[发明专利]车辆牵引电池的冷却装置

说明书

本发明公开了一种用于用流体(19)冷却车辆(1)的牵引电池(2)的冷却装置(6)，具有用于安装在所述牵引电池(2)的壳体主体(3)中的蒸发装置(7)、至少一个用于安装在所述车辆(1)上且在所述牵引电池(2)的壳体主体(3)之外的冷凝装置(12，13)，以及连接管路(17，18)，其将在所述蒸发装置(7)中蒸发的流体(19)导引至所述至少一个冷凝装置(12，13)并将来自所述至少一个冷凝装置(12，13)的冷凝流体(19)导回到所述蒸发装置(7)，其中，所述蒸发装置(7)、所述至少一个冷凝装置(12，13)和所述连接管路(17，18)形成第一冷却回路(33)，并且所述第一冷却回路(33)按照自然回路的类型设计，其中所述流体(19)通过所述第一冷却回路(33)的循环包括将气态流体(19)从所述蒸发装置(7)输送到所述至少一个冷凝装置(12，13)并且将液态流体(19)从所述至少一个冷凝装置(12，13)输送回所述蒸发装置(7)，并且在运行中基于在所述蒸发装置(7)中蒸发的流体(19)与在所述至少一个冷凝装置(12，13)中冷凝的流体(19)之间的密度差以及在所述至少一个冷凝装置(12，13)与所述蒸发装置(7)之间的高度差进行所述循环。

本发明涉及一种用于用流体冷却车辆的牵引电池的冷却装置，其具有用于安装在牵引电池的壳体主体中的蒸发装置、用于安装在牵引电池的壳体主体之外的车辆上的至少一个冷凝装置和连接管路，所述连接管路将在蒸发装置中蒸发的流体引导至至少一个冷凝装置并且将冷凝的流体从至少一个冷凝装置引导回蒸发装置。

本发明还涉及一种具有牵引电池和上述冷却装置的可电驱动的车辆。

由现有技术已知不同类型的高功率电池。在这样的高功率电池中，如例如用作具有电驱动装置的车辆的牵引电池，在充电和放电时实现高功率。这种高功率电池目前可以在高达几百伏特或甚至高达1000伏特的电压下运行。此外，目前可能出现几百安培至1000安培的充放电电流。对于未来的发展，原则上更高的电压和电流也是可能的。

在高功率电池中，大的充放电电流会造成较大的热损耗，从而导致高功率电池发热。为了保护电池免受热损坏并实现高效率，将高性能电池保持在期望的温度范围内是很重要的。为了避免超出温度范围，必须从电池中排出热量。出现的电流和随之产生的热损失越大，这一点就越重要，从而电池即使在如此大的电流下也保持在期望的温度范围内。当前在锂离子技术中的电池单体在电池单体内部和电池单体之间的温度波动为2至4℃的较大的温度均匀性的情况下，最佳地在例如15℃至40℃的窄的温度范围中工作。在这样的条件下，可以实现高功率电池的安全运行和具有恒定性能的长寿命。

为了确保这些条件并且避免超过温度范围，当前的高功率电池的电池单体在运行中，即在充电和/或放电时被冷却。目前使用不同类型的冷却。因此，例如可以通过由液体传热介质穿流的导热器进行液体冷却。导热器通常布置在电池单体下方，其中导热器通过接触热传递与电池单体导热连接。在此，液态的热传输介质的热容量用于通过温差吸收由电池单体或电池整体释放的热量，并且或者直接释放到周围环境中或者通过空调回路释放热量。在此，例如使用水或同样导电的水-乙二醇混合物作为热传输介质，因此需要将热传输介质与电池单体可靠地分离。

类似的冷却也可以利用空气作为热传输介质来实现。因为空气与水不同，是不导电的，所以电池单体可以与热传输介质直接接触并且例如被热传输介质环流。因此，导热器不是绝对必要的。

在当前可用的系统中，进行热传输介质的主动循环，以便通过对流排出所释放的热量。在主动循环中，热传输介质以主动的方式进行循环，以便将热量从电池单体排出。

作为采用与电池单体接触的导热器的液体冷却的改进方案，液态的热传输介质可以通过导热器的热吸收而蒸发，这导致更高的热传递并且通过蒸发焓导致每质量的热传输介质的热吸收较高。在冷凝之后，热传输介质可以再次以液态的形式供应给导热器。