一種水室裝置、汽車以及加熱和冷卻汽車電池的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水室裝置、包括該水室裝置的汽車以及加熱和冷卻汽車電池的方法，包括：水室本體，水室本體內形成供冷卻水流通的中空腔體，水室本體具有供冷卻水流入和流出中空腔體的入水口和出水口；冷卻水加熱器，冷卻水加熱器設置在水室本體內，以加熱中空腔體中的冷卻水；出水口開關器，出水口開關器開啟或關閉出水口；和控制器，控制器開啟或關閉冷卻水加熱器，并且根據冷卻水加熱器的開啟或關閉狀態(tài)以及冷卻水的溫度控制出水口開關器關閉或開啟出水口。本發(fā)明的目的是通過減少需要加熱的冷卻水的體積和將冷卻水加熱裝置內置在水室裝置中，不僅避免了管路中的熱量損失，而且提高了加熱效率和速度。
【專利說明】
_種水室裝置、汽車以及加熱和冷卻汽車電池的方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及汽車領域，特別涉及一種水室裝置、包括該水室裝置的汽車、以及加熱和冷卻汽車電池的方法。
【背景技術】
[0002]在現有的新能源汽車所用到的軟包鋰電池電池箱中，熱管理方式有風冷方式和水冷方式。在水冷裝置中，需要在車輛內部的電池箱以外的位置安裝冷卻水加熱裝置，用于在低溫環(huán)境下通過加熱冷卻水而提高電池的溫度，保證電池的正常工作。
[0003]其中，冷卻水加熱裝置大多布置在汽車前艙，而電池箱通常布置在車輛的地板以下，冷卻水加熱裝置與電池箱通過管路連接，以傳遞加熱的冷卻水。加熱的冷卻水在較長距離布置的管路中會產生大量的熱量散失，因此通常需要較大功率的冷卻水加熱裝置，不僅導致冷卻水加熱裝置的體積較大，而且加熱效率不高，不僅浪費電池箱的電量，而且影響電動車的續(xù)航里程。

【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種水室裝置和包括該水室裝置的汽車，其通過減少需要加熱的冷卻水的體積和將冷卻水加熱裝置內置在水室裝置中，不僅避免了管路中的熱量損失，而且提高了加熱效率和速度。
[0005]本發(fā)明的實施例提供了一種水室裝置，包括:
[0006]水室本體，所述水室本體內形成供冷卻水流通的中空腔體，所述水室本體具有供所述冷卻水流入和流出所述中空腔體的入水口和出水口；
[0007]冷卻水加熱器，所述冷卻水加熱器設置在所述水室本體內，以加熱所述中空腔體中的冷卻水；
[0008]出水口開關器，所述出水口開關器開啟或關閉所述出水口；和
[0009]控制器，所述控制器根據所述電池的溫度控制所述出水口開關器(40)關閉或開啟所述出水口(22)、以及開啟或關閉所述冷卻水加熱器。
[0010]優(yōu)選地，所述水室本體包括:
[0011 ]水室板，所述水室板的上表面具有凹槽;和
[0012]水室上板，所述水室上板封閉所述凹槽的開口，以與所述水室板形成所述中空腔體。
[0013]進一步地，所述凹槽內具有多個分割所述中空腔體的第一側壁。
[0014]優(yōu)選地，所述入水口和出水口設置在所述水室板的一端，
[0015]所述凹槽內進一步包括將所述入水口和出水口隔離的第二側壁，以形成自所述入水口、經過所述中空腔體至所述出水口的冷卻水流通通路。
[0016]優(yōu)選地，所述冷卻水加熱器鄰近所述入水口。
[0017]本發(fā)明的又一個實施例還提供了一種汽車，所述汽車包括以上所述的水室裝置。
[0018]本發(fā)明的另一個實施例還提供了一種加熱和冷卻汽車電池的方法，所述汽車電池包括如上所述的水室裝置，該方法包括:
[0019]步驟100，判斷所述汽車電池的溫度是否低于工作溫度下限，如果是，則執(zhí)行步驟200，如果否，則執(zhí)行步驟300 ；
[0020]步驟200，所述控制器控制所述出水口開關器關閉所述出水口和開啟所述冷卻水加熱器，以加熱所述中空腔體中的冷卻水，然后執(zhí)行步驟100 ；
[0021]步驟300，所述控制器關閉所述冷卻水加熱器，然后執(zhí)行步驟100。
[0022]優(yōu)選地，所述出水口(22)的初始狀態(tài)為開啟狀態(tài)。
[0023]優(yōu)選地，所述步驟300包括:
[0024]步驟310:判斷所述汽車電池的溫度是否高于工作溫度上限，如果是，則執(zhí)行步驟320，如果否，則執(zhí)行步驟330 ；
[0025]步驟320，所述控制器控制所述出水口開關器開啟所述出水口和關閉所述冷卻水加熱器，然后執(zhí)行步驟100;
[0026]步驟330:判斷出水口是否開啟，如果是，則執(zhí)行步驟100，如果否，則執(zhí)行步驟340 ；步驟340，所述控制器關閉所述冷卻水加熱器和控制所述出水口開關器開啟所述出水口，然后執(zhí)彳丁步驟100。
【附圖說明】
[0027]以下附圖僅對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。
[0028]圖1為本發(fā)明的水室裝置的局部剖視的結構示意圖。
[0029]圖2為包括本發(fā)明的水室裝置的電池的結構示意圖。
[0030]圖3為圖1的水室裝置的爆炸視圖。
[0031 ]圖4為圖3中的水室裝置去除水室上板的俯視圖。
[0032]圖5為本發(fā)明的加熱和冷卻汽車電池的方法的一個實施例的流程圖。
[0033]圖6為本發(fā)明的加熱和冷卻汽車電池的方法的一個優(yōu)選實施例的流程圖。
[0034]標號說明:
[0035]I水室裝置
[0036]10水室本體
[0037]11水室板
[0038]111 凹槽
[0039]112 第一側壁
[0040]113 第二側壁[0041 ] 12水室上板
[0042]21 入水口
[0043]211 第一開口
[0044]212 第二開口
[0045]22 出水口
[0046]30冷卻水加熱器
[0047]40出水口開關器
[0048]100 電池
【具體實施方式】
[0049]為了對發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】，在各圖中相同的標號表不相同的部分。
[0050]在本文中，“示意性”表示“充當實例、例子或說明”，不應將在本文中被描述為“示意性”的任何圖示、實施方式解釋為一種更優(yōu)選的或更具優(yōu)點的技術方案。
[0051]為使圖面簡潔，各圖中的只示意性地表示出了與本發(fā)明相關部分，而并不代表其作為產品的實際結構。另外，以使圖面簡潔便于理解，在有些圖中具有相同結構或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標出了其中的一個。
[0052]為了解決現有技術中冷卻水加熱裝置加熱效率不高、熱量散失嚴重的技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種水室裝置和包括該水室裝置的汽車，其通過減少需要加熱的冷卻水的體積和將冷卻水加熱裝置內置在水室裝置中，不僅避免了管路中的熱量損失，而且提高了加熱效率和速度。
[0053]圖1為本發(fā)明的水室裝置的局部剖視的結構示意圖。如圖1所示，本實施例提供了一種水室裝置I，包括:
[0054]水室本體10，水室本體1內形成供冷卻水流通的中空腔體，水室本體10具有供冷卻水流入和流出中空腔體的入水口 21和出水口 22;
[0055]冷卻水加熱器30，冷卻水加熱器30設置在水室本體10內，以加熱中空腔體中的冷卻水；
[0056]出水口開關器40，出水口開關器40開啟或關閉出水口22;和
[0057]控制器(圖中未示出)，控制器開啟或關閉冷卻水加熱器30，并且根據冷卻水加熱器30的開啟或關閉狀態(tài)以及冷卻水的溫度控制出水口開關器40關閉或開啟出水口 22。
[0058]結合圖2所示，水室本體10與電池100的表面接觸，水室裝置I通過加熱水室本體10內的中空腔體內的冷卻水，而提高電池100的溫度。
[0059]本實施例的水室裝置在工作時，冷卻水加熱器30在控制器的作用下，具有開啟和關閉兩種狀態(tài)。其中，當冷卻水加熱器30開啟時，對應于電池100的溫度低于電池100的工作溫度范圍(即低于工作溫度下限)，其加熱中空腔體內的冷卻水，以通過提高冷卻水的溫度提高電池100的溫度。當冷卻水加熱器30關閉時，對應于電池100的溫度符合或者高于電池100的工作溫度，冷卻水通過熱傳遞為電池100提供冷卻作用。
[0060]當冷卻水加熱器30開啟時，對應于電池100溫度低、需要被加熱的工況，控制器對應地控制出水口開關器40關閉出水口 22，冷卻水不能流出，則當冷卻水充滿中空腔體時，冷卻水不再流動。則冷卻水加熱器30僅加熱中空腔體內的冷卻水，而非在整個冷卻水循環(huán)管路中循環(huán)流動的冷卻水。由于中空腔體的體積較小，因此很小功率的冷卻水加熱器30即可快速地加熱中空腔體內的冷卻水，并且由于冷卻水不再流動，與加熱循環(huán)流動的冷卻水的情況不同，中空腔體內的冷卻水的溫度可持續(xù)地升高。此外，由于冷卻水不再流動，因此在此過程中，冷卻水循環(huán)水路所使用的水栗處于關閉狀態(tài)。
[0061]當電池100的溫度符合工作溫度時，控制器可關閉冷卻水加熱器30，同時根據冷卻水加熱器30的關閉狀態(tài)控制出水口開關器40開啟出水口 22，則冷卻水可繼續(xù)流動。
[0062]由于冷卻水加熱器30具有關閉后仍然可持續(xù)發(fā)熱一段時間的滯后性，而在冷卻水循環(huán)水路中流動的冷卻水的溫度低于中空腔體內的被加熱的冷卻水的溫度，因此在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，當電池100的溫度被加熱升高至一定值(低于工作溫度)時，控制器可關閉冷卻水加熱器30，并且根據冷卻水的溫度而持續(xù)控制出水口開關器40關閉出水口 22，此時，冷卻水不流動，而冷卻水可在冷卻水加熱器30的余溫加熱下持續(xù)提高溫度。當電池100的溫度達到工作溫度時，控制器可根據冷卻水加熱器30的關閉狀態(tài)以及冷卻水的溫度控制出水口開關器40開啟出水口 22，則冷卻水可繼續(xù)流動。
[0063]在本實施例的水室裝置中，通過設置能夠關閉出水口22的出水口開關器40，使得冷卻水加熱器30能夠僅加熱被封閉在中空腔體內的冷卻水，而非加熱在整個冷卻水循環(huán)管路中循環(huán)流動的冷卻水。由于大大減少了需要加熱的冷卻水的體積，使得冷卻水加熱器30需要提供的加熱功率大大減小，而且能夠減少加熱時間。
[0064]另外，由于冷卻水加熱器30需要提供的加熱功率大大減小，因此能夠減小冷卻水加熱器30的體積，使得冷卻水加熱器30能夠內置在水室本體10中，從而直接加熱與電池100直接進行熱傳遞的水室本體10的中空腔體內的冷卻水。這樣，避免了如現有技術中通過設置在水室裝置以外的冷卻水加熱裝置加熱冷卻水而導致的在循環(huán)管路中的熱量散失，不僅進一步提尚了加熱功率，而且能夠縮短加熱時間，從而提尚電池性能。
[0065]在本實施例中，出水口開關器40可為電磁閥，其通過與出水口 22配合的活塞桿開啟或關閉出水口 22。當然，出水口開關器40也可以為其他任意能夠實現開啟和關閉出水口22的開關器件。
[0066]在一個實施例中，如圖3和圖4所示，水室本體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封閉凹槽111的開口，以與水室板11一起形成中空腔體。
[0069]也就是說，中空腔體由凹槽111和封閉凹槽111的開口的水室上板12—起形成。
[0070]具體地，如圖4所示，凹槽111內具有多個分割中空腔體13的第一側壁112。入水口21和出水口 22設置在水室板11的一端，凹槽111內進一步包括將入水口 21和出水口 22隔離的第二側壁113，以形成自入水口 21、經過中空腔體13至出水口 22的冷卻水流通通路。其中，第一側壁112自水室板11的一端朝向另一端延伸。
[0071 ] 在本實施例中，入水口 21和出水口 22均設置在水室板11的一端，冷卻水經過入水口 21進入中空腔體內以后，需要沿著第一側壁112形成多條分流而流經整個中空腔體后，再經過出水口 22流出中空腔體。通過多個第一側壁112的分割以第二側壁113的隔離作用，冷卻水至少需要自中空腔體的一端(入水口 21所設置的一端)流至中空腔體的另一端，然后自中空腔體的另一端流至中空腔體的一端(出水口22所設置的一端)，從而經出水口22流出中空腔體。通過多個并排設置的第一側壁112的分割，冷卻水可經過多次如上的往返移動才能自出水口 22排出。這樣通過延長了冷卻水在中空腔體內流動的路徑，能夠使冷卻水充分地向電池傳遞其熱量，從而更有效地實現冷卻和加熱的功能。
[0072]優(yōu)選地，冷卻水加熱器30鄰近入水口21。具體地，如圖4所示，入水口 21與中空腔體之間可通過第二側壁113在冷卻水的流通路徑上依次設置第一開口 211和第二開口 212，冷卻水加熱器30可設置在第一開口 211和第二開口 212之間。
[0073]對應地，水室上板22在鄰近入水口21的一端具有朝向水室板21—側的容置空間，以容納冷卻水加熱器30、出水口開關器40、控制器等部件。
[0074]從以上方案可知，本實施例的水室裝置通過減少需要加熱的冷卻水的體積減小了冷卻水加熱裝置所需要的加熱功率，從而使得冷卻水加熱裝置的體積能夠減小至可以內置在水室裝置中的程度，這樣不僅避免了管路中的熱量損失，而且提高了加熱效率和速度，從而保證電池的正常使用。
[0075]在另一個實施例中，可以將上述實施例中的水室裝置I應用在汽車中。當然，該水室裝置I如何實現在汽車中的安裝不是本發(fā)明的重點，本領域技術人員可以按照任意方式實施該水室裝置I在汽車中的安裝，本文不再贅述。
[0076]在又一個實施例中，提供了一種加熱和冷卻汽車電池的方法，該汽車電池包括上述實施例中的水室裝置I。其中，結合圖1和圖5所示，該方法包括:
[0077]步驟100，判斷汽車電池的溫度是否低于工作溫度下限，如果是，則執(zhí)行步驟200，如果否，則執(zhí)行步驟300;
[0078]步驟200，控制器控制出水口開關器40關閉出水口 22和開啟冷卻水加熱器30，以加熱中空腔體中的冷卻水，然后執(zhí)行步驟100 ；
[0079]步驟300，控制器關閉冷卻水加熱器30，然后執(zhí)行步驟100。
[0080]在本實施例中，當電池100的溫度低于電池的正常工作溫度下限時，控制器控制出水口開關器40關閉出水口 22和開啟冷卻水加熱器30，以加熱中空腔體中的冷卻水，直到電池100的溫度高于電池的正常工作溫度下限。
[0081 ]通過設置能夠關閉出水口 22的出水口開關器40，使得冷卻水加熱器30能夠僅加熱被封閉在中空腔體內的冷卻水，而非加熱在整個冷卻水循環(huán)管路中循環(huán)流動的冷卻水。由于大大減少了需要加熱的冷卻水的體積，使得冷卻水加熱器30需要提供的加熱功率大大減小，而且能夠減少加熱時間。
[0082]當電池100的溫度高于電池的正常工作溫度的下限時，電池100可不需要被加熱，因此控制器根據電池100的溫度關閉冷卻水加熱器30，直到電池100的溫度低于電池的正常工作溫度下限，需要重新開啟冷卻水加熱器30以通過加熱冷卻水而加熱電池100。
[0083]在一個優(yōu)選實施例中，如圖1和圖6所示，步驟300包括:
[0084]步驟310:判斷汽車電池的溫度是否高于工作溫度上限，如果是，則執(zhí)行步驟320，如果否，則執(zhí)行步驟330;
[0085]步驟320，控制器控制出水口開關器40開啟出水口 22和關閉冷卻水加熱器30，然后執(zhí)行步驟100;
[0086]步驟330:判斷出水口 22是否開啟，如果是，則執(zhí)行步驟100，如果否，則執(zhí)行步驟340；
[0087]步驟340，所述控制器關閉所述冷卻水加熱器(30)和控制所述出水口開關器(40)開啟所述出水口( 22 )，然后執(zhí)行步驟100。
[0088]在本實施例中，進一步限定了電池100的加熱和冷卻過程。當汽車電池100的溫度高于工作溫度下限時，其溫度可能高于工作溫度上限或是處于工作溫度范圍內。因此，首先判斷其溫度是否高于工作溫度上限，如果是，則需要對電池100進行冷卻，此時控制器控制出水口開關器40開啟出水口 22和關閉冷卻水加熱器30，通過循環(huán)流動的冷卻水冷卻電池100，直至其處于工作溫度范圍內。當電池100的溫度被冷卻至低于工作溫度下限時，則執(zhí)行步驟200。
[0089]在汽車電池100的溫度處于工作溫度范圍內，即高于工作溫度下限且低于工作溫度上限時，本實施例通過出水口 22的開啟狀態(tài)判斷汽車電池100當前的溫度狀態(tài)是通過冷卻水加熱器30加熱提升至工作溫度范圍內的，還是未通過冷卻水加熱器30加熱而原本即處于工作溫度范圍內的。
[0090]如果是通過冷卻水加熱器30加熱提升至工作溫度范圍內的情況，則出水口 22應當處于關閉狀態(tài)，且冷卻水加熱器30處于開啟狀態(tài)，此時控制器可關閉冷卻水加熱器30和控制出水口開關器40開啟出水口 22，以停止對冷卻水的加熱，使電池保持在工作溫度范圍內。
[0091]優(yōu)選地，開啟出水口22的時間可晚于關閉冷卻水加熱器30的時間，以利用冷卻水加熱器30的余溫加熱中空腔體中少量的冷卻水，使電池能夠在關閉冷卻水加熱器30的情況下仍然保持在工作溫度范圍內，從而實現節(jié)能的目的。
[0092]如果是未通過冷卻水加熱器30加熱而原本即處于工作溫度范圍內的情況，則此時汽車電池100良好的工作在工作溫度范圍內，并且冷卻水加熱器30處于關閉狀態(tài)，則只需要通過監(jiān)測汽車電池100的溫度狀況即可，無需開啟冷卻水加熱器30以及改變出水口 22的狀
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[0093 ]本實施例的汽車電池的加熱和冷卻方法通過減少需要加熱的冷卻水的體積減小了冷卻水加熱裝置所需要的加熱功率，從而使得冷卻水加熱裝置的體積能夠減小至可以內置在水室裝置中的程度，這樣不僅避免了管路中的熱量損失，而且提高了加熱效率和速度，從而保證電池的正常使用。并且根據汽車電池的溫度狀態(tài)和出水口 22的開啟狀態(tài)靈活地控制對汽車電池的加熱和冷卻過程，不僅能夠對汽車電池進行準確地加熱和冷卻，而且能夠實現節(jié)能的目的。
[0094]在本文中，“水平”和“豎直”只是表示該部件或表面的大體延伸方向，并非是指絕對的水平方向和豎直方向，其可與絕對的水平方向和豎直方向具有一定的夾角。
[0095]在本文中，“第一”、“第二”等僅用于彼此的區(qū)分，而非表示重要程度及順序、以及互為存在的如提等。
[0096]在本文中，“一個”并不表示將本發(fā)明相關部分的數量限制為“僅此一個”，并且“一個”不表示排除本發(fā)明相關部分的數量“多于一個”的情形。
[0097]除非另有說明，本文中的數值范圍不僅包括其兩個端點內的整個范圍，也包括含于其中的若干子范圍。
[0098]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，而并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方案或變更，如特征的組合、分割或重復，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種水室裝置(I)，用于加熱和冷卻汽車電池，其特征在于，包括: 水室本體(10)，所述水室本體(10)內形成供冷卻水流通的中空腔體，所述水室本體(10)具有供所述冷卻水流入和流出所述中空腔體的入水口(21)和出水口(22); 冷卻水加熱器(30)，所述冷卻水加熱器(30)設置在所述水室本體(10)內，以加熱所述中空腔體中的冷卻水； 出水口開關器(40)，所述出水口開關器(40)開啟或關閉所述出水口(22);和 控制器，所述控制器根據所述電池的溫度控制所述出水口開關器(40)關閉或開啟所述出水口( 22)、以及開啟或關閉所述冷卻水加熱器(30)。2.如權利要求1所述的水室裝置(I)，其特征在于，所述水室本體(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)封閉所述凹槽(111)的開口，以與所述水室板(11)形成所述中空腔體。3.如權利要求2所述的水室裝置(I)，其特征在于，所述凹槽(111)內具有多個分割所述中空腔體的第一側壁(112)。4.如權利要求3所述的水室裝置(I)，其特征在于，所述入水口(21)和出水口(22)設置在所述水室板(11)的一端， 所述凹槽(111)內進一步包括將所述入水口(21)和出水口(22)隔離的第二側壁(113)，以形成自所述入水口(21)、經過所述中空腔體至所述出水口(22)的冷卻水流通通路。5.如權利要求4所述的水室裝置(I)，其特征在于，所述冷卻水加熱器(30)鄰近所述入水口(21)。6.—種汽車，其特征在于，所述汽車包括如權利要求1至5中任一權利要求所述的水室裝置(I)。7.—種加熱和冷卻汽車電池的方法，其特征在于，所述汽車電池包括如權利要求1至5中任一權利要求所述的水室裝置(I )，該方法包括: 步驟100，判斷所述汽車電池的溫度是否低于工作溫度下限，如果是，則執(zhí)行步驟200，如果否，則執(zhí)行步驟300; 步驟200，所述控制器控制所述出水口開關器(40)關閉所述出水口(22)和開啟所述冷卻水加熱器(30)，以加熱所述中空腔體中的冷卻水，然后執(zhí)行步驟100 ； 步驟300，所述控制器關閉所述冷卻水加熱器(30)，然后執(zhí)行步驟100。8.如權利要求7所述的加熱和冷卻汽車電池的方法，其特征在于，所述出水口(22)的初始狀態(tài)為開啟狀態(tài)。9.如權利要求7或8所述的加熱和冷卻汽車電池的方法，其特征在于，所述步驟300包括: 步驟310:判斷所述汽車電池的溫度是否高于工作溫度上限，如果是，則執(zhí)行步驟320，如果否，則執(zhí)行步驟330; 步驟320，所述控制器控制所述出水口開關器(40)開啟所述出水口(22)和關閉所述冷卻水加熱器(30)，然后執(zhí)行步驟100; 步驟330:判斷出水口(22)是否開啟，如果是，則執(zhí)行步驟100，如果否，則執(zhí)行步驟340 ； 步驟340，所述控制器關閉所述冷卻水加熱器(30)和控制所述出水口開關器(40)開啟 所述出水口( 22)，然后執(zhí)行步驟10。
【文檔編號】H01M10/615GK106025431SQ201610541490
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月11日
【發(fā)明人】陸群, 田原松
【申請人】北京長城華冠汽車科技股份有限公司