JP7134244B2 - 冷媒分配器 - Google Patents
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Description
本発明の第1側面は、電池モジュール用冷媒分配器に関するものである。冷媒分配器は、第1方向に長く延長された中空プロファイルを含む。中空プロファイルは、冷媒チャンネルを囲み第1方向に沿って冷媒入口と冷媒出口と流体連結する少なくとも一つの外壁を含む。中空プロファイルは、円形または長方形の断面形状のような多様な断面形状を有することができる。中空プロファイルは、押出成形されたアルミニウムプロファイルからなることが良い。このような軽量の押出プロファイルは、低価でありながら費用効率的な製造を可能にする。
第1平面外面に平行な第2平面外面を提供するために、凸型の第2外壁部は冷媒チャンネルの中心軸に対して凸型の第1外壁部に対向配置されることが良い。第1平面外面に垂直な第2平面外面を提供するために、第2外壁部は第1方向と第2方向に対して垂直な方向に冷媒チャンネルの中心軸に変位されることが良い。冷媒チャンネルの管型プロファイルと第1、第2凸部は共有押出されることが良い。第2平面外面は、冷媒分配器と電池モジュールハウジングのための支持構造体および/または支持台を提供するのに有利である。
長方形断面を有する押出プロファイルが冷媒分配器用に使用されれば、前述の凸部は省略することができる。ここで、複数の冷媒接合部を形成するための第1外壁部は、好ましく他の外壁より大きな壁厚さを有する長方形断面の4個の外壁のうちの最初の外壁である。また、第1平面外面に平行または垂直に配置された第2平面外面を有する第2外壁部は、好ましく第1外壁部に対向または垂直であり、増加された壁厚さを有する第2外壁である。
本発明の第2側面は、複数の電池セルを支持するように構成された上部面を備えた底プレートを含む電池モジュールハウジングに関するものである。複数の冷媒ダクトが底プレートに内蔵されて底プレートの長さ方向に底プレートを貫通して延長される。ここで、それぞれの冷媒ダクトは、底プレートの第1側壁の入口開口と底プレートの第2側壁の出口開口を流体的に連結する。第2側壁は第1側壁に対向し平面で平行したことが良い。電池モジュールハウジングは底プレートから延長される側方向壁を含むことが良く、第1および第2側壁に垂直な底プレートの第3側壁および第4側壁とそれぞれ連結されて構成できる。これによって、電池モジュールハウジングは、基本的にU字形状を有することができる。底プレートと側壁は、一般に押出成形されて一体構成物を形成する。
本発明の第4側面は、本発明による複数の電池モジュールハウジングを含む電池システムハウジングに関するものである。ここで、それぞれの電池モジュールハウジングは、それぞれの電池モジュールハウジングの底プレート上に配置された複数の整列された電池セルを有する電池モジュールを含むように構成される。したがって、各電池モジュールハウジングは冷媒分配器の冷媒ポートが冷媒ダクトの入口/出口開口と整列されるように、内蔵冷媒ダクトが設けられた底プレートに溶接される本発明による少なくとも一つの冷媒分配器を含む。
本明細書に使用されたように、“および/または”という用語は、一つ以上の関連列挙された項目の任意および全ての組み合わせを含む。また、本発明の実施形態を記述する時“することができる”を使用することは“本発明の一つ以上の実施形態”を意味する。本発明の実施形態に対する以下の説明にあって、単数形態の用語は文脈が異なるということを明確に表現しない限り複数形態を含むことができる。“第1”および“第2”という用語は多様な要素を説明するために使用されるが、これら要素はこれら用語によって制限されてはならないのを理解するはずである。この用語は、一つの要素を他の要素と区別するためにのみ使用される。例えば、第1要素は第2要素と命名でき、同様に、第2要素は、本発明の範囲を逸脱せずに、第1要素と命名できる。
図3に示された実施形態で、それぞれのポート開口162およびそれぞれの冷媒接合部14は長方形断面を有するが、これによって限定されるのではなく、他の形状の断面を有することが可能である。冷媒接合部14および冷媒ポート16の断面形状および寸法は、後述のように、電池モジュールハウジングの冷媒ダクトの断面形状および寸法に合わせられる。冷媒ポート16は、第1方向(X-方向)に沿ってさらに整列される。即ち、冷媒ポート16は、冷媒入口131から冷媒出口132まで線状の経路上に配置される。各冷媒ポート16のフランジ部161は、一つの(第1)冷媒接合部14のポート開口162と少なくとも一つの隣接した冷媒接合部14のポート開口162を分離する。特に、隣接したポート開口162の間には接合分離機152が設けられるので、この接合分離機152は第1外面151から第2方向(Y-方向)に突出する。したがって、接合分離機152は隣接した冷媒接合部14を分離する壁の延長部をなす。
第2円柱形ガスケット342は、第2凸部322に配置されて第2凸部322内でモールド成形された中空プロファイル31を円周方向に囲む。第2凸部322は、モールド成形された中空プロファイル31の残り部位と同一な円周を有する陥没部を含むことができる。第2円柱形ガスケット342は、この陥没部に配置できる。第2凸部322は、冷媒分配器の冷媒チャンネル13内にスライディングされて挿入されるように構成される。
11 中空
12 外壁l
13 冷媒チャンネル
131 冷媒入口
132 冷媒出口
14 冷媒接合部
15 第1外壁部
151 平面の第1外面
152 接合分離機
16 冷媒ポート
161 フランジ部
162 ポート開口
17 第2外壁
171 平面の第2外面
181 入口連結部
182 段差
20 電池モジュールハウジング
21 底プレート
211 底プレートの上部面
212 底プレートの下部面
22 冷媒ダクト
23 入口開口
24 第1側壁
25 スクリューヘッド
26、53 中空
27 溶接連結
28 側壁
29 ダクト分離機
30 パイプカップリング
31 モールド成形された中空プロファイル
32 凸部
33 末端部
35 ねじれ保護部材
36 モールド成形された中空プロファイルの外面
37 カバー部材
38 連結チャンネル
40 電池システムハウジング
50 電池モジュールハウジング
51 底プレート
52 側壁
54 冷媒ダクト
55 ダクト分離機
Claims (7)
- 複数の電池セルを支持するように構成された上部面を有する底プレートと、第1の完全な一体型冷媒分配器と、第2の完全な一体型冷媒分配器と、
を含む電池モジュールハウジングであって、
前記第1の完全な一体型冷媒分配器は、
一体形成された完全な一体型のユニットである電池モジュールハウジング用冷媒分配器であって、
第1方向に長く延長され、冷媒チャンネルを囲み前記第1方向に沿って冷媒入口と冷媒出口と流体連結する少なくとも一つの外壁を含む押出成形されたアルミニウム中空プロファイルと、
前記冷媒チャンネルと前記少なくとも一つの外壁の第1外壁部上に形成された冷媒ポートとの間で第2方向に前記第1外壁部を通過して延長される孔として形成された複数の冷媒接合部であって、前記冷媒チャンネルと前記冷媒ポートの間に流体連結を設ける穿孔および/またはミリングされた複数の冷媒接合部と、
を含み、
前記冷媒ポートは、前記第1外壁部に配置されるポート開口と、前記ポート開口を囲むフランジ部を含み、
前記複数の冷媒接合部の前記ポート開口は、前記第1方向に整列され、第2方向は、第1方向と30°~110°の角度をなし、
前記第2の完全な一体型冷媒分配器は、
一体形成された完全な一体型のユニットである電池モジュールハウジング用冷媒分配器であって、
第1方向に長く延長され、冷媒チャンネルを囲み前記第1方向に沿って冷媒入口と冷媒出口と流体連結する少なくとも一つの外壁を含む押出成形されたアルミニウム中空プロファイルと、
前記冷媒チャンネルと前記少なくとも一つの外壁の第1外壁部上に形成された冷媒ポートとの間で第2方向に前記第1外壁部を通過して延長される孔として形成された複数の冷媒接合部であって、前記冷媒チャンネルと前記冷媒ポートの間に流体連結を設ける穿孔および/またはミリングされた複数の冷媒接合部と、
を含み、
前記冷媒ポートは、前記第1外壁部に配置されるポート開口と、前記ポート開口を囲むフランジ部を含み、
前記複数の冷媒接合部の前記ポート開口は、前記第1方向に整列され、第2方向は、第1方向と30°~110°の角度をなし、
前記底プレートは、前記底プレートの長さ方向に前記底プレートを通過するように延長された複数の内蔵冷媒ダクトを含み、
前記複数の内蔵冷媒ダクトそれぞれは、前記底プレートの第1側壁内の入口開口と前記底プレートの第2側壁内の出口開口を流体連結し、
前記第1の完全な一体冷媒分配器は、前記底プレートの前記第1側壁に熔接され、前記第1外壁部は前記第1側壁に堅固に結合され、前記複数のポート開口それぞれは前記複数の入口開口のうちの一つと整列され、前記複数の内蔵冷媒ダクトは前記フランジ部によって互いに密封され、
前記第2の完全な一体冷媒分配器は、前記底プレートの前記第2側壁に熔接され、前記第1外壁部は前記第2側壁に堅固に結合され、前記複数のポート開口それぞれは前記複数の出口開口のうちの一つと整列され、前記複数の内蔵冷媒ダクトは前記フランジ部によって互いに密封される、電池モジュールハウジング。 - 前記底プレートは押出成形されたアルミニウムプロファイルであり、前記冷媒分配器は押出成形されたアルミニウムプロファイルである、請求項1に記載の電池モジュールハウジング。
- 前記第2方向は前記第1方向に対して垂直し、および/または前記内蔵冷媒ダクトが前記第2方向に延長された、請求項1または2に記載の電池モジュールハウジング。
- 複数の電池セルを支持するように構成された上部面と、長さ方向に延長された複数の内蔵冷媒ダクトとを有するアルミニウム底プレートを押出成形ステップと、
第1の完全な一体型冷媒分配器を設けるステップであって、
前記第1の完全な一体型冷媒分配器は、
一体形成された完全な一体型のユニットである電池モジュールハウジング用冷媒分配器であって、
第1方向に長く延長され、冷媒チャンネルを囲み前記第1方向に沿って冷媒入口と冷媒出口と流体連結する少なくとも一つの外壁を含む押出成形されたアルミニウム中空プロファイルと、
前記冷媒チャンネルと前記少なくとも一つの外壁の第1外壁部上に形成された冷媒ポートとの間で第2方向に前記第1外壁部を通過して延長される孔として形成された複数の冷媒接合部であって、前記冷媒チャンネルと前記冷媒ポートの間に流体連結を設ける穿孔および/またはミリングされた複数の冷媒接合部と、
を含み、
前記冷媒ポートは、前記第1外壁部に配置されるポート開口と、前記ポート開口を囲むフランジ部を含み、
前記複数の冷媒接合部の前記ポート開口は、前記第1方向に整列され、第2方向は、第1方向と30°~110°の角度をなし、
前記第1外壁部が第1側壁に堅固に結合され、前記複数のポート開口それぞれは複数の入口開口のうちの一つと整列され、前記複数の内蔵冷媒ダクトは前記フランジ部によって互いに密封されるように前記底プレートの前記第1側壁に前記第1の完全な一体型冷媒分配器を溶接するステップと、
第2の完全な一体型冷媒分配器を設けるステップであって、
前記第2の完全な一体型冷媒分配器は、
一体形成された完全な一体型のユニットである電池モジュールハウジング用冷媒分配器であって、
第1方向に長く延長され、冷媒チャンネルを囲み前記第1方向に沿って冷媒入口と冷媒出口と流体連結する少なくとも一つの外壁を含む押出成形されたアルミニウム中空プロファイルと、
前記冷媒チャンネルと前記少なくとも一つの外壁の第1外壁部上に形成された冷媒ポートとの間で第2方向に前記第1外壁部を通過して延長される孔として形成された複数の冷媒接合部であって、前記冷媒チャンネルと前記冷媒ポートの間に流体連結を設ける穿孔および/またはミリングされた複数の冷媒接合部と、
を含み、
前記冷媒ポートは、前記第1外壁部に配置されるポート開口と、前記ポート開口を囲むフランジ部を含み、
前記複数の冷媒接合部の前記ポート開口は、前記第1方向に整列され、第2方向は、第1方向と30°~110°の角度をなし、
前記第1外壁部が第2側壁に堅固に結合され、前記複数のポート開口それぞれは複数の出口開口のうちの一つと整列され、前記複数の内蔵冷媒ダクトは前記フランジ部によって互いに密封されるように前記底プレートの前記第2側壁に前記第1の完全な一体型冷媒分配器を溶接するステップと、
を含み、
前記複数の内蔵冷媒ダクトそれぞれは、前記底プレートの第1側壁内の入口開口と前記底プレートの第2側壁内の出口開口を流体連結する、電池モジュールハウジングの製造方法。 - 電池システムハウジングであって、
請求項1~3のいずれか一項に記載の複数の電池モジュールハウジングと、
第1の電池モジュールハウジングの第1冷媒分配器と隣接する第2の電池モジュールハウジングの第2冷媒分配器を相互連結するパイプカップリングと、
を含み、
前記複数の電池モジュールハウジングそれぞれは、前記電池モジュールハウジングの底プレートに配置された複数の整列された電池セルを有する電池モジュールを含み、
前記パイプカップリングは、
前記第1冷媒分配器および前記第2冷媒分配器とのジョイント冷媒チャンネルを形成するように構成されたモールド成形された中空プロファイルと、
第1凸部であって、前記第1冷媒分配器の中空プロファイルの断面形態に対応する断面形態と、前記第1凸部に設置された第1円柱形ガスケットと、を有する前記モールド成形された中空プロファイルの第1末端部に提供された第1凸部と、
第2凸部であって、前記第2冷媒分配器の中空プロファイルの断面形態に対応する断面形態と、前記第2凸部に設置された第2円柱形ガスケットと、を有する前記モールド成形された中空プロファイルの第2末端部に提供された第2凸部と、
前記モールド成形された中空プロファイルの外面から突出し、前記パイプカップリングの少なくとも一つの回転状態で前記第1の電池モジュールハウジングと前記第2の電池モジュールハウジングの少なくとも一つの底プレートに接触するように構成された少なくとも一つのねじれ保護部材と、
を含み、
前記第1凸部は前記第1冷媒分配器の前記冷媒出口に加圧-密着密封され、前記第2凸部は前記第2冷媒分配器の前記冷媒入口に加圧-密着密封された、電池システムハウジング。 - 少なくとも1つのねじれ保護部材が、少なくとも1つのカバー部材を含み、
前記少なくとも1つのカバー部材は、前記第1のおよび第2の電池モジュールハウジングのうちの少なくとも一つの底プレートの下部面から突出した少なくとも一つのスクリューヘッドを嵌め合い可能に構成され、請求項5に記載の電池システムハウジング。 - 前記各パイプカップリングのねじれ保護部材は、前記第1の電池モジュールハウジングの底プレートの下部面から突出した第1スクリューヘッドをぴったり合うように収容するように構成された第1カバー部材と前記第2の電池モジュールハウジングの底プレートの下部面から突出した第2スクリューヘッドをぴったり合うように収容するように構成された第2カバー部材を含む、請求項5に記載の電池システムハウジング。
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