CN102271941B - 用于冷却特别是电动车辆的电池的装置以及具有这种装置的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冷却机动车辆特别是电动车辆的电池(11)的装置，该车辆包括温度调节单元，该温度调节单元具有位于乘客舱中的蒸发器(1)以及位于乘客舱外的冷凝器(3)。所述装置的特征在于，它包括位于蒸发器(1)和电池(11)之间的空气通道(14)，以用于抽取由蒸发器(1)产生的冷空气的一部分，并且将该部分冷空气送至电池(11)以冷却该电池。

Description

用于冷却特别是电动车辆的电池的装置以及具有这种装置的车辆
技术领域
本发明涉及一种用于冷却特别是电动车辆、混合动力或全电动类型的车辆的电池的装置。
背景技术
装有电动机的车辆通过电池供电，考虑其初始成本，电池的寿命是非常重要的。
这些电化学电池对于温度变化非常敏感，其通常被设计为在20-40℃的范围或者甚至20-30℃的范围内最佳地运行。
高于40℃的温度可能改善锂电池的性能，但是会提高其退化的速度，40℃的温度对于确保长的使用寿命来说已经很高了。
对于NiMH(或者NiCd)类型的电池来说，高于40℃的温度会影响电池的充电容量。
由于电池具有相对大的尺寸和重量(对于可提供100-150km范围的150-200kg的电池，典型地为15-20kWh)，这些电池的温度会缓慢升高并且难于冷却。
由于热量的产生与电流的平方成比例，并且功率与电流成比例，因此热量的产生与功率的平方成比例。
因此，电池的非常快速的充电(大约15分钟内)会在电池中导致非常多热量的产生。
在使用对电池快速充电的***的情况下，随着车辆的使用在其完全放电之后，驾驶员可通过对电池快速充电而在同一天中多次使用车辆。
在这种情况下，电池的温度将越来越多地增加，直到达到最大允许温度，并且电池在两次快速充电周期之间没有时间进行冷却。
因此，为了保护电池的使用寿命，对电池进行冷却是有必要的。
文献US 5 834 132提供一种用于调节机动车辆的电池的温度的***。
这种***提出一种在电池的单元之间行进的冷却回路，该回路可通过储液器提供冷却流体。
有必要使用泵来循环冷却流体。
该流体借助于散热器和与其相连的风扇而被外部空气冷却。
然而，为了确保有效的冷却，散热器的尺寸和风扇的容量必须相当大，外部空气和流体之间以及电池和流体之间的温度差都相对较小。
这会导致这种***具有相对大的体积和重量，此外，由于具有大尺寸的冷却回路、泵、散热器和通风设备以及由于必须的阀，这样的***会很复杂并且昂贵。
此外，在连续快速充电的情况下，由于在非常短的时间内并且在很高的周围温度(高于30℃)条件下会产生大量的热量，这样的***不能充分有效地冷却电池。
另一种已知冷却装置使用车辆的空调***来冷却电池。
这种装置安装于Ford Escape型的车辆上，并且在图1中概略地示出。
这种装置包括位于乘客舱2中的蒸发器1，该蒸发器1通过两个管道4、5与位于乘客舱外的冷凝器3连接，制冷剂在管道4、5中流动，该制冷剂例如可以是氟里昂，它在压缩机6中被压缩。
这两个管道4、5与两个支管道7、8相连，所述支管道7、8连接至蒸发器9，该蒸发器冷却封装有电池11的壳体10的内部。
保持器12、13使调节冷却剂在管道4、5和7、8中的流动成为可能。
因此，该冷却装置需要第二蒸发器9，这会使得生产该冷却装置变得庞大并且昂贵。
发明内容
本发明的目的是消除上述装置的缺陷。
该目的根据本发明通过一种用于冷却机动车辆—特别是电动车辆—的电池(蓄电池，电池组)的装置实现，该车辆配备有空调，该空调包括位于车辆的乘客舱内的蒸发器和位于该乘客舱外的冷凝器，其特征在于，该装置包括位于蒸发器和电池之间的空气管道(空气输送道)，该空气管道能抽取由蒸发器产生的冷空气的一部分，并将它送至电池以冷却该电池。
由于该装置既不包括用于冷却剂的支管道，也不包括用于冷却电池的第二蒸发器，因此这种冷却装置更加简单、成本更低并且体积更小。
优选地，蒸发器位于与所述空气管道连通的封罩(外壳)内，并且电池位于所述空气管道通入其中的壳体(容器)内。
因此，电池周围的空气可以通过经空气管道送入该壳体内的冷空气而被冷却。
因此，由车辆的空调中的蒸发器产生的冷空气既用于冷却车辆的乘客舱又用于冷却电池。
因此，蒸发器位于其中的封罩包括通入乘客舱中的冷空气出口，并且所述壳体包括通向自由的外部空气的空气出口。
优选地，所述空气管道包括活门(活阀，风门片，翻板，volet)，该活门能在所述空气管道的关闭位置和打开位置之间移动。
该装置还可包括用于控制活门在上述两个位置之间的移动的机构。
所述机构可以是手动的或者可以包括电动致动器，该电动致动器可根据参数控制活门的移动，所述参数例如是外部温度、电池的温度以及在所述空气管道中流动的空气的温度。
还优选地，包含有电池的壳体通过连接器与所述空气管道的相邻一端相连，使得所述壳体和所述空气管道分开成为可能。
因此，为了对电池进行维护或者更换电池，可轻易地将包含有电池的壳体分开。
在一个实施例中，所述壳***于车辆地板的下方，并且所述空气管道可穿过该地板。
根据另一方面，本发明还涉及一种电动车辆，它配备有根据本发明的用于冷却电池的装置。
附图说明
本发明的其它特别的特征和优点还可通过下面的描述显现。
在作为非限制性实例给出的附图中：
-图2是根据本发明的用于冷却电动车辆的电池的装置的示意图，对这些电池的冷却可通过由车辆的空调产生的冷空气来实施，
-图3类似于图2，其中电池未被冷却。
具体实施方式
图2中示出用于冷却电动车辆的电池11的装置，该电动车辆包括空调，如图1中所示出的，该空调包括位于车辆的乘客舱2中的蒸发器1和位于该乘客舱2外的冷凝器3，该冷却装置包括位于蒸发器1和电池11之间的空气管道14，该空气管道14可用于抽取由蒸发器1产生的冷空气的一部分，并且将该部分冷空气送至(见箭头F)电池11以冷却该电池11。
蒸发器1位于封罩15内，该封罩15通过开口16a与空气管道14相连通，并且电池11位于空气管道14通入其中的壳体10内。
图2还示出，封罩15包括冷空气出口16，该冷空气出口通向乘客舱以用于冷却该乘客舱，并且壳体10包括通向外部空气的空气出口17。
此外，空气管道14包括活门18，该活门能在空气管道14的关闭位置(见图2)和打开位置(见图3)之间移动。
此外，设置有用于控制活门18在上述两个位置之间的运动的机构。
这种控制可以是手动的。
用于控制活门18的机构可以包括电动致动器(未示出)，该致动器可根据参数控制活门18在上述两个位置之间的运动，所述参数例如是外部温度、电池的温度以及在空气管道14中流动的空气的温度。
包含有电池11的壳体10通过连接器19与所述空气管道14的相邻端部连接，使得从空气管道14分开(移走)壳体10以对电池11进行维护或者更换成为可能。
在图2和图3所示的实例中，壳体10位于车辆的地板20的下方，并且空气管道14穿过该地板20。
现在，将参照图2和3解释已经描述过的冷却装置的操作。
当活门18打开时，如图2所示，由位于乘客舱2中的蒸发器1产生的冷空气的一部分进入空气管道14，并冷却位于壳体10中的电池11。
在已经冷却电池以后，该空气经过出口17排出。
这种操作模式可以在车辆行驶时使用，以便防止电池11超过约40℃的温度。
这种操作模式还可以在电池充电，车辆处于静止时使用。
在这种情况下，车辆的电动机可以以空档运行，以便驱动压缩机6，并由此在位于乘客舱中的封罩15内以及电池11的壳体内产生冷空气。
在这种操作模式下，为了有效地冷却电池11，可以将封罩15封闭，以使所有冷空气流都被送至该电池。
因此，电池11能够快速地再充电而没有过热的风险。
当空气管道14的活门18关闭时，电池11不被冷却。
这种操作模式可以在外部温度足够低时使用。
在这种情况下，冷却电池就不是非常必要的。
该用于冷却电池的装置的主要优点如下：
-不再需要额外的蒸发器或者用于冷却剂的支管道，
-为了实现位于乘客舱中的蒸发器的封罩和电池的壳体之间的连通，仅简单地需要一个空气管道，
-因此，可生产出比已知的冷却装置更加紧凑和低成本的装置。

Claims (11)

1.一种用于冷却机动车辆的电池(11)的装置，该车辆配备有空调，该空调包括位于车辆的乘客舱(2)中的蒸发器(1)和位于该乘客舱外部的冷凝器(3)，其特征在于，该蒸发器(1)位于封罩(15)内并且该电池(11)位于壳体(10)内，一个空气管道(14)连通所述封罩(15)和所述壳体(10)，该空气管道能抽取由蒸发器(1)产生的冷空气的一部分或全部，并且将该一部分或全部冷空气送至电池(11)以冷却该电池，其中，包含有电池(11)的所述壳体(10)通过连接器(19)与所述空气管道(14)的相邻端连接，使得从所述空气管道(14)分离所述壳体(10)成为可能。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该封罩(15)能被封闭。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述封罩(15)包括通向乘客舱(2)的冷空气出口(16)，所述壳体(10)包括通向自由的外部空气的空气出口(17)。
4.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于：所述空气管道(14)包括活门(18)，该活门能在所述空气管道(14)的关闭位置和打开位置之间移动。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：该装置包括用于控制活门(18)在上述两个位置之间的移动的机构。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述机构包括电动致动器，该电动致动器根据参数控制活门(18)的移动。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述参数是外部温度、电池的温度以及在所述空气管道(14)内流动的空气的温度。
8.根据权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于：所述壳体(10)位于车辆的地板(20)的下方，所述空气管道(14)穿过该地板。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该机动车辆是电动车辆。
10.一种机动车辆，它配备有如权利要求1至8之一所述的装置。
11.根据权利要求10所述的机动车辆，其特征在于：该机动车辆是电动机动车辆。
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