用于电动或混合动力机动车辆的具有切向流涡轮机的冷却模块的制作方法

1.本发明涉及一种用于电动或混合动力机动车辆的冷却模块，其具有切向流涡轮机。


背景技术：

2.机动车辆的冷却模块(或热交换模块)通常包括至少一个热交换器和通风装置，该通风装置被设计为产生与该至少一个热交换器接触的气流。因此，当车辆静止或低速行驶时，通风装置使得可以例如产生与热交换器接触的气流。
3.在具有传统内燃机的机动车辆中，至少一个热交换器具有基本上正方形的形状，并且通风装置是带叶片的风扇，其直径基本上等于由热交换器形成的正方形的边长。
4.通常，热交换器面向至少两个冷却开口放置，该冷却开口形成在机动车辆的车身的正面。第一冷却开口位于保险杠上方，而第二冷却开口位于保险杠下方。这种配置是优选的，因为内燃机也必须被供给空气，并且发动机的进气口通常位于穿过上部冷却开口的气流的通道中。
5.然而，电动车辆优选地仅设置有位于保险杠下方的冷却开口，甚至更优选地仅设置有位于保险杠下方的单个冷却开口。
6.这是因为电动马达不需要空气供应。此外，冷却开口的数量及其尺寸的减少使得可以改善电动车辆的空气动力学特性。这也导致机动车辆的更好的可行驶公里数和更快的最高速度。因此，根据制造商的要求，对于电动和混合动力车辆，特别是为了提高升阻比，存在于这些冷却开口中的热交换器的高度减小，并且其厚度增加。
7.然而，在气流穿过热交换器的方向上堆叠该热交换器意味着定位在上游的每个热交换器都影响放置在下游的交换器的性能。


技术实现要素：

8.因此，本发明的目的之一是至少部分地消除现有技术的缺点，并提出一种改进的冷却模块，其允许不同热交换器的最佳性能水平。
9.因此，本发明涉及一种用于电动或混合动力机动车辆的冷却模块，所述冷却模块被设计为使气流从其穿过，并且包括连接在冷却回路内的至少一个热交换器和车用干燥器，
10.当在从所述冷却模块的前部朝向后部延伸的纵向方向上考虑时，车用干燥器定位在冷却模块的上游部分中，并且在所述冷却模块的该纵向方向上，车用干燥器定位在偏转元件的下游并面向该偏转元件。
11.根据本发明的一个方面，定位在所述冷却模块的沿纵向方向的最上游的该至少一个热交换器和该车用干燥器布置在同一平面中。
12.根据本发明的另一方面，车用干燥器被定位为使得其轴线垂直于所述至少一个热
交换器的高度轴线。
13.根据本发明的另一方面，偏转元件是定位在至少一个热交换器的上游的正面关断装置的框架的横向构件。
14.根据本发明的另一方面，偏转元件是机动车辆的底盘的横梁，定位在至少一个热交换器的上游。
15.根据本发明的另一方面，冷却模块包括两个热交换器，这两个热交换器定位在所述冷却模块的沿纵向方向的最上游位置的同一平面中，车用干燥器定位在所述热交换器之间。
16.根据本发明的另一方面，冷却模块包括:
17.第一热交换器，其被配置为是连接在冷却回路内的冷凝器，
18.第二热交换器，其被配置为是连接在热管理回路内的低温散热器，以及
19.第三热交换器，其被配置为是连接在冷却回路内的辅助冷却器。
20.根据本发明的另一方面，在传热流体的流通方向上，热管理回路包括：
21.泵，
22.第一冷却器，以及
23.第二热交换器。
24.根据本发明的另一方面，在制冷剂的流通方向上，冷却回路包括：
25.压缩机，
26.第一热交换器，
27.车用干燥器，
28.第三热交换器，
29.第一膨胀装置，以及
30.第二冷却器。
31.根据本发明的另一方面，冷却回路包括与第一膨胀装置和第一冷却器并联地连接的旁路支路，所述旁路支路包括定位在第三冷却器的上游的第二膨胀装置。
32.根据本发明的另一方面，当在所述冷却模块的纵向方向上考虑时，第二热交换器和第三热交换器定位在第一热交换器的上游的同一平面中。
33.根据本发明的另一方面，冷却模块包括第四热交换器，该第四热交换器被配置为是低温散热器，并且在所述冷却模块的纵向方向上定位在第一热交换器的下游。
附图说明
34.通过阅读以下说明书并且通过附图，本发明进一步的特征和优点将变得更加明显，该说明书是通过非限制性的诠释提供的，其中：
35.图1以侧视图示出了机动车辆的前部的示意图；
36.图2示出了机动车辆的前部和冷却模块的透视及部分截面示意图，
37.图3示出了热管理回路的示意图；
38.图4示出了冷却模块的示意性透视图，并揭示了一些隐藏的细节；
39.图5以侧视图示出了根据第一实施例的冷却模块的示意图，并揭示了一些隐藏的细节；
40.图6以侧视图示出了根据第二实施例的冷却模块的示意图，并揭示了一些隐藏的细节。
41.在不同的附图中，相同的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
42.以下实施例是示例。尽管说明书涉及一个或多个实施例，但这并不一定意味着每个参考涉及相同的实施例，或者各特征仅适用于一个实施例。不同实施例的各个特征也可以组合和/或互换以提供其他实施例。
43.在本说明书中，某些元件或参数可以被索引，例如第一元件或第二元件以及第一参数和第二参数或者第一标准和第二标准等。在这种情况下，这是简单的索引，以区分和指示相似但不相同的元件或参数或标准。这种索引并不意味着给予一个元件、参数或标准比另一个元件、参数或标准更高的优先权，并且在不脱离本说明书的范围的情况下，这种名称可以容易地互换。这种索引也不意味着时间次序，例如在评估任何给定的标准时。
44.在本说明书中，“放置在上游”被理解为是指相对于气流的流通方向，一个元件被放置在另一个元件之前。相比之下，“放置在下游”被理解为是指相对于气流的流通方向，一个元件被放置在另一个元件之后。
45.在图1、2、4、5和6中，示出了三面体xyz，以限定各种元件相对于彼此的方位。由x表示的第一方向对应于车辆的纵向方向。该第一方向也对应于与车辆向前运动的方向相反的方向。由y表示的第二方向是侧向或横向方向。最后，由z表示的第三方向是垂直方向。方向x、y、z成对地正交。
46.在本说明书中，“下(下部)”被理解为意指在上面确定的方向z上、一个元件相对于另一个元件的位置。
47.在图1和图2中，示出了根据本发明的冷却模块处于功能位置，也就是说当其设置在机动车辆内时的位置。
48.图1示意性地示出了电动或混合动力机动车辆10的前部，其可以包括电动马达12。特别地，车辆10包括由机动车辆10的底盘(未示出)支撑的车身14和保险杠16。车身14限定了冷却开口18，即穿过车身14的开口。在这种情况下，只有一个冷却开口18。该冷却开口18优选位于车身14的正面14a的下部。在所示的示例中，冷却开口18位于保险杠16下方。格栅20可以定位在冷却开口18中，以防止弹射体能够穿过冷却开口18。冷却模块22面向冷却开口18定位。格栅20尤其使得可以保护该冷却模块22。
49.如图2所示，冷却模块22被设计为使气流f平行于方向x从其穿过，并从车辆10的前部流向后部。该方向x更具体地对应于从冷却模块22的前部朝向后部延伸的纵向方向x。在本技术中，在冷却模块22的纵向方向x上，比另一个元件定位得更靠前或更靠后的元件分别被称为“上游”的或“下游”的。“前”对应于处于组装状态的机动车辆10的前部，或者对应于冷却模块22的一表面，气流f旨在通过该表面进入冷却模块22。就其本身而言，“后”对应于机动车辆10的后部，或者对应于冷却模块22的一表面，气流f旨在通过该表面离开冷却模块22。
50.冷却模块22包括至少一个热交换器24、26、28、29，如图2所示。更具体地，至少一个热交换器24、26、28、29定位在热交换器组23内。更具体地，该热交换器组23可以包括第一热
交换器24、第二热交换器26和第三热交换器28。
51.第一热交换器24特别地被配置为将热能消散到气流f中。该第一热交换器24更特别地可以是冷却回路a的冷凝器(如图3所示)，使得能够冷却车辆10的电池。该冷却回路a还可以被配置为提供对旨在用于车辆内部的气流的热管理。在该情况下，冷却回路a可以是空调回路，特别是可逆空调回路。因此，第一热交换器24可以是可逆空调回路(未示出)环境中的蒸发器-冷凝器。
52.第三热交换器28本身被配置为是连接在空调回路a内的辅助冷却器。该第三热交换器28因此也被配置为将热能消散到气流f中。
53.第二热交换器26也被配置为将热能释放到气流f中。该第二热交换器26更具体地可以是散热器，该散热器连接至用于比如电动马达12的电气元件的热管理回路c(在图3中可见)。
54.在图2所示的示例中，该热交换器组23包括第四热交换器29，该第四热交换器29同样被配置为将热能释放到气流f中。更具体地，该第四热交换器29可以同样是低温散热器。如图3所示，该第四热交换器29可以与第二热交换器26并联地连接至热管理回路c。然而，完全可以设想出第四热交换器29连接至另一热管理回路的实施方式(未示出)，该另一热管理回路例如专用于电力电子设备的冷却。
55.再次参见图2，冷却模块22基本上包括壳体或整流罩40，该壳体或整流罩40在两个相对端40a、40b之间形成内部管道，并且该热交换器组23位于该内部管道中。该内部管道优选地平行于纵向方向x定向，使得上游端40a朝向车辆10的前部定向，面向冷却开口18，并且使得下游端40b朝向车辆10的后部定向。
56.冷却模块22还包括在冷却模块22的纵向方向x上定位在该热交换器组23的下游的集气壳体41。该第一集气壳体41包括用于气流f的出口45。该第一集气壳体41因此使得能够回收穿过该热交换器组23的气流，并且将该气流导向出口45。第一集气壳体41可以与整流罩40成一体，或者可以是固定在所述整流罩40的下游端40b上的附加部件。
57.冷却模块22还包括至少一个切向风扇，也称为切向流涡轮机30，其被配置为产生去往该热交换器组23的气流f。切向流涡轮机30包括未示出的转子或涡轮(或切向推进器)。涡轮具有基本上圆柱形的形状。涡轮有利地包括多级叶片(或轮叶)。涡轮被安装为围绕旋转轴线a旋转，旋转轴线a例如平行于方向y。涡轮的直径例如在35mm和200mm之间，以便限制其尺寸。涡轮机30因此是紧凑的。
58.切向流涡轮机30还可包括马达31，该马达31被配置为使涡轮旋转。马达31例如被设计为以200rpm至14000rpm之间的速度驱动涡轮旋转。这显著地使得可以限制由切向流涡轮机30产生的噪声。
59.切向流涡轮机30优选定位在第一集气壳体41中。然后，切向流涡轮机30被配置为抽吸空气，以便产生穿过该热交换器组23的气流f。然后，第一集气壳体41形成涡壳，涡轮32定位在涡壳的中心，并且第一集气壳体41的出口45处的空气从该蜗壳排出，从而允许气流f离开该涡壳。
60.在图2所示的示例中，切向流涡轮机30处于高位，特别是在第一集气壳体41的上三分之一处，优选在第一集气壳体41的上四分之一处。这使得尤其可以在浸没的情况下保护切向流涡轮机30和/或限制冷却模块22的下部的尺寸。
61.然而，可以设想的是切向流涡轮机30处于低位，特别是在第一集气壳体41的下三分之一处。这将使得可以限制冷却模块22的上部占据的空间。替代地，切向流涡轮机30可以处于中间位置，特别是第一集气壳体41的高度的中间三分之一，例如出于将冷却模块22集成到其周围的原因。
62.此外，在图2所示的示例中，切向流涡轮机30以吸气方式运行，即：其吸入环境空气，使得空气穿过该热交换器组23。替代地，切向流涡轮机30可以通过将空气吹向该热交换器组23来工作。为此，切向流涡轮机30将定位在该热交换器组23的上游。
63.冷却模块22还可以包括定位在该热交换器组23的上游的第二集气壳体42。该第二集气壳体42包括用于来自车辆10外部的气流f的入口42a。入口42a尤其可以面向冷却开口18定位。该入口42a也可以包括保护格栅20。第二集气壳体42可以与整流罩40成一体，或者可以是紧固至所述整流罩40的上游端40a的附接部件。
64.此外，第二集气壳体42的入口42a可以包括正面关断装置421(在图5中可见)，该装置被配置为当所述装置处于打开状态时允许来自车辆10外部的气流f穿过所述第一入口42a，并且当所述装置处于关闭状态时关闭所述第一气流入口42a。正面关断装置421可以采取各种形式，例如，被安装为能够在框架421a内在打开位置和关闭位置之间枢转的多个转动挡板421b的形式。转动挡板421b可以是旗形挡板，但是也可以设想出其他类型的挡板，例如蝶形挡板。
65.图3示出了冷却回路a和热管理回路c的示意图，第一热交换器24、第二热交换器26和第三热交换器28连接至这两个回路。
66.传热流体被设计为在以虚线表示的热管理回路c内流通。因此，在传热流体的流通方向上，热管理回路c可以包括泵80、第一冷却器82和第二热交换器26。第一冷却器82尤其可以是热交换界面，例如定位在比如电动马达12和/或电力电子设备的电气元件附近，从而管理其温度。
67.如上所述，在图3所示的示例中，热管理回路c还可以包括第三热交换器29。在此，第三热交换器29与第二热交换器26并联地连接至热管理回路c。
68.在图3中，冷却回路a用实线表示。制冷剂被设计为在该冷却回路a内流通。冷却回路a在制冷剂的流通方向上包括压缩机60和第一热交换器24，第一热交换器24被配置为是冷凝器并且被设计为使气流f从其穿过。在第一热交换器24的下游，冷却回路a包括第三热交换器28，第三热交换器28被配置为是辅助冷却器。在第三热交换器28的下游，冷却回路a包括第一膨胀装置63和第二冷却器64，第二冷却器64特别地专用于电池的热管理。第二冷却器64可以是用于直接冷却电池的蒸发器，或者如图3所示，可以是结合布置在附加回路b上的双流体热交换器，用于间接冷却电池。
69.该附加回路b可以特别包括与电池接触的泵70和热管理界面72，例如冷板。附加回路b还可以包括旁路b’，用于旁通第五热交换器67，该旁路b’包括阀74，以便例如提供电池温度的均匀化。
70.冷却回路a可以包括与第一膨胀装置63和第一冷却器64并联地连接的旁路支路a’。该旁路支路a’包括定位在第三冷却器67的上游的第二膨胀装置66。该第三冷却器67尤其可以是蒸发器，旨在使去往车辆内部的气流穿过该蒸发器。
71.在第一热交换器24和第三热交换器28之间，该冷却回路a包括车用干燥器61。该车
用干燥器61特别地连接在冷却回路a内，位于所述第一热交换器24和第三热交换器28之间，并且在所述冷却回路a中流通的制冷剂的流通方向上位于第一热交换器24的下游。
72.如图2至图4所示，第三热交换器28在该热交换器组23内定位在所述冷却模块22的纵向方向x上的最上游。这允许冷却模块22受益于气流f的“最冷”空气。因此，第三热交换器28可以有效地执行其使得在冷却回路a中流通的制冷剂过冷的功能。因此，冷却回路a的性能系数很高，并且其冷却能力例如足以同时确保流向车辆内部的气流的冷却和电池的冷却。
73.再次如图2至图4所示，第二热交换器26在该热交换器组23内沿冷却模块22的纵向方向x定位在该热交换器组23内第一热交换器24的上游。更具体而言，第二热交换器26和第三热交换器28可定位在该热交换器组23内的同一平面中，沿冷却模块22的纵向方向x位于第一热交换器24的上游。这允许第二热交换器26和第三热交换器28都沿纵向方向x位于冷却模块22的上游的更远处。因此，第二热交换器26和第三热交换器28都受益于“最冷”的空气，以便尽可能有效地消散热能。
74.优选地，第二热交换器26和第三热交换器28的累加高度基本上等于第一热交换器24的高度。因此，这使得可以保持热交换器组23中热交换器的每一层或阶层都具有相似的尺寸。这也使得可以限制气流f所穿过的热交换器的数量，从而限制压头的下降。因此，例如可以在气流f中在第一热交换器24的下游增加第四热交换器29。
75.仍然根据图2至图4，第三热交换器28优选定位在第二热交换器26的下方。在这种情况下，“定位在下方”意指当安装在机动车辆10内时，第三热交换器28比第二热交换器26更靠近地面。
76.如图4所示，在冷却模块内，当在从所述冷却模块22的前部朝向后部延伸的纵向方向x上考虑时，车用干燥器61定位在冷却模块22的上游部分中。更具体地，车用干燥器61定位在偏转元件70的下游并面向偏转元件70(在图5和6中可见)。车用干燥器61在偏转元件70后方的这种定位使得可以限制由车用干燥器61对气流f造成的干扰。具体地，只有由偏转元件70引起的扰动和湍流才对热交换器24、26、28和29有影响。
77.如图4所示，在所述冷却模块22的纵向方向x上定位在最上游的该至少一个热交换器24、26、28、29(在这种情况下是第二热交换器26)和车用干燥器61可以布置在同一平面中。这显著地使得冷却模块22能够占据更小的空间。更具体地，车用干燥器61可以被定位为使得其轴线(在这种情况下为横向轴线y)垂直于所述至少一个热交换器24、26、28、29的高度轴线z。因此，车用干燥器61“躺”在所述至少一个热交换器24、26、28、29的下方或上方。
78.在冷却模块22包括两个热交换器的情况下，在这种情形中，第二热交换器26和第三热交换器28定位在同一平面中，并且沿所述冷却模块22的纵向方向x定位在最上游，车用干燥器61可以更具体地定位在所述热交换器26、28之间，如图4至图6所示。
79.优选地，偏转元件70是已经存在于机动车辆10内或冷却模块22内的元件。因此，通过将车用干燥器61设置在该元件的后面，影响气流f的湍流或扰动不会比已经存在的更大。
80.根据图5所示的第一替代形式，偏转元件70可以是定位在至少一个热交换器24、26、28、29的上游的正面关断装置421的框架421a的横向构件。正面关断装置421在此包括面向第二热交换器26的被称为上部部分的部分和面向第三热交换器28的被称为下部部分的部分。因此，位于第二热交换器26和第三热交换器28之间的车用干燥器61被用于分隔这两
个部分的框架412a的横向构件遮盖。因此，气流f可以在这两个部分中流动，而不会被车用干燥器61干扰。
81.根据图6所示的第二替代形式，偏转元件70可以是机动车辆10的底盘的横梁，定位在至少一个热交换器24、26、28、29的上游。正如在第一替代形式中的那样，机动车辆10的底盘的横梁限定了面向第二热交换器26的被称为上部部分的部分和面向第三热交换器28的被称为下部部分的部分。因此，定位在第二热交换器26和第三热交换器28之间的车用干燥器61被划分这两个部分的横梁遮挡。因此，气流f可以在这两个部分中流动，而不会被车用干燥器61干扰。
82.因此，可以清楚地看到，将车用干燥器61设置在偏转元件70的下游并面向偏转元件70允许气流f更好地流通，从而实现各种热交换器的最佳性能，并允许冷却模块22占据更小的空间。

技术特征：
1.一种用于电动或混合动力机动车辆(10)的冷却模块(22)，所述冷却模块(22)被设计为使气流(f)从其穿过，并且包括连接在冷却回路(a)内的至少一个热交换器(24、26、28、29)和车用干燥器(61)，当在从所述冷却模块(22)的前部朝向后部延伸的纵向方向(x)上考虑时，所述车用干燥器(61)定位在所述冷却模块(22)的上游部分中，其特征在于，在所述冷却模块(22)的所述纵向方向(x)上，所述车用干燥器(61)定位在偏转元件(70)的下游并面向所述偏转元件(70)。2.根据权利要求1所述的冷却模块(22)，其特征在于，定位在所述冷却模块(22)的沿所述纵向方向(x)的最上游的所述至少一个热交换器(24、26、28、29)和所述车用干燥器(61)布置在同一平面中。3.根据权利要求2所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述车用干燥器(61)被定位为使得其轴线垂直于所述至少一个热交换器(24、26、28)的高度轴线。4.根据权利要求3所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述偏转元件(70)是定位在所述至少一个热交换器(24、26、28、29)的上游的正面关断装置(421)的框架(421a)的横向构件。5.根据权利要求3所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述偏转元件(70)是所述机动车辆的底盘的横梁，定位在所述至少一个热交换器(24、26、28、29)的上游。6.根据权利要求3至5中任一项所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述冷却模块(22)包括两个热交换器(26、28)，所述两个热交换器(26、28)定位在所述冷却模块(22)的沿所述纵向方向(x)的最上游位置的同一平面中，所述车用干燥器(61)定位在所述热交换器(26、28)之间。7.根据前述权利要求中任一项所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述冷却模块包括：第一热交换器(24)，其被配置为是连接在冷却回路(a)内的冷凝器，第二热交换器(26)，其被配置为是连接在热管理回路(c)内的低温散热器，以及第三热交换器(28)，其被配置为是连接在所述冷却回路(a)内的辅助冷却器。8.根据权利要求7所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述热管理回路(c)在传热流体的流通方向上包括：泵(80)，第一冷却器(82)，以及所述第二热交换器(26)。9.根据权利要求7和8中任一项所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述冷却回路(a)在制冷剂的流通方向上包括：压缩机(60)，所述第一热交换器(24)，所述车用干燥器(61)，所述第三热交换器(28)，第一膨胀装置(63)，以及第二冷却器(64)。10.根据权利要求9所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述冷却回路(a)包括与所述第一膨胀装置(63)和所述第一热交换器(64)并联地连接的旁路支路(a’)，所述旁路支路(a’)
包括定位在第三冷却器(67)的上游的第二膨胀装置(66)。

技术总结
本发明涉及一种用于电动或混合动力机动车辆(10)的冷却模块(22)，所述冷却模块(22)旨在被气流(F)穿过，并且包括连接在冷却回路(A)内的至少一个热交换器(24、26、28、29)和干燥器容器(61)，该干燥器容器(61)在从所述冷却模块(22)的前部至后部的纵向方向(X)上被放置在冷却模块(22)的上游部分中，并且该干燥器容器(61)沿着所述冷却模块(22)的纵向方向(X)被放置在偏转元件(70)的下游并与该偏转元件(70)相对。相对。相对。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：法雷奥热系统公司
技术研发日：2021.09.30
技术公布日：2023/8/24