CN216793758U - 用于机动车辆的电能存储模块的隔室和外壳 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于机动车辆的电能存储模块(14)的隔室(12)，包括：‑底壁(26)，具有内表面(262)，该内表面被构造成至少部分地限定适合于容纳电能存储模块的凹槽(20)；‑用于传热流体的流通通道(50)，流通通道被构造成使得流通通道的一个端部通过至少一个孔口(65)通向内表面(262)；‑设计为与电能存储模块热接触的热交换器(60)，包括至少一个连接到流通通道的流体连接元件(1、100)；该流体连接元件(1、100)包括:‑套管(11)，设计为插入所述孔口(65)中，以及‑围绕所述套筒(11)的密封件(64)，以便确保套筒和孔口之间的密封性。本实用新型还涉及一种用于机动车辆的电能存储模块的外壳。

Description

用于机动车辆的电能存储模块的隔室和外壳

技术领域

本实用新型涉及一种用于机动车辆的电能存储模块的外壳。本实用新型还涉及一种用于机动车辆的电能存储模块的隔室。

背景技术

在汽车领域，已知使用电能存储模块的形式的电池。每个模块可以包括容纳在外壳中的多个电能存储单元。这使得可以容易地组合电池以获得期望的充电容量。以此方式，也可更容易地将电池安装在机动车辆上，通过外壳保护该存储单元。

理想情况下使用的电池需要在20℃到40℃之间的温度下工作，特别是具有高存储密度的电池，例如锂离子或锂聚合物类型的电池。温度过低会影响范围，温度过高会影响电池寿命。因此，有必要尽可能地调节电池的温度。

美国申请US2011/0206967A描述了这种电池的一个例子。在该申请中，电池被存储在具有用于容纳该电池的凹槽的容器中。容器的壁旨在与相邻容器的壁接触，壁具有凹陷，该凹陷形成用于使传热流体流通的导管的一部分。

在现有技术中存在许多不同的外壳设计，其中，传热流体回路和冷却板之间的连接借助于布置在电池组内部的软管来提供，将电池单元或元件进行分组的模块是基于该软管的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种用于机动车辆的电能存储模块的外壳，该外壳的结构得到了改进和简化，特别是可以省去连接软管的使用。

因此，本实用新型涉及一种用于机动车辆的电能存储模块的隔室，该隔室被布置成容纳至少一个电能存储模块，并且至少包括：

-底壁，优选地包括复合材料，所述底壁具有内表面和外表面，内表面被构造成至少部分地界定适于容纳至少一个电能存储模块的凹槽；

-流通通道，用于传热流体的流通，该流通通道至少部分地形成在底壁内或底壁上，该流通通道构造成使得流通通道的至少一端部通过至少一个孔口通向内表面；

-热交换器，用于与该至少一个电能存储模块热接触，所述热交换器能够供传热流体穿过并且包括至少一个用于流体连接到流通通道的元件，允许传热流体在热交换器和流通通道之间流通；

该流体连接元件包括：

-套筒，用于穿过所述孔口插入，以及

-密封件，围绕所述套筒，以便当套筒处于插入该孔口的安装位置时，在套筒和经由该开口通向该内表面的流通通道的端部之间提供密封配合。

术语“热交换器”被理解为是指由具有高导热性的材料(例如铝)制成的元件，其具有适于使传热流体流通的内部容积。

所述套筒由外壁和内壁限定。内壁限定了导管。因此，由套筒形成的导管允许热交换器的内部容积连接到传热流体流通通道。术语“套管”被理解为是指刚性管，优选由金属制成。

因此，通过消除软管连接，根据本实用新型的隔室在设计方面得到了简化并节省了空间，还通过限制电池外壳的部件数量而允许在组装期间节省成本和时间。此外，本实用新型还具有以下优势：具有有限的流体连接区域并因此具有有限的泄漏风险区域。

有利的是，底壁是绝热的。

分别用于热交换器和隔室底壁的材料的绝热性和传导率的差异使得优化热交换器的热调节性能成为可能。因此，热交换器可用于加热或冷却电能存储模块。

在组装隔室后，通过在孔口边缘处压缩套筒的外壁和流通通道的端部之间的密封件来确保密封性。密封件优选为O形环或X形环。

热交换器与电池热接触。这意味着，在某些实施例中，热交换器与电池直接机械接触，或者，在其他实施例中，通过使用具有良好导热性的媒介间接接触。

因此，热交换器搁置在底壁的内表面上，所述热交换器的横向运动受到通过底壁的孔口插入流通通道的端部的套筒的限制。术语“横向位移”被理解为意指在底壁平面内的位移。由于连接元件在最终组装之前不具有机械连接装置，热交换器的连接元件能够通过底壁中的孔口垂直地滑入通道开口的端部。术语“垂直地”被理解为意指沿着与由底壁限定的平面正交的轴线的位移。

根据本实用新型的连接元件允许热交换器与隔室的流通通道快速且密封地连接。

该隔室有利地形成具有盖的壳体的下部，该壳体容纳电池单元。

根据本实用新型的一个方面，侧壁连接到底壁，侧壁还至少部分地界定适于容纳至少一个电能存储模块的凹槽。根据一个可能的实施例，侧壁与底壁机械连接。根据本实用新型的一个方面，套筒通过铜焊、焊接、压接、冲压或物质变形、以密封方式固定到交换器上。

根据本实用新型的一个方面，压缩元件被放置在热交换器和底壁的内表面之间。有利的是，压缩元件是泡沫、聚合物元件或包括板簧的压缩元件，用于按压与交换器表面接触的绝缘元件。该压缩元件可以改善热交换器和电能存储模块之间的接触。

根据本实用新型的一个方面，隔室包括多个热交换器。

根据本实用新型的一个方面，该或每个热交换器包括两个流体连接元件，其中一个是用于使传热流体流入流通通道的入口流体连接元件，另一个是用于使传热流体流出流通通道的出口流体连接元件。

根据本实用新型的一个方面，隔室还包括用于至少一个电能存储模块的支撑结构。有利的是，支撑结构被布置成使得电能存储模块被机械地固定到其上，优选通过螺纹连接。更有利的是，支撑结构与底壁机械连接。

根据本实用新型的一个方面，隔室还包括至少一个模块，优选多个电能存储模块。有利地，模块经由至少一个面与热交换器热接触。有利地，热交换器专用于每个电能存储模块。在该实施例中，模块被机械固定到支撑结构。因此，交换器和底壁之间的机械连接仅通过在电池和支撑结构之间的连接处的压缩以及通过在套筒的外壁和孔口的边缘之间压缩的密封件的机械强度来保证。交换器因此被“夹置”在底壁和相应的模块之间。

根据本实用新型的一个方面，通道是使得连接到外部流体回路的主通道和热交换器之间形成连接的辅助通道。有利的是，主通道服务于多个辅助通道。在该实施例中，每个辅助通道包括与热交换器的连接元件流体连接的孔口，以及用于与主通道连接的区域。

根据本实用新型的一个方面，隔室包括用于传热流体的分配通道和用于传热流体的收集通道，每个通道与相关联的连接元件连通，以分别允许通过传热流体分配通道供应至少一个热交换器、优选多个热交换器，并允许通过收集通道排出传热流体。根据本实用新型的一个方面，底壁在所述孔口或每个孔口的水平处包括优选为金属的加强件，该加强件被包覆成型并且与流体连接元件的套筒互补。该加强件形成径向止挡件，以提高密封压缩区的强度。根据本实用新型的一个方面，包覆成型加强件包括用于至少部分地容纳密封件的容纳区域。

根据本实用新型的一个方面，该套筒或每个套筒包括环形槽，该环形槽用于至少部分地容纳密封件，以便限制密封件沿着套筒的运动。

有利地，该套筒或每个套筒还包括不同于第一密封件的第二密封件，优选地，第二密封件容纳在所述套筒的第二凹槽中。

根据另一个实施例，经由开口通向内表面的流通通道的端部包括用于至少部分地容纳密封件的凹槽。

根据本实用新型的一个方面，一个、优选若干个预定位装置形成在界定该热交换器或每个热交换器的边缘上。因此，有利于交换器的定位，而没有在外壳组装期间损坏连接元件的风险。特别地，预定位装置对应于与凸耳相互作用的凹槽，或者对应于底壁的内表面的变形。

本实用新型还涉及一种组装用于机动车辆的电能存储模块的隔室的方法，该隔室被布置成容纳至少一个电能存储单元，该方法至少包括以下步骤：

-通过将流体连接元件与底壁的孔口相对放置，将至少一个热交换器预定位在底壁上，

-将电能存储模块定位在热交换器上，

-将电能存储模块机械地固定到电能存储模块的支撑件上，特别是通过螺纹连接或卡扣配合，在此过程中，套筒被插入该孔口中。

该密封件或每个密封件的压缩是径向压缩，当该套筒或每个套筒进入该孔口或每个孔口足够远时，该径向压缩生效。当优选通过螺纹连接将电能存储模块固定到支撑件上时，这是可能的。这种固定，优选通过螺纹连接，可使该模块或每个模块从底壁垂直移动设定距离。有利地，该距离被确定为使得密封件被压缩放置在套筒的外壁和通过孔口通向底壁的内表面的流通通道的端部之间。因此，该热交换器或每个热交换器跟随相同的组装运动，并且当套筒处于插入孔口的安装位置时，允许密封件被压缩。因此，不需要卡扣式或旋入式的连接或保持系统。

就定位而言，交换器由底板(或底壁)中提供的孔口中的套筒预先定位。也就是说，对于包括入口连接元件和出口连接元件的交换器，在通过将模块拧到支撑件上而将入口/出口套筒放置在最终位置之前，该入口/出口套筒被预先定位在底壁中。

本实用新型还涉及一种用于机动车辆的电能存储模块的外壳，该外壳包括如上所述的隔室，容纳在该隔室中的至少一个电能存储模块、特别是多个电能存储模块，以及用于封闭该隔室从而保护和隔离电能存储模块的盖。

例如，该隔室和盖均由复合材料片制成，该复合材料片特别包括玻璃纤维、可选的碳纤维或其他纤维，预浸渍有热塑性树脂。

所用的传热流体优选为乙二醇-水，对乙二醇的含量没有限制 (0％-100％)。或者，传热流体可以是水，或者选自R134a、R1234yf或R744 型号的制冷剂。

根据本实用新型的一个方面，套筒由与热交换器相同的材料制成，例如铝或钢。

根据本实用新型的一个方面，套筒由不同于热交换器的材料制成，由塑料制成，并且可以通过包覆成型来组装。

根据本实用新型的一个方面，该通道或每个通道包括由底壁形成的沟槽和盖子，盖子被设置成封闭该沟槽从而形成该通道，该封闭特别是通过将该盖子焊接到后壁上来完成的。

根据本实用新型的一个方面，盖子具有细长形状。

根据本实用新型的一个方面，盖子基本上是平坦的。

根据本实用新型的一个方面，盖子包括至少一个弯头，特别是两个弯头，以匹配通道的弯头。

根据本实用新型的一个方面，沟槽与至少一个孔口、特别是多个孔口连通，以便使传热流体与一个或多个热交换器连通。

根据本实用新型的一个方面，该热交换器或这些热交换器，特别地，分别为具有用于使传热流体流通的内部通道的板。

根据本实用新型的一个方面，每个盖子由塑料制成。特别地，每个盖子由与用于隔室的热塑性材料相同或相容的热塑性材料制成，从而允许通过焊接组装。

由隔室形成并可选地由附接的盖封闭的外壳(包括电池)可以放置在车辆的车身上

附图说明

通过阅读下面的描述，本实用新型的其它特征和优点将变得更加清楚，下面的描述是通过非限制性的说明性例子以及附图给出的，附图中：

图1至图6是本实用新型的示例性实施方式的视图。

在不同的附图中，具有相同或相似功能的相同或相似元件具有相同的附图标记。因此，没有系统地重复对它们的结构和功能的描述。

具体实施方式

图1和2示出了根据本实用新型的外壳10的第一示例性实施例。图1 示出了用于机动车辆的电能存储模块的外壳的仰视图。机动车辆尤其可以是汽车、卡车、公共汽车。图2示出了外壳10的部分俯视图。

电能存储外壳10具体地包括隔室12、用于存储电能的电池14和用于封闭隔室12以保护电池14的附接部18。电池14例如是串联电连接的。

在这种情况下，附接部18是盖，该盖部分地界定了凹槽20并且部分地封闭隔室12，该凹槽20用于容纳至少一个电能存储模块。隔室12尤其可以具有碗的形状，并且包括底壁26、侧壁28和轴环30。

布置成容纳电能存储单元的隔室12包括：

-底壁26，优选地包括复合材料，并且具有内表面262和外表面261，内表面262被构造成至少部分地界定适于容纳至少一个电能存储模块14的凹槽20；侧壁28机械连接到底壁26，

-至少一个用于使传热流体流通的流通通道50，或多个流通通道50，每个通道50至少部分地由底壁26形成(也就是说，形成在底壁26内或底壁 26上)，该流通通道50被构造成使得流通通道50的至少一个端部通过至少一个孔口65通向内表面262；

-流体连接元件100，布置成使得可以将通道50连接到外部传热流体回路(图中未示出)，每个连接元件100例如至少部分地与底壁26和/或侧壁 28包覆成型。

该隔室12形成外壳10的下部，由盖18封闭，容纳并保护电池单元。

该隔室12和盖18例如均由复合材料片制成，复合材料特别包括玻璃纤维、可选地碳纤维或其他纤维，预浸渍有热塑性树脂。

该隔室包括用于传热流体的分配通道58和用于传热流体的收集通道 59，每个通道分别与热交换器60的至少一个入口连接元件62和热交换器60 的至少一个出口连接元件63连通，以分别允许通过传热流体分配通道供应至少一个热交换器、优选多个热交换器，并允许通过收集通道排出传热流体。在该实施例中，因此，传热流体的行进路径最初在分配通道58中流通，然后经由孔口65和入口连接元件62在热交换器60中流通，并且最后通过孔口65和出口连接元件63在收集通道59中流通。特别地，这些热交换器60 均为具有用于使传热流体流通的内部通道的板61。

若干预定位装置617形成在限定该热交换器或每个热交换器的边缘上。预定位装置对应于与凸耳616相互作用的凹槽615，或者对应于底壁26的内表面262的变形。

支撑元件81由用于固定电能存储模块的多个固定区域形成。在该实施例中，支撑元件81与底壁成一体，并且包括至少一个螺纹金属插件，以便允许将模块拧上。

图3示出了本实用新型的另一个实施例。

根据该实施例，外壳10包括用于机动车辆的多个电能存储模块14的隔室12，所述隔室包括：

-底壁26，优选地，底壁包括复合材料，所述壁由内表面262和外表面 261界定，底壁显著地执行支撑热交换器的功能，

-侧壁28，与底壁机械连接，该实施例中的侧壁是框架的形式，

-通道50，用于使传热流体流通，该通道至少部分地由底壁形成或形成在底壁上，并且包括至少一个孔口65，该孔口65通向所述底壁26的内表面 262，

-热交换器60，能够供传热流体穿过并且包括至少一个流体连接元件1，流体连接元件允许传热流体在热交换器60和流通通道50之间流通，

流体连接元件1包括：用于插入通道的所述孔口中的套筒，以及围绕所述套筒的密封件，密封件用于确保套筒和通道的孔口之间的密封。

该外壳还包括：

-多个热交换器60，每个热交换器将专用于电能存储模块，

-每个热交换器60包括流体连接元件62和出口流体连接元件63，

-用于电能存储模块14的支撑结构81，在该实施例中，支撑结构是固定到框架28上的横梁的形式，电能存储模块机械地固定到横梁上，

-盖18，

-分配通道58和收集通道59，

-加强板80，使得能够为位于底壁下方的通道提供机械保护。

本实用新型还涉及一种组装用于机动车辆的电能存储模块的隔室的方法，该隔室被布置成容纳至少一个电能存储模块。

图4示出了入口或出口流体连接元件1、100的实施例，该结构优选是相同的。

热交换器60具有适于传热流体的流通的内部容积600。

在该实施例中，底壁26在孔口65的水平处包括包覆成型在底壁上的金属加强件68，该金属加强件68与流体连接元件1的套筒11互补。金属加强件68为密封件64提供外部径向刚性止挡。金属加强件尤其可以通过金属嵌件成型领域的技术人员已知的技术来集成。密封件64容纳在形成于套筒11 中的环形凹槽66中。因此，一旦组装好外壳，密封件64就被压缩在套筒11 和金属加强件68之间。

连接元件1具有止挡件69，使得能够防止套筒11被推入太远。

图5示出了图4中实施例的变型。在该实施例中，连接元件1、100包括容纳在形成于套筒11中的第二凹槽中的第二密封件74。该实施例提高了密封性。

因此，当组装外壳时，分别组装到孔口65上和相关联的流通通道50的端部上的每个连接元件1、100形成连接，该连接允许传热流体在通道50和交换器60的内部容积600之间流通。

套筒11例如由铝制成。

端部件具有狭槽105，狭槽105中存在从壁28包覆成型的材料。

图6示出了本实用新型的另一个实施例，其中，经由开口65通向内表面262的流通通道50包括用于至少部分地容纳密封件64的凹槽68。因此，在孔口65的水平处的该流通通道开口的端部被构造成：当套筒11在组装位置通过孔口65插入时，允许密封件64的至少下部保持件与套筒11的外壁配合。此外，界定凹槽68的、流通通道50的端部可包括环67，环67例如由塑料制成，包覆成型在隔室12的复合材料中，以便进一步限定密封件64 的上部保持件。

每个通道50包括由底壁26和盖子55形成的沟槽，盖子55被设置成封闭该沟槽从而形成通道50，该封闭特别通过将该盖子焊接到后壁上来完成，如图3所示。

每个盖子55具有细长的形状并且基本上是平坦的。

为了匹配通道的弯头，特别地，每个盖子55包括两个弯头56。

沟槽与多个孔口65连通，以使传热流体与一个或多个热交换器60连通。

根据本实用新型的一个方面，每个盖子55由塑料制成。

在这种情况下使用的冷却剂尤其可以是诸如R744的、基于二氧化碳的液体冷却剂，例如，2，3，3，3-四氟丙烯(或HFO-1234yf)，或1，1，1，2-四氟乙烷(或R-134a)。冷却剂也可以是纳米流体。冷却剂也可以是水，可能包括添加剂。

当然，本实用新型不限于所描述和示出的实施例。本实用新型还延伸到具有修改的变型，特别是在各种元件的构造和布置方面具有修改，或者技术等同物的替换。

Claims (15)

1.一种用于机动车辆的电能存储模块(14)的隔室(12)，其特征在于，该隔室(12)被布置成容纳至少一个电能存储模块(14)，并且至少包括：

-底壁(26)，所述底壁(26)具有内表面(262)和外表面(261)，所述内表面(262)被构造成至少部分地界定适于容纳所述至少一个电能存储模块(14)的凹槽(20)；

-流通通道(50)，用于传热流体的流通，该流通通道(50)至少部分地形成在所述底壁(26)内或所述底壁(26)上，该流通通道(50)被构造成使得所述流通通道(50)的至少一个端部通过至少一个孔口(65)通向所述内表面(262)；

-热交换器(60)，用于与所述至少一个电能存储模块(14)热接触，所述热交换器(60)能够供传热流体穿过并且包括用于流体连接到所述流通通道(50)的至少一个元件(1、100)，允许传热流体在所述热交换器(60)和所述流通通道(50)之间流通；

流体连接元件(1、100)包括：

-套筒(11)，用于穿过所述孔口(65)插入，以及

-密封件(64)，围绕所述套筒(11)，以便当所述套筒(11)处于插入所述孔口(65)中的安装位置时，在所述套筒(11)和经由所述孔口(65)通向所述内表面(262)的、所述流通通道(50)的端部之间提供密封配合。

2.如权利要求1所述的隔室(12)，其特征在于，所述底壁(26)包括复合材料。

3.如权利要求1所述的隔室(12)，其特征在于，所述隔室包括多个热交换器(60)。

4.如前述权利要求之一所述的隔室(12)，其特征在于，所述热交换器(60)包括两个流体连接元件(1、100)，其中一个是用于使传热流体流入所述流通通道(50)的入口流体连接元件(62)，另一个是用于使传热流体流出所述流通通道(50)的出口流体连接元件(63)。

5.如权利要求1至3之一所述的隔室(12)，其特征在于，所述隔室还包括用于所述至少一个电能存储模块(14)的支撑结构(81)。

6.如权利要求1至3之一所述的隔室(12)，其特征在于，所述隔室(12)包括用于传热流体的分配通道(58)和用于传热流体的收集通道(59)，每个通道(58、59)分别与相关联的连接元件(62、63)连通，以允许通过传热流体分配通道(58)供应所述至少一个热交换器，并允许通过收集通道(59)排出传热流体。

7.如权利要求1至3之一所述的隔室(12)，其特征在于，所述底壁(26)在所述孔口(65)的水平处包括包覆成型的加强件(68)，所述加强件(68)与所述流体连接元件(1、100)的套筒(11)互补。

8.如权利要求7所述的隔室(12)，其特征在于，所述加强件(68)为金属的。

9.如权利要求1至3之一所述的隔室(12)，其特征在于，每个套筒(11)包括凹槽(66)，所述套筒的所述凹槽(66)用于至少部分地容纳所述密封件(64)，从而限制所述密封件(64)沿着所述套筒(11)的运动。

10.如权利要求1至3之一所述的隔室(12)，其特征在于，所述套筒(11)还包括不同于第一密封件的第二密封件。

11.如权利要求10所述的隔室(12)，其特征在于，所述第二密封件容纳在所述套筒的第二凹槽中。

12.如权利要求1至3之一所述的隔室(12)，其特征在于，经由所述孔口(65)通向所述内表面(262)的、所述流通通道(50)的所述端部包括用于至少部分地容纳所述密封件(64)的凹槽(68)。

13.如权利要求1至3之一所述的隔室(12)，其特征在于，所述隔室还包括连接到所述底壁(26)的侧壁(28)，所述侧壁(28)还至少部分地界定适于容纳所述至少一个电能存储模块(14)的凹槽(20)。

14.一种用于机动车辆的电能存储模块(14)的外壳(10)，其特征在于，所述外壳包括：如前述权利要求之一所述的隔室(12)；容纳在所述隔室(12)中的至少一个电能存储模块(14)；以及盖(18)。

15.如权利要求14所述的外壳(10)，其特征在于，所述外壳包括多个电能存储模块。

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