CN111584968B - 电池调温装置、具有该电池调温装置的电池模块以及交通工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池调温装置(10；20；30)，尤其是用于动力电池的电池调温装置，其特征在于，所述电池调温装置包括多个空心型材(12；22；32)，所述多个空心型材分别以其侧壁并排地互相连接，从而形成用于安装和支承电池组件的底板，其中，各空心型材(12；22；32)的中空腔室互相连通，从而形成该电池调温装置的调温介质通道。本发明还涉及一种具有此类电池调温装置的电池模块和一种交通工具。

Description

电池调温装置、具有该电池调温装置的电池模块以及交通 工具

技术领域

本发明总体涉及一种电池调温装置，尤其涉及一种动力电池的调温装置。本发明还涉及一种具有此类电池调温装置的电池模块和一种交通工具。

背景技术

随着世界各国环境保护的措施越来越严格，替代纯燃油发动机汽车的方案也越来越多，如氢能源汽车、混合动力汽车、电动汽车等。因此，电池、尤其是动力电池在交通工具中的应用越来越广泛。一般而言，动力电池是指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池，其主要区别于用于汽车发动机起动的起动电池。

现有技术中已知用于动力电池的冷却装置。所述冷却装置通常以多个单独的冷却管道的形式在电池单元下方安装在电池模块的底板上，其中，电池模块的底板通常由金属铸造制成并且用于安装和支承电池组件。

需要对现有的动力电池冷却装置进行改进。

发明内容

本申请的发明人发现：现有技术中的电池冷却装置需要额外的冷却管道安装在电池底板上，这导致动力电池壳体的组装过程复杂，同时导致成本过高。本申请的发明人还发现：现有技术中的电池冷却装置需要额外的用于冷却管道的安装空间，这导致动力电池组本身的体积和/或能量密度减小。

因此，本发明的目的是要克服上述现有技术中的至少一种缺陷，提出一种改进的装置。

为此，根据本发明的一个方面，提供一种电池调温装置，电池调温装置，尤其是用于动力电池的电池调温装置，其特征在于，所述电池调温装置包括多个空心型材，所述多个空心型材分别以其侧壁并排地互相连接，从而形成用于安装和支承电池组件的底板，其中，各空心型材的中空腔室相互连通，从而形成该电池调温装置的调温介质通道。

在一个实施方式中，在各个空心型材的连接侧壁上构造有至少一个通孔，使得在各个空心型材互相连接的情况下在相邻空心型材中的所述通孔能彼此对齐连接。在一个实施方式中，设有连接接头，用于将所述多个空心型材的中空腔室连通，优选地所述连接接头构造为标准化部件。

在一个实施方式中，所述多个空心型材作为各自独立的部件被互相连接、优选地通过焊接互相连接。

在一个实施方式中，所述空心型材是铝制挤出型材。

在一个实施方式中，各个空心型材分别在两侧侧壁上构造有至少一个通孔以便将各空心型材的中空腔室相互连通，其中，各个空心型材连同所述通孔完全相同地构造，从而各自构成标准化的单元模块。

在一个实施方式中，在各个空心型材中分别具有多个分隔开的空心腔室，使得在所述电池调温装置中形成多个彼此独立的调温介质流路。在一个优选实施方式中，所述多个彼此独立的调温介质流路形成多个并联的调温介质流路，各个调温介质流路的流入开口和/或流出开口分别设置在该电池调温装置的不同侧上。

在一个实施方式中，各个空心型材的调温介质通道配设为总体形成蛇形或迷宫形或类回字形的调温介质流路。

在一个实施方式中，在各个空心型材的连接侧壁上构造有多个通孔。在一个优选实施方式中，在每个空心型材中在调温介质要流出的那个侧壁上的多个通孔以随着调温介质在该空心型材中的流动方向看通孔尺寸逐渐变大的方式排列。

在一个实施方式中，所述电池调温装置具有从底部向上延伸的侧壁，所述侧壁优选也由空心型材制成，所述侧壁的空心型材的中空腔室以串联和/或并联的方式形成所述电池调温装置的调温介质流路的一部分。在一个实施方式中，所述电池调温装置具有从底部向上延伸的中间壁，所述中间壁优选也由空心型材制成，所述侧壁的空心型材的中空腔室以串联和/或并联的方式形成所述电池调温装置的调温介质流路的一部分。

在一个实施方式中，在并排地互相连接的空心型材中的两侧最外部的空心型材上分别构造用于调温介质的流入开口和用于调温介质的流出开口。在一个实施方式中，各个空心型材分别在两侧侧壁上构造有至少一个通孔，其中，各个空心型材连同所述通孔完全相同地构造，在并排地互相连接的空心型材中的两侧最外部的空心型材上的所述通孔分别被用作用于调温介质的流入开口和用于调温介质的流出开口。在一个实施方式中，所述多个空心型材中的一个或多个空心型材的空心腔室的端侧口被用作用于调温介质的流入开口和/或用于调温介质的流出开口。

在一个实施方式中，在相邻的两个空心型材之间，在对齐连接的所述通孔处设有密封件，所述密封件尤其是密封套筒或者说密封圈。在一个实施方式中，在所述通孔的边缘处设有倒角或倒圆。

本发明还提供一种电池模块，所述电池模块具有根据本发明所述的电池调温装置。

本发明还提供一种交通工具，所述交通工具具有根据本发明所述的电池模块。所述交通工具尤其是电动摩托车、混合动力汽车、或纯电动汽车。

总而言之，本发明能以简单的方式实现“双重”功能——仅仅利用多个互相连接的空心型材，既形成了用于电池组件的调温介质的流动通路，同时又形成了用于支承和安装电池组件的电池底板。通过本发明能以简单的方式和降低的成本实现增大电池组件的安装空间以及由此增大电池组件的体积和/或能量密度。此外，优选地，各个空心型材作为标准化的单元模块，能够组合成具有不同调温能力(冷却/加热容量)的调温装置，适配于不同型号的交通工具，由此提高设计自由度。

附图说明

下面将参照附图对本发明的实施方案进行详细说明，附图中：

图1示出了一种根据现有技术的电池底板的示意性立体图，其中在电池底板上安装有一种根据现有技术的电池冷却装置；

图2a示出了根据本发明的电池冷却装置的一个示例性实施方式的示意性立体图；

图2b示出了图2a的示例性实施方式的示意性俯视图；

图2c示出了图2b的一种变型方式的示意性俯视图；

图3a示出了根据本发明的电池冷却装置的另一示例性实施方式的示意性立体图；

图3b示出了图3a的示例性实施方式的示意性俯视图；以及

图4示出了根据本发明的电池冷却装置的又一示例性实施方式的示意性立体图。

具体实施方式

在下文的详细说明中，参考各附图，所述附图构成本说明书的一部分。在各附图中，相同或相似的附图标记通常表示相同或相似的部件，除非在文本中另行指出。在详细说明中描述的实施方案以及附图并非意味着是限制性的。在不背离本发明的主旨和/或范围的情况下，可使用其他实施方案，进行其他改变。应理解，本说明书中总体描述的以及附图中示出的本发明的各方面可以各种不同的构形进行布置、替换、组合、分离和设计。

图1示出了一种根据现有技术的电池模块100的示意性立体图，在电池底板400上安装有一种根据现有技术的电池冷却装置300。电池底板400设置成用于在其上安装和支承电池组件(以及控制器或其他装置)，电池组(尤其是车辆动力电池)通常由多个电池单体通过串联连接和/或并联连接组成。在图1中为了清楚示出电池组件下方的电池冷却装置300，在此仅仅示意性地示出三个电池单体200。本领域普通技术人员容易理解，电池单体200的数量、排列及接线方式能根据动力电池的实际应用需求而合适地选择设计。在该现有技术中，电池组底板400由金属铸造制成。多个冷却管(例如通过焊接或螺纹连接等)被附接到电池组底板400上，从而形成电池冷却装置300。该电池冷却装置300包括安装在两侧的两个主管301和302，其中一个主管301用于输入冷却液，另一个主管302用于输出冷却液，在两侧的两个主管301和302之间设置有多个分管303，所述多个分管303分别与两个主管以流体连通的方式连接，以便使冷却液在循环过程中流经各个分管，从而对安装在该电池冷却装置300上的各电池单体200进行冷却。本申请的发明人发现，现有技术中的电池冷却装置300需要安装大量的冷却管301、302和303，因此安装结构复杂、制造成本高。同时在底板上安装额外的冷却管，使得电池组的可用安装空间减小，导致电池组的体积和/或能量密度减小。

因此，本发明旨在提出一种改进的电池冷却装置。图2a示出了根据本发明的电池冷却装置的一个示例性实施方式的示意性立体图，图2b示出了图2a的示例性实施方式的示意性俯视图。图2a中的电池冷却装置10包括多个空心型材12，所述多个空心型材12本身的空心腔室用作冷却通道，并且，所述多个空心型材12分别以侧壁并排地相互连接，从而形成用于安装和支承电池组件的底板10。如图2a所示，在空心型材12的侧壁上构造有通孔14c，被相互连接的相邻空心型材2的通孔14c对齐地设置，从而在对齐并连接后，各通孔14c能将各空心型材2的用作冷却通道的空心腔室彼此连通，以便形成在整个电池底板上流经的冷却通道。示例性地从图2a中可见，在两侧的空心型材12上分别构造有一个用于输入冷却液的流入开口14a和一个用于输出冷却液的流出开口14b。根据实际应用情况(例如根据循环冷却液的管线设置)，流入开口14a和/或流出开口14b也可设置在两侧的空心型材12的上侧、下侧或侧面的不同位置处。需要时，流入开口14a和/或流出开口14b也可设置在位于中间的空心型材12的上侧和/或下侧上的合适位置处。值得注意的是，图2a中仅仅示意性地示出开口14a、14b和通孔14c，开口14a、14b和通孔14c的几何形状可以是圆形、椭圆形、多边形或任意其他合适的形状。优选地，流入开口14a和流出开口14b在空心型材的侧壁上设置在与通孔14c相同的侧面位置处——也即将通孔14c用作流入开口14a和流出开口14b，从而每个空心型材12都以相同的方式构造，以便作为标准化的单元模块，由此能实现制造成本最小化。

替代地或附加地，可设置有连接接头16，用于将所述多个空心型材的中空腔室连通。图2c示出了图2b的一种变型方式的示意性俯视图，图2c能实现与图2b基本相同的冷却液流路。在图2c示出的实施方式中用连接接头16替代了图2b中的通孔14c，同时直接将空心型材中空腔室的端侧口作用流入开口14a和流出开口14b。优选地，所述连接接头16构造为标准化部件。

图2a示出了本发明的一种示例性实施方式，特别是示出了一种开口14a、14b和通孔14c的位置设置方式，由此能够实现以蛇形方式流经整个电池底板的循环冷却通道，冷却液的流动方向由虚线箭头标识。在图2b和2c的示意性俯视图中能更清楚地看出冷却液的蛇形流路。当然，也可设想迷宫形流路或者类回字形的流路形式。

替代地或附加地，在各个空心型材的侧壁上可构造有多个通孔，从而例如能减小冷却液的流动阻力。对此，图3a示出了根据本发明的电池冷却装置的另一示例性实施方式的示意性立体图；图3b示出了图3a的示例性实施方式的示意性俯视图。在该示出的实施方式中，在空心型材22的侧壁上分别构造有三个通孔24c。优选地，如图3a示出的那样，一个空心型材22上在冷却液要流出的那个侧壁上的三个通孔24c以随着冷却液在该空心型材中的流动方向看通孔尺寸(例如孔径)逐渐变大的方式排列。置于中间的空心型材22的两侧壁上的多个通孔24c优选(关于该空心型材的几何中心)中心对称地排列设计，使得在对齐并连接后，相邻两个空心型材22的各通孔24c能彼此对齐连接，从而将各空心型材22的中空腔室连通形成冷却通道。在图3b的示意性俯视图中能更清楚地看出该实施方式中冷却液的流动方式，冷却液的流动方向和流量由虚线箭头标识。通过该实施方式，能实现使电池组件特别均匀地被冷却(或者说调温)。

在图3a示出的实施方式中，在两侧的空心型材22上分别构造有仅仅一个用于输入冷却液的流入开口24a和仅仅一个用于输出冷却液的流出开口24b。替代地，为了每个空心型材22的标准化单元模块设计，也可在两侧的空心型材22上分别构造三个开口24a和三个开口24b，使得开口24a和开口24b与通孔24c完全相同地构造，也即可仅仅使用一种空心型材22作为标准化单元模块来构造电池底板(或者说电池冷却装置)。在该情况下，可将多个流入开口24a和/或多个流出开口24b同时与冷却液输入件连接；亦或，仅仅使用一个流入开口24a和/或一个流出开口24b，将其余不用的开口通过密封件(或以其他合适的方式)进行封闭。

当然，在不背离本发明主旨的情况下，也能以其他方式(例如以不同的数量、不同的尺寸、不同的几何形状和/或不同的位置等)来设置通孔和/或(流入/流出)开口，以便例如获得不同的冷却液流动路线从而满足不同的冷却需求。在一个优选实施方式中，流入开口14a(或24a)设置在处于中间的空心型材上，流出开口14b(或24b)设置在处于两侧的空心型材上。由于处于两侧的电池组通常比处于中间的电池组具有更好的散热条件，所以借助该实施方式能实现特别有利的电池组冷却效果。

尽管在图2a、2b和2c以及在图3a和图3b的实施例中仅仅示意性示出了四个空心型材12(或22)，但是本领域技术人员容易理解，各个空心型材12(或22)作为一个单元模块，能根据实际需要选择合适的数量，从而形成合适大小的电池底板10(或20)或者说形成具有合适冷却能力的冷却装置10(或20)。

所述多个空心型材12(或22)优选是铝制挤出型材。铝制挤出型材能以轻量化的结构和良好的导热性能实现可靠的底板支撑。多个空心型材12(或22)能通过任意合适的机械连接方式相互连接，优选通过焊接互相连接。焊接的连接方式能成本有利地实现将空心型材及其中空腔室连通而不需要额外的用于通孔14c的密封件。

优选地，在相邻的两个空心型材12(或22)之间，在对齐连接的通孔14c(或24c)处设有密封件以防冷却液泄漏，所述密封件尤其是密封套筒或者说密封圈。优选地，通孔14c(或24c)在边缘处设有倒角或倒圆，以便实现改进的流动特性。

图4示出了根据本发明的电池冷却装置的又一示例性实施方式的示意性立体图。图4示出的电池冷却装置30示例性地包括八个空心型材32，其中六个标准化的空心型材32形成底板的底部。在该示出的实施方式中，电池冷却装置(电池组件底板)30具有从底部向上竖直延伸的侧壁，所述侧壁优选也由空心型材制成，所述侧壁的空心型材的中空腔室以串联和/或并联的方式形成所述电池调温装置的调温介质流路的一部分。附加地或替代地，电池冷却装置(电池组件底板)30具有从底部向上竖直延伸的中间壁(未示出)，所述中间壁优选也由空心型材制成，所述中间壁的空心型材的中空腔室以串联和/或并联的方式形成所述电池调温装置的调温介质流路的一部分，以便改善处于中部的电池单体的冷却效果。各个空心腔室可具有椭圆形、圆形、多边形或其他形状的横截面。如图4中示出的那样，标准化的空心型材32优选具有长形的横截面，尤其优选具有长宽比大于4的矩形横截面。通过长形的横截面能实现减少电池冷却装置的安装空间，同时能显著减少用于将空心型材32彼此连接的工艺过程(例如焊接)的数量，由此降低成本。在图4示出的实施方式中可看到，各个空心型材32分别具有单个空心腔室36，作为一个冷却通道的组成部分。替代地，也可设想：在各个空心型材中分别具有多个分隔开的空心腔室，从而所构建的系统能具有多个彼此独立的介质流路。

作为具有多个彼此独立的冷却流路的冷却系统的一个具体实施方式，例如，可在图2b中示出的第一蛇形冷却液流路(在该第一冷却液流路中流入开口14a设置在第一侧上而流出开口14b设置在第二侧上，即冷却液从右侧流入从左侧流出)的基础上，形成一条并联的第二蛇形冷却液流路(在该第二冷却液流路中流入开口14a设置在第二侧上而流出开口14b设置在第一侧上，即冷却液从左侧流入从右侧流出)，由此能实现特别均匀的冷却效果。当然也可设想另外的并联冷却流路，其中冷却液从中部流入且从侧部流出，或者冷却液从侧部流入且从中部流出。

容易理解，在图4中示出的同时构成电池组件底板的电池冷却装置中可构造有合适的连接结构(未具体示出)，用于电池组在该电池冷却装置上的安装(例如定位槽、安装孔等)和/或用于电池组件底板在车身结构上的安装固定(例如安装孔、支架等)。

所述冷却液可以是水，也可以是其他合适的流体介质。除了对电池进行冷却之外，在环境温度特别低(例如低于0℃)会影响电池性能的情况下，也可以通过电池底板中的流体介质对电池进行加温。优选地，设置有对电池底板中的流体介质进行温度调节(例如加热和/或制冷)的装置，以便由此对置于上方的电池组件进行调温。优选地，在如上所述的构建有多个彼此独立的循环流路的系统(各个空心型材中分别具有多个分隔开的空心腔室)中，可设置有独立的冷却流路和独立的加热流路，以便更快速地对电池温度进行调设。因此，虽然本发明上文中以电池冷却装置作为实施例进行阐释，但是本发明实际上涉及一种用于电池(尤其是动力电池)的电池调温装置而非仅仅是电池冷却装置，因此在本发明的意义中，对于上述实施方式中的“冷却装置”其本质上都能替换为一种“调温装置”运行，即，不仅能用于电池冷却而且能用于电池加热。对于上述实施方式中的“冷却液”其本质上都能替换为“调温流体介质”来应用。

为了制成根据本发明的电池调温装置，各个空心型材(例如32)的空心腔室(例如36)在其两个向外开放的端侧口上要(例如通过密封件或其他方式)被封闭。当然，也可考虑利用其中一个或多个空心型材的空心腔室的端侧口作为调温介质的流入开口和/或流出开口。

总而言之，本发明能以简单的方式实现“双重”功能——仅仅利用多个互相连接的空心型材，既形成了用于电池组件的调温介质的循环通路，同时又形成了用于支承和安装电池组件的电池底板。此外，优选地，各个空心型材作为标准化的单元模块，能够组合成具有不同调温能力(冷却/加热容量)的调温装置，适配于不同型号的交通工具，能以降低的成本和简单的装配方式实现增大电池组件的安装空间、增大电池组件的能量密度以及提高设计自由度。

根据本发明的电池调温装置、尤其是动力电池调温装置可用于电动摩托车、混合动力汽车、或纯电动汽车等。

应理解，本发明不局限于上述描述。在不背离本发明的主旨和范围的情况下，本发明能以各种方式进行修改和改变。

Claims (21)

1.电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，所述电池调温装置包括多个空心型材(12；22；32)，所述多个空心型材分别以其侧壁并排地互相连接，从而形成用于安装和支承电池组件的底板，其中，各空心型材(12；22；32)的中空腔室相互连通，从而形成该电池调温装置的调温介质通道，

在各个空心型材(12；22；32)的连接侧壁上构造有至少一个通孔(14c；24c)，使得在各个空心型材(12；22；32)互相连接的情况下在相邻空心型材中的所述通孔(14c；24c)能彼此对齐连接；和/或

设有连接接头(16)，用于将所述多个空心型材的中空腔室连通。

2.根据权利要求1所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，所述多个空心型材(12；22；32)作为各自独立的部件被互相连接。

3.根据权利要求1或2所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，所述空心型材(12；22；32)是铝制挤出型材。

4.根据权利要求1或2所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，各个空心型材(12；22；32)分别在两侧侧壁上构造有至少一个通孔(14c；24c)以便将各空心型材(12；22；32)的中空腔室相互连通，其中，各个空心型材(12；22；32)连同所述通孔(14c；24c)完全相同地构造，从而各自构成标准化的单元模块。

5.根据权利要求1或2所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，在各个空心型材(12；22；32)中分别具有多个分隔开的空心腔室，使得在所述电池调温装置中形成多个彼此独立的调温介质流路。

6.根据权利要求1或2所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，各个空心型材(12；22；32)的调温介质通道配设为总体形成蛇形或迷宫形或类回字形的调温介质流路。

7.根据权利要求1或2所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，在各个空心型材(12；22；32)的连接侧壁上构造有多个通孔(24c)。

8.根据权利要求1或2所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，

所述电池调温装置具有从底部向上延伸的侧壁；和/或

所述电池调温装置具有从底部向上延伸的中间壁。

9.根据权利要求1或2所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，

在并排地互相连接的空心型材(12；22；32)中的两侧最外部的空心型材上分别构造用于调温介质的流入开口(14a)和用于调温介质的流出开口(14b)；和/或

各个空心型材(12；22；32)分别在两侧侧壁上构造有至少一个通孔(14c；24c)，其中，各个空心型材(12；22；32)连同所述通孔(14c；24c)完全相同地构造，在并排地互相连接的空心型材(12；22；32)中的两侧最外部的空心型材上的所述通孔(14c)分别被用作用于调温介质的流入开口(14a)和用于调温介质的流出开口(14b)；和/或

所述多个空心型材(12；22；32)中的一个或多个空心型材的空心腔室的端侧口被用作用于调温介质的流入开口(14a)和/或用于调温介质的流出开口(14b)。

10.根据权利要求1所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，

在相邻的两个空心型材(12；22；32)之间，在对齐连接的所述通孔(14c；24c)处设有密封件；和/或

在所述通孔(14c；24c)的边缘处设有倒角或倒圆。

11.根据权利要求1所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，所述电池调温装置(10；20；30)是用于动力电池的电池调温装置。

12.根据权利要求1所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，所述连接接头构造为标准化部件。

13.根据权利要求1或2所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，所述多个空心型材(12；22；32)作为各自独立的部件通过焊接互相连接。

14.根据权利要求5所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，所述多个彼此独立的调温介质流路形成多个并联的调温介质流路，各个调温介质流路的流入开口和/或流出开口分别设置在该电池调温装置的不同侧上。

15.根据权利要求7所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，在每个空心型材中在调温介质要流出的那个侧壁上的多个通孔以随着调温介质在该空心型材中的流动方向看通孔尺寸逐渐变大的方式排列。

16.根据权利要求8所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，所述侧壁也由空心型材制成，所述侧壁的空心型材的中空腔室以串联和/或并联的方式形成所述电池调温装置的调温介质流路的一部分。

17.根据权利要求8所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，所述中间壁也由空心型材制成，所述中间壁的空心型材的中空腔室以串联和/或并联的方式形成所述电池调温装置的调温介质流路的一部分。

18.根据权利要求10所述的电池调温装置(10；20；30)，其特征在于，所述密封件是密封套筒或者说密封圈。

19.电池模块，其特征在于，所述电池模块具有根据权利要求1至18中任一项所述的电池调温装置(10；20；30)。

20.交通工具，其特征在于，所述交通工具具有如权利要求19所述的电池模块。

21.根据权利要求20所述的交通工具，其特征在于，所述交通工具是电动摩托车、混合动力汽车或纯电动汽车。