用于冷却车辆电气部件的系统的制作方法

本发明涉及一种用于冷却车辆电气部件的系统，该系统用于冷却在自动驾驶车辆中使用的诸如各种传感器和计算机等的电气部件。

背景技术：

自动驾驶车辆是指通过识别道路条件自动运行而无需驾驶员控制制动器、方向盘和加速踏板等的汽车。

用于实现自动驾驶车辆的关键技术的示例包括自动地维持车辆之间距离的高速驾驶辅助(hda)技术、在向后方向上检测附近车辆并且发出警报声音的盲点检测(bsd)系统、在没有识别出前方车辆时操作制动系统的自主紧急制动(aeb)系统、在没有转弯信号的情况下补偿车道偏离的车道保持辅助系统(lkas)、以设定速度维持车辆之间的距离并以固定速度行驶的先进智能巡航控制(ascc)以及交通堵塞辅助(tja)系统。

近年来，随着自动驾驶车辆水平的提高，诸如能够使用电磁波检测物体并且测量距物体的距离的雷达、能够使用激光等测量物体形状和距该物体的距离的激光雷达以及诸如中央处理单元(cpu)、图像处理单元(gpu)等的处理器之类的传感器的冷却负荷增加。

然而诸如传统散热器之类的基于空冷或水冷系统的冷却系统在冷却诸如传感器和处理器之类的电气部件方面具有局限。

因此，需要一种冷却系统，该冷却系统能够使用蒸汽压缩系统有效地冷却自动驾驶车辆的电气部件。

[现有技术文献]

[专利文献]

韩国专利no.10-1551701b1(2015.09.03)

技术实现要素：

技术问题

本发明的目的是提供一种用于冷却车辆电气部件的系统，该系统能够使用蒸汽压缩系统有效地冷却自动驾驶车辆的诸如各种传感器和计算机之类的电气部件。

技术方案

在一个总体方面中，一种用于冷却车辆电气部件的系统包括：压缩制冷剂的压缩机100；冷凝器200，该冷凝器200连接至所述压缩机100，以使从所述压缩机100供应的制冷剂冷凝并且形成为包围所述压缩机100的外周；膨胀装置300，该膨胀装置300连接至所述冷凝器200以使从所述冷凝器200供应的制冷剂膨胀；蒸发器400，该蒸发器400连接至所述膨胀装置300和所述压缩机100以通过热交换使从所述膨胀装置300供应的制冷剂蒸发，然后将所蒸发的制冷剂引入到所述压缩机100内；和鼓风机风扇500，该鼓风机风扇500布置在所述冷凝器200敞开的一侧或敞开的另一侧。

所述用于冷却车辆电气部件的系统可以进一步包括壳体600，该壳体600将所述压缩机100、所述冷凝器200和所述膨胀装置300容纳在其内部空间中，具有形成在其中的多个通风口610，并且使所述鼓风机风扇500连接至其敞开上侧。

所述鼓风机风扇500可以为轴流式风扇或离心式风扇。

所述冷凝器200可以形成为使得供制冷剂流动的管210以螺旋形形状或者形状形成，以包围所述压缩机100的外周。

所述管210可以形成为包围所述压缩机100的外周的全部或一部分。

所述膨胀装置300可以布置在被所述冷凝器200包围的内侧。

所述冷凝器200可以包括供制冷剂流动的管210以及联接至所述管210的多个翅片220，并且所述翅片220可以形成为圆盘形状，从而使得相应翅片220联接至一个管210并且被布置成沿着所述管210彼此间隔开。

所述冷凝器200可以包括供制冷剂流动的管210和联接至所述管210的多个翅片220，并且所述翅片220可以形成为矩形板形状，从而使得相应翅片220可以联接至多个管210并且布置成沿着圆周方向彼此间隔开。

所述蒸发器400可以形成为板状，并且可以在所述蒸发器400中形成有供制冷剂流动的通路。

可以形成一个蒸发器400，并且所述蒸发器400可以通过制冷剂流入管700连接至所述膨胀装置300，并且通过制冷剂排放管800连接至所述压缩机100。

可以形成多个蒸发器400，并且所述用于冷却车辆电气部件的系统可以进一步包括分配器900，该分配器900通过一个制冷剂流入管700连接至所述膨胀装置300并通过一个制冷剂排放管800连接至所述压缩机100，从而使得相应的蒸发器400通过流入分配管710和排放汇合管810连接至所述分配器900。

所述用于冷却车辆电气部件的系统可以进一步包括在制冷剂的流动方向上连接在所述冷凝器200的后端与所述膨胀装置300的前端之间的缓冲腔室250。

所述用于冷却车辆电气部件的系统可以进一步包括在制冷剂的流动方向上连接在所述蒸发器400的后端与所述压缩机100的前端之间的蓄能器450。

[有利效果]

根据本发明的用于冷却车辆电气部件的系统可以有效地冷却自动驾驶车辆的诸如各种传感器和计算机之类的电气部件，并且通过使用蒸汽压缩系统可以确保足够的冷却性能。

附图说明

图1和图2是示出了根据本发明的示例性实施方式的用于冷却车辆电气部件的系统的组装立体图和分解立体图。

图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的压缩机、冷凝器和膨胀阀的组装立体图。

图4是示出了冷凝器被从图3移除的状态的立体图。

图5和图6是示出了当鼓风机是根据本发明的轴流式风扇时冷却空气的流动方向的前视图。

图7是示出了当鼓风机是根据本发明的离心式风扇时冷却空气的流动方向的前视图。

图8是示出了根据本发明的另一个示例性实施方式的压缩机、冷凝器和膨胀阀的组装立体图。

图9是示出了根据本发明的冷凝器的另一种形式的立体图。

图10是示出了根据本发明的其中多个电气部件与一个蒸发器接触而被冷却的示例的立体图。

图11是示出了根据本发明的其中电气部件均与多个蒸发器接触而被冷却的示例的立体图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细地描述具有如上构造的根据本发明的用于冷却车辆电气部件的系统。

图1和图2是示出了根据本发明的示例性实施方式的用于冷却车辆电气部件的系统的组装立体图和分解立体图，图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的压缩机、冷凝器和膨胀阀的组装立体图，而图4是示出了冷凝器被从图3移除的状态的立体图。

如这些附图所示，根据本发明的用于冷却车辆电气部件的系统可以包括：压缩制冷剂的压缩机100；冷凝器200，该冷凝器200连接至所述压缩机100以将从压缩机100供应的制冷剂冷凝，并且形成为包围压缩机100的外周；膨胀装置300，该膨胀装置300连接至冷凝器200以使从冷凝器200供应的制冷剂膨胀；蒸发器400，该蒸发器400连接至膨胀装置300和压缩机100以通过热交换使从膨胀装置300供应的制冷剂蒸发，然后将蒸发制冷剂引入到压缩机100内；和鼓风机风扇500，该鼓风机风扇500布置在冷凝器200敞开的一侧或敞开的另一侧。

首先，用于冷却车辆电气部件的系统可以总体包括压缩机100、冷凝器200、膨胀装置300、蒸发器400和鼓风机风扇500，并且可以被形成为使用制冷剂通过蒸汽压缩系统对与蒸发器400接触的传感器或处理器进行冷却。

压缩机100可以通过从作为动力供应源的马达接收动力而被驱动，并且用来吸入并压缩从蒸发器400排出的气态制冷剂，并且将气态制冷剂发送至冷凝器200。另外，压缩机100可以形成为直圆柱形，该直圆柱形的上端和下端封闭，并且可以形成为使得制冷剂流入其下侧，被压缩，然后通过其上侧排出。

冷凝器200用来在从压缩机100排出的高压气态制冷剂与外部空气之间交换热，将制冷剂冷凝成液体，并且将冷凝液体发送至膨胀装置300。另外，冷凝器200可以形成为包围以圆柱形形状形成的压缩机100的外周，并且作为示例，如图所示，该冷凝器200可以包围压缩机100除了上侧和下侧的外周。这里，冷凝器200以这样的形状形成，即，可供制冷剂流动的管210在与压缩机100的外圆周表面间隔开的位置处围绕中心轴线缠绕，并且缠绕管210的整个形状可以形成为圆柱形形状或者其中圆柱形形状的一部分敞开的圆柱形形状。另外，多个翅片200可以联接至管210的外表面以提高热交换效率，并且翅片220可以被布置成沿着管210延伸的长度方向或圆周方向彼此间隔开。另外，冷凝器200可以以围绕压缩机100的外周的形式不同地形成，并且可以以其中外部空气穿过冷凝器200并可以执行热交换器的各种形式形成。

膨胀装置300用来通过使用节流动作使从冷凝器200排出的高压液相制冷剂膨胀以使该制冷剂成为低温、低压和湿饱和状态，并且将其发送到蒸发器400。这里，膨胀装置300可以形成有具有孔口的膨胀通路，以使从冷凝器200流到蒸发器400的制冷剂膨胀，并且如图所示可以由通过以螺旋弹簧形式卷绕直径小于冷凝器200的管210的直径的管形成的毛细管形成。另外，膨胀装置300可以以各种方式形成，并且还可以由除了毛细管之外还包括能够控制流动制冷剂的流量的流量控制阀的膨胀阀形成。

蒸发器400通过在由膨胀装置300节流的低压液相制冷剂与热交换目标物体之间交换热来蒸发液相制冷剂，由此通过制冷剂的蒸发潜热利用吸热作用对热交换目标物体进行冷却。这里，可供制冷剂流动的制冷剂通路形成在蒸发器400中，从而从膨胀装置300引入制冷剂沿着蒸发器400中的制冷剂通路流动，然后排出，并且排放出的制冷剂可以再次被引入压缩机100中。在这种情况下，蒸发器400可以例如为其中形成有制冷剂通路的冷板，自动驾驶车辆的诸如传感器(如雷达和激光雷达)或者处理器(如中央处理单元(cpu)和图像处理单元(gpu))之类的电气部件10可以被布置成与蒸发器400接触。也就是说，与蒸发器400的制冷剂交换热的热交换目标物体可以是电气部件10，并且蒸发器400可以以各种形式形成，从而使其可以与电气部件10接触，从而可以通过热传导而顺畅地进行热交换。另外，通过蒸发器400进行热交换和蒸发的气态制冷剂可以被压缩机100再次吸入并压缩而形成为高压气态状态并发送至冷凝器200，从而重复如上所述的循环。

鼓风机风扇500可以布置在冷凝器200敞开的一侧或敞开的另一侧，从而使得冷凝器200可以通过操作鼓风机风扇500以允许外部空气流动而被冷却。也就是说，鼓风机风扇500可以布置在具有如图所示的以圆柱形形状形成的整个外部形状的冷凝器200的开口上侧(或下侧)，并且当鼓风机风扇500操作时，空气在从冷凝器200的径向外侧流向径向内侧的同时穿过冷凝器200，然后在冷凝器200和压缩机100之间经过的同时向上流动，从而可以通过鼓风机风扇500将空气排放到鼓风机风扇500的上部。另选地，当鼓风机风扇500操作时，空气从鼓风机风扇500的上部向下流动，经过鼓风机风扇500，在经过冷凝器200和压缩机100之间的同时向下流动，然后在从冷凝器200的径向内侧向径向外侧流动的同时经过冷凝器200，从而可以将空气从冷凝器200的外周排向外部。这里，圆柱形冷凝器200的下端可以封闭或敞开，并且其下侧可以利用下面将描述的壳体600包围并封闭。

因此，根据本发明的用于冷却车辆电气部件的系统可以被构造成一个独立的蒸汽压缩冷却系统，并且由于压缩机、冷凝器、膨胀阀和鼓风机风扇可以一体地且紧凑地构成，它们都可以容易地安装成与电气部件(诸如在自动驾驶车辆中具有大热负荷的各种传感器或处理器)相邻。另外，感测距离的传感器如自动驾驶车辆的雷达或激光雷达安装在车辆的各种位置中，并且根据本发明的用于冷却车辆电气部件的系统可以安装成与这些电气部件相邻，并且可以具有供制冷剂流动的短长度的管，由此改善冷却效率。另外，由于电气部件可以通过使用蒸汽压缩冷却系统而不是通过使用诸如空冷或水冷散热器之类的热交换器冷却电气部件的方法进行冷却，所以自动驾驶车辆的根据高规格而需要大冷却能力的传感器或处理器可以被充分地冷却。

另外，根据本发明的用于冷却车辆电气部件的系统可以进一步包括将压缩机100、冷凝器200和膨胀装置300容纳在其内部空间中的壳体600，该壳体600具有形成在其中的多个通风口610，并且将鼓风机风扇500联接至其敞开上侧。

也就是说，由于根据本发明的用于冷却车辆电气部件的系统进一步包括壳体600，压缩机100、冷凝器200和膨胀装置300可以容纳在壳体600中，在壳体600中形成有空气可以穿过的多个通风口610。另外，壳体600包括圆柱形主体以及形成为将该主体的下侧封闭的下板，从而使得所述主体的下侧可以形成为封闭容器状，并且其上侧可以形成为敞开形状，并且多个通风口610可以形成在壳体600的圆柱形主体中，从而穿过所述主体的两侧。另外，鼓风机风扇500联接至壳体600的圆柱形主体的敞开上侧，从而使得压缩机100、冷凝器200和膨胀装置300可以完全由壳体600和鼓风机风扇500包围。在这种情况下，压缩机100可以联接并固定至壳体600的下板，并且部分剖切开口形成在壳体600的圆柱形主体中，从而使得将膨胀装置300与蒸发器400彼此连接的制冷剂输入管700和将压缩机100与蒸发器400彼此连接的制冷剂排除管800可以通过所述开口从壳体600引出。另外，上板620可以联接至壳体600的敞开上侧，并且鼓风机风扇500可以联接至上板620的上侧，穿过上板620的上表面和下表面的多个开口可以形成在上板620中，从而使得空气可以穿过。

结果，压缩机、冷凝器和膨胀装置可以容纳在壳体中并且可以固定至该壳体，并且冷凝器的外表面还可以由该壳体支撑。另外，鼓风机风扇可以固定至该壳体，并且冷凝器的上侧也可以由该壳体的上板支撑。

另外，鼓风机风扇500可以为轴流式风扇或离心式风扇。

也就是说，作为鼓风机风扇500，可以使用被构造成允许空气在风扇的旋转轴线方向上经过风扇的轴流式风扇或者被构造成在风扇的旋转轴线的方向上以及向风扇径向外侧引导空气的离心式风扇(离心式鼓风机)。另外，在使用轴流式风扇的情况和使用离心式风扇的情况这两种情况下，鼓风机风扇500可以被构造成将空气从鼓风机风扇500吹向冷凝器200或者将空气从冷凝器200吸向鼓风机风扇500。因此，在使用轴流式风扇的情况下，冷却空气可以如图5和图6所示那样流动，并且在使用离心式风扇的情况下，冷却空气可以如图7所示那样流动。

另外，冷凝器200可以形成使得供制冷剂流动的管210以螺旋形形状或者形状形成以包围压缩机100的外周。

也就是说，如图2和3所示，冷凝器200以供制冷剂流动的管210以螺旋弹簧形状缠绕的螺旋形状形成，从而管210包围压缩机100的外圆周。另选地，如图8和9所示，冷凝器可以通过使管210以重复连接形式形成形状而形成为包围压缩机100的外圆周。在这种情况下，在图8中，形成了其中从压缩机100的上侧排出的制冷剂向下流动的形状的向下通路管210，在向下通路管210之间布置并连接允许制冷剂在向下通路管的端部处再次向上流动的形状的向上通路管210，并且向上通路管和向下通路管交替地布置，从而彼此不会重叠。结果，将制冷剂引入冷凝器200的入口管和供制冷剂经过冷凝器200并排出的出口管可以布置在上侧，并且可以布置在彼此相邻的位置，从而可以容易地将冷凝器200与压缩机100和膨胀装置300连接并布置在一起。这里，向上通路管为附图中从上侧到下侧的奇数编号管，而向下通路管为从上侧到下侧的偶数编号管。此外，冷凝器200的管210可以以各种方式形成，以包围压缩机100的外周。

另外，管210可以形成为包围压缩机100的外周的全部或一部分。

也就是说，如图2和图3所示，冷凝器200的管210可以形成为包围压缩机100的除了上侧和下外之外的整个外圆周。这里，如图8所示，在蓄能器450等布置在压缩机100的外圆周表面上的情况下，形状的管210被形成为使得管210可以形成为包围压缩机100的除了布置有蓄能器450的部分之外的外周。因此，通过以最小尺寸形成冷凝器200的外径可以以紧凑结构形成冷凝器200。在这种情况下，膨胀装置300和缓冲腔室250可以布置在冷凝器200的内侧和压缩机100的上侧，并且膨胀腔室300或缓冲腔室250还可以布置在压缩机100的不存在管210的外圆周表面上。另选地，通过如图3和图4所示以螺旋形状形成管210，还可以将管210形成为包围压缩机100的整个外圆周(包括布置在压缩机10的外圆周表面上的蓄能器450)。因此，管210具有比上述形状的管210更大的外径，但是可以以简单形状形成，并且膨胀装置300和缓冲腔室250可以布置在管210的内侧和压缩机100的外周之间的空的空间中，由此与上述形状的示例性实施方式相比可以减少在竖直方向上的整个长度。

另外，膨胀装置300可以布置在被冷凝器200包围的内侧。

也就是说，由于膨胀装置300如上所述布置在被冷凝器200包围的内部空间中，因此更紧凑的构造也是可能的，并且缓冲腔室250(在制冷剂被加压至膨胀装置300之前制冷剂暂时存储在该缓冲腔室250中，该缓冲腔室能够用来将部分地包含在液体制冷剂中的气态制冷剂分离)也可以在冷凝器200的内部布置成与膨胀装置300相邻。

另外，冷凝器200可以包括供制冷剂流动的管210以及联接至管210的多个翅片220，并且这些翅片220可以形成为圆盘状，从而相应的翅片220可以联接至一个管210并且被布置成沿着管210彼此间隔开。

也就是说，如图所示，冷凝器200可以包括管状的管210和用于改善热交换效率的多个翅片220，并且多个圆盘翅片220可以联接至管210，从而它们可以沿着管210延伸的长度方向彼此间隔开地布置。在这种情况下，每个圆盘翅片220可以仅联接至一个管210。

另外，冷凝器200可以包括供制冷剂流动的管210和联接至管210的多个翅片220，并且这些翅片220可以形成为矩形板状，从而各个翅片220可以联接至多个管210并且沿着圆周方向彼此间隔开地布置。

也就是说，如图9所示，翅片220形成为竖直细长的矩形板状，从而一个翅片220可以联接至多个管210，并且多个翅片220可以布置成沿着圆周方向彼此间隔开。因此，空气可以容易地在径向方向上经过冷凝器200并且可以容易地竖直方向上流动。另外，由于管210的位置由翅片220固定，因此冷凝器200可以更牢固地形成。

另外，蒸发器400可以形成为板状并且可以在蒸发器400中形成供制冷剂流动的通路。

也就是说，蒸发器400形成为板状，从而使其可以与自动驾驶车辆的诸如传感器或处理器之类的电气部件10接触以通过热传导进行热交换，并且可以在蒸发器中形成通路，从而可供制冷剂流动。另外，制冷剂流动的通路的一侧可以通过制冷剂流入管700连接至膨胀装置300，并且该通路的另一侧可以通过制冷剂排放管800连接至压缩机100。

另外，形成了一个蒸发器400，并且该蒸发器400可以通过制冷剂输入管700连接至膨胀装置300，并且可以通过制冷剂排放管800连接至压缩机100。

也就是说，如图10所示，由于形成了一个蒸发器400，因此蒸发器400和膨胀装置300可以通过单个制冷剂输入管700连接至彼此，并且蒸发器400和压缩机100可以通过单个制冷剂排放管800连接至彼此。在这种情况下，一个电气部件10可以安装在蒸发器400上，但是由于蒸发器400以矩形板状形成，因此多个电气部件10可以与蒸发器400接触地安装在蒸发器400上。因此，可以通过使用一个蒸发器400对多个电气部件10进行冷却，并且由于形成单个制冷剂流入管700和单个制冷剂排放管800，可以容易地控制整个冷却系统。

另外，可以形成多个蒸发器400，并且用于冷却车辆电气部件的系统可以进一步包括通过一个制冷剂流入管700连接至膨胀装置300并且通过一个制冷剂排放管800连接至压缩机100的分配器900，从而使得相应的蒸发器400可以通过流入分配管710和排放汇合管810连接至分配器900。

也就是说，如图11所示，多个蒸发器400形成为使得电气部件10可以与每个蒸发器400接触地安装在蒸发器400上，并且制冷剂输入管700和制冷剂排放管800均可以连接至蒸发器400。另外，为了将多个蒸发器400连接至彼此，可以使用分配器900，并且分配器900可以通过一个制冷剂流入管700连接至膨胀装置300并且可以通过一个制冷剂排放管800连接至压缩机100。另外，各个蒸发器400可以通过流入分配管710连接至分配器900，从而该分配器900可以将制冷剂分配并供应至多个蒸发器400，并且各个蒸发器400可以通过排放汇合管810连接至分配器900，从而可以收集供应至蒸发器400的制冷剂并将其发送至压缩机100。因此，与蒸发器400分别通过制冷剂流入管和制冷剂排放管直接连接至膨胀装置300和压缩机100的情况相比，在从膨胀装置300通过一个制冷剂流入管700引入的制冷剂被分配器900分配并供应至蒸发器400之后，所收集的制冷剂通过作为单个通路的一个制冷剂排放管800而被组合并发送至压缩机100，由此使得可以容易地控制整个冷却系统并且容易地调节或控制分配到蒸发器内的制冷剂的流量。

另外，用于冷却车辆电气部件的系统可以进一步包括在制冷剂的流动方向上连接在冷凝器200的后端和膨胀装置300的前端之间的缓冲腔室250。

也就是说，该缓冲腔室250是在经过冷凝器200的制冷剂被引入膨胀装置300之前可以暂时存储制冷剂的空间，并且可以用来分离可能部分地包含在液体制冷剂中的气态制冷剂。

另外，用于冷却车辆电气组件的系统可以进一步包括在制冷剂的流动方向上连接在蒸发器400的后端和压缩机100的前端之间的蓄能器450。

也就是说，蓄能器450可以在蒸发器400中蒸发并热交换制冷剂之后将气态制冷剂引入压缩机100内之前暂时存储并轴向压缩制冷剂，并且可以维持制冷剂通路中的压力并降低波动。另外，蓄能器450还可以用来将气态制冷剂和液体制冷剂彼此分离。

本发明不限于上述示例性实施方式，而是可以以各种方式应用，并且在不脱离在权利要求中要求保护的本发明的精神的情况下可以由本发明所属领域的技术人员进行各种修改。

主要元件的详细描述

10：电气部件

100：压缩机

200：冷凝器

210：管

220：翅片

250：缓冲腔室

300：膨胀装置

400：蒸发器

450：蓄能器

500：鼓风机风扇

600：壳体

610：通风口

620：上板

700：制冷剂流入管

710：流入分配管

800：制冷剂排放管

810：排放汇合管

900：分配器