CN105633450B - 具有扣合式汇流条模块的牵引电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有扣合式汇流条模块的牵引电池组件。一种牵引电池包括具有端子的电池单元，所述端子限定表面并具有顶部和至少一个侧壁。所述牵引电池还包括具有内部的汇流条，所述内部限定与所述端子的顶部接合的顶部以及与所述侧壁接合的至少一个侧表面。所述侧表面和所述侧壁中的一个包括突起，所述侧表面和所述侧壁中的另一个包括用于接纳所述突起的接纳部。

Description

具有扣合式汇流条模块的牵引电池组件
技术领域
本公开涉及用于机动车辆的牵引电池组件，具体地，涉及用于电连接牵引电池的电池单元的汇流条。
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)以及全混合动力电动车辆(FHEV)的车辆包含牵引电池组件，以作为车辆的能量源。牵引电池可包括用于协助管理车辆的性能和操作的组件和系统。牵引电池还可包括高电压组件。牵引电池的各个电池单元与汇流条串联地或并联地电连接。
发明内容
在一个实施例中，一种牵引电池包括具有端子的电池单元，所述端子限定表面并具有顶部和至少一个侧壁。牵引电池还包括具有内部的汇流条，所述内部限定与所述端子的顶部接合的顶部，并限定与所述侧壁接合的至少一个侧表面。所述侧表面和所述侧壁的其中一个包括突起，而所述侧表面和所述侧壁的另一个包括用于接纳所述突起的接纳部。
在另一实施例中，一种牵引电池组件包括电池单元，所述电池单元具有端子，所述端子具有附着到电池单元的基部和远离电池单元的接线柱。所述基部的占用面积大于所述接线柱的占用面积。牵引电池还包括汇流条，所述汇流条限定内部，所述内部具有与所述接线柱的形状相应的上部和与所述基部的形状相应的下部。所述汇流条被扣在所述端子上，所述上部与所述接线柱接合以在所述汇流条和所述端子之间建立过盈配合。
根据本公开的一个实施例，所述接线柱是圆柱形的，并包括围绕所述接线柱的外周设置的环形的卡扣环。
根据本公开的一个实施例，所述汇流条的内部是圆筒形的，并且还包括被配置为接纳环形的卡扣环以在所述汇流条和所述端子之间建立卡扣配合的凹槽。
根据本公开的一个实施例，所述基部和所述下部中的一个包括突起，所述基部和所述下部中的另一个包括用于接纳所述突起以在所述汇流条和所述端子之间建立卡扣配合的接纳部。
根据本公开的一个实施例，所述基部是棱柱形的，所述接线柱是圆柱形的。
根据本公开的一个实施例，所述牵引电池组件还包括覆盖所述汇流条和所述端子的壳体，所述壳体包括主体部和袋部，所述主体部设置在所述汇流条的下部和所述基部上，所述袋部设置在所述汇流条的上部和所述接线柱上。
根据本公开的一个实施例，所述牵引电池组件还包括设置在所述壳体和所述汇流条之间以将所述汇流条附着到所述壳体的介电粘合剂。
在又一实施例中，一种牵引电池组件包括电池单元阵列，所述电池单元阵列具有按行的方式布置的多个端子并沿着所述阵列的长度延伸。每个端子附着到电池单元中的一个并限定第一形状。至少一个汇流条包括一对端子接纳部，每个端子接纳部限定与所述第一形状相应的第二形状。所述端子接纳部中的一个被扣在端子中的一个上，所述端子接纳部中的另一个被扣在相邻的端子上，以电连接这两个电池单元。汇流条模块(BBM)沿着所述行的长度延伸并被设置在所述行上。所述汇流条模块包括与所述端子对齐的汇流条接纳部。每个汇流条接纳部限定与第一形状和第二形状相应的第三形状。至少一个汇流条被接纳在所述汇流条接纳部中的一个内。
根据本公开的一个实施例，每个端子还包括附着到电池单元的基部和在基部远端的接线柱，其中，每个端子接纳部还包括与所述接线柱接合的上部以及与所述基部接合的下部，其中，每个汇流条接纳部还包括与所述下部接合的主体部以及从所述主体部延伸并将所述上部和接线柱接纳在其中的袋部。
根据本公开的一个实施例，所述接线柱是圆柱形的，其中，所述上部是圆筒形的，且所述袋部是圆筒形的。
根据本公开的一个实施例，所述端子和所述端子接纳部中的一个还包括突起，而所述端子和所述端子接纳部中的另一个还包括用于接纳所述突起以形成卡扣配合的接纳部。
附图说明
图1是典型的插电式混合动力电动车辆的示意图。
图2是电池组件的透视图。
图3是示出了端子和汇流条模块的横截面的电池组件的截面图。
图4是汇流条模块的仰视图；
图5是示出了端子和汇流条模块的横截面的另一电池组件的截面图。
图6是示出了端子和汇流条模块的横截面的又一电池组件的截面图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，公开的实施例仅为示例并且其它实施例可以采用多种和替代的形式。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部件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式使用本发明的代表性基础。如本领域技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征相组合，以产生未明显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，对于特定应用或实施方式，可期望与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型。
图1示出了典型的插电式混合动力电动车辆(PHEV)的示意图。然而，某些实施例也可以在非插电式混合动力车辆或全电动车辆的背景下实施。车辆12包括机械地连接到混合动力传动装置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可机械地连接到发动机18。混合动力传动装置16还可机械地连接到驱动轴20，驱动轴20机械地连接到车轮22。当发动机18开启或关闭时，电机14可以提供推进和减速能力。电机14还用作发电机，并且能够通过回收经过再生制动的能量来提供燃料经济效益。通过降低发动机18的工作载荷，电机14降低污染物排放并且提高燃料经济性。
牵引电池或电池包24储存能够被电动车辆14使用的能量。通常，牵引电池24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)提供高电压直流电(DC)输出。电池单元阵列可包括一个或更多个电池单元。
电池单元(诸如，棱柱形电池单元或袋状电池单元)可包括将储存的化学能转化成电能的电化学电池单元。所述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供车辆使用。当多个电池单元按阵列定位时，每个电池单元的端子可与彼此相邻的相对的端子(正和负)对准，且汇流条可以协助促进多个电池单元之间的串联连接。电池单元还可被并联布置，使得相似的端子(正和正或者负和负)彼此相邻。
不同的电池包构造可用于应对车辆个体差异(包括封装约束和动力需求)。可用热管理系统对电池单元进行热调节。热管理系统的示例可包括空气冷却系统、液体冷却系统以及空气和液体系统的组合。
牵引电池24可通过一个或更多个接触器(未示出)电连接到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将牵引电池24与其它组件隔离，并在闭合时将牵引电池24连接到其它组件。电力电子模块26可以电连接到电机14，并且可以在牵引电池24和电机14之间提供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可能需要三相交流(AC)电压来运转。电力电子模块26可将DC电压转换成电机14所需的三相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电压转换成牵引电池24所需的DC电压。在此的描述同样适用于纯电动车辆。在纯电动车辆中，混合动力传动装置16可以是连接至电机14的齿轮箱并且可不存在发动机18。
牵引电池24除了提供用于推进的能量之外，还可为其他车辆电气系统提供能量。典型的系统可以包括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输出转换成与其他车辆负载兼容的低电压DC供应。其他高电压负载(诸如，压缩机和电加热器)可直接地连接到高电压而不使用DC/DC转换器模块28。在典型的车辆中，低电压系统电连接到辅助电池30(例如，12V电池)。
电池能量控制模块(BECM)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，诸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。
车辆12可通过外部电源36进行再充电。外部电源36连接到电源插座。外部电源36可以电连接到电动车辆供电设备(EVSE)38。EVSE 38可提供用于调节和管理电源36和车辆12之间的电能传输的电路和控制。外部电源36可向EVSE 38提供DC电或AC电。EVSE 38可具有用于插入到车辆12的充电端口34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可以电连接到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，以协调向车辆12的电力传送。EVSE连接器40可具有与充电端口34对应的凹入匹配的插脚。
所讨论的多个组件可具有一个或更多个关联的控制器，以控制并监控组件的运转。控制器可经由串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或经由专用的电缆(electricalconduits)进行通信。
图2至图6以及相关的讨论描述了牵引电池组件24的示例。参照图2、图3和图4，示出了牵引电池组件50。牵引电池组件50包括支撑至少一个电池阵列52的托盘51。至少一个电池阵列52包括多个堆叠的电池单元54。每个电池单元54可以是棱柱形电池单元，所述棱柱形电池单元具有设置为与托盘51相邻的托盘侧面66和与托盘侧面66相对的端子侧面60。每个电池单元还可包括相对的主侧面56和相对的副侧面58。电池单元54以将相邻电池单元的主侧面56设置成彼此抵靠的方式堆叠在阵列52中。每个电池单元的副侧面58共同限定阵列52的相对的纵向侧面。
每个电池单元54包括从端子侧面60向外延伸的至少一个端子64。例如，每个电池单元54可包括两个端子。可以以第一端子行84和第二端子行86的方式对齐电池单元54。每个端子64可包括基部68和接线柱70。基部68在基部68的底部处附着到电池单元54的端子侧面60。基部68与接线柱70可以是相同的形状的或者可以是不同的形状的。基部68的占用面积(footprint)可大于接线柱70的占用面积。基部68包括顶部72、相对的侧壁74、前壁76和后壁78，顶部72、相对的侧壁74、前壁76和后壁78配合，以限定基部68的外表面。接线柱70附连到基部68的顶部72并远离基部68地延伸。接线柱70包括设置在基部68的顶部72上方的顶部80。顶部80利用侧壁82连接到顶部72。顶部80和侧壁82配合，以限定接线柱70的外表面。在示出的实施例中，基部68被示出为棱柱形，接线柱70被示出为圆柱形。然而，在其它的实施例中，基部68和接线柱70可以具有不同的形状。例如，基部68和接线柱70可以是棱柱形的。
第一汇流条模块90被设置在第一端子行84上，第二汇流条模块91被设置在第二端子行86上。每个汇流条模块沿着对应的端子行的长度延伸。第一汇流条模块90和第二汇流条模块91包括壳体92和多个汇流条94。壳体92可以由塑料或其它介电材料制成。每个汇流条模块90、91还包括在特定的位置被附连到汇流条模块的多个汇流条94，以准确地将汇流条与端子64对准。汇流条94电连接选择的相邻的端子，以串联地或并联地连接阵列52的电池单元。壳体92和汇流条94可以利用介电粘合剂96连接。汇流条模块90、91可以被预组装，然后被安装到电池单元54上。
每个汇流条94包括与端子64接合的一对端子接纳部98。端子接纳部98被定位在汇流条94上以对准电池单元54的端子64。端子接纳部98的大小和形状可以与端子对应以在端子接纳部98和端子64之间建立过盈配合。每个端子接纳部98可包括上部100和下部102。上部100包括顶部104和至少一个侧表面106，顶部104和侧表面106配合，以限定被扣在端子64的接线柱70上的空腔112。空腔112的形状可以与接线柱70的形状相应，以在接线柱70和上部100之间形成过盈配合。空腔112可以略小于接线柱以增加过盈配合的强度。在示出的实施例中，上部100是圆筒形的以匹配圆柱形接线柱70，然而在其它实施例中，上部可以是不同形状的。
下部102包括：壁108；表面110，与壁108和上部100的侧表面106互相连接。下部102的形状可以与基部68的形状相应，以在下部被扣在基部68上时在下部102和基部68之间建立过盈配合。在一些实施例中，上部和下部都形成过盈配合。在其它实施例中，只有上部或只有下部与端子64建立过盈配合。
壳体92被设置在汇流条94周围以使汇流条94电绝缘并固定汇流条94。壳体92的形状可以与汇流条94和端子64的形状相应。壳体92和汇流条94的形状与端子64的形状相应以减小汇流条模块90的尺寸。例如，壳体92可包括设置在汇流条94的下部102和端子64的基部68之上的主体部114。主体部114可具有沿着壳体92长度的连续截面，并且可包括顶部120和从顶部120向下延伸的相对的壁118。壳体92还可包括与接线柱70对准的多个袋部116。袋部116接纳汇流条94的上部100和端子的接线柱70。袋部116可包括：顶部122，与顶部104接合；侧壁124，与侧表面106接合。袋部116的形状可对应于汇流条94和端子64的形状。在示出的实施例中，袋部116是圆筒形的，这匹配接线柱70和上部100二者的圆柱/圆筒形状。在其它实施例中，袋部116可以具有不同的形状。
图5示出了另一电池组件的端子和汇流条模块的截面图。电池组件包括如图2中示出的堆叠在阵列中的多个电池单元152。每个电池单元152包括从电池单元152的侧面延伸出的端子154。端子154可包括基部156和从基部156向上延伸的接线柱158。基部156可以是棱柱形的并包括顶部160、一对相对的侧壁162和一对相对的端壁(未示出)。接线柱158的占用面积可以小于基部156的占用面积。接线柱158的形状可以是圆柱形的，并且包括顶部166和侧壁168。
电池组件还包括具有壳体174和多个汇流条176的汇流条模块172。每个汇流条176包括上部178和下部180。上部178包括顶部182和从顶部182延伸的至少一个侧壁184。下部180包括水平壁190和竖直壁192。
汇流条176被扣在端子154上，上部178被设置在接线柱158上且下部180被设置在基部156上。汇流条176和端子154中的一个包括突起170，且汇流条176和端子154的另一个包括用于接纳突起以在汇流条176和端子154之间建立卡扣配合的接纳部(receptacle)194。在示出的实施例中，接线柱158是圆柱形的，其包括从侧壁168向外延伸的环形的卡扣环170。上部178也是圆筒形的并包括用于接纳卡扣环170的凹槽194。
可替代地，突起170可以从侧壁162和侧壁168中的一个或两个伸出，并且凹入可位于侧壁184中和/或竖直壁192中。例如，接线柱158可以是棱柱形的并包括一对相对的侧壁，上部178可以是棱柱筒形的并包括一对竖直壁。接线柱158上的这对相对的侧壁中的每个均可包括被接纳在上部178的对应的竖直壁的接纳部中的突起。在其它实施例中，突起170位于汇流条176上，接纳部194位于端子154上。
图6示出了又一电池组件的端子和汇流条模块的截面图。电池组件包括如图2中所示的堆叠在阵列中的多个电池单元202。每个电池单元202包括从电池单元202的侧面延伸出的端子204。端子204可以是棱柱形的或圆柱形的。端子204可包括顶部212和从顶部延伸出的至少一个侧壁214。端子204可包括凹入到至少一个侧壁214中的至少一个接纳部216。
电池组件还包括具有壳体210和多个汇流条208的汇流条模块206。壳体包括顶部224和一对相对的侧壁226。每个汇流条208包括具有顶部218和至少一个侧壁220的端子接纳部。端子接纳部被扣在端子204上，并且可以是与端子204的形状对应的棱柱筒形的或圆筒形的。汇流条208可包括从至少一个侧壁220延伸出的突起222。突起222与接纳部216配合以在汇流条和端子之间建立卡扣配合。可替代地，突起可位于端子204上，接纳部可位于汇流条208上。
虽然上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求所囊括的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可作出各种改变。如之前所述的，可组合各个实施例的特征以形成未被明确示出或描述的进一步的实施例。虽然能够将各种实施例描述为在一个或更多个期望的特性方面具有优点或比其他实施例或现有技术更优，但是本领域的普通技术人员应该认识到，一个或更多个特征或特性可被折中，以实现期望的整体系统属性，这取决于具体的应用或实施方式。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、维护保养方便性、重量、可制造性、装配容易性等。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的实施例并不在本公开的范围之外，并且可以期望用于特定应用。

Claims (8)

1.一种牵引电池，包括：
电池单元，包括端子，所述端子具有顶部和至少一个侧壁；
汇流条模块，包括汇流条以及跨过相邻的电池单元并罩在所述汇流条和所述端子的外部的壳体，所述壳体的形状与所述汇流条和所述端子的形状相应，所述汇流条模块还包括设置在所述壳体和所述汇流条之间以将所述汇流条附着到所述壳体的介电粘合剂，
所述汇流条包括内部，所述内部限定与所述端子的顶部接合的顶部和与所述侧壁接合的至少一个侧表面，其中，所述侧表面和所述侧壁中的一个包括突起，而所述侧表面和所述侧壁中的另一个包括用于接纳所述突起的接纳部以在电池单元的端子和汇流条之间建立卡扣配合。
2.根据权利要求1所述的牵引电池，还包括：
另一电池单元，包括另一端子，所述另一端子具有顶部和至少一个侧壁，
其中，汇流条还包括另一内部，所述另一内部限定与所述另一端子的顶部接合的顶部和与所述另一端子的侧壁接合的至少一个侧表面，其中，所述另一内部的侧表面和所述另一端子的侧壁中的一个包括另一突起，所述另一内部的侧表面和所述另一端子的侧壁中的另一个包括用于接纳所述另一突起的另一接纳部。
3.根据权利要求1所述的牵引电池，其中，所述端子是圆柱形的，并且所述端子还包括围绕所述端子外周设置的环形的卡扣环。
4.根据权利要求3所述的牵引电池，其中，所述内部是圆筒形的，并且所述内部还包括被配置为接纳所述环形的卡扣环以建立卡扣配合的凹槽。
5.根据权利要求1所述的牵引电池，其中，所述端子具有棱柱形状，并且所述至少一个侧壁还包括一对相对的侧壁，所述一对相对的侧壁与所述端子的顶部配合，以限定第一表面，其中，汇流条的所述至少一个侧表面还包括一对相对的侧表面，所述一对相对的侧表面与所述内部的顶部配合，以限定与所述第一表面形状相应的第二表面，其中，所述一对相对的侧表面中的每个与所述一对相对的侧壁中的对应的一个接合。
6.根据权利要求5所述的牵引电池，其中，每个侧壁包括突起，每个侧表面包括用于接纳所述突起中的一个以建立卡扣配合的接纳部。
7.根据权利要求1所述的牵引电池，其中，所述壳体还包括顶部和沿着所述顶部的两个相对侧从所述顶部延伸的一对壁，其中，壳体的顶部与所述汇流条的内部的顶部相邻，并且所述一对壁中的每个与所述汇流条的所述至少一个侧表面相邻。
8.根据权利要求1所述的牵引电池，所述汇流条模块包括在特定的位置被附连到所述壳体的多个汇流条。
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