用于电气化车辆的电池热管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电气化车辆，且更具体地，但不排他地，涉及一种能够将电池系统的电池单元维持在期望温度范围内的电池热管理系统。
【背景技术】
[0002]混合动力电动车辆(HEV)，插电式混合动力电动车辆(PHEV)，纯电动车辆(BEV)，燃料电池车辆和其它已知的电气化车辆不同于传统机动车辆，因为它们通过一个或多个电机(即，电动马达和/或发电机)替代内燃发动机或者除了内燃发动机之外还使用一个或多个电机进行驱动。用于向这些类型的电机供电的高电压电流典型地通过具有一个或多个存储能量的电池单元的牵引电池系统提供。
[0003]电池系统典型地由一个或多个电池模块构成，其中每个模块包括多个电池单元。在某些条件下，热量在电池单元中产生。这种热量可能需要被去除来提高电池容量，寿命和性能。电池单元可能选择地需要加热，以便为了在其他条件下，比如极冷环境条件下正常运行。
【发明内容】
[0004]根据本发明的示例性方面，一种电池热管理系统，除了其他方面以外包括，散热器、附接到散热器的冷却剂通道、和与冷却剂通道流体连接和配置为提供传热介质到冷却剂通道的供应歧管。返回歧管与冷却剂通道流体连接且配置为从冷却剂通道中排出传热介质。
[0005]在前述系统的又一非限制性实施例中，散热器与电池单元接触。
[0006]在任一前述系统的又一非限制性实施例中，系统包括多个电池单元和多个散热器，多个散热器中的至少一个在多个电池单元中毗邻的电池单元之间穿插。
[0007]在任意前述系统的又一非限制性实施例中，散热器是退火的热解石墨板或柔性石里J=^
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[0008]在任意前述系统的又一非限制性实施例中，第二冷却剂通道附接到与冷却剂通道相对的散热器边缘。
[0009]在任意前述系统的又一非限制性实施例中，真空绝热板在散热器的下方。
[0010]在任意前述系统的又一非限制性实施例中，薄膜加热器在真空绝热板的第一侧，和底座在真空绝热板的第二侧。
[0011]在任意前述系统的又一非限制性实施例中，传热介质是液体冷却剂。
[0012]在任意前述系统的又一非限制性实施例中，冷却剂通道包括至少一个增强件。
[0013]在任意前述系统的又一非限制性实施例中，中央供应管路传送传热介质到供应歧管，和中央返回管路传递传热介质远离冷却剂通道。
[0014]根据本发明的另外一个示例性方面，一种电池系统，除了其他方面以外包括，具有至少一个电池单元的电池模块和电池热管理系统，该电池热管理系统配置为响应于第一温度条件而采用薄膜加热器加热至少一个电池单元，且响应于第二温度条件而通过将热量传递到散热器中冷却至少一个电池单元。
[0015]在前述系统的又一非限制性实施例中，电池热管理系统包括与至少一个电池单元毗邻的散热器、附接到散热器的冷却剂通道、靠近冷却剂通道第一侧的供应歧管和靠近冷却剂通道第二侧的返回歧管。
[0016]在任一前述系统的又一非限制性实施例中，电池热管理系统包括配置为冷却通过冷却剂通道传递的传热介质的热交换器。
[0017]在任意前述系统的又一非限制性实施例中，电池热管理系统包括支撑至少一个电池单元的底座。
[0018]在任意前述系统的又一非限制性实施例中，真空绝热板安装在底座上。
[0019]在任意前述系统的又一非限制性实施例中，薄膜加热器定位在真空绝热板和至少一个电池单元之间。
[0020]根据本发明的另外一个示例性方面，一种方法，除了其他方面以外包括，将热量从电池单元传递到散热器，将热量从散热器传导到冷却剂通道中以及将热量耗散到冷却剂通道内传递的传热介质中来热管理电池单元。
[0021]在前述方法的又一非限制性实施例中，方法包括感测电池单元温度条件的步骤。
[0022]在任意前述方法的又一非限制性实施中，方法包括响应于表明冷环境条件的温度条件而加热电池单元的步骤。
[0023]在任意前述方法的又一非限制性实施中，方法包括响应于表明热环境条件的温度条件而命令散热的步骤。
[0024]前述段落、权利要求书、或下面的描述和附图中的实施例、实例和替代物，包括任何它们的各种方面或各自单独的特征，可以独立地或以任何组合使用。与一个实施例结合描述的特征适用于所有实施例，除非这些特征是不相容的。
[0025]从下面的详细描述中，对于本领域技术人员而言，本发明的各种特征和优点将变得明显。伴随详细描述的附图可以简要描述如下。
【附图说明】
[0026]图1示意性地说明了电气化车辆的动力传动系统。
[0027]图2说明了电动化车辆的电池模块的主视图。
[0028]图3说明了图2的电池模块的俯视图。
[0029]图4说明了另外一个电池模块。
[0030]图5说明了电池热管理系统的冷却通道。
[0031]图6说明了用于热管理电池系统的电池热管理系统。
【具体实施方式】
[0032]本发明涉及一种在电气化车辆内使用的电池模块。示例性电池模块包括能够热管理一个或多个电池模块的电池单元的电池热管理系统。例如，可以采用本文所描述的电池热管理系统来加热和/或冷却电池单元，从而在全范围的环境条件下使电池单元保持在期望的温度范围内。本发明阐述了上述以及其他特征。
[0033]图1示例性地说明了用于电气化车辆12(比如HEV)的动力传动系统10。尽管描述为HEV，但应当理解的是，这里描述的概念不局限于混合动力车辆，且可以扩展到其它的电气化车辆，包括但不限制于，PHEV, BEV、和燃料电池车辆。
[0034]在一个实施例中，动力传动系统10是功率分流系统，其采用包括发动机14和发电机16 ( S卩，第一电机)组合的第一驱动系统和包括至少一个马达36 ( S卩，第二电机)、发电机16和牵引电池系统50的第二驱动系统。例如，马达36、发电机16和牵引电池系统50可以构成动力传动系统10的电驱动系统25。第一和第二驱动系统产生扭矩来驱动一组或多组电气化车辆12的车辆驱动轮30，正如在下面更详细地讨论。
[0035]发动机14(比如内燃发动机)和发电机16可以通过动力传输单元18连接。在一个非限制性的实施例中，动力传输单元18是行星齿轮组。当然，动力传输单元的其他类型，包括其他齿轮组和变速器，也可以用来连接发动机14到发电机16。动力传输单元18可以包括环形齿轮20，太阳齿轮22和托架组件24。发电机16在充当发电机时由动力传输单元18驱动，以将动能转换成电能。发电机16可以选择性地起到马达的作用来将电能转换成动能，由此输出扭矩到连接到动力传输单元18的托架组件24的轴26上。因为发电机16可以操作地连接到发动机14，所以发动机14的速度可以通过发电机16进行控制。
[0036]动力传输单元18的环形齿轮20可以连接到轴28上，其中轴28通过第二动力传输单元32连接到车辆驱动轮30。第二动力传输单元32可以包括具有多个齿轮34A、34B、34C、34D、34E和34F的齿轮组。其他动力传输单元也可以是合适的。齿轮34A-34F将扭矩从发动机14传递到差速器38来提供牵引力到车辆驱动轮30。差速器38可以包括多个齿轮，其使扭矩能够传递到车辆驱动轮30。第二动力传输单元32通过差速器38机械地耦接到轮轴40来将扭矩分配到车辆驱动轮30。
[0037]也可以采用马达36通过输出扭矩到也被连接到第二动力传输单元32的轴46来驱动车辆驱动轮30。在一个实施例中，马达36和发电机16是再生制动系统的一部分，其中马达36和发电机16都可以用作马达来输出扭矩。例如，马达36和发电机16可以各自输出电力到高电压总线48和牵引电池系统50。牵引电池系统50可以是高电压电池，其能够输出电能来操作马达36和发电机16。其它类型的能量存储设备和/或输出设备，也可以并入电气化车辆12的使用。牵引电池系统50可以由一个或多个电池模块组成，其中电池模块包括存储驱动马达36和/或发电机16的必要能量的电池单元。
[0038]马达36、发电机16、动力传输单元18和动力传输单元32 —般可以称为电气化车辆12的驱动桥42，或变速器。因此，当驾驶员选择特定换档位置时，驱动桥42被适当地控制来通过提供牵引力到车辆驱动轮30提供相应的用于推进电气化车辆12的档位。
[0039]动力系统10可以额外地包括用于监测和/或控制电气化车辆12的各种方面的控制系统44。例如，控制系统44可以与电驱动系统25、动力传输单元18、32或其他部件通信来监测和/或控制电气化车辆12。控制系统44包括执行用于操作电气化车辆12的必要控制功能的电子器件和/或软件。在一个实施例中，控制系统44是车辆系统控制器和动力传动系控制模块(VSC/PCM)的组合。尽管它被显示为单个硬件设备，但是控制系统44可以包括以多个硬件设备、或在一个或多个硬件设备内的多个软件控制器的形式的多个控制器。
[0040]控制器区域网络(CAN) 52允许控制系统44与驱动桥42通信。例如，控制系统44可以接收来自于驱动桥42的信号来指示换档位置之间的转换是否正在发生。控制系统44还可以与牵引电池系统50、或其他控制设备的电池控制模块通信。
[0041]此外，电驱动系统25可以包括一个或多个控制器54，比如逆变器系统控制器(ISC)。控制器54配置为控制驱动桥42内的特定组件，比如发电机16和/或马达36，以便比如用于支撑双向功率流。在一个实施例中，控制器54是结合可变电压转换器的逆变器系统控制器(ISC/VVC) ο
[0042]图2和3说明了示例性的可以并入到电气化车辆中的电池模块60。例如，电池模块60可以在图1的电气化车辆12的电池系统50内使用。电池系统50可以包括用于供应电力到电气化车辆12的电机16、36(见图1)的任意数量的电池模块60。电池系统50采用的电池模块60的数量并不旨在限制本公开内容，并且可以根据电气化车辆12的类型而改变。
[0043]一个或多个电池单元62可以相对于彼此堆叠来构造电池模块60。电池单元62可以直立堆叠、在它们的侧面堆叠，或以任何其它的配置堆叠。在一个非限制性的实施例中，电池单元62是棱柱形的锂离子电池单元。其它电池单元的类型也可以在本发明的