[发明专利]电气驱动部件的主动冷却

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于车辆驱动(例如混合动力或电动车辆驱动)的冷却系统。

背景技术

带有内燃机作为驱动单元的传统的车辆驱动的冷却通常实施为水冷却或空气冷却。发动机的废热经由热交换器被向外引出并且/或者用于内部空间供暖。图1示意性地显示了一种用于内燃机式的驱动单元VA’(例如内燃机)的以水冷却的形式的带有通风机/风扇2′和热交换器3’的冷却循环4’的实施方案。此处且在接下来所有功能图中为了简单起见省略在冷却循环中必要的水泵或者循环泵。为了内燃机式的驱动单元VA’的在能量消耗和磨损方面最佳的运行，冷却剂温度通常处于大约60℃与大约120℃之间的温度范围中。相对于外部温度，在内燃机式的驱动单元VA’的冷却循环4′中的温度是明显更高，从而一方面在较高的、例如热带的外部温度的情况下保证可靠的散热并且另一方面例如在冬天有效的内部空间供暖是可能的。

参考在图2中示出的功能图，对于带有另外的驱动单元(例如电机式的驱动单元EA’)的所谓的备选的驱动(例如混合动力或电气驱动)，其尤其包括电机5’、逆变器6’和蓄能器7’(例如电池、超级电容等等)，现在经常使用简单的空气冷却作为被动式的解决方案(大多仅散热片)或作为带有风扇8’的主动式的解决方案。此外，在高功率运行中还使用带有用于电气的功能元件的液体冷却的冷却循环FK’。在这样的冷却循环FK’中的损失热量(Verlustwaerme)那么借助于风扇8’和热交换器9’优选地被向外引出。到内燃机式的驱动单元VA’的冷却循环4’处的传统的连结通常不实现，尤其因为在那里温度水平太高并且这将导致电气的功能元件的明显更大的尺寸设计。

然而内燃机式的驱动单元(例如内燃机)为了最佳的运行需要相对高的冷却剂温度，这对于大多关联于电机式的驱动单元的电气部件完全不同。其为了最佳的运行和/或为了紧凑的设计需要尽可能低的温度。

因此，例如电机具有磁体和铜线圈，其损失随着升高的温度增加。此外，最大的温度通过漆绝缘和去磁的耐温度性明显受限。在线圈中和在磁体中的温度可被保持得越低，则功率损失越低且电机可设计得越小或者越紧凑。

例如逆变器使用高负载的半导体(例如MOSFET、IGBT)，其还在仅短时间的过热(阻挡层温度＞大约175℃)中被不可逆地破坏。功率半导体中的温度可被保持得越低，则损失越低且需用于该控制任务的半导体越少。这因此不仅影响逆变器的尺寸、而且影响成本。

例如蓄能器根据技术在性能上是不同的。然而，所有通常具有相同的特性，即更低的温度在效率和使用寿命方面是有利的。

对冷却温度的要求即对于带有内燃机式的驱动单元的传统的驱动明显不同于带有电气的功率部件的备选的驱动。

此外，尤其对于备选的驱动，驱动单元的功率损失不足以以此还在冬天令人满意地给车辆的内部空间供暖。所以电机式的驱动单元的相对小的功率损失本身会有益于车辆的内部空间的供暖或调温。然而，两者的集成由于不同的温度要求是困难且昂贵的。

发明内容

从前面所提及的得出的目的尤其可利用本发明的独立权利要求的特征来实现。然而，本发明不局限于排除现有技术的所有的开头所提及的问题或缺点的实施形式。而本发明还普遍地要求对下面所描述的实施例的保护。

根据本发明提供一种用于车辆的车辆驱动、尤其用于混合动力或电气车辆驱动和其它备选的车辆驱动的冷却系统。

冷却系统包括例如用于优选地主动冷却车辆的至少一个电气部件的冷却循环和至少一个例如用于冷却车辆的内燃机式的驱动单元的功能循环。备选地或补充地，冷却系统包括例如用于内部空间调温、尤其内部空间供暖或车辆的内部空间的供暖的功能循环。前面所提及的功能循环例如可以是不同的功能循环或构造为一个功能循环。

可能的是，用于冷却至少一个电气部件和/或用于内部空间调温的冷却循环和功能循环优选地在能量上相互连接或者彼此相连结、尤其借助于热泵。

热泵例如可根据压缩机原理起作用或根据其它的优选地主动冷却原理(例如吸收冷却、借助于Peltier元件的冷却等等)或者其它的合适的原理或方法。

本发明的优点是，可以(然而不必强制)取消该至少一个电气部件的空气冷却。空气冷却是相对功率弱的且尤其对于高温是非常昂贵且保养密集的。例如以一个或多个电机的形式的该至少一个电气部件可更紧凑且更成本有利来构造，由此可考虑例如新的保证设计。同样地，例如以电子逆变器的形式的该至少一个电气部件可更紧凑且以更少的半导体且因此更成本有利来构造。此外，车辆的改善的内部空间供暖对于效率优化的备选的驱动(太少废热)也是可能的。