用于电池模块壳体的冷却剂分配接口的制作方法

本发明涉及一种冷却剂分配接口、一种电池系统，其中冷却单元通过该冷却剂分配接口连接到电池模块壳体，本发明还涉及具有该电池系统的车辆以及测试该冷却剂分配接口的密封性的方法。

背景技术：

可再充电电池或二次电池与一次电池的不同在于：它能够被重复地充电和放电，而后者只能提供化学能到电能的不可逆转变。低容量可再充电电池用作诸如蜂窝电话、笔记本计算机和便携式摄像机的小型电子装置的电源，而高容量可再充电电池用作混合动力车辆等的电源。

可再充电电池可以用作由串联和/或并联联接的多个单位电池单元(unitbatterycell)形成的电池模块从而提供高的能量密度，例如用于混合动力车辆的电机驱动。也就是，电池模块通过根据所需要的电量互连所述多个单位电池单元的电极端子而形成，以实现高功率可再充电电池，例如用于电动车辆。

为了提供电池系统的热控制，提供一种热管理系统以通过有效地散发、排放和/或消散从其可充电电池产生的热量而安全地使用至少一个电池模块。如果没有充分地进行热量散发/排放/消散，则在各个电池单元之间发生温度偏差，使得至少一个电池模块不能产生期望的电量。此外，内部温度的升高会导致其中发生异常反应，因此可再充电电池的充电和放电性能变差并且可再充电电池的寿命缩短。因此，需要用于有效地散发/排放/消散来自所述单元的热量的单元冷却(cellcooling)。

热管理系统通常包括封闭的冷却回路、用于将冷却介质泵送通过冷却回路的装置、热传感器以及用于控制电池系统(具体地，电池模块)的冷却或发热的调节装置。冷却回路可以包含在电池系统的制造过程中堆叠在一起的构造元件，诸如分配器、连接器、冷却通道或冷却管。优选地，冷却回路可以部分地由电池模块壳体直接形成。但是，由于液体冷却介质(诸如水或烷醇)可能导电、引发腐蚀过程或与位于电池模块壳体内的电池单元的化合物反应(如果与它们接触)，这导致高的泄漏风险。

然而，已知的技术方案遭受在冷却回路中具有大量接口的困扰。此外，如果检测到泄漏，则必须被动地确保已知冷却回路的密封性。

技术实现要素：

技术问题

因此，本发明的一目的是提供一种用于电池系统的改进的冷却剂分配接口，其允许主动地确保密封的功能并同时减少所需要的密封点的数量。

技术方案

这些目的通过独立权利要求1、11、13和15的主题来实现。本发明的其它方面可以从从属权利要求或以下描述获知。

本发明的第一方面涉及一种用于电池系统的冷却剂分配接口，该冷却剂分配接口包括：电池模块壳体，包括冷却剂通道和位于冷却剂通道的入口处的至少一个安装部，其中安装部包括第一密封部分和第二密封部分；匹配壳体，包括匹配冷却剂通道和位于匹配冷却剂通道的入口处的至少一个匹配安装部，其中匹配安装部包括第一匹配密封部分和第二匹配密封部分；接合冷却剂通道，配置为将安装部的冷却剂通道和匹配安装部的匹配冷却剂通道连接；共用的密封元件，位于第二密封部分和第二匹配密封部分之间；通道密封元件，相对于接合冷却剂通道密封第一密封部分和第一匹配密封部分；安全腔室，由安装部、匹配安装部、共用的密封元件和通道密封元件构造；以及测试通道，将安全腔室与电池模块壳体和匹配壳体的外部连接，其中测试通道穿过电池模块壳体和匹配壳体中的至少一个。

换句话说，冷却剂分配接口通过提供面对冷却剂管线的内部密封件来确保密封点的密封性，其中冷却剂管线由在密封点处连接的两个壳体形成。所述壳体中的一个是电池模块壳体，另一个壳体优选地是冷却单元的壳体，即使其它技术系统可以连接到电池壳体并提供匹配(或互补)壳体。例如，匹配壳体也可以属于另一电池模块。内部密封件布置在冷却剂管线内并紧密接触所述两个壳体，从而覆盖密封点。支撑密封件布置在内部密封件的后面并且在所述两个壳体之间。在支撑密封件、所述两个壳体和内部密封件之间的空间形成腔室。

如果内部密封件失效，冷却剂会进入腔室。这里，支撑密封件仍然防止冷却剂离开密封点。然而，从壳体外部不能看到内部密封件和支撑密封件的缺陷，因此在质量检查期间几乎无法检测到。这就是为什么一旦支撑密封件已同样地到达其使用寿命的尽头，冷却剂可能从密封点排出并进入电池模块壳体。

本发明的冷却剂分配接口通过提供从壳体外部延伸的测试通道(这表示质量检查的位置穿过壳体之一的材料进入腔室中)来解决此问题。如果内部密封件已到达其使用寿命的尽头并且冷却剂已进入腔室，则可以通过经由测试通道施加测试装置而从外部检测冷却剂。因此，冷却剂也可以在其越过支撑密封件之前被检测到。也可以经由测试通道排出冷却剂。甚至可以通过向测试通道施加低的测试压力而关于内部密封件的定量密封效果测试内部密封件。此外，由于该测试通道，可以在电池壳体的过压力和负压力测试期间对共用的密封元件进行泄漏测试，并且可以在冷却回路的过压力和负压力测试期间对通道密封元件进行泄漏测试。

这样，本发明的冷却剂分配接口允许直接在电池模块壳体处设计密封点，从而减少所需部件的数量。在同时，防泄漏的安全性很高。如果测试通道不被用于测试或排出，则它可以通过盖、塞子、可拧元件等被另外地密封。

测试通道可以包括垂直部分，该垂直部分从安全腔室平行于接合冷却剂通道延伸。如果冷却剂被收集在安全腔室中，则冷却剂水平可能在此垂直部分中上升。有利地，由于静态压力，可以仅防止冷却剂过深地进入测试通道中。冷却剂通道的几何形状可以由本领域技术人员根据接合冷却剂通道中的流体条件来设计。在另一些实施方式中，垂直部分也可以与接合冷却剂通道成指定角度地延伸。

垂直部分可以平行于接合冷却剂通道，至少直到它到达通道密封元件与第一密封部分或第一匹配密封部分之间的接触区域为止。这样，参考安全腔室作为共同的参考高度水平，接触区域和垂直部分的上端的高度水平至少相等。然而，在另一些实施方式中，高度水平也可以彼此独立地设定。

测试通道可以包括水平部分，该水平部分相对于接合冷却剂通道径向地延伸到相应壳体的外部。换句话说，测试通道可以具有l形的几何形状。这样，可以在壳体的外部灵活地选择用于密封检查的点。

测试通道螺纹可以提供在端口处，在该端口处测试通道到达相应壳体的外部。该螺纹允许将测试装置与端口牢固联接。测试装置甚至可以永久地联接到该端口。例如，低压力可以被永久地施加到测试通道从而在第一时间立即检测到内部密封件的缺陷。测试装置也可以是排出装置。

测试通道密封表面可以提供在端口处，在该端口处测试通道到达相应壳体的外部。测试通道密封表面可以是根据密封要求加工的表面上的区域。在避免泄漏的同时，改进了冷却剂的排出和测试。

共用的密封元件可以是o形环，因为它最适合形成安全腔室。可以存在本领域技术人员独立选择的其它类型的密封件。例如，可以使用x形环或任何形状的密封环、或甚至泡沫密封件。

通道密封元件可以是环状的密封插入物。换句话说，通道密封元件就像是安置在接合冷却剂通道内部的管状或套管状插入物，以便相对于接合冷却剂通道密封安全腔室。在另一些实施方式中，也可以使用o形环密封件。这样，通道密封元件非常易于组装并确保在接合冷却剂通道中的可靠定位。有利地，与例如o形环密封件的另一密封构思相比，用管状密封插入物可以将组装公差设计得更宽。当替代地使用o形环时，公差必须更严格。

电池模块壳体具有至少两个安装部，为上安装部和下安装部。这允许有利地划分接合冷却剂通道并因此将冷却剂回路分成不同的子回路，以便围绕电池模块壳体的内壁循环。

上安装部和下安装部分别位于接合冷却剂通道的上入口和下入口处。这有利地允许在电池模块壳体和冷却单元的匹配壳体中加工接合冷却剂通道，以在一次夹紧中使其连接到上安装部和下安装部。

本发明的第二方面涉及一种电池系统，该电池系统包括：电池模块，包括多个电池单元；电池模块壳体，用于容纳至少一个电池模块；以及冷却单元，其中电池模块壳体和冷却单元的匹配壳体通过根据前述描述的本发明的冷却剂分配接口被连接。

进一步优选的实施方式对应于如上所述的本发明的冷却剂分配接口的优选实施方式。

本发明的电池系统可以包括多个电池模块，所有这些电池模块都被电池模块壳体容纳，以提高电容量并将电池模块紧凑地集成在一个冷却剂回路中。

本发明的第三方面涉及一种车辆，其包括根据前述描述的本发明的电池系统。

进一步优选的实施方式对应于如上所述的本发明的冷却剂分配接口和本发明的电池系统的优选实施方式。

冷却剂分配接口的接合冷却剂通道可以在垂直方向上延伸，使得电池模块壳体的上安装部和下安装部限定上冷却剂水平和下冷却剂水平，并且接合冷却剂通道在上冷却剂水平和下冷却剂水平之间垂直地延伸。由于这种布置，用于对电池模块壳体和匹配壳体之间的安全腔室进行泄漏测试的测试通道可以容易地适应于不同的高度水平。

本发明的第四方面涉及一种测试用于电池系统的冷却剂分配接口的密封性的方法，其中冷却剂分配接口包括：电池模块壳体，包括冷却剂通道以及位于冷却剂通道的入口处的至少一个安装部，其中安装部包括第一密封部分和第二密封部分；匹配壳体，包括匹配冷却剂通道以及位于匹配冷却剂通道的入口处的至少一个匹配安装部，其中匹配安装部包括第一匹配密封部分和第二匹配密封部分；接合冷却剂通道，将安装部的冷却剂通道和匹配安装部的匹配冷却剂通道连接；共用的密封元件，位于第二密封部分和第二匹配密封部分之间；通道密封元件，相对于接合冷却剂通道密封第一密封部分和第一匹配密封部分；安全腔室，配置为由安装部、匹配安装部、共用的密封元件和通道密封元件形成。

本发明的方法的特征在于测试通道穿过所述壳体中的至少一个，从而将安全腔室与相应壳体的外部流体地连接，密封性测试管线从外部施加到测试通道，并且负压力被施加到密封性测试管线。

由于该测试通道，该共用的密封元件可以在电池壳体过压力和负压力测试期间进行泄漏测试，通道密封元件可以在冷却回路过压力和负压力测试期间进行泄漏测试。

术语负压力可以指的是经由测试通道施加到安全腔室的压力和在安全腔室外部而使相应密封元件在其间的任何参考点之间的用于测试目的的任何压力差。例如，测试压力也可以从外部施加到接合冷却剂通道，其表示过压力或负压力，相应的过压力或负压力可以从壳体的外部施加到密封性测试管线。

测试压力(其表示过压力或负压力)可以从外部施加到接合冷却剂通道，并且对应的过压力或负压力可以在密封性测试管线中从外部分别施加到壳体。

在该方法中测试的冷却剂分配接口、电池系统或车辆根据如上所述的本发明被优选地设计。

泄漏测试可能意味着已经进入安全腔室的冷却剂的排出。可以以质量检查间隔或永久地执行泄漏测试。在永久性测试过程中，可以通过附接到测试通道的测试装置永久地施加低压力。电子数据获取的机构可以收集由测试装置传送的数据以立即检测在密封件之一处发生的泄漏。泄漏可以通过测量的压力值的特征变化而检测。

有益效果

根据本发明的冷却剂分配接口，可以在冷却剂泄漏之前预先检查。

附图说明

通过参照附图详细描述示范性实施方式，特征将对于本领域普通技术人员变得明显。

图1示出根据一实施方式的电池系统的示意性透视图；

图2示出根据一实施方式的冷却剂分配接口的示意性截面；

图3示出根据另一实施方式的冷却剂分配接口的示意性等距视图；

图4示出根据一实施方式的车辆；以及

图5示出根据一实施方式的方法的框图。

具体实施方式

现在将详细参照实施方式，其示例在附图中示出。将参照附图描述示范性实施方式的效果和特征及其实现方法。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且省略多余的描述。如这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出项目的任何和所有组合。此外，当描述本发明的实施方式时“可以”的使用是指“本发明的一个或更多个实施方式”。

在附图中，为了清楚起见，元件的尺寸可以被夸大。例如，在附图中，为了说明的目的，每个元件的尺寸或厚度可以被任意地示出，因此本发明的实施方式不应被解释为限于此。

将理解，尽管术语“第一”和“第二”用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区别开。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被命名为第二元件，并且类似地，第二元件可以被命名为第一元件。

在本发明的实施方式的以下描述中，单数形式的术语可以包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。

还将理解，术语“包括”或“包含”指定性质、区域、固定数量、步骤、工艺、元件、部件和其组合，但是不排除其它性能、区域、固定数量、步骤、工艺、元件、部件及其组合。

还将理解，当一膜、区域或元件被称为在另一膜、区域或元件“之上”或“上”时，它可以直接在该另一膜、区域或元件上，或者也可以存在居间的膜、区域或元件。

这里，术语“上”和“下”根据z轴来定义。例如，上盖位于z轴的上部，而下盖位于其下部。

通过参照实施方式的以下详细描述和附图，本发明构思的特征及其实现方法可以更易于理解。然而，本发明可以以各种不同的形式实施，并且不应被解释为仅限于这里示出的实施方式。相反，这些实施方式被提供作为示例，使得本公开将是透彻和完整的，并将本发明的各方面和特征充分传达给本领域技术人员。因此，对于本领域普通技术人员完全理解本发明的方面和特征而言不必要的过程、元件和技术可以没有被描述。

为了易于描述，这里可以使用空间关系术语诸如“在……下方”、“在……下面”、“下”、“在……下面”、“在……之上”、“上”等来描述一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的如附图所示的关系。将理解，空间关系术语旨在涵盖装置在使用或操作中的不同取向，除了附图中绘出的取向之外。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征的“下方”或“下面”或“之下”的元件将会取向在所述其它元件或特征“之上”。因此，示例术语“在……下方”和“在……之下”可以涵盖之上和之下两种取向。装置可以另外地取向(例如旋转90度或处于其它取向)，这里使用的空间关系描述语被相应地解释。

除非另外地限定，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有本发明所属的领域内的普通技术人员所通常理解的相同的含义。还将理解，术语诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和/或本说明书的背景中的含义一致的含义，而不应被解释为理想化或过度形式化的意义，除非这里明确地如此限定。

图1示出根据一实施方式的电池系统10的示意性透视图。电池系统10包括多个电池模块12，每一个电池模块包括多个电池单元13。电池模块12可以被安置在具有堆积空间15的电池模块壳体14中，并可以被组装到模块壳体14中。

电池模块壳体14具有由电池模块壳体14形成的一个或更多个冷却剂通道16。冷却剂通道可以由电池模块壳体14的一部分构造，或者单独提供的构件(例如导管)可以安装在电池模块壳体14中。此实施方式中的冷却剂通道16提供在电池模块壳体14的设置在突出于电池模块壳体14的底部之外的结构中的部分上，但是本发明不必限于此。冷却剂通道16可以经由冷却剂分配接口20与匹配冷却剂通道18连接，使得冷却剂可以流动，如图2所示。匹配冷却剂通道18由冷却单元22构成，在图1和图4示意性示出。

冷却单元22将冷却剂供应到与电池模块壳体14一起形成的冷却回路。

图2参考前面的描述示出冷却剂分配接口20的示意性截面。如可见的，电池模块壳体14连接到属于冷却单元22的匹配壳体24。电池模块壳体14和匹配壳体24的联接通过电池模块壳体14的安装部26和冷却单元22的匹配壳体24的匹配安装部28来完成。例如，安装部26和匹配安装部28的组装可以通过螺纹连接来完成。

如果安装部26和匹配安装部28被连接，则冷却剂通道16和匹配冷却剂通道18形成接合冷却剂通道30，这表示冷却剂通道16和匹配冷却剂通道18的流体力学直径被连接并允许冷却剂循环。

图2示出接合冷却剂通道30被通道密封元件32密封。例如，通道密封元件32(其可以是环状的密封插入物)被安置在接合冷却剂通道30内。安装部26和匹配安装部28每个包括与接合冷却剂通道30接触的密封部分，它们是第一密封部分34和第一匹配密封部分36。通道密封元件32通过在电池模块壳体14与匹配壳体24之间的接触区域38中接触密封部分34和36而使密封部分34和36相对于接合冷却剂通道30密封。

在通道密封元件32、安装部26和匹配安装部28之间，更确切地在接触区域38、安装部26和匹配安装部28之间，形成安全腔室40，该安全腔室40由共用的密封元件42限制。共用的密封元件42布置在安装部26和匹配安装部28之间。通过接触由电池模块壳体14提供的第二密封部分44和由匹配壳体24提供的第二匹配密封部分46，该共用的密封元件42限制安全腔室40。

如果通道密封元件32在接触区域38中没有被适当地密封，则冷却剂会进入安全腔室40。这里，冷却剂将被收集并通过共用的密封元件42被防止进入电池模块壳体14，该共用的密封元件42在示出的实施方式中为o形环。然而，甚至共用的密封元件42也具有有限的使用寿命。

为了确保共用的密封元件42的密封性，本发明建议提供测试通道48。在示出的实施方式中，测试通道48穿过匹配壳体24的材料，这换句话来说意味着，测试通道48由匹配壳体24形成，从而将安全腔室40与匹配壳体24的外部50连接。通过此测试通道48，可以随时从外部50测试安全腔室40为了冷却剂积聚物52，该冷却剂积聚物52可以是通道密封元件32没有正常工作的暗示。如果需要，冷却剂可以经由测试通道48从安全腔室40排出。

为了确保冷却剂积聚物52被适当地收集在测试通道48内，设计了垂直部分54。垂直部分54从安全腔室40垂直地延伸(这表示平行于接合冷却剂通道30)，直到接触区域38的高度水平h。这样，冷却剂积聚物52可以对安全腔室40施加液体静压力，与由从接触区域38泄漏到安全腔室40的冷却剂引起的液体静压力相反。

在高度水平h处，测试通道48的水平部分56水平地(这表示相对于接合冷却剂通道30径向地)延伸到外部50。

在测试通道48到达外部50的地方可以提供端口58和测试通道螺纹60。这里，可以应用测试或排出装置，或者测试通道48可以通过螺纹盖被固定。为了确保该装置的安全应用，在端口58处提供测试通道密封表面62。

图3参考前面的描述示出根据另一实施方式的冷却剂分配接口的示意性等距视图。如可见的，可以在电池系统10中提供图2所示的类型的多个冷却剂分配接口20，其中图3聚焦于电池模块壳体14的设计，因此没有示出匹配壳体24。

这里，电池模块壳体14具有四个安装部26，两个安装部26是上安装部64，两个安装部26是下安装部66。匹配壳体24可以被组装到每个上安装部64和每个下安装部66。因此，可以形成两个接合冷却剂通道30，每个接合冷却剂通道30在上安装部64处具有上入口68并在下安装部66处具有下入口70。

如可见的，测试通道48由电池模块壳体14提供。在上安装部64中，测试通道48仅作为示例被示出为其垂直部分54从安全腔室40向下延伸，用于快速排出冷却剂。

图4参考前面的描述示出根据一实施方式的车辆72。车辆72配备有电池系统10。冷却剂分配接口20的接合冷却剂通道30在垂直方向上延伸，使得电池模块壳体14的上安装部64和下安装部66限定上冷却剂水平(ul)和下冷却剂水平(ll)，并且接合冷却剂通道30在上冷却剂水平(ul)和下冷却剂水平(ul)之间垂直地延伸。

图5参考前面的描述示出根据一实施方式的测试用于电池系统10的冷却剂分配接口20的密封性的方法的框图。

在第一步骤中，提供电池系统10，其包括包含多个电池单元的电池模块12，并且还包括用于容纳电池模块12的电池模块壳体14。此外，提供冷却单元22，并且冷却单元22连接到电池壳体14，因此冷却剂可以流动。

因此，利用电池模块壳体14提供了冷却剂分配接口20，其包括位于由电池模块壳体14形成的冷却剂通道16的入口处的安装部26。这里，安装部26包括第一密封部分34和第二密封部分44。

匹配壳体24由冷却单元22构成，并且位于匹配冷却剂通道18的入口处的匹配安装部28由匹配壳体24形成。这里，匹配安装部28包括第一匹配密封部分36和第二匹配密封部分46。

安装部26和匹配安装部28被安装在一起，从而将冷却剂通道16与匹配冷却剂通道18连接，以形成接合冷却剂通道30。

共用的密封元件42位于每个第二密封部分44和第二匹配密封部分46之间，并且每个第一密封部分34和第一匹配密封部分36通过通道密封元件32相对于接合冷却剂通道30被密封，使得安全腔室40由相应的安装部26、28、共用的密封元件42和通道密封元件32形成。

测试通道48穿过匹配壳体24，从而将安全腔室40与相应壳体24的外部50连接。

在第二步骤中，由冷却单元22输送的冷却剂被驱动通过接合冷却剂通道30。

在第三步骤(其可以在步骤2之后或与步骤2并行地进行)中，将密封性测试管线从外部50施加到测试通道48，并将负压力施加到密封性测试管线。基于该负压力，可以排出冷却剂，并且可以测试通道密封元件32的密封性。

可选地，在第二步骤中，由外部测试装置输送的空气被驱动通过接合冷却剂通道30。当通道密封元件32不密封时，空气将通过测试通道48流到外部，使得压力不能增大。在第三步骤中，由外部测试装置输送的空气被驱动通过匹配壳体24。当共用的密封元件42不密封时，空气将通过测试通道48流到外部，使得压力不能增大。

尽管已经相对于本发明的如上所述的优选实施方式解释了本发明，但是将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多其它可能的修改和变化。因此，可预期，所附的一个或多个权利要求将覆盖落入本发明的范围内的这样的修改和变化。

参考符号

10：电池系统14：电池模块壳体16：冷却剂通道

18：匹配冷却剂通道20：冷却剂分配接口24：匹配壳体

26：安装部28：匹配安装部30：接合冷却剂通道

32：通道密封元件34：第一密封部分36：第一匹配密封部分

40：安全腔室42：共用的密封元件48：测试通道50：外部