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, que comprende un climatizador cuyo evaporador (1) está adaptado para refrigerar el habitáculo (2) delvehículo y está contenido en un recinto (13), estando situadas la batería o las baterías (11) en el interior de unrecipiente (10), siendo este dispositivo tal que el recinto (13) del evaporador (1) está empalmado a un conducto (14)cuya salida (14a) está dirigida hacia una zona de intercambio térmico (15) prevista al menos en una cara exterior(16) del recipiente (10) que contiene a la batería o las baterías (11), comprendiendo la citada zona de intercambiotérmico (15) una parte exterior al citado recipiente (10) dispuesta enfrente de la salida (14a) del citado conducto (14)y una parte dispuesta enfrente del interior del citado recipiente (10), estando caracterizado el citado dispositivoporque la citada zona de intercambio térmico (15) está constituida por un radiador que comprende una placa basemetálica (17) que presenta en una de sus caras una primera serie de aletas (18) dirigidas hacia la salida (14a) delcitado conducto (14) y en la cara opuesta una segunda serie de aletas (19) dirigidas hacia el interior del citadorecipiente (10).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2009/052428.

Solicitante: RENAULT S.A.S..

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 13-15 QUAI LE GALLO 92100 BOULOGNE-BILLANCOURT FRANCIA.

Inventor/es: DUBIEF,Flavien , ORIGUCHI,Masato, YU,ROBERT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B60H1/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B60 VEHICULOS EN GENERAL.B60H DISPOSICIONES DE DISPOSITIVOS DE CALEFACCION, REFRIGERACION, VENTILACION O DE OTROS TRATAMIENTOS DEL AIRE, ESPECIALMENTE ADAPTADAS PARA ESPACIOS DE VEHICULOS DESTINADOS A PASAJEROS O MERCANCIAS.Dispositivos de calefacción, refrigeración o ventilación (dispositivos de calefacción, refrigeración o ventilación que efectúan otro tratamiento del aire, en la medida que el otro tratamiento es más importante B60H 3/00; ventilación obtenida únicamente por abrir ventanas, puertas, partes del techo o similares, B60J; dispositivos de calefacción o ventilación para asientos de vehículos B60N 2/56; dispositivos de limpieza de ventanas o parabrisas que emplean aire, p. ej. aparatos para quitar el hielo B60S 1/54).

PDF original: ES-2399801_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

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 de refrigeración, conocido por el documento WO 2007/111209, que constituye la técnica anterior más próxima, presenta un dispositivo para refrigerar la batería o las baterías de un vehículo automóvil, en particular de un vehículo eléctrico, que comprende un climatizador cuyo evaporador está adaptado para refrigerar el habitáculo del vehículo y está contenido en un recinto, estando situadas la batería o las baterías en el interior de un recinto, estando situadas la batería o las baterías en el interior de un recipiente, estando caracterizado este dispositivo porque el recinto del evaporador está empalmado a un conducto cuya salida está dirigida hacia una zona de intercambio térmico prevista al menos en una cara exterior del recipiente que contiene la batería o las baterías.

Así, una parte del aire frío producido por el evaporador es tomada en el recinto que contiene a este último y es enviada por el conducto hacia la zona de intercambio térmico prevista al menos en una cara del recipiente, lo que permite refrigerar la batería o las baterías.

Debido a esto, el recipiente no comprende segundo evaporador, lo que permite simplificar la fabricación de este recipiente.

En el dispositivo conocido, la citada zona de intercambio térmico comprende una parte exterior al citado recipiente dispuesta enfrente de la salida del citado conducto y una parte dispuesta enfrente del interior del citado recipiente. El objetivo de la presente invención es mejorar un dispositivo de este tipo.

De acuerdo con la invención, la citada zona de intercambio térmico está constituida por un radiador que comprende una placa base metálica que presenta en una de sus caras una primera serie de aletas dirigidas hacia la salida del citado conducto y en la cara opuesta una segunda serie de aletas dirigidas hacia el interior del citado recipiente.

De esta manera, la primera serie de aletas permiten refrigerar el radiador por el aire frío que sale del conducto y la segunda serie de aletas permiten a su vez enfriar el aire contenido en el recipiente, lo que permite refrigerar eficazmente la batería o las baterías.

En este modo de realización, el citado radiador está empalmado de modo estanco a una pared exterior del citado recipiente situada enfrente de la salida de citado conducto.

El intercambio térmico entre las aletas del radiador y la batería o las baterías puede ser realizado por convección natural del aire o por convección forzada por medio de un ventilador.

Este intercambio térmico puede ser realizado igualmente por conducción por medio de una estructura metálica o de caloductos.

En una versión mejorada del dispositivo de acuerdo con la invención, al menos una de las paredes exteriores del recipiente que contiene 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.

Así, cuando el aire ambiente está frío, la citada trampilla puede ser abierta para refrigerar el interior del recipiente por el aire frío exterior, lo que permite cortar la climatización del vehículo y realizar así un ahorro de energía.

De acuerdo con otro aspecto, la invención concierne igualmente a un vehículo automóvil, especialmente eléctrico que comprenden un dispositivo de refrigeración de acuerdo con la invención.

En una versión preferida de este vehículo, el recipiente que contiene a la batería o las baterías está fijado de modo desmontable en el interior de este vehículo, lo que no presenta dificultades, dado que el recipiente no contiene evaporador y que el radiador (o la citada zona de intercambio térmico) está libre físicamente con respecto al resto del dispositivo de climatización.

Otras particularidades y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto todavía a lo largo de la descripción que sigue.

En los dibujos anejos, dados a título de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo para refrigerar la batería o las baterías (11) de un vehículo automóvil, en particular de un vehículo eléctrico, que comprende un climatizador cuyo evaporador (1) está adaptado para refrigerar el habitáculo (2) del vehículo y está contenido en un recinto (13) , estando situadas la batería o las baterías (11) en el interior de un recipiente (10) , siendo este dispositivo tal que el recinto (13) del evaporador (1) está empalmado a un conducto (14) cuya salida (14a) está dirigida hacia una zona de intercambio térmico (15) prevista al menos en una cara exterior

(16) del recipiente (10) que contiene a la batería o las baterías (11) , comprendiendo la citada zona de intercambio térmico (15) una parte exterior al citado recipiente (10) dispuesta enfrente de la salida (14a) del citado conducto (14) y una parte dispuesta enfrente del interior del citado recipiente (10) , estando caracterizado el citado dispositivo porque la citada zona de intercambio térmico (15) está constituida por un radiador que comprende una placa base metálica (17) que presenta en una de sus caras una primera serie de aletas (18) dirigidas hacia la salida (14a) del citado conducto (14) y en la cara opuesta una segunda serie de aletas (19) dirigidas hacia el interior del citado recipiente (10) .

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el citado radiador (15) está empalmado de modo estanco a una pared exterior del citado recipiente (10) situada enfrente de la salida (14a) del citado conducto (14) .

3. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque comprende medios de intercambio térmico por convección entre las aletas (19) del radiador (15) y la batería o las baterías (11) .

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque comprende medios de intercambio térmico por conducción entre las aletas (19) del radiador (15) y la batería o las baterías (11) , comprendiendo estos medios una estructura metálica o caloductos.

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, 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 (20) que puede ser abierta para poner el interior del recipiente (10) en comunicación con el aire ambiente.

6. Vehículo automóvil, especialmente vehículo eléctrico, equipado con un dispositivo de refrigeración de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Vehículo automóvil de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el recipiente (10) que contiene a la batería o las baterías (11) está fijado de modo desmontable en el interior del vehículo.


 

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