CN112310505A - 用于冷却车辆电池的装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于冷却车辆电池的装置及其制造方法，具体地，本发明提供一种冷却车辆电池的装置。电池模块包括：模块壳体，其具有开放的底部以及用于容纳多个电池单元的容纳空间；以及多个电池单元，其容纳于模块壳体的容纳空间中，所述多个电池单元的底部表面通过模块壳体的开放的底部暴露。下壳体具有用于容纳电池模块的容纳空间，其中，所述下壳体包括冷却电池模块的冷却单元并且配置为用于附接到车辆地板的底部。导热填料涂布于下壳体的安置表面上，以与通过模块壳体的底部而外露的多个电池单元的底部表面相接触，在所述下壳体的安置表面上容纳多个电池单元。

Description

用于冷却车辆电池的装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于冷却车辆电池的装置，更具体地，本发明涉及这样一种用于冷却车辆电池的装置，该装置能够通过减少电池单元和冷却电池单元的冷却单元之间的热量传递路径来提高冷却性能，并且本发明还涉及该装置的制造方法。
背景技术
响应于电动车辆和混合动力车辆的普及，电池的重要性已经逐渐增加。对电池的关注从电池的容量方面扩展到影响电池的效率、寿命等的其他因素。
通常，使用于电动车辆和混合动力车辆的高电压电池和高容量电池分别由多个电池组组成，每个电池组通过组合多个电池单元而提供。
由于多个电池组安装在有限的空间内，使得电池组产生高温度的热量，高温度的热量反过来对电池的整体寿命起到不利影响。因此，本质上需要这样的冷却系统，该冷却系统用于控制电动车辆和混合动力车辆中使用的高电压电池和高容量电池的高温度的热量。通常，冷却用于车辆的高电压电池和高容量电池的方法分为空气冷却法和水冷却法，每种方法又分为间接冷却法和直接冷却法。
电池系统通过间接水冷却法冷却。电池单元容纳于模块壳体内，导热填料位于多个电池单元的底部表面和模块壳体的底板之间，热界面材料(TIM)位于冷却多个电池单元的冷却单元的顶板和模块壳体的底板之间。也就是说，由多个电池单元产生的热量沿着如下所示的复杂的热量传递路径传递到冷却单元：电池单元->导热填料->模块壳体的底板->TIM->冷却单元的顶板->冷却水。由于复杂的热量传递路径，会在热量传递期间发生热量损失，从而降低冷却性能。因此，需要研发出能够通过简化热量传递路径来提高冷却性能的解决方案。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加强对本发明的一般背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供冷却车辆电池的装置，该装置能够通过简化热量传递路径(沿着该路径由电池单元产生的热量传递到冷却单元)来提高冷却性能，并且本发明的各个方面还旨在提供该装置的制造方法。
在本发明的各个方面中，提供冷却车辆电池的装置。该装置可以包括：电池模块，其包括模块壳体，其具有开放的底部以及用于容纳多个电池单元的容纳空间，以及多个电池单元，其容纳于模块壳体的容纳空间中，所述多个电池单元的底部表面通过模块壳体的开放的底部暴露；下壳体，其具有用于容纳电池模块的容纳空间，其中，所述下壳体包括冷却电池模块的冷却单元并且配置为用于附接到车辆地板的底部；以及导热填料，其涂布于下壳体的安置表面上，以与通过模块壳体的底部而外露的多个电池单元的底部表面相接触，在所述下壳体的安置表面上容纳多个电池单元。
模块壳体可以包括模块壳体顶板和模块壳体侧壁，用于容纳多个电池单元的容纳空间由模块壳体顶板和模块壳体侧壁所限定。
模块壳体可以包括模块壳体顶板、模块壳体侧壁以及模块壳体底板，所述模块壳体底板的预定区域是开放的。
下壳体可以包括顶部板、侧壁构件以及底部板，所述侧壁构件沿着顶部板的外围部分设置在顶部板的上表面，以在其内部空间中容纳电池模块，所述底部板设置在顶部板下面以保护电池模块。
冷却单元可以包括位于顶部板和底部板之间的冷却通道，所述冷却通道允许冷却水从中流动以冷却电池模块。
设置在冷却单元内的冷却通道可以与顶部板的下表面相接触，使得封闭部分通过顶部板的下表面形成，从而形成冷却水沿其流动的路径。
下壳体可以进一步包括冷却水入口和冷却水出口，通过所述冷却水入口将冷却水引入到冷却单元的冷却通道中，冷却水在循环通过冷却通道后通过所述冷却水出口排出。
下壳体的侧壁构件可以设置有多个联接孔和多个引导销，通过所述联接孔将下壳体附接到车辆地板的底部，所述多个引导销配置为用于对于将下壳体附接到车辆地板的底部进行引导。
车辆地板的底部可以设置有多个联接孔和引导孔，所述多个联接孔所在位置对应于侧壁构件中的多个联接孔的位置，所述引导孔所在位置对应于侧壁构件上的引导销的位置。
所述装置可以进一步包括自动紧固单元，其设置在车辆地板的底部以将下壳体自动地附接到车辆地板的底部或者将下壳体自动地从车辆地板的底部脱离。
下壳体可以进一步包括连接器，所述连接器设置在与自动紧固单元的位置相对应的位置上以自动地连接到自动紧固单元或者自动地从自动紧固单元分离。
为了达到上述其他目的，根据本发明的各个方面，提供冷却车辆电池的装置的制造方法。该制造方法可以包括：提供下壳体以附接到车辆地板的底部，所述下壳体具有用于容纳电池模块的容纳空间并且包括冷却电池模块的冷却单元；将导热填料涂布于下壳体的安置表面上，在所述下壳体的安置表面上容纳电池模块；将电池模块安装在涂布了导热填料的下壳体上。
在将电池模块安装在涂布了导热填料的下壳体上之前，制造方法可以进一步包括：提供模块壳体，该模块壳体配置为使得其底部是开放的并且在模块壳体内限定有用于容纳多个电池单元的容纳空间；通过将多个电池单元安装在模块壳体的容纳空间中以提供电池模块。
在通过将多个电池单元安装在模块壳体的容纳空间中以提供电池模块的步骤中，多个电池单元的底部表面可以通过模块壳体的开放的底部外露。
在将电池模块安装在涂布了导热填料的下壳体上的步骤之后，制造方法可以进一步包括：将下壳体的引导销装配到车辆地板的底部的引导孔，并且将下壳体的连接器附接到设置在车辆地板的底部的自动紧固单元；通过将螺钉装配到设置在侧壁构件和车辆地板的底部的联接孔而将下壳体附接到车辆地板的底部。
根据本发明的示例性实施方式，通过简化热量传递路径(沿着该路径由电池单元产生的热量传递到冷却单元)，可以提高整体冷却性能。
本发明的方法和装置具有其它的特点和优点，这些特点和优点在并入本文的附图和随后的具体实施方式中将更加具体地显示或呈现，附图和具体实施方式一起用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是示例性解释根据本发明的示例性实施方式的冷却电池的装置的立体图。
图2是沿着图1中的A-A线获得的截面图。
图3是根据本发明的示例性实施方式的冷却电池的装置中的电池模块的立体图。
图4是根据本发明的各个示例性实施方式的冷却电池的装置中的电池模块的立体图。
图5是根据本发明的其他实施方式的冷却电池的装置的截面图。
图6是根据本发明的示例性实施方式的冷却电池的装置中的下壳体的分解立体图。
图7是示例性解释将根据本发明的示例性实施方式的冷却电池的装置的下壳体附接到车辆地板的底部的立体图。
图8是示例性解释使用形成在下壳体的多个联接孔以及引导销，将根据本发明的示例性实施方式的冷却电池的装置的下壳体附接到车辆地板的底部的立体图。
图9是示例性解释将根据本发明的示例性实施方式的冷却电池的装置的下壳体的连接器附接到设置在车辆地板的底部的自动紧固单元的立体图。
图10是解释根据本发明的示例性实施方式的制造冷却电池的装置的方法的流程图。
应当理解，附图不一定是按照比例绘制，而是呈现说明本发明的基本原理的各个特征的简化表示。本文所包含的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图中，贯穿附图的多幅图，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的各个实施方式，各个实施方式的示例在附图中进行说明并如下进行描述。尽管本发明将结合本发明的示例性实施方式进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。另一方面，本发明旨在不仅覆盖本发明的示例性实施方式，还包括各个替代的实施方式、修改的实施方式、等价的实施方式或其它实施方式，所述实施方式包含在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。
在下文中，将参考附图对本发明进行详细说明。使用于本发明的说明书和权利要求书中的术语或者词语可以不被解释为仅限于通常含义和字典含义。另一方面，基于发明人能够恰当地定义术语以用最好的方式来描述本发明的原理，在符合本发明的范围的基础上，可以基于本发明的含义和概念来解释它们。
相应地，由于在说明书中解释的实施方式和在附图中解释的配置仅建议出最优示例性实施方式，而并不代表本发明的所有技术精神，所以必须理解的是，在做出本发明的同时，能够替代它们的多种等同方式和修改是可行的。
图1是示例性解释根据本发明的示例性实施方式的冷却电池的装置的立体图，图2是沿着图1中的A-A线获得的截面图，图3是根据本发明的示例性实施方式的冷却电池的装置中的电池模块的立体图，图4是根据本发明的各个示例性实施方式的冷却电池的装置中的电池模块的立体图，图5是根据本发明的其他实施方式的冷却电池的装置的截面图，图6是根据本发明的示例性实施方式的冷却电池的装置中的下壳体的分解立体图，图7是示例性解释根据本发明的示例性实施方式的将冷却电池的装置的下壳体附接到车辆地板的底部的立体图，图8是示例性解释使用形成在下壳体的多个联接孔以及引导销，将根据本发明的示例性实施方式的冷却电池的装置的下壳体附接到车辆地板的底部的立体图，图9是示例性解释将根据本发明的示例性实施方式的冷却电池的装置的下壳体的连接器附接到设置在车辆地板的底部的自动紧固单元的立体图。
参考图1到图9，根据本发明的示例性实施方式的冷却车辆电池的装置可以包括电池模块100、下壳体200，以及导热填料300。
参考图1、图2和图3，电池模块100可以包括模块壳体110和多个电池单元120。模块壳体110配置为使得其底部是开放的并且在其中限定用于容纳多个电池单元120的容纳空间。多个电池单元120容纳于模块壳体110的容纳空间中，其底部表面通过模块壳体110的开放的底部暴露。
如图2和图3所示，根据本发明的示例性实施方式的模块壳体110包括模块壳体顶板111和模块壳体侧壁112。用于容纳多个电池单元120的容纳空间可以由模块壳体顶板111和模块壳体侧壁112限定在模块壳体110内。如上所述，根据在本发明的各个方面中的示例性实施方式的模块壳体110，没有设置底板，其底部是开放的。当多个电池单元120安装于在模块壳体110内限定的容纳空间中时，多个电池单元120的底部通过模块壳体110的开放的底部外露。
如图4和图5所示，根据本发明的各个示例性实施方式的模块壳体110可以包括模块壳体顶板111、模块壳体侧壁112以及模块壳体底板113，该模块壳体底板113的特定区域是开放的。如上所述，根据在本发明的各个方面中的其他实施方式的模块壳体110，模块壳体底板113的特定区域是开放的。当多个电池单元120安装于在模块壳体110内限定的容纳空间中时，多个电池单元120的底部可以通过模块壳体底板113的开放区域外露。
此外，容纳于模块壳体110中的多个电池单元120，可以在相互表面接触的同时彼此堆叠。表面接触垫130可以位于多个电池单元120之间，以向多个电池单元120施加均匀的表面压力。在本发明的各个示例性实施方式中，从导热膏、热界面材料(thermal interfacematerial,TIM)以及双面胶带中选择的一种材料(但不限于此)，可以位于毗邻的电池单元120之间。
下壳体200可以具有在其中容纳电池模块100的容纳空间，下壳体200包括冷却电池模块100的冷却单元240，并且下壳体200附接到车辆的地板400的底部。
参考图6，下壳体200可以包括顶部板210、侧壁构件220以及底部板230，所述侧壁构件220沿着顶部板210的外围部分设置在顶部板210的上表面以在其内部空间中容纳电池模块100，所述底部板230设置在顶部板210下面以保护电池模块100。在本发明的各个示例性实施方式中，顶部板210和底部板230可以具有由铝(Al)材料制成的平板的形状。然而，铝材料仅用作减少各个面板的质量以减轻下壳体的整体重量的材料，而且除了铝材料，各种材料可以使用于顶部板210和底部板230。
此外，增强下壳体200的横向强度的一个或更多个横向构件223以及增强下壳体200的纵向强度的一个或更多个纵向构件224可以设置在侧壁构件220的内部空间中。于是，电池模块100可以容纳于由横向构件223和纵向构件224所限定的空间中。
冷却电池模块100的冷却单元240可以具有位于顶部板210和底部板230之间的冷却通道241。冷却通道241允许冷却水从中流动以冷却电池模块100。设置在冷却单元240内的冷却通道241可以与顶部板210的下表面相接触，使得封闭部分通过顶部板210的下表面形成，从而形成冷却水沿其流动的路径。
如图8所示，下壳体200可以进一步包括冷却水入口250和冷却水出口260，通过该冷却水入口250将冷却水引入到冷却单元240的冷却通道241中，冷却水在循环通过冷却通道241后通过该冷却水出口260排出。
此外，下壳体200的侧壁构件220可以具有多个联接孔221以及多个引导销222，通过所述联接孔221将下壳体200附接到车辆地板400的底部，所述多个引导销222对于将下壳体200附接到车辆地板400的底部进行引导。在这里，引导销222可以是三个或更多个引导销。而且，车辆地板400的底部可以设置有多个联接孔410以及引导孔420，所述多个联接孔410所在位置对应于侧壁构件220中的多个联接孔221的位置，所述引导孔420所在位置对应于侧壁构件220上的引导销222的位置。此外，如图9所示，自动紧固单元430可以设置在车辆地板400的底部。自动紧固单元430配置为将下壳体200自动地附接到车辆地板400的底部或者将下壳体200自动地从车辆地板400的底部脱离。下壳体200可以进一步包括连接器270，其设置为所在位置与自动紧固单元430的位置相对应以自动地连接到自动紧固单元430或者自动地从自动紧固单元430分离。在这里，根据各个示例性实施方式，自动紧固单元430可以是快速下降连接器。
导热填料300可以涂布于容纳多个电池单元120的下壳体200的安置表面，以与通过模块壳体110的底部而外露的多个电池单元120的底部表面相接触。如上所述，根据本发明的各个方面的示例性实施方式的冷却车辆电池的装置，没有设置底板，模块壳体110的底部是完全开放的，或者模块壳体110的底板113的预定区域是开放的，模块壳体110的底部的预定区域是开放的。当多个电池单元120安装于在模块壳体110内限定的容纳空间中时，多个电池单元120的底部表面可以通过模块壳体110的开放的底部外露。多个电池单元120的暴露的底部表面可以与涂布于下壳体200的顶部板210的上表面的导热填料300相接触，该顶部板的下表面与冷却通道相接触，冷却水通过该冷却通道流动。导热填料300能够将热量从多个电池单元120传递到冷却水。换句话说，根据本发明的示例性实施方式的冷却车辆电池的装置能够沿着如下所示的热量传递路径传递由多个电池单元120产生的热量：多个电池单元120->导热填料300->顶部板210->冷却单元240。以这种方式，根据上述配置的本发明能够简化由多个电池单元120产生的热量的热量传递路径，以使在沿着相关技术的复杂的热量传递路径的进行热量传递过程期间的热量损失的发生减到最少，从而提高冷却性能。
图10是解释根据本发明的示例性实施方式的冷却电池的装置的制造方法的流程图。参考图10，根据本发明的示例性实施方式的冷却电池的装置的制造方法可以包括：提供下壳体以附接到车辆地板的底部的步骤S100，下壳体具有用于容纳电池模块的容纳空间并且包括冷却电池模块的冷却单元；将导热填料涂布于容纳电池模块的下壳体的安置表面的步骤S200；以及将电池模块安装在涂布了导热填料的下壳体上的步骤S300。
此外，制造方法可以进一步包括：提供模块壳体的步骤，该模块壳体配置为使得其底部是开放的并且在其中限定有用于容纳多个电池单元的容纳空间；以及在将电池模块安装在涂布了导热填料的下壳体上的步骤之前，通过将多个电池单元安装在模块壳体的容纳空间中以提供电池模块的步骤。
此外，在通过将多个电池单元安装在模块壳体的容纳空间中以提供电池模块的步骤中，多个电池单元的底部表面可以通过模块壳体的开放的底部外露。而且，通过模块壳体的开放的底部而外露的多个电池单元的底部表面可以与导热填料相接触，以将热量从多个电池单元传递到导热填料。
此外，制造方法可以进一步包括：将下壳体的引导销装配到车辆地板的底部的引导孔，并且将下壳体的连接器附接到设置在车辆地板的底部的自动紧固单元的步骤；以及在将电池模块安装在涂布了导热填料的下壳体上的步骤之后，通过将螺钉装配到设置在侧壁构件和车辆地板的底部的联接孔而将下壳体附接到车辆地板的底部的步骤。为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背”、“里面的”、“外面的”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内侧”、“外侧”、“向前”、“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。将进一步理解，术语“连接”或其衍生词指的是直接和间接连接。
前述对本发明的具体示例性实施方式的描述是为了说明和描述的目的。它们并不旨在详尽或将本发明限制在所公开的精确的实施方式中，并且显然，根据上述教示可以进行各种修改和变化。选择和描述的示例性实施方式是为了解释本发明的某些原理和其实际应用，以使其他本领域技术人员制造和使用本发明的各个示例性实施方式，及其替代方式和修改方式。本发明的范围由所附权利要求及其等价形式所限定。

Claims (14)

1.一种冷却电池的装置，该装置包括：
电池模块，包括：
模块壳体，其具有开放的底部以及用于容纳多个电池单元的第一容纳空间；以及
多个电池单元，其容纳于模块壳体的第一容纳空间中，所述多个电池单元的底部表面通过模块壳体的开放的底部暴露；
下壳体，其具有用于容纳电池模块的第二容纳空间，其中，所述下壳体包括冷却电池模块的冷却单元并且配置为用于附接到车辆地板的底部；以及
导热填料，其涂布于下壳体的安置表面上，以与通过模块壳体的开放的底部而外露的多个电池单元的底部表面相接触，在所述下壳体的安置表面上容纳多个电池单元。
2.根据权利要求1所述的冷却电池的装置，其中，所述模块壳体包括模块壳体顶板和模块壳体侧壁，所述第一容纳空间配置为用于在所述模块壳体顶板和所述模块壳体侧壁中容纳多个电池单元。
3.根据权利要求1所述的冷却电池的装置，其中，所述模块壳体包括模块壳体顶板、模块壳体侧壁以及模块壳体底板，所述模块壳体底板的预定区域是开放的。
4.根据权利要求1所述的冷却电池的装置，其中，
所述下壳体包括顶部板、侧壁构件以及底部板，所述侧壁构件沿着顶部板的外围部分安装在顶部板的上表面，以在由顶部板和侧壁构件形成的内部空间中容纳电池模块，所述底部板安装在顶部板下面以保护电池模块。
5.根据权利要求4所述的冷却电池的装置，其中，
所述导热填料安装在多个电池单元的底部表面和下壳体的顶部板之间。
6.根据权利要求4所述的冷却电池的装置，其中，所述冷却单元包括位于下壳体的顶部板和底部板之间的冷却通道，所述冷却通道允许冷却水从中流动以冷却电池模块。
7.根据权利要求6所述的冷却电池的装置，其中，安装在冷却单元内的冷却通道与顶部板的下表面相接触，使得封闭部分通过顶部板的下表面形成，从而形成冷却水沿其流动的路径。
8.根据权利要求6所述的冷却电池的装置，其中，所述下壳体进一步包括冷却水入口和冷却水出口，通过所述冷却水入口将冷却水引入到冷却单元的冷却通道中，冷却水在循环通过冷却通道后通过所述冷却水出口排出。
9.根据权利要求6所述的冷却电池的装置，其中，
所述下壳体的侧壁构件形成有多个联接孔和多个引导销，通过所述联接孔将下壳体附接到车辆地板的底部，所述多个引导销配置为用于对于将下壳体附接到车辆地板的底部进行引导；
所述车辆地板的底部形成有多个联接孔和引导孔，所述多个联接孔所在位置对应于侧壁构件中的多个联接孔的位置，所述引导孔所在位置对应于侧壁构件上的引导销的位置。
10.根据权利要求1所述的冷却电池的装置，进一步包括：
自动紧固单元，其安装在车辆地板的底部以将下壳体自动地附接到车辆地板的底部或者将下壳体自动地从车辆地板的底部脱离；
其中，所述下壳体进一步包括连接器，所述连接器安装在与自动紧固单元的位置相对应的位置上以自动地连接到自动紧固单元或者自动地从自动紧固单元分离。
11.一种制造冷却电池的装置的方法，该方法包括：
提供下壳体以附接到车辆地板的底部，所述下壳体具有用于容纳电池模块的容纳空间并且包括冷却电池模块的冷却单元；
将导热填料涂布于下壳体的安置表面上，在所述下壳体的安置表面上容纳电池模块；
将电池模块安装在涂布了导热填料的下壳体上。
12.根据权利要求11所述的制造冷却电池的装置的方法，进一步包括：
在将电池模块安装在涂布了导热填料的下壳体上之前，
提供模块壳体，其中，所述模块壳体的底部是开放的并且在模块壳体内限定有用于容纳多个电池单元的容纳空间；
通过将多个电池单元安装在模块壳体的容纳空间中以提供电池模块。
13.根据权利要求12所述的制造冷却电池的装置的方法，其中，在通过将多个电池单元安装在模块壳体的容纳空间中以提供电池模块的步骤中，多个电池单元的底部表面通过模块壳体的开放的底部外露。
14.根据权利要求11所述的制造冷却电池的装置的方法，进一步包括：
在将电池模块安装在涂布了导热填料的下壳体上之后，
将下壳体的引导销装配到车辆地板的底部的引导孔，并且将下壳体的连接器附接到安装在车辆地板的底部的自动紧固单元；
通过将螺钉装配到形成在侧壁构件和车辆地板的底部的联接孔而将下壳体附接到车辆地板的底部。
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