CN217933977U - 车辆的电池冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种车辆的电池冷却系统。该电池冷却系统包括：使冷却水在冷水机管道与电池配管之间循环的电池回路、从电池回路分支出的具有储蓄由冷水机冷却后的冷却水的蓄水罐的蓄水罐回路、及具备与冷水机管道的下游端连接的第一连接端口、与电池管道的上游端连接的第二连接端口、和与蓄水罐回路的上游端连接的第三连接端口的三通阀，电池快速充电时，三通阀以电池温度在规定值以下为条件成为第一连接端口与第二连接端口之间连通但均不与第三连接端口连通的第一切换状态；以电池温度超过规定值为条件成为第二连接端口与第三连接端口之间连通但均不与第一连接端口连通的第二切换状态。基于上述结构，能使电池在短时间内降温。

Description

车辆的电池冷却系统

技术领域

本实用新型涉及对车载电池进行冷却的车辆的电池冷却系统。

背景技术

通常，作为将车载电池所供给的电力用作行驶动力源的车辆，已知有电动车、插电式混合动力车、及插电式燃料电池汽车等。这些车辆中的车载电池一般利用充电设备经由充电电缆供给的电力来进行充电。

在充电过程中，如果充电速度超过规定速度，则电池会发热。当电池的温度超过规定温度(例如30℃)后，电池的性能会降低，如果电池的温度过高，电池还有可能被严重损坏。因此，安装有电池的车辆大都在电池的温度超过规定温度的情况下，禁止充电速度超过规定速度的快速充电。

然而，利用在公共场所设置的付费后任何人均能使用的公共充电设备对车载电池进行快速充电时，一般都有30分钟的充电时间限制。

这样，在电池的温度超过规定温度时车辆禁止实施快速充电，而公共充电设备又设定有30分的充电时间限制。因而，在使用公共充电设备对车载电池进行快速充电的情况下，有可能出现以下问题。

例如，车辆在高速道路或山路等进行了高负载行驶之后，驾驶者将停车场等设置的充电设备的快速充电器与车辆的连接器连接之后，便离开车辆去用餐或去洗手间等。此时，假设电池的温度超过了规定温度，所以虽然已将快速充电器与车辆的连接器连接，但实际上并未开始充电。此时，由冷水机冷却后的冷却水在对电池进行冷却，但由于冷却能力不足，所以电池的温度降到规定温度以下所需的时间有可能超过充电限制时间(30分)。

因此，30分后驾驶者返回时才发觉虽然已经付了费，但电池未能得到充电。在此情况下，还需再次去排队等待充电，并需要重新付费或补充付费等。为了避免这样的情况发生，在对电池进行快速充电的情况下，首先需要使电池的温度在短时间内降低。

实用新型内容

针对上述情况，本实用新型的目的在于，提供一种要对电池进行快速充电时能够使电池温度在短时间内降低的车辆的电池冷却系统。

作为解决上述技术问题的技术方案，本实用新型提供一种车辆的电池冷却系统，该车辆的电池冷却系统用于冷却车载电池，其特征在于：包括电池回路、蓄水罐回路、及三通阀，所述电池回路具备设置有用于对冷却水进行冷却的冷水机的冷水机管道、及设置有所述电池的电池管道，能够使所述冷却水在冷水机管道与电池管道间循环；所述蓄水罐回路从所述电池回路分支出，具备能够储蓄由所述冷水机冷却后的冷却水的蓄水罐；所述三通阀配置在所述冷水机管道、所述电池管道、及所述蓄水罐回路相连接的部位，具备与所述冷水机管道的下游端连接的第一连接端口、与所述电池管道的上游端连接的第二连接端口、及与所述蓄水罐回路的上游端连接的第三连接端口，所述三通阀被构成为，在对所述电池进行快速充电时，以所述电池的温度在规定值以下为条件，成为所述第一连接端口与所述第二连接端口之间连通的同时所述第一连接端口、所述第二连接端口与所述第三连接端口之间被阻断而使所述冷却水能在所述电池回路中循环的第一切换状态；以所述电池的温度超过规定值为条件，成为所述第二连接端口与所述第三连接端口之间连通的同时所述第二连接端口、所述第三连接端口与所述第一连接端口之间被阻断而使所述冷却水能在所述电池管道和所述蓄水罐回路间循环的第二切换状态。

基于本实用新型的上述车辆的电池冷却系统，对电池进行快速充电时，以电池的温度超过规定值为条件，三通阀切换成第二切换状态，而使电池管道与蓄水罐回路之间连通，由此，电池管道中存在的温度较高的冷却水被更换为蓄水罐内的温度较低的冷却水(由冷水机冷却后储蓄在蓄水罐中的冷却水)，因而，能够使电池温度在短时间内降低。

另外，本实用新型的上述车辆的电池冷却系统中，所述三通阀可由手动式的切换阀构成，也可由感温蜡式切换阀构成。由此，能够容易地实现上述电池冷却系统中的三通阀的功能。

附图说明

图1是用于说明本实用新型的实施方式的车辆的电池冷却系统的方框图。

图2是表示电池回路和蓄水罐回路的示意图，示出三通阀处于第一切换状态时的冷却水的流动状况。

图3是表示电池回路和蓄水罐回路的示意图，示出三通阀处于第二切换状态时的冷却水的流动状况。

图4是表示电池回路和蓄水罐回路的示意图，示出三通阀处于第三切换状态时的冷却水的流动状况。

图5是表示快速充电时所进行的处理的流程图。

图6是用于说明现有技术的车辆的电池冷却系统的方框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的实施方式的车辆的电池冷却系统进行说明。但是，本实用新型不局限于下述实施方式中记载的内容。另外，各图中的尺寸关系(长度、宽度等)不反映实际的尺寸关系。

＜热回路的结构＞

图1是用于说明本实施方式的车辆的电池冷却系统1的方框图。以下，将“车辆的电池冷却系统”简称为“电池冷却系统”。本实施方式中，电池冷却系统1用于冷却车载电池10。如图1所示，电池冷却系统1具备高温冷却回路HT、冷媒回路RE、电池回路Bat、蓄水罐回路RT、控制装置20、电流调节器21、及三通阀13。

高温冷却回路HT是供冷却水循环的回路，具备高温散热器3、电动散热器风扇5、及水泵(未图示)，发挥使与冷媒回路RE进行热交换后获得的热量散发到车外的功能。

高温散热器3用于对因对电池10进行冷却(经由冷媒回路RE从电池回路Bat回收热量来对电池10进行冷却)等而成为高温状态的冷却水进行空气冷却。电动散热器风扇5用于对高温散热器3进行强制通风。水泵用于使冷却水在高温冷却回路HT内循环。

冷媒回路RE是用于使冷媒一边改变状态一边循环的回路，具备压缩机(未图示)、水冷式冷凝器7、冷却器9、及对冷却水(在电池回路Bat流通的冷却水)进行冷却的冷水机11。

被压缩机压缩后的冷媒在水冷式冷凝器7中被高温冷却回路HT的冷却水冷却而冷凝。如此，在水冷式冷凝器7中冷媒被冷凝的过程中，冷媒向高温冷却回路HT的冷却水放热。通过将被水冷式冷凝器7冷凝后的冷媒在冷却器9内喷射而使其膨胀，能够从冷却器9周围的空气中吸热。同时，通过将被水冷式冷凝器7冷凝后的冷媒喷射到冷水机11而使其膨胀，能够从冷却水(在电池回路Bat中流通的冷却水)中吸热。在此，可相应于压缩机的输出和高温冷却回路HT的水泵的输出，来控制冷媒回路RE向高温冷却回路HT释放的热量。

图2是表示电池回路Bat和蓄水罐回路RT的示意图。如图2所示，电池回路Bat具备设置有冷水机11的冷水机管道(分别与冷水机11的入口侧和出口侧连接的管道)B1、及设置有电池10的电池管道(分别与电池10的入口侧和出口侧连接的管道)B2。另外，电池回路Bat具备水泵(未图示)，通过水泵的运转，而使冷却水在冷水机11与电池10之间循环(参照图2中的箭头所示的冷却水的水流)，从而将被冷水机11冷却后的冷却水导入到电池10，来对电池10进行冷却。

如图1所示，电池10上安装有检测电池10的温度(电池温度)的温度传感器17。由温度传感器17测出的电池温度被输入到控制装置20。

如图2所示，蓄水罐回路RT从电池回路Bat分支出，具备能够储蓄由冷水机11冷却后的冷却水的储备罐15。蓄水罐回路RT的一端(与储备罐15的入口连接的管道的上游端)经由三通阀13连接在电池回路Bat中的冷水机11的下游侧与电池10的上游侧之间的部位。蓄水罐回路RT的另一端(与储备罐15的出口连接的管道的下游端)连接在电池回路Bat中的冷水机11的上游侧与电池10的下游侧之间的部位。

三通阀13的内部具有电磁线圈，该电磁线圈的励磁状态相应于来自控制装置20的信号而在三个状态之间切换(有关该切换状态将于后述)。即，三通阀13的切换由控制装置20控制。

如图2所示，三通阀13具有第一连接端口13a、第二连接端口13b、及第三连接端口13c。第一连接端口13a连接在冷水机管道B1的下游端。第二连接端口13b连接在电池管道B2的上游端。第三连接端口13c连接在蓄水罐回路RT的上游端。

三通阀13能够在第一切换状态、第二切换状态、及第三切换状态之间切换。图2示出三通阀13处于第一切换状态时的冷却水的流动状况。在该第一切换状态下，如图2所示那样，第一连接端口13a与第二连接端口13b之间连通，但均未与第三连接端口13c连通(即，第一连接端口13a、第二连接端口13b与第三连接端口13c之间被阻断)。此时，冷水机管道B1与电池管道B2之间连通的同时，电池回路Bat与蓄水罐回路RT之间被阻断，从而冷却水可在电池回路Bat中循环(参照图2中的箭头所示的冷却水的水流)。

图3是表示三通阀13处于第二切换状态时的冷却水的流动状况的示意图。在该第二切换状态下，如图3所示那样，第二连接端口13b与第三连接端口13c之间连通，但均未与第一连接端口13a连通(即，第二连接端口13b、第三连接端口13c与第一连接端口13a之间被阻断)。此时，电池管道B2与蓄水罐回路RT之间连通的同时，冷水机管道B1与电池管道B2之间被阻断，从而冷却水可在电池管道B2与蓄水罐回路RT之间循环(参照图3中的箭头所示的冷却水的水流)。

图4是表示三通阀13处于第三切换状态时的冷却水的流动状况的示意图。该第三切换状态下，如图4所示那样，第一连接端口13a与第三连接端口13c之间连通，但均未与第二连接端口13b连通(即，第一连接端口13a、第三连接端口13c与第二连接端口13b之间被阻断)。此时，冷水机管道B1与蓄水罐回路RT之间连通的同时，冷水机管道B1与电池管道B2之间被阻断，从而冷却水可在冷水机管道B1与蓄水罐回路RT之间循环。该第三切换状态下，由于冷却水在储备罐15与冷水机11之间循环，所以由冷水机11冷却后的冷却水被储蓄在储备罐15中(参照图4中的箭头所示的冷却水的水流)。即，在储备罐15的冷却能力尚有余力的情况下(例如电池温度较低，无需对电池10进行冷却时等时)，由冷水机11冷却到10℃左右的冷却水被储蓄到储备罐15中。

＜快速充电＞

本实施方式的电池冷却系统1中，电池10可使用从充电设备经由充电电缆供给的电力进行充电。例如，在公共充电站进行快速充电的情况下，如图1所示那样，将公共场所设置的充电器30的快速充电用的插头31插入到车辆上设置的插座(连接器)23中。当快速充电用的插头31被插入到插座23后，控制装置20判断为要进行快速充电，从而通过后述的处理，电流通过电流调节器21被供给到电池10。

通常，在充电的过程中，如果充电速度超过规定速度，则电池10会发热。另外，当电池温度超过规定温度(例如30℃)后，电池10的性能会降低，在电池温度过高的情况下，电池10有可能受到严重损坏。因此，控制装置20被构成为，在电池温度超过规定温度的情况下，即便是快速充电用的插头31插在插座23中，也禁止实施快速充电。

＜现有的电池冷却系统所存在的问题＞

在此，为了使本实用新型易于理解，对现有的电池冷却系统101进行说明。图6是用于说明现有技术中的电池冷却系统101的方框图。如图6所示，现有技术中的电池冷却系统101不具备储备罐15以及蓄水罐回路RT，也不具备三通阀13，因此，不是由控制装置120控制三通阀13的结构。除此之外，电池冷却系统101与本实施方式的电池冷却系统1相同。这样的电池冷却系统101中，有可能出现以下问题。

即，例如车辆在高速公路或山道等地高负载行驶后，驾驶者将停车场等设置的充电设备的快速充电用的插头31插入车辆上的插座23后，便离开车辆去用餐或去洗手间等。此时，假设电池温度超过了30℃，因而控制装置120禁止使用快速充电。在此情况下，由冷水机11冷却后的冷却水会对电池10进行冷却，但由于冷却能力不足，所以电池温度降到30℃以下所需的时间可能会超过充电限制时间(30分)。因此，当30分后驾驶者返回时才发现虽然付了费但车辆未得到充电。在此情况下，还需再次排队等待充电，并需重新付费。

＜冷却水的更换＞

对此，本实施方式的电池冷却系统1被构成为，在车辆高负载行驶后要进行快速充电时，通过将电池回路Bat内(尤其是电池管道B2内)的热水置换成储备罐15内的冷水，能够迅速开始快速充电。

具体而言，控制装置20被构成为，在判断为要进行快速充电、且温度传感器17测出的电池温度超过了30℃的情况下，控制三通阀13，以使在电池回路Bat中流通的冷却水被更换成储备罐15中储蓄的冷却水。

图5是表示快速充电时所进行的处理的流程图。该流程图中，当插座23中插入了充电用的插头31后，处理开始。

首先，步骤S1中，控制装置20判断是否要进行快速充电。具体而言，当与插座23连接的插头为快速充电用的插头31时，控制装置20判定为要进行快速充电。

在步骤S1中，若判定结果为否，即，与插座23连接的插头例如为普通充电用的插头，则直接结束处理；相反，若判定结果为是，则进入步骤S2。

在步骤S2中，控制装置20根据温度传感器17的检测结果判断电池温度是否在30℃以下。若判定结果为是，则进入步骤S3。

在步骤S3中，控制装置20将三通阀13控制成第一切换状态。即，如图2所示那样，使第一连接端口13a与第二连接端口13b之间连通，但均不与第三连接端口13c连通(即，将第一连接端口13a、第二连接端口13b与第三连接端口13c之间阻断)。由此，冷水机管道B1与电池管道B2之间连通，从而冷却水在电池回路Bat中循环。这样，将由冷水机11冷却后的冷却水导入到电池10后，成为能够对电池10进行冷却的状态，然后进入步骤S4。

在步骤S4中，控制装置20允许开始实施快速充电，然后进入步骤S5。

在步骤S5中，控制装置20检查例如电池10的剩余容量、电流值等，在移动到下一个检查工序后结束处理。即，图5所示的流程图仅示出充电时实施的各种处理中的一部分。

另一方面，在步骤S2的判定结果为否的情况下，即，电池温度超过了30℃的情况下，进入步骤S6。

在步骤S6中，控制装置20将三通阀13控制为第二切换状态。即，如图3所示那样，使第二连接端口13b与第三连接端口13c之间连通，但均不与第一连接端口13a连通(即，将第二连接端口13b、第三连接端口13c与第一连接端口13a之间阻断)。由此，电池管道B2与蓄水罐回路RT之间连通，从而冷却水在电池管道B2与蓄水罐回路RT之间循环，然后进入步骤S7。

在步骤S7中，储备罐15中储蓄的冷却到10℃左右的冷却水从蓄水罐回路RT被导入到电池管道B2，从而电池管道B2中存在的温度较高的冷却水被更换成储备罐15中储蓄的温度较低的冷却水，然后进入步骤S8。

在步骤S8中，控制装置20将三通阀13控制为第一切换状态。即，如图2所示那样，使第一连接端口13a与第二连接端口13b之间连通，但均不与第三连接端口13c连通(即，将第一连接端口13a、第二连接端口13b与第三连接端口13c之间阻断)。由此，冷水机管道B1与电池管道B2之间连通，从而冷却水在电池回路Bat中循环。这样，在步骤S7中导入到电池回路Bat的温度较低的冷却水一边由冷水机11冷却一边被导入到电池10，然后返回步骤S2。

在步骤S2中，控制装置20根据温度传感器17的检测结果判定电池温度是否在30℃以下，若判定结果为否，则进行步骤S6→步骤S7→步骤S8的处理，从而能够导入更多的储蓄在储备罐15中的被冷却到10℃左右的冷却水来对电池10进行冷却。

另外，若步骤S2的判定结果为是，则进入步骤S3，控制装置20通过控制三通阀13而使电池回路Bat开通且蓄水罐回路RT关闭后(维持步骤S8的状态)，进入步骤S4，使快速充电开始。

＜作用及効果＞

如上所述，基于本实施方式的结构，以电池10的温度超过规定温度为条件，三通阀13成为第二切换状态，此时电池管道B2与蓄水罐回路RT之间连通，由此，能够将电池管道B2中存在的温度较高的冷却水换成储备罐15内的温度较低的冷却水。从而，能够使电池温度在短时间内降低。这样，在使用有时间限制的快速充电设备时，能够避免因电池温度未降到规定温度而在充电开始之前超过限制时间的情况发生。

本实用新型不为上述实施方式所限定，可进行适当的变更。例如，上述实施方式中，三通阀13在控制装置20的控制下在上述三个切换状态中切换。但本实用新型不局限于此，也可以采用手动切换的结构。例如，可设置用于操作三通阀13的切换的手动开关，用户可根据由温度传感器17检测出并由显示器显示出的电池温度，通过操作手动开关来切换三通阀13。在此情况下，例如可采用内置相应于手动开关的操作而在三种姿势中切换的旋转阀，通过该旋转阀的姿势切换而实现上述第一切换状态、第二切换状态、及第三切换状态的切换的结构。

另外，也可以采用使用了相应于电池管道B2内的冷却水的温度而膨胀和收缩的感温蜡的感温蜡式三通阀(切换阀)。例如，在进行普通充电时，成为上述第三切换状态；在进行快速充电时，根据感温蜡的膨胀量(相应于冷却水的温度而变化)在上述第一切换状态与上述第二切换状态之间切换。基于该结构，不需要来自控制装置20的输出也能实现冷却水在上述电池回路Bat、蓄水罐回路RT中的循环。

Claims (2)

1.一种车辆的电池冷却系统，用于冷却车载电池，其特征在于：

包括电池回路、蓄水罐回路、及三通阀，

所述电池回路具备设置有用于对冷却水进行冷却的冷水机的冷水机管道、及设置有所述电池的电池管道，能够使所述冷却水在冷水机管道与电池管道间循环；

所述蓄水罐回路从所述电池回路分支出，具备能够储蓄由所述冷水机冷却后的冷却水的蓄水罐；

所述三通阀配置在所述冷水机管道、所述电池管道、及所述蓄水罐回路相连接的部位，具备与所述冷水机管道的下游端连接的第一连接端口、与所述电池管道的上游端连接的第二连接端口、及与所述蓄水罐回路的上游端连接的第三连接端口，

所述三通阀被构成为，在对所述电池进行快速充电时，以所述电池的温度在规定值以下为条件，成为所述第一连接端口与所述第二连接端口之间连通的同时所述第一连接端口、所述第二连接端口与所述第三连接端口之间被阻断而使所述冷却水能在所述电池回路中循环的第一切换状态；以所述电池的温度超过规定值为条件，成为所述第二连接端口与所述第三连接端口之间连通的同时所述第二连接端口、所述第三连接端口与所述第一连接端口之间被阻断而使所述冷却水能在所述电池管道和所述蓄水罐回路间循环的第二切换状态。

2.如权利要求1所述的车辆的电池冷却系统，其特征在于：

所述三通阀由手动式的切换阀、或感温蜡式切换阀构成。

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