CN105390771B - 具有热装置的牵引电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有热装置的牵引电池组件。一种牵引电池组件，包括堆叠成阵列的电池单元和被设置为抵着所述阵列的热板。所述热板的内部限定由若干个室形成的C形通道，各室跨过所述阵列的长度并被构造为使流体在其中循环以利于与电池单元进行热交换。

Description

具有热装置的牵引电池组件
技术领域
本公开涉及一种用于电池组件的热装置，具体地讲，涉及用于使混合动力和电动车辆运转的牵引电池组件。
背景技术
诸如电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)或全混合动力电动车辆(FHEV)的车辆包括用作车辆能量源的电池(例如，高电压电池)。电池容量、操作和循环寿命可依赖于电池的操作温度而变化。通常期望在车辆运转的同时或在车辆充电的同时将电池保持在特定温度范围内。具有电池的车辆可包括热管理***以提供用于电池的温度控制，从而延长电池寿命并改善性能。
发明内容
根据本发明，提供一种牵引电池组件，包括堆叠成阵列的电池单元和被设置为抵着所述阵列的热板。热板包括C形通道内部，C形通道内部由热传递室、入口室和出口室限定，热传递室、入口室和出口室被构造为使流体在其中循环。各室跨过阵列的长度。所述热传递室设置在所述阵列与入口室和出口室之间。
根据本发明，提供一种电池组件，包括电池单元阵列和热装置，热装置限定内部，所述内部包括与所述阵列邻近的水平的顶部、相对的竖直的侧表面和水平的中间板，所述水平的中间板被布置为限定一对开口。所述一对开口中的每个位于所述表面中的一个和中间板之间。所述内部还包括位于中间板上方的热传递室以及位于中间板下方的入口室和出口室。各室通过所述开口流体连通。
根据本发明的一个实施例，所述中间板还包括跨过所述内部的长度的一对相对的纵向的侧壁，其中，每个侧壁与竖直的侧表面之一分隔开以限定开口。
根据本发明的一个实施例，所述内部还包括底部，中间板连接到所述底部。
根据本发明的一个实施例，所述电池组件还包括设置在所述顶部和中间板之间的多个翅片，其中，每个翅片包括大体上垂直于相对的竖直的侧表面的纵向侧。
根据本发明的一个实施例，所述热装置限定设置在入口室和出口室之间的通道。
根据本发明的一个实施例，所述入口室包括入口端口，所述出口室包括出口端口，其中，流体经由入口端口进入所述内部并从入口室循环向上至开口中的一个、横跨热传递室、经过另一个开口向下进入出口室，并流出所述出口端口。
根据本发明的一个实施例，所述入口室沿着相对的竖直的侧表面中的一个的整个长度延伸，所述出口室沿着相对的竖直的侧表面中的另一个的整个长度延伸。
根据本发明，提供一种牵引电池组件，包括第一阵列和第二阵列。所述阵列中的每者均包括多个堆叠的电池单元。所述牵引电池组件还包括热板，所述热板限定相对的第一侧和第二侧，并被夹在所述阵列之间，使得第一侧被设置为抵着第一阵列，第二侧被设置为抵着第二阵列。所述热板包括设置在第一侧和第二侧之间的分隔壁，以在第一侧和分隔壁之间限定第一腔，并在第二侧和分隔壁之间限定第二腔。第一腔包括设置在第一侧和分隔壁之间的第一板，第二腔包括设置在第二侧和分隔壁之间的第二板。
根据本发明的一个实施例，第一板连接到分隔壁，使得第一板与分隔壁分隔开以限定一对入口室和出口室。
根据本发明的一个实施例，第二板连接到分隔壁，使得第二板与分隔壁分隔开以限定另一对入口室和出口室。
附图说明
图1描述了典型的插电式混合动力电动车辆的示意图。
图2是具有热装置的牵引电池组件的分解视图。
图3是图2的热装置的分解视图。
图4A是图2和图3中所示的热装置沿着线4A-4A截取的截面图。
图4B是另一个热装置的侧部截面图。
图4C是又一个热装置的侧部截面图。
图5是具有并联连接的多个热装置的电池组件的俯视图。
图6是具有串联连接的多个热装置的电池组件的俯视图。
图7是另一个牵引电池组件的透视图，为了清楚，端盖中的一个被移除。
图8是图7的牵引电池组件沿着线8-8截取的截面图。
图9是另一个牵引电池组件的分解视图。
图10是图9的牵引电池组件的热装置的分解视图。
图11是热装置的一部分的特写视图，示出了热装置的第二层的流体流出孔中的一个。
图12是热装置的一部分的特写视图，示出了第一层和第三层上的流动引导部。
具体实施方式
在此描述了本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例并且其它实施例可以采用多种和可替代形式。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各个特征能够与一个或更多个其它附图中示出的特征进行组合，以形成未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型能够期望用于特定的应用或实施方式。
图1描述了典型的插电式混合动力电动车辆(PHEV)的示意图。然而，一些实施例也可在非插电式混合动力车辆和全电动车辆的情况下实施。车辆12包括机械地连接至混合动力传动装置16的一个或更多个电机14。电机14可能能够作为马达或发电机运转。此外，混合动力传动装置16可机械地连接至发动机18。混合动力传动装置16还可机械地连接至驱动轴20，驱动轴20机械地连接至车轮22。当发动机18开启或关闭时，电机14能够提供推进和减速能力。电机14还用作发电机并且能够通过再生制动回收能量而提供燃料经济性益处。电机14通过减小发动机18的工作负载而降低了污染物排放并提高了燃料经济性。
牵引电池或电池包(battery pack)24储存能够被电机14使用的能量。牵引电池24通常从牵引电池24中的一个或更多个电池单元阵列(有时称为电池单元堆栈)提供高电压直流(DC)输出。电池单元阵列可包括一个或更多个电池单元。
电池单元(例如，柱状或袋状电池单元)可包括将储存的化学能转化为电能的电化学电池单元。所述电池单元可包括壳体、正极(阴极)和负极(阳极)。电解液可允许离子在放电期间在阳极和阴极之间运动，然后在再充电期间返回。端子可允许电流流出电池单元以供车辆使用。当多个电池单元按照阵列布置时，每个电池单元的端子可和与之相邻的相反的端子(正极和负极)对齐，汇流条可辅助于便于在多个电池单元之间串联连接。电池单元也可并联布置，使得相同的端子(正极和正极或负极和负极)彼此相邻。
不同的电池包构造可用于应对车辆个体差异(包括封装限制和动力需求)。可利用热管理***对电池单元进行热管理。热管理***的示例可包括空气冷却***、液体冷却***以及空气冷却***和液体冷却***的组合。
牵引电池24可通过一个或更多个接触器(未示出)电连接至一个或更多个电力电子(power electronic)模块26。所述一个或更多个接触器在断开时将牵引电池24与其它部件隔离，在接通时将牵引电池24连接到其它部件。电力电子模块26可电连接至电机14并且可提供在牵引电池24和电机14之间双向传输电能的能力。例如，典型的牵引电池24可以提供DC电压而电机14可能需要三相交流(AC)电压来运转。电力电子模块26可以将DC电压转换为电机14所需要的三相AC电压。在再生模式下，电力电子模块26可将来自用作为发电机的电机14的三相AC电压转换为牵引电池24所需要的DC电压。此处的描述同样适用于纯电动车辆。在纯电动车辆中，混合动力传动装置16可以是连接到电机14的齿轮箱，并且不存在发动机18。
牵引电池24除了提供用于推进的能量之外，还可以提供用于其它车辆电气***的能量。典型的***可包括将牵引电池24的高电压DC输出转换为与其它车辆负载兼容的低电压DC供应的DC/DC转换器模块28。其它高电压负载(例如，压缩机和电加热器)可直接连接到高电压而不使用DC/DC转换器模块28。在典型的车辆中，低电压***电连接至辅助电池30(例如，12V电池)。
电池能量控制模块(BECM)33可与牵引电池24通信。BECM 33可用作牵引电池24的控制器，并且还可包括管理每个电池单元的温度和荷电状态的电子监控***。牵引电池24可具有温度传感器31(例如，热敏电阻或其它温度计)。温度传感器31可与BECM 33通信以提供与牵引电池24相关的温度数据。
车辆12可通过外部电源36再充电。外部电源36连接到电力出口。外部电源36可电连接到电动车辆供应设备(EVSE)38。EVSE 38可提供电路和控制以调节和管理电能在电源36和车辆12之间的传输。外部电源36可向EVSE 38提供DC或AC电力。EVSE 38可具有***车辆12的充电端口34的充电连接器40。充电端口34可以是被配置为将来自EVSE 38的电力传送到车辆12的任何类型的端口。充电端口34可电连接到充电器或车载电力转换模块32。电力转换模块32可以适配从EVSE 38供应的电力，以向牵引电池24提供适合的电压和电流水平。电力转换模块32可与EVSE 38交互以协调至车辆12的动力传递。EVSE连接器40可具有与充电端口34的相对应的凹入匹配的插脚。
所讨论的多个部件可具有一个或更多个相关的控制器以控制并监测部件的操作。控制器可通过串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或通过离散的电导管(electricalconduit)通信。
图2至图12和相关的讨论描述了牵引电池组件24的示例。参照图2、图3、图4A和图4B，示出了牵引电池组件50的一部分。牵引电池组件50包括至少一个模块化组件，所述模块化组件具有支撑至少一个电池单元阵列54的热板52。热板可连接到托盘(未示出)或可用作托盘。如果热板52是托盘，则额外的材料可被添加到热板以支撑所述阵列并提供连接到车辆。至少一个阵列54包括多个堆叠的电池单元56。每个电池单元56可具有被设置为邻近热装置52的托盘侧58。每个电池单元56可包括端子侧60，端子侧60包括从每个电池单元56的端子侧60向上延伸的端子61。
热板52可被构造为向阵列54添加热或从阵列54移除热。热板52可包括基体63。基体63可由挤压式铝制部件(extruded aluminum part)制成。或者，基体63可以是铸造的、模制的或利用其它制造技术形成的。基体63可由绝热材料(例如，聚合物)形成，以减少在热板52和周边环境之间的热传递。
顶板88可沿着一对凸缘86连接到基体63。顶板88可通过钎焊、焊接、粘合剂或其它连接技术连接到凸缘86。顶板88和基体63可配合来限定C形通道内部65。C形通道内部65可包括热传递室94、入口室62和出口室64。中间板84可被设置在热板52中并将热传递室94与入口室62和出口室64中的每者分开。中间板84可经由至少一个竖直的壁连接到热板52的底部95。
入口室62通过底壁66、中间板84的一部分72、外侧壁68和内侧壁70来限定。出口室64通过底壁74、中间板84的一部分76、外侧壁78和内侧壁80来限定。内侧壁70可与内侧壁80分隔开，从而在入口室62和出口室64之间创建热分隔部(例如，气隙)，以减少各室之间的热交换。内侧壁70和内侧壁80可配合来限定凹入到热装置52中的通道82。侧壁68和78可延伸到中间板84之上以在室中限定一对开口。入口室62包括限定在侧壁68的内表面和中间板84的纵向侧壁110之间的开口108。出口室64包括限定在侧壁78的内表面和中间板84的纵向侧壁114之间的开口112。
热传递室94可通过顶板88、中间板84和相对的侧壁68和侧壁78来限定。热传递室94设置在阵列54与入口室62和出口室64之间。当流体循环通过热传递室94时，热传递室94与阵列54热连通并与阵列54进行热能交换。
至少一个翅片106可设置在热传递室94中，以引导流体流动并促进阵列54和循环通过室94的流体之间的更有效的热交换。每个翅片106可连接到顶板的底表面90并朝向中间板84延伸。每个翅片106可连接到中间板84或可不连接到中间板84。每个翅片106可被布置为使得翅片106的长边(long side)垂直于侧壁68和侧壁78。
具体地讲，如果基体63通过挤压形成，则热板52可包括用以密封基体63的相对侧部上的一对敞开端96的一对端盖。或者，具体地讲，如果基体63是铸造的或模制的，则端盖可与基体一体地形成。入口端盖98可连接到一个敞开端，出口端盖100可连接到另一个敞开端。端盖可通过钎焊、焊接、粘合剂或其它连接技术连接。在一些设计中，端盖一体地形成。入口端盖98可包括与入口室62流体连通的入口端口102，出口端盖100可包括与出口室64流体连通的出口端口104。入口端口102和出口端口104可被限定为在中间板84之下的位置进入内部65中。入口端口102和出口端口104可连接到热管理***，热管理***可包括泵、储蓄器(reservoir)、热交换器、控制器、流体介质以及将端口、泵、热交换器和储蓄器互相连接的多条线路(line)。热管理***可被构造为使流体介质循环通过热板52。流体介质可以是液体或气体。例如，流体介质可以是乙烯乙二醇混合物、制冷剂或空气。例如，热管理***将流体介质经由入口端口102供应至热板52中。然后，流体介质进入入口室62，以在入口室62中产生正压力。正压力驱动流体介质通过热传递室94并进入出口室64。然后，流体介质通过出口端口104流出热板52，以用于在热管理***中进行再循环。
阵列54可被设置为抵着顶板88的顶表面92。顶板88可由导热材料(例如，铝)形成。顶板88设置在热传递室94和阵列54之间，并辅助阵列54和流体介质之间的热传递。当流体介质流动穿过热传递室94时，流体介质将热添加到阵列54或者从阵列54移除热。如果流体介质的温度低于阵列温度，则流体介质从阵列吸收热能以使阵列54冷却。如果流体介质的温度高于阵列温度，则阵列54从流体介质吸收热能以使阵列54变暖。
参照图4B，示出了可用于电池组件50的另一个热板的前部截面图。热板120可包括基体122和连接到基体122的顶板124。基体122和顶板124配合以限定C形通道内部126。内部126可包括热传递室128、入口室130和出口室132。各室可跨过阵列的长度(未示出)。基体122包括从顶板124向下的一对相对的侧壁134和136。侧壁134和136可通过底部138相互连接。底部138可包括一对水平的壁140和142，壁140和142分别连接到纵向的侧壁134和136中的一个。底部138还可包括中间板144，中间板144经由一对竖直的壁146和148连接到水平的壁140和142。电池阵列(未示出)可被设置为抵着顶板124以将阵列放置为与热板热连通。
参照图4C，示出了可用于电池组件50的又一个热板的前部截面图。热板300可包括基体302和连接到基体302的顶板304。基体302和顶板304配合以限定C形通道内部306。内部306可包括热传递室308、入口室310和出口室312。各室可跨过阵列的长度(未示出)。基体302包括从顶板304向下的一对相对的侧壁314和316。侧壁314连接到第一底壁318，侧壁316连接到第二底壁320。底壁318和320共同限定热板300的底表面。
基体302可包括设置在C形通道内部306中的气隙322。在中间板324和一对下部的壁326和328之间限定气隙322。中间板和所述一对下部的壁可通过一对相对的侧壁330相互连接，侧壁330进一步限定气隙322。下部的壁326可经由竖直的壁332连接到第一底壁318，下部的壁328可经由竖直的壁334连接到第二底壁320。竖直的壁332和334可被分隔开以限定打开为进入气隙322的进入通道336。在一些实施例中，气隙322可被至少部分地填充有绝热材料。在其它实施例中，可省略气隙322，而是利用特别厚的壁来取代设置气隙322的区域。
参照图5，多个模块化组件的流体介质线路可互相连接以使线路的利用最佳化并节省安装成本。牵引电池组件150可包括三个模块化组件152、154和156，模块化组件152、154和156中的每者均包括热板和电池单元阵列。这仅是示例，可使用更多或更少的模块化组件。模块化组件可被并联连接到热管理***。
参照图6，牵引电池组件158可包括三个模块化组件160、162和164，模块化组件160、162和164中的每者均包括热板和电池单元阵列。这仅是示例，可使用更多或更少的模块化组件。每个组件的热板可串联连接。因此，出口端口166流体连接到入口端口168。出口端口170流体连接到入口端口172。入口端口174连接到热管理***，出口端口176连接到热管理***。
参照图7和图8，示出了牵引电池组件180。电池组件180可包括至少一个模块化组件，该模块化组件具有夹在一对电池单元阵列184之间的热板182。热板182可包括连接到第一板186和第二板188的主体190，第一板186和第二板188中的每者与所述一对阵列184中的一个接触。主体190可以是挤压式铝型材(extruded aluminum section)或者可使用其它的制造技术形成。主体190可包括顶部192和底部194，顶部192和底部194中的每者连接在第一板186和第二板188之间。主体190还可包括分隔壁(separator wall)196，分隔壁196设置在第一板186和第二板188之间并与第一板186和第二板188大致平行。分隔壁196可以是连接在顶部192和底部194之间的连续的壁或者可由多个区段构成。例如，分隔壁可包括被气隙206分开的上区段202和下区段204。
在第一板186和分隔壁196之间限定第一腔198。在第二板188和分隔壁196之间限定第二腔200。第一腔198和第二腔200每者均可具有C形通道形状。第一腔198可包括热传递室208、入口室210和出口室212。第一板214将热传递室208与入口室210和出口室212分开。第一板214可通过至少一个壁连接到分隔壁196。例如，两个壁216和218可将第一板214连接到分隔壁196。第一板214可包括相对的纵向侧220，相对的纵向侧220每者均与顶部192或底部194中的一个分隔开，以沿着腔198的长度创建一对开口222。开口222使各室彼此流体连通。第二腔200可与第一腔198类似，并且以上的描述可应用于第二腔200。
热板182可包括一对端盖224，所述一对端盖224设置在热板182的相对的端部上以密封第一腔198和第二腔200。每个端盖可包括入口端口或出口端口。所述端口允许流体进入和流出热板182，如以上所描述的。
在可选的实施例中，可省略分隔壁196。在该实施例中，一对入口室结合以形成一个大的入口室，一对出口室结合以形成一个大的出口室。在该实施例中，内壁和板可通过每个端盖处的连接而被保持在适当位置。
在图9中示出了另一个牵引电池组件230。牵引电池组件230包括由与热装置240接触的相互连接的电池单元组成的多个电池阵列232、234、236和238。流体入口端口242和流体出口端口244设置在热装置240上。电池阵列设置在热装置240上，使得阵列中的每者的一侧接触热装置240的表面。热装置240也用作电池阵列的基部支撑。热装置的底层可由能够经受来自各种环境因素(例如，道路碎片)的冲击的材料制成。底层材料的示例是铝和石墨。阵列相对于热装置的方位可以是变化的。例如，阵列可被定位为与热装置并排。
参照图10，热装置240包括第一层246、第二层248和第三层250。第一层246可由导热材料(例如，铝)制成。第二层248和第三层250可由导热材料或绝热材料制成。第一层246和第二层248围绕它们的周边彼此连接以形成进入流体(incoming fluid)流动室。第一层246还限定槽口以为设置在第二层248上的入口喷嘴252提供空间。当第一层246和第二层248围绕它们的周边彼此连接时，形成入口端口254。入口喷嘴252连接到入口端口254。第二层248和第三层250也围绕它们的周边彼此连接以形成排出流体(outgoing fluid)流动室。第一层、第二层和第三层可使用持久密封件或耐用密封件连接。可在周边内的选定的点处额外连接各层以增加各层之间的连接强度。
流体在入口端口254处进入热装置240。流体分布在形成于第一层246和第二层248之间的进入流体流动室中。第二层248限定流体流出孔256。在图11中，流体流出孔256位于第二层的拐角处。一旦进入流体流动室中的流体到达第二层248的拐角处，则流体通过流体流出孔256流动至排出流体流动室。流体分布在排出流体流动室中并经由出口端口258流出。
在图12中，第一层246包括若干流动引导部以使流体分布在进入流体流动室中。流动引导部的一种形式是一组平行的凹入260。平行的凹入260辅助使流体循环。流动引导部的另一种形式是形成在第一层246的一部分266上的多个脊262和264。流动引导部的另一种形式是连接到第一层246的一部分266上的多个肋268。各组脊和肋辅助使流体从进入流体流动室的一端循环至相对的一端。第三层250也限定脊状表面270，以利于流体在排出流体流动室内循环。
热装置240提供双层(double tier)热传递组件，双层热传递组件实质上将来自于入口的流体与已经获得从电池单元传递的热的流体分离，以使热调节与热装置240接触的电池单元的效率最大化。在流体进入入口端口254并分布在进入流体流动室中时，与第一层246接触的电池阵列被冷却。流体被电池阵列加热并经过第二层248的流出孔以被传递至远离电池阵列的排出流体流动室。当进入流体将已经被电池单元加热的变热的流体驱动至排出流体流动室时，热装置240确保电池阵列持续地接收更少的变热的流体。热装置240具有在单独的层和单独的室中的入口端口和出口端口。这使热装置240实质上能够将进入流体与已经从电池单元吸收热的变热的流体分开，这有助于使在流体和电池单元之间的热交换最大化。
虽然以上描述了示例性实施例，但是这些实施例不意在描述了权利要求包含的所有可能的形式。在说明书中使用的词语是描述性的词语而不是限制性的词语，并且应该理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。如前面所描述的，可以对各实施例的特征进行组合以形成本发明的可能没有明确描述或说明的进一步的实施例。虽然各实施例已经被描述为提供优点或关于一个或更多个期望的特性优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员意识到，根据具体应用和实施方式，可以折衷一个或更多个特点或特性，以实现期望的整体***属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、维修保养方便性、重量、可制造性、易组装性等。这样，被描述为关于一个或更多个特性不如其他实施例或现有技术实施方式合意的实施例不在本公开的范围之外，并且可以期望用于特定的应用。

Claims (10)

1.一种牵引电池组件，包括：
堆叠成阵列的电池单元；以及
热板，设置为抵着所述阵列并包括C形通道内部，C形通道内部由依次连通的入口室、热传递室和出口室限定，热传递室、入口室和出口室被构造为使流体在其中循环，并且热传递室、入口室和出口室均延伸跨过所述阵列的长度，并且所述热传递室设置在所述阵列与入口室和出口室之间，其中，所述C形通道内部在与所述阵列的长度方向垂直的平面上的截面呈C形。
2.根据权利要求1所述的牵引电池组件，其中，所述热板包括中间板，所述中间板被布置为将热传递室与入口室和出口室中的每个分开。
3.根据权利要求1所述的牵引电池组件，其中，所述C形通道内部被构造为使得气隙将入口室和出口室分开。
4.根据权利要求1所述的牵引电池组件，其中，所述热板还包括热分隔部，所述热分隔部设置在热传递室和入口室之间以及热传递室和出口室之间。
5.根据权利要求1所述的牵引电池组件，其中，所述热板还包括设置为抵着所述阵列的顶部、从所述顶部延伸的一对相对的竖直的侧壁、连接在所述一对相对的侧壁之间的底部以及设置在顶部和底部之间的中间板，其中，所述底部具有延伸至所述中间板的至少一个竖直的壁。
6.根据权利要求5所述的牵引电池组件，其中，所述顶部、所述中间板、所述一对相对的侧壁配合，以限定热传递室。
7.根据权利要求5所述的牵引电池组件，其中，所述底部还包括从所述一对相对的侧壁中的一个延伸的第一区段和从所述一对相对的侧壁中的另一个延伸的第二区段，其中，所述至少一个竖直的壁还包括第一壁和第二壁，其中，第一壁连接到第一区段的一端并竖直地延伸到所述中间板，其中，第二壁连接到第二区段的一端并竖直地延伸到所述中间板。
8.根据权利要求7所述的牵引电池组件，其中，第一区段、第一壁、中间板和所述一对相对的侧壁中的一个配合以限定入口室，其中，第二区段、第二壁、中间板和所述一对相对的侧壁中的另一个配合以限定出口室。
9.根据权利要求1所述的牵引电池组件，所述牵引电池组件还包括入口端盖和出口端盖，入口端盖密封C形通道内部的第一侧，出口端盖密封C形通道内部的与第一侧相对的第二侧，其中，入口端盖和出口端盖中的每个端盖包括使所述每个端盖与流体线路流体连接的端口。
10.根据权利要求1所述的牵引电池组件，所述牵引电池组件还包括在热传递室内的连接到C形通道内部的表面的翅片。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101829093B1 (ko) * 2014-10-22 2018-03-29 주식회사 엘지화학 배터리 시스템의 냉각 공기 흐름 제어 시스템 및 방법
US10648748B2 (en) * 2015-08-05 2020-05-12 Nikkei Heat Exchanger Company, Ltd. Cooler
DE102015221265A1 (de) * 2015-10-30 2017-05-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fluiddurchströmbarer Kühlkörper für elektrische Energiespeicher
US9912023B1 (en) * 2016-09-07 2018-03-06 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery system housing with integrated cooling pipe
US11605847B2 (en) * 2016-11-04 2023-03-14 Ford Global Technologies, Llc Thermal exchange plate assembly for vehicle battery
US10186737B2 (en) * 2017-02-16 2019-01-22 Ford Global Technologies, Llc Traction battery integrated thermal plate and tray
DE102017204194B4 (de) * 2017-03-14 2020-08-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energiespeicher mit Kühlvorrichtung und Kraftfahrzeug mit einem Energiespeicher
DE102017113973A1 (de) * 2017-06-23 2018-12-27 Thyssenkrupp Ag Batteriegehäuse für eine Fahrzeugbatterie
CN107464902B (zh) * 2017-07-28 2020-09-25 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种用于车辆的电池包冷却结构
US10798854B2 (en) * 2018-04-25 2020-10-06 Ford Global Technologies, Llc Modular power module with integrated coolant passageway and assemblies thereof
EP3595031A1 (en) * 2018-07-09 2020-01-15 Valmet Automotive Oy Temperature regulation element, battery module, battery pack and use
CN209401679U (zh) * 2018-12-29 2019-09-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池箱
CN109767918A (zh) * 2019-03-26 2019-05-17 扬州日精电子有限公司 耐高温水冷型直流支撑电容
DE102019206484A1 (de) * 2019-05-06 2020-11-12 Robert Bosch Gmbh Batterie mit einer Mehrzahl an Batteriemodulen
CN111477793A (zh) * 2020-04-15 2020-07-31 安徽安凯汽车股份有限公司 一种低入口城市客车顶部开放式轻量化动力电池罩盖总成
FR3113450B1 (fr) * 2020-08-13 2023-10-06 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Ensemble électrique modulaire comprenant un système de refroidissement intégré
CN113097636A (zh) * 2021-04-16 2021-07-09 欣旺达电动汽车电池有限公司 电芯模组及电动汽车

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102163758A (zh) * 2010-02-24 2011-08-24 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于蓄电池组件的冷却***
CN102576831A (zh) * 2009-09-07 2012-07-11 贝洱两合公司 模块化电池结构

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008275190A (ja) * 2007-04-25 2008-11-13 Toyota Motor Corp 冷却器
US20110244297A1 (en) * 2009-11-03 2011-10-06 Delphi Technologies, Inc. Prismatic-cell battery pack with integral coolant channels
KR101218751B1 (ko) * 2010-01-06 2013-01-07 주식회사 엘지화학 냉각 효율성이 향상된 중대형 전지팩
KR101106308B1 (ko) 2010-06-03 2012-01-18 에스비리모티브 주식회사 배터리 팩
DE102010017561B4 (de) 2010-06-24 2023-08-31 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kühlvorrichtung für eine Batterie
US8852772B2 (en) 2011-11-15 2014-10-07 GM Global Technology Operations LLC Lithium ion battery cooling system comprising dielectric fluid
CN103025134A (zh) * 2012-12-21 2013-04-03 中国北车集团大连机车研究所有限公司 双层高效水冷基板

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102576831A (zh) * 2009-09-07 2012-07-11 贝洱两合公司 模块化电池结构
CN102163758A (zh) * 2010-02-24 2011-08-24 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于蓄电池组件的冷却***

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Publication number Publication date
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DE102015113622A1 (de) 2016-02-25
US9362598B2 (en) 2016-06-07

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