阅读说明：本技术 水冷式电池冷却系统及使用其的冷却方法 (Water-cooled battery cooling system and cooling method using same ) 是由 车龙雄 朴重夏 尹中洙 于 2018-12-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种水冷式电池冷却系统和使用该系统的冷却方法,其中,所述水冷式电池冷却系统使用空调系统来冷却电池,所述空调系统包括设置在其中的制冷剂回路以改善对冷却排放温度的控制。(The present invention provides a water-cooled battery cooling system and a cooling method using the same, wherein the water-cooled battery cooling system cools a battery using an air conditioning system including a refrigerant circuit provided therein to improve control of a cooling discharge temperature.)

水冷式电池冷却系统及使用其的冷却方法

本申请要求于2018年7月24日提交的韩国专利申请No.10-2018-0085912的优先权，其公开内容在此整体引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种水冷式电池冷却系统及使用其的冷却方法，更具体而言，涉及一种使用空调系统来冷却电池用的水冷式电池冷却系统及使用其的冷却方法，所述水冷式电池冷却系统包括：用于改善冷却排出温度的控制的制冷剂回路。

背景技术

通常，使用空调系统用于冷却电池的水冷式电池冷却系统具有空调系统的制冷剂回路与冷却器连接的配置。图1示出根据现有技术的空调系统，其中设置有常规的水冷式电池冷却系统，图2示出根据现有技术的常规水冷式电池冷却系统。

特别地，图1和图2中所示的系统示出了发动机舱中的空间不足以及由于复杂的制冷剂回路分支结构导致的电气部件的增加而造成的组装能力的劣化。另外，在这种系统中增加了成本、重量等。当空调系统的制冷剂在用于冷却车辆室内空间的空调的运行期间被供应到冷却器以冷却电池时，由于制冷剂的流量分布的恶化，造成室内排气温度升高，从而恶化了舒适度。因此，可能难以控制冷却排出温度，从而导致室内空间冷却性能的劣化。

发明内容

本公开通过将用于冷却室内空间的空调系统的制冷剂回路和冷却器用制冷剂回路一体化来优化发动机舱中的内部空间，其中，所述冷却器用制冷剂回路是从空调系统的制冷剂回路分支并且进一步连接用于冷却电池。另外，本公开的目的在于在冷却电池时，防止制冷剂的流量分布的突然变化。

为了实现上述目的，根据本公开的水冷式电池冷却系统可以包括：压缩机，蒸发器中的制冷剂可以通过与该压缩机直接相连的吸入管流入其中；配置成冷却电池的冷却器和冷却器用恒温膨胀阀，该冷却器和该冷却器用恒温膨胀阀可以安装在吸入管的某个纵向部分处，以允许从蒸发器排出的吸入管的内部制冷剂依次通过冷却器用恒温膨胀阀和冷却器，随后沿吸入管流入压缩机，并且从冷凝器排出的制冷剂可以在液体管中流动，该液体管具有与冷凝器连接的第一端和在与冷却器用恒温膨胀阀和蒸发器之间的吸入管连接的第二端。

冷却器可以包括：冷却器吸入口，吸入管的内部制冷剂可以流入其中；冷却器液体入口，液体管的内部制冷剂可以流入其中；以及制冷剂出口，通过冷却器吸入口和冷却器液体入口进入的冷却器的内部制冷剂可以通过该制冷剂出口排出。冷却器吸入口和制冷剂出口可以彼此同轴地形成。冷却器用恒温膨胀阀可以包括：阀吸入口，吸入管的内部制冷剂可以流入其中；以及阀液体入口，液体管的内部制冷剂可以流入其中。特别地，阀吸入口可以与冷却器吸入口连通，并且阀液体入口可以与冷却器液体入口连通。

液体管可以在其某个纵向部分处与阀液体入口连通。冷却器用恒温膨胀阀可以包括安装在其中的电磁阀，该电磁阀配置为打开或关闭阀液体入口。电磁阀可以具有形成于其中的孔穴。当接通信号传输到冷却器时，电磁阀可以改变到打开状态，并且当切断信号传输到冷却器时，电磁阀可以改变到关闭状态。当切断信号传输到冷却器时，液体管的内部制冷剂可以流向与液体管的第二端连接的吸入管。

当接通信号传输到冷却器时，电磁阀被打开，液体管的内部制冷剂可以被分配，并且一些被分配的制冷剂可以流向阀液体入口并流入冷却器。当接通信号传输到冷却器时，流入冷却器的液体管的内部制冷剂可以在冷却器中循环并进行热交换，以冷却冷却器中的电池用冷却液。该冷却器可以包括安装于其中的隔板，以封闭冷却器吸入口和制冷剂出口之间的空间。

经由冷却器吸入口流入冷却器的吸入管的内部制冷剂可以在冷却器中循环并进行热交换以冷却冷却器中的电池用冷却液。冷却器可以包括形成于其中的冷却液入口和冷却液出口。当接通信号传输到冷却器时，电池用冷却液可以流入冷却液入口并且可以从冷却液出口排出。

根据本公开的另一方面，根据本公开的使用水冷式电池冷却系统的冷却方法可以包括：将接通信号传输到用于冷却电池的冷却器；通过操作安装在冷却器用恒温膨胀阀中的电磁阀，打开阀液体入口；分配液体管的内部制冷剂，以允许一些被分配的制冷剂引向阀液体入口并流入冷却器；使流入冷却器的液体管的内部制冷剂循环以进行热交换，并冷却冷却器中的电池用冷却液；和经由制冷剂排出口排出液体管的内部制冷剂，该内部制冷剂已冷却冷却器中的电池用冷却液。

在将接通信号传输到冷却器之间，且直到经由制冷剂出口将液体管的内部制冷剂排出到冷却器外部，依次通过冷却器吸入口和制冷剂出口的吸入管的内部制冷剂可以流入冷却器。另外，在将接通信号传输到冷却器之前，阀液体入口可以通过电磁阀而处于关闭状态。

在打开阀液体入口之前，从冷凝器排出的液体管的内部制冷剂可以流向与液体管的第二端连接的吸入管。在经由制冷剂出口将液体管的内部制冷剂排出到冷却器外部时，液体管的内部制冷剂可以与冷却器中的吸入管的内部制冷剂汇集，然后可以排放到冷却器的外部。排放到冷却器外部的液体管的内部制冷剂可以流入压缩机。

根据本公开，通过将空调系统的制冷剂回路和冷却器用制冷剂回路一体化，与现有系统相比可以简化结构，因此，可以优化发动机舱的内部空间。此外，可以降低成本和重量并且可以提高组装能力。另外，可以解决由制冷剂的流量分布的突然变化引起的问题，这是传统的空调系统中冷却电池的问题，从而通过确保室内排气口温度控制的稳定性，来提高室内舒适度和满意度。

附图说明

现在将通过参考所示的附图的某些示例性实施方式来详细描述本发明的上述和其它特征，附图在下文中仅以说明的方式给出，因此不是对本发明的限制，其中：

图1是示出根据现有技术设置有常规的水冷式电池冷却系统的空调系统的图；

图2是示出根据现有技术的常规的水冷式电池冷却系统的图；

图3是示出其中配置有根据本公开的示例性实施方式的水冷式电池冷却系统的空调系统的图；

图4是示出根据本公开的示例性实施方式的水冷式电池冷却系统的图；

图5是示出根据本公开的示例性实施方式当冷却器被切断时冷却器用制冷剂回路中的制冷剂循环构造的图；

图6是根据本公开的示例性实施方式示出图5所示的整个系统的概念图；

图7是示出根据本公开的示例性实施方式当冷却器被接通时冷却器用制冷剂回路中的制冷剂循环构造的图；

图8是根据本公开的示例性实施方式的图7所示的整个系统的概念图；

图9是根据本公开的示例性实施方式的冷却器的结构图；

图10示出了根据本公开的第一示例性实施方式的冷却器，并且是沿图9的A-A线截取的剖视图；

图11示出了根据本公开的第二示例性实施方式的冷却器，并且是沿图9的A-A线截取的剖视图。

具体实施方式

应理解，这里使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、***式混合动力车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。这里提到的混合动力车是具有两种或更多种动力来源的车，例如同时为汽油动力和电动力的车。

尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元以执行示例性进程，但应理解的是，示例性进程还可以由一个或多个模块执行。另外，应当理解的是，术语“控制器/控制单元”是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置成对模块进行存储，处理器具体配置成执行该模块以执行将在以下进一步描述的一个或更多进程。

此外，本公开的控制逻辑可以具体表现为，在含有由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非瞬时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储装置。计算机可读记录介质也可以在接合网络的计算机系统中分布，从而计算机可读介质可以通过例如远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)以分布方式进行存储并执行。

本文使用的术语仅用于说明特定实施方式，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该”也意在包括复数形式，除非上下文中另外明确指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有结合。

为了完全理解本公开，将参考附图说明书本公开的示例性实施方式。可以以各种形式修改本公开的示例性实施方式，并且本公开的范围不应被解释为限于下面详细描述的示例性实施方式。提供本示例性实施方式是为了使本领域普通技术人员能够更充分地理解本公开。因此，为了强调更清楚的解释，可以夸大附图中的元件的形状等。应当注意的是，附图中相同的元件由相同的附图标记表示。将省略关于可能不必要地模糊本公开的主旨的公知功能和配置的详细描述。

本公开涉及一种水冷式电池冷却系统和使用该水冷式电池冷却系统的冷却方法，更具体而言，涉及一种冷却系统以及使用该系统的冷却方法，在使用空调系统用于冷却电池的水冷电池冷却系统中，设置有用于增强冷却和排出温度控制的制冷剂回路。

在图3中，示出了其中设置有根据本公开的水冷式电池冷却系统的空调系统。使用空调系统的制冷剂用于冷却冷却液的本公开的水冷式电池冷却系统可以包括蒸发器2、压缩机4和冷凝器6，该冷凝器具有以冷却车辆室内空间的空调系统的制冷剂回路和以冷却电池的冷却器用制冷剂回路，它们彼此一体地形成。

水冷式电池冷却系统还可以包括液体管26以及冷却器10，其中，与电池冷却液管线分离的吸入管8可以连接到冷却器10。特别地，空调系统的制冷剂可以通过吸入管从蒸发器2流到压缩机。从冷凝器6排出的制冷剂可以在液体管26中流动，并且该制冷剂可以从冷凝器6排出并在液体管26中流动，并且液体管26可以将制冷剂的流量分配成经由冷却器10进入压缩机4的制冷剂的流量、以及不经过冷却器10而进入蒸发器2的制冷剂的流量。

具体而言，在本公开的水冷式电池冷却系统中，蒸发器2和压缩机4可以经由与其直接连接的吸入管8彼此连接，并且蒸发器2的内部制冷剂可以通过吸入管8流入压缩机4。用于冷却电池的冷却器10和冷却器用恒温膨胀阀24可以安装在吸入管8的特定纵向部分处。吸入管8可以与冷却器10和冷却器用恒温膨胀阀24连通。从蒸发器2排出的吸入管8的内部制冷剂可以依次通过冷却器用恒温膨胀阀24和冷却器10，并且随后可以沿着吸入管8流入压缩机4。

液体管26的第一端可以连接到冷凝器6，液体管26的第二端可以连接到吸入管8。液体管26连接到吸入管8的位置可以在冷却器用恒温膨胀阀24和蒸发器2之间。从冷凝器6排出的制冷剂可以沿着液体管26流动并流入吸入管8。流入吸入管的液体管26的内部制冷剂可以与吸入管8的内部制冷剂汇集。

用于冷却电池的冷却器10可以包括：冷却器吸入口12，吸入管8的内部制冷剂可以流入其中；冷却器液体入口14，液体管26的内部制冷剂可以流入其中；和制冷剂出口16，通过冷却器吸入口12和冷却器液体入口14进入的冷却器10的内部制冷剂可以通过制冷剂出口排出。冷却器吸入口12和制冷剂出口16可以彼此同轴地形成，并且制冷剂出口16可以连接到朝向压缩机4延伸的吸入管8。

另外，冷却液入口20和冷却液出口22可以形成于冷却器10中。特别地，当接通信号传输到冷却器10时，用于冷却电池的冷却液可以流入冷却液入口20并可以从冷却液出口22排出。冷却器用热膨胀阀24可以包括：阀吸入口(未示出)，吸入管8的内部制冷剂可以流入其中；和阀液体入口(未示出)，液体管26的内部制冷剂可以流入其中。阀吸入口可以与冷却器吸入口12连通并且与冷却器吸入口12同轴地形成，并且阀液体入口可以与冷却器液体入口14连通并且与冷却器液体入口14同轴地形成。

阀吸入口可以连接到从蒸发器2延伸的吸入管8。液体管26可以形成为在其特定的纵向部分处与阀液体入口连通。电磁阀28可以提供液体管26和阀液体入口之间的连通。特别地，电磁阀28可以安装在冷却器用恒温膨胀阀24中，并且阀液体入口可以通过电磁阀28的操作来打开或关闭，以控制液体管26和阀液体入口之间的连通。当接通信号传输到冷却器10时，其中形成孔穴的电磁阀28可以改变成打开状态，并且当切断信号传输到冷却器10时，电磁阀28可以改变成关闭状态。

图5是示出当冷却器被切断时冷却器用制冷剂回路中的制冷剂循环构造的图，图6示出图5所示的整个系统的概念图。当切断信号传输到冷却器10时，电磁阀28可以保持在关闭状态，因此，液体管26不与阀液体入口连通。因此，液体管26的内部制冷剂不会被分配，并且不会流入阀液体入口侧，因此，其可以流向与液体管26的第二端连接的吸入管8。此时，吸入管8的双管结构允许从液体管26排出的制冷剂流向蒸发器2，而不与从蒸发器2流到压缩机4的制冷剂流混合。

图7是示出当冷却器接通时，冷却器用制冷剂回路中的制冷剂循环构造的图，并且图8是图7所示的整个系统的概念图。当接通信号传输到冷却器10时，电磁阀28被打开，液体管26与阀液体入口连通。因此，液体管26的内部制冷剂可以被分配，分配的制冷剂的第一部分可以经由阀液体入口和冷却器液体入口14流入冷却器10，并且分配的制冷剂的第二部分可以流向与液体管26的第二端连接的吸入管8。

图9示出本公开的冷却器的结构图，图10示出根据本公开的第一示例性实施方式的冷却器，并且是沿图9的A-A线截取的剖视图。当本公开的冷却器10具有如图10所示的横截面时，通过冷却器吸入口12流入冷却器10的吸入管8的内部制冷剂不在冷却器10中循环，而是可以通过制冷剂出口16排出到与压缩机4连接的吸入管8中。此时，当接通信号传输到冷却器10时，通过冷却器液体入口14流入冷却器10的液体管26的内部制冷剂可以在冷却器10中循环并且进行热交换以冷却冷却器10中的电池用冷却液。

图11示出根据本公开的第二示例性实施方式的冷却器，并且是沿图9的A-A线截取的剖视图。如图11所示，当在本公开的冷却器10中设置封闭冷却器吸入口12与制冷剂出口16之间的空间的隔板18时，通过冷却器吸入口12流入冷却器10的吸入管8的内部制冷剂不是通过制冷剂出口16直接排出，而是可以在冷却器10中循环并进行热交换以冷却冷却器10中的电池用冷却液。当接通信号传输到冷却器10时，通过冷却器液体入口14流入冷却器10的液体管26的内部制冷剂可以与冷却器10中的吸入管8的内部制冷剂汇集，并且可以在冷却器10中循环并进行热交换以冷却冷却器10中的电池用冷却液。

使用如上所述配置的本公开的水冷式电池冷却系统的冷却方法可以包括：将接通信号传输到冷却器10以冷却电池；操作安装在冷却器用恒温膨胀阀24中的电磁阀28，以打开阀液体入口；分配液体管26的内部制冷剂，以使被分配的制冷剂的第一部分朝向阀液体入口引导并流入冷却器；使流入冷却器20的液体管26的内部制冷剂循环以进行热交换，并冷却冷却器10中的电池用冷却液；和经由制冷剂出口16排出已冷却冷却器10中的电池用冷却液的液体管26的内部制冷剂。

在接通信号传输到冷却器10之前，阀液体入口可以通过电磁阀28保持在关闭状态，并且从冷凝器6排出的液体管26的内部制冷剂可以朝向与液体管26的第二端连接的吸入管8流动。当接通信号传输到冷却器10以冷却电池时，电磁阀28可以***作以允许阀液体入口与液体管26连通。

当阀液体入口变成与液体管26连通时，液体管26的内部制冷剂可以被分配，因此，一些被分配的制冷剂可以流向阀液体入口并进入冷却器10，并且一些其它制冷剂可以流向吸入管8。流入冷却器10的液体管26的内部制冷剂可以在冷却器10中循环并且进行热交换以冷却冷却器10中的电池用冷却液。然后，该制冷剂可以经由制冷剂出口16排出到冷却器10的外部。

从接通信号传输到冷却器10之前且直到液体管26的内部制冷剂经由制冷剂出口16排放到冷却器10的外部，依次通过冷却器吸入口12和制冷剂出口16的吸入管8的内部制冷剂可以流入冷却器10。在液体管26的内部制冷剂经由制冷剂出口16排出到冷却器10的外部时，液体管26的内部制冷剂可以与冷却器10中的吸入管8的内部制冷剂汇集，然后可以排放到冷却器10的外部，并且被排出到冷却器10的外部的液体管26的内部制冷剂可以流入压缩机4。

由于无论冷却器10是打开还是关闭，吸入管8的内部制冷剂总是经过冷却器10的内部，因此，当电池冷却条件处于温和状态时，可以使用吸入管8的内部制冷剂来冷却电池而不分配液体管26的内部制冷剂并流入冷却器10。因此，能够防止室内空间冷却性能由于制冷剂的流量分布的突然变化而造成劣化，这是现有液体管的内部制冷剂被分配以冷却电池的空调系统中的问题。

此外，通过整体地形成用于以冷却器用制冷剂回路来冷却车室内空间的现有空调系统的制冷剂回路，该冷却器用制冷剂回路已经从空调系统的制冷剂回路分支并且进一步连接用于冷却电池，从而该系统的结构可以被简化以优化发动机舱的内部空间，从而降低成本和重量并提高组装能力。

上述本公开的水冷式电池冷却系统的示例性实施方式和使用水冷式电池冷却系统的冷却方法仅仅是说明性的，可以很好地了解本公开的本领域普通技术人员可以由以上的实施方式做出各种修改和等同的其它示例性实施方式。因此，可以很好地理解的是，本公开不仅限于前述说明书中阐述的形式。因此，本公开的真实范围应由所附权利要求的技术精神确定。另外，应当理解的是，本公开包括落入由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的所有修改、等同和替换。