des Fluids eine vorbestimmte, insbesondere maximale Pumpenleistung aufweisen. Die Versorgungseinheit umfasst weiter eine erste Antriebskomponente und eine erste Antriebswelle, wobei die erste Antriebskomponente dazu ausgebildet, ein Drehmoment auf die erste Antriebswelle zu übertragen. Zumindest die ersten und zweiten Pumpeneinheiten sind dazu angeordnet und ausgebildet, mittels der ersten Antriebswelle zum Pumpen des Fluids antreibbar zu sein, wobei die erste Antriebskomponente dazu ausgebildet ist, eine erste Antriebsleistung, insbesondere mittels der ersten Antriebswelle an zumindest die ersten und zweiten Pumpeneinheiten, insbesondere die mittels der ersten Antriebswelle betreibbare Vielzahl an Pumpeneinheiten bereitzustellen, die auf zumindest einer der Pumpenleistungen der Vielzahl an Pumpeneinheiten, insbesondere der ersten und zweiten Pumpeneinheiten basiert. The object is achieved according to a first aspect by a supply unit for a vehicle, comprising a plurality of pump units comprising at least a first pump unit and a second pump unit, which are designed to pump a fluid, wherein the plurality of pump units each have a predetermined, in particular maximum, pump output for pumping the fluid. The supply unit further comprises a first drive component and a first drive shaft, wherein the first drive component is designed to transmit a torque to the first drive shaft. At least the first and second pump units are arranged and designed to be drivable by means of the first drive shaft for pumping the fluid, wherein the first drive component is designed to provide a first drive power, in particular by means of the first drive shaft, to at least the first and second pump units, in particular the plurality of pump units operable by means of the first drive shaft, which is based on at least one of the pump outputs of the plurality of pump units, in particular the first and second pump units.
Die Drehzahlen von Pumpeneinheiten, wie Kühlmittelpumpen und Verdichtern liegt bei üblichen Thermomanagement-Anwendungen auf einem ähnlichem Niveau bzw. einer ähnlichen Drehzahl. Eine individuelle Drehzahlregelung jeder Pumpeneinheit im Kühlmittelkreis ist nur für sehr wenige, zeitlich begrenzte Betriebssituationen sinnvoller, im Vergleich zu identischen Drehzahlen. Deshalb wird die Versorgungseinheit vorgeschlagen, umfassend zumindest die ersten und zweiten Pumpeneinheiten, die jeweils eine Kühlmittel-, Ölpumpe oder ein Kompressor sein können, die auf einer gemeinsamen Antriebswelle, hier der ersten Antriebswelle mit einem einzigen Antrieb, hier der ersten Antriebskomponente und einer später genannten optionalen gemeinsamen Steuerung betreibbar ist. Die Dimensionierung und/oder die Antriebsleistung der ersten und/oder jeder weiteren Antriebskomponente kann sich am Gesamt-Leistungsbedarf der Vielzahl an Pumpeneinheiten unter Berücksichtigung der Einsatzrandbedingungen orientieren und/oder auf diesen basieren. Gemäß der vorgeschlagenen Lösung weist die erste Antriebskomponente die erste Antriebsleistung auf, die auf zumindest einer der Pumpenleistungen der ersten und zweiten Pumpeneinheiten basiert, insbesondere derart, dass die ersten und zweiten Pumpeneinheit nacheinander und/oder gleichzeitig betreibbar sind. Mittels der vorgeschlagenen Versorgungseinheit kann folglich auf eine weitere Antriebskomponente und eine weitere Antriebswelle für die zweite Pumpeneinheit verzichtet werden, was zu einem reduzierten Bauraum, einem geringen Gewicht und einer einfacheren Integration in ein Fahrzeug führt. The speeds of pump units such as coolant pumps and compressors are at a similar level or speed in common thermal management applications. Individual speed control of each pump unit in the coolant circuit only makes sense for very few, time-limited operating situations, compared to identical speeds. Therefore, the supply unit is proposed, comprising at least the first and second pump units, each of which can be a coolant pump, oil pump or compressor, which can be operated on a common drive shaft, here the first drive shaft with a single drive, here the first drive component and an optional common control mentioned later. The dimensioning and/or the drive power of the first and/or each further drive component can be based on and/or oriented towards the total power requirement of the plurality of pump units, taking into account the application conditions. According to the proposed solution, the first drive component has the first drive power, which is based on at least one of the pump powers of the first and second pump units, in particular such that the first and second pump units can be operated one after the other and/or simultaneously. By means of the proposed supply unit, a further drive component and a further drive shaft for the second pump unit can therefore be dispensed with, which leads to a reduced installation space, low weight and easier integration into a vehicle.
Die Einsatzrandbedingungen können ein Druck- und/oder Volumenstrom sein und/oder charakterisieren, wobei insbesondere der Druck- und Volumenstrom, abhängig vom Pumpentyp der jeweiligen Pumpeneinheit und Temperatur/Viskosität des Fluids, in Wechselwirkung stehen können. Bei hohen Volumenströmen kann der Druck und damit die Leistungsaufnahme bzw. die bereitzustellen Pumpenleistung steigen, während der hydraulische Wirkungsgrad sinkt. Durch Anpassung des Volumenstromes an die Fluidkreisllaufbedürfnisse, insbesondere die Kühlleistungsbedarfe des Fahrzeugs lässt sich die elektrische Leistungsaufnahme der Einheiten des Fahrzeugs reduzieren und damit kann die Effizienz des Gesamtsystems des Fahrzeugs gesteigert werden. The application conditions can be and/or characterize a pressure and/or volume flow, whereby the pressure and volume flow in particular can interact depending on the pump type of the respective pump unit and the temperature/viscosity of the fluid. At high volume flows, the pressure and thus the power consumption or the pump power available can increase, while the hydraulic efficiency decreases. By adapting the volume flow to the fluid circuit requirements, in particular the cooling power requirements of the vehicle, the electrical power consumption of the vehicle's units can be reduced and the efficiency of the vehicle's overall system can thus be increased.
Die Vielzahl an Pumpeneinheiten kann drei, vier oder mehr Pumpeneinheiten umfassen, die insbesondere jeweils eine vorbestimmte, vorteilhafterweise maximale Pumpenleistung aufweisen. Die Pumpenleistungen der Pumpeneinheiten der Vielzahl an Pumpeneinheiten können unterschiedlich und/oder gleich sein. Die drei, vier oder mehr Pumpeneinheiten können dazu angeordnet und ausgebildet sein, mittels der ersten Antriebswelle zum Pumpen des Fluids antreibbar zu sein, wobei die erste Antriebskomponente dazu ausgebildet sein kann, die erste Antriebsleistung, insbesondere mittels der ersten Antriebswelle an zumindest die drei, vier oder mehr Pumpeneinheiten bereitzustellen, die auf den Pumpenleistungen der drei, vier oder mehr Pumpeneinheiten basiert. The plurality of pump units can comprise three, four or more pump units, each of which has a predetermined, advantageously maximum pumping capacity. The pumping capacities of the pump units of the plurality of pump units can be different and/or the same. The three, four or more pump units can be arranged and designed to first drive shaft for pumping the fluid, wherein the first drive component can be designed to provide the first drive power, in particular by means of the first drive shaft, to at least the three, four or more pump units, which is based on the pumping powers of the three, four or more pump units.
Die Vielzahl an Pumpeneinheiten, insbesondere zumindest die ersten und zweiten Pumpeneinheiten können dazu angeordnet und ausgebildet, mittels der ersten Antriebswelle zum Pumpen des Fluids antreibbar zu sein und mit der ersten Antriebswelle gekoppelt und/oder an dieser anordenbar sein und/oder gekoppelt und/oder angeordnet zu sein. The plurality of pump units, in particular at least the first and second pump units, can be arranged and designed to be drivable by means of the first drive shaft for pumping the fluid and to be coupled to the first drive shaft and/or to be arrangeable thereon and/or to be coupled and/or arranged.
Die Vielzahl an Pumpeneinheiten, insbesondere zumindest die ersten und zweiten Pumpeneinheiten können entlang der ersten Antriebswelle an unterschiedlichen Abschnitten der Antriebswelle koppelbar und/oder anordenbar und/oder gekoppelt und/oder angeordnet sein. The plurality of pump units, in particular at least the first and second pump units, can be coupled and/or arranged and/or coupled and/or arranged along the first drive shaft at different sections of the drive shaft.
Die Pumpeneinheiten der Vielzahl Pumpeneinheiten können Pumpenräder umfassen. Die Pumpenräder können entsprechend einer Drehrichtung der Pumpenräder seitenverkehrt zueinander anordenbar und/oder angeordnet sein. Eine Ansaugung des Fluids der Pumpeneinheiten kann axial sein und/oder ein Austritt des Fluids kann radial sein. The pump units of the plurality of pump units can comprise pump wheels. The pump wheels can be arranged and/or positioned laterally opposite to one another according to a direction of rotation of the pump wheels. The suction of the fluid from the pump units can be axial and/or the discharge of the fluid can be radial.
Die erste Antriebsleistung kann zumindest einer Pumpenleistung entsprechen, welche die höchste Pumpenleistung, insbesondere die höchste maximale Pumpenleistung der Pumpenleistungen der mittels der ersten Antriebskomponente antreibbaren Pumpeneinheiten der Vielzahl an Pumpeneinheiten ist. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Antriebsleistung zumindest einer Summe der Pumpenleistungen mittels der ersten Antriebskomponente antreibbaren Pumpeneinheiten der Vielzahl an Pumpeneinheiten entspricht. The first drive power can correspond to at least one pump power which is the highest pump power, in particular the highest maximum pump power of the pump powers of the pump units of the plurality of pump units that can be driven by means of the first drive component. Alternatively or additionally, the first drive power can correspond to at least a sum of the pump powers of the pump units of the plurality of pump units that can be driven by means of the first drive component.
Die erste Antriebsleistung kann zusätzlich zu der höchsten Pumpenleistung oder der Summe der Pumpenleistungen eine Sicherheitsleistung aufweisen, die einem vorbestimmten Anteil der höchsten Pumpenleistung oder der Summe der Pumpenleistungen entspricht. The first drive power may, in addition to the highest pump power or the sum of the pump powers, have a safety power corresponding to a predetermined proportion of the highest pump output or the sum of the pump outputs.
Die erste Antriebsleistung kann gleich, größer gleich oder größer der Summe der Pumpenleistungen zumindest der ersten und zweiten Pumpeneinheiten sein. The first drive power can be equal to, greater than or greater than the sum of the pump powers of at least the first and second pump units.
Der vorbestimmte Anteil kann 5% bis 50%, 10% bis 30%, insbesondere 10% oder 20% der jeweiligen Pumpenleistung, insbesondere der höchsten Pumpenleistung sein. Die Antriebskomponente kann Reserven und/oder die Sicherheitsleistung aufweisen, um seltene ungünstige Bedingungen zum Betreiben der Pumpeneinheiten abzudecken. Die aufzubringende Pumpenleistung der Pumpeneinheiten kann unterschiedlich sein. Die Wahl der Antriebsleistung muss nicht zwingend notwendigerweise die Summe der Pumpenleistungen der Pumpeneinheiten, insbesondere der maximalen Pumpenleistungen entsprechen. Es kann vorteilhaft sein, die Pumpenleistung als Auslastungsgrad zu betrachten. Beispielsweise kann bei einer Pumpenleistung einer ersten Pumpeneinheit die Sicherheitsleistung z.B. 10% von einer Pumpenleistung der ersten Pumpeneinheit von 1000 Watt sein, so dass sich für diese 1000W eine Gesamtleistung von 1100W ergibt. Es könnte eine weitere Pumpeneinheit mit einem Leistungsbedarf von 100W zusammen mit der ersten Pumpeneinheit mittels der Antriebseinheit angetrieben werden, wenn die Antriebseinheit eine Gesamtleistung von 1100 Watt aufbringen kann. Der vorbestimmte Anteil kann 10% bis 20% betragen. The predetermined proportion can be 5% to 50%, 10% to 30%, in particular 10% or 20% of the respective pump output, in particular the highest pump output. The drive component can have reserves and/or the safety output to cover rare unfavorable conditions for operating the pump units. The pump output to be applied by the pump units can vary. The choice of drive output does not necessarily have to correspond to the sum of the pump outputs of the pump units, in particular the maximum pump outputs. It can be advantageous to view the pump output as a degree of utilization. For example, with a pump output of a first pump unit, the safety output can be e.g. 10% of a pump output of the first pump unit of 1000 watts, so that for these 1000W a total output of 1100W results. Another pump unit with a power requirement of 100W could be driven together with the first pump unit by means of the drive unit if the drive unit can provide a total output of 1100 watts. The predetermined proportion can be 10% to 20%.
Beispielsweise kann die erste Pumpeneinheit eine Pumpenleistung von 1000 Watt und die zweite Pumpeneinheit eine Pumpenleistung von 100 Watt aufweisen. Folglich wäre die höchste Pumpenleistung 1000 Watt. Es würde ausreichen, eine erste Antriebsleistung mit 1000 Watt bereitzustellen, um die erste und die zweite Pumpeneinheit unterhalb der maximalen Pumpenleistung zu betreiben, da die Pumpenleistung der zweiten Pumpeneinheit kleiner als die Pumpenleistung der ersten Pumpeneinheit ist. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Antriebskomponente dazu ausgebildet sein, eine Antriebsleistung bereitzustellen, die zumindest der Summe der Pumpenleistungen, hier 1100 Watt entspricht. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Antriebskomponente die Sicherheitsleistung zusätzlich zu der höchsten Pumpenleistung oder der Summe der Pumpenleistungen aufweisen. Bei einem vorbestimmten Anteil von 20% würde die Sicherheitsleistung in Bezug auf die höchste Pumpenleistung hier 200 Watt betragen, in Bezug auf die Summe 220 Watt. Entsprechend würde eine Gesamtleistung der ersten Antriebswelle 1200 Watt in Bezug auf die höchste Pumpenleistung und 1220 Watt in Bezug auf die Summe betragen. Entsprechend könnte sich nur an der höchsten Pumpenleistung von 1000 Watt orientiert werden, da die Antriebsleistung mit Sicherheitsleistung von 1200 Watt zum gleichzeitigen Betreiben der ersten und zweiten Komponenten ausreichen würde. For example, the first pump unit can have a pump output of 1000 watts and the second pump unit a pump output of 100 watts. Consequently, the highest pump output would be 1000 watts. It would be sufficient to provide a first drive output of 1000 watts to operate the first and second pump units below the maximum pump output, since the pump output of the second pump unit is less than the pump output of the first pump unit. Alternatively or additionally, the first drive component can be designed to provide a drive output that corresponds at least to the sum of the pump outputs, here 1100 watts. Alternatively or additionally, the first drive component can have the safety power in addition to the highest pump power or the sum of the pump powers. With a predetermined proportion of 20%, the safety power in relation to the highest pump power would be 200 watts and in relation to the sum 220 watts. Accordingly, the total power of the first drive shaft would be 1200 watts in relation to the highest pump power and 1220 watts in relation to the sum. Accordingly, only the highest pump power of 1000 watts could be used as a guide, since the drive power with safety power of 1200 watts would be sufficient to operate the first and second components simultaneously.
In Bezug auf die höchste Pumpenleistung kann die erste Antriebsleistung derart bestimmt sein, dass die Antriebsleistung in Bezug auf die Summe der höchsten Pumpenleistung und der Sicherheitsleistung größer gleich der Summe der Pumpenleistungen der ersten und zweiten Pumpeneinheiten ist. Wäre die höchste Pumpenleistung der ersten Pumpeneinheit lediglich 500 Watt und die Pumpenleistung der zweiten Pumpeinheit 100 Watt, wäre eine Summe dieser 600 Watt. Die erste Antriebsleistung basierend auf der höchsten Pumpenleistung wäre bei dem vorbestimmten Anteil von 20% 600 Watt, sodass immer noch beide Pumpeneinheiten gleichzeitig betreibbar wären. Bei einem Unterschreiten der 500 Watt wäre ein gleichzeitiger Betrieb mit der ersten Antriebsleistung basierend auf der höchsten Pumpenleistung nicht mehr möglich oder nur eingeschränkt möglich. With regard to the highest pump power, the first drive power can be determined such that the drive power in relation to the sum of the highest pump power and the safety power is greater than or equal to the sum of the pump powers of the first and second pump units. If the highest pump power of the first pump unit were only 500 watts and the pump power of the second pump unit were 100 watts, the sum of these would be 600 watts. The first drive power based on the highest pump power would be 600 watts at the predetermined proportion of 20%, so that both pump units could still be operated simultaneously. If the 500 watts were not met, simultaneous operation with the first drive power based on the highest pump power would no longer be possible or would only be possible to a limited extent.
Zuvor und nachfolgend beschriebene Merkmale in Bezug auf die erste Antriebskomponente, die erste Antriebswelle und die mittels der ersten Antriebswelle antreibba- ren Pumpeneinheiten der Vielzahl an Pumpeneinheiten können als Merkmale weiterer Antriebskomponenten, Antriebswellen und Pumpeneinheiten ausgeführt werden. Features described above and below with respect to the first drive component, the first drive shaft and the pump units of the plurality of pump units that can be driven by means of the first drive shaft can be implemented as features of further drive components, drive shafts and pump units.
Je geringer der Unterschied zwischen den Pumpenleistungsbedarfen der einzelnen Pumpeneinheiten ist, desto höher kann der vorbestimmte Anteil der Sicherheitsleistung bestimmt sein. Vorzugsweise ist der vorbestimmte Anteil derart bestimmt, dass die Antriebsleistung größer der Summe der Pumpenleistungen der Pumpeneinheiten ist, um auch bei den ungünstigen Bedingungen alle Pumpeneinheiten betreiben zu können. The smaller the difference between the pump power requirements of the individual pump units, the higher the predetermined proportion of the safety performance can be determined. Preferably, the predetermined proportion is determined in such a way that the drive power is greater than the sum of the pump powers of the pump units in order to be able to operate all pump units even under unfavorable conditions.
Zumindest die ersten und zweiten Pumpeneinheiten können an und/oder auf der ersten Antriebswelle angeordnet sein. At least the first and second pump units can be arranged on and/or on the first drive shaft.
Die ersten und zweiten Pumpeneinheiten können entlang der ersten Antriebswelle zumindest abschnittsweise angrenzend aneinander und/oder in einem vorbestimmten Abstand zueinander entlang der Antriebswelle angeordnet und/oder gekoppelt sein. The first and second pump units can be arranged and/or coupled along the first drive shaft at least in sections adjacent to one another and/or at a predetermined distance from one another along the drive shaft.
Die erste Antriebskomponente kann entlang der ersten Antriebswelle vor, zwischen der ersten und der zweiten Pumpeneinheit oder nach der Vielzahl an Pumpeneinheiten angeordnet und/oder gekoppelt sein. Vorteilhaft erweist sich eine Anordnung, bei der die erste Pumpeneinheit eine Kühlmittelpumpe, insbesondere eine Kreiselpumpe ist und entlang der ersten Antriebswelle vor der ersten Antriebskomponente, insbesondere der ersten Antriebskomponenten in Form eines elektrischen Motors angeordnet ist. Entlang der Antriebswelle betrachtet nach der ersten Antriebskomponente kann die erste Antriebswelle, welche eine Motorwelle sein kann, herausgeführt und mit einer, bevorzugt formschlüssigen Wellenverbindung ausgebildet sein, um die zweite Pumpeneinheit, insbesondere eine Ölpumpe, vorzugsweise in Gerotor-, oder Zahnradausführung anzutreiben. Andere Arten von Pumpeneinheiten wie Flügelzellen sind grundsätzlich ebenfalls möglich. Weiterhin kann die erste Antriebswelle derart ausgebildet sein, dass diese durch die Ölpumpe hindurch verläuft und entlang der ersten Antriebswelle betrachtet nach der Ölpumpe eine weitere Pumpe oder ein Kompressor/Verdichter einer Wärmepumpe und/oder einer Klimaanlage anordenbar und/oder koppelbar sind, um diese oder diesen anzutreiben. Der Kompressor kann ein Scroll-Verdichter sein oder als Schrägscheiben-Aufbau ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft erweist sich eine verstellbare Schrägscheibe, um die Leistung des Verdichters unabhängig von der (Antriebs-) Drehzahl der ersten Antriebskomponente und/oder der ersten Antriebswelle einstellen zu können, um eine einfache Antriebskomponentensteuerung der ersten Antriebskomponente, insbesondere eine Motorsteuerung dessen zu ermöglichen. In einer weiteren Ausführung kann eine Verdichterleistung des Verdichters auch durch eine Drehzahlregelung der ersten Antriebskomponente erfolgen, wobei sich Volumenströme bzw. die Pumpenleistungen der Pumpeneinheiten jeweils gleichzeitig ändern. Je nach Anforderung des Gesamtsystems kann die Steuerung mittels der Steuerung einfach oder mit aufwendiger, genauer Drehzahlregelung ausgebildet sein. Eine Kombination zwischen verstellbarer Schrägscheibe und Drehzahlregelung kann bereitgestellt sein, um die Sicherheitsleistung reduzieren zu können. The first drive component can be arranged and/or coupled along the first drive shaft before, between the first and second pump units or after the plurality of pump units. An arrangement in which the first pump unit is a coolant pump, in particular a centrifugal pump, and is arranged along the first drive shaft before the first drive component, in particular the first drive components in the form of an electric motor, has proven advantageous. Viewed along the drive shaft after the first drive component, the first drive shaft, which can be a motor shaft, can be led out and designed with a preferably positive shaft connection in order to drive the second pump unit, in particular an oil pump, preferably in a gerotor or gear design. Other types of pump units such as vane cells are also possible in principle. Furthermore, the first drive shaft can be designed in such a way that it runs through the oil pump and, viewed along the first drive shaft after the oil pump, another pump or a compressor/condenser of a heat pump and/or an air conditioning system can be arranged and/or coupled in order to drive this or that. The compressor can be a scroll compressor or designed as a swash plate structure. An adjustable swash plate is particularly advantageous in order to be able to adjust the performance of the compressor independently of the (drive) speed of the first drive component and/or the first drive shaft in order to enable simple drive component control of the first drive component, in particular a motor control thereof. In a further embodiment, a The compressor performance can also be controlled by a speed control of the first drive component, whereby the volume flows or the pump performance of the pump units change simultaneously. Depending on the requirements of the overall system, the control can be simple using the control or with complex, precise speed control. A combination of an adjustable swash plate and speed control can be provided in order to be able to reduce the safety performance.
In einer weiteren Variante wird vorgeschlagen nur die erste Pumpeneinheit, insbesondere die Kühlmittelpumpe und die zweite Pumpeneinheit, insbesondere den Verdichter mit der ersten Antriebskomponente zu kombinieren, da je nach Ausführung der Ölversorgung/Kühlung eines Getriebes oder eines elektrischen Antriebs des Fahrzeugs keine aktive Ölversorgung erforderlich ist, oder es sinnvoll ist diese direkt in das Fahrzeug zu integrieren. In a further variant, it is proposed to combine only the first pump unit, in particular the coolant pump, and the second pump unit, in particular the compressor, with the first drive component, since, depending on the design of the oil supply/cooling of a transmission or an electric drive of the vehicle, no active oil supply is required, or it makes sense to integrate it directly into the vehicle.
In einer weiteren Variante können die erste und zweite Pumpeneinheit, insbesondere in Form von Kühlmittelpumpen mit der ersten Antriebskomponente ausgeführt werden, wenn insbesondere zwei Kühlmittelkreise mit jeweils einer Kühlmittelpumpe gefördert werden sollen. Besonders vorteilhaft erscheint hierbei eine Ausführung der Kühlmittelpumpen als Kreiselpumpen, mit insbesondere dazwischenliegender ersten Antriebskomponente, vorteilhafterweise in Form eines Motors. In a further variant, the first and second pump units can be designed, in particular, in the form of coolant pumps with the first drive component, if in particular two coolant circuits are to be conveyed with one coolant pump each. A design of the coolant pumps as centrifugal pumps appears particularly advantageous here, with in particular an intermediate first drive component, advantageously in the form of a motor.
Die Versorgungseinheit kann weiter eine zweite Antriebskomponente und eine zweite Antriebswelle umfassen, wobei die zweite Antriebskomponente dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment auf die zweite Antriebswelle zu übertragen. Die Vielzahl an Pumpeneinheiten kann zumindest eine dritte Pumpeneinheit umfassen, die dazu angeordnet und ausgebildet ist, mittels der zweiten Antriebswelle antreibbar zu sein. Die zweite Antriebskomponente kann dazu ausgebildet sein, eine zweite Antriebsleistung zumindest an die dritte Pumpeneinheit bereitzustellen, die auf der Pumpenleistung der dritten Pumpeneinheit basiert, wobei insbesondere die erste Pumpeneinheit eine Kühlmittelpumpe, die zweite Pumpeneinheit eine Ölpumpe und die dritte Pumpeneinheit ein Kompressor ist. In einer Variante kann die Versorgungseinheit die erste Antriebskom ponente für die ersten und zweiten Pumpeneinheiten aufweisen, die insbesondere in Form von Kühlmittel- und Ölpumpe ausgeführt sind und die dritte Pumpeneinheit, insbesondere den Kompressor mit der zweiten Antriebskomponente und somit einem eigenen Antrieb, hier der zweiten Antriebskomponente zu versehen, was geringfügige Vorteile in der Leistungsanpassung an die unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs bringt. The supply unit can further comprise a second drive component and a second drive shaft, wherein the second drive component is designed to transmit a torque to the second drive shaft. The plurality of pump units can comprise at least one third pump unit, which is arranged and designed to be drivable by means of the second drive shaft. The second drive component can be designed to provide a second drive power at least to the third pump unit, which is based on the pump power of the third pump unit, wherein in particular the first pump unit is a coolant pump, the second pump unit is an oil pump and the third pump unit is a compressor. In one variant, the supply unit can have the first drive component for the first and second pump units, which are designed in particular in the form of a coolant and oil pump, and the third pump unit, in particular the compressor, with the second drive component and thus its own drive, here the second drive component, which brings slight advantages in the power adaptation to the different operating conditions of the vehicle.
Die Versorgungseinheit kann weiter eine Steuerung umfassen, die zum Steuern der Vielzahl an Pumpeneinheiten, insbesondere zumindest einer der ersten bis dritten Pumpeneinheiten, und/oder der ersten und/oder zweiten Antriebskomponente ausgebildet ist, wobei die Steuerung insbesondere zum Steuern basierend auf zumindest einem Anforderungsparameter der Vielzahl an Pumpeneinheiten, der ersten Pumpeneinheit, der zweiten Pumpeneinheit, der dritten Pumpeneinheit, der ersten Antriebskomponente und/oder der zweiten Antriebskomponente ausgebildet ist. Der zumindest eine Anforderungsparameter kann eine von der jeweiligen Pumpeneinheit zur Verfügung zu stellende Pumpenleistung, eine von der jeweiligen Pumpeneinheit aufzubringende Drehzahl, ein von der jeweiligen Pumpeneinheit zu pumpendes Fluidvolumen und/oder ein von der jeweiligen Pumpeneinheit zu pumpendender Fluidvolumenstrom sein. The supply unit can further comprise a controller that is designed to control the plurality of pump units, in particular at least one of the first to third pump units, and/or the first and/or second drive component, wherein the controller is designed in particular to control based on at least one requirement parameter of the plurality of pump units, the first pump unit, the second pump unit, the third pump unit, the first drive component and/or the second drive component. The at least one requirement parameter can be a pump power to be provided by the respective pump unit, a speed to be generated by the respective pump unit, a fluid volume to be pumped by the respective pump unit and/or a fluid volume flow to be pumped by the respective pump unit.
Die erste und/oder die zweite Antriebskomponente kann einen Motor, insbesondere den Spaltrohr-Motor umfassen oder ein solcher sein, der dazu ausgebildet ist, das Drehmoment zu erzeugen und auf die erste oder zweite Antriebswelle zu übertragen. Besonders vorteilhaft kann das zu fördernde Kühlmittel zur Kühlung der ersten und/oder zweiten Antriebskomponente eingesetzt werden, indem dieser als Spaltrohr-Motor (ähnlich Umwälzpumpe im Heizkreis in einer Zentralheizung) ausgeführt wird.The first and/or the second drive component can comprise a motor, in particular the canned motor, or can be one that is designed to generate the torque and transmit it to the first or second drive shaft. The coolant to be conveyed can be used particularly advantageously to cool the first and/or second drive component by designing it as a canned motor (similar to a circulation pump in the heating circuit in a central heating system).
Eine Verlustleistung der ersten und/oder zweiten Antriebskomponente kann genutzt werden, wenn mittels des Kühlmittels geheizt werden soll. Dies kann einen Wirkungsgrad des Gesamtsystems des Fahrzeugs erhöhen. A power loss of the first and/or second drive component can be used if the coolant is to be used for heating. This can increase the efficiency of the vehicle's overall system.
Dabei kann ein dichtendes Element (Rohr) zwischen einem Stator und einem Rotor des Motors in einen Luftspalt zwischen diesen eingebracht werden und verhindert damit das Eindringen von Kühlmittel in den Stator bzw. Kontakt zu stromführenden Bauteilen. Das Kühlmittel kann zentral durch die Rotorwelle an einer Saugseite des Pumpenrads angesaugt, in den Raum zwischen Rotor und Stator geführt und anschließend hinter dem Pumpenrad wieder dem Kühlmittelkreis zurückgeführt. A sealing element (tube) can be inserted between a stator and a rotor of the motor into an air gap between them and prevents This prevents coolant from penetrating the stator or coming into contact with live components. The coolant can be sucked in centrally through the rotor shaft on one suction side of the impeller, fed into the space between the rotor and stator and then returned to the coolant circuit behind the impeller.
Alternativ oder zusätzlich kann die erste und/oder die zweite Antriebskomponente ein Nebenaggregat sein. Das Fahrzeug kann einen Motor zum Antreiben des Fahrzeugs aufweisen. Die Antriebskomponenten können ein weiterer Motor sein oder einen solchen umfassen und folglich als Nebenaggregate bezeichnet werden. Alternatively or additionally, the first and/or the second drive component can be an auxiliary unit. The vehicle can have an engine for driving the vehicle. The drive components can be or include another engine and can therefore be referred to as auxiliary units.
Die erste und/oder die zweite Antriebskomponente können eine mechanische Komponente umfassen oder eine solche sein, wobei die mechanische Komponente dazu ausgebildet ist, an ein Untersetzungsgetriebe, eine Zwischenwelle einer Antriebswelle und/oder an die Antriebswelle eines Antriebs, insbesondere eines Motors des Fahrzeugs anordenbar und/oder koppelbar zu sein, um ein Drehmoment des Untersetzungsgetriebes, der Zwischenwelle und/oder der Antriebswelle auf die jeweilige Antriebswelle zu übertragen. Die mechanische Komponente kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass diese kein Motor ist und/oder das Drehmoment von einem Drehmoment bereitstellenden Motor oder einer Drehmoment bereitstellenden Welle das Drehmoment an die erste Antriebswelle überträgt. The first and/or the second drive component can comprise or be a mechanical component, wherein the mechanical component is designed to be able to be arranged and/or coupled to a reduction gear, an intermediate shaft of a drive shaft and/or to the drive shaft of a drive, in particular a motor of the vehicle, in order to transmit a torque of the reduction gear, the intermediate shaft and/or the drive shaft to the respective drive shaft. The mechanical component can in particular be designed such that it is not a motor and/or the torque from a torque-providing motor or a torque-providing shaft transmits the torque to the first drive shaft.
In dieser Variante kann ein Motor zum Betreiben der Pumpeneinheiten entfallen und diese können mechanisch über die Antriebskomponente antreibbar sein, indem die Pumpeneinheiten vorteilhafterweise direkt an die Achse des Untersetzungsgetriebes oder an die Antriebswelle der E-Maschine in Wirkverbindung gebracht werden. Vorteilhafterweise kann bei einem zweistufigem Reduziergetriebe der Antrieb über eine Zwischenwelle erfolgen, damit die Drehzahl der Pumpeneinheiten im üblichen Betriebsbereich von nicht mehr als 8000 rpm bleibt. In this variant, a motor for operating the pump units can be omitted and these can be driven mechanically via the drive component by advantageously connecting the pump units directly to the axis of the reduction gear or to the drive shaft of the electric motor. Advantageously, with a two-stage reduction gear, the drive can be via an intermediate shaft so that the speed of the pump units remains in the usual operating range of no more than 8000 rpm.
Vorteile erweisen sich vor allem im reduzierten Bauraum und reduzierten Kosten, da kein Motor und keine Steuerung benötigt werden. Durch eine Abkoppelung des Radantriebs, z.B. durch eine sog. Disconnect-Einrichtung, wäre ein Antrieb der Pumpeneinheiten durch den Fahrantriebsmotor auch im Stillstand des Fahrzeugs möglich, sodass ein Betrieb des Thermomanagement-Systems im Stillstand möglich ist. Sinnvoll kann sich diese Ausführung bei einem Allradsystem mit einer Sekundärachse, insbesondere einer so genannten „Boost-Achse“ erweisen, da diese bei geringen Geschwindigkeiten und Lasten abgekoppelt ist und nur bei Bedarf zum Antrieb des Fahrzeuges zugeschaltet wird. The main advantages are the reduced installation space and reduced costs, as no motor and no control system are required. By decoupling the wheel drive, e.g. using a so-called disconnect device, the pump units could be driven by the traction drive motor even when the vehicle is at a standstill. so that the thermal management system can be operated when the vehicle is at a standstill. This design can be useful in an all-wheel drive system with a secondary axle, particularly a so-called "boost axle", as this is decoupled at low speeds and loads and is only activated when required to drive the vehicle.
Diese Variante kann besonders vorteilhaft bei Sekundärantrieben sein, die nur bei bestimmten Leistungsanforderungen des Fahrers und/oder des Fahrzeugs gebraucht werden und den Großteil des Fahrzeuglebens nur mittransportiert werden. Dort macht eine Trenneinrichtung grundsätzlich Sinn, um die Effizienz des Fahrzeugge- triebs zu steigern. This variant can be particularly advantageous for secondary drives that are only used when the driver and/or vehicle have specific performance requirements and are only transported for most of the vehicle's life. In these cases, a separating device generally makes sense in order to increase the efficiency of the vehicle's transmission.
Bei Zuschaltung des Sekundärantriebes als Antriebs-Booster für das Fahrzeug ist die Drehzahl meist sehr hoch oder steigt sehr schnell an, sodass der Betrieb der Pumpeneinheiten ohne Einschränkung möglich ist. Im Zustand „getrennt“ kann die installierte Leistung des Sekundär-Fahrzeugantriebs als Antriebskomponente dauerhaft unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit verwendet werden. Damit sind wesentliche System -Kosteneinsparungen möglich, da der Fahrzeugantrieb ohnehin zur Verfügung steht. Insbesondere bei Anwendungen, die hohe Leistungen an Kühl-ZKlimati- sierungssysteme (z.B. Tiefkühltransporte, Personentransporte, etc.) benötigen, kann eine zusätzliche Antriebsmaschine und/oder -komponente mit bis zu 50kW verwendet werden. Durch die Koppelung an die Sekundärantriebsachse kann diese entfallen. When the secondary drive is switched on as a drive booster for the vehicle, the speed is usually very high or increases very quickly, so that the pump units can operate without restrictions. In the "separated" state, the installed power of the secondary vehicle drive can be used as a drive component permanently, regardless of the driving speed. This enables significant system cost savings, as the vehicle drive is available anyway. In particular for applications that require high performance from cooling/air conditioning systems (e.g. deep-freeze transport, passenger transport, etc.), an additional drive machine and/or component with up to 50 kW can be used. By coupling it to the secondary drive axle, this can be omitted.
Die Pumpeneinheiten der Vielzahl an Pumpeneinheiten, insbesondere die erste, die zweite und/oder die dritte Pumpeneinheit können eine Kühlmittelpumpe, eine Ölpumpe, ein Verdichter und/oder ein Kompressor sein, wobei das zu pumpende Fluid insbesondere ein Kühlmittel, ein Kältemittel, ein Öl oder Kühlöl ist. The pump units of the plurality of pump units, in particular the first, the second and/or the third pump unit, can be a coolant pump, an oil pump, a compressor and/or a compressor, wherein the fluid to be pumped is in particular a coolant, a refrigerant, an oil or cooling oil.
Die Kühlmittelpumpe kann eine Kreiselpumpe sein, die Ölpumpe kann eine Gerotor- ölpumpe sein oder in Form einer Zahnradausführung ausgebildet sein und/oder der Kompressor kann ein Scrollkompressor sein oder in Form einer Schrägscheibenausführung ausgebildet sein. Der Kompressor kann ein Klimakompressor sein. Die Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt durch ein Fahrzeug, insbesondere ein elektrisches oder E-Fahrzeug gelöst, umfassend eine Versorgungseinheit gemäß dem ersten Aspekt. Das Fahrzeug kann einen Motor, insbesondere einen elektrischen Motor umfassen. The coolant pump can be a centrifugal pump, the oil pump can be a gerotor oil pump or be designed in the form of a gear design and/or the compressor can be a scroll compressor or be designed in the form of a swash plate design. The compressor can be an air conditioning compressor. The object is achieved according to a second aspect by a vehicle, in particular an electric or e-vehicle, comprising a supply unit according to the first aspect. The vehicle can comprise a motor, in particular an electric motor.
Merkmale, die in Bezug auf die Versorgungseinheit gemäß dem ersten Aspekt beschrieben wurden, können als Merkmale des Fahrzeugs gemäß dem zweiten Aspekt ausgeführt werden. Features described with respect to the supply unit according to the first aspect may be implemented as features of the vehicle according to the second aspect.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments are explained using the accompanying figures. They show:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Versorgungseinheit mit ersten bis dritten Pumpeneinheiten; Fig. 1 shows a first embodiment of a supply unit with first to third pump units;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Versorgungseinheit mit ersten und zweiten Pumpeneinheiten; Fig. 2 shows a second embodiment of a supply unit with first and second pump units;
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Versorgungseinheit mit einer mechanischen Antriebskomponente; und Fig. 3 shows a third embodiment of a supply unit with a mechanical drive component; and
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Versorgungseinheit mit ersten und zweiten Pumpeneinheiten. Fig. 4 shows a fourth embodiment of a supply unit with first and second pump units.
In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche beziehungsweise -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In the figures, identical or essentially functionally identical or similar elements are designated by the same reference numerals.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Versorgungseinheit 100 für ein Fahrzeug 200 mit einer Vielzahl an Pumpeneinheiten, hier erster bis dritter Pumpeneinheiten 110, 120, 130. Die erste Pumpeneinheit 110 ist eine Kühlmittelpumpe mit einer gezeigten Ansaugstelle 111. Die zweite Pumpeneinheit 120 ist eine Ölpumpe, insbesondere eine Kühlölpumpe und die dritte Pumpeneinheit 130 ist ein Kompressor, insbesondere ein Klimakompressor mit Kühl- und/oder Kältemittelschnittstellen 131 , 132. Die Vielzahl an Pumpeneinheiten 110, 120, 130 sind zum Pumpen eines Fluids ausgebildet. Die Kühlmittelpumpe 110 ist zum Pumpen von Kühlmittel und die Ölpumpe 120 ist zum Pumpen von Öl ausgebildet. Die Versorgungseinheit 1 10, insbesondere die Vielzahl an Pumpeneinheiten 110, 120, 130 ist dazu ausgebildet, mit Fluidkreisen des Fahrzeugs 200 verbindbar zu sein. Das Fahrzeug 200 kann ein Thermomanage- ment-System aufweisen, das die Temperaturen einzelner Einheiten des Fahrzeugs 200, wie einer Fahrgastzelle, einer Batterie, einem Motor, usw. durch das Einstellen entsprechender Fluidkreise einstellt. Fig. 1 shows a first embodiment of a supply unit 100 for a vehicle 200 with a plurality of pump units, here first to third pump units 110, 120, 130. The first pump unit 110 is a coolant pump with a suction point 111 shown. The second pump unit 120 is an oil pump, in particular a cooling oil pump, and the third pump unit 130 is a compressor, in particular an air conditioning compressor with cooling and/or refrigerant interfaces 131, 132. The plurality of pump units 110, 120, 130 are designed to pump a fluid. The coolant pump 110 is designed to pump coolant and the oil pump 120 is designed to pump oil. The supply unit 110, in particular the plurality of pump units 110, 120, 130, is designed to be connectable to fluid circuits of the vehicle 200. The vehicle 200 can have a thermal management system that adjusts the temperatures of individual units of the vehicle 200, such as a passenger compartment, a battery, an engine, etc., by adjusting corresponding fluid circuits.
Die ersten bis dritten Pumpeneinheiten 110, 120, 130 weisen vorbestimmte Pumpenleistungen auf, die zumindest teilweise unterschiedlich oder identisch sein können. Insbesondere weist jede der Pumpeneinheiten 1 10, 120, 130 eine maximale zur Verfügung stellbare Pumpenleistung auf, die die jeweilige Pumpeneinheit maximal erbringen kann. The first to third pump units 110, 120, 130 have predetermined pump outputs, which can be at least partially different or identical. In particular, each of the pump units 110, 120, 130 has a maximum available pump output that the respective pump unit can provide.
Die Versorgungseinheit 100 umfasst weiter eine Antriebskom ponente 140 und eine Antriebswelle 150, wobei die Antriebskomponente 140 dazu ausgebildet, ein Drehmoment auf die Antriebswelle 150 zu übertragen. Die Antriebskomponente 140 kann ein Nebenaggregat und/oder ein Motor sein, der dazu ausgebildet ist, das Drehmoment zu erzeugen. The supply unit 100 further comprises a drive component 140 and a drive shaft 150, wherein the drive component 140 is designed to transmit a torque to the drive shaft 150. The drive component 140 can be an auxiliary unit and/or a motor that is designed to generate the torque.
Wie in der Fig. 1 gezeigt ist, sind die Pumpeneinheiten 110, 120, 130 dazu angeordnet und ausgebildet, mittels der Antriebswelle 150 zum Pumpen des jeweiligen Fluids antreibbar zu sein. Dabei erstreckt sich die Antriebswelle 150 zumindest teilweise durch die und/oder bis zu den Pumpeneinheiten 110, 120, 130, sodass die Pumpeneinheiten 110, 120, 130 entlang der Antriebswelle 150 dicht aneinandergereiht angeordnet werden können. As shown in Fig. 1, the pump units 110, 120, 130 are arranged and designed to be drivable by means of the drive shaft 150 for pumping the respective fluid. The drive shaft 150 extends at least partially through and/or up to the pump units 110, 120, 130, so that the pump units 110, 120, 130 can be arranged closely together along the drive shaft 150.
Gemäß der Fig. 1 ist auf der linken Seite der Antriebskomponente 140 die Kühlmittelpumpe 110 und auf der rechten Seite der Antriebskomponente 140 die zweite Pumpeneinheit 120 und anschließend die dritte Pumpeneinheit 130 angeordnet. Folglich ist die Antriebskomponente 140 zwischen der ersten und zweiten Pumpeneinheit 110, 120 angeordnet. Weiter können die Pumpeneinheiten 110, 120, 130 zumindest abschnittsweise aneinander und/oder an die Antriebskomponente 140 angrenzen. Ein Abstand entlang der Antriebskomponente 150 zwischen den Pumpeneinheiten 110, 120, 130 und der Antriebskomponente 140 kann minimal gewählt werden, um eine möglichst kompakte Bauweise zu ermöglichen. According to Fig. 1, the coolant pump 110 is arranged on the left side of the drive component 140 and the second pump unit 120 and then the third pump unit 130 are arranged on the right side of the drive component 140. Consequently, the drive component 140 is arranged between the first and second pump units 110, 120. Furthermore, the pump units 110, 120, 130 can have at least partially adjacent to each other and/or to the drive component 140. A distance along the drive component 150 between the pump units 110, 120, 130 and the drive component 140 can be selected to be minimal in order to enable the most compact design possible.
Die Antriebskomponente 140 ist dazu ausgebildet, eine erste Antriebsleistung an die Pumpeneinheiten 110, 120, 130 bereitzustellen, wobei die Antriebsleistung auf zumindest einer der Pumpenleistungen der Pumpeneinheiten 110, 120, 130 basiert. The drive component 140 is designed to provide a first drive power to the pump units 110, 120, 130, wherein the drive power is based on at least one of the pump powers of the pump units 110, 120, 130.
Die Antriebsleistung kann zumindest einer Pumpenleistung entsprechen, welche die höchste Pumpenleistung der Pumpenleistungen der mittels der ersten Antriebskomponente 140 antreibbaren Pumpeneinheiten 110, 120, 130 der Vielzahl an Pumpeneinheiten ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Antriebsleistung zumindest einer Summe der Pumpenleistungen mittels der Antriebskomponente 140 antreibbaren Pumpeneinheiten 110, 120, 130 der Vielzahl an Pumpeneinheiten entsprechen. The drive power can correspond to at least one pump power which is the highest pump power of the pump powers of the pump units 110, 120, 130 of the plurality of pump units that can be driven by means of the first drive component 140. Alternatively or additionally, the drive power can correspond to at least a sum of the pump powers of the pump units 110, 120, 130 of the plurality of pump units that can be driven by means of the drive component 140.
Die maximale Pumpenleistung der ersten Pumpeneinheit 1 10 kann 50 Watt, die maximale Pumpenleistung der zweiten Pumpeneinheit 120 kann 50 Watt und die maximale Pumpenleistung der dritten Pumpeneinheit kann 2000 Watt betragen. Folglich ist die höchste Pumpenleistung die Pumpenleistung der dritten Pumpeneinheit 130. Die Summe der Pumpenleistungen beträgt 2100 Watt. The maximum pumping power of the first pump unit 110 can be 50 watts, the maximum pumping power of the second pump unit 120 can be 50 watts, and the maximum pumping power of the third pump unit can be 2000 watts. Consequently, the highest pumping power is the pumping power of the third pump unit 130. The sum of the pumping powers is 2100 watts.
Würde die Antriebskomponente 140 eine Antriebsleistung aufweisen, die zumindest der höchsten, insbesondere der höchsten maximalen Pumpenleistung entspricht, würde diese zumindest 2000 Watt betragen. Entsprechend könnten die ersten bis dritten Pumpeneinheiten 110, 120, 130 gleichzeitig betrieben werden, sofern nicht die maximale Pumpenleistung der dritten Pumpeneinheit 130 benötigt wird oder eine Summe der von den Pumpeneinheiten 110, 120, 130 zur Verfügung zu stellenden Leistungen kleiner als 2000 Watt ist. If the drive component 140 had a drive power that corresponded to at least the highest, in particular the highest maximum pump power, this would be at least 2000 watts. Accordingly, the first to third pump units 110, 120, 130 could be operated simultaneously, unless the maximum pump power of the third pump unit 130 is required or a sum of the powers to be provided by the pump units 110, 120, 130 is less than 2000 watts.
Die Antriebskomponente 140 kann zusätzlich zu der Antriebsleistung eine Sicherheitsleistung aufweisen, sodass sich die Gesamtleistung der Antriebskomponente 140 aus der Antriebsleistung und der Sicherheitsleistung ergibt. Die Sicherheitsleistung kann ein vorbestimmter Anteil der höchsten, insbesondere maximalen Pumpenleistung einer der Pumpeneinheiten 1 10, 120, 130 oder der Summe der Pumpenleistungen der Pumpeneinheiten 1 10, 120, 130 sein. Beispielsweise kann der vorbestimmte Anteil 5% betragen. Gemäß dem vorherigen Beispiel der Antriebsleistung mit 2000 Watt beträgt die Sicherheitsleistung 100 Watt, sodass die Gesamtleistung der Antriebskomponente 2100 Watt betragen würde. Dies würde sogar bei maximalen Pumpenleistungen der Pumpeneinheiten 110, 120, 130 einen gleichzeitigen Betrieb mit maximalen Pumpenleistungen der Pumpeneinheiten 110, 120, 130 ermöglichen. The drive component 140 can have a safety performance in addition to the drive power, so that the total performance of the drive component 140 results from the drive power and the safety performance. The Safety power can be a predetermined proportion of the highest, in particular maximum pump power of one of the pump units 1 10, 120, 130 or the sum of the pump powers of the pump units 1 10, 120, 130. For example, the predetermined proportion can be 5%. According to the previous example of the drive power with 2000 watts, the safety power is 100 watts, so that the total power of the drive component would be 2100 watts. This would enable simultaneous operation with maximum pump powers of the pump units 110, 120, 130 even at maximum pump powers of the pump units 110, 120, 130.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Versorgungseinheit 100, wobei im Vergleich zu der Fig. 1 die Versorgungseinheit 100 der Fig. 2 nur die ersten und dritten Pumpeneinheiten 1 10, 130 umfasst. Dieses Ausführungsbeispiel kann vorteilhaft sein, da je nach Ausführung der Ölversorgung/Kühlung eines Getriebes des Fahrzeugs 200, welches insbesondere ein elektrisches Fahrzeug 200 sein kann oder eines elektrischen Antriebes keine aktive Ölversorgung erforderlich ist, oder es sinnvoll ist diese direkt in dieses zu integrieren. Fig. 2 shows a second embodiment of a supply unit 100, wherein, in comparison to Fig. 1, the supply unit 100 of Fig. 2 only comprises the first and third pump units 110, 130. This embodiment can be advantageous because, depending on the design of the oil supply/cooling of a transmission of the vehicle 200, which can in particular be an electric vehicle 200 or an electric drive, no active oil supply is required, or it is sensible to integrate it directly into it.
Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Versorgungseinheit 100, wobei im Vergleich zu den Fig. 1 und 2 die Versorgungseinheit 100 die zweiten und dritten Pumpeneinheiten 120, 130 aufweist. Weiter weist die Versorgungseinheit 100 als Antriebskomponente hier eine mechanische Komponente 160 auf, welche an eine Achse eines Untersetzungsgetriebes oder an eine Antriebswelle des Motors des Fahrzeugs 200, insbesondere einer E-Maschine dessen in Wirkverbindung gebracht wird. Bei einem zweistufigem Reduziergetriebe kann der Antrieb über die Zwischenwelle erfolgen, damit die Drehzahl der Pumpeneinheiten 120, 130 in einem Betriebsbereich von <8000 rpm bleiben. Fig. 3 shows a third embodiment of a supply unit 100, wherein, in comparison to Figs. 1 and 2, the supply unit 100 has the second and third pump units 120, 130. Furthermore, the supply unit 100 has a mechanical component 160 as a drive component, which is operatively connected to an axle of a reduction gear or to a drive shaft of the engine of the vehicle 200, in particular an electric motor thereof. In a two-stage reduction gear, the drive can be via the intermediate shaft so that the speed of the pump units 120, 130 remains in an operating range of <8000 rpm.
Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Versorgungseinheit 100 mit zwei Kühlmittelpumpen 110, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Antriebskomponente 140, hier in Form eines Antriebs oder Motors, und an der Antriebswelle 150 angeordnet sind. Mittels diesem Ausführungsbeispiel kann mit jeder Kühlmittelpumpe 110 jeweils ein Kühlmittelkreislauf mit Kühlmittel versorgt bzw. das Kühlmittel durch diese gepumpt werden, sodass vorteilhafterweise zwei Kühlmittelkreisläufe bedienbar sind. Alternativ können zwei unabhängige Kühlmittelkreisläufe bedienbar sein o- der die zweite Pumpeneinheit 120 zur Förderdruckerhöhung in einem Kühlmittelkreislauf dienen. Es wurde nur beispielhaft auf einen Kühlmittelkreislauf eingegangen, wobei die Erfindung nicht auf Kühlmittelkreisläufe eingeschränkt sind. Es kann sich um andere Fluide handeln, welche mittels der Pumpeneinheiten 110, 120, 130 gepumpt werden, wie Kühlöl. Fig. 4 shows a fourth embodiment of a supply unit 100 with two coolant pumps 110, which are arranged on two opposite sides of the drive component 140, here in the form of a drive or motor, and on the drive shaft 150. By means of this embodiment, each coolant pump 110 can supply a coolant circuit with coolant or the coolant can be pumped through these are pumped so that two coolant circuits can advantageously be operated. Alternatively, two independent coolant circuits can be operated or the second pump unit 120 can be used to increase the delivery pressure in a coolant circuit. Only one coolant circuit was discussed as an example, whereby the invention is not restricted to coolant circuits. Other fluids can be pumped by means of the pump units 110, 120, 130, such as cooling oil.
Die Versorgungseinheiten 100 der Fig. 1 bis 4 können jeweils eine Steuerung (nicht gezeigt) umfassen, die dazu ausgebildet ist, die Einheiten der jeweiligen Versorgungseinheit 100 zu steuern. Folglich bedarf es für die Steuerung von zwei oder mehr Pumpeneinheiten 110, 120, 130 und der Antriebskomponente 140 lediglich eine einzige Steuerung. The supply units 100 of Fig. 1 to 4 can each comprise a controller (not shown) which is designed to control the units of the respective supply unit 100. Consequently, only a single controller is required to control two or more pump units 110, 120, 130 and the drive component 140.
Fig. 5 zeigt ein Fahrzeug 200 mit einer Versorgungseinheit 100 gemäß einer der Fig. 1 bis 4. Mittels der Versorgungseinheit wird eine besonders bauraumeffiziente und einfache Bereitstellung von zwei oder mehr Pumpeneinheiten bereitgestellt, sodass weiter ein vereinfachter Anschluss der jeweiligen Fluidkreisläufe an die Pumpeneinheiten ermöglicht wird. Fig. 5 shows a vehicle 200 with a supply unit 100 according to one of Figs. 1 to 4. By means of the supply unit, a particularly space-efficient and simple provision of two or more pump units is provided, so that a simplified connection of the respective fluid circuits to the pump units is also made possible.
Bezuqszeichen Reference symbol
Versorgungseinheit erste Pumpeneinheit Ansaugschnittstelle zweite Pumpeneinheit dritte Pumpeneinheit Fluidschnittstelle Fluidschnittstelle Antriebskomponente Antriebswelle mechanische Komponente Supply unit first pump unit suction interface second pump unit third pump unit fluid interface fluid interface drive component drive shaft mechanical component
Fahrzeug Vehicle

Claims

Patentansprüche Patent claims
1 . Versorgungseinheit (100) für ein Fahrzeug (200), umfassend: eine Vielzahl an Pumpeneinheiten (1 10, 120, 130) umfassend zumindest eine erste Pumpeneinheit (110) und eine zweite Pumpeneinheit (120), die zum Pumpen eines Fluids ausgebildet sind, wobei die Vielzahl an Pumpeneinheiten (1 10, 120, 130) jeweils zum Pumpen des Fluids eine vorbestimmte, insbesondere maximale Pumpenleistung aufweisen; eine erste Antriebskomponente (140) und eine erste Antriebswelle (150), wobei die erste Antriebskomponente (140) dazu ausgebildet, ein Drehmoment auf die erste Antriebswelle (150) zu übertragen, wobei zumindest die ersten und zweiten Pumpeneinheiten (110, 120) dazu angeordnet und ausgebildet sind, mittels der ersten Antriebswelle (150) zum Pumpen des Fluids antreibbar zu sein, wobei die erste Antriebskomponente (140) dazu ausgebildet ist, eine erste Antriebsleistung an zumindest die ersten und zweiten Pumpeneinheiten (1 10, 120) bereitzustellen, die auf zumindest einer der Pumpenleistungen der ersten und zweiten Pumpeneinheiten (1 10, 120) basiert. 1. Supply unit (100) for a vehicle (200), comprising: a plurality of pump units (110, 120, 130) comprising at least a first pump unit (110) and a second pump unit (120) which are designed to pump a fluid, wherein the plurality of pump units (110, 120, 130) each have a predetermined, in particular maximum pump power for pumping the fluid; a first drive component (140) and a first drive shaft (150), wherein the first drive component (140) is designed to transmit a torque to the first drive shaft (150), wherein at least the first and second pump units (110, 120) are arranged and designed to be drivable by means of the first drive shaft (150) for pumping the fluid, wherein the first drive component (140) is designed to provide a first drive power to at least the first and second pump units (110, 120) which is based on at least one of the pump powers of the first and second pump units (110, 120).
2. Versorgungseinheit (100) nach Anspruch 1 , wobei die erste Antriebsleistung zumindest einer Pumpenleistung entspricht, welche die höchste Pumpenleistung, insbesondere die höchste maximale Pumpenleistung der Pumpenleistungen der mittels der ersten Antriebskomponente (140) an- treibbaren Pumpeneinheiten der Vielzahl an Pumpeneinheiten (1 10, 120, 130) ist, und/oder wobei die erste Antriebsleistung zumindest einer Summe der Pumpenleistungen der mittels der ersten Antriebskomponente (140) antreibbaren Pumpeneinheiten der Vielzahl an Pumpeneinheiten (1 10, 120, 130) entspricht. 2. Supply unit (100) according to claim 1, wherein the first drive power corresponds to at least one pump power which is the highest pump power, in particular the highest maximum pump power of the pump powers of the pump units of the plurality of pump units (110, 120, 130) that can be driven by means of the first drive component (140), and/or wherein the first drive power corresponds to at least a sum of the pump powers of the pump units of the plurality of pump units (110, 120, 130) that can be driven by means of the first drive component (140).
3. Versorgungseinheit (100) nach Anspruch 2, wobei die erste Antriebsleistung zusätzlich zu der höchsten Pumpenleistung oder der Summe der Pumpenleistungen eine Sicherheitsleistung aufweist, die einem vorbestimmten Anteil der höchsten Pumpenleistung oder der Summe der Pumpenleistungen entspricht. 3. Supply unit (100) according to claim 2, wherein the first drive power has, in addition to the highest pump power or the sum of the pump powers, a safety power which corresponds to a predetermined proportion of the highest pump power or the sum of the pump powers.
4. Versorgungseinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest die ersten und zweiten Pumpeneinheiten (110 ,120) an und/oder auf der ersten Antriebswelle (150) angeordnet sind. 4. Supply unit (100) according to one of the preceding claims, wherein at least the first and second pump units (110, 120) are arranged at and/or on the first drive shaft (150).
5. Versorgungseinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die ersten und zweiten Pumpeneinheiten (1 10, 120) entlang der ersten Antriebswelle (150) zumindest abschnittsweise angrenzend aneinander und/oder in einem vorbestimmten Abstand zueinander entlang der Antriebswelle (150) angeordnet und/oder gekoppelt sind. 5. Supply unit (100) according to one of the preceding claims, wherein the first and second pump units (110, 120) are arranged and/or coupled along the first drive shaft (150) at least in sections adjacent to one another and/or at a predetermined distance from one another along the drive shaft (150).
6. Versorgungseinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Antriebskomponente (140) entlang der ersten Antriebswelle (150) vor, zwischen der ersten und der zweiten Pumpeneinheit (1 10, 120) oder nach diesen angeordnet und/oder gekoppelt ist. 6. Supply unit (100) according to one of the preceding claims, wherein the first drive component (140) is arranged and/or coupled along the first drive shaft (150) before, between or after the first and the second pump unit (110, 120).
7. Versorgungseinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend: eine zweite Antriebskomponente und eine zweite Antriebswelle, wobei die zweite Antriebskomponente dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment auf die zweite Antriebswelle zu übertragen, wobei die Vielzahl an Pumpeneinheiten zumindest eine dritte Pumpeneinheit umfasst, die dazu angeordnet und ausgebildet ist, mittels der zweiten Antriebswelle angetrieben zu werden, wobei die zweite Antriebskomponente dazu ausgebildet ist, eine zweite Antriebsleistung an die dritte Pumpeneinheit bereitzustellen, die auf der Pumpenleistung der dritten Pumpeneinheit basiert, wobei insbesondere die erste Pumpeneinheit eine Kühlmittelpumpe, die zweiten Pumpeneinheit eine Ölpumpe und die dritte Pumpeneinheit ein Kompressor ist. 7. Supply unit (100) according to one of the preceding claims, further comprising: a second drive component and a second drive shaft, wherein the second drive component is designed to transmit a torque to the second drive shaft, wherein the plurality of pump units comprises at least a third pump unit which is arranged and designed to be driven by means of the second drive shaft, wherein the second drive component is designed to provide a second drive power to the third pump unit which is based on the pump power of the third pump unit, wherein in particular the first pump unit is a coolant pump, the second pump unit is an oil pump and the third pump unit is a compressor.
8. Versorgungseinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend: eine Steuerung, die zum Steuern der Vielzahl an Pumpeneinheiten (110, 120, 130), insbesondere zumindest einer der ersten bis dritten Pumpeneinheiten (110, 120, 130) und/oder der ersten und/oder zweiten Antriebskomponente (140) ausgebildet ist, wobei die Steuerung insbesondere zum Steuern basierend auf zumindest einem Anforderungsparameter der Vielzahl an Pumpeneinheiten (1 10, 120, 130), der ersten Pumpeneinheit (1 10), der zweiten Pumpeneinheit (120), der dritten Pumpeneinheit (130), der ersten Antriebskom ponente (140) und/oder der zweiten Antriebskomponente ausgebildet ist, wobei der zumindest eine Anforderungsparameter eine von der jeweiligen Pumpeneinheit zur Verfügung zu stellende Pumpenleistung, eine von der jeweiligen Pumpeneinheit aufzubringende Drehzahl, ein von der jeweiligen Pumpeneinheit (110, 120, 130) zu pumpendes Fluidvolumen und/oder ein von der jeweiligen Pumpeneinheit (110, 120, 130) zu pumpendender Fluidvolumenstrom ist. 8. Supply unit (100) according to one of the preceding claims, further comprising: a controller which is designed to control the plurality of pump units (110, 120, 130), in particular at least one of the first to third pump units (110, 120, 130) and/or the first and/or second drive component (140), wherein the controller is designed in particular to control based on at least one requirement parameter of the plurality of pump units (110, 120, 130), the first pump unit (110), the second pump unit (120), the third pump unit (130), the first drive component (140) and/or the second drive component, wherein the at least one requirement parameter is a pump power to be made available by the respective pump unit, a rotational speed to be applied by the respective pump unit, a fluid volume to be pumped by the respective pump unit (110, 120, 130) and/or a fluid volume flow to be pumped by the respective pump unit (110, 120, 130).
9. Versorgungseinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste (140) und/oder die zweite Antriebskom ponente einen Motor, insbesondere einen Spaltrohr-Motor umfasst oder ist, der dazu ausgebildet ist, das Drehmoment zu erzeugen und auf die erste (150) oder zweite Antriebswelle zu übertragen, und/oder wobei die erste (140) und/oder die zweite Antriebskom ponente ein Nebenaggregat ist. 9. Supply unit (100) according to one of the preceding claims, wherein the first (140) and/or the second drive component comprises or is a motor, in particular a canned motor, which is designed to generate the torque and to transmit it to the first (150) or second drive shaft, and/or wherein the first (140) and/or the second drive component is an auxiliary unit.
10. Versorgungseinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste (140) und/oder die zweite Antriebskom ponente eine mechanische Komponente umfasst oder ist, wobei die mechanische Komponente dazu ausgebildet ist, an ein Untersetzungsgetriebe, eine Zwischenwelle einer Antriebswelle und/oder an die Antriebswelle eines Antriebs, insbesondere eines Motors eines Fahrzeugs anordenbar und/oder koppelbar zu sein, um ein Drehmoment des Untersetzungsgetriebes, der Zwischenwelle und/oder der Antriebswelle auf die jeweilige Antriebswelle (150) zu übertragen. 10. Supply unit (100) according to one of the preceding claims, wherein the first (140) and/or the second drive component comprises or is a mechanical component, wherein the mechanical component is designed to be arrangeable and/or coupleable to a reduction gear, an intermediate shaft of a drive shaft and/or to the drive shaft of a drive, in particular an engine of a vehicle, in order to transmit a torque of the reduction gear, the intermediate shaft and/or the drive shaft to the respective drive shaft (150).
11 . Versorgungseinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste, die zweite und/oder die dritte Pumpeneinheit (110, 120, 130) eine Kühlmittelpumpe, eine Ölpumpe, ein Verdichter und/oder ein Kompressor sind, wobei das zu pumpende Fluid insbesondere ein Kühlmittel, ein Kältemittel, ein Öl oder Kühlöl ist. 11. Supply unit (100) according to one of the preceding claims, wherein the first, the second and/or the third pump unit (110, 120, 130) are a coolant pump, an oil pump, a compressor and/or a compressor, wherein the fluid to be pumped is in particular a coolant, a refrigerant, an oil or cooling oil.
12. Versorgungseinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kühlmittelpumpe eine Kreiselpumpe ist, die Ölpumpe eine Gerotor- ölpumpe ist oder in Form einer Zahnradausführung ausgebildet ist und/oder der Kompressor ein Scrollkompressor oder in Form einer Schrägscheibenausführung ausgebildet ist. 12. Supply unit (100) according to one of the preceding claims, wherein the coolant pump is a centrifugal pump, the oil pump is a gerotor oil pump or is designed in the form of a gear design and/or the compressor is a scroll compressor or is designed in the form of a swash plate design.
13. Fahrzeug (200), insbesondere elektrisches Fahrzeug, umfassend eine Versorgungseinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche. 13. Vehicle (200), in particular an electric vehicle, comprising a supply unit (100) according to one of the preceding claims.
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