CN102795076A

CN102795076A - 车载储能系统的冷却装置

Info

Publication number: CN102795076A
Application number: CN2012103277816A
Authority: CN
Inventors: 夏承钢; 孙江明; 李川
Original assignee: Shanghai Zhongke Shenjiang Electric Vehicle Co Ltd
Current assignee: Shanghai Zhongke Shenjiang Electric Vehicle Co Ltd
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2032-09-06
Also published as: CN102795076B

Abstract

本发明提供了一种车载储能系统的冷却装置，其包括：第一气源，其用于提供第一压缩空气；第二气源，其用于提供第二压缩空气；涡流管制冷器，其用于向储能系统内部提供冷却空气；电磁阀，其用于分别开启或关闭所述第一气源和所述第二气源向所述涡流管制冷器的供气；三通阀，其用于汇集所述第一气源和所述第二气源的气流；温度传感器，其用于检测所述涡流管制冷器的冷却空气温度；储能系统控制器，其用于调节储能系统的内部环境温度；以及气管，其用于连接所述第一气源、所述第二气源、所述三通阀和所述涡流管制冷器。

Description

车载储能系统的冷却装置

技术领域

本发明涉及冷却装置技术领域，特别涉及车辆冷却装置技术领域，具体是指一种车载储能系统的冷却装置。

背景技术

近年来，可外接充电式混合动力城市公交客车和可快速充电式纯电动城市公交客车等重型车辆已越来越多地投入使用。这两种车型配置了容量较大（介于混合动力车型和纯电动车型用的储能系统的容量之间）的储能系统，其质量约600kg，因此带来了储能系统的布置和冷却问题。为了不占据运营车辆宝贵的车内空间，降低运营商的收益，或者对车内布置产生较大的影响，储能系统首选布置在车顶上。

这种布置方式还带来其它多方面的好处：碰撞安全性好；利于调整前后轴荷分配；如果暴雨导致城市某些路段积水，则不至于因储能系统位置较低进水而导致其报废带来严重的经济损失。当储能系统布置在车顶上时，其冷却问题更加突出，特别是夏天炎热的环境和直射的阳光，对储能系统的冷却装置提出了苛刻的要求。此外，防水和防尘也是顶置储能系统一突出的问题。

现有的储能系统的冷却方式主要有三种：一种是风冷，经过过滤的车外空气或者车内空调冷气由电动风扇吹入或抽入储能系统中，冷却储能元件后将热空气排出到车外，如丰田Prius车型的储能系统冷却装置；一种是水冷，即储能元件夹在水冷板之间，各水冷板通过水管相连接，电动水泵将水泵入水管里，冷却储能元件后流出到散热器，如通用Volt车型的储能系统冷却装置；一种冷却效果更佳的冷却方式是利用空调制冷剂，将其通入电池包内对其进行冷却，如奔驰S400 Hybrid车型的储能系统冷却装置。此外，还有一种利用PCM（相变材料）的被动冷却方式，材料包裹在储能元件外，其吸收储能元件的热量后升温，温度达到相变点时从固态变成液态，不需要消耗外界能量。

上述几种冷却方式存在着以下问题：风冷的冷却效果有限，且易于积尘；水冷的冷却效果好，但结构复杂，而且要保证冷却液不泄露；空调制冷剂的冷却效果极好，但用于大型储能系统时要仔细考虑密封问题；相变材料的冷却效果有限，相变成液态后基本不再吸热。以上这些冷却方式在用于顶置且重热负荷的储能系统时，会带来不少问题。

因此，还存在着提供一种更有效的冷却装置的需求，特别适用于顶置且重热负荷的储能系统。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺点，提供一种更有效的冷却装置的需求，特别适用于顶置且重热负荷的储能系统。

根据本发明的车载储能系统的冷却装置，所述储能系统控制器根据储能系统的内部环境温度目标值和所述温度传感器的输出值，控制电磁阀来开启或关闭向涡流管制冷器的供气.

根据本发明的车载储能系统的冷却装置，所述储能系统的内部环境温度目标值设定在20℃~40℃之间。

根据本发明的车载储能系统的冷却装置，所述涡流管制冷器布置和固定在储能系统箱体上表面并具有压缩空气进气口和冷却空气出气口，所述压缩空气进气口通过所述涡流管制冷器的内部气路连接所述冷却空气出气口，其中，所述压缩空气进气口位于储能系统箱体外，并通过所述气管分别与所述第一气源和所述第二气源气路连接，所述冷却空气出气口置于储能系统箱体内。

根据本发明的车载储能系统的冷却装置，所述涡流管制冷器还用于排出储能系统箱体内的热空气，所述涡流管制冷器具有热空气进气口和热空气排气口，所述热空气进气口通过所述涡流管制冷器的内部气路连接所述热空气排气口，其中，所述热空气进气口置于储能系统箱体内，所述热空气排气口位于储能系统箱体外。

根据本发明的车载储能系统的冷却装置，储能系统箱体内设置有中间导流通道、下侧导流通道和上侧导流通道，所述涡流管制冷器提供的冷却空气通过所述中间导流通道后进入储能系统的内侧底部，通过所述下侧导流通道分别流向储能元件之间的空隙后流到储能元件的上侧，经过所述上侧导流通道后汇聚排出到储能系统箱体外。

根据本发明的车载储能系统的冷却装置，对于可外接充电式混合动力车辆，所述第一气源为电动空压机，所述第二气源为发动机用空压机。

根据本发明的车载储能系统的冷却装置，对于可快速充电式纯电动车辆，所述第一气源为电动空压机，所述第二气源为车外空压机。

根据本发明的车载储能系统的冷却装置，所述冷却装置还包括空气滤清器、空气干燥器、油水分离器和消音器的一种或几种。

本发明的冷却装置，结构简单，冷却效果较好，而且在储能系统箱体内形成正压，水和灰尘等污染物不易进入箱体内。因此，根据本发明可以得到一种更有效的冷却装置，特别适用于顶置的车载储能系统。

附图说明

图1是本发明的实施例所涉及的车载储能系统的冷却装置的结构示意图；以及

图2是本发明的实施例所涉及的涡流管制冷器的工作原理示意图。

图中：1第一气源；2第二气源；3，31，32，33和34分别是涡流管制冷器及其压缩空气进气口、冷却空气出气口、热空气进气口和热空气排气口；4电磁阀；5三通阀；6温度传感器；7气管；10储能系统；11储能系统控制器；12储能元件；13储能系统箱体；14，15，16分别是中间、下部和上部导流通道。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。应理解，实施例仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制。

图1是本发明的实施例所涉及的车载储能系统的冷却装置的结构示意图。参照图1，车载储能系统的冷却装置，其包括：第一气源1，其用于提供第一压缩空气；第二气源2，其用于提供第二压缩空气；涡流管制冷器3，其用于向储能系统10内部提供冷却空气；电磁阀4，其用于分别开启或关闭第一气源1和第二气源2向涡流管制冷器3的供气；三通阀5，其用于汇集第一气源1和第二气源2的气流；温度传感器6，其用于检测涡流管制冷器3的冷却空气温度；储能系统控制器11，其用于调节储能系统10的内部环境温度；以及气管7，其用于连接第一气源1、第二气源2、三通阀5和涡流管制冷器3。

储能系统控制器11，其根据储能系统10的内部环境温度目标值和温度传感器6的输出值，控制电磁阀4开启或关闭向涡流管制冷器3的供气，其中，储能系统10的内部环境温度目标值可以设定在20℃~40℃之间。储能系统控制器11均具有系统热管理的控制接口，因此，不必单独设置冷却控制器。储能系统控制器11具有的储能元件12的温度检测功能，可以更好地判断和控制冷却空气的供给量，得到高效节能的冷却效果。

图2是本发明的实施例所涉及的涡流管制冷器3的工作原理示意图。参考图2，涡流管制冷器3布置和固定在储能系统箱体13的上表面并具有压缩空气进气口31和冷却空气出气口32，压缩空气进气口31通过涡流管制冷器3的内部气路连接冷却空气出气口32，其中，压缩空气进气口31位于储能系统箱体13外，并通过气管7分别与第一气源1和第二气源2气路连接，冷却空气出气口32置于储能系统箱体13内。温度传感器6可安装在冷却空气出气口32附近。

为了排出储能系统箱体13内的热空气，请再参见图2，涡流管制冷器3还具有热空气进气口33和热空气排气口34，热空气进气口33通过涡流管制冷器3的另一个内部气路连接热空气排气口34，其中，热空气进气口33均置于储能系统箱体13内，热空气排气口34位于储能系统箱体13外。当然，也可以直接在储能系统箱体13上设置排气口，从而排出储能系统箱体13内的热空气。

参考图1和图2，储能系统箱体13内设置有中间导流通道14、下侧导流通道15和上侧导流通道16，涡流管制冷器3提供的冷却空气通过中间导流通道14后进入储能系统10的内侧底部，通过下侧导流通道15分别流向储能元件12之间的空隙后流到储能元件12的上侧，经过上侧导流通道16后汇聚到涡流管制冷器3的热空气进气口33附近，并经由热空气排气口34排出到储能系统箱体13外。

对于可外接充电式混合动力车辆，第一气源1为发动机用空压机，第二气源2为电动空压机。对于此类车型，可选择较大排量的发动机用空压机。考虑到发动机用空压机的负荷率和工作寿命的关系，也设置了较小的电动空压机以提供第二气源2。在天气特别炎热时，可由两个气源同时供气，以提供足够的冷却空气。

对于可快速充电式纯电动车辆，第一气源1为电动空压机，第二气源2为车外空压机。由于此类车型的储能系统与电驱动系统的匹配关系，以及可快速充电储能元件的内阻较小，因此在实际运营中储能系统10的热负荷比较轻，车载电动空压机足以满足冷却装置的供气需求。在停车快速充电时，储能系统10的热负荷大，可采用设置在充电站的车外空压机，提供充足的压缩空气，对储能系统10进行充分的冷却。

此外，车载储能系统10的冷却装置还可以包括未示出的空气滤清器、空气干燥器、油水分离器和消音器等。由于这些部件是气路系统设计的基本项目，于此不再赘述。

如上所述，本发明实施例的冷却装置，结构简单，冷却效果较好，而且在储能系统箱体内形成正压，水和灰尘等污染物不易进入箱体内。因此，根据本发明可以得到一种更有效的冷却装置，特别适用于顶置的车载储能系统。

本发明并不局限于上述实施例，而是覆盖在不脱离本发明的精神和范围的情况下所进行的所有改变和修改。这些改变和修改不应被认为是脱离了本发明的精神和范围，并且所有诸如对于本领域技术人员来说显而易见的修改均应被包括在所附权利要求的范围内。

Claims

1.一种车载储能系统的冷却装置，其包括：

第一气源，其用于提供第一压缩空气；

第二气源，其用于提供第二压缩空气；

涡流管制冷器，其用于向储能系统内部提供冷却空气；

电磁阀，其用于分别开启或关闭所述第一气源和所述第二气源向所述涡流管制冷器的供气；

三通阀，其用于汇集所述第一气源和所述第二气源的气流；

温度传感器，其用于检测所述涡流管制冷器的冷却空气温度；

储能系统控制器，其用于调节储能系统的内部环境温度；以及

气管，其用于连接所述第一气源、所述第二气源、所述三通阀和所述涡流管制冷器。

2.根据权利要求1所述的车载储能系统的冷却装置，其特征在于，

所述储能系统控制器根据储能系统的内部环境温度目标值和所述温度传感器的输出值，控制电磁阀来开启或关闭向涡流管制冷器的供气。

3.根据权利要求2所述的车载储能系统的冷却装置，其特征在于，

所述储能系统的内部环境温度目标值设定在20℃~40℃之间。

4.根据权利要求1所述的车载储能系统的冷却装置，其特征在于，

所述涡流管制冷器布置和固定在储能系统箱体上表面并具有压缩空气进气口和冷却空气出气口，所述压缩空气进气口通过所述涡流管制冷器的内部气路连接所述冷却空气出气口，其中，所述压缩空气进气口位于储能系统箱体外，并通过所述气管分别与所述第一气源和所述第二气源气路连接，所述冷却空气出气口置于储能系统箱体内。

5.根据权利要求1所述的车载储能系统的冷却装置，其特征在于，

所述涡流管制冷器还用于排出储能系统箱体内的热空气，所述涡流管制冷器具有热空气进气口和热空气排气口，所述热空气进气口通过所述涡流管制冷器的内部气路连接所述热空气排气口，其中，所述热空气进气口置于储能系统箱体内，所述热空气排气口位于储能系统箱体外。

6.根据权利要求1所述的车载储能系统的冷却装置，其特征在于，

储能系统箱体内设置有中间导流通道、下侧导流通道和上侧导流通道，所述涡流管制冷器提供的冷却空气通过所述中间导流通道后进入储能系统的内侧底部，通过所述下侧导流通道分别流向储能元件之间的空隙后流到储能元件的上侧，经过所述上侧导流通道后汇聚排出到储能系统箱体外。

7.根据权利要求1所述的车载储能系统的冷却装置，其特征在于，

对于可外接充电式混合动力车辆，所述第一气源为电动空压机，所述第二气源为发动机用空压机。

8.根据权利要求1所述的车载储能系统的冷却装置，其特征在于，

对于可快速充电式纯电动车辆，所述第一气源为电动空压机，所述第二气源为车外空压机。

9.根据权利要求1所述的车载储能系统的冷却装置，其特征在于，

所述冷却装置还包括空气滤清器、空气干燥器、油水分离器和消音器的一种或几种。