CN105514310A - 电池模块 - Google Patents

Abstract

根据本发明的示例性方面的电池模块除了别的之外包括具有第一和第二竖直壁的壳体。第一和第二竖直壁中的每个包括电连接件。

Description

电池模块

背景技术

电动车辆，例如混合动力电动车辆(HEV)，使用电机代替内燃发动机，或除了内燃发动机之外还使用电机。电动车辆典型地装备有包含多个电池单元的电池组，电池单元存储电力用于为电机供电。在一些已知的示例中，电池单元包含在壳体内。热管理系统可以在壳体内和壳体外引导流体，例如液体或气体，以冷却电池单元。在这些示例中，壳体还可以包括用于从电池单元向电机分配电力的电连接件。

发明内容

根据本发明的示例性方面的电池模块除了别的之外包括具有第一和第二竖直壁的壳体。第一和第二竖直壁中的每个包括电连接件。

在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，壳体包括基部，并且其中，第一和第二竖直壁中的每个从基部的相对端竖直地向上延伸。

在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，第一和第二竖直壁中的每个包括正极电端子和负极电端子。

在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，电池模块进一步包括设置在模块中的多个电池单元。

在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，电池模块进一步包括第一和第二汇流条。正极电端子和负极电端子通过第一和第二汇流条被电连接至电池单元。

在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，第一和第二竖直壁中的每个包括至少一个导管。

在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，第一竖直壁包括一对导管，并且其中，第二竖直壁包括一对导管。

在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，壳体包括基部，第一和第二竖直壁从基部竖直地向上延伸。

在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，第一和第二竖直壁是通过第一和第二侧壁连接在一起的端壁。第一和第二侧壁从基部竖直地向上延伸。

在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，第一和第二端壁以及第一和第二侧壁具有提供边缘部的自由端。

在前述电池模块的进一步非限制性的实施例中，电池模块进一步包括盖，该盖邻近边缘部附接至壳体以封闭模块。

根据本发明的示例性方面的系统除了别的之外包括第一电池模块，其具有壳体，该壳体包括具有电和热连接件的竖直壁。系统进一步包括第二电池模块，其具有壳体，该壳体包括具有电和热连接件的竖直壁。第一和第二电池模块通过各自的电和热连接件被电和热地连接在一起。

在前述系统的进一步非限制性的实施例中，电连接件各自包括正极电端子和负极电端子。

在前述系统的进一步非限制性的实施例中，热连接件各自包括至少一个导管。

在前述系统的进一步非限制性的实施例中，第一电池模块包括第一组电池单元。第二电池模块包括第二组电池单元，并且第一组电池单元通过电连接件被电连接至第二组电池单元。

在前述系统的进一步非限制性的实施例中，第一电池模块包括第一导管和第二导管，并且其中，冷却流体通过第一导管进入第一电池模块并通过第二导管离开第一电池模块。

在前述系统的进一步非限制性的实施例中，系统进一步包括冷却流体的源头。第一导管流体连接至冷却流体的源头。

在前述系统的进一步非限制性的实施例中，第二电池模块包括第三导管和第四导管。流体通过第三导管进入第二电池模块并通过第四导管离开第二电池模块。

在前述系统的进一步非限制性的实施例中，系统被设置以便通过第二导管离开第一电池模块的流体通过第三导管被引导至第二电池模块中。

在前述系统的进一步非限制性的实施例中，第一电池模块包括盖，并且第二电池模块被堆叠在第一电池模块的盖上使得第二电池模块被竖直地支撑在第一电池模块上。

前述段落、权利要求、或以下说明书和附图的实施例、实例和替换，包括它们的各个方面或各自的单独特征，可被单独或以任何组合的形式实施。结合一个实施例所描述的特征被用于全部实施例，除非这样的特征是不相容的。

附图说明

附图可简述如下：

图1示意性地举例说明了车辆的动力传动系统；

图2是第一示例电池模块的透视图；

图3A是图2的电池模块的第一端壁的侧视图；

图3B是图2的电池模块的第二端壁的侧视图；

图4是举例说明彼此流体连接和电连接的两个邻近的电池模块的剖视图；

图5A举例说明了第二示例电池模块的第一端壁；

图5B举例说明了第二示例电池模块的第二端壁。

具体实施方式

本发明涉及一种用在电动车辆中的电池模块。电池模块包括在它的竖直壁中的热和电连接件，以帮助邻近的电池模块之间的连接。

图1示意性地举例说明了车辆12的动力传动系统，在该示例中，车辆12是电动车辆。虽然描述为混合动力电动车辆(HEV)，但应该理解的是，在此描述的构思并不限于HEV并且可扩展至其它车辆，包括但不限于，插电式混合动力电动车辆(PHEV)、纯电动车辆(BEV)、和模块化混合动力传动车辆。本发明除了别的之外还扩展至停车-起步(stop-start)车辆、仅由内燃发动机(ICE)提供动力的车辆、氢动力车辆(包括内燃发动机和燃料电池氢动力车辆二者)、天然气车辆、和丙烷动力车辆。

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，其使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24。在该实施例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电力驱动系统。第一和第二驱动系统生成扭矩以驱动车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。

发动机14——其在该实施例中是内燃发动机(ICE)——从燃料箱16接收燃料，例如汽油。根据车辆的类型，可以使用不同于汽油的燃料。发动机14和发电机18可以通过动力传输单元30连接，动力传输单元30在该示例中是混合动力传动齿轮系统，例如，行星齿轮组。当然，其它类型的动力传输单元——包括其它齿轮组和传动装置——可用于将发动机14连接至发电机18。在一个非限制性的实施例中，动力传输单元30是行星齿轮组，其包括环形齿轮、中心齿轮、和托架总成。

发电机18可以由发动机14通过动力传输单元30驱动，以将动能转换成电能。发电机18可选择性地起马达的作用，以将电能转换成动能，从而输出扭矩至连接至动力传输单元30的轴38。因为发电机18被可操作地连接至发动机14，所以发动机14的转速可由发电机18控制。

动力传输单元30可被连接至轴40，轴40通过第二动力传输单元44被连接至车辆驱动轮28，第二动力传输单元44在该示例中是传动齿轮系统。第二动力传输单元44可包括具有多个齿轮的齿轮组。其它的动力传输单元也可能是适合的。第二动力传输单元44传输来自于发动机14的扭矩至差速器48，以最终提供牵引力至车辆驱动轮28。差速器48可包括允许扭矩至车辆驱动轮28的传输的多个齿轮。在一个实施例中，第二动力传输单元44通过差速器48被机械地连接至轮轴50，以将扭矩分配至车辆驱动轮28。

马达22(即，第二电机)也可用于通过输出扭矩至与第二动力传输单元44连接的轴52而驱动车辆驱动轮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可用作马达以输出扭矩。例如，马达22和发电机18可以每个都输出电力至电池24。

电池24是电动车辆电池总成的一个示例性类型并且可以采取高压电池的形式，其能够输出电力以操作马达22和/或发电机18。根据本申请，电池24可包括以并联或串联连接的一个或多个电池模块64(图2)。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可用于在车辆12内供应电力。

动力传动系统10可额外包括控制系统58(或“控制器”)，用于监测和/或控制车辆12的各个方面。例如，控制系统58可以与电力驱动系统、动力传输单元30、44、或其它部件通信，以监测车辆12、控制车辆12、或二者兼而有之。

控制系统58包括电子器件、软件、或二者兼而有之，以执行用于操作车辆12的必要的控制功能。在一个非限制性的实施例中，控制系统58是组合式的车辆系统控制器和动力传动系统控制模块(VSC/PCM)。虽然其示出为单个的硬件装置，但是控制系统58可包括以多个硬件装置的形式的多个控制器、或一个或多个硬件装置内的多个软件控制器。控制器局域网(CAN)62允许控制系统58与车辆12的各种部件通信。

图2中举例说明了一个示例电池模块64(“电池模块64”)。电池模块64包括壳体66，壳体66具有基部68和从基部68竖直地向上延伸的相对的第一和第二端壁70、72。第一和第二端壁70、72通过侧壁74(在图2中只有一个是可见的)连接在一起，侧壁74也从基部68竖直地向上延伸。

在基部68的对面，第一和第二端壁70、72和侧壁74在自由端终止，在该示例中，自由端提供边缘部76。边缘部76相对于第一和第二端壁70、72和侧壁74的外面向外突出。在该示例中，边缘部76围绕壳体66的周边连续地延伸。

电池模块64进一步包括邻近边缘部76可附接至壳体66的盖78，以便封闭端壁70、72和侧壁74之间的开口。在一个示例中，壳体66(例如，基部68、第一和第二端壁70、72和侧壁74)整体地形成为单个构件。盖78与壳体66分开形成，并利用公知技术附接至壳体66。壳体66和盖78可由金属形成，例如，铝，在这种情况下，它们可被焊接在一起或利用紧固件和密封剂连接。本发明并不限制壳体66和盖78之间的任何特定的材料类型或连接。

如所举例说明的，盖78是透明的。透明的材料允许电池模块64内的部件的目检而无需移除盖78。然而，盖78可由不透明材料制造。

如图2所举例说明的，多个电池单元(“单元”)80被定位在壳体66中。单元80可通过多个轨道被保持在适当的位置(即，被固定)。每个单元80的上表面支撑两个端子82、84。在该示例中，单元80被设置以便端子82、84分别被连接至汇流条86、88。在一个示例中，汇流条86、88将单元80串联在一起。然而，单元80可以并联连接。

汇流条86、88被电连接至第一正极和负极端子对(“端子对”)90，其包括被合并到第一端壁70中的第一端子92和第二端子94。第一和第二端子92、94中的一个是正极端子，并且另一个是负极端子。在该示例中，第二端壁72还包含端子对96，其包括第三端子98和第四端子100。图3B中举例说明了第二端子对96。如同第一端子对90，第三和第四端子98、100中的一个是正极端子并且另一个是负极端子。

端子92、94、98、100中的每个都包括装有机械连接器的导电部分。导电部分将端子电连接至汇流条86、88，并且机械连接器促进机械连接。

如在本发明中所使用的，涉及壁70、72“包括”、“包含”、或“设置有”电端子意味着端子的至少一部分被支撑在各自的壁上，或延伸穿过各自的壁。在一个示例中，壁70、72被设置有用于电连接穿过壁的开口，并且连接器可以被固定至壁70、72的外部。在另一示例中，机械连接器与各自的端壁70、72一起被整体形成。

电池模块64进一步包括热管理系统。在一个示例中，第一和第二导管102、104被合并到第一端壁70中(图3A)并且第三和第四导管106、108被合并到第二端壁72中(图3B)。导管102、104、106、108可与壳体66一起被整体形成，或者它们可与壳体66分开地形成并随后附接。

在一个示例中，第一和第二导管102、104流体连接至冷却流体110的源头。冷却流体110的源头可以是闭合回路，其包括一个或多个热交换器和用于为冷却流体增压的泵。冷却流体可以是液体或气体(例如，空气)。

在该示例中，冷却流体通过第一和第二导管102、104被引导至壳体66中。冷却流体在壳体66中流动以冷却单元80。壳体66可包括一个或多个内部流动路径，其可包括用于冷却单元80的一个或多个传热部件(例如，翼片)。

在图2-3B的示例中，冷却流体通过壳体66并通过导管106、108离开壳体。虽然两个导管示出在第一和第二端壁70、72中的每个中，但端壁70、72可包括一个或多个导管。

通过提供具有电和热连接件的第一和第二端壁70、72中的每个，电池模块64可通过使两个模块的端壁对齐被连接至邻近的、类似的电池模块64’，如图4所举例说明的。应该理解的是，本发明并不限于端壁之间的连接件，并扩展至在侧壁中、或其它竖直壁中提供电和热连接的示例。

参照图4，在该示例中邻近的电池模块64’与电池模块64完全相同。附图中相同的部分由“上撇号”标记举例说明。如所举例说明的，电池模块64的第二端壁72上的端子98被连接至邻近的、类似的电池模块64’的第一端壁70’上的端子94’。这在邻近的模块中提供了汇流条88、88’之间的电连接。类似地，冷却流体F从冷却流体110的源头经由导管106离开电池模块64，并在第一端壁70’中经由导管104’流入邻近的电池模块64’。虽然未举例说明，但是可以存在在端子98、94’和导管106、104’之间延伸的电和流体连接器，如完成电和热连接所必要的。导管106、104’可包括用于与热连接器配合的径向突出的加强筋B。

在图4中，电池模块64、64’在大体上相同的平面上被水平地对齐。然而，在其它示例中，电池模块64、64’可相对于彼此被竖直地堆叠。在那些示例中，电池模块64’的基部68’将被设置在电池模块64的盖78上使得电池模块64’被竖直地支撑在电池模块64上。

在图4的示例中，冷却流体F是相对温暖的，因为其凭借电池模块64中的已经冷却的单元进入邻近的电池模块64’。因此，在一些示例中，冷却流体F在多个模块之间不连续流动。而是，每个模块可以包括专用的冷却流体入口和出口。

到了以其他方式无法描述或示出的程度，图5A-5B的模块164对应于图2-3B的电池模块64，相同的部分具有前面增加“1”的附图标记。

如图5A和5B中所举例说明的，第一和第二端壁170、172各自都包括正极和负极电端子对190、196，如图2-3B的实施例中。在图5A和5B的示例中，第一端壁170包括流体连接至冷却流体110的源头的第一导管112，并且也包括用作冷却流体出口的第二导管114。导管114引导冷却流体至冷却流体回路。第二导管114无需合并至端壁170中，并且而是可以合并至相对的端壁172中或侧壁中的一个中。在该示例中，系统可以包括多个模块164，每个模块被分开冷却。

本发明允许电池模块制造中的一致性。基于车辆线路之间的电力需求，例如，模块64的一个或多个可以被合并到特定的车辆中。例如，福特C-MaxHybrid可以只用两个模块74，而福特EscapeHybrid可包括四个模块64。在本发明之前，需要针对每个车辆线路制造单独的模块。进一步地，因为电和热连接件被合并至模块的竖直壁中，所以模块可被容易地电连接且流体连接在一起。

应该理解的是，参照电池模块的正常属性使用上面的术语，例如，“向上”“内”、和“外”。这些术语为了解释的目的在此使用，并且不应被认为以其他方式限制性的。

虽然在举例说明中示出了不同的实例具有特定的部件，但是本发明的实施例并不限于那些特定的组合。可能会使用结合了来自于示例中的另一个的特征或部件的示例中的一个的一些部件或特征。

本领域技术人员将理解的是上述实施例是示例性的和非限制性的。即，本发明的修改将在权利要求的范围内。因此，以下权利要求应被用于确定它们真正的范围和主旨。

Claims (11)

1.一种电池模块，包含：

具有第一竖直壁和第二竖直壁的壳体，所述第一竖直壁和所述第二竖直壁中的每个包括电连接件。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述壳体包括基部，并且其中所述第一竖直壁和所述第二竖直壁中的每个从所述基部的相对端竖直地向上延伸。

3.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一竖直壁和所述第二竖直壁中的每个包括正极电端子和负极电端子。

4.根据权利要求3所述的电池模块，进一步包含设置在所述模块中的多个电池单元。

5.根据权利要求4所述的电池模块，进一步包含第一汇流条和第二汇流条，其中所述正极电端子和所述负极电端子通过所述第一汇流条和所述第二汇流条被电连接至所述电池单元。

6.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一竖直壁和所述第二竖直壁中的每个包括至少一个导管。

7.根据权利要求6所述的电池模块，其中所述第一竖直壁包括一对导管，并且其中所述第二竖直壁包括一对导管。

8.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述壳体包括基部，所述第一竖直壁和所述第二竖直壁从所述基部竖直地向上延伸。

9.根据权利要求8所述的电池模块，其中所述第一竖直壁和所述第二竖直壁是通过第一侧壁和第二侧壁连接在一起的端壁，其中所述第一侧壁和所述第二侧壁从所述基部竖直地向上延伸。

10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述第一端壁和所述第二端壁以及所述第一侧壁和所述第二侧壁具有提供边缘部的自由端。

11.根据权利要求10所述的电池模块，进一步包含盖，所述盖邻近所述边缘部附接至所述壳体以封闭所述模块。