CN110473996A - 具有改善的热界面材料分布的电气化车辆电池组 - Google Patents

具有改善的热界面材料分布的电气化车辆电池组 Download PDF

Info

Publication number
CN110473996A
CN110473996A CN201910387258.4A CN201910387258A CN110473996A CN 110473996 A CN110473996 A CN 110473996A CN 201910387258 A CN201910387258 A CN 201910387258A CN 110473996 A CN110473996 A CN 110473996A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchanger
exchanger plate
pallet
battery pack
cell array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910387258.4A
Other languages
English (en)
Inventor
艾玛尔·马尔普
帕特里克·丹尼尔·马圭尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Electric Mach Technology Nanjing Co ltd
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of CN110473996A publication Critical patent/CN110473996A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/227—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/236—Hardness
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/238—Flexibility or foldability
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本公开提供了“具有改善的热界面材料分布的电气化车辆电池组”。本公开详述在电气化车辆中使用的示例性电池组设计。示例性电池组组装过程可以包括在所述组装过程期间支撑所述电池组的一个或多个部件(诸如换热器板)以防偏转。在所述电池组组装过程期间支撑所述换热器板以保持所述板相对平坦改善热界面材料(TIM)的流动分布，由此实现改善的TIM覆盖范围并改善所述电池组的电池单元和所述换热器板之间的热传递。

Description

具有改善的热界面材料分布的电气化车辆电池组
技术领域
本公开涉及电气化车辆电池组，并且更具体地，涉及通过在组装过程期间支撑电池组的换热器板而表现出改善的热界面材料(TIM)分布的电气化车辆电池组。
背景技术
对降低汽车燃料消耗和排放的需求有大量文献记载。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。目前正在为该目的而开发电气化车辆。通常，电气化车辆与常规的机动车辆不同，这是因为电气化车辆是由一个或多个电池供电的电机选择性地驱动。相比之下，常规的机动车辆完全依赖内燃发动机来推进车辆。
高压牵引电池组通常向电气化车辆的电机和其他电气负载供电。电池组包括多个电池单元，所述多个电池单元存储用于向这些电气负载供电的能量。电池单元在充电和放电操作期间产生热量。必须将该热量耗散以便实现所需的电池性能水平。通常被称为“冷板”的换热器板可以用于耗散热量。
发明内容
一种根据本公开的示例性方面的方法尤其包括在组装过程期间支撑电池组的换热器板以防偏转。
在前述方法的另一非限制性实施例中，所述换热器板在所述组装过程期间保持基本上平坦。
在任一前述方法的另一非限制性实施例中，支撑所述换热器板包括将所述电池组的托盘定位成抵靠着刚性工作站并将所述换热器板定位成抵靠着所述托盘。
在任一前述方法的另一非限制性实施例中，所述刚性工作站包括与所述托盘的底部接触的凸表面。
在任一前述方法的另一非限制性实施例中，所述凸表面在所述托盘的中心附近接触所述托盘的所述底部。
在任一前述方法的另一非限制性实施例中，支撑所述换热器板包括将所述电池组的托盘定位成抵靠着刚性工作站，将诸如泡沫块的结构材料定位在所述托盘内，以及将所述换热器板定位在所述托盘内，使得所述泡沫块位于所述托盘与所述换热器板之间。
在任一前述方法的另一非限制性实施例中，刚性地支撑所述换热器板包括将泡沫块定位在所述电池组的托盘内，以及将所述换热器板定位在所述托盘内，使得所述泡沫块位于所述托盘与所述换热器板之间。
在任一前述方法的另一非限制性实施例中，所述泡沫块由基于膨胀聚合物的材料构成。
在任一前述方法的另一非限制性实施例中，所述方法包括在所述换热器板上施加热界面材料的多条焊珠线(bead line)，并将电池阵列定位成抵靠着所述多条焊珠线。将所述电池阵列移动到所述多条焊珠线中使所述热界面材料散布在所述电池阵列与所述换热器板之间。
在任一前述方法的另一非限制性实施例中，在支撑所述电池组的所述换热器板之后，施加所述多条焊珠线并将所述电池阵列移动到所述多条焊珠线中。
在任一前述方法的另一非限制性实施例中，所述方法包括在将所述电池阵列移动到所述多条焊珠线中之后固化所述热界面材料。
在任一前述方法的另一非限制性实施例中，所述换热器板在所述组装过程期间基本上刚性地支撑。
一种根据本公开的另一个示例性方面的电池组尤其包括：托盘；结构材料，其定位成抵靠着所述托盘；换热器板，其定位成抵靠着所述结构材料；热界面材料，其设置在所述换热器板上；以及电池阵列，其定位成抵靠着所述热界面材料。
在前述电池组的另一非限制性实施例中，所述结构材料被配置为将所述换热器板相对于所述电池阵列保持在基本上平坦配置中。
在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，所述结构材料是由基于膨胀聚合物的材料构成的泡沫块。
在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，所述电池的部件与所述热界面材料直接接触。
在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，所述热界面材料是处于未固化状态的柔顺且带粘性材料。
前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各个方面或相应单独特征中的任一者)可以独立地或以任何组合方式进行。除非这些特征不兼容，否则结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例。
根据以下具体实施方式，本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员来说将是明显的。具体实施方式所附的附图可以简要描述如下。
附图说明
图1示意性地示出电气化车辆的动力传动系统。
图2示出电气化车辆的电池组。
图3是图2的电池组的分解图。
图4示意性地示出根据本公开的第一实施例的电池组组装过程。
图5示意性地示出根据本公开的第二实施例的电池组组装过程。
图6A和图6B分别示出无支撑和有支撑的换热器板的热界面材料(TIM)覆盖范围的比较。
具体实施方式
本公开详述在电气化车辆中使用的示例性电池组设计。示例性电池组组装过程可以包括在所述组装过程期间支撑所述电池组的一个或多个部件(诸如换热器板)以防偏转。在所述电池组组装过程期间支撑所述换热器板以保持所述板平坦改善热界面材料(TIM)的流动分布，由此实现改善的TIM覆盖范围并改善所述电池组的电池单元和所述换热器板之间的热传递。在本具体实施方式的以下段落中更详细地讨论这些和其他特征。
图1示意性地示出用于电气化车辆12的动力传动系统10。尽管被描绘为混合动力电动车辆(HEV)，但是应理解，本文描述的概念不限于HEV并且可以扩展到其他电气化车辆，包括但不限于插电式混合动力电动车辆(PHEV)、纯电动车辆(BEV)、燃料电池车辆等。
在一个实施例中，动力传动系统10是采用第一和第二驱动系统的动力分配式动力传动系统。第一驱动系统可以包括发动机14与发电机18(即，第一电机)的组合。第二驱动系统可以至少包括马达22(即，第二电机)、发电机18和电池组24。在该示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一和第二驱动系统各自能够生成扭矩以驱动电气化车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。尽管图1中描绘动力分配式配置，但是本公开扩展到任何混合动力或电动车辆，包括完全混合动力车辆、并联式混合动力车辆、串联式混合动力车辆、轻度混合动力车辆或微混合动力车辆。
可以作为内燃发动机的发动机14与发电机18可以通过动力传递单元30(诸如行星齿轮组)连接。当然，其他类型的动力传递单元(包括其他齿轮组和变速器)可以用于将发动机14连接到发电机18。在一个非限制性实施例中，动力传递单元30是包括环形齿轮32、中心齿轮34和齿轮架总成36的行星齿轮组。
发电机18可以由发动机14通过动力传递单元30驱动以将动能转换为电能。发电机18可以替代地用作马达以将电能转换为动能，由此将扭矩输出到轴38，所述轴连接到动力传递单元30。由于发电机18可操作地连接到发动机14，因此发动机14的转速可以由发电机18控制。
动力传递单元30的环形齿轮32可以连接到轴40，所述轴通过第二动力传递单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传递单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其他动力传递单元也可以是合适的。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可以包括能够将扭矩传递到车辆驱动轮28的多个齿轮。在一个非限制性实施例中，第二动力传递单元44通过差速器48机械地联接到车桥50以向车辆驱动轮28分配扭矩。
马达22还可以用于通过将扭矩输出到轴52来驱动车辆驱动轮28，所述轴还连接到第二动力传递单元44。在一个非限制性实施例中，马达22和发电机18配合作为再生制动系统的一部分，其中马达22和发电机18两者都可以用作马达以输出扭矩。例如，马达22和发电机18可以各自向电池组24输出电功率。
电池组24是示例性电气化车辆牵引电池。电池组24可以是高压牵引电池，所述高压牵引电池包括多个电池阵列25(即，电池总成或电池单元组)，所述多个电池阵列能够输出电功率以操作马达22和/或电气化车辆12的其他电气负载并且能够从发电机18接收功率。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可以用于为电气化车辆12供电，包括低电压电池。
在一个实施例中，电气化车辆12具有两种基本操作模式。电气化车辆12可以在电动车辆(EV)模式下操作，其中马达22用于(通常没有来自发动机14的辅助的情况下)车辆推进，由此在某些驾驶模式/循环下消耗电池组24的充电状态直至其最大允许放电率。EV模式是电气化车辆12的电量消耗操作模式的示例。在EV模式期间，电池组24的充电状态在一些情况下例如由于一段时间的再生制动而可能增加。发动机14在默认EV模式下通常是关闭的，但是可以根据需要基于车辆系统状态或在操作员允许的情况下操作。
电气化车辆12可以另外在混合动力(HEV)模式下操作，其中发动机14和马达22两者都用于车辆推进。HEV模式是电气化车辆12的电量保持操作模式的示例。在HEV模式期间，电气化车辆12可以减少马达22的推进用途以便通过增加发动机14的推进将电池组24的充电状态保持在恒定或大致恒定的水平。除了本公开的范围内的EV和HEV模式之外，电气化车辆12还可以在其他操作模式下操作。
图2和图3示意性地描述可以在电气化车辆内采用的电池组24。例如，电池组24可以是图1的电气化车辆12的动力传动系统10的一部分。图2是电池组24的截面图，而图3是电池组24(没有盖62)的分解图。
电池组24容纳多个电池单元56，所述电池单元存储用于为电气化车辆12的各种电气负载供电的能量。电池组24可以采用本公开的范围内的任何数量的电池单元56。因此，本公开不限于图2至图3中所示的确切配置。
电池单元56可以并排堆叠以构成一组电池单元56，有时被称为“电池堆”或“电池阵列”。在一个实施例中，电池单元56是棱柱式锂离子电池。然而，在本公开的范围内可以替代地利用具有其他几何形状(圆柱形、袋状等)、其他化学物质(镍-金属氢化物、铅酸等)或这两者的电池单元。
电池单元56以及任何支撑结构(例如，阵列框架、间隔件、导轨、壁、板、结合件等)可以统称为电池阵列。图2中描绘的电池组24包括第一电池阵列25A以及与第一电池阵列25A相邻定位的第二电池阵列25B。尽管图2的电池组24被描绘为具有两个电池阵列，但是在本公开的范围内，电池组24可以包括更多或更少数量的电池阵列。另外，电池阵列25A、25B被示出为端对端定位。然而，电池阵列25A、25B可以替代地相对于彼此并排或以任何其他配置定位。除非在本文另有说明，否则当在附图标记后面没有任何字母标识符的情况下使用时，附图标记“25”可以指代电池阵列25A或电池阵列25B。
外壳总成58容纳电池组24的每个电池阵列25。在一个实施例中，外壳总成58是密封外壳，所述密封外壳包括托盘60和固定到托盘60的盖62，以封闭并密封电池组24的每个电池阵列25。在另一个实施例中，电池阵列25定位在外壳总成58的托盘60内，然后盖62可以被接收在电池阵列25上方。外壳总成58可以包括在本公开的范围内的任何尺寸、形状和配置。
电池组24的每个电池阵列25可以相对于换热器板64定位(有时被称为冷板)，使得电池单元56紧邻换热器板64。在一个实施例中，电池阵列25A、25B共享公共的换热器板64。然而，电池组24可以在本公开的范围内采用多个换热器板。
换热器板64可以是与电池组24相关联的液体冷却系统的一部分，并且被配置用于热管理每个电池阵列25的电池单元56。例如，在充电操作、放电操作、极端环境条件或其他条件期间，电池单元56可以产生并释放热量。可能需要从电池组24中耗散热量以改善电池单元56的容量、寿命和性能。换热器板64可以被配置为将热量从电池单元56中导出。例如，换热器板64可以用作散热器以从热源(即，电池单元56)中移除热量。例如，换热器板64可以替代地用于诸如在极冷环境条件下加热电池单元56。尽管被示出为与托盘60分开的部件，但是换热器板64可以与托盘60集成在一起作为单个部件。
换热器板64可以包括板主体66和形成在板主体66内部的冷却剂回路68。冷却剂回路68可以包括在板主体66内部延伸的一个或多个通道70。在一个实施例中，通道70建立冷却剂回路68的曲折路径。
冷却剂C可以选择性地循环通过冷却剂回路68的通道70，以对电池组24的电池单元56进行热调节。冷却剂C可以通过入口72进入冷却剂回路68，并且可以通过出口74从冷却剂回路68排出(参见图3)。入口72和出口74可以与冷却剂源(未示出)流体连通。冷却剂源可以是电气化车辆12的主冷却系统的一部分，或者可以是电池组24的专用冷却剂源。尽管未示出，但是冷却剂C可以在进入入口72之前通过换热器。
在一个实施例中，冷却剂C是常规类型的冷却剂混合物，诸如混合有乙二醇的水。然而，包括气体的其他冷却剂也预期在本公开的范围内。
在使用中，来自电池单元56的热量被传导到换热器板64的板主体66中，然后随着冷却剂C被传送通过冷却剂回路68而传导到冷却剂C中。因此，可以通过冷却剂C将热量从电池单元56带走。
在一个实施例中，换热器板64是挤压部件。在另一个实施例中，换热器板64由铝制成。然而，其他制造技术和材料也预期在本公开的范围内。
热界面材料(TIM)76可以定位在电池阵列25与换热器板64之间，使得电池单元56的暴露表面与TIM76直接接触。在一个实施例中，电池单元56的面向下的底表面与TIM76直接接触。在另一个实施例中，定位在电池阵列25的相邻电池单元56之间的散热片与TIM76直接接触。TIM76保持电池单元56与换热器板64之间的热接触，并且在热传递事件期间增加这些相邻部件之间的热导率。
在一个实施例中，TIM76包括环氧树脂。在另一个实施例中，TIM76包括基于硅酮的材料。包括热油脂的其他材料可以替代地或另外构成TIM76。
现在主要参考图3，在组装电池组24期间，可以在换热器板64上施加多条焊珠线78。一旦固化，焊珠线78就在电池阵列25的电池单元56与换热器板64之间建立TIM76。随着在组装过程期间将电池阵列25移动(即，向下推动)到焊珠线78上或者将焊珠线78移动(即，向上推动)到电池阵列25中，焊珠线78试图自身均匀地散布或分布在电池阵列25与换热器板64之间。在固化之前，焊珠线78通常为带粘性的且柔顺的；然而，焊珠线78也表现出一定程度的弹性，且因此可以为TIM76的分布提供阻力。阻力可以被传输到换热器板64并且使换热器板64在组装期间向下(即，朝向托盘60)偏转。换热器板64的偏转可能导致焊珠线78的不良分布，由此降低TIM76的热效率。
因此，希望在电池组组装过程期间基本上消除换热器板64的偏转以便最大化TIM76的散布式分布。下面进一步讨论用于在组装过程期间基本上消除换热器板64的偏转的示例性技术。
继续参考图1至图2，图4示意性地示出根据本公开的第一实施例的示例性电池组组装过程。在组装过程期间，换热器板64可以保持基本上平坦(即，几乎没有弯曲)以便防止其偏转并最大化TIM76的覆盖范围。在一个实施例中，支撑托盘60与将泡沫块80(即，结构材料)并入到电池组24中的组合基本上消除换热器板64的偏转。
例如，托盘60可以定位成抵靠着刚性工作站82。工作站82支撑托盘60的底部84。在一个实施例中，工作站82基本上刚性地支撑托盘60的底部84。在本公开中，短语“基本上刚性地支撑”意指与在组装过程期间基本上不刚性支撑的托盘/换热器板相比，在组装过程期间托盘60和/或换热器板64的偏转减少至少50％。
然后，泡沫块80可以定位在托盘60内，后面跟着是换热器板64。因此，泡沫块80可以定位在托盘60与换热器板64之间，并且基本上刚性地支撑换热器板64的底部86。
刚性工作站82与相对坚硬的泡沫块80的组合在随后的组装步骤期间保持换热器板64平坦，其中一个或多个电池阵列25定位在托盘60内并且移动成与TIM76的焊珠线78接触。因此，可以最大化TIM76相对于换热器板64的覆盖范围。在另一个实施例中，泡沫块80或刚性工作站82可以单独用于在组装过程期间刚性地支撑换热器板64。
泡沫块80可以由基于膨胀聚合物的材料构成。示例性的基于膨胀聚合物的材料可以包括但不限于膨胀聚丙烯、膨胀聚苯乙烯和膨胀聚乙烯。通常，这些基于膨胀聚合物的材料被认为是相对结构性的且相对坚硬的基于发泡聚合物的材料。通过考虑可用的设计空间，可以选择泡沫块80的密度，使得其提供所需的刚度以在组装期间保持换热器板64的平坦度。
在一个实施例中，在定位电池阵列25之后，泡沫块80保持在电池组24内(即，不从电池组中移除)。因此，在完成电池组组装过程后，泡沫块80是电池组24的整体结构部件。
图5示意性地示出另一个示例性电池组组装过程。在该实施例中，托盘60可以在组装过程期间定位成抵靠着刚性工作站82。工作站82基本上刚性地支撑托盘60的底部84。在一个实施例中，工作站82包括突出表面88。在一个实施例中，突出表面88可以是凸表面。当换热器板64定位在托盘60内时，突出表面88可以抵靠托盘60装载以迫使托盘60在换热器板64的中心附近进入换热器板64中。突出表面88在随后的组装步骤期间保持换热器板64平坦，其中一个或多个电池阵列25定位在托盘60内并且移动成与TIM76的焊珠线78接触。因此可以最大化TIM76相对于换热器板64的覆盖范围。尽管未示出，但是泡沫块80可以另外用于在图5的电池组组装过程期间与突出表面88相结合刚性地支撑换热器板64。
图6A和图6B示出在电池组组装过程期间未支撑的换热器板64-U(图6A)与在电池组组装过程期间被支撑(例如，以图4或图5中所示的方式)的换热器板64-S(图6B)的TIM76覆盖范围的并排比较。如通过在TIM76的相邻焊珠线78之间延伸的相对较大的间隙G1所证明的，无支撑的换热器板64-U表现出相对较差的TIM76的分布和覆盖范围。相比之下，如通过TIM76的相邻焊珠线78之间的间隙G2减小所证明的，有支撑的换热器板64-S表现出显著改善的TIM76的分布和覆盖范围。在一个实施例中，有支撑的换热器板64-S的TIM76覆盖范围比无支撑的换热器板64-U高达40％。
本公开的电气化车辆电池组设计利用一种或多种硬质材料来提供从工作站表面到电池组托盘、然后到电池组换热器板的分布式响应负载，以便促进液体TIM的更完整流动分配。由此改善电池组的寿命期间TIM的热效率。
尽管不同的非限制性实施例被示为具有特定部件或步骤，但是本公开的实施例不限于那些特定组合。有可能将来自非限制性实施例中的任一者的部件或特征中的一些部件或特征与来自其他非限制性实施例中的任一者的特征或部件相结合地使用。
应理解，相同的附图标记在全部若干附图中表示相应或类似的元件。应理解，尽管在这些示例性实施例中公开和示出特定的部件布置，但是也可以从本公开的教导得到其他布置。
前面的描述应被解释为说明性的而不具有任何限制意义。本领域普通技术人员将理解某些修改可以落入本公开的范围内。出于这些原因，应研究所附权利要求以确定本公开的真实范围和内容。
根据本发明，一种方法包括：在组装过程期间，支撑电池组的换热器板以防偏转。
根据一个实施例，所述换热器板在所述组装过程期间保持基本上平坦。
根据一个实施例，支撑所述换热器板包括：将所述电池组的托盘定位成抵靠着刚性工作站并将所述换热器板定位成抵靠着所述托盘上。
根据一个实施例，所述刚性工作站包括与所述托盘的底部或所述换热器板的底部接触的凸表面。
根据一个实施例，所述凸表面在所述托盘的中心附近接触所述托盘的所述底部，或者在所述换热器板的中心附近接触所述换热器板的所述底部。
根据一个实施例，支撑所述换热器板包括：将所述电池组的托盘定位成抵靠着刚性工作站；将结构材料定位在所述托盘内；以及将所述换热器板定位在所述托盘内，使得所述结构材料位于所述托盘与所述换热器板之间。
根据一个实施例，支撑所述换热器板包括：将结构材料定位在所述电池组的托盘内；将所述换热器板定位在所述托盘内，使得所述结构材料位于所述托盘与所述换热器板之间。
根据一个实施例，所述结构材料是由基于膨胀聚合物的材料构成的泡沫块。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，在所述换热器板上施加热界面材料的多条焊珠线；以及将电池阵列定位成抵靠着所述多条焊珠线，其中将所述电池阵列定位成抵靠着所述多条焊珠线使所述热界面材料散布在所述电池阵列与所述换热器板之间。
根据一个实施例，在支撑所述电池组的所述换热器板之后，施加所述多条焊珠线并将所述电池阵列定位成抵靠着所述多条焊珠线。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，在将所述电池阵列定位成抵靠着所述多条焊珠线之后固化所述热界面材料。
根据一个实施例，支撑所述换热器板包括在所述组装过程期间基本上刚性地支撑所述换热器板。
根据本发明，提供一种电池组，所述电池组具有：托盘；结构材料，其定位成抵靠着所述托盘；换热器板，其定位成抵靠着所述结构材料；热界面材料，其设置在所述换热器板上；以及电池阵列，其定位成抵靠着所述热界面材料。
根据一个实施例，所述结构材料被配置为将所述换热器板相对于所述电池阵列保持在基本上平坦配置中。
根据一个实施例，所述结构材料是由基于膨胀聚合物的材料构成的泡沫块。
根据一个实施例，所述电池的部件与所述热界面材料直接接触。
根据一个实施例，所述热界面材料是处于未固化状态的柔顺且带粘性材料。

Claims (15)

1.一种方法，其包括：
在组装过程期间，刚性地支撑电池组的换热器板。
2.如权利要求1所述的方法，其中在所述组装过程期间，所述换热器板保持基本上平坦。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中刚性地支撑所述换热器板包括：
将所述电池组的托盘定位成抵靠着刚性工作站；以及
将所述换热器板定位成抵靠着所述托盘。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述刚性工作站包括与所述托盘的底部接触的凸表面。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述凸表面在所述托盘的中心附近接触所述托盘的所述底部。
6.如权利要求1所述的方法，其中刚性地支撑所述换热器板包括：
将所述电池组的托盘定位成抵靠着刚性工作站；
将泡沫块定位在所述托盘内；以及
将所述换热器板定位在所述托盘内使得所述泡沫块位于所述托盘与所述换热器板之间。
7.如权利要求1所述的方法，其中刚性地支撑所述换热器板包括：
将泡沫块定位在所述电池组的托盘内；以及
将所述换热器板定位在所述托盘内使得所述泡沫块位于所述托盘与所述换热器板之间，
其中所述泡沫块可选地由基于膨胀聚合物的材料构成。
8.如权利要求1所述的方法，其包括：
在所述换热器板上施加热界面材料的多条焊珠线；以及
将电池阵列移动到所述多条焊珠线中，
其中将所述电池阵列移动到所述多条焊珠线中使所述热界面材料散布在所述电池阵列与所述换热器板之间。
9.如权利要求8所述的方法，其中在刚性地支撑所述电池组的所述换热器板之后，施加所述多条焊珠线并将所述电池阵列移动到所述多条焊珠线中。
10.如权利要求1所述的方法，其中防止所述换热器板在所述组装过程期间偏转。
11.一种电池组，其包括：
托盘；
泡沫块，其定位成抵靠着所述托盘；
换热器板，其定位成抵靠着所述泡沫块；
热界面材料，其设置在所述换热器板上；以及
电池阵列，其定位成抵靠着所述热界面材料。
12.如权利要求11所述的电池组，其中所述泡沫块被配置为将所述换热器板相对于所述电池阵列保持在基本上平坦配置中。
13.如权利要求11或12所述的电池组，其中所述泡沫块由基于膨胀聚合物的材料构成。
14.如权利要求11至13中任一项所述的电池组，其中所述电池的部件与所述热界面材料直接接触。
15.如权利要求11至14中任一项所述的电池组，其中所述热界面材料是处于未固化状态的柔顺且带粘性材料。
CN201910387258.4A 2018-05-11 2019-05-10 具有改善的热界面材料分布的电气化车辆电池组 Pending CN110473996A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/977,485 2018-05-11
US15/977,485 US11069933B2 (en) 2018-05-11 2018-05-11 Electrified vehicle battery packs with improved thermal interface material distribution

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110473996A true CN110473996A (zh) 2019-11-19

Family

ID=68336987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910387258.4A Pending CN110473996A (zh) 2018-05-11 2019-05-10 具有改善的热界面材料分布的电气化车辆电池组

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11069933B2 (zh)
CN (1) CN110473996A (zh)
DE (1) DE102019112195A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113851770A (zh) * 2020-06-09 2021-12-28 比亚迪股份有限公司 一种电池包及电动车

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102353367B1 (ko) * 2018-09-28 2022-01-18 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 셀 조립체, 이러한 배터리 셀 조립체를 포함하는 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
DE112019005686T5 (de) * 2018-11-13 2021-07-29 Rivian Ip Holdings, Llc Batteriemodul mit eng verpackten zylindrischen Zellen und Zusammenbauverfahren
US12021208B2 (en) * 2020-09-22 2024-06-25 GM Global Technology Operations LLC Battery pack module
KR20220092264A (ko) * 2020-12-24 2022-07-01 현대모비스 주식회사 전기자동차용 배터리모듈의 냉각구조
US11824178B2 (en) 2021-06-03 2023-11-21 Ford Global Technologies, Llc Thermal interface material positioning within a traction battery pack

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0737567A (ja) * 1993-07-19 1995-02-07 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd バッテリーの断熱装置
US20080068803A1 (en) * 2006-09-18 2008-03-20 Shyh-Ming Chen Heat dissipating device holder structure with a thin film thermal conducting medium coating
US20080193830A1 (en) 2006-10-13 2008-08-14 Enerdel, Inc. Battery assembly with temperature control device
US8353970B2 (en) * 2010-04-21 2013-01-15 GM Global Technology Operations LLC Method of assembling electric storage battery packs
DE102011011238A1 (de) * 2011-02-15 2012-08-16 Li-Tec Battery Gmbh Gehäuse zur Aufnahme einer flachen elektrochemischen Zelle
JP2013012441A (ja) * 2011-06-30 2013-01-17 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置及び電源装置を備える車両
JP5695988B2 (ja) * 2011-07-04 2015-04-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池モジュールおよび電源装置
US9291405B2 (en) * 2011-08-02 2016-03-22 Ford Global Technologies, Llc Battery pack liquid channel and coldplate cooling system
KR20130062197A (ko) * 2011-12-02 2013-06-12 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 배터리 팩의 제조방법
US10020475B2 (en) * 2014-06-04 2018-07-10 Ford Global Technologies, Llc Battery assembly reinforcement member
US10446887B2 (en) * 2014-07-21 2019-10-15 Ford Global Technologies, Llc Battery thermal management system including thermal interface material with integrated heater element
US20160118700A1 (en) 2014-10-24 2016-04-28 Ford Global Technologies, Llc Traction battery thermal management
KR102283959B1 (ko) * 2015-03-05 2021-07-30 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
US9923179B2 (en) * 2015-07-15 2018-03-20 Ford Global Technologies, Llc Battery assembly with biased component profiles to promote battery cell to heat exchanger contact
US9786966B2 (en) 2015-09-11 2017-10-10 Ford Global Technologies, Llc Cold plate assembly for electrified vehicle battery packs
JP2017168412A (ja) 2016-03-18 2017-09-21 株式会社豊田自動織機 電池モジュールの製造方法、及び、電池モジュール
JP2018010753A (ja) * 2016-07-12 2018-01-18 株式会社豊田自動織機 搬送装置
JP2018014251A (ja) * 2016-07-21 2018-01-25 株式会社豊田自動織機 電池パック及び電池パックの製造方法
US10109901B2 (en) 2016-07-22 2018-10-23 Ford Global Technologies, Llc Battery thermal interface material installation assembly and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113851770A (zh) * 2020-06-09 2021-12-28 比亚迪股份有限公司 一种电池包及电动车

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019112195A1 (de) 2019-11-14
US11721853B2 (en) 2023-08-08
US11069933B2 (en) 2021-07-20
US20210313636A1 (en) 2021-10-07
US20190348726A1 (en) 2019-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11695171B2 (en) Battery assembly with multi-function structural assembly
CN106450076B (zh) 包含集成流体通道的电池组壳体
CN110473996A (zh) 具有改善的热界面材料分布的电气化车辆电池组
US20170028869A1 (en) Thermal management system including cold plate and integrated heat pipe
CN108346843B (zh) 带电池附接部件的电动车辆电池组
US9786966B2 (en) Cold plate assembly for electrified vehicle battery packs
US20180309176A1 (en) Thermal exchange assembly for vehicle battery
US11217847B2 (en) Polymer-based enclosure assemblies for electrified vehicle battery packs
US12009497B2 (en) Polymer-based battery pack enclosure assemblies with integrated thermal management features
CN105390647B (zh) 具有波状外形的电池单元分隔件
CN107054109B (zh) 用于电动车辆电池组的热交换器板
CN107719144B (zh) 用于车辆电池的热交换板总成
CN109148760A (zh) 不包括散热片的电池组阵列框架设计
CN110293855A (zh) 配备有延长里程的二次电池组的电气化车辆
CN107425230A (zh) 有效冷却的电池总成
CN110350256A (zh) 用于电气化车辆电池组的温度调节式电流分流器
US11876202B2 (en) Systematic layouts for electrified vehicle traction battery packs
US10910683B2 (en) Heat exchanger plate assembles for electrified vehicle battery packs
US11108099B2 (en) Battery array frame designs with standoff features for reducing thermal interface material usage
US20240234862A1 (en) Thermal exchange plates for immersion cooling battery array designs
US11581595B2 (en) Battery array frames with split thermal fin designs for reducing thermal interface material usage
US20240297395A1 (en) Separator for battery pack of electrified vehicle
US20240322345A1 (en) Traction battery pack cell block assemblies that exclude cell-to-cell spacers
US20240234857A1 (en) Volume filler for immersion cooling battery array designs

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20221109

Address after: Dearborn, Michigan, USA

Applicant after: Ford Global Technologies, LLC

Applicant after: Ford Electric Mach Technology (Nanjing) Co.,Ltd.

Address before: Dearborn, Michigan, USA

Applicant before: Ford Global Technologies, LLC