Dispositivo para refrigerar las baterías de un vehículo especialmente eléctrico y vehículo equipado con un dispositivo de este tipo.

Dispositivo para refrigerar la batería o las baterías (11) de un vehículo automóvil,

en particular de un vehículoeléctrico, comprendiendo este vehículo un climatizador en el cual el evaporador (1) y el condensador (3) están unidosentre sí por un circuito principal (4, 5) por el cual circula un líquido frigorígeno, estando unido este circuito principal(4, 5) a un circuito de derivación (7, 8) para encaminar el líquido frigorígeno hacia un segundo evaporador (9)adaptado para refrigerar la batería o las baterías (11), contenidas en un recipiente (10), caracterizado porque elsegundo evaporador (9) está situado al exterior del recipiente (10) y está en contacto con una parte térmicamenteconductora (14) de este recipiente (10), siendo la citada parte térmicamente conductora (14) un radiador que comprendeuna placa base metálica (15) de la cual una de las caras está en contacto con el segundo evaporador (9) y lacara opuesta lleva aletas (16) que sobresalen hacia el interior del citado recipiente (10).

Dispositivo para refrigerar las baterías de un vehículo especialmente eléctrico y vehículo equipado con un dispositivo de este tipo La presente invención concierne a un dispositivo para refrigerar la batería o las baterías de un vehículo automóvil especialmente eléctrico, de tipo híbrido o todo eléctrico.

Los vehículos de motor eléctrico son alimentados en energía eléctrica por una batería cuya duración de vida de servicio es primordial habida cuenta de su precio inicial.

Estas baterías electroquímicas, muy sensibles a las variaciones de temperatura, están concebidas generalmente para funcionar de manera óptima dentro de una gama de temperaturas de 20 ºC a 40 ºC, incluso de 20 ºC a 30 ºC.

Una temperatura superior a 40 ºC permite mejorar las prestaciones de una batería de litio pero aumenta su velocidad de degradación, siendo ya elevada una temperatura de 40 ºC para asegurar una larga duración de vida de servicio.

Una temperatura superior a 40 ºC para una batería de tipo NiMH (NiCd) afecta a la capacidad de carga de la batería y acelera su aumento de temperatura.

En razón de sus tamaño y peso relativamente importantes (típicamente de 15 kWh a 20 kWh para una batería de 150 kg a 200 kg que asegura una autonomía de 100 Km a 150 Km) , estas baterías aumentan lentamente de temperatura pero son difíciles de refrigerar.

Siendo la generación de calor proporcional al cuadrado de la corriente eléctrica y siendo la potencia proporcional a la corriente, la generación de calor es proporcional al cuadrado de la potencia.

Una carga muy rápida de la batería (en una quincena de minutos) puede por tanto provocar una generación de calor muy importante en la batería.

En el caso de un sistema de carga rápida de la batería, el conductor puede utilizar el vehículo varias veces en el mismo día cargando rápidamente la batería tras su descarga completa a consecuencia de la utilización del vehículo.

En este caso, la temperatura de la batería aumentará cada vez más hasta alcanzar la temperatura máxima permitida, no teniendo tiempo de refrigerarse la batería entre dos ciclos de carga rápida de la batería.

Es necesario entonces refrigerar la batería a fin de preservar su duración de vida de servicio.

El documento US 5 834 132 propone un sistema de regulación de la temperatura de una batería de vehículo automóvil.

Este sistema prevé un circuito de refrigeración que circula entre las celdas de la batería, siendo alimentado de fluido refrigerante este circuito por un depósito.

Para asegurar una circulación del fluido refrigerante es necesaria una bomba.

El fluido es enfriado por el aire exterior por medio de un radiador y de un ventilador asociado.

Sin embargo, a fin de asegurar una refrigeración eficaz, las dimensiones del radiador y la capacidad del ventilador deben ser importantes, siendo las diferencias de temperatura entre el aire exterior y el fluido y entre la batería y el fluido, relativamente pequeñas.

Resultan así unas dimensiones totales y un peso relativamente importantes de un sistema de este tipo, que además es complejo y costoso en razón del circuito de refrigeración, de la bomba, del radiador y del ventilador de tamaños importantes, de las válvulas necesarias.

Además, tal sistema no es suficientemente eficaz para refrigerar la batería en caso de cargas rápidas sucesivas en razón de la generación de calor muy importante en un tiempo muy corto.

Otro dispositivo de refrigeración conocido utiliza para refrigerar la batería o las baterías, el sistema de climatización del vehículo.

Este dispositivo equipa a los vehículos de tipo Ford Escape y está esquematizado en la figura 1.

Este dispositivo comprende un evaporador 1 situado en el interior del habitáculo 2 que está unido al condensador 3 situado al exterior del habitáculo por dos conductos 4, 5 por los cuales circula un líquido frigorígeno, tal como freón, que es comprimido en un compresor 6.

Los dos conductos 4, 5 están unidos a dos conductos 7, 8 de derivación que están unidos a un evaporador 9 que enfría el interior de un recipiente 10 que contiene a las baterías 11.

Los descompresores 12, 13 permiten regular la circulación del líquido frigorígeno por los conductos 4, 5 y 7, 8.

El inconveniente de este dispositivo de refrigeración reside en el hecho de que el evaporador 9 está situado en el interior del recipiente 10 que contiene a las baterías, lo que aumenta el volumen de este recipiente 10 y complica el empalme entre el evaporador 9 y el circuito de derivación del líquido frigorígeno, lo que plantea problemas cuando se quiere retirar el recipiente 10 del vehículo. Otro dispositivo conocido está divulgado por el documento EP 0596778, que constituye la técnica anterior más próxima.

El objetivo de la presente invención es poner remedio a estos inconvenientes.

Este objetivo se consigue, de acuerdo con la invención, gracias a un dispositivo para refrigerar la batería o las baterías de un vehículo automóvil, en particular de un vehículo eléctrico, comprendiendo este vehículo un climatizador en el cual el evaporador y el condensador están unidos entre sí por un circuito principal por el cual circula un líquido frigorígeno, estando unido este circuito principal a un circuito de derivación para encaminar el líquido frigorígeno hacia un segundo evaporador adaptado para refrigerar la batería o las baterías, contenidas en un recipiente, caracterizado porque el citado segundo evaporador está situado al exterior del recipiente y está en contacto con una parte térmicamente conductora de este recipiente, de acuerdo con la reivindicación 1.

Así, el segundo evaporador no está situado en el interior del recipiente que contiene a la batería o las baterías y no aumenta el volumen y el coste de fabricación de este recipiente.

El intercambio térmico entre el segundo evaporador y el interior del recipiente se hace por contacto entre este evaporador y una parte térmicamente conductora del recipiente que enfría el interior del recipiente y por tanto las baterías.

Preferentemente, el segundo evaporador comprende una superficie de difusión del frío, estando esta superficie en contacto directo con la citada parte térmicamente conductora.

En un modo de realización, la citada parte térmicamente conductora está integrada en una de las paredes exteriores del citado recipiente.

Una de las caras de esta parte térmicamente conductora puede estar situada en la prolongación de una de las caras de la pared exterior del recipiente.

De acuerdo con la invención, la citada parte térmicamente conductora es un radiador, lo que permite enfriar eficazmente el interior del recipiente.

Este radiador comprende una placa base metálica de la cual una de las caras está en contacto con el segundo evaporador y la cara opuesta lleva aletas que sobresalen hacia el interior del citado recipiente.

Entre las aletas y la batería o las baterías pueden estar previstos medios de intercambio térmico por convección natural o forzada para optimizar la refrigeración de éstas.

En una variante de realización, el dispositivo de refrigeración puede comprender medios de intercambio térmico por conducción entre las aletas del radiador y la batería o las baterías, comprendiendo estos medios una estructura metálica o caloductos.

En otra variante de realización, al menos una de las paredes exteriores del recipiente que contiene a la batería o las baterías comprende al menos una trampilla que puede ser abierta para poner el interior del recipiente en comunicación con el aire ambiente.

Estas trampillas pueden ser abiertas, cuando el aire ambiente está relativamente frío, es decir suficientemente frío para refrigerar la batería o las baterías, sin utilizar la climatización.

De acuerdo con otro aspecto, la invención concierne a un vehículo automóvil, especialmente un vehículo eléctrico, equipado con el citado dispositivo de refrigeración.

Preferentemente, el recipiente que contiene a la batería o las baterías está fijado de modo desmontable en el interior del vehículo, estando el segundo evaporador en contacto con la citada parte térmicamente conductora del recipiente gracias a la fuerza ejercida por un muelle, estando unido el circuito de derivación del líquido frigorígeno al segundo evaporador por conductos flexibles.

De esta manera, estos conductos flexibles pueden seguir el movimiento del recipiente que contiene a la batería o las baterías.

Otras particularidades y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para refrigerar la batería o las baterías (11) de un vehículo automóvil, en particular de un vehículo eléctrico, comprendiendo este vehículo un climatizador en el cual el evaporador (1) y el condensador (3) están unidos entre sí por un circuito principal (4, 5) por el cual circula un líquido frigorígeno, estando unido este circuito principal (4, 5) a un circuito de derivación (7, 8) para encaminar el líquido frigorígeno hacia un segundo evaporador (9) adaptado para refrigerar la batería o las baterías (11) , contenidas en un recipiente (10) , caracterizado porque el segundo evaporador (9) está situado al exterior del recipiente (10) y está en contacto con una parte térmicamente conductora (14) de este recipiente (10) , siendo la citada parte térmicamente conductora (14) un radiador que comprende una placa base metálica (15) de la cual una de las caras está en contacto con el segundo evaporador (9) y la cara opuesta lleva aletas (16) que sobresalen hacia el interior del citado recipiente (10) .

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo evaporador (9) comprende una superficie (9a) de difusión del frío, estando esta superficie (9a) en contacto directo con la citada parte térmicamente conductora (14) .

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la citada parte térmicamente conductora (14) está integrada en una de las paredes exteriores del citado recipiente (10) .

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios de intercambio térmico por convección entre las aletas (16) del radiador (14) y la batería o las baterías (11) .

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios de intercambio térmico por conducción entre las aletas (16) del radiador (14) y la batería o las baterías (11) , comprendiendo estos medios una estructura metálica o caloductos.

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque al menos una de las paredes exteriores del recipiente (10) que contiene a la batería o las baterías (11) comprende al menos una trampilla (17) que puede ser abierta para poner el interior del recipiente (10) en comunicación con el aire ambiente.

7. Vehículo automóvil, especialmente vehículo eléctrico, equipado con un dispositivo de refrigeración de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Vehículo automóvil de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el recipiente (10) que contiene a la batería o las baterías (11) está fijado de modo desmontable en el interior del vehículo, estando el segundo evaporador (9) en contacto con la citada parte térmicamente conductora (14) del recipiente (10) gracias a la fuerza ejercida por un muelle (18) , estando unido el circuito de derivación (7, 8) del líquido frigorígeno al segundo evaporador por conductos flexibles (7a, 8a) .