CN107735900A - 具有集成冷板组件的车辆电池热电装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于热调节包括散热器和与该散热器热结合的热电装置的组件冷却系统。冷板组件操作性热结合热电装置。紧固元件使冷板组件在散热器上紧固，以在热电装置和冷板组件上提供夹紧负载，其中热电装置和冷板组件彼此集成在一起成为模块。

Description

具有集成冷板组件的车辆电池热电装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年6月10日提交的美国临时专利申请62/173,500的优先权，该申请通过引用并入本文。
背景技术
本公开涉及用于冷却车辆部件例如电池的模块。尤其是，本公开涉及用于提供所述模块的集成热电装置和冷板组件。
锂离子电池用于乘客和其他类型的车辆中，以为向车辆提供推进力的电动机提供动力。这样的电池可产生大量的热量，使得电池必须被冷却以防止性能下降。
已经提出了一种类型的车辆电池冷却装置，其包括在电池下方且邻近冷却板组件设置的热电模块。该热电模块包括基于帕耳帖效应工作的热电装置，以提供临近于电池的冷却。传输通过热电装置的热量被排放至冷板组件，此冷板组件可能具有在其中循环并被送至热交换器的冷却流体。
需要设计冷却装置，以便将热量高效地传输通过冷却装置内的一些部件，同时使冷却装置内的其他部件绝热。
发明内容
在一个示例性实施方式中，一种用于对包括散热器和操作性热结合散热器的热电装置的部件进行热调节的冷却系统。冷板组件操作性热结合热电装置。紧固元件紧固冷板组件在散热器上，以在热电装置和冷板组件上提供夹紧负载，其中热电装置和冷板组件彼此集成在一起形成模块。
在上述的另一个实施方式中，紧固元件由多个螺纹紧固件构成。
在上述任何的进一步实施方式中，紧固件在冷板组件内部的各孔紧固。
在上述任何的进一步的实施方式中，各紧固件通过冷却板组件的周边的法兰中的孔紧固。
在上述任何的进一步的实施方式中，冷板组件包括中央部分以及设置成提供流体通道的第一和第二歧管。中央部分支撑热电装置。
在上述任何的进一步的实施方式中，中央部分被挤压以设置多重通道。
在上述任何的进一步的实施方式中，中央部分由铝构成。
在上述任何的进一步的实施方式中，第一和第二歧管包括以封套方式围绕中央部分外周边的内周边。
在上述任何的进一步的实施方式中，中央部分包括各接纳第一歧管和第二歧管的弯曲部以使第一歧管和第二歧管与中央部分的传热表面平齐。
在上述任何的进一步的实施方式中，散热器的周边有唇缘，该唇缘延伸外接并保护冷板组件的周边。
在上述任何的进一步的实施方式中，该散热器由铝构成。
在上述任何的进一步的实施方式中，多重热电装置加载在冷板组件上。
在上述任何的进一步的实施方式中，该热电装置是帕尔帖器件。
在上述任何的进一步的实施方式中，在各帕尔帖器件和冷板组件之间设置热薄膜。
在上述任何的进一步的实施方式中，绝热板被散热器支撑并围绕各热电装置。
在上述任何的进一步的实施方式中，冷却回路包括与冷板组件流体连通的热交换器。
在上述任何的进一步的实施方式中，电池支撑在散热器上。
在上述任何的进一步的实施方式中，设置DC/DC转换器与冷板组件操作性热结合。
附图说明
通过参考以下详细说明并结合附图考虑，可以进一步理解本公开，在附图中：
图1是车辆系统温度由冷却系统调节的车辆的高度示意性图示。
图2是热电装置和冷板组件的分解透视图。
图3是图2所示的热电装置和冷板组件的示意性剖视图。
图4A是示例性冷板组件的立面图。
图4B是图4A所示的冷板组件沿线4B-4B的剖视图。
图4C是图4A所示的的冷板组件沿线4C-4C剖视图。
前述各段落、各项权利要求或以下描述和附图中的各种实施方式、各种实施例和各种改型，，包括任何它们各种方面或各相应的个体特征，可以独立地或在以任何组合方式采用。与一个实施方式有关的描述的各特征适用于所有的实施方式中，除非这样的特征不兼容。
具体实施方式
在图1A中示意性阐明一种车辆10。车辆10包括需要加热或冷却的车辆系统12。在一个例子中，车辆系统12包括用于驱动车辆的电池14，例如锂离子电池，其产生大量热量。在工作中这样的电池必须被冷却，否则电池效率和/或完整性可能会下降。
冷却系统18以堆叠的方式设置在电池14和DC/DC转换器16之间，以从电池14去除热量，由此冷却车辆系统12。DC/DC转换器16在电池14和各车辆电体之间提供电学界面。冷却系统18包括连通冷却回路24的集成热电装备和冷板组件模块20。冷却流体，例如乙二醇，通过泵31在冷却回路24中循环。热量经由冷板组件56(图2)排放至冷却剂中，并经过与热交换器26连接的供应冷却剂线路30和回收冷却剂线路32。例如，可以使用风扇或吹风机28去除热交换器26里冷却剂中的热量至周围环境。
控制器34连通于车辆10、车辆系统12和冷却系统18的各种部件，以协调电池冷却。各种感应器和输出元件(未示出)可以连接于控制器34。
在图2中更详细示出示例性模块20。模块20提供了支撑电池14表面的冷侧38。在冷板组件56上设置与DC/DC转换器16操作性热接合的热侧40。
在示例性模块20中，散热器46提供了冷侧38，并且由铝或其他具有较高热传导率的物质构成。多重热电装置54，例如帕尔帖器件，与散热器46热接合。在本例中，四个帕尔帖器件串联接线。冷板组件56的表面58在与散热器46相反的一侧与热电装置54A热结合，以在表面60上提供热侧40。
冷板组件56包括中央部分69以及第一歧管68和第二歧管70，其被布置成提供各流体通道62，如图3和图4A所示。中央部分69支撑各热电装置54。中央部分69可以由铝挤出而实现强化，以提供被间隔板64分隔的多重通道62，如图3所示。第一歧管68设有入口76和出口78，连接在耦合冷却回路24的各流体配件72(图2)上。第一歧管68和第二歧管70可以由模制塑料构成，或者，如果还希望使用这些歧管以达到传热的目的话由金属例如铝构成，如下文所述。
中央部分69包括用于接纳第一歧管68和第二歧管70的各弯曲部81，以使第一和第二歧管与中央部分69的传热表面60平齐，如在图2中最好地示出。结果，歧管也可以与DC/DC转换器16紧密接触设置，以进一步加强冷板组件56和DC/DC转换器16之间的传热。如图4A和图4B所示，第一歧管68和第二歧管70包括以封套或嵌套方式围绕中央部分69外周边82布置的内周边80，以实现各平齐表面。
回到图2，各紧固元件，例如螺纹紧固件74，用以以预定的力矩将冷板组件56固定在散热器46上，例如，用以提供作用于热电装置54上的夹紧载荷(图3中的各箭头)。在图2示出的例子里，各紧固件74还穿过布置在中央部分69内部的各孔57(图4A未示出)紧固。在图4A和图4C所示的例子中，各紧固件74(未示出)还穿过设置在冷板组件56周边上的法兰84(在图2中未示出)里的各孔157紧固。在中央部分69内部使用各紧固件74，可以在热电装置54上设置更强的夹紧载荷，以增强各热电装置54与散热器46和冷板组件56之间的热连通。可以在各热电装置54上设置各热薄膜66，以进一步增强热连通以及接纳任何累积公差，如图3所示。
绝热板50支撑于散热器46，且围绕安置在绝热板50内的空隙52中的各热电装置54。散热器46的周边有唇缘48，该唇缘延伸成外接并保护冷板组件56的周边。可以在唇缘48和DC/DC转换器16之间设置密封件(未示出)，以封住包含各热电装置54的空腔并将散热器46与DC/DC转换器16和热隔离。
散热器46和冷板组件56彼此紧固，以构成向各热电装置54提供夹紧负载的集成模块。可以使绝缘板50紧固在散热器46或者其它独立于各热电装置54的构件上。在散热器46的相反侧不设置金属底部散热器，热量可以更高效地和直接地传输至如DC/DC转换器16的各构件上。模块20也简化堆叠的组装并降低成本。
在操作中，控制器34检测到不希望有的电池温度。对各热电装置50供电以产生热电装置54的冷侧，其传输至临近于电池14的第一散热器46上，增加了这些组件之间的温度差也增加了其间的传热。在图2-3中示出的热电模块组件20的示例中，来自电池的热量从散热器46上通过热电装置54直接传至冷板组件56上。然而，绝缘板50用以防止热量从散热板46上传至DC/DC转换器16。热量从DC/DC转换器16排放至冷板组件56上。冷却剂在冷板组件56至热交换器26上循环，其将热量排放至周围环境，此传热速率可以通过使用吹风机28提高。
应该理解的是：尽管在此解说性的实施方式中公开了具体的组件设置方式，其他各设置方式也可从此得益。尽管显示、描述并请求保护各具体步骤顺序，也应该理解的是，除非另作说明，各步骤可以以任何顺序执行，分解或者组合，仍会从本发明中得益。
尽管在图示中展示出不同示例有各具体组件，本发明的各实施方式不限于那些具体组合。使用其中一个示例中的一些组件或特征组合于其中另一个示例中的一些组件和特征是可能的。
尽管公开了一种示例性实施方式，在本领域中的常规技术人员会认识到，各某些变型会落在权利要求书的范围之内。因此，应该研究以下各项权利要求，以确定其真正的范围和内容。

Claims (18)

1.一种用于对部件进行热调节的冷却系统，该冷却系统包括：
散热器；
与所述散热器操作性热接合的热电装置；
与此热电装置操作性热结合的冷板组件；以及
紧固元件，其将冷板组件固定在散热器上，以向热电装置和冷板组件提供夹紧负载，其中该热电装置和冷板组件彼此集成在一起形成模块。
2.如权利要求1所述的冷却系统，其中，所述紧固元件由多个螺纹紧固件提供。
3.如权利要求2所述的冷却系统，其中，各紧固件穿过冷板组件内部的各孔紧固。
4.如权利要求2所述的冷却系统，其中，各紧固件穿过冷板组件周边上的法兰内的各孔紧固。
5.如权利要求1所述的冷却系统，其中，冷板组件包括中央部分和第一和第二歧管，它们被设置成提供各流体通道，中央部分支撑该热电装置。
6.如权利要求5所述的冷却系统，其中，中央部分是挤出成型的以提供多重通道。
7.如权利要求6所述的冷却系统，其中，该中央部分由铝构成。
8.如权利要求5所述的冷却系统，其中，第一和第二歧管包括以封套方式围绕中央部分外周设置的内周。
9.如权利要求8所述的冷却系统，其中，该中央部分包括接纳第一和第二歧管的各弯曲部以使第一和第二歧管与中央部分的传热表面平齐。
10.如权利要求1所述的冷却系统，其中，该散热器的周边有唇缘，其延伸以围绕冷板组件的周边。
11.如权利要求10所述的冷却系统，其中，该散热器由铝构成。
12.如权利要求1所述的冷却系统，其中，多重热电装置安装在冷板组件上。
13.如权利要求12所述的冷却系统，其中，该热电装置是帕尔帖器件。
14.如权利要求13所述的冷却系统，其中，在各帕尔帖器件和冷板组件之间设置热薄膜。
15.如权利要求12所述的冷却系统，其中，绝热板被散热器支撑并围绕各热电装置。
16.如权利要求1所述的冷却系统，包含冷却回路，其包括与冷板组件流体连通的热交换器。
17.如权利要求16所述的冷却系统，包括支撑于散热器上的电池。
18.如权利要求17所述的冷却系统，包括设置DC/DC转换器，其设置成与冷板组件操作性热结合。
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