CN107636886B - 用于蓄能器的冷却装置、蓄能系统和机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于蓄能器的冷却装置(10；110；310)，该冷却装置包括：多个用于从蓄能器吸收热量的单独的冷却模块(11)，这些冷却模块能被制冷剂穿流并且分别具有流入部和流出部；一个共同的输入管道(16；216)，各冷却模块(11)的相应流入部(14；414)从该共同的输入管道分支出来；以及一个共同的输出管道(17；217)，各冷却模块(11)的相应流出部(15)通入到该共同的输出管道中；在最后一个流出部下游设有热交换器(321)，所述热交换器构成为用于分开制冷剂的液态部分和气态部分，并且热交换器的在运行中被液态部分覆盖的壁(324)导热地与所述共同的输入管道(16)连接。此外，本发明涉及一种蓄能系统和机动车。

Description

用于蓄能器的冷却装置、蓄能系统和机动车
技术领域
本发明涉及一种尤其用于机动车的、用于蓄能器的冷却装置以及一种蓄能系统和一种具有这样的冷却装置的机动车。
背景技术
为了保证电动车和混合动力车的续航里程、使用寿命和可回收的功率，需要蓄电池/蓄电池单元/蓄电池单元模块的限定的热管理。在此，起决定性作用的是使在高压蓄存器之内的单元和单元模块之间的温度差尽可能小。为此使用主动的和被动的冷却系统。
对续航里程和功率的提高的要求例如需要增多数量的串联和/或并联的单元。由此增大车辆中的高压蓄存器的尺寸。这增大了在全部尺寸上实现较均匀的冷却效果的挑战。
发明内容
本发明的目的在于，实现较均匀地冷却各个单元模块。所述目的通过一种如下所述的用于蓄能器的冷却装置、一种如下所述的蓄能系统以及一种如下所述的机动车实现。
按照本发明的一种实施例提供尤其用于机动车的、用于蓄能器的冷却装置，该冷却装置包括：多个单独的用于从蓄能器吸收热量的冷却模块，这些冷却模块能被制冷剂穿流并且分别具有流入部和流出部；一个共同的输入管道，各冷却模块的相应流入部从该共同的输入管道分支出来；以及一个共同的输出管道，各冷却模块的相应流出部通入到该共同的输出管道中；其中，在最后一个流出部下游设有热交换器，所述热交换器构成为用于分开制冷剂的液态部分和气态部分，并且热交换器的在运行中被液态部分覆盖的壁导热地与所述共同的输入管道连接。所述实施例提供模块化构造的优点。例如各个冷却模块可以是一致的，并且根据车型/蓄能器类型使用合适数量的互相连接的共同构成冷却装置的冷却模块。通过这样的模块化的构造可降低制造成本。通过各个冷却模块连在共同的输入管道上，构成并联的冷却路径。由此可实现较均匀地分配到各并联的冷却模块上。这对电动车和混合动力车的续航里程、使用寿命和功率都有有利的效果。在此，并联路径例如可相当于单元和/或单元模块的电路连接，因为积累的余热在电并联路径中是类似的。
按照本发明的另一实施例，在相应流入部中布置有膨胀机构。通过这些膨胀机构布置在相应流入部中，使在这些膨胀机构上游、即在共同的输入管道中的制冷剂保持在高的压力水平上。因此，分配到冷却模块中的各个流入部上以高的压力水平、即在高压范围内进行，由此可实现较均匀地分配到并联的冷却模块上。这具有如下优点，即，可避免在并联的冷却剂路径(并联的冷却模块)之间的大的温度差并且因此可实现在高压蓄存器之内的全部蓄能模块和蓄能单元的更一致的温度水平。通过所述均匀地分配制冷剂到多个单独的并联路径上，实现了更均匀的冷却，这可改善电动车和混合动力车的续航里程、使用寿命和功率。如果分配在制冷剂膨胀之后进行，由于剩余液体的数量少，均匀的分配就会困难。
按照本发明的另一实施例，所述膨胀机构为电膨胀阀、热膨胀阀或节流阀。
按照本发明的另一实施例，所述膨胀机构同时为截止阀。由此可取消在共同的输入管道的入口处的截止阀。
按照本发明的另一实施例，具有截止功能的膨胀机构是节流电磁阀或恒温膨胀阀。
按照本发明的另一实施例，在共同的输入管道中在第一个流入部上游和/或最后一个流出部下游设有截止阀以用于中断制冷剂流。所述截止阀尤其是电磁阀。除了中断流动、例如为了打开和关闭冷却装置的冷却功能之外，截止阀还提供可间歇(takten)并且可调节冷却的优点。
按照本发明的另一实施例，各冷却模块具有多个布置在一个平面内的扁管，各扁管在其纵向端部处通过集流管互相连接。尤其是一个冷却模块的所有这些扁管通过集流管串联地互相连接，使得各扁管能依次被制冷剂穿流。
按照本发明的另一实施例，共同的输入管道和共同的输出管道彼此独立地构成。尤其是共同的输入管道和共同的输出管道分别通过单独的管道构成。
按照本发明的另一实施例，共同的输入管道和共同的输出管道构成在一个管路之内，其中，输入管道和输出管道被沿管路的纵向延伸的隔板彼此分开。
按照本发明的另一实施例，各冷却模块布置成面状的并且不相交的。
按照本发明的另一实施例，各冷却模块构成为一致的。
按照本发明的另一实施例，在最后一个流出部下游设有热交换器，所述热交换器构成为用于分开制冷剂的液态部分和气态部分。
按照本发明的另一实施例，用于气态部分的输出管道与压缩机的入口连接。这具有如下优点，即，可把气体在尽可能没有液态部分的情况下供应给压缩机。这有利于压缩机的运转。
按照本发明的另一实施例，热交换器的在运行中被液态部分覆盖的壁导热地与所述共同的输入管道连接。这具有如下优点，即，降低共同的输入管道中的制冷剂的温度并且升高热交换器中的液态部分的温度。通过共同的输入管道中的温度降低，提高冷却装置的效率。通过热交换器中的液态部分的温度升高，保证进入热交换器中的流体的过热，由此能实现更好地分开气态部分和液态部分。
按照本发明的另一实施例，成对地设有膨胀机构，其中，两个膨胀机构设在具有流体入口的唯一一个构件之内，两个膨胀机构与这个流体入口连接。这具有如下优点，即，在膨胀前因而以及在液体侧分配制冷剂，由此可实现较均匀的分配。
此外，本发明涉及一种包括蓄能器和按照前述实施例之一的冷却装置的蓄能系统。
此外，本发明涉及一种具有这样的冷却装置或这样的蓄能系统的机动车。
附图说明
下面参考附图描述本发明优选的实施例。在这些附图中示出如下内容：
图1示意性地以俯视图示出按照本发明的第一实施例的冷却装置；
图2示意性地以三维视图示出图1的冷却装置；
图3示意性地示出按照本发明的第二实施例的冷却装置；
图4示意性地示出按照本发明的第三实施例的冷却装置的一部分；
图5示意性地示出按照第四实施例的冷却装置；和
图6示意性地示出用于按照本发明的冷却装置的膨胀机构。
具体实施方式
图1和2示意性地示出按照本发明的第一实施例的冷却装置10。所述冷却装置10用于冷却用于电动车或混合动力车的一个或多个未示出的蓄能器。冷却装置10包括多个冷却模块11，各冷却模块彼此独立地构成。优选，所有冷却模块11构造成一致的。每个冷却模块通过多个互相平行地延伸的内部空心的扁管12形成，各扁管在其纵向端部处通过集流管13固定地互相连接。集流管13按照希望的样式将扁管12的内部空间互相连接，使得一个冷却模块11的各扁管12能按照希望的样式依次被制冷剂穿流。为此，两个相邻的扁管12的内部空间在其纵向端部之一处通过一个集流管13的内部空间互相连接，或者通过集流管13的所述内部空间中的隔板彼此分开。以这种方式，一个冷却模块11的扁管12例如能被锯齿状地穿流(制冷剂在相邻的扁管中反向流动)。各冷却模块11布置成面状的并且互相不相交的。此外，各冷却模块11面状地布置成相邻于待冷却的蓄能器模块。
每个冷却模块11具有：流入部14，制冷剂能经由该流入部供应到相应冷却模块11中；和流出部15，制冷剂能经由该流出部再次从冷却模块11中排出。优选，每个冷却模块11设有唯一一个流入部14和唯一一个流出部15。全部冷却模块11的流入部14通入到一个共同的输入管道16中并且全部冷却模块11的流出部15通入到一个共同的输出管道17中。在第一实施例中，共同的输入管道16以及共同的输出管道17分别由一个单独的管路形成。在该实施方式中，在共同的输入管道16的入口处和/或在共同的输出管道17的出口处设有截止阀18，该截止阀截止或间歇共同的输入管道16和/或共同的输入管道17中的制冷剂流。更准确地说，截止阀18定位在沿制冷剂的流动方向第一个流入部14上游和/或在沿制冷剂的流动方向最后一个流出部15下游。优选地，截止阀18仅设在共同的输入管道16中。
在每个流入部14中布置有一个膨胀机构19，该膨胀机构使制冷剂流在配设的流入部14中膨胀。作为膨胀机构例如可使用电膨胀阀、热膨胀阀或节流阀。
图3示意性地示出按照第二实施例的冷却装置110。这个实施例与第一实施例的区别仅在于：去掉了截止阀18并且设有除了膨胀功能还具有截止功能性的膨胀机构119以代替膨胀机构19。在这里例如可使用节流电磁阀或恒温膨胀阀。除了所述区别之外，参考对第一实施例的说明。
图4示意性地示出按照本发明的第三实施例的冷却装置的一部分。这个实施例与第一和第二实施例的区别仅在于共同的输入管道和共同的输出管道的构造。共同的输入管道216和共同的输出管道217在这个实施例中构成在一个管路220之内，其中，该管路的内部被沿纵向延伸的隔板分开。忽略所述区别，参考对第一和第二实施例的说明。
图5示意性地示出按照第四实施例的冷却装置310。对其他实施例的前述说明适用于本实施例。在本实施例中附加地设有热交换器321，该热交换器也称为蓄电池IWT(Akku-IWT)。通过压缩过程和膨胀过程以已知的方式改变沿冷却装置310的制冷循环的气体-液体比。离开共同的输出管道17的制冷剂已经最大部分为气态的状态。然而，尽可能完全地蒸发共同的输出管道17下游的液体部分是值得期待的，因为这有利于布置在下游的未示出的压缩机的运行。为此，共同的输出管道17通入到构成为容器状的热交换器321中。在热交换器321中，制冷剂的液态部分积聚在内部空间的朝向重力的一侧。在内部空间的背向重力的一侧布置有气体输出管道323的进入孔322，制冷剂的气态部分经由该进入孔从热交换器321中排出。气体输出管道323与压缩机的入口连接。热交换器321的在运行中被液态部分覆盖的壁324导热地(然而没有流体交换地)与共同的输入管道16连接。由此降低共同的输入管道16中的制冷剂的温度并且提高热交换器321中的液态部分的温度。通过降低共同的输入管道16中的温度，提高冷却装置310的效率。通过升高热交换器321中的液态部分的温度，保证进入到热交换器321中的制冷剂的过热，由此能实现更好地分开气态部分和液态部分。
图6示意性地示出用于按照本发明的冷却装置的双膨胀机构419。所述膨胀机构419可在前述实施例之一中使用。膨胀机构419在内部具有管道系统，该管道系统包括唯一一个入口426和一个在下游连接的到例如两个流入部414中的分叉部427，这两个流入部分别通向一个冷却模块11。在相应的流入部414中，在分叉部427下游发生膨胀。这具有如下优点，即，在高压范围内、即在膨胀机构419膨胀前分配制冷剂，由此实现较均匀的分配。可选地，膨胀机构419通过示意性示出的截止元件428装备有截止功能。
在附图和上述说明中详细地阐述和说明了本发明，而所述阐述和说明应理解为阐述性的或者示例性的、而不是限制性的，并且意图不在于将本发明限于公开的实施例。在不同的从属权利要求中提到特定特征的纯粹事实不应意味着也不能有利地使用这些特征的组合。

Claims (16)

1.用于蓄能器的冷却装置(10；110；310)，包括：
多个单独的冷却模块(11)，用于从蓄能器吸收热量，这些冷却模块能被制冷剂穿流并且分别具有流入部(14；414)和流出部(15)；
一个共同的输入管道(16；216)，各冷却模块(11)的相应的流入部(14；414)从该共同的输入管道分支出来；以及
一个共同的输出管道(17；217)，各冷却模块(11)的相应的流出部(15)通入到该共同的输出管道中；其中，
在最后一个流出部(15)下游设有热交换器(321)，所述热交换器构成为用于分开制冷剂的液态部分和气态部分，并且热交换器(321)的在运行中被液态部分覆盖的壁(324)导热地与所述共同的输入管道(16)连接。
2.根据权利要求1所述的冷却装置(10；110；310)，其中，在相应的流入部中布置有膨胀机构(19；119；419)。
3.根据权利要求2所述的冷却装置(10；110；310)，其中，所述膨胀机构(19；119；419)为电膨胀阀、热膨胀阀或节流阀。
4.根据权利要求2所述的冷却装置(110；310)，其中，所述膨胀机构(119；419)同时为截止阀。
5.根据权利要求4所述的冷却装置(110；310)，其中，具有截止功能的膨胀机构(119；419)是节流电磁阀或恒温膨胀阀。
6.根据权利要求1至3之一所述的冷却装置(10；310)，其中，在共同的输入管道(16；212)中在第一个流入部(14)上游和/或在最后一个流出部(15)下游设有截止阀(18)以用于中断制冷剂流。
7.根据权利要求1至5之一所述的冷却装置(10；110；310)，其中，所述冷却模块(11)具有多个布置在一个平面内的扁管(12)，各扁管在其纵向端部处通过集流管(13)互相连接。
8.根据权利要求1至5之一所述的冷却装置(10；110；310)，其中，共同的输入管道(16)和共同的输出管道(17)彼此独立地构成。
9.根据权利要求1至5之一所述的冷却装置，其中，共同的输入管道(216)和共同的输出管道(217)构成在一个管路(220)之内，其中，输入管道(216)和输出管道(217)被沿管路(220)的纵向延伸的隔板彼此分开。
10.根据权利要求1至5之一所述的冷却装置(10；110；310)，其中，各所述冷却模块(11)布置成面状的并且不相交的。
11.根据权利要求1至5之一所述的冷却装置(10；110；310)，其中，各所述冷却模块(11)构成为一致的。
12.根据权利要求1至5之一所述的冷却装置(310)，其中，用于气态部分的输出管道(323)与压缩机的入口连接。
13.根据权利要求1至5之一所述的冷却装置(310)，其中，成对地设有膨胀机构，两个膨胀机构设在具有流体入口(426)的唯一一个构件(419)之内，两个膨胀机构与该流体入口(426)连接。
14.根据权利要求1至5之一所述的冷却装置(310)，其中，所述冷却装置(310)用于机动车的蓄能器。
15.蓄能系统，包括蓄能器和根据权利要求1至14之一所述的冷却装置。
16.机动车，具有根据权利要求1至14之一所述的冷却装置或根据权利要求15所述的蓄能系统。
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