電池散熱片的制作方法

本公開涉及用于電動車輛的電池總成。電池總成包括用于熱管理該總成的電池單元的散熱片。

背景技術：

減少汽車燃料消耗和排放的要求是有據可查的。因此，正在開發減少或完全消除對內燃發動機的依賴的車輛。電動車輛是目前為了這個目的而正在開發的一種類型的車輛。通常，電動車輛與傳統的機動車輛不同，因為它們是由一個或多個電池供電的電機選擇性地驅動。相比之下，傳統的機動車輛完全依賴內燃發動機來推進車輛。

高電壓電池組通常給電動車輛的電機和其他電力負載供電。電池組包括多個電池單元，該電池單元必須定期地再充電以補充給這些負載供電所必需的能量。電池單元在充電和放電操作過程中產生熱量。管理該熱量以提高電池單元的容量和壽命是可取的。

技術實現要素：

根據本公開的示例性方面的散熱片，除其他方面以外，包括主體、從該主體延伸的腿狀部以及該主體上包括第一厚度的增厚區域，該第一厚度大于該主體的另一區域的第二厚度。

在上述散熱片的另一非限制性實施例中，腿狀部橫向于主體。

在任一上述散熱片的另一非限制性實施例中，增厚區域是主體上鄰近腿狀部的一部分。

在任何上述散熱片的另一非限制性實施例中，主體是開槽的并且包括多個指狀部。

在任何上述散熱片的另一非限制性實施例中，槽設置在多個指狀部的相鄰的指狀部之間。

在任何上述散熱片的另一非限制性實施例中，增厚部分是通過第一翼片部分的壁和第二翼片部分的壁形成的。

在任何上述散熱片的另一非限制性實施例中，第一厚度至少是第二厚度的兩倍。

在任何上述散熱片的另一非限制性實施例中，主體和腿狀部是以單件式設計的方式配置的擠壓件。

在任何上述散熱片的另一非限制性實施例中，主體和腿狀部以兩件式設計的方式配置，該兩件式設計包括第一翼片部分定位為與第二翼片部分背對背。

在任何上述散熱片的另一非限制性實施例中，主體包括相對于該主體的壁部分形成偏移的指狀部。

根據本公開的另一示例性方面的電池組，除其他方面以外，包括電池總成，該電池總成包括第一電池單元、第二電池單元以及定位在該第一電池單元和該第二電池單元之間的散熱片。散熱片包括增厚區域，該增厚區域具有與該散熱片的第一區域相比提高的熱導率。

在上述電池組的另一非限制性實施例中，散熱片包括主體和從該主體延伸的腿狀部。

在任一上述電池組的另一非限制性實施例中，散熱片的主體被分成由槽隔開的多個指狀部。

在任何上述電池組的另一非限制性實施例中，散熱片包括定位為相對于第二翼片部分背對背的第一翼片部分。

在任何上述電池組的另一非限制性實施例中，電池總成定位為接近熱交換板。

在任何上述電池組的另一非限制性實施例中，熱界面材料設置在散熱片的腿狀部和熱交換板之間。

在任何上述電池組的另一非限制性實施例中，增厚區域設置為靠近散熱片的腿狀部。

在任何上述電池組的另一非限制性實施例中，第一電池單元、第二電池單元和散熱片容納在框架內。

在任何上述電池組的另一非限制性實施例中，散熱片包括第一翼片部分和第二翼片部分。第一翼片部分和第二翼片部分中的每一個包括指狀部和槽，當第一翼片部分定位為與第二翼片部分背對背時，第一翼片部分的指狀部嵌套在第二翼片部分的槽內并且第二翼片部分的指狀部嵌套在第一翼片部分的槽內。

根據本公開的另一示例性方面的一種方法，除其他方面以外，包括將散熱片定位在電動車輛的電池總成的第一電池單元和第二電池單元之間，該散熱片具有第一區域和增厚區域，該第一區域具有第一熱導率，該增厚區域具有大于第一熱導率的第二熱導率。

可以獨立地或任意組合地采取上述段落、權利要求或下面的具體實施方式和附圖中的實施例、示例和可選方案，包括它們的任何各個方面或各自單獨的特征。針對一實施例所描述的特征適用于所有的實施例，除非這樣的特征是不相容的。

根據下面的具體實施方式，本公開的各種特征和優勢對本領域技術人員來說，將變得顯而易見。伴隨具體實施方式的附圖可以簡短地描述如下。

附圖說明

圖1示意性地說明電動車輛的動力傳動系統；

圖2說明電動車輛的電池總成的一部分；

圖3說明根據本公開的第一實施例的兩件式散熱片；

圖4a是圖3的散熱片的分解等距視圖；

圖4b是圖3的散熱片的分解側視圖；

圖5說明根據本公開的另一實施例的散熱片；

圖6說明根據本公開的又一實施例的散熱片；

圖7a、7b、7c和7d說明另一電池總成的一部分。

具體實施方式

本公開描述了用于電動車輛的電池總成。電池總成包括定位在總成的相鄰電池單元之間的散熱片。散熱片配置成把熱量從電池單元散發至電池單元外部的位置。散熱片包括主體、從主體延伸的腿狀部以及具有厚度的增厚區域，該厚度大于散熱片的剩余部分的厚度。在某些實施例中，散熱片包括兩件式設計。在其他實施例中，散熱片包括單件式設計。在該具體實施方式的下面段落中更詳細地討論這些和其他特征。

圖1示意性地說明電動車輛12的動力傳動系統10。雖然描繪為電池電動車輛(bev)，但應該理解的是，在此描述的構思不限于bev并且可以擴展到包括但不限于插電式混合動力電動車輛(phev)、全混合動力電動車輛(fhev)或輕度混合動力電動車輛(mhev)的其他電動車輛。因此，雖然在這個實施例中沒有示出，但電動車輛12可以配備有內燃發動機，該內燃發動機可以或者單獨使用或者與其他能源結合使用以推進電動車輛12。

在一非限制性實施例中，電動車輛12是在沒有來自內燃發動機的幫助的情況下僅通過電力——比如通過電機14——推進的純電動車輛。電機14可以操作為電動馬達或發電機。電機14接收電功率并且提供轉動輸出功率。電機14可以連接至用于以預定的齒輪比調整電機14的輸出扭矩和轉速的變速器16。變速器16通過輸出軸20連接至一組驅動輪18。高電壓母線22通過逆變器26把電機14電連接至電池組24。電機14、變速器16和逆變器26被統稱為驅動橋28。

電池組24是示例性電動車輛電池。電池組24可以是高電壓牽引電池組，該高電壓牽引電池組包括能夠輸出電力以操作電機14和/或電動車輛12的其他電力負載的多個電池總成25(即，電池陣列或電池單元組)。其他類型的儲能裝置和/或輸出裝置也可以用于電驅動電動車輛12。

電動車輛12也可以包括用于給電池組24的儲能裝置(例如，電池單元)充電的充電系統30。充電系統30可以連接至用于接收和分配功率的外部電源(未示出)。充電系統30也可以配備有用于將從外部電源接收的交流(ac)電力轉換為用于給電池組24的儲能裝置充電的直流(dc)電力的電力電子件。充電系統30也可以供應來自外部電源的一個或多個傳統的電壓源(例如，110伏、220伏等)。

在圖1中顯示的動力傳動系統10是高度示意性的并且不旨在限制本公開。在本公開的范圍內，動力傳動系統10可以可選地或另外使用各種附加部件。

圖2說明可以在電動車輛的電池組內使用的電池總成25的選擇部分。例如，示例性電池總成25可以是圖1的電動車輛12的電池組24的一部分。電池總成25包括設置在相鄰的電池單元42之間的散熱片40。雖然在圖2中描繪了兩個電池單元42，但是在本公開的范圍內，電池總成25可以包括附加的電池單元。例如，在一非限制性實施例中，多個電池單元42堆疊在一起以構造電池總成25，同時為每兩個電池單元42提供一個散熱片40。

在一非限制性實施例中，電池單元42是袋狀電池單元。然而，在本公開的范圍內可以可選地使用具有其他幾何結構(棱柱形、圓柱形等)和/或化學成分(鋰離子、金屬氫化物鎳、鉛酸等)的電池單元。

電池單元42和散熱片40被定位為鄰近熱交換板44——有時被稱為冷板。熱交換板44配置成把熱量從電池單元42傳導出來。也就是說，熱交換板44作用為散熱片以在特定條件期間將熱量從熱源(即，電池單元42)移除。熱交換板44可以可選地配置成向電池單元42添加熱量，比如在相對寒冷的環境條件期間。雖然沒有顯示，但熱交換板44可以包括用于使比如冷卻劑或制冷劑這樣的液體循環的內部冷卻回路以用于熱調節電池單元42。

在另一非限制性實施例中，熱界面材料(tim)46定位在散熱片40和熱交換板44之間。tim46維持散熱片40和熱交換板44之間的熱接觸并且在熱傳遞事件期間提高這些相鄰的部件之間的熱導率。tim46可以是任何已知的熱傳導材料。

散熱片40定位在兩個電池單元42之間以便傳導熱能至熱交換板44或從熱交換板44傳導熱能。散熱片40與兩個相鄰的電池單元42的側面48直接接觸。在一非限制性實施例中，散熱片40配置成將熱量從電池單元42移除并且傳導該熱量至熱交換板44。在另一非限制性實施例中，散熱片40配置成向電池單元42添加從熱交換板44傳導的熱量。

散熱片40包括主體50和從主體50延伸的腿狀部52。在一非限制性實施例中，腿狀部52從主體50橫向地延伸。主體50包括第一區域54和增厚區域56。主體50的第一區域54夾在相鄰的電池單元42之間。增厚區域56定位在電池單元42和tim46之間并且不夾在相鄰的電池單元42之間。

散熱片40的增厚區域56位于電池單元42和熱交換板44之間的熱傳遞的關鍵區域上。散熱片40的熱導率通過提供增厚區域56而在該關鍵熱傳遞區域上有效地提高。

主體50的增厚區域56包括厚度t2，該厚度t2大于主體50的第一區域54的厚度t1。在一非限制性實施例中，增厚區域56的厚度t2至少是主體50的第一區域54的厚度t1的兩倍。然而，厚度t2可以是大于厚度t1的任何厚度。通過維持在主體50的第一區域54(即，夾在電池單元42之間的區域)上的相對小的厚度t1，提出的翼片設計在沒有負面影響電池總成25的包裝空間或總體設計長度的情況下實現加強的熱傳遞。

圖3、4a和4b說明可以在上面描述的電池總成25內使用的示例性散熱片40。在這個非限制性實施例中，散熱片40配置為雙翼片——或兩件式——設計，該設計包括第一翼片部分58定位為與第二翼片部分60背對背。第一和第二翼片部分58、60是相同的部件(即，相同的大小、形狀和總體設計)，但相對于彼此轉動180°以實現背對背定位。

在一非限制性實施例中，散熱片40是由鋁制成的。然而，在本公開的范圍內也考慮其他材料。

第一翼片部分58和第二翼片部分60各自包括基部62和壁64。壁64從基部62向上突出。在一非限制性實施例中，壁64是開槽的。例如，在一非限制性實施例中，每個壁64包括多個指狀部66，該指狀部66通過槽68而彼此隔開。當背對背放置時，第一翼片部分58的指狀部66與第二翼片部分60的槽68(在圖4b中最佳地示出)對準(反之亦然)。因此，為了組裝散熱片40，第一翼片部分58的指狀部66接收在第二翼片部分60的槽68內并且第二翼片部分60的指狀部66接收在第一翼片部分58的槽68內。一旦定位為背對背，第一翼片部分58和第二翼片部分60可以可選擇地彼此連接(例如，焊接等)。

第一和第二翼片部分58、60的壁64形成散熱片40的主體50，并且基部62形成散熱片40的腿狀部52。主體50包括在包括指狀部66和槽68的區域中的厚度t1并且包括在壁64鄰近基部62而彼此鄰接的區域中的厚度t2。厚度t2是大于厚度t1的厚度。

現在主要參考圖4b，第一和第二翼片部分58、60的指狀部66可以相對于每個壁64的基礎壁部分72形成偏移70。在一非限制性實施例中，指狀部66彎曲以形成偏移70。偏移70可以幫助指狀部66嵌套在相對的翼片部分58、60的槽68內。

圖5說明另一示例性散熱片140。在這個實施例中，散熱片140是以t形的方式配置的擠壓單件式部件。散熱片140包括主體150和從主體150延伸的腿狀部152。主體150的增厚區域156定位為靠近腿狀部152，腿狀部152在主體150的兩側向外延伸。

圖6說明又一示例性散熱片240。在這個實施例中，散熱片240是以l形的方式配置的擠壓單件式部件。散熱片240包括主體250和從主體250延伸的腿狀部252。主體250的增厚區域256定位為靠近腿狀部252。腿狀部252僅在主體250的一側向外延伸。

圖7a-7d說明另一電池總成325。這個示例性實施例的電池總成325包括設置在相鄰的電池單元342之間的散熱片340。散熱片340和電池單元342容納在框架380內。在一非限制性實施例中，框架380是由塑料材料制成的，該框架380可以或者是熱傳導的或者是熱絕緣的，并且散熱片340是由金屬材料制成的。

框架380、電池單元342和散熱片340定位為鄰近熱交換板344。熱交換板344配置成把熱量從電池單元342傳導出來。熱界面材料(tim)346可以定位在散熱片340和熱交換板344之間。

散熱片340定位在兩個電池單元342之間以便傳導熱能至熱交換板344或從熱交換板344傳導熱能。在一非限制性實施例中，散熱片340與兩個相鄰的電池單元342的側面348直接接觸并且與電池單元342的底面382直接接觸。以這種方式，散熱片340配置成既在第一方向d1(這里是垂直方向)上又在第二方向d2(這里是水平方向)上傳導熱量。

散熱片340可以包括主體350以及第一腿狀部352a和第二腿狀部352b，該第一腿狀部352a和第二腿狀部352b兩者從主體350延伸。主體350接觸電池單元342的側面348以在第一方向d1上傳導熱量。第一腿狀部352a接觸電池單元342的底面382以在方向d2上傳導熱量。第一腿狀部352a可以是任何形狀以相應于電池單元342的底面382的任何形狀。在一非限制性實施例中，第一腿狀部352a延伸橫跨電池單元342的底面382的整個長度l(參照圖7b)。在另一非限制性實施例中，第一腿狀部352a是分段的使得它僅沿著長度l的不同部分接觸底面382(參照圖7c和7d)。在這樣的實施例中，框架380的壁390在第一腿狀部352a的段392之間延伸。

第二腿狀部352b可以與第一腿狀部352a平行地延伸但定位為鄰近熱交換板344而不是電池單元342的底面382。框架380的壁384可以定位在第一腿狀部352a和第二腿狀部352b之間。第二腿狀部352b沿著它的長度可以是一致的(參照圖7b和7d)或可以可選地是分段的(參照圖7c)。

在另一非限制性實施例中，主體350包括增厚區域356(參照圖7a)。增厚區域356定位在第一腿狀部352a和第二腿狀部352b之間。散熱片340的增厚區域356位于電池單元342和熱交換板344之間的熱傳遞的關鍵區域上。散熱片340的熱導率通過提供增厚區域356而在該關鍵熱傳遞區域上有效地提高。在一非限制性實施例中，主體350的增厚區域356包括比主體350上設置在電池單元342之間的部分大的厚度。

盡管不同的非限制性實施例說明為具有具體的部件或步驟，但本公開的實施例不限于那些特定的組合。將來自任何非限制性實施例中的一些部件或特征與來自任何其他非限制性實施例中的特征或部件結合使用，是可能的。

應該理解的是，在幾個附圖中的相同的附圖標記識別對應的或相似的元件。應該理解的是，盡管在這些示例性實施例中公開并且說明了特定的部件布置，但其他布置也可以從本公開的教導中受益。

上述說明應該理解為說明性的并且無任何限制的意義。本領域普通技術人員將要理解的是，某些修改可以發生在本公開的范圍內。由于這些原因，應該研究下面的權利要求以確定本公開的準確范圍和內容。