CN102271942B - 用于冷却车辆尤其是电动车辆的电池的装置和装备这种装置的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冷却汽车尤其是电动车辆的电池(11)的装置，所述车辆包括空气调节器，在该空气调节器中，蒸发器(1)和冷凝器(3)通过主回路(4，5)连接在一起，制冷流体在该主回路中流动，所述主回路(4，5)连接至支回路(7，8)，以用于向所述电池(11)输送制冷流体，以便冷却该电池，其特征在于，电池(11)的上游设置有制冷流体/水交换器(14)，该交换器适于在在支回路(7，8)中流动的制冷流体和在布置成与电池(11)热交换的环路(15，16)中流动的水之间交换热量。

Description

用于冷却车辆尤其是电动车辆的电池的装置和装备这种装置的车辆
技术领域
本发明涉及一种用于冷却特别是混合动力或纯电动类型的电动车辆的电池的装置。
背景技术
具有电动机的车辆通过电池供给电能，考虑到其最初的成本，电池的寿命是非常重要的。
对温度变化非常灵敏的这些电化学电池通常设计为在20-40℃或者甚至20-30℃的温度范围内最佳地运行。
高于40℃的温度使得改进锂电池的性能成为可能，但是增加了其退化的速度，40℃的温度对于保证长的寿命已经较高了。
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容量，并且加快其温度的升高。
由于较大的尺寸和重量(对于提供100-150km的范围的150-200kg的电池来说通常10-20kWh)，这些电池的温度升高缓慢，但是冷却困难。
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，电池的非常快的充电(大约在15分钟之内)可能在电池中产生非常大的热量。
在用于对电池快速充电的系统的情况下，驾驶员可以通过在随着车辆的使用电池完全放电之后将电池快速充电而在同一天多次使用车辆。
在这种情况下，电池的温度将越来越多的升高，直到到达最大的允许温度，电池没有时间在电池的两个快速充电周期之间冷却。
然后，必需冷却电池以便保护其寿命。
文献US5834132提出一种用于调节机动车辆的电池的温度的系统。
该系统提出了一种在电池的单元之间延伸的冷却回路，该回路通过存储器供给冷却流体。
泵对于使冷却流体循环来说是必需的。
流体借助于散热器和相关风扇由外部的空气冷却。
但是，为了保证有效的冷却，散热器的尺寸和风扇的容量必须相当大，外部的空气和流体之间以及电池和流体之间的温度差相对较小。
这样的结果是这种系统的体积和重量很大，此外由于尺寸较大的冷却回路、泵、散热器和通风设备并且由于必需的阀，该系统复杂并且成本高。
此外，这样的系统在连续的快速充电的情况下不能足够有效地冷却电池，因为在非常短的时间内会产生非常大的热量。
另一种已知的冷却装置使用车辆的空气调节系统来冷却电池。
该装置被安装至Ford Escape类型的车辆，并在图1中概略地示出。
该装置包括位于乘客舱2中的蒸发器1，该蒸发器通过两个导管4、5连接至位于乘客舱外部的冷凝器3，在压缩机6中被压缩的冷却剂例如氟利昂在所述导管中流动。
这两个导管4、5连接至两个支管7、8，所述支管连接至使包围电池11的外壳10的内部冷却的蒸发器9。
固定器12、13使得调节导管4、5和7、8中的冷却剂的流动成为可能。
因此，该冷却装置需要第二蒸发器9，这使之制造起来体积大并且成本高。
发明内容
本发明的目的是补救这些缺点。
该目的根据本发明借助于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，该车辆包括空气调节器，在该空气调节器中，蒸发器和冷凝器通过冷却剂在其中流动的主回路连接在一起，该主回路连接至支回路，以便将冷却剂输送至电池，由此冷却该电池，其特征在于，电池的上游放置有冷却剂-水交换器，该冷却剂-水交换器适于在在支回路中流动的冷却剂和在安放成与电池进行热交换(安放成与电池处于热交换状态)的环路(封闭回路)中流动的水之间执行热交换。
该水环路使得有效地冷却电池成为可能。
优选地，所述环路包括泵，以便使水在该环路中流动。
在被交换器中流动的冷却剂所冷却的环路中流动的水通过捕获电池散发的卡路里(热量)同时将该卡路里输送至交换器而冷却该电池。
还优选地，该装置包括至少一个阀，以关闭或打开主回路和支回路之间的连通。
当不必冷却电池时，或当必需给予乘客舱的冷却以优先权时，该阀使得停止冷却剂在支回路中的流动成为可能。
该阀可以位于支回路的导管中的一个上。
在第一种形式中，所述环路中流动的水和电池之间的热交换通过该水和该电池的一个或多个壁之间的直接接触执行。
在第二种形式中，所述环路中流动的水和电池之间的热交换在结合入该电池中的水回路中执行。
在另一种形式中，所述水回路通过可移除的连接器连接至水环路的其余部分，使得将电池连接至该水环路和将电池从该水环路分离成为可能。
该布置使得容易地分离和重新连接电池成为可能，以便保证它们的维护或以便替换它们。
在一个有利的实施例中，根据本发明的装置包括空气-水散热器，以便冷却在所述环路中流动的水。
在这种情况下，当必需通过停止冷却剂在水环路的支回路中的流动而给予乘客舱的冷却以优先权时，该散热器可以有助于该环路中的水的冷却，或可以被单独用于冷却水。
该散热器优选地放置在车辆的前部以便促进与外部空气的热交换，并且可以通过两个支导管连接至水环路。
根据另一方面，本发明还涉及一种安装有根据本发明的冷却装置的机动车辆，特别是电动车辆。
附图说明
本发明的其它的特别的特征和优点也将通过下面的描述呈现。
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
图2表示用于冷却机动车辆—特别是电动车辆—的电池11的装置，在图1的情况下，该车辆包括空气调节器，在该空气调节器中，位于乘客舱2中的蒸发器1和位于车辆前部的冷凝器3通过一主回路连接在一起，该主回路包括两个导管4、5，诸如氟利昂的冷却剂在所述导管中流动。
该主回路连接至包括两个导管7、8的支回路，以便将冷却剂输送至电池11，由此冷却所述电池。
根据本发明，电池11的上游安放有冷却剂-水交换器14，该交换器适于在在支回路7、8中流动的冷却剂和在安放成与电池11热交换的环路15、16中流动的水之间执行热交换。
环路15、16包括泵17，以便使水在该环路中流动。
该装置还包括至少一个阀8a，以便关闭或打开主回路4、5和支回路7、8之间的连通。
该阀8a位于支回路的导管8与主回路的连接处。
在环路15、16中流动的水和电池11之间的热交换通过水和电池11的一个或多个壁之间的直接接触执行。
在环路15、16中流动的水和电池11之间的热交换也可以在结合入电池11中的水回路18中执行，以便使热交换最佳化。
如图2中所示，所述水回路18通过可去除的连接器19、20连接至水环路15、16的其它部分，以使得将电池连接至该水环路15、16并使该电池容易地从水环路分离成为可能。
在图3中示出的实例中，冷却装置还包括用于冷却在环路15、16中流动的水的空气-水散热器21。
该散热器21安放在车辆的前部，并通过两个支导管22、23连接至水环路15、16。
下面将参照图3对刚刚描述的冷却装置的操作进行解释。
当阀8a打开时，冷却剂借助于泵13在支回路7、8中流动并冷却交换器14。
借助于泵17在水环路15、16中流动的水通过进入交换器14而被冷却。
该被冷却的水通过流入结合进电池的回路18而冷却该电池11。
因此，冷却装置使得防止电池的温度超过约40℃的温度成为可能，同时使得当车辆行进时冷却乘客舱2成为可能。
当车辆静止时，该装置还使得在用于快速对电池重新充电的周期过程中有效地冷却电池11成为可能。
在这种情况下，足够运行车辆的电机以便驱动压缩机6。
在该操作过程中，可能关闭阀8a，以便防止乘客舱的不必需的冷却，并给予电池11的冷却以优先权。
当行进时或在电池重新充电周期过程中，可能通过将放置在车辆前部的散热器21放入回路而增大电池11的冷却效率。
该散热器21还可以自行运行，也就是说，在支回路7、8的阀8a关闭以便冷却电池11之后，特别地当外部温度相对低时。
因此，根据本发明的装置使用起来非常灵活。
自然地，水环路的所有的阀和泵17可以根据所期望的操作模式、周围温度和电池的温度自动地控制。

Claims (10)

1.一种用于冷却机动车辆的电池(11)的装置，该车辆包括空气调节器，在该空气调节器中，蒸发器(1)和冷凝器(3)通过主回路(4，5)连接在一起，冷却剂在该主回路中流动，该主回路(4，5)连接至支回路(7，8)，以便将冷却剂输送至电池(11)，由此冷却该电池，其特征在于，电池(11)的上游安放有冷却剂-水交换器(14)，该冷却剂-水交换器适于在在支回路(7，8)中流动的冷却剂和在设置成与电池(11)处于热交换状态的环路(15，16)中流动的水之间执行热交换，其中，在所述环路(15，16)中流动的水和所述电池(11)之间的热交换在一结合入所述电池(11)中的水回路(18)中执行，所述水回路(18)通过可移除的连接器(19，20)连接至该环路(15，16)的其余部分，使得将电池(11)连接至该环路(15，16)和将电池从所述环路分离成为可能。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述环路(15，16)包括泵(17)，以便使水在该环路中流动。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该装置包括至少一个阀(8a)，以关闭或打开主回路(4，5)和支回路(7、8)之间的连通。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述阀(8a)位于支回路(7，8)的导管中的一个与主回路的连接处上。
5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述环路(15，16)中流动的水和所述电池(11)之间的热交换通过该水和电池(11)的一个或多个壁之间的直接接触执行。
6.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该装置包括空气-水散热器(21)，以便冷却在所述环路(15，16)中流动的水。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述散热器(21)安放在车辆的前部，并且通过两个支导管(22，23)连接至所述环路(15，16)。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机动车辆是电动车辆。
9.一种机动车辆，它安装有如权利要求1-7中任一项所述的装置。
10.如权利要求9所述的机动车辆，其特征在于，该机动车辆是电动车辆。
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