CN201457026U - 混合动力电动汽车电池加热综合利用装置 - Google Patents

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冯能莲
尹宇浩
郝静
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Abstract

本实用新型涉及发动机废气余热利用装置以及排气消声装置，特别是涉及一种具有排气消声作用的用于加热混合动力电动汽车蓄电池组的废气余热利用装置。本实用新型的主要部件由电池加热综合利用装置，铅酸蓄电池组，加热罩三部分组成。电池加热综合利用装置可以完成对蓄电池组加温和废气消声的双功能。加热罩用于均匀加热蓄电池组。本装置将废气余热加以利用的同时，还降低了混合动力电动汽车发动机的排气噪声，尤其对于延长铅酸蓄电池使用寿命和延长电动汽车续驶里程具有重要意义。

Description

混合动力电动汽车电池加热综合利用装置
技术领域
本实用新型涉及发动机废气余热利用装置以及排气消声装置，特别是涉及一种具有排气消声作用的用于加热混合动力电动汽车蓄电池组的废气余热利用装置。
背景技术
面对能源与环境的双重危机，开发低排放、低油耗的新型动力汽车已成为当今汽车工业发展的一项主要任务。混合动力汽车的出现，弥补了纯电动汽车动力不足以及内燃机动力汽车排放高，油耗大，污染严重的缺点，现已成为国际汽车研究开发的热点。电动汽车是以蓄电池作为主要能源，以电动机作为主要动力输出装置的车辆，同时装配传统内燃机作为辅助动力单元，利用发动机带动发电机为电池组进行充电。
混合动力电动汽车以电池作为主要储能元件，是电动汽车的关键部分，直接影响电动汽车的性能。铅酸蓄电池因其成熟的技术、低廉的成本，在混合动力电动汽车上广为应用。经过对超过500万辆汽车的SLI用电池的研究，Anderson总结出：铅酸蓄电池的充电效率随着温度增加而线性增加。Sharpe和Connell研究了温度对铅酸蓄电池的影响，发现电池的充电接受能力会随其温度的下降而减弱，尤其是在零摄氏度以下。低温可导致电池性能的急剧下降，进而影响混合动力汽车的动力性和续驶里程。维持电池组温度均匀分布，控制铅酸蓄电池温度在35～40℃可以使其性能和寿命达到最佳，目前还没有维持电池温度的装置。
实用新型内容
本实用新型提出了一种混合动力电动汽车电池加热综合利用装置，该装置既可以给电池组加热，同时还具备消声功能，即当混合动力汽车电池组工作在正常温度时，装置只执行发动机排气消声功能；当混合动力汽车电池组在低温环境下启动或运行时，消声的同时利用发动机产生的废气余热对电池组加温，使电池组在理想环境温度下工作，发挥其最大功效。
为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本装置包括电池加热综合利用装置、加热罩、用于连通电池加热综合利用装置和加热罩的传热通道、以及设置在加热罩内的电池组；
所述的电池加热综合利用装置包括壳体、隔热板、内腔消声管、消声器隔板、中路进气管、旁路进气管、排气尾管和阀门；隔热板设置在壳体内，隔热板将壳体的内部空间分成互不连通的散热腔体和消声器内腔，消声器隔板设置在消声器内腔内，消声器隔板将消声器内腔分隔成互相连通的若干个空间，内部装有吸音填料的内腔消声管设置在消声器内腔内；中路进气管的进气端与发动机废气进气管相连通，排气端与消声器内腔相连通；旁路进气管的进气端通过阀门与中路进气管相连通，中路进气管穿过散热腔体后其排气端与消声器内腔相连通，消声器内腔还连接有排气尾管；所述的加热罩为由内壁和外壁围成的夹壁式结构，散热腔体通过传热通道与加热罩的内壁和外壁围成的空间相连通，在内壁上均匀设置有用于气体流过的散热窗口，电池组放置在内壁围成的内部空间内，在加热罩上还设置有贯穿内壁和外壁与内壁内的内部空间相连通的排气通口，在加热罩内设置有温度传感器.在传热通道与加热罩相连接的位置还设置有散热风扇.
所述的隔热板为两块，将电池加热综合利用装置中的壳体的内部分成了三部分互不连通的腔体，其中中间的腔体为消声器内腔，两边的腔体为散热腔体。
所述的旁路进气管为两根，均通过阀门与中路进气管相连通，两根旁路进气管分别穿过电池加热综合利用装置的两个散热腔体后，与消声器内腔连通。
在散热腔体和传热通道的内壁上均涂有红外线反射高温保温隔热涂料。
本实用新型具有以下优点：
1)本装置将废气余热加以利用的同时，还降低了混合动力电动汽车发动机的排气噪声，尤其对于延长铅酸蓄电池使用寿命和延长电动汽车续驶里程具有重要意义；
2)可监控电池组工作环境温度，实现对加热装置的控制，以使电池组发挥最大功效；
3)可控阀门体和散热风扇可以完成对加热器的开关控制。夏天温度较高时，可利用风扇的降温作用；冬天温度较低时，可利用二者的加热作用。
附图说明
图1控制结构主视图
图2控制结构俯视图
图3电池加热综合利用装置示意图
图中：1、加热罩，2、电动汽车车体底板，3、发动机废气进气管，4、电池加热综合利用装置，5、排气尾管，6、传热通道，7、铅蓄电池组，8、散热风扇，9、加热罩排气通口，10、散热窗口，11、旁路进气管，12、可控阀门，13、中路进气管，14、消声器隔板，15、内腔消声管，16、隔热板，17、消声器内腔，18、壳体，19、散热腔体。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
本实施例主要包括电池加热综合利用装置4、铅酸蓄电池组7、加热罩1三部分，其主视图如图1所示，铅酸蓄电池组7安装在混合动力电动汽车的车体底板之上，加热罩1通过螺栓固定在在电动汽车车体底板2的上部，将电池组罩在其中。电池加热综合利用装置4固定在电动汽车底板2下部，电池加热综合利用装置4与加热罩1通过传热通道6相连通。发动机废气进气管3前端与发动机排气管相连，后端与电池加热综合利用装置4接通。
电池加热综合利用装置4的结构如图2所示，包括壳体18、两块隔热板16、内腔消声管15、三块消声器隔板14、一根中路进气管13、两根旁路进气管11、一根排气尾管5和阀门12.两块隔热板16固定在壳体18内，将壳体18内分成了三个腔体，并且三个腔体互不连通，中间的腔体为消声器内腔17，两边的腔体为散热腔体19.其中消声器内腔17采用4室6内腔消声管的设计方案，具体为被消声器隔板14分成4个腔室(消声器隔板未完全将消声器内腔隔为四个封闭区域，而是四部分仍相互贯通)，消声器隔板14(采用陶瓷纤维隔板)上另装有2支内腔消声管15，内腔消声管15内装有吸音填料(如高分子聚合材料).中路进气管13的进气端与发动机废气进气管3相连通，发动机废气进气管3前端直接与发动机排气管相连.中路进气管13的排气端直接与消声器内腔17相连通.两根旁路进气管11的进气端均通过阀门12与中路进气管13相连通，两根旁路进气管11分别穿过两个散热腔体19后其排气端与消声器内腔17相连通.消声器内腔17还连接有排气尾管5.安装在旁路进气管和中路进气管的交接处的可控阀门12，起到控制发动机废气流向的作用.
本实施例中的加热罩1的侧壁为由内壁和外壁围成的夹壁结构，散热腔体通过传热通道与夹壁空间相连通。在内壁四周伤均匀的排列着8个散热窗口，用于实现对电池组均匀加热，使电池组中的各电池都工作在最佳工作温度。该加热罩1可以从电动车底板上取下，以方便对电池组进行维护保养。加热罩1的夹壁层(靠近电池加热综合利用装置4一侧)与传热通道6相接处安装有2个散热风扇8，用于传热和降温。加热罩1(远离电池加热综合利用装置4一侧)安装有加热罩排气通口9。
加热罩内部还安装有温度传感器，在驾驶室安装有可控阀门12的控制器、散热风扇控制开关和温度指示表，可以通过仪表实时监控电池组工作环境温度，用于指示是否需要开启或关闭加热功能。
在散热腔体、传热通道内壁上均匀的涂抹红外线反射高温保温隔热涂料(如使用复合硅酸盐保温涂料，或憎水复合干粉保温涂料，或稀硅复合保温涂料等)，用于更均匀更高效的传递热量到加热罩中。
本装置的具体工作原理是：
电动车冷启动时，废气由发动机排气管进入发动机废气进气管，此时将可控阀门控制器开关和散热风扇开关打开。可控阀门使旁路进气管导通，将中路进气管关闭。废气经旁路进气管通过散热腔体，对散热腔体内的散热材料和空气加热，最后进入到消声器中消声。在散热风扇的作用下热空气被送入到加热罩内，通过散热窗口对蓄电池组均匀加温，传热后的空气经排气通口排出加热罩。
随着发动机排出的废气温度不断升高，蓄电池组的工作环境温度也逐渐提高。当温度高于蓄电池理想工作温度的上限值40℃时，可以关闭散热风扇的开关，使加热罩内的温度稳定下来；或者同时关闭可控阀门和风扇的开关，停止对蓄电池组加温，此时可控阀门会将旁路进气管关闭，将中路进气管打开，废气经中路进气管直接进入消声器中消声。
通过温度指示表读出传感器测得的工作环境温度，可以对可控阀门和风扇开关实时进行控制，当电动汽车一直运行且蓄电池组工作环境温度过高时(比如在炎热的夏季)可以关闭旁路进气管通道，停止加热，同时打开风扇开关，加速空气流动，给蓄电池组降温。

Claims (6)

1.混合动力电动汽车电池加热综合利用装置，其特征在于：包括电池加热综合利用装置、加热罩、用于连通电池加热综合利用装置和加热罩的传热通道、以及设置在加热罩内的电池组；
所述的电池加热综合利用装置包括壳体、隔热板、内腔消声管、消声器隔板、中路进气管、旁路进气管、排气尾管和阀门；隔热板设置在壳体内，隔热板将壳体的内部空间分成互不连通的散热腔体和消声器内腔，消声器隔板设置在消声器内腔内，消声器隔板将消声器内腔分隔成互相连通的若干个空间，内部装有吸音填料的内腔消声管设置在消声器内腔内；中路进气管的进气端与发动机废气进气管相连通，排气端与消声器内腔相连通；旁路进气管的进气端通过阀门与中路进气管相连通，中路进气管穿过散热腔体后其排气端与消声器内腔相连通，消声器内腔还连接有排气尾管；
所述的加热罩为由内壁和外壁围成的夹壁式结构，散热腔体通过传热通道与加热罩的内壁和外壁围成的空间相连通，在内壁上均匀设置有用于气体流过的散热窗口，电池组放置在内壁围成的内部空间内，在加热罩上还设置有贯穿内壁和外壁与内壁内的内部空间相连通的排气通口。
2.根据权利要求1所述的混合动力电动汽车电池加热综合利用装置，其特征在于：在传热通道与加热罩相连接的位置还设置有散热风扇。
3.根据权利要求1所述的混合动力电动汽车电池加热综合利用装置，其特征在于：所述的隔热板为两块，将电池加热综合利用装置中的壳体的内部分成了三部分互不连通的腔体，其中中间的腔体为消声器内腔，两边的腔体为散热腔体。
4.根据权利要求3所述的混合动力电动汽车电池加热综合利用装置，其特征在于：所述的旁路进气管为两根，均通过阀门与中路进气管相连通，两根旁路进气管分别穿过电池加热综合利用装置的两个散热腔体后，与消声器内腔连通。
5.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3或权利要求4所述的混合动力电动汽车电池加热综合利用装置，其特征在于：在加热罩内设置有温度传感器。
6.根据权利要求1或权利要求2或权利要求3或权利要求4所述的混合动力电动汽车电池加热综合利用装置，其特征在于：在散热腔体和传热通道的内壁上均涂有红外线反射高温保温隔热涂料。
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CN101537787B (zh) * 2009-04-17 2011-11-30 北京工业大学 混合动力电动汽车电池加热综合利用装置
DE102011118796A1 (de) 2011-11-17 2013-05-23 Daimler Ag Vorrichtung und Verfahren zum Temperieren einer Batterie in einem Fahrzeug
CN107237675A (zh) * 2016-03-28 2017-10-10 现代自动车株式会社 包括中央共用主动控制阀的消声器设备

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