CN111602285B - 集成有用于传输传热流体的通道的电池组的保护壳体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于保护至少一个电池模块(M)的保护壳体(B，1，2，3，4)，包括用于对所述至少一个电池模块(M)进行热调节的至少一个热调节元件(9)，传热流体在所述至少一个热调节元件中流动，根据本发明，所述保护壳体包括用于输送传热流体的至少一个输送通道(10)，所述至少一个通道在所述保护壳体(B，1，2，3，4)的至少一个壁中延伸并且与所述至少一个热调节元件(9)流体连接。

Description

集成有用于传输传热流体的通道的电池组的保护壳体

1、技术领域

本发明涉及电池模块的热调节领域，电池模块特别是用于推进力全部或部分地由电马达提供的机动车辆，位于与电池模块一起形成电池组的保护壳体中。

更确切地说，本发明涉及这种保护壳体的结构。

2、背景技术

在电动和混合动力车辆的领域中，电能存储单元被连接在一起以产生具有所需电压和容量的发电机，并位于电池模块(以下称为“模块”)中。

连接在一起的多个模块形成车辆电池。

这些模块通常封装在由金属制成的刚性、密封的保护壳体中，保护壳体保护模块免受外部环境的影响。

保护壳体和模块形成整体上被称为“电池组”的组件。

如今，机动车辆制造商正在寻求提供具有增大的电行驶范围的更强大的电动或混合动力汽车。

为此，越来越多的模块被安装在车辆中。

通常布置在车辆地板的区域中的电池组因此覆盖了车辆地板的越来越大的表面积，并且有时甚至形成了车辆行李箱的地板。

此外，当车辆行驶时，电池模块可能会经历温度变化，这在某些情况下会损坏甚至毁坏它们。

因此，模块的热调节是必不可少的，一方面是为了使它们保持良好状态，另一方面是要保证车辆的可靠性、行驶范围和性能水平。

因此，使用旨在调节模块温度的装置来优化模块的功能。

这种热调节装置具有穿过其中的传热流体，并实现了加热和/或冷却模块的功能。

因此，传热流体可以吸收每个模块发出的热量以冷却每个模块，或者，根据需要，如果模块的温度太低而不能使其正常运行，则可以向其提供热量。

通常将一个或多个热调节装置(取决于要冷却的模块的数量)定位为直接与模块接触(即，在电池组内部)。

借助于布置在保护壳体内部或保护壳体外部的管道网来实现将传热流体输送(即，供给)至这些热调节装置以及排出传热流体。

就采用管道网而言，无论是在保护壳体的内部或外部，第一个缺点在于这涉及大量的部件。

实际上，管道网由机械地连接在一起的多个输送管形成。

因此，车辆的车载设备的重量很大，这是不令人满意的。

此外，这种管道网占据相对大量的空间。

当管道网位于保护壳体内部时，其占用的空间量会限制分配为用于接收电池组中的电池模块的空间。

因此，在电动模式下车辆的功率和行驶范围没有最大化。

当其位于保护壳体的外部时，管道网占据的空间量限制了可用于其他车辆部件的安装和车载装配的空间，这同样令人不满意。

此外，这种网的输送管之间的机械连接增加了传热流体泄漏到电池组的内包围部(enclosure：包围部)中的可能性，并因此增加了损坏模块的风险。

3、发明内容

本发明的目的是解决这些现有技术的问题，并提出一种用于保护至少一个电池模块的保护壳体，该保护壳体包括用于对所述至少一个模块进行热调节的至少一个热调节元件，传热流体在所述至少一个热调节元件中流动。

根据本发明，所述保护壳体包括用于输送传热流体的至少一个通道，该至少一个通道在保护壳体的至少一个壁中延伸并且与所述至少一个热调节元件流体连接。

因此，本发明提出实际在其中容纳有电池模块的保护壳体的壁内部集成用于输送传热流体的通道。

因此，壳体使得一方面可以保护电池模块免受冲击，另一方面可以将传热流体分配到壳体的内包围部中所使用的并布置为与模块热接触的热调节元件，以调节所述模块的温度。

因此，本发明将对传热流体的管理实际上集成在保护壳体的结构内。

因此，壳体的结构和用于输送传热流体的通道不能分离。

根据本发明的一方面，保护壳体的壁由两个半壳件形成，两个半壳件在组装之后界定了至少一个输送通道。

因此，通过组装具有互补形式的两个半壳件来获得保护壳体，一旦组装，这两个半壳件就可以界定腔体，腔体形成用于实际在壳体的壁内输送传热流体的通道。

实施用于在壳体的壁内输送传热流体的通道相对简单。

根据本发明的另一方面，所述两个半壳件通过焊接、粘合剂粘结或所述两个半壳件摩擦彼此直到实现粘附而固定在一起。

这些固定技术使得可以确保壳体的半壳件很好地保持在一起，同时仍保证输送通道与壳体的内包围部之间的密封。

因此，通过使壳体的内包围部与位于壳体的壁中的用于输送传热流体的回路保持密封，从而保护了电池模块免受冲击(破裂)和传热流体的泄漏。

根据本发明的另一方面，第一半壳件包括至少一个凹槽，第二半壳件包括至少一个凹槽，所述至少一个凹槽被布置为使得它们彼此面对并且在组装两个半壳件之后界定所述至少一个输送通道。

因此，通过组装两个半壳件而获得保护壳体，每个半壳件具有面对的凹槽，在组装之后，该两个半壳件限定了用于在壳体的壁内实际传输传热流体的管道。

根据本发明的一方面，两个半壳件在组装之后界定至少一个狭槽，用于接收所述至少一个热调节元件的边缘，从而在所述至少一个热调节元件与所述至少一个输送通道之间形成流体连接。

根据本发明的一方面，保护壳体是整体部件。

因此，保护壳体仅包括单个部件，因此易于制造。

根据本发明的另一方面，在制造所述整体式保护壳体时，通过以下方法之一，在所述整体式保护壳体中形成用于输送传热流体的所述至少一个通道：三维(3D)打印，拉挤成型，失蜡模制，气体注射。

这些制造方法允许在制造壳体时将输送通道直接设置在壳体的壁中。

因此，不需要其他制造步骤来界定壳体的壁中的通道。

根据本发明的一方面，至少一个输送通道由在保护壳体的所述至少一个壁中延伸的至少一个导管界定。

因此，保护壳体实际上在界定输送通道的这些壁内集成了一个或多个导管。

该解决方案使得可以限制传热流体在保护壳体的内包围部中泄漏的可能性。

用于在壳体的壁内输送传热流体的专用导管的集成使得能够保持壳体的内包围部中被分配用于接收电池模块的空间。

与已知的现有技术的壳体相比，保护壳体的壁的厚度没有增加或仅非常轻微地增加。

根据本发明的另一方面，所述至少一个导管在所述保护壳体的所述至少一个壁内被热成型或包覆模制。

这些热成型或包覆模制技术使导管能够容易且廉价地集成在壳体的壁内，以保护电池模块。

本发明还提出一种用于混合动力或电动车辆的电池组，其包括如上所述的保护壳体，在该壳体中容纳有由至少一个热调节元件进行热调节的至少一个电池模块。

4、附图说明

通过阅读以下对本发明特定实施例的详细描述和附图，本发明的其他特征和优点将变得更加明显，所述描述是通过简单的非限制性说明性示例给出的，在附图中：

图1示意性地示出了本发明的总体原理，是采用根据本发明的保护壳体的电池组的截面俯视图。

图2A是根据本发明的第一实施例的用于保护电池组的壳体的局部截面侧视图。

图2B是图2A的保护壳体的放大视图。

图3是根据本发明第二实施例的用于保护电池组的壳体的示意性详细截面视图。

图4是示出图3的保护壳体的变型的截面视图。

图5是根据本发明第三实施例的用于保护电池组的壳体的示意性详细视图。

图6是示出图5的保护壳体的变型的透视图。

图7是示出图5的保护壳体的另一变型的透视图。

图8是局部地示出根据本发明的第四实施例的用于保护电池组的壳体的截面视图。

图9是部分地示出了图8的保护壳体的另一截面视图。和

图10是示出图8的保护壳体的变型的透视图。

5、具体实施方式

本发明的用于保护电池模块的壳体在其一个或多个壁内包括集成的通道，集成的通道允许将传热流体输送至用于对电池模块进行热调节并将传热流体排出到壳体外部的一个或多个装置。

集成在保护壳体的壁中的用于输送传热流体的这些通道因此允许传热流体到热调节装置的供给和从热调节装置的排出，热调节装置布置在保护壳体中并被放置为与电池模块热接触。

在热调节装置中流动的传热流体能够调节布置在壳体的内包围部中的电池模块的温度。

本发明的保护壳体实现了常规的结构作用，使得能够保护电池模块不受壳体外部的环境的影响，另外还具有将传热流体供给到布置在保护壳体中的各种热调节装置(和将传热流体排出到这些装置外部)的附加作用。

图1示意性地示出了本发明的总体原理，图1是从上方看的电池组P的截面图，该电池组包括根据本发明的保护壳体B，其中容纳有电池模块M。

电池模块M被布置成与热调节元件9热接触，从而允许调节其温度。

为此，一起形成热调节装置的热调节元件9包括使传热流体流动通过的回路，从而允许每个模块M与对应的热调节元件9之间的能量交换。

为了将传热流体供给到定位于保护壳体B中的热调节元件9，本发明规定形成用于在保护壳体B的壁内输送该流体的通道10。

因此，输送通道10在保护壳体B的一个或多个壁中延伸，以供给和排出在各个温度调节元件9的流动回路中流动的传热流体。

保护壳体B还包括具有入口孔111和排出孔112的连接器11，连接器11能够使输送通道10与热调节环路的另一部分连接至保护壳体B(特别包括用于引起流体流动的泵)。

图2A和2B是根据本发明的第一实施例的用于保护电池组的壳体1的示意性详细截面图。

图2A示出了搁置在热调节元件9上的电池模块M，该热调节元件9与形成在保护壳体1中的用于输送传热流体的通道10连接。

更精确地，保护壳体1由两个半壳件12a、12b形成，这两个半壳件的特定形式使得可以在壳体1的一个或多个壁内界定用于输送传热流体的至少一个通道10。

半壳件12a、12b的形式还界定了至少一个狭槽13，这使得可以将输送通道10与固定在保护壳体1上的热调节元件9流体连接。

更精确地，狭槽13被定尺寸为使得以密封的方式接收热调节元件9的边缘并且使输送通道10与在热调节元件9中延伸的流体流动回路流体连接。

在该示例中，第一半壳件12a具有通过第二直线部分122被延伸的第一直线部分121，该第二直线部分122相对于第一部分121倾斜并且在其自由端具有圆形部分123，该圆形部分123具有唇部124(图2B的放大图)。

第二半壳件12b具有基本对应于第一半壳件12a的形式。

因此，它具有通过第二直线部分126延伸的第一直线部分125，第二直线部分126相对于第一部分125倾斜并且在其自由端具有圆形部分127，该圆形部分127具有平行于第一直线部分125延伸的第三直线部分128(图2B的放大图)。

一旦半壳件已被组装(图2A)，第一半壳件12a的直线部分121、122与第二半壳件12b的直线部分125、126接触。

每个半壳件12a、12b的圆形部分123、127彼此面对地定位，以界定形成用于输送传热流体的通道10的腔体。

在该示例中，输送通道10具有基本圆形的横截面。

第一半壳件12a的唇部124面对第二半壳件12b的第三直线部分128定位，以便形成狭槽13，该狭槽13允许温度调节元件9在壳体1上的固定和热调节元件9与输送通道10的流体连接。

半壳件12a、12b由塑料、金属或复合材料制成。

更精确地，壳体的壁的材料被选择为使得壳体具有足够的刚性以保护其容纳的电池模块M。

半壳件12a、12b在半壳件12a、12b的第一直线部分121、125和第二直线部分122、126的区域中通过粘接、焊接或这两个半壳件彼此摩擦直到粘附而被固定在一起。

图3是根据本发明第二实施例的用于保护电池组的壳体2的示意性详细截面视图。

在该示例中，保护壳体2由双层壳件或壁20形成，该双层壳件或壁20包括朝向壳体2的内部布置的第一半壳件21和朝向保护壳体2的内部布置的第二半壳件22。

第一半壳件21和第二半壳件22分别包括具有半六角形横截面的直线凹槽211、221，直线凹槽211、221彼此平行地延伸。

第一半壳件21的凹槽221被定位成面对第二半壳件22的凹槽221。

因此，在将半壳件21、22固定在一起之后，凹槽211、221在保护壳体的双壳件20内界定用于输送传热流体的、横截面为六边形的通道10。

应当注意，因此，在固定第一半壳件21和第二半壳件22之后，输送通道10具有六边形形状。

图4示出了第二实施例的变型，其中凹槽211、221具有半椭圆形的横截面。

在固定两个半壳件21、22之后，输送通道10因此具有椭圆形或卵形的形式。

图3和图4所示的凹槽和通道形式仅是示例性示例，并且是非限制性的。

在不脱离本发明的一般原理的情况下，可以采用其他形式的凹槽，因此也可以采用其它形式的通道。

例如，通道可以具有例如圆形、矩形、三角形或梯形的形式。

第一半壳件21和第二半壳件22由塑料、金属或复合材料制成。

更精确地，壳体的半壳件的材料被选择为使得壳体的半壳件具有足够的刚性以保护其所容纳的电池模块M。

通过粘接、通过焊接或通过两个半壳件21、22摩擦直到实现粘附而将两个半壳件21、22固定在一起。

图5是根据本发明第三实施例的用于保护电池组的壳体的示意性详细视图。

根据该特定实施例，保护壳体3是整体的，并且在制造壳体3时，在壳体3的壁中直接限定了输送通道10。

在该示例中，保护壳体3在其至少一个壁上包括从壁30的内表面(即，壁的朝向壳体的内部取向的表面)突出的轮廓31。

在该轮廓31内形成用于输送传热流体的通道10(不可见)。

在输送通道10的一端处形成有入口或供给孔311和出口或排出孔312，以允许传热流体的供给和排出。

轮廓31还具有沿轮廓31布置的多对开口313(分别设计用于流体的进入和排出)，以允许将温度调节元件9连接至集成在壳体3中的输送通道10。

应当注意，在图5中，轮廓31相应地包括用于传热流体的供给通道10和排出通道10，分别与入口孔311和排出孔312连通。

在所示的示例中，通道10允许将传热流体输送到十个热调节元件9(未示出)，每个热调节元件9与一对开口313连接。

在这种情况下，在集成有输送管道10的轮廓31的每一侧上连接有五个热调节元件9，即总共十个热调节元件。

图6示出了图5的保护壳体3的变型，其中，用于传热流体的供给通道10和排出通道10是重叠的。沿着轮廓31布置了多对顶部和底部开口313(分别设计用于流体的进入和排出)，以允许将温度调节元件9连接至集成在壳体3中的输送通道10。

图7示出了图5的保护壳体3的另一种变型，其中，包括在同一平面内间隔开的三个轮廓31，每个轮廓31具有单个输送通道10。

在该示例中，中央轮廓31a包括入口孔或供给孔311，其使得位于轮廓31a的任一侧上的热调节元件9能够被供给传热流体。

热调节元件9借助于形成在轮廓31的侧壁上的开口313与中央轮廓31a流体连接。

两个侧向轮廓31b、31c位于中央轮廓31a的每一侧，并且被设计成排出已经流过热调节元件9的传热流体。

为此，每个侧向轮廓31b、31c在侧向边缘上包括开口313，热调节元件9敞开到开口313中；且每个侧向轮廓31b、31c包括位于输送通道10的端部处的用于传热流体的排出孔312。

结合图5至图7描述的各种整体式保护壳体3例如使用三维打印工艺来制造，在该打印步骤期间形成输送管道。

在一种变型中，整体式壳体3通过拉挤成型、通过失蜡模制、通过气体注入或通过任何其他合适的工艺来制造。

优选地，整体式保护壳体3由塑料、金属或复合材料制成。

更精确地，壳体的材料被选择为具有足够的刚性以保护其容纳的电池模块M。

图8和图9示意性地示出了根据本发明的第四实施例的用于保护电池组的壳体。

根据该特定实施例，保护壳体4在其壁内集成了柱形导管网络，该柱形导管网络设计成将传热流体分配到热调节元件9并排出传热流体。

图8是壳体4的横截面图，示出了保护壳体4的壁41，柱形导管42被集成在壁41中。

导管42在壁41中以直线方式延伸，并界定用于输送传热流体的通道10。

为了将传热流体从输送通道10分配到热调节元件9，在壁41上形成开口411，以将热调节元件9放置为与通道10流体连接(图9)。。

保护壳体4由塑料、金属或复合材料制成。

更精确地，选择用于壳体的材料，使得壳体具有足够的刚度以保护其容纳的电池模块M。

通过热成型或通过包覆模制将导管42添加到壳体4的壁41内。

图10示出了图8的保护壳体4的变型，其中，导管42盘绕在壳体4的壁41内，以便到达传热流体并将传热流体分配至各个热调节元件9(且也排出传热流体)。

导管42在保护壳体4的壁41的厚度中的集成使得可以避免传热流体在保护壳体4的内包围部中的泄漏和电池模块M的破坏。

其他方面和变体

因此，本发明提出在其中容纳有电池模块M的保护壳体的壁内部集成用于输送传热流体的通道。

因此，壳体使得一方面可以保护电池模块M免受冲击，另一方面可以将传热流体输送到壳体的内部空间中所使用的并布置为与模块热接触的热调节元件，以调节所述模块的温度。

换句话说，本发明将对传热流体的管理实际上集成在保护壳体的结构内。

因此，壳体的结构和用于输送传热流体的通道不能分离。

为此，本发明提出以下方式产生输送通道：

-通过组装保护壳体的各个互补部件/部分(在本例中为半壳件)；

-直接在制造保护壳体时，通过三维(3D)打印，失蜡模制，气体注入或拉挤成型等工艺；

-通过导管的热成型或包覆模制而将导管集成在保护壳体的壁中。

本发明使得可以实现用于在保护壳体的壁内输送传热流体的通道网络，从而允许向热调节元件供给传热流体，然后排出已经流过热调节元件的传热流体。

上述实施例仅作为说明性示例而提供，并且是非限制性的。

尽管没有描述，但是不能排除其他变型或这些实施例中的一些的组合。

应当注意，本发明可以减少管理传热流体所需的部件数量。

实际上，由于用于输送传热流体的回路被集成在保护壳体的壁中，因此不再需要在壳体内部或外部采用管道网来将传热流体传输至保护壳体中的热调节元件。

从而减轻了车辆的车载重量，这使得可以优化混合动力或电动车辆的性能水平(特别是行驶范围和功率)。

此外，本发明允许减小传热流体在容纳电池模块的保护壳体中泄漏的可能性。

应当注意，用于输送传热流体的通道可以在壳体的单个壁或多个壁上实现。

通道因此可以被集成在保护壳体的底壁、侧壁和/或盖中。

还应当注意，热调节元件可以采取布置在壳体的包围部中的板式或管式热交换器的形式，或者采取直接集成在壳体的一个或多个壁中的传热流体流动管或通道的布置的形式。

还应该注意的是，保护壳体的壁由提供良好机械性能/强度以获得最佳重量的材料制成。

因此，保护壳体为容纳在其中的电池模块提供了良好的保护，以免受到冲击(撞击)。

无限制地，这种类型的保护壳体可以用于运输领域中的任何类型的车辆中，但是也可以用于建筑、工业和第三产业中，其中电池被容纳在壳体中并且被流体直接或间接地冷却。

Claims (8)

1.一种用于保护至少一个电池模块(M)的保护壳体(B，1，2，3，4)，包括用于对所述至少一个电池模块(M)进行热调节的至少一个热调节元件(9)，传热流体在所述至少一个热调节元件中流动，

其特征在于，所述保护壳体包括用于输送传热流体的至少一个输送通道(10)，所述至少一个输送通道在所述保护壳体(B，1，2，3，4)的至少一个壁中延伸并且与所述至少一个热调节元件(9)流体连接，所述保护壳体的壁由两个半壳件(12a，12b，21，22)形成，所述两个半壳件在组装后界定所述至少一个输送通道(10)，所述两个半壳件(12a，12b)在组装之后界定至少一个狭槽(13)，所述至少一个狭槽用于接收所述至少一个热调节元件(9)的边缘，从而在所述至少一个热调节元件(9)与所述至少一个输送通道(10)之间形成流体连接。

2.根据权利要求1所述的保护壳体(B，1、2)，其特征在于，所述两个半壳件(12a，12b，21，22)通过焊接、粘合剂粘结或所述两个半壳件彼此摩擦直到实现粘附而固定在一起。

3.根据权利要求1或2所述的保护壳体(B，1、2)，其特征在于，第一半壳件(21)包括至少一个凹槽(211)，第二半壳件(22)包括至少一个凹槽(221)，所述至少一个凹槽(211,221)被布置为使得它们彼此面对并且在组装所述两个半壳件(21,22)之后界定所述至少一个输送通道(10)。

4.根据权利要求1所述的保护壳体(B，3)，其特征在于，所述保护壳体是整体部件。

5.根据权利要求4所述的保护壳体(B，3)，其特征在于，在制造整体式保护壳体(B，1、3)时，通过以下方法之一在该整体式保护壳体中形成用于输送传热流体的所述至少一个输送通道(10)：

三维(3D)打印，

拉挤成型

失蜡模制，

气体注入。

6.根据权利要求1所述的保护壳体(B，4)，其特征在于，用于输送传热流体的所述至少一个输送通道(10)由在所述保护壳体(B，1，2，3，4)的所述至少一个壁中延伸的至少一个导管(42)界定。

7.根据权利要求6所述的保护壳体(B，4)，其特征在于，所述至少一个导管(42)在所述保护壳体(B，4)的所述至少一个壁(41)内被热成型或包覆模制。

8.一种用于混合动力或电动车辆的电池组，其包括根据权利要求1至7中任一项所述的保护壳体(B，1，2，3，4)，由至少一个热调节元件(9)热调节的至少一个电池模块(M)被容纳在所述保护壳体中。