CN105655664A - 具有提供热交换器的侧部压缩结构的电池模块 - Google Patents

具有提供热交换器的侧部压缩结构的电池模块 Download PDF

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Abstract

根据本发明的示例性方面的电池模块除了别的之外包括，沿着第一轴线的电池单元的第一阵列、和沿着第二轴线的电池单元的第二阵列。第一阵列和第二阵列的电池单元每个都包括轴向朝向的壁。电池模块进一步包括提供热交换器的压缩结构。压缩结构邻近第一阵列的电池单元的和第二阵列的电池单元的轴向朝向的壁。

Description

具有提供热交换器的侧部压缩结构的电池模块
背景技术
电动车辆——例如混合动力电动车辆(HEV)——使用电机而不是内燃发动机，或除了内燃发动机以外还使用电机。电动车辆典型地装备有包括一个或多个电池模块的电池组。电池模块包括多个电池单元。一种已知类型的电池模块包括邻近模块的基部、侧面、端部、和顶部的压缩结构。压缩结构保持电池单元并提供电池结构的功能和耐久性所必须的尺寸稳定性。
发明内容
根据本发明的示例性方面的电池模块除了别的之外包括，沿着第一轴线的电池单元的第一阵列、和沿着第二轴线的电池单元的第二阵列。第一阵列和第二阵列的电池单元每个都包括轴向朝向的壁。电池模块进一步包括提供热交换器的压缩结构。压缩结构邻近第一阵列的电池单元的和第二阵列的电池单元的轴向朝向的壁。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，电池模块包括基部。电池单元支撑在基部上。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，压缩结构是从基部向上延伸的侧部压缩结构。侧部压缩结构沿着电池模块的长度延伸。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，电池模块包括从基部的相对侧面向上延伸的第一侧部压缩结构和第二侧部压缩结构。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，电池模块包括在电池模块的相对端的第一端部结构和第二端部结构。第一和第二端部结构在第一和第二侧部压缩结构之间延伸。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，第二轴线与第一轴线间隔开，并且第二轴线平行于第一轴线。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，电池模块包括电池单元的第三、第四、和第五阵列。压缩结构邻近第三、第四、和第五阵列中每者的电池单元的轴向朝向的壁。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，压缩结构包括用于沿着电池模块的长度引导流体的通道。通道包括用于接收来自于流体源的流体的入口和用于将流体引导至流体回路的出口。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，压缩结构包括第一纵向通道部分、第二纵向通道部分、以及第一和第二纵向通道部分之间的转向部分。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，第一纵向通道部分在入口和转向部分之间，并且第二纵向通道部分在转向部分和出口之间。
根据本发明的另一示例性方面的电池模块除了别的之外包括，沿着第一轴线延伸的电池单元的第一阵列和沿着第二轴线延伸的电池单元的第二阵列。第二轴线与第一轴线间隔开。进一步地，电池模块包括邻近第一阵列的电池单元和第二阵列的电池单元的压缩结构。压缩结构提供热交换器。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，压缩结构沿着电池模块的长度延伸。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，压缩结构包括用于引导压缩结构中的流体的通道。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，压缩结构包括用于沿着电池模块的长度引导流体的至少一个通道。至少一个通道包括用于接收来自于流体源的流体的入口和用于将流体引导至流体回路的出口。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，压缩结构是第一侧部压缩结构，并且其中，电池模块包括第二侧部压缩结构，第一阵列和第二阵列沿着各自的第一轴线和第二轴线在第一和第二侧部压缩结构之间延伸。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，电池模块包括基部，电池单元支撑在基部上。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，第一侧部压缩结构和第二侧部压缩结构从基部的相对侧面向上延伸。
在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，电池模块包括在第一侧部压缩结构和第二侧部压缩结构之间延伸的端部结构。
根据本发明的一示例性方面的方法除了别的之外包括在电池模块的侧部压缩结构的通道中建立流体流动的步骤。
在前述方法的进一步非限制性的实施例中，电池模块包括沿着各自的第一轴线和第二轴线延伸的电池单元的第一阵列和第二阵列。电池单元的每个都包括面向第一轴线和第二轴线的各自的一个的轴向朝向的壁。进一步地，侧部压缩结构邻近第一阵列的电池单元的和第二阵列的电池单元的轴向朝向的壁。
前述段落、权利要求、或以下说明书和附图的实施例、示例和替换物，包括任何它们的各个方面或各自单独的特征，可被单独或以任何组合实施。结合一个实施例描述的特征可用于所有实施例，除非这样的特征是相互矛盾的。
附图说明
附图可被简述如下：
图1示意性地举例说明了车辆的动力传动***；
图2是示例电池模块的透视图；
图3是图2的电池模块的端视图；
图4举例说明了在图2的电池模块中的电池单元的设置；
图5示意性地举例说明了与图2的电池模块相关的冷却设置；
图6是图2的电池模块的侧部压缩结构的近视图。
具体实施方式
本发明涉及具有提供热交换器的侧部压缩结构的电池模块。
图1示意性地举例说明了车辆12——其在该示例中是电动车辆——的动力传动***。虽然被描述为混合动力电动车辆(HEV)，但是应该理解的是，在此描述的概念并不限于HEV并且可以扩展至其他车辆，包括，但不限于，插电式混合动力电动车辆(PHEV)、纯电动车辆(BEV)、以及模块化混合动力传动车辆。
在一个实施例中，动力传动***10是功率分流动力传动***，其使用第一驱动***和第二驱动***。第一驱动***包括发动机14和发电机18的组合(即，第一电机)。第二驱动***至少包括马达22(即，第二电机)、发电机18、和电池24。在该实施例中，第二驱动***被认为是动力传动***10的电驱动***。第一和第二驱动***产生扭矩以驱动车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。
发动机14——其在该实施例中是内燃发动机(ICE)——从燃料箱16接收燃料，例如，汽油。根据车辆的类型，可使用不同于汽油的燃料。发动机14和发电机18可通过动力传输单元30——其在该示例中是混合动力传动装置***，例如，行星齿轮组——连接。当然，其它类型的动力传输单元——包括其它齿轮组和传动装置——可用于将发动机14连接至发电机18。在一个非限制性的实施例中，动力传输单元30是行星齿轮组，其包括环形齿轮、中心齿轮、和托架总成。
发电机18可通过动力传输单元30由发动机14驱动以将动能转换成电能。发电机18可选择性地起马达的作用以将电能转换成动能，从而输出扭矩至连接至动力传输单元30的轴38。因为发电机18是运转地连接至发动机14，发动机14的转速可由发电机18控制。
动力传输单元30可被连接至轴40，轴40通过第二动力传输单元44——其在该示例中是驱动齿轮***——被连接至车辆驱动轮28。第二动力传输单元44可包括具有多个齿轮的齿轮组。其它动力传输单元也可以是适合的。第二动力传输单元44将扭矩从发动机14传输至差速器48以最终提供牵引力至车辆驱动轮28。差速器48可包括能够将扭矩传输至车辆驱动轮28的多个齿轮。在一个实施例中，第二动力传输单元44通过差速器48被机械地连接至车轴50以将扭矩分配至车辆驱动轮28。
马达22(即，第二电机)也可被用于通过输出扭矩至连接至第二动力传输单元44的轴52来驱动车辆驱动轮28。在一个实施例中，马达22和发电机18配合作为再生制动***的一部分，在再生制动***中马达22和发电机18可用作马达以输出扭矩。例如，马达22和发电机18可每个都输出电力至电池24。
电池24是一个示例性类型的电动车辆电池总成并且可采取能够输出电力以操作马达22和/或发电机18的高压电池的形式。根据不同应用，电池24可包括以并联或串联连接的一个或多个电池模块64(图2)。其它类型的能量存储装置和/或输出装置也可用于在车辆12中提供电力。
动力传动***10可额外地包括控制***58(或“控制器”)用于监测和/或控制车辆12的各个方面。例如，控制***58可与电驱动***、动力传输单元30、44、或其它部件通信以监测车辆12、控制车辆12、或二者。
控制***58包括电子器件、软件、或二者，以执行操作车辆12所必须的控制功能。在一个非限制性的实施例中，控制***58是组合式车辆***控制器和动力传动***控制模块(VSC/PCM)。虽然作为单个硬件装置示出，但是控制***58可包括以多个硬件装置或在一个或多个硬件装置中的多个软件控制器的形式的多个控制器。控制器局域网(CAN)62允许控制***58与车辆12的各种部件通信。
在图2中举例说明示例电池模块64。在该示例中，示例电池模块64具有长度L1、宽度W1、和高度H1。电池模块的长度L1长于宽度W1，并且在一个示例中，长度L1和宽度W1的比大约是5至1。
如图2和3之间举例说明的，电池模块64包括具有宽度W1和长度L1的基部66。第一和第二侧部压缩结构68、70在高度H1的方向上被附接至基部66并从基部66向上延伸。第一和第二侧部压缩结构68、70沿着电池模块64的长度L1在相对的第一和第二端部结构72、74之间延伸。第一和第二端部结构72、74在电池模块64的宽度W1的方向上横跨在侧部压缩结构68、70之间。附加地，多个(五个，在该示例中)上横梁76被设置在相对的侧部压缩结构68、70之间。上横梁76也在电池模块64的宽度W1的方向上横跨在侧部压缩结构68、70之间。
同时，基部66、侧部压缩结构68、70、端部结构72、74、和上横梁76将多个电池单元78(“单元78”)保持在车辆12中。应该理解的是，基部66、侧部压缩结构68、70、端部结构72、74、和上横梁76可利用多个已知技术附接在一起。例如，在一个示例中，这些结构利用已知类型的紧固件固定在一起，例如，螺母和螺栓。在另一示例中，至少部分结构被焊接在一起。
再次，多个单元78被保持在电池模块64中。每个单元78的上表面包括两个端子80、82。在该示例中，单元78被设置为使得端子80、82通过多个汇流条被串联连接在一起。然而，单元78可被并联连接在一起。
为了举例说明的目的，图4示出了在没有电池模块64的对应的支撑结构的情况下的单元78。如举例说明的，单元78被设置在多个阵列84、86、88、90、92中。虽然举例说明了五个阵列，但应该理解的是本发明扩展至包含不同数量的阵列的电池模块。
参照第一阵列84，单元78的每个具有长度L2、宽度W2、和高度H2。在该示例中，单元78的长度L2长于宽度W2。进一步地，在举例说明的示例中，第一阵列84包括六个单元78。然而，应该理解的是阵列84可包括不同数量的单元。
在每个阵列中，单元78被设置为使得它们的长度L2平行于模块64的长度L1。特别地，在第一阵列84中，具有长度L2和高度H2的单元78的轴向朝向的壁94沿着共同的第一轴线A1设置。每个电池单元78包括两个、相对的轴向朝向的壁94。电池单元78的剩余壁背对第一轴线A1，并且因此不是“轴向朝向的”。进一步地，如所示，第一轴线A1垂直于轴向朝向的壁94的外表面延伸。第一轴线A1也垂直于电池模块64的长度L1的方向。
第二阵列86的单元78被设置为邻近第一阵列84的单元78。第二阵列86中的单元78以与第一阵列84的单元78沿着第一轴线A1设置大体上相同的方式沿着第二轴线A2设置。来自于阵列88、90、92的单元也被类似地设置，并且沿着各自的轴线A3、A4、A5延伸。轴线A1-A5的每个沿着电池模块的长度L1彼此间隔开、彼此平行、和每个都垂直于电池模块64的长度L1。
通过如图4中所示的将单元78设置在电池模块64中，由单元78的轴向朝向的壁94提供的相对大的表面积被暴露给侧部压缩结构68、70。如将在下面讨论的，在图4中所示的单元78的设置可导致相对于单元78的更有效的热交换(例如，冷却)。
通过共同参照图5和6，侧部压缩结构68、70每个都提供热交换器。如图所示，侧部压缩结构68、70的每个都包括在各个侧部压缩结构68、70中用于引导来自于冷却流体源100的冷却流体F的通道96、98。冷却流体源100可包括响应于来自于控制器——例如，控制***58——的命令可操作的一个或多个泵。
在一个示例中，侧部压缩结构68、70与通道96、98整体形成。可选择地，通道96、98可与侧部压缩结构68、70分别形成，并且之后被附接。通道96、98被设置为邻近侧部压缩结构68、70的内表面(参见图6中的内表面99)。单元78可被设置为使得它们直接接触侧部压缩结构68、70的内表面(例如，来自于每个阵列的单元的轴向朝向的壁94的表面将直接接触内表面99)。可选择地，在内表面99和单元78之间可能存在中间绝缘或导电层。
图6举例说明了与第一侧部压缩结构68相关的通道96的细节。虽然图6仅示出了侧部压缩结构68，但应理解的是，第二侧部压缩结构70的通道98被类似地设置。如图所示，第一侧部压缩结构68的通道96包括入口102、第一纵向冷却部分104、转向部分106(参见图5)、第二纵向冷却部分108、和出口110。
在车辆12的运行期间，单元78产生热。根据来自于控制***58的命令，例如，来自于冷却流体源100的冷却流体F被引导至入口120中，并且最初沿着电池模块64的长度L1通过第一纵向冷却部分104向着电池模块64的相对端流动。冷却流体F之后通过转向部分106转向为朝向第二纵向冷却部分108。第二纵向冷却部分108引导冷却流体F回到出口110，其在该示例中邻近入口102。出口110的下游，冷却流体F或被引导至冷却流体回路或至邻近模块的入口(例如，车辆12可包括一个以上的电池模块64)。
虽然在图5中举例说明了两个纵向冷却部分104、108，但也可以存在不同数量的纵向冷却部分。在一个示例中，可以存在单个的纵向冷却部分。在那个示例中，出口将被设置在电池模块的与入口相对的一端上。在其它示例中，存在三个或更多的纵向冷却部分。在那些示例中，在纵向冷却部分之间存在额外的转向部分。进一步地，虽然举例说明的转向部分106大体上具有U形的形状，但应该理解的是，其它类型的转向部分也在本发明的范围内。
应该理解的是，冷却流体F可以是任何已知的冷却流体，举几个例子来说，包括制冷剂、水、或空气。进一步地，在包括一个以上电池模块64的车辆中，有可能在邻近的模块之间共享共同的侧部压缩结构。在那个实例中，单个的侧部压缩结构将被用于冷却并保持来自于邻近的模块的单元。
设置单元78使得轴向朝向的壁(例如，轴向朝向的壁94)的相对大的表面积被暴露给侧部压缩结构68、70的热交换器并提供单元78的更一致和更有效的冷却。特别地，利用本发明的设置，存在更多的与热交换器靠得很近的单元78。附加地，将热交换器和侧部压缩结构68、70集成在一起减少了***中部件的数量，其相应地增加了***总成的轻便性、减少了总成本、以及节约了空间。
虽然不同的示例已将特定的部件示出在举例说明中，但本发明的实施例并不限于那些特定的组合。有可能使用来自于结合了来自于示例的另一个的特征或部件的示例的一个的一些部件或特征。
本领域技术人员将理解的是上述实施例是示例性的而非限制性的。即，本发明的改进将在权利要求的范围内。因此，以下权利要求将被研究以确定它们的真正范围和内容。

Claims (10)

1.一种电池模块，包含：
沿着第一轴线的电池单元的第一阵列；
沿着第二轴线的电池单元的第二阵列，所述第一阵列和所述第二阵列的所述电池单元每个都包括轴向朝向的壁；和
提供热交换器的压缩结构，所述压缩结构邻近所述第一阵列电池单元的和所述第二阵列电池单元的轴向朝向的壁。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池模块包括基部，所述电池单元支撑在所述基部上。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，所述压缩结构是从所述基部向上延伸的侧部压缩结构，所述侧部压缩结构沿着所述电池模块的长度延伸。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述电池模块包括从所述基部的相对侧面向上延伸的第一侧部压缩结构和第二侧部压缩结构。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述电池模块包括在所述电池模块的相对端的第一端部结构和第二端部结构，所述第一端部结构和所述第二端部结构在所述第一侧部压缩结构和所述第二侧部压缩结构之间延伸。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述第二轴线与所述第一轴线间隔开，所述第二轴线平行于所述第一轴线。
7.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述电池模块包括电池单元的第三、第四、和第五阵列，所述压缩结构邻近所述第三、第四、和第五阵列中每者的电池单元的轴向朝向的壁。
8.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述压缩结构包括用于沿着所述电池模块的所述长度引导流体的通道，所述通道包括用于接收来自于流体源的所述流体的入口和用于将所述流体引导至流体回路的出口。
9.根据权利要求8所述的电池模块，其中，所述压缩结构包括第一纵向通道部分、第二纵向通道部分、以及所述第一纵向通道部分和所述第二纵向通道部分之间的转向部分。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述第一纵向通道部分在所述入口和所述转向部分之间，并且其中，所述第二纵向通道部分在所述转向部分和所述出口之间。
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