用于机动车的空调回路的冷却系统及所述冷却系统的用图
【专利摘要】一种用于冷却在机动车的空调回路中流通的冷却剂流体的冷却系统，所述空调回路包括水冷凝器(38)且所述冷却系统包括第一冷却回路，该第一冷却回路包括热交换器(24)，热交换流体在热交换器(24)中流通，所述热交换器(24)连接到水冷凝器(38)，空气冷凝器(40)另外连接到水冷凝器(38)。
【专利说明】
用于机动车的空调回路的冷却系统及所述冷却系统的用途
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于机动车的冷却系统，所述机动车诸如通过燃料电池推进的机动车，并且更精确地涉及一种用于所述机动车的空调回路的冷却系统以及所述冷却系统在所述机动车中的使用。
【背景技术】
[0002]已知的是机动车的推进系统通常包括内燃发动机。然而，最近一些年，机动车制造商一直在开发其中推进系统包括燃料电池的机动车。现在，燃料电池在机动车中的使用证明特别地具有两个缺点。
[0003]第一个缺点涉及与燃料电池的使用相关的废热的消散。已知的是燃料电池的操作温度的值非常低且因此，相比之下，比内燃发动机的操作温度的值低很多。因此，与包括燃料电池的机动车的发动机的操作相关联的废热也处在非常低的温度。废热与机动车外部的环境空气之间的温度差因此总体上非常小。由此，对于使用燃料电池的机动车很难实现废热的最佳消散。
[0004]第二个缺点涉及待排出的废热的量。已知的是，对于使用内燃发动机的机动车，约三分之一的废热可以通过机动车的废气被排出。现在，对于使用燃料电池的机动车，全部的废热必须通过与流体(诸如水)交换与废热相关的热而被排出。该大量的待排出的废热体现了针对所述废热的排出而设置的冷却系统的结构和位置的严格约束。
[0005]为了优化使用燃料电池的机动车的操作，证明有必要克服上文所述的涉及废热的缺点以便避免使所述机动车的操作严重降级。
【发明内容】
[0006]本发明的第一目标涉及用于冷却在机动车的空调回路中流通的冷却剂流体的冷却系统，所述空调回路包括水冷凝器，且所述冷却系统包括第一冷却回路，该第一冷却回路包括热交换器，热交换流体在该热交换器中流通，所述热交换器连接到水冷凝器，空气冷凝器另外连接到水冷凝器。
[0007]热交换器因此连接到水冷凝器以通过热交换流体执行冷却的第一阶段，且空气冷凝器连接到水冷凝器以执行冷却的第二阶段。
[0008]热交换器和空气冷凝器有利地适于使来自两条独特的空气回路的空气通过它们。每条空气回路包括独特的空气供应源从而能够为热交换器和空气冷凝器供应独立的空气流。
[0009]所述空气冷凝器有利地布置在机动车的车轮的车轮拱罩的水平处。
[0010]热交换器有利地是低温散热器。
[0011]水冷凝器和空气冷凝器有利地通过材料连续而被连接。换句话说，水冷凝器和空气冷凝器一个被交错、或集成在另一个之内从而共享共有的元件，诸如具有内壁的收集器腔，例如，并因此形成空调回路的单个模块。[0012 ]水冷凝器有利地位于机动车的车轮的车轮拱罩的水平处。
[0013]冷却系统有利地进一步包括第二冷却回路，该第二冷却回路包括主热交换器，诸如高温散热器。
[0014]第二冷却回路有利地包括位于机动车的车轮的车轮拱罩的水平处的副热交换器，诸如高温散热器的。
[0015]本发明的第二目标涉及冷却系统的使用，所述冷却系统用于机动车中。
[0016]机动车有利地通过燃料电池推进。
【附图说明】
[0017]在阅读参照附图给出的、根据本发明的优选实施例的冷却系统的以下描述时，本发明的目标、目的和特征以及其优点将变得更加显而易见，在图中:
[0018]图1示意性地示出了机动车的前部结构，其尤其包括燃料电池和根据本发明的一个实施例的冷却系统，以及
[0019]图2示意性地示出了图1所示的冷却系统的操作。
【具体实施方式】
[0020]以下详细描述的目的是，尤其是在示例的帮助下，以足够清楚和完整的方式公开本发明，但其一定不能被认为将保护范围限制在以下描述的特别的实施例及示例。
[0021]图1示出了机动车(未示出)的前部结构10。
[0022]前部结构10包括前部车身面板部分或模块12。前部车身面板部分12是位于机动车的纵向轴线上的结构元件并且能够并入与机动车的操作相关联的一个或多个装置。所述装置包括，例如，包含机动车的前灯的光学模块、喇叭或热交换器。
[0023 ]前部结构1还包括机动车的前部车轮14、16。在本说明书中，表述“在车轮附近”或“在车轮拱罩的水平”用来表示位于与每个所涉及的前部车轮14、16的垂直平面相同的垂直平面中的位置。该位置例如对应于绕每个前部车轮14、16并且在光学模块(未示出)附近的可用容积。该位置覆盖例如位于绕每个前部车轮14、16约20cm至50cm的距离处的容积。在本说明书中，表述“在车轮附近”适用于前部车轮14以便实现与图1中所示的实施例的一致性。以对称的方式，表述“在车轮附近”可因此也适用于前部车轮16。
[0024]如图1中所示，前部结构10包括用于推进机动车的电马达18。
[0025]前部结构10还包括用于为电马达18供应电能的膜型燃料电池20。
[0026]前部结构10还包括用于控制电马达18的操作的动力控制装置22。
[0027]如图1中所示，根据本发明的冷却系统包括称作低温回路并以虚线示出的第一冷却回路。第一冷却回路意于冷却与机动车的操作相关联的装置且为此操作温度的值约40°C至60°C。所述装置尤其包括电马达18和动力控制装置22。
[0028]根据图1，第一冷却回路包括第一热交换器24和第一风扇26，该第一热交换器24诸如被称作低温散热器的散热器。第一热交换器24和第一风扇26位于前部车身面板部分12中。热交换流体在第一冷却回路中流通。
[0029]根据本发明的冷却系统包括被称作高温回路并且以点线表示的第二冷却回路。第二冷却回路意于冷却与机动车的操作相关联的装置且为此操作温度的值约80°C至100°C。所述装置尤其包括燃料电池。
[0030]根据图1，第二冷却回路包括第二热交换器2，被称作主热交换器，诸如被称作高温散热器的散热器;第三热交换器30，被称作副热交换器，诸如被称作高温散热器的散热器；以及第二风扇32。第二热交换器28沿与第一热交换器24相同的垂直平面位于前部车身面板部分12中。第三热交换器30侧向地位于前部车轮14的附近。
[0031]如图1中所示，机动车还包括以点划线表示的闭环空调回路。该空调回路包括蒸发器34、压缩机36、水冷凝器38、空气冷凝器40、脱水瓶42和压力调节器44。冷却剂流体在该空调回路中流通。
[0032]如图2中所示，空气冷凝器40包括多个具有散热片或板的第一管道，其形成冷却区±或八，用于对冷却剂流体进行冷却以便获得所述冷却剂流体的液态。空气冷凝器40还包括多个具有散热片或板的第二管道，其形成过冷却区域B，如图2中所示，用于使液相冷却剂流体过冷却，即，冷却至低于所述冷却剂流体的冷凝温度。
[0033]分离和脱水瓶42被并入在所述多个第一和第二板之间并且使得可以过滤冷却剂流体并使冷却剂流体脱水，如图2中所示，且如在现有技术中已知的。脱水瓶42因此使得可以补偿冷却剂流体在容积上的变化。脱水瓶42还使得可以保持所述冷却剂流体的液相和气相之间的分离，从而只有液相冷却剂流体在过冷却区域B中流通。
[0034]根据图1，水冷凝器38布置在前部车轮14的车轮拱罩的水平处。可替换地，水冷凝器38可以同样地布置在前部车身面板12中。
[0035]根据图1，空气冷凝器40和脱水瓶42布置在前部车轮14的车轮拱罩的水平。
[0036]图2示出了根据本发明的冷却系统的详细视图，当所述冷却系统操作时，水冷凝器38、空气冷凝器40和脱水瓶42位于前部车轮的车轮拱罩的水平处。
[0037]如图2中所示，来自压缩机36的气体形式的冷却剂流体沿箭头50的方向在水冷凝器38中流通。
[0038]由于水冷凝器38还连接到第一冷却回路且更精确地连接到第一热交换器24，如图2中所示，冷却剂流体可与来自第一冷却回路并且沿箭头46、48的方向流通的热交换流体交换特定量的热。冷却剂流体因此部分地或完全地冷凝并沿箭头52的方向流通。考虑到在前部车轮14的车轮拱罩的水平处的水冷凝器38、空气冷凝器40和脱水瓶42的位置，也存在外部空气至机动车的流动，如由箭头49所示的。空气的流动因此也参与了对冷却剂流体进行冷却。之后，冷却剂流体在空气冷凝器40中沿箭头Al的方向在冷却区域A中流通。在离开冷却区域A时，冷却剂流体通过脱水瓶42以经受过滤和脱水过程。冷却剂流体然后再次在空气冷凝器40中沿箭头BI的方向在过冷却区域B中流通。最后，过冷却的冷却剂流体沿箭头54的方向在空气冷凝器40外部流通。
[0039]本发明的其中一个优点在于水冷凝器38执行对冷却剂流体进行冷却的第一阶段。根据水冷凝器38的位置，该第一冷却阶段发生在前部车身面板12中或在前部车轮14的车轮拱罩的附近。之后，空气冷凝器40另外进行对冷却剂流体进行冷却的第二阶段。该第二阶段仅发生在在前部车轮14的车轮拱罩的附近。
[0040]水冷凝器38和空气冷凝器40的根据本发明的功能性联合及空气冷凝器在前部车轮14的车轮拱罩的水平处的位置有利地使得可以优化空调回路的冷却剂流体的冷却管理。
[0041]事实上，一方面，冷却系统使得可以在两个分开的冷却阶段期间冷却空调回路的冷却剂流体，这保证了所述冷却剂流体的最佳冷却。
[0042]另一方面，由位于前部车身面板12中的水冷凝器24和位于前部车轮14的车轮拱罩的水平处的空气冷凝器40形成的组合使得可以使用机动车的结构上的可用容积来分配待被最佳冷却的特定量的热。在现有技术中，空气冷凝器和水冷凝器位于前车身面板中。在本发明中，空气冷凝器和水冷凝器的空间分离有利地使得可以减少在机动车的前部车身面板中存在的装置的容积，并因此增加了穿入前部车身面板中的空气流的流速。因而，热量在前部车身面板中的积聚受到了限制。与机动车的操作相关联的且位于前部车身面板中的其他装置因此不会经受任何与前部车身面板中存在的大量热相关的劣化。
[0043]此外，第一和第二风扇26、32也位于两个不同的位置处，即在前部车身面板12中和在前部车轮14的车轮拱罩的水平处。取决于根据本发明的冷却系统的操作条件，使用者可因此独立地管理第一和第二风扇26、32的操作，并因此控制它们各自的电力消耗。
[0044]热交换器24和空气冷凝器40可因此由两个分开的空气回路供应有空气，空气回路包括分开的空气源，即第一和第二风扇26、32，从而能够为热交换器24和空气冷凝器40供应独立的空气流。
【主权项】
1.一种用于冷却在机动车的空调回路中流通的冷却剂流体的冷却系统，所述空调回路包括水冷凝器(38)，且所述冷却系统包括第一冷却回路，该第一冷却回路包括热交换器(24)，热交换流体在该热交换器(24)中流通，所述热交换器(24)连接到所述水冷凝器(38)，空气冷凝器(40)另外连接到所述水冷凝器(38)。2.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，热交换器(24)和空气冷凝器(40)适于使来自两个分开的空气回路的空气通过它们。3.根据权利要求1或2所述的冷却系统，其中，所述空气冷凝器(40)布置在机动车的车轮(14，16)的车轮拱罩的水平处。4.根据前述权利要求中任意一项所述的冷却系统，其中，所述热交换器(24)是低温散热器。5.根据前述权利要求中任意一项所述的冷却系统，其中，所述水冷凝器(38)和空气冷凝器(40)通过材料连续而被连接。6.根据前述权利要求中任意一项所述的冷却系统，其中，所述水冷凝器(38)位于机动车的车轮(14，16)的车轮拱罩的水平处。7.根据前述权利要求中任意一项所述的冷却系统，其中，所述冷却系统进一步包括第二冷却回路，该第二冷却回路包括主热交换器(28)，所述主热交换器(28)诸如高温散热器。8.根据权利要求7所述的冷却系统，所述第二冷却回路包括副热交换器(30)，所述副热交换器(30)诸如高温散热器，位于机动车的车轮(14，16)的车轮拱罩的水平处的。9.根据权利要求1至8中任意一项所述的冷却系统的用途，所述冷却系统用于机动车中。10.根据权利要求1至8中任意一项所述的冷却系统的用途，所述机动车通过燃料电池推进。
【文档编号】B60H1/32GK106004342SQ201610210502
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年2月19日
【发明人】S·卡尔, D·尼夫尤, K·阿朱兹, J·布兰丁
【申请人】法雷奥热系统公司