包括切向流式涡轮机的用于电动车辆的冷却模块的制作方法

1.本发明涉及一种用于电动车辆的冷却模块，包括切向流式涡轮机。本发明还涉及一种设置有这种冷却模块的电动车辆。


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适于产生穿过该至少一个热交换器的空气流的通风装置。因此，该通风装置使得例如可在车辆静止时产生穿过热交换器的空气流。该通风装置采用例如由定位在冷却模块外部的马达驱动的切向流式涡轮机的形式。根据其工作负载，电马达也必须被冷却。
3.然而，由于其安装位置，其冷却不是最佳的，并且存在过热的风险。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的是提出一种用于电动车辆的冷却模块，其不具有至少一些上述缺点。
5.为此，本发明涉及一种用于具有电马达的机动车辆的冷却模块，该冷却模块包括：至少一个热交换器；至少一个切向流式涡轮机，能够产生穿过该至少一个热交换器的第一空气流；外壳，被配置成容纳该至少一个热交换器和所述至少一个切向流式涡轮机，该外壳包括第一进气口和排气口，第一空气流在该第一进气口和排气口之间流动；至少一个电马达，用于控制所述至少一个切向流式涡轮机的旋转，电马达定位在外壳的外壁上，所述电马达包括至少一个空气入口和一个空气出口；该冷却模块的特征在于，该外壳包括第二进气口，该至少一个马达的空气出口流体连接至所述第二进气口，以便允许第二空气流接续流动穿过马达的空气入口、马达的空气出口和外壳的第二进气口以在外壳内与第一空气流汇合。
6.这种冷却模块使得可以提高切向流式涡轮机的马达的冷却性能，同时防止所述电马达的过度消耗。外壳的第二进气口和盖的空气入口之间的流体连接使得能够以足够的新鲜空气流速引导第二空气流通过涡轮机的电马达。
7.此外，这种布置可以在热交换模块的架构方面产生更大的自由度，并且例如使得可以减小热交换模块的占地面积，同时使其更轻。
8.有利地，与使用轴流式涡轮机相比，切向流式涡轮机使得能够以显著更高的效率产生穿过所有热交换器的空气流。
9.单独地或组合地，本发明可以进一步包括一个或多个以下方面:
10.该外壳包括形成腔室的壳体，第二进气口和电马达的空气出口均通向该腔室；
11.该壳体包括开口，电马达插入该开口中，以使得电马达的空气入口位于腔室外部；
12.电马达包括具有圆杯形的盖，该盖包括底壁和周边边沿；
13.所述电马达的空气出口由布置在所述盖的底壁中的至少一个孔形成；
14.多个孔围绕电马达的杯形盖的回转轴线分布；
15.盖的孔以均匀的角度间隔围绕电马达的盖的回转轴线分布；
16.马达包括电源单元；
17.盖被定位为使其面向所述电源单元，并且间隙形成在所述电源单元和盖的周边边沿之间，以便形成所述盖的空气入口；
18.马达的空气出口被定位为面向外壳的第二进气口；
19.外壳的第二进气口位于冷却模块的侧面上；
20.该侧面垂直于切向流式涡轮机的涡轮的轴线延伸；
21.外壳的第二进气口被定位为与切向流式涡轮机的涡轮的轴线齐平；
22.外壳的第二进气口被定位在所述至少一个热交换器的上游；
23.外壳的第二进气口被定位在切向流式涡轮机和所述至少一个热交换器之间；
24.冷却模块包括多个热交换器，特别是沿着堆叠轴线对准的多个热交换器；
25.外壳的第二进气口被定位在所述多个热交换器中的两个热交换器之间；
26.冷却模块包括被定位在外壳的外部面上的空气输送导管；
27.输送导管包括覆盖所述至少一个电马达的凹部；
28.输送导管包括通道，该通道将电马达的空气入口连接至冷却模块的外壳的偏移的进气区域；
29.冷却模块包括相互平行定位的至少两个切向流式涡轮机；
30.每个切向流式涡轮机包括专用的电马达；
31.外壳包括与每个电马达相关联的单独的第二进气口。
附图说明
32.通过阅读以下以示意性和非限制性的示例给出的说明以及附图，本发明的进一步的优点和特征将变得更加明显，附图中:
33.图1示意性地示出了从侧面看到的带有电马达的机动车辆的前部；
34.图2示出了包括冷却模块的实施例的示例的机动车辆的前端的部分剖视透视图；
35.图3示出了图2中冷却模块的涡轮机的电马达的透视图；
36.图4示出了图3中电马达的剖视图；
37.图5示出了图2中冷却模块的第一实施例的俯视图；
38.图6示出了图2中冷却模块的第二实施例的俯视图；
39.图7示出了图2中冷却模块的第三实施例的俯视图；
40.图8示出了图2中冷却模块的侧视图；
41.图9示出了图2中冷却模块的第一变型的俯视图；
42.图10示出了图9中冷却模块的侧视图；
43.图11示出了图2中冷却模块的第二变型的俯视图；
44.图12示出了图11中冷却模块的侧视图；
45.图13示出了图2中冷却模块的第三变型的俯视图；
46.图14示出了图13中冷却模块的侧视图；
47.图15示出了图2中冷却模块的第四变型的侧视图。
48.在附图中，相同的元件具有相同的附图标记
49.一些附图中指示的纵向、横向和竖向由二面体(x，y，z)表示。
具体实施方式
50.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，或者该特征仅适用于单个实施例。各种实施例中的各个单独特征也可以组合或互换以提供其他实施例。
51.在本说明书中，序号可以应用于某些元件，例如第一元件或第二元件。在这种情况下，序号只是为了区分和表示相似但不相同的元件。这种序号并不意味着一个元件优先于另一个元件，并且这种序号可以容易地互换而不脱离本说明书的范围。同样，这种序号并不意味着任何时间上的顺序。
52.图1示意性地示出了带有电马达12的机动车辆10的前部。车辆10特别地具有由机动车辆10的底盘(未示出)支撑的车身14和挡泥板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位于车身14的前端14a的下部中。在所示的示例中，冷却开口18位于挡泥板16下方。格栅20可以定位在冷却开口18中，以防止抛射体(projectile)能够穿过冷却开口18。冷却模块22被定位为面向冷却开口18。格栅20使得尤其可以保护该冷却模块22。
53.冷却模块22在图2中更清晰可见。如图2所示，冷却模块22主要包括在两个相对端部24a、24b之间形成内部通道的外壳24。更具体地，外壳24包括第一进气口24a和排气口24b，由冷却模块22的至少一个涡轮机28产生的第一空气流f1在第一进气口24a和排气口24b之间流动。此外，形成在外壳24中的导管在端部24a处的横截面显著地大于在其相对端部24b处的横截面。
54.外壳24使得可以容纳至少一个热交换器30a-30c和至少一个切向流式涡轮机28，该涡轮机能够产生穿过该至少一个热交换器30a-30c的第一空气流f1。
55.根据图2所示的冷却模块22的实施例，其包括多个热交换器30a-30c，这些热交换器特别地沿着堆叠轴线a30对准。堆叠轴线a30尤其垂直于切向流式涡轮机28的涡轮32的轴线a32。热交换器30a-30c一个接一个地定位在由外壳24形成的内部通道中。在此示例中，冷却模块22包括三个热交换器30a、30b和30c。当然，完全可以设想仅包括两个热交换器30a、30b或者甚至包括多于三个热交换器30a-30c的冷却模块22。较热的流体流经在第一空气流f1的流动方向上位于最下游的热交换器，在这种情况下是热交换器30c，并且该最下游的热交换器被定位为比最上游的热交换器更远离外壳24的端部24a，该端部24a被定位在冷却开口18的紧后方，较冷的流体流经该最上游的热交换器并且其在这种情况下是热交换器30a。热交换器30a-30c在冷却模块22的轴向方向x上一个接一个的定位也使得可以限制冷却模块22在其另外两个侧向和竖向维度上的占位。
56.切向流式涡轮机28包括涡轮32，涡轮32也可以被描述为切向鼓风机叶轮。涡轮32具有基本上圆柱形的形状，并且具有旋转轴线a32。有利地，该旋转轴线a32的取向基本上平行于所述至少一个热交换器30a-30c的侧向方向y，如图2中更特别示出的。
57.冷却模块22还包括至少一个电马达36，用于控制所述至少一个切向流式涡轮机28的旋转。马达36例如适于使涡轮32以200rpm至14,000rpm之间的速度旋转。这使得尤其可以限制由涡轮机28产生的噪声。马达36(或齿轮马达)能够使涡轮32围绕其旋转轴线a32旋转。
电马达36被定位在外壳24的外壁上。
58.如图3所示，马达36更特别地包括至少一个空气入口38和至少一个空气出口39。空气出口39可以更特别地定位在马达36的盖40上，所述盖40更特别地覆盖马达36的定子和绕组(未示出)。
59.根据盖40的一个实施例，其具有包括底壁40a和周边边沿40b的圆杯形。所述电马达36的空气出口39例如由布置在所述盖40的底壁40a中的至少一个孔44形成。杯形使得可便于将盖40安装在电马达36上，并且还使得可覆盖电马达36的最大表面区域，特别是覆盖其定子和绕组。
60.杯形盖40特别地包括多个孔44，这些孔围绕电马达36的盖40的回转轴线a40分布，特别地如图3所示的。所述多个孔44使得可增加电马达36的空气出口39的流通面积，同时确保盖40的稳定性，特别是如果盖是杯形的。
61.更具体地，盖40的孔44围绕电马达36的盖40的回转轴线a40以均匀的角度间隔分布。该实施例使得可在制造过程中促进盖40的形成。根据一个变型，两个相邻孔44之间的间距并非对于盖40的所有孔44都是相同的，例如如图3所示。
62.此外，如图3所示，马达36特别地包括用于所述电马达36的电源单元50。盖40通常被定位为使得其面向所述电源单元50。电马达36的空气入口39更特别地由形成在所述电源单元50和盖40的周边边沿之间形成的间隙(在图4中由双箭头e1表示)形成。该间隙e1尤其使得第二空气流f2可在马达36的空气入口38和空气出口39之间流动。该第二空气流f2在图4中由粗黑箭头表示。
63.第二空气流f2所采取的路径特别地穿过间隙e1处的空气入口38，因此第二空气流f2最初在由y轴和z轴形成的平面中流动，然后第二空气流f2平行于y轴穿过马达36并穿过盖40的孔44。
64.第二空气流f2更特别地表示通过由涡轮机28产生的负压而运动的空气团。更特别地，启动涡轮机28在第一进气口24a和涡轮机28的入口之间产生压力差。换句话说，涡轮机28入口处的压力低于冷却模块22外部的压力，这使得形成第二空气流f2的空气团可移动通过外壳24。
65.再次如图4所示，冷却模块22的外壳24包括第二进气口24c，以允许第二空气流f2进入冷却模块22。外壳24的第二进气口24c例如位于冷却模块22的侧面上，该侧面垂直于切向流式涡轮机28的轴线a32延伸，如从图4开始的所有附图所示。更特别地，冷却模块22包括定位在外壳24两侧的两个侧面，这些侧面平行于由x轴和z轴产生的平面。
66.电马达36的空气出口39流体连接至第二进气口24c，从而允许用于冷却马达36的第二空气流f2流动，该第二空气流f2流过第二进气口24c，然后流过入口38，并在被电马达36的空气出口39排出之前流过马达36，以与外壳24内的第一空气流f1汇合。
67.如图4所示，外壳24可以包括形成腔室x的壳体60，第二进气口24c和电马达36的空气出口39都通向该腔室x，使得它们流体连接。壳体60包括开口61，电马达36、更特别地是其盖40插入该开口61中，使得电马达36的空气入口38位于腔室x的外部。电马达36特别地可以通过面向壳体60的紧固元件65的紧固凸耳55紧固至该壳体60。因此，电马达36可以通过螺钉、夹子或铆钉紧固至壳体60。可以设想将壳体60紧固至电源单元50的其他方式。
68.通过第二进气口24c吸入的空气的负压水平和温度影响第二空气流f2的冷度
(coolness)；高水平的负压提高第二空气流f2的冷度。第二空气流f2的温度很大程度上取决于空气被吸入以形成该第二空气流f2的位置。更特别地，可以在冷却模块22附近区分三个进气区域81、82和83，以供应用于穿过盖40的入口38的空气来冷却马达36。这些进气区域81、82、83例如都处于大气压力下，但是它们彼此不同，因为它们具有不同的空气温度并且分立地定位在冷却模块22上。
69.如图5和6所示，进气区域81和82可以相对于涡轮32的定位偏移。冷却模块22因此包括输送导管52、52’。该导管52、52’包括覆盖所述至少一个电马达36的凹部以及连接电马达36的空气入口38与这些偏移的进气区域81、82的通道。
70.如图5所示，第一偏移进气区域81可以位于与第一进气口24a齐平的位置。该第一进气区域81可以由特别对应于环境温度的相对较冷的温度来限定，即，在从10℃延伸到30℃的范围内。从该区域81进气使得可以提高马达36的冷却效率。
71.冷却模块22则包括定位在外壳24的外部面上的空气输送导管52。输送导管52尤其包括覆盖所述至少一个电马达36的凹部54以及将冷却模块22的外壳24的上游端(与其第一进气口24a齐平)连接至所述外壳24的第二进气口24c的通道。更特别地，输送导管52使得可以将新鲜空气从区域81抽吸到冷却模块22的入口，从而允许改善马达36的冷却。
72.如图6所示，偏移的第二进气区域82可以例如位于与第二端部24b齐平的位置。该第二进气区域82可以由相对较高的温度限定，例如55℃量级的温度，或者甚至大于或等于60℃的温度。该第二区域82最靠近涡轮机28，这使得可以缩短被吸入马达36的入口38的空气的路径，但其也是被吸入的空气的温度最热的区域，这会降低第二空气流f2对马达36的冷却效果。
73.冷却模块22则包括定位在外壳24的外部面上的空气输送导管52’,并且该空气输送导管52’更特别地使得可从区域82吸入新鲜空气。空气输送导管52’包括将冷却模块22的外壳24的下游端连接至所述外壳24的第二进气口24c的通道。
74.如图7所示，第三区域83可以位于邻近于冷却模块22的侧面的区域中，更特别地，与涡轮32齐平。从该第三区域83吸入的空气的温度特别是在作为对于区域81和82的示例给出的相应温度之间。将盖40的入口38定位在该第三区域83中可以具有减少冷却模块22的占位的优点。在图7中特别示出了冷却模块的一个实施例，其利用了从该第三区域83进气的优点。
75.在三个区域81、82和83之间观察到的温度梯度是由于经过该至少一个热交换器30a-30c的第一空气流f1的加热而造成的。
76.在冷却模块22内，也可以设想外壳24的第二进气口24c的多个位置，以确保马达36的空气出口39和第二进气口24c之间的流体连接。马达36的空气出口39例如被定位为面向外壳24的第二进气口24c，如图4至7所示。这种配置是非常有利的，因为可以缩短马达36的空气出口39和外壳24的第二进气口24c之间的流体连接。
77.此外，根据这种配置的变型(未示出)，完全可以设想省去壳体60和腔室x，以便实现电马达36的空气出口39和第二进气口24c之间的流体连接。在这种情况下，流体连接将直接在它们之间形成。
78.根据在图4至7中示意性示出的实施例，并且在图8中更特别可见，外壳24的第二进气口24c例如被定位为与切向流式涡轮机28的涡轮32的轴线a32齐平。在该实施例中，涡轮
32的轴线a32和马达36的盖40的回转轴线a40可以重合，并且该特定特征特别在图4、5、6和7中示出。这种布置使得可以避免第二空气流f2和所述至少一个热交换器30a-30c之间的接触。
79.根据图9和10中示意性示出的另一实施例，外壳24的第二进气口24c被定位在切向流式涡轮机28和所述至少一个热交换器30a-30c之间。在该特定配置中，由盖40的空气出口39排出的第二空气流f2在跟随与切向流式涡轮机28的涡轮32齐平的切向轨迹之前，在所述至少一个热交换器30a-30c的出口处与第一空气流f1汇合。如图9所示，马达是偏移的，使得轴线a40和a36不重合。
80.根据另一实施例，外壳24的第二进气口24c例如定位在所述多个热交换器30a-30c中的两个热交换器之间。这种配置在图11、12、13和14中示意性地示出。更特别地，在图11和12中，外壳24的第二进气口24c定位在热交换器30b和30c之间，而在图13和14中，外壳24的第二进气口24c定位在热交换器30a和30b之间。在这些示例中，如图11和13所示，马达36是偏移的，使得轴线a40和a36不重合。
81.根据图15所示的另一实施例，外壳24的第二进气口24c定位在所述至少一个热交换器30a-30c的上游。在该特定配置中，由盖40的空气出口39排出的第二空气流f2在穿过所述至少一个热交换器30a-30c之前与第一空气流f1汇合。
82.最有利的配置将盖40的空气出口39面向第二进气口24c的定位与来自区域81的进气相结合。这种特定的配置如图5所示。
83.理论上，要建立的最简单的配置是将盖40的空气出口39面向第二进气口24c的定位与来自区域83的进气相结合，因为在该特定实施例中，外壳24不需要空气输送导管52、52’的存在。这种特定配置如图7所示。
84.根据冷却模块22的另一实施例(未示出)，其包括彼此平行定位的至少两个切向流式涡轮机28。在该特定实施例中，每个切向流式涡轮机28特别包括地专用的电马达36，并且外壳24包括与每个电马达相关联的单独的第二进气口。因此，每个第二进气口允许单独的空气流的流动，这些空气流用于各自冷却与其相关联的电马达36。
85.本发明不限于参考附图描述的示例性实施例，并且进一步的实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。特别地，各种示例可以进行组合，只要它们不矛盾。

技术特征：
1.一种用于具有电马达(12)的机动车辆(10)的冷却模块(22)，包括:至少一个热交换器(30a-30c)，至少一个切向流式涡轮机(28)，能够产生穿过所述至少一个热交换器(30a-30c)的第一空气流(f1)，外壳(24)，被配置成容纳所述至少一个热交换器(30a-30c)和所述至少一个切向流式涡轮机(28)，所述外壳(24)包括第一进气口(24a)和排气口(24b)，所述第一空气流(f1)在所述第一进气口(24a)和所述排气口(24b)之间流动，至少一个电马达(36)，用于控制所述至少一个切向流式涡轮机(28)的旋转，所述电马达(36)定位在所述外壳(24)的外壁上，所述电马达(36)包括至少一个空气入口(38)和一个空气出口(39)，所述冷却模块(22)的特征在于，所述外壳(24)包括第二进气口(24c)，所述至少一个电马达(36)的所述空气出口(39)流体连接至所述第二进气口(24c)，以便允许第二空气流(f2)接续穿过所述电马达(36)的所述空气入口(38)、所述电马达(36)的所述空气出口(39)以及所述外壳(24)的所述第二进气口(24c)的流动，以在所述外壳(24)内与所述第一空气流(f1)汇合。2.根据权利要求1所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述外壳(24)包括形成腔室(x)的壳体(60)，所述第二进气口(24c)和所述电马达(36)的所述空气出口(39)均通向所述腔室(x)，所述壳体(60)包括开口(61)，所述电马达(36)插入所述开口(61)中，使得所述电马达(36)的所述空气出口(39)位于所述腔室(x)的外部。3.根据权利要求1和2中任一项所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述电马达(36)包括盖(40)，所述盖(40)具有包括底壁(40a)和周边边沿(40b)的圆杯形状，所述电马达(36)的所述空气出口由布置在所述盖(40)的所述底壁(40a)中的至少一个孔(44)形成。4.根据权利要求3所述的冷却模块(22)，其特征在于，多个孔(44)围绕所述电马达(36)的杯形盖(40)的回转轴线(a40)分布。5.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，所述电马达(36)的所述空气出口(39)被定位为面向所述外壳(24)的所述第二进气口(24c)。6.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，所述外壳(24)的所述第二进气口(24c)位于所述冷却模块的侧面上，所述侧面垂直于所述切向流式涡轮机(28)的涡轮(32)的轴线(a32)延伸。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，所述外壳(24)的所述第二进气口(24c)被定位为与所述切向流式涡轮机(28)的涡轮(32)的轴线(a32)齐平。8.根据权利要求1至6中任一项所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述外壳(24)的所述第二进气口(24c)被定位在所述至少一个热交换器(30a-30c)的上游。9.根据权利要求1至8中任一项所述的冷却模块(22)，其特征在于，其包括多个热交换器(30a-30c)，特别是沿着堆叠轴线对准的多个热交换器(30a-30c)，并且其特征在于，所述外壳(24)的所述第二进气口(24c)被定位在所述多个热交换器(30a-30c)中的两个热交换器之间。10.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，其包括定位在所述外壳(24)的外部面上的空气输送导管(52、52’)，所述输送导管(52、52’)包括覆盖所述至少
一个电马达(36)的凹部以及将所述电马达(36)的所述空气入口(38)连接至所述冷却模块(22)的所述外壳(24)的偏移的进气区域(81、82)的通道。

技术总结
本发明涉及一种用于机动车辆(10)的冷却模块(22)，包括：至少一个热交换器(30a-30c)；至少一个切向涡轮机(28)；包括第一进气口(24a)和排气口(24b)的外壳(24)，第一空气流(F1)在第一进气口和排气口之间流动通过该至少一个热交换器(30a-30c)；以及用于控制所述至少一个切向流式涡轮机(28)的旋转的至少一个电马达(36)，电马达(36)布置在外壳(24)的外壁上，电马达(36)包括至少一个空气入口(38)和一个空气出口(39)，模块(22)的特征在于，外壳(24)包括第二进气口(24c)，马达(36)的空气出口与第二进气口(24c)流体连接，以便允许第二空气流(F2)的流动。空气流(F2)的流动。空气流(F2)的流动。


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：2021.08.31
技术公布日：2023/5/31