DE102019008256A1 - Radiator assembly, drive train and vehicle - Google Patents
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Abstract
Eine Kühlerbaugruppe (4) für ein Fahrzeug (3) wird beschrieben. Die Kühlerbaugruppe (4) hat einen Motorkühler (46), einen Ladeluftkühler (72) und einen oder mehrere Niedertemperaturkühler (70, 70', 74). Die Kühlerbaugruppe (4) ist eingerichtet, einer Luftströmung ausgesetzt zu werden, die eine Strömungsrichtung (d) hat. Der Ladeluftkühler (72) ist in der Strömungsrichtung (d) gesehen vor dem Motorkühler (46) angeordnet. Der Ladeluftkühler (72) hat eine Zulaufhälfte (72') und eine Ablaufhälfte (72"), wobei die Zulaufhälfte (72') eine höhere Temperatur hat als die Ablaufhälfte (72") beim Betrieb des Ladeluftkühlers (72). Zumindest einer der Radiatoren (70', 74) des einen oder der mehreren Niedertemperaturradiatoren (70, 70', 74) überdeckt einen größeren Anteil der Zulaufhälfte (72') als der Ablaufhälfte (72"), gesehen in der Strömungsrichtung (d). Weiterhin sind offenbart ein Antriebsstrang (1) und ein Fahrzeug (3).A cooler assembly (4) for a vehicle (3) is described. The cooler assembly (4) has an engine cooler (46), a charge air cooler (72) and one or more low temperature coolers (70, 70 ', 74). The cooler assembly (4) is designed to be exposed to an air flow which has a flow direction (d). The charge air cooler (72) is arranged in front of the engine cooler (46) as seen in the flow direction (d). The charge air cooler (72) has an inlet half (72 ') and an outlet half (72 "), the inlet half (72') being at a higher temperature than the outlet half (72") when the charge air cooler (72) is in operation. At least one of the radiators (70 ', 74) of the one or more low-temperature radiators (70, 70', 74) covers a larger proportion of the inlet half (72 ') than the outlet half (72 "), viewed in the direction of flow (d). A drive train (1) and a vehicle (3) are also disclosed.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Beschreibung betrifft eine Kühlerbaugruppe für ein Fahrzeug. Weiterhin betrifft die Beschreibung einen Antriebsstrang und ein Fahrzeug.The present description relates to a radiator assembly for a vehicle. Furthermore, the description relates to a drive train and a vehicle.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Zeitgemäße Fahrzeuge haben in der Regel mehrere Kühlsysteme, die jeweils eingerichtet sind zum Kühlen eines Fahrzeugsystems, wie eines Verbrennungsmotors, einem elektrischen Antriebssystems, eines Retarders, eines Verlustwärme-Rückgewinnungssystems und dergleichen. Derartige Kühlsysteme haben in der Regel einen oder mehrere Radiatoren, die eingerichtet sind zum Übertragen von Wärme aus dem Kühlsystem an die umgebende Luft. Der Begriff „Radiator“ umfasst in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen nicht nur Wärmeübertragung durch Strahlung, sondern insbesondere auch Wärmeübertragung durch Wärmeleitung.Contemporary vehicles typically have multiple cooling systems, each configured to cool a vehicle system such as an internal combustion engine, an electric drive system, a retarder, a heat recovery system, and the like. Such cooling systems generally have one or more radiators that are set up to transfer heat from the cooling system to the surrounding air. In this description and in the claims, the term “radiator” includes not only heat transfer by radiation, but in particular also heat transfer by heat conduction.
Hybride elektrische Antriebsstränge verwenden zwei oder mehr verschiedene Arten von Antrieb, wie einen Verbrennungsmotor und ein elektrisches Antriebssystem. Im Allgemeinen hat ein Verbrennungsmotor eine geringe Energieeffizienz bei tieferen Leistungspegeln und eine bessere Energieeffizienz bei höheren Leistungspegeln. Ein elektrisches Antriebssystem hat in der Regel eine große Energieeffizienz bei niedrigeren Leistungspegeln und bei hohen Leistungspegeln, jedoch reicht die Speicherung von elektrischer Energie im Fahrzeug in der Regel nicht aus, um einen Betrieb bei höheren Leistungspegeln über längere Zeitspannen zu ermöglichen.Hybrid electric drive trains use two or more different types of drive, such as an internal combustion engine and an electric drive system. Generally, an internal combustion engine has low energy efficiency at lower power levels and better energy efficiency at higher power levels. An electric drive system usually has a high energy efficiency at lower power levels and at high power levels, but the storage of electrical energy in the vehicle is generally not sufficient to enable operation at higher power levels over longer periods of time.
Deshalb sind hybride elektrische Antriebsstränge in der Regel eingerichtet, zwischen einem elektrischen Antrieb und einem Antrieb mittels Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von der Last umzuschalten derart, dass das elektrische Antriebssystem bei geringen Lasten betrieben wird und der Verbrennungsmotor gestartet und betrieben wird bei höheren Lasten. Einige hybride elektrische Antriebsstränge sind eingerichtet, einen gleichzeitigen Betrieb des elektrischen Antriebssystems und des Verbrennungsmotors zu ermöglichen.Therefore, hybrid electric drive trains are usually set up to switch between an electric drive and a drive by means of an internal combustion engine as a function of the load in such a way that the electric drive system is operated at low loads and the internal combustion engine is started and operated at higher loads. Some hybrid electric drive trains are set up to enable simultaneous operation of the electric drive system and the internal combustion engine.
Die meisten zeitgemäßen hybriden elektrischen Antriebsstränge sind in der Lage, ein regeneratives Bremsen auszuführen, bei dem zumindest ein Teil der kinetischen Energie des Fahrzeuges beim Bremsen des Fahrzeuges in elektrische Energie gewandelt wird. Die elektrische Energie kann in Batterien und/oder Kondensatoren gespeichert werden für einen anschließenden Gebrauch zum Antrieb des Fahrzeuges. Auf diese Weise kann die Gesamt-Energieeffizienz des Fahrzeuges verbessert werden, insbesondere bei Fahrt in Bereichen mit einer Vielzahl von Start- und Bremsvorgängen, wie beispielsweise in städtischen Bereichen. Allerdings ist die Möglichkeit Energie mit einem hybriden elektrischen Antriebsstrang einzusparen begrenzt und geht sogar gegen Null bei Fahrt mit konstant hoher Geschwindigkeit, wie beispielsweise auf Autobahnen.Most contemporary hybrid electric drivetrains are capable of performing regenerative braking, in which at least part of the kinetic energy of the vehicle is converted into electrical energy when the vehicle is braking. The electrical energy can be stored in batteries and / or capacitors for subsequent use to drive the vehicle. In this way, the overall energy efficiency of the vehicle can be improved, especially when driving in areas with a large number of starting and braking processes, such as in urban areas. However, the possibility of saving energy with a hybrid electric drive train is limited and even goes to zero when driving at a constant high speed, such as on motorways.
Ein weiterer Vorteil von hybriden elektrischen Antriebssträngen liegt darin, dass sie in bestimmten Bereichen, wie in städtischen Bereichen, einen rein elektrischen Antrieb ermöglichen und dies gilt auch für Bereiche, in denen es auf die Emission von Auspuffgasen und/oder die Emission von Schall ankommt. Deshalb sind hybride elektrische Antriebsstränge häufig eingerichtet, zwischen einem reinen elektrischen Antrieb und einem reinen Antrieb mit Verbrennungsmotor umzuschalten. Dies bringt einen Vorteil, insbesondere für Schwerlastfahrzeuge, dass das Fahrzeug rein elektrisch betrieben werden kann in bestimmten Bereichen, wie in städtischen Bereichen, und der Betrieb umgeschaltet werden kann auf reinen Verbrennungsmotorbetrieb bei Fahrt mit konstant hoher Geschwindigkeit, wie auf Autobahnen. Auf diese Weise kann der Antriebsstrang geringe Emissionspegel bezüglich Auspuffgasen und Schall in kritischen Bereichen erzeugen und der Verbrennungsmotor wird bei Lasten betrieben, in denen er höchst effizient ist, d.h. bei hohen Lasten. Auch kann das Fahrzeug mit Batterien versehen werden, die angemessen dimensioniert sind.Another advantage of hybrid electric drivetrains is that they allow a purely electric drive in certain areas, such as in urban areas, and this also applies to areas in which the emission of exhaust gases and / or the emission of sound is important. That is why hybrid electric drive trains are often set up to switch between a pure electric drive and a pure drive with an internal combustion engine. This brings an advantage, particularly for heavy-duty vehicles, that the vehicle can be operated purely electrically in certain areas, such as in urban areas, and the operation can be switched to pure internal combustion engine operation when driving at a constant high speed, such as on motorways. In this way, the powertrain can produce low levels of emissions in terms of exhaust gases and noise in critical areas and the internal combustion engine is operated at loads in which it is highly efficient, i.e. at high loads. The vehicle can also be provided with batteries that are adequately dimensioned.
Im Allgemeinen haben Diesel-Motoren eine Energieeffizienz von bis zu 45%, typischerweise etwa 30%, Benzinmotoren von bis zu 40%, typischerweise aber nur 20%. Werden die Motoren bei maximaler Effizienz betrieben, wird der Großteil der durch den verbrauchten Treibstoff freigegebenen Wärmeenergie in Form von Wärme abgegeben, ohne in Nutzarbeit umgesetzt worden zu sein, also in Arbeit zur Drehung einer Antriebswelle. Ein großer Teil der Verlustwärme wird über die heißen Auspuffgase abgegeben. Deshalb sind Fahrzeuge mit einem Verlustwärme-Rückgewinnungssystem ausgerüstet, welches Verlustwärme in Nutzarbeit umsetzt. Die meisten Verlustwärme-Rückgewinnungssysteme arbeiten auf Basis des sogenannten Rankine-Zyklus und haben einen Kühler (Verflüssiger), einen Auspuffgas-Wärmetauscher und einen Expander, wobei im Auspuffgas-Wärmetauscher erzeugter Dampf mit dem Expander in Nutzarbeit umgesetzt wird. Der Expander kann beispielsweise eine Turbine oder einen oder mehrere Kolben aufweisen und mit der Antriebswelle des Antriebsstranges verbunden sein, um Nutzarbeit darauf zu übertragen. Andererseits kann der Expander auch mit einem Generator verbunden sein zur Erzeugung von elektrischer Energie. Um eine gute thermische Effizienz des Verlustwärme-Rückgewinnungssystems zu erreichen, muss der Kühler (Verflüssiger) gekühlt werden.In general, diesel engines have an energy efficiency of up to 45%, typically around 30%, gasoline engines up to 40%, but typically only 20%. If the engines are operated at maximum efficiency, the majority of the thermal energy released by the fuel consumed is given off in the form of heat without having been converted into useful work, i.e. in work to rotate a drive shaft. A large part of the heat loss is given off by the hot exhaust gases. That is why vehicles are equipped with a heat recovery system that converts heat loss into useful work. Most heat recovery systems work on the basis of the so-called Rankine cycle and have a cooler (condenser), an exhaust gas heat exchanger and an expander, whereby steam generated in the exhaust gas heat exchanger is converted into useful work with the expander. The expander can, for example, have a turbine or one or more pistons and be connected to the drive shaft of the drive train in order to transfer useful work thereon. On the other hand, the expander can also be connected to a generator for generating electrical energy. To ensure good thermal efficiency of the waste heat To achieve the recovery system, the cooler (condenser) must be cooled.
Die oben beschriebenen Fahrzeugsysteme sind in der Lage, die Energieeffizienz von Fahrzeugen zu verbessern. Sie weisen allerdings auch einige Nachteile auf als sie die Kosten erhöhen und auch die Komplexität des Fahrzeuges vergrößern. Beispielsweise verlangen alle oben beschriebenen Fahrzeugsysteme eine Kühlung. Das heißt: ein Verbrennungsmotor braucht ein Verbrennungsmotor-Kühlsystem zum Kühlen des Verbrennungsmotors, das elektrische Antriebssystem brauch ein Kühlsystem zum Kühlen seiner elektrischen Komponenten und das Verlustwärme-Rückgewinnungssystem braucht ein Kühlsystem zum Kühlen des Kühlers (Verflüssigers). Alle diese Kühlsysteme müssen hinsichtlich Größe und Kapazität so ausgelegt werden, dass sie bei den höchsten Leistungspegeln des jeweiligen Systems eine hinreichende Kühlung bewirken. Dies bedeutet, dass unter den meisten Betriebsbedingungen die Größe und die Kapazität des jeweiligen Kühlsystems größer sind als es für den gegebenen Leistungspegel des Fahrzeugsystems erforderlich wäre. Auch brauchen all diese Kühlsysteme Leitungen und einen oder mehrere Radiatoren, die eingerichtet sind zum Abgeben von Wärme, was Nachteile bedingt hinsichtlich des im Fahrzeug zur Verfügung stehenden Raumes.The vehicle systems described above are able to improve the energy efficiency of vehicles. However, they also have some disadvantages as they increase costs and also increase the complexity of the vehicle. For example, all vehicle systems described above require cooling. That is, an internal combustion engine needs an internal combustion engine cooling system to cool the internal combustion engine, the electric drive system needs a cooling system to cool its electrical components, and the heat recovery system needs a cooling system to cool the cooler (condenser). All these cooling systems have to be designed in terms of size and capacity in such a way that they provide sufficient cooling at the highest power levels of the respective system. This means that under most operating conditions the size and capacity of the respective cooling system are larger than would be required for the given power level of the vehicle system. All of these cooling systems also require lines and one or more radiators which are designed to emit heat, which has disadvantages with regard to the space available in the vehicle.
Radiatoren (Kühler) sind in der Regel in der Front eines Fahrzeuges angeordnet, um der bei der Fahrt erzeugten Luftströmung ausgesetzt zu werden. Auch können Radiatoren (Kühler) mit einem oder mit mehreren Kühlgebläsen versehen werden, die eingerichtet sind, Luft in die Radiatoren zu blasen. Auf diese Weise kann Luftströmung durch den Radiator auch dann erzeugt werden, wenn das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit fährt oder steht.Radiators (radiators) are usually located in the front of a vehicle in order to be exposed to the air flow generated while driving. Radiators (coolers) can also be provided with one or more cooling fans which are set up to blow air into the radiators. In this way, air flow through the radiator can be generated even when the vehicle is running or standing at low speed.
Aufgeladene Verbrennungsmotoren sind in der Regel mit einem Ladeluftkühler versehen, der eingerichtet ist zum Kühlen von Luft, die mit einem Verdichter des Verbrennungsmotors komprimiert ist, bevor die Luft zum Einlass des Verbrennungsmotors geführt wird. Komprimiert der Verdichter die Luft, steigt die Temperatur der Luft an. Durch Kühlung der komprimierten Luft steigt die Dichte der Luft an und mehr Luft kann in die Zylinder des Motors geführt werden. Auf diese Weise kann die Brennstoffeffizienz und die Leistung des Verbrennungsmotors durch Kühlung der Luft verbessert werden und ein höherer Grad an Kühlung der Luft ergibt eine höhere Effizienz des Verbrennungsmotors. Ladeluftkühler sind in der Regel auch in der Front eines Fahrzeuges angeordnet.Supercharged internal combustion engines are generally provided with a charge air cooler which is set up to cool air which is compressed with a compressor of the internal combustion engine before the air is led to the inlet of the internal combustion engine. When the compressor compresses the air, the temperature of the air rises. By cooling the compressed air, the density of the air increases and more air can be led into the cylinders of the engine. In this way, the fuel efficiency and the performance of the internal combustion engine can be improved by cooling the air, and a higher degree of cooling of the air results in a higher efficiency of the internal combustion engine. Charge air coolers are usually also arranged in the front of a vehicle.
Wie sich aus obigem ergibt, bedeutet der begrenzte Raum im Bereich der Front eines Fahrzeuges ein Problem bei zeitgemäßen Fahrzeugen mit verschiedenen Systemen und Untersystemen, die jeweils Kühlung erfordern. Aufgrund des begrenzten Raumes kann ein Radiator vor einem anderen Radiator positioniert werden. Damit kann aber die Kühleffizienz des stromab gelegenen Radiators reduziert werden, weil zunächst vom stromauf gelegenen Radiator abgegebene Wärme teilweise auf den stromab gelegenen Radiator übertragen wird und auch der stromauf gelegene Radiator einen ungünstigen Einfluss haben kann auf die Luftströmung, d.h. die Luftströmung zum stromab gelegenen Radiator teilweise behindern kann.As can be seen from the above, the limited space in the area of the front of a vehicle means a problem with contemporary vehicles with different systems and subsystems, each of which requires cooling. Due to the limited space, one radiator can be positioned in front of another radiator. However, this can reduce the cooling efficiency of the downstream radiator, because initially heat given off by the upstream radiator is partially transferred to the downstream radiator and the upstream radiator can also have an unfavorable influence on the air flow, i.e. can partially obstruct the air flow to the downstream radiator.
KURZBESCHREIBUNGSHORT DESCRIPTION
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, zumindest einige der oben genannten Probleme und Nachteile zu überwinden oder zumindest zu mindern.It is an object of the present invention to overcome or at least alleviate at least some of the problems and disadvantages mentioned above.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung wird das Ziel erreicht durch eine Kühlerbaugruppe für ein Fahrzeug. Die Kühlerbaugruppe hat einen Motorkühler, einen Ladeluftkühler und ein oder mehrere Niedertemperaturradiatoren. Die Kühlerbaugruppe ist eingerichtet, einer Luftströmung mit einer bestimmten Strömungsrichtung ausgesetzt zu werden. Der Ladeluftkühler ist vor dem Motorkühler angeordnet, in der Strömungsrichtung gesehen. Der Ladeluftkühler hat eine Zulaufhälfte und eine Ablaufhälfte, wobei die Zulaufhälfte eine höhere Temperatur hat als die Ablaufhälfte beim Betrieb des Ladeluftkühlers. Zumindest ein Kühler des einen oder der mehreren Niedertemperaturkühler überdeckt einen größeren Anteil der Zulaufhälfte als der Ablaufhälfte, in der Strömungsrichtung gesehen.According to a first variant of the invention, the aim is achieved by a radiator assembly for a vehicle. The radiator assembly has an engine cooler, an intercooler and one or more low temperature radiators. The cooler assembly is configured to be exposed to an air flow with a specific flow direction. The charge air cooler is arranged in front of the engine cooler, viewed in the direction of flow. The charge air cooler has an inlet half and an outlet half, the inlet half being at a higher temperature than the outlet half when the charge air cooler is operating. At least one cooler of the one or more low-temperature coolers covers a larger proportion of the inlet half than the outlet half, viewed in the direction of flow.
Damit wird eine Kühlerbaugruppe bereitgestellt, mit welcher der zumindest eine Kühler des einen oder der mehreren Niedertemperaturkühler für eine effiziente Kühlung eines Fahrzeugsystems eingesetzt werden kann. Dies deshalb, weil der zumindest eine Kühler des einen oder der mehreren Niedertemperaturkühler stromauf des Ladeluftkühlers angeordnet ist, in Bezug auf die Luftströmungsrichtung. Da der zumindest eine Kühler einen größeren Anteil der Zulaufhälfte als er die Ablaufhälfte des Ladeluftkühlers überdeckt, hat dieser zumindest eine Kühler einen geringen Einfluss auf die Kühleffizienz des Ladeluftkühlers. Dies deshalb, weil der zumindest eine Kühler die Zulaufhälfte überdeckt, die eine höhere Temperatur hat als die Auslaufhälfte beim Betrieb des Ladeluftkühlers und weil ein größerer Anteil der Ablaufhälfte, welcher kälter ist als die Zulaufhälfte, nicht einem Kühler gegenüberliegt, der Teile davon überdeckt.This provides a cooler assembly with which the at least one cooler of the one or more low-temperature coolers can be used for efficient cooling of a vehicle system. This is because the at least one cooler of the one or more low-temperature coolers is arranged upstream of the charge air cooler, with respect to the air flow direction. Since the at least one cooler covers a larger proportion of the inlet half than it covers the outlet half of the charge air cooler, this at least one cooler has a minor influence on the cooling efficiency of the charge air cooler. This is because the at least one cooler covers the inlet half, which has a higher temperature than the outlet half during operation of the charge air cooler, and because a larger proportion of the outlet half, which is colder than the inlet half, is not opposite a cooler that covers parts of it.
Damit wird eine Kühlerbaugruppe bereitgestellt, die in der Lage ist, einen Motor, zumindest ein Fahrzeugsystem und komprimierte Luft effizient zu kühlen, wobei der im Fahrzeug zur Verfügung stehende Raum mit der Kühlerbaugruppe sehr effizient genutzt wird. Als weiteres Ergebnis ergibt sich, dass die Kühlerbaugruppe Bedingungen ermöglicht für eine verbesserte Energieeffizienz eines Fahrzeuges.This provides a cooler assembly that is capable of efficiently cooling an engine, at least one vehicle system, and compressed air, with the space available in the vehicle having the cooler assembly being very efficient is being used. Another result is that the radiator assembly enables conditions for improved energy efficiency of a vehicle.
Somit wird eine Kühlerbaugruppe bereitgestellt, welche zumindest einige der obigen Probleme und Nachteile überwindet oder zumindest mindert.Thus, a cooler assembly is provided which overcomes or at least mitigates at least some of the above problems and disadvantages.
Gegebenenfalls überdeckt der zweite Niedertemperaturkühler den Ladeluftkühler in der Strömungsrichtung. Damit kann der zweite Niedertemperaturkühler eingesetzt werden zum effizienten Kühlen eines zweiten Fahrzeugsystems, wobei der zweite Niedertemperaturkühler nur einen geringen Einfluss hat auf die Kühleffizienz des Ladeluftkühlers.The second low-temperature cooler may cover the charge air cooler in the direction of flow. The second low-temperature cooler can thus be used for efficient cooling of a second vehicle system, the second low-temperature cooler having only a minor influence on the cooling efficiency of the charge air cooler.
Gegebenenfalls hat die erste Niedertemperaturkühleranordnung eine erste Kühlereinheit und eine zweite Kühlereinheit. Damit kann die erste Niedertemperaturkühlereinheit eingesetzt werden zur effizienten Kühlung eines ersten Fahrzeugsystems.The first low-temperature cooler arrangement may have a first cooler unit and a second cooler unit. The first low-temperature cooler unit can thus be used for efficient cooling of a first vehicle system.
Gegebenenfalls hat die erste Kühlereinheit einen Kühlmittelauslass, der in Fluidverbindung steht mit einem Kühlmitteleinlass der zweiten Kühlereinheit. Damit kann die erste Niedertemperaturkühlereinheit eingesetzt werden zum effizienten Kühlen eines ersten Fahrzeugsystems. Da die erste Kühlereinheit einen Kühlmittelauslass aufweist, der in Fluidverbindung steht mit dem Kühlmitteleinlass der zweiten Kühlereinheit, hat die zweite Kühlereinheit eine tiefere Temperatur als die erste Kühlereinheit beim Kühlen eines Fahrzeugsystems.The first cooler unit may have a coolant outlet that is in fluid communication with a coolant inlet of the second cooler unit. The first low-temperature cooler unit can thus be used for efficient cooling of a first vehicle system. Since the first cooler unit has a coolant outlet that is in fluid communication with the coolant inlet of the second cooler unit, the second cooler unit has a lower temperature than the first cooler unit when cooling a vehicle system.
Gegebenenfalls überdeckt die zweite Kühlereinheit einen größeren Anteil der Zulaufhälfte als sie die Ablaufhälfte überdeckt, in der Strömungsrichtung gesehen. Damit kann die erste Niedertemperaturkühleranordnung eingesetzt werden zum effizienten Kühlen eines ersten Fahrzeugsystems, wobei sie einen geringen Einfluss hat auf die Kühleffizienz des Ladeluftkühlers. Dies deshalb, weil die zweite Kühlereinheit, welche kälter ist als die erste Kühlereinheit, die Zulaufhälfte des Ladeluftkühlers überdeckt, welche eine höhere Temperatur aufweist als die Ablaufhälfte beim Betrieb des Ladeluftkühlers. Auf diese Weise wird nur ein geringer Betrag an Wärme von der zweiten Kühlereinheit an den Ladeluftkühler beim Betrieb der Kühlerbaugruppe übertragen.If necessary, the second cooler unit covers a larger proportion of the inlet half than it covers the outlet half, viewed in the direction of flow. The first low-temperature cooler arrangement can thus be used for efficient cooling of a first vehicle system, wherein it has little influence on the cooling efficiency of the charge air cooler. This is because the second cooler unit, which is colder than the first cooler unit, covers the inlet half of the charge air cooler, which has a higher temperature than the outlet half during operation of the charge air cooler. In this way, only a small amount of heat is transferred from the second cooler unit to the charge air cooler when the cooler assembly is operating.
Gegebenenfalls ist die Niedertemperaturkühleranordnung zwischen dem Ladeluftkühler und dem Motorkühler angeordnet, gesehen in Strömungsrichtung. Damit wird die Kühleffizienz des Ladeluftkühlers weiter verbessert.The low-temperature cooler arrangement is optionally arranged between the charge air cooler and the engine cooler, as seen in the direction of flow. This further improves the cooling efficiency of the charge air cooler.
Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung wird das Ziel erreicht durch einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug. Der Antriebsstrang hat einen Verbrennungsmotor, einen Verdichter, ein elektrisches Antriebssystem und eine Kühlerbaugruppe gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung, wobei der Motorkühler eingerichtet ist zum Kühlen des Verbrennungsmotors, der Ladeluftkühler eingerichtet ist zum Kühlen von durch den Verdichter komprimierter Luft und der eine oder die mehreren Niedertemperaturkühler eingerichtet sind zum Kühlen von zumindest einem Teil des elektrischen Antriebssystems.According to a second variant of the invention, the goal is achieved by a drive train for a vehicle. The powertrain has an internal combustion engine, a compressor, an electric drive system, and a cooler assembly according to some embodiments of the present description, wherein the engine cooler is configured to cool the internal combustion engine, the charge air cooler is configured to cool air compressed by the compressor, and the one or more Low-temperature coolers are set up to cool at least part of the electrical drive system.
Da der Antriebsstrang eine Kühlerbaugruppe gemäß einigen der Ausführungsbeispiele aufweist, ist er in der Lage, den Verbrennungsmotor, komprimierte Luft und auch zumindest einen Teil des elektrischen Antriebssystems effizient zu kühlen, wobei der im Fahrzeug zur Verfügung stehende Raum mit dem Antriebsstrang effizient genutzt ist.Since the drive train has a cooler assembly according to some of the exemplary embodiments, it is able to efficiently cool the internal combustion engine, compressed air and also at least part of the electrical drive system, the space available in the vehicle with the drive train being used efficiently.
Somit wird ein Antriebsstrang zur Verfügung gestellt, der zumindest einige der obigen Probleme und Nachteile überwindet oder zumindest mindert.This provides a powertrain that overcomes or at least mitigates at least some of the above problems and disadvantages.
Gegebenenfalls ist der Antriebsstrang eingerichtet, den Verbrennungsmotor und das elektrische Antriebssystem getrennt zu betreiben. Damit hat der zumindest eine Kühler, welcher den Ladeluftkühler überdeckt, einen noch weiter verringerten Einfluss auf die Kühleffizienz des Ladeluftkühlers. Dies deshalb, weil im Wesentlichen keine Wärme bei Betrieb des Verbrennungsmotors von dem zumindest einen Kühler auf den Ladeluftkühler übertragen wird. Somit wird ein Antriebsstrang bereitgestellt, bei dem zumindest ein Teil des elektrischen Antriebssystems effizient gekühlt werden kann unter Verwendung des einen oder der mehreren Niedertemperaturkühler bei Betrieb des elektrischen Antriebssystems, wobei komprimierte Luft effizient gekühlt werden kann unter Verwendung des Ladeluftkühlers bei Betrieb des Verbrennungsmotors.If necessary, the drive train is set up to operate the internal combustion engine and the electric drive system separately. The at least one cooler which covers the charge air cooler thus has an even further reduced influence on the cooling efficiency of the charge air cooler. This is because essentially no heat is transferred from the at least one cooler to the charge air cooler during operation of the internal combustion engine. Thus, a powertrain is provided in which at least a portion of the electrical drive system can be efficiently cooled using the one or more low temperature coolers when the electrical drive system is operating, and compressed air can be efficiently cooled using the charge air cooler when the internal combustion engine is operating.
Gegebenenfalls ist die erste Niedertemperaturkühleranordnung eingerichtet, einen ersten Bereich des elektrischen Antriebssystems zu kühlen und der zweite Niedertemperaturkühler ist eingerichtet, einen zweiten Bereich des elektrischen Antriebssystems zu kühlen. Damit ergibt sich ein Antriebsstrang, der in der Lage ist, erste und zweite Bereiche des elektrischen Antriebssystems effizient zu kühlen, wobei der im Fahrzeug für den Antriebsstrang zur Verfügung stehende Raum effizient genutzt ist.If appropriate, the first low-temperature cooler arrangement is set up to cool a first area of the electric drive system and the second low-temperature cooler is set up to cool a second area of the electric drive system. This results in a drive train which is capable of efficiently cooling first and second areas of the electric drive system, the space available in the vehicle for the drive train being used efficiently.
Gegebenenfalls hat der erste Bereich des elektrischen Antriebssystems einen Elektromotor und eine Leistungselektronik, wobei die erste Niedertemperaturkühleranordnung eingerichtet ist zum Kühlen des Elektromotors und/oder der Leistungselektronik. Dies ergibt einen Antriebsstrang, der in der Lage ist, den Elektromotor und/oder die Leistungselektronik effizient zu kühlen, wobei der im Fahrzeug zur Verfügung stehende Raum für den Antriebsstrang effizient genutzt ist.The first area of the electric drive system may have an electric motor and power electronics, the first low-temperature cooler arrangement being set up to cool the electric motor and / or the power electronics. This results in a drive train that is able to efficiently cool the electric motor and / or the power electronics, the in the vehicle Space available for the powertrain is used efficiently.
Gegebenenfalls hat der zweite Bereich des elektrischen Antriebssystems eine Batterie. Damit ergibt sich ein Antriebsstrang, der in der Lage ist, die Batterie des elektrischen Antriebssystems effizient zu kühlen, wobei der im Fahrzeug für den Antriebsstrang zur Verfügung stehende Raum effizient genutzt ist.The second area of the electric drive system may have a battery. This results in a drive train which is able to efficiently cool the battery of the electric drive system, the space available in the vehicle for the drive train being used efficiently.
Gegebenenfalls hat der Antriebsstrang ein Verlustwärme-Rückgewinnungssystem mit einem Expander und einem Kühler (Verflüssiger), wobei der Verflüssiger eingerichtet ist, durch eine oder mehrere der nachfolgenden Einrichtungen gekühlt zu werden: durch den Motorkühler, die erste Niedertemperaturkühleranordnung und den zweiten Niedertemperaturkühler. Damit ergibt sich ein Antriebsstrang, der in der Lage ist, den Kühler (Verflüssiger) des Verlustwärme-Rückgewinnungssystems effizient zu kühlen unter effizienter Ausnutzung des für den Antriebsstrang im Fahrzeug zur Verfügung stehenden Raumes.Optionally, the powertrain has a waste heat recovery system with an expander and a cooler (condenser), the condenser being configured to be cooled by one or more of the following devices: the engine cooler, the first low-temperature cooler arrangement and the second low-temperature cooler. This results in a drive train that is able to efficiently cool the cooler (condenser) of the waste heat recovery system, making efficient use of the space available for the drive train in the vehicle.
Gegebenenfalls hat der Antriebsstrang einen Satz von Ventilen, die eingerichtet sind, selektiv zumindest eine der nachfolgenden Einrichtungen als Kühlmittel für den Kühler (Verflüssiger) einzusetzen: den Motorkühler, die erste Niedertemperaturkühleranordnung und den zweiten Niedertemperaturkühler. Damit ergibt sich ein Antriebsstrang, der in der Lage ist, eine oder mehrere der Einrichtungen Motorkühler, erste Niedertemperaturkühleranordnung und zweiter Niedertemperaturkühler für die Kühlung des Kühlers (Verflüssigers) des Verlustwärme-Rückgewinnungssystems einzusetzen. Damit kann die Energieeffizienz des Antriebsstranges verbessert werden. The drive train may have a set of valves which are set up to selectively use at least one of the following devices as coolant for the cooler (condenser): the engine cooler, the first low-temperature cooler arrangement and the second low-temperature cooler. This results in a drive train which is able to use one or more of the devices engine cooler, first low-temperature cooler arrangement and second low-temperature cooler for cooling the cooler (condenser) of the waste heat recovery system. This can improve the energy efficiency of the drive train.
Der Verbrennungsmotor und das elektrische Antriebssystem eines hybriden elektrischen Antriebsstranges arbeiten bei hohen Leistungspegeln selten gemeinsam. Im Gegenteil: eine Reihe von Antriebssträngen sind eingerichtet, den Verbrennungsmotor und das elektrische Antriebssystem getrennt zu betreiben, was für einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Beschreibung gilt. Betreibt der Antriebsstrang bei hohen Leistungspegeln den Verbrennungsmotor und ist dabei das elektrische Antriebssystem inaktiv, sind die Kühlungsanforderungen bezüglich des Verbrennungsmotors und des Kühlers (Verflüssigers) des Verlustwärme-Rückgewinnungssystems hoch.The internal combustion engine and the electric drive system of a hybrid electric drive train rarely work together at high power levels. On the contrary: a number of drive trains are set up to operate the internal combustion engine and the electric drive system separately, which applies to some exemplary embodiments of the present description. If the drive train operates the internal combustion engine at high power levels and the electrical drive system is inactive, the cooling requirements with regard to the internal combustion engine and the cooler (condenser) of the waste heat recovery system are high.
Unter diesen Betriebsbedingungen wird das Kühlsystem des elektrischen Antriebssystems nicht benötigt zum Kühlen des elektrischen Antriebssystems, weil dieses nicht arbeitet. Stattdessen können bei diesen Betriebsbedingungen der Kühler (Verflüssiger) des Verlustwärme-Rückgewinnungssystems gekühlt werden unter Verwendung von der ersten Niedertemperaturkühleranordnung und/oder des zweiten Niedertemperaturkühlers als Kühlquelle für den Kühler (Verflüssiger).Under these operating conditions, the cooling system of the electric drive system is not required to cool the electric drive system because it does not work. Instead, under these operating conditions, the cooler (condenser) of the waste heat recovery system can be cooled using the first low-temperature cooler arrangement and / or the second low-temperature cooler as a cooling source for the cooler (condenser).
Bei Betriebsbedingungen, in denen der Antriebsstrang das elektrische Antriebssystem betreibt und der Verbrennungsmotor inaktiv ist, besteht kein Bedarf an einer Kühlung des Kühlers (Verflüssigers) des Verlustwärme-Rückgewinnungssystems, weil der Verbrennungsmotor und das Verlustwärme-Rückgewinnungssystem inaktiv sind. Dementsprechend kann das Kühlsystem des elektrischen Antriebssystems eingesetzt werden zum Kühlen des elektrischen Antriebssystems unter einigen Betriebsbedingungen und es kann eingesetzt werden zum Kühlen des Kühlers (Verflüssigers) des Verlustwärme-Rückgewinnungssystems unter anderen Betriebsbedingungen. Auf diese Weise kann die Notwendigkeit eines zusätzlichen Kühlers im Kühler (Verflüssiger)-Kühlkreislauf vermieden werden und die zur Verfügung stehenden Kühler des Antriebsstranges können effizient eingesetzt werden. Auch wird der vorne im Fahrzeug zur Verfügung stehende Raum effizient genutzt.In operating conditions in which the powertrain operates the electric drive system and the internal combustion engine is inactive, there is no need to cool the cooler (condenser) of the waste heat recovery system because the internal combustion engine and the heat loss recovery system are inactive. Accordingly, the cooling system of the electric drive system can be used to cool the electric drive system under some operating conditions, and it can be used to cool the cooler (condenser) of the waste heat recovery system under other operating conditions. In this way, the need for an additional cooler in the cooler (condenser) cooling circuit can be avoided and the available coolers of the drive train can be used efficiently. The space available in the front of the vehicle is also used efficiently.
Mit diesen Merkmalen kann der Kühler (Verflüssiger) des Verlustwärme-Rückgewinnungssystems hinreichend über einen weiten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors gekühlt werden, und zwar unabhängig von der Temperatur des Kühlmittels im Motor-Kühlkreislauf, was wiederum die Energieeffizienz des Antriebsstranges verbessern kann.With these features, the cooler (condenser) of the waste heat recovery system can be cooled sufficiently over a wide operating range of the internal combustion engine, regardless of the temperature of the coolant in the engine cooling circuit, which in turn can improve the energy efficiency of the drive train.
Gegebenenfalls hat der Antriebsstrang einen Satz von Ventilen, die eingerichtet sind für eine Auswahl des Motorkühlers und/oder der ersten Niedertemperaturkühleranordnung und/oder des zweiten Niedertemperaturkühlers als Kühlquelle für den Kühler (Verflüssiger). Damit kann der Kühler (Verflüssiger) des Verlustwärme-Rückgewinnungssystems noch effizienter gekühlt werden, und zwar über einen weiten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors, was wiederum die Energieeffizienz des Antriebsstranges verbessert.Optionally, the drive train has a set of valves that are set up to select the engine cooler and / or the first low-temperature cooler arrangement and / or the second low-temperature cooler as a cooling source for the cooler (condenser). This allows the cooler (condenser) of the waste heat recovery system to be cooled even more efficiently, over a wide operating range of the internal combustion engine, which in turn improves the energy efficiency of the drive train.
Gemäß einer dritten Variante der Erfindung wird das Ziel erreicht durch ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang gemäß einigen Ausführungsbeispielen dieser Beschreibung.According to a third variant of the invention, the goal is achieved by a vehicle with a drive train according to some exemplary embodiments of this description.
Da das Fahrzeug einen Antriebsstrang gemäß einigen der vorliegenden Ausführungsbeispiele aufweist, wird mit ihm der Verbrennungsmotor, komprimierte Luft und auch zumindest ein Bereich des elektrischen Antriebssystems effizient gekühlt, wobei der im Fahrzeug zur Verfügung stehende Raum effizient genutzt wird.Since the vehicle has a drive train according to some of the present exemplary embodiments, it is used to efficiently cool the internal combustion engine, compressed air and also at least a portion of the electrical drive system, the space available in the vehicle being used efficiently.
Somit wird ein Fahrzeug bereitgestellt, mit dem zumindest einige der obigen Probleme und Nachteile überwunden oder zumindest gemindert werden.There is thus provided a vehicle with which at least some of the problems and Disadvantages are overcome or at least reduced.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden noch deutlicher aus den beigefügten Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Einzelheiten.Further features and advantages of the present invention will become more apparent from the appended claims and the following description of details.
FigurenlisteFigure list
Verschiedene Varianten der Erfindung einschließlich besonderer Merkmale und Vorteile ergeben sich leicht verständlich aus den Ausführungsbeispielen, wie sie in der nachfolgenden Beschreibung von Einzelheiten und in den begleitenden Figuren erläutert sind:
-
1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Kühlerbaugruppe eines Fahrzeuges gemäß einigen Ausführungsbeispielen, -
2 zeigt eine Draufsicht von vorne auf dieKühleranordnung gemäß 1 , -
3 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Kühlerbaugruppe eines Fahrzeuges gemäß einigen weiteren Ausführungsbeispielen, -
4 zeigt eine Draufsicht von vorne auf dieKühlerbaugruppe gemäß 3 , -
5 zeigt schematisch einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug gemäß einigen Ausführungsbeispielen, und -
6 zeigt ein Fahrzeug gemäß einigen Ausführungsbeispielen.
-
1 schematically shows a side view of a radiator assembly of a vehicle according to some exemplary embodiments, -
2nd shows a plan view from the front of the cooler arrangement according to1 , -
3rd schematically shows a side view of a radiator assembly of a vehicle according to some further exemplary embodiments, -
4th shows a plan view from the front of the cooler assembly according to3rd , -
5 schematically shows a drive train for a vehicle according to some embodiments, and -
6 10 shows a vehicle according to some embodiments.
BESCHREIBUNG VON EINZELHEITENDESCRIPTION OF DETAILS
Varianten der vorliegenden Erfindung werden nunmehr im Einzelnen beschrieben. Gleiche Bezugsziffern betreffen durchweg einander entsprechende Komponenten. Gut bekannte Funktionen oder Konstruktionen werden der Konzentration und/oder Klarheit nicht notwendigerweise näher beschrieben.Variants of the present invention will now be described in detail. The same reference numbers consist of corresponding components. Well-known functions or constructions are not necessarily described in more detail in terms of concentration and / or clarity.
Gemäß
Entsprechend den dargestellten Ausführungsbeispielen hat der Satz von Niedertemperaturkühlern
Entsprechend
Der Ladeluftkühler
Bei den Ausführungsbeispielen nach
Entsprechend den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Kühlerbaugruppe
Bei einem Vergleich mit den Ausführungsbeispielen, die in den
Entsprechend den in den
Der Antriebsstrang
Der Antriebsstrang
Der Antriebsstrang
Der Antriebsstrang
Das Arbeitsmedium des Verlustwärme-Rückgewinnungssystems strömt aus dem Expander
Entsprechend den dargestellten Ausführungsbeispielen hat der Antriebsstrang
Entsprechend den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der zweite Niedertemperaturkühler
Wie bereits erläutert, arbeiten der Verbrennungsmotor
Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Kühler (Verflüssiger)
Entsprechend den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Kühler (Verflüssiger)
Der erste Kühlmittelkreislauf
Wie dargestellt, weist die Wärmetauscheranordnung
Der erste Kühlmittelkreislauf
Wie oben bereits erläutert, kommt es selten vor, dass der Verbrennungsmotor
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der erste Kühlmittelzweig
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Beschreibung kann das erste Ventil
Wie erwähnt, hat der zweite Kühlmittelkreislauf
Der zweite Kühlmittelkreislauf
Entsprechend den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das zweite Ventil
Bei Betriebsbedingungen, in denen der Antriebsstrang
Das zweite Ventil
Wie oben angegeben, hat der Antriebsstrang
Wie
Wie
Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Abschnitt
Der Motor-Kühlmittelkreislauf
Entsprechend
Der Motor-Kühlmittelzweig
Wie dargestellt, hat der Motor-Kühlmittelzweig
Mit diesen Merkmalen kann der Kühler (Verflüssiger)
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen dieser Beschreibung hat der Antriebsstrang
Entsprechend den dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich bei dem Fahrzeug
Die obige Beschreibung erläutert unterschiedliche Ausführungsbeispiele, jedoch versteht sich, dass die Erfindung allein durch die nachfolgenden Patentansprüche abgegrenzt ist. Eine Fachperson wird erkennen, dass die Ausführungsbeispiele abgewandelt werden können und dass die verschiedenen Merkmale der Ausführungsbeispiele kombiniert werden können zur Bildung von hier nicht beschriebenen Ausführungsbeispielen, ohne den Bereich der Erfindung gemäß den Patentansprüchen zu verlassen.The above description explains different exemplary embodiments, but it goes without saying that the invention is limited solely by the following claims. A person skilled in the art will recognize that the exemplary embodiments can be modified and that the various features of the exemplary embodiments can be combined to form exemplary embodiments not described here, without leaving the scope of the invention according to the patent claims.
Der hier verwendete Begriff „aufweisend“ oder „weist auf“ ist offen und beinhaltet somit ein Merkmal oder mehrere der angegebenen Merkmale, Elemente, Schritte, Komponenten oder Funktionen und schließt dabei nicht aus, dass weitere Merkmale, Elemente, Schritte, Komponenten, Funktionen oder Gruppen davon vorliegen.The term “having” or “pointing to” is open and thus includes one or more of the specified features, elements, steps, components or functions and does not exclude that further features, elements, steps, components, functions or There are groups of them.
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