[发明专利]带有电池冷却系统的机动车

说明书

技术领域

本发明涉及一种机动车，包括至少一个带有冷却装置的电池模块。

背景技术

首先从环保角度讲，电动车辆变得越来越重要。在纯电动车辆仍发挥着从属作用并且主要适用于市内交通的同时，混合动力车辆、尤其是中度混合动力车辆越发普及。

传统的混合动力车辆使用内燃机和电机。在中度混合动力车辆中，电动驱动部件起辅助作用，也就是说，用于提升车辆功率。此外，尤其是在启动或加速时可以节省燃料。在此主要通过例如由制动导致的回收的能量来给电池充电。

正是在中度混合动力的情况下可以非常快速地给电池充电和放电。由于每个电池都具有内电阻，所以在此会导致电池升温。但是高电池温度可能会降低电池使用寿命。而且为了避免电池过热，需要限制充电速度和/或放电速度。因此对这种电池模块的冷却是有利的。

文献DE 103 37 493 A1公开了一种用于冷却车辆电池的方法和装置。该电池设置在容器中，除了冷却空气入口和空气排出通道外，该容器是基本密封的。设有一个空气接管，该空气接管将相对较冷的空气从车辆外部引导至冷却空气入口。空气因此流过电池并使电池冷却。但是仅基于环境空气的冷却所能够实现的冷却功率是有限的。

DE 10 2008 011 466 A1公开了一种电池模块，该电池模块被压缩的冷却流体——在此具体是空气——冷却。压缩空气的使用提供了两个优点：一方面，这种空气每单位体积具有更多的质量，由此提高了冷却功率；另一方面，电池模块可具有卸压机构/膨胀机构，其可以通过膨胀实现冷却。但是因为空气由于被压缩而升温，所以不利地降低了冷却功率。要避免这一点，就要使压缩空气在压缩机和电池模块之间得到冷却。作为冷却系统，推荐使用的是制冷机。但是这种冷却系统耗能巨大。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种机动车，其具有用于电池模块的相比之下更有效的冷却装置。

为实现该目的，在开头所述类型的机动车中，根据本发明提出，冷却装置包括用于压缩气体的蓄压器，所述压缩气体可以被输入到电池模块以进行冷却。

本发明的构思是，利用来自蓄压器的气体来冷却电池模块。该蓄压器由压缩机填充，因此蓄压器中的气体首先被升温，但是在蓄压器足够大时，气体在被作为冷却介质使用之前被热能化(thermalisieren)，也就是被调整到环境温度。通过从对气体进行压缩到作为冷却气体使用之间所经过的较长时间，可以例如对气体进行纯被动冷却，从而不会产生额外的能量消耗。如已经说过的那样，有利的是，使用具有较高压力的气体进行冷却，因为由此所得到的气体密度更高，从而能够运输更多能量。由此改善了冷却功率。但是还有利的是，可以使气体在蓄压器和电池模块之间或在电池模块上卸压/膨胀。由此可以降低气体温度。

可以使用在适度压力下就已经是液态的冷却气体。这具有的优点是，除了气体的常规的冷却功率外额外还可以排出蒸发热。但大部分的在低压时已经是液态的冷却气体并不存在于环境中并且经常是有毒性的或者易燃的。所以需要封闭式冷却循环系统。

但是作为替代方案，还可以使用环境空气。该环境空气例如可以通过空气接管容纳在车辆的前部区域中，由此尤其在高速行驶时就已经实现预压缩/初步压缩。

尤其是在利用压缩的环境空气进行冷却时，可以从外部——也就是说通过用压缩气体吹风——来冷却电池模块。这种类型的冷却特别容易实现。但是缺点是，不能直接冷却电池模块的最热的部分。因此有利的是，这样构造电池模块，使得能够有针对性地引导气流经过最热的部分。

特别有利的是，在蓄压器和电池模块之间设有卸压机构、尤其是节流器。由此使气体膨胀。这种现象通常是多方过程。因此温度变化可以用公式

T₂＝T₁-p₂^(n-1)/n/p₁^(n-1)/n

来表示。在此，T₂是膨胀后的温度，T₁是膨胀前的温度，p₂是膨胀后的压力，p₁是膨胀前的压力，n是常数——当以空气作为介质时，n通常为1.3。这些温度都以开尔文温度/热力学温标给出。

利用这种类型的膨胀可以轻易地产生远低于0℃的气流。该节流器可以要么设计为固定的节流器，要么设计为可调节的节流阀。