CN102815203A

CN102815203A - 用于电动车辆的电池冷却结构

Info

Publication number: CN102815203A
Application number: CN2011104179074A
Authority: CN
Inventors: 金达; 金敏煜; 尹信赫; 方俊鎬
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2012-12-12
Also published as: JP2013001382A; KR20120136923A; US20120312610A1

Abstract

本发明公开一种用于电动车辆的电池冷却结构，其可通过在电池周围形成冷却通道并且吹入空气来冷却安装于电动车辆内的多个电池。在本发明所公开的用于电动车辆的冷却结构中，第一电池组沿着车辆的纵向布置在车辆中的第一排座椅之间；设置第一电池壳体，其被配置成允许空气从车辆的内部流经第一电池壳体并且沿纵向形成以容纳第一电池组；以及第一风扇，布置在第一电池壳体内以使车内的空气流入第一电池壳体中，在对第一电池组进行冷却之后将空气排放至行李箱。

Description

用于电动车辆的电池冷却结构

技术领域

本发明涉及一种用于电动车辆的电池冷却结构，更特别涉及这样一种电动车辆的电池冷却结构，其可以通过吹送空气并且通过在电动车辆内的电池周围形成冷却通道而对多个电池进行冷却。

背景技术

近年来，由于汽油价格增长、内燃机排放以及净化空气和污染的相关规定，涉及混合动力车和电动车辆方向的技术发展很活跃。然而，混合动力车因利用两种或以上的不同动力源来移动车辆而受到特别关注。混合动力车通常是指混合电动车辆(HEVs)，其结合内燃机和一个或多个电动机。然而，它们必须被限制如此。

与混合动力车不同，电动车辆仅消耗电池能量和电动机。电动车辆的主要部件是电池、逆变器和电动机。为了提高电动车辆的动力性能和行驶距离，一些制造商在车辆的内部空间内安装大量的电池。

然而，由于电池在工作时会产生热量，因此需要控制所产生热量的系统或装置来防止过热。例如，典型地，利用自由空气(free-air)系统或水冷基系统来冷却电池。水冷基系统具有优良的冷却性能，但其相对复杂并且相对于其商业价格而言成本高昂，因此，空气冷却型比水冷型更常用。然而，即使利用空气冷却型的电动车辆的这些自由空气冷却基系统，也没有应用系统地对电池进行冷却的技术，而是仅通过吹送空气来冷却电池。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

已经努力作出本发明以提供一种用于电动车辆的电池冷却结构，其可以通过形成将气流引导至安装于电动车辆内的多个电池的外侧的冷却通道并将空气吹送到冷却通道中，以有效地对电池进行冷却。

本发明的一个优选实施方式提供一种用于电动车辆的电池冷却结构，其中第一电池组沿着车辆的纵向布置在车辆中的第一排座椅之间；第一电池壳体，被配置成允许空气从车辆的内部流经第一电池壳体的内部，并且沿车辆的纵向形成以容纳第一电池组；以及第一风扇，被配置成使车辆中的空气进入到第一电池壳体中以便在对第一电池组进行冷却之后将空气排出到行李箱中。

本发明的示例性实施方式还包括一个进气口，其连接车辆的内部并且形成在电池壳体的一侧以允许空气流入其中。此外，第一电池组可以由多个垂直于底部布置的电池模块构成，并且这些电池模块被布置成在垂直于车辆纵向的方向上与其它相邻电池模块之间具有间隙。同样在本发明的一些实施方式中，进气管可被连接至第二排座位的一侧。

在本发明示例性实施方式中的某些实施方式中，在第一电池壳体中还可以布置下管，其使第一电池组与车辆底部隔开并且允许空气沿着第一电池组的底部流动。

在本发明示例性实施方式中的某些实施方式中，可以沿着车辆的宽度方向将第二电池组设置在车辆中的第二排座椅下面，并且可以沿着车辆的宽度方向形成第二电池壳体以容纳第二电池组并且与第一电池壳体流体连通。此外，构成第二电池组的多个电池模块可以平行于电池壳体的底面地被堆叠成彼此之间具有间隙，。

此外，在本发明示例性实施方式中的某些实施方式中，堆叠在第二电池组中的电池模块可以沿着车辆的纵向和宽度方向布置，在车辆的纵向上，在位于车辆前部的第一列中的第一电池模块与在第一列之后的第二列中的第二电池模块之间具有间隙C。

此外，在本发明示例性实施方式中的某些实施方式中，第三电池组可以沿着车辆的宽度方向布置在行李箱内。在该实施方式中，可以设置第三电池壳体，容纳第三电池组并且在一侧具有与内部连通的进气管以及在另一侧具有连接至行李箱的排气管，并且第二风扇被布置在第三电池壳体中。构成第三电池组的电池模块可以以平行于第三电池壳体的底部的方式被堆叠成在它们之间具有间隙。堆叠在第三电池组中的电池模块可以沿着车辆的纵向和宽度方向布置，电池模块之间在车辆的宽度方向上具有间隙。

根据本发明某些示例性实施方式，通过在车辆中央的控制台、第二排座椅(即后座)和行李箱中安装电池组，可以增加电动车辆的行驶距离并提高动力性能。此外，通过凭借将车辆内的空气均匀地提供给置于可以控制车辆内空气的流动的冷却通道中电池组而对电池组进行冷却，可有效地对安装于电动车辆内的多个电池组进行冷却。

本发明的方法和设备具有其它特征和优点，其将通过在此合并的附图中的详细阐述中显示，并且后面的发明的详细描述将共同阐述本发明的特定原理。

附图说明

图1是根据本发明一个示例性实施方式的用于电动车辆的电池冷却结构的示意图，示出了电池组被布置在电动车辆中的位置；

图2是示出在根据本发明一个示例性实施方式的用于电动车辆的电池冷却结构中的第一电池壳体和第二电池壳体以及空气在第一电池壳体和第二电池壳体中流动的立体图；

图3是示出在根据本发明一个示例性实施方式的用于电动车辆的电池冷却结构中空气在第一电池壳体中流动的横截面图；

图4是沿着图3中的A-A线的横截面图；

图5是示出空气在根据本发明一个示例性实施方式的用于电动车辆的电池冷却结构中的第一电池壳体和第二电池壳体中流动的俯视图；

图6是沿着图5中的B-B线的横截面图；

图7是示出在根据本发明一个示例性实施方式的用于电动车辆的电池冷却结构中的第三电池壳体以及空气流动的立体图；

图8是示出在根据本发明一个示例性实施方式的用于电动车辆的电池冷却结构中第三电池壳体被布置的位置的立体图；

图9是示出在根据本发明一个示例性实施方式的用于电动车辆的电池冷却结构中与第三电池壳体连接的进气管的立体图；

图10是图7的横截面图；

图11是沿着图10中的C-C线的横截面图。

应当理解的是，附图不必按比例绘制，而是呈现出说明本发明基本原理的各种优选特征的简化表示。本文中所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，这些特征将部分地由预期的特定应用和使用环境来确定。

在附图中，在全部的几张图中，附图标记始终指代本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

下面详细参考本发明的各种实施方式，本发明的实施例在附图中被图解并且在下面被描述。尽管本发明将结合示范性实施例被描述，然而可以理解的是，本描述并不意在将本发明限制到那些示范性实施例上。相反地，本发明意在不仅仅覆盖示范性实施例，而且覆盖各种可选形式、变型、等价形式和其它实施例，其可被包含在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围中。

下面结合附图描述根据本发明一个示例性实施方式的电动车辆的电池冷却结构。根据本发明一个典型实施方式的电动车辆的电池冷却结构包括多个平行于冷却空气的流动方向且安装于电动车辆1中以便为电动车辆提供动力的电池组BP1、BP2和BP3；容纳电池组BP1、BP2和BP3且形成空气通道的电池壳体11、12和21；以及使冷却空气进入电池壳体11、12和21中的风扇31和32。

电动车辆的电池通过集中以预定尺寸制造的电池模块在预定单元内构成电池组BP1、BP2和BP3，并且电池组BP1、BP2和BP3组成电动车辆的电池系统。电池模块或电池组BP1、BP2和BP3被布置成适配于车辆的内部空间并且在安装于车内之后串联或并联电连接，以便相应地提供用于驱动电动车辆电动机的动力。

电池组BP1、BP2和BP3被布置成使得电池组BP1、BP2和BP3的电池模块平行于冷却空气的流动方向。通过平行于冷却空气的流动方向来布置电池模块，在电池组表面上提供的冷却空气被平稳地供应给电池模块，而不妨碍冷却空气的流动。

电池壳体11、12和21容纳电池组BP1、BP2和BP3，电池壳体11、12和21的内侧与电池组BP1、BP2和BP3的外侧之间的空间有效地配备冷却空气流动经过的冷却通道。电池壳体11、12和21通过容纳电池组BP1、BP2和BP3来提高未暴露的电池组BP1、BP2和BP3的美观性。此外，电池壳体11、12和21的一侧与车辆的内部连接，电池壳体的另一侧与车辆行李箱连接，使得冷却空气从车辆内部流入并且在对容纳其中的电池组BP1、BP2和BP3进行冷却之后排出到行李箱。

风扇31和32布置在电池壳体11、12和21的一侧，并且迫使外部空气流入电池壳体11、12和21中，使得冷却空气流入电池壳体11、12和21中。

在此结构中，为了增加电动车辆的行驶时间，电池组可以成组地，至少一组或多组或优选的是所有组都安装在车辆中部的第一排座椅下而、第二排座椅下面以及行李箱中，并且相应地为它们提供冷却结构。也就是说，如图1所示，优选地，第一电池组BP1安装于车辆中第一排座椅中部下面，第二电池组BP2安装于第二排座椅下面，第三电池组BP3安装于行李箱内，以便由于增加多组电池组而使行驶时间增加或者提高电动车辆的动力性能。

首先描述用于冷却安装于电动车辆中央下方的第一电池组BP1的电池冷却结构。第一电池壳体11以隧道型方向和结构布置在第一排座椅的中央下面，并且第一电池组BP1置于其中。也就是说，第一电池组BP1在车辆的纵向上布置在第一排左、右座椅的中间，并且第一电池壳体11布置在第一电池组BP1的外侧。

通过安装多个电池组，本发明可以增加行驶里程或提高电动车辆1的性能，并且作为用来达到这一目的的方法，通过利用置于第一排左、右座椅之间的控制台箱(console box)下面的空间中，沿着车辆的纵向安装第一电池组BP1。

由于第一排左、右座椅之间的空间狭窄，因此第一电池组BP1的电池模块朝向电池壳体的底部沿着该狭窄通道垂直地布置，并且如附图4所示，在垂直于车辆的行驶方向的方向上与相邻的其它电池模块具有间隙。流入电池模块之间形成的空间中的冷却空气在通过时对电池模块进行冷却。同时，通过将第一电池组BP1布置成第一电池组与电池壳体的底部之间具有空间，空气还可以在第一电池组BP1与电池壳体的底部之间流动。

第一电池壳体11被实现为能够容纳在沿着车辆纵向布置的第一电池组BP1，并且在内侧与第一电池组BP1之间形成有间隙，以形成被配置成允许冷却空气在其中流动的通道。

同时，冷却空气通过其流入的进气口13形成在第一电池壳体11的一侧，而已对第一电池组BP1冷却的空气通过其排出到壳体外侧的排气口形成在另一侧。进气口13允许第一电池壳体11与车辆内部的空气流体连通，以使冷却空气流入电池壳体。第一电池壳体11的另一侧连接至置于第二排座椅下面的第二电池壳体12的一侧，使得通过第一电池壳体11的空气再次流入第二电池壳体12中。

此外，下管(lower duct)15形成在第一电池壳体11内，使得第一电池组BP1与车辆底部分离开并且形成通道，使得空气能够在第一电池组BP1的底部与车辆底部之间流动。

第二电池组BP2置于第二排座椅下面。在燃油机车中，油箱通常安装在第二排座椅下面。然而，电动车辆不需要油箱，因此在油箱的位置，第二电池组BP2安装在第二排座椅下面的空间内。因为第二排座椅下面的部分是车辆的宽度方向大于纵向的空间，因此第二电池组BP2安装有堆叠在第二排座椅下面的左、右两侧的电池模块。

例如，如图6所示，当电池模块被堆叠时，通过限定堆叠的电池模块之间的间隙而形成空气可以流经的通道。如上所述，当第二电池组BP2安装于第二排座椅下面时，第二电池壳体12也被布置以容纳第二电池组BP2。

同时，由于是沿着车辆的水平或宽度方向而不是沿着车辆的纵向方向将电池组BP2布置在第二电池壳体12中，因此在电池组BP2的电池模块之间限定间隙以允许流入第二电池壳体12的空气以有效地供应到车辆的宽度方向上。电池模块被布置成具有间隙的堆叠结构，并且在车辆的纵向和宽度方向上布置有多列和多行。具体地，在电池模块中，沿纵向，置于车辆前部的第一列与第一列后面的第二列之间限定间隙C。因此，沿着宽度方向有效地供应空气，并通过涡流有效地混合。通过这样做，减小第二电池组BP2中的温差并进行有效的冷却。此外，也可以在第二列与第三列之间限定该间隙。在此实施方式中，可以通过分析第二电池壳体12中的空气流来确定间隙的形状和间隙的尺寸，以使内部温差处于预定水平中。

在该实施方式中，第二电池壳体12与第一电池壳体11连接，使得流经第一电池壳体11的冷却空气能够流入到第二电池壳体12中。因此，第一电池壳体11和第二电池壳体12彼此间流体连通。也就是说，如图2-5所示，第一电池壳体11和第二电池壳体可被配置成一个电池壳体，将它们构造成一个连续的壳体。在该示出的实施方式中，第一电池壳体11沿着车辆的纵向形成，而第二电池壳体12沿着车辆的宽度方向形成，使得第一电池壳体11和第二电池壳体12的组合形成T型。

因此，流经第二电池壳体12中央的空气被分成左、右两部分，并冷却容纳其中的第二电池组BP2。空气随后会合并且被排放到第二电池壳体12之外。

第一风扇31将空气吸入到第一电池壳体11和第二电池壳体12中，它们通过壳体彼此连接且流体连通并将空气排至外侧。也就是说，第一风扇31置于第二外壳12的后部，使得两个壳体内的空气可以通过壳体被吸入从而冷却它们之间的电池模块。

在本发明的一些实施方式中，在行李箱中还安装有第三电池组BP3，以提供更佳的行驶距离和车辆的动力性能。在此结构中，将多个电池模块组合以形成第三电池组BP3，在各个电池模块之间沿空气流动方向上具有间隙，并且第三电池壳体21容纳第三电池组。第三电池组BP3的电池模块被堆叠并且在车辆的宽度方向和纵向上成列和成行地布置。特别地，间隙被限定成使得冷却空气在车辆的宽度方向上平滑流动，如图10所示，以便混合冷却空气。通过分析第三电池壳体21中的空气流动来确定间隙的形成和间隙的尺寸。

第三电池壳体21允许冷却空气在行李箱中沿车辆的宽度方向流动。也就是说，通过将第三电池壳体BP3的电池模块布置成在车辆的宽度方向上具有间隙，并且将第三电池组BP3容纳在第三电池壳体21中，第三电池壳体21中的冷却空气的总体流沿着车辆的宽度方向导向。

第三电池壳体21用作在形成用于冷却空气的通道的同时防止安装于行李箱内的第三电池组BP3暴露于外部部件的壳体。此外，通过在第三电池壳体21的外部安装电池盖24，可以在电池盖24上装载物体，因而允许行李箱被用作预期的行李空间。

进气管22允许第三电池壳体21与车辆内部流体连通，并且置于第三电池壳体21的一侧，用于将已冷却电池的空气排放至外部的排气管23位于另一侧。

进气管22连接于车辆的内部，例如，如图8和9所示，穿过第二排座椅的侧面与第三电池壳体21连接。在该实施方式中，进气管22可以与一个后窗台(rear package)和C填充物(C-filler)连接，而不是第二排座椅的侧面。

排气管23与第三电池壳体21的另一侧连接，优选地，在进气管22和车身的排气格栅的相反侧，使得已经冷却第三电池组BP3的空气被排出至车外。

用于将冷却空气从车外吹入车内的第二风扇32，也可以置于第三电池壳体21的一侧。

下面描述具有根据本发明结构的电动车辆的电池冷却结构的操作。

由于风扇31和32工作以冷却安装于电动车辆内的电池组BP1、BP2和BP3，温度低于电池组BP1、BP2和BP3的空气流入并对电池组BP1、BP2和BP3进行冷却。在第一风扇工作时，内部空气流入并且当流经第一电池组BP1和第二电池组BP2的同时对第一电池组BP1和第二电池组BP2进行冷却，并且当第二风扇32工作时，对第三电池组BP3进行冷却。

首先，在第一风扇31工作时，内部空气通过第一电池壳体11的进气口13流入第一电池壳体11。流入第一电池壳体11的空气，如图2和3所示，当在第一电池壳体11的纵向上即车辆的纵向上通过第一电池壳体11与第一电池组BP1内的空间流动时，对第一电池组BP1进行冷却。

现在将描述在上述过程中气体在第一电池壳体11中的流动。气体沿着第一电池组BP1的上、下部以及左、右侧流动。因此，一部分空气从第一电池组BP1的上部至下部流动和冷却，如图4所示。已经穿过第一电池壳体11的空气流入第二电池壳体12，并且对第二电池组BP2进行冷却。流入第二电池壳体12的空气被分向左、右，并且当流经第二电池壳体12时对第二电池组BP2进行冷却。

当冷却第一电池壳体BP1时，流入第一电池壳体11的部分空气流动(图2中虚线箭头表示的流动)，而另一部分流入空气通过第一电池组BP1的上部和下部以及左侧和右侧空间直接流入第二电池壳体12(由实线表示的流动)。特别地，通过相对于空气的流动方向在第一列与第二列之间限定间隙C，使第二电池组BP2被平滑地分隔成左和右。穿过第一电池壳体11与第二电池壳体12的空气从第二电池壳体12被排出到行李箱，并且随后通过排气格栅被排出到车外。

同时，第二风扇32工作以冷却第三电池组BP3。当第二风扇工作时，内部空气通过与车辆内部流体连通的进气管22流入第三电池壳体21，并且当流经第三电池壳体21时对第三电池组BP3进行冷却。在此过程中，由于第三电池组BP3中的电池模块以彼此之间具有间隙的方式布置，因此在从进气管22流至第三电池壳体21的排气管23时电池模块之间具有空气，因此可以获得有效的冷却。经由排气管23排出至行李箱的空气随后通过排气格栅被排出到外部。

根据本发明的典型实施方式，通过将电池组安装在车辆的可用空间中，可以增加电动车辆的行驶距离并同时提高性能。此外，通过允许车辆的内部空气流入容纳电池组的电池壳体内，可以有效地去除电池产生的热量。

上面已经出于解释和说明的目的，对本发明的特定实施方式进行了描述。这些实施方式并不意图将本发明扩大或限制在所公开的准确形式，很显然，利用上面的教导还可以进行多种改进和变形。选出并描述这些典型的实施方式以说明本发明的特定原理及其实际的应用，从而使本领域技术人员能够做出和利用本发明的多个典型实施方式，以及多种替代和改进。本发明的范围由所附的权利要求及其等价形式来限定。

Claims

1.一种用于电动车辆的电池冷却结构，包括：

冷却结构，被配置成通过将空气吹到安装于所述电动车辆中的多个电池组上，而对所述多个电池组进行冷却；

第一电池组，沿着车辆的纵向布置在所述冷却结构中，所述第一电池组位于所述电动车辆中的第一排座椅之间；

第一电池壳体，被配置成允许空气从所述电动车辆的内部流经所述第一电池壳体的内部，并且沿纵向形成以容纳所述第一电池组；以及

第一风扇，布置在所述冷却结构中，并且被配置成将所述车辆中的空气吸入到所述第一电池壳体中以便在对所述第一电池组进行冷却之后将空气排出到行李箱中。

2.如权利要求1所述的电池冷却结构，其中进气口被配置成流体连通所述第一电池壳体与所述车辆的内部，并且允许所述车辆内部中的空气流入所述第一电池壳体中，所述进气口形成在所述第一电池壳体的一侧。

3.如权利要求1所述的电池冷却结构，其中所述第一电池组由垂直于所述第一电池壳体的底面布置的多个电池模块构成，其中所述多个电池模块被布置成在垂直于所述车辆纵向的方向上的相邻电池模块之间具有间隙。

4.如权利要求1所述的电池冷却结构，其中布置在所述第一电池壳体中的下管被配置成在所述第一电池组与所述车辆的底面之间设置有空间，并且允许所述空气沿着所述第一电池组的底面流动。

5.如权利要求1所述的电池冷却结构，还包括：

第二电池组，沿着所述车辆的宽度方向设置在所述车辆中的第二排座椅下面，以及

第二电池壳体，沿着所述车辆的宽度方向形成以容纳所述第二电池组，并被配置成与所述第一电池壳体连接且流体连通。

6.如权利要求5所述的电池冷却结构，其中构成所述第二电池组的多个电池模块以平行于所述第二电池壳体的底面的方式被堆叠成彼此之间具有间隙，。

7.如权利要求6所述的电池冷却结构，其中堆叠在所述第二电池组中的电池模块沿着所述车辆的纵向和宽度方向布置，在所述车辆的纵向上，在位于所述电动车辆前部的第一列中的所述电池模块与所述第一列后面的第二列中的所述电池模块之间具有间隙。

8.如权利要求1所述的电池冷却结构，还包括：

第三电池组，沿着所述车辆的宽度方向布置在行李箱中；

第三电池壳体，容纳所述第三电池组，并且其一侧具有与所述车辆内部连接且流体连通的进气管，另一侧具有连接于行李箱的排气管；以及

第二风扇，布置在所述第三电池壳体中。

9.如权利要求5所述的电池冷却结构，其中构成所述第三电池组的电池模块以平行于所述第三电池壳体的底面的方式被堆叠成彼此之间具有间隙。

10.如权利要求9所述的电池冷却结构，其中堆叠在所述第三电池组中的电池模块沿着所述车辆的纵向和宽度方向布置，所述电池模块之间在所述车辆的宽度方向上具有间隙。

11.如权利要求8所述的电池冷却结构，其中所述进气管被连接到第二排座椅的一侧。