DE102016202742A1 - cooling module - Google Patents
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Abstract
Bereitgestellt ist ein Kühlmodul, das beinhaltet, einen ersten Kühler, der ausgestaltet ist, einen Brennstoffzellenstapel zu kühlen, einen zweiten Kühler, der in einem vorbestimmten Bereich in einer Luftflussrichtung vor dem ersten Kühler positioniert ist und Wärme mit einer Umgebungsluft tauscht, um ein Kältemittel zu kondensieren, und ein zweiter Kondensator, der in dem zweiten Kühler bereitgestellt ist und Wärme mit einem Kühlmittel tauscht, um ein Kältemittel zu kondensieren. Entsprechend kann in dem Kühlmodul der vorliegenden Erfindung, da der zweite Kühler und der erste Kondensator nebeneinander vor dem ersten Kühler bereitgestellt sind, und der zweite Kondensator in dem zweiten Kühler bereitgestellt ist, eine Kältemittelkondensierungsleistung erhöht werden, während das Kühlmodul in seiner Größe reduziert wird.Provided is a cooling module that includes a first radiator configured to cool a fuel cell stack, a second radiator positioned in a predetermined area in an airflow direction in front of the first radiator, and exchanging heat with an ambient air to supply a refrigerant condense, and a second condenser provided in the second radiator and exchanging heat with a coolant to condense a refrigerant. Accordingly, in the cooling module of the present invention, since the second radiator and the first condenser are provided side by side in front of the first radiator and the second condenser is provided in the second radiator, a refrigerant condensing performance can be increased while the cooling modulus is reduced in size.
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlmodul und genauer ein Modul, in dem ein zweiter Kühler und ein erster Kondensator nebeneinander vor einem ersten Kühler positioniert sind, und ein zweiter Kondensator in dem zweiten Kühler bereitgestellt ist, das folglich eine reduzierte Größe aufweist, während eine hohe Kühlmittelkondensationsleistung erlaubt wird.The present invention relates to a cooling module and, more particularly, to a module in which a second radiator and a first condenser are positioned side by side in front of a first radiator, and a second condenser is provided in the second radiator, which consequently has a reduced size, while a high coolant condensing performance is allowed.
Stand der TechnikState of the art
Im allgemeinen in einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der darin installiert ist, wird Wärme, die generiert wird, während der Motor läuft, zu einem Zylinderkopf, einem Kolben und einem Ventil übertragen und folglich, wenn Temperaturen dieser Komponenten extrem erhöht werden, dehnen diese sich thermisch aus oder degenerieren thermisch, was in einem Abbau von Festigkeit resultiert, die Lebensdauer eines Motors wird verkürzt, eine Verbrennung verschlechtert sich, was ein Klopfen oder eine Vorzündung verursacht, was die Leistung des Motors verringert.Generally, in a vehicle having an internal combustion engine installed therein, heat generated while the engine is running is transmitted to a cylinder head, a piston, and a valve, and consequently, when temperatures of these components are extremely increased, they expand Thermal out or degenerate thermally, resulting in a degradation of strength, the life of an engine is shortened, combustion deteriorates, causing a knock or a pre-ignition, which reduces the performance of the engine.
Auch wenn ein Brennstoffzellenstapel oder Motor unvollständig gekühlt wird, reißt ein Ölfilm einer inneren umfänglichen Oberfläche des Zylinders, vermindert die Schmierwirkung, Motoröl verändert sich und verursacht eine abnormale Abrasion eines Zylinders und ein Kolben schmilzt mit einer inneren Wandoberfläche eines Zylinders zusammen.Even when a fuel cell stack or engine is incompletely cooled, an oil film ruptures an inner peripheral surface of the cylinder, reduces the lubricating effect, engine oil changes and causes abnormal abrasion of a cylinder, and a piston melts with an inner wall surface of a cylinder.
In einem Fahrzeug müssen zusätzlich zu einem Brennstoffzellenstapel, elektrische/elektronische Komponenten inklusive eines Motors, eines Wechselrichters und eines Batteriestapels gekühlt werden und hier weisen ein Kühlmittel, das durch den Brennstoffzellenstapel geflossen ist, und ein Kühlmittel, das durch die elektrischen/elektronischen Komponenten geflossen ist einen Unterschied der Temperatur auf, sodass diese nicht ein einzelnes Kühlsystem haben können.In a vehicle, in addition to a fuel cell stack, electric / electronic components including a motor, an inverter, and a battery pack must be cooled, and here, a coolant that has flowed through the fuel cell stack and a coolant that has flowed through the electric / electronic components a difference in temperature, so they can not have a single cooling system.
Im Detail beinhaltet das Kühlsystem
Hier sind in dem Kühlsystem
Auch das Kühlsystem
Hier ist ein Beispiel des Kühlsystems
Auch sind, wie in dem Kühlsystem
Hier beinhalten die erste Kühler
Ein Beispiel des Kühlmoduls
Jedoch existiert bei dem Modul
Ein anderes Beispiel des Moduls
Das Kühlmodul
Zusätzlich unterscheiden sich Temperaturen von Luft, die zu dem zweiten Kühler
folglich ist es nötig ein Kühlmodul zu entwickeln, das in der Größe reduziert werden kann, während eine ausreichende Leistungsfähigkeit des ersten Kühlers, des zweiten Kühlers und des Kondensator sichergestellt werden kann, welche das Kühlmodul darstellen.hence, it is necessary to develop a cooling module that can be reduced in size while ensuring sufficient performance of the first radiator, the second radiator, and the condenser, which constitute the cooling module.
[Stand der Technik Dokument][State of the art document]
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(Patentdokument 1)
Koreanische Offenlegungsschrift Nr. 2013-0012986 Korean Laid-Open Publication No. 2013-0012986
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die vorliegende Erfindung stellt ein Kühlmodul bereit, in dem ein zweiter Kühler und ein erster Kondensator nebeneinander vor einem ersten Radiator positioniert sind, und ein zweiter Kondensator ist in dem zweiten Kühler bereitgestellt, wodurch eine Kühl- und Kondensierungsleistung des Kühlmoduls erhöht wird, während das Kühlmodul in seiner Größe reduziert ist.The present invention provides a cooling module in which a second radiator and a first condenser are positioned side by side in front of a first radiator, and a second condenser is provided in the second radiator, thereby increasing a cooling and condensing performance of the cooling module while the cooling module is reduced in size.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Kühlmodul bereit, in dem ein zweiter kühler und ein erster Kondensator nebeneinander positioniert sind, um einen Druckabfall der Luft zu reduzieren, was eine Reduktion eines Luftvolumens des Winds ausschaltet und folglich die Kühlleistung eines Kühlmittels und die Kondensierungsleistung eines Kondensator verbessert.The present invention also provides a cooling module in which a second radiator and a first condenser are positioned side by side to reduce a pressure drop of the air, which eliminates reduction of an air volume of the wind and thus improves the cooling performance of a coolant and the condensing performance of a condenser ,
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Kühlmodul bereit, in dem Wind nicht durch ein Rohr blockiert ist und eine Konfiguration eines Rohrs vereinfacht ist, um ein Aufbauen zu erleichtern, dessen Größe reduziert istThe present invention also provides a cooling module in which wind is not blocked by a pipe and a configuration of a pipe is simplified to facilitate erection whose size is reduced
In einem Aspekt beinhaltet ein Kühlmodul: einen ersten Kühler, der ausgestaltet ist, um einen Brennstoffzellenstapel zu kühlen; einen zweiten Kühler, der in einem vorbestimmten Bereich vor dem ersten Kühler in einer Luftflussrichtung positioniert ist und ausgestaltet ist, eine elektrische Komponente zu kühlen; und einen ersten Kondensator, der in der anderen, überbleibenden Fläche vor dem ersten Kühler in der Luftflussrichtung positioniert ist und mit einer Umgebungsluft Wärme tauscht, um ein Kältemittel zu kondensieren, und ferner beinhaltet: einen zweiten Kondensator, der in dem zweiten Kühler bereitgestellt ist und mit einem Kühlmittel Wärme tauscht, um ein Kältemittel zu kondensieren. Entsprechend kann in dem Modul der vorliegenden Erfindung, da der zweite Kühler und der erste Kondensator nebeneinander vor dem ersten Kühler positioniert sind und der zweite Kondensator in dem zweiten Kühler bereitgestellt ist, eine Kühlmittelkondensierungsleistung erhöht werden, während die Größe des Kühlmoduls reduziert ist.In one aspect, a cooling module includes: a first radiator configured to cool a fuel cell stack; a second radiator positioned in a predetermined area in front of the first radiator in an air flow direction and configured to cool an electrical component; and a first condenser positioned in the other remaining area in front of the first radiator in the air flow direction and exchanging heat with an ambient air to condense a refrigerant, and further including: a second condenser provided in the second radiator and exchanges heat with a coolant to condense a refrigerant. Accordingly, in the module of the present invention, since the second radiator and the first condenser are positioned side by side in front of the first radiator and the second condenser is provided in the second radiator, a coolant condensing performance can be increased while the size of the cooling module is reduced.
Der zweite Kühler kann ein Paar erste Ausgleichsbehälter beinhalten, die ausgestaltet sind, eine Kombination eines Sammelrohrs/Rohrs/Krümmungsrohrs und eines Tanks zu beinhalten und nebeneinander und beabstandet voneinander um einen vorbestimmten Abstand bereitgestellt zu sein; ein erstes Rohr, das an dem ersten Ausgleichsbehälter in beiden Enden davon fixiert ist, um einen Kühlmittelflusskanal für eine elektrische Komponente auszubilden; und einen ersten Stift, der zwischen den Rohren eingeschoben ist, wobei der zweite Kondensator in dem ersten Ausgleichsbehälter bereitgestellt sein kann. Insbesondere kann in dem Kühlmodul der zweite Kühler von dem ersten Ausgleichsbehälter in einer Höhenrichtung beabstandet sein und der zweite Kondensator kann an einer unteren Seite mit dem ersten Ausgleichsbehälter bereitgestellt sein, wodurch ein Kühlmittel effizient durch Wind gekühlt werden kann, und ein Kältemittel effizient durch das gekühlte Kühlmittel gekühlt werden kann.The second radiator may include a pair of first expansion tanks configured to include a combination of a manifold / tube / bend tube and a tank and to be provided side by side and spaced from each other by a predetermined distance; a first pipe fixed to the first surge tank at both ends thereof to form a coolant flow passage for an electrical component; and a first pin which is inserted between the tubes, wherein the second capacitor may be provided in the first surge tank. Specifically, in the cooling module, the second radiator may be spaced from the first header tank in a height direction, and the second condenser may be provided at a lower side with the first header tank, whereby a coolant can be efficiently cooled by wind and a refrigerant can be cooled efficiently by the cooled one Coolant can be cooled.
Das Kühlmodul kann ferner beinhalten: ein Einlassrohr, dass ausgestaltet ist, ein Kältemittel zu dem zweiten Kondensator zuzuführen; ein Verbindungsrohr, das ausgestaltet ist, das Kältemittel zu dem ersten Kondensator zuzuführen, das durch den zweiten Kondensator gelaufen ist; und einen Auslassrohr, das dazu ausgestaltet ist, das Kältemittel auszulassen, das durch den ersten Kondensator gelaufen ist, wobei das Kältemittel zu dem zweiten Kondensator zugeführt werden kann, der zweite Kondensator und der Kondensator können verbunden sein und das Kältemittel des ersten Kondensators kann ausgelassen werden.The cooling module may further include: an inlet pipe configured to supply a refrigerant to the second condenser; a connection pipe configured to supply the refrigerant to the first condenser passed through the second condenser; and an outlet pipe configured to discharge the refrigerant that has passed through the first condenser, wherein the refrigerant may be supplied to the second condenser, the second condenser and the condenser may be connected, and the refrigerant of the first condenser may be discharged ,
Im Speziellen kann der erste Kühler beinhalten: ein Paar zweite Ausgleichsbehälter, die nebeneinander und voneinander beabstandet um einen vorbestimmten Abstand bereitgestellt sind; ein zweites Rohr, das an dem zweiten Ausgleichsbehälter in beiden Enden davon fixiert ist, um einen Kältemittelflusspfad auszubilden; einen zweiten Stift, der zwischen den zweiten Rohren eingeschoben ist; und einen Dampf-Flüssigtrenner, der an einer Seite des zweiten Ausgleichsbehälter bereitgestellt ist, wodurch der zweite Kondensator ein Kondensator eines Wasserkühlungstyps ist, der durch ein Kühlmittel gekühlt wird, und die erste Kondensator kann ein Kondensator eines Luftkühlungstyps sein, der durch Luft gekühlt wird.Specifically, the first radiator may include: a pair of second reservoirs provided side by side and spaced apart by a predetermined distance; a second pipe fixed to the second surge tank in both ends thereof to form a refrigerant flow path; a second pin which is inserted between the second tubes; and a vapor-liquid separator provided on one side of the second surge tank, whereby the second capacitor is a water-cooling type condenser cooled by a coolant, and the first condenser can Capacitor of an air cooling type, which is cooled by air.
In dem Kühlmodul sind die zweiten Ausgleichsbehälter bereitgestellt, um voneinander in einer Breitenrichtung eines Fahrzeugs beabstandet zu sein, der Dampf-Flüssigtrenner ist positioniert, um mit dem zweiten Kühler benachbart zu sein, und eine Seite des Verbindungrohrs ist mit einem oberen Bereich des zweiten Ausgleichsbehälter verbunden, in dem der Dampf-Flüssigtrenner bereitgestellt ist, wodurch kein Wind durch das Rohr blockiert ist und die Verbindung des Rohrs vereinfacht werden kann.In the cooling module, the second surge tanks are provided to be spaced from each other in a width direction of a vehicle, the vapor-liquid separator is positioned to be adjacent to the second radiator, and one side of the connection pipe is connected to an upper portion of the second surge tank in which the vapor-liquid separator is provided, whereby no wind is blocked by the tube and the connection of the tube can be simplified.
Insbesondere kann das Verbindungsrohr beinhalten: eine erste Rohreinheit, die entlang des ersten Ausgleichsbehälter positioniert ist, in dem der zweite Kondensator in einer Längenrichtung bereitgestellt ist; und eine zweite Rohreinheit, die ausgestaltet ist, sich von der ersten Rohreinheit zu erstrecken, und in einer Längenrichtung des Dampf-Flüssigtrenners gebogen ist, wodurch ein Strömen des Winds, der durch ein erstes Rohr und einem ersten Ausbildungsbereich eines Stifts des zweiten Kühlers und ein zweites Rohr und einen Ausbildungsbereich eines zweiten Stifts des ersten Kondensators fließt, der direkt mit der Umgebungsluft Wärme tauscht, nicht gestört wird.In particular, the connection pipe may include: a first pipe unit positioned along the first surge tank in which the second capacitor is provided in a lengthwise direction; and a second pipe unit configured to extend from the first pipe unit and bent in a length direction of the vapor-liquid separator, whereby a flow of wind passing through a first pipe and a first formation area of a pin of the second radiator and a second pipe and a formation region of a second pin of the first capacitor flows, which exchanges heat directly with the ambient air, is not disturbed.
das Verbindungsrohr kann beinhalten: eine (1-1) Rohreinheit, die von einem unteren Ende des zweiten Kühlers gebogen und in einer vertikalen Richtung entlang einer äußeren Seitenoberfläche des zweiten Kühlers positioniert ist; und eine (2-1) Rohreinheit, die in einer Richtung des ersten Kondensators entlang einer oberen Oberfläche des zweiten Kühlers positioniert ist.the connection pipe may include: a (1-1) pipe unit bent from a lower end of the second radiator and positioned in a vertical direction along an outer side surface of the second radiator; and a (2-1) pipe unit positioned in a direction of the first condenser along an upper surface of the second radiator.
Das Auslassrohr kann in dem zweiten Ausgleichsbehälter ausgebildet sein, in dem der Dampf-Flüssigtrenner nicht bereitgestellt ist.The outlet pipe may be formed in the second surge tank in which the vapor-liquid separator is not provided.
Durch die vorgenannte Konfiguration des Kühlmoduls wird ein Kühlmittel, das durch das Einlassrohr eingeführt wird, durch den zweiten Kondensator in einem ersten Bereich kondensiert, das durch das Verbindungsrohr eingeführt und kondensiert wird, während es durch einen vorbestimmten Bereich des ersten Kondensators in einen zweiten Bereich fließt und Dampf-flüssig-getrennt durch den Dampf-Flüssigtrenner im dritten Bereich wird und das flüssige Kältemittel, das durch die Dampf-Flüssigtrenner getrennt wurde, wird in einem vierten Bereich unterkühlt (supergekühlt/weiter runtergekühlt) und wird danach durch das Auslassrohr ausgelassen und hier weist der zweite Bereich eine gerade Anzahl von Pfaden auf, sodass das Kühlmittel von dem zweiten Ausgleichsbehälter, in dem der Dampf-Flüssigtrenner verbunden ist, zu dem zweiten Ausgleichsbehälter übertragen wird, in dem der Dampf-Flüssigtrenner nicht verbunden ist und wird darauf folgend zurückgeführt und da das Auslassrohr in dem zweiten Ausgleichsbehälter bereitgestellt ist, in dem der Dampf-Flüssigtrenner nicht verbunden ist, weist der vierte Bereich eine ungerade Anzahl von Pfaden auf und folglich weist das zweite Rohr des ersten Kondensators eine ungerade Anzahl Pfade auf.By the aforementioned configuration of the cooling module, a refrigerant introduced through the inlet pipe is condensed by the second condenser in a first region which is introduced and condensed through the connection pipe while flowing into a second region through a predetermined region of the first condenser and liquid-vapor separated by the vapor liquid separator in the third region, and the liquid refrigerant separated by the vapor-liquid separator is supercooled (supercooled / cooled down) in a fourth region and thereafter discharged through the outlet tube and here the second area has an even number of paths, so that the refrigerant is transferred from the second surge tank in which the vapor-liquid separator is connected to the second surge tank in which the vapor-liquid separator is not connected, and is subsequently returned and because the outlet pipe in d is provided to the second surge tank, in which the vapor-liquid separator is not connected, the fourth region has an odd number of paths, and thus the second tube of the first capacitor has an odd number of paths.
Entsprechend der Konfiguration der vorliegenden Erfindung kann in dem Kühlmodul, wenn der zweite Kondensator nicht in dem zweiten Kühler bereitgestellt ist, die erste Kondensator ausgestaltet sein, größer oder gleich dem zweiten Kühler zu sein.According to the configuration of the present invention, in the cooling module, when the second capacitor is not provided in the second radiator, the first condensers may be configured to be greater than or equal to the second radiator.
In dem Modul, wenn der zweite Kondensator in dem zweiten Kühler beinhaltet ist, kann der zweite Kühler ausgestaltet sein, größer als der erste Kondensator zu sein.In the module, when the second condenser is included in the second radiator, the second radiator may be configured to be larger than the first condenser.
Entsprechend dem Kühlmodul der vorliegenden Erfindung, da der zweite Kühler und der erste Kondensator nebeneinander vor dem ersten Kühler positioniert sind, und der zweite Kondensator in dem zweiten Kühler bereitgestellt ist, kann das Kühlmodul eine verbesserte Kältemittelkondensierungsleistung aufweisen, während seine Größe reduziert ist.According to the cooling module of the present invention, since the second radiator and the first condenser are positioned side by side in front of the first radiator, and the second condenser is provided in the second radiator, the cooling module can have improved refrigerant condensing performance while reducing its size.
Insbesondere wird in dem Kühlmodul der vorliegenden Erfindung, da der zweite Kühler und der erste Kondensator nebeneinander positioniert sind, ein Druckabfall der Luft reduziert, ein Luftvolumen des Winds nicht reduziert, eine Verbesserung der Kühlleistung eines Kühlmittel und eine Kondensierungsleistung des Kondensators verbessert.In particular, in the cooling module of the present invention, since the second radiator and the first condenser are positioned side by side, a pressure drop of the air is reduced, an air volume of the wind is not reduced, an improvement of the cooling performance of a coolant and a condensing performance of the condenser are improved.
Auch wird in dem Kühlmodul der vorliegenden Erfindung kein Wind durch ein Rohr blockiert und eine Konfiguration des Rohrs wird vereinfacht, um ein Aufbauen zu erleichtern und die Größe des Kühlmoduls zu reduzierenAlso, in the cooling module of the present invention, no wind is blocked by a pipe and a configuration of the pipe is simplified to facilitate erection and reduce the size of the cooling module
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Beschreibung der beispielhaften AusführungsformenDescription of the Exemplary Embodiments
Im folgenden wird ein Kühlmodul
Ein Kühlmodul
Der erste Kühler
Der zweite Kühler
Der erste Ausgleichsbehälter
Beide Enden des ersten Rohrs
Hier sind die ersten Ausgleichsbehälter
Der erste Kondensator
Auch der erste Kondensator
Die zweiten Ausgleichsbehälter
Beide Enden des zweiten Rohrs
Der Dampf-Flüssigtrenner
Hier kann das Kühlmodul
Der zweite Kondensator
In dem Kühlmodul
Das Einlassrohr
Das Einlassrohr
des ersten Kondensators
In dem Modul
Im Einzelnen beinhaltet das Verbindungsrohr
Entsprechend kann in dem Kühlmodul
In der vorliegenden Erfindung kann ein Verbindungsrohr in einer solchen Form, wie in
D.h., dass das Verbindungsrohr
Obwohl das Verbindungsrohr durch eine solche Rohrkonfiguration verbunden ist, tauscht ein Kältemittel, das zu dem zweiten Kondensator
Im Vergleich zu der Konfiguration, die in
In
In der vorliegenden Erfindung können Größen des zweiten Kühlers
In einem Fall, in dem der zweite Kondensator
Obwohl der zweite Kühler
In den obigen beispielhaften Systemen, obwohl die Verfahren auf der Basis des Flussdiagramms unter Verwendung einer Serie von Schritten oder Blöcken beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Reihenfolge der Schritte beschränkt und einige Schritte können in unterschiedlichen Reihenfolgen von den überbleibenden Schritten durchgeführt werden oder können gleichzeitig mit den überbleibenden Schritten durchgeführt werden. Darüber hinaus wird der Fachmann verstehen, dass die Schritte, die in dem Flussdiagramm gezeigt werden, nicht abschließend sind und andere Schritte beinhalten können oder einen oder mehr Schritte des Flussdiagramms ausgelassen werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu beeinflussen.In the above exemplary systems, although the methods have been described based on the flowchart using a series of steps or blocks, the present invention is not limited to the order of the steps, and some steps may be performed in different orders from the remaining steps can be done simultaneously with the remaining steps. Moreover, those skilled in the art will understand that the steps shown in the flowchart are not exhaustive and may include other steps or may omit one or more steps of the flowchart without affecting the scope of the present invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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