本公開涉及用于在車輛中使用的牽引電池或高電壓電池的熱管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

諸如電池電動車輛(BEV)、插電式混合動力電動車輛(PHEV)、輕度混合動力電動車輛(MHEV)或全混合動力電動車輛(FHEV)的車輛包含諸如高電壓(HV)電池的牽引電池，以用作車輛的推進源。HV電池可包括協(xié)助管理車輛性能和運轉(zhuǎn)的部件和系統(tǒng)。HV電池可包括在電池單元端子和互連器匯流條之間相互電連接的一個或更多個電池單元陣列。HV電池和周圍環(huán)境可包括協(xié)助管理HV電池部件、系統(tǒng)和各個電池單元的溫度的熱管理系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一種牽引電池組件包括電池單元陣列、一對端板和第一冷卻劑通道。電池單元陣列沿著所述電池單元陣列的上表面限定縱向中心軸線。所述一對端板被構(gòu)造為將所述電池單元陣列縱向地保持在所述一對端板之間。第一冷卻劑通道沿著所述上表面與每個電池單元熱連通，并跨越所述電池單元陣列的縱向長度且從所述縱向中心軸線偏移。所述牽引電池組件可包括第二冷卻劑通道，所述第二冷卻劑通道與每個電池單元熱連通，并跨越所述電池單元陣列的縱向長度且覆蓋所述電池單元陣列的上表面的一部分和所述電池單元陣列的側(cè)表面的一部分。每個端板還可限定對第一冷卻劑通道和第二冷卻劑通道敞開的腔室。所述牽引電池組件可包括一對側(cè)欄板，所述一對側(cè)欄板將所述電池單元陣列橫向地保持在其之間。每個側(cè)欄板可跨越所述電池單元陣列的縱向長度并在每個端部處固定到每個端板，且被構(gòu)造為將第二冷卻劑通道與所述電池單元陣列壓緊。所述牽引電池組件可包括經(jīng)由橋連接到第一冷卻劑通道的第三冷卻劑通道。每個電池單元可包括被定向成與所述縱向中心軸線平行的通氣口。第一冷卻劑通道、第三冷卻劑通道、所述橋和每個電池單元的上表面可限定通氣室，以接收來自通氣口的氣體。每個端板可限定對第一冷卻劑通道敞開的腔室。所述牽引電池組件可包括匯流條組件，所述匯流條組件跨越所述電池單元陣列的縱向長度并被固定到第一冷卻劑通道的上部。

一種牽引電池組件包括電池單元陣列、一對端板和第一冷卻劑通道。電池單元陣列限定上表面和側(cè)表面。所述一對端板中的每個端板設(shè)置在所述電池單元陣列的相對的兩端上，并且均限定具有端口的腔室。第一冷卻劑通道跨越所述電池單元陣列的縱向長度并固定到兩個端板，并且所述第一冷卻劑通道與所述電池單元陣列中的每個電池單元熱連通且覆蓋所述上表面的一部分和所述側(cè)表面的一部分，還限定與所述端口對準的開口。所述牽引電池組件可包括沿著所述上表面與每個電池單元熱連通的第二冷卻劑通道。第二冷卻劑通道可跨越所述電池單元陣列的縱向長度并可在所述上表面上從所述電池單元陣列的縱向中心軸線偏移。每個電池單元可包括端子，所述端子從電池單元延伸并設(shè)置在第一冷卻劑通道與第二冷卻劑通道之間。所述牽引電池組件可包括經(jīng)由橋連接到第二冷卻劑通道的第三冷卻劑通道。第二冷卻劑通道、第三冷卻劑通道、所述橋和所述電池單元的上部可限定通氣室以接收氣體。所述端板中的一個可限定對通氣室敞開的氣體出口。所述牽引電池組件可包括匯流條組件，所述匯流條組件包括多個匯流條，所述多個匯流條電連接相鄰電池單元的端子且限定圍繞所述端子的凸緣，并且所述多個匯流條與電池單元、端板和冷卻劑通道布置在一起以使電池單元、端板和冷卻劑通道與匯流條電隔離。每個端板可限定對第一冷卻劑通道敞開的腔室。

一種牽引電池組件包括電池單元陣列、中間桿、一對拐角冷卻劑通道和一對端板。電池單元陣列沿著上表面限定縱向中心軸線，并且每個電池單元包括第一端子和第二端子。中間桿限定第一冷卻劑通道和第二冷卻劑通道以及橋，所述橋跨越在第一冷卻劑通道和第二冷卻劑通道之間并位于縱向軸線的上方。所述一對拐角冷卻劑通道沿著由電池單元限定的上拐角區(qū)域延伸。所述一對端板中的每個端板設(shè)置在所述電池單元陣列的相對的兩端處并限定與冷卻劑通道流體連通的腔室。所述電池單元和冷卻劑通道布置在一起，使得每個電池單元的端子中的一個端子位于第一冷卻劑通道與所述一對拐角冷卻劑通道中的一個之間，且每個電池單元的端子中的另一個端子位于第二冷卻劑通道與所述一對拐角冷卻劑通道中的另一個之間。所述牽引電池組件可包括匯流條組件，所述匯流條組件具有殼體和電連接相鄰端子的多個匯流條。匯流條可與電池單元、冷卻劑通道和端板布置在一起，以將匯流條與電池單元、冷卻通道和端板電隔離。可在中間桿和上表面之間限定室，所述室沿著縱向軸線延伸。每個端板可進一步限定對各自的腔室敞開的入口或出口。中間桿和電池單元的上表面可限定密封的通氣室，以接收來自電池單元的氣體。所述端板中的一個還可限定與所述腔室隔離并對通氣室敞開的通孔。

附圖說明

圖1是由托盤支撐的車輛牽引電池的一部分的示例的透視圖。

圖2是車輛牽引電池組件的示例的透視圖。

圖3是圖2的車輛牽引電池組件的電池單元陣列的示例的透視圖。

圖4是圖2的車輛牽引電池組件的一部分的剖視前視圖。

圖5A是圖2的車輛牽引電池組件的一部分的透視圖。

圖5B是圖2的車輛牽引電池組件的端板的示例的透視圖，其中示出了內(nèi)部腔室的示例。

圖5C是圖5B的端板的剖視前視圖。

圖6是圖2的車輛牽引電池組件的一部分的透視圖。

具體實施方式

在此描述本公開的實施例。然而，應(yīng)當理解，所公開的實施例僅是示例，其他實施例可采用各種和替代的形式。附圖不一定按比例繪制；一些特征可被夸大或最小化以顯示特定部件的細節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種方式利用本公開的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的，參照任一附圖示出和描述的各個特征可與在一個或更多個其他附圖中示出的特征結(jié)合以產(chǎn)生未被明確示出或描述的實施例。所示出的特征的組合為典型應(yīng)用提供代表性實施例。然而，與本公開的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和變型可期望用于特定應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健?/p>

圖1示出了牽引電池組件(在此總體上稱為牽引電池組件10)的一部分的示例?？梢允褂靡后w熱管理系統(tǒng)、空氣熱管理系統(tǒng)或現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它方法來加熱和/或冷卻牽引電池組件10。牽引電池組件10可包括電池單元12的陣列、一對欄板16、一對端板18和中間桿20。電池單元12可由所述一對欄板16、所述一對端板18和中間桿20保持。托盤24可支撐牽引電池組件10。熱板(未示出)可位于牽引電池組件10的下方，以協(xié)助管理牽引電池組件10的熱狀況。

在車輛運行期間，熱板和電池單元12可在彼此之間傳熱。均勻的傳熱流體分布和高的傳熱能力是對電池單元12和其它周圍部件提供高效熱管理的兩個考慮因素。對電池單元12充電和放電會產(chǎn)生熱，如果不移除這些熱，則會負面地影響電池單元12的性能和壽命?；蛘撸旊姵貑卧?2承受低溫時，熱板還可對電池單元12提供熱。

不同的牽引電池組件構(gòu)造可用于處理獨立的車輛變量(包括封裝約束和功率要求)。牽引電池組件10可被容納在罩或殼體(未示出)內(nèi)以保護并包圍電池單元12和其它周圍部件。牽引電池組件10可定位在多個不同的位置(例如，包括車輛的前座的下方、后座的下方或后座的后面)。然而，可以設(shè)想牽引電池組件10可定位在車輛中的任何合適的位置。

電池單元12(諸如棱柱形單元)可包括將存儲的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)單元。棱柱形單元可以包括殼體、正極(陰極)和負極(陽極)。電解質(zhì)可以允許離子在放電期間在陽極和陰極之間移動，然后在再充電期間返回。端子可以允許電流從單元流出以被車輛使用。當多個電池單元按照陣列定位時，每個電池單元的端子可以與彼此相鄰的相對的端子(正和負)對準，并且匯流條可以協(xié)助促進多個電池單元之間的串聯(lián)連接。電池單元12還可并聯(lián)布置，使得相似的端子(正極和正極或者負極和負極)彼此相鄰。例如，兩個電池單元可被布置為正極端子彼此相鄰，接著兩個電池單元可被布置為負極端子彼此相鄰。在該示例中，匯流條可接觸所有的四個電池單元的端子。

電池單元的溫度狀況影響牽引電池的性能。使電池單元溫度相對于彼此在一定范圍內(nèi)且使電池單元溫度低于預(yù)定的最大溫度可積極地影響牽引電池的功率輸出。例如，在運行期間，由于在端子附近產(chǎn)生熱量，因此牽引電池組件10的電池單元12的上部的溫度會比電池單元12的下部的溫度高。

圖2示出了牽引電池組件(在此籠統(tǒng)地稱為牽引電池組件200)的一部分的示例。牽引電池組件200可包括電池單元陣列202(在圖2中不可見)、一對端板204、一對側(cè)欄板206、中間桿組件208和一對匯流條組件210。端板204可將電池單元陣列202縱向地保持在端板204之間。側(cè)欄板206可將電池單元陣列202橫向地保持在側(cè)欄板206之間。端板204和側(cè)欄板206可固定到彼此。中間桿組件208可跨越電池單元陣列202的縱向長度并固定到每個端板204，以協(xié)助保持電池單元陣列202。牽引電池組件200可被安裝到支撐結(jié)構(gòu)(未示出)并被安裝在車輛內(nèi)。

圖3示出了在沒有某些周圍元件的情況下的電池單元陣列202。電池單元陣列202可包括堆疊在一起的多個電池單元212。電池單元陣列202可限定上表面214和一對側(cè)表面216。電池單元陣列202可由棱柱形單元組成，所述棱柱形單元包括將存儲的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)單元。電池單元陣列202可沿著上表面214的中間部分限定縱向軸線220。每個電池單元212可包括從其延伸的兩個端子218。每個電池單元212可包括通氣口222以(例如，在故障事件期間)協(xié)助釋放氣體。通氣口222可與縱向軸線220對齊。

圖4示出了牽引電池組件200的一部分的剖視圖。中間桿組件208可限定第一對冷卻劑通道224和跨越在第一對冷卻劑通道224之間的橋226。第一對冷卻劑通道224中的每個可限定用于使冷卻劑流動通過其中的區(qū)域228。第一對冷卻劑通道224可與電池單元陣列202布置在一起，使得流動通過第一對冷卻劑通道224的冷卻劑與電池單元陣列202熱連通，以協(xié)助管理電池單元陣列202的熱狀況。第一對冷卻劑通道224中的每個可從縱向軸線220偏移。

第二對冷卻劑通道234中的每個可跨越電池單元陣列202的縱向長度。第二對冷卻劑通道234中的每個可限定用于使冷卻劑流動通過其中的區(qū)域236。第二對冷卻劑通道234中的每個可覆蓋電池單元陣列202的上表面214的一部分和側(cè)表面216的一部分，使得第二對冷卻劑通道234與其熱連通。將第一對冷卻劑通道224和第二對冷卻劑通道234定位成鄰近電池單元212的上部可協(xié)助減緩端子218附近產(chǎn)生的過量的熱。例如，第二對冷卻劑通道234中的每個可沿著電池單元212的上拐角部分延伸。側(cè)欄板206可協(xié)助將第二對冷卻劑通道234與電池單元陣列202壓緊。端子218可被設(shè)置在相應(yīng)的冷卻劑通道224和冷卻劑通道234之間?？蛇x地，熱界面層可被安裝在冷卻劑通道與電池單元陣列202之間，以在二者之間建立介電邊界。

圖5A示出了設(shè)置在端板204之間的中間桿組件208和第二對冷卻劑通道234。端板204中的一個可包括入口240，端板204中的另一個可包括出口242。每個端板204可在其中限定腔室(plenum)。例如，如圖5B所示，腔室250可由端板204限定。每個腔室250可對冷卻劑通道和各自的入口240或出口242敞開，使得入口240和出口242彼此流體連通。圖5C示出了端板204中的一個的剖視圖。入口240可對腔室250敞開，使得冷卻劑可在腔室250中流動。隨后冷卻劑可從腔室250流進冷卻劑通道以及它們各自的區(qū)域228以及236，使得冷卻劑可沿著電池單元212流動，以協(xié)助電池單元212的熱管理。端板204中的一個可包括氣體出口254，以接收來自通氣室的氣體。氣體出口254與腔室250隔離。

例如，現(xiàn)在再參照圖6，可在中間桿組件208和電池單元212的上部之間限定通氣室258。通氣室258可被密封以捕獲經(jīng)由各個通氣口222從電池單元212離開的任何氣體。端板中的一個可限定對通氣室258敞開的通孔，使得氣體可離開通氣室258和氣體出口254，而不會進入腔室250。通氣室258可沿著電池單元212的陣列的縱向長度延伸。所述一對匯流條組件210中的每個可包括多個匯流條262。匯流條262可電連接來自相鄰電池單元212的端子218。所述一對匯流條組件210中的每個可包括凸緣266，以協(xié)助端子218和匯流條262與端板204和冷卻劑通道電隔離。

雖然以上描述了示例性實施例，但并不意味著這些實施例描述了權(quán)利要求涵蓋的所有可能的形式。說明書中使用的詞語是描述性詞語而不是限制性詞語，并且可以理解，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，可以進行各種改變。如前所述，各個實施例的特征可以組合以形成本公開的可能未被明確地描述或示出的進一步的實施例。雖然各個實施例可能已被描述為提供優(yōu)點或在一個或更多個預(yù)期特性方面比其它實施例或現(xiàn)有技術(shù)的實施方式更為優(yōu)選，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認識到，根據(jù)具體應(yīng)用和實施方式，一個或更多個特征或特性可被折衷，以實現(xiàn)期望的整體系統(tǒng)的屬性。這些屬性可包括但不限于成本、強度、耐久性、生命周期成本、市場性、外觀、包裝、尺寸、可維護性、重量、可制造性、易組裝性等。因此，被描述為在一個或更多個特性方面不如其它實施例或現(xiàn)有技術(shù)的實施方式合意的實施例并不在本公開的范圍之外，并且可以期望用于特定應(yīng)用。