CN118103240A - 具有至少两个具有不同基面的热交换器的冷却装置、具有冷却装置的机动车 - Google Patents
具有至少两个具有不同基面的热交换器的冷却装置、具有冷却装置的机动车 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于内燃机驱动或至少部分电动驱动的机动车(50)的冷却装置(10)，特别是冷却器组件，所述冷却装置具有：第一热交换器(12)，第一热交换器与机动车的冷却剂回路连接或能与机动车的冷却剂回路连接；第二热交换器(14)，第二热交换器与机动车的制冷剂回路连接或能与机动车的制冷剂回路连接；以空气流(LS)穿过冷却装置(10)的主方向为基准，第一热交换器(12)布置在第二热交换器(14)上游，第一热交换器(12)的受到空气流(LS)加载的第一基面(12a)小于第二热交换器(14)的受到空气流(LS)加载的第二基面(14a)。在此规定，第一基面(12a)的尺寸被设定为使得第一基面与第二基面(14a)仅在以第二热交换器(14)中的制冷剂流(14w)为基准的输入侧区域中交叠。本发明还描述了一种具有这种冷却装置的至少部分电动驱动的机动车。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机驱动的或至少部分电动驱动的机动车的冷却装置，特别是冷却器组件，该冷却装置具有：第一热交换器，第一热交换器与机动车的冷却剂回路连接或能够与机动车的冷却剂回路连接；第二热交换器，第二热交换器与机动车的制冷剂回路连接或能够与机动车的制冷剂回路连接；其中，以空气流穿过冷却装置的主方向为基准，第一热交换器布置在第二热交换器上游，第一热交换器的受空气流加载的第一基面小于第二热交换器的受空气流加载的第二基面。
背景技术
对于已知的冷却装置或冷却器组件，例如参考US 6 182 744 B1，从中已知具有附加热交换器的冷却装置，其中，热交换器和气体冷却器或冷凝器彼此具有面积比。DE 19928 193A1示出冷却剂冷却器和增压空气冷却器的串联布置。由DE 10 2007 022 859 A1已知具有基本相同面积的两个供暖热交换器的串联布置。
在用于内燃机驱动或至少部分电动驱动的机动车的冷却装置中，特别是期望能够尽可能有效地使用电能，例如通过制冷系统或冷却剂回路的优化操作。在现有的冷却装置中已示出，由于流过具有冷却剂的第一热交换器使得空气流被加热，然后空气流以被加热的方式进入第二热交换器。如果这种情况发生在尺寸基本相同、即具有基本相同的基面的热交换器上，则在第二热交换器中循环的制冷剂不能被最佳地冷却，特别是制冷剂的冷却潜力没有被充分利用。此外还能实现，空气流还可以局部地加热制冷剂。这可能导致制冷系统的效率和性能损失。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种冷却装置，其中可以避免或至少减少上述缺点。
该目的通过具有独立权利要求1的特征的冷却装置以及通过具有这种冷却装置的机动车来实现。具有适宜的改进的有利设计方案在从属专利权利要求中给出。
提出了一种用于内燃机驱动或至少部分电动驱动的机动车的冷却装置，特别是冷却器组件，冷却装置具有：第一热交换器，第一热交换器与机动车的冷却剂回路连接或能够与机动车的冷却剂回路连接；第二热交换器，第二热交换器与机动车的制冷剂回路连接或能够与机动车的制冷剂回路连接；其中，以空气流穿过冷却装置的主方向为基准，第一热交换器布置在第二热交换器上游，第一热交换器的受空气流加载的第一基面小于第二热交换器的受空气流加载的第二基面。在此规定，第一基面的尺寸被设计成，使得该第一基面与第二基面仅在以第二热交换器中的制冷剂流为基准的输入侧区域中交叠。
由此可以确保，由第一热交换器加热的空气流仅出现在第二热交换器中的温度高的或热的位置或区域中，以使得热量能够传递到已经被加热的空气中。由此可以提高第二热交换器中的制冷剂的冷却效率以及制冷剂回路的性能，这实现了制冷剂回路或与第二热交换器连接的整个系统的优化运行。换言之，冷却装置具有两个热交换器的相对彼此热优化的定位。
在冷却装置中，冷却剂在第一热交换器中的主流动方向可以基本上平行于或正交于制冷剂在第二热交换器中的主流动方向。
在冷却装置的情况下，第一基面可以达到第二基面的约80％，特别是约10％至60％。这确保了仅第二基面的较小部分被第一基面覆盖，使得空气流在不首先穿过第一热交换器的情况下就出现在第二基面的至少20％的区域上。特别是，通过热交换器彼此的布置或基面关系应当防止第二热交换器的基面的如下部段或区域被第一热交换器大面积覆盖，即，制冷剂在所述部段或区域中位于至少第一涌流的出口部段附近或位于流动方向改变的区域中。第一基面与第二基面的可能优选且特别有利的比率可以是约20％至50％。
在冷却装置中，第二热交换器可被设置成将入口侧的制冷剂流分布到第二热交换器内部的产生热作用的流动宽度上，其中，第一基面所具有的宽度基本上相当于第二热交换器中的流动宽度。换言之，第一热交换器的结构上的实施适应于空气侧的、位于下游的第二热交换器中的流体流动引导。由此也确保了第一热交换器(仅)覆盖第二热交换器的最热区域。
在冷却装置的情况下，第一热交换器可设置成使得冷却剂单向或双向地以偏转的方式通过。换言之，第一热交换器可以设计为单流(I型流)或双流(U型流)。
在冷却装置中，第二热交换器可以具有至少一个上部热交换区域和至少一个下部热交换区域，其中，第二基面包括上部热交换区域和下部热交换区域。
在此，下部热交换热区可以设计为过冷段。
此外，第一基面可以仅与上部热交换区域的区域交叠。换言之，第一热交换器布置在第二热交换器的过冷段外部，并且仅覆盖第一热交换区域的一部分。
此外，在冷却装置中，第一热交换器中的冷却剂的主流动方向可以基本上平行于或正交于第二热交换器的上部热交换区域中的制冷剂的主流动方向。因此，制冷剂在第二热交换区域中、特别是在过冷部段中沿哪个方向流动是无关紧要的，这是因为已经被第一热交换器加热的空气流不对该区域加载。
在冷却装置中，第一热交换器可以是低温冷却器。特别地，该第一热交换器可以是所谓的超低温冷却器。
在冷却装置中，第二热交换器可以是冷凝器或气体冷却器。
即使上面提出了具有第一热交换器和第二热交换器的冷却装置的结构或配置，应当注意的是，该配置也可以具有多个第一热交换器和/或多个第二热交换器。此外，还可以想到具有三个相继布置的热交换器的配置或结构。
一种具有内燃机驱动装置或至少部分电动驱动装置的机动车，其具有至少一个用于冷却至少一个电气部件、特别是高压电池和/或电机的冷却剂回路，并且具有至少一个用于对车辆内部空间进行温度调节的制冷剂回路，机动车可以具有上述的冷却装置，其中，第一热交换器与冷却剂回路连接，而第二热交换器与制冷剂回路连接。
应当注意的是，第一热交换器的功能也可以用于(伺服)油冷却功能、增压空气冷却或附加水冷却。因此，应用领域不一定局限于电子元件的冷却。
附图说明
从下面参考附图对实施例的描述中得到本发明的其它优点和细节。其中：
图1示出冷却装置示例的示意性简化透视图；
图2示出冷却装置另一示例的示意性简化透视图；
图3示出冷却装置又一示例的示意性简化透视图；
图4示出冷却装置又一示例的示意性简化透视图；
图5示出图1至图4的冷却装置的热交换器的交叠的基面的简化示意图；
图6示出具有冷却装置的机动车的简化示意图。
具体实施方式
图1中示出冷却装置10的示意性简化透视图，冷却装置可以被称为冷却器组件。冷却装置包括第一热交换器12和第二热交换器14。以空气流LS穿过冷却装置10的主方向(阴影线轮廓箭头)为基准，第一热交换器12布置在第二热交换器上游。换言之，第一热交换器12和第二热交换器14相对于流过它们的空气流LS依次地或串联地布置。
第一热交换器12具有受到空气流LS加载的第一基面12a，该第一基面12a小于第二热交换器14的受到空气流LS加载的第二基面14a。对于图1的冷却装置10的示例，图5A的图例还示出第一基面12a(斜向阴影线)和第二基面14a(水平阴影线)。基面12a、14a也可以被称为工作面/作用面。
热交换流体穿过第一热交换器12的流体流由黑色双箭头12w示出。在此，对于基面或工作面12a来说/以于基面或工作面12a为基准，热交换流体可以仅一次性地流过第一热交换器12，这由两个实线双箭头12w示出。其也可以称为I型流或I流。替代地，对于基面或工作面12a来说，热交换流体可以流过第一热交换器12两次，这由向右的双箭头12w(实线)和虚线双箭头12w示出。其也可以称为U型流或U流。
热交换流体穿过第二热交换器14的流体流由黑色单箭头14w和具有白色(部分灰色)填充的两个轮廓箭头14w示出。
在冷却装置10中，第一热交换器12的第一基面12a的尺寸被设定成，使得第一热交换器的第一基面与第二热交换器14的第二基面14a仅在以在第二热交换器14中的热交换流体流(箭头14w)为基准的输入侧区域中交叠。
第一基面12a的尺寸取决于第一热交换器12所需的、要实现的功率。对于高性能要求，第一基面必须相应地构造得比低性能要求下更明显或更大。相应地，在第二换热器14中与第一换热器12交叠的工作区域形成得或大或小。换言之：从第二热交换器14的制冷剂入口侧上的高热负载部段起，第一热交换器12的工作面12a总是一直延伸到第二热交换器的工作面14中。交叠的比率随着第一热交换器12的功率要求的增加而增加。
第一热交换器12尤其是可以与机动车的冷却剂回路连接。第二热交换器14尤其是可以与机动车的制冷剂回路连接。在第一热交换器12中的热交换流体可以例如是诸如水或水乙二醇混合物等的冷却剂。第二热交换器14中的热交换流体可以例如是诸如R1234yf或R744的制冷剂。
在图1的示例中，第一热交换器12中的冷却剂的主流动方向12w基本上平行于第二热交换器14中的制冷剂的主流动方向14w。
在冷却装置10中，第二热交换器14设置成将入口侧的制冷剂流14w分布到第二热交换器14内的产生热作用的流动宽度SB上。第一热交换器12的第一基面12a所具有的宽度WB基本上或理想地相当于第二热交换器14中的流动宽度SB。
在此，第一热交换器12的作用长度WL取决于要满足或要形成的最大功率。
图1还示出，第二热交换器14具有上部热交换区域14o和下部热交换区域14u，其中，图5A示出，第二基面14a包括或包含上部热交换区域14o和下部热交换区域14u。上部热交换区域14o可以被设计为冷凝段，下部热交换区域14u可以被设计为过冷段。在此，第一热交换器12的第一基面12a仅与上部热交换区域14o的(部分)区域交叠。
图2示出了具有第一热交换器12和第二热交换器14的冷却装置10的另一示例。在该示例中，由于第二热交换器14的不同的流动技术设计方案(参见箭头14w)，第一热交换器12与图1相比具有不同的定位和尺寸。在该应用示例中，制冷剂流方向和冷却剂流方向垂直或交叉。此外，图1的上述描述也可以应用并转移到图2的示例中。对于图2的示例图5中不再进一步描述。
图3示出了具有第一热交换器12和第二热交换器14的冷却装置10的又一示例。在该示例中，由于第二热交换器14的不同的流动技术设计方案(参见箭头14w)，第一热交换器12与图1和图2相比具有不同的定位和尺寸。此外，图1的上述描述也可以应用并转移到图3的示例中。对于第一基面12a和第二基面14a的布置与设计，请同时参考图5B。
图4示出具有第一热交换器12和第二热交换器14的冷却装置10的又一示例。在该示例中，由于第二热交换器14的不同的流动技术设计方案(参见箭头14w)，第一热交换器12与图1至图3相比具有不同的定位和尺寸。此外，图4中示出了一个示例，其中第二热交换器具有较大的下部热交换区域14u，特别是在使用或添加超临界工作的制冷剂的情况下，该下部热交换区域14u没有被设计为实际意义上的过冷段。此外，图1的上述描述也可以应用并转移到图4的示例中。对于第一基面12a与第二基面14a的布置与设计，请同时参考图5C。
借助图1至图4的冷却器组件10的示例，可以确保由第一热交换器12加热的空气流仅进入到第二热交换器14的如下位置或区域中，该位置或区域是温度高的或者热的，以使得能够对已经被加热的空气进行热传递。因此可以提高第二热交换器14中制冷剂的冷却效率，这促成与第二热交换器14连接的整个系统或制冷剂回路的优化运行。
参考图1至图5，还需要指出的是，第一热交换器12(明显)小于第二热交换器14。特别地，从图1至图5中的所有示例可以看出，第一基面12a是第二基面14a的直至/最高约80％，特别是约10％至60％。例如，在图5A中，第一基面12a是第二基面14a的约25％。在图5B中，第一基面12a是第二基面14的约25％。图5C示出，第一基面12是第二基面14的约29％。
图6以简化的且示意性的俯视图示出了具有上述冷却装置10的至少部分电动驱动的机动车50，该冷却装置10具有第一热交换器12和第二热交换器14。
总之，应当注意的是，在冷却装置10中，两个热交换器12、14的流动和/或布置被适配成，使得第一热交换器14的经过加热的空气流出现在第二热交换器12、14的如下位置或区域上，尽管这些位置或区域的空气温度水平增高，但仍能够由第二热交换器14对空气流进行热传递。两个热交换器12、14特别是布置成使得第一热交换器12的流出空气流与下游的第二热交换器14的最热的流体引导区段相接。这尤其是通过第一热交换器12的部分交叠的设计方案并且在考虑两个热交换器12、14中的热交换流体(冷却剂或制冷剂)的相应流动方向的情况下实现。
Claims (12)
1.一种用于内燃机驱动或至少部分电动驱动的机动车(50)的冷却装置(10)，特别是冷却器组件，所述冷却装置具有：
第一热交换器(12)，所述第一热交换器与机动车的冷却剂回路连接或能够与机动车的冷却剂回路连接；
第二热交换器(14)，所述第二热交换器与机动车的制冷剂回路连接或能够与机动车的制冷剂回路连接；
其中，以空气流(LS)穿过冷却装置(10)的主方向为基准，第一热交换器(12)布置在第二热交换器(14)上游，
其中，第一热交换器(12)的受到空气流(LS)加载的第一基面(12a)小于第二热交换器(14)的受到空气流(LS)加载的第二基面(14a)，
其特征在于，第一基面(12a)的尺寸被设定为，使得该第一基面与第二基面(14a)仅在以第二热交换器(14)中的制冷剂流(14w)为基准的输入侧区域中交叠。
2.根据权利要求1所述的冷却装置(10)，其特征在于，第一热交换器(12)中的冷却剂的主流动方向(12w)基本上平行于或正交于第二热交换器(14)中的制冷剂的主流动方向(14w)。
3.根据权利要求1或2所述的冷却装置(10)，其特征在于，第一基面(12a)是第二基面(14a)的直至约80％，特别是约10％至60％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置(10)，其特征在于，第二热交换器(14)被设置成将入口侧的制冷剂流(14w)分布到第二热交换器(14)内部的热作用的流动宽度上(SB)，其中，第一基面(12a)所具有的宽度(WB)基本上相当于第二热交换器(14)中的流动宽度(SB)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置(10)，其特征在于，第一热交换器(12)设置成使得冷却剂单向或双向地以偏转的方式通过。
6.根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置(10)，其特征在于，第二热交换器(14)具有至少一个上部热交换区域(14o)和至少一个下部热交换区域(14u)，其中，第二基面(14a)包括上部热交换区域(14o)和下部热交换区域(14u)。
7.根据权利要求6所述的冷却装置(10)，其特征在于，下部热交换区域(14u)被设计为过冷段。
8.根据权利要求6或7所述的冷却装置(10)，其特征在于，第一基面(12a)仅与上部热交换区域(14o)的区域交叠。
9.根据权利要求8和权利要求2所述的冷却装置(10)，其特征在于，冷却剂在第一热交换器(12)中的主流动方向(12w)基本上平行于或正交于制冷剂在第二热交换器(14)的上部热交换区域(14o)中的主流动方向(14w)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置(10)，其特征在于，第一热交换器(12)是低温冷却器。
11.根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置(10)，其特征在于，第二热交换器(14)是冷凝器或气体冷却器。
12.一种具有内燃机驱动装置或至少部分电动驱动装置的机动车(50)，所述机动车具有：
至少一个冷却剂回路，该至少一个冷却剂回路用于冷却至少一个电气部件，特别是高压电池和/或电机；
至少一个用于对车辆内部空间进行温度调节的制冷剂回路；和
根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置(10)，其中，第一热交换器(12)与冷却剂回路连接，第二热交换器(14)与制冷剂回路连接。
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