DE102011080848A1

DE102011080848A1 - Elektrikfach-Abluftkanal mit verbesserter Luftkühlung

Info

Publication number: DE102011080848A1
Application number: DE102011080848A
Authority: DE
Inventors: Mark G. Smith
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2012-03-01
Also published as: CN102381154B; US20110165832A1; CN102381154A

Abstract

Zum Kühlen von elektrischer Ausrüstung in einem Elektrokraftfahrzeug erstreckt sich ein Abluftkanal, der Abluft befördert, die aus einem Elektrikfach strömt, das hinter und/oder unter einem Sitz angeordnet ist, unter dem Sitz und lüftet in die Fahrgastzelle ab. Der Abluftkanal weist stromabwärts von dem Elektrikfach mindestens eine Luftansaugöffnung auf, um Hilfskühlluft aus der Fahrgastzelle in den Kanal zu saugen und sie mit der Abluft zu vereinigen. Beim Hindurchtreten von Abluft aus dem Elektrikfach durch den Abluftkanal wird Hilfskühlluft durch die Luftansaugöffnungen in den Abluftkanal gesaugt und mit der wärmeren Luft aus dem Fach vermischt, um die Temperatur des Luftgemisches, das aus dem Abluftkanal austritt, zu senken. In dem Abluftkanal können Vorrichtungen zur Luftvermischung angeordnet sein, um das Vermischen des Luftstroms aus dem Elektrikfach mit der Hilfskühlluft zu verbessern.

Description

HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge mit luftgekühlten elektrischen Bauteilen.
2. Stand der Technik
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge, wie z. B. Hybridelektrokraftfahrzeuge (HEV), Plug-in-HEV, rein elektrische Fahrzeuge usw., umfassen im Allgemeinen elektrische Bauteile (Batterien, Batterieladegeräte, Wandler (Gleichstrom/Gleichstrom, Wechselstrom/Gleichstrom und/oder Gleichstrom/Wechselstrom) und/oder Umrichter), die während des Betriebs ein gewisses Maß an Abwärme erzeugen. Solche elektrischen Bauteile, insbesondere Hochspannungsbauteile, können ein beträchtliches Maß an Abwärme erzeugen und daher einen gewissen Grad an aktiver Kühlung benötigen. Dieses Kühlen kann durch Bereitstellen eines verhältnismäßig konstanten Luftstroms aus der Fahrgastzelle, dem Gepäckraum und/oder von der Außenseite des Fahrzeugs in das Elektrikfach erreicht werden.
Bei einer herkömmlichen Fahrzeugausgestaltung befindet sich ein Fach, das elektrische Bauteile enthält, unmittelbar hinter und/oder unter einer oder mehreren Insassensitzpositionen. Kühlluft wird von einem Ventilator durch das Elektrikfach gedrückt oder gesaugt, und die warme Abluft wird durch einen Abluftkanal, der sich unter dem Rücksitz erstreckt, in den Fahrgastraum und/oder Gepäckraum ausgestoßen.
Unter bestimmten Bedingungen kann die Kühlluft, die aus dem Abgaskanal aus- und in den Fahrgastraum eintritt, so warm sein, dass sie die Temperatur im Sitzbereich auf ein unangenehmes Maß erhöht.
KURZFASSUNG
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst ein Kühlsystem für elektrische Ausrüstung, die in einem Elektrikfach untergebracht ist, das hinter und/oder unter einem Sitz eines Kraftfahrzeugs nach vorne gerichtet angeordnet ist, einen Abluftkanal, der Abluft befördert, die aus dem Elektrikfach strömt, und der sich unter dem Sitz erstreckt und diese in die Fahrgastzelle ablüftet. Der Abluftkanal weist stromabwärts von dem Elektrikfach mindestens eine Luftansaugöffnung auf und saugt Kühlluft aus der Fahrgastzelle in den Kanal ein, um sie mit der Abluft zu vereinigen. Beim Hindurchtreten von Abluft aus dem Elektrikfach durch den Abluftkanal wird Hilfskühlluft durch die Luftansaugöffnungen in den Abluftkanal gesaugt und mit der wärmeren Luft aus dem Fach vermischt, um die Temperatur des Luftgemisches, das aus dem Abluftkanal austritt, zu senken. Innerhalb des Abluftkanals können Vorrichtungen zur Luftvermischung angeordnet sein, um das Vermischen des Luftstromes aus dem Elektrikfach mit der Hilfskühlluft zu verbessern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von bloßen Beispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei
1 eine vereinfachte schematische Ansicht des Innenraums eines Personenkraftfahrzeugs mit einem Elektrikfach und einer Sitzposition ist;
2 eine Querschnittsansicht längs der Linien 2-2 von 1 ist;
3 eine Detailansicht einer Luftansaugöffnung in einem Kanal ist;
4 eine schematische Schnittansicht eines Elektrikfach-Abluftkanals ist und
5 eine schematische Querschnittsansicht eines Elektrikfach-Abluftkanals ist, die Luftansaugöffnungen zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie vorgeschrieben, sind hierin Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Einzelheiten offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen bloße Beispiele für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Ausführungsformen ausgestaltet werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabgetreu; einige Merkmale können übertrieben groß oder verkleinert sein, um Einzelheiten bestimmter Bauteile zu zeigen. Daher sollten hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionale Einzelheiten nicht als einschränkend, sondern lediglich als eine darstellende Grundlage zur Unterrichtung der Fachperson, die vorliegende Erfindung in verschiedenartiger Weise anzuwenden, ausgelegt werden.
Es wird auf 1 und 2 Bezug genommen, worin eine Sitzreihe 10 in der Fahrgastzelle 12 eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist und eine Sitzlehne 14 und ein Sitzpolster 16 umfasst. Ein Elektroausrüstungsfach 18 ist unmittelbar hinter der Sitzreihe 10 angeordnet und enthält elektrische Bauteile, die mit dem Speichern, Aufbereiten und/oder Liefern von elektrischer Energie für einen elektrischen Fahrmotor (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs in Zusammenhang stehen. Hinter Sitzlehne 14 ist ein Luftansaugkanal 20 angeordnet, der sich von einem Elektrikfach 18 nach oben erstreckt. Das obere bzw. Einlassende von Ansaugkanal 20 kann unmittelbar hinter einem oberen Abschnitt von Sitzlehne 14 in der Nachbarschaft von dem, was gewöhnlich als Hutablage bezeichnet wird, wie gezeigt angeordnet sein. Ein Ventilator 22 kann innerhalb von Ansaugkanal 20 oder Elektrikfach 18 angeordnet sein, um einen Strom von Kühlluft durch das Fach hervorzurufen.
Ein oder mehrere Abluftkanäle 24 erstrecken sich von Elektrikfach 18 nach vorn und führen unter Sitzpolster 16 hindurch. Die drei Abluftkanäle 24, die in 1 veranschaulicht sind, sind lediglich Beispiele, denn jede beliebige Anzahl von Abluftkanälen kann vorhanden sein. Auch sind Kanäle 24 so veranschaulicht, dass sie allgemein einen rechteckigen Querschnitt aufweisen; um den Packungsanforderungen unter Sitzpolster 16 gerecht zu werden, können sie jedoch jede geeignete Querschnittskontur aufweisen.
Abluftkanäle 24 umfassen mehrere Luftansaugöffnungen 26, die an verschiedenen Stellen um die äußeren Oberflächen herum angeordnet sind. Luftansaugöffnung 26 kann jede beliebige Größe und Kontur aufweisen, jedoch kann sie vorteilhaft die Form von Rampen oder Luftschlitzen aufweisen, die von den Außenwänden von Kanälen 24 nach innen ragen. Luftansaugöffnungen 26 können an jeder Oberfläche von Abluftkanälen 24, wie z. B. oberen, unteren oder linken/rechten seitlichen Oberflächen, angeordnet sein. Am zweckmäßigsten sind Luftansaugöffnungen 26 in denjenigen Bereichen der Kanäle angeordnet, denen sich am einfachsten ein Luftstrom zuführen lässt. Wenn beispielsweise ein Abluftkanal verhältnismäßig dicht zwischen dem Boden 28 des Fachs und dem Sitzpolster 16 eingefasst ist, kann der Luftstrom zu den oberen und unteren Oberflächen des Kanals eingeschränkt sein. Demgemäß kann es möglicherweise nicht effektiv sein, Lufteinlassöffnungen 26 an den oberen und/oder unteren Oberflächen des Kanals zu positionieren, da Einlässe an den seitlichen Oberflächen Luft effektiver in den Abluftkanal saugen. Wenn jedoch zwischen den oberen und/oder unteren Oberflächen des Abluftkanals 24 und der benachbarten Fahrzeugstruktur ein ausreichender Freiraum für eine verhältnismäßig ungehinderte Luftzufuhr vorhanden ist, sind diese Oberflächen für die Luftansaugöffnung geeignet.
Öffnungen oder Tunnel 30 durch Elektrikfach 18 können bereitgestellt sein, die den Raum unter Sitzpolster 16 und zwischen Kanälen 24 mit dem Fahrzeuginnenraum hinter dem Elektrikfach verbinden. Solche Tunnel 30 ermöglichen, dass Hilfskühlluft von dem hinteren Fahrzeuginnenraum nach vorn strömt und Einlasskanäle 26 erreicht.
In 3 und 4 sind Einlassöffnungen 26 in der Form von halbkonischen Luftschlitzen gezeigt, jedoch erfolgt dies lediglich beispielhaft, denn die Öffnungen können jede geeignete Kontur, wie z. B. halbpyramidenförmig oder halbkreisförmig, aufweisen. Einlassöffnungen 26 können eine ähnliche Kontur aufweisen wie das, was gewöhnlich als „NACA-Kanäle” oder „NACA-Einlässe” bezeichnet wird, die benutzt werden, um einen Luftstrom in ein sich in Bewegung befindliches Fahrzeug, wie z. B. ein Kraftfahrzeug oder Luftfahrzeug, zu schöpfen oder zu saugen. An den inneren Oberflächen von Abluftkanälen 24 können Vorrichtungen zur Stromvermischung, wie z. B. Luftleitbleche oder Abweiser 28, angeordnet sein, um der Hilfskühlluft, nachdem sie durch Einlassöffnungen 26 in den Abluftkanal gesaugt wird, einen Drall oder eine andere Relativbewegung zu verleihen.
Beim Strömen von Abluft aus dem Elektrikfach 18 durch Abluftkanal 24 saugt der innere Strom Hilfskühlluft von außerhalb der Abluftkanäle durch Luftansaugöffnungen 26 nach innen, wie in 5 angezeigt. Die kühlere Hilfsluft, die durch Öffnungen 26 eingesaugt wird, vermischt sich mit der wärmeren Abluft, die direkt aus Elektrikfach 18 kommt, wodurch die Temperatur des Luftgemisches, das in den Fußraum vor Sitzpolster 16 aus den Abluftkanälen austritt, gesenkt wird.
Obschon oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, mit diesen Ausführungsformen alle möglichen Ausformungen der Erfindung zu beschreiben. Die in der Beschreibung benutzten Wörter sind beschreibende und keine einschränkenden Wörter, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Sinn und dem Umfang der Erfindung abzurücken. Außerdem können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims

Vorrichtung zum Kühlen von Abluft aus einem Elektrikfach, das hinter einem Sitz in einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, umfassend: einen Abluftkanal, der Abluft befördert, die aus dem Elektrikfach strömt, und der sich unter dem Sitz erstreckt und in die Fahrgastzelle ablüftet, wobei der Abluftkanal mindestens eine Luftansaugöffnung stromabwärts von dem Elektrikfach aufweist und Kühlluft aus der Fahrgastzelle in den Kanal saugt, um sie mit der Abluft zu vereinen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Rampenoberfläche, die nach innen in einen Innenraum des Kanals in der Nachbarschaft der Luftansaugung ragt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend mindestens eine Vorrichtung zur Stromvermischung innerhalb des Kanals, die zum Vermischen der Kühlluft mit den Abluftströmen innerhalb des Kanals beiträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei mindestens eine Vorrichtung zur Stromvermischung ein feststehendes Luftleitblech ist, das in der Nachbarschaft der Luftansaugöffnung angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abluftkanal eine Auslassöffnung aufweist, die in der Nachbarschaft eines Fußraumes vor dem Sitz angeordnet ist, und die Luftansaugöffnung unter dem Sitz angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Ventilator, der Kühlluft durch das Elektrikfach und in den Abluftkanal drückt.