CN212907863U - 控制电能存储器的温度的设备及配备该设备的机动车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于控制电能存储器的温度的设备(10)，其具有：冷却剂回路(12)，冷却剂(14)在所述冷却剂回路中流动，并且所述冷却剂回路热耦合到电能存储器，使得所述冷却剂(14)可以从所述电能存储器吸收热量；制冷剂回路(16)，制冷剂(18)在所述制冷剂回路中流动，并且所述制冷剂回路是热泵的一部分；第二冷却剂冷却器(20)，其可以在冷却剂(14)和环境空气之间传递热量；第一冷却剂冷却器(24)，其可以在冷却剂(14)和制冷剂(18)之间传递热量；冷却剂控制装置(26)，其对流过第一冷却剂冷却器(20)和第二冷却剂冷却器(24)的冷却剂(14)流进行或可以进行控制和/或进行或可以进行调节。为了减轻设备的重量，提出设备(10)包括支撑结构(36)，该设备(10)包括至少一个模制部件(42)，所述至少一个模制部件与支撑结构(10)分开形成并且具有泡沫塑料，并且模制部件(42)限定空气流动路径和/或形成用于冷却剂控制装置(26)的保持架(48)和/或形成用于第一冷却剂冷却器(24)的保持架(48)。

Description

控制电能存储器的温度的设备及配备该设备的机动车辆

本实用新型涉及一种用于控制包括冷却剂回路的电能存储器的温度的设备。本实用新型还涉及一种配备有这种设备的机动车辆。

这种用于控制电能存储器的温度的设备例如可以进一步具有制冷剂回路，制冷剂在该制冷剂回路中流动并因此形成热泵的一部分。冷却剂可以因此被进一步冷却。因此，设备具有可以在冷却剂和制冷剂之间传递热量的第一冷却剂冷却器和可以在冷却剂和环境空气之间传递热量的第二冷却剂冷却器。可替代地，第二冷却剂冷却器可以位于设备外部并因此可以不是设备的一部分。在这种情况下，第二冷却剂冷却器例如是车辆侧冷却***的一部分。为了实现对冷却剂以及因此对能量存储器的冷却的按需控制，可以提供冷却剂控制装置，借助于所述冷却剂控制装置可以控制或调节通过第一冷却剂冷却器和第二冷却剂冷却器的冷却剂流。冷却剂控制装置可以例如布置在设备中或机动车辆中。

例如根据DE 10 2016 1089 468 A1中已知一种也用于冷却电能存储器的汽车空调***。借此描述了用于管理高压电池的多种冷却模式。

根据WO 2016/133360 A1已知一种用于控制电能存储器温度的设备，所述设备包括冷却剂回路，冷却剂在所述冷却剂回路中流动，并且所述冷却剂回路热耦合到电能存储器，使得冷却剂可以从电能存储器吸收热量或将热量散发到电能存储器。

根据US 2015/0096816 A1已知一种车辆空调设备。

如果例如将这种用于控制电能存储器的温度的设备如其通常地(例如在公共汽车或卡车的情况下)布置在车辆顶部，则减重对于重心以及因此对于机动车辆的行驶性能是特别有利的。减重还增加了机动车辆的负载能力。

因此，本实用新型基于以下目的，提供一种用于控制电能存储器的温度的设备的改进或至少不同的实施方式，其特征特别地在于更轻的重量。

本实用新型基于以下基本构思：为设备配备支撑结构并提供至少一个模制部件，所述模制部件与支撑结构分开形成并且由泡沫塑料制成。以此方式形成的模制部件可以限定例如流动路径和/或形成用于设备元件的保持架。可以使用泡沫塑料来形成设备各个部件的轻巧但精确的保持架。以此方式也可以容易地形成轻的空气引导件。

有利的选择是，泡沫塑料是发泡聚丙烯(EPP)。该材料可以成本低廉地制造并且具有优异的性能，特别是在较小的重量和良好的可塑性方面。

根据本实用新型，设备中的这种类型的元件是冷却剂控制装置和/或第一冷却剂冷却器和/或制冷剂压缩机和/或冷却剂泵，并形成这种类型的模制部件的保持架。这种类型的模制部件还可以形成用于制冷剂冷凝器的框架。

另一有利的选择是，这种模制部件具有用于冷却剂控制装置的容纳部，所述容纳部的轮廓与冷却剂控制装置的轮廓互补。因此，冷却剂控制装置以形状配合的方式固定在其位置中的模制部件中。因此，在冷却剂控制装置处不需要或至少更少的专用紧固件。冷却剂控制装置例如可以具有能够影响冷却剂流的一个或多个阀。

另一特别有利的选择是，用于冷却剂控制装置的容纳部将冷却剂控制装置热隔离。使用泡沫塑料提供这种类型的热隔离。必要时必须提供附加的盖，以使冷却剂控制装置由隔离材料完全地包围。通过这种热隔离方式可以防止冷凝水的形成。

有利的方案是，冷却剂控制装置和用于冷却剂控制装置的容纳部被模制使得冷却剂控制装置仅可以在预定位置***到保持架中。因此可以防止错误安装。例如，可以防止冷却剂控制装置的入口和出口的混淆和因此的错误连接。

另一有利的方案是，这种类型的模制部件具有用于第一冷却剂冷却器的容纳部，所述容纳部的轮廓与第一冷却剂冷却器的轮廓互补。因此，提供第一冷却剂冷却器的形状配合的保持架，使得可以将所述第一冷却剂冷却器保持在设备中而无需附加紧固件或只借助于很少的附加紧固件。此外，模制部件中的容纳部至少部分地实现了对第一冷却剂冷却器的热隔离。还可以进一步设置另一盖，使得第一冷却剂冷却器几乎完全被热隔离材料包围。因此，可以在第一冷却剂冷却器处进一步防止或至少减少冷凝水的形成。

另一特别有利的方案是，设计第一冷却剂冷却器和用于第一冷却剂冷却器的容纳部使得第一冷却剂冷却器仅可以在预定位置***到保持架中。通过固定固定安装位置，可以防止或至少减少错误连接的风险。

有利的替代方案是，在组装位置处形成用于紧固设备的支撑结构，特别地该支撑结构用于将设备保持在车辆顶部。这意味着支撑结构设计为保持设备的整体重量。此外，设备的大多数、优选所有基本元件直接或间接地经由支撑结构保持或保持在支撑结构上。

另一有利的替代方案是，支撑结构具有框架。这种框架形状的支撑结构具有简单并且稳定的结构。

另一特别有利的替代方案是，支撑结构具有优选是铝板的金属板。金属板基于体积而言具有高稳定性，使得支撑结构(例如该结构的框架)可以成本低廉地制造。

另一有利的选择是，该设备具有可以在冷却剂和环境空气之间传递热量的第二冷却剂冷却器，该设备具有冷却剂控制装置，借助于所述冷却剂控制装置可以对通过第一冷却剂冷却器和第二冷却剂冷却器的冷却剂流进行控制和/或调节。因此，可以对冷却剂的冷却并因此对能量存储器的冷却进行按需控制。

有利的选择是，冷却剂控制装置具有切换阀，通过所述切换阀可以在第一冷却剂冷却器和第二冷却剂冷却器之间切换冷却剂回路。根据对冷却剂的冷却需求，可以在更高效的操作(在其中省去通过制冷剂冷却)和有效的方式(其中冷却剂进一步通过制冷剂冷却)之间来回切换。因此，在需要小的冷却能力时，可以经由将热量散发到空气中的第二冷却剂冷却器实现冷却。如果需要更高的冷却能力或者由于较高的外部温度而无法经由空气冷却，则可以使用第一冷却剂冷却器，其借助于制冷剂回路中的热泵将冷却剂冷却到低于环境温度的温度。

不言而喻，冷却剂控制装置还可以具有多个阀替代一个切换阀，这些阀可以彼此独立地控制通过第一冷却剂冷却器和第二冷却剂冷却器的流，使得冷却剂也可以同时流过第一冷却剂冷却器和第二冷却剂冷却器。

另一有利的选择是，第二冷却剂冷却器设计为扁平管式热交换器。已经证明，这种类型的扁平管式热交换器对于将来自液体的热量传递到环境空气中的热交换器是有价值的。

另一特别有利的选择是，第一冷却剂冷却器设计为叠板式热交换器。已经证明，这种类型的叠板式热交换器对于在两种液体之间传递热量的热交换器是有价值的。

有利的方案是，制冷剂回路具有优选设计为扁平管式热交换器的制冷剂冷凝器，所述制冷剂冷凝器和第二冷却剂冷却器布置为彼此相邻，并且优选设置有驱动空气的风扇，其中由风扇驱动的空气流过制冷剂冷凝器和第二冷却剂冷却器。通过这种装置，可以使用同一风扇将新鲜空气供应给制冷剂冷凝器以及第二冷却剂冷却器，进而可以对其进行冷却。因此可以实现特别紧凑的结构。

另一有利的方案是，制冷剂回路具有用于驱动制冷剂的制冷剂压缩机。因此可以实现热泵，使得可以将冷却剂冷却到低于外部温度的温度。

有利的替代方案是，这种类型的模制部件形成用于制冷剂冷凝器的框架。因此，制冷剂冷凝器能够以特别有利的方式由模制部件保持。由此，该模制部件还可以进一步形成空气引导件的一部分。

另一有利的替代方案是，这种类型的模制部件形成用于空气引导件的盖，风扇被保持在该盖处。以此方式可以获得风扇的保持架以及空气引导件。因此，由风扇驱动的空气可以被专门引导通过制冷剂冷凝器和第二冷却剂冷却器。不言而喻，风扇可以在吸气模式以及鼓风模式下使用。这意味着，无论是空气先流动通过风扇然后通过待冷却的元件还是以相反方式流动，对于制冷剂冷凝器或第二冷却剂冷却器的冷却效果都没有影响。有利的方案提供了一种加热装置，通过所述加热装置可以使冷却剂变热，使得可以加热电能存储器。因此，在外部温度低的情况下，可以将电能存储器更快地带入对于操作最佳的温度范围。

有利的方案是，冷却剂为液体。有利地，冷却剂具有水和防冻剂。使用液体冷却剂可以实现非常高的热量传递。因此，第一冷却剂冷却器和第二冷却剂冷却器设计用于液体冷却剂。

在说明书和所附权利要求书中，当介质(物质或物质混合物)在预期的操作温度下为液态时，该介质被视为液态或液体。

本实用新型还基于以下基本构思：为具有驱动电池的机动车辆配备根据上述说明的用于控制电能存储器的温度的设备，其中，该设备用于控制机动车辆的驱动电池的温度。因此，用于控制电能存储器的温度的设备的优点被转移到机动车辆上，在此方面参照上面的说明。

本实用新型的其他重要特征和优点将从从属权利要求、附图以及从基于附图的对应的附图描述中获得。

不言而喻，不仅可以以分别给出的组合而且还可以以其他组合或单独地使用上面提到的和下面将进一步说明的特征，而未脱离本实用新型的范围。

在附图中示出了本实用新型的优选实施例，并且在下面的描述中更详细地描述，其中，相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。

分别示意性地示出：

图1示出了用于控制电能存储器的温度的设备的俯视立体图，其中隐去了壳体部分，

图2是图1所示设备的立体图，其中视角已旋转，

图3示出了用于制冷剂冷凝器的框架的俯视图，以及

图4示出了模制部件的立体图，所述模制部件包括用于冷却剂控制装置和冷却剂冷却器的相应容纳部。

图1和图2所示的用于控制电能存储器(未示出)的温度的设备10的第一实施方式具有液体冷却剂14流过的冷却剂回路12和制冷剂18流过的制冷剂回路16。冷却剂回路12设计为其可以吸收和排出电能存储器的热量。制冷剂回路16可以作为热泵工作，并且因此可以形成温度阱，所述温度阱的温度低于环境温度。

冷却剂14是液体。液体冷却剂14的热量传递能力高于气体冷却剂14的热量传递能力。冷却剂14例如具有水。此外，可以在水中添加防冻剂。

冷却剂回路12具有优选设计为叠板式热交换器的第一冷却剂冷却器24。冷却剂14和制冷剂18至少暂时地流过第一冷却剂冷却器24。为此，第一冷却剂冷却器24具有两个介质分离的且热耦合的流体路径。因此，热量可以从冷却剂14传递到制冷剂18。

冷却剂回路12还具有优选设计为扁平管式热交换器22的第二冷却剂冷却器20。冷却剂14和空气可以流过第二冷却剂冷却器20。第二冷却剂冷却器20 具有两个介质分离的且热耦合的流体路径，使得热量可以从冷却剂14散发到环境空气中。

因此，有两种选择可用于冷却冷却剂14并因此用于从电能存储器排出热量。一方面，可以借助于第二冷却剂冷却器20将热量散发到环境空气中。另一方面，通过第一冷却剂冷却器24可以将热量散发到制冷剂18中，所述制冷剂如下所示也将热量散发到环境空气中。然而，通过制冷剂18可以实现低于外部温度/环境温度的温度水平。

除此之外，还可以提供加热装置，通过所述加热装置可以将热量提供给冷却剂14，使得可以加热电能存储器。

因此，经由第二冷却剂冷却器20进行的冷却相较于经由第一冷却剂冷却器24进行的冷却具有更佳的效率。经由第一冷却剂冷却器24进行的冷却相较于经由第二冷却剂冷却器20进行的冷却可以实现更低的温度。因此设置了控制和/或调节通过第一冷却剂冷却器24和第二冷却剂冷却器20的冷却剂流的冷却剂控制装置26。

冷却剂控制装置26具有例如至少一个阀，优选地是切换阀28，通过所述阀可以切换在第一冷却剂冷却器24和第二冷却剂冷却器20之间的冷却剂流。不言而喻，冷却剂控制装置26也可以具有可以彼此独立地分别控制和/或调节通过第一冷却剂冷却器24和第二冷却剂冷却器20的冷却剂流的两个单独的阀。

制冷剂回路16具有制冷剂冷凝器30，所述制冷剂冷凝器优选设计为扁平管式热交换器。通过制冷剂冷凝器30，可以将热量从制冷剂18散发到环境空气中，使得制冷剂可以在制冷剂冷凝器30中冷凝。

为了在制冷剂回路16中驱动制冷剂18，优选设置制冷剂压缩机32。优选地还设置至少一个膨胀阀，制冷剂18在流入第一冷却剂冷却器24之前被引导通过所述膨胀阀，使得第一冷却剂冷却器24中的制冷剂18的温度降低，使得制冷剂18能够从冷却剂14吸收热量。

设备10还具有可以产生空气流的风扇34，以便吸收来自制冷剂冷凝器30 和第二冷却剂冷却器20的热量。为此，优选地将制冷剂冷凝器30和第二冷却剂冷却器20彼此相邻、特别是彼此平行地布置。

设备10具有支撑结构36，设备10的基本部件间接或直接地保持在所述支撑结构上。支撑结构具有框架38，所述框架优选设计为矩形。不连续的底部 40保持在框架上。底部40中的开口用作通风口，风扇34的空气通过所述通风口被吸入或吹出。设备10还具有将设备10相对于环境封闭的多个壳体壁41。

设备10具有至少一个(例如三个)由泡沫塑料制成的模制部件。这种泡沫塑料可以是例如发泡聚丙烯(EPP)。这些泡沫塑料具有较小的重量且良好的可塑性。

这种类型的第一模制部件42设计为制冷剂冷凝器30的框架44。制冷剂冷凝器30可以***到框架44中。框架44优选地设计为使得第二冷却剂冷却器 20也可以保持在框架上。因此，空气流可以被引导通过制冷剂冷凝器30和第二冷却剂冷却器20。

此外，这种类型的模制部件42设计为用于风扇34的盖46，使得由风扇 34吸入的空气首先流过制冷剂冷凝器30和第二冷却剂冷却器20。反向流动方向也是可行的，在所述反向流动方向的情况下，空气从风扇流向制冷剂冷凝器 30和第二制冷剂冷却器20。

最后，这种类型的模制部件42设计为用于冷却剂控制装置26和第一冷却剂冷却器24的保持架48。保持架48分别具有用于冷却剂控制装置26的容纳部50和用于第一冷却剂冷却器24的容纳部52。

容纳部50具有设计为与冷却剂控制装置26的轮廓互补的轮廓。优选地，容纳部50和冷却剂控制装置26被模制使得冷却剂控制装置26仅可以在所提供的安装位置***到容纳部50中。因此，通过保持架48和容纳部50提供了冷却剂控制装置26的精确安装位置，从而防止冷却剂控制装置26的错误安装，或至少很难安装错误。

因此，容纳部50至少部分地包围冷却剂控制装置26，使得容纳部50将冷却剂控制装置26热隔离。为了改善热隔离，可以额外地提供盖，所述盖优选地也由泡沫塑料制成。

第一冷却剂冷却器24的容纳部52具有设计为与第一冷却剂冷却器24的轮廓互补的轮廓，使得第一冷却剂冷却器24可以以形状配合的方式容纳在容纳部52中。容纳部52和第一冷却剂冷却器24优选设计为使得第一冷却剂冷却器24仅可以在预定的安装位置***到容纳部52中。因此，可以防止第一冷却剂冷却器24的错误***，或者至少很难安装错误。

保持架48可以设计为多件式的或者例如如图中所示形成为一件式的，使得用于冷却剂控制装置26的容纳部50和用于第一冷却剂冷却器24的容纳部 52保持在共同的模制部件42中。

Claims (15)

1.一种用于控制电能存储器的温度的设备(10)，包括：

-冷却剂回路(12)，冷却剂(14)在所述冷却剂回路中流动，并且所述冷却剂回路热耦合到所述电能存储器，使得所述冷却剂(14)能够从所述电能存储器吸收热量或将热量散发到所述电能存储器；

-制冷剂回路(16)，其具有制冷剂冷凝器(30)，制冷剂(18)在所述冷却剂回路中流动，并且所述制冷剂回路是热泵的一部分；

-第一冷却剂冷却器(24)，所述第一冷却剂冷却器能够在冷却剂(14)和制冷剂(18)之间传递热量，

其特征在于，

-所述设备(10)包括支撑结构(36)，

-所述设备(10)包括至少一个模制部件(42)，所述至少一个模制部件与所述支撑结构(36)分开形成并且具有泡沫塑料，以及

-这种类型的所述至少一个模制部件(42)限定空气流动路径和/或形成用于所述设备(10)的元件的保持架(48)，

-这种类型的模制部件(42)形成用于冷却剂控制装置(26)的保持架(48)和/或用于所述第一冷却剂冷却器(24)的保持架(48)和/或用于制冷剂压缩机的保持架和/或用于冷却剂泵的保持架、和/或这种类型的模制部件(42)形成用于所述制冷剂冷凝器(30)的框架(44)。

2.根据权利要求1所述的设备，

其特征在于，

这种类型的模制部件(42)具有用于所述冷却剂控制装置(26)的容纳部(50)，所述容纳部的轮廓与所述冷却剂控制装置(26)的轮廓互补。

3.根据权利要求2所述的设备，

其特征在于，

所述冷却剂控制装置(26)和用于所述冷却剂控制装置(26)的容纳部(50)被模制使得所述冷却剂控制装置(26)仅能够在所提供的位置***到所述保持架(48)中。

4.根据权利要求1所述的设备，

其特征在于，

这种类型的模制部件(42)具有用于所述第一冷却剂冷却器(24)的容纳部(52)，所述容纳部的轮廓与所述第一冷却剂冷却器(24)的轮廓互补。

5.根据权利要求4所述的设备，

其特征在于，

所述第一冷却剂冷却器(24)和用于所述第一冷却剂冷却器(24)的容纳部(52)被模制使得所述第一冷却剂冷却器(24)仅能够在所提供的位置***到所述保持架(48)中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，

其特征在于，

-在组装位置处形成用于紧固所述设备的支撑结构(36)，和/或

-所述支撑结构(36)具有框架(38)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，

其特征在于，

所述支撑结构(36)具有金属板。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，

其特征在于，

-所述设备(10)具有能够在冷却剂(14)和环境空气之间传递热量的第二冷却剂冷却器(20)，

-所述设备(10)具有冷却剂控制装置(26)，借助于所述冷却剂控制装置能够对通过所述第一冷却剂冷却器(24)和所述第二冷却剂冷却器(20)的冷却剂(14)流进行控制和/或调节。

9.根据权利要求8所述的设备，

其特征在于，

-所述冷却剂控制装置(26)具有切换阀(28)，通过所述切换阀能够在所述第一冷却剂冷却器(24)和所述第二冷却剂冷却器(20)之间切换冷却剂回路(12)。

10.根据权利要求8所述的设备，

其特征在于，

-所述制冷剂冷凝器(30)和第二冷却剂冷却器(20)布置为彼此相邻，并且

-设置有驱动空气的风扇(34)，其中，由所述风扇(34)驱动的空气流过所述制冷剂冷凝器(30)和第二冷却剂冷却器(20)。

11.根据权利要求10所述的设备，

其特征在于，

这种类型的模制部件(42)形成用于所述制冷剂冷凝器(30)的框架(44)，和/或

这种类型的模制部件(42)形成用于空气引导件的盖(46)，所述风扇(34)保持在所述盖处。

12.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，

其特征在于，所述冷却剂(14)是液体。

13.根据权利要求7所述的设备，

其特征在于，

所述金属板是铝板。

14.根据权利要求10所述的设备，

其特征在于，

所述制冷剂冷凝器(30)设计为扁平管式热交换器(22)。

15.一种机动车辆，其包括驱动电池以及根据权利要求1至14中任一项所述的用于控制电能存储器的温度的设备(10)，其中，所述驱动电池的温度由所述设备(10)控制。

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