一种车辆及其冷却模块总成的制作方法

1.本发明涉及一种车辆及其冷却模块总成。


背景技术：

2.目前，车辆的冷却系统基本都采用水冷方式，通过风扇强制外部空气流过散热器，使热量散发至外界环境中。随着功率密度的逐渐增加，车辆在运行过程中需要借助冷却系统散发的热量更多，对冷却系统也提出了更高的要求，以前通过单个风扇对散热器进行冷却的方式冷却效率较低，已无法满足功率密度增长的需求。而且，传统冷却模块中的风扇一般由发动机直接驱动，无法根据实际散热需求主动调节转速，仅能根据车辆负荷状态改变运行转速，由此不可避免地会造成高速低负荷工况下冷却能力过剩，系统附件能耗增加；低速高负荷工况下散热能力不足的问题。这些都需要设计新的冷却模块来满足新增的散热需求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种车辆的冷却模块总成，以解决现有技术中采用单风扇对散热器进行冷却时存在的效率较低的技术问题；同时，本发明还提供一种使用上述冷却模块总成的车辆，以解决现有技术中采用单风扇对散热器进行冷却时存在效率较低而无法满足车辆功率密度增长需求的技术问题。
4.本发明的车辆的冷却模块总成采用如下技术方案：车辆的冷却模块总成包括：换热器，包括液冷通道，所述换热器用于对车辆上的待冷却部件进行冷却，所述换热器的前侧为迎风侧，用于与车辆的前侧相对应；风扇组件，布置于所述换热器后侧，用于冷却所述换热器；所述风扇组件包括多个电子风扇，多个电子风扇以矩形阵列方式布置。
5.本发明的有益效果是：风扇组件包括多个以矩形阵列方式布置的电子风扇，由于冷却模块总成的进气量和前端来流的风速均匀性成正相关，因此，采矩形阵列方式布置的风扇组件能够显著提高前端进气均匀性，从而提升进气效率，进而提高风扇组件的整体效率；另一方面，将电子风扇以矩形阵列的方式布置，也方便根据车辆上待冷却部件的散热需求实时控制电子风扇的运行数目和各电子风扇的转速，从而提升风扇组件的整体效率，以满足车辆功率密度增长需求。
6.作为优选的技术方案，所述风扇组件还包括导风圈，所述导风圈的前端与所述换热器对应以引导气流，所述导风圈内设置多个沿前后方向并行延伸的导风通道，多个导风通道呈矩形阵列方式布置，以与多个电子风扇一一对应，各电子风扇对应固设在相应导风通道的后端出风口处。
7.有益效果：由于多个电子风扇采用矩形阵列布置的形式，各电子风扇之间的间距较近，且受车辆上复杂安装环境的影响，各电子风扇在同转速下运行时所受到的阻力可能
不同，由风机理论可知，不同电子风扇前端所产生的负压存在不均匀分布的可能，导致不同电子风扇区域之间的流动产生干涉，通过在导风圈上设置与电子风扇一一对应的导风通道，能在一定程度将各电子风扇的叶片前端的区域隔开，从而抑制使用时各电子风扇之间的流动发生相互干涉，有利于提高风扇组件的整体效果。
8.作为优选的技术方案，所述电子风扇设置在所述导风圈外部。
9.有益效果：方便安装电子风扇。
10.作为优选的技术方案，所述导风通道由固设在导风圈中的交错布置的挡风板分隔形成。
11.有益效果：导风圈的结构简单，设计加工方便。
12.作为优选的技术方案，各电子风扇外分别套装有导风罩，所述导风罩固定安装在所述导风圈的后侧面上。
13.有益效果：罩设在各电子风扇外的导风罩形成容纳相应电子风扇的独立空间，对相应电子风扇起到导风和防护作用；此外，通过导风罩与导风通道的结合，能进一步将各电子风扇的叶片前端的区域隔开，从而进一步避免或抑制使用时各电子风扇之间的流动发生相互干涉，有利于进一步提高风扇组件的整体效率。
14.作为优选的技术方案，所述车辆的冷却模块总成还包括安装架，用于固定安装在车辆的车架上，所述换热器及风扇组件均固定安装在所述安装架上。
15.有益效果：安装架的设置方便换热器和风扇组件在车架上的固定安装。
16.作为优选的技术方案，所述车辆的冷却模块总成还包括导风管，所述导风管的前端为进风口，所述换热器设置在所述导风管的后端出风口处，所述导风管于后端出风口处设有多个分流通道，多个分流通道呈矩形阵列方式布置，以与多个电子风扇一一对应。
17.有益效果：通过导风管能有效将换热器前侧的风引导至换热器迎风侧表面处，从而减小换热器前侧障碍物对换热器迎风侧风的流动干扰，使更多的风流过换热器，从而提高换热器的换热效率；此外，分流通道的设置能有效提高换热器迎风侧的进气均匀性，能够进一步提高风扇组件的静压效率，有利于进一步提升风扇组件的整体效率。
18.作为优选的技术方案，所述分流通道由交错布置在所述导风管的后端出风口处的分流板形成。
19.有益效果：导风管的结构简单，设计加工方便。
20.作为优选的技术方案，所述换热器为矩形，所述液冷通道包括顶部横向通道、底部横向通道及中间竖向通道，顶部横向通道和底部横向通道均沿左右方向延伸，中间竖向通道沿上下方向延伸，中间竖向通道连通所述的顶部横向通道和底部横向通道，在顶部横向通道的右侧设置冷却流体进口，在底部横向通道的左侧设置冷却流体出口，以矩形阵列方式布置的多个电子风扇在上下方向上对应换热器分布有至少两排，每一排沿左右方向依次布置有至少两个电子风扇，所有电子风扇按照以下条件启动：（1）在任意上下相邻的两排电子风扇中，在下排的电子风扇全部启动后，再启动上排的电子风扇；（2）同一排的所有电子风扇中，按照从右向左的顺序依次启动。
21.有益效果：对于换热器来讲，一般位于下侧的换热效率更高，风冷换热效果更好，因此，对应于右侧顶部设置冷却流体进口、左侧底部设置冷却流体出口的换热器来讲，在上
下相邻的两排电子耳风扇中，先启动下排的电子风扇，再启动上排的电子风扇，而对于同一排的电子风扇来讲，按照从右向左的顺序依次启动，可保证各电子风扇均工作在高效工况下，相比多风扇均在单一运行模式下工作，能有效降低风扇组件的能耗。
22.本发明的车辆采用如下技术方案：车辆，包括待冷却部件和冷却模块总成，所述冷却模块总成用于对待冷却部件散热；冷却模块总成包括：换热器，包括液冷通道，所述换热器用于对车辆上的待冷却部件进行冷却，所述换热器的前侧为迎风侧，用于与车辆的前侧相对应；风扇组件，布置于所述换热器后侧，用于冷却所述换热器；所述风扇组件包括多个电子风扇，多个电子风扇以矩形阵列方式布。
23.本发明的有益效果是：风扇组件包括多个以矩形阵列方式布置的电子风扇，由于冷却模块总成的进气量和前端来流的风速均匀性成正相关，因此，采矩形阵列方式布置的风扇组件能够显著提高前端进气均匀性，从而提升进气效率，进而提高风扇组件的整体效率；另一方面，将电子风扇以矩形阵列的方式布置，也方便根据车辆上待冷却部件的散热需求实时控制电子风扇的运行数目和各电子风扇的转速，从而提升风扇组件的整体效率，以满足车辆功率密度增长需求。
24.作为优选的技术方案，所述风扇组件还包括导风圈，所述导风圈的前端与所述换热器对应以引导气流，所述导风圈内设置多个沿前后方向并行延伸的导风通道，多个导风通道呈矩形阵列方式布置，以与多个电子风扇一一对应，各电子风扇对应固设在相应导风通道的后端出风口处。
25.有益效果：由于多个电子风扇采用矩形阵列布置的形式，各电子风扇之间的间距较近，且受车辆上复杂安装环境的影响，各电子风扇在同转速下运行时所受到的阻力可能不同，由风机理论可知，不同电子风扇前端所产生的负压存在不均匀分布的可能，导致不同电子风扇区域之间的流动产生干涉，通过在导风圈上设置与电子风扇一一对应的导风通道，能在一定程度将各电子风扇的叶片前端的区域隔开，从而抑制使用时各电子风扇之间的流动发生相互干涉，有利于提高风扇组件的整体效果。
26.作为优选的技术方案，所述电子风扇设置在所述导风圈外部。
27.有益效果：方便安装电子风扇。
28.作为优选的技术方案，所述导风通道由固设在导风圈中的交错布置的挡风板分隔形成。
29.有益效果：导风圈的结构简单，设计加工方便。
30.作为优选的技术方案，各电子风扇外分别套装有导风罩，所述导风罩固定安装在所述导风圈的后侧面上。
31.有益效果：罩设在各电子风扇外的导风罩形成容纳相应电子风扇的独立空间，对相应电子风扇起到导风和防护作用；此外，通过导风罩与导风通道的结合，能进一步将各电子风扇的叶片前端的区域隔开，从而进一步避免或抑制使用时各电子风扇之间的流动发生相互干涉，有利于进一步提高风扇组件的整体效率。
32.作为优选的技术方案，所述车辆的冷却模块总成还包括安装架，用于固定安装在
车辆的车架上，所述换热器及风扇组件均固定安装在所述安装架上。
33.有益效果：安装架的设置方便换热器和风扇组件在车架上的固定安装。
34.作为优选的技术方案，所述车辆的冷却模块总成还包括导风管，所述导风管的前端为进风口，所述换热器设置在所述导风管的后端出风口处，所述导风管于后端出风口处设有多个分流通道，多个分流通道呈矩形阵列方式布置，以与多个电子风扇一一对应。
35.有益效果：通过导风管能有效将换热器前侧的风引导至换热器迎风侧表面处，从而减小换热器前侧障碍物对换热器迎风侧风的流动干扰，使更多的风流过换热器，从而提高换热器的换热效率；此外，分流通道的设置能有效提高换热器迎风侧的进气均匀性，能够进一步提高风扇组件的静压效率，有利于进一步提升风扇组件的整体效率。
36.作为优选的技术方案，所述分流通道由交错布置在所述导风管的后端出风口处的分流板形成。
37.有益效果：导风管的结构简单，设计加工方便。
38.作为优选的技术方案，所述换热器为矩形，所述液冷通道包括顶部横向通道、底部横向通道及中间竖向通道，顶部横向通道和底部横向通道均沿左右方向延伸，中间竖向通道沿上下方向延伸，中间竖向通道连通所述的顶部横向通道和底部横向通道，在顶部横向通道的右侧设置冷却流体进口，在底部横向通道的左侧设置冷却流体出口，以矩形阵列方式布置的多个电子风扇在上下方向上对应换热器分布有至少两排，每一排沿左右方向依次布置有至少两个电子风扇，所有电子风扇按照以下条件启动：（1）在任意上下相邻的两排电子风扇中，在下排的电子风扇全部启动后，再启动上排的电子风扇；（2）同一排的所有电子风扇中，按照从右向左的顺序依次启动。
39.有益效果：对于换热器来讲，一般位于下侧的换热效率更高，风冷换热效果更好，因此，对应于右侧顶部设置冷却流体进口、左侧底部设置冷却流体出口的换热器来讲，在上下相邻的两排电子耳风扇中，先启动下排的电子风扇，再启动上排的电子风扇，而对于同一排的电子风扇来讲，按照从右向左的顺序依次启动，可保证各电子风扇均工作在高效工况下，相比多风扇均在单一运行模式下工作，能有效降低风扇组件的能耗。
附图说明
40.图1是本发明的车辆的具体实施例1的局部结构示意图，同时示出了车辆用冷却模块总成的具体实施例1的结构；图2是图1中风扇组件和换热器处的主视图；图3是图2的左视图；图4是图1中导风管的结构示意图；图5是图4所示导风管的主视图；图6是图4所示导风管的侧视图；图7中图1中矩形阵列布置的电子风扇启动顺序图。
41.图中：1、车架；2、散热器；21、顶部横向通道；22、底部横向通道；3、导风管；31、分流通道；32、分流板；33、上进风口；34、下进风口；4、风扇组件；5、上进气格栅；6、下进气格栅；7、保险杠；8、发动机；41、电子风扇；42、导风通道；43、挡风板；44、导风圈。
具体实施方式
42.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
43.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
45.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
46.本发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例1：如图1至图7所示，为车辆的冷却模块总成的结构，此处的冷却模块总成具体包括换热器和风扇组件4，具体的，换热器可根据车型配置，例如换热器可包括中冷器、油冷器、冷凝器和散热器2，本实施例中的换热器包括散热器2，散热器2包括液冷通道。具体使用时，冷却模块总成安装在车辆的车架1上，液冷通道内通有冷却流体，通过冷却流体带走待冷却部件的热量，以对待冷却部件进行冷却，本实施例中的待冷却部件具体的为图1所示的发动机8。以散热器2的前侧为迎风侧，本实施例中散热器2的迎风侧与车辆的前侧对应。
47.如图1所示，车辆的冷却模块总成还包括风扇组件4，风扇组件4布置在散热器2的后侧，用于对散热器2进行冷却。如图2和图3所示，风扇组件4包括六个电子风扇41，六个电子风扇41以两行三列的矩形阵列方式布置。当然，在其他实施例中，也可根据需要设计风扇组件4的电子风扇41数量，各电子风扇41的布置方式也可以其他的矩形阵列方式布置。
48.如图1至图3所示，风扇组件4还包括导风圈44，导风圈44的前端与散热器2对应，起到引导气流的作用。导风圈44中交错布置有挡风板43，挡风板43将导风圈44分隔为六个沿前后并行延伸的导风通道42，各导风通道42也以两行三列的矩形阵列方式布置，以与各电子风扇41一一对应。电子风扇41设置在相应导风通道42的后端出风口处，并位于导风圈44的外部。
49.如图1至图3所示，各电子风扇41外均套装固定有导风罩，具体安装时，车辆的冷却模块总成包括安装架（图中未示出），安装架固定安装在车架1上，散热器2和导风圈44均固定安装在安装架上，导风罩固定安装在导风圈44的后侧面上，以实现各电子风扇41的安装固定。
50.如图1所示，车辆的冷却模块总成还包括导风管3，导风管3的前端为进风口，散热器2设置在导风管3的后端出风口处。具体的，如图4所示，导风管3于后端出风口处交错分布有分流板32，分流板32将导风管3的后端出风口分隔形成六个分流通道31，六个分流通道31
也以两行三列的矩形阵列方式布置，以与各电子风扇41一一对应。
51.如图1所示，本实施例中的车辆前端于保险杠7上下两侧分别设有上进气格栅5和下进气格栅6，相应的导风管3前端进风口也设有两个，即上进风口33和下进风口34，分别与上进气格栅5和下进气格栅6对应。具体安装时，导风管3的前侧固定在车架1上、后侧固定在安装架上并位于进气格栅和散热器2之间。
52.此外，散热器2整体为矩形，液冷通道包括顶部横向通道21、底部横向通道22及中间竖向通道，顶部横向通道21和底部横向通道22均沿左右方向延伸，中间竖向通道沿上下方向延伸，中间竖向通道连通顶部横向通道21和底部横向通道22，在顶部横向通道21的右侧设置冷却流体进口，在底部横向通道的左侧设置冷却流体出口，上述各电子风扇41以矩形阵列的方式对应散热器布置。
53.具体使用时，各电子风扇41可根据车辆实时的散热需求调整运行模式。此外，对于某一固定散热量，若所有电子风扇41同时运行，电子风扇41在低转速区间运行即可满足风量需求；若减少电子风扇41的运转数目，则运行中的电子风扇需在中高转速区间运行方能满足风量需求。而由风机理论可知，电子风扇41在中高转速区间运行时，静压效率较高。因此，当车辆负荷较低时，所需散发的热量较小，通过控制电子风扇41的运行数目，使启动的电子风扇41能够在高效区间运行，从而使得风扇组件4整体效率得到提升，有利于降低风扇组件4的能耗。例如，当车辆需要散热时，先开启一个电子风扇41，然后随着散热需求的逐渐增加，逐步增加电子风扇41的运行数目。由此可保证已开启的电子风扇41皆工作在高效工况下，相比多个电子风扇41在单一运行模式下运行，能够有效降低能耗。
54.对应于矩形的散热器2，所有的电子风扇在上下方向上对应布置两排，每排沿左右方向依次布置有三个电子风扇，所有电子风扇41按照以下条件启动：（1）在任意上下相邻的两排电子风扇中，在下排的电子风扇全部启动后，再启动上排的电子风扇；（2）同一排的所有电子风扇中，按照从右向左的顺序依次启动。
55.如图7所示，具体使用时，各电子风扇41的启动顺序应考虑到不同区域冷却空气流量对散热器2性能影响权重的不同，按照图中的顺序从no1到no6依次开启即可。
56.需要解释说明的是，此处的散热器的两排电子风扇对应上进气口和下进气口，一般而言，前置车的下格栅的进气效率较高，相应的，下排的电子风扇效率也较高，因此，先开启下排电子风扇。在同一排电子风扇中，则优先开启散热器高温区域对应的电子风扇，因此，按照从右向左的顺序依次启动。
57.上述电子风扇41为pwm（脉冲宽度调制）风扇，具有四个管脚，包括正电压信号线、负电压信号线脉宽调制信号线以及转速脉冲信号线。其中转速脉冲信号线可外接数显实时监控风扇转速，并通过ecu（电子控制单元）对脉宽信号进行调制，使各电子风扇41转速能够按照控制器输出的目标转速运转。
58.通过呈矩形阵列方式布置的多个电子风扇41代替现有技术中的单风扇结构，根据实际散热需求实时调整运行的电子风扇41的数目和转速，同时通过导风管3提高进气均匀性，通过导风圈44和导风罩减不同电子风扇41区域之间的流动干涉，最终使车辆的冷却模块总成实现进气性能和换热性能的提升，降低了冷却系统的能耗，提高了燃油经济性。此外，由于电子风扇41直径减小，风扇叶尖线速度能够大幅降低，由此改善了冷却风扇的噪声
水平。
59.通过调整散热器2型号和电子风扇41尺寸，上述车辆的冷却模块总成还可以适用于不同的散热环境及应用领域。根据设计的换热需求，同时考虑到安装环境，还可设计不同电子风扇41数量组合的矩形阵列风扇结构。
60.本发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例2：与发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例1相比，区别主要在于：上述实施例1中的风扇组件包括导风圈，导风圈固定在安装架上，电子风扇通过导风罩固定在导风圈后侧面；本实施例中的车辆的冷却模块总成与本发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例1相比，本实施例中的风扇组件不包括导风圈，各电子风扇直接通过导风罩固定在安装架上。
61.本发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例3：与发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例1相比，区别主要在于：上述实施例1中的电子风扇设置在导风圈外部；本实施例中的电子风扇设置在导风圈内部。
62.本发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例4：与发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例1相比，区别主要在于：上述实施例1中的导风通道由固设在导风圈中的挡风板分隔形成；本实施例中在导风圈上固定一一体成型的多孔板，多孔板的各孔形成所述的导风通道。
63.本发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例5：与发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例1相比，区别主要在于：上述实施例1中各电子风扇外分别套装有导风罩；本实施例中电子风扇外部不设置导风罩，电子风扇之间通过风扇固定架安装在导风圈的后侧面上。
64.本发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例6：与发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例1相比，区别主要在于：上述实施例1中的换热器和风扇组件均固定安装在安装架上；本实施例中换热器和风扇组件直接固定安装在车架上。
65.本发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例7：与发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例1相比，区别主要在于：上述实施例1中的车辆的冷却模块总成还包括导风管；本实施例中的车辆的冷却模块总成部包括导风管，从车辆的上进气格栅和下进气格栅进来的风直接在车辆的壳体的引导下流向散热器。
66.本发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例8：与发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例1相比，区别主要在于：上述实施例1中的分流通道由分流板形成；本实施例中的导风管的后端出风口处固定有一体成型的多孔板，多孔板的各孔形成所述的分流通道。
67.本发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例9：与发明的车辆的冷却模块总成的具体实施例1相比，区别主要在于：上述实施例1中各电子风扇沿着液冷通道分布，在工作时，各电子风扇沿液冷通道沿冷却流体进口到冷却流体出口的的方向依次开启；本实施例中，各电子风扇的布置与液冷通道无关，且各电子风扇的开启顺序也与液冷通道无关。
68.本发明的车辆的具体实施例1：如图1所示，车辆包括发动机8和冷却模块总成，发动机8为本实施例中的待冷却部
件，通过冷却模块总成对发动机8进行冷却散热。本实施例中的冷却模块总成与上述车辆的冷却模块总成的具体实施例1中所述的车辆的冷却模块总成的结构相同，不再赘述。
69.本发明的车辆的其他实施例：在其他实施例中，车辆的待冷却部件可为电池或其他动力系统，冷却模块总成可采用上述车辆的冷却模块总成的具体实施例2-9中任一个所述的车辆的冷却模块总成。
70.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。