[发明专利]用于冷却电池的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及大电池应用，并且更具体地涉及用来冷却大电池系统 (例如混合电动车辆的能量存储系统)的系统和方法。

背景技术

混合柴油电动车辆(诸如混合柴油电动机车)例如包括具有几个 能量存储装置(即电池)的能量存储系统。这些能量存储装置通常被 用来在动态制动模式期间在牵引电动机产生可以被存储的过量电能 时、或者在发动机运行模式期间在机车发动机产生可以被存储的过量 电能时存储次级电能。每个机车通常包括许多能量存储装置，例如十 到十五个之间，其中每个能量存储装置是包括几百个组合在一起的单 个单元电池(cell)的巨大块状体，并且每个总计重达几百磅。

用于常规机车的能量存储系统的常规冷却系统通常有这样的特 征：至少一个冷却空气管道通过每个能量存储装置的内部并且与其内 部单元电池邻近。外部空气通过每个冷却空气管道被吸入并且穿过每 个能量存储装置的内部，其后外部空气被排到通风区，例如机车外部。 如果在内部冷却空气管道中的一个中发生泄漏，则通过冷却空气管道 的外部空气可能泄漏进入每个能量存储装置的内部。在几种情况下， 泄漏进入每个能量存储装置的内部的外部空气包括污染物，例如尘 粒。在典型操作期间，每个能量存储装置在高温下运行(例如在300 摄氏度的范围内)，并且通常跨越每个能量存储装置的端子施加高电 压。泄漏的包含污染物的外部空气进入能量存储装置的内部并且在能 量存储装置的内部的高温环境中在能量存储装置的内部电子器件上 积累灰尘和污垢，由此不利地影响能量存储装置的蠕变和冲击特性 (strike property)。

因此，为机车的能量存储装置提供冷却系统将是有利的，该冷却 系统减少或消除了外部空气或冷却流体在每个能量存储装置的内部 之内的通行，以减小这样的冷却系统对能量存储系统的内部电子器件 和操作特性的不利影响。

发明内容

在本发明的一个实施例中，提供一种用来冷却混合电动车辆的能 量存储系统的系统。能量存储系统包括至少一个能量存储装置。所述 系统包括被配置成密封能量存储系统的至少一个相应能量存储装置 的至少一个内核的至少一个内壳。另外，所述系统包括被配置成围绕 所述至少一个内壳的至少一个外层。所述系统进一步包括位于所述至 少一个内壳和所述至少一个外层之间的内部空间，其中该内部空间被 配置成通过外层中的至少一个入口接收冷却流体。

在本发明的一个实施例中，提供一种用来冷却混合电动车辆的能 量存储系统的系统。能量存储系统包括至少一个能量存储装置。所述 系统包括被配置成密封能量存储系统的至少一个相应能量存储装置 的至少一个内核的至少一个内壳。另外，所述系统包括被配置成热接 合内壳的相应外表面的至少一个传热表面。所述系统进一步包括被配 置成围绕所述至少一个内壳的至少一个外层，以及被配置成接收冷却 流体管道内的冷却流体的在外层之内的入口。冷却流体管道被配置成 促进冷却流体靠近所述至少一个传热表面并且通过位于入口上面的 出口的对流。

在本发明的一个实施例中，提供一种用来冷却混合电动车辆的能 量存储系统的方法。能量存储系统包括至少一个能量存储装置。所述 方法包括利用至少一个内壳密封能量存储系统的至少一个相应能量 存储装置的至少一个内核。另外，所述方法包括利用至少一个外层围 绕所述至少一个内壳。所述方法进一步包括接收通过外层中的入口并 且进入位于所述至少一个内壳和所述至少一个外层之间的内部空间 中的冷却流体。

在本发明的一个实施例中，提供一种用来冷却混合电动车辆的能 量存储系统的方法。能量存储系统包括至少一个能量存储装置。所述 方法包括利用至少一个内壳密封能量存储系统的至少一个相应能量 存储装置的至少一个内核。另外，所述方法包括利用至少一个传热表 面热接合内壳的相应外表面。所述方法进一步包括利用至少一个外层 围绕所述至少一个内壳，并且接收通过在外层内的入口并且在至少一 个相应冷却流体管道内的冷却流体。所述方法进一步包括促进靠近所 述至少一个传热表面并且通过位于入口上面的出口的冷却流体的对 流。

附图说明

将通过参考本发明在附图中示出的特定实施例来更详细地描述 以上简要描述的本发明的实施例。要理解的是，这些附图仅描述本发 明的典型实施例并且因此不被认为是对其范围的限制，将通过使用附 图利用附加特性和细节来解释和描述本发明的实施例，其中：