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Title:
TEMPERATURE-MONITORING DEVICE FOR AN ELECTRICAL MACHINE, ELECTRICAL DRIVE DEVICE, AND METHOD FOR OPERATING AN ELECTRICAL DRIVE DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/052927
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a temperature-monitoring device (1) for an electrical machine (EM), comprising: a first temperature sensor (T1), which can be attached to a rotor (R) of the electrical machine (EM) and is designed to determine an operating temperature of the rotor (R); a control device (SE), which is connected to the first temperature sensor (T1) and to an oil pump (P) in an oil circuit (2) of the electrical machine (EM), the control device (SE) being designed to control the oil pump (P) and an oil volumetric flow (FV) in the oil circuit (2) produced by the oil pump on the basis of the determined operating temperature of the rotor (R) such that the operating temperature of the rotor (R) can be kept below a critical temperature value (Crit).

Inventors:
MAUER JAKOB (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/072363
Publication Date:
March 19, 2020
Filing Date:
August 21, 2019
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
B60K11/02; B60K1/00
Foreign References:
DE69923553T22006-02-16
US20150159968A12015-06-11
US20110273121A12011-11-10
DE102013204766A12014-09-25
DE102015216374A12017-03-02
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Claims:
Ansprüche

1. Temperaturüberwachungseinrichtung (1 ) für eine elektrische Maschine (EM),

umfassend

- einen ersten Temperatursensor (T1 ), welcher an einem Rotor (R) der elektrischen Maschine (EM) anbringbar ist und welcher dazu eingerichtet ist, eine Betriebstemperatur des Rotors (R) zu ermitteln;

- eine Steuereinrichtung (SE), welche mit dem ersten Temperatursensor (T1 ) und mit einer Ölpumpe (P) in einem Ölkreislauf (2) der elektrischen Maschine (EM) verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung (SE) dazu eingerichtet ist, die

Ölpumpe (P) und einen von dieser erzeugten Ölvolumensfluss (FV) im Ölkreislauf (2) basierend auf der ermittelten Betriebstemperatur des Rotors (R) zu steuern, so dass die Betriebstemperatur des Rotors (R) unterhalb eines kritischen

Temperaturwertes (Crit) haltbar ist.

2. Temperaturüberwachungseinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , welche einen zweiten

Temperatursensor (T2) umfasst, welcher an einer Invertereinrichtung (INV) der elektrischen Maschine (EM) anbringbar ist und mit der Steuereinrichtung (SE) verbindbar ist und welcher dazu eingerichtet ist, eine Temperatur (TB2) der Invertereinrichtung (INV) zu ermitteln.

3. Temperaturüberwachungseinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, welche einen dritten Temperatursensor (T3) umfasst, welcher an einem Stator (S) der elektrischen Maschine (EM) anbringbar ist und mit der Steuereinrichtung (SE) verbindbar ist und welcher dazu eingerichtet ist, eine Temperatur (TB3) des Stators (S) zu ermitteln.

4. Elektrische Antriebseinrichtung (10) umfassend

- eine Temperaturüberwachungseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3;

eine elektrische Maschine (EM) mit einem Rotor (R);

einen Ölkreislauf (2) mit einer Ölpumpe (P), einer Ölwanne (3) und einem ersten Wärmetauscher (WT 1 ), wobei der Rotor (R) mit dem Ölkreislauf (2) verbunden ist und der erste Temperatursensor (T1 ) am Rotor (R) angebracht ist; und

einen Kühlkreislauf (4) mit einem zweiten Wärmetauscher (WT2), welcher mit dem ersten Wärmetauscher (WT1 ) zum Übertragen von Wärme thermisch verbunden ist, wobei Wärme vom Ölkreislauf (2) über den Kühlkreislauf (4) abführbar ist.

5. Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 4, bei welcher die elektrische

Maschine (EM) einen Stator (S) und eine Invertereinrichtung (INV) umfasst, welche mit dem Kühlkreislauf (4) verbunden sind und der zweite Wärmetauscher (WT2) mit der elektrischen Maschine (EM) und dem Ölkreislauf (2) in eine elektrische Antriebsachse (EA) integriert ist.

6. Elektrische Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher der

Kühlkreislauf (4) sich teilweise innerhalb einer elektrischen Achse (EA) befindet und einen externen Wärmetauscher (ET) und eine externe Pumpe (EP) umfasst, wobei der externe Wärmetauscher (ET) und die externe Pumpe (EP) außerhalb der elektrischen Achse (EA) angeordnet sind und jeweils mit der

Steuereinrichtung (SE) verbunden sind und von dieser ansteuerbar und betreibbar sind.

7. Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Antriebseinrichtung (10), umfassend die

Schritte:

Bereitstellen (S1 ) eines ersten Temperatursensors (T1 ) an einem Rotor (R) einer elektrischen Maschine (EM);

Ermitteln (S2) einer Betriebstemperatur des Rotors (R) durch eine Steuereinrichtung (SE), welche mit dem ersten Temperatursensor (T1 ) verbunden ist; und

Steuern (S3) eines Betriebes einer Ölpumpe (P), mittels welcher ein Ölvolumensfluss (FV) in einem Ölkreislauf (2) erzeugt wird, durch die

Steuereinrichtung (SE), und Steuern (S4) des Ölvolumensflusses (FV) mittels der Steuereinrichtung (SE) basierend auf der ermittelten Betriebstemperatur des Rotors (R), wobei der Rotor (R) mit dem Ölkreislauf (2), umfassend die Ölpumpe (P) und eine Ölwanne (3), verbunden ist, derart, dass die Betriebstemperatur des Rotors (R) unterhalb eines kritischen Temperaturwertes (Crit) gehalten wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem ein Ermitteln (S5) einer Temperatur (TB2) einer Invertereinrichtung (INV) der elektrischen Maschine (EM) durch einen zweiten Temperatursensor (T2) an der Invertereinrichtung (INV) erfolgt, und darauf basierend ein Betrieb einer externen Pumpe (EP) in einem Kühlkreislauf (4), welcher mit der Invertereinrichtung (INV) und über einen zweiten

Wärmetauscher (WT2) mit dem ersten Wärmetauscher (WT1 ) im Ölkreislauf (2) verbunden ist, durch die Steuereinrichtung (SE) gesteuert wird, so dass die Temperatur (TB2) der Invertereinrichtung (INV) unterhalb einer

Invertergrenztemperatur gehalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei welchem ein Ermitteln (S6) einer Temperatur

(TB3) eines Stators (S) der elektrischen Maschine (EM) durch einen dritten Temperatursensor (T3) am Stator (S) erfolgt, und darauf basierend ein Betrieb einer externen Pumpe (EP) in einem Kühlkreislauf (4), welcher mit dem Stator (S) und über einen zweiten Wärmetauscher (WT2) mit dem ersten Wärmetauscher (WT 1 ) im Ölkreislauf (2) verbunden ist, durch die Steuereinrichtung (SE) gesteuert wird, so dass die Temperatur (TB3) des Stators (S) unterhalb einer Statorgrenztemperatur gehalten wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei welchem die Steuereinrichtung

(SE) für zumindest eine mit dem Ölkreislauf (2) und/oder mit dem Kühlkreislauf (4) verbundenen Komponente (R, S, INV, G, WT1 , WT2, ...) eine durch diese erzeugte Temperaturänderung (dT) im Ölkreislauf (2) und/oder im Kühlkreislauf (4) ermittelt und basierend auf dieser Temperaturänderung (dT) den

Ölvolumensfluss (FV) und/oder einen Volumensfluss (FVKM) eines Kühlmittels (KM) im Kühlkreislauf (4), welcher durch die externe Pumpe (EP) erzeugt wird, reguliert.

Description:
Beschreibung

Titel

Temperaturüberwachunqseinrichtunq für eine elektrische Maschine, elektrische

Antriebseinrichtunq und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen

Antriebseinrichtunq

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperaturüberwachungseinrichtung für eine elektrische Maschine, eine elektrische Antriebseinrichtung und ein

Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Antriebseinrichtung.

Stand der Technik

Derzeit erfolgt die Abschätzung einer Temperatur des Rotors im Betrieb einer elektrischen Maschine meist durch eine Temperaturbestimmung in der Ölwanne eines Ölkreislaufs, mit welchem dem Rotor verbunden ist. Da dabei nur eine Abwärme in der Ölwanne direkt messbar ist, und mit dem Ölkreis auch weitere Komponenten, wie etwa ein Getriebe, verbunden sein können, kann die tatsächliche Rotortemperatur jedoch meist nur geschätzt werden und zur Kühlung über den Ölkreislauf eine Pumpleistung einer Ölmenge nur gemäß dieser Schätzung eingestellt werden. Um den Rotor keiner zu hohen Überhitzung auszusetzen, wird dieser meist größer dimensioniert als es zum tatsächlichen Temperaturanstieg nötig wäre, was jedoch ein höheres Gewicht zur Folge hat. Eine direkte Temperaturermittlung am Rotor wäre wünschenswert, um den Ölfluss genauer auf die Abwärme und Dimension des Rotors abstimmen zu können.

In der DE 10 2015 216 374 A1 wird eine E-Maschine in einem Fahrzeug beschrieben, welche mittels Kühlwasser, einem Ölbad und entsprechender Kühl- bzw. Ölpumpe oder einem Phasenwechselmaterial gekühlt werden kann.

Offenbarung der Erfindung Die vorliegende Erfindung schafft eine Temperaturüberwachungseinrichtung für eine elektrische Maschine nach Anspruch 1 , eine elektrische Antriebseinrichtung nach Anspruch 4 und ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen

Antriebseinrichtung nach Anspruch 7.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorteile der Erfindung

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Temperaturüberwachungseinrichtung für eine elektrische Maschine, eine elektrische Antriebseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Antriebseinrichtung anzugeben, wobei eine Temperaturermittlung direkt am Rotor erfolgen kann und ein Ölfluss zur Regulierung der

Rotortemperatur basierend auf einer gemessenen Rotortemperatur eingestellt werden kann.

Erfindungsgemäß umfasst die Temperaturüberwachungseinrichtung für eine elektrische Maschine einen ersten Temperatursensor, welcher an einem Rotor der elektrischen Maschine anbringbar ist und welcher dazu eingerichtet ist, eine Betriebstemperatur des Rotors zu ermitteln; eine Steuereinrichtung, welche mit dem ersten Temperatursensor und mit einer Ölpumpe in einem Ölkreislauf der elektrischen Maschine verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Ölpumpe und einen von dieser erzeugten Ölvolumensfluss im Ölkreislauf basierend auf der ermittelten Betriebstemperatur des Rotors zu steuern, so dass die Betriebstemperatur des Rotors unterhalb eines kritischen Temperaturwertes haltbar ist.

Als kritischer Temperaturwert kann beispielsweise jene Temperatur des Rotors verstanden werden, unter welcher dem Rotor oder der elektrischen Maschine vorteilhaft kein Schaden durch Überhitzung entsteht. Unter der Bezeichnung der Betriebstemperatur kann vorteilhaft die aktuelle Temperatur des Rotors selbst verstanden werden, wenn dieser gerade zum Antreiben der elektrischen Maschine, oder eines Traktionsantriebs betrieben wird. Die Steuereinrichtung kann vorteilhaft mit der elektrischen Maschine in einer elektrischen Achse integriert sein oder separat zur elektrischen Achse

angeordnet sein. Die Steuereinrichtung kann vorteilhaft mit Strom von einem Bord netz versorgt werden.

Nähert sich die Betriebstemperatur dem kritischen Temperaturwert an, so kann vorteilhaft mittels der Steuereinrichtung eine Pumpleistung der Ölpumpe erhöht werden, um mit einem größeren Ölvolumensfluss die Wärmeabfuhr vom Rotor über das Öl zu vergrößern und die Betriebstemperatur des Rotors vorteilhaft zu senken. Auf diese Weise kann vorteilhaft die Betriebstemperatur unterhalb des kritischen Temperaturwertes gehalten werden. Bei der

Temperaturüberwachungseinrichtung handelt es sich daher vorteilhaft um eine Kontrolleinrichtung für die Temperatur eines Rotors der elektrischen Maschine, welche die Temperatur am Rotor vorteilhaft kontinuierlich oder an bestimmten Zeitpunkten messen kann. Durch den Temperatursensor, welcher vorteilhaft direkt am Rotor angebracht werden kann, kann vorteilhaft direkt die Temperatur des Rotors bestimmt werden, anstatt der Temperatur des Öls, etwa wie üblich in der Ölwanne. Folglich kann auch eine schnelle Reaktion auf einen

Temperaturanstieg am Rotor im vorteilhaft dafür notwendigem Ausmaß erfolgen. Da durch den direkten Erhalt der Information über die Temperatur am Rotor eine dazu notwendige Wärmeabfuhr über den Ölkreislauf direkt ermittelt (abgeschätzt, berechnet) werden kann, etwa durch die Steuereinrichtung, kann diese vorteilhaft auch unmittelbar den zur entsprechenden Wärmeabfuhr notwendigen

Ölvolumensfluss bestimmen und einstellen. Die direkte Information über den Rotor kann vorteilhaft zu einer genaueren, vorteilhaft kleineren Dimensionierung des Rotors bei der Herstellung genutzt werden. Dies erweist sich vorteilhaft gegenüber einer Temperaturbestimmung des Öls durch Sensoren in der

Ölwanne, oder an anderen Stellen im Ölkreislauf, als vorteilhaft, da die

Temperatur in der Ölwanne nur eine indirekte und geschätzte Auskunft über die tatsächliche Temperatur am Rotor geben kann, wenn keine direkte

Temperaturmessung am Rotor sonder an anderen Stellen im Ölkreislauf erfolgt. Wird die Temperatur üblicherweise abseits des Rotors im Ölkreislauf gemessen, so wird der Rotor meist etwas größer ausgelegt, da dieser dann bei einem etwaigen Temperaturanstieg am Rotor, welcher über dem geschätzten Ausmaß liegen kann, weniger Schaden nehmen kann, da seine Ausmaße (Masse, Größe) vorteilhaft groß genug sein können. Eine genauere Dimensionierung des Rotors erweist sich betreffend Gewicht, nötiger Antriebskraft und Herstellungskosten jedoch als vorteilhafter. Die Temperaturüberwachungseinrichtung eignet sich also vorteilhaft dazu, eine direkte Auskunft über die Bedingungen am Rotor zu geben und den Ölvolumensfluss vorteilhaft genau zu steuern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der

Temperaturüberwachungseinrichtung umfasst diese einen zweiten

Temperatursensor, welcher an einer Invertereinrichtung der elektrischen

Maschine anbringbar ist und mit der Steuereinrichtung verbindbar ist und welcher dazu eingerichtet ist, eine Temperatur der Invertereinrichtung zu ermitteln.

Mit dem zweiten Temperatursensor an der Invertereinrichtung, umfasst die Temperaturüberwachungseinrichtung vorteilhaft eine zusätzliche Komponente, mittels welcher eine Temperaturüberwachung, beispielsweise kontinuierlich, auch an anderen Elementen, insbesondere an der Invertereinrichtung, in der elektrischen Maschine erfolgen kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der

Temperaturüberwachungseinrichtung umfasst diese einen dritten

Temperatursensor, welcher an einem Stator der elektrischen Maschine anbringbar ist und mit der Steuereinrichtung verbindbar ist und welcher dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des Stators zu ermitteln.

Mit dem dritten Temperatursensor am Stator, umfasst die

Temperaturüberwachungseinrichtung vorteilhaft eine zusätzliche Komponente, mittels welcher eine Temperaturüberwachung, beispielsweise kontinuierlich, auch an anderen Elementen, insbesondere am Stator, in der elektrischen Maschine erfolgen kann.

Erfindungsgemäß umfasst die elektrische Antriebseinrichtung eine

erfindungsgemäße Temperaturüberwachungseinrichtung; eine elektrische Maschine mit einem Rotor; einen Ölkreislauf mit einer Ölpumpe, einer Ölwanne und einem ersten Wärmetauscher, wobei der Rotor mit dem Ölkreislauf verbunden ist und der erste Temperatursensor am Rotor angebracht ist; und einen Kühlkreislauf mit einem zweiten Wärmetauscher, welcher mit dem ersten Wärmetauscher zum Übertragen von Wärme thermisch verbunden ist, wobei Wärme vom Ölkreislauf über den Kühlkreislauf abführbar ist.

Der Ölkreislauf ist mit dem Kühlkreislauf vorteilhaft innerhalb der elektrischen Maschine verbunden und der Kühlkreislauf kann zumindest teilweise außerhalb der elektrischen Maschine angeordnet sein. Wird eine Abfuhr von Wärme von Rotor über den Ölvolumensfluss verändert, so kann diese Wärme des Öls über den ersten und zweiten Wärmetauscher an den Kühlkreislauf weitergegeben werden. Damit der Kühlkreislauf auch bei gesteigerter Wärmeabfuhr vom

Ölkreislauf noch eine ausreichend hohe Wärmeabfuhr von den Komponenten der elektrischen Maschine gewährleisten kann, die mit dem Kühlkreislauf verbunden sind, kann eine externe Pumpe die Wärmezirkulation im Kühlkreislauf vergrößern und vorteilhaft über einen externen Wärmetauscher an einen Außenbereich abführen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinrichtung umfasst die elektrische Maschine einen Stator und eine Invertereinrichtung, welche mit dem Kühlkreislauf verbunden sind und der zweite Wärmetauscher mit der elektrischen Maschine und dem Ölkreislauf in eine elektrische

Antriebsachse integriert ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Antriebseinrichtung befindet sich der Kühlkreislauf teilweise innerhalb einer elektrischen Achse und umfasst einen externen Wärmetauscher und eine externe Pumpe, wobei der externe Wärmetauscher und die externe Pumpe außerhalb der elektrischen Achse angeordnet sind und jeweils mit der Steuereinrichtung verbunden sind und von dieser ansteuerbar und betreibbar sind.

Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Antriebseinrichtung ein Bereitstellen eines ersten Temperatursensors an einem Rotor einer elektrischen Maschine; ein Ermitteln einer Betriebstemperatur des Rotors durch eine Steuereinrichtung, welche mit dem ersten Temperatursensor verbunden ist; und ein Steuern eines Betriebes einer Ölpumpe, mittels welcher ein Ölvolumensfluss in einem Ölkreislauf erzeugt wird, durch die

Steuereinrichtung, und ein Steuern des Ölvolumensflusses mittels der

Steuereinrichtung basierend auf der ermittelten Betriebstemperatur des Rotors, wobei der Rotor mit dem Ölkreislauf, umfassend die Ölpumpe und eine Ölwanne, verbunden ist, derart, dass die Betriebstemperatur des Rotors unterhalb eines kritischen Temperaturwertes gehalten wird.

Das Verfahren zeichnet sich vorteilhaft auch durch die in Verbindung mit der Temperaturüberwachungseinrichtung und der elektrischen Antriebseinrichtung genannten Merkmale und deren Vorteile aus und umgekehrt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens erfolgt ein Ermitteln einer Temperatur einer Invertereinrichtung der elektrischen Maschine durch einen zweiten Temperatursensor an der Invertereinrichtung, und darauf basierend ein Steuern eines Betrieb einer externen Pumpe in einem Kühlkreislauf, welcher mit der Invertereinrichtung und über einen zweiten Wärmetauscher mit dem ersten Wärmetauscher im Ölkreislauf verbunden ist, durch die Steuereinrichtung, so dass die Temperatur der Invertereinrichtung unterhalb einer

Invertergrenztemperatur gehalten wird.

Die Invertergrenztemperatur ist vorteilhaft jene Temperatur, unterhalb welcher der Inverter noch keinen Schaden durch Überhitzung nimmt. Die

Invertergrenztemperatur so wie die kritische Temperatur am Rotor können vorteilhaft auch auf die verfügbare Leistung der externen Pumpe und/oder der Ölpumpe abgestimmt sein, damit die Pumpe(n) im jeweiligen System eine ausreichende Wärmeabfuhr erzielen können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens ein Ermitteln einer Temperatur eines Stators der elektrischen Maschine durch einen dritten

Temperatursensor am Stator, und darauf basierend ein Steuern eines Betriebs einer externen Pumpe in einem Kühlkreislauf durch die Steuereinrichtung (SE), welcher mit dem Stator und über einen zweiten Wärmetauscher mit dem ersten Wärmetauscher im Ölkreislauf verbunden ist, so dass die Temperatur des Stators unterhalb einer Statorgrenztemperatur gehalten wird. Die Statorgrenztemperatur ist vorteilhaft jene Temperatur, unterhalb welcher der Stator noch keinen Schaden durch Überhitzung nimmt. Die

Invertergrenztemperatur so wie die kritische Temperatur am Rotor können vorteilhaft auch auf die verfügbare Leistung der externen Pumpe und/oder der Ölpumpe abgestimmt sein, damit die Pumpe(n) im jeweiligen System eine ausreichende Wärmeabfuhr erzielen können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens ermittelt die

Steuereinrichtung für zumindest eine mit dem Ölkreislauf und/oder mit dem Kühlkreislauf verbundenen Komponente eine durch diese erzeugte

Temperaturänderung im Ölkreislauf und/oder im Kühlkreislauf und reguliert basierend auf dieser Temperaturänderung den Ölvolumensfluss und/oder einen Volumensfluss eines Kühlmittels im Kühlkreislauf, welcher durch die externe Pumpe erzeugt wird.

Bei der Komponente, welche mit dem Ölkreislauf verbunden sein kann, kann es sich beispielsweise um ein Getriebe, weitere Wärmetauscher oder andere Motorkomponenten handeln.

Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten

Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand des in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Wärme- und Kühlkreislaufs in einer elektrischen Antriebseinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer elektrischen Antriebsachse mit einer elektrischen Antriebseinrichtung;

Fig. 3 ein Diagramm für eine Pumpleistung der Ölpumpe mit steigender

Rotordrehzahl; und

Fig. 4 eine Blockdarstellung der Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Wärme- und Kühlkreislaufs in einer elektrischen Antriebseinrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Die Elektrische Antriebseinrichtung 10 umfasst eine erfindungsgemäße

Temperaturüberwachungseinrichtung 1 ; eine elektrische Maschine EM mit einem Rotor R; einen Ölkreislauf 2 mit einer Ölpumpe P, einer Ölwanne 3 und einem ersten Wärmetauscher WT1 wobei der Rotor R mit dem Ölkreislauf 2 verbunden ist und der erste Temperatursensor T 1 am Rotor R angebracht ist; und einen Kühlkreislauf 4 mit einem zweiten Wärmetauscher WT2, welcher mit dem ersten Wärmetauscher WT1 zum Übertragen von Wärme thermisch verbunden ist, wobei Wärme vom Ölkreislauf 2 über den Kühlkreislauf 4 abführbar ist. Hierbei kann jedoch auch in umgekehrter Richtung Wärme vom Kühlkreislauf auf dem Ölkreislauf übertragen werden, falls beabsichtigt. Es ist weiterhin möglich, an den Ölkreislauf mehrere Rotoren mit eigenen Temperatursensoren anzuschließen und zu betreiben.

Die Temperaturüberwachungseinrichtung 1 umfasst einen ersten

Temperatursensor T 1 , welcher am Rotor R der elektrischen Maschine EM anbringbar, vorteilhaft angebracht ist, und welcher dazu eingerichtet ist, eine Betriebstemperatur des Rotors R zu ermitteln; eine Steuereinrichtung SE, welche mit dem ersten Temperatursensor T1 und mit der Ölpumpe P im Ölkreislauf 2 der elektrischen Maschine EM verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung SE dazu eingerichtet ist, die Ölpumpe P und einen von dieser erzeugten Ölvolumensfluss FV im Ölkreislauf 2 basierend auf der ermittelten Betriebstemperatur des Rotors R zu steuern, so dass die Betriebstemperatur des Rotors R unterhalb eines kritischen Temperaturwertes Crit haltbar ist.

Der Kühlkreislauf 4 kann mit dem Stator S und mit einer Invertereinrichtung INV der elektrischen Maschine EM verbunden sein. Dabei kann die

Temperaturüberwachungseinrichtung 1 einen zweiten Temperatursensor T2 umfassen, welcher an der Invertereinrichtung INV der elektrischen Maschine EM angebracht sein kann und mit der Steuereinrichtung SE verbindbar ist und welcher dazu eingerichtet ist, eine Temperatur TB2 der Invertereinrichtung INV zu ermitteln, und kann einen dritten Temperatursensor T3 umfassen, welcher an dem Stator S der elektrischen Maschine angebracht werden kann und mit der Steuereinrichtung SE verbindbar ist und welcher dazu eingerichtet ist, eine Temperatur TB3 des Stators S zu ermitteln, insbesondere direkt zu messen.

In der Fig. 1 sind des Weiteren Temperaturknoten gezeigt (Kreise A, B, ...), welche den Temperaturfluss, bzw. die Beiträge von Wärme an den

Knotenpunkten des Ölkreislaufs und des Kühlkreislaufs zeigen. So kann etwa im Knotenpunkt A die Temperatur des Öls, welches mit dem Ölvolumensfluss zum Rotor gelangt, um den Wärmegehalt des Rotors erhöht werden, ebenso in einem parallelen Zweig des Ölkreises, bei welchem im Knotenpunkt B die Wärme des Getriebes G zum Ölkreislauf zugeführt wird. Der Ölkreislauf spaltet sich dazu im Knoten C auf (dort mit gleicher Temperatur) und vereinigt sich im Knoten D wieder, den Wärmebeitrag des Rotors und des Getriebes enthaltend. Ebenso kann im Kühlkreislauf 4 im Knoten E der Wärmegehalt des Inverters INV zum Kühlmittel zugeführt werden und im Knoten F der Wärmegehalt des Stators.

Der Kühlkreislauf 4 kann sich teilweise innerhalb einer elektrischen Achse EA befindet und einen externen Wärmetauscher ET und eine externe Pumpe EP umfassen, wobei der externe Wärmetauscher ET und die externe Pumpe EP außerhalb der elektrischen Achse EA angeordnet sein können und jeweils mit der Steuereinrichtung SE verbunden sein können und von dieser ansteuerbar und betreibbar sein können. Durch die direkte Temperaturmessung am zumindest einen Rotor kann eine genauere Aussage über die zur ausreichenden Kühlung notwendige

Pumpleistung bzw. den Ölvolumensfluss FV getroffen werden. Die vorteilhaft direkte Ermittlung der Temperaturen am Inverter und/oder Stator und eine Kühlleistungsermittlung vom Kühlkreis, etwa auch der momentan verfügbaren Pumpleistung der externen Kühlpumpe, können dabei auch für den potentiell verfügbaren Wärmetausch und Wärmetransport an/vom den Kühlkreis berücksichtigt oder für die nahe Zukunft abgeschätzt werden und der

Ölvolumensfluss dadurch beeinflusst werden um die Leistung der Ölpumpe zu optimieren.

Durch die Steuereinrichtung SE, welche mit den Temperatursensoren T1 , T2 und/oder T3 verbunden sein kann, kann eine Darstellung von Temperaturen im Kühl- und/oder Ölkreis, etwa an den Temperaturknoten A - F, als eine

Beobachterfunktion in einem Zustandsraum erfolgen. An den Temperaturknoten kann dadurch eine Darstellung von Verlustleistungen und/oder

Wärmeübertragungen dargestellt und modelliert (berechnet) werden und Aussagen über den notwendigen Ölvolumensfluss und lokale Temperaturen im Ölkreislauf und/oder Kühlkreislauf getroffen werden. Ein Darstellung kann an eine Display (Look up table) erfolgen oder gespeichert werden. Durch die erhaltenen Daten können Sollwertberechnungen für den Betrieb der Pumpen erfolgen. Des Weiteren ist es möglich, durch die Darstellung im Zustandsraum ein oder mehrere Zustandsmodelle für die Wärme in der Antriebseinrichtung zu erstellen und System- und Regelungskreise (Rückkopplung von

Temperatursensoren T1 , T2 T3 auf die Ölpumpe und/oder Kühlpumpe und für deren Leistung eine notwendige Stellgröße zu erstellen um die kritischen Temperaturen für die Maschine vorteilhaft nicht zu überschreiten) anzusteuern, etwa für die Pumpen.

Der externe Wärmetauscher ET kann beispielsweise einen Kühlerlüfter umfassen. Die Antriebseinrichtung kann in allen Arten elektrischer Fahrzeuge eingesetzt werden.

Die Steuereinrichtung SE ist vorteilhaft mit dem Inverter INV, dem Stator S und dem Rotor R sowie mit den Temperatursensoren T1 , T2 und T3 und mit den Pumpen verbunden und kann auch mit weiteren Bauteilen, etwa den

Wärmetauschern oder dem Getriebe und der Ölwanne verbunden sein (nicht gezeigt). Durch die Steuereinrichtung SE können weiterhin auch die

Temperaturen in den Teilabschnitten, etwa an den Knoten A bis F, die

Wärmeabgabe QKM, Ab am externen Wärmetauscher, die Temperatur TKM, 4 am zweiten Wärmetauscher WT2, der Wärmeaustausch QKM.ÖI zwischen Kühl- und Ölkreis oder die Leistungen am Inverter PV.INV, am Stator Pv, STATOR, am Rotor Pv, ROTOR, oder an den Pumpen Pv gemessen oder berechnet werden und in einem Rechen- und Betriebsmodell (Zustandsraum) integriert werden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Antriebsachse mit einer elektrischen Antriebseinrichtung.

Die elektrische Antriebseinrichtung 10 mit der elektrische Maschine EM, mit dem Ölkreislauf 2, der Temperaturüberwachungseinrichtung 1 und dem Kühlkreislauf 4 kann vorteilhaft in einer elektrischen Achse integriert sein, und vorteilhaft mit zumindest zwei Antriebsrädern Rd1 und Rd2 eines Fahrzeugs verbunden sein, und vorteilhaft einen Traktionsantrieb darstellen.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm für eine Pumpleistung der Ölpumpe mit steigender Rotordrehzahl.

Die Pumpleistung V(n) kann als Funktion der Rotordrehzahl n die in Fig. 3 dargestellte Abhängigkeit von der Rotordrehzahl n aufweisen, um die Temperatur am Rotor unterhalb eines kritischen Temperaturwerts für den Rotor zu halten.

Fig. 4 zeigt eine Blockdarstellung der Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bei dem Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Antriebseinrichtung erfolgt ein Bereitstellen S1 eines ersten Temperatursensors an einem Rotor einer elektrischen Maschine; ein Ermitteln S2 einer Betriebstemperatur des Rotors durch eine Steuereinrichtung, welche mit dem ersten Temperatursensor verbunden ist; und ein Steuern S3 eines Betriebes einer Ölpumpe, mittels weicher ein Ölvolumensfluss in einem Ölkreislauf erzeugt wird, durch die Steuereinrichtung, und ein Steuern S4 des Ölvolumensflusses mittels der Steuereinrichtung basierend auf der ermittelten Betriebstemperatur des Rotors, wobei der Rotor mit dem Ölkreislauf, umfassend die Ölpumpe und eine Ölwanne, verbunden ist, derart, dass die Betriebstemperatur des Rotors unterhalb eines kritischen Temperaturwertes gehalten wird.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten

Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.