CN105390634B - 用于牵引电池总成的倾斜的电池单元结构的支撑结构 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于牵引电池总成的倾斜的电池单元结构的支撑结构。提供了一种用于电池单元阵列的支撑结构，所述支撑结构可包括一对三棱柱形的端板，所述端板具有相对的平行的内表面和平行的外表面，所述内表面被构造为将压紧力施加到设置在端板之间的电池单元，所述外表面与所述内表面不平行。支撑结构还可包括跨越在端板之间的一对相对的保持支撑件。端板和保持支撑件可被布置为使得外表面和保持支撑件限定矩形棱柱。内表面可相对于至少一个保持支撑件按锐角定向，该锐角可具有滑动角度值。每个保持支撑件可限定定向电池单元和单元间隔件的保持特征，使得电池单元和间隔件与内表面平行。

Description

用于牵引电池总成的倾斜的电池单元结构的支撑结构

技术领域

本公开涉及在车辆中使用的用于高电压电池的热管理系统和电池单元结构。

背景技术

诸如电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、轻度混合动力电动车辆(MHEV)或全混合动力电动车辆(FHEV)的车辆包含能量源(诸如，高电压(HV)电池)以用作车辆的推进源。HV电池可包括用于帮助管理车辆性能和操作的组件和系统。HV电池可包括在电池单元端子之间相互电连接的一个或更多个电池单元阵列和互连器汇流条(interconnector busbar)。HV电池和周围环境可包括热管理系统以帮助管理HV电池组件、系统和各个电池单元的温度。

发明内容

一种用于电池单元阵列的支撑结构，所述支撑结构包括一对三棱柱形的端板，端板具有相对的平行的内表面和平行的外表面，所述内表面被构造为将压紧力施加到设置在端板之间的电池单元上，所述外表面与所述内表面不平行。支撑结构还包括跨越在端板之间的一对相对的保持支撑件。端板和保持支撑件被布置为使得外表面和保持支撑件限定矩形棱柱。内表面可相对于保持支撑件中的至少一个按锐角定向，并且所述锐角可具有滑动角度值。滑动角度值可以是基于被布置为支撑电池单元的电池托盘的表面摩擦系数和由端板施加到设置在端板之间的并通过电池托盘支撑的多个单元的压紧力的量。每个保持支撑件可限定具有第一部分、第二部分和第三部分的保持特征，第一部分固定到端板的相应的内拐角，第二部分具有用于容纳和定向单元间隔件的拐角部的间隔件导向块以使得单元间隔件与所述内表面平行，第三部分具有容纳和定向电池单元的拐角部的单元导向块以使得电池单元与所述内表面平行。每个保持支撑件还可限定位于相对的内拐角之间的交替布置的多个第一导向块和第二导向块。多个单元间隔件可设置在端板之间，并可具有通过第一导向块定向的拐角使得单元间隔件平行于内表面。单元间隔件可限定以一定间隔分隔开并在单元间隔件的两侧向外延伸的多个肋。支撑结构还可包括设置在端板之间的电池单元区域之下的热板和多个单元间隔件。所述多个单元间隔件可设置在端板之间，并可具有由第一导向块保持的上拐角和与热板至少部分地接触的下拐角，并且所述多个单元间隔件被定向为使得单元间隔件平行于内表面。

一种用于电池单元阵列的支撑结构，所述支撑结构包括一对楔形的端板，每个端板均具有内拐角和在内拐角之间延伸的一对保持支撑件。端板和保持支撑件被构造为使得端板在除了由保持支撑件限定的方向以外的方向上将压紧力施加在设置在端板和保持支撑件之间的电池单元上。每个端板还可具有彼此平行的外表面、彼此平行并相对于相应的外表面按锐角定向的内表面、在外表面和内表面之间延伸的至少一个侧表面以及上表面。每个内拐角可通过相应的内表面、上表面和侧表面的交点限定。保持支撑件中的每个可均限定多个第一导向块，所述多个第一导向块的尺寸可容纳和定向单元间隔件的拐角的一部分，使得单元间隔件平行于内表面。保持支撑件还可均限定多个第二导向块，所述多个第二导向块的尺寸可容纳和定向电池单元的拐角的一部分，使得电池单元平行于内表面。一对外部间隔件可均与相应的内表面相邻、被定向为平行于内表面并且至少部分地设置在邻近端板的内拐角的第一导向块中的四个内。多个内部间隔件可在所述一对外部间隔件之间以一定间隔分隔开、被定向为平行于内面并且至少部分地设置在邻近内拐角的四个第一导向块之间的其余第一导向块内。端板和保持支撑件可被布置为保持和定向这二者之间的多个电池单元，使得所述多个电池单元平行于内表面。端板中的每个可均限定相对于保持支撑件以等于滑动角度值的角度定向的内表面，滑动角度值通过被布置为支撑电池单元的电池托盘的表面摩擦系数和压紧力的量决定。保持支撑件可均限定多个第一导向块，所述多个第一导向块的尺寸可容纳单元间隔件的多个拐角的一部分，使得单元间隔件按一定角度定向并使得在单元间隔件之间限定的通道提供用于气流的路径。

一种牵引电池总成，所述牵引电池总成包括具有三棱柱形的一对端板、一对上轨道以及多个单元间隔件。所述一对上轨道在端板中的每个之间延伸，并限定了多个第一导向块，第一导向块的大小可容纳间隔件的上拐角的一部分。多个单元间隔件设置在端板之间，并被斜向布置为使得间隔件相对于上轨道按锐角定向，并使得间隔件的上拐角的至少一部分由第一导向块保持。所述一对上轨道中的每个还可均限定多个第二导向块，第二导向块的尺寸可容纳电池单元的上拐角的一部分，使得电池单元的前表面被定向成平行于单元间隔件的前表面。单元间隔件可被布置为限定位于彼此之间并相对于上轨道斜向定向的多个气流通道。一对下轨道可在端板中的每个之间延伸，并且可限定多个盖板配件，盖板配件的尺寸可容纳电池单元的下拐角的一部分。一对下轨道可在端板中的每个之间延伸，并且可以限定多个盖板配件，盖板配件的尺寸可容纳间隔件的下拐角的一部分。锐角可具有滑动角度值，滑动角度值是基于支撑牵引电池总成的电池托盘的表面摩擦系数和通过端板施加到设置在端板之间并由电池托盘支撑的多个单元的压紧力的量的。

根据本发明，提供了一种用于电池单元阵列的支撑结构，所述支撑结构包括：一对楔形的端板，每个端板均具有内拐角；一对保持支撑件，在所述内拐角之间延伸，其中，端板和保持支撑件被构造为使得端板在除了由保持支撑件限定的方向之外的方向上将压紧力施加在设置于端板和保持支撑件之间的电池单元上。

根据本发明的一个实施例，每个端板还具有彼此平行的外表面、彼此平行并相对于相应的外表面按锐角定向的内表面、在外表面和内表面之间延伸的至少一个侧表面以及上表面，其中，内拐角中的每个均由相应的内表面、上表面和侧表面的交点所限定。

根据本发明的一个实施例，保持支撑件中的每个限定多个第一导向块，所述多个第一导向块的尺寸可容纳并定向单元间隔件的拐角的一部分使得所述单元间隔件平行于内表面，其中，保持支撑件中的每个还限定多个第二导向块，所述多个第二导向块的尺寸可容纳并定向电池单元的拐角的一部分使得电池单元平行于内表面。

根据本发明的一个实施例，支撑结构还包括：一对外部间隔件，每个外部间隔件与相应的内表面相邻，被定向为平行于内表面，并至少部分地设置在邻近端板的内拐角的第一导向块中的四个内；多个内部间隔件，在所述一对外部间隔件之间以一定间隔分开，被定向为平行于内表面，并至少部分地设置在邻近所述内拐角的四个第一导向块之间的其余的第一导向块内。

根据本发明的一个实施例，端板和保持支撑件被布置为保持和定向电池单元使得电池单元平行于内表面。

根据本发明的一个实施例，端板中的每个均限定内表面，所述内表面相对于保持支撑件以等于滑动角度值的角度定向，所述滑动角度值由被布置为支撑电池单元的电池托盘的表面摩擦系数和压紧力的量决定。

根据本发明的一个实施例，保持支撑件中的每个均限定多个第一导向块，所述多个第一导向块的尺寸可容纳单元间隔件的多个拐角的一部分，使得所述单元间隔件按一定角度定向并使得在单元间隔件之间限定的通道提供用于气流的路径。

根据本发明，提供一种牵引电池总成，包括：一对端板，每个端板均具有三棱柱形；一对上轨道，在每个端板之间延伸并限定多个第一导向块，第一导向块的尺寸可容纳间隔件的上拐角的一部分；多个单元间隔件，设置在所述一对端板之间，被斜向地布置为使得间隔件相对于上轨道以锐角定向并使得间隔件的上拐角的至少一部分被第一导向块保持。

根据本发明的一个实施例，上轨道中的每个均还限定多个第二导向块，所述多个第二导向块的尺寸可容纳电池单元的上拐角的一部分，使得电池单元的前表面被定向为平行于单元间隔件的前表面。

根据本发明的一个实施例，单元间隔件被布置为限定位于彼此之间并相对于上轨道斜向地定向的多个气流通道。

根据本发明的一个实施例，牵引电池总成还包括一对下轨道，所述一对下轨道在端板中的每个之间延伸并限定多个盖板配件，所述多个盖板配件的尺寸可容纳电池单元的下拐角的一部分。

根据本发明的一个实施例，牵引电池总成还包括一对下轨道，所述一对下轨道在端板中的每个之间延伸并限定多个盖板配件，所述多个盖板配件的尺寸可容纳间隔件的下拐角的一部分。

根据本发明的一个实施例，锐角具有滑动角度值，滑动角度值是基于支撑牵引电池总成的电池托盘的表面摩擦系数和通过端板施加到设置在端板之间并被电池托盘支撑的多个电池单元的压紧力的量的。

附图说明

图1是电池电动车辆的示意图。

图2是用于图1中的车辆的牵引电池的热管理系统的一部分的透视图。

图3A是具有空气热管理系统的牵引电池总成的一部分的透视图。

图3B是来自图3A的牵引电池总成的一部分的电池单元的透视图。

图4A是可包括空气热管理系统的另一牵引电池总成的一部分的透视图。

图4B是来自图4A的牵引电池总成的一部分的电池单元的透视图。

图4C是图4A的牵引电池总成的一部分的说明性平面图，示出了气流路径的示例。

图4D是可包括液体热管理系统的另一牵引电池总成的一部分的平面图。

图5是用于图4A的牵引电池总成的一部分的支撑结构的一部分的透视图。

图6A是图5的支撑结构的端板的透视图。

图6B是图5的支撑结构的另一端板的透视图。

图6C是图5的支撑结构的说明性平面图，示出了用于图6A和图6B中的各端板的部分的定向角度的示例。

图7A是图5的支撑结构的上保持支撑件的一部分的透视图。

图7B是图7A的上保持支撑件的一部分的详细透视图。

图8是可用于空气热管理系统的单元间隔件的透视图，单元间隔件被示出为由图5的支撑结构的部分保持。

图9是可用于液体热管理系统的另一单元间隔件的透视图，所述另一单元间隔件被示出为由图5的支撑结构的部分保持。

图10是图4A的牵引电池总成的一部分的详细透视图，示出了电池单元阵列的因电池单元的羽毛状型式而可能需要额外的保持支撑件的区域。

图11是两个电池单元的说明性平面图，示出了电池单元的定向角度的示例。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，将理解的是，所公开的实施例仅是示例，其他实施例可采用各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为教导本领域技术人员以各种方式使用本实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，可将参照任一附图示出并描述的各种特征与在一个或更多个其他附图中示出的特征相结合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可期望用于特定应用或实施方式。

图1描述了典型的插电式混合动力电动车辆(PHEV)的示意图。典型的插电式混合动力电动车辆12可包括机械地连接至混合动力传动装置16的一个或更多个电机14。电机14能够作为马达或发电机运转。此外，混合动力传动装置16机械地连接至发动机18。混合动力传动装置16还可机械地连接至驱动轴20，驱动轴20机械地连接至车轮22。当发动机18开启或关闭时，电机14可提供推进和减速能力。电机14还可用作发电机，并且可通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热损失掉的能量而提供燃料经济效益。由于混合动力电动车辆12可在特定状况下按照电动模式或混合动力模式运转以降低车辆12总的燃料消耗，因此电机14还可提供减少的污染物排放。

牵引电池或电池包24储存并提供可以被电机14使用的能量。牵引电池24通常从牵引电池24中的一个或更多个电池单元阵列(有时称为电池单元堆)提供高电压DC输出。电池单元阵列可包括一个或更多个电池单元。牵引电池24通过一个或更多个接触器(未示出)电连接至一个或更多个电力电子模块26。所述一个或更多个接触器可在断开时使牵引电池24与其他组件隔离，并且可在闭合时将牵引电池24连接至其他组件。电力电子模块26还电连接至电机14，并且提供在牵引电池24和电机14之间双向传输电能的能力。例如，典型的牵引电池24可以提供DC电压，而电机14可能需要三相AC电压来运转。电力电子模块26可以将DC电压转换为电机14所需要的三相AC电压。在再生模式下，电力电子模块26可以将来自用作发电机的电机14的三相AC电压转换为牵引电池24所需要的DC电压。在此的描述同样适用于纯电动车辆。对于纯电动车辆，混合动力传动装置16可以是连接至电机14的齿轮箱并且发动机18可以不存在。

牵引电池24除提供用于推进的能量之外，还可提供用于其他车辆电气系统的能量。典型的系统可包括DC/DC转换器模块28，DC/DC转换器模块28将牵引电池24的高电压DC输出转换为与其他车辆负载兼容的低电压DC供应。其他高电压负载(例如，压缩机和电加热器)可直接连接至高电压而不使用DC/DC转换器模块28。在典型的车辆中，低电压系统电连接至辅助电池30(例如，12V电池)。

电池电子控制模块(BECM，battery electronic control module)33可与牵引电池24通信。BECM 33可用作牵引电池24的控制器，并且还可包括管理每个电池单元的温度和荷电状态的电子监控系统。牵引电池24可具有温度传感器31，例如，热敏电阻或其他温度计量器。温度传感器31可与BECM 33通信，以提供关于牵引电池24的温度数据。温度传感器31也可位于牵引电池24中的电池单元上或靠近电池单元。还预期可使用不止一个温度传感器31来监测电池单元的温度。

例如，车辆12可以是牵引电池24可通过外部电源36进行再充电的电动车辆，诸如，PHEV、FHEV、MHEV或BEV。外部电源36可连接至电源插座。外部电源36可电连接至电动车辆供电设备(EVSE，electric vehicle supply equipment)38。EVSE 38可提供电路和控制以调节并管理电源36与车辆12之间的电能传输。外部电源36可向EVSE 38提供DC电或AC电。EVSE38可具有用于插入到车辆12的充电端口34中的充电连接器40。充电端口34可以是被配置为将电力从EVSE 38传输到车辆12的任何类型的端口。充电端口34可电连接至充电器或车载电力转换模块32。电力转换模块32可以调节从EVSE 38供应的电力，以向牵引电池24提供合适的电压水平和电流水平。电力转换模块32可与EVSE 38配合，以协调将电力传递至车辆12。EVSE连接器40可具有与充电端口34的对应的凹入匹配的插脚。

所论述的各组件可具有一个或更多个相关联的控制器，以控制并监测所述组件的操作。控制器可经由串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或经由离散的导体进行通信。

电池单元(诸如，棱柱形的电池单元)可包括将储存的化学能转换为电能的电化学电池单元。棱柱形的电池单元可包括壳体、正极(阴极)和负极(阳极)。电解质可允许离子在放电期间在阳极和阴极之间运动，然后在再充电期间返回。端子可允许电流从电池单元流出以被车辆使用。当多个电池单元按照阵列定位时，每个电池单元的端子可与彼此相邻的相对的端子(正和负)对齐，汇流条可提供辅助以便于多个电池单元之间串联连接。电池单元还可并联布置，从而相似的端子(正和正或者负和负)彼此相邻。例如，两个电池单元可被布置为正极端子彼此相邻，紧挨着的两个电池单元可被布置为负极端子彼此相邻。在该示例中，汇流条可接触所有的四个电池单元的端子。

可使用液体热管理系统、空气热管理系统或本领域公知的其它方法来对牵引电池24进行加热和/或冷却。现在参照图2，在液体热管理系统的一个示例中，牵引电池24可包括被示出为通过热板90支撑以通过热管理系统被加热和/或冷却的电池单元阵列88。电池单元阵列88可包括彼此相邻地定位的多个电池单元92和结构组件。DC/DC转换器模块28和/或BECM 33在特定运转条件下也可能需要冷却和/或加热。热板91可支撑DC/DC转换器模块28和BECM 33并辅助二者的热管理。例如，DC/DC转换器模块28在电压转换期间可产生可能需要被消散的热。可替代地，热板90和91可彼此流体连通以共用共同的流体进入口和共同的排出口。

在一个示例中，电池单元阵列88可安装到热板90，使得每个电池单元92只有一个表面(诸如，底表面)与热板90接触。热板90和各个电池单元92可在彼此之间传递热，以在车辆运转期间帮助管理电池单元阵列88内的电池单元92的热工况(thermal conditioning)。为了提供电池单元阵列88中的电池单元92和其他周边组件的有效的热管理，均匀的热流体分布和高的热传递能力是热板90的两个考虑因素。由于经由传导和对流在热板90和热流体之间传递热，所以对于有效的热传递(移除热和加热处于低温的电池单元92两者)来说，热流体流场的表面面积是重要的。例如，如果不移除电池单元充电和放电所产生的热，则会对电池单元阵列88的性能和寿命产生负面影响。可选择地，当电池单元阵列88经受低温时，热板90还可向电池单元阵列88提供热。

热板90可包括一个或更多个通道93和/或空腔，以分配通过热板90的热流体。例如，热板90可包括可与通道93连通的进入口94和排出口96，用于提供热流体并使热流体循环。进入口94和排出口96相对于电池单元阵列88的位置可变化。例如，如图2所示，进入口94和排出口96可相对于电池单元阵列88位于中央。进入口94和排出口96还可位于电池单元阵列88的侧部。可选地，热板90可限定空腔(未示出)，该空腔与进入口94和排出口96连通，用于提供热流体并使热流体循环。热板91可包括进入口95和排出口97以传送和移除热流体。可选地，具有(例如)薄片、糊状、胶状或粘合剂形式的热界面材料(未示出)可分别应用到在电池单元阵列88下面的热板90和/或DC/DC转换器模块28和BECM 33下面的热板91。热界面材料片可通过填充(例如)电池单元92和热板90之间的孔隙和/或气隙来增强电池单元阵列88和热板90之间的热传递。热界面材料还可在电池单元阵列88和热板90之间提供电绝缘。电池托盘98可支撑热板90、热板91、电池单元阵列88和其他组件。电池托盘98可包括用于容纳热板的一个或更多个凹入。

可使用不同的电池包结构来应对车辆个体差异(包括封装限制和功率要求)。可将电池单元阵列88容纳于罩或壳体(未示出)内，以保护和围住电池单元阵列88和其他周边组件(诸如DC/DC转换器模块28和BECM 33)。可将电池单元阵列88定位在若干不同的位置，这些位置包括(例如)车辆的前座下面、后座下面或后座后面。然而，预期电池单元阵列88可位于车辆12中任何合适的位置。

图3A示出了具有空气热管理系统和彼此间隔开的一对电池单元阵列120的牵引电池总成的一部分的示例。电池单元阵列120可包括多个如图3B所示的电池单元122。电池单元122按稍微传统的堆叠方向布置。一对端板124可位于电池单元阵列120的相对的端面上，并且可以帮助保持端板124之间的电池单元122。例如，端板124可与相应的电池单元阵列120布置在一起，使得在电池单元阵列120的相对的端面施加压紧力(compression force)。电池单元阵列120可被固定到(例如)电池托盘128。示出了可容纳电池单元阵列120和端板124的牵引电池壳体132的一部分。X方向箭头134可表示包括电池单元阵列120的车辆的前后方向(forward and rear direction)。Y方向箭头136可表示车辆的一侧到另一侧的方向。在本示例中，两个电池单元阵列120的电池单元122按矩形型式定向以通过空气热管理系统进行冷却。在此矩形型式中，箭头138示出了进入牵引电池壳体132并沿着牵引电池壳体132的外侧部分在Y方向上行进的气流路径的示例。箭头142示出了横跨电池单元122并在电池单元122之间沿着X方向行进以(例如)帮助冷却电池单元122的气流路径的示例。如图所示出的，气流进行大致90度的转弯以沿X方向行进。箭头144示出了如下的气流路径的示例：空气在从横跨电池单元122的空气行进进行另一个大致90度的转弯之后，沿着Y方向离开牵引电池壳体132。这两个电池单元阵列120限定的X向长度等于尺寸150。

图4A示出了可具有空气热管理系统和彼此间隔开的一对倾斜的电池单元阵列160的另一牵引电池总成的一部分的示例。电池单元阵列160可包括多个如图4B所示的电池单元162。每个电池单元162可包括一对相对的侧表面162a和一对相对的前表面162b。每个电池单元162还可包括四个竖边162c。一对端板164可位于电池单元阵列160的纵向相对的端部上，并且可以帮助保持端板164之间的电池单元162。例如，端板164可与相应的电池单元阵列160布置为使得向电池单元162施加压紧力。电池单元阵列160可由支撑组件(诸如电池托盘168)支撑。电池单元阵列160也可通过安装到电池托盘168和端板164的间隔件、保持特征和/或轨道(如下面进一步描述的)而被支撑和被保持。示出了可容纳电池单元阵列160和端板164的牵引电池壳体172的一部分。X方向箭头176表示包括电池单元阵列160的车辆的前后方向。Y方向箭头178表示车辆的一侧到另一侧的方向。在本示例中，与图3A中所示出的示例相比，电池单元阵列160的电池单元162以羽毛状型式(fletched formation)定向以通过空气热管理系统进行冷却。

例如，在羽毛状型式中，电池单元162可被堆叠为使得电池单元162的中心沿纵向阵列中心轴线181对齐，并且使得电池单元162的外侧部分形成沿电池单元阵列160的纵向侧部延伸的台阶结构。在本示例中，侧表面162a、前表面162b和竖边162c可至少部分地限定电池单元162的外侧部分的台阶结构。在此所使用的“台阶结构”包括方形波状(squarewave)结构。

在羽毛状型式中，电池单元162可被布置为彼此之间限定可相对于纵向阵列中心轴线181斜向定向的多个通道。通道可提供用于协助电池单元162的热管理的气流路径和/或可提供用于单元间隔件的空间。例如，牵引电池壳体172的入口(未示出)可与通道流体连通，使得空气从入口纵向流入，然后在电池单元162之间相对于纵向阵列中心轴线181斜向地流动。电池单元162可相对于阵列之间的并平行于纵向阵列中心轴线181延伸的总成中心线轴线183按锐角定向。

箭头180示出了进入牵引电池壳体172并沿着Y方向行进的气流路径的示例。箭头182示出了横跨电池单元162并在电池单元162之间对应于电池单元162的定向角度行进以(例如)帮助冷却电池单元162的气流路径的示例。如在本示例中所示的，并且如在图4C中进一步示出的，气流进行大致60度的转弯(表示为角度182a)以横跨羽毛状型式的电池单元162并在电池单元162之间行进。与如图3A中的示例所示的90度角相比，在羽毛状型式中可利用小于90度的转弯角(气流从Y方向按该转弯角行进以冷却电池单元162)而增强气流。由于空气流过电池单元阵列160而变化的角度减小，所以气流从Y方向按减小的角度行进还可以降低系统的总压降。箭头184示出了如下的气流路径的示例：横跨电池单元162并在电池单元162之间流动的空气在从横跨电池单元162的空气行进进行大致30度的转弯(表示为角182b)之后，沿着Y方向离开牵引电池壳体132。虽然角182a和角182b分别以大致60度和大致30度作为参考，但是可以预期电池单元162的其他结构是可用的，该其他结构可利用气流可行进的可供选择的转弯角以帮助冷却电池单元162。

当羽毛状型式的电池单元162与矩形型式的电池单元122相比时，电池单元162的羽毛状型式可减少封装空间。例如，两个电池单元阵列160可限定的X向长度等于尺寸186。假设电池单元122和电池单元162的大小相同，那么尺寸186小于尺寸150。较短的尺寸186可以在车辆内提供另外的牵引电池位置选择。例如，具有狭窄后座的车辆可能无法提供足够的空间来将牵引电池放置在后座之下。在这些类型的车辆中，包括如图3A所示的矩形型式的电池单元阵列120的牵引电池会是不适合的，而包括羽毛状型式的电池单元162的牵引电池会是适合的。图4D示出了具有可适合于液体热管理系统的结构的电池单元阵列160，其中，该电池单元阵列160比在利用空气热管理系统时彼此更紧密，从而尺寸187可小于尺寸150和尺寸186。在本示例中，电池托盘168可以包括容纳用于液体热管理系统的热板(未示出)的凹入。热板可与电池单元162热连通以从电池单元162散热。

羽毛状型式的电池单元阵列160还可包括用于帮助将压紧力传递到电池单元162的结构组件。这些组件可通过在与电池单元162的定向角度有关的特定条件下提供结构性增强而帮助防止电池单元162滑动。

图5示出了用于支撑和保持电池单元阵列160的支撑结构300的示例。支撑结构300可包括一对端板164、一对上保持支撑件306以及一对下保持支撑件308(在图5中仅有一个下保持支撑件308是可见的)。图6A和图6B是端板164的透视图。端板164可以具有三棱柱形状或楔形形状，并且每个端板164可包括内表面312、外表面314和侧表面316。在此作为组件的参考所使用的“棱柱形状”(无论是三棱柱形状还是四棱柱形状)都不必表示在几何学上完美的棱柱形状。例如，组件的特征或元件(诸如凹入、突起或制造缺陷)可以使得组件具有总体的棱柱形状，而不一定是在几何学上完美的棱柱形状。虽然图6A和图6B示出了具有两个侧表面316的端板164，但是可以预想到端板164的结构可只包括一个侧表面316，使得端板164的平面图类似于三角形。端板164的内表面312可限定彼此平行的平面。在此作为组件或轴线之间的参考定向所使用的“平行”不一定表示几何学上完美的平行。例如，组件在(例如)装配过程中可能会稍微偏斜，并因此可大体上彼此平行而不是几何学上完美地平行。内表面312可相对于纵向阵列中心轴线181或上保持支撑件306或下保持支撑件308按角412定向，如图6C所示。角412可以是锐角。端板164的外表面314可限定彼此平行的平面。端板164中的每个可限定一对内部上拐角322。上保持支撑件306可跨越在端板164的内部上拐角322之间。预期上保持支撑件306和下保持支撑件308可由不止一个互锁组件组成或可以是单个组件。例如，上支撑轨道和下支撑轨道可与支撑结构300一起使用以跨越在端板164之间。该上支撑轨道和下支撑轨道可限定相应的间隔件导向块332、单元导向块336和盖板配件(shingle fitting)354。可选地，间隔件导向块332、单元导向块336和盖板配件354可以被固定到相应的上保持支撑件306和下保持支撑件308。

端板164和上保持支撑件306和/或下保持支撑件308可以限定矩形棱柱。端板164、上保持支撑件306和下保持支撑件308可彼此布置在一起，以产生抵着电池单元162的压紧力并保持这三者之间的电池单元162。上保持支撑件306和下保持支撑件308可包括导向块，以协助将电池单元162和多个单元间隔件330按与端板164的内表面312的定向角度相同的角度定向。

例如，图7A和7B示出了由上保持支撑件306的一部分限定的间隔件导向块332和单元导向块336的示例。间隔件导向块332的尺寸可容纳单元间隔件330中的一个的上拐角的一部分并使所述单元间隔件330的上拐角的一部分按与端板164的内表面312的角度相同的角度定向。间隔件导向块332和单元导向块336可从上保持支撑件306突出，间隔件导向块332和单元导向块336可分别接触并保持单元间隔件330和电池单元162。或者，间隔件导向块332和单元导向块336可以是(例如)上保持支撑件306中的凹口或空腔。单元导向块336的尺寸可容纳电池单元162的上拐角的一部分并使电池单元162的上拐角的一部分按与端板164的内表面312的角度相同的角度定向。间隔件导向块332和单元导向块336可以彼此布置在一起并间隔开，从而在单元间隔件330之间限定通道。电池单元162可设置在通道的至少一部分内，并且通道还可以提供用于使空气流动的路径并在特定热管理系统(诸如空气热管理系统)中帮助冷却电池单元162。

图8示出了被示出为被保持在上保持支撑件306的部分和下保持支撑件308的部分之间的空气系统间隔件342的示例。空气系统间隔件342可用于空气冷却式热管理系统。空气系统间隔件342可限定一个或更多个肋346。肋346可横跨空气系统间隔件342而延伸并帮助在空气系统间隔件342与相邻的电池单元162之间限定气流路径或通道。基部支撑件348可保持空气系统间隔件342的底部，并还帮助容纳通道内的气流。基部支撑件348也可操作为电池单元162的电绝缘件。

图9示出了被示出为被保持在上保持支撑件306的部分和下保持支撑件308的部分之间的液体系统间隔件350。液体系统间隔件350可用于液体冷却式热管理系统。液体系统间隔件350的底部可接触支撑表面(诸如热板(未示出))，以帮助将热从电池单元162消散到热板。如图8和图9中所示，盖板配件354可从下保持支撑件308延伸。盖板配件354的尺寸可容纳空气系统间隔件342、液体系统间隔件350和电池单元162的下拐角部。盖板配件354可协助间隔件导向块332和单元导向块336保持单元间隔件和电池单元162，以在某些条件下防止电池单元162滑动或使电池单元162的滑动最小化。

例如，图10示出了电池单元阵列160的包括区或区域220的那一部分的详细视图，在该区或区域220中，上保持支撑件306可以在电池单元162按羽毛状型式定向时帮助防止电池单元162滑动或使电池单元162的滑动最小化。在这些区域220中，电池单元162的定向角度可使得电池单元162在受到施加到电池单元162的压紧力时滑动。例如，图11示出了按羽毛状型式定向的其中两个电池单元162的说明性平面图。电池单元162可按关于电池单元162的相对的前表面162b和纵向阵列中心轴线181的角θ定向。角θ可以是基于支撑电池单元162的表面的摩擦系数和为了保持的目的而施加到电池单元162的压紧力的。例如，在受到压紧力和超出角θ的一定角度值时，摩擦不能使电池单元162稳定。在施加压紧力时使得电池单元162稳定的角θ的角度值可被称为稳定角度值。在施加压紧力时使得电池单元162滑动的角θ的角度值可被称为滑动角度值。针对不同的牵引电池总成，角θ可因支撑电池单元162的表面的不同的摩擦系数和可施加到电池单元162的不同的压紧力而具有不同的稳定角度值和滑动角度值。在一个示例中，角θ在90度和68.2度之间。

虽然以上描述了示例性实施例，但是这些实施例不意在描述了权利要求所包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可进行各种改变。如之前所描述的，可将各个实施例的特征进行组合以形成可能未明确描述或示出的进一步的实施例。尽管各个实施例可能已经被描述为提供优点或在一个或更多个期望特性方面优于其他实施例或现有技术的实施方式，但是本领域的普通技术人员应认识到，根据具体应用和实施方式，可对一个或更多个特征或特性进行折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、寿命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、易组装性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其他实施例或现有技术的实施方式合意的实施例并非在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。

Claims (16)

1.一种用于电池单元阵列的支撑结构，包括：

一对三棱柱形的端板，具有相对的平行的内表面和平行的外表面，所述内表面被构造为将压紧力施加到设置在所述端板之间的电池单元上，所述外表面与所述内表面不平行；

一对相对的保持支撑件，每个保持支撑件跨越在所述端板之间并限定具有内拐角部、间隔件导向部和单元导向部的保持特征，所述间隔件导向部用于定向单元间隔件的拐角部以使所述单元间隔件与所述内表面平行地对齐，所述单元导向部用于容纳并定向电池单元的拐角部以使电池单元与所述内表面平行地对齐。

2.根据权利要求1所述的支撑结构，其中，所述内表面相对于所述保持支撑件中的至少一个按锐角定向，其中，所述锐角具有滑动角度值。

3.根据权利要求2所述的支撑结构，其中，所述滑动角度值是基于被布置为支撑电池单元的电池托盘的表面摩擦系数和所述压紧力的量的。

4.根据权利要求1所述的支撑结构，还包括设置在所述端板之间的多个单元间隔件，所述多个单元间隔件具有通过间隔件导向部定向的拐角，其中，所述多个单元间隔件中的每个限定多个肋，所述多个肋以一定间隔分隔开并在单元间隔件的两侧向外延伸。

5.根据权利要求1所述的支撑结构，还包括：

热板，设置在所述端板之间的电池单元区域之下；

多个单元间隔件，设置在所述端板之间，并具有由所述间隔件导向部保持的上拐角和与所述热板至少部分接触的下拐角，所述多个单元间隔件被定向为使得所述多个单元间隔件平行于所述内表面。

6.一种电池单元阵列的支撑结构，包括：

楔形的端板，每个端板均具有内拐角；

保持支撑件，在所述内拐角之间延伸，每个保持支撑件限定间隔件导向部和单元导向部，所述间隔件导向部用于定向单元间隔件的拐角部以使所述单元间隔件与端板的内表面平行地对齐，所述单元导向部用于容纳并定向电池单元的拐角部以使电池单元与端板的内表面平行地对齐，从而将压紧力施加在设置在端板之间的电池单元上。

7.根据权利要求6所述的支撑结构，其中，每个端板还具有外表面、内表面、至少一个侧表面和上表面，所述外表面彼此平行，所述内表面彼此平行并相对于相应的外表面按锐角定向，所述至少一个侧表面在端板的外表面和内表面之间延伸，其中，内拐角中的每个均由相应的端板的内表面、上表面和侧表面的交点限定。

8.根据权利要求7所述的支撑结构，还包括：

一对外部间隔件，每个外部间隔件与相应的内表面相邻，被定向为平行于内表面，并至少部分地设置在间隔件导向部中的与端板的内拐角邻近的四个间隔件导向部内；

多个内部间隔件，在所述一对外部间隔件之间以一定间隔分开，被定向为平行于内表面，并至少部分地设置在间隔件导向部中的位于所述四个间隔件导向部之间的其余的间隔件导向部内。

9.根据权利要求8所述的支撑结构，其中，端板和保持支撑件被布置为保持和定向电池单元使得电池单元平行于内表面。

10.根据权利要求6所述的支撑结构，其中，端板中的每个均限定内表面，所述内表面相对于保持支撑件以等于滑动角度值的角度定向，所述滑动角度值由被布置为支撑电池单元的电池托盘的表面摩擦系数和压紧力的量决定。

11.根据权利要求10所述的支撑结构，其中，保持支撑件将单元间隔件定向为使得所述单元间隔件按一定角度定向并使得在单元间隔件之间限定的通道提供用于气流的路径。

12.一种牵引电池总成，包括：

一对端板，每个端板均具有三棱柱形；

一对上轨道，每个上轨道均在所述一对端板之间延伸，限定多个第一导向块和单元导向部，并覆盖第一电池单元表面的一部分和第二电池单元表面的一部分，第一导向块具有容纳间隔件的上拐角的一部分的尺寸，所述单元导向部用于容纳和定向电池单元的拐角部，以使电池单元与端板内表面平行地对齐；

多个单元间隔件，设置在所述一对端板之间，被斜向地布置为使得所述多个单元间隔件相对于上轨道以锐角定向并使得所述多个单元间隔件的上拐角的至少一部分被第一导向块保持。

13.根据权利要求12所述的牵引电池总成，其中，所述多个单元间隔件被布置为限定位于彼此之间并相对于上轨道斜向地定向的多个气流通道。

14.根据权利要求12所述的牵引电池总成，还包括一对下轨道，所述一对下轨道在每个端板之间延伸并限定多个盖板配件，所述多个盖板配件具有容纳电池单元的下拐角的一部分的尺寸。

15.根据权利要求12所述的牵引电池总成，还包括一对下轨道，所述一对下轨道在每个端板之间延伸并限定多个盖板配件，所述多个盖板配件具有容纳间隔件的下拐角的一部分的尺寸。

16.根据权利要求12所述的牵引电池总成，其中，所述锐角具有滑动角度值，所述滑动角度值是基于支撑牵引电池总成的电池托盘的表面摩擦系数以及通过端板施加到设置在端板之间并被电池托盘支撑的多个电池单元的压紧力的量的。