CN105172563A - 蓄电池总成加强构件 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个示例性方面，一种蓄电池总成除了其它方面以外包括：托盘、安装至托盘的蓄电池阵列、定位于蓄电池阵列周围的盖子，以及设置在盖子和蓄电池阵列之间的加强构件。

Description

蓄电池总成加强构件

技术领域

本发明涉及一种蓄电池总成，以及更具体但不完全地，涉及一种用于在负载期间吸收和/或转移蓄电池总成内部的能量的加强构件。

背景技术

例如混合动力电动车辆(HEV)，插电式混合动力电动车辆(PHEV)，纯电动车辆(BEV)，或燃料电池车辆这样的电气化车辆不同于传统机动车辆之处在于它们靠电机(即，电动马达和/或发电机)代替内燃发动机来提供动力或除了内燃发动机以外还靠电机(即，电动马达和/或发电机)来提供动力。用于为这些类型的电机提供动力的高电压电流典型地由高电压蓄电池总成来提供。

电气化车辆蓄电池总成包括一个或更多蓄电池阵列。每个蓄电池阵列包括多个相对于彼此相互支撑的蓄电池单元。在车辆测试、车辆操作、或其它负载事件期间，蓄电池阵列会遭受负载。因此，蓄电池阵列的包装可以受益于结构性能量管理。

发明内容

根据本发明的一示例性方面，一种蓄电池总成除了其它方面以外包括：托盘、安装至托盘的蓄电池阵列、定位于蓄电池阵列周围的盖子，以及设置在盖子和蓄电池阵列之间的加强构件。

在上述蓄电池总成的进一步非限制性实施例中，加强构件为L形，并且在盖子的壁和蓄电池阵列之间延伸。

在上述任一蓄电池总成的进一步非限制性实施例中，加强构件为T形，并且在盖子和蓄电池阵列之间以及蓄电池阵列和第二蓄电池阵列之间延伸。

在上述任一蓄电池总成的进一步非限制性实施例中，多个加强构件被定位于盖子和蓄电池阵列之间。

在上述任一蓄电池总成的进一步非限制性实施例中，加强构件由高密度泡沫制成。

在上述任一蓄电池总成的进一步非限制性实施例中，加强构件由可膨胀泡沫制成。

在上述任一蓄电池总成的进一步非限制性实施例中，加强构件由非泡沫的聚合物制成。

在上述任一蓄电池总成的进一步非限制性实施例中，加强构件由橡胶制成。

在上述任一蓄电池总成的进一步非限制性实施例中，加强构件被安装至盖子和蓄电池阵列中的至少一个。

在上述任一蓄电池总成的进一步非限制性实施例中，加强构件被安装至盖子，但是与蓄电池阵列隔开。

在上述任一蓄电池总成的进一步非限制性实施例中，加强构件为定位于盖子和蓄电池阵列之间的松散安装结构。

在上述任一蓄电池总成的进一步非限制性实施例中，加强构件至少和蓄电池阵列一样宽。

根据本发明的另一个示例性方面，一种蓄电池总成除了其它方面以外包括：第一蓄电池阵列、第二蓄电池阵列以及定位于第一蓄电池阵列和第二蓄电池阵列周围的盖子。加强构件在第一蓄电池阵列与第二蓄电池阵列之间或在盖子与第一蓄电池阵列和第二蓄电池阵列中的至少一个之间延伸。

在上述蓄电池总成的进一步非限制性实施例中，加强构件被定位于第一蓄电池阵列和第二蓄电池阵列的中心线附近。

在上述任一蓄电池总成的进一步非限制性实施例中，加强构件包括在第一蓄电池阵列和第二蓄电池阵列之间延伸的第一部分，以及在盖子与第一蓄电池阵列和第二蓄电池阵列中的至少一个之间延伸的第二部分。

在上述任一蓄电池总成的进一步非限制性实施例中，第二加强构件设置在盖子与第一蓄电池阵列和第二蓄电池阵列中的至少一个之间。

根据本发明的另一个示例性方面，一种方法除了其它方面以外包括：将加强都件定位于盖子和蓄电池阵列之间，并且将施加于蓄电池阵列上的负载的第一部分从蓄电池阵列通过加强构件转移，然后至盖子。

在上述方法的进一步非限制性实施例中，方法包括使用加强构件吸收负载的第二部分。

在上述任一方法的进一步非限制性实施例中，定位步骤发生在盖子被安装到蓄电池阵列上方之后。

在上述任一方法的进一步非限制性实施例中，方法包括在盖子被安装到蓄电池阵列上方后向连接至盖子的可膨胀袋中注入材料以形成加强构件。

可以单独或以任意组合得到前述段落、权利要求书或具体实施方式及附图的实施例、示例和替代物，包括任何它们的各个方面或各自的特征。结合一个实施例描述的特征可以适用于所有实施例，除非这些特征是不兼容的。

通过下面的具体实施方式，对本领域的技术人员来说，本发明的各种特征和优点将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可以简单描述如下。

附图说明

图1示例性地说明了电气化车辆的动力传动系统；

图2说明了电气化车辆的蓄电池总成；

图3说明了带有移走总成的盖子的图2所示的蓄电池总成；

图4A、4B、4C、4D和4E说明了蓄电池总成加强构件的示例性配置；

图5说明了依据本发明的另一实施例的蓄电池总成；

图6说明了依据本发明的又一实施例的蓄电池总成。

具体实施方式

本公开涉及用于电气化车辆的蓄电池总成。蓄电池总成包括至少一个蓄电池阵列以及定位于蓄电池阵列上方和/或旁边的盖子。加强构件可以设置在盖子和蓄电池阵列之间用于吸收和/或转移来自蓄电池阵列的能量以回应负载事件。这些以及其它特征将在此进行详细的描述。

图1示意性地说明了用于电气化车辆12的动力传动系统10。虽然描绘成混合动力电动车辆(HEV)，但应该了解的是，这里所述的构思不限于混合动力电动车辆(HEV)，并且可以扩展至其它电气化车辆，包含但不限于插电式混合动力电动车辆(PHEV)和纯电动车辆(BEV)。

在一个实施例中，动力传动系统10为动力分配动力传动系统，该系统采用第一驱动系统和第二驱动系统。第一驱动系统包含发动机14和发电机18(即，第一电机)的组合。第二驱动系统至少包含马达22(即，第二电机)，发电机18以及蓄电池总成24。在本示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一和第二驱动系统产生扭矩，以驱动一组或多组电气化车辆12的车辆驱动轮28。

可以包括内燃发动机的发动机14可以通过动力传输单元30——如行星齿轮组——与发电机18相连接。当然，包含其它齿轮组和变速器在内的其它类型的动力传输单元也可被用于连接发动机14和发电机18。在一个非限制性实施例中，动力传输单元30为包含环形齿轮32、中心齿轮34以及行星齿轮架总成36在内的行星齿轮组。

发电机18可以通过动力传输单元30由发动机14驱动，将动能转化为电能。作为选择地，发电机18可以起到马达的作用，将电能转化为动能，从而向与动力传输单元30相连接的轴38输出扭矩。由于发电机18与发动机14可操作地连接，因此发动机14的转速可以由发电机18控制。

动力传输单元30的环形齿轮32可以与轴40相连接，该轴40通过第二动力传输单元44与车辆驱动轮28相连接。第二动力传输单元44可以包含拥有多个齿轮46的齿轮组。其它动力传输单元也同样适合。齿轮46将扭矩从发动机14传递给差速器48，用于最终为车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可包括多个使扭矩能够传递到车辆驱动轮28的齿轮。在一个实施例中，第二动力传输单元44通过差速器48与轮轴50机械耦合，从而将扭矩分配至车辆驱动轮28。

马达22同样可以用于通过向同样与第二动力传输单元44相连接的轴52输出扭矩来驱动车辆驱动轮28。在一个实施例中，马达22和发电机18配合作为再生制动系统的一部分，在再生制动系统中马达22和发电机18二者均可以被当作马达来输出扭矩。例如，马达22和发电机18可以各自向蓄电池组24输出电力。

蓄电池总成24为电气化车辆蓄电池总成的示例类型。蓄电池总成24可以包括能够输出电力来运转马达22和/或发电机18的高电压蓄电池组。其它类型的能量储存装置和/或输出装置同样可以用于为电气化车辆12提供电力。

图2和3说明了可以包含于例如图1所示的电气化车辆12这样的电气化车辆内部的蓄电池总成24。蓄电池总成24可以包括一个或更多蓄电池阵列。在说明性实施例中描述了两个蓄电池阵列60A、60B。然而，本公开不限制任何特定数量的蓄电池阵列。

电池阵列60A、60B的每一个可以包括多个蓄电池单元62。蓄电池单元62沿纵轴线A设置在相对的端板64、66之间。侧梁68、70设置在短板64、66之间的蓄电池单元62的每一侧。蓄电池单元62通过端板64、66和侧梁68、70被保持在适当位置。

蓄电池阵列60A、60B可以被安装至蓄电池总成24的托盘72。在一个实施例中，穿过端板64、66内的开口插入紧固件，以将蓄电池阵列60A、60B固定至托盘72。

蓄电池总成24可以进一步包括可以连接至托盘72的盖子74，以盖住蓄电池阵列60A、60B。盖子72在图2中显示为虚线，并且在图3中被移走，以更好地说明蓄电池总成24的内部特征。托盘72和盖子74建立了容纳蓄电池总成24的各种硬件和电子产品的外罩，该各种硬件和电子产品例如但不限于蓄电池阵列60A、60B。盖子74可以以任何已知的方式被连接至托盘72。在一个非限制性实施例中，盖子74被螺栓拧在托盘72上。

一个或更多加强构件76可以被设置在盖子74和蓄电池阵列60A、60B的每一个之间。在说明性实施例中，蓄电池总成24使用三个加强构件76A、76B和76C。然而，蓄电池总成24可以包括仅仅单个加强构件68(例如，见图5)，或任何其它数量的加强构件。

在一个非限制性实施例中，加强构件76A、76B和76C被定位于蓄电池阵列60A、60B的中心线C附近。在一个实施例中，中心线C横向于纵轴线A。虽然在本实施例中位于中心线C附近，但是加强构件76A、76B和76C可以被定位于沿蓄电池阵列60A、60B长度方向的任何地方。

在所示的非限制性实施例中，加强构件76A为L形，并且被设置在盖子74的侧壁78和蓄电池阵列60A的侧梁68之间。加强构件76A的第一部分79沿蓄电池阵列60A的侧梁68延伸，并且横向于第一部分79的第二部分81沿侧梁68的顶部表面83延伸(见图3)。

加强构件76B可以是T形并且可以被定位在蓄电池阵列60A、60B之间以及蓄电池阵列60A、60B和盖子74的上壁80之间延伸。例如，加强构件76B的第一部分85可以在蓄电池阵列60A的侧梁70和蓄电池阵列60B的侧梁68之间延伸(见图3)，并且加强构件76B的第二部分87可以在蓄电池阵列60A、60B和盖子74的上壁80之间延伸(见图2)。第一部分85可以部分地沿蓄电池阵列60A、60B的侧面的仅仅一部分延伸，或者可以始至终向下延伸至支撑蓄电池阵列60A、60B的表面。

在另一实施例中，加强构件76B不必是T形。例如，加强构件76B可以被配置作为简单地在蓄电池阵列60A、60B之间延伸的泡沫壁。

加强构件76C与加强构建件76A相似。在一个实施例中，加强构件76C为L形，并且在盖子74的侧壁82和蓄电池阵列60B的侧梁70之间延伸。加强构件76C的第一部分89沿蓄电池阵列60B的侧梁70延伸，并且横向于第一部分89的第二部分91沿侧梁70的顶部表面93延伸。如下文所讨论的，加强构件76A、76B和76C的各种其它形状和配置同样是预期的。

加强构件76A、76B和76C可以由各种材料制成。在一个实施例中，加强构件76A、76B和76C由高密度泡沫制成。在另一实施例中，加强构件76A、76B和76C由弹性塑料制成，例如高密度聚乙烯(HDPE)。在另一实施例中，加强构件76A、76B和76C由绝缘材料制成。在再一实施例中，加强构件76A、76B和76C由弹性橡胶制成。在又一实施例中，加强构件76A、76B和76C由非泡沫聚合物制成。用于形成加强构件76A、76B和76C的材料可以充当导体，或盖子74可以包括绝缘材料。

加强构件76A、76B和76C被配置成吸收和/或转移施加于蓄电池总成24上或由蓄电池总成24因惯性效应而产生的负载。例如，在车辆操作或车辆测试期间，蓄电池总成24可以遭遇负载事件，在该负载事件中，负载被施加于蓄电池总成24上，或沿X轴或Z轴产生惯性负载(见图2)。当施加这些负载时，蓄电池总成24的蓄电池阵列60A、60B可以与一个或更多加强构件76A、76B和76C接合，以限制沿X轴或Z轴发生的变形的量。

通过一个非限制性示例，例如当负载沿正X轴施加时，蓄电池阵列60B可以与加强构件76C接合。负载的第一部分可以被加强构件76C吸收，并且负载的第二部分可以通过加强构件76C转移进入盖子74，以帮助受力并减小蓄电池阵列60B所经受的弯曲量。

为响应相同的负载，蓄电池阵列60A可以与加强构件76B接合。加强构件76B可以同样地吸收一些负载并将另一部分负载转移至盖子74和/或至蓄电池阵列60B上。

在另一实施例中，例如当负载沿负X轴施加时，加强构件76A可以与蓄电池阵列60A接合，并且加强构件76B可以与蓄电池阵列60B接合，以吸收和/转移能量。在又一实施例中，沿正Z轴施加的负载可以被吸收和/或通过加强构件76A、76B和76C被定为于蓄电池阵列60A、60B和盖子74之间的部分转移至盖子74中。

构成一个或更多加强构件76A、76B和76C的材料可以是定制的，以便既吸收更多的能量又转移更多的能量，以回应一个或更多上述的负载事件。例如，可以提供较多的刚性加强构件以转移较多的在负载事件期间生成的能量，反之可以提供较少的刚性加强构件以吸收更多的能量。同样地，弹性较大的构件可以在负载过后恢复其形状至负载前的状态，反之变形构件可以吸收负载的能量并且没有完全恢复其初始形状。

图4A、4B、4C、4D和4E说明了可以在蓄电池总成24中使用的加强构件76的各种替代性配置。首先参照图4A，加强构件76被安装至盖子74(和/或蓄电池阵列60)，并在盖子74的壁99和蓄电池阵列60之间延伸。壁99可以是盖子74的上壁或侧壁。加强构件76可以在盖子74被放置于蓄电池阵列60上方时刚好与蓄电池阵列60接触，或可以设计成在盖子74与蓄电池阵列60之间建立过盈配合。加强构件76可以通过抵抗压缩来限制蓄电池阵列60的向上运动，并可以通过抵抗剪切来限制蓄电池阵列60的侧向运动。

参照图4B，加强构件76可以与蓄电池阵列60隔开，以使其在非负载事件期间不与蓄电池阵列60接触。在本实施例中，加强构件76相对接近蓄电池阵列60，以使如果蓄电池阵列60开始在负载下弯曲，则加强构件76快速地接合以吸收和/或转移能量至盖子74中。

作为选择地，加强构件76可以是盖子74和蓄电池阵列60之间自由浮动的结构(见图4C)。换句话说，加强构件76可以松散地安装，并且并非一定要保持到任何结构，除非通过现有的一个或更多结构绑在适当位置。加强构件76还可以被设计成使得其包括宽度W，该宽度W与蓄电池阵列60的宽度相等(见图4D)。在又一实施例中，加强构件76可以配置成使得其在盖子74的侧壁78与蓄电池阵列60之间以及盖子74的上壁80与蓄电池阵列60之间延伸(见图4E)。

需要理解的是，图4A-E的实施例并非相互排斥的。例如，图4A-4C的实施例可以与图4D的实施例相结合，其可以与图4E的实施例以任一组合的方式结合。

图5说明了依据本公开的另一示例性实施例的蓄电池总成124。在该公开的内容中，在适当的情况下，相似的附图标记指定相似的元件，并且具有增加100或100的倍数的附图标记指定被理解为包含对应的原始元件的同样的特征和优点的修改的元件。

在本实施例中，蓄电池总成124包括单个的加强构件176。加强构件176可以跨过宽度W延伸，该宽度W同时跨越第一蓄电池阵列60A和第二蓄电池阵列60B，或多个阵列。加强构件176设置在盖子174(显示为虚线)与第一蓄电池阵列160A和第二蓄电池阵列160B之间。加强构件176可以包括主体109，该主体109拥有第一支柱111、第二支柱113和第三支柱115。在一个实施例中，第一支柱111在盖子174的侧壁178和第一蓄电池阵列160A之间延伸，第二支柱113在第一蓄电池阵列160A和第二蓄电池阵列160B之间延伸，以及第三支柱115在盖子174的侧壁182和第二蓄电池阵列160B之间延伸。

图6说明了又一蓄电池总成224。在本实施例中，盖子274被定位于蓄电池阵列260的上方，并且被安装至托盘272，而在盖子274和蓄电池阵列260之间的适当位置不需要任何加强构件。空腔221在蓄电池阵列260和盖子274的壁299之前延伸。当盖子274被安装至托盘272以后(即，在盖子274被定位于蓄电池阵列260的上方以后)，空腔221限定了用于在蓄电池总成224内部形成加强构件的空间。

可膨胀袋225可以被连接至盖子274。可以使用工具227将材料M通过穿过壁299形成的孔229注入可膨胀袋225中，以便填充可膨胀袋225。在一个实施例中，材料M包括可膨胀泡沫。在另一实施例中，材料M包括非泡沫、弹性聚合物。随着可膨胀袋225膨胀，其减小了空腔221的尺寸。在一个实施例中，材料M可以在可膨胀袋225中固化以形成盖子274和蓄电池阵列260之间的加强构件276。

作为选择地，加强构件276可以正好在盖子274被安装至托盘272之前通过向可膨胀袋225中插入材料M来形成，以使材料M在装配过程中仍然可变形，但随后固化至刚性或半刚性状态。在另一实施例中，可膨胀袋225可以填充有化合物，该化合物可变形，但随后固化至所需硬度。可膨胀袋225还可以填充有一个或更多化合物，当盖子274在蓄电池阵列260上方放置时该一个或更多化合物混合在一起。随后化合物可以相互发生化学反应并固化以形成刚性或半刚性的加强构件。作为选择地，可膨胀袋225还可以填充有流体，该流体不会固化但是能够通过在流体填充的袋中产生压力来使负载从蓄电池阵列260转移至盖子274。

尽管将不同的非限制性实施例描述为具有特定的组件或步骤，但本发明的实施例并不限于那些特定的组合。结合来自任一其它非限制性实施例的特征或组件使用来自任一非限制性实施例的组件或特征是可行的。

应该理解的是，相同的附图标记标识多个附图中的对应的或相似的元件。应该理解的是，尽管在这些示例性实施例中公开并描述了特定组件布置，但其它布置也可以从本发明的教导中得到益处。

前述说明书应该被理解为说明性的而没有任何限制性意义。所属领域的技术人员将要理解，在本发明的范围内可以发生特定修改。由于这些理由，应当通过研究下面的权利要求书来确定本发明的真实范围和内容。

Claims (12)

1.一种蓄电池总成，包含：

托盘；

安装至所述托盘的蓄电池阵列；

定位于所述蓄电池阵列周围的盖子；以及

设置在所述盖子和所述蓄电池阵列之间的加强构件。

2.根据权利要求1所述的蓄电池总成，其中所述加强构件为L形，并且在所述盖子的壁和所述蓄电池阵列之间延伸。

3.根据权利要求1所述的蓄电池总成，其中所述加强构件为T形，并且在所述盖子和所述蓄电池阵列之间以及所述蓄电池阵列和所述第二蓄电池阵列之间延伸。

4.根据权利要求1所述的蓄电池总成，包含被定位于所述盖子和所述蓄电池阵列之间的多个加强构件。

5.根据权利要求1所述的蓄电池总成，其中所述加强构件由高密度泡沫制成。

6.根据权利要求1所述的蓄电池总成，其中所述加强构件由可膨胀泡沫制成。

7.根据权利要求1所述的蓄电池总成，其中所述加强构件由非泡沫的聚合物制成。

8.根据权利要求1所述的蓄电池总成，其中所述加强构件由橡胶制成。

9.根据权利要求1所述的蓄电池总成，其中所述加强构件被安装至所述盖子和所述蓄电池阵列中的至少一个。

10.根据权利要求1所述的蓄电池总成，其中所述加强构件被安装至所述盖子，但是与所述蓄电池阵列隔开。

11.根据权利要求1所述的蓄电池总成，其中所述加强构件为定位于所述盖子和所述蓄电池阵列之间的松散安装结构。

12.根据权利要求1所述的蓄电池总成，其中所述加强构件至少和所述蓄电池阵列一样宽。