DE102017006366A1

DE102017006366A1 - Ölsystem zum Schmieren und Kühlen in einem wenigstens teilweise von einer Elektromaschine angetriebenen Fahrzeug

Info

Publication number: DE102017006366A1
Application number: DE102017006366.4A
Authority: DE
Inventors: Kym Schaube; Jörgen Forsberg; Per Arnelöf
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2017-07-05
Publication date: 2018-01-18
Also published as: SE541765C2; SE1651052A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ölsystem (8) in einem von einer Motoranordnung umfassend eine Elektromaschine (6) angetriebenen Fahrzeug (1). Das Ölsystem umfasst einen zum Leiten von Öl zu wenigstens einer zu schmierenden Komponente (7) ausgebildeten Schmierkreis (9) und einem zum Leiten von Öl zur Elektromaschine (6) ausgebildeten Kühlkreis (20). Das Ölsystem umfasst ferner eine erste Pumpe (10), die von der Motoranordnung angetrieben wird und zum Liefern einer Öl-Durchflussmenge im Schmierkreis (9) ausgebildet ist, eine zweite Pumpe (21), die von einem Elektromotor angetrieben wird und zum Liefern eines Ölstroms im Kühlkreis (20) ausgebildet ist, und wenigstens eine mit einem zum Öffnen und zum Leiten einer überschüssigen Öl-Durchflussmenge in einem der Kreise (16, 25) zum anderen Kreis (16, 25) ausgebildeten Druckregelventil (17, 26) ausgestattete Verbindungsleitung (16, 25).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ölsystem zum Schmieren und Kühlen in einem wenigstens teilweise von einer Elektromaschine bzw. von wenigstens einem Elektromotor angetriebenen Fahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs kann von einer Elektromaschine und einem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Die Elektromaschine arbeitet als ein Motor und liefert Energie während bestimmter Betriebsbedingungen wie bei Leerlaufbedingungen, niedrigen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen des Fahrzeugs. Bei bestimmten Betriebsbedingungen arbeitet die Elektromaschine als ein Generator, der eine Batterie mit Strom versorgt. Der Verbrennungsmotor kann das Fahrzeug selbstständig oder zusammen mit der Elektromaschine antreiben. Die Elektromaschine erwärmt sich im Betrieb. Eine herkömmliche Kühlung von Elektromaschinen kann durch an einer Außenfläche eines Gehäuses, das die Elektromaschine umschließt, vorbei geleitete Luft oder geleitetes Wasser erfolgen. Ein wirksameres Kühlverfahren besteht im Spritzen von Öl auf die Statorwicklungen der Elektromaschine. Ein Kühlsystem für eine Elektromaschine muss eine große Öl-Durchflussmenge zur Elektromaschine gewährleisten können.
Ein Hybridfahrzeug kann ein Schmiersystem zum Schmieren von Komponenten wie Lager und Getriebe umfassen. Das Schmiersystem kann eine Konstantpumpe umfassen, die ein konstantes Volumen von Schmiermittel während jedes Pumpzyklus liefert. Die Pumpe kann von einer Komponente im Antriebsstrang wie einer Welle in einem Getriebe angetrieben werden. In diesem Fall liefert die Pumpe eine Schmiermittel-Durchflussmenge im Schmiersystem in Bezug auf die Drehzahl der Komponente im Antriebsstrang. Die Schmiermittel-Durchflussmenge führt zu einem Druck im Schmiersystem. Die Viskosität eines Schmiermittels wie eines Öls ist wesentlich höher bei niedrigen Temperaturen als bei hohen Temperaturen. Somit ist der Druck im System hoch bei niedrigen Schmiermitteltemperaturen.
Herkömmliche Schmiersysteme umfassen ein Überdruckventil, das bei einem Regeldruck öffnet und den Druck im System beschränkt. Das Vorhandensein des Überdruckventils verhindert Schäden an druckempfindlichen Komponenten im System. Eine weitere Aufgabe des Überdruckventils besteht im Verhindern einer zu überschüssigen Schmiermittel-Durchflussmenge im System. Eine Schmiermittel-Durchflussmenge, die zu groß ist, führt zu einem hohen Druck im System und einen zu hohen Verbrauch von Pumpenergie. Das Überdruckventil ist zum Öffnen bei einem Druck entsprechend einer zulässigen Schmiermittel-Durchflussmenge bei einer niedrigen Schmiermitteltemperatur bemessen. Somit verhindert das Überdruckventil eine unzureichende Schmiermittel-Durchflussmenge zur Komponente bei niedrigen Schmiermitteltemperaturen.
US 2013/0213607 beschreibt ein Ölsystem zum Versorgen einer Elektromaschine mit Öl und Schmieren eines Antriebskraft-Übertragungsmechanismus. Das Ölsystem umfasst eine Ölpumpeneinheit in der Form einer mechanischen Pumpe und einer elektrischen Pumpe. Die Pumpen sind parallel im Ölsystem angeordnet. Die Pumpen können simultan oder einzeln verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der Erfindung besteht im Bereitstellen eines Ölsystems, das eine wirksame Schmierung in einem Fahrzeug und gleichzeitig eine wirksame Kühlung einer Elektromaschine bzw. eines Elektromotors im Fahrzeug gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch das in der Einleitung definierte Ölsystem erfüllt, das die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 aufweist. Das Ölsystem umfasst einen Schmierkreis und einen Kühlkreis. Der Schmierkreis muss eine ausreichende Öl-Durchflussmenge zur zu schmierenden Komponente liefern können, wenn die Temperatur des Öls niedrig ist und das Öl eine hohe Viskosität aufweist. Eine von einer Komponente im Antriebsstrang angetriebene erste Pumpe erfüllt diese Anforderung. Solch eine erste Pumpe kann als eine mechanische Pumpe definiert sein. Die von einer mechanischen Pumpe gelieferte Öl-Durchflussmenge ist aber schwer zu steuern, da sie mit der Drehzahl der Komponente im Antriebsstrang zusammenhängt. Es besteht ein ausreichend niedriger Kühlbedarf einer Elektromaschine, wenn die Temperatur des Öls niedrig ist und das Öl eine hohe Viskosität aufweist, etwa nach einem Kaltstart. Bei den restlichen Betriebsbedingungen weist die Elektromaschine einen Kühlbedarf auf. Der Kühlbedarf der Elektromaschine kann sich schnell ändern und kann bei bestimmten Betriebsbedingungen sehr hoch sein. Aufgrund dieser Tatsachen kann es sinnvoll sein, eine zweite Pumpe im Kühlkreis in Form einer von einem Elektromotor angetriebenen Pumpe zu verwenden. Solch eine elektrische Pumpe ist in einem großen Drehzahlbereich mit einer hohen Genauigkeit einfach zu steuern.
Das Vorhandensein der wenigstens einen Verbindungsleitung zwischen dem Schmierkreis und dem Kühlkreis im Ölsystem ermöglicht das Leiten einer überschüssigen Öl-Durchflussmenge in einem der Kreise zum anderen Kreis. Somit kann, wenn die mechanische Pumpe eine überschüssige Öl-Durchflussmenge im Schmierkreis liefert, dieses überschüssige Öl in den Kühlkreis geleitet werden. In diesem Fall wird die elektrische Pumpe so gesteuert, dass sie eine kleinere Öl-Durchflussmenge im Kühlkreis liefert. Die von der elektrischen Pumpe gelieferte Öl-Durchflussmenge und die von der mechanischen Pumpe gelieferte überschüssige Öl-Durchflussmenge können zusammen eine Öl-Durchflussmenge zur Elektromaschine ergeben, bei der diese ausreichend gekühlt wird. Wenn hingegen die mechanische Pumpe eine unzureichende Öl-Durchflussgeschwindigkeit im Schmierkreis liefert, kann die elektrische Pumpe so gesteuert werden, dass sie eine überschüssige Öl-Durchflussmenge im Kühlkreis liefert, die über die Verbindungsleitung zum Schmierkreis geleitet wird. Die von der elektrischen Pumpe gelieferte überschüssige Öl-Durchflussmenge und die von der mechanischen Pumpe gelieferte Öl-Durchflussmenge können zusammen eine Öl-Durchflussmenge zur Komponente ergeben, bei der diese ausreichend geschmiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Ölsystem eine erste Verbindungsleitung umfassend ein zum Messen des Drucks im Schmierkreis und zum Öffnen bei einem ersten Regeldruck entsprechend einer geeigneten Öl-Durchflussmenge im Schmierkreis zum Schmieren der Komponente ausgebildetes erstes Druckregelventil, so dass eine überschüssige Öl-Durchflussmenge vom Schmierkreis über die Verbindungsleitung zum Kühlkreis umgeleitet wird. Der Druck im Schmierkreis hängt mit der Öl-Durchflussmenge im Schmierkreis zusammen. Somit kann ein Druck im Schmierkreis geschätzt werden, der einer Öl-Durchflussmenge entspricht, bei der die Komponente eine ausreichende Schmierung liefert. Wenn die Öl-Durchflussmenge und der Druck im Schmierkreis den ersten Regeldruck überschreiten, öffnet das Druckregelventil und eine zu große Ölmenge im Schmierkreis wird über die Verbindungsleitung zum Kühlkreis geleitet.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Ölsystem eine zweite Verbindungsleitung umfassend ein zum Öffnen, wenn der Druck im Schmierkreis niedriger ist als ein zweiter Regeldruck entsprechend einer geeigneten Öl-Durchflussmenge im Schmierkreis, ausgebildetes zweites Druckregelventil, so dass eine Öl-Durchflussmenge vom Kühlkreis über die Verbindungsleitung zum Schmierkreis geleitet wird. Der Druck im Schmierkreis hängt mit der Öl-Durchflussmenge im Kreis zusammen. Somit kann ein zweiter Regeldruck im Schmierkreis geschätzt werden, der einer Öl-Durchflussmenge entspricht, bei der die Komponente eine ausreichende Schmierung liefert. Wenn die Öl-Durchflussmenge und der Druck im Kühlkreis niedriger sind als der zweite Regeldruck, öffnet das zweite Druckregelventil und ein Teil der Öl-Durchflussmenge im Kühlkreis wird über die zweite Verbindungsleitung zum Schmierkreis geleitet.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Ölsystem ein zum Ermöglichen eines Ölstroms in einer Richtung durch den Schmierkreis und Verhindern eines Ölstroms in einer entgegengesetzten Richtung ausgebildetes erstes Rückschlagventil. Wenn der Druck im Kühlkreis höher ist als im Schmierkreis, besteht ein Ölstrom vom Kühlkreis zum Schmierkreis. Das Vorhandensein des ersten Rückschlagventils verhindert einen Ölstrom in der falschen Richtung zur mechanischen Pumpe im Schmierkreis.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Ölsystem ein zum Ermöglichen eines Ölstroms in einer Richtung durch den Kühlkreis und Verhindern eines Ölstroms in einer entgegengesetzten Richtung ausgebildetes zweites Rückschlagventil. Wenn die mechanische Pumpe einen zu großen Ölstrom im Schmierkreis liefert, wird ein Teil des Ölstroms über die erste Verbindungsleitung zum Kühlkreis geleitet. Das Vorhandensein des zweiten Rückschlagventils verhindert einen Ölstrom in der falschen Richtung zur elektrischen Pumpe im Kühlkreis.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Ölsystem ein zum Ermöglichen eines Ölstroms in einer Richtung durch die zweite Verbindungsleitung und Verhindern eines Ölstroms in einer entgegengesetzten Richtung ausgebildetes drittes Rückschlagventil. Wenn der Druck im Schmierkreis niedriger ist als ein Regeldruck des zweiten druckgeregelten Ventils in der zweiten Verbindungsleitung und gleichzeitig der Kühlkreis einen noch niedrigeren Druck aufweist, verhindert das dritte Rückschlagventil einen Ölstrom vom Schmierkreis über die zweite Verbindungsleitung zum Kühlkreis.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Ölsystem eine zum Steuern der von der zweiten Pumpe gelieferten Öl-Durchflussmenge mit Informationen zu wenigstens einem Betriebsparameter ausgebildete Steuereinheit. Die Steuereinheit schätzt eine von der zweiten Pumpe zu liefernde erforderliche Öl-Durchflussmenge mit dem Betriebsparameter. Anschließend aktiviert sie den Elektromotor, so dass die zweite Pumpe die erforderliche Öl-Durchflussmenge liefert. Die Steuereinheit kann zum Steuern der von der zweiten Pumpe gelieferten Öl-Durchflussmenge mit Informationen zu einem Parameter in Bezug auf die von der ersten Pumpe gelieferte Öl-Durchflussmenge und die Temperatur der Elektromaschine ausgebildet sein. Die Temperatur der Elektromaschine gibt eine erforderliche Öl-Durchflussmenge zum Kühlen der Elektromaschine an. Die erforderliche Öl-Durchflussmenge zum Schmieren der Komponente ist üblicherweise bekannt. Aufgrund dieser Tatsachen schätzt die Steuereinheit die von der ersten Pumpe und der zweiten Pumpe zu liefernde erforderliche gesamte Öl-Durchflussmenge. Anschließend schätzt die Steuereinheit die von der zweiten Pumpe zu liefernde Öl-Durchflussmenge als die Differenz zwischen der erforderlichen gesamten Öl-Durchflussmenge und der von der ersten Pumpe gelieferten Öl-Durchflussmenge. Alternativ oder in Kombination kann die Steuereinheit das Ölsystem mit Informationen zu anderen Parametern wie beispielsweise Umgebungstemperatur, Abgabeleistung der Elektromaschine und ortsbezogener Prognose (GPS) steuern.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Ölsystem eine zum Sperren des ersten Druckregelventils in geschlossener Stellung bei Betriebsbedingungen, bei denen das Öl eine niedrigere Temperatur als eine normale Betriebstemperatur aufweist, ausgebildete Sperrvorrichtung. Bei Betriebsbedingungen, bei denen das Öl eine niedrige Temperatur aufweist, ist der Druck im Schmierkreis selbst bei relativ kleinen Öl-Durchflussmengen höher. Ferner besteht kein Kühlbedarf der Elektromaschine, wenn die Öltemperatur niedrig ist. Die Sperrvorrichtung gewährleistet, dass die gesamte Öl-Durchflussmenge von der ersten Pumpe zur zu schmierenden Komponente geleitet wird, selbst wenn der Druck im Schmierkreis den ersten Regeldruck überschreitet. Somit gewährleistet die Sperrvorrichtung eine ausreichende Schmierung der Komponente, wenn das Öl eine niedrige Temperatur aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Ölsystem einen zum Messen der Temperatur des Öls in der Schmierung und zum Anstoßen einer Bewegung der Sperrvorrichtung in eine Sperrstellung, wenn das Öl eine niedrigere Temperatur als eine normale Öltemperatur aufweist, ausgebildeten Temperatursensor. Die Temperatursensorvorrichtung kann in Kontakt mit dem Öl im Schmierkreis angeordnet sein. In diesem Fall misst die Temperatursensorvorrichtung Temperaturänderungen nahezu unmittelbar. Alternativ kann die Temperatursensorvorrichtung in einer Wand o. Ä. nahe dem Schmierkreis angeordnet sein. Gemäß einer weiteren Alternative kann die Temperatursensorvorrichtung in einer Ölwanne angeordnet sein. In letzteren Fällen misst die Temperatursensorvorrichtung Temperaturänderungen mit einer gewissen Verzögerung.
Der Temperatursensor kann ein Gehäuse umfassen, das ein zum Ändern des Volumens bei der vorgegebenen Temperatur ausgebildetes Material umschließt. Das Material kann ein geeignetes Wachsmaterial sein, das den Aggregatzustand zwischen einem festen Aggregatzustand und einem flüssigen Aggregatzustand bei der vorgegebenen Temperatur wechselt. Solch eine Temperatursensorvorrichtung ist kostengünstig und funktioniert sehr zuverlässig. Alternativ kann die Temperatursensorvorrichtung Komponenten umfassen, welche die Form bei verschiedenen Temperaturen ändern, etwa Bimetallstreifen. Die Temperatursensorvorrichtung kann einen zum Übertragen einer Bewegung von der Temperatursensorvorrichtung auf die Sperrvorrichtung abhängig von der Temperatur des Schmiermittels ausgebildeten Bewegungsübertragungsmechanismus umfassen. Solch ein Bewegungsübertragungsmechanismus kann zum Schalten der Sperrvorrichtung zwischen einer Sperrstellung, in der sie das erste Druckregelventil sperrt, und einer nicht gesperrten Stellung, in der sie das erste Druckregelventil nicht sperrt, verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Schmierkreis ein zum Begrenzen des Drucks im Schmierkreis auf einen Höchstdruck ausgebildetes Überdruckventil. Bei einer Betriebsbedingung, bei der die Öltemperatur niedrig ist, wird die Sperrvorrichtung aktiviert, so dass sie das erste Druckregelventil sperrt. Somit kann das erste Druckregelventil den Druck im Schmierkreis bei Betriebsbedingungen, bei denen das Öl eine niedrige Temperatur aufweist, nicht senken. In diesem Fall begrenzt das Überdruckventil den Druck und die Durchflussmenge zur zu schmierenden Komponente. Ferner verhindert das Überdruckventil Schäden an druckempfindlichen Komponenten im Schmierkreis.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten der Schmierkreis und der Kühlkreis Öl aus einer gemeinsamen Ölwanne und leiten das Öl in diese zurück. Aufgrund dieser Tatsache müssen bestimmte Komponenten nicht in beiden Kreisen angeordnet werden. Da das Öl austauschbar in beiden Kreisen verwendet wird, reicht es üblicherweise aus, ein Ölfilter in einem der Kreise anzuordnen. Ferner kann das Ölsystem nur einen Ölkühler umfassen, der im Kühlkreis angeordnet ist. Da eine niedrige Öltemperatur das Kühlen der Elektromaschine unterstützt, ist es vorteilhaft, den Ölkühler im Kühlkreis anzuordnen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Ölsystem in einem von der Elektromaschine und einem Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeug angeordnet. Solch ein Fahrzeug kann ein Hybridfahrzeug sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung als ein Beispiel in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt ein Fahrzeug umfassend ein Ölsystem zum Schmieren und Kühlen gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt das Ölsystem von 1 ausführlicher.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
1 zeigt einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug in der Form eines Hybridfahrzeugs 1. Der Antriebsstrang umfasst einen Verbrennungsmotor 2, ein Getriebe 3, eine Zahl von Antriebswellen 4 und Antriebsräder 5. Eine Elektromaschine 6 ist in einem Gehäuse zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Getriebe 3 angeordnet. Bei bestimmten Betriebsbedingungen versorgt die Elektromaschine 6 den Antriebsstrang mit Energie. Bei anderen Betriebsbedingungen arbeitet die Elektromaschine 6 als ein Generator, der eine Batterie im Fahrzeug 1 mit Strom versorgt. Der Verbrennungsmotor 2 kann das Fahrzeug selbstständig oder zusammen mit der Elektromaschine 6 antreiben. Wenigstens das Getriebe 3 umfasst Komponenten 7 in der Form von Lagern, Wellen und Zahnrädern, die im Betrieb des Fahrzeugs geschmiert werden müssen. Die Elektromaschine 6 erwärmt sich im Betrieb und muss gekühlt werden. Ein schematisch dargestelltes Ölsystem 8 schmiert die Komponenten 7 und kühlt die Elektromaschine 6.
2 zeigt das Ölsystem 8 ausführlicher. Das Ölsystem 8 umfasst einen zum Schmieren der Komponenten 7 ausgebildeten Schmierkreis 9. Der Schmierkreis 9 umfasst eine Öl von einer Ölwanne 11 pumpende mechanische Pumpe 10. In diesem Fall ist die mechanische Pumpe 10 eine Konstantverdrängerpumpe. Somit liefert die mechanische Pumpe 10 ein konstantes Ölvolumen zum Schmierkreis 9 während jedes Pumpzyklus und mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit. Die mechanische Pumpe 10 wird von einer Komponente im Antriebsstrang des Fahrzeugs angetrieben. In diesem Fall variiert die in den Schmierkreis 9 von der mechanischen Pumpe 10 gepumpte Öl-Durchflussmenge mit der Drehzahl der Komponente im Antriebsstrang. Die in den Schmierkreis 9 von der mechanischen Pumpe 10 gepumpte Öl-Durchflussmenge kann in einem relativ großen Bereich bei verschiedenen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 1 variieren. Der Schmierkreis 9 umfasst eine mit einem Überdruckventil 12 ausgestattete Rücklaufleitung 9a. Das Überdruckventil 12 ist zum Öffnen bei einem höchstzulässigen Druck im Schmierkreis 9 bemessen. Wenn das Überdruckventil 12 öffnet, wird ein Teil des Öls im Schmierkreis 9 über die Rücklaufleitung 9a zurück zur Ölwanne 11 geleitet. Wenn der Druck im Schmierkreis 9 auf einen Druck unter dem Höchstdruck gesunken ist, wird das Überdruckventil 12 geschlossen und der Ölstrom durch die Rücklaufventil 9a endet. Das Überdruckventil 12 dient zum Begrenzen der Öl-Durchflussmenge im Schmierkreis 9 bei niedrigen Öltemperaturen und zum Verhindern von Schäden an druckempfindlichen Komponenten.
Ein erstes Rückschlagventil 13 ist im Schmierkreis 9 angeordnet, um einen Ölstrom in einer falschen Richtung zu verhindern. Das das erste Rückschlagventil 13 verlassende 01 strömt in ein Ölfilter 14. Eine Bypassleitung 9b umfassend ein Bypassventil 15 kann für einen Ölstrom am Ölfilter 14 vorbei sorgen. Nur wenn das Ölfilter 14 verstopft ist, muss das Bypassventil 15 offen sein. Ein Einlaufende einer ersten Verbindungsleitung 16 ist mit dem Schmierkreis 9 in einer Position stromabwärts vom Ölfilter 14 verbunden. Ein erstes Druckregelventil 17 ist in der ersten Verbindungsleitung 16 angeordnet. Das erste Druckregelventil 17 ist zum Öffnen bei einem ersten Regeldruck p₁ bemessen. Der erste Regeldruck p₁ ist niedriger als der Regeldruck des Überdruckventils 12. Wenn im Schmierkreis 9 ein höherer Druck als der erste Regeldruck p₁ vorherrscht, ist das erste Druckregelventil 17 offen, so dass ein Teil des Öls im Schmierkreis 9 in die erste Verbindungsleitung 16 geleitet wird. Wenn der Druck im Schmierkreis 9 auf einen Druck unter dem ersten Regeldruck p₁ gesunken ist, wird das erste Druckregelventil 17 geschlossen und der Ölstrom durch die erste Verbindungsleitung 16 endet. Ein Temperatursensor 18 ist in Kontakt mit dem Öl im Schmierkreis 9 angeordnet. Ein Sperrvorrichtung 19 ist zum Sperren des ersten Druckregelventils 17 in einer geschlossenen Stellung ausgebildet, wenn das Öl eine niedrigere Temperatur als eine Regeltemperatur T des Temperatursensors 18 aufweist. Der Ölstrom im Schmierkreis 9 wird vom Ölfilter 14 zu den zu schmierenden Komponenten 7 geleitet, wenn das erste Druckregelventil 17 geschlossen ist. Eine der zu schmierenden Komponenten 7 kann eine wenigstens ein Zahnrad im Getriebe 3 stützende Welle sein. Die Welle kann eine Hauptwelle oder eine Gegenwelle im Getriebe 3 sein. Wenn das Öl die Komponenten 7a geschmiert hat, wird es zurück zur Ölwanne 11 geleitet.
Das Ölsystem umfasst einen Kühlkreis 20, der Öl von der Ölwanne 11 zur Elektromaschine 6 leitet. Eine elektrische Pumpe 21 pumpt Öl durch den Kühlkreis 20. Die elektrische Pumpe 21 wird von einem Elektromotor 22 angetrieben. Ein zweites Rückschlagventil 23 verhindert einen Ölstrom in einer falschen Richtung im Kühlkreis 20. Ein Ölkühler 24 kühlt das Öl, bevor es in die Elektromaschine 6 strömt. Das Öl kann im Ölkühler 24 durch in einem Kühlsystem zum Kühlen des Verbrennungsmotors 2 zirkulierendes Kühlmittel gekühlt werden. Ein Auslaufende der ersten Verbindungsleitung 16 ist mit dem Kühlkreis 20 in einer Position stromaufwärts vom Kühler 24 verbunden. Somit ermöglicht die erste Verbindungsleitung 16 das Leiten von Öl vom Schmierkreis 9 zum Kühlkreis 20. Das den Ölkühler 24 verlassende Öl wird zur Elektromaschine 6 geleitet. Wenn das Öl die Elektromaschine 6 gekühlt hat, wird es zurück zur Ölwanne 11 geleitet. Das Ölsystem 8 umfasst eine zweite Verbindungsleitung 25. Die zweite Verbindungsleitung 25 weist ein mit dem Kühlkreis 20 in einer Position stromabwärts vom Kühler 24 verbundenes Einlaufende und ein mit dem Schmierkreis 9 in einer Position stromaufwärts von den zu schmierenden Komponenten 7 auf. Die zweite Verbindungsleitung 25 umfasst ein zweites Druckregelventil 26. Das zweite Druckregelventil 26 wird durch den Druck im Schmierkreis 9 gesteuert. Das zweite Druckregelventil 26 wird in eine geschlossene Stellung gebracht, wenn der Druck im Schmierkreis 9 einen zweiten Regeldruck p₂ überschreitet. Das zweite Druckregelventil 26 wird in eine geöffnete Stellung gebracht, wenn der Druck im Schmierkreis 9 niedriger ist als der zweite Regeldruck p₂. Ein drittes Rückschlagventil 27 verhindert einen Ölstrom in einer falschen Richtung durch die zweite Verbindungsleitung 25. Somit ermöglicht die zweite Verbindungsleitung 25 das Leiten von Öl vom Kühlkreis 20 zum Schmierkreis 9.
Das Ölsystem 8 umfasst eine Steuereinheit 28, die den Betrieb des Elektromotors 22 und somit die Drehzahl der elektrischen Pumpe 21 steuert. Die Steuereinheit 28 steuert den Betrieb der elektrischen Pumpe 21 mit Informationen 29 zur Drehzahl der mechanischen Pumpe 10 und somit zur von der mechanischen Pumpe 10 in den Schmierkreis 9 gepumpten Öl-Durchflussmenge. Die Steuereinheit 28 steuert ebenfalls den Betrieb der elektrischen Pumpe 21 mit Informationen 30 zur Temperatur der Elektromaschine 6. Die Steuereinheit 28 kann Informationen von einem die Temperatur der Statorwicklungen der Elektromaschine 6 messenden Temperatursensor empfangen.
Bei einem Kaltstart des Fahrzeugs 1 weist das Öl in der Ölwanne 11 eine niedrige Temperatur und eine hohe Viskosität auf. Das Öl weist eine niedrigere Temperatur als die Regeltemperatur T des Temperatursensors 18 auf. Die mechanische Pumpe 10 kann gleichzeitig mit dem Start des Verbrennungsmotors 2 mit dem Pumpen von Öl durch die Schmierleitung 9 beginnen. Da das Öl eine hohe Viskosität aufweist, erfordert es eine relativ hohe Pumpenergie, um das Öl im Schmierkreis 9 umzuwälzen. Daher ist der Druck im Schmierkreis 9 hoch. Das Öl weist eine niedrigere Temperatur als die Regeltemperatur T des Temperatursensors 18 auf und das erste Druckregelventil 17 wird von der Sperrvorrichtung 19 in der geschlossenen Stellung gesperrt. Somit wird ein Öffnen des ersten Druckregelventils 17 verhindert, obwohl der Druck in der Schmierleitung 9 höher ist als der erste Regeldruck p₁. Die gesamte von der mechanischen Pumpe 10 gepumpte Öl-Durchflussmenge wird daher zu den zu schmierenden Komponenten 7 geleitet. Wenn die Öl-Durchflussmenge der Komponente 7 zu groß und der Druck im Schmierkreis zu hoch sind, ist das Überdruckventil 12 offen. Die Steuereinheit 28 empfängt kontinuierlich Informationen vom Temperatursensor 30 zur Temperatur der Elektromaschine 6. Solange die Temperatur der Elektromaschine 6 unter einer geeigneten Betriebstemperatur liegt, besteht kein Kühlbedarf der Elektromaschine 6. Somit wird die elektrische Pumpe 21 nicht aktiviert und es besteht kein Ölstrom durch den Kühlkreis 20 zur Elektromaschine 6.
Nach einer bestimmten Betriebszeit steigt die Temperatur des Öls auf eine geeignete Betriebstemperatur an. Die geeignete Betriebstemperatur ist höher als die Regeltemperatur T des Temperatursensors 18. Somit ist das erste Druckregelventil 17 nicht mehr in der geschlossenen Stellung gesperrt. Die Steuereinheit 28 empfängt im Wesentlichen kontinuierlich Informationen 29 zur Drehzahl der mechanischen Pumpe 10 und Informationen 30 zur Temperatur der Elektromaschine 6. Das erste Druckregelventil 17 ist bei einem ersten Regeldruck p₁ entsprechend dem im Schmierkreis steigenden Druck offen, wenn die mechanische Pumpe 10 eine zu große Öl-Durchflussmenge in den Schmierkreis 9 pumpt, um eine ausreichende Schmierung der Komponenten 7 zu gewährleisten.
Bei Betriebsbedingungen, bei denen die mechanische Pumpe 10 eine geeignete Öl-Durchflussmenge zu den zu schmierenden Komponenten 7 pumpt, wird das erste Druckregelventil 17 in der geschlossenen Stellung gehalten und die gesamte von der mechanischen Pumpe 10 erzeugte Öl-Durchflussmenge wird zu den Komponenten 7 geleitet. Somit wird kein Ölstrom vom Schmierkreis 9 über die erste Verbindungsleitung 16 zum Kühlkreis 20 geleitet. Sobald die Temperatur der Elektromaschine 6 eine vorgegebene Temperatur überschreitet, aktiviert die Steuereinheit 28 die elektrische Pumpe 21, so dass sie eine Öl-Durchflussmenge in den Kühlkreis 20 liefert, was für eine geeignete Kühlung der Elektromaschine 6 sorgt. Somit wird, wenn die mechanische Pumpe 10 eine Öl-Durchflussmenge in den Schmierkreis liefert, die zum Schmieren der Komponenten 7 geeignet ist, die elektrische Pumpe 21 zum Liefern einer Öl-Durchflussmenge in den Kühlkreis gesteuert, die zum Kühlen der Elektromaschine 6 geeignet ist. In diesem Fall besteht kein Ölstrom zwischen den Kreisen 9, 20 über die Verbindungsleitungen 16, 25. Somit arbeiten der Schmierkreis 9 und der Kühlkreis 20 als zwei getrennte Kreise.
Bei Betriebsbedingungen, bei denen die mechanische Pumpe 10 eine zu große Öl-Durchflussmenge in den Schmierkreis 9 zum Schmieren der Komponenten 7 liefert, ist der Druck im Schmierkreis 9 höher als der erste Regeldruck p₁ des ersten Druckregelventils 17. Somit ist das erste Druckregelventil 17 offen und eine überschüssige Öl-Durchflussmenge im Schmierkreis 9 wird über die erste Verbindungsleitung 16 zum Kühlkreis 20 geleitet. Die zu den Komponenten 7 geleitete Öl-Durchflussmenge gewährleistet eine gewünschte Schmierung der Komponenten 7. Das zweite Rückschlagventil 23 verhindert einen Ölstrom zur elektrischen Pumpe 21. Die Steuereinheit 28 empfängt Informationen 29 zur Angabe der von der mechanischen Pumpe 10 in den Schmierkreis 9 gepumpten Öl-Durchflussmenge. Die Steuereinheit 28 schätzt die vom Schmierkreis 9 über die erste Verbindungsleitung 16 zum Kühlkreis 20 geleitete überschüssige Öl-Durchflussmenge. Die Steuereinheit 28 empfängt Informationen 30 zur Temperatur der Elektromaschine 6 und schätzt eine erforderliche Öl-Durchflussmenge zum Kühlen der Elektromaschine 6. Die Steuereinheit 28 schätzt eine Öl-Durchflussmenge von der elektrischen Pumpe 21, die zusammen mit der überschüssigen Öl-Durchflussmenge von der Verbindungsleitung 16 die erforderliche Öl-Durchflussmenge zum Kühlen der Elektromaschine 6 erzeugt. Schließlich aktiviert die Steuereinheit 28 die elektrische Pumpe 21, so dass diese die geschätzte Öl-Durchflussmenge liefert.
Bei Betriebsbedingungen, bei denen die mechanische Pumpe 10 eine zu kleine Öl-Durchflussmenge in den Schmierkreis 9 zum Schmieren der Komponenten 7 liefert, ist der Druck im Schmierkreis 9 niedriger als der zweite Regeldruck p2 des zweiten Druckregelventils 26. Somit wird das zweite Druckregelventil 26 geöffnet. Ein Teil der Öl-Durchflussmenge im Kühlkreis 20 strömt daher über die zweite Verbindungsleitung 25 zum Schmierkreis 9. Das erste Rückschlagventil 13 verhindert einen Ölstrom in einer falschen Richtung im Schmierkreis 9 zur mechanischen Pumpe 10. Die Steuereinheit 28 empfängt Informationen 29 zur Angabe, dass die von der mechanischen Pumpe 10 in den Schmierkreis 9 gepumpte Öl-Durchflussmenge zu klein ist für eine ausreichende Schmierung der Komponenten 7. Das dritte Rückschlagventil 27 verhindert einen Strom in der falschen Richtung durch die zweite Verbindungsleitung 25. Die Steuereinheit 28 hat Zugang zu Informationen zu einer erforderlichen Öl-Durchflussmenge zum Schmieren der Komponenten 7 bei im Wesentlichen allen Betriebsbedingungen. Die Steuereinheit 28 schätzt eine vom Kühlkreis 20 über die zweite Verbindungsleitung 16 zum Schmierkreis 9 zu leitende überschüssige Öl-Durchflussmenge, um eine gewünschte Schmierung der Komponenten 7 zu gewährleisten. Die Steuereinheit 28 empfängt Informationen 30 zur Temperatur der Elektromaschine und schätzt eine erforderliche Öl-Durchflussmenge zur Elektromaschine 6. Die Steuereinheit 28 schätzt die erforderliche Öl-Durchflussmenge von der elektrischen Pumpe 21 zum Liefern der überschüssigen Öl-Durchflussmenge zum Schmierkreis 9 und der Öl-Durchflussmenge zum Kühlen der Elektromaschine 6. Schließlich aktiviert die Steuereinheit 28 die elektrische Pumpe 21, so dass diese die erforderliche Öl-Durchflussmenge liefert.
Die Erfindung ist keinesfalls auf die Ausführungsform beschränkt, auf die sich die Zeichnung bezieht, sondern kann beliebig innerhalb des Rahmens der Ansprüche abgeändert werden. Das Fahrzeug kann ausschließlich mit einer Elektromaschine angetrieben sein. Das Fahrzeug muss somit kein Hybridfahrzeug sein. Der Schmierkreis kann zum Schmieren von beliebigen Komponenten im Getriebe, in der Elektromaschine oder im Verbrennungsmotor usw. verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2013/0213607 [0005]

Claims

Ölsystem (8) in einem wenigstens teilweise von einer Elektromaschine (6) angetriebenen Fahrzeug (1), wobei das Ölsystem einen zum Leiten von Öl zu wenigstens einer zu schmierenden Komponente (7) ausgebildeten Schmierkreis (9) und einen zum Leiten von Öl zur Elektromaschine (6) ausgebildeten Kühlkreis (20) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölsystem eine erste Pumpe (10), die von einem Antriebsstrang im Fahrzeug (1) angetrieben wird und zum Liefern einer Öl-Durchflussmenge im Schmierkreis (9) ausgebildet ist, eine zweite Pumpe (21), die von einem Elektromotor angetrieben wird und zum Liefern eines Ölstroms im Kühlkreis (20) ausgebildet ist, und wenigstens eine mit einem zum Öffnen und zum Leiten einer überschüssigen Öl-Durchflussmenge in einem der Kreise (9, 20) zum anderen Kreis (16, 25) ausgebildeten Druckregelventil (17, 26) ausgestattete Verbindungsleitung (16, 25) umfasst.
Ölsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine erste Verbindungsleitung (16) umfassend ein zum Messen des Drucks im Schmierkreis (9) und zum Öffnen bei einem ersten Regeldruck (p₁) entsprechend einer geeigneten Öl-Durchflussmenge im Schmierkreis (9) zum Schmieren der Komponente (7) ausgebildetes erstes Druckregelventil (17) umfasst, so dass eine überschüssige Öl-Durchflussmenge vom Schmierkreis (9) über die Verbindungsleitung (16) zum Kühlkreis (25) geleitet wird.
Ölsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine zweite Verbindungsleitung (25) umfassend ein zum Öffnen ausgebildetes zweites Druckregelventil (26) umfasst, wenn der Druck im Schmierkreis (9) niedriger ist als ein zweiter Regeldruck (p₂) entsprechend einer geeigneten Öl-Durchflussmenge im Schmierkreis (9), so dass eine Öl-Durchflussmenge vom Kühlkreis über die Verbindungsleitung (16) zum Schmierkreis (6) geleitet wird.
Ölsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein zum Ermöglichen des Ölstroms in einer Richtung durch den Schmierkreis (9) und Verhindern des Ölstroms in einer entgegengesetzten Richtung ausgebildetes erstes Rückschlagventil (13) umfasst.
Ölsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein zum Ermöglichen des Ölstroms in einer Richtung durch den Kühlkreis (20) und zum Verhindern des Ölstroms in einer entgegengesetzten Richtung ausgebildetes zweites Rückschlagventil (23) umfasst.
Ölsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ein zum Ermöglichen des Ölstroms in einer Richtung durch die zweite Verbindungsleitung (25) und Verhindern des Ölstroms in einer entgegengesetzten Richtung ausgebildetes drittes Rückschlagventil (27) umfasst.
Ölsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine zum Steuern der Drehzahl der zweiten Pumpe (21) mit Informationen zu wenigstens einem Betriebsparameter ausgebildete Steuereinheit (28) umfasst.
Ölsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (28) zum Steuern der Drehzahl der zweiten Pumpe (21) mit Informationen zu einem Parameter in Bezug auf die von der ersten Pumpe (10) gelieferte Öl-Durchflussmenge und zur Temperatur der Elektromaschine (6) ausgebildet ist.
Ölsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine zum Sperren des ersten Druckregelventils (17) in der geschlossenen Stellung bei Betriebsbedingungen, bei denen das Öl eine niedrigere Temperatur als eine normale Betriebstemperatur (T) aufweist, ausgebildete Sperrvorrichtung (19) umfasst.
Ölsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölsystem (8) einen zum Messen der Temperatur des Öls im Schmierkreis (9) und zum Anstoßen einer Bewegung der Sperrvorrichtung (19) in eine Sperrstellung, wenn das Öl eine niedrigere Temperatur als die normale Betriebstemperatur (T) aufweist, ausgebildeten Temperatursensor (18) umfasst.
Ölsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierkreis (9) ein zum Begrenzen des Drucks im Schmierkreis (9) auf einen Höchstdruck ausgebildetes Überdruckventil (12) umfasst.
Ölsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierkreis (9) und der Kühlkreis (20) Öl von einer gemeinsamen Ölwanne (11) erhalten und das Öl in diese zurückleiten.
Ölsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölsystem nur ein in einem der Kreise (9, 20) angeordnetes Ölfilter (14) umfasst.
Ölsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölsystem nur einen Ölkühler (24) umfasst, der im Kühlkreis (20) angeordnet ist.
Ölsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem von einer Elektromaschine (6) und einem Verbrennungsmotor (2) angetriebenen Fahrzeug angeordnet ist.