CN105280981A - 用于电气化车辆的电池组通风系统 - Google Patents

Abstract

根据本公开的示例性方面的电池组除了其他方面以外包括建立通风室的外壳和与通风室流体连通的管道。止回阀被安装在外壳的外部，并连接至管道。止回阀允许电池通风副产物在第一方向中的流动但阻止大气在第二、相反方向中的流动。

Description

用于电气化车辆的电池组通风系统

技术领域

本公开涉及一种电气化车辆的电池组。电池组的通风系统建立用于在电池单元通风事件期间排出电池通风副产物的流动路径。

背景技术

对减少汽车和其他车辆的耗油量和排放量的需要是众所周知的。因此，正在开发减少或完全消除依赖于内燃发动机的车辆。电气化车辆是为此目的正在开发的一种类型的车辆。总体上，电气化车辆与传统机动车辆不同，因为它们由一个或多个电池供以动力的电机来选择性驱动。相比之下，传统机动车辆完全依赖于内燃发动机来驱动车辆。

电气化车辆电池组典型地由包括多个电池单元的一个或多个电池阵列构成。电池通风副产物可以在超温和/或过电流条件期间从电池单元中被排出。当这样的通风事件发生时，可能需要从电池组清除电池通风副产物。

发明内容

根据本公开的示例性方面的电池组除了其他方面以外包括建立通风室的外壳和与通风室流体连通的管道。止回阀被安装在外壳的外部，并连接至管道。止回阀允许电池通风副产物在第一方向中的流动但阻止大气在第二相反方向中的流动。

在上述电池组的进一步非限制性实施例中，止回阀是伞状阀，其包括密封盘和底座，密封盘在第一位置和第二位置之间可移动，在第一位置，密封盘覆盖底座的开口，在第二位置，密封盘从开口移走。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，止回阀是鸭嘴阀，其包括带有可移动唇状部的密封件。唇状部在第一位置和第二位置之间可移动，在第一位置，唇状部被关闭，在第二位置，唇状部被展开。

在任何上述电池组的进一步非限制性实施例中，止回阀是直通止回阀，其包括底座和密封件，所述密封件在第一位置和第二位置之间可移动，在第一位置，密封件抵靠底座，在第二位置，密封件从底座移开。

在任何上述电池组的进一步非限制性实施例中，外壳建立从通风室隔开的冷却流动路径。

在任何上述电池组的进一步非限制性实施例中，至少一个电池阵列安装在外壳内部。

在任何上述电池组的进一步非限制性实施例中，管道包括连接到外壳的端壁的多个分支，所述分支与通风室流体连通。

在任何上述电池组的进一步非限制性实施例中，止回阀安装在管道和车辆接口结构之间的接口处。

在任何上述电池组的进一步非限制性实施例中，车辆接口结构在外壳和车辆结构之间延伸。

在任何上述电池组的进一步非限制性实施例中，外壳包括托盘、附接至托盘的盖和端壁。

根据本公开的另一示例性方面的电气化车辆除了其他方面以外包括车辆结构、安装到车辆结构的电池组和用于从电池组清除电池通风副产物的通风系统。通风系统包括通风室和止回阀。

在上述电气化车辆的进一步非限制性实施例中，通风系统包括连接在通风室和止回阀之间的管道。

在任一上述电气化车辆的进一步非限制性实施例中，车辆接口结构安装在电池组和车辆结构之间，并且止回阀安装到车辆接口结构。

在任何上述电气化车辆的进一步非限制性实施例中，电池组包括具有托盘的外壳。止回阀安装至托盘并包括暴露到大气的出口。

在任何上述电气化车辆的进一步非限制性实施例中，车辆结构是打开到大气的车辆侧梁(sidemember)。

在任何上述电气化车辆的进一步非限制性实施例中，电池组包括从通风室密封的冷却流动路径。

在任何上述电气化车辆的进一步非限制性实施例中，电池组是液体冷却式。

在任何上述电气化车辆的进一步非限制性实施例中，电池组是空气冷却式。

在任何上述电气化车辆的进一步非限制性实施例中，电池组包括多个电池阵列，每个电池阵列包括多个电池单元，每个电池单元具有响应于通风事件排出电池通风副产物的通风口。

在任何上述电气化车辆的进一步非限制性实施例中，止回阀允许电池通风副产物在第一方向中流动，但阻止大气在第二、相反方向中的反向流动。

可以独立地或以任何组合采用上述段落的实施例、示例和备选方案、权利要求书、或下面的说明书和附图，包括任何它们的各个方面或各自的单独特征。结合一个实施例所描述的特征适用于所有实施例，除非这些特征是互相矛盾的。

对于本领域普通技术人员来说，本公开的各种特征和优点将从下面的具体实施方式中变得显而易见。附随具体实施方式的附图可以简要描述如下。

附图说明

图1示意性示出了电气化车辆的动力传动系统；

图2示出了根据本公开的第一实施例的电池组；

图3示出了图2的电池组的剖视图；

图4示出了根据本公开的实施例的通风系统。

图5A和5B示出了根据本公开的第一实施例的止回阀；

图6A和6B示出了根据本公开的第二实施例的止回阀；

图7示出了根据本公开的又一实施例的止回阀；

图8示出了根据本公开的第二实施例的电池组。

具体实施方式

用于从电气化车辆的电池组排出电池通风副产物的通风系统在本公开中予以细化。通风系统可以包括通风室和止回阀。止回阀允许电池通风副产物在第一方向中流出通风室，以排出副产物，但阻止大气在第二、相反方向中的任何反向流动进入通风室。止回阀可以安装在电池组的内部或外部。在一些实施例中，管道在通风室和止回阀之间延伸。这些和其他特征在以下段落中进行更详细地讨论。

图1示意性示出了用于电气化车辆12的动力传动系统10。虽然被示出为混合动力电动车辆(HEV)，但应当理解，本文中所描述的构思不限于HEV，并且可以扩展到其他电气化车辆，包括但不限于，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是动力分配动力传动系统，其采用第一驱动系统和第二驱动系统。第一驱动系统包括发动机14和发电机18(即，第一电机)的组合。第二驱动系统至少包括马达22(即，第二电机)、发电机18和电池总成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来驱动电气化车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。虽然被示为动力分配构造，但本公开延伸至包括完全混合动力、并联混合动力、串联混合动力、轻度混合动力或微混合动力的任何混合动力或电动车辆。

可以包括内燃发动机的发动机14和发电机18可以通过诸如行星齿轮组的动力传输单元30连接。当然，包括其他齿轮组和变速器的其他类型的动力传输单元可以用于将发动机14连接到发电机18。在一个非限制性实施例中，动力传输单元30是行星齿轮组，其包括环形齿轮32、中心齿轮34和支架总成36。

发电机18可以通过动力传输单元30由发动机14驱动，以将动能转换为电能。发电机18可以备选地用作马达来将电能转换成动能，从而向连接到动力传输单元30的轴38输出扭矩。由于发电机18可操作地连接至发动机14，发动机14的速度可以由发电机18控制。

动力传输单元30的环形齿轮32可以连接至轴40，轴40通过第二动力传输单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传输单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其他动力传输单元也可能是合适的。齿轮46将扭矩从发动机14传输到差速器48，以最终向车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括使扭矩能够传输给车辆驱动轮28的多个齿轮。在一个实施例中，第二动力传输单元44通过差速器48机械耦接至轮轴50，以将扭矩分配到车辆驱动轮28。

也可以采用马达22来通过向也被连接到第二动力传输单元44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合作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18二者都可以被用作马达来输出扭矩。例如，马达22和发电机18可以各自向电池总成24输出电力。

电池总成24是电气化车辆电池总成的示例类型。电池总成24可以包括高电压电池组，所述高电压电池组包括多个能够输出电力来操作马达22和发电机18的多个电池阵列。其他类型的能量存储设备和/或输出设备也可以用于电力地对电气化车辆12供以动力。

在一个非限制性实施例中，电气化车辆12具有两种基本操作模式。电气化车辆12可以在马达22被用于(通常没有来自发动机14的辅助)车辆推进的电动车辆(EV)模式下操作，从而消耗电池总成24的荷电状态，直到在某些驱动模式/循环下的其最大容许放电率。EV模式是用于电气化车辆12的操作的电荷消耗模式的示例。在EV模式期间，电池总成24的荷电状态在一些情况下可以增加，例如由于一段时间的再生制动。发动机14在默认EV模式下通常是关断的，但可以基于车辆系统状态所必需地或由操作者允许进行操作。

电气化车辆12还可以在混合动力(HEV)模式下进行操作，其中，发动机14和马达22二者都用于车辆推进。HEV模式是用于电气化车辆12的操作的电荷维持模式的示例。在HEV模式期间，电气化车辆12可以通过增加发动机14的推进力使用来减少马达22的推进力使用，以保持电池总成24的荷电状态在恒定的或大致恒定的水平。电气化车辆12可以在本公开范围内的除了EV和HEV模式之外的其他操作模式下进行操作。

图2和3示出了可以结合到电气化车辆中的电池组54。例如，电池组54可以在图1的电气化车辆12的电池总成24内使用。电池总成24可以包括用于向电气化车辆12的组件供应电力的一个或多个电池组54。电池总成24采用的电池组54的数量并非是要限制本公开，并且其可以出其他因素以外根据车辆类型发生变化。

一个或多个电池阵列56安装在电池组54内部。虽然在本实施例中描绘出了两个电池阵列56，但电池组54可以容纳在本公开范围内的任何数量的电池阵列56。每个电池阵列56包括多个电池单元58。电池单元58可以并排堆叠(到图3的页面中)并相对于彼此被保留以构建每个电池阵列56。在一个非限制性实施例中，电池单元58是棱柱形的锂离子电池。可以备选地利用其他电池单元，包括圆柱形和袋状电池单元。

电池组54还可以包括容纳电池阵列56的外壳60。在一个实施例中，外壳60包括托盘62、盖64和端板80。托盘62是电池组54的底座，并支撑电池阵列56。盖64可以被定位越过并附接至托盘62，以容纳电池组54的电池阵列56。端板80建立外壳60的相对端。同时，托盘62、盖64和端板80基本上掩盖电池组54内部的电池阵列56。

冷却流动路径66可以在相邻的电池阵列56之间以及在外壳60和电池阵列56之间延伸。冷却流体——例如空气流动或液体冷却剂——可以通过冷却剂流动路径66连通，以冷却电池阵列56的电池单元58。换言之，电池组54可以或者是空气冷却式或者是液体冷却式。

每个电池单元58可以包括一个或多个通风孔70。通风孔70在某些电池单元通风事件期间从电池单元58排出电池通风副产物69，例如气体或其他副产物。例如，在电池单元58的超温或过充电条件期间或者在其他条件期间可能会发生通风事件。

电池通风口副产物69可以被排入设置在电池组54内部的通风室68内。一部分外壳60在图2中被示出为被移除，以更好地示出与电池阵列56中的一个相关联的通风室68。在一个实施例中，每个电池阵列56包括至少一个相关联的通风室68。最好如在图3中所示的，通风室68可以由电池组54的各种内部组件形成，包括但不限于每个电池阵列54的框架总成71、汇流条模块73、外壳60(在此实施例中包括盖64)等。

在一个实施例中，例如对于空气冷却式电池组，通风室68从冷却流动路径66隔开。通风室68可能需要从冷却流动路径66隔开，流动路径66从电池组54排出冷却流体到电气化车辆内部的一位置。一个或多个密封件72可以从冷却流动路径66密封通风室68，以避免混合电池通风副产物69与通过冷却流动路径66连通的冷却流体。密封件72也可以从外壳60的外部密封通风室68。密封件72的位置可以根据不同的设计考虑而变化。

继续参考图2和3，图4示出了示例性通风系统74，其用于从电池组54排出电池通风副产物69。在一个实施例中，通风系统74包括一个或多个通风室68、管道76和止回阀78。通风系统74建立通风路径VP(以实线示出)，其用于当电池单元通风事件发生时排出电池通风副产物69。例如，电池通风副产物69可以在它们自身的推动压力(motivepressure)下在被排出到电池组54的外部——例如排到大气55中(即车辆外部)——之前流动通过通风室68、管道76和止回阀。

在一个非限制性实施例中，管道76附接至电池组54的端板80并流体连接至通风室68。管道76可以包括用于连接到多个通风室68的一个或多个分支81。例如，每个分支81可以连接到不同的通风室68。垫圈82可以被定位在管道76的分支81和端板80之间的接口处，以防止泄漏并简化到端板80的附接。

止回阀78可以是单向阀，其允许电池通风副产物69从电池组54(沿着通风路径VP)流出到大气55中。止回阀78也可以阻止大气沿着从大气55到通风室68的反向路径RP(以虚线示出)被连通。大气的水分/湿度在电池组54内部是不期望的，因此，由止回阀78阻止进入。

车辆接口结构84可以从电池组54的托盘62的一部分(或者，备选地，外壳60)延伸。车辆接口结构84可以是托盘62的一部分，或者可以是安装到托盘62的独立结构，例如支架。电池组54可以使用车辆接口结构84被安装到车辆结构86。在一个实施例中，车辆结构86是车辆侧梁，其具有到大气55的或者到电气化车辆外部位置的至少一个开口。其他结构可以备选地用作车辆结构86。

在一个非限制性实施例中，止回阀78被安装到车辆接口结构84。止回阀78可以被定位在管道76和车辆接口结构84之间的接口处。也可以预期其他可供使用的和可封包的安装位置。

止回阀78可以体现各种设计。几种止回阀设计的非限制性实施例示于图5-7。

图5A和5B示出了根据第一非限制性实施例的止回阀78。在本实施例中，止回阀78是伞状阀，其包括安装在底座90内的阀体88。密封盘92从阀体88延伸。在图5A所示的第一位置X中，密封盘92靠着底座90平放，以覆盖通过底座90形成的一个或多个开口94。在第一位置X中，在第一方向D1中连通的大气A被阻止进入开口94。换言之，止回阀78阻止大气A通过止回阀78进入电池组54。

在图5B所示的第二方向X’中，密封盘92已经由通过在与第一方向D1相反的第二方向D2中的电池通风副产物69的推动流动产生的压力被提升离开底座92。电池通风副产物69的流动提升密封盘92离开底座90，以露出开口94，并允许电池通风副产物69从电池组54排出。

图6A和6B示出了另一止回阀178。在本公开中，类似附图标记在适当时表示类似元件，并且增加100或其倍数的附图标记表示被修正的元件，其应被理解为包含对应的原始元件的相同的特征和优点。

在本实施例中，止回阀178是鸭嘴阀，其包括阀体188和设置在阀体188内部的密封件189。在一个实施例中，密封件189是弹性体密封件，其包括可移动唇状部191。唇状部191在第一位置Y(图6A)和第二位置Y’(图6B)之间可移动。在第一位置Y中，唇状部191被关闭，以阻止在第一方向D1中连通的大气A进入电池组54。在第二位置Y’中，由电池通风副产物69在与第一方向D1相反的第二方向D2中的流动产生的压力展开唇状部191，从而使电池通风副产物69可以被排出到大气。

图7示出了又一止回阀278。在此实施例中，止回阀278是金属的直通止回阀，其包括底座290和相对于底座290可移动的密封件292。电池通风副产物69在第一方向D1中的流动移动密封件292离开底座290，以排出电池通风副产物69，而大气A在第二相反方向D2中的流动被阻止，因为密封件292被牢固地靠着底座290固定。

图8示出了另一个示例性电池组154。在此实施例中，电池组154是液体冷却式电池组。因此，其包括单一室199，而不是例如在图2、3和4中所描绘的隔开的通风和冷却室。

电池组154可以包括外壳160，其至少具有盖164和围绕一个或多个电池阵列156的托盘162。每个电池阵列156包括多个电池单元158。

止回阀378可以安装在外壳160的内部。在一个实施例中，止回阀378安装在托盘162内，以从电池组154排出电池通风副产物69。由于止回阀378安装在电池组154内部，管道不需要从电池组件154排出电池通风副产物69。止回阀378的出口145可以被定位在适合于连通电池通风副产物69到大气的任何位置上。

虽然不同的非限制性实施例被示出为具有特定的组件或步骤，但本公开的实施例不限于这些特定的组合。能够使用与来自任何其他非限制性实施例的其他特征或组件相结合的来自任何非限制性实施例的某些组件或特征。

应当理解，类似附图标记识别贯穿几个附图的对应的或类似的元件。应该理解，尽管在这些示例性实施例中公开并示出了具体的组件布置，但其他布置从本公开的教导中也能够是有益的。

上述描述应理解为说明性的，并非有任何限制的意义。本领域普通技术人员将理解，某些修改可能落入本公开的范围之内。由于这些原因，应当研究以下权利要求，以确定本发明的真实保护范围和内容。

Claims (10)

1.一种电池组，包括：

建立通风室的外壳；

与所述通风室流体连通的管道；以及

安装在所述外壳的外部并连接至所述管道的止回阀，所述止回阀允许电池通风副产物在第一方向中的流动，同时阻止大气在第二、相反方向中的流动。

2.权利要求1中所述的电池组，其中，所述止回阀是伞状阀，其包括密封盘和底座，所述密封盘在第一位置和第二位置之间可移动，在第一位置，所述密封盘覆盖所述底座的开口，在第二位置，所述密封盘从所述开口中移走。

3.权利要求1中所述的电池组，其中，所述止回阀是鸭嘴阀，其包括带有可移动唇状部的密封件，其中，所述唇状部在第一位置和第二位置之间可移动，在第一位置，所述唇状部被关闭，在第二位置，所述唇状部被展开。

4.权利要求1中所述的电池组，其中，所述止回阀是直通止回阀，其包括底座和密封件，所述密封件在第一位置和第二位置之间可移动，在第一位置，所述密封件靠着底座，在第二位置，所述密封件从所述底座移开。

5.权利要求1中所述的电池组，其中，所述外壳建立从所述通风室隔开的冷却流动路径。

6.权利要求1中所述的电池组，包括安装在所述外壳内部的至少一个电池阵列。

7.权利要求1中所述的电池组，其中，所述管道包括连接到所述外壳的端壁的多个分支，所述分支与所述通风室流体连通。

8.权利要求1中所述的电池组，其中，所述止回阀安装在所述管道和车辆接口结构之间的接口处。

9.权利要求8中所述的电池组，其中，所述车辆接口结构在所述外壳和车辆结构之间延伸。

10.权利要求1中所述的电池组，其中，所述外壳包括托盘、附接至所述托盘的盖和端壁。