牵引电池的热管理的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于使混合动力车辆和电动车辆运转的车辆牵引电池的热管理。
【背景技术】
[0002]混合动力车辆和电动车辆通常需要来自高电压牵引电池的大量的能量。该能量可用于驱动马达和电子附件(electrical accessory)。牵引电池可包括许多互相连接的电池单元。将电池温度保持在期望的操作范围内可促进适当的电池运转并提高电池寿命。此夕卜，限制横跨各个电池单元之间的温度差可能是有益的。热管理设备可用于调节电池温度。例如，引导乘客舱空气或外部空气横跨电池可能有助于调节温度。此外，电加热系统可用于在低温条件下使电池变热。
【发明内容】
[0003]在至少一个实施例中，车辆牵引电池总成包括至少一个电池单元阵列和电子器件总成，电子器件总成被配置为管理所述电池总成的电力流动。车辆牵引电池总成还包括热板，热板限定与所述至少一个电池单元阵列接触的第一部分和与电子器件总成接触的第二部分。在电力流动期间，所述至少一个电池单元阵列和电子器件总成二者都与热板进行热交换。
[0004]在至少一个实施例中，车辆牵引电池总成包括热板，热板包括被布置成使热剂液循环的内部流动通道。所述牵引电池总成还包括与热板的第一侧接触的至少一个电池单元阵列以在电力流动期间进行热交换。牵引电池总成还包括具有与热板的相对侧接触的壳体的电子器件总成以在运转期间进行热交换。
[0005]在至少一个实施例中，车辆包括动力传动系统，动力传动系统包括电池供电的电机和给电机提供电力的牵引电池总成。牵引电池总成包括至少一个电池单元阵列和电子器件总成，电子器件总成被配置为管理所述至少一个电池单元阵列的电力流动。牵引电池总成还包括热板，热板限定与所述至少一个电池单元阵列接触的第一部分和与电子器件总成接触的第二部分。在电力流动期间，所述至少一个电池单元阵列和电子器件总成与热板进行热交换。
[0006]根据本发明，提供了一种车辆牵引电池总成，包括:热板，包括被布置为使热剂液循环的内部流动通道；至少一个电池单元阵列，与热板的第一侧接触以在电力流动期间进行热交换；电子器件总成，具有与热板的第二侧接触的壳体以在运转期间进行热交换，其中，第二侧与第一侧相对。
[0007]根据本发明的一个实施例，在运转期间，所述至少一个电池单元阵列限定热集中区域，所述热板被构造为使得在热集中区域附近内部流动通道之间的间距减小。
[0008]根据本发明的一个实施例，在运转期间，所述至少一个电池单元阵列限定热集中区域，所述热板被构造为使得在所述热集中区域附近热剂液的流速增加。
[0009]根据本发明的一个实施例，车辆牵引电池总成还包括用于将电子器件总成安装到热板的支撑结构，所述支撑结构限定孔，所述孔被布置为使得电子器件总成的一部分突出通过所述孔以接触热板。
[0010]根据本发明的一个实施例，热板包括从热板延伸的导热支撑结构，且电子器件总成安装到导热支撑结构。
[0011]根据本发明，提供一种车辆，包括:动力传动系统，包括电池供电的电机；牵引电池总成，用于为电机提供电力，并包括至少一个电池单元阵列、电子器件总成、热板，电子器件总成被配置为管理所述至少一个电池单元阵列的电力流动，热板限定与至少一个电池单元阵列接触的第一部分和与电子器件总成接触的第二部分，使得在电力流动期间所述至少一个电池单元阵列和电子器件总成二者都与热板进行热交换。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述车辆还包括用于将电子器件总成安装到热板的支撑结构，支撑结构限定孔，所述孔被布置为使得电子器件总成的一部分突出通过所述孔以接触热板。
[0013]根据本发明的一个实施例，热板包括被布置为使热剂液循环通过热板的内部流动通道。
[0014]根据本发明的一个实施例，电子器件总成包括用于调节提供给车辆电负载的电压的DC/DC转换器。
[0015]根据本发明的一个实施例，车辆还包括用于容纳牵引电池总成的隔间，其中，所述隔间与周围条件环境隔离。
【附图说明】
[0016]图1是混合动力电动车辆的示意图。
[0017]图2是牵引电池总成的示意图。
[0018]图3是替代实施例的牵引电池总成的示意图。
[0019]图4是另外的替代实施例的牵引电池总成的示意图。
【具体实施方式】
[0020]根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，将理解的是，所公开的实施例仅是本发明的示例，本发明可以以各种和替代的形式实施。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。
[0021]图1示出了插电式混合动力电动车辆(PHEV)的示意图。车辆12的动力传动系统包括机械地结合到混合动力传动装置16的一个或更多个电机14。电机14能够作为马达或发电机运转以分别接收或提供电力。此外，混合动力传动装置16可机械地连接到发动机18。混合动力传动装置16还可机械地连接到驱动轴20，驱动轴20机械地结合到车轮22。当发动机18开启或关闭时，电机14能够提供推进和减速能力。当电机14作为发电机运转时，它们可通过回收在通过再生制动而减速期间的能量而提供燃料经济效益。电机14通过减小发动机18的工作负荷而减少动力传动系统的污染物排放并增加燃料经济性。
[0022]电机14可以是电池供电的。牵引电池或电池包(battery pack) 24储存可被电机14以及具有电负荷的其他车辆附件所使用的能量。牵引电池24可从牵引电池24中的一个或更多个电池单元阵列(有时称为电池单元堆)提供高电压直流(DC)输出。电池单元阵列可包括一个或更多个电池单元。
[0023]电池单元(诸如棱柱形、圆柱形或袋状的电池单元)可包括将储存的化学能转化为电能的电化学电池单元。电池单元还可包括壳体、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在多个电池单元之间串联连接。电池单元还可并联布置，从而类似的端子(正和正或负和负)彼此相邻。
[0024]牵引电池24可电连接到一个或更多个电力电子模块26。一个或更多个接触器可在断开时使牵引电池24与其它组件隔离，并在闭合时将牵引电池24连接到其它组件。电力电子模块26还电连接到电机14，并且在牵引电池24和电机14之间调节双向传输电能。例如，牵引电池24可以提供DC电压，而电机14可能需要三相交流(AC)电压来运转。电力电子模块26可以将DC电压转换为电机14所需要的三相AC电压。在再生模式下，电力电子模块26可以将来自用作发电机的电机14的三相AC电压转换为牵引电池24所需要的DC电压。在此的描述同样适用于纯电动车辆。在纯电动车辆中，混合动力传动装置16可以是连接到电机14的齿轮箱并且发动机18不存在。
[0025]如上所讨论的，牵引电池24除了提供用于推进的能量之外，还可以提供用于其它车辆电气系统的能量。车辆电力系统可包括调节用于各种用途的电压的DC/DC转换器模块28。DC/DC转换器将牵引电池24的高电压DC输出转换为与其它车辆电负载兼容的低电压DC供应。其它高电压负载(诸如压缩机和电加热器)可直接连接到高电压而不使用DC/DC转换器模块28。在某些车辆中，低电压系统电连接到辅助电池30(例如，12V电池)。在至少一个实施例中，DC/DC转换器定位为非常接近或邻近牵引电池24。
[0026]电池能量控制模块(BECM) 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可具有诸如热敏电阻或其它温度计量器的温度传感器31。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。尽管图1的示意图示出了单个温度传感器，但是可使用多个传感器来分别监测牵引电池24中不同的电池单元和/或电池单元阵列。
[0027]例如，牵引电池24可通过外部电源36(诸如电源插座)进行再充电。外部电源36可电连接到电动车辆供电设备(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之间的电能的传输。外部电源36可向EVSE 38提供DC电力或AC电力。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可以是被构造为将电力从EVSE 38传输到车辆12的任何类型的端口。充电端口 34可电连接到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，以协调向车辆12的电力传递。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。
[0028]所讨论的各种组件可具有控制并监视组件的运转的一个或更多个相关联的控制器。控制器可经由串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或经由专用的电导线管进行通信。
[0029]电池单元和/或电池电子器件在使用时可能产生热。由于电池需要保持在目标温度范围内，同时最小化每个单独电池单元内和横跨电池单元串(cell string)的温度偏差，所以牵引电池的热管理在一定的环境条件下会更为困难。可使用不同的电池包结构来应对各个车辆变量(包括封装限制和功率要求)。电池单元可通过热管理系统进行热调节以帮助管理电池的整体温度。热管理系统的示例可包括空气冷却系统、液体冷却系统以及空气冷却系统和液体冷却系统的组合。某些车辆封装限制可(例如)通过将电池包置于车辆乘客车舱内而将电池包与环境条件隔离。然而，这样的布置可导致车辆的可用空间减少。
[0030]考虑若干个位于车身底部位置的诸如DC/DC转换器、BECM、电池充电器和/或其它电池电子器件的热源而管理牵引电池总成的温度会对封装和热管理产生若干挑战。预期上面列出的电子器件之外的额外的电子器件可从热管理受益。在同样的占用面积下为电池和DC/DC转换器提供有效的冷却是特别困难的。此外，考虑