ES2901576B2 - HYBRID SYSTEM OF THERMAL CONDITIONING OF ELECTRICAL BATTERIES - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
SISTEMA HÍBRIDO DE ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO DE BATERÍAS HYBRID BATTERY THERMAL CONDITIONING SYSTEM
ELÉCTRICASELECTRICAL
SECTOR DE LA TÉCNICATECHNICAL SECTOR
La presente invención pertenece al campo de la tecnología, y más concretamente al campo de las baterías eléctricas.The present invention belongs to the field of technology, and more specifically to the field of electric batteries.
El objeto principal de la presente invención es un sistema de acondicionamiento térmico híbrido (líquido-aire) de baterías eléctricas que permite una mayor disipación del calor en el interior de un paquete de baterías que los sistemas convencionales. Esta mayor disipación del calor permite reducir el estrés de las baterías, alargando su vida útil y obteniendo un mayor rendimiento de estas. Adicionalmente, el objeto principal de la presente invención permite, en ocasiones puntuales, poder establecer cual de los dos sistemas está en funcionamiento cuando no trabajan al unísono con el consiguiente ahorro energético.The main object of the present invention is a hybrid (liquid-air) thermal conditioning system for electric batteries that allows greater heat dissipation inside a battery pack than conventional systems. This greater heat dissipation allows to reduce the stress of the batteries, extending their useful life and obtaining a greater performance of these. Additionally, the main object of the present invention allows, on specific occasions, to be able to establish which of the two systems is in operation when they do not work in unison with the consequent energy savings.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
En la actualidad existen varios sistemas de acondicionamiento térmico de baterías.There are currently several battery thermal conditioning systems.
Entre los más habituales, los sistemas de acondicionamiento térmico por aire, mediante ventilación forzada, y los líquidos, mediante circulación de fluido refrigerante.Among the most common, the thermal conditioning systems by air, by means of forced ventilation, and liquids, by means of refrigerant fluid circulation.
En el caso de los sistemas por aire, normalmente se renueva mediante ventiladores el aire interior de la batería que está en contacto con las celdas. En el caso de los sistemas líquidos, normalmente se hace circular un fluido líquido entre las celdas.In the case of air systems, the air inside the battery that is in contact with the cells is normally renewed by means of fans. In the case of liquid systems, a liquid fluid is normally circulated between the cells.
Cada uno de estos sistemas supone unas ventajas y unas desventajas. Los sistemas líquidos suponen mayor eficacia, más compacidad y estanqueidad, pero mayor peso y coste. Los sistemas por aire suponen menor coste y peso, pero ocupan más volumen, tienen una estanqueidad muy limitada y son menos eficaces. Each of these systems has advantages and disadvantages. Liquid systems mean greater efficiency, more compactness and tightness, but greater weight and cost. Air systems involve less cost and weight, but occupy more volume, have a very limited tightness and are less efficient.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION
El sistema híbrido de acondicionamiento térmico de baterías eléctricas objeto de la invención combina un sistema líquido de disipación por placas que son acondicionadas por un sistema de circulación de refrigerante, pero sin necesidad de pasar entre todas las celdas y lo combina con un sistema de ventilación forzada a través del extremo de unas láminas de disipación que sobresalen de las celdas que se encuentran a contacto.The hybrid system for thermal conditioning of electric batteries object of the invention combines a liquid dissipation system by plates that are conditioned by a refrigerant circulation system, but without the need to pass between all the cells and combines it with a forced ventilation system through the end of some dissipation sheets that protrude from the cells that are in contact.
El inventor del sistema objeto de la invención ha diseñado un sistema de acondicionamiento térmico híbrido que comprende unas láminas de disipación de calor, alojadas entre las celdas de la batería que a su vez van unidas mediante unas pestañas a una placa de acondicionamiento térmico con conducciones por las que circula un líquido refrigerante. Por uno de los extremos de la lámina de disipación se encuentra una extensión de ésta, que queda expuesta a la circulación de aire forzado. Con lo cual se obtiene un sistema combinado de acondicionamiento térmico por aire y por líquido.The inventor of the system object of the invention has designed a hybrid thermal conditioning system that comprises heat dissipation sheets, housed between the battery cells, which in turn are attached by means of tabs to a thermal conditioning plate with ducts through which circulates a cooling liquid. At one of the ends of the dissipation sheet there is an extension of it, which is exposed to forced air circulation. With which a combined air and liquid thermal conditioning system is obtained.
Las láminas de disipación van en contacto todas ellas, por dos de las pestañas dobladas, a los cuerpos de las placas de acondicionamiento térmico por las que circula el líquido refrigerante. De este modo actúan como extensiones de la placa de acondicionamiento térmico con líquido refrigerante para llegar a ubicaciones de más difícil acceso, así como tener una mayor superficie de contacto con la celda para una mejor disipación de calor, pero sin necesidad de tener que hacer pasar el líquido entre todas las celdas, ahorrando coste y volumen frente a los sistemas tradicionales de gestión térmica líquida.The dissipation sheets are all in contact, through two of the folded tabs, with the bodies of the thermal conditioning plates through which the coolant circulates. In this way they act as extensions of the cooling liquid thermal conditioning plate to reach more difficult to access locations, as well as having a larger contact surface with the cell for better heat dissipation, but without having to pass the liquid between all the cells, saving cost and volume compared to traditional liquid thermal management systems.
A continuación, se detallan los elementos del sistema:The elements of the system are detailed below:
Las celdas, que en las figuras del presente documento son planas, pero que podrían ser cilíndricas también, están situadas de forma ortogonal al plano de contacto con las placas de acondicionamiento térmico y en paralelo con las láminas de disipación. Estas celdas van sujetas a presión entre las láminas de disipación.The cells, which in the figures of this document are flat, but which could also be cylindrical, are located orthogonally to the plane of contact with the thermal conditioning plates and in parallel with the dissipating sheets. These cells are subjected to pressure between the dissipation sheets.
Por otro lado, se encuentra la lámina de disipación. Esta lámina envuelve la celda por la parte inferior sirviéndole de algún modo de cuenco para alojarla y protegerla mecánicamente. Esta lámina tiene dos de sus cuatro extremos doblados a 90° mediante unas pestañas. En uno de los cuatro extremos que no está doblado, se extiende la misma, a modo de aleta, que sobrepasa el límite de las placas de acondicionamiento térmico, de modo que dicha aleta queda expuesta al flujo de aire forzado.On the other hand, there is the dissipation sheet. This lamina surrounds the cell by the lower part serving in some way as a bowl to house it and protect it mechanically. This sheet has two of its four ends bent at 90° by means of tabs. In one of the four ends that is not bent, it extends, like a fin, that exceeds the limit of the thermal conditioning plates, so that said fin is exposed to the forced air flow.
Adicionalmente, se tiene la placa de acondicionamiento térmico. Esta placa es un bloque de forma cuboide, por el interior del cual circula líquido refrigerante.Additionally, there is the thermal conditioning plate. This plate is a cuboid-shaped block, through which coolant circulates.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of its practical embodiment, a set of figures is attached as an integral part of said description. where, by way of illustration and not limitation, the following has been represented:
La figura 1 muestra una vista isométrica del sistema de acuerdo con la presente invención.Figure 1 shows an isometric view of the system according to the present invention.
La figura 2 muestra una vista isométrica en explosionado del sistema de acuerdo con la presente invención.Figure 2 shows an exploded isometric view of the system according to the present invention.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.In view of the aforementioned figures, and in accordance with the adopted numbering, an example of a preferred embodiment of the invention can be observed, which comprises the parts and elements that are indicated and described in detail below.
Como se puede apreciar en la figura 1, el sistema híbrido de acondicionamiento térmico de baterías eléctricas (1), objeto de la invención, en su realización preferente, comprende una lámina de disipación (2) que dispuesta en contacto con la celda (3) por la parte con mayor superficie (4), transfiere el calor hacia las placas de acondicionamiento térmico (5) por las dos pestañas dobladas (6) de la lámina de disipación (2). Asimismo, en uno de los cuatro extremos de la lámina de disipación (2) que no está doblado, se extiende la misma, a modo de aleta (11), que sobrepasa el límite de las placas de acondicionamiento térmico (5), de modo que dicha aleta (11) queda expuesta al flujo de aire forzado.As can be seen in figure 1, the hybrid system for thermal conditioning of electric batteries (1), object of the invention, in its preferred embodiment, comprises a dissipation sheet (2) that is arranged in contact with the cell (3) by the part with the largest surface (4), transfers the heat to the plates of thermal conditioning (5) by the two bent tabs (6) of the dissipation sheet (2). Also, at one of the four ends of the dissipation sheet (2) that is not bent, it extends, as a fin (11), which exceeds the limit of the thermal conditioning plates (5), so that said fin (11) is exposed to the forced air flow.
La lámina de disipación (2) dispone de cuatro agujeros (7) en las cuatro esquinas de la superficie plana que permiten la disposición apilada, mediante cuatro separadores (8), de más celdas y láminas de disipación (no mostrado en las figuras) mediante su deslizamiento por unos espárragos roscados (9) que van fijados a la base del chasis de la batería (10). La lámina de disipación (2) y las placas de acondicionamiento térmico (5) están fabricadas en metal o en material compuesto.The dissipation sheet (2) has four holes (7) in the four corners of the flat surface that allow the stacked arrangement, by means of four separators (8), of more cells and dissipation sheets (not shown in the figures) by means of its sliding by some threaded studs (9) that are fixed to the base of the battery chassis (10). The dissipation sheet (2) and the thermal conditioning plates (5) are made of metal or composite material.
A su vez, las placas de acondicionamiento térmico (5) presentan unas conducciones interiores por las que circula el líquido refrigerante. In turn, the thermal conditioning plates (5) have internal pipes through which the coolant circulates.
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