CN103022587B - 用于蓄电池冷却模块的无相互连接的液体散热片设计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于蓄电池冷却模块的无相互连接的液体散热片设计。具体描述了一种蓄电池模块。该蓄电池模块包括多个散热片以及多个蓄电池单元；所述散热片具有进口部、中心部、和出口部，进口部和出口部从由中心部所限定的平面以一个角度从中心部的相反端延伸，所述散热片具有至少一个冷却通道，该冷却通道从进口部的进口经过中心部延伸到出口部的出口，所述多个蓄电池单元位于中心部、在所述多个散热片之间。还描述了一种冷却蓄电池模块的方法。

Description

用于蓄电池冷却模块的无相互连接的液体散热片设计
技术领域
本发明总体上涉及蓄电池，更具体地涉及一种具有提高的传热效率的蓄电池热系统。
背景技术
目前的蓄电池内部热交换器需要许多部件和密封连接以及复杂的制造过程。一种用于冷却蓄电池单元（battery cell）的已知方法是使两个单元与散热片（冷却剂从该散热片中流过）进行面接触。通过结合在散热片两侧上（或者都在一侧）的进口集管孔与出口集管孔而连接各散热片。然后，通过将两个或更多的散热片堆叠在一起并且连接进口集管孔与出口集管孔而形成进口集管和出口集管。可以利用O型密封件（或者类似的密封件）形成两个散热片之间的密封。通常将用于进口和出口的这些密封件纳入将单元和散热片在堆中保持就位的框架内。
将此类型的系统的一个实例示于图1。图1示出了蓄电池组10的展开图。散热片20将蓄电池单元15分隔开。在散热片20的一侧存在冷却剂进口25，在散热片20的另一侧存在冷却剂出口30。冷却剂流经在散热片15中的通道35。来自蓄电池单元15的热量被传导入散热片20。两个蓄电池单元15和一个散热片20可以容纳在框架40内。在散热片15的两侧存在用于冷却剂进口25和冷却剂出口30的密封件45。密封件45可以纳入框架40内。此布置需要多个构件和密封件以及复杂的装配过程。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种蓄电池模块。在一个实施例中，该蓄电池模块包括多个散热片以及多个蓄电池单元；所述散热片具有进口部、中心部、和出口部，进口部和出口部从由中心部所限定的平面以一个角度从中心部的相反端延伸，散热片具有至少一个冷却通道，该冷却通道从进口部的进口经过中心部延伸到出口部的出口，所述蓄电池单元位于中心部、在所述多个散热片之间。
本发明的另一方面涉及一种冷却蓄电池模块的方法。在一个实施例中，该方法包括：提供一种蓄电池模块，该蓄电池模块包括多个散热片以及多个蓄电池单元，所述散热片具有进口部、中心部和出口部，进口部和出口部从由中心部所限定的平面以一个角度从中心部的相反端延伸，所述散热片具有至少一个冷却通道，该冷却通道从进口部的进口经过中心部延伸到出口部的出口，所述多个蓄电池单元位于中心部、在所述多个散热片之间；在进口端将所述至少一个冷却剂通道连接到进口歧管，在出口端将所述至少一个冷却通道连接到出口歧管；以及，使冷却流体循环经过所述至少一个冷却通道。
本发明还涉及以下技术方案。
方案1. 一种蓄电池模块，包括：
多个散热片，所述散热片具有进口部、中心部、和出口部，所述进口部和所述出口部从由所述中心部限定的平面以一个角度从所述中心部的相反端延伸，所述散热片具有至少一个冷却通道，所述冷却通道从所述进口部的进口经过所述中心部延伸到所述出口部的出口；以及
多个蓄电池单元，所述蓄电池单元位于所述中心部、在所述多个散热片之间。
方案2. 如方案1所述的蓄电池模块，其中，所述进口部和所述出口部从所述平面向相反方向延伸。
方案3. 如方案1所述的蓄电池模块，其中，所述角度约为90°。
方案4. 如方案1所述的蓄电池模块，其中，在各散热片中存在多个冷却通道。
方案5. 如方案1所述的蓄电池模块，还包括位于所述蓄电池单元之间的膨胀单元。
方案6. 如方案5所述的蓄电池模块，其中，所述膨胀单元是泡沫层。
方案7. 如方案1所述的蓄电池模块，其中，所述进口部和所述出口部的长度变化使得所述多个散热片的进口和出口对齐。
方案8. 如方案1所述的蓄电池模块，其中，所述散热片的厚度约为1毫米。
方案9. 如方案1所述的蓄电池模块，其中，所述散热片的弯曲半径约为2毫米。
方案10. 一种蓄电池模块，包括：
多个散热片，所述散热片具有进口部、中心部、和出口部，所述进口部和所述出口部从由所述中心部所限定的平面以大约90°的角度从所述中心部的相反端延伸，所述散热片具有多个冷却通道，所述冷却通道从所述进口部的进口经过所述中心部延伸到所述出口部的出口，其中，所述进口部和所述出口部的长度变化使得所述多个散热片的进口和出口对齐；以及
多个蓄电池单元，所述蓄电池单元位于所述中心部、在所述多个散热片之间。
方案11. 如方案10所述的蓄电池模块，还包括位于所述蓄电池单元之间的膨胀单元。
方案12. 一种冷却蓄电池模块的方法，包括：
提供蓄电池模块，所述蓄电池模块包括：
多个散热片，所述散热片具有进口部、中心部、和出口部，所述进口部和所述出口部从由所述中心部所限定的平面以一个角度从所述中心部的相反端延伸，所述散热片具有至少一个冷却通道，所述冷却通道从所述进口部的进口经过所述中心部延伸到所述出口部的出口；和
多个蓄电池单元，所述蓄电池单元位于所述中心部、在所述多个散热片之间；
在进口端将所述至少一个冷却通道连接到进口歧管，在出口端将所述至少一个冷却通道连接到出口歧管；以及
使冷却流体循环经过所述至少一个冷却通道。
方案13. 如方案12所述的方法，其中，所述进口部和所述出口部从所述平面向相反方向延伸。
方案14. 如方案12所述的方法，其中，所述角度约为90°。
方案15. 如方案12所述的方法，其中，存在多个冷却通道。
方案16. 如方案12所述的方法，还包括位于所述蓄电池单元之间的膨胀单元。
方案17. 如方案16所述的方法，其中，所述膨胀单元是泡沫层。
方案18. 如方案12所述的方法，其中，所述进口部和所述出口部具有不同的长度以便使所述多个散热片的进口端和出口端对齐。
方案19. 如方案12所述的方法，其中，所述散热片的厚度约为1毫米。
方案20. 如方案12所述的方法，其中，所述散热片的弯曲半径约为2毫米。
附图说明
图1是冷却蓄电池单元的现有技术方法的图示。
图2是在成型为使用形状之前本发明散热片的一个实施例的图示。
图3是在成型为使用形状之后图2的实施例的图示。
图4是包含本发明散热片的蓄电池模块的一个实施例的展开图。
图5是包含本发明散热片的组装好的蓄电池模块的一个实施例的图示。
图6A是包含本发明散热片的蓄电池模块的另一个实施例的图示。
图6B是待连接到冷却流体源的散热片的边缘的图示。
具体实施方式
本发明的新设计提供一种简单且更耐用的蓄电池内部热交换器，该热交换器可提高冷却效率、降低成本、提高可靠性、且简化制造。
该散热片设计能够简化蓄电池内部热交换器。该散热片具有一个或多个冷却通道，并且被成型为允许在蓄电池模块的外部容易地连接到冷却剂供应源。冷却剂接口（进口和出口）位于蓄电池模块的外部，因而与现有技术的系统相比，本发明的设计可导致较少的密封件及较低的泄漏可能性。
该蓄电池模块的设计是简单的。在该模块中也存在较少的构件，因为在蓄电池单元之间无需重复的框架（但可以包括这些重复的框架，如果期望的话）。这允许蓄电池模块变得更小。
制造更容易，因为堆叠步骤简单。另外，仅要求普通的清洁标准，因为在堆叠期间不进行密封。
因此，该设计实现较低的材料、制造、和保修成本。
图2示出了在成型之前的散热片50的一个实施例。散热片50是扁平的并且具有至少一个冷却通道55。优选地存在多个冷却通道。该数量将取决于蓄电池模块的冷却要求以及操作要求，例如压力降。
散热片可以由任何合适的导热性材料制成，导热性材料包括但不限于金属和塑料。可以利用任何合适的工艺来制造散热片，包括但不限于挤制或者冲压/结合（例如，将冷却通道冲压在金属片中并将第二块金属片结合到经冲压的片上）。可通过流场尺寸设计来确定经过通道的压力降，正如本领域技术人员所了解的。散热片的厚度可以制成小至约为1毫米（例如，0.25毫米的侧壁－0.5毫米的通道－0.25毫米的侧壁）。该厚度将取决于系统要求。弯曲半径可以低至散热片厚度的两倍，或者约为2毫米。
图3示出了弯曲成其最终使用形状的散热片50。存在进口部60、中心部65、和出口部70。在图3中，进口部60和出口部70被示为从中心部65的平面向相反方向延伸（形成一个直的“Z”形状）。进口部60和出口部70以一个角度从中心部65的平面延伸。该角度理想地约为90°。
冷却剂供应源将连接到在进口部60中的冷却通道55的进口。蓄电池单元将被放置在中心部65。冷却剂返回管将连接到出口部70的冷却剂通道的出口。冷却剂从进口部60经过冷却剂通道55流到中心部65再流到出口部70。
图4示出了蓄电池模块75的一个实施例的展开图。蓄电池单元80放置在散热片50之间。所有散热片50的长度是大致相同的，因此压力降大致相同。所有散热片的中心部65具有大致相同的长度。进口部60和出口部70的长度将根据特定散热片在堆中所处的位置而变化。具有较短进口部（较接近堆的前面）的散热片将具有较长的出口部。具有较长进口部（较接近堆的背面）的散热片将具有较短的出口部。此布置允许所有进口部60的进口和所有出口部70的出口排齐，以便它们可以附接到进口冷却剂歧管和出口冷却剂歧管（未图示）。
图5示出了组装好的蓄电池模块75。散热片50将蓄电池单元80分隔开。使进口部60和出口部70对齐而连接到冷却剂进口歧管85和冷却剂出口歧管90。在此实施例中，各蓄电池单元80处在两个散热片50之间（即，散热片/蓄电池单元/散热片/蓄电池单元/散热片等）。然而，其它布置也是可能的，例如，每隔2个或3个等蓄电池单元存在蓄电池单元的布置（即，散热片/2个蓄电池单元/散热片/2个蓄电池单元/散热片等，或者散热片/3个蓄电池单元/散热片/3个蓄电池单元/散热片等）等。
图6A示出了蓄电池模块75的另一个实施例。蓄电池模块75具有位于相邻散热片50之间的两个蓄电池单元80。在两个相邻的蓄电池单元80之间存在膨胀单元95。膨胀单元95是在蓄电池单元80的不面向散热片50的一侧。膨胀单元95可以是例如泡沫片。膨胀单元95补偿蓄电池单元公差以及在蓄电池单元厚度方向上的膨胀差异。
图6B示出了图6A的出口部70的边缘（进口部会是类似的）。出口部70的冷却通道55将连接到冷却剂歧管。
可以按适当的顺序将散热片、蓄电池单元、和可选的膨胀单元加以堆叠，测量该模块，并以标称尺寸将其锁定在一起，由此组装所述蓄电池模块。因为没有内部流体连接，所以组装被简化。
所述蓄电池模块可以包括重复的框架，如果期望的话，但这并不是必需的。重复的框架通常具有开放的中心，但这并非要求的。重复的框架支撑蓄电池单元、散热片、和可选的膨胀单元。重复的框架通常是由重量轻的非导电性材料制成。合适的材料包括但不限于：塑料（诸如聚丙烯、尼龙6-6）、以及其它低成本材料。如果期望的话，为了提高结构强度，重复的框架可以用纤维强化。
注意到，术语如“优选地”、“一般”、和“通常地”在本文中不是用来限制请求保护的本发明的范围、或者暗示某些特征对于请求保护的本发明的结构或功能而言是关键的、必需的、或者甚至是重要的。相反，这些术语只是意图强调可以或可以不被应用于本发明具体实施例中的替代或另外的特征。
为了描述和限定本发明的目的，注意到术语“装置”在本文中用于表示部件的组合以及单独的部件，不管这些部件是否与其它部件相组合。例如，根据本发明的“装置”可包括电化学转换组件或燃料电池、包含根据本发明电化学转换组件的车辆等。
为了描述和限定本发明的目的，注意到术语“基本上”在本文中用于表示可归于任何量化比较、值、测量值、或者其它表达方式的固有程度的不确定性。术语“基本上”在本文中还用于表示在不导致所讨论主题的基本功能发生变化的情况下量化表达方式与规定基准相比的变化程度。
上面已通过参考具体实施例详细描述了本发明，显而易见的是在不背离所附权利要求中所限定的本发明范围的情况下，可以做出修改和变更。更具体地，尽管本发明的一些方面在本文中被确定为优选的或特别有利的，但可以想到本发明不必局限于本发明的这些优选方面。

Claims (20)

1.一种蓄电池模块，包括：
多个散热片，所述散热片具有进口部、中心部、和出口部，所述进口部和所述出口部从由所述中心部限定的平面以一个不为0或180度的角度从所述中心部的相反端向相反方向延伸，所述散热片具有至少一个冷却通道，所述冷却通道从所述进口部的进口经过所述中心部延伸到所述出口部的出口；以及
多个蓄电池单元，所述蓄电池单元位于所述中心部且在所述多个散热片之间。
2.如权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述进口部和所述出口部从所述平面向相反方向延伸。
3.如权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述角度为90°。
4.如权利要求1所述的蓄电池模块，其中，在各散热片中存在多个冷却通道。
5.如权利要求1所述的蓄电池模块，还包括位于所述蓄电池单元之间的膨胀单元。
6.如权利要求5所述的蓄电池模块，其中，所述膨胀单元是泡沫层。
7.如权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述进口部和所述出口部的长度变化使得所述多个散热片的进口和出口对齐。
8.如权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述散热片的厚度为1毫米。
9.如权利要求1所述的蓄电池模块，其中，所述散热片的弯曲半径为2毫米。
10.一种蓄电池模块，包括：
多个散热片，所述散热片具有进口部、中心部、和出口部，所述进口部和所述出口部从由所述中心部所限定的平面以90°的角度从所述中心部的相反端向相反方向延伸，所述散热片具有多个冷却通道，所述冷却通道从所述进口部的进口经过所述中心部延伸到所述出口部的出口，其中，所述进口部和所述出口部的长度变化使得所述多个散热片的进口和出口对齐；以及
多个蓄电池单元，所述蓄电池单元位于所述中心部、在所述多个散热片之间。
11.如权利要求10所述的蓄电池模块，还包括位于所述蓄电池单元之间的膨胀单元。
12.一种冷却蓄电池模块的方法，包括：
提供蓄电池模块，所述蓄电池模块包括：
多个散热片，所述散热片具有进口部、中心部、和出口部，所述进口部和所述出口部从由所述中心部所限定的平面以一个不为0或180度的角度从所述中心部的相反端相反方向延伸，所述散热片具有至少一个冷却通道，所述冷却通道从所述进口部的进口经过所述中心部延伸到所述出口部的出口；和
多个蓄电池单元，所述蓄电池单元位于所述中心部且在所述多个散热片之间；
在进口端将所述至少一个冷却通道连接到进口歧管，在出口端将所述至少一个冷却通道连接到出口歧管；以及
使冷却流体循环经过所述至少一个冷却通道。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述进口部和所述出口部从所述平面向相反方向延伸。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述角度为90°。
15.如权利要求12所述的方法，其中，存在多个冷却通道。
16.如权利要求12所述的方法，还包括位于所述蓄电池单元之间的膨胀单元。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述膨胀单元是泡沫层。
18.如权利要求12所述的方法，其中，所述进口部和所述出口部具有不同的长度以便使所述多个散热片的进口端和出口端对齐。
19.如权利要求12所述的方法，其中，所述散热片的厚度为1毫米。
20.如权利要求12所述的方法，其中，所述散热片的弯曲半径为2毫米。
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