專利名稱：結構與熱管理組件的制作方法
結構與熱管理組件相關申請的交叉引用本國際專利申請主張2009年11月9日申請的序列號為61/259，488的美國臨時專利申請的權益，其披露內容以引用方式并入本申請中。
背景技術：
作為儲能裝置，電池的重要性正在日益增加。近來，由鋰電池組成的電池組在汽車行業(yè)和各種商用電子設備中的應用日益普遍，這是因為它們具有再充電功能，而且沒有記憶效應。為了在汽車應用和其他設備中使用電池組，通常會由多個零件對電池組提供支撐和進行熱管理。對電池組提供支撐和進行熱管理的零件通常會占用大量空間。在汽車應用中，通常沒有可用或有效的空間來容納支撐結構和熱管理系統(tǒng)。如上所述，電池組要在一輛汽車或其他設備中正常工作，除了支撐系統(tǒng)之外，通常還需要一個熱管理系統(tǒng)。電池組的各個單體電池之間可能會有很大的溫度變化，這可能會有損電池的性能。如果一個單體電池的溫度高于其他單體電池，那它的充電或放電效率可能不同，因此，其充電或放電速度可能快于其他單體電池。這將導致電池性能下降。為了提高電池性能，應當使各單體電池之間的溫差降至最低。因此，電池(例如鋰電池)需要進行熱管理，以滿足性能要求。于是，需要一種組件，能夠同時充當支撐系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)。

發(fā)明內容
以上所述的結構與熱管理組件至少在示范性實施例中，組件包括一個具有上表面和下表面的基底部分。示范組份還包括多個葉片，它們從基底部分的上表面向外延伸，延伸長度至少等于該基底部分的長度，配置多個葉片以散發(fā)來自其相鄰結構的熱量，多個葉片和基底部分構成一個結構堅固的整體。至少在一個實施例中，以上所述之結構堅固的整體由單塊金屬壓制成型。以上所述結構與熱管理組件的各個實施例中，組件還包括一個外殼，從基底部分的一側向該基底部分與之相對的另一側延伸，當電池組放置在該組件周圍時，該外殼的大小和形狀可用于封裝該電池組。以上所述示范性結構與熱管理組件還可包括一個冷卻模塊，從基底部分的下表面向外延伸，延伸長度至少約等于該基底部分的長度，此處配置該冷卻模塊以增加主體的結構剛性，且該冷卻模塊具有一個或多個向外延伸的腔，延伸長度為該冷卻模塊的長度，配置一個或多個腔以便讓液體和/或氣體從中流過。在以上所述結構與熱管理組件的另示范性實施例中，組件包括一個基底部分，具有上表面、下表面以及一個或多個孔洞，這些孔洞位于該基底部分至少一個外邊緣上，或在其附近，一個或多個孔洞的大小和形狀可將一個緊固件容納其中。示范性實施例還包括第一組葉片，從基底部分的上表面向外延伸，延伸長度至少約等于該基底部分的長度，距離至少為該基底部分的一個外邊緣的長度，配置第一組葉片以散發(fā)來自其相鄰結構的熱量。示范性實施例包括第二組葉片，從該基底部分的下表面向外延伸，延伸長度至少約等于該基底部分的長度，配置第二組葉片以散發(fā)來自基底部分的熱量，第一組葉片、第二組葉片和基底部分構成一個結構堅固的整體，該結構堅固的整體是由單塊金屬壓制成型。示范性實施例還包括一個外殼，從基底部分的一側向該基底部分與之相對的另一側延伸，當電池組放置在該組件周圍時，該外殼的大小和形狀可用于封裝該電池組。在以上所述電池系統(tǒng)示范性實施例中，該電池系統(tǒng)包括一個結構與熱管理組件。 在示范性實施例中，該組件包括一個具有上表面和下表面的基底部分，以及多個葉片，它們從該基底部分的上表面向外延伸，延伸長度至少等于該基底部分的長度，配置這些葉片以散發(fā)來自其相鄰電池的熱量，這些葉片和基底部分構成一個結構堅固的整體。在示范性實施例中，電池系統(tǒng)還包括一個電池組，其大小和形狀適于放置在該組件附近。在以上所述的車輛的示范實施例中，該車輛包括一個結構與熱管理組件。在示范性實施例中，該組件包括一個具有上表面和下表面的基底部分，以及多個葉片，它們從該基底部分的上表面向外延伸，延伸長度至少等于該基底部分的長度，配置這些葉片以散發(fā)來自其相鄰電池的熱量，這些葉片和基底部分構成一個結構堅固的整體。在以上所述的車輛的示范實施例還包括一個電池組，其大小和形狀適于放置在該組件附近，組件與電池組的大小和形狀適于安裝在車輛至少某一部分中。在以上所述結構與熱管理組件的制造方法的示范實施例中，包括壓制單塊金屬制造組件。在示范性實施例中，該組件包括一個具有上表面和下表面的基底部分，以及多個葉片，它們從該基底部分的上表面向外延伸，延伸長度至少等于該基底部分的長度，配置這些葉片以散發(fā)來自其相鄰結構的熱量，這些葉片和基底部分構成一個結構堅固的整體。在一個實施例中，800可選擇的方法包括在壓制806，冷卻820和/或二次操作830之前對單塊材料進行加熱。二次操作可包括以下一個或多個以下操作切割材料、鉆通材料至少一個部分，以及在該材料上打孔。


結合附圖閱讀以下詳細說明之后，可以明了本申請案所披露內容的其他優(yōu)點圖1所示為根據以上所述結構與熱管理組件的第一實施例的透視圖；圖加所示為根據以上所述結構與熱管理組件的第二實施例的前視圖；圖2b所示為根據以上所述結構與熱管理組件的第三實施例的前視圖；圖3所示為根據以上所述結構與熱管理組件的第四實施例的透視圖；圖4所示為根據以上所述圖3中組件的前視圖；圖5所示為根據以上所述基底部分的示范性實施例的側視圖；圖6所示為根據以上所述圖加中與電池組相鄰組件的前視圖；圖7所示為根據以上所述圖3中與電池組相鄰組件的前視圖；以及圖8所示為根據以上所述示范性實施例，結構與熱管理組件制造方法的示意圖。
具體實施例方式為了便于對以上所述原理的理解，現在將參照附圖中所示實施例，并使用明確的語言來描述本附圖。盡管如此，該上述實施例的目的不是限制本實施例的范圍。
圖1所示為以上所述結構與熱管理組件100的圖解實施例。圖1所示的組件100 包括一個基底部分102，它具有一個上表面10 和一個下表面102b。如圖1所示，基底部分 102的形狀可以是矩形。但是，基底部分102也可以是其他形狀，比如方形或圓形。如圖1 所示，基底部分102可以在上表面10 與下表面102b之間有一個孔洞103。如圖1所示， 孔洞103可以位于基底部分102的外邊緣上或其附近?？稍O置孔洞103用于容納螺栓或其他緊固件，這可將組件100固定在另一結構上。在替代實施例中，基底部分102可以不設置孔洞103。無論基底部分102上是否設置孔洞103，都可以使用各種固定方式將組件100固定到另一結構上。例如，固定方式可包括采用焊接、夾具，或者將基底部分102的相對外邊緣安裝到其他結構的槽中。組件100可固定到包括車輛在內的各種結構上。例如，在一些電動汽車中放置電池系統(tǒng)的位置，通常就是在燃氣汽車中放置驅動軸的位置。在這類電動汽車中，可以將電池安裝在汽車底盤上空出的驅動軸位置，并使用組件100加以固定。當安裝在汽車底盤上時， 上表面10 可面對汽車，而下表面102b可面向道路表面。在以上所述組件100的至少一個實施例中，如圖1所示，組件100可包括從基底部分102上表面10 延伸出來的多個葉片110。如圖1所示，這些葉片110的橫截面大體為矩形，延伸長度為基底部分102的長度。配置這些葉片110以散發(fā)來自結構(如電池)的熱量，該結構鄰近組件100。在至少一個實施例中，空氣可在葉片110周圍流動，以便加快結構的熱量傳遞。例如，組件100在車輛內的安裝與固定方式，可使流經車輛前方通氣板的空氣在葉片110周圍流動。還應注意流經汽車底部的空氣也可以在葉片110周圍流動。在另一示例中，組件100在車輛中的固定與安裝方式，可使車輛空調系統(tǒng)向葉片110周圍提供經冷卻的空氣流。如圖1所示，示范性組件100還可包括第一、第二支撐塊122、124，它們從基底部分 102的上表面10 向外延伸。如圖1所示，從上表面10 向外延伸的葉片110可介于第一、第二支撐塊122、1M之間。當然，這些支撐塊122、124也可位于上表面10 上的其他位置。如圖1所示，支撐塊122、IM可分別設置一個孔洞123，至少部分穿過各自所在模塊 122、124。如下所述，配置支撐塊122、124以將組件100提供支撐并固定到一個獨立零件， 如電池。在示范性實施例中，組件100還包括一個冷卻模塊130，從基底部分102的下表面 102b向外延伸。如圖加及213所示，冷卻模塊130的橫截面大體為四邊形(具有平滑邊緣的等腰梯形)，還可包括一或多個腔135，延伸該冷卻模塊130的長度。這些腔135可被設計用于使水、乙二醇、空氣或其他傳熱介質流動，以便傳遞來自組件100的熱量。如圖2b所示，在至少一個實施例中，組件100包括從該基底部分102上表面10 延伸的多個葉片110a，和從冷卻模塊130延伸的多個葉片110b。使用該配置，葉片110a、 IlOb提供了很大的表面積，用來散發(fā)來自相鄰結構的熱量。還應注意，與高溫結構最接近的葉片組可能通常會吸收熱量，并通過熱傳導將熱量通過基底部分102傳遞到其他葉片組， 然后在此散發(fā)熱量。圖3和圖4顯示了以上所述結構與熱管理組件的另一個圖解實施例。如圖3和圖4所示，組件100包括一個基底部分102，設有多個葉片110位于基底部分102的相對側面上，并可選擇外殼300，在此，基底部分102被放置在外殼300內。應注意，圖3和圖4所
7示的基底部分102可替代各種其他配置。例如，圖5中的基底部分102，包含一個或多個腔 150。這些腔150可被設計用于使水、乙二醇或其他傳熱介質流動，以便傳遞來自組件100 的熱量。當電池組放置在組件100附近時，外殼300的大小和形狀可用于封裝該電池組。例如，圖3和圖4所示的外殼300包括壁320、330，它們被安排用于容納基底部分102，以及基底部分102上方的電池組。外殼壁320、330的長度可大體與基底部分102相同。如圖3和圖4所示，外殼300可包括內部法蘭340，法蘭向基底部分102的內部延伸，配置該法蘭以支撐放置在上面的電池。外殼壁320、330可設置為車輛下方至少某一個部分。例如，壁330可能是基底部分102及相應電池組與車輛下方路面之間的唯一結構。如圖4所示，壁330與基底部分102 的下表面102b可以在兩者之間設置一個空間500，以便為電池組提供熱保護，免受車輛下方路面的影響。在一個實施例中，如圖4所示，可以向壁330附著絕熱材料380。絕熱材料 380可進一步為電池組提供熱保護，以免受外部熱源(如高溫浙青)的影響。如圖3和圖4所示，外殼300可包含一個或多個從基底部分102向外延伸的法蘭部分350。如圖3所示，法蘭部分350可包含一個或多個孔洞352。可設置孔洞352用于容納螺栓或其他緊固構件，這可將組件100固定在另一結構上。如前所述，可將組件100固定到車輛或各種電子設備上。在替代實施例中，法蘭部分350可以不設置孔洞352。無論法蘭部分350是否設置孔洞352，都可以使用各種方法將組件100固定到其他結構，例如，可采用焊接、夾具，或者將法蘭部分350插入其他結構的槽中。組件100還可包括穩(wěn)定零件(未示出)，將其放置在基底部分102與外殼300的壁320、330之間，使基底部分102相對于外殼 300基本上固定不動。這些穩(wěn)定部件可以包括金屬墊片或其他用于固定基底部分102的零件。在一個實施例中，可以將電池組700放置在組件100附近，使組件100為電池組 700提供相對穩(wěn)定性，并幫助冷卻電池組700。例如，組件100和電池組700的大小和形狀可允許將電池組700放置在組件100的頂部。圖6中顯示電池組700放置在支撐塊122、 124的頂部，從而電池組700位于多個葉片110上方，這些葉片是從基底部分102的上表面 102a向外延伸的。在替代實施例中，如圖7所示，電池組700放置在外殼300內部法蘭340 的頂部。由于電池組700與組件100鄰近，所以基底部分102和從該基底部分102上表面 10 延伸的葉片110吸收由電池組700散發(fā)的熱量。關于圖6中的配置，應當注意支撐塊 122、1M也可以從電池組700吸收熱量。關于圖7中的配置，應當注意外殼300也可以從電池組700吸收熱量。由組件100從電池組700吸收的熱量中，至少有一部分是通過從上表面10 延伸的葉片110的表面向外散發(fā)。當然，如果存在從下表面102b或冷卻模塊130延伸的第二組葉片110，由組件100吸收的至少一部分熱量也可以通過這些葉片110的表面散發(fā)。如上所述，可以使空氣或其他流體在葉片110周圍流動，以加快傳遞電池組700散發(fā)的熱量。另外，由組件100從電池組700吸收的至少一部分熱量，是通過流經冷卻模塊130的腔135或基底部分102的腔150的流體吸收，將熱量從電池組700和組件100傳遞出去的。換句話說，流經腔135、150的流體(例如，水或空氣)可以吸收來自組件100的熱量，并將其帶離組件100。這些腔135、150可連接管道，在此流動著來自風扇的空氣、空調設備的冷空氣、水源的冷水，以及/或者其他各種導熱介質。作為補充或替代，腔135可以僅接收來自移動系統(tǒng)(例如，車輛)外部環(huán)境的空氣。應當注意，此處所提及結構的其他部分(例如，外殼 300)也可以散發(fā)來自電池組700的熱量，如經各部分的表面散發(fā)。如圖8所示，提供了一種用于制造結構與熱管理組件的方法800。該方法800包括壓制材料制成任意個組件100，在圖中的編號為810。如上述討論，該材料可包括各種類型的金屬，例如，鋼、鋁，也可包括其他高強度材料。通過壓制單塊材料，將組件100制成結構堅固的整體。應當注意，壓制成型步驟810可包括直接壓制或間接壓制。至少在一個實施例中，基底部分102和葉片110(如果適用的話，還包括冷卻模塊130和支撐塊122、124) 都可以由單塊材料壓制成型，而外殼300是單獨制造的。在替代實施例中，可以對一個或多個獨立零件進行加工，并將這些獨立零件裝配在一起，構成組件100。圖8中的方法800可以選擇在壓制806之前對單塊材料進行加熱。在壓制步驟810之后，該方法800可選擇包含冷卻820，例如，向壓制后的材料施以水或空氣，或者使壓制后的材料與冷表面接觸。方法 800還可選擇包括執(zhí)行輔助操作830。二次操作可包括以下一個或多個操作切割材料、鉆通材料至少一個部分，以及在該材料上打孔。如上所述，可以遵循方法800的步驟，制成任意個結構與熱管理組件100。盡管本文已經非常詳細地描述了結構與熱管理組件的各種實施例，但這些實施例僅通過采用以上所述的非限制性示例方式提供。因此，理解為在不背離以上所述范圍的情況下，可對其進行各種修改和變更，也可以用類似元件替代其中的元件。例如，本文所提及的任意個組件100可具有以上所述中另一組件100的一個或多個特征/配置。實際上，以上所述目的不是全面列出或限制其范圍。另外，在描述各個實施例時，以上所述可能已經將方法和/或過程展示為特定的步驟順序。但是，就該方法或過程而言，其并不依賴于此處所列出的特定步驟順序，該方法或過程應不限于文中所述特定步驟順序?？赡苡衅渌襟E順序。因此，本文所述特定步驟順序不應理解為對以上所述的限制。另外，所述方法和/或過程不應限于按所列順序執(zhí)行其步驟。這些順序可能會變化，而且仍在以上所述的范圍內。
權利要求
1.結構與熱管理組件，包括具有上表面和下表面基底部分；以及多個葉片，它們從該基底部分的上表面向外延伸，延伸長度至少等于該基底部分的長度，配置這些葉片以散發(fā)來自其相鄰結構的熱量，這些葉片和基底部分構成一個結構堅固的整體。
2.如權利要求1所述的組件，其中該結構堅固的整體由單塊金屬壓制成型。
3.如權利要求2所述的組件，其中從鋁和鋼中選擇金屬。
4.如權利要求1所述的組件，還包括冷卻模塊，它從該基底部分的下表面延伸，延伸長度至少等于該基底部分的長度。
5.如權利要求4所述的組件，此處配置該冷卻模塊以增加主體的結構剛性。
6.如權利要求4所述的組件，其中該冷卻模塊具有一個或多個腔，延伸長度為該冷卻模塊的長度，配置一個或多個腔以便讓液體和/或氣體從中流過。
7.如權利要求1所述的組件，其中當一個發(fā)熱電池組與該組件接觸時，該組件將散發(fā)至少部分來自該電池組的熱量。
8.如權利要求1所述的組件，還包括至少一個支撐塊，從該基底部分的上表面延伸，延伸長度至少等于該基底部分的長度， 配置至少一個支撐塊以增加主體的結構剛性。
9.如權利要求8所述的組件，其中至少一個支撐塊由兩個支撐塊組成，其中多個葉片在這兩個支撐塊之間從基底部分向外延伸。
10.如權利要求1所述的組件，其中多個葉片從基底部分的上表面，從至少一個外邊緣向外延伸。
11.如權利要求10所述的組件，其中在基底部分內部設置有一個或多個孔洞，位于至少一個外邊緣上或其附近，一個或多個孔洞的大小和形狀可容納一個從中穿過的緊固件。
12.如權利要求1所述的組件，還包括兩個或多個葉片，從該基底部分的下表面延伸，延伸長度至少等于該基底部分的長度， 配置這些葉片以散發(fā)來自基底部分的熱量。
13.如權利要求1所述的組件，還包括外殼從基底部分的一側向該基底部分與之相對的另一側延伸，當電池組放置在該組件周圍時，外殼的大小和形狀可用于封裝該電池組。
14.如權利要求13所述的組件，其中外殼延伸至基底部分的上表面上方，以及基底部分的下表面下方。
15.如權利要求13所述的組件，其中外殼還包括至少兩個法蘭，配置至少兩個法蘭以支撐放置其上的電池組。
16.如權利要求1所述的組件，其中組件的大小和形狀適于安裝在車輛至少某一部分中。
17.結構與熱管理組件，包括一個基底部分，具有上表面、下表面以及一個或多個孔洞，這些孔洞位于該基底部分至少一個外邊緣上，或在其附近，一個或多個孔洞的大小和形狀可將一個緊固件容納其中；第一組葉片，從基底部分的上表面向外延伸，延伸長度至少約等于該基底部分的長度，距離至少為該基底部分的一個外邊緣的長度，配置第一組葉片以散發(fā)來自其相鄰結構的熱量；第二組葉片，從該基底部分的下表面向外延伸，延伸長度至少約等于該基底部分的長度，配置第二組葉片以散發(fā)來自基底部分的熱量，第一組葉片、第二組葉片和基底部分構成一個結構堅固的整體，其中該結構堅固的整體是由單塊金屬壓制成型；以及外殼從基底部分的一側向該基底部分與之相對的另一側延伸，當電池組放置在該組件周圍時，該外殼的大小和形狀可用于封裝該電池組。
18.如權利要求17所述的組件，其中該基底部分還包含一個或多個腔，延伸長度為該基底部分的長度，配置一個或多個腔以便讓液體和/或氣體從中流過。
19.如權利要求17所述的組件，其中該外殼還包括至少兩個法蘭，配置至少兩個法蘭以支撐放置其上的電池組。
20.電池系統(tǒng)，包括結構與熱管理組件，包括一個具有上表面和下表面的基底部分，以及多個葉片，它們從該基底部分的上表面向外延伸，延伸長度至少等于該基底部分的長度，配置這些葉片以散發(fā)來自其相鄰電池的熱量，這些葉片和基底部分構成一個結構堅固的整體；以及電池組，其大小和形狀可以放置在組件周圍。
21.如權利要求20所述的電池系統(tǒng)，還包括外殼，從基底部分的一側向該基底部分與之相對的另一側延伸，該外殼的大小和形狀可用于封裝該電池組。
22.如權利要求21所述的電池系統(tǒng)，其中外殼還包括至少兩個法蘭，配置至少兩個法蘭以支撐放置其上的電池組。
23.如權利要求21所述的電池系統(tǒng)，還包括冷卻模塊，從基底部分的下表面延伸，延伸長度至少等于該基底部分的長度，此處配置該冷卻模塊以增加主體的結構剛性。
24.如權利要求23所述的電池系統(tǒng)，其中該冷卻模塊具有一個或多個腔，延伸長度為該冷卻模塊的長度，配置一個或多個腔以便讓液體和/或氣體從中流過。
25.車輛，包括結構與熱管理組件，包括一個具有上表面和下表面的基底部分，以及多個葉片，它們從該基底部分的上表面向外延伸，延伸長度至少等于該基底部分的長度，配置這些葉片以散發(fā)來自其相鄰電池的熱量，這些葉片和基底部分構成一個結構堅固的整體；以及電池組，其大小和形狀可以放置在組件周圍；該組件及該電池組的大小和形狀適于安裝在車輛至少某一部分中。
26.如權利要求25所述的車輛，還包括外殼，從該基底部分的一側向該基底部分與之相對的另一側延伸，當一個電池組放置在該組件周圍時，該外殼的大小和形狀可用于封裝該電池組。
27.如權利要求沈所述的車輛，其中外殼的起始部分可設置為車輛下方至少某一個部分。
28.如權利要求27所述的車輛，其中該外殼的起始部分與該基底部分的下表面之間可設置一個空間。
29.如權利要求27所述的車輛，其中一個絕熱部分被附著到該起始部分。
30.制造結構與熱管理組件的方法，該方法包括以下步驟 壓制單塊材料形成一組件，該組件包括一個具有上表面和下表面的基底部分；以及多個葉片，它們從該基底部分的上表面向外延伸，延伸長度至少等于該基底部分的長度，配置這些葉片以散發(fā)來自其相鄰結構的熱量，這些葉片和基底部分構成一個結構堅固的整體。
31.如權利要求30所述的方法，還包括 在壓制單塊材料之前，對材料進行加熱。
32.如權利要求30所述的方法，還包括 在壓制單塊材料后，對該單塊材料進行冷卻。
33.如權利要求30所述的方法，還包括執(zhí)行二次操作，可選擇以下操作切割材料、鉆通材料和在材料上打孔。
全文摘要
結構與熱管理組件。在以上所述結構與熱管理組件的至少一個示范性實施例中，組件包含一個具有上表面和下表面的基底部分。示范性實施例還包括多個葉片，它們從該基底部分的上表面向外延伸，延伸長度至少等于該基底部分的長度，配置這些葉片以散發(fā)來自其相鄰結構的熱量，這些葉片和基底部分構成一個結構堅固的整體。在至少一個實施例中，以上所述結構堅固的整體由單塊金屬壓制成型。
文檔編號H01M10/50GK102204007SQ201080003128
公開日2011年9月28日 申請日期2010年11月9日 優(yōu)先權日2009年11月9日
發(fā)明者布魯斯·西爾克, 德里克·巴克 申請人:埃納德爾公司