CN109585968A - 用于车辆的电池冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于车辆的电池冷却系统，该电池冷却系统包括：电池模块，向车辆供应驱动能量；液体供应单元，将液体供应至电池模块；以及喷射单元，被配置为使得喷射单元的第一侧连接至液体供应单元以被供应来自液体供应单元的液体，并且喷射单元的第二侧邻近于电池模块以将从液体供应单元供应的液体供应至电池模块的外表面，从而通过利用液体的蒸发潜热来冷却电池模块。

Description

用于车辆的电池冷却系统

技术领域

本发明总体涉及一种电池冷却系统，该电池冷却系统设置有向车辆供应驱动能量的电池模块，更具体地，涉及一种配置为设置有水冷系统以冷却电池的电池冷却系统。

背景技术

配备有向电动车辆提供驱动能量的电池模块的电动车辆从电能而不是从化石燃料燃烧获得其驱动能量。尽管电动车辆没有废气并产生很少的噪音，但是由于诸如电池的沉重重量以及电池充电占用的时间的问题，实际使用受到限制。然而，由于诸如化石燃料的污染和消耗的问题，电动车辆的发展正在加速。特别是，为了更广泛地采用电动车辆，作为电动车辆的燃料供给源的电池模块必须变得更轻且更小，并且同时必须缩短充电时间。

电池模块包括串联连接的多个电池单元，使得当电池模块被充电和放电时，电池单元产生热量。如果在电池单元中产生的热量留在原处，则电池单元的性能恶化，并且电池单元的寿命缩短。因此，电动车辆通常设置有用于冷却电池模块的冷却系统。

然而，在配置为电池模块的底部循环冷却剂的传统水冷式电池结构的情况下，通常约7kg的冷却剂通过电池的底部，并且必须运行空气调节系统或单独的空气/水热量交换器以防止电池模块过热，这会消耗太多电动车辆的电力，从而导致里程减少的问题。

前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景，而不自在表示本公开落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。

发明内容

因此，本公开提供了一种用于车辆的电池冷却系统，其能够有效地冷却向车辆供应驱动能量的电池模块。

为了实现上述目的，根据本公开的一个方面，提供了一种用于车辆的电池冷却系统，该电池冷却系统包括：电池模块，向车辆供应驱动能量；液体供应单元，将液体供应至电池模块；以及喷射单元，被配置为使得喷射单元的第一侧连接至液体供应单元以被供应来自液体供应单元的液体，并且喷射单元的第二侧邻近于电池模块以将从液体供应单元供应的液体供应至电池模块的外表面，从而通过利用液体的蒸发潜热来冷却电池模块。

电池模块可以设置有壳体，壳体围绕电池模块的最外部分，并且壳体可以通过在壳体的外表面上涂覆有亲水性多孔材料而设置有涂层，从而当喷射液体时促进液体的扩散。

喷射单元可以包括：流体管，流体管被配置为使得流体管的第一侧连接至液体供应单元，并且流体管的第二侧从液体供应单元延伸以邻近于电池模块；以及多个喷射喷嘴，设置为与流体管以预定间隔分隔开，其中液体供应单元的液体沿着流体管流动，并且然后通过喷射喷嘴被喷射。

电池模块可以设置有座槽，该座槽在与流体管对应的位置处朝向电池模块被开槽，使得流体管固定在座槽中。

电池模块可以设置在车辆地板下方并且电池模块与车辆地板分隔开从而在车辆地板和电池模块之间设置有空间，其中喷射单元设置在空间中，从而使电池模块的上部被冷却。

空间可以配置为使得空间的第一侧设置有入口以允许空气从车辆的外部通过入口被引入，并且空间的第二侧设置有出口以排出在空间中流动的空气，并且在车辆行驶期间通过喷射单元喷射的液体可以通过经由入口被引入的流动风而被蒸发，从而通过蒸发潜热来冷却电池模块。

入口可以设置在车辆的前部处，并且出口可以设置在车辆的后部处，其中空气通过流动风从入口流动至出口。

入口或出口可以设有打开和关闭入口或出口的门，从而调节在空间中流动的空气的量。

电池模块可以设置为与车辆车体分隔开，使得在车辆车体与电池模块之间设置有空间，并且喷射单元可以包括流体管，液体供应单元的液体流动通过流体管，其中流体管在车辆的纵向方向上延伸以避免对通过空间的空气的流动产生阻力。

在液体供应单元和喷射单元之间可以设置泵，并且当运行泵时，液体供应单元的液体可以流动通过喷射单元以冷却电池模块。

液体供给单元可以是储液罐，其设置在高于电池模块的位置处，并且存储在液体供给单元中的液体可以是冷却剂。

液体供应单元可以设置在高于电池模块的位置处，并且存储在液体供应单元中的液体可以是清洗液。

由控制单元控制的多路阀可以设置在液体供给单元和喷射单元之间，并且多路阀可以与液体供给单元、喷射单元和清洗喷嘴连接，并且控制单元可以控制多路阀以被选择性地打开和关闭，从而冷却电池模块或清洗挡风玻璃。

液体供应单元可以设置在低于车辆的空气调节系统的芯部的位置处。

液体供应单元可以是水箱，其从下方接收当空气调节系统运行时产生的芯部的冷凝液以收集冷凝液。

车辆车体可以设置有吸入管，其被配置为收集车辆外部的液体并将收集的液体供应至液体供应单元，使得液体供应单元恒定地充满液体以冷却电池模块，而不需要被单独地供应至液体供应单元的液体。

根据如上所述构造的用于车辆的电池冷却系统，不同于其中运行空调或冷却模块以冷却电池模块，因此消耗功率为1至4kW的传统系统，在本公开中，由于仅通过运行泵就能够冷却电池模块，所以可以通过由泵消耗的仅大约10W的功率来充分冷却电池模块，从而可以增加电动车辆的里程。

附图说明

从结合附图的下面的详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述和其它目的，特征和其它优点，其中：

图1是示出根据本公开实施例的设置有电池冷却系统的车辆的视图；

图2是示出根据本公开的第一实施例的用于车辆的电池冷却系统的视图；

图3是示意性示出图2的系统的视图；

图4是沿图2的线A-A截取的视图；

图5是示出电池模型的上部的视图；

图6是示出据本公开的第二实施例的用于车辆的电池冷却系统的视图；

图7是示意性示出图6的系统的视图；

图8是示出设置有根据本公开的第三实施例的用于车辆的电池冷却系统的车辆的视图；

图9是示出根据本公开的第三实施例的用于车辆的电池冷却系统的视图。

具体实施方式

理解的是，如本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似的术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种船只和船舶，飞机等的水运工具船，并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃机车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料(例如，衍生自石油以外的资源的燃料)车辆。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如具有汽油动力和电动动力两者的车辆。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制本发明。除非上下文另外明确指出，否则如本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包含”和/或“包含有”指示存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。在整个说明书中，除非明确地相反描述，否则词语“包括”以及诸如“包括”或“包括有”的变型将被理解为暗示包括陈述的元件，但不排除任何其他元件。另外，在说明书中描述的术语“单元”以及“模块”表示用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可以由硬件组件或软件组件和其组合来实施。

进一步地，本公开的控制逻辑可以实现为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括，但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读介质也可被分布在网络联接的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布方式被存储和执行，例如，通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)。

以下，根据本公开实施例的用于车辆的电池冷却系统将参考附图被详细描述。

图1是示出根据本公开实施例的设置有用于车辆的电池冷却系统的车辆的视图；图2是示出根据本公开的第一实施例的用于车辆的电池冷却系统的视图；图3是示意性示出图2的系统的视图；图4是沿图2的线A-A截取的视图；图5是示出电池模型的上部的视图；图6是示出据本公开的第二实施例的用于车辆的电池冷却系统的视图；图7是示意性示出图6的系统的视图；图8是示出设置有根据本公开的第三实施例的用于车辆的电池冷却系统的车辆的视图；以及图9是示出根据本公开的第三实施例的用于车辆的电池冷却系统的视图。

根据本公开优选实施例的用于车辆的电池冷却系统包括：电池模块300，其向车辆供应驱动能量；液体供应单元500，其将液体供应到电池模块300；以及喷射单元700，其配置为使得喷射单元700的第一侧连接至液体供应单元500以被供应来自液体供应单元500的液体，并且喷射单元700的第二侧邻近于电池模块300以将从液体供应单元500供应的液体供应至电池模块300的外表面，从而通过利用液体的蒸发潜热来冷却电池模块300。

电池模块300被设置在车辆中以供应驱动能量。具体地，当大量的电池BAT作为模块被设置在车辆中时，为了车辆的重心分布和稳定定位、电池模块300的冷却等，模块被设置在车辆车体100的地板镶板(floorpanel)下方。当如上所述设置电池模块300时，本公开是提供一种冷却电池模块300的用于车辆的电池冷却系统。在说明书中，尽管示例性示出和描述了用于车辆的电池冷却系统被设置在电池模块300的上方，但是应当理解，这样的位置仅是最佳位置，并且可以设置在电池模块的侧面或者下方，并不特别限于设置在电池模块的上方。

被供应以冷却电池模块300的液体被存储在液体供应单元500中。存储在液体供应单元500中的液体可以为各种类型。在第一实施例中，存储在液体供应单元500中的液体可以是冷却剂，并且冷却剂可以由用户单独喷射。在第二实施例中，存储在液体供应单元500中的液体可以是清洗液体，并且清洗液存储在其中以清洗挡风玻璃150的普通清洗液箱可以用作液体供应单元500。进一步地，在第三实施例中，存储在液体供应单元500中的液体可以是当车辆的空气调节系统800运行时产生的芯部810的冷凝液，冷凝液被排出并且收集在液体供应单元500中，然后被用于冷却电池模块300。液体供应单元500设置有泵530和水位传感器570，泵530允许液体供应单元500的液体流向电池模块300，以及水位传感器570感测液体供应单元500中的水位。下面将描述每个实施例的细节。

喷射单元700被配置为使得喷射单元700的第一侧连接至液体供应单元500以被提供由液体供应单元500供应的液体，并且喷射单元700的第二侧邻近于电池模块300以将从液体供应单元500供应的液体供应至电池模块300的外表面，从而通过使用液体的蒸发潜热来冷却电池模块300。更具体而言，喷射单元700包括：流体管710，配置为使得流体管710的第一侧连接至液体供应单元500，并且流体管710的第二侧从液体供应单元500延伸至邻近于电池模块300；以及多个喷射喷嘴730，被设置为与流体管710以预定间隔分隔开。流体管710可以设置为多个。因此，液体供应单元500的液体沿着流体管710流动，然后通过喷射喷嘴730被喷射，从而冷却电池模块300。进一步地，泵530设置在液体供应单元500和喷射单元700之间，并且当运行泵530时，液体供应单元500的液体流过喷射单元700，从而冷却电池模块300。

本公开的电池模块300设置有围绕电池模块300的最外部分的壳体310，并且壳体310的外表面通过被涂覆有亲水性多孔材料而设置有涂层311。因此，当从液体供应单元500供应的液体被喷射到电池模块300时，从液体供应单元500供应的液体通过形成在涂层311中的细孔扩散以促进蒸发。进一步地，电池模块300设置有座槽330，座槽330在对应于流体管710的位置处朝向电池模块300被开槽。因此，流体管710座置在座槽330中以被固定至座槽330，由此即使由于车辆的行驶而发生振动或冲击，流体管710也被稳定地固定。

电池模块300设置在车辆车体100的地板镶板下方，同时电池模块300与车体车辆车体100分隔开，从而在地板镶板和电池模块300之间设置有空间900。喷射单元700设置在空间900中。因此，电池模块300的上部由喷射单元700冷却，并且电池模块300的侧表面和下表面能够由在车辆行驶期间产生的流动风冷却，由此电池模块300的上表面，下表面和侧表面可被冷却。

空间900被配置为使得空间900的第一侧设置有入口910以允许空气从车辆的外部通过入口910被引入，并且空间900的第二侧设置有出口930以排出在空间900中流动的空气。特别地，入口910设置在车辆的前部处，并且出口930设置在车辆的后部处，其中空气通过流动风从空间900中的入口910流动至出口930。因此，在车辆行驶期间，流动通过在车辆前方处的散热器830和风扇850的空气流动至入口910，穿过空间900，并被排放到出口930。如上所述配置空气被引入至空间900中的原因是，即使液体通过喷射单元700被雾化并喷射液体以及利用电池模块300的热量，但是液体也没有快速地蒸发以冷却电池模块300。因此，在车辆行驶期间，液体供应单元500的液体通过喷射单元700的喷射喷嘴730被喷射，并且空气通过空间900被引入然后被排出，由此被喷射的液体通过在空间900内流动的空气被快速地蒸发，使得电池模块300可通过蒸发潜热被冷却。

特别地，在流体管710设置在空间900中的情况下，流体管710被配置为在车辆的纵向方向上延伸。换句话说，在车辆行驶期间，当空气被引入并在空间900中流动时，可以避免流体管710对空气流动产生阻力。

进一步地，车辆车体100可以设置有格栅933，格栅933被配置为在设置入口910或出口930的位置处从入口910或出口930延伸以与其连通，并且格栅933可以设置有打开和关闭入口910或出口930的门931。因此，可以通过门931调节入口910或出口930的打开程度，使得应用伯努利现象，从而通过调节在空间900中流动的空气的量来与车速成比例地引入或排出空气。

将参考附图更详细地描述每个实施例。

图2至图3示出了本公开的第一实施例，其中示出了存储在液体供应单元500中的液体是冷却剂。这里，优选的是，液体供应单元500是设置在高于电池模块300的位置处的储液罐。在车辆的电池管理系统(BMS)610中，如果确定电池模块300需要被冷却，则感测电池模块300的外部温度和温度上升速率以确定从液体供应单元500供应的液体的量，并且信号被发送到控制单元600。然后，控制单元600控制以运行泵530，并调节出口930的门931的打开程度。因此，液体供应单元500的液体通过流体管710并通过喷射喷嘴730被喷射，并且从车辆前方经由入口910引入的空气通过出口930被排出。因此，喷射在电池模块300的上表面上的液体在涂层311上扩散，然后通过空气被蒸发以产生蒸发潜热，从而冷却电池模块300。在第一实施例中，用户可以定期地单独地将液体补充到液体供应单元500。

在第一实施例中，使用冷却剂作为液体的原因在于，在标准温度压力(STP)下，用作冷却剂的水的蒸发热量为2.23kJ/g，其为液体之中最高的蒸发热量。通常，电池模块300的每天热量值(能量)为1至3kWh(3.6至10.8kJ)，并且理论上，每天的冷却液消耗量为1.6至4.8g。因此，如果液体供应单元500的容量是1.5升，则将有300天是可用的，并且因此即使用户每年补充一次冷却剂，也可以有效地冷却电池模块300并且车辆易于使用。

图6至图7示出了本公开的第二实施例，其中示出了存储在液体供应单元500中的液体是清洗液。这里，优选的是，液体供应单元500设置在高于电池模块300的位置处。特别地，在第二实施例中，通常设置在车辆中的清洗液罐可以用作液体供应单元500。因此，应该使用液体供应单元500选择性地或同时地执行车辆的电池模块300的冷却和挡风玻璃150的清洗，因此优选的是将由控制单元600控制的多路阀550设置在液体供应单元500和喷射单元700之间。多路阀550与液体供应单元500、喷射单元700和清洗喷嘴130连接，并且控制单元600控制多路阀550以选择性地打开和关闭，从而冷却电池模块300或清洗挡风玻璃150。在本公开中，多路阀550是三通阀，但不限于此。

因此，如在第一实施例中的，在车辆的BMS 610中，如果确定电池模块300需要被冷却，则感测电池模块300的外部温度和温度上速率以确定从液体供应单元500供应的液体的量，并且信号被发送到控制单元600。然后，控制单元600控制以运行泵530，并且调节出口930的门931的打开程度。进一步地，调节多通阀550的打开程度，使得液体供应单元500和喷射单元700彼此连接，以及在洗涤喷嘴130的一侧处的端口关闭。因此，液体供应单元500的液体通过流体管710并通过喷射喷嘴730被喷射，并且从车辆前部经由入口910引入的空气通过出口930被排出。因此，喷射到电池模块300的上表面上的液体在涂层311上扩散，然后被空气蒸发以产生蒸发潜热，从而冷却电池模块300。当不需要电池模块300的冷却时，控制单元600将在清洗喷嘴130的一侧处的多路阀550的端口关闭。

图8至图9示出了本公开的第三实施例，其中示出了存储在液体供应单元500中的液体是从车辆的空气调节系统800的芯部810产生的冷凝液，并且液体供应单元500是接收从芯部810产生的冷凝液的水箱。此处，优选地，液体供应单元500设置在低于空气调节系统800的芯部部810的位置处。因此，液体供应单元500可设置有引入管510，引入管510用于收集从空气调节系统800中的芯部810产生的冷凝液。引入管510被配置为使得引入管510的第一端连接至芯部810并且引入管510的第二端连接至液体供应单元500，从而将空气调节系统800运行时从芯部810产生的冷凝液收集在液体供应单元500中。

从芯部810产生的冷凝液的量以200至300CMH为基准为0.57至2.01g/s，因此如果驾驶员每天驾驶车辆4小时，则预测冷凝液在0.8和2.9kg之间。因此，芯部810的冷凝液足以冷却电池模块300，并且此处，用户不用必须单独地将液体供应单元500充满，因此便于使用。

如在第一实施例中的，在第三实施例中，在车辆的BMS 610中，如果确定电池模块300需要被冷却，则感测电池模块300的外部温度和温度上升速率以确定从液体供应单元500供应的液体的量，并且信号被发送到控制单元600。然后，控制单元600控制以运行泵530，并且调节门931的开启程度。因此，液体供给单元500的液体通过流体管710并通过喷射喷嘴730被喷射，并且从车辆前方经由入口910引入的空气通过出口930排出。因此喷射在电池模块300的上表面上的液体在涂层311上扩散，并且然后被空气蒸发以产生蒸发潜热，从而冷却电池模块300。

进一步地，在上述的所有实施例中，车体100可以设置有吸入管110，吸入管110被配置为收集车辆外部的液体并将收集的液体供应至液体供应单元500，使得液体供应单元500恒定地充满液体以冷却电池模块300，而不需要被单独供应至液体供应单元500的液体。

因此，根据如上所述构造的本公开的用于车辆的电池冷却系统，不同于其中运行空调或冷却模块以冷却电池模块，因此消耗功率为1至4kW的传统系统，在本公开中，由于仅通过运行泵就能够冷却电池模块，所以可以通过由泵消耗的仅大约10W的功率来充分冷却电池模块，从而可以增加电动车辆的里程。

尽管为了说明的目的已经描述了本公开的优选实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离如所附权利要求中公开的本公开的范围和精神的情况下，可以进行各种变型、添加和替换。

Claims (16)

1.一种用于车辆的电池冷却系统，包括：

电池模块，向所述车辆供应驱动能量；

液体供应单元，将液体供应至所述电池模块；以及

喷射单元，被配置为使得所述喷射单元的第一侧连接至所述液体供应单元以被供应来自所述液体供应单元的液体，并且所述喷射单元的第二侧邻近于所述电池模块以将从所述液体供应单元供应的液体供应至所述电池模块的外表面，从而通过利用所述液体的蒸发潜热来冷却所述电池模块。

2.根据权利要求1所述的电池冷却系统，其中所述电池模块设置有壳体，所述壳体围绕所述电池模块的最外部分，并且

所述壳体通过在所述壳体的外表面上涂覆有亲水性多孔材料而设置有涂层，从而当喷射所述液体时促进所述液体的扩散。

3.根据权利要求1所述的电池冷却系统，其中所述喷射单元包括：

流体管，被配置为使得所述流体管的第一侧连接至所述液体供应单元，并且所述流体管的第二侧从所述液体供应单元延伸以邻近于所述电池模块；以及

多个喷射喷嘴，设置为与所述流体管以预定间隔分隔开，

其中所述液体供应单元的液体沿着所述流体管流动，并且然后通过所述喷射喷嘴被喷射。

4.根据权利要求3所述的电池冷却系统，其中所述电池模块设置有座槽，所述座槽在与所述流体管对应的位置处朝向所述电池模块被开槽，使得所述流体管固定在所述座槽中。

5.根据权利要求1所述的电池冷却系统，所述电池模块设置在车辆地板下方并与所述车辆地板分隔开从而在所述车辆地板和所述电池模块之间设置有空间，所述喷射单元设置在所述空间中，从而所述电池模块的上部被冷却。

6.根据权利要求5所述的电池冷却系统，其中所述空间可以配置为使得所述空间的第一侧设置有入口以允许空气从所述车辆的外部通过所述入口被引入，并且所述空间的第二侧设置有出口以排出在所述空间中流动的所述空气，并且

在车辆行驶期间通过所述喷射单元喷射的液体通过经由所述入口被引入的流动风而被蒸发，从而通过蒸发潜热来冷却所述电池模块。

7.根据权利要求6所述的电池冷却系统，其中所述入口设置在所述车辆的前部处并且所述出口设置在所述车辆的后部处，

其中所述空气通过所述流动风从所述入口流动至所述出口。

8.根据权利要求6所述的电池冷却系统，其中所述入口或所述出口设置有打开和关闭所述入口或所述出口的门，从而调节在所述空间中流动的所述空气的量。

9.根据权利要求1所述的电池冷却系统，其中所述电池模块设置为与车辆车体分隔开，使得在所述车辆车体与所述电池模块之间设置有空间，并且

所述喷射单元包括流体管，所述液体供应单元的液体流动通过所述流体管，

其中所述流体管在所述车辆的纵向方向上延伸以避免对通过所述空间的所述空气的流动产生阻力。

10.根据权利要求1所述的电池冷却系统，在所述液体供应单元和所述喷射单元之间设置泵，并且当运行所述泵时，所述液体供应单元的液体流动通过所述喷射单元以冷却所述电池模块。

11.根据权利要求1所述的电池冷却系统，其中所述液体供给单元是储液罐，所述储液罐设置在高于所述电池模块的位置处，并且

存储在所述液体供给单元中的液体是冷却剂。

12.根据权利要求1所述的电池冷却系统，其中所述液体供应单元设置在高于所述电池模块的位置处，并且

存储在所述液体供应单元中的液体是清洗液。

13.根据权利要求12所述的电池冷却系统，其中由控制单元控制的多路阀设置在所述液体供给单元和所述喷射单元之间，并且

所述多路阀与所述液体供给单元、所述喷射单元和清洗喷嘴连接，并且所述控制单元控制所述多路阀以被选择性地打开和关闭，从而冷却所述电池模块或清洗挡风玻璃。

14.根据权利要求1所述的电池冷却系统，其中所述液体供应单元设置在低于所述车辆的空气调节系统的芯部的位置处。

15.根据权利要求14所述的电池冷却系统，其中所述液体供应单元是水箱，所述水箱从下方接收当所述空气调节系统运行时产生的所述芯部的冷凝液以收集所述冷凝液。

16.根据权利要求1所述的电池冷却系统，其中车辆车体设置有吸入管，所述吸入管被配置为收集所述车辆外部的液体并将所收集的液体供应至所述液体供应单元，使得所述液体供应单元恒定地充满液体以冷却所述电池模块，而不需要被单独地供应至所述液体供应单元的液体。