用于电动车辆电池的冷却板总成的制作方法
【专利摘要】根据本公开的示例性方面的总成除了其它方面以外包括顶部板件、底部板件和夹在顶部板件和底部板件之间的管道。
【专利说明】
用于电动车辆电池的冷却板总成
技术领域
[0001 ]本发明涉及用于电动车辆的电池总成。电池总成包括冷却板总成，该冷却板总成具有沿着线性轴线延伸远离冷却板总成边缘的排出管。
【背景技术】
[0002]需要降低机动车的燃料消耗和排放是众所周知的。因此，正在开发降低或完全消除对内燃机的依赖的车辆。电动车辆是为该目的而开发的一种类型的车辆。通常，电动车辆不同于常规的机动车辆因为它们由电池提供电力的电机有选择地驱动。相比之下，常规的机动车辆仅仅依赖内燃机来推进车辆。
[0003]使用高压电池总成给电动车辆的电机提供电力。电池总成包括由多个电池单元组成的电池阵列。外壳总成容纳电池阵列。冷却板可以设置为与电池单元相接触来热管理由电池单元产生的热量。
【发明内容】
[0004]根据本发明的示例性方面的总成除了其它方面以外包括顶部板件、底部板件和夹在顶部板件和底部板件之间的管道。
[0005]在前述总成的另一非限制性实施例中，顶部板件和底部板件二者的一部分与管道重叠。
[0006]在任一前述总成的另一非限制性实施例中，顶部板件和底部板件中的每个包括与管道重叠的展开部。
[0007]在任何前述总成的另一非限制性实施例中，管道沿着线性轴线延伸远离总成的边缘。
[0008]在任何前述总成的另一非限制性实施例中，线性轴线在顶部板件和底部板件之间延伸。
[0009]在任何前述总成的另一非限制性实施例中，顶部板件和底部板件配合形成冷却板总成的本体。
[0010]在任何前述总成的另一非限制性实施例中，延伸部从本体延伸，管道由延伸部接收。
[0011]在任何前述总成的另一非限制性实施例中，延伸部包括通过桥部与本体连接的平台，平台相对于本体升高。
[0012]在任何前述总成的另一非限制性实施例中，顶部板件包括第一展开部并且底部板件包括第二展开部，管道接收在第一展开部和第二展开部之间的开口内。
[0013]在任何前述总成的另一非限制性实施例中，通道被形成在顶部板件和底部板件之间。
[0014]在任何前述总成的另一非限制性实施例中，通道是盘曲状通道。
[0015]在任何前述总成的另一非限制性实施例中，被接收在顶部板件和底部板件之间的管道部分沿着与至少一部分通道平行的线性轴线延伸。
[0016]在任何前述总成的另一非限制性实施例中，管道包括进口管和出口管。
[0017]根据本发明的另一示例性方面的电池总成除了其它方面以外包括多个电池单元、容纳多个电池单元的外壳总成和与多个电池单元相接触的冷却板总成。冷却板总成的管道穿过外壳的壁伸出，管道沿着线性轴线延伸远离冷却板总成的本体的边缘。
[0018]在前述总成的另一非限制性实施例中，线性轴线不包括任何弯曲。
[0019]在任一前述总成的另一非限制性实施例中，本体包括延伸部并且管道从延伸部延伸。
[0020]在任何前述总成的另一非限制性实施例中，本体包括展开部并且管道被接收在由展开部形成的开口内。
[0021]在任何前述总成的另一非限制性实施例中，本体由顶部板件和底部板件形成，管道夹在顶部板件和底部板件之间。
[0022]在任何前述总成的另一非限制性实施例中，冷却板总成是包括流体源、进口和出口的热管理系统的一部分。
[0023]在任何前述总成的另一非限制性实施例中，管道包括与进口连接的进口管和与出口连接的出口管。
[0024]可以单独地或以任何组合地采用前述段落、权利要求，或以下说明书和附图中的实施例、示例和替代方案，包括任何它们的各个方面或各自的独特特征。说明的与一个实施例有关的特征适用于所有的实施例，除非这样的特征是矛盾的。
[0025]从以下【具体实施方式】中，本发明的各种特征和优势对本领域技术人员将变得显而易见。伴随【具体实施方式】的附图简要说明如下。
【附图说明】
[0026]图1示意性说明了电动车辆动力传动系统；
[0027]图2说明了电动车辆的电池总成；
[0028]图3说明了根据本发明的第一实施例的冷却板总成；
[0029]图4说明了图3的冷却板总成的横截面视图；
[0030]图5说明了通过冷却板总成的循环流体的通道；
[0031]图6说明了根据本发明的第二实施例的冷却板总成。
【具体实施方式】
[0032]本发明详细说明了用于电动车辆的总成。该总成可以是包括用于热管理由电池总成的电池单元产生的热量的冷却板总成的电池总成。冷却板总成可以包括顶部板件、底部板件和管道，该管道夹在顶部板件和底部板件之间，以便顶部板件和底部板件的部分与管道重叠。在一些实施例中，管道从冷却板总成的边缘沿着线性轴线横向延伸。在装配、运输和操作和安装过程中本公开的总成使用在管道和板之间提供坚固的接合部的“直线”排出管结构。尽管此处关于电池冷却板总成进行说明，本公开不限于这样的实施例并且可以延伸至在管道和其它部件之间需要坚固的接合部的任何总成。在【具体实施方式】的以下段落中将更详细的讨论这些和其它特征。
[0033]图1示意性地说明用于电动车辆12的动力传动系统10。虽然描绘为混合动力电动车辆(HEV)，但应该理解的是，在此描述的构思不限于HEV并且可以扩展到包括但不限于插电式混合动力电动车辆(PHEV)和纯电动车辆(BEV)的其他电动车辆。
[0034]在一个实施例中，动力传动系统10是使用第一驱动系统和第二驱动系统的动力分配式动力传动系统。第一驱动系统包括发动机14和发电机18(8卩，第一电机)的组合。第二驱动系统至少包括马达22( S卩，第二电机)、发电机18、和电池总成24。在这个示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一和第二驱动系统生成扭矩以驱动电动车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。尽管示出了动力分配式结构，本发明延伸至包括完全混合动力、并联混合动力、串联混合动力、轻度混合动力或微混合动力的任何混合动力或电动车辆。
[0035]在一个实施例中是内燃发动机的发动机14，和发电机18可以通过比如行星齿轮组这样的动力传输单元30连接。当然，包括其他齿轮组和变速器的其他类型的动力传输单元，可以用于将发动机14连接到发电机18。在一个非限制性实施例中，动力传输单元30是包括环形齿轮32、中心齿轮34和托架总成36的行星齿轮组。
[0036]发电机18可以由发动机14通过动力传输单元30驱动以将动能转换为电能。发电机18可以可选地起马达的作用以将电能转换为动能，从而输出扭矩到连接到动力传输单元30的轴38。因为发电机18可操作地连接到发动机14，发动机14的速度可以由发电机18控制。
[0037]动力传输单元30的环形齿轮32可以连接到轴40，轴40通过第二动力传输单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传输单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其他动力传输单元也可能是合适的。齿轮46传递来自发动机14的扭矩到差速器48以最终向车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括实现到车辆驱动轮28的扭矩传递的多个齿轮。在一个实施例中，第二动力传输单元44通过差速器48机械地连接到轮轴50以将扭矩分配到车辆驱动轮28。
[0038]通过输出扭矩到也连接到第二动力传输单元44的轴52，马达22也可以用于驱动车辆驱动轮28。在一个实施例中，马达22和发电机18配合作为再生制动系统的一部分，马达22和发电机18两者在再生制动系统中可以用作马达以输出扭矩。例如，马达22和发电机18可以各自输出电力到电池总成24。
[0039]电池总成24是示例类型的电动车辆电池。电池总成24可以包括高电压牵引电池组，高电压牵引电池组包括能够输出电力以操作马达22和发电机18的多个电池阵列、或电池单元组。其他类型的储能装置和/或输出装置也可以用于为电动车辆12提供电力。
[0040]在一个非限制性实施例中，电动车辆12具有两个基本操作模式。电动车辆12可以在电动车辆(EV)模式下操作，在电动车辆模式下，马达22用于车辆推进(通常没有来自发动机14的帮助)，从而消耗电池总成24荷电状态直到在特定驾驶模式/循环下其最大容许放电率。EV模式是电动车辆12操作的电荷消耗模式的示例。在EV模式期间，电池总成24的荷电状态在某些情况下可以增加，例如归因于一段时间的再生制动。发动机14在默认EV模式下通常关闭(0FF)，但是必要时可以基于车辆系统状态或如操作者所允许地操作。
[0041]电动车辆12可以附加地在混合动力(HEV)模式下操作，在混合动力模式下发动机14和马达22两者都用于车辆推进。HEV模式是电动车辆12操作的电荷维持模式的示例。在HEV模式期间，电动车辆12可以减少马达22推进力使用以便通过增加发动机14推进力使用而将电池总成24的荷电状态维持在恒定或近似恒定的水平。在本公开范围内，电动车辆12可以在除EV和HEV模式之外的其他操作模式下操作。
[0042]图2说明了可以成为电动车辆的一部分的电池总成54。例如，可以使用在图1的电动车辆12内的电池总成54。电池总成54包括用于给不同的车辆部件提供电力的电池阵列56，电池阵列56可以被称为电池单元组。尽管图2说明了两个电池阵列56，但在本公开的范围内电池总成54可以包括单个电池阵列或多个电池阵列。换句话说，本公开不限于图2示出的具体的结构。
[0043]每个电池阵列56包括可以沿着每个电池阵列56的跨度长度并排堆叠的多个电池单元58。尽管在图2的高度示意图描绘中未示出，电池单元58使用汇流条彼此电连接。在一个实施例中，电池单元58是棱柱形的锂离子电池。然而，在本公开的范围内可供选择地可以使用具有其它几何形状(圆柱体、袋状等)和/或其它化学性质(镍-金属氢化物、铅酸等)的电池单元。
[0044]外壳总成60(图2以虚线示出)围绕电池阵列56。外壳总成60限定了用于容纳电池阵列56以及电池总成54的任何其它可能的部件的内部66。在一个非限制性实施例中，外壳总成60包括形成围绕内部66的多个壁65的托盘62和盖64。夕卜壳总成60可以米用任何尺寸、形状或结构，而且不限于图2的具体结构。
[0045]在一些情况中，在充电和放电操作过程中电池阵列56的电池单元58可能产生热量。在车辆关断的情况中，热量还可以由于相对热的环境条件而被传递给电池单元58。在其它情况中，例如相对冷的环境条件下，电池单元58可能需要加热。因此，可以使用热管理系统75来热调节(也就是加热或冷却)电池单元58。
[0046]例如，热管理系统75可以包括流体源77、入口 79、出口81和冷却板总成70。在一个实施例中，入口79和出口81连接在流体源77和冷却板总成70之间并且可以包括管、软管、管道等。例如乙二醇或其它适合流体这样的流体F从流体源77传送至入口 79，穿过冷却板总成70的管道72，并且然后穿过冷却板总成70。流体F穿过冷却板总成70循环，冷却板总成70与电池单元58的一个或多个表面相接触，以将热量添加给电池总成54/从电池总成54移除热量。换句话说，流体F可以增强由冷却板总成70实现的传热效果。那么在流体F返回至流体源77之前流体F可以通过管道72排进出口 81。因为流体F从电池单元58吸收热量或散失热量至电池单元58，从出口 81离开的流体F将很可能具有不同于通过进口 79进入的流体F的温度。
[0047]在一个非限制性实施例中，电池总成54的电池阵列56位于冷却板总成70的顶上以便冷却板总成70与每个电池单元58的底部表面相接触。冷却板总成70的管道72通过外壳总成60伸出。例如，管道72可以穿过外壳总成60的其中一个壁65伸出，来连接热管理系统75的入口 79和出口 81。
[0048]图3和图4进一步说明了冷却板总成70。在一个实施例中，冷却板总成70包括顶部板件74、底部板件76和管道72。在其它实施例中，冷却板总成70可以包括仅单个的板件(例如参见图6)。顶部板件74和底部板件76共同形成冷却板总成70的本体85。在一个实施例中，顶部板件74和底部板件76由导热材料例如金属材料制成。
[0049]可以包括入口管72A和出口管72B的管道72被夹在顶部板件74和底部板件76之间以便冷却板总成70的本体85与管道72重叠。入口管72A可以与热管理系统75的入口 79连接并且出口管72B可以与出口81连接(参见图2)。在一个实施例中，管道72横向延伸远离冷却板总成70的本体85的边缘78。
[0050]每个顶部板件74和底部板件76的一部分可以与管道72重叠。例如，顶部板件74和底部板件76可以与管道72重叠距离X(参见图4)。重叠的距离X足以提供用于将管道72固定到顶部板件74和底部板件76的坚固的接合部。在一个实施例中，将管道72钎焊接到顶部板件74和底部板件76。然而，还预期其它附接方法。
[0051 ]在另一实施例中，顶部板件74和底部板件76包括从本体部82向外伸出的展开部80。展开部80可以从本体85的边缘78延伸至每个顶部板件74和底部板件76的本体部82。管道72可以被插入到在顶部板件74和底部板件76的展开部80之间延伸的开口 84。
[0052]现在参照图4，冷却板总成70的管道72可以沿着线性轴线A延伸。线性轴线A在顶部板件74和底部板件76之间的位置处横向延伸远离冷却板总成70的本体85的边缘78。在一个实施例中，线性轴线A是完全线性的(也就是不包含弯曲)并且与延伸贯穿边缘78的平面P垂直。管道72可以包括控制管道72到开口 84的插入距离的凸缘86。管道72的插入距离还可以由顶部板件74和底部板件76的展开部80的内壁88部分地控制。
[0053]图5说明了冷却板总成70的额外的特征。例如，冷却板总成70可以可选择地包括通道90。通道90形成用于使流体F穿过冷却板总成70循环的导管。通道90可以由顶部板件74、底部板件76或两者形成(参见图4)。在一个非限制性实施例中，通道90是盘曲状通道。通道90接收来自入口管72A的流体F并且将流体F排出至出口管72B。在另一实施例中，接收在顶部板件74和底部板件76之间的管道72的段89沿着与至少一部分通道90平行的线性轴线A延伸。
[0054]尽管图3、4和5说明了冷却板总成，本公开不限于这样的实施例。事实上，应当领会的是在管道和其它部件(例如具有充气室和盖的板)之间需要坚固的接合部的任何车辆总成可以从本公开的教导中受益。
[0055]图6说明了另一示例性的冷却板总成170。在这个公开中，在适当的情况下，相同的附图标记表示相同的元件，并且加上100或其倍数的附图标记表明改进的元件，该改进的元件理解为包含相应的最初元件的相同特征和益处。
[0056]在图6的示例性的实施例中，冷却板总成170包括本体185和可以由本体185的一部分接收来附接于本体185的管道172。本体185可以由一个或多个板件组成。在一个实施例中，延伸部192从本体185延伸。管道172可以接收在延伸部192的展开部180内。
[0057]在一个非限制性实施例中，延伸部192包括平台194和连接在本体185与平台194之间的桥部196。桥部196可以成角度以使平台194相对于本体185升高。展开部180可以在延伸部192的平台194上形成以便管道沿着在本体185之上的升高的线性轴线A延伸。在另一个非限制性实施例中，贯穿本体185和延伸部192的横截面路径CP是Z形的。
[0058]尽管不同的非限制性实施例说明为具有具体的组件或步骤，但本公开的实施例不限于那些特定的组合。将来自任何非限制性实施例中的一些组件或特征与来自任何其他非限制性实施例中的特征或组件结合使用，是可能的。
[0059]应该理解的是，贯穿几个附图的相同的附图标记识别对应的或相似的元件。应该理解的是，尽管在这些示例性实施例中公开并且说明了特定的组件布置，但其他布置也可以从本公开的教导中受益。
[0060]上述说明应该理解为说明性的并且无任何限制的意义。本领域普通技术人员应该理解，某些修改可以落入本公开的范围内。由于这些原因，应该研究下面的权利要求以确定本公开的准确范围和内容。
【主权项】
1.一种总成，包含: 顶部板件； 底部板件；以及 夹在所述顶部板件和所述底部板件之间的管道。2.根据权利要求1所述的总成，其中所述顶部板件和所述底部板件二者的一部分与所述管道重叠。3.根据权利要求1所述的总成，其中所述顶部板件和所述底部板件中的每个包括与所述管道重叠的展开部。4.根据权利要求1所述的总成，其中所述管道沿着线性轴线延伸远离所述总成的边缘。5.根据权利要求4所述的总成，其中所述线性轴线在所述顶部板件和所述底部板件之间延伸。6.根据权利要求1所述的总成，其中所述顶部板件和所述底部板件配合形成冷却板总成的本体。7.根据权利要求6所述的总成，包含从所述本体延伸的延伸部，所述管道由所述延伸部接收。8.根据权利要求7所述的总成，其中所述延伸部包括通过桥部与所述本体连接的平台，所述平台相对于所述本体升高。9.根据权利要求1所述的总成，其中所述顶部板件包括第一展开部并且所述底部板件包括第二展开部，所述管道被接收在所述第一展开部和所述第二展开部之间的开口内。10.根据权利要求1所述的总成，包含在所述顶部板件和所述底部板件之间形成的通道。11.根据权利要求10所述的总成，其中所述通道是盘曲状通道。12.根据权利要求10所述的总成，其中被接收在所述顶部板件和所述底部板件之间的所述管道的部分沿着与所述通道的至少一部分平行的线性轴线延伸。13.根据权利要求1所述的总成，其中所述管道包括进口管和出口管。
【文档编号】H01M10/625GK105914426SQ201610070863
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】阿西夫·伊克巴尔, 丹尼尔·米勒, 詹姆斯·劳伦斯·索伊什
【申请人】福特全球技术公司