CN117858817A - 用于运输工具的驱动系冷却单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于部分电或全电驱动的运输工具的驱动系冷却单元(10)，其具有风扇(13)、用于运输工具的制冷剂回路(1)的冷凝器(11)以及用于所述运输工具的冷却剂回路(2)的冷却器(12)，其中，沿能由所述风扇(13)引起的空气流动方向，风扇(13)本身、冷凝器(11)和冷却器(12)彼此先后串联地共同联接成用于运输工具的驱动系的冷却单元，其中，除了作为冷却剂回路(2)的主要组件(12)的冷却器(12)外，在驱动系冷却单元(10)中还集成有运输工具的冷却剂回路(2)的其他主要组件(14、15、16、17)。

Description

用于运输工具的驱动系冷却单元

技术领域

本发明涉及一种用于部分电或全电驱动的运输工具的驱动系冷却单元。此外，本发明涉及一种具有电动牵引马达的运输工具。

背景技术

部分电或全电驱动的运输工具的驱动系、电池和/或其他组件的热量经由冷却剂-空气-热交换器(在下文中被称为冷却器)来输出到环境中。所述冷却器一方面是所分岔的冷却剂回路的一部分，所述冷却剂回路具有冷却剂泵、冷却剂阀和冷却剂补偿容器作为主要组件。使用水、水-乙二醇混合物或油作为冷却剂。另一方面，所述冷却器是所谓的冷凝器-冷却器-风扇模块(Condenser Radiator Fan Module：CRFM)的一部分，所述冷凝器-冷却器-风扇模块也能够被称为驱动系冷却单元或者说驱动系冷却模块。所述冷凝器又是所述运输工具的制冷剂回路的一部分，其中，例如能够使用R1234yf、R744(二氧化碳)作为制冷剂。

发明内容

部分电和/或全电驱动的运输工具使开发者在这样的运输工具的设计方面面临全新的挑战。这些领域之一是运输工具的双重热管理，一方面是这样的运输工具的驱动系的热管理并且另一方面是所述运输工具的远离驱动系(电池、乘员舱等)的热管理。本发明的任务是，说明一种成本低廉的驱动系冷却单元(CRFM)。

本发明的目的借助于一种用于部分电或全电驱动的运输工具的驱动系冷却单元并且借助于一种具有电动牵引马达的运输工具来实现。本发明的有利的改进方案、附加的特征和/或优点由从属权利要求和以下描述得出。

按本发明的驱动系冷却单元包括风扇、用于运输工具的制冷剂回路的冷凝器以及用于运输工具的冷却剂回路的冷却器，其中，沿能由风扇引起的空气流动方向，所述风扇本身、冷凝器和冷却器彼此先后串联地共同联接成用于运输工具的驱动系的冷却单元，其中，除了作为冷却剂回路的主要组件的冷却器外，在所述驱动系冷却单元中还集成了所述运输工具的冷却剂回路的其他主要组件。沿所述风扇的主冷却空气流的方向看，在驱动系冷却单元中所述冷凝器能够设立在冷却器之前或者所述冷却器能够设立在冷凝器之前。

“主要组件”是指子结构组合件(参见下文)并且不是指简单的构件、如例如所述冷却剂回路的管道、软管、支架、夹子、卡箍、紧固件等。在此，所述其他主要组件能够在内部集成到驱动系冷却单元中并且/或者在外部集成到该驱动系冷却单元上。根据本发明，省去了对作为所述运输工具的单个组件的冷却组件的复杂且成本密集的构造以及复杂且成本密集的装配。根据所述驱动系冷却单元的集成度，能够省去至少一个电缆束、至少一个通信接头、至少一个(功率)电子器件、至少一个机械接口、至少一个液压接口等。此外，省去了用于机械的和电的组件集成以及对通信的构建的相对较高的耗费。由此在总体上对于部分电或全电驱动的运输工具中的组件的冷却来说产生显著的成本降低。

所述驱动系冷却单元能够构造为用于对运输工具的驱动系进行冷却的唯一的在功能上和/或在结构上闭合的结构组合件，其本身能够安装在运输工具之上/之中。结构组合件是空间上封闭的、由两个或更多个低级别的子结构组合件和/或构件构成的组合式物体，该组合式物体又能够被拆卸。相反，单件或构件是在技术上所描述的和制成的物体，其无法无破坏地拆卸。在此，子结构组合件如此定义，从而在没有该子结构组合件的情况下所述运输工具只能受限地运行，而结构组合件则如此定义，从而在没有该结构组合件的情况下所述运输工具还能受限地运行或实际上根本不再能运行。

所述其他主要组件能够在相对于风扇的穿过驱动系冷却单元的冷却空气流屏蔽的情况下集成到所述驱动系冷却单元中。此外，其他主要组件能够在风扇的穿过驱动系冷却单元的主冷却空气流的旁边集成到驱动系冷却单元中。此外，其他主要组件能够朝风扇的穿过驱动系冷却单元的辅助冷却空气流和/或主冷却空气流来集成到所述驱动系冷却单元中。此外，所述其他主要组件能够朝风扇的在穿过驱动系冷却单元的主冷却空气流的旁边的单独的冷却空气流来集成到所述驱动系冷却单元中。

在所述驱动系冷却单元中，能够设立所述其他主要组件与冷却器的流体连通。在所述驱动系冷却单元中，能够设立第一其他主要组件与第二其他主要组件的流体连通。所述驱动系冷却单元能够具有其他主要组件的流体接头。由此，所述冷却器的流体接头优选被替代，其中，省去了两个流体接头、即处于冷却器处的流体接头和处于其他主要组件处的流体接头。此外，所述驱动系冷却单元能够具有用于冷却器的仅唯一的直接的流体接头。

所述驱动系冷却单元能够具有用于其他主要组件的电流接头和/或电通信接头。所述驱动系冷却单元能够包括用于其所有主要组件的唯一的电流接头和/或唯一的电通信接头。在此，所述驱动系冷却单元的电流接头和电通信接头能够合并成唯一的电接头。在所述驱动系冷却单元中，第二其他主要组件能够通过第一其他主要组件或者与该第一其他主要组件分开地获得其电流。在所述驱动系冷却单元中，第一主要组件的电通信能够穿过第二其他主要组件来进行。

除了作为冷却剂回路的主要组件的冷却器外，所述驱动系冷却单元还具有：冷却剂阀、驱动系冷却剂泵、冷却剂补偿容器和/或传感器作为冷却剂回路的其他主要组件，其中，所述冷却剂阀优选包括旁路功能。在此情况下，所述冷却剂阀能够具有两个、三个、四个、五个或更多个流体接头。传感器例如能够构造为压力传感器、温度传感器或压力及温度传感器。

在第一种实施方式中，所述驱动系冷却单元具有带有旁路功能的冷却剂阀。在第二种实施方式中，所述驱动系冷却单元具有所述带有旁路功能的冷却剂阀以及所述驱动系冷却剂泵。在第三种实施方式中，所述驱动系冷却单元具有所述带有旁路功能的冷却剂阀、所述驱动系冷却剂泵以及所述冷却剂补偿容器。在第四种实施方式中，所述驱动系冷却单元具有所述带有旁路功能的冷却剂阀和所述冷却剂补偿容器。在第五种实施方式中，所述驱动系冷却单元具有所述驱动系冷却剂泵和所述冷却剂补偿容器。在第六种实施方式中，所述驱动系冷却单元具有所述冷却剂补偿容器。

这些列举关于三个主要组件、即具有旁路功能的冷却剂阀、驱动系冷却剂泵和冷却剂补偿容器是结论性的(abschlieβend)。这六种实施方式中的每种实施方式都还能够包括或不包括至少一个附加的传感器、即在现有技术中不存在的传感器。此外，能够存在所述运输工具的冷却剂回路的在这里未提及的主要组件。

所述驱动系冷却单元能够包括至少一个驱动系冷却剂泵/所述驱动系冷却剂泵作为其他主要组件，其中，在所述驱动系冷却单元中如此设立所述驱动系冷却剂泵和/或该驱动系冷却剂泵的电子器件，从而能够向其加载所述风扇的冷却空气流。所述冷却空气流在此能够是所述风扇的主冷却空气流、辅助冷却空气流和/或单独的冷却空气流(参见上文)。

借助于所述冷却剂阀的旁路功能能够跨接所述驱动系冷却单元的冷却器。所述冷却剂补偿容器能够串联地或并联地嵌入到冷却剂回路中。所述驱动系冷却单元能够具有用于冷却剂回路的其主要组件的尤其唯一的集中式电子器件。该电子器件当然不仅能够设立用于冷却剂回路的主要组件，而且也能够设立用于其他任务、例如驱动系冷却单元的任务。所述风扇、冷凝器、冷却器和至少一个其他主要组件或多个其他主要组件能够设立在驱动系冷却单元的唯一的框架中。在此，所述框架当然在风扇前侧和在冷却器背侧敞开地构造，以便使所述风扇的主冷却空气流能够通过驱动系冷却单元。

本发明以流体机械的、电的和/或机械的方式将多个主要热组件以及必要时所述冷却剂回路的其必要的附加组件集成到驱动系冷却单元中，这根据所述驱动系冷却单元的集成度能够实现以下优点。因为省去了卡箍、支架、电连接器等，所以产生更少的构件。运输工具层面上的包装和/或装配耗费得到降低。在总体上产生更少的液压接口并且由此降低了泄漏风险。通过共同的框架(壳体)和共同的电子器件而产生显著降低的成本。采购耗费得到降低。仅产生必须在运输工具控制器中被编程和被配置的通信接头。由于缩短的管道和软管长度而引起的减小的压力损失和减小的热损失，由此产生改进的系统效率。等等。

按本发明的运输工具具有电动牵引马达和按本发明的驱动系冷却单元。“运输工具”、尤其“机动车(道路运输工具)”、然而还有具有电动牵引马达的“轨道运输工具”、“水上运输工具”和/或“飞行工具”是指马达运输工具，其除了电动牵引马达外还具有其他非电的驱动装置、如例如内燃机。“具有电动牵引马达的运输工具”例如能够是指混合动力电动运输工具、电动运输工具(仅电动马达式的驱动装置)、燃料电池运输工具等。

附图说明

下面借助于实施例参照随附的示意性的且不是按真实比例的图样来对本发明进行详细解释。在本发明中，特征能够设计为肯定式的、也就是存在或者被设计为否定式的、也就是不存在。在这种详细说明中，如果并非按照本发明强调其不存在，则不会将否定式的特征明确地解释为特征。也就是说，实际上所作出的且不是通过现有技术所设计的发明在于省略这个特征。特征(否定式的特征)在实施例中的缺失表明了这个特征是可选的。

在图样的仅示例性的图(附图)中：

图1示出了用于具有电动牵引马达的运输工具的按照现有技术的冷却剂回路的主要区段，其具有按照现有技术的驱动系冷却单元，并且

图2示出了用于具有电动牵引马达的运输工具的按本发明的驱动系冷却单元的多种实施方式的概览。

具体实施方式

以现有技术(图1)为出发点，借助于用于部分电或全电驱动的运输工具的驱动系冷却单元10(图2)的多种实施方式的实施例来对本发明进行详细解释。在图样中，仅示出了所述驱动系冷却单元10的对于理解本发明是必要的区段以及运输工具的冷却剂回路2的相关区段。尽管通过优选的实施例详细描述和图解说明了本发明，但是本发明不受所公开的实施例限制。由此能够推导出其他的变型方案，而不脱离本发明的保护范围。

图1示出了按照现有技术的运输工具的冷却剂回路2的主要区段，其中，示出了所述冷却剂回路2的四个主要组件12、20、30、40。它们是：冷却器12、冷却剂阀20、冷却剂泵30和冷却剂补偿容器40。在此，所述冷却器12是驱动系冷却单元10(冷凝器-冷却器-风扇模块，CRFM)的一部分。

在所述驱动系冷却单元10中，风扇13、运输工具的制冷剂回路1的冷凝器11以及冷却器12彼此先后串联地共同联接成用于运输工具的驱动系的冷却单元。在驱动系冷却单元10的运行中，所述风扇13产生唯一的冷却空气流，该冷却空气流从驱动系冷却单元10引导穿过冷凝器11和冷却器12并且于是将热量从冷凝器11和冷却器12中排出。

这四个主要组件12、20、30、40设计为冷却剂回路2的单个组件12、20、30、40、彼此间分开地设计并且根据当地情况安装在运输工具中并且与彼此电连接和流体机械连接。由此产生许多电缆束、通信接头、(功率)电子器件、机械接口、液压接口等。此外，在冷却剂回路2设计用于运输工具时产生用于采购单个组件的提高的耗费、用于机械的和电的组件集成以及对通信的构建的高耗费。由此，在总体上产生针对用于部分电或全电驱动的运输工具中的组件的冷却的显著的成本。

本发明(参见图2)集成到驱动系冷却单元10中(图2中用虚线示出的实施方式)，所述驱动系冷却单元具有风扇13、冷凝器11和冷却器12、以下其他主要组件14、15、16、17中的至少一个其他主要组件：冷却剂阀14、驱动系冷却剂泵15、冷却剂补偿容器16和/或传感器17。所述冷却剂阀14在此优选具有旁路功能。所述运输工具的冷却剂回路2的其他主要组件当然同样能够集成到驱动系冷却单元中。

在此，根据运输工具中的情况、所期望的集成度等，所提到的其他主要组件14、15、16、17中的一个或多个其他主要组件能够集成到驱动系冷却单元10中。在此优选的是，如果传感器17应该一同集成到所述驱动系冷却单元10中，那么对应的其他主要组件14、15、16、17也一同集成到驱动系冷却单元10中。优选的实施方式在上面在本发明的说明书中被提及。

在此，所述其他主要组件14、15、16、17集成到驱动系冷却单元10的框架或者说壳体之中/之上。所述其他主要组件14、15、16、17、尤其所述驱动系冷却剂泵15、其他主要组件14、15、16、17的电子器件和/或所述驱动系冷却剂泵15的功率电子器件能够如此设立到驱动系冷却单元10中，从而能够利用风扇13的冷却空气流来对它们进行冷却。在此，所述冷却空气流能够是所述风扇13的主冷却空气流3、辅助冷却空气流和/或单独的冷却空气流。

沿通过所述风扇13所产生的主冷却空气流3的方向，所述冷凝器11能够在驱动系冷却单元10中设立在冷却器12的上游。然而，也能够沿通过所述风扇13所产生的主冷却空气流3的方向将冷却器12在驱动系冷却单元10中设立在冷凝器11的上游。在这两种实施例中，所述风扇13当然设置在冷凝器11和冷却器12的上游或者说设置在冷却器12和冷凝器11的上游。

Claims (11)

1.用于部分电或全电驱动的运输工具的驱动系冷却单元(10)，其具有：

风扇(13)、用于所述运输工具的制冷剂回路(1)的冷凝器(11)以及用于所述运输工具的冷却剂回路(2)的冷却器(12)，其中，沿能由所述风扇(13)引起的空气流动方向，所述风扇(13)本身、所述冷凝器(11)和所述冷却器(12)彼此先后串联地共同联接成用于所述运输工具的驱动系的冷却单元，

其特征在于，

除了作为所述冷却剂回路(2)的主要组件(12)的冷却器(12)外，在所述驱动系冷却单元(10)中还集成有所述运输工具的冷却剂回路(2)的其他主要组件(14、15、16、17)。

2.根据前述权利要求所述的驱动系冷却单元(10)，其特征在于，所述驱动系冷却单元(10)构造为用于对所述运输工具的驱动系进行冷却的唯一的在功能上和/或在结构上闭合的结构组合件，所述结构组合件本身能够安装在所述运输工具之上/之中。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动系冷却单元(10)，其特征在于，所述其他主要组件(14、15、16、17)：

·在相对于所述风扇(13)的穿过驱动系冷却单元(10)的冷却空气流屏蔽的情况下集成到所述驱动系冷却单元(10)中，

·在所述风扇(13)的穿过驱动系冷却单元(10)的主冷却空气流(3)的旁边集成到所述驱动系冷却单元(10)中，

·朝所述风扇(13)的穿过驱动系冷却单元(10)的辅助冷却空气流和/或主冷却空气流(3)来集成到所述驱动系冷却单元(10)中，并且/或者

·朝所述风扇(13)的在穿过驱动系冷却单元(10)的主冷却空气流(3)的旁边的单独的冷却空气流来集成到所述驱动系冷却单元(10)中。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动系冷却单元(10)，其特征在于：

·在所述驱动系冷却单元(10)中设立了所述其他主要组件(14、15、16、17)与所述冷却器(12)的流体连通，

·在所述驱动系冷却单元(10)中设立了第一其他主要组件(14、15、16、17)与第二其他主要组件(14、15、16、17)的流体连通，

·所述驱动系冷却单元(10)具有所述其他主要组件(14、15、16、17)的流体接头，并且/或者

·所述驱动系冷却单元(10)具有用于所述冷却器(12)的仅唯一的直接的流体接头。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动系冷却单元(10)，其特征在于：

·所述驱动系冷却单元(10)具有用于所述其他主要组件(14、15、16、17)的电流接头和/或电通信接头，

·所述驱动系冷却单元(10)具有用于其所有主要组件(14、15、16、17)的唯一的电流接头和/或唯一的电通信接头，并且/或者

·所述驱动系冷却单元(10)的电流接头和电通信接头合并成唯一的电接头。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动系冷却单元(10)，其特征在于，在所述驱动系冷却单元(10)中，第二其他主要组件(14、15、16、17)通过第一其他主要组件(14、15、16、17)或与所述第一其他主要组件分开地获得其电流，并且/或者

在所述驱动系冷却单元(10)中，第一主要组件(14、15、16、17)的电通信能够穿过第二其他主要组件(14、15、16、17)来进行。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动系冷却单元(10)，其特征在于，除了作为所述冷却剂回路(2)的主要组件的冷却器(2)外，所述驱动系冷却单元(10)还具有：

冷却剂阀(14)、驱动系冷却剂泵(15)、冷却剂补偿容器(16)和/或传感器(17)作为所述冷却剂回路(2)的其他主要组件(14、15、16、17)，其中，所述冷却剂阀(14)优选包括旁路功能。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动系冷却单元(10)，其特征在于，所述驱动系冷却单元(10)包括至少一个/所述驱动系冷却剂泵(15)作为其他主要组件(14、15、16、17)，其中，

在所述驱动系冷却单元(10)中如此设立所述驱动系冷却剂泵(15)和/或所述驱动系冷却剂泵(15)的电子器件，使得能够向其加载所述风扇(13)的冷却空气流。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动系冷却单元(10)，其特征在于：

·借助于所述冷却剂阀(14)的旁路功能能够跨接所述驱动系冷却单元(10)的冷却器(12)，

·所述冷却剂补偿容器(16)串联地或并联地嵌入到所述冷却剂回路(2)中，并且/或者

·所述驱动系冷却单元(10)具有用于冷却剂回路(2)的其主要组件(12、14、15、16、17)的尤其唯一的集中式电子器件。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的驱动系冷却单元(10)，其特征在于，所述风扇(13)、所述冷凝器(11)、所述冷却器(12)和至少一个其他主要组件(14、15、16、17)或所述其他主要组件(14、15、16、17)设立在所述驱动系冷却单元(10)的唯一的框架中。

11.具有电动牵引马达和驱动系冷却单元(10)的运输工具，其特征在于，

所述驱动系冷却单元(10)根据前述权利要求中的任一项来构造。