Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung, wie z.B. eine Ölpumpe, eine Wasserpumpe oder dergleichen, für ein Kraftfahrzeug bzw. für eine Kühleinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Brennstoffzellensystems, und zum Fördern von Kühlfluid, insbesondere Öl, Wasser bzw. Kühlwasser oder dergleichen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein solches Kraftfahrzeug, eine solche Kühleinrichtung, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kühleinrichtung und/oder mit einem Brennstoffzellensystem. Derartige Pumpvorrichtungen können verschiedenartig ausgeführt sein, beispielsweise als Kreiselpumpe, Gerotorpumpe, Drehschieberpumpe oder dergleichen. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Bestimmen einer Messgröße, insbesondere einer Fluidtemperatur, die ein Kühlfluid in einer erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung charakterisiert.

Mithilfe von Kühlfluid können Abwärme erzeugende Komponenten eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise dessen Antriebsstrang, insbesondere ein Brennstoffzellensystem, gekühlt werden, indem die anfallende Abwärme vom Kühlfluid aufgenommen und abtransportiert wird. In analoger Weise können mittels des Kühlfluids auch Abwärme erzeugende elektrische bzw. elektronische Komponenten des Kraftfahrzeugs gekühlt werden.

In beiden Fällen wird besagtes Kühlfluid typischerweise in einem Kühlkreislauf zirkuliert. Zum Antreiben bzw. Fördern des Kühlfluids im Kühlkreislauf wird typischerweise eine Pumpvorrichtung verwendet. Um deren ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen, ist es bedeutsam, verschiedene Parameter bzw. Messgrößen wie beispielsweise die Fluidtemperatur des geförderten Kühlfluids, den Fluiddruck des geförderten Kühlfluids, den geförderten Massenstrom und somit die Förderleistung der Pumpvorrichtung und/oder die elektrische Leitfähigkeit des Kühlfluids möglichst genau zu kennen. Hierzu können im Kühlkreislauf geeignete Sensoren vorgesehen sein.

Solche Sensoren sind üblicherweise entlang des Kühlkreislaufs in Kontakt mit dem Kühlfluid angeordnet. Beispielsweise offenbart DE102009005154A1 eine Pumpvorrichtung mit verschiedenen Sensoren zur Erfassung von Messgrößen. DE1983928U offenbart eine Pumpvorrichtung mit einem in der Pumpvorrichtung im Kühlfluid angeordnetem Temperatursensor.

Jedoch erweist sich die elektrische Implementierung besagter Sensoren in den Kühlkreislauf, insbesondere deren elektrische Verdrahtung zur Steuerung und elektrischen Energieversorgung, als sehr aufwändig und somit kostenintensiv. Als aufwendig hat sich außerdem erwiesen, zum einen eine zuverlässige Erfassung der jeweiligen Messgröße zu gewährleisten und zum anderen elektrische Komponenten vor dem Kühlfluid zu schützen.

US 2015/093253 A1 offenbart eine Pumpvorrichtung für Frischwassermodul-Systeme und ein Verfahren zum Erfassen einer Fluidtemperatur eines durch die Pumpvorrichtung geförderten Mediums unter Messung von Wärmestrahlung mittels eines Temperatursensors. Auf Basis der erfassten Wärmestrahlung wird mittels einer extern durchgeführten Berechnung die Fluidtemperatur des geförderten Mediums bestimmt. Das Verfahren erfordert die Anordnung des Temperatursensor außerhalb des Kühlfluids. Allerdings ist auch dieses Verfahren und die dafür erforderliche Anordnung aufwendig und kann für Kraftfahrzeug-Anwendungen ungeeignet sein, da für Kraftfahrzeug-Anwendungen besondere Bedingungen hinsichtlich Genauigkeit, Robustheit und Zuverlässigkeit gelten. Häufig ist eine schnelle zuverlässige Bestimmung der Fluidtemperatur eines Kühlfluids erforderlich. Beispielsweise kann gefordert sein, eine Änderung der Fluidtemperatur des Kühlfluids von 50 K innerhalb von maximal 30 Sekunden, insbesondere maximal 15 Sekunden, insbesondere maximal 7 Sekunden, festzustellen. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für eine bekannte Pumpvorrichtung zu schaffen, bei welcher zumindest ein besagter Nachteil teilweise oder sogar vollständig ausgeräumt ist. Insbesondere ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpvorrichtung bereitzustellen, die kompakt und robust ist sowie zugleich eine zuverlässige Erfassung zumindest einer der Messgrößen, insbesondere einer Fluidtemperatur des Kühlfluids, ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Eine Grundidee der Erfindung ist demnach, eine Pumpvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die in einem Kühlkreislauf zum Zirkulieren von Kühlfluid angeordnet werden kann, mit einer Sensoreinheit mit wenigstens einem Sensor, insbesondere mit wenigstens zwei Sensoren, zum Bestimmen von einer oder mehreren das Kühlfluid charakterisierenden Messgrößen, insbesondere zum Bestimmen zweier das Kühlfluid charakterisierender Messgrößen, auszustatten. Da das im Kühlkreislauf zu zirkulierende Kühlfluid zum Fördern desselben zwingend durch einen in der Pumpvorrichtung vorgesehenen Fluidkanal geführt werden muss, wird vorgeschlagen, besagte Sensoreinheit direkt in die Pumpvorrichtung zu integrieren. Auf diese Weise kann Bauraum eingespart werden. Darüber hinaus ist es möglich, für die elektrische Steuerung bzw. elektrische Energieversorgung der Sensoreinheit hierfür bereits ohnehin in der Pumpvorrichtung verbaute elektrische Komponenten, wie z.B. eine Leiterplatte mit darauf angeordneten elektrischen/elektronischen Bauteilen bzw. eine Leiterplattenanordnung (PCBA), heranzuziehen. So kann eine elektrische Spannungsversorgung zum Versorgen der elektrischen Antriebseinheit und/oder anderer elektrischer/elektronischer Komponenten, insbesondere einer Steuerungs- /Regelungseinrichtung, der Pumpvorrichtung mit elektrischer Energie gleichzeitig zum Versorgen der Sensoreinheit mit elektrischer Energie verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Steuerungs-ZRegelungseinrichtung zum Steuern der elektrischen Antriebseinheit gleichzeitig zum Steuern der Sensoreinheit und/oder zum Verarbeiten der jeweiligen durch die Sensoreinheit detektierten Messgröße verwendet werden. Dies ermöglicht eine erhebliche Vereinfachung des Aufbaus der Pumpvorrichtung. Im Ergebnis gehen damit erhebliche Kostenvorteile einher. Die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung kann grundsätzlich auch für Anwendungen geeignet sein, deren Gegenstand nicht bzw. zumindest nicht vorwiegend das Kühlen von Abwärme erzeugende Komponenten ist. Das Kühlfluid kann somit auch allgemein als Fluid bzw. Flüssigkeit verstanden werden.

Im Einzelnen umfasst die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung zum Fördern von Kühlfluid, insbesondere von Wasser, Öl, Kühlwasser oder dergleichen, ein Gehäuse, in welchem ein von dem zu fördernden Kühlfluid durchströmbarer Fluidkanal angeordnet ist. Der Fluidkanal kann beispielsweise als Wasserkanal für Wasser bzw. Kühlwasser als Kühlfluid oder als Ölkanal für Öl als Kühlfluid ausgeführt sein. Ferner umfasst die Pumpvorrichtung eine Antriebseinheit zum Antreiben des durch den Fluidkanal geführten Kühlfluids.

Weiterhin umfasst die Pumpvorrichtung eine elektrische Sensoreinheit, die wenigstens einen Sensor zum Bestimmen wenigstens einer das Kühlfluid charakterisierenden Messgröße, insbesondere einer thermodynamischen Messgröße, wie z.B. einer Fluidtemperatur, umfasst.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist die Sensoreinheit zumindest teilweise im Fluidkanal angeordnet. In einer vorteilhaften Ausführungsform ragt die Sensoreinheit mit dem wenigstens einen Sensor in den Fluidkanal hinein. Dies ermöglicht eine schnelle und vergleichsweise unmittelbare Erfassung von Veränderungen charakteristischer Eigenschaften des Kühlfluids.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist der wenigstens eine Sensor der Sensoreinheit, alternativ oder zusätzlich zur Anordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, außerhalb des Fluidkanals angeordnet. Der Sensor ist mit dem Fluidkanal wärmeleitend gekoppelt. Insbesondere ist der Sensor mit einer Fluidkanalwand des Fluidkanals wärmeleitend gekoppelt. Die Fluidkanalwand begrenzt einen von dem Kühlfluid durchströmbaren Raum des Fluidkanals im Bereich des Sensors. Allgemein bevorzugt ist der wenigstens eine Sensor als Temperatursensor ausgeführt. Dadurch ist der Sensor zum Ermitteln der Fluidtemperatur des durch den Fluidkanal geführten Kühlfluids verwendbar. Der Temperatursensor, wenn mit dem Fluidkanal wärmeleitend gekoppelt, wird dazu entsprechend der Fluidtemperatur durch die wärmeleitende Kopplung durchwärmt.

Die Fluidkanalwand kann, insbesondere überwiegend, aus Metall hergestellt sein. Die Fluidkanalwand kann Metall und/oder Metalloxid, wie z.B. Zinkoxid, Siliziumcarbid oder dergleichen, enthalten. Bevorzugt ist die Fluidkanalwand aus Edelstahl hergestellt. Vorzugsweise ist die Fluidkanalwand nichtmagnetisch bzw. weist lediglich paramagnetische bzw. diamagnetische Eigenschaften auf. Bevorzugt ist die Fluidkanalwand aus Edelstahl hergestellt. Die Fluidkanalwand kann in manchen Ausführungsformen aus Kunststoff mit Füllstoff zur Gewährleistung einer guten Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein. Als Füllstoff kommen z.B. Metall/-oxid bzw. die vorgenannten Materialien in Betracht. Da metallhaltige Materialien eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzen, kann eine Wärmeübertragung von Kühlfluid auf die Fluidkanalwand und eine Wärmeübertragung von der Fluidkanalwand zum Temperatursensor verbessert sein.

Diese Kopplung mittels Wärmeleitung hat sich gegenüber anderen Arten der Wärmeübertragung, wie z.B. Wärmestrahlung oder Konvektion, als besonders effektiv erwiesen, um eine schnelle und genaue Ermittlung der Fluidtemperatur bei gleichzeitig robuster Gestaltung der Pumpvorrichtung zu gewährleisten. Neben der Wärmeleitung können andere Wärmeübertragungsmechanismen geringfügig zur Wärmeübertragung zwischen Kühlfluid und Temperatursensor beitragen. Diese sind jedoch für die Wärmeübertragung von der Fluidkanalwand zum Temperatursensor vernachlässigbar.

In bevorzugten Ausführungsformen sind der Sensor und eine Fluidkanalwand des Fluidkanals um weniger als 10 mm, insbesondere um weniger als 5 mm, insbesondere um weniger als 3 mm, insbesondere um weniger als 0,5 mm, insbesondere um weniger als 0,35 mm voneinander beabstandet. Wenn der Sensor möglichst nah an dem Fluidkanal angeordnet ist, ist eine gute Wärmeleitung sichergestellt.

Vorzugsweise ist die gesamte Sensoreinheit im Gehäuse der Pumpvorrichtung außerhalb des Fluidkanals angeordnet, wodurch die Sensoreinheit besser geschützt ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Fluidkanalwand eine außenseitige Vertiefung auf, in welcher der Sensor, insbesondere die Sensoreinheit, zumindest teilweise angeordnet ist. Bevorzugt ist die Sensoreinheit zu zumindest 50 %, insbesondere zu zumindest 70 %, insbesondere vollständig in die Vertiefung eingelassen. Insbesondere weist die Vertiefung eine Tiefe von zumindest 2 mm, insbesondere 3 mm bis 5 mm, insbesondere maximal 7 mm, insbesondere maximal 4 mm, auf. Die außenseitige Vertiefung kann als Prägung der Fluidkanalwand in Richtung zu dessen Innenseite, insbesondere tiefgezogen, ausgeführt sein. Zur Verbesserung der Wärmeleitung ist besonders bevorzugt der Sensor bzw. die Sensoreinheit in der Vertiefung gegen die Fluidkanalwand gepresst. Mit der Vertiefung kann die Fluidkanalwand einen korrespondierenden innenseitigen Vorsprung aufweisen. Die Innenseite der Fluidkanalwand ist die den von dem Kühlfluid durchströmbaren Raum des Fluidkanals begrenzende Seite der Fluidkanalwand. Allgemein bevorzugt ist die Fluidkanalwand einstückig ausgeführt, insbesondere als Blechbauteil oder Spritzgussteil.

Durch möglichst gute wärmeleitende Kopplung von Sensor und Fluidkanal bzw. dessen Fluidkanalwand kann der Sensor außerhalb des Fluidkanals angeordnet sein und ermöglicht dennoch eine gute Bestimmung der Fluidtemperatur. Eine Anordnung außerhalb des Fluidkanals im Gehäuse der Pumpvorrichtung ermöglicht neben dem besseren Schutz der Sensorik auch eine einfachere Anbindung an andere elektrische/elektronische Komponenten der Pumpvorrichtung, wie etwa eine Steuerungs-ZRegelungseinrichtung. Von der Erfindung sind auch vorteilhafte Ausführungsformen umfasst, bei denen die Sensoreinheit in ihrer Gesamtheit die vorstehend zum Sensor bzw. Temperatursensor genannten Merkmale bezüglich dessen Anordnung relativ zu bzw. dessen Zusammenwirken mit dem Fluidkanal aufweist.

Die wärmeleitende Kopplung kann verbessert werden, indem der Sensor und der Fluidkanal, insbesondere die Fluidkanalwand, durch eine Wärmeleitschicht, insbesondere eine Wärmeleitpaste und/oder einen Gap-Filler und/oder ein Wärmeleitpad, wärmeleitend verbunden sind.

Der Fluidkanal weist bevorzugt zwei entlang eines Strömungspfads des Kühlfluids im Fluidkanal nacheinander angeordnete Kanalbereiche auf. Der Strömungspfad beschreibt den Weg eines Fluidteilchens des Kühlfluids durch den Fluidkanal über einen der Sensoreinheit nächstliegenden Ort im Fluidkanal. Einer der Kanalbereiche ist ausgeführt, Kühlfluid in Richtung zur Sensoreinheit zu führen und ein anderer der Kanalbereiche ist ausgeführt, in Richtung zur Sensoreinheit geführtes Kühlfluid von der Sensoreinheit weg zu führen. So wird bei Betrieb der Pumpvorrichtung Kühlfluid nacheinander durch beide Kanalbereiche gefördert. Allgemein bevorzugt sind die Fluidkanalbereiche so ausgerichtet, dass von einem der Fluidkanalbereiche kommendes Kühlfluid vor Eintritt in den anderen Fluidkanalbereich die Fluidkanalwand anströmt. Bevorzugt ist die Fluidkanalwand ausgebildet, Kühlfluid von dem einen der Kanalbereiche zum Eintritt in den anderen der Kanalbereiche umzulenken, was die Anströmung verbessert. Besonders bevorzugt ist der Fluidkanal ausgeführt, das Kühlfluid entlang des Strömungspfads auf Höhe der Sensoreinheit bzw. des wenigstens einen Sensors umzulenken, insbesondere um zumindest 30° , insbesondere um zumindest 90°, insbesondere um zumindest 120°, insbesondere um weniger als 160°, bezogen auf eine jeweilige Ausrichtung des Strömungspfads unmittelbar vor und nach der Umlenkung, was im Betrieb der Pumpvorrichtung im Umlenkbereich vorteilhafte Anströmungsbedingungen zur Wärmeübertragung erzeugt. Vorzugsweise gibt der Fluidkanal somit einen Strömungspfad für Kühlfluid von dem einen der Kanalbereiche gegen die Fluidkanalwand und von der Fluidkanalwand durch den anderen der Kanalbereiche vor. Ein bevorzugt durchgehendes Anströmen verbessert die Wärmeübertragung von Kühlfluid auf Fluidkanal bzw. Fluidkanalwand, sodass Fluidtemperaturänderungen des Kühlfluids gut detektierbar sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung umfasst die Antriebseinheit der Pumpvorrichtung eine drehbare Antriebswelle, an welcher drehfest ein Pumpenrotor zum Fördern des Kühlfluids im Fluidkanal angeordnet ist. Je nach Pumpenart kann der Pumpenrotor beispielsweise als Flügelrad, Zahnrad, Gerotor, Exzenter bzw. Exzenterschnecke, Drehschieber oder dergleichen ausgeführt sein. Weiterhin umfasst die Pumpvorrichtung eine elektrische Maschine mit einem Stator und mit einem Rotor zum Antreiben der Antriebswelle. Der Stator ist dabei ortsfest zum Gehäuse angeordnet, der Rotor hingegen drehfest mit der Antriebswelle verbunden, sodass zwischen Rotor und Stator eine relative Drehbewegung stattfinden kann. Der Rotor ist vorzugsweise permanentmagnetisch ausgeführt. Die Antriebswelle kann mittels geeigneter Lagerelemente drehbar am Gehäuse oder einem anderen, ortsfest zum Gehäuse angeordneten Bauteil der Pumpvorrichtung angeordnet sein.

Gemäß einer allgemein bevorzugten Ausführungsform weist die Pumpvorrichtung einen Nassbereich und einen zum Nassbereich fluiddicht abgedichteten Trockenbereich auf. So ist vermieden, dass Flüssigkeit, insbesondere das Kühlfluid, vom Nassbereich in den Trockenbereich gelangt. Der Rotor der elektrischen Maschine ist im Nassbereich und der Stator der elektrischen Maschine ist im Trockenbereich angeordnet. Solche sogenannten Nassläufer sind dem Fachmann bekannt. Der Fluidkanal verläuft im Nassbereich der Pumpvorrichtung. Weitere zum Fördern des Kühlfluids erforderliche Komponenten können jeweils im Nassbereich angeordnet sein. Der außerhalb des Fluidkanals angeordnete und mit dem Fluidkanal wärmeleitend gekoppelte Temperatursensor ist im Trockenbereich angeordnet.

Bevorzugt weist die Pumpvorrichtung einen Spalttopf auf, der Trockenbereich und Nassbereich fluiddicht trennt. Die Fluidkanalwand ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise durch den Spalttopf gebildet. Der Spalttopf ist insbesondere aus Metall hergestellt, wobei nichtmagnetische Materialien zu bevorzugen sind, um nachteilige Wechselwirkungen mit permanent- und/oder elektromagnetischen Komponenten zu vermeiden.

Allgemein bevorzugt verläuft der Fluidkanal abschnittsweise in axialer Richtung in einem Bereich radial zwischen Stator und Rotor, jeweils bezogen auf eine Drehachse des Rotors. Insbesondere begrenzen die Antriebswelle und/oder der Rotor der elektrischen Maschine jeweils zumindest einen Kanalbereich. Dadurch ist die Pumpvorrichtung besonders integriert ausgeführt und das Kühlfluid kann zugleich zum Kühlen von rotierenden Teilen der Pumpvorrichtung dienen. Dies kann weiter verbessert sein, indem der einer der Kanalbereiche zwischen Rotor und Stator verläuft und/oder der andere Kanalbereich durch den Rotor hindurch verläuft.

Weiterhin umfasst die Antriebseinheit bei einer vorteilhaften Ausführungsform eine Steuerungs-ZRegelungseinrichtung zum Steuern der elektrischen Maschine mit Stator und Rotor. Die Steuerungs-ZRegelungseinrichtung ist bevorzugt im Trockenbereich der Pumpvorrichtung angeordnet. Die Steuerungs-ZRegelungseinrichtung umfasst eine elektrische Leiterplatte, auf welcher wenigstens ein elektrisches/elektronisches Bauelement angeordnet ist. Diese Bauelemente können beispielsweise Sensoren, Kondensatoren, Spulen, Widerstände, Schalter, insbesondere Halbleiterschalter, sowie integrierte Schaltkreise sein. Weiterhin ist bei dieser Ausführungsform die Sensoreinheit elektrisch mit der Leiterplatte verbunden. Auf diese Weise kann die Steuerung der Sensoreinheit direkt über die Leiterplatte bzw. mithilfe der auf der Leiterplatte angeordneten elektrischen/elektronischen Bauelement erfolgen. Eine separate elektrische Verdrahtung der Sensoreinheit nach außen ist somit nicht erforderlich; vielmehr kann die komplette elektrische Steuerung der Sensoreinheit über besagte Leiterplatte erfolgen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Sensoreinheit auch auf der Leiterplatte angeordnet sein. Die Sensoreinheit kann damit z.B. als SMD-Bauteil ausgeführt sein. Sensoreinheit und Leiterplatte sind dann Teil einer Leiterplattenanordnung (PCBA). Somit kann die Sensoreinheit im Zuge der Herstellung der Pumpvorrichtung direkt auf der Leiterplatte vormontiert werden bzw. vormontiert sein. Darüber hinaus kann bei dieser Weiterbildung die Bereitstellung von elektrischen Verbindungsleitungen zwischen der Leiterplatte und der Sensoreinheit entfallen, womit sowohl Bauraum- als auch Kostenvorteile einhergehen.

Um eine gute Wärmeleitung sicherzustellen, ist vorzugsweise die Leiterplatte mittels der Wärmeleitschicht mit der Fluidkanalwand, insbesondere unmittelbar, wärmeleitend verbunden. Allgemein bevorzugt sind Fluidkanalwand, Wärmeleitschicht und Leiterplatte übereinander gestapelt.

Elektrische Komponenten einer Leiterplattenanordnung werden allgemein bevorzugt zumindest überwiegend auf einer Seite der Leiterplatte angeordnet, um die Fertigung zu vereinfachen. Vorzugsweise ist deshalb der wenigstens eine Sensor, insbesondere die Sensoreinheit, auf der von dem Fluidkanal wegweisenden Seite der Leiterplatte angeordnet. Dies erlaubt eine bauraumsparende Ausführung und eine einfachere Gestaltung der Leiterplattenanordnung. Bevorzugt sind mehr als 50 %, insbesondere mehr als 85 %, insbesondere sämtliche, aller auf der Leiterplatte angeordneten elektrischen/elektronischen Bauelemente auf der von dem Fluidkanal wegweisenden Seite der Leiterplatte angeordnet. Durch Anordnung möglichst aller Komponenten auf dieser einen von dem Fluidkanal wegweisenden Seite kann die Leiterplatte näher zum Fluidkanal angeordnet sein.

Bei Betreiben der Pumpvorrichtung kann sich die Leiterplatte aufgrund elektrischen Widerstands z.B. von elektrischen/elektronischen Komponenten und Leiterbahnen bzw. integrierten Schaltkreisen der Leiterplatte erwärmen. Dadurch stellt die Leiterplatte bzw. die Leiterplattenanordnung eine Wärmequelle dar. Diese Eigenerwärmung kann die Bestimmung der Messgröße, insbesondere der Fluidtemperatur, beeinflussen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist deshalb auf der Leiterplatte ein weiterer Temperatursensor zur Erfassung einer Leiterplattentemperatur angeordnet. Die Sensoreinheit und der weitere Temperatursensor sind so beabstandet und wirken so zusammen, dass bei Bestimmen der das Kühlfluid charakterisierenden Messgröße ein Einfluss einer Eigenerwärmung der Leiterplatte auf die Messgröße durch Vergleich mit der durch den weiteren Temperatursensor erfassten Leiterplattentemperatur berücksichtigbar bzw. berücksichtigt ist. Vorteilhafterweise ist eine wärmeleitende Kopplung des weiteren Temperatursensors zum Fluidkanal vernachlässigbar gering gehalten. Besonders bevorzugt ist der weitere Temperatursensor dazu radial bezogen auf eine Drehachse des Rotors überlappungsfrei neben der Fluidkanalwand angeordnet. Insbesondere ist die Leiterplatte auf Höhe des weiteren Temperatursensors durch einen Zwischenraum von der Fluidkanalwand beabstandet. Dieser stellt sicher, dass eine wärmeleitende Kopplung der Leiterplatte mit dem Fluidkanal außerhalb des Ortes, an dem der weitere Temperatursensor angeordnet ist, stattfindet.

Die Eigenerwärmung kann in vorteilhaften Ausführungsformen, insbesondere zusätzlich, auf andere Weise bei Auswertung eines Signals des Sensors der Sensoreinheit zum Bestimmen der Messgröße berücksichtigt werden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird dazu eine Leistungsaufnahme der Leiterplattenanordnung, d.h. von Leiterplatte und darauf angeordneten elektrischen/elektronischen Bauelementen, von einem Controller auf der Leiterplatte erfasst und ein dazu korrelierender Differenzwert von dem Signal des wenigstens einen Sensors subtrahiert. Ist der Sensor als Temperatursensor ausgeführt, kann somit die Leistungsaufnahme der Leiterplattenanordnung mittels Controller erfasst und ein dazu korrelierender Differenzwert als Differenztemperatur von der durch den Temperatursensor erfassten Signals subtrahiert werden. Dadurch ist die Genauigkeit der Temperaturmessung gegenüber einer Anordnung des Sensors direkt im Kühlfluid weiter angenähert.

Gemäß einer Weiterbildung ist die Leiterplatte, insbesondere unmittelbar, gegen die Fluidkanalwand des Fluidkanals gepresst. Dies verbessert die Wärmeleitung zwischen Fluidkanal und auf der Leiterplatte angeordnetem Temperatursensor. In manchen Ausführungsformen kann dadurch etwa auf eine Wärmeleitschicht verzichtet sein. Gemäß einer Weiterbildung ist der wenigstens eine Sensor der Sensoreinheit auf der zum Fluidkanal weisenden Seite der Leiterplatte angeordnet, was die wärmeleitende Kopplung von Sensor und Fluidkanal verbessert. Zudem ist dadurch eine Anordenbarkeit des Sensors bzw. der Sensoreinheit in der Vertiefung der Fluidkanalwand gewährleistet, was ebenfalls zu einer kompakten Gestaltung beiträgt. Insbesondere ist der Sensor bzw. die Sensoreinheit gegen die Fluidkanalwand gepresst.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Sensoreinheit mittels wenigstens einer Schneid-Klemm-Verbindung oder mittels wenigstens einer Steckverbindung elektrisch mit der Leiterplatte verbunden sein. Dies erleichtert die Demontage der Sensoreinheit von der Leiterplatte, falls dies erforderlich sein sollte.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Steuerungs-ZRegelungseinrichtung eine elektrische Spannungsversorgung zum Versorgen der elektrischen Maschine mit elektrischer Energie umfassen. Bei dieser Weiterbildung ist die Sensoreinheit zum Versorgen des wenigstens einen Sensors mit elektrischer Energie elektrisch mit dieser elektrischen Spannungsversorgung verbunden. Somit kann auf die Bereitstellung einer separaten elektrischen Verbindung der Sensoreinheit mit einer solchen Spannungsversorgung verzichtet werden. Vielmehr kann die Sensoreinheit über die elektrische Spannungsversorgung der Steuerungs-ZRegelungseinheit mit elektrischer Energie versorgt werden. Dadurch vereinfacht sich die elektrische Verdrahtung der Sensoreinheit erheblich, womit auch merkliche Kostenvorteile einhergehen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Steuerungs- ZRegelungseinrichtung eine Kommunikationseinheit zum Kommunizieren mit einem externen Feldbus, insbesondere mit einem LIN- oder CAN-Bus eines Kraftfahrzeugs. Bei dieser Weiterbildung ist die Sensoreinheit zum Auslesen bzw. Steuern des wenigstens einen Sensors elektrisch oderZund datenübertragend mit dem Controller undZoder der Kommunikationseinheit verbunden. Dies ermöglicht eine flexible Ansteuerung bzw. flexibles Auslesen der Sensoreinheit von außen über besagten Feldbus, ohne dass dafür eine separate Kommunikationseinheit erforderlich wäre.

Vielmehr kann zum Steuern bzw. Auslesen der Sensoreinheit die

Kommunikationseinheit der Steuerungs-ZRegelungseinrichtung mitbenutzt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die einen Sensor gemessene Temperatur und einen durch die Steuerungs-ZRegelungseinrichtung ermittelten Phasenstrom der elektrischen Maschine, sowie insbesondere eine Drehzahl des Pumpenrotors, mittels einer in der Steuerungs-ZRegelungseinrichtung hinterlegten Korrelation von Druck, Temperatur und Phasenstrom, sowie insbesondere Drehzahl, zu verarbeiten, insbesondere in der Steuerungs-ZRegelungseinrichtung zu verarbeiten, zur Berechnung eines Drucks des Kühlfluids. Besonders bevorzugt ist die Pumpvorrichtung ferner dazu eingerichtet, über die Steuerungs- ZRegelungseinrichtung, insbesondere die Kommunikationseinheit zum Kommunizieren mit dem externen Feldbus, Daten zu dem berechneten Druck zu übertragen. Dadurch kann auf Drucksensoren im Fluidkanal verzichtet sein und dennoch ein in der Pumpvorrichtung vorherrschender Druck zumindest überschläglich ermittelt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Pumpvorrichtung ausgeführt, eine durch den Temperatursensor als wenigstens einen Sensor gemessene Temperatur und eine Drehzahl des Pumpenrotors, sowie insbesondere einen durch die Steuerungs-ZRegelungseinrichtung ermittelten Phasenstrom der elektrischen Maschine, mittels einer in der Steuerungs-ZRegelungseinrichtung hinterlegten Korrelation von Druck, Temperatur und Phasenstrom, sowie insbesondere Drehzahl, zu verarbeiten, insbesondere in der Steuerungs-ZRegelungseinrichtung zu verarbeiten, zur Berechnung eines Massestroms undZoder Volumenstroms des Kühlfluids. Besonders bevorzugt ist die Pumpvorrichtung ferner dazu eingerichtet, über die Steuerungs-ZRegelungseinrichtung, insbesondere die Kommunikationseinheit zum Kommunizieren mit einem externen Feldbus, Daten zu dem berechneten Massestrom bzw. Volumenstrom zu übertragen. Dadurch kann auf Massestromsensoren im Fluidkanal verzichtet sein und dennoch ein Massestrom des Kühlfluids im Fluidkanal zumindest überschläglich ermittelt werden. Im Rahmen der Erfindung liegen jedoch auch Ausführungsformen, bei denen Druck bzw. Masse-/Volumenstrom direkt erfasst werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Sensoreinheit mindestens zwei der im Folgenden erläuterten Sensoren aufweisen. Ein solcher Sensor kann ein Drucksensor zum Ermitteln des Fluiddrucks des durch den Fluidkanal geführten Kühlfluids sein. Somit lässt sich genau feststellen, mit welchem Druck das Kühlfluid von der Pumpvorrichtung gefördert wird. Ein weiterer Sensor der Sensoreinheit kann ein Temperatursensor zum Ermitteln der Kühlfluidtemperatur des durch den Fluidkanal geführten Kühlfluids sein. Somit lässt sich die Fluidtemperatur des durch den Fluidkanal geführten Kühlfluids sehr genau bestimmen. Dies erweist sie insbesondere als bedeutsam, wenn das Kühlfluid Abwärme von den zu kühlenden Komponenten aufnehmen soll. Ein weiterer Sensor der Sensoreinheit kann bei dieser Ausführungsform ein Massenstromsensor zum Ermitteln des Massenstroms an Kühlfluid durch den Fluidkanal sein. Auf diese Weise kann die momentane Fördermenge des von der Pumpvorrichtung geförderten Kühlfluids präzise bestimmt werden. Ein weiterer Sensor der Sensoreinheit kann bei dieser Ausführungsform ein elektrischer Leitfähigkeitssensor zum Ermitteln der elektrischen Leitfähigkeit des durch den Fluidkanal geführten Kühlfluids umfassen. Somit lässt sich auch die elektrische Leitfähigkeit des Kühlfluids genau bestimmen. Eine genaue Kenntnis der elektrischen Leitfähigkeit des Kühlfluids kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn der Fluidkanal durch Bauteile aus Metall begrenzt wird, da dann das Kühlfluid mit einer zu hohen elektrischen Leitfähigkeit einen elektrischen Kurzschluss verursachen könnte. Denkbar ist aber auch die Verwendung wenigstens einen weiteren Sensors zur Ermittlung eines anderen Messparameters in Kombination mit wenigstens einem der voranstehend vorgestellten Sensoren.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Sensoreinheit ein Sensorgehäuse, in oder/und an welchem der wenigstens eine Sensor angeordnet ist. Weiterhin sind bei dieser Weiterbildung zumindest der wenigstens eine Sensor und das Sensorgehäuse als Baueinheit, insbesondere als SMD-Baueinheit, ausgeführt. Diese Ausführungsform baut besonders kompakt und lässt sich auch besonders einfach und platzsparend im Gehäuse der Pumpvorrichtung montieren.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Antriebswelle als, bevorzugt hohlzylindrische, Hohlwelle ausgebildet, die einen, vorzugsweise zylindrischen, Hohlraum umgibt, welcher einen Teil des Fluidkanals bildet. Der Hohlraum dient so als Durchgang für das Kühlfluid. Der Strömungspfad des Kühlfluids verläuft in dieser Weiterbildung durch die Antriebswelle hindurch. Besonders bevorzugt verläuft einer der Kanalbereiche durch die Hohlwelle hindurch zum Pumpenrotor.

Bei dieser Weiterbildung ist die Sensoreinheit bevorzugt in einer axialen Verlängerung des Hohlraums im Fluidkanal angeordnet. Dadurch ist ein zuverlässiges Anströmen im Bereich der Sensoreinheit sichergestellt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Rotor einen axialen Durchgang zum Pumpenrotor auf. Der Kühlkanal verläuft in der Ausführungsform durch diesen Durchgang. Der Strömungspfad des Kühlfluids kann so durch den Rotor hindurch verlaufen. Besonders bevorzugt verläuft einer der beiden Kanalbereiche durch den Durchgang des Rotors hindurch zum Pumpenrotor. Bevorzugt ist der Durchgang radial zwischen einem Halteabschnitt und einen zum Halteabschnitt radial beabstandeten Magnetabschnitt ausgebildet. Halteabschnitt und Magnetabschnitt sind starr miteinander verbunden, insbesondere durch Umspritzen mit einem Kunststoff. Der Rotor ist mittels des Halteabschnitts an der Antriebswelle befestigt. Der Rotor ist zumindest im Magnetabschnitt permanentmagnetisch ausgeführt, insbesondere dergestalt, dass im Magnetabschnitt zumindest ein Permanentmagnet angeordnet ist. Bei der Weiterbildung bildet der Rotor somit zwischen Magnetabschnitt und Halteabschnitt einen Teil des Fluidkanals aus. Dies ermöglicht eine bessere Integration des Kühlkanals und erlaubt zugleich eine effektive Kühlung des Rotors mittels Kühlfluid.

Die Erfinder haben festgestellt, dass eine hohe Fließgeschwindigkeit des Kühlfluids eine Wärmeübertragung zum Temperatursensor verbessert. Um günstige Fließbedingungen zu erzeugen, kann die Pumpvorrichtung entlang des Fluidkanals eine Fördergeometrie aufweisen, was eine höhere Fließgeschwindigkeit ermöglicht. Die Fördergeometrie wirkt förderwirksam mit Kühlfluid zusammen zum Fördern von Kühlfluid. Gemäß einer Ausführungsform ist zumindest eine Fördergeometrie in der Hohlwelle ausgebildet. Bei Rotation der Hohlwelle wirkt die Fördergeometrie dergestalt mit Kühlfluid zusammen, dass Kühlfluid durch die Hohlwelle hindurch gefördert wird. Entsprechend kann der Rotor in vorteilhaften Ausführungsformen, insbesondere im Durchgang, zumindest eine Fördergeometrie aufweisen. Bei Rotation des Rotors wirkt die Fördergeometrie dergestalt mit Kühlfluid zusammen, dass Kühlfluid durch den Rotor hindurch und/oder an dem Rotor vorbei gefördert wird. Derartige Fördergeometrien sind auch an anderen Bereichen, insbesondere im ersten und/oder zweiten Kanalbereich, des Fluidkanals denkbar.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Dichteinrichtung axial zwischen Pumpenrotor und Rotor angeordnet zur dichtenden Verbindung des Rotors zum Gehäuse. Vorzugsweise ist die Dichteinrichtung als Labyrinthdichtung ausgeführt. Die Dichteinrichtung stellt einen Dichtspalt zwischen Rotor und Gehäuse bereit. Der Dichtspalt gewährleistet zum einen die dichtende Verbindung und lässt zum anderen eine bestimmungsgemäße Relativbewegung des Rotors relativ zum Gehäuse zum Antreiben der Antriebswelle zu. Dazu weist die Dichteinrichtung einen starr, insbesondere integral, mit dem Rotor verbundenen ersten Dichtungsteil und einen starr, insbesondere integral, mit dem Gehäuse verbundenen zweiten Dichtungsteil auf. Zwischen den Dichtungsteilen ist der Dichtspalt gebildet. Die Dichteinrichtung ist bevorzugt zum Vorbeiströmen von Kühlfluid auf beiden Seiten der Dichteinrichtung in jeweils entgegengesetzte Richtung angeordnet. Insbesondere trennt die Dichteinrichtung die beiden Kanalbereiche voneinander. Der Dichtspalt weist bevorzugt eine Spaltbreite von maximal 2 mm, insbesondere maximal 1 mm, und insbesondere zumindest 0,2 mm auf. Da durch den Dichtspalt nur ein vernachlässigbar geringer Anteil an Kühlfluid hindurchdringen kann, ist eine hinreichende Abdichtung gewährleistet. In einer Ausführungsform ist die Dichteinrichtung ausgeführt, den Fluidkanal dergestalt zu begrenzen, dass in Richtung zur Sensoreinheit geführtes Kühlfluid an der Dichteinrichtung vorbei zum Pumpenrotor gelangt. In einer Ausführungsform ist die Dichteinrichtung ausgeführt, den Fluidkanal dergestalt zu begrenzen, dass Kühlfluid an der Dichteinrichtung vorbei in Richtung zur Sensoreinheit geführt ist. Dadurch wird durch den Rotor hindurchströmendes Kühlfluid zuverlässig zum Pumpenrotor geleitet, ohne sich wesentlich mit Kühlfluid anderer Kanalbereiche zu vermischen.

Besonders bevorzugt kann das Gehäuse zumindest zweiteilig, vorzugsweise dreiteilig, mit einem Gehäusehauptkörper, in welchem die Antriebseinheit angeordnet ist, und mit wenigstens einem, vorzugsweise zwei, Gehäusedeckel(n), ausgebildet sein. Bei dieser Variante der wenigstens eine Gehäusedeckel lösbar, vorzugsweise mittels wenigstens einer Schraubverbindung, am Gehäusekörper befestigt. Weiterhin ist bei dieser Variante die Sensoreinheit, vorzugsweise auch die Leiterplatte, fest mit einem Gehäusedeckel verbunden. Somit kann die Sensoreinheit im Zuge der Montage des Gehäusedeckels am Gehäusehauptkörper an der Pumpvorrichtung montiert werden und außerdem die Sensoreinheit am Gehäusedeckel vormontiert werden. Dies vereinfacht den Zusammenbau der Pumpvorrichtung.

Die Erfindung betrifft ferner eine Kühleinrichtung für ein Brennstoffzellensystem eines Kraftfahrzeugs. Die Kühleinrichtung umfasst einen Kühlkreislauf zum Zirkulieren von Kühlfluid, insbesondere von Wasser bzw. Kühlwasser, sowie eine im Kühlkreislauf angeordnete erfindungsgemäße Pumpvorrichtung zum Fördern des Kühlfluids im Kühlkreislauf. Die voranstehend erläuterten Vorteile der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung übertragen sich daher auf die erfindungsgemäße Kühleinrichtung.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung, wobei das Kraftfahrzeug einen Antriebsstrang mit einer Abwärme erzeugenden Komponente umfasst, die thermisch an die Kühleinrichtung gekoppelt ist, so dass die erzeugte Abwärme auf das im Kühlkreislauf zirkulierende Kühlfluid übertragen werden kann. Die Abwärme erzeugende Komponente kann z.B. ein Elektromotor, ein Verbrennungsmotor oder eine Brennstoffzelle sein. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann Merkmale umfassen, die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung beschrieben sind.

Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer voranstehend erläuterten, erfindungsgemäßen Kühleinrichtung. Die voranstehend erläuterten Vorteile der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung übertragen sich daher auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug. Dieses umfasst gemäß einer Ausführungsform ein Abwärme erzeugendes Brennstoffzellensystem, welches thermisch an die Kühleinrichtung gekoppelt ist, so dass die erzeugte Abwärme auf das im Kühlkreislauf zirkulierende Kühlfluid übertragen werden kann.

Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Bestimmen einer Messgröße, insbesondere einer thermodynamischen Messgröße, insbesondere einer Fluidtemperatur, die ein Kühlfluid in einer erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung charakterisiert. In dem Verfahren wird das Kühlfluid in einem Fluidkanal in Richtung zu einer Sensoreinheit geführt. Von dem in Richtung zur Sensoreinheit geführten Kühlfluid wird Wärme bzw. thermische Energie durch Anströmen des Fluidkanals und über eine wärmeleitende Kopplung von Fluidkanal und Sensoreinheit zur Sensoreinheit übertragen. Ein Sensor der Sensoreinheit detektiert durch Temperaturmessung die zur Sensoreinheit übertragene thermische Energie, wobei bevorzugt die Sensoreinheit die Messgröße bestimmt. Das in Richtung zur Sensoreinheit geführte Kühlfluid wird von der Sensoreinheit weggeführt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Kühlfluid entlang eines Strömungspfads des Kühlfluids auf Höhe des wenigstens einen Sensors der Sensoreinheit umgelenkt, von einem Kanalbereich des Fluidkanals zum Eintritt in einen anderen Kanalbereich des Fluidkanals.

Das Verfahren kann Merkmale aufweisen, die vorstehend im Zusammenhang mit Pumpvorrichtung, Kraftfahrzeug bzw. Kühleinrichtung beschrieben sind. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale jeweils nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen

Fig. 1 : ein Beispiel einer Pumpvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung in einer Schnittdarstellung;

Fig. 2: eine beispielhafte Ausführungsform einer Pumpvorrichtung nach dem zweiten Aspekt der Erfindung in einer Schnittdarstellung.

Figur 1 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen als Wasserpumpe ausführten Pumpvorrichtung 1 in einer Schnittdarstellung. Die Pumpvorrichtung 1 dient zum Fördern von Kühlfluid W, insbesondere von Wasser, insbesondere von Kühlwasser. Die Pumpvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2, in welchem ein von dem zu fördernden Kühlfluid W durchströmbarer Fluidkanal 3 angeordnet ist. Ferner umfasst die Pumpvorrichtung 1 eine im Beispiel gemäß Figur 1 teilweise im Fluidkanal 3 angeordnete elektrische Antriebseinheit 4 zum Antreiben des durch den Fluidkanal 3 geführten Kühlfluids W. Die Antriebseinheit 4 der Pumpvorrichtung 1 weist eine drehbare und im Fluidkanal 3 angeordnete Antriebswelle 7 auf, an welcher drehfest einen als Flügelrad ausgeführten Pumpenrotor 8 zum Fördern von Wasser als Kühlfluid W im Fluidkanal 3 angeordnet ist.

Außerdem umfasst die Pumpvorrichtung 1 der Ausführungsform nach Figur 1 eine zumindest teilweise im Fluidkanal 3 angeordnete elektrische Sensoreinheit 5, die im Beispiel vier Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d zum Bestimmen jeweils einer das Kühlfluid W charakterisierenden Messgrößen umfasst. Ein Erster 6a der vier Sensoren 6a-6d ist im Beispiel ein Drucksensor zum Ermitteln des Fluiddrucks des durch den Fluidkanal 3 geführten Kühlfluids W. Somit lässt sich genau feststellen, mit welchem Druck das Kühlfluid W von der Pumpvorrichtung gefördert wird. Ein Zweiter 6b der vier Sensoren 6a-6d der Sensoreinheit 5 ist ein Temperatursensor zum Ermitteln der Fluidtemperatur des durch den Fluidkanal 3 geführten Kühlfluids W. Somit lässt sich die Fluidtemperatur des durch den Fluidkanal 3 geführten Kühlfluids W sehr genau bestimmen. Dies erweist sich insbesondere als bedeutsam, wenn das Kühlfluid W als Kühlwasser fungieren und somit Abwärme von den zu kühlenden Komponenten aufnehmen soll. Ein Dritter 6c der vier Sensoren 6a-6d der Sensoreinheit 5 ist ein Massenstromsensor zum Ermitteln des Massenstroms an Kühlfluid W durch den Fluidkanal 3. Auf diese Weise kann die momentane Fördermenge des von der Pumpvorrichtung geförderten Kühlfluids präzise bestimmt werden. Ein Vierter 6d der vier Sensoren 6a-6d der Sensoreinheit 5 ist ein elektrischer Leitfähigkeitssensor zum Ermitteln der elektrischen Leitfähigkeit des durch den Fluidkanal 3 geführten Kühlfluids W. Somit lässt sich auch die elektrische Leitfähigkeit des Kühlfluids W genau bestimmen. Die genaue Kenntnis der elektrischen Leitfähigkeit des Kühlfluids W kann sich insbesondere als bedeutsam erweisen, wenn der Fluidkanal 3 durch Bauteile aus Metall begrenzt wird, da dann das Kühlfluid W bei einer zu hohen elektrischen Leitfähigkeit einen elektrischen Kurzschluss verursachen könnte.

Zweckmäßig kann die Sensoreinheit 5 mit einem Sensorgehäuse 17 ausgestattet sein, in bzw. an welchem die vier Sensoren 6a-6d angeordnet sind. Weiterhin sind bei dieser Weiterbildung die vier Sensoren 6a-6d und das Sensorgehäuse 17 als Baueinheit ausgeführt. Die Antriebseinheit 4 umfasst eine elektrische Maschine 9 mit einem Stator 10 und mit einem Rotor 11 zum Antreiben der Antriebswelle 7. Die Antriebswelle 7 kann wie in Figur 1 dargestellt als Hohlwelle 18 mit hohlzylindrischer Geometrie ausgebildet sein, die einen zylindrischen Hohlraum 19 umfangsseitig umgibt und axial beidseitig offen ausgebildet ist. Der Hohlraum 19 bildet einen Teil des Fluidkanals 3. Dabei ragt die Sensoreinheit 5 mit den Sensoren 6a-6d im Bereich einer axialen Verlängerung 20 des Hohlraums 19 in den Fluidkanal 3 hinein. Der Stator 10 ist dabei ortsfest zum Gehäuse 2 angeordnet, der Rotor 11 hingegen drehfest mit der Antriebswelle 7 verbunden, sodass im Betrieb der Pumpvorrichtung 1 zwischen Rotor 11 und Stator 10 eine relative Drehbewegung stattfindet. Die Drehbewegung des Rotors 11 erfolgt dabei um eine Drehachse D, die identisch zu einer Mittellängsachse M der Antriebswelle 7 ist. Die Mittellängsachse M erstreckt sich entlang einer axialen Richtung A. Die Antriebswelle 7 kann mittels geeigneter Lagerelemente (nicht gezeigt) drehbar am Gehäuse 2 oder einem anderen, gegenüber dem Gehäuse 2 ortsfesten Bauteil (nicht gezeigt) der Pumpvorrichtung 1 angeordnet sein.

Wie Figur 1 veranschaulicht, kann der Rotor 11 im Fluidkanal 3 angeordnet sein. Der Stator 10 kann in demjenigen Abschnitt des Fluidkanal 3, in welchem der Rotor 11 angeordnet ist, den Fluidkanal 3 begrenzen. Somit kann das durch den Fluidkanal 3 strömende Kühlfluid W sowohl den Stator 10 als auch den Rotor 11 kühlen.

Weiterhin umfasst die Antriebseinheit 4 eine Steuerungs-ZRegelungseinrichtung 12 zum Steuern der elektrischen Maschine 9. Die Steuerungs-ZRegelungseinrichtung 12 umfasst eine elektrische Leiterplatte 13, auf welcher elektrische und elektronische Bauelemente angeordnet sind. Diese Bauelemente können beispielsweise Kondensatoren, Spulen, Widerstände, Schalter, insbesondere Halbleiterschalter, sowie integrierte Schaltkreise (nicht gezeigt) sein. Die Sensoreinheit 5 ist elektrisch mit der Leiterplatte 13 verbunden. Daher kann die elektrische Steuerung der Sensoreinheit 5 und deren Sensoren 6a-6d direkt über die Leiterplatte 13 bzw. mithilfe der auf der Leiterplatte 13 angeordneten elektrischenZelektronischen Bauelement erfolgen. Eine separate Verdrahtung der Sensoreinheit 5 nach außen ist somit nicht erforderlich; vielmehr kann die komplette elektrische Anwendung der Sensoreinheit über die Leiterplatte 13 erfolgen. Die Sensoreinheit 5 ist im Beispielszenario direkt auf der Leiterplatte 13 angeordnet. Somit kann auf Bereitstellung von elektrischen Verbindungsleitungen zwischen der Leiterplatte und der Sensoreinheit verzichtet werden. Die Sensoreinheit 5 kann optional mittels geeigneter Schneid-Klemm- Verbindung sowie mittels geeigneter Steckverbindungen elektrisch mit der Leiterplatte 13 verbunden sein, was eine etwaig erforderliche Demontage der Sensoreinheit 5 von der Leiterplatte 13 vereinfacht.

Im Beispiel umfasst die Steuerungs-ZRegelungseinrichtung 12 eine elektrische Spannungsversorgung 14 zum Versorgen der elektrischen Maschine 9 mit elektrischer Energie. Hierbei ist die Sensoreinheit 5 zum Versorgen des wenigstens einen Sensors 6 mit elektrischer Energie elektrisch mit dieser elektrischen Spannungsversorgung 14 verbunden. Somit kann auf die Bereitstellung einer elektrischen Spannungsversorgung 14 sowie auf die Bereitstellung einer separaten elektrischen Verbindung der Sensoreinheit 5 mit einer solchen Spannungsversorgung verzichtet werden. Stattdessen kann die Sensoreinheit 5 über die elektrische Spannungsversorgung der Steuerung-ZRegelungseinheit 12 mit elektrischer Energie versorgt werden. Dadurch vereinfacht sich die elektrische Verdrahtung der elektrischen Sensoreinheit 5 erheblich, womit auch merkliche Kostenvorteile einhergehen. Außerdem umfasst die Steuerungs-ZRegelungseinrichtung 12 eine Kommunikationseinheit 15 zum Kommunizieren mit einem externen Feldbus (nicht gezeigt), insbesondere einem LIN- oder CAN-Bus eines Kraftfahrzeugs. Dabei ist die Sensoreinheit 5 zum Steuern der vier Sensoren 6a-6d elektrisch und auch datenübertragend mit dieser Kommunikationseinheit 15 verbunden ist. Dies ermöglicht eine flexible Ansteuerung der Sensoreinheit 5 von außen, insbesondere über besagten Feldbus, ohne dass dafür eine separate Kommunikationseinheit erforderlich wäre. Stattdessen kann zum Steuern der Sensoreinheit 5 die Kommunikationseinheit 15 der Steuerungs-ZRegelungseinrichtung 12 verwendet werden.

Im Beispiel der Figur 1 ist das Gehäuse 2 dreiteilig mit einem Gehäusehauptkörper 2a, in welchem die Antriebseinheit 4 angeordnet ist, und mit zwei sich einander gegenüberliegenden Gehäusedeckeln 2b, 2c, ausgebildet, wobei der Gehäusehauptkörper 2a wie gezeigt sandwichartig zwischen den beiden Gehäusedecken 2b, 2c angeordnet sein kann. Die beiden Gehäusedeckel 2b, 2c sind jeweils mittels Schraubverbindungen 16 lösbar am Gehäusehauptkörper 2a befestigt. Die Sensoreinheit 5 und auch die Leiterplatte 13 sind jeweils fest mit einem Ersten 2b der beiden Gehäusedeckel 2b, 2c verbunden. Somit kann die Sensoreinheit 5 im Zuge der Montage der Pumpvorrichtung 1 montiert am ersten Gehäusedeckel 2b vormontiert werden. Dies erleichtert den Zusammenbau der Pumpvorrichtung 1.

Figur 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Pumpvorrichtung 1 nach dem zweiten Aspekt der Erfindung in einer schematischen Längsschnitt-Darstellung. Da die Ausführungsform von Figur 2 bezüglich vieler Merkmale mit der Ausführungsform gemäß Figur 1 übereinstimmt, wird bezüglich übereinstimmender Merkmale auf die vorstehende Beschreibung verwiesen und nachfolgend ergänzt. Die Pumpvorrichtung 1 in Figur 2 dient zum Fördern von Öl als Kühlfluid W. Die Pumpvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 mit Gehäusedeckeln 2a, 2c und Gehäusehauptkörper 2b auf, in dem ein Fluidkanal 3 mit mehreren Kanalbereichen 3a, 3b zwischen einem Stator 10 und einem Rotor 11 einer elektrischen Maschine 9 sowie durch einen axialen Durchgang des Rotors 11 zu einem Pumpenrotor 8 verläuft. Pumpenrotor 8 und Rotor 11 sind durch eine Antriebswelle 7 drehfest verbunden. Die Pumpvorrichtung 1 ist durch einen Spalttopf 23 in einen Nassbereich und in einen Trockenbereich unterteilt. Im Trockenbereich sind Stator 10 und elektrische/elektronische Komponenten angeordnet. Im Nassbereich verläuft der Fluidkanal 3 und ist der Rotor 11 angeordnet.

Der Durchgang des Rotors 8 ist radial zwischen einem Halteabschnitt 111 und einem Magnetabschnitt 112 ausgebildet. Der Halteabschnitt 111 dient der Befestigung des Rotors an der Antriebswelle 7. Der Magnetabschnitt 112 ist permanentmagnetisch ausgeführt und enthält Permanentmagnete.

Axial zwischen Pumpenrotor 8 und Rotor 11 ist eine als Labyrinthdichtung ausgeführte Dichteinrichtung 21 angeordnet zur Abdichtung eines Bereichs zwischen Rotors 11 und Gehäuse 2, durch den andernfalls Kühlfluid W strömen würde. Die Dichteinrichtung 21 stellt einen Dichtspalt 22 bereit, durch den nur ein vernachlässigbar geringer Anteil an Kühlfluid W hindurchdringen kann. Dadurch wird durch den Rotor 11 hindurchströmendes Kühlfluid W zuverlässig zum Pumpenrotor 8 geleitet, ohne sich wesentlich mit Kühlfluid W anderer Kanalbereiche zu vermischen.

Anders als bei der beispielhaften Ausführungsform von Figur 1 ist die Antriebswelle 7 als Vollwelle ausgeführt. Anstelle des Hohlraums einer Hohlwelle als Teil des Fluidkanals ist der Rotor 11 mit dem axialen Durchgang zwischen Halteabschnitt 111 und einem Magnetabschnitt 112 versehen, durch den Kühlfluid W hindurchströmen kann. Der Durchgang ist Teil des Fluidkanals 3. Im Rahmen der Erfindung liegen jedoch auch Ausführungsformen mit Hohlwelle, sodass der Fluidkanal, insbesondere zusätzlich zum Durchgang durch den Rotor 11 , durch die Hohlwelle hindurch zum Pumpenrotor 8 verlaufen kann.

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist die Pumpvorrichtung als Gerotorpumpe ausgeführt. Der Pumpenrotor 8 ist somit als, insbesondere mehrstufiger, Gerotor ausgeführt. Die einzelnen Gerotorstufen sind in der schematischen Darstellung nicht gezeigt. Mehrstufige Gerotorpumpen sind bekannt und beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2021 214 256 A1 oder der internationalen Patentanmeldung WO 00/42321 A1 beschrieben.

Der Strömungspfad des Kühlfluids W durch einen Kanalbereich 3a zwischen Rotor 11 und Stator 10 ist mit Pfeilen angedeutet. Die Pumpvorrichtung ist im Bereich von Rotor 11 und Stator 10 im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt, sodass selbstverständlich zu beiden gezeigten Seiten der Drehachse D Kühlfluid durch den Rotor 11 hindurchströmen kann. Der im Bereich des Pumpenrotor 8 gezeichnete Punkt verdeutlicht die Förderung des Kühlfluids W im Pumpenrotor 8 senkrecht zur Drehachse des Pumpenrotors 8 von einer Saugseite zu einer Druckseite. Kühlfluid im Pumpenrotor wird von der Saugseite zur Druckseite verdichtet. Von der Erfindung allgemein sind selbstverständlich auch Ausführungsformen umfasst, bei denen der Strömungspfad des Kühlfluids umgekehrt, d.h. Saug- und Druckseite vertauscht sind. In solchen Ausführungsformen strömt das Kühlfluid von der Druckseite aus durch den Rotor 11 bzw. die Antriebswelle 7 hindurch.

Der Spalttopf 23 bildet an seinem Topfboden eine Fluidkanalwand 3c aus. Die Fluidkanalwand 3c wird durch das Kühlfluid W entlang des Strömungspfads angeströmt, wenn Kühlfluid W durch den Fluidkanal 3 gefördert wird. Dadurch erfolgt eine gute Wärmeübertragung von dem Kühlfluid auf den Fluidkanal 3 bzw. dessen Fluidkanalwand 3c.

Die Pumpvorrichtung 1 umfasst ferner eine Sensoreinheit 5. Diese ist auf einer vom Kühlkanal 3 wegweisenden Seite einer Leiterplatte 13 einer Steuerungs- /Regelungseinrichtung 12 der Pumpvorrichtung 1 angeordnet. Die Sensoreinheit 5 weist einen als Temperatursensor 61 ausgeführten Sensor 6 auf. Beabstandet dazu ist auf der Leiterplatte 13 ein weiterer Temperatursensor 62 angeordnet. Der weitere Temperatursensor 62 ist bevorzugt so angeordnet, dass ein durch Wärmeleitung übertragener Wärmestrom von dem Fluidkanal 3 zum weiteren Temperatursensor 62 maximal 30 % eines Wärmestroms von dem Fluidkanal 3 zum Sensor 6 der Sensoreinheit beträgt. Dadurch erfasst der weitere Temperatursensor 62 vorwiegend eine mit der bezogenen elektrischen Leistung korrelierende Eigenerwärmung der Leiterplatte 13. Der Temperatursensor 61 der Sensoreinheit 5 dient hingegen zum Bestimmen der Fluidtemperatur des Kühlfluids W und ist dazu zum Fluidkanal 5 wärmeleitend gekoppelt.

Zwischen Leiterplatte 13 und Fluidkanal 3 bzw. Spalttopf 23 bzw. Fluidkanalwand 3c ist ein Gap-Filler als Wärmeleitschicht 24 in Kontakt mit Fluidkanal 3 und Leiterplatte 13 angeordnet. Diese Wärmeleitschicht 24 stellt eine gute Wärmeleitung zwischen Fluidkanal und Leiterplatte 13 sicher, wobei der Sensor 6 als Temperatursensor über die Leiterplatte 13 und die Wärmeleitschicht 24 mit dem Fluidkanal 3 wärmeleitend gekoppelt ist.

Die Wärmeleitschicht 24 erstreckt sich über den gesamten Spalttopfboden hinweg.

Die Leiterplatte 13 erstreckt sich radial über Fluidkanalwand 3c und Wärmeleitschicht 24 hinaus. Fluidkanalwand 3c, Wärmeleitschicht 24 und Leiterplatte 13 sind über den gesamten Bereich, in dem sie jeweils überlappen, wärmeleitend verbunden.

Eine Qualität der Wärmeübertragung des Kühlfluids auf den Fluidkanal 5 respektive den Sensor 6 ist maßgeblich verbessert, wenn sichergestellt ist, dass Kühlfluid W durchgehend die Fluidkanalwand 3c anströmt. Sensor 6 bzw. Sensoreinheit 5 und Fluidkanal 3 sind daher bezüglich ihrer Anordnung abgestimmt. Durch Kanalbereich 3a in Richtung zur Sensoreinheit 5 geführtes Kühlfluid W strömt gegen die Fluidkanalwand 3c unter Wärmeübertragung auf die Fluidkanalwand 3c und wird von dieser so umgelenkt, dass das Kühlfluid W durch Kanalbereich 3b hindurch von der Sensoreinheit 5 bzw. Sensor 6 weggeführt wird. Der Sensor 6 ist dabei auf Höhe der Stelle angeordnet, an der die Umlenkung erfolgt, sodass ein möglichst kurzer Weg zur Wärmeübertragung von Fluidkanal 3 auf Sensor 6 durch Wärmeleitung gegeben ist.

Bezugszeichenliste

1 Pumpvorrichtung

2 Gehäuse

2a Gehäusehauptkörper

2b, 2c Gehäusedeckel

3 Fluidkanal

3a, 3b Kanalbereich

3c Fluidkanalwand

4 Antriebseinheit

5 Sensoreinheit

6 Sensor

6a erster Sensor 6b zweiter Sensor

6c dritter Sensor

6d vierter Sensor

7 Antriebswelle

8 Pumpenrotor

9 elektrische Maschine

10 Stator

Rotor

12 Steuerungs-ZRegelungseinrichtung

13 Leiterplatte

14 Spannungsversorgung

15 Kommunikationseinheit

16 Schraubverbindung

17 Sensorgehäuse

18 Hohlwelle

19 Hohlraum

20 axiale Verlängerung

21 Dichteinrichtung

22 Dichtspalt

23 Spalttopf

24 Wärmeleitschicht

61 Temperatursensor

62 Temperaturfühler

Halteabschnitt

112 Magnetabschnitt

A axiale Richtung

D Drehachse

M Mittellängsachse

W Kühlfluid