СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ БАТАРЕИ Российский патент 2019 года по МПК H01M10/613 B60K11/00 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к системе охлаждения батареи.

Описание предшествующего уровня техники

[0002] В опубликованной заявке на патент Японии № 11-307139 (JP 11-307139A) раскрыта система охлаждения батареи, заполненная силиконовым маслом, имеющим электроизолирующие свойства, а трубопровод хладагента для охлаждения силиконового масла размещен внутри герметичного контейнера, вмещающего в себя батареи.

Сущность изобретения

[0003] В конструкции, описанной в JP 11-307139A, необходимо, чтобы трубопровод хладагента быть размещен внутри герметичного контейнера, что приводит к увеличению размеров герметичного контейнера. Кроме того, хладагент, протекающий внутри трубопровода хладагента, представляет собой хладагент холодильного цикла для кондиционирования воздуха транспортного средства, и, следовательно, требуется компрессор, обеспечивающий циркулирование хладагента, что приводит к увеличению размера системы в целом.

[0004] Кроме того, в конфигурации, описанной в JP 11-307139A, хладагент протекающий внутри трубопровода хладагента, осуществляет теплообмен с батареями через силиконовое масло, и, таким образом, тепловое сопротивление между батареями и хладагентом велико, что может привести к неисправности в обеспечении необходимой охлаждающей способности.

[0005] Настоящее изобретение предлагает систему охлаждения батареи, которая обеспечивает высокую охлаждающую способность при одновременном снижении размера.

[0006] Приводимый в качестве примера аспект настоящего изобретения является системой охлаждения батареи. Система охлаждения батареи включает в себя: контур охлаждения; устройство передачи мощности, расположенное в контуре охлаждения, включающее в себя зубатую передачу; трансмиссионное масло, обладающее электроизолирующими свойствами, используемое для смазки зубчатой передачи и циркулирующее в контуре охлаждения; батарею, расположенную в контуре охлаждения, включающую в себя модульный отсек, в котором размещается множество элементов батареи; насос, расположенный в контуре охлаждения, подающий трансмиссионное масло в батарею и обеспечивающий циркуляцию трансмиссионного масла внутри контура охлаждения; и радиатор, расположенный в контуре охлаждения, осуществляющий теплоотвод от трансмиссионного масла, протекающего в контуре охлаждения. Трансмиссионное масло выполняет прямой теплообмен внутри устройства передачи мощности, протекает через внутреннюю часть модульного отсека и осуществляет прямой теплообмен с элементами батареи. Приводимый в качестве примера аспект настоящего изобретения является системой охлаждения батареи. Система охлаждения батареи включает в себя: контур охлаждения, в котором циркулирует трансмиссионное масло, используемое для смазывания зубчатой передачи устройства передачи мощности, обладающее электроизолирующими свойствами; устройство передачи мощности, расположенное в контуре охлаждения; батарею, расположенную в контуре охлаждения, содержащую модульный отсек, в котором размещается множество элементов батареи; насос, расположенный в контуре охлаждения, подающий трансмиссионное масло в батарею, и обеспечивающий циркуляцию трансмиссионного масла внутри контура охлаждения; и радиатор, расположенный в контуре охлаждения, осуществляющий теплоотвод от трансмиссионного масла, протекающего в контуре охлаждения. Трансмиссионное масло осуществляет прямой теплообмен внутри устройства передачи мощности, протекает через внутреннюю часть модульного отсека и осуществляет прямой теплообмен с элементами батареи.

[0007] Приведенная выше конструкция позволяет элементам батареи непосредственно охлаждаться трансмиссионным маслом, протекающим внутри модульного отсека. Соответственно, улучшается возможность охлаждения сепаратора и электролита внутри каждого элемента батареи. Кроме того, можно сдержать сокращение срока службы батареи, вызванное воздействием теплоты. Кроме того, исчезает необходимость в трубопроводах хладагента, таких как в обычных конструкциях, что позволяет уменьшить размер модульного отсека.

[0008] Батарея может содержать батарейную сборку, которая вмещает в себя множество модульных отсеков. Внутри батарейной сборки модульные отсеки могут быть соединены трубкой, так что трансмиссионное масло протекает через модульные отсеки; и трансмиссионное масло, втекающее в батарейную сборку, может вытекать наружу батарейной сборки через множество модульных отсеков.

[0009] Приведенная выше конструкция позволяет трансмиссионному маслу для непосредственного охлаждения элементов батареи втекать внутрь множества модульных отсеков. Соответственно, даже тогда, когда множество модульных отсеков размещено внутри батарейной сборки, множество элементов батареи, размещенных внутри каждого модульного отсека, можно в достаточной степени охладить, и можно сдержать увеличение размера батарейной сборки.

[0010] В контуре охлаждения множество модульных отсеков могут быть соединены последовательно таким образом, что путь движения потока трансмиссионного масла, протекающего внутри батарейной сборки, становится путем последовательного движения потока.

[0011] В соответствии с приведенной выше конструкцией, модульные отсеки соединены последовательно с помощью трубки, так что трансмиссионное масло может протекать через модульные отсеки, в результате чего расход трансмиссионного масла увеличивается, и возможность охлаждения элементов батареи улучшается.

[0012] В контуре охлаждения множество модульных отсеков могут быть соединены параллельно, так что путь движения потока трансмиссионного масла, протекающего внутри батарейной сборки, становится путем параллельного движения потока.

[0013] В соответствии с приведенной выше конструкцией, множество модульных отсеков соединены параллельно через трубку, так что трансмиссионное масло может проходить через множество модульных отсеков, в результате чего температура подаваемого трансмиссионного масла снижается, и возможность охлаждения элементов батареи улучшается.

[0014] Модульный отсек может иметь форму прямоугольного параллелепипеда, в котором впуск для трансмиссионного масла и выпуск для трансмиссионного масла - предусмотрены в окрестностях взаимно противоположных угловых положений, если смотреть на модульный отсек верху.

[0015] В соответствии с приведенной выше конструкцией трансмиссионное масло протекает между противоположными углами внутри модульного отсека, в результате чего скорость потока трансмиссионного масла внутри модульного отсека становится равномерной, предотвращается неравномерность охлаждения внутри модульного отсека и улучшается возможность охлаждения элементов батареи.

[0016] Предельная температура батареи может быть ниже предельной температуры устройства передачи мощности; и трансмиссионное масло, которое вытекает из радиатора, может подаваться в устройство передачи мощности после прохождения через батарею.

[0017] В соответствии с приведенной выше конструкцией, в процессе охлаждения трансмиссионное масло, охлаждаемое радиатором, подается к компонентам в порядке возрастания предельных температур. Таким образом, охлаждающая способность улучшается в системе охлаждения батареи в целом, и температура трансмиссионного масла, подаваемого в батарею, - снижается, благодаря чему улучшается возможность охлаждения элементов батареи.

[0018] Трансмиссионное масло может иметь температуру начала текучести не более -30°С.

[0019] В соответствии с приведенной выше конструкцией, трансмиссионное масло может присутствовать в виде трансмиссионного масла даже при низкой температуре. Таким образом, насосом может обеспечиваться необходимый расход, позволяя сдержать увеличение размера насоса. Следовательно, увеличение размера системы охлаждения батареи в целом может быть сдержано.

[0020] Контур охлаждения может включать в себя блок управления питанием, который преобразует постоянный выходной электрический ток батареи в переменный электрический ток; и трансмиссионное масло может проходить внутри корпуса блока управления питанием, и осуществлять прямой теплообмен с электронным устройством, размещенным внутри корпуса.

[0021] В соответствии с приведенной выше конструкцией, батарея и блок управления питанием - могут охлаждаться тем же трансмиссионным маслом, циркулирующим внутри контура охлаждения. Кроме того, поскольку трансмиссионное масло обладает электроизолирующими свойствами, электронное устройство внутри блока управления питанием может быть охлаждено непосредственно трансмиссионным маслом. Следовательно, улучшается возможность охлаждения блока управления питанием.

[0022] Настоящее изобретение обеспечивает элементу батареи внутри модульного отсека охлаждение непосредственно трансмиссионным маслом, циркулирующим внутри контура охлаждения. Следовательно, устраняется необходимость в трубопроводе хладагента и компрессоре, таком как в обычных конструкциях, в результате чего могут быть сдержаны увеличение размера модульного отсека, увеличение размера системы охлаждения батареи в целом, а возможность охлаждения элементов батареи может быть улучшена.

Краткое описание чертежей

[0023] Признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость приводимых в качестве примера вариантов осуществления настоящего изобретения - будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, и на которых:

на фиг. 1 - схема, иллюстрирующая систему охлаждения батареи в соответствии с вариантом осуществления;

на фиг. 2 - схематическое представление для описания течения масла внутри батареи;

на фиг. 3 - схематическое представление для описания течения масла внутри модульного отсека;

на фиг. 4 - схема для описания течения масла внутри модульного отсека, в котором размещены тонкослойные элементы батареи;

на фиг. 5 - схема для описания потока масла внутри модульного отсека, в котором размещены цилиндрические элементы батареи;

на фиг. 6 - схема, иллюстрирующая соединительные участки между соответствующими модульными отсеками;

на фиг. 7 - схема, иллюстрирующая поперечное сечение по линии VII-VII на фиг. 6;

на фиг. 8 - схема для описания случая, когда цилиндрические элементы батареи размещены внутри каждого модульного отсека, как показано на фиг. 6;

на фиг. 9 - схема, иллюстрирующая поперечное сечение по линии IX-IX на фиг. 8;

на фиг. 10 - схема, иллюстрирующая другую, приводимую в качестве примера, компоновку цилиндрических элементов батареи;

на фиг. 11 - схема, иллюстрирующая еще одну приводимую в качестве примера компоновку цилиндрических элементов батареи;

на фиг. 12 - схема, иллюстрирующая другую приводимую в качестве примера конфигурацию соединительных участков между соответствующими модульными отсеками;

на фиг. 13 - схема, иллюстрирующая поперечное сечение по линии XIII-XIII на фиг. 12;

на фиг. 14 - схема для описания случая, когда цилиндрические элементы батареи размещены в каждом модульном отсеке, как показано на фиг. 12;

на фиг. 15 - схема, иллюстрирующая поперечное сечение по линии XV-XV на фиг. 14;

на фиг. 16 - схема, иллюстрирующая случай, когда прямоугольные элементы батареи размещены в каждом модульном отсеке, как показано на фиг. 6;

на фиг. 17 - схема, иллюстрирующая поперечное сечение по линии XVII-XVII на фиг. 16;

на фиг. 18 - схема, иллюстрирующая случай, когда прямоугольные элементы батареи размещены в каждом модульном отсеке, как показано на фиг. 12;

на фиг. 19 - схема, иллюстрирующая поперечное сечение по линии XIX-XIX на фиг. 18; а также

на фиг. 20 - схема для описания случая, когда модульные отсеки соединены параллельно внутри батарейного блока.

Подробное описание вариантов осуществления

[0024] Система охлаждения батареи согласно варианту осуществления настоящего изобретения будет подробно описана ниже со ссылкой на чертежи.

[0025] На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая систему 1 охлаждения батареи согласно варианту осуществления. Система 1 охлаждения батареи включает в себя контур 10 охлаждения, в котором циркулирует жидкость, обладающая электроизолирующими свойствами. Жидкость, циркулирующая внутри контура 10 охлаждения, представляет собой, например, жидкость, обладающую высокими электроизолирующими свойствами, такую как силиконовое масло или фторированное масло. Кроме того, жидкость обладает низкой полярностью, имеет температуру кипения не менее 100°C и температуру вспышки не менее 70°C, и когда жидкость представляет собой масло, она имеет температуру начала текучести не более, чем -30°C. Стрелки, показанные на фиг. 1, указывают направление, в котором жидкость протекает внутри контура 10 охлаждения (направление циркуляции).

[0026] Система 1 охлаждения батареи согласно настоящему варианту осуществления установлена на электрическом транспортном средстве, включающем в себя батарею. Кроме того, система 1 охлаждения батареи охлаждает или нагревает батарею 20 посредством жидкости, протекающей внутри контура 10 охлаждения. Батарея 20 является вторичной батареей, обеспечивающей питанием электродвигатель, который является источником энергии для движения электрического транспортного средства. Кроме того, в контуре 10 охлаждения, помимо батареи 20, расположен трансмиссионный агрегат 30 оси (далее именуемый «агрегат T/A»), который является устройством передачи энергии для электрического транспортного средства. Другими словами, жидкость, циркулирующая внутри контура 10 охлаждения, представляет собой трансмиссионное масло, используемое для смазки и охлаждения агрегата 30 T/A. Трансмиссионное масло имеет по меньшей мере электроизолирующие свойства из числа упомянутых выше свойств жидкости. Как описано выше, в системе 1 охлаждения батареи батарея 20 охлаждается или нагревается с использованием трансмиссионного масла, подаваемого в агрегат 30 T/A. В описании настоящего варианта осуществления, трансмиссионное масло именуется просто «масло».

[0027] Контур 10 охлаждения включает в себя насос 11, блок 40 управления питанием (далее именуемый «БУП»), агрегат 30 T/A, радиатор 12 и батарею 20.

[0028] Насос 11 представляет собой масляный насос, который обеспечивает циркулирование масла внутри контура 10 охлаждения. Масло, выходящее из насоса 11, проходит через БУП 40, агрегат 30 T/A, радиатор 12 и батарею 20 в этом порядке. Кроме того, в контуре 10 охлаждения соответствующие компоненты расположены в порядке возрастания предельных температур, ниже по потоку относительно радиатора 12. Предельная температура - это верхнее значение температурного диапазона, в котором может нормально работать компонент. Как показано на фиг. 1, со стороны ниже по потоку в направлении циркулирования жидкости от радиатора 12, соответствующие компоненты расположены в следующем порядке: батарея 20, БУП 40 и агрегат 30 T/A. Другими словами, предельная температура батареи 20 ниже предельной температуры БУП 40, а предельная температура БУП 40 - ниже предельной температуры агрегата 30 T/A. Здесь насос 11 может быть механическим насосом или электрическим насосом.

[0029] БУП 40, который представляет собой устройство управления батареей 20 и электродвигателем, преобразует постоянный выходной электрический ток от блока 20 батареи в переменный электрический ток, и подает переменный ток к электродвигателю. БУП 40 включает в себя, например, инвертор. Кроме того, БУП 40 включает в себя не показанный корпус инвертора, в котором размещены электрические устройства, такие как элементы инвертора. В корпусе инвертора предусмотрены: впуск, через который масло, циркулирующее внутри контура 10 охлаждения, поступает в БУП 40, и выпуск, через который масло, протекающее через БУП 40, выходит за пределы БУП 40. Масло, подаваемое от насоса 11 в БУП 40, осуществляет прямой теплообмен с элементами инвертора внутри корпуса инвертора, а затем вытекает из выпуска. Так как элементы инвертора являются источниками тепла БУП 40, элементы инвертора в БУП 40 охлаждаются маслом, циркулирующим внутри контура 10 охлаждения. Масло, которое вытекает из БУП 40, поступает в агрегат 30 T/A.

[0030] Агрегат 30 T/A представляет собой устройство передачи мощности, которое передает мощность от электродвигателя к ведущим колесам. Агрегат 30 T/A включает в себя, например, коробку передач, включающую в себя, например, не показанные зубчатые передачи и дифференциал. Кроме того, агрегат 30 T/A включает в себя корпус трансмиссионного агрегата оси (корпус Т/А), в котором размещена коробка передач и дифференциал. В корпусе Т/А предусмотрены впуск, через который втекает масло, циркулирующее внутри контура 10 охлаждения, и выпуск, через который вытекает масло. В результате того, что масло внутри контура 10 охлаждения подается в агрегат 30 T/A, агрегат 30 T/A смазывается и охлаждается. Масло, которое вытекло из агрегата 30 Т/А, поступает в радиатор 12.

[0031] Радиатор 12 представляет собой охладитель масла, который осуществляет теплоотвод от масла, циркулирующего внутри контура 10 охлаждения. Например, радиатор 12 представляет собой радиатор (масляный радиатор воздушного охлаждения) для установки на электрическом транспортном средстве. Масло, протекающие внутри контура 10 охлаждения, охлаждается с помощью радиатора 12 после теплообмена с батареей 20 и БУП 40. Масло, которое вытекает из радиатора 12, поступает в батарею 20.

[0032] Батарея 20 содержит множество модулей батареи, каждый из которых содержит множество элементов батареи, и батарейную сборку 21 (см. фиг. 2), в которой размещается множество модулей батареи. Таким образом, в контуре 10 охлаждения, масло, текущее в батарею 20, проходит через внутреннюю часть каждого модуля батареи и, таким образом, осуществляет теплообмен непосредственно с соответствующими элементами батареи.

[0033] На фиг. 2 представлена схема для описания течения масла внутри батареи 20. На фиг. 2 представлена общая схема батареи 20, где она установлена на транспортное средство, как если на транспортное средство смотрят сверху. «Если на транспортное средство смотрят сверху» - означает ситуацию, когда на транспортное средство смотрят с верхней стороны в направлении, ортогональном горизонтальному направлению. Направления: спереди, сзади, справа и слева, показанные на фиг. 2, - указывают направление спереди-сзади и справа-слева для транспортного средства.

[0034] Как показано на фиг. 2, в батарее 20 множество модульных отсеков 22, каждый из которых образует модуль батареи, размещены в батарейной сборке 21. В модульном отсеке 22 расположено множество элементов батареи. В каждом модуле батареи электрически соединены множество элементов батареи, размещенные внутри модульного отсека 22. Например, один батарейный модуль сформирован одним модульным отсеком 22. Таким образом, масло, текущее внутри батарейной сборки 21, проходит внутри всех модульных отсеков 22, и затем вытекает наружу батарейной сборки 21.

[0035] Батарейная сборка 21 представляет собой корпус, имеющий, по сути, форму прямоугольного параллелепипеда, имеющего по сути прямоугольную форму, если смотреть сверху. В примере, показанном на фиг. 2, внутри батарейной сборки 21 в общей сложности шесть модульных отсеков 22 (22А-22F) размещены таким образом, что они расположены в два ряда в направлении справа-налево, и в три ряда в направлении вперед-назад. Каждый модульный отсек 22 представляет собой отсек, имеющий по сути форму прямоугольного параллелепипеда, имеющего по сути прямоугольную форму, если смотреть на батарею 21 сверху.

[0036] Кроме того, в примере, показанном на фиг. 2, модульные отсеки 22 соединены последовательно, так что поток масла внутри батарейной сборки 21 следует тандемным путем движения потока. В частности, первый модульный отсек 22A, второй модульный отсек 22B, третий модульный отсек 22C, четвертый модульный отсек 22D, пятый модульный отсек 22E и шестой модульный отсек 22F - соединены в этом порядке от стороны выше по потоку в направлении стороны ниже по потоку - через соответствующие резиновые трубки, так что масло может течь через них.

[0037] Кроме того, модульные отсеки 22 соединены таким образом, что в каждом модульном отсеке 22 масло протекает между противоположными углами модульного отсека 22. Противоположные углы - означают противоположные углы модульного отсека 22, имеющие, по сути прямоугольную форму в плане (вид сверху) на фиг. 2. В каждом модульном отсеке 22 впуск и выпуск для масла расположены в соответствующих окрестностях P противоположных угловых положений, каждое из которых окружено альтернативной штриховой линией с длинными и короткими штрихами на фиг. 2.

[0038] На фиг. 3 представлена схема для описания течения масла в модульном отсеке 22. Как показано на фиг. 3, в каждом модульном отсеке 22 впуск и выпуск расположены в окрестностях P противоположных угловых положений модульного отсека 22, каждый из которых окружен альтернативной штриховой линией с длинной и короткой штриховкой, - это приводит к тому, что масло внутри модульного отсека 22 течет к противоположному углу. На фиг. 3 показан в качестве примера первый модульный отсек 22А на фиг. 2.

[0039] Кроме того, элементы батареи, размещенные внутри каждого модульного отсека 22, могут быть тонкослойными элементами 23 батареи (как показано на фиг. 4) или цилиндрическими элементами 24 батареи (как показано на фиг. 5). Другими словами, каждый батарейный модуль, размещенный внутри батарейной сборки 21, может быть либо модулем, включающим в себя тонкостенные элементы 23 батареи, либо модулем, включающим в себя цилиндрические элементы 24 батареи.

[0040] На фиг. 4 представлена схема для описания течения масла внутри модульного отсека 22, в котором размещены тонкостенные элементы 23 батареи. В случае, когда батарея включает в себя множество тонкослойных элементов 23 батареи, эти элементы расположены горизонтально внутри модульного отсека 22 таким образом, что они располагаются штабелем друг над другом в вертикальном направлении. Таким образом, как показано пунктирными стрелками на фиг. 4, масло внутри модульного отсека 22 проходит горизонтально между соответствующими двумя тонкослойными элементами 23 батареи, обращенными друг к другу в вертикальном направлении. В этом случае масло протекает между нижними поверхностями 23a тонкослойных элементов 23 батареи на верхней стороне и верхними поверхностями 23b соответствующих тонкослойных элементов 23 батареи на нижней стороне, и, таким образом, масло непосредственно контактирует с корпусами тонкослойных элементов 23 батареи (корпусами элементов). Масло внутри модульного отсека 22 осуществляет теплообмен непосредственно со всеми тонкослойными элементами 23 батареи, протекая внутри модульного отсека 22. Здесь горизонтальное направление, указанное на фиг. 4 - это направление, которое включает в себя направление вперед-назад и направление вправо-влево, как указано на фиг. 2 и 3, и ортогонально вертикальному направлению.

[0041] На фиг. 5 представлена схема для описания течения масла внутри модульного отсека 22, в котором размещены цилиндрические элементы 24 батареи. В случае батарейного модуля, включающего в себя множество цилиндрических элементов 24 батареи, они расположены внутри модульного отсека 22 стоя в вертикальном положении. Таким образом, как показано пунктирными стрелками на фиг. 5, масло внутри модульного отсека 22 протекает через промежутки между соответствующими цилиндрическими элементами 24 батареи горизонтально. В этом случае масло непосредственно контактирует с корпусами цилиндрических элементов 24 батареи. Масло внутри модульного отсека 22 осуществляет теплообмен непосредственно со всеми цилиндрическими элементами 24 батареи, протекая внутри модульного отсека 22.

[0042] Кроме того, в настоящем варианте осуществления, масло подается и выводится из боковых поверхностей каждого модульного элемента 22. Другими словами, впуск и выпуск каждого модульного отсека 22 - предусмотрены в вышеупомянутых окрестностях P противоположных угловых положений на боковых поверхностях корпуса. В частности, конструкция батареи 20 будет описана со ссылкой на фиг. 6 и 7.

[0043] На фиг. 6 представлена схема, иллюстрирующая соединительные участки между соответствующими модульными отсеками 22. На фиг. 7 представлена схема, иллюстрирующая поперечное сечение по линии VII-VII на фиг. 6. На фиг. 6 показана общая схема с видом на батарейную сборку 21 со стороны верхней поверхности 21а. Кроме того, течение масла внутри батарейной сборки 21, показанной на фиг. 6 - такое же, как и течение, показанное на фиг. 2.

[0044] В примере на фиг. 6 внутри батарейной сборки 21 размещены: первый модульный отсек 21А, второй модульный отсек 22B, третий модульный отсек 22C, четвертый модульный отсек 22D, пятый модульный отсек 22E и шестой модульный отсек 22F. Модульные отсеки с первого по шестой 22A-22F расположены внутри батарейной сборки 21 в два ряда в направлении справа-налево, и соединены последовательно, так что масло может протекать через них.

[0045] На боковых поверхностях каждого модульного отсека 22 (22A-22F) предусмотрены впуск 221 (221А, 221В, 221C, 221D, 221E, 221F), через который масло втекает внутрь модульного отсека 22? и выпуск 222 (222А, 222B, 222C, 222D, 222E, 222F), через который масло вытекает наружу модульного отсека 22. Впуск 221 и выпуск 222 hfcgjkj;tys в окрестностях противоположных угловых положений, если на модульный отсек 22 смотреть с верху. В примере, показанном на фиг. 6, впуск 221 и выпуск 222 расположены на боковых поверхностях противоположных сторон в направлении вперед-назад, и расположены на противоположных сторонах в направлении вправо-влево.

[0046] В частности, в первом модульном отсеке 22A впуск 221А расположен на левой стороне передней боковой поверхности, а выпуск 222A расположен на правой стороне задней боковой поверхности. Во втором модульном отсеке 22B впуск 221B расположен на правой стороне передней боковой поверхности, а выпуск 222В расположен на левой стороне задней боковой поверхности. В третьем модульном отсеке 22C впуск 221C расположен на левой стороне передней боковой поверхности, а выпуск 222C расположен на правой стороне задней боковой поверхности. В четвертом модульном отсеке 22D впуск 221D расположен на левой стороне задней боковой поверхности, а выпуск 222D расположен на правой стороне передней боковой поверхности. В пятом модульном отсеке 22E впуск 221E расположен на правой стороне задней боковой поверхности, а выпуск 222E расположен на левой стороне передней боковой поверхности. В шестом модульном отсеке 22F впуск 221F расположен на левой стороне задней боковой поверхности, а выпуск 222F расположен на правой стороне передней боковой поверхности.

[0047] На боковых поверхностях батарейной сборки 21 предусмотрены впуск 211, через который масло, циркулирующее внутри контура 10 охлаждения, втекает в батарейную сборку 21, и выпуск 212, через который масло вытекает наружу из батарейной сборки 21. Впуск 211 батарейной сборки 21 соединен с впуском 221А первого модульного отсека 22А. Выпуск 222А первого модульного отсека 22А соединен с впуском 221В второго модульного отсека 22B. Выпуск 222В второго модульного отсека 22B соединен с впуском 221C третьего модульного отсека 22C. Выпуск 222C третьего модульного отсека 22C соединен с впуском 221D четвертого модульного отсека 22D. Выпуск 222D четвертого модульного отсека 22D соединен с впуском 221E пятого модульного отсека 22E. Выпуск 222Е пятого модульного отсека 22Е соединен с впуском 221F шестого модульного отсека 22F. Выпуск 222F шестого модульного отсека 22F соединен с выпуском 212 батарейной сборки 21. Здесь впуск 221 каждого модульного отсека 22 и выпуск 222 соответствующего модульного отсека 22 - могут быть соединены, например, резиновой трубкой. Кроме того, впуск 211 батарейной сборки 21 и впуск 221 модульного отсека 22 - могут быть соединены, например, резиновой трубкой, и выпуск 222 модульного отсека 22 и выпуск 212 батарейной сборки 21 - могут быть соединены, например, резиновой трубкой.

[0048] Здесь, приводимая в качестве примера конструкция, в которой цилиндрические элементы 24 батареи размещены внутри каждого модульного отсека 22, - будет описана со ссылкой на фиг. 8-11. На фиг. 8 представлена схема, иллюстрирующая приводимую в качестве примера компоновку цилиндрических элементов 24 батареи внутри модульного отсека 22. На фиг. 9 представлена схема поперечного сечения, иллюстрирующая поперечное сечение по линии IX-IX на фиг. 8. На фиг. 10 представлена схема, иллюстрирующая другую приводимую в качестве примера компоновку цилиндрических элементов 24 батареи. На фиг. 11 представлена схема для описания еще одной компоновки цилиндрических элементов 24 батареи. Здесь, на фиг. 8, представлена общая схема модульного отсека 22 при виде со стороны верхней поверхности 22а.

[0049] Как показано на фиг. 8, в модульном отсеке 22 по регулярному принципу размещено множество цилиндрических элементов 24 батареи. В приводимой в качестве примера компоновке на фиг. 8 - цилиндрические элементы 24 батареи по регулярному принципу расположены на соответствующих пересечениях линий, продолжающихся в направлении вперед-назад и в направлении вправо-влево - в виде сетки при виде сверху на модульный отсек 22. В этом случае, как показано на фиг. 9, цилиндрические элементы 24 батареи расположены стоя в вертикальном направлении. Кроме того, конфигурация цилиндрических элементов 24 батареи не ограничивается приведенной в качестве примера конфигурацией, показанной на фиг. 8, и может быть конфигурацией, показанной на фиг. 10 или конфигурацией, показанной на фиг. 11. В приводимой в качестве примера конфигурации, показанной на фиг. 10, предлагаются пересечения линий, продолжающихся в направлении вперед-назад и в направлении вправо-влево - в виде сетки при виде сверху на модульный отсек 22, где в каждом пересечении размещен цилиндрический элемент 24 батареи, и альтернативно предлагаются пересечения, в каждом из которых нет цилиндрического элемента батареи. В примере, показанном на фиг. 11, множество цилиндрических элементов 24 батареи расположены концентрически относительно места, являющегося центром модульного отсека 22. Здесь приводимые в качестве примера конфигурации на фиг. 8, 10 и 11, - одинаковы по плотности элементов батареи внутри модульного отсека 22.

[0050] Как описано выше, система 1 охлаждения батареи позволяет элементам батареи, расположенным в батарее 20, непосредственно охлаждаться маслом, циркулирующим внутри контура 10 охлаждения. Следовательно, увеличение размера батареи 20 может быть сдержано, и возможность охлаждения элементов батареи может быть улучшена. Другими словами, устраняется необходимость в трубопроводе хладагента и компрессоре - таких, как в обычных конструкциях, что позволяет уменьшить размеры модульных отсеков 22 и сдержать увеличение размера системы 1 охлаждения батареи в целом. Кроме того, в результате того, что корпусы элементов батареи (корпусы элементов) непосредственно охлаждаются маслом, возможность охлаждения сепаратора и электролита в каждом элементе батареи может быть существенно улучшена. Кроме того, когда батарея 20 быстро заряжается электроэнергией, или когда транспортное средство оказывается в состоянии, в котором батарея 20 имеет высокую температуру, батарея 20 может быть эффективно охлаждена, что позволяет сдержать уменьшение срока службы батареи, связанное с нагревом. Следовательно, электрическая эффективность может существенно улучшаться.

[0051] Кроме того, высокие электроизоляционные свойства масла позволяют, например, предотвращать короткое замыкания между клеммами батареи. Поэтому, например, элементы батареи 20 и электронные устройства БУП 40 - могут быть непосредственно охлаждены маслом. Кроме того, низкая полярность масла позволяет предотвращать коррозию металлической оболочки (поверхности корпуса) каждого элемента батареи, даже если масло контактирует с металлической оболочкой. В дополнении к этому, поскольку масло имеет высокую температуру кипения и высокую температуру вспышки, масло оказывается стабильным при высокой температуре. Таким образом, когда жидкость представляет собой масло, температура начала текучести жидкости - не более, чем -30°С, и, таким образом, даже при низкой температуре, масло может представлять собой жидкость. Следовательно, необходимый расход может быть гарантированно обеспечен насосом 11, что позволяет сдержать увеличение размера насоса 11. Таким образом, увеличение размера системы 1 охлаждения батареи в целом - может быть сдержано.

[0052] Кроме того, в контуре 10 охлаждения, со стороны ниже по потоку в направлении циркуляции масла от радиатора 12, компоненты, имеющие более низкие предельные температуры расположены в следующем порядке: батарея 20, БУП 40, агрегат 30 T/A и, следовательно, масло, которое вытекло из радиатора 12, может быть использовано для прохождения через компоненты в порядке возрастания предельных температур. Следовательно, достижение батареей 20, БУП 40 и агрегатом 30 T/A соответствующих предельных температур - может быть сдержано. Кроме того, когда необходимо охлаждать батарею 20, достаточная охлаждающая способность может быть обеспечена за счет увеличения отдачи от насоса 11.

[0053] Кроме того, поскольку БУП 40 и агрегат 30 Т/А - расположены внутри контура 10 охлаждения, включающего в себя батарею 20, - батарея 20 может быть нагрета теплотой, генерируемой в БУП 40 и теплотой, генерируемой в агрегате 30 T/А. Другими словами, элементы батареи в батарее 20 могут нагреваться без использования нагревателя. Таким образом, корпуса элементов батареи (корпуса элементов) могут нагреваться непосредственно жидкостью. Следовательно, улучшается способность нагревать положительную электродную пластину и отрицательную электродную пластину каждого элемента батареи. Таким образом, снижается падение напряжения при холодной температуре, обеспечивая выходную мощность электродвигателя.

[0054] Кроме того, жидкость создает поток между противоположными углами в каждом модульном отсеке 22, обеспечивая равномерную скорость потока жидкости внутри модульного отсека 22. Следовательно, неравномерность охлаждения внутри модульного отсека 22 может быть сдержана, улучшая возможность охлаждения элементов батареи. Кроме того, в случае тонкослойных элементов 23 батареи, устраняется разница между давлением жидкости, действующим на верхнюю поверхность 23b каждого тонкослойного элемента батареи 23 и давлением жидкости, действующим на нижнюю поверхность 23а. Кроме того, в случае цилиндрических элементов 24 батареи, они расположены как показано на фиг. 8, 10 и 11, позволяя уменьшить потерю давления жидкости внутри модульного отсека 22.

[0055] Кроме того, все модульные отсеки 22, размещенные в батарейной сборке 21, соединены последовательно с помощью соответствующих резиновых трубок 50, в результате чего расход жидкости увеличивается и способность теплоотдачи (способность охлаждения) от элементов батареи улучшается.

[0056] Описанная выше система 1 охлаждения батареи применима не только для электрических транспортных средств, но также для гибридных транспортных средств, использующих двигатель и электродвигатель в качестве источников энергии для движения.

[0057] Кроме того, жидкость, циркулирующая внутри контура 10 охлаждения, не ограничивается описанным выше маслом. Однако, вода, охлаждающая жидкость LLC длительного срока службы (охлаждающая жидкость для двигателя) и охлаждающий агент (хладагент охладительного цикла для кондиционирования воздуха) - исключаются из жидкости, циркулирующей внутри контура 10 охлаждения.

[0058] Когда жидкость, циркулирующая внутри контура 10 охлаждения, представляет собой масло, то желательно, чтобы масло имело характеристики с низкой кинематической вязкостью при низкой температуре. Следовательно, жидкость сможет течь в контуре 10 охлаждения при низкой температуре окружающей среды, например, в температурном диапазоне, в котором может использоваться транспортное средство.

[0059] Кроме того, впуск и выпуск каждого модульного отсека 22 - потребуется предусмотреть только в соответствующих окрестностях P противоположных угловых позиций, и, таким образом, не ограничиваться таковыми в конструкции, в которой жидкость поступает и выпускается через боковые поверхности модульного отсека 22. Например, может быть использована конструкция, в которой жидкость подается и выпускается через верхнюю поверхность и/или нижнюю поверхность модульного отсека 22. Здесь конфигурация, в которой жидкость подается и выпускается через верхнюю поверхность каждого модульного отсека 22, будет описана со ссылкой на фиг. 12-15.

[0060] На фиг. 12 представлена схема, иллюстрирующая другую примерную конфигурацию соединительных участков между соответствующими модульными отсеками 22. На фиг. 13 представлена схема, иллюстрирующая поперечное сечение по линии XIII-XIII на фиг. 12. На фиг. 14 представлена схема для описания конфигурации, в которой цилиндрические элементы 24 батареи размещены внутри каждого модульного отсека 22, как показано на фиг. 12. На фиг. 15 представлена схема, иллюстрирующая поперечное сечение по линии XV-XV на фиг. 14. На фиг. 12 проиллюстрирован вид сверху на модульные отсеки 22, если смотреть с верхней стороны.

[0061] Как показано на фиг. 12 и 13, впуск 211 и выпуск 212 расположены на верхней поверхности 21а батарейной сборки 21. В этом случае впуск 221 (221A-221F) и выпуск 222 (222A-222F) - находятся в противоположных угловых положениях на верхней поверхности 22a каждого из модульных отсеков 22 (22A-22F). Кроме того, впуск 221 и выпуск 222 модульного отсека 22 - каждый соединен с другим выпуском 222 или впуском 221 снаружи батарейной сборки 21. В примере, показанном на фиг. 13, выпуск 222D четвертого модульного отсека 22D и впуск 221E пятого модульного отсека 22E - соединены через резиновую трубку 50 снаружи батарейной сборки 21. Как описано выше, где впуск 221 и выпуск 222 - расположены на верхней поверхности 22a каждого модульного отсека 22 также, как показано на фиг. 14 и 15, множество цилиндрических элементов 24 батареи может быть по регулярному принципу размещено внутри модульного отсека 22, как и в случае, показанном на фиг. 8. Здесь, хотя это не показано, где впуск 221 и выпуск 222 расположены на верхней поверхности 22а каждого модульного отсека 22, также впуск 221 и выпуск 222 - могут быть каждый соединен с другим впуском 221 или выпуском 222 внутри батарейной сборки 21.

[0062] Кроме того, элементы батареи, размещенные внутри каждого модульного отсека 22, могут быть прямоугольными элементами батареи. Здесь случай, когда прямоугольные элементы батареи размещены в каждом модульном отсеке 22, - будет описан со ссылкой на фиг. 16-19. На фиг. 16 представлена схема для описания случая, когда впуск 221 и выпуск 222 - расположены на боковых поверхностях каждого модульного отсека 22. На фиг. 17 представлена схема, иллюстрирующая поперечное сечение по линии XVII-XVII на фиг. 16. На фиг. 18 представлена схема для описания случая, когда впуск 221 и выпуск 222 - расположены на верхней поверхности 22а каждого модульного отсека 22. На фиг. 19 представлена схема, иллюстрирующая поперечное сечение по линии XIX-XIX на фиг. 18.

[0063] Как показано на фиг. 16 и 17, множество прямоугольных элементов 25 батареи, расположенных в два ряда в направлении справа налево, размещены внутри каждого модульного отсека 22, включая впуск 221 и выпуск 222 на его боковых поверхностях. В этом случае масло, вытекающее из впуска 221 внутрь модульного отсека 22, проходит через промежутки между прямоугольными элементами 25 батареи, и вытекает наружу модульного отсека 22 из выпуска 222.

[0064] Как показано на фиг. 18 и 19, множество прямоугольных элементов 25 батареи расположены в два ряда в направлении справа налево внутри каждого модульного отсека 22, включая впуск 221 и выпуск 222 на его верхней поверхности 22а. Прямоугольные элементы 25 батареи расположены стоя в вертикальном направлении. Выпуск 222 модульного отсека 22 продолжается вверх от верхней поверхности 22а.

[0065] Кроме того, соединение между модульными отсеками 22 для пути движения потока масла - не ограничивается последовательным соединением, показанным на фиг. 2, и может быть параллельным соединением. На фиг. 20 показана схема для описания случая, когда модульные отсеки 22 соединены параллельно в каждой батарейной сборке 21. Как показано на фиг. 20, внутри каждой батарейной сборки 21 - первый канал, соединяющий с первого по третий модульные отсеки 22А-22С, и второй канал, соединяющий с четвертого по шестой модульные отсеки 22D-22F - могут быть сформированы параллельными. В первом канале - первый модульный отсек 22А, второй модульный отсек 22B и третий модульный отсек 22C - расположены в этом порядке от стороны, находящейся выше по потоку к стороне, находящейся ниже по потоку. Во втором канале - шестой модульный отсек 22F, пятый модульный отсек 22E и четвертый модульный отсек 22D - расположены в этом порядке от стороны, находящейся выше по потоку, к стороне, находящейся ниже по потоку. В результате параллельного соединения половин из множества модульных отсеков 22, расположенных внутри каждой батарейной сборки 21, как описано выше, - температура подачи жидкости снижается, и способность теплоотдачи (возможность охлаждения) элементов батареи улучшается.

Изобретение относится к машиностроению. Система охлаждения батареи включает в себя: контур охлаждения, устройство передачи мощности, расположенное в контуре охлаждения, включающее в себя зубчатую передачу, трансмиссионное масло, обладающее электроизолирующими свойствами, используемое для смазки зубчатой передачи и циркулирующее в контуре охлаждения, батарею, расположенную в контуре охлаждения, содержащую модульный отсек, в котором размещается множество элементов батареи, насос, расположенный в контуре охлаждения, и радиатор, расположенный в контуре охлаждения, осуществляющий теплоотвод от трансмиссионного масла, протекающего в контуре охлаждения. Трансмиссионное масло выполняет прямой теплообмен внутри устройства передачи мощности, протекает внутри модульного отсека и осуществляет прямой теплообмен с элементами батареи. Обеспечивается повышение охлаждающей способности и уменьшение габаритов системы. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Система охлаждения батареи, включающая в себя:

контур охлаждения;

устройство передачи мощности, расположенное в контуре охлаждения, включающее в себя зубчатую передачу;

трансмиссионное масло, обладающее электроизолирующими свойствами, используемое для смазки зубчатой передачи и циркулирующее в контуре охлаждения;

батарею, расположенную в контуре охлаждения, содержащую модульный отсек, в котором размещено множество элементов батареи;

насос, расположенный в контуре охлаждения, подающий трансмиссионное масло к батарее и обеспечивающий циркуляцию трансмиссионного масла внутри контура охлаждения; а также

радиатор, расположенный в контуре охлаждения, отводящий теплоту от трансмиссионного масла, протекающего в контуре охлаждения,

причем трансмиссионное масло выполняет прямой теплообмен внутри устройства передачи мощности, протекает через внутреннюю часть модульного отсека и осуществляет прямой теплообмен с элементами батареи.

2. Система охлаждения батареи по п.1, в которой:

батарея включает в себя батарейную сборку, в которой размещается множество модульных отсеков;

внутри батарейной сборки модульные отсеки соединены через трубу, так что трансмиссионное масло протекает через модульные отсеки; а

трансмиссионное масло, втекающее в батарейную сборку, вытекает из батарейной сборки через множество модульных отсеков.

3. Система охлаждения батареи по п.2, в которой в контуре охлаждения множество модульных отсеков соединены последовательно, так что путь течения трансмиссионного масла, протекающего внутри батарейной сборки, становится путем последовательного течения.

4. Система охлаждения батареи по п.2, в которой в контуре охлаждения множество модульных отсеков соединены параллельно, так что путь течения трансмиссионного масла, протекающего внутри батарейной сборки, становится путем параллельного течения.

5. Система охлаждения батареи по любому из пп.1-4, в которой модульный отсек имеет форму прямоугольного параллелепипеда, в которой впуск для трансмиссионного масла и выпуск для трансмиссионного масла расположены около взаимно противоположных угловых положений, если смотреть на модульный отсек сверху.

6. Система охлаждения батареи по любому из пп.1-4, в которой:

предельная температура батареи ниже предельной температуры устройства передачи мощности; а

трансмиссионное масло, которое вытекает из радиатора, подается в устройство передачи мощности после прохождения через батарею.

7. Система охлаждения батареи по п.6, в которой трансмиссионное масло имеет температуру начала текучести не более -30°С.

8. Система охлаждения батареи по любому из пп.1-4, в которой:

схема охлаждения включает в себя блок управления питанием, который преобразует постоянный выходной электрический ток батареи в переменный электрический ток; а

трансмиссионное масло протекает внутри корпуса блока управления питанием и осуществляет прямой теплообмен с электронным устройством, размещенным внутри корпуса.

9. Система охлаждения батареи, включающая в себя:

контур охлаждения, в котором циркулирует трансмиссионное масло, используемое для смазывания зубчатой передачи устройства передачи мощности, обладающее электроизолирующими свойствами;

устройство передачи мощности, расположенное в контуре охлаждения;

батарею, расположенную в контуре охлаждения, содержащую модульный отсек, в котором размещено множество элементов батареи;

насос, расположенный в контуре охлаждения, подающий трансмиссионное масло в батарею и обеспечивающий циркуляцию трансмиссионного масла внутри контура охлаждения; а также

радиатор, расположенный в контуре охлаждения, осуществляющий теплоотвод от трансмиссионного масла, проходящего в контуре охлаждения,

причем трансмиссионное масло выполняет прямой теплообмен внутри устройства передачи мощности, протекает внутри модульного отсека и осуществляет прямой теплообмен с элементами батареи.