CN106532175A - 电动车辆电池组的冷却板总成 - Google Patents

Abstract

一种根据本公开的示例性方面的总成包括，除其它方面外，包括冷却回路的冷却板、连接到冷却板的第一端盖和位于第一端盖内并被配置为流体连接冷却回路的第一流道和第二流道的第一歧管。

Description

电动车辆电池组的冷却板总成

技术领域

本公开涉及一种电动车辆的电池组。该电池组包括具有冷却板和连接到冷却板的端盖的冷却板总成。端盖包括内部歧管，该内部歧管用于流体连接设置于冷却板内部的冷却回路的相邻流体通道。

背景技术

减少汽车燃料消耗和排放的必要性是众所周知的。因此，正在开发降低或完全消除对内燃发动机的依赖的车辆。电动车辆是目前正在为此目的而开发的一种类型的车辆。在一般情况下，电动车辆不同于常规机动车辆，因为它们选择性地由一个或多个电池供电的电机驱动。常规机动车辆，相比之下，完全依靠内燃发动机来驱动车辆。

一种用于为电机和其它电力负载供电的高电压电池组通常包括多个电池单元。电池单元在充电和放电操作期间放出热量。通常希望从电池组排出该热量来提高电池单元的容量和寿命。

发明内容

一种根据本公开的示例性方面的总成包括，除其它方面外，包括冷却回路的冷却板、连接到冷却板的第一端盖和位于第一端盖内并被配置为流体连接冷却回路的第一流体通道和第二流体通道的第一歧管。

在上述总成的进一步的非限制性实施例中，第二端盖在冷却板与第一端盖的相对端连接到冷却板。

在任一前述的总成的进一步的非限制性实施例中，第二歧管形成于第二端盖内部并被配置为将第二流体通道流体连接到冷却回路的第三流体通道。

在任一上述总成中的进一步的非限制性实施例中，第一歧管被弯曲以将冷却剂流从第一流体通道转换到第二流体通道。

在任一上述总成中的进一步的非限制性实施例中，冷却回路在冷却板内构建蛇形通道。

在任一上述总成中的进一步的非限制性实施例中，入口和出口被集成到第一端盖中。

在任一上述总成中的进一步的非限制性实施例中，入口和出口各自连接到接头上。

在任一上述总成中的进一步的非限制性实施例中，第二歧管连接在入口和冷却回路的第三流体通道之间。

在任一上述总成中的进一步的非限制性实施例中，第三歧管连接在出口和冷却回路的第四流体通道之间。

在任何上述总成中的进一步的非限制性实施例中，入口形成在第一端盖中，并且出口形成在第二端盖中。

一种根据本公开的另一示例性方面的电池组包括，除其他方面外，包括冷却板的冷却板总成、和连接到冷却板上的端盖。该端盖包括内部歧管、入口和出口。电池阵列被设置为相对于冷却板总成。

在上述电池组的进一步的非限制性实施例中，电池阵列包括与冷却板相连的多个电池单元。

在任一上述电池组的进一步的非限制性实施例中，冷却板包括具有第一流体通道和第二流体通道的冷却回路。

在任一上述电池组的进一步的非限制性实施例中，壁将第一流体通道与第二流体通道隔开。

在任一上述电池组的进一步的非限制性实施例中，第一流体通道和第二流体通道通过内部歧管流体连接。

在任一上述电池组的进一步的非限制性实施例中，第一流体通道和第二流体通道限定出蛇形通道。

在任一上述电池组的进一步的非限制性实施例中，内部歧管是弯曲的。

在任一上述电池组的进一步的非限制性实施例中，第二内部歧管连接到入口。

在任一上述电池组的进一步的非限制性实施例中，第三内部歧管连接到出口。

根据本公开的另一个示例性方面的方法包括，除其他方面外，将冷却剂传送通过电池组的冷却板内形成的第一流体通道，并通过将冷却剂传送到与冷却板连接的后盖内形成的歧管中来使冷却剂从第一流体通道转换到第二流体通道。

前述段落中的实施例、示例和替代方案、权利要求书、或下面的描述和附图，包括它们各个方面或各自独立的特征中的任何一个，可以独立地或以任何组合方式地被使用。结合一个实施例描述的特征也适用于所有实施例，除非这些特征是不相容的。

从下面的具体实施方式中，本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员来说是显而易见的。伴随具体实施方式的附图可简要描述如下。

附图说明

图1示意性示出了电动车辆的动力传动系统统；

图2示出了电动车辆的电池组；

图3示出了电池组的冷却板总成；

图4示出了冷却板总成的入口和出口的示例性结构；

图5示出了冷却板总成的进口和出口的另一示例性结构；

图6示出了另一示例性冷却板总成。

具体实施方式

本公开详述了示例性的用于电动车辆的电池组设计。冷却板总成可以用于热管理由电池组的电池单元产生的热量。在一些实施例中，冷却板总成包括冷却板和连接到冷却板的端盖。端盖内部形成的歧管被配置为流体连接设置在冷却板内的冷却回路的第一和第二流体通道。在其它实施例中，入口和出口被集成到端盖中。这些特征和其它特征在本具体实施方式下面的段落中会进行更详细地讨论。

图1示意性示出了用于电动车辆12的动力传动系统统10。虽然作为混合动力电动车辆(HEV)来描述，但是应该理解的是，这里描述的概念并不局限于混合动力电动车辆并可以扩展至其他电动车辆，包括，但不限于，插电式混合动力电动车辆(PHEV)电池电动车辆(BEV)和燃料电池车辆。

在一个非限制性的实施例中，动力传动系统10是采用第一驱动系统和第二驱动系统的动力分配动力传动系统。第一驱动系统包括发动机14和发电机18(即，第一电机)的组合。第二驱动系统包括至少一马达22(即，第二电机)、发电机18和电池组24。在本示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电力驱动系统。第一驱动系统和第二驱动系统产生扭矩来驱动电动车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。虽然示出了动力分配结构，但本发明可扩展至任何混合动力或电动车辆，包括全混合动力车辆、并联混合动力车辆、串联混合动力车辆、轻混合动力车辆或微混合动力车辆。

发动机14——其在一个实施例中是内燃发动机，以及发电机18可通过动力传输单元30连接，动力传输单元30是诸如行星齿轮组。当然，其他类型的动力传输单元，包括其他齿轮组和变速器，可被用以将发动机14连接到发电机18上。在一个非限制性的实施例中，动力传输单元30是行星齿轮组，其包括环形齿轮32、中心齿轮34和行星齿轮架36。

发电机18可通过动力传输单元30由发动机14驱动从而将动能转换成电能。发电机18可以替代地用作马达以将电能转换成动能，从而输出扭矩到连接到动力传输单元30的轴38。由于发电机18被可操作地连接到发动机14上，所以发动机14的转速可由发电机18来控制。

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是合适的。齿轮46将扭矩从发动机14传递到差速器48，以最终为车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可包括多个齿轮，该多个齿轮可以将扭矩传递给车辆驱动轮28。在一个实施例中，第二动力传输单元44通过差速器48被机械地连接到车轴50上从而将扭矩分配给车辆驱动轮28。

马达22也可以通过输出扭矩到也被连接到第二动力传输单元44的轴52被用来驱动车辆驱动轮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，在再生制动系统中马达22和发电机18都可以用作马达来输出扭矩。例如，马达22和发电机18可以各自输出电力给电池组24。

电池组24是示例性电动车辆电池。电池组24可以是高电压牵引电池组，其包括多个能够输出电力以操作电动车辆12的马达22、发电机18和/或其它电负载的电池总成25(即，电池阵列或电池单元群组)。其它类型的能量存储设备和/或输出设备也可用来为电动车辆12供电。

在一个非限制性的实施例中，电动车辆12有两个基本的操作模式。电动车辆12可在电动车辆(EV)模式下运行，这时马达22被用来(一般没有来自发动机14的辅助)车辆推进，从而消耗电池组24的荷电状态直到其在某些驾驶模式/周期下最大容许的放电率。EV模式是电动车辆12运行的电荷消耗模式的示例。在EV模式期间，电池组24的荷电状态在某些情况下可能会增加，例如，由于一段时间的再生制动。发动机在默认EV模式下通常是关闭的，但是基于车辆状态必要的条件下或驾驶员允许的情况下是可以被操作的。

电动车辆12还可以在混合动力(HEV)模式运行，这时发动机14和电动机22都用于车辆推进。HEV模式是车辆12运行的电荷保持模式的示例。在HEV模式期间，电动车辆12可以通过增加发动机14的推进来减少马达22推进使用从而保持电池组24的荷电状态处在恒定或大致恒定的水平。电动车辆12可以在本公开的范围之内除了EV和HEV模式外的其它运行模式下运行。

图2示出了可在电动车辆内使用的电池总成24的一部分。例如，电池组24可以是图1中电动车辆12的一部分。电池组24包括多个为电动车辆12的各种电力负载提供电力的电池单元56。虽然图2中示出了特定数量的电池单元56，但是电池组24可以在本公开的范围内采用更少或更多数量的电池单元。换句话说，本公开不局限于图2中所示的具体结构。

电池单元56可以沿纵向轴线A并行堆叠以构造电池单元56的群组，有时被称为“电池堆”。在一个非限制性的实施例中，电池组24包括电池单元56的两个独立的群组(即两个电池堆)。

在另一个非限制性实施例中，电池单元56是棱柱形锂离子电池。然而，具有其它几何形状(圆柱形、袋状等)、其它化学组成(镍金属氢化物、铅-酸等)或兼具两者的电池单元在本公开的范围内被替代性地使用。

在又一个非限制性实施例中，隔片58——其可以替代地作为分隔件或间隔件——可位于电池单元56的每一个群组的相邻电池单元56之间。隔片58可以包括耐热的和电绝缘的塑料和/或泡沫。电池单元56和隔片58，与任何其他支撑结构(例如杆、壁、板等)，可以一起被统称为电池阵列60。图2中示出了两个电池阵列60；然而，电池组24可以仅包括单个电池阵列或两个以上的电池阵列。

外壳65通常可以围绕电池组24的每个电池阵列60。外壳65包括布置以大体围绕电池阵列60的多个壁67。

每个电池阵列60与冷却板总成62相对设置。在一个实施例中，绝热材料可设置在冷却板总成62和电池阵列60之间。冷却板总成62具有为每一个电池阵列60的电池单元56进行热管理的功能。例如，热量可以在充电操作、放电操作、极端的环境条件或其它条件下由电池单元56产生并释放。常常希望从电池组24除去热量来提高电池单元56的容量和寿命。冷却板总成62，其也可以被称作热交换板，被配置用来将热量从电池单元56导出。换言之，冷却板总成62充当从热源(即，电池单元56)除去热量的热同步器。

示例性冷却板总成62在图3中示出(同时继续参考图2)。冷却板总成62包括冷却板64、连接在冷却板64的第一端部70A的第一端盖66和连接在冷却板64的第二、相对端70B的第二端盖68。在一个非限制性实施例中，第一和第二端盖66、68是与冷却板64分离的结构，并且可以被以焊接、粘合、机械地紧固或其它方式安装到冷却板64上。

冷却板64以及第一和第二端盖66、68可以是挤压件；然而，其他的制造技术也可以被预期。在另一个非限制性实施例中，冷却板总成62由铝制成。其它材料也可以适用于构建冷却板总成62。

冷却板总成62的冷却板64可包括内部冷却回路75，内部冷却回路75用于将冷却剂C进行循环从而对电池组24的电池单元56进行热调节。冷却剂C可以是常规类型的冷却剂混合物，例如水与乙二醇混合物。然而，其他的冷却剂，包括气体，也预期在本公开的范围内。

在一个非限制性实施例中，冷却回路75包括多个在冷却板64内延伸的流体通道72A、72B、72C和72D。流体通道72可以彼此连接以建立用于将冷却剂C传送通过冷却板总成62的蛇形通道。壁设置在冷却板64内以将相邻流体通道彼此分离。例如，第一壁74A可以分离流体通道72A和72B，第二壁74B可以分离流体通道72B和72C，以及第三壁74C可以分离流体通道72C和72D。

本公开内容不限于图3中所示的特定的冷却回路结构。换言之，冷却回路75可以包括更多或更少的流体通道和壁，并且这些流体通道和壁可以以不同的结构排布，以提供多种不同的冷却剂流动方案。除其他的设计标准以外，冷却回路75的实际设计可以取决于电池组24的冷却需求。

在另一个非限制性实施例中，多个歧管，或通道，可形成于第一和第二端盖66、68内部。例如，第一端盖66可以包括歧管76A、76B和76C，并且第二端盖68可以包括歧管76D和76E。歧管76A-76E可流体连接冷却回路75的一个或多个流体通道72A-72D至其他流体通道72A-72D。流体通道72A-72D、壁74A-74C和歧管76A-76E结合以便以降低压力降和提高整个冷却板64的温度分布的方式使冷却剂C有效地分配通过冷却板总成62。

第一端盖66可以包括入口78和出口80。入口78和出口80可以都被集成到第一端盖66中，或与第一端盖66一体成型。在另一非限制性实施例中，入口78和出口80可以是第二端盖68的一部分(参见，例如，图4)。在又一个非限制性的实施例中，入口78和出口80中的一个被集成到第一端盖66中，并且入口78和出口80中的另一个被集成到第二端盖68中(参见，例如，图5)。

仍主要参照图3，现在将详细说明采用上述冷却板总成62对电池组24的电池单元56进行热管理的示例性方法。首先，冷却剂C可以被引导到入口78，并进入第一端盖66。歧管76A连接在入口78和流体通道72A之间，因此被配置为将冷却剂C传送到流体通道72A中。冷却剂C接下来在进入第二端盖68的歧管76D之前可以通过流体通道72A在方向D1上循环。歧管76D可以弯曲，以减少当冷却剂C从流体通道72A转换到流体通道72B时的流体阻力。

接下来，冷却剂C在进入第一端盖66的歧管76B之前通过流体通道72B进入与方向D1相反的方向D2。歧管76B也可以被弯曲，以减少当冷却剂C从流体通道72B转换到流体通道72C时的流体阻力。冷却剂C在进入第二端盖68的歧管76E之前可以在方向D1上通过流体通道72C行进，歧管76E也可被弯曲以有效地将冷却剂C从流体通道72C转换到流体通道72D。最后，冷却剂C可以通过流体通道72D在方向D2上传送并进入歧管76C中，之后通过出口80离开冷却板总成62。尽管未示出，但离开出口80的冷却剂C可以被传送到散热器或一些其它热交换装置中，被冷却，然后在封闭的循环中返回到入口78。

图6示出了另一示例性冷却板总成162。冷却板总成162类似于图3的冷却板总成62，但包括额外的特征。在本实施例中，冷却板总成162包括冷却板164和至少一个连接到冷却板164的端盖166。端盖166可包括用于将冷却剂引导入和引导出冷却板164的入口接头190和出口接头192。入口接头190包括入口178，并且出口接头192包括出口180。入口和出口接头190、192可以与端盖166一体成型。软管194可以连接到入口178和出口180上用于传送冷却剂C。

虽然不同的非限制性实施例以具有特定的部件或步骤的方式示出，但本公开的实施例并不限于这些特定的组合。将非限制性实施例中的任一部件或特征与来自其它非限制性实施例的任一特征或部件组合使用也是可能的。

应当理解的是，同样的附图标记在几幅附图中代表相同或相似的元件。应当理解的是，尽管公开了特定的部件排布，并在这些示例性实施例中示出，其它排布方式也可以从本公开的教导中受益。

前面的描述应以说明性的而不是以任何限制性的方式进行解释。本领域的普通技术的人员将理解，某些修改可能落入本发明的范围之内。由于这些原因，下面的权利要求应该被研究以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (10)

1.一种总成，包括：

冷却板，所述冷却板包括冷却回路；

第一端盖，所述第一端盖连接到所述冷却板上；和

第一歧管，所述第一歧管位于所述第一端盖内并且被配置为流体连接所述冷却回路的第一流体通道和第二流体通道。

2.如权利要求1所述的总成，包括第二端盖，所述第二端盖在所述冷却板与所述第一端盖的相对端连接到所述冷却板上。

3.如权利要求2所述的总成，包括第二歧管，所述第二歧管形成于所述第二端盖内并且被配置为将所述冷却回路的所述第二流体通道流体连接到第三流体通道上。

4.如权利要求1所述的总成，其中所述第一歧管是弯曲的，以将冷却剂流从所述第一流体通道转换到所述第二流体通道。

5.如权利要求1所述的总成，其中所述冷却回路在所述冷却板内构建蛇形通道。

6.如权利要求1所述的总成，包括入口和出口，所述入口和所述出口集成到所述第一端盖中。

7.如权利要求6所述的总成，其中所述入口和所述出口各自连接到接头上。

8.如权利要求6所述的总成，包括第二歧管，所述第二歧管连接在所述入口和所述冷却回路的第三流体通道之间。

9.如权利要求8所述的总成，包括第三歧管，所述第三歧管连接在所述出口和所述冷却回路的第四流体通道之间。

10.如权利要求1所述的总成，包括形成在所述第一端盖中的入口和形成在所述第二端盖中的出口。