CN111902997A - 用于冷却机动车辆电池单元的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电能存储模块的冷却系统(1)，该系统包括：壳体(4)，其被设计为容纳包括一个或多个电池单元的电能存储模块(20)，该壳体包括底面(5)和至少一个侧面(6)，所述至少一个侧面特别地基本垂直于所述底面，这些面优选地彼此连接；内部传热流体回路(10)；流体连接器(310；31)，其被设计成将所述内部传热流体回路连接到所述冷却系统外部的传热流体回路；设计成执行机械功能的结构件(40)，该结构件与冷却板不同，在该系统中，流体连接器安装在该结构元件上。

Description

用于冷却机动车辆电池单元的系统

技术领域

本发明涉及一种用于冷却至少一个机动车辆电池或多个电池单元的冷却系统。

本发明特别适用于具有电池组或电池单元的所有电动或混合动力车辆。

背景技术

专利申请US2017176108和WO 2013056938描述了用于冷却电池单元的热交换器。

在蓄电装置或电池单元的快速充电阶段中，这涉及以高电压和高安培数对蓄电装置充电，以便在几十分钟的最大时间内给蓄电装置充电。这种快速充电的结果是蓄电装置的发热，必须对其进行管理。

在快速充电期间，电池释放的功率非常高，这是系统的关键设计方面。为了提取通常在10至20kW范围内的该热功率，需要增加用于在传热流体和电池单元之间进行交换的表面积。

通常在模块下方存在冷板，传热流体可以通过该冷板。

发明内容

因此，本发明的主题是一种用于电能存储模块的冷却系统，该系统包括：

-壳体，其被设计为容纳包括一个或多个电池单元的电能存储模块，该壳体包括底面和至少一个侧面，所述至少一个侧面特别地基本垂直于所述底面，这些面优选地彼此连接，

-内部传热流体回路，其包括至少两个冷却板，所述传热流体可通过所述至少两个冷却板流通，这些板中的每个与壳体的所述面中的相应一个面热接触，以便在存储模块被放置在壳体中时冷却存储模块，

-流体连接器，其被设计成将内部传热流体回路连接到冷却系统外部的传热流体回路，

-结构构件，其被设计为执行机械功能，该结构构件尤其被设计为在操作该装置时允许握住该装置，或者被设计为允许将该装置固定至车辆，该结构构件与冷却板不同，

在所述系统中，流体连接器安装在该结构元件上，流体连接器尤其形成该结构元件的组成部分(integral part)。

因此，本发明尤其提出除了模块的下部之外还冷却模块的两个侧面中的至少一个。本发明的另一优点在于，其还将传热流体的分布整合到模块的结构构件中的至少一个中，以便在适用时保持具有交换表面积的由连接器形成的仅一个传热流体入口和出口。

换句话说，本发明尤其可以通过提出由例如以“U”形布置的板形成的几个热交换器来增加用于在传热流体和电池之间交换的表面积。另外，为了不使传热流体的流通更复杂并且增加流体入口和出口的数量，本发明提出将这些流体直接并入至少一个结构构件中，特别是电池单元模块的端部构件中。优选地，每个模块仅保持一个流体入口和一个流体出口。

根据本发明的一个方面，该系统包括电能存储模块，并且该存储模块包括被设计为容纳一个或多个电池单元的外壳，并且所述底面和侧面分别对应于该外壳的底面和侧面。

根据本发明的一方面，外壳由金属材料制成，特别是铝。

根据本发明的一方面，外壳可以由组装的壁形成。

根据本发明的一方面，当电能存储模块在所述壳体中就位时，冷却回路的冷却板与一个或多个电池单元的至少一个区域直接接触。在那种情况下，模块不包括用于电池单元的外壳。

根据本发明的一个方面，冷却回路的冷却板被设计成有助于模块的单元的机械保持，特别是在单元没有在专用外壳中被保持在位的情况下。

根据本发明的一个方面，内部传热流体回路包括至少三个冷却板，特别是恰好三个板，传热流体可通过冷却板流通，这些板中的每一个与模块的面中的相应的一个面接触。

根据本发明的一方面，这些冷却板中的一个是底板，而另外两个板在模块的两个相对的面上，使得这三个板布置成U形。

根据本发明的一方面，当沿传热流体通过回路的流动方向考虑时，两个侧板位于底板的上游。

根据本发明的一个方面，两个侧板平行布置，即，当流体流通时，由公共管道携带的传热流体在两个板之间分配。

根据本发明的一方面，当沿传热流体通过回路的流动方向考虑时，底板与两个侧板串联并位于其下游。

根据本发明的一方面，冷却板彼此不同，即，它们是分开生产的。

根据本发明的一个方面，一个或多个板每个包括与能量存储模块接触的平面壁。

根据本发明的一个方面，一个或多个板包括壁，该壁的粗糙度被设计成扰动板内的流体的流动。

根据本发明的一方面，所述板经由一个或多个中间管道彼此流体连通。

根据本发明的一方面，该或这些中间管道形成在结构构件上。

根据本发明的一个方面，该装置在模块的两个相对的面上包括两个结构构件，每个结构构件包括一个或多个中间管道，这两个结构构件特别地是相同的，特别是为了减少部件的多样性。

根据本发明的一方面，结构构件被固定到模块的不设有冷却板的面，即没有冷却板的面。

根据本发明的一个方面，至少一个结构构件包括入口管道，该入口管道的一端与连接器连通，而另一端分成两个管道，每个管道通向侧向冷却板。

根据本发明的一方面，冷却板经由形成在这些结构构件上的管道彼此连通。

根据本发明的一方面，至少一个结构构件包括两个管道，每个管道来自一个侧板，这些管道连接到通向底板的公共管道。

根据本发明的一方面，内部传热流体回路包括单个入口连接器和单个出口连接器。

根据本发明的一方面，结构构件包括用于螺钉或系紧螺栓的至少一个通道，用于将装置附接到车辆。

根据本发明的一方面，结构构件包括机加工的块。

根据本发明的一个方面，在适用的情况下，这些板不是直接机械地彼此连接，而是特别地固定在容纳电池单元的外壳上。

根据本发明的一方面，结构构件的表面积小于冷却板的表面积，特别是至少小两倍。

根据本发明的一方面，入口或出口连接器机械地穿过底板而没有流体相互作用。

根据本发明的一方面，形成冷却板的壁通过压制然后组装而形成。

根据本发明的一方面，至少一个板由彼此组装在一起的两个壁或半板形成，以在它们之间界定内部流体回路的一部分。

根据本发明的一个方面，至少一个板具有用于装配到属于该结构构件的凹形(相应地凸形)连接器中的凸形(相应地凹形)流体连接器，这些连接器优选地被钎焊在一起。

替代地，可以通过使用密封件机械地实现板与结构构件之间的流体连接。就方法而言，这更简单。

根据本发明的一个方面，一个或多个结构构件被安装、特别是焊接或拧紧在容纳电池单元的外壳上。

附图说明

通过阅读以下以非限制性示例的方式进行的描述并参考附图，将更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1示意性地并且部分地示出了根据本发明的一个示例的系统；

图2示意性且部分地示出了组装后的图1的系统。

具体实施方式

图1描述了用于电能存储模块2的冷却系统，该系统包括：

-壳体4，其被设计为容纳包括多个电池单元3的电能存储模块2，该壳体4包括底面5和基本垂直于底面5的两个侧面6，这些面6连接至面5。

-内部传热流体回路10，其流动部分由箭头F示意性地表示，该回路包括冷却板20、21和22，传热流体可通过冷却板20、21和22流通，这些板中的每一个都与壳体4的所述面5和6中的相应一个热接触，以便在将存储模块2放置在壳体4中时对其进行冷却。

-两个流体连接器30和31，其被设计成将内部传热流体回路10连接至冷却系统1外部的传热流体回路(未示出)。

-被设计为执行机械功能的结构构件40，该结构构件被设计为在操作该装置时允许握住该装置，或者被设计为允许将该装置固定至车辆，该结构构件40与冷却板20-22不同，

在该系统中，流体连接器30和31安装在相应的结构元件40上，流体连接器形成该结构元件的组成部分。

所使用的传热流体优选为乙二醇-水，对乙二醇含量没有限制(0％至100％)。可替代地，传热流体可以选自标记为R134a，R1234yf或R744的流体。

电池单元包括例如用于混合动力车辆中的多个锂离子(Li离子)电池。在另一个实施例中，多个电池单元是用于电池供电的电动车辆中的锂离子电池。

存储模块2包括被设计成容纳电池单元3的外壳8，并且所述底面5和侧面6分别对应于该外壳8的底面和侧面。

外壳由金属材料制成，特别是铝。

外壳8可以由组装的壁形成。

在一种未示出变型中，当电能存储模块在所述壳体中就位时，冷却回路的冷却板20-22与一个或多个电池单元3的至少一个区域直接接触。在那种情况下，模块不包括用于电池单元的外壳。

在所描述的示例中，设置了三个冷却板20-22，传热流体可通过这些冷却板流通，这些冷却板中的每一个都与模块的面5和6中的相应一个接触。

这些冷却板中的一个板20是底板5，另外两个板21和22在模块的两个相对的面6上，使得这三个板布置成U形。

当沿传热流体通过回路的流动方向考虑时，两个侧板21和22位于底板20的上游。这可以通过箭头F看到。

两个侧板21和22平行布置，即，当流体流通时，由公共管道携带的传热流体在两个板之间分配。

当沿传热流体通过回路的流动方向考虑时，底板5与两个侧板6串联定位并位于两个侧板6的下游。

冷却板20-22彼此不同，即它们是分开生产的。

板20-22各自包括与能量存储模块2接触的平面壁27。

板20-22包括壁28，该壁28具有被设计为扰乱板内的流体流动的粗糙度(roughnesses)29。

板20-22经由多个中间管道33彼此流体连通。

这些中间管道33形成在两个结构构件40上。

这些管道33在每个结构元件中形成T形。

在所述示例中，入口结构构件40包括连接至入口连接器30的管道，然后该管道分成两个管道，每个管道通向侧向冷却板。

结构构件40在相对面上包括两个管道33，每个管道经由连接器44来自一个冷却板，然后这两个管道连接到通向底板的公共管道。

管道的T形形状存在于两个结构构件40上。

系统1则在模块2的两个相对的面41上包括两个结构构件40，每个结构构件包括多个中间管道，这两个结构构件特别地是相同的，特别是为了减少部件的多样性。

结构构件40被固定到模块的不设有冷却板的面41，即没有冷却板的面。

结构构件40包括入口管道33，该入口管道33的一端与连接器44连通，而另一端分成两个管道，每个管道通向侧向冷却板6。

因此，冷却板经由形成在这些结构构件40上的管道33彼此连通。

结构构件40中的一个包括两个管道33，每个管道33来自一个侧板，这些管道连接到通向底板的公共管道。这是图1后面的那个。

根据本发明的一方面，内部传热流体回路10包括单个入口连接器30和单个出口连接器31。

结构构件包括用于螺钉或系紧螺栓的至少一个通道49，用于将系统1附接到车辆。

根据本发明的一方面，结构构件包括机加工的块。

根据本发明的一个方面，在适用的情况下，板20-22不是直接机械地彼此连接，而是特别地固定在容纳电池单元的外壳上。

根据本发明的一方面，结构构件的表面积小于冷却板的表面积，特别是至少小两倍。

如图2所示，连接器30延伸到底板的外部，底板有凹部59。

作为替代，入口连接器30机械地穿过底板5而没有流体相互作用。

形成冷却板的壁通过压制然后组装而形成。

根据本发明的一方面，至少一个板由彼此组装在一起的两个壁或半板形成，以在它们之间界定内部流体回路的一部分。

根据本发明的一个方面，至少一个板具有用于装配到属于该结构构件的凹形(相应地凸形)连接器中的凸形(相应地凹形)流体连接器41，这些连接器优选地被钎焊在一起。

根据本发明的一个方面，一个或多个结构构件40被安装、特别是焊接或拧紧在容纳电池单元的外壳上。

板20-22例如由金属制成，特别是由铝制成。

Claims (10)

1.一种用于电能存储模块的冷却系统(1)，该系统包括：

壳体(4)，其被设计为容纳包括一个或多个电池单元的电能存储模块(2)，该壳体包括底面(5)和至少一个侧面(6)，所述至少一个侧面特别地基本垂直于所述底面，这些面优选地彼此连接，

内部传热流体回路(10)，其包括至少两个冷却板(20-22)，所述传热流体能够通过所述至少两个冷却板流通，这些板中的每个与所述壳体的所述面中的相应一个面热接触，以便在存储模块被放置在所述壳体中时冷却存储模块，

流体连接器(310；31)，其被设计成将所述内部传热流体回路连接到所述冷却系统外部的传热流体回路，

结构构件(40)，其被设计为执行机械功能，所述结构构件尤其被设计为在操作该装置时允许握住该装置，或者被设计为允许将该装置固定至车辆，该结构构件与冷却板不同，

在所述系统中，流体连接器安装在该结构元件上，流体连接器尤其形成该结构元件的组成部分。

2.根据权利要求1所述的系统，包括电能存储模块，并且在该系统中，该存储模块包括被设计为容纳一个或多个电池单元的外壳(8)，并且所述底面和侧面分别对应于该外壳的底面和侧面。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述电能存储模块在所述壳体中就位时，冷却回路的冷却板与一个或多个电池单元的至少一个区域直接接触。

4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述内部传热流体回路(10)包括至少三个冷却板(20-22)，特别是恰好三个板，传热流体能够通过所述至少三个冷却板流通，这些板中的每一个与模块的面中的相应的一个面接触。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，这些冷却板中的一个是底板，另外两个板在模块的两个相对的面上，使得这三个板布置成U形。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，当沿传热流体通过回路的流动方向考虑时，两个侧板位于底板的上游。

7.根据权利要求5或6所述的系统，其中，两个侧板(6)平行布置，即，当流体流通时，由公共管道携带的传热流体在两个板之间分配。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，当沿传热流体通过回路的流动方向考虑时，底板(5)与两个侧板串联定位并位于两个侧板的下游。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，该装置在模块的两个相对面上包括两个结构构件(40)，每个结构构件包括一个或多个中间管道。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，至少一个结构构件包括入口管道，该入口管道在一端处与连接器连通，而在另一端处分成两个管道，这两个管道中的每个管道通向侧向冷却板。

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