CN103227353B - 电池总成 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆电池总成，所述电池总成包括：壳体，限定具有入口的集气室；多个电池单元，设置在所述壳体内。集气室具有随着与所述入口的距离的增加而减小的有效截面面积，并且被布置成促使在所述集气室内产生大致均匀的压力。

Description

电池总成

技术领域

本公开涉及用于驱动车辆(诸如，插电式混合动力电动车辆(PHEV))的电池阵列的冷却，其中，空气可被引导穿过所述电池阵列内的电池单元之间的间隙。

背景技术

电动车辆(例如，混合动力车辆、插电式混合动力车辆、电池电动车辆等)包括具有电连接在一起的一个或多个电池单元的电池组。这些电池单元储存可被用于使车辆运动的能量。例如，电池单元可与电机电连接，所述电机将电能转换成机械能以使车辆运动，以及将机械能转换成电能以储存在电池单元中。将能量提供给电池单元或者从电池单元消耗能量会导致电池单元产生热。这种热如果没有被适当地散发，则会妨碍电池组的正常操作。

发明内容

一种电池总成包括：壳体，限定具有入口的集气室；多个电池单元，设置在所述壳体内；楔形件，设置在所述集气室内。集气室与楔形件协作，使得集气室的有效截面面积随着与所述入口的距离的增加而减小，以促使在所述集气室内产生大致均匀的压力。所述楔形件可呈三角形形状。所述多个电池单元可被布置在一排内并均匀地隔开。在相邻的成对的电池单元之间可限定与集气室流体连通的间隙。响应于在集气室内产生大致均匀的压力，可促使大致均匀的空气流流经所述间隙。

一种车辆包括产生用于车辆的动力的电机和电池总成。所述电池总成包括与电机电连接的多个电池单元。所述电池总成还包括集气室，所述集气室具有与空气源流体连通的入口以及随着与所述入口的距离的增加而减小的有效截面面积。所述集气室被布置成促使在所述集气室内产生大致均匀的空气压力。所述电池总成可包括楔形件，所述楔形件设置在集气室内，并被成形为改变集气室的有效截面面积。所述楔形件可呈三角形形状。所述多个电池单元可被布置在一排内并均匀地隔开。在相邻的成对的电池单元之间可限定与集气室流体连通的间隙。响应于在集气室内产生大致均匀的空气压力，可促使大致均匀的空气流流经所述间隙。

一种电池总成包括：壳体，限定具有入口的集气室；多个电池单元，设置在所述壳体内。集气室具有随着与所述入口的距离的增加而减小的有效截面面积，并且被布置成促使在所述集气室内产生大致均匀的压力。所述电池总成还可包括楔形件，所述楔形件设置在集气室内，并被成形为改变集气室的有效截面面积。所述楔形件可呈三角形形状。所述多个电池单元可被布置在一排内并均匀地隔开。在相邻的成对的电池单元之间可限定与集气室流体连通的间隙。响应于在集气室内产生大致均匀的压力，可促使大致均匀的空气流流经所述间隙。

附图说明

图1和图2是牵引电池总成的简图。

图3和图4是具有被成形并被布置成促使在其中产生更加均匀的压力的进气室的牵引电池总成的简图。

图5是包括楔形件的牵引电池总成的简图，所述楔形件与牵引电池总成的集气室协作以促使在牵引电池总成的集气室内产生更加均匀的压力。

图6是包括图3的牵引电池总成的可被选择性地驱动的车辆的简图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例；然而，应该理解的是，公开的实施例仅仅是示例，其他实施例可采取各种形式及替代的形式。附图未必按比例绘制；一些特征可能会被夸大或最小化，以显示具体组件的细节。因此，在此公开的具体的结构和功能上的细节不应该被解释为限制，而仅仅被解释为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基准。如本领域的普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或多个其他附图中示出的特征结合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的结合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种结合和变型可期望用于具体应用或实施方式。

车用电池系统内的电池单元的均匀冷却可提高电池性能，并可降低冷却风扇功率需求。然而，随着阵列中电池单元的数量的增加，在整个堆叠件中提供均匀的空气流变得越来越困难。这在车辆包装要求限制进气室体积时会尤其突出，从而会在进气室内引起明显的压力差。例如，在传统的二十八个电池单元阵列中，这样的压力差会导致在堆叠件中不同位置处的电池单元周围的空气流速显著变化。一些电池单元周围空气流的减少会导致电流密度较低、性能劣化等。

图1图解地示出了具有两排电池单元12的电池总成10。每排的电池单元12均匀地隔开。因此，同一排电池单元12之间的间隙13大致相等。电池单元12被壳体总成14围绕，壳体总成14进一步限定进气室16和排气室18。在图1的示例中，进气室16包括与空气源流体连通的两个进气口20，排气室18包括与鼓风机24流体连通的两个排气口22。鼓风机24被布置成抽出穿过电池总成10的空气。即，冷却空气通常通过进气口20进入电池总成10，经过进气室16和间隙13，并经由排气室18和排气口22离开电池总成10。

分析表明：相对于远离进气口20的间隙13，靠近进气口20的间隙13经受更大的空气流速。进气室16内的压力随着进气室16远离进气口20而减小。因此，进气室压力在接近进气口20处最大，并在两个进气口20之间接近中间的位置处最小。由于间隙13的宽度相等，因此，相对于暴露于较大的进气室压力的间隙13，暴露于这些较小的进气室压力的间隙13通常将经受减小的流速。

减小的流速导致电池单元的冷却程度较低。考虑到接近电池总成10的中央的电池单元12所经受的冷却程度的降低，可增加鼓风机24的速度。然而，与鼓风机速度的增加相关联的鼓风机24的功耗的增加可能是不期望的。此外，对于给定的进气流速，增加进气室体积可减小进气室内的压力差。然而，包装方面的限制和成本会约束进气室的尺寸。

图2图解地示出了具有两排电池单元112的电池总成110。每排内的电池单元112均匀地隔开。因此，同一排电池单元112之间的间隙113大致相等。电池单元112被壳体总成114围绕，壳体总成114进一步限定进气室116和排气室118。在图2的示例中，进气室116包括与空气源流体连通的单个进气口120，排气室118包括与鼓风机124流体连通的两个排气口122。鼓风机124被布置成抽出穿过电池总成110的空气。由于参照图1所解释的原因，因此，相对于靠近进气口120的电池单元112，远离进气口120的电池单元112经受降低的冷却程度。

在此描述的特定的电池总成可被构造成减轻电池单元的不均匀冷却。例如，进气室可被成形并被布置成促使在进气室中产生更加均匀的压力。更加均匀的进气室压力可促使更加均匀的空气流流经堆叠件。

图3图解地示出了具有两排电池单元212的电池总成210。在其他示例中，可存在数量更多或数量更少的排和/或多个这样的排可(例如，沿进入页面的方向、沿离开页面的方向等)上下堆叠。也可考虑电池单元的其他布置。电池单元212被壳体总成214围绕，壳体总成214包括进气室216和排气室218。然而，在其他示例中，进气室216和排气室218可与壳体总成214分离并可附着到壳体总成214，等等。在图3的示例中，进气室216包括与空气源流体连通的两个进气口220，排气室218包括与鼓风机224流体连通的两个排气口222。然而，可使用任何合适数量的进气口/排气口。鼓风机224被布置成抽出穿过电池总成210的空气。在其他实施例中，鼓风机224可位于进气口220的上游，以推动空气穿过电池总成210，等等。

例如，与图1的进气室16相比，进气室216被成形并被布置成促使在进气室216中产生更加均匀的压力。即，在该示例中，进气室216的有效截面面积随着与每个进气口220的距离的增加而减小，直到在两个进气口220之间的中间位置附近达到最小有效截面面积为止。有效截面面积的减小被示出为从电池单元212到进气室216的壁的距离的减小。相对于靠近进气口220的区域而言在远离进气口220的区域中进气室体积的这种减小用于补偿由形状类似于进气室16的进气室216另外经受的压力下降。用于在进气室216中实现更加均匀的压力的进气室216的最佳形状可取决于进入进气室216中的期望的空气流量、电池总成210的尺寸、电池单元212的数量等，并可通过测试或仿真来确定。如上所述，进气室216内更加均匀的压力可促使更加均匀的空气流流经间隙213。

图4图解地示出了具有两排电池单元312的电池总成310。然而，如上所述，其他电池单元布置也是可能的。电池单元312被壳体总成314围绕，壳体总成314进一步限定进气室316和排气室318。在图4的示例中，进气室316包括与空气源流体连通的单个进气口320，排气室318包括与鼓风机324流体连通的单个排气口322。鼓风机324被布置成抽出穿过电池总成310的空气。在其他实施例中，鼓风机324可位于进气口320的上游，以推动空气穿过电池总成310，等等。

例如，与图2的进气室116相比，进气室316被成形并被布置成促使在进气室316中产生更加均匀的压力。与图3的示例类似，进气室316的有效截面面积随着与进气口320的距离的增加而减小。有效截面面积的减小再次被示出为从电池单元312到进气室316的壁的距离的减小。用于在进气室316中实现更加均匀的压力的进气室316的期望形状可取决于进入进气室316中的期望的空气流量、电池总成310的尺寸、电池单元312的数量等，并可通过测试或仿真来确定。

将其上示出了图4的页面旋转到横向位置，呈现出又一示例，在该示例中，十五排电池单元312上下堆叠。进气室316的有效截面面积随着与进气口320的距离的增加而减小，以促使在进气室316中产生大致均匀的压力。也可考虑其他布置。

图5图解地示出了具有两排电池单元412的电池总成410。电池单元412被壳体总成414围绕，壳体总成414包括进气室416和排气室418。进气室416包括与空气源(未示出)流体连通的两个进气口420，排气室418包括与鼓风机424流体连通的两个排气口422。鼓风机424被布置成抽出穿过电池总成410的空气。

在图5的示例中，进气室416包括设置在进气室416中的呈三角形形状的楔形件(wedge)426。因此，随着与每个进气口420的距离的增加，楔形件426使进气室416的有效截面面积减小，直到在两个进气口420之间的中间位置附近达到最小有效截面面积为止。因此，楔形件426与进气室416协作，以促使在进气室416内产生比例如图1的进气室16更加均匀的压力。用于促使在进气室416内产生更加均匀的压力的楔形件426的期望形状可取决于进入进气室416中的期望的空气流量、电池总成410的尺寸、电池单元412的数量等，并可通过测试或仿真来确定。例如，也可在图2的进气室116内设置形状合适的楔形件，以促使在进气室116中产生更加均匀的压力。也可考虑其他布置。

楔形件426可在装配之前被插入到进气室416中。然而，可使用任何合适/已知的技术将楔形件426布置在进气室416内。

图6图解地示出了包括上面所描述的电池总成210和鼓风机224的可被选择性地驱动的车辆227。车辆227还包括电机228、变速器230和车轮232。电池总成210与鼓风机224流体连通(如由细实线所指示的)，并与电机228电连接(如由虚线所指示的)。如由粗实线所指示的，变速器230与电机228和车轮232机械连接。来自电池总成210的电能可通过电机228被转换成机械能，从而经由变速器230使车轮232运动。同样地，来自变速器230的机械能可通过电机228被转换成电能，并被储存在电池总成210的电池单元中。

在该示例中，如由细实线所指示的，进气口220和鼓风机224与车辆227的外部流体连通。因此，鼓风机224可抽出穿过电池总成210的周围空气。然而，其他布置也是可能的。

尽管在上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意在描述了权利要求所包含的所有可能的形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解的是，在不脱离本公开和权利要求的精神和范围的情况下，可进行各种改变。如上所述，各个实施例的特征可被结合，以形成未被明确描述或示出的本发明的进一步的实施例。尽管各个实施例可能已被描述为提供优点或者在一个或多个期望的特性方面优于其他实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，一个或多个特点或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性，期望的整体系统属性取决于具体的应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、维护保养方便性、重量、可制造性、装配容易性等。因此，被描述为在一个或多个特性方面不如其他实施例或现有技术的实施方式的实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。

Claims (6)

1.一种电池总成，包括：

壳体，限定具有入口的集气室；

多个电池单元，设置在所述壳体内；和

楔形件，设置在集气室内，并被成形为改变集气室的有效截面面积，使得所述有效截面面积随着与所述入口的距离的增加而减小，以促使在所述集气室内产生大致均匀的压力。

2.如权利要求1所述的电池总成，其中，所述楔形件呈三角形形状。

3.如权利要求1所述的电池总成，其中，所述多个电池单元被布置在一排内并均匀地隔开，其中，在相邻的成对的电池单元之间限定与集气室流体连通的间隙，其中，响应于在集气室内产生大致均匀的压力，促使大致均匀的空气流流经所述间隙。

4.一种电池总成，包括：

壳体，限定主体和具有入口的集气室；

多个电池单元，每个电池单元具有端部并设置在所述主体内；

楔形件，邻近于所述端部设置在所述集气室内，集气室与楔形件协作，使得集气室的有效截面面积随着与所述入口的距离的增加而减小，以促使在所述集气室内产生大致均匀的压力。

5.如权利要求4所述的电池总成，其中，所述楔形件呈三角形形状。

6.如权利要求4所述的电池总成，其中，所述多个电池单元布置在一排内并均匀地隔开，其中，在相邻的成对的电池单元之间限定与集气室流体连通的间隙，其中，响应于在集气室内产生大致均匀的压力，促使大致均匀的空气流流经所述间隙。