一种水室装置、汽车以及加热和冷却汽车电池的方法
【专利摘要】本发明公开了一种水室装置、包括该水室装置的汽车以及加热和冷却汽车电池的方法，包括：水室本体，水室本体内形成供冷却水流通的中空腔体，水室本体具有供冷却水流入和流出中空腔体的入水口和出水口；冷却水加热器，冷却水加热器设置在水室本体内，以加热中空腔体中的冷却水；出水口开关器，出水口开关器开启或关闭出水口；和控制器，控制器开启或关闭冷却水加热器，并且根据冷却水加热器的开启或关闭状态以及冷却水的温度控制出水口开关器关闭或开启出水口。本发明的目的是通过减少需要加热的冷却水的体积和将冷却水加热装置内置在水室装置中，不仅避免了管路中的热量损失，而且提高了加热效率和速度。
【专利说明】
_种水室装置、汽车以及加热和冷却汽车电池的方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及汽车领域，特别涉及一种水室装置、包括该水室装置的汽车、以及加热和冷却汽车电池的方法。
【背景技术】
[0002]在现有的新能源汽车所用到的软包锂电池电池箱中，热管理方式有风冷方式和水冷方式。在水冷装置中，需要在车辆内部的电池箱以外的位置安装冷却水加热装置，用于在低温环境下通过加热冷却水而提高电池的温度，保证电池的正常工作。
[0003]其中，冷却水加热装置大多布置在汽车前舱，而电池箱通常布置在车辆的地板以下，冷却水加热装置与电池箱通过管路连接，以传递加热的冷却水。加热的冷却水在较长距离布置的管路中会产生大量的热量散失，因此通常需要较大功率的冷却水加热装置，不仅导致冷却水加热装置的体积较大，而且加热效率不高，不仅浪费电池箱的电量，而且影响电动车的续航里程。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的是提供一种水室装置和包括该水室装置的汽车，其通过减少需要加热的冷却水的体积和将冷却水加热装置内置在水室装置中，不仅避免了管路中的热量损失，而且提高了加热效率和速度。
[0005]本发明的实施例提供了一种水室装置，包括:
[0006]水室本体，所述水室本体内形成供冷却水流通的中空腔体，所述水室本体具有供所述冷却水流入和流出所述中空腔体的入水口和出水口；
[0007]冷却水加热器，所述冷却水加热器设置在所述水室本体内，以加热所述中空腔体中的冷却水；
[0008]出水口开关器，所述出水口开关器开启或关闭所述出水口；和
[0009]控制器，所述控制器根据所述电池的温度控制所述出水口开关器(40)关闭或开启所述出水口(22)、以及开启或关闭所述冷却水加热器。
[0010]优选地，所述水室本体包括:
[0011 ]水室板，所述水室板的上表面具有凹槽;和
[0012]水室上板，所述水室上板封闭所述凹槽的开口，以与所述水室板形成所述中空腔体。
[0013]进一步地，所述凹槽内具有多个分割所述中空腔体的第一侧壁。
[0014]优选地，所述入水口和出水口设置在所述水室板的一端，
[0015]所述凹槽内进一步包括将所述入水口和出水口隔离的第二侧壁，以形成自所述入水口、经过所述中空腔体至所述出水口的冷却水流通通路。
[0016]优选地，所述冷却水加热器邻近所述入水口。
[0017]本发明的又一个实施例还提供了一种汽车，所述汽车包括以上所述的水室装置。
[0018]本发明的另一个实施例还提供了一种加热和冷却汽车电池的方法，所述汽车电池包括如上所述的水室装置，该方法包括:
[0019]步骤100，判断所述汽车电池的温度是否低于工作温度下限，如果是，则执行步骤200，如果否，则执行步骤300 ；
[0020]步骤200，所述控制器控制所述出水口开关器关闭所述出水口和开启所述冷却水加热器，以加热所述中空腔体中的冷却水，然后执行步骤100 ；
[0021]步骤300，所述控制器关闭所述冷却水加热器，然后执行步骤100。
[0022]优选地，所述出水口(22)的初始状态为开启状态。
[0023]优选地，所述步骤300包括:
[0024]步骤310:判断所述汽车电池的温度是否高于工作温度上限，如果是，则执行步骤320，如果否，则执行步骤330 ；
[0025]步骤320，所述控制器控制所述出水口开关器开启所述出水口和关闭所述冷却水加热器，然后执行步骤100;
[0026]步骤330:判断出水口是否开启，如果是，则执行步骤100，如果否，则执行步骤340 ；步骤340，所述控制器关闭所述冷却水加热器和控制所述出水口开关器开启所述出水口，然后执彳丁步骤100。
【附图说明】
[0027]以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
[0028]图1为本发明的水室装置的局部剖视的结构示意图。
[0029]图2为包括本发明的水室装置的电池的结构示意图。
[0030]图3为图1的水室装置的爆炸视图。
[0031 ]图4为图3中的水室装置去除水室上板的俯视图。
[0032]图5为本发明的加热和冷却汽车电池的方法的一个实施例的流程图。
[0033]图6为本发明的加热和冷却汽车电池的方法的一个优选实施例的流程图。
[0034]标号说明:
[0035]I水室装置
[0036]10水室本体
[0037]11水室板
[0038]111 凹槽
[0039]112 第一侧壁
[0040]113 第二侧壁[0041 ] 12水室上板
[0042]21 入水口
[0043]211 第一开口
[0044]212 第二开口
[0045]22 出水口
[0046]30冷却水加热器
[0047]40出水口开关器
[0048]100 电池
【具体实施方式】
[0049]为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本发明的【具体实施方式】，在各图中相同的标号表不相同的部分。
[0050]在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
[0051]为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
[0052]为了解决现有技术中冷却水加热装置加热效率不高、热量散失严重的技术问题，本发明的目的是提供一种水室装置和包括该水室装置的汽车，其通过减少需要加热的冷却水的体积和将冷却水加热装置内置在水室装置中，不仅避免了管路中的热量损失，而且提高了加热效率和速度。
[0053]图1为本发明的水室装置的局部剖视的结构示意图。如图1所示，本实施例提供了一种水室装置I，包括:
[0054]水室本体10，水室本体1内形成供冷却水流通的中空腔体，水室本体10具有供冷却水流入和流出中空腔体的入水口 21和出水口 22;
[0055]冷却水加热器30，冷却水加热器30设置在水室本体10内，以加热中空腔体中的冷却水；
[0056]出水口开关器40，出水口开关器40开启或关闭出水口22;和
[0057]控制器(图中未示出)，控制器开启或关闭冷却水加热器30，并且根据冷却水加热器30的开启或关闭状态以及冷却水的温度控制出水口开关器40关闭或开启出水口 22。
[0058]结合图2所示，水室本体10与电池100的表面接触，水室装置I通过加热水室本体10内的中空腔体内的冷却水，而提高电池100的温度。
[0059]本实施例的水室装置在工作时，冷却水加热器30在控制器的作用下，具有开启和关闭两种状态。其中，当冷却水加热器30开启时，对应于电池100的温度低于电池100的工作温度范围(即低于工作温度下限)，其加热中空腔体内的冷却水，以通过提高冷却水的温度提高电池100的温度。当冷却水加热器30关闭时，对应于电池100的温度符合或者高于电池100的工作温度，冷却水通过热传递为电池100提供冷却作用。
[0060]当冷却水加热器30开启时，对应于电池100温度低、需要被加热的工况，控制器对应地控制出水口开关器40关闭出水口 22，冷却水不能流出，则当冷却水充满中空腔体时，冷却水不再流动。则冷却水加热器30仅加热中空腔体内的冷却水，而非在整个冷却水循环管路中循环流动的冷却水。由于中空腔体的体积较小，因此很小功率的冷却水加热器30即可快速地加热中空腔体内的冷却水，并且由于冷却水不再流动，与加热循环流动的冷却水的情况不同，中空腔体内的冷却水的温度可持续地升高。此外，由于冷却水不再流动，因此在此过程中，冷却水循环水路所使用的水栗处于关闭状态。
[0061]当电池100的温度符合工作温度时，控制器可关闭冷却水加热器30，同时根据冷却水加热器30的关闭状态控制出水口开关器40开启出水口 22，则冷却水可继续流动。
[0062]由于冷却水加热器30具有关闭后仍然可持续发热一段时间的滞后性，而在冷却水循环水路中流动的冷却水的温度低于中空腔体内的被加热的冷却水的温度，因此在本发明的一个优选实施例中，当电池100的温度被加热升高至一定值(低于工作温度)时，控制器可关闭冷却水加热器30，并且根据冷却水的温度而持续控制出水口开关器40关闭出水口 22，此时，冷却水不流动，而冷却水可在冷却水加热器30的余温加热下持续提高温度。当电池100的温度达到工作温度时，控制器可根据冷却水加热器30的关闭状态以及冷却水的温度控制出水口开关器40开启出水口 22，则冷却水可继续流动。
[0063]在本实施例的水室装置中，通过设置能够关闭出水口22的出水口开关器40，使得冷却水加热器30能够仅加热被封闭在中空腔体内的冷却水，而非加热在整个冷却水循环管路中循环流动的冷却水。由于大大减少了需要加热的冷却水的体积，使得冷却水加热器30需要提供的加热功率大大减小，而且能够减少加热时间。
[0064]另外，由于冷却水加热器30需要提供的加热功率大大减小，因此能够减小冷却水加热器30的体积，使得冷却水加热器30能够内置在水室本体10中，从而直接加热与电池100直接进行热传递的水室本体10的中空腔体内的冷却水。这样，避免了如现有技术中通过设置在水室装置以外的冷却水加热装置加热冷却水而导致的在循环管路中的热量散失，不仅进一步提尚了加热功率，而且能够缩短加热时间，从而提尚电池性能。
[0065]在本实施例中，出水口开关器40可为电磁阀，其通过与出水口 22配合的活塞杆开启或关闭出水口 22。当然，出水口开关器40也可以为其他任意能够实现开启和关闭出水口22的开关器件。
[0066]在一个实施例中，如图3和图4所示，水室本体10包括:
[0067]水室板11，水室板11的上表面具有凹槽111;和
[0068]水室上板12，水室上板12封闭凹槽111的开口，以与水室板11一起形成中空腔体。
[0069]也就是说，中空腔体由凹槽111和封闭凹槽111的开口的水室上板12—起形成。
[0070]具体地，如图4所示，凹槽111内具有多个分割中空腔体13的第一侧壁112。入水口21和出水口 22设置在水室板11的一端，凹槽111内进一步包括将入水口 21和出水口 22隔离的第二侧壁113，以形成自入水口 21、经过中空腔体13至出水口 22的冷却水流通通路。其中，第一侧壁112自水室板11的一端朝向另一端延伸。
[0071 ] 在本实施例中，入水口 21和出水口 22均设置在水室板11的一端，冷却水经过入水口 21进入中空腔体内以后，需要沿着第一侧壁112形成多条分流而流经整个中空腔体后，再经过出水口 22流出中空腔体。通过多个第一侧壁112的分割以第二侧壁113的隔离作用，冷却水至少需要自中空腔体的一端(入水口 21所设置的一端)流至中空腔体的另一端，然后自中空腔体的另一端流至中空腔体的一端(出水口22所设置的一端)，从而经出水口22流出中空腔体。通过多个并排设置的第一侧壁112的分割，冷却水可经过多次如上的往返移动才能自出水口 22排出。这样通过延长了冷却水在中空腔体内流动的路径，能够使冷却水充分地向电池传递其热量，从而更有效地实现冷却和加热的功能。
[0072]优选地，冷却水加热器30邻近入水口21。具体地，如图4所示，入水口 21与中空腔体之间可通过第二侧壁113在冷却水的流通路径上依次设置第一开口 211和第二开口 212，冷却水加热器30可设置在第一开口 211和第二开口 212之间。
[0073]对应地，水室上板22在邻近入水口21的一端具有朝向水室板21—侧的容置空间，以容纳冷却水加热器30、出水口开关器40、控制器等部件。
[0074]从以上方案可知，本实施例的水室装置通过减少需要加热的冷却水的体积减小了冷却水加热装置所需要的加热功率，从而使得冷却水加热装置的体积能够减小至可以内置在水室装置中的程度，这样不仅避免了管路中的热量损失，而且提高了加热效率和速度，从而保证电池的正常使用。
[0075]在另一个实施例中，可以将上述实施例中的水室装置I应用在汽车中。当然，该水室装置I如何实现在汽车中的安装不是本发明的重点，本领域技术人员可以按照任意方式实施该水室装置I在汽车中的安装，本文不再赘述。
[0076]在又一个实施例中，提供了一种加热和冷却汽车电池的方法，该汽车电池包括上述实施例中的水室装置I。其中，结合图1和图5所示，该方法包括:
[0077]步骤100，判断汽车电池的温度是否低于工作温度下限，如果是，则执行步骤200，如果否，则执行步骤300;
[0078]步骤200，控制器控制出水口开关器40关闭出水口 22和开启冷却水加热器30，以加热中空腔体中的冷却水，然后执行步骤100 ；
[0079]步骤300，控制器关闭冷却水加热器30，然后执行步骤100。
[0080]在本实施例中，当电池100的温度低于电池的正常工作温度下限时，控制器控制出水口开关器40关闭出水口 22和开启冷却水加热器30，以加热中空腔体中的冷却水，直到电池100的温度高于电池的正常工作温度下限。
[0081 ]通过设置能够关闭出水口 22的出水口开关器40，使得冷却水加热器30能够仅加热被封闭在中空腔体内的冷却水，而非加热在整个冷却水循环管路中循环流动的冷却水。由于大大减少了需要加热的冷却水的体积，使得冷却水加热器30需要提供的加热功率大大减小，而且能够减少加热时间。
[0082]当电池100的温度高于电池的正常工作温度的下限时，电池100可不需要被加热，因此控制器根据电池100的温度关闭冷却水加热器30，直到电池100的温度低于电池的正常工作温度下限，需要重新开启冷却水加热器30以通过加热冷却水而加热电池100。
[0083]在一个优选实施例中，如图1和图6所示，步骤300包括:
[0084]步骤310:判断汽车电池的温度是否高于工作温度上限，如果是，则执行步骤320，如果否，则执行步骤330;
[0085]步骤320，控制器控制出水口开关器40开启出水口 22和关闭冷却水加热器30，然后执行步骤100;
[0086]步骤330:判断出水口 22是否开启，如果是，则执行步骤100，如果否，则执行步骤340；
[0087]步骤340，所述控制器关闭所述冷却水加热器(30)和控制所述出水口开关器(40)开启所述出水口( 22 )，然后执行步骤100。
[0088]在本实施例中，进一步限定了电池100的加热和冷却过程。当汽车电池100的温度高于工作温度下限时，其温度可能高于工作温度上限或是处于工作温度范围内。因此，首先判断其温度是否高于工作温度上限，如果是，则需要对电池100进行冷却，此时控制器控制出水口开关器40开启出水口 22和关闭冷却水加热器30，通过循环流动的冷却水冷却电池100，直至其处于工作温度范围内。当电池100的温度被冷却至低于工作温度下限时，则执行步骤200。
[0089]在汽车电池100的温度处于工作温度范围内，即高于工作温度下限且低于工作温度上限时，本实施例通过出水口 22的开启状态判断汽车电池100当前的温度状态是通过冷却水加热器30加热提升至工作温度范围内的，还是未通过冷却水加热器30加热而原本即处于工作温度范围内的。
[0090]如果是通过冷却水加热器30加热提升至工作温度范围内的情况，则出水口 22应当处于关闭状态，且冷却水加热器30处于开启状态，此时控制器可关闭冷却水加热器30和控制出水口开关器40开启出水口 22，以停止对冷却水的加热，使电池保持在工作温度范围内。
[0091]优选地，开启出水口22的时间可晚于关闭冷却水加热器30的时间，以利用冷却水加热器30的余温加热中空腔体中少量的冷却水，使电池能够在关闭冷却水加热器30的情况下仍然保持在工作温度范围内，从而实现节能的目的。
[0092]如果是未通过冷却水加热器30加热而原本即处于工作温度范围内的情况，则此时汽车电池100良好的工作在工作温度范围内，并且冷却水加热器30处于关闭状态，则只需要通过监测汽车电池100的温度状况即可，无需开启冷却水加热器30以及改变出水口 22的状
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[0093 ]本实施例的汽车电池的加热和冷却方法通过减少需要加热的冷却水的体积减小了冷却水加热装置所需要的加热功率，从而使得冷却水加热装置的体积能够减小至可以内置在水室装置中的程度，这样不仅避免了管路中的热量损失，而且提高了加热效率和速度，从而保证电池的正常使用。并且根据汽车电池的温度状态和出水口 22的开启状态灵活地控制对汽车电池的加热和冷却过程，不仅能够对汽车电池进行准确地加热和冷却，而且能够实现节能的目的。
[0094]在本文中，“水平”和“竖直”只是表示该部件或表面的大体延伸方向，并非是指绝对的水平方向和竖直方向，其可与绝对的水平方向和竖直方向具有一定的夹角。
[0095]在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的如提等。
[0096]在本文中，“一个”并不表示将本发明相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本发明相关部分的数量“多于一个”的情形。
[0097]除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。
[0098]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种水室装置(I)，用于加热和冷却汽车电池，其特征在于，包括: 水室本体(10)，所述水室本体(10)内形成供冷却水流通的中空腔体，所述水室本体(10)具有供所述冷却水流入和流出所述中空腔体的入水口(21)和出水口(22); 冷却水加热器(30)，所述冷却水加热器(30)设置在所述水室本体(10)内，以加热所述中空腔体中的冷却水； 出水口开关器(40)，所述出水口开关器(40)开启或关闭所述出水口(22);和 控制器，所述控制器根据所述电池的温度控制所述出水口开关器(40)关闭或开启所述出水口( 22)、以及开启或关闭所述冷却水加热器(30)。2.如权利要求1所述的水室装置(I)，其特征在于，所述水室本体(I O)包括: 水室板(11)，所述水室板(11)的上表面具有凹槽(111);和 水室上板(12)，所述水室上板(12)封闭所述凹槽(111)的开口，以与所述水室板(11)形成所述中空腔体。3.如权利要求2所述的水室装置(I)，其特征在于，所述凹槽(111)内具有多个分割所述中空腔体的第一侧壁(112)。4.如权利要求3所述的水室装置(I)，其特征在于，所述入水口(21)和出水口(22)设置在所述水室板(11)的一端， 所述凹槽(111)内进一步包括将所述入水口(21)和出水口(22)隔离的第二侧壁(113)，以形成自所述入水口(21)、经过所述中空腔体至所述出水口(22)的冷却水流通通路。5.如权利要求4所述的水室装置(I)，其特征在于，所述冷却水加热器(30)邻近所述入水口(21)。6.—种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求1至5中任一权利要求所述的水室装置(I)。7.—种加热和冷却汽车电池的方法，其特征在于，所述汽车电池包括如权利要求1至5中任一权利要求所述的水室装置(I )，该方法包括: 步骤100，判断所述汽车电池的温度是否低于工作温度下限，如果是，则执行步骤200，如果否，则执行步骤300; 步骤200，所述控制器控制所述出水口开关器(40)关闭所述出水口(22)和开启所述冷却水加热器(30)，以加热所述中空腔体中的冷却水，然后执行步骤100 ； 步骤300，所述控制器关闭所述冷却水加热器(30)，然后执行步骤100。8.如权利要求7所述的加热和冷却汽车电池的方法，其特征在于，所述出水口(22)的初始状态为开启状态。9.如权利要求7或8所述的加热和冷却汽车电池的方法，其特征在于，所述步骤300包括: 步骤310:判断所述汽车电池的温度是否高于工作温度上限，如果是，则执行步骤320，如果否，则执行步骤330; 步骤320，所述控制器控制所述出水口开关器(40)开启所述出水口(22)和关闭所述冷却水加热器(30)，然后执行步骤100; 步骤330:判断出水口(22)是否开启，如果是，则执行步骤100，如果否，则执行步骤340 ； 步骤340，所述控制器关闭所述冷却水加热器(30)和控制所述出水口开关器(40)开启 所述出水口( 22)，然后执行步骤10。
【文档编号】H01M10/615GK106025431SQ201610541490
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月11日
【发明人】陆群, 田原松
【申请人】北京长城华冠汽车科技股份有限公司