CN103219479B - 用于增程电动车辆蓄电池模块的单格电池框架 - Google Patents

用于增程电动车辆蓄电池模块的单格电池框架 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于增程电动车辆蓄电池模块的单格电池框架。用于蓄电池单格电池组件的可折叠的框架包括单件式主体。该主体具有第一部分、第二部分和第三部分。第一部分通过活铰链联接到第二部分和第三部分中的每一个。第一部分构造成接收第一蓄电池单格电池。第二部分构造成接收膨胀单元和第二蓄电池单格电池。第二部分折叠在第一蓄电池单格电池上。第三部分构造成折叠在第二蓄电池单格电池上，由此将第一蓄电池单格电池、膨胀单元、和第二蓄电池单格电池的每一个都固定在可折叠的框架内。

Description

用于增程电动车辆蓄电池模块的单格电池框架
技术领域
本公开涉及蓄电池并且更具体地涉及蓄电池的蓄电池单格电池的框架。
背景技术
燃料电池蓄电池已经被提出作为清洁、高效、且环保的功率源而用于电动车辆和各种其它应用。一种类型的蓄电池单格电池被已知为锂离子蓄电池。锂离子蓄电池是可再充电的并且可被形成为各种形状和尺寸从而高效地填充电动车辆中的可用空间。例如，蓄电池单格电池的形状可以是棱柱形的以促进蓄电池单格电池的堆放。多个单个的蓄电池单格电池可被提供在蓄电池中以提供足以运行电动车辆的功率量。
典型的棱柱形蓄电池单格电池具有一对塑料包覆的金属层，所述金属层围绕着蓄电池单格电池的外周被熔化以密封蓄电池单格电池部件。蓄电池单格电池的密封通常开始于提供带有腔的其中一个塑料包覆的金属层，有时称为“黄油碟”形。蓄电池单格电池部件被设置在该塑料包覆的金属层的腔内。另一个塑料包覆的金属层此时被放置在蓄电池单格电池部件的顶部并且在外周处被熔化到带有腔的所述其中一个塑料包覆的金属层，例如，通过围绕着边缘热密封。在最终完成该密封之前，单格电池被抽真空。由此提供用于包含在蓄电池中的蓄电池单格电池。
已知蓄电池单格电池诸如锂离子蓄电池单格电池在运行过程中并且在再充电时因充电循环而膨胀和收缩。重复的膨胀和收缩循环可影响锂离子蓄电池的长期运行。已知在蓄电池的各个蓄电池单格电池之间插入聚合体泡沫膨胀单元以适应蓄电池单格电池在运行中的膨胀和收缩，最小化膨胀和收缩对蓄电池耐用性的影响，并补偿任何制造和组装公差。单格电池框架也已经被用来将蓄电池单格电池和膨胀单元保持在一起。不过，不令人满意的是，已知的单格电池框架由单独的部分组成，这些部分在组装之前分别被制造和处理。
一直需要一种装置，其用于机械地保持和保护蓄电池单格电池和膨胀单元，这提供了蓄电池单格电池的电绝缘并允许蓄电池单格电池和膨胀单元作为蓄电池单格电池组件安装到蓄电池中。期望地，该装置是单件式整块部件，其最小化蓄电池的制造、处理、和组装的复杂性。
发明内容
根据当前的公开，令人惊讶地发现了一种用于机械地保持和保护蓄电池单格电池和膨胀单元的装置，其提供蓄电池单格电池的电绝缘并允许蓄电池单格电池和膨胀单元作为蓄电池单格电池组件被安装在蓄电池中，并且其是单件式整块部件，其最小化蓄电池的制造、处理、和组装的复杂性。
在一个实施例中，用于蓄电池单格电池组件的可折叠的框架包括单件式主体，该主体具有第一部分，该第一部分通过活铰链联接到第二部分和第三部分中的每一个。第一部分构造成接收第一蓄电池单格电池。第二部分构造成折叠在第一蓄电池单格电池上并接收膨胀单元和第二蓄电池单格电池。第三部分构造成折叠在第二蓄电池单格电池上并封闭该框架。
在另一实施例中，蓄电池单格电池组件包括第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池。膨胀单元被设置在第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池之间。可折叠的框架包括单件式主体，其具有第一部分，第一部分通过活铰链联接到第二部分和第三部分中的每一个。第一部分接收第一蓄电池单格电池，第二部分接收膨胀单元和第二蓄电池单格电池并折叠在第一蓄电池单格电池上。第三部分折叠在第二蓄电池单格电池上。
在另一实施例中，一种用于制造具有可折叠的框架的蓄电池单格电池组件的方法，包括如下步骤：A)将第一蓄电池单格电池设置在第一部分中；B）将第二部分折叠在第一蓄电池单格电池上；C)将膨胀单元设置在第二部分中；D）将第二蓄电池单格电池设置在膨胀单元上；和E)将第三部分折叠在第二蓄电池单格电池上。第三部分与第二部分协作以保护在可折叠的框架中的第一蓄电池单格电池、膨胀单元和第二蓄电池单格电池中的每一个并形成蓄电池单格电池。
本发明还提供了如下方案：
方案1.一种用于蓄电池单格电池组件的可折叠的框架，其包括：
单件式主体，其具有第一部分，该第一部分通过活铰链联接到第二部分和第三部分中的每一个，第一部分构造成接收第一蓄电池单格电池，第二部分构造成接收膨胀单元和第二蓄电池单格电池并且折叠在第一蓄电池单格电池上，而第三部分构造成折叠在第二蓄电池单格电池上。
方案2.如方案1所述的可折叠的框架，其中单件式主体在未被折叠时具有顶侧和底侧。
方案3.如方案2所述的可折叠的框架，其中单件式主体的第二部分的底侧具有至少一个孔，而第三部分的顶侧具有至少一个突起。
方案4.如方案3所述的可折叠的框架，其中所述至少一个孔构造成在框架被折叠时接收所述至少一个突起。
方案5.如方案4所述的可折叠的框架，其中所述至少一个孔构造成在框架被折叠时与所述至少一个突起卡合配合。
方案6.如方案1所述的可折叠的框架，其中第一部分和第三部分中的每一个具有形成在其中的至少一个狭槽并且被构造成接收第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池的导电突片。
方案7.如方案1所述的可折叠的框架，其中所述第一部分具有第一侧和第二侧，第二部分通过活铰链联接到第一部分的第一侧，而第三部分通过活铰链联接到第一部分的第二侧。
方案8.如方案1所述的可折叠的框架，其中包括通过活铰链联接到第二部分和第三部分中每一个的第一部分的单件式主体是由铸造塑料形成的。
方案9.如方案1所述的可折叠的框架，其中第一部分、第二部分和第三部分中的每一个都具有中间开口，它们一起允许第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池两者都接触膨胀单元。
方案10.一种蓄电池单格电池组件，包括：
第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池；
膨胀单元，其被设置在第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池之间；以及
可折叠的框架，其包括单件式主体，该主体具有第一部分，该第一部分通过活铰链联接到第二部分和第三部分中的每一个，第一部分接收第一蓄电池单格电池，第二部分接收膨胀单元和第二蓄电池单格电池并且折叠在第一蓄电池单格电池上，而第三部分折叠在第二蓄电池单格电池上。
方案11.如方案10所述的蓄电池单格电池组件，其中单件式主体在未被折叠时具有顶侧和底侧。
方案12.如方案11所述的蓄电池单格电池组件，其中第二部分的底侧具有至少一个孔，而第三部分的顶侧具有至少一个突起。
方案13.如方案12所述的蓄电池单格电池组件，其中所述至少一个孔在框架被折叠时接收所述至少一个突起。
方案14.如方案13所述的蓄电池单格电池组件，其中所述至少一个孔在框架被折叠时与所述至少一个突起卡合配合。
方案15.如方案10所述的蓄电池单格电池组件，其中第一部分和第三部分中的每一个具有形成在其中的至少一个狭槽以接收第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池的导电突片。
方案16.如方案10所述的蓄电池单格电池组件，其中所述第一部分具有第一侧和第二侧，第二部分通过活铰链联接到第一部分的第一侧，而第三部分通过活铰链联接到第一部分的第二侧。
方案17.如方案10所述的蓄电池单格电池组件，其中包括通过活铰链联接到第二部分和第三部分中每一个的第一部分的单件式主体是由铸造塑料形成的。
方案18.如方案10所述的蓄电池单格电池组件，其中第一部分、第二部分和第三部分中的每一个都具有中间开口，第二部分的中间开口允许第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池两者都接触膨胀单元。
方案19.一种用于制造具有可折叠的框架的蓄电池单格电池组件的方法，所述可折叠的框架包括单件式主体，该主体具有第一部分，该第一部分通过活铰链联接到第二部分和第三部分中的每一个，第一部分构造成接收第一蓄电池单格电池，第二部分构造成接收膨胀单元和第二蓄电池单格电池并且折叠在第一蓄电池单格电池上，而第三部分构造成折叠在第二蓄电池单格电池上，该方法包括如下步骤：
A)将第一蓄电池单格电池设置在第一部分中；
B)将第二部分折叠在第一蓄电池单格电池上；
C)将膨胀单元设置在第二部分中；
D)将第二蓄电池单格电池设置在膨胀单元上；以及
E)将第三部分折叠在第二蓄电池单格电池上，第三部分与第二部分协作以将第一蓄电池单格电池、膨胀单元和第二蓄电池单格电池中每一个固定在可折叠的框架中。
方案20.如方案19所述的方法，其中单件式主体在未被折叠时具有顶侧和底侧，并且第二部分的底侧具有至少一个孔而第三部分的顶侧具有至少一个突起，该方法还包括步骤：当将第三部分折叠在第二蓄电池单格电池上时将所述突起设置在所述孔中以将第一蓄电池单格电池、膨胀单元和第二蓄电池单格电池固定在可折叠的框架中。
附图说明
本领域技术人员将通过结合此处描述的附图理解下面的详细描述来容易地理解本发明的上述的以及其它的优点。
图1是根据本公开的一个实施例的蓄电池单格电池组件的分解侧视立面图，图示了使用单格电池框架的蓄电池单格电池的分步组装；
图2是图1中描述的蓄电池单格电池组件的不完整的侧视立面图，蓄电池单格电池组件被示出为组装后的，其中一部分以截面图示出以说明蓄电池单格电池组件的内部；
图3是图1-2中描述的用在蓄电池单格电池组件中的单格电池框架的侧视立面图；1-2;
图4是图3中描述的单格电池框架的顶部平面图；以及
图5是图3中描述的单格电池框架的底部平面图。
具体实施方式
下面的具体描述和附图描述并图示了本发明的各种实施例。描述和附图用于使本领域技术人员能够制造和使用本发明，而决不是要限制本发明的范围。关于所公开的方法，给出的步骤本质上是示例性的，并且因此不是必须的或关键的。
参照图1和2，示出了蓄电池（未示出）的蓄电池单格电池组件100。蓄电池单格电池组件100具有一对蓄电池单格电池102、104，包括第一蓄电池单格电池102和第二蓄电池单格电池104，以及设置在它们之间的膨胀单元106。蓄电池单格电池102、104被构造成通过电化学反应产生电能。蓄电池单格电池每一个可以是棱柱形蓄电池单格电池，例如如在受让人共同未决的给Heise的美国专利申请13/035,236中所描述和示出的。作为非限制性示例，蓄电池单格电池102、104中每一个都是棱形的锂离子（Li-ion）袋单格电池，其具有用于将蓄电池单格电池102、104设置成与诸如电动车辆的负载电连通的导电突片。膨胀单元可以是聚合体层或泡沫层，其允许蓄电池单格电池102、104在运行期间膨胀和收缩。应当意识到的是，其它类型的蓄电池单格电池，其采用了不同的结构和电化学，以及其它类型的膨胀单元，在本发明的范围内也可被被用。
本公开的蓄电池单格电池组件100包括可折叠的框架200。可折叠的框架200包括单件式主体202。单件式主体202由介电材料形成。在特定的实施例中，单件式主体202由铸造塑料形成并且是电绝缘的。如果期望，也可使用其它的适于形成单件式主体202的介电材料。
单件式主体202具有第一部分204，其通过多个活铰链209联接到第二部分206和第三部分208中的每一个。活铰链209中的每一个都是薄的柔性铰链，其由将第二部分206和第三部分208中的一个连接到第一部分204的塑料制成。当活铰链209的塑料的变薄部分弯曲以允许移动时，活铰链209允许第二部分206和第三部分208折叠到第一部分204上。在图示的实施例中，活铰链209被形成为单件式主体202的一部分，例如，由铸造塑料形成。
第一部分204被构造成接收第一蓄电池单格电池102。第二部分构造成接收膨胀单元106和第二蓄电池单格电池104。在图2中所示的蓄电池单格电池组件100组装时，第二部分折叠在第一蓄电池单格电池102上，并且第三部分208折叠在第二蓄电池单格电池104上。
现在参照图3-5，单件式主体202在未折叠时具有顶侧210和底侧212。第三部分208的顶侧210可具有至少一个突起214。第二部分206的底侧212可具有至少一个孔216。在框架200被折叠时，所述至少一个孔216构造成接收所述至少一个突起214，如图2中所示。在一个特定的实施例中，至少一个孔216构造成在可折叠的框架200被折叠时与至少一个突起214摩擦配合或者卡合配合。在本公开的范围内，也可采用将可折叠的框架200固定在折叠位置的其它手段。
如在图4中所示，第一部分204和第三部分208中每一个可具有形成在其中的至少一个狭槽218。应当意识到的是，至少一个狭槽218构造成接收第一蓄电池单格电池102和第二蓄电池单格电池104的导电突片（未示出），从而将蓄电池单格电池组件100与蓄电池单格电池堆中的其它蓄电池单格电池100电连接，并且以后与负载进行电连接。
在某些实施例中，单件式主体202的第一部分204具有第一侧220和第二侧222。单件式主体202的第二部分206可通过活铰链209被联接到第一部分204的第一侧220。第三部分208也可通过活铰链209被联接到第一部分204的第二侧222。
在一个非限定示例中，至少一个孔216可被形成在单件式主体202的第二部分206的底侧212并紧邻第一部分204的第一侧220。类似地，用于与至少一个孔216协作的至少一个突起214可被形成在单件式主体202的第三部分208的顶侧210上并远离第一部分204的第二侧222，使得在框架200折叠时至少一个突起214可与至少一个孔216协作。
在另外的实施例中，第一部分204、第二部分206和第三部分208中每一个都具有中间开口224、226、228。有利地，中间开口224、226、228一起允许第一蓄电池单格电池102和第二蓄电池单格电池104两者在框架200折叠并且蓄电池单格电池组件100组装后都接触膨胀单元106。
再次参照图1，本公开包括制造蓄电池单格电池组件100的方法。该方法包括步骤A)将第一蓄电池单格电池102设置在框架200的第一部分204中。在步骤B）中，将框架200的第二部分206折叠在第一蓄电池单格电池102上。此时将膨胀单元106设置在框架200的第二部分206中，在步骤C）中。在步骤D）中，第二蓄电池单格电池104被设置在膨胀单元106上。当在步骤E)中，框架200的第三部分208被折叠在第二蓄电池单格电池104上时，就完成了蓄电池单格电池组件100。应该理解的是，当组装后，第一蓄电池单格电池102和第二蓄电池单格电池104中每一个都抵接膨胀单元106。将框架200的第三部分208折叠在第二蓄电池单格电池104上将第一蓄电池单格电池102、第二蓄电池单格电池104和膨胀单元106中每一个固定在可折叠的框架200中。
该方法可还包括当将第三部分208折叠在第二蓄电池单格电池104上时将突起214设置在孔216中的步骤。具体地，在突起214摩擦配合或卡合配合在孔216中的情况下，第一蓄电池单格电池102、膨胀单元106和第二蓄电池单格电池104被固定在可折叠的框架200内以形成蓄电池单格电池组件100。
在组装多个蓄电池单格电池组件100时，蓄电池单格电池组件100可被安装在换热器中以建立模块，即包含多个蓄电池单格电池组件100、换热器、相关的电子装置等的紧凑的独立组件，该组件此后可被电连接为蓄电池以提供功率给电动车辆。
有利地，本发明的具有可折叠的框架200的蓄电池单格电池组件100允许容易的部分处理，而不需要部分的预组装和额外的工具操作。蓄电池单格电池组件100和可折叠的框架200还不要求像固定装置和连接装置之类的额外部分。具体地，活铰链209确保简明的组装过程并且防止了部分和组装顺序步骤的缺失。由于活铰链209的已知的耐用性，蓄电池单格电池组件100和可折叠的框架200还可有利于蓄电池单格电池组件100的用于修理、维修和再循环目的的重复的拆卸和再组装。
虽然已经为了说明本发明的目的示出了某些代表性的实施例和细节，但是本领域技术人员容易想到进行各种改变，而不脱离本公开的范围，该范围进一步在下面所附权利要求中描述。

Claims (20)

1.一种用于蓄电池单格电池组件的可折叠的框架，其包括：
单件式主体，其具有第一部分，该第一部分通过活铰链联接到第二部分和第三部分中的每一个，第一部分构造成接收第一蓄电池单格电池，第二部分构造成接收膨胀单元和第二蓄电池单格电池并且折叠在第一蓄电池单格电池上，而第三部分构造成折叠在第二蓄电池单格电池上，所述框架允许第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池两者都接触膨胀单元。
2.如权利要求1所述的可折叠的框架，其中单件式主体在未被折叠时具有顶侧和底侧。
3.如权利要求2所述的可折叠的框架，其中单件式主体的第二部分的底侧具有至少一个孔，而第三部分的顶侧具有至少一个突起。
4.如权利要求3所述的可折叠的框架，其中所述至少一个孔构造成在框架被折叠时接收所述至少一个突起。
5.如权利要求4所述的可折叠的框架，其中所述至少一个孔构造成在框架被折叠时与所述至少一个突起卡合配合。
6.如权利要求1所述的可折叠的框架，其中第一部分和第三部分中的每一个具有形成在其中的至少一个狭槽并且被构造成接收第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池的导电突片。
7.如权利要求1所述的可折叠的框架，其中所述第一部分具有第一侧和第二侧，第二部分通过活铰链联接到第一部分的第一侧，而第三部分通过活铰链联接到第一部分的第二侧。
8.如权利要求1所述的可折叠的框架，其中包括通过活铰链联接到第二部分和第三部分中每一个的第一部分的单件式主体是由铸造塑料形成的。
9.如权利要求1所述的可折叠的框架，其中第一部分、第二部分和第三部分中的每一个都具有中间开口，它们一起允许第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池两者都接触膨胀单元。
10.一种蓄电池单格电池组件，包括：
第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池；
膨胀单元，其被设置在第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池之间；以及
可折叠的框架，其包括单件式主体，该主体具有第一部分，该第一部分通过活铰链联接到第二部分和第三部分中的每一个，第一部分接收第一蓄电池单格电池，第二部分接收膨胀单元和第二蓄电池单格电池并且折叠在第一蓄电池单格电池上，而第三部分折叠在第二蓄电池单格电池上，所述框架允许第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池两者都接触膨胀单元。
11.如权利要求10所述的蓄电池单格电池组件，其中单件式主体在未被折叠时具有顶侧和底侧。
12.如权利要求11所述的蓄电池单格电池组件，其中第二部分的底侧具有至少一个孔，而第三部分的顶侧具有至少一个突起。
13.如权利要求12所述的蓄电池单格电池组件，其中所述至少一个孔在框架被折叠时接收所述至少一个突起。
14.如权利要求13所述的蓄电池单格电池组件，其中所述至少一个孔在框架被折叠时与所述至少一个突起卡合配合。
15.如权利要求10所述的蓄电池单格电池组件，其中第一部分和第三部分中的每一个具有形成在其中的至少一个狭槽以接收第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池的导电突片。
16.如权利要求10所述的蓄电池单格电池组件，其中所述第一部分具有第一侧和第二侧，第二部分通过活铰链联接到第一部分的第一侧，而第三部分通过活铰链联接到第一部分的第二侧。
17.如权利要求10所述的蓄电池单格电池组件，其中包括通过活铰链联接到第二部分和第三部分中每一个的第一部分的单件式主体是由铸造塑料形成的。
18.如权利要求10所述的蓄电池单格电池组件，其中第一部分、第二部分和第三部分中的每一个都具有中间开口，第二部分的中间开口允许第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池两者都接触膨胀单元。
19.一种用于制造具有可折叠的框架的蓄电池单格电池组件的方法，所述可折叠的框架包括单件式主体，该主体具有第一部分，该第一部分通过活铰链联接到第二部分和第三部分中的每一个，第一部分构造成接收第一蓄电池单格电池，第二部分构造成接收膨胀单元和第二蓄电池单格电池并且折叠在第一蓄电池单格电池上，而第三部分构造成折叠在第二蓄电池单格电池上，所述框架允许第一蓄电池单格电池和第二蓄电池单格电池两者都接触膨胀单元，该方法包括如下步骤：
A)将第一蓄电池单格电池设置在第一部分中；
B)将第二部分折叠在第一蓄电池单格电池上；
C)将膨胀单元设置在第二部分中；
D)将第二蓄电池单格电池设置在膨胀单元上；以及
E)将第三部分折叠在第二蓄电池单格电池上，第三部分与第二部分协作以将第一蓄电池单格电池、膨胀单元和第二蓄电池单格电池中每一个固定在可折叠的框架中。
20.如权利要求19所述的方法，其中单件式主体在未被折叠时具有顶侧和底侧，并且第二部分的底侧具有至少一个孔而第三部分的顶侧具有至少一个突起，该方法还包括步骤：当将第三部分折叠在第二蓄电池单格电池上时将所述突起设置在所述孔中以将第一蓄电池单格电池、膨胀单元和第二蓄电池单格电池固定在可折叠的框架中。
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