CN112771345A - 具有集成通道的热管理结构 - Google Patents

具有集成通道的热管理结构 Download PDF

Info

Publication number
CN112771345A
CN112771345A CN201980063159.9A CN201980063159A CN112771345A CN 112771345 A CN112771345 A CN 112771345A CN 201980063159 A CN201980063159 A CN 201980063159A CN 112771345 A CN112771345 A CN 112771345A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
battery
channels
tray
composite body
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.)
Granted
Application number
CN201980063159.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112771345B (zh
Inventor
法布里塞·乔帕德
克莱门特·布兰查德
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.)
Hutchinson SA
Original Assignee
Hutchinson SA
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 Hutchinson SA filed Critical Hutchinson SA
Publication of CN112771345A publication Critical patent/CN112771345A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112771345B publication Critical patent/CN112771345B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F28F3/086—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning having one or more openings therein forming tubular heat-exchange passages
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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
    • 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
    • H01M10/655—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
    • H01M10/65—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
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • 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
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • 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
    • H01M10/659—Means for temperature control structurally associated with the cells by heat storage or buffering, e.g. heat capacity or liquid-solid phase changes or transition
    • 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
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • 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
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • 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
    • 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
    • H01M50/24—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 adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • 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
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • 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
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/28—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the electric energy storing means, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/05—Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2255/00—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
    • F28F2255/06—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes composite, e.g. polymers with fillers or fibres
    • 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
    • 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
    • H01M10/6569—Fluids undergoing a liquid-gas phase change or transition, e.g. evaporation or condensation
    • 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
    • H01M10/66—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • H01M10/663—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an air-conditioner or an engine
    • 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
    • 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
    • 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
    • Y02E60/14—Thermal energy storage
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

本发明涉及一种结构，其包括至少一个热管理元件，所述热管理元件包括：复合主体(3)，其含有结构化刚性基质中的至少一种相变材料(PCM)，使得无论所含有的所述相变材料的相如何，所述复合主体都是自承式的；和/或塑料或金属袋，其为气密的且在部分内部真空下，具有由所述内部真空维持的形状，所述复合主体(3)和/或所述袋被成形为在外部局部地存在至少一个细长空腔(11)，所述空腔本身限定适合于流体循环的通道壁(13)。

Description

具有集成通道的热管理结构
技术领域
本发明涉及热管理领域。
背景技术
具体而言，本发明涉及热管理装置(也称为热屏障)，其设计用于在所述屏障围绕或包围的内部体积的至少一侧和/或相对于设置在其中的临时发热元件促进温度管理。
确切地说，尤其在车辆上，这适用于空气、机油或制冷剂(例如R1234 yf)等流体在其中循环的管道、导管或软管，或电池组等会发热的电气装置，或需要管理温度的发动机部件：
-必须促使温度快速上升的情况，例如冷启动期间，
-需要促进所述发动机部件冷却的情况，例如在随后的稳定运行中。
在本发明文本中，将具有以下含义：
-PCM：相变材料，其在限定的温度范围内改变其物理状态(通常在液体与固体之间)，并通过存储所接收的能量而吸收高达某一阈值的温度变化；通常是由至少一个电池的温度升高传递的温度增加，
-隔热器：热导率≤0.5W/mK的材料，当其处于导热性最低的相时，其导热性能不如PCM，以及
-导热材料：热导率≥1W/mK的材料。
作为PCM，可发现：
-“热”PCM，熔化温度介于22℃与38℃之间，并且优选地介于高于25℃与37℃之间。这种PCM可在夏季运转期间使用，特别是当外部温度高于40℃时。通过熔化，PCM存储来自外部的热量，并形成第一热屏障；
-“冷”PCM，熔化温度介于14℃与低于26℃之间，并且优选地介于15℃与低于25℃之间。这种PCM可在冬季驾驶期间使用，尤其是在温度为负时。通过结晶，PCM释放加热电池组的热量；甚至
-与电池直接热接触时使用的PCM，通常是具有精确熔化温度(通常为35℃)的PCM，因为人们可以寻求在当前视为对于电池较高的温度范围内创建平线区，以避免电池之间的热传播(缓冲效应)。
在电池组中，能够调节电池的工作温度可能非常有用，因为电池在产生电流时会发热，而且无论外部温度条件如何，即使电池处于静止状态，也必须保持在精确的温度范围内。
在连接内燃机的两个热区的通风管道中，例如，可能必须调节管道的内部体积中的温度。
在发动机曲轴箱中，在冷启动阶段之后，排空或更确切地说转移热量可能是有用的。
在此上下文中，因此可设想，取决于以下情形，排空或更确切地说转移热量可为必要的：
-为了与外部环境隔离或管理内部体积和/或其内容物的温度演变，
-和/或为了延迟或相反地有利于热流从此体积向外传播或向所述体积传播。
在适用于参与此热管理的结构中循环流体也可能是必要的。
存在这样的结构：其在两层材料之间具有在流体的入口与出口之间的流体流动通路，使得如果所述层是隔热的，则实现关于流体的隔热；或例如如果在所述层含有PCM，即对于相变材料的商定名称PCM，例如在液体与固体之间具有状态改变，则实现关于流体的热交换。
因此，FR3015780公开了PCM中的流体通道用于热传递介质(特别是液体)的循环。流体通道在刚性块中形成，以便在PCM变为液态时将其固定到位。
这是制造起来相当复杂的组件。此外，没有迹象表明如何实现PCM层的形状和将流体通道固定到位的“刚性块”。
因此，在我们想要解决的问题中，有一个问题与适用于参与环境热管理的结构或组件的有效实现有关。
发明内容
这里提出的解决方案包括一种结构，所述结构包含至少一个热管理元件，所述热管理元件包括：
-复合主体，其含有刚性结构化基质中的至少一种相变材料(PCM)，使得无论所含有的相变材料的相如何，复合主体都是自承式的，
复合主体被成形为在外部局部地存在至少一个所述空腔(即空心)，所述空腔自身限定适合于流体循环的通道壁，
复合主体限定具有厚度(e)的托盘(即平板)，并且由空腔形成的通道在托盘的至少一个面上延伸，并且
在通道之间，在平托盘的厚度(e)中形成通路，以接收放置成与待在通道中循环的流体进行热交换的外部元件。
以此方式，将复合主体的关注点(在重量、细度和易于成形方面)与具有集成的流体循环通道的托盘的实现相结合。
出于相同目的，还提出一种所述结构的套件，其包括如上所述的若干结构，其中所述通道背靠背地布置在每个托盘的两个面上，根据厚度(e)彼此相对，所述托盘堆叠，在所述面中的同一面的所述通道之间一个搁置在另一个上，使得一个所述托盘形成相邻托盘的罩盖，从而形成各自具有闭合截面的所述通道。
然后生产模块化组件，其形状和尺寸可以很容易地适应电池组中电池的数量和尺寸。
然后限定厚度(e)平行于托盘的堆叠方向，或者，如果每个托盘是平面，则垂直于每个托盘的平面。
这还适用于一种组件，其包括：
-上述组件，其中通路穿过托盘，以及
-作为所谓的外部元件，车辆电池组的电池布置在堆叠托盘的连续通路中。
此组件可能如此的事实也参照：
-所述电池布置成与所述电池第一侧上的托盘进行热交换，所述通道连接到要通过所述通道循环的流体的第一供应源，并且
-所述组件进一步包含冷却板，所述冷却板在电池的第二侧上与电池进行热交换，冷却板具有导管，所述导管连接到要通过所述导管循环的流体的第二供应源，用于与所述电池进行表面热交换。
在其它条件下，电池的热管理将进一步加强，因为冷却板将先验地不受PCM影响。
同样值得关注的是，所述组件：
-为圆柱形的电池将延伸穿过堆叠托盘的连续通路直至每个电池的底座，并且
-其中冷却板与电池底座进行热交换。
在本发明的解决方案中，PCM中没有布置流体通道(通道通过复合主体材料与PCM分离)。事实上，如果仅是由于所述空腔，不再需要附加结构元件来限定刚性中间结构元件(也可以省略)内的流体通道本身，也不存在改变自承式结构的机械强度的任何风险。
就所有意图和目的而言，在此相：
-确认相变材料或PCM在这里是指考虑到车辆领域(陆地、空中、海上或河流上的车辆)可能出现的特许应用，能够在-50℃与50℃之间，甚至在-60℃与150℃之间的限制温度范围内例如在固体与液体或固体与气体之间改变其物理状态的材料。热传递(或热传递)可通过使用其潜热(LC)来发生：材料可通过简单的状态变化来存储或传递能量，同时保持状态变化的基本恒定温度，
结合刚性结构化基质的使用，寻求确定满足以下问题的解决方案：工业批量生产、减少质量、易于精确切割以便随意成形、成本低、热性能(特别是在“电池组”环境中的适用的热导率)、在材料相变期间维持基质中的相变材料(PCM)、可能用于流体交换系统，其容量使PCM不与流体接触，以避免其处于液相时分散(或处于其中一相时为气态)。然后将通过刚性结构化基质确保与流体的接触(对接)，
考虑到这一问题，因此除了至少一个PCM(以及先验地，实际上在不同温度下具有若干PCM改变相的材料)之外，首先还提出复合结构应包含弹性体或纤维。利用弹性体，将受益于高变形能力，而纤维将用于其较低的密度和其浸渍PCM的重要能力。
在包含(至少)一个弹性体的复合结构选项中，提出弹性体选自以下化合物：NR、IR、NBR、XNBR、HNBR、ECO、EPDM、EPM、CM、CSM、ACSM、CR、ACM、EVA、EAM、乙烯-丙烯酸共聚物、丁基橡胶、卤化丁基橡胶和异丁基-对甲基苯乙烯对-溴甲基苯乙烯，添加以下至少一种改性剂：羧酸-马来酸酐接枝1,2-乙烯基聚丁二烯或环氧化和/或羟基化聚丁二烯、硅烷、乙烯-丙烯酸共聚物，马来酸酐接枝乙烯-丙烯共聚物。
在这种情况下，优先选择：
-压实度应在60％与100％之间，
-复合主体的传导率介于0.5与3W/m.K-1之间，优选地介于1与2W/m.K-1之间，并且
-相变材料的复合主体中的质量浓度介于40％与70％之间，优选地介于50％与60％之间。
在包含纤维的可选复合结构中，提出(至少)使用石墨毡来考虑上述问题。
在这种情况下，优选地复合主体石墨纤维方向上的传导率介于10与50W/m.K-1之间，优选地介于20与40W/m.K-1之间，并且相变材料复合主体中的质量浓度介于20％与95％之间，优选地介于30％与90％之间。
还应注意，上述结构对于制造防护外壳或衬块非常有用。因此，外壳包括：
-将限定壳体侧壁的如上所述的若干结构，以及
-角块，每个角块插在两个所述连续结构之间，所述角块将两个所述连续结构连接在一起，并与连续结构的所述空腔之间的连通通路交叉。
另一种情况是：包括侧壁和上述若干结构的外壳，这些结构将使这些侧壁加固。
说明书附图
必要时，在阅读以下作为参考附图的非详尽示例的描述时，将更好地理解本发明，并且可以出现本发明的其它细节、特征和优点。
在这些图中：
-图1图示了在电池组电池之间和周围用以确保外围热管理的符合本发明那些结构的结构(呈分解图)；
-图2-5、8、10和12示出了符合本发明那些结构的此类结构的各种示例；
-图6、7图示了图5实现的两个局部放大图；以及
-图9和11分别图示了图8和10实现的两个局部放大图，应注意，图4至11示出了带有接合元件的操作结构，而图1和图13至17是分解图；
-图12示出了具有曲面形状的复合主体或所谓的凹部；此处具有大致U形或C形横截面；
-图13、14分别示出了带有接头和附加的液体循环管的两种解决方案，这两方面可解离；
-图15、16图示了具有中间流体循环护层的两种解决方案；
-图17示出了具有用于流体循环通道的横向闭合的中间板的解决方案；
-图18示出了具有并入有流体流动通道的两个侧面板的外壳(即壳体)，
-图19(分为三部分：顶部、右侧和左侧)和图20图示了具有堆叠托盘、电池通路和风道的解决方案，
-图21、22分别示出了具有双流体流、表面和核心的方形电池组电池的组合和分解热管理组件，
-并且图23图示了具有附加电绝缘片的图22所示的解决方案。
具体实施方式
因此，本文提出的解决方案的目标是有效实现具有高热惯性(与PCM的存在相关)和/或隔热(与PIV型隔热的存在相关)的结构，以用于环境热管理目的，特别是用于电池组。
事实上，为此目的提出的结构1如图所示包含：
-复合主体3，其含有分散于刚性结构化基质7中的至少一种相变材料5(PCM)，使得无论所含有的相变材料的相如何，复合主体都是自承式的，和/或
-塑料或金属的、导热的、气密的、处于部分内部真空(PIV型)下的袋状物9，其形状由内部真空维持。每个袋状物9(或下文的90)可包裹(即含有)PCM 5。
复合主体3和/或凹部9被成形为局部地存在至少一个所谓的空腔(即空心)11，其本身限定了通道壁13，所述通道壁可能适合或甚至预期用于流体15的循环，然后假设所形成的通道连接到可为液体或气体的此流体的供应源17和回收19，见第37段：
-图4为流体15在闭路中的循环示例，其具有穿过交换器20的通路，流体15可在所述通路中充入/或排出热量或冷冻剂，
-且图8为开路中流体流动15的示例。
流体15可以是热传递介质或制冷剂。其可能是液体。
如图2-3所示，如果具有上述特征的结构1限于复合主体3或凹部9，则通道(空腔11)的壁13可以横向闭合，并且结构由至少一个罩盖21完成：
-其将经由其抵靠着复合主体3或凹部9放置的其表面21a的一部分局部地完成(自身)壁13，
-并且其将以液密方式附接到此复合主体或凹部。
在图中，标记为复合主体3或凹部9或盖21的元件可互换。
因此，在配备有罩盖21的组件或结构1中，元件中的至少一个可呈现为不具有所谓的空腔的板，如图5、8、10中所示。
对于与此罩盖的连接，提出每个复合主体3或凹部9具有用于支撑罩盖21的横向凸缘23。然后将盖21在凸缘23的位置处焊接到复合主体或凹部。以此方式，可避免在部件的边缘上的焊接，如图4、5中所示。
从上可知，显然充当用于流体通道15的罩盖的任何形状都是合适的。
然而，对于罩盖的构造，如图9、11中所示，优选的是，每个罩盖21应包含遮盖以下元件的至少一个罩盖：
-另一自承式复合主体30，与所含PCM的相无关，和/或
-另一塑料或金属的、因此气密的且处于部分内部真空下的PIV型凹部90，其形状将通过内部真空维持。
如前所述，此另一复合主体30和/或其它凹部90随后将被成形以局部地完成并横向闭合上述通道(即每个空腔11)的壁13。
如已经提到，这将对允许流体循环和真空或PCM包装的结构的工业生产中的当前困难带来有意义的回答。
为了帮助实现一定的固有刚度和所需流体通道的限定，进一步提出每个复合主体3、30或所谓的凹部9、90应具有如图所示的以下形状：
-弯曲形状，具有角度25，其可为圆形(见图12)；和/或，
-锯齿状形状，其中至少一些锯齿状物27限定了若干所谓的空腔11(例如见图3、10)。
为了横向闭合每个通道(即每个空腔11)、罩盖21和自承式复合主体3或凹部9，在以下情况下这些槽和角也将得到很好的利用：
-在与通道毗邻的壁的相应截面(例如31a、31b)位置处，在它们之间进行水密焊接，
-两个接两个地支撑，包含在壁的所述相应截面(例如31a、31b)的位置处支撑，因此插入在两个连续通道之间，或位于横向外部通道的任一侧上。
在凹部9或90中，可以有效地放置所谓的隔热材料(见上文)29，这甚至可以增强真空凹部的固有强度。
关于实现复合主体3、30的选择，可遵循以下建议，特别是为了满足电动或混合动力车辆电池组33的电池芯或外壳温度维持的需要；参见图1，其中每个结构1在示例中包括两个部分3、21，每个部分直接集成流体循环15的一系列通道(具有壁13的空腔11)，这里是平行的通道，通过外部电路到达和离开。
事实上，锂离子电池尤其受到温度参数的强烈影响。如果不考虑此参数，可能会对电池组电池的寿命、性能(容量和输出功率)、稳定性和使用安全性产生严重影响。
首先，即使在所涉及的能量的量方面PCM的液体-气体和反向状态变化是令人关注的，但目标应用中的优选状态变化可以是固体-液体和反向。
然后，以锂离子电池为例，它们必须保持在25℃与35℃的温度范围内才能最佳运行。
然而，除了用于热管理中涉及的元件的材料以及这些元件在可能结合PCM和隔热的层中的分层(见例如WO2017153691)之外，可能有必要在此架构内提供流体循环，通常在两层材料之间；在此文献中见通道55。
为了能够通过例如连接到外部空气回路的通道在入口/供应源17与出口/回收19之间循环流体15，将需要在这里例如以1呈现的结构。
除了通过上述解决方案实现这一点外，我们还想定义高性能复合主体，如上所述，因为正是这种主体的特性将确保热性能、自承式和易于成型或切割的标准。
因此，提出了分别基于弹性体或纤维的两种解决方案，其在不同温度下具有若干PCB改变相。
应注意，调配物中使用的相变材料随后将经过有利地调配，以将其包含在基质中，调配物中PCM的质量数量通常介于30％与95％之间。
调配物将优选地使用其相转变可能包含的微封装或纯材料，对于电池组应用，在-10℃与110℃之间(确切地说，取决于电化学性质、锂离子或不取决于它们)。
在锂离子应用的情况下，可以使用所调配产品上质量百分比为35％到45％的微封装的PCB。这些PCM将有利地包含在硅酮基质中，所述硅酮基质尤其包含阻燃和导热填料。
在上述两种解决方案中的第一种解决方案中，基质7包含(至少)弹性体，其允许具有小质量的主体3适于可能需要机械应力或复杂形状(弹性体的弹性方面)监测的情况。
在第二种解决方案中，基质7包括纤维。
在实施方面，若干结构1可安装在两个相邻电池之间和/或在电池组盒的不同面上和外围，以便将其包裹起来。
从电池组盒的表面开始，可以提供四层相变材料(若干PCM)，流体15(例如空气)可以在这四层相变材料之间循环。在PCM电池的外侧，安装了真空绝缘件，通常是一个或多个凹部9或90。导热的外围外壳将允许系统作为一个整体的机械强度和保护。
应注意，以上两种解决方案确保PCM不与流体直接接触，且PCM在流体状态中不存在泄漏。
一般来说，如上所述的复合主体解决方案能够动态工作：在电动或混合动力车辆上，通常在高需求时，例如，在冬季(例如，室外温度为3℃-4℃)电动启动期间，确实能够使空气(来自外部)通过空腔循环，从而使空气加热PCM，并将回收的热能传递到电池组的电池上，然后可以将空气重新定向到外部环境。在行驶过程中，空气将使PCM升温并排出电池组电池的多余热量。另一个假设是：在冬季，在电池运行期间，将由空气调节回路冷却的空气朝向电池投射。然后使此吹塑的空气穿过通道11。
现在，关于3、30复合主体的制造，应注意，其可呈现为包括压缩纤维石墨作为结构化基质的板，其中浸渍可为或包括煤油(即石蜡)的PCM。
石墨毡可通过剥离获得。如果存在罩盖，它将是导热的(例如，塑料箔)。如果未受应力，浸渍的基质不会释放PCM。并且，为了获得具有集成通道壁的复合主体，可以简单地模制或机械加工原始复合主体。可通过折叠获得真空袋解决方案。
图13中的一种解决方案提出结构1，其包括复合主体3和盖21以及至少一个其它所谓的复合主体30，在复合主体3和/或盖21中另外包含凹槽35。凹槽35接收密封件37，用于与空腔11毗邻的所述主体之间的流体密封。在示例中，流体15与通道壁13直接接触。
图14中的替代解决方案提出结构1包含用于液体(如流体15)循环的管39。管39分别被接收在相对的空腔11中。它们由促进与元件3、9、21内部热交换的材料制成，以便在流体通过时发生热交换。
图15、16中的替代解决方案提出结构1包含用于所述流体15循环的护层41。护层41具有用于流体的入口43和出口45。它包含向外突出的若干细长凹陷(即凹进部分)47。这些凹陷47被接收(楔入)在相对的空腔11中。插套41直接或不直接固定(例如，通过将插套两侧的面板21和3(或9)粘合在一起)在盖21与复合主体或所述凹部之间。横向于凹陷47且因此空腔11伸长的一般方向49：
-护层41占据的闭合截面S1(见图15、16中粗体线限定的截面)介于所述盖21和复合主体或凹部的累积截面(见图15、16中阴影截面S2a和S2b)的30％与100％之间，并且
-在此闭合截面S1中，凹陷47占据较小截面，优选地介于护层的所述总截面S1的5％到20％之间(见图15中护层的阴影)。护层由促进与元件3、9、21内部热交换的材料制成，以便在流体穿过护层(截面S1)且在整个护层中循环时发生热交换。
如果面板或结构3或9和21都设有空腔11(图15)，则细长凹陷47可位于护层的两个较大表面上，或者如果结构3或9和21中只有一个设有空腔11(图16)，则细长凹陷47可位于一个表面上。
如图14或17所示，与带有独立管或板51的解决方案相比，护层的优点可以是安全性密封件；罩盖21也不再需要以液密方式与复合主体(3)或凹部(9)固定在一起。在护层解决方案中，可使用分组布置、自定心和不限于中空区域的流体通路横截面15(涉及整个横截面S1，而不仅仅是凹陷47的横截面)。
图17中的替代解决方案提出结构1应包含板51，用于横向闭合空腔11，从而闭合通道壁13。板51是平的且实心的，以液密方式插入在至少一个罩盖21与复合主体3(或所述凹部9)之间。如果盖21和复合主体3(或所述凹部9)都具有空腔11，则板51可允许两种不同的流体15在板的任一侧流入相应空腔11中。如果存在用于液体(如所述流体15)循环的管39，则管39分别接收在相对的空腔11中。它们由促进与元件3、9、21内部热交换的材料制成，以便在流体通过时发生热交换。
图18示出了带有盒53的解决方案，其中至少部分侧壁(示例中的三个相邻侧壁55a、55b、55c)在外部通过侧面板1整合用于流体循环的通道13(的壁)和相邻面板的两个通道之间的流体连接角块57而加固。箭头分别标记了流体15进出源的入口和出口，如图1所示。在图1和18中的示例中，角块57布置在两个相邻侧面板或结构1之间的角处，所述两个相邻侧面板或结构布置成在它们之间形成角度，并且每个角块57的侧壁57a、57b允许接合。为了流体的循环，每个角块57整合了要分别连接到面向其的通道11的导管59。每个导管59都是弯曲的，以便流体流过相应的拐角。优选地，每个角块57应由隔热材料(例如PU泡沫)制成。
在例如电池组33之类的应用中，热管理可能涉及整体的一部分(电池组的一个电池)和整体(电池组的所有电池)，结合图1和18所示的上述解决方案的电池33、53可能涉及一个电池和所有电池。在后一种情况下，侧面板或结构1将包围所有电池，这不会阻止每个电池被另一组侧面板或结构1包围，所述另一组侧面板或结构1供应有流体，所述流体可能与前述流体15相同，也可能不同。
还应注意，罩盖21或用于主体3或凹部9的面板或结构1的其它元件可包含不在部分内部真空(例如PU泡沫)下且因此不属于PIV(见图1)的隔热材料。
图19、20还示出了符合本发明的结构1的两种变体，其包括一系列所述复合主体3和/或凹部9，每个复合主体和/或凹部限定托盘63(即平板)，所述托盘呈两种型号63a(图19)或63b(图20)。
目标是产生允许例如通过强制空气对车辆电池组电池64进行冷却的组件，方法是在其最优工作温度范围内促进其热管理，避免盲区和非均质温度。
为此目的，每个托盘63具有厚度(e)，并且在至少一个面630上具有由前述空腔11形成的通道。这些通道沿相关面的整个长度延伸，并在托盘的两个相对侧分别打开。
此外，在通道11之间，在托盘63的厚度(e)中形成通路65，用于接收将与在通道11中循环的流体F进行热交换的外部元件67(在这种情况下是电池64)。因此，将要存储的外部元件64、67横向地存储在每个托盘的平面P上，且流体F的流动在此平面中在最大可能表面上循环。
因此，每个托盘可以由整合的通路65和通道11的模制PCM元件来限定，这使得容易装配(图19的左视图)、能整合流体通道(图19的顶视图)，并且容易选择接近电池工作温度的PCM相变。
通常，如果电池64如图所示呈现为一种“圆柱形堆叠”，每个电池为管状，则托盘将在同一侧的通道11之间有利地堆叠、平行并相互倾斜，以便一个所述托盘63形成相邻托盘63的罩盖，从而形成具有闭合截面的所述通道。
为了增加热交换，建议根据每个托盘的厚度(e)，托盘63包含在两个相对侧630、631上背靠背布置的通道11。
并且对于电池64的定位和保持，通路65穿过托盘63的整个厚度(e)，且电池64单独布置在其借以穿过的这些堆叠托盘63的连续通路65中。下部支撑板69可支撑堆叠和电池64。它可以是冷却板，在其基座64a处具有用于冷却剂循环、与每个电池64进行热交换的其它通道71；见图19的右视图和图20。
在图20的版本中，通道11全部彼此平行。在图19的版本中，通道11在若干方向(71a、71b)上延伸，以便相互交叉，并且在其中一个方向(即，以梅花形表示)交错，即(图19的顶视图)示例中的71b。
结合图19至22所示的解决方案，本发明的另一方面旨在确保车辆电池组的特别精细且有效的热管理，车辆电池组是例如图1的33，或图19的具有圆柱形电池的电池组，或图21、22的具有在至少一个方向上对准以形成正方形或矩形截面的长方体的方形电池(此处为矩形)64'的33'。
如果WO2017153691提出了这个主题，则可以改进解决方案。因此，这里首先提出了一种改进的解决方案，如图21、22所示，一种组件包含：
-如已经呈现的若干结构1，具有其全部或部分特征，因此单独具有复合主体3或凹部9或盖21，
-车辆的若干电池组电池64'，以及
-所述冷却板69，布置成在电池64'的所述第二侧643上与所述电池进行热交换。
冷却板69具有导热性，并且具有导管(此处为内部导管)71，所述导管连接到将在所述管道71中循环的流体的第二供应源73，用于与电池64'进行表面热交换。关于这个主题，应注意，在图19、20的解决方案中也提供了这一点。这种热交换被称为“表面热交换”，因为冷却板69紧靠电池组的外边界面。它不在两个电池之间，具有结构1的外壳也是如此。在选定的设计中，每个电池和电池组作为整体由冷却板69支撑。
此外，在此解决方案中，在至少两个连续电池64′的两个第一相对侧(分别为641a和641b，图22)之间存在空间75，其中至少一个结构(1；3、9、21)插入所述空间中与电池进行热交换，其中通道形成空腔11连接到在电池64'之间位于空间75的中心部的要在所述通道11中循环的流体的第一供应源77。供应源77、73的第一和第二流体彼此不交叉；它们的循环是独立的；因此可以存在两种不同的流体。
如果图22清楚地示出了空间75，由于分解图的缘故，一旦装配完成，每个空间都被至少一个结构1占据。结构(1；3、9、21)和电池64'在堆叠方向(此处为水平方向)上抵靠彼此放置。在所选择的构造模式中，每个空间75从一个电池到下一个电池被两个结构1、隔热块79、然后是两个以上结构1占据。
第二流体供应源73将是有用的液体，例如水，因为与第一供应源77相比，更容易确保密封和连接。此外，当存在“表面热交换”时，这将更加有效。第二流体供应源73也将通过泵81有效地以闭路连接；图21。
在从所述组件中退出(图21中的83)后，所述第一供应源77的套管可通过套管85和适用的阀环绕入口87以确保流体循环，即使这意味着使其通过热交换器89，特别是在假设PCM具有两个相：固体和液体的情况下，在特定时间将足够冷的流体吹入通道11中，以使PCM返回固态。
第二流体供应源73将有效地使用气态流体，例如空气。优选的是，强制(通过风扇或其它)使此流体在组件中循环。
再次，为了保证热交换的质量和这些流体循环所提供的热管理的周密优化，结合现有的PCM，建议在电池64'(但这也可应用于例如先前解决方案的电池64)前面(即，与电池进行非离散热交换的固体连续表面645)存在每个复合主体(3)或凹部(9)。将理解，相反地，离散接触类似于不具有连续区的单独区。
因此，在先前解决方案中，表面645由实心圆柱面形成。在图21、22的解决方案中，表面645是平坦的，如电池的壁641a和641b是相对的。因此，可预见到，在所述电池(例如，64或64')中的一个的前方，每个复合主体(3)或凹部(9)抵靠电池以表面接触的方式应用，而在其间没有流体的通风(强制)循环。
使第一和第二流体的流动交叉(始终不混合)可进一步提高热交换效率。
此外，为了对抗所谓电池64'的热传输，在方形电池的解决方案(图21、22)中建议将隔热块79插入两个复合主体(3)或凹部(9)自身之间，从而插入两个所谓电池64'之间。
在图23的解决方案中，再现了先前解决方案(图21、22)的特性，增加了电绝缘片91，每个绝缘片插入一个结构1与一个电池64′之间。
电绝缘片91的目的是在复合主体(3)或凹部(9)的PCM导电的情况下避免短路。取决于PCM的特性以及所需的效果(是否需要电绝缘)，安装此组件不是必须的。
如果提供电绝缘片91，则元件1、91、64'之间的接触表面平坦且连续将有利于电绝缘的有效性；因此，建议在电绝缘片91的两个相对侧和结构1(复合主体3或凹部9)面向相邻电绝缘片91的侧上设置平坦表面；见图23。

Claims (10)

1.一种结构，其包括至少一个热管理元件(1)，所述热管理元件包括：
-复合主体(3)，其含有设置于刚性结构化基质(7)中的至少一种相变材料(5)，使得无论所含有的所述相变材料的相如何，所述复合主体都是自承式的，
所述复合主体(3)被成形为在外部局部地存在至少一个空腔(11)，所述空腔自身限定适合于流体循环的通道的壁(13)，
所述复合主体(3)限定具有厚度(e)的托盘(63、63a、63b)，并且由所述空腔(11)形成的所述通道在所述托盘的至少一个面上延伸，以及
在所述通道之间，在所述托盘(63、63a、63b)的所述厚度(e)中形成通路(65)，以接收外部元件(67)，所述外部元件(67)放置成与待在所述通道中循环的所述流体进行热交换。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述刚性结构化基质(7)包括弹性体或纤维。
3.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述刚性结构化基质(7)包括石墨毡。
4.一种结构套件，其包括分别根据前述权利要求中任一项所述的多个结构(1)，其中，所述通道(11)背靠背地布置在每个托盘的两个面上，根据厚度(e)彼此相对，所述托盘堆叠，在所述面中的同一面的所述通道之间一个接一个地应用，使得一个所述托盘形成相邻托盘的罩盖，从而形成各自具有闭合截面的所述通道。
5.根据权利要求4所述的套件，其进一步包括护层(41)，所述护层适用于使所述流体循环，且所述护层：
-具有用于所述流体的入口(43)和出口(45)，
-集成楔入若干所述空腔(11)中的若干细长凹陷(47)，
-放置在两个连续托盘之间。
6.根据权利要求4或5所述的套件，其特征在于，所述通道(11)彼此平行。
7.根据权利要求4或5所述的套件，其特征在于，所述通道(11)在若干方向(71a、71b)上延伸，以便彼此交叉并以交错方式布置于所述方向中的一个方向上。
8.一种组件，其包括：
-根据权利要求4至7中任一项所述的套件，其中所述通路(65)穿过所述托盘(63,63a，63b)，以及
-作为所述外部元件(67)，布置于所述堆叠的托盘(63、63a、63b)的连续通路(65)中的车辆电池组的电池(64)。
9.根据权利要求8所述的组件：
-其中所述电池(64)布置成与所述电池第一侧上的所述托盘进行热交换，所述通道(11)连接到要通过所述通道循环的流体的第一供应源(77)，以及，
-所述组件进一步包括冷却板(69)，所述冷却板在所述电池(64)的第二侧(64a)上与所述电池进行热交换，所述冷却板具有导管(71)，所述导管连接到要通过所述导管循环的流体的第二供应源(73)，用于与所述电池(64)进行表面热交换。
10.根据权利要求9所述的组件：
-其中，圆柱形的所述电池(64)延伸穿过所述堆叠托盘(63、63a、63b)的连续通路(65)直至每个电池的底座(64a)，以及，
-所述冷却板(69)与所述电池(64)的所述底座(64a)进行热交换。
CN201980063159.9A 2018-08-31 2019-09-02 具有集成通道的热管理结构 Active CN112771345B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1857878A FR3085469B1 (fr) 2018-08-31 2018-08-31 Structure de gestion thermique a canaux integres
FR1857878 2018-08-31
PCT/FR2019/052013 WO2020044002A1 (fr) 2018-08-31 2019-09-02 Structure de gestion thermique a canaux integres

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112771345A true CN112771345A (zh) 2021-05-07
CN112771345B CN112771345B (zh) 2023-01-13

Family

ID=65201243

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980062438.3A Active CN112997044B (zh) 2018-08-31 2019-09-02 具有流体通道的热管理结构
CN201980063159.9A Active CN112771345B (zh) 2018-08-31 2019-09-02 具有集成通道的热管理结构

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980062438.3A Active CN112997044B (zh) 2018-08-31 2019-09-02 具有流体通道的热管理结构

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20210320344A1 (zh)
EP (2) EP3844452B1 (zh)
CN (2) CN112997044B (zh)
FR (1) FR3085469B1 (zh)
WO (2) WO2020044002A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113375493A (zh) * 2021-06-29 2021-09-10 哈尔滨工业大学 一种新型多级板式集储换热一体相变储释热装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3097375A1 (fr) * 2019-06-11 2020-12-18 Hutchinson Boitier de gestion thermique d'une batterie
DE102020110906A1 (de) 2020-04-22 2021-10-28 FRÖTEK Vermögensverwaltung GmbH Batteriegehäuse
DE102020127689A1 (de) 2020-10-21 2022-04-21 Audi Aktiengesellschaft Brennstoffzellenstapel, Brennstoffzellenvorrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennstoffzellenvorrichtung
WO2022144453A1 (en) * 2021-01-04 2022-07-07 Eaton Intelligent Power Limited High-efficiency thermal management system and thermal exchange device
US20220302520A1 (en) * 2021-03-16 2022-09-22 Beam Global Phase change composite apparatus for battery packs and methods of making
DE102021205748A1 (de) 2021-06-08 2022-12-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriesystem und Kraftfahrzeug
DE102021132608A1 (de) * 2021-12-10 2023-06-15 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriemodul und Batteriesystem Batteriemodul und Batteriesystem mit durch hitzebeständige Trennplatte getrennten Batteriezellen
FR3134481A1 (fr) * 2022-04-07 2023-10-13 Akwel Unité de batterie pour véhicule automobile hybride ou électrique.
WO2023217786A1 (fr) * 2022-05-10 2023-11-16 Universite Paris-Est Creteil Val De Marne Batteries pourvues d'un systeme de gestion thermique comprenant des materiaux a changement de phase
DE102022114566A1 (de) * 2022-06-09 2023-12-14 Man Truck & Bus Se Doppelwandiges Batteriegehäuse mit offenem Profil

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140158340A1 (en) * 2012-12-11 2014-06-12 Caterpillar Inc. Active and passive cooling for an energy storage module
CN204257784U (zh) * 2014-11-26 2015-04-08 陈曦 一种夹心结构动力电池热管理装置
FR3015780A3 (fr) * 2013-12-23 2015-06-26 Renault Sa Systeme de maintien en temperature d'une batterie.
CN205723874U (zh) * 2016-03-23 2016-11-23 广东工业大学 一种电池模组加热装置
FR3039561A1 (fr) * 2015-07-31 2017-02-03 Commissariat Energie Atomique Structure composite pour le stockage d'energie thermique
FR3040210A1 (fr) * 2015-08-20 2017-02-24 Hutchinson Ensemble modulaire pour stockeur ou batterie
CN107210502A (zh) * 2015-01-30 2017-09-26 舍布鲁克大学Brp研究联盟 电池组

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI419391B (zh) * 2009-12-25 2013-12-11 Ind Tech Res Inst 電池系統中的散熱與熱失控擴散防護結構
US8936864B2 (en) * 2010-07-07 2015-01-20 GM Global Technology Operations LLC Batteries with phase change materials
JP2013214354A (ja) * 2010-07-30 2013-10-17 Panasonic Corp 電池モジュール
US9905821B2 (en) * 2010-11-15 2018-02-27 Volkswagen Ag Vehicle battery packaging
US9410746B2 (en) * 2013-03-20 2016-08-09 Basf Se Temperature-regulating element
US20160006088A1 (en) * 2014-07-01 2016-01-07 Embry-Riddle Aeronautical University, Inc. Battery thermal management for hybrid electric vehicles using a phase-change material cold plate
CN104617350B (zh) * 2015-01-04 2016-08-31 华中科技大学 一种基于包芯结构复合相变储热层的动力电池冷却系统
FR3048768B1 (fr) 2016-03-11 2020-10-30 Hutchinson Barriere thermique en particulier pour une batterie ainsi pourvue
CN106252787B (zh) * 2016-10-18 2019-03-15 广东工业大学 一种基于相变材料和空气耦合冷却的电池热管理系统
KR20180083140A (ko) * 2017-01-12 2018-07-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 하우징 및 이를 포함하는 배터리 팩
FR3063137B1 (fr) * 2017-02-23 2021-05-21 Valeo Systemes Thermiques Echangeur thermique et dispositif de regulation thermique d’au moins un element de stockage d’energie electrique
CN106684285A (zh) * 2017-03-07 2017-05-17 上海工程技术大学 一种用于电池组的格栅状复合散热装置
CN107069144B (zh) * 2017-06-22 2024-03-15 西安科技大学 一种电动汽车电池温度调节系统及方法
DE102017211529A1 (de) * 2017-07-06 2019-01-10 Mahle International Gmbh Einsatzrohr für den Eintrittskanal eines Plattenwärmetauschers
US20200036067A1 (en) * 2018-07-26 2020-01-30 GM Global Technology Operations LLC Battery module and method of forming a battery module housing

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140158340A1 (en) * 2012-12-11 2014-06-12 Caterpillar Inc. Active and passive cooling for an energy storage module
FR3015780A3 (fr) * 2013-12-23 2015-06-26 Renault Sa Systeme de maintien en temperature d'une batterie.
CN204257784U (zh) * 2014-11-26 2015-04-08 陈曦 一种夹心结构动力电池热管理装置
CN107210502A (zh) * 2015-01-30 2017-09-26 舍布鲁克大学Brp研究联盟 电池组
FR3039561A1 (fr) * 2015-07-31 2017-02-03 Commissariat Energie Atomique Structure composite pour le stockage d'energie thermique
FR3040210A1 (fr) * 2015-08-20 2017-02-24 Hutchinson Ensemble modulaire pour stockeur ou batterie
CN205723874U (zh) * 2016-03-23 2016-11-23 广东工业大学 一种电池模组加热装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113375493A (zh) * 2021-06-29 2021-09-10 哈尔滨工业大学 一种新型多级板式集储换热一体相变储释热装置
CN113375493B (zh) * 2021-06-29 2022-02-15 哈尔滨工业大学 一种新型多级板式集储换热一体相变储释热装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20210188128A1 (en) 2021-06-24
CN112997044B (zh) 2023-03-17
US20210320344A1 (en) 2021-10-14
FR3085469B1 (fr) 2022-12-16
WO2020044002A1 (fr) 2020-03-05
CN112771345B (zh) 2023-01-13
WO2020044001A1 (fr) 2020-03-05
EP3844452B1 (fr) 2022-09-14
EP3844452A1 (fr) 2021-07-07
CN112997044A (zh) 2021-06-18
FR3085469A1 (fr) 2020-03-06
EP3844451A1 (fr) 2021-07-07
EP3844451B1 (fr) 2022-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112771345B (zh) 具有集成通道的热管理结构
JP3195255U (ja) 熱交換アセンブリ
JP6123746B2 (ja) 組電池
WO2011092773A1 (ja) 電池モジュール
JP7027631B2 (ja) 相変化物質（ｐｃｍ）カプセルを適用したバッテリー冷却用のヒート・シンク
CN105280850B (zh) 一种智能热管理防水型动力电池箱
CA2531302A1 (en) Thermally managed battery enclosure for electric and hybrid electric vehicles
WO2023201923A1 (zh) 水冷板组件、水冷系统、电池及其箱体以及用电装置
JP7091971B2 (ja) 電池ユニット
JP5472212B2 (ja) 組電池
WO2018065554A1 (en) Battery box for automotive battery temperature management
KR20120004322A (ko) 전지 모듈
JP2010192207A (ja) 電池用冷却装置及び組電池
CN102447146A (zh) 用于可再充电能量存储系统组件的集成式热量和结构管理
CN217719768U (zh) 热管理部件、电池以及用电设备
WO2019151036A1 (ja) 電池パック
CN115458832A (zh) 多元复合相变材料和水冷协同作用的动力电池散热系统
JP6148066B2 (ja) 熱交換器
EP3796463B1 (en) Battery pack
US10230135B2 (en) Connectable battery module
EP3799194B1 (en) Battery pack
JP7395232B2 (ja) 電池パックおよびこれを含むデバイス
EP4064421A1 (en) Battery, device using battery, and method and device for preparing battery
CN108807730B (zh) 分层式电动汽车电池包
CN219696557U (zh) 热管理系统、电池的箱体、电池以及用电装置

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant