用于電動車輛電池的冷卻板總成的制作方法
【專利摘要】根據(jù)本公開的示例性方面的總成除了其它方面以外包括頂部板件、底部板件和夾在頂部板件和底部板件之間的管道。
【專利說明】
用于電動車輛電池的冷卻板總成
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及用于電動車輛的電池總成。電池總成包括冷卻板總成，該冷卻板總成具有沿著線性軸線延伸遠離冷卻板總成邊緣的排出管。
【背景技術(shù)】
[0002]需要降低機動車的燃料消耗和排放是眾所周知的。因此，正在開發(fā)降低或完全消除對內(nèi)燃機的依賴的車輛。電動車輛是為該目的而開發(fā)的一種類型的車輛。通常，電動車輛不同于常規(guī)的機動車輛因為它們由電池提供電力的電機有選擇地驅(qū)動。相比之下，常規(guī)的機動車輛僅僅依賴內(nèi)燃機來推進車輛。
[0003]使用高壓電池總成給電動車輛的電機提供電力。電池總成包括由多個電池單元組成的電池陣列。外殼總成容納電池陣列。冷卻板可以設(shè)置為與電池單元相接觸來熱管理由電池單元產(chǎn)生的熱量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的總成除了其它方面以外包括頂部板件、底部板件和夾在頂部板件和底部板件之間的管道。
[0005]在前述總成的另一非限制性實施例中，頂部板件和底部板件二者的一部分與管道重疊。
[0006]在任一前述總成的另一非限制性實施例中，頂部板件和底部板件中的每個包括與管道重疊的展開部。
[0007]在任何前述總成的另一非限制性實施例中，管道沿著線性軸線延伸遠離總成的邊緣。
[0008]在任何前述總成的另一非限制性實施例中，線性軸線在頂部板件和底部板件之間延伸。
[0009]在任何前述總成的另一非限制性實施例中，頂部板件和底部板件配合形成冷卻板總成的本體。
[0010]在任何前述總成的另一非限制性實施例中，延伸部從本體延伸，管道由延伸部接收。
[0011]在任何前述總成的另一非限制性實施例中，延伸部包括通過橋部與本體連接的平臺，平臺相對于本體升高。
[0012]在任何前述總成的另一非限制性實施例中，頂部板件包括第一展開部并且底部板件包括第二展開部，管道接收在第一展開部和第二展開部之間的開口內(nèi)。
[0013]在任何前述總成的另一非限制性實施例中，通道被形成在頂部板件和底部板件之間。
[0014]在任何前述總成的另一非限制性實施例中，通道是盤曲狀通道。
[0015]在任何前述總成的另一非限制性實施例中，被接收在頂部板件和底部板件之間的管道部分沿著與至少一部分通道平行的線性軸線延伸。
[0016]在任何前述總成的另一非限制性實施例中，管道包括進口管和出口管。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一示例性方面的電池總成除了其它方面以外包括多個電池單元、容納多個電池單元的外殼總成和與多個電池單元相接觸的冷卻板總成。冷卻板總成的管道穿過外殼的壁伸出，管道沿著線性軸線延伸遠離冷卻板總成的本體的邊緣。
[0018]在前述總成的另一非限制性實施例中，線性軸線不包括任何彎曲。
[0019]在任一前述總成的另一非限制性實施例中，本體包括延伸部并且管道從延伸部延伸。
[0020]在任何前述總成的另一非限制性實施例中，本體包括展開部并且管道被接收在由展開部形成的開口內(nèi)。
[0021]在任何前述總成的另一非限制性實施例中，本體由頂部板件和底部板件形成，管道夾在頂部板件和底部板件之間。
[0022]在任何前述總成的另一非限制性實施例中，冷卻板總成是包括流體源、進口和出口的熱管理系統(tǒng)的一部分。
[0023]在任何前述總成的另一非限制性實施例中，管道包括與進口連接的進口管和與出口連接的出口管。
[0024]可以單獨地或以任何組合地采用前述段落、權(quán)利要求，或以下說明書和附圖中的實施例、示例和替代方案，包括任何它們的各個方面或各自的獨特特征。說明的與一個實施例有關(guān)的特征適用于所有的實施例，除非這樣的特征是矛盾的。
[0025]從以下【具體實施方式】中，本發(fā)明的各種特征和優(yōu)勢對本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。伴隨【具體實施方式】的附圖簡要說明如下。
【附圖說明】
[0026]圖1示意性說明了電動車輛動力傳動系統(tǒng)；
[0027]圖2說明了電動車輛的電池總成；
[0028]圖3說明了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的冷卻板總成；
[0029]圖4說明了圖3的冷卻板總成的橫截面視圖；
[0030]圖5說明了通過冷卻板總成的循環(huán)流體的通道；
[0031]圖6說明了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的冷卻板總成。
【具體實施方式】
[0032]本發(fā)明詳細說明了用于電動車輛的總成。該總成可以是包括用于熱管理由電池總成的電池單元產(chǎn)生的熱量的冷卻板總成的電池總成。冷卻板總成可以包括頂部板件、底部板件和管道，該管道夾在頂部板件和底部板件之間，以便頂部板件和底部板件的部分與管道重疊。在一些實施例中，管道從冷卻板總成的邊緣沿著線性軸線橫向延伸。在裝配、運輸和操作和安裝過程中本公開的總成使用在管道和板之間提供堅固的接合部的“直線”排出管結(jié)構(gòu)。盡管此處關(guān)于電池冷卻板總成進行說明，本公開不限于這樣的實施例并且可以延伸至在管道和其它部件之間需要堅固的接合部的任何總成。在【具體實施方式】的以下段落中將更詳細的討論這些和其它特征。
[0033]圖1示意性地說明用于電動車輛12的動力傳動系統(tǒng)10。雖然描繪為混合動力電動車輛(HEV)，但應(yīng)該理解的是，在此描述的構(gòu)思不限于HEV并且可以擴展到包括但不限于插電式混合動力電動車輛(PHEV)和純電動車輛(BEV)的其他電動車輛。
[0034]在一個實施例中，動力傳動系統(tǒng)10是使用第一驅(qū)動系統(tǒng)和第二驅(qū)動系統(tǒng)的動力分配式動力傳動系統(tǒng)。第一驅(qū)動系統(tǒng)包括發(fā)動機14和發(fā)電機18(8卩，第一電機)的組合。第二驅(qū)動系統(tǒng)至少包括馬達22( S卩，第二電機)、發(fā)電機18、和電池總成24。在這個示例中，第二驅(qū)動系統(tǒng)被認為是動力傳動系統(tǒng)10的電驅(qū)動系統(tǒng)。第一和第二驅(qū)動系統(tǒng)生成扭矩以驅(qū)動電動車輛12的一組或多組車輛驅(qū)動輪28。盡管示出了動力分配式結(jié)構(gòu)，本發(fā)明延伸至包括完全混合動力、并聯(lián)混合動力、串聯(lián)混合動力、輕度混合動力或微混合動力的任何混合動力或電動車輛。
[0035]在一個實施例中是內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機14，和發(fā)電機18可以通過比如行星齒輪組這樣的動力傳輸單元30連接。當然，包括其他齒輪組和變速器的其他類型的動力傳輸單元，可以用于將發(fā)動機14連接到發(fā)電機18。在一個非限制性實施例中，動力傳輸單元30是包括環(huán)形齒輪32、中心齒輪34和托架總成36的行星齒輪組。
[0036]發(fā)電機18可以由發(fā)動機14通過動力傳輸單元30驅(qū)動以將動能轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機18可以可選地起馬達的作用以將電能轉(zhuǎn)換為動能，從而輸出扭矩到連接到動力傳輸單元30的軸38。因為發(fā)電機18可操作地連接到發(fā)動機14，發(fā)動機14的速度可以由發(fā)電機18控制。
[0037]動力傳輸單元30的環(huán)形齒輪32可以連接到軸40，軸40通過第二動力傳輸單元44連接到車輛驅(qū)動輪28。第二動力傳輸單元44可以包括具有多個齒輪46的齒輪組。其他動力傳輸單元也可能是合適的。齒輪46傳遞來自發(fā)動機14的扭矩到差速器48以最終向車輛驅(qū)動輪28提供牽引力。差速器48可以包括實現(xiàn)到車輛驅(qū)動輪28的扭矩傳遞的多個齒輪。在一個實施例中，第二動力傳輸單元44通過差速器48機械地連接到輪軸50以將扭矩分配到車輛驅(qū)動輪28。
[0038]通過輸出扭矩到也連接到第二動力傳輸單元44的軸52，馬達22也可以用于驅(qū)動車輛驅(qū)動輪28。在一個實施例中，馬達22和發(fā)電機18配合作為再生制動系統(tǒng)的一部分，馬達22和發(fā)電機18兩者在再生制動系統(tǒng)中可以用作馬達以輸出扭矩。例如，馬達22和發(fā)電機18可以各自輸出電力到電池總成24。
[0039]電池總成24是示例類型的電動車輛電池。電池總成24可以包括高電壓牽引電池組，高電壓牽引電池組包括能夠輸出電力以操作馬達22和發(fā)電機18的多個電池陣列、或電池單元組。其他類型的儲能裝置和/或輸出裝置也可以用于為電動車輛12提供電力。
[0040]在一個非限制性實施例中，電動車輛12具有兩個基本操作模式。電動車輛12可以在電動車輛(EV)模式下操作，在電動車輛模式下，馬達22用于車輛推進(通常沒有來自發(fā)動機14的幫助)，從而消耗電池總成24荷電狀態(tài)直到在特定駕駛模式/循環(huán)下其最大容許放電率。EV模式是電動車輛12操作的電荷消耗模式的示例。在EV模式期間，電池總成24的荷電狀態(tài)在某些情況下可以增加，例如歸因于一段時間的再生制動。發(fā)動機14在默認EV模式下通常關(guān)閉(0FF)，但是必要時可以基于車輛系統(tǒng)狀態(tài)或如操作者所允許地操作。
[0041]電動車輛12可以附加地在混合動力(HEV)模式下操作，在混合動力模式下發(fā)動機14和馬達22兩者都用于車輛推進。HEV模式是電動車輛12操作的電荷維持模式的示例。在HEV模式期間，電動車輛12可以減少馬達22推進力使用以便通過增加發(fā)動機14推進力使用而將電池總成24的荷電狀態(tài)維持在恒定或近似恒定的水平。在本公開范圍內(nèi)，電動車輛12可以在除EV和HEV模式之外的其他操作模式下操作。
[0042]圖2說明了可以成為電動車輛的一部分的電池總成54。例如，可以使用在圖1的電動車輛12內(nèi)的電池總成54。電池總成54包括用于給不同的車輛部件提供電力的電池陣列56，電池陣列56可以被稱為電池單元組。盡管圖2說明了兩個電池陣列56，但在本公開的范圍內(nèi)電池總成54可以包括單個電池陣列或多個電池陣列。換句話說，本公開不限于圖2示出的具體的結(jié)構(gòu)。
[0043]每個電池陣列56包括可以沿著每個電池陣列56的跨度長度并排堆疊的多個電池單元58。盡管在圖2的高度示意圖描繪中未示出，電池單元58使用匯流條彼此電連接。在一個實施例中，電池單元58是棱柱形的鋰離子電池。然而，在本公開的范圍內(nèi)可供選擇地可以使用具有其它幾何形狀(圓柱體、袋狀等)和/或其它化學性質(zhì)(鎳-金屬氫化物、鉛酸等)的電池單元。
[0044]外殼總成60(圖2以虛線示出)圍繞電池陣列56。外殼總成60限定了用于容納電池陣列56以及電池總成54的任何其它可能的部件的內(nèi)部66。在一個非限制性實施例中，外殼總成60包括形成圍繞內(nèi)部66的多個壁65的托盤62和蓋64。夕卜殼總成60可以米用任何尺寸、形狀或結(jié)構(gòu)，而且不限于圖2的具體結(jié)構(gòu)。
[0045]在一些情況中，在充電和放電操作過程中電池陣列56的電池單元58可能產(chǎn)生熱量。在車輛關(guān)斷的情況中，熱量還可以由于相對熱的環(huán)境條件而被傳遞給電池單元58。在其它情況中，例如相對冷的環(huán)境條件下，電池單元58可能需要加熱。因此，可以使用熱管理系統(tǒng)75來熱調(diào)節(jié)(也就是加熱或冷卻)電池單元58。
[0046]例如，熱管理系統(tǒng)75可以包括流體源77、入口 79、出口81和冷卻板總成70。在一個實施例中，入口79和出口81連接在流體源77和冷卻板總成70之間并且可以包括管、軟管、管道等。例如乙二醇或其它適合流體這樣的流體F從流體源77傳送至入口 79，穿過冷卻板總成70的管道72，并且然后穿過冷卻板總成70。流體F穿過冷卻板總成70循環(huán)，冷卻板總成70與電池單元58的一個或多個表面相接觸，以將熱量添加給電池總成54/從電池總成54移除熱量。換句話說，流體F可以增強由冷卻板總成70實現(xiàn)的傳熱效果。那么在流體F返回至流體源77之前流體F可以通過管道72排進出口 81。因為流體F從電池單元58吸收熱量或散失熱量至電池單元58，從出口 81離開的流體F將很可能具有不同于通過進口 79進入的流體F的溫度。
[0047]在一個非限制性實施例中，電池總成54的電池陣列56位于冷卻板總成70的頂上以便冷卻板總成70與每個電池單元58的底部表面相接觸。冷卻板總成70的管道72通過外殼總成60伸出。例如，管道72可以穿過外殼總成60的其中一個壁65伸出，來連接熱管理系統(tǒng)75的入口 79和出口 81。
[0048]圖3和圖4進一步說明了冷卻板總成70。在一個實施例中，冷卻板總成70包括頂部板件74、底部板件76和管道72。在其它實施例中，冷卻板總成70可以包括僅單個的板件(例如參見圖6)。頂部板件74和底部板件76共同形成冷卻板總成70的本體85。在一個實施例中，頂部板件74和底部板件76由導熱材料例如金屬材料制成。
[0049]可以包括入口管72A和出口管72B的管道72被夾在頂部板件74和底部板件76之間以便冷卻板總成70的本體85與管道72重疊。入口管72A可以與熱管理系統(tǒng)75的入口 79連接并且出口管72B可以與出口81連接(參見圖2)。在一個實施例中，管道72橫向延伸遠離冷卻板總成70的本體85的邊緣78。
[0050]每個頂部板件74和底部板件76的一部分可以與管道72重疊。例如，頂部板件74和底部板件76可以與管道72重疊距離X(參見圖4)。重疊的距離X足以提供用于將管道72固定到頂部板件74和底部板件76的堅固的接合部。在一個實施例中，將管道72釬焊接到頂部板件74和底部板件76。然而，還預(yù)期其它附接方法。
[0051 ]在另一實施例中，頂部板件74和底部板件76包括從本體部82向外伸出的展開部80。展開部80可以從本體85的邊緣78延伸至每個頂部板件74和底部板件76的本體部82。管道72可以被插入到在頂部板件74和底部板件76的展開部80之間延伸的開口 84。
[0052]現(xiàn)在參照圖4，冷卻板總成70的管道72可以沿著線性軸線A延伸。線性軸線A在頂部板件74和底部板件76之間的位置處橫向延伸遠離冷卻板總成70的本體85的邊緣78。在一個實施例中，線性軸線A是完全線性的(也就是不包含彎曲)并且與延伸貫穿邊緣78的平面P垂直。管道72可以包括控制管道72到開口 84的插入距離的凸緣86。管道72的插入距離還可以由頂部板件74和底部板件76的展開部80的內(nèi)壁88部分地控制。
[0053]圖5說明了冷卻板總成70的額外的特征。例如，冷卻板總成70可以可選擇地包括通道90。通道90形成用于使流體F穿過冷卻板總成70循環(huán)的導管。通道90可以由頂部板件74、底部板件76或兩者形成(參見圖4)。在一個非限制性實施例中，通道90是盤曲狀通道。通道90接收來自入口管72A的流體F并且將流體F排出至出口管72B。在另一實施例中，接收在頂部板件74和底部板件76之間的管道72的段89沿著與至少一部分通道90平行的線性軸線A延伸。
[0054]盡管圖3、4和5說明了冷卻板總成，本公開不限于這樣的實施例。事實上，應(yīng)當領(lǐng)會的是在管道和其它部件(例如具有充氣室和蓋的板)之間需要堅固的接合部的任何車輛總成可以從本公開的教導中受益。
[0055]圖6說明了另一示例性的冷卻板總成170。在這個公開中，在適當?shù)那闆r下，相同的附圖標記表示相同的元件，并且加上100或其倍數(shù)的附圖標記表明改進的元件，該改進的元件理解為包含相應(yīng)的最初元件的相同特征和益處。
[0056]在圖6的示例性的實施例中，冷卻板總成170包括本體185和可以由本體185的一部分接收來附接于本體185的管道172。本體185可以由一個或多個板件組成。在一個實施例中，延伸部192從本體185延伸。管道172可以接收在延伸部192的展開部180內(nèi)。
[0057]在一個非限制性實施例中，延伸部192包括平臺194和連接在本體185與平臺194之間的橋部196。橋部196可以成角度以使平臺194相對于本體185升高。展開部180可以在延伸部192的平臺194上形成以便管道沿著在本體185之上的升高的線性軸線A延伸。在另一個非限制性實施例中，貫穿本體185和延伸部192的橫截面路徑CP是Z形的。
[0058]盡管不同的非限制性實施例說明為具有具體的組件或步驟，但本公開的實施例不限于那些特定的組合。將來自任何非限制性實施例中的一些組件或特征與來自任何其他非限制性實施例中的特征或組件結(jié)合使用，是可能的。
[0059]應(yīng)該理解的是，貫穿幾個附圖的相同的附圖標記識別對應(yīng)的或相似的元件。應(yīng)該理解的是，盡管在這些示例性實施例中公開并且說明了特定的組件布置，但其他布置也可以從本公開的教導中受益。
[0060]上述說明應(yīng)該理解為說明性的并且無任何限制的意義。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，某些修改可以落入本公開的范圍內(nèi)。由于這些原因，應(yīng)該研究下面的權(quán)利要求以確定本公開的準確范圍和內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1.一種總成，包含: 頂部板件； 底部板件；以及 夾在所述頂部板件和所述底部板件之間的管道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總成，其中所述頂部板件和所述底部板件二者的一部分與所述管道重疊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總成，其中所述頂部板件和所述底部板件中的每個包括與所述管道重疊的展開部。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總成，其中所述管道沿著線性軸線延伸遠離所述總成的邊緣。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的總成，其中所述線性軸線在所述頂部板件和所述底部板件之間延伸。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總成，其中所述頂部板件和所述底部板件配合形成冷卻板總成的本體。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的總成，包含從所述本體延伸的延伸部，所述管道由所述延伸部接收。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的總成，其中所述延伸部包括通過橋部與所述本體連接的平臺，所述平臺相對于所述本體升高。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總成，其中所述頂部板件包括第一展開部并且所述底部板件包括第二展開部，所述管道被接收在所述第一展開部和所述第二展開部之間的開口內(nèi)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總成，包含在所述頂部板件和所述底部板件之間形成的通道。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的總成，其中所述通道是盤曲狀通道。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的總成，其中被接收在所述頂部板件和所述底部板件之間的所述管道的部分沿著與所述通道的至少一部分平行的線性軸線延伸。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總成，其中所述管道包括進口管和出口管。
【文檔編號】H01M10/625GK105914426SQ201610070863
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月2日
【發(fā)明人】阿西夫·伊克巴爾, 丹尼爾·米勒, 詹姆斯·勞倫斯·索伊什
【申請人】福特全球技術(shù)公司