專利名稱：機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)，特別地，涉及一種設(shè)計為冷卻待冷卻的至少一個電氣組件和用于車輛內(nèi)部空間的空氣的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在機(jī)動車輛(特別地，道路車輛)的混合驅(qū)動概念的搜索的范圍內(nèi)，存在以下方向的趨勢具有電驅(qū)動電機(jī)和內(nèi)燃驅(qū)動引擎的稱為混合動力車輛的機(jī)動車輛以及僅具有電驅(qū)動電機(jī)的電動車輛。在這種車輛中，提供牽引用電池，牽引用電池構(gòu)造為提供通過電驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動車輛所需的能量。另外，在這種車輛中，提供當(dāng)通過電驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動車輛時使用的電力電子器件。牽引用電池、電力電子器件和電驅(qū)動電機(jī)在操作期間變熱并且需要冷卻它們 以便保持工作能力并且防止由于過高的溫度導(dǎo)致的損壞。牽引用電池、電力電子器件和電驅(qū)動電機(jī)因此形成必須被冷卻的車輛電氣組件。特別地，針對牽引用電池，對于已知類型的電池而言需要使它們保持在溫度下限和溫度上限之間的溫度范圍中以便確保長的使用壽命，從而根據(jù)工作狀態(tài)和環(huán)境溫度，可能也需要主動加熱它們。在一些工作狀態(tài)下以及根據(jù)環(huán)境溫度，可能發(fā)生這樣的情況通過利用外部空氣的空氣冷卻不能充分地冷卻待冷卻的電氣組件，因此必須提供使用制冷系統(tǒng)的冷卻能力的主動冷卻。DE 4408960C1描述了一種用于冷卻電動車輛的牽引用電池的裝置。描述了 冷卻回路，具有用于將廢熱傳導(dǎo)到外部空氣的空氣-水熱交換器；和冷卻單元，它的蒸發(fā)器與這個冷卻回路熱接觸并且它能夠根據(jù)需要被啟動，以便保持所希望的電池溫度。另外，在機(jī)動車輛中，通常提供用于車輛內(nèi)部空間的空氣的冷卻以便提高乘客的舒適感。這里通常由制冷系統(tǒng)(通常由壓縮機(jī)操作的空調(diào)系統(tǒng))提供需要的冷卻能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種具有緊湊設(shè)計的提供對待冷卻的電氣組件和用于車輛內(nèi)部空間的空氣的冷卻的改進(jìn)的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)。這個目的通過如權(quán)利要求I所述的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)來實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中詳述有益的進(jìn)步。機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)具有第一冷卻回路，冷卻液能夠在第一冷卻回路中循環(huán)；車輛的至少一個電氣組件，將要被冷卻并且連接到第一冷卻回路，并且能夠由能夠在第一冷卻回路中循環(huán)的冷卻液冷卻；制冷系統(tǒng)，設(shè)計為提供冷卻能力；和冷卻劑-冷卻液熱交換器，設(shè)計為將由制冷系統(tǒng)提供的冷卻能力傳遞給冷卻液。用于冷卻車輛的內(nèi)部空間的空氣的第一冷卻液-空氣熱交換器布置在第一冷卻回路中。機(jī)動車輛在這里理解為具有驅(qū)動引擎/電機(jī)的陸地車輛、船只和飛行器。驅(qū)動引擎/電機(jī)在這里能夠由例如內(nèi)燃機(jī)、由電機(jī)或者由稱為混合驅(qū)動器的引擎/電機(jī)形成。這里，特別地當(dāng)使用電機(jī)和混合驅(qū)動器時(其中牽引用電池、電驅(qū)動電機(jī)和關(guān)聯(lián)的電力電子器件發(fā)出必須被傳送走的熱量)，本發(fā)明是有益的。冷卻回路在本說明書的范圍內(nèi)理解為這樣的回路在該回路中，冷卻液能夠循環(huán)以冷卻連接到該回路中的組件?！袄鋮s液”在這里理解為用于在不經(jīng)過相變(液體到氣體)的情況下在回路中傳遞熱量的液體。與此相比較，以在回路中蒸發(fā)并再次冷凝以便當(dāng)蒸發(fā)時提供冷卻能力的方式使用的液體稱為“冷卻劑”。按照已知的方式，使用的冷卻液可以是例如水、水乙二醇混合物或者具有另外的添加劑的水?！按鋮s的電氣組件”在這里理解為這樣的組件必須將熱量從它傳送走，從而它不會過熱。特別地，待冷卻的電氣組件不應(yīng)理解為為了提供熱量的目的而被提供電力的電氣組件，諸如例如在電阻加熱器的情況下的例如PTC元件。用于車輛內(nèi)部空間的空氣在這里理解為被提供給車輛內(nèi)部空間以便調(diào)節(jié)所述內(nèi)部空間的空氣。術(shù)語“調(diào)節(jié)”在這里理解為表示對車輛內(nèi)部空間冷卻、加熱或除濕和/或為它供應(yīng)新鮮空氣。冷卻劑-冷卻液熱交換器理解為設(shè)計成在冷卻劑和冷卻液之間傳送熱量的熱交換器。冷卻液-空氣熱交換器理解為設(shè)計為在冷卻液和空氣之間傳送熱量的熱交換器。由于用于冷卻車輛的內(nèi)部空間的空氣的第一冷卻液-空氣熱交換器布置在第一冷卻回路中，所以用于車輛內(nèi)部空間的空氣由第一冷卻回路間接地冷卻。這使得可以實現(xiàn) 制冷系統(tǒng)的緊湊設(shè)計，其中冷卻劑傳輸組件的長度能夠限制于最小的量。例如，在具有壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和具有冷卻劑-冷卻液熱交換器的蒸發(fā)器的設(shè)計的情況下，它們可以組合在一個緊湊的單元中。由于冷卻劑傳輸連接的長度能夠減小，所以冷卻劑損失能夠最小化。由于與用于傳輸冷卻劑的裝置相比能夠顯著地更加成本有效地實現(xiàn)傳輸冷卻液的裝置(在壓力條件、氣密性等方面)，所以這允許實現(xiàn)成本節(jié)約。所獲得的制冷系統(tǒng)的緊湊設(shè)計減小了冷卻劑的體積、制冷系統(tǒng)的重量和系統(tǒng)成本?？梢允褂靡呀?jīng)存在于電動車輛和混合動力車輛中的冷卻液回路。如果在電動車輛或混合動力車輛中使用現(xiàn)有的冷卻回路，則還可以容易地提供在車輛內(nèi)部空間的各種位置能夠利用冷卻能力的多區(qū)空調(diào)系統(tǒng)，這是因為能夠由連接到冷卻回路中的用于車輛內(nèi)部空間的多個冷卻液-空氣熱交換器提供冷卻能力。另一優(yōu)點在于為了冷卻用于車輛內(nèi)部空間的空氣，不需要在加熱、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)(HVAC模塊，加熱、通風(fēng)、空調(diào))的氣流中安裝任何冷卻劑傳輸組件。冷卻液能夠由例如通常的冷卻水形成，諸如由例如具有可能的另外的添加劑的水/乙二醇混合物形成。根據(jù)本發(fā)明的解決方案，冷卻回路因此既用于冷卻待冷卻的電氣組件又用于冷卻車輛內(nèi)部空間。根據(jù)一種改進(jìn)，第一冷卻液-空氣熱交換器在第一冷卻回路中在冷卻劑-冷卻液熱交換器和所述待冷卻的至少一個電氣組件之間布置在冷卻劑-冷卻液熱交換器的下游并且布置在車輛的所述待冷卻的至少一個電氣組件的上游。術(shù)語“下游”和“上游”在這里表示在第一循環(huán)回路中循環(huán)的冷卻液流動的方向。在這種布置中，根據(jù)需要，可以從冷卻劑-冷卻液熱交換器向冷卻液-空氣熱交換器提供非常冷的冷卻液，以便為車輛內(nèi)部空間提供高冷卻能力。冷卻液僅在隨后前進(jìn)到待冷卻的電氣組件，在待冷卻的電氣組件，冷卻液由將要傳送走的廢熱加熱。結(jié)果，能夠有效地冷卻內(nèi)部空間和待冷卻的電氣組件。根據(jù)一種改進(jìn)，所述待冷卻的至少一個電氣組件包括電動車輛或混合動力車輛的牽引用電池。特別地，必須在操作期間為牽引用電池提供高冷卻能力，通過指定的系統(tǒng)可靠地實現(xiàn)這一點。根據(jù)一種改進(jìn)，提供第二冷卻回路，冷卻液能夠在第二冷卻回路中循環(huán)，并且通過第二冷卻回路，熱量能夠經(jīng)另外的冷卻液-空氣熱交換器從所述待冷卻的至少一個電氣組件傳導(dǎo)到外面的空氣。在這種情況下，存在可用于冷卻所述待冷卻的至少一個電氣組件的兩種可能性，從而作為外部環(huán)境的函數(shù)能夠提供機(jī)動車輛冷卻回路的各種工作狀態(tài)。如果所述待冷卻的至少一個組件以這種方式連接，即它能夠可選地結(jié)合到第一冷卻回路中或者結(jié)合到第二冷卻回路中，則它能夠部分或者完全地與第二冷卻回路分離，因此第二冷卻回路可用于其它目的。如果不需要來自制冷系統(tǒng)的任何冷卻能力，則所述待冷卻的電氣組件能夠與第一回路分離，從而僅僅通過第二冷卻回路執(zhí)行它的冷卻。根據(jù)一種改進(jìn)，提供車輛加熱裝置，車輛加熱裝置連接到機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)以便加熱冷卻液。在這種情況下，機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)也能夠同時根據(jù)需要用于加熱用于車輛內(nèi)部空間的空氣和/或根據(jù)需要用于加熱電氣組件?！败囕v加熱裝置”在本文的上下文中理解為為了提供加熱能力的目的而在車輛中提供的裝置，諸如例如燃料操作的車輛加熱設(shè)備或者電阻加熱器。根據(jù)一種改進(jìn)，車輛加熱裝置以這種方式連接，即所述至少一個電氣組件能夠通過由車輛加熱裝置加熱的冷卻液被加熱。在這種情況下，如果需要，諸如例如當(dāng)存在較冷的 外部溫度時，則機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)中的冷卻液也用于加熱電氣組件。根據(jù)一種改進(jìn)，車輛加熱裝置以這種方式連接，即用于車輛內(nèi)部空間的空氣能夠通過由車輛加熱裝置加熱的冷卻液被加熱。在這種情況下，如果需要，則機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)中的冷卻液也用于加熱車輛內(nèi)部空間的空氣。根據(jù)一種改進(jìn)，車輛加熱裝置具有燃料操作的加熱設(shè)備和/或電阻加熱器。如果提供燃料操作的加熱設(shè)備，則能夠在不加載存在于車輛中的電能儲備的情況下為電氣組件和/或車輛內(nèi)部空間提供加熱能力，這將會導(dǎo)致車輛的航程的減小。如果提供電阻加熱器，則即使不可以或者不允許操作燃料操作的加熱設(shè)備也能夠為電氣組件和/或車輛內(nèi)部空間提供加熱能力。例如，如果車輛位于修理廠或者位于零排放區(qū)中，則可以存在這樣的情況。根據(jù)一種改進(jìn)，車輛加熱裝置具有電阻加熱器并設(shè)計為當(dāng)外部電源可用時僅僅以電方式加熱。特別地，當(dāng)電動車輛或混合動力車輛的牽引用電池正在充電時，可存在外部電源供應(yīng)。在這種情況下，當(dāng)外部電源供應(yīng)可用時不消耗燃料，當(dāng)通過燃料操作的加熱設(shè)備加熱時存在這樣的情況。根據(jù)一種改進(jìn)，車輛加熱裝置能夠以形成第三回路的方式與車輛冷卻系統(tǒng)的連接所述至少一個電氣組件的部分分離。通過第三回路，在不將由車輛加熱裝置散發(fā)出的熱量提供給所述至少一個電氣組件的情況下，用于車輛內(nèi)部空間的空氣能夠通過由車輛加熱裝置加熱的冷卻液被加熱。在這種情況下，根據(jù)需要，通過車輛加熱裝置能夠?qū)⒏呒訜崮芰μ峁┙o車輛內(nèi)部空間，并且在這種情況下不存在電氣組件經(jīng)受高溫的風(fēng)險。


從以下參照附圖描述的實施例表現(xiàn)出另外的優(yōu)點和進(jìn)步，其中圖I是根據(jù)一個實施例的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)的設(shè)計的示意圖，圖2是解釋在第一工作狀態(tài)下的操作的示意圖，圖3是解釋在第二工作狀態(tài)下的操作的示意圖，圖4是解釋在第三工作狀態(tài)下的操作的示意圖。
具體實施例方式以下參照圖I至圖4描述實施例。圖I顯示根據(jù)實施例的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)I。在示出的實施例中，機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)I實現(xiàn)于通過電機(jī)2驅(qū)動的電動車輛中。提供電力電子器件3，電力電子器件3形成驅(qū)動系統(tǒng)的電氣組件。另外，提供牽引用電池4以便為電力電子器件3和電機(jī)2提供電能。牽引用電池4、電力電子器件3和電機(jī)2形成待冷卻的車輛電氣組件。在操作期間必須從這些待冷卻的組件傳送走熱量(至少在車輛的一些工作狀態(tài)下)，以便保持操作并且防止對組件的損壞。在實施例中，除了已經(jīng)描述的電氣組件(牽引用電池4、電力電子器件3和電機(jī)2)之外，機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)I還具有以下描述的另外的組件。提供兩部分熱交換器裝置30，該熱交換器裝置30具有冷卻液-空氣熱交換器31和第二冷卻液-空氣熱交換器32。熱交換器裝置30設(shè)計為經(jīng)受為了車輛內(nèi)部空間而調(diào)節(jié)的空氣的氣流，如箭頭L示意性所示。空氣在車輛中被提供給將要調(diào)節(jié)的車輛內(nèi)部空間，所述車輛內(nèi)部空間可例如由車輛的乘客室形成。熱交換器裝置30能夠布置在例如能由鼓風(fēng)機(jī)提供氣流的車輛的加熱、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)(HVAC模塊)的流動路徑中。熱交換器裝置30在這里以這樣的方式布置氣流在它周圍流動或者流過它。設(shè)計第一冷卻液-空氣熱交換·器31，以使熱量從循環(huán)的冷卻液傳送到用于車輛內(nèi)部空間的空氣和/或從所述空氣提取熱量。以下將會對此進(jìn)行更詳細(xì)的描述。第二冷卻液-空氣熱交換器32以這樣的方式設(shè)計并布置來自循環(huán)的冷卻液的熱量傳送到用于車輛內(nèi)部空間的空氣。以下也對此進(jìn)行更詳細(xì)的描述。在示出的實施例中，如圖I中虛線框示意性所示，第一冷卻液-空氣熱交換器31和第二冷卻液-空氣熱交換器32布置在共同殼體33中。共同殼體33在這里設(shè)計為布置在車輛的加熱、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)(HVAC模塊)的空氣流動路徑中。第一冷卻液-空氣熱交換器31和第二冷卻液-空氣熱交換器32在這里布置為彼此熱隔離，因此它們的溫度基本不會影響彼此。第一冷卻液-空氣熱交換器31和第二冷卻液-空氣熱交換器32以這種方式布置為了車輛內(nèi)部空間而調(diào)節(jié)的空氣首先應(yīng)用于第一冷卻液-空氣熱交換器31，然后應(yīng)用于第二冷卻液-空氣熱交換器32。另外，提供車輛加熱裝置22。在示出的實施例中，車輛加熱裝置22具有燃料操作的加熱設(shè)備22a，燃料操作的加熱設(shè)備22a通過利用燃燒空氣轉(zhuǎn)換燃料來提供熱量。燃料操作的加熱設(shè)備實現(xiàn)為提供的熱量被傳送給冷卻液的液體加熱設(shè)備。如圖I中虛線所示，車輛加熱裝置22能夠另一方面或者另外還具有電阻加熱元件22b，電阻加熱元件22b設(shè)計為將散發(fā)出的熱量傳送給冷卻液。機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)I還具有另外的冷卻液-空氣熱交換器7。在冷卻液-空氣熱交換器7的區(qū)域中提供旁通線路11，利用旁通線路11，冷卻液能夠可選地在繞過冷卻液-空氣熱交換器7的同時循環(huán)。提供閥9，利用閥9可以調(diào)整哪些比例的循環(huán)的冷卻液經(jīng)過冷卻液-空氣熱交換器7以及哪些比例的循環(huán)的冷卻液流過旁通線路11。閥9連接到示意性表示的控制器100并且能夠由控制器100驅(qū)動。閥9能夠?qū)崿F(xiàn)為例如電磁閥。冷卻液-空氣熱交換器7設(shè)計為將熱量傳遞到外部空氣。設(shè)計冷卻液-空氣熱交換器7以使它能夠經(jīng)受氣流，利用該氣流，熱量能夠被傳遞到外部，從而傳送到車輛的周圍環(huán)境，如箭頭P示意性所示。
所描述的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)I的組件經(jīng)連接線路彼此連接，冷卻液能夠在連接線路中循環(huán)。提供泵5、6和21，利用泵5、6和21，冷卻液能夠在機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)的各種區(qū)域中循環(huán)。機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)I還具有閥12、13、14、15、16和17，利用閥12、13、14、15、16和17，可以設(shè)置冷卻液分別在機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)I的哪些區(qū)域中循環(huán)。閥12、13、14、15、16和17連接到控制器100并且能夠由控制器100驅(qū)動。這些閥能夠由例如電磁閥形成。另外，提供制冷系統(tǒng)40，制冷系統(tǒng)40具有壓縮機(jī)41、冷凝器42、膨脹閥43和蒸發(fā)器。蒸發(fā)器具有冷卻劑-冷卻液熱交換器44。制冷系統(tǒng)40設(shè)計為利用冷卻劑以已知方式工作以及通過使冷卻劑蒸發(fā)提供冷卻能力。為了這個目的，制冷系統(tǒng)40循環(huán)地工作。在示出的實施例中，制冷系統(tǒng)40由常規(guī)制冷系統(tǒng)形成，在該常規(guī)制冷系統(tǒng)中，氣體冷卻劑在壓縮機(jī)41中被壓縮，在冷凝器42中冷凝以形成液體冷卻劑，在膨脹閥43中經(jīng)受壓力的減小，并且在蒸發(fā)器中蒸發(fā)?？赏ㄟ^蒸發(fā)過程提供的冷卻能力被傳送給冷卻劑-冷卻液熱交換器44中的冷卻液。然而，需要注意的是，諸如也能夠使用其它制冷系統(tǒng)，例如吸收制冷系統(tǒng)或吸附制冷系統(tǒng)。在示出的實施例中，冷凝器42具有與冷卻液-空氣熱交換器7組合并由相同的氣流P冷卻的空氣冷卻器。冷卻劑-冷卻液熱交換器44經(jīng)連接線路連接到機(jī)動車輛 冷卻系統(tǒng)I的傳輸冷卻液的其它組件。在下面的文字中，參照圖I和圖2描述在第一工作狀態(tài)下的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)I的操作。在第一工作狀態(tài)下，一方面，冷卻待冷卻的電氣組件(在實施例中牽引用電池4、電力電子器件3和電機(jī)2)，另一方面，還冷卻用于車輛內(nèi)部空間的空氣，從下面的描述可清楚了解這一點。這是例如在夏天在汽車的實現(xiàn)方式中使用的工作狀態(tài)。在圖2中，經(jīng)閥9、12、13、14、15、16和17布置于沒有冷卻液在它們中循環(huán)的狀態(tài)的線路表示為虛線。經(jīng)閥16和17可以可選地進(jìn)行分流的線路由點表示?？刂破?00以這種方式設(shè)置閥9、12、13、14、15,16和17 :實現(xiàn)在下面的文字中描述的冷卻液的流動。在第一工作狀態(tài)下，制冷系統(tǒng)40工作并且利用制冷系統(tǒng)40的冷卻能力在冷卻劑-冷卻液熱交換器44中冷卻冷卻液。通過泵5使冷卻的冷卻液首先被供給到第一冷卻液-空氣熱交換器31，然后被供給到形成待冷卻的電氣組件的牽引用電池4。因此在第一冷卻液-空氣熱交換器31中提供高的冷卻能力，這是因為冷卻液處于由制冷系統(tǒng)40提供的低溫水平。在第一冷卻液-空氣熱交換器31之后已經(jīng)處于稍微高的溫度水平的冷卻液隨后用于冷卻位于下游的牽引用電池4。冷卻液從牽引用電池4再次流回至冷卻劑-冷卻液熱交換器44。以這種方法，形成第一冷卻回路10，在第一冷卻回路10中，利用由制冷系統(tǒng)40提供的冷卻能力冷卻的冷卻液循環(huán)。第一冷卻回路在這里具有冷卻劑-冷卻液熱交換器44、第一冷卻液-空氣熱交換器31、泵5、作為待冷卻的電氣組件的牽引用電池4以及連接這些組件的線路。另外，在第一工作狀態(tài)下，形成冷卻液經(jīng)其循環(huán)的第二冷卻回路20。通過泵6經(jīng)形成待冷卻的電氣組件的電力電子器件3和電機(jī)2、第二冷卻液-空氣熱交換器32、車輛加熱裝置22和另外的冷卻液-空氣熱交換器7使冷卻液循環(huán)。車輛加熱裝置22在這里處于關(guān)閉狀態(tài)，在這種關(guān)閉狀態(tài)下，它不向循環(huán)的冷卻液傳送任何加熱熱量。通過循環(huán)的冷卻液從待冷卻的電氣組件(在示例性實施例中，電力電子器件3和電機(jī)2)傳送走廢熱。這里，通過另外的冷卻液-空氣熱交換器7冷卻在第二冷卻回路20中循環(huán)的冷卻液。這里，通過閥9能夠控制循環(huán)的冷卻液的流經(jīng)冷卻液-空氣熱交換器7的部分以便提供所需的冷卻能力。如果僅存在很小的冷卻需要，則冷卻液的一部分能夠流經(jīng)旁通線路11。在第一工作狀態(tài)下，第二冷卻回路20因此具有作為待冷卻的電氣組件的電力電子器件3和電機(jī)2、第二冷卻液-空氣熱交換器32、另外的冷卻液-空氣熱交換器7和泵6。車輛加熱裝置22也在關(guān)閉狀態(tài)下連接到第二冷卻回路20中。這里，與在第一冷卻回路10中循環(huán)的冷卻液相比，在第二冷卻回路20中循環(huán)的冷卻液處于高的溫度水平。牽引用電池4的溫度必須保持在預(yù)設(shè)溫度范圍中，不應(yīng)該高于或低于該預(yù)設(shè)溫度范圍。由于這個原因，以這種方式驅(qū)動閥16和17 :在牽引用電池4的上游，來自第二冷卻回路的冷卻液能夠混合到在第一冷卻回路10中循環(huán)的冷卻液中，并且在牽引用電池4的下游，冷卻液的一部分能夠流回至第二冷卻回路20。以這種方法，設(shè)置所需的用于牽引用電池4的冷卻液的溫度。在第一工作狀態(tài)下，因此通過第一冷卻液-空氣熱交換器31高效地冷卻來自車輛
內(nèi)部空間的空氣，同時，可提供充足的用于待冷卻的電氣組件的冷卻能力。流經(jīng)兩部分熱交換器裝置30的用于車輛內(nèi)部空間的空氣被冷卻到第一冷卻液-空氣熱交換器31中的低溫并因此在很大程度上除濕。在第二冷卻液-空氣熱交換器32中，利用來自電氣組件的廢熱執(zhí)行反熱(counter-heating)，因此空氣被再次加熱到稍微高的第二溫度水平。以這種方法，在第二溫度水平提供高度除濕的空氣。在下面的文字中，現(xiàn)在將參照圖I和圖3描述第二工作狀態(tài)。閥9、12、13、14、15、16和17依次由控制器100驅(qū)動。為了說明的目的，在圖3中，沒有冷卻液循環(huán)的線路由虛線表示。在第二工作狀態(tài)下，制冷系統(tǒng)40、泵5和泵21不工作。車輛加熱裝置22工作以便加熱循環(huán)的冷卻液。因此，在第二工作狀態(tài)下沒有冷卻液在第一冷卻回路10中循環(huán)。牽引用電池4通過閥16和17的位置連接到第二冷卻回路20中。通過泵6，由車輛加熱裝置22加熱的冷卻液經(jīng)電氣組件(牽引用電池4、電力電子器件3和電機(jī)2)和第二冷卻液-空氣熱交換器32循環(huán)。通過閥9的對應(yīng)位置，加熱的冷卻液在繞過另外的冷卻液-空氣熱交換器7的同時流經(jīng)旁通線路11。如果電氣組件和車輛內(nèi)部空間都需要加熱，則特別地在冬天能夠使用這種第二工作狀態(tài)。在第二工作狀態(tài)下，通過由車輛加熱裝置22加熱的冷卻液，電氣組件(在這種情況下不應(yīng)該冷卻)被加熱或者保持在足夠高的溫度。通過使用由車輛加熱裝置22加熱的冷卻液，由第二冷卻液-空氣熱交換器32加熱用于車輛內(nèi)部空間的空氣。在下面的文字中參照圖I和圖4描述第三工作狀態(tài)。在圖4中，為了說明的目的，由于閥9、12、13、14、15、16和17的對應(yīng)位置導(dǎo)致沒有冷卻液循環(huán)的那些連接線路依次由虛線表示。在第三工作狀態(tài)下，將要加熱用于車輛內(nèi)部空間的空氣并且將要冷卻待冷卻的電氣組件(牽引用電池4、電力電子器件3和電機(jī)2)。在汽車的一種實現(xiàn)方式中，例如，當(dāng)通過電機(jī)2在冬天驅(qū)動汽車時使用第三工作狀態(tài)，因此，一方面，必須加熱和冷卻牽引用電池4、電力電子器件3和電機(jī)2,另一方面,必須加熱車輛內(nèi)部空間。在第三工作狀態(tài)下，制冷系統(tǒng)40和泵5不工作。在第一冷卻回路10中，沒有冷卻液循環(huán)。以這種方式驅(qū)動閥9、12、13、14、15、16和17 (特別地，閥14和15):形成與第二冷卻回路20斷開連接的第三液體回路50。在第三液體回路50中，通過泵21，冷卻液經(jīng)車輛加熱裝置22和第二冷卻液-空氣熱交換器32循環(huán)。這里，車輛加熱裝置22工作并加熱在第三液體回路50中循環(huán)的冷卻液。在第二冷卻液-空氣熱交換器32中，通過加熱的冷卻液為車輛內(nèi)部空間加熱空氣。如果在第三工作狀態(tài)下待冷卻的電氣組件提供足夠的廢熱以加熱車輛內(nèi)部空間，則也能夠關(guān)閉車輛加熱裝置22。在第三工作狀態(tài)下再次以這種方式設(shè)置閥16和17 :牽引用電池4和另外的待冷卻的電氣組件(電力電子器件3和電機(jī)2)連接到第二冷卻回路20中。然而，與第一工作狀態(tài)和第二工作狀態(tài)相比，在第三工作狀態(tài)下，第二冷卻回路20不由第二冷卻液-空氣熱交換器32和車輛加熱裝置22封閉，而是由第一冷卻液-空氣熱交換器31封閉，如圖4中所示。在第三工作狀態(tài)下，第二冷卻回路20具有待冷卻的電氣組件(牽引用電池4、電力電子器件3和電機(jī)2)、第一冷卻液-空氣熱交換器31和泵6。通過泵6，冷卻液在第二冷卻回路20中循環(huán)。由待冷卻的電氣組件輸出的廢熱在第一冷卻液-空氣熱交換器31中用于加熱用于車輛內(nèi)部空間的空氣。根據(jù)電氣組件的廢熱是否充足，第三液體回路50可以與車輛加熱裝置22 —起使用或者可以不與車輛加熱裝置22 —起使用，以將第二冷卻液-空氣熱交換器32中的空氣進(jìn)一步加熱到更高的溫度水平。以這種方法，高效地使用來自電氣組件的廢熱，并且僅當(dāng)電氣組件的廢熱不夠時需要操作車輛加熱裝置22。盡管這樣，也僅需要操作車輛加熱裝置22以便產(chǎn)生仍然需要的加熱能力的差。以這種方法，能夠以在能量方面非常經(jīng)濟(jì)的方法加熱車輛內(nèi)部空間。如果經(jīng)第一冷卻液-空氣熱交換器31從第二冷卻回路20傳導(dǎo)熱量不夠，則還能夠以這種方式設(shè)置閥9，即還經(jīng)另外的冷卻液-空氣熱交換器7將熱量傳導(dǎo)到外面的空氣。與僅僅通過電阻加熱器執(zhí)行加熱的情況相比，高效使用電氣組件的廢熱進(jìn)行加熱導(dǎo)致電動車輛驅(qū)動的航程的顯著擴(kuò)大。另外，發(fā)生較低的牽引用電池4的放電，這減少電池的充電時間并且增加電池的使用壽命。根據(jù)一種優(yōu)選改進(jìn)，車輛加熱裝置22以這種方式工作當(dāng)外部電源可用時(例如，當(dāng)牽引用電池4正在充電時)，僅電阻加熱元件22b啟動，即燃料操作的加熱設(shè)備22a不啟動。在這種情況下，當(dāng)外部電源可用時，節(jié)約燃料。在實施例中，制冷系統(tǒng)40的蒸發(fā)器實現(xiàn)為冷卻劑-冷卻液熱交換器44，冷卻劑-冷卻液熱交換器44冷卻能夠由已知的制冷機(jī)提供的冷卻液。冷卻液使用為了冷卻待冷卻的電氣組件而提供的車輛的現(xiàn)有冷卻回路。冷卻回路在這里用于兩項功能，既用于冷卻電氣組件又用于冷卻用于車輛內(nèi)部空間的空氣。由于這種改進(jìn)，既用于冷卻電氣組件又用于冷卻車輛內(nèi)部空間的制冷系統(tǒng)40能夠以緊湊的方式布置在車輛中。制冷系統(tǒng)的冷卻劑回路不需要延伸到加熱、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)(HVAC模塊)的流動路徑，以便提供用于車輛內(nèi)部空間的空氣的冷卻。另外，待冷卻的電氣組件(諸如，例如牽引用電池4、電力電子器件3和電機(jī)2)能夠由冷卻液回路冷卻，并且不必連接到冷卻劑回路以由制冷系統(tǒng)冷卻，這將會涉及由于制冷系統(tǒng)的高工作壓力而導(dǎo)致的高成本)。由于待冷卻的電氣組件和用于車輛內(nèi)部空間的空氣的間接冷卻，所以制冷系統(tǒng)能夠以緊湊設(shè)計實現(xiàn)。壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和具有熱交換器的蒸發(fā)器以及連接線路能夠組合在一個單元中。冷卻劑傳輸組件以這種方法減少到很短的長度和少量的連接零件，這降低了冷卻劑的損失的風(fēng)險。由于針對制冷系統(tǒng)40可以實現(xiàn)的緊湊設(shè)計，所以減小了冷卻劑的體積、制冷系統(tǒng)的重量和系統(tǒng)成本。通過使用冷卻回路,冷卻液在緊湊的制冷系統(tǒng)外面用作制冷劑。由于這個原因，通過冷卻回路的簡單連接能夠充分地冷卻由冷卻液冷卻的組件，并且不需要在用于車輛內(nèi)部、空間的空氣的氣流中安裝任何冷卻劑傳輸組件。通過使用在電動車輛或混合動力車輛中通常(幾乎)布滿整個車輛的冷卻回路，通過將在各種位置的用于冷卻車輛內(nèi)部空間的空氣的多個冷卻液-空氣熱交換器連接到冷卻回路10中能夠容易地實現(xiàn)車輛內(nèi)部空間的多區(qū)空調(diào)系統(tǒng)。在這種情況下，優(yōu)選地在冷卻劑-冷卻液熱交換器和待冷卻的電氣組件之間的循環(huán)方向上在每一情況下執(zhí)行與回路的連接。雖然在上述示例性實施例中僅牽引用電池4連接到第一冷卻回路10中作為待冷卻的電氣組件，但也可以將另外的待冷卻的電氣組件(例如，電力電子器件3和電機(jī)2等) 連接到第一冷卻回路10中，特別地，還可以以這種方式連接它們，即可以可選地連接到第一冷卻回路10中以及連接到第二冷卻回路20中。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng),包括 第一冷卻回路(10)，冷卻液能夠在第一冷卻回路(10)中循環(huán)， 車輛的至少一個電氣組件(4，3，2)，將要被冷卻并且連接到第一冷卻回路，并且能夠由能夠在第一冷卻回路中循環(huán)的冷卻液冷卻， 制冷系統(tǒng)(40)，設(shè)計為提供冷卻能力，和 冷卻劑-冷卻液熱交換器(44)，設(shè)計為將由制冷系統(tǒng)(40)提供的冷卻能力傳遞給冷卻液，其特征在于，用于冷卻車輛的內(nèi)部空間的空氣的第一冷卻液-空氣熱交換器(31)布置在第一冷卻回路(10)中。
2.如權(quán)利要求I所述的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)，其特征在于，在第一冷卻回路中，所述第一冷卻液-空氣熱交換器(31)在冷卻劑-冷卻液熱交換器(44)和所述待冷卻的至少一個電氣組件(2，3，4)之間布置在冷卻劑-冷卻液熱交換器(44)的下游，并且在車輛的所述待冷卻的至少一個電氣組件(4，3，2)的上游。
3.如權(quán)利要求I或2所述的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述待冷卻的至少一個電氣組件(2，3,4)包括電動車輛或混合動力車輛的牽引用電池。
4.如前述權(quán)利要求之一所述的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)，其特征在于，提供第二冷卻回路(20)，冷卻液能夠在第二冷卻回路(20)中循環(huán)，并且通過第二冷卻回路(20)，熱量能夠經(jīng)另外的冷卻液-空氣熱交換器(7)從所述待冷卻的至少一個電氣組件(2，3, 4)傳導(dǎo)到外面的空氣。
5.如權(quán)利要求4所述的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述待冷卻的至少一個組件(2，3，4)能夠可選地結(jié)合到第一冷卻回路(10)中或者結(jié)合到第二冷卻回路(20)中。
6.如前述權(quán)利要求之一所述的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)，其特征在于，提供車輛加熱裝置(22)，車輛加熱裝置(22)連接到所述機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)以加熱冷卻液。
7.如權(quán)利要求6所述的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛加熱裝置(22)以這種方式連接，即所述至少一個電氣組件(2，3，4)能夠通過由車輛加熱裝置(22)加熱的冷卻液被加熱。
8.如權(quán)利要求6或7所述的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛加熱裝置(22)以這種方式連接，即用于車輛內(nèi)部空間的空氣能夠通過由車輛加熱裝置(22)加熱的冷卻液被加熱。
9.如權(quán)利要求6至8之一所述的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛加熱裝置(22)包括燃料操作的加熱設(shè)備(22a)和/或電阻加熱器(22b)。
10.如權(quán)利要求6至9之一所述的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛加熱裝置(22)包括電阻加熱器(22b)，并設(shè)計為當(dāng)外部電源供應(yīng)可用時僅僅以電方式加熱。
11.如權(quán)利要求6至10之一所述的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛加熱裝置(22)能夠以形成第三回路(50)的方式與所述車輛冷卻系統(tǒng)的連接所述至少一個電氣組件(2，3，4)的部分分離，通過第三回路(50)，在不將由車輛加熱裝置(22)散發(fā)出的熱量提供給所述至少一個電氣組件(2，3，4)的情況下，用于車輛內(nèi)部空間的空氣能夠通過由車輛加熱裝置(22)加熱的冷卻液被加熱。
12.如權(quán)利要求I至11之一所述的機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)，其特征在于，提供第二冷卻液-空氣熱交換器(32)，以用于利用來自待冷卻的至少一個電氣組件的廢熱對在第一冷卻液-空氣熱交換器(31) 中冷卻的空氣執(zhí)行反熱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)動車輛冷卻系統(tǒng)，包括第一冷卻回路(10)，冷卻液能夠在第一冷卻回路(10)中循環(huán)；車輛的至少一個電氣組件(4,3,2)，集成到第一冷卻回路中并且將要被冷卻，其中，所述電氣組件能夠由能夠在第一冷卻回路中循環(huán)的冷卻液冷卻；制冷系統(tǒng)(40)，設(shè)計為提供冷卻能力；和冷卻劑-冷卻液熱交換器(44)，設(shè)計為將由制冷系統(tǒng)(40)提供的冷卻能力傳遞給冷卻液。用于冷卻車輛內(nèi)部空間的空氣的第一冷卻液-空氣熱交換器(31)布置在第一冷卻回路(10)中。
文檔編號B60H1/00GK102686423SQ201080047093
公開日2012年9月19日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
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