CN112352343A - 用于机动车电池中的传热流体的循环的模块化组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种模块化组件，该模块化组件用于容纳在壳体(1)中的电动车电池的传热流体的循环，壳体(1)具有底板，底板具有接纳所述流体的通道，其特征在于，壳体(1)包括：模块(3)，模块(3)用作所述流体经由基本模块(4)流过的入口和出口，基本模块(4)包括通道，该通道面向并密封地抵靠所述底板的通道的端部，所述基本模块(4)附接在底板上；多个基本模块(4)，其沿着底板的两个面中的每一个面分布并且面向底板的通道的端部并以密封的方式抵靠该端部；以及多个桥接件(5)，其将两个相邻的基本模块(4)流体连接，并且将位于壳体(1)的相反侧的两个基本模块(4)流体连接，从而形成蛇形回路。

Description

用于机动车电池中的传热流体的循环的模块化组件
技术领域
本发明涉及自主电力能源领域，特别是机动车上的自主电力能源，并且本发明的主题是一种模块化组件，该模块化组件用于电池单元中的冷却流体的进入、循环和排出，该电池单元用于具有至少一个这样的单元的混合动力或电动机动车(汽车)。
背景技术
混合动力/电动车辆配备有用于存储车辆运行所需的电能的电池。当前的挑战要求优化电池单元(也称为“电池组”)的设计，以便从其在使用寿命(充电/放电)和续航里程方面获得最佳性能。充电时间也是这些电池组的日常使用中的重要因素。
理想地，所使用的电池需要在10℃和30℃之间的温度下运行，特别是例如锂离子或锂聚合物类型的高密度蓄电池。太低的温度对续航里程有影响，而太高的温度对电池的使用寿命有影响。因此，有必要将电池的温度调节到最佳范围。
在车载应用的情况下，存在涉及由传热流体冷却的电池的解决方案，以便改善热交换并增加调节的有效性。
为这些电池提供有接收托盘，接收托盘由布置由制造商提供的电池模块的壳体组成。这些通常是具有挤制(extruded)铝底板的壳体，如例如在专利US8790808中描述的。该底板被直线状通道直接穿过，传热流体，特别是冷却流体在该直线状通道中循环。
然而，这些解决方案在安装方面不是非常灵活，并且使得维护困难。这导致由大量部件的组装形成的复杂构造，需要在制造期间产生许多密封连接件(其老化可能是个问题)并且形成庞大的多部件结构。
因此，需要一种用于传热流体的供给、循环和收集的模块化组件或装置，该模块化组件或装置布置在上述挤制底板中的通道的端部处。
本发明的目的是至少克服上述主要限制并提出这种模块化组件。
发明内容
为此，本发明的主题是一种模块化组件，该模块化组件用于电池单元中的传热流体、特别是冷却流体的进入、循环和排出，所述电池单元用于具有至少一个这样的单元的混合动力或电动机动车，所述至少一个电池单元容纳在具有底板(特别地由挤制金属制成)的壳体中，在底板中布置有相互平行且直线状的通道，该通道接收所述流体，其特征在于，该壳体具有：
-用作入口的模块和用作出口的相同模块，这些模块分别用于传热流体在每种情况下经由基本模块流入和流出通道的回路，每个基本模块包括面向底板中的通道的端部的、基本上直线状的且平行的通道的系统，使得基本模块的通道在每种情况下以密封的方式抵靠所述端部，所述基本模块紧固到所述底板，
-多个基本模块，所述多个基本模块沿着底板的两个面中的每一个面分布并且面向所述底板中的通道的端部，使得基本模块的通道在每种情况下以密封的方式抵靠所述端部，所述基本模块被紧固到所述底板，以及
-多个桥接件，所述多个桥接件将位于所述底板的同一侧的两个相邻的基本模块流体连接在一起，并且将位于壳体的相反侧的两个基本模块以具有偏移量的方式流体连接在一起，以便在所述壳体的两个相反面之间形成U形或蛇形的传热流体回路，如果需要的话，沿着壳体的整个长度形成传热流体回路。
本发明的另一主题是一种机动车，特别是电动或混合动力机动车，其特征在于，该机动车包括至少一个同样根据本发明的上述组件。
附图说明
通过以下描述，将更好地理解本发明，以下描述涉及通过非限制性实例给出并参考所附示意图解释的优选实施例，在附图中：
图1是用于接纳一个或多个电池单元的壳体的透视图；
图2是根据本发明的模块化组件的实例的简化示意性俯视图(没有可见的通道)；
图3是根据本发明的模块化组件的入口或出口模块的视图；
图4a至图4c是在不同组装阶段中的根据本发明的两个基本模块和桥接件的横向图示；
图5是图4c中的连接区域的局部放大图；
图6是图4c所示的根据本发明的组件的中央面上的纵向截面的视图；并且
图7是图4c所示的根据本发明的组件的示意性俯视图。
具体实施方式
图1和图2示出了特别用于混合动力和/或电动机动车的壳体1，壳体1用于接纳多个电池单元或元件(未示出)，如果需要，将多个电池单元或元件物理地和/或电气地分组为多个块或模块，所述壳体1容纳并包围所述电池单元或元件以及如下装置：该装置用于通过传热流体在存在于所述壳体1的底板(特别是挤制底板)中的通道2(图1)中的循环来调节所述电池单元或元件的温度。
因此，壳体1至少在其搁置电池的底部的部位中具有至少一个、优选地多个用于在所述电池和传热流体之间进行热交换的区域，所述区域在所述壳体1的底板(例如由挤制金属制成)中结合在所述壳体1的结构中。
因此，由于在壳体1的自身结构中结合有温度调节装置的至少一部分，获得了具有有限数量的待组装的部件和组件的紧凑的结构(即，具有最大内部体积、最小外部体积)。
为了能够解决所设定的技术问题，从而能够提供大量的解决方案，如图2中示意性地示出的，本发明的主题是一种模块化组件，该模块化组件用于电池单元中的传热流体(特别是冷却流体)的进入、循环和排出，该电池单元用于具有至少一个这样的单元的混合动力或电动机动车，所述至少一个电池单元容纳在具有底板的壳体1中，该底板特别地由挤制金属制成，在该底板中布置有相互平行且直线状的通道2(未示出)，该通道接收所述流体，其特征在于，壳体1具有：
-用作入口的模块3和用作出口的相同模块3’，模块3和模块3’分别用于所述传热流体在每种情况下经由基本模块4流入和流出通道2的回路，每个基本模块4包括面向所述底板中的通道2的端部的、基本上直线状的且平行的通道的系统，使得基本模块4的通道在每种情况下以密封的方式抵靠所述端部，所述基本模块4紧固到所述底板，
-多个基本模块4，其沿着底板的两个面中的每一个面分布并且面向所述底板中的通道2的端部，使得基本模块4的通道在每种情况下以密封的方式抵靠所述端部，所述基本模块4被紧固到所述底板，以及
-多个桥接件5，其将位于所述底板的同一侧的两个相邻的基本模块4流体连接在一起，并且将位于壳体1的相反侧的两个基本模块4以具有偏移量的方式流体连接在一起，以便在所述壳体1的两个相反面之间形成U形或蛇形的传热流体回路，如果需要的话，沿着壳体的整个长度形成传热流体回路。
为了更清楚起见，所述通道2未在图2中示出。然而，用箭头表示了传热流体(特别是通过由桥接件5形成的环路)在各个元件之间的循环方向，从而在图2中所示的非限制性实例中形成具有三个U形弯头的蛇形回路。
当然，通过改变模块3、3’、基本模块4和桥接件5中的每一者的数量，可以形成一个或多个或长或短的蛇形、U形或倒U形等的回路，从而显著地增加了可能性的数量，并且因此增加了使用的灵活性，这取决于制造商，特别是电池单元的供应商提供的其它参数。
如图3所示，用作入口和出口(用于传热流体)的模块3、3’被制成管道的形式，该管道通过螺纹连接(优选地借助于用于模块3、3’中的每一个的两个螺钉V)以密封的方式被紧固，并且该管道与基本模块4流体连通。
根据一个特别优选的实施例，并且如上图2所示，根据本发明的组件的特征在于，该组件包括正好一个用作入口的模块3和正好一个用作出口的相同模块3’，并且这些模块3、3’布置在壳体1的同一侧。在这两个模块3、3’之间，可以设置所需数量的基本模块4和桥接件5。
有利地，并且如图4a至图4c以及图5至图7所示，每个基本模块4被制成细长杆6的形式，细长杆6具有至少两个、优选地三个并且甚至更优选地四个通道，这些通道与位于所述壳体1的底板中的相应数量的通道2密封接合。
在图4a至图4c、图5和图6中所示的非限制性实例中，字母C表示存在于所述基本模块中的四个通道。在图4a中，还示出了密封件J，密封件J用于在所述通道C和所述底板中的通道2之间的接合处提供密封。这些密封件J显然同样存在于其它附图的实施例中，但为了更清楚起见没有明确地示出。例如，底板，特别是挤制底板，可以具有14mm的厚度，并且每个通道的壁不能超过几毫米的厚度，例如2mm。因此，每个密封件J都支承在非常薄的轮廓上。为了抵抗密封件J的将对组件的密封性具有不利影响的变形，密封件有利地具有高的高度和宽度的比例。每个密封件有利地被接纳在凹槽中，该凹槽形成于基本模块4中、底板中、或者部分地形成于基本模块4中且部分地形成于底板中。
为了确保特别在图4a至图4c中示出的设置，根据本发明的组件的特征还在于，每个基本模块4具有至少两个紧固螺钉7，优选地(正好)两个紧固螺钉7，为了将紧固螺钉紧固到所述底板，所述紧固螺钉7布置在每个基本模块4的端部附近。
为了能够形成用于传热流体的期望回路，如图2中示意性地示出的那样，必须通过桥接件5将各个相互邻近的基本模块4连接在一起，然后形成环路。
根据本发明，上述模块化组件的特征在于，每个桥接件5被制成细长间隔件8的形式，以用于流体连接两个相邻的基本模块4，并且每个桥接件5具有至少两个枢转杆9，枢转杆在其下端设置有钩部10，钩部在其底部与布置在待连接的基本模块4上的对应的突出部11接合，并且枢转杆在其相反的端部设置有紧固点12，紧固点面向位于基本模块4上的对应的紧固点13，当所述枢转杆9被降低并且与待连接的基本模块4的突出部11接合时，所述紧固点12、13能够采用螺钉将所述紧固点12、13拧紧在一起。
为此，杆9设有用于螺钉14穿过的通孔，螺钉14使桥接件5和基本模块4之间连接。
壳体1可以例如由金属或低热导率的刚性材料(诸如合成材料或塑料材料等)制成。壳体的一部分由下部托盘形成，该下部托盘具有底壁和侧壁，侧壁优选通过螺纹连接而组装在周边，并且可选地具有插入的密封件(参见图1)。
有利地，壳体1由刚性塑料材料(填充有或未填充有添加剂和/或纤维的热塑性材料，例如聚丙烯、聚酰胺、聚酯等)制成，且由在周边处组装的两个部分制成的实施例使得可以同时(与金属壳体相比)实现更好的隔热和制造成本的降低，并且允许多种多样的可以生产出的形式。
因此，有利地，根据本发明的组件的特征还在于，组件的所有组成元件由一种或多种塑料材料制成，并且所述组件的厚度小于挤制底板的厚度。
优选地，所述模块化组件的特征在于该组件的厚度小于14mm。
根据另一特征，模块(3、3’)流体地连接到作为传热流体供给/排出回路的一部分的分配/收集管线。此外，用于控制传热流体的温度、循环和/或分布的常规装置可以在结构上或在材料上至少部分地结合在壳体1中，例如以部分地结合水泵(未示出)的形式。
最后，本发明的另一主题是一种机动车，特别是电动或混合动力机动车，其特征在于，该机动车包括至少一个根据本发明的组件。
因此，在常规方式的情况下，所述机动车包括至少一个如上所述的电池单元，该电池单元还具有至少一个内部温度测量装置、用于将电池或其它元件电连接在一起的装置、以及外部连接装置，外部连接装置有利地部分地形成为壳体1的壁或形成于该壁中。
当然，本发明并不限于附图中所描述和示出的实施例。在不背离本发明的保护范围的情况下，尤其是从各种元件的组成的观点或通过等同技术的替代，修改仍然是可能的。

Claims (9)

1.一种模块化组件，其用于电池单元中的传热流体，特别是冷却流体的进入、循环和排出，所述电池单元用于具有至少一个这样的单元的混合动力或电动机动车，所述至少一个电池单元容纳在具有底板的壳体(1)中，在所述底板中布置有相互平行且直线状的通道(2)，所述通道接收所述流体，所述壳体(1)具有：
-用作入口的模块(3)和用作出口的相同模块(3’)，所述模块和所述相同模块分别用于所述传热流体在每种情况下经由基本模块(4)流入和流出所述通道(2)的所述回路，每个基本模块(4)包括面向所述底板中的所述通道(2)的端部的、基本上直线状的且平行的通道的系统，使得所述基本模块(4)的通道在每种情况下以密封的方式抵靠所述端部，所述基本模块(4)紧固到所述底板，
-多个基本模块(4)，所述多个基本模块(4)沿着所述底板的两个面中的每一个面分布并且面向所述底板中的所述通道(2)的所述端部，使得所述基本模块(4)的通道在每种情况下以密封的方式抵靠所述端部，所述基本模块(4)被紧固到所述底板，以及
-多个桥接件(5)，所述多个桥接件(5)将位于所述底板的同一侧的两个相邻的基本模块(4)流体连接在一起，并且将位于所述壳体(1)的相反侧的两个基本模块(4)以具有偏移量的方式流体连接在一起，以便在所述壳体(1)的两个相反面之间形成U形或蛇形的传热流体回路，如果需要的话，沿着所述壳体的整个长度形成所述传热流体回路，
其特征在于，每个基本模块(4)被制成细长杆(6)的形式，所述细长杆具有至少两个、优选地三个并且甚至更优选地四个通道，所述细长杆的通道与位于所述壳体(1)的所述底板中的相应数量的通道(2)密封接合。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述用作入口的模块(3)和所述用作出口的相同模块(3’)被制成管道的形式，所述管道通过螺纹连接以密封的方式紧固，优选地借助于用于所述用作入口的模块(3)和所述用作出口的相同模块(3’)中的每一个的两个螺钉(V)以密封的方式紧固，并且所述管道与所述基本模块(4)流体连通。
3.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述组件包括正好一个用作入口的模块(3)和正好一个用作出口的相同模块(3’)，并且所述一个用作入口的模块(3)和所述一个用作出口的相同模块(3’)布置在所述壳体(1)的同一侧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组件，其特征在于，每个基本模块(4)具有至少两个紧固螺钉(7)，优选地具有正好两个螺钉，用于将所述至少两个紧固螺钉紧固到所述底板，所述紧固螺钉(7)布置在每个基本模块(4)的所述端部附近。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的组件，其特征在于，每个桥接件(5)被制成细长间隔件(8)的形式，以用于流体连接两个相邻的基本模块(4)，并且每个桥接件(5)具有至少两个枢转杆(9)，所述枢转杆在其下端处设置有钩部(10)，所述钩部在其底部处与布置在待连接的所述基本模块(4)上的对应的突出部(11)接合，并且所述枢转杆在其相反的端处设置有紧固点(12)，所述紧固点面向位于所述基本模块(4)上的对应的紧固点(13)，当所述枢转杆(9)被降低并且与待连接的所述基本模块(4)的所述突出部(11)接合时，所述紧固点能够采用螺钉将所述紧固点(12)和所述紧固点(13)拧紧在一起。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的组件，其特征在于，所述组件的所有组成元件由一种或多种塑料材料制成，并且所述组件的厚度小于所述底板的厚度。
7.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述组件的厚度小于14mm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的组件，其特征在于，所述用作入口的模块(3)和所述用作出口的相同模块(3’)流体地连接到作为传热流体供给/排出回路的一部分的分配/收集管线。
9.一种机动车，特别是电动或混合动力机动车，其特征在于，所述机动车包括至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的组件。
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