DE112022001948T5

DE112022001948T5 - Integriertes kühlmodul

Info

Publication number: DE112022001948T5
Application number: DE112022001948.4T
Authority: DE
Inventors: Sangyong Rhee; In Guk Hwang; Hae Jun Lee; Sang Ok Lee
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2021-07-14
Filing date: 2022-07-13
Publication date: 2024-04-25
Also published as: CN117178109A; US20240166019A1; WO2023287200A1; KR20230011578A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein integriertes Kühlmodul für ein Fahrzeugkühlsystem und insbesondere ein integriertes Kühlmodul, bei dem Komponenten in einen Verteiler integriert sind, um einen Schlauch oder ein Rohr überflüssig zu machen und die Größe und das Gewicht des gesamten Kühlsystems zu reduzieren, und der Verteiler ist in einer Schwerkraftrichtung verlängert, um vorteilhaft ein Kühlmittel darin zu speichern und die Komponenten intensiv zu montieren, und ein interner Wärmetauscher ist in dem Verteiler vorgesehen, um die räumliche Effizienz zu maximieren.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein integriertes Kühlmodul für ein Fahrzeugkühlsystem und insbesondere ein integriertes Kühlmodul, bei dem Komponenten in einen Verteiler integriert sind, um einen Schlauch oder ein Rohr zu ersetzen und die Größe und das Gewicht des gesamten Kühlsystems zu reduzieren, und der Verteiler ist in einer Schwerkraftrichtung verlängert, um vorteilhaft ein Kühlmittel darin zu speichern und die Komponenten intensiv zu montieren, und ein interner Wärmetauscher ist in dem Verteiler vorgesehen, um die räumliche Effizienz zu maximieren.
[Stand der Technik]
Da in letzter Zeit das Interesse an der Energieeffizienz und den Problemen der Umweltverschmutzung immer mehr zunimmt, besteht ein Bedarf an der Entwicklung umweltfreundlicher Fahrzeuge, die Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor weitgehend ersetzen können. Die umweltfreundlichen Fahrzeuge werden typischerweise in Elektrofahrzeuge, die mit Brennstoffzellen oder Elektrizität als Energiequelle betrieben werden, und Hybridfahrzeuge, die mit einem Motor und einer Batterie betrieben werden, unterteilt.
Im Gegensatz zu einer Klimaanlage für ein allgemeines Fahrzeug wird für ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug unter den umweltfreundlichen Fahrzeugen keine separate Heizung verwendet. Bei der Klimaanlage des umweltfreundlichen Fahrzeugs handelt es sich in der Regel um eine Wärmepumpenanlage.
Das Elektrofahrzeug erzeugt Antriebsenergie, indem es Energie, die durch eine chemische Reaktion zwischen Sauerstoff und Wasserstoff erzeugt wird, in elektrische Energie umwandelt. Da bei diesem Prozess thermische Energie durch eine chemische Reaktion in einer Brennstoffzelle erzeugt wird, muss die entstehende Wärme effektiv abgeführt werden, um die Leistung der Brennstoffzelle zu gewährleisten.
Darüber hinaus erzeugt das Hybridfahrzeug die Antriebsleistung durch den Betrieb eines Motors, der mit allgemeinem Kraftstoff betrieben wird, und durch den Betrieb eines Motors, der mit elektrischer Energie aus der Brennstoffzelle oder einer elektrischen Batterie versorgt wird. Um die Leistung des Motors zu gewährleisten, ist es daher notwendig, die von der Brennstoffzelle oder der Batterie und dem Motor erzeugte Wärme effektiv abzuführen.
Daher muss in dem Hybrid- oder Elektrofahrzeug nach dem Stand der Technik ein Batteriekühlsystem als separater geschlossener Kreislauf eingerichtet werden, zusammen mit einem Kühlsystem und einem Wärmepumpensystem, um die Wärmeerzeugung durch den Motor, die elektrischen Komponenten, die Brennstoffzelle und die Batterie zu verhindern.
Aus diesem Grund sind die Größe und das Gewicht eines Kühlmoduls, das an der Vorderseite eines Fahrzeugs angeordnet ist, problematisch, und die Anordnung der Verbindungsleitungen für die Zufuhr eines Kältemittels oder Kühlmittels zu einem Wärmepumpensystem, einer Kühleinrichtung und einem Batteriekühlsystem in einem Motorraum ist kompliziert.
[Dokument des Stands der Technik]
Koreanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2019-0068125 (18. Juni 2019)
[Offenlegung]
[Technische Aufgabe]
Die vorliegende Erfindung wurde in dem Bemühen gemacht, das oben genannte Problem zu lösen, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein integriertes Kühlmodul bereitzustellen, in dem Komponenten mit einem Verteiler integriert sind, um einen Schlauch oder ein Rohr zu ersetzen und die Größe und das Gewicht des gesamten Kühlsystems zu reduzieren, wobei der Verteiler in einer Schwerkraftrichtung verlängert ist, um ein Kühlmittel darin vorteilhaft zu speichern und die Komponenten intensiv zu montieren, und ein interner Wärmetauscher in dem Verteiler vorgesehen ist, um die räumliche Effizienz zu maximieren.
[Technische Lösung]
Ein integriertes Kühlmodul gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Verteiler; und Komponenten, die auf dem Verteiler montiert sind, wobei der Verteiler einen Kühlmittelspeicherteil umfasst, in dem ein Kühlmittel gespeichert wird und fließt, und in dem Kältemittelkanäle, durch die ein Kältemittel fließt, um den Kühlmittelspeicherteil herum vorgesehen sind.
Der Verteiler kann eine Struktur aufweisen, bei der ein erster Verteiler, ein zweiter Verteiler und ein dritter Verteiler gestapelt und miteinander verbunden sind, der zweite Verteiler kann darin ausgehöhlt sein, das Kühlmittelspeicherteil kann in dem ausgehöhlten Inneren des zweiten Verteilers angeordnet sein, und der erste Verteiler und der dritte Verteiler können das ausgehöhlte Innere des zweiten Verteilers abdecken und verschließen.
Eine erste Dichtung kann zwischen dem ersten und dem zweiten Verteiler vorgesehen sein, um einen Abschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Verteiler abzudichten, und eine zweite Dichtung kann zwischen dem zweiten und dem dritten Verteiler vorgesehen sein, um einen Abschnitt zwischen dem zweiten und dem dritten Verteiler abzudichten.
Der Kältemittelkanal kann in einem Gehäuse gebildet werden, das den zweiten Verteiler bildet.
Der Kältemittelkanal kann außerdem im Inneren mindestens eines Gehäuses, das den ersten Verteiler bildet, und eines Gehäuses, das den zweiten Verteiler bildet, ausgebildet sein.
Der erste Verteiler kann einne Kühlmitteleinlassanschluss haben, der durch den ersten Verteiler ausgebildet ist, so dass das Kühlmittel in das Kühlmittelspeicherteil eingeleitet wird, und ein Kühlmitteleinlassanschluss-Verschluss kann in dem Kühlmitteleinlassanschluss vorgesehen und dazu eingerichtet sein, den Kühlmitteleinlassanschluss zu schließen.
Der dritte Verteiler kann einen oder mehrere Stützbeine haben, die sich von einer Seite zur anderen Seite erstrecken, wobei jedes davon eine Seite hat, die mit dem dritten Verteiler verbunden ist.
Der interne Wärmetauscher IHX kann in dem Verteiler vorgesehen und in dem Kühlmittelspeicherteil angeordnet sein.
Der Verteiler kann erste Montageanschlüsse haben, die dazu eingerichtet sind, dass das Kühlmittelspeicherteil und die Komponenten miteinander kommunizieren können, und zweite Montageanschlüsse, die dazu eingerichtet sind, dass die Kältemittelkanäle und die Komponenten miteinander kommunizieren können.
Mindestens eine der Komponenten kann mit dem ersten und dem zweiten Montageanschluss in Fluidverbindung stehen und so eingerichtet sein, dass das Kühlmittel und das Kältemittel darin fließen.
Zu den Komponenten können ein Kondensator, ein Kühler, ein PT-Sensor, ein Expansionsventil und eine Wasserpumpe gehören.
Die Wasserpumpe kann über den ersten Montageanschluss mit dem Kühlmittelspeicherteil verbunden sein, der Kondensator, der PT-Sensor und das Expansionsventil können über die zweiten Montageanschlüsse mit den Kältemittelkanälen verbunden sein, und der Kühler kann über den ersten Montageanschluss und den zweiten Montageanschluss mit dem Kühlmittelspeicherteil und dem Kältemittelkanal verbunden sein.
An den Verteiler können zwei Kühler und zwei Wasserpumpen montiert werden.
Die Komponenten können eine Wasserpumpe umfassen, und der Verteiler kann eine Wasserpumpenbefestigungsstruktur in Form einer Nut aufweisen, die eine Endseite der Wasserpumpe aufnimmt, die mit dem Verteiler verbunden ist.
Der Verteiler kann eine oder mehrere erste Verbindungsanschlüsse haben, die dazu eingerichtet sind, dass der Kühlmittelspeicherteil mit der Außenseite kommunizieren kann, und eine oder mehrere zweite Verbindungsanschlüsse, die dazu eingerichtet sind, dass der Kältemittelkanal mit der Außenseite kommunizieren kann.
Der Verteiler kann in Richtung der Schwerkraft verlängert sein.
Die Komponenten können einen Kondensator und einen Kühler umfassen, und der Kondensator und der Kühler können so angeordnet sein, dass die Längsrichtungen des Kondensators und des Kühlers parallel zu einer Schwerkraftrichtung verlaufen.
[Vorteilhafte Effekte]
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Komponenten in den Verteiler integriert, um einen Schlauch oder ein Rohr überflüssig zu machen, wodurch eine Miniaturisierung und Gewichtsreduzierung des gesamten Kühlsystems erreicht wird. Darüber hinaus können die Montagestrukturen für die Montage der Komponenten in dem Fahrzeug überflüssig gemacht werden, was die Anzahl der Komponenten und die Anzahl der Montageprozesse zum Zeitpunkt der Konfiguration des Kühlsystems reduzieren kann.
Darüber hinaus ist der Verteiler in der Schwerkraftrichtung verlängert, um das Kühlmittel vorteilhaft darin zu speichern und die Komponenten intensiv zu montieren, und der interne Wärmetauscher ist in dem Verteiler vorgesehen, um die räumliche Effizienz zu maximieren.
[Beschreibung der Zeichnungen]

Die 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Kühlmodul gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung in der Draufsicht auf die Vorderseite zeigt.
Die 2 ist eine perspektivische Ansicht, die das integrierte Kühlmodul in der 1 von der Unterseite der Rückseite aus betrachtet zeigt.
Die 3 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Verteilers gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung.
Die 4 ist eine perspektivische Rückansicht der 3.
Die 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht der 3.
Die 6 ist eine Ansicht, die die 1 nochmals illustriert und die Längen-, Breiten- und Höhenrichtungen eines Kondensators und eines Kühlers zeigt.
Die 7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für einen Kältemittelkreislauf und einen Kühlmittelkreislauf in einem Kühlsystem zeigt.
Die 8 ist eine Ansicht, die schematisch den Kältemittelkreislauf gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die 9 ist eine Ansicht, die schematisch den Kühlmittelkreislauf gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

[Ausführungsbeispiele der Erfindungen]
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein integriertes Kühlmodul gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn es von der Oberseite der Vorderseite betrachtet wird, und die 2 ist eine perspektivische Ansicht, die das integrierte Kühlmodul der 1 zeigt, wenn es von der Unterseite der Rückseite betrachtet wird. Wie dargestellt, umfasst ein integriertes Kühlmodul 10 der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen einen Verteiler 100, eine Vielzahl von Komponenten 200, die auf dem Verteiler montiert sind.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Komponenten 200 in den Verteiler 100 integriert. Der Verteiler 100 kann einen Einbauraum bereitstellen, in dem die Vielzahl der Komponenten 200 montiert werden kann. Der Verteiler 100 hat Kältemittelkanäle, in denen ein Kältemittel fließen kann. Der Verteiler 100 kann ein Kühlmittelspeicherteil aufweisen, in dem ein Kühlmittel gespeichert werden und fließen kann.
Die Komponenten 200 sind Bestandteile eines Fahrzeugkühlsystems. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die Komponenten eine oder mehrere Komponenten sein, die aus einem Kondensator COND, einem Kühler, einem PT-Sensor, einem Expansionsventil EXV und einer Wasserpumpe EWP ausgewählt werden. Wie nachstehend beschrieben, kann in dem Verteiler 100 ein interner Wärmetauscher IHX vorgesehen sein.
Der Kondensator (COND) ist ein Wärmetauscher, der dazu eingerichtet ist, ein gasförmiges Kältemittel in ein flüssiges Kältemittel zu kondensieren. Der Kühler ist ein Wärmetauscher, der dazu eingerichtet ist, dem flüssigen Kältemittel Wärme zu entziehen. Der PT-Sensor (Druck-/Temperatursensor) ist ein Sensor, der dazu eingerichtet ist, Druck und Temperatur des Kältemittels zu messen. Das Expansionsventil (EXV) ist ein Ventil, das dazu eingerichtet ist, das flüssige Kältemittel zu verdampfen, indem es den Druck des flüssigen Kältemittels senkt. Die Wasserpumpe (elektrische Wasserpumpe (EWP)) ist eine elektronische Pumpe, die dazu eingerichtet ist, das Kühlmittel unter Druck zu setzen und zu fördern. Der interne Wärmetauscher IHX ist ein Wärmetauscher, der dazu eingerichtet ist, dass ein flüssiges Kältemittel mit hoher Temperatur und ein gasförmiges Kältemittel mit niedriger Temperatur miteinander Wärme austauschen können.
Die Komponenten 200 sind auf dem Verteiler 100 montiert und bilden das integrierte Kühlmodul 10. In diesem Fall können die Komponenten 200 so montiert werden, dass sie mit mindestens jeglichen unter dem Kühlmittelspeicherteil und den Kältemittelkanälen, die in dem Verteiler 100 vorgesehen sind, in Verbindung stehen. Genauer gesagt sind die Komponenten 200 so montiert, dass sie mit Montageanschlüssen kommunizieren, die den Komponenten unter den Kältemittelkanal-Montageanschlüssen, die in dem Verteiler 100 ausgebildet sind und mit den Kältemittelkanälen kommunizieren, und den Kühlmittelspeicherteil-Montageanschlüssen, die in dem Verteiler 100 ausgebildet sind und mit dem Kühlmittelspeicherteil kommunizieren, entsprechen. Daher können die Komponenten 200 mit mindestens einem der Kältemittelkanäle und dem Kühlmittelspeicherteil in Verbindung stehen.
Nachfolgend wird zunächst der Verteiler 100 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die 3 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Verteilers gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung, die 4 ist eine perspektivische Rückansicht der 3, und die 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht der 3.
Wie dargestellt, kann der Verteiler 100 der vorliegenden Erfindung einen Kühlmittelspeicherteil 110 umfassen, in dem das Kühlmittel gespeichert werden und fließen kann. Der Verteiler 100 kann Kühlmittelkanäle 120 aufweisen, die um den Kühlmittelspeicherteil 110 herum vorgesehen sind, so dass das Kühlmittel durch sie hindurchfließen kann. Das heißt, in dem Fahrzeugkühlsystem dient der Verteiler 100 der vorliegenden Erfindung dazu, einen Raum bereitzustellen, in dem die Komponenten intensiv an einem Punkt montiert sind, an dem sich ein Primärkreislauf, durch den das Kältemittel zirkuliert, und ein Sekundärkreislauf, durch den das Kühlmittel zirkuliert, kreuzen. Der Verteiler 100 dient dazu, das Kältemittel und das Kühlmittel dem Bauteil zuzuführen, das den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel benötigt, und der Verteiler 100 dient als Reservoir zum Ergänzen und Speichern des Kühlmittels und des Kältemittels. Der Kühlmittelspeicherteil 110 und der Kältemittelkanal 120 des Verteilers 100 können einem Teil des Primärkreislaufs und einem Teil des Sekundärkreislaufs entsprechen.
Das Kühlmittelspeicherteil 110 kann so strukturiert sein, dass es in dem Verteiler vollständig ausgehöhlt ist, so dass das Kühlmittel in dem ausgehöhlten Inneren gespeichert werden und fließen kann. Der Kältemittelkanal 120 kann so strukturiert sein, dass er einen Strömungsweg aufweist, der innerhalb der Struktur des Verteilers 100 gebildet wird, der das Kühlmittelspeicherteil 110 umgibt, so dass das Kältemittel entlang des Strömungsweges fließen kann. Die Strukturen des Kühlmittelspeicherteils 110 und des Kältemittelkanals 120 dienen jedoch nur der Veranschaulichung und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann das Kühlmittelspeicherteil 110 in Form einer Nut in einem Teilbereich des Verteilers vorgesehen sein. Der Kältemittelkanal 120 kann so strukturiert sein, dass eine separate Struktur, wie zum Beispiel ein Rohr oder eine Leitung, die in der Lage ist, einen Strömungsweg zu definieren, an einer äußeren Umfangsfläche oder einer inneren Umfangsfläche des Verteilers angebracht ist.
In der Zwischenzeit kann der Verteiler 100 der vorliegenden Erfindung in einer Gravitationsrichtung länglich sein. Zum Beispiel kann der Verteiler 100, wie in der 3 dargestellt, eine lange viereckige Säulenform haben. Die Länge des Verteilers in Höhenrichtung, das heiße in Schwerkraftrichtung, kann unter Berücksichtigung des Verhältnisses zwischen den auf dem Verteiler 100 montierten Bauteilen 200 entsprechend ausgelegt werden, insbesondere so, dass sie den Längen des Kondensators und des Kühlers entspricht. Der Verteiler 100 kann in der Mitte der Innenseite der viereckigen, säulenförmigen Struktur vollständig ausgehöhlt sein, so dass das Kühlmittel in dem Verteiler 100 gespeichert werden kann. Der Verteiler 100 kann Kältemittelkanäle aufweisen, die in der Struktur, die den Verteiler 100 bildet, ausgebildet sind, so dass das Kältemittel in dem Verteiler 100 fließen kann. In der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben ist, kann der Verteiler in der Schwerkraftrichtung verlängert sein, um das Kühlmittel vorteilhaft darin zu speichern und die Komponenten intensiver zu montieren, wodurch der von dem integrierten Kühlmodul in einem begrenzten Raum in einem Maschinenraum eingenommene Platz stark reduziert wird.
Unter Bezugnahme auf die 5 kann der Verteiler 100 der vorliegenden Erfindung einen ersten Verteiler 100A, einen zweiten Verteiler 100B und einen dritten Verteiler 100C umfassen. Genauer gesagt kann der Verteiler 100 eine Struktur aufweisen, in der der erste, zweite und dritte Verteiler 100A, 100B und 100C gestapelt und miteinander in einer Aufwärts-/Abwärtsrichtung gekoppelt sind. Ferner kann eine erste Dichtung 103-1 zwischen dem ersten Verteiler 100A und dem zweiten Verteiler 100B vorgesehen sein, um einen Abschnitt zwischen dem ersten und zweiten Verteiler abzudichten, und eine zweite Dichtung 103-2 kann zwischen dem zweiten Verteiler 100B und dem dritten Verteiler 100C vorgesehen sein, um einen Abschnitt zwischen dem zweiten und dritten Verteiler abzudichten. Zusätzlich oder alternativ können der erste, zweite und dritte Verteiler 100A, 100B und 100C gestapelt und durch ein Verfahren wie Hartlöten, Strukturkleber, mechanische Befestigung oder Schweißen miteinander verbunden werden. In der Zwischenzeit können der erste, zweite und dritte Verteiler 100A, 100B und 100C je nach Herstellungsverfahren aus einem Material wie Aluminium, thermoplastischem Kunststoff oder rostfreiem Stahl hergestellt werden.
Der zweite Verteiler 100B kann darin ausgehöhlt sein, und das Kühlmittelspeicherteil 110 kann in dem ausgehöhlten Innenraum angeordnet sein. Der erste Verteiler 100A und der dritte Verteiler 100C können so aufgebaut sein, dass sie jeweils eine Seite und die andere Seite des ausgehöhlten Innenraums des zweiten Verteilers 100B abdecken und verschließen. Das heißt, der Verteiler 100 kann eine dreistufige Struktur aufweisen, die den zweiten Verteiler 100B, der einem Körper entspricht und die Form eines langen Rohrs hat, und den ersten und dritten Verteiler 100A und 100C umfasst, die jeweils an der oberen und unteren Seite des zweiten Verteilers 100B angeordnet sind, um den zweiten Verteiler 100B zu verschließen. Daher kann das Kühlmittelspeicherteil 110, das in der Lage ist, das Kühlmittel zu speichern, in dem ausgehöhlten Inneren des zweiten Verteilers 100B vorgesehen werden.
Ferner können die Kältemittelkanäle 120, in denen das Kältemittel strömen und zirkulieren kann, unabhängig von dem Kühlmittelspeicherteil 110 ausgebildet und in der Struktur vorgesehen sein, die den zweiten Verteiler 100B bildet, das heißt in einem Gehäuse des zweiten Verteilers vorgesehen sein. Der Kältemittelkanal 120 kann durch Aushöhlung des Gehäuseinneren entlang einer Linie gebildet werden, damit das Kältemittel zwischen den Komponenten (zum Beispiel zwischen dem Kondensator, dem Kühler, dem Expansionsventil und dem PT-Sensor im Fall der vorliegenden Erfindung) fließen kann, die den Primärkreislauf zwischen den am Verteiler montierten Komponenten bilden. Daher sind die Komponenten, die den Primärkreislauf bilden, strömungstechnisch miteinander verbunden.
Um die räumliche Ausnutzung des Verteilers 100 zu verbessern, können die Kältemittelkanäle 120, die mit den im zweiten Verteiler 100B ausgebildeten Kältemittelkanälen 120 verbunden sind, auch in dem ersten Verteiler 100A und in dem dritten Verteiler 100C sowie in dem zweiten Verteiler 100B ausgebildet werden. Das heißt, die meisten der Kältemittelkanäle 120 des gesamten Verteilers 100 sind im Gehäuse des zweiten Verteilers 100B ausgebildet, und die Kältemittelkanäle 120 können sich von den Kältemittelkanälen 120 aus erstrecken und in dem Gehäuse des ersten Verteilers 100A und in dem Gehäuse des dritten Verteilers 100C ausgebildet sein. Daher können die Komponenten 200 zusätzlich in dem ersten Verteiler 100A und dem dritten Verteiler 100C montiert werden. Wie in den 1 und 3 dargestellt, ist beispielsweise zumindest ein Teil des Kältemittelkanals in dem ersten Verteiler 100A ausgebildet, so dass der PT-Sensor, der mit dem entsprechenden Kältemittelkanal kommuniziert, in dem ersten Verteiler montiert werden kann. Wie unten beschrieben, können in dem ersten Verteiler Verbindungsanschlüsse 129 vorgesehen werden, die es den Kältemittelkanälen 120 des Verteilers 100 ermöglichen, über die entsprechenden Kältemittelkanäle mit der Außenwelt zu kommunizieren.
Darüber hinaus kann der zweite Verteiler 100B eine Montagestruktur 150 aufweisen, an der die Wasserpumpe EWP montiert werden kann. Mit Bezug auf die 4 kann die Befestigungsstruktur 150 in Form einer Nut vorgesehen sein, um eine Endseite der Wasserpumpe aufzunehmen, die mit dem Verteiler verbunden ist. Da die Wasserpumpe das Kühlmittel mit Druck beaufschlagt, steht die Wasserpumpe unter hohem Druck. Die Befestigungsstruktur ist wie oben beschrieben in Form einer Nut vorgesehen, so dass die Wasserpumpe sicher befestigt werden kann, was dazu beiträgt, dem hohen Druck standzuhalten. Daher kann die Dichtheit zwischen dem Verteiler und der Wasserpumpe verstärkt werden, wodurch ein Auslaufen des Kühlmittels verhindert wird.
Ein Kühlmitteleinlassanschluss 111, der durch den ersten Verteiler 100A verläuft, kann in dem ersten Verteiler 100A ausgebildet sein. Daher ist es möglich, das Kühlmittel zu dem Kühlmittelspeicherteil 110 zuzuführen, indem das Kühlmittel in das Kühlmittelspeicherteil 110 eingeleitet wird. Darüber hinaus kann ein Kühlmitteleinlassanschluss-Verschluss 112 in dem Kühlmitteleinlassanschluss 111 vorgesehen und dazu eingerichtet sein, den Kühlmitteleinlassanschluss 111 zu schließen, so dass der Kühlmittelspeicherteil 110 zu normalen Zeiten geschlossen gehalten werden kann.
An dem dritten Verteiler 100C können ein oder mehrere Stützbeine 102 vorgesehen sein. Eine Seite der Stützbeine 102 kann mit dem dritten Verteiler 100C verbunden sein und eine Struktur aufweisen, die sich von einer Seite zu der anderen Seite erstreckt. Wie in der Abbildung dargestellt, können drei Stützbeine 102 vorgesehen werden, um den Verteiler 100 mit einem Gesamtgleichgewicht zu stützen. Am anderen Ende des Stützbeins 102 kann ein Befestigungsloch ausgebildet sein, das durch Verschraubung mit einer Auflagefläche verbunden ist, auf der das Stützbein 102 und der Verteiler 100 sitzen. Das Stützbein 102 kann gleichzeitig mit dem dritten Verteiler 100C hergestellt und mit dem dritten Verteiler integriert werden. Alternativ kann das Stützbein 102 getrennt von dem dritten Verteiler 100C hergestellt und mit dem dritten Verteiler verbunden werden.
Bezugnehmend auf die 5 kann bei der vorliegenden Erfindung der interne Wärmetauscher IHX in dem Verteiler 100, das heißt in dem Kühlmittelspeicherteil 110, vorgesehen sein. Insbesondere kann der interne Wärmetauscher IHX, wie dargestellt, ein interner Plattenwärmetauscher P-IHX sein. Der interne Wärmetauscher IHX ist an einem oberen Abschnitt des dritten Verteilers 100C montiert und gekoppelt, so dass der interne Wärmetauscher IHX und der Verteiler 100 integriert sein können. Da der interne Wärmetauscher IHX in dem Kühlmittelspeicherteil 110 vorgesehen ist, können das in dem internen Wärmetauscher IHX fließende Kältemittel und das um den internen Wärmetauscher IHX herum vorhandene Kühlmittel miteinander Wärme austauschen.
Wie oben beschrieben, kann das Kühlmittelspeicherteil in dem Verteiler vorgesehen sein, und der interne Wärmetauscher kann in dem Kühlmittelspeicherteil vorgesehen sein, wodurch die räumliche Effizienz maximiert wird.
Nachfolgend wird eine spezifische Kopplungsbeziehung zwischen dem Verteiler 100 und dem Bauteil 200 näher beschrieben.
Wie oben beschrieben, kann die Komponente 200 so montiert werden, dass sie mit dem Kühlmittelspeicherteil 110 und/oder dem in dem Verteiler 100 ausgebildeten Kühlmittelkanal 120 kommuniziert. Zu diesem Zweck kann der Verteiler 100 erste Montageanschlüsse 115 aufweisen, die dazu eingerichtet sind, dass das Kühlmittelspeicherteil 110 und die Komponenten 200 miteinander kommunizieren können, und zweite Montageanschlüsse 125, die dazu eingerichtet sind, dass die Kältemittelkanäle 120 und die Komponenten 200 miteinander kommunizieren können. Wie in den 3 und 4 dargestellt, sind die mehreren ersten Montageanschlüsse 115 und die mehreren zweiten Montageanschlüsse 125 in dem Verteiler 100 ausgebildet. Daher können die Komponenten 200 mit dem Kühlmittelspeicherteil 110 und den Kältemittelkanälen 120 in Fluidverbindung stehen.
In diesem Fall kann eine der Komponenten 200 mit dem ersten Montageanschluss 115 und dem zweiten Montageanschluss 125 fluidisch verbunden sein, so dass das Kühlmittel und das Kältemittel darin fließen können. Genauer gesagt ist von den Komponenten der Kühler sowohl mit dem ersten Montageanschluss 115 als auch mit dem zweiten Montageanschluss 125 verbunden, so dass das Kältemittel und das Kühlmittel darin fließen, so dass das Kältemittel durch das Kühlmittel gekühlt werden kann oder das Kühlmittel durch das Kältemittel gekühlt werden kann.
Darüber hinaus kann die Wasserpumpe EWP über den ersten Montageanschluss 115 mit dem Kühlmittelspeicherteil 110 verbunden sein, und der Kondensator COND, der PT-Sensor und das Expansionsventil EXV können über die zweiten Montageanschlüsse 125 mit den Kältemittelkanälen 120 verbunden sein. Zu diesem Zweck können der erste Montageanschluss 115 und der zweite Montageanschluss 125 in geeigneter Weise in dem Verteiler 100 vorgesehen werden.
Gleichzeitig können zwei Kühler und zwei Wasserpumpen EWP auf dem Verteiler 100 der vorliegenden Erfindung montiert werden. Mit anderen Worten, das integrierte Kühlmodul 10 der vorliegenden Erfindung kann ein Wärmeaustauschmodul sein, das zwei Kühler und zwei Wasserpumpen EWP umfasst. Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 kann das integrierte Kühlmodul 10 der vorliegenden Erfindung eine Struktur aufweisen, bei der ein erster Kühler (Kühler 1) auf einer Seitenfläche des Verteilers montiert ist, ein zweiter Kühler (Kühler 2) auf der anderen Seitenfläche gegenüber der einen Seitenfläche montiert ist und eine erste Wasserpumpe (EWP 1) und eine zweite Wasserpumpe (EWP 2) jeweils auf Seitenflächen zwischen dem ersten Kühler (Kühler 1) und dem zweiten Kühler (Kühler 2) angeordnet sind. In diesem Fall können der erste und der zweite Kühler (Kühler 1 und Kühler 2) jeweils der ersten und der zweiten Wasserpumpe (EWP 1 und EWP 2) entsprechen. Wie im Folgenden beschrieben, kann beispielsweise das Kühlmittel, das während des Umlaufs durch den ersten Kühler (Kühler 1) Wärme ausgetauscht hat, in die erste Wasserpumpe (EWP 1) eingeleitet und nach außen abgeleitet werden. Das Kühlmittel, das während des Umlaufs durch den zweiten Kühler (Kühler 2) Wärme ausgetauscht hat, kann in die zweite Wasserpumpe (EWP 2) eingeleitet und nach außen abgeleitet werden. Zu diesem Zweck kann der Innenraum des Kühlmittelspeicherteils 110 durch Trennwände oder ähnliches in zwei oder mehr Räume unterteilt werden.
Ferner kann der Verteiler 100 der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere erste Verbindungsanschlüsse 119 aufweisen, die es dem Kühlmittelspeicherteil 110 ermöglichen, mit der Außenseite zu kommunizieren, und eine oder mehrere zweite Verbindungsanschlüsse 129, die es dem Kältemittelkanal 120 ermöglichen, mit der Außenseite zu kommunizieren. In diesem Fall kann der Begriff „außen“ andere Wärmetauscherkomponenten in der gesamten Kühlleitung des Fahrzeugkühlsystems bedeuten, zum Beispiel einen inneren Kondensator, der ein weiterer Wärmetauscherkondensator ist, einen Verdampfer, einen äußeren Wärmetauscher OHX, einen Kompressor oder ähnliches zusätzlich zu dem integrierten Kühlmodul der vorliegenden Erfindung. Die ersten und zweiten Verbindungsanschlüsse 119 und 129 und die anderen externen Komponenten können über ein Ventil oder eine Leitung fluidisch miteinander verbunden sein.
Wie in der 4 dargestellt, kann der Verteiler 100 der vorliegenden Erfindung beispielsweise so eingerichtet sein, dass der zweite Verbindungsanschluss 129 in dem oberen Teil des Verteilers 100 ausgebildet und mit einem externen Verdichter COMP verbunden sein kann, und der erste Verbindungsanschluss 119 kann um die Seitenfläche des Verteilers 100 herum ausgebildet sein, an der die Wasserpumpe EWP montiert ist, wodurch ein geschlossener Kreislauf mit dem externen Sekundärkreislauf definiert wird. Genauer gesagt können die beiden zweiten Verbindungsanschlüsse 129 vorgesehen sein, wobei eine der beiden zweiten Verbindungsanschlüsse 129 als Kältemitteleinlassanschluss verwendet wird, durch die das Kältemittel von außen zugeführt werden kann, und die andere der beiden zweiten Verbindungsanschlüsse 129 als Kältemittelauslassanschluss verwendet wird, durch die das Kältemittel nach außen abgegeben werden kann. Der einzelne erste Verbindungsanschluss 119 kann als Kühlmitteleinlassanschluss vorgesehen und verwendet werden, durch die das Kühlmittel von außen eingeleitet wird. Des Weiteren kann das Kühlmittel in dem Kühlmittelspeicherteil 110 über die Wasserpumpe EWP durch den Kühlmittelauslassanschluss 118, dessen eine Seite mit der Wasserpumpe EWP verbunden ist, nach außen abgeleitet werden.
Währenddessen ist die 6 eine Ansicht, die die 1 nochmals illustriert und die Längenrichtungen L, die Breitenrichtungen W und die Höhenrichtungen H des Kondensators COND und des Kühlers illustriert. Wie dargestellt, können in dem integrierten Kühlmodul der vorliegenden Erfindung der Kondensator COND und der Kühler so angeordnet sein, dass die Längsrichtungen L des Kondensators COND und des Kühlers parallel zu der Schwerkraftrichtung verlaufen. Das heißt, der Kondensator COND und der Kühler können auf dem Verteiler 100 so montiert werden, dass die Längsrichtung L senkrecht zu der Bodenfläche ist, und die Längsrichtung L ist parallel zu der Schwerkraftrichtung. Daher können der Kondensator COND und der Kühler parallel zueinander angeordnet werden. Dies dient dazu, eine Last in Längsrichtung des Kondensators und des Kühlers weit zu verteilen, falls der Kondensator und der Kühler relativ schwer sind. Daher ist es möglich, eine Beschädigung eines Dichtungshilfsmaterials, wie zum Beispiel eines O-Rings, die durch eine Verschlechterung eines Kupplungs-/Verbindungsabschnitts mit dem Verteiler, das heißt durch eine übermäßige exzentrische Belastung, Biegespannung oder ähnliches, verursacht wird, maximal zu verhindern. Da die Belastung breit verteilt ist, ist es außerdem möglich, Stabilität und hervorragende NVH-Leistung während eines Wartungsprozesses zu gewährleisten.
Nachfolgend werden ein Kältemittelkreislauf und ein Kühlmittelkreislauf in dem integrierten Kühlmodul beschrieben. Die 7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel des Kältemittelkreislaufs und des Kühlmittelkreislaufs in einem Kühlsystem zeigt, die 8 ist eine Ansicht, die schematisch den Kältemittelkreislauf gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und die 9 ist eine Ansicht, die schematisch den Kühlmittelkreislauf gemäß dem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in der 8 dargestellt, wird das Kältemittel durch den zweiten Verbindungsanschluss 129 von dem externen Verdichter COMP in den Kältemittelkanal 120 eingeleitet und in den Kondensator COND (A1) eingeleitet. Danach wird das Kältemittel durch den Kondensator COND geleitet und in den internen Wärmetauscher IHX in dem Verteiler (A2) eingeleitet. Das Kältemittel strömt durch den internen Wärmetauscher IHX und wird auf das erste und zweite Expansionsventil (EXV 1 und EXV 2) verteilt (A3). Danach strömt das Kältemittel durch das erste und zweite Expansionsventil (EXV 1 und EXV E2) und wird in den ersten und zweiten Kühler (Kühler 1 und Kühler 2) eingeleitet, wobei das Kältemittel den Wärmeaustausch durchführt (A4). Das Kältemittel kann sich entlang des Kältemittelkanals zu dem zweiten Anschluss 129 bewegen und durch den zweiten Anschluss 129 (A5) in den Kondensator COND geleitet werden. In diesem Fall kann das Kältemittel, nachdem es den ersten und zweiten Kühler (Kühler 1 und Kühler 2) passiert hat, weiter durch einen Akkumulator ACCU fließen.
Bezugnehmend auf die 9 wird das Kühlmittel durch den ersten Verbindungsanschluss 119 (Kühlmitteleinlass), der der Kühlmitteleinlass ist, in das Kühlmittelspeicherteil 110 eingeleitet, und das Kühlmittel wird in den ersten und zweiten Kühler (Kühler 1 und Kühler 2) (B 1) eingeleitet. Das Kühlmittel, das in den ersten Kühler (Kühler 1) eingeleitet wurde und den Wärmeaustausch durchgeführt hat, wird in die erste Wasserpumpe (EWP 1) eingeleitet und dann durch den Kühlmittelauslassanscluss 118 (Kühlmittelauslass 1) (B2-1) nach außen abgeleitet. Danach führt das Kühlmittel den Wärmeaustausch durch, während es ein Batteriepaket, ein PE-Modul, einen Kabinenkühler und dergleichen passiert (B3). Danach kann das Kühlmittel in die Pumpe und dergleichen eingeleitet werden und dann in das integrierte Kühlmodul der vorliegenden Erfindung zurückgeführt werden. Das Kühlmittel, das in den zweiten Kühler (Kühler 2) eingeleitet wurde und den Wärmeaustausch durchgeführt hat, wird in die zweite Wasserpumpe (EWP 2) eingeleitet und dann über den Kühlmittelauslassanschluss 118 (Kühlmittelauslass 2) nach außen abgegeben (B2-2). Danach führt das Kühlmittel den Wärmeaustausch durch, während es das Batteriepaket, das PE-Modul, den Kabinenkühler und dergleichen B3 durchläuft. Danach kann das Kühlmittel in die Pumpe und dergleichen eingeleitet werden und wird dann wieder in das Kühlmodul der vorliegenden Erfindung eingeleitet.
Gemäß dem integrierten Kühlmodul der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, sind die einzelnen Elemente intensiv mit dem Verteiler integriert, um den Kühlkreislauf zu bilden. Daher kann die Verwendung von Schläuchen oder Rohren durch die Integration der Komponenten, die das Kühlsystem bilden, vermieden werden, wodurch eine Miniaturisierung und Gewichtsreduzierung des gesamten Kühlsystems erreicht wird. Außerdem können Befestigungsstrukturen (Halterungen, Schrauben, Muttern, und so weiter.) für die Montage der Komponenten in dem Fahrzeug entfallen, wodurch die Anzahl der Komponenten und die Anzahl der Montagevorgänge bei der Konfiguration des Kühlsystems reduziert werden kann.
Darüber hinaus kann der Verteiler der vorliegenden Erfindung in Schwerkraftrichtung verlängert sein, um das Kühlmittel vorteilhaft darin zu speichern und die Komponenten intensiver zu montieren, wodurch der von dem integrierten Kühlmodul beanspruchte Raum reduziert wird. Ferner kann der interne Wärmetauscher in dem Verteiler vorgesehen werden, wodurch die räumliche Effizienz maximiert wird.
Während die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden sind, wird der Fachmann verstehen, dass die vorliegende Erfindung in jeder anderen spezifischen Form ausgeführt werden kann, ohne den technischen Gedanken oder ein wesentliches Merkmal davon zu ändern. Es sollte daher verstanden werden, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen in allen Aspekten illustrativ sind und die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
[Beschreibung der Bezugszeichen]

10: Integriertes Kühlmodul
100: Verteiler
110: Kühlmittelspeicherteil
111: Kühlmitteleinlassanschluss
112: Verschluss des Kühlmitteleinlassanschlusses
115: Erster Montageanschluss
118: Kühlmittelauslassanschluss
119: Erster Verbindungsanschluss
120: Kältemittelkanal
125: Zweiter Montageanschluss
129: Zweiter Verbindungsanschluss
150: Montagestruktur der Wasserpumpe
102: Stützbein
103-1: Erste Dichtung
103-2: Zweite Dichtung
200: Komponente
COND: Kondensator
Kühler: Kühler
EXV: Expansionsventil
PT-Sensor: PT-Sensor
EWP: Wasserpumpe
IHX: Interner Wärmetauscher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 20190068125 [0008]

Claims

Ein integriertes Kühlmodul, das Folgendes umfasst: einen Verteiler; und Komponenten, die auf dem Verteiler montiert sind, wobei der Verteiler einen Kühlmittelspeicherteil enthält, in dem ein Kühlmittel gespeichert wird und fließt, und wobei um das Kühlmittelspeicherteil Kältemittelkanäle vorgesehen sind, durch die ein Kältemittel fließt.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 1, wobei der Verteiler eine Struktur aufweist, in der ein erster Verteiler, ein zweiter Verteiler und ein dritter Verteiler gestapelt und miteinander verbunden sind, wobei der zweite Verteiler darin ausgehöhlt ist und das Kühlmittelspeicherteil in dem ausgehöhlten Inneren des zweiten Verteilers angeordnet ist, und wobei der erste Verteiler und der dritte Verteiler das ausgehöhlte Innere des zweiten Verteilers abdecken und verschließen.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 2, wobei eine erste Dichtung zwischen dem ersten und zweiten Verteiler vorgesehen ist, um einen Abschnitt zwischen dem ersten und zweiten Verteiler abzudichten, und eine zweite Dichtung zwischen dem zweiten und dritten Verteiler vorgesehen ist, um einen Abschnitt zwischen dem zweiten und dritten Verteiler abzudichten.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 2, wobei der Kältemittelkanal in einem Gehäuse ausgebildet ist, das den zweiten Verteiler bildet.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 4, wobei der Kältemittelkanal ferner innerhalb mindestens eines Gehäuses, das den ersten Verteiler bildet, und eines Gehäuses, das den zweiten Verteiler bildet, ausgebildet ist.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 2, wobei der erste Verteiler einen Kühlmitteleinlassanschluss aufweist, der durch den ersten Verteiler ausgebildet ist, so dass das Kühlmittel in den Kühlmittelspeicherteil eingeleitet wird, und wobei ein Verschluss für den Kühlmitteleinlassanschluss in dem Kühlmitteleinlassanschluss vorgesehen und dazu eingerichtet ist, den Kühlmitteleinlassanschluss zu schließen.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 2, wobei der dritte Verteiler einen oder mehrere Stützbeine aufweist, die sich von einer Seite zu der anderen Seite erstrecken, wobei jedes davon eine Seite hat, die mit dem dritten Verteiler verbunden ist.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 1, wobei der interne Wärmetauscher IHX in dem Verteiler vorgesehen und in dem Kühlmittelspeicherteil angeordnet ist.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 1, wobei der Verteiler erste Montageanschlüsse aufweist, die dazu eingerichtet sind, dass das Kühlmittelspeicherteil und die Komponenten miteinander kommunizieren können, und zweite Montageanschlüsse, die dazu eingerichtet sind, dass die Kältemittelkanäle und die Komponenten miteinander kommunizieren können.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 9, wobei mindestens eine der Komponenten mit dem ersten Montageanschluss und dem zweiten Montageanschluss in Fluidverbindung steht und so eingerichtet ist, dass das Kühlmittel und das Kältemittel darin fließen.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 9, wobei die Komponenten einen Kondensator, einen Kühler, einen PT-Sensor, ein Expansionsventil und eine Wasserpumpe umfassen.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 11, wobei die Wasserpumpe über den ersten Montageanschluss mit dem Kühlmittelspeicherteil verbunden ist, wobei der Kondensator, der PT-Sensor und das Expansionsventil jeweils über die zweiten Montageanschlüsse mit den Kältemittelkanälen in Fluidverbindung stehen, und wobei der Kühler über den ersten Montageanschluss und den zweiten Montageanschluss mit dem Kühlmittelspeicherteil und dem Kältemittelkanal in Fluidverbindung steht.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 11, bei dem zwei Kühler und zwei Wasserpumpen an dem Verteiler montiert sind.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 1, wobei die Komponenten eine Wasserpumpe umfassen und der Verteiler eine Wasserpumpenbefestigungsstruktur in Form einer Nut aufweist, die eine Endseite der Wasserpumpe aufnimmt, die mit dem Verteiler verbunden ist.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 1, wobei der Verteiler eine oder mehrere erste Verbindungsanschlüsse aufweist, die dazu eingerichtet sind, dass der Kühlmittelspeicherteil mit der Außenseite kommunizieren kann, und eine oder mehrere zweite Verbindungsanschlüsse, die dazu eingerichtet sind, dass der Kältemittelkanal mit der Außenseite kommunizieren kann.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 1, wobei der Verteiler in Schwerkraftrichtung langgestreckt ist.
Das integrierte Kühlmodul nach Anspruch 1, wobei die Komponenten einen Kondensator und einen Kühler umfassen und der Kondensator und der Kühler so angeordnet sind, dass die Längsrichtungen des Kondensators und des Kühlers parallel zu einer Schwerkraftrichtung verlaufen.