CN107644959A - 电池单元组件支撑结构 - Google Patents

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Abstract

一种示例性电池单元支撑结构，其包括热交换板和多个支撑翅片，该多个支撑翅片提供空腔以接收电池单元组件。多个支撑翅片直接从热交换板延伸。一种在电池组内支撑电池单元的示例性方法，该方法包括将电池单元组件安装在由直接从热交换板延伸的多个支撑翅片提供的空腔内。

Description

电池单元组件支撑结构
技术领域
本发明总体上涉及在电动车辆的电池组内支撑电池单元组件，并且更具体地，涉及一种也可以管理电池组热能水平的电池单元组件支撑结构。
背景技术
因为使用由电池组供电的一个或多个电机来选择性地驱动电动车辆，所以电动车辆与传统的机动车辆不同。电机可以代替内燃机驱动电动车辆，或者除内燃机之外电机可以驱动电动车辆。示例性电动车辆包括混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、燃料电池车辆(FCV)和纯电动车辆(BEV)。
电动车辆的电池组可以包括一个或多个电池阵列，每个电池阵列包括多个电池单元组件。电池阵列可以包括用于将电池单元组件的温度保持在期望范围内的热交换板。热交换板可以吸收来自电池单元组件的热能。诸如液体冷却剂或空气的流体然后可以承载来自热交换板的热能。
发明内容
根据本公开的示例性方面的一种用于电池单元组件的支撑结构，包括热交换板、多个支撑翅片以及其他，多个支撑翅片提供用于容纳至少一个电池单元组件的空腔。多个支撑翅片直接从热交换板延伸。
在前述支撑结构的另一非限制性实施例中，支撑翅片与热交换板一起成形。
在任何前述支撑结构的另一非限制性实施例中，支撑翅片与热交换板一起挤压成形。
在任何前述支撑结构的另一非限制性实施例中，多个冷却剂翅片从热交换板的一侧延伸，并且多个支撑翅片从热交换板的相对侧延伸。
在任何前述支撑结构的另一非限制性实施例中，冷却剂翅片和支撑翅片与热交换板一起成形。
在任何前述支撑结构的另一非限制性实施例中，电池单元组件与多个其它电池单元组件一起沿轴线分布。冷却剂翅片和支撑翅片彼此轴向对齐。
任何前述支撑结构的另一非限制性实施例包括将多个支撑翅片压靠在至少一个电池单元组件上的压缩带。
在任何前述支撑结构的另一非限制性实施例中，多个支撑翅片包括邻近至少一个电池单元组件的第一侧的第一支撑翅片，和邻近至少一个电池单元组件的相对的第二侧的第二支撑翅片。
在任何前述支撑结构的另一非限制性实施例中，电池单元组件压配合到第一翅片和第二翅片之间。
在任何前述支撑结构的另一非限制性实施例中，热交换板提供配置用于传递冷却剂的管道。
根据本公开的另一示例性方面的一种在电池组内支撑电池单元组件的方法，该方法包括将至少一个电池单元组件放置在由直接从热交换器延伸的多个支撑翅片提供的空腔内，以及其他。
前述方法的另一非限制性实施例包括在放置过程中将至少一个电池单元组件压配合到空腔中。
在任何前述方法的另一非限制性实施例中，支撑翅片与热交换板一起成形。
在任何前述方法的另一非限制性实施例中，支撑翅片与热交换板一起挤出成形。
任何前述方法的另一非限制性实施例包括使流动的流体移动通过由多个冷却剂翅片提供的通道来冷却热交换板。
在任何前述方法的另一非限制性实施例中，多个冷却剂翅片直接从热交换板上支撑翅片相对的一侧延伸。
在任何前述方法的另一非限制性实施例中，电池单元组件与多个其它电池单元组件一起沿轴线分布，并且冷却剂翅片和支撑翅片彼此轴向对齐。
任何前述方法的另一非限制性实施例，包括使流动的液体移动通过热交换板中的管道以冷却热交换板。
在任何前述方法的另一非限制性实施例中，空腔具有第一宽度，并且至少一个电池单元组件在放置之前具有大于第一宽度的第二宽度。
在任何前述方法的另一非限制性实施例中，多个支撑翅片包含邻近至少一个电池单元组件的第一侧的第一支撑翅片，和邻近至少一个电池单元组件的相对的第二侧的第二支撑翅片，其中该方法包含将第一和第二支撑翅片压靠在至少一个电池单元组件上。
附图说明
通过详细描述，所公开的示例的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。伴随详细说明的附图可以简要描述如下：
图1示出了用于示例性电动车辆的动力传动系统的高度示意的视图；
图2示出了来自图1的动力传动系统的电池组的电池阵列的透视和部分展开的视图；
图3示出了图2的电池阵列的电池单元组件支撑结构的透视图；
图4示出了根据另一示例性实施例的用于图1的动力传动系统的电池组的电池阵列的透视图。
具体实施方式
本公开涉及一种用于电池单元组件的支撑结构。该支撑结构包含热交换板。支撑结构的支撑翅片提供容纳电池单元组件的空腔。支撑翅片与热交换板一起形成，使得热能可以直接在支撑翅片和热交换板之间传递。
参考图1，混合动力电动车辆(HEV)的动力传动系统10包括具有多个电池阵列18的电池组14、发动机20、马达22和发电机24。马达22和发电机24是电机的类型。马达22和发电机24可以是分开的或具有组合式马达-发电机的形式。
在这个实施例中，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。第一和第二驱动系统产生扭矩以驱动一组或多组车辆驱动轮28。第一驱动系统包括发动机20和发电机24的组合。第二驱动系统至少包括马达22、发电机24和电池组14。马达22和发电机24是动力传动系统10的电驱动系统的一部分。
发动机20和发电机24可以通过诸如行星齿轮组的动力传输装置30连接。当然，包括其他齿轮组和变速器的其他类型的动力传输装置可用于将发动机20连接至发电机24。在一个非限制性实施例中，动力传输装置30是行星齿轮组，其包括环形齿轮32、中心齿轮34和齿轮架总成36。
发电机24可以由发动机20通过动力传输装置30驱动，以将动能转换成电能。发电机24可以替代地用作马达以将电能转换成动能，从而向连接至动力传输装置30的轴38输出扭矩。
动力传输装置30的环形齿轮32连接至轴40，轴40通过第二动力传输装置44连接至车辆驱动轮28。第二动力传输装置44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。在其他示例中可以使用其他动力传输装置。
齿轮46将扭矩从发动机20传递至差速器48，以最终为车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括能够将转矩传递至车辆驱动轮28的多个齿轮。在这个示例中，第二动力传输装置44通过差速器48机械地耦合至车轴50，以将扭矩分配至车辆驱动轮28。
马达22可以选择性地用于通过向也连接至第二动力传输装置44的轴54输出扭矩来驱动车辆驱动轮28。在这个实施例中，马达22和发电机24作为再生制动系统的部件进行协作，在再生制动系统中，马达22和发电机24都可以用作电动机以输出转矩。例如，马达22和发电机24可以各自输出电力以对电池组14的电池再充电。
现在参考图2和3，和继续参考图1，示例性电池阵列18包括多个电池单元组件60和电池单元组件支撑结构64。电池单元组件60沿轴线A设置。电池组14包括电池阵列18，并且可以包括一个或更多的附加电池阵列。
支撑结构64包括热交换板68、多个支撑翅片72和多个冷却剂翅片76。
在非限制性实施例中，支撑翅片72从热交换板68的第一侧80延伸，并且冷却剂翅片76从与第一侧80相对的第二侧84延伸。第一侧80面向电池单元组件60。第二侧84背离电池单元组件60。支撑翅片72和冷却剂翅片76直接从热交换板68延伸。
在非限制性实施例中，支撑翅片72和冷却剂翅片76与热交换板68一起成形。在这样的实施例中，支撑翅片72、冷却剂翅片76和热交换板68是单一连续的、无缝的和整体的结构的一部分。
电池单元支撑结构64可以通过挤压工艺成形，以使得支撑翅片72和冷却剂翅片76与热交换板68一起成形。在这种示例中，支撑翅片72、冷却剂翅片76和热交换板68全部作为单个挤出件的不同部分一起挤压成形。
电池单元支撑结构64可以是铝材、铜或另一种合金。铝在电池单元支撑结构64挤压成形的情况下可能特别合适。
在另一非限制性实施例中，支撑翅片72和冷却剂翅片76与热交换板68分开成形，并且然后将支撑翅片72和冷却剂翅片76直接固定至热交换板68以提供电池单元支撑结构64。
支撑翅片72沿着轴线A设置，并且彼此轴向间隔开以提供多个空腔88。电池单元支撑结构64将每个电池单元组件60保持在相应的空腔88的一个内以支持电池单元组件60。在另一示例中，每个空腔80可以保持多于一个的电池单元组件60。
在非限制性实施例中，空腔88具有宽度W1，并且电池单元组件60具有宽度W2。当电池单元组件60在空腔88外时，宽度W2大于宽度W1。也就是说，电池单元组件60可以相对于空腔88扩大尺寸。
在这样的实施例中，电池单元组件60压配合至空腔88内的安装位置。轻微过大和压配合使得电池单元组件60在安装位置轴向压缩，这可以便于支撑翅片72和电池单元组件60的轴向面向侧之间接触良好。在一些示例中，电池单元组件60是袋式电池，袋式电池缺少相对刚性的外壳，并且因此相对于支撑翅片是兼容的。袋式电池可以具有果冻卷式配置。
在一些示例中，可以在电池单元组件60、电池单元支撑结构64或两者上涂抹导电浆料或散热油脂。浆料或油脂可以便于将热能从电池单元组件60传递至支撑翅片72，并且便于将电池单元组件60插入空腔88内。
在一些非限制性实施例中，在放置在空腔88内之前的电池单元组件60的宽度W2为5至10毫米。然后空腔88的宽度W1与宽度W2相比小1毫米。例如，如果电池单元组件60在放置在空腔88内之前具有宽度W2，也就是说10毫米，则空腔88可以设定尺寸为具有宽度W1，也就是说9毫米。
在另一非限制性实施例中，放置在空腔88中之前的电池单元组件60的宽度W2稍微小于空腔88的宽度W1。在这样的实施例中，电池单元组件60可以放置在各自的空腔88内，并且然后在几个充电循环之后膨胀以压靠在支撑翅片72上并确保良好的热接触。电池单元组件60的膨胀使得电池单元组件60在空腔88内被轻微地压缩。
还在另一非限制性实施例中，放置在空腔88中之前的电池单元组件60的宽度W2被配置为与空腔88的宽度W1相同。在这样的实施例中，电池单元组件60可以放置在各自的空腔88内，然后在几个充电循环之后膨胀以压靠在支撑翅片72上并确保良好的热接触。电池单元组件60的膨胀使得电池单元组件60在空腔88内被轻微地压缩。
电池单元组件60具有第一表面92和相对的第二表面94。在这个非限制性实施例中，电池单元组件60各自包括延伸穿过第二表面94的端子96。
第一表面92当电池单元组件60放置在空腔88内时直接接触热交换板68。在这个示例中，第一表面92朝向向下。热能可以在热交换板68和电池单元组件60之间通过第一表面92移动，以及可以在电池单元组件60的轴向面向表面和支撑翅片72之间移动。
在操作期间，来自电池单元组件60的热能可以直接从电池单元组件60移动至支撑翅片72。然后，由于支撑翅片72与热交换板68一起成形，所以在支撑翅片72中的热能可以直接移动至热交换板68。热能可以从支撑翅片72直接移动至热交换板68而不通过任何间隙或界面移动，并且不通过任何与电池单元支撑结构64分开的热界面材料(TIM)移动。
在另一非限制性实施例中，热能从支撑翅片72移动至电池单元组件60。在这种示例中，电池单元支撑结构64充当电池单元组件60的加热器。
空腔88具有通常对应于电池单元组件60的高度H2的高度H1。因此，当电池单元组件60放置在空腔88内时，电池单元组件60的第二表面94大体与支撑翅片72的尖端部分100对齐。在这个示例中，第二表面94朝向向上。
在这个非限制性实施例中，支撑翅片72具有从热交换板68一直到尖端部分100基本上恒定的厚度T1。在一些示例中，厚度T1可以为1毫米至5毫米。在一个非限制性实施例中，厚度为2毫米。在另一示例中，支撑翅片72的厚度从热交换板68向外逐渐减小。
当使用电池单元支撑结构64来冷却电池单元组件60时，来自电池单元组件60的热能被移动至热交换板68，并且然后被转移到通过冷却剂翅片76之间的通道102移动的空气流F。风扇可以用于引导空气流通过通道102。基于电动车辆的速度的冲压空气可以代替地或附加地移动通过通道102。
由于冷却剂翅片76与热交换板64一起成形，所以热能可以直接从热交换板68移动至冷却剂翅片76，而不穿过间隙或穿过任何TIM。
在这个示例中，冷却剂翅片76的轴向位置与支撑翅片72对齐，这可以进一步促进热能从支撑翅片72通过热交换板68传递至冷却剂翅片76。
现在参考图4，另一示例性电池单元支撑结构64A包括配置为与图2和图3的支撑翅片72相似的支撑翅片72A。热能可以在支撑翅片72A和电池单元支撑结构64A的热交换板68A之间移动。
在图4的示例性实施例中，热能可以通过液体冷却剂C从热交换板68A传递，液体冷却剂C通过开口108通过形成在热交换板68A内的管道循环。液体冷却剂C当通过管道移动时可以吸收来自热交换板68A的热能，并且然后离开管道以携带热能离开热交换板68A。液体冷却剂C可与电动车辆的主冷却回路流体连通。
在图4的示例中，压缩带112周向地包围支撑翅片72A。压缩带112可以轴向压缩支撑翅片72A之间的电池单元组件。压缩带112可以限制电池单元组件60的膨胀。
特别地，压缩带112可以结合图2和3的实施例来使用。除压缩带112之外的结构—例如杆—如果需要可以用于轴向压缩空腔88内的电池单元组件。
所公开的示例的特征包括电池单元支撑结构，该电池单元支撑结构被配置用于便于电池单元组件和热交换板之间的热能传递。电池单元支撑结构包括直接接触热交换板并提供用于容纳一个或多个电池单元组件的空腔的支撑翅片。因此，支撑翅片和热交换板之间没有间隙，这可以便于热能传递。另外，支撑翅片提供了与电池单元组件相对较大的接触区域，其可以便于热能传递。
在一些非限制性实施例中，热交换板与支撑翅片一起挤压成形。在其他示例中，支撑翅片可以被焊接或以其它方式固定到热交换板。
在一些示例中，已经发现直接从热交换板延伸至轴向相邻的电池单元组件之间区域的一体化的支撑翅片将穿过电池单元组件的温度梯度降低16摄氏度。
前面的描述本质上是示例性的而不是限制性的。对所公开的示例的变化和修改对于本领域技术人员来说可能变得显而易见，这些变化和修改不一定偏离本公开的实质。因此，给予本公开的法律保护的范围只能通过研究以下权利要求来确定。

Claims (15)

1.一种用于电池单元组件的支撑结构，包含：
热交换板；和
多个支撑翅片，所述多个支撑翅片提供用于容纳至少一个所述电池单元组件的空腔，所述多个支撑翅片直接从所述热交换板延伸。
2.根据权利要求1所述的电池单元支撑结构，其中所述支撑翅片与所述热交换板一起成形，并且可选地，其中所述支撑翅片与所述热交换板一起挤压成形。
3.根据权利要求1所述的电池单元支撑结构，包含多个冷却剂翅片，所述多个冷却剂翅片从所述热交换板的一侧延伸，其中所述多个支撑翅片从所述热交换板的相对侧延伸，并且可选地，其中所述冷却剂翅片和所述支撑翅片与所述热交换板一起成形。
4.根据权利要求3所述的电池单元支撑结构，其中所述至少一个电池单元组件与多个其它电池单元组件一起沿轴线分布，并且所述冷却剂翅片和所述支撑翅片彼此轴向对齐。
5.根据权利要求1所述的电池单元支撑结构，包含压缩带，所述压缩带将所述支撑翅片压靠在所述至少一个电池单元组件上。
6.根据权利要求1所述的电池单元支撑结构，其中所述多个支撑翅片包含邻近所述至少一个电池单元组件的第一侧的第一支撑翅片，和邻近所述至少一个电池单元组件的相对的第二侧的第二支撑翅片，并且可选地，其中所述至少一个电池单元组件压配合到所述第一翅片和所述第二翅片之间。
7.根据权利要求1所述的电池单元支撑结构，其中所述热交换板提供配置用于传递冷却剂的管道。
8.一种在电池组内支撑电池单元组件的方法，包含：
将至少一个电池单元组件放置在由多个支撑翅片提供的空腔内，所述多个支撑翅片直接从热交换板延伸。
9.根据权利要求8所述的方法，包含在所述放置过程中将所述至少一个电池单元组件压配合到所述空腔中。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述支撑翅片与所述热交换板一起成形。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述支撑翅片与所述热交换板一起挤压成形。
12.根据权利要求8所述的方法，包含使流动的流体移动通过由多个冷却剂翅片提供的通道以冷却所述热交换板，并且可选地，其中所述多个冷却剂翅片直接从所述热交换板上与所述支撑翅片相对的一侧延伸，并且可选地，其中所述至少一个电池单元组件与多个其它电池单元组件一起沿轴线分布，并且所述冷却剂翅片和所述支撑翅片彼此轴向对齐。
13.根据权利要求8所述的方法，包含使流动的液体移动通过所述热交换板中的管道以冷却所述热交换板。
14.根据权利要求8所述的方法，其中所述空腔具有第一宽度，并且所述至少一个电池单元组件在放置之前具有大于所述第一宽度的第二宽度。
15.根据权利要求8所述的方法，其中所述多个支撑翅片包括邻近所述至少一个电池单元组件的第一侧的第一支撑翅片，和邻近所述至少一个电池单元组件的相对的第二侧的第二支撑翅片，其中所述方法包含将所述第一和第二支撑翅片压靠在所述至少一个电池单元组件上。
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