DE102021116235B4

DE102021116235B4 - Wärme-Transfersystem und Wärmetauscher an einem oberen Körper für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102021116235B4
Application number: DE102021116235.1A
Authority: DE
Inventors: Pirooz Moradnia; Daniel A. Favela Tentori; David Wayne Halt; Matthew L. METKA; Pratap Thamanna Rao; Brian R. Reynolds
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2024-01-04
Anticipated expiration: 2041-06-24
Also published as: US20210402870A1; DE102021116235A1; US11890923B2; CN113829959A

Abstract

Ein Fahrzeug-Wärmetransfersystem umfasst einen Durchströmungs-Wärmetauscher, einen Flächen-Wärmetauscher, wenigstens eine ersten Fahrzeugkomponente und ein Steuerelement, welches dazu betreibbar ist, selektiv Wärme zu oder von der ersten Fahrzeugkomponente mit einem oder beiden aus dem Durchströmungs-Wärmetauscher und dem Flächen-Wärmetauscher auf Grundlage von einer oder mehreren Betriebsbedingungen zu transferieren. In einer Ausführungsform umfasst der Flächen-Wärmetauscher einen Wärmetauscher an einem oberen Körper mit einem ersten Abschnitt mit einer Mehrzahl von Rippen, welche an einer ersten Fläche des Wärmetauschers an dem oberen Körper angeordnet sind. Der Wärmetauscher an dem oberen Körper umfasst ebenfalls einen zweiten Abschnitt, welcher eine Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen umfasst, welche an einer zweiten Fläche des Wärmetauschers an dem oberen Körper angeordnet sind. Der zweite Abschnitt ist unterhalb des ersten Abschnitts angeordnet. Der Wärmetauscher an dem oberen Körper ist derart an dem Fahrzeug montiert, dass die erste Fläche des ersten Abschnitts des Wärmetauschers an dem oberen Körper freigelegt ist.

Description

Hintergrund
Die Erfindung betrifft ein Wärme-Transfersystem zum Heizen oder Kühlen von Fahrzeugkomponenten und insbesondere ein Wärme-Transfersystem, welches mehr als einen Typ von Wärmetauscher umfasst.
Viele Fahrzeugsysteme und Komponenten setzen Wärme-Transfersysteme ein, um dabei zu helfen, eine Kühlung bereitzustellen, oder anderweitig dazu beizutragen, Temperaturen zu regulieren. Konventionell weisen Fahrzeuge traditionell positionierte Wärmetauscher, wie beispielsweise Radiatoren, an der Front des Fahrzeugs auf, wo sie eine maximale Luftströmung empfangen können, um den Wärmetransfer zu unterstützen. Wenn jedoch mehrere Fahrzeugsysteme und Komponenten Wärme-Transfersysteme benötigen oder von ihnen profitieren, wird der Einfluss von solchen Wärme-Transfersystemen auf die aerodynamische Leistungsfähigkeit und die Verkleidung ein wichtiger Gesichtspunkt. Folglich können konventionelle Wärme-Transfersysteme in ihrer Fähigkeit eingeschränkt sein, eine ausreichende Kühlung oder Temperaturregulierung für Fahrzeugsysteme und Komponenten bereitzustellen.
Beispielsweise strömt in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Elektrofahrzeug, mit einem konventionell angeordneten Wärmetauscher in der vorderen Endstruktur, d.h. unter der Motorhaube, Umgebungsluft im Allgemeinen durch einen vorderen Kühlergrill und dann durch den Wärmetauscher. Der Wärmetauscher transferiert Wärme von dem heißen Kühlmittel, welches in den Wärmetauscher-Rohren strömt, zu der kühleren Umgebungsluft, welche durch ihn hindurchbläst, wodurch ein Wärmetransfer zum Kühlen von ausgewählten Komponenten des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Während er für Kühlzwecke effektiv ist, erzeugt ein Kreuz-Luftstrom durch den Wärmetauscher einen aerodynamischen Widerstand, der die Gesamt-Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs schmälern kann. Aktive Kühlergrill-Schließvorrichtungen können verwendet werden, um den Luftstrom zu dem Wärmetauscher zu regulieren, um den aerodynamischen Widerstand zu reduzieren und Verbrauchswerte zu verbessern. Die Luftströmung durch den Wärmetauscher wird verringert, wenn die aktiven Kühlergrill-Schließvorrichtungen geschlossen werden und somit die Kühlfähigkeit des Kühlsystems reduziert wird.
Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Wärme-Transfersystem anzugeben, mit dem sich diese Probleme lösen lassen.
Die DE 10 2004 010 632 A1 zeigt ein Fahrzeug mit einem Durchströmungs-Wärmetauscher und einem Flächen-Wärmetauscher, die beide unter einer Motorhaube des Fahrzeugs angeordnet und mit einem jeweiligen Gebläse ausgestattet sind, die in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur automatisch ein- und ausgeschaltet werden. Die JP 2010 274 675 A zeigt ein Fahrzeugkühlsystem mit einem Durchströmungs-Wärmetauscher und einem Flächen-Wärmetauscher, die jeweils mit einem Gebläse ausgestattet sind. Entweder ist nur der Durchströmungs-Wärmetauscher allein betreibbar, oder der Durchströmungs-Wärmetauscher und der Flächen-Wärmetauscher gemeinsam, aber nicht nur der Flächen-Wärmetauscher allein.
Abriss
Die Erfindung stellt ein Wärme-Transfersystem für ein Fahrzeug und in einem nicht-einschränkenden Beispiel für ein Elektrofahrzeug bereit. Elektrofahrzeuge verwenden Systeme, einschließlich Batterien, Ladegeräte und andere Komponenten, welche nicht so effizient arbeiten, wenn die Temperatur der Komponente nicht innerhalb eines spezifizierten vorbestimmten Bereichs liegt. Während ein konventioneller Kreuzluftstrom-Wärmetauscher effektiv für Kühlzwecke ist, erzeugt die Strömung von Umgebungsluft durch den Wärmetauscher einen aerodynamischen Widerstand, welcher die Gesamt-Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs verringern kann. Somit stellt zum Erreichen einer verbesserten aerodynamischen Leistungsfähigkeit und Fahrzeug-Effizienz eine beispielhafte Ausführungsform der Offenbarung einen Flächen-Wärmetauscher bereit, welcher an einem Unterboden oder einer Unterseite des Fahrzeugs angeordnet sein kann.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Fahrzeug-Wärmetransfersystem nach Anspruch 1 und 9 angegeben.
Zur Lösung der Aufgabe wird ferner ein Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem für ein Fahrzeug nach Anspruch 15 angegeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ferner offenbart wird ein Verfahren zum Transferieren von Wärme in einem Fahrzeug mit einem Wärme-Transfersystem bereit, welches einen Flächen-Wärmetauscher, einen Durchströmungs-Wärmetauscher, welcher eine andere aerodynamische Leistungsfähigkeit als der Flächen-Wärmetauscher aufweist, und eine Fahrzeugkomponente umfasst; Messen einer Betriebsbedingung, welche das Wärme-Transfersystem beeinflusst; und Steuern des Betriebs des Flächen-Wärmetauschers und des Durchströmungs-Wärmetauschers auf Grundlage der Betriebsbedingung, um Wärme zu oder von der Fahrzeugkomponente zu transferieren.
Bevorzugt umfasst das Fahrzeug-Wärmetransfersystem eine erste obere Körperkomponente, welche an einer vorderen Hälfte eines Fahrzeugs positioniert ist. Die erste obere Körperkomponente umfasst eine Außenfläche und eine gegenüberliegende Innenfläche. Die Innenfläche definiert wenigstens einen Abschnitt eines Innenraums des Fahrzeugs. Die erste obere Körperkomponente umfasst eine Öffnung zu dem Innenraum. Das Fahrzeug-Wärmetransfersystem umfasst ebenfalls eine zweite obere Körperkomponente, welche hinter der ersten oberen Körperkomponente an dem Fahrzeug positioniert ist. Die zweite obere Körperkomponente umfasst eine Außenfläche. Das Fahrzeug-Wärmetransfersystem umfasst ebenfalls einen Wärmetauscher, welcher mit der Öffnung in der ersten oberen Körperkomponente entlang der Länge des Fahrzeugs ausgerichtet ist, um einen Luftströmungs-Pfad mit der Außenfläche der ersten oberen Körperkomponente zu bilden. Abgegebene Luft von dem Wärmetauscher wird so gerichtet, dass sie entlang der Außenfläche der zweiten oberen Körperkomponente strömt.
Andere Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden dem Fachmann bei einem Studium der nachfolgenden Figuren und detaillierten Beschreibung deutlich werden. Es ist vorgesehen, dass alle derartigen zusätzlichen Systeme, Verfahren, Merkmale und Vorteile in dieser Beschreibung und diesem Abriss umfasst sein sollen, innerhalb des Umfangs der Offenbarung sein sollen und von den folgenden Ansprüchen geschützt sein sollen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Offenbarung kann unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen und Beschreibung besser verstanden werden. Die Komponenten in den Figuren sich nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, die Betonung liegt stattdessen auf einem Illustrieren der Prinzipien der Offenbarung. Zudem bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile über alle der verschiedenen Ansichten hinweg.

1A ist eine schematische Ansicht eines Wärme-Transfersystems in einem ersten Betriebsmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung.
1B ist eine schematische Ansicht des Wärme-Transfersystems in einem zweiten Betriebsmodus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung.
2 ist eine schematische Ansicht eines Flächen-Wärmetauschers, welcher an einem Fahrzeug platziert ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung.
3A ist eine vergrößerte schematische Ansicht des Flächen-Wärmetauschers, welcher an dem Fahrzeug wie in 2 gezeigt positioniert ist.
3B ist eine schematische Ansicht eines Flächen-Wärmetauschers, welcher an dem Fahrzeug gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung positioniert ist.
3C ist eine schematische Ansicht eines Flächen-Wärmetauschers, welcher an dem Fahrzeug gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung positioniert ist.
3D ist eine schematische Ansicht eines Flächen-Wärmetauschers gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung.
4 ist eine perspektivische Vorderansicht des Flächen-Wärmetauschers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung.
5 ist eine Explosionsansicht des in 4 gezeigten Flächen-Wärmetauschers.
6 ist eine perspektivische Hinteransicht des in 4 gezeigten Flächen-Wärmetauschers.
7 ist eine perspektivische Unteransicht des in 4 gezeigten Flächen-Wärmetauschers.
8A ist eine perspektivische Vorderansicht einer Rippen-Konfiguration an dem Flächen-Wärmetauscher gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung.
8B ist eine perspektivische Vorderansicht einer Rippen-Konfiguration an dem Flächen-Wärmetauscher gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung.
8C ist eine perspektivische Vorderansicht einer Rippen-Konfiguration des Flächen-Wärmetauschers gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung.
9A ist ein Flussdiagramm eines Wärme-Transfersystems gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung in einem Betriebsmodus.
9B ist ein Flussdiagramm eines Wärme-Transfersystems gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung in einem anderen Betriebsmodus.
10 ist ein Flussdiagramm eines Wärme-Transfersystems gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung.
11 ist ein Flussdiagramm eines Wärme-Transfersystems gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung.
12 ist eine schematische Ansicht eines Flächen-Wärmetauschers, welcher an der Unterseite eines Fahrzeugs gemäß einer alternativen Ausführungsform der Offenbarung positioniert ist.
13 ist eine repräsentative Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Wärmetauschers, welcher einer Haubenfläche eines Fahrzeugs gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zugeordnet ist;
14 ist ein Block-Systemdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Wärme-Transfersystems für ein Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
15 ist eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Wärmetauschers, welcher einer Haubenfläche eines Fahrzeugs gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zugeordnet ist;
16A ist eine isometrische Ansicht eines Wärmetauschers gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
16B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des in 16A gezeigten Wärmetauschers, welche eine Mehrzahl von Rippen zeigt;
16C ist eine isometrische Ansicht einer Unterseite des Wärmetauschers aus 16A gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
17 ist eine repräsentative Seiten-Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines an einer Haube montierten Wärmetauschers gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
18 ist eine repräsentative Seiten-Querschnittsansicht der beispielhaften Ausführungsform des an einer Haube montierten Wärmetauschers aus 17, gezeigt mit der Fahrzeughaube in einer offenen Position gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
19 ist eine repräsentative Seiten-Querschnittsansicht, welche eine Luftströmung entlang der beispielhaften Ausführungsform des an einer Haube montierten Wärmetauschers aus 17 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt;
20 ist eine repräsentative Seiten-Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines in einem Motorraum montierten Wärmetauschers gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
21 ist eine repräsentative Seiten-Querschnittsansicht der beispielhaften Ausführungsform des in einem Motorraum montierten Wärmetauschers aus 20, gezeigt mit der Fahrzeughaube in einer offenen Position gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
22 ist eine repräsentative Seiten-Querschnittsansicht, welche eine Luftströmung entlang der beispielhaften Ausführungsform des in einem Motorraum montierten Wärmetauschers aus 20 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt;
23 ist eine repräsentative Seiten-Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform eines in einem Motorraum montierten Wärmetauschers, welcher in einer Haubenvertiefung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist;
24 ist eine repräsentative Seiten-Querschnittsansicht, welche eine Luftströmung entlang der Ausführungsform des in einem Motorraum montierten Wärmetauschers aus 23 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt;
25 ist eine repräsentative Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Wärmetauschers, welcher einer Haubenfläche eines Fahrzeugs zugeordnet ist, eine Abdeckung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufweisend;
26 ist eine repräsentative Seiten-Querschnittsansicht der Ausführungsform des Wärmetauschers aus 25 gemäß Aspekten der vorliegenden Ausführungsform;
27 ist eine repräsentative Seiten-Querschnittsansicht der beispielhaften Ausführungsform des in einem Motorraum montierten Wärmetauschers aus 25, gezeigt mit der Fahrzeughaube in einer offenen Position gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
28 ist eine repräsentative Seiten-Querschnittsansicht, welche eine Luftströmung entlang der Ausführungsform des Wärmetauschers aus 25 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt;
29 ist eine isometrische Explosionsansicht einer anderen Ausführungsform eines Wärmetauschers mit oberen und unteren Rippenflächen gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung;
30 ist eine repräsentative Seiten-Querschnittsansicht der Ausführungsform des Wärmetauschers aus 29, gezeigt innerhalb einer Vertiefung in der Fahrzeughaube gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung angeordnet;
31 ist eine repräsentative Seiten-Querschnittsansicht, welche eine Luftströmung entlang der Ausführungsform des Wärmetauschers aus 29 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt;
32 ist eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Platzierungsbereichs, welcher einer Haubenfläche eines Fahrzeugs für einen Wärmetauscher gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zugeordnet ist;
33 ist eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Wärmetauschers, welcher in der Nähe eines hinteren Abschnitts einer oberen Fahrzeugkörper-Komponente angeordnet ist;
34 ist eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Wärmetauschers, welcher in der Nähe eines vorderen Abschnitts einer oberen Fahrzeugkörper-Komponente angeordnet ist; und
35 ist eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform einer oberen Fahrzeugkörper-Komponente, umfassend zwei Wärmetauscher.

Detaillierte Beschreibung
Eine beispielhafte Ausführungsform der Offenbarung stellt einen ersten Wärmetauscher und einen zweiten, einen Flächen-Wärmetauscher, für einen Wärmetransfer von/zu einer oder mehreren Fahrzeugkomponenten bereit. Wenngleich der erste Wärmetauscher hierin ebenfalls als der primäre Wärmetauscher bezeichnet wird und der zweite Wärmetauscher hierin auch als der sekundäre Wärmetauscher bezeichnet wird, sind derartige Bezeichnungen nicht einschränkend, da verstanden werden soll, dass der zweite Flächen-Wärmetauscher als der primäre Wärmetauscher für die Fahrzeugkomponente unter bestimmten Bedingungen arbeiten kann.
Unter bestimmten vorbestimmten Fahrbedingungen kann ein thermisches Verwaltungs-Steuersystem eine Luftströmung zu dem primären Wärmetauscher verschließen oder versperren, und einen Kühlmittelstrom umleiten, um den Flächen-Wärmetauscher dazu zu verwenden, einen ausreichenden Wärmetransfer zu erzeugen, wie beispielsweise ein Kühlen für die ausgewählte Fahrzeugkomponente. Folglich kann ein aerodynamischer Widerstand reduziert werden, eine Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs kann verbessert werden, und die Fahrreichweite für Elektrofahrzeuge kann erhöht werden. Das thermische Verwaltungs-Steuersystem stellt ebenfalls eine Verwendung von sowohl dem ersten Wärmetauscher als auch dem zweiten Flächen-Wärmetauscher unter bestimmten vorbestimmten Bedingungen oder die Verwendung von lediglich dem ersten Wärmetauscher oder lediglich dem zweiten Flächen-Wärmetauscher bereit, wenn Bedingungen dies erfordern.
In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Flächen-Wärmetauscher dazu betrieben werden, Wärme zwischen einem Arbeitsfluid und einer Luftströmung zu transferieren, die vorwiegend parallel zu einem Merkmal der Wärmetauscher-Außenfläche ist. Das Arbeitsfluid kann ein Teil eines geschlossenen Fluidpfads sein, welcher Wärme mit der Fahrzeugkomponente austauscht. Das Merkmal der Wärmetauscher-Außenfläche kann geformt sein, mit Rippen oder ähnlichem, um eine Wärme-Austauscheffizienz mit einem Flächenwiderstand zu balancieren.
Ferner sind hierin Ausführungsformen eines Wärme-Transfersystems zum Kühlen von Fahrzeugkomponenten beschrieben, welches einen Wärmetauscher umfasst, welcher an einem oberen Körper eines Motorfahrzeugs, insbesondere einer Fahrzeughaube, angeordnet ist. Die Techniken der vorliegenden Ausführungsformen werden verwendet, um eine effizientere Lösung für ein Kühlen und/oder Regulieren von Temperaturen von Fahrzeugsystemen und Komponenten bereitzustellen als konventionelle Anordnungen.
Die hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen können in Verbindung mit einem Motorfahrzeug verwendet werden. Der Begriff „Motorfahrzeug“ wie er in der gesamten Spezifikation und den Ansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf jegliches sich bewegende Fahrzeug, welches in der Lage ist, Fracht und/oder Passagiere zu befördern, und welches von wenigstens einem Motorsystem angetrieben wird. Der Begriff Motorfahrzeug umfasst, ist jedoch nicht beschränkt auf: Autos, Lastwagen, Vans, Minivans, SUVs, Motorräder, Roller, Bote, Wasserfahrzeuge und Luftfahrzeuge. Motorfahrzeuge können Fahrzeug umfassen, welche von Verbrennungsmotoren angetrieben werden, sowie elektrifizierte Fahrzeuge. Elektrifizierte Fahrzeuge können ein Elektrofahrzeug umfassen, welches von einer Batterie oder einer Brennstoffzelle angetrieben werden (z.B. ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug (FCV)), sowie ein hybridelektrisches Fahrzeug, welches von einem Elektromotor, Generator oder einer Batterie zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor angetrieben wird (z.B. ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) oder ein Plugin-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV)).
In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Wärmetauscher an, unter, in, durch oder benachbart zu einem oberen Fahrzeugkörper positioniert sein, so dass sich über den oberen Körper strömende Luft ebenfalls über einen Abschnitt des Wärmetauschers bewegt, welcher an dem oberen Körper freigelegt ist. Das heißt, dass ein Luftströmungs-Pfad derart definiert ist, dass Luft entlang des Wärmetauschers an dem oberen Körper und einer Fläche des oberen Körpers des Fahrzeugs strömt. Wie hierin verwendet, ist ein oberer Fahrzeugkörper an einem vorderen Ende eines Fahrzeugs zwischen den Fahrzeug-Kotflügeln in einer lateralen Richtung und vor einer Windschutzscheibe oder einer Fahrerraum in einer longitudinalen Richtung angeordnet. Es sollte jedoch verstanden werden, dass in einigen Ausführungsformen ein Fahrzeug keinen Fahrerraum aufweisen muss, in diesen Ausführungsformen kann sich der obere Fahrzeugkörper auf einen Abschnitt des Fahrzeugs beziehen, welcher in Richtung der Bewegungsrichtung weist, um so Luft zu erlauben, über den oberen FahrzeugKörper zu strömen, während das Fahrzeug in Bewegung ist. Die beispielhaften Ausführungsformen hierin werden unter Bezugnahme auf einen oberen Fahrzeugkörper in der Form einer Haube (Motorhaube) eines Fahrzeugs beschrieben und illustriert werden. Mit dieser Anordnung kann ein an einem oberen Fahrzeugkörper positionierter Wärmetauscher so wirken, dass verschiedene Systeme und/oder Komponenten des Fahrzeugs gekühlt werden.
Unter Bezugnahme auf 1A und 1B ist ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung allgemein durch das Bezugszeichen 100 gezeigt. Das Fahrzeug 100 weist eine vordere Struktur 102 und ein Wärmetauscher-System auf, welches einen ersten Wärmetauscher oder Durchströmungs-Wärmetauscher 104, eine zweiten Flächen-Wärmetauscher oder Flächen-Wärmetauscher 106 und einen Wärmetransferfluid-Strömungskreis (wie unten diskutiert) umfasst. Wenngleich der erste Wärmetauscher ebenfalls als der Durchströmungs-Radiator oder Durchströmungs-Wärmetauscher 104 bezeichnet wird, ist er nicht auf die Funktionalität eines konventionellen Durchströmungs-Wärmetauschers beschränkt, da er für verschiedene Heiz- oder Kühlzwecke in einem oder mehreren Betriebsmodi verwendet werden kann. Wenngleich der zweite Flächen-Wärmetauscher ebenfalls als der Flächenradiator oder Flächen-Wärmetauscher 106 bezeichnet wird, ist er nicht auf die Funktionalität eines konventionellen Radiators beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, dass in einem oder mehreren Betriebsmodi der Flächen-Wärmetauscher 106 als ein Kondensator in einem Kühlkreislauf oder ein Verdampfer in einem Heizkreislauf wirken kann.
Wie vom Fachmann verstanden werden wird, ist die vordere Struktur des Fahrzeugs 102 dazu eingerichtet, zu einer einlaufenden oder einfallenden Umgebungs-Luftströmung A1 und A2 zu weisen, beispielsweise wenn sich das Fahrzeug in einer Vorwärtsbewegung befindet. Die vordere Struktur des Fahrzeug 102, typischerweise eine vordere Stoßstange, weist Öffnungen, wie beispielsweise einen Kühlergrill, zum Erlauben einer Strömung zu dem Wärmetauscher 104 auf.
In der beispielhaften Ausführungsform umfasst das Fahrzeug 100 ferner eine Luftströmungs-Steuereinheit 108, wie beispielsweise Kühlergrill-Verschlusselemente, welche vor dem ersten Wärmetauscher 104 bezüglich der Vorwärts-Fahrrichtung des Fahrzeugs 100 angeordnet sind, um die Luftströmung A1 zu dem Wärmetauscher 104 zu steuern. Unter Bezugnahme auf 1A ist die Luftströmungs-Steuereinheit 108 in einer ersten Betriebsweise gezeigt, wobei die Luftströmungs-Steuereinheit 108 geöffnet ist und äußere Umgebungsluft A1, welche durch vordere Kühlergrill-Öffnungen an der Vorderseite des Fahrzeugs eintritt, derart lenkt, dass sie durch den ersten Durchströmungs-Wärmetauscher 104 in einer Weise einer Kreuzströmung oder im Wesentlichen senkrecht strömt. Wenngleich die Luftströmung so gezeigt ist, dass sie durch den Wärmetauscher 104 in einer im Wesentlichen senkrechten Weise strömt, sollte verstanden werden, dass die Luftströmung durch den Wärmetauscher 104 nicht auf eine solche Konfiguration beschränkt ist. Die Luftströmungs-Steuereinheit 108 kann ebenfalls in einer zweiten Betriebsweise geschlossen sein, um die Luftströmung A1 daran zu hindern, den ersten Wärmetauscher 104 zu erreichen. Um die zweite Betriebsweise zu erzielen, kann die Luftströmungs-Steuereinheit 108 Verschlusselemente oder Klappen 110 oder einen beliebigen anderen Typ eines bekannten bewegbaren Steuerventils umfassen, welches dazu eingerichtet ist, die Luftströmung A1 umzulenken oder zu blockieren und die Luftströmung A1 daran zu hindern, durch den ersten Wärmetauscher 104 hindurchzutreten, wie in 1B illustriert.
Unter Bezugnahme auf 1B läuft die Umgebungs-Luftströmung, welche durch die Pfeile A2 repräsentiert wird, über den zweiten oder Flächen-Wärmetauscher 106, wie an der Unterseite des Fahrzeugs 100 angeordnet gezeigt. Im Gegensatz zu dem Durchströmungs-Wärmetauscher 104, in welchem eine Luftströmung A1 den Wärmetauscher in einer Kreuz-Strömungsrichtung, d.h. im Wesentlichen senkrecht zu dem Wärmetauscher, durchläuft, um so aerodynamischen Widerstand zu erzeugen, läuft die Luftströmung A2 lediglich über die Außenfläche des Flächen-Wärmetauschers 106 in einer im Wesentlichen parallelen Richtung zu dem Wärmetauscher 106. 2 illustriert eine vergrößerte Ansicht, welche den Flächen-Wärmetauscher 106 mit einer Neigung an der Vorderseite des Fahrzeugs 102 vor der Vorderachse 112b angeordnet und sich in Breite zwischen den Vorderrädern 112a erstreckend zeigt. Der Wärmetauscher 106 weist ein vorderes oder erstes Ende 106a und ein hinteres oder zweites Ende 106b auf. Die Luftströmung A2 läuft unter der vorderen Struktur 102 des Fahrzeugs 100, wenn sich das Fahrzeug 100 in eine Richtung nach vorne bewegt, und sie wird unter das Fahrzeug 100 über den Wärmetauscher 106 gerichtet, wenn die Luftströmung A2 unter der Länge des Fahrzeugs 100 weiterläuft.
Die spezifische Platzierung und Größe des Flächen-Wärmetauschers 106 sind nicht absolut, solange ein ausreichendes Volumen der Luftströmung A2 vorliegt, welches über die Fläche des Wärmetauschers 106 in einer im Wesentlichen parallelen Weise verläuft, um den benötigten Wärmetransfer, d.h. das Heizen oder Kühlen, zu erzielen. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist, wenn der Flächen-Wärmetauscher 106 an der vorderen Unterseite des Fahrzeugs 100 angeordnet ist (z.B. vor einer Vorderachse 112b zwischen vorderen Radkästen 112c), der vordere Wärmetauscher 106 ebenfalls bei einem Winkel relativ zu einer longitudinalen Achse des Fahrzeugs 100 angeordnet. Das heißt, dass wie in 3A gezeigt, eine imaginäre Linie L1 gezeigt ist, welche sich parallel zu der longitudinalen Achse des Fahrzeugs 100 erstreckt und das vordere Ende 106a des Wärmetauschers 106 schneidet. Das zweite Ende 106b des Wärmetauschers ist bei einem Winkel θ relativ zu der Linie L1 angeordnet. In der beispielhaften Ausführungsform weist das Fahrzeug 100 eine vorbestimmte Höhe auf, welche sich von der Grundfläche nach oben zu dem Dach des Fahrzeugs erstreckt. Somit ist aufgrund des Neigungswinkels, bei welchem der Wärmetauscher 106 angeordnet ist, das erste Ende 106a höher an dem Fahrzeug positioniert als das zweite Ende 106b. Ferner ist in der beispielhaften Ausführungsform der Neigungswinkel θ im allgemeinen größer als 0 Grad und kleiner als 50 Grad und optional größer als 0 Grad und kleiner als 20 Grad und optional größer als 3 Grad und kleiner als 12 Grad.
Wie schematisch in 3B gezeigt, könnte, da die spezifische Positionierung und Größe des Flächen-Wärmetauschers nicht absolut sind, ein Wärmetauscher 106' entlang der Länge des Fahrzeugs und weiter hinten als die vorderen Radkästen 112c des Fahrzeugs 100 angeordnet sein. In dieser weiteren beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich der Wärmetauscher 106' grob über die gesamte Breite des Fahrzeugs (oder wenigstens die gesamte Breite des Körpers zwischen den vorderen Radkästen). Wenn der Flächen-Wärmetauscher 106' in dieser Weise an dem Unterkörper des Fahrzeugs 100 angeordnet ist (z.B. zwischen vorderen Radkästen 112c), ist der Flächen-Wärmetauscher 106' ebenfalls bei einem Winkel θ relativ zu einer longitudinalen Achse des Fahrzeugs 100 angeordnet. Das heißt, dass sich wie in 3B gezeigt, eine imaginäre Linie L2 parallel zu der longitudinalen Achse des Fahrzeugs 100 erstreckt und das vordere Ende 106'a des Wärmetauschers 106' schneidet. Das zweite Ende 106'b des Wärmetauschers ist bei einem Winkel θ relativ zu der Linie L2 angeordnet. In der beispielhaften Ausführungsform weist das Fahrzeug 100 eine vorbestimmte Höhe auf, welche sich von der Grundfläche zu dem Dach des Fahrzeugs erstreckt. Daher ist aufgrund des Neigungswinkels, bei welchem der Wärmetauscher 106' angeordnet ist, das erste Ende 106'a höher an dem Fahrzeug positioniert als das zweite Ende 106'b.
In einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung kann ein Wärmetauscher 106" entlang der Länge des Fahrzeugs und der oberen Fläche des Fahrzeugs angeordnet sein, wie schematisch in 3C gezeigt. In dieser weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Flächen-Wärmetauscher 106" ebenfalls bei einem Winkel θ relativ zu einer longitudinalen Achse des Fahrzeugs 100 angeordnet. Das heißt, dass sich wie in 3C gezeigt, eine imaginäre Linie L3 parallel zu der longitudinalen Achse des Fahrzeugs 100 erstreckt und das vordere Ende 106"a des Wärmetauschers 106" schneidet. Das zweite Ende 106"b des Wärmetauschers ist bei einem Winkel θ relativ zu der Linie L3 angeordnet. In dieser weiteren beispielhaften Ausführungsform, in welcher der Wärmetauscher 106" entlang der oberen Fläche oder Dachlinie des Fahrzeugs angeordnet ist, ist das erste Ende 106"a niedriger an dem Fahrzeug positioniert als das zweite Ende 106"b, um die Luftströmung über den Wärmetauscher 106" zu maximieren.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung kann ein Wärmetauscher 106''' entlang der Länge des Fahrzeugs zwischen dem hinteren Ende des Fahrzeugs und den Hinterrädern 113a oder der Hinterachse 113b (siehe 12) des Fahrzeugs 100 angeordnet sein, wie in 3D schematisch gezeigt. Wenn der Flächen-Wärmetauscher 106''' in dieser Weise an dem Unterboden des Fahrzeugs 100 angeordnet ist (d.h. zwischen dem hinteren Ende des Fahrzeugs und den Hinterrädern 113a / der Hinterachse 113b), ist der Flächen-Wärmetauscher 106''' ebenfalls bei einem Winkel θ relativ zu einer longitudinalen Achse des Fahrzeugs 100 angeordnet. Das heißt, dass sich wie in 3D gezeigt, eine imaginäre Linie L4 parallel zu der longitudinalen Achse des Fahrzeugs 100 erstreckt und das hintere oder zweite Ende 106'''b des Wärmetauschers 106''' schneidet. Das vordere oder erste Ende 106'''a des Wärmetauschers 106''' ist bei einem Winkel θ relativ zu der Linie L4 angeordnet. In der beispielhaften Ausführungsform weist das Fahrzeug 100 eine vorbestimmte Höhe auf, welche sich von der Grundfläche zu dem Dach des Fahrzeugs erstreckt. Daher ist aufgrund des Neigungswinkels, bei welchem der Wärmetauscher 106''' angeordnet ist, das erste Ende 106'''a niedriger an dem Fahrzeug positioniert als das zweite Ende 106'''b.
Der Neigungswinkel θ kann auf Grundlage der Größe und der Position des Flächen-Wärmetauschers an dem Fahrzeug variieren. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann, wenn der Flächen-Wärmetauscher vor der Hinterachse positioniert ist, mit wenigstens einem Abschnitt des Flächen-Wärmetauschers entlang der Länge des Fahrzeugs zwischen dem vorderen Ende des Fahrzeugs und der Vorderachse positioniert, wie in 3A und 3B gezeigt, dann das erste Ende höher an dem Fahrzeug positioniert sein als das zweite Ende. In einem anderen nicht einschränkenden Beispiel ist, wenn der Flächen-Wärmetauscher hinter der Vorderachse positioniert ist, mit wenigstens einem Abschnitt des Flächen-Wärmetauscher entlang der Länge des Fahrzeugs zwischen dem hinteren Ende des Fahrzeugs und der Hinterachse positioniert, dann das erste Ende niedriger an dem Fahrzeug positioniert als das zweite Ende. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf solche Konfigurationen beschränkt, da Fälle vorliegen können, in welchen der Flächen-Wärmetauscher beide Bedingungen nicht erfüllt, vorgegeben durch Betrachtungen hinsichtlich des Aufbaus. Es sollte ebenfalls verstanden werden, dass der niedrigste Punkt des Flächen-Wärmetauschers 106, wenn er an dem Fahrzeug-Unterkörper positioniert ist, ein Merkmal sein kann, wie beispielsweise die Rippen 132 (siehe 4), welches verschieden von dem ersten oder dem zweiten Ende 106a, 106b des Flächen-Wärmetauschers ist. In einer ähnlichen Weise können sich eine oder mehrere Rippen 132 von dem ersten Ende 106a in Richtung des zweiten Endes 106b erstrecken, und die eine oder mehreren Rippen 132 können sich nach unten über die Höhe von entweder einem oder beiden aus dem ersten Ende 106a und dem zweiten Ende 106b erstrecken.
Ebenfalls unter Bezugnahme auf 4-7 ist eine beispielhafte Ausführungsform des Flächen-Wärmetauschers 106 detaillierter gezeigt. Der Wärmetauscher 106 ist in der beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung aus Aluminium hergestellt, jedoch könnten ebenfalls andere Materialien verwendet werden. Der Wärmetauscher 106 umfasst einen oberen Abschnitt 114, welcher teilweise einen oder mehrere Kanäle 116 definiert, sowie einen unteren Abschnitt 118, welcher teilweise einen oder mehrere Kanäle 120 definiert. Die Kanäle 116 in dem oberen Abschnitt 114 und die Kanäle 120 in dem unteren Abschnitt 118 definieren gemeinsam einen oder mehrere Wärmetransfer-Fluiddurchgänge 122. Die oberen und unteren Abschnitte 114, 118 können durch ein beliebiges Verfahren miteinander gesichert sein, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Hartlöten, Schweißen, Weichlöten, thermisches Epoxid, mechanische Befestigungselement oder ähnliches, um die Wärmetransfer-Fluiddurchgänge 122 für das Wärme-Transferfluid oder das Kühlfluid (Kühlmittel) zu definieren, für ein Durchströmen während Luft über den unteren Abschnitt 118 läuft. Wie in der illustrierten Ausführungsform gezeigt, bilden die Fluiddurchgänge 122 eine Mehrzahl von Serpentinenkanälen, welche das Kühlfluid mittels eines Einlasses 124 zu einem Auslass 126 durch den Kühlfluid-Strömungskreislauf führen (weiter unten detaillierter diskutiert). Alternativ könnten die Kühlkanäle ebenfalls durch Gießen zwischen zwei Gussformen gebildet sein, welche eine Kanalhälfte darin definieren.
Wenn er an dem Fahrzeug 100 installiert ist, wird eine innere oder interne Fläche 128 des Wärmetauschers 106 in Richtung des Innenraums des Fahrzeugs weisen und eine äußere oder externe Fläche 130 des Wärmetauschers 106 wird weg von dem Fahrzeug 100 weisen. Die äußere Fläche 130 umfasst eine Mehrzahl von aufrechtstehenden, nach außen vorstehenden Elementen oder Rippen 132, welche dabei helfen, die Luftströmungs-Oberfläche über den unteren Abschnitt 118 des Wärmetauschers zu maximieren. In der beispielhaften Ausführungsform definieren die Mehrzahl von Rippen 132 gerade, durchgehende Elemente, welche im Wesentlichen parallel zu einander sind und einen vorbestimmten Abstand zwischen einander aufweisen. Rippen 132 können gegossenes Aluminium sein, jedoch können andere Materialien und/oder Herstellungsprozesse verwendet werden, wie beispielsweise Extrudieren und Bearbeiten. Um den Luftwiderstand weitere zu reduzieren, kann der vordere oder führende Rand 134 der Rippen 132 eine angewinkelte Konfiguration aufweisen, um die Luftströmung A2 über die äußere Fläche 130 in einer glatten Weise zu führen. Wie oben diskutiert, erhöht ein Reduzieren des Luftwiderstands, einschließlich des Luftwiderstands über den Wärmetauscher 106 daher die aerodynamische Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs 100. Der hintere oder nachlaufende Rand 136 der Rippen 132 kann einen quadratischen rechteckigen Rand aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 8A-8C sind weitere Konfigurationen für die vorstehenden Elemente oder Rippen an dem Flächen-Wärmetauscher illustriert. Insbesondere offenbart die 8A Rippen 132', welche gerade, durchgehende Elemente definieren, welche im Allgemeinen parallel zueinander sind und einen vorbestimmten Abstand da dazwischen aufweisen. Das Abstand für die Rippen 132' ist kleiner als derjenige für die beispielhafte Ausführungsform von Rippen 132, so dass eine doppelte Dichte an Rippen an dem Wärmetauscher erhalten wird. 8B offenbart Rippen 132", welche einen ersten Abschnitt 133a und einen zweiten Abschnitt 133b umfassen, welche voneinander versetzt sind. Daher sind, anstatt dass die Rippen 132" durchgehende Elemente aufweisen, die Rippen 132" durch eine Mehrzahl von unverbundenen Abschnitten 133a, 133b definiert. In einer alternativen Konfiguration, welche in 8C gezeigt ist, sind Rippen 132''' durch durchgehende Elemente definiert, welche im Wesentlichen parallel zueinander sind und einen vorbestimmten Abstand da dazwischen aufweisen, jedoch weisen die Elemente jeweils eine wellige Konfiguration auf, welche sich entlang des Flächen-Wärmetauschers erstreckt.
Unter Bezugnahme auf 9A-9B ist ein Steuerelement 170 in wenigstens einem ersten Modus zum selektiven Transferieren von Wärme mit wenigstens einer ersten Fahrzeugkomponente mit einer Kühlmittelströmung durch einen oder beide aus dem Wärmetauscher 104 und dem Flächen-Wärmetauscher 106 auf Grundlage von einer oder mehreren Betriebsbedingungen betreibbar, welche das Wärme-Transfersystem beeinflussen. Insbesondere kann unter bestimmten Betriebsbedingungen, wie unten diskutiert, die Luftströmung A2, welche über die Fläche des Flächen-Wärmetauschers 106 läuft, selbst eine ausreichende Kühlungs- (Wärmetransfer-) Wirkung für ausgewählte Komponenten des Fahrzeugs 100 bereitstellen, wodurch die Notwendigkeit beseitigt wird, dass die Luftströmung A1 durch den ersten Wärmetauscher 104 läuft. Dementsprechend verringert die Verwendung des zweiten Wärmetauschers 106 anstelle des ersten Wärmetauschers 104 den aerodynamischen Widerstand, welcher durch den Durchgang der Luftströmung A1 durch den ersten Wärmetauscher 104 hervorgerufen wird, und kann somit die Gesamt-Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs 100 verbessern.
Das Wärme-Transfersystem (z.B. die Wärmetauscher 104, 106, der Wärmetransfer-Fluidströmungskreislauf und zugeordnete Ventile) können zum Kühlen oder Heizen von einer oder mehreren Komponenten des Fahrzeugs 100 verwendet werden, wie beispielsweise einer oder mehrerer Batterien, Elektromotoren und/oder Wechselrichter. In einer Implementierung tauschen eine oder mehrere der Komponenten Wärme mit einem Kühlfluid (Wärme-Transferfluid) in dem Strömungskreislauf aus, welcher das Kühlfluid zurück zu einem oder beiden der Wärmetauscher 104, 106 des Wärme-Transfersystems transportiert. In dem Wärme-Transfersystem wird das Kühlfluid, welches durch einen oder beide der Wärmetauscher 104, 106 strömt, wenigstens teilweise wieder von der Luftströmung gekühlt, welche von der Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 100 erzeugt wird. Daher definiert das Wärme-Transfersystem einen geschlossenen Kreislauf-Fluidpfad während eines Systembetriebs, da es Energie (wie Wärme oder Arbeit) mit seiner Umgebung austauschen kann, jedoch keine Materie.
9A und 9B illustrieren eine beispielhafte Ausführungsform eines Wärmetransfer-Fluidströmungskreislaufs gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung hierin. Insbesondere zeigt, wenn ein Ventil 138 in einer ersten Weise eingerichtet ist, 9A, dass dem Kühlfluid erlaubt wird, um den Umfang eines Fluid-Strömungskreislaufs zu strömen, um eine erste Kühlmittelschleife CL1 zu definieren. In 9B ist das Ventil 138 derart eingerichtet, dass der Strömungskreislauf zwei Zirkulations-Strömungsschleifen bildet, das heißt eine zweite Kühlmittelschleife CL2 und eine dritte Kühlmittelschleife CL3. In sowohl der Konfiguration aus 9A als auch derjenigen aus 9B kann das Ventil 140, wie beispielsweise ein elektrisches Fluidventil, dazu eingerichtet sein, das Kühlfluid entweder durch lediglich den ersten Durchströmungs-Wärmetauscher 104 (wobei der Flächen-Wärmetauscher 106 umgangen wird), lediglich durch den Flächen-Wärmetauscher 106 oder durch sowohl den Durchströmungs-Wärmetauscher 104 als auch den Flächen-Wärmetauscher 106 zu richten. Die Auswahl zwischen diesen alternativen Wärmetauscher-Strömungspfaden wird durch ein thermisches Verwaltungssystem auf Grundlage einer Anzahl von Betriebsbedingungen wie unten beschrieben gesteuert.
In einem ersten beispielhaften Betriebsmodus ist das Ventil 138, wie beispielsweise ein elektrisches Fluidventil, offen für ein Strömen dahindurch, und das Wärmetransfer- (Arbeits-) Fluid strömt entlang der ersten Kühlmittelschleife CL1, welche in 9A gezeigt ist.
In dem ersten Betriebsmodus, in welchem Kühlfluid durch den Durchströmungs-Wärmetauscher 104 strömt, sind die Verschlusselemente 110 offen, um so einer Luftströmung A1 zu erlauben, durch den Wärmetauscher 104 hindurchzulaufen. Das Ventil 140, wie beispielsweise ein elektrisches Fluidventil, kann dazu eingerichtet sein, das Kühlfluid lediglich durch den ersten Durchströmungs-Wärmetauscher 104 zu richten (wobei der Flächen-Wärmetauscher 106 umgangen wird). Eine Fahrbedingung, welche die Verwendung von lediglich dem Durchströmungs-Wärmetauscher benötigen kann, ist, wenn der Untergrund oder die Straßenfläche extrem heiß ist und die Fläche des Flächen-Wärmetauschers 106 so warm sein könnte, dass er tatsächlich Wärme in das System hinein transferieren würde anstelle selbiges zu kühlen. In einem solchen Fall ist es wünschenswert, den Flächen-Wärmetauscher 106 zu umgehen. Das Kühlfluid tritt direkt durch das Ventil 138 und optional durch einen Kühler 142 (Wärmetauscher mit Klimaanlage) hindurch, welcher nicht in Betrieb sein muss, sowie durch ein Ventil 144, wie beispielsweise ein weiteres elektrisches Fluidventil. Das Ventil 144 richtet das Kühlfluid entweder direkt zu einem Kühlfluidmantel (nicht gezeigt) für eine Hochspannungsbatterie 146 oder ist dazu eingerichtet, das Kühlfluid durch ein elektrisches Kühlmittel-Heizelement 148 zu richten, bevor es in Richtung des Kühlfluidmantels für die Batterie 146 strömt. Das Kühlfluid wird derart gerichtet werden, dass es durch das elektrische Kühlmittel-Heizelement 148 hindurchtritt, dass die Batterie zu kalt ist. Weitere Komponenten können in dem Kühlfluid-Kreislauf entlang der ersten Kühlmittelschleife CL1 bereitgestellt sein, wie beispielsweise ein Gleichrichter 150 und ein Ladegerät 152, sowie ein Expansionstank 156 und eine Leistungs-Steuereinheit / Motor(en) 158, wie beispielsweise eine Zwillings-Motoreinheit in der beispielhaften Ausführungsform. Pumpen 160, 162 können ebenfalls bereitgestellt sind, wie beispielsweise elektrische Fluidpumpen, um die Strömung von internem Arbeitsfluid, wie beispielsweise einem Kühlmittel oder einem Kältemittel, zu dem/den Motor(en) 158 bzw. der Batterie 146 zu unterstützen. Ein Strömung-Abschaltventil 164 ist ebenfalls bereitgestellt und verbleibt während eines Betriebs in dem ersten Betriebsmodus geschlossen, wodurch sichergestellt wird, dass das Kühlfluid in der ersten Kühlmittelschleife CL1 um den Umfang des in 9A gezeigten Fluid-Flussdiagramms strömt.
Ein zweiter beispielhafter Betriebsmodus ist ähnlich dem ersten beispielhaften Betriebsmodus, welcher oben beschrieben worden ist, dahingehend, dass das Ventil 138 offen ist und das Kühlfluid entlang der ersten Kühlmittelschleife CL1 strömt, die in 9A gezeigt ist. Im Gegensatz zum ersten Betriebsmodus ist das Ventil 140 jedoch dazu eingerichtet, das Kühlfluid durch den Flächen-Wärmetauscher 106 anstelle des Durchströmungs-Wärmetauschers 104 zu richten. In dem zweiten Betriebsmodus, in welchem das Kühlfluid lediglich durch den Flächen-Wärmetauscher 106 strömt, sind die Verschlusselemente 110 geschlossen, um so die Luftströmung A1 daran zu hindern, durch den Wärmetauscher 104 zu laufen. Luft wird unter das Fahrzeug in dem Muster der Luftströmung A2 gerichtet. Das Kühlfluid tritt direkt durch das Ventil 138 und durch einen Kühler 142, d.h. einen Wärmetauscher mit einem Klimaanlagen-Kondensator, und durch das Ventil 144 hindurch, wie beispielsweise ein weiteres elektrisches Fluidventil. In dem zweiten Betriebsmodus tritt das Kühlfluid durch den Kühler 142 hindurch, der Kühler ist zu diesem Zeitpunkt jedoch nicht aktiviert. Das Ventil 144 richtet entweder das Kühlfluid direkt zu einem Kühlfluid-Mantel (nicht gezeigt) für die Hochspannungsbatterie 146 oder ist dazu eingerichtet, das Kühlfluid durch ein elektrisches Kühlmittel-Heizelement 148 zu richten, bevor es in Richtung des Wassermantels für die Batterie 146 strömt. Das Kühlfluid wird gerichtet werden, um durch das elektrische Kühlmittel-Heizelement 148 hindurchzutreten, wenn die Batterie zu kalt ist. Weitere Komponenten, die in dem Kühlfluid-Kreislauf entlang der ersten Kühlmittelschleife CL1 bereitgestellt sein können, umfassen einen Gleichrichter 150 und ein Ladegerät 152 sowie einen Expansionstank 156 und eine Leistungs-Steuereinheit/Motor(en) 158, wie beispielsweise eine Zwillings-Motoreinheit in der beispielhaften Ausführungsform. Pumpen 160, 162 können ebenfalls bereitgestellt sein, wie beispielsweise elektrische Pumpen, um die Strömung eines internen Arbeitsfluids, wie beispielsweise eines Kühlmittels oder eines Kältemittels zu dem/den Motor(en) 158 bzw. der Batterie 146 zu unterstützen. Ein Strömung-Abschaltventil 164 ist ebenfalls bereitgestellt und verbleibt während eines Betriebs in dem zweiten Betriebsmodus geschlossen, wodurch sichergestellt wird, dass das Kühlfluid in der ersten Kühlmittelschleife CL1 um den Umfang des Fluid-Strömungsdiagramms aus 9A strömt.
In einem nicht einschränkenden Beispiel ist der oben beschriebene zweite Betriebsmodus aerodynamisch effizient, da er lediglich den Flächen-Wärmetauscher 106 und nicht den Durchströmungs-Wärmetauscher 104 verwendet. Indem die Luftströmung zu dem Durchströmungs-Wärmetauscher 104 abgeschaltet wird und damit die Luftströmung durch die Verschlusselemente 110, wird die Gesamteffizienz und die aerodynamische Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs 100 verbessert. Jedoch wird der zweite Betriebsmodus unter Verwendung des Flächen-Wärmetauschers 106 primär lediglich unter bestimmten Betriebsbedingungen verwendet, wie beispielsweise Bedingungen mit niedriger thermischer Last, welche eine niedrige Wärmetransfer-Kapazität benötigen, wie beispielsweise eine Fahrt bergab oder an einer ebenen Fläche, niedrige bis moderate Umgebungsluft-Bedingungen und wenn ein Fahrzeug keinen Anhänger, kein Boot oder einen beliebigen anderen Artikel zieht.
Anstatt wie oben beschrieben zwischen der Verwendung des Durchströmungs-Wärmetauschers 104 und des Flächen-Wärmetauschers 106 abzuwechseln, kann das Steuerelement 170 ebenfalls direkt das WärmetransferFluid dazu richten, durch sowohl den Durchströmungs-Wärmetauscher 104 als auch den Flächen-Wärmetauscher 106 zur selben Zeit zu strömen, wenn dies benötigt wird, um die benötigte Wärmetransfer-Kapazität zu erreichen. Insbesondere wird, wenn bestimmt wird, dass die Wärmetransfer-Kapazität des Flächen-Wärmetauschers 106 ein erster Wert ist, welcher einen ersten vorbestimmten Grenzwert übersteigt, dann die ausgewählte Fahrzeugkomponente lediglich mit dem Flächen-Wärmetauscher 106 gekühlt. Wenn jedoch bestimmt wird, dass die Wärmetransfer-Kapazität des Flächen-Wärmetauschers 106 ein zweiter Wert ist, welcher geringer als der erste vorbestimmte Grenzwert ist, dann wird die ausgewählte Fahrzeugkomponente mit dem Flächen-Wärmetauscher 106 und dem Durchströmungs-Wärmetauscher 104 zusammenwirkend gekühlt. Insbesondere wird beispielsweise und nicht einschränkend, wenn die Wärmetransfer-Kapazität (Kühl-Leistungsfähigkeit) des Flächen-Wärmetauschers 106, während das Fahrzeug bei einer bestimmten Geschwindigkeit fährt (beispielsweise einer konstanten hohen Geschwindigkeit von 70 - 130 km/h) größer als die Wärmeerzeugung der ausgewählten Fahrzeugkomponente(n) bei denselben Geschwindigkeit für ein Elektrofahrzeug vom batterieelektrischen Typ ist (d.h. der erste vorbestimmte Grenzwert), dann lediglich der Flächen-Wärmetauscher 106 verwendet, da der Flächen-Wärmetauscher 106 alleine in der Lage ist, ausreichend mehr als genug Wärme zu transferieren, um die ausgewählte(n) Fahrzeugkomponente(n) unter diesen Betriebsbedingungen zu kühlen. Das heißt, dass der Flächen-Wärmetauscher 106 in der Lage ist, mehr Wärme als die Wärme zu transferieren, welche von den Fahrzeugkomponenten während dieses konstanten Hochgeschwindigkeit-Abschnitts des Fahrzyklus erzeugt wird. Daher kann der Flächen-Wärmetauscher 106 die Fahrzeugkomponenten bei akzeptablen Betriebstemperaturen während vorbestimmter Betriebsbedingungen halten. Andererseits werden, wenn die Wärmetransfer-Kapazität des Flächen-Wärmetauschers 106, während das Fahrzeug bei einer bestimmten Geschwindigkeit oder bei bestimmten Betriebsbedingungen fährt, geringer ist als die Wärmeerzeugung der ausgewählten Fahrzeugkomponente(n) bei denselben Geschwindigkeiten und Bedingungen für ein Fahrzeug, wie beispielsweise jedoch nicht beschränkt auf ein Elektrofahrzeug vom batterieelektrischen Typ (z.B. der erste vorbestimmte Grenzwert), dann sowohl der Flächen-Wärmetauscher 106 als auch der Durchströmungswärmetauscher 104 verwendet, um einen ausreichenden Wärmetransfer bereitzustellen, um die ausgewählte(n) Fahrzeugkomponente(n) unter den gegebenen Betriebsbedingungen zu kühlen. Der Flächen-Wärmetauscher 106 und der Durchströmungs-Wärmetauscher 104 bilden somit ein zweistufiges Wärme-Transfersystem für das Fahrzeug, wie oben detailliert beschrieben.
Der Betrieb des Ventils 140 für ein Abwechseln zwischen einer Verwendung des Durchströmungs-Wärmetauschers 104 und des Flächen-Wärmetauschers 106 oder einer Verwendung von beiden Wärmetauschern 104, 106 wird durch ein thermisches Verwaltungs-Steuersystem (Steuerelement 170) auf Grundlage von Betriebsbedingungen, welche das Wärme-Transfersystem beeinflussen, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 und der Temperatur von verschiedenen Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise der Batterie 146, einer Leistungs-Steuereinheit und Motor(en) 158, des Gleichrichters 150 und des Ladegeräts 152 bestimmt. Daher ist das thermische Verwaltungs-Steuersystem ebenfalls in Kommunikation mit Temperatursensoren, welche an den verschiedenen Fahrzeugkomponenten oder in dem Kühlfluid-Strömungskreislauf in der Nähe der Komponenten angeordnet sind, um zu bestimmen, ob der Wärmetauscher 104 oder der Wärmetauscher 106 oder beide aktiv sein werden.
Zusätzlich zu den ersten und zweiten Betriebsmodi, welche die in 9A gezeigte erste Kühlmittelschleife CL1 verwenden, gibt es Zeitpunkte, wenn eine Kühlung durch Wärmetauscher alleine nicht ausreichend ist, um die Batterie 146 vor dem Risiko extremer Wärme zu schützen. Wenn ein solcher Zeitpunkt auftritt, werden die Ventile derart angepasst, dass Kühlfluid gleichzeitig durch sowohl eine zweite Kühlmittelschleife CL2 als auch eine dritte Kühlmittelschleife CL3 strömt, wie in 9B illustriert. Dies repräsentiert einen dritten Betriebsmodus gemäß der ersten beispielshaften Ausführungsform der Offenbarung.
Wenn es in dem dritten Betriebsmodus betrieben wird, richtet das Ventil 138 das da hindurchtretende Kühlfluid nach oben zu dem Knoten 166, welcher in 9B gezeigt ist. Das Kühlfluid strömt in der zweiten Kühlmittelschleife CL2 durch Komponenten, wie beispielsweise den Expansionstank 156 und Motoren / eine Leistungs-Steuereinheit 158, welche nicht so viel Kühlung wie die Batterie 146 benötigen. Das Kühlfluid wird durch entweder den ersten Wärmetauscher 104, den Flächen-Wärmetauscher 106 oder beide zirkulieren, auf Grundlage der Faktoren, die von dem thermischen Verwaltungssystem wie oben diskutiert in Betracht gezogen werden.
Auch während eines Betriebs in dem dritten Betriebsmodus strömt das Kühlfluid in der dritten Kühlmittelschleife CL3, welche die Hochspannungsbatterie 146 und andere Komponenten umfasst, wie beispielsweise den Gleichrichter 150 und das Ladegerät 152. Wenn es in dem dritten Betriebsmodus betrieben wird, wird sich das Strömung-Abschaltventil 164 öffnen, um es dem Kühlfluid zu erlauben, in der dritten Kühlmittelschleife CL3 zu zirkulieren. In dem dritten Betriebsmodus wird der Kühler 142 aktiv sein, um das Kühlfluid schneller zu kühlen und somit unmittelbar eine Kühlung für die Batterie 146 bereitzustellen. Der Kühler 142 ist für ein schnelles Kühlen der Batterie 146 sehr effektiv, da er Energie von dem Klimaanlagen-Kondensator (nicht gezeigt) verwendet, um das Kühlfluid zu kühlen, welches da hindurchtritt. Jedoch ist aufgrund der Verwendung des Kondensators der Kühler kein effizienter Einsatz von Energie und es ist wünschenswert, die Verwendung davon zu minimieren. Eine Minimierung der Verwendung des Kühlers 142 wird durch das thermische Verwaltungs-Steuersystem erreicht, welches das Wärme-Transfersystem durch die erste Kühlmittelschleife CL1 betreibt und eine optimale Temperatur bestimmt, bei welcher der Betrieb von dem ersten Wärmetauscher 104 zu dem Flächen-Wärmetauscher 106 zu ändern ist.
Unter Bezugnahme auf 10 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Kühlfluid-Strömungskreislaufs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Offenbarung gezeigt, wobei gleiche Komponenten gleiche Bezugszeichen von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform verwenden. Abhängig von der Temperaturanforderung einer Batterie wird, wenn die Batterie 146' empfindlicher gegenüber höheren Temperaturen ist und mehr Kühlung benötigt, der Kühler 142 optional in einem normalen Betrieb verwendet, um die Temperatur der Batterie 146' zu halten. In diesem Fall werden zwei separate und unabhängige Schleifen verwendet, wie beispielsweise eine Kühlschleife CL2A und eine Kühlschleife CL3A, wie in 10 gezeigt. Die Kühlschleife CL2A wirkt im Wesentlichen ähnlich zu der oben beschriebenen zweiten Kühlschleife CL2, indem Wärmetauscher 104, 106 verwendet werden, um lediglich bestimmte Komponenten des Fahrzeugs zu kühlen und nicht die Hochspannungsbatterie 146'. Das Ventil 140 würde die Kühlfluid-Strömung auf Grundlage der Betriebsbedingungen umschalten, welche von dem thermischen Verwaltungssystem erfasst werden. Die Kühlmittelschleife CL3A würde das Kühlfluid in einer separaten Schleife zirkulieren, um die Batterie 146' bei der gewünschten Temperatur durch Verwendung des Kühlers 142 und/oder des elektrischen Kühlmittel-Heizelements 148 zu halten. Ein weiteres Reservoir oder ein Expansionstank 156' ist ebenfalls bereitgestellt, da die Kühlmittelschleife CL3A und die Kühlmittelschleife CL2A nicht in Fluidkommunikation sind. Die zweite beispielhafte Ausführungsform der Offenbarung arbeitet daher ähnlich zu dem dritten Betriebsmodus der ersten beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung (9B).
Eine dritte beispielhafte Ausführungsform der Offenbarung ist in 11 gezeigt, wobei gleiche Komponenten gleiche Bezugszeichen von der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform aufweisen. Die dritte beispielhafte Ausführungsform der Offenbarung arbeitet ähnlich zu der in den 9A und 9B gezeigten ersten beispielhaften Ausführungsform. Die dritte beispielhafte Ausführungsform unterscheidet sich primär darin, dass ein 5-Wege-Ventil 168 bereitgestellt ist anstelle des Ventils 138 und des Strömung-Abschaltventils 164 in der ersten Ausführungsform. Das 5-Wege-Ventil 168 ist in der Lage, die Zirkulation des Kühlfluids durch entweder eine erste Kühlschleife, welche alle der zu kühlenden Komponenten umfasst, oder gleichzeitig durch zweite und dritte Kühlschleifen zu steuern, wobei die zweite Kühlschleife einen der Wärmetauscher verwendet, um die Motoren / Leistungs-Steuereinheit 158 zu kühlen, und die dritte Kühlschleife den Kühler 142 verwendet, um die Hochspannungsbatterie 146 zu kühlen. Die ersten, zweiten und dritten Kühlschleifen sind ähnlich zu denjenigen, welche oben bezüglich der ersten beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung diskutiert wurden und auf eine detaillierte Diskussion davon wird hier verzichtet.
Zusätzlich zu der oben diskutierten Kühl-Leistungsfähigkeit und in derselben Weise wie oben diskutiert, kann das Wärme-Transfersystem der Offenbarung hierin ebenfalls verwendet werden, um ausgewählte Fahrzeugkomponente(n) unter Verwendung von entweder einem oder beiden aus dem Durchströmungs-Wärmetauscher 104 und dem Flächen-Wärmetauscher 106 zu heizen, falls auf Grundlage von einer oder mehreren Betriebsbedingungen benötigt, welche das Wärme-Transfersystem betreffen.
12 illustriert eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Offenbarung, wobei der Flächen-Wärmetauscher 106 an einem Unterkörper des Fahrzeugs 100 zwischen der Vorderachse 112b und der Hinterachse 113b angeordnet ist. Der Flächen-Wärmetauscher 106 wird in diesem Fall wie es der Bauraum erlaubt bezüglich eines Batteriepacks 146 angeordnet. Der Wärmetauscher 106 kann wie illustriert vor dem Batteriepack 146 angeordnet sein, könnte jedoch auch hinter dem Batteriepack oder benachbart zu dem Batteriepack in einer Seite-an-Seite-Beziehung angeordnet sein. Zudem ist der Flächen-Wärmetauscher 106, wenn er zwischen der Vorderachse 112b und der Hinterachse 113b positioniert ist, optional parallel zu der longitudinalen Achse des Fahrzeugs angeordnet und der Neigungswinkel wäre somit null Grad, wenngleich verstanden werden soll, dass andere Neigungswinkel möglich sind.
Nun ist unter Bezugnahme auf 13 eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Flächen-Wärmetauschers 106 gezeigt, welcher einen Wärmetauscher 2000 umfasst, welcher einem oberen Fahrzeugkörper zugeordnet ist, beispielsweise einer Haubenfläche 2020 eines Motorfahrzeugs 2040. In dieser Ausführungsform ist der Wärmetauscher 2000 an einer Haubenfläche 2020 einer Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 durch eine Öffnung 2080 in der Haube 2060 freigelegt. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Öffnung 2080 in der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 eine näherungsweise rechteckige Form aufweisen, welche einer näherungsweise rechteckigen Form des Wärmetauschers 2000 entspricht. In den beispielhaften Ausführungsformen ist der Wärmetauscher 2000 mit der Öffnung 2080 in dem Fahrzeugkörper (z.B. der Haube 2060) entlang einer Länge des Fahrzeugs 2040 ausgerichtet.
In dieser Ausführungsform ist der Wärmetauscher 2000 in der Nähe einer Trennwand 2100 (oder Brandwand) des Fahrzeugs 2040 platziert, welche die Haube 2060 von einer Windschutzscheibe 2120 des Fahrzeugs 2040 trennt. Es sollte verstanden werden, dass in anderen Ausführungsformen, einschließlich weiter unten beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen, der Wärmetauscher 2000 anderweitig bezüglich zu der Haubenfläche 2020 des Fahrzeugs 2040 positioniert oder platziert sein kann. Zusätzlich sollte verstanden werden, dass, während die beispielhaften Ausführungsformen eine näherungsweise rechteckige Form für den Wärmetauscher 2000 und die entsprechende Öffnung 2080 in der Haube 2060 illustrieren, der Wärmetauscher 2000 und/oder die Öffnung 2080 eine beliebige Form aufweisen können.
In einigen Ausführungsformen können die Techniken der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden, um eine Kühlung und/oder Temperaturregulierung für eine Vielzahl von unterschiedlichen Systemen und Komponenten bereitzustellen, welche einem Fahrzeug zugeordnet sind. In einer beispielhaften Ausführungsform kann ein Wärmetauscher gemäß der beispielhaften Ausführungsformen (z.B. ein Wärmetauscher 2000) als ein Teil eines Fahrzeug-Fluidkühlsystems verwendet werden, um ergänzende Wärmetransfer-Eigenschaften für einen Motor eines Fahrzeugs oder andere Komponenten eines Antriebsstrangs bereitzustellen, wie beispielsweise ein Getriebe. Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen der Wärmetauscher in Kombination mit einem weiteren Wärmetauscher verwendet werden, wie beispielsweise einem Hauptradiator eines Fahrzeugs, um eine zusätzliche oder ergänzende Wärmetransfer-Funktionalität bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen kann ein Wärmetauscher in Verbindung mit anderen Fahrzeugsystemen und/oder Komponenten verwendet werden, welche Wärmetransfer-Techniken einsetzen. Beispielweise kann in einigen Ausführungsformen ein Wärmetauscher wie hierin beschrieben als ein Teil einer Klimaanlage oder eines HVAC-Systems verwendet werden, um eine ergänzende Kühlungs- oder Temperaturregulierungs-Fähigkeit für eine Innenraumkabine oder einen Passagierbereich eines Fahrzeugs bereitzustellen. In noch anderen Ausführungsformen kann ein Wärmetauscher als ein Teil eines Batteriekühlungs- und/oder Temperatur-Regulierungssystems verwendet werden, beispielsweise in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, um zusätzliche oder ergänzende Wärmetransfer-Eigenschaften bereitzustellen, um eine Regulierung der Temperatur der Batterien, Motoren und/oder Gleichrichter des Fahrzeugs zu unterstützen.
Wenngleich der hierin beschriebene Wärmetauscher ebenfalls als ein Haubenflächen-Radiator oder ein Haubenflächen-Wärmetauscher bezeichnet werden kann, ist er nicht auf die Funktionalität eines konventionellen Radiators beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, dass in einem oder mehreren Betriebsmodi der Wärmetauscher gemäß der beispielhaften Ausführungsformen als ein Kondensator in einem Kühlkreislauf wirken kann oder als ein Verdampfer in einem Heizkreislauf.
Nun ist unter Bezugnahme auf 14 eine beispielhafte Ausführungsform eines Wärme-Transfersystems für ein Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung gezeigt. In dieser Ausführungsform kann der der Haubenfläche 2020 des Fahrzeugs 2040 (wie in 13 gezeigt) zugeordnete Wärmetauscher 2000 ein Teil des Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystems sein. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200 dazu eingerichtet sein, eine Kühlung und/oder Temperaturregulierung für einen Fahrzeugantrieb oder einen Motor 202 bereitzustellen. Das Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200 kann ebenfalls wenigstens einen ersten Wärmetauscher, beispielsweise einen Hauptradiator 204, und ein Wärmetransfer-Fluidreservoir, beispielsweise ein Kühlmittelreservoir 206, umfassen. Der Hauptradiator 204 ist dazu eingerichtet, die primäre Wärme-Transferfunktion bereitzustellen, um dabei zu helfen, die Temperatur des Antriebs/Motors 202 zu regulieren. Beispielsweise kann der Hauptradiator 204 typischerweise an der Vorderseite des Fahrzeugs platziert und derart eingerichtet sein, dass Luft durch vordere Kühlergrillöffnungen an der Vorderseite des Fahrzeugs hindurchtritt, um durch den Hauptradiator 204 in einer Kreuzströmung oder einer im Wesentlichen senkrechten Weise zu strömen.
In einer beispielhaften Ausführungsform setzt das Fahrzeugfluid-Kühlmittelsystem 200 ein Wärme-Transferfluid von einem beliebigen Typ ein, wie beispielsweise ein Fluid, welche allgemein als ein Motor-Kühlmittel oder ein Frostschutzmittel bezeichnet wird. Motor-Kühlmittel oder Frostschutzmittel kann mehrere unterschiedliche Arten von Bestandteilen umfassen, kann jedoch im Allgemeinen Ethylen- oder Propylenglykol und Wasser umfassen. In anderen Ausführungsformen können andere Typen von Wärme-Transferfluid verwendet werden, beispielsweise abhängig vom Typ des Wärme-Transfersystems. Beispielsweise kann ein Klimaanlagensystem Freon, R-134A oder andere Typen von Kältemitteln als ein Wärme-Transferfluid verwenden. Andere Ausführungsformen können in ähnlicher Weise Wärme-Transferfluide verwenden, welche für die bestimmte Konfiguration des Wärme-Transfersystems spezifisch sind.
In dieser Ausführungsform kann das als das Wärme-Transferfluid für das Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200 verwendete Kühlmittel in einem Kühlmittelreservoir 206 gespeichert oder vorgehalten werden. Das Kühlmittelreservoir 206 kann ein Behälter von beliebigem Typ oder Form innerhalb des Motorraums oder an einem anderen Ort an dem Fahrzeug sein, welcher dazu eingerichtet ist, das Kühlmittel oder ein anderes Wärme-Transferfluid vorzuhalten oder zu speichern, welches von dem Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200 verwendet wird. Zusätzlich kann in einer beispielhaften Ausführungsform das Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200 ebenfalls wenigstens eine Pumpe 208 umfassen, welche dazu eingerichtet ist, das Kühlmittel durch das Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200 zu bewegen, so dass das Kühlmittel durch jede der Komponenten zirkuliert, einschließlich jedoch nicht beschränkt auf den Antrieb/Motor 202, den Hauptradiator 204, das Kühlmittelreservoir 206 und den Flächen-Wärmetauscher 2000.
Beispielsweise kann sich durch die Wirkung der Pumpe 208 Kühlmittel durch das Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200 von dem Kühlmittelreservoir 206 durch verschiedene Fluidleitungen und -durchgänge (nicht gezeigt) bewegen, welche in Fluidkommunikation mit dem Antrieb/Motor 202, dem Hauptradiator 204, dem Kühlmittelreservoir 206 und dem Flächenhauben-Wärmetauscher 2000 stehen. Kühlmittel, welches durch den Antrieb/Motor 202 hindurchtritt, absorbiert Wärme von den Komponenten des Antriebs/Motors 202 und geht zu dem Hauptradiator 204 und dem Flächenhauben-Wärmetauscher 2000 über, wo das erwärmte Kühlmittel die absorbierte Wärme an die kühlere Umgebungsatmosphäre transferiert, wodurch das Kühlmittel gekühlt wird. Das gekühlte Kühlmittel kehrt zu dem Kühlmittelreservoir 206 zurück, wo es durch den Antrieb/Motor 202 zurückgeführt werden kann, um erneut Wärme zu absorbieren. Mit dieser Anordnung kann das Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200 derart wirken, dass Wärme von dem Antrieb/Motor 202 oder anderen Komponenten zum Kühlen und/oder für eine Temperaturregulierung transferiert wird.
Nun ist unter Bezugnahme auf 15 eine Draufsicht des Wärmetauschers 2000 gezeigt, welcher der Haubenfläche 2020 des Fahrzeugs 2040 zugeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist der Haubenflächen-Wärmetauscher 2000 als an der Haubenfläche 2020 durch die Öffnung 2080 an der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 freigelegt gezeigt. Wie oben beschrieben, weist in einer Ausführungsform die Öffnung 2080 eine näherungsweise rechteckige Form auf, welche der näherungsweise rechteckigen Form des Wärmetauschers 2000 entspricht. Es ist möglich, dass die Öffnung und der Wärmetauscher von einer anderen Form sind, die einander entsprechen. In einigen Ausführungsformen kann die Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 mit einer Dichtung 300 oder einem anderen Dichtungsmechanismus bereitgestellt sein, welcher die Öffnung 2080 umgibt, um eine Abdichtung oder eine Barriere bereitzustellen, welche Wasser und andere Objekte (z.B. Schmutz, Fremdkörper, etc.) daran hindert, in den Motorraum unter der Haube 2060 einzutreten. In dieser Ausführungsform erstreckt sich die Dichtung 300 um den Umfang der rechteckigen Öffnung 2080 in der Haube 2060 herum und stellt eine Abdichtung zwischen dem Wärmetauscher 2000 und der Haube 2060 an der Haubenfläche 2020 bereit.
Nun ist unter Bezugnahme auf 16A-16C eine beispielhafte Ausführungsform eines Haubenflächen-Wärmetauschers 2000 mit einer näherungsweise rechteckigen Form gezeigt. 16A ist eine isometrische Draufsicht, welche den Wärmetauscher 2000 detaillierter zeigt. In einer Ausführungsform ist der Wärmetauscher 2000 aus Aluminium hergestellt, jedoch könnten selbstverständlich auf andere Materialien verwendet werden. 16A zeigt einen oberen Abschnitt 400 des Wärmetauschers 2000, welcher eine äußere Fläche 404 umfasst, welche gegenüber eines unteren Abschnitts 402 angeordnet ist, welcher eine innere Fläche 406 umfasst.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die äußere Fläche 404 des Wärmetauschers 2000 eine Mehrzahl von aufrechtstehenden, nach außen vorstehenden Elementen oder Rippen 410, welche dabei helfen, den Luftströmungs-Flächenbereich über dem Wärmetauscher 2000 zu maximieren. Wie in 16A gezeigt, definiert die Mehrzahl von Rippen 410 gerade, durchgehende Elemente, welche im Wesentlichen parallel zueinander sind und einen vorbestimmten Abstand untereinander aufweisen.
Nun ist unter Bezugnahme auf 16B eine vergrößerte Ansicht der Mehrzahl von Rippen 410 gezeigt. In dieser Ausführungsform sind benachbarte Rippen aus der Mehrzahl von Rippen 410 durch einen Kanal aus einer Mehrzahl von Kanälen 412 getrennt. In einer beispielhaften Ausführungsform sind die Mehrzahl von Rippen 410 im Wesentlichen entlang einer Richtung ausgerichtet, welche einer Luftströmungsrichtung von Luft entspricht, welche sich entlang der Haubenfläche 2020 des Fahrzeugs 2040 bewegt, wenn sich das Fahrzeug 2040 bewegt.
Die Rippen 410 können aus gegossenem Aluminium sein, jedoch könnten auch andere Materialien und/oder Herstellungsprozesse, wie Extrudieren und Bearbeiten, verwendet werden. Um einen Luftwiderstand weiter zu reduzieren kann ein vorderer oder führender Rand 414 von jeder Rippe aus der Mehrzahl von Rippen 410 eine angewinkelte Konfiguration aufweisen, um die Luftströmung über die äußere Fläche 404 des Wärmetauschers 2000 in einer glatten Weise zu führen (d.h. so dass die Luftströmung nicht gestört wird und Luftwiderstand erzeugt wird). Mit dieser Anordnung, welche den Luftwiderstand reduziert, einschließlich des Luftwiderstand-Überhitzungstauschers 2000, wird die aerodynamische Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs 2040 verbessert. In einigen Ausführungsformen kann ein hinterer oder nachlaufender Rand der Rippen 410 (z.B. gegenüber dem führenden Rand 414) einen quadratisch rechteckigen Rand aufweisen.
16C ist eine isometrische Unterseiten- oder Unteransicht, welche den Wärmetauscher 2000 detaillierter zeigt. In dieser Ausführungsform ist der untere Abschnitt 402 des Wärmetauschers 2000, welcher die innere Fläche 406 umfasst, gezeigt. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die innere Fläche 406 eine Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen 416. Die Mehrzahl von Fluiddurchgängen 416 kann ein oder mehrere Rohre oder andere Leitungen sein, welche entlang des unteren Abschnitts 402 des Wärmetauschers 2000 angeordnet sind. Die Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen 416 sind für das Wärme-Transferfluid oder Kühlfluid (z.B. ein Kühlmittel) eingerichtet, damit es hindurchströmt, wenn Luft über die Rippen 410 an dem oberen Abschnitt 400 des Wärmetauschers 2000 läuft.
Wie in der illustrierten Ausführungsform aus 16C gezeigt, sind Fluiddurchgänge 416 in einem näherungsweise serpentinenförmigen Muster an dem unteren Abschnitt 402 des Wärmetauschers 2000 angeordnet und führen das Kühlfluid mittels eines Einlasses 418 zu einem Auslass 420, wobei ein Kühlfluid-Strömungskreislauf gebildet ist, welcher dazu eingerichtet ist, Wärme von dem Kühlfluid zu einlaufender Luft zu transferieren, welche über die Mehrzahl von Rippen 410 läuft, welche oberhalb der Fluiddurchgänge 416 an dem oberen Abschnitt 400 des Wärmetauschers 2000 platziert sind, während das Fahrzeug (z.B. das Fahrzeug 2040) in Bewegung ist.
Wenn er an dem Fahrzeug 2040 installiert ist, wird die innere Fläche 406 des Wärmetauschers 2000 in Richtung des Innenraums des Fahrzeugs weisen (z.B. in Richtung des Motorraums), und die äußere Fläche 404 des Wärmetauschers 2000 wird weg von dem Fahrzeug 2040 weisen (z.B. weg von dem Motorraum). Das heißt, dass die äußere Fläche 404, einschließlich der Mehrzahl von Rippen 410, an der Haubenfläche (z.B. der Haubenfläche 2020 des Fahrzeugs 2040) an der Außenseite des Fahrzeugs freigelegt ist. Mit dieser Anordnung können die Mehrzahl von Rippen 410 derart wirken, dass Wärme von dem Kühlfluid, welches durch die Fluiddurchgänge 416 strömt, zu Luft transferiert wird, welche sich entlang der Haubenfläche 2020 bewegt, wodurch ein zusätzliches oder ergänzendes Kühlen oder eine Temperaturregulierung für Fahrzeugsysteme und/oder Komponenten bereitgestellt wird, beispielsweise das oben beschriebene Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200.
In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Haubenflächen-Wärmetauscher gemäß der hierin beschriebenen Techniken (z.B. der oben beschriebene Wärmetauscher 2000) bezüglich des oberen Körpers oder der Haube des Fahrzeugs auf verschiedene Weisen montiert oder angebracht sein, so dass der Wärmetauscher an der Fläche des oberen Fahrzeugkörpers oder der Haube freigelegt ist. Beispielsweise ist, wie weiter unten unter Bezugnahme auf 17-19 beschrieben werden wird, eine beispielhafte Ausführungsform eines Wärmetauschers gezeigt, welche an dem oberen Fahrzeugkörper montiert oder angebracht ist, beispielsweise der Haube selbst. In anderen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher an den Fahrzeugkörper gesichert sein, indem er durch eine Tragestruktur in dem Motorraum des Fahrzeugs montiert oder angebracht ist, welche den Wärmetauscher derart positioniert, dass er sich durch eine Öffnung in der Haube des Fahrzeugs erstreckt, jedoch nicht fest direkt an der Haube angebracht ist. Beispielsweise sind, wie unten unter Bezugnahme auf 20-30 beschrieben werden wird, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen eines Wärmetauschers gezeigt, welcher in einem Motorraum eines Fahrzeugs montiert ist. Somit bewegen sich Ausführungsformen eines Wärmetauschers, welcher an dem Fahrzeugkörper befestigt ist, beispielsweise indem er innerhalb des Motorraums oder an einem anderen Bereich montiert ist, nicht, wenn die Haube oder ein oberer Fahrzeugkörper bewegt wird.
Nun ist unter Bezugnahme auf 17-19 eine beispielhafte Ausführungsform eines Wärmetauschers (z.B. der oben beschriebene Wärmetauscher 2000) an einen oberen Fahrzeugkörper montiert oder angebracht gezeigt, beispielsweise die Haube 2060 des Fahrzeugs 2040. 17 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines an einer Haube montierten Wärmetauschers 2000 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. In dieser Ausführungsform ist der Wärmetauscher 2000 direkt an dem oberen Fahrzeugkörper montiert, beispielsweise der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040. Beispielsweise kann sich eine zusätzliche Montageklammer 500 unter dem Wärmetauscher 2000 an der unteren Seite der Haube 2060 erstrecken, um den Wärmetauscher 2000 an der Haube 2060 anzubringen. Wie in dieser Ausführungsform gezeigt, ist der Wärmetauscher 2000 an der Haube 2060 derart montiert, dass die innere Fläche 406 des Wärmetauschers 2000 in Richtung eines Innenraums des Fahrzeugs weist, beispielsweise des Motorraums, wo der Antrieb/Motor 202 in dieser Ausführungsform platziert ist, und die äußere Fläche 404 des Wärmetauschers 2000 erstreckt sich durch die Öffnung 2080, um so an der Haubenfläche 2020 der Haube 2060 freigelegt zu sein. In dieser Ausführungsform erstreckt sich die Dichtung 300 um den Umfang der Öffnung 2080 in der Haube 2060, um die Öffnung 2080 abzudichten und Wasser und/oder Fremdkörper oder andere Objekte daran zu hindern, in den Motorraum einzutreten.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Wärmetauscher 2000 in Fluidkommunikation mit wenigstens einem System oder einer Komponente des Fahrzeugs 2040 stehen, um einen Wärmetransfer für eine zusätzliche oder ergänzende Kühlung oder Unterstützung bei einer Temperaturregulierung bereitzustellen. In dieser Ausführungsform sind ein Paar von Kühlleitungen, einschließlich einer Einlassleitung 502 und einer Auslassleitung 504 in Verbindung mit dem Wärmetauscher 2000 gezeigt. Beispielsweise kann, wie in 16C oben gezeigt, die Einlassleitung 502 erwärmtes Fluid (z.B. Kühlmittel) von dem Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200 zu dem Einlass 418 an einem unteren Abschnitt 402 des Wärmetauschers 2000 liefern. In ähnlicher Weise kann die Auslassleitung 504 gekühltes Fluid (z.B. Kühlmittel) zurück zu dem Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200 von dem Auslass 420 an dem unteren Abschnitt 402 des Wärmetauschers 2000 führen, nachdem es durch die Mehrzahl der oberen beschriebenen Wärme-Transferfluiddurchgänge 416 hindurchgetreten ist.
In der in 17 gezeigten Ausführungsform ist die Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 in einer geschlossenen Position gezeigt. 18 illustriert eine seitliche Querschnittsansicht der beispielhaften Ausführungsform des an der Haube montierten Wärmetauschers aus 17, gezeigt mit der Fahrzeughause 2060 in einer offenen Position. Wie in 18 zu sehen ist, ist der Wärmetauscher 2000 direkt an der Haube 2060 montiert, beispielsweise durch die Montageklammer 500, welche unter der Haube 2060 angeordnet ist und sich von dem Umfang der Öffnung 2080 nach außen erstreckt, um eine Lippe oder einen Vorsprung bereitzustellen, welche/r den Wärmetauscher 2000 innerhalb der Öffnung 2080 trägt. Die Montageklammer 500 kann an einem Abschnitt der Unterseite der Haube 2060 benachbart zu der Öffnung 2080 befestigt oder angebracht sein und kann ebenfalls an einem Umfang entlang des unteren Abschnitts 402 des Wärmetauschers 2000 angebracht oder verbunden sein (beispielsweise unter Verwendung von Befestigungselementen oder einem Haftmittel), um den Wärmetauscher 2000 innerhalb der Öffnung 2080 sicher zurückzuhalten, so dass sich, wenn die Haube 2060 in der offenen Position ist (wie in 18 gezeigt), der Wärmetauscher 2000 nach oben zusammen mit der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 bewegt.
Nun ist unter Bezugnahme auf 19 eine seitliche Querschnittsansicht illustriert, welche eine Luftströmung 700 entlang der beispielhaften Ausführungsform des an der Haube montierten Wärmetauschers 2000 aus 17 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Haubenflächen-Wärmetauscher 2000 dazu betrieben werden, Wärme zwischen einem Arbeitsfluid (z.B. einem Kühlmittel) und der Luftströmung 700 zu transferieren, welcher vorwiegend parallel zu einem Merkmal der äußeren Fläche 404 des Wärmetauschers 2000 ist. Das Arbeitsfluid kann ein Teil eines geschlossenen Fluidpfands sein, welcher Wärme mit der Fahrzeugkomponente austauscht, beispielsweise als ein Teil des oben beschriebenen Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystems 200. Das Merkmal der äußeren Fläche 404 des Wärmetauschers 2000 kann mit Rippen oder ähnlichem gebildet sein, um eine Wärmetausch-Effizienz mit einem Flächen-Luftwiderstand zu balancieren.
Wie in 19 gezeigt, sind eine oder mehrere Rippen der Mehrzahl von Rippen 410 an einer äußeren Fläche 404 des Wärmetauschers 2000 an einer externen Fläche des oberen Fahrzeugkörpers freigelegt, beispielsweise der Haubenfläche 2020 der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040, und befinden sich in dem Pfad der Luftströmung 700, wenn sich das Fahrzeug 2040 bewegt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Wärmetauscher 2000 an der Haube 2060 mit dem vorderen oder führenden Rand 414 von jeder Rippe aus der Mehrzahl von Rippen 410 zu der Richtung der einfallenden Luftströmung 700 gerichtet positioniert, und der nachlaufende Rand von jeder Rippe aus der Mehrzahl von Rippen 410 ist an der gegenüberliegenden Seite (z.B. näher zu der Windschutzscheibe 2120 des Fahrzeugs 2040 als der führende Rand 414) platziert.
Mit dieser Anordnung wechselwirkt ein erster Teil 702 der Luftströmung 700 mit den Rippen 410 des Wärmetauschers 2000, um Wärme von dem Wärmetauscher 2000 (z.B. mittels eines Kühlmittels, welches durch die Mehrzahl von Wärme-Transferfluidpassagen 416 an dem unteren Abschnitt 402 des Wärmetauschers 2000 strömt) zu der Luftströmung 700 zu transferieren. Nach einem Laufen durch die Rippen 410 hat ein zweiter Teil 704 der Luftströmung 700 einen Teil der Wärme von dem Wärmetauscher 2000 absorbiert, so dass der zweite Teil 704 der Luftströmung 700 wärmer als der erste Teil 702 ist. Durch diesen Mechanismus wird das Fluid in dem Wärmetauscher 2000 durch eine Wirkung eines Wärmetransfers zu der Luftströmung 700 gekühlt, wodurch das Fluid (z.B. das Kühlmittel) gekühlt wird, welches zu dem entsprechenden Fahrzeugsystem oder der Komponente zurückgeführt wird (z.B. dem oben beschriebenen Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200).
Das heißt, dass in dieser Ausführungsform ein Luftströmungs-Pfad der Luftströmung 700 entlang der externen Fläche einer ersten oberen Körperkomponente des Fahrzeugs gerichtet ist, beispielsweise der Haubenfläche 2020 der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040, um mit dem Wärmetauscher 2000 zusammenzuwirken (d.h. der erste Teil 702 der Luftströmung 700) und eine Abgabe-Luftströmung (d.h. der zweite Teil 704 der Luftströmung 700) wird so gerichtet, dass sie entlang einer externen Fläche einer zweiten oberen Körperkomponente des Fahrzeugs strömt, beispielsweise der Windschutzscheibe 2120 des Fahrzeugs 2040.
Wie oben beschrieben, kann in einigen Ausführungsformen ein Wärmetauscher (z.B. der Wärmetauscher 2000) durch eine Tragestruktur in dem Motorraum des Fahrzeugs in einer Weise montiert oder angebracht sein, dass der Wärmetauscher derart positioniert ist, dass er sich durch eine Öffnung in der Haube des Fahrzeugs erstreckt, jedoch nicht direkt fest an der Haube angebracht ist (z.B. wie in der in 17-19 gezeigten vorhergehenden Ausführungsform).
20-32 illustrieren eine beispielhafte Ausführungsform eines in einem Motorraum montierten Wärmetauschers gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Unter Bezugnahme auf 20 ist nun eine seitliche Querschnittsansicht des in dem Motorraum montierten Wärmetauschers 2000 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist der Wärmetauscher 2000 innerhalb des Motorraums unterhalb der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 montiert. Beispielsweise kann ein Trageelement 800 mit einer Größe und Form eingerichtet sein, welche der Größe und Form des Wärmetauschers 2000 entspricht, um so den Wärmetauscher 2000 in einer Position zu halten, dass er sich durch die Öffnung 2080 in der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 erstreckt. Auf diese Weise kann ein Abschnitt des Wärmetauschers (z.B. die äußere Fläche 404) an der Haubenfläche 2020 des Fahrzeugs 2040 freigelegt sein.
In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Tragearme, einschließlich eines ersten Tragearms 802 und eines zweiten Tragearms 804, verwendet werden, um das Trageelement 800 und den Wärmetauscher 2000 in der gewünschten Position innerhalb der Öffnung 2080 der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 zu halten. Die Tragearme sind an einem Ende an dem Trageelement 800 angebracht, beispielsweise entlang eines unteren Abschnitts des Trageelements 800, sowie an einem gegenüberliegenden Ende an einer Struktur innerhalb des Motorraums des Fahrzeugs 2040. In dieser Ausführungsform sind der erste Tragearm 802 und der zweite Tragearm 804 an der Trennwand 2100 des Fahrzeugs 2040 an ihren gegenüberliegenden Enden unter Verwendung einer ersten Klammer 806 bzw. einer zweiten Klammer 808 angebracht, um den ersten Tragearm 802 und den zweiten Tragearm 804 an der Trennwand 2100 fest anzubringen. Mit dieser Anordnung kann der Wärmetauscher 2000 innerhalb des Motorraums des Fahrzeugs 2040 montiert sein.
Wie in dieser Ausführungsform gezeigt, ist der Wärmetauscher 2000 innerhalb des Motorraums des Fahrzeugs 2040 montiert, so dass die innere Fläche 406 des Wärmetauschers 2000 in Richtung des Motorraums weist, wo der Antrieb/Motor 202 platziert ist, und sich die äußere Fläche 404 des Wärmetauschers 2000 durch die Öffnung 2080 in der Haube 2060 erstreckt, um an der Haubenfläche 2020 freigelegt zu sein. In dieser Ausführungsform erstreckt sich die Dichtung 300 um den Umfang der Öffnung 2080 in der Haube 2060 herum, um die Öffnung 2080 abzudichten und Wasser und/oder Fremdkörper oder andere Objekte daran zu hindern, in den Motorraum einzudringen.
Wie zuvor oben beschrieben, kann der Wärmetauscher 2000 in Fluidkommunikation mit wenigstens einem System oder einer Komponente des Fahrzeugs 2040 stehen, um einen Wärmetransfer für eine zusätzliche oder ergänzende Kühlung oder eine Unterstützung mit einer Temperaturregulierung bereitzustellen. In dieser Ausführungsform ist ein Paar von Kühlmittelleitungen, einschließlich der Einlassleitung 502 und der Auslassleitung 504, in Verbindung mit dem Wärmetauscher 2000 gezeigt. Mit dieser Anordnung kann die Einlassleitung 502 erwärmtes Fluid (z.B. Kühlmittel) von dem Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 2000 zu dem Einlass 418 an dem unteren Abschnitt 402 des Wärmetauschers 2000 liefern, und die Auslassleitung 504 kann gekühltes Fluid (z.B. Kühlmittel) zurück zu dem Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200 von dem Auslass 420 an dem unteren Abschnitt 402 des Wärmetauschers 2000 führen, nachdem es wie oben beschrieben durch die Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen 416 hindurchgetreten ist.
In 20 war die Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 in einer geschlossenen Position illustriert worden. 21 ist eine Querschnittsansicht der beispielhaften Ausführungsform des in dem Motorraum montierten Wärmetauschers aus 20, gezeigt mit der Fahrzeughaube in einer offenen Position. Wie in 21 zu sehen ist, ist der Wärmetauscher 2000 fest innerhalb des Motorraums montiert, beispielsweise durch das Trageelement 800, den ersten Tragearm 802, den zweiten Tragearm 804, die erste Klammer 806 und die zweite Klammer 808, welche Komponenten alle unterhalb der Haube 2060 angeordnet sind. Mit dieser Anordnung verbleibt, wenn die Haube in der offenen Position ist (wie in 21 gezeigt), der Wärmetauscher 2000 in derselben Position, wenn sich die Haube 2060 nach oben bewegt. Das steht im Gegensatz zu 30, wo der Wärmetauscher 2000 direkt an der Haube 2060 montiert ist und sich zusammen mit der Haube 2060 bewegt, wenn sie in der offenen Position ist.
Nun ist unter Bezugnahme auf 22 eine seitliche Querschnittsansicht, welche eine Luftströmung entlang der beispielhaften Ausführungsform des in dem Motorraum montierten Wärmetauschers aus 20 zeigt, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung gezeigt. In dieser Ausführungsform sind eine oder mehrere Rippen aus der Mehrzahl von Rippen 410 an der äußeren Fläche 404 des Wärmetauschers 2000 an der Haubenfläche 2020 der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 freigelegt und liegen in dem Pfad der Luftströmungen 1000, 1002, wenn sich das Fahrzeug 2040 bewegt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Wärmetauscher 2000 an der Haube 2060 mit dem vorderen oder führenden Rand 414 von jeder Rippe aus der Mehrzahl von Rippen 410 zu der Richtung der einfallenden Luftströmungen 1000, 1002 weisend positioniert, und der nachlaufende Rand von jeder Rippe aus der Mehrzahl von Rippen 410 ist an der gegenüberliegenden Seite (z.B. näher zu der Windschutzscheibe 2120 des Fahrzeugs 2040 als der führende Rand 414) platziert. In dieser Ausführungsform läuft die Luftströmung 1000 über die Oberseite des Wärmetauschers 2000 (z.B. über die Rippen 410 an der äußeren Fläche 404), während die Luftströmung 1002 entlang der Haubenfläche 2020 läuft und durch einen Abschnitt des Wärmetauschers 2000 hindurchtritt (z.B. durch Rippen 410 an der äußeren Fläche 404).
Mit dieser Anordnung wirkt ein erster Teil 1004 der Luftströmung 1002 mit Rippen 410 des Wärmetauschers 2000 zusammen, um Wärme von dem Wärmetauscher 2000 (z.B. mittels eines erwärmten Kühlmittelfluids, welches durch die Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgänge 416 an dem unteren Abschnitt 402 des Wärmetauschers 2000 strömt) zu der Luftströmung 1002 zu transferieren. Nachdem er durch die Rippen 410 hindurchgetreten ist, hat ein zweiter Teil 1006 der Luftströmung 1002 einen Teil der Wärme von dem Wärmetauscher 2000 absorbiert, so dass der zweite Teil 1006 der Luftströmung 1002 wärmer als der erste Teil 1004 ist. Durch diesen Mechanismus wird das Fluid in dem Wärmetauscher 2000 durch die Wirkung des Wärmetransfers zu der Luftströmung 1002 gekühlt, wodurch das Fluid (z.B. das Kühlmittel) gekühlt wird, welches zu dem entsprechenden Fahrzeugsystem oder der Komponente zurückgeführt wird (z.B. das oben beschriebene Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200).
Das heißt, dass in dieser Ausführungsform ein Luftströmungs-Pfad der Luftströmung 1002 entlang der externen Fläche einer ersten oberen Körperkomponente des Fahrzeugs gerichtet ist, beispielsweise der Haubenfläche 2020 der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040, um mit dem Wärmetauscher 2000 zusammenzuwirken (d.h. der erste Teil 1004 der Luftströmung 1002), und die Abgabe-Luftströmung (d.h. der zweite Teil 1006 der Luftströmung 1002) so gerichtet ist, dass er entlang einer externen Fläche einer zweiten oberen Körperkomponente des Fahrzeugs strömt, beispielsweise der Windschutzscheibe 2120 des Fahrzeugs 2040.
In einigen Ausführungsformen kann die Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 mit einer Vertiefung oder Ausnehmung in der Haubenfläche 2020 in dem Bereich in der Nähe des Wärmetauschers 2000 bereitgestellt sein, um so einen Bereich mit niedrigem Druck zu erzeugen, um ein Ansaugen von einfallenden Luftströmungen in Richtung des Wärmetauschers 2000 zu unterstützen und Wärme-Transferfunktionen zu erhöhen. 23-24 illustrieren eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines in einem Motorraum montierten Wärmetauschers, welcher an einer Haube freigelegt ist, welche eine Vertiefung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst.
Nun ist unter Bezugnahme auf 23 eine seitliche Querschnittsansicht des in dem Motorraum montierten Wärmetauschers 2000 in einem Bereich einer Haube 2060 platziert gezeigt, welche eine Haubenvertiefung 1100 umfasst. Die Haubenvertiefung 1100 ist ein Bereich oder Abschnitt der Haube 2060, wo die Haubenfläche 2020 abnimmt oder abfällt, um eine Ausnehmung oder einen vertieften Bereich zu bilden. In dieser Ausführungsform ist der Wärmetauscher 2000 in dem Bereich platziert, welcher der Haubenvertiefung 1100 entspricht.
In dieser Ausführungsform ist der Wärmetauscher 2000 innerhalb des Motorraums unterhalb der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 montiert, beispielsweise durch das Trageelement 800, den ersten Tragearm 802, den zweiten Tragearm 804, die erste Klammer 806 und die zweite Klammer 808, wie oben beschrieben. Mit dieser Anordnung kann der Wärmetauscher 2000 innerhalb des Motorraums des Fahrzeugs 2040 in einer Position montiert sein, um sich durch die Öffnung 2080 in der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 derart zu erstrecken, dass die äußere Fläche 404 an der Haubenfläche 2020 des Fahrzeugs 2040 in dem Bereich der Haube 2060 freigelegt ist, welche der Haubenvertiefung 1100 entspricht.
Nun ist unter Bezugnahme auf 24 eine seitliche Querschnittsansicht, welche Luftströmungen 1200, 1202 zeigt, welche entlang der Ausführungsform des in dem Motorraum montierten Wärmetauschers aus 23 laufen, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung illustriert. In dieser Ausführungsform sind eine oder mehrere Rippen aus der Mehrzahl von Rippen 410 an der äußeren Fläche 404 des Wärmetauschers 2000 an der Haubenfläche 2020 der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 freigelegt und liegen in dem Pfad der Luftströmungen 1200, 1202, wenn sich das Fahrzeug 2040 bewegt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Wärmetauscher 2000 in der Haubenvertiefung 1100 an der Haube 2060 positioniert, wobei der vordere oder führende Rand 414 von jeder Rippe aus der Mehrzahl von Rippen 410 zu der Richtung der einfallenden Luftströmungen 1200, 1202 weist und der nachlaufende Rand von jeder Rippe aus der Mehrzahl von Rippen 410 an der gegenüberliegenden Seite platziert ist (z.B. näher zu der Windschutzscheibe 2120 des Fahrzeugs 2040 als der führende Rand 414). In dieser Ausführungsform läuft die Luftströmung 1200 über die Oberseite des Wärmetauschers 2000 (z.B. über die Rippen 410 an der äußeren Fläche 404), im Wesentlichen über der Haubenfläche 2020 folgend, während die Luftströmung 1202 entlang der Haubenvertiefung 1100 in der Haubenfläche 2020 läuft und durch einen Abschnitt des Wärmetauschers 2000 hindurchtritt (z.B. durch die Rippen 410 an der äußeren Fläche 404).
Mit dieser Anordnung wirkt ein erster Abschnitt 1204 der Luftströmung 1202 mit den Rippen 410 des Wärmetauschers 2000 zusammen, um Wärme von dem Wärmetauscher 2000 (z.B. mittels erwärmtem Kühlmittel, welches durch die Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen 416 an dem unteren Abschnitt 402 des Wärmetauschers 2000 strömt) zu der Luftströmung 1202 zu transferieren. Nachdem er durch die Rippen 410 hindurchgetreten ist, hat ein zweiter Teil 1206 der Luftströmung 1202 einen Teil der Wärme von dem Wärmetauscher 2000 absorbiert, so dass der zweite Abschnitt 1206 der Luftströmung 1202 wärmer als der erste Teil 1204 ist. Indem die Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 mit der Haubenvertiefung 1100 bereitgestellt wird und der Wärmetauscher 2000 in der Haubenvertiefung 1100 positioniert wird, wird ein Bereich mit niedrigem Druck durch die Vertiefung erzeugt, um ein Ansaugen der einfallenden Luftströmung 1202 in Richtung des Wärmetauschers 2000 zu unterstützen und damit Wärme-Transferfunktionen zu erhöhen. Durch diesen Mechanismus wird das Fluid in dem Wärmetauscher 2000 durch die Wirkung des Wärmetransfers zu der Luftströmung 1202 gekühlt, wodurch das Fluid (z.B. Kühlmittel) gekühlt wird, welches zurück zu dem entsprechenden Fahrzeugsystem oder der Komponente geführt wird (z.B. das oben beschriebene Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200).
Das heißt, dass in dieser Ausführungsform ein Luftströmungs-Pfad der Luftströmung 1202 entlang der externen Fläche einer ersten oberen Körperkomponente des Fahrzeugs gerichtet ist, beispielsweise der Haubenfläche 2020 der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040, um mit dem Wärmetauscher 2000 zusammenzuwirken (d.h. der erste Teil 1204 der Luftströmung 1202), und die Abgabe-Luftströmung (d.h. den zweiten Teil 1206 der Luftströmung 1202) wird dazu gerichtet, entlang einer externen Fläche einer zweiten oberen Körperkomponente des Fahrzeugs zu strömen, beispielsweise der Windschutzscheibe 2120 des Fahrzeugs 2040.
In einigen Ausführungsformen können Mechanismen an einer Haube des Fahrzeugs (z.B. der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040) bereitgestellt sein, um ein Verhindern und/oder Verringern einer Wärmeabsorption des Wärmetauschers 2000 zu unterstützen, welche durch Sonnenlicht hervorgerufen wird. Beispielsweise kann in einigen Fällen ein Fahrzeug im Freien geparkt oder abgestellt sein und kann direktem Sonnenlicht ausgesetzt sein. In diesen Fällen kann der Haubenflächen-Wärmetauscher 2000, einschließlich an der Haube montierten und in dem Motorraum montierten Ausführungsformen, Sonnenlicht absorbieren, was dazu führt, dass der Wärmetauscher 2000 seine Temperatur erhöht und daher weniger effizient bei einem Transferieren von Wärme von dem erwärmten Kühlfluid (z.B. Kühlmittel) während eines Betriebs des Fahrzeugs wird. Dementsprechend kann, wie unter Bezugnahme auf 25-30 unten beschrieben werden wird, in einigen Ausführungsformen eine Abdeckung an der Haube bereitgestellt sein, welche sich über den Haubenflächen-Wärmetauscher erstreckt, um eine Sonnenlicht-basierte Wärmeaufnahme zu reduzieren oder minimieren, welche auftreten könnte.
25 illustriert eine weitere Ausführungsform eines Haubenflächen-Wärmetauschers 2000, welcher der Haubenfläche 2020 des Fahrzeugs 2040 mit einer Abdeckung 1300 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zugeordnet ist. In einer beispielhaften Ausführungsform kann sich der Wärmetauscher 2000 durch die Öffnung 2080 in der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 erstrecken, wie oben unter Bezugnahme auf vorhergehende Ausführungsformen beschrieben. Beispielsweise kann der Wärmetauscher 2000 in einem Bereich der Haube 2060 platziert sein, welcher eine Haubenvertiefung 1100 wie oben in 23-24 beschrieben umfasst. In dieser Ausführungsform ist die Abdeckung 1300 direkt über dem Wärmetauscher 2000 positioniert, um so den Wärmetauscher 2000 und die Öffnung 2080 in der Haube 2060 in dem Bereich der Haubenvertiefung 1100 zu bedecken.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Abdeckung 1300 ein offenes vorderes Ende 1302, welches in Richtung der Vorderseite 2040 weist, sowie ein gegenüberliegendes offenes hinteres Ende 1304, welches in Richtung der Windschutzscheibe 2120 des Fahrzeugs 2040 weist. Das vordere Ende 1302 und das hintere Ende 1304 der Abdeckung 1300 sind offen, so dass Luftströmungen durch die Abdeckung 1300 (z.B. oberhalb und/oder unterhalb) strömen können, ohne dass ein signifikanter Luftwiderstand für die Luftströmungen hervorgerufen wird und das aerodynamische Profil des Fahrzeugs 2040 beeinträchtigt wird. In dieser Ausführungsform ist die Abdeckung 1300 an der Haube 2060 entlang jeder lateralen Seite angebracht oder gesichert, einschließlich einer ersten Seite 1306, welche einer Seite des Fahrzeugs 2040 entspricht, und einer gegenüberliegenden zweiten Seite 1308, welche der anderen Seite des Fahrzeugs 2040 entspricht. In einigen Fällen kann die Abdeckung 1300 an der Haube 2060 unter Verwendung eines beliebigen Typs von Befestigungsmechanismus gesichert oder angebracht sein, wie beispielsweise Bolzen, Schreiben, Niete und/oder einem Haftmittel. In anderen Fällen kann die Abdeckung 1300 als ein einheitliches Teil oder eine einheitliche Komponente mit der Haube 2060 hergestellt oder zusammengebaut sein (z.B. ist die Abdeckung integral mit der Haube 2060 gebildet).
Nun ist unter Bezugnahme auf 26 eine seitliche Querschnittsansicht der Ausführungsform des Wärmetauschers aus 25 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung gezeigt. In dieser Ausführungsform ist der Wärmetauscher 2000 innerhalb des Motorraums unterhalb der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 montiert, beispielsweise durch das Trageelement 800, den ersten Tragearm 802, den zweiten Tragearm 804, die erste Klammer 806 und die zweite Klammer 808, wie oben beschrieben. Zusätzlich erstreckt sich in dieser Ausführungsform die Abdeckung 1300 über einen Abschnitt des oder den gesamten Wärmetauscher 2000. Beispielsweise ist, wie in 25 gezeigt, das vordere Ende 1302 der Abdeckung 1300 über die Öffnung 2080 in der Haube 2060 an einem Ende angeordnet, und das hintere Ende 1304 der Abdeckung 1300 ist über die Öffnung 2080 in der Haube 2060 an dem gegenüberliegenden Ende angeordnet. Mit dieser Anordnung kann der Wärmetauscher 2000 innerhalb des Motorraums des Fahrzeugs 2040 in einer Position montiert sein, um sich durch die Öffnung 2080 in der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 derart zu erstrecken, dass die äußere Fläche 404 entlang der Haubenfläche 2020 des Fahrzeugs 2040 in dem Bereich der Haube 2060 freigelegt ist, welcher der Haubenvertiefung 1100 entspricht und über ihre obere Seite durch die Abdeckung 1300 bedeckt ist.
In 26 war die Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 in einer geschlossenen Position illustriert. 27 ist eine Querschnittsansicht der beispielhaften Ausführungsform des Wärmetauschers aus 26, gezeigt mit der Fahrzeughaube in einer offenen Position. Wie in 27 zu sehen ist, ist der Wärmetauscher 2000 fest innerhalb eines Motorraums montiert, beispielsweise durch das Trageelement 800, den ersten Tragearm 802, den zweiten Tragearm 804, die erste Klammer 806 und die zweite Klammer 808, welche Komponenten alle unter der Haube 2060 angeordnet sind. Mit dieser Anordnung verbleibt, wenn die Haube 2060 in der offenen Position ist (wie in 27 gezeigt), der Wärmetauscher 2000 in derselben Position, wenn sich die Haube 2060 nach oben bewegt. Das steht im Gegensatz zu 18, wo der Wärmetauscher 2000 direkt an der Haube 2060 montiert ist und sich zusammen mit der Haube 2060 bewegt, wenn sie in der offenen Position ist. Zusätzlich ist in dieser Ausführungsform die Abdeckung 1300 an der Haube 2060 angebracht, so dass sich daher die Abdeckung 1300 mit der Haube 2060 bewegt, wenn die Hause 2060 in der offenen Position ist, während der Wärmetauscher 2000 stationär verbleibt.
Nun ist unter Bezugnahme auf 28 eine seitliche Querschnittsansicht, welche Luftströmungen 1500, 1502 zeigt, welche entlang der Ausführungsform des in dem Motorraum montierten Wärmetauschers aus 26 laufen, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung illustriert. In dieser Ausführungsform sind eine oder mehrere Rippen aus der Mehrzahl von Rippen 410 an der äußeren Fläche 404 des Wärmetauschers 2000 entlang der Haubenfläche 2020 der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 in dem Pfad der Luftströmungen 1500, 1502 freigelegt, wenn sich das Fahrzeug 2040 bewegt. Zusätzlich erstreckt sich in dieser Ausführungsform die Abdeckung 1300 über die Mehrzahl von Rippen 410 an der äußeren Fläche 404 des Wärmetauschers 2000. In einer beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich ein Abstand zwischen einem Boden der Abdeckung 1300 und der äußeren Fläche 404 des Wärmetauschers 2000, so dass die Abdeckung 1300 nicht in direktem Kontakt mit dem Wärmetauscher 2000 steht und einen Raum für Luftströmungen (z.B. Luftströmungen 1500, 1502) erlaubt, so dass sie unter dem Boden der Abdeckung 1300 und über die äußere Fläche 404 des Wärmetauschers 2000 laufen können. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform der Abstand zwischen dem Boden der Abdeckung 1300 und der äußeren Fläche 404 des Wärmetauschers 2000 etwa 50 mm betragen. In anderen Ausführungsformen kann der Abstand zwischen dem Boden der Abdeckung 1300 und der äußeren Fläche 404 des Wärmetauschers 2000 größer oder kleiner sein. In einigen Fällen kann die Größe des Abstands von den aerodynamischen Eigenschaften der Haube 2060 und/oder des Fahrzeugs 2040 abhängen.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Wärmetauscher 2000 in der Haubenvertiefung 1100 an der Haube 2060 mit dem vorderen oder führenden Rand 414 von jeder Rippe aus der Mehrzahl von Rippen 410 zu der Richtung der einfallenden Luftströmungen 1500, 1502 weisend positioniert und von dem vorderen Rand 1302 der Abdeckung 1300 bedeckt. Der nachlaufende Rand von jeder Rippe aus der Mehrzahl von Rippen 410 ist an der gegenüberliegenden Seite (z.B. näher zu der Windschutzscheibe 2120 des Fahrzeugs 2040 als der führende Rand 414) platziert und ist von dem hinteren Rand 1304 der Abdeckung 1300 bedeckt. In dieser Ausführungsform bewegt sich die Luftströmung 1500 über die Oberseite der Abdeckung 1300 (z.B. oberhalb des Wärmetauschers 2000) im Wesentlichen oberhalb der Haubenfläche 2020, während die Luftströmung 1502 entlang der Haubenvertiefung 1100 in der Haubenfläche 2020 läuft und durch einen Abschnitt des Wärmetauschers 2000 (z.B. durch Rippen 410 an einer äußeren Fläche 404) unterhalb der Abdeckung 1300 hindurchtritt.
Mit dieser Anordnung wirkt ein erster Teil 1504 der Luftströmung 1502 mit den Rippen 410 des Wärmetauschers 2000 zusammen, um Wärme von dem Wärmetauscher 2000 (z.B. mittels erwärmtem Kühlmittel, welches durch die Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgänge 416 an dem unteren Abschnitt 402 des Wärmetauschers 2000 strömt) zu der Luftströmung 1502 zu transferieren. Nachdem er durch die Rippen 410 hindurchgelaufen ist, hat ein zweiter Teil 1506 der Luftströmung 1502 einen Teil der Wärme von dem Wärmetauscher 2000 absorbiert, so dass der zweite Teil 1506 der Luftströmung 1502 wärmer als der erste Teil 1504 ist. Indem die Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 mit der Haubenvertiefung 1100 bereitgestellt wird und der Wärmetauscher 2000 in der Haubenvertiefung 1100 und unter der Abdeckung 1300 positioniert wird, wird ein Bereich niedrigen Drucks durch die Vertiefung erzeugt, um ein Ansaugen der einfallenden Luftströmung 1502 in Richtung des Wärmetauschers 2000 zu unterstützen und dadurch die Wärme-Transferfunktionen zu erhöhen. Durch diesen Mechanismus wird das Fluid in dem Wärmetauscher 2000 durch die Wirkung eines Wärmetransfers zu der Luftströmung 1502 gekühlt, wodurch das Fluid (z.B. Kühlmittel) gekühlt wird, welches zurück zu dem entsprechenden Fahrzeugsystem oder der Komponente geführt wird (z.B. das oben beschriebene Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200).
Das heißt, dass in dieser Ausführungsform ein Luftströmungs-Pfad 1502 entlang der externen Fläche der ersten oberen Körperkomponente des Fahrzeugs gerichtet wird, beispielsweise der Haubenfläche 2020 der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040, um mit dem Wärmetauscher 2000 (z.B. dem ersten Teil 1504 der Luftströmung 1502) zusammenzuwirken, und die Abgabe-Luftströmung (z.B. der zweite Teil 1506 der Luftströmung 1502) wird dazu gerichtet, entlang einer externen Fläche einer zweiten oberen Körperkomponente des Fahrzeugs zu strömen, beispielsweise der Windschutzscheibe 2120 des Fahrzeugs 2040.
In einigen Ausführungsformen kann eine alternative Ausführungsform eines Wärmetauschers mit einer Mehrzahl von Rippen an sowohl der oberen als auch der unteren Seite (z.B. ein doppelseitiger Wärmetauscher) in Verbindung mit einer beliebigen der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden. Beispielsweise kann ein doppelseitiger Wärmetauscher an der Haube montiert sein, beispielsweise wie in Verbindung mit den in 17-19 gezeigten Ausführungsformen beschrieben, oder kann in dem Motorraum montiert sein, wie beispielsweise in Verbindung mit den in 20-28 gezeigten Ausführungsformen beschrieben. Zusätzlich kann ein doppelseitiger Wärmetauscher in Verbindung mit der Haube 2060 oder ohne die Haubenvertiefung 1100 und/oder ohne die Abdeckung 1300 verwendet werden.
29 ist eine isometrische Explosionsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Wärmetauschers mit oberen und unteren Rippenflächen gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. In dieser Ausführungsform umfasst ein doppelseitiger Wärmetauscher 1600 einen oberen Abschnitt 1610 mit einer Mehrzahl von Rippen 1612. Die Mehrzahl von Rippen 1612 kann eine im Wesentlichen gleiche Konfiguration, Form und/oder Anordnung aufweisen wie die Mehrzahl von Rippen 410, welche oben unter Bezugnahme auf 16A-16B beschrieben worden ist.
In dieser Ausführungsform umfasst der doppelseitige Wärmetauscher 1600 ferner einen mittleren Abschnitt 1620. Der mittlere Abschnitt 1620 umfasst eine Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen 1622. Die Mehrzahl von Fluiddurchgängen 1622 kann ein oder mehrere Rohre oder andere Leitungen umfassen, welche entlang des mittleren Abschnitt 1620 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 angeordnet sind. Die Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen 1622 kann eine im Wesentlichen gleiche Konfiguration, Form und/oder Anordnung aufweisen wie die Mehrzahl von Fluiddurchgängen 416, welche oben unter Bezugnahme auf 16C beschrieben worden ist, und sie sind dazu eingerichtet, dass das Wärme-Transferfluid oder Kühlfluid (z.B. Kühlmittel) hindurchströmen kann, wenn Luft über obere und untere Abschnitte des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 strömt.
In dieser Ausführungsform umfasst der doppelseitige Wärmetauscher 1600 ferner einen unteren Abschnitt 1630. Der untere Abschnitt 1630 ist im Wesentlichen gleich zu dem oberen Abschnitt 1610, welcher an der gegenüberliegenden Seite des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 platziert ist. Der untere Abschnitt 1630 umfasst eine Mehrzahl von Rippen 1632, welche eine im Wesentlichen gleiche Konfiguration, Form und/oder Anordnung aufweisen wie die Mehrzahl von Rippen 1612, 410, welche oben und unter Bezugnahme auf 16A-16B beschrieben worden sind. Wie in 29 zu sehen ist, umfasst eine obere Seite des unteren Abschnitts 1630 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 eine Mehrzahl von Kanälen 1634, welche dazu eingerichtet sind, die Serpentinenform der Mehrzahl von Wärme-Transferfluidpassagen 1622 des mittleren Abschnitts 1620 aufzunehmen und ihnen zu entsprechen. Mit dieser Anordnung kann die Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen 1622 in die Mehrzahl von Kanäle 1634 und in Kontakt mit ihnen stehen, um einen Wärmetransfer von dem erwärmten Fluid, welches durch die Wärme-Transferfluiddurchgänge 1622 strömt, zu der Mehrzahl von Rippen 1632 zu unterstützen.
Wie in der Ausführungsform aus 29 gezeigt ist, sind die Fluiddurchgänge 1622 in einer annähernden Serpentinenform an dem mittleren Abschnitt 1620 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 angeordnet und führen das Kühlfluid mittels eines Einlasses 1624 zu einem Auslass 1626, wobei ein Kühlfluid-Strömungskreislauf gebildet ist, welcher dazu eingerichtet ist, Wärme von dem Kühlfluid, während das Fahrzeug (z.B. Fahrzeug 2040) in Bewegung ist, zu einfallender Luft zu transferieren, welche über die Mehrzahl von Rippen 1612 läuft, welche oberhalb der Fluiddurchgänge 1622 an dem oberen Abschnitt 1610 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 angeordnet sind, sowie über eine Mehrzahl von Rippen 1632, welche unterhalb von Fluiddurchgängen 1622 an einem unteren Abschnitt 1630 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 platziert sind.
Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen eine untere Seite des oberen Abschnitts 1610 eine im Wesentlichen gleiche Mehrzahl von Kanälen wie die Kanäle 1634 aufweisen, welche ebenfalls dazu eingerichtet sind, die Serpentinenform der Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgänge 1622 des mittleren Abschnitts 1620 aufzunehmen und ihnen zu entsprechen. Mit dieser Anordnung kann die Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen 1622 in die Mehrzahl von Kanälen an sowohl dem oberen Abschnitt 1610 als auch dem unteren Abschnitt 1630 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 passen und damit in Kontakt sein, um einen Wärmetransfer von dem erwärmten Fluid, welches durch die Wärme-Transferfluiddurchgänge 1622 strömt, zu der Mehrzahl von Rippen an den oberen und unteren Seiten des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 zu unterstützen.
Somit kann in einigen Ausführungsformen der doppelseitige Wärmetauscher 1600 effizienter bei einem Wärmetransfer sein als ein Wärmetauscher, welcher Rippen lediglich an einer Seite aufweist. Dieses Merkmal des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 kann es erlauben, einen größeren Wärmetransfer oder eine größere Kühlkapazität als ähnlich bemaßte einseitige Wärmetauscher bereitzustellen, oder kann es erlauben, einen im Wesentlichen gleichen Wärmetransfer oder eine gleiche Kühlkapazität unter Verwendung einer insgesamt kleineren Größe und/oder eines kleineren Flächenbereichs bereitzustellen, was es einem doppelseitigen Wärmetauscher 1600 erlauben kann, an Bereichen einer Haube eines Fahrzeugs platziert zu werden, wo ansonsten nicht ausreichend Raum für einen größeren Wärmetauscher wäre.
Nun ist unter Bezugnahme auf 30 eine seitliche Querschnittsansicht der Ausführungsform des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 aus 29 gezeigt, welcher innerhalb der Haubenvertiefung 1100 in der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist der doppelseitige Wärmetauscher 1600 ebenfalls von der Abdeckung 1300 bedeckt, wie oben unter Bezugnahme auf 25-28 beschrieben.
In dieser Ausführungsform ist der doppelseitige Wärmetauscher 1600 innerhalb des Motorraums unterhalb der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 montiert, beispielsweise mittels des Trageelements 800, des ersten Tragearms 802, des zweiten Tragearms 804, der ersten Klammer 806 und der zweiten Klammer 808, wie oben beschrieben. Zusätzlich erstreckt sich in dieser Ausführungsform die Abdeckung 1300 über einen Abschnitt des oder den gesamten doppelseitigen Wärmetauscher 1600. Beispielsweise ist, wie in 30 gezeigt, das vordere Ende 1302 der Abdeckung 1300 über die Öffnung 2080 in der Haube 2060 an einem Ende angeordnet, und das hintere Ende 1304 der Abdeckung 1300 ist über die Öffnung 2080 in der Haube 2060 an dem gegenüberliegenden Ende angeordnet. Mit dieser Anordnung kann der doppelseitige Wärmetauscher 1600 innerhalb des Motorraums des Fahrzeugs 2040 in einer Position montiert sein, um sich durch die Öffnung 2080 in der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 zu erstrecken, so dass sowohl der obere Abschnitt 1610 als auch der untere Abschnitt 1630 entlang der Haubenfläche 2020 des Fahrzeugs 2040 in dem Bereich der Haube 2060 freigelegt sind, welcher der Haubenvertiefung 1100 entspricht. Dementsprechend ist in dieser Ausführungsform der obere Abschnitt 1610 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 durch die Abdeckung überdeckt.
Nun ist unter Bezugnahme auf 31 eine seitliche Querschnittsansicht gezeigt, welche Luftströmungen 1800, 1802, welche sich entlang der Ausführungsform des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 aus 18 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung bewegen, illustriert. In dieser Ausführungsform sind eine oder mehrere Rippen der Mehrzahl von Rippen 1612 an dem oberen Abschnitt 1610 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 und eine oder mehrere Rippen aus der Mehrzahl von Rippen 1632 an dem unteren Abschnitt 1630 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 entlang der Haubenfläche 2020 der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 in dem Pfad der Luftströmungen 1800, 1802 freigelegt, wenn sich das Fahrzeug 2040 bewegt. Zusätzlich erstreckt sich in dieser Ausführungsform die Abdeckung 1300 über den doppelseitigen Wärmetauscher 1600.
In einer beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich ein Abstand zwischen einer Unterseite der Abdeckung 1300 und einem oberen Abschnitt 1610 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 derart, dass die Abdeckung 1300 nicht in direktem Kontakt mit dem doppelseitigen Wärmetauscher 1600 ist und einen Raum für Luftströmungen erlaubt (z.B. Luftströmungen 1800, 1802), so dass diese sich unter dem Boden der Abdeckung 1300 und über den doppelseitigen Wärmetauscher 1600 bewegen können. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform der Abstand zwischen dem Boden der Abdeckung 1300 und dem doppelseitigen Wärmetauscher 1600 etwa 50 mm betragen. In anderen Ausführungsformen kann der Abstand größer oder kleiner sein, wie oben beschrieben.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der doppelseitige Wärmetauscher 1600 in der Haubenvertiefung 1100 an der Haube 2060 mit dem vorderen oder führenden Rand von jeder Rippe aus der Mehrzahl von Rippen 1612, 1632 zu der Richtung der einfallenden Luftströmungen 1800, 1802 weisend positioniert und von dem vorderen Rand 1302 der Abdeckung 1300 bedeckt. Der nachlaufende Rand von jeder Rippe aus der Mehrzahl von Rippen 1612, 1632 ist an der gegenüberliegenden Seite (z.B. näher zu der Windschutzscheibe 2120 des Fahrzeugs 2040 als der führende Rand) platziert und ist durch den hinteren Rand 1304 der Abdeckung 1300 bedeckt. In dieser Ausführungsform läuft die Luftströmung 1800 unter der Abdeckung 1300 und durch die Rippen 1612 des oberen Abschnitts 1610 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600, während die Luftströmung 1802 entlang der Haubenvertiefung 1100 in der Haubenfläche 2020 läuft und durch die Rippen 1632 des unteren Abschnitts 1630 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 läuft.
Mit dieser Anordnung wirkt ein erster Teil 1804 der Luftströmung 1800 mit Rippen 1612 des oberen Abschnitts 1610 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 zusammen, um Wärme von erwärmtem Kühlmittel, welches durch die Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen 1622 an einem mittleren Abschnitt 1620 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 strömt, zu der Luftströmung 1800 zu transferieren. Nachdem er durch die Rippen 1612 hindurchgetreten ist, hat ein zweiter Teil 1806 der Luftströmung 1800 einen Teil der Wärme von dem doppelseitigen Wärmetauscher 1600 absorbiert, so dass der zweite Teil 1806 der Luftströmung 1800 wärmer als der erste Teil 1804 ist. In ähnlicher Weise wirkt ein erster Teil 1808 der Luftströmung 1802 mit den Rippen 1632 des unteren Abschnitts 1630 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 zusammen, um Wärme von dem erwärmten Kühlmittel, welches durch die Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen 1622 an dem mittleren Abschnitt 1620 des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 strömt, zu der Luftströmung 1802 zu transferieren. Nachdem er durch die Rippen 1632 hindurchgetreten ist, hat der zweite Teil 1810 der Luftströmung 1802 ebenfalls einen Teil der Wärme von dem doppelseitigen Wärmetauscher 1600 absorbiert, so dass der zweite Teil 1810 der Luftströmung 1802 wärmer als der erste Teil 1808 ist.
Das heißt, dass in dieser Ausführungsform ein Luftströmungs-Pfad der Luftströmung 1800 und/oder der Luftströmung 1802 entlang der externen Fläche einer ersten oberen Körperkomponente des Fahrzeugs gerichtet ist, beispielsweise der Haubenfläche 2020 der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040, um mit dem Wärmetauscher 2000 (d.h. dem ersten Teil 1804 der Luftströmung 1800 und/oder dem ersten Teil 1808 der Luftströmung 1802) zusammenzuwirken, und eine Abgabe-Luftströmung (d.h. der zweite Teil 1806 der Luftströmung 1800 und/oder der zweite Teil 1810 der Luftströmung 1802) wird so gerichtet, dass er entlang einer externen Fläche einer zweiten oberen Körperkomponente des Fahrzeugs strömt, beispielsweise der Windschutzscheibe 2120 des Fahrzeugs 2040.
Indem der doppelseitige Wärmetauscher 1600 an der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 bereitgestellt wird, können Luftströmungen durch Rippen sowohl oberhalb als auch unterhalb des doppelseitigen Wärmetauschers 1600 hindurchtreten, um dadurch Wärme-Transferfunktionen zu erhöhen. Durch diesen Mechanismus wird das Fluid in dem doppelseitigen Wärmetauscher 1600 durch eine Wirkung eines Wärmetransfers zu der Luftströmung 1800, 1802 gekühlt, wobei hierdurch das Fluid (z.B. Kühlmittel) gekühlt wird, welches zu dem entsprechenden Fahrzeugsystem oder der Komponente zurückgeführt wird (z.B. das oben beschriebene Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem 200).
In einigen Ausführungsformen kann ein Haubenflächen-Wärmetauscher gemäß den hierin beschriebenen Techniken (z.B. der Wärmetauscher 2000 und/oder der doppelseitige Wärmetauscher 1600) an einer beliebigen geeigneten Position an einer Haube eines Fahrzeugs platziert sein. Nun ist unter Bezugnahme auf 32 eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Platzierungsbereichs 1900, welcher der Haubenfläche 2020 der Haube 2060 des Fahrzeugs 2040 zum Platzieren eines Wärmetauschers gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zugeordnet ist, gezeigt. Der Platzierungsbereich 1900 kann einer Länge (L1) 1904 zugeordnet sein, welche sich von einem vorderen Ende 1902 der Haube 2060 zu der Trennwand 2100 in der Nähe der Windschutzscheibe erstreckt. Der Platzierungsbereich 1900 kann ebenfalls einer Breite (W1) 1906 zugeordnet sein, welche sich zwischen einem ersten Rand 1908 der Haube 2060 an einer Seite des Fahrzeugs 2040 zu einem zweiten Rand 1910 der Haube 2060 an der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs 2040 erstreckt.
Wie oben beschrieben, kann in verschiedenen Ausführungsformen ein Wärmetauscher gemäß den hierin beschriebenen Techniken an verschiedenen Positionen bezüglich eines oberen Körpers oder einer oberen Körperkomponente eines Fahrzeugs platziert sein. Beispielsweise illustriert 33 eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform des Wärmetauschers 2000, welche an einem hinteren Abschnitt der Fahrzeughaube 2060 in der Nähe der Trennwand 2100 (oder Brandwand) des Fahrzeugs 2040 platziert ist, welche die Haube 2060 von der Windschutzscheibe 2120 des Fahrzeugs 2040 trennt. Wie in dieser Ausführungsform gezeigt, umfasst das Fahrzeug 2040 eine erste obere Körperkomponente, beispielsweise in der Form der Haube 2060, welche an einer vorderen Hälfte des Fahrzeugs 2040 positioniert ist. Die Haube 2060 umfasst eine externe Fläche, beispielsweise die Haubenfläche 2020, welche gegenüber einer inneren Fläche liegt, welche in Richtung eines Innenraums des Fahrzeugs 2040 weist (z.B. dem Motorraum unter der Haube 2060). Wie oben beschrieben, umfasst die erste obere Körperkomponente (z.B. die Haube 2060) die Öffnung 2080 zu dem Innenraum des Fahrzeugs 2040.
In dieser Ausführungsform umfasst das Fahrzeug 2040 ebenfalls eine zweite obere Körperkomponente, beispielsweise in der Form einer Windschutzscheibe 2120. Die Windschutzscheibe 2120 ist hinter der ersten oberen Körperkomponente (z.B. der Haube 2060) positioniert und umfasst eine externe Fläche an dem Äußeren des Fahrzeugs 2040. Wie in 21 gezeigt, ist der Wärmetauscher 2000 ein Flächen-Wärmetauscher (d.h. im Gegensatz zu einem Durchströmungs-Wärmetauscher, wie beispielsweise dem oben beschriebenen Hauptradiator 204), welcher mit der Öffnung 2080 entlang der Länge des Fahrzeugs 2040 in der Nähe der Trennwand 2100 (oder Brandwand) des Fahrzeugs 2040 ausgerichtet ist, welche die Haube 2060 von der Windschutzscheibe 2120 trennt. Mit dieser Anordnung ist ein Luftströmungs-Pfad derart gebildet, dass Luft entlang der externen Fläche der ersten oberen Körperkomponente (z.B. der Haubenfläche 2020 der Haube 2060) und des Wärmetauschers 2000 strömt, und Abgabeluft (z.B. die gekühlte Luft nach einem Zusammenwirken mit dem Wärmetauscher 2000, wie oben beschrieben) so gerichtet wird, dass sie entlang der externen Fläche der zweiten oberen Körperkomponente strömt (d.h. der externen Fläche der Windschutzscheibe 2120).
In einem weiteren Beispiel illustriert die 34 eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform des Wärmetauschers 2000, welcher in der Nähe eines vorderen Abschnitts der Fahrzeughaube 2060 in der Nähe einer vorderen Stoßstange des Fahrzeugs 2040 platziert ist. Wie in dieser Ausführungsform gezeigt, umfasst das Fahrzeug 2040 eine erste obere Körperkomponente, beispielsweise in der Form der Haube 2060, welche an einer vorderen Hälfte des Fahrzeugs 2040 positioniert ist. Die Haube 2060 umfasst eine externe Fläche, beispielsweise die Haubenfläche 2020, welche gegenüber einer internen Fläche liegt, welche in Richtung eines Innenraums des Fahrzeugs 2040 weist (z.B. der Motorraum unter der Haube 2060). Wie oben beschrieben, umfasst die erste obere Körperkomponente (z.B. die Haube 2060) eine Öffnung 2080 zu dem Innenraum des Fahrzeugs 2040.
In dieser Ausführungsform umfasst das Fahrzeug 2040 ebenfalls eine zweite obere Körperkomponente, beispielsweise in der Form der Windschutzscheibe 2120. Die Windschutzscheibe 2120 ist hinter der ersten oberen Körperkomponente positioniert (z.B. der Haube 2060) und umfasst eine externe Fläche an der Außenseite des Fahrzeugs 2040. Wie in 34 gezeigt, ist der Wärmetauscher 2000 mit der Öffnung 2080 entlang der Länge des Fahrzeugs 2040 in der Nähe der vorderen Stoßstange des Fahrzeugs 2040 ausgerichtet. Mit dieser Anordnung ist ein Luftströmungs-Pfad derart gebildet, dass Luft entlang des Wärmetauschers 2000 strömt, und Abgabeluft (z.B. die gekühlte Luft nach einem Zusammenwirken mit dem Wärmetauscher 2000, wie oben beschrieben) wird so gerichtet, dass sie entlang der externen Fläche der ersten oberen Körperkomponente (z.B. der Haubenfläche 2020 der Haube 2060) strömt, welche hinter dem Wärmetauscher 2000 platziert ist. Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen die Abgabeluft ferner entlang der externen Fläche der zweiten oberen Körperkomponente strömen (z.B. der externen Fläche der Windschutzscheibe 2120).
In verschiedenen Ausführungsformen können ein oder mehrere Haubenflächen-Wärmetauscher (z.B. der Wärmetauscher 2000 und/oder der doppelseitige Wärmetauscher 1600) an einer beliebigen Stelle an der Haubenfläche 2020 der Haube 2060 innerhalb des Platzierungsbereichs 1900 platziert sein. Beispielsweise können in einigen Fällen, abhängig von der Konfiguration und Anordnung des Fahrzeugs 2040, einschließlich der Anordnung des Antriebs/Motors 202 und/oder des Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystems 200, unterschiedliche Positionen für einen Haubenflächen-Wärmetauscher innerhalb des Platzierungsbereichs 1900 gewünscht sein. Mit dieser Anordnung kann ein Haubenflächen-Wärmetauscher gemäß den hierin beschriebenen Techniken verwendet werden, um zusätzliche oder ergänzende Wärmetransfer-Fähigkeiten zu einem Haupt- oder Primärradiator (z.B. dem oben beschrieben Hauptradiator 204) bereitzustellen, welcher konventionell an der Vorderseite des Fahrzeugs 2040 montiert oder angeordnet und derart eingerichtet ist, dass Luft durch vordere Kühlergrill-Öffnungen an der Vorderseite des Fahrzeugs läuft, um durch den Hauptradiator in einer Kreuzströmung oder einer im Wesentlichen senkrechten Weise zu strömen.
In einigen Ausführungsformen kann ein oberer Fahrzeugkörper und/oder eine obere Fahrzeugkomponente mehr als einen Flächen-Wärmetauscher umfassen, einschließlich beliebigen zwei oder mehr Wärmetauschern, welche oben unter Bezugnahme auf die beispielhaften Ausführungsformen beschrieben sind, einschließlich Kombinationen von unterschiedlichen oder Konfigurationen von Wärmetauschern. Beispielsweise kann, wie in 35 gezeigt, das Fahrzeug 2040 zwei Wärmetauscher umfassen, welche an dem oberen Fahrzeugkörper und/oder der oberen Fahrzeugkörperkomponente angeordnet sind (z.B. der Haubenfläche 2020 der Haube 2060). In dieser Ausführungsform umfasst das Fahrzeug 2040 einen ersten Wärmetauscher 2300 und einen zweiten Wärmetauscher 2302. Der erste Wärmetauscher 2300 und der zweite Wärmetauscher 2302 können im Wesentlichen gleich zu beliebigen der hierin beschriebenen vorhergehenden Ausführungsformen von Wärmetauschern sein. Mit dieser Anordnung können zwei oder mehr Flächen-Wärmetauscher an einem oberen Fahrzeugkörper und/oder einer oberen Fahrzeugkörperkomponente angeordnet sein, um zusätzliche ergänzende Wärme-Transferfähigkeiten bereitzustellen.
Während verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung beschrieben worden sind, ist die Beschreibung dazu vorgesehen, beispielhaft zu sein anstatt einschränkend, und es wird dem Fachmann deutlich, dass viele weitere Ausführungsformen und Implementierungen möglich sind, welche innerhalb des Umfangs der Offenbarung liegen. Dementsprechend soll die Offenbarung nicht einschränkend sein, außer angesichts der angehängten Ansprüche und ihrer Äquivalente. Es können ebenfalls verschiedene Modifikationen und Änderungen innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche vorgenommen werden.
Ein Fahrzeug-Wärmetransfersystem umfasst einen Durchströmungs-Wärmetauscher, einen Flächen-Wärmetauscher, wenigstens eine ersten Fahrzeugkomponente und ein Steuerelement, welches dazu betreibbar ist, selektiv Wärme zu oder von der ersten Fahrzeugkomponente mit einem oder beiden aus dem Durchströmungs-Wärmetauscher und dem Flächen-Wärmetauscher auf Grundlage von einer oder mehreren Betriebsbedingungen zu transferieren. In einer Ausführungsform umfasst der Flächen-Wärmetauscher einen Wärmetauscher an einem oberen Körper mit einem ersten Abschnitt mit einer Mehrzahl von Rippen, welche an einer ersten Fläche des Wärmetauschers an dem oberen Körper angeordnet sind. Der Wärmetauscher an dem oberen Körper umfasst ebenfalls einen zweiten Abschnitt, welcher eine Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen umfasst, welche an einer zweiten Fläche des Wärmetauschers an dem oberen Körper angeordnet sind. Der zweite Abschnitt ist unterhalb des ersten Abschnitts angeordnet. Der Wärmetauscher an dem oberen Körper ist derart an dem Fahrzeug montiert, dass die erste Fläche des ersten Abschnitts des Wärmetauschers an dem oberen Körper freigelegt ist.

Claims

Fahrzeug-Wärmetransfersystem, umfassend: einen Durchströmungs-Wärmetauscher (104), der zum Kühlen von Fluid von einer Luftströmung (A1) im Wesentlichen senkrecht durchströmt wird; einen Flächen-Wärmetauscher (106), an dem zum Kühlen von Fluid eine Luftströmung (A2) im Wesentlichen parallel vorbeiströmt; wenigstens eine erste Fahrzeugkomponente; und ein Steuerelement (170), welches durch Umleiten des Fluidflusses in wenigstens einem ersten Modus für ein selektives Austauschen von Wärme zu oder von der ersten Fahrzeugkomponente mit einem oder beiden aus dem Durchströmungs-Wärmetauscher (104) und dem Flächen-Wärmetauscher (106) auf Grundlage von einer oder mehreren Betriebsbedingungen betreibbar ist.
Fahrzeug-Wärmetransfersystem nach Anspruch 1, wobei das Steuerelement (170) ausgelegt ist, zu veranlassen, dass dann, wenn in dem ersten Modus eine Wärme-Transferkapazität des Flächen-Wärmetauschers (106) ein erster Wert ist, welcher einen ersten vorbestimmten Grenzwert übersteigt, wenigstens die erste Fahrzeugkomponente mit dem Flächen-Wärmetauscher (106) gekühlt wird, und dann wenn in dem ersten Modus die Wärme-Transferkapazität des Flächen-Wärmetauschers (106) ein zweiter Wert ist, welcher geringer als der erste vorbestimmte Grenzwert ist, wenigstens die erste Fahrzeugkomponente mit dem Flächen-Wärmetauscher (106) und dem Durchströmungs-Wärmetauscher (104) gekühlt wird.
Fahrzeug-Wärmetransfersystem nach Anspruch 2, wobei das Steuerelement (170) ausgelegt ist, dann, wenn in dem ersten Modus für das Fluid, welches durch den Flächen-Wärmetauscher (106) strömt, gemessen oder vorhergesagt wird, dass es Wärme gewinnt, wenigstens die erste Fahrzeugkomponente mit lediglich dem Durchströmungs-Wärmetauscher (104) gekühlt wird.
Fahrzeug-Wärmetransfersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Luftströmungs-Steuereinheit (108), welche dazu eingerichtet ist, selektiv einer Umgebungs-Luftströmung auf Grundlage einer Wärme-Transferkapazität des Flächen-Wärmetauschers (106) und/oder eines Betriebszustands von wenigstens der ersten Fahrzeugkomponente zu erlauben oder blockieren, zu dem Durchströmungs-Wärmetauscher (104) zu strömen.
Fahrzeug-Wärmetransfersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Fluid-Steuerventil (140), welches dazu eingerichtet ist, selektiv das Kühlfluid zu einem oder beiden aus dem Durchströmungs-Wärmetauscher (104) und dem Flächen-Wärmetauscher (106) zu richten, um Wärme zu oder von wenigstens der ersten Fahrzeugkomponente auf Grundlage einer Wärme-Transferkapazität des Flächen-Wärmetauschers (106) und/oder eines Betriebszustands von wenigstens der ersten Fahrzeugkomponente zu transferieren.
Fahrzeug-Wärmetransfersystem nach Anspruch 1, wobei der Flächen-Wärmetauscher (106) an einer Unterseite des Fahrzeugs (100) positioniert ist, wobei der Flächen-Wärmetauscher (106) ein erstes Ende (106a) und ein zweites Ende (106b) umfasst, wobei das zweite Ende (106b) des Flächen-Wärmetauschers (106) entlang einer Länge des Fahrzeugs relativ zu dem ersten Ende (106a) des Flächen-Wärmetauschers (106) nach hinten positioniert ist, und wobei das Fahrzeug (100) eine Höhe aufweist und das erste Ende (106a) an einer anderen Höhe an dem Fahrzeug (100) als das zweite Ende (106b) positioniert ist.
Fahrzeug-Wärmetransfersystem nach Anspruch 1, wobei das Steuerelement (170) in einem zweiten Modus betreibbar ist, welcher selektiv Wärme zu oder von wenigstens der ersten Fahrzeugkomponente mit einem oder beiden aus dem Durchströmungs-Wärmetauscher (104) und dem Flächen-Wärmetauscher (106) auf Grundlage von einer oder mehreren Betriebsbedingungen transferiert, welche wenigstens die erste Fahrzeugkomponente beeinflussen.
Fahrzeug-Wärmetransfersystem nach Anspruch 1, wobei ein oberer Körper (128) des Flächen-Wärmetauschers (106) umfasst: einen ersten Abschnitt, welcher eine Mehrzahl von Rippen (130) umfasst, welche an einer ersten Fläche des oberen Körpers (128) angeordnet sind; einen zweiten Abschnitt, welcher eine Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen (122) umfasst, welche an einer zweiten Fläche des oberen Körpers (128) angeordnet sind, wobei der zweite Abschnitt unterhalb des ersten Abschnitts angeordnet ist; wobei der obere Körper (128) an dem Fahrzeug (100) derart montiert ist, dass die erste Fläche des ersten Abschnitts des oberen Körpers (128) zu einer Außenseite des Fahrzeugs (100) freigelegt ist; und wobei die Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen (128) dazu eingerichtet sind, Wärme von erwärmtem Fluid, welches durch die Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen (128) strömt, zu Luftströmungen zu transferieren, welche mit der Mehrzahl von Rippen (130) zusammenwirken, wenn sich das Fahrzeug (100) bewegt.
Fahrzeug-Wärmetransfersystem, umfassend: eine Fahrzeugkomponente, welche an einem Fahrzeug (100) positioniert ist, welche von einem Fluid geheizt oder gekühlt wird; und einen Flächen-Wärmetauscher (106), an dem eine Luftströmung (A2) im wesentlichen parallel vorbeiströmt und welcher einen Einlass (124), welcher das Fluid empfängt, welches verwendet wird, um die Fahrzeugkomponente zu heizen oder zu kühlen, sowie einen Auslass (126) umfasst, welcher das Fluid zum Heizen oder Kühlen der Fahrzeugkomponente zurückführt, und wobei sich ein geschlossener Fluidpfad (122) zwischen dem Einlass (124) und dem Auslass (126) erstreckt, wobei der Flächen-Wärmetauscher (106) an einer Unterseite des Fahrzeugs (100) positioniert ist, wobei der Flächen-Wärmetauscher (106) ein erstes Ende (106a), ein zweites Ende (106b) und ein Merkmal umfasst, welches zwischen dem ersten Ende (106a) und dem zweiten Ende (106b) positioniert ist, wobei das zweite Ende (106b) des Flächen-Wärmetauschers (106) entlang einer Länge des Fahrzeugs (100) hinter dem ersten Ende (106a) positioniert ist, und wobei das Fahrzeug (100) eine Höhe aufweist und wenigstens ein Abschnitt des Merkmals niedriger an dem Fahrzeug (100) positioniert ist als das erste Ende (106a) und das zweite Ende (106b).
Fahrzeug-Wärmetransfersystem nach Anspruch 9, wobei das Fahrzeug (100) eine Unterseite und eine Länge, welche sich von einem vorderen Ende zu einem hinteren Ende erstreckt, eine Vorderachse (112b) und eine Hinterachse (113b) umfasst, und wobei wenigstens ein Abschnitt des Flächen-Wärmetauschers (106; 106'") an der Unterseite und entlang der Länge des Fahrzeugs entweder zwischen dem vorderen Ende des Fahrzeugs (100) und der Vorderachse (112b) oder zwischen dem hinteren Ende des Fahrzeugs (100) und der Hinterachse (113b) positioniert ist.
Fahrzeug-Wärmetransfersystem nach Anspruch 9, wobei das erste Ende (106a) an einer anderen Höhe an dem Fahrzeug (100) als das zweite Ende (106b) positioniert ist.
Fahrzeug-Wärmetransfersystem nach Anspruch 9, wobei das Fahrzeug (100) eine Vorderachse (112b) und eine Hinterachse (113b) umfasst, und wobei, wenn der Flächen-Wärmetauscher (106) an der Unterseite vor der Hinterachse (113b) positioniert ist, wobei wenigstens ein Abschnitt des Flächen-Wärmetauschers (106) entlang der Länge des Fahrzeugs (100) zwischen dem vorderen Ende des Fahrzeugs (100) und der Vorderachse (112b) positioniert ist, dann das erste Ende (106a) höher an dem Fahrzeug (100) positioniert ist als das zweite Ende (106b), oder wenn der Flächen-Wärmetauscher (106) hinter der Vorderachse (112b) positioniert ist, wobei wenigstens ein Abschnitt des Flächen-Wärmetauschers (106''') entlang der Länge des Fahrzeugs (100) zwischen dem hinteren Ende des Fahrzeugs (100) und der Hinterachse (113b) positioniert ist, dann das erste Ende (106'''a) niedriger an dem Fahrzeug positioniert ist als das zweite Ende (106'''b).
Fahrzeug-Wärmetransfersystem nach Anspruch 9, wobei der Flächen-Wärmetauscher (106) einen Körper umfasst, welcher sich von einem ersten Ende (106a) zu einem zweiten Ende (106b) erstreckt, und der Körper auf die Kontur der Fahrzeug-Unterseite angepasst ist.
Fahrzeug-Wärmetransfersystem nach Anspruch 9, wobei das Fahrzeug (100) eine Vorderachse (112b), eine Hinterachse (113b) und eine Batterie (146) umfasst, wobei der Flächen-Wärmetauscher (106) und die Batterie (146) entlang der Unterseite hinter der Vorderachse (112b) und vor der Hinterachse (113b) angeordnet sind.
Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem mit einem Wärmetransfersystem nach Anspruch 1, umfassend: eine obere Karosseriekomponente (2060) des Fahrzeugs (2040), welche eine externe Fläche umfasst; den Durchströmungs-Wärmetauscher (204); ein Wärme-Transferfluidreservoir (206); eine Pumpe (208); und den Flächen-Wärmetauscher (2000), welcher einen Wärme-Transferfluidkreislauf mit dem Durchströmungs-Wärmetauscher (204), dem Wärme-Transferfluidreservoir (206) und der Pumpe (208) bildet, wobei der Flächen-Wärmetauscher (2000) an dem Fahrzeug (100) derart montiert ist, dass Luft entlang einem Luftströmungs-Pfad in direktem Oberflächenkontakt mit dem Flächen-Wärmetauscher (2000) und entlang der externen Fläche der oberen Karosseriekomponente (2060) strömt.
Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem nach Anspruch 15, wobei der Flächen-Wärmetauscher (2000) umfasst: einen ersten Abschnitt, welcher eine Mehrzahl von Rippen (410) umfasst, welche an einer ersten Fläche des Flächen-Wärmetauschers (2000) angeordnet sind; einen zweiten Abschnitt, welcher eine Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen (416) umfasst, welche an einer zweiten Fläche des Flächen-Wärmetauschers (2000) angeordnet sind, wobei der zweite Abschnitt unterhalb des ersten Abschnitts angeordnet ist; und wobei die Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen (416) dazu eingerichtet sind, Wärme von erwärmtem Kühlfluid, welches durch die Mehrzahl von Wärme-Transferfluiddurchgängen (416) strömt, zu Luftströmungen zu transferieren, welche mit der Mehrzahl von Rippen (410) in dem Luftströmungs-Pfad zusammenwirken, wenn sich das Fahrzeug bewegt.
Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem nach Anspruch 15, wobei die obere Fahrzeugkomponente eine Haube (2060) eines Fahrzeugs ist; und wobei sich die erste Fläche des ersten Abschnitts des Flächen-Wärmetauschers (2000) durch eine Öffnung (2080) in einer Haubenfläche der Haube (2060) des Fahrzeugs erstreckt.
Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem nach Anspruch 17, wobei der zweite Wärmetauscher (2000) an der Haube des Fahrzeugs derart montiert ist, dass der Flächen-Wärmetauscher (2000) dazu eingerichtet ist, sich mit der Haube (2060) zu bewegen, wenn die Haube (2060) von einer geschlossenen Position zu einer offenen Position überführt wird.
Fahrzeug-Fluidkühlmittelsystem nach Anspruch 17, wobei der Flächen-Wärmetauscher (406) innerhalb eines Innenraums des Fahrzeugs (2040) derart montiert ist, dass der Flächen-Wärmetauscher (406) dazu eingerichtet ist, an seinem Platz zu verbleiben, wenn die Haube (2060) von einer geschlossenen Position zu einer offenen Position überführt wird.