[发明专利]具有流动冷却控制电路的电动冷却剂泵

说明书

本发明涉及一种用于内燃发动机冷却剂回路的电动冷却剂泵，该电动冷却剂泵具有径向加速的泵叶轮(20)和泵壳体的螺旋形壳体部(11)。控制电路(3)是被布置于在与电动机(2)相对的泵壳体(1)的一侧上的进口(13)附近，并且被容纳于ECU室(30)中。泵室(10)的开口侧和电子控制单元室(30)的开口侧被换热盖(31)隔开，该换热盖(31)在进口(13)的口处开放进入泵室(10)，其中制造ECU室(30)的材料具有比制造换热盖的材料更低的导热率。

技术领域

本发明涉及一种具有利用输送流进行冷却的控制电路的电动冷却剂泵。

背景技术

为了将燃烧机器维持在对于高效燃烧和低尾气排放为最优的温度范围内，而根据当前操作状态对冷却系统的传热加以控制。为此，电动冷却剂泵越来越多地被使用于汽车应用中，该电动冷却剂泵可独立于内燃发动机的转速而被驱动，并且使在响应于内燃发动机的各种操作参数或环境影响对冷却剂回路进行控制中具有较高的灵活性成为可能。因此，内燃发动机的热管理导致例如在冷起动阶段期间传热最初被完全地然后被部分地中断。

在使用电动冷却剂泵时的一个问题是对冷却剂泵内部的控制电子器件的充分冷却，这对于冷却剂泵的使用寿命和内燃发动机的操作安全以及被驱动车辆的可靠性而言是一个重要因素。在不利的条件下，冷却剂的温度会达到非常接近于泵电动机的控制电路的电子元件的允许最高温度的水平，因此当存在来自泵电动机自身的额外的废热时，存在由于过热而导致控制电路失效的风险。

当使用电动机作为泵马达时，通常将电动机与控制电子器件一起进行封装并且以电动机总成的形式进行安装从而防止在操作期间电动机受到外部腐蚀和尘埃的影响。然而，通过以电动机总成的形式将电动机和控制电子器件进行封装，不能像在其他应用中利用空气流来释放电动机自身的废热(这与其功率损耗相关)。因此，电动机的废热作为热输入直接地流入冷却剂泵的控制电路的电子元件。

在一个合适的泵电动机中，功率损耗是电功率的大约20％，因此功率为500W的泵电动机(例如在乘用车的冷却剂回路的冷却剂泵中所使用)在满负荷运行情况下产生100W的热输入，该热输入另外地以冷却剂的废热形式被冷却剂泵所吸收。电动机的组成元件达到大于200℃的温度。

在相关领域中，利用与内燃发动机冷却剂的换热来维持电子元件的允许操作温度的冷却剂泵是已知的。冷却剂具有大约0.441W/mK的导热系数，这与空气(0.0262W/mK)相比高得多。另外，在冷却剂回路的操作期间冷却剂温度保持在规定的温度范围内，而空气温度根据周围环境(尤其是内燃发动机)和在适用的情况下移动速度而有很大的变化。

US 6082974B1描述了一种具有室的电动机泵，该室被布置在与泵的进口和出口相邻位置并且被提供用于容纳控制器。

然而，应当注意的是当使用泵作为内燃发动机的冷却剂泵时，在内燃发动机工作期间冷却剂吸收高温热量并因此自身导入高的热输入。

根据汽车行业的标准，在经过冷却器或与环境的换热器之后冷却剂应当具有高达113℃的最高温度。然而，在具有特别高要求的应用中，在极端的环境温度下或者在不利的情况下，车辆内燃发动机的冷却剂回路中的冷却剂仍然可达到例如120℃或甚至130℃的温度。

因此，可获得在冷却剂温度与电子元件的允许操作温度之间仅几度的低温差。为了确保冷却剂泵中的电子元件的可靠操作(甚至在有关于内燃发动机的工作状态或外部温度的不利条件下)，存在着在电子元件与冷却剂之间形成高效传热的技术需求，尽管有小的可用温差。

另外，通常以节省空间的方式将冷却剂泵安装在紧邻内燃发动机的位置。因此，利用由于内燃发动机的废热所导致的相当高的周围温度再次将冷却剂泵加热。

DE 112013003549T5描述了一种具有环形控制电路的用于汽车应用的冷却剂泵，该环形控制电路在推进器的轴向高度紧靠径向泵室。该泵装备有湿式运行电机，并且湿衬套将其与泵室隔离。然而，环形控制电路与湿转轮的定子一起被封装并因此接收到其废热。