用于车辆的集成电池的制作方法

本申请要求2016年7月13日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0088695号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本实用新型涉及用于车辆的集成电池，更具体地涉及这样一种用于车辆的集成电池，其中高压电池和低压电池一起被控制并且被直接和间接冷却。

背景技术：

通常，高压电池和低压电池分开安装在基于电池的环保车辆中，所述环保车辆例如混合动力电动车(HEV)、插电式混合动力电动车(PHEV)、纯电动车(EV)等。

由于高压电池和低压电池分开安装在车辆的行李箱、底板等中，它们占据车辆空间，并且线束(W/H)等变得复杂，使得适销性、工作效率等降低。

此外，用于控制低压电池的智能电池传感器(IBS)和用于控制高压电池的电池管理系统(BMS)分开设置，并且分别确定高压电池和低压电池的温度、电流、充电状态(SOCs)等。然而，IBS和BMS负责相同的功能，这是低效的。

同时，低压电池安装在车辆的发动机室或行李箱中。这里，在低压电池安装在发动机室的情况下，发动机中产生的热量加速了低压电池的性能变差，使得低压电池的使用寿命减少，而在低压电池安装在行李箱的情况下，行李箱的空间变得狭窄，使得车辆的适销性降低。

另外，通常，低压电池设置在车辆底板的下方部分(行李箱的备胎室等)处，使得低压电池和地面在最后工序中彼此连接。原因在于当在生产线上进行组装时，在低压电池接地的状态下，由于短路的发生造成稳定性降低，使得低压电池可能过早放电。

公开于该实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的各个方面旨在提供一种用于车辆的集成电池，其中低压电池和高压电池一起安装为单个封装并且被直接和间接地冷却以具有延长的使用寿命。

本实用新型的各个方面不限于上述方面。也就是说，从以下详述中本领域技术人员可以显而易见地理解未曾提及的其它方面。

根据本实用新型的示例性实施方案，一种用于车辆的集成电池包括：壳体，在所述壳体中安装入口管道和出口管道，空气从入口管道被引入，且空气通过出口管道被排出；高压电池，其安装在壳体中并且设置在入口管道和出口管道之间；以及低压电池，其设置在高压电池和入口管道之间。

冷却通道可以形成在壳体中，从入口管道引入的空气通过所述冷却通道流动至出口管道，并且冷却通道可以形成为直接冷却高压电池且间接冷却低压电池。

壳体可以设置有多个高压电池，高压电池和低压电池可以彼此串联设置，并且壳体可以包括支架，所述支架通过冷却通道将空气引入到高压电池和低压电池。

支架可以形成为挡板形状。

支架可以设置为将流经冷却通道的空气引导到高压电池。

至少一个支架可以安装在高压电池之间。

低压电池可以包括：多个电池单元；散热片，其与冷却通道换热；以及冷却板，其将多个电池单元中产生的热量传递至散热片。

进一步包括控制高压电池和低压电池的电子控制装置。

根据本实用新型的示例性实施方案，一种用于车辆的集成电池组件，包括：壳体，其具有形成为矩形形状的容纳部分；入口管道，外部空气通过所述入口管道被引入到壳体；出口管道，从入口管道引入的空气通过所述出口管道排出到外部；高压电池，其设置在容纳部分中；以及低压电池，其与高压电池串联设置在高压电池和入口管道之间。

冷却通道形成在壳体中，所述冷却通道通过在入口管道和出口管道之间移动的空气而与高压电池和低压电池换热。

壳体包括支架，所述支架使得通过入口管道引入的一部分空气与低压电池进行换热，然后调整冷却通道的方向从而将一部分空气移动到高压电池。

支架的数目为多个，高压电池包括第一电池模块和第二电池模块，第一支架安装在第一电池模块和第二电池模块之间。

第二支架安装在低压电池和第一电池模块之间。

其它示例性实施方案的详细内容在具体说明中进行描述并且在所附附图中示出。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本实用新型的某些原理的具体实施方式，本实用新型的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1为显示根据本实用新型的示例性实施方案的安装在车辆中的集成电池的立体图。

图2和图3为显示根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池的立体图。

图4为沿着图2的线A-A的截面图。

图5为显示用于车辆的集成电池的壳体的立体图。

图6为显示安装在图5的壳体中的低压电池的立体图。

图7为图6的分解立体图。

图8为沿着图6的线B-B剖开的立体图。

图9为根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池方框图。

图10A和图10B为显示了根据其它示例性实施方案的高压电池和低压电池的布局的立体图。

附图中每个元件的附图标记

10:板状框架

20:入口管道

30:出口管道

40:集成电池

50:低压电池

60:高压电池

70:第二支架

75:第一支架。

应当了解，所附附图并非一定按比例，而是显示了说明本实用新型的基本原理的各个特征的略微简化的画法。本文所公开的本实用新型的具体设计特征包括例如具体尺寸、取向、位置和形状将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些附图中，贯穿附图的数个图形，附图标记表示本实用新型的相同的或等同的部分。

具体实施方式

本实用新型的各种优势和特征以及实现它们的方法将从参考所附附图的以下示例性实施方案的描述中变得明显。然而，本实用新型并不限于下面描述的示例性实施方案，而是可以以各种不同的形式实现，提供这些示例性实施方案仅用于使得本实用新型更完整并使得本领域技术人员彻底地认清本实用新型的范围，并且本实用新型将由权利要求的范围来限定。在整个说明书中，相似的附图标记表示相似的元件。

下面将参考所附附图对本实用新型的示例性实施方案进行描述。

图1为显示根据本实用新型的示例性实施方案的安装在车辆中的集成电池的立体图。图2和图3为显示根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池的立体图。图4为沿着图2的线A-A的截面图。图5为显示用于车辆的集成电池的壳体的立体图。图6为显示安装在图5的壳体中的低压电池的立体图，图7为图6的分解立体图，图8为沿着图6的线B-B剖开的立体图，图9为根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池方框图，并且图10A和图10B为显示了根据其它示例性实施方案的高压电池和低压电池的布局的立体图。

本领域技术人员可以对用于车辆的集成电池进行修改，在本示例性实施方案中将描述集成电池是用于车辆的集成电池的情况。

图1为显示根据本实用新型的示例性实施方案的安装在车辆中的集成电池的立体图，图2和图3为显示根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池的立体图。

将参考图1、图2和图3描述根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池。安装在车辆的板状框架10中的集成电池40构造为包括：壳体15，在该壳体中安装入口管道20和出口管道30，空气从入口管道被引入，空气通过出口管道被排出；高压电池60，其安装在壳体15中并且设置在入口管道20和出口管道30之间；以及低压电池50，其设置在高压电池60和入口管道20之间。

引入空气的入口管道20和排出空气的出口管道30安装在壳体15中。从入口管道20引入的空气通过形成在壳体15中的冷却通道F流动至出口管道30。冷却通道F可以与高压电池60和低压电池50换热。冷却通道F通过入口管道和出口管道之间移动的空气来与高压电池和低压电池换热。

壳体15设置有多个高压电池60，高压电池60和低压电池50彼此串联设置，并且壳体15包括支架70和75，所述支架通过冷却通道F将空气引入到高压电池60和低压电池50。

更详细而言，壳体15具有形成为矩形形状的容纳部分15a、15b和15c。入口管道20设置在壳体15两侧的其中一侧处，使得空气朝着壳体15的容纳部分15a、15b和15c被引入。出口管道30设置在壳体15两侧的另一侧处，从入口管道20引入的空气通过出口管道30被排放至外部。低压电池50和高压电池60依次设置在容纳部分15a、15b和15c中。

容纳部分15a、15b和15c包括低压电池50设置其中的第一容纳部分15a以及高压电池60设置其中的第二容纳部分15b和15c。这里，第二容纳部分15b和15c通过下文将描述的第二支架70与第一容纳部分15a分隔开，使得多个高压电池60设置在第二容纳部分15b和15c中。

同时，用于冷却低压电池50和高压电池60的冷却风扇设置在壳体15的另一侧处。冷却风扇从外部引入空气并且通风以防止电池维持在高温下。安全插头S-PLUG邻近冷却风扇安装。

安全插头S-PLUG是在高压电池被使用的车辆的制造过程中或在车辆行驶期间出于安全用于连接和断开高压系统的环路的元件，并且安全插头的状态可以通过传感器进行检测。

图6为显示安装在图5的壳体中的低压电池的立体图，图7为图6的分解立体图，且图8为沿着图6的线B-B剖开的立体图。

根据本实用新型的示例性实施方案的低压电池将参考图6至8进行描述。低压电池50给车辆的电子元器件供电。低压电池50通过与从入口管道20引入的空气进行换热而被冷却。在当前的情况下，低压电池50在高压电池60和入口管道20之间与高压电池60串联设置。

更详细而言，低压电池50包括多个电池单元，散热片55与冷却通道F换热，并且冷却板57将多个电池单元中产生的热量传递至散热片55。低压电池50邻近壳体15中的入口管道20设置。低压电池50与从入口管道20引入的空气间接换热。同时，低压电池50包括负极(-)保险丝和正极(+)保险丝。正极(+)保险丝邻近集成电池40的电子元器件设置，但是并不限于此。

因此，高压电池和低压电池50可以共同使用从入口管道20引入的空气，因此无需增加用于冷却高压电池和低压电池的冷却风扇。因此，集成电池40的重量和体积可以减小(大约50％)。

同时，为了使低压电池50维持在正常温度(45℃或更低)下，优选当低压电池50的温度达到预定的特定温度或以上时使冷却风扇工作。然而，在混合动力电动车辆中，高压电池的温度高于低压电池的温度，因此，高压电池的冷却风扇的工作时间点早于低压电池的冷却风扇的工作时间点。考虑到这个因素，在根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池中，冷却风扇的工作时间点基于高压电池60的温度来确定。在当前的情况下，低压电池50在其温度达到特定温度之前通过冷却风扇预先冷却，使得低压电池50的温度上升可以被延迟并且车辆的燃料效率可以被提高。

图4为沿着图2的线A-A的截面图，图5为显示用于车辆的集成电池的壳体的立体图。

将参考图4和图5来描述根据本实用新型的示例性实施方案的高压电池。高压电池60是给逆变器供电从而驱动车辆电机的元件。高压电池60设置为多个模块，并且设置在壳体15中。在当前情况下，高压电池60彼此串联设置。高压电池60借助于通过冷却通道F引入的空气换热而被冷却。

高压电池60包括第一电池模块63和第二电池模块66。支架70和75分别设置在低压电池50和第一电池模块63之间以及第一电池模块63和第二电池模块66之间。

支架70和75形成为挡板形状。设置在高压电池60之间的支架70和75的数目为至少一个。本实用新型中设置多个支架70和75以将空气引入到高压电池60。

支架70和75分别设置在低压电池50和第一电池模块63之间以及第一电池模块63和第二电池模块66之间，从而将空气引入以直接用空气冷却高压电池60。

支架70和75安装在壳体15中从而使通过入口管道20引入的一些空气与低压电池50换热，然后调整冷却通道的方向以将一些空气移动到高压电池60。

支架70和75包括第一支架75和第二支架70，所述第一支架75设置为将流经冷却通道F的一些空气供应到高压电池60之间的空间，所述第二支架70设置为将流经冷却通道F的一些空气供应到低压电池50。

第一支架75设置在第一电池模块63和第二电池模块66之间，并且将流经冷却通道F的一些空气供应到高压电池60之间的空间。第二支架70设置在低压电池50和第一电池模块63之间，并且将流经冷却通道F的一些空气供应到高压电池60。第二支架70安装在壳体15中以设置在高压电池60和低压电池50之间。同时，空气可以流入的空间部分75a和70a形成在第一支架75和第二支架70中。支架70和75可以由具有高导热性的导体通过间接冷却方式形成。

同时，集成电池40包括控制高压电池60和低压电池50的发动机管理系统(EMS)。EMS利用电池管理系统(BMS)5来控制高压电池60和低压电池50。为此，BMS5构造为包括测量高压电池的电流和电压以及芯片的温度的功能，以及包括智能电池传感器(IBS)的一般功能。

一般而言，IBS将从充电状态(SOC)、正常状态(SOH)、故障状态(SOF)等获得的信息通过局域互联网(LIN)通信总线传输至EMS，并且EMS通过电池稳定器(BS)预测电池温度。

IBS包括多个机械部件和印刷电路板(PCB)，分流电阻附接至所述印刷电路板。机械部件可以设置为端子+接地缆线。此外，IBS包括微控制单元(MCU)、监视时钟、局域互联网(LIN)以及电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，从而通过LIN通信将IBS的状态、电池状态以及IBS测量数据传递给EMS并确定SOC等。

然而，在本实用新型中，用于执行IBS功能的传感器额外地安装在可以控制高压电池60的BMS 5中以将BMS 5和IBS彼此集成，使得能够利用BMS 5同时控制高压电池60和低压电池50。当如上所述BMS 5和IBS彼此集成时，在安装于IBS中的元件中的那些包括PCB、LIN、EEPROM、缆线、电流传感器(分流电阻和霍尔传感器)、电压传感器、温度传感器、监视时钟等的还安装在BMS 5中的元件不需要单独地安装在BMS 5和IBS中。因此，BMS 5和IBS彼此集成，使得能够减少安装附件的数目并且使得集成电池40的尺寸紧凑。

图10A和图10B为显示了根据其它示例性实施方案的高压电池和低压电池的布局的立体图。

将参考图10A和图10B来描述根据本实用新型的其它示例性实施方案的用于车辆的集成电池。如图10A所示，根据各个示例性实施方案，高压电池60、低压电池50、冷却装置、电子元器件70和75可以依次设置，BMS 5可以附接至低压电池50从而同时冷却高压电池60和低压电池50。

此外，如图10B所示，根据各个示例性实施方案，高压电池60、低压电池50、冷却装置、电子元器件70和75以及BMS 5可以依次设置，从而同时冷却高压电池60和低压电池50。此外，如图10B所示，高压电池60、低压电池50、冷却装置、电子元器件70和75以及BMS 5也可以沿它们的竖直方向堆叠。

将描述如上所述的根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池的工作。

图1为显示根据本实用新型的示例性实施方案的安装在车辆中的集成电池的立体图，图2和图3为显示根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池的立体图，图4为沿着图2的线A-A的截面图，图9为根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池方框图。

将参考图1、图2、图3、图4和图9来描述根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池。入口管道20和出口管道30分别设置在壳体15的两侧，低压电池50邻近入口管道20设置在入口管道20和出口管道30之间，高压电池60邻近出口管道30依次设置。

此外，第二支架70安装在壳体15中以设置在低压电池50和高压电池60之间。同时，第一支架75安装在壳体15中以设置在多个高压电池60之间。

因此，在集成电池40中，冷却风扇这样工作，在通过BMS 5测量的低压电池50和高压电池60的温度高于预定温度的情况下，冷却风扇将冷却空气从集成电池40的外部引入到集成电池40内。当冷却风扇工作时，空气从入口管道20引入并沿着冷却通道F流动。冷却通道F的一些空气与低压电池50以间接空气冷却方式进行换热。

然后，与低压电池50换热的空气经过第二支架70，以直接空气冷却方式与第一电池模块63换热，以直接空气冷却方式与第二电池模块66换热，然后通过出口管道30排出至外部。

同时，冷却通道F的其它空气与高压电池60以直接空气冷却方式进行换热。在当前情况下，第一支架75改变一些空气的方向，方向被改变的一些空气与第二电池模块66进行换热，然后通过出口管道30排出。

在组装车辆时的最后工序中将低压电池与地面彼此连接。在当前情况下，当在低压电池接地的状态下在生产线上进行组装时，将发生短路情况，使得安全性降低，并且低压电池过早放电。然而，集成电池40位于底板的下方部分、行李箱的备胎室等处，使得可以不在最后工序中组装集成电池40。因此，在集成电池40中，其它附加的元件可以在B+继电器和地面端子彼此连接的状态下进行组装。因此，包括短路、放电等的上述问题可以通过如下方法来解决，即在B+继电器关闭的状态下完成集成电池40的组装，在最终测试的时候打开B+继电器。

在集成电池40中，在高压电池60和低压电池50单独控制时产生的电流损失和热损失可以被降低。在集成电池40中，用于控制和安装高压电池60和低压电池50的附件(传感器、继电器、螺栓、电池单元、壳体等)的数目可以减少从而降低成本。在集成电池40中，高压电池60和低压电池50一起设置在单个封装里，使得安装高压电池60和低压电池50所需的空间可以减小，并且可以确保发动机室和行李箱中宽敞的空间以提高适销性。在集成电池40中，低压电池50和高压电池60一起被冷却，使得低压电池50的效率和耐久性得以提高。

此外，在集成电池40中，冷却风的流速被适当地分配从而恒定地维持高压电池60和低压电池50的温度，使得能够延长高压电池60和低压电池50的使用寿命。在集成电池40中，由于高压电池60以直接空气冷却方式被冷却而低压电池50以间接空气冷却方式被冷却，因此高压电池60和低压电池50可以在有限的空间中被有效地冷却，用于冷却高压电池60和低压电池50的附件(冷却通道和冷却风扇)可以共用，并且冷却风扇和管道的数目可以减少从而降低集成电池40的重量和成本。

高压电池的制造加工生产线和低压电池的制造加工生产线彼此集成，使得制造时间缩短并且生产率得以提高。

在相关技术中，用于控制高压电池的BMS和用于控制低压电池的IBS单独安装，使得用于安装控制器所需的成本增加。例如，实时时钟(RTC)为可以周期性地操作控制器的元件，并且可以安装在BMS和IBS两者中从而操作BMS和IBS以控制高压电池和低压电池。然而，在本实用新型中，由于仅安装了还可以执行IBS功能的BMS 5，而不用单独安装IBS，因此仅安装一个用于操作BMS 5的RTC就足够。因此，在本实用新型中，用于安装RTC所需的成本可以降低。

同时，在BMS和IBS单独安装的情况下，IBS和BMS两者可以处于唤醒状态从而使得BMS接收通过IBS的信号输出。在集成电池40中，由于BMS和IBS的唤醒峰谷(wave-up sinks)彼此相同，因此用于唤醒控制器所需的软件(SW)变得简单并且所使用的存储量可以减少。

此外，在集成电池40中，可以测量高压电池60的SOC和低压电池50的SOC的SW可以共用。在BMS和IBS单独安装的情况下，通过BMS和IBS之间的通信来确定是否需要给低压电池50和高压电池60充电，包括低压直流(DC)到DC变换器(LDC)等的控制器接收到所确定的信息，从而能够进行充电。在集成电池40中，高压电池60的SOC和低压电池50的SOC利用相同的控制逻辑(软件)被确定，然后传递至包括LDC等的控制器，使得能够进行充电。

在根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池中，上述示例性实施方案的构造和方法的应用是不受限制的。而是所有或一些示例性实施方案可以选择性地彼此组合使得示例性实施方案可以进行各种更改。

根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池具有如下的一个或多个效果。

首先，在根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池中，高压电池和低压电池一起被控制，使得在高压电池和低压电池被单独控制时产生的电流损耗和热损耗可以被降低。

第二，在根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池中，用于控制和安装高压电池和低压电池的附件(传感器、继电器、螺栓、电池单元、壳体等)的数目可以减少从而降低成本。

第三，在根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池中，高压电池和低压电池一起设置在单个封装里，使得用于安装高压电池和低压电池所需的空间可以减小。

第四，在根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池中，可以确保发动机室和行李箱中宽敞的空间以提高适销性。

第五，在根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池中，高压电池和低压电池一起被冷却，使得低压电池的效率和耐久性得以提高。

第六，在根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池中，冷却风的流速被适当地分配到集成电池从而恒定地维持高压电池和低压电池的温度，使得能够延长高压电池和低压电池的使用寿命。

第七，在根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池中，由于高压电池以直接空气冷却方式被冷却而低压电池以间接空气冷却方式被冷却，因此高压电池和低压电池可以在有限的空间中被有效地被冷却，用于冷却高压电池和低压电池的附件(冷却通道和冷却风扇)可以共用，并且冷却风扇和管道的数目可以减少，从而降低集成电池的重量和成本。

第八，根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的集成电池，高压电池的制造加工生产线和低压电池的制造加工生产线彼此集成，使得制造时间可以缩短并且生产率可以提高。

本实用新型的效果并不限于上述效果。也就是说，本领域技术人员可以从权利要求中显而易见地明白未提到的其它效果。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“高”、“低”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内”、“外”、“向前”和“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本实用新型具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本实用新型限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本实用新型的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本实用新型的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。