CN115702605A - 用于电动车辆的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

一种冷却系统(1)，其包括与冷却流体泵(5)处于冷却流体连接的车载充电器(3)、冷却系统散热器(2)、车辆部件(4)和由冷却流体泵(5)泵送通过车载充电器(3)和车辆部件(4)中的每一者的冷却流体。车载充电器(3)包括布置在车载充电器(3)的壳体(6)的外表面上的热交换装置(9)。当由车辆(11)行驶生成的空气流流经热交换装置(9)时，热交换装置(9)通过冷却流体与空气流之间的热交换冷却泵送通过车载充电器(3)的冷却流体，由此增加车辆部件(4)的冷却。公开了一种用于提高车辆部件(4)的冷却功率的方法。所述冷却系统和方法可以提高车辆部件的冷却效果。

Description

用于电动车辆的冷却系统
技术领域
本公开内容涉及一种用于电动车辆的冷却系统。冷却系统包括与冷却流体泵形成冷却流体连通的车载充电器、冷却系统散热器和车辆部件。本公开内容还涉及一种用于提高车辆部件的冷却功率的方法。
背景技术
以储存的电池电能运行的电气化车辆必须精细地平衡电池中存在的电荷量，使用多少电能来驱动车辆、使用多少电能用于辅助系统以及在纯能量损失中损失什么。这种平衡直接影响电动车辆的里程。根据测试循环、条件和车辆，辅助系统的能量消耗从大约200W到800W范围(正常到较低效率使用)。
能够通过外部电源充电的电动车辆使用车载充电器通过外部电源向电池充电。车载充电器连接到在驱动时冷却电动机和组合式DC/DC逆变器并且在充电期间冷却车载充电器的冷却回路。使用这样的方式设计冷却回路，即，尽管在不需要冷却部件的时间期间，冷却液体也流过部件。
美国专利文献US6,094,927公开了一种冷却回路，其中可以通过电风扇冷却电池和其他电气部件。然而，风扇需要电能来运行，由此将影响车辆的里程。
发明内容
本公开内容的目的是提供一种用于提高车辆部件的冷却功率的冷却系统和方法。通过权利要求1的冷却系统和权利要求12的方法实现该目的。从属权利要求提供了有利的实施方式。
本公开内容涉及一种用于电动车辆的冷却系统。冷却系统包括与冷却流体泵形成冷却流体连通的车载充电器、冷却系统散热器、车辆部件和由冷却流体泵泵送通过车载充电器和车辆部件中的每一者的冷却流体。车载充电器包括布置在车载充电器的壳体上的热交换装置。当由车辆行驶而生成的空气流流经热交换装置时，该热交换装置被布置成借助于冷却流体与空气流之间的热交换冷却被泵送通过车载充电器的冷却流体。
根据本公开内容的冷却系统的一个优点在于，提高了车辆部件的冷却。车辆部件例如是电动机和/或组合式逆变器和DC/DC转换器。
在电动车辆中，冷却系统被布置成在驾驶过程中冷却各种车辆部件以及在充电过程期间静止不动时冷却车载充电器。该冷却系统被设计成使得即使没有车辆部件需要冷却，冷却流体也流经这些车辆部件。目前，在行驶期间车载充电器被视为纯被动部件，但是当接合冷却流体泵时，冷却流体仍然被泵送通过它。当前，使用车载充电器的方式是使其在行驶期间是被动的，使得车载充电器适于用于在车载充电器内部流动的冷却流体与由于行驶期间车辆的运动而流经车载充电器的环境空气之间的热交换，这种方式改善了冷却系统中的总体冷却效果。
车载充电器可以被布置成与空气通道连接，并且该空气流是由于车辆行驶而在空气通道中生成的冲压气流，其中经由空气通道中的开口将冲压气流引导至流经热交换装置，和/或其中热交换装置的至少一部分延伸进空气通道中的冲压气流中，使得冲压气流流经热交换装置。
车载充电器通常位于车辆中的低温区域中，靠近空气通道。将车载充电器修改成与空气通道连接布置，车载充电器的材料特性和车载充电器中的这些内部冷却通道的取向使得冲压气流以一种合适的方式来输送具有比车载充电器内部的冷却流体更冷的温度的空气。这样，可以实现有效的冷却。
热交换装置可以被布置在车载充电器的壳体盖的外表面上。
通过将热交换装置布置在车载充电器的壳体盖的外表面上，即布置在车载充电器的前外侧上，热交换装置将以一种简单的方式为车载充电器提供热交换能力而不必改变车载充电器的内部。在车载充电器的内部，表面的内部冷却管道延伸，使得壳体的外部与这些内部冷却管道之间的距离小。通过将热交换装置安装在壳体盖的外表面上，可以容易地更换热交换装置并且不需要对车载充电器的部件进行任何改变。进入车载充电器的内部的通道不受影响。
热交换装置可以包括冷却凸缘或者冷却散热片。
可以提供不同类型的热交换装置以便使车载充电器起到热交换器的作用。冷却凸缘或冷却散热片是两个示例，但是其他替代方案当然也是可能的。
车载充电器可以被布置成基本上平行于车辆的一个格栅，并且空气通道是被布置成在前轮胎上方产生空气帘幕的空气通道。
用于车载充电器的一个替代位置是基本上保持在它当前所处的位置。通过对车载充电器的取向和位置进行轻微修改，被布置成在前轮胎上方产生的空气帘幕的现有空气通道也可以用于提供经过车载充电器的冲压气流，从而提供冷却。
车载充电器可以被布置成邻近主散热器，并且空气通道是被布置成将空气引导到主散热器之上的空气通道。
用于车载充电器的另一个替代位置可以是将车载充电器放置在车辆的主散热器附近，即用于为例如车辆的空调提供冷却/加热的散热器。在这一位置处，提供经过车载充电器的冲压气流的空气通道或者是布置成将空气引导经过主散热器的空气通道，或者是来自被布置成将空气引导经过主散热器的空气通道的引导空气的旁路空气通道。
车载充电器可以被布置在车辆的下部发动机底罩的下方，并且空气通道是在下部发动机底罩中的空气通道。
用于车载充电器的另一个替代位置可以是将车载充电器放置在车辆的下部发动机底罩的下方，并且在下部发动机底罩中形成一个空气通道以便提供经过车载充电器的冲压气流。
车载充电器可以被布置在冷却系统中的车辆部件与冷却系统散热器之间。
为了进一步改善冷却效果，车载充电器可以被放置在冷却系统中的车辆部件与冷却系统散热器之间。这将使得车载充电器位于冷却系统散热器之前，从而引起冷却系统的最大的总冷却效果。
热交换装置可以是被动式热交换装置。
在一个可选实施方案中，热交换装置可以是被动式热交换装置，这意味着除了由车辆行驶生成的气流流过热交换装置冷却热交换装置之外，热交换装置不被任何东西冷却。
热交换装置可以是主动式热交换装置，其中冷却凸缘或冷却散热片被布置成也被提供冷却剂介质。
作为被动式热交换装置的替代方案，该热交换装置可以是主动式热交换装置，这意味着为在车载充电器的壳体盖上的热交换装置提供额外的冷却。可以为主动式热交换装置提供具有比车载充电器内的冷却流体更低温度的冷却剂介质，由此引起冷却效果的增加。冷却剂介质可以由例如空调冷却系统、电池冷却系统或车辆的另一冷却系统提供。
本公开内容还涉及包括根据上述描述的冷却系统的车辆。
本公开内容还涉及一种用于提高车辆部件的冷却功率的方法，其中冷却系统包括与冷却流体泵形成冷却流体连接的车载充电器、冷却系统散热器、车辆部件以及通过冷却流体泵泵送通过车载充电器和车辆部件中的每一者的冷却流体，其中该方法包括：
-为车载充电器提供布置在车载充电器的壳体的外表面上的热交换装置；
-由车辆行驶生成被布置成在热交换装置之上流过的气流；
-通过冷却流体与流经热交换装置的空气流之间的热交换冷却通过车载充电器的冷却流体。
该方法还可包括：
-将车载充电器布置成与空气通道连接，
-由车辆行驶，在空气通道中生成冲压气流，
-引导冲压气流通过空气通道中的开口在热交换装置之上流过，和/或
-将热交换装置中的至少一部分布置成延伸进空气通道中的冲压气流中，使得冲压气流在热交换装置之上流过。
该方法还可以包括：
-将热交换装置布置在车载充电器的壳体盖的外表面上。
该方法还可以包括：
-将冷却凸缘或冷却散热片作为成热交换装置布置。
该方法的优点与上述冷却系统的优点相同。
附图说明
图1示意性地示出了根据本公开内容的第一实施例的冷却系统，
图2示意性地示出了车载充电器的截断图，
图3示意性地示出了车载充电器，其中壳体盖包括热交换装置，
图4a示意性地示出了在第一位置处显示冷却系统的车载充电器的车辆的前视图，
图4b示意性地示出了在第一位置处显示冷却系统的车载充电器车辆的侧视图，
图4c示意性地示出了在第一位置处显示冷却系统的车载充电器车辆的俯视图，
图5示意性地示出了在第二位置处显示冷却系统的车载充电器的车辆的前视图，
图6示意性地示出了在第三位置处显示冷却系统的车载充电器车辆的俯视图，
图7示意性地示出了根据本公开内容的第二实施例的冷却系统，
图8示意性地示出了包括根据本公开内容的冷却系统的车辆。
具体实施方式
在本公开内容的上下文中，电动车辆包括能够由外部电源充电的所有类型的电动车辆，包括插入式电动车辆和插入式混合电动车辆。
图1示意性地示出了根据本公开内容第一实施例的冷却系统1。冷却系统1包括位于车辆的格栅后方和在车辆的主散热器或者冷凝器前方的冷却系统散热器2。冷却系统散热器2热力学地连接至车载充电器3和一个或者多个车辆部件4，例如组合的逆变器和DC/DC转换器4a或者电动机4b。冷却系统1包括通过冷却流体泵5泵送通过车载充电器3和车辆部件4中的每一者以提供冷却的冷却液体的内部流。经过能够冷却冷却液体的冷却系统散热器2的外部气流由冲压压力驱动和/或者由冷却组件风扇(未示出)驱动。冷却系统1还可以包括膨胀箱4c。
冷却系统1在行驶期间向车辆部件4提供冷却，并且在充电期间在车辆静止不动时向车载充电器3提供冷却。冷却系统1被设计成使得即使冷却系统1的部件中的一个或多个不需要冷却，冷却流体将流过冷却系统1。在电动车辆的行驶过程中，车载充电器3可以被认为是纯被动的，即使当冷却流体泵5被接合时冷却流体被连续地泵送通过它。
冷却系统1具有约65℃至75℃的最大运行温度，并且通过为车载充电器3配备热交换装置，车载充电器3由于其在发动机舱中的用途、设计和放置而可以在行驶过程中用作额外的热交换器。通过对车载充电器3做出小的改变，它可以被转化成在行驶期间提供额外的冷却功率以冷却一个或多个车辆部件4的热交换器。通过这样做，降低了电驱动期间风扇和泵的使用，并且可以消除车辆的系统中的一些寄生损失。
为了辅助冷却，由车辆行驶生成的气流被布置成在热交换装置之上流过。
图2示意性地示出了根据本公开内容的车载充电器3的透视图。所示的车载充电器3是当今使用的经修改后能够提供额外冷却的车载充电器。车载充电器3包括壳体6、壳体盖7和各种电气部件和流体连接器8。从图中可以看出，内部冷却管道3a靠近壳体6的外表面延伸。
图3示意性地示出了车载充电器3，其中壳体盖7在壳体6的外表面上，更具体地在壳体盖7的外表面上已经配备有热交换装置9。在图3中，图2的车载充电器3的前侧10上的壳体盖7现在配备有热交换装置9，这样使得内部冷却管道3a内的冷却流体可以更高效地与较冷的环境空气交换热量。在图3中，热交换装置9以几个冷却散热片为例。其它可选方案可以是各种类型的冷却凸缘。
在一种替代性构造中，热交换装置9是被动式热交换装置，这意味着除了由车辆行驶生成的气流在热交换装置9之上流过冷却热交换装置9之外，热交换装置9不被任何东西冷却。
在第二替代性构造(未示出)中，热交换装置9是主动式热交换装置，其中冷却凸缘或冷却散热片被布置成也被提供冷却剂介质，这意味着可以向车载充电器的壳体盖上的热交换装置提供额外的冷却。
图4a示意性地示出了在第一位置处显示冷却系统1的车载充电器3的车辆11的前视图。如图所示，车载充电器3被放置在车辆11的下部右前部分处，平行于车辆11的格栅12，但与通过格栅12生成的气流分离。它还紧邻空气通道13放置，该空气通道13目前用于在前轮胎上方产生空气帘幕以减小阻力。通常，车载充电器3的壳体6的前侧10垂直于车辆冲压流的方向向前取向，即，前侧10面向车辆冲压流的方向。在这个实施例中，车载充电器3被取向成使得车载充电器3的前侧10与车辆冲压流的方向平行放置，即，前侧10面向车辆11的左侧。以此取向，车载充电器3的前侧10现在面向空气通道13而不是朝前面向。从图中可以看出，这允许热交换装置9延伸到空气通道13中。
可替代地，来自空气通道13的空气可以被转移经过热交换装置9，以向热交换装置9提供冷却。在这种情况下，车载充电器3可以被取向成具有朝前面向的前侧10。
图4b示意性地示出了在第一位置处显示冷却系统1的车载充电器3的车辆11的侧视图。在该图中，可以更清楚地看到热交换装置9如何与空气通道13相互作用。
图4c示意性地示出了在第一位置处显示冷却系统1的车载充电器3的车辆11的俯视图。在该图中，可以清楚地看到车载充电器3的取向。
图5示意性地示出了在第二位置处显示冷却系统1的车载充电器3的车辆11的前视图。在第二位置处，车载充电器3邻近主散热器14(即用于例如空调的散热器)放置。提供使用通过主散热器14的空气的空气通道13以引导空气通过车载充电器3。在图5的示例中，车载充电器3面向前方，具有垂直于冲压气流方向的前侧10。在第二位置处，还可以将车载充电器3取向成使得前侧10平行于冲压气流方向。
图6示意性地示出了在第三位置处显示冷却系统1的车载充电器3的车辆11的俯视图。在此位置处，车载充电器3位于下部发动机底罩15的下方，有时称为下部发动机防溅罩。这意味着将车载充电器3放置在发动机与下部发动机底罩15之间。下部发动机底罩15中的一个或多个开口(未示出)可以被引导到空气通道13中，空气通道13将空气引导通过车载充电器3。可替代地，车载充电器3可以被定位成靠近这些开口，使得不需要空气通道13。
在以上描述的所有三个位置处，流经车载充电器的气流将不被来自主冷却系统或者来自发动机舱的暖空气直接影响，并且因此为环境温度的气流。对于应变情况，车载充电器中的冷却流体温度将匹配组合式逆变器和DC/DC转换器或者电动机的要求，即65℃至75℃。因此可以预期环境空气和冷却流体之间的高温差。
图7示意性地示出了根据本公开内容第二实施例的冷却系统1。在这个实施例中，车载充电器3被放置在冷却系统散热器2和车辆部件4之间。这样，可以进一步增加冷却系统1的总的冷却功率。
图8示意性地示出了包括根据本公开内容的冷却系统1的车辆11。
尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本公开内容，但是这样的说明和描述应当被理解是说明性或示例性的，并且本公开内容不限于所公开的示例性实施例。
附图标记
1冷却系统
2冷却系统散热器
3车载充电器
a内部冷却管道
4车辆部件
a组合式逆变器和DC/DC转换器
b电动机
5冷却流体泵
6壳体
7壳体盖
8连接器
9热交换装置
10前侧
11车辆
12格栅
13空气通道
14主散热器
15下部发动机底罩

Claims (15)

1.一种用于电动车辆(11)的冷却系统(1)，其中，所述冷却系统(1)包括与冷却流体泵(5)形成冷却流体连接的车载充电器(3)、冷却系统散热器(2)、至少一个车辆部件(4)和由所述冷却流体泵(5)泵送通过所述车载充电器(3)和所述车辆部件(4)中的每一者的冷却流体，其特征在于，所述车载充电器(3)包括布置在所述车载充电器(3)的壳体(6)的外表面上的热交换装置(9)，其中，当由所述车辆(11)行驶而生成的空气流流经所述热交换装置(9)时，所述热交换装置(9)借助于所述冷却流体与所述空气流之间的热交换冷却被泵送通过所述车载充电器(3)的冷却流体，由此提高所述车辆部件(4)的冷却。
2.根据权利要求1所述的冷却系统(1)，其中，所述车载充电器(3)被布置成与空气通道(13)连接，并且所述空气流是由所述车辆(11)行驶而在所述空气通道(13)中生成的冲压气流，其中，通过所述空气通道(13)中的开口将所述冲压气流引导至流经所述热交换装置(9)，和/或者其中，所述热交换装置(9)中的至少一部分延伸进所述空气通道(13)中的所述冲压气流中，从而使得所述冲压气流流经所述热交换装置(9)。
3.根据权利要求1或2所述的冷却系统(1)，其中，所述热交换装置(9)被布置在所述车载充电器(3)的壳体盖(7)的外表面上。
4.根据根前述权利要求中的任一项所述的冷却系统(1)，其中，所述热交换装置(9)包括冷却凸缘或者冷却散热片。
5.根据前述权利要求2至4中的任一项所述的冷却系统(1)，其中，所述车载充电器(3)被布置成基本上平行于所述车辆(11)的格栅(12)，并且所述空气通道(13)是被布置成在前轮胎的上方产生空气帘幕的空气通道(13)。
6.根据前述权利要求2至4中的任一项所述的冷却系统(1)，其中，所述车载充电器(3)被布置成邻近主散热器(14)，并且所述空气通道(13)是被布置成将空气引导到所述主散热器(14)之上的空气通道(13)。
7.根据前述权利要求2至4中的任一项所述的冷却系统(1)，其中，所述车载充电器(3)被布置在所述车辆(11)的下部发动机底罩(15)的下方，并且所述空气通道(13)是在下部发动机底罩(15)中的空气通道(13)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的冷却系统(1)，其中，所述车载充电器(3)布置在所述冷却系统(1)中的所述车辆部件(4)和所述冷却系统散热器(2)之间。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的冷却系统(1)，其中，所述热交换装置(9)是被动式热交换装置(9)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的冷却系统(1)，其中，所述热交换装置(9)是主动式热交换装置(9)，其中，所述冷却凸缘或者冷却散热片被布置成也被提供有冷却剂介质。
11.一种包括根据前述权利要求中的任一项所述的冷却系统(1)的车辆(11)。
12.一种用于提高车辆部件(4)的冷却功率的方法，其中，冷却系统(1)包括与冷却流体泵(5)形成冷却流体连接的车载充电器(3)、冷却系统散热器(2)、车辆部件(4)和由所述冷却流体泵(5)泵送通过所述车载充电器(3)和所述车辆部件(4)中的每一者的冷却流体，其中，所述方法包括以下步骤：
-为所述车载充电器(3)提供布置在所述车载充电器(3)的壳体(6)的外表面上的热交换装置(9)；
-由所述车辆(11)行驶生成空气流，所述空气流被布置成在所述热交换装置(9)之上流过；
-借助于所述冷却流体与流经所述热交换装置(9)的所述空气流之间的热交换，冷却通过所述车载充电器(3)的冷却流体。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-将所述车载充电器(3)布置成与空气通道(13)连接；
-由所述车辆(11)的行驶，在所述空气通道(13)中生成冲压气流；
-通过所述空气通道(13)中的开口，引导所述冲压气流在所述热交换装置(9)之上流过，和/或
-将所述热交换装置(9)的至少一部分布置成延伸进所述空气通道(13)中的冲压气流中，使得所述冲压气流在所述热交换装置(9)之上流过。
14.根据权利要求12或者13所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-将所述热交换装置(9)布置在所述车载充电器(3)的壳体盖(7)的外表面上。
15.根据权利要求12至14中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-将冷却凸缘或者冷却散热片作为所述热交换装置(9)布置。
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