CN105591048A - 用于袋式电池单元的牵引电池汇流条支架 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于袋式电池单元的牵引电池汇流条支架。提供了一种车辆，所述车辆包括袋式电池单元的阵列、一对支架和多个汇流条。袋式电池单元的阵列中的每个袋式电池单元均可具有从相对的电池单元表面延伸的相反极性的端子凸片。一对支架可沿着电池单元表面延伸，每个支架均可限定具有容纳端子凸片的尺寸的多个孔。多个汇流条可与支架和端子凸片布置在一起，使得横跨袋式电池单元的电连接包括并联连接和串联连接。袋式电池单元可按相邻的袋式电池单元并联连接的组的方式布置，并且汇流条可在每个支架上被布置为分隔开的汇流条组并可连接到相邻的端子凸片以串联连接相邻袋式电池单元的组。

Description

用于袋式电池单元的牵引电池汇流条支架
技术领域
本公开涉及用于车辆中使用的高电压电池的支撑结构。
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)的车辆包含能量储存装置(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电池还可包括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。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。热管理系统可包括热板以便于冷却剂在电池单元附近流动，从而辅助管理电池单元的热状况。
发明内容
一种牵引电池组件，包括：袋式电池单元的阵列、一对梯子状的支架、一对端板、分隔开的第一组汇流条和第二组汇流条。每个袋式电池单元均具有从袋式电池单元的相对的侧表面延伸的端子凸片。一对梯子状的支架中的每个沿着袋式电池单元的阵列的相对的侧部延伸并被构造用于延伸穿过支架的端子凸片。一对端板固定到支架并与支架布置在一起，以将袋式电池单元阵列保持在所述一对端板与支架之间。分隔开的第一组汇流条和第二组汇流条中的每一组汇流条均固定到所述一对梯子状的支架中的一个，使得第一组汇流条和第二组汇流条彼此偏移并与相邻的端子凸片布置在一起，以串联地导电连接袋式电池单元。所述一对梯子状的支架中的至少一个可包括接线柱，所述接线柱导电地连接到分隔开的第一组汇流条和第二组汇流条中的至少一个。接线柱可被配置为与另一袋式电池单元的阵列电连接。袋式电池单元的阵列可包括奇数个袋式电池单元。所述一对梯子状的支架中的每个可包括位于袋式电池单元的阵列的相对的端部的接线柱，所述接线柱被配置为使袋式电池单元的阵列电连接到另一袋式电池单元的阵列。袋式电池单元的阵列可包括偶数个袋式电池单元，并且所述一对梯子状的支架中的一个可包括位于袋式电池单元的阵列的相对的端部的两个接线柱，以使袋式电池单元的阵列电连接到另一袋式电池单元的阵列。袋式电池单元可按相邻的袋式电池单元并联连接的组的方式布置，并且分隔开的第一组汇流条和第二组汇流条可与袋式电池单元的组的端子凸片布置在一起，以串联地电连接所述袋式电池单元的组。所述一对梯子状的支架中的每个可限定彼此分隔开的孔，并被构造为与分隔开的相应的第一组汇流条和第二组汇流条定向端子凸片。所述牵引电池组件还可包括一条或更多条感测线，所述一条或更多条感测线与袋式电池单元电连接并被配置为测量袋式电池单元的阵列的温度、电压或电流状况。汇流条中的每个可电连接到至少两个相反极性的端子凸片或接线柱。
一种车辆，包括袋式电池单元的阵列、一对支架和多个汇流条。每个袋式电池单元均具有从相对的电池单元表面延伸的相反极性的端子凸片。一对支架沿着电池单元表面延伸，每个支架均限定具有容纳端子凸片的尺寸的多个孔。多个汇流条与支架和端子凸片布置在一起，使得横跨袋式电池单元的电连接包括并联连接和串联连接。袋式电池单元可按相邻的袋式电池单元并联连接的组的方式布置，并且汇流条可在每个支架上被布置为分隔开的汇流条组并可连接到相邻的端子凸片以串联连接相邻袋式电池单元的组。所述一对支架中的一个可包括位于支架的任一端部的接线柱，接线柱导电地连接至相邻袋式电池单元的组并被构造为导电地连接到另一电池单元的阵列。每个支架可包括位于袋式电池单元的阵列的相对的端部的接线柱，接线柱导电地连接至相邻袋式电池单元的组并被构造为导电地连接到另一电池单元的阵列。每个汇流条可限定凸片孔以容纳端子凸片，并且凸片孔可对准相应的支架的孔中的一个。所述一对支架还可与端子凸片布置在一起以提供用于相邻的端子凸片和汇流条的激光焊接的间隙。
一种牵引电池组件，包括袋式电池单元的阵列、一对梯子状的支架和多个汇流条。袋式电池单元阵列具有从袋式电池单元的相对的侧表面延伸的端子凸片。一对梯子状的支架沿着袋式电池单元的阵列的相对的侧部延伸，每个支架被构造为保持端子凸片。多个汇流条以相对于彼此按偏移的构造固定到支架，并被构造为使袋式电池单元的并联组与其它的袋式电池单元的并联组串联电连接。所述一对梯子状的支架中的每个可包括接线柱，所述接线柱导电地连接到汇流条并被配置为电连接到另一袋式电池单元的阵列。所述一对梯子状的支架中的一个可包括接线柱，所述接线柱导电地连接到汇流条并被配置为电连接到另一袋式电池单元的阵列。所述牵引电池组件还包括一条或更多条感测线，所述一条或更多条感测线可与袋式电池单元电连接并被配置为测量袋式电池单元的阵列的温度、电压或电流状况。每个汇流条可限定至少一个孔以容纳端子凸片中的一个，所述孔可大致对准由所述一对梯子状的支架中的一个限定的支架孔。所述牵引电池组件还可包括一对端板，所述一对端板可在袋式电池单元的阵列的相对的端部固定到支架，并且端板和支架可被构造为固定到另一阵列的支撑结构。
附图说明
图1是示出电池电动车辆的示意图。
图2是牵引电池的一部分的示例的透视图。
图3A是保持在一对支架之间的袋式电池单元阵列的透视图。
图3B是图3A的袋式电池单元阵列的袋式电池单元的透视图。
图4是与一对支架布置在一起的袋式电池单元阵列的两组电池单元的透视图。
图5是一对支架中的一个的透视图，示出了一连串的汇流条安装到该支架。
图6是保持在一对支架和一对端板之间的袋式电池单元阵列的平面图。
具体实施方式
在此描述了本公开的实施例。然而，将理解的是，所公开的实施例仅仅是示例，其它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，而仅作为教导本领域技术人员以各种方式使用本公开的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它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描绘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可在特定条件下按照电动模式或混合动力模式运转以降低车辆12的总的燃料消耗，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通常由牵引电池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在断开时使牵引电池24与其它组件隔离，并且在闭合时将牵引电池24连接至其它组件。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，还可提供用于其它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输出转换为与其它车辆负载兼容的低电压DC供应。其它高电压负载(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)。
电池电气控制模块(BECM，batteryelectricalcontrolmodule)33可与牵引电池24通信。BECM33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，热敏电阻或其它温度计量器。温度传感器31可与BECM33通信，以提供关于牵引电池24的温度数据。温度传感器31还可位于牵引电池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可连接至电插座。外部电源36可电连接至电动车辆供电设备(EVSE，electricvehiclesupplyequipment)38。EVSE38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EVSE38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EVSE38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EVSE38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EVSE38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。
与棱柱形电池单元相比，袋式电池单元可能需要不同类型的支撑结构，以在袋式电池单元阵列中提供电连接。例如，图2示出了在此通常被称作牵引电池100的牵引电池的一部分的示例。牵引电池100可包括将袋式电池单元阵列104保持在其中的外部支撑结构。外部支撑结构可包括托盘108、一对端板110、一对支架(carrier)112和盖部116。袋式电池单元阵列104可包括多个袋式电池单元120，如图3A中所示。每个袋式电池单元120可包括一对外侧表面122，如图3B中进一步示出的。每个袋式电池单元120可包括具有相反极性的两个端子凸片124。对于每个袋式电池单元120，端子凸片124中的具有正极性的一个端子凸片124从外侧表面122中的一个延伸，端子凸片124中的具有负极性的另一个端子凸片124从外侧表面122中的另一个延伸。
牵引电池100可包括多组相邻的袋式电池单元120。例如，图3A示出具有多组相邻的袋式电池单元120(例如，电池单元组150a和电池单元组150b，在此这二者可统称为电池单元组150)的袋式电池单元阵列104。虽然在本示例中每个电池单元组150可包括三个袋式电池单元120，但是预期电池单元组150的其它示例可包括少于或多于三个袋式电池单元120。支架112可辅助将袋式电池单元120保持在支架112之间。例如，支架112可沿着袋式电池单元阵列104的相对侧延伸。支架112可固定到托盘108、一对端板110和盖部116。支架112中的每个均可限定具有容纳端子凸片124的尺寸的多个孔155。孔155可沿着支架112分隔开以限定梯子状的支架112。每个支架112可包括接线柱(terminalpost)156。接线柱156可辅助将来自袋式电池单元阵列104的能量传递至另一车辆组件(例如，另一袋式电池单元阵列、服务断开(servicedisconnect)、电机、继电器或电池电导线)。
例如，图3A、图4和图5进一步示出了具有梯子状构造的支架112。一连串汇流条160可固定到每个支架112的内侧。每个汇流条160可限定具有容纳端子凸片124的尺寸的汇流条孔。在本示例中，示出了5个汇流条160，然而，根据电池单元的数量，考虑牵引电池的其它示例可使用更多或更少的汇流条160。汇流条160可根据相邻的端子凸片124确定尺寸并被定向，以便于相邻的端子凸片124之间的导电连接。一对支架112可与端子凸片124布置在一起，以提供用于相邻的端子凸片124和汇流条160的激光焊接的间隙。牵引电池100可包括第一组汇流条160和第二组汇流条160。每一组汇流条可固定到支架112中的一个，使得第一组汇流条和第二组汇流条相对于彼此偏移并与相邻的端子凸片124布置在一起，以串联地导电连接袋式电池单元120。位于支架112的相对端部的汇流条160可包括接线柱凸缘164。接线柱凸缘164可与接线柱156布置在一起，以辅助使袋式电池单元阵列104导电连接至其它车辆组件(例如，另一袋式电池单元阵列)。
每个电池单元组150的袋式电池单元120可与支架112和汇流条160布置在一起，以便于并联电连接和串联电连接，如图6中进一步示出的。例如，相对的支架112的汇流条160可彼此偏移，以便于横跨袋式电池单元阵列104的并联电连接和串联电连接。图6示出每个电池单元组150中的并联电连接和横跨多个电池单元组150的串联电连接的示例的平面图。袋式电池单元120可在各个电池单元组150a或150b中被定向为使得相同极性的端子凸片124彼此相邻。每个相应的电池单元组150的端子凸片124可焊接到相应的汇流条160。如上所提及的，相对的支架112的汇流条160可偏移以便于电池单元组150的串联电连接。在本示例中，因为存在偶数个电池单元组150，所以接线柱156都被包括在一个支架112上，然而预期在某些状况下(例如，包括奇数个电池单元组150的袋式电池单元阵列)接线柱156可位于不同的支架112上。
传感器可被包括在袋式电池单元120附近，以监测其状况。例如，一条或更多条感测线168可固定到每个支架112并导电地连接到袋式电池单元120和/或汇流条160。在另一示例中，踪迹线(tracewire)可导电地连接到袋式电池单元120和/或汇流条160。感测线168可测量袋式电池单元阵列104的状况，例如，温度、电流和电压。感测线168可与诸如BECM(未示出)的控制器电通信，以向控制器提供所测量的袋式电池单元阵列104的状况。踪迹线的作用可与感测线168的作用相同。
如上所述的，支架112可与汇流条160布置在一起以辅助按并联和串联这两种方式定向袋式电池单元120。这种布置提供从袋式电池单元阵列104汲取能量以在车辆中使用的优点。例如，袋式电池单元120的并联连接可提供横跨袋式电池单元阵列104的增大的电流，使得袋式电池单元120的能量输出增大。作为另一示例，袋式电池单元120的串联连接可提供横跨袋式电池单元阵列104的增大的电压，使得袋式电池单元120的能量输出增大。此外，该布置还可提供关于牵引电池100的装配和安装的优点。例如，汇流条160可限定大致平坦的轮廓，这可辅助在安装期间适应激光焊接。作为另一示例，接线柱凸缘164可模塑到支架112以适应封装约束。在又一示例中，如上所提及的，接线柱156可辅助导电地连接袋式电池单元阵列104与其它袋式电池单元阵列，以提供可从多个源汲取能量的牵引电池构造。
虽然上面描述了多个实施例，但是这些实施例不意在描述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本公开的可能未明确描述或示出的进一步实施例。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它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意识到，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可销售性、外观、一致性、鲁棒性、用户可接收性、可靠性、精确性等。这样，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它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，并可期望用于特定应用。

Claims (6)

1.一种车辆，包括：
袋式电池单元的阵列，每个袋式电池单元均具有从相对的电池单元表面延伸的相反极性的端子凸片；
一对支架，沿着电池单元表面延伸，每个支架均限定具有容纳端子凸片的尺寸的多个孔；
多个汇流条，与支架和端子凸片布置在一起，使得横跨袋式电池单元的电连接包括并联连接和串联连接。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，袋式电池单元按相邻袋式电池单元并联连接的组的方式布置，其中，汇流条在每个支架上被布置为分隔开的汇流条组并连接到相邻的端子凸片以串联连接相邻袋式电池单元的组。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述一对支架中的一个包括位于支架的任一端部的接线柱，接线柱导电地连接至相邻袋式电池单元的组并被构造为导电地连接到另一电池单元的阵列。
4.根据权利要求2所述的车辆，其中，每个支架包括位于袋式电池单元的阵列的相对的端部的接线柱，接线柱导电地连接至相邻袋式电池单元的组并被构造为导电地连接到另一电池单元的阵列。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中，每个汇流条限定凸片孔以容纳端子凸片，其中，凸片孔对准相应的支架的孔中的一个。
6.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述一对支架还与端子凸片布置在一起以提供用于相邻的端子凸片和汇流条的激光焊接的间隙。
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