CN102186686A - 具有电动机的机动车辆，它包括将功率电子电路连接到车厢的加热散热器的冷却回路 - Google Patents

具有电动机的机动车辆，它包括将功率电子电路连接到车厢的加热散热器的冷却回路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种机动车辆，它包括电动机(1)、车厢、功率电子电路(2)和用于所述功率电子电路(2)的冷却回路，载热流体在该冷却回路中循环，该冷却回路包括：能将所述载热流体所携带的热量排到所述机动车辆的外部的热交换器(3)和设置在所述交换器(3)的上游并能将所述载热流体携带的热量转移到所述车厢的空气中的加热散热器(4)。按照本发明，所述冷却回路包括绝热容器(6)，该绝热容器能存储在所述冷却回路中循环的所述载热流体的至少一部分。

Description

具有电动机的机动车辆,它包括将功率电子电路连接到车厢的加热散热器的冷却回路
技术领域
本发明涉及一种机动车辆，该机动车辆配备有电动机并包括用冷却回路冷却的功率电子电路，载热流体在该冷却回路中循环。该冷却回路包括用于加热车厢的散热器。该用于加热车厢的散热器可以将由冷却回路的载热流体所携带的热量(卡路里)传递给该车辆的车厢的空气。
背景技术
文献FR 2 757 456描述了一种机动车辆，它包括电动机和功率电子电路，该功率电子电路用载热流体在其中循环的冷却回路冷却。该冷却回路包括加热散热器，该散热器可以将热的载热流体的热量转移到机动车辆车厢的空气。为了加强仅由冷却回路的载热流体所提供的加热作用，上述文献提出使用双层加热散热器。冷却回路的载热流体在这两个层的一个层中循环，而另一个层形成第二载热流体在其中循环的第二回路的一部分，该第二载热流体可以被连接到机动车辆的电池组的电阻重新加热。
虽然上述文献所提出的装置改善了车辆车厢的加热，但车辆在起动时的加热仍然有问题。事实上，在起动时，冷却回路的流体是冷的，因而加热只能使用其中载热流体被电阻加热的第二层来进行，该电阻从车辆的电池组中吸取电能。然而，在寒冷的天气中，电池组中发生的化学反应大大减慢，从而电池组不能总是起动车辆，并因而不能向上述的加热电阻提供能量。
车厢加热的不足只是舒适度的问题。危险的是由于水蒸气覆盖车厢的窗玻璃，会严重妨碍司机的视线，甚至完全阻挡司机的视线。
发明内容
因而，本发明的一个目的是提供一种电动汽车，它具有车厢(乘客舱)，该车厢即使在汽车起动时也能轻易地而迅速地被加热。
为解决这个问题，本发明提出这样一种机动车辆，它包括电动机、车厢、功率电子电路和用于冷却所述功率电子电路的冷却回路，载热流体在该冷却回路中循环，该冷却回路包括：
-热交换器，它能将所述载热流体携带的热量转移所述机动车辆的外部；以及
-加热散热器，它安放在所述交换器的上游，并能借助于风扇将所述载热流体携带的热量转移到所述车厢内的空气中。
按照本发明，所述冷却回路包括绝热容器，该绝热容器能存储在所述冷却回路中循环的所述载热流体的至少一部分，由此在所述车辆运行过程中储存被重新加热的所述流体的至少一部分，可以将储存在所述绝热容器中的所述热流体引入所述加热散热器，以便在所述车辆起动时迅速地加热车厢或给窗玻璃除雾(除水气)。
热的流体在冷却回路中的循环不消耗太多电能，因而可在车辆起动时使用。
具有电动机的车辆的冷却回路比具有热机的车辆的冷却回路简单。因此，按照本发明的机动车辆所配备的冷却回路填充和冲洗都简单。
此外，绝热容器可以容易地安装，特别是在车辆的电动机舱室中安装。事实上，电动机舱室只包括电动机、功率电子电路和传动机构。(蓄)电池或电池组—可能体积庞大—一般安排在电动机舱室以外。
有利地，所述容器安放在所述冷却回路的上面，以使所储存的流体在重力作用下流入所述冷却回路。这样，可以在不使用电池组的情况下使热的流体在该冷却回路中循环。
在利用电动机工作的机动车辆中，待冷却的部件所处的位置比具有热机的车辆中的部件的位置低。于是，在电动汽车的情况下，可以方便地在电动机舱室中安放例如允许载热流体靠重力流动的绝热容器。
有利地，所述绝热容器包括与所述加热散热器出口相连的入口以及与所述加热散热器的入口相连的出口。这种布置可以防止热的流体立即循环流入在其中它可能被冷却的热交换器。于是，储存在该容器中的热量被最大限度地用来加热车厢。
按照一个实施例，所述冷却回路包括辅助泵，该辅助泵能将所述载热流体的全部体积转移进所述绝热容器。当车辆停止时，该泵使得能迅速地排空冷却回路。热的流体没有时间降温。由于全部流体都储存在该容器中，因此储存了最大可能的热量。另外，冷却回路的排空可以不增大在该冷却回路循环的载热流体的体积，这允许不增大机动车辆的重量。
有利地，该车辆包括阀形成装置(形成阀的装置)，该阀形成装置设置成能截断或减小所述流体流向所述热交换器的流量。于是，当车辆停止时，它可以隔离热交换器。在起动时，由于热的流体不在交换器中循环，它仅将热量排向用于加热车厢的散热器，因此优化了车厢的加热。
有利地，所述冷却回路还使得能冷去所述电动机。只存在一个冷却回路使得可以不增大车辆的重量。
在这种情况下，所述冷却回路可以包括辅助阀形成装置，所述辅助阀形成装置设置成能截断所述流体在所述冷却回路的用来冷却所述电动机的回路部分中的循环。所述辅助阀形成装置使得有可能防止热的流体向电动机循环，或将该热的流体的流量减少到必须的最小值。
附图说明
通过阅读下面参照附图对本发明作为说明性而非限制性的具体实施方式的描述，将会看出本发明的其它特性和优点，在附图中：
该唯一的附图示意性地示出按照本发明装在车辆上的冷却回路的一个实施例。
具体实施方式
图1示出按照本发明装配在车辆上的冷却回路连同其附件的一个实施例。实线代表载热流体在其中循环的管道。虚线代表电连接。
如图1所示，按照本发明的车辆包括电动机1和功率电子电路2。电动机1用热交换器(未示出)冷却，该热交换器可以是围绕该电动机的简单的蛇形管，载热流体在其中循环。这同样适用于功率电子电路2。分别位于电动机1和功率电子电路2处的这两个热交换器通过管道彼此并联，同一载热流体在所述管道中循环。
在下面的描述中，为简明起见，对于本身未被冷却回路的载热流体流过而只是简单地热连接到冷却回路的零件，例如借助于热交换器(这是电动机1、功率电子电路2的情况)热连接到冷却回路的零件，不再指出这种热交换器的存在，而是直接论及热连接到冷却回路的元件。
在热学上并联的电动机1和功率电子电路2，以及散热器3和电动泵5，形成一个热回路。该热回路使得能将与电动机1和功率电子电路2接触时被加热的载热流体所携带的热量转移到车辆外部的空气中。冷却散热器3与电动机1和功率电子电路2串联地热连接。该热回路和冷却散热器3形成车辆的冷却回路。
如图1所示，加热散热器4与电动机1和功率电子电路2并行地热连接。该加热散热器4安放成允许从热回路出来的热的载热流体借助于风扇15将该流体所输送的热量传给车辆车厢的空气。在所示的示例中，冷却散热器3连接到电动机1冷却交换器的出口，并且连接到泵5的入口，以使流体在冷却回路中和在加热散热器4中循环。阀形成装置(未示出)使得有可能将冷却散热器3短路。当冷却散热器3短路时，流体或者在电动机1、功率电子电路2、加热散热器4和绝热容器6之间循环—这允许在冷起动时不冷却该冷却液体，或者主要在加热散热器4中循环，而且在电动机1和功率电子电路2中流量减到最小值，以便该流体在那儿不被加热，而且避免电动机1和功率电子电路会因为加热车厢而受损害。
参见图1，该车辆包括绝热容器6(例如，绝热材料制的双壁容器)，该绝热容器在加热散热器4的下游和冷却散热器3入口的上游连接到冷却回路。该绝热容器6包括入口61和出口62，该入口61在加热散热器4和冷却散热器3的入口之间连接到冷却回路，该出口62设有第一阀形成装置7。该出口62在冷却散热器3出口和加热散热器4的入口之间连接到冷却回路上，同时通过泵5。第一阀形成装置7使得能关闭容器6的出口62。辅助泵8安放在将出口62连接到冷却回路的管道上，并位于第一阀形成装置7的下游。该辅助泵8使得可以用在冷却回路中循环的载热流体填充绝热容器6，而且必要时填充加热散热器4。第二阀形成装置9设置在该冷却回路上，并位于加热散热器4的下游以及冷却回路和绝热容器6间的连接点的下游。该第二阀形成装置9使得可以阻断载热流体向冷却散热器3的循环，并可将从加热散热器4出来的载热流体在冷却散热器3的上游送往绝热容器6。第三阀形成装置10(或辅助阀形成装置)设置在该冷却回路上，并位于加热散热器4和电动机1之间。该第三阀形成装置10使得可以在冷起动时将电动机1和功率电子电路2短路，或者减少其流量。
在以电动机工作的车辆中，很容易将容器6插入电动机隔间中，并使之位于电动机1和功率电子电路2上面，从而使容纳在该容器中的流体靠重量流入该冷却回路。这种靠重力的流动使得可以避免使用泵来排空该容器，而且不需要任何电能。这种解决方案还使得可以避免起动主泵5的问题，特别是当车辆停在斜坡上时。
如图1所示，该车辆还包括计算机11，该计算机11控制温度传感器12。该温度传感器12测量储存在绝热容器6中的载热流体的温度。该计算机11还控制测量外部温度的外部温度传感器13。该计算机11还控制主泵5和辅助泵8以及位于车厢中的加热和/或除雾定值(consigne)14。该计算机11还基于由温度传感器12、13和除雾/加热定值14提供给它的信息来控制第一、第二和第三阀形成装置7、9、10。
现将说明本发明的运行。
当车辆行驶时，电动机1工作并由冷却回路冷却。如果车辆的使用者通过加热和/或除雾定值指示不想加热车厢，则计算机11关掉风扇15，载热流体在加热散热器4中循环，但热量不被送往车厢。载热流体同样在电动机1、功率电子电路2和冷却散热器3中循环，从而只冷却电动机11和功率电子电路2。当外部温度传感器13和/或电动机温度传感器(图1中未示出)检测到车辆外部温度超过给定的设定值时，情况也是一样。
如果使用者通过除雾/加热定值14指示他希望加热车厢，则他手动起动风扇15。如果外部温度传感器13检测到周围温度低于给定的设定值，则计算机11使风扇15起动(根据由传感器12和13给出的信息)，载热流体穿过加热散热器4以便加热车厢。该冷却回路使得既能加热车厢，又能冷却电动机1和功率电子电路2。
当车辆停止时，载热流体是热的。计算机11打开第一、第二和第三阀形成装置7、9、10，并且起动辅助泵8，以便抽吸所有或大部分载热流体，并将该载热流体注入绝热容器6。于是，热的载热流体被储存在绝热容器6中，这允许存储积累的热量。
在下一次起动时，当使用者(通过加热/除雾定值14或司机起动风扇15)要求加热和/或除雾时，或者当周围温度传感器13检测到外部温度低于给定的设定值时，计算机11以或大或小的程度关闭第二和第三阀形成装置9和10，并以或大或小的程度打开第一阀形成装置7。在不同支路中循环的流量取决于由温度传感器12、13以及由未示出的测量电动机1和功率电子电路2的温度的温度传感器传输给计算机11的信息。当第一阀形成装置7打开时，载热流体从绝热容器6流入加热散热器4，由此加热车厢的空气。计算机11起动主泵5，而热的载热流体在绝热容器6和加热散热器4之间循环。车厢的空气由此被加热。
当功率电子电路2和/或电动机1的温度升高时，计算机11以或大或小的程度打开第二和第三阀形成装置9和10。这时载热流体在整个冷却回路中循环，同时允许通过在加热散热器4中的循环加热车厢，并由于它在冷却散热器3中和在加热散热器4中的循环而冷却电动机1和功率电子电路2，该加热散热器4也用于排除载热流体所携带的热量。容器6不被短路，流体连续地穿过该容器。这时绝热容器6充当载热流体的除气瓶。载热流体/空气混合物在体积增大(绝热容器的直径大于管道的直径)的作用下进入绝热容器6，空气从载热流体分离并且保存在绝热容器6中。
当起动而不需要加热和/或除雾时，计算机11打开第一、第二和第三阀形成装置7、9、10。当冷却回路被从绝热容器6流出的载热流体填充时，计算机11起动主泵5，该泵使流体开始循环。载热流体随即在电动机1和功率电子电路2中循环，从而可将它们冷却。该流体同样在容器6中循环，该容器如上所述地充当除气瓶。
在具有电动机的车辆中，载热流体的温度保持比较低，大约为50℃至60℃。因此，用作除气瓶(膨胀瓶)的该绝热容器可以处于大气压下。因而，该冷却回路易于实现。
载热流体可以是添加有防冻剂的水。
电动机1和功率电子电路2也可以串联地热连接。

Claims (7)

1.一种机动车辆，包括电动机(1)、车厢、功率电子电路(2)和用于冷却所述功率电子电路(2)的冷却回路，载热流体在该冷却回路中循环，该冷却回路包括：
-热交换器(3)，该热交换器能将所述载热流体所携带的热量排向所述车辆的外部；以及
-加热散热器(4)，该加热散热器放在所述热交换器(3)的上游，并能借助于风扇(15)将所述载热流体携带的热量转移到所述车厢的空气；
其特征在于，所述冷却回路包括绝热容器(6)，该绝热容器能储存在所述冷却回路中循环的所述载热流体的至少一部分，借此储存在所述车辆的运行过程中被再加热的所述流体的至少一部分，通过将所述绝热容器中储存的热的流体引入所述加热散热器，能够在所述车辆起动时迅速地加热车厢。
2.按照权利要求1的机动车辆，其特征在于，所述容器(6)设置在所述冷却回路的上面，使得所储存的流体能在重力作用下流入该冷却回路。
3.按照权利要求1或2的机动车辆，其特征在于，所述绝热容器(6)包括与所述加热散热器(4)的出口相连的入口(61)和与所述加热散热器(4)的入口相连的出口(62)。
4.按照前述权利要求之一的机动车辆，其特征在于，所述冷却回路包括辅助泵(8)，该辅助泵能将所有载热流体转移到所述绝热容器(6)中。
5.按照前述权利要求之一的机动车辆，其特征在于，它包括阀形成装置(7)，该阀形成装置设置成能切断所述流体向所述交换器的循环。
6.按照前述权利要求之一的机动车辆，其特征在于，所述冷却回路还使得能够冷却所述电动机(1)。
7.按照权利要求6的机动车辆，其特征在于，所述冷却回路包括补充阀形成装置(10)，该补充阀形成装置设置成能切断或减小所述流体在所述冷却回路的用来冷却所述电动机(1)的部分中的流量。
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