KR20230164121A

KR20230164121A - 자동차용 냉각 시스템 및 자동차

Info

Publication number: KR20230164121A
Application number: KR1020237037059A
Authority: KR
Inventors: 카르스텐 파비안; 베른트 야코브
Original assignee: 바이에리쉐 모토렌 베르케 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2021-08-05
Filing date: 2022-07-06
Publication date: 2023-12-01
Also published as: US20240246393A1; WO2023011830A1; JP2024530851A; DE102021120350A1; CN117320905A

Abstract

본 발명은, 냉각제가 관류할 수 있는 제1 냉각 순환계(2)를 갖고, 제1 냉각 순환계(2) 내에 배열되어 있고 이로 인해 냉각제에 의해서 냉각될 하나 이상의 구동 기계(3)를 가지며, 이 구동 기계에 의해서 자동차가 구동될 수 있으며, 제1 냉각 순환계(2) 내에 배열되어 있고 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제를 냉각하기 위한 제1 냉각기(4)를 갖고, 냉각제가 관류할 수 있는 제2 냉각 순환계(5)를 가지며, 그리고 냉각제가 관류할 수 있는 유동 분기(10)를 갖고, 이 유동 분기 내에는 이 유동 분기(10)를 관류하는 냉각제를 냉각하기 위한 제2 냉각기(11)가 배열되어 있는, 자동차용 냉각 시스템(1)에 관한 것이다. 제1 스위칭 상태와 제2 스위칭 상태 간에 전환할 수 있는 밸브 장치(17)가 제공되어 있으며, 이 밸브 장치에 의해 제2 냉각기(11)는 선택적으로 그리고 이로써 필요에 따라 제1 냉각 순환계(2)에 접속될 수 있거나 제2 냉각 순환계(5)에 접속될 수 있다.

Description

자동차용 냉각 시스템 및 자동차

본 발명은, 자동차용 냉각 시스템, 특히 특허 청구항 1의 전제부에 따른 전동차차용 냉각 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이와 같은 냉각 시스템을 갖춘 자동차, 특히 전동차에 관한 것이다.

DE 11 2015 002 902 T5호는, 낮은 온도를 갖는 측에 펌프를 갖추고 있는 냉동 순환계 장치를 개시하고 있다. JP 2014 201224 A호로부터는, 공지된 것으로서의 차량용 열 관리 시스템이 인용될 수 있다. 또한, DE 10 2019 132 688 A1호도 마찬가지로 자동차용 열 관리 시스템을 개시하고 있다. 그 밖에, DE 10 2017 220 376 A1호로부터는, 자동차를 구동하기 위한 전기 에너지 저장 장치를 갖춘 자동차용 냉각 시스템이 공지되어 있다.

본 발명의 과제는, 자동차용 냉각 시스템 및 이와 같은 냉각 시스템을 갖춘 자동차를 제조함으로써, 결과적으로 특히 비용 효율적이고 중량 및 설치 공간 효율적인 방식으로 특히 바람직한 냉각이 실현되게 하는 것이다.

상기 과제는, 본 발명에 따라 특허 청구항 1의 특징부를 갖는 냉각 시스템에 의해서 그리고 특허 청구항 15의 특징부를 갖는 자동차에 의해서 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들의 대상이다.

본 발명의 제1 양태는, 냉각 장치로도 지칭되거나 냉각 장치로서 설계된 자동차용 냉각 시스템, 특히 바람직하게는 승용차로서 설계된 전동차용 냉각 시스템에 관한 것이다. 이와 같은 내용은, 바람직하게는 자동차로서, 특히 승용차로서 설계된 자동차가 완전히 제작된 자체 상태에서는 특히 자동차의 장치인 냉각 시스템을 구비한다는 것을 의미한다. 냉각 시스템은 냉각제가 관류할 수 있는 제1 냉각 순환계를 구비한다. 또한, 냉각 시스템은 제1 냉각 순환계 내에 배열된 하나 이상의 구동 기계를 가지며, 이 구동 기계에 의해서 자동차가 구동될 수 있다. 구동 기계가 제1 냉각 순환계 내에 배열되어 있음으로써, 구동 기계는 제1 냉각 순환계를 관류하는 바람직하게는 액체 상태의 냉각제에 의해서 냉각될 수 있다. 바람직하게는 냉각제가 적어도, 특히 적어도 주로 물을 포함함으로써, 결과적으로 냉각제는 예를 들어 물 또는 냉각수로도 지칭된다. 구동 기계는 예를 들어 연소 기관으로도 지칭되는 내연 기관이며, 이 내연 기관에 의해서 자동차가 연소 기관 방식으로 구동될 수 있다. 따라서, 자동차는 예를 들어 종래 방식으로 구동할 수 있는 그리고 이로써 순전히 연소 기관 방식으로만 구동할 수 있는, 즉, 연소 기관에 의해서 구동될 수 있는 자동차일 수 있거나, 또는 자동차는 예를 들어 내연 기관에 의해서 그리고 또한 하나 이상의 전기 기계에 의해서 구동될 수 있는 예컨대 하이브리드 차량이다. 또한, 구동 기계는 전기 기계, 특히 전술된 전기 기계일 수 있으며, 이 전기 기계에 의해서 자동차는 특히 순전히 전기적으로만 구동될 수 있다. 따라서, 자동차는 예를 들어 전기차로서, 특히 배터리 전기식 차량(BEV)으로서 설계될 수 있다. 바람직하게는, 전기 기계는 자체 전기 전압, 특히 전기 작동 전압 및 공칭 전압이 바람직하게는 50 V 이상, 특히 60 V 이상인 그리고 매우 바람직하게는 수백 볼트(V)에 달하는 고전압 구성 요소이다. 이로 인해서는, 자동차를 특히 순전히 전기적으로만 구동시키기 위한 특히 높은 전기 출력이 실현될 수 있다. 제1 냉각 순환계 내에는 이 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제를 냉각하기 위한 제1 냉각기가 배열되어 있다.

냉각 시스템은 또한 냉각제가 관류할 수 있는 제2 냉각 순환계도 구비한다. 냉각 시스템은 또한 냉각제가 관류할 수 있는 유동 분기도 구비한다. 유동 분기 내에는, 이 유동 분기를 관류하는 냉각제를 냉각하기 위한 그리고 제1 냉각기에 대해 추가로 제공된 제2 냉각기가 배열되어 있다. 바람직하게는, 냉각기는 서로 별도로 형성된 그리고 특히 상호 분리된 또는 이격된 상태로 배열된 구성 요소이다. 특히, 제1 냉각기는 제2 냉각기 외부에 배열되어 있고, 제2 냉각기는 제1 냉각기 외부에 배열되어 있다.

바람직하게는, 제1 냉각 순환계는 고온 회로(HT-회로)로도 지칭되는 고온 순환계(HT-순환계)이다. 또한, 바람직하게는 제2 냉각 순환계는 저온 회로(NT-회로)로도 지칭되는 저온 순환계(NT-순환계)이다. 이 저온 순환계라는 용어는, 특히 냉각제가 제1 온도에서는 제1 냉각 순환계를 통해 흐르고, 제1 온도에 대하여 낮은 제2 온도에서는 제2 냉각 순환계를 통해 흐른다는 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 제2 온도는 제1 온도보다 정확히 또는 적어도 10도, 특히 적어도 또는 정확히 20도 더 낮다. 다른 말로 표현하자면, 예를 들어 구동 기계는 냉각제의 제1 온도 레벨에 의해서, 특히 냉각제의 제1 온도에 의해서 냉각되며, 이 경우 예를 들어 제2 냉각 순환계 내에 배열된 그리고 이로 인해 제2 냉각 순환계를 관류하는 냉각제에 의해서 냉각될 그리고 특히 구동 기계에 대해 추가로 제공된 열원은 냉각제의 제2 온도 레벨에 의해서, 특히 냉각제의 제2 온도에 의해서 냉각되며, 이때 제2 온도 레벨은 제1 온도 레벨보다 낮다. 재차 다른 말로 표현하자면, 예를 들어 냉각제는 냉각 시스템의 작동 중에 제1 냉각 순환계 내에서는 최대 제1 온도 또는 제1 온도 레벨을 갖고, 제2 냉각 순환계 내에서는 최대 제2 온도 또는 제2 온도 레벨을 갖는다.

이제 특히 비용 효율적이고 중량 및 설치 공간 효율적인 방식으로 특히 바람직한 냉각 또는 냉각 성능을 실현할 수 있기 위하여, 본 발명에 따라 냉각 시스템이 하나 이상의 제1 스위칭 상태와 하나 이상의 제2 스위칭 상태 간에 전환할 수 있는 장치를 구비하는 것이 제안되었다. 예를 들면, 밸브 장치가 제1 스위칭 상태를 야기하거나 설정하는 하나 이상의 제1 스위칭 위치와 제2 스위칭 상태를 야기하는 하나 이상의 제2 스위칭 위치 사이에서 이동할 수 있는데, 특히 회전 방식으로 그리고/또는 병진 방식으로 이동할 수 있다. 다른 말로 표현하자면, 예를 들어 밸브 장치는 특히 이 밸브 장치의 밸브 하우징에 대해 특히 병진 방식으로 그리고/또는 회전 방식으로 스위칭 위치 사이에서 이동할 수 있는 밸브 요소를 구비한다. 이때, 밸브 요소는 밸브 하우징 내에 적어도 부분적으로 배열되어 있다.

제1 스위칭 상태에서는, 제1 냉각 순환계가 밸브 장치를 통해 유동 분기와 유체 공학적으로 연결되어 있으며, 이로 인해서는 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 적어도 일부분이 제2 냉각기를 통과할 수 있고 제2 냉각기에 의해서 냉각될 수 있다. 다른 말로 표현하자면, 밸브 장치가 제1 스위칭 상태에 있는 동안 냉각제가 제1 냉각 순환계를 통과해서 흐르면, 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 적어도 전술된 부분이 밸브 장치를, 유동 분기를 그리고 제2 냉각기를 통과하게 되고 제2 냉각기에 의해서 냉각된다. 따라서, 제1 스위칭 상태에서는 또는 제1 스위칭 상태에 의해서 제2 냉각기가 제1 냉각 순환계에 할당되어 있거나 연결되어 있음으로써, 결과적으로 적어도 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 그 부분은 제1 냉각기에 의해서 냉각될 뿐만 아니라 제2 냉각기에 의해서도 냉각된다. 이 경우에는 특히, 제1 스위칭 상태에서는 유동 분기 및 이로써 제2 냉각기가 특히 밸브 장치에 의해서 제2 냉각 순환계로부터 유체 공학적으로 분리되어 있는 것 그리고/또는 제1 스위칭 상태에서는 제2 냉각기에 의해 야기되는, 제2 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 적어도 대부분의 냉각이 이루어지지 않는 것이 제안될 수 있다. 다른 말로 표현하자면, 제1 스위칭 상태에서는 제2 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 적어도 대부분, 즉, 적어도 절반 이상이 제2 냉각기에 의해 냉각되지 않는다는 것을 생각할 수 있는데, 특히 그 이유는 제2 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 적어도 대부분이 제1 스위칭 상태에서는 유동 분기를 통과해서 흐르지 않거나 흐를 수 없고 이로써 또한 제2 냉각기를 통과해서도 흐르지 않거나 흐를 수 없게 되며, 오히려 바람직하게는 유동 분기 및 제2 냉각기를 우회하기 때문이다.

제2 스위칭 상태에서는, 제2 냉각 순환계가 밸브 장치를 통해 유동 분기와 유체 공학적으로 연결되어 있으며, 이로 인해서는 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 적어도 일부분이 제2 냉각기를 통과할 수 있고 제2 냉각기에 의해서 냉각될 수 있다. 다른 말로 표현하자면, 밸브 장치가 제2 스위칭 상태에 있는 동안 냉각제가 제2 냉각 순환계를 통과해서 흐르면, 제2 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 적어도 전술된 부분이 밸브 장치를, 유동 분기를 그리고 제2 냉각기를 통과하게 되고 제2 냉각기에 의해서 냉각된다. 따라서, 제2 스위칭 상태에서는 또는 제2 스위칭 상태에 의해서 제2 냉각기가 제2 냉각 순환계에 할당되어 있거나 연결되어 있음으로써, 결과적으로 적어도 제2 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 그 부분은 제2 냉각기에 의해서 냉각된다. 이 경우에는 특히, 제2 스위칭 상태에서는 유동 분기 및 이로써 제2 냉각기가 특히 밸브 장치에 의해서 제1 냉각 순환계로부터 유체 공학적으로 분리되어 있는 것 그리고/또는 제2 스위칭 상태에서는 제2 냉각기에 의해 야기되는, 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 적어도 대부분의 냉각이 이루어지지 않는 것이 제안될 수 있다. 다른 말로 표현하자면, 제2 스위칭 상태에서는 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 적어도 대부분, 즉, 적어도 절반 이상이 제2 냉각기에 의해 냉각되지 않는다는 것을 생각할 수 있는데, 특히 그 이유는 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 적어도 대부분이 제2 스위칭 상태에서는 유동 분기를 통과해서 흐르지 않거나 흐를 수 없고 이로써 또한 제2 냉각기를 통과해서도 흐르지 않거나 흐를 수 없게 되며, 오히려 바람직하게는 유동 분기 및 제2 냉각기를 우회하기 때문이다.

전체적으로는, 밸브 장치가 제1 스위칭 상태와 제2 스위칭 상태 간에 전환될 수 있고, 이 밸브 장치에 의해 제2 냉각기가 선택적으로 그리고 이로써 필요에 따라 제1 냉각 순환계에 접속될 수 있거나 제2 냉각 순환계에 접속될 수 있다는 것, 다시 말하자면 선택적으로 그리고 이로써 필요에 따라 제1 냉각 순환계와 연결될 수 있거나 제2 냉각 순환계와 연결될 수 있다는 것을 알 수 있다.

특히 높은 냉각 성능을 실현할 수 있기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서 제1 냉각기는 공기, 특히 주변 공기가 그 주변으로 흐를 수 있는 제1 주변 공기 냉각기로서 설계되어 있으며, 이 제1 주변 공기 냉각기를 통해서 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제가 제1 주변 공기 냉각기 주변으로 흐르는 공기에 의해서 냉각될 수 있다. 이때, 제2 냉각기는 공기, 특히 주변 공기가 주변으로 흐를 수 있는 제2 주변 공기 냉각기로서 설계되어 있으며, 이 제2 주변 공기 냉각기를 통해서 제2 냉각 순환계를 관류하는 냉각제가 제1 주변 공기 냉각기 주변으로 흐르는 공기에 의해서 냉각될 수 있다. 바람직한 방식으로, 주변 공기 냉각기는 각각의 개별 구성 요소이며, 이 경우 제1 주변 공기 냉각기는 제2 주변 공기 냉각기를 기준으로 외부에 있는 추가 냉각기이거나 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 예를 들어 자동차가 주행할 때에는, 특히 전진 주행할 때에는 각각의 주변 공기 냉각기 주변으로 역풍이 그리고 이로써 공기, 특히 주변 공기가 흐를 수 있다. 각각의 주변 공기 냉각기를 통해서, 각각의 냉각 순환계를 관류하는 그리고 이로써 각각의 주변 공기 냉각기를 관류하는 냉각제가 각각의 주변 공기 냉각기 주변으로 흐르는 공기에 의해서 냉각될 수 있는데, 특히 열이 각각의 주변 공기 냉각기를 관류하는 냉각제로부터 각각의 주변 공기 냉각기를 거쳐서 각각의 주변 공기 냉각기 주변으로 흐르는 공기로 전달됨으로써 냉각될 수 있다.

또 다른 일 실시예는, 제1 열 교환기로도 지칭되는 하나 이상의 열 교환기를 구비하는 것을 특징으로 하며, 이 열 교환기는 냉각 순환계들 중 하나와 유체 공학적으로 연결되어 있고, 이로 인해 하나의 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 적어도 전술된 부분에 의해 또는 적어도 또 다른 부분에 의해 관류될 수 있다. 하나 이상의 열 교환기가 냉각기에 대해 추가로 제공되어 있음으로써, 결과적으로 이 하나 이상의 열 교환기는 바람직한 방식으로 냉각기 외부에 배열되어 있으며 그리고 결과적으로 바람직한 방식으로 이들 냉각기는 열 교환기의 외부에 배열되어 있다. 하나 이상의 열 교환기는 또한 또 다른 유체가 관류할 수 있는 유체 순환계 내에 배열되어 있고 이로 인해 또한 또 다른 유체에 의해서도 관류될 수 있으며, 이와 같은 상황에 따라서 하나 이상의 열 교환기를 통해 열이 또 다른 유체와 이 하나 이상의 열 교환기를 관류하는 냉각제 사이에서 교환될 수 있다. 바람직한 방식으로, 유체 순환계는 하나의 냉각 순환계로부터 그리고 바람직하게는 또한 다른 냉각 순환계로부터도 유체 공학적으로 분리되어 있다. 다른 말로 표현하자면, 바람직한 방식으로는, 유체 순환계가 2개의 냉각 순환계로부터 유체 공학적으로 분리되어 있는 것이 제안되었다. 특히, 유체 순환계는 냉각 순환계에 대해 추가로 제공되었다. 예를 들어 하나의 냉각 순환계가 제1 냉각 순환계이면, 결과적으로 다른 냉각 순환계는 제2 냉각 순환계가 된다. 예를 들어, 하나의 냉각 순환계가 제2 냉각 순환계이면, 다른 냉각 순환계는 제1 냉각 순환계가 된다.

하나 이상의 열 교환기가 하나의 냉각 순환계와 유체 공학적으로 연결되어 있을 뿐만 아니라 특히 냉각 순환계에 대해 추가로 제공되었고 유체 회로로도 지칭되는 유체 순환계 내에도 배열되어 있기 때문에, 이 하나 이상의 열 교환기는 냉각제의 부분 또는 또 다른 부분에 의해서 관류될 수 있을 뿐만 아니라 유체 순환계를 관류하는 또 다른 유체에 의해서도 관류될 수 있다. 하나 이상의 열 교환기를 통해서, 열이 이 하나 이상의 열 교환기를 관류하는 또 다른 유체와 이 하나 이상의 열 교환기를 관류하는 냉각제 사이에서 전달될 수 있는데, 다시 말하자면 교환될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 열 교환기는 예를 들어 냉매로서 형성된 또 다른 유체를 냉각하기 위한 냉각기이다. 특히, 하나 이상의 열 교환기는 예를 들어 냉매로서 형성된 또 다른 유체를 응축시키기 위한 응축기이다.

냉각 시스템의 특히 우수한 냉각 성능을 전체적으로 실현할 수 있기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 하나 이상의 열 교환기가 냉각 요소로서 형성되어 있는 것이 제안되었으며, 이 냉각 요소를 통해서 또 다른 유체를 냉각하기 위해 열이 또 다른 유체로부터 하나 이상의 열 교환기를 관류하는 냉각제로 전달될 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 일 실시예에서는, 다른 냉각 순환계 내에 그리고 또 다른 유체에 의해 관류될 수 있는 유체 순환계 내에 배열되어 있고 이로 인해 다른 냉각 순환계를 관류하는 냉각제에 의해서 뿐만 아니라 또 다른 유체에 의해서도 관류될 수 있으며 하나 이상의 열 교환기에 대해 추가로 제공된 제2 열 교환기가 제공되어 있으며, 이 제2 열 교환기를 통해서 열이 제2 열 교환기를 관류하는 냉각제와 또 다른 유체 사이에서 전달될 수 있다. 이로 인해서는, 특히 우수한 냉각이 제공될 수 있다.

이때에는, 제2 열 교환기가 냉각 장치로서 설계되어 있으며, 이 냉각 장치를 통해서 열이 제2 열 교환기를 관류하는 냉각제를 냉각하기 위해 상기 제2 열 교환기를 관류하는 냉각제로부터 또 다른 유체로 전달될 수 있는 경우가 특히 바람직한 것으로 입증되었다. 제2 열 교환기는 칠러(chiller)로도 지칭된다. 제2 열 교환기에 의해서, 제2 냉각 순환계를 관류하는 냉각제를 냉각하기 위해 또 다른 유체가 이용될 수 있으며, 이로 인해서는 예를 들어 열원이 특히 효과적으로 그리고 효율적으로 냉각될 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 또 다른 일 실시예에서, 유체 순환계는 압축 냉동 기계로서 작동할 수 있는 그리고 또한 공조 시스템으로도 지칭되는 공조 장치의 냉매 순환계이며, 이 공조 장치의 냉매 순환계는 냉매로서의 또 다른 유체에 의해 관류될 수 있다. 이로 인해서는, 특히 바람직한 냉각이 제공될 수 있다.

이때에는, 하나 이상의 열 교환기(제1 열 교환기)가 냉매를 응축시키기 위한 응축기로서 설계되어 있는 경우가 특히 바람직한 것으로 입증되었다. 이로 인해서는, 특히 효과적이고 효율적인 냉각이 실현될 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 또 다른 실시예에서, 냉각 시스템은 유동 경로를 구비하며, 이 유동 경로는 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 유동 방향으로 제1 냉각기의 하류에 그리고 구동 기계의 상류에 배열된 제1 연결 지점에서 제1 냉각 순환계와 유체 공학적으로 연결되어 있다. 이 경우에는, 제1 냉각 순환계가 하나의 냉각 순환계이기 때문에, 결과적으로 제2 냉각 순환계는 다른 냉각 순환계가 된다. 또한, 유동 경로는 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 유동 방향으로 구동 기계의 하류에 그리고 제1 냉각기의 상류에 배열된 제2 연결 지점에서 제1 냉각 순환계와 유체 공학적으로 연결되어 있다. 이로 인해, 유동 경로는 적어도 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 부분에 의해서 관류될 수 있다. 하나 이상의 열 교환기(제1 열 교환기)는 유동 경로 내에 배열되어 있을 뿐만 아니라 또 다른 유체에 의해서 관류될 수 있는 유체 순환계 내에도 배열되어 있으며, 이로 인해 유동 경로를 관류하는 냉각제에 의해서 관류될 수 있을 뿐만 아니라 또 다른 유체에 의해서도 관류될 수 있다. 제1 스위칭 상태에서 유동 분기가 밸브 장치를 통해서 유동 경로와 그리고 유동 경로를 통해서 제1 냉각 순환계와 유체 공학적으로 연결되어 있음으로써, 결과적으로 예를 들어 제1 스위칭 상태에서는 적어도 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 부분이 적어도 유동 경로의 일 부분 영역을 통해서 밸브 장치에 공급될 수 있고, 밸브 장치를 통해서 유동 분기로 유입될 수 있다. 따라서, 제1 스위칭 상태에서는, 적어도 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 부분이 유동 경로를 거쳐 제2 냉각기를 통과해서 제2 냉각기에 의해 냉각될 수 있다. 이로 인해서는 특히 우수한 냉각이 제공될 수 있다. 특히, 유동 경로는 냉각 순환계에 대해 추가로 그리고 유동 분기에 대해 추가로 제공될 수 있다.

밸브 장치가 스위칭 상태 간에 전환될 수 있음으로써, 유동 분기는 특히 종래의 해결책에 비해 제1 또는 제2 냉각 순환계의 고정 부품이 아니고 유동 경로의 고정 부품도 아니며, 오히려 유동 분기는 선택적으로 그리고 이로써 필요에 따라 특히 유동 경로를 거쳐서 제1 냉각 순환계에 접속될 수 있거나 제2 냉각 순환계에 접속될 수 있으며, 따라서 선택적으로 제1 냉각 순환계와 유체 공학적으로 연결될 수 있거나 제2 냉각 순환계와 유체 공학적으로 연결될 수 있다.

예를 들어, 제1 연결 지점에서는, 제1 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 적어도 일부분이 제1 냉각 순환계로부터 분기되어 유동 경로로 유입된 후에 유동 경로를 관류하며, 이로써 제1 연결 지점으로부터 제2 연결 지점으로 흐르게 된다. 제2 연결 지점에서는, 분기되어 유동 경로를 관류하는 냉각제가 유동 경로로부터 흘러나와 (재차) 제1 냉각 순환계 내로 흐를 수 있고, 이로써 유입될 수 있다. 제1 연결 지점이 제1 냉각기의 하류에 그리고 구동 기계의 상류에 배열되어 있고, 제2 연결 지점이 구동 기계의 하류에 그리고 제1 냉각기의 상류에 배열되어 있기 때문에, 유동 경로 및 이로써 유동 경로를 관류하는 냉각제는 구동 기계를 우회하게 된다. 이와 같은 상황은, 유동 경로를 관류하는 냉각제가 제1 연결 지점으로부터 제2 연결 지점에 이르는 자체 경로에서 구동 기계를 통과해서 흐르지 않는다는 것을, 다시 말하자면 구동 기계를 우회한다는 것을 의미한다.

간단히 밸브로도 지칭되는 밸브 장치는 예를 들어 유동 경로 내에서 하나 이상의 열 교환기 상류에 배열되어 있다. 이와 같은 배열 상태는, 밸브 장치가 유동 경로를 관류하는 냉각제의 유동 방향으로 하나 이상의 열 교환기의 상류에 그리고 그와 동시에 제1 연결 지점의 하류에 배열될 수 있다는 것을 의미한다.

특히, 제2 스위칭 상태에서는 유동 분기가 밸브 장치를 통해, 즉, 밸브 장치에 의해 제2 냉각 순환계와 유체 공학적으로 연결되어 있고, 이로 인해 제2 냉각기가 제2 냉각 순환계 내에 배열되어 있는 것이 제안될 수 있다. 이로써, 제2 냉각 순환계를 관류하는 냉각제는 자체 경로를 따라 제2 냉각 순환계를 통과해서 제2 냉각기를 통과하고 예를 들어 열원을 통과하게 되며, 따라서 제2 스위칭 상태에서는 특히 또한 제2 냉각기에 의해서도 냉각된다. 따라서, 예를 들어 제2 스위칭 상태에서는, 다시 말해 제2 스위칭 상태에 의해서, 제2 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 그리고 이로써 예를 들어 열원의 강력한 냉각이 실현될 수 있다.

예를 들어 제2 스위칭 상태에서는, 유동 경로를 관류하는 냉각제가 제1 연결 지점으로부터 제2 연결 지점에 이르는 자체 경로에서 제2 냉각기를 우회하여 제1 연결 지점으로부터 밸브 장치 및 특히 하나 이상의 열 교환기를 거쳐 제2 연결 지점으로 안내될 수 있는 방식으로, 다시 말해 흐를 수 있는 방식으로, 유동 분기가 밸브 장치에 의해 유동 경로로부터 유체 공학적으로 분리되어 있다. 다른 말로 표현하자면, 유동 경로를 관류하는 냉각제는 제1 연결 지점으로부터 제2 연결 지점에 이르는 자체 경로에서 제1 연결 지점으로부터 밸브 장치를 거쳐 특히 하나 이상의 열 교환기로 그리고 예를 들어 하나 이상의 열 교환기를 거쳐 제2 연결 지점으로 흐르지만, 이 경우에는 제2 냉각기를 통과해서 흐르지 않으며, 따라서 제2 냉각기에 의해 냉각되지도 않는다. 재차 다른 말로 표현하자면, 유동 경로를 관류하는 냉각제는 제1 연결 지점으로부터 제2 연결 지점에 이르는 자체 경로에서 제1 연결 지점으로부터 밸브 장치를 통과한 다음, 예를 들어 하나 이상의 열 교환기를 통과한 후에 제2 연결 지점으로 흐르며, 이 경우 유동 경로를 관류하는 냉각제는 제1 연결 지점으로부터 제2 연결 지점에 이르는 자체 경로에서 제2 냉각기를 우회하고, 이로써 제2 냉각기를 통과해서 흐르지 않게 되며, 그리고 유동 경로를 관류하는 냉각제는 제1 연결 지점으로부터 제2 연결 지점에 이르는 자체 경로에서 또한 제2 냉각 순환계를 통과해서도 흐르지 않게 된다. 이와 같은 상황은 또한, 제2 스위칭 상태에서는 제2 주변 공기 냉각기가 유동 경로 내에서 연결 지점 사이에 배열되어 있지 않다는 것을 의미한다.

제1 스위칭 상태에서, 유동 분기는 밸브 장치를 통해, 즉, 밸브 장치에 의해 유동 경로와 유체 공학적으로 연결되어 있으며, 이로 인해 제2 냉각기는 유동 경로 내에서 제1 연결 지점의 하류에 그리고 예를 들어 하나 이상의 열 교환기의 상류에 그리고 제2 연결 지점의 상류에 배열되어 있다. 따라서, 제1 스위칭 상태에서, 유동 경로를 관류하는 냉각제는 제1 연결 지점으로부터 유동 경로를 관류하는 냉각제의 유동 방향으로 제1 연결 지점의 하류에 배열된 제2 연결 지점에 이르는 자체 경로에서 또한 제2 냉각기를 통과해서도 흐르되, 특히 바람직하게는 유동 경로를 관류하는 냉각제가 하나 이상의 열 교환기를 통과해서 흐르기 전에 제2 냉각기를 통과해서도 흐른다. 다른 말로 표현하자면, 유동 경로를 관류하는 냉각제는 제1 연결 지점으로부터 제2 연결 지점에 이르는 자체 경로에서 예를 들어 처음에는 제2 주변 공기 냉각기를 통과해서 흐름으로써 처음에는 제2 주변 공기 냉각기에 의해 냉각된다. 그 다음에, 유동 경로를 관류하는 냉각제는 예를 들어 하나 이상의 열 교환기를 통과해서 흐르고, 그 후에 예를 들어 유동 경로를 관류하는 냉각제는 제2 연결 지점으로 흘러서 제2 연결 지점에서 제1 냉각 순환계로 유입된다.

제1 스위칭 상태에서 예를 들어 제2 냉각 순환계는, 제1 상태에서는 제2 냉각 순환계를 관류하는 냉각제의 적어도 대부분 그리고 이로써 적어도 절반 이상이, 특히 제2 냉각 순환계를 관류하는 모든 냉각제가 유동 분기를 통과해서 흐르지 않는 방식으로 그리고 이로써 제2 주변 공기 냉각기를 통과해서 흐르지 않는 방식으로 밸브 장치에 의해 유동 분기로부터 분리되었다. 따라서, 제1 스위칭 상태에서는, 제2 냉각 순환계를 통과해서 흐르는 냉각제가 적어도 대부분 제2 냉각기에 의해서 냉각되지 않는다(그리고 또한 예를 들어 제1 냉각기에 의해서도 냉각되지 않는다).

예를 들어 제1 스위칭 상태에서는 제2 냉각기가 유동 경로 내에서 하나 이상의 열 교환기의 상류에 배열되어 있기 때문에, 제1 스위칭 상태에서는 하나 이상의 열 교환기에 대해 흐름 냉각(flow cooling)이 제공되어 있는데, 그 이유는 유동 경로를 관류하는 냉각제가 처음에는 제2 냉각기에 의해서 냉각되고 그 다음에 적어도 열 교환기를 관류하기 때문이다. 이로 인해, 유동 경로를 관류하는 냉각제가 하나 이상의 열 교환기를 통과해서 흐르는 경우에는, 유동 경로를 관류하는 냉각제가 바람직하게는 낮은 온도를 가질 수 있게 된다. 그 결과, 예를 들어 하나 이상의 열 교환기에 의해서 또 다른 유체가 특히 바람직하게는 냉각될 수 있는데, 특히 또 다른 유체로부터 하나 이상의 열 교환기를 거쳐 유동 경로를 관류하는 그리고 제2 냉각기에 의해서 냉각된 냉각제로 전달되는 열 전달에 의해서 냉각될 수 있다. 이로 인해서는, 또 다른 유체가 특히 강력하게 냉각될 수 있다.

따라서, 간단히 밸브로도 지칭되는 밸브 장치는 필요에 따라 특히 앞에서 언급된 흐름 냉각과 열원의 직접 냉각 사이에서 전환될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 밸브 장치에 의해서 제1 냉각기에 대해 추가로 제공된 제2 냉각기가 필요에 따라, 즉, 선택적으로 제2 냉각 순환계에 할당될 수 있거나 접속될 수 있고, 이로써 예를 들어 열원에(제2 스위칭 상태) 또는 유동 경로에 그리고 이로써 하나 이상의 열 교환기에(제1 스위칭 상태) 할당될 수 있거나 접속될 수 있다.

밸브 장치가 선택적으로 그리고 필요에 따라 스위칭 상태 간에 전환될 수 있음으로써, 추가의 열 교환기 또는 냉각기가 피해질 수 있거나 이와 같은 냉각기 또는 열 교환기의 수가 특히 적게 유지될 수 있다. 다른 말로 표현하자면, 유동 경로 또는 제1 냉각 순환계에 뿐만 아니라 제2 냉각 순환계에도 각각 별도의 고유한 냉각기를 할당할 필요가 없음으로써, 결과적으로 냉각 시스템의 부품 수 및 이로써 중량, 비용 및 설치 공간 수요는 특히 낮게 유지될 수 있다. 특히, 냉각 표면의 수와 크기가 낮게 유지될 수 있음으로써, 결과적으로 자동차의 특히 바람직한 공기 역학이 제공될 수 있다. 동시에, 특히 운전 상황 또는 부하 상황에 따라, 선택적으로 제2 냉각 순환계를 관류하는 냉각제 또는 제1 냉각 순환계 및/또는 유동 경로를 관류하는 냉각제가 제2 냉각기에 의해서 냉각될 수 있기 때문에, 바람직한 냉각 성능이 제공될 수 있다.

특히 우수한 냉각을 실현할 수 있기 위하여, 또 다른 일 실시예에서는 제2 냉각 순환계 내에 구동 기계에 대해 추가로 제공된 하나 이상의 열원이 배열되어 있으며, 이 열원은 제2 냉각 순환계를 관류하는 냉각제에 의해서 냉각될 수 있다.

이때에는, 하나 이상의 열원이 전기 에너지를 특히 전기 화학적으로 저장하기 위한 전기 에너지 저장 장치인 경우가 특히 바람직한 것으로 입증되었다. 예를 들어, 전기 에너지 저장 장치는 배터리, 특히 2차 배터리이다. 바람직하게는, 전기 에너지 저장 장치는 자체 전기 전압, 특히 전기 작동 전압 및 공칭 전압이 바람직하게는 50 V 이상, 특히 60 V 이상인 그리고 매우 바람직하게는 수백 볼트(V)에 달하는 고전압 구성 요소이다. 예를 들어, 전기 에너지 저장 장치는 고전압 배터리(HV-배터리)이다. 전기 에너지 저장 장치가 바람직하게는 고전압 구성 요소로서 설계되어 있기 때문에, 전기 에너지 저장 장치는 고전압 저장 장치(HVS)로도 지칭된다. 예를 들어, 자동차를 특히 순전히 전기적으로만 구동하기 위해 제공되었거나 설계된 전술한 전기 기계는 모터 모드에서 그리고 이로써 전기 모터로서 작동될 수 있으며, 이로써 자동차는 특히 순전히 전기적으로만 구동할 수 있다. 모터 모드에서 전기 기계를 작동하기 위하여, 전기 기계에는 에너지 저장 장치 내에 저장된 전기 에너지가 공급된다. 전기 에너지 저장 장치가 제2 냉각 순환계 내에 배열되어 있기 때문에, 그리고 냉각제가 제2 냉각 순환계를 관류할 수 있기 때문에, 전기 에너지 저장 장치는 제2 냉각 순환계를 관류하는 냉각제에 의해서 냉각될 수 있다.

또 다른 일 실시예는, 하나 이상의 열원이 충전 공기 냉각기인 것을 특징으로 하며, 이 충전 공기 냉각기에 의해서 연소 공기 또는 충전 공기로도 지칭되고 하나 이상의 압축기에 의해 압축되어 있거나 압축된 그리고 자동차 내연 기관의 하나 이상의 연소실에 공급될 수 있는 공기가 냉각될 수 있다. 따라서, 압축된 공기는 특히 제2 스위칭 상태에서, 특히 내연 기관이 더 긴 기간에 걸쳐 높은 출력을 제공하는 경우에 특히 우수하게 냉각될 수 있다.

스위칭 상태 사이에서 특히 필요에 따라 그리고 신속하게 전환할 수 있기 위하여 그리고 그 결과로 특히 바람직한 냉각을 필요에 따라 제공할 수 있기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 밸브 장치가 전기식으로, 다시 말해 전기 에너지 또는 전류를 이용해서 스위칭 상태 중 하나 이상의 스위칭 상태로부터 다른 스위칭 상태로 전환될 수 있는 것이 제안되었다.

스위칭 상태 사이에서 필요에 따라 그리고 비용 및 중량 효율적인 방식으로 전환할 수 있기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 바람직하게는 기계 스프링으로서 설계되었거나 하나 이상의 기계 스프링을 포함하는 스프링 장치가 제공되어 있으며, 이 스프링 장치에 의해서 밸브 장치가 다른 스위칭 상태로부터 하나의 스위칭 상태로 전환될 수 있다.

특히 바람직한 냉각을 실현하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 하나 이상의 열 교환기가 유체 순환계를 관류하는 또 다른 유체의 유동 방향으로 유체 순환계 내에서 제2 열 교환기의 상류에 배열되어 있는 것이 제안되었다.

바람직하게는, 유체 순환계를 관류하는 또 다른 유체가 또 다른 유체의 액체 상태에서 제2 열 교환기를 통과해서 흐르는 것이 제안되었다. 이로써, 바람직한 방식으로 제2 열 교환기는 액체-액체 열 교환기이며, 이와 같은 열 교환기를 통해서 열이 액체 상태의 냉각제와 적어도 제2 열 교환기 내에서는 액체 상태인 또 다른 유체 사이에서 전달될 수 있다.

본 발명의 제2 양태는 바람직하게는 전동차로서, 특히 승용차로서 설계되었고 본 발명의 제1 양태에 따른 냉각 시스템을 구비하는 자동차와 관련이 있다. 본 발명의 제1 양태의 장점 및 바람직한 실시예는 본 발명의 제2 양태의 장점 및 바람직한 실시예로서 간주되어야만 하며, 그 반대도 마찬가지이다.

본 발명의 또 다른 세부 사항은 관련 도면부를 갖는 바람직한 일 실시예에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 드러난다. 도면부에서,
도 1은 자동차용 냉각 시스템의 제1 실시예의 개략도를 도시하며, 본 도면에서 냉각 시스템의 밸브 장치는 제1 스위칭 상태에 있고,
도 2는 제1 실시예에 따른 냉각 시스템의 또 다른 개략도를 도시하며, 본 도면에서는 밸브 장치가 제2 스위칭 상태에 있으며,
도 3은 냉각 시스템의 제2 실시예의 개략도를 도시하고,
도 4는 제2 실시예에 따른 냉각 시스템의 선택적인 일부분의 개략도를 도시하며, 그리고
도 5는 냉각 시스템의 제3 실시예의 개략도를 도시한다.

각각의 도면에서 동일하거나 기능적으로 동일한 요소에는 동일한 참조 부호가 제공되어 있다.

도 1 및 도 2는, 바람직하게는 전동차로서, 특히 승용차로서 설계된 자동차용 냉각 시스템(1)의 제1 실시예를 각각의 개략도에서 보여준다. 냉각 시스템(1)은 바람직하게는 액체 냉각제가 관류할 수 있는 제1 냉각 순환계(2)를 구비한다. 제1 냉각 순환계(2) 내에는 구동 기계(3)가 배열되어 있으며, 이 구동 기계에 의해서 자동차가 구동할 수 있다. 구동 기계(3)는 예를 들어 연소 기관 또는 전기 기계이며, 이에 의해 예를 들어 자동차는 특히 순전히 전기적으로만 구동될 수 있다. 또한, 구동 기계(3)의 일 부분 영역은 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제에 의해 관류될 수 있으며, 이로 인해 구동 기계(3)는 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제에 의해서 냉각될 수 있다. 구동 기계(3)는, 특히 열이 구동 기계(3)로부터 제1 냉각 순환계(2) 및 이로써 구동 기계(3)를 관류하는 냉각제로 전달됨으로써 냉각될 수 있다. 특히, 냉각 순환계(2)는 고온 냉각 순환계(HT-냉각 순환계)이다.

냉각 시스템(1)은 제1 주변 공기 냉각기(4)를 구비하며, 이 냉각기는 제1 냉각기이고 제1 냉각 순환계(2) 내에 배열되어 있으며 그 결과 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제에 의해서 관류될 수 있다. 제1 주변 공기 냉각기(4)는 또한 고온 냉각기(HT-냉각기)로도 지칭된다. 제1 주변 공기 냉각기(4)는 제1 냉각기로도 지칭되며, 공기, 특히 주변 공기가 이 냉각기를 관류할 수 있다. 이와 같은 상황은 특히, 자동차가 주행할 때에, 특히 전진 주행할 때에 공기, 특히 주변 공기가 제1 주변 공기 냉각기(4) 주변으로 흐를 수 있는 역풍을 형성한다는 것을 의미한다. 주변 공기 냉각기(4)를 통해서, 주변 공기 냉각기(4)를 관류하는 냉각제가 이 주변 공기 냉각기(4) 주변으로 흐르는 공기에 의해서 냉각될 수 있다.

냉각 시스템(1)은 또한 냉각제가 관류할 수 있는 제2 냉각제 순환계(5)를 구비하며, 이 제2 냉각제 순환계는 예를 들어 저온 순환계(LT-순환계)로서 설계되어 있다. 제2 냉각 순환계(5) 내에는 전기 에너지 저장 장치(6)가 배열되어 있다. 이로써, 예를 들어 에너지 저장 장치(6)의 적어도 일 부분 영역이 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제에 의해 관류될 수 있으며, 그 결과 에너지 저장 장치(6)는 냉각 순환계를 관류하는 냉각제에 의해서 냉각될 수 있다. 이와 같은 냉각은, 특히 에너지 저장 장치로부터 냉각 순환계(5) 및 이로써 에너지 저장 장치(6)를 관류하는 냉각제로의 열 전달에 의해서 이루어진다. 도 1에 도시된 실시예에서, 냉각 시스템(1)은 보상 탱크(7)를 구비하며, 이 보상 탱크는 냉각 순환계(2 및 5)에 공통인 보상 탱크이다. 보상 탱크(7) 내에는 도 1에서 참조 부호 "8"로 지칭되는 양의 냉각제가 수용되어 있다. 보상 탱크(7)에 의해서 그리고 특히 보상 탱크(7) 내에 적어도 일시적으로 수용된 양(8)에 의해서, 2개의 냉각 순환계(2 및 5) 내에서의 냉각제의 양 및/또는 부피 변동이 보상될 수 있는데, 다시 말하자면 균형이 이루어질 수 있다. 이 목적을 위해, 보상 탱크(7)가 냉각 순환계(2)와 특히 직접 연결되어 있음으로써, 결과적으로 냉각제는 냉각 순환계(2)로부터 보상 탱크(7) 내로 흐를 수 있고 또한 냉각제는 보상 탱크(7)로부터 냉각 순환계(2) 내로 흐를 수 있다. 제2 보상 탱크를 사용해야만 하는 상황을 피하기 위하여, 매우 얇은 그리고 이로써 스로틀로서 기능을 하는 그리고/또는 스로틀을 구비하는 공급 라인(9)이 제공되어 있으며, 이 공급 라인을 통해 냉각 순환계(2 및 5)가 서로 유체 공학적으로 연결될 수 있는데, 특히 그리고 바람직한 방식으로는 오로지 공급 라인(9) 및 냉각 순환계(2)를 통해 보상 탱크(7)에 의해서 그리고 보상 탱크(7) 내에 수용된 냉각제의 양(8)에 의해서 냉각 순환계(5) 내에서의 냉각제의 부피 변동 및/또는 양 변동을 보상하려는 목적으로만 연결될 수 있다.

냉각 시스템(1)은 또한 냉각제가 관류할 수 있는 유동 분기(10)를 구비한다. 유동 분기(10) 내에는 공기, 특히 주변 공기가 주변으로 흐를 수 있는 제2 주변 공기 냉각기(11)가 배열되어 있으며, 이 제2 주변 공기 냉각기는 제2 냉각기로서 그리고 주변 공기 냉각기(4)에 대해 추가로 제공되어 있다. 또한, 자동차의 전술된 주행, 특히 전진 주행 동안 역풍이 그리고 이로써 역풍을 형성하는 공기가 주변 공기 냉각기(11) 주변으로 흐름으로써, 결과적으로 주변 공기 냉각기(11)를 통해서 유동 분기(10)를 관류하는 냉각제가 냉각될 수 있거나 냉각된다.

도면에 도시된 실시예에서, 냉각 시스템(1)은 냉각 순환계(2 및 5)에 대해 추가로 제공된 냉매 순환계(12) 형태의 유체 순환계를 구비하며, 이 냉매 순환계는 냉동 순환계로도 지칭된다. 냉매 순환계(12)는 냉매 형태의 또 다른 유체에 의해 관류될 수 있다. 냉매는, 특히 자동차 실내에 공급되거나 공급될 수 있는 공기를 냉각하기 위해 사용된다. 이 목적을 위해, 냉매 순환계(12) 내에는 응축기(13)로서 설계된 제1 열 교환기가 배열되어 있고, 이 제1 열 교환기는 냉매를 냉각하도록 그리고 이로 인해 냉매를 응축하도록 설계되어 있다. 예를 들어, 냉매는 냉매의 액체 상태에서 응축기(13)의 적어도 일 부분 영역을 통과해서 흐르며 그리고/또는 냉매는 냉매의 액체 상태에서 응축기(13)로부터 외부로 흐르는데, 그 이유는 냉매가 응축기(13)에 의해서 응축되고 이로써 액화되기 때문이다.

냉매 순환계(12) 내에는, 칠러(14)로서 지칭되는 제2 열 교환기가 배열되어 있다. 도 1로부터는, 냉매 순환계(12)를 관류하는 냉매의 유동 방향으로 칠러(14)의 상류에 응축기(13)가 배열되어 있다는 것을 알 수 있다.

이제 특히 비용 효율적이고 중량 및 설치 공간 효율적인 방식으로 특히 바람직한 냉각을 실현할 수 있기 위하여, 냉각 시스템(1)은 유동 경로(15)를 구비하고, 이 유동 경로는 제1 연결 지점(V1)에서 그리고 제2 연결 지점(V2)에서 제1 냉각 순환계(2)와 유체 공학적으로 연결되어 있다. 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 유동 방향으로, 연결 지점(V1)은 주변 공기 냉각기(4)의 하류에 그리고 구동 기계(3)의 상류에 배열되어 있다. 냉각 순환계(2) 내에는 펌프(16)가 배열되어 있으며, 이 펌프에 의해서 냉각제가 냉각 순환계(2)를 통과해서 이송될 수 있거나 이송된다. 도 1로부터는, 펌프(16)가 주변 공기 냉각기(4)의 하류에 그리고 구동 기계(3)의 상류에 배열되어 있다는 것을 알 수 있으며, 이 경우 연결 지점(V1)은 펌프(16)의 하류에 그리고 구동 기계(3)의 상류에 배열되어 있다. 연결 지점(V2)은 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 유동 방향으로 구동 기계(3)의 하류에 그리고 제1 주변 공기 냉각기(4)의 상류에 배열되어 있다. 이 경우에는 응축기(13)(하나 이상의 열 교환기)가 냉매 순환계(12) 내에 뿐만 아니라 유동 경로(15) 내에도 배열되어 있음으로써, 결과적으로 응축기(13)는 냉매에 의해서 관류될 수 있을 뿐만 아니라 또한 유동 경로(15)를 관류하는 바람직하게는 액체 상태의 냉각제에 의해서도 관류될 수 있다. 응축기(13)에 의해서, 특히 이 응축기(13)를 통해 열이 응축기(13)를 관류하는 냉매로부터 응축기(13)를 관류하는 냉각제로 전달되는 방식으로 냉매가 냉각될 수 있고 이로 인해 응축될 수 있다. 이로 인해, 응축기(13)는 냉매(또 다른 유체)를 냉각하기 위한 냉각 요소로서 기능하거나 동작한다. 응축기(13)가 유동 경로(15) 내에 배열되어 있기 때문에, 응축기(13)는 유동 경로(15)를 관류하는 냉각제의 유동 방향으로 연결 지점(V1)의 하류에 그리고 연결 지점(V2)의 상류에 배열되어 있다. 유동 경로(15)에 의해서, 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 적어도 일부분이 냉각 순환계(2)로부터 분기되어 유동 경로(15)로 유입될 수 있으며, 이 경우 냉각제의 분기된 부분은 유동 경로(15)를 관류할 수 있고 이때에는 연결 지점(V1) 및 연결 지점(V2)으로부터 흐를 수 있다. 연결 지점(V2)에서는, 유동 경로(15)를 관류하는 냉각제, 다시 말해 분기된 부분이 재차 냉각 순환계(2)로 유입되고, 그 다음에 이 부분이 특히 냉각 순환계(2)를 관류하는 나머지 냉각제와 함께 재차 주변 공기 냉각기(4)로 흐를 수 있고 이 주변 공기 냉각기를 관류할 수 있다.

또한, 유동 경로(15)가 구동 기계(3)와 평행하게 유동 공학적으로 접속되어 있다는 것도 알 수 있는데, 그 이유는 유동 경로(15)를 관류하는 냉각제가 구동 기계(3)를 우회하고, 이로써 구동 기계(3)를 통과해서 흐르지 않기 때문이다.

냉각 시스템(1)은, 또한 간단히 밸브로도 지칭되고 예를 들어 6/2-방향- 밸브로서 설계된 밸브 장치(17)를 구비하고, 이 밸브 장치는 스위칭 밸브로도 지칭된다. 밸브 장치(17)는 도 1에 도시된 하나 이상의 제1 스위칭 상태와 도 2에 도시된 하나 이상의 제2 스위칭 상태 간에 전환될 수 있다. 밸브 장치(17)는 유동 경로(15)를 관류하는 냉각제의 유동 방향으로 응축기(13)의 상류에 그리고 연결 지점(V1)의 하류에 배열되어 있다.

도 2에 도시된 제2 스위칭 상태에서, 유동 분기(10)는 밸브 장치(17)를 통해 제2 냉각 순환계(5)와 유체 공학적으로 연결되어 있으며, 이 경우 제2 스위칭 상태에서는 제2 주변 공기 냉각기(11)가 제2 냉각 순환계(5) 내에 배열되어 있다. 특히 제2 스위칭 상태에서 유동 분기(10)는, 유동 경로(15)를 관류하는 냉각제가 제1 연결 지점(V1)으로부터 제2 연결 지점(V2)에 이르는 자체 경로에서 제2 주변 공기 냉각기(11)를 우회하여 제1 연결 지점(V1)으로부터 밸브 장치(17) 및 응축기(13)를 거쳐 제2 연결 지점(V2)으로 안내될 수 있거나 흐르는 방식으로 유동 경로(15)로부터 분리되어 있다.

도 1 및 도 2로부터는, 칠러(14)가 냉매 순환계(12) 내에 뿐만 아니라 제2 냉각 순환계(5) 내에도 배열되어 있고, 이로써 냉매에 의해서 관류될 수 있을 뿐만 아니라 제2 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제에 의해서도 관류될 수 있다는 것 또한 알 수 있다. 제2 스위칭 상태에서는 제2 주변 공기 냉각기(11)가 제2 냉각 순환계(5) 내에서 칠러(14)의 상류에 그리고 전기 에너지 저장 장치(6)의 하류에 배열되어 있다는 것을 알 수 있으며, 이 경우에는 제2 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제의 유동 방향으로 에너지 저장 장치(6)의 상류에 칠러(14)가 배열되어 있다. 이와 같은 배열 상태는, 제2 주변 공기 냉각기(11)가 제2 냉각 순환계(5) 내에서 칠러(14)의 상류에 그리고 전기 에너지 저장 장치(6)의 하류에 배열되어 있는 방식으로, 제2 스위칭 상태에서는 유동 분기(10)가 밸브 장치(17)를 통해 제2 냉각 순환계(5)와 유체 공학적으로 연결되어 있다는 것을 의미한다. 특히 칠러(14)는, 특히 열이 칠러(14)를 관류하는 냉각제로부터 칠러(14)를 거쳐 칠러(14)를 관류하는 냉매로 전달되는 방식으로, 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제를 냉각할 수 있거나 냉각하는 냉각 장치로서의 기능을 할 수 있다. 칠러(14) 뒤에서는, 특히 칠러(14)에 의해 냉각된 냉각제가 에너지 저장 장치(6)를 통과해서 흐를 수 있으며, 이로 인해 에너지 저장 장치(6)는 바람직하게는 냉각될 수 있다. 특히 제2 스위칭 상태에서는 냉각제가 에너지 저장 장치(6)를 통과해서 흐른 후에 제2 주변 공기 냉각기(11)를 통과해서 흐를 수 있고, 이로써 제2 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각되며, 그 후에는 냉각제가 칠러(14)로 그리고 칠러(14)를 통과해서 흐를 수 있거나 흐르게 된다. 제2 스위칭 상태에서, 유동 분기(10)는 밸브 장치(17)를 통해 유동 경로(15)와 유체 공학적으로 연결되어 있으며, 이로 인해 제2 주변 공기 냉각기(11)는 유동 경로(15)를 관류하는 냉각제의 유동 방향으로 유동 경로(15) 내에서 제1 연결 지점(V1)의 하류에 그리고 응축기(13)의 상류에 배열되어 있다. 도 1 및 도 2로부터는, 주변 공기 냉각기(4)에 대해 추가로 제공된 주변 공기 냉각기(11)가 밸브 장치(17)에 의해 필요에 따라 그리고 이로써 선택적으로 냉각 순환계(5)에 그리고 이로써 에너지 저장 장치(6)에 그리고 칠러에 또는 유동 경로(15)에 그리고 이로써 응축기(13)에 할당, 배분 또는 접속될 수 있다. 특히, 제1 스위칭 상태에서는 주변 공기 냉각기(11)에 의해 응축기(13)를 위한 흐름 냉각이 실현될 수 있다.

도 1에 도시된 제1 스위칭 상태에서, 제2 냉각 순환계(5)는, 적어도 제2 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제의 대부분이 유동 분기(10)를 통과해서 흐르지 않음으로써 또한 제2 주변 공기 냉각기(11)를 통과해서 흐르지도 않는 방식으로 밸브 장치(17)에 의해 유동 분기(10)로부터 분리되어 있다.

밸브 장치(17)의 스위칭 상태는 특히 공급 라인(9)을 통과하는 냉각제의 유동이 이루어지지 않는, 다시 말해 보상 탱크(7)에 의한 부피 변동 및/또는 양 변동의 보상이 이루어지지 않는 각각의 상태와 적어도 관련이 있다. 재차 다른 말로 표현하자면, 스위칭 상태에서는 공급 라인(9)이 전혀 고려되지 않는다.

냉매 순환계(12)는 압축 냉동 기계로서 설계되었거나 작동할 수 있는 자동차 공조 장치의 냉매 순환계이다. 이때, 냉매 순환계(12) 내에는 냉매 압축기(18)가 배열되어 있으며, 이 냉매 압축기에 의해 냉매가 냉매 순환계(12)를 통과해서 이송될 수 있다. 또한, 냉매 압축기(18)에 의해서 냉매가 압축될 수도 있다. 냉매 압축기(18)는 냉매 순환계(12)를 관류하는 냉매의 유동 방향으로 칠러(14)의 하류에 그리고 응축기(13)의 상류에 배열되어 있다. 냉매 순환계(12) 내에서 응축기(13)의 상류에 그리고 냉매 압축기(18)의 하류에는 예를 들어 또 다른 응축기(19)가 배열되어 있으며, 이 응축기는 또한 열 펌프 응축기로도 지칭되거나 설계되어 있다.

냉매 순환계(12) 내에서 응축기(13)의 하류에는 증발기(20)가 배열되어 있으며, 이 증발기는 칠러(14)와 병렬로 유동 공학적으로 접속되어 있다. 증발기(20)에 의해 냉매가 증발되고, 이로 인해서는 예를 들어 증발기(20) 주변으로 흐르는 그리고/또는 증발기를 관류하는 공기가 냉각된다. 증발기(20)에 의해 냉각된 공기는 예를 들어 자동차 실내에 공급된다. 응축기(13)의 하류에 그리고 증발기(20)의 상류에는 냉매를 팽창시키기 위한 팽창 밸브(21)가 배열되어 있다. 이 경우에는, 응축기(13)의 하류에 그리고 칠러(14)의 상류에 또 다른 팽창 밸브(22)가 배열되어 있는 것을 생각할 수 있으며, 이 또 다른 팽창 밸브에 의해서 냉매가 팽창될 수 있다. 팽창 밸브(21)가 칠러(14)와 평행하게 그리고 팽창 밸브(22)와 평행하게 유동 공학적으로 접속되어 있음으로써, 결과적으로 팽창 밸브(22)는 증발기(20)와 평행하게 그리고 팽창 밸브(21)와 평행하게 유동 공학적으로 접속되어 있다. 냉매 압축기(18)는 증발기(20) 및 칠러(14)의 하류에 배열되어 있다.

그밖에, 냉매 순환계(12) 내에는 내부 열 교환기(23)가 배열될 수 있으며, 이 내부 열 교환기는 부분적으로는 냉매 압축기(18)의 상류에 그리고 칠러(14) 및 증발기(20)의 하류에 배열되어 있고, 부분적으로는 응축기(13)의 하류에 그리고 칠러(14) 및 증발기(20)의 상류에 배열되어 있다. 열 교환기(23)에 의해서, 예를 들어 응축기(13)로부터 칠러(14) 및 증발기(20)로 흐르는 냉매로부터 증발기(20) 및 칠러(14)로부터 냉매 압축기(18)로 흐르는 냉매로 열이 전달될 수 있다. 이로 인해서는, 공조 장치의 특히 효율적인 작동이 실현될 수 있다.

더욱이, 냉각 순환계(5) 내에는 펌프(16)에 대해 추가로 제공된 펌프(24)가 배열되어 있으며, 이 추가 펌프에 의해서 냉각제가 제2 냉각 순환계(5)를 통과해서 이송될 수 있거나 이송된다. 펌프(16) 및/또는 펌프(24)가 전기적으로 작동 가능한 펌프로서 설계되어 있는 것을 생각할 수 있다.

더욱이, 적어도 주변 공기 냉각기(4)에는 송풍기로도 지칭되는 팬이 할당되어 있으며, 이 팬에 의해서 공기가 이송될 수 있다. 팬(25)에 의해 이송된 공기는 주변 공기 냉각기(4) 주변으로 흐르며, 이로 인해 주변 공기 냉각기(4)에 의해서 자동차가 정지 상태에 있거나 다만 서서히 주행하는 경우에도 주변 공기 냉각기(4)를 관류하는 냉각제가 냉각될 수 있다. 특히 주변 공기 냉각기(4 및 11) 중 하나가 차량 길이 방향으로 전방으로 각각 다른 주변 공기 냉각기(11 또는 4)에 의해 적어도 부분적으로 중첩되는 방식으로, 주변 공기 냉각기(4 및 11)가 차량 길이 방향으로 함께 또는 연속으로 배열되어 있는 것을 생각할 수 있다. 바람직하게는, 팬(25)은 전기식 팬이며, 따라서 전기적으로 작동될 수 있는 팬이다.

예를 들어, 밸브 장치(17)는 제1 스위칭 상태로부터 제2 스위칭 상태로 전기적으로 전환될 수 있고, 예를 들어 제2 스위칭 상태에서 유지될 수 있다. 이 경우에는 예를 들어 스프링 장치(26)가 제공되어 있으며, 이 스프링 장치에 의해서 밸브 장치(17)가 제2 스위칭 상태로부터 제1 스위칭 상태로 전환될 수 있다.

도 3은, 냉각 시스템(1)의 제2 실시예를 개략도로 보여준다. 냉각 순환계(2) 내에 상호 별개로 형성된 그리고 이로써 개별적인 2개의 열원(Q1 및 Q2)이 배열되어 있다는 것을 알 수 있으며, 이 경우 열원(Q1 및 Q2)은 유동 공학적으로, 다시 말하자면 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 유동 방향으로 서로 병렬로 배열되어 있거나 접속되어 있다. 이 목적을 위해, 예를 들어 열원(Q1)은 냉각 순환계(2)의 제1 분기(S1) 내에 배열되어 있고, 열원(Q2)은 냉각 순환계(2)의 제2 분기(S2) 내에 배열되어 있으며, 이 경우 분기(S1 및 S2)는 유동 공학적으로 서로 병렬로 접속되어 있거나 배열되어 있다. 특히 열원(Q1 및 Q2) 중 하나, 특별히 열원(Q2)이 예를 들어 전기 기계로서 설계된 구동 기계(3)인 것을 생각할 수 있다. 더욱이, 열원(Q1 및 Q2) 중 다른 하나, 특별히 열원(Q1)이 구동 기계(3)에 대해 추가로 제공된 제2 구동 기계이고, 이 구동 기계에 의해서 자동차가 구동될 수 있는 것도 생각할 수 있으며, 이 경우 제2 구동 기계는 자동차를 특히 순전히 전기적으로만 구동하기 위한 또 다른 전기 기계일 수 있으며, 그리고 제2 전기 기계는 연소 기관이다. 또한, 열원(Q1)이 구동 기계(3)인 것도 생각할 수 있으며, 이 경우에는 예를 들어 열원(Q2)이 제2 구동 기계인 것을 생각할 수 있다.

냉각 순환계(2)가 특히 열원(Q1 및 Q2)의 상류에 그리고 주변 공기 냉각기(4)의 하류에 배열된 분기 지점(A)에서 유동 분기(S1 및 S2) 내로 또는 그 위로 분기된다는 것을 알 수 있으며, 이들 유동 분기는 합류 지점(Z)에서 재차 합류되어 있다. 합류 지점(Z)은 열원(Q1, Q2)의 하류에 그리고 주변 공기 냉각기(4)의 상류에 배열되어 있다. 따라서, 예를 들어 냉각제가 냉각 순환계(2)를 통과해서 흐를 때에는, 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 제1 부분은 분기(S1)를 통과해서 흐르고 이로써 열원(Q1)을 통과해서 흐르게 되며, 그리고 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 제2 부분은 분기(S2)를 통과해서 흐르고 이로써 열원(Q1)을 통과해서 흐르게 된다. 따라서, 열원(Q1)은 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 제1 부분에 의해서 냉각되고, 열원(Q2)은 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 제2 부분에 의해서 냉각된다. 특히, 분기 지점(A)에서는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고 전체 유동으로도 지칭되는, 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 유동이 제1 부분 및 제2 부분으로 구분되며, 이 경우에는 합류 지점(Z)에서 제1 부분과 제2 부분이 재차 합류되는데, 특히 전체 유동으로 합류된다. 특히, 전체 유동 또는 전체 유동 중 적어도 일부분, 특히 적어도 대부분이 주변 공기 냉각기(4)를 통과해서 흐를 수 있고 주변 공기 냉각기(4)에 의해 냉각될 수 있다는 것을 생각할 수 있다.

도 3에서 밸브 장치(17)는 제1 스위칭 상태에 있는데, 이 상태에서는 제1 냉각 순환계(2)가 특히 분기(S2)를 거쳐서 밸브 장치(17)를 통해 유동 분기(10)와 유체 공학적으로 연결되어 있으며, 이로 인해 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 적어도 일부분, 특히 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 제1 부분은 제2 주변 공기 냉각기(11)를 통과할 수 있고, 제2 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각될 수 있으며, 이로써 제2 주변 공기 냉각기(2)를 통과하게 되고, 제2 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각된다. 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 제2 부분이 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각된 후에는, 유동 분기(10)를 관류하는 냉각제, 이로써 냉각제의 제2 부분이 밸브 장치(17)를 거쳐 유동 분기(10)로부터 외부로 그리고 냉각 순환계(2) 내부로, 특히 분기(S2) 내부로 흐르며, 이 경우 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각된 냉각제는 열원(Q2)을 관류하게 되고, 이로 인해 열원(Q2)을 냉각시킨다. 밸브 장치(17)가 분기(S2)를 관류하는 냉각제의 유동 방향으로 열원(Q2)의 상류에 그리고 특히 분기 지점(A)의 하류에 배열되어 있는 방식으로, 밸브 장치(17)가 유동 분기(10) 내에 그리고 분기(S2) 내에 배열되어 있다는 것을 알 수 있다.

제2 실시예에서는, 열원(Q1 및 Q2)에 대해 추가로 제공된 열원(Q3)이 제2 냉각 순환계(5) 내에 배열되어 있다. 열원(Q1, Q2 및 Q3)은 각각 서로의 외부에 배열되어 있다. 특히, 열원(Q3)은 전기 에너지 저장 장치(6)이다. 재차 다른 말로 표현하자면, 에너지 저장 장치(6)는 제2 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제에 의해 냉각될 수 있는, 다시 말해 냉각되는 열원이며, 이 경우 제2 실시예에서 제2 냉각 순환계(5) 내에 배열된 그리고 제2 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제에 의해 냉각될 열원은 열원(Q3)이다.

도 3에 도시된 제1 스위칭 상태에서, 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제는 열원(Q3)으로부터 칠러(14)에 이르는 자체 경로에서 밸브 장치(17)를 통과하여 주변 공기 냉각기(11)를 우회한다. 다른 말로 표현하자면, 제1 스위칭 상태에서 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제는 열원(Q3)으로부터 칠러(14)에 이르는 자체 경로에서 주변 공기 냉각기(11)를 통과하지 않으며, 이로써 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각되지 않는다. 칠러(14) 대신에 다른 열 교환기, 특히 다른 증발기가 제공될 수 있다.

밸브 장치(17)가 제2 스위칭 상태에 있으면, 제2 냉각 순환계(5)는 밸브 장치(17)를 통해 유동 분기(10)와 유체 공학적으로 연결되어 있으며, 이로 인해 제2 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제의 적어도 일부분, 특히 제2 냉각 순환계(5)를 관류하는 전체 냉각제는 제2 주변 공기 냉각기(11)를 통과할 수 있고, 제2 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각될 수 있으며, 이로써 제2 주변 공기 냉각기(11)를 통과하게 되고, 제2 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각된다. 밸브 장치(17)가 제2 스위칭 상태에 있으면, 밸브 장치(17)가 냉각 순환계(5) 내에서 열원(Q3)의 하류에 그리고 칠러(14)의 상류에 배열되어 있기 때문에, 냉각제는 열원(Q3)으로부터 칠러(14)에 이르는 자체 경로에서 냉각 순환계(5)로부터 분기되어 밸브 장치(17)를 거쳐 유동 분기(10)로 유입되고, 그 다음에 냉각제는 유동 분기(10) 및 이로써 주변 공기 냉각기(11)를 관류하게 되고 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각된다. 그 다음에, 유동 분기(10)를 관류하는 냉각제는 밸브 장치(17)를 거쳐 재차 냉각 순환계(5)로 유입되고, 그 후에 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각된 냉각제는 냉각 순환계(5)를 관류할 수 있고, 특히 칠러(14)를 통과해서 흐를 수 있다. 칠러(14)에 의해서, 칠러(14) 및 동시에 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제가 특히 주변 공기 냉각기(11)에 대해 추가로 냉각될 수 있음으로써, 결과적으로 열원(Q3)의 효과적이고 효율적인 냉각이 실현될 수 있다.

제1 실시예에서와 마찬가지로 제2 실시예에서도 공급 라인(9)이 선택적임으로써, 결과적으로 공급 라인(9)은 생략될 수 있다. 특히 공급 라인(9)이 생략되는 경우에 제공된 보상 탱크(29)도 선택적으로 제공되어 있다. 특히, 보상 탱크(26)는, 이 보상 탱크(26)에 의해 냉각 순환계(5) 내에서의 냉각제의 부피 변동 및/또는 양 변동을 보상하기 위하여 제2 냉각 순환계(5)에 할당될 수 있다. 예를 들어 공급 라인(9)이 제공되어 있으면, 하나의 보상 탱크(7 또는 26)에 의해 냉각 순환계(2 및 5) 내에서의 냉각제의 부피 변동 및/또는 양 변동을 보상하기 위해서는 예를 들어 보상 탱크(7 및 26) 중 하나로 충분하다. 펌프(16 및 24)의 배열 상태 그리고 열원(Q1, Q2 및 Q3)의 배열 상태 그리고 주변 공기 냉각기(4 및 11) 및 히트 싱크(heat sink)로서의 칠러(14)의 배열 상태는 당연히 변할 수 있다. 제2 실시예에서도, 밸브 장치(17)에 의해서 주변 공기 냉각기(11)가 선택적으로 냉각 순환계(2)에 접속될 수 있거나 냉각 순환계(5)에 접속될 수 있고, 이로써 선택적으로 냉각 순환계(2)와 연결될 수 있거나 냉각 순환계(5)와 연결될 수 있으며, 이로 인해서는 필요에 따라 특히 열원(Q2) 또는 열원(Q3)의 혹은 열원(Q1 및 Q2) 및 열원(Q3)의 특히 효과적이고 효율적인 냉각이 실현될 수 있다.

도 4는, 도 3에 도시된 제2 실시예에 따른 냉각 시스템(1)의 구성 부품일 수 있고 선택적으로 제공된 냉매 순환계(12)를 개략도로 보여준다. 이와 같은 사실은 냉매 순환계(12)가 경우에 따라 생략될 수 있다는 것을 의미한다. 열원(Q2)이 냉매 순환계(12) 내에 배열되어 있다는 것을 알 수 있다. 냉매 순환계(12)를 관류하는 냉매의 유동 방향으로, 열원(Q2)은 냉매 순환계(12) 내에서 냉매 압축기(18)의 하류에 그리고 팽창 밸브(22)의 상류에 배열되어 있다. 특히, 열원(Q2)은 냉매를 응축시키기 위한 응축기일 수 있거나, 특히 냉매 순환계(12)를 관류하는 냉매와 냉각 순환계(2), 특히 분기(S2)를 관류하는 냉매 사이에서 열원(Q2)을 통해 열이 교환될 수 있는 방식으로, 특히 열원(Q2)을 통해 열이 냉매로부터 냉각 순환계(2), 특히 분기(S2)를 관류하는 그리고 이로 인해 열원(Q2)을 관류하는 냉각제로 전달될 수 있는 방식으로, 냉매를 응축시키기 위한 응축기로서 기능하거나 작동할 수 있다. 이로 인해 냉매는 열원(Q2)을 통해 냉각될 수 있다.

도 3에 도시된 제2 실시예에서는, 제2 스위칭 상태에서, 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제가 열원(Q3)으로부터 칠러(14)에 이르는 자체 경로에서 밸브 장치(17)를 거쳐 냉각 순환계(5)로부터 분기되고, 유동 분기(10)로 유입되며, 이로써 주변 공기 냉각기(11)를 통과하고, 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각되며, 그 다음에 유동 분기(10)를 관류하는 냉각제는 밸브 장치(17)를 거쳐 재차 유동 분기(10)로부터 외부로 안내되고, 냉각 순환계(5)로 유입되며, 그 다음에 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각된 냉각제는 칠러(14)로 그리고 칠러(14)를 통과해서 흐를 수 있게 된다. 제2 스위칭 상태에서, 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제는 분기 지점(A)으로부터 합류 지점(Z)에 이르는 자체 경로에서 유동 분기(10) 및 주변 공기 냉각기(11)를 우회하게 되며, 이로써 분기 지점(A)으로부터 합류 지점(Z)에 이르는 그리고 동시에 열원(Q2)을 통과하는 자체 경로에서 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각되지 않는다.

마지막으로, 도 5는 냉각 시스템(1)의 제3 실시예를 보여준다. 예를 들어 전기차에서의, 특히 배터리-전기식 차량에서의 냉각 시스템(1)의 제1 실시예 및/또는 제2 실시예가 또한 하이브리드 차량에서 또는 순전히 전기적으로 구동될 수 있는 차량에서도 사용된다는 것을 생각할 수 있다. 이 경우에는 특히, 도 5에 도시된 냉각 시스템의 제3 실시예가 종래의 그리고 이로써 순전히 연소 기관에 의해 구동될 수 있는 차량에서 사용된다는 것을 생각할 수 있다.

예를 들어, 제3 실시예에 따른 냉각 시스템(1)을 갖춘 자동차는 예를 들어 구동 기계(3)로서의 전술된 연소 기관을 구비하고, 연소 기관에 의해 구동될 수 있다. 연소 기관은, 연소 기관의 점화 작동 중에 연소 과정이 진행되는 적어도 하나 또는 복수의 연소실을 구비한다. 각각의 연소 과정 동안에는, 연소 공기로도 지칭되는 공기 및 특히 액체 상태의 연료를 포함하는 각각의 혼합물이 연소된다. 연소 기관의 특히 효율적인 작동을 실현하기 위하여, 연소 공기는 하나 이상의 압축기에 의해 압축되며, 이 경우 압축된 공기는 충전 공기로도 지칭된다. 공기는 입구관으로도 지칭되는 연소 기관의 흡입관을 통과해서 흐를 수 있고, 흡입관에 의해 각각의 연소실 내로 안내된다. 이 경우에는, 전술된 하나 이상의 압축기가 흡입관 내에 배열되어 있다. 또한, 흡입관 내에서 압축기 하류에는 충전 공기 냉각기(27)가 배열되어 있으며, 이 냉각기는 압축되어 가열된 공기에 의해 관류될 수 있다. 충전 공기 냉각기(27)에 의해서, 압축되어 가열된 공기가 냉각될 수 있는데, 특히 이 공기가 각각의 연소실로 유입되기 전에 냉각될 수 있다. 도 5로부터는, 충전 공기 냉각기(27)가 제2 냉각 순환계(5) 내에 배열되어 있음으로써, 결과적으로 충전 공기 냉각기(27)가 냉각 순환계(5)를 관류하는 바람직하게는 액체 상태의 냉각제에 의해 그리고 충전 공기에 의해 관류될 수 있다는 것을 알 수 있다. 충전 공기 냉각기(27)를 통해서, 특히 충전 공기 냉각기(27)를 통해 압축된 공기로부터 충전 공기 냉각기(27), 즉, 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제로 열이 전달될 수 있는 방식으로, 열이 충전 공기와 충전 공기 냉각기(27)를 관류하는 냉각제 사이에서 교환될 수 있다. 이로 인해서는, 충전 공기가 충전 공기 냉각기(27)를 통해 냉각된다. 따라서, 제3 실시예에서는 에너지 저장 장치(6) 대신에 또는 열원(Q3) 대신에 충전 공기 냉각기(27)가 사용된다는 것, 또는 제3 실시예에서는 열원(Q3)으로서 충전 공기 냉각기(27)가 사용된다는 것을 알 수 있다.

도 5에서는 밸브 장치(17)가 제1 스위칭 상태에, 즉, 제1 냉각 순환계(2)가 밸브 장치(17)를 통해 유동 분기(10)와 유체 공학적으로 연결되어 있는 상태에 있으며, 이로 인해 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 적어도 일부분, 특히 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 적어도 대부분은 제1 냉각 순환계를 관류하는 전체 냉각제에 걸쳐 제2 주변 공기 냉각기(11)를 통과하고, 특히 냉각제가 구동 기계(3)(연소 기관)를 통과해서 흐르기 전에 제2 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각된다. 제1 스위칭 상태에서는, 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제가 주변 공기 냉각기(11)를 우회하고, 이로써 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각되지 않는다.

제2 스위칭 상태에서는, 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제가 주변 공기 냉각기(4)로부터 구동 기계(3)에 이르는 자체 경로에서 밸브 장치(17)를 통과해서 흐르지만 이 경우에는 유동 분기(10) 및 이로써 주변 공기 냉각기(11)를 우회함으로써, 결과적으로 제2 스위칭 상태에서는 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제가 주변 공기 냉각기(4)로부터 구동 기계(3)에 이르는 자체 경로에서 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각되지 않는다. 제2 스위칭 상태에서는, 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제가 밸브 장치(17)에 의해 냉각 순환계(5)로부터 분기되어 유동 분기(10)로 유입됨으로써, 결과적으로 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제는 유동 분기(10)를 통과해서 흐르게 되고 이로써 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각되며, 그 다음에는 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각되고 유동 분기(10)를 관류하는 냉각제가 충전 공기 냉각기(27)를 통과해서 흐름으로써 충전 공기 냉각기(27)를 통해 충전 공기를 냉각시킨다.

제3 실시예에서는, 냉각 순환계(5) 내에서 충전 공기 냉각기(27)의 하류에 그리고 밸브 장치(17)의 상류에 제3 냉각기(28)가 배열되어 있으며, 이 제3 냉각기는 특히 주변 공기 냉각기(4 및 11)에 대해 추가로 제공되어 있고, 주변 공기 냉각기(4 및 11) 외부에 배열되어 있다. 바람직하게는, 제3 냉각기(28)는, 전술된 주행에서, 특히 전진 주행에서 주변 공기가 그리고 이로써 공기가 주변으로 흐를 수 있는 제3 주변 공기 냉각기이다. 냉각기(28)가 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제에 의해 관류될 수 있음으로써, 결과적으로 제3 냉각기(28)를 통해서 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제가 냉각기(28) 주변으로 흐르는 공기에 의해 냉각될 수 있다.

제2 실시예에서와 마찬가지로, 제3 실시예에서도 공급 라인(9)이 선택적임으로써, 결과적으로 공급 라인(9)은 생략될 수 있다. 예를 들어 도 5에 도시된 보상 탱크(26)도 선택 사항이다.

종합적으로 볼 때 제1 실시예, 제2 실시예 및 제3 실시예에서는 밸브 장치(17)가 제1 스위칭 상태와 제2 스위칭 상태 간에 전환될 수 있다는 것을 알 수 있다. 제1 스위칭 상태에서는 제1 냉각 순환계(2)가 밸브 장치(17)를 통해 유동 분기(10)와 유체 공학적으로 연결되어 있고, 이로 인해 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 적어도 일부분은 제2 주변 공기 냉각기(11)를 통과할 수 있고, 제2 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각될 수 있다. 제2 스위칭 상태에서는 제2 냉각 순환계(5)가 밸브 장치(17)를 통해 유동 분기(10)와 유체 공학적으로 연결되어 있고, 이로 인해 제2 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제의 적어도 일부분은 제2 주변 공기 냉각기(11)를 통과할 수 있고, 제2 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각될 수 있다. 제1 실시예에서, 도 1에 도시된 제1 스위칭 상태에서는 유동 분기(10)가 밸브 장치(17)를 통해서 유동 경로(15)와 그리고 유동 경로(15)를 통해서 제1 냉각 순환계(2)와 유체 공학적으로 연결되어 있고, 이로 인해 적어도 제1 냉각 순환계(2)의 전술된 부분을 관류하는 냉각제는 유동 경로(15)를 거쳐 제2 주변 공기 냉각기(11)를 통과할 수 있고, 제2 주변 공기 냉각기(11)에 의해 냉각될 수 있다.

1: 냉각 시스템
2: 제1 냉각 순환계
3: 구동 기계
4: 제1 주변 공기 냉각기
5: 제2 냉각 순환계
6: 전기 에너지 저장 장치
7: 보상 탱크
8: 양
9: 공급 라인
10: 유동 분기
11: 제2 주변 공기 냉각기
12: 냉매 순환계
13: 응축기
14: 칠러
15: 유동 경로
16: 펌프
17: 밸브 장치
18: 냉매 압축기
19: 응축기
20: 증발기
21: 팽창 밸브
22: 팽창 밸브
23: 내부 열 교환기
24: 펌프
25: 팬
26: 스프링 장치
27: 충전 공기 냉각기
28: 냉각기
29: 보상 탱크
A: 분기 지점
Q1: 열원
Q2: 열원
Q3: 열원
S1: 분기
S2: 분기
V1: 제1 연결 지점
V2: 제2 연결 지점
Z: 합류 지점

Claims

냉각제가 관류할 수 있는 제1 냉각 순환계(2)를 갖고, 상기 제1 냉각 순환계(2) 내에 배열되어 있고 이로 인해 냉각제에 의해서 냉각될 하나 이상의 구동 기계(3)를 가지며, 상기 구동 기계에 의해서 자동차가 구동될 수 있으며, 상기 제1 냉각 순환계(2) 내에 배열되어 있고 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제를 냉각하기 위한 제1 냉각기(4)를 갖고, 냉각제가 관류할 수 있는 제2 냉각 순환계(5)를 가지며, 그리고 냉각제가 관류할 수 있는 유동 분기(10)를 갖고, 상기 유동 분기 내에는 이 유동 분기(10)를 관류하는 냉각제를 냉각하기 위한 제2 냉각기(11)가 배열되어 있는, 자동차용 냉각 시스템(1)으로서,
밸브 장치(17)를 포함하되, 상기 밸브 장치는,
- 제1 냉각 순환계(2)가 밸브 장치(17)를 통해 유동 분기(10)와 유체 공학적으로 연결되어 있으며, 이로 인해 상기 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 적어도 일부분이 제2 냉각기(11)를 통과할 수 있고 상기 제2 냉각기(11)에 의해서 냉각될 수 있는 제1 스위칭 상태와,
- 제2 냉각 순환계(5)가 밸브 장치(17)를 통해 유동 분기(10)와 유체 공학적으로 연결되어 있으며, 이로 인해 상기 제2 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제의 적어도 일부분이 제2 냉각기(11)를 통과할 수 있고 상기 제2 냉각기(11)에 의해서 냉각될 수 있는 제2 스위칭 상태
간에 전환될 수 있는 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
제1항에 있어서,
- 상기 제1 냉각기(14)는 공기가 그 주변으로 흐를 수 있는 제1 주변 공기 냉각기로서 설계되어 있으며, 상기 제1 주변 공기 냉각기를 통해서 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제가 상기 제1 주변 공기 냉각기 주변으로 흐르는 공기에 의해 냉각될 수 있으며, 그리고
- 상기 제2 냉각기(11)는 공기가 그 주변으로 흐를 수 있는 제2 주변 공기 냉각기로서 설계되어 있으며, 상기 제2 주변 공기 냉각기를 통해서 제2 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제가 상기 제1 주변 공기 냉각기 주변으로 흐르는 공기에 의해 냉각될 수 있는 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 냉각 순환계(2, 5) 중 하나와 유체 공학적으로 연결되어 있고, 이로 인해 상기 냉각 순환계(2, 5)를 관류하는 냉각제의 적어도 상기 부분에 의해 또는 적어도 또 다른 부분에 의해 관류될 수 있으며, 냉각기(4, 11)에 대해 추가로 제공된 하나 이상의 열 교환기(13)를 포함하되, 상기 열 교환기가 또 다른 유체에 의해 관류될 수 있는 유체 순환계(12) 내에 배열되어 있고, 이로 인해 또한 상기 또 다른 유체에 의해서도 관류될 수 있음으로써, 상기 열 교환기(13)를 통해서 상기 또 다른 유체와 열 교환기(13)를 관류하는 냉각제 사이에서 열이 교환될 수 있는 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
제3항에 있어서,
상기 하나 이상의 열 교환기(13)는 냉각 요소로서 설계되어 있으며, 상기 냉각 요소를 통해서 또 다른 유체를 냉각하기 위해 열이 또 다른 유체로부터 상기 하나 이상의 열 교환기(13)를 관류하는 냉각제로 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 다른 냉각 순환계(2, 5) 내에 그리고 또 다른 유체에 의해 관류될 수 있는 유체 순환계(12) 내에 배열되어 있고 이로 인해 상기 다른 냉각 순환계(2, 5)를 관류하는 냉각제에 의해서 뿐만 아니라 또 다른 유체에 의해서도 관류될 수 있으며 상기 하나 이상의 열 교환기(13)에 대해 추가로 제공된 제2 열 교환기(14)를 포함하되, 상기 제2 열 교환기를 통해서 열이 제2 열 교환기(14)를 관류하는 냉각제와 또 다른 유체 사이에서 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
제5항에 있어서,
상기 제2 열 교환기(14)가 냉각 장치로서 설계되어 있으며, 상기 냉각 장치를 통해서 열이 제2 열 교환기(14)를 관류하는 냉각제를 냉각하기 위해 상기 제2 열 교환기(14)를 관류하는 냉각제로부터 또 다른 유체로 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유체 순환계(12)가 압축 냉동 기계로서 작동할 수 있는 공조 장치의 냉매 순환계이며, 상기 공조 장치의 냉매 순환계(12)는 냉매로서의 또 다른 유체에 의해 관류될 수 있는 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
제7항에 있어서,
상기 하나 이상의 열 교환기(13)가 냉매를 응축시키기 위한 응축기(13)로서 설계되어 있는 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 유동 방향으로 제1 냉각기(4)의 하류에 그리고 구동 기계(3)의 상류에 배열된 제1 연결 지점(V1)에서 그리고 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 유동 방향으로 구동 기계(3)의 하류에 그리고 제1 냉각기(4)의 상류에 배열된 제2 연결 지점(V2)에서 하나의 냉각 순환계(2, 5)인 제1 냉각 순환계(2)와 유체 공학적으로 연결되어 있으며, 이로 인해 적어도 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 부분에 의해서 관류될 수 있는 유동 경로(15)를 포함하되, 상기 하나 이상의 열 교환기(13)는 유동 경로(15) 내에 배열되어 있을 뿐만 아니라 또 다른 유체에 의해서 관류될 수 있는 유체 순환계(12) 내에도 배열되어 있으며, 이로 인해 유동 경로(15)를 관류하는 냉각제에 의해서 관류될 수 있을 뿐만 아니라 또 다른 유체에 의해서도 관류될 수 있으며, 그리고 이때 제1 스위칭 상태에서는 유동 분기(10)가 밸브 장치(17)를 통해서 유동 경로(15)와 그리고 유동 경로(15)를 통해서 제1 냉각 순환계(2)와 유체 공학적으로 연결되어 있으며, 이로 인해 적어도 제1 냉각 순환계(2)를 관류하는 냉각제의 부분은 유동 경로(15)를 거쳐 제2 냉각기(11)를 통과할 수 있고, 제2 냉각기(11)에 의해서 냉각될 수 있는 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 냉각 순환계(5) 내에 구동 기계(3)에 대해 추가로 제공된 하나 이상의 열원(6)이 배열되어 있으며, 상기 열원은 제2 냉각 순환계(5)를 관류하는 냉각제에 의해서 냉각될 수 있는 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
제10항에 있어서,
상기 하나 이상의 열원(6)이 전기 에너지를 저장하기 위한 전기 에너지 저장 장치인 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
제10항에 있어서,
상기 하나 이상의 열원(6)이 하나 이상의 압축기에 의해 압축된 그리고 자동차 내연 기관의 하나 이상의 연소실에 공급될 수 있는 공기를 냉각하기 위한 충전 공기 냉각기인 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밸브 장치(17)가 스위칭 상태 중 하나 이상의 스위칭 상태로부터 다른 스위칭 상태로 전기적으로 전환될 수 있는 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
제14항에 있어서,
스프링 장치(26)를 포함하되, 상기 스프링 장치에 의해서 밸브 장치(17)가 다른 스위칭 상태로부터 하나의 스위칭 상태로 전환될 수 있는 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 냉각 시스템(1)을 포함하는, 자동차.