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CN110581325A - 用于车辆的电池冷却装置及其制造方法 - Google Patents

用于车辆的电池冷却装置及其制造方法 Download PDF

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CN110581325A CN201811299314.0A CN201811299314A CN110581325A CN 110581325 A CN110581325 A CN 110581325A CN 201811299314 A CN201811299314 A CN 201811299314A CN 110581325 A CN110581325 A CN 110581325A
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Abstract

本发明提供一种用于车辆的电池冷却装置。该装置包括多个框架，所述框架具有安装至其上的电池单元，并且具有设置在框架的下端的相对侧表面中的孔；管，其插入孔；冷却剂入口，其安装至多个框架中的每个框架的下端的第一侧表面上，并与管的第一端连通，冷却剂引入冷却剂入口；以及冷却剂出口，其安装至多个框架中的每个框架的下端的第二侧表面上，并与管的第二端连通，随后冷却剂从冷却剂出口排出。

Description

用于车辆的电池冷却装置及其制造方法
技术领域
本发明总体涉及一种用于车辆的电池冷却装置及其制造方法，其中，具有简化结构的电池冷却装置使用间接水冷却方法而表现出提高的冷却性能。
背景技术
一般而言，由于电动车辆或混合动力车辆的发展，而增加了电池的重要性。对电池的这种研究正在扩展到对影响电池效率和电池寿命以及电池容量的因素的研究。用于电动车辆或混合动力车辆的高压/高容量电池通常配置为包括多个电池单元(battery cell)的一个电池组(battery pack)，并且包括多个电池组以构成整个电池。
由于电池组在有限的狭窄空间中设置在一起，因此电池组中产生较高热量，这对电池的寿命造成不利的影响。因此，需要冷却系统以控制在电动车辆或混合动力车辆中使用的高压/高容量电池中产生的高热量。一般而言，车辆中使用的高压/高容量电池冷却方法分为空气冷却方法和水冷却方法，接着，每种方法又分为间接冷却方法和直接冷却方法。
同时，参照现有技术的图1，传统的高压电池冷却方法是间接水冷却方法，其通过将在电池单元600中产生的热量传递到与电池单元接触的冷却板800，并且冷却板将热量传递给热界面材料(TIM)和水冷块900以冷却电池单元。然而，在传统的冷却方法中，冷却方法根据冷却板、TIM和水冷块之间的接触状态而发生显着变化。因此，当组装部件时，需要电池单元、冷却板、TIM和水冷块之间具有均匀的接触，但是由于组装公差，所以在组装多个电池单元时实现均匀接触是存在限制的。
发明内容
因此，本发明提供一种用于车辆的电池冷却装置及其制造方法，其中具有简化结构的电池冷却装置使用间接水冷却方法而表现出提高的冷却性能。
根据本发明的一方面，一种用于车辆的电池冷却装置可以包括：多个框架，其上安装有电池单元，并具有设置在框架的下端的两侧表面中的孔；管，其插入孔；冷却剂入口，其组装或安装至多个框架中的每个框架的下端的第一侧表面上并与管的第一端连通，冷却剂被引入冷却剂入口；以及冷却剂出口，其组装或安装至多个框架中的每个框架的下端的第二侧表面上并与管的第二端连通，冷却剂从冷却剂出口排出。
电池冷却装置可以进一步包括：热界面材料入口，该热界面材料入口设置在孔的上侧且设置在框架的两侧表面中，具有热界面特性的热界面材料被引入热界面材料入口。热界面材料入口可以从框架的两侧表面向下倾斜。此外，引入热界面材料入口的热界面材料可以涂覆于各电池单元的下端的一部分和管上。框架可以包括设置在其下表面上的管支承件，管支承件支承插入孔的管。电池冷却装置可以进一步包括框架罩，其在层叠多个框架之后，覆盖框架的开口表面。
根据本发明的另一方面，一种用于车辆的电池冷却装置的制造方法可以包括：设置多个框架，所述框架具有设置在框架下端的两侧表面中的孔，并且具有设置在孔的上侧的热界面材料入口，其中将具有热界面特性的热界面材料引入热界面材料入口；将管插入各框架的孔中；将电池单元安装至多个框架上；将其上安装有电池单元的多个框架层叠；以及用框架罩覆盖层叠的框架的开口表面。该制造方法可以进一步包括：将热界面材料引入热界面材料入口；以及在用框架罩覆盖层叠的框架的开口表面之后硬化热界面材料。
根据本发明，电池冷却装置可以通过在框架的下端的相对侧表面中形成孔并将管插入孔，从而将框架与具有冷却流动路径的水冷块一体化，这简化了电池冷却装置的结构，与传统的电池冷却装置相比进一步降低了制造成本并提高了能量密度。
此外，在根据本发明的电池冷却装置中，当层叠多个框架以形成一个电池模块时，管、冷却剂入口和冷却剂出口可以在电池模块中形成冷却流动路径，从而与除电池模块之外还需要另外的包括冷却流动路径的冷却块的传统的电池冷却装置相比，本发明的电池冷却装置具有更简化的配置并且制造成本减小。
附图说明
从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：
图1是示出根据现有技术的传统高压电池冷却方法的剖视图；
图2是根据本发明示例性实施例的用于车辆的电池冷却装置的立体图；
图3是根据本发明示例性实施例的电池冷却装置的详细视图；
图4是示出根据本发明示例性实施例的电池冷却装置的框架的剖视图；
图5是示出根据本发明示例性实施例的电池冷却装置中安装至框架的电池单元的剖视图；
图6是示出在根据本发明示例性实施例的电池冷却装置中将电池单元安装至框架之后引入热界面材料入口的热界面材料的剖视图；
图7是示出当根据本发明的示例性实施例的电池冷却装置中的电池单元产生热量时进行的热传递的剖视图；以及
图8是示出根据本发明示例性实施例的电池冷却装置的制造方法的流程图。
具体实施方式
可以理解的是，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它相似的术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多功能车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的客车；包括各种艇和船在内的水运工具，以及航空器等等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，来自非石油资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两个或更多动力源的车辆，例如兼具汽油动力和电动力的车辆。
在此使用的术语仅用于说明特定实施例，而非旨在限制本发明。如在本文使用的，单数形式“一”、“一种”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文明确指示。要进一步理解的是，当在本说明书中使用“包括”和/或“包含”时，是指陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。如在本文使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和全部的组合。
在下文中，将参照附图描述根据本发明示例性实施例的用于车辆的电池冷却装置。
根据本发明的示例性实施例，图2是用于车辆的电池冷却装置的立体图；图3是电池冷却装置的详细视图；图4是示出电池冷却装置的框架的剖视图；图5是示出安装至框架上的电池单元的剖视图；图6是示出在将电池单元安装至框架上之后引入TIM入口的热界面材料(TIM)的剖视图。图7是示出在电池单元中产生热量时进行的热传递的剖视图。
如图2和图3所示，根据本发明的用于车辆的电池冷却装置10可以包括多个框架100、管200、冷却剂入口300和冷却剂出口400，并且可以进一步包括TIM入口500。特别地，框架100可以包括安装至其上的电池单元600。如图4所示，框架100可以包括设置在其下端的相对侧(两侧)表面中的孔130。各管200可以插入设置在框架100的下端的相对侧表面中的孔130。
作为导热管的管200可以用作能够使冷却剂流动的冷却流动路径。因此，电池冷却装置可以通过在框架100的下端的相对侧表面中形成孔130并将管200插入孔130，从而将框架100和具有冷却流动路径的水冷块一体化，这简化了电池冷却装置的结构，从而与传统的电池冷却装置相比进一步降低了制造成本。
此外，框架100可以包括设置在框架100的下表面上的管支承件110。如上所述，管200可以插入设置在框架100的下端的相对侧表面中的各孔130中，并且管支承件110可以设置在框架的下表面的中间位置处，并因而可以更可靠地支承插入框架100的管200。此外，由于管支承件110可以设置在框架100的下表面的中间位置处，同时管200插入设置在框架100的第一侧表面中的孔130，所以管支承件110可以引导管200以更有效地插入设置在框架100的第二侧表面中的孔130。
此外，框架罩140可以在层叠多个框架100之后覆盖框架100的相对侧表面，从而防止异物从外部引入至各电池单元600中。当在电池单元600中产生热量时，冷却剂可以被引入各冷却剂入口300中以冷却电池单元600，并且各冷却剂入口300可以安装至框架100的下端的第一侧表面上。根据本发明的示例性实施例，冷却剂入口300可以通过螺栓连接的方式安装至框架100的第一侧表面上并结合。然而，这仅是根据本发明实施的示例性实施例，冷却剂入口300可以以各种方式组装或安装至框架100的第一侧表面上。
此外，冷却剂入口300可以与插入孔中的管200的第一端连通。换句话说，如图6所示，当将冷却剂引入冷却剂入口300时，冷却剂可被引入与冷却剂入口300连通的管200的第一端，并且当引入管200的第一端的冷却剂流过管200时，冷却剂可以吸收从电池单元600传递到TIM 700的热量，并因此可以间接地冷却电池单元600。
各冷却剂出口400可以组装或安装至框架100的下端的第二侧表面上。根据本发明的示例性实施例，冷却剂出口400可以通过螺栓连接的方式组装或安装至框架100的第二侧表面上。然而，这仅仅是根据本发明实施的示例性实施例，冷却剂出口400可以以各种方式安装至框架100的第二侧表面上。此外，如图3所示，在将冷却剂引入冷却剂入口300之后，冷却剂可被引入与冷却剂入口300连通的管200的第一端，并且引入管200的第一端的冷却剂可流过管200，随后可以从与管200的第二端连通的冷却剂出口400排出。
因此，如图3所示，当将多个框架100层叠以形成一个电池模块时，管200、冷却剂入口300和冷却剂出口400可以在电池模块中形成冷却流动路径，因而，与除电池模块之外还需要另外的包括冷却流动路径的冷却块的传统的电池冷却装置相比，本发明的电池冷却装置具有更简化的配置并且制造成本减小。
如图4所示，TIM入口500可以设置在孔130的上侧(例如，处于框架中比冷却剂入口和冷却剂出口都高的高度处的位置；孔相对于框架端部的位置的上方)，且设置在框架100的相对侧表面上，将具有热界面特性的TIM 700引入TIM入口。换句话说，冷却剂入口和冷却剂出口设置成比TIM入口更靠近框架的端部。特别地，TIM 700可以是具有热界面和粘合剂的特性的热粘合剂。如图4所示，TIM入口500可以从框架100的相对侧表面向下倾斜。参照图5和图6，在将电池单元600安装至多个框架100中的每一个上，并且层叠多个框架100中的每一个之后，可以将TIM 700引入TIM入口500，随后可以将TIM 700涂覆于电池单元600的下端的一部分和管200，并且通过将TIM入口500从框架100的相对侧表面向下倾斜，TIM 700可以更均匀地涂覆于电池单元600和管200。
同时，参照图7，将根据本发明描述用于车辆的电池冷却装置冷却电池单元的过程。首先，当在电池单元600中产生热量时，热量可以从电池单元600传递到涂覆于电池单元600的下端的TIM 700，随后热量可以传递到涂覆有TIM 700的管200。此外，通过将冷却剂引入冷却剂入口300，流过管200，并从冷却剂出口400排出的冷却剂循环过程，电池冷却装置可以利用间接水冷却方法冷却电池单元600。
图8是示出根据本发明示例性实施例的用于车辆的电池冷却装置的制造方法的流程图。如图8所示，该制造方法可以包括：设置多个框架，所述框架具有设置在框架的下端的相对侧表面中的孔，并且具有设置在孔的上侧的TIM入口，以将具有热界面特性的TIM引入TIM入口；将管插入各框架的孔中；将电池单元安装至多个框架上；将其上安装有电池单元的多个框架层叠；以及用框架罩覆盖层叠的框架的开口表面，并且可以进一步包括在用框架罩覆盖层叠的框架的开口表面之后将TIM引入TIM入口并硬化TIM。
同时，在根据本发明的用于车辆的电池冷却装置的制造方法的各步骤中的技术特征和通过根据上述制造方法的步骤制造的用于车辆的电池冷却装置冷却电池单元的技术特征与如上所述的用于车辆的电池冷却装置的技术特征相同与如上所述的用于车辆的电池冷却装置的技术特征相同，因此将省略其详细描述。

Claims (10)

1.一种用于车辆的电池冷却装置，包括：
多个框架，具有安装在其上的电池单元，以及设置在所述框架的下端的两侧表面中的孔；
管，其插入所述孔；
冷却剂入口，其安装至所述多个框架中的每个框架的下端的第一侧表面上并与所述管的第一端连通，冷却剂被引入所述冷却剂入口；以及
冷却剂出口，其安装至所述多个框架中的每个框架的下端的第二侧表面上并与所述管的第二端连通，所述冷却剂从所述冷却剂出口排出。
2.如权利要求1所述的电池冷却装置，进一步包括：
热界面材料入口，其设置在所述孔的上侧且设置在所述框架的两侧表面中，
其中，具有热界面特性的热界面材料被引入所述热界面材料入口。
3.如权利要求2所述的电池冷却装置，其特征在于，所述热界面材料入口从所述框架的两侧表面向下倾斜。
4.如权利要求2所述的电池冷却装置，其特征在于，被引入所述热界面材料入口的所述热界面材料涂覆于各所述电池单元的下端的一部分和所述管上。
5.如权利要求1所述的电池冷却装置，其特征在于，所述框架包括设置在其下表面上的管支承件，所述管支承件支承插入所述孔的所述管。
6.如权利要求1所述的电池冷却装置，进一步包括：
框架罩，其在层叠所述多个框架之后覆盖所述框架的开口表面。
7.如权利要求1所述的电池冷却装置，其特征在于，所述管、所述冷却剂入口和所述冷却剂出口在所述电池模块中形成冷却流动路径。
8.一种用于车辆的电池冷却装置的制造方法，包括：
设置多个框架，所述框架具有设置在所述框架下端的两侧表面中的孔，并且具有设置在所述孔的上侧的热界面材料入口，其中具有热界面特性的热界面材料被引入所述热界面材料入口；
将管插入各所述框架的所述孔中；
将电池单元安装至所述多个框架上；
将安装有所述电池单元的所述多个框架层叠；以及
用框架罩覆盖层叠的框架的开口表面。
9.如权利要求8所述的制造方法，进一步包括：
将所述热界面材料引入所述热界面材料入口；以及
在用所述框架罩覆盖所述层叠的框架的开口表面之后硬化所述热界面材料。
10.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述热界面材料入口形成为从所述框架的两侧表面向下倾斜。
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