CN117337248A - 用于电动或混合动力机动车辆的具有切向流涡轮机的冷却模块 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车辆(10)的冷却模块(22)，该冷却模块旨在由在空气入口(22a)与空气出口(22b)之间循环的气流(F)穿过，并且该冷却模块包括：–整流罩(40)，该整流罩形成包含热交换器(24、26、28)的内部管道，并且该整流罩包括前面(400)，该前面包含空气入口(22a)，–收集器壳体(41)，该收集器壳体被设计成接纳涡轮机(30)，该涡轮机被设计成产生气流(F)，–紧固装置(25)，该紧固装置布置在整流罩(40)的两侧上并且使得热交换器(24，26，28)能够紧固到冷却模块(22)，并且使得所述模块(22)和热交换器(24、26、28)能够紧固到车辆(10)的底盘(17)，从而使得整流罩(40)的前面(400)面对机动车辆(10)的车身底部(100)。

Description

用于电动或混合动力机动车辆的具有切向流涡轮机的冷却 模块

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，该冷却模块具有切向流涡轮机。

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设备，该通风设备被设计成产生与该至少一个换热器接触的气流。此通风设备例如是切向流涡轮机。这例如使得在车辆静止或以低速运行时能够产生与热交换器接触的气流。

传统上，冷却模块的前面(气流通过该前面进入所述模块)被布置成面对在机动车辆的车身的前面中形成的至少一个冷却开口，该至少一个冷却开口通常由散热器格栅保护。

然而，因为电动马达不需要被供应空气，所以电动车辆优选地仅设置有定位在保险杠下方的冷却开口。机动车辆可以设置有定位在保险杠下方的单个冷却开口或者根本不需要包括冷却开口。更特别地，可以设想没有散热器格栅的电动机动车辆。

冷却开口数量的减少以及车辆前面上散热器格栅的可能缺失尤其有助于改进电动车辆的空气动力学特性。这也导致机动车辆的更好的范围和更高的最高速度。然而，散热器格栅的缺失可能会阻碍冷却模块中的空气循环，这可能会显著降低冷却模块的性能水平。

因此，本发明的目的是至少部分地克服现有技术的缺点并且提出一种改进的冷却模块，即使在机动车辆中缺失散热器格栅和/或冷却开口的情况下，该改进的冷却模块也使得气流能够循环通过一个或多个交换器。

因此，本发明涉及一种用于具有电动或混合动力马达的机动车辆的冷却模块，所述冷却模块旨在由在空气入口与空气出口之间循环的气流穿过，冷却模块包括整流罩，该整流罩在冷却模块的纵向方向上形成内部管道，该内部管道包含旨在由气流穿过的至少一个热交换器，该整流罩包括前面，该前面包含布置在该至少一个热交换器上游的空气入口，冷却模块还包括在纵向方向上定位在整流罩下游的收集器壳体，所述收集器壳体被设计成接纳切向流涡轮机，切向流涡轮机本身被设计成产生通过空气出口排出的气流，冷却模块还包括布置在整流罩两侧上的紧固装置，所述紧固装置使得该至少一个热交换器能够被紧固到冷却模块并且使得所述模块和该至少一个热交换器能够被紧固到机动车辆的底盘，从而使得整流罩的前面面对机动车辆的车身底部。

本发明还可以包括单独地或组合地考虑的以下方面中的一个或多个方面：

-紧固装置包括固定到整流罩的每个侧壁的至少一个侧杆，

-所述侧杆垂直于该至少一个热交换器的平面定向，

-所述至少一个热交换器紧固到所述侧杆，

-所述侧杆还被设计成紧固到机动车辆的底盘，

-侧杆旨在在所述冷却模块的两侧上直接紧固到底盘的梁，

-紧固装置包括连接部件，该连接部件旨在在所述冷却模块的两侧上连接侧杆和底盘的梁，

-空气入口是形成在冷却模块的整流罩的前面中的至少一个抽吸开口，

-冷却模块包括至少一个阻挡设备，该阻挡设备可在打开所述至少一个抽吸开口的位置与关闭所述至少一个抽吸开口的位置之间移动，

-该至少一个阻挡设备包括至少一个枢转挡板，该枢转挡板被设计成围绕枢转轴线枢转并且阻挡该至少一个抽吸开口，

-冷却模块包括控制单元，该控制单元被设计成控制阻挡设备，

-控制单元被设计成独立地控制每个枢转挡板，

-该至少一个阻挡设备包括多个不同尺寸的枢转挡板，并且

-在打开位置，该至少一个阻挡设备从整流罩的前面突出以形成空气偏转器，以使通过该至少一个抽吸开口进入整流罩的管道的气流转向。

本发明还涉及一种包括这种冷却模块的机动车辆。本发明还可以包括单独地或组合地考虑的以下方面中的一个或多个方面：

-当组装时，冷却模块的纵向方向被包含在由与机动车辆相关联的三面体的竖直轴线和纵向轴线产生的平面内，

-当组装时，冷却模块的纵向方向是竖直的，并且

-车身底部设置有至少一个开口，该至少一个开口布置成面对冷却模块的空气入口，以使得气流能够从机动车辆外部循环到冷却模块中。

通过阅读通过非限制性说明的方式给出的以下描述并且参考附图，本发明的其他特征和优点将变得更加明显，在附图中：

[图1]图1是机动车辆的前部的局部示意性侧视图，以及

[图2]图2是具有根据第一实施例的冷却模块的机动车辆的前部的详细局部示意性侧视图，以及

[图3]图3类似于图2并且示出了具有根据第二实施例的冷却模块的机动车辆的前部的详细局部示意性侧视图。

在各个附图中，相同的元件采用相同的附图标记。

以下实施例是示例。虽然说明书涉及一个或多个实施例，但是这并不一定意味着每个附图标记都涉及相同的实施例、或者这些特征仅适用于单个实施例。也可以对不同实施例的简单特征进行组合和/或互换以提供其他实施例。

在本说明书中，某些元件或参数可以被索引，例如第一元件或第二元件、以及第一参数和第二参数、或第一标准和第二标准等。在这种情况下，这仅仅是索引以区分和指定相似但不相同的元件或参数或标准。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、参数或标准的优先级，并且这种指定可以简单地互换，而不会因此超出本说明书的范围。这种索引也不意味着例如在评估任何给定标准时的任何时间顺序。

图1至图3示出了三面体XYZ来限定各个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。第一方向还对应于与车辆的向前行驶方向相反的方向。表示为Y的第二方向是侧向或横向方向。最后，第三方向(表示为Z)是竖直的。方向X、Y、Z成对正交。

在所有附图中，根据本发明的冷却模块被图示为处于功能位置，即当冷却模块定位在机动车辆内时。

图1示意性地图示了可以包括电动或混合动力马达12的电动或混合动力机动车辆10的前部。车辆10尤其包括由机动车辆10的底盘17(在图1中部分地示出)支撑的车身14和保险杠16。冷却模块22定位在保险杠16后面并且面对机动车辆10的车身底部100。车身14可选地可以限定冷却开口18(即，穿过车身14的开口)。可选地，散热器格栅20可以保护此冷却模块22。

冷却模块22旨在由在冷却模块22的纵向方向L上从空气入口22a循环到空气出口22b的气流F(由图1中的箭头示出)穿过。在本申请中，在冷却模块22的纵向方向L上定位成比另一元件更靠近空气入口22a或更靠近空气出口22b的元件分别被称为在“上游”或“下游”。

类似地，“上”和“下”或“上方”和“下方”涉及在与机动车辆10相关联的三面体XYZ的方向Z上的取向。上元件或另一元件上方的元件将更靠近车辆10的车顶，而下元件或另一元件下方的元件将更靠近车身底部100。

根据此惯例，包括空气入口22a(气流F旨在通过该空气入口进入所述模块22)的前面400被布置成面对机动车辆10的车身底部100，而包括空气出口22b(气流F旨在通过该空气出口离开冷却模块22)的后面定位在前面400上方。前面400和后面例如垂直于三面体XYZ的竖直轴线Z定向。

车身底部100设置有至少一个开口O，该至少一个开口布置成面对冷却模块22的空气入口22a，以使得气流F能够从机动车辆10的外部循环到冷却模块22中。更具体地，在机动车辆10的车身底部100中设置开口O使得在此位置中可用的空气能够用于产生旨在穿过冷却模块22的气流F，而不必改变车辆10的车身14。

冷却模块22基本上包括整流罩40，该整流罩形成包含至少一个热交换器24、26、28的内部管道，如图2中更具体地所示。因此，前面400用作整流罩40的基座，并且空气入口22a于是被定位在至少一个热交换器24、26、28的上游。内部管道在彼此相对的上游端部40a与下游端部40b之间延伸，上游端部40a朝向车辆10的车身底部100定向。

根据冷却模块22的具体实施例，冷却模块具有至少两个热交换器24、26、28，这些热交换器在所述模块的纵向方向L上堆叠在内部管道中。在图2中，冷却模块22包括在热交换器组件23内分组在一起的三个热交换器24、26、28。然而，冷却模块可以包括更多或更少的热交换器，这取决于期望的构型。

第一热交换器24例如可以被设计成从气流F释放热能。更具体地，此第一热交换器24可以是连接到冷却回路(未示出)的冷凝器，例如以冷却车辆10的电池。此冷却回路例如可以是能够冷却电池和流向机动车辆内部的内部气流的空调回路。

第二热交换器26也可以被设计成将热能释放到气流F中。更具体地，此第二热交换器26可以是连接到用于比如电动机12等电气元件的热管理回路(未示出)的散热器。

由于第一热交换器24通常是空调回路的冷凝器，因此空调回路需要气流F在空调模式下尽可能地“冷”。为此目的，第二热交换器26在气流F的循环方向上优选地定位在第一热交换器24的下游。然而，完全可以想到，第二热交换器26定位在第一热交换器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。更特别地，此第三热交换器28可以是连接到用于比如电力电子器件等电气元件的热管理回路(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。还完全可以想到，第二热交换器26和第三热交换器28连接(例如，彼此并联连接)到单个热管理回路。

再次根据图2所图示的示例，第二热交换器26定位在第一热交换器24的上方，而第三热交换器28定位在第一热交换器24的下方。然而，可以设想其他构型，比如第二热交换器26和第三热交换器28均定位在第一热交换器24的上方或下方。

在同一图中所图示的实施例中，热交换器24、26、28中的每一个具有由宽度、厚度和高度确定的大致平行六面体形状。宽度在方向Y上延伸，厚度在方向Z上延伸，并且高度在方向X上延伸。因此，热交换器24、26、28在垂直于竖直方向Z的总体平面内延伸。因此，热交换器24、26、28垂直于旨在从中穿过的气流F。

至少一个热交换器24、26、28的形式还决定了整流罩40和由此形成的内部管道的总体形式。整流罩40例如具有四个接合壁，这些接合壁界定具有正方形或矩形横截面的内部管道。根据图中未示出的实施例，整流罩40的内部管道和收集器壳体41可以具有不是四边形的横截面。此横截面可以尤其是六边形(在这种情况下，整流罩40包括六个接合壁)、八边形(在这种情况下，整流罩40包括八个接合壁)、或圆形(在这种情况下，整流罩40和壳体是圆筒形的并且包括形成圆筒的外壳的单个侧壁)。整流罩40的内部管道的横截面因此主要取决于布置于其中的至少一个热交换器24、26、28的几何形状。

冷却模块22还包括定位在整流罩40和热交换器24、26、28的组件23上方的收集器壳体41。更具体地，收集器壳体41布置在整流罩40的下游端部40b的旁边，并且因此沿着冷却模块22的纵向轴线X与整流罩40对齐。此收集器壳体41包括旨在输送气流F的空气出口22b。因此，收集器壳体41使得可以回收穿过热交换器组件23的气流F并且将此气流F朝向空气出口22b定向。这特别地由图2中表示气流F的箭头图示。收集器壳体41可以与整流罩40集成，或者收集器壳体可以是紧固到所述整流罩40的下游端部40b的附加部件。

冷却模块22、更具体地收集器壳体41还包括至少一个切向流风扇、也称为切向流涡轮机30。切向流涡轮机被设计成吸入空气以产生穿过热交换器组件23的气流F。更具体地，切向流涡轮机30包括蜗壳44，该蜗壳由第一收集器壳体41形成，其中涡轮布置在中心处。蜗壳44至少部分地界定气流的空气出口22b。换句话说，空气从蜗壳44排出对应于来自收集器壳体41的气流F的空气出口22b。

在图2所示的示例中，切向流涡轮机30处于使所述涡轮机更靠近机动车辆10的前面的位置。在此特定情况下，气流F的空气出口22b优选地朝向机动车辆10的后部定向，使得气流在基本上平行于轴线X的方向上通过空气出口22b排出。

切向流涡轮机30在收集器壳体41内的其他位置仍然是可能的。所述涡轮机例如可以布置成使得气流的空气出口22b朝向机动车辆10的前面定向。替代地，切向流涡轮机30可以定位在收集器壳体41的后面的中间，例如以将冷却模块22集成到周围区域中。这些替代方案未图示。

冷却模块22进一步包括用于将所述模块22紧固到机动车辆10的底盘17的紧固装置25。这些紧固装置25被设计成使得冷却模块22能够相对于机动车辆10的底盘17定位，从而使得整流罩40的前面400面对机动车辆10的车身底部100。这些紧固装置25布置在整流罩40的两侧上并且还被设计成将至少一个热交换器24、26、28紧固到冷却模块22。紧固装置25还使得所述模块22和所述至少一个热交换器24、26、28能够紧固到机动车辆10的底盘17。在冷却模块22具有多个热交换器24、26、28的情况下，紧固装置25还使得热交换器24、26、28的组件23能够例如通过所述热交换器24、26、28在整流罩40内的对齐堆叠而相对于彼此静态地定位。

根据紧固装置25的第一实施例，所述紧固装置包括紧固到冷却模块22的整流罩40的每个侧壁43的至少一个侧杆25’(图2所示)。至少一个侧杆25’尤其垂直于至少一个热交换器24、26、28的平面定向，并且所述至少一个热交换器24、26、28紧固到所述至少一个侧杆25’。换句话说，一个或多个侧杆25’用作至少一个交换器24、26、28的紧固支撑件，以将所述交换器保持在由整流罩40形成的管道中的适当位置。此外，一个或多个侧杆25’被设计成紧固到机动车辆10的底盘17。侧杆25’的数量例如介于两个(冷却模块22的每侧上一个侧杆)与六个(冷却模块22的每侧上三个侧杆)之间。在图2所示的示例中，示出了冷却模块22的此变型中的四个侧杆25’中的两个侧杆。

一个或多个侧杆25’和紧固装置25更一般地使得交换器24、26、28的组件23能够相对于彼此定位并且紧固到模块22，因为所述模块22在车辆10中的特定取向不会使得所述模块22和容纳在其中的交换器24、26、28的组件23能够直接紧固到车辆10的底盘17。由于交换器24、26、28的组件23不再垂直于底盘17的梁定向，而是平行于所述梁堆叠，因此紧固至少一个交换器24、26、28需要可靠的紧固装置25，该紧固装置使得冷却模块22及其内容物能够保持在此特定取向。

侧杆25’例如旨在在所述冷却模块22的两侧上直接紧固到底盘17的梁。根据紧固装置25的此实施例的变型，所述紧固装置包括连接部件25a，该连接部件旨在在冷却模块22的两侧上连接侧杆25’和底盘17的梁，尤其如图3所示。一个这种连接部件25a可以帮助将冷却模块22及其部件保持在底盘17的梁上，尤其在包含热交换器24、26、28的组件23的整流罩40与底盘17的梁不处于相同高度的情况下是如此的。连接部件25a可以与侧杆25’集成。

回到图1中的示例，示出了组装在机动车辆10中的冷却模块22，冷却模块22在组装时的纵向方向L可以包含在由竖直轴线Z和机动车辆10的纵向轴线(该轴线平行于方向X)产生的平面中。根据特定的组件，冷却模块22的纵向方向L是竖直的，即平行于方向Z。

冷却模块22相对于方向Z倾斜的一个或多个实施例也是可能的。因此，可以限定冷却模块22的纵向方向L与竖直方向Z之间的倾斜角，所述倾斜角例如在5°与45°之间。这些替代倾斜未在图中示出。

在任何情况下，冷却模块22的空气入口22a被布置成面对机动车辆10的车身底部100。空气入口22a可以是冷却模块22的整流罩40的前面400中的至少一个抽吸开口O。至少一个抽吸开口O定位在热交换器24的上游、位于上游端部40a旁边。形成空气入口22a的抽吸开口O的数量可以介于一个与十个之间。抽吸开口O例如均匀地分布在前面400上。在图2所示的实施例中，存在三个抽吸开口O。

冷却模块22可以进一步包括至少一个阻挡设备42，该阻挡设备可在打开所述至少一个抽吸开口O的位置与关闭所述至少一个抽吸开口的位置之间移动。至少一个阻挡设备42包括至少一个枢转挡板420，该枢转挡板被设计成围绕枢转轴线A42枢转。于是，该至少一个枢转挡板420旨在阻挡至少一个抽吸开口O。每个抽吸开口O尤其可以有一个枢转挡板420。一个或多个枢转挡板420可以是蝶形挡板或旗形挡板。

更具体地，至少一个阻挡设备42具有多个不同尺寸的枢转挡板420的实施例是可能的。更具体地，枢转挡板420的尺寸在所有这些图所指示的方向X上增加，尤其如图2所示。因此，最靠近机动车辆10的保险杠16的枢转挡板420是形成阻挡设备42的枢转挡板组中最小的，而最远离保险杠16的枢转挡板420是最大的，如图2中更具体地所示。枢转挡板420的可变尺寸可以有助于更好地调节通过空气入口22a进入冷却模块22的气流F。

另外，冷却模块22可以包括被配置成控制阻挡设备42的控制单元(图中未示出)。控制单元可以被配置成当所述阻挡设备42在打开位置与关闭位置之间移动时将阻挡设备42定位并且固定在至少一个中间位置。在打开位置，至少一个阻挡设备42可以从整流罩40的前面400突出以形成空气偏转器，该空气偏转器旨在使通过至少一个抽吸开口O进入整流罩40中的管道的气流F转向。

枢转挡板420的倾斜角还使得能够调节通过空气入口22a进入冷却模块22的气流F，该空气入口由整流罩40的前面400中的一个或多个抽吸开口O形成。因此，循环通过一个或多个热交换器24、26、28的气流F可以根据所述热交换器24、26、28所需的性能水平来调节。

另外，控制单元可以被配置成独立地控制每个枢转挡板420。因此，以下布置是可能的：在这些布置中，一个或多个枢转挡板420阻挡所述挡板所附接的抽吸开口O，而其他枢转挡板420采用打开位置或中间位置，从而影响穿过一个或多个抽吸开口O的空气量。

至少一个抽吸开口O的旨在与阻挡设备42的一个或多个边缘接触的边缘可以具有一个或多个密封件。当阻挡设备42开始移动到关闭位置时，一个或多个密封件可以吸收阻挡设备42的边缘对至少一个抽吸开口O的一个或多个边缘的碰撞冲击。此密封件或这些密封件可以通过包覆成型至少一个抽吸开口O的一个或多个边缘来产生。替代地，一个或多个密封件可以是附加部件。另外，阻挡设备42的一个或多个边缘还可以包括至少一个密封件。此至少一个密封件可以通过包覆成型来生产，或者可以是附加部件。

本发明不限于参考附图描述的示例性实施例，并且进一步的实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。特别地，可以对各种示例进行组合，只要它们不矛盾。

Claims (10)

1.一种用于具有电动或混合动力马达(12)的机动车辆(10)的冷却模块(22)，所述冷却模块(22)旨在由在空气入口(22a)与空气出口(22b)之间循环的气流(F)穿过，并且所述冷却模块包括：

-整流罩(40)，所述整流罩在所述冷却模块(22)的纵向方向(L)上形成内部管道，所述内部管道包含旨在由所述气流(F)穿过的至少一个热交换器(24，26，28)，所述整流罩(40)包括前面(400)，所述前面包含布置在所述至少一个热交换器(24，26，28)的上游的所述空气入口(22a)，

-收集器壳体(41)，所述收集器壳体沿所述纵向方向(L)定位在所述整流罩(40)的下游，所述收集器壳体(41)被设计成接纳切向流涡轮机(30)，所述切向流涡轮机本身被设计成产生要通过所述空气出口(22b)排出的气流(F)，

所述冷却模块(22)的特征在于，所述冷却模块包括布置在所述整流罩(40)的两侧上的紧固装置(25)，所述紧固装置(25)使得所述至少一个热交换器(24，26，28)能够紧固到所述冷却模块(22)并且使得所述模块(22)和所述至少一个热交换器(24，26，28)能够紧固到机动车辆(10)的底盘(17)，从而使得所述整流罩(40)的前面(400)面对所述机动车辆(10)的车身底部(100)。

2.根据前一权利要求所述的冷却模块，其特征在于，所述紧固装置(25)包括紧固到所述整流罩(40)的每个侧壁(43)的至少一个侧杆(25’)，

所述侧杆(25’)垂直于所述至少一个热交换器(24，26，28)的平面定向，所述至少一个热交换器紧固到所述侧杆(25’)，所述侧杆(25’)还被设计成紧固到所述机动车辆(10)的底盘(17)。

3.根据权利要求2所述的冷却模块，其特征在于，所述侧杆(25’)旨在在所述冷却模块(22)的两侧上直接紧固到所述底盘(17)的梁。

4.根据权利要求2所述的冷却模块，其特征在于，所述紧固装置(25)包括连接部件(25a)，所述连接部件旨在在所述冷却模块的两侧上连接所述侧杆(25’)和所述底盘(17)的梁。

5.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，所述空气入口(22a)是形成在所述冷却模块(22)的整流罩(40)的前面(400)中的至少一个抽吸开口(O)，并且所述冷却模块(22)包括至少一个阻挡设备(42)，所述阻挡设备能够在打开所述至少一个抽吸开口(O)的位置与关闭所述至少一个抽吸开口的位置之间移动。

6.根据前一权利要求所述的冷却模块(22)，其特征在于，所述至少一个阻挡设备(42)包括至少一个枢转挡板(420)，所述枢转挡板被设计成围绕枢转轴线(A42)枢转并且阻挡所述至少一个抽吸开口(O)。

7.根据权利要求5或6中任一项所述的冷却模块(22)，其特征在于，

所述冷却模块包括控制单元，所述控制单元被设计成控制所述阻挡设备(42)。

8.一种机动车辆，其特征在于，所述机动车辆包括根据前述权利要求中任一项所述的冷却模块(22)，并且，在组装时，所述冷却模块(22)的纵向方向(L)被包含在由与所述机动车辆(10)相关联的三面体(XYZ)的竖直轴线(Z)和纵向轴线(X)产生的平面内。

9.根据前一权利要求所述的机动车辆，其特征在于，在组装时，所述冷却模块(22)的纵向方向(L)是竖直的。

10.根据权利要求8或9中任一项所述的机动车辆，其特征在于，所述车身底部(100)设置有至少一个开口，所述至少一个开口被布置成面对所述冷却模块(22)的空气入口(22a)，以使得气流(F)能够从所述机动车辆(10)的外部循环到所述冷却模块(22)中。