CN106532176B - 车辆牵引电池组件 - Google Patents

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Abstract

提供一种车辆牵引电池组件。牵引电池组件可包括电池单元阵列、一对端板和第一冷却剂通道。电池单元阵列可沿着电池单元阵列的上表面限定纵向中心轴线。所述一对端板可被构造为将电池单元阵列纵向地保持在端板之间。第一冷却剂通道可沿着所述上表面与每个电池单元热连通，并跨越电池单元阵列的纵向长度且从所述纵向中心轴线偏移。所述牵引电池组件可包括第二冷却剂通道，所述第二冷却剂通道与每个电池单元热连通，并跨越电池单元阵列的纵向长度且覆盖电池单元阵列的上表面的一部分和电池单元阵列的侧表面的一部分。每个端板可进一步限定对第一冷却剂通道和第二冷却剂通道敞开的腔室。

Description

车辆牵引电池组件
技术领域
本公开涉及用于在车辆中使用的牵引电池或高电压电池的热管理系统。
背景技术
诸如电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、轻度混合动力电动车辆(MHEV)或全混合动力电动车辆(FHEV)的车辆包含诸如高电压(HV)电池的牵引电池，以用作车辆的推进源。HV电池可包括协助管理车辆性能和运转的部件和系统。HV电池可包括在电池单元端子和互连器汇流条之间相互电连接的一个或更多个电池单元阵列。HV电池和周围环境可包括协助管理HV电池部件、系统和各个电池单元的温度的热管理系统。
发明内容
一种牵引电池组件包括电池单元阵列、一对端板和第一冷却剂通道。电池单元阵列沿着所述电池单元阵列的上表面限定纵向中心轴线。所述一对端板被构造为将所述电池单元阵列纵向地保持在所述一对端板之间。第一冷却剂通道沿着所述上表面与每个电池单元热连通，并跨越所述电池单元阵列的纵向长度且从所述纵向中心轴线偏移。所述牵引电池组件可包括第二冷却剂通道，所述第二冷却剂通道与每个电池单元热连通，并跨越所述电池单元阵列的纵向长度且覆盖所述电池单元阵列的上表面的一部分和所述电池单元阵列的侧表面的一部分。每个端板还可限定对第一冷却剂通道和第二冷却剂通道敞开的腔室。所述牵引电池组件可包括一对侧栏板，所述一对侧栏板将所述电池单元阵列横向地保持在其之间。每个侧栏板可跨越所述电池单元阵列的纵向长度并在每个端部处固定到每个端板，且被构造为将第二冷却剂通道与所述电池单元阵列压紧。所述牵引电池组件可包括经由桥连接到第一冷却剂通道的第三冷却剂通道。每个电池单元可包括被定向成与所述纵向中心轴线平行的通气口。第一冷却剂通道、第三冷却剂通道、所述桥和每个电池单元的上表面可限定通气室，以接收来自通气口的气体。每个端板可限定对第一冷却剂通道敞开的腔室。所述牵引电池组件可包括汇流条组件，所述汇流条组件跨越所述电池单元阵列的纵向长度并被固定到第一冷却剂通道的上部。
一种牵引电池组件包括电池单元阵列、一对端板和第一冷却剂通道。电池单元阵列限定上表面和侧表面。所述一对端板中的每个端板设置在所述电池单元阵列的相对的两端上，并且均限定具有端口的腔室。第一冷却剂通道跨越所述电池单元阵列的纵向长度并固定到两个端板，并且所述第一冷却剂通道与所述电池单元阵列中的每个电池单元热连通且覆盖所述上表面的一部分和所述侧表面的一部分，还限定与所述端口对准的开口。所述牵引电池组件可包括沿着所述上表面与每个电池单元热连通的第二冷却剂通道。第二冷却剂通道可跨越所述电池单元阵列的纵向长度并可在所述上表面上从所述电池单元阵列的纵向中心轴线偏移。每个电池单元可包括端子，所述端子从电池单元延伸并设置在第一冷却剂通道与第二冷却剂通道之间。所述牵引电池组件可包括经由桥连接到第二冷却剂通道的第三冷却剂通道。第二冷却剂通道、第三冷却剂通道、所述桥和所述电池单元的上部可限定通气室以接收气体。所述端板中的一个可限定对通气室敞开的气体出口。所述牵引电池组件可包括汇流条组件，所述汇流条组件包括多个汇流条，所述多个汇流条电连接相邻电池单元的端子且限定围绕所述端子的凸缘，并且所述多个汇流条与电池单元、端板和冷却剂通道布置在一起以使电池单元、端板和冷却剂通道与汇流条电隔离。每个端板可限定对第一冷却剂通道敞开的腔室。
一种牵引电池组件包括电池单元阵列、中间杆、一对拐角冷却剂通道和一对端板。电池单元阵列沿着上表面限定纵向中心轴线，并且每个电池单元包括第一端子和第二端子。中间杆限定第一冷却剂通道和第二冷却剂通道以及桥，所述桥跨越在第一冷却剂通道和第二冷却剂通道之间并位于纵向轴线的上方。所述一对拐角冷却剂通道沿着由电池单元限定的上拐角区域延伸。所述一对端板中的每个端板设置在所述电池单元阵列的相对的两端处并限定与冷却剂通道流体连通的腔室。所述电池单元和冷却剂通道布置在一起，使得每个电池单元的端子中的一个端子位于第一冷却剂通道与所述一对拐角冷却剂通道中的一个之间，且每个电池单元的端子中的另一个端子位于第二冷却剂通道与所述一对拐角冷却剂通道中的另一个之间。所述牵引电池组件可包括汇流条组件，所述汇流条组件具有壳体和电连接相邻端子的多个汇流条。汇流条可与电池单元、冷却剂通道和端板布置在一起，以将汇流条与电池单元、冷却通道和端板电隔离。可在中间杆和上表面之间限定室，所述室沿着纵向轴线延伸。每个端板可进一步限定对各自的腔室敞开的入口或出口。中间杆和电池单元的上表面可限定密封的通气室，以接收来自电池单元的气体。所述端板中的一个还可限定与所述腔室隔离并对通气室敞开的通孔。
附图说明
图1是由托盘支撑的车辆牵引电池的一部分的示例的透视图。
图2是车辆牵引电池组件的示例的透视图。
图3是图2的车辆牵引电池组件的电池单元阵列的示例的透视图。
图4是图2的车辆牵引电池组件的一部分的剖视前视图。
图5A是图2的车辆牵引电池组件的一部分的透视图。
图5B是图2的车辆牵引电池组件的端板的示例的透视图，其中示出了内部腔室的示例。
图5C是图5B的端板的剖视前视图。
图6是图2的车辆牵引电池组件的一部分的透视图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅是示例，其他实施例可采用各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式利用本公开的代表性基础。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个特征可与在一个或更多个其他附图中示出的特征结合以产生未被明确示出或描述的实施例。所示出的特征的组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组合和变型可期望用于特定应用或实施方式。
图1示出了牵引电池组件(在此总体上称为牵引电池组件10)的一部分的示例。可以使用液体热管理系统、空气热管理系统或现有技术中已知的其它方法来加热和/或冷却牵引电池组件10。牵引电池组件10可包括电池单元12的阵列、一对栏板16、一对端板18和中间杆20。电池单元12可由所述一对栏板16、所述一对端板18和中间杆20保持。托盘24可支撑牵引电池组件10。热板(未示出)可位于牵引电池组件10的下方，以协助管理牵引电池组件10的热状况。
在车辆运行期间，热板和电池单元12可在彼此之间传热。均匀的传热流体分布和高的传热能力是对电池单元12和其它周围部件提供高效热管理的两个考虑因素。对电池单元12充电和放电会产生热，如果不移除这些热，则会负面地影响电池单元12的性能和寿命。或者，当电池单元12承受低温时，热板还可对电池单元12提供热。
不同的牵引电池组件构造可用于处理独立的车辆变量(包括封装约束和功率要求)。牵引电池组件10可被容纳在罩或壳体(未示出)内以保护并包围电池单元12和其它周围部件。牵引电池组件10可定位在多个不同的位置(例如，包括车辆的前座的下方、后座的下方或后座的后面)。然而，可以设想牵引电池组件10可定位在车辆中的任何合适的位置。
电池单元12(诸如棱柱形单元)可包括将存储的化学能转化为电能的电化学单元。棱柱形单元可以包括壳体、正极(阴极)和负极(阳极)。电解质可以允许离子在放电期间在阳极和阴极之间移动，然后在再充电期间返回。端子可以允许电流从单元流出以被车辆使用。当多个电池单元按照阵列定位时，每个电池单元的端子可以与彼此相邻的相对的端子(正和负)对准，并且汇流条可以协助促进多个电池单元之间的串联连接。电池单元12还可并联布置，使得相似的端子(正极和正极或者负极和负极)彼此相邻。例如，两个电池单元可被布置为正极端子彼此相邻，接着两个电池单元可被布置为负极端子彼此相邻。在该示例中，汇流条可接触所有的四个电池单元的端子。
电池单元的温度状况影响牵引电池的性能。使电池单元温度相对于彼此在一定范围内且使电池单元温度低于预定的最大温度可积极地影响牵引电池的功率输出。例如，在运行期间，由于在端子附近产生热量，因此牵引电池组件10的电池单元12的上部的温度会比电池单元12的下部的温度高。
图2示出了牵引电池组件(在此笼统地称为牵引电池组件200)的一部分的示例。牵引电池组件200可包括电池单元阵列202(在图2中不可见)、一对端板204、一对侧栏板206、中间杆组件208和一对汇流条组件210。端板204可将电池单元阵列202纵向地保持在端板204之间。侧栏板206可将电池单元阵列202横向地保持在侧栏板206之间。端板204和侧栏板206可固定到彼此。中间杆组件208可跨越电池单元阵列202的纵向长度并固定到每个端板204，以协助保持电池单元阵列202。牵引电池组件200可被安装到支撑结构(未示出)并被安装在车辆内。
图3示出了在没有某些周围元件的情况下的电池单元阵列202。电池单元阵列202可包括堆叠在一起的多个电池单元212。电池单元阵列202可限定上表面214和一对侧表面216。电池单元阵列202可由棱柱形单元组成，所述棱柱形单元包括将存储的化学能转化为电能的电化学单元。电池单元阵列202可沿着上表面214的中间部分限定纵向轴线220。每个电池单元212可包括从其延伸的两个端子218。每个电池单元212可包括通气口222以(例如，在故障事件期间)协助释放气体。通气口222可与纵向轴线220对齐。
图4示出了牵引电池组件200的一部分的剖视图。中间杆组件208可限定第一对冷却剂通道224和跨越在第一对冷却剂通道224之间的桥226。第一对冷却剂通道224中的每个可限定用于使冷却剂流动通过其中的区域228。第一对冷却剂通道224可与电池单元阵列202布置在一起，使得流动通过第一对冷却剂通道224的冷却剂与电池单元阵列202热连通，以协助管理电池单元阵列202的热状况。第一对冷却剂通道224中的每个可从纵向轴线220偏移。
第二对冷却剂通道234中的每个可跨越电池单元阵列202的纵向长度。第二对冷却剂通道234中的每个可限定用于使冷却剂流动通过其中的区域236。第二对冷却剂通道234中的每个可覆盖电池单元阵列202的上表面214的一部分和侧表面216的一部分，使得第二对冷却剂通道234与其热连通。将第一对冷却剂通道224和第二对冷却剂通道234定位成邻近电池单元212的上部可协助减缓端子218附近产生的过量的热。例如，第二对冷却剂通道234中的每个可沿着电池单元212的上拐角部分延伸。侧栏板206可协助将第二对冷却剂通道234与电池单元阵列202压紧。端子218可被设置在相应的冷却剂通道224和冷却剂通道234之间。可选地，热界面层可被安装在冷却剂通道与电池单元阵列202之间，以在二者之间建立介电边界。
图5A示出了设置在端板204之间的中间杆组件208和第二对冷却剂通道234。端板204中的一个可包括入口240，端板204中的另一个可包括出口242。每个端板204可在其中限定腔室(plenum)。例如，如图5B所示，腔室250可由端板204限定。每个腔室250可对冷却剂通道和各自的入口240或出口242敞开，使得入口240和出口242彼此流体连通。图5C示出了端板204中的一个的剖视图。入口240可对腔室250敞开，使得冷却剂可在腔室250中流动。随后冷却剂可从腔室250流进冷却剂通道以及它们各自的区域228以及236，使得冷却剂可沿着电池单元212流动，以协助电池单元212的热管理。端板204中的一个可包括气体出口254，以接收来自通气室的气体。气体出口254与腔室250隔离。
例如，现在再参照图6，可在中间杆组件208和电池单元212的上部之间限定通气室258。通气室258可被密封以捕获经由各个通气口222从电池单元212离开的任何气体。端板中的一个可限定对通气室258敞开的通孔，使得气体可离开通气室258和气体出口254，而不会进入腔室250。通气室258可沿着电池单元212的阵列的纵向长度延伸。所述一对汇流条组件210中的每个可包括多个汇流条262。汇流条262可电连接来自相邻电池单元212的端子218。所述一对汇流条组件210中的每个可包括凸缘266，以协助端子218和汇流条262与端板204和冷却剂通道电隔离。
虽然以上描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了权利要求涵盖的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且可以理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。如前所述，各个实施例的特征可以组合以形成本公开的可能未被明确地描述或示出的进一步的实施例。虽然各个实施例可能已被描述为提供优点或在一个或更多个预期特性方面比其它实施例或现有技术的实施方式更为优选，但是本领域的普通技术人员应认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的整体系统的属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术的实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并且可以期望用于特定应用。

Claims (7)

1.一种牵引电池组件，包括：
电池单元阵列，沿着所述电池单元阵列的上表面限定纵向中心轴线；
一对端板，被构造为将所述电池单元阵列纵向地保持在所述一对端板之间；
第一冷却剂通道，与每个电池单元热连通，并跨越所述电池单元阵列的纵向长度且覆盖所述电池单元阵列的上表面的一部分和所述电池单元阵列的侧表面的一部分。
2.根据权利要求1所述的牵引电池组件，还包括第二冷却剂通道，所述第二冷却剂通道沿着所述上表面与每个电池单元热连通，并跨越所述电池单元阵列的纵向长度且从所述纵向中心轴线偏移。
3.根据权利要求2所述的牵引电池组件，其中，所述端板中的每个还限定对第一冷却剂通道和/或第二冷却剂通道敞开的腔室。
4.根据权利要求2所述的牵引电池组件，还包括一对侧栏板，所述一对侧栏板将所述电池单元阵列横向地保持在所述侧栏板之间，每个侧栏板跨越所述电池单元阵列的纵向长度并在每个端部处固定到每个端板，并且，所述一对侧栏板被构造为将第一冷却剂通道与所述电池单元阵列压紧。
5.根据权利要求2所述的牵引电池组件，还包括第三冷却剂通道，所述第三冷却剂通道经由桥连接到第二冷却剂通道，其中，每个电池单元包括定向为与所述纵向中心轴线平行的通气口，其中，第二冷却剂通道、第三冷却剂通道、所述桥和每个电池单元的上表面限定通气室，以接收来自通气口的气体。
6.根据权利要求1所述的牵引电池组件，其中，所述端板中的每个还限定对第一冷却剂通道敞开的腔室。
7.根据权利要求2所述的牵引电池组件，还包括汇流条组件，所述汇流条组件跨越所述电池单元阵列的纵向长度并被固定到第二冷却剂通道的上部。
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