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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Rückführluftkanäle für Fahrzeuge.
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HINTERGRUND
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Umgebungsluft oder klimatisierte Luft kann von einem Bereich eines Fahrzeugs zu einem anderen über einen Rückführluftkanal gelenkt werden. Beispielsweise kann der Rückführluftkanal erhitzte, gekühlte und/oder befeuchtete Luft von einem Abschnitt des Fahrzeugs, wie einer Instrumententafel, zu einem anderen Abschnitt des Fahrzeugs, wie einem Fußraum der hinteren Fahrgäste, gelenkt werden. Oftmals ist ein Pfad oder eine Führung für den Rückführluftkanal durch das Fahrzeug aufgrund von Hindernissen, wie Sitzausstattung, Elektronik, bauliche Komponenten und dergleichen, umständlich.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Fahrzeug weist einen Lufteinlassdurchgang, einen Frachtraum, einen Fahrgastraum, eine Batterie sowie eine Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-(HLK)-Einheit auf. Der Fahrgastraum ist zwischen dem Lufteinlassdurchgang und dem Frachtraum angeordnet. Die Batterie ist funktional in dem Fahrzeug angeordnet und dissipiert Wärme, wenn sie unter Strom gesetzt ist, so dass Luft in dem Frachtraum erhitzte Luft wird. Die HLK-Einheit ist funktional zwischen dem Lufteinlassdurchgang und dem Fahrgastraum angeordnet. Die HLK-Einheit weist einen ersten Einlass, einen zweiten Einlass, einen dritten Einlass und einen Auslass alle in Fluidkommunikation miteinander auf. Eine Rezirkulationstüre ist zur Bewegung zwischen einer Durchgangsposition und einer Rezirkulationsposition konfiguriert. Ein Rückführluftkanal erstreckt sich funktional zwischen dem Frachtraum und dem zweiten Einlass. Der Rückführluftkanal ist derart konfiguriert, die Strömung der erhitzten Luft von dem Frachtraum direkt zu der HLK-Einheit zu lenken. Die HLK-Einheit ist derart konfiguriert, um Luft durch den ersten Einlass aufzunehmen und Luft durch den Auslass zu dem Fahrgastraum auszutragen, wenn die Rezirkulationstüre in der Durchgangsposition ist. Die HLK-Einheit ist derart konfiguriert, Luft durch den zweiten Einlass und den dritten Einlass aufzunehmen und durch den Auslass zu dem Fahrgastraum auszutragen, wenn sich die Rezirkulationstüre in der Rezirkulationsposition befindet.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung weist ein Fahrzeug einen Lufteinlassdurchgang, einen Frachtraum, einen Fahrgastraum sowie eine Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-(HLK-)Einheit auf. Der Frachtraum ist zur Aufnahme einer Batterie konfiguriert, die umgebende Luft heizt, wenn sie unter Strom gesetzt ist, so dass Luft in dem Frachtraum erhitzte Luft wird. Der Fahrgastraum ist zwischen dem Lufteinlassdurchgang und dem Frachtraum angeordnet. Die HLK-Einheit ist funktional zwischen dem Lufteinlassdurchgang und dem Fahrgastraum angeordnet. Die HLK-Einheit weist einen ersten Einlass, einen zweiten Einlass und einen Auslass alle in Fluidkommunikation miteinander auf. Eine Rezirkulationstüre ist zur Bewegung zwischen einer Durchgangsposition und einer Rezirkulationsposition konfiguriert. Ein Rückführluftkanal erstreckt sich funktional zwischen dem Frachtraum und dem zweiten Einlass und ist derart konfiguriert, die Strömung der erhitzten Luft von dem Frachtraum direkt zu der HLK-Einheit zu lenken. Die HLK-Einheit ist derart konfiguriert, Luft durch den ersten Einlass aufzunehmen und Luft durch den Auslass zu dem Fahrgastraum auszutragen, wenn die Rezirkulationstüre in der Durchgangsposition ist. Die HLK-Einheit ist derart konfiguriert, Luft durch den zweiten Einlass aufzunehmen und durch den Auslass zu dem Fahrgastraum auszutragen, wenn sich die Rezirkulationstüre in der Rezirkulationsposition befindet.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Offenbarung ist ein Verfahren zum Kühlen einer Batterie in einem Frachtraum eines Fahrzeugs vorgesehen. Das Verfahren umfasst einen Betrieb einer HLK-Einheit mit einer Rezirkulationstüre in einer Rezirkulationsposition. Luft wird von einem Auslass der HLK-Einheit in einen Fahrgastraum ausgetragen. Luft wird von dem Fahrgastraum in den Frachtraum gezogen. Luft wird in dem Frachtraum erhitzt, und die erhitzte Luft wird von dem Frachtraum zu der HLK-Einheit durch einen Rückführluftkanal ausgetragen, so dass die erhitzte Luft durch die HLK-Einheit gekühlt wird.
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Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, jedoch ist der Schutzumfang der Offenbarung ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Moden und andere Ausführungsformen zur Ausführung der Ansprüche detailliert beschrieben worden sind, sind verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Offenbarung, die in den angefügten Ansprüchen definiert ist, vorhanden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einer HLK-Einheit, die eine Rezirkulationstüre in einer Durchgangsposition aufweist; und
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2 ist eine schematische Seitenansicht des Fahrzeugs, die eine HLK-Einheit mit der Rezirkulationstüre in einer Rezirkulationsposition aufweist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente betreffen, ist ein Fahrzeug 20 in den 1 und 2 gezeigt. Das Fahrzeug 20 weist einen Motorraum 22, einen Fahrgastraum 24 und einen Frachtraum 26 auf. Der Fahrgastraum 24 ist zwischen dem Motorraum 22 und dem Frachtraum 26 angeordnet.
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Das Fahrzeug 20 kann ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) sein, das einen Antriebsstrang aufweist, der eine Brennkraftmaschine 28 und ein Getriebe 30 besitzt, die derart konfiguriert sind, das Fahrzeug 20 kooperativ anzutreiben. Zusätzlich zu der Kraftmaschine 28 und dem Getriebe 30 kann das Fahrzeug 20 derart konfiguriert sein, dass es durch einen Motor/Generator 32 allein oder in Kombination mit der Kraftmaschine 28 angetrieben wird. Wie gezeigt ist, ist der Motor/Generator 32 in dem Getriebe 30 positioniert, kann jedoch auch an beliebiger Stelle in dem Fahrzeug 20 abhängig von der Architektur des Fahrzeugs 20 und der Steuerung des Leistungsflusses positioniert sein, wie es dem Fachmann bekannt ist. Obwohl ein einzelner Motor/Generator 32 gezeigt ist, können abhängig von der tatsächlichen Konfiguration des Fahrzeugs 20 mehrere Motoren/Generatoren 32 in dem Antriebsstrang eines betreffenden Fahrzeugs 20 vorgesehen sein.
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Eine Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-(HLK-)Einheit 34 ist funktional zwischen dem Motorraum 32 und dem Fahrgastraum 22 angeordnet. Die HLK-Einheit 34 kann ein Gebläse 36, einen Verdampfer 38 und einen Heizerkern 40 aufweisen. Das Gebläse 36 ist zur selektiven Bewegung von Luft durch die HLK-Einheit 34 konfiguriert. Der Verdampfer 38 ist zum Kühlen von Luft in der HLK-Einheit 34 konfiguriert. Gleichermaßen ist der Heizerkern 40 zum Heizen von Luft in der HLK-Einheit 34 konfiguriert. Die HLK-Einheit 34 weist einen ersten Einlass 42, einen zweiten Einlass 44, einen dritten Einlass 46 und einen Auslass 48 alle in Fluidkommunikation miteinander innerhalb der HLK-Einheit 34 auf. Ein Lufteinlassdurchgang 41 ist zwischen dem ersten Einlass 42 und einer Außenseite 74 des Fahrzeugs z. B. durch einen Sammler 43 und dergleichen angeordnet. Der Lufteinlassdurchgang 41 ist nahe dem Motorraum 22 angeordnet, wo der erste Einlass 42 in Kommunikation mit dem Lufteinlassdurchgang 41 steht, um Luft von der Außenseite des Fahrzeugs aufzunehmen, wie durch Pfeil 67 in 1 gezeigt ist.
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Die HLK-Einheit 34 weist auch eine Rezirkulationstüre 50 auf, die zum Bewegen zwischen einer Durchgangsposition 52, die in 1 gezeigt ist, und einer Rezirkulationsposition 54, die in 2 gezeigt ist, konfiguriert ist. Die HLK-Einheit 34 ist derart konfiguriert, Luft durch den ersten Einlass 42 aufzunehmen und Luft durch den Auslass 48 zu dem Fahrgastraum 24 auszutragen, wenn die Rezirkulationstüre 50 in der Durchgangsposition 52 ist. Gleichermaßen nimmt, wenn die Rezirkulationstüre 50 in der Rezirkulationsposition 54 ist, die HLK-Einheit 34 Luft durch den zweiten und dritten Einlass 44, 46 auf und trägt Luft durch den Auslass 48 zu dem Fahrgastraum 24 aus.
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Eine Batterie 56 ist funktional innerhalb des Fahrzeugs 10 angeordnet. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist die Batterie 56 funktional in dem Frachtraum 26 angeordnet. Der Frachtraum 26 ist derjenige Ort in dem Fahrzeug, der allgemein hinter den hintersten Sitzen 70 des Fahrzeugs 10 angeordnet ist, z. B. ein Kofferraum. Jedoch sei angemerkt, dass die Batterie 56 an beliebiger Stelle in dem Fahrzeug 10 angeordnet sein kann, wie dem Fahrgastraum 24, dem Motorraum 22 und dergleichen. Anhand eines nicht beschränkenden Beispiels kann die Batterie 56 unter einem oder mehreren Sitzen 70 des Fahrzeugs angeordnet sein. Die Batterie 56 kann eine Hochspannungs-(HV-)Batterie 56 in der HEV-Anwendung des Fahrzeugs 20 sein. Die Batterie 56 ist derart konfiguriert, dass sie unter Strom gesetzt wird, um Leistung an den Antriebsstrang zu liefern, um das Fahrzeug 10 zu betreiben oder anderweitig vorzutreiben. Wenn die Batterie 56 den Motor/Generator 32 unter Strom gesetzt, dissipiert die Batterie 56 Wärme. Infolge der durch Erregen der Batterie 56 dissipierten Wärme wird Luft in dem Frachtraum 26 erhitzte Luft. Wenn die Batterie 56 über Umgebungstemperatur ist, verliert die Batterie 56 Wärme durch Leitung, Konvektion und Strahlung. Wenn die Umgebungstemperatur größer als die Temperatur der Batterie 56 wird, absorbiert die Batterie 56 Wärme aus der Umgebung. Ein Niedrighalten der Temperatur der Batterie 56 unterstützt eine erhöhte Lebensdauer der Batterie 56, was eine Herstellgarantie und einen Wiederverkaufswert des Fahrzeugs 20 verbessern kann. Daher ist die Batterie 56 zur Luftkühlung konfiguriert.
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Ein Frachteinlass 58 ist zwischen dem Fahrgastraum 24 und dem Frachtraum 26 definiert. Der Frachteinlass 58 kann in einer Ablage 60 nahe einem Heckfenster 62 des Fahrzeugs 20 definiert sein. Es sei angemerkt, dass auch andere Orte, die zwischen dem Fahrgastraum 24 und dem Frachtraum 26 angeordnet sind, verwendet werden können. Ein Lüfter 64 kann funktional in dem Frachteinlass 58 zwischen dem Fahrgastraum 24 und dem Frachtraum 26 angeordnet sein, um Luft in den Frachtraum 26 aus dem Fahrgastraum 24 zu ziehen, um die Batterie 56 zu kühlen. Ein Betrieb des Lüfters 64 sieht eine negative Druckdifferenz zwischen dem Fahrgastraum 24 und dem Frachtraum 26 vor, so dass der Lüfter 64 Luft aus dem Fahrgastraum 24 in den Frachtraum 26 zieht. Daher kann die Batterie 56 durch Lenken kälterer Luft von dem Fahrgastraum 24 in den Frachtraum 26, wie durch Pfeil 59 angegeben ist, luftgekühlt werden. Genauer ist kühlere Luft diejenige Luft, die sich bei einer Temperatur befindet, die geringer als eine Temperatur der erhitzten Luft ist, die sich innerhalb des Frachtraumes 26 befindet.
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Ein Rückführluftkanal 66 erstreckt sich funktional zwischen dem Frachtraum 26 und dem zweiten Einlass 44 der HLK-Einheit 34. Der Rückführluftkanal 66 kann nahe einem Boden 68 des Fahrzeugs 20 angeordnet sein. Anhand eines nicht beschränkenden Beispiels kann sich der Rückführluftkanal 66 unterhalb der Sitze 70 des Fahrzeugs 20 zwischen dem Frachtraum 26 und dem zweiten Einlass 44 der HLK-Einheit 34 erstrecken. Der Rückführluftkanal 66 ist derart konfiguriert, die Luftströmung von dem Frachtraum 26 direkt an die HLK-Einheit 34 zu lenken, wie nachfolgend detaillierter erläutert ist. Daher verläuft der Rückführluftkanal 66 nur zwischen dem Frachtraum 26 und der HLK-Einheit 34 und sieht keine Luftströmung direkt zu dem Fahrgastraum 24 vor.
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Während des Betriebs des Fahrzeugs 20 unterstützen das Gebläse 36 der HLK-Einheit 34 und der Lüfter 64 die kontinuierliche Zirkulation von Luft zwischen dem Fahrgastraum 24 und dem Frachtraum 26. Um die kontinuierliche Zirkulation von Luft zu unterstützen, steht der erste Einlass 42 in Fluidkommunikation mit der Außenseite 74 des Fahrzeugs 10 über den Lufteinlassdurchgang, der zweite Einlass 44 steht in Fluidkommunikation mit dem Rückführluftkanal 66, der dritte Einlass 46 steht in Fluidkommunikation mit dem Fahrgastraum 24, und der Auslass 48 steht in Fluidkommunikation mit dem Fahrgastraum 24. Wenn das Fahrzeug 20 betrieben wird, strömt Luft von der HLK-Einheit 34 in den Fahrgastraum 24 durch den Auslass 48, wie durch Pfeil 67 gezeigt ist, und Luft strömt von dem Fahrgastraum 24 zu dem Frachtraum 26, wie durch Pfeil 59 angegeben ist. Luft in dem Fahrgastraum 24 wird, wie durch Pfeil 61 gezeigt ist, kontinuierlich in den Frachtraum 26 durch den Frachteinlass 58 gezogen, und die erhitzte Luft wird kontinuierlich von dem Frachtraum 26 entlüftet, wie durch Pfeil 63 gezeigt ist. Die erhitzte Luft wird von dem Frachtraum 26 auf einem von zwei Wegen entlüftet, die von der Position der Rezirkulationstüre 50 abhängig sind. Die erhitzte Luft wird entweder durch ein Druckentlastungsventil 72, das durch Pfeil 63 in 1 gezeigt ist, wenn die Rezirkulationstüre 50 in der Durchgangsposition 52 steht, oder durch den Rückführluftkanal 66 entlüftet, wie durch Pfeil 65 in 2 gezeigt ist, wenn die Rezirkulationstüre 50 in der Rezirkulationsposition 54 steht, wie in 2 gezeigt ist.
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Das Druckentlastungsventil 72 ist funktional zwischen dem Frachtraum 26 und einer Außenseite 74 des Fahrzeugs 20 angeordnet. Das Druckentlastungsventil 72 ist derart konfiguriert, sich zwischen einer geschlossenen Position 76, wie in 2 gezeigt ist, und einer offenen Position 78, wie in 1 gezeigt ist, zu bewegen. Luft ist zur Strömung von dem Frachtraum 26 zu der Außenseite 74 des Fahrzeugs 20 durch das Druckentlastungsventil 72 konfiguriert, wenn sich das Druckentlastungsventil 72 in der offenen Position 78 befindet und sich die Rezirkulationstüre 50 in der Durchgangsposition 52 befindet, wie in 1 gezeigt ist. Das Druckentlastungsventil 72 ist zum Betätigen oder Öffnen in Ansprechen auf einen niedrigen Differenzdruck zwischen dem Frachtraum 26 und der Außenseite 74 des Fahrzeugs 20 betreibbar. Genauer strömt, wenn die Rezirkulationstüre 50 in der Durchgangsposition 52 ist, Luft in die HLK-Einheit 34 durch den ersten Einlass 42 und in den Fahrgastraum 24 des Fahrzeugs 20 durch den Auslass 48. Die Luft tritt in den Frachtraum 26 bei einem Druck ein, der größer als der Druck außerhalb 74 des Fahrzeugs 20 ist. Dieser Differenzdruck ist groß genug, um das Druckentlastungsventil 72 in die offene Position 78 vorzuspannen, was zulässt, dass die erhitzte Luft aus dem Frachtraum 26 austritt. Daher ist das Druckentlastungsventil 72 normalerweise in die geschlossene Position 76 vorgespannt und derart konfiguriert, sich automatisch in die offene Position 78 in Ansprechen auf eine positive Druckdifferenz zwischen dem Frachtraum 26 und der Außenseite 74 des Fahrzeugs 20 zu bewegen, wenn sich die Rezirkulationstüre 50 in der Durchgangsposition 52 befindet.
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Gleichermaßen ist das Druckentlastungsventil 72 derart konfiguriert, sich automatisch in die geschlossene Position 76 in Ansprechen auf eine negative Druckdifferenz zwischen dem Frachtraum 26 und der Außenseite 74 des Fahrzeugs 20 zu bewegen, wenn sich die Rezirkulationstüre 50 in der Rezirkulationsposition 54 befindet. Genauer strömt, wenn sich die Rezirkulationstüre 50 in der Rezirkulationsposition 54 befindet, Luft in die HLK-Einheit 34 nur durch den zweiten Einlass 44, wie durch Pfeil 69 gezeigt ist, und den dritten Einlass 46, wie durch Pfeil 71 gezeigt ist, und zwar aufgrund dessen, dass die Rezirkulationstüre 50 einen Eintritt von Luft in die HLK-Einheit 34 durch den ersten Einlass 42 verhindert. Wenn sich die Luft durch die HLK-Einheit 34 bewegt, wobei sich die Rezirkulationstüre 50 in der Rezirkulationsposition 54 befindet, wird eine negative Druckdifferenz zwischen dem Frachtraum 26 und der Außenseite 74 des Fahrzeugs 20 erzeugt, was zur Folge hat, dass sich das Druckentlastungsventil 72 in der geschlossenen Position 76 befindet. Somit erzeugt ein Betrieb des Gebläses 36 der HLK-Einheit 34 eine Saugwirkung an dem zweiten Einlass 44 und dem dritten Einlass 46. Infolge dessen strömt Luft aus dem Frachtraum 26 durch den Rückführluftkanal 66 zu dem zweiten Einlass 44, und Luft strömt von dem Fahrgastraum 24 zu dem dritten Einlass 46, wie in 2 gezeigt ist.
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Die Bewegung der erhitzten Luft durch den Rückführluftkanal 66 zu dem ersten Einlass 42 bedeutet, dass die erhitzte Luft durch den Verdampfer 38 in der HLK-Einheit 34 bei Eintritt in den ersten Einlass 42 gekühlt wird. Somit strömt gekühlte Luft kontinuierlich von dem Auslass 48 in den Fahrgastraum 24, wenn sich die Rezirkulationstüre 50 in der Rezirkulationsposition 54 befindet. Wenn der Rückführluftkanal 66 den Frachtraum 26 nicht mit dem zweiten Einlass 44 verbindet, wobei die negative Druckdifferenz zwischen dem Frachtraum 26 und der Außenseite 74 das Druckentlastungsventil 72 in der geschlossenen Position 76 hält, würde die erhitzte Luft anderweitig aus dem Frachtraum 26 direkt in den Fahrgastraum 24 sickern oder entweichen. Dies würde zur Folge haben, dass die Luft in dem Fahrgastraum 24 erhitzt wird, was bewirken würde, dass die in den Fahrgastraum 26 eintretende Luft schließlich erhitzte Luft wird, zusätzlich dazu, dass die Rückseite des Fahrgastraumes 24 für einen optimalen Fahrgastkomfort wärmer als gewünscht wird.
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Zusätzlich kann die Kühlbaugruppe 80 in dem Frachtraum 26 angeordnet sein, um eine Luftkühlung für die Batterie 56 bereitzustellen. Die Kühlbaugruppe 80 kann ein Kühlgehäuse 82, einen Einlasskanal 84 und einen Auslasskanal 86 aufweisen. Die Batterie 56 ist funktional in dem Kühlgehäuse 82 angeordnet, so dass Luft um oder durch die Batterie 56 zwischen dem Einlasskanal 84 und dem Auslasskanal 86 strömt. Der Einlasskanal 84 ist funktional zwischen dem Frachteinlass 58 und dem Kühlgehäuse 82 verbunden. Der Auslasskanal 86 ist funktional zwischen dem Kühlgehäuse 82 und sowohl dem Druckentlastungsventil 72 als auch dem Rückführluftkanal 66 verbunden. Daher zieht mit Bezug auf 1, wenn sich die Rezirkulationstüre 50 in der Durchgangsposition 52 befindet, die resultierende negative Druckdifferenz die erhitzte Luft von dem Kühlgehäuse 82 durch den Auslasskanal 86 und zu der Außenseite 74 des Fahrzeugs 20 durch das Druckentlastungsventil 72, wie durch Pfeil 63 angegeben ist. Gleichermaßen zieht mit Bezug auf 2, wenn sich die Rezirkulationstüre 50 in der Rezirkulationsposition 54 befindet, die positive Druckdifferenz die erhitzte Luft aus dem Kühlgehäuse durch den Auslasskanal 86 und in den Rückführluftkanal 66, wie durch Pfeil 65 angegeben ist.
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Während die besten Moden zur Ausführung der Offenbarung detailliert beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Offenbarung innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche.
