CN102271939A - 用于冷却尤其是电动车辆的电池的装置和具有该装置的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冷却机动车辆尤其是电动车辆的电池(11)的装置，该车辆包括温度调节单元，该温度调节单元具有用于冷却车辆的乘客舱(2)并布置在封罩(13)内的蒸发器(1)，该电池(11)容纳在壳体(10)内。该装置的特征在于，蒸发器(1)的封罩(13)连接至管道(14)，该管道的出口(14a)朝向位于容纳电池(11)的壳体(10)的至少一个外表面(16)上的热交换区域(15)。

Description

用于冷却尤其是电动车辆的电池的装置和具有该装置的车辆
技术领域
本发明涉及一种用于冷却尤其是电动车辆、混合动力或全电动类型车辆的电池的装置。
背景技术
装有电动机的车辆靠电池供电，考虑其初始成本，电池的寿命是非常重要的。
这些电化学电池对温度变动非常敏感，它们通常设计为在20至40℃或甚至20至30℃的温度范围内最佳地运行。
高于40℃的温度可能提高锂电池的性能，但也提高了它的退化速度，40℃的温度对于确保长寿命来说已经较高了。
对于NiMH(或NiCd)类型的电池来说，高于40℃的温度影响电池的充电能力并加速它的温升。
由于其相对大的尺寸和重量(对于提供100至150km的范围的150至200kg的电池来说通常为15至20kWh)，这些电池的温度缓慢升高但难于冷却。
由于热量的产生与电流的平方成比例，而功率与电流成比例，所以热量的产生与功率的平方成比例。
电池的非常快速的充电(大约15分钟内)可在电池中引起非常大的热量的产生。
在用于快速给电池充电的系统中，随着车辆的使用在电池完全放电之后驾驶员可通过给电池快速充电而在同一天中数次使用车辆。
在此情况下，电池的温度将越来越高地增加，直到达到最大允许温度，电池在电池的两次快速充电周期之间没有时间冷却。
从而有必要冷却电池以保护其寿命。
文献US 5 834 132提出一种用于调节机动车辆的电池的温度的系统。
该系统提出一种在电池单元之间行进的冷却回路，该回路由储液器提供冷却流体。
有必要使用泵来使冷却流体循环。
流体由外部空气借助于散热器和与其关联的风扇冷却。
然而，为了确保有效冷却，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相对较小。
这导致这种系统具有相对大的体积和重量，此外由于大尺寸的冷却回路、泵、散热器和通风设备以及由于必需的阀，该系统复杂且昂贵。
此外，这种系统在连续的快速充电的情况下，由于在非常短的时间内产生非常大的热量，因此它不能足够有效地冷却电池。
另一已知冷却装置使用车辆的空调系统来冷却电池。
该装置安装于Ford Escape型的车辆，并且在图1中概略地示出。
该装置包括位于乘客舱2中的蒸发器1，该蒸发器通过两个管道4、5连接至位于乘客舱外侧的冷凝器3，该冷凝器中流动着诸如氟里昂的冷却剂，该冷却剂在压缩机6中被压缩。
这两个管道4、5连接至两个支管道7、8，所述支管道连接至蒸发器9，该蒸发器9冷却封装有电池11的壳体10的内部。
保持器12、13使调节管道4、5和7、8中的冷却剂的流动成为可能。
这种冷却装置的缺点在于，蒸发器9位于封装电池的壳体10中，这增加了该壳体10的体积并且使蒸发器9和冷却剂支回路之间的连接变复杂，这会在需要从车辆中拆卸壳体10时产生问题。
发明内容
本发明的目的是消除这些缺点。
根据本发明，该目的通过用于冷却机动车辆尤其是电动车辆的电池(蓄电池，电池组)的装置实现，该车辆包括空调，该空调的蒸发器适合于冷却车辆的乘客舱并容纳在封罩中，该电池位于壳体内，该装置的特征在于，该蒸发器的封罩连接至管道，该管道的出口朝向一热交换区域定向，该热交换区域位于容纳电池的壳体的至少一个外表面上。
因此，由蒸发器产生的冷空气的一部分被从封装该蒸发器的封罩中抽出并且经由该管道被送至位于壳体的至少一个表面上的热交换区域，这使得冷却电池成为可能。
由此，壳体不包括第二蒸发器，这使得简化壳体的制造成为可能。
在本发明的优选形式中，所述热交换区域包含位于所述壳体外部并且面对所述管道出口的部分，以及面对所述壳体的内部的部分。
根据本发明特别地有利实施例，所述热交换区域由具有金属基底的散热器构成，该金属基底的一个表面上具有朝向所述管道的出口的第一系列翅片(散热片)，并且其相反面上具有朝向壳体的内部的第二系列翅片。
因此，第一系列翅片使通过离开管道的冷空气冷却散热器成为可能，第二系列翅片则使冷却包含于壳体中的空气成为可能，这使有效地冷却电池成为可能。
在本实施例中，所述散热器以密封的方式连接至面对所述管道出口定位的所述壳体的外壁。
散热器的翅片和电池之间的热交换可通过自然空气对流或借助于风扇通过强制对流来实现。
该热交换也可借助于金属结构或热管装置通过传导来实现。
在根据本发明的装置的改进形式中，容纳电池的壳体的至少一个外壁包括至少一个活门(风门片，volet)，该活门可以打开以将壳体内部置于与周围空气连通的状态。
因此，当周围空气是冷的时候，所述活门可打开以通过外部冷空气冷却壳体的内部，这使关闭车辆的空调成为可能，并且从而节约了能量。
根据另一方面，本发明还涉及一种机动车辆，尤其是电动车辆，它包含根据本发明的冷却装置。
在该车辆的优选形式中，容纳电池的壳体以可拆卸的方式附装在该车辆中，这不会出现问题，因为该壳体不用于封装蒸发器，并且散热器(或所述热交换区域)相对于空调装置的其它部分在物理上是自由的。
附图说明
本发明的其它特性和优点将通过下面的描述显现。
在作为非限制性示例给出的附图中：
-图2是根据本发明的冷却装置的示意图，
-图3是增强的冷却装置的示意图。
具体实施方式
在图2和3的示意图中，与图1的已知冷却装置相同的元件具有与之相同的附图标记。
相应地，图2、3和1中的共同的元件将不再被描述。
在图2和3中所示的实施例中，用于冷却机动车辆尤其是电动车辆的电池11的装置包括空调，该空调的蒸发器1适于冷却车辆的乘客舱2，并且被容纳于一封罩13中。
该封罩13包括用于使冷空气扩散至乘客舱2中的出口(未示出)。
根据本发明，蒸发器1的封罩13连接至管道14，该管道的出口14a指向热交换区域15，该热交换区域位于容纳电池11的壳体的外表面16上。
该热交换区域15包括在壳体10的外侧并且面向管道14的出口14a定位的部分，以及面向壳体10的内部定位的内部部分。
在图2和3所示的例子中，热交换区域15由包含金属基底17的散热器构成，该金属基底在其一个表面上具有朝向管道14的出口14a的第一系列翅片18，并在其相反面上具有朝向壳体10内侧的第二系列翅片19。
散热器15以密封方式连接至壳体10的面向管道14的出口14a的外壁。
散热器15的翅片19和电池11之间的热交换可通过自然对流或通过借助于风扇的强制对流来实现。
该热交换也可通过散热器15的翅片19和电池11之间的借助于金属结构或热管的传导来实现。
在图3所示的形式中，容纳电池11的壳体10的一个外壁包括活门20，当外界温度足够低以冷却电池11时，该活门可打开以使壳体10的内部与周围空气连通。
容纳电池11的壳体10以可拆卸的方式附装在例如车辆的基本位于空调封罩13的垂直位置的地板21下面，以使管道14尽可能地短。
壳体10的可拆卸的附装不会引起特别的问题，因为在壳体10和空调的其余部分之间没有物理连接，不像图1所示的现有技术中的情况。
现在将参考图3解释根据本发明的冷却装置的操作。
当回路4、5的保持器12工作时，冷却剂例如氟里昂流进蒸发器1，这具有冷却乘客舱2以及将冷空气送入管道14的效果。
离开该管道的出口14a的冷空气冷却散热器15的翅片18，该散热器的翅片19冷却包含在壳体10中的空气，这通过自然对流或通过借助于风扇的强制对流冷却电池11。
该冷却装置因此使得防止电池温度超过约40℃的温度成为可能，同时使得在车辆行驶时冷却乘客舱2成为可能。
当车辆停止时，该装置也使得在快速给电池充电的周期期间有效地冷却电池11成为可能。
在这种情况下，使车辆的发动机运行以便驱动压缩机6并且关闭封罩13的出口以防止不必要地冷却乘客舱2就足够了。
当外界温度足够低时，可打开壳体10的活门20并关掉车辆的空调。
在这种情况下，特别地，外面的空气足够冷以便冷却壳体10内部的空气以及位于壳体10内部的电池11。

Claims (9)

1.一种用于冷却机动车辆尤其是电动车辆的电池(11)的装置，该车辆包括空调，该空调的蒸发器(1)适于冷却车辆的乘客舱(2)并且容纳在封罩(13)中，该电池(11)位于一壳体(10)内，该装置的特征在于，蒸发器(1)的封罩(13)连接至管道(14)，该管道的出口(14a)朝向一热交换区域，该热交换区域设置于容纳电池(11)的壳体(10)的至少一个外表面(16)上。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热交换区域(15)包括在所述壳体(10)外部并面向所述管道(14)的出口(14a)的部分，以及面向所述壳体(10)的内部的部分。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述热交换区域(15)由散热器构成，该散热器包括金属基底(17)，该金属基底在一个面上具有朝向所述管道(14)的出口(14a)的第一系列翅片(18)，并在相反面上具有朝向所述壳体(10)的内部的第二系列翅片(19)。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述散热器(15)以密封方式连接至所述壳体(10)的面向所述管道(14)的出口(14a)的外壁。
5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，它包括通过散热器(15)的翅片(19)和电池(11)之间的对流进行热交换的热交换装置。
6.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，它包括通过散热器(15)的翅片(19)和电池(11)之间的传导进行热交换的热交换装置，该热交换装置包括金属结构或热管。
7.如权利要求1至6之一所述的装置，其特征在于，容纳电池(11)的壳体(10)的至少一个外壁包括至少一个活门(20)，该活门能打开以使壳体(10)的内部与周围空气连通。
8.一种机动车辆，尤其是电动车辆，它安装有如权利要求1至7之一所述的冷却装置。
9.如权利要求8所述的机动车辆，其特征在于，容纳电池(11)的壳体(10)以可拆卸的方式附装在该车辆上。
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