CN113574258A

CN113574258A - 具有用于电动汽车的牺牲区域的冷却模块

Info

Publication number: CN113574258A
Application number: CN202080021127.5A
Authority: CN
Inventors: J-L.拉纳德; A.马梅里; K.阿佐兹
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2019-03-15
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2021-10-29
Also published as: WO2020188190A1; US12011987B2; FR3093763A1; FR3093763B1; US20220153127A1; EP3938634A1

Abstract

一种用于带有电动机(12)的机动车辆(10)的冷却模块(22)，包括：外壳(24)，限定了在外壳(24)的两端(24a；24b)开口的纵向通道，至少一个热交换器(30₁‑30₄)，布置在所述通道中，和至少一台切向流涡轮机(28)，其能够在所述通道中产生气流。所述外壳(24)具有用于在发生撞击时优先变形和/或破裂的牺牲区(40)，所述牺牲区优选地在外壳(24)的一个端部(24a；24b)附近。

Description

具有用于电动汽车的牺牲区域的冷却模块

技术领域

本发明涉及一种用于电动汽车的冷却模块，包括切向流涡轮机。本发明还涉及配备有这种冷却模块的电动汽车。

背景技术

机动车辆的冷却模块(或热交换模块)通常包括至少一个热交换器和通风装置，该通风装置设计用于产生与所述至少一个热交换器接触的空气流。因此，通风装置允许例如在车辆静止时产生与热交换器接触的空气流。

在具有传统内燃机的机动车辆中，至少一个热交换器具有基本方形的形式，则通风装置是直径基本等于由热交换器形成的正方形的边的螺旋桨风扇。

传统上，然后将热交换器放置在与形成在机动车辆车身的前表面中的至少两个冷却开口相对的位置。第一冷却开口位于保险杠上方，而第二开口位于保险杠下方。这种构造是优选的，因为内燃机也必须被供应空气，发动机进气口通常位于空气流通过上部冷却开口的通道中。

然而，电动车辆优选地仅配备位于保险杠下方的冷却开口，进一步优选地配备位于保险杠下方的单个冷却开口。

事实上，电动机不需要空气供应。冷却开口数量的减少还允许改进电动车辆的空气动力学特性。这也反映在机动车辆更好的自主性和更高的最高速度上。

在这些条件下，使用传统的冷却模块似乎不能令人满意。实际上，大多数热交换器不再被仅通过下部冷却开口的气流正确冷却。

本发明的一个目的是提出一种用于电动车辆的冷却模块而不具有至少一些上述缺点。

本发明的另一个目的是提出一种坚固的冷却模块，其目的特别是在正面碰撞的情况下更好地保护热交换器。

发明内容

为此，本发明的目的是一种用于带有电动机的机动车辆的冷却模块，包括：

-外壳，限定了在外壳的两端开口的纵向通道，

-至少一个热交换器，布置在所述通道中，和

-至少一台切向流涡轮机，其能够在所述通道中产生气流，

其中，外壳具有用于在发生撞击时优先变形和/或破裂的牺牲区，所述牺牲区优选地在外壳的一个端部附近。

切向流涡轮机允许以比使用螺旋桨风扇时更好的效率产生通过热交换器的空气流，特别是在至少一个热交换器相对于其长度具有有限高度的情况下。

此外，旨在变形或破裂的牺牲区的存在优先确保在发生碰撞时能量的耗散。因此，壳体在牺牲区的区域中局部损坏，特别是在正面碰撞的情况下，有利地在热交换器和/或切向流涡轮机出现任何损坏之前。

作为优选，冷却模块包括单独或组合考虑的一个或多个以下特征：

-牺牲区形成外壳的纵向部分；

-牺牲区的厚度小于外壳的其余部分；

-牺牲区是弯曲的；

-牺牲区由与外壳的其余部分不同的材料制成；

-所述至少一个热交换器中的每一个的高度小于或等于350mm，冷却模块优选地具有在70mm和300mm之间的高度；

-所述冷却模块包括至少两个热交换器；

-每个热交换器的宽度在20毫米到700毫米之间；

-热交换器在通道内依次排列；

-冷却模块的纵向尺寸在12毫米和140毫米之间；

-冷却模块包括四到七个热交换器，优选四到五个热交换器；

-所述至少一个切向流涡轮机包括切向叶轮，该切向叶轮具有基本上圆柱形的形状，设置有至少一级叶片；

-一个或多个切向叶轮的布置使得一个或多个切向叶轮的高度平行于热交换器的横向方向延伸；

-所述至少一个切向叶轮的高度基本上等于所述至少一个热交换器的宽度，优选地等于所有热交换器的宽度；

-所述至少一个切向叶轮的直径在35mm到200mm之间和/或所述至少一个切向流涡轮机包括能够以200rpm到14,000rpm之间的速度绕其轴线转动切向叶轮的电动机。

根据另一个方面，描述了一种具有电动机的机动车辆，包括车身、保险杠和如上所述的冷却模块的所有组合，车身限定了布置在保险杠下方的至少一个冷却开口，冷却模块布置成与至少一个冷却开口相对，优选地使得牺牲区朝向冷却开口定向。

附图说明

通过阅读以下详细说明并分析附图，本发明的其他特征、细节和优点将变得显而易见，其中：

图1示意性地描绘了从侧面观察的具有电动机的机动车辆的前部；

图2是可用于图1机动车辆中的冷却模块的示意性透视图；

图3是同一冷却模块的与图2相似的视图，其中部分外壳已被移除；

图4是图2中的冷却模块沿IV-IV平面的剖视图；

图5是图2的冷却模块的细节示意图；

图6是图2的冷却模块在相反方向的透视图；

图7a示意性地示出了冷却模块的第一变型；

图7b示意性地示出了冷却模块的第二变型；

图7c示意性地示出了冷却模块的第三变型；

图8示意性地示出了冷却模块的第四变型。

具体实施方式

在说明书的其余部分中，相同或执行相同功能的元件具有相同的附图标记。在本说明书中，为了简洁起见，在每个实施例中不对这些元件进行详细描述。相反，仅详细描述实施例变型之间的差异。

图1示意性地示出了具有电动机12的机动车辆10的前部。车辆10具体包括车身14和由机动车辆10的底盘(未示出)承载的保险杠16。车身14限定了冷却开口18，即穿过车身14的开口。此处只有一个冷却开口18。该冷却开口18位于车身14的前部面14a的下部。在所示的示例中，冷却开口18位于保险杠16下方。格栅20可以布置在冷却开口18中以防止射弹(projectiles)能够穿过冷却开口18。冷却模块22布置在冷却开口18的对面。格栅20特别地为冷却模块22提供保护。

冷却模块22在图2上更清晰可见。

如图2所示，冷却模块22主要包括在两个相对的端部24a、24b之间形成内部通道的外壳24。端部24a旨在与冷却开口18相对布置。外壳24在通道前端24a处的开口可以通过网26部分地阻塞。

外壳24在此由两部分24₁、24₂制成，这两个部分通过本领域技术人员可知晓的任何方式固定在一起。在这种情况下，两部分24₁、24₂在轴环处被拧在一起。前部24₁基本上具有在两个相对面上开口的长方体的形式。后部24₂具有实质上更复杂的形式。该后部24₂在此特别地形成切向流涡轮机28的蜗壳。

图3示出了冷却装置22，其中外壳24的前部24₁已被移除。因此，图3示出了在形成于外壳24内部的导管中存在多个热交换器30₁-30₄。此处提供了四个热交换器30₁-30₄。当然，热交换器的数量是非限制性的。相反，可以在外壳中设置不同数量的热交换器，特别是至少一个热交换器，并且优选地数量在在四个和七个之间的热交换器，甚至更优选地四个或五个热交换器。热交换器30₁-30₄在图3中以大致矩形板的形式示意性地示出。在实践中并且值得注意的是，热交换器30₁-30₄尤其具有在基本竖直方向上测量的小于或等于350mm的高度h₃₀。因此，热交换器30₁-30₄的尺寸特别适合与穿过冷却开口18的气流接触。

在图3所示的示例中，所有热交换器30₁-30₄都是相同的，并且都具有相同的高度h₃₀。在热交换器30₁-30₄具有不同高度的情况下，优选地，所有这些高度都小于或等于350mm。

优选地，热交换器30₁-30₄的高度h30在70mm和300mm之间。这确实确保了热交换器30₁-30₄的令人满意的性能，同时保持这些热交换器的减小的尺寸，该尺寸特别适合使用单个冷却开口18。再次，在热交换器30₁-30₄具有不同高度的情况下，优选地，每个热交换器30₁-30₄的高度在70mm和300mm之间。

甚至更优选地，冷却模块22具有在70mm和300mm之间的高度h₂₂。应当理解，热交换器30₁-30₄的高度h₃₀总是显著小于冷却模块22的高度h₂₂。

为了补偿热交换器30₁-30₄的相对较低的高度，这些热交换器可以相对较多，特别是多达四个或五个热交换器30₁-30₄，甚至多达七个热交换器。实际上，为了实现与传统冷却模块相当的性能水平，通过在通过它们的流体回路中成对、串联地布置热交换器，可以使热交换器的数量加倍。换言之，传统冷却模块的热交换器可以对应于冷却模块22中的两个或更多热交换器，相同的流体通过这些热交换器。在这种情况下，如果热交换器在由外壳24形成的管道中一个接一个地布置是特别有用的。热交换器的顺序可以根据通过它们的流体的温度或相关的热交换器与通过它们的流体回路中的热源的距离来确定。因此，与较冷的流体流过的热交换器相比，热流体流过的热交换器布置得离旨在布置在冷却开口18正后方的外壳24的端部24a更远。

热交换器30₁-30₄在冷却模块22的轴向方向X上一个接一个的布置也可以限制冷却模块22在其另外两个横向和竖直维度方面的尺寸。这优选地，冷却模块22的深度p₂₂在12mm到140mm之间。而且，热交换器30₁-30₄或每个热交换器30₁-30₄的宽度L₃₀可以在12mm到140mm之间。

此外，由于热交换器30₁-30₄的形状，切向流涡轮机28是优选的。事实上，螺旋桨风扇将无法产生与热交换器30₁-30₄接触的基本均匀的空气流，特别是在这些热交换器30₁-30₄的基本整个长度上，沿横向Y测量的长度。

这里，切向流涡轮机28包括涡轮机32(或切向螺旋桨风扇)。涡轮机32具有大致圆柱形的形式，如图5中特别清楚地示出。涡轮机32包括多级叶片34(或可动叶片)，在这种情况下为十六级叶片34。自然地，叶片34的级数不是限制性的，并且涡轮机32可以更一般地包括至少一级叶片34。

叶片34的每一级包括围绕涡轮机32的旋转轴线A₃₂成角度均匀分布的相同数量的叶片34。有利地，叶片34的级有角度地偏移，使得叶片34不对齐，优选地使得没有叶片34在冷却模块22的横向方向Y上与另一级叶片34的另一叶片34对齐。这于是避免了涡轮机32的叶片34产生噪音，特别是因为所有叶片32将同步工作的事实。通过偏置叶片34，可以更确切地确保叶片34在单独的组中工作，这使得可以减少产生的噪音。这提供了可以限制噪音干扰的切向流涡轮机28。这在用于具有电动机的机动车辆的冷却模块22的情况下尤其重要，因为已知电动机比内燃机噪音小。此外，冷却模块22也旨在在电动机停止工作时使用，特别是在电池被再充电时。切向流涡轮机28的噪声然后可能被用户视为麻烦。

每一级的叶片34可以特别地相对于两个相邻级中的每一级偏移叶片34之间的间距的一半。因此，叶片34的级的第一半具有叶片34，它们彼此对齐并且相对于叶片34的级的另一半的叶片34偏移叶片34之间的角间距的一半。因此，由旋转涡轮机22产生的噪音理论上可以基本上减半，这对应于所发出的噪音减少3dB的数量级。

或者，叶片34的两个相邻级之间的叶片34的角偏移对应于叶片34的厚度。

替代地或另外地，叶片34之间的间隔可被分成与叶片34的级数基本一样多数量的中间位置。因此，叶片34的各个级的叶片34可以沿着涡轮机32的纵向方向在相同的角度方向上逐步偏移。因此，各个级的叶片34沿着叶片34的各个级基本上以螺旋形延伸。在该特定情况下，叶片34的所有级的所有叶片34相对于叶片34的所有其他级的所有叶片34偏移。这允许更大程度地降低由旋转涡轮机32产生的噪音。

当然，本领域技术人员可以使用多种其他配置，从而允许叶片34的所有级的所有叶片34相对于叶片34的所有其他级的所有其他叶片34偏移。特别地，基于其中各个级34的叶片34以螺旋方式延伸的前述构造，可以交换各个级，而不改变它们围绕涡轮机32的纵向轴线的取向。

涡轮机28还包括能够驱动涡轮机32绕其旋转轴线A₃₂旋转的电动机36(或齿轮电动机)。有利地，对应于涡轮机32的高度方向的涡轮机32的旋转轴线A₃₂定向为基本平行于热交换器30₁-30₄的横向方向Y。涡轮机28因此能够在同一热交换器30₁-30₄的整个宽度上产生基本恒定的空气流。为了优化产生的空气流，涡轮机32的高度h₃₂基本上等于热交换器30₁-30₄的宽度L₃₀。

电动机36例如能够以200rpm到14,000rpm之间的速度驱动涡轮32旋转。这尤其允许限制涡轮机28产生的噪音。

作为极限，涡轮机32的直径D₃₂例如在35mm到200mm之间。涡轮机28因此是紧凑的。

如上所述，外壳24的后部242形成涡轮机28的蜗壳，其更具体地从图4和图5中可以看出。此外，在外壳24中形成的导管的横截面在端部24a处明显大于在其相对端部24b处的横截面。这允许涡轮机28在外壳24中产生具有特定压力的空气流，以促进所述空气流通过管道穿过外壳24，尽管存在热交换器30₁-30₄。

此外，值得注意的是，冷却模块22的外壳24在此具有牺牲区40，其用于在碰撞的情况下，特别是在正面碰撞的情况下优先变形和/或破裂。当冷却模块22安装在车辆10中时，牺牲区40优选地在前端24a附近，旨在最靠近机动车辆10的保险杠16和/或冷却开口18。特别地，牺牲区40优选地纵向布置在端部24a和布置成最靠近该端部24a的热交换器30₁之间。因此，牺牲区40的变形和/或破裂有利地在热交换器30₁-30₄和涡轮机28的任何损坏之前实现。

在所示的示例中，牺牲区40呈外壳24的纵向部分的形式，例如呈条带的形式。为了促进牺牲区40的变形和/或损坏，后者尤其可以：

-具有比外壳24的其余部分更小的厚度；和/或

-弯曲，特别是在一个或多个横向方向上；和/或

-由与外壳24的其余部分不同的材料制成，特别是由比外壳24的其余部分更具延展性的材料制成。

本发明不限于关于附图描述的示例性实施例，并且进一步的实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。特别是，各种示例可以组合在一起，前提是它们不矛盾。

例如，在上述示例和图7a中示意性示出的示例中，涡轮机28处于顶部位置，特别是在外壳24的上三分之一中，优选地在外壳24的上四分之一中。这尤其允许在浸没的情况下保护涡轮机28，和/或限制冷却模块22在其底部占据的空间。相反，涡轮机28的底部位置，如图7c所示，特别是在外壳24的下三分之一处，限制了冷却模块22在其顶部占据的空间。替代地，涡轮机28可以处于中间位置，如图7b所示，特别是在壳体24的高度的中间三分之一处，例如出于将冷却模块24集成在其环境中的原因。

而且，根据图8中所示的示例，涡轮机28，并且更具体地该涡轮机28的涡轮32，在这些热交换器30₁-30₄的高度方向上相对于热交换器30₁-30₄是可移动的。这种配置可以例如允许对热交换器30₁-30₄中的一些的冷却进行精确的时间管理。

此外，在所示的示例中，涡轮机28通过抽吸起作用，即它吸入环境空气并将其引导成与各种热交换器30₁-30₄接触。然而，替代地，涡轮机28通过吹气来操作，将空气吹向不同的热交换器30₁-30₄。

此外，虽然在参考图2至图6描述的示例中，涡轮机位于冷却模块的外壳中，但涡轮机可以布置在外壳外部，位于该外壳的一端或另一端，这取决于它的作用是吸或吹。

在图7a-7c和图8中，为了图的清楚起见，未示出牺牲区40。然而，该牺牲区40也可以存在于这些图中所示的冷却模块的外壳24上。

Claims

1.一种用于带有电动机(12)的机动车辆(10)的冷却模块(22)，包括：

-外壳(24)，限定了在外壳(24)的两端(24a；24b)开口的纵向通道，

-至少一个热交换器(30₁-30₄)，布置在所述通道中，和

-至少一台切向流涡轮机(28)，其能够在所述通道中产生气流，

其中，所述外壳(24)具有用于在发生撞击时优先变形和/或破裂的牺牲区(40)，所述牺牲区优选地在外壳(24)的一个端部(24a；24b)附近。

2.根据权利要求1所述的冷却模块，其中，所述牺牲区(40)形成所述外壳(24)的纵向部分。

3.根据权利要求1或2所述的冷却模块，其中，所述牺牲区(40)的厚度小于所述外壳(24)的其余部分的厚度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却模块，其中，所述牺牲区(40)是弯曲的。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷却模块，其中，所述牺牲区(40)由与所述外壳(24)的其余部分不同的材料制成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的冷却模块，其中，所述至少一个热交换器(30₁-30₄)的高度小于或等于350mm，所述冷却模块优选地具有70mm至300mm之间的高度。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的冷却模块，其中，所述至少一个热交换器(30₁-30₄)具有在20mm到700mm之间的宽度。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的冷却模块，包括至少两个热交换器(30₁-30₄)，所述热交换器(30₁-30₄)一个接一个地布置在所述通道中。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的冷却模块，具有在12mm到140mm之间的纵向尺寸。

10.一种具有电动机的机动车辆(10)，包括车身(14)、保险杠(16)和根据前述权利要求中的任一项所述的冷却模块(22)，所述车身(14)限定布置在所述保险杠(16)下方的至少一个冷却开口(18)，所述冷却模块(22)与所述至少一个冷却开口(18)相对布置，优选地使得牺牲区(40)朝向所述冷却开口(18)定向。