用于车辆电池模块的蛇形逆流冷却板制造技术

本发明专利技术提供了一种电池模块或电池组，该电池模块或电池组具有蛇形逆流冷却板，该蛇形逆流冷却板具有对来自各个电池单元的热量的改进耗散，其中该冷却板在整个冷却板上提供更均匀的温度梯度，以将热量从电池单元更均匀地传递到循环通过冷却板的液体冷却剂。该冷却板选择性地省略紊流器上游的紊流器材料以控制和管理供给到紊流器中并穿过该紊流器的冷却剂，从而在整个冷却表面上提供更均匀的温度梯度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于车辆电池模块的蛇形逆流冷却板相关申请的交叉引用本申请要求2018年11月14日提交的美国临时专利申请62/767224的优先权，该专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
本专利技术涉及具有多个电池单元的车辆电池模块或电池组，并且更具体地涉及用于在操作期间冷却电池单元的冷却板。
技术介绍
电动车辆通常由至少一个电池模块或电池组供电，该至少一个电池模块或电池组结合有彼此相邻设置的多个电池单元。在操作期间，电池单元的充电和放电可产生热量，该热量过量可不利地影响电池性能和寿命。因此，已知的电池模块可包括冷却装置以传递和耗散来自电池单元的热量，从而维持电池的稳定操作温度。此类冷却装置包括各种构型的热交换器，其中一种类型的热交换器为冷却板，该冷却板为液体冷却的并且具有板状构型，该板状构型被定位成与多个电池相邻以从其中吸取热量。然后，液体冷却剂(其优选地可为50/50WEG冷却剂或传递热量的另一种合适的流体)在冷却板和冷却系统(诸如，车辆的冷却系统)之间循环。当冷却剂循环通过冷却板时，该冷却剂从电池模块吸取热量并通过车辆冷却系统或其他类似的冷却系统耗散热量。虽然冷却板通常用于从电池模块移除热量，但本专利技术的目的是提供改进的冷却板，该改进的冷却板提供对来自每个电池单元的热量的更均匀移除，以避免各个电池内的温度的显著差异。
技术实现思路
本专利技术涉及具有对来自各个电池单元的热量的改进耗散的本专利技术的电池模块或电池组，并且还涉及改进的冷却板，该改进的冷却板在该冷却板的整个顶部冷却表面和底部冷却表面上提供更均匀的温度梯度，以将热量从电池单元更均匀地传递到循环通过该冷却板的液体冷却剂。改进的温度梯度提供对来自各个电池单元中的每个电池单元的热量的更均匀移除，这可提供改进的电池性能和电池寿命以及与这些特征相关联的其他优点。本专利技术的冷却板通常具有板状构型，该板状构型在冷却板的相对侧表面上呈现为朝面增大的。这些侧表面限定冷却表面并且可接触并支撑一个或多个并且优选地大量的电池单元，这些电池单元彼此相邻地设置在相应的冷却表面上。在优选的实施方案中，一组电池单元联接到冷却表面中的每个冷却表面，使得冷却板用于冷却两组电池单元。冷却板和一组或多组电池单元的组合通常通过合适的支撑结构或材料组装在一起，从而形成可用于电动车辆的集成电池模块。应当理解，本专利技术被开发用于电动车辆，但本文所公开的专利技术构思可用于为其他类型的电池供电的电气设备提供的冷却板和电池模块。更详细地，冷却板包括开放内部，该开放内部被细分成在入口与出口之间延伸的内部冷却剂槽道，以从冷却表面吸收热量。冷却剂槽道以由多个槽道区段限定的模式形成，该多个槽道区段形成穿过冷却板的蛇形逆流路径，这提供了对来自各个电池单元的热量的改进耗散。就这一点而言，冷却板在整个该冷却板上提供更均匀的温度梯度，以将热量从电池单元更均匀地传递到循环通过该冷却板的液体冷却剂。冷却槽道包括限定蛇形逆流模式的多个槽道区段，该蛇形逆流模式优选地具有四个路径，即沿四个平行槽道区段延伸的流动路径。当冷却剂沿该曲折路径流动时，冷却剂从冷却表面中的每一者或两者接收热量，以吸取和移除来自各个电池单元的热量。在优选的模式中，最冷的槽道区段位于入口处并且被定位成与出口处的最温暖的槽道区段相邻且平行，这允许两个相邻且平行的冷却剂槽道交换热量并提供更均匀的温度梯度。在一个方面，冷却槽道的部分包括紊流器或翅片，这些紊流器或翅片增加冷却表面与冷却剂之间的热量传递。紊流器通过增加与高导热铝接触的冷却剂的表面积的量并且还产生使边界层破裂的更大紊流或曲折路径来增加从冷却板的表面到流体的热量传递。为了减小冷却板的整个表面上的温度梯度，降低冷的进入冷却剂的冷却效果。为了减小这种冷却功率，将紊流器从流动路径的第一部分移除，这减少了从表面到冷却剂的热量传递。这导致该无紊流器区域上方和下方的表面比在其中具有紊流器的情况下的表面更暖，从而与直接相邻的逆流路径相比减小了表面温度的差异，这是因为该相邻的逆流路径中的冷却剂在更远下游处，使得该冷却剂已吸收更多的热量。为了实现更均匀的温度梯度，本专利技术的冷却板还具有改进的冷却剂流，特别是在进入第一紊流器之前从入口开始的冷却剂流。最优选地，入口通向紊流器上游的槽道区段，其中该上游槽道区段不具有紊流器，这减小了该区域中的热量传递系数，从而减小最温暖的出口区域与最冷的入口区域之间的温度差异。与通过紊流器的流动相比，这还允许流体流量受到较少限制并且沿该槽道区段产生较少紊流。这允许可在相对冷的入口区域中更快且紊流更少的流动。这种布置进一步改进了冷却表面上方的温度梯度，其中冷却板选择性地省略在紊流器上游的冷却剂槽道的一部分中的紊流器材料。在阅读以下说明书并察看附图后，本专利技术的其他目标和目的及其变型将显而易见。附图说明图1是从右上前角截取的电池模块的透视图，其示出了联接到冷却板的相对冷却表面的第一组电池单元和第二组电池单元。图2是从右下前角截取的电池模块的透视图，其示出了联接到冷却板的相对冷却表面的第一组电池单元和第二组电池单元。图3是从右上后角截取的电池模块的透视图，其示出了联接到冷却板的相对冷却表面的第一组电池单元和第二组电池单元。图4是冷却板的底视图。图5是冷却板的侧面透视图。图6是冷却板的顶部横截面视图。图7是冷却板的入口端口的放大的局部视图。图8是沿图4的线8-8截取的冷却板的前横截面视图。图9是沿图4的线9-9截取的冷却板的侧面横截面视图。图10是设置在冷却板内的紊流器的区段的局部放大透视图。图11是本专利技术的冷却板的第二实施方案的顶部横截面视图。图12是从本专利技术的冷却板的第三实施方案的侧面观察到的底部透视图。图13是图13的冷却板的底部横截面视图，其以虚线轮廓示意性地示出了入口和出口的位置。某些术语将在以下描述中仅供方便和参考使用，并且将不是限制性的。例如，词语“向上”、“向下”、“向右”和“向左”将是指附图中的方向，这些方向作为参考。词语“向内”和“向外”将分别指朝向和远离布置的几何中心及其指定部分的方向。所述术语将包括具体提及的词语、其派生词以及具有类似含义的词语。具体实施方式参见图1，本专利技术的电池模块或电池组10被示出为具有提供对来自各个电池单元12的热量的改进耗散的构型。电池模块10包括改进的冷却板14，该改进的冷却板在冷却板14的整个长度和宽度上提供更均匀的温度梯度，以将热量从电池单元12更均匀地传递到循环通过冷却板14的液体冷却剂。改进的温度梯度提供对来自各个电池单元12中的每个电池单元的热量的更均匀移除，这可提供改进的电池性能和电池寿命以及与这些特征相关联的其他优点。参考图1至图3更详细地，本专利技术的冷却板14通常具有板状构型，该板状构型在冷却板14的相对侧表面上呈现为朝面增大的。这些侧表面限定第一冷却表面15和第二冷却表面16，该第一冷却表面和第二冷却表面优选地为基本上平面的，并且优选地为在电池12下方完全平坦的并且面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池模块，包括：/n至少一个电池单元；和/n冷却板，所述冷却板具有顶板和底板，所述顶板和所述底板联接到每个所述电池单元并且被构造成使冷却剂循环通过其冷却剂槽道，其中所述冷却板在整个所述冷却板上提供更均匀的温度梯度，以有利于将热量从所述电池单元传递到所述冷却板的所述顶板和所述底板以及循环通过所述冷却板的液体冷却剂；/n所述冷却板包括入口端口和出口端口，所述入口端口和所述出口端口与所述冷却剂槽道流体连通以从所述冷却表面吸收热量，所述冷却剂槽道以由多个槽道区段限定的多路径模式形成，所述多个槽道区段彼此流动以形成蛇形逆流模式，所述冷却剂槽道的所述槽道区段包括第一槽道区段、第二槽道区段、第三槽道区段和第四槽道区段，其中所述第一槽道区段与所述入口端口连通，所述第四槽道区段与所述出口连通，并且所述第一槽道区段和所述第四槽道区段为平行相邻关系，所述冷却剂槽道包括所述第一槽道区段下游的紊流器，其中所述第一槽道区段减小热量传递系数以减小所述出口端口与所述入口端口之间的温度差异，使得所述入口端口处的冷却剂比所述出口端口处的冷却剂冷。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181114 US 62/767,2241.一种电池模块，包括：
至少一个电池单元；和
冷却板，所述冷却板具有顶板和底板，所述顶板和所述底板联接到每个所述电池单元并且被构造成使冷却剂循环通过其冷却剂槽道，其中所述冷却板在整个所述冷却板上提供更均匀的温度梯度，以有利于将热量从所述电池单元传递到所述冷却板的所述顶板和所述底板以及循环通过所述冷却板的液体冷却剂；
所述冷却板包括入口端口和出口端口，所述入口端口和所述出口端口与所述冷却剂槽道流体连通以从所述冷却表面吸收热量，所述冷却剂槽道以由多个槽道区段限定的多路径模式形成，所述多个槽道区段彼此流动以形成蛇形逆流模式，所述冷却剂槽道的所述槽道区段包括第一槽道区段、第二槽道区段、第三槽道区段和第四槽道区段，其中所述第一槽道区段与所述入口端口连通，所述第四槽道区段与所述出口连通，并且所述第一槽道区段和所述第四槽道区段为平行相邻关系，所述冷却剂槽道包括所述第一槽道区段下游的紊流器，其中所述第一槽道区段减小热量传递系数以减小所述出口端口与所述入口端口之间的温度差异，使得所述入口端口处的冷却剂比所述出口端口处的冷却剂冷。


2.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述冷却剂槽道在所述第一槽道区段的靠近所述入口的区域中不具有紊流器。


3.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述冷却板具有板状构型，所述板状构型由所述顶板和所述底板限定并且在所述冷却板的相对侧表面上呈现为朝面增大的以限定第一冷却表面和第二冷却表面，所述第一冷却表面和所述第二冷却表面将热量从所述电池单元传递到所述冷却剂槽道中的所述冷却剂。


4.根据权利要求3所述的电池模块，其中所述冷却剂槽道在所述紊流器的上游区域中不具有紊流器。


5.根据权利要求3所述的电池模块，其中多个电池单元联接到所述冷却表面中的至少一个冷却表面。


6.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一槽道区段沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·柯林斯，
申请(专利权)人：瑞维安知识产权控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US