CN101234622B - 混合驱动车辆或燃料电池车辆的电池冷却整体系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种混合驱动车辆或燃料电池车辆的电池冷却整体系统和方法。其中，一种利用从铺有地毯的车箱提取的空气来冷却包括电池的能量存储系统的在声学上改善的冷却系统包括：地毯部分，该地毯部分与车辆的地板镶板充分隔开以限定形成空气通道的空穴，空气通过空气通道流动，空穴包括整体形成在其内的空气入口，空气通过空气入口从车厢被提取；风扇，用于使空气从空穴流动成与电池热交换的关系以冷却电池；以及通风口，通风口以空气流通的方式连接空穴和风扇。框架在通风口上方是圆顶形的，以促使噪音反射离开圆顶形框架。吸音层安放到圆顶形框架下方用于噪音衰减。

Description

混合驱动车辆或燃料电池车辆的电池冷却整体系统和方法
技术领域
本发明关于一种利用从铺有地毯的车箱(carpeted vehiclecompartment)提取的空气来冷却包括电池的能量存储系统的在声学上改善的冷却系统和方法。
背景技术
混合驱动车辆使用大容量的电存储电池来存储车辆减速过程中重新获取的能量。在操作中，电池是热源。热量必需被丢弃给外界环境，以便预先排除电池组使用寿命的缩短。从仓内提取的所需冷空气可保证冷空气温度比使用外界空气的情况具有更小的范围。然而，使用仓内空气也导致风扇噪音通过路径到达空气入口。
发明内容
本发明关于利用从铺有地毯的车箱提取的空气来冷却包括电池的能量存储系统的在声学上改善的冷却系统和方法。更详细地说，本发明关于混合驱动车辆或燃料电池车辆中电池冷却空气入口、声学和地毯的整体设计。
冷却系统包括局部塑形和贯穿的地毯部分，地毯部分作为空气入口用于冷却并衰减系统产生的直达噪音。冷却系统通过下述步骤实现噪音降低：a)形成回旋状的流动路径以降低噪音，即消除系统的通风口到车辆的乘客厢发出的直达噪音的路径；b)在系统的通风口上方的圆顶内采用吸音泡沫；以及c)使用设计的声学消耗材料的毯衬。系统还防止物体如报纸和杂志阻挡空气流入系统的意外阻碍。
一种利用从铺有地毯的车箱提取的空气来冷却包括电池的能量存储系统的在声学上改善的冷却系统，冷却系统包括：地毯部分，该地毯部分与车辆的地板镶板充分隔开以限定形成空气通道的空穴，空气通过空气通道流动，空穴包括整体形成在其内的空气入口，空气通过空气入口从车厢被提取；风扇，用于使空气从空穴流动成与电池热交换的关系以冷却电池；以及通风口，通风口以空气流通的方式连接空穴和风扇。
在本发明的另一方面中，冷却系统进一步包括框架，框架相对于车辆的地板镶板安装，用于支撑地毯部分，以将地毯部分相对于车辆的地板镶板隔开。在本发明的另一方面中，框架包括：平面表面，多个侧壁和圆顶形部分；其中平面表面具有至少一个开口；并且侧壁具有至少一个侧开口。
在本发明的另一方面中，空气入口包括至少一个贯穿孔。在本发明的另一方面中，地毯部分包括地毯表层和地毯声学层，空气入口整体形成在地毯表层内，地毯声学层与地毯表层接触。在本发明的另一方面中，空气入口的总面积大于通风口的总面积。
在本发明的另一方面中，框架的圆顶形部分位于通风口上方足够高位置，以促使噪音反射离开圆顶形部分；并且冷却系统进一步包括吸声层，该吸声层安放在圆顶形部分的下方用于噪音衰减。
在本发明的再一方面中，提供一种利用来自铺有地毯的车厢的空气来冷却电池的方法，该方法包括：将地毯部分与车厢的地板镶板隔开以提供限定空气通过其流动的空气通道的空穴；在隔开的地毯部分上整体形成空气入口，使之尺寸足够允许空气从车厢通过空气入口提取到空穴；将空气从车厢通过整体形成的空气入口提取到空穴内，并使提取的空气流动成与电池热交换的关系以冷却电池。
本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点易于结合附图从实现本发明的最佳方式的下述详细描述中显见。
附图说明
图1是本发明优选实施例的电池冷却系统中升高的地毯部分和用于地毯部分的框架的示意性侧视图；
图2是支撑地毯部分的车辆地板镶板(floor panel)上的框架的按比例的俯视放大透视图；以及
图3是假定透过透明地板镶板观看的、从车辆地板的下方向上看的示意性仰视图，以便显示框架嵌入其内的地毯部分的底部或下表面。
具体实施方式
提供一种用于利用从铺有地毯的车厢提取的空气来冷却包括电池的能量存储系统的在声学上改善的冷却系统和方法。在优选实施例中，冷却系统提取乘客厢或车厢空气用于冷却混合驱动车辆或燃料电池车辆的能量存储系统中的电池。然而，本发明也可以用于任何形式的车辆冷却系统中，这些车辆冷却系统从乘客厢或车厢获取空气用于冷却。
图1是具有能量存储系统13的车辆12中的冷却系统10的示意性侧视截面图。支撑结构或框架14安装在车辆12的地板镶板16上方。地毯部分18安装在框架14上方并被框架14塑形。框架14将地毯部分18的底侧在车辆12的地板镶板16上方升高有限距离，以此限定地板镶板16与框架14之间的空气空间或空穴19，如图1所示。框架14也被用于充分支撑地毯部分18以防止其挤压或变形。框架14可以由塑料或其它适合材料制成。
图2是地板镶板16上框架14的按比例俯视放大透视图。图3是从车辆地板下方向上看的仰视图，假定穿过透明地板镶板观看以便显示地毯部分18的下表面，其中框架14嵌入地毯部分18内。框架14包含平面表面20、多个侧壁22和圆顶型部分24，如图2所示。框架14的平面表面20具有至少一个开口26。侧壁22也具有至少一个侧开口。图2所示的还有侧开口28A，28B和28C。
框架14的圆顶型部分24位于通风口29上方，通风口29是导向能量存储系统13的入口，如图1所示。如下所述，框架14通过促使系统产生的噪音反射到圆顶型部分24的底侧并采用位于圆顶型部分24底侧上的吸音层52吸收这种噪音来帮助降低噪音。
空气入口30整体形成在地毯部分18内，如图1所示。空气入口30包括贯穿地毯部分18的至少部分表层38的一个或多个孔32。如图3所示，孔32可以遍布各处或与平面表面20上的开口26、框架14的侧壁22上的侧开口28A，28B和28C互通。图1中，切除部分31显示框架14的侧开口28B上方的地毯部分18上的孔32。此外，形成空气入口30的孔32可遍布框架14的圆顶型部分24。如图3所示，贯穿孔32A也帮助从乘客厢或车厢向位于环绕圆顶型部分24的框架14外侧的空间35进行空气流通。为了减小空气流动限制，地毯部分18上的孔32的尺寸和数量使孔32的总开口面积大于能量存储系统13上的通风口29的总面积，如下所述。
空气A从车辆12的乘客厢或车厢34的前部进入由孔32形成的空气入口30内。地毯部分18和空气入口30最好位于车辆前侧F处的司机座椅36下方。
在优选实施例中，地毯部分18为两层，孔32贯穿地毯部分18的一层，但不贯穿另一层。或者，使用单层的地毯部分18。地毯部分18包括地毯表层38和与地毯表层38相邻的地毯声学层40，如图1所示。空气入口30的孔32在地毯表层38内被切割，但不穿透地毯声学层40。液压力如水柱可用于切割孔32，其中控制水柱的力以在地毯表层38内形成孔，但不穿透地毯声学层40。也可使用其它适合的方法。孔32为图3中虚线圆圈所示，表示地毯表层38上的穿透孔，但不穿透地毯声学层40。地毯声学层40最好在框架14上方连续延伸或同延。地毯声学层40有时称为分离器(decoupler)，因为其可用于切断地板镶板16的地板层金属与地毯表层38之间的声学路径。
因此，地毯部分18被局部地塑形以适合在框架14上方在某种意义上形成空气A从空气入口30进入其中的空穴19，可在地毯部分18的表层上整体形成为孔32。如图1所示，空穴19限定具有通风口29的空气通道，空气A通过通风口29流动。空穴19与通风口29进行空气流通。通风口29是导向能量存储装置13的入口。扇或风扇46直接安装在通风口29下方。通风口29相互连接空穴19和风扇46。风扇46将空气A吹动或流通使之与电池48进行热交换以冷却电池。风扇46可以位于外部模组50内，作为车辆12的能量存储系统13的一部分。
为了降低空气流动限制，地毯部分18上的孔32的尺寸和数量使孔32的总开口面积大于通风口29的面积，如上所述。孔32最好具有总共大于通风口29面积的60％的开口面积。
其余的地毯地板镶板16上的地毯部分18的升高的形状防止小颗粒落入空气入口30的选择性地贯穿的孔32、32A，并降低报纸或类似物阻挡空气A进入空穴19或风扇46的风险。
                      噪音衰减
框架14包括位于通风口29上方足够高位置的圆顶形部分24，使风扇46发出的噪音被促使反射离开(reflect off)圆顶形部分24的表面，如图1所示。吸声层52安置在圆顶形部分24的底侧上并位于通风口29上方。吸声层52接触圆顶形部分24并吸收反射离开圆顶形部分24的噪音。在该优选实施例中，使用泡沫用于吸声层52。泡沫是开路吸声泡沫，可从几个供给器以各种形式提供。也可使用其它适合的材料。
从声学角度讲，地毯部分18的升高形状允许扇或风扇噪音弯曲，然后通过地毯部分18上的孔32。风扇46发出的噪音由于通过了地毯声学层40被进一步衰减。地毯声学层40有足够多的孔，以衰减通过地毯声学层40的多个小开口的直达声。在该优选实施例中，地毯声学层40由设计的声学消耗材料制成，这种声学消耗材料与现有的地毯材料相比展示了优良的吸音能力。可使用如密歇根的LearCorporation of Southfield公司提供的“SonoTec
Figure 2008100097177_0
”材料形成地毯声学层40。也可使用其它适合的材料。
因此，冷却系统10排除了从通风口29到乘客厢或车厢34前部的直达路径。形成回旋状的流动路径能够使噪音降低更多。
                   框架位置
为了易于相对于地板镶板16放置框架14，可以形成连接圆顶形部分24的至少一个定位销(tab)。图2和图3显示了形成在圆顶形部分24的基底处的定位销54、56和58。定位销54、56和58的较低部分在地板镶板16的表面17下方延伸并适合插入地板镶板16的表面17上的梢孔59。图2显示了分别从地板镶板16的表面17下方延伸的定位销54和58的较低部分54A和58A。定位销54、56和58防止框架14相对于地板镶板16滑动。
并且，形成连接圆顶形部分24的至少一个支撑销用于相对于地板镶板16保持住框架14。图3显示了支撑销60、62和64，这些支撑销依靠在地板镶板16的表面并且预先排除圆顶形部分24掉落入通风口29的可能性。支撑销60、62和64最好分别位于定位销54、56和58的任何一侧并与之相邻。
总的说来，提供一种在声学上改善的冷却系统10，用于利用从铺有地毯的车厢34提取的空气A冷却包括电池48的能量存储系统13，该冷却系统包括：与车辆12的地板镶板16充分隔开以变限定空穴19的地毯部分18，空穴19形成空气通道，空气A通过空气通道流动，空穴19包括整体形成在其内的空气入口30，空气A通过空气入口30从车厢14被提取；风扇46用于将空气从空穴流通使之与电池48建立热交换关系以便冷却电池48；以及以空气流通的方式连接空穴19和扇46的通风口29。
一种利用从铺有地毯的车厢34提取的空气A冷却电池48的方法，包括：将地毯部分18与车厢34的地板镶板16隔开以提供限定空气A通过其流动的空气通道的空穴19；在隔开的地毯部分18上整体形成空气入口30，使之尺寸足够允许空气A从车厢34通过空气入口30被提取到空穴19；将空气A从车厢34通过整体形成的空气入口30提取到空穴19；以及使提取的空气A流动使之与电池48进行热交换，以便冷却电池48。
尽管已经详细描述了实现本发明的最佳方式，但本发明相关领域技术人员应了解在所附的权利要求的范围内的实现本发明的各种备选设计和实施例。

Claims (17)

1.一种用于能量存储系统和铺有地毯的车厢的在声学上改善的冷却系统，所述能量存储系统包括位于车辆的地板镶板下方的电池，所述冷却系统包括：
地毯部分，在车辆的地板镶板上方与所述地板镶板充分隔开，以便限定形成空气通道的空穴，空气可通过所述空气通道流动，并且所述空穴包括整体形成在其内的空气入口，所述空气可通过所述空气入口从所述车厢被提取；
风扇，用于使空气从所述空穴流动成与所述电池热交换的关系，用于冷却所述电池；以及
通风口，所述通风口以空气流通的方式连接所述空穴和所述风扇。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统进一步包括：
框架，相对于所述车辆的所述地板镶板安装，用于支撑所述地毯部分，从而将所述地毯部分相对于所述车辆的所述地板镶板隔开。
3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述框架包括：
平面表面，多个侧壁和圆顶形部分；所述平面表面具有至少一个开口；并且所述侧壁具有至少一个侧开口。
4.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述框架进一步包括连接至所述圆顶形部分的至少一个定位销，用于将所述框架相对于所述地板镶板定位；以及所述定位销延伸超过所述地板镶板的表面。
5.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述框架进一步包括连接至所述圆顶形部分的至少一个支撑销，用于相对于所述地板镶板保持所述框架；以及所述支撑销搁靠在所述地板镶板的表面上。
6.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述地毯部分包括地毯表层和地毯声学层，所述空气入口整体形成在所述地毯表层内，所述地毯声学层与所述地毯表层接触。
7.根据权利要求6所述的冷却系统，其特征在于，所述空气入口包括贯穿所述地毯表层的至少一个孔。
8.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述框架的所述圆顶形部分位于所述通风口上方足够高位置，以促使噪音反射离开所述圆顶形部分，并且进一步包括吸声层，所述吸声层安放在所述圆顶形部分的下方用于噪音衰减。
9.根据权利要求6所述的冷却系统，其特征在于，所述空气入口的面积大于所述通风口的面积。
10.一种利用来自铺有地毯的车厢的空气冷却电池的方法，所述电池位于车辆的地板镶板下方，所述方法包括：
将地毯部分在所述地板镶板上方与所述地板镶板隔开，以提供限定空气通过其流动的空气通道的空穴；
在隔开的所述地毯部分上整体形成空气入口，使之尺寸足够允许空气从所述车厢通过所述空气入口提取到所述空穴内；
将空气从所述车厢通过整体形成的所述空气入口提取到所述空穴内，并使提取的所述空气流动成与所述电池热交换的关系，用于冷却所述电池。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述地毯部分被所述车辆的所述地板镶板上的框架隔开，从而相对于所述车辆的所述地板镶板支撑所述地毯部分。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述框架包括：
平面表面，多个侧壁和圆顶形部分；所述平面表面具有至少一个开口；并且所述侧壁具有至少一个侧开口。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述空气入口包括一个或多个整体形成的孔。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述地毯部分包括地毯表层和地毯声学层，所述空气入口整体形成在所述地毯表层内，所述地毯声学层与所述地毯表层接触。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，从所述车厢提取的空气通过通风口被提取，所述方法进一步包括：
提供从所述通风口至所述铺有地毯的车厢的噪音的回旋状路径；
将所述框架的所述圆顶形部分相对于所述通风口充分放置，以将从所述通风口发出的噪音反射离开所述圆顶形部分；以及
将吸音层相对于所述圆顶形部分安置，以吸收反射的噪音用于噪音衰减。
16.一种用于相对于铺有地毯的车厢安装的电池的冷却和噪音衰减系统，所述电池位于车辆的地板镶板下方，所述冷却和噪音衰减系统包括：
地毯部分，在所述车厢的地板镶板上方升高有限距离，以至少部分限定空穴；
与升高的所述地毯部分接触的框架，所述框架安装在所述车厢的所述地板镶板上方，用于支撑所述地毯部分位于所述车辆的所述地板镶板上方的所述有限距离；
空气入口，整体形成在升高的所述地毯部分上，空气通过所述空气入口从所述车辆的所述车厢被提取到所述空穴内；
风扇，用于将所述空气通过所述空穴吹动到所述电池，用于冷却；
通风口，将所述空穴和所述风扇相互连接；
所述框架包括位于所述通风口上方足够高的圆顶形部分，以促使噪音反射离开所述圆顶形部分；以及
吸音层，安放在所述圆顶形部分下方，用于噪音衰减。
17.根据权利要求16所述的冷却和噪音衰减系统，其特征在于，所述地毯部分在所述地板镶板上充分升高，以减少物品阻挡空气从所述车厢通过所述空气入口流入所述空穴的风险。
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