KR102483110B1 - 냉각 시스템을 구비한 하이브리드 차량 - Google Patents

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Abstract

연소 엔진(2)을 포함하는 내연 기관, 전기 트랙션 모터(3), 트랙션 배터리(4), 및 연소 엔진(2), 냉각제 냉각기(21), 난방 열 교환기(22), (제1) 가열 장치(23), 오일 냉각기(20) 및 분배 시스템이 통합되어 있는 메인 냉각 회로 조립체(8)를 포함하는 냉각 시스템을 구비하는 자동차에 관한 것으로서,
- 분배 시스템의 제1 작동 위치에서 냉각제는
· 난방 열 교환기(22) 및
· (제1) 가열 장치(23)
를 포함하는 제1 냉각 회로 내에서 이송될 수 있고,
- 분배 시스템의 제2 작동 위치에서 냉각제는
· 냉각제 냉각기(21) 및
· 오일 냉각기(20)
를 포함하는 제2 냉각 회로 내에서 이송될 수 있고,
- 분배 시스템의 제3 작동 위치에서 냉각제는
· 제1 냉각 회로 및
· 연소 엔진(2)을 포함하고 냉각제 냉각기(21)를 제외하는 제3 냉각 회로 내에서 이송될 수 있고,
- 분배 시스템의 제4 작동 위치에서 냉각제는
· 연소 엔진(2) 및
· 난방 열 교환기(22)
를 포함하는 제4 냉각 회로 내에서 이송될 수 있다.

Description

냉각 시스템을 구비한 하이브리드 차량{HYBRID VEHICLE WITH A COOLING SYSTEM}
본 발명은 하이브리드 차량(HEV), 즉 연소 엔진 외에 전기 트랙션 모터도 또한 포함하는 자동차에 관한 것이다. 하이브리드 차량은 특히 플러그-인 하이브리드 차량(PHEV)으로서 형성될 수 있으므로, 트랙션 모터에 전력을 공급하기 위해 제공되는 트랙션 배터리는 자동차의 주행 작동 시 특히 트랙션 모터의 발전기 작동에 의해서뿐만 아니라, 추가적으로 외부 전기 에너지 공급 장치, 예를 들어 가정용 소켓 또는 충전 스테이션 상의 연결을 통해서도 또한 충전될 수 있다.
자동차는, 기존의 자동차로서 또는 하이브리드 차량으로서 형성되는지 여부와는 관계 없이, 일반적으로 적어도 하나의 냉각 회로 내 냉각액의 순환을 기반으로 하는 냉각 시스템을 포함한다. 냉각 시스템 내에 통합된, 냉각될 자동차의 하나 이상의 컴포넌트가 관류될 때, 냉각제는 적어도 하나의 주변 열 교환기에서 적어도 부분적으로 주변 공기로 다시 방출되는 열 에너지를 흡수한다. 이를 통해, 냉각될 컴포넌트의 냉각이 구현될 수 있으며, 이러한 냉각은 직접적인 공기 냉각에 비해, 냉각될 컴포넌트의 상이한 냉각 출력 요건에 대해 특히 간단하고 양호하게 적응된다.
하이브리드 차량의 경우, 기존의, 즉 단지 연소 엔진에 의해서만 구동되는 자동차로부터 공지된 컴포넌트, 즉 특히 연소 엔진뿐만 아니라, 일반적으로 전기 구동 컴포넌트, 즉 특히 전기 트랙션 모터, 여기에 할당된 전력 전자 장치 및 트랙션 배터리도 또한 이러한 냉각 시스템에 의해 냉각되어야 한다. 경우에 따라서는, 하이브리드 차량이 PHEV로서 설계된 경우, 외부 에너지 공급 장치 상의 연결을 통해 트랙션 배터리의 충전을 수행할 수 있는 충전 디바이스의 냉각도 또한 추가적으로 이러한 냉각 시스템에 의해 제공될 수 있다. 이러한 냉각 시스템은 현재 냉각뿐만 아니라, 적어도 일시적으로 자동차의 컴포넌트의 가열을 위해, 즉 열 에너지를 이러한 컴포넌트 상으로 기능적으로 전달하기 위해서도 또한 사용되므로, 이러한 냉각 시스템은 온도 제어 시스템으로도 또한 지칭될 수 있다. 적어도 일시적으로 열 에너지를 기능적으로 전달하는 것은, 특히 난방 열 교환기, 연소 엔진 및 트랙션 배터리를 위해 제공될 수 있다. 연소 엔진의 경우, 이를 통해 특히 효율 및 유해 물질 배출 측면에서 유리한 작동 온도 범위까지의 가능한 한 신속한 가열이 요구될 수 있다. 반면, 트랙션 배터리의 경우, 정의된 온도 범위 내로의 가능한 한 영구적인 온도 제어가 성능 및 서비스 수명을 위해 유리하다.
DE 10 2007 005 391 A1호는 각각 냉각제 냉각기가 통합되어 있는 제1 냉각제 회로 및 제2 냉각제 회로를 포함하는 냉각 시스템을 구비한 하이브리드 차량을 설명한다. 제1 냉각제 회로는 또한 하이브리드 차량의 연소 엔진을 통합하고, 제2 냉각제 회로는 하이브리드 차량의 전기 트랙션 모터, 변속기 및 전력 전자 장치를 포함할 수 있는 어셈블리 구조체를 통합한다. 연결을 통해, 필요한 경우 2개의 냉각제 회로 간의 냉각제의 교환이 구현될 수 있다.
DE 10 2018 212 693 A1호는 내연 기관 및 전기 구동 장치를 구비한 하이브리드 차량을 개시한다. 내연 기관은 내연 기관에 공급되는 신선 공기(fresh air)를 압축하기 위한 충전 장치, 예를 들어 배기가스 터보 과급기, 및 압축된 신선 공기를 냉각하기 위한 급기 냉각기를 포함한다. 전기 구동 장치는 전기 모터, 전기 에너지 저장 장치 및 전력 전자 장치를 포함한다. 하이브리드 차량은 또한 적어도 하나의 고온 냉각제 회로, 중온 냉각제 회로, 저온 냉각제 회로 및 냉매 회로가 있는 냉각 시스템을 포함한다. 냉매 회로는 압축기, 응축기, 증발기 및 적어도 하나의 냉각 장치(chiller)를 포함하고, 이를 통해 냉매 회로 중 적어도 하나가 냉각될 수 있다. 또한, 고온 냉각제 회로와 다른 냉각제 회로 중 하나 사이에 적어도 하나의 제어 가능한 유체 연결이 제공된다.
본 발명의 과제는 하이브리드 차량을 위한 유리한 냉각 시스템을 개발하는 것이다. 특히, 냉각 시스템은 가능한 한 단순한 구조에서, 냉각 시스템에 통합된 컴포넌트의 필요에 따른 냉각을 가능하게 해야 한다.
이러한 과제는 청구항 제1항에 따른 자동차에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 자동차의 유리한 실시예는 추가 청구항의 주제 및/또는 본 발명의 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 자동차는 하이브리드 자동차(HEV), 특히 플러그-인 하이브리드 자동차(PHEV)인데, 즉 내연 기관뿐만 아니라 전기 트랙션 모터도 또한 포함하는 자동차이며, 이들 각각은 적어도 일시적으로 자동차의 주행 구동력 또는 주행 구동력의 일 부분을 제공하기 위해 제공된다. 전기 트랙션 모터에 필요에 따라 전력을 공급하기 위해, 본 발명에 따른 자동차는 트랙션 배터리를 또한 포함한다. 자동차가 플러그-인 하이브리드 차량으로서 설계된 경우, 이러한 자동차는 외부 에너지 공급 장치 상에 연결될 수 있는 충전 디바이스도 또한 포함한다.
본 발명에 따른 자동차는 또한 냉각제, 특히 냉각액의 순환을 가능하게 하는 메인 냉각 회로 조립체를 포함하는 냉각 시스템을 포함한다. 메인 냉각 회로 조립체에는, 적어도 연소 엔진 (또는 연소 엔진에 통합된 적어도 하나의 냉각제 채널), 냉각제 냉각기, 난방 열 교환기, 바람직하게는 전기 (제1) 가열 장치, 오일 냉각기 및 (능동적으로 제어 가능한) 분배 시스템이 통합되어 있다. 연소 엔진은 특히 실린더 하우징 및 실린더 헤드를 포함할 수 있고, 여기서 적어도 각각 하나의 냉각제 채널이 실린더 하우징뿐만 아니라 실린더 헤드 내에도 또한 형성될 수 있다. 실린더 하우징 및 실린더 헤드의 냉각제 채널은 여기서 직렬로 접속될 수 있거나, 또는 적어도 구간별로 병렬로 접속될 수 있다.
"냉각제 냉각기"는 냉각 시스템의 열 교환기를 의미하는 것으로 이해되고, 이러한 열 교환기는 오직 또는 주로 냉각제로부터, 이러한 열 교환기를 마찬가지로 환류하고 그리고/또는 관류하는 (주변) 공기로 열 에너지를 전달하기 위해 사용된다.
"난방 열 교환기"는 냉각 시스템의 열 교환기를 의미하는 것으로 이해되고, 이러한 열 교환기는 오직 또는 주로 냉각제로부터, 자동차의 내부 공간의 온도 제어를 위해 공급되는 (주변) 공기로 열 에너지를 전달하기 위해 사용된다.
"오일 냉각기"는 열 교환기를 의미하는 것으로 이해되고, 여기서 냉각제와, 오일 냉각기를 (냉각제로부터 분리된 방식으로) 마찬가지로 관류하는 오일 또는 유사한 액체 윤활제 사이의 열 전도가 구현된다.
냉각 시스템 및 "냉각"이라는 용어와 관련된 컴포넌트의 명칭은 자동차 컴포넌트의 냉각을 위한 냉각 시스템의 주요 기능을 기반으로 한다. 이는 냉각 시스템에 의해 웜업(warm-up) 기능 및 그 결과 기본적으로 자동차의 컴포넌트의 온도 제어가 또한 구현된다는 사실을 배제하지 않는다.
분배 시스템의 제1 작동 위치에서, 냉각제는 적어도 하나의 냉각제 펌프에 의해 (바람직하게는 오직) 난방 열 교환기 및 (제1) 가열 장치를 포함하는 제1 냉각 회로 내에서 이송될 수 있다. 이러한 제1 작동 위치는 특히, 자동차의 비-작동 모드에서 설정될 수 있거나, 또는 내연 기관이 작동되지 않을 때 자동차가 주행 작동 모드에 위치되어 주행 작동 모드 중에 필요한 주행 구동력이 오직 (적어도 하나의) 전기 트랙션 모터에 의해서만 제공되는 자동차의 E-작동 모드에서 설정될 수 있다. 이 경우, 난방 열 교환기의 가열 성능 요구량은 유리한 방식으로는 (제1) 가열 장치에 의해 제공될 수 있다. 단지 언급된 기능 컴포넌트만이 제1 냉각 회로에 통합됨으로써, 여기서 이러한 냉각 회로의 열 질량이 가능한 한 낮게 유지될 수 있으므로, (제1) 가열 장치에 의해 제공되는 가열 성능의 가능한 한 가장 큰 부분이 자동차의 내부 공간의 온도 제어를 위해 난방 열 교환기에서 사용될 수 있다.
분배 시스템의 제2 작동 위치에서, 냉각제는 (바람직하게는 오직) 적어도 냉각제 냉각기 및 오일 냉각기, 경우에 따라서는 연소 엔진도 또한 포함하는 제2 냉각 회로 내에서 이송될 수 있다. 이러한 제2 작동 위치는 특히, 메인 냉각 회로 조립체에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 냉각될 적어도 하나의 기능 컴포넌트를 위한 냉각 출력 요구량이 이미 제공된 경우, 자동차의 E-작동 모드에서 설정될 수 있다. 이 경우, 특히 전기 트랙션 모터에 대한 냉각 출력 요구량이 또한 제공될 수 있고, 여기서 이러한 전기 트랙션 모터는 오일 라인을 통해 오일 냉각기에 연결될 수 있다. 따라서, 전기 트랙션 모터는 유리한 방식으로는 오일에 의해 냉각되는 방식으로 형성될 수 있으며, 이는 자동차의 구조적으로 유리한 구성을 가능하게 하는데, 왜냐하면 냉각 시스템이 냉각제에 의해 관류되는 방식으로 전기 트랙션 모터가 냉각 시스템에 통합되는 것이 생략될 수 있기 때문이다. 이 경우 냉각 시스템에 의해, 단지 오일 라인으로 가이드된 오일의 재냉각만이 수행되고, 여기서 이러한 오일은 더욱 바람직하게는 자동차의 다른 기능 컴포넌트, 특히 연소 엔진에 할당된 기어 박스의 윤활 및/또는 냉각에 사용될 수 있다. 특히 냉각제 냉각기의 상류에서 제공될 수 있는, 분배 시스템의 제2 작동 위치에서 연소 엔진을 통해 냉각제가 가이드됨으로써, 냉각제로부터 연소 엔진으로의 열 전도가 구현될 수 있고, 이에 의해 이러한 연소 엔진은 만일의 경우 단기간에 이루어지는 시동을 위해 사전에 온도 제어될 수 있다. 이는 이러한 시동 후에 연소 엔진의 효율 및 유해 물질 배출 거동과 관련하여 유리하게 작용될 수 있다.
또한 바람직하게는, 분배 시스템의 제2 작동 위치에서 냉각제가 추가적으로 (적어도 필요한 경우) 여기서 제2 냉각 회로에 통합된 난방 열 교환기를 또한 관류할 수 있고, 이는 자동차의 내부 공간의 온도 제어를 위해 냉각제에 저장된 열 에너지를 사용하는 것을 가능하게 하는 것이 제공될 수 있다.
분배 시스템의 제3 작동 위치에서, 냉각제는 (바람직하게는 오직) 제1 냉각 회로 및 연소 엔진을 포함하고 냉각제 냉각기를 제외하는 제3 냉각 회로 내에서 이송될 수 있으며, 여기서 제3 냉각 회로는 제1 냉각 회로로부터 분리되어 있다. 이러한 제3 작동 위치는 특히 주행 작동 모드에 있는 자동차의 V-작동 모드에서 제공될 수 있으며, 여기서 주행 작동 중에 필요한 주행 구동력이 적어도 부분적으로 연소 엔진으로부터 제공된다. 특히 바람직하게는, 제3 작동 위치는 연소 엔진의 콜드 스타트(cold start) 후, 즉 시동 시 정의된 목표 작동 온도 범위보다 여전히 더 낮은 작동 온도를 포함하는 경우에 제공될 수 있다. 제3 작동 위치에서 한편으로는 자동차의 내부 공간이 (제1) 가열 장치 및 난방 열 교환기에 의해 제1 작동 위치에 따라 온도 제어될 수 있는 반면, 냉각제는 연소 엔진을 포함하고 냉각제 냉각기를 제외하는 (제3) 냉각 회로 내에서 병렬로 이송될 수 있는데, 이에 의해 연소 엔진은 목표 작동 온도 범위에 도달될 때까지 가능한 한 신속하게 가열될 수 있다.
분배 시스템의 제4 작동 위치에서, 냉각제는 (바람직하게는 오직) 연소 엔진 및 난방 열 교환기를 포함하는 제4 냉각 회로 내에서 이송될 수 있다. 이러한 제4 작동 위치는 또한 자동차의 V-작동 모드에서 제공될 수 있으며, 이 경우 연소 엔진의 폐열은 대응하는 열 전도를 통해 자동차의 내부 공간의 온도 제어를 위해 난방 열 교환기에 제공될 수 있다. 따라서, 제4 작동 위치는 연소 엔진이 목표 작동 온도 범위 내에 있는 작동 온도를 포함하는 경우에 특히 유리하게 설정될 수 있다.
분배 시스템의 다른 (경우에 따라서는 제5 또는 제6) 작동 위치에서, 냉각제는 (바람직하게는 오직) 제4 냉각 회로, 및 연소 엔진 및 냉각제 냉각기를 포함하는 다른 (경우에 따라서는 제5 또는 제6) 냉각 회로 내에서 이송될 수 있고, 여기서 다른 냉각 회로는 구간별로 제4 냉각 회로와 일체형으로 형성될 수 있다(즉, 다양한 냉각 회로를 통해 유동하는 냉각제가 일 섹션에서 혼합됨). 제4 또는 제5 작동 위치의 선택은, 특히 냉각제로 전달되는 특히 연소 엔진의 폐열이 난방 열 교환기의 가열 성능 요구량을 초과하고, 이에 따라 냉각제 냉각기를 통해 부분적으로 배출되어야 하는지 여부에 따라 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차의 바람직한 실시예에 따르면, 메인 냉각 회로 조립체에는 추가적으로 제2, 바람직하게는 전기 가열 장치가 통합되어 있고, 여기서 분배 시스템의 추가적인 (경우에 따라서는 제6 또는 제5) 작동 위치에서, 냉각제가 (바람직하게는 오직) 난방 열 교환기 및 제2 가열 장치를 포함하는 추가적인 (경우에 따라서는 제6 또는 제5) 냉각 회로 내에서 이송될 수 있는 것이 제공될 수 있다. 이러한 추가적인 작동 위치는 특히 자동차의 비-작동 모드에서 설정될 수 있다. 난방 열 교환기의 가열 성능 요구량은 여기서 제2 가열 장치에 의해 유리한 방식으로 제공될 수 있다. 단지 언급된 기능 컴포넌트만이 추가적인 냉각 회로에 통합됨으로써, 여기서 이러한 냉각 회로의 열 질량도 또한 가능한 한 낮게 유지될 수 있으므로, 제2 가열 장치로부터 제공되는 가열 성능의 가능한 한 가장 큰 부분이 자동차의 내부 공간의 온도를 제어하기 위해 난방 열 교환기에서 사용될 수 있다. 제2 가열 장치는 경우에 따라서는 최대 가열 성능과 관련하여 및/또는 제1 가열 장치에 오직 트랙션 배터리로부터의 전기 에너지만이 공급될 수 있는 반면, 제2 가열 장치에는 오직 또는 이러한 트랙션 배터리로부터의 에너지 공급에 대해 추가적으로, 외부 에너지원, 예를 들어 가정용 소켓에 의해 전기 에너지가 공급될 수 있다는 점에서 제1 가열 장치와 구별될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템은 바람직하게는 전기 기계적으로 작동될 수 있는 분배 장치를 포함할 수 있고, 이러한 분배 장치는
- 적어도 하나의 분배기, 적어도 하나의 냉각제 펌프 및/또는 적어도 하나의 제어 밸브의 가능한 삽입 하에 난방 열 교환기 및 오일 냉각기의 (냉각제를 위한) 배출구에 각각 연결되어 있는, 냉각제를 위한 제1 유입구를 포함하고,
- 연소 엔진의 (냉각제를 위한) 유입구에 연결되어 있는, 냉각제를 위한 제1 배출구를 포함하고,
- 연소 엔진의 (냉각제를 위한) 배출구에 연결되어 있는 (냉각제를 위한) 제2 유입구를 포함하고,
- 냉각제 냉각기의 (냉각제를 위한) 유입구에 연결되어 있는 (냉각제를 위한) 제2 배출구를 포함하고,
- 냉각제 냉각기의 (냉각제를 위한) 배출구에 연결되어 있는 (냉각제를 위한) 제3 유입구를 포함하고,
- 제1 가열 장치 및 오일 냉각기의 (냉각제를 위한) 유입구에 각각 연결되어 있거나 또는 연결될 수 있는, (냉각제를 위한) 제3 배출구를 포함한다.
이 경우 특히 바람직하게는, 분배 장치의 적어도 일부 유입구와 배출구 사이의 필요에 따른 유체 전도성 연결이 적어도 하나의 회전 슬라이드 밸브에 의해 그리고 바람직하게는 2개의 회전 슬라이드 밸브에 의해 구현될 수 있다는 것이 또한 제공될 수 있다. 이러한 분배 장치에 의해, 비교적 간단한 방식으로 실질적으로 중앙에서, 즉 분배 장치에 의해 메인 냉각 회로 조립체에서 냉각제의 가능한 한 필요에 따른 분배가 생성될 수 있고, 차단될 수 있다.
바람직하게 제공되는 바와 같이, 연소 엔진이 실린더 하우징의 냉각 채널뿐만 아니라, 실린더 헤드의 냉각 채널도 또한 포함하는 한, 더욱 바람직하게는 분배 장치가 (적어도) 2개의 제2 유입구를 포함하며, 그 중 하나는 실린더 헤드의 냉각 채널에 의해 형성되는 연소 엔진의 배출구와 연결되고, 다른 하나는 실린더 하우징의 냉각 채널에 의해 형성되는 연소 엔진의 배출구와 연결되는 것이 또한 제공될 수 있다. 이 경우 또한 바람직하게는, 실린더 하우징의 냉각 채널에 의해 형성되는 연소 엔진의 배출구와 연결된 분배 장치의 유입구가 필요에 따라 폐쇄될 수 있는 것도 또한 제공될 수 있다. 이를 통해, 한편으로는 실린더 헤드의 냉각 채널과 다른 한편으로는 실린더 하우징의 냉각 채널의 관류의 서로에 대한 독립적인 적응이 가능해진다. 이를 통해, 특히 분배 시스템의 정의된 작동 위치 중 각각 임의의 작동 위치, 특히 또한 제3 및/또는 제4 작동 위치에서 실린더 하우징의 냉각 채널에 냉각제의 관류를 방지하는 것이 또한 가능하게 될 수 있으며, 이는 목표 작동 온도 범위에 가능한 한 신속하게 도달하게 하거나, 또는 이러한 목표 작동 온도 범위에서 연소 엔진의 작동 온도의 유지를 지원할 수 있다.
분배 시스템의 이러한 분배 장치를 포함하는 본 발명에 따른 자동차의 바람직한 개발예에 따르면, 난방 열 교환기의 배출구와 분배 장치의 제1 유입구 사이에 배치된 분배 시스템의 제1 제어 밸브 및 분배 장치의 제3 냉각제 배출구와 오일 냉각기의 냉각제 유입구 사이에 배치된 분배 시스템의 제2 제어 밸브가 또한 제공될 수 있다. 특히 바람직하게는, 메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템은 오직 분배 장치, 및 특히 단지 2개의 스위칭 위치를 포함하는 스위칭 밸브의 형태로 형성될 수 있는 이러한 2개의 제어 밸브를 포함할 수 있다. 이를 통해, 분배 시스템의 비교적 간단한 구성에도 불구하고, 메인 냉각 회로 조립체에서 냉각제의 필요에 따른 분배가 구현될 수 있다.
메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템의 제공된 모든 작동 위치 및 이로부터 형성되는 냉각 회로 내 냉각제의 이송을 보장하기 위해, 더욱 바람직하게는
- 제1 제어 밸브의 (냉각제를 위한) 배출구와 연소 엔진의 (냉각제를 위한) 유입구 사이에 배치된 제1, 바람직하게는 기계적인, 즉 연소 엔진에 의해 구동 가능한 냉각제 펌프, 및
- 난방 열 교환기 및 한편으로는 오일 냉각기의 (냉각제를 위한) 각각의 배출구와 제1 제어 밸브의 (냉각제를 위한) 유입구 사이에 배치된 제2, 바람직하게는 전기 모터 방식으로 구동 가능한 냉각제 펌프, 및
- 경우에 따라서는, 즉 제2 가열 장치와 함께 바람직하게 제공되는 추가적인 냉각 회로가 포함되는 한, 난방 열 교환기의 (냉각제를 위한) 배출구와 제2 가열 장치의 (냉각제를 위한) 유입구 사이에 배치된 제3, 바람직하게는 전기 모터 방식으로 구동 가능한 냉각제 펌프가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차의 냉각 시스템은 더욱 바람직하게는 메인 냉각 회로 조립체로부터 분리된 보조 냉각 회로 조립체를 포함할 수 있으며, 여기서 냉각제는 내연 기관의 급기 냉각기 및 배기가스 터보 과급기 및 냉각제 냉각기를 포함하는 냉각 회로 내에서 이송될 수 있다. 급기 냉각기 및 배기가스 터보 과급기(또는 배기가스 터보 과급기의 배기가스 터빈 및/또는 압축기 및/또는 베어링 브래킷의 적어도 하나의 냉각제 채널)는 여기서 바람직하게는 보조 냉각 회로 조립체의 냉각 회로에서 병렬 조립체로 통합될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 보조 냉각 회로 조립체는 능동적으로 제어 가능한 분배 시스템을 포함하지 않을 수 있다. 결과적으로, 보조 냉각 회로 조립체의 냉각 회로 내에서 바람직하게는 전기 모터 방식으로 구동 가능한 냉각제 펌프에 의해 (경우에 따라서는 냉각제 펌프의 대응하는 전력 제어에 의해 적응 가능한 체적 유량으로) 냉각제가 이송될 수 있거나 또는 냉각제 펌프가 작동되지 않는 방식으로 냉각제의 이러한 이송이 수행되지 않는 가능성만이 존재할 수 있다. 보조 냉각 회로 조립체의 냉각 회로 내에서 냉각제를 이송하는 것은, 기본적으로 메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템의 모든 임의의 작동 위치와 조합하여 수행될 수 있거나, 또는 수행되지 않을 수 있으며, 여기서 보조 냉각 회로 조립체의 냉각 회로 내에서 냉각제가 이송되는 것은 주로 자동차의 V-작동 모드에서 유용한데, 왜냐하면 보조 냉각 회로 조립체는 주로 또는 오직 내연 기관의 배기가스 터보 과급기의 냉각에, 및 배기가스 터보 과급기에 의해 압축된 급기, 즉 후속 연소를 위해 연소 엔진에 공급되는 신선 가스(fresh gas)에 대해 제공되기 때문이다.
본 발명에 따른 자동차의 냉각 시스템은 더욱 바람직하게는 메인 냉각 회로 조립체로부터 및 경우에 따라서는 (즉, 존재하는 경우) 보조 냉각 회로 조립체로부터 분리된 추가 냉각 회로 조립체를 포함할 수 있으며, 여기서 트랙션 배터리를 위한 충전 디바이스 및/또는 전력 전자 장치 및 또한 트랙션 배터리, 냉각제 냉각기, 냉각 장치 및 분배 시스템이 통합되어 있다. 충전 디바이스에는 특히 외부 에너지 공급 장치, 예를 들어 가정용 소켓 또는 충전 스테이션 상에 충전 디바이스를 연결하기 위한 플러그 커넥터가 제공될 수 있다.
"냉각 장치"는 특히 열역학적 사이클 공정에 기초할 수 있는 냉각 기계의 냉각제-냉매 열 교환기를 의미하는 것으로 이해된다. 냉각 기계는 여기서 특히 에어 컨디셔닝 장치로서도 또한 제공될 수 있으며, 이에 의해 필요한 경우 자동차의 내부 공간으로 공급되는 공기의 냉각이 수행될 수 있다.
추가 냉각 회로 조립체의 분배 시스템의 제1 작동 위치에서, 냉각제는 (바람직하게는 오직) 충전 디바이스 및/또는 전력 전자 장치 및 냉각제 냉각기를 포함하는 추가 냉각 회로 조립체의 제1 냉각 회로 내에서 그리고 트랙션 배터리 및 냉각 장치를 포함하는, 바람직하게는 제1 냉각 회로로부터 분리된 추가 냉각 회로 조립체의 제2 냉각 회로 내에서 이송될 수 있다. 이는 냉각 장치에 의해 또는 냉각 장치를 포함하는 냉각 기계에 의해 특히 온도에 민감한 트랙션 배터리의 온도가 필요에 따라 제어되고, 특히 냉각되는 것을 가능하게 하는 반면, 적어도 온도에 덜 민감한 충전 디바이스 및/또는 전력 전자 장치는 추가 냉각 회로 조립체의 냉각제 냉각기에 의해 필요에 따라 냉각될 수 있는 것이 가능해지고, 이는 냉각 기계의 사용과는 달리, 에너지 소모 없이 또는 단지 매우 적은 에너지 소모만으로 연결될 수 있다.
추가 냉각 회로 조립체의 분배 시스템의 제2 작동 위치에서, 냉각제는 (바람직하게는 오직) 충전 디바이스 및/또는 전력 전자 장치 및 추가적으로 트랙션 배터리, 냉각제 냉각기 및 바람직하게는 냉각 장치도 또한 포함하는, 추가 냉각 회로 조립체의 제3 냉각 회로 내에서 이송될 수 있다. 이는, 트랙션 배터리 및 충전 디바이스 및/또는 전력 전자 장치가 오직 냉각제 냉각기에 의해서만 냉각되는 것을 가능하게 하고, 이는 냉각 기계의 작동과 관련된 에너지 소비를 방지한다. 대안적으로, 냉각제 냉각기 및 냉각 장치 또는 냉각 기계의 냉각 출력이 조합되어 사용되는 경우, 특히 높은 냉각 출력이 구현될 수 있거나 또는 냉각 기계의 에너지 소비량이 감소될 수 있다.
추가 냉각 회로 조립체를 구비한 본 발명에 따른 이러한 자동차의 바람직한 개발예에 따르면, 바람직하게는 추가 냉각 회로 조립체의 단일 제어 밸브일 수 있는 추가 냉각 회로 조립체의 제어 밸브가 제공될 수 있다. 이 경우, 제어 밸브의 (냉각제를 위한) 유입구는 트랙션 배터리의 (냉각제를 위한) 배출구에 연결될 수 있다. 또한, 제어 밸브의 (냉각제를 위한) 제1 배출구는, 경우에 따라서는 (오직) 냉각제 펌프의 삽입 하에 냉각 장치의 (냉각제를 위한) 유입구와 연결될 수 있다. 마지막으로, 제어 밸브의 (냉각제를 위한) 제2 배출구는, 경우에 따라서는 (오직) 냉각제 펌프의 삽입 하에 충전 디바이스 또는 전력 전자 장치의 (냉각제를 위한) 유입구와 연결될 수 있다. 바람직하게는, 제어 밸브는 스위칭 밸브의 형태로 형성될 수 있고, 여기서 스위칭 위치에 따라 각각 배출구 중 하나는 폐쇄되고 다른 배출구는 해제된다. 본 발명에 따른 자동차 또는 추가 냉각 회로 조립체의 이러한 구성은, 추가 냉각 회로 조립체를 위해 제공된 냉각 회로가 구조적으로 간단한 방식으로 구현될 수 있게 한다.
본 발명에 따른 자동차의 바람직한 실시예에 따르면, 메인 냉각 회로 조립체가 고온 냉각 회로 조립체로서, 및 보조 냉각 회로 조립체 및/또는 추가 냉각 회로 조립체는 저온 냉각 회로 조립체(들)로서 설계되는 것이 제공될 수 있다. 따라서, 메인 냉각 회로 조립체는 보조 냉각 회로 조립체 및/또는 추가 냉각 회로 조립체에 비해, 내부에 위치된 냉각제의 더 높은 작동 온도 범위를 위해 설계될 수 있다. 또한 바람직하게는, 보조 냉각 회로 조립체는 추가 냉각 회로 조립체에 비해 내부에 위치된 냉각제의 더 높은 작동 온도 범위를 위해 설계될 수 있으므로, 보조 냉각 회로 조립체는 또한 중온 냉각 회로 조립체일 수도 있다. 이 경우, 메인 냉각 회로 조립체는 예를 들어 70 ℃와 110 ℃ 사이인, 내부에 흡수된 냉각제의 작동 온도를 위해, 그리고/또는 보조 냉각 회로 조립체는 주변 온도와 90 ℃ 사이인, 내부에 흡수된 냉각제의 작동 온도를 위해, 그리고/또는 추가 냉각 회로 조립체는 주변 온도와 40 ℃ 사이인, 내부에 흡수된 냉각제의 작동 온도를 위해 설계될 수 있다.
본 발명에 따르면, 냉각 회로 또는 냉각 회로 조립체의 "분리된" 형성은, 이들이 일체형 섹션을 포함하지 않고, 즉 하나의 냉각 회로/냉각 회로 조립체의 부분일 뿐만 아니라, 다른 냉각 회로/냉각 회로 조립체의 부분인 섹션을 포함하지 않는다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 결과적으로, 분리된 냉각 회로/냉각 회로 조립체 간에는 실질적으로 냉각제의 교환이 발생하지 않는다. 그러나, 분리된 냉각 회로/냉각 회로 조립체는 특히 각각 적어도 하나의 보상 라인 및 각각 적어도 하나의 배기 라인을 통해 간접적으로 연결될 수 있다. "보상 탱크"는 여기서 냉각 시스템의 냉각제를 위한 저장소를 의미하는 것으로 이해되며, 이는 특히 보상 탱크 내 냉각제의 수위를 변경함으로써 냉각제의 온도로 인한 팽창을 보상하는 작용을 한다. 이를 위해, 이러한 보상 탱크는 특히 부분적으로 냉각제 및 부분적으로 가스, 특히 공기로 충전될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명된다. 도면에는 각각 단순화된 표현으로 도시된다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차를 측면도로 도시한다.
도 2는 제1 작동 위치에서의 메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템을 구비한 본 발명에 따른 자동차의 냉각 시스템의 메인 냉각 회로 조립체 및 보조 냉각 회로 조립체를 도시한다.
도 3은 제2 작동 위치에서의 메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템을 구비한 냉각 시스템의 메인 냉각 회로 조립체 및 보조 냉각 회로 조립체를 도시한다.
도 4는 제3 작동 위치에서의 메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템을 구비한 냉각 시스템의 메인 냉각 회로 조립체 및 보조 냉각 회로 조립체를 도시한다.
도 5는 제4 작동 위치에서의 메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템을 구비한 냉각 시스템의 메인 냉각 회로 조립체 및 보조 냉각 회로 조립체를 도시한다.
도 6은 제5 작동 위치에서의 메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템을 구비한 냉각 시스템의 메인 냉각 회로 조립체 및 보조 냉각 회로 조립체를 도시한다.
도 7은 제6 작동 위치에서의 메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템을 구비한 냉각 시스템의 메인 냉각 회로 조립체 및 보조 냉각 회로 조립체를 도시한다.
도 8은 제1 작동 위치에서의 추가 냉각 회로 조립체의 분배 시스템을 구비한 냉각 시스템의 추가 냉각 회로 조립체를 도시한다.
도 9는 제2 작동 위치에서의 추가 냉각 회로 조립체의 분배 시스템을 구비한 냉각 시스템의 추가 냉각 회로 조립체를 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차를 도시한다. 이러한 자동차는 플러그-인 하이브리드 차량의 형태로 형성되어 있으며, 따라서 자동차를 위한 주행 구동력을 필요에 따라 제공하기 위해 제공되는 내연 기관의 일부로서 자동차의 엔진실(1)에 수용된 연소 엔진(2)을 포함한다. 또한, 자동차는 전기 트랙션 모터(3)를 포함하는데, 이는 마찬가지로 자동차를 위한 주행 구동력을 필요에 따라 제공하기 위해 제공되고, 이를 위해 트랙션 배터리(4)로부터 이에 대해 필요한 전력이 공급될 수 있다. 트랙션 모터(3)는 연소 엔진(2)의 출력 샤프트와 동력 전달 장치, 바람직하게는 자동 기어 박스(5) 사이에서 자동차의 구동 트레인에 통합된다.
연소 엔진(2)은 예를 들어 오토 또는 디젤 원리에 따라 작동하는 왕복 피스톤 엔진으로서 형성될 수 있고, 내부에 형성된 실린더를 갖는 실린더 하우징(6) 및 실린더 헤드(7)를 포함할 수 있다.
자동차의 연소 엔진(2), 전기 트랙션 모터(3) 및 트랙션 배터리(4) 및 다른 기능 컴포넌트들은 냉각 시스템에 통합되어 있다. 이러한 냉각 시스템은 예시적인 실시예에 따라 도 2 내지 도 9에 도시되어 있다. 이러한 냉각 시스템은 메인 냉각 회로 조립체(8) 및 보조 냉각 회로 조립체(9)(도 2 내지 도 7 참조) 및 추가 냉각 회로 조립체(10)(도 8 및 도 9 참조)를 포함하고, 여기서 이러한 냉각 회로 조립체(8, 9, 10)는 서로에 대해 분리된 방식으로 형성된다. 이러한 냉각 회로 조립체(8, 9, 10)의 각각은 하나 이상의 냉각 회로를 형성하고, 그 내부에서 액체 냉각제가 필요에 따라 이송될 수 있다. 이를 위해, 하나 이상의 냉각제 펌프(11-16)가 각각 냉각 회로 조립체(8, 9, 10)에 통합된다.
메인 냉각 회로 조립체(8)는 연소 엔진(2)의 윤활을 위한 엔진 오일로부터, 기어 박스(5)의 (변속기) 오일로부터 연소 엔진(2)의 직접적인 온도 제어를 위해 사용되고, 변속기 오일을 통해, 즉 간접적으로 전기 트랙션 모터(3)의 온도 제어를 위해 사용된다. 이를 위해, 메인 냉각 회로 조립체(8)는 연소 엔진(2)의 실린더 하우징(6) 및 실린더 헤드(7)의 (및 실린더 헤드(7)에 속하는 배기가스 매니폴드의) 냉각 채널(17, 18), 엔진 오일 냉각기(19) 및 변속기 오일 냉각기(20)를 포함한다. 또한, 메인 냉각 회로 조립체(8)는 냉각제 냉각기(21), 냉각제 펌프 중 3개(냉각제 펌프(11, 12, 13)), 난방 열 교환기(22) 및 2개의 전기 가열 장치(23, 24)를 포함한다. 냉각제 냉각기(21)는, 냉각제 냉각기(21)를 마찬가지로 관류하는 주변 공기로의 열 에너지의 전도를 통해 메인 냉각 회로 조립체(8)의 필요에 따라 관류하는 냉각제를 냉각시키는 역할을 한다. 한편, 난방 열 교환기(22)는 필요한 경우, 자동차의 내부 공간(25)의 에어 컨디셔닝을 위해 사용되는 주변 공기를 가열시키고, 이를 통해 온도를 제어하는 역할을 한다. 연소 엔진(2)이 정지되어 있고, 결과적으로 연소 엔진(2)이 더 이상 자동차의 내부 공간(25)의 에어 컨디셔닝을 위한 1차 열원으로서 사용되지 않는 경우에도 또한 난방 열 교환기(22)의 기능을 보장할 수 있도록, 전기 가열 장치(23, 24)가 필요에 따라 작동될 수 있으며, 이에 의해 충분한 양의 열 에너지가 후속적으로 난방 열 교환기(22)를 관류하는 냉각제로 전달된다.
메인 냉각 회로 조립체(8)의 냉각 회로 상에서 냉각제의 필요에 따른 분배를 위해, 이러한 메인 냉각 회로 조립체는 분배 장치(26) 및 2개의 스위칭 밸브(27, 28)를 포함하는 분배 시스템을 포함한다. 분배 장치(26)는 2개의 회전 슬라이드 밸브(58, 59)를 포함하며, 이에 의해 분배 장치(26)의 다양한 유입구 및 배출구가 필요에 따라 해제되거나 또는 차단될 수 있다. 도 2 내지 도 7에서, 회전 슬라이드 밸브(58, 59)의 기능은 밸브 그래픽 기호에 의해 도시된다.
구체적으로, 분배 장치(26)는
- 분배기(30), 메인 냉각 회로 조립체(8)의 (제2) 냉각제 펌프(12) 및 메인 냉각 회로 조립체(8)의 제1 스위칭 밸브(27)의 삽입 하에 난방 열 교환기(22) 및 변속기 오일 냉각기(20)의 배출구(31, 32)에 각각 연결되어 있는, 제1 유입구(29);
- 연소 엔진(2)의 유입구(34)에 연결되어 있는 제1 배출구(33);
- 2개의 제2 유입구(35) - 그 중 하나는 실린더 헤드의 배출구(36)에 연결되고 다른 하나는 실린더 하우징(6)의 배출구(37)에 연결됨 -;
- 냉각제 냉각기(21)의 유입구(39)에 연결되어 있는 제2 배출구(38);
- 냉각제 냉각기(21)의 배출구(41)에 연결되어 있는 제3 유입구(40); 및
- 분배기(30)를 통해 제1 가열 장치(23) 및 변속기 오일 냉각기(20)의 유입구(43, 44)에 (추가적으로 제2 스위칭 밸브(28)를 통해) 각각 연결되어 있는 제3 배출구(42)
를 포함한다.
도 2에 따른 메인 냉각 회로 조립체(8)의 분배 시스템의 제1 작동 위치에서, 냉각제는 오직 난방 열 교환기(31) 및 제1 가열 장치(23)를 포함하는 제1 냉각 회로 내에서만 이송될 수 있다. 이를 위해, 제1 스위칭 밸브(27)는 전기 모터 방식으로 구동되는 제2 냉각제 펌프(12)에 의해 이송되는 냉각제를 바이패스 라인(45)을 통해 가이드하는 위치로 스위칭되고, 이에 의해 이러한 냉각제는 분배 장치(26)로 가이드되지 않으며, 이에 따라 하류에 접속된 기능 컴포넌트들, 즉 모터 오일 냉각기(19), 연소 엔진(2) 및 냉각제 냉각기(21)에도 또한 가이드되지 않는다. 또한, 제2 스위칭 밸브(28)는 냉각제의 관류를 차단하는 차단 위치로 조절된다. 기계적으로 구동 가능한 제1 냉각제 펌프(11) 및 전기 모터 방식으로 구동 가능한 제3 냉각제 펌프(13)는 여기서 작동되지 않는다. 제1 작동 위치는 연소 엔진(2)이 작동되지 않을 때 자동차가 주행 작동 모드에 있는 자동차의 E-작동 모드에서 설정된다. 난방 열 교환기(22)의 가능한 가열 성능 요구량은 여기서 예를 들어 트랙션 배터리(4)로부터 이를 위해 필요한 전기 에너지가 공급되는 제1 가열 장치(23)에 의해 필요에 따라 커버된다.
도 3에 따른 메인 냉각 회로 조립체(8)의 분배 시스템의 제2 작동 위치에서, 냉각제는 오직 적어도 냉각제 냉각기(21), 변속기 오일 냉각기(20), 제1 가열 장치(27) 및 난방 열 교환기(22)를 포함하는 제2 냉각 회로 내에서만 이송될 수 있고, 여기서 한편으로는 변속기 오일 냉각기(20) 및 제1 가열 장치(23) 및 다른 한편으로는 난방 열 교환기(22)는 병렬로 접속된다. 이를 위해, 제1 스위칭 밸브(27)는 제2 냉각제 펌프(12)에 의해 이송된 냉각제를 분배 장치(26)의 제1 유입구(29)로 전달하고, 여기서 이러한 냉각제는 분배 장치(26)의 교차 분배기(60) 상에서 냉각제 냉각기(21)로 가이드된 다음, 이어서 제2 냉각 회로의 평행한 2개의 라인으로 공급되며, 그 중 하나는 제1 가열 장치(23) 및 난방 열 교환기(22)를 포함하고, 다른 하나는 변속기 오일 냉각기(20)를 포함한다. 제2 스위칭 밸브(28)의 통로 위치는 여기서 변속기 오일 냉각기(20)의 관류를 보장한다.
분배 장치(26)의 제2 회전 슬라이드 밸브(59)의 기능 위치에 따라, 교차 분배기(60)에 도달하는 냉각제의 (더 작은) 부분은 또한 제1 배출구(33)를 통해 연소 엔진(2)의 유입구(34)로 가이드될 수 있고, 이는 도 3에서 냉각제 유동의 파선 표현을 통해 도시되어 있다. 연소 엔진(2) 내에서, 이러한 냉각제는 이 경우 한편으로는 실린더 헤드(7)의 냉각제 채널(18), 실린더 하우징(6)의 냉각제 채널(17) 상으로, 및 실린더 헤드(7)의 냉각제 채널(18) 중 하나에서 단부 측이 개방되는, 모터 오일 냉각기(19)를 통합하는 냉각제 라인 상으로 분배된다. 분배 장치(26)에 의해, 여기서 실린더 하우징(6)의 냉각제 채널(17)을 통해 냉각제가 가이드되는지 또는 아닌지의 여부가 영향을 받을 수 있다. 연소 엔진(2)의 배출구 측에서 분배 장치(26)로 반환된 냉각제 유동은 이 경우 냉각제 냉각기(21)로부터 나오는 냉각제 유동과 결합되어 변속기 오일 냉각기(20), 제1 가열 장치(23) 및 난방 열 교환기(22)로 반환된다. 제2 회전 슬라이드 밸브(59)가 연소 엔진(2)을 통해 냉각제 유동을 해제하는 경우, 제2 냉각 회로는 한편으로는 일 측에 변속기 오일 냉각기(20) 및 다른 측에 제1 가열 장치(23) 및 난방 열 교환기(22)를 갖는, 평행하게 접속된 2개의 제1 부분 라인 및 다른 한편으로는, 일 측에 냉각제 냉각기(21) 및 다른 측에 연소 엔진(2)을 갖는 평행하게 접속된 2개의 제2 부분 라인을 포함한다.
제3 냉각제 펌프(13)는 메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템의 제2 작동 위치에서 작동되지 않는다. 기계적으로 구동 가능한 제1 냉각제 펌프(11)에 대해서도 동일하게 제공될 수 있고, 이는 특히 자동차의 E-작동 모드에서 제2 작동 위치가 설정되고, 따라서 연소 엔진은 작동되지 않는 것이 바람직하게 제공되는 경우에 적용된다. 제2 작동 위치는 특히 이 경우 메인 냉각 회로 조립체에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 냉각될 적어도 하나의 기능 컴포넌트에 대한 냉각 출력 요구량이 이미 제공된 경우에 설정될 수 있다. 이 경우, 특히 오일 라인(46)을 통해 (도 1 참조) 변속기 오일 냉각기(20) 및 기어 박스(5)에도 또한 연결된 전기 트랙션 모터(3)에 대한 냉각 출력 요구량이 또한 제공될 수 있다.
도 4에 따른 메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템의 제3 작동 위치에서, 냉각제 또는 상이한 냉각제 유동은 (스위칭 밸브(27, 28)의 대응하는 스위칭 위치를 갖는 메인 냉각 회로 조립체(8)의 분배 시스템의 제1 작동 위치에 따라; 도 2 참조) 오직 제1 냉각 회로 내에서만 이송될 수 있고, 제1 냉각제 펌프(11)에 의해 연소 엔진(2) 및 모터 오일 냉각기(19)를 포함하고 냉각제 냉각기(21)를 제외하는 제3 냉각 회로 내에서 이송될 수 있고, 여기서 제3 냉각 회로는 제1 냉각 회로로부터 분리된다. 이러한 제3 작동 위치는 주행 모드에 있는 자동차의 V-작동 모드에서 제공되며, 여기서 주행 작동 중에 필요한 주행 구동력은 적어도 부분적으로 연소 엔진(2)에 의해 제공된다. 제3 작동 위치는 특히 연소 엔진(2)의 콜드 스타트 후에 제공될 수 있다. 제3 작동 위치에서, 한편으로는 자동차의 내부 공간(25)이 제1 작동 위치에 따라 제1 가열 장치(23) 및 난방 열 교환기(22)에 의해 온도 제어될 수 있는 한편, 연소 엔진(2)은 동시에 목표 작동 온도 범위에 도달될 때까지 가능한 한 신속하게 가열될 수 있다.
도 5에 따른 메인 냉각 회로 조립체(8)의 분배 시스템의 제4 작동 위치에서, 냉각제는 제1 냉각제 펌프(11)에 의해, 그리고 필요에 따라 또한 제2 냉각제 펌프(12)에 의해 연소 엔진(2), 제1 가열 장치(23) 및 난방 열 교환기(22)를 포함하는 제4 냉각 회로 내에서 이송될 수 있다. 또한, 이러한 제4 작동 위치는 특히 자동차의 V-작동 모드에서 제공될 수 있고, 이 경우 연소 엔진(2)의 폐열은 자동차의 내부 공간(25)의 온도 제어를 위해 대응하는 열 전도를 통해 난방 열 교환기(22)에서 사용될 수 있다. 따라서, 제4 작동 위치는 이 경우 연소 엔진(2)이 목표 작동 온도 범위 내에 있는 작동 온도를 포함하는 경우에 특히 유리하게 설정될 수 있다. 메인 냉각 회로 조립체(8)의 분배 시스템의 제4 작동 위치에서 냉각제는 실질적으로 냉각제 냉각기(21)를 통해 이송되지 않으며, 이는 냉각제 냉각기(21)를 포함하는 상대적으로 큰 유동 저항으로 인한 것이다.
반면, 도 6에 따른 다른 제5 작동 위치에서, 냉각제는 추가적으로 또한 냉각제 냉각기(21)를 통해 또는 (제4 냉각 회로 외에) 추가적으로 냉각제 냉각기(21) 및 연소 엔진(2)을 포함하는 다른, (연소 엔진(2)의 영역에서 제4 냉각 회로와 일체형으로 형성된) 제5 냉각 회로를 통해 또한 가이드되고, 이는 냉각제 유동이 제3 배출구(42)를 통해 이에 대응하여 스로틀링되는 분배 장치(26)의 기능 위치를 통해 구현된다. 스로틀링은 여기서 또한 가변적일 수 있어, 냉각제를 필요에 따라 제4 및 제5 냉각 회로 상에서 분배하는 것을 달성할 수 있다.
제4 또는 제5 작동 위치의 선택은 여기서 특히, 냉각제로 전달되는 연소 엔진(2)의 폐열이 난방 열 교환기(22)의 가열 성능 요구량을 초과하는지 여부에 따라 수행된다.
도 7에 따른 메인 냉각 회로 조립체(8)의 분배 시스템의 추가적인 제6 작동 위치에서, 냉각제는 제3 냉각제 펌프(13)에 의해 오직 난방 열 교환기(22) 및 제2 가열 장치(24)를 포함하는 (제6) 냉각 회로 내에서만 이송될 수 있다. 이러한 제6 작동 위치는 보조 난방 기능을 구현할 수 있도록 자동차의 비-작동 모드를 위해 제공된다. 이 경우, 난방 열 교환기(22)의 가열 성능 요구량은 예를 들어 트랙션 배터리(4)로부터 이를 위해 필요한 전기 에너지가 공급되는 제2 가열 장치(24)에 의해 커버된다. 단지 난방 열 교환기(22) 및 제2 가열 장치(24)만을 대응하는 작은 제6 냉각 회로에 통합함으로써, 이러한 냉각 회로의 열 질량은 가능한 한 낮게 유지될 수 있으므로, 제2 가열 장치(24)에 의해 제공되는 가열 성능의 가능한 한 큰 부분이 자동차의 내부 공간(25)의 온도 제어를 위해 난방 열 교환기(22)에서 사용될 수 있다.
보조 냉각 회로 조립체(9)는 자동차의 내연 기관의 배기가스 터보 과급기(47) 및 배기가스 터보 과급기(47)에 의해 압축된 신선 가스(급기)의 직접적인 온도 제어를 위해 사용되며, 이를 위해 마찬가지로 배기가스 터보 과급기(47)의 신선 가스 압축기(도시되지 않음)가 내연 기관의 신선 가스 라인(도시되지 않음)으로 통합된 급기 냉각기(48)를 통해 가이드된다. 배기가스 터보 과급기(47) 또는 내부에 형성된 적어도 하나의 냉각제 채널 및 급기 냉각기(48)는 여기서 보조 냉각 회로 조립체(9)의 단일 냉각 회로의 병렬로 연장된 섹션에 통합된다. 이러한 냉각 회로에는 또한 보조 냉각 회로 조립체(9)의 냉각제 냉각기(49) 및 전기 모터 방식으로 구동 가능한 냉각제 펌프(14)가 통합된다. 냉각제는 연소 엔진(2)이 작동될 때 보조 냉각 회로 조립체(9)의 냉각 회로에서 적어도 일시적으로 그리고 조정 가능한 이송 성능으로 냉각제 펌프(14)에 의해 이송된다. 이는 특히 도 4 내지 도 6에 따른 제3 내지 제5 작동 위치에서 관련된 분배 시스템을 갖는 메인 냉각 회로 조립체(8)의 작동과 결합하여 제공될 수 있다.
추가 냉각 회로 조립체(10)(도 8 및 도 9 참조)는 트랙션 배터리(4), 전력 전자 장치(50) 및 트랙션 배터리(4)를 위한 충전 디바이스(51)의 직접적인 온도 제어를 위해 사용된다.
도 8에 따르면, 단지 하나의 단일 스위칭 밸브(54)만을 포함하는 추가 냉각 회로 조립체(10)의 분배 시스템의 제1 작동 위치에서, 냉각제는 추가 냉각 회로 조립체(10)의 전기 모터 방식으로 구동 가능한 제1 냉각제 펌프(15)에 의해 전력 전자 장치(50), 충전 디바이스(51) 및 냉각제 냉각기(52)를 포함하는 추가 냉각 회로 조립체(10)의 제1 냉각 회로 내에서 이송될 수 있고, 전기 모터 구동 방식으로 구동 가능한 제2 냉각제 펌프(16)에 의해 트랙션 배터리(4) 및 냉각 장치(53)를 포함하는 추가 냉각 회로 조립체(10)의 제2 냉각 회로 내에서 이송될 수 있다. 이는 냉각 장치(53) 또는 냉각 장치(53)를 포함하는 냉각 기계(또한 도시되지 않음)에 의해, 특히 온도에 민감한 트랙션 배터리(4)가 필요에 따라 냉각되는 한편, 온도에 덜 민감한 충전 디바이스(51) 및 전력 전자 장치(50)가 추가 냉각 회로 조립체(10)의 냉각제 냉각기(52)에 의해 필요에 따라 냉각될 수 있는 것을 가능하게 한다.
추가 냉각 회로 조립체(10)의 분배 시스템 또는 스위칭 밸브(54)의 제2 작동 위치에서, 냉각제는 도 9에 따르면, 오직 충전 디바이스(21), 전력 전자 장치(50), 냉각제 냉각기(52), 냉각 장치(53) 및 트랙션 배터리(4)를 포함하는, 추가 냉각 회로 조립체(10)의 제3 냉각 회로 내에서만 이송될 수 있다. 이는 오직 냉각제 냉각기(52)에 의해서만 트랙션 배터리(4) 및 충전 디바이스(51) 및 전력 전자 장치(50)가 냉각되는 것을 가능하게 하고, 이것은 냉각 기계의 작동과 관련된 에너지 소비를 방지할 수 있다.
추가 냉각 회로 조립체(10)의 작동은 메인 냉각 회로 조립체(8) 및 보조 냉각 회로 조립체(9)의 가능한 작동 또는 비-작동과는 완전히 독립적으로 수행될 수 있다.
자동차의 냉각 시스템은 또한 부분적으로 냉각제 및 부분적으로 공기로 충전된 2개의 보상 탱크(55)를 포함한다. 이러한 보상 탱크(55) 중 하나는 여기서 메인 냉각 회로 조립체(8) 및 보조 냉각 회로 조립체(9) 및 다른 하나는 추가 냉각 회로 조립체(10)에 할당된다. 각각의 냉각제를 흡수하는 관련된 보상 탱크(55)의 (하부) 섹션으로부터 분기되는 각각의 연결 라인(56)을 통해, 보상 탱크(55)는 각각 관련된 냉각 회로 조립체(8, 9, 10)에 유체 전도성으로 연결된다. 그러나 경우에 따라서는, 보조 냉각 회로 조립체(9)로 가이드되는 연결 라인(56)이 생략될 수 있다. 또한, 배기 라인(57)은 공기를 흡수하는 각각의 관련 보상 탱크(55)의 (상부) 섹션에 개별 냉각 회로 조립체(8, 9, 10)를 연결한다.
도 2 내지 도 9에 도시된 냉각 시스템의 대안적인 실시예에 따르면, 모터 오일 냉각기(19)로부터 나오는 냉각제가 연소 엔진(2)으로 가이드되는 것이 아니라, 냉각제 냉각기(21)로부터 분배 장치의 제3 유입구(40)로 가이드하는 냉각제 라인으로 유도되도록 제공될 수 있다. 이를 통해, 모터 오일 냉각기(19)를 통한 향상된 냉각제 질량 유동이 적어도 일시적으로 구현될 수 있다.
1 자동차의 엔진실
2 연소 엔진
3 전기 트랙션 모터
4 트랙션 배터리
5 기어 박스
6 실린더 하우징
7 실린더 헤드
8 메인 냉각 회로 조립체
9 보조 냉각 회로 조립체
10 추가 냉각 회로 조립체
11 메인 냉각 회로 조립체의 제1 냉각제 펌프
12 메인 냉각 회로 조립체의 제2 냉각제 펌프
13 메인 냉각 회로 조립체의 제3 냉각제 펌프
14 보조 냉각 회로 조립체의 냉각제 펌프
15 추가 냉각 회로 조립체의 제1 냉각제 펌프
16 추가 냉각 회로 조립체의 제2 냉각제 펌프
17 실린더 하우징의 냉각 채널
18 실린더 헤드의 냉각 채널
19 엔진 오일 냉각기
20 변속기 오일 냉각기
21 메인 냉각 회로 조립체의 냉각제 냉각기
22 난방 열 교환기
23 제1 가열 장치
24 제2 가열 장치
25 자동차의 내부 공간
26 메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템의 분배 장치
27 메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템의 제1 스위칭 밸브
28 메인 냉각 회로 조립체의 분배 시스템의 제2 스위칭 밸브
29 분배 장치의 제1 유입구
30 분배기
31 난방 열 교환기의 배출구
32 변속기 오일 냉각기의 배출구
33 분배 장치의 제1 배출구
34 연소 엔진의 유입구
35 분배 장치의 제2 유입구
36 실린더 헤드의 배출구
37 실린더 하우징의 배출구
38 분배 장치의 제2 배출구
39 냉각제 냉각기의 유입구
40 분배 장치의 제3 유입구
41 냉각제 냉각기의 배출구
42 분배 장치의 제3 배출구
43 제1 가열 장치의 유입구
44 변속기 오일 냉각기의 유입구
45 메인 냉각 회로 조립체의 바이패스 라인
46 오일 라인
47 배기가스 터보 과급기
48 급기 냉각기
49 보조 냉각 회로 조립체의 냉각제 냉각기
50 전력 전자 장치
51 충전 디바이스
52 추가 냉각 회로 조립체의 냉각제 냉각기
53 냉각 장치
54 추가 냉각 회로 조립체의 분배 시스템의 스위칭 밸브
55 보상 탱크
56 연결 라인
57 배기 라인
58 분배 장치의 제1 회전 슬라이드 밸브
59 분배 장치의 제2 회전 슬라이드 밸브
60 분배 장치의 교차 분배기

Claims (12)

  1. 자동차로서,
    - 연소 엔진(2)을 포함하는 내연 기관,
    - 전기 트랙션 모터(3),
    - 트랙션 배터리(4), 및
    - 상기 연소 엔진(2), 냉각제 냉각기(21), 난방 열 교환기(22), 제1 가열 장치(23), 오일 냉각기(20) 및 분배 시스템이 통합되어 있는 메인 냉각 회로 조립체(8)를 포함하는 냉각 시스템
    을 구비하고,
    - 상기 분배 시스템의 제1 작동 위치에서 냉각제는
    · 상기 난방 열 교환기(22) 및
    · 상기 제1 가열 장치(23)
    를 포함하는 제1 냉각 회로 내에서 이송될 수 있고,
    - 상기 분배 시스템의 제2 작동 위치에서 냉각제는
    · 상기 냉각제 냉각기(21) 및
    · 상기 오일 냉각기(20)
    를 포함하는 제2 냉각 회로 내에서 이송될 수 있고,
    - 상기 분배 시스템의 제3 작동 위치에서 냉각제는
    · 상기 제1 냉각 회로 및
    · 상기 연소 엔진(2)을 포함하고 상기 냉각제 냉각기(21)를 제외하는 제3 냉각 회로
    내에서 이송될 수 있고,
    - 상기 분배 시스템의 제4 작동 위치에서 냉각제는
    · 상기 연소 엔진(2) 및
    · 상기 난방 열 교환기(22)
    를 포함하는 제4 냉각 회로 내에서 이송될 수 있으며,
    상기 자동차는, 상기 트랙션 배터리(4)를 위한 충전 디바이스(51), 전력 전자 장치(50), 또는 상기 트랙션 배터리(4)를 위한 충전 디바이스(51) 및 전력 전자 장치(50)와 상기 트랙션 배터리(4), 냉각제 냉각기(52), 냉각 장치(chiller)(53) 및 분배 시스템이 통합되어 있는, 상기 메인 냉각 회로 조립체(8)로부터 분리된 추가 냉각 회로 조립체(10)를 구비하고,
    - 상기 추가 냉각 회로 조립체(10)의 상기 분배 시스템의 제1 작동 위치에서 냉각제는
    · 상기 충전 디바이스(51), 상기 전력 전자 장치(50), 또는 상기 충전 디바이스(51) 및 상기 전력 전자 장치(50)와 상기 냉각제 냉각기(52)를 포함하는 제1 냉각 회로 내에서 이송될 수 있고,
    · 상기 트랙션 배터리(4) 및 상기 냉각 장치(53)를 포함하는 제2 냉각 회로 내에서 이송될 수 있고,
    - 상기 추가 냉각 회로 조립체(10)의 상기 분배 시스템의 제2 작동 위치에서 냉각제가 상기 충전 디바이스(51), 상기 전력 전자 장치(50), 또는 상기 충전 디바이스(51) 및 상기 전력 전자 장치(50)와 상기 트랙션 배터리(4), 상기 냉각제 냉각기(52) 및 상기 냉각 장치(53)를 포함하는 제3 냉각 회로 내에서 이송될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오일 냉각기(20)는 오일 라인(46)을 통해 상기 전기 트랙션 모터(3)에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분배 시스템의 다른 작동 위치에서 냉각제는
    · 상기 제4 냉각 회로 및
    · 상기 연소 엔진(2)을 포함하고 상기 냉각제 냉각기(21)를 포함하는 다른 냉각 회로
    내에서 이송될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메인 냉각 회로 조립체(8)에는 추가적으로 제2 가열 장치(24)가 통합되어 있고, 상기 분배 시스템의 추가적인 작동 위치에서 냉각제는 상기 난방 열 교환기(22) 및 상기 제2 가열 장치(24)를 포함하는 추가적인 냉각 회로 내에서 이송될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분배 시스템은 분배 장치(26)를 포함하고, 상기 분배 장치(26)는
    - 상기 난방 열 교환기(22) 및 상기 오일 냉각기(20)의 배출구(31, 32)에 각각 연결되어 있는 제1 유입구(29)를 포함하고,
    - 상기 연소 엔진(2)의 유입구(34)에 연결되어 있는 제1 배출구(33)를 포함하고,
    - 상기 연소 엔진(2)의 배출구(36, 37)에 연결되어 있는 제2 유입구(35)를 포함하고,
    - 상기 냉각제 냉각기(21)의 유입구(39)에 연결되어 있는 제2 배출구(38)를 포함하고,
    - 상기 냉각제 냉각기(21)의 배출구(41)에 연결되어 있는 제3 유입구(40)를 포함하고,
    - 상기 제1 가열 장치(23) 및 상기 오일 냉각기(20)의 유입구(43, 44)에 각각 연결되어 있는 제3 배출구(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분배 장치(26)의 상기 유입구(29, 35, 40) 및 상기 배출구(33, 38 42) 중 적어도 일부 사이의 유체 전도성 연결이 회전 슬라이드 밸브(58, 59)에 의해 생성될 수 있고, 차단될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차.
  7. 제5항에 있어서,
    - 상기 난방 열 교환기(22)의 상기 배출구(31)와 상기 분배 장치(26)의 상기 제1 유입구(29) 사이에 배치된 상기 분배 시스템의 제1 제어 밸브(27), 및
    - 상기 분배 장치(26)의 상기 제3 배출구(42)와 상기 오일 냉각기(20)의 상기 유입구(44) 사이에 배치된 상기 분배 시스템의 제2 제어 밸브(28)
    를 특징으로 하는 자동차.
  8. 제7항에 있어서,
    - 상기 제1 제어 밸브(27)의 배출구와 상기 연소 엔진(2)의 상기 유입구(34) 사이에 배치된 제1 냉각제 펌프(11), 및
    - 상기 난방 열 교환기(22) 및 한편으로는 상기 오일 냉각기(20)의 상기 배출구(31, 32)와 상기 제1 제어 밸브(27)의 유입구 사이에 각각 배치된 제2 냉각제 펌프(12), 및
    - 상기 난방 열 교환기(22)의 상기 배출구와 상기 제2 가열 장치(24)의 유입구 사이에 배치된 제3 냉각제 펌프(13)
    를 특징으로 하는 자동차.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내연 기관의 급기 냉각기(48), 배기가스 터보 과급기(47), 또는 급기 냉각기(48) 및 배기가스 터보 과급기(47)와 냉각제 냉각기(49)를 포함하는 냉각 회로 내에서 상기 냉각제가 이송될 수 있는, 상기 메인 냉각 회로 조립체(8) 및 상기 추가 냉각 회로 조립체(10)로부터 분리된 보조 냉각 회로 조립체(9)를 특징으로 하는 자동차.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 추가 냉각 회로 조립체의 제어 밸브(54)
    를 구비하고,
    - 상기 제어 밸브(54)의 유입구는 상기 트랙션 배터리(4)의 배출구에 연결되고,
    - 상기 제어 밸브(54)의 제1 배출구는 상기 냉각 장치(53)의 유입구에 연결되고,
    - 상기 제어 밸브(54)의 제2 배출구는 상기 충전 디바이스(51), 상기 전력 전자 장치(50), 또는 상기 충전 디바이스(51) 및 상기 전력 전자 장치(50)의 유입구에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 메인 냉각 회로 조립체(8)는 고온 냉각 회로 조립체로서 설계되고, 상기 보조 냉각 회로 조립체(9), 상기 추가 냉각 회로 조립체(10), 또는 상기 보조 냉각 회로 조립체(9) 및 상기 추가 냉각 회로 조립체(10)는 저온 냉각 회로 조립체(들)로서 설계되는 것을 특징으로 하는 자동차.
  12. 삭제
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