[發明專利]空氣調節和電池冷卻裝置以及用于運行空氣調節和電池冷卻裝置的方法

有效

• 申請號: 202010008998.5
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111409411B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 納維德·杜拉尼
• 申請（專利權）人: 翰昂汽車零部件有限公司
• 主分類號: B60H1/00
• 分類號: B60H1/00;B60L58/26;H01M10/613;H01M10/625;H01M10/6567;H01M10/6568;H01M10/663
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 丁永凡;蔣靜靜

本發明涉及一種空氣調節和電池冷卻裝置，其具有A/C冷卻劑回路和電傳動鏈冷卻劑回路以及制冷劑回路，其中，所述A/C冷卻劑回路和所述電傳動鏈冷卻劑回路經由四路二通冷卻劑閥彼此耦聯，使得所述A/C冷卻劑回路和所述電傳動鏈冷卻劑回路以可獨立運行或者可序列地穿流的方式構成。

技術領域

本發明涉及一種用于電池電動車輛的空氣調節和電池冷卻裝置以及一種用于對車輛進行空氣調節和用于冷卻電池的方法。

背景技術

本發明尤其涉及用于電動車輛、具有混合動力驅動器的車輛或以所謂的高壓電池或蓄電池運行的燃料電池車輛的熱學系統的構思。先前說明的高電氣化車輛通常配備有用于給電儲能器快速充電的可行方案。與此關聯的是在快速充電時對冷卻對應的儲能器的提高的要求。大的充電電流尤其引起高的電損耗從而引起儲能器的強烈加熱。

因此，在電池的快速充電過程中必須由熱學系統提供特別高的制冷功率，這意味著對電池冷卻的傳統系統的挑戰。

從電池電動車輛的駕駛員和使用者的視角看來，主要的缺點是高壓電池的充電時間。在典型的家用插座處，高壓電池的充電時間例如是八小時至十二小時。與此相對，電池電動車輛的行程通常處于150千米至300千米之間，因此，使用者必須經常給其車輛充電。

因此，日益接受電動車輛的重要的前提條件和主要特征在于，顯著縮短高壓電池的充電時間。由于所述原因，產生所謂的超快充電技術，以便將電池的充電時間減少到大約20分鐘。對此必要的充電基礎設施在明年沿著歐洲的主交通道路進一步擴建。借助于對應的技術，如所謂的“超快高功率充電網”，提供直至350千瓦的充電功率，使得電池的充電與消耗燃料的車輛在傳統加油站處的加油是類似的。電池的快速充電的缺點包括：例如鋰離子電池雖然提供相對高的功率密度，然而也易受過量充電、深度放電和高的充電電流影響，所述過量充電、深度放電和高的充電電流尤其在高的環境溫度下可能導致高壓電池的快速過熱。為了避免損傷高壓電池，充電電子裝置監控電池的狀態，所述狀態包括電壓和溫度，并且充電電子裝置對應地調整充電電流。

為了能夠在快速充電過程期間保證高的充電速度，需要主動地冷卻高壓電池，以便將所述高壓電池保持在10℃至35℃的特定的溫度范圍中。在現有技術中，對此已知高壓電池冷卻器，所述高壓電池冷卻器要么直接制以制冷劑冷卻的方式要么間接以冷卻劑冷卻的方式連接在車輛的制冷回路上并且電池對應地保持在所期望的溫度水平上。由電池單元產生的廢熱由冷卻劑或由制冷劑吸收并且輸出給環境或必要時甚至用于加熱客艙。

在用于電池冷卻的直接制冷劑冷卻的系統中，制冷劑回路在低壓側上通過制冷劑在蒸發器中的蒸發吸收高壓電池或車輛艙室的廢熱。經蒸發的制冷劑由壓縮機壓縮到更高的壓力水平。通過壓縮工作給制冷劑附加地輸送熱量。在壓縮機的出口處，制冷劑作為高壓氣體在高溫中進入到冷凝器中。在冷凝器之內，先前吸收的蒸發熱和壓縮熱要么在空氣冷卻的冷凝器的情況下輸出給空氣，要么例如在水冷卻的冷凝器的情況下輸出給冷卻劑。在制冷劑進入到膨脹機構中之前，制冷劑以液態形式但是仍然在高壓下離開冷凝器。流動穿過膨脹機構的制冷劑從高的壓力釋壓到低的壓力水平。由此，制冷劑的溫度同樣下降到再次適合于吸收廢熱的水平。冷的和液態的制冷劑進入到蒸發器中并且能夠再次吸收熱量以進行蒸發，對此制冷劑回路關閉。

在快速充電過程期間，在電池單元中產生大約8千瓦至12千瓦的廢熱。因此，在高的環境溫度下，車輛的空調設備的冷卻能力除了車輛艙室的空氣調節外必須能夠吸收所產生的電池廢熱，以便使電池的溫度降低到臨界值以下或保持在那里。

在已知的系統中，稱為空氣換熱器或散熱器的冷凝器的功率能力是薄弱處，并且對應的尺寸確定是大的挑戰。在經由冷凝器的直接放熱的情況下或在經由散熱器的間接放熱的情況下，來自車輛艙室和電池的全部蒸發熱量以及壓縮機的壓縮熱輸出給環境空氣。