冷却系统和包括此类冷却系统的车辆

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202180033785.0 申请日 2021-05-06
公开(公告)号 CN115516194A 公开(公告)日 2022-12-23
申请人 斯堪尼亚商用车有限公司; 申请人类型 企业
发明人 M·莫林; O·哈尔; B·许勒福什; Z·卡多斯; 第一发明人 M·莫林
权利人 斯堪尼亚商用车有限公司 权利人类型 企业
当前权利人 斯堪尼亚商用车有限公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份: 城市 当前专利权人所在城市:
具体地址 当前专利权人所在详细地址:瑞典南泰利耶 邮编 当前专利权人邮编:
主IPC国际分类 F01P11/02 所有IPC国际分类 F01P11/02B01D19/00F01P3/20B60K11/02H01M10/625
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 12 专利文献类型 A
专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 专利代理人 王丽军;
摘要 一种包括冷却回路(10)的冷却系统,所述冷却回路具有脱气装置(40),所述脱气装置布置在所述冷却回路中,以用于从在其中循环的冷却剂分离气泡。所述脱气装置包括:脱气室(41),所述脱气室具有连接到所述冷却回路的供给管(15)的冷却剂入口(43);连接到所述冷却回路的冷却剂 泵 (12)的第一冷却剂出口(44);以及经由静态管线(5)连接到膨胀罐(30)的第二冷却剂出口(45)。所述脱气室具有比所述供给管更大的横截面尺寸。所述第二冷却剂出口(45)相对于冷却剂入口(43)和第一冷却剂出口(44)位于这样的 位置 ,使得在脱气室中在冷却剂入口与第一冷却剂出口之间的冷却剂流将在脱气室的纵向方向上朝向第二冷却剂出口(45)移动迁移气泡。
权利要求

1.一种冷却系统,包括:
‑冷却回路(10);
‑冷却剂(12),所述冷却剂泵用于循环所述冷却回路(10)中的冷却剂;
‑膨胀罐(30),所述膨胀罐用于积累冷却剂;以及
‑脱气装置(40),所述脱气装置布置在所述冷却回路(10)中,以用于从在所述冷却回路(10)中循环的冷却剂分离气泡,其中所述脱气装置(40)经由静态管线(5)连接到所述膨胀罐(30)并且包括脱气室(41),所述脱气室具有:
·冷却剂入口(43),所述冷却剂入口连接到所述冷却回路(10)的供给管(15),以便允许在所述冷却回路(10)中循环的冷却剂经由所述冷却剂入口(43)从所述供给管(15)流入所述脱气室(41)中,
·第一冷却剂出口(44),所述第一冷却剂出口连接到所述冷却剂泵(12),以便允许冷却剂经由所述第一冷却剂出口(44)从所述脱气室(41)流动到所述冷却剂泵(12),其中所述冷却剂入口(43)和所述第一冷却剂出口(44)在所述脱气室(41)的纵向方向上彼此间隔开,以及
·第二冷却剂出口(45),所述第二冷却剂出口经由所述静态管线(5)连接到所述膨胀罐(30),并且当所述冷却系统安装到车辆并且所述车辆定位平表面上的直立使用位置时,所述第二冷却剂出口相对于局部重矢量gv位于比所述第一冷却剂出口(44)更高的位置处,
其中所述脱气室(41)的横截面尺寸大于所述供给管(15)的横截面尺寸,从而允许与流过所述供给管(15)的冷却剂一起携带的气泡经由所述冷却剂入口(43)进入所述脱气室(41),并且随后在所述脱气室(41)中迁移到所述第二冷却剂出口(45),
其特征在于,所述第二冷却剂出口(45)相对于所述冷却剂入口(43)和所述第一冷却剂出口(44)位于这样的位置,使得在所述脱气室(41)中在所述冷却剂入口(43)与所述第一冷却剂出口(44)之间的冷却剂流将在所述脱气室(41)的纵向方向上朝向所述第二冷却剂出口(45)移动所述迁移气泡,其中当所述冷却系统安装到车辆并且所述车辆定位在水平表面上的直立使用位置时,所述第一冷却剂出口(44)相对于局部重力矢量gv布置在比所述冷却剂入口(43)更高的位置处。
2.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于,所述脱气室(41)的横截面尺寸大于所述供给管(15)的横截面尺寸,使得在所述冷却剂入口(43)和所述第一冷却剂出口(44)之间流过所述脱气室(41)的冷却剂的流速(v1)与流过所述供给管(15)的冷却剂的流速(v2)之间的关系为1:2或更低,优选1:3或更低。
3.根据权利要求1或2所述的冷却系统,其特征在于,所述脱气室(41)具有细长形状并且被布置成其纵向轴线(46)竖直,其中所述冷却剂入口(43)位于比所述第一冷却剂出口和所述第二冷却剂出口(44、45)更低的位置处。
4.根据权利要求1或2所述的冷却系统,其特征在于,所述脱气室(41)具有细长形状,并且被布置成当所述冷却系统安装到车辆并且所述车辆定位在直立使用位置时,其纵向轴线(46)相对于水平平面倾斜0‑90°,优选10°‑90°,最优选15°‑90°的度(α)。
5.根据权利要求1‑4中任一项所述的冷却系统,其特征在于,一个或多个导流构件(48、
49)布置在所述脱气室(41)中所述冷却剂入口(43)的下游,并且被构造成基本上与所述脱气室的纵向轴线(46)平行地引导经由所述冷却剂入口(43)进入所述脱气室(41)的冷却剂。
6.根据权利要求1‑5中任一项所述的冷却系统,其特征在于,所述冷却系统(1)包括用于冷却在所述冷却回路(10)中循环的冷却剂的散热器(13)。
7.根据权利要求1‑6中任一项所述的冷却系统,其特征在于,所述脱气室(41)包括至少一个另一冷却剂入口(43a),所述至少一个另一冷却剂入口连接到所述冷却回路(10)的相关联的另一供给管(15a),以便允许在所述冷却回路(10)中循环的冷却剂经由相关联的另一冷却剂入口(43a)从所述另一供给管(15a)流入所述脱气室(41)中。
8.根据权利要求7所述的冷却系统,其特征在于,所述脱气室(41)的横截面尺寸大于所述另一供给管(15a)的横截面尺寸,从而允许与流过所述另一供给管(15a)的冷却剂一起携带的气泡经由所述相关联的另一冷却剂入口(43a)进入所述脱气室(41),并且随后在所述脱气室(41)中迁移到所述第二冷却剂出口(45),其中所述另一冷却剂入口(43a)相对于所述第一冷却剂出口和所述第二冷却剂出口(44、45)位于这样的位置,使得在所述脱气室(41)中在所述另一冷却剂入口(43a)与所述第一冷却剂出口(44)之间的冷却剂流将在所述脱气室(41)的纵向方向上朝向所述第二冷却剂出口(45)移动这些迁移气泡。
9.根据权利要求1‑8中任一项所述的冷却系统,其特征在于:
‑所述冷却回路(10)和冷却剂泵(12)构成所述冷却系统(1)的第一冷却回路和第一冷却剂泵,其中所述冷却系统(1)包括第二冷却回路(20)和用于循环所述第二冷却回路(20)中的冷却剂的第二冷却剂泵(22);并且
‑所述脱气室(41)设置有:
·另一冷却剂入口(43b),所述另一冷却剂入口连接到所述第二冷却回路(20)的供给管(25),以便允许在所述第二冷却回路(20)中循环的冷却剂经由所述另一冷却剂入口(43b)从所述供给管(25)流入所述脱气室(41)中,以及
·另一冷却剂出口(44b),所述另一冷却剂出口连接到所述第二冷却剂泵(22),以便允许冷却剂经由所述另一冷却剂出口(44b)从所述脱气室(41)流动到所述第二冷却剂泵(22)。
10.根据权利要求9所述的冷却系统,其特征在于,所述脱气室(41)的横截面尺寸大于所述第二冷却回路(20)的所述供给管(25)的横截面尺寸,从而允许与流过所述供给管(25)的冷却剂一起携带的气泡经由相关联的另一冷却剂入口(43b)进入所述脱气室(41),并且随后在所述脱气室(41)中迁移到所述第二冷却剂出口(45),其中所述另一冷却剂入口(43b)相对于所述第二冷却剂出口(45)和所述另一冷却剂出口(44b)位于这样的位置,使得在所述脱气室(41)中在所述另一冷却剂入口(43b)与所述另一冷却剂出口(44b)之间的冷却剂流将在所述脱气室(41)的纵向方向上朝向所述第二冷却剂出口(45)移动这些迁移气泡。
11.根据权利要求1‑10中任一项所述的冷却系统,其特征在于,所述静态管线(5)具有下端(5a)和上端(5b),其中所述静态管线(5)在其下端(5a)处连接到所述脱气装置(40),并且其中:
‑所述静态管线沿着其从其下端(5a)到其上端(5b)的整个长度向上倾斜,或者‑所述静态管线(5)由若干互连长度区段(6a、6b)组成,所述若干互连长度区段彼此串联布置,并且由一个或多个第一长度区段(6a)和一个或多个水平第二长度区段(6b)形成,所述一个或多个第一长度区段中的每一个在沿着所述静态管线从其下端朝向其上端的方向上观察时向上倾斜。
12.一种车辆,其特征在于,所述车辆(3)包括根据权利要求1‑11中任一项所述的冷却系统(1)。

说明书全文

冷却系统和包括此类冷却系统的车辆

背景技术

[0001] 本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的冷却系统。本发明还涉及一种包括此类冷却系统的车辆。
[0002] 机动车辆中包括的车辆部件中的一些可以借助于在冷却系统的冷却回路中循环的冷却剂来冷却。所吸收的热可经由散热器从循环冷却剂排放到周围环境,所述散热器设置在冷却回路中且布置在车辆的前端处,其中流过散热器的冷却剂借助于环境空气来冷却,环境空气在车辆处于运动中时吹向散热器。
[0003] 当车辆部件由在冷却回路中循环的冷却剂冷却时,车辆部件将向冷却剂释放热量,冷却剂由此被加热并膨胀。所得到的冷却回路中的冷却剂的总体积增加取决于原始冷却剂体积和温度增加。为了防止冷却回路中的压增加过多,冷却回路设置有膨胀罐,该膨胀罐可以容纳与冷却剂的膨胀相关产生的多余冷却剂体积。上述类型的冷却系统中的常规膨胀罐的另一个重要功能是,膨胀罐中接收的冷却剂应当可以在离开膨胀罐之前在膨胀罐中脱气。在将冷却回路连接到机动车辆中的膨胀罐的类型的常规冷却系统中,存在经由一条或多条脱气管线从冷却回路到膨胀罐以及经由所称的静态管线从膨胀罐回到冷却回路的少量连续冷却剂流。伴随冷却剂进入膨胀罐的空气旨在上升到膨胀罐中接收的冷却剂体积的表面,以便在膨胀罐的上部部分处的空气填充空间中积累。由此,膨胀罐中的冷却剂被脱气。作为替代方案,冷却系统可包括单独的脱气装置,所述单独的脱气装置布置在冷却回路中以用于从在冷却回路中循环的冷却剂分离气泡,其中脱气装置经由静态管线连接到膨胀罐,以便允许从脱气装置中的冷却剂分离的气泡在静态管线中向上迁移到膨胀罐。后一种类型的冷却系统是例如先前从US 7 395 787 B1已知的。
[0004] 通过使用US 7 395 787 B1中公开的类型的脱气装置,将可以实现对冷却回路中的冷却剂的脱气,而不需要从冷却回路到连接到冷却回路的膨胀罐的任何冷却剂流动,这又意味着将可以免除用于将冷却剂从冷却回路供给到膨胀罐的常规脱气管线。此类脱气管线可能相当昂贵,并且可能还占用很多空间,因此,能够免除脱气管线是有利的。
[0005] US 7 395 787 B1中公开的冷却系统中包括的脱气装置包括脱气室,所述脱气室在其顶部设置有经由静态管线连接到膨胀罐的出口。脱气室的横截面尺寸基本上大于通向脱气室的冷却剂供给管的横截面尺寸,使得冷却剂流减慢,并且使冷却剂流在脱气室中的停留时间增加,这又将使冷却剂中的气泡有机会在脱气室中迁移到脱气室的顶部处的出口,并且然后经由静态管线进一步迁移到膨胀罐。
[0006] 发明目的
[0007] 本发明的目的是实现上述类型的冷却系统的进一步发展,以便提供在至少一些方面改进的冷却系统。

发明内容

[0008] 根据本发明,上述目标借助于具有权利要求1中限定的特征的冷却系统来实现。
[0009] 本发明的冷却系统包括:
[0010] ‑冷却回路;
[0011] ‑冷却剂,所述冷却剂泵用于循环所述冷却回路中的冷却剂;
[0012] ‑膨胀罐,所述膨胀罐用于积聚冷却剂;以及
[0013] ‑脱气装置,所述脱气装置布置在所述冷却回路中,以用于从在所述冷却回路中循环的冷却剂分离气泡,其中所述脱气装置经由静态管线连接到所述膨胀罐并且包括脱气室,所述脱气室具有:
[0014] ·冷却剂入口,所述冷却剂入口连接到所述冷却回路的供给管,以便允许在所述冷却回路中循环的冷却剂经由所述冷却剂入口从所述供给管流入所述脱气室中,[0015] ·第一冷却剂出口,所述第一冷却剂出口连接到所述冷却剂泵,以便允许冷却剂经由所述第一冷却剂出口从所述脱气室流动到所述冷却剂泵,其中所述冷却剂入口和所述第一冷却剂出口在所述脱气室的纵向方向上彼此间隔开,以及
[0016] ·第二冷却剂出口,所述第二冷却剂出口经由所述静态管线连接到所述膨胀罐,并且当所述冷却系统安装到车辆并且所述车辆位于平表面上的直立使用位置时,所述第二冷却剂出口相对于局部重力矢量gv位于比所述第一冷却剂出口更高的位置处。
[0017] 所述脱气室的横截面尺寸大于所述供给管的横截面尺寸,从而允许与流过所述供给管的冷却剂一起流动的气泡经由所述冷却剂入口进入所述脱气室,并且随后在所述脱气室中迁移到所述第二冷却剂出口。
[0018] 根据本发明,上述第二冷却剂出口,即经由静态管线连接到膨胀罐的冷却剂出口,相对于冷却剂入口和第一冷却剂出口位于这样的位置,使得在所述脱气室中在冷却剂入口与第一冷却剂出口之间的冷却剂流将在所述脱气室的纵向方向上朝向所述第二冷却剂出口移动所述迁移气泡。此外,当冷却系统安装到车辆并且车辆定位在水平表面上的直立使用位置时,第一冷却剂出口相对于局部重力矢量gv布置在比冷却剂入口更高的位置处。
[0019] 由此,气泡在脱气室中朝向第二冷却剂出口迁移不必逆着脱气室中的冷却剂的流动方向移动,并且脱气室中的冷却剂流因此不会抵制气泡朝向第二冷却剂出口迁移。相反,脱气室中的冷却剂流将促进脱气室中的气泡朝向第二冷却剂出口迁移,并且因此可以在脱气室中实现从循环冷却剂高效地分离气泡。已经证明,与气泡的预期迁移方向相反引导脱气室中的冷却剂流的情况相比,当在气泡的预期迁移方向上引导脱气室中的冷却剂流时,可以利用脱气室中的冷却剂的较高流速来实现气泡的高效分离。还已经证明,与气泡的预期迁移方向相反引导脱气室中的冷却剂流的情况相比,当在气泡的预期迁移方向上引导脱气室中的冷却剂流时,需要脱气室与通向脱气室的冷却剂供给管之间的横截面尺寸的差较小,这反过来意指将可以降低脱气室的横截面尺寸。脱气室与通向脱气室的冷却剂供给管之间的横截面尺寸的差的减小还将使得有利地减小脱气室两端的压降。脱气装置位于比膨胀罐更低的位置处,以便允许从脱气装置中的冷却剂分离的气泡在静态管线中朝向膨胀罐向上迁移。
[0020] 另外,当冷却系统安装到车辆并且车辆定位在水平表面上的直立使用位置时,通过将第一冷却剂出口相对于局部重力矢量gv布置在比冷却剂入口更高的位置处,冷却剂流将具有向上指向的流动分量,即平行于局部重力矢量gv且与其指向相反的流动分量。因此,脱气室中的冷却剂流将以具有平行于局部重力矢量gv且与其指向相反的矢量分量的力作用于气泡。因此,气泡将被向上朝向第二出口和静态管线推动。这将改善气泡从冷却剂的分离以及气泡向膨胀室的排空。对于终端速度低的小气泡,这种效应尤其显著。由此可以执行高效脱气。
[0021] 利用上述脱气装置,可使用可以低成本生产的简单构造的部件,以简单且高效的方式对冷却回路中的冷却剂进行脱气。
[0022] 所述脱气室的横截面尺寸优选地比所述供给管的横截面尺寸大得多,使得在所述冷却剂入口和所述第一冷却剂出口之间流过所述脱气室的冷却剂的流速与流过所述供给管的冷却剂的流速之间的关系为1:2或更低,优选1:3或更低。据此,可以通过适当地控制冷却剂泵来以这样的方式适应通过冷却回路的冷却剂流,即,供给管中的冷却剂的流速足够高以允许所述冷却剂沿着供给管向前移动气泡并将其移动到脱气室中,同时膨胀室中的冷却剂的流速足够低以允许所述气泡在脱气室中迁移到脱气室的第二冷却剂出口。如果供给管中的冷却剂的流速太低,气泡可能会卡在供给管中。如果脱气室中的冷却剂的流速过高,则冷却剂可携带气泡经由第一冷却剂出口离开脱气室。可以使得在冷却回路中循环的冷却剂被连续地脱气的方式控制冷却剂泵。然而,作为替代方案,冷却剂泵可被构造成以间歇地或仅在特定情况下实现脱气的方式适应冷却回路中的冷却剂流。
[0023] 根据本发明的实施例,所述脱气室具有细长形状并且被布置成其纵向轴线竖直,其中所述冷却剂入口位于比所述第一冷却剂出口和所述第二冷却剂出口更低的位置处。具有这种脱气室的脱气装置具有相当简单的构造,并且可以简单且成本高效的方式生产。
[0024] 根据本发明的另一实施例,所述脱气室具有细长形状,并且布置成其纵向轴线相对于水平平面倾斜0‑90的度,优选>0°且<=90°的角度,更优选10‑90°的角度,最优选15‑90°。在本文中,水平平面意指其法线与主要重力矢量平行的平面。当所述脱气室布置成其纵向轴线相对于水平平面以大于0°的角度倾斜时,气泡可在脱气室中上升,且撞击脱气室中的倾斜的上壁表面,由此,在脱气室中在冷却剂入口与第一冷却剂出口之间的冷却剂流的效应下,气泡沿着此壁表面朝向第二冷却剂出口输送。另外,即使流量非常低,由于气泡的浮力,已经从冷却剂分离的气泡将朝向静态管线上升。因此,将实现改善的脱气。通过使倾斜度在10‑90°之间,在大多数情况下,即使车辆在向下的斜坡上行进,该室也将朝向水平平面倾斜。因此,即使车辆在丘陵地形中移动,上述效应仍得以维持。通过使倾斜度在15‑
90°之间,确保对于绝大多数标准行程,该室将相对于水平平面倾斜。这确保冷却系统的脱气几乎在所有时间中都处于最佳运转状态,由此最小化由于系统中的气泡而产生的不利影响的险。倾斜度也可以是10‑80°或15‑75°,以便考虑向上斜坡和向下斜坡两者。
[0025] 根据本发明的另一实施例,一个或多个导流构件布置在所述脱气室中所述冷却剂入口的下游,并且被构造成基本上与所述脱气室的纵向轴线平行地引导经由所述冷却剂入口进入所述脱气室的冷却剂。导流构件将在脱气室中的气泡的预期迁移方向上引导冷却剂流,这促进了脱气室中的气泡的高效分离。
[0026] 根据本发明的另一实施例,所述脱气室包括至少一个另一冷却剂入口,所述至少一个另一冷却剂入口连接到所述冷却回路的相关联的另一供给管,以便允许在所述冷却回路中循环的冷却剂经由相关联的另一冷却剂入口从所述另一供给管流入所述脱气室中。所述脱气室的横截面尺寸优选地大于所述另一供给管的横截面尺寸,从而允许与流过所述另一供给管的冷却剂一起携带的气泡经由相关联的另一冷却剂入口进入所述脱气室,并且随后在所述脱气室中迁移到所述第二冷却剂出口,其中所述另一冷却剂入口相对于所述第一冷却剂出口和所述第二冷却剂出口位于这样的位置,使得在所述脱气室中在所述另一冷却剂入口与所述第一冷却剂出口之间的冷却剂流将在所述脱气室的纵向方向上朝向所述第二冷却剂出口移动这些迁移气泡。由此,输送到脱气室中的气泡也与来自另一供给管的冷却剂一起可以从脱气室中的冷却剂高效地分离。
[0027] 当冷却系统安装到车辆且车辆定位在水平表面上的直立使用位置时,第一冷却剂出口可相对于局部重力矢量gv布置在比另一冷却剂入口更高的位置处。与这种构造相关联的优点已在上文关于冷却剂入口和第一冷却剂出口进行了论述,因此为了简洁起见,此处将不再现。
[0028] 本发明的另一实施例的特征在于:
[0029] ‑所述冷却回路和冷却剂泵构成所述冷却系统的第一冷却回路和第一冷却剂泵,其中所述冷却系统包括第二冷却回路和用于循环所述第二冷却回路中的冷却剂的第二冷却剂泵;并且
[0030] ‑所述脱气室设置有:
[0031] ·另一冷却剂入口,所述另一冷却剂入口连接到所述第二冷却回路的供给管,以便允许在所述第二冷却回路中循环的冷却剂经由所述另一冷却剂入口从所述供给管流入所述脱气室中,以及
[0032] ·另一冷却剂出口,所述另一冷却剂出口连接到所述第二冷却剂泵,以便允许冷却剂经由所述另一冷却剂出口从所述脱气室流动到所述第二冷却剂泵。
[0033] 在这种情况下,脱气室可用于将气泡从在两个不同的冷却回路中循环的冷却剂分离。
[0034] 根据本发明的另一实施例,所述脱气室的横截面尺寸大于所述第二冷却回路的所述供给管的横截面尺寸,从而允许与流过所述供给管的冷却剂一起携带的气泡经由相关联的另一冷却剂入口进入所述脱气室,并且随后在所述脱气室中迁移到所述第二冷却剂出口,其中所述另一冷却剂入口相对于所述第二冷却剂出口和所述另一冷却剂出口位于这样的位置,使得在所述脱气室中在所述另一冷却剂入口与所述另一冷却剂出口之间的冷却剂流将在所述脱气室的纵向方向上朝向所述第二冷却剂出口移动这些迁移气泡。由此,输送到脱气室中的气泡也与来自第二冷却回路的供给管的冷却剂一起可以从脱气室中的冷却剂高效地分离。连接到脱气装置的脱气室的冷却回路的数目也可以是三个或更多个。
[0035] 当冷却系统安装到车辆并且车辆定位在水平表面上的直立使用位置时,第二冷却剂出口可相对于局部重力矢量gv布置在比另一冷却剂入口更高的位置处。与这种构造相关联的优点已在上文关于冷却剂入口和第一冷却剂出口进行了论述,因此为了简洁起见,此处将不再现。
[0036] 根据本发明的另一实施例,所述静态管线具有下端和上端,其中所述静态管线在其下端处连接到所述脱气装置,并且其中:
[0037] ‑所述静态管线沿着其从其下端到其上端的整个长度向上倾斜,或者[0038] ‑所述静态管线由若干互连长度区段组成,所述若干互连长度区段彼此串联布置,并且由一个或多个第一长度区段和一个或多个水平第二长度区段形成,所述一个或多个第一长度区段中的每一个在沿着所述静态管线从其下端朝向其上端的方向上观察时向上倾斜。
[0039] 由此,静态管线缺乏向下倾斜的区段,所述向下倾斜的区段可防止气泡从脱气装置朝向膨胀罐迁移。
[0040] 将从以下描述呈现根据本发明的冷却系统的另外有利特征。
[0041] 本发明还涉及一种具有权利要求12中限定的特征的车辆。
[0042] 将从以下描述呈现根据本发明的车辆的另外有利特征。附图说明
[0043] 参考附图,以下是作为实例引用的本发明的实施例的具体描述。在附图中:
[0044] 图1是根据本发明的第一实施例的冷却系统的概要图,
[0045] 图2是根据本发明的第二实施例的冷却系统的概要图,
[0046] 图3是根据本发明的第三实施例的冷却系统的概要图,
[0047] 图4是根据本发明的第四实施例的冷却系统的概要图,
[0048] 图5是通过图1的冷却系统中包括的脱气装置的示意性竖直区段,
[0049] 图6是根据替代变体的通过脱气装置的示意性竖直区段,以及
[0050] 图7是根据另一变体的通过脱气装置的示意性竖直区段。

具体实施方式

[0051] 图1中非常示意性地示出了根据本发明的实施例的冷却系统1。冷却系统1包括用于借助于在冷却回路中循环的冷却剂来冷却至少一个部件11的冷却回路10。流过冷却回路10的冷却剂优选是水,可能具有抗冷冻添加剂,例如乙二醇。冷却剂泵12,优选地呈电驱动泵的形式,设置在冷却回路10中,以便循环冷却回路中的冷却剂。冷却系统1还可包括电子控制单元2,所述电子控制单元连接到冷却剂泵12并且被配置成控制其操作,以便由此控制在冷却回路10中循环的冷却剂的流速。
[0052] 此外,诸如呈热交换器形式的冷却装置13设置在冷却回路10中,以便从在其中循环的冷却剂移除热量。冷却系统1可以例如用于例如呈混合动力或全电动车辆的形式的机动车辆3中,其中冷却装置13可具有诸如常规的冷却剂散热器的散热器的形式。在这种情况下,冷却回路10可以是用于冷却呈电能储存装置(例如电池或一组电池)形式的用于向车辆的电动牵引电机供应电能的车辆部件11的冷却回路,或者用于冷却呈电力电子装置(例如逆变器和DC转换器)形式的用于控制上述类型的电能储存装置与电动牵引电机之间的电力的流动的车辆部件的冷却回路。流过散热器13的冷却剂借助于环境空气冷却,所述环境空气在车辆3处于运动中时吹向散热器。车辆3还可设置有风扇(未示出),所述风扇在需要时可操作以便产生通过散热器13的气流。
[0053] 冷却系统1包括膨胀罐30,所述膨胀罐设置有用于积累冷却剂的膨胀室31,其中该膨胀室31由膨胀罐的外部外壳32包围。膨胀罐30设置有可关闭的再填充开口33,所述可关闭的再填充开口布置在外壳32中在其上部部分处。冷却剂可以经由该再填充开口33引入到膨胀室31中,以便提供对冷却系统的补充。
[0054] 再填充开口33借助于可移除盖34关闭。此外,膨胀罐31设置有装置(未示出),所述阀装置包括用于限制膨胀室31中的压力的泄压阀以及回流阀。该阀装置可以布置在盖34中或外壳32中。当膨胀室中的压力由于冷却剂体积的增加而超过泄压阀给定的压力水平时,泄压阀允许空气和冷却剂从膨胀室31的上部部分流出。因此,泄压阀确保膨胀室31中的压力不能超过预定压力水平。当膨胀室中的压力由于冷却剂体积的减小而变得低于回流阀给定的压力水平时,回流阀允许空气从周围环境流入膨胀室31的上部部分中。
[0055] 膨胀室31经由静态管线5连接到冷却回路10,以便允许膨胀室31从冷却回路10接收冷却剂。
[0056] 冷却系统1包括脱气装置40,所述脱气装置布置在冷却回路10中,以用于从在冷却回路中循环的冷却剂分离气泡,其中,该脱气装置40位于比膨胀罐30更低的位置处,并且经由静态管线5连接到膨胀罐30的膨胀室31,以便允许从脱气装置40中的冷却剂分离的气泡在静态管线5中朝向膨胀室31向上迁移。在图1所示的实施例中,静态管线5经由设置在膨胀罐的外壳32中的开口35直接连接到膨胀室31。
[0057] 静态管线5具有下端5a和上端5b,其中静态管线5在其下端5a处连接到脱气装置40。在图1所示的实施例中,静态管线5沿着其从其下端5a到其上端5b的整个长度向上倾斜。
然而,如图2中所示,作为替代方案,静态管线5可由一个或多个第一长度区段6a和一个或多个水平第二长度区段6b的组合组成,所述一个或多个第一长度区段中的每一个在沿着静态管线从其下端朝向其上端的方向上观察时向上倾斜,其中这些第一长度区段6a和第二长度区段6b彼此串联地互连和布置。
[0058] 脱气装置40包括脱气室41(参见图5),所述脱气室由外壳42包围并且具有:
[0059] ‑冷却剂入口43,所述冷却剂入口连接到冷却回路10的供给管15,以便允许在冷却回路中循环的冷却剂经由该冷却剂入口43从供给管15流入脱气室41中;
[0060] ‑第一冷却剂出口44,所述第一冷却剂出口连接到冷却剂泵12以便允许冷却剂经由该第一冷却剂出口44从脱气室41流动到冷却剂泵12,其中,冷却剂入口43和第一冷却剂出口44在脱气室41的纵向方向上彼此间隔开;以及
[0061] ‑第二冷却剂出口45,所述第二冷却剂出口经由静态管线5连接到膨胀室31,并且当冷却系统安装到车辆并且车辆定位在水平表面上的直立使用位置时,所述第二冷却剂出口相对于局部重力矢量gv位于比第一冷却剂出口44更高的位置处。
[0062] 第二冷却剂出口45位于脱气室41的上部部分中,以便允许已迁移到脱气室的上部部分的气泡经由第二冷却剂出口45离开脱气室并且进入静态管线5。气泡可在此从冷却回路10中的冷却剂分离。第二冷却剂出口45优选地位于脱气室41中的最高点处,但作为替代方案,其可位于脱气室41中的最高点稍下方处。
[0063] 脱气室41的横截面尺寸大于供给管15的横截面尺寸,使得脱气室41中的冷却剂的流速低于通向脱气室的供给管15中的冷却剂的流速,从而允许气泡与供给管15中的相当快的冷却剂流一起携带,并且经由冷却剂入口43进入脱气室41,并且随后在脱气室41中迁移到第二冷却剂出口45。脱气室41中的较慢的冷却剂流将使冷却剂在脱气室中的停留时间增加,这继而将使冷却剂中的气泡有机会在脱气室41中迁移到第二冷却剂出口45。
[0064] 脱气室41的横截面尺寸优选地比供给管15的横截面尺寸大得多,使得在冷却剂入口43和第一冷却剂出口44之间流过脱气室41的冷却剂的流速v1与流过供给管15的冷却剂的流速v2之间的关系为1:2或更低,优选1:3或更低。
[0065] 脱气室41可具有柱形形状,例如圆柱形形状,但作为替代方案,它可以具有任何其它合适的形状。
[0066] 电子控制单元2可被配置成以这样的方式控制冷却剂泵12,使得循环通过冷却回路10的冷却剂的流速在正常操作条件期间维持在使得冷却回路中的冷却剂在正常操作条件期间连续脱气的值。然而,作为替代方案,电子控制单元2可被配置成以这样的方式控制冷却剂泵12,即,间歇地或仅在特定情况下将流速设定为适于冷却回路10中的冷却剂的高效脱气的值。
[0067] 第二冷却剂出口45相对于冷却剂入口43和第一冷却剂出口44位于这样的位置,使得在脱气室41中在冷却剂入口43与第一冷却剂出口44之间的冷却剂流将在脱气室41的纵向方向上朝向第二冷却剂出口45在脱气室41中移动迁移气泡。因此,脱气室41中的气泡的迁移方向对应于脱气室中的冷却剂的流动方向,并且脱气室41中的冷却剂流将由此促进气泡朝向第二冷却剂出口45移动。
[0068] 当冷却系统安装到车辆并且车辆定位在水平表面上的直立使用位置时,第一冷却剂出口44相对于局部重力矢量gv布置在比冷却剂入口43更高的位置处。由此,来自冷却剂入口43的冷却剂流将具有与局部重力矢量gv相反的矢量分量,并且由此将使气泡在向上方向上具有流动矢量分量,这将进一步促进气泡朝向第二冷却剂出口45移动。
[0069] 在图1所示的实施例中,脱气室41具有细长形状,并且布置成其纵向轴线46在竖直方向上延伸。在这种情况下,通过使冷却剂入口43位于比第一冷却剂出口44更低的位置处来实现脱气室41中的冷却剂的上述流动方向,这在脱气室41中得到向上的冷却剂流。然而,作为替代方案,脱气室41可布置成其纵向轴线46相对于水平平面倾斜0‑90°的角度α,例如倾斜>0°且<=90°的角度α,或倾斜10‑90°或15‑90°之间的角度。当脱气室41被布置成其纵向轴线46例如以图2所示的方式倾斜时,气泡可以在脱气室41中上升,并撞击脱气室中的倾斜的上壁表面47,因此在脱气室41中在冷却剂入口43与第一冷却剂出口44之间的冷却剂流的效应下,气泡将沿着该壁表面47朝向第二冷却剂出口45输送。
[0070] 一个或多个导流构件48、49(参见图6和7)可布置在脱气室41中冷却剂入口43的下游,并且被构造成基本上与脱气室的纵向轴线46平行地引导经由冷却剂入口43进入脱气室41的冷却剂。这种导流构件可以例如具有布置在冷却剂入口43前方的导向板46或类似装置的形式,以便将进入的冷却剂流偏转到基本上与脱气室41的纵向轴线46平行的方向上,如图6所示。如图7所示,作为替代方案,导流构件可以具有跨过脱气室41布置的穿孔板49或类似的形式。
[0071] 在图3所示的实施例中,冷却系统1包括具有脱气室41的脱气装置40,所述脱气室具有以上文参考图1所述的方式布置的冷却剂入口43以及第一冷却剂出口44和第二冷却剂出口45,其中所述冷却剂入口43连接到冷却回路10的第一供给管15。在这种情况下,脱气室41还包括另一冷却剂入口43a,所述另一冷却剂入口连接到冷却回路10的相关联的第二供给管15a,以便允许在冷却回路中循环的冷却剂经由相关联的另一冷却剂入口43a从该第二供给管15a流入脱气室41中。在所示的实例中,冷却回路10包括阀装置16,所述阀装置用于控制朝向第一供给管15和第二供给管15a的冷却剂流。
[0072] 脱气室41的横截面尺寸大于第一供给管15的横截面尺寸,从而允许与流过第一供给管15的冷却剂一起携带的气泡经由相关联的冷却剂入口43进入脱气室41,并且随后在脱气室41中迁移到第二冷却剂出口45。脱气室41的横截面尺寸优选地比第一供给管15的横截面尺寸大得多,使得当阀装置16将冷却回路10中的全部冷却剂流引导到第一供给管15时,在冷却剂入口43和第一冷却剂出口44之间流过脱气室41的冷却剂的流速v1与流过第一供给管15的冷却剂的流速v2之间的关系为1:2或更低,优选1:3或更低。在此情况下,电子控制单元2可被配置成当冷却回路10中的冷却剂将经受脱气室41中的高效脱气时,控制阀装置16以将冷却回路10中的全部冷却剂流引导到第一供给管15。
[0073] 在图3所示的实施例中,脱气室41的横截面尺寸也大于第二供给管15a的横截面尺寸,从而允许与流过第二供给管15a的冷却剂一起携带的气泡经由相关联的冷却剂入口43a进入脱气室41,并且随后在脱气室41中迁移到第二冷却剂出口45,其中该冷却剂入口43a相对于第一冷却剂出口44和第二冷却剂出口45位于这样的位置,使得在脱气室41中在该冷却剂入口43a与第一冷却剂出口44之间的冷却剂流将在脱气室41的纵向方向上朝向第二冷却剂出口45移动这些迁移气泡。
[0074] 当冷却系统安装到车辆并且车辆定位在水平表面上的直立使用位置时,第一冷却剂出口44相对于局部重力矢量gv布置在比冷却剂入口43a更高的位置处。由此,来自冷却剂入口43a的冷却剂流将具有与局部重力矢量gv相反的矢量分量,并且由此将使气泡在向上方向上具有流动矢量分量,这将进一步促进气泡朝向第二冷却剂出口45移动。
[0075] 在图4所示的实施例中,冷却系统1包括用于借助于在第一冷却回路中循环的冷却剂来冷却至少一个第一部件11的第一冷却回路10和用于借助于在第二冷却回路中循环的冷却剂来冷却至少一个第二部件21的第二冷却回路20。第一冷却剂泵12设置在第一冷却回路10中,以便循环第一冷却回路10中的冷却剂,第二冷却剂泵22设置在第二冷却回路20中,以便循环第二冷却回路20中的冷却剂。第一冷却剂泵12和第二冷却剂泵22优选地是电驱动泵。电子控制单元2连接到冷却剂泵12、22,并被配置成控制其操作,从而控制在第一冷却回路10和第二冷却回路20中循环的冷却剂的流速。诸如呈散热器或任何其它合适的类型的热交换器的形式的冷却装置13、23可以设置在每个冷却回路10、20中,以便从在其中循环的冷却剂移除热量。
[0076] 在图4所示的实施例中,冷却系统1包括具有脱气室41的脱气装置40,所述脱气室具有以上文参考图1所述的方式布置的冷却剂入口43以及第一冷却剂出口44和第二冷却剂出口45,其中冷却剂入口43连接到第一冷却回路10的供给管15,并且冷却剂出口44连接到第一冷却剂泵12以便允许在第一冷却回路10中循环的冷却剂经由冷却剂入口43从供给管15流入脱气室41中,并且允许冷却剂经由冷却剂出口44从脱气室41流动到第一冷却剂泵
12。在这种情况下,脱气室41还包括连接到第二冷却回路20的供给管25的另一冷却剂入口
43b和连接到第二冷却剂泵22的另一冷却剂出口44b,以便允许在第二冷却回路20中循环的冷却剂经由所述另一冷却剂入口43b从供给管25流入脱气室41中,并且允许冷却剂经由所述另一冷却剂出口44b从脱气室41流动到第二冷却剂泵22。
[0077] 脱气室41的横截面尺寸大于第一冷却回路10的供给管15的横截面尺寸,从而允许与流过该供给管15的冷却剂一起携带的气泡经由相关联的冷却剂入口43进入脱气室41,并且随后在脱气室41中迁移到第二冷却剂出口45。脱气室41的横截面尺寸优选地比第一冷却回路10的供给管15的横截面尺寸大得多,使得在第一冷却剂泵12处于运行中且第二冷却剂泵22关闭时,在冷却剂入口43和第一冷却剂出口44之间流过脱气室41的冷却剂的流速v1与流过该供给管15的冷却剂的流速v2之间的关系为1:2或更低,优选1:3或更低。
[0078] 在图4所示的实施例中,脱气室41的横截面尺寸也大于第二冷却回路20的供给管25的横截面尺寸,从而允许与流过该供给管25的冷却剂一起携带的气泡经由相关联的另一冷却剂入口43b进入脱气室41,并且随后在脱气室41中迁移到第二冷却剂出口45,其中该另一冷却剂入口43b相对于第二冷却剂出口45和所述另一冷却剂出口44b位于这样的位置,使得在脱气室中在该另一冷却剂入口43b与所述另一冷却剂出口44b之间的冷却剂流将在脱气室41的纵向方向上朝向第二冷却剂出口45移动这些迁移气泡。
[0079] 当冷却系统安装到车辆并且车辆定位在水平表面上的直立使用位置时,另一冷却剂出口44b相对于局部重力矢量gv布置在比另一冷却剂入口43b更高的位置处。由此,从冷却剂入口43b朝向冷却剂出口44b的冷却剂流将具有与局部重力矢量gv相反的矢量分量,并且由此将使气泡在向上方向上具有流动矢量分量,这将进一步促进气泡朝向第二冷却剂出口45移动。
[0080] 当然,也可以将多于两个冷却回路连接到上述类型的同一脱气装置40。
[0081] 当然,本发明决不限于上述实施例。相反,在不脱离如所附权利要求书中限定的本发明的基本概念的情况下,对其修改的许多可能性对本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。
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