KR100874606B1 - 차량의 냉각 및 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각 및 가열 시스템 내에서 냉각제의 순환을 위한 적어도 하나의 냉각제 펌프(30, 32)를 포함하는 차량의 냉각 및/또는 가열 장치에 관한 것으로, 메인 냉각기 세그먼트(10)를 포함하고, 상기 메인 냉각기 세그먼트는 메인 냉각기 유입구(11) 및 메인 냉각기 유출구(12)를 포함하고, 이 경우 상기 메인 냉각기 유입구(11)는 차량의, 특히 내연기관의 냉각될 기관(20)의 적어도 하나의 냉각제 유출구(24, 224, 225, 229)에 적어도 일시적으로 연결되고, 상기 냉각 및/또는 가열 장치는 메인 냉각기 세그먼트에 추가로 제공된 적어도 하나의 다른 보조 냉각기 세그먼트(15, 215, 315, 415, 515) 및 냉각 및 가열 시스템에 연결된 적어도 하나의 냉각될 다른 유닛(60, 61, 70, 80, 90, 97, 170, 186)을 포함한다.

본 발명에 따라 상기 장치는 바이패스 밸브(72, 251)를 포함하는 적어도 하나의 바이패스 라인(125, 325)을 갖고, 상기 바이패스 라인은 적어도 하나의 보조 냉각기 세그먼트(15, 215, 315, 415, 515)에 할당되고, 차량의 냉각 및 가열 시스템 내에서 상기 보조 냉각기 세그먼트(15, 215, 315, 415, 515)에 대해 평행하게 배치되는 것이 제안된다.

메인 냉각기 세그먼트, 보조 냉각기 세그먼트, 바이패스 라인, 메인 냉각기 유입구, 냉각제 펌프

Description

차량의 냉각 및 가열장치{Device for cooling and heating a motor vehicle}

본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 차량의 냉각 및 가열장치에 관한 것이다.

내연기관의 냉각의 필요성은 뜨거운 가스와 접촉하는 면 및 실린더 내부에서 상기 면의 그리징(greasing)이 발생 온도를 일정 한계 내에서만 손상 없이 견딜 수 있다는 사실로부터 주어진다. 예를 들어 점화 플러그, 분사 노즐, 배기가스 밸브, 예비 챔버 또는 피스톤 베이스와 같은 개별 부품들은 특히 높은 평균 온도를 견뎌야 하기 때문에, 상기 부품들은 높은 내열성 갖는 재료로 제조되거나 또는 양호한 열 방출 및 특별한 냉각 수단을 가져야 한다. 따라서, 이러한 열 방출을 위해 냉각 시스템이 사용되고, 상기 냉각 시스템에서 냉각제는 열의 적어도 일부가 냉각기를 통해 주변으로 방출되거나 또는 예를 들어 차량 객실의 히터용 열 교환기를 통해 이용될 수 있도록 하기 위해 적어도 실린더 및 실린더 헤드를 포함하는 냉각수 챔버를 관류한다.

최신 차량의 경우, 하기에서 유닛 또는 보조 유닛이라고 하는 다양한 기관-보조 유닛이 사용된다. 이러한 보조 유닛은 예를 들어 스타터 또는 제너레이터와 같은 전기 기계일 수 있고, 또는 오일 냉각기 및 에어컨디셔닝 압축기 일 수 있다. 많은 경우에, 내연기관을 냉각시키는 것과 유사한 방식으로 상기 유닛을 냉각시킬 필요가 있다.

다른 한편으로 최신 기관, 예를 들어 직접 분사식 디젤기관의 효율이 현저히 높아짐으로써, 내연기관에 의해 발생되어 차량의 냉각 및 가열 장치에서 재활용을 위해 제공되는 열량은 점점 더 제한된다. 내연기관의 몇 가지 작동 상태에서는, 예를 들어, 차량의 저온 시동시, 근거리 주행시, 또는 장시간 하강 주행시에는 내연기관에 의해 자체적으로 실행될 수 있는 냉각수 내로의 열 유입은 더 이상 충분하지 않다. 따라서 내연기관 및 촉매 컨버터는 가용 시간 내에 최적의 작동 온도에 도달하지 못하고, 이는 연비 및 배기가스 방출을 증가시킨다.

최신 내연기관, 특히 소위 디젤기관은 그 효율에 있어서, 예를 들어 외부 온도가 낮을 경우는 차량 객실의 온도 조절 또는 차량 윈드실드의 제빙을 위해 더 이상 충분한 열 출력이 발생될 수 없을 정도로 양호하게 되기 때문에, 내연기관의 특정 작동 상태에서 냉각수를 추가로 가열하기 위해 차량의 냉각 및 가열 회로에 통합된 보조 히터의 사용이 공지된 바와 같이 점차 증가되고 있다.

상기와 같은 보조 히터는 필요한 열을 발생하기 위해 전기적으로 작동되거나 또는 연료를 연소한다(화학적 보조 히터). 상기 보조 히터는 고가이고, 또한 차량의 일반적으로 좁은 기관실에 장착되어야 하므로 비용이 많이 드는 단점을 갖는다.

이러한 이유로, 차량 시스템 내의 열원이 차량의 냉각 및 가열 시스템용 추가 보조 히터로 사용되는 것이 제안된다.

EP 08 41 735 A1 호에는 차량에 사용되는 수냉식 교류 제너레이터 또는 회전류 제너레이터가 공지되어 있고, 그것의 냉각 재킷(cooling jaket)은 내연기관의 냉각수 회로에 통합된다. 상기 전기 기계의 수류식 냉각 재킷을 통해 제너레이터의 불가피한 손실 에너지가 매우 효과적으로 방출될 수 있다. 또한, 상기 손실 에너지는 공냉식 제너레이터와 달리 사라지는 것이 아니라, 열 교환기를 통해 냉각수 또는 가열 시스템에 제공될 수 있으므로 열 출력이 개선되는 장점이 있다.

DE 34 42 350 C2 호에는 전기 구동기를 포함하는 도로 차량의 가열을 위한 열교환기 시스템이 공지되어 있다. 차량 기관의 제어에 사용되고 주행 모드에서 열을 방출하는 파워 전자장치는 유체 냉각용 장치를 갖는다. 상기 장치의 냉각 연결부는 폐쇄된 라인 시스템을 통해 펌프, 및 차량 내부에 열을 방출할 수 있는 가열 장치에 연결된다. 이로써, 파워 반도체에 의해 히트싱크(heat sink)를 통해 방출된 열이 가열 장치에 공급될 수 있다.

손실 열이 전자 파워 반도체로부터, 또한 예를 들어 스타터 또는 제너레이터로부터 차량의 냉각 회로로 전달될 때 주요 문제점은 냉각수의 온도가 높을 때 반도체 소자의 허용 부품 온도가 초과되지 않는다는 점이다.

DE 199 60 960 C1호에는 기계적 워터 펌프를 가진 기관 냉각 회로와, 전기 워터 펌프를 가진 전자장치 냉각 회로를 구비한 전기모터 및 내연기관을 포함하는 차량용 열 교환 시스템이 공지되어 있다. 2개의 냉각 회로는, 파워 전자 장치에 의해 냉각수를 통해 방출된 열이 냉각수를 가열하여 가열장치 열 교환기를 통해 차량 객실의 난방을 위해 이용될 수 있도록, 개방 또는 폐쇄 가능한 연결 라인을 통해 서로 연결된다.

DE 199 60 960 C1 호에 공개된 열 교환 시스템은 비용이 많이 들고 복잡하기 때문에, 상기 시스템의 고장 증가와 더불어 상기 시스템의 높은 비용은 무시될 수 없는 단점으로 나타난다.

1998년 5월자 자동차 기술 저널(ATZ) 및 엔진 기술 저널(MTZ)의 특별호에는 냉각 시스템의 물 냉각기가 직렬로 고온부 및 저온부로 세분된, 차량용 가열 및 냉각 컨셉이 공지되어 있다. 냉각기가 이렇게 2개의 부분으로 나뉘어짐으로써 2개의 상이한 유동 속도가 가능하다.

냉각기의 물탱크 내부에 분리벽을 설치함으로써 냉각기 하부 영역의 냉각기 웨팅면의 약 20%가 저온부의 형성을 위해 사용된다. 저온 영역에서 스로틀된 냉각제 유동에 의해, 냉각시 섭씨 약 7도의 온도 강하만 이루어지게 하는 더 높은 유동 속도를 갖는 상부 냉각기 영역에서보다 거의 2배의 온도 냉각률이 달성된다.

이와 달리, 차량의 냉각 및/또는 가열을 위한 본 발명에 따른 장치는, 적어도 하나의 보조 냉각기 세그먼트에 할당되고 차량의 냉각 및 가열 시스템 내에 상기 보조 냉각기 세그먼트에 대해 평행하게 배치된 적어도 하나의 바이패스(Bypass) 라인 및 거기에 속하는 바이패스 밸브에 의해, 할당된 냉각기 세그먼트로의 열 방출을 필요에 따라 조절하는 장점을 갖는다. 바이패스 밸브 및 할당된 바이패스 라인은 필요한 경우 냉각기를 우회할 수 있게 한다. 이로써, 내연기관의 워밍업을 가속하거나 또는 시스템의 열 출력을 증가시키기 위해, 예를 들어 제너레이터 또는 스타터와 같은 추가 유닛의 열 출력이 완전히 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예에 따라 냉각될 적어도 하나의 제 1 유닛은 보조 냉각기 세그먼트를 통해 차량의 냉각 및 가열 시스템에 연결된다. 보조 냉각기로 작동하는 상기 보조 냉각기 세그먼트를 사용함으로써, 냉각될 제 1 유닛은 기관 온도 레벨과는 다른 온도로 작동될 수 있다. 따라서, 제 1 유닛을 예를 들어 기관 온도보다 훨씬 낮은 온도로 냉각할 수 있다.

본 발명에 따른 냉각 시스템에서, 냉각될 적어도 하나의 제 2 유닛은 내연기관 및/또는 메인 냉각기 세그먼트에 대해 평행하게 연결됨으로써, 상기 유닛은 추가의 냉각제 펌프없이 냉각될 수 있다. 이로 인해, 유닛에 내연기관에 의해 가열된 냉각수가 공급되거나, 내연기관에 유닛에 의해 가열된 냉각제가 공급되는 것이 불가능하다.

특히, 냉각될 제 2 유닛, 즉 내연기관 및/또는 메인 냉각기 세그먼트에 대해 평행하게 연결된 유닛은 냉각될 제 1 유닛일 수 있고, 다시 말해서 추가적으로 보조 냉각기 세그먼트를 통해 차량의 냉각 및 가열 시스템에 연결될 수 있다. 이와 관련하여 하기에서 제 1 및 제 2 유닛이 언급되지만, 이것은 순서를 나타내는 것은 아니며, 본 발명에 따른 차량의 냉각 및 가열 회로에 보조 유닛이 장착되는 방식만 다르다.

바람직하게는, 적어도 하나의 제 1 유닛 및/또는 적어도 하나의 제 2 유닛을 통해 펌핑된 냉각제의 체적 유량 및/또는 온도는 적어도 하나의 제 1 유닛 및/또는 적어도 하나의 제 2 유닛의 공급 라인 내의 적어도 하나의 밸브에 의해 변할 수 있다. 상기 적어도 하나의 밸브는 본 발명에 따른 장치의 실시예에서 서모스태틱 밸브, 특히 혼합 밸브일 수 있다.

특히 바람직한 실시예에 따라, 적어도 하나의 제 1 유닛 및/또는 적어도 하나의 제 2 유닛의 공급 라인 내의 상기 적어도 하나의 밸브는 조절된 혼합 밸브이다. 상기 밸브는 제 1 또는 제 2 유닛을 통해 흐르는 냉각제 유동을 필요에 따라 조절하도록 형성된다. 이로 인해, 워터 펌프는 부하를 가능한 적게 받을 수 있고, 펌프 용량이 최소화될 수 있다. 내연기관 및 예를 들어 전기 기계(스타터, 제너레이터 등)에 의해 요구되는 냉각 용량은 서로 무관하게 심하게 변하기 때문에, 냉각제를 적게 필요로 하는 부품들은 훨씬 심하게 관류될 것이다. 이를 방지하기 위해, 예를 들어 조절된 3-방향 밸브가 사용될 수 있으며, 상기 밸브는 워터 펌프에 의해 공급된 체적 유량을 각각 필요에 따라 내연기관 및 전기 기계에 분배한다.

상기 조치에 의해, 제 1 유닛은 내연기관보다 현저히 더 낮은 온도로 작동될 수 있는데, 즉 규정된 제 2 온도 범위 내에서 작동될 수 있다. 상기 규정된 제 2 온도 범위(온도 서브 시스템)에서 예를 들어 제 1 유닛은 스타터 제너레이터에 할당된 파워 전자장치 회로에 의해 형성되고, 제 2 유닛은 상기 스타터 제너레이터인 경우 바람직할 수 있다. 이러한 경우에, 스타터 제너레이터를 내연기관과 유사한 온도 범위로 작동시킬 수 있는 한편, 해당 파워 전자장치 회로는 훨씬 더 낮은 온도로 작동될 수 있다. 이로 인해, 파워 전자장치의 부품들은 열에 의해 손상되지 않거나 다른 바람직하지 않은 영향을 받지 않는 것이 보장될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 다른 바람직한 실시예에서, 공급 라인에서 유닛을 향해 있는 밸브는 온도 센서에 의해 검출된 온도에 따라 작동된다. 또한, 제어장치는 장치의 구성부이고, 상기 제어장치는 조절 또는 제어 가능한 밸브를 제어장치 자체에 저장된 비교값 또는 한계값에 따라 작동시킬 수 있다.

제 1 유닛은 파워 전자장치 회로 또는 다른 방식의 회로에 의해 형성되면, 예를 들어 제어 및/또는 조절장치를 상기 회로 내에 직접 통합할 수 있다.

제어장치 또는 상응하는 제어 및/또는 조절 회로를 이용하여 공급 라인 밸브를 제어 또는 조절하기 위해, 온도 센서에 의해 전달된 센서 신호와는 다른 신호도 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 장치에 예를 들어 냉각제의 압력, 체적 유량 또는 다른 유용한 파라미터를 위한 추가 센서가 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 냉각 시스템의 바람직한 실시예에서, 냉각제 펌프의 송출 용량은 내연기관의 속도와 무관하게 조절 또는 제어 가능하다. 특히 전기 냉각제 펌프의 사용이 가능하다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 장치의 냉각제 펌프의 송출 용량은 센서 신호들 중 하나, 특히 온도 신호를 이용하여 제어장치에 의해 조절 또는 제어된다. 보조 유닛의 공급 라인 내의 냉각제 펌프 및 상응하는 조절 밸브는 공지된 또는 실제 검출된 상태 변수에 기초하여, 예를 들어 실제 손실 에너지 또는 부하 프로파일(load profile)에 기초하여 직접 제어될 수 있다.

메인 냉각기 세그먼트 및 기존의 보조 냉각기 세그먼트의 냉각력은 본 발명에 따른 냉각 시스템의 바람직한 실시예에서, 메인 냉각기 세그먼트 및/또는 기존의 보조 냉각기 세그먼트에 하나 또는 다수의 냉각 팬이 할당됨으로써 증가된다. 제어장치에 의해 검출된 시스템 파라미터는 바람직하게 상기 적어도 하나의 냉각 팬의 제어 또는 조절시 고려될 수 있다.

본 발명에 따른 가열 및 냉각 시스템의 특히 바람직한 실시예에서 메인 냉각기 세그먼트 및 적어도 하나의 보조 냉각기 세그먼트는 공통 냉각 모듈에 통합된다. 이러한 통합된 구조는 차량의 기관실 내로 냉각 모듈의 공간 절감 방식의 콤팩트한 조립을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 냉각 시스템에서, 공통 냉각 모듈은 기존의 냉각기 세그먼트용 공통 유입구를 포함한다. 이로 인해, 바람직하고 간단하게 공통 냉각 모듈에 통합된 냉각기 세그먼트를 냉각 및 가열 시스템에 서로 평행하게 배치하는 것이 가능하다. 차량 냉각기를 이렇게 평행하게 분할하는 것(segmentation)은 간단하게 차량의 가열 및 냉각 시스템 내에 다양한 온도 보조 시스템(subsystem)을 형성하는 것을 가능하게 한다. 냉각 및 가열 시스템의 후자의 구성을 위해 냉각제 펌프는 냉각제가 냉각 모듈을 통해 가압되도록 차량의 냉각 및 가열 시스템 내에 통합될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 장치는, 부분 냉각 회로 내의 온도 레벨이 상이할 때도, 모든 부분 냉각 회로(온도 보조 시스템)에 동시에 냉각제를 공급하는 단일 냉각제 펌프만을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 다른 바람직한 실시예에서, 공통 냉각 모듈은 각각 개별적인 기존 냉각기 세그먼트용의 별도의 유입 채널 및 별도의 유출 채널을 포함한다. 바람직하게는 적어도 하나의 보조 냉각기 세그먼트는 적어도 하나의 보조 냉각기 유입구를 포함하고, 상기 유입구는 냉각제 펌프의 압력측에 연결된다. 이러한 조치에 의해 냉각제 펌프가 필요한 냉각제 체적 유량을 제공하는 것이 보장될 수 있다. 이로 인해 바람직하게 추가 냉각제 펌프가 생략된 본 발명에 따른 장치의 실시예가 구현될 수 있다. 적어도 하나의 보조 냉각기 유입구를 냉각제 펌프의 압력측에 배치하는 것은, 충분한 압력을 갖는 냉각제가 보조 냉각기를 통해 유동하는 것을 보장한다. 동일한 이유에서, 적어도 하나의 제 2 유닛이 제공된 실시예에서, 상기 유닛은 바람직하게 냉각제 펌프의 압력측에 연결된다.

차량을 가열하고 냉각하기 위한 본 발명에 따른 장치의 특히 바람직한 실시예는, 공통 냉각 모듈 및 상기 냉각 모듈의 각각의 세그먼트를 통해 흐르는 유량을 조절하는 바이패스 밸브가 구조적으로 하나의 공통 냉각 모듈 내에 통합됨으로써 주어진다. 이로 인해 콤팩트한 모듈 방식의 냉각 모듈이 주어지고, 상기 냉각 모듈은, 예를 들어 냉각 회로 내의 열 보조 시스템의 상이한 개수와 같은, 상이한 요구 조건을 간단하게 고려할 수 있다.

본 발명에 따른 냉각 시스템에서, 바람직하게 적어도 2개의 부품 또는 유닛이 직렬 연결된다. 이로 인해 특정 작동 조건에서 하나의 부품의 폐열은 다른 부품을 가열하는데 이용될 수 있다. 따라서, 기관의 실린더 헤드의 폐열은 기관의 워밍업시 오일을 신속하게 가열하기 위해 이용될 수 있다. 냉각 및 가열 회로 내의 개별 부품들의 이러한 직렬 연결은, 예를 들어 정상 주행 작동시 다시 분리되거나 또는 적어도 부분적으로 분리되어야 할 경우, 바람직하게 예를 들어 4-방향 혼합 밸브가 냉각 회로에 통합될 수 있다.

기관의 적어도 하나의 냉각제 유입구가 예를 들어 본 발명에 따른 장치에서처럼 밸브에 의해 폐쇄될 수 있는 경우, 내연기관의 스위치 오프시 필요한 냉각제 유동을 더욱 감소시킬 수 있다.

대안으로서, 냉각제 회로에 통합된 유닛 또는 다른 부품의 폐열은 선택적으로 내연기관의 가열 또는 실내 난방에 이용될 수 있다. 특히 보조 가열 유닛의 구현이 가능하다.

본 발명에 따른 냉각 시스템에서, 제 1 유닛은 전기 회로이고, 상기 전기 회로는 내연기관보다 현저히 낮은 온도 범위에서 작동되어야 한다. 본 발명에 따른 냉각 시스템의 특히 바람직한 실시예에서, 제 1 유닛은 파워 전자장치 회로이고, 상기 회로는 예를 들어 제너레이터, 스타터, (추가)전기 구동 모터, 또는 제 2 유닛을 나타내는 스타터 제너레이터에 관련된다. 스타터 제너레이터는 종래의 스타터 및 종래의 발전기 또는 제너레이터의 기능을 통합한다. 스타터 제너레이터는 강력한 열원이기 때문에 많은 경우에 냉각되어야 한다. 상기 스타터 제너레이터는 내연기관의 냉각을 위한 냉각제의 온도에 상응하는 온도에서 작동될 수 있기 때문에, 내연기관 및/또는 메인 냉각기에 대해 상기 스타터 제너레이터를 평행하게 연결하는 것이 특히 바람직하다. 그러나 일반적으로 내연기관의 냉각을 위해 사용되는 냉각제 온도는 일반적으로 해당 파워 전자장치에 대해 너무 높다. 따라서, 예를 들어 스타터 제너레이터와 관련된 파워 전자장치 회로는 보조 냉각기 세그먼트를 통해 차량의 냉각 및 가열 시스템에 연결되는 것이 특히 바람직하다. 이로 인해, 파워 전자장치 회로는 내연기관의 냉각을 위해 사용되는 냉각제의 온도보다 훨씬 낮은 온도 범위에서 작동할 수 있다.

다른 한편으로, 이미 상술하였듯이 파워 전자장치 회로 또는 스타터 또는 제너레이터에 의해 발생된 폐열은 바람직하게 냉각제 회로 내의 다른 부품, 예를 들어 기관 자체의 신속한 가열을 위해 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 다른 장점들은 도면과 하기의 실시예 설명에 제시된다.

도면에는 본 발명에 따른 장치의 실시예가 개략적으로 도시된다. 상세한 설명, 도면, 및 청구범위는 다양한 특징을 조합해서 포함한다. 상기 특징들은 당업자에 의해 개별적으로 고찰되고 적절하게 조합된다.

도 1은 제 1 유닛이 파워 전자장치 회로의 형태로 제공되고, 제 2 유닛은 오일 냉각기의 형태로 제공되는 본 발명에 따른 냉각 시스템의 제 1 실시예.

도 2는 제 1 유닛은 파워 전자장치 회로의 형태로 제공되고, 2개의 제 2 유닛은 오일 냉각기 및 스타터 제너레이터의 형태로 제공되고, 상기 파워 전자장치 회로는 스타터 제너레이터에 할당되는 본 발명에 따른 냉각 시스템의 제 2 실시예.

도 3은 제 1 유닛은 파워 전자장치 회로의 형태로 제공되고, 제 2 유닛은 스타터 제너레이터의 형태로 제공되며, 상기 파워 전자장치 회로는 스타터 제너레이터에 할당되는 본 발명에 따른 냉각 시스템의 제 3 실시예.

도 4는 제 1 유닛은 파워 전자장치 회로의 형태로 제공되고, 제 2 유닛은 스타터 제너레이터의 형태로 제공되며, 상기 파워 전자장치 장치 회로는 스타터 제너레이터에 할당되는 본 발명에 따른 냉각 시스템의 제 4 실시예.

도 5는 다수의 제 1 유닛이 냉각 시스템 내에 평행하게 배치된 본 발명에 따른 냉각 시스템의 제 5 실시예.

먼저 차량의 냉각 및/또는 가열을 위한 본 발명에 따른 장치의 구성 부품이 상세히 설명되며, 상기 부품들은 도 1 내지 도 3에 따른 실시예에 있어서 적어도 실질적으로 동일하다.

도 1 내지 도 3에 따른 본 발명에 따른 냉각 시스템의 실시예에서, 장치는 메인 냉각기 세그먼트(10)를 포함하고, 상기 메인 냉각기 세그먼트는 메인 냉각기 유입구(11) 및 메인 냉각기 유출구(12)를 갖는다. 메인 냉각기 세그먼트(10)에 인접하게 냉각 팬(45)이 배치된다. 냉각 팬(45)은 팬(46) 및 팬 모터(47)를 포함한다. 보상 챔버(40)는 라인 섹션(108)을 통해 메인 냉각기 유입구(11)에 연결되고, 라인 섹션(107)을 통해 메인 냉각기 유출구(12)에 연결된다.

이하에서 동일한 의미로 냉각 시스템이라고 하는 본 발명에 따른 장치는 주로 내연기관(20)의 냉각에 사용된다. 내연기관(20)은 간단히 도시한 도면에서 실린더 헤드(21) 및 기관 블럭(22)을 갖는다. 냉각제 유입구(23)는 기관 블럭(22) 내로 안내되고, 냉각제 유출구(24) 및 다른 냉각제 유출구(25)는 기관(20)의 실린더 헤드(21) 밖으로 안내된다. 냉각제 유입구와 도시된 2개의 냉각제 유출구 사이의 연결 라인은 명확성을 위해 더 이상 도시되지 않는다. 내연기관(20)의 냉각제 유출구(24)는 라인 섹션(101), 혼합 밸브(50) 및 라인 섹션(102)을 통해 메인 냉각기 유입구(11)에 연결된다.

혼합 밸브(50)는 예를 들어 공지된 서모스태틱 밸브로 형성될 수 있다. 대안으로서, 혼합 밸브(50)를 위해 조절 또는 제어 가능한 서보 밸브가 사용될 수 있으며, 상기 서보 밸브는 예를 들어 도 1, 도 2 또는 도 3에 도시되지 않은 제어장치(227)에 의해 작동된다. 내연기관(20)의 냉각제 유입구(23)는 라인 섹션(105)을 통해 냉각제 펌프(30)의 압력측(34)에 연결된다. 냉각제 펌프(30)의 흡입측(33)은 라인 섹션(103) 및 라인 섹션(104)을 통해 메인 냉각기 유출구(12)에 연결된다. 혼합 밸브(50)에 단락 라인(106)이 할당되고, 내연기관(20)의 냉각제 유출구(24)는 라인 섹션(101), 혼합 밸브(50), 단락 라인(106), 라인 섹션(104;도 3에 따른 실시예에서 제외), 냉각제 펌프(30) 및 라인 섹션(105)을 통해 냉각제 유입구(23)에 연결될 수 있다. 따라서, 예를 들어 본 실시예에서 서모스태틱 밸브의 형태로 사용된 혼합 밸브(50)에 의해 내연기관(20)의 작동 온도가 조정 또는 조절될 수 있다. 예를 들어 내연기관(20)의 워밍업 단계 동안 메인 냉각제 세그먼트(10)에 대한 냉각제 공급은 혼합 밸브(50)를 통해 완전히 또는 부분적으로 차단될 수 있다. 이로 인해, 냉각제가 메인 냉각기 세그먼트(10)를 통해 공급될 때보다 더 신속하게 내연기관(20)의 작동 온도가 도달된다.

내연기관(20)의 실린더 헤드(21)는 냉각제 유출구(25)를 통해 열 연결부(26)를 갖는다. 열 연결부(26)로부터 내연기관(20)에 의해 가열된 냉각제가 빼내질 수 있다. 열 연결부(26)는 라인 섹션(109)을 통해 가열장치 열 교환기(35)에 연결된다. 상기 가열장치 열 교환기(35)를 통해 예를 들어 차량 객실을 가열하는 공기 유동이 안내된다. 운전자와 조수석 영역의 온도가 상이하게 조정될 수 있도록 하기 위해, 가열장치 열 교환기(35)에 2개의 출력부가 배치되고, 상기 출력부들 중 제 1 출력부는 제 1 가열 밸브(36)를 갖는 한편, 제 2 출력부는 제 2 가열 밸브(37)를 갖는다. 제 1 가열 밸브(36) 및 제 2 가열 밸브(37)가 가열장치 열 교환기(35)의 상이한 영역을 통해 흐르는 냉각제 유동에 영향을 미칠 수 있으므로, 왼쪽 또는 오른쪽 차량 측면에 대한 온도가 상이하게 매칭될 수 있다. 제 1 가열 밸브(36) 및 제 2 가열 밸브(37)는 도 1에 따른 실시예에서 라인 섹션(113 또는 112)을 통해 가열제(heating agent) 펌프(32)의 흡입측에 연결된다.

도시된 경우에서 가열제 및 냉각제는 하나 또는 동일한 매체에 의해 형성되므로, 기본적으로 가열제 펌프(32)도 생략될 수 있다. 이러한 경우에 차량의 냉각 및/또는 가열을 위한 본 발명에 따른 장치는 개별 냉각제 펌프(30)에 의해 작동된다.

또한, 내연기관(20)의 열 연결부(26)는 라인 섹션(110)을 통해 와이퍼액 열교환기(39)의 가열제 유입구에 연결된다. 와이퍼액 열 교환기(39)는 와이퍼액 용기(38) 내의 유체를 가열하는데 사용되고, 이로써 도시되지 않은 와이퍼액 시스템의 결빙이 방지된다. 와이퍼액 열 교환기(39)의 유출구는 라인 섹션(111)을 통해 가열제 펌프(32)의 흡입측에 연결된다.

도 1에 도시된 본 발명에 따른 장치의 특별한 실시예에 따라, 냉각될 제 1 유닛(70)이 제공되고, 상기 유닛은 보조 냉각기 세그먼트(15)를 통해 냉각 시스템에 연결된다. 도시된 실시예에서 보조 냉각기 세그먼트(15)는, 냉각 팬(45)이 보조 냉각기 세그먼트(15)에도 작용할 수 있도록 공통 냉각 모듈(200) 내에 메인 냉각기 세그먼트와 함께 배치된다. 보조 냉각기 세그먼트(15)는 라인 섹션(119 또는 117)을 통해 냉각제 펌프(30)의 압력측(34)에 연결된 보조 냉각기 세그먼트 유입구(16)를 갖는다. 또한, 보조 냉각기 세그먼트(15)는 라인 섹션(120)을 통해 제 1 유닛(70)의 냉각제 유입구에 연결된 보조 냉각기 세그먼트 유출구(17)를 갖는다.

라인 섹션(120)에는 제 1 유닛(70)에 공급된 냉각제의 양에 영향을 미칠 수 있는 밸브(72)가 배치된다. 조절 가능한 혼합 밸브 형태의 밸브(72)는 바이패스 라인(125) 및 라인 섹션(119)의 일부를 통해 보조 냉각기 세그먼트 유입구(16)에 연결된다. 따라서, 냉각제는 제 1 라인 섹션(119), 바이패스 라인(125), 혼합 밸브(72) 및 라인 섹션(127)을 지나 제 1 유닛(70)을 통해 공급될 수 있고, 거기에서 적절하게 가열될 수 있다. 그렇게 가열된 냉각제는 라인 섹션(123), 라인 섹션(129), 라인 섹션(104), 냉각제 펌프(30), 및 라인 섹션(105)을 지나 예를 들어 냉각제 유입구(23)를 통해 기관(20)에 공급될 수 있다. 따라서, 보조 냉각기 세그먼트(15)는 필요한 경우에, 예를 들어 내연기관의 시동 및 워밍업 단계에서 우회되므로, 기관의 위밍업을 가속하기 위해 제 1 유닛의 열 출력이 완전히 이용될 수 있다.

또한, 제 1 유닛(70)에 온도 센서(71)가 할당되고, 상기 온도 센서는 제 유닛(70)의 온도 또는 제 1 유닛의, 온도에 민감한 부품의 온도를 검출하고, 경우에 따라서 제어장치(227)에 전달한다. 제 1 유닛(70)의 작동 온도는 온도 센서(71) 및 바이패스 밸브(72)에 의해 조절 방식으로 조정될 수 있다.

메인 냉각기 세그먼트(10)로부터 배출된 냉각제는 제 1 유닛(70)에 공급되기 전에 먼저 보조 냉각기 세그먼트(15)를 통해 흐르기 때문에, 제 1 유닛(70)은 내연기관(20)보다 훨씬 낮은 온도로 작동될 수 있다. 제 1 유닛(70)으로부터 배출된 냉각제는 일반적으로 여전히 내연기관(20)을 냉각하기에 충분히 낮은 온도를 갖는다.

도 1에 도시된 본 발명에 따른 장치의 특별한 실시예에서, 제 1 유닛(70)은 예를 들어 회로, 특히 파워 전자장치 회로로 형성될 수 있고, 상기 회로는 내연기관(20)보다 훨씬 낮은 온도로 작동되어야 한다.

도 2의 실시예에 따른 본 발명의 냉각 시스템에서, 오일 냉각기 형태의 냉각될 제 2 유닛(80)은 내연기관(20)에 대해 평행하게 연결된다. 이를 위해, 오일 냉각기(80)의 냉각제 유입구는 밸브(82) 및 라인 섹션(117)을 통해 냉각제 펌프(30)의 압력측(34)에 연결된다. 서모스태틱 밸브, 또는 제어장치에 의해 조절되는 혼합 밸브일 수 있는 밸브(82)는 제 2 유닛(80)을 통해 흐르는 냉각제 체적 유량을 필요에 따라 조절할 수 있다. 내연기관(20) 및 제 2 유닛(80)에 의해 요구되는 냉각 용량은 서로 무관하게 심하게 변할 수 있기 때문에, 워터 펌프(30)에 의해 공급된 체적 유량은 필요에 따라 내연기관(20) 및 제 2 유닛(80)으로 분배되고, 연결 라인(115)을 통해서도 제 2 유닛(60)으로 분배될 수 있다. 오일 냉각기(80;제 2 유닛)의 냉각제 유출구는 연결 라인(118)을 통해 내연기관(20)의 냉각제 유출구(24) 및 혼합 밸브(50) 사이로 연결된다. 오일 냉각기(80)는 선택적으로 제공되기 때문에, 라인 섹션(117 또는 118)은 도 2 에 파선으로 도시된다.

오일 냉각기(80) 외에도 다른 제 1 유닛(60)이 스타터 제너레이터의 형태로 제공된다. 스타터 제너레이터(60)는 마찬가지로 내연기관(20)에 대해 평행하게 연결된다. 스타터 제너레이터(60)의 냉각제 유입구는 라인 섹션(115) 및 밸브(82)를 통해 냉각제 펌프(30)의 압력측(34)에 연결된다. 스타터 제너레이터(60)의 냉각제 유출구는 라인 섹션(116)을 통해 혼합 밸브(50) 및 내연기관(20)의 냉각제 유출구(24) 사이로 연결된다. 선택적으로 라인 섹션(115) 또는 라인 섹션(116) 내에는 냉각제 체적 유량에 영향을 미치는, 스타터 제너레이터(60)에 할당된 다른 밸브가 제공될 수 있다.

스타터 제너레이터(60)는 파워 전자장치 회로(70)를 갖고, 상기 회로는 스타터 제너레이터(60)보다 훨씬 낮은 온도로 작동되어야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 장치의 도 2에 도시된 실시예에서, 메인 냉각기 세그먼트(10)에 인접하게 배치된 보조 냉각기 세그먼트(15)가 제공된다. 이로 인해, 냉각 팬(45)은 보조 냉각기 세그먼트(15)에도 작용할 수 있다. 보조 냉각기 세그먼트(15)는 보조 냉각기 세그먼트 유입구(16)를 갖고, 상기 유입구는 라인 섹션(119) 및 라인 섹션(115)을 통해 냉각제 펌프(30)의 압력측(34)에 연결된다. 또한, 보조 냉각기 세그먼트(15)는 보조 냉각기 세그먼트 유출구(17)를 갖고, 상기 유출구는 라인 섹션(120)을 통해 파워 전자장치 회로(70)의 냉각제 유입구에 연결된다.

본 실시예에서, 파워 전자장치 회로(70)는 냉각될 제 1 유닛을 형성하고, 상기 유닛은 보조 냉각기 세그먼트(15)를 통해 냉각 시스템에 연결된다. 파워 전자 장치 회로(70)의 냉각을 위해 사용되는 냉각제 양의 조절 및 그에 따라 파워 전자장치 회로(70)의 작동 온도를 결정하기 위해, 라인 섹션(120)에 밸브(72)가 제공된다. 또한, 밸브(72)는 바이패스 라인(125)에 의해 보조 냉각기 세그먼트(15)를 통해 흐르는 냉각제 양이 필요에 따라 조절될 수 있게 한다. 특히 바이패스 밸브(72) 및 바이패스 라인(125)은 예를 들어 기관의 워밍업시에 냉각기를 통해 열이 방출되지 않도록 하기 위해 보조 냉각기 세그먼트(15)를 바이패스할 수 있게 한다. 이러한 경우에, 파워 전자장치 회로(70)를 통해 냉각제에 공급된 열량은 기관의 워밍업을 열적으로 지원하기 위해 라인 섹션(123), 라인 섹선(106), 라인 섹션(104), 냉각제 펌프(30) 및 라인 섹션(105)을 통해 기관(20)에 제공될 수 있다.

또한, 파워 전자장치 회로(70)에 온도 센서(71)가 할당되고, 상기 센서는 바람직하게 파워 전자장치 회로(70)의 열에 가장 민감한 영역에 배치된다. 파워 전자장치 회로(70)는 바람직하게 온도 센서(71)에 의해 검출된 온도 또는 그에 상응하는 모니터링될 신호를 평가하기 위해 제공된 회로 부품들을 포함한다. 밸브(72)가 상응하는 회로 부품들을 통해 조절 방식으로 온도 센서(71)에 의해 검출된 온도에 따라 작동되는 경우 특히 효과적인 장치가 얻어진다. 이를 위해, 선택적으로 도 2에 도시되지 않은 제어장치도 사용될 수 있으며, 상기 제어장치는, 냉각 시스템의 조절 가능한 밸브에 의해 냉각제 체적 유량의 최적화된 제어가 가능하도록 온도 센서(71)에 의해 전달된, 냉각 시스템의 파라메터 외에도 추가로 다른 센서도 조회한다.

도 2에 따른 실시예는 스타터 제너레이터(60) 자체가 그것에 할당된 파워 전자장치 회로(70)보다 더 높은 온도 레벨로 작동될 수 있게 한다. 바람직하게 본 발명에 따른 장치에서는 이를 위해 다른 냉각제 펌프가 필요 없다.

도 2에 따른, 본 발명에 따른 장치의 도시된 다른 시스템 부품들은 반복 설명을 피하기 위해 더 이상 자세히 설명되지 않는다. 도 1 및 기본적인 냉각 시스템의 일반적인 설명과 관련하여 상기 공통 부품의 상응하는 설명이 참조된다.

이하, 도 3을 참고로 본 발명에 따른 냉각 시스템이 상세히 설명되고, 도 1 내지 도 3의 실시예에서 공통적인 본 발명에 따른 장치의 시스템 부품들과 관련하여 상응하는 상기 실시예가 참조된다. 반복 설명을 피하기 위해, 하기에서는 본 발명에 따른 장치의 전술된 실시예의 차이점만이 설명된다

도 3은 본 발명에 따른 냉각 시스템의 제 3 실시예를 도시한다. 상기 실시예에서 스타터 제너레이터(60)는 냉각될 제 2 유닛을 형성한다. 도 3에 도시된 실시예에서 스타터 제너레이터(60)의 냉각제 유출구는 라인 섹션(122)을 통해 메인 냉각제 유입구(11)와 혼합 밸브(50) 사이로 연결된다. 스타터 제너레이터(60)의 냉각제 유입구는 라인 섹션(115)을 통해 냉각제 펌프(30)의 압력측(34)에 연결된다.

선택적으로, 스타터 제너레이터(60)의 냉각제 유입구에 혼합 밸브(83)가 제공될 수 있다. 상기 혼합 밸브(83)는 스타터 제너레이터(60)를 통해 흐르는 냉각제 체적 유량을 필요에 따라 조절하도록 형성된다. 제 2 유닛(스타터 제너레이터;60)의 이러한 연결 변형시 스타터 제너레이터(60)는 내연기관(20)보다 낮은 온도로 작동될 수 있다. 이를 위해, 냉각제 펌프(30)의 송출 용량이 큰 경우에도, 내연기관(20)의 작동 온도를 높이기 위해, 내연기관(20)을 통과하는 냉각제 유동은 라인 섹션(105) 내의 밸브(84)에 의해 스로틀될 수 있다. 그러나, 스타터 제너레이터(60)의 폐열은 이러한 연결 변형시 내연기관(20)의 워밍업 단계를 단축하는 데에만 이용될 수 있는데, 그 이유는 스타터 제너레이터(60)로부터 배출되는 가열된 냉각제는 메인 냉각기 세그먼트(10)를 지나 내연기관(20)의 냉각 분로를 향해 역류할 수 있기 때문이다.

스타터 제너레이터(60)에 파워 전자장치 회로(70)가 할당되고, 상기 회로는 제 1 유닛을 형성하고, 상기 유닛은 보조 냉각기 세그먼트(15)를 통해 냉각 시스템에 연결된다. 보조 냉각기 세그먼트(15)는 다시 메인 냉각기 세그먼트(10)에 인접하게 배치되므로, 하나의 냉각 팬(45)이 메인 냉각기 세그먼트(10) 및 보조 냉각기 세그먼트(15)에 작용할 수 있다. 보조 냉각기 세그먼트(15)는 보조 냉각기 세그먼트 유입구(16)를 갖고, 상기 유입구는 라인 섹션(119), 밸브(83) 및 라인 섹션(115)을 통해 냉각제 펌프(30)의 압력측(34)에 연결된다. 또한, 보조 냉각기 세그먼트(15)는 보조 냉각기 세그먼트 유출구(17)를 갖고, 상기 유출구는 라인 섹션(120), 혼합 밸브(72) 및 라인 섹션(127)을 통해 파워 전자장치 회로(70)의 냉각제 유입구에 연결된다.

혼합 밸브(72)는 바이패스 라인(125)에 의해 파워 전자장치 회로(70)를 통과하는 냉각제 체적 유량 및 냉각제 온도를 필요에 따라 조절하도록 형성된다. 이를 위해, 밸브(72)는 예를 들어 할당된 스타터 제너레이터(60)의 현재 손실 에너지 또는 부하 프로파일과 같은, 파워 전자장치 회로(70)의 공지된 상태 변수에 기초하여 제어될 수 있다. 선택적으로 온도 센서가 제공될 수 있고, 상기 온도 센서는 파워 전자장치 회로(70)의 열에 민감한 부품들의 현재 온도를 검출하고, 도 3에 도시되지 않은, 밸브(72)용 제어장치에 전달한다.

파워 전자장치 회로(70)의 냉각제 유출구는 라인 섹션(121) 및 라인 섹션(104)을 통해 냉각제 펌프(30)의 흡입측(33)에 연결된다. 이로써, 파워 전자장치 회로(70)에 의해 가열된 냉각제는 내연기관(20)용 냉각 분로에 공급된다.

도 4에 도시된 본 발명에 따른 장치의 실시예에서 파워 전자장치 회로(70) 및 전기 기계(90)의 형태인 2개의 제 1 유닛은 직렬 연결된다. 또한, 냉각제 유동은 보조 냉각기 세그먼트 유출구(17), 연결 라인(131), 및 라인 섹션(132)을 지나 유닛(70, 90)을 통해 안내된다. 유닛(70;파워 전자장치 회로 및 90;전기 기계)은 메인 냉각기 세그먼트 유출구(12), 연결 라인(103), 연결 라인(104), 냉각제 펌프(30), 연결 라인(115), 밸브(72), 라인 소자(325) 및 라인 소자(132)를 통해 메인 냉각기 세그먼트(10)에 연결된다. 라인 섹션(115, 325) 사이의 혼합 밸브(72)는, 메인 냉각기 세그먼트(10) 또는 보조 냉각기 세그먼트(15)로부터의 상대적 냉각제 체적 유량을 필요에 따라 조절하도록 형성된다.

유닛(70, 90)을 통해 펌핑된 냉각제는 연결 라인(122), 라인 섹션(133), 및 라인 섹션(134)을 통해 차량 객실용 가열장치 열 교환기(35)에 공급된다. 운전자 영역과 보조석 영역의 온도가 상이하게 조절될 수 있도록, 가열장치 열 교환기(35)에 2개의 출구가 배치되고, 상기 출구들 중 제 1 출구는 제 1 가열 밸브(85)를 갖고, 제 2 출구는 제 2 가열 밸브(86)를 갖는다. 한 측면의 가열 밸브들(85, 86)과 다른 측면의 라인 섹션(133) 사이에 있는 라인 연결부(135)에 의해 가열장치 열 교환기(35)에 공급되는 체적 유량이 조절될 수 있다. 제 1 가열 밸브(85) 및 제 2 가열 밸브(86)는 연결 라인(114)을 통해 냉각제 펌프(30)의 흡입측에 연결된다. 이로 인해, 적절한 치수로 설계된 하나의 순환 펌프(30)를 포함하는 냉각 및 가열 시스템이 작동될 수 있다.

내연기관(20)의 냉각제 유입구(23)는 냉각 및 가열 회로의 밸브(84)에 의해 폐쇄될 수 있다. 이로 인해, 내연기관(20)이 스위치 오프된 경우에 차량에서 필요로 하는 냉각제 유동이 다시 감소될 수 있다. 또한, 예를 들어 파워 전자장치 회로(70) 및 제너레이터(90)일 수 있는 2개의 제 1 유닛(70 또는 90)의 폐열은 도시되지 않은 차량의 실내를 가열하는데 이용될 수 있다. 특히, 이러한 방식으로 차량 내의 기존의 부품에 의한 보조 가열 장치의 간단한 구현이 가능하다.

도 5는 차량의 냉각 및/또는 가열을 위한 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예를 도시한다. 냉각 모듈(200)에 메인 냉각기 세그먼트(10) 및 다수의 보조 냉각기 세그먼트(15, 215, 315, 415, 515)가 구조적으로 통합되어 있다. 냉각 모듈은 냉각 모듈 유입구(201) 및 분배 박스(202)를 포함하고, 상기 분배 박스는 냉각제 체적 유량을 냉각 모듈의 개별 냉각 세그먼트에 분배한다. 냉각제 체적 유량은 냉각제 펌프(30)를 통해 펌핑되고, 연결 라인(203)은 냉각 모듈(200)을 통해 펌핑된다.

서로 평행하게 배치된 냉각 세그먼트(10, 15, 215, 315, 415, 515) 및 명확성을 위해 도시되지 않은 세그먼트는 별도의 냉각 세그먼트 유출구(12, 17, 217, 317, 417, 517)를 포함한다. 메인 냉각기 세그먼트 유출구(12)는 라인 섹션(103), 혼합 밸브(250) 및 라인 섹션(104)을 통해 기관(20)의 냉각제 유입구(223), 특히 그것의 기관 블럭(22)에 연결된다. 연결 라인(226)을 통해 기관 블럭의 냉각제 유출구(225)는 냉각제 펌프(30)의 흡입측(33)에 연결된다. 혼합 밸브(250)는 냉각제 체적 유량을 기관 블럭(22)에 의해 필요에 따라 조절하도록 형성된다. 이를 위해 혼합 밸브(250)는 상세히 도시되지 않은 센서 신호(228)를 처리하는 제어장치(227)에 의해 작동될 수 있다. 상기 센서 신호에는 냉각제 체적 유량, 그것의 온도와 압력 및 다른 냉각 및 가열 시스템을 나타내는 물리적 파라미터가 포함될 수 있다.

유사한 방식으로, 기관 헤드(21)는 냉각기 세그먼트(415), 라인 섹션(228), 바이패스 밸브(251) 및 라인 섹션(229)을 통해 필요에 따라 냉각제를 공급받을 수 있다.

보조 냉각기 세그먼트(15)는 보조 냉각기 세그먼트 유출구(17), 라인 섹션(120), 혼합 밸브(82) 및 라인 섹션(127)을 통해 전기 기계(61) 형태의 제 1 유닛에 연결된다. 전기 기계(61)의 냉각제 유출구는 라인 섹션(116)을 통해 냉각제 펌프(30)의 흡입측(33)에 연결된다. 혼합 밸브(82) 및 상기 혼합 밸브(82)를 냉각제 펌프(30)의 압력측(34)에 연결하는 바이패스 라인(125)에 의해 보조 냉각기 세그먼트(15)를 통과하는 상대적 냉각제 체적 유량이 조절될 수 있다. 보조 냉각기 세그먼트(15)에서 냉각된 냉각제는 실질적으로, 능동적으로 트리거되지 않는 서모스태틱 밸브일 수 있는 조절 밸브(82)에 의해 필요에 따라서 냉각될 부품, 즉 이 경우에는 전기 기계(61)에 공급된다.

도 5에 도시된 본 발명에 따른 장치의 실시예에서, 추가 유닛(97)이 연결 라인(230)을 통해 실린더 헤드(21) 후방에 연결된다. 유닛(97)은 재차 라인 섹션(232)을 통해 냉각제 펌프(30)의 압력측(33)에 연결된다. 이러한 방식으로, 실린더 헤드(21)의 폐열은 예를 들어 기어 오일 용기일 수 있는 유닛(97)의 신속한 가열을 위해 이용될 수 있다. 혼합 밸브(85)에 의해, 예를 들어 정상 주행 작동에서 실린더 헤드(21)와 유닛(97)의 직렬 연결이 다시 분리될 수 있다. 이를 위해, 밸브(85)는 4 방향 혼합 밸브의 형태로 형성될 수 있다. 이러한 경우에 밸브(85)는 냉각제 펌프(30)의 압력측(33)에 대한 라인 연결부(233)와, 냉각 모듈(200)의 보조 냉각기 세그먼트(515)의 보조 냉각기 세그먼트 유출구(517)에 대한 다른 연결 라인(234)을 갖는다.

또한, 5에 도시된 본 발명에 따른 냉각 회로에서, 다른 제 1 유닛은 전기 회로(170)의 형태로 도시되고, 상기 전기 회로는 전기 기계(61)에 할당된다. 도시된 실시예에서 전기 회로(170)는 냉각제 체적 유량에 대한 규정된 요구 조건을 필요로 하지 않기 때문에, 2-방향 밸브(86)에 의한 전기 회로(170)용 냉각제의 온도 조절 및 체적 유량의 스로틀이 이루어진다. 이를 위해, 전기 회로(170)의 유입측(172)은 라인 섹션(173), 스로틀 밸브(86) 및 라인 섹션(174)을 통해 보조 냉각기 세그먼트 유출구(217)에 연결된다. 상기 전기 회로(170)의 유출측(175)은 라인 섹션(176)을 통해 냉각제 펌프(30)의 압력측(33)에 연결된다.

차량의 냉각 및 가열을 위한 본 발명에 따른 장치의 도 5에 도시된 실시예는, 냉각제 펌프(30)에 대해 평행하게 배치된 다른 온도 보조 시스템이 임의로 추가될 수 있다. 본 발명에 따른 장치에 의해 하나의 동일한 냉각 시스템이 상기 온도 보조 시스템에 배치된 부품들에게 매우 다른 온도를 제공할 수 있다. 냉각될 부품은 정확한 온도 조절 없이, 즉 밸브 없이도 보조 냉각기 세그먼트에 직접 연결될 수 있다. 이에 대한 예로, 도 5의 실시예에서 AGR(advanced gas-cooled reactor)-냉각기(186)는 라인 섹션(177)을 통해 냉각 모듈(200)의 보조 냉각기 세그먼트(315)의 보조 냉각기 세그먼트 유출구(317)에 연결된다. AGR- 냉각기(186)의 유출측은 라인 섹션(179)을 통해 냉각제 펌프(30)의 흡입측(33)에 연결된다.

냉각제 펌프(30)는 흡입측에 흡입된 냉각제를 라인 섹션(203) 및 냉각 모듈 유입구(201)를 통해 냉각 모듈(200) 내로 송출한다. 냉각 모듈(200)에서 냉각제 체적 유량은 개별 냉각제 세그먼트에 전술된 방식으로 분배된다. 냉각 모듈(200)이 다양한 세그먼트(10, 15, 215, 315, 415, 515)로 세분되는 것은 예를 들어 냉각 모듈의 수집 용기가 분리 벽에 의해 분리됨으로써 간단하고 저렴하게 구현될 수 있고, 각각의 부분에 튜브 연결부가 제공된다. 또한, 밸브들(250, 251, 82, 85, 86)은 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예에서 냉각기 모듈에 직접 통합될 수 있다. 대안으로서, 물론 별도의 냉각기 세그먼트가 사용될 수도 있다.

온도 보조 시스템에 제공된, 예를 들어 조절 밸브(250, 251, 82, 85, 96)와 같은 밸브들은 중앙 제어장치(227)에 의해 예를 들어 전기 기계 또는 할당된 전기 회로(170)의 현재 손실 에너지 또는 부하 프로파일과 같은, 냉각될 부품의 공지된 상태 변수에 기초하여 제어 및 조절될 수 있다. 밸브의 제어를 위해 전기 연결 라인들(241, 242, 243, 244, 245)이 제공되고, 상기 연결 라인들은 제어장치(227)를 조절 밸브에 연결하고, 상응하는 조절 신호를 밸브의 액추에이터에 전달한다. 마찬가지로, 제어장치(227)에 의해 전기 연결 라인(246)을 통한 냉각제 펌프(30)의 송출 용량 및 연결부(247)를 통한, 냉각 모듈(200)에 할당된 팬(45)의 속도가 냉각 및 가열 시스템의 실제 요구 조건에 매칭될 수 있다. 이를 위해, 여러 센서 신호들(228)이 제어장치에 제공될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서, 압력 센서, 체적 유량 센서, 및 시스템의 다른 주요 파라미터를 검출하는 센서들은 냉각될 유닛의 주요 물리적인 변수들을 제어장치(227)에 전달하도록 본 발명에 따른 장치의 냉각 및 가열 시스템에 통합될 수 있다. 사전 설정된 설정값 또는 최적화된 작동 범위는 예를 들어 특성 맵 형태로 제어장치(227) 내에 저장될 수 있으므로, 현재 측정된 파라미터와 저장된 최적값의 비교를 통해 밸브들(250, 251, 82, 85, 86), 워터 펌프(30) 또는 냉각 팬(45)을 위한 조절값이 도출될 수 있다.

차량의 냉각 및/또는 가열을 위한 본 발명에 따른 장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 실시예에 제한되지 않는다.

따라서 본 발명에 따른 장치는 스타터, 제너레이터 또는 제 1 유닛으로서 스타터 제너레이터의 사용에 제한되지 않는다. 바람직하게 본 발명은 냉각되어야 하는 모든 전기 기계에 사용될 수 있다.

Claims (26)

1. 메인 냉각기 세그먼트(10)를 포함하는 냉각 및 가열 시스템 내에서 냉각제의 순환을 위한 하나 이상의 냉각제 펌프(30, 32)와, 상기 메인 냉각기 세그먼트(10)에 추가로 제공되는 하나 이상의 보조 냉각기 세그먼트(15, 215, 315, 415, 515), 및 상기 냉각 및 가열 시스템에 연결되고 냉각될 하나 이상의 다른 유닛(60, 61, 70, 80, 90, 97, 170, 186)을 포함하고, 상기 메인 냉각기 세그먼트는 메인 냉각기 유입구(11)와 메인 냉각기 유출구(12)를 가지며, 상기 메인 냉각기 유입구(11)는 차량의 내연기관과 같은 냉각될 기관(20)의 하나 이상의 냉각제 유출구(24, 224, 225, 229)에 연결되고, 상기 메인 냉각기 세그먼트의 메인 냉각기 유출구(12)는 기관(22)의 하나 이상의 냉각제 유입구(23)에 연결되는, 차량의 냉각 또는 가열 장치로서,

   상기 차량의 냉각 또는 가열 장치는 바이패스 밸브(72, 251)를 포함하는 하나 이상의 바이패스 라인(125, 325)을 가지며, 상기 바이패스 라인은 상기 하나 이상의 보조 냉각기 세그먼트(15, 215, 315, 415, 515)에 대응 배치되고, 또한 차량의 냉각 및 가열 시스템에서 상기 보조 냉각기 세그먼트(15, 215, 315, 415, 515)에 대해 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 냉각될 하나 이상의 제 1 유닛(61, 70, 90, 97)은 상기 보조 냉각기 세그먼트(15, 215, 315, 415, 515)를 통해 상기 냉각 및 가열 시스템에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 냉각될 하나 이상의 제 2 유닛(60, 80)은 차량의 냉각 및 가열 시스템에서 상기 기관(20) 또는 상기 메인 냉각기 세그먼트(10)에 대해 평행하게 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 하나 이상의 제 1 유닛(61, 70, 90, 97) 또는 상기 하나 이상의 제 2 유닛(60, 80)을 통해 펌핑된 냉각제의 체적 유량 또는 온도는 상기 하나 이상의 제 1 유닛(61, 70, 90, 97) 또는 상기 하나 이상의 제 2 유닛(60, 80)의 공급 라인에 있는 하나 이상의 밸브(72, 81, 82, 83, 85, 86, 251), 특히 혼합 밸브(72, 82, 83, 85, 251)를 통해 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차량의 냉각 또는 가열 장치는 제어장치(227)를 포함하며,

   상기 제어장치(227)는 하나 이상의 센서 신호(228)를 사용하여 하나 이상의 조절 또는 제어 가능한 밸브(50, 72, 81, 82, 83, 85, 250, 251)의 조절을 최적화하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어장치(227)는 저장된 특성 맵 형태의 저장 설정값을 포함하고, 상기 하나 이상의 센서 신호(228)와 하나 이상의 관련 설정값의 비교에 의해 하나 이상의 조절 또는 제어 가능한 밸브(50, 72, 81, 82, 83, 85, 250, 251)의 조절 소자를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 제어장치(227)에 전달된 상기 하나 이상의 센서 신호(228)는 온도 센서(71)의 신호인 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 온도 센서(71)는 하나 이상의 제 1 유닛(61, 70, 90, 97) 또는 제 2 유닛(60, 80)에 할당되는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각제 펌프(30, 32)의 송출 용량은 하나 이상의 센서 신호(228), 특히 온도 센서 신호(71)를 사용하여 조절 또는 제어 가능한 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메인 냉각기 세그먼트(10) 또는 상기 하나 이상의 보조 냉각기 세그먼트(15, 215, 315, 415, 515)에 하나 이상의 냉각 팬(45)이 배치되고, 온도 센서(71)에 의해 검출된 온도는 상기 하나 이상의 냉각 팬(45)의 제어 또는 조절시 고려되는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 냉각제 펌프(30, 32) 또는 제어 밸브(50, 72, 81, 82, 83, 85, 250, 251) 또는 냉각 팬(45)은 상기 유닛(60, 61, 70, 80, 90, 97)의 공지된 상태 변수에 기초하여 제어 가능한 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메인 냉각기 세그먼트(10) 및 상기 하나 이상의 보조 냉각기 세그먼트(15, 215, 315, 415, 515)는 구조적으로 하나의 공통 냉각 모듈(200) 내에 통합되는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 공통 냉각 모듈(200)은 상기 냉각기 세그먼트(10, 15, 215, 315, 415, 515)용의 공통 유입구(201)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 공통 냉각 모듈(200)에 통합된 상기 냉각기 세그먼트들(10, 15, 215, 315, 415, 515)은 냉각 및 가열 시스템 내에 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
15. 제 12 항에 있어서, 상기 냉각 모듈(200)에 의해 냉각제가 가압되도록 하기 위해 차량의 냉각 및 가열 시스템 내에 냉각제 펌프(30)를 배치하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
16. 제 13 항에 있어서, 공통 냉각 모듈(200)은 상기 냉각기 세그먼트(10, 15, 215, 315, 415, 515)를 위해 각각 분리된 유입 채널(11, 16) 및 분리된 유출 채널(12, 17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
17. 제 16 항에 있어서, 하나 이상의 보조 냉각기 세그먼트(15, 215, 315, 415, 515)는 하나 이상의 보조 냉각기 유입구(16)를 포함하고, 상기 유입구는 냉각제 펌프(30)의 압력측에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
18. 제 16 항에 있어서, 하나 이상의 제 2 유닛(60, 80)은 냉각제 펌프(30)의 압력측에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
19. 제 12 항에 있어서, 상기 공통 냉각 모듈(200), 및 상기 냉각 모듈의 각각의 세그먼트를 통과하는 유량을 조절하는 바이패스 밸브(50, 72, 81, 82, 83, 85, 250, 251)는 공통 냉각기-밸브-모듈에 통합되는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
20. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 유닛(70, 90)이 냉각 및 가열 시스템 내에서 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
21. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 유닛(60, 61, 70, 80, 90, 97)은 기관(20, 21) 또는 제 3 유닛과 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
22. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기관(20)의 하나 이상의 냉각제 유입구(23, 223)는 밸브(84)에 의해 차단될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
23. 제 21 항에 있어서, 상기 제 3 유닛은 가열장치 열 교환기(35), 특히 차량 내부용의 가열장치 열 교환기인 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
24. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 유닛(61, 70, 90, 97)은 전기 회로, 특히 제너레이터, 스타터 제너레이터 또는 전기 기계에 대응 배치되는 파워 전자장치(70)의 회로인 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
25. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 유닛(60, 80)은 전기 기계, 특히 제너레이터, 스타터 또는 스타터 제너레이터인 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.
26. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 정확히 하나의 냉각제 펌프(30)가 냉각 및 가열 시스템 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 또는 가열 장치.

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