專利名稱：用于車輛的電池箱的制作方法
用于車輛的電池箱本發(fā)明涉及對配備有一個電力傳動系的車輛的動力供應(yīng)，具體涉及用于對這個傳動系供應(yīng)電能的一種電池箱。配備有一個電力傳動系的車輛從它們的電池中獲取電能。從這些電池中釋放這樣的電能以及對這些電池儲存這樣的電能涉及一個放熱的化學(xué)過程，從而提高這些電池模塊的溫度?，F(xiàn)在，這些電池模塊的運(yùn)行對溫度非常敏感，這使得在一個確定的運(yùn)行范圍內(nèi)溫度必須維持在一個目標(biāo)溫度附近。從而避免了該電池性能水平上的任何降低，例如溫度太低時容量的損失，或溫度太高時使用壽命的降低。因此，對于使這些電池模塊維持在盡可能接近目標(biāo)溫度的一個溫度上存在著一種需求。此外，這些電池箱可以包括大量的模塊或者包括從一個堆棧到另一個堆棧相異的一定數(shù)目的模塊。其結(jié)果是，還存在一種需求來盡可能地減少這些模塊之間的溫度梯度，以便防止這些模塊中的一個或多個經(jīng)受將會降低這些模塊的性能水平和/或使用壽命的、比其他模塊更惡劣的運(yùn)行條件。專利文件FR2876223提出了一種電池箱，該電池箱通過其一個進(jìn)口接納空氣流并且該空氣流循環(huán)朝向一個出口，以便通過強(qiáng)制交換對這些電池模塊進(jìn)行冷卻。這些有待冷卻的模塊被安排的方式為在這些排模塊堆棧之間形成至少一個通道，該至少一個通道從該進(jìn)口延伸到該電池箱的出口，這種通道的寬度在流動方向上減小以形成一個V形?？諝庖虼私柚鄠€擋板使在這個通道中進(jìn)行循環(huán)的一部分流動偏移而沿這個通道并在這些模塊之間循環(huán)。這個通道的寬度的逐漸減小使得有可能隨著流體在該電池箱中循環(huán)而提高流體的流動速度，并因此提高在朝向該出口設(shè)置的模塊與由設(shè)置在該流體進(jìn)口附近的模塊再加熱的空氣流之間的熱交換能力。然而，這樣一種系統(tǒng)不會在該電池箱中具有令人滿意的對這些模塊的冷卻均勻性。本發(fā)明的一個目的是提出一種改進(jìn)的電池箱，尤其是排除了上述缺點(diǎn)中的全部或一些的電池箱，以便在一個確定的運(yùn)行溫度范圍中在一個目標(biāo)溫度附近均勻地對一個電池箱的所有模塊進(jìn)行冷卻。
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為此，本發(fā)明提出了一種用于電動車輛的電池箱，該電池箱包括在一個第一壁上用于一種冷卻流體的一個進(jìn)口以及在一個第二壁上用于這種流體的至少一個出口，所述電池箱包括多個電池模塊的堆棧，這些堆棧沿接納的流體的一個主要流動通道而配置在至少一個排中，沿著該主要通道的每個模塊堆棧通過一個可變寬度的輔助通道而與下一個分隔開，以便在每個輔助通道中獲得一個基本上恒定的流體流動速率。這樣一種電池箱允許流體以一個基本上恒定的流動在每個模塊堆棧之間循環(huán)，這就具有了均勻冷卻它們的效果，從而導(dǎo)致性能水平的改善以及電池使用壽命的提高。根據(jù)本發(fā)明的其他有利特征:-第i個輔助通道的寬度可以根據(jù)距離Di而改變，-該距離使第i個輔助通道和該主要通道的交叉點(diǎn)與該流體進(jìn)口分離開，這使之有可能在這些輔助通道之間獲得一個均勻的流體分布并且有可能獲得一個均勻的冷卻，尤其是對于很長的電池箱而言；
-第i個輔助通道的寬度可以等于一個預(yù)定系數(shù)乘以這個距離Di再加上表示第零個輔助通道的寬度L0，該第零個輔助通道被設(shè)置在該電池箱的其中形成流體進(jìn)口的這個壁與第一個堆棧之間；-第i個輔助通道的寬度可以根據(jù)設(shè)置在這個通道附近的這些堆棧中存在的模塊數(shù)量而改變，這使之有可能在這些輔助通道之間獲得一個均勻的流體分布，并且有可能獲得一個均勻的冷卻，尤其是對于其中這些堆棧中的模塊數(shù)量不同并因而有待排出的熱量發(fā)生不同的電池箱而言；-第i個輔助通道的寬度可以等于一個預(yù)定系數(shù)b乘以鄰接這第i個輔助通道30i的這些堆棧中的模塊數(shù)量Ni再加上第零個輔助通道的寬度L0，該第零個輔助通道被設(shè)置在該電池箱的其中形成該流體進(jìn)口的這個壁與第一個堆棧之間；-這些輔助通道的寬度可以在設(shè)置于第i個輔助通道和該主要通道的交叉點(diǎn)處的一個第一端與一個第二端之間沿一條橫向軸線T減小，以便引起在這些輔助通道中進(jìn)行循環(huán)的流體的加速，這使之有可能確保對這些模塊的面向這個通道的壁進(jìn)行均勻冷卻，尤其是在這些輔助通道具有一個長的長度的情況下；-該電池箱可以包括一個單一排的堆棧，該主要通道被設(shè)置在這排堆棧與一個側(cè)壁之間，該側(cè)壁是該電池箱的連接該第一壁與該第二壁的多個側(cè)壁之一，這使之有可能設(shè)計(jì)出非常緊湊的、具有非常均勻的冷卻性能的電池箱；-該電池箱可以包括至少兩排堆棧以及設(shè)置在這兩個排之間的至少一個主要通道;-該主要通道可以基本上沿縱向軸線延伸穿過該進(jìn)口，這使之有可能對于在這些模塊堆棧之間循環(huán)的冷卻流體而言產(chǎn)生一種對稱的流動；-在該流體進(jìn)口與該出口之間延伸的一個主要通道的寬度沿其長度減小，以便引起在該主要通道中進(jìn)行循環(huán)的流體的加速，這使之有可能確保對這些模塊的面向這個通道的壁進(jìn)行均勻冷卻，尤其是在這些輔助通道具有一個長的長度的情況下；-至少一個出口可以被設(shè)置在與穿過流體進(jìn)口7的縱向軸線L相異的一條縱向軸線上，這使之有可能促進(jìn)冷卻流體在一個橫向方向T上的循環(huán)，并且有可能增大冷卻流體流向這些輔助通道的趨勢，因此提高了冷卻效率和冷卻均勻性。本發(fā)明還涉及裝備有這種電池箱的一種電動車輛，并且涉及這種電池箱對于電動車輛的用途。通過閱讀附圖所示的并且作為非限定性實(shí)例的一個實(shí)施例的詳細(xì)說明可更好地理解本發(fā)明，其中:-

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個電池箱從上方看的透視圖，-圖2是在這同一個電池箱的平面[L-V]中的截面視圖，-圖3是在包括四個單體電池的一個模塊的平面[L-V]中的截面視圖，-圖4是一個打開的電池箱的俯視圖，詳細(xì)示出了電池箱中模塊堆棧的安排和分布。在接下來的說明中，將非限定性地采用根據(jù)這些圖所表示的方向三面體的縱向、豎直以及橫向取向L、V、T。圖1以一個 從上方看的透視圖展示了旨在對配備有電力傳動系的車輛提供動力的一個電池箱I，這些車輛如電動車輛或混合動力車輛(未示出)。這個電池箱I包括沿一條縱向軸線L延伸的兩排堆棧，這兩排堆棧包括多個短堆棧2C和多個長堆棧2L、并且形成一種冷卻流體(如空氣)的流動的一個主要通道20。流體在這個主要通道20中流動的流動方向?qū)⒈贿m配成這條縱向軸線L的取向。主要通道20將一個流體進(jìn)口 7連接到形成在電池箱I的外殼中的一個流體出口 8。流體進(jìn)口 7被設(shè)計(jì)成用于連接到一個通風(fēng)裝置上，例如一個機(jī)動車輛通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)裝置，以便接納冷卻流體流。流體出口 8可以被連接到一個流體抽取裝置以便將流體流吸出該電池箱。每個堆棧2C、2L由沿豎直軸線V延伸的一疊模塊3構(gòu)成，并且這些模塊由多個壓板4固持成相互抵靠。形成堆棧2的這些模塊3是彼此電氣連接的，以便形成一個電池。如圖2所示，詳細(xì)示出了在電池箱I的平面[L-V]中的一個截面，電池箱I包括兩種類型的堆棧:包括四個疊置的模塊3的短堆棧2C，和包括八個疊置的模塊3的長堆棧2L。電池箱I包括十個堆棧2C、2L:兩個長堆棧2L被放置在主要通道20的兩側(cè)上、在該電池箱的流體出口 8附近設(shè)置的那端處，而八個端堆棧2C被放置在沿主要通道20的兩側(cè)上、在流體進(jìn)口 7與這些長堆棧2L之間。根據(jù)容積限制以及如功率和電壓的性能要求，明顯地可以考慮到這些模塊在這些堆棧中的其他安排，尤其是就數(shù)量而言。

圖3沿平面[L-V]中的一個截面展示了一個模塊3，該模塊由多個單體電池6組成，這些單體電池被維持在一個接收座R中并且彼此電連接。這些單體電池6是產(chǎn)生熱量的放熱化學(xué)反應(yīng)的所在地，這些熱量在充電和放電周期中需要從該電池排出。為獲得一個高的能量密度，這些單體電池6彼此壓靠，熱量從一個單體電池6傳輸?shù)搅硪粋€單體電池，通過逐步傳導(dǎo)而到達(dá)接收座R的壁。接收座R的這些壁因而接受了由這些單體電池6發(fā)散的熱量，這些熱量主要通過對流排出。例如，這些熱量通過遍布該壁的一種冷卻流體的循環(huán)來排出，例如空氣。單體電池6的數(shù)目可以根據(jù)所希望的電池特性而改變并且可以等于如圖3展示的四個。圖4通過一個打開的、允許對模塊3改善冷卻效果的電池箱I的俯視圖來詳細(xì)示出這些模塊3的堆棧2C、2L的一個具體安排。冷卻流體從流體進(jìn)口 7通過主要通道20流動到達(dá)形成在電池箱I的外殼中的流體出口 8，因而對這些模塊3中暴露到主要通道20上的多個壁進(jìn)行冷卻。由于在電池箱I中到達(dá)出口 8的流體路徑是相對長的，所以該電池箱可能失去其用于朝向這個出口 8設(shè)置的這些模塊3的堆棧2C、2L的排熱能力。這是主要通道20的寬度20L沿這個路徑改變以便對流體流動的速度從下游到上游進(jìn)行加速的原因。因此這個寬度20L在趨近出口 8的過程中減小。當(dāng)從上方看時，主要通道20在平面[L-T]中因而形成了一個V形。在一個橫向方向T上延伸的多個所謂的“輔助”通道30形成在這些模塊3的堆棧2C、2L之間。流體則可以遍布這些模塊3的壁中至少一個其他的壁循環(huán)，該至少一個其他的壁與暴露到主要通道20的壁相比具有一個更大的表面面積。在流體沿主要通道20行進(jìn)的過程中，一部分流體送到這些輔助通道30中。根據(jù)本發(fā)明，這些輔助通道30的寬度30L沿主要通道20是可變的。
根據(jù)一個第一實(shí)施例，這些輔助通道30的寬度30L是朝向電池箱I的流體出口 8的變大。因此，第i個輔助通道30i的寬度30Li取決于這第i個輔助通道30i與主要通道20的交叉點(diǎn)從電池箱I的流體進(jìn)口 7分離開的距離Di。因此，隨著這個距離Di增大，第i個輔助通道30的寬度30Li就增大。這些輔助通道30的寬度30Li為它等于一個系數(shù)a乘以這個距離Di再加上第零個輔助通道的寬度L0，該第零個輔助通道被設(shè)置在該電池箱中形成流體進(jìn)口 7的壁與第一個堆棧 2C、2L之間。常量a和常量LO在設(shè)計(jì)階段預(yù)定，例如通過對這些常量進(jìn)行適配以使每個輔助通道中的流動測量結(jié)果是基本上相等的。根據(jù)尤其適合于其中的這些堆棧的尺寸不同的電池箱I的一個第二實(shí)施例，這些輔助通道的寬度30L根據(jù)堆棧2C、2L的模塊3的數(shù)量而改變。更確切地說，在圖2和圖3表示的實(shí)施例中，與將兩個相繼的短堆棧2C分隔的輔助通道30的寬度30L相比，將相繼的長堆棧2L與短堆棧2C分隔的輔助通道30的寬度30L更大。因此，冷卻流體的流動是與這些模塊3的堆棧2C、2L產(chǎn)生的熱量適配的，這些熱量隨著每個堆棧2C、2L的模塊3的數(shù)量增加而變高。如果Ni是第i個堆棧2C、2L中存在的模塊3的數(shù)量的話，這些輔助通道30i的寬度30Li為使其等于一個系數(shù)b乘以鄰接這第i個輔助通道30i的堆棧中的模塊3的數(shù)量Ni，再加上設(shè)置在該電池箱中形成流體進(jìn)口 7的壁與第一個堆棧2C、2L之間的第零個輔助通道的寬度LO。常量b和常量LO在設(shè)計(jì)階段預(yù)定，例如通過對這些常量進(jìn)行適配以使每個輔助通道中的流動測量結(jié)果是基本上相等的。根據(jù)一個第三實(shí)施例，這些輔助通道30的寬度30L既以其在第一實(shí)施例中改變的方式而改變，也以其在第二實(shí)施例中改變的方式而改變。作為一個變體(未展示)，這些輔助通道30的寬度30L可以沿橫向軸線T以與主要通道20的寬度20L沿縱向軸線L減小的方式相類似的方式改變，以便對輔助通道30中的冷卻流體的流動進(jìn)行加速。當(dāng)從上方看時，輔助通道30因而在平面[L-V]中形成了一個V形。這種在寬度30L上的減小可以在設(shè)置于輔助通道30和主要通道20的交叉點(diǎn)處的一個第一端與該輔助通道的第二端之間線性地進(jìn)行。當(dāng)這些輔助通道30是長的時，這樣的變體提高了冷卻效率。盡管是相對結(jié)合有兩排堆棧2C、2L的一個電池箱進(jìn)行說明，但本發(fā)明也可應(yīng)用于結(jié)合有一個單一排的電池箱。于是電池箱I具有一個單一排的堆棧2C、2L，主要通道20于是在所述排與電池箱I的一個側(cè)壁之間沿一條基本上縱向的軸線L而延伸，該側(cè)壁連接流體進(jìn)口 7和流體出口 8對應(yīng)地形成于其中的第一側(cè)和第二側(cè)。顯而易見的是，本發(fā)明還可以應(yīng)用于具有由至少兩個主要通道20分隔的至少三排堆棧2C、2L的電池箱。當(dāng)與大尺寸的電池箱適配時，這就允許更大的流體循環(huán)能力。根據(jù)另一個變體(未展示)，該電池箱可以包括至少一個第二流體出口。優(yōu)選的是，這些出口沒有形成在穿過該流體進(jìn)口的縱向軸線L上。因此，已接納的、在該主通道中進(jìn)行循環(huán)的流體沖擊該主要通道在該電池箱的一個壁處的那端。通過將這兩個流體出口放置在這些輔助通道的下游端附近，于是就促成了在一個橫向方向T上的該冷卻流體的一種循環(huán)。其結(jié)果是，增大了冷卻流體流向這些輔助通道的趨勢，因此提高了冷卻效率和冷卻均勻性。 所有這些布局使在這些排模塊堆棧之間獲得盡可能均勻的流體流動速率成為可倉泛。
權(quán)利要求
1.一種用于電動車輛的電池箱(1)，該電池箱包括在一個第一壁上用于一種冷卻流體的一個進(jìn)口(7)以及在一個第二壁上用于這種流體的至少一個出口(8)，所述電池箱(I)包括多個電池模塊(3)的堆棧(2C，2L)，這些堆棧沿接納的流體的一個主要流動通道(20)而配置在至少一個排中，沿著該主要通道(20 )的每個模塊(3 )堆棧(2C，2L)通過一個輔助通道(30)而與下一個分隔開，其特征在于，所述輔助通道的寬度(30L)等于a.D+L，其中a是一個系數(shù)，D是在所述輔助通道與該主要通道之間的交叉點(diǎn)從該流體進(jìn)口(7)分離開的距離，并且L是設(shè)置在該電池箱的、在其中形成了該流體進(jìn)口(7)的壁與第一個堆棧之間的輔助通道的寬度，從而在每個輔助通道(30)中獲得一個基本上恒定的流體流動速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電動車輛的電池箱(1)，其特征在于，這些輔助通道(30)的寬度(30L)在設(shè)置于該輔助通道(30)和該主要通道(20)的交叉點(diǎn)處的一個第一端與一個第二端之間沿一條橫向軸線(T)減小，以便引起在這些輔助通道中進(jìn)行循環(huán)的流體的加速。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的用于電動車輛的電池箱(1)，其特征在于，該電池箱包括一個單一的排，該主要通道(20)被設(shè)置在這排堆棧(2)與一個側(cè)壁之間，該側(cè)壁是該電池箱(I)的連接該第一壁與該第二壁的多個側(cè)壁之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的用于電動車輛的電池箱(1)，其特征在于，該電池箱包括至少兩排堆棧(2C，2L)以及設(shè)置在這兩個排之間的至少一個主要通道(20 )。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于電動車輛的電池箱(1)，其特征在于，該主要通道(20)基本上沿縱向軸線(L)延伸而穿過該進(jìn)口(7)。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于電動車輛的電池箱(1)，其特征在于，在該流體進(jìn)口(7)與該出口(8)之間延伸的該主要通道(20)的寬度(20L)沿其長度減小，以便引起在該主要通道中進(jìn)行循環(huán)的流體的加速。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于電動車輛的電池箱(1)，其特征在于，至少一個出口(8)被設(shè)置在與穿過該流體進(jìn)口(7)的縱向軸線(L)相異的一條縱向軸線上。
8.一種具有電力傳動系的機(jī)動車輛，其特征在于，這種車輛包括根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的一個電池箱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電動車輛的電池箱(1)，該電池箱包括在一個第一壁上用于一種冷卻流體的一個進(jìn)口(7)，以及在一個第二壁上用于所述流體的至少一個出口(8)。該電池箱包括多個電池模塊(3)的堆棧(2C，2L)，這些堆棧被沿接納的流體的一個主要流動通道(20)安排在至少一排中，沿該主要通道(20)的每個模塊(3)堆棧(2C，2L)通過一個輔助通道(30)而與下一個模塊分隔開。本發(fā)明的特征在于，該輔助通道的寬度(302)可以沿該主要通道的長度進(jìn)行改變，以便在每個輔助通道(30)中產(chǎn)生一個基本上恒定的流動速率。
文檔編號H01M2/10GK103238251SQ201180058135
公開日2013年8月7日 申請日期2011年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月7日
發(fā)明者L·科利貝爾, S·德爾瓦萊, J·艾蒂安 申請人:雷諾股份公司