專利名稱：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電池加熱綜合利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣余熱利用裝置以及排氣消聲裝置，特別是涉及一 種具有排氣消聲作用的用于加熱混合動(dòng)力電動(dòng)汽車蓄電池組的廢氣余熱利用 裝置。
背景技術(shù)：
面對(duì)能源與環(huán)境的雙重危機(jī)，開發(fā)低排放、低油耗的新型動(dòng)力汽車己成 為當(dāng)今汽車工業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)主要任務(wù)?；旌蟿?dòng)力汽車的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了純電動(dòng) 汽車動(dòng)力不足以及內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力汽車排放高，油耗大，污染嚴(yán)重的缺點(diǎn)，現(xiàn)已 成為國際汽車研究開發(fā)的熱點(diǎn)。電動(dòng)汽車是以蓄電池作為主要能源，以電動(dòng) 機(jī)作為主要?jiǎng)恿敵鲅b置的車輛，同時(shí)裝配傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)作為輔助動(dòng)力單元， 利用發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)為電池組進(jìn)行充電。
混合動(dòng)力電動(dòng)汽車以電池作為主要儲(chǔ)能元件，是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部分， 直接影響電動(dòng)汽車的性能。鉛酸蓄電池因其成熟的技術(shù)、低廉的成本，在混
合動(dòng)力電動(dòng)汽車上廣為應(yīng)用。經(jīng)過對(duì)超過500萬輛汽車的SLI用電池的研究， Anderson總結(jié)出鉛酸蓄電池的充電效率隨著溫度增加而線性增加。Sharpe 和Connell研究了溫度對(duì)鉛酸蓄電池的影響，發(fā)現(xiàn)電池的充電接受能力會(huì)隨其 溫度的下降而減弱，尤其是在零攝氏度以下。低溫可導(dǎo)致電池性能的急劇下 降，進(jìn)而影響混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力性和續(xù)駛里程。維持電池組溫度均勻分布， 控制鉛酸蓄電池溫度在35 4(TC可以使其性能和壽命達(dá)到最佳，目前還沒有 維持電池溫度的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電池加熱綜合利用裝置，該裝置既 可以給電池組加熱，同時(shí)還具備消聲功能，即當(dāng)混合動(dòng)力汽車電池組工作在 正常溫度時(shí)，裝置只執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)排氣消聲功能；當(dāng)混合動(dòng)力汽車電池組在低 溫環(huán)境下啟動(dòng)或運(yùn)行時(shí)，消聲的同時(shí)利用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢氣余熱對(duì)電池組加 溫，使電池組在理想環(huán)境溫度下工作，發(fā)揮其最大功效。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。本裝置包括電池加熱綜合利用裝置、加熱罩、用于連通電池加熱綜合利用裝置和加熱罩的傳熱通道、以及設(shè)置在加熱罩內(nèi)的電池組；
所述的電池加熱綜合利用裝置包括殼體、隔熱板、內(nèi)腔消聲管、消聲器隔板、中路進(jìn)氣管、旁路進(jìn)氣管、排氣尾管和閥門；隔熱板設(shè)置在殼體內(nèi)，隔熱板將殼體的內(nèi)部空間分成互不連通的散熱腔體和消聲器內(nèi)腔，消聲器隔板設(shè)置在消聲器內(nèi)腔內(nèi)，消聲器隔板將消聲器內(nèi)腔分隔成互相連通的若干個(gè)空間，內(nèi)部裝有吸音填料的內(nèi)腔消聲管設(shè)置在消聲器內(nèi)腔內(nèi)；中路進(jìn)氣管的進(jìn)氣端與發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣進(jìn)氣管相連通，排氣端與消聲器內(nèi)腔相連通；旁路進(jìn)氣管的進(jìn)氣端通過閥門與中路進(jìn)氣管相連通，中路進(jìn)氣管穿過散熱腔體后其排氣端與消聲器內(nèi)腔相連通，消聲器內(nèi)腔還連接有排氣尾管；所述的加熱罩為由內(nèi)壁和外壁圍成的夾壁式結(jié)構(gòu)，散熱腔體通過傳熱通道與加熱罩的內(nèi)壁和外壁圍成的空間相連通，在內(nèi)壁上均勻設(shè)置有用于氣體流過的散熱窗口，電池組放置在內(nèi)壁圍成的內(nèi)部空間內(nèi)，在加熱罩上還設(shè)置有貫穿內(nèi)壁和外壁與內(nèi)壁內(nèi)的內(nèi)部空間相連通的排氣通口，在加熱罩內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器。在傳熱通道與加熱罩相連接的位置還設(shè)置有散熱風(fēng)扇。
所述的隔熱板為兩塊，將電池加熱綜合利用裝置中的殼體的內(nèi)部分成了三部分互不連通的腔體，其中中間的腔體為消聲器內(nèi)腔，兩邊的腔體為散熱腔體。
所述的旁路進(jìn)氣管為兩根，均通過閥門與中路進(jìn)氣管相連通，兩根旁路進(jìn)氣管分別穿過電池加熱綜合利用裝置的兩個(gè)散熱腔體后，與消聲器內(nèi)腔連通。
在散熱腔體和傳熱通道的內(nèi)壁上均涂有保溫隔熱涂料。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1) 本裝置將廢氣余熱加以利用的同時(shí)，還降低了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣噪聲，尤其對(duì)于延長(zhǎng)鉛酸蓄電池使用壽命和延長(zhǎng)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程具有重要意義；
2) 可監(jiān)控電池組工作環(huán)境溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱裝置的控制，以使電池組發(fā)
5揮最大功效；
3)可控閥門體和散熱風(fēng)扇可以完成對(duì)加熱器的開關(guān)控制。夏天溫度較高時(shí)，可利用風(fēng)扇的降溫作用；冬天溫度較低時(shí)，可利用二者的加熱作用。


圖l控制結(jié)構(gòu)主視2控制結(jié)構(gòu)俯視3電池加熱綜合利用裝置示意圖
圖中1、加熱罩，2、電動(dòng)汽車車體底板，3、發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣進(jìn)氣管，4、電池加熱綜合利用裝置，5、排氣尾管，6、傳熱通道，7、鉛蓄電池組，8、散熱風(fēng)扇，9、加熱罩排氣通口， 10、散熱窗口， 11、旁路進(jìn)氣管，12、可控閥門，13、中路進(jìn)氣管，14、消聲器隔板，15、內(nèi)腔消聲管，16、隔熱板，17、消聲器內(nèi)腔，18、殼體，19、散熱腔體。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述-
本實(shí)施例主要包括電池加熱綜合利用裝置4、鉛酸蓄電池組7、加熱罩l三部分，其主視圖如圖l所示，鉛酸蓄電池組7安裝在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的車體底板之上，加熱罩1通過螺栓固定在在電動(dòng)汽車車體底板2的上部，將電池組罩在其中。電池加熱綜合利用裝置4固定在電動(dòng)汽車底板2下部，電池加熱綜合利用裝置4與加熱罩1通過傳熱通道6相連通。發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣進(jìn)氣管3前端與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管相連，后端與電池加熱綜合利用裝置4接通。
電池加熱綜合利用裝置4的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括殼體18、兩塊隔熱板16、內(nèi)腔消聲管15、三塊消聲器隔板14、 一根中路進(jìn)氣管13、兩根旁路進(jìn)氣管ll、 一根排氣尾管5和閥門12。兩塊隔熱板16固定在殼體18內(nèi)，將殼體18內(nèi)分成了三個(gè)腔體，并且三個(gè)腔體互不連通，中間的腔體為消聲器內(nèi)腔17，兩邊的腔體為散熱腔體19。其中消聲器內(nèi)腔17采用4室6內(nèi)腔消聲管的設(shè)計(jì)方案，具體為被消聲器隔板14分成4個(gè)腔室(消聲器隔板未完全將消聲器內(nèi)腔隔為四個(gè)封閉區(qū)域，而是四部分仍相互貫通)，消聲器隔板14 (采用陶瓷纖維隔板)上另裝有2支內(nèi)腔消聲管15，內(nèi)腔消聲管15內(nèi)裝有吸音填料(如高分子聚合材料)。中路進(jìn)氣管13的進(jìn)氣端與發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣進(jìn)氣管3相連通，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣進(jìn)氣管3前端直接與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管相連。中路進(jìn)氣管13的排氣端直接與消聲器內(nèi)腔17相連通。兩根旁路進(jìn)氣管11的進(jìn)氣端均通過閥門12與中路進(jìn)氣管13相連通，兩根旁路進(jìn)氣管11分別穿過兩個(gè)散熱腔體19后其排氣端與消聲器內(nèi)腔17相連通。消聲器內(nèi)腔17還連接有排氣尾管5。安裝在旁路進(jìn)氣管和中路進(jìn)氣管的交接處的可控閥門12，起到控制發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流向的作用。
本實(shí)施例中的加熱罩1的側(cè)壁為由內(nèi)壁和外壁圍成的夾壁結(jié)構(gòu)，散熱腔體通過傳熱通道與夾壁空間相連通。在內(nèi)壁四周傷均勻的排列著8個(gè)散熱窗口，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組均勻加熱，使電池組中的各電池都工作在最佳工作溫度。該加熱罩l可以從電動(dòng)車底板上取下，以方便對(duì)電池組進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。加熱罩l的夾壁層(靠近電池加熱綜合利用裝置4一側(cè))與傳熱通道6相接處安裝有2個(gè)散熱風(fēng)扇8，用于傳熱和降溫。加熱罩l (遠(yuǎn)離電池加熱綜合利用裝置4一側(cè))安裝有加熱罩排氣通口9。
加熱罩內(nèi)部還安裝有溫度傳感器，在駕駛室安裝有可控閥門12的控制器、散熱風(fēng)扇控制開關(guān)和溫度指示表，可以通過儀表實(shí)時(shí)監(jiān)控電池組工作環(huán)境溫度，用于指示是否需要開啟或關(guān)閉加熱功能。
在散熱腔體、傳熱通道內(nèi)壁上均勻的涂抹保溫隔熱涂料(如使用復(fù)合硅酸鹽保溫涂料，或憎水復(fù)合干粉保溫涂料，或稀硅復(fù)合保溫涂料等)，用于更均勻更高效的傳遞熱量到加熱罩中。
本裝置的具體工作原理是
電動(dòng)車?yán)鋯?dòng)時(shí)，廢氣由發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣進(jìn)氣管，此時(shí)將可控閥門控制器開關(guān)和散熱風(fēng)扇開關(guān)打開?？煽亻y門使旁路進(jìn)氣管導(dǎo)通，將中路進(jìn)氣管關(guān)閉。廢氣經(jīng)旁路進(jìn)氣管通過散熱腔體，對(duì)散熱腔體內(nèi)的散熱材料和空氣加熱，最后進(jìn)入到消聲器中消聲。在散熱風(fēng)扇的作用下熱空氣被送入到加熱罩內(nèi)，通過散熱窗口對(duì)蓄電池組均勻加溫，傳熱后的空氣經(jīng)排氣通口排出加熱罩。
隨著發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣溫度不斷升高，蓄電池組的工作環(huán)境溫度也逐漸提高。當(dāng)溫度高于蓄電池理想工作溫度的上限值4(TC時(shí)，可以關(guān)閉散熱風(fēng)扇的開關(guān)，使加熱罩內(nèi)的溫度穩(wěn)定下來；或者同時(shí)關(guān)閉可控閥門和風(fēng)扇的開關(guān)，停止對(duì)蓄電池組加溫，此時(shí)可控閥門會(huì)將旁路進(jìn)氣管關(guān)閉，將中路進(jìn)氣管打開，廢氣經(jīng)中路進(jìn)氣管直接進(jìn)入消聲器中消聲。
通過溫度指示表讀出傳感器測(cè)得的工作環(huán)境溫度，可以對(duì)可控閥門和風(fēng)扇開關(guān)實(shí)時(shí)進(jìn)行控制，當(dāng)電動(dòng)汽車一直運(yùn)行且蓄電池組工作環(huán)境溫度過高時(shí)(比如在炎熱的夏季)可以關(guān)閉旁路進(jìn)氣管通道，停止加熱，同時(shí)打開風(fēng)扇開關(guān)，加速空氣流動(dòng)，給蓄電池組降溫。
權(quán)利要求
1、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電池加熱綜合利用裝置，其特征在于包括電池加熱綜合利用裝置、加熱罩、用于連通電池加熱綜合利用裝置和加熱罩的傳熱通道、以及設(shè)置在加熱罩內(nèi)的電池組；所述的電池加熱綜合利用裝置包括殼體、隔熱板、內(nèi)腔消聲管、消聲器隔板、中路進(jìn)氣管、旁路進(jìn)氣管、排氣尾管和閥門；隔熱板設(shè)置在殼體內(nèi)，隔熱板將殼體的內(nèi)部空間分成互不連通的散熱腔體和消聲器內(nèi)腔，消聲器隔板設(shè)置在消聲器內(nèi)腔內(nèi)，消聲器隔板將消聲器內(nèi)腔分隔成互相連通的若干個(gè)空間，內(nèi)部裝有吸音填料的內(nèi)腔消聲管設(shè)置在消聲器內(nèi)腔內(nèi)；中路進(jìn)氣管的進(jìn)氣端與發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣進(jìn)氣管相連通，排氣端與消聲器內(nèi)腔相連通；旁路進(jìn)氣管的進(jìn)氣端通過閥門與中路進(jìn)氣管相連通，中路進(jìn)氣管穿過散熱腔體后其排氣端與消聲器內(nèi)腔相連通，消聲器內(nèi)腔還連接有排氣尾管；所述的加熱罩為由內(nèi)壁和外壁圍成的夾壁式結(jié)構(gòu)，散熱腔體通過傳熱通道與加熱罩的內(nèi)壁和外壁圍成的空間相連通，在內(nèi)壁上均勻設(shè)置有用于氣體流過的散熱窗口，電池組放置在內(nèi)壁圍成的內(nèi)部空間內(nèi)，在加熱罩上還設(shè)置有貫穿內(nèi)壁和外壁與內(nèi)壁內(nèi)的內(nèi)部空間相連通的排氣通口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電池加熱綜合利用裝置，其特征 在于在傳熱通道與加熱罩相連接的位置還設(shè)置有散熱風(fēng)扇。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電池加熱綜合利用裝置，其特征 在于所述的隔熱板為兩塊，將電池加熱綜合利用裝置中的殼體的內(nèi)部分成 了三部分互不連通的腔體，其中中間的腔體為消聲器內(nèi)腔，兩邊的腔體為散 熱腔體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電池加熱綜合利用裝置，其特征 在于所述的旁路進(jìn)氣管為兩根，均通過閥門與中路進(jìn)氣管相連通，兩根旁 路進(jìn)氣管分別穿過電池加熱綜合利用裝置的兩個(gè)散熱腔體后，與消聲器內(nèi)腔 連通。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2或權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的混合動(dòng)力 電動(dòng)汽車電池加熱綜合利用裝置，其特征在于在加熱罩內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器。
6、根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2或權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電池加熱綜合利用裝置，其特征在于在散熱腔體和傳熱通道的內(nèi) 壁上均涂有紅外線反射高溫保溫隔熱涂料。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣余熱利用裝置以及排氣消聲裝置，特別是涉及一種具有排氣消聲作用的用于加熱混合動(dòng)力電動(dòng)汽車蓄電池組的廢氣余熱利用裝置。本發(fā)明的主要部件由電池加熱綜合利用裝置，鉛酸蓄電池組，加熱罩三部分組成。電池加熱綜合利用裝置可以完成對(duì)蓄電池組加溫和廢氣消聲的雙功能。加熱罩用于均勻加熱蓄電池組。本裝置將廢氣余熱加以利用的同時(shí)，還降低了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣噪聲，尤其對(duì)于延長(zhǎng)鉛酸蓄電池使用壽命和延長(zhǎng)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程具有重要意義。
文檔編號(hào)F01N5/02GK101537787SQ200910082219
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者馮能蓮, 周大森, 尹宇浩, 靜 郝 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)