CN115666994A - 包括切向流涡轮机的用于电动或混合动力机动车辆的冷却模块 - Google Patents

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CN115666994A CN202180035343.XA CN202180035343A CN115666994A CN 115666994 A CN115666994 A CN 115666994A CN 202180035343 A CN202180035343 A CN 202180035343A CN 115666994 A CN115666994 A CN 115666994A
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E.埃蒂安
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Abstract

一种用于电动或混合动力机动车辆(10)的冷却模块(22)，空气流(F)旨在穿过该冷却模块，并且该冷却模块包括：·热交换器组(23)，包括第一热交换器(24)和第二热交换器(26)；·第一风扇壳体(41)，设置在热交换器组(23)下游，所述第一风扇壳体(41)包括用于空气流(F)的出口(45)；·切向涡轮机(30)，其被配置成产生空气流(F)；冷却模块(22)还包括：·空气排放口(51)，其设置在第一风扇壳体(41)的用于空气流(F)的出口(45)的下游；以及·旁路(55)，其将用于空气流的出口(45)连接到在热交换器组(23)上游敞开的开口(42b)；该空气排放口(51)包括第一关闭装置(52)，该第一关闭装置被配置成当处于排放位置时将来自出口(45)的空气流(F)重新导向车辆(10)的外部，并且当处于再流通位置时将所述空气流(F)重新导向旁路(55)。

Description

包括切向流涡轮机的用于电动或混合动力机动车辆的冷却 模块
技术领域
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，包括切向流涡轮机。
背景技术
机动车辆的冷却模块(或热交换模块)传统上具有通风装置和至少一个热交换器，该通风装置设计成产生与该至少一个热交换器接触的空气流。因此，当车辆静止或以低速行驶时，通风装置使得可以例如产生与热交换器接触的空气流。
在具有传统内燃机的机动车辆中，所述至少一个热交换器具有基本上正方形的形状，通风装置则是鼓风机叶轮风扇，其直径基本上等于由热交换器形成的正方形的边长。
传统上，热交换器然后被放置成与形成在机动车辆车身正面的至少两个冷却开口相对。第一冷却开口位于保险杠上方，而第二开口位于保险杠下方。这种构造是优选的，因为内燃机也必须被供应空气，发动机的进气口传统上位于穿过上部冷却开口的空气流的通路中。
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，更优选地设置有位于保险杠下方的单个冷却开口。
具体地说，电马达不需要被供应空气。此外，冷却开口数量的减少允许电动车辆的空气动力学特性得到改善。这也获得了机动车辆更好的自主性和更高的最高速度。
通常，热交换器中的至少一个连接到热泵或连接到能够以热泵模式运行的空调回路。该热交换器然后可以作为蒸发器运行，以便从外部空气中吸收能量。然而，在寒冷的天气里，来自外部空气的水分会在该热交换器上冷凝并结霜。因此，这层霜会阻碍外部空气的流通，并且降低该热交换器的效率。
发明内容
因此，本发明的目的是至少部分地克服现有技术的缺点，并提出一种改进的冷却模块，该冷却模块使得能够去除可能积聚在作为蒸发器工作的热交换器上的霜。
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，所述冷却模块旨在使空气流穿过它，并且具有：
·热交换器组，其具有配置成从空气流中吸收热能的第一热交换器和配置成将热能释放到空气流中的第二热交换器，
·第一集管壳体，其在空气流的流通方向上设置在热交换器组下游，所述第一集管壳体具有用于空气流的出口，
·切向流涡轮机，配置成产生空气流，
该冷却模块还具有：
·空气排出器件，设置在第一集管壳体的用于空气流的出口的下游，所述空气排出器件出现在车辆外部，以及
·旁路，将空气排出器件连接到热交换器组上游出现的开口，
该空气排出器件具有第一关闭装置，该第一关闭装置能够在称为排出位置的第一位置和称为再流通位置的第二位置之间移动，所述第一关闭装置被配置为在其排出位置将来自出口的空气流重新导向车辆外部，并且在其再流通位置将所述空气流重新导向旁路。
根据本发明的一个方面，在排出位置，第一关闭装置关闭旁路。
根据本发明的另一方面，冷却模块还具有设置在热交换器组上游的第二集管壳体，所述第二集管壳体具有用于来自车辆外部的空气流的第一入口和用于来自旁路的空气流的第二入口，第二入口形成旁路的开口。
根据本发明的另一方面，第二集管壳体的第二入口具有第二关闭装置，该第二关闭装置能够在被称为打开位置的第一位置和被称为闭合位置的第二位置之间移动，第二关闭装置被配置为在其打开位置将来自旁路的空气流重新引向热交换器组，并且被配置为在其闭合位置关闭第二入口。
根据本发明的另一方面，用于第二集管壳体的空气流的第一入口具有能够在称为敞开位置的第一位置和称为关闭位置的第二位置之间移动的正面关闭装置，正面关闭装置被配置为在其敞开位置允许来自车辆外部的空气流穿过所述第一入口，并且在其关闭位置关闭所述第一入口。
根据本发明的另一方面，热交换器组具有第三热交换器，该第三热交换器被配置成将热能释放到空气流中。
根据本发明的另一方面，第三热交换器设置在第一热交换器的上游。
根据本发明的另一方面，第二热交换器设置在第一热交换器的下游。
根据本发明的另一方面，第一集管壳体具有至少一个排放挡板，排放挡板沿着穿过它的空气流的流通轴线面向热交换器组设置。
根据本发明的另一方面，空气排出器件沿着与第一集管壳体的用于空气流的出口相同的轴线设置。
附图说明
通过阅读以下以非限制性说明的方式提供的描述，并参考附图，本发明的进一步的特征和优点将变得更加明显，在附图中：
图1以侧视图示出了机动车辆前部的示意图，
图2示出了机动车辆前部和冷却模块的部分横截面的示意性透视图，
图3示出了根据第一运行模式的机动车辆前部和冷却模块的横截面示意图，
图4示出了根据第二运行模式的机动车辆前部和冷却模块的横截面示意图。
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
以下实施例是示例。尽管描述指向一个或多个实施例，但这并不一定意味着每次指向涉及相同的实施例，或者特征仅适用于单个实施例。不同实施例的各个特征也可以组合和/或互换，以便提供其他实施例。
在本说明书中，某些元素或参数可以被索引，例如第一元素或第二元素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，所关心的是一个简单的索引来区分和命名相似但不相同的元素或参数或标准。这种索引并不意味着一个元件、参数或标准相对于另一个元件、参数或标准优先，并且这种命名可以容易地互换，而不脱离本说明书的范围。这种索引也不意味着任何时间顺序，例如在评估任何给定的标准时。
在本说明书中，“放置在上游”被理解为是指相对于空气流的流通方向，一个元件放置在另一个元件之前。相对地，“放置在下游”被理解为是指相对于空气流的流通方向，一个元件放置在另一个元件之后。
在图1至图4中，描绘了XYZ三面体，以便限定各种元件相对于彼此的取向。表示为X的第一方向对应于车辆的纵向方向。它也对应于车辆向前运动的方向。表示为Y的第二方向是侧向或横向方向。最后，表示为Z的第三方向是竖直的。方向X、Y、Z成对正交。
在图1至4中，根据本发明的冷却模块以运行位置示出，即当其设置在机动车辆内时。
图1示意性地示出了电动或混合动力机动车辆10的前部部分，其可以具有电马达12。车辆10尤其具有由机动车辆10的底盘(未示出)承载的车身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的底部部分。在所示的示例中，冷却开口18位于保险杠16下方。格栅20可以设置在冷却开口18中，以防止投射物能够穿过冷却开口18。冷却模块22面向冷却开口18设置。格栅20使得尤其可以保护该冷却模块22。
如图2至图4所示，冷却模块22旨在使空气流F平行于X方向穿过它，并从车辆10的前部朝向后部行进。冷却模块22包括热交换器组23。该热交换器组23至少具有第一热交换器24和第二热交换器26。
第一热交换器24特别地配置成从空气流F吸收热能。该第一热交换器24更特别地可以是热泵(未示出)的蒸发器或者能够以热泵模式运行的可逆空调回路(未示出)的蒸发器-冷凝器。该可逆空调回路还可以允许冷却车辆10的电池。
第二热交换器26本身被配置成将热能释放到空气流F中。该第二热交换器26更特别地可以是连接到用于诸如电马达12的电气元件的热管理回路(未示出)的散热器。
因为第一热交换器24通常是可逆空调回路的蒸发器-冷凝器，所以可逆空调回路需要空气流F在空调模式下尽可能“新鲜”。为此，第二热交换器26优选地沿空气流F的流通方向设置在第一热交换器24的下游。然而，完全可以设想第二热交换器26设置在第一热交换器24的上游。
在图2至图4所示的示例中，热交换器组23具有第三热交换器28，该第三热交换器28也配置为将热能释放到空气流中。更具体地，该第三热交换器28可以是连接到热管理回路(未示出)的散热器，该热管理回路可以与连接到第二热交换器26的热管理回路分立，用于诸如功率电子器件的电气元件。也完全可以想象，第二热交换器26和第三热交换器28连接到单个热管理回路，例如彼此并联连接。
仍然根据图2至4所示的示例，第二热交换器26设置在第一热交换器24的下游，而第三热交换器28设置在第一热交换器24的上游。然而，可以设想其他配置，例如第二热交换器26和第三热交换器28都设置在第一热交换器24的下游或上游。
根据所示的实施例，每个热交换器24、26、28都具有由长度、厚度和高度确定的平行六面体总体形状。长度在Y方向延伸，厚度在X方向延伸，高度在Z方向延伸。
冷却模块22基本上具有壳体或整流罩40，该壳体或整流罩40在两个相对端40a、40b之间形成内部通道，并且热交换器组23设置在该内部通道中。该内部通道优选取向平行于X方向，使得上游端40a朝向车辆10的前部取向，与冷却开口18相对，并且使得下游端40b朝向车辆10的后部取向。
冷却模块22还具有第一集管壳体41，该第一集管壳体41在空气流的流通方向上设置在热交换器组23的下游。该第一集管壳体41具有用于空气流F的出口45。该第一集管壳体41因此使得能够回收穿过热交换器组23的空气流并将该空气流导向出口45。第一集管壳体41可以与整流罩40成一体，或者是紧固到所述整流罩40的下游端40b的附接部件。
冷却模块22还具有空气排出器件51，该空气排出器件51设置在第一集管壳体41的用于空气流F的出口45的下游。该空气排出器件51出现在车辆10的外部。冷却模块22还具有旁路55，该旁路55将空气排出器件51连接到出现在热交换器组23上游的开口42b。该旁路55例如可以是设置在冷却模块22外围的通道，将空气排出器件51连接到热交换器组23的上游侧。
更具体地，空气排出器件51具有第一关闭装置52，该第一关闭装置52能够在被称为排出位置的第一位置和被称为再流通位置的第二位置之间移动。该第一关闭装置52被配置为在其排出位置(如图3所示)将来自出口45的空气流F重新引向车辆10的外部，并且在其再流通位置(如图4所示)将来自出口45的空气流F重新引向旁路55。
因此，当第一关闭装置52处于其排出位置时，这种特定的构造使得能够经由空气排出器件51将已经穿过热交换器组23的空气向外排出。
在其再流通位置，关闭装置允许来自出口45的空气流F的至少一部分朝着热交换器组23的上游侧重新定向。当第一热交换器24联接到热泵或联接到以热泵模式运行的空调回路并作为蒸发器时，这在寒冷天气下尤其有利。具体而言，当第一热交换器24在寒冷天气中用作蒸发器时，空气中的湿气可以在第一热交换器24上冷凝并结霜。已经通过热交换器组23并因此已经通过第二热交换器26的空气流F可能比来自车辆10外部的空气流F更热。因此，再流通的空气流F使得可以融化在第一热交换器24上形成的霜。当第二热交换器26设置在第一热交换器24的下游时，这尤其有效。
第一关闭装置52可以特别地被配置成在其排出位置关闭旁路55，使得来自出口45的所有空气流F被重新导向空气排出器件51。第一关闭装置52例如可以是如图3和图4所示的旗形挡板。它也可以是本领域技术人员已知的并且能够执行相同功能的另一种类型的挡板，例如被称为蝶形挡板或者鼓形挡板的挡板。
为了使空气流的流通更容易，特别是当第一关闭装置52处于其排出位置时，空气排出器件51优选地沿着与第一集管壳体41的用于空气流的出口45相同的轴线设置。
第一集管壳体41还可以具有至少一个排放挡板46，该排放挡板46沿着穿过它的空气流F的流通轴线与热交换器组23相对设置。在图3和图4中，更准确地说，第一集管壳体41具有两个排放挡板46。在空气流F具有高流速的情况下，例如当机动车辆行驶超过一定速度时，这允许空气流穿过第一集管壳体41而不穿过出口45。
冷却模块22还包括至少一个切向流风扇，也称为切向流涡轮机30，其配置为产生用于热交换器组23的空气流F。切向流涡轮机30包括转子或涡轮32(或切向鼓风机叶轮)。涡轮32具有基本上圆柱形的形状。涡轮32有利地具有若干级叶片(或轮叶)，这在图3和图4中可见。涡轮32安装成能够绕旋转轴线A旋转，该旋转轴线A例如平行于Y方向。涡轮32的直径例如在35mm和200mm之间，以便限制其尺寸。涡轮机28因此是紧凑的。
切向流涡轮机30还可具有配置为使涡轮32旋转的马达31(在图2中可见)。马达31例如被设计成驱动涡轮32以200rpm和14000rpm之间的速度旋转。这使得尤其可以限制由切向流涡轮机30产生的噪声。
切向流涡轮机30优选设置在第一集管壳体41中。然后，切向流涡轮机30被配置为吸入空气，以便产生穿过热交换器组23的空气流F。于是，第一集管壳体41形成蜗壳，涡轮32设置在蜗壳的中心，并且在第一集管壳体41的出口45处的空气排出允许空气流F从蜗壳排出。
在图2至图4所示的示例中，切向流涡轮机30处于高位置，特别是在第一集管壳体41的上三分之一处，优选地在第一集管壳体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，和/或限制冷却模块22在其底部部分中占据的空间。
然而，可以想象切向流涡轮机30处于低位置，特别是在第一集管壳体41的下三分之一处。这使得可以限制冷却模块22在其顶部部分中占据的空间。替代地，切向流涡轮机30可以处于中间位置，特别是第一集管壳体41的中间三分之一高度，例如出于将冷却模块22集成到其周围的原因。
此外，在所示的示例中，切向流涡轮机30通过抽吸运行，即，它吸入环境空气，使得其穿过热交换器组23。替代地，切向流涡轮机30可以通过将空气吹向热交换器组23来运行。为此，切向流涡轮机30将设置在热交换器组23的上游。
冷却模块22还可以具有设置在热交换器组23上游的第二集管壳体42。该第二集管壳体42具有用于来自车辆10外部的空气流F的第一入口42a和用于来自旁路55的空气流F的第二入口，第二入口形成旁路55的开口42b。第一入口42a尤其可以与冷却开口18相对设置。该第一入口42a也可以具有保护格栅20。第二集管壳体42可以与整流罩40成一体，或者是紧固到所述整流罩40的上游端40a的附接部件。
此外，第二集管壳体42的第一入口42a可以具有正面关闭装置56，其能够在被称为敞开位置的第一位置和被称为关闭位置的第二位置之间移动。该正面关闭装置56特别配置成在其敞开位置(如图3所示)允许来自车辆10外部的空气流F穿过所述第一入口42a，并在其关闭位置(如图4所示)关闭用于空气流的所述第一入口42a。正面关闭装置56特别地被配置成当第一关闭装置52处于其再流通位置时处于其关闭位置。因此，在这种情况下，只有来自旁路55的再流通空气流F通过热交换器组23，这增强了除霜效果。
正面关闭装置56可以采取各种形式，例如安装成能够在打开位置和闭合位置之间枢转的多个挡板的形式。在图3和图4所示的实施例中，挡板平行于Y方向安装。然而，完全可以设想其它构造，例如平行于Z方向安装的挡板。图示的挡板是旗形的挡板，但是其它类型的挡板例如蝶形挡板也是完全可以想到的。
第二集管壳体42的第二入口42b本身可以是在第二集管壳体42的壁中形成的开口的形式，并且旁路55进入该开口中。该第二入口42b可以具有第二关闭装置53，该第二关闭装置53能够在被称为打开位置的第一位置和被称为闭合位置的第二位置之间移动。该第二关闭装置53特别地被配置成在其打开位置将来自旁路55的空气流重新导向热交换器组23，并且被配置成在其闭合位置关闭第二入口42b。
因此，如图3所示，当第一关闭装置52处于其排出位置而第二关闭装置53处于其闭合位置时，只有来自第一入口42a的空气流F可以穿过热交换器组23。相反，如图4所示，当第一关闭装置52处于其再流通位置而第二关闭装置53处于其打开位置时，来自旁路55的空气流F可以穿过热交换器组23。
优选地，当第二关闭装置53处于其打开位置时，正面关闭装置56处于其关闭位置。当第二关闭装置53处于其闭合位置时，正面关闭装置56处于其敞开位置。
该第二关闭装置53例如可以是如图3和图4所示的旗形挡板。它也可以是本领域技术人员已知的并且能够执行相同功能的另一种类型的挡板，例如被称为蝶形挡板或者鼓形挡板的挡板。
因此，很明显，由于该旁路55和第一关闭装置52的存在，本发明使得可以让已经在第二热交换器26处被加热的空气流F再流通，以便当第一热交换器24以热泵模式运行时融化已经在第一热交换器24上形成的霜。

Claims (10)

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)用于使空气流(F)穿过所述冷却模块，并且具有：
·热交换器组(23)，具有配置成从所述空气流(F)吸收热能的第一热交换器(24)和配置成将热能释放到所述空气流(F)中的第二热交换器(26)，
·第一集管壳体(41)，在所述空气流(F)的流通方向上设置在所述热交换器组(23)下游，所述第一集管壳体(41)具有用于所述空气流(F)的出口(45)，
·切向流涡轮机(30)，配置成产生空气流(F)，
其特征在于，所述冷却模块(22)还具有：
·空气排出器件(51)，设置在所述第一集管壳体(41)的用于所述空气流(F)的出口(45)的下游，所述空气排出器件(51)出现在所述车辆(10)的外部，以及
·旁路(55)，将用于所述空气流(45)的出口连接到出现在所述热交换器组(23)上游的开口(42b)，
所述空气排出器件(51)具有第一关闭装置(52)，所述第一关闭装置能够在被称为排出位置的第一位置和被称为再流通位置的第二位置之间移动，所述第一关闭装置(52)被配置为在其排出位置将来自所述出口(45)的空气流(F)重新导向所述车辆(10)的外部，并且在其再流通位置将所述空气流(F)重新导向所述旁路(55)。
2.根据权利要求1所述的冷却模块(22)，其特征在于，在所述排出位置，所述第一关闭装置(52)关闭所述旁路(55)。
3.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，所述冷却模块还具有设置在所述热交换器组(23)上游的第二集管壳体(42)，所述第二集管壳体(42)具有用于来自所述车辆(10)外部的空气流(F)的第一入口(42a)和用于来自所述旁路(55)的空气流(F)的第二入口，所述第二入口形成所述旁路(55)的开口(42b)。
4.根据权利要求3所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述第二集管壳体(41)的第二入口(42b)具有第二关闭装置(53)，所述第二关闭装置能够在被称为打开位置的第一位置和被称为闭合位置的第二位置之间移动，所述第二关闭装置(53)被配置为在其打开位置将来自所述旁路(55)的空气流(F)重新导向所述热交换器组(23)，并且被配置为在其闭合位置关闭所述第二入口(42b)。
5.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，所述第二集管壳体(42)的用于所述空气流(F)的第一入口(42a)具有正面关闭装置(56)，所述正面关闭装置能够在被称为敞开位置的第一位置和被称为关闭位置的第二位置之间移动，所述正面关闭装置(56)被配置成在其敞开位置允许来自所述车辆(10)外部的空气流(F)穿过所述第一入口(42a)，并且在其关闭位置关闭所述第一入口(42a)。
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，所述热交换器组(23)具有第三热交换器(28)，所述第三热交换器被配置成将热能释放到所述空气流(F)中。
7.根据权利要求6所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述第三热交换器(28)设置在所述第一热交换器(24)的上游。
8.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，所述第二热交换器(26)设置在所述第一热交换器(24)的下游。
9.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，所述第一集管壳体(41)具有至少一个排放挡板(46)，所述排放挡板(46)沿着穿过所述排放挡板的空气流(F)的流通轴线面向所述热交换器组(23)设置。
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，所述空气排出器件(51)沿着与所述第一集管壳体(41)的用于所述空气流(F)的出口(45)相同的轴线设置。
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