CN117203412A - 用于电动或混合动力机动车辆的冷却模块 - Google Patents

用于电动或混合动力机动车辆的冷却模块 Download PDF

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A·马梅里
K·阿祖兹
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Abstract

本发明涉及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)旨在使气流(F)穿过其中，并且包括：‑护罩(40)，其形成气流(F)穿过的内部通道，包括至少一个热交换器(24、26、28、29)；‑第一歧管壳体(41)，其位于护罩(40)的下游，并且包括引导壁(46)和切向涡轮机(30)，该切向涡轮机具有蜗壳(44)，该蜗壳包括用于气流(F)的出口(45)；冷却模块(22)还包括位于蜗壳(44)的出口(45)处的至少一个导流格栅(50)，所述导流格栅(50)从出口(45)的外边缘(450)突出并且在朝向引导壁(46)取向的倾斜平面上延伸，所述导流格栅(50)具有一系列叶片(51)，这些叶片是堆叠的，沿着垂直于冷却模块(22)的纵向方向(X)的横向轴线(Y)延伸，并且可围绕它们的横向轴线(Y)在关闭位置和打开位置之间旋转。

Description

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，其具有切向流涡轮机。
背景技术
机动车辆的冷却模块(或热交换模块)通常包括至少一个热交换器和通风装置，该通风装置设计成产生与该至少一个热交换器接触的气流。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气流。
传统上，热交换器于是被放置在面向至少两个冷却开口的隔室中，冷却开口形成在机动车辆的车身的前部面中。第一冷却开口位于翼子板上方，而第二开口位于翼子板下方。这种构造是优选的，因为热力发动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气流的通道中。
根据不同的车辆，该隔室的尺寸可能或多或少地被减小，并被可能阻碍穿过该隔室的气流排出的障碍物所阻挡。当气流由通风装置产生时尤其是这种情况。因此，有必要增加该通风装置的尺寸和/或功率，以使气流足以热交换在热交换器处正确地进行。这不是最佳解决方案，因为它消耗大量的能量，并且会减少电动或混合动力车辆的行驶里程。此外，这种解决方案导致冷却模块的重量增加。
发明内容
因此，本发明的目的是至少部分地消除现有技术的缺点，并且提出一种改进的冷却模块，其允许最佳的性能水平，同时限制其能量消耗以及其整体尺寸。
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，所述冷却模块被设计成使气流穿过它，并且包括：
-整流罩，该整流罩形成内部通道，气流在彼此相对的上游端和下游端之间通过该内部通道，所述整流罩包括至少一个热交换器，
-第一收集器壳体，其在冷却模块的从所述冷却模块的前部到后部的纵向方向上布置在整流罩的下游，所述第一收集器壳体包括引导壁，该引导壁面向整流罩下游的热交换器，所述引导壁用于将气流朝向切向涡轮机引导，该切向涡轮机被配置成产生所述气流，所述切向涡轮机包括蜗壳，该蜗壳包括气流出口，
该冷却模块包括至少一个布置在蜗壳的出口处的导流格栅，所述导流格栅延伸出口的外边缘并位于取向为朝向引导壁的倾斜平面上，所述导流格栅包括一系列叠置的叶片，每个叶片沿着垂直于冷却模块的纵向方向的横向轴线延伸，所述叶片能够围绕其横向轴线在关闭位置和打开位置之间旋转。
根据本发明的一个方面，在关闭位置，叶片(51)彼此接触以形成气流止挡表面(F)。
根据本发明的另一方面，在关闭位置，离外边缘最远的叶片通过其第一边缘与相邻的叶片接触，并且通过其与第一边缘相对的第二边缘与分隔壁接触。
根据本发明的另一个方面，导流格栅包括至少两个并列的隔室，每个隔室包括一系列叠置的叶片，这些隔室由分隔壁分开，所述分隔壁将每个隔室的叠置的叶片彼此连接。
根据本发明的另一方面，从一个隔室到另一个隔室，每个隔室的叶片能够独立地旋转。
根据本发明的另一方面，分隔壁能够围绕垂直于叶片的横向轴线的旋转轴线移动。
根据本发明的另一方面，冷却模块出口的整个宽度被至少一个导流格栅覆盖。
根据本发明的另一方面，所述至少一个导流格栅的叶片具有弯曲的横截面，该横截面具有面向出口的第一凹壁和背离出口的第二凸壁。
根据本发明的另一方面，叶片包括前缘和后缘，气流通过前缘冲击所述叶片，气流通过后缘由所述叶片喷射，叶片在所述前缘和后缘处的横截面的厚度小于叶片横截面的中心厚度。
根据本发明的另一方面，在打开位置，所述至少一个导流格栅的叶片的前缘的切线和气流的速度矢量之间的角度等于涡轮叶片的后缘的切线和离开所述涡轮的气流的速度矢量之间的角度。
附图说明
通过阅读以下通过说明性和非限制性的例子提供的描述以及附图，本发明的进一步的优点和特征将变得更加明显，在附图中：
[图1]图1示意性地示出了从侧面看的具有电动或混合动力马达的机动车辆的前部部分，
[图2]图2示出了冷却模块的部分横截面透视图，
[图3]图3示出了图2中冷却模块的第一收集器壳体的横截面图，
[图4]图4示出了导流格栅的横截面透视图，
[图5]图5示出了关闭的导流格栅的横截面图，
[图6]图6示出了根据第一实施例的第一收集器壳体的后部面的透视图，
[图7]图7示出了根据第二实施例的第一收集器壳体的后部面的透视图，
[图8]图8示出了导流格栅的叶片的横截面图，
[图9]图9示出了涡轮叶片的横截面图。
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。尽管描述涉及一个或多个实施例，但这并不一定意味着每次提及涉及同一个实施例，或者特征仅适用于一个实施例。不同实施例的简单特征也可以组合和/或互换以提供其他实施例。
在本说明书中，一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，或者还有第一标准和第二标准等。在这种情况下，索引只是为了区分和表示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素、参数或标准相对于另一个元素、参数或标准的任何优先级，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，“上游”是指相对于气流的流通方向，一个元件放置在另一个元件之前。相比之下，“下游”是指相对于气流的流通方向，一个元件放置在另一个元件之后。
在图1至6中，显示了三面体XYZ，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。它也对应于与车辆向前移动的方向相反的方向。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中，根据本发明的冷却模块被示出为处于功能位置，也就是说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，其可以包括电马达12。特别地，车辆10包括由机动车辆10的底盘(未示出)支撑的车身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的前部面14a的下部部分。在所示的示例中，冷却开口18位于保险杠16下方。格栅20可以定位在冷却开口18中，以防止抛射物能够穿过冷却开口18。冷却模块22面向冷却开口18定位。特别地，格栅20使得可以保护该冷却模块22。
如图2所示，冷却模块22被设计成使气流F平行于方向X穿过它，并从车辆10的前部流向后部。该方向X更具体地对应于纵向方向X，并且从冷却模块22的前部朝向后部延伸。在本申请中，在冷却模块22的纵向方向X上，比另一个元件定位得更靠前或更靠后的元件分别被称为在“上游”或“下游”。前部对应于处于组装状态的机动车辆10的前部，或者对应于冷却模块22的气流F旨在穿过其进入冷却模块22的面。就其本身而言，后部对应于机动车辆10的后部，或者对应于冷却模块22的气流F旨在穿过其离开冷却模块22的面。
冷却模块22基本上具有壳体或整流罩40，其在彼此相对的上游端40a和下游端40b之间形成内部通道。至少一个热交换器24、26、28、29位于所述整流罩40的内部。该内部通道优选平行于纵向方向X取向，使得上游端40a取向为朝向车辆10的前部，面向冷却开口18，并且使得下游端40b取向为朝向车辆10的后部。在图2中，冷却模块22包括四个热交换器24、26、28和29，它们被一起组合在热交换器组23中。然而，根据期望的配置，它可以包括更多或更少。
第一热交换器24可以例如被配置成从气流F中释放热能。该第一热交换器24可以更具体地是连接到冷却回路(未示出)的冷凝器，例如以便冷却车辆10的电池。该冷却回路例如可以是能够冷却电池和用于机动车辆内部的内部气流的空调回路。
第二热交换器26也可以被配置成将热能释放到气流F中。该第二热交换器26可以更具体地是散热器，其连接到用于电气元件(例如电马达12)的热控制回路(未示出)。
因为第一热交换器24通常是空调回路的冷凝器，所以该回路需要气流F在空调模式下尽可能“冷”。为此，第二热交换器26优选在冷却模块22的纵向方向X上位于第一热交换器24的下游。然而，完全可以设想第二热交换器26位于第一热交换器24的上游。
第三热交换器28本身也可以被配置成将热能释放到气流中。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的热管理回路分离，用于电气元件，例如功率电子器件。也完全可以设想，第二热交换器26和第三热交换器28连接到单个热控制回路，例如彼此并联连接。
第四热交换器29在这里布置在与第三热交换器28相同的平面中，更准确地说在第三热交换器28下方。特别地，该第四热交换器29可以连接到与第一热交换器24相同的冷却回路，并且可以具有局部冷却功能。
在图2所示的例子中，该热交换器组23还包括干燥剂瓶25，该干燥剂瓶25与第三热交换器28和第四热交换器29布置在同一平面上。特别地，该干燥剂瓶25也可以连接到与第一热交换器24相同的冷却回路。
再次根据图2所示的示例，第二热交换器26位于第一热交换器24的下游，而第三热交换器28位于第一热交换器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都位于第一热交换器24的下游或上游。
在图示的实施例中，每个热交换器24、26、28、29具有由长度、厚度和高度确定的大致平行六面体的形状。长度在Y方向上延伸，厚度在X方向上延伸，高度在Z方向上延伸。热交换器24、26、28、29因此在平行于竖直方向Z和侧向方向Y的总体平面上延伸。该总体平面因此垂直于冷却模块22的纵向方向X。
冷却模块22还包括第一收集器壳体41，该第一收集器壳体41在气流的流通方向上位于热交换器组23的下游。该第一收集器箱41也可以在图3中更详细地看到。第一收集器壳体41包括用于气流F的出口45。因此，该第一收集器壳体41使得能够回收通过热交换器组23的气流F，并使该气流F朝向出口45取向。第一收集器壳体41可以与整流罩40成一体，或者可以是固定在所述整流罩40的下游端40b上的附加部件。
如图2所示，冷却模块22还可以包括第二头部箱42，其位于整流罩40和热交换器组23的上游，与第一收集器壳体41相对。该第二收集器壳体42包括用于来自车辆10外部的气流F的入口42a。入口42a尤其可以面向冷却开口18定位。该入口42a也可以包括保护格栅20(见图1)。第二收集器壳体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。
冷却模块22，更具体地说是第一收集器壳体41，还包括至少一个切向流风扇，也称为切向流涡轮机30，其被配置成产生穿过热交换器组23的气流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有利地包括多级叶片320(在图9中可见)。如图2和图3所示，涡轮32被安装成围绕旋转轴线旋转，该旋转轴线例如平行于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30因此是紧凑的。
切向流涡轮机30还可包括配置为旋转涡轮32的马达31(在图5和6中可见)。马达31例如能够以200rpm到14000rpm之间的速度旋转涡轮32。这显著地使得能够限制由切向流涡轮机30产生的噪声。
切向流涡轮机30位于第一收集器壳体41中。于是，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的气流F。切向流涡轮机30更具体地包括由第一收集器壳体41形成的蜗壳44，涡轮32布置在蜗壳44的中心。来自蜗壳44的空气排放对应于用于来自第一收集器壳体41的气流F的出口45。
在图2至图3所示的例子中，切向流涡轮机30处于较高位置，特别是在第一收集器壳体41的上三分之一处，优选在第一收集器壳体41的上四分之一处。这显著地使得可以在浸没的事件中保护切向流涡轮机30，和/或限制冷却模块22在其下部部分所占据的空间。在这种情况下，气流F的出口45优选取向为朝向冷却模块22的下部部分。
这里，“上”和“下”是指Z方向上的取向。被称为“上”的元件将更靠近车辆10的车顶，而被称为“下”的元件将更靠近地面。
为了将离开热交换器组23的空气引导至出口45，第一收集器壳体41包括面向整流罩40的下游端40b设置的引导壁46，用于将气流F引导至出口45。
冷却模块22，更具体地说是第一壳体41，还包括位于蜗壳44的出口45处的至少一个导流格栅50。该导流格栅50从出口45的外边缘450延伸，并位于面向引导壁46的倾斜平面上。更准确地说，出口45的外边缘450对应于蜗壳44外壁的边缘。导流格栅50包括一系列叠置的叶片51，每个叶片沿着垂直于冷却模块22的纵向方向X的横向轴线Y延伸。
特别地，该至少一个导流格栅50可以是附接件，该附接件一方面固定在出口45的外边缘450上，另一方面通过支撑壁支撑在分隔壁46上。导流格栅50可以由塑料制成。
如图3所示，该至少一个导流格栅50可以特别地在出口45下方延伸至少等于所述出口45的深度P的距离。这样，来自出口45的全部气流F穿过该至少一个导流格栅50。此外，引导壁46的倾斜和所述至少一个导流格栅50的倾斜留下间隙，以允许引导壁46的挡板460打开。
如图4所示，导流格栅50可以包括至少两个并排布置的隔室501、502。每个隔室501、502包括一系列叠置的叶片51，并且这些隔室501、502由分隔壁52隔开。该分隔壁52将每个隔室501、502的叠置叶片51彼此连接。更具体地，分隔壁52在垂直于叶片51的平面中延伸，并且使得叶片51能够保持笔直，并且不会在它们自身的重量下弯曲。为了确保气流F的适当流通，两个相邻叶片51的横向轴线Y之间的距离E尤其可以在5至20mm之间。优选地，该距离E可以是12mm。
叶片51能够围绕其横向轴线Y在打开位置(如图2至4所示)和关闭位置(如图5所示)之间旋转。
在打开位置，气流F可以穿过所述至少一个导流格栅50。具体而言，叶片51被构造成使气流F偏离引导壁46。在打开位置，偏转壁50因此可以偏转来自出口45的气流F和使气流F取向，并将其引向例如没有可能干扰气流F的流通和排放的障碍物的区域。叶片可以特别地具有可变的张角，以根据需要引导气流F，特别是为了绕过机动车辆10内的任何障碍物，从而能够适当地排放气流F。
在关闭位置，叶片51倾斜，使得气流F不能穿过导流格栅50。更准确地说，如图5所示，在关闭位置，叶片51相互接触以形成气流F的止挡表面。为了确保在关闭位置的密封，叶片51可以在它们相互接触的区域安装有密封件(未示出)。
仍然在关闭位置，特别地，离外边缘450最远的叶片51可以通过其第一边缘与相邻的叶片51接触，并且在其与第一边缘相对的第二边缘处与分隔壁46接触。这使得尤其可以完全阻挡气流F，从而关闭间隙，允许引导壁46的挡板460打开。
为了使叶片51运动，导流格栅50可以包括致动器和用于将旋转从致动器传递到叶片51的装置(未示出)。该传动装置可以例如包括杠杆和连杆，以同时旋转叶片51。例如，致动器可以是电马达，或者当安装冷却模块22时用于为叶片51取向的手动机构。
该导流格栅50的存在，尤其是它具有关闭位置的事实，使得气流F能够被阻挡。这意味着车辆10，或者更准确地说冷却模块22的第二收集器壳体42，不需要具有前端封闭装置。因此，气流F在冷却模块22的上游没有被阻挡，而是在其下游被阻挡。因此，冷却模块22更紧凑，因为它不需要前端封闭装置，并且还可以更轻。
特别地，每个隔室501、502的叶片51从一个隔室501、502到另一个隔室能够独立旋转。每个隔室501、502于是具有专用的致动器和传动装置。这使得气流F能够被精确地取向，以避开机动车辆10内的任何障碍物。
分隔壁52也可以是可移动的，以精确地使气流F取向。更具体地，分隔壁52可以围绕垂直于叶片51的横向轴线Y的旋转轴线R移动。于是，气流F侧向地被这些分隔壁52取向，而气流F竖直地被叶片52取向。
如图6所示，所述至少一个导流壁50、50’可以覆盖冷却模块22的出口45的整个宽度L。在图6所示的例子中，第一收集器壳体41具有两个布置在蜗壳44的出口45处的导流格栅50和50’。这两个导流格栅50、50’并排布置，以便覆盖出口45的整个宽度L。
根据图7所示的变型，冷却模块22的出口45可以包括至少一个没有至少一个导流格栅50、50’的区域。在图7所示的例子中，第一收集器壳体41具有两个布置在蜗壳44的出口45处的导流格栅50和50’。这两个导流格栅50、50’彼此相邻布置，但是每个都具有没有叶片51的区域。没有至少一个导流格栅50的出口45的区域可以特别包括在与至少一个导流格栅50、50’相同的平面中延伸的阻挡壁510、510’。这个没有导流格栅50、50’的区域使得能够对气流F进行划分式管理，其中气流F在至少一个导流格栅50、50’处偏转，并且在没有导流格栅50、50’的区域自由排出，或者如果该区域包括阻挡壁510、510’，则阻挡气流。
如图8所示，所述至少一个导流格栅50的叶片51尤其可以具有弯曲的横截面，其中第一凹壁51a面向出口45，第二凸壁51b背离出口45。更准确地说，叶片51可以包括前缘55a和后缘55b，气流F旨在通过前缘55a到达所述叶片51，气流F旨在通过后缘55b从所述叶片51喷出。叶片51在所述前缘55a和后缘55b处的横截面厚度可以小于叶片51横截面的中心厚度。叶片51的这种泪滴形横截面确保了气流F的良好流动和偏转，同时限制了压强损失。
如图8和9所示，在涡轮32的叶片320的形状和导流格栅50的叶片51的形状之间存在特定的关系。更具体地，所述至少一个导流格栅50的叶片51的前缘55a的切线T1和气流F的速度矢量V之间的角度α1等于涡轮32的叶片51的后缘的切线T1’和离开所述涡轮32的气流F的速度矢量V之间的角度α2。速度矢量V在这里对应于气流F分别穿过所述至少一个导流格栅50和涡轮32时的速度矢量。这种关系尤其允许气流F更有效地流通，特别是通过限制压强损失。
可以看出，添加至少一个导流格栅50使得可以根据需要在出口45处使气流F取向，以改善所述气流F的流通。这消除了设计成容纳冷却模块22的隔室中存在的任何障碍。此外，所述至少一个导流格栅50的叶片51可移动到关闭位置的事实消除了对用于阻挡气流F的前端关闭装置的需要。这意味着冷却模块22可以保持足够紧凑和轻以装配在机动车辆内部。

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)用于使气流(F)穿过它，并且包括：
-整流罩(40)，所述整流罩形成内部通道，所述气流(F)通过所述内部通道在彼此相对的上游端(40a)和下游端(40b)之间通过，所述整流罩(40)包括至少一个热交换器(24、26、28、29)，
-第一收集器壳体(41)，所述第一收集器壳体在所述冷却模块(22)的从所述冷却模块(22)的前部到后部的纵向方向(X)上布置在所述整流罩(40)的下游，所述第一收集器壳体(41)包括面向所述整流罩的下游的热交换器的引导壁(46)，所述引导壁(46)用于将所述气流(F)朝向切向涡轮机(30)引导，所述切向涡轮机(30)被配置为产生所述气流(F)，所述切向涡轮机(30)包括蜗壳(44)，所述蜗壳包括用于所述气流(F)的出口(45)，
其特征在于，所述冷却模块包括布置在所述蜗壳(44)的出口(45)处的至少一个导流格栅(50)，所述导流格栅(50)延伸所述出口(45)的外边缘(450)并且位于朝向所述引导壁(46)取向的倾斜平面上，
所述导流格栅(50)包括一系列叠置的叶片(51)，每个叶片沿着垂直于所述冷却模块(22)的纵向方向(X)的横向轴线(Y)延伸，所述叶片(51)能够围绕它们的横向轴线(Y)在关闭位置和打开位置之间旋转。
2.根据权利要求1所述的冷却模块(22)，其特征在于，在所述关闭位置，所述叶片(51)彼此接触以形成用于所述气流(F)的止挡表面。
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，在所述关闭位置，离所述外边缘(450)最远的叶片(51)通过其第一边缘与相邻的叶片(51)接触，并且通过其与所述第一边缘相对的第二边缘与分隔壁(46)接触。
4.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，所述导流格栅(50)包括并排布置的至少两个隔室(501、502)，每个隔室(501、502)包括一系列叠置的叶片(51)，所述隔室(501、502)被分隔壁(52)分隔开，所述分隔壁将每个隔室(501、502)的叠置的叶片(51)彼此连接。
5.根据前述权利要求结合权利要求4所述的冷却模块(22)，其特征在于，从一个隔室(501、502)到另一个隔室，每个隔室(501、502)的叶片(51)能够独立地旋转。
6.根据前述权利要求5或6中任一项所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述分隔壁(52)能够围绕垂直于所述叶片(51)的横向轴线(Y)的旋转轴线(R)移动。
7.根据前述权利要求1至9中任一项所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述冷却模块(22)的出口(45)的整个宽度(L)被至少一个导流格栅(50)覆盖。
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，所述至少一个导流格栅(50)的叶片(51)具有弯曲的横截面，所述横截面具有面向所述出口(45)的第一凹壁(51a)和背离所述出口(45)的第二凸壁(51b)。
9.根据权利要求8所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述叶片(51)包括：前缘(55a)，所述气流(F)通过所述前缘冲击所述叶片(51)；后缘(55b)，所述气流(F)通过所述后缘由所述叶片(51)喷射，所述叶片(51)在所述前缘(55a)和后缘(55b)处的横截面的厚度小于所述叶片的横截面(51)的中心厚度。
10.根据权利要求9所述的冷却模块(22)，其特征在于，在所述打开位置，所述至少一个导流格栅(50)的叶片(51)的前缘(55a)的切线(T1)和所述气流(F)的速度矢量(V)之间的角度(α1)等于所述涡轮(32)的叶片的后缘的切线(T1’)和离开所述涡轮(32)的气流(F)的速度矢量(V)之间的角度(α2)。
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