WO2022008189A1

WO2022008189A1 - Kühlervorrichtung zur kühlung eines kühlmittels für eine antriebseinrichtung eines kraftfahrzeugs, verfahren zum betreiben einer kühlervorrichtung sowie antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2022008189A1
Application number: PCT/EP2021/066287
Authority: WO
Inventors: Jaume Sanchez
Original assignee: Audi Ag
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2022-01-13
Also published as: DE102021117804A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlervorrichtung (1) zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einem eine Lufteintrittsöffnung zum Einlass von Umgebungsluft aus einer Außenumgebung (3) der Kühlervorrichtung (1) und eine Luftaustrittsöffnung (7) zum Austritt der Umgebungsluft aufweisenden Luftführungsraum (5), in dem mindestens ein Wärmeübertrager (2) angeordnet ist, der zur strömungstechnisch separaten Durchströmung durch die Umgebungsluft und das Kühlmittel vorgesehen und ausgebildet ist, und mit einer Luftfördereinrichtung (11) zur Förderung der Umgebungsluft durch den Luftführungsraum (5). Dabei ist vorgesehen, dass die Luftfördereinrichtung (11) eine außerhalb des Luftführungsraums (5) angeordnete und von der Lufteintrittsöffnung (6) separate weitere Lufteintrittsöffnung (12) aufweist und auf ihrer der weiteren Lufteintrittsöffnung (12) abgewandten Seite über eine den Luftführungsraum (5) zumindest bereichsweise umgreifende Lufteinblasöffnung (17) an den Luftführungsraum (5) strömungstechnisch angeschlossen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Kühlervorrichtung (1) zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.

Description

Kühlervorrichtung zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, Verfahren zum Betreiben einer Kühlervorrichtung sowie Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft eine Kühlervorrichtung zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einem eine Luftein trittsöffnung zum Einlass von Umgebungsluft aus einer Außenumgebung der Kühlervorrichtung und eine Luftaustrittsöffnung zum Austritt der Umgebungs luft aufweisenden Luftführungsraum, in dem mindestens ein Wärmeübertra ger angeordnet ist, der zur strömungstechnisch separaten Durchströmung durch die Umgebungsluft und das Kühlmittel vorgesehen und ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Luftfördereinrichtung zur Förderung der Umge- bungsluft durch den Luftführungsraum. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Kühlervorrichtung zur Kühlung eines Kühlmit tels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie eine Antriebsein richtung für ein Kraftfahrzeug. Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2013 011 519 A1 bekannt. Diese beschreibt eine Wärmetauschervorrichtung mit einem ersten Medienkanal für ein erstes Medium und einem zweiten Medi enkanal für ein zweites Medium. Dabei ist vorgesehen, dass in zumindest einem Abschnitt der Wärmetauscherrichtung ein dritter Medienkanal für ein Transfermedium zwischen dem ersten mit den Kanal und dem zweiten Medi enkanal ausgebildet ist, sodass ein Wärmeübergang von dem ersten Medi um auf das zweite Medium über das Transfermedium erfolgt. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kühlervorrichtung zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Kühlervorrichtungen Vorteile aufweist, insbe sondere mit einem äußerst geringen Bauraumbedarf realisierbar ist.

Dies wird erfindungsgemäß mit einer Kühlervorrichtung zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs mit den Merk malen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Luftförder einrichtung eine außerhalb des Luftführungsraums angeordnete und von der Lufteintrittsöffnung separate weitere Lufteintrittsöffnung aufweist und auf ih rer der weiteren Lufteintrittsöffnung abgewandten Seite über eine den Luft führungsraum zumindest bereichsweise umgreifende Lufteinblasöffnung an den Luftführungsraum strömungstechnisch angeschlossen ist.

Die Kühlervorrichtung dient dem Kühlen des Kühlmittels, welches beispiels weise zumindest zeitweise in einem Kühlmittelkreislauf umgewälzt wird. Die Kühlervorrichtung ist beispielsweise Bestandteil der Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs, kann jedoch auch von dieser separat vorliegen. Die An triebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten An triebsdrehmoments. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments verfügt die Antriebseinrichtung über ein Antriebsaggregat, beispielsweise eine Brenn kraftmaschine, eine elektrische Maschine oder dergleichen.

Während eines Betriebs der Antriebseinrichtung fällt Wärme an, insbesonde re an einer zu kühlenden Einrichtung, beispielsweise an dem Antriebsaggre gat und/oder einer anderen Einrichtung, welche abgeführt werden muss. Hierzu verfügt die Antriebseinrichtung über den Kühlmittelkreislauf, der zum Kühlen der zu kühlenden Einrichtung vorgesehen und eingerichtet ist. Bei spielsweise wird also der zu kühlenden Einrichtung zumindest zeitweise das Kühlmittel zum Kühlen der zu kühlenden Einrichtung zugeführt. Hierbei nimmt das Kühlmittel Wärme von der zu kühlenden Einrichtung auf und führt sie von dieser ab. Die zu kühlende Einrichtung kann zum Beispiel das An triebsaggregat sein oder eine von dem Antriebsaggregat verschiedene Ein- richtung der Antriebseinrichtung, zum Beispiel ein Energiespeicher zur Zwi schenspeicherung von elektrischer Energie. Da sich durch die Aufnahme der Wärme eine Temperatur des Kühlmittels erhöht, ist es notwendig, das Kühl mittel nachfolgend zu kühlen, um seine Temperatur wieder abzusenken. Hierzu dient die Kühlervorrichtung, welche entsprechend ausgestaltet ist.

Die Kühlervorrichtung dient dem Kühlen des Kühlmittels mithilfe von Umge bungsluft, also von Luft, welche in der Außenumgebung der Kühlervorrich tung beziehungsweise der Antriebseinrichtung oder des Kraftfahrzeugs vor liegt. Die Kühlervorrichtung verfügt über den Luftführungsraum, in welchem der Wärmeübertrager angeordnet ist. Der Wärmeübertrager ist dazu vorge sehen und ausgebildet, sowohl von der Umgebungsluft als auch von dem Kühlmittel durchströmt zu werden, nämlich derart, dass das Kühlmittel und die Umgebungsluft strömungstechnisch voneinander getrennt sind. Der Wärmeübertrager kann auch als Kühler beziehungsweise Kraftfahrzeugküh ler bezeichnet werden. Als Kühlmittel wird insbesondere ein flüssiges Kühl mittel, beispielsweise ein wasserbasiertes Kühlmittel, verwendet. Alternativ kann der Wärmeübertrager als Kondensator ausgestaltet sein.

Beispielsweise weist der Wärmeübertrager mindestens ein Wärmeübertra gungsrohr auf, das während eines Betriebs der Kühlervorrichtung zumindest zeitweise von dem Kühlmittel durchströmt wird. Das Wärmeübertragungsrohr ist derart in dem Luftführungsraum angeordnet, dass es zumindest zeitweise von der Umgebungsluft umströmt beziehungsweise überströmt wird. Hier durch kann ein Wärmeaustausch zwischen dem in dem Wärmeübertra gungsrohr vorliegenden Kühlmittel und der das Wärmeübertragungsrohr um strömenden Umgebungsluft ablaufen.

Um die Umgebungsluft zuverlässig dem Wärmeübertrager zuzuführen be ziehungsweise durch ihn hindurch zu führen ist er in dem Luftführungsraum angeordnet. Der Luftführungsraum weist einerseits die Lufteintrittsöffnung und andererseits die Luftaustrittsöffnung auf. Die Kühlervorrichtung ist derart ausgestaltet, dass durch die Lufteintrittsöffnung Umgebungsluft in den Luft führungsraum eintreten und durch die Luftaustrittsöffnung aus ihm austreten kann. Die Lufteintrittsöffnung und die Luftaustrittsöffnung sind über den Luft führungsraum strömungstechnisch miteinander verbunden. Bei dem Durch strömen des Luftführungsraums durch die Umgebungsluft ausgehend von der Lufteintrittsöffnung bis hin zu der Luftaustrittsöffnung gelangt die Umge- bungsluft insoweit zu dem Wärmeübertrager, um dort mit dem Kühlmittel in Wärmeaustausch zu treten.

Die Kühlervorrichtung ist derart ausgestaltet, dass die Umgebungsluft auf grund eines durch einen Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs entstehenden Fahrtwinds durch den Luftführungsraum hindurch gefördert wird. Während des Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs drängt also der Fahrtwind die Umge bungsluft durch die Lufteintrittsöffnung hinein, durch den Luftführungsraum hindurch und durch die Luftaustrittsöffnung hinaus. Hierzu ist die Kühlervor richtung bevorzugt in einer Front des Kraftfahrzeugs angeordnet, nämlich in der Art, dass eine vollständig in der Lufteintrittsöffnung liegende gedachte Ebene senkrecht zu einer Längsachse des Kraftfahrzeugs steht, welche zu mindest bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs parallel zu der Fahrt richtung angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Kühlervorrichtung dabei bo dennah angeordnet, insbesondere liegt sie bezüglich einer Hochachse des Kraftfahrzeugs in Überdeckung mit Rädern einer Radachse des Kraftfahr zeugs vor. Beispielsweise begrenzt die Kühlervorrichtung hierbei einen Mo torraum des Kraftfahrzeugs, in welchem die Antriebseinrichtung angeordnet ist, nach unten.

Um die Umgebungsluft besonders effektiv durch den Luftführungsraum zu fördern und dem Wärmeübertrager zuzuführen, weist die Kühlervorrichtung die Luftfördereinrichtung auf. Diese dient entsprechend der Förderung der Umgebungsluft durch den Luftführungsraum. Die Luftfördereinrichtung ist bevorzugt elektrisch betrieben. Mit Hilfe der Luftfördereinrichtung kann auch während eines Stillstands des Kraftfahrzeugs Umgebungsluft durch den Luft führungsraum gefördert werden. Hierzu ist die Luftfördereinrichtung entspre chend ausgebildet und angeordnet. Um ein besonders effizientes Durchströmen des Luftführungsraums mit der Umgebungsluft zu ermöglichen, ist die Luftfördereinrichtung außerhalb des Luftführungsraums angeordnet. Zudem liegt sie auch nicht in Strömungsrich tung stromaufwärts der Lufteintrittsöffnung vor. Entsprechend kann während des Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs, also bei einem geschwindigkeitsindu zierten Fahrtwind, die Umgebungsluft ungehindert durch die Lufteintrittsöff nung in den Luftführungsraum Einströmen und diesen ebenso ungehindert durchströmen. Auch wenn die Lufteinrichtung nicht betrieben wird, ist somit ein effizientes Durchströmen des Luftführungsraums mit der Umgebungsluft während des Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs sichergestellt.

Stattdessen ist es vorgesehen, dass die Luftfördereinrichtung die von der Lufteintrittsöffnung separate weitere Lufteintrittsöffnung aufweist. Die weitere Lufteintrittsöffnung ist von der Lufteintrittsöffnung verschieden und vorzugs weise beabstandet von dieser angeordnet. Die weitere Lufteintrittsöffnung liegt zudem außerhalb des Luftführungsraums vor, insbesondere gilt dies für die gesamte Luftfördereinrichtung. Der Kühlervorrichtung kann also nicht le diglich über die Lufteintrittsöffnung die Umgebungsluft zugeführt werden, sondern vielmehr über sowohl die Lufteintrittsöffnung als auch die weitere Lufteintrittsöffnung. Hierdurch wird eine Einströmfläche der Kühlervorrichtung vergrößert und entsprechend kann ein größerer Massenstrom beziehungs weise Volumenstrom der Umgebungsluft dem Luftführungsraum und mithin dem Wärmeübertrager zugeführt werden.

Um die mithilfe der Luftfördereinrichtung geförderte Umgebungsluft beson ders effektiv dem Luftführungsraum zuzuführen, ist dieser von der Luftein blasöffnung umgriffen. Über die Lufteinblasöffnung der Luftfördereinrichtung ist der Luftführungsraum schlussendlich strömungstechnisch an die Au ßenumgebung angeschlossen. Unter Verwendung der Luftfördereinrichtung aus der Außenumgebung geförderte Luft tritt durch die Lufteinblasöffnung in den Luftführungsraum ein. Die Lufteinblasöffnung weist in wenigstens einer Richtung eine größere Erstreckung auf als in einer senkrecht auf ihr stehen den Richtung. Hierdurch umgreift sie den Luftführungsraum zumindest be reichsweise, insbesondere lediglich teilweise oder vollständig. Es kann also vorgesehen sein, dass die Lufteinblasöffnung ringförmig ist und den Luftführungsraum in einer Richtung, insbesondere in einer gedachten Ebene, vollständig und/oder durchgehend umgreift. Eine derartige Ausgestal tung der Lufteinblasöffnung ermöglicht das Einbringen eines großen Mas senstroms an Umgebungsluft in den Luftführungsraum mithilfe der Luftför dereinrichtung. Beispielsweise umgreift die Lufteinblasöffnung die Luftein trittsöffnung. In jedem Fall ist sie doch stromaufwärts des Wärmeübertragers angeordnet, sodass mithilfe der Luftfördereinrichtung durch die Lufteinblas öffnung in den Luftführungsraum eingebrachte Umgebungsluft nachfolgend den Wärmeübertrager anströmt beziehungsweise überströmt und schließlich durch die Luftaustrittsöffnung aus dem Luftführungsraum austritt.

Die beschriebene Ausgestaltung der Kühlervorrichtung ermöglicht zum einen eine besonders effektive Ausnutzung des geschwindigkeitsinduzierten Fahrtwinds, welcher während des Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs auftritt und die Umgebungsluft durch den Luftführungsraum hindurch fördert. Zum anderen kann der Massenstrom der Umgebungsluft mithilfe der Luftförder einrichtung erhöht werden, insbesondere deutlich erhöht werden, sollte dies notwendig sein. Zumindest zeitweise wird also die Luftfördereinrichtung zum Einbringen von zusätzlicher Umgebungsluft in den Luftführungsraum betrie ben. Eine solche Ausgestaltung der Kühlervorrichtung ermöglicht eine be sonders kompakte Bauform, da der Luftführungsraum nicht von der Luftför dereinrichtung versperrt ist, wie dies bei einem herkömmlichen Kühlerventila tor beziehungsweise Lüfter der Fall sein kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Luftfördereinrichtung über eine als Ringkammer ausgebildete Luftsammel kämm er an die Luftein blasöffnung strömungstechnisch angeschlossen ist. Die Luftfördereinrichtung ist über ihre weitere Lufteintrittsöffnung an die Außenumgebung strömungs technisch angeschlossen. Auf der der weiteren Lufteintrittsöffnung abge wandten Seite, also stromabwärts von der weiteren Lufteintrittsöffnung, ist die Luftfahrteinrichtung an die Luftsammelkammer und über diese an die Luf teinblasöffnung strömungstechnisch angeschlossen. Die Luftsammelkammer mündet über die Lufteinblasöffnung in den Luftführungsraum ein. Über die Lufteinblasöffnung strömt somit zumindest zeitweise Umgebungsluft aus der Luftsammelkammer unmittelbar in den Luftführungsraum ein.

Die Luftsammel kämm er liegt in Form der Ringkammer vor, sodass die Luft sammelkammer den Luftführungsraum, insbesondere die Lufteintrittsöffnung, in einer gedachten Ebene zumindest teilweise, insbesondere nur teilweise oder vollständig, umgreift. Besonders bevorzugt umgreift die Ringkammer den Luftführungsraum beziehungsweise die Lufteintrittsöffnung in der ge dachten Ebene vollständig und durchgehend.

Besonders bevorzugt sind die Luftsammelkammer und die Lufteinblasöff nung derart ausgestaltet und angeordnet, dass die Umgebungsluft in einer von der Lufteintrittsöffnung fort gerichteten und auf die Luftaustrittsöffnung zu gerichteten Richtung in den Luftführungsraum eintritt beziehungsweise ein gebracht wird. Das Einbringen der Umgebungsluft durch die Lufteinblasöff nung in den Luftführungsraum erfolgt insoweit bevorzugt gegenüber der die Lufteintrittsöffnung aufnehmenden gedachten Ebene angewinkelt, also unter einem Winkel, der bezüglich der gedachten Ebene größer als 0° und kleiner als 180° ist. Besonders bevorzugt beträgt der Winkel mindestens 30°, min destens 45° oder mindestens 60°. Hierdurch wird ein besonders effektives Einbringen der Umgebungsluft in den Luftführungsraum erzielt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Luftsammelkammer und die Lufteinblasöffnung den Luftführungsraum vollständig und ununterbrochen umgreifen. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Die Luftsammel kammer und die Lufteinblasöffnung sind entsprechend derart ausgestaltet, dass das Einbringen der Umgebungsluft in den Luftführungsraum in einer gedachten Ebene durchgehend und ununterbrochen erfolgt beziehungsweise zumindest zeitweise erfolgt. Besonders bevorzugt wird das Einbringen der Umgebungsluft in den Luftführungsraum durch die Lufteinblasöffnung gleichmäßig verteilt vorgenommen, sodass das Einbringen in Form eines Luftvorhangs durchgeführt wird. Hierdurch wird ein besonders effizientes Einbringen der Umgebungsluft mithilfe der Luftfördereinrichtung erzielt. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Luftfahrteinrichtung eine Radialfördereinrichtung oder mehrere beabstandet voneinander angeordnete Radialfördereinrichtungen aufweist. Unter der Radialfördereinrichtung ist bei spielsweise ein Radialverdichter zu verstehen, welcher beispielsweise einen Radialimpeller aufweist. Der Radialverdichter ist dazu ausgestaltet, in axialer Richtung bezüglich einer Drehachse des Radialimpellers Umgebungsluft an zusaugen und im Wesentlichen in radialer Richtung abzugeben beziehungs weise in radialer Richtung nach außen zu fördern. Entsprechend ist die Luft fördereinrichtung besonders bevorzugt neben dem Luftführungsraum bezie hungsweise der Lufteinblasöffnung angeordnet.

Die Lufteinrichtung kann genau eine Radialfördereinrichtung oder mehrere Radialfördereinrichtungen aufweisen. Im Falle der mehreren Radialförderein richtungen sind diese beabstandet voneinander bezüglich des Luftführungs raums angeordnet. Es kann vorgesehen sein, dass jede der Radialförderein richtungen die von ihr jeweils angesaugt Umgebungsluft in denselben Luft führungsraum einbringt beziehungsweise durch dieselbe Lufteinblasöffnung in den Luftführungsraum fördert. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass jede der Radialfördereinrichtungen strömungstechnisch an lediglich einen Teil des Luftführungsraums beziehungsweise der Lufteinblasöffnung ange schlossen ist, welche von wenigstens einem anderen Teil des Luftführungs raums beziehungsweise der Lufteinblasöffnung strömungstechnisch separat vorliegt. Die Verwendung der Radialfördereinrichtung beziehungsweise der mehreren Radialfördereinrichtungen ermöglicht wiederum die besonders platzsparende Ausgestaltung der Kühlervorrichtung und das besonders effi ziente Einbringen der Umgebungsluft in den Luftführungsraum.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Lufteintrittsöffnung in einer vertikalen Richtung kleinere Abmessungen aufweist als in einer senk recht auf der vertikalen Richtung stehenden lateralen Richtung, wobei so wohl die vertikale Richtung als auch die laterale Richtung in einer gedachten Ebene angeordnet sind, in welcher die Lufteintrittsöffnung vollständig ange ordnet ist. Für die Kühlervorrichtung werden drei unterschiedliche Richtun- gen unterschieden, nämlich die vertikale Richtung, die laterale Richtung und eine horizontale Richtung. Die vertikale Richtung verläuft vorzugsweise ge nau oder zumindest in etwa parallel zu der Hochrichtung des Kraftfahrzeugs, die laterale Richtung vorzugsweise in etwa oder genau parallel zu einer Querachse des Kraftfahrzeugs. Die horizontale Richtung wiederum verläuft vorzugsweise in etwa oder genau parallel zu der Längsrichtung des Kraft fahrzeugs. Die vertikale Richtung, die laterale Richtung und die horizontale Richtung stehen jeweils senkrecht aufeinander.

Die vertikale Richtung und die laterale Richtung liegen in der gedachten Ebene, in welcher die Lufteintrittsöffnung vollständig angeordnet ist bezie hungsweise welche die Lufteintrittsöffnung vollständig in sich aufnimmt. Bei spielsweise schneidet also die gedachte Ebene die Lufteinblasöffnung, ins besondere durchgehend und ununterbrochen. Bevorzugt verläuft die gedach te Ebene durch die Luftsammelkammer, nämlich auf gegenüberliegenden Seiten des Luftführungsraums beziehungsweise der Lufteintrittsöffnung.

Um die besonders kompakte Ausgestaltung der Kühlervorrichtung zu erzie len, weist die Lufteintrittsöffnung in der vertikalen Richtung kleinere Abmes sungen auf als in der lateralen Richtung. In anderen Worten ist eine Breite der Lufteintrittsöffnung größer als eine Höhe der Lufteintrittsöffnung. Bei spielsweise erstreckt sich die Lufteintrittsöffnung über mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 70 % oder mindestens 80 % einer Breite des Kraftfahrzeugs. Die Höhe der Lufteintrittsöffnung entspricht hingegen bei spielsweise höchstens 15 %, höchstens 10 %, höchstens 7,5 % oder höchs tens 5 % der Höhe des Kraftfahrzeugs. Beispielsweise ist die Breite der Luf teintrittsöffnung um einen Faktor von mindestens 3, mindestens 4 oder min destens 5 größer als die Höhe der Lufteintrittsöffnung. Hierdurch wird ein effizientes Zuführen der Umgebungsluft zu dem Wärmeübertrager bei gleich zeitig kompakter Bauform der Kühlervorrichtung erzielt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Luftführungsraum in einer senkrecht auf der vertikalen Richtung und der lateralen Richtung ste henden horizontalen Richtung Abmessungen aufweist, die größer sind als die Abmessungen der Lufteintrittsöffnung in der vertikalen Richtung. Die Ab messungen in der vertikalen Richtung werden auch als Höhe, die Abmes sungen in der lateralen Richtung als Breite und die Abmessungen in der ho rizontalen Richtung als Länge bezeichnet. Unter der Länge des Luftführungs raums ist beispielsweise seine Erstreckung in horizontaler Richtung ausge hend von der Lufteintrittsöffnung bis hin zu der Luftaustrittsöffnung, insbe sondere bis hin zu einem der Lufteintrittsöffnung abgewandten Ende der Luftaustrittsöffnung, zu verstehen.

Beispielsweise entspricht die Länge der größten Länge des Luftführungs raums über seine Höhe und seine Breite hinweg. Die Länge des Luftfüh rungsraums ist zumindest größer als seine Höhe. Zusätzlich kann die Länge des Luftführungsraums kleiner sein als seine Breite. Zusammengefasst be deutet dies, dass die Breite des Luftführungsraums bevorzugt größer ist als seine Länge, welche wiederum bevorzugt größer ist als seine Höhe. Bei spielsweise ist seine Länge um einen Faktor von mindestens 1,25, mindes tens 1,5, mindestens 1,75 oder mindestens 2 größer als seine Höhe. Hier durch wird die Verwendung eines hinreichend großen Wärmeübertragers ermöglicht, sodass das Kühlmittel mithilfe der Umgebungsluft besonders ef fektiv gekühlt werden kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Luftführungsraum in der vertikalen Richtung einerseits von einem Bodenelement und andererseits von einem Dachelement begrenzt ist, wobei die Luftaustrittsöffnung auf der der Lufteintrittsöffnung abgewandten Seite des Luftführungsraums von dem Bodenelement und dem Dachelement gemeinsam begrenzt ist. Das Boden element und das Dachelement verlaufen im Schnitt gesehen beispielsweise durchgehend gerade und parallel zueinander. Das Bodenelement und das Dachelement sind auf beiden Seiten über Wandelemente miteinander ver bunden. Auf jeder Seite des Bodenelement und des Dachelements schließt sich insoweit eines der Wandelemente an sie an.

Die Wandelemente sind hierbei voneinander beabstandet angeordnet und liegen auf gegenüberliegenden Seiten des Bodenelements und des Da- chelements vor. Vorzugweise begrenzen das Bodenelement, das Dachele ment und die Wandelemente die Lufteintrittsöffnung gemeinsam, wobei das Bodenelement und das Dachelement auf gegenüberliegenden Seiten der Lufteintrittsöffnung vorliegen. Ebenso liegen die Wandelemente auf gegen überliegenden Seiten der Lufteintrittsöffnung vor.

Die Luftaustrittsöffnung wird von dem Bodenelement und dem Dachelement gemeinsam begrenzt. Beispielsweise weisen das Bodenelement und das Dachelement auf ihrer der Lufteintrittsöffnung abgewandten Seite jeweils ein freies Ende beziehungsweise eine freie Kante auf, wobei die freien Enden beziehungsweise die freien Kanten des Bodenelements und des Dachele ments einen Rand der Luftaustrittsöffnung bilden. Die Luftaustrittsöffnung ist beispielsweise derart ausgerichtet, dass die Umgebungsluft in einer Richtung aus dem Luftführungsraum austritt, welche gegenüber einer Richtung, in welcher sie durch die Lufteintrittsöffnung in den Luftführungsraum eingetre ten ist, angewinkelt ist. Der zwischen den beiden Richtungen vorliegende Winkel beträgt insoweit mehr als 0° und weniger als 180°. Beispielsweise beträgt er mindestens 15° und höchstens 45°. Es kann jedoch auch vorge sehen sein, dass die Richtungen parallel zueinander ausgerichtet sind, so- dass also die Luft parallel zu der Richtung aus dem Lüftungsraum austritt, in welcher es durch die Lufteintrittsöffnung in ihn eingetreten ist. Dies ermög licht eine einfache und kompakte Ausgestaltung der Kühlervorrichtung.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Dachelement in die von der Lufteintrittsöffnung abgewandte Richtung auf das Bodenelement zuläuft. Dies ist zumindest im Querschnitt der Fall. Die den Luftführungsraum durch tretende Umgebungsluft wird insoweit geodätisch gesehen nach unten um gelenkt, nämlich in Richtung des Bodenelements. Besonders bevorzugt ver läuft das Bodenelement plan auf die Luftaustrittsöffnung zu, insbesondere abseits der Lufteintrittsöffnung. Da das Dachelement auf das Bodenelement zuläuft und hierzu in die von der Lufteintrittsöffnung abgewandte Richtung und auf die Lufteintrittsöffnung zugewandte Richtung gekrümmt ist, wird ein verlustarmes Umlenken der Umgebungsluft in Richtung eines Unterbodens des Kraftfahrzeugs beziehungsweise eines Untergrunds erzielt. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Wärmeübertrager über mindestens ein Wärmeübertragungsrohr verfügt, das außenseitig zumindest eine Wärmeübertragungslamelle aufweist. Das Wärmeübertragungsrohr dient dem Führen des Kühlmittels und seinem strömungstechnischen Sepa rieren von der Umgebungsluft. Während eines Betriebs der Kühlervorrich tung wird das Kühlmittel zumindest zeitweise durch das Wärmeübertra gungsrohr gefördert, während das Wärmeübertragungsrohr von der Umge bungsluft umströmt ist. Entsprechend wird Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Umgebungsluft übertragen.

Zur Oberflächenvergrößerung weist das Wärmeübertragungsrohr die zumin dest eine Wärmeübertragungslamelle auf, welche in radialer Richtung über einen Grundkörper des Wärmeübertragungsrohrs übersteht. Die Wärme übertragungslamelle ist beispielsweise nachträglich auf den Grundkörper aufgebracht, beispielsweise durch 3-D Druck oder dergleichen. Besonders bevorzugt verfügt das Wärmeübertragungsrohr über eine Vielzahl von Wär meübertragungslamellen, welche in Umfangsrichtung beabstandet vonei nander angeordnet sind. Mittels der Wärmeübertragungslamelle wird eine Oberflächenvergrößerung des Wärmeübertragungsrohrs derart erzielt, so- dass bei einem Überströmen des Wärmeübertragungsrohrs und mithin der zumindest einen Wärmeübertragungslamelle durch die Umgebungsluft ein besonders hoher Wärmeübergangskoeffizient erzielt wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Kühlervor richtung zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Kühlervorrichtung gemäß den Ausfüh rungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Kühlervorrichtung über einen eine Lufteintrittsöffnung zum Einlass von Umgebungsluft aus einer Au ßenumgebung der Kühlervorrichtung und eine Luftaustrittsöffnung zum Aus tritt der Umgebungsluft aufweisenden Luftführungsraum verfügt, in dem min destens ein Wärmeübertrager angeordnet ist, der zur strömungstechnisch separaten Durchströmung durch die Umgebungsluft und das Kühlmittel vor gesehen und ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Luftfördereinrichtung, mittels welcher zumindest zeitweise Umgebungsluft durch den Luftführungs raum gefördert wird.

Dabei ist vorgesehen, dass die Luftfördereinrichtung eine außerhalb des Luftführungsraums angeordnete und von der Lufteintrittsöffnung separate weitere Lufteintrittsöffnung aufweist und auf ihrer der weiteren Lufteintrittsöff nung abgewandten Seite über eine den Luftführungsraum zumindest be reichsweise umgreifende Lufteinblasöffnung an den Luftführungsraum strö mungstechnisch angeschlossen ist, wobei zumindest zeitweise mittels der Luftfördereinrichtung Umgebungsluft durch die Lufteinblasöffnung in den Luftführungsraum eingebracht wird.

Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Kühlervorrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Kühlervorrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weiter gebildet sein, sodass auf diese verwiesen wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer mittels eines Kühlmittels kühlbaren Einrichtung und einer Kühlervor richtung zur Kühlung des Kühlmittels, insbesondere einer Kühlervorrichtung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Küh lervorrichtung über einen eine Lufteintrittsöffnung zum Einlass von Umge bungsluft aus einer Außenumgebung der Kühlervorrichtung und eine Luft austrittsöffnung zum Austritt der Umgebungsluft aufweisenden Luftführungs raum verfügt, in dem mindestens ein Wärmeübertrager angeordnet ist, der zur strömungstechnisch separaten Durchströmung durch die Umgebungsluft und das Kühlmittel vorgesehen und ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Luftfördereinrichtung zur Förderung der Umgebungsluft durch den Luftfüh rungsraum.

Dabei ist vorgesehen, dass die Luftfördereinrichtung eine außerhalb des Luftführungsraums angeordnete und von der Lufteintrittsöffnung separate weitere Lufteintrittsöffnung aufweist und auf ihrer der weiteren Lufteintrittsöff- nung abgewandten Seite über eine den Luftführungsraum zumindest be reichsweise umgreifende Lufteinblasöffnung an den Luftführungsraum strö mungstechnisch angeschlossen ist.

Erneut wird hinsichtlich der Vorteile und möglicher vorteilhafter Weiterbildun gen auf die weiteren Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung hinge wiesen. Die mittels des Kühlmittels kühlbare Einrichtung entspricht der be reits erwähnte zu kühlenden Einrichtung. Sie kann zum Beispiel das An triebsaggregat oder eine von diesem verschiedene Einrichtung sein, insbe sondere ein Energiespeicher oder dergleichen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Er findung erfolgt. Dabei zeigt die einzige

Figur eine schematische Darstellung einer Kühlervorrichtung zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Kühlervorrichtung 1 zur Kühlung eines Kühlmittels. Die Kühlervorrichtung 1 ist beispielsweise Be standteil einer Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise des Kraftfahrzeugs. Die Antriebseinrichtung verfügt zusätzlich zu der Kühler vorrichtung 1 über ein Antriebsaggregat, welchem zum Temperieren zumin dest zeitweise das Kühlmittel zugeführt wird. Nachfolgend wird das Kühlmit tel mithilfe der Kühlervorrichtung 1 gekühlt. Hierzu wird es einem Wärme übertrager 2 zugeführt, welcher von Umgebungsluft aus einer Außenumge bung 3 der Kühlervorrichtung 1 beziehungsweise des Kraftfahrzeugs ange strömt beziehungsweise durchströmt wird.

Der Wärmeübertrager weist wenigstens ein Wärmeübertragungsrohr 4 auf. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegt eine Vielzahl von Wär meübertragungsrohren 4 vor, von welchen lediglich einige beispielhaft ge kennzeichnet sind. Das Wärmeübertragungsrohr 4 ist bevorzugt mit einer außenseitig an ihm angeordneten Wärmeübertragungslamelle versehen, um seine effektive Oberfläche für die Verbesserung des Wärmeübergangs zu erhöhen.

Der Wärmeübertrager 2 ist in einem Luftführungsraum 5 angeordnet, welcher einerseits eine Lufteintrittsöffnung 6 und andererseits eine Luftaustrittsöff nung 7 aufweist. Während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs in Richtung des Pfeils 8 wird ein Fahrtwind induziert, welcher die Umgebungsluft in Richtung der Pfeile 9 durch die Lufteintrittsöffnung 6 in den Luftführungsraum 5, durch den Luftführungsraum 5 hindurch und durch die Luftaustrittsöffnung 7 aus dem Luftführungsraum 5 herausdrängt. Hierbei wird der Wärmeübertrager 2 von der Umgebungsluft angeströmt beziehungsweise überströmt. Zusätzlich zu dem Wärmeübertrager 2 kann ein weiterer Wärmeübertrager 10 in dem Luftführungsraum 5 angeordnet sein. Der weitere Wärmeübertrager 10 ist beispielsweise als Kondensator oder dergleichen ausgebildet.

Um zusätzlich zu der durch den Fahrtwind geförderten Umgebungsluft Um gebungsluft durch den Luftführungsraum 5 zu fördern, weist die Kühlervor richtung 1 eine Luftfördereinrichtung 11 auf. Diese verfügt über eine weitere Lufteintrittsöffnung 12, welche von der Lufteintrittsöffnung 6 beabstandet und außerhalb des Luftführungsraums 5 angeordnet ist. Beispielsweise liegt die Lufteintrittsöffnung 12 parallel zu der Lufteintrittsöffnung 6 vor oder ist mit dieser in einer gemeinsamen gedachten Ebene angeordnet.

Die Luftfördereinrichtung 11 ist als Radialfördereinrichtung ausgestaltet und verfügt insoweit über einen Radialimpeller 13. Mithilfe des Radialimpellers 13, welcher unter Verwendung eines Motors 14 angetrieben wird, wird Um gebungsluft aus der Außenumgebung 3 unter Umgehung des Luftführungs raums 5 angesaugt, nämlich in Richtung des Pfeils 15. Diese Umgebungsluft wird einer Luftsammel kämm er 16 zugeführt, welche bevorzugt den Luftfüh rungsraum 5 vollständig und durchgehend umgreift, insbesondere in einer gedachten Ebene. Beispielsweise umgreift die Luftsammelkammer 16, wie in dem hier dargestellten Ausgangsbeispiel, die Lufteintrittsöffnung 6. Die Luftsammelkammer 16 weist eine Lufteinblasöffnung 17 auf, welche schlitzartig ausgebildet ist. Über die Lufteinblasöffnung 17 steht die Luftför dereinrichtung 11 in Strömungsverbindung mit dem Luftführungsraum 5. Während eines Betriebs der Luftfördereinrichtung 11 wird die mit ihrer Hilfe geförderte Umgebungsluft durch die Luftsammelkammer 16 und die Luftein blasöffnung 17 in den Luftführungsraum 5 eingebracht, nämlich zusätzlich zu derjenigen Umgebungsluft, welche bereits durch den Fahrtwind durch die Lufteintrittsöffnung 6 in den Luftführungsraum 5 eingetreten ist. Die Umge bungsluft durchströmt nachfolgend den Luftführungsraum 5 und tritt durch die Luftaustrittsöffnung 7 wieder aus ihm aus, nämlich nach einem Durchlau fen beziehungsweise Überströmen des Wärmeübertragers 2 und/oder des weiteren Wärmeübertragers 10. Das Einbringen der Umgebungsluft durch die Lufteinblasöffnung 17 erfolgt gemäß der Pfeile 18, von welchen lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind.

Es ist erkennbar, dass die Lufteintrittsöffnung 6 eine Breite aufweist, welche deutlich größer ist als ihre Höhe. Zudem ist die Breite größer als eine Länge des Luftführungsraums 5. Bevorzugt ist die Länge des Luftführungsraums 5 zudem größer als die Höhe der Lufteintrittsöffnung 6. Dies wird durch die Luftfördereinrichtung 11 ermöglicht, da mittels dieser ein hinreichender Diffe renzdruck über den Luftführungsraum 5 hinweg aufgebaut werden kann, um die Umgebungsluft effektiv durch ihn hindurch zu fördern. Entsprechend ist eine äußerst kompakte Ausgestaltung der Kühlervorrichtung 1 realisiert.

BEZUGSZEICHENLISTE:

1 Kühlervorrichtung

2 Wärmeübertrager 3 Außenumgebung

4 Wärmeübertragungsrohr

5 Luftführungsraum

6 Lufteintrittsöffnung

7 Luftaustrittsöffnung 8 Pfeil

9 Pfeil

10 Wärmeübertrager

11 Luftfördereinrichtung

12 Lufteintrittsöffnung 13 Radialimpeller

14 Motor

15 Pfeil

16 Luftsammelkammer

17 Lufteinblasöffnung 18 Pfeil

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

Kühlervorrichtung (1) zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebs einrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einem eine Lufteintrittsöffnung zum Einlass von Umgebungsluft aus einer Außenumgebung (3) der Kühlervorrichtung (1) und eine Luftaustrittsöffnung (7) zum Austritt der Umgebungsluft aufweisenden Luftführungsraum (5), in dem mindestens ein Wärmeübertrager (2) angeordnet ist, der zur strömungstechnisch separaten Durchströmung durch die Umgebungsluft und das Kühlmittel vorgesehen und ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Luftförderein richtung (11) zur Förderung der Umgebungsluft durch den Luftführungs raum (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinrichtung (11) eine außerhalb des Luftführungsraums (5) angeordnete und von der Lufteintrittsöffnung (6) separate weitere Lufteintrittsöffnung (12) auf weist und auf ihrer der weiteren Lufteintrittsöffnung (12) abgewandten Seite über eine den Luftführungsraum (5) zumindest bereichsweise umgreifende Lufteinblasöffnung (17) an den Luftführungsraum (5) strö mungstechnisch angeschlossen ist.

Kühlervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinrichtung (11) über eine als Ringkammer ausgebildete Luftsammelkammer (16) an die Lufteinblasöffnung (17) strömungstech nisch angeschlossen ist.

Kühlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftsammelkammer (16) und die Lufteinblasöffnung (17) den Luftführungsraum (5) vollständig und unun terbrochen umgreifen.

Kühlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinrichtung (11) eine Ra dialfördereinrichtung oder mehrere beabstandet voneinander angeord nete Radialfördereinrichtungen aufweist.

5. Kühlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteintrittsöffnung (6) in einer ver tikalen Richtung kleinere Abmessungen aufweist als in einer senkrecht auf der vertikalen Richtung stehenden lateralen Richtung, wobei sowohl die vertikale Richtung als auch die laterale Richtung in einer gedachten

Ebene angeordnet sind, in welcher die Lufteintrittsöffnung (6) vollstän dig angeordnet ist.

6. Kühlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungsraum (5) in einer senkrecht auf der vertikalen Richtung und der lateralen Richtung ste henden horizontalen Richtung Abmessungen aufweist, die größer sind als die Abmessungen der Lufteintrittsöffnung (6) in der vertikalen Rich tung.

7. Kühlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftführungsraum (5) in der verti kalen Richtung einerseits von einem Bodenelement und andererseits von einem Dachelement begrenzt ist, wobei die Luftaustrittsöffnung (7) auf der der Lufteintrittsöffnung (6) abgewandten Seite des Luftführungs raums (5) von dem Bodenelement und dem Dachelement gemeinsam begrenzt ist.

8. Kühlervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (2) über mindes tens ein Wärmeübertragungsrohr (4) verfügt, das außenseitig zumin dest eine Wärmeübertragungslamelle aufweist.

9. Verfahren zum Betreiben einer Kühlervorrichtung (1) zur Kühlung eines Kühlmittels für eine Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbe sondere einer Kühlervorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlervorrichtung (1) über einen eine Lufteintrittsöffnung (6) zum Einlass von Umgebungsluft aus einer Außenumgebung (3) der Kühlervorrichtung (1) und eine Luftaustrittsöff- nung (7) zum Austritt der Umgebungsluft aufweisenden Luftführungs raum (5) verfügt, in dem mindestens ein Wärmeübertrager (2) angeord net ist, der zur strömungstechnisch separaten Durchströmung durch die Umgebungsluft und das Kühlmittel vorgesehen und ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Luftfördereinrichtung (11), mittels welcher zumin dest zeitweise Umgebungsluft durch den Luftführungsraum (5) geför dert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinrichtung (11) eine außerhalb des Luftführungsraums (5) angeordnete und von der Lufteintrittsöffnung (6) separate weitere Lufteintrittsöffnung (12) aufweist und auf ihrer der weiteren Lufteintrittsöffnung (12) abgewand ten Seite über eine den Luftführungsraum (5) zumindest bereichsweise umgreifende Lufteinblasöffnung (17) an den Luftführungsraum (5) strö mungstechnisch angeschlossen ist, wobei zumindest zeitweise mittels der Luftfördereinrichtung (11) Umgebungsluft durch die Lufteinblasöff nung (17) in den Luftführungsraum (5) eingebracht wird.

10. Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer mittels eines Kühl mittels kühlbaren Einrichtung und einer Kühlervorrichtung (1) zur Küh lung des Kühlmittels, insbesondere einer Kühlervorrichtung (1) nach ei nem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühler vorrichtung (1) über einen eine Lufteintrittsöffnung (6) zum Einlass von Umgebungsluft aus einer Außenumgebung (3) der Kühlervorrichtung (1) und eine Luftaustrittsöffnung (7) zum Austritt der Umgebungsluft aufweisenden Luftführungsraum (5) verfügt, in dem mindestens ein Wärmeübertrager (2) angeordnet ist, der zur strömungstechnisch sepa raten Durchströmung durch die Umgebungsluft und das Kühlmittel vor gesehen und ausgebildet ist, und mit wenigstens einer Luftförderein richtung (11) zur Förderung der Umgebungsluft durch den Luftführungs raum (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfördereinrichtung (11) eine außerhalb des Luftführungsraums (5) angeordnete und von der Lufteintrittsöffnung (6) separate weitere Lufteintrittsöffnung (12) auf weist und auf ihrer der weiteren Lufteintrittsöffnung (12) abgewandten Seite über eine den Luftführungsraum (5) zumindest bereichsweise umgreifende Lufteinblasöffnung (17) an den Luftführungsraum (5) strö mungstechnisch angeschlossen ist.

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