模塊化流體輸送系統的制作方法

專利名稱：模塊化流體輸送系統的制作方法
技術領域：
公開了一種用于電動車輛中電池的模塊化熱處理系統的多種實施例的模塊化流體輸送系統。
背景技術：
諸如電池電動車輛(BEV)、插電式電動車輛(PHEV)或混合電動車輛(HEV)之類的車輛裝有充當車輛能量來源的電池，諸如高電壓電池。電池容量和循環壽命可能取決于電池的工作溫度而改變。當車輛工作時或當車輛充電時，通常希望維持電池在指定的溫度范圍內。帶有電池的車輛可以包括為電池提供溫度控制的冷卻系統，因此維持充電容量并且延長電池壽命，以及改進電池的其它工作特性。

發明內容
在一個實施例中，提出了一種用于電動車輛中牽引用電池的模塊化熱處理系統。模塊化系統包括多個歧管段，每個歧管段具有陰端和陽端。當兩個歧管段被縱向連接時，陽端可以被相鄰歧管段的陰端接收以形成緊密/緊湊的(compact)接頭。沿歧管段的外表面形成多個保持結構/特征(feature)。在陰端和陽端中的每一端都形成至少一個保持結構。提供至少一個歧管夾緊件用于固定兩個相鄰歧管段。歧管夾緊件橋接接頭并與兩個歧管段中的保持結構中的每一個接合，以便防止兩個歧管段之間的縱向分離。在另一個實施例中，多個保持結構包括陰保持結構和陽保持結構，陰保持結構是沿每個歧管段的陰端鄰近接頭限定的第一底切凹口，陽保持結構是沿每個歧管段的陽端鄰近接頭限定的第二底切凹口。歧管夾緊件包括用于接合第一和第二底切凹口的至少兩個凸舌以提供卡接，從而將兩個歧管段固定在一起。在又一個實施例中，每個陰端包括密封件。在進一步的實施例中，多個保持結構包括陰保持結構和陽保持結構，陰保持結構沿每個歧管段的陰端被相鄰的接頭限定，陽保持結構沿每個歧管段的陽端鄰近接頭限定。陰、陽保持結構的每個包括延伸到歧管段外表面內的凹口。凹口包括接合壁，使該接合壁成角度以便以歧管夾緊件提供卡接并防止分開。陰保持結構是陽保持結構的鏡像。在另一個實施例中，歧管夾緊件包括中心部分以及第一和第二凸舌。歧管夾緊件的中心部分橋接接頭以防止相鄰歧管段之間的彎曲運動。第一凸舌與陰保持結構接合并且第二凸舌與相鄰歧管段的陽保持結構接合，以防止相鄰歧管段的分離。在又一個實施例中，每個保持結構包括在歧管段外表面上延伸的升高部分。歧管夾緊件進一步包括至少一個旋轉防止爪。旋轉防止爪與升高部分中的一個接合以使歧管夾緊件相對歧管段的旋轉減到最小。在進一步的實施例中，模塊化熱處理系統包括適合密封遠端歧管段的端蓋。通過與保持結構中的一個接合，端蓋被固定到歧管段。
在另一個實施例中，每個歧管段包括多個流體端口。每個流體端口適合連接到電池單元的換熱片。每個歧管段與由多個單元和換熱片組成的電池組相對應。布置多個歧管夾緊件將多個歧管段固定在一起以匹配/適應于(accommodate)多個電池組結構。在又一個實施例中，提供了一種用于將歧管段中的一個固定到熱配件的安裝夾緊件。安裝夾緊件至少與保持結構中的一個接合以防止熱配件和歧管段之間的縱向分離。在另一個實施例中，熱配件將歧管段固定到入口或出口。在進一步的實施例中，熱配件是用于密封歧管段中的一個的遠端的端蓋。在另一個實施例中，安裝夾緊件包括至少一個旋轉防止爪。在又一個實施例中，多個歧管段形成上熱管路和下熱管路。上熱管路和下熱管路中的一個被連接到流體入口，而上熱管路和下熱管路中另一個被連接到流體出口。在另外一個實施例中，提供了一種模塊化流體循環系統。流體循環系統包括多個模塊化歧管段。每個歧管段具有帶有突出部分的陽端和帶有接收相鄰歧管段突出部分的接收座(receptacle)的陰端。來自相鄰歧管段的突出部分和接收座被連接在一起以形成緊密的接頭。第一保持凹口在每個歧管段的陰端鄰近接頭被限定。第二保持凹口在每個歧管段的陽端鄰近接頭被限定，其中當相鄰歧管段被連接在一起時第二保持凹口是第一保持凹口的鏡像。至少一個歧管夾緊件將相鄰歧管段同軸對準固定。歧管夾緊件具有橋接接頭的中心部分和用于分別接合第一和第二保持凹口的至少兩個凸舌。歧管夾緊件防止相鄰歧管段之間的縱向分離。布置多個歧管夾緊件將多個歧管段固定在一起，從而限定模塊化流體循環系統的多種結構。在另一個實施例中，第一和第二保持凹口中的每個都包括延伸到歧管段外表面內的一對凹口。一對凹口沿外表面被布置在完全/直徑相反的位置。在另一個實施例中，每個歧管段包括在歧管段外表面上鄰近第一和第二保持凹口延伸的第一和第二升高部分。在另一個實施例中，歧管夾緊件包括至少一個旋轉防止爪。爪與第一和第二升高部分中的一個接合以使歧管夾緊件相對歧管段的旋轉減到最小。在另一個實施例中，第一和第二保持凹口中的每個保持凹口包括前接合壁，使該前接合壁成角度以便為以歧管夾緊件的凸舌提供卡接并防止分開。在又一個實施例中，提供了一種模塊化流體循環系統。當相鄰歧管段被連接在一起形成緊密的接頭時，多個模塊化歧管段中的每個都具有帶有突出部分的陽端和帶有接收突出部分的接收座的陰端。沿接頭布置密封件以便當歧管段被同軸連接在一起時在相鄰歧管段之間密封。第一底切凹口沿每個歧管段的陰端鄰近接頭限定。第二底切凹口沿每個歧管段的陽端鄰近接頭限定。提供至少一個歧管夾緊件用于將相鄰歧管段軸向對準固定。歧管夾緊件具有用于接合第一和第二底切凹口的至少兩個凸舌以提供卡接。歧管夾緊件適合防止相鄰歧管段的縱向分離以便確保密封件在相鄰歧管段之間保持密封。多個歧管夾緊件適合將多個歧管段固定在一起以限定模塊化流體循環系統的多種結構。在另一個實施例中，提供了一種用于將歧管段中的一個固定到流體部件的安裝夾緊件。安裝夾緊件具有用于與第一和第二底切凹口中的至少一個接合的至少一個凸舌，以將流體部件固定到歧管段中的一個。基于示出的實施例的附圖和以下詳細說明，上述實施例和本發明的其它方面將被 更好地理解。


圖1是依據本發明實施例的熱處理系統的透視圖；圖2是圖1中示出的熱處理系統的一部分的透視圖；圖3是圖1中示出的熱處理系統的一部分的另一個透視圖；圖4是圖1中示出的熱處理系統的一部分的分解視圖；圖5是圖1中示出的熱處理系統的一部分的透視圖；圖6是圖5中沿線6-6的橫截面視圖；圖7是圖6中示出的沿線7-7的橫截面視圖；圖8是圖1中示出的熱處理系統中的一個零件的透視圖；以及圖9是圖1中示出的熱處理系統中的另一個零件的透視圖。
具體實施例方式根據要求，此處公開了本發明的詳細實施例，但是應理解公開的實施例僅僅是本發明的示例，這些示例可以以不同且替代的方式體現。圖形不一定是按比例的，一些圖形可以被放大或縮小以顯示特定部件的細節。因此，此處公開的具體結構和功能細節不能被理解為是限制性的，而僅僅作為代表性的依據指導本領域技術人員以多種形式利用本發明。圖1示出了用于牽引用電池12的流體熱處理系統10。電池12可以是用于電池電動車輛(BEV)、插電式電動車輛(PHEV)或混合電動車輛(HEV)，或需要模塊化部件(諸如電池)熱處理的其他應用。如圖1所示，電池12是具有一系列電池模塊14的電池組。每個電池模塊14可以包含一個電池單元或多個電池單元。電池12可以是適合容納多種電池模塊14配置的模塊化電池，電池模塊14被連接在一起以使得電池12具有不同的尺寸或容量。由于車輛中的封裝限制、不同應用中的不同電力需求或影響電池12尺寸的可變因數的任意組合，需要不同的電池配置。借助來自熱處理系統10的冷卻液加熱或冷卻在每個電池模塊14內的各個電池單元。電池12和每個單元的溫度確定了電池12能接收的電荷量以及當存儲在電池12中時可被使用的電荷量。熱處理系統10調節單元溫度以便保持電池的使用壽命、允許適當的充電和滿足車輛的性能屬性。熱處理系統10通過對電池12的流體熱傳遞提供加熱和冷卻。在一個實施例中，熱處理系統10使冷卻液循環流經臨近電池12中單元的換熱片中的冷卻通道，以便主要利用對流熱傳遞來加熱或冷卻電池12。熱處理系統10包括多個模塊化歧管段16，該歧管段適合連接每個電池單元的每個冷卻通道或換熱片。歧管段16可以被連接在一起以允許電池12和熱處理系統10的不同結構。可以設置歧管段16的尺寸以允許不同類型的電池模塊14。可以借助歧管夾緊件18將歧管段16連接在一起。可以將歧管段16連接在一起以形成上熱管路20和下熱管路22。上熱管路20可以被連接到流體入口 24，下熱管路22可以被連接到流體出口 26，或反之亦然。歧管段16可以被連接到電池模塊14。然后，當電池模塊14被連接時，歧管段16可以彼此連接。考慮了歧管段16可以與電池模塊14整體形成。歧管段16也可以與電池模塊14單獨形成，但是歧管段16可以與電池模塊14封裝為一個部件。在另一個實施例中，在電池模塊14彼此連接后，歧管段16可以被連接到電池模塊14。熱處理系統10可以容納多排電池組12。例如，如圖1所示,熱處理系統10可以具有第一排30和第二排32。第一排30和第二排32可以與跨接管路34連接。如圖1所示，可以沿跨接管路34布置流體入口 24和流體出口 26。參見圖2和圖3，示出的熱處理系統10具有通過歧管夾緊件18連接的多個歧管段
16。歧管段16也可以用安裝夾緊件38連接到另一個熱部件。安裝夾緊件38可以被用于將歧管段16連接到如下部件，諸如被連接到跨接管路34的配件40。每個歧管段16可以包括多個流體端口 44，如圖3所示。流體端口 44是等間距分隔的并適合連接到每個電池模塊14中的每個電池單元的冷卻通道或換熱片。每個歧管段16包括與每個電池模塊14的換熱片相對應的流體端口 44。正如圖2和圖3所示，靠近相鄰的電池模塊14堆放每個電池模塊14。為了保持流體端口 44之間的密間距，歧管的接頭46也必須是緊湊的。在歧管段16之間具有緊湊密封面的小接頭46對確保無流體泄漏提出了挑戰。例如，在所示出的實施例中，接收陰端50不潛在地阻塞流體端口 44就不能延伸到相鄰歧管段16的陽端52內端口。歧管段16可以由塑料或其他任意適合的材料制成。流體端口 44可以由相對于冷卻通道或換熱片進行密封的橡膠、彈性體或任意密封墊材料形成。當歧管段16為注塑成型時，流體端口可以為包覆成型或插入成型。參見圖4，每個歧管段16可以具有聯接陰端50和聯接陽端52。陽端52包括適合被插入陰端50中開口 58的突出部分54。陽端52沿陰端50在嵌套在開口 58中的襯環或0型環56上密封。雖然示出了歧管段16之間的接收-插入式聯接，但是也考慮到其它聯接結構。例如，歧管段16可以具有帶有對稱聯接特征或其他任意聯接結構的遠端50、52。由于歧管的接頭46的封裝限制，可能僅僅有適用于一個0型環56的足夠空間。為了確保無流體泄漏，歧管段16必須被限制以便歧管段16不發生分離，并保持軸向對準以便0型環56保持密封。接頭46僅僅具有一個0型環56，并且接頭46的長度與接頭46的直徑的低比值使得相對于具有較長且包括兩個0形環的接口而言，歧管段16的自對準更加困難。歧管夾緊件18將歧管段16固定在一起。歧管夾緊件18限制了歧管段16，以便當系統10受壓時歧管段16彼此分離最小的距離。例如，當系統10受壓時，歧管夾緊件18可以防止歧管段16縱向移動大約I毫米或更少。歧管夾緊件18也可以防止歧管段16的角度或旋轉運動，諸如沿歧管段16的扭轉或彎曲。歧管夾緊件18也可以保證當歧管段16被同軸連接時彼此充分地接合。每個歧管段16包括用于保持歧管夾緊件18的多個保持結構64。正如圖5至圖7所示，保持結構64可以包括延伸到歧管段16的外表面70內的凹口 68。保持結構64可以包括在歧管段16的外表面70上延伸的升高部分72。保持結構64可以進一步包括前接合壁76。接合壁76可以延伸到凹口 68內，并且也可以沿升高部分72延伸。保持結構64可以包括具有接合壁76的底切凹口 68，接合壁76以不垂直于外表面70的角度形成，以便為歧管夾緊件18提供剛性接合。剛性接合可以是過盈配合，諸如卡接。接合壁76可以具有從1°到5°的角度0或其它任意適當的角度以允許歧管夾緊件18卡入到每個歧管段16合適的位置并防止分開。凹口 68也可以包括斜側壁80。保持結構64也可以包括形成凹口 68的一部分的斜壁78。斜壁78位于接合壁76的對面以使歧管夾緊件18的連接更容易。保持結構64可以包括沿外表面70被布置在完全相反位置的一對凹口 68。也可以作為沿外表面70的至少一部分圓周延伸的凹槽形成凹口 68。每個歧管段16具有在聯接陰端50和聯接插入段52的每一個形成的至少一個保持結構64。在一個實施例中，在陰端50的保持結構64是在陽端52的保持結構的鏡像。在附圖中示出的實施例中，設置接合部分的取向以便接合壁76和升高部分72被布置為比斜壁78更靠近遠端50、52。在一個實施例中，歧管段16包括鄰近遠端50、52的肩部90。在陰端50和陽端52的保持結構64與肩部90等間距地隔開。在另一個實施例中，升高部分72可以作為歧管段16的肩部90的一部分形成，并圍繞歧管段16的圓周延伸。保持結構64可以相對于歧管段的中心軸線被對稱地布置。沿歧管段16的每個遠端布置肩部90。當歧管段16被連接在一起時，肩部90緊靠相鄰歧管段16的肩部90。 保持結構64被配置為被幾個夾緊件接合，包括歧管夾緊件18和安裝夾緊件38，分別如圖8和圖9所示。夾緊件18、38可以由塑料形成以便夾緊件18、38能夠被彈性地連接到歧管段16。例如，夾緊件18、38可以與位于歧管段16上的保持結構64具有過盈配合或卡接配合。可替換地，夾緊件18、38可以由沖壓金屬或允許夾緊件18、38以剛性保持被迅速連接到歧管段16的其它任意金屬制成。首先看圖8中的歧管夾緊件18，歧管夾緊件18可以包括多個保持凸舌100以防止歧管段16的軸向分離。在一個實施例中，歧管夾緊件18包括至少一個凸舌100。凸舌100可以包括齒102。可以使齒102成角度以匹配保持結構64中接合壁76的角度，以便提供剛性保持和更好的接合。齒102可以包括一對成角度的側壁104。可以使側壁104成角度以匹配凹口 68中側壁80的角度。如圖8所示，歧管夾緊件18包括多個凸舌100。凸舌100與沿歧管段16被布置在完全相反位置的一對保持結構64接合。在另一個實施例中，保持結構可以包括作為凹槽形成的凹口 68，并且凸舌100可以在多個位置與凹槽接合。歧管夾緊件18也可以包括旋轉防止爪106。旋轉防止爪106可以在相對保持凸舌100大體垂直的方向延伸。旋轉防止爪106可以與界面接合以使歧管夾緊件18相對歧管段16的旋轉減到最小。如圖5所示，歧管夾緊件18包括多個旋轉防止爪106。在一個實施例中，旋轉防止爪106與沿升高部分72形成的旋轉防止界面接合。可以大體垂直于接合壁76形成旋轉防止界面。旋轉防止爪106可以在多個位置與保持結構64接合，以便至少防止歧管夾緊件18朝兩個方向的旋轉。歧管夾緊件18也可以包括用于連接多個凸舌100和多個旋轉防止爪106的連接部分108。連接部分108可以具有圍繞歧管段16的部分圓周延伸的圓弧形狀。同樣考慮連接部分可以具有矩形形狀或與歧管段16的外表面70的形狀相應的其它形狀。現轉向圖9中所示的安裝夾緊件38，安裝夾緊件38也可以包括多個保持凸舌110。凸舌110可以包括在凸舌110遠端的齒112。可以使齒112成角度以匹配保持結構64中接合壁76的角度，以便提供剛性保持和更好的接合。齒可以包括一對成角度的側壁114。可以使側壁114成角度以匹配凹口 68中側壁80的角度。如圖9所示，安裝夾緊件38可以包括至少兩個凸舌110。凸舌110可以與沿歧管段16被布置在完全相反位置的一對保持結構64接合。安裝夾緊件38可以包括旋轉防止爪116。旋轉防止爪116可以在相對于保持凸舌110大體垂直的方向延伸。旋轉防止爪116可以與界面接合以使安裝夾緊件38相對歧管段16的旋轉減到最小。如圖5所示，安裝夾緊件38包括至少兩個旋轉防止爪116。在一個實施例中，旋轉防止爪116可以與沿升高部分72形成的旋轉防止界面接合。可以大體垂直于接合壁76形成旋轉防止界面。旋轉防止爪116可以僅僅從凸舌110的一側延伸。旋轉防止爪116可以在多個位置與保持結構64接合，以便至少防止安裝夾緊件38朝兩個方向的旋轉。安裝夾緊件38也可以包括連接部分118，其連接凸舌110并用于將安裝夾緊件38連接到另一個部件。例如，如圖7所示，連接部分118可以圍繞配件40配合以便將配件40連接到歧管段16。配件40可以具有從配件40延伸并具有大于安裝夾緊件38內直徑120的外直徑的凸緣42。連接部分118也可以適合圍繞諸如圖4中所示的端蓋60這樣的部件配合。連接部分118可以具有圍繞配件40或端蓋60的直徑延伸的圓形形狀。同樣考慮連接部分118可以具有矩形形狀或與被連接到歧管段16的部件形狀相應的其它任意形狀。連接部分118可以是如所示的圓形開口，以允許部件相對安裝夾緊件38旋轉。但是連接部分118可以與諸如配件40或端蓋60的部件形成單件。圖6和圖7示出了與在歧管段16中形成的保持結構64接合的夾緊件38的橫截面視圖。雖然沿圖5中的安裝夾緊件38示出橫截面，但是應理解與保持結構64接合的夾緊件38的橫截面大體是相同的。由于保持結構64沿歧管段16 —致地成形，因而借助歧管夾緊件18可以將若干歧管段16連接在一起以匹配不同熱處理系統10的配置。也應理解安裝夾緊件38適于與歧管夾緊件18匹配相同的保持結構64。因此，熱處理系統10可以很容易地適于匹配不同電池12的尺寸和結構。雖然在上面描述了不同的實施例，這并不意味著這些實施例描述了本發明所有可能的形式。而是，本說明書使用的詞是描述性的詞而不是限制性的詞，并且應當明白在不違背本發明的精神和范圍的情況下可以做出多種更改。此外，多種實施例的特征可以被組合以形成本發明進一步的實施例。
權利要求
1.一種用于電動車輛中牽引用電池的模塊化熱處理系統，所述熱處理系統包含: 多個歧管段，每個歧管段具有陰端和陽端，當兩個歧管段被縱向連接時，所述陽端能夠被相鄰歧管段的所述陰端接收以形成緊密的接頭； 沿所述歧管段的外表面形成多個保持結構，至少一個保持結構形成在所述陰端和所述陽端中的每一個處；以及 用于固定兩個相鄰歧管段的至少一個歧管夾緊件，所述歧管夾緊件橋接所述接頭并與所述兩個歧管段中的每個歧管段的所述保持結構接合，因此防止兩個歧管段之間的縱向分離。
2.如權利要求1所述的模塊化熱處理系統，其中所述多個保持結構包含陰保持結構和陽保持結構，所述陰保持結構是沿每個所述歧管段的所述陰端鄰近所述接頭限定的第一底切凹口，所述陽保持結構是沿所述每個歧管段的所述陽端鄰近所述接頭限定的第二底切凹口 ；以及 所述歧管夾緊件包括用于接合所述第一和第二底切凹口的至少兩個凸舌以提供卡接，從而將所述兩個歧管段固定在一起。
3.如權利要求1所述的模塊化熱處理系統，其中每個所述陰端都包括密封件。
4.如權利要求1所述的模塊化熱處理系統，其中所述多個保持結構包括陰保持結構和陽保持結構，所述陰保持結構沿每個所述歧管段的所述陰端鄰近所述接頭被限定，所述陽保持結構沿每個所述歧管段的所述陽端鄰近所述接頭被限定；以及 其中所述陰保持結構和所述陽保持結構中的每個都包括延伸到所述歧管段的所述外表面內的凹口，所述凹口包括成角度的接合壁，所述陰保持結構是所述陽保持結構的鏡像。
5.如權利要求4所述的模塊化熱處理系統，其中所述歧管夾緊件包括中心部分以及第一和第二凸舌，所述中心部分橋接所述接頭以防止相鄰歧管段之間的彎曲運動，所述第一凸舌與所述陰保持結構接合并且所述第二凸舌與相鄰歧管段的所述陽保持結構接合以防止所述相鄰歧管段的分離。
6.如權利要求4所述的模塊化熱處理系統，其中每個所述保持結構進一步包含在所述歧管段外表面上延伸的升高部分， 其中所述歧管夾緊件進一步包括至少一個旋轉防止爪，所述旋轉防止爪與所述升高部分中的一個接合以使所述歧管夾緊件相對所述歧管段的旋轉最小化。
7.如權利要求1所述的模塊化熱處理系統，進一步包含適合密封遠端歧管段的端蓋，所述端蓋通過與所述保持結構中的一個接合被固定到所述歧管段。
8.如權利要求1所述的模塊化熱處理系統，其中每個所述歧管段還包含多個流體端口，每個流體端口適合連接到電池單元的換熱片，其中每個歧管段與由多個單元和換熱片組成的電池組相對應，其中多個歧管夾緊件被配置為將多個歧管段固定在一起以匹配多個電池組結構。
9.如權利要求1所述的模塊化熱處理系統，進一步包括用于將所述歧管段中的一個固定到熱配件的安裝夾緊件，所述安裝夾緊件與所述保持結構中的至少一個接合以防止所述熱配件與所述歧管段之間的縱向分離。
10.如權利要求9所述的模塊化熱處理系統，其中所述熱配件將所述歧管段固定到入口和出口中的至少一個。
全文摘要
提出了一種用于電動車輛中電池的模塊化熱處理系。在一個實施例中，提出了用于電動車輛中電池的模塊化熱處理系統。模塊化系統包括多個歧管段。每個歧管段進一步包含適合連接到電池單元的換熱片的多個流體端口。每個歧管段與由多個單元和換熱片組成的電池組相對應。提供至少一個歧管夾緊件用于將兩個相鄰歧管段固定在一起。歧管夾緊件橋接接頭并與兩個歧管段中每個歧管段的保持結構接合，以便防止兩個歧管段之間的縱向分離。布置多個歧管夾緊件將多個歧管段固定在一起以匹配多個電池組結構。
文檔編號H01M10/50GK103178312SQ20121055733
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月20日 優先權日2011年12月21日
發明者N·R·巴羅斯, G·A·葛芬柯, S·H·亙德森 申請人:福特環球技術公司