用于具有集成热板的牵引电池组件的支撑结构的制作方法_2

文档序号:9789379阅读:来源:国知局
车辆电气系统的能量。典型的系统可包括DC/DC转换器模块28,DC/DC转换器模块28将牵引电池24的高电压DC输出转换为与其它车辆负载兼容的低电压DC供应。其它高电压负载(例如,压缩机和电加热器)可直接连接至高电压而不使用DC/DC转换器模块28。在典型的车辆中,低电压系统电连接至辅助电池30 (例如,12V电池)。
[0021]电池电气控制模块(BECM,batteryelectrical control module) 33 可与牵引电池24通信。BECM 33可用作牵引电池24的控制器,并且还可包括管理每个电池单元的温度和荷电状态的电子监控系统。牵引电池24可具有温度传感器31,例如,热敏电阻或其它温度计量器。温度传感器31可与BECM 33通信,以提供关于牵引电池24的温度数据。温度传感器31还可位于牵引电池24中的电池单元上或靠近电池单元。还预期可使用不止一个温度传感器31来监测电池单元的温度。
[0022]例如,车辆12可以是牵引电池24可通过外部电源36进行再充电的电动车辆(诸如,PHEV, FHEV, MHEV或BEV)。外部电源36可连接至电插座。外部电源36可电连接至电动车辆供电设备(EVSE,electric vehicle supply equipment) 38。EVSE 38 可提供电路和控制以调节并管理电源36与车辆12之间的电能传输。外部电源36可向EVSE 38提供DC电或AC电。EVSE 38可具有用于插入到车辆12的充电端口 34中的充电连接器40。充电端口 34可以是被配置为将电力从EVSE 38传输到车辆12的任何类型的端口。充电端口 34可电连接至充电器或车载电力转换模块32。电力转换模块32可以调节从EVSE 38供应的电力,以向牵引电池24提供合适的电压水平和电流水平。电力转换模块32可与EVSE 38配合,以协调将电力传递至车辆12。EVSE连接器40可具有与充电端口 34的对应的凹入匹配的插脚。
[0023]所论述的各组件可具有一个或更多个相关联的控制器,以控制并监测所述组件的操作。控制器可经由串行总线(例如,控制器局域网(CAN))或经由离散的导体进行通信。
[0024]电池单元(诸如,棱柱形的电池单元)可包括将储存的化学能转换为电能的电化学电池单元。棱柱形的电池单元可包括壳体、正极(阴极)和负极(阳极)。电解质可允许离子在放电期间在阳极和阴极之间运动,然后在再充电期间返回。端子可允许电流从电池单元流出以被车辆使用。当多个电池单元按照阵列定位时,每个电池单元的端子可与彼此相邻的相对的端子(正和负)对齐,汇流条可提供辅助以便于多个电池单元之间串联连接。电池单元还可并联布置,从而相似的端子(正和正或者负和负)彼此相邻。例如,两个电池单元可被布置为正极端子彼此相邻,紧挨着的两个电池单元可被布置为负极端子彼此相邻。在该示例中,汇流条可接触所有的四个电池单元的端子。
[0025]可使用液体热管理系统、空气热管理系统或本领域公知的其它方法来对牵引电池24进行加热和/或冷却。现在参照图2,在液体热管理系统的一个示例中,牵引电池24可包括被示出为通过热板90支撑以通过热管理系统被加热和/或冷却的电池单元阵列88。电池单元阵列88可包括彼此相邻地定位的多个电池单元92和结构组件。DC/DC转换器模块28和/或BECM 33在特定操作条件下也可能需要冷却和/或加热。热板91可支撑DC/DC转换器模块28和BECM 33并辅助二者的热管理。例如,DC/DC转换器模块28在电压转换期间可产生可能需要被消散的热。可替代地,热板90和91可彼此流体连通以共用共同的流体进入口和共同的排出口。
[0026]在一个示例中,电池单元阵列88可安装到热板90,使得每个电池单元92只有一个表面(诸如,底表面)与热板90接触。热板90和各个电池单元92可在彼此之间传递热,以在车辆运转期间帮助管理电池单元阵列88内的电池单元92的热工况(thermalcondit1ning)。为了提供电池单元阵列88中的电池单元92和其它周边组件的有效的热管理,均匀的热流体分布和高的热传递能力是热板90的两个考虑因素。由于经由传导和对流在热板90和热流体之间传递热,所以对于有效的热传递(移除热和加热处于低温的电池单元92两者)来说,热流体流场的表面面积是重要的。例如,如果不移除电池单元充电和放电所产生的热,则会对电池单元阵列88的性能和寿命产生负面影响。可选择地,当电池单元阵列88经受低温时,热板90还可向电池单元阵列88提供热。
[0027]热板90可包括一个或更多个通道93和/或空腔,以分配通过热板90的热流体。例如,热板90可包括可与通道93连通的进入口 94和排出口 96,用于提供热流体并使热流体循环。进入口 94和排出口 96相对于电池单元阵列88的位置可变化。例如,如图2所示,进入口 94和排出口 96可相对于电池单元阵列88位于中央。进入口 94和排出口 96还可位于电池单元阵列88的侧部。可选地,热板90可限定空腔(未示出),该空腔与进入口 94和排出口 96连通,用于提供热流体并使热流体循环。热板91可包括进入口 95和排出口 97以传送和移除热流体。可选地,热界面材料片(未示出)可应用到在电池单元阵列88下面的热板90和/或DC/DC转换器模块28和BECM 33下面的热板91。热界面材料片可通过填充(例如)电池单元92和热板90之间的空隙和/或气隙来增强电池单元阵列88和热板90之间的热传递。热界面材料还可在电池单元阵列88和热板90之间提供电绝缘。电池托盘98可支撑热板90、热板91、电池单元阵列88和其它组件。电池托盘98可包括用于容纳热板的一个或更多个凹入。
[0028]可使用不同的电池包结构来应对车辆个体差异(包括封装限制和功率要求)。电池单元阵列88可被容纳于罩或壳体(未示出)内,以保护和围住电池单元阵列88和其它周边组件(诸如DC/DC转换器模块28和BECM 33)。电池单元阵列88可位于若干不同的位置,这些位置包括(例如)车辆的前座椅下面、后座椅下面或后座椅后面。然而,预期电池单元阵列88可位于车辆12中任何合适的位置。
[0029]热板与电池单元的表面之间的配合表面的接触是可能影响电池热管理系统内的热传递(具体地,关于热板与电池单元之间的传导)的因素。由于表面公差、组件不平整和/或可能导致配合表面之间的间隙的碎肩,配合表面可能是不平坦的。此外,电池单元阵列的变形(例如,弯曲和/或扭曲)可导致电池单元与电池单元的定位公差(placementtolerance)。在空隙存在于各个热板的配合表面与电池单元的底表面之间的情况下,有关电池单元冷却和加热的热传递可能是较低效率的。可期望消除这些接触缺陷和/或获得配合表面之间的齐平接触以在热管理系统内提供更增强的热传递。此外,牵引电池组件的之前的示例可包括位于一组电池单元阵列之下的热板。在这种示例中,电池单元阵列的端子可相对于热板被竖直地定向,电池单元阵列可彼此间隔开。因为热板位于电池单元阵列之下而不是设置在电池单元阵列之间,所以这种示例会需要更多个组件,因此,需要更多的封装空间。
[0030]图3A至图6示出了牵引电池组件的一部分的另一个示例。在本示例中,牵引电池组件100的一部分可包括外部支撑结构,该外部支撑结构具有一对子结构106。每个子结构106可包括一对相对的端板108。上侧壁110和下侧壁112可跨越在相对的端板108中的每个之间。多个紧固件114可将上侧壁110和下侧壁112连接到其相应的相对的端板108。在每个子结构106中,相应的端板108、上侧壁110和下侧壁112可将电池单元阵列120保持在其间。一对电池单元阵列120可包括多个电池单元122。每个电池单元阵列120可限定内表面126和外表面128。多个端子130可从外表面128中的每个沿着相对于电池单元122的侧向方向延伸,而不是沿着上面描述的之前的牵引电池组件的示例的竖直方向延伸。
[0031]电池单元阵列120可彼此分隔开。子结构106可定向和/或保持电池单元122,并且可具有将热板组件容纳在电池单元阵列120之间的尺寸。热板组件可包括热板136和两个热界面部件142。热界面部件142可设置在热板136的相对的侧部上。子结构106和热板组件可彼此布置在一起以限定三明治状构造。热板136可与每个电池单元阵列120热连通,以辅助管理电池单元122的热工况。热界面部件142可增强电池单元阵列120与热板136之间的热传递。例如,热界面部件142可填充在电池单元122与热板136之间的任何的间隙或空隙内。热界面部件142还可在电池单元122与热板136之间提供电绝缘。热界面部件142的示例可包括热界面材料片、热界面膏状物(paste)或热界面粘着剂。
[0032]外部支撑结构还可包括位于相对的端板108中的每个上的一个或更多个凸台(boss) 148ο凸台148可与热板136的相应的孔(未示出)布置在一起,以便于紧固到该孔。一
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