专利名称：用于调节交通工具的电源的温度的方法
用于调节交通工具的电源的温度的方法本发明涉及一种用于调节交通工具的电源、尤其是电池的温度的装置，该装置具有用于调节空气温度和引导空气的空调器的第一流体路径，与或能够与电池热关联的用于引导冷却器和空调器的冷却介质的第二流体路径和与或能够与空调器关联的用于引导制冷机的制冷剂以制冷的第三流体路径。用于调节电源温度的装置是已知的。所述电源可涉及用于混合动力汽车和/或电动车的电池。所述电池能够在行驶过程中或在静止充电时被冷却。借助交通工具的内部空间空气和借助电池配属的蒸发器所冷却的空气可实现冷却。EP I 637 709 A2显示了一种用于将汽车的热量与具有至少一个泵、至少一个控制装置和至少一个热交换器的多重冷却循环回路实现热交换的部件的布局。该装置具有至少一个第一冷却循环回路，该第一冷却循环回路可选择地与至少一个或多个附加的冷却循环回路相连以传递热能，并且可选择地在附加冷却循环回路之间通过至少一个调节元件的器件构成流体连接。此外设置PTC元件，借助该元件可加热电池周围的流体。JP 2006296193A涉及一种用于将电动车温度保持在额定温度的装置。其中，在其中循环有制冷剂的空调设备循环回路和其中循环有冷却介 质的冷却循环回路之间中间连接设置一个热交换器。电池的温度通过制冷剂的温度调节器件调节。制冷剂的温度调节器件通过控制装置控制，该控制装置配置有一些尤其设置在电池输入侧和输出侧的温度传感器。DElO 2007 004 979 Al公开了一种用于冷却汽车中的电池或调节汽车中的电池的温度的装置，所述电池尤其是具有内燃机和集成有电驱动装置的混合动力汽车(HV汽车)的牵引用蓄电池。所述装置包括汽车的低温(NT)冷却循环回路，所述低温冷却循环回路至少配备蒸发器、压缩机、冷凝器和冷却器，电池通过蒸发器一侧单独分支出的冷却循环回路与所述冷却器相连，以便通过低温循环回路冷却电池，其中，在冷却循环回路和低温冷却循环回路之间设置一个具有附加热交换器的扩展式冷却循环回路，通过该附加的热交换器，低温冷却循环回路和电池在冷却器侧附加地相互热耦连，用于在低温时给电池散热以在冷却模式中冷却电池和/或向电池输入热量以在电池的预热模式(或冷启动)中预热电池。DE 101 28 164 Al涉及一种用于温度可升高的设备、尤其是车载电池或燃料电池的交通工具冷却系统、优选用于电动车或混合动力车，该汽车冷却系统具有冷却包括汽车的空气调节装置在内的设备的冷却介质。其中规定，所述冷却介质是冷却液，该冷却液在冷却循环回路中循环并且在空调设备的制冷循环回路中被冷却。在DE4408 960 Cl中推荐了用于冷却牵引用蓄电池的装置，其中要么将带有前置减压阀的蓄电池冷却盘管与汽车空调设备的蒸发器支路相并联地接入汽车空调设备的冷却循环回路中，要么使用具有空气/水热交换器的冷却循环回路，其中然后设置另一冷却设备，该另一冷却设备的蒸发器与所述空气/水热交换器热接触并且可根据需求启动。因此，可在导引管道和冷却部件的费用较小的情况下在任何环境条件下将电池温度保持在理想状态，且尤其即便在环境温度高于电池额定温度时亦如此。本发明所要解决的技术问题在于，改进交通工具电源的温度调节，尤其通过尽可能少的附加部件，优选地通过应用通常设置在交通工具中的部件。所述技术问题在一种用于调节交通工具的电源、尤其是电池的温度的装置中这样解决，该装置具有用于调节空气温度和引导空气的空调器的第一流体路径，与或能够与电池热关联的、用于引导冷却器和空调器的冷却介质的第二流体路径和与或能够与空调器关联的、用于引导制冷机的制冷剂以制冷的第三流体路径，按照本发明，第一流体路径具有制冷机的第三流体路径的制冷剂-空气-热交换器以及设置在其后的空调器的第二流体路径的冷却介质-空气-热交换器。第三流体路径的制冷功率能够有利地借助可在第一流体路径中引导的空气向第二路径传递。所传递的制冷功率能够借助第二流体路径继续向电池传递以调节电池温度或冷却电池。所述制冷剂-空气-热交换器以及冷却介质-空气-热交换器优选为制冷机或空调器的部件并且因此原本在交通工具中就存在，尤其用于调节交通工具内部空间的温度。制冷机可以是通常在交通工具中现有的空调设备。空调器的冷却介质-空气-热交换器可以是设置用于加热交通工具内部空间的热交换器。流体路径可以是通常用于引导例如液态或气态的流体的路径，尤其是闭合回路的形式。制冷剂可理解为适用于制冷机的介质，该介质例如在适当的压力和/ 或温度下可发生相态转化，从液态变为气态和从气态变为液态。冷却介质可理解为适用于传输热能的介质，尤其是液体，例如水，例如含有用于降低凝点的添加剂的水。在所述装置的一种实施例中规定，所述第二流体路径具有设置在所述冷却介质-空气-热交换器之后的、与或能够与所述电池热关联的另一冷却介质-空气-热交换器。借助另一冷却介质-空气-热交换器能够有利地实现电池的温度调节。作为备选和/或补充可以考虑，实现冷却介质与电池之间的直接传热，亦即不再通过空气冷却来间接冷却电池。在所述装置的另一种实施例中规定，所述另一冷却介质-空气-热交换器可借助具有风扇的第四流体路径与所述电池热关联。第四流体路径可以是用于从电池带走热和/或向电池传送热的循环空气的闭环回路。在所述装置的另一种实施例中规定，所述冷却器、所述冷却介质-空气-热交换器和所述另一冷却介质-空气-热交换器相互并联，其中，通过第二流体路径的电池冷却控制机构可以调节流过所述冷却器、所述冷却介质-空气-热交换器和所述另一冷却介质-空气-热交换器的冷却介质的体积流量的比例。借助电池冷却控制机构能够有利地设定，是否通过第一流体路径，亦即借助冷却介质-空气-热交换器向第二流体路径传递制冷功率或是否直接通过第二流体路径的冷却器传递制冷功率。在所述装置的另一种实施例中规定，所述第二流体路径具有与或能够与所述电池热关联的热源。借助热源能够有利地预热电池。热源例如可以是加热器、尤其是电加热器、尤其是PTC(正温度系数)加热器、尤其是热泵、尤其是燃料加热器。在所述装置的另一种实施例中规定，所述热源与所述冷却器、所述冷却介质-空气-热交换器和所述另一冷却介质-空气-热交换器并联，其中，借助电池加热控制机构可以调节通过热源的冷却介质的被加热部分体积流量。当在所述装置的运行状况期间可预热电池时，能够有利地借助电池加热控制机构调节所述装置的运行状况。如果这是不可行的，则能够降低被加热部分体积流量，必要时降低至零。在所述装置的另一种实施例中规定，所述第一流体路径与交通工具的内部空间连通。所述第一流体路径有利地可以是用于交通工具供暖的现有的空气通道。所述技术问题除此之外在具有可调温的电源的交通工具、尤其是汽车中这样解决，即，所述交通工具设置、构造和/或设计用于实施前述方法。其具有前述优点。其他的优点、特征和细节由以下描述得出，其中(必要时参照附图
)详细描述至少一个实施例。所描述的和/或图形显示的特征自身或以任意合理的组合形式构成发明的技术内容，必要时也可以独立于权利要求，并且尤其还能够补充为一个或多个单独的发明的技术内容。相同的、相似的和/或功能相同的部件配以相同的附图标记。唯一的附图I显示的是用于调节交通工具的电池的温度的装置的示意图。图I显示的是汽车3的装置I的示意图。汽车3尤其涉及电动车，其行驶能量由电池5、尤其是牵引用蓄电池提供。借助装置I能够调节电池5的温度，亦即在需要时能够冷却或预热电池5。在图I中仅部分显示的汽车3具有第一流体路径7，空气可借助该流体路径7从汽 车3外部被导入汽车内部。第一流体路径7是在图I中借助点划线的矩形表示的空调器9的一部分。设计用于引导冷却介质的第二流体路径11通过空调器9。此外，设计用于引导汽车3的制冷机15的制冷剂的第三流体路径13也通过空调器9。制冷机15涉及具有普通的汽车空调设备，该空调设备包括压缩机17与串联在该压缩机17之后的冷凝器19和串联在还冷凝器19之后的制冷剂-空气-热交换器21或蒸发器21。第三流体路径涉及制冷机15的循环回路。第一流体路径7中相应的体积流可借助风扇23驱动，其中，流动方向借助图I中的箭头表示。相应地借助风扇23被驱动的空气能够首先流过制冷剂-空气-热交换器21并且流过设置在其后的第二流体路径11的冷却介质-空气-热交换器25，然后进入未进一步显示的汽车3的内部空间。有利地在所述冷却介质-空气-热交换器25之后设置另一冷却介质-空气-热交换器27。该另一冷却介质-空气-热交换器27与电池5热关联并且能够向电池5传递加热功率或制冷功率。加热功率或制冷功率能够借助适用于引导空气的第四流体路径29传递。空气流能够借助另一风扇31被驱动。第四流体路径29可以是用于在电池5和另一冷却介质-空气-热交换器27之间循环空气的封闭式循环回路。第二流体路径11具有用于散热的冷却器33。该冷却器33相对于设计用于引导冷却空气的第五流体路径35设置在制冷机15的冷凝器19之后。借助第五流体路径35引导的冷却空气的流动方向在图I中借助三个箭头显示。相应的冷却空气流必要时能够借助冷却器风扇37被驱动。所述冷却器33、冷却介质-空气-热交换器25以及另一冷却介质-空气-热交换器27相互并联。体积流量比例能够借助连接在第二流体路径11中的电池冷却控制机构39调节，其中，该比例可选择或是任意的中间比例，用于冷却电池5所需的制冷功率借助冷却介质-空气-热交换器25和/或冷却器33被引入第二流体路径11中。如图I中借助虚线显示的第二流体路径11具有另一平行支路，加热器41连接在该支路中。加热器41例如可以是电加热器、燃料加热器和/或热泵和/或类似装置。加热器41与冷却器33、冷却介质-空气-热交换器25和另一冷却介质-空气-热交换器27并联。通过第二流体路径11引导的冷却介质的通过加热器41的被加热部分体积流量可通过电池加热控制机构43调节。控制机构39和43可以是分配阀、调节阀和/或控制阀。第四流体路径29、另一风扇31、另一冷却介质-空气-热交换器27以及电池5是图I中借助点划线方框显示的电池模块45的一部分。电池模块45涉及空气冷却的电池5。作为备选和/或补充然而还可以考虑的是，在第二流体路径11的冷却介质和电池5之间设置直接的热传递。尤其有利的是电池5直接由水冷却。借助在第四流体路径29中循环和加热的空气被电池5加热的冷却介质或水能够有利地要么通过汽车自身的冷却器33要么通过冷却介质-空气-热交换器25冷却。当汽车3的内部空间没有其他热输入时或不期望空气通过第一流体路径7流入汽车3中时，使用冷却器33。如果电池在寒冷的天气中，例如在冬天，在充电站充电，则其中附带产生的废热可用于汽车内部空间的预先调温。只要内部空间不是必须加热，就可借助图I所示的装置I对电池5进行主动冷却。在这种情况中由制冷剂-空气-热交换器21冷却的空气被导引通过冷却介质-空气-热 交换器25并因此冷却流向电池5的冷却介质或水。其他的用途在于，电池5能够在充电站极低的外部温度下被预热。电池5涉及的是这种电池，在其被有效充电前要求有一定的温度。电池5的预加热能够有利地在该运行工况中通过加热水方面或冷却介质方面的加热器41实现，该加热器41通常也用于加热汽车3的内部空间，其中汽车3可能是电动车。第二流体路径11或相应的水循环回路为此能够通过控制机构或控制阀39和43被相应地连通或调节。加热器41必要时可以是电加热器、热泵、燃料加热器和/或类似装置。所述装置I可有利地扩展原本存在的空调部件或传统空调器或所述空调器9的功能范围。附图标记清单I 装置3 汽车5 电池7第一流体路径9空调器11第二流体路径13第三流体路径15制冷机17压缩机19冷凝器21制冷剂-空气-热交换器23 风扇25冷却介质-空气-热交换器27冷却介质-空气-热交换器29第四流体路径31 风扇33冷却器
35第五流体路径37冷却器风扇39电池冷却控制机构41加热器 43电池加热控制机构45电池模块
权利要求
1.一种用于调节电源、尤其是交通工具(3)的电池的温度的装置(1)，该装置(I)具有 -用于调节空气温度和引导空气的空调器(9)的第一流体路径(7)， -与或能够与电池热关联的、用于引导冷却器(33)和空调器(9)的冷却介质的第二流体路径(11) -与或能够与空调器(9)关联的、用于引导制冷机(15)的制冷剂以制冷的第三流体路径(13)， 其特征在于，所述第一流体路径(7)具有所述第三流体路径(13)的制冷剂-空气-热交换器(21)和设置在其后的所述空调器(9)的第二流体路径(11)的一个冷却介质-空气-热交换器(25)。
2.按照权利要求I所述的装置，其特征在于，所述第二流体路径(11)具有设置在所述冷却介质-空气-热交换器(25)之后的、与或能够与所述电池(5)热关联的另一冷却介质-空气-热交换器(27)。
3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述另一冷却介质-空气-热交换器(27)借助具有风扇(31)的第四流体路径(29)与或能够与所述电池(5)热关联。
4.按照权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述冷却器(33)、所述冷却介质-空气-热交换器(25)和所述另一冷却介质-空气-热交换器(27)相互并联，其中，通过所述第二流体路径(11)的电池冷却控制机构(39)可以调节流过所述冷却介质-空气-热交换器(25)、所述另一冷却介质-空气-热交换器(27)和/或所述冷却器(33)的冷却介质的体积流量的比例。
5.按照前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述第二流体路径(11)具有与或能够与所述电池(5)热关联的热源，尤其是加热器(41)。
6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，所述热源与所述冷却器(33)、所述冷却介质-空气-热交换器(25)和所述另一冷却介质-空气-热交换器(27)并联，其中，借助电池加热控制机构(43)可以调节通过热源的冷却介质的被加热部分体积流量。
7.按照前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述第一流体路径(7)与所述交通工具(3)的内部空间连通。
8.—种交通工具(3)，尤其是汽车，其具有可调温的尤其是电池(5)的电源，并被设置、构造和/或设计用于实施按照前述权利要求之一所述方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于调节电源、尤其是汽车(3)的电池的温度的装置(1)，该装置(1)具有用于调节空气温度和引导空气的空调器(9)的第一流体路径(7)，与或能够与电池热关联的、用于引导冷却器(33)和空调器(9)的冷却介质的第二流体路径(11)以及与或能够与空调器(9)关联的、用于引导制冷机(15)的制冷剂以制冷的第三流体路径(13)。为了改进对电源温度的调节而规定，所述第一流体路径(7)具有所述第三流体路径(13)的制冷剂-空气-热交换器(21)和设置在其后的所述空调器(9)的第二流体路径(11)的冷却介质-空气-热交换器(25)。
文档编号H01M10/50GK102668228SQ201080057852
公开日2012年9月12日 申请日期2010年12月9日 优先权日2009年12月22日
发明者C.埃勒斯, H.A.施罗特, S.布鲁克, S.施密特 申请人:大众汽车有限公司