冷卻管道的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冷卻管道。本發(fā)明具體地而非排他地應(yīng)用于冷卻電動(dòng)或混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車輛的電池。
【背景技術(shù)】
[0002]在關(guān)于氣候變化的共識(shí)的當(dāng)前背景下，減少二氧化碳(C02)的排放量是機(jī)動(dòng)車輛制造商所面臨的主要挑戰(zhàn)，因?yàn)樵谠擃I(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)正變得愈加嚴(yán)格。
[0003]除了持續(xù)改進(jìn)常規(guī)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的效率(這伴隨著C0 2排放量的減少)，電動(dòng)車輛(EV)和混合電動(dòng)車輛(HEV)現(xiàn)今被視為是減少(》2排放量的最有前途的解決方案。
[0004]近年來已經(jīng)測(cè)試了用于電能存儲(chǔ)的多種不同技術(shù)以滿足EV的需求?，F(xiàn)今的結(jié)果是，鋰離子(L1-1on)電芯的電池在功率密度(尤其有利于加速方面的性能)與能量密度(有利于自主性)之間獲得了最好的折衷。然而，在沒有大量困難的情況下無法使用這種Li離子技術(shù)來產(chǎn)生用于EV的牽引電池，特別是如果我們考慮到必要的約400伏(V)的電壓水平和所產(chǎn)生的溫度水平。事實(shí)上，無論是在該車輛行駛時(shí)的放電還是在連接到配電網(wǎng)絡(luò)時(shí)的充電，鋰離子在Li離子電芯的電極之間的迀移都是放熱反應(yīng):電芯溫度自然會(huì)上升。但這些電芯的溫度上升仍然必須加以控制，因?yàn)樗鼈兊男阅?特別是在功率和自主性方面)以及它們的使用壽命方面取決于使用條件、特別是運(yùn)行溫度。這些電芯此外被封裝在通常被稱為“組”或“電池組”的半密封殼體中，因此在充電和放電時(shí)都必須保持在基本上最佳的運(yùn)行溫度范圍內(nèi)。具體而言，如果溫度過高，則電芯壽命將減小。這是本發(fā)明提出要解決的一個(gè)問題。
[0005]—種常規(guī)的解決方案是通過如專利EP 1031451中描述的強(qiáng)制對(duì)流來冷卻，例如:將電池組安裝在車輛的地板下方并且由一個(gè)裝置來進(jìn)行冷卻，該裝置包括用于將新鮮空氣引入該電池組的進(jìn)氣管道、用于從該電池組排出經(jīng)加熱的空氣的出氣管道、以及被安排在沿該出氣管道的中途以通過送氣迫使該電池組中的空氣流通的風(fēng)扇。這種解決方案的一個(gè)缺點(diǎn)是，通過送氣迫使電池組中形成空氣流率，湍流現(xiàn)象被放大并且擾亂該電池組中空氣流率的均勻性。作為一個(gè)直接后果，該電池組中的冷卻變得不均勻:某些電芯隨它們?cè)谠撾姵亟M中的位置的變化而比其他電芯得到更好的冷卻，它們接收到的空氣流率隨它們的位置的變化而變化。間接后果是，這些電芯的性能在短期內(nèi)不均勻地變化，因?yàn)殡娦驹诠β屎妥灾餍詢蓚€(gè)方面的性能都取決于其溫度。另一間接后果是，這些電芯的壽命從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看不均勻地演變，因?yàn)槲幢缓芎美鋮s的電芯老化更快。這是本發(fā)明提出要解決的一個(gè)問題。
[0006]專利申請(qǐng)DE 10 2011 015 337 A1公開了一種用于監(jiān)測(cè)電池溫度的方法和裝置，其具有與專利EP 1031451的冷卻不均勻性相關(guān)聯(lián)的相同缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的具體目的是要解決所述缺點(diǎn)，特別是使電池組中的空氣流均勻化。為此，本發(fā)明的目的是一種用于冷卻加熱元件的管道。該管道包括:用于新鮮空氣流進(jìn)入的一個(gè)進(jìn)氣口部、和多個(gè)冷卻通道、以及用于經(jīng)加熱的空氣流排出的一個(gè)出氣口部，該新鮮空氣流在所述通道之間分成多股空氣流以在這些通道收集由該加熱元件產(chǎn)生的熱量，該經(jīng)加熱的空氣流來源于該多股空氣流在收集熱量之后的匯合。該管道包括被安排在該出氣口部中的、用于防止該多股空氣流中的至少一股從這些冷卻通道排出的裝置。
[0008]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于防止這些空氣流從這些冷卻通道排出的裝置可以被安排在該出氣口部中、面向安置在相對(duì)于其他通道出口最接近于該出氣口部的排出開口的通道出口。
[0009]有利地，用于防止這些空氣流從這些冷卻通道排出的裝置可以包括多個(gè)空氣導(dǎo)流板，這些空氣導(dǎo)流板在該出氣口部中面向這些通道出口在預(yù)定長(zhǎng)度上延伸，以便引導(dǎo)所述空氣流朝向該出氣口部的排出開口。
[0010]有利地，這些導(dǎo)流板的長(zhǎng)度可以隨它們離該出氣口部的開口的距離增大而減小。
[0011]有利地，這些導(dǎo)流板可以被彎曲成使得它們的曲率防止這些空氣流從這些冷卻通道排出。
[0012]有利地，這些導(dǎo)流板的曲率半徑可以隨它們離該出氣口部的開口的距離增大而增大。
[0013]本發(fā)明的目的還在于一種電池組，該電池組包括構(gòu)成一個(gè)加熱元件的多個(gè)電化學(xué)儲(chǔ)能電芯，該電池組包括用于冷卻該多個(gè)電芯的、如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的一個(gè)管道。
[0014]此外，本發(fā)明具有的主要優(yōu)點(diǎn)是，添加根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)流板對(duì)任何管道幾何形狀都是可能的。
【附圖說明】
[0015]本發(fā)明的進(jìn)一步的特性和優(yōu)點(diǎn)將從以下關(guān)于附圖給出的說明中顯現(xiàn)，這些附圖示出了:
[0016]-圖1以俯視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的用于冷卻電池組的示例性空氣管道；
[0017]-圖2以透視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的同一示例性空氣管道；
[0018]-圖3a和圖3b以透視圖對(duì)應(yīng)地示出了沒有根據(jù)本發(fā)明的空氣管道的電池組中的溫度分布和包括圖1和圖2中所展示的、根據(jù)本發(fā)明的空氣管道的電池組中的溫度分布。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1和圖2對(duì)應(yīng)地以俯視圖和透視圖圖示性地展示了根據(jù)本發(fā)明的用于冷卻電池組的示例性空氣管道1。該空氣管道是由具有高熱導(dǎo)率的材料制成的，例如金屬合金或者塑料材料。該空氣管道旨在被安排在該電池組(未示出在這些圖上)中，該電池組可以是由塑料材料制成的?？諝夤艿?包括供新鮮空氣流FE進(jìn)入的口部11?？诓?1的進(jìn)氣開口旨在被容納在該電池組中制成的開口內(nèi)，以便允許空氣經(jīng)由口部11進(jìn)入該電池組。空氣管道1還包括用于經(jīng)加熱的空氣流FS排出的口部12。口部12的出氣開口旨在被容納在該電池組中制成的另一開口內(nèi)，以便允許空氣經(jīng)由口部12從該電池組排出。最后，空氣管道1包括將進(jìn)氣口部11連接到出氣口部12的多個(gè)通道13、14、15和16。
[0020]因此，在圖1和圖2的示例中，新鮮空氣流FEg由口部11以基本上水平的方向X進(jìn)入該電池組。然后氣流FE被分成四股氣流Π、f2、f3和f4，這些氣流對(duì)應(yīng)地在通道13、14、15和16中沿水平面中與X正交的方向Y流通。氣流fl、f2、f3和f4對(duì)應(yīng)地接觸這些通道13、14、15和16的壁吸收熱量，鋰離子電芯(未示出在這些圖上)在管道1的上方或下方被安排成平直地或分區(qū)地接觸這些通道13、14、15和16的壁。一旦通過吸收熱量而被加熱，這四股氣流Π、f2、f3和f4匯合以形成經(jīng)加熱的空氣流FS。空氣流FS經(jīng)由口部12沿著與X相反的方向離開該電池組。
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明，彎曲導(dǎo)流板17和18被安排在出氣口部12中、對(duì)應(yīng)地面向通道13和14的排出開口。彎曲導(dǎo)流板17和18具有的主要功能是:在防止空氣流fl和f2對(duì)應(yīng)地從通道13和14排出的同時(shí)促使空氣穿過通道15和16而有損于其穿過通道13和14。事實(shí)上，通過防止空氣流fl和f2對(duì)應(yīng)地從通道13和14排出，導(dǎo)流板17和18在通道13和14中產(chǎn)生了過壓，其結(jié)果是形成進(jìn)氣流FE的空氣變得被優(yōu)先定向成朝向壓力更低的通道15和16。彎曲導(dǎo)流板17和18還具有的功能是:一旦氣流fl和f2已經(jīng)對(duì)應(yīng)地從通道13和14“強(qiáng)迫”排出，將所述氣流引導(dǎo)至口部12的排出開口，以便限制它們對(duì)出氣口部12中的壓力上升的影響，因?yàn)檫@種壓力上升防止了口部12中氣流f4和f3的自由排出并且因此提高了通道15和16中的壓力。
[0022]因此，本發(fā)明的原理是促使新鮮空氣在最遠(yuǎn)離口部11的進(jìn)氣開口的通道中穿行。因此，首先通過將多個(gè)導(dǎo)流板、即導(dǎo)流板17和18對(duì)應(yīng)地安排在通道13和14的出口而不是在通道15和16的出口處，促使空氣在通道16和15中穿行而有損于空氣在通道13和14中穿行。其次，被安排在通道13的出口處的導(dǎo)流板17比被安排在通道14的出口處的導(dǎo)流板18更長(zhǎng)并且具有更大的曲率半徑，促使空氣在通道14中穿行而有損于空氣在通道13中穿行。事實(shí)上，由于導(dǎo)流板17更長(zhǎng)并且其曲率半徑更大，它比導(dǎo)流板18產(chǎn)生更大的“塞”效應(yīng)并且因此在通道13中比在通道14中產(chǎn)生更大的過壓，并且因此來自進(jìn)氣流FE的、還未進(jìn)入通道16或通道15的空氣變得被優(yōu)先定向成朝向通道14而不是朝向通道13。因此，首先是通道的出口處存在或缺乏導(dǎo)流板、然后其次是導(dǎo)流板的幾何形狀來確定通道13至16之間的優(yōu)先順序。這些導(dǎo)流板與通道13至16中氣流fl、f2、f3和f4對(duì)應(yīng)采取的方向Y形成小于90° (對(duì)應(yīng)于通道13至16的全封閉的理論角度)且大于0° (對(duì)應(yīng)于通道13至16的全開放的理論角度)的角。這些導(dǎo)流板的曲率半徑和長(zhǎng)度在各自情況下特別地取決于該管道可獲得的空間。
[0023]圖3a和圖3b以透視圖對(duì)應(yīng)地展示了在沒有根據(jù)本發(fā)明的空氣管道的情況下電池組中的溫度分布和包括有已經(jīng)在上面圖1和圖2中展示出的、根據(jù)本發(fā)明的空氣管道1的電池組中的溫度分布。事實(shí)上，申請(qǐng)人能夠測(cè)量到本發(fā)明允許空氣流的擴(kuò)散從圖3a中示出的管道中的40% (即氣流在某些區(qū)域中比其他區(qū)域中高40%)降低到圖3b中同樣繪制出的管道1中的僅17%。因此，圖3a和圖3b中展示出的溫度分布不僅示出了本發(fā)明允許從約37.7°C的最高局部溫度降低到約37.4°C的最高局部溫度，而且還實(shí)現(xiàn)了均勻很多的溫度分布。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于冷卻加熱元件的管道(1)，該管道包括: ?用于新鮮空氣流(FE)進(jìn)入的一個(gè)進(jìn)氣口部(11); ?多個(gè)冷卻通道(13，14，15，16)，該新鮮空氣流(FE)在所述通道之間分成多股空氣流(fl，f2，f3，f4)以在這些通道收集由該加熱元件產(chǎn)生的熱量，以及； ?用于經(jīng)加熱的空氣流(FS)排出的一個(gè)出氣口部(12 )，該經(jīng)加熱的空氣流來源于該多股空氣流在收集熱量之后的匯合； 其特征在于，該管道包括被安排在該出氣口部中的多個(gè)空氣導(dǎo)流板(17，18)，這些空氣導(dǎo)流板面向安置在相對(duì)于其他通道出口最接近于該出氣口部的排出開口的通道出口，以便防止該多股空氣流中的至少一股從這些冷卻通道排出，所述空氣導(dǎo)流板在隨它們離該出氣口部的開口的距離增大而減小的長(zhǎng)度上延伸，以便引導(dǎo)所述空氣流朝向該出氣口部的排出開口。2.如權(quán)利要求1所述的冷卻管道(1)，其特征在于，這些導(dǎo)流板(17，18)被彎曲成使得它們的曲率防止這些空氣流(€142汀3 44)從這些冷卻通道(13，14，15，16)排出。3.如權(quán)利要求2所述的冷卻管道(1)，其特征在于，這些導(dǎo)流板的曲率半徑隨它們離該出氣口部(12)的開口的距離增大而增大。4.一種電池組，該電池組包括構(gòu)成一個(gè)加熱元件的多個(gè)電化學(xué)儲(chǔ)能電芯，其特征在于，該電池組包括用于冷卻該多個(gè)電芯的、如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的一個(gè)管道。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于冷卻加熱元件的管道(1)，該管道包括允許冷空氣流進(jìn)入的一個(gè)進(jìn)氣開口(11)和多個(gè)冷卻通道(14-16)、以及允許經(jīng)加熱的空氣流排出的一個(gè)出氣開口(12)，該冷空氣流在所述通道之間分成多股空氣流以便在這些通道收集由該加熱元件產(chǎn)生的卡路里，該經(jīng)加熱的空氣流來源于該多股空氣流在收集卡路里之后的匯合。該管道包括定位在該出氣開口中的、用于防止該多股空氣流中的至少一股離開這些冷卻通道的裝置(17，18)。
【IPC分類】H01M10/6563, H01M10/625, H01M10/613, H01M10/663, B60K1/04, H01M10/617
【公開號(hào)】CN105473362
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480045585
【發(fā)明人】M-L·卡諾-拉米雷
【申請(qǐng)人】雷諾兩合公司
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2014年6月13日
【公告號(hào)】EP3013616A1, WO2014207341A1