KR20230166915A - 자동차의 전기 트랙션 기계용 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차(3)의 전기 트랙션 기계(2)용 냉각 시스템(1)에 관한 것으로, 이 냉각 시스템은 적어도 다음 구성요소:
- 순환시킬 제1 냉각액(5)의 안내를 위한 회로 라인 시스템(4);
- 회로 라인 시스템(4)에서 제1 냉각액(5)을 제1 순환 방향(7)으로 이송하기 위한 순환 펌프(6);
- 적어도 부분적으로 회로 라인 시스템(4)에서 순환시킬 제1 냉각액(5)으로 그리고 적어도 부분적으로 가스(9)로 채워진 보상 탱크(8);
- 온도 조절될 전기 트랙션 기계(2)와 회로 라인 시스템(4)의 입구측 유체 연결을 위한 모터 입력 연결부(10);
- 온도 조절될 전기 트랙션 기계(2)와 회로 라인 시스템(4)의 출구측 유체 연결을 위한 하나의 모터 출력 연결부(11); 및
- 회로 라인 시스템(4)에서 순환시킬 제1 냉각액(5)으로부터/으로 열을 방출하고 그리고/또는 공급하기 위한 제1 열 교환기(12);를 포함한다. 냉각 시스템(1)은 특히, 보상 탱크(8)가 개구부(13)에 의해 주변 환경(14)에 대해 개방되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본원에 제안된 보상 탱크 및 냉각 시스템에 의해 냉각액의 효율적인 탈기가 달성될 수 있다.

Description

자동차의 전기 트랙션 기계용 냉각 시스템{COOLING SYSTEM FOR AN ELECTRIC TRACTION MACHINE FOR A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 자동차의 전기 트랙션 기계용 냉각 시스템, 자동차의 드라이브 트레인을 위한 상기 냉각 시스템을 갖춘 열 관리 모듈, 자동차를 위한 상기 열 관리 모듈을 갖춘 드라이브 트레인, 및 상기 드라이브 트레인을 갖춘 자동차에 관한 것이다.

종래 기술로부터, 출력 요구가 있을 때 발생하는 폐열을 방출하기 위한 전기 트랙션 기계용 냉각 시스템이 공지되어 있다. 여기서는 냉각 성능을 향상시키기 위한 발상으로, 적어도 전기 트랙션 기계의 고정자를 통해 직접 냉각제를 흐르게 하며, 이를 위해 냉각제는 유전체 냉각액으로 설계되었다. 이러한 유전체 냉각 시스템에서는 가능한 한 적은 수의 구성요소를 냉각하는 것이 중요하다. 예컨대 변속기 및 펄스 제어 인버터와 같은, 상기 전기 트랙션 기계가 통합된 드라이브 트레인의 다른 구성요소들은 바람직하게 적어도 하나의 분리된 냉각 회로에서 냉각된다. 변속기는 예컨대 오일 회로에 의해 냉각됨으로써, 냉각제(오일)가 동시에 변속기 구성요소를 윤활하도록 구성된다. 펄스 제어 인버터는 예컨대, 바람직하게 또 다른 차량 구성요소를 냉각할 수 있는 물 회로 내에 배치된다.

냉각액의 불가피한 온도 변동으로 인해 냉각액의 체적 변화가 나타나고 결과적으로 압력 변동이 발생하여 때때로 허용할 수 없을 정도로 너무 높거나 너무 낮은 작동 압력이 발생한다. 이를 위해, 냉각액이 (압축하기 쉬운) 가스에 비해 작은 압력 변동에서 체적 변화를 수행할 수 있는 보상 탱크가 제공된다. 이를 위해서는 지구의 중력장에서 (더 가벼운) 가스가 항상 (더 무거운) 냉각액 상부에 위치해야 한다.

이를 바탕으로 본 발명의 과제는 종래 기술로부터 공지된 단점을 적어도 부분적으로 극복하는 것이다. 본 발명에 따른 특징은 독립 청구항에서 도출되며, 바람직한 구성은 종속 청구항에 나타나 있다. 청구항들의 특징은 기술적으로 유의미한 어떤 방식으로도 결합될 수 있고, 이를 위해 본 발명의 보완적 구성을 포함하는 하기 설명부의 내용 및 도면의 특징이 부가될 수 있다.

본 발명은 적어도 다음의 구성요소:

- 순환시킬 제1 냉각액의 안내를 위한 하나의 회로 라인 시스템;

- 회로 라인 시스템에서 제1 냉각액을 제1 순환 방향으로 이송하기 위한 순환 펌프;

- 적어도 부분적으로 회로 라인 시스템에서 순환시킬 제1 냉각액으로 그리고 적어도 부분적으로 가스로 채워진 보상 탱크;

- 온도 조절될 전기 트랙션 기계와 회로 라인 시스템의 입구측 유체 연결을 위한 모터 입력 연결부;

- 온도 조절될 전기 트랙션 기계와 회로 라인 시스템의 출구측 유체 연결을 위한 모터 출력 연결부; 및

- 회로 라인 시스템에서 순환시킬 제1 냉각액으로부터/으로 열을 방출하고 그리고/또는 공급하기 위한 제1 열 교환기;

를 포함하는, 자동차의 전기 트랙션 기계용 냉각 시스템에 관한 것이다.

냉각 시스템은 특히, 보상 탱크가 개구부에 의해 주변 환경에 대해 개방되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

달리 명시적으로 언급하지 않는 한, 상기 및 이하의 설명에 사용된 서수는 명확한 구별을 위한 것일 뿐, 언급된 구성요소의 순서나 순위를 반영하지 않는다. 1보다 큰 서수가 반드시 다른 구성 요소가 있어야 함을 의미하지는 않는다.

냉각 시스템 또는 회로 라인 시스템에서 온도 변동으로 인해 과도하게 높은 압력 또는 너무 낮은 압력이 발생할 수 있는 문제가 있다. 따라서 전술한 바와 같은 보상 탱크에 의한 보상이 바람직하다. 본원에서는, 특히 높은 체적 변동 시 시스템을 주변 환경에 대해 개방되도록 구성하는 것이 제안된다.

우선, 본원에 제안된 냉각 시스템은 주로 폐열을 방출하는 데 사용되지만, 예컨대 동절기 온도에서 냉각 시스템에 의해 온도 조절되는 구성요소의 온도를 높이는 것도 가능한 작동 상태이며, 그 결과 구성요소가 빠르게 작동 온도에 도달하게 된다는 점에 유의해야 한다. 그러나 대부분의 응용 분야에서는 동절기 온도에서도 자동차의 전기 트랙션 기계가 작동 중일 때 폐열이 방출되어야 한다. 즉, 냉각이 목표이다.

또한, 명확성을 위해, 차후 설명되는 냉각 시스템의 구성요소 및 속성과 동명의 구성요소 또는 속성이 각각 제1 구성요소 또는 속성으로 지칭되나, 이것이 항상 명확한 맥락에서 다루어지는 것은 아니라는 점에 유의한다.

냉각 시스템은 냉각 시스템의 구성요소들 사이에 복수의 라인 및/또는 라인 섹션을 포함하는 회로 라인 시스템을 포함한다. 회로 라인 시스템 내에서 제1 냉각액은 주변 환경으로부터 격리됨에 따라, 그곳에서 가스 성분의 손실은 (예컨대 누출로 인해) 기껏해야 무시할 수 있는 양만 발생한다. 제1 냉각액의 순환을 위해 (제1) 순환 펌프가 제공된다. 순환 펌프에 의해 회로 라인 시스템 내에서 (제1) 순환 방향으로 인한 압력 강하가 발생한다. 일 실시예에서 순환 펌프는 가역적으로 작동될 수 있지만, 적어도 온보드 전기 트랙션 기계로부터 폐열을 방출할 때 제1 순환 방향이 주 작동 방향이다. 방향 전환은 예컨대 펌프 휠의 회전 방향을 전환하여 설정할 수 있지만, 상응하는 방향 제어 밸브를 사용하는 것이 바람직하다.

보상 탱크는, 회로 라인 시스템 내에서 제1 냉각액의 온도 변화 및 이로 인한 체적 변화에 따라 사전 결정된 압력 한계가 초과되는 것을 방지하기 위해, 제1 냉각액을 포함하는 회로 라인 시스템과 (압축하기 쉬운) 가스, 예컨대 주변 환경의 공기 간의 체적 보상을 위해 구성된다. 보상 탱크는 일 실시예에서 폐쇄되도록 구성되며, 이 경우, 가스는 보상 탱크에서 압축되고 그 결과로 발생하는 압력 상승은 회로 라인 시스템에서 설계에 따른 작동 상태에서 사전 결정된 압력 한계값을 초과하지 않는다. 대안적으로 보상 탱크는 개방되도록 구성되고, 이 경우, (인접한) 주변 환경의 가스가 (바람직하게는 공기가) 체적 증가 시 보상 탱크로부터 배출되고 체적 감소 시 흡입된다. 일 실시예에서는, 개방된 보상 탱크의 유형에 따라 가스가 배출되고 공급되는 반개방형 보상 탱크가 제공되는데, 이는 개방된 주변 환경에서 발생하는 것이 아니라, 연결된 탱크에서, 바람직하게는 체적이 가변적인 탱크에서, 예컨대 벨로우즈 등을 사용하여 수행된다.

선택적으로 보상 탱크의 또 다른 과제는, 가스에 대한 압력 강하의 결과로 제1 냉각액 내의 혼입 가스를 분리할 수 있는 것이며, 상기 혼입 가스는 주변 환경으로 배출되거나 갇힌 가스에 공급된다.

전기 트랙션 기계는 온도 조절을 위해 냉각 시스템에 통합되며, 이 냉각 시스템에서 전기 트랙션 기계에 모터 입력 연결부를 통해 제1 냉각액이 공급되고 모터 출력 연결부를 통해 상기 유입된 제1 냉각액이 전기 트랙션 기계로부터 다시 배출된다. (제1) 순환 방향의 전환 시, 모터 입력 연결부에 의해 출구가 형성되고 모터 출력 연결부에 의해 입구가 형성된다는 점에 유의한다. 그러나 바람직하게는 이 경우에도 전기 트랙션 기계를 통한 흐름 방향은 동일하게 유지되며, 즉, 모터 입력 연결부가 제1 냉각액을 위한 입구이고 모터 출력 연결부가 출구이며, 이는 예컨대 상응하는 라인 배선 및/또는 적어도 하나의 전환 가능한 방향 제어 밸브를 통해 구현된다.

(제1) 열 교환기는 2개의 유체, 즉, 제1 냉각액과 또 다른 유체(예컨대 물 또는 주변 공기) 사이에서 열을 전달하도록 구성된다. 공기에 대한 냉각에 관한 일 실시예에서는 예컨대 팬이 포함된다.

바람직한 일 실시예에서, 회로 라인 시스템 내 보상 탱크와 열 교환기 사이의 라인 거리가 가능한 한 짧음으로써, 보상 탱크에 도달하기까지의 입열(heat input)이 적다. 동일한 이유에서 대안적으로 또는 추가로, 회로 라인 시스템 내 보상 탱크와 열 교환기 사이의 라인 섹션이 열절연되고, 그리고/또는 다른 열원, 특히 온도 조절될 전기 트랙션 기계로부터 가능한 한 멀리 떨어져 있다.

또한, 냉각 시스템의 한 바람직한 실시예에서는, 보상 탱크의 개구부로부터 주변 환경 방향으로 통과하는 공기의 여과를 위해 흡착 필터가 포함되고, 이 흡착 필터는 건조제 및/또는 활성탄을 포함하는 구성이 제안된다.

여기서는, 예컨대 탄화수소 화합물을 정체시키기 위해 출구에 포함된 흡착 필터를 제공하는 구성이 제안되고, 예컨대 활성탄 필터가 이에 적합하다. 한 바람직한 실시예에서는 추가로, 수분이 주변 환경으로 빠져나가는 것을 방지하기 위해 건조제, 예컨대 과립이 제공된다. 한 바람직한 실시예에서는, 보상 탱크의 보상 챔버에 원치 않는 성분이 유입되는 것을 방지하기 위해 동일한 흡착 필터가 보상 탱크의 입구에도 포함된다.

또한, 냉각 시스템의 한 바람직한 실시예에서, 보상 탱크의 개구부가 안정화 섹션을 통해 주변 환경과 소통되도록 연결되어 있고, 바람직하게는 안정화 섹션을 이용하여 안정화 래버린스를 통해 안정화 섹션을 통과하는 가스 흐름으로부터 액체가 분리될 수 있으며, 그리고/또는 바람직하게 안정화 섹션을 이용하여 보상 탱크 개구부 내 압력과 비교하여 더 높은 압력을 안정화 섹션을 통과하는 가스 흐름에서 발생시킬 수 있는 구성이 제안된다.

이와 관련하여, 주변 환경으로 향하는 보상 탱크의 개구부는 바람직하게 안정화 섹션에 의해서만 주변 환경과 소통되도록 연결되는 구성이 제안된다. 안정화 섹션은, 흐름의 감속으로 인해 액체 성분이 계속 침전될 수 있고, 상기 액체 성분은 바람직하게 다시 수집되어 귀환되거나, 분리되어 (예컨대 응축수와 같이 외부에서 침투한 액체인 경우) 외부로, 예컨대 적하(drip off)되어, 배출된다는 장점이 있다.

바람직한 일 실시예에서 안정화 섹션은, 응축에 의해 주변 환경으로부터 유입되는 공기로부터 액체, 특히 바람직하게는 공기 중 습기를 분리하는 데 이용 가능한 안정화 래버린스를 포함한다. 동일한 또는 한 대안적인 실시예에서, 안정화 섹션에 의해 내부로부터 빠져나가는 냉각액이 (경우에 따라 유출되는 가스에 용해되었거나 함께 운반되는 액적 형태로도) 안정화 래버린스에 의해 분리될 수 있다.

한 바람직한 실시예에서, 안정화 섹션에서의 압력이 보상 탱크의 개구부 내 압력보다 더 높다. 이를 통해 예컨대 액체 또는 습기에 대한 가스의 용해력이 보상 탱크의 개구부 영역 내 가스에 비해 높아지고, 그에 따라 개구부 영역에서 습기 침투가 감소한다. 그러나 무엇보다도 반드시 주변 환경과 상호 작용하지 않고도, 개구부에 비해 더 높은 안정화 섹션의 압력으로 인해 보상 탱크 및 회로 라인 시스템의 압력 상승을 위한 추가적인 완충이 달성될 수 있다. 이를 통해 외부로부터의 오염물 및 액체의 유입 또는 내부로부터의 탄화수소 화합물의 방출이 감소하고, 경우에 따라 기존 흡착 필터가 드물게 사용됨으로써 더 긴 수명 및/또는 더 나은 경제성을 위한 더 소형화된 설계가 제공된다.

또한, 냉각 시스템의 한 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 밸브에 의해 보상 탱크의 개구부가 주변 환경에 대해 밀폐될 수 있으며, 바람직하게 적어도 하나의 밸브는 평상시에는 닫혀있고, 특히 바람직하게는 압력 제어식으로 열릴 수 있으며, 그리고/또는 바람직하게 상기 밸브들 중 적어도 하나는, 특히 바람직하게 압력 한계값 및/또는 온도 한계값에 따라, 전환 가능한 방식으로 닫힐 수 있는 구성이 제안된다.

여기서는 보상 탱크를 주변 환경에 대해 밀폐할 수 있게 하는 적어도 하나의 밸브를 제공하여 주변 환경으로의 유입 또는 유출 연결부가 전체적으로 또는 선택적으로 폐쇄될 수 있는 구성이 제안된다. 미리 결정된 한계 압력에서만 밸브를 열어 주변 환경으로의 또는 주변 환경으로부터의 흐름이 방지되면, 흡착 필터가 수명 기간 동안 부하를 덜 받게 되므로 전체적으로 더 작게 치수화될 수 있다. 습기 유입 또는 탄화수소 화합물 유출도 감소한다. 바람직하게는 이를 위해 주변 환경과 흡착 필터 사이에 밸브 몸체가 제공된다. 대안적으로 흡착 필터는 밸브 주변에 배치되는데, 이는 여기서도 역시 밸브가 닫혀 있을 때 흡착 필터를 통과하는 흐름이 무시될 정도의 양이기 때문이다. 이러한 변형은 바람직하게 오염물 및 경우에 따라 튀는 물에 대한 추가 보호 장치에 의해 흡착 필터가 오염으로부터 보호되는 동시에 밸브는 흡착 필터에 의해 보호되는, 액체가 거의 또는 전혀 존재하지 않는 영역에 위치한다. 반대의 실시예에서는, 밸브 자체가 견고하게 설계되었거나, 역시 추가 보호 장치에 의해 오염 및 경우에 따라 튀는 물로부터 보호된다.

평상시 닫혀 있는 밸브가 압력 제어식으로 개방될 수 있는 한 바람직한 실시예에서, 예컨대 수동 개방을 위한 스프링이 제공됨에 따라 스프링력의 초과 시 인가되는 압력으로 인해 밸브 몸체가 열리고, 압력이 스프링력 미만으로 하강하면 다시 닫힌다.

한 실시예에서 추가로 또는 대안적으로, 전환 가능한 방식으로 닫힐 수 있는, 즉, 예컨대 전자 제어 장치에 의해 개폐되는 밸브가 제공된다. 이를 위해 해당 제어 루프에 따라 밸브 개방이 이루어지는 압력 센서 및/또는 온도 센서가 제공된다. 적절한 설계를 통해 밸브를 이용하여, 회로 라인 시스템 내에서 압력 변동이 발생하긴 하나 원하는 한계(요컨대, 개별 압력 한계값 및/또는 온도 한계값) 이내에서만 그리고 해당 한계값을 초과하는 경우에만 주변 환경과의 교환이 시행됨에 따라, 흡착 필터가 작동 중에 훨씬 드물게 부하를 받으므로 시스템의 수명이 증가하거나, 더 낮아진 부하로 인해 그러한 시스템의 비용이 절감될 수 있다.

또한, 냉각 시스템의 한 바람직한 실시예에서, 보상 탱크의 개구부가 입구 및 출구를 통해 주변 환경과 소통되도록 연결되어 있고, 출구는 공기 여과를 위해 반투과성 막을 통해서만 주변 환경과 기체 투과성 및 방오성 및/또는 방액성으로(water-repelling) 연결되어 있는 구성이 제안된다.

본원에서는 보상 탱크가 주변 환경에 대해 개방되어 있고, 출구에 반투과성 막이 제공되는 구성이 제안된다. 반투과성 막은 탄화수소 화합물의 유출을 방해하여 전혀 유출되지 않게 하거나 무시할 수 있는 양만 유출되게 한다.

여기서 반투과성은 기술적 측면에서, 즉, 충분한 기능성과 경제성 측면에서 기술된 것이므로, 명백히 누출이 발생할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 여기서도 염기성 또는 산성 액체가 막에 손상을 발생시킬 수 있고, 그로 인해 방액 기능이 저하시될 수 있는 점은 고려되지 않았다. 예컨대 이 경우 막에 추가 보호 장치가 제공됨으로써, 특히 동절기에 미끄러짐 방지를 위해 도로에 소금을 사용할 경우, 튄 물이 막에 부딪히는 점 또는 막에 과도하게 부딪히는 점이 방지된다. 이를 위해 예컨대 래버린스 및/또는 채널 수축으로 충분한데, 그 이유는 작동 상태에 대한 체적 유량은 대부분의 경우 적기 때문이다. 적합한 막은 예컨대 바람직하게, (예컨대 적절한 코팅에 의해) 소수성 표면을 갖는 다공성 직물이다.

또 다른 한 양태에 따르면 적어도 다음 구성요소:

- 적어도 하나의 제1 냉각액용 유입구;

- 제1 냉각액용 제1 유출구;

- 가스용 제2 유출구; 및

- 적어도 하나의 유입구와 유출구 사이의 연결 채널

을 갖는 보상 탱크를 포함하는 냉각 시스템이 제안되며,

상기 연결 채널은 제1 냉각액을 위한 적어도 하나의 유입구로부터 제1 유출구 방향으로 넓어지도록 형성되고,

설치된 상황에서 제1 냉각액용 유입구 중 하나와 가스용 제2 유출구는 각각의 작동 상태에서 수평 및/또는 수직 오프셋에 의해 제1 냉각액용 제1 유출구 상부에 배치된다.

본원에서는, 해당 설치 상황에서 수평 오프셋으로 인해 각각의 작동 상태에서 제1 냉각액용 유입구가 항상 제1 냉각액용 제1 유출구 상부에 배치되는 보상 탱크가 제안된다. 자동차에 사용되는 경우, 이러한 보상 탱크는 특히 자동차의 횡방향 및 종방향, 즉, 지구의 중력장을 가로지르는 방향으로 강한 가속에 노출된다.

보상 탱크는, 예컨대 냉각 시스템에서 1회 순환 후 보상 탱크로 유입되는 제1 냉각액용 유입구를 포함한다. 사용 시 전기 트랙션 기계의 유입구는 직하류에 배치된다. 또한, 제1 냉각액을 냉각 시스템 또는 회로 라인 시스템에서 계속 순환시키는 제1 유출구가 제공된다. 예컨대 제1 유출구는 순환 펌프의 직상류에 연결된다. 제1 유출구를 통해 가능한 한 혼입 가스로부터 분리된 제1 냉각액이 추가 이송을 위해 회로 라인 시스템으로 유입된다. 또한, 냉각액으로부터 분리되거나 (예컨대 온도로 인한) 냉각액의 체적 증가로 인해 변위되는 가스가 빠져나갈 수 있는 제2 유출구가 제공된다. 또한, 제2 유출구는 한 바람직한 실시예에서, 제1 냉각액의 체적이 감소하고 과도한 저압 생성을 방지하기 위해 경우 가스가 외부로부터 흡입되는 경우에는 가스용 유입구라는 점에 유의해야 한다. 그러나 유출구가 반드시 개방된 주변 환경으로 향해야 하는 것은 아니고, 일 실시예에서는 또 다른 챔버에도 유도식으로 연결되며, 이 경우 우수한 압축성 및 상응하는 가스 체적에 의해 제1 냉각액 또는 회로 라인 시스템에서의 과도한 압력 상승 또는 압력 강하가 억제된다는 점도 유의해야 한다.

유입구와 유출구 사이에 하나의 연결 채널이 제공된다. 이 연결 채널은 넓어지도록 형성되고, 그에 따라 여기서는 제1 냉각액의 이송 속도가 일정하다는 전제하에 제1 냉각액의 이송 체적 유량은 감소하는 흐름 속도를 설정하고 이에 따라 냉각액에 혼입된 가스의 방출이 촉진된다. 대안적으로 또는 동시에 연결 채널이 제1 유출구 방향으로 넓어짐에 따라 압력이 감소하고, 이는 또한 제1 냉각액에서의 가스 방출을 촉진한다. 바람직하게는 (가스용) 제1 유출구와 제2 유출구 간의 연결은 제2 유출구를 향해 점점 가늘어지도록 형성되어, 여기서 다시 가스의 가속 및/또는 압력 상승으로 인해 해당 작동 상태에서 가스의 유출 및 냉각액과 가스 사이의 경계면에서의 최소 압력이 보장된다는 점에 유의해야 한다.

여기서는 이제, 설치 상황에서 수평으로 연장되는 오프셋이 제공되고, 바람직하게 오프셋은 예컨대 연결 채널의 수평 연장부의 극단까지 수직 간격과 거의 동일한 수평 간격을 갖는다. 이를 통해, 차량 가속에 의한 중력 가속도의 중첩으로 인해 전체 가속도가 형상(geometry)에서 벗어나더라도 상기 제1 냉각액용 유입구에 의해 항상 가장 높은 지점이 형성된다. 이로써 보상 탱크 내의 탈기 섹션이 최대화되어 보상 탱크가 제1 냉각액 내 혼입 가스를 방지하는 데 특히 효율적이다.

한 바람직한 실시예에서, 제1 냉각액용 제2 유입구가 제공되고, 상기 유입구는 보상 탱크가 작동 중에 냉각 시스템 내에 위치하는 경우 바람직하게는 액체 레벨 아래에 위치한다. 예컨대 제2 유입구는 제1 냉각액용 제1 유출구와 거의 동일한 높이에 배치된다. 한 바람직한 실시예에서 제1 유입구(전술한 바와 같음) 및 제2 유입구를 통해 제1 냉각액이 보상 탱크로 공급되어, 제2 유입구를 통해 보상 탱크로 유입되는 제1 냉각액용 탈기 섹션이 상당히 단축되지만, 작동 상태에서 순환 펌프가 다량의 기체 성분을 끌어들이는 것을 확실하게 방지한다(이른바 공기 유입 방지).

본원에서는 전술한 보상 탱크를 냉각 시스템에 사용하는 것이 제안된다. 여기에 기술된, 반투과성 막 및/또는 흡착 필터가 제공된 유출구는 가스용 제2 유출구와 동일하지 않지만, 경우에 따라 추가 챔버가 하류에 연결되며, 상기 챔버 내에 상황에 따라 그러한 막이 배치되고, 상기 챔버에 의해 입구 및/또는 출구가 형성되고 보상 탱크의 제2 유출구와 연결되며, 전술한 정의에 따라 냉각 시스템 내에 도입부에 기술한 보상 탱크와 함께 전체 시스템이 형성되고, 이 시스템을 냉각 시스템과 관련하여 보상 탱크라고 한다는 점에 유의해야 한다. 또 다른 한 실시예에서 입구 및 출구는 전술한 바와 같이 보상 탱크 내에서 제2 유출구에 포함되거나 상기 유출구의 상류에 연결되도록 배치된다.

또한, 냉각 시스템의 한 바람직한 실시예에서 보상 탱크의 벽은 하기 구성요소:

- 제1 냉각액용 유입구를 포함하는 제1 탱크 부분;

- 유출구를 포함하는 제2 탱크 부분; 및

- 제1 탱크 부분과 제2 탱크 부분 사이에 분리벽을 형성하는 제3 탱크 부분:

에 의해 형성되는 점이 제안되며,

유입구와 제2 유출구는 보상 탱크의 가장 긴 연장부에 걸쳐서만 서로 소통되도록 연결되어 있다.

본원에 제안된 보상 탱크는 3개의 탱크 부분이 제공됨으로써 특히 조립하기 쉽고 비용 효율적으로 제조될 수 있으며, 이 경우 바람직하게는 제1 탱크 부분과 제2 탱크 부분이 외벽을 형성하고 제3 탱크 부분이 단독으로 다른 두 탱크 부분 사이의 내부 분리벽을 형성한다. 일 실시예에서 적어도 제1 탱크 부분과 제2 탱크 부분은 예컨대 용접 또는 납땜 또는 경질 납땜에 의해 서로 재료 결합 방식으로 연결된다. 제3 탱크 부분(분리벽)은 일 실시예에서 단지 삽입되고, 바람직하게는 역시 예컨대 재료 결합 방식으로 액밀되도록 그리고 바람직하게는 기밀 방식으로 다른 탱크 부분들 중 하나와 연결된다.

제1 탱크 부분 및 제2 탱크 부분에서의 유입구 및 유출구의 배치가 반드시, 유입구로부터 유출구로의 전환부까지의 연결 채널이 제1 탱크 부분에서만 또는 제3 탱크 부분을 따라서만 연장된다는 의미는 아니며, 경우에 따라 연결 채널의 제2 탱크 부분에 의해 처음부터 적어도 일측으로 벽을 형성한다는 점에 유의해야 한다. 한 바람직한 실시예에서는, 제1 탱크 부분 및/또는 제2 탱크 부분에 걸쳐서만 조립 가능성이 제공된다. 분리벽에 의해 보상 탱크의 접촉이 제공되고, 이때 연결 채널의 서로 평행한 2개의 채널 섹션이 형성된다. 또한, 한 바람직한 실시예에서 분리벽에 의해 연결 채널의 서로 평행한 두 채널 섹션이 또 다른 공간 정렬로 생성된다. 예컨대 이를 위해 제3 탱크 부분은 L자형이고, 바람직하게는 더 나아가 L자형 벽들 중 하나에 의해 한 섹션이 역시 L자형으로 구부러져서 작은 공간적 연장 범위 내에서 서로 평행한 채널 섹션을 형성하는 총 3개의 섹션이 생성된다.

보상 탱크의 가장 긴 연장부는 보상 탱크의 형태와 관련이 있고, 여기서는 연결 채널의 연장 범위를 의미한다는 점에 유의해야 한다. 박벽의 보상 탱크, 예컨대 (예: 딥 드로잉을 통해) 판금으로 성형된 보상 탱크의 경우, 연결 채널의 형태는 보상 탱크의 외형과 일치함에 따라 보상 탱크의 가장 긴 연장부는 보상 탱크의 외형과 연결 채널의 가장 긴 연장부와 거의 일치한다. 제3 탱크 부분에 의해 형성된 분리벽은 보상 탱크의 가장 긴 연장부에 비해 연결 채널의 길이가 배가 되도록(multiplied) 한다.

또한, 냉각 시스템의 바람직한 일 실시예에서 제1 냉각액용 제1 유출구와 가스용 제2 유출구 사이의 연결 채널 내에 액체를 정체시키기 위한 래버린스가 형성되는 구성이 제안된다.

여기에 제안된 래버린스는 무엇보다도, 래버린스 내의 복수의 통로들 사이에 그리고/또는 가스용 제2 유출구의 방향으로 직선 연결부가 형성되지 않음으로써, 마찬가지로 (예컨대 슬로싱(sloshing) 운동에 의해) 제2 유출구 방향으로 흐르는 제1 냉각액이 래버린스에 의해 대부분 정체되고, 바람직하게는 가스에 의해 휩쓸려가는 냉각액도 래버린스의 해당 벽에 달라붙어 가스용 제2 유출구의 방향으로 흐르지 못하게 되는 것을 특징으로 한다. 특히 바람직한 일 실시예에서, 래버린스는 또한 외부로부터 유출구를 통해 유입되는 액체, 예컨대 튀는 물 또는 주변 환경의 공기로 인해 증가된 습기가 래버린스의 벽에 의해 정체되거나, 제1 냉각액으로 전혀 혼입되지 않거나 무시할 수 있는 양만 혼입되도록 구현된다. 이는, 제2 유출구가 주변 환경에 대해 개방되어 있는 동시에 제1 냉각액이 유전체 냉각액이고 이에 따라 물의 유입과 함께 전기 절연의 효율이 감소하는 경우에 특히 중요하다.

또 다른 한 양태에 따르면, 적어도 다음의 구성요소:

- 변속기를 위한, 제2 순환 방향 및 제2 열 교환기를 갖는 오일 회로;

- 적어도 하나의 차량 구성요소를 위한, 제3 순환 방향 및 제3 열 교환기를 갖는 물 회로; 및

- 전기 트랙션 기계를 위한, 위에 설명된 일 실시예에 따른 냉각 시스템;

을 포함하는, 자동차의 드라이브 트레인용 열 관리 모듈이 제안되며,

바람직하게는 전기 트랙션 기계용 펄스 제어 인버터가 물 회로에 배치된다.

여기서 전술한 냉각 시스템은 자동차의 드라이브 트레인용 열 관리 모듈에 통합되고, 상기 열 관리 모듈[Thermo-Management-Modul, TMM]의 기능 및 역할은 일반적으로 잘 알려져 있다. 드라이브 트레인의 구성요소 외에도 바람직하게는 다른 차량 구성요소, 예컨대 (바람직하게는 트랙션-)배터리도 온도 조절된다.

상기 전기 트랙션 기계가 통합된 드라이브 트레인의 다른 구성요소, 예컨대 변속기 및 펄스 제어 인버터는 바람직하게 제1 냉각 시스템으로부터 분리된 적어도 하나의 냉각 회로에서 냉각된다. 예컨대 (바람직하게는 전환 가능한) 변속 기어 및/또는 차동 장치를 포함하는 변속기는 오일 회로에 의해 오일을 이용하여, 바람직하게는 직접, 냉각된다. 직접 냉각은 변속기의 구성요소(예: 기어)와 직접 접촉하는, 예컨대 윤활유를 대체하는 흐름이다. 오일 회로는 예컨대 종래 방식으로 구현된다. 한 바람직한 실시예에서, 오일 회로에서 제2 순환 방향을 생성하기 위한 제2 순환 펌프가 제1 냉각액용 회로 라인 시스템에서 제1 순환 방향을 생성하기 위한, 이른바 탠덤 펌프로서의 제1 순환 펌프와 결합됨에 따라, 상기 두 순환 펌프를 위해 단 하나의 구동부만으로 충분하다. 이 경우, 폐열은 제2 열 교환기를 통해 방출된다.

오일 회로에 또는 냉각 시스템에 배치되지 않은 온도 조절될 차량 구성요소는 바람직하게 물 회로에 의해 온도 조절될 수 있다. 물은 물-글리콜 혼합물인 경우가 많다. 물 회로의 물은 (제3 순환 펌프에 의해) 제3 순환 방향으로 제3 열 교환기를 통해 이송된다. 이때, 제3 열 교환기는 바람직하게 주변 환경 또는 주변 공기로 열을 전달하도록 구성되고, 바람직하게는 제3 열 교환기에서의 (강제) 대류를 위해 팬이 제공된다.

오일 회로 및/또는 물 회로에서도 각각의 구성요소가 예컨대 동절기 온도에서 가열될 수 있으며, 이 경우에도 주요 조건은 폐열의 방출이다. 경우에 따라 각각의 순환 방향을 역전시킬 수도 있다.

한 바람직한 실시예에서, 온도 조절을 위해 제1 냉각액을 사용하는 냉각 시스템을 통해 온도 조절될 전기 트랙션 기계를 위한 펄스 제어 인버터[PWR]가 물 회로 내에 배치되고, 즉, 제1 냉각액을 사용하는 냉각 시스템에는 온도 조절될 구성요소가 없다. 전기 트랙션 기계를 위한 전술한 냉각 시스템의 구성요소의 수를 적게 유지하는 것이 바람직하다. 펄스 제어 인버터의 경우 (제1) 유전체 냉각액을 사용할 필요가 없다. 따라서 펄스 제어 인버터를 상기 냉각 시스템 외부에 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 열 관리 모듈의 한 바람직한 실시예에서, 물 회로가, 바람직하게는 주변 환경으로의 냉각 시스템의 유일한 액체 결합 열 전달로서의 열 전달을 위해, 전기 트랙션 기계용 냉각 시스템의 제1 열 교환기와 연결되고,

바람직하게는 물 회로의 제3 순환 방향으로 전기 트랙션 기계용 펄스 제어 인버터가 제1 열 교환기의 상류에 배치된다.

본원에서는, 제1 냉각액을 사용하는 냉각 시스템과 물 회로가 서로 열적으로 결합되는 점, 즉, 물 회로가 (제1) 열 교환기를 이용하여 제1 냉각액의 온도 조절을 하도록 구성되는 것이 제안된다. 즉, 제1 열 교환기에서, 예컨대 전기 트랙션 기계의 냉각 시, (기술적으로 액체 교환 없이) 제1 냉각액의 열이 물 회로의 물로 방출된다.

한 바람직한 실시예에서, 전기 트랙션 기계 (및 바람직하게는 냉각 시스템의 추가 구성요소)의 온도 조절 및 제1 냉각액으로부터의 열 방출을 위해 추가 (강제) 대류가 제공되지 않는다. 오히려 제1 열 교환기는 열 전달을 위한 냉각 시스템의 유일한, 더 정확히는 물 회로를 갖춘 장치이다.

한 바람직한 실시예에서, 펄스 제어 인버터는 물 회로의 (제3) 순환 방향으로 제1 열 교환기의 상류에 배치되고, 그에 따라 펄스 제어 인버터에 걸친 온도 강하는 가능한 한 큰 반면, 제1 열 교환기에 걸친 온도 강하는 (대개 매우 높은 전기 트랙션 기계의 열 출력으로 인해) 여전히 충분하다.

한 바람직한 실시예에서 (제1) 순환 방향의 전환을 위해 방향 전환 밸브가 제공된다. 일 실시예에서 제1 냉각액은 별도의 방향 전환 채널을 통해 흐른다. 바람직하게는 두 방향 모두에 동일한 라인이 사용된다.

따라서 기본 방향으로 구성요소의 순서는 다음과 같다(제1 순환 펌프부터 시작):

1. 제1 순환 펌프;

2. 제1 열 교환기;

3. 전기 트랙션 기계; 및

4. 보상 탱크.

이 경우, 기본 방향 내에서 바이패스 섹션은 전술한 설명에 따라 바람직하게, 제1 순환 펌프로부터의 회로 라인 시스템의 라인 섹션을 보상 탱크 상류의 라인 섹션과 연결하는 방식으로 배치된다. 그리고 부차적인 방향으로 구성요소의 순서는 다음과 같다:

1'. 제1 순환 펌프;

2'. 전기 트랙션 기계

3'. 제1 열 교환기; 및

4'. 보상 탱크.

냉각 시스템의 가능한 추가 구성요소에도 역시 역전된 방향으로 흐름이 공급되거나, 일부 구성요소 또는 오직 명시된 3개의 구성요소에만 역전된 순서로 흐름이 공급된다는 점에 유의해야 한다.

또한, 열 관리 모듈의 한 바람직한 실시예에서, 물 회로가, 바람직하게는 주변 환경으로의 냉각 시스템의 유일한 액체 결합 열 전달로서의 열 전달을 위해 오일 회로의 제2 열 교환기와 연결되고,

바람직하게는 물 회로의 제3 순환 방향으로 제1 열 교환기가 제2 열 교환기의 상류에 배치된다.

여기서는 오일 회로와 물 회로가 서로 열적으로 결합되고, 즉, 물 회로가 (제2) 열 교환기를 이용하여 오일의 온도 조절을 하도록 구성되는 것이 제안된다. 따라서 제2 열 교환기에서 예컨대 변속기의 냉각 시, (기술적으로 액체 교환 없이) 오일 회로의 오일의 열이 물 회로의 물로 방출된다.

한 바람직한 실시예에서, 변속기(및 바람직하게는 오일 회로의 추가 구성요소)의 온도 조절 및 오일로부터의 열 방출을 위해 추가적인 (강제) 대류가 제공되지 않는다. 오히려 제2 열 교환기는 열 전달을 위한 오일 회로의 유일한, 더 정확히는 물 회로를 갖춘 장치이다.

한 바람직한 실시예에서, 제1 열 교환기는 물 회로의 (제3) 순환 방향으로 제2 열 교환기의 상류에 배치되고, 그에 따라 제1 열 교환기에 걸친 온도 강하는 가능한 한 큰 반면, 제2 열 교환기에 걸친 온도 강하는 (대개 전기 트랙션 기계보다 변속기에서 더 높은 허용 온도 수준으로 인해) 여전히 충분하다.

또 다른 한 양태에 따르면, 적어도 다음의 구성요소:

- 토크 제공을 위한 적어도 하나의 전기 트랙션 기계;

- 전기 트랙션 기계의 토크를 이용하여 해당 자동차를 추진시키기 위한 적어도 하나의 추진 휠;

- 전기 트랙션 기계와 적어도 하나의 추진 휠 사이의 토크 전달을 위한 적어도 하나의 변속기; 및

- 전기 트랙션 기계 중 적어도 하나에 대해 위에서 설명된 일 실시예에 따른 냉각 시스템, 및/또는 전기 트랙션 기계 중 적어도 하나, 변속기 중 적어도 하나 및 적어도 하나의 차량 구성요소에 대해 위에서 설명된 일 실시예에 따른 열 관리 모듈, 및 바람직하게는 전기 트랙션 기계 중 적어도 하나를 위한 펄스 제어 인버터;

를 포함하는 자동차 드라이브 트레인이 제안된다.

본원에서는 이제, 토크를 발생시킬 수 있는 적어도 하나의 전기 트랙션 기계를 포함하는 드라이브 트레인이 제안된다. 각각의 전기 트랙션 기계의 토크는 변속기를 통해 적어도 하나의 추진 휠에 전달될 수 있다. 적어도 하나의 추진 휠은 자동차의 추진시키도록 구성된다. 드라이브 트레인 구성요소의 온도 조절은 냉각 시스템 또는 냉각 시스템을 포함하는 열 관리 모듈에 의해 위에 설명된 일 실시예에 따라 수행된다. 제3 열 교환기의 경우, 바람직하게는 주변 환경의 공기가 이용되고, 더 정확하게는 주행풍에 의해 수동적으로 그리고/또는 팬에 의해 능동적으로 이용된다.

또 다른 한 양태에 따르면, 자동차의 추진을 위해 위에 설명된 일 실시예에 따른 드라이브 트레인 및 운송 셀(transport cell)을 구비한 섀시를 포함하는 자동차가 제안된다.

상기 자동차는 적어도 한 명의 승객 및/또는 운송 물품을 운송하도록 제공되고, 이를 위해 승객실 및/또는 화물실을 갖추고 있다. 상기 자동차는 적어도 하나의 추진 휠을 통해 전기 트랙션 기계 중 적어도 하나의 토크를 이용하여 구동된다.

전술한 본 발명은 바람직한 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 관련 기술 배경에 대해 아래에서 상세하게 설명된다. 본 발명은 순전히 개략적인 도면에 의해 결코 제한되지 않으며, 도면들은 실제 규격이 아니고 크기 비율을 정의하는 데 적합하지 않다는 점에 유의해야 한다.

도　1은 열 관리 모듈의 개략적 회로도이다.
도　2는 보상 탱크의 분해도이다.
도　3은 도　2에 따른 보상 탱크의 부분도이다.
도　4는 도　2 및 도　3에 따른 보상 탱크의 단면도이다.
도　5는 안정화 섹션의 분해도이다.
도　6은 열 관리 모듈을 갖는 자동차의 개략적인 평면도이다.

도　1에는 전기 트랙션 기계(2)용 냉각 시스템(1)을 포함하는 열 관리 모듈(37)을 개략적인 회로도가 도시되어 있다. 냉각 시스템(1)의 제1 열 교환기(12)는 여기서 열 전달을 위해 (여기서는 부분적으로만 도시된) 물 회로(43)를 갖도록 구성되고, 그에 따라 냉각 시스템(1)의 회로 라인 시스템(4)의 제1 냉각액(5)과 물 회로(43)의 물(혼합물)이 서로 열을 교환한다. 변속기(39)용 오일 회로(40)의 제2 열 교환기(42)는 여기서 마찬가지로 열 전달을 위해 (여기서는 부분적으로만 도시된) 물 회로(43)를 갖도록 구성되고, 그에 따라 오일 회로(40)의 오일과 물 회로(43)의 물(혼합물)이 서로 열을 교환한다. 물 회로(43) 내에는 냉각 시스템(1)에서 온도 조절될 전기 트랙션 기계(2)를 위한 펄스 제어 인버터(46)가 배치되고, 더 정확하게는 물 회로(43)의 (제3) 순환 방향(44)으로 제1 냉각액(5)을 사용하는 냉각 시스템(1)의 제1 열 교환기(12)의 상류에 배치된다. 또한, 제2 열 교환기(42)는 제3 순환 방향(44)으로 제1 열 교환기(12)의 하류에 배치된다.

오일 회로(40) 내에서는 (제2) 순환 방향(41)으로 제2 열 교환기(42)의 하류에 변속기(39) 및 변속기 구성요소(52)가 배치되고, 이들은 여기서 서로 병렬로 연결된다. 그 다음에는 오일 섬프(53), 그 다음에는 (제2) 거친 필터(coarse filter)(51) 및 (도시된 바와 같이) 마지막으로 제2 순환 펌프(54)가 오일 회로(40) 내에 배치된다. 제2 순환 펌프(54)는 여기서 (선택적으로만) 제1 냉각액(5)을 사용하는 냉각 시스템(1)의 제1 순환 펌프(6)를 갖춘 탠덤 펌프로서 구현된다.

냉각 시스템(1)은 다음 구성요소가 (제1) 순환 방향(7)으로 배치된 회로 라인 시스템(4)을 포함한다:

1. 제1 순환 펌프(6);

2. 제1 열 교환기(12);

3. 모터 입력 연결부(10) 및 모터 출력 연결부(11)를 통해 전력이 공급되는 전기 트랙션 기계(2); 및

4. 보상 탱크(8).

여기에는 선택적 구성요소로서 (제1) 거친 필터(50)도 모터 입력 연결부(10)의 상류에 도시되어 있다.

보상 탱크(8)는 부분적으로 제1 냉각액(5)으로 그리고 부분적으로 가스(9)로 채워지므로, 온도에 기인한 체적 증가로 인한 압력 상승이 압축 가능한 가스(9)에 의해 보상 가능하거나 적어도 완화될 수 있다. 보상 탱크(8) 내부에는 또한 흡착 필터(15)가 배치된다. 도시된 바와 같이 주변 환경(14)과 보상 탱크(8) 사이에 (흡착 필터(15)를 가진) 입구(23)와 출구(24)에 대해, 즉, (흡착 필터(15)를 가진) 입구(23) 및 출구(24)의 방향으로, 밸브(21, 22)가 배치된다. 여기서 밸브(21, 22)는 보상 탱크(8)의 주변 환경(14)을 향하는 개구부(13)를 주변 환경(14)에 대해 폐쇄하도록 구성된다(여기서는 파선 화살표로 도시됨). 가스(9)의 유출은 유출측 밸브(21)에 의해 예컨대 압력 제어식으로 억제될 수 있다. 가스(9)의 유입은 예컨대 유입측 밸브(22)에 의해 역시 압력 제어식으로 억제될 수 있다. 흡착 필터(15)의 여과에 의해, 예컨대 보상 탱크(8)로부터의 탄화수소 화합물의 유출이 억제되고, 주변 환경(14)으로부터 보상 탱크(8)로의 습기 유입이 억제되거나 흐르는 양이 무시할 수 있는 정도인 점이 보장된다. 흡착 필터(15)는 한 바람직한 실시예에서 활성 탄소(17) 및 건조제(16)를 포함한다(도　5 참조). 밸브(21, 22)를 닫음으로써 주변 환경(14)과의 가스 교환이 수행되는 상태의 횟수 및/또는 지속시간이 감소함에 따라, 흡착 필터(15)의 수명 증가가 달성될 수 있다. 이를 위해 밸브(21, 22)는 바람직하게는 평상시에 닫혀 있도록 구현된다. 밸브(21, 22)는 한 바람직한 실시예에서 압력 제어식 및/또는 온도 제어식이다. 따라서 밸브(21, 22)는 압력 한계값 및/또는 온도 한계값에서만 열린다.

냉각 시스템(1) 및 오일 회로(40)의 열 관리 모듈(37)의 도시된 실시예에서는 주변 환경(14)과의 열 전달을 위한 열 교환기가 제공되어 있지 않은 점에 유의해야 한다. 오히려 제1 열 교환기(12) 및 제2 열 교환기(42)는 물 회로(43)와 결합된다.

도　2에는 보상 탱크(8)의 분해도가 도시되어 있으며, 이 보상 탱크(8)는 제1 탱크 부분(32), 제2 탱크 부분(33) 및 제3 탱크 부분(34)을 포함한다. 제1 탱크 부분(32)은 여기서 회로 라인 시스템(4)(도　1 참조)으로부터 제1 냉각액(5)을 유입하도록 구성된 제1 유입구(25) 및 (선택적으로만) 제2 유입구(26)(여기서는 가려져 있음, 도 3　및 도　4 참조)를 포함한다. 제2 탱크 부분(33)은 래버린스(36)를 형성하고 제1 유출구(27) 및 제2 유출구(28)를 포함하며, 제2 유출구(28)는 가스(9) 유출용으로 구성되고 개구부(13)로서 구현된다. 제3 탱크 부분(34)은 다른 두 탱크 부분(32, 33) 사이의 분리벽(35)을 형성하고, 분리벽(35)은 제1 냉각액(5)이 제1 유입구(25)로부터 제2 유출구(28)를 향해 제2 탱크 부분(33)의 래버린스(36)가 있는 체적부 내로 직접 도달하는 것을 방지한다. 오히려 분리벽(35)에 의해, 제1 냉각 액(5)이 관류할 연결 채널(29)(도　3 참조)의 연장부가 보상 탱크(8) 내부에 생성된다. 상기 3개의 탱크 부분(32, 33, 34)은 바람직하게 예컨대 용접 또는 납땜 또는 경질 납땜에 의해 재료 결합 방식으로 서로 연결된다. 3개의 탱크 부분(32, 33, 34)의 외표면들이 함께 보상 탱크(8)의 벽(31)을 형성한다. 예컨대 탱크 부분(32, 33, 34)은 여기서 전부 또는 부분적으로 예컨대 딥 드로잉과 같은 판금 성형에 의해 형성되거나, 전부 또는 부분적으로 사출 성형에 의해 예비 성형된다. 본 실시예에서 보상 탱크(8)의 내부 형태는, 벽 두께가 얇기 때문에, 예컨대 기술적으로 실현 가능한 범위 내에서 제조 조건에 따라 거의 일정하기 때문에, 외부에서 보이는 형태가 뚜렷하다.

여기서 제2 탱크 부분(33)에 의해 형성된 래버린스(36)는 무엇보다도, 서로 오프셋된 복수의 통로에 의해 래버린스(36)에서 (가스(9)용) 제2 유출구(28) 방향으로의 직선 연결부가 형성되지 않음으로써, 마찬가지로 (예컨대 슬로싱 운동으로 인해) 제2 유출구(28) 방향으로 흐르는 제1 냉각액(5)이 래버린스(36)에 의해 대부분 정체되고, 가스(9)에 의해 휩쓸려가는 냉각액(5)도 래버린스(36)의 해당 벽(31)에 달라붙어 가스(9)용 제2 유출구(28) 방향으로 흐르지 못하는 것을 특징으로 한다.

도　3에는 도　2에 따른 보상 탱크(8)의 분해도가 도시되어 있으며, 이 도면에서 3개의 탱크 부분(32, 33, 34)은 서로 밀봉되어 연결되고 벽(31)은 외부를 향해 폐쇄되어 있다. 도시된 바와 같이 우측 상단에서 제1 탱크 부분(32)에 제1 냉각액(5)이 유입되도록 구성된 제1 유입구(25)가 배치된다. 본 실시예에서는 추가로 제2 유입구(26)가 도시된 바와 같이 보상 탱크(8)의 하단 우측 끝에 배치되고, 상기 유입구는 제1 냉각액(5)의 유입을 위해 구성된다. 제1 냉각액(5)은 제3 탱크 부분(34)의 분리벽(35)으로 인해, 도시된 바와 같이 좌측으로 흐르는 것이 방지되어 부분적으로 연결 채널(29)을 통해 흐른다. 연결 채널(29)은 여기서 도면 평면 내부로 연장되고 제1 유출구(27) 방향으로 넓어진다. 제1 냉각액(5)의 흐름은 화살표로(가려지지 않은 곳에서는 실선으로, 가려진 곳에서는 점선으로) 표시되어 있다. 제1 유출구(27)를 통해 가능한 한 혼입 가스가 없는 제1 냉각액(5)이 추가 이송을 위해 회로 라인 시스템(4)의 추가 섹션으로 다시 유입된다(도　1 참조). 또한, 가스(9)가 유출될 수 있는 제2 유출구(28)가 제공되고, 가스(9)(또는 적어도 기포 형태로 존재하는 가스(9))는 연결 채널(29)을 따라 제1 냉각액(5)의 감속 및 팽창으로 인해 대부분 분리되어, 일점쇄선으로 도시된 바와 같이, 더 높이 위치하는 제2 유출구(28) 방향으로 흐른다. 이때, 가스(9)는 제2 탱크 부분(33) 내의 래버린스(36)(여기서는 가려져 있음, 도　4 참조)를 통과하여 제2 유출구(28)로부터 유출된다.

본 실시예에서 (분해해야 보이는) 제2 유출구(28)는 수평으로 두 부분으로 분할되도록 구현되고, 이 경우 선택적으로만 분리 요소(55)가 (외부를 향해 개구부(13)를 형성하는) 제2 유출구(28)를 가스(9)용 출구(24) 및 입구(23)로 분리한다. 가스(9)의 유입은, 체적 감소로 인해 회로 라인 시스템(4) 내의 압력이 과도하게 감소된 경우에 필요하다. 한 바람직한 실시예에서, 유출구는 외부를 향하는 개구부(13)를 포함하는 라인 또는 안정화 섹션(18)(도　5 참조)과 연결된다는 점에 유의해야 한다.

도 4에는 도 2 및 도 3에 따른 보상 탱크(8)의 단면도가 도시되어 있다. 여기서는 전술한 설명부에서 보이지 않았거나 불충분하게만 보였던 구성요소만 설명한다. 본 단면도는 여기서 제2 탱크 부분(33)에 의해 형성된 래버린스(36)가 보이도록 선택되었다. 본 실시예에서 래버린스(36)는, (여기에 도시되지 않은) 가스(9)용 제2 유출구(28)를 통해 외부로부터 유입되는 주변 환경(14)의 액체(예: 튀는 물 또는 증가된 공기 중 습기)가 래버린스(36)의 벽(31)에 의해 정체되어, 제1 냉각액(5)으로 혼입되지 않거나 무시할 수 있는 양만 혼입되는 방식으로 설계된다. 이 경우, 제1 냉각액(5)에서 분리된 가스(9)는 (여기서는 가능한 가스 흐름(20)이 일점쇄선으로 도시되어 있음) 제2 유출구(28) 방향으로 통과하여 흐를 때 래버린스(36)에 의해 방해받지 않거나 극히 일부만 방해받는다.

제1 유입구(25)에서부터 도시된 바에 따라 도면 평면으로부터 나오는 도시된 흐름으로의 제1 냉각액(5)의 하부 전환부까지(도　3 참조), 수평 및/또는 수직 오프셋(30)이 연장되며, 상기 오프셋은 도시된 실시예에서 연결 채널(29)의 수평 연장부의 극단까지, 수직 간격과 거의 동일한 수평 간격을 갖는다. 이를 통해, 차량 가속도에 의한 중력 가속도의 중첩으로 인해 전체 가속도가 기하학적으로 정의된 배향에서 벗어나더라도 제1 냉각액(5)용 제1 유입구(25)에 의해 항상 가장 높은 지점이 형성되는 점이 보장된다. 이로써 보상 탱크(8) 내의 탈기 섹션이 최대화되어 보상 탱크(8)가 제1 냉각액(5) 내 혼입 가스를 방지하는 데 특히 효율적이다. 따라서 도시된 바와 같이 수평 및/또는 수직 오프셋(30)의 하부 끝에 제1 냉각액(5)용 제1 유출구(27)가 배치된다.

도　5에는 안정화 섹션(18)의 분해도가 도시되어 있고, 이 안정화 섹션(18)은 선택적으로만 커버(56), 분리기(57) 및 안정화 래버린스(19)를 포함한다. 안정화 래버린스(19)가 개구부(13)에 의해 보상 탱크(8)와 유체 소통이 가능하도록 연결됨에 따라, 가스 흐름(20)이 보상 탱크(8)로부터 안정화 섹션(18) 내로 유입 또는 유출될 수 있다. 주변 환경(14)으로부터 유입되는 가스(9)(또는 공기)는 안정화 섹션(18)으로 유입될 수 있기 전에 먼저 흡착 필터(15)를 통과해야 한다. 흡착 필터(15)는 여기서 (선택적으로만 주변 환경측에 배치된) 건조제(16) 및 (선택적으로만 탱크측에 배치된) 활성탄(17)을 포함한다. 흡착 필터(15)에 의해 가장 바깥쪽 구성요소가 가스 흐름(20) 내에 형성된다. 바람직하게는 개구부(13)는 밸브, 바람직하게 입구(23) 및 출구(24) 각각을 위한 별도의 밸브(21, 22)에 의해(도　1 참조) 주변 환경(14)에 대해 폐쇄될 수 있다.

본 실시예에서 안정화 래버린스(19)는, 응축에 의해 주변 환경(14)에서 유입되는 공기로부터 액체, 특히 바람직하게는 습기가 분리될 수 있는 방식으로 구현된다. 동일하거나 대안적인 일 실시예에서, 안정화 섹션(18)에 의해 내부에서 빠져나가는 냉각액(5)은 (경우에 따라 방출되는 가스(9)에 용해되었거나 함께 운반되는 액적의 형태로도) 안정화 래버린스(19)에 의해 분리될 수 있다.

도　6에는 열 관리 모듈(37)을 구비한 자동차(3)의, 드라이브 트레인(38)을 포함한 개략적 평면도가 도시되어 있다. 자동차(3)는 섀시(48)의 대략 중간에 운송 셀(49), 예컨대 승객실을 가지며, 섀시(48)의 측면에 자동차(3)의 추진을 위한 4개의 추진 휠(47)을 갖는다. 전방에는 (여기서는 선택적으로만 동축인) 전기 트랙션 기계(2)가 포함되고, 후방에는 추가의 (여기서는 선택적으로만 축에 평행하게 배치된) 전기 트랙션 기계(2), 변속기(39) 및 차동 장치(58)가 포함되고, 바람직하게 차동 장치(58)는 오일 회로(40)에 통합되어 있다(여기에 도시되지 않음). 전방 및 후방 전기 트랙션 기계(2) 모두를 위해 각각 하나의 펄스 제어 인버터(46)가 제공된다. 물 회로(43)는 펄스 제어 인버터(46), 제1 열 교환기(12) 및 제2 열 교환기(42)의 온도 조절용으로 구성되고, 물 회로(43)의 열은 (여기에 팬과 함께 도시된) 제3 열 교환기(45)를 통해 주변 환경(14)으로 방출될 수 있다. 공급 라인은 여기에 실선으로 그리고 회수 라인은 일점쇄선으로 각각 표시됨에 따라, 물 회로(43)의 (제3) 순환 방향(44)은 도면에서 반시계 방향으로 진행된다. 이는 전기 트랙션 기계(2)의 냉각 시스템(1)과 오일 회로(40)에서도 마찬가지이다. 예컨대 냉각 시스템(1), 오일 회로(40) 및 물 회로(43)는 (적어도 부분적으로) 도　2에 도시된 바와 같이 구현된다. 또한, 여기에는 도시된 (및 경우에 따라 추가적인) 구성요소의 필요한 개회로 제어 및/또는 폐회로 제어를 수행할 수 있는 프로세서(59)가 도시되어 있다. 프로세서(59)는 예컨대 CPU로 구현되고, 그리고/또는 자동차(3)의 온보드 컴퓨터의 일부이다.

본원에 제안된 보상 탱크 및 냉각 시스템을 사용하여 냉각액의 효율적인 탈기를 구현할 수 있다.

1 냉각 시스템
2 트랙션 기계
3 자동차
4 회로 라인 시스템
5 제1 냉각액
6 제1 순환 펌프
7 제1 순환 방향
8 보상 탱크
9 가스
10 모터 입력 연결부
11 모터 출력 연결부
12 제1 열 교환기
13 개구부
14 주변 환경
15 흡착 필터
16 건조제
17 활성탄
18 안정화 섹션
19 안정화 래버린스
20 가스 흐름
21 유출측 밸브
22 유입측 밸브
23 입구
24 출구
25 제1 유입구
26 제2 유입구
27 제1 유출구
28 제2 유출구
29 연결 채널
30 오프셋
31 벽
32 제1 탱크 부분
33 제2 탱크 부분
34 제3 탱크 부분
35 분리벽
36 래버린스
37 열 관리 모듈
38 드라이브 트레인
39 변속기
40 오일 회로
41 제2 순환 방향
42 제2 열 교환기
43 물 회로
44 제3 순환 방향
45 제3 열 교환기
46 펄스 제어 인버터
47 추진 휠
48 섀시
49 운송 셀
50 제1 거친 필터
51 제2 거친 필터
52 변속기 구성요소
53 오일 섬프
54 제2 순환 펌프
55 분리 요소
56 커버
57 분리기
58 차동 장치
59 프로세서

Claims (10)

1. 적어도 다음 구성요소:
   - 순환시킬 제1 냉각액(5)의 안내를 위한 회로 라인 시스템(4);
   - 회로 라인 시스템(4)에서 제1 냉각액(5)을 제1 순환 방향(7)으로 이송하기 위한 순환 펌프(6);
   - 적어도 부분적으로 회로 라인 시스템(4)에서 순환시킬 제1 냉각액(5)으로 그리고 적어도 부분적으로 가스(9)로 채워진 보상 탱크(8);
   - 온도 조절될 전기 트랙션 기계(2)와 회로 라인 시스템(4)의 입구측 유체 연결을 위한 모터 입력 연결부(10);
   - 온도 조절될 전기 트랙션 기계(2)와 회로 라인 시스템(4)의 출구측 유체 연결을 위한 모터 출력 연결부(11); 및
   - 회로 라인 시스템(4)에서 순환시킬 제1 냉각액(5)으로부터/으로 열을 방출하고 그리고/또는 공급하기 위한 제1 열 교환기(12);를 포함하는, 자동차(3)의 전기 트랙션 기계(2)용 냉각 시스템(1)에 있어서,
   상기 보상 탱크(8)가 개구부(13)에 의해 주변 환경(14)에 대해 개방되도록 구성된 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템(1).
2. 제1항에 있어서, 상기 냉각 시스템은 보상 탱크(8)의 개구부(13)로부터 주변 환경(14)으로 통과하는 공기의 여과를 위해 흡착 필터(15)를 포함하고, 흡착 필터(15)는 건조제(16) 및/또는 활성탄(17)을 포함하는, 냉각 시스템(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보상 탱크(8)의 개구부(13)가 안정화 섹션(18)을 통해 주변 환경(14)과 소통되도록 연결되어 있고,
   바람직하게는 안정화 섹션(18)을 이용하여 안정화 래버린스(19)를 통해 안정화 섹션(18)을 통과하는 가스 흐름(20)으로부터 액체가 분리될 수 있고, 그리고/또는
   바람직하게는 안정화 섹션(18)을 이용하여 보상 탱크(8) 개구부(13) 내 압력과 비교하여 더 높은 압력을 안정화 섹션(18)을 통과하는 가스 흐름(20)에서 발생시킬 수 있는, 냉각 시스템(1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 밸브(21, 22)에 의해 보상 탱크(8)의 개구부(13)가 주변 환경(14)에 대해 밀폐될 수 있으며,
   바람직하게 적어도 하나의 밸브(21, 22)는 평상시에는 닫혀있고, 특히 바람직하게는 압력 제어식으로 열릴 수 있고, 그리고/또는
   바람직하게 상기 밸브(21, 22) 중 적어도 하나는, 특히 바람직하게 압력 한계값 및/또는 온도 한계값에 따라, 전환 가능한 방식으로 닫힐 수 있는, 냉각 시스템(1).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 보상 탱크(8)의 개구부(13)가 입구(23) 및 출구(24)를 통해 주변 환경(14)과 소통되도록 연결되어 있고,
   출구(24)는 공기 여과를 위해 반투과성 막을 통해서만 주변 환경(14)과 기체 투과성 및 방오성 및/또는 방액성으로 연결되어 있는, 냉각 시스템(1).
6. 적어도 다음 구성요소:
   - 적어도 하나의 제1 냉각액(5)용 유입구(25, 26);
   - 제1 냉각액(5)용 제1 유출구(27);
   - 가스(9)용 제2 유출구(28); 및
   - 적어도 하나의 유입구(25, 26)와 유출구(27, 28) 사이의 연결 채널(29)
   을 갖는 보상 탱크(8)를 포함하는 냉각 시스템(1)이며,
   상기 연결 채널(29)은 제1 냉각액(5)을 위한 적어도 하나의 유입구(25, 26)에서부터 제1 유출구(27)의 방향으로 넓어지도록 형성되고,
   설치된 상황에서 제1 냉각액(5)용 유입구 중 하나(25)와 가스(9)용 제2 유출구(28)는 각각의 작동 상태에서 수평 오프셋(30)에 의해 제1 냉각액(5)용 제1 유출구(27)의 상부에 배치되는, 냉각 시스템(1).
7. 제6항에 있어서, 보상 탱크(8)의 벽(31)은 하기 구성요소:
   - 제1 냉각액(5)용 유입구(25, 26)를 포함하는 제1 탱크 부분(32);
   - 유출구(27, 28)를 포함하는 제2 탱크 부분(33); 및
   - 제1 탱크 부분(32)과 제2 탱크 부분(33) 사이에 분리벽(35)을 형성하는 제3 탱크 부분(34);
   에 의해 형성되며, 상기 유입구(25, 26)와 제2 유출구(28)는 보상 탱크(8)의 가장 긴 연장부에 걸쳐서만 서로 소통되도록 연결되어 있는, 냉각 시스템(1).
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 제1 냉각액(5)용 제1 유출구(27)와 가스(9)용 제2 유출구(28) 사이의 연결 채널(29) 내에 액체를 정체시키기 위한 래버린스(36)가 형성된, 냉각 시스템(1).
9. 적어도 다음 구성요소:
   - 변속기(39)를 위한, 제2 순환 방향(41) 및 제2 열 교환기(42)를 갖는 오일 회로(40);
   - 적어도 하나의 차량 구성요소를 위한, 제3 순환 방향(44) 및 제3 열 교환기(45)를 갖는 물 회로(43); 및
   -전기 트랙션 기계(2)를 위한, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 냉각 시스템(1);
   을 포함하는, 자동차(3)의 드라이브 트레인(38)용 열 관리 모듈(37)이며,
   바람직하게는 전기 트랙션 기계(2)용 펄스 제어 인버터(46)가 물 회로(43) 내에 배치된, 열 관리 모듈(37).
10. 제9항에 있어서, 물 회로(43)가, 바람직하게는 주변 환경(14)으로의 냉각 시스템(1)의 유일한 액체 결합 열 전달로서의 열 전달을 위해, 전기 트랙션 기계(2)용 냉각 시스템(1)의 제1 열 교환기(12)와 연결되어 있고,
    바람직하게는 물 회로(43)의 제3 순환 방향(44)으로 전기 트랙션 기계(2)용 펄스 제어 인버터(46)가 제1 열 교환기(12)의 상류에 배치된, 열 관리 모듈(37).