WO2025256863A1 - Elektrisches antriebssystem mit temperatur-vorkonditionierung sowie verfahren zur temperierung - Google Patents

Elektrisches antriebssystem mit temperatur-vorkonditionierung sowie verfahren zur temperierung

Info

Publication number
WO2025256863A1
WO2025256863A1 PCT/EP2025/063454 EP2025063454W WO2025256863A1 WO 2025256863 A1 WO2025256863 A1 WO 2025256863A1 EP 2025063454 W EP2025063454 W EP 2025063454W WO 2025256863 A1 WO2025256863 A1 WO 2025256863A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drive system
electric drive
electric
oil
winding head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2025/063454
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Patrick Kolar
Dr. Wolfgang SCHWEIGER
Christoph Gsenger
Sebastian Schiller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magna Powertrain GmbH and Co KG
Original Assignee
Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Magna Powertrain GmbH and Co KG filed Critical Magna Powertrain GmbH and Co KG
Publication of WO2025256863A1 publication Critical patent/WO2025256863A1/de
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12Impregnating, moulding insulation, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
    • H02K15/125Heating or drying of machines in operational state, e.g. standstill heating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0061Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electrical machines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25Devices for sensing temperature, or actuated thereby
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/62Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive for raising the temperature of the motor

Definitions

  • the invention relates to an electric drive system with temperature preconditioning of the operating fluid.
  • the invention also relates to a method for temperature control of the electric drive system.
  • PTC heaters PTC - positive temperature coefficient
  • the PTC heater is usually mounted directly in the air intake ducts for the vehicle's interior, downstream of the vehicle's water heat exchanger, for example, near an air vent.
  • the PTC heater immediately warms the cold air flowing into the vehicle interior during a cold start and often automatically reduces its output once a set temperature is reached.
  • PTC heaters are commonly used to increase the temperature in the passenger compartment, to heat a traction battery, to heat a water-glycol cooling circuit, or to heat the electric vehicle's power actuators.
  • the purpose of the invention is to implement preconditioning of the electric drive system using the winding heads.
  • an electric drive system with temperature preconditioning of the operating fluid comprising an electric machine with rotor and stator and winding heads axially at the ends of the stator, as well as a gearbox and a hydraulic arrangement for supplying the components of the drive system with the operating fluid with at least one electric pump, characterized in that the winding heads are each surrounded by an annular housing, which is designed as a winding head tank for receiving the operating fluid.
  • the temperature of the operating fluid is increased, resulting in a lower viscosity.
  • preconditioning reduces the viscosity and increases efficiency.
  • the enclosures can consist of separate components, or part of the housing of the electric machine can be designed as an enclosure.
  • plastic components When using separate components, plastic components can be easily installed in the electric machine.
  • the enclosures are designed to be closed and contain either a volume of oil or no volume of oil when stationary.
  • the pump operates in two directions of rotation, filling the winding head tanks in a first direction of rotation and supplying components of the electric drive system with operating fluid in a second direction of rotation.
  • the pump fills the winding head tanks with a first pressure level and supplies the components of the electric drive system with operating fluid with a second pressure level.
  • the problem is also solved using a method for tempering an electric drive system before the driver starts the drive system normally, with:
  • the process is used to pre-temper a volume of oil for a rapid adjustment of the temperature of the operating fluid, i.e. the oil.
  • the electric drive system is insensitive to longitudinal/lateral acceleration or tilting of the vehicle.
  • the proposed device and method eliminate the need for any additional preconditioning components, as they are already present in the system.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an electric drive system with an oil-cooled, wet-running electric machine in a first embodiment
  • Figure 2 shows a section through an electric machine with housing for the winding heads.
  • Figure 3 shows a hydraulic circuit diagram of an electric drive in a first embodiment
  • Figure 4 shows another hydraulic circuit diagram of an electric drive in a second version.
  • Figure 1 shows an electric drive system 30 consisting of an electric machine with a stator 1 and a rotor 2, the electric machine being connected to a gearbox 24.
  • the gearbox 24 has an intermediate shaft 10 which is connected to a differential and an output shaft 7.
  • the gearbox shown is only schematic and exemplary.
  • the stator 1 shows winding heads 21, each projecting into a winding head tank 23.
  • This winding head tank 23 extends in a circle around a rotor shaft axis 11, at each of the two axial ends of the stator 1.
  • the electric drive system 30 is supplied with oil via an oil sump 6 for the drive system.
  • oil is assumed to be the operating fluid.
  • an electric tandem pump 4 is provided, which is also connected to a heat exchanger 5.
  • the tandem pump 4 supplies the gearbox 24 with lubricating and cooling oil via an oil line 8 to the gearbox.
  • the electric motor is lubricated and cooled via an oil line 9 to the electric motor.
  • the two winding head tanks 23 are filled with oil from below via an oil line 40.
  • an oil sump 3 specifically for the rotor and stator, designed as an elevated tank, can also be used for this purpose.
  • the winding head tanks 23 are emptied when stationary, and the oil flows into the respective designated oil sump.
  • the position of the inlet is not further specified and can be arbitrarily designed on the enclosing components of the winding head and may optionally be equipped with a check valve.
  • FIG. 2 shows another embodiment.
  • the stator 1 has winding heads 21 at its two axial ends. These winding heads 21 are surrounded by an enclosure 22, which consists either of a separate plastic component or of a special design of the housing 26 of the electric machine.
  • the respective enclosure 22 of the winding heads forms a ring around the rotor shaft axis 11.
  • the cooling and lubricating oil is supplied via an oil inlet 25 in the enclosure 26 of the
  • the electric machine is fed into an oil channel.
  • the oil channel distributes the oil to an oil inlet 27 of the winding head tank.
  • the oil is distributed, for example, via different oil channels along the stator and exits again at an oil outlet 28 of the winding head tank 23.
  • the oil outlet 28 is arranged vertically on the upper side of the winding head tank.
  • the oil leaves the electric machine via an outlet whose position is determined by the design of the electric machine.
  • Enclosing the winding heads allows oil volume to be stored when the vehicle is stationary.
  • FIG 3 shows a hydraulic circuit diagram of an electric drive system 30.
  • the electric pump 4 of this embodiment can be driven in both directions of rotation.
  • oil is conveyed via the heat exchanger 5 to the temperature-critical components, the rotor 2, the winding heads 21 and into the gearbox 24 of the electric drive system.
  • the oil is drawn from the oil sump 6 via a filter 29.
  • a check valve 32 is also provided in the supply line of the rotor 2.
  • oil is pumped directly to the winding heads 21 until the entire area of the winding heads 21 in the winding head tank 23 is surrounded by oil, so that the oil can be heated by energizing the winding heads 21.
  • Figure 4 shows a hydraulic circuit diagram of an electric drive system with a circulating oil system.
  • the electric pump 4 delivers oil to the temperature-critical components of the electric drive system 30, exemplified by the check valve 32.
  • the winding heads 21, which serve as winding head heaters 20, are supplied with oil via the filling line 40.
  • the drain is closed by a 2/2-way valve, a pressure-activated valve 31. so that the area of the winding heads 21 is filled with oil. By applying current to the winding heads 21, the oil in this area is heated.
  • oil at the second pressure level is pumped into the rotor 2 via oil line 9 and via filling line 40 to the winding heads 21 and the winding head tanks 23.
  • the outlet of the two winding head tanks 23 is connected to the oil sump 6 via the pressure-activated valve 31.
  • the winding head tanks 23 can also have an overflow 33.
  • the method according to the invention begins before the normal start of the electric drive system 30, or even as soon as the vehicle is unlocked or the driver is recognized via the key fob upon approaching the vehicle.
  • the term "before the normal start of the drive system by the driver" means that the drive unit has not yet been activated by the vehicle's start button.
  • an actual temperature value is detected in a control unit for the electric motor. After comparing the actual temperature value with a target temperature value, a heating signal is generated if the actual temperature value is lower than the target temperature value.
  • This heating signal starts the oil pump of the electric drive system as well as the current supply to the electric machine.
  • the filling of the winding head tanks 23 then takes place via a predetermined direction of rotation or via a low initial pressure of the oil pump.
  • the actual temperature value can be measured via a sump temperature measurement across the windings of the electric machine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

Elektrisches Antriebssystem (30) mit Temperatur-Vorkonditionierung des Betriebsfluides umfassend eine elektrische Maschine mit Rotor (2) und Stator (1) und Wickelköpfen (21) axial endständig am Stator (1), sowie ein Getriebe (24) und eine hydraulische Anordnung zur Versorgung der Komponenten des Antriebssystems mit dem Betriebsfluid mit mindestens einer elektrischen Pumpe (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelköpfe (21) jeweils von einer Einhausung (22) ringförmig umgeben sind, die als Wickelkopftank (23) zur Aufnahme des Betriebsfluides ausgelegt sind.

Description

Elektrisches Antriebssystem mit Temperatur-Vorkonditionierunq sowie Verfahren zur
Temperierung
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem mit Temperatur- Vorkonditionierung des Betriebsfluids.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Temperierung des elektrischen Antriebssystems.
Stand der Technik
Bei tiefen Temperaturen erhöht sich die Viskosität von Fluiden. Diese verursacht höhere fluidmechanische Verluste an rotierenden Bauteilen, Pumpen usw. Gerade für rein elektrisch betriebene Fahrzeuge stellt das ein Problem dar.
Verfahren zum gezielten Erwärmen eines Elektrofahrzeugs sind bekannt. So sind üblicherweise im Elektrofahrzeug einer oder mehrere dedizierte PTC-Heizer (PTC - positive temperature coefficient) verbaut. Der PTC-Heizer wird üblicherweise direkt in Zuluftleitungen für einen Innenraum des Elektrofahrzeugs nach einem Wärmewassertauscher des Elektrofahrzeugs, beispielsweise nahe einem Luftausströmer montiert. Der PTC-Heizer erwärmt sofort die beim Kaltstart ins Wageninnere einströmende Kaltluft und regelt sich nach Erreichen eines Soll- Temperaturwerts oftmals selbstständig zurück. PTC-Heizer werden üblicherweise verwendet, um die Temperatur in der Fahrgastzelle zu erhöhen, einen Traktionsakkumulator zu erwärmen, einen Wasser-Glykol-Kühlkreislauf zu erwärmen oder um Leistungsstellglieder des Elektrofahrzeugs zu erwärmen.
Aus der DE 102017 223 114 A1 ist bekannt, dass die Aufgabe eines PTC-Heizers auch durch eine Komponente des elektrischen Antriebstrangs des Elektrofahrzeugs übernommen werden kann, welche für eine unterschiedliche Funktion schon im Elektrofahrzeug verbaut ist und nun noch zusätzlich für eine zweite Funktion, nämlich der Heizfunktion, genutzt wird. Die Komponenten des elektrischen Antriebstrangs arbeiten in der Regel sehr effizient, weswegen es beabsichtigt ist, gezielt Verluste zu erhöhen und somit mehr Abwärme zu erzeugen als dies bei einem normalen, nichtheizenden Betrieb des Elektrofahrzeugs erfolgen würde. Beim Betrieb eines Inverters mit einer diskontinuierlichen Pulsweitenmodulation und der erhöhten Schaltfrequenz erzeugt der Leistungsinverter mehr Abwärme als beim Betrieb mit der kontinuierlichen Pulsweitenmodulation und der Normalschaltfrequenz und auch mehr Abwärme als beim Betrieb mit der diskontinuierlichen Pulsweitenmodulation und der Normalschaltfrequenz.
Es ist Aufgabe der Erfindung mit Hilfe der Wickelköpfe einen Vorkonditionierung des elektrischen Antriebssystems umzusetzen.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst mit einem elektrischen Antriebssystem mit Temperatur- Vorkonditionierung des Betriebsfluides, umfassend eine elektrische Maschine mit Rotor und Stator und Wickelköpfen axial endständig am Stator, sowie ein Getriebe und eine hydraulische Anordnung zur Versorgung der Komponenten des Antriebssystems mit dem Betriebsfluid mit mindestens einer elektrischen Pumpe, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelköpfe jeweils von einer Einhausung ringförmig umgeben sind, die als Wickelkopftank zur Aufnahme des Betriebsfluides ausgelegt sind.
Durch den gezielten Wärmeeintrag durch Maschinenkomponenten wie den Wickelköpfen, wird die Temperatur im Betriebsfluid erhöht und bewirken eine geringe Viskosität. Bei Betriebsbedingungen in niedrigen Temperaturbereichen, bewirkt das Vorkonditionieren eine Verringerung der Viskosität und ein Erhöhen des Wirkungsgrads.
Dabei können die Einhausungen aus separaten Bauteilen bestehen oder ein Teil des Gehäuses der elektrischen Maschine als Einhausung ausgebildet sein.
Bei der Verwendung von separaten Bauteilen können Kunststoff-Bauteile auf einfache Art und Weise in der elektrischen Maschine eingebaut werden.
Die Einhausungen sind geschlossen ausgebildet und beinhalten im Stillstand ein Ölvolumen oder kein Ölvolumen.
In einer Ausführungsform arbeitet die Pumpe in zwei Drehrichtungen und befüllt in einer ersten Drehrichtung die Wickelkopftanks und versorgt in einer zweiten Drehrichtung Komponenten des elektrischen Antriebssystems mit Betriebsfluid. Die Pumpe befüllt mit einem ersten Druckniveau die Wickelkopftanks und versorgt mit einem zweiten Druckniveau die Komponenten des elektrischen Antriebssystems mit Betriebsfluid.
Die Aufgabe wird auch gelöst mit einem Verfahren zum Temperieren eines elektrischen Antriebssystems vor dem normalen Start des Antriebssystems durch den Fahrer mit:
- Erfassen eines Ist-Temperaturwerts im Antriebssystem;
- Vergleichen des Ist-Temperaturwerts mit einem Soll-Temperaturwert;
- Erzeugen eines Erwärmungssignals, falls der Ist-Temperaturwert kleiner als der Soll-Temperaturwert ist;
- Ansteuern eines Leistungsinverters abhängig von dem Erwärmungssignal; und gezieltes Erhöhen der Wärmeabgabe der Wickelköpfe;
- Hochfahren der Pumpe zur Befüllung der Wickelkopftanks.
Das Verfahren dient zum Vortemperieren eines Ölvolumens zu einer schnellen Anpassung der Temperatur des Betriebsfluids, also des Öls.
Durch die bauliche Ausgestaltung der Wickelkopftanks ist das elektrische Antriebssystem unempfindlich bei Längs/ Querbeschleunigung bzw. Schräglagen des Fahrzeugs.
Verwendet man geschlossene Wickelkopftanks ist ein größeres nominales Ölvolumen im Antriebssystem möglich.
Durch die vorgeschlagene Vorrichtung sowie das Verfahren sind keine weiteren Komponenten zur Vorkonditionierung erforderlich, da sie bereits im System vorhanden sind.
Beschreibung der Figuren
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems mit ölgekühlter, nasslaufender elektrischer Maschine in einer ersten Ausführung, Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine elektrische Maschine mit Einhausung der Wickelköpfe,
Figur 3 zeigt ein hydraulisches Schaltbild eines elektrischen Antriebes in einer ersten Ausführung, Figur 4 zeigt ein weiteres hydraulisches Schaltbild eines elektrischen Antriebs in einer zweiten Ausführung.
Figur 1 zeigt ein elektrisches Antriebssystem 30, das aus einer elektrischen Maschine mit einem Stator 1 und einem Rotor 2 besteht, wobei die elektrische Maschine mit einem Getriebe 24 verbunden ist. Das Getriebe 24 weist eine Zwischenwelle 10 auf die mit einem Differenzial mit einer Abtriebswelle 7 verbunden ist. Das gezeigte Getriebe ist dabei nur schematisch gezeigt und beispielhaft ausgeführt.
Am Stator 1 sind Wickelköpfe 21 dargestellt, die jeweils in einen Wickelkopftank 23 ragen. Dieser Wickelkopftank 23 erstreckt sich auf einem Kreis um eine Rotorwellenachse 11 herum, jeweils auf den beiden axialen Enden des Stators 1.
Das elektrische Antriebssystem 30 wird über einen Ölsumpf 6 für das Antriebssystem mit Öl versorgt. Im Ausführungsbeispiel wird als Betriebsfluid Öl angenommen. Dafür ist eine elektrische Tandempumpe 4 vorgesehen, die zudem noch in Verbindung mit einem Wärmetauscher 5 steht. Die Tandempumpe 4 versorgt über eine Ölleitung 8 zum Getriebe das Getriebe 24 mit Schmier- und Kühlöl. Über eine Ölleitung 9 zum Elektromotor wird der Elektromotor geschmiert und gekühlt. Über eine Ölleitung 40 zur Befüllung der Wickelkopftanks 23 werden die beiden Tanks von unten mit Öl befüllt. Dazu kann in einer Ausführungsform auch ein Ölsumpf 3 speziell für Rotor und Stator verwendet werden, der als Hochtank ausgeführt ist.
In dieser Ausführungsform werden die Wickelkopftanks 23 im Stillstand entleert und das Öl fließt in den jeweils vorgesehenen Ölsumpf ab. Die Position des Einlasses ist nicht weiter festgelegt und kann beliebig an den einhüllenden Bauteilen des Wickelkopfes gestaltet werden und gegebenenfalls mit einem Rückschlag-ventil ausgestattet sein.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform. Der Stator 1 besitzt an seinen beiden axialen Enden Wickelköpfe 21 . Diese Wickelköpfe 21 sind von einer Einhausung 22 umgeben, die entweder von einem separaten Bauteil aus Kunststoff oder durch eine spezielle Ausbildung des Gehäuses 26 der elektrischen Maschine besteht. Die jeweilige Einhausung 22 der Wickelköpfe bildet einen Ring um die Rotorwellenachse 11 . Das Kühl- und Schmieröl wird über einen Öleingang 25 in der Einhausung 26 der elektrischen Maschine in einen Ölkanal eingespeist. Der Ölkanal verteilt das Öl bis zu einem Öleingang 27 des Wickelkopftanks. Das Öl wird dabei beispielhaft über unterschiedliche Ölkanäle entlang des Stators verteilt und tritt an einem Ölausgang 28 des Wickelkopftanks 23 wieder aus. Der Ölausgang 28 ist dabei vertikal auf der oberen Seite des Wickelkopftanks angeordnet. Das Öl verlässt die elektrische Maschine über einen Ausgang, dessen Position vom Design der elektrischen Maschine bestimmt ist.
In dieser Ausführungsform der Figur 2 bleibt Öl in den Wickelkopftanks 23 auch im Stillstand der elektrischen Maschine stehen.
Durch Einhausen der Wickelköpfe kann Ölvolumen im Stillstand des Fahrzeugs gespeichert werden.
Um die Wickelköpfe zur Erwärmung des Öls einzusetzen, werden unterschiedliche hydraulische Schaltungen vorgestellt.
Figur 3 zeigt ein hydraulisches Schaltbild eines elektrischen Antriebssystems 30. Die elektrische Pumpe 4 dieser Ausführungsform kann in beiden Drehrichtungen angetrieben werden.
In einer ersten Drehrichtung wird Öl über den Wärmetauscher 5 zu den temperaturkritischen Komponenten, dem Rotor 2, den Wickelköpfen 21 und in das Getriebe 24 des elektrischen Antriebssystems gefördert.
Das Öl wird aus dem Ölsumpf 6 über einen Filter 29 angesaugt. In der Versorgungsleitung des Rotors 2 ist zudem ein Rückschlagventil 32 vorgesehen.
In der zweiten Drehrichtung wird Öl direkt zu den Wickelköpfen 21 gefördert, bis der gesamte Bereich der Wickelköpfe 21 im Wickelkopftank 23 von Öl umgeben ist, damit durch Bestromen der Wickelköpfe 21 das Öl erwärmt werden kann.
Figur 4 zeigt ein hydraulisches Schaltbild eines elektrischen Antriebssystems mit einer Ölführung im Kreislauf. Die elektrische Pumpe 4 fördert Öl zu den temperaturkritischen Komponenten des elektrischen Antriebssystems 30, beispielhaft mit der das Rückschlagventil 32 gezeigt.
Im ersten niedrigeren Druckniveau werden die Wickelköpfe 21 , die als Wickelkopfheizung 20 dienen, über die Befüllungsleitung 40 mit Öl versorgt. Der Abfluss ist durch ein 2/2 Wegeventil als druckaktiviertes Ventil 31 verschlossen, damit der Bereich der Wickelköpfe 21 mit Öl gefüllt wird. Durch Bestromen der Wickelköpfe 21 wird das Öl in diesem Bereich erwärmt.
Mit steigendem Druck der Pumpe 4 wird Öl im zweiten Druckniveau in den Rotor 2 über die Ölleitung 9 und über die Befüllungsleitung 40 zu den Wickelköpfen 21 und die Wickelkopftanks 23 gefördert. Dabei ist der Abfluss der beiden Wickelkopftanks 23 mit dem mit druckaktiviertem Ventil 31 mit dem Öl-Sumpf 6 verbunden.
Die Wickelkopftanks 23 können dabei in einer Ausführungsform auch noch einen Überlauf 33 aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt vor dem normalen Start des elektrischen Antriebssystems 30, bzw. bereits mit dem Öffnen des Fahrzeugs oder einer Fahrererkennung über Funkschlüssel bei Annäherung an das Fahrzeug. Der Begriff „vor dem normalen Start des Antriebssystems durch den Fahrer“ bedeutet, dass die Antriebseinheit noch nicht durch den Start-Knopf des Fahrzeugs geschaltet ist. Zunächst erfolgt in einer Steuereinheit für die elektrische Maschine ein Erfassen eines Ist-Temperaturwerts. Nach einem Vergleich des Ist-Temperaturwerts mit einem Soll-Temperaturwert wird ein Erwärmungssignal erzeugt, falls der Ist-Temperaturwert kleiner als der Soll-Temperaturwert ist.
Dieses Erwärmungssignal startet die Ölpumpe des elektrischen Antriebssystems sowie die Bestromung der elektrischen Maschine.
Je nach Ausführungsform erfolgt dann die Befüllung der Wickelkopftanks 23 über eine vorgegebene Drehrichtung oder über einen geringen Anfangsdruck der Ölpumpe.
Die Messung des Ist-Temperaturwerts kann über eine Sumpftemperaturmessung über die Wicklungen der elektrischen Maschine erfolgen. Bezugszeichen
1 Stator
2 Rotor
3 Öl-Sumpf
4 Elektrische Pumpe
5 Wärmetauscher
6 Öl-Sumpf für Getriebe
7 Differential mit Abtriebswelle
8 Ölleitung zum Getriebe
9 Ölleitung zum Elektromotor
10 Zwischenwelle
11 Rotorwellenachse
20 Wickelkopf Heizung
21 Wickelkopf
22 Einhausung Wickelkopf
23 Wickelkopftank
24 Getriebe
25 Öleingang Einhausung
26 Einhausung elektrische Maschine
27 Öleingang Wickelkopftank
28 Ölausgang Wickelkopftank
29 Filter
30 elektrisches Antriebssystem
31 druckaktiviertes Ventil
32 Rückschlagventil
33 Überlauf
40 Befüllungsleitung Wickelkopftank

Claims

Ansprüche
1. Elektrisches Antriebssystem (30) mit Temperatur-Vorkonditionierung des Betriebsfluides, umfassend eine elektrische Maschine mit Rotor (2) und Stator (1 ) und Wickelköpfen (21 ) axial endständig am Stator (1 ), sowie ein Getriebe (24) und eine hydraulische Anordnung zur Versorgung der Komponenten des Antriebssystems mit dem Betriebsfluid mit mindestens einer elektrischen Pumpe (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelköpfe (21 ) jeweils von einer Einhausung (22) ringförmig umgeben sind, die als Wickelkopftank (23) zur Aufnahme des Betriebsfluides ausgelegt sind.
2. Elektrisches Antriebssystem (30) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einhausungen (22) aus separaten Bauteilen bestehen oder ein Teil des Gehäuses (26) der elektrischen Maschine als Einhausung (22) ausgebildet ist.
3. Elektrisches Antriebssystem (30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einhausungen (22) geschlossen ausgebildet sind und im Stillstand des Antriebssystems (30) ein Ölvolumen beinhalten.
4. Elektrisches Antriebssystem (30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einhausungen offen ausgebildet sind und im Stillstand des Antriebssystems (30) kein Ölvolumen beinhalten.
5. Elektrisches Antriebssystem (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe in zwei Drehrichtungen arbeitet und in einer ersten Drehrichtung die Wickelkopftanks (22) befüllt und in einer zweiten Drehrichtung Komponenten des elektrischen Antriebssystems (30) mit Betriebsfluid versorgt.
6. Elektrisches Antriebssystem nach einem den vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (4) mit einem ersten Druckniveau die Wickelkopftanks (22) befüllt und mit einem zweiten Druckniveau die Komponenten des elektrischen Antriebssystems (30) mit Betriebsfluid versorgt.
7. Verfahren zum Temperieren eines elektrischen Antriebssystems (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 vor dem normalen Start des Antriebssystems (30) durch den Fahrer mit: - Erfassen eines Ist-Temperaturwerts im Antriebssystem;
- Vergleichen des Ist-Temperaturwerts mit einem Soll-Temperaturwert;
- Erzeugen eines Erwärmungssignals, falls der Ist-Temperaturwert kleiner als der Soll-Temperaturwert ist;
- Ansteuern eines Leistungsinverters abhängig von dem Erwärmungssignal; und gezieltes Erhöhen der Wärmeabgabe der Wickelköpfe;
- Hochfahren der Pumpe (4) zur Befüllung der Wickelkopftanks.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Pumpe (4) in einer erste Drehrichtung betrieben wird, bis die Wickelkopftanks (22) befüllt sind.
9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Pumpe (4) in einem ersten Druckniveau betrieben wird, bis die Wickelkopftanks (22) befüllt sind.
PCT/EP2025/063454 2024-06-10 2025-05-15 Elektrisches antriebssystem mit temperatur-vorkonditionierung sowie verfahren zur temperierung Pending WO2025256863A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024116113.2A DE102024116113A1 (de) 2024-06-10 2024-06-10 Elektrisches Antriebssystem mit Temperatur Vorkonditionierung sowie Verfahren zur Temperierung
DE102024116113.2 2024-06-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025256863A1 true WO2025256863A1 (de) 2025-12-18

Family

ID=95780370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2025/063454 Pending WO2025256863A1 (de) 2024-06-10 2025-05-15 Elektrisches antriebssystem mit temperatur-vorkonditionierung sowie verfahren zur temperierung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102024116113A1 (de)
WO (1) WO2025256863A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017223114A1 (de) 2017-12-18 2019-06-19 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum gezielten Erwärmen eines Elektrofahrzeugs und Heizvorrichtung
DE102020206333A1 (de) * 2020-05-20 2021-11-25 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektrische Maschine mit Wickelkopfkühlung
US20220025904A1 (en) * 2020-07-24 2022-01-27 Bleckmann Gmbh & Co. Kg BLDC Motor with Heat Recovery System
US20230125205A1 (en) * 2021-10-21 2023-04-27 Rivian Ip Holdings, Llc Temperature controlled heat exchanger bypass for an electric motor
DE102021128081A1 (de) * 2021-10-28 2023-05-04 Audi Aktiengesellschaft Kühlmittelversorgung für einen elektrischen Fahrzeugachsantrieb
WO2024013875A1 (ja) * 2022-07-13 2024-01-18 日立Astemo株式会社 回転電機の冷却システム

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013226804B4 (de) * 2013-12-20 2015-07-09 Siemens Aktiengesellschaft Antriebsanordnung mit integrierter Schmierung
DE102019117893B4 (de) * 2019-07-03 2021-10-07 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer direktgekühlten elektrischen Maschine und einem Getriebe, Kraftfahrzeug
DE102020007735A1 (de) * 2020-12-17 2022-06-23 Mercedes-Benz Group AG Ölsystem einer elektrischen Antriebseinheit

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017223114A1 (de) 2017-12-18 2019-06-19 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum gezielten Erwärmen eines Elektrofahrzeugs und Heizvorrichtung
DE102017223114B4 (de) * 2017-12-18 2023-12-21 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum gezielten Erwärmen eines Elektrofahrzeugs und Heizvorrichtung
DE102020206333A1 (de) * 2020-05-20 2021-11-25 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektrische Maschine mit Wickelkopfkühlung
US20220025904A1 (en) * 2020-07-24 2022-01-27 Bleckmann Gmbh & Co. Kg BLDC Motor with Heat Recovery System
US20230125205A1 (en) * 2021-10-21 2023-04-27 Rivian Ip Holdings, Llc Temperature controlled heat exchanger bypass for an electric motor
DE102021128081A1 (de) * 2021-10-28 2023-05-04 Audi Aktiengesellschaft Kühlmittelversorgung für einen elektrischen Fahrzeugachsantrieb
WO2024013875A1 (ja) * 2022-07-13 2024-01-18 日立Astemo株式会社 回転電機の冷却システム

Also Published As

Publication number Publication date
DE102024116113A1 (de) 2025-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19649703B4 (de) Öldruckkreis für Kupplung
DE102018114789A1 (de) Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs sowie damit ausgestattete Antriebsanordnung
DE102022107260A1 (de) Antriebsvorrichtung und Antriebsvorrichtung-Steuerungsverfahren
DE102011056085B4 (de) Wärmetauscher-system für ein fahrzeug und steuerverfahren davon
EP4302000B1 (de) Schmiermittelversorgungssystem für eine antriebsvorrichtung eines elektrisch betriebenen fahrzeugs
DE102008058080A1 (de) Hydraulikversorgungssystem für ein Kraftfahrzeug
DE102020004975A1 (de) Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, sowie Kraftfahrzeug
EP4294705A1 (de) Steuergerät für ein fahrzeug mit einer lenkvorrichtung, lenkvorrichtung und verfahren zum erwärmen eines arbeitsmediums in einer vorwärmphase für eine lenkvorrichtung
EP3245426B1 (de) Ölpumpenanordnung für ein kraftfahrzeug
DE102020007635A1 (de) Elektrische Maschine mit einem Kühlkreislauf sowie Verfahren zu deren Betrieb
DE102011115279A1 (de) Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung
DE102019124429B4 (de) Verfahren zur vorhersehbaren Steuerung einer Kühlmittelpumpe eines Antriebssystems eines Fahrzeuges
EP3504455B1 (de) Hydrodynamische kupplung
WO2025256863A1 (de) Elektrisches antriebssystem mit temperatur-vorkonditionierung sowie verfahren zur temperierung
DE102016206731A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs, und Antriebsstrangmodul eines solchen Kraftfahrzeugs
WO2023280555A1 (de) Kühlmittelversorgungssystem für eine antriebsvorrichtung eines elektrisch betriebenen fahrzeugs
DE102020210863A1 (de) Ölversorgungssystem eines Fahrzeuggetriebes
DE102019117521A1 (de) Verfahren zum Erwärmen von Hydraulikflüssigkeit in einem Hydraulikkreislauf eines Kraftfahrzeugs sowie Baugruppe
DE19950423A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Schmierung eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges
EP0691234B2 (de) Verfahren und Einrichtung zur Kühlung mindestens einer Fahrpumpe und mindestens eines Fahrmotors eines hydrostatischen Fahrantriebes
EP1411307A1 (de) Heizvorrichtung
DE102019201135A1 (de) Verfahren zum Aufwärmen eines hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes
DE19950422B4 (de) Vorrichtung zur Schmierung eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges
WO2022207211A1 (de) Versorgungseinrichtung für eine vorrichtung, vorrichtung sowie kraftfahrzeug
DE102015219725A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Schmiermittelpumpe in einem Getriebe für ein Fahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 25726100

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1