牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供了一種用于電動車輛中的電池的模塊化熱管理系統(tǒng)。所述熱管理系統(tǒng)包括電池模塊，電池模塊具有多個引導(dǎo)熱交換液體的模塊端口，以調(diào)節(jié)牽引電池內(nèi)的溫度。熱管理系統(tǒng)還包括具有與多個模塊端口對應(yīng)的多個連接器端口的歧管。保持構(gòu)件位于歧管或電池模塊上以將歧管固定于電池模塊，從而確保連接器端口保持流體密封到模塊端口。
【專利說明】牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 針對用于電動車輛中的電池的模塊化熱管理系統(tǒng)的各種實施例，公開了一種模塊化流體傳輸系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]諸如電池電動車輛(BEV)、插電式電動車輛(PHEV)或混合動力電動車輛(HEV)的車輛包含電池(例如高電壓電池)以作為車輛的能量源。電池容量和循環(huán)壽命可根據(jù)電池的操作溫度而改變。通常期望的是，當(dāng)車輛運轉(zhuǎn)的同時或當(dāng)車輛在充電的同時將電池維持在指定溫度范圍內(nèi)。
[0003]帶有電池的車輛可包括冷卻系統(tǒng)以提供對電池的溫度控制，從而維持充電容量和延長電池壽命并改善其它電池性能特性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本公開的一個或多個實施例，提供了一種牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。所述熱管理系統(tǒng)包括具有多個電池單元的電池模塊以及用于調(diào)節(jié)多個電池單元的溫度的熱交換器。電池模塊被容納在電池外殼內(nèi)。多個熱交換器端口與熱交換器流體連通，以將熱交換流體引導(dǎo)到熱交換器。熱管理系統(tǒng)包括具有與多個熱交換器端口對應(yīng)的多個連接器端口的歧管，以將流體分布到熱交換器端口。保持夾連接到電池外殼和歧管中的一個，并且在電池外殼和歧管中的另一個上形成的容置部與保持夾配合。當(dāng)連接器端口完全固定到熱交換器端口時，保持夾與容置部配合并防止歧管的移動，以確保連接器端口保持流體密封到熱交換器端口。
[0005]在另一實施例中，保持夾一體地形成在電池外殼中。
[0006]在再一實施例中，保持夾包括至少一個從電池外殼延伸的突耳，以與容置部相配八口 ο
[0007]在又一實施例中，容置部包括與歧管主體一體地形成并從歧管主體延伸的法蘭。保持夾與法蘭以搭扣配合的方式嚙合以將歧管夾持到電池外殼。
[0008]在另一實施例中，保持夾包括定位銷并且法蘭包括與定位銷相配合的定位孔，以使歧管與電池模塊對齊。
[0009]在再一實施例中，熱管理系統(tǒng)還包括多個柔性連接部。多個柔性連接部中的一個在多個歧管連接器端口中的一個和多個熱交換器端口中的一個之間延伸，以在它們之間形成連接角。
[0010]根據(jù)本公開的另一個實施例，提供了一種牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。所述牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)包括多個熱交換器端口，以將熱交換流體引導(dǎo)到熱交換器，用于調(diào)節(jié)多個電池單元的溫度。所述牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)還包括具有多個連接器端口以將流體分布到每一個對應(yīng)的熱交換器端口的歧管。包覆成型部沿著多個熱交換器端口的每一個形成。焊縫將包覆成型部粘接并密封到歧管的連接器端口。焊縫確保連接器端口保持流體密封到熱交換器端□。
[0011]在另一實施例中，焊縫包括環(huán)形焊縫。
[0012]在再一實施例中，每個包覆成型部包括對齊構(gòu)件，以使對應(yīng)的對齊構(gòu)件與和其相鄰的每個連接器端口配合，從而確保在用焊縫密封前，每個熱交換器端口與每個連接器端口對齊。
[0013]在又一實施例中，至少一個對齊構(gòu)件包括在歧管和包覆成型部中的一個上形成的通道。另一對齊構(gòu)件包括與通道配合的肋，以確保在用焊縫密封前，每個熱交換器端口與每個連接器端口對齊。
[0014]在再一實施例中，包覆成型部的末端包括曲面，以適于每個熱交換器端口的位置變化。曲面確保在用焊縫密封前，每個熱交換器端口與每個連接器端口對齊。
[0015]根據(jù)本公開的另一個實施例，提供了一種牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。所述熱管理系統(tǒng)包括電池模塊，電池模塊具有多個引導(dǎo)熱交換流體的模塊端口，以調(diào)節(jié)牽引電池內(nèi)的溫度。所述熱管理系統(tǒng)還包括具有與多個模塊對應(yīng)的多個連接器端口的歧管。保持構(gòu)件位于歧管和電池模塊中的一個上，以將歧管固定到電池模塊，從而確保連接器端口保持流體密封到模塊端口。
[0016]在另一實施例中，熱管理系統(tǒng)還包括容納電池模塊的電池外殼。保持構(gòu)件一體地形成在電池外殼或歧管中。該系統(tǒng)包括至少兩個保持構(gòu)件以將歧管固定到外殼。
[0017]在再一實施例中，保持構(gòu)件包括連接到電池外殼或歧管的保持夾。保持構(gòu)件還包括在電池外殼和歧管中的另一個上形成的容置部，以與保持夾配合。當(dāng)連接器端口完全固定到熱交換器端口時，保持夾與容置部緊密合并防止歧管的移動，以確保連接器端口保持流體密封到熱交換器端口。
[0018]在又一實施例中，容置部包括與歧管主體一體地形成并從歧管主體延伸的法蘭，其中，保持夾與法蘭以搭扣配合的方式嚙合以將歧管夾持到電池外殼。
[0019]在再一實施例中，保持夾包括定位銷并且法蘭包括與定位銷相配合的定位孔，以使歧管與電池模塊對齊。
[0020]在另一實施例中，熱管理系統(tǒng)還包括多個柔性連接部。柔性連接部在歧管連接器端口和熱交換器端口之間延伸，以在它們之間形成連接角。
[0021]在再一實施例中，保持構(gòu)件包括沿多個熱交換器端口的每個形成的包覆成型部。保持構(gòu)件還包括用于將包覆成型部粘接并密封到歧管的連接器端口的焊縫。保持構(gòu)件確保連接器端口保持流體密封到熱交換器端口。
[0022]在又一實施例中，焊縫包括環(huán)形焊縫。
[0023]在再一實施例中，每個包覆成型部包括對齊構(gòu)件，以使對應(yīng)的對齊構(gòu)件與和其相鄰的每個連接器端口配合，從而確保在用焊縫密封前，每個熱交換器端口與每個連接器端口對齊。
[0024]鑒于附圖以及以下對示出的實施例的詳細描述，將更好地理解本公開的以上實施例和其它方面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是根據(jù)本公開的實施例的熱管理系統(tǒng)的透視圖；
[0026]圖2是示出本公開的一個實施例的圖1中示出的熱管理系統(tǒng)的一部分的分解透視圖；
[0027]圖3是圖2中示出的熱管理系統(tǒng)的所述一部分的剖視圖；
[0028]圖4是根據(jù)本公開的另一個實施例的熱管理系統(tǒng)的一部分的剖視圖；
[0029]圖5是根據(jù)本公開的另一個實施例的熱管理系統(tǒng)的一部分的剖視圖；
[0030]圖6是根據(jù)本公開的另一個實施例的熱管理系統(tǒng)的一部分的剖視圖；
[0031]圖7是圖6中示出的熱管理系統(tǒng)的一部分的分解透視圖；以及
[0032]圖8是根據(jù)本公開的另一個實施例的熱管理系統(tǒng)的一部分的剖視圖。

【具體實施方式】
[0033]按照所要求的，在此公開本發(fā)明的詳細的實施例；然而，要理解的是，所公開的實施例僅僅是本發(fā)明的示例，其可以以各種和替代形式體現(xiàn)。附圖無需按比例；可放大或最小化一些特征以顯示特定部件的細節(jié)。因此，在這里公開的具體結(jié)構(gòu)和功能的細節(jié)不應(yīng)解釋為是限制性的，而僅為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種形式采用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
[0034]圖1示出了用于牽引電池12的流體熱管理系統(tǒng)10。電池12可以是用于電池電動車輛(BEV)、插電式電動車輛(PHEV)、混合動力電動車輛(HEV)或任何其它需要模塊組件的熱管理的應(yīng)用的電池,例如蓄電池。
[0035]如圖1所示，電池12是具有電池模塊14的陣列的電池組。每個電池模塊14可含有一個電池單元或多個電池單元。電池12可以是適于容納多個連接在一起的電池模塊14的構(gòu)造的模塊化電池，以使電池12有不同的尺寸或容量。由于車輛內(nèi)的包裝限制、在不同應(yīng)用中的不同動力需求或影響電池12的尺寸的變量的任何組合，因此可需要不同的電池構(gòu)造。
[0036]用來自熱管理系統(tǒng)10的液體冷卻劑液加熱和冷卻每個電池模塊14內(nèi)的獨立電池單元。電池12和每個單元的溫度決定著電池12能夠接受的電荷量以及存儲在電池12中時的能夠使用的電荷量。熱管理系統(tǒng)10調(diào)節(jié)單元溫度，以便維持電池的使用壽命、允許適當(dāng)充電并滿足車輛性能屬性。熱管理系統(tǒng)10通過流體傳熱為電池12提供加熱或冷卻。在一個實施例中，熱管理系統(tǒng)10通過與電池12中的單元鄰近設(shè)置的熱交換器翅片內(nèi)的冷卻通道使液體冷卻劑循環(huán)，從而主要使用對流傳熱來加熱或冷卻電池12。
[0037]熱管理系統(tǒng)10包括多個適于連接每個冷卻通道或熱交換器翅片的模塊化歧管段
16。歧管段16可連接在一起以適于電池12和熱管理系統(tǒng)10的不同構(gòu)造。可改變歧管段16的大小以適于不同類型的電池模塊14。
[0038]歧管段16可與歧管夾18連接在一起。歧管段16可結(jié)合在一起以形成上熱管線20和下熱管線22。上熱管線20可連接至流體入口 24。下熱管線22可連接至流體出口 26，或反之亦然。歧管段16可附著到電池模塊14上。于是，當(dāng)連接電池模塊14時，歧管段16可互相連接。
[0039]熱管理系統(tǒng)10可適于多排電池組12。例如，如圖1所示，熱管理系統(tǒng)10可具有第一排30和第二排32。第一排30和第二排32可與跨接管線34連接。如圖1所示，流體入口 24和流體出口 26沿跨接管線34布置。
[0040]為了防止歧管段16移動，用附著構(gòu)件38將歧管段16結(jié)合到電池模塊14。圖2示出了一個電池模塊14和一個歧管段16的分解視圖，更詳細地示出本公開的一個實施例。每個歧管段16包括多個流體連接器端口 40。流體連接器端口 40均勻地分隔開并適于連接到調(diào)節(jié)電池單元的溫度的冷卻通道或熱交換器。在一個實施例中，在每個電池模塊14中的每個電池單兀之間設(shè)置有熱交換器。每個歧管段16包括對應(yīng)于多個熱交換器端口 44的流體連接器端口 40，以向每個電池單元之間的每個熱交換器提供流體。
[0041]在圖2中示出的實施例中，歧管段16被夾到電池外殼50。夾子52可附著到歧管段16或外殼50。如圖2所不,夾子52 —體地形成在電池外殼50中。熱交換器端口 44延伸穿過電池外殼50中的開口。
[0042]夾子52嚙合法蘭60。法蘭可附著到歧管段16或外殼50。如圖2所示，法蘭60一體地形成在歧管段16中。
[0043]當(dāng)夾子52卩齒合法蘭60時,保持突耳(retent1n tab) 64利用例如搭扣配合的干涉配合嚙合法蘭60上的保持構(gòu)件66。當(dāng)夾子52嚙合法蘭60時，強制接合確保歧管段16與電池外殼50充分哨合,于是防止歧管段16相對于電池外殼50移動。
[0044]夾子52包括例如定位銷的定位構(gòu)件68。類似地，法蘭60包括定位孔70以與定位構(gòu)件68相作用，以使歧管段16與電池模塊外殼50對齊。
[0045]歧管段16可由塑料或任何其它合適的材料形成。流體連接器端口 40可由橡膠、彈性體或任何墊片材料形成，以對熱交換器端口 44密封。流體連接器端口 40可包覆成型或注塑成型在成型的歧管段16中。如所示出的，法蘭60 —體在成型在歧管段16中。法蘭60大體垂直于縱向的嵌段主體62的延伸。
[0046]圖3示出了圖2中的裝配好的外殼50和歧管段16的剖視圖。如圖4和圖5所示，流體連接器端口 40也可包括延長的柔性部80。柔性連接部80可由橡膠、彈性體或任何墊片材料形成，以對熱交換器端口 44和流體連接器端口 40密封。柔性連接部80可使得流體連接器端口 40和熱交換器端口 44之間的裝配容易。柔性連接部80也可允許連接器端口40被定位為與熱交換器端口 44成一個角度的設(shè)計變型。
[0047]例如，在圖3中，連接器端口 40與熱交換器端口以同軸的方式對齊。然而，在圖4中，連接器端口 40被定位為與熱交換器端口 44大體垂直。柔性連接部80是有角度的并延伸以連接連接器端口 40和熱交換器端口 44。在圖5中，連接器端口 40豎直地偏移，并大體平行于熱交換器端口 44。柔性連接部80延伸并形成半圓形的弧以連接連接器端口 40與熱交換器端口 44。
[0048]在圖6-8中示出的另一個實施例中，熱交換器端口 44可被焊接到歧管段16的連接器端口 40，以確保將連接器端口 40保持流體密封到熱交換器端口 44。圖6是熱管理系統(tǒng)10的一部分的分解剖視圖。圖6示出了分別形成上熱管線20和下熱管線22的一部分的兩個歧管段16。上熱管線20和下熱管線22可分別連接至流體入口 24和流體出口 26。同樣地，兩個熱交換器端口 44可分別為入口端口和出口端口。
[0049]如圖6所示，包覆成型部90沿每個熱交換器端口 44形成。包覆成型部90由沿著熱交換器端口 44的末端包覆成型的塑料或合適的材料形成。然后，包覆成型部90能夠被焊接到連接器端口 40。焊縫將包覆成型部90粘接并密封到歧管段16的連接器端口 40。焊縫確保將連接器端口 40保持流體密封到熱交換器端口 44。
[0050]可采用超聲波焊接或任何合適的焊接技術(shù)焊接包覆成型部90。夾具88夾持并保持熱交換器端口 44在焊接工序期間固定不動。焊縫可為與連接器端口 40中的近似圓形開口對應(yīng)的環(huán)形焊縫(annular weld)。然而,可使用任何合適的焊縫以確保將連接器端口 40密封到熱交換器端口 44的包覆成型部90。
[0051]為了確保熱交換器端口 44和連接器端口 40在焊接之前對齊，包覆成型部90包括對齊構(gòu)件94。如所示的，對齊構(gòu)件94形成為通道以與形成在歧管段16上對應(yīng)的對齊肋96匹配。對齊肋96可與每個連接器端口 40相鄰地形成，以確保在用焊縫粘接和密封前，每個熱交換器端口 44與每個連接器端口 40對齊。
[0052]包覆成型部件90的末端包括曲面104以適于每個熱交換器端口的位置變化。末端曲面104是沿著熱交換器端口 44的基于支點100的半徑限定的。即使熱交換器端口 44關(guān)于支點100有位置變化，末端曲面104也確保每個熱交換器端口 44與每個連接器端口 40在焊接前對齊。
[0053]盡管以上描述了各種實施例，但這些實施例并不意圖描述本發(fā)明的所有可能的形式。相反，說明書中使用的詞語為描述性詞語而非限制性的，并且應(yīng)理解的是在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可作各種改變。此外，可組合各種執(zhí)行實施例的特征以形成本發(fā)明進一步的實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，所述牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)包括: 電池模塊，具有多個電池單元以及調(diào)節(jié)所述多個電池單元的溫度的熱交換器； 電池外殼，容納電池模塊； 多個熱交換器端口，與熱交換器流體連通，以將熱交換流體引導(dǎo)到熱交換器； 歧管，具有對應(yīng)于所述多個熱交換器端口的多個連接器端口，以將流體分布到熱交換器端口 ； 保持夾，連接到電池外殼和歧管中的一個；以及 容置部，形成在電池外殼和歧管中的另一個中，以與保持夾配合， 其中，當(dāng)連接器端口完全固定到熱交換器端口時，保持夾與容置部配合并防止歧管的移動，以確保連接器端口保持流體密封到熱交換器端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其中，保持夾一體地形成在電池外殼中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其中，保持夾包括從電池外殼延伸的至少一個突耳，以與容置部相配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其中，容置部包括與歧管主體一體地形成并從歧管主體延伸的法蘭，其中，保持夾與法蘭以搭扣配合的方式嚙合以將歧管夾持到電池外殼。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其中，保持夾包括定位銷并且法蘭包括與定位銷相配合的定位孔，以使歧管與電池模塊對齊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，所述牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)還包括多個柔性連接部，其中，所述多個柔性連接部中的一個在所述多個歧管連接器端口之一和所述多個熱交換器端口之一之間延伸，以在其間形成連接角。
7.一種牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，所述牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)包括: 多個熱交換器端口，將熱交換流體引導(dǎo)到熱交換器，以調(diào)節(jié)多個電池單元的溫度； 歧管，具有多個連接器端口，以將流體分布到對應(yīng)的所述多個熱交換器端口的每一個； 包覆成型部，沿著所述多個熱交換器端口中的每一個形成；以及焊縫，用于將包覆成型部粘接且密封到歧管的連接器端口，從而確保連接器端口保持流體密封到熱交換器端口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其中，焊縫還包括環(huán)形焊縫。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的牽引電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其中，每個包覆成型部包括對齊構(gòu)件，以使對應(yīng)的對齊構(gòu)件與和其相鄰的每個連接器端口配合，從而確保在用焊縫密封前，每個熱交換器端口與每個連接器端口對齊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的牽弓I電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其中，至少一個對齊構(gòu)件包括在歧管和包覆成型部中的一個上形成的通道，并且另一個對齊構(gòu)件包括與通道配合的肋，以確保在用焊縫密封前，每個熱交換器端口與每個連接器端口對齊。
【文檔編號】H01M10/617GK104051815SQ201410096255
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】帕特里克·丹尼爾·瑪古爾, 巴斯卡拉·波達卡亞拉 申請人:福特全球技術(shù)公司