BR112019022915B1 - COOLING ASSEMBLY FOR COOLING AN ELECTRICAL MACHINE AND AT LEAST ONE ADDITIONAL COMPONENT OF AN ELECTRICAL SUPPLY UNIT AND A VEHICLE COMPRISING SUCH COOLING ASSEMBLY - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um conjunto de resfriamento para uma máquina elétrica (2) e ao menos um componente adicional (4, 5) de uma unidade de alimentação elétrica: O conjunto de resfriamento compreende um circuito de óleo (16), uma bomba de óleo (46) circulando óleo para a máquina elétrica (2), um primeiro circuito de agente refrigerante (6) configurado para resfriar o componente adicional (5) da unidade de alimentação elétrica, e um conjunto de radiador de agente refrigerante (8a, 8b) na qual o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante (6) é resfriado por ar. O circuito de óleo (16) compreende um radiador de óleo (46), um ventilador de radiador de óleo (47) configurado para fornecer um fluxo de ar ajustável através do radiador de óleo (46) e um trocador de calor (15) no qual o calor é transferido entre o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante (6) e o óleo no circuito de óleo (16).The present invention relates to a cooling assembly for an electrical machine (2) and at least one additional component (4, 5) of an electrical power supply unit: The cooling assembly comprises an oil circuit (16), a oil pump (46) circulating oil to the electrical machine (2), a first coolant circuit (6) configured to cool the additional component (5) of the electrical supply unit, and a coolant radiator assembly (8a , 8b) in which the refrigerant in the first refrigerant circuit (6) is cooled by air. The oil circuit (16) comprises an oil cooler (46), an oil cooler fan (47) configured to provide an adjustable airflow through the oil cooler (46), and a heat exchanger (15) at the which heat is transferred between the refrigerant in the first refrigerant circuit (6) and the oil in the oil circuit (16).
Description
[0001] A presente invenção refere-se a um conjunto de resfriamento para resfriar uma máquina elétrica e ao menos um componente adicional de uma unidade de alimentação elétrica de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. A invenção também se refere a um veículo que compreende esse conjunto de resfriamento.[0001] The present invention relates to a cooling assembly for cooling an electrical machine and at least one additional component of an electrical power supply unit according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a vehicle comprising this cooling assembly.
[0002] Os veículos híbridos podem ser alimentados por uma unidade de alimentação elétrica em combinação com alguma outra forma de unidade de alimentação, tal como um motor de combustão. A unidade de alimentação elétrica pode compreender componentes tal como uma máquina elétrica que funciona alternadamente como motor e gerador, um armazenador de energia elétrica armazenando energia elétrica e eletrônica de potência controlando o fluxo de energia elétrica entre o armazenador de energia elétrica e a máquina elétrica. A eletrônica de potência pode incluir um conversor DC e um inversor para conduzir energia elétrica entre o armazenador de energia elétrica e a máquina elétrica. A máquina elétrica, o armazenador de energia elétrica e a eletrônica de potência são aquecidos durante a operação e precisam ser resfriados.[0002] Hybrid vehicles may be powered by an electrical power unit in combination with some other form of power unit, such as a combustion engine. The electrical power supply unit may comprise components such as an electrical machine that functions alternately as a motor and generator, an electrical energy store storing electrical energy, and power electronics controlling the flow of electrical energy between the electrical energy store and the electrical machine. The power electronics may include a DC converter and an inverter to conduct electrical energy between the electrical energy store and the electrical machine. The electrical machine, electrical energy storage and power electronics are heated during operation and need to be cooled.
[0003] O armazenador de energia elétrica é projetado para operar dentro de uma faixa de temperatura específica. O armazenador de energia elétrica pode ter uma temperatura de operação eficiente ideal dentro da faixa de temperatura de 20° C a 40° C. A eletrônica de potência geralmente pode suportar uma temperatura de cerca de 60° C a 70° C. Consequentemente, é adequado resfriar o armazenador de energia elétrica e a eletrônica de potência com agente refrigerante de diferentes temperaturas. Além disso, a eficiência do armazenador de energia elétrica é reduzida quando a temperatura é muito baixa. Consequentemente, também é adequado aquecer o armazenador de energia elétrica durante as condições de operação quando a temperatura é muito baixa. A máquina elétrica não pode ser aquecida a uma temperatura mais alta do que a temperatura máxima aceitável.[0003] The electrical energy store is designed to operate within a specific temperature range. The electrical energy store can have an ideal efficient operating temperature within the temperature range of 20° C to 40° C. Power electronics can generally withstand a temperature of about 60° C to 70° C. Consequently, it is It is appropriate to cool the electrical energy store and power electronics with refrigerant of different temperatures. Furthermore, the efficiency of the electrical energy store is reduced when the temperature is too low. Consequently, it is also suitable to heat the electrical energy store during operating conditions when the temperature is very low. The electric machine cannot be heated to a temperature higher than the maximum acceptable temperature.
[0004] É conhecido o uso de um conjunto de resfriamento em um veículo que compreende um primeiro circuito de agente refrigerante para resfriamento de eletrônica de potência e um segundo circuito de agente refrigerante para resfriamento do armazenador de energia elétrica. O agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante é resfriado em um radiador de agente refrigerante. O agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante é resfriado em um radiador de agente refrigerante separado quando o ar ambiente tem uma temperatura baixa e por um sistema de resfriamento quando o ar ambiente tem uma temperatura alta. A máquina elétrica pode ser resfriada por óleo que circula em um circuito de óleo. O óleo pode ser pulverizado nos enrolamentos do estator da máquina elétrica.[0004] It is known to use a cooling assembly in a vehicle comprising a first refrigerant circuit for cooling power electronics and a second refrigerant circuit for cooling the electrical energy store. The refrigerant in the first refrigerant circuit is cooled in a refrigerant radiator. The refrigerant in the second refrigerant circuit is cooled in a separate refrigerant radiator when the ambient air has a low temperature and by a cooling system when the ambient air has a high temperature. The electrical machine can be cooled by oil circulating in an oil circuit. Oil can be sprayed on the stator windings of the electrical machine.
[0005] O documento DE 102008015897 mostra um circuito de fluxo de óleo fornecido para lubrificar e resfriar uma primeira unidade de alimentação e uma segunda unidade de alimentação de um veículo híbrido. A primeira unidade de alimentação compreende um motor elétrico. O óleo é resfriado em um primeiro trocador de calor por agente refrigerante e em um segundo trocador de calor por ar antes de o óleo ser direcionado para o motor elétrico.[0005] Document DE 102008015897 shows an oil flow circuit provided for lubricating and cooling a first power unit and a second power unit of a hybrid vehicle. The first power unit comprises an electric motor. The oil is cooled in a first heat exchanger by refrigerant and in a second heat exchanger by air before the oil is directed to the electric motor.
[0006] O objetivo da presente invenção é fornecer um conjunto de resfriamento que forneça um resfriamento eficiente de uma máquina elétrica e ao menos um componente adicional de uma unidade eletrônica de potência.[0006] The object of the present invention is to provide a cooling assembly that provides efficient cooling of an electrical machine and at least one additional component of an electronic power unit.
[0007] O objetivo mencionado acima é alcançado pelo conjunto de resfriamento de acordo com a reivindicação 1. O conjunto de resfriamento compreende um circuito de óleo com um óleo circulante configurado para resfriar uma máquina elétrica da unidade de alimentação elétrica e um primeiro circuito de agente refrigerante configurado para resfriar um componente adicional da unidade de alimentação elétrica. O circuito de óleo compreende um radiador de óleo no qual o óleo é resfriado por ar e um trocador de calor no qual o calor é transferido entre o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante e o óleo. A existência do radiador de óleo e do trocador de calor torna possível fornecer uma mudança de temperatura do óleo no circuito de óleo em duas etapas para uma temperatura desejada antes que o óleo seja direcionado para a máquina elétrica. Como o primeiro circuito de agente refrigerante não precisa fornecer a resfriamento inteira do óleo no circuito de óleo, é possível equipar o primeiro circuito de agente refrigerante com um conjunto de radiador relativamente pequeno. A inércia térmica do primeiro circuito de agente refrigerante torna possível fornecer um resfriamento estável da máquina elétrica quando a demanda de resfriamento de uma máquina elétrica muda rapidamente. Além disso, a existência do trocador de calor torna possível alterar a temperatura do agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante. Durante as condições de operação, quando o óleo tem uma temperatura menor do que a do agente de refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante, é possível resfriar o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante pelo óleo no trocador de calor. 87Sequence listingDrawingsAbstract[0007] The aforementioned objective is achieved by the cooling assembly according to claim 1. The cooling assembly comprises an oil circuit with a circulating oil configured to cool an electrical machine of the electrical supply unit and a first agent circuit refrigerant configured to cool an additional component of the electrical supply unit. The oil circuit comprises an oil cooler in which the oil is cooled by air and a heat exchanger in which heat is transferred between the refrigerant in the first refrigerant circuit and the oil. The existence of the oil cooler and heat exchanger makes it possible to provide a two-step oil temperature change in the oil circuit to a desired temperature before the oil is directed to the electrical machine. Since the first coolant circuit does not need to provide the entire cooling of the oil in the oil circuit, it is possible to equip the first coolant circuit with a relatively small radiator assembly. The thermal inertia of the first refrigerant circuit makes it possible to provide stable cooling of the electrical machine when the cooling demand of an electrical machine changes rapidly. Furthermore, the existence of the heat exchanger makes it possible to change the temperature of the refrigerant in the first refrigerant circuit. During operating conditions, when the oil has a lower temperature than that of the refrigerant in the first refrigerant circuit, it is possible to cool the refrigerant in the first refrigerant circuit by the oil in the heat exchanger. 87Sequence listingDrawingsAbstract
[0008] De acordo com uma modalidade da invenção, o radiador de óleo pode ser disposto em uma posição a montante do trocador de calor, que, por sua vez, é disposto em uma posição a montante da máquina elétrica no circuito de óleo. Nesse caso, o óleo é resfriado em uma primeira etapa no radiador de óleo e aquecido ou resfriado em uma segunda etapa no trocador de calor antes de ser direcionado para a máquina elétrica. Durante a maioria das condições de operação, o óleo é resfriado no radiador de óleo em uma primeira etapa e no trocador de calor em uma segunda etapa antes de ser direcionado para a máquina elétrica. No entanto, também é possível dispor o trocador de calor em uma posição a montante do radiador de óleo e da máquina elétrica no circuito de óleo.[0008] According to an embodiment of the invention, the oil radiator can be arranged in a position upstream of the heat exchanger, which, in turn, is arranged in a position upstream of the electrical machine in the oil circuit. In this case, the oil is cooled in a first stage in the oil cooler and heated or cooled in a second stage in the heat exchanger before being directed to the electrical machine. During most operating conditions, the oil is cooled in the oil cooler in a first stage and in the heat exchanger in a second stage before being directed to the electrical machine. However, it is also possible to arrange the heat exchanger in a position upstream of the oil cooler and the electrical machine in the oil circuit.
[0009] De acordo com uma modalidade da invenção, o conjunto de resfriamento compreende uma unidade de controle configurada para controlar a resfriamento do óleo no radiador de óleo. A unidade de controle pode receber informação sobre a resfriamento do óleo no trocador de calor, em consequência do que a unidade de resfriamento controla a resfriamento do óleo no radiador de óleo, de modo que o óleo seja resfriado a uma temperatura adequada antes de ser direcionado para a máquina elétrica.[0009] According to one embodiment of the invention, the cooling assembly comprises a control unit configured to control the cooling of the oil in the oil cooler. The control unit can receive information about the cooling of the oil in the heat exchanger, as a result of which the cooling unit controls the cooling of the oil in the oil cooler, so that the oil is cooled to a suitable temperature before being directed for the electrical machine.
[0010] De acordo com uma modalidade da invenção, a unidade de controle é configurada para controlar a velocidade do ventilador do radiador de óleo. O ventilador do radiador de óleo pode ser acionado por um motor elétrico. Nesse caso, é fácil ajustar a velocidade do ventilador do radiador de óleo para alterar o fluxo de ar através do radiador de óleo e, portanto, o efeito de resfriamento do óleo no radiador de óleo. A unidade de controle também pode ser configurada para controlar a velocidade de uma bomba de óleo que circula o óleo através do circuito de óleo. O ventilador do radiador de óleo pode ser acionado por um motor elétrico. Nesse caso, é fácil ajustar a velocidade da bomba de óleo e o fluxo de óleo que circula pelo radiador de óleo e, portanto, o efeito de resfriamento do óleo no radiador de óleo.[0010] According to one embodiment of the invention, the control unit is configured to control the speed of the oil cooler fan. The oil cooler fan can be driven by an electric motor. In this case, it is easy to adjust the oil cooler fan speed to change the airflow through the oil cooler and therefore the cooling effect of the oil in the oil cooler. The control unit can also be configured to control the speed of an oil pump that circulates oil through the oil circuit. The oil cooler fan can be driven by an electric motor. In this case, it is easy to adjust the speed of the oil pump and the flow of oil circulating through the oil cooler and therefore the cooling effect of the oil in the oil cooler.
[0011] De acordo com uma modalidade da invenção, a unidade de controle é configurada para receber informação a partir de um sensor de temperatura sobre uma temperatura relacionada à temperatura da máquina elétrica e que a unidade de controle é configurada para controlar a resfriamento do óleo no radiador de óleo em vista desta informação. O sensor de temperatura pode detectar a temperatura do óleo em uma posição à jusante da máquina elétrica, na qual o óleo tem uma temperatura relacionada à temperatura da máquina elétrica. Alternativamente, o sensor de temperatura é disposto em uma parte adequada da máquina elétrica, onde ele detecta a temperatura da dita parte da máquina elétrica.[0011] According to an embodiment of the invention, the control unit is configured to receive information from a temperature sensor about a temperature related to the temperature of the electrical machine and the control unit is configured to control the cooling of the oil in the oil cooler in view of this information. The temperature sensor can detect the temperature of the oil at a position downstream of the electrical machine, in which the oil has a temperature related to the temperature of the electrical machine. Alternatively, the temperature sensor is disposed in a suitable part of the electrical machine, where it detects the temperature of said part of the electrical machine.
[0012] De acordo com uma modalidade da invenção, o radiador de óleo é disposto em uma posição na qual o óleo é resfriado pelo ar em temperatura ambiente. Nesse caso, é possível fornecer uma resfriamento do óleo no radiador de óleo a uma temperatura próxima à temperatura ambiente a uma alta velocidade do ventilador do radiador de óleo.[0012] According to one embodiment of the invention, the oil cooler is arranged in a position in which the oil is cooled by air at room temperature. In this case, it is possible to provide cooling of the oil in the oil cooler to a temperature close to ambient temperature at a high speed of the oil cooler fan.
[0013] De acordo com uma modalidade da invenção, o componente adicional da unidade de alimentação elétrica é configurado para ser resfriado em uma posição a montante do trocador de calor no primeiro circuito de agente refrigerante. Nesse caso, é possível resfriar o componente adicional antes que o agente refrigerante entre no trocador de calor. O componente adicional pode ser eletrônica de potência da unidade de alimentação elétrica que controla o fluxo de energia elétrica entre a máquina elétrica e um armazenador de energia elétrica. Alternativamente, o componente adicional da unidade de alimentação elétrica é configurado para ser resfriado em uma posição à jusante do trocador de calor no primeiro circuito de agente refrigerante.[0013] According to one embodiment of the invention, the additional component of the electrical supply unit is configured to be cooled in a position upstream of the heat exchanger in the first refrigerant circuit. In this case, it is possible to cool the additional component before the refrigerant enters the heat exchanger. The additional component may be power electronics of the electrical supply unit that controls the flow of electrical energy between the electrical machine and an electrical energy store. Alternatively, the additional component of the electrical power supply unit is configured to be cooled in a position downstream of the heat exchanger in the first refrigerant circuit.
[0014] De acordo com uma modalidade da invenção, o conjunto de resfriamento compreende um ventilador do radiador de agente refrigerante configurado para fornecer um fluxo de ar de velocidade variável através do conjunto do radiador de agente refrigerante. O ventilador do radiador do agente refrigerante pode ser acionado por um motor elétrico, tornando possível ajustar a velocidade do ventilador e o fluxo de ar através do conjunto do radiador do agente de refrigerante de maneira contínua. A unidade de controle pode ser configurada para controlar a velocidade do ventilador do radiador de agente refrigerante, a fim de ajustar a temperatura do agente refrigerante direcionado para o trocador de calor. Nesse caso, é possível controlar a temperatura do agente refrigerante direcionado para o trocador de calor e, portanto, a transferência de calor entre o agente refrigerante e o óleo no trocador de calor. O conjunto do radiador de agente refrigerante pode ser disposto em uma posição na qual o agente refrigerante é resfriado pelo ar em temperatura ambiente. Nesse caso, é possível fornecer uma resfriamento do agente refrigerante no conjunto do radiador do agente refrigerante a uma temperatura próxima à temperatura ambiente durante as condições de operação, quando o ventilador do radiador do agente refrigerante é acionado em alta velocidade.[0014] According to one embodiment of the invention, the cooling assembly comprises a coolant radiator fan configured to provide a variable speed airflow through the coolant radiator assembly. The coolant radiator fan can be driven by an electric motor, making it possible to adjust the fan speed and airflow through the coolant radiator assembly on a continuous basis. The control unit can be configured to control the speed of the coolant radiator fan in order to adjust the temperature of the coolant directed to the heat exchanger. In this case, it is possible to control the temperature of the refrigerant directed to the heat exchanger and therefore the heat transfer between the refrigerant and the oil in the heat exchanger. The refrigerant radiator assembly may be arranged in a position in which the refrigerant is cooled by air at room temperature. In this case, it is possible to provide cooling of the coolant in the coolant radiator assembly to a temperature close to ambient temperature during operating conditions when the coolant radiator fan is driven at high speed.
[0015] De acordo com uma modalidade da invenção, a unidade de controle é configurada para controlar a velocidade do ventilador do radiador de agente refrigerante e a velocidade do ventilador do radiador de óleo, de modo que o óleo seja resfriado a uma temperatura que forneça uma resfriamento necessária da máquina elétrica com um consumo mínimo de energia. A unidade de controle pode ter acesso à informação armazenada sobre combinações de velocidades do ventilador do radiador de óleo e do ventilador do radiador de agente refrigerante, nas quais um efeito de resfriamento solicitado do óleo é fornecido com um consumo mínimo de energia para acionar os ventiladores. Alternativamente, a unidade de controle pode operar os ventiladores com um mínimo de ruído.[0015] According to one embodiment of the invention, the control unit is configured to control the speed of the coolant radiator fan and the speed of the oil cooler fan so that the oil is cooled to a temperature that provides necessary cooling of the electrical machine with minimal energy consumption. The control unit may have access to stored information about combinations of oil cooler fan and coolant cooler fan speeds in which a requested oil cooling effect is provided with minimal energy consumption to drive the fans. . Alternatively, the control unit can operate the fans with a minimum of noise.
[0016] De acordo com uma modalidade da invenção, o conjunto de resfriamento compreende um segundo circuito de agente refrigerante configurado para resfriar um armazenador de energia elétrica da unidade de alimentação elétrica. O armazenador de energia elétrica precisa ser resfriado a uma temperatura menor do que a eletrônica de potência. Em vista disso, o segundo circuito de agente refrigerante é projetado para direcionar o agente refrigerante a uma temperatura mais baixa para o armazenador de energia elétrica do que para a eletrônica de potência no primeiro circuito de agente refrigerante.[0016] According to an embodiment of the invention, the cooling assembly comprises a second refrigerant circuit configured to cool an electrical energy store of the electrical power supply unit. The electrical energy store needs to be cooled to a lower temperature than the power electronics. In view of this, the second refrigerant circuit is designed to direct the refrigerant at a lower temperature to the electrical energy store than to the power electronics in the first refrigerant circuit.
[0017] De acordo com uma modalidade da invenção, o conjunto de resfriamento é configurado para direcionar o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante para um primeiro radiador de agente refrigerante do conjunto de radiador de agente refrigerante e para um segundo radiador de agente refrigerante do conjunto de radiador de agente refrigerante, durante ocasiões em que a temperatura do ar ambiente é mais baixa do que uma temperatura específica, e para direcionar o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante para o primeiro radiador de agente refrigerante e o segundo radiador de agente refrigerante, e para resfriar o agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante por meio de um circuito de resfriamento durante as ocasiões em que a temperatura ambiente é superior à dita temperatura específica. O uso de dois circuitos de resfriamento com diferentes temperaturas de agente refrigerante torna possível fornecer uma resfriamento individual do armazenador de energia elétrica e da eletrônica de potência nas temperaturas exigidas. Em ocasiões em que a temperatura do ar ambiente é baixa, é possível fornecer um resfriamento do agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante no primeiro radiador de agente refrigerante a uma temperatura na qual ele fornece um resfriamento necessário da eletrônica de potência. Além disso, é possível fornecer um resfriamento do agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante no segundo radiador de agente refrigerante a uma temperatura na qual ele fornece um armazenamento necessário de energia elétrica de resfriamento. Em ocasiões em que a temperatura do ar ambiente é mais alta ou próxima de uma temperatura de operação eficiente ideal do armazenador de energia elétrica, não é possível resfriar o agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante a uma temperatura na qual ele fornece um resfriamento necessário do armazenador de energia elétrica. Nesse caso, o agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante é resfriado pelo circuito de resfriamento. Assim, o segundo radiador de agente refrigerante não é usado pelo conjunto de resfriamento de baixa temperatura em altas temperaturas ambientes. Isso possibilita a resfriamento do agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante no primeiro radiador de agente refrigerante e no segundo radiador de agente refrigerante. Consequentemente, o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante recebe uma área de transferência de calor aumentada com ar ambiente, o que torna possível resfriar o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante a uma temperatura mais baixa e fornecer uma resfriamento mais eficiente da eletrônica de potência e da máquina elétrica.[0017] According to one embodiment of the invention, the cooling assembly is configured to direct the refrigerant in the first refrigerant circuit to a first refrigerant radiator of the refrigerant radiator assembly and to a second refrigerant radiator of the refrigerant radiator assembly, during occasions when the ambient air temperature is lower than a specific temperature, and to direct the refrigerant in the first refrigerant circuit to the first refrigerant radiator and the second refrigerant radiator. refrigerant, and to cool the refrigerant in the second refrigerant circuit by means of a cooling circuit during occasions when the ambient temperature is higher than said specific temperature. The use of two cooling circuits with different coolant temperatures makes it possible to provide individual cooling of the electrical energy store and power electronics at the required temperatures. On occasions when the ambient air temperature is low, it is possible to provide a cooling of the refrigerant in the first refrigerant circuit in the first refrigerant radiator to a temperature at which it provides a necessary cooling of the power electronics. Furthermore, it is possible to provide a cooling of the refrigerant in the second refrigerant circuit in the second refrigerant radiator to a temperature at which it provides a necessary storage of electrical cooling energy. On occasions when the ambient air temperature is higher than or close to an ideal efficient operating temperature of the electrical energy store, it is not possible to cool the refrigerant in the second refrigerant circuit to a temperature at which it provides necessary cooling. of the electrical energy store. In this case, the refrigerant in the second refrigerant circuit is cooled by the cooling circuit. Therefore, the second coolant radiator is not used by the low temperature cooling assembly at high ambient temperatures. This makes it possible to cool the refrigerant in the first refrigerant circuit in the first refrigerant radiator and in the second refrigerant radiator. Consequently, the coolant in the first coolant circuit receives an increased heat transfer area with ambient air, which makes it possible to cool the coolant in the first coolant circuit to a lower temperature and provide more efficient cooling of the electronics. of power and the electrical machine.
[0018] De acordo com uma modalidade da invenção, o primeiro circuito de agente refrigerante é configurado para resfriar o agente refrigerante em um condensador do circuito de resfriamento. O primeiro circuito de agente refrigerante pode compreender uma primeira linha paralela que compreende o trocador de calor e uma segunda linha paralela que compreende o condensador do circuito de agente refrigerante. Um elemento de válvula pode distribuir o fluxo de agente refrigerante entre as duas linhas paralelas.[0018] According to an embodiment of the invention, the first refrigerant circuit is configured to cool the refrigerant in a condenser of the cooling circuit. The first refrigerant circuit may comprise a first parallel line comprising the heat exchanger and a second parallel line comprising the condenser of the refrigerant circuit. A valve element can distribute the refrigerant flow between the two parallel lines.
[0019] A invenção também compreende um veículo compreendendo um conjunto de resfriamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14.[0019] The invention also comprises a vehicle comprising a cooling assembly according to any one of claims 1 to 14.
[0020] A seguir, uma modalidade preferencial da invenção é descrita, como um exemplo, e com referência aos desenhos em anexo, nos quais:[0020] In the following, a preferred embodiment of the invention is described, as an example, and with reference to the attached drawings, in which:
[0021] A Figura 1 mostra um conjunto de resfriamento de acordo com uma modalidade da invenção.[0021] Figure 1 shows a cooling assembly according to an embodiment of the invention.
[0022] A Figura 2 mostra o conjunto do radiador de agente refrigerante da Figura 1 mais detalhadamente.[0022] Figure 2 shows the coolant radiator assembly of Figure 1 in more detail.
[0023] A Figura 1 mostra um conjunto de resfriamento para um veículo híbrido esquematicamente indicado 1. O veículo híbrido 1 é alimentado por uma máquina elétrica 2 e um motor de combustão esquematicamente indicado 3. A máquina elétrica funciona alternadamente como motor e gerador. O veículo híbrido 1 compreende uma unidade de alimentação elétrica na forma da máquina elétrica 2, um armazenador de energia elétrica 4 para armazenar energia elétrica e eletrônica de potência 5 controlando o fluxo de energia elétrica entre o armazenador de energia elétrica 4 e a máquina elétrica 2. A máquina elétrica 2, o armazenador de energia elétrica 4 e a eletrônica de potência 5 são aquecidos durante a operação. Assim, a máquina elétrica 2, o armazenador de energia elétrica 4 e a eletrônica de potência 5 precisam ser resfriados. O armazenador de energia elétrica 4 deve ser resfriado para ter uma temperatura mais baixa do que a da máquina elétrica 2 e da eletrônica de potência 5. O armazenador de energia elétrica 4 pode ter uma temperatura de eficiência ideal dentro da faixa de temperatura de 20° C a 40° C. A máquina elétrica 2 e a eletrônica de potência 5 geralmente podem suportar uma temperatura de cerca de 60° C a 70° C. Durante certas condições de operação, como após uma partida a frio, a temperatura do armazenador de energia elétrica 4 pode ser muito baixa. Nesse caso, é adequado usar o conjunto de resfriamento para aquecimento do armazenador de energia elétrica 4.[0023] Figure 1 shows a cooling assembly for a hybrid vehicle schematically indicated 1. The hybrid vehicle 1 is powered by an electrical machine 2 and a combustion engine schematically indicated 3. The electrical machine functions alternately as an engine and a generator. The hybrid vehicle 1 comprises an electrical power supply unit in the form of the electrical engine 2, an electrical energy store 4 for storing electrical energy and power electronics 5 controlling the flow of electrical energy between the electrical energy store 4 and the electrical engine 2 The electrical machine 2, the electrical energy store 4 and the power electronics 5 are heated during operation. Therefore, the electrical machine 2, the electrical energy store 4 and the power electronics 5 need to be cooled. The electrical energy store 4 must be cooled to have a lower temperature than that of the electrical machine 2 and the power electronics 5. The electrical energy store 4 can have an optimum efficiency temperature within the temperature range of 20° C to 40° C. The electrical machine 2 and power electronics 5 can generally withstand a temperature of about 60° C to 70° C. During certain operating conditions, such as after a cold start, the temperature of the electrical power 4 may be very low. In this case, it is suitable to use the cooling assembly for heating the electrical energy store 4.
[0024] O conjunto de resfriamento compreende um primeiro circuito de agente refrigerante 6 com um agente refrigerante em circulação. O primeiro circuito de agente refrigerante 6 é conectado a um tanque de expansão 7 através de uma primeira linha de desaeração 7a. O primeiro circuito de agente refrigerante 6 compreende ainda um conjunto de radiador de agente refrigerante 8 em que o agente refrigerante é resfriado. O agente refrigerante é direcionado para o conjunto de radiador de agente refrigerante 8 através de uma linha de entrada de radiador de agente refrigerante 9 e deixa o conjunto de radiador de agente refrigerante 8 através de uma linha de saída de radiador de agente refrigerante 10. A linha de saída de radiador de agente refrigerante 10 direciona o agente refrigerante para uma primeira bomba de agente refrigerante 11 que circula o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante 6. A primeira bomba de agente refrigerante 11 direciona o agente refrigerante para a eletrônica de potência 5. Uma válvula de três vias 12 recebe o agente refrigerante a partir da eletrônica de potência e direciona uma parte do fluxo de agente refrigerante para a primeira malha de agente refrigerante 13 ou uma segunda malha de agente refrigerante 14. As malhas de agente refrigerante 13, 14 estão dispostas em paralelo em uma parte do primeiro circuito de agente refrigerante 6. A primeira malha de agente refrigerante 13 inclui um trocador de calor 15 no qual o agente refrigerante está em contato de transferência de calor com o óleo que circula em um circuito de óleo 16 para resfriamento da máquina elétrica 2. A válvula de três vias 12 direciona uma parte restante do fluxo de agente refrigerante para a segunda malha de agente refrigerante 14, onde o agente refrigerante refrigera o agente refrigerante em um condensador 17 de um circuito de refrigeração 18. É possível direcionar o fluxo de agente refrigerante inteiro para a segunda malha de agente refrigerante 14, a fim de desviar do trocador de calor 15. Nesse caso, o primeiro circuito de agente refrigerante 6 e o circuito de óleo 16 estão desconectados termicamente um do outro. O agente refrigerante que sai da primeira malha de agente refrigerante 13 e da segunda malha de agente refrigerante 14 é direcionado em uma linha comum para um termostato 19. No caso de o agente refrigerante ter uma temperatura mais baixa do que a temperatura de regulação do termostato 19, ele é direcionado de volta para a primeira bomba de agente refrigerante 11 sem resfriamento. No caso de o agente refrigerante ter uma temperatura mais alta do que a temperatura de regulação do termostato 19, ele é direcionado, através da entrada do radiador de agente refrigerante 9, para o conjunto de radiador de agente refrigerante 8 para resfriamento. A linha de entrada do radiador de agente refrigerante 9 é ramificada em uma primeira linha de entrada 9a e uma segunda linha de entrada 9b. A segunda linha de entrada 9b compreende um elemento de válvula 20.[0024] The cooling assembly comprises a first refrigerant circuit 6 with a circulating refrigerant. The first refrigerant circuit 6 is connected to an expansion tank 7 via a first deaeration line 7a. The first coolant circuit 6 further comprises a coolant radiator assembly 8 in which the coolant is cooled. Coolant is directed to the coolant radiator assembly 8 through a coolant radiator inlet line 9 and leaves the coolant radiator assembly 8 through a coolant radiator outlet line 10. coolant radiator outlet line 10 directs the coolant to a first coolant pump 11 which circulates the coolant in the first coolant circuit 6. The first coolant pump 11 directs the coolant to the power electronics 5. A three-way valve 12 receives coolant from the power electronics and directs a portion of the coolant flow to the first coolant loop 13 or a second coolant loop 14. The coolant loops 13 , 14 are arranged in parallel in a part of the first refrigerant circuit 6. The first refrigerant loop 13 includes a heat exchanger 15 in which the refrigerant is in heat transfer contact with oil circulating in a circuit of oil 16 for cooling the electrical machine 2. The three-way valve 12 directs a remaining part of the refrigerant flow to the second refrigerant loop 14, where the refrigerant cools the refrigerant in a condenser 17 of a refrigerant circuit. refrigeration 18. It is possible to direct the entire refrigerant flow to the second refrigerant loop 14 in order to bypass the heat exchanger 15. In this case, the first refrigerant circuit 6 and the oil circuit 16 are thermally disconnected from each other. The refrigerant leaving the first refrigerant loop 13 and the second refrigerant loop 14 is directed in a common line to a thermostat 19. In case the refrigerant has a lower temperature than the thermostat setting temperature 19, it is directed back to the first coolant pump 11 without cooling. In the event that the coolant has a higher temperature than the thermostat setting temperature 19, it is directed, through the coolant radiator inlet 9, to the coolant radiator assembly 8 for cooling. The coolant radiator inlet line 9 is branched into a first inlet line 9a and a second inlet line 9b. The second inlet line 9b comprises a valve element 20.
[0025] O conjunto de resfriamento compreende um segundo circuito de agente refrigerante 21 com um agente refrigerante em circulação. O agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante 21 também é resfriado no conjunto do radiador de agente refrigerante 8. O segundo circuito de agente refrigerante 21 é conectado ao mesmo tanque de expansão 7 que o primeiro circuito de agente refrigerante 6 através de uma segunda linha de desaeração 7b. O agente refrigerante entra no conjunto do radiador de agente refrigerante 8 através de uma linha de entrada do radiador de agente refrigerante 22 e sai do conjunto do radiador de agente refrigerante 8 através de uma linha de saída do radiador de agente refrigerante 23. O agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante 21 é circulado por uma segunda bomba de agente refrigerante 24. A segunda bomba de agente refrigerante 24 suga o agente refrigerante a partir da linha de saída do radiador 23 e o direciona para o armazenador de energia elétrica 4. O segundo circuito de agente refrigerante 21 compreende um elemento de válvula 25 que controla o fluxo de agente refrigerante para um refrigerador 27 no sistema de resfriamento 18 e um elemento de válvula 26 que controla o fluxo de agente refrigerante para o conjunto de radiador de agente refrigerante 8. No caso de o elemento de válvula 25 estar fechado e o elemento de válvula 26 estar aberto, o agente refrigerante que sai da segunda bomba de agente refrigerante 24 é direcionado, através da linha de entrada do radiador de agente refrigerante 9, para o conjunto de radiador de agente refrigerante 8. Caso o elemento da válvula 25 esteja aberto e o elemento da válvula 26 esteja fechado, o agente refrigerante que sai da segunda bomba de agente refrigerante 24 é direcionado para um refrigerador 27 onde o agente refrigerante é resfriado por refrigerante no sistema de resfriamento 18. O agente refrigerante que sai do refrigerador 27 entra em um trocador de calor 29, onde o agente refrigerante pode ser aquecido por agente refrigerante a partir de um sistema de resfriamento que resfria o motor de combustão 3. No caso em que o agente refrigerante tem uma temperatura muito alta, ele é resfriado no refrigerador 27. No caso em que o agente refrigerante tem uma temperatura muito baixa, ele é aquecido no trocador de calor 29. Enquanto o elemento de válvula 25 estiver aberto e o elemento de válvula 26 estiver fechado, a segunda bomba de agente refrigerante 24 circula o agente refrigerante em uma malha fechada definida pelo armazenador de energia elétrica 4, o refrigerador 27 e o trocador de calor 29.[0025] The cooling assembly comprises a second refrigerant circuit 21 with a circulating refrigerant. The coolant in the second coolant circuit 21 is also cooled in the coolant radiator assembly 8. The second coolant circuit 21 is connected to the same expansion tank 7 as the first coolant circuit 6 via a second line deaeration 7b. The coolant enters the coolant cooler assembly 8 through a coolant cooler inlet line 22 and leaves the coolant cooler assembly 8 through a coolant cooler outlet line 23. The coolant in the second coolant circuit 21 is circulated by a second coolant pump 24. The second coolant pump 24 sucks the coolant from the radiator outlet line 23 and directs it to the electrical energy store 4. second coolant circuit 21 comprises a valve element 25 that controls the flow of coolant to a cooler 27 in the cooling system 18 and a valve element 26 that controls the flow of coolant to the coolant radiator assembly 8 In case the valve element 25 is closed and the valve element 26 is open, the refrigerant leaving the second refrigerant pump 24 is directed, through the inlet line of the refrigerant radiator 9, to the assembly. of refrigerant radiator 8. If the valve element 25 is open and the valve element 26 is closed, the refrigerant leaving the second refrigerant pump 24 is directed to a cooler 27 where the refrigerant is cooled by refrigerant in the cooling system 18. The coolant leaving the cooler 27 enters a heat exchanger 29, where the coolant can be heated by coolant from a cooling system that cools the combustion engine 3. In the case in If the refrigerant has a very high temperature, it is cooled in the refrigerator 27. In the case where the refrigerant has a very low temperature, it is heated in the heat exchanger 29. As long as the valve element 25 is open and the element valve 26 is closed, the second refrigerant pump 24 circulates the refrigerant in a closed loop defined by the electrical energy store 4, the refrigerator 27 and the heat exchanger 29.
[0026] Assim, o conjunto de resfriamento também compreende um circuito de refrigeração 18 com um refrigerante em circulação. O circuito de refrigeração 18 compreende um compressor 31 que circula e comprime o refrigerante no circuito de refrigeração 18. O refrigerante é direcionado do compressor 31 para o condensador 17. O refrigerante é resfriado no condensador 17 a uma temperatura na qual ele se condensa pelo agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante 6.[0026] Thus, the cooling assembly also comprises a refrigeration circuit 18 with a circulating refrigerant. The refrigeration circuit 18 comprises a compressor 31 that circulates and compresses the refrigerant in the refrigeration circuit 18. The refrigerant is directed from the compressor 31 to the condenser 17. The refrigerant is cooled in the condenser 17 to a temperature at which it condenses by the agent refrigerant in the first refrigerant circuit 6.
[0027] Uma parte do refrigerante liquefeito que sai do condensador 17 é direcionada para uma primeira malha de resfriamento 33 para resfriar uma cabine no veículo 1. A primeira malha de resfriamento 33 compreende uma primeira válvula de expansão 34 onde o refrigerante experimenta uma queda de pressão e uma temperatura significativamente mais baixa antes de entrar em um evaporador 35. Um ventilador acionado eletricamente 36 é projetado para fornecer um fluxo de ar através do evaporador 35 que, em um estado resfriado, é direcionado para a cabine. O refrigerante é aquecido pelo fluxo de ar, de forma que vaporiza. O refrigerante vaporizado é direcionado de volta para o compressor 31. Uma parte restante do refrigerante liquefeito é direcionada para uma segunda malha de resfriamento 37 compreendendo uma segunda válvula de expansão 38, em que o refrigerante experimenta uma queda de pressão e uma temperatura significativamente mais baixa. Então, o refrigerante entra no refrigerador 27, onde o refrigerante é aquecido pelo refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante 21 até uma temperatura na qual ele evapora. O refrigerante vaporizado é direcionado de volta para um compressor 31.[0027] A portion of the liquefied refrigerant leaving the condenser 17 is directed to a first cooling loop 33 to cool a cabin in the vehicle 1. The first cooling loop 33 comprises a first expansion valve 34 where the refrigerant experiences a drop in temperature. pressure and a significantly lower temperature before entering an evaporator 35. An electrically driven fan 36 is designed to provide an airflow through the evaporator 35 which, in a cooled state, is directed to the cabin. The refrigerant is heated by the air flow, so it vaporizes. The vaporized refrigerant is directed back to the compressor 31. A remaining portion of the liquefied refrigerant is directed to a second cooling loop 37 comprising a second expansion valve 38, wherein the refrigerant experiences a pressure drop and a significantly lower temperature. . Then, the refrigerant enters the refrigerator 27, where the refrigerant is heated by the refrigerant in the second refrigerant circuit 21 to a temperature at which it evaporates. The vaporized refrigerant is directed back to a compressor 31.
[0028] Um conjunto de ventilador do radiador de agente refrigerante 39 e corrente de ar fornecem um fluxo de ar de resfriamento através do conjunto de radiador de agente refrigerante 8. Um resfriador de ar de carga 40 é disposto em uma posição à jusante do conjunto de ventilador de radiador de agente refrigerante 8 com referência à direção pretendida do fluxo de ar. Um radiador de agente refrigerante principal 41 para resfriamento do agente refrigerante resfriando o motor de combustão 3 está disposto em uma posição à jusante do conjunto de radiador de agente refrigerante 8 e do resfriador de ar de carga 40 com referência à direção pretendida do fluxo de ar. Assim, o agente refrigerante é resfriado no primeiro radiador de agente refrigerante 8a e no segundo radiador de agente refrigerante 8b pelo ar em temperatura ambiente. Uma unidade de controle 42 controla a operação do conjunto de resfriamento por meio de informação a partir de um sensor de temperatura 43 sobre a temperatura ambiente, um sensor de temperatura 44 sobre a temperatura do agente refrigerante que sai do armazenador de energia elétrica 4, um sensor de temperatura 45 sobre a temperatura do agente de refrigerante que sai da eletrônica de potência 5 e um sensor de temperatura 50 sobre a temperatura do óleo que sai da máquina elétrica 2.[0028] A coolant radiator fan assembly 39 and air stream provide a flow of cooling air through the coolant radiator assembly 8. A charge air cooler 40 is disposed in a position downstream of the assembly of coolant radiator fan 8 with reference to the intended airflow direction. A main coolant radiator 41 for cooling the coolant cooling the combustion engine 3 is disposed in a position downstream of the coolant radiator assembly 8 and the charge air cooler 40 with reference to the intended air flow direction. . Thus, the refrigerant is cooled in the first refrigerant radiator 8a and in the second refrigerant radiator 8b by air at room temperature. A control unit 42 controls the operation of the cooling assembly by means of information from a temperature sensor 43 about the ambient temperature, a temperature sensor 44 about the temperature of the refrigerant leaving the electrical energy store 4, a temperature sensor 45 on the temperature of the coolant leaving the power electronics 5 and a temperature sensor 50 on the temperature of the oil leaving the electrical machine 2.
[0029] Assim, o conjunto de resfriamento compreende um circuito de óleo 16 configurado para resfriar a máquina elétrica 2. O circuito de óleo 16 compreende um radiador de óleo 46 no qual o óleo é resfriado pelo ar. Um ventilador do radiador de agente refrigerante 47 força uma força do ar de resfriamento através do radiador de óleo 46. O ventilador 47 do radiador de agente refrigerante força uma força do ar de resfriamento em temperatura ambiente através do radiador de óleo 46. O ventilador do radiador de agente refrigerante 47 é acionado por um motor elétrico 48. Uma bomba de óleo 49 circula óleo através do circuito de óleo 16. O circuito de óleo 16 também compreende o trocador de calor 15, onde o calor é transferido entre o agente refrigerante no primeiro circuito 6 e o óleo no circuito de óleo 16.[0029] Thus, the cooling assembly comprises an oil circuit 16 configured to cool the electrical machine 2. The oil circuit 16 comprises an oil cooler 46 in which the oil is cooled by air. A coolant radiator fan 47 forces a force of cooling air through the oil cooler 46. The coolant radiator fan 47 forces a force of room temperature cooling air through the oil cooler 46. coolant radiator 47 is driven by an electric motor 48. An oil pump 49 circulates oil through the oil circuit 16. The oil circuit 16 also comprises the heat exchanger 15, where heat is transferred between the coolant in the first circuit 6 and the oil in oil circuit 16.
[0030] A Figura 2 mostra o conjunto do radiador de agente refrigerante 8 em mais detalhes. O conjunto do radiador de agente refrigerante 8 compreende um primeiro radiador de agente refrigerante 8a e um segundo radiador de agente refrigerante 8b. O primeiro radiador de agente refrigerante 8a e o segundo radiador de agente refrigerante 8b estão dispostos em um plano comum na parte dianteira do veículo 1. O primeiro radiador de agente refrigerante 8a compreende um tubo de entrada 8a1 que recebe agente refrigerante a partir da primeira linha de entrada de radiador de agente refrigerante 9a no primeiro circuito de agente refrigerante 6. O primeiro radiador de agente refrigerante 8a compreende um tubo de saída 8a2 conectado à linha de saída do radiador de agente refrigerante 10 no primeiro circuito de agente refrigerante 6. O segundo radiador de agente refrigerante 8b compreende um tubo de entrada 8b1 que recebe agente refrigerante a partir da segunda linha de entrada do radiador de agente refrigerante 9b no primeiro circuito de agente refrigerante 6 ou da linha de entrada 22 do segundo circuito de agente refrigerante 21. O segundo radiador de agente refrigerante 8b compreende um tubo de saída 8b2 conectado, através de uma linha de conexão 10a, à linha de saída do radiador de agente refrigerante 10 no primeiro circuito de agente refrigerante 6 ou a linha de saída 23 no segundo circuito de agente refrigerante 21.[0030] Figure 2 shows the coolant radiator assembly 8 in more detail. The coolant radiator assembly 8 comprises a first coolant radiator 8a and a second coolant radiator 8b. The first coolant radiator 8a and the second coolant radiator 8b are arranged in a common plane at the front of the vehicle 1. The first coolant radiator 8a comprises an inlet pipe 8a1 which receives coolant from the first line of coolant radiator 9a in the first coolant circuit 6. The first coolant radiator 8a comprises an outlet pipe 8a2 connected to the coolant radiator outlet line 10 in the first coolant circuit 6. The second Coolant radiator 8b comprises an inlet tube 8b1 which receives coolant from the second coolant radiator inlet line 9b in the first coolant circuit 6 or from the inlet line 22 of the second coolant circuit 21. second coolant radiator 8b comprises an outlet pipe 8b2 connected, via a connecting line 10a, to the coolant radiator outlet line 10 in the first coolant circuit 6 or the outlet line 23 in the second coolant circuit. soda 21.
[0031] Durante a operação do veículo híbrido 1, a unidade de controle 42 recebe informação substancialmente continuamente a partir dos sensores de temperatura mencionados acima 43, 44, 45, 50 sobre temperaturas relacionadas ao ar ambiente, a máquina elétrica 2, o armazenador de energia elétrica 4 e a eletrônica de potência 5. Alternativamente, podem ser usados sensores de temperatura que medem diretamente as temperaturas dos ditos componentes. O resfriamento dos agentes refrigerantes no primeiro radiador de agente refrigerante 8a e o segundo radiador de agente refrigerante 8b está relacionado ao fluxo de ar através dos radiadores de agente refrigerante 8a, 8b e à temperatura do ar ambiente.[0031] During operation of the hybrid vehicle 1, the control unit 42 receives information substantially continuously from the above-mentioned temperature sensors 43, 44, 45, 50 about temperatures related to the ambient air, the electrical machine 2, the fuel storage electrical energy 4 and power electronics 5. Alternatively, temperature sensors can be used that directly measure the temperatures of said components. The cooling of the refrigerants in the first refrigerant radiator 8a and the second refrigerant radiator 8b is related to the air flow through the refrigerant radiators 8a, 8b and the ambient air temperature.
[0032] No caso de a temperatura do ar ambiente ser baixa, os agentes refrigerantes no primeiro circuito de agente refrigerante 6 obtêm um resfriamento eficiente no primeiro radiador de agente refrigerante 8a e os agentes refrigerantes no segundo circuito de agente refrigerante 21 obtêm um resfriamento eficiente no segundo radiador de agente refrigerante 8b. Neste caso, a unidade de controle 42 ajusta o elemento de válvula 20 em uma posição fechada ao mesmo tempo em que ajusta o elemento de válvula 25 em uma posição fechada e o elemento da válvula 26 em uma posição aberta. Consequentemente, o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante é direcionado através da primeira linha de entrada do radiador de agente refrigerante 9a para o tubo de entrada 8a1 do primeiro radiador de agente refrigerante 8a. Quando o agente refrigerante é resfriado no primeiro radiador de agente refrigerante 8a, ele entra na linha de saída do radiador de agente refrigerante 10 no primeiro circuito de agente refrigerante 6. O agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante 21 é direcionado, através da entrada do radiador de agente refrigerante 22, para o tubo de entrada 8b1 do segundo radiador de agente refrigerante 8b. Depois que o agente refrigerante foi resfriado no segundo radiador de agente refrigerante 8b, ele entra na linha de saída do radiador de agente refrigerante 23 no segundo circuito de agente refrigerante 6. Consequentemente, durante condições de operação quando a temperatura ambiente é baixa, o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante 6 é resfriado no primeiro radiador de agente refrigerante 8a e o agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante 21 é resfriado no segundo radiador de agente refrigerante 8b.[0032] In case the ambient air temperature is low, the refrigerants in the first refrigerant circuit 6 obtain efficient cooling in the first refrigerant radiator 8a and the refrigerants in the second refrigerant circuit 21 obtain efficient cooling in the second coolant radiator 8b. In this case, the control unit 42 adjusts the valve element 20 in a closed position while simultaneously adjusting the valve element 25 in a closed position and the valve element 26 in an open position. Accordingly, the refrigerant in the first refrigerant circuit is directed through the first inlet line of the refrigerant radiator 9a to the inlet pipe 8a1 of the first refrigerant radiator 8a. When the refrigerant is cooled in the first refrigerant radiator 8a, it enters the outlet line of the refrigerant radiator 10 into the first refrigerant circuit 6. The refrigerant in the second refrigerant circuit 21 is directed through the inlet from the coolant radiator 22, to the inlet pipe 8b1 of the second coolant radiator 8b. After the refrigerant has been cooled in the second refrigerant radiator 8b, it enters the outlet line of the refrigerant radiator 23 in the second refrigerant circuit 6. Consequently, during operating conditions when the ambient temperature is low, the refrigerant refrigerant in the first refrigerant circuit 6 is cooled in the first refrigerant radiator 8a and the refrigerant in the second refrigerant circuit 21 is cooled in the second refrigerant radiator 8b.
[0033] No caso em que o armazenador de energia elétrica 4 e/ou a eletrônica de potência 5 tenham uma temperatura muito baixa ou muito alta, a unidade de controle 42 controla a velocidade do conjunto de ventilador do radiador de agente refrigerante 39, de modo a aumentar ou diminuir a eficiência de resfriamento do agente refrigerante no primeiro radiador de agente refrigerante 8a e no segundo radiador de agente refrigerante 8b. Quando a temperatura ambiente é baixa, o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante 6 é geralmente resfriado a uma temperatura baixa no primeiro radiador de agente refrigerante 8a. O agente refrigerante direcionado a partir do primeiro radiador de agente refrigerante 8a para o trocador de calor 15, através da eletrônica de potência 5, tem geralmente uma temperatura baixa o suficiente para fornecer um resfriamento do óleo no trocador de calor 15 a uma temperatura na qual ele forneça um resfriamento necessário da máquina elétrica 2. Durante as condições de operação em que a temperatura ambiente é baixa ao mesmo tempo em que correntes de ar circulam através do conjunto de radiador de agente refrigerante 8a, 8b com alta velocidade, geralmente não é necessário iniciar o ventilador do radiador de óleo 47 e fornecer um resfriamento adicional do óleo no radiador de óleo 46. No caso em que a temperatura do agente de refrigerante no primeiro circuito 6 é muito baixa, é possível aquecer o agente refrigerante por meio do óleo a partir da máquina elétrica 2 no trocador de calor 15. Como o primeiro circuito de agente refrigerante e o segundo circuito de agente refrigerante têm um tanque de expansão comum 7, essa medida também aquece a temperatura do agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante 21.[0033] In the event that the electrical energy store 4 and/or the power electronics 5 have a very low or very high temperature, the control unit 42 controls the speed of the coolant radiator fan assembly 39, accordingly. so as to increase or decrease the cooling efficiency of the refrigerant in the first refrigerant radiator 8a and the second refrigerant radiator 8b. When the ambient temperature is low, the refrigerant in the first refrigerant circuit 6 is generally cooled to a low temperature in the first refrigerant radiator 8a. The coolant directed from the first coolant radiator 8a to the heat exchanger 15 via the power electronics 5 is generally of a low enough temperature to provide cooling of the oil in the heat exchanger 15 to a temperature at which it provides necessary cooling of the electrical machine 2. During operating conditions where the ambient temperature is low at the same time air currents circulate through the coolant radiator assembly 8a, 8b with high velocity, it is generally not necessary start the oil cooler fan 47 and provide additional cooling of the oil in the oil cooler 46. In the case where the temperature of the coolant in the first circuit 6 is very low, it is possible to heat the coolant by means of the oil at from the electrical machine 2 in the heat exchanger 15. As the first refrigerant circuit and the second refrigerant circuit have a common expansion tank 7, this measure also heats the temperature of the refrigerant in the second refrigerant circuit 21.
[0034] No caso de a temperatura do ar ambiente ser alta, o agente refrigerante obtém um resfriamento menos eficiente no conjunto de radiador de agente refrigerante 8. Quando a temperatura ambiente está acima de uma temperatura específica, não é possível fornecer um resfriamento do agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante 21 a uma temperatura baixa o suficiente para fornecer um resfriamento necessário do armazenador de energia elétrica 4. Nesse caso, a unidade de controle 42 ajusta o elemento de válvula 20 em uma posição aberta ao mesmo tempo em que ajusta o elemento da válvula 25 em uma posição aberta e o elemento de válvula 26 em uma posição fechada. Devido a essa medida, uma primeira parte do fluxo de agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante 6 é direcionada, através da primeira linha de entrada do radiador de agente refrigerante 9a, para o primeiro radiador de agente refrigerante 8a e uma segunda parte do fluxo de agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante 6 é direcionada, através do elemento de válvula aberto 20 e da segunda linha de entrada do radiador de agente refrigerante 9b, para a linha de entrada do radiador de agente refrigerante 22 e o segundo radiador de agente refrigerante 8b. Consequentemente, durante a condição de operação quando a temperatura do ar ambiente é alta, o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante 6 é resfriado no primeiro radiador de agente refrigerante 8a e no segundo radiador de agente refrigerante 8b. Como o elemento de válvula 25 está aberto e o elemento de válvula 26 está fechado, o agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante 21 circula em uma malha fechada definida pela segunda bomba de agente refrigerante 24, o refrigerador 27, o dispositivo de aquecimento 29 e o armazenador de energia elétrica 4. Assim, o agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante 21 é resfriado pelo sistema de refrigeração no refrigerador 27.[0034] In case the ambient air temperature is high, the refrigerant obtains less efficient cooling in the refrigerant radiator assembly 8. When the ambient temperature is above a specific temperature, it is not possible to provide refrigerant cooling refrigerant in the second refrigerant circuit 21 at a temperature low enough to provide necessary cooling of the electrical energy store 4. In this case, the control unit 42 sets the valve element 20 in an open position while simultaneously adjusting the valve element 25 in an open position and the valve element 26 in a closed position. Due to this measure, a first part of the coolant flow in the first coolant circuit 6 is directed, through the first coolant radiator inlet line 9a, to the first coolant radiator 8a and a second part of the coolant flow of coolant in the first coolant circuit 6 is directed, via the open valve element 20 and the second coolant radiator inlet line 9b, to the coolant radiator inlet line 22 and the second coolant radiator soda 8b. Accordingly, during the operating condition when the ambient air temperature is high, the refrigerant in the first refrigerant circuit 6 is cooled in the first refrigerant radiator 8a and the second refrigerant radiator 8b. As the valve element 25 is open and the valve element 26 is closed, the refrigerant in the second refrigerant circuit 21 circulates in a closed loop defined by the second refrigerant pump 24, the refrigerator 27, the heating device 29 and the electrical energy store 4. Thus, the refrigerant in the second refrigerant circuit 21 is cooled by the refrigeration system in the refrigerator 27.
[0035] O resfriamento pelo sistema de refrigeração garante um resfriamento do agente refrigerante a uma temperatura baixa o suficiente para manter a temperatura do armazenador de energia elétrica 4 dentro de uma faixa de cerca de 20° C a 40° C. No caso de o armazenador de energia elétrica 4 ter uma temperatura muito baixa ou muito alta durante a operação, a unidade de controle 42 controla o compressor 31 no circuito de resfriamento, a fim de aumentar ou diminuir a eficiência de resfriamento do agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante 6. Em temperaturas muito baixas do agente refrigerante, é possível ativar o dispositivo de aquecimento 29. No caso de a máquina elétrica 2 e a eletrônica de potência 5 terem uma temperatura muito baixa ou muito alta, a unidade de controle 42 controla a velocidade do conjunto do ventilador do radiador de agente refrigerante 39 e a velocidade do ventilador do radiador de óleo 46. A unidade de controle 42 altera a velocidade do conjunto do ventilador do radiador do agente de refrigerante 39, de modo que o agente refrigerante em uma temperatura desejada seja direcionado para o trocador de calor 15. A unidade de controle 42 altera a velocidade do ventilador do radiador de óleo 47, de modo que o óleo em uma temperatura desejada seja direcionado para o trocador de calor 15. A unidade de controle 42 tem acesso à informação sobre combinações adequadas de velocidades dos ventiladores 39, 47, nas quais um efeito de resfriamento necessário é realizado com um consumo mínimo de energia dos ventiladores 39, 47. As temperaturas do agente refrigerante e do óleo direcionado para o trocador de calor 15 são selecionadas de uma maneira tal que o agente refrigerante que sai do trocador de calor 15 tenha uma temperatura adequada para o resfriamento da eletrônica de potência 5 e que o óleo que sai do trocador de calor 15 tenha uma temperatura adequada para o resfriamento da máquina elétrica 2.[0035] Cooling by the refrigeration system ensures cooling of the refrigerant to a temperature low enough to maintain the temperature of the electrical energy store 4 within a range of about 20° C to 40° C. In case the electrical energy store 4 has a very low or very high temperature during operation, the control unit 42 controls the compressor 31 in the cooling circuit in order to increase or decrease the cooling efficiency of the refrigerant in the second refrigerant circuit 6. At very low temperatures of the refrigerant it is possible to activate the heating device 29. In case the electrical machine 2 and the power electronics 5 have a very low or very high temperature, the control unit 42 controls the speed of the refrigerant. coolant radiator fan assembly 39 and the speed of the oil cooler fan 46. The control unit 42 changes the speed of the coolant radiator fan assembly 39 so that the coolant at a desired temperature is directed to the heat exchanger 15. The control unit 42 changes the speed of the oil cooler fan 47 so that oil at a desired temperature is directed to the heat exchanger 15. The control unit 42 has access to information on suitable combinations of fan speeds 39, 47, in which a necessary cooling effect is realized with a minimum energy consumption of the fans 39, 47. The temperatures of the refrigerant and the oil directed to the heat exchanger 15 are selected in such a way that the refrigerant leaving the heat exchanger 15 has a suitable temperature for cooling the power electronics 5 and that the oil leaving the heat exchanger 15 has a suitable temperature for cooling the electrical machine 2 .
[0036] O conjunto do radiador de agente refrigerante na posição dianteira de um veículo 1 em contato com o ar ambiente, torna possível o resfriamento do agente refrigerante a uma temperatura próxima à temperatura ambiente. Além disso, as correntes de ar reduzem o fornecimento de energia para a operação do conjunto de ventiladores 39. Em baixas temperaturas do ar ambiente, o uso do conjunto do radiador de agente refrigerante 8 garante um resfriamento muito eficaz do agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante 6, bem como do agente refrigerante no segundo circuito de agente refrigerante 21. Em altas temperaturas do ar ambiente, o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante 6 obtém uma eficiência de resfriamento aumentada, uma vez que ele é resfriado em ambos os radiadores de agente refrigerante 8a, 8b. Assim, é possível usar o segundo radiador de agente refrigerante 8b para resfriar o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante quando o agente refrigerante no circuito de baixa temperatura 21 tem que ser resfriado pelo sistema de refrigeração 18.[0036] The refrigerant radiator assembly in the front position of a vehicle 1 in contact with the ambient air, makes it possible to cool the refrigerant to a temperature close to the ambient temperature. Furthermore, air currents reduce the energy supply for the operation of the fan assembly 39. At low ambient air temperatures, the use of the refrigerant radiator assembly 8 ensures very effective cooling of the refrigerant in the first cooling circuit. refrigerant 6 as well as the refrigerant in the second refrigerant circuit 21. At high ambient air temperatures, the refrigerant in the first refrigerant circuit 6 obtains increased cooling efficiency since it is cooled in both coolant radiators 8a, 8b. Thus, it is possible to use the second refrigerant radiator 8b to cool the refrigerant in the first refrigerant circuit when the refrigerant in the low temperature circuit 21 has to be cooled by the refrigeration system 18.
[0037] Durante temperaturas ambientes muito altas, quando os radiadores de agente refrigerante 8a, 8b não são capazes de resfriar o agente refrigerante no primeiro circuito a uma temperatura baixa o suficiente para resfriar a eletrônica de potência 5 até a temperatura desejada, é possível aumentar a velocidade do ventilador do radiador de óleo 47 de modo que resfrie o óleo no radiador de óleo 46 para uma temperatura mais baixa do que a temperatura do agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante 6. Nesse caso, o agente refrigerante no primeiro circuito 6 é resfriado no trocador de calor 15 pelo óleo.[0037] During very high ambient temperatures, when the coolant radiators 8a, 8b are not capable of cooling the coolant in the first circuit to a temperature low enough to cool the power electronics 5 to the desired temperature, it is possible to increase the speed of the oil cooler fan 47 so that it cools the oil in the oil cooler 46 to a lower temperature than the temperature of the coolant in the first coolant circuit 6. In this case, the coolant in the first circuit 6 is cooled in heat exchanger 15 by the oil.
[0038] Durante as condições de operação quando o motor de combustão está fortemente carregado e o ar ambiente tem uma temperatura muito alta, existe o risco de o ar de carga não ser resfriado a uma temperatura baixa suficiente no resfriador de ar de carga 40. A unidade de controle 42 pode receber informação sobre a temperatura do ar de carga. No caso em que a dita informação indica que o ar de carga tem uma temperatura muito alta, a unidade de controle 42 fecha o elemento de válvula 20, de modo que o agente refrigerante no primeiro circuito de agente refrigerante seja direcionado apenas para o primeiro radiador de agente refrigerante 8a. O elemento de válvula 25 está aberto e o elemento da válvula 26 é fechado, uma vez que a temperatura do ar ambiente é alta. Neste caso, não haverá fluxo de agente refrigerante e, portanto, nenhuma transferência de calor no segundo radiador de agente refrigerante 8b e o ar da temperatura ambiente é direcionado para a parte do resfriador de ar de carga 40 disposto à jusante do segundo radiador de agente refrigerante 8b. Esta medida fornece um aumento do resfriamento do ar de carga no resfriador de ar de carga 40. A fim de aumentar ainda mais o resfriamento do ar de carga no resfriador de ar de carga 40 durante essas condições de operação, o primeiro radiador de agente refrigerante 8a pode ser disposto em uma posição a montante da parte mais fria do resfriador de ar de carga 40. Uma outra maneira de melhorar o resfriamento do ar de carga no resfriador de ar de carga é aumentar a velocidade do ventilador do radiador de óleo 47.[0038] During operating conditions when the combustion engine is heavily loaded and the ambient air has a very high temperature, there is a risk that the charge air will not be cooled to a sufficiently low temperature in the charge air cooler 40. The control unit 42 may receive information about the temperature of the charge air. In the case where said information indicates that the charge air has a very high temperature, the control unit 42 closes the valve element 20 so that the refrigerant in the first refrigerant circuit is directed only to the first radiator. of refrigerant 8a. The valve element 25 is open and the valve element 26 is closed since the ambient air temperature is high. In this case, there will be no coolant flow and therefore no heat transfer in the second coolant radiator 8b and room temperature air is directed to the part of the charge air cooler 40 disposed downstream of the second coolant radiator. soda 8b. This measure provides increased cooling of the charge air in the charge air cooler 40. In order to further increase the cooling of the charge air in the charge air cooler 40 during these operating conditions, the first coolant radiator 8a may be arranged in a position upstream of the coldest part of the charge air cooler 40. Another way to improve the cooling of the charge air in the charge air cooler is to increase the speed of the oil cooler fan 47.
[0039] A invenção não está de forma alguma confinada à modalidade à qual os desenhos se referem, mas pode variar livremente dentro do escopo das reivindicações. Por exemplo, é possível usar o conjunto de resfriamento em um veículo puramente elétrico.[0039] The invention is in no way confined to the embodiment to which the drawings refer, but may vary freely within the scope of the claims. For example, it is possible to use the cooling assembly in a purely electric vehicle.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1750574-4 | 2017-05-10 | ||
| SE1750574A SE541771C2 (en) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | A cooling arrangement for cooling of an electric machine and at least one further component of an electric power unit and a vehicle comprising such a cooling arrangement |
| PCT/SE2018/050457 WO2018208208A1 (en) | 2017-05-10 | 2018-05-03 | A cooling arrangement for cooling of an electric machine and at least one further component of an electric power unit and a vehicle comprising such a cooling arrangement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112019022915A2 BR112019022915A2 (en) | 2020-05-26 |
| BR112019022915B1 true BR112019022915B1 (en) | 2024-03-19 |
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