用于单舱和多舱电动车辆结构电池的冷却系统技术方案

在电动车辆中使用的电池组(4)中，至少两个纵列(16、17、18、19)的棱柱形电池单元(63、64、65)在长度方向(L)上并排延伸。电池单元被包装在包括横行(25、26、27、28)的阵列(13、14)中。该阵列具有纵向侧(33、34)。板状冷却构件(21、22、23)被置于该纵列中的相邻电池单元之间且在宽度方向(W)上从阵列的上游纵向侧延伸到相反的纵向侧。每个冷却构件利用入口连接到冷却剂分配管道(30)并利用出口连接到冷却剂流出管道(30

【技术实现步骤摘要】
用于单舱和多舱电动车辆结构电池的冷却系统


[0001]本公开涉及一种在电动车辆中使用的电池组(battery pack)。所述电池组包括横向前部零件和横向构件，所述横向前部零件和所述横向构件各自在宽度方向上延伸，并且通过两个在长度方向上延伸的间隔开的底框构件(sill member)相互连接。至少两个纵列的棱柱形电池单元在长度方向上并排延伸。
[0002]本公开还涉及一种用于这样的电池组的冷却构件和制造方法。

技术介绍

[0003]电池电动车辆(BEV)及其动力传动系统通常由电池单元阵列供电，这些电池单元串联、并联或两者相结合以达到期望的系统输出电压窗口，该系统输出电压窗口对电机和传动系统效率是最佳的。电池单元有不同的样式，如圆柱形、棱柱形或袋状，并且在供电(加速)和输电(充电)时，由于内阻而产生热量。所产生的热量被主动移除，以防止电池单元温度超过设定阈值，在设定阈值，电池单元电解液发生分解，从而导致永久性损害并明显降低电池单元寿命。
[0004]因此，电动车辆电池组的一个重要设计参数是将绝对温度保持在一定的限度以下，以确保足够的电池单元寿命和产品安全。但是，根据电池单元内部和使用的制造方法
‑
缠绕或堆叠的凝胶卷(jellyroll)
‑
热量并不在所有电池单元方向上均匀分布，从而在较热和较冷的区域显著地形成温度梯度。希望尽可能地降低温度梯度，并在整个电池单元中达到非常均匀的温度分布，其中热点与冷点之间的差异被减小。
[0005]为了保护电池单元中的电池单元电解液不被破坏，当电池单元温度超过通常与电池单元热点形成一致的设定值时，功率输入和功率输出受到限制(节流)。因此，如果电池单元的一个区域过热，则控制硬件和软件将启动节流协议，以保护电解液。在实践中，消费者在高功率和高电流的快速充电时最常遇到这个问题。常规的快速充电间歇(fast
‑
charging stop)的持续时间为10
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30分钟，取决于特定车辆和充电站的额定功率。在功率输入期间长的充电时间与在坡道加速(on
‑
ramp acceleration)或超车情形期间从电池功率输出形成对比，后者是相对较短的持续时间事件，通常不到一分钟，但有时在较短的时间间隔内重复若干次。
[0006]为了提供改进的快速充电体验(更短的充电时间)，电池组必须使电池单元具有避免热点发展的优化内部和强大的冷却系统。
[0007]已知一种电池组具有在长度方向延伸并串联连接的圆柱形电池单元，这些圆柱形电池单元通过曲折冷却板来冷却。已知的冷却板导致沿板的长度的不均匀冷却，并可能导致局部热点。

技术实现思路

[0008]本公开的一个目的是提供一种具有有效冷却系统的电池组，其在由电池单元供电时和在电池单元被充电时具有基本均匀的温度分布。另一个目的是提供一种具有结构电池
的电动车辆，该结构电池具有相对较轻的重量并且能够以相对较快的充电周期充电。
[0009]提供了一种用于电动车辆的电池组。所述电池组包括横向前部零件和横向构件，所述横向前部零件和所述横向构件各自在宽度方向上延伸并且通过在长度方向上延伸的两个间隔开的底框构件相互连接。至少两个纵列的棱柱形电池单元在长度方向上并排延伸。电池单元被包装在包括横行的阵列中。该阵列具有纵向侧。该电池组还包括板状冷却构件，所述冷却构件被置于所述纵列中的相邻电池单元之间并且在所述宽度方向上从所述阵列的第一纵向侧延伸到第二纵向侧。每个板状冷却构件利用入口连接到冷却剂分配管道，并利用出口连接到冷却剂流出管道。分配管道和流出管道平行于所述底框构件延伸。所述分配管道连接到冷却剂供应管道，所述流出管道连接到返回管道。所述冷却剂供应管道和所述返回管道延伸穿过前部零件和/或穿过横向构件。在该配置中，所述至少两个纵列在所述长度方向上延伸。此外，所述至少两个纵列并排布置。这意味着所述至少两个纵列在所述宽度方向上彼此相邻地排列。在一列内，形成所述列的棱柱形电池单元在所述长度方向上彼此相邻地排列。彼此相邻排列的相邻纵列的电池单元形成横行。
[0010]所述板状冷却构件沿着棱柱形电池单元的横行延伸。
[0011]诸如所述宽度方向或者所述横向方向和所述长度方向或者所述纵向方向的方向是指电池组的方向。这意味着所述宽度方向或所述横向方向应理解为电池组的宽度方向或电池组的横向方向。同样，所述长度方向或所述纵向方向应理解为电池组的长度方向或电池组的纵向方向。
[0012]在所述电池组安装在车辆中的情况下，所述电池组的方向可以对应于车辆的方向。这意味着所述电池组的宽度方向或所述电池组的横向方向对应于所述车辆的宽度方向或所述车辆的横向方向，并且所述电池组的长度方向或所述电池组的纵向方向对应于所述车辆的长度方向或所述车辆的纵向方向。
[0013]将冷却剂平行供应到根据本专利技术的板状冷却构件导致有效冷却，从而允许降低电池组的最高温度。通过这种方式，能够监控最高温度并将其保持在温度阈值以下，并且能够减少电池单元的电解液的退化。平行的冷却剂分配还导致改善了冷却的均匀性，避免了局部热点，并允许在相对高的功率输入(安培)下更快的充电速度充电更长时间，然后才需要由于一个或多个电池单元中的局部热点而进行节流。
[0014]电池单元层级上的低温差增加了电池单元的寿命。根据本专利技术的电池组中的电池单元通过将内部温度保持在更均匀的水平而经历较少的退化(较慢的老化)，从而允许电化学反应以同样均匀的方式进行和运行。
[0015]冷却构件可以设置在电池单元的每对相邻横行之间。这意味着冷却构件被布置在电池单元的任意两个横行之间。因此，当沿着长度方向时，电池单元和冷却构件以交替的方式布置。
[0016]因此，电池组中的每个电池单元都沿着至少一个侧面被冷却，以实现最佳冷却并避免局部热点。
[0017]在可选方案中，冷却构件被设置在电池单元的每第二对相邻横行之间。这意味着在电池单元的相邻横行之间的每个第二界面处设置冷却构件。在电池单元的相邻横行之间的每个另一界面处没有冷却剂构件。这在沿着长度方向时适用。换言之，再次沿着长度方向创建以下图案：横向电池单元行
‑
横向电池单元行
‑
冷却构件
‑
横向电池单元行
‑
横向电池单
元行
‑
冷却构件等。该可选方案在结构简单性与有效冷却之间提供了良好的折衷。
[0018]注意，其中在电池单元的每对相邻横行之间设置冷却构件的可选方案和其中在电池单元的每第二对相邻横行之间设置冷却构件的可选方案可以组合。这意味着在电池组的第一部分中，冷却构件设置在电池单元的每对相邻横行之间。在电池组的第二部分中，冷却构件设置在电池单元的每第二对相邻横行之间。因此，冷却剂构件能够在特定应用中根据需要设置在电池组内。
[0019]前部零件和横向构件可以在长度方向上对电池单元施加20与200kN/m2之间的压缩力。换言之，电池单元和板状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.在电动车辆中使用的电池组(4)，所述电池组(4)包括：横向前部零件(8)和横向构件(9、15)，它们各自在宽度方向(W)上延伸并且通过在长度方向(L)上延伸的两个间隔开的底框构件(6、7)相互连接，在所述长度方向(L)上并排延伸的至少两个纵列(16、17、18、19)的棱柱形电池单元(63、64、65)，所述电池单元被包装在包括横行(25、26、27、28)的阵列(13、14)中，所述阵列(13、14)具有纵向侧(33、34)，板状冷却构件(21、22、23)，其被夹置于所述纵列(16、17、18、19)中的相邻电池单元(63、64、65)之间，并且在所述宽度方向(W)上从所述阵列(13、14)的第一纵向侧(33)延伸到第二纵向侧(34)，每个板状冷却构件(21、22、23)利用入口连接到冷却剂分配管道(30)和利用出口连接到冷却剂流出管道(30
’
)，所述分配管道(30)和所述流出管道(30
’
)平行于所述底框构件(6、7)延伸，所述分配管道(30)连接到所述冷却剂供应管道(31)，并且所述流出管道(30
’
)连接到返回管道(31
’
)，所述冷却剂供应管道(30)和所述返回管道(31
’
)延伸穿过所述前部零件(8)和/或穿过所述横向构件(9、15)。2.根据权利要求1所述的电池组(4)，其中在每对相邻横行(25、26、27、28)的电池单元之间设置冷却构件(21、22、23)。3.根据权利要求1所述的电池组(4)，其中在每第二对相邻横行(25、26、27、28)的电池单元之间设置冷却构件(21、22、23)。4.根据前述权利要求中的任一项所述的电池组(4)，其中所述前部零件(8)和所述横向构件(15)在所述长度方向上对所述电池单元施加20至200kN/m2的压缩力。5.根据前述权利要求中的任一项所述的电池组(4)，其中，所述入口管道(31)在所述分配管道(30)的中点处或中点附近连接到所述分配管道(30)。6.根据前述权利要求中的任一项所述的电池组(4)，其中在所述横向前部零件(8)与相邻横行(25
’
)的电池单元之间以及在所述横向构件(15)与相邻横行(28
’
)的电池单元之间设置冷却构件(21
’
、23
’
)。7.根据前述权利要求中的任一项所述的电池组(4)，其中在所述宽度方向(W)上所述阵列(13、14)的所述纵向侧(33、34)与所述底框构件(6、7)之间的距离(d)为5cm至25cm，所述冷却剂入口管道(31)和所述冷却剂返回管道(31
’
)在所述阵列的所述纵向侧(33、34)与所述底框构件(6、7)之间延伸。8.根据前述权利要求中的任一项所述的电池组(4)，其中所述横向构件(15)包括梁或脚存放区，以及互连所述底框构件(6、7)的后部的后横向零件(9)，其中第一阵列(13)的电池单元位于所述前横向构件(8)与所述梁或脚存放区之间，第二阵列(14)的电池单元位于所述梁或脚存放区与所述后横向零件(9)之间，每个阵列(13、14)的电池单元设置有各自的冷却构件(21、22、23)、冷却剂入口和分配管道(30、31)以及流出和返回管道(30
’
、31
’
)，所述第一阵列(13)的电池单元和所述第二阵列(14)的电池单元的入口和返回管道(31、31<...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：沃尔沃汽车公司，
类型：发明
国别省市：