專利名稱：用于冷卻尤其是電動車輛的電池的裝置和具有該裝置的車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于冷卻電池的裝置，該電池尤其是電動車輛、混合動力或全電動類型車輛的電池。
背景技術(shù)：
裝有電動機(jī)的車輛靠電池供電，考慮其初始成本，電池的壽命是非常重要的。這些電化學(xué)電池對溫度變動非常敏感，其通常設(shè)計(jì)為在20至40°C或甚至20至 30°C的溫度范圍內(nèi)最佳地運(yùn)行。高于40°C的溫度使得提高鋰電池的性能成為可能，但也增加了它的退化速度， 40°C的溫度對于確保長壽命來說已經(jīng)較高了。對于NiMH(或NiCd)類型的電池來說，高于40°C的溫度影響電池的充電能力并且加速了它的溫升。由于其較大的尺寸和重量(對于提供100_150km的范圍的150_200kg的電池來說通常為15-20kWh)，這些電池的溫度緩慢升高但難于冷卻。由于熱量的產(chǎn)生與電流的平方成比例，而功率與電流成比例，因此熱量的產(chǎn)生與功率的平方成比例。電池的非?？焖俚某潆?約15分鐘內(nèi))因此可在電池中引起非常大的熱量的產(chǎn)生。在用于快速給電池充電的系統(tǒng)中，隨著車輛的使用在它完全放電之后駕駛員可通過給電池快速充電而在同一天中數(shù)次使用車輛。在此情況下，電池的溫度將越來越高地增加，直到達(dá)到最大允許溫度，電池在電池的兩次快速充電周期之間沒有時間冷卻。從而有必要冷卻電池以保護(hù)其壽命。文獻(xiàn)US 5 834 132提出一種用于調(diào)節(jié)機(jī)動車輛的電池的溫度的系統(tǒng)。該系統(tǒng)提出一種在電池單元之間行進(jìn)的冷卻回路，該回路由儲液器提供冷卻流體。有必要使用泵來使冷卻流體循環(huán)。流體借助于散熱器和與其關(guān)聯(lián)的風(fēng)扇通過外界空氣冷卻。然而，為了確保有效冷卻，散熱器的尺寸和風(fēng)扇的容量必須相當(dāng)大，外部空氣和流體之間以及電池和流體之間的溫度差相對較小。這導(dǎo)致這種系統(tǒng)的重量和體積相對龐大，此外由于大尺寸的冷卻回路、泵、散熱器和通風(fēng)設(shè)備以及由于必需的閥，該系統(tǒng)復(fù)雜且昂貴。此外，這種系統(tǒng)在連續(xù)的快速充電情況下不能足夠有效地冷卻電池，因?yàn)槠鋾诜浅６痰臅r間內(nèi)產(chǎn)生的非常大的熱量。另一種已知的冷卻裝置使用車輛的空調(diào)系統(tǒng)來冷卻電池。
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該裝置安裝于R)rd Escape型的車輛，并且在圖1中概略地示出。 該裝置包括位于乘客艙2中的蒸發(fā)器1，該蒸發(fā)器通過兩個管道4、5連接至位于乘
客艙外部的冷凝器3，所述管道中流動著諸如氟里昂的冷卻劑，該冷卻劑在壓縮機(jī)6中被壓縮。所述兩個管道4、5連接至兩個支管7、8，所述支管連接至蒸發(fā)器9，該蒸發(fā)器對封裝電池11的殼體10的內(nèi)部進(jìn)行冷卻。保持器12、13使調(diào)節(jié)管道4、5和7、8中的冷卻劑的流動成為可能。這種冷卻裝置的缺點(diǎn)在于，蒸發(fā)器9位于封裝電池的殼體10中，這增大了該殼體 10的體積并且使蒸發(fā)器9和冷卻劑支回路之間的連接變復(fù)雜，這在需要從車輛中拆卸殼體 10時會產(chǎn)生問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消除這些缺點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過用于冷卻機(jī)動車輛尤其是電動車輛的電池(蓄電池，電池組)的裝置實(shí)現(xiàn)，該車輛包括空調(diào)，其中蒸發(fā)器和冷凝器通過主回路連接在一起，冷卻劑在該主回路中流動，該主回路連接至支回路以將冷卻劑傳輸至第二蒸發(fā)器，該第二蒸發(fā)器適于冷卻容納在殼體中的電池，其特征在于，所述第二蒸發(fā)器位于殼體的外部并且與該殼體的熱導(dǎo)部分(導(dǎo)熱部分)接觸。因此，第二蒸發(fā)器沒有位于容納電池的殼體內(nèi)部，并且不會增加該殼體的體積和制造成本。第二蒸發(fā)器和殼體內(nèi)部之間的熱交換通過該蒸發(fā)器和殼體的熱導(dǎo)部分之間的接觸來實(shí)現(xiàn)，所述熱導(dǎo)部分冷卻該殼體的內(nèi)部并且因此冷卻電池。優(yōu)選地，第二蒸發(fā)器包括用于擴(kuò)散(散布)冷(冷量)的表面，該表面與所述熱導(dǎo)部分直接接觸。在一個實(shí)施例中，所述熱導(dǎo)部分并入殼體的一個外壁中。該熱導(dǎo)部分的一個面可與殼體的外壁的一個面成一直線定位。在本發(fā)明的一個特別有利的實(shí)施例中，所述熱導(dǎo)部分是散熱器，這使得有效冷卻殼體的內(nèi)部成為可能。該散熱器可包括金屬基底，該基底的一個面與第二蒸發(fā)器接觸，該基底的另一相反面支撐朝向殼體內(nèi)部突出的翅片(散熱片)?？梢栽诔崞碗姵刂g設(shè)置通過自然或強(qiáng)制對流進(jìn)行熱交換的熱交換裝置，以優(yōu)化該電池的冷卻。在一種變型實(shí)施例中，冷卻裝置可包括通過散熱器的翅片和電池之間的傳導(dǎo)進(jìn)行熱交換的熱交換裝置，該熱交換裝置包括金屬結(jié)構(gòu)或熱管。在另一變型實(shí)施例中，容納電池的殼體的至少一個外壁包括至少一個活門(活閥，風(fēng)門片，volet)，該活門可打開以將殼體的內(nèi)部置于與周圍空氣連通。當(dāng)外面的溫度足夠冷一即冷到足以冷卻電池而不使用空調(diào)一的時候，這些活門可打開。根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種安裝有上述冷卻裝置的機(jī)動車輛，尤其是電動車輛。優(yōu)選地，包含電池的殼體可拆卸地固定在該車輛上，由于彈簧施加的力，該第二蒸發(fā)器與殼體的所述熱導(dǎo)部分接觸，冷卻劑的支回路通過柔性管連接至該第二蒸發(fā)器。因此這些柔性管可隨著容納電池的殼體運(yùn)動。


本發(fā)明的其它特別的特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述顯見。在作為非限制性示例給出的附圖中-圖2是與圖1相似的示意圖，涉及根據(jù)本發(fā)明的電池冷卻裝置，-圖3是與圖2相似的示意圖，示出了本發(fā)明的改進(jìn)。
具體實(shí)施例方式在圖2和3的示意圖中，與圖1中的已知冷卻裝置相同的元件具有與之相同的附圖標(biāo)記。在圖2和3所示的實(shí)施例中，用于冷卻機(jī)動車輛特別是電動車輛的電池11的裝置包括空調(diào)，在該空調(diào)器中，蒸發(fā)器1和冷凝器3通過主回路4、5以及冷卻劑保持器12連接
在一起。該主回路4、5連接至支回路7、8以將冷卻劑傳輸至第二蒸發(fā)器9，該第二蒸發(fā)器適用于冷卻包含在殼體10中的電池11。根據(jù)本發(fā)明，第二蒸發(fā)器9位于殼體10的外部，并且與該殼體10的熱導(dǎo)部分14 接觸。相應(yīng)地，第二蒸發(fā)器9包括用于擴(kuò)散冷的表面9a，該表面與熱導(dǎo)部分14直接接觸。該熱導(dǎo)部分14以密封方式并入殼體10的一個外壁中，以便大體上與該壁成一直線定位
在圖2和3所示的示例中，熱導(dǎo)部分14是散熱器。該散熱器包括金屬基底15，該基底的一個面與第二蒸發(fā)器9接觸，該基底的相反面支撐翅片16，所述翅片朝向殼體10的內(nèi)部突出。散熱器14的翅片16和電池之間的熱交換通過含在殼體10中的空氣的借助于風(fēng)扇的自然或強(qiáng)制對流來實(shí)現(xiàn)。該熱交換也可通過散熱器14的翅片16和電池11之間的借助于金屬結(jié)構(gòu)或熱管的傳導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)。在圖3的例子中，容納電池11的殼體10的外壁之一包括活門17，該活門可以當(dāng)外面的溫度低到足以冷卻電池11時打開，以使殼體10的內(nèi)部與周圍空氣連通。此外，包含電池11的殼體10可拆卸地固定在車輛上，以使殼體10能被移除并能
重新安裝。相應(yīng)地，第二蒸發(fā)器9與熱導(dǎo)部分14一即散熱器的基底一通過由彈簧18施加的力接觸，該彈簧壓靠在固定壁例如車輛的地板19上。在此情況下，支回路7、8通過可隨殼體10移動的柔性管7a、8a連接至第二蒸發(fā)器 9。
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相應(yīng)地，殼體10可被導(dǎo)軌(滑軌)或類似元件引導(dǎo)。下面將參照圖3解釋根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置的運(yùn)行。當(dāng)主回路4、5以及支回路7、8的保持器12和13打開時，冷卻劑如氟里昂流進(jìn)蒸發(fā)器1和蒸發(fā)器9，這具有冷卻乘客艙2和冷卻其翅片16突出進(jìn)入容納電池11的殼體10 內(nèi)的散熱器14的作用。翅片16冷卻包含在殼體10內(nèi)的空氣，該翅片通過自然對流或借助于風(fēng)扇的強(qiáng)制對流冷卻電池11。因此，該冷卻裝置使得防止電池的溫度超過約40°C的溫度成為可能，同時使得當(dāng)車輛行駛時冷卻乘客艙2成為可能。當(dāng)車輛停止時，該裝置也使得在快速給電池再充電的周期期間有效地冷卻電池11 成為可能。在這種情況下，足以使車輛的發(fā)動機(jī)運(yùn)行，以便驅(qū)動壓縮機(jī)6以及關(guān)閉主回路的閥8a以防止不必要地冷卻乘客艙2。當(dāng)周圍溫度足夠低時，可以打開殼體10的活門17并且關(guān)掉空調(diào)。特別地在該情況下，周圍空氣足夠地冷以冷卻電池11。
權(quán)利要求
1.用于冷卻機(jī)動車輛尤其是電動車輛的電池(11)的裝置，該車輛包括空調(diào)，在該空調(diào)中，蒸發(fā)器(1)和冷凝器C3)通過主回路(4，幻連接在一起，冷卻劑在該主回路中流動，該主回路(4，幻連接至支回路(7，8)以將冷卻劑傳輸至第二蒸發(fā)器(9)，該第二蒸發(fā)器適于冷卻容納在殼體(10)中的電池(11)，其特征在于，所述第二蒸發(fā)器(9)位于殼體(10)的外部并且與該殼體(10)的熱導(dǎo)部分(14)接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，第二蒸發(fā)器(9)包括用于擴(kuò)散冷的表面 (9a)，該表面與所述熱導(dǎo)部分(14)直接接觸。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述熱導(dǎo)部分(14)結(jié)合在所述殼體(10)的一個外壁中。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的裝置，其特征在于，所述熱導(dǎo)部分(14)是散熱器。
5.權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述散熱器(14)包括金屬基底(15)，該金屬基底的一個面與第二蒸發(fā)器(9)接觸，該金屬基底的相反面支撐朝向所述殼體(10)的內(nèi)部突出的翅片(16)。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，該裝置包括通過散熱器(14)的翅片(16)和電池(11)之間的對流進(jìn)行熱交換的熱交換裝置。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，該裝置包括通過散熱器(14)的翅片(16)和電池(11)之間的傳導(dǎo)進(jìn)行熱交換的熱交換裝置，該熱交換裝置包括金屬結(jié)構(gòu)或熱管。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的裝置，其特征在于，容納電池(11)的殼體(10)的至少一個外壁包括至少一個活門(17)，該活門能夠打開以使殼體(10)的內(nèi)部與周圍空氣連通。
9.一種機(jī)動車輛，尤其是電動車輛，它安裝有如權(quán)利要求1-8之一所述的冷卻裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的機(jī)動車輛，其特征在于，容納電池(11)的殼體(10)可拆卸地固定在該車輛上，第二蒸發(fā)器(9)借助于由彈簧(18)施加的力與殼體(10)的所述熱導(dǎo)部分(14)接觸，冷卻劑的支回路(7，8)通過柔性管(7a，8a)連接至該第二蒸發(fā)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于冷卻機(jī)動車輛尤其是電動車輛的電池(11)的裝置，所述車輛包括溫度調(diào)節(jié)單元，在該溫度調(diào)節(jié)單元中，蒸發(fā)器和冷凝器(3)通過包含致冷液體的主回路(4，5)相互連接，所述主回路(4，5)連接至支回路(7，8)，以將致冷液體引導(dǎo)至用于冷卻容納在殼體(10)中的電池(11)的第二蒸發(fā)器(9)。本發(fā)明的特征在于，該第二蒸發(fā)器(9)設(shè)置在殼體(10)的外面并且與所述殼體(10)的熱導(dǎo)部分(14)接觸。
文檔編號B60H1/00GK102271940SQ200980153591
公開日2011年12月7日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者F·迪比耶夫, M·奧里古奇, R·于 申請人:雷諾股份公司