用于機(jī)動(dòng)車(chē)的空調(diào)回路的冷卻系統(tǒng)及所述冷卻系統(tǒng)的用圖
【專(zhuān)利摘要】一種用于冷卻在機(jī)動(dòng)車(chē)的空調(diào)回路中流通的冷卻劑流體的冷卻系統(tǒng)，所述空調(diào)回路包括水冷凝器(38)且所述冷卻系統(tǒng)包括第一冷卻回路，該第一冷卻回路包括熱交換器(24)，熱交換流體在熱交換器(24)中流通，所述熱交換器(24)連接到水冷凝器(38)，空氣冷凝器(40)另外連接到水冷凝器(38)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于機(jī)動(dòng)車(chē)的空調(diào)回路的冷卻系統(tǒng)及所述冷卻系統(tǒng)的用途
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的冷卻系統(tǒng)，所述機(jī)動(dòng)車(chē)諸如通過(guò)燃料電池推進(jìn)的機(jī)動(dòng)車(chē)，并且更精確地涉及一種用于所述機(jī)動(dòng)車(chē)的空調(diào)回路的冷卻系統(tǒng)以及所述冷卻系統(tǒng)在所述機(jī)動(dòng)車(chē)中的使用。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的是機(jī)動(dòng)車(chē)的推進(jìn)系統(tǒng)通常包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，最近一些年，機(jī)動(dòng)車(chē)制造商一直在開(kāi)發(fā)其中推進(jìn)系統(tǒng)包括燃料電池的機(jī)動(dòng)車(chē)?，F(xiàn)在，燃料電池在機(jī)動(dòng)車(chē)中的使用證明特別地具有兩個(gè)缺點(diǎn)。
[0003]第一個(gè)缺點(diǎn)涉及與燃料電池的使用相關(guān)的廢熱的消散。已知的是燃料電池的操作溫度的值非常低且因此，相比之下，比內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作溫度的值低很多。因此，與包括燃料電池的機(jī)動(dòng)車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)的操作相關(guān)聯(lián)的廢熱也處在非常低的溫度。廢熱與機(jī)動(dòng)車(chē)外部的環(huán)境空氣之間的溫度差因此總體上非常小。由此，對(duì)于使用燃料電池的機(jī)動(dòng)車(chē)很難實(shí)現(xiàn)廢熱的最佳消散。
[0004]第二個(gè)缺點(diǎn)涉及待排出的廢熱的量。已知的是，對(duì)于使用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車(chē)，約三分之一的廢熱可以通過(guò)機(jī)動(dòng)車(chē)的廢氣被排出。現(xiàn)在，對(duì)于使用燃料電池的機(jī)動(dòng)車(chē)，全部的廢熱必須通過(guò)與流體(諸如水)交換與廢熱相關(guān)的熱而被排出。該大量的待排出的廢熱體現(xiàn)了針對(duì)所述廢熱的排出而設(shè)置的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和位置的嚴(yán)格約束。
[0005]為了優(yōu)化使用燃料電池的機(jī)動(dòng)車(chē)的操作，證明有必要克服上文所述的涉及廢熱的缺點(diǎn)以便避免使所述機(jī)動(dòng)車(chē)的操作嚴(yán)重降級(jí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的第一目標(biāo)涉及用于冷卻在機(jī)動(dòng)車(chē)的空調(diào)回路中流通的冷卻劑流體的冷卻系統(tǒng)，所述空調(diào)回路包括水冷凝器，且所述冷卻系統(tǒng)包括第一冷卻回路，該第一冷卻回路包括熱交換器，熱交換流體在該熱交換器中流通，所述熱交換器連接到水冷凝器，空氣冷凝器另外連接到水冷凝器。
[0007]熱交換器因此連接到水冷凝器以通過(guò)熱交換流體執(zhí)行冷卻的第一階段，且空氣冷凝器連接到水冷凝器以執(zhí)行冷卻的第二階段。
[0008]熱交換器和空氣冷凝器有利地適于使來(lái)自兩條獨(dú)特的空氣回路的空氣通過(guò)它們。每條空氣回路包括獨(dú)特的空氣供應(yīng)源從而能夠?yàn)闊峤粨Q器和空氣冷凝器供應(yīng)獨(dú)立的空氣流。
[0009]所述空氣冷凝器有利地布置在機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)輪的車(chē)輪拱罩的水平處。
[0010]熱交換器有利地是低溫散熱器。
[0011]水冷凝器和空氣冷凝器有利地通過(guò)材料連續(xù)而被連接。換句話說(shuō)，水冷凝器和空氣冷凝器一個(gè)被交錯(cuò)、或集成在另一個(gè)之內(nèi)從而共享共有的元件，諸如具有內(nèi)壁的收集器腔，例如，并因此形成空調(diào)回路的單個(gè)模塊。[0012 ]水冷凝器有利地位于機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)輪的車(chē)輪拱罩的水平處。
[0013]冷卻系統(tǒng)有利地進(jìn)一步包括第二冷卻回路，該第二冷卻回路包括主熱交換器，諸如高溫散熱器。
[0014]第二冷卻回路有利地包括位于機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)輪的車(chē)輪拱罩的水平處的副熱交換器，諸如高溫散熱器的。
[0015]本發(fā)明的第二目標(biāo)涉及冷卻系統(tǒng)的使用，所述冷卻系統(tǒng)用于機(jī)動(dòng)車(chē)中。
[0016]機(jī)動(dòng)車(chē)有利地通過(guò)燃料電池推進(jìn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]在閱讀參照附圖給出的、根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)的以下描述時(shí)，本發(fā)明的目標(biāo)、目的和特征以及其優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見(jiàn)，在圖中:
[0018]圖1示意性地示出了機(jī)動(dòng)車(chē)的前部結(jié)構(gòu)，其尤其包括燃料電池和根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的冷卻系統(tǒng)，以及
[0019]圖2示意性地示出了圖1所示的冷卻系統(tǒng)的操作。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下詳細(xì)描述的目的是，尤其是在示例的幫助下，以足夠清楚和完整的方式公開(kāi)本發(fā)明，但其一定不能被認(rèn)為將保護(hù)范圍限制在以下描述的特別的實(shí)施例及示例。
[0021]圖1示出了機(jī)動(dòng)車(chē)(未示出)的前部結(jié)構(gòu)10。
[0022]前部結(jié)構(gòu)10包括前部車(chē)身面板部分或模塊12。前部車(chē)身面板部分12是位于機(jī)動(dòng)車(chē)的縱向軸線上的結(jié)構(gòu)元件并且能夠并入與機(jī)動(dòng)車(chē)的操作相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)裝置。所述裝置包括，例如，包含機(jī)動(dòng)車(chē)的前燈的光學(xué)模塊、喇叭或熱交換器。
[0023 ]前部結(jié)構(gòu)1還包括機(jī)動(dòng)車(chē)的前部車(chē)輪14、16。在本說(shuō)明書(shū)中，表述“在車(chē)輪附近”或“在車(chē)輪拱罩的水平”用來(lái)表示位于與每個(gè)所涉及的前部車(chē)輪14、16的垂直平面相同的垂直平面中的位置。該位置例如對(duì)應(yīng)于繞每個(gè)前部車(chē)輪14、16并且在光學(xué)模塊(未示出)附近的可用容積。該位置覆蓋例如位于繞每個(gè)前部車(chē)輪14、16約20cm至50cm的距離處的容積。在本說(shuō)明書(shū)中，表述“在車(chē)輪附近”適用于前部車(chē)輪14以便實(shí)現(xiàn)與圖1中所示的實(shí)施例的一致性。以對(duì)稱(chēng)的方式，表述“在車(chē)輪附近”可因此也適用于前部車(chē)輪16。
[0024]如圖1中所示，前部結(jié)構(gòu)10包括用于推進(jìn)機(jī)動(dòng)車(chē)的電馬達(dá)18。
[0025]前部結(jié)構(gòu)10還包括用于為電馬達(dá)18供應(yīng)電能的膜型燃料電池20。
[0026]前部結(jié)構(gòu)10還包括用于控制電馬達(dá)18的操作的動(dòng)力控制裝置22。
[0027]如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)包括稱(chēng)作低溫回路并以虛線示出的第一冷卻回路。第一冷卻回路意于冷卻與機(jī)動(dòng)車(chē)的操作相關(guān)聯(lián)的裝置且為此操作溫度的值約40°C至60°C。所述裝置尤其包括電馬達(dá)18和動(dòng)力控制裝置22。
[0028]根據(jù)圖1，第一冷卻回路包括第一熱交換器24和第一風(fēng)扇26，該第一熱交換器24諸如被稱(chēng)作低溫散熱器的散熱器。第一熱交換器24和第一風(fēng)扇26位于前部車(chē)身面板部分12中。熱交換流體在第一冷卻回路中流通。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)包括被稱(chēng)作高溫回路并且以點(diǎn)線表示的第二冷卻回路。第二冷卻回路意于冷卻與機(jī)動(dòng)車(chē)的操作相關(guān)聯(lián)的裝置且為此操作溫度的值約80°C至100°C。所述裝置尤其包括燃料電池。
[0030]根據(jù)圖1，第二冷卻回路包括第二熱交換器2，被稱(chēng)作主熱交換器，諸如被稱(chēng)作高溫散熱器的散熱器;第三熱交換器30，被稱(chēng)作副熱交換器，諸如被稱(chēng)作高溫散熱器的散熱器；以及第二風(fēng)扇32。第二熱交換器28沿與第一熱交換器24相同的垂直平面位于前部車(chē)身面板部分12中。第三熱交換器30側(cè)向地位于前部車(chē)輪14的附近。
[0031]如圖1中所示，機(jī)動(dòng)車(chē)還包括以點(diǎn)劃線表示的閉環(huán)空調(diào)回路。該空調(diào)回路包括蒸發(fā)器34、壓縮機(jī)36、水冷凝器38、空氣冷凝器40、脫水瓶42和壓力調(diào)節(jié)器44。冷卻劑流體在該空調(diào)回路中流通。
[0032]如圖2中所示，空氣冷凝器40包括多個(gè)具有散熱片或板的第一管道，其形成冷卻區(qū)±或八，用于對(duì)冷卻劑流體進(jìn)行冷卻以便獲得所述冷卻劑流體的液態(tài)?？諝饫淠?0還包括多個(gè)具有散熱片或板的第二管道，其形成過(guò)冷卻區(qū)域B，如圖2中所示，用于使液相冷卻劑流體過(guò)冷卻，即，冷卻至低于所述冷卻劑流體的冷凝溫度。
[0033]分離和脫水瓶42被并入在所述多個(gè)第一和第二板之間并且使得可以過(guò)濾冷卻劑流體并使冷卻劑流體脫水，如圖2中所示，且如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的。脫水瓶42因此使得可以補(bǔ)償冷卻劑流體在容積上的變化。脫水瓶42還使得可以保持所述冷卻劑流體的液相和氣相之間的分離，從而只有液相冷卻劑流體在過(guò)冷卻區(qū)域B中流通。
[0034]根據(jù)圖1，水冷凝器38布置在前部車(chē)輪14的車(chē)輪拱罩的水平處?？商鎿Q地，水冷凝器38可以同樣地布置在前部車(chē)身面板12中。
[0035]根據(jù)圖1，空氣冷凝器40和脫水瓶42布置在前部車(chē)輪14的車(chē)輪拱罩的水平。
[0036]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的詳細(xì)視圖，當(dāng)所述冷卻系統(tǒng)操作時(shí)，水冷凝器38、空氣冷凝器40和脫水瓶42位于前部車(chē)輪的車(chē)輪拱罩的水平處。
[0037]如圖2中所示，來(lái)自壓縮機(jī)36的氣體形式的冷卻劑流體沿箭頭50的方向在水冷凝器38中流通。
[0038]由于水冷凝器38還連接到第一冷卻回路且更精確地連接到第一熱交換器24，如圖2中所示，冷卻劑流體可與來(lái)自第一冷卻回路并且沿箭頭46、48的方向流通的熱交換流體交換特定量的熱。冷卻劑流體因此部分地或完全地冷凝并沿箭頭52的方向流通?？紤]到在前部車(chē)輪14的車(chē)輪拱罩的水平處的水冷凝器38、空氣冷凝器40和脫水瓶42的位置，也存在外部空氣至機(jī)動(dòng)車(chē)的流動(dòng)，如由箭頭49所示的?？諝獾牧鲃?dòng)因此也參與了對(duì)冷卻劑流體進(jìn)行冷卻。之后，冷卻劑流體在空氣冷凝器40中沿箭頭Al的方向在冷卻區(qū)域A中流通。在離開(kāi)冷卻區(qū)域A時(shí)，冷卻劑流體通過(guò)脫水瓶42以經(jīng)受過(guò)濾和脫水過(guò)程。冷卻劑流體然后再次在空氣冷凝器40中沿箭頭BI的方向在過(guò)冷卻區(qū)域B中流通。最后，過(guò)冷卻的冷卻劑流體沿箭頭54的方向在空氣冷凝器40外部流通。
[0039]本發(fā)明的其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于水冷凝器38執(zhí)行對(duì)冷卻劑流體進(jìn)行冷卻的第一階段。根據(jù)水冷凝器38的位置，該第一冷卻階段發(fā)生在前部車(chē)身面板12中或在前部車(chē)輪14的車(chē)輪拱罩的附近。之后，空氣冷凝器40另外進(jìn)行對(duì)冷卻劑流體進(jìn)行冷卻的第二階段。該第二階段僅發(fā)生在在前部車(chē)輪14的車(chē)輪拱罩的附近。
[0040]水冷凝器38和空氣冷凝器40的根據(jù)本發(fā)明的功能性聯(lián)合及空氣冷凝器在前部車(chē)輪14的車(chē)輪拱罩的水平處的位置有利地使得可以優(yōu)化空調(diào)回路的冷卻劑流體的冷卻管理。
[0041]事實(shí)上，一方面，冷卻系統(tǒng)使得可以在兩個(gè)分開(kāi)的冷卻階段期間冷卻空調(diào)回路的冷卻劑流體，這保證了所述冷卻劑流體的最佳冷卻。
[0042]另一方面，由位于前部車(chē)身面板12中的水冷凝器24和位于前部車(chē)輪14的車(chē)輪拱罩的水平處的空氣冷凝器40形成的組合使得可以使用機(jī)動(dòng)車(chē)的結(jié)構(gòu)上的可用容積來(lái)分配待被最佳冷卻的特定量的熱。在現(xiàn)有技術(shù)中，空氣冷凝器和水冷凝器位于前車(chē)身面板中。在本發(fā)明中，空氣冷凝器和水冷凝器的空間分離有利地使得可以減少在機(jī)動(dòng)車(chē)的前部車(chē)身面板中存在的裝置的容積，并因此增加了穿入前部車(chē)身面板中的空氣流的流速。因而，熱量在前部車(chē)身面板中的積聚受到了限制。與機(jī)動(dòng)車(chē)的操作相關(guān)聯(lián)的且位于前部車(chē)身面板中的其他裝置因此不會(huì)經(jīng)受任何與前部車(chē)身面板中存在的大量熱相關(guān)的劣化。
[0043]此外，第一和第二風(fēng)扇26、32也位于兩個(gè)不同的位置處，即在前部車(chē)身面板12中和在前部車(chē)輪14的車(chē)輪拱罩的水平處。取決于根據(jù)本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)的操作條件，使用者可因此獨(dú)立地管理第一和第二風(fēng)扇26、32的操作，并因此控制它們各自的電力消耗。
[0044]熱交換器24和空氣冷凝器40可因此由兩個(gè)分開(kāi)的空氣回路供應(yīng)有空氣，空氣回路包括分開(kāi)的空氣源，即第一和第二風(fēng)扇26、32，從而能夠?yàn)闊峤粨Q器24和空氣冷凝器40供應(yīng)獨(dú)立的空氣流。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于冷卻在機(jī)動(dòng)車(chē)的空調(diào)回路中流通的冷卻劑流體的冷卻系統(tǒng)，所述空調(diào)回路包括水冷凝器(38)，且所述冷卻系統(tǒng)包括第一冷卻回路，該第一冷卻回路包括熱交換器(24)，熱交換流體在該熱交換器(24)中流通，所述熱交換器(24)連接到所述水冷凝器(38)，空氣冷凝器(40)另外連接到所述水冷凝器(38)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻系統(tǒng)，其中，熱交換器(24)和空氣冷凝器(40)適于使來(lái)自兩個(gè)分開(kāi)的空氣回路的空氣通過(guò)它們。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述空氣冷凝器(40)布置在機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)輪(14，16)的車(chē)輪拱罩的水平處。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述熱交換器(24)是低溫散熱器。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述水冷凝器(38)和空氣冷凝器(40)通過(guò)材料連續(xù)而被連接。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述水冷凝器(38)位于機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)輪(14，16)的車(chē)輪拱罩的水平處。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其中，所述冷卻系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二冷卻回路，該第二冷卻回路包括主熱交換器(28)，所述主熱交換器(28)諸如高溫散熱器。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷卻系統(tǒng)，所述第二冷卻回路包括副熱交換器(30)，所述副熱交換器(30)諸如高溫散熱器，位于機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)輪(14，16)的車(chē)輪拱罩的水平處的。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)的用途，所述冷卻系統(tǒng)用于機(jī)動(dòng)車(chē)中。10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)的用途，所述機(jī)動(dòng)車(chē)通過(guò)燃料電池推進(jìn)。
【文檔編號(hào)】B60H1/32GK106004342SQ201610210502
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年2月19日
【發(fā)明人】S·卡爾, D·尼夫尤, K·阿朱茲, J·布蘭丁
【申請(qǐng)人】法雷奧熱系統(tǒng)公司