KR20210151933A - 자동차용 냉각 장치 - Google Patents

자동차용 냉각 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210151933A
KR20210151933A KR1020217037018A KR20217037018A KR20210151933A KR 20210151933 A KR20210151933 A KR 20210151933A KR 1020217037018 A KR1020217037018 A KR 1020217037018A KR 20217037018 A KR20217037018 A KR 20217037018A KR 20210151933 A KR20210151933 A KR 20210151933A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air guide
cooling device
cooling
heat exchanger
air
Prior art date
Application number
KR1020217037018A
Other languages
English (en)
Inventor
닐스 슈프링어
토마스 드레젠
Original Assignee
브로제 파르초이크타일레 에스에 운트 코. 콤만디트게젤샤프트, 뷔르츠부르크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 브로제 파르초이크타일레 에스에 운트 코. 콤만디트게젤샤프트, 뷔르츠부르크 filed Critical 브로제 파르초이크타일레 에스에 운트 코. 콤만디트게젤샤프트, 뷔르츠부르크
Publication of KR20210151933A publication Critical patent/KR20210151933A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02—Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P5/06—Guiding or ducting air to, or from, ducted fans
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/08—Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor
    • B60K11/085—Air inlets for cooling; Shutters or blinds therefor with adjustable shutters or blinds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02—Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • B60K11/04—Arrangement or mounting of radiators, radiator shutters, or radiator blinds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/06—Arrangement in connection with cooling of propulsion units with air cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/02—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/10—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by throttling amount of air flowing through liquid-to-air heat exchangers
    • F01P7/12—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by throttling amount of air flowing through liquid-to-air heat exchangers by thermostatic control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/14—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
    • H02K9/16—Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the cooling medium circulates through ducts or tubes within the casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2050/00—Applications
    • F01P2050/24—Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은, 전기식으로 구동되거나 구동 가능한 자동차(2)를 냉각하기 위한 냉각 장치(8)에 관한 것이며, 이러한 냉각 장치는 제1 열 교환기(10) 및 제2 열 교환기(12)와; 제1 공기 안내부(20) 및 제2 공기 안내부(22)에 의해 가역적으로 폐쇄 가능한 직경 방향으로 대향 배치된 2개의 통과 개구(16, 18)들을 구비한, 제1 열 교환기(10)와 제2 열 교환기(12)를 연결하는 공기 안내 채널(14)과; 유동 기술적으로 제2 열 교환기(12)의 하류에 배열된 냉각 팬(24);을 포함한다.

Description

자동차용 냉각 장치
본 발명은 전기식으로 구동되거나 구동 가능한 자동차를 냉각하기 위한 냉각 장치에 관한 것이다. 이 경우 특히, 자동차는 충전 가능한 배터리에 의해 전류 공급되는 전기 모터를 구비한 전기 차량, 또는 전기 모터 및 내연 기관을 구비한 하이브리드 차량을 의미한다.
특히 자동차의 내연 기관의 냉각 장치는 주로, 연소실 벽부 또는 실린더 벽부로 방출되는 열을 소산시킨다. 온도가 너무 높으면 엔진이 손상될 수 있으므로, 내연 기관은 냉각되어야 한다. 오늘날의 내연 기관, 특히 자동차 내의 4행정 엔진은 기껏해야 몇몇 예외를 제외하고는 모두 액체 냉각식이며, 내연 기관의 작동 온도를 유지하고 또한 공조 시스템을 작동하기 위한 냉각제로서는, 동해 방지제 및 부식 방지제와 물의 혼합물이 대개 사용된다.
냉각기의 냉각망 또는 냉각팩에 통합된 파이프들 내에서 안내되는 냉각제는 재차 냉각되어야 하며, 이를 위해, 냉각제로의 열교환을 실행하는 냉각 핀을 냉각 공기가 지나간다. 특히 자동차의 저속에서는 냉각 공기로서 사용되는 주행풍이 일반적으로 냉각에 충분하지 않으므로, 예를 들어 DE 10 2013 006 499 U1호에는, 냉각 핀을 포함하는 냉각기에서 축류 팬을 냉각기 프레임 내부에 배열하는 것이 공지되어 있다. 바람직하게 전기 모터식으로 구동되는 축류 팬은 추가 공기 흐름을 생성하며, 냉각기 프레임은, 램 압력 플랩(ram pressure flap)들에 의해 폐쇄 가능한 복수의 램 압력 플랩 개구들을 포함한다. 램 압력 플랩들이 개방되어 있고, 차량 속도가 비교적 빠를 때, 적은 차단으로 인하여 냉각면 커버가 감소될 수 있고, 자유 관류 가능한 면적이 커짐으로써, 냉각력이 향상될 수 있다.
축류 팬은 주행 방향으로 전형적으로는 냉각기(열 교환기)의 냉각망 또는 냉각팩 하류에 배열된다. 팬의 팬휠에 의하여 공기는 냉각망을 통과하여 흡입되고, 내연 기관으로 유도된다. 냉각망에 추가하여 공조 시스템의 응축기의 응축망도 존재하는 경우, 대체로 응축망은 주행풍 방향(공기 흐름 방향)으로 냉각망 상류에 배열된다.
대체로, 전기식으로 또는 전기 모터식으로 구동되거나 구동 가능한, 예를 들어 전기 차량 또는 하이브리드 차량과 같은 자동차들은, 하나의 차축 또는 두 차축들이 구동 가능하도록 하는 전기 모터를 전기 구동 시스템으로서 포함한다. 전기 에너지의 공급을 목적으로, 전기 모터는 전형적으로 차량 내부의, 전기 에너지 저장기로서의 (고전압) 배터리와 결합된다. 여기서 그리고 하기에서, 배터리는 특히 재충전 가능한 전기 화학적 이차 배터리, 예를 들어 축전지를 의미한다.
전기 구동 기계로서의 이러한 유형의 전기 모터는 작동 중에 비교적 적은 폐열을 생성함으로써, 내연 기관에 비해 낮은 냉각력의 냉각 장치만이 요구된다. 그러나, 전기식으로 구동되거나 구동 가능한 자동차의 경우, 예를 들어 45℃를 초과하는 높은 배터리 온도에서 배터리가 퇴화(degeneracy)되기 시작하는 추가적인 문제점이 발생한다. 이는, 이러한 상승된 온도에서 배터리 내부에 전기 화학 반응이 발생하여, 배터리를 손상시키거나 완전히 파괴시킨다는 것을 의미한다.
전기 이동성(electromobility)을 향상시키기 위해, 전기 차량 또는 하이브리드 차량에서는, 차량 내부의 배터리가 가능한 한 짧은 기간 내에 충전되는, 소위 급속 충전 모드가 종종 요구된다. 이러한 급속 충전 과정에서는, 비교적 높은 강도의 전류가 발생하여, 충전 과정 동안 배터리 온도의 상승을 야기한다.
배터리의 충전은 일반적으로 차량 정지 상태에서 실행되므로, 냉각을 위한 주행풍이 존재하지 않는다. 배터리의 (고속) 충전 모드에서의 냉각력을 향상시키기 위해, 예를 들어 축류 팬에 의해 열 교환기를 통한 냉각 공기 흐름을 생성하는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 축류 팬을 통해 비교적 심한 소음이 야기되는 것이 단점이다.
또한, 통상적인 냉각 장치는 충전 모드에서, 주행풍이 존재하지 않기 때문에 비교적 낮은 냉각력을 가지므로, 이에 따라 배터리의 과열 및 퇴화를 방지하기 위하여 일정 충전 시간 이후에 충전 전류의 전류 세기를 감소시키는 것이 종종 필요하다. 이를 통해, 자동차의 충전 시간이 증가된다는 것이 단점이다.
본 발명은, 전기식으로 구동되거나 구동 가능한 자동차를 위해, 특히 전기 차량 또는 하이브리드 차량을 위해 특히 적합한 냉각 장치(냉각 모듈)를 제공하는 과제에 기초한다. 또한, 자동차의 모든 작동 영역에서 가능한 한 효과적으로(출력에 있어 효과적으로) 작동하는 냉각 장치의 작동을 위한 방법이 제공되어야 한다. 특히, 제공된 전기 모터식 구동부의 배터리의 충전 모드에서 냉각 장치(냉각 모듈)의 소음 발생은 가능한 한 적어야 하며, 즉 이러한 냉각 장치는 가능한 한 저소음으로(조용하게) 작동해야 한다.
이러한 과제는 본 발명에 따라, 냉각 장치와 관련하여 청구항 제1항의 특징에 의해 해결되고, 방법과 관련하여 청구항 제10항의 특징에 의해 해결된다. 바람직한 실시예들 및 개선예들은 각각의 종속항들의 대상이다.
본 발명에 따른 냉각 장치는 전기식으로 또는 전기 모터식으로 구동되거나 구동 가능한 자동차, 특히 전기 차량 또는 하이브리드 차량을 냉각하기 위해 적합하며, 이를 위해 구성된다. 이 경우, 자동차는 충전 가능한 배터리에 의해 전류 공급되는 전기 모터를 포함하고, 특히 배터리 및 전기 모터의 냉각을 위한, 하기에 냉각 모듈이라고도 불리는 냉각 장치가 제공된다.
냉각 장치는 제1 열 교환기 및 제2 열 교환기를 포함한다. 이러한 열 교환기들은 바람직하게는 서로 별도로 또는 분리되어 형성된다. 이 경우, 열 교환기들은 각각, 냉각제에 의해 관류되는 냉각망 또는 냉각팩으로서, 즉 냉각기로서 형성된다. 열 교환기들은 예를 들어 자동차의 공통 냉각 회로에 연결되거나 연결 가능하다. 이는, 열 교환기들이 특히 공간적으로 서로 분리된 상태로 배열되지만, 냉각제 기술적으로 서로 결합될 수 있음을 의미한다.
냉각 장치는, 제1 열 교환기와 제2 열 교환기를 연결하는 공기 안내 채널을 더 포함한다. 이 경우, 공기 안내 채널은 열 교환기들을 특히 유동 기술적으로 또는 유동 역학적으로 연결한다. 이는, 공기 흐름이 공기 안내 채널에 의해 열 교환기들 사이에서 안내되거나 안내 가능함을 의미한다. 공기 안내 채널은, 제1 공기 안내부 및 제2 공기 안내부에 의해 가역적으로 폐쇄 가능하거나 개방 가능한 직경 방향으로 대향 배치된 2개의 통과 개구들을 포함한다. 이 경우, 통과 개구들은 제2 열 교환기의 영역에 배열된다.
냉각 팬은 유동 기술적으로 또는 유동 역학적으로 제2 열 교환기의 하류에 배열된다. 다시 말해, 이러한 냉각 팬은 냉각 공기의 공기 흐름 방향으로 제2 냉각기 또는 제2 열 교환기 하류에, 그리고 이 경우 그 후면에 대해 평행한 평면에 배열된다. 이 경우, 냉각 팬의 축방향 흡입 개구는 제2 냉각기 또는 제2 열 교환기를, 즉 그 후면을 향한다.
열 교환기들, 공기 안내 채널 및 냉각 팬의 배열을 통해, 전기식으로 또는 전기 모터식으로 구동되거나 구동 가능한 자동차에 특히 적합한 냉각 장치가 구현된다. 특히, 이동 가능한 공기 안내부들을 통해, 안내되는 공기 흐름을 위한 상이한 유동 경로들이 구현 가능하므로, 자동차의 작동 상황에 따라 최적의 냉각이 가능하다.
하기에는, 세부 사항들이 공간 방향과 관련하여, 또한 특히 자동차의 좌표계(차량 좌표계)로, 냉각기 그릴과 전기 모터 또는 배터리 사이의 예시적인 장착 상황과 관련하여 기술된다. 이 경우, 가로축(X축, X방향)은 차량 종방향(주행 방향)을 따라 배향되고, 세로축(Y축, Y방향)은 차량 횡방향을 따라 배향되며, 높이축(Z축, Z방향)은 차량 높이를 따라 배향된다.
제1 열 교환기 및 제2 열 교환기는 대략 실린더 형태 또는 파이프 형태의 직관형 공기 안내 채널의 단부면들을 형성하고, 통과 개구들 및 그들의 각각 관련된 공기 안내부는 특히 직경 방향으로 대향된 상태로 공기 안내 채널의 측면들에 배열된다. 통과 개구들은 열 교환기들 사이에서 연장되는 공기 안내 채널의 종방향에 대해 대략 횡방향 또는 반경 방향으로 배향된 상태로 측벽들 내에 제공된다. 통과 개구들은 차량 높이(Z)에 대하여 특히 공기 안내 채널의 상부 측면 및 하부 측면에 배열된다.
이 경우, 공기 안내부들은 특히 각각, 회전축 또는 선회축을 중심으로 이동 가능하거나 선회 가능한 플랩 또는 덮개로서, 예를 들어 편향 박판 또는 편향 플랩으로서 형성된다. 이 경우, 공기 안내부들은 각각 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동 가능하거나 선회 가능하다. 폐쇄 위치에서, 공기 안내부들은, 관련 통과 개구가 유동 기술적으로 폐쇄되거나 커버되도록 공기 안내 채널의 측벽들에 접한다. 따라서, 폐쇄 위치에서는 관련 통과 개구를 통해 공기 흐름이 유동할 수 없다. 각각의 개방 위치에서, 공기 안내부들은, 통과 개구들이 적어도 부분적으로 개방됨으로써, 공기 흐름이 이러한 통과 개구들을 통해 관류할 수 있도록 선회되거나 이동된다. 공기 안내부들은 개방을 위하여 특히 공기 안내 채널로부터 멀어지도록 이동되거나 선회된다.
열 교환기들은 자동차의 주행 방향(X)에 대해, 즉 자동차의 주 이동 방향에 대해 전면 및 후면을 갖는다. 이 경우, 제1 열 교환기의 전면은 예를 들어 차량 전방측 냉각기 그릴을 향하고, 제1 열 교환기의 후면은 공기 안내 채널을, 그리고 이에 따라 제2 열 교환기를 향한다. 제2 열 교환기의 전면은 공기 안내 채널과 제1 열 교환기의 후면을 향하고, 제2 열 교환기의 후면은 레이디얼 팬의 입구를 향한다.
바람직한 일 실시예에서, 냉각 팬은 레이디얼 팬으로서 형성된다. 다시 말해, 레이디얼 팬은 냉각 팬으로서 유동 기술적으로 또는 유동 역학적으로 제2 열 교환기의 하류에 배열된다.
여기서 그리고 하기에서, 레이디얼 팬은, 냉각 공기를 축방향으로 흡입하고 [편향(90° 편향)을 실행한 이후] 반경 방향으로 토출하는 냉각 팬을 의미한다. 이는, 레이디얼 팬이 반경 방향으로 외부를 향해 이송(배출)을 실행한다는 것을 의미한다. 축류 팬과는 달리, 레이디얼 팬은 소음 발생이 더욱 적다. 특히, 레이디얼 팬은 동일한 공기 출력으로 훨씬 낮은 음압 레벨(sound pressure level)을 달성한다. 이를 통해, 소음 감소형 냉각 장치가 구현된다.
이 경우, "축방향으로"라는 것은 레이디얼 팬의 회전축에 대해 평행한(동축인) 방향(축방향)을 의미하고, "반경 방향으로"라는 것은 레이디얼 팬의 회전축에 대해 수직인(횡방향인) 방향(반경 방향)을 의미한다. 재차, 팬 회전축은 안내 채널에 대해 종방향으로, 즉 자동차의 주행 방향에 대해 대략 평행하게 연장된다.
적합한 장착 상황에서, 레이디얼 팬이 자동차의 하부 영역에, 즉 지면에 가까운 곳에 배열됨으로써, 작동 중에 소음 발생의 추가적인 감소가 유도된다.
바람직한 실시예에서, 하기에 레이디얼 팬이라고도 불리는 냉각 장치의 냉각 팬은 전기 모터식으로 구동된다. 레이디얼 팬의 특히 공간 절약적인 구성을 위하여, 특히 냉각 팬의 축방향으로의 가능한 한 작은 설치 크기를 위하여, 레이디얼 팬의 임펠러의 구동에 사용되는 전기 모터들은 예를 들어 레이디얼 팬의 반경 방향 임펠러의 팬 허브 내에 배열된다. 이를 통해, 특히 설치 공간에 있어 컴팩트한 레이디얼 팬이 구현된다.
바람직한 일 실시예에서, 냉각 장치는 축류 팬을 포함하지 않는다. 다시 말해, 냉각 장치는 축류 팬 없이 형성된다. 이에 따라, 레이디얼 팬은 냉각 장치의 존재하고 있는 단 하나의 냉각 팬이다. 이를 통해, 특히 저소음의(조용한) 냉각 장치가 보장된다.
바람직한 일 개선예에서, 제2 열 교환기는 제1 열 교환기에 대해 경사각 하에 경사지게 배열된다. 이는, 열 교환기들이 서로 평행하게 배열되지 않고 서로에 대해 비스듬하거나 기울어진 상태로 배열됨을 의미한다. 예를 들어, 제2 열 교환기는 제1 열 교환기에 대해 30° 내지 60°, 특히 대략 45°의 경사각만큼 경사지게 배열된다.
제2 열 교환기의 경사를 통하여, 특히 제2 통과 개구를 통해 공기 안내 채널 내로 유입되는 공기 흐름과 관련하여 냉각 장치의 흐름 거동이 개선된다. 특히, 이에 따라 제2 열 교환기의 영역에서 와류 또는 난류가 덜 발생한다.
적합한 일 개선예에서, 제2 열 교환기는, 제1 열 교환기에 비해 감소된 횡단면을 갖는다. 다시 말해, 제2 열 교환기는 제1 열 교환기보다 더 작은 유동 단면을 갖는다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 공기 안내부는 제2 공기 안내부에 대해 대향된 상태로 그리고 180°만큼 회전된 상태로 배열된다. 이는, 공기 안내부들이 서로 대략 점대칭으로 배열됨을 의미한다. 이를 통해, 공기 안내부들의 유동 기술적으로 특히 바람직한 배열이 구현된다. 이 경우, 공기 안내부들의 개방 각도 또는 선회 각도는 특히, 원하는 장착 상황의 가용한 설치 공간에 매칭된다.
공기 안내부들은 예를 들어 경첩 관절부 형태로 링크된 플랩으로서 형성된다. 이 경우, 공기 안내부들은 고정 단부로서의 회전 관절부 또는 선회 관절부와, 이로 인해 이동 가능하거나 선회 가능한 플랩 블레이드를 포함한다. 공기 안내부들의 회전축들 또는 선회축들은 서로 평행하게 배향된다. 공기 안내부들은 서로 180°만큼 회전된 상태로 배열되므로, 실질적으로 반대 방향으로 공기 안내 채널에 링크된다. 제1 공기 안내부의 관절부는 특히 제1 열 교환기를 향해 오프셋되도록 배열되므로, 제1 공기 안내부의 플랩 블레이드의 자유 단부는 폐쇄 위치에서 제2 열 교환기의 영역에 배열된다. 제2 공기 안내부의 관절부는 제2 열 교환기의 영역에 배열되므로, 제2 공기 안내부의 플랩 블레이드의 자유 단부는 폐쇄 위치에서 제1 열 교환기를 향해 배향된다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 열 교환기의 유동 기술적 폐쇄를 위한 폐쇄 장치가 제공된다. 이러한 폐쇄 장치는 예를 들어 블라인드로서 또는 플랩 시스템으로서 형성된다. 폐쇄 장치를 통하여, 제1 열 교환기와, 이에 따라 공기 안내 채널의 단부면은 유동 기술적으로 폐쇄 가능하므로, 이러한 면으로부터 공기 안내 채널 내로 공기 흐름이 유입될 수 없다. 이를 통해, 예를 들어, 제2 통과 개구를 통한 공기 흐름만 제2 열 교환기 및 레이디얼 팬으로 안내하는 것이 가능한데, 이는 특히, 예를 들어 중간 정도의 외부 온도 및 주변 온도에서의 저속 주행 또는 정지 작동 시에서와 같이, 단지 낮은 냉각 요건 또는 중간 정도의 냉각 요건을 갖는 작동 상황에서 바람직하다. 이를 통해, 특히 저소음의 그리고 유동면에서 유리한 배열체가 구현된다.
적합한 일 실시예에서, 공기 안내 채널은 공기 안내부들 및/또는 냉각 팬 그리고 바람직하게는 폐쇄 장치를 통해 3개의 상이한 유동 경로들 사이에서 전환 가능하다. 여기서 그리고 하기에서, 접속사 "및/또는"은, 이러한 접속사에 의해 접속된 특징들이 함께 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 서로 양자 택일 방식으로도 형성될 수 있다는 것을 의미한다.
폐쇄 장치 및 2개의 공기 안내부들 그리고 레이디얼 팬을 통해, 안내되거나 이송되는 공기 흐름을 위한 공기 안내 채널은 3방향 밸브의 형태에 따라 작용한다. 특히, 이에 따라 주행 상황 또는 작동 상황에 따라 간단한 방식으로 상이한 냉각력들이 구현 가능하므로, 전기 모터 및/또는 배터리의 최적의 효과적인 냉각이 항상 보장된다.
제1 유동 경로는, 폐쇄 장치가 개방되고 공기 안내부들이 폐쇄될 때 그리고 레이디얼 팬이 스위치 온될 때 형성된다. 이에 따라, 제1 유동 경로는 제1 열 교환기로부터 제2 열 교환기 및 레이디얼 팬을 향해 연장된다. 레이디얼 팬의 작동 시에, 냉각 장치의 이러한 셋팅(설정)에서는 이에 따라 공기가 두 열 교환기들을 통해 흡입됨으로써, 특히 높은 냉각력이 가능하다. 이는, 특히 배터리의 충전 모드 또는 급속 충전 모드 시에 바람직하다. 레이디얼 팬을 사용한, 원리에 따른 고압 형성을 통해, 낮은 소모 전력으로 높은 냉각력이 가능하다. 이를 통해, 냉각 장치의 특히 저소음의 작동과 동시에, 높은 냉각력이 구현된다.
제2 유동 경로는, 폐쇄 장치가 개방되고 제1 공기 안내부가 개방될 때 그리고 제2 공기 안내부가 폐쇄되고 레이디얼 팬이 스위치 오프될 때 구현된다. 레이디얼 팬이 스위치 오프되어 있거나 작동하지 않을 때, 이러한 레이디얼 팬은 축방향 공기 흐름과 관련하여 차단된다. 이를 통해, 레이디얼 팬의 방향 또는 제2 열 교환기의 방향으로의 공기 흐름은 차단된다. 이에 따라, 제1 열 교환기로부터 공기 안내 채널을 거친 공기 흐름은 제1 통과 개구를 통해 외부로 안내된다. 냉각 장치의 이러한 셋팅(설정)은 특히, 주행풍에 의해 생성된 공기 흐름이 팬 없이 제1 열 교환기를 통해 안내될 수 있는 자동차의 주행 모드에서 바람직하다. 즉, 주행풍은 제1 열 교환기를 자유롭게 관류할 수 있다. 제1 열 교환기 하류에 유동 저항으로서의 팬이 배열되지 않기 때문에, 냉각 장치의 이러한 셋팅에서는 팬 없이 높은 냉각력이 달성 가능하다.
제3 유동 경로는, 폐쇄 장치가 폐쇄되고 제1 공기 안내부가 폐쇄될 때 그리고 제2 공기 안내부가 개방되고 레이디얼 팬이 스위치 온될 때 구현된다. 이를 통해, 공기는 제2 통과 개구를 통해 제2 열 교환기로 흡입된다. 이에 따라, 특히 저소음의, 그리고 제1 열 교환기의 폐쇄를 통해 유동 기술적으로도 바람직한 냉각 장치의 작동이 가능하고, 이는 특히 낮은 냉각 요건에 적합하다.
바람직하게는 이러한 3개의 셋팅들 또는 유동 경로들의 조합들도 가능하다. 특히, 셋팅들 또는 유동 경로들 사이의 전환은 연속적으로 실행되므로, 원칙적으로 유동 경로들 사이의 각각의 중간 위치도 가능하다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 공기 안내부는 압력 제어식으로 작동 가능하다. 다시 말해, 제1 공기 안내부는 압력 제어식으로 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 선회 가능하다. 이를 통해, 제1 공기 안내부의 수동 제어가 구현됨으로써, 복잡성이 감소되고 비용면에서 유리한 냉각 장치가 가능하다.
이 경우, 제1 공기 안내부는 특히 램 압력 플랩으로서 형성되고, 주행풍이 충분히 클 때 가압 개방되는 방식으로 구성 및 치수 설계된다. 다시 말해, 제1 공기 안내부는, 주행풍이 충분한 속도에 도달하면 자동으로 제1 통과 개구를 개방한다. 이를 통해, 추가적인 제어 수단 없이 냉각 장치의 제1 유동 경로와 제2 유동 경로 사이를 전환하는 것이 가능하다.
본 발명의 추가적인 양태 또는 또 다른 양태는, 자동차의 주행 모드(주행 주기) 또는 작동 영역에 따라 제1 공기 안내부 및/또는 제2 공기 안내부, 그리고 레이디얼 팬 및 바람직하게는 폐쇄 장치를 트리거링 및/또는 제어하도록 구성된 컨트롤러, 즉 제어 유닛을 제공한다. 이는, 공기 안내부들 및 폐쇄 장치, 그리고 레이디얼 팬이 냉각 장치의 구성 요소들로서 컨트롤러에 의해 능동적으로 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 가능함을 의미한다.
이 경우, 컨트롤러는 일반적으로 (프로그램 기술적으로 그리고/또는 회로 기술적으로) 구성 요소들의 트리거링을 위해 구성된다. 이에 따라, 컨트롤러는 구체적으로, 각각의 작동 상황에 따라, 즉 주행 모드 또는 작동 영역에 따라 폐쇄 장치 및/또는 공기 안내부들을 개방 또는 폐쇄하고, 그리고 레이디얼 팬을 스위치 온 및 스위치 오프하도록, 즉 3개의 유동 경로들 사이에서 전환하도록 구성된다.
바람직한 일 실시예에서, 컨트롤러는 적어도 코어 내에서, 프로세서 및 데이터 메모리를 구비한 마이크로컨트롤러를 통해 형성되며, 이러한 마이크로컨트롤러 내에서는 구성 요소들의 트리거링을 실행하기 위한 기능이 운영 소프트웨어(펌웨어)의 형태로 프로그램 기술적으로 구현되므로, 본원의 방법은 (경우에 따라 장치 사용자와 상호 작용하며) 마이크로컨트롤러 내의 운영 소프트웨어의 실행 시에 자동으로 실행된다.
그러나, 본 발명의 범주 내에서 컨트롤러는 대안적으로, 구성 요소들의 트리거링을 실행하기 위한 기능이 회로 기술적 수단에 의해 구현되는, 예를 들어 응용 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit: ASIC)와 같은 프로그램 불가능한 전자 부품을 통해서도 형성될 수 있다.
자동차의 현재 작동 상황, 즉 주행 모드 또는 작동 영역은 바람직하게는 외부 센서 수단, 즉 냉각 장치에 속하지 않는 센서 수단을 통해 감지되고, 컨트롤러로 송신된다. 이 경우, 작동 상황은 예를 들어 주행 속도, 냉각제 온도, (차량) 공조 시스템에 대한 요건 및/또는 배터리 온도에 의해 결정된다.
적합한 일 실시예에서, 차량 속도 또는 작동 영역에 대한 임계값이 사전 결정된다. 이러한 임계값은 적합한 방식으로 컨트롤러의 메모리에 저장된다. 임계값 위에서, 제1 공기 안내부는 개방되고, 제2 공기 안내부는 폐쇄되며, 그리고 레이디얼 팬은 스위치 오프된다. 다시 말해, 임계값 위에서는 제2 유동 경로가 설정된다. 임계값 아래에서, 제1 공기 안내부 및 제2 공기 안내부는 특히 자동차의 전기 모터식 구동부를 위한 배터리의 충전 모드 시에 폐쇄되며, 그리고 레이디얼 팬은 스위치 온된다. 이는, 임계값 미달 시에 냉각 장치가 제1 유동 경로로 전환됨을 의미한다. 이를 통해, 냉각 장치 및 냉각 장치가 장착된 자동차의 특히 바람직하고 항상 냉각에 있어 최적화된 작동이 보장된다.
본 발명에 따른 방법은 상술한 냉각 장치를 작동하기 위해 적합하며, 이를 위해 구성된다. 이 경우, 이러한 방법은 특히 컨트롤러에 의해 실행된다. 다시 말해, 컨트롤러는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 적합하며, 이를 위해 구성된다.
본원의 방법에 따르면, 자동차의 작동 영역, 전기 모터 부하, 각각의 주행 주기 및/또는 속도에 따라 레이디얼 팬이 작동되고 그리고/또는 제1 공기 안내부 및/또는 제2 공기 안내부가 작동된다. 이를 통해, 냉각 장치의 작동을 위한 특히 적합한 방법이 구현된다.
본원의 방법의 적합한 일 개선예에서, 자동차 속도의 임계값 위에서 레이디얼 팬은 스위치 오프되며, 그리고 제1 공기 안내부는 개방되고 제2 공기 안내부는 폐쇄된다. 즉, 냉각 장치는 예를 들어 고속 주행 시에 제2 유동 경로로 설정된다. 더 높은 차량 속도, 높은 차량 속도 및/또는 최고 차량 속도에서, 즉 고속 주행 시에 또는 전기 모터의 고부하 시에, 예를 들어 오르막길 주행 및/또는 차량에 의해 견인되는 트레일러에 의한 추가 부하 시에, 제1 열 교환기의 주행풍 관류를 통한 수동 작동은, 전기 모터를 냉각시키기에 특히 적합하다.
속도의 임계값 아래에서, 예를 들어 차량의 저속 주행 또는 정지 상태 시에, 제1 공기 안내부는 폐쇄되고 제2 공기 안내부는 개방되며, 그리고 레이디얼 팬은 스위치 온된다. 이를 통해, 예를 들어 냉각을 위한 주행풍이 불충분한 교통 체증에서의 또는 적색 신호등에서의 충분한 냉각력이 보장된다.
본원의 방법의 바람직한 일 실시예에서, 충전 가능한 배터리에 의해 전류 공급되는 전기 모터를 구비한 자동차에서, 배터리의 충전 모드에서는 두 공기 안내부들이 폐쇄되고, 레이디얼 팬이 작동되거나 스위치 온된다. 즉, 충전 모드에서 냉각 장치는 제1 유동 경로로 설정된다. 이를 통해, 레이디얼 팬에 의해 이송되는 공기가 제1 열 교환기뿐만 아니라 제2 열 교환기를 통해서도 안내됨으로써, 특히 높은 냉각력이 가능하다. 이를 통해, 배터리는 급속 충전 중에도 신뢰성 있고 작동상 안전하도록 냉각된다. 특히 충전 모드에서는, 전기 모터식 레이디얼 팬에서 (공기 역학적) 냉각력과 (전기) 출력 소모의 비율이 특히 바람직하며, 즉 이 경우 레이디얼 팬이 특히 효율적으로 작동한다.
하기에는 본 발명의 실시예가 도면을 참조로 더 상세히 설명된다. 이는 개략적이며 단순화된 도면들로 도시되어 있다.
도 1은 전기 모터에 전류를 공급하는 배터리 및 냉각 장치를 구비한, 전기식으로 작동하는 자동차를 도시한 도면이고,
도 2는 제1 설정에서의 냉각 장치를 도시한 도면이고,
도 3은 제2 설정에서의 냉각 장치를 도시한 도면이고, 그리고
도 4는 제3 설정에서의 냉각 장치를 도시한 도면이다.
도 1에는, 전기식으로 또는 전기 모터식으로 작동하는 자동차(2), 특히 전기 차량이 개략적이며 단순화된 도면으로 도시되어 있다. 자동차(2)는 구동 시스템으로서의 전기 모터(4)와, 전기 모터(4)의 전류 공급을 위한 전기 에너지 저장기로서의 배터리(6)를 포함한다. 전기 모터(4) 및/또는 배터리(6)의 냉각을 위해, 자동차는 냉각기 시스템 또는 냉각 팬 시스템으로서의 냉각 모듈 또는 냉각 장치(8)를 더 포함한다. 냉각 장치(8)에 의해서는 주행풍이 강화되거나, 자동차(2)의 정지 상태에서 공기 흐름이 생성된다. 주행풍 또는 공기 흐름은 도면들에서 화살표에 의해 개략적으로 도시된다.
하기에는, 세부 사항들이 공간 방향과 관련하여, 또한 특히 자동차의 좌표계(차량 좌표계)로, 냉각기 그릴과 전기 모터 또는 배터리 사이의 예시적인 장착 상황과 관련하여 기술된다. 이 경우, 가로축(X축, X방향)은 차량 종방향(주행 방향)을 따라 배향되고, 세로축(Y축, Y방향)은 차량 횡방향을 따라 배향되며, 높이축(Z축, Z방향)은 차량 높이를 따라 배향된다.
냉각 장치(8)는 하기에 냉각기(10)라고도 불리는 제1 열 교환기, 및 하기에 냉각기(12)라고도 불리는 제2 열 교환기를 포함한다. 열 교환기 또는 냉각기(10)는 차량 전방면을 향해 배향된다. 냉각기(12)는 차량 내부, 특히 전기 모터(4) 및 배터리(6)를 향해 배향되도록 배열된다.
냉각기(10 및 12)들 사이에는 이러한 냉각기들을 연결하는 공기 안내 채널(14)이 제공된다. 공기 안내 채널(14)은, 직경 방향으로 서로 대향된 상태로 공기 안내 채널(14)에 배열되는 2개의 측방향 통과 개구(16 및 18)들(도 3, 도 4)을 포함한다. 통과 개구(16)는 공기 안내 채널(14)의 상부 측벽 내에, 즉 차량 높이(Z)를 따라 더 높게 배열된 측벽 내에 제공된다. 이에 상응하게, 통과 개구(18)는 대향된 상태로, 공기 안내 채널(14)의 하부 측벽 내에, 즉 차량 높이(Z)를 따라 더 낮게 배열된 측벽 내에 제공된다.
통과 개구(16, 18)들은 각각 하나의 플랩형 공기 안내부(20, 22)에 의해 유동 기술적으로 또는 유동 역학적으로 폐쇄 가능하거나 커버 가능하다. 이 경우, 공기 안내부(20, 22)들은 특히 각각, 회전축 또는 선회축(20a, 22a)을 중심으로 이동 가능하거나 선회 가능한 플랩 또는 덮개로서, 예를 들어 편향 박판 또는 편향 플랩으로서 형성된다. 이 경우, 공기 안내부(20, 22)들은 각각 폐쇄 위치(도 2)와 개방 위치(도 3, 도 4) 사이에서 이동 가능하거나 선회 가능하다.
폐쇄 위치에서, 통과 개구(16, 18)들은 각각 할당된 공기 안내부(20, 22)에 의해 유동 기술적으로 폐쇄된다. 따라서, 폐쇄 위치에서는 폐쇄된 통과 개구(16, 18)들을 통해 공기 흐름이 유동할 수 없다. 각각의 개방 위치에서, 공기 안내부(20, 22)들은, 통과 개구(16, 18)들이 적어도 부분적으로 개방됨으로써, 공기 흐름이 측방향으로 공기 안내 채널(14) 내로 유입 또는 배출될 수 있도록 선회되거나 이동된다.
공기 안내부(20 및 22)들은 서로 대향된 상태로 그리고 180°만큼 회전된 상태로 배열된다. 이는, 공기 안내부(20, 22)들이 서로 대략 점대칭으로 공기 안내 채널(14)에 배열됨을 의미한다. 통과 개구(16)를 폐쇄하는 (상부) 공기 안내부(20)는 차량 종방향(X)과 반대로 그리고 차량 높이(Z)를 따라 선회되거나 개방된다. 즉, 공기 안내부(20)는 공기 안내 채널(14)을 후방 및 상부를 향해 개방한다(도 3). 그에 상응하게, 통과 개구(18)를 폐쇄하는 (하부) 공기 안내부(22)는 차량 종방향(X)으로 그리고 차량 높이(Z)와 반대로 선회되거나 개방된다. 즉, 제2 공기 안내부(22)가 개방될 때, 공기 안내 채널(14)은 전방 및 하부를 향해 개방된다(도 4).
냉각기(10 및 12)들은 자동차(2)의 주행 방향(X)에 대해, 즉 자동차의 주 이동 방향에 대해 전면 및 후면을 갖는다. 이 경우, 냉각기(10)의 전면은 예를 들어 냉각기 그릴을 향하고, 냉각기(12)의 후면은 공기 안내 채널(14)로 이어지고, 이에 따라 냉각기(12)의 전면을 향한다.
냉각기(12)의 후면에는 냉각 팬으로서 레이디얼 팬(24)이 배열된다. 이 경우, 레이디얼 팬(24)의 입구는 냉각기(12)의 후면에 접한다. 레이디얼 팬(24)은 전기 모터식 구동부(25)를 포함한다.
냉각기(10)는 실질적으로 차량 전방에 대해 평행하게, 즉 자동차(2)의 YZ 평면에 대해 평행하게 배열된다. 이 경우, 냉각기(10)는 특히 자동차(2)의 더 상세하게 도시되지 않는 냉각기 그릴 하류에 배열된다. 냉각기(12)는 경사각(26) 하에 냉각기(10)에 대해 경사진 상태로 배열된다(도 2 내지 도 4). 이는, 냉각기(10 및 12)들이 서로 평행하게 배열되지 않고 서로에 대해 비스듬하거나 기울어진 상태로 배열됨을 의미한다.
냉각기(12)는 냉각기(10)에 비해 감소된 횡단면을 갖는다. 다시 말해, 냉각기(12)는 냉각기(10)보다 더 작은 유동 단면을 갖는다.
냉각기(10)는 전방측에서 폐쇄 장치(28)에 의해 유동 기술적으로 또는 유동 역학적으로 폐쇄 가능하다. 도시된 실시예에서, 폐쇄 장치(28)는 블라인드로서, 즉 가동식 루버들의 배열체로서 형성된다.
냉각기(10, 12)들로는, 도시되지 않은 펌프에 의해 순환되는 냉각제(냉각액)가 내부에 위치하는, 더 상세하게 도시되지 않는 냉각 파이프 또는 냉각 호스가 안내된다. 냉각제는 전기 모터(4) 및 배터리(6)를 통해 안내되어, 이들에 의해 가열되며, 전기 모터(4) 및 배터리(6)는 냉각된다. 가열된 냉각제는 재차 냉각기(10 및 12)들을 통해 안내된다.
냉각 장치(8)는 냉각 장치(8)의 작동을 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어하는 제어 유닛 또는 제어 장치로서의 컨트롤러(30)를 포함한다. 이를 위해, 공기 안내부(20, 22)들 및 폐쇄 장치(28), 그리고 레이디얼 팬(24)은 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어 가능하도록 형성된다. 이는, 냉각 장치(8)의 작동 시에 컨트롤러(30)가 상응하는 제어 신호(트리거링 신호)(SR, SV, SL1, SL2)를 레이디얼 팬(24)이나 그 구동부(25) 및 폐쇄 장치(28), 그리고 공기 안내부(20, 22)들로 송신한다는 것을 의미한다.
제어 신호(SR)에 의해서는, 레이디얼 팬(24) 또는 그 전기 모터식 구동부(25)가 스위치 온 및 스위치 오프 가능하며, 특히 제어 신호(SR)를 통해 구동부(25)의 회전수가 설정 및/또는 제어된다. 제어 신호(SV)는 폐쇄 장치(28)를 개방 또는 폐쇄시킨다. 제어 신호(SL1)는 상부 공기 안내부(20)를 개방 또는 폐쇄시키고, 제어 신호(SL2)는 하부 공기 안내부(22)를 개방 또는 폐쇄시킨다. 개방 또는 폐쇄를 위하여, 즉 폐쇄 장치(28) 및/또는 공기 안내부(20, 22)들의 작동을 위하여, 이들은 각각 더 상세하게 도시되지 않는 제어 수단, 예를 들어 전기 모터와 결합된다.
공기 안내부(20)는 추가적으로 또는 대안적으로 압력 제어식 작동을 위해 구성될 수 있다. 다시 말해, 공기 안내부(20)는 압력 제어식으로 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 선회 가능하다. 이러한 목적을 위해, 공기 안내부(20)는 특히 램 압력 플랩으로서 형성되고, 주행풍이 충분히 클 때 가압 개방되는 방식으로 구성 및 치수 설계된다. 이를 통해, 제어 수단의 활성화 없이도, 즉 제어 신호(SL1) 없이도, 즉 수동식으로 공기 안내부(20)를 작동시키는 것이 가능하다.
이 경우, 구성 요소(20, 22, 24 및 28)들의 트리거링은, 주행 상황, 각각의 작동 영역, (예를 들어, 오르막길 주행 및/또는 트레일러를 구비한 주행 시의) 작동 부하에 따라 그리고 이 경우 바람직하게는 자동차(2)의 속도에 따라 실행된다. 냉각 장치(8)의 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어, 즉 냉각 장치(8)의 작동 방법은 도 2 내지 도 4를 참조하여 하기에 더 상세히 설명된다.
냉각 장치(8)는 공기 안내 채널(14)의 3개의 유동 경로들 사이에서 전환하기 위해 적합하며, 이를 위해 구성된다. 이러한 전환은 특히 컨트롤러를 통해 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어된다. 이 경우, 하나의 유동 경로로부터 다른 하나의 유동 경로로의 전환은 자동차의 작동 영역 및/또는 속도에 따라 실행된다.
상이한 유동 경로들에 의해, 냉각 장치(8)의 상이한 냉각력이 구현된다. 즉, 이러한 유동 경로들은, 각각의 작동 상황 또는 주행 상황에 상응하게 설정될 수 있는 냉각 장치(8)의 상이한 작동 설정들 또는 작동 모드들에 상응한다.
공기 안내 채널(14)의 제1 유동 경로 또는 냉각 장치(8)의 제1 설정은, 특히 차량 정지 상태, 바람직하게는 배터리(6)의 충전 과정 또는 급속 충전 과정에서의 높은 온도 부하(고온 요건) 시의 높은 냉각력을 위해 적합하며, 이를 위해 구성된다. 이러한 작동 상황에서는 주행풍이 제공되지 않으므로, 냉각 장치(8)는 레이디얼 팬(24)에 의한, 두 냉각기(10, 12)들을 통한 냉각 공기 흐름을 생성한다.
특히, 공기 안내 채널(14)의 제2 유동 경로 또는 냉각 장치(8)의 제2 설정은, 특히 자동차(2)가 높은 차량 속도 또는 최고 차량 속도(고속 주행)로 주행할 때의 높은 냉각력을 위해 제공된다. 이러한 작동 상황에서, 냉각 장치(8)는 수동 모드에 있으며, 이러한 모드에서는 전기 모터(4) 및/또는 배터리(6)가 팬 없이 냉각기(10)의 주행풍 관류를 통해 냉각된다.
특히, 공기 안내 채널(14)의 제3 유동 경로 또는 냉각 장치(8)의 제3 설정은, 예를 들어 자동차(2)의 저속 주행 또는 정지 상태에서의 낮은 냉각력 또는 중간 정도의 냉각력을 위해 제공된다. 이러한 설정에서는, 냉각기(12)를 통해서만 안내되는 공기 흐름이 레이디얼 팬(24)에 의하여 생성된다. 이러한 작동은 특히 효율적이고 매우 저소음이다.
3개의 상이한 유동 경로들 또는 설정들이 도 2 내지 도 4에 도시되어 있으며, 이러한 3개의 유동 경로들 또는 설정들의 조합들도 가능하다. 특히, 유동 경로들 사이의 전환은 연속적으로 실행되므로, 원칙적으로 유동 경로들 사이의 각각의 중간 위치도 설정 가능하다.
도 2는, 폐쇄 장치(28)가 개방되고 공기 안내부(20, 22)들이 폐쇄되며, 그리고 레이디얼 팬(24)이 스위치 온되는 공기 안내 채널(14)의 제1 유동 경로 또는 냉각 장치(8)의 제1 설정을 도시한다. 이에 따라, 제1 유동 경로는 냉각기(10)로부터 공기 안내 채널(14)의 종방향을 따라 냉각기(12) 및 레이디얼 팬(24)을 향해 연장된다. 이를 통해, 레이디얼 팬(24)의 작동 시에 냉각 장치(8)의 이러한 셋팅(설정)에서는 공기가 축방향으로 두 냉각기(10, 12)들을 거쳐 흡입됨으로써, 특히 높은 냉각력이 가능하다.
도 3에서는, 폐쇄 장치(28)가 개방되고 공기 안내부(20)가 개방되며, 그리고 공기 안내부(22)가 폐쇄되고 레이디얼 팬(24)이 스위치 오프되는 공기 안내 채널(14)의 제2 유동 경로 또는 냉각 장치(8)의 제2 설정이 도시되어 있다. 이 경우, 공기 안내부(20)는 선회축(20a)을 중심으로 선회 각도(32)만큼 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 선회되므로, 공기 안내 채널(14)은 차량 후면을 향해 개방된다. 이를 통해, 공기 흐름 또는 주행풍이 비스듬한 냉각기(12) 옆을 지나, 통과 개구(16)를 통해 관류할 수 있다.
제2 설정에서, 냉각기(10)를 통해 유입되는 축방향 공기 흐름은 레이디얼 팬(24)을 차단하므로, 공기 흐름 또는 주행풍은 냉각기(12) 및 레이디얼 팬(24)의 방향으로 실질적으로 차단된다. 이를 통해, 공기 흐름 또는 주행풍은 냉각기(10)로부터 공기 안내 채널(14)의 종방향을 따라 제1 통과 개구(16)를 통해 안내된다.
공기 안내 채널(14)의 제3 유동 경로 또는 냉각 장치(8)의 제3 설정은 도 4에 도시되어 있다. 이러한 설정에서, 폐쇄 장치(28) 및 공기 안내부(20)는 폐쇄되고, 공기 안내부(22)는 개방되며, 레이디얼 팬(24)은 스위치 온된다. 이 경우, 공기 안내부(22)는 선회축(22a)을 중심으로 선회 각도(34)만큼 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 선회되므로, 공기 안내 채널(14)은 차량 전면을 향해 개방된다.
제3 설정에서의 공기 안내부(22)의 선회 각도(34)는, 제2 설정에서의 공기 안내부(20)의 선회 각도(32)보다 (그 절대값에 있어서) 더 작다.
제3 설정에서, 공기 흐름은 냉각기(10)를 통해서가 아니라, 통과 개구(18)를 통해서 공기 안내 채널(14) 내로 유입된다. 작동 시에, 이에 따라 레이디얼 팬(24)은 통과 개구(22) 및 냉각기(12)를 거친 공기를 흡입한다.
본원의 방법에 따라서는, 자동차(2)의 작동 영역, 전기 모터 부하, 각각의 주행 주기 및/또는 속도에 따라 공기 안내 채널(14)의 유동 경로들 사이 또는 냉각 장치(8)의 설정들 사이에서의 전환이 실행되므로, 각각의 주행 상황에 대하여 최적화된 냉각력이 제공된다.
이러한 목적을 위해, 컨트롤러(30)의 메모리에 임계값이 저장된다. 작동 동안, 컨트롤러(30)는 전기 모터(4) 및/또는 배터리(6)로부터 센서 신호들을 수신하고, 컨트롤러는 이러한 센서 신호들에 의하여 예를 들어 자동차(2)의 작동 영역 또는 차량 속도에 대한 크기를 결정한다. 작동 시에 컨트롤러(30)는 이러한 특정 크기를 저장된 임계값과 비교하고, 이러한 임계값 비교에 따라 제어 신호(SR, SV, SL1, SL2)들을 송신하므로, 상이한 유동 경로들이 (그리고 이에 따라 상이한 냉각력들이) 설정된다.
하기에는 본 발명의 일 실시예가 차량 속도에 따라 설명된다.
임계값 위에서, 즉 자동차(2)의 특정 속도값 위에서, 컨트롤러는 제2 유동 경로 또는 제2 설정으로 전환된다. 이 경우, 임계값은 특히, 도달하거나 초과할 때 냉각을 위한 충분한 크기의 주행풍이 존재하도록 치수 설계된다.
이는, 임계값에 도달하거나 초과할 때 레이디얼 팬(24)은 스위치 오프되고, 공기 안내부(20) 및 폐쇄 장치(28)는 개방되며, 그리고 공기 안내부(22)는 폐쇄된다는 것을 의미한다. 즉, 냉각 장치(8)는 예를 들어 고속 주행 시에 제2 유동 경로로 설정된다. 더 높은 차량 속도, 높은 차량 속도 및/또는 최고 차량 속도에서, 즉 고속 주행 시에 또는 전기 모터의 고부하 시에, 예를 들어 오르막길 주행 및/또는 자동차에 의해 견인되는 트레일러에 의한 추가 부하 시에, 냉각기(10)의 주행풍 관류를 통한 수동 작동은, 전기 모터(4) 및/또는 배터리(6)를 냉각시키기에 특히 적합하다.
속도의 임계값 아래에서, 예를 들어 자동차(2)의 저속 주행 또는 정지 상태 시에, 공기 안내부(20) 및 폐쇄 장치(28)는 폐쇄되고 공기 안내부(22)는 개방되며, 그리고 레이디얼 팬(24)은 스위치 온된다. 이를 통해, 예를 들어 냉각을 위한 주행풍이 불충분한 교통 체증에서의 또는 적색 신호등에서의 충분한 냉각력이 보장된다.
자동차(2)의 배터리(6)가 충전되고 있는 경우, 즉 자동차(2)가 충전 모드 또는 급속 충전 모드에 있는 경우, 컨트롤러(30)는 냉각 장치(8)를 제1 유동 경로로 전환한다. 충전 과정 동안, 배터리(6)에는 높은 전류가 공급되고, 이를 통해 발생하는 높은 온도 부하는 제1 설정의 높은 냉각력을 통해 신뢰성 있고 작동상 안전하도록 냉각 가능하다.
충전 모드 또는 충전 작동에서 컨트롤러(30)는, 폐쇄 장치(28)는 개방되고, 공기 안내부(20, 22)들은 폐쇄되며, 레이디얼 팬(24)은 스위치 온되도록 구성 요소(20, 22, 24, 28)들을 트리거링한다. 레이디얼 팬(24)에 의해 생성 및 이송되는 공기 흐름이 냉각기(10)뿐만 아니라 냉각기(12)를 통해서도 안내됨으로써, 특히 높은 냉각력이 구현된다. 이를 통해, 배터리(6)는 급속 충전 중에도 신뢰성 있고 작동상 안전하도록 냉각된다.
청구된 발명은 상술한 실시예들로 국한되지 않는다. 오히려, 청구된 발명의 대상을 벗어나지 않으면서, 개시된 청구항들의 범주 내에서 통상의 기술자에 의해 본 발명의 다른 변형예들도 이로부터 도출될 수 있다. 특히, 또한 다양한 실시예들과 관련하여 설명된 모든 개별 특징들이, 청구된 발명의 대상을 벗어나지 않으면서, 개시된 청구항들의 범주 내에서 다른 방식으로도 서로 조합 가능하다.
2 자동차
4 전기 모터
6 배터리
8 냉각 장치
10, 12 열 교환기/냉각기
14 공기 안내 채널
16, 18 통과 개구
20, 22 공기 안내부
20a, 22a 회전축/선회축
24 냉각 팬/레이디얼 팬
25 구동부
26 경사각
28 폐쇄 장치
30 컨트롤러
32, 34 선회 각도
SR, SV, SL1, SL2 제어 신호

Claims (12)

  1. 전기식으로 구동되거나 구동 가능한 자동차(2)를 냉각하기 위한 냉각 장치(8)로서,
    - 제1 열 교환기(10) 및 제2 열 교환기(12)와,
    - 제1 공기 안내부(20) 및 제2 공기 안내부(22)에 의해 가역적으로 폐쇄 가능한 직경 방향으로 대향 배치된 2개의 통과 개구(16, 18)들을 구비한, 제1 열 교환기(10)와 제2 열 교환기(12)를 연결하는 공기 안내 채널(14)과,
    - 유동 기술적으로 제2 열 교환기(12)의 하류에 배열된 냉각 팬(24)을 포함하는, 자동차용 냉각 장치(8).
  2. 제1항에 있어서,
    냉각 팬(24)은 레이디얼 팬으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 냉각 장치(8).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제2 열 교환기(12)는 제1 열 교환기(10)에 대해 경사각(26)만큼 경사지게 배열되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 냉각 장치(8).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 공기 안내부(20)는 제2 공기 안내부(22)에 대해 대향된 상태로 그리고 180°만큼 회전된 상태로 배열되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 냉각 장치(8).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 열 교환기(10)의 유동 기술적 폐쇄를 위한 폐쇄 장치(28)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 냉각 장치(8).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 공기 안내부(20)는 압력 제어식인 것을 특징으로 하는, 자동차용 냉각 장치(8).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    공기 안내 채널(14)은 공기 안내부(20, 22)들 및/또는 냉각 팬(24)을 통해 3개의 유동 경로들 사이에서 전환 가능한 것을 특징으로 하는, 자동차용 냉각 장치(8).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    컨트롤러(30)가 제공되며, 자동차(2)의 주행 모드 또는 작동 영역에 따라 제1 공기 안내부(20) 및/또는 제2 공기 안내부(22), 그리고 레이디얼 팬(24)을 트리거링하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 냉각 장치(8).
  9. 제8항에 있어서,
    차량 속도 또는 작동 영역에 대한 임계값이 사전 결정되고,
    - 임계값 위에서, 제1 공기 안내부(20)는 개방되고, 제2 공기 안내부(22)는 폐쇄되며, 그리고 레이디얼 팬은 스위치 오프되고,
    - 임계값 아래에서, 제1 공기 안내부(20) 및 제2 공기 안내부(22)는 특히 자동차(2)의 전기 모터식 구동부를 위한 배터리(6)의 충전 모드 시에 폐쇄되며, 그리고 레이디얼 팬(24)은 스위치 온되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 냉각 장치(8).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 냉각 장치(8)의 작동을 위한 방법으로서,
    자동차의 작동 영역 및/또는 속도에 따라 레이디얼 팬(24)은 스위치 온되고, 제1 공기 안내부(20) 및/또는 제2 공기 안내부(22)는 작동되는, 냉각 장치의 작동 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    - 자동차 속도의 임계값 위에서 레이디얼 팬(24)은 스위치 오프되며, 그리고 제1 공기 안내부(20)는 개방되고 제2 공기 안내부(22)는 폐쇄되며,
    - 임계값 아래에서, 특히 차량 정지 상태 시에, 제1 공기 안내부(22)는 폐쇄되고 제2 공기 안내부(20)는 개방되며, 그리고 레이디얼 팬(24)은 스위치 온되는, 냉각 장치의 작동 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 충전 가능한 배터리(6)에 의해 전류 공급되는 전기 모터(4)를 구비한 자동차(2)에서, 배터리(6)의 충전 모드에서는 두 공기 안내부(20, 22)들이 폐쇄되고, 레이디얼 팬(24)은 스위치 온되는, 냉각 장치의 작동 방법.
KR1020217037018A 2019-04-15 2020-04-15 자동차용 냉각 장치 KR20210151933A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019205431.5A DE102019205431A1 (de) 2019-04-15 2019-04-15 Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102019205431.5 2019-04-15
PCT/EP2020/060525 WO2020212382A1 (de) 2019-04-15 2020-04-15 Kühlvorrichtung für ein kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210151933A true KR20210151933A (ko) 2021-12-14

Family

ID=70391090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217037018A KR20210151933A (ko) 2019-04-15 2020-04-15 자동차용 냉각 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20220194215A1 (ko)
EP (1) EP3935268B1 (ko)
JP (1) JP7509500B2 (ko)
KR (1) KR20210151933A (ko)
CN (1) CN114080327A (ko)
DE (1) DE102019205431A1 (ko)
MA (1) MA55208A (ko)
WO (1) WO2020212382A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021108113A1 (de) 2021-03-30 2022-10-06 Wirtgen Gmbh Selbstfahrende Bodenbearbeitungsmaschine mit kombinierter Wärmetauscher-Kühlung und Motorraumentlüftung
JP7464010B2 (ja) * 2021-06-22 2024-04-09 トヨタ自動車株式会社 電気自動車用冷却システム
US20230280100A1 (en) * 2022-03-07 2023-09-07 L & M Radiator, Inc. Radiator Assembly with Multiple Fans
DE102022119066A1 (de) 2022-07-29 2024-02-01 Man Truck & Bus Se Kühlmodul zur Kühlung einer Traktionsbatterie
DE102022119067A1 (de) 2022-07-29 2024-02-01 Man Truck & Bus Se Nutzfahrzeug mit Traktionsbatterie und Kühlmodul zur Kühlung der Traktionsbatterie
DE102022119068A1 (de) 2022-07-29 2024-02-01 Man Truck & Bus Se Kraftfahrzeug mit Traktionsbatterie, Ladekühlmodul und Fahrkühlmodul zur Kühlung der Traktionsbatterie

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS601918U (ja) * 1983-06-20 1985-01-09 カルソニックカンセイ株式会社 自動車用熱交換装置
JP2566409B2 (ja) * 1987-04-29 1996-12-25 本田技研工業株式会社 作業車両の冷却，排風構造
AU642787B2 (en) * 1990-11-23 1993-10-28 Nippondenso Co. Ltd. Cooling system for a water cooled internal combustion engine for vehicle having an airconditioning apparatus
JP2924171B2 (ja) * 1990-11-23 1999-07-26 株式会社デンソー 車両用水冷式内燃機関の冷却装置
DE59108887D1 (de) * 1991-08-30 1997-12-11 Weinhold Wolfgang P M Sc Dipl Kühlvorrichtung für einen Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug
JPH09112268A (ja) * 1995-10-19 1997-04-28 Hitachi Constr Mach Co Ltd エンジン冷却装置及び建設機械
JP2001233036A (ja) * 1999-12-16 2001-08-28 Denso Corp 車両用空調装置
JP4189626B2 (ja) 2002-03-08 2008-12-03 信越化学工業株式会社 有機ケイ素化合物の精製方法及び硬化性シリコーン組成物
DE102005024444A1 (de) * 2004-05-26 2005-12-29 Behr Gmbh & Co. Kg Kühlsystem
JP2006002631A (ja) * 2004-06-16 2006-01-05 Toyota Motor Corp 熱交換装置およびこれを搭載するハイブリッド車。
US7370690B2 (en) * 2004-06-25 2008-05-13 Cnh America Llc Apparatus for tilting and securing a heat exchanger
JP4367294B2 (ja) * 2004-09-02 2009-11-18 株式会社デンソー 車両用水冷式内燃機関の冷却装置
DE102007036475A1 (de) * 2007-08-01 2009-02-05 Behr Gmbh & Co. Kg Kühlmodul
JP5391912B2 (ja) * 2009-08-05 2014-01-15 トヨタ自動車株式会社 車両用グリル装置、車両用冷却装置、車両用空調装置及び車両
DE102009042443B4 (de) * 2009-09-22 2020-12-31 Röchling Automotive AG & Co. KG Luftleiteinrichtung für ein Kraftfahrzeug
JP5876268B2 (ja) * 2011-10-28 2016-03-02 トヨタ自動車株式会社 車両
EP2781390B1 (en) * 2011-11-15 2018-03-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cooling wind introduction structure
EP2733342B1 (en) 2012-11-15 2015-08-19 CNH Industrial Italia S.p.A. Air filter arrangement for a work vehicle
DE102013006499A1 (de) 2013-04-16 2014-10-16 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Lüfterzarge
JP2016078746A (ja) * 2014-10-21 2016-05-16 カルソニックカンセイ株式会社 クーリングモジュール
US10252611B2 (en) * 2015-01-22 2019-04-09 Ford Global Technologies, Llc Active seal arrangement for use with vehicle condensers
JP2016190533A (ja) 2015-03-31 2016-11-10 カルソニックカンセイ株式会社 冷却システム
US9827846B2 (en) 2015-06-10 2017-11-28 Ford Global Technologies, Llc Traction battery cooling system
JP6465082B2 (ja) * 2016-07-29 2019-02-06 トヨタ自動車株式会社 車両構造
US10479168B2 (en) * 2017-04-18 2019-11-19 GM Global Technology Operations LLC System and method for controlling coolant flow through a heater core of a vehicle to increase an engine auto-stop period
DE102017115190B4 (de) * 2017-07-06 2022-07-21 Denso Automotive Deutschland Gmbh Anordnung zum Enteisen eines Wärmetauschers
US10471966B2 (en) * 2017-07-31 2019-11-12 Ford Global Technologies, Llc Ambient air temperature sensor correction method
US20210155074A1 (en) * 2019-11-22 2021-05-27 GM Global Technology Operations LLC Package of vehicle heat exchanger modules with controlled covers

Also Published As

Publication number Publication date
EP3935268A1 (de) 2022-01-12
CN114080327A (zh) 2022-02-22
MA55208A (fr) 2022-01-12
US20220194215A1 (en) 2022-06-23
JP2022528984A (ja) 2022-06-16
EP3935268B1 (de) 2024-07-17
DE102019205431A1 (de) 2020-10-15
JP7509500B2 (ja) 2024-07-02
WO2020212382A1 (de) 2020-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210151933A (ko) 자동차용 냉각 장치
US8752660B2 (en) Cooling structure for vehicles
US10179509B2 (en) Cooling device and cooling module
JP2005029152A (ja) 垂直空気流機関冷却装置
JP2009154826A (ja) バッテリ収納部の換気構造
CN108397273B (zh) 用于发动机冷却系统的冷却风扇
JP6319009B2 (ja) 冷却装置
US20100068983A1 (en) Cooling system for electric drive machine
CN114502403B (zh) 用于机动车辆的冷却设备
KR101264623B1 (ko) 차량용 배터리 냉각장치
CN111196182A (zh) 车辆热管理流控制总成和流控制方法
KR101360423B1 (ko) 전기차량용 배터리 열교환시스템
KR101623940B1 (ko) 차량용 배터리 냉각장치
JP6416651B2 (ja) 車両のシャッタ開閉制御装置
US20210221219A1 (en) Vehicle
KR20070065496A (ko) 냉각공기를 이용한 ｈｅｖ의 배터리 냉각 시스템
JP2014054873A (ja) 車両の走行用電装機器の冷却構造
JP2018095104A (ja) 車両用冷却装置
KR20080037431A (ko) 차량용 배터리 냉각장치를 이용한 차량 실내 환기구조
JP3755557B2 (ja) バッテリーの空調装置
JP2011111129A (ja) 冷却風導入構造
JP2005297714A (ja) 冷却装置
JP2009272112A (ja) 蓄電装置の温度調節装置
JP6344556B2 (ja) ハイブリッド車両のバッテリ暖房装置
WO2020054589A1 (ja) エアガイド構造

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal