CN113474936A - 冷却系统 - Google Patents

Abstract

冷却系统(10)具备多个冷却器(30、31、32、33)和制冷剂供给流路(W20)。冷却器具有热交换部(300、310、320、330)，该热交换部通过在内部流动的制冷剂与电池(20)的热交换而冷却电池。在制冷剂供给流路中形成有主流路(W21)和多个分支流路(W22a、W22b、W22c、W22d)，该主流路供制冷剂流动，该多个分支流路从主流路分支而向多个冷却器分别分配制冷剂。向多个冷却器并联地供给制冷剂。在将制冷剂供给流路中从主流路向分支流路分支的部分设为分支部(Pb)时，在从分支部到热交换部为止的部分设置有节流部(301、311、321、331)。

Description

冷却系统

关联申请的相互参照

本申请基于在2019年2月26日申请的日本专利申请2019-032956号和在2020年1月23日申请的日本专利申请2020-009431号，而主张其优先权的利益，该专利申请的全部的内容通过参照而编入本说明书。

技术领域

本发明涉及冷却系统。

背景技术

以往，存在下述的专利文献1中记载的电池冷却器。专利文献1中记载的电池冷却器具备在内部具有流路的板部件。能够在板部件的外表面设置电池。在该电池冷却器中，在设置于板部件的外表面的电池与在板部件的内部的流路中流动的制冷剂之间进行热交换，由此能够冷却电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-26228号公报

作为用于冷却多个电池的方法之一，考虑有如下的方法，在将多个冷却器并排配置的基础上，使制冷剂流过这些冷却器。然而，在将多个冷却器并排配置的情况下，各冷却器的制冷剂的分配量有可能产生偏差。在向各冷却器供给液相制冷剂的情况下，若各冷却器的液相制冷剂的分配量产生偏差，则在流量较少的冷却器内液相制冷剂变干，由此在冷却器的下游侧容易存在气相制冷剂，变得难以冷却电池。由此，电池的寿命变短，在最差的情况下电池有可能产生异常。

发明内容

本发明的目的在于，提供冷却系统，能够进行多个电池的冷却，并且抑制电池的劣化。

本发明的一个方式的冷却系统具备多个冷却器和制冷剂供给流路。冷却器具有热交换部，该热交换部通过在内部流动的制冷剂与电池的热交换而冷却电池。制冷剂供给流路向多个冷却器供给制冷剂。在制冷剂供给流路中形成有主流路和多个分支流路，该主流路供制冷剂流动，该多个分支流路从主流路分支而向多个冷却器分别分配制冷剂。通过在多个分支流路中分别配置冷却器而向多个冷却器并联地供给制冷剂。在将制冷剂供给流路中从主流路向分支流路分支的部分设为分支部时，在从分支部到热交换部为止的部分设置有节流部。

根据该结构，通过多个冷却器中的每个冷却器来冷却电池，由此能够冷却多个电池。另外，通过节流部来调整向多个冷却器的热交换部分别供给的制冷剂的流量，因此抑制各热交换部的制冷剂的分配量的偏差。由此，能够更均匀地冷却多个电池，因此能够抑制电池的劣化。

附图说明

图1是表示第一实施方式的冷却系统的概略结构的框图。

图2是表示第一实施方式的第一变形例的冷却系统的概略结构的框图。

图3是表示第一实施方式的第二变形例的冷却系统的概略结构的框图。

图4是表示第二实施方式的冷却系统的概略结构的框图。

图5是表示第三实施方式的冷却系统的概略结构的框图。

图6是表示第四实施方式的冷却系统的概略结构的框图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对冷却系统的实施方式进行说明。为了容易理解说明，在各附图中对相同的结构要素尽可能标注相同的附图标记，省略重复的说明。

＜第一实施方式＞

首先，对图1所示的第一实施方式的冷却系统10进行说明。图1所示的冷却系统10例如搭载于车辆。在车辆搭载有用于向行驶用的马达、各种电子设备供给电力的多个电池20。冷却系统10是用于冷却这些电池20的系统。如图1所示，冷却系统10具备多个冷却器30～33、压缩机40、以及冷凝器50。通过制冷剂流路W10将冷却器30～33、压缩机40和冷凝器50连接成环状。制冷剂通过制冷剂流路W10而在冷却器30～33、压缩机40和冷凝器50中循环。

压缩机40压缩并排出制冷剂。由压缩机40压缩后的高温高压的气相制冷剂向冷凝器50供给。

冷凝器50通过在其内部流动的高温高压的气相制冷剂与在其外部流动的空气之间进行热交换而使气相制冷剂冷却并冷凝。由冷凝器50冷凝后的液相制冷剂通过构成制冷剂流路W10的一部分的制冷剂供给流路W20而向各冷却器30～33供给。

制冷剂供给流路W20具有：供由冷凝器50冷凝后的液相制冷剂流动的主流路W21、以及从主流路W21分支的分支流路W22a～W22d。分支流路W22a～W22d将在主流路W21中流动的液相制冷剂向各冷却器30～33分配。图中的分支部Pb表示在制冷剂供给流路W20中从主流路W21向分支流路W22a～W22d分支的部分。通过在多个分支流路W22a～W22d分别配置有冷却器30～33而向冷却器30～33并联地供给制冷剂。

冷却器30具有热交换部300和节流部301。

通过分支流路W22a向热交换部300供给液相制冷剂。在热交换部300的内部形成有供液相制冷剂流动的流路302。在热交换部300的上表面设置有多个电池20。在热交换部300中，通过在其内部的流路302中流动的制冷剂与电池20之间进行热交换而冷却电池20。在流路302中，通过与电池20的热交换，制冷剂的温度上升。因此，从流路302的上游侧朝向下游侧，液相制冷剂变化为气相和液相混合而得的二相状态的制冷剂。

节流部301与热交换部300一体地设置。节流部301设置在分支流路W22a与热交换部300之间。节流部301由其节流开度被固定为恒定开度的固定节流阀构成。节流部301通过对液相制冷剂流过的流路进行节流而调整从分支流路W22a向热交换部300流入的液相制冷剂的流量。通过节流部301而减压后的液相制冷剂流入热交换部300。

冷却器31～33与冷却器30同样，分别具有热交换部310、320、330和节流部311、321、331。在热交换部31～33中，通过在形成于其内部的流路312、322、332中流动的制冷剂与电池20之间进行热交换而冷却电池20。节流部311、321、331调整从分支流路W22b～22d向热交换部31～33流入的液相制冷剂的流量。

从各冷却器30～33排出的制冷剂通过构成制冷剂流路W10的一部分的制冷剂排出流路W30而向压缩机40流动。制冷剂排出流路W30具有分支流路W31a～W31d和主流路W32。从冷却器30～33的热交换部300、310、320、330排出的制冷剂分别流过分支流路W31a～W31d。主流路W32使在分支流路W31a～W31d中流动的制冷剂合流并引导到压缩机40。

此外，在主流路W32中，也可以设置有储液器，该储液器将从冷却器30～33排出的二相制冷剂分离成液相制冷剂和气相制冷剂并储存剩余制冷剂。由此，能够向压缩机40供给由储液器分离出的气相制冷剂。

根据以上说明的本实施方式的冷却系统10，能够得到以下的(1)～(3)所示的作用和效果。

(1)能够通过多个冷却器30～33中的每个冷却器来冷却电池20，因此能够冷却多个电池20。另外，通过节流部301、311、321、331来调整向多个冷却器30～33的热交换部300、310、320、330分别供给的制冷剂的流量，因此抑制各热交换部300、310、320、330的制冷剂的分配量的偏差。由此，能够更均匀地冷却多个电池20，因此能够抑制电池20的劣化。

(2)节流部301、311、321、331针对全部的冷却器30～33的各自的热交换部300、310、320、330设置。根据这样的结构，能够调整全部的热交换部300、310、320、330的制冷剂的分配量，因此能够更可靠地抑制各冷却器30～33的制冷剂的分配量的偏差。因此，能够更均匀地冷却多个电池20。

(3)节流部301、311、321、331为固定节流阀。根据这样的结构，能够以简单的构造抑制各热交换部300、310、320、330的制冷剂的分配量的偏差。

(第一变形例)

接下来，对第一实施方式的冷却系统10的第一变形例进行说明。

如图2所示，在本变形例的冷却系统10中，节流部301、311、321、331分别配置于分支流路W22a～W22d。即，节流部301、311、321、331与冷却器30～33分体地设置。即使是这样的结构，也能够得到与第一实施方式的冷却系统10相同或者类似的作用和效果。

(第二变形例)

接下来，对第二实施方式的冷却系统10的第二变形例进行说明。

如图3所示，在本变形例的冷却系统10中，在从分支流路W22a与分支流路W22b的连接部分P1到分支部Pb之间设置有节流部60。节流部60调整向冷却器30、31各自的热交换部300、310流入的液相制冷剂的流量。另外，在从分支流路W22c与分支流路W22d的连接部分P2到分支部Pb之间还设置有节流部61。节流部61调整向冷却器32、33各自的热交换部320、330流入的液相制冷剂的流量。节流部60、61为固定节流阀。在本变形例中，节流部60相当于由冷却器30、31共用的节流部，节流部61相当于由冷却器32、33共用的节流部。即使是这样的结构，也能够抑制各热交换部300、310、320、330的制冷剂的分配量的偏差。

此外，节流部能够配置在从分支部Pb到热交换部300、310、320、330之间的任意的部分。

＜第二实施方式＞

接下来，对冷却系统10的第二实施方式进行说明。以下，以与第一实施方式的冷却系统10的不同点为中心进行说明。

如图4所示，在本实施方式的冷却系统10中，在制冷剂排出流路W30的主流路W32设置有节流部70。节流部70由电气式节流阀构成。节流部70通过对制冷剂排出流路W30进行节流而调整在冷却器30～33各自的热交换部300、310、320、330中流动的制冷剂的流量。结果为，能够调整在各热交换部300、310、320、330中流动的制冷剂的压力，因此能够将在热交换部300、310、320、330中流动的制冷剂的温度管理为能够抑制液相制冷剂的蒸发的温度。

在本实施方式中，节流部301、311、321、331相当于第一节流部，节流部70相当于第二节流部和电池用电气式节流阀。

根据以上说明的本实施方式的冷却系统10，能够得到以下的(4)所示的作用和效果。

(4)在热交换部300、310、320、330中，越是朝向流路302、312、322、332的下游侧，制冷剂通过与电池20的热交换而制冷剂的温度越上升，因此越容易生成气相制冷剂。若在热交换部300、310、320、330的下游侧存在的气相制冷剂的量变多，则在该部分处热交换部300、310、320、330的热交换效率降低，因此很难均匀地冷却多个电池20。关于这方面，在本实施方式的冷却系统10中，能够通过节流部70来抑制热交换部300、310、320、330中的液相制冷剂的蒸发，因此在热交换部300、310、320、330中难以生成气相制冷剂。因此，能够更均匀地冷却多个电池20。

＜第三实施方式＞

接下来，对冷却系统10的第三实施方式进行说明。以下，以与第二实施方式的冷却系统10的不同点为中心进行说明。

如图5所示，在本实施方式的冷却系统10中，作为节流部301、311、321、331，取代固定式节流阀，使用与冷却器30～33分开设置的机械式节流阀。

节流部301具有节流程度根据在冷却器30中流动的制冷剂的温度而变化的功能。节流部301具有阀部301a和驱动部301b。

阀部301a是设置在向热交换部300供给的制冷剂流过的分支流路W22a的中途，并对分支流路W22a的流路截面积进行节流的部分。通过了阀部301a的制冷剂从热交换部300的一端部向其内部的流路302流入。热交换部300的流路302形成为从热交换部300的一端部延伸到另一端部，并且形成为在热交换部300的另一端部折返而从热交换部300的另一端部延伸到一端部。在热交换部300的一端部，从热交换部300的内部流路302向分支流路W31a排出制冷剂。

驱动部301b设置在分支流路W31a的中途。驱动部301b具有由隔膜分隔的感温室、以及将隔膜和阀部301a连结的连结轴。在感温室中填充气体。在驱动部301b中，感温室内的气体的压力根据在分支流路W31a中流动的制冷剂的温度而变化，由此隔膜位移。该隔膜的位移经由连结轴而传递到阀部301a，由此阀部301a位移，因阀部301a而导致分支流路W22a的节流程度发生变化。基本上，在分支流路W31a中流动的制冷剂的温度越高，阀部301a越向开阀方向变化，因此节流部301的节流程度越小。

此外，其他的节流部311、321、331具有与节流部301相同或者类似的构造，因此省略它们详细的说明。

根据以上说明的本实施方式的冷却系统10，能够进一步得到以下的(5)和(6)所示的作用和效果。

(5)在图1所示的第一实施方式的冷却系统10中，若在热交换部300的出口侧附近，制冷剂的大部分成为气相状态，则配置在热交换部300的出口附近的电池20的冷却有可能不足。关于这方面，在图5所示的本实施方式的冷却系统10中，若从热交换部300排出的制冷剂的温度变高、即若在分支流路W31a中流动的制冷剂的温度变高，则节流部301的阀部301a向开阀方向变化，节流部301的节流程度变小。由此，通过阀部301a向热交换部300供给的制冷剂的压力上升，因此热交换部300的出口附近的制冷剂容易维持液相的状态。结果为，能够更可靠地冷却配置在热交换部300的出口附近的电池。此外，利用热交换部310、320、330也能够实现相同的作用和效果。

(6)在本实施方式的冷却系统10中，若在分支流路W31a中流动的制冷剂的温度变低、即若从热交换部300排出的制冷剂的温度变低，则节流部301的阀部301a向闭阀方向变化，节流部301的节流程度变大。如果在分支流路W31a中流动的制冷剂的温度较低，则处于能够确保电池20的冷却能力的状况，因此即使增大节流部301的阀部301a的节流程度，也能够维持电池20的冷却状态。另外，如果节流部301的阀部301a的节流程度变大，则能够降低压缩机40的输出，因此能够减少压缩机40的消耗电力。此外，利用热交换部310、320、330也能够实现相同的作用和效果。

＜第四实施方式＞

接下来，对冷却系统10的第四实施方式进行说明。以下，以与第三实施方式的冷却系统10的不同点为中心进行说明。

如图6所示，在本实施方式的冷却系统10中，取代冷却器32、33而设置有用于车辆的空调装置的制冷循环的结构要素即节流部80和蒸发器81。空调装置是通过向车室内吹送加热或者冷却后的空调空气而进行车室内的制冷或者制热的装置。制冷循环包含压缩机40、冷凝器50、作为膨胀阀的节流部80以及蒸发器81。

节流部80和蒸发器81设置于分支流路W22e。分支流路22e从主流路W21分支，并且相对于用于电池20的冷却的分支流路W31a、W31b并联地设置。

由冷凝器50冷凝后的液相制冷剂通过主流路W21和分支流路W22e向节流部80供给。节流部80使由冷凝器50冷凝后的液相制冷剂膨胀而向蒸发器81供给。节流部80由电气式节流阀构成，通过电气地调整该节流程度，能够调整向蒸发器81供给的制冷剂的流量。

蒸发器81在用于车辆的空调装置的制冷循环中，作为对向车室内吹送的空调空气进行冷却的部分发挥功能。具体而言，蒸发器81配置在供空调空气流动的空调管道内。蒸发器81通过在其内部流动的制冷剂与在空调管道内流动的空调空气之间进行热交换而使制冷剂吸收空调空气的热从而冷却空调空气。由蒸发器81冷却后的空调空气通过空调管道向车室内吹送，由此进行车室内的制冷。在蒸发器81中吸收空调空气的热而蒸发的气相制冷剂、或者气相和液相混合而得的二相制冷剂通过分支流路W31e与在主流路W32中流动的制冷剂合流之后，被吸入压缩机40。

此外，在主流路W32中，也可以设置有储液器，该储液器将从冷却器30、31和蒸发器81排出的二相制冷剂分离成液相制冷剂和气相制冷剂并储存剩余制冷剂。由此，能够向压缩机40供给由储液器分离出的气相制冷剂。

在本实施方式中，分支流路W22a、W22b相当于电池用分支流路，分支流路W22e相当于空调用分支流路。另外，节流部80相当于空调用电气式节流阀。

根据以上说明的本实施方式的冷却系统10，能够进一步得到以下的(7)所示的作用和效果。

(7)能够电气地调整节流部70、80各自的节流程度。由此，能够任意地调整电池20的冷却能力和蒸发器81的冷却能力，因此结果为能够实现使电池20的冷却控制与车辆的空调控制协调的控制。

＜其他的实施方式＞

此外，上述实施方式也可以通过以下的方式来实施。

第一实施方式的节流部301、311、321、331、第一实施方式的第一变形例的节流部301、311、321、331、以及第一实施方式的变形例的节流部60、61不限于固定节流阀，也可以是电气式节流阀等。第二实施方式的节流部70不限于电气式节流阀，也可以是固定节流阀等。

在第三实施方式的冷却系统10中，也可以仅设置一个冷却器30。另外，在第三实施方式的冷却系统10中，节流部80也可以是固定节流阀。

本发明不限于上述的具体例。本领域技术人员对上述的具体例适当地添加设计变更而得的结构只要具备本发明的特征，就包含在本发明的范围中。上述的各具体例所具备的各要素、及其配置、条件、形状等不限于例示的内容，能够适当地变更。上述的各具体例所具备的各要素只要不产生技术矛盾，就能够适当地改变组合。

Claims (10)

1.一种冷却系统，其特征在于，具备：

多个冷却器(30、31、32、33)，该多个冷却器具有热交换部(300、310、320、330)，该热交换部通过在内部流动的制冷剂与电池(20)的热交换而冷却所述电池；以及

制冷剂供给流路(W20)，该制冷剂供给流路向多个所述冷却器供给制冷剂，

在所述制冷剂供给流路中形成有主流路(W21)和多个分支流路(W22a、W22b、W22c、W22d)，该主流路供制冷剂流动，该多个分支流路从所述主流路分支而向多个所述冷却器分别分配制冷剂，

通过在多个所述分支流路中分别配置所述冷却器而向多个所述冷却器并联地供给制冷剂，

在将所述制冷剂供给流路中从所述主流路向所述分支流路分支的部分设为分支部(Pb)时，

在从所述分支部到所述热交换部为止的部分设置有节流部(301、311、321、331)。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

所述节流部针对全部的所述冷却器中的每个冷却器设置。

3.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，

所述节流部由多个所述冷却器中的两个以上的冷却器共用。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却系统，其特征在于，

所述节流部为固定节流阀。

5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，

所述固定节流阀与所述冷却器一体地设置。

6.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，

所述固定节流阀与所述冷却器分体地设置。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却系统，其特征在于，

所述节流部为节流程度根据在所述冷却器中流动的制冷剂的温度而变化的机械式节流阀。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的冷却系统，其特征在于，

在将所述节流部设为第一节流部时，该冷却系统还具备第二节流部(70)，该第二节流部调整在所述分支流路中流动的制冷剂的流量。

9.根据权利要求8所述的冷却系统，其特征在于，

该冷却系统还具备制冷剂排出流路(W30)，该制冷剂排出流路供从多个所述冷却器排出的制冷剂流动，

在所述制冷剂排出流路中设置有电池用电气式节流阀来作为所述第二节流部。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的冷却系统，其特征在于，

在将所述分支流路设为电池用分支流路时，

该冷却系统还具备：

空调用分支流路(W22e)，该空调用分支流路从所述主流路分支，并且相对于所述电池用分支流路并联地设置，并向车辆的空调装置的蒸发器(81)供给制冷剂；以及

空调用电气式节流阀(80)，该空调用电气式节流阀调整在所述空调用分支流路中流动的制冷剂的流量。

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