CN117254179A - 具有多层热能传递总成的电池包和热能传递方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“具有多层热能传递总成的电池包和热能传递方法”。一种电池包总成包括电芯堆，所述电芯堆具有沿着轴线分布的多个电池电芯以及沿着轴线分布的多个热能传递总成。每个热能传递总成设置在多个电池电芯内的轴向相邻的电池电芯之间。每个热能传递总成包括将隔离层夹在中间的第一片材和第二片材。电池包总成还包括冷却剂板总成和夹在冷却剂板总成和电芯堆之间的基础片材。基础片材被配置为将热能从第一片材和第二片材传送到冷却剂板总成。

Description

具有多层热能传递总成的电池包和热能传递方法
技术领域
本公开总体上涉及传送来自电池包的热能。
背景技术
电动化车辆不同于常规机动车辆，因为电动化车辆包括具有一个或多个电机的传动系。作为内燃发动机的替代或补充，电机可以驱动电动化车辆。牵引电池包总成可以为电机供电。电动化车辆的牵引电池包总成可以包括电池电芯组。
发明内容
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电池包总成，其包括：电芯堆，所述电芯堆包括沿着轴线分布的多个电池电芯以及沿着所述轴线分布的多个热能传递总成，每个热能传递总成设置在所述多个电池电芯内的轴向相邻的电池电芯之间，每个热能传递总成包括将隔离层夹在中间的第一片材和第二片材；冷却剂板总成；以及夹在所述冷却剂板总成和所述电芯堆之间的基础片材，所述基础片材被配置为将热能从所述第一片材和所述第二片材传送到所述冷却剂板总成。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电池包总成，其中所述第一片材和所述第二片材直接连接到所述基础片材。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电池包总成，其中所述基础片材是第一材料，并且所述冷却剂板总成是不同的第二材料。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电池包总成，其中所述第一材料包括铜，其中所述第二材料包括铝。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电池包总成，其中所述第一片材和所述第二片材是铜。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电池包总成，其中所述冷却剂板总成包括路径，所述路径被配置为传送液体冷却剂。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电池包总成，其中所述第一片材和所述第二片材各自与所述电池电芯中的相应一个电池电芯的轴向朝向侧直接接触。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电池包总成，其中所述冷却剂板总成包括第一板、与所述第一板间隔开距离的第二板以及在所述第一板和所述第二板之间延伸的多个翼片，其中所述冷却剂板总成被配置为在所述第一板和所述第二板之间传送冷却剂。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电池包总成，其中所述多个翼片相对于通过所述冷却剂板总成的冷却剂流的方向交错。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电池包总成，其中所述基础片材竖直地位于所述电芯堆和所述冷却剂板总成之间。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电池包总成，其中所述第一片材和所述第二片材从所述基础片材竖直地向上延伸。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电池包总成，其中所述电芯堆是牵引电池包总成的一部分。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种在电池包内进行热传递的方法，其包括：将来自电芯堆中的电池电芯的热能传送到热能传递总成的第一片材；使用所述热能传递总成的隔离层来使所述第一片材与所述热能传递总成的第二片材隔离；将热能从所述第一片材传送到夹在冷却剂板总成和所述电芯堆之间的基础片材；以及将热能从所述基础片材传送到所述冷却剂板总成。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种方法，所述方法还包括通过将液体冷却剂传送通过所述冷却剂板总成来从所述冷却剂板总成传送热能。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种方法，其中所述液体冷却剂沿着多个交错的路径传送通过所述冷却剂板总成。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种方法，其中所述第一片材和所述第二片材直接连接到所述基础片材。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种方法，其中所述基础片材和所述冷却剂板总成是不同的材料。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种方法，其中所述基础片材是铜。
可以独立地或以任何组合方式采用前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案，包括它们的各种方面或相应各个特征中的任何一个。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非此类特征是不兼容的。
附图说明
根据具体实施方式，所公开的示例的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。随附于具体实施方式的附图可简要地描述如下：
图1示出了具有牵引电池包的电动化车辆的侧视图。
图2示出了图1的牵引电池包的放大透视图。
图3示出了来自牵引电池包的电芯堆的一部分的特写视图。
图4示出了来自图1的牵引电池包的热能传递总成的透视图。
图5示出了来自图1的牵引电池包的冷却剂板总成的透视图。
图6示出了沿着图5中的线6-6的截面图。
图7示出了根据另一个示例实施例的冷却剂板总成的截面图。
具体实施方式
本公开详述了示例牵引电池包总成，其在电芯堆和冷却剂板总成之间具有基础片材。基础片材可以促进电芯堆的电池电芯和冷却剂板总成之间的热能传递。
参考图1，电动化车辆10包括牵引电池包总成14、电机18和车轮22。牵引电池包总成14为电机18供电，该电机可以将电力转换为机械动力以驱动车轮22。牵引电池包总成14可以是相对高压电池。
在示例性实施例中，牵引电池包总成14固定到电动化车辆10的车身底部26。在其他示例中，牵引电池包总成14可以位于电动化车辆10的其他地方。
电动化车辆10是纯电动车辆。在其他示例中，电动化车辆10是混合动力电动车辆，其选择性地使用由内燃发动机(替代电机或者是对电机的补充)提供的扭矩来驱动车轮。一般而言，电动化车辆10可以是具有牵引电池包的任何类型的车辆。
现在参考图2至图4，牵引电池包总成14包括保持在外壳总成34内的多个电池电芯30。在示例性实施例中，外壳总成34包括外壳盖38和外壳托盘42。外壳盖38固定到外壳托盘42，以提供容纳多个电池电芯30的内部区域44。
多个电池电芯(或简称为“电芯”)30用于向电动化车辆10的各种部件供应电力。电池电芯30相对于彼此并排地堆叠以构造电芯堆46。在该示例中，每个电芯堆46包括八个单独的电池电芯30，并且电池包14在外壳总成34的内部区域44内包括四个电芯堆46。
尽管在本公开的各个图中示出了特定数量的电池电芯30和电芯堆46，但是牵引电池包总成14可以包括任何数量的电池电芯30和电芯堆46。换句话说，本公开并不限于图2和图3所示的电池电芯30的具体配置。
在一个实施例中，电池电芯30是棱柱形锂离子电池电芯。然而，在本公开的范围内，可以可替代地利用具有其他几何形状(圆柱形、袋状等)和/或化学性质(镍-金属氢化物、铅酸等)的电池电芯。
电芯堆46中的每一个包括沿着轴线A分布的多个电池电芯30。电芯堆46还包括沿着轴线A分布的多个热能传递总成50。热能传递总成50中的每一个设置在电芯堆46的轴向相邻的电池电芯30之间。沿着轴线A，电芯30与热能传递总成50交替。
热能传递总成50是多层总成。热能传递总成50各自包括第一片材54、第二片材58和夹在第一片材54和第二片材58之间的隔离层62。第一片材54和第二片材58可以是具有相对高的热导率的金属或金属合金材料。在一些示例中，第一片材54和第二片材58是铜。隔离层62可以是泡沫。
在外壳34内，电芯堆46设置在基础片材60上，该基础片材设置在冷却剂板总成64上。在该示例中，基础片材60夹在冷却剂板总成64和电芯堆46之间。基础片材60是相对薄的材料片材。基础片材60被配置为将热能从第一片材54和第二片材58传送到冷却剂板总成64。例如，基础片材60可以使用粘合剂直接连接到冷却剂板总成64。
第一片材54和第二片材58与基础片材60直接接触地搁置在基础片材60上。在一些示例中，第一片材54和第二片材58可以直接连接到基础片材60。
在该示例中，第一片材54和第二片材58从基础片材60竖直地向上延伸。出于本公开的目的，竖直是参考地面和电池包14安装在车辆10内时的一般取向。基础片材60竖直地位于电芯堆46和冷却剂板总成64之间。
冷却剂循环通过冷却剂板总成64，以在该示例中从电池包14移除热能。在冷却剂在外壳34内吸收热能之后，冷却剂从外壳34移动到热能交换器68，诸如散热器。热能在热能交换器68处从冷却剂释放。然后，冷却剂循环返回通过电池包14内的冷却剂板总成64。
热能传递总成50促进热能移动至冷却剂板总成64。特别地，每个电池电芯30夹在两个片材，即热能传递总成50中的一个的第一片材54和热能传递总成50中的另一个的第二片材58之间。因此，与电池电芯30中的一个电池电芯的相应轴向朝向侧直接接触的两个片材可以从该电池电芯30吸收热能。然后，热能移动通过片材到达基础片材60。热能通过基础片材60传播并且然后可以从基础片材60传递到冷却剂板总成64。隔离层62可以帮助防止热能从电池电芯30中的一个电池电芯通过片材54、58中的一个片材传递到电池电芯30中的另一个电池电芯。阻止足够的热能传递到轴向相邻的电池电芯30可以帮助防止热失控状况。
现在参考图5和图6并且继续参考图2至图4，冷却剂板总成64可以是金属或金属合金材料，诸如铝。在该示例中，冷却剂板总成64包括第一板74、与第一板74间隔开距离的第二板78以及在第一板74和第二板78之间延伸的多个翼片82。间隔在冷却剂板总成64内建立多个路径84，所述多个路径可以用于通过冷却剂板总成64传送冷却剂。
在该示例中，第一组86翼片82相对于在第一组86下游的第二组90翼片82交错。交错是相对于冷却剂C通过冷却剂板总成64的总体流动方向而言的。交错可以将湍流引入通过冷却剂板总成64的冷却剂C流中，这可以促进冷却剂和冷却剂板总成64之间的热能传递。
在该示例中，第一组86和第二组90的翼片82各自线性延伸。在另一个示例中，如图7所示，冷却剂板总成64A包括第一组86A、第二组90A、第三组86B和第四组90B的翼片82A。翼片82A各自具有波浪形轮廓。
一种传送来自电芯堆46中的电池电芯30中的一个的热能的方法可以首先将热能从电芯30传递到多层热能传递总成50的第一片材54。所述方法使用热能传递总成的隔离层来隔离热能，以免其移动到热能传递总成50的第二片材58。热能从第一片材54传送到基础片材60，所述基础片材夹在冷却剂板总成64和电芯堆46之间。然后，热能从基础片材60传送到冷却剂板总成64。在冷却剂板总成64内，作为液体冷却剂的冷却剂C吸收热能并且将其从电池包14移除。
先前描述在本质上是示例性的而非限制性的。对所公开的示例作出的变化和修改对于本领域技术人员而言可能变得显而易见，所述变化和修改不一定脱离本公开的本质。因此，只能通过研究所附权利要求来确定赋予本公开的保护范围。

Claims (15)

1.一种电池包总成，其包括：
电芯堆，所述电芯堆包括沿着轴线分布的多个电池电芯以及沿着所述轴线分布的多个热能传递总成，每个热能传递总成设置在所述多个电池电芯内的轴向相邻的电池电芯之间，每个热能传递总成包括将隔离层夹在中间的第一片材和第二片材；
冷却剂板总成；以及
基础片材，所述基础片材夹在所述冷却剂板总成和所述电芯堆之间，所述基础片材被配置为将热能从所述第一片材和所述第二片材传送到所述冷却剂板总成。
2.如权利要求1所述的电池包总成，其中所述第一片材和所述第二片材直接连接到所述基础片材。
3.如权利要求1所述的电池包总成，其中所述基础片材是第一材料，并且所述冷却剂板总成是不同的第二材料，并且任选地，其中所述第一材料包括铜，其中所述第二材料包括铝。
4.如权利要求3所述的电池包总成，其中所述第一片材和所述第二片材是铜。
5.如权利要求1所述的电池包总成，其中所述冷却剂板总成包括路径，所述路径被配置为传送液体冷却剂。
6.如权利要求1所述的电池包总成，其中所述第一片材和所述第二片材各自与所述电池电芯中的相应一个电池电芯的轴向朝向侧直接接触。
7.如权利要求1所述的电池包总成，其中所述冷却剂板总成包括第一板、与所述第一板间隔开距离的第二板以及在所述第一板和所述第二板之间延伸的多个翼片，其中所述冷却剂板总成被配置为在所述第一板和所述第二板之间传送冷却剂，并且任选地，其中所述多个翼片相对于通过所述冷却剂板总成的冷却剂流的方向交错。
8.如权利要求1所述的电池包总成，其中所述基础片材竖直地位于所述电芯堆和所述冷却剂板总成之间，并且任选地，其中所述第一片材和所述第二片材从所述基础片材竖直地向上延伸。
9.如权利要求1所述的电池包总成，其中所述电芯堆是牵引电池包总成的一部分。
10.一种在电池包内进行热传递的方法，其包括：
将来自电芯堆中的电池电芯的热能传送到热能传递总成的第一片材；
使用所述热能传递总成的隔离层来使所述第一片材与所述热能传递总成的第二片材隔离；
将热能从所述第一片材传送到夹在冷却剂板总成和所述电芯堆之间的基础片材；以及
将热能从所述基础片材传送到所述冷却剂板总成。
11.如权利要求10所述的方法，其还包括通过将液体冷却剂传送通过所述冷却剂板总成来从所述冷却剂板总成传送热能。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述液体冷却剂沿着多个交错的路径传送通过所述冷却剂板总成。
13.如权利要求10所述的方法，其中所述第一片材和所述第二片材直接连接到所述基础片材。
14.如权利要求10所述的方法，其中所述基础片材和所述冷却剂板总成是不同的材料。
15.如权利要求10所述的方法，其中所述基础片材是铜。
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