专利名称：用于车辆的电池箱的制作方法
用于车辆的电池箱本发明涉及对配备有一个电力传动系的车辆的动力供应，具体涉及用于对这个传动系供应电能的一种电池箱。配备有一个电力传动系的车辆从它们的电池中获取电能。从这些电池中释放这样的电能以及对这些电池储存这样的电能涉及一个放热的化学过程，从而提高这些电池模块的温度。现在，这些电池模块的运行对温度非常敏感，这使得在一个确定的运行范围内温度必须维持在一个目标温度附近。从而避免了该电池性能水平上的任何降低，例如温度太低时容量的损失，或温度太高时使用寿命的降低。因此，对于使这些电池模块维持在尽可能接近目标温度的一个温度上存在着一种需求。此外，这些电池箱可以包括大量的模块或者包括从一个堆栈到另一个堆栈相异的一定数目的模块。其结果是，还存在一种需求来尽可能地减少这些模块之间的温度梯度，以便防止这些模块中的一个或多个经受将会降低这些模块的性能水平和/或使用寿命的、比其他模块更恶劣的运行条件。专利文件FR2876223提出了一种电池箱，该电池箱通过其一个进口接纳空气流并且该空气流循环朝向一个出口，以便通过强制交换对这些电池模块进行冷却。这些有待冷却的模块被安排的方式为在这些排模块堆栈之间形成至少一个通道，该至少一个通道从该进口延伸到该电池箱的出口，这种通道的宽度在流动方向上减小以形成一个V形。空气因此借助多个挡板使在这个通道中进行循环的一部分流动偏移而沿这个通道并在这些模块之间循环。这个通道的宽度的逐渐减小使得有可能随着流体在该电池箱中循环而提高流体的流动速度，并因此提高在朝向该出口设置的模块与由设置在该流体进口附近的模块再加热的空气流之间的热交换能力。然而，这样一种系统不会在该电池箱中具有令人满意的对这些模块的冷却均匀性。本发明的一个目的是提出一种改进的电池箱，尤其是排除了上述缺点中的全部或一些的电池箱，以便在一个确定的运行温度范围中在一个目标温度附近均匀地对一个电池箱的所有模块进行冷却。
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为此，本发明提出了一种用于电动车辆的电池箱，该电池箱包括在一个第一壁上用于一种冷却流体的一个进口以及在一个第二壁上用于这种流体的至少一个出口，所述电池箱包括多个电池模块的堆栈，这些堆栈沿接纳的流体的一个主要流动通道而配置在至少一个排中，沿着该主要通道的每个模块堆栈通过一个可变宽度的辅助通道而与下一个分隔开，以便在每个辅助通道中获得一个基本上恒定的流体流动速率。这样一种电池箱允许流体以一个基本上恒定的流动在每个模块堆栈之间循环，这就具有了均匀冷却它们的效果，从而导致性能水平的改善以及电池使用寿命的提高。根据本发明的其他有利特征:-第i个辅助通道的宽度可以根据距离Di而改变，-该距离使第i个辅助通道和该主要通道的交叉点与该流体进口分离开，这使之有可能在这些辅助通道之间获得一个均匀的流体分布并且有可能获得一个均匀的冷却，尤其是对于很长的电池箱而言；
-第i个辅助通道的宽度可以等于一个预定系数乘以这个距离Di再加上表示第零个辅助通道的宽度L0，该第零个辅助通道被设置在该电池箱的其中形成流体进口的这个壁与第一个堆栈之间；-第i个辅助通道的宽度可以根据设置在这个通道附近的这些堆栈中存在的模块数量而改变，这使之有可能在这些辅助通道之间获得一个均匀的流体分布，并且有可能获得一个均匀的冷却，尤其是对于其中这些堆栈中的模块数量不同并因而有待排出的热量发生不同的电池箱而言；-第i个辅助通道的宽度可以等于一个预定系数b乘以邻接这第i个辅助通道30i的这些堆栈中的模块数量Ni再加上第零个辅助通道的宽度L0，该第零个辅助通道被设置在该电池箱的其中形成该流体进口的这个壁与第一个堆栈之间；-这些辅助通道的宽度可以在设置于第i个辅助通道和该主要通道的交叉点处的一个第一端与一个第二端之间沿一条横向轴线T减小，以便引起在这些辅助通道中进行循环的流体的加速，这使之有可能确保对这些模块的面向这个通道的壁进行均匀冷却，尤其是在这些辅助通道具有一个长的长度的情况下；-该电池箱可以包括一个单一排的堆栈，该主要通道被设置在这排堆栈与一个侧壁之间，该侧壁是该电池箱的连接该第一壁与该第二壁的多个侧壁之一，这使之有可能设计出非常紧凑的、具有非常均匀的冷却性能的电池箱；-该电池箱可以包括至少两排堆栈以及设置在这两个排之间的至少一个主要通道;-该主要通道可以基本上沿纵向轴线延伸穿过该进口，这使之有可能对于在这些模块堆栈之间循环的冷却流体而言产生一种对称的流动；-在该流体进口与该出口之间延伸的一个主要通道的宽度沿其长度减小，以便引起在该主要通道中进行循环的流体的加速，这使之有可能确保对这些模块的面向这个通道的壁进行均匀冷却，尤其是在这些辅助通道具有一个长的长度的情况下；-至少一个出口可以被设置在与穿过流体进口7的纵向轴线L相异的一条纵向轴线上，这使之有可能促进冷却流体在一个横向方向T上的循环，并且有可能增大冷却流体流向这些辅助通道的趋势，因此提高了冷却效率和冷却均匀性。本发明还涉及装备有这种电池箱的一种电动车辆，并且涉及这种电池箱对于电动车辆的用途。通过阅读附图所示的并且作为非限定性实例的一个实施例的详细说明可更好地理解本发明，其中:-
图1是根据本发明的一个电池箱从上方看的透视图，-图2是在这同一个电池箱的平面[L-V]中的截面视图，-图3是在包括四个单体电池的一个模块的平面[L-V]中的截面视图，-图4是一个打开的电池箱的俯视图，详细示出了电池箱中模块堆栈的安排和分布。在接下来的说明中，将非限定性地采用根据这些图所表示的方向三面体的纵向、竖直以及横向取向L、V、T。图1以一个 从上方看的透视图展示了旨在对配备有电力传动系的车辆提供动力的一个电池箱I，这些车辆如电动车辆或混合动力车辆(未示出)。这个电池箱I包括沿一条纵向轴线L延伸的两排堆栈，这两排堆栈包括多个短堆栈2C和多个长堆栈2L、并且形成一种冷却流体(如空气)的流动的一个主要通道20。流体在这个主要通道20中流动的流动方向将被适配成这条纵向轴线L的取向。主要通道20将一个流体进口 7连接到形成在电池箱I的外壳中的一个流体出口 8。流体进口 7被设计成用于连接到一个通风装置上，例如一个机动车辆通风和空调(HVAC)装置，以便接纳冷却流体流。流体出口 8可以被连接到一个流体抽取装置以便将流体流吸出该电池箱。每个堆栈2C、2L由沿竖直轴线V延伸的一叠模块3构成，并且这些模块由多个压板4固持成相互抵靠。形成堆栈2的这些模块3是彼此电气连接的，以便形成一个电池。如图2所示，详细示出了在电池箱I的平面[L-V]中的一个截面，电池箱I包括两种类型的堆栈:包括四个叠置的模块3的短堆栈2C，和包括八个叠置的模块3的长堆栈2L。电池箱I包括十个堆栈2C、2L:两个长堆栈2L被放置在主要通道20的两侧上、在该电池箱的流体出口 8附近设置的那端处，而八个端堆栈2C被放置在沿主要通道20的两侧上、在流体进口 7与这些长堆栈2L之间。根据容积限制以及如功率和电压的性能要求，明显地可以考虑到这些模块在这些堆栈中的其他安排，尤其是就数量而言。
图3沿平面[L-V]中的一个截面展示了一个模块3，该模块由多个单体电池6组成，这些单体电池被维持在一个接收座R中并且彼此电连接。这些单体电池6是产生热量的放热化学反应的所在地，这些热量在充电和放电周期中需要从该电池排出。为获得一个高的能量密度，这些单体电池6彼此压靠，热量从一个单体电池6传输到另一个单体电池，通过逐步传导而到达接收座R的壁。接收座R的这些壁因而接受了由这些单体电池6发散的热量，这些热量主要通过对流排出。例如，这些热量通过遍布该壁的一种冷却流体的循环来排出，例如空气。单体电池6的数目可以根据所希望的电池特性而改变并且可以等于如图3展示的四个。图4通过一个打开的、允许对模块3改善冷却效果的电池箱I的俯视图来详细示出这些模块3的堆栈2C、2L的一个具体安排。冷却流体从流体进口 7通过主要通道20流动到达形成在电池箱I的外壳中的流体出口 8，因而对这些模块3中暴露到主要通道20上的多个壁进行冷却。由于在电池箱I中到达出口 8的流体路径是相对长的，所以该电池箱可能失去其用于朝向这个出口 8设置的这些模块3的堆栈2C、2L的排热能力。这是主要通道20的宽度20L沿这个路径改变以便对流体流动的速度从下游到上游进行加速的原因。因此这个宽度20L在趋近出口 8的过程中减小。当从上方看时，主要通道20在平面[L-T]中因而形成了一个V形。在一个横向方向T上延伸的多个所谓的“辅助”通道30形成在这些模块3的堆栈2C、2L之间。流体则可以遍布这些模块3的壁中至少一个其他的壁循环，该至少一个其他的壁与暴露到主要通道20的壁相比具有一个更大的表面面积。在流体沿主要通道20行进的过程中，一部分流体送到这些辅助通道30中。根据本发明，这些辅助通道30的宽度30L沿主要通道20是可变的。
根据一个第一实施例，这些辅助通道30的宽度30L是朝向电池箱I的流体出口 8的变大。因此，第i个辅助通道30i的宽度30Li取决于这第i个辅助通道30i与主要通道20的交叉点从电池箱I的流体进口 7分离开的距离Di。因此，随着这个距离Di增大，第i个辅助通道30的宽度30Li就增大。这些辅助通道30的宽度30Li为它等于一个系数a乘以这个距离Di再加上第零个辅助通道的宽度L0，该第零个辅助通道被设置在该电池箱中形成流体进口 7的壁与第一个堆栈 2C、2L之间。常量a和常量LO在设计阶段预定，例如通过对这些常量进行适配以使每个辅助通道中的流动测量结果是基本上相等的。根据尤其适合于其中的这些堆栈的尺寸不同的电池箱I的一个第二实施例，这些辅助通道的宽度30L根据堆栈2C、2L的模块3的数量而改变。更确切地说，在图2和图3表示的实施例中，与将两个相继的短堆栈2C分隔的辅助通道30的宽度30L相比，将相继的长堆栈2L与短堆栈2C分隔的辅助通道30的宽度30L更大。因此，冷却流体的流动是与这些模块3的堆栈2C、2L产生的热量适配的，这些热量随着每个堆栈2C、2L的模块3的数量增加而变高。如果Ni是第i个堆栈2C、2L中存在的模块3的数量的话，这些辅助通道30i的宽度30Li为使其等于一个系数b乘以邻接这第i个辅助通道30i的堆栈中的模块3的数量Ni，再加上设置在该电池箱中形成流体进口 7的壁与第一个堆栈2C、2L之间的第零个辅助通道的宽度LO。常量b和常量LO在设计阶段预定，例如通过对这些常量进行适配以使每个辅助通道中的流动测量结果是基本上相等的。根据一个第三实施例，这些辅助通道30的宽度30L既以其在第一实施例中改变的方式而改变，也以其在第二实施例中改变的方式而改变。作为一个变体(未展示)，这些辅助通道30的宽度30L可以沿横向轴线T以与主要通道20的宽度20L沿纵向轴线L减小的方式相类似的方式改变，以便对辅助通道30中的冷却流体的流动进行加速。当从上方看时，辅助通道30因而在平面[L-V]中形成了一个V形。这种在宽度30L上的减小可以在设置于辅助通道30和主要通道20的交叉点处的一个第一端与该辅助通道的第二端之间线性地进行。当这些辅助通道30是长的时，这样的变体提高了冷却效率。尽管是相对结合有两排堆栈2C、2L的一个电池箱进行说明，但本发明也可应用于结合有一个单一排的电池箱。于是电池箱I具有一个单一排的堆栈2C、2L，主要通道20于是在所述排与电池箱I的一个侧壁之间沿一条基本上纵向的轴线L而延伸，该侧壁连接流体进口 7和流体出口 8对应地形成于其中的第一侧和第二侧。显而易见的是，本发明还可以应用于具有由至少两个主要通道20分隔的至少三排堆栈2C、2L的电池箱。当与大尺寸的电池箱适配时，这就允许更大的流体循环能力。根据另一个变体(未展示)，该电池箱可以包括至少一个第二流体出口。优选的是，这些出口没有形成在穿过该流体进口的纵向轴线L上。因此，已接纳的、在该主通道中进行循环的流体冲击该主要通道在该电池箱的一个壁处的那端。通过将这两个流体出口放置在这些辅助通道的下游端附近，于是就促成了在一个横向方向T上的该冷却流体的一种循环。其结果是，增大了冷却流体流向这些辅助通道的趋势，因此提高了冷却效率和冷却均匀性。 所有这些布局使在这些排模块堆栈之间获得尽可能均匀的流体流动速率成为可倉泛。
权利要求
1.一种用于电动车辆的电池箱(1)，该电池箱包括在一个第一壁上用于一种冷却流体的一个进口(7)以及在一个第二壁上用于这种流体的至少一个出口(8)，所述电池箱(I)包括多个电池模块(3)的堆栈(2C，2L)，这些堆栈沿接纳的流体的一个主要流动通道(20)而配置在至少一个排中，沿着该主要通道(20 )的每个模块(3 )堆栈(2C，2L)通过一个辅助通道(30)而与下一个分隔开，其特征在于，所述辅助通道的宽度(30L)等于a.D+L，其中a是一个系数，D是在所述辅助通道与该主要通道之间的交叉点从该流体进口(7)分离开的距离，并且L是设置在该电池箱的、在其中形成了该流体进口(7)的壁与第一个堆栈之间的辅助通道的宽度，从而在每个辅助通道(30)中获得一个基本上恒定的流体流动速率。
2.根据权利要求1所述的用于电动车辆的电池箱(1)，其特征在于，这些辅助通道(30)的宽度(30L)在设置于该辅助通道(30)和该主要通道(20)的交叉点处的一个第一端与一个第二端之间沿一条横向轴线(T)减小，以便引起在这些辅助通道中进行循环的流体的加速。
3.根据以上权利要求之一所述的用于电动车辆的电池箱(1)，其特征在于，该电池箱包括一个单一的排，该主要通道(20)被设置在这排堆栈(2)与一个侧壁之间，该侧壁是该电池箱(I)的连接该第一壁与该第二壁的多个侧壁之一。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的用于电动车辆的电池箱(1)，其特征在于，该电池箱包括至少两排堆栈(2C，2L)以及设置在这两个排之间的至少一个主要通道(20 )。
5.根据以上权利要求中任一项所述的用于电动车辆的电池箱(1)，其特征在于，该主要通道(20)基本上沿纵向轴线(L)延伸而穿过该进口(7)。
6.根据以上权利要求中任一项所述的用于电动车辆的电池箱(1)，其特征在于，在该流体进口(7)与该出口(8)之间延伸的该主要通道(20)的宽度(20L)沿其长度减小，以便引起在该主要通道中进行循环的流体的加速。
7.根据以上权利要求中任一项所述的用于电动车辆的电池箱(1)，其特征在于，至少一个出口(8)被设置在与穿过该流体进口(7)的纵向轴线(L)相异的一条纵向轴线上。
8.一种具有电力传动系的机动车辆，其特征在于，这种车辆包括根据以上权利要求中任一项所述的一个电池箱。
全文摘要
本发明涉及一种用于电动车辆的电池箱(1)，该电池箱包括在一个第一壁上用于一种冷却流体的一个进口(7)，以及在一个第二壁上用于所述流体的至少一个出口(8)。该电池箱包括多个电池模块(3)的堆栈(2C，2L)，这些堆栈被沿接纳的流体的一个主要流动通道(20)安排在至少一排中，沿该主要通道(20)的每个模块(3)堆栈(2C，2L)通过一个辅助通道(30)而与下一个模块分隔开。本发明的特征在于，该辅助通道的宽度(302)可以沿该主要通道的长度进行改变，以便在每个辅助通道(30)中产生一个基本上恒定的流动速率。
文档编号H01M2/10GK103238251SQ201180058135
公开日2013年8月7日 申请日期2011年10月5日 优先权日2010年10月7日
发明者L·科利贝尔, S·德尔瓦莱, J·艾蒂安 申请人:雷诺股份公司