用于對車輛的電的儲能裝置進行調溫的設備和方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于對車輛(10)的電的儲能裝置(14)、尤其是可再充電的蓄電池進行調溫的設備(16)，該設備(16)具有第一流體路徑(24)，其匯入電的儲能裝置(14)的殼體中，并且該設備(16)具有用于車輛(10)的乘客艙(12)的調溫的通風的通風裝置(18)，其具有加熱和/或制冷裝置(30)以及第二流體路徑(32)，其從至少一個加熱和/或制冷裝置(30)引導至乘客艙(30)中。規定在設備(16)中如此連接兩條流體路徑(24、32)，使得在兩條流體路徑(24、32)中的一條中的空氣流在流體技術上獨立于在兩條流體路徑(32、24)中的相應的另一條中的空氣流，其中該設備(16)具有連接在兩條流體路徑(24、32)中的、用于在兩條流體路徑(24、32)中的空氣流之間的純粹的熱交換的熱交換器(44)。本發明還涉及一種相應的車輛(10)和一種相應的用于對車輛(10)的電的儲能裝置(14)進行調溫的方法。
【專利說明】
用于對車輛的電的儲能裝置進行調溫的設備和方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于對車輛的電的儲能裝置，尤其是可再充電的蓄電池進行調溫的設備，其具有第一流體路徑，其匯入電的儲能裝置的殼體中，并且該設備具有用于車輛的乘客艙的調溫的通風的通風裝置，其具有加熱和/或冷卻裝置以及第二流體路徑，該第二流體路徑從至少一個加熱和/或冷卻裝置引導至乘客艙中。本發明還涉及一種相應的車輛以及一種相應的用于對車輛的電的儲能裝置進行調溫的方法。【背景技術】
[0002]以電或混合動力驅動的車輛為了運行其電驅動單元需要電的儲能裝置，例如可再充電的牽引蓄電池。當前這些牽引蓄電池大多構造為鋰離子蓄電池。電動車輛或者混合動力車輛的這種可再充電的蓄電池由于其流過的電流高在運行時產生熱量，這些熱量必須被散發掉。冷卻通過安裝的冷卻儀實現或者通過迎面風的冷卻實現。
[0003]車輛的乘客艙中的溫度取決于多種環境條件，例如外部溫度或者陽光輻射。因此在車輛中通常設置用于乘客艙的調溫的通風的通風裝置，其具有加熱和/或冷卻裝置。
[0004]FR 2 949 096A3公開了一種具有用于對車輛的可再充電的牽引蓄電池進行調溫的設備的電動車輛。該設備具有第一流體路徑，該第一流體路徑匯入電的儲能裝置的殼體中，并且該設備具有用于車輛的乘客艙的調溫的通風的通風裝置，該通風裝置具有加熱裝置以及第二流體路徑，該第二流體路徑從至少一個加熱和/或冷卻裝置被引導至乘客艙內。 該設備具有用于來自車輛周圍環境的空氣的供應空氣入口，其設置用于將供應空氣流劃分為第一分流和第二分流，其中將第一分流輸送至第一流體路徑并且將第二分流輸送至乘客艙。該第一流體路徑匯入牽引蓄電池的殼體中。該蓄電池在持續的運行中發熱且因此形成乘員艙的通風裝置的加熱裝置。該第二流體路徑從用作通風裝置的加熱裝置的蓄電池引導至電動車輛的乘客艙中。其中冷卻該蓄電池并且加熱該乘員艙。在冷的溫度下該蓄電池在靜止狀態下呈現低的外部溫度，這能夠導致蓄電池的性能下降。因此通過該設備對電的儲能裝置的溫度控制僅在限定的范圍內是可能的。
【發明內容】

[0005]根據本發明的設備具有權利要求1中所述的特征，根據本發明的車輛具有權利要求8中所述的特征，以及根據本發明的方法具有權利要求9中所述的特征，它們具有以下優點，即不僅電的儲能裝置而且乘客艙能夠被很好地控制溫度，而能夠不必將電的儲能裝置的廢氣中的對乘客有害的成分送入乘客艙中。
[0006]在根據本發明的設備中為此規定，該設備中兩個流體路徑如此連接，使得在兩條流體路徑中的一條中的空氣流在流體技術上獨立于在兩條流體路徑中的相應的另一條中的空氣流，其中該設備具有連接在兩條流體路徑中的、用于在兩條流體路徑中的空氣流之間進行純粹的熱交換的熱交換器。但是該熱交換器不能允許這些空氣流混合。通過該設備的通風裝置上的第一流體路徑的純粹的熱連接能夠將其加熱和/或制冷裝置也用于加熱和/或制冷該電的儲能裝置，而能夠不必將電的儲能裝置的廢氣中的對乘客有害的成分送入乘客艙中。
[0007]用于對電的儲能裝置進行調溫的設備使用在很多車輛中存在的、用于車輛的乘員艙的調溫的通風的通風裝置。因此其嚴格來說是用于對電的儲能裝置進行調溫和用于車輛的乘客艙的調溫的通風的設備。
[0008]根據本發明一有利的改進，該設備還具有用于來自車輛周圍環境的空氣的供應空氣入口。該供應空氣入口設置用于將供應空氣流劃分為第一分流和第二分流，其中第一分流被輸送至第一流體路徑且第二分流被輸送至通風裝置的入口。因此這些空氣流在車輛的入口處已經完全相互分離。
[0009]通常通風裝置能夠理所當然地具有各種種類的加熱和/或制冷裝置，例如制冷機、 電加熱器裝置、珀爾帖(Peltier)元件等。有利地設置，該加熱和/或制冷裝置具有制冷壓縮器和/或停車加熱裝置(Standheizung)。
[0010]根據本發明另一有利的改進，用于對電的儲能裝置進行調溫的設備具有第一溫度調節裝置，其本身具有用于測定電的儲能裝置的溫度的溫度傳感器以及用于改變第一流體路徑中的空氣流的流量的調節元件。該傳感器優選地直接布置在電的儲能裝置上或者至少布置在相應的殼體中。
[0011]根據本發明另一有利的改進，通風裝置具有第二溫度調節裝置，其本身具有用于測定乘員艙中的溫度的溫度傳感器和用于改變第二流體路徑中的空氣流的流量的調節元件。該傳感器優選地布置在乘客艙中。
[0012]接著有利地設置，該設備具有用于來自儲能裝置的殼體的空氣出口的第一空氣出口通道以及該通風裝置具有來自乘客艙的空氣出口的第二空氣出口通道，通過它們相應的廢氣是可向車輛周圍環境中的散發的。其中該通風裝置尤其具有將第二空氣出口通道與該通風裝置的入口連接的用于該通風裝置的循環空氣運行的返回通道。
[0013]根據本發明的車輛具有乘客艙、電的儲能裝置和用于對電的儲能裝置進行調溫的設備，其本身具有以下構件:(i)被引導至電的儲能裝置的第一流體路徑和(ii)用于車輛的乘客艙的調溫的通風的通風裝置，其具有被引導至乘客艙的第二流體路徑。其中規定，該設備被構造為前述的設備。該車輛尤其是電動或者混合動力車輛。電的儲能裝置為車輛的電驅動提供電能且尤其被構造為可再充電的蓄電池。
[0014]根據本發明的用于借助于用于車輛的乘客艙的調溫的通風的通風裝置來對車輛的電的儲能裝置進行調溫的方法中，通過第一流體路徑向電的儲能裝置輸送調溫的空氣流，其中該通風裝置通過第二流體路徑向乘客艙輸送空氣流。規定兩條流體路徑通過熱交換器引導，其中向儲能裝置輸送的空氣流在熱交換器中通過空氣流之間的熱交換進行調溫。
[0015]通過用于乘客艙的調溫的通風的通風裝置上的第一流體路徑的純粹的熱交換消除電的儲能裝置的附加的冷卻裝置。
[0016]在低溫時加熱電的儲能裝置，因此不存在電容斷開。在高溫時冷卻電的儲能裝置， 由此避免對電的儲能裝置過高的加熱。
[0017]根據本發明的有利的改進規定，來自車輛周圍環境的空氣的供應空氣流在供應空氣入口中劃分為第一分流和第二分流，其中第一分流被輸送至第一流體路徑且第二分流被輸送至通風裝置。【附圖說明】
[0018]以下根據所附附圖進一步闡述本發明。其中:
[0019]圖1示出了具有乘客艙、電的儲能裝置和根據本發明的優選的實施方式的用于對電的儲能裝置進行調溫的設備的車輛的示意圖；以及[〇〇2〇]圖2示出了電的儲能裝置的殼體的構造。【具體實施方式】
[0021]圖1示出了具有乘客艙12和構造為蓄電池的電的儲能裝置14的車輛10的示意圖。 車輛10為電動車輛或者混合動力車輛，其(未示出)電驅動機通過電的儲能裝置14供給電能。車輛10具有用于控制電的儲能裝置14的溫度和用于乘客艙12的調溫的通風的設備16， 該設備16通常具有用于乘客艙12的調溫的通風的通風裝置18和可選地也具有車輛10的其他內部空間。設備16具有用于車輛周圍環境的空氣的空氣供氣入口 20,其將供應空氣流(箭頭22)劃分為第一分流和第二分流。第一分流被引向第一流體路徑24,該第一流體路徑24匯入圖2中所示的電的儲能裝置24的殼體26。第二分流被引向通風裝置18的入口 28。用于乘客艙12的調溫的通風的通風裝置18具有加熱和/或冷卻裝置30和第二流體路徑32,該第二流體路徑32從加熱和/或冷卻裝置30被引導至乘客艙12中。加熱和/或冷卻裝置30包括例如 (未示出的)制冷壓縮機和(同樣未示出的)停車加熱裝置。[〇〇22]第一流體路徑24和第二流體路徑32在設備16內如此連接，使得在兩個流體路徑 24、32中的一個的空氣流在流體技術上獨立于在兩個流體路徑32、24中的相應的另一個的空氣流。[〇〇23]此外設備16具有來自儲能裝置14的殼體26的空氣出口的第一空氣出口通道34且通風裝置18具有來自乘客艙12的空氣出口的第二空氣出口通道36,通過它們各自的廢氣可通過共同的空氣出口 38散發到車輛周圍環境中(箭頭40)。此外通風裝置18包括將第二空氣出口通道36與通風裝置18的入口28連接的用于通風裝置18的循環空氣運行的返回通道42。
[0024] 此外用于控制電的儲能裝置14的溫度和用于乘客艙12的調溫的通風的設備16還具有連接在兩個流體路徑24、32中的用于在兩個流體路徑24、32中的空氣流之間進行熱交換的熱交換器44。此外用于控制電的儲能裝置14的溫度的設備16具有第一溫度調節裝置， 其具有(圖2中未示出的)用于測定儲能裝置14的溫度的溫度傳感器46以及用于改變第一流體路徑24中的空氣流的流量的調節元件48。[〇〇25]最后通風裝置18具有第二溫度調節裝置，其本身具有用于測定乘客艙12中的溫度的溫度傳感器50以及用于改變第二流體路徑32中的流量的調節元件52。
[0026]圖2示出了在其殼體26中構造為蓄電池的電的儲能裝置14。整個電的儲能裝置14 安裝于一個以填充材料54填充的殼體26、例如罩中。常見的碰撞架能夠集成在該罩中。填充材料54具有一定的機械強度且具有機械阻尼和絕緣特性。借助于圍繞電的儲能裝置14的導向槽56空氣能夠流過該結構、例如柵或蜂房結構并控制其溫度。震動和振動由填充材料54 減震。此外通過其熱絕緣作用能夠在短時間的車輛停止時維持儲能裝置14的溫度。電的儲能裝置14所需的電連接通過罩和填充材料54引導。殼體26具有入口 58以連接至第一流體路徑24和出口 60以連接至第一出口通道34。[〇〇27] 存在以下情況:[〇〇28]在車輛10的乘客艙12中溫度在293K(20°C)左右乘客感覺到舒適。為此在高的溫度時必須冷卻乘客艙12內的空氣并且在低的溫度時加熱。在鋰離子蓄電池或者類似的電的儲能裝置中爭取類似的溫度。因此應當闡述可再充電的蓄電池的狀況。但是這些情況能夠轉用在其他電的儲能裝置上而不受限制。
[0029]圖1中示意性地示出了該過程。環境空氣用作車輛10中的供應空氣。空氣流分為兩個分流。為此確保，乘客艙12中能夠不存在蓄電池中可能存在的有害的物質。部分供應空氣進入通風裝置18。此外為了最優地控制乘客艙的溫度其包括制冷壓縮機(空調裝置)和停車加熱裝置，但是兩者不是一定需要的。空氣流的溫度控制得相當于乘客艙12中所期待的溫度:
[0030]環境溫度(Tu)〈乘客艙中的溫度(Tf):加熱供應空氣。
[0031] Tu彡Tf:當存在空調裝置時，冷卻供應氣體，否則空氣不再調溫地流動。
[0032]這描述了對乘客艙12的簡單的溫度調節。為了提高乘客的舒適性也可以是復雜的調節。[〇〇33]借助于停車加熱裝置可以在低的環境溫度Tu時將乘客艙中的溫度Tf和蓄電池的溫度在車輛開動前已經調整到所期待的溫度。接著調溫的的供應空氣流過熱交換器44,其中控制通過第一流體路徑24傳向蓄電池的空氣流的溫度。在熱交換器44中必須在兩股空氣流中注意，能夠沉積可能出現的冷凝物和排出該冷凝物。
[0034] 接著空氣流經過調節元件52進入第二流體路徑32,該調節元件52調整該空氣流的體積流量，在乘客艙12中，以接著作為車輛10的廢氣排放。[〇〇35]在通過第一流體路徑24引導至蓄電池的空氣流中，布置在熱交換器44后的調節元件48控制空氣流的體積流量。在控制蓄電池的溫度之后其作為車輛10的廢氣排放。[〇〇36]如果乘客艙12通過循環空氣調溫(通風裝置18的循環空氣運行)，那么來自乘客艙 12的空氣返回到具有加熱和/或制冷裝置的通風裝置18之前的部分中。在該通風裝置18的循環空氣運行中來自車輛周圍環境的新鮮的供應空氣的傳輸中斷。[〇〇37]蓄電池溫度的調節通過蓄電池的殼體26中的溫度傳感器46和安裝在溫度傳感器 46之前的調節元件48實現。其中可以是以下簡單的調節，其能夠通過考慮其他的干擾量、例如瞬時所需的功率來細化:
[0038]蓄電池的額定溫度(Ts)〈蓄電池的實際溫度(Tb):
[0039]-供應空氣的溫度(Tz)〈蓄電池的實際溫度(Tb):冷卻蓄電池。
[0040] -Tz>TB:中斷空氣流。
[0041]Ts>Tb:[〇〇42] -Tz>Tb:加熱蓄電池。[〇〇43] -Tz〈TB:中斷空氣流。
【主權項】
1.一種用于對車輛(10)的電的儲能裝置(14)、尤其是可再充電的蓄電池進行調溫的設 備(16)，所述設備(16)具有第一流體路徑(24)，所述第一流體路徑(24)匯入所述電的儲能 裝置(14)的殼體(26)中，并且所述設備(16)具有用于對所述車輛(10)的乘客艙(12)的通風 進行調溫的通風裝置(18)，所述通風裝置(18)具有加熱和/或冷卻裝置(30)以及第二流體 路徑(32)，所述第二流體路徑(32)從至少一個所述加熱和/或冷卻裝置(30)引導至所述乘 客艙(12)中，其特征在于，在所述設備(16)中如此連接兩個流體路徑(24、32)，使得在所述兩個流體 路徑(24、32)中的一個中的空氣流在流體技術上獨立于在所述兩個流體路徑(32、24)中的 相應的另一個中的空氣流，其中所述設備(16)具有連接在兩個流體路徑(24、32)中的、用于 在所述兩個流體路徑(24、32)中的空氣流之間的純粹的熱交換的熱交換器(44)。2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述設備(16)具有用于來自車輛周圍環境 中的空氣的供應空氣入口(20)，所述供應空氣入口(20)設置用于將供應空氣流劃分為第一 分流和第二分流，其中所述第一分流被輸送至所述第一流體路徑(24)并且所述第二分流被 輸送至所述通風裝置(18)的入口(28)。3.根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述加熱和/或冷卻裝置(30)具有制冷 壓縮器和/或停車加熱裝置。4.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述用于對所述電的儲能裝 置(14)進行調溫的設備(16)具有第一溫度調節裝置，所述第一溫度調節裝置具有用于測定 所述儲能裝置(14)的溫度的溫度傳感器(46)和用于改變在所述第一流體路徑(24)中的所 述空氣流的流量的調節元件(48)。5.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述通風裝置(18)具有第二 溫度調節裝置，所述第二溫度調節裝置具有用于測定乘客艙(12)中的溫度的溫度傳感器 (50)以及用于改變在所述第二流體路徑(32)中的空氣流的流量的調節元件(52)。6.根據前述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述設備(16)具有用于從所 述儲能裝置(14)的所述殼體(26)進行空氣排放的第一空氣出口通道(34)，并且所述通風裝 置(18)具有用于從所述乘客艙(12)進行空氣排放的第二空氣出口通道(36)，相應的廢氣是 能夠通過所述第一空氣出口通道(34)和所述第二空氣出口通道(36)排出到車輛周圍環境 的。7.根據權利要求6所述的設備，其特征在于，所述通風裝置(18)具有將所述第二空氣出 口通道(36)與所述通風裝置(18)的所述入口(28)相連接的、用于所述通風裝置(18)的空氣 循環運行的返回通道(42)。8.—種車輛(10)、尤其是電動或混合動力車輛，具有乘客艙(12)、電的儲能裝置(14)和 用于對所述電的儲能裝置(14)的進行調溫的設備(16)，所述設備(16)具有以下構件:-第一流體路徑(24)，其被引導至所述電的儲能裝置(14);以及-通風裝置(18)，其用于所述乘客艙(12)的調溫的通風，所述通風裝置(18)具有第二流 體路徑(32 )，所述第二流體路徑(32)被引導至所述乘客艙(12)，其特征在于，所述設備(16)被構造為根據前述權利要求中任一項所述的設備。9.一種用于對車輛(10)的電的儲能裝置(14)、尤其是可再充電的蓄電池進行調溫的方 法，所述方法借助于用于所述車輛(10)的乘客艙(12)的調溫的通風的通風裝置(18)，其中通過第一流體路徑(24)向所述電的儲能裝置(14)輸送調溫的空氣流，并且其中所述通風裝 置(18)通過第二流體路徑(32)向所述乘客艙(12)輸送空氣流，其特征在于，兩條流體路徑 (24、32)通過熱交換器(44)引導，其中向所述儲能裝置(14)輸送的所述空氣流在熱交換器 (44)中通過在所述空氣流之間的熱交換進行調溫。10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，來自車輛周圍環境的空氣的供應空氣流 在供應空氣入口中被劃分為第一分流和第二分流，其中所述第一分流被輸送至第一流體路 徑(24)并且所述第二分流被輸送至所述通風裝置(18)。
【文檔編號】B60L11/18GK105981213SQ201580005803
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年1月23日
【發明人】A·賴茨勒, S·霍爾, M·哈爾德
【申請人】羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會社