CN106098986A - 包括集成的提升部件的电池阵列 - Google Patents

Abstract

根据本发明的示例性方面的电池阵列除了其他方面以外包括多个电池单元、围绕多个电池单元的支撑结构以及从支撑结构的第一壁伸出的第一提升部件。

Description

包括集成的提升部件的电池阵列

技术领域

本发明涉及用于电动车辆的电池阵列。电池阵列包括集成到电池阵列的支撑结构的一个或更多个提升部件。提升部件配置为接收用于提升、处理以及操纵电池阵列的提升工具。

背景技术

需要降低机动车的燃料消耗和排放是众所周知的。因此，正在研发减少或完全消除依赖内燃发动机的车辆。电动车辆是为该目的研发的一种类型的车辆。总之，电动车辆不同于常规的机动车辆因为它们靠一个或多个电池供电的电机可选择地驱动。相比之下，常规的机动车辆仅仅依靠内燃发动机驱动车辆。

典型地，电动车辆的动力传动系统装配有包括多个电池单元的电池总成，电池单元储存用于给电机和电动车辆其它电负载供电的电力。支撑结构(也就是端壁、侧壁等)通常围绕电池单元以便形成电池阵列。典型地，一些形式的提升部件需要在装配和封装部的制造过程期间处理电池阵列。

发明内容

根据本发明的示例性方面的电池阵列除了其他方面以外包括多个电池单元、围绕多个电池单元的支撑结构；以及从支撑结构的第一壁伸出的第一提升部件。

在前述电池阵列的另一非限制性实施例中，第一壁是支撑结构的端壁。

在任一前述电池阵列的另一非限制性实施例中，第一壁包括外部壳体和内部壳体，以及第一提升部件包括从外部壳体伸出的凸耳。

在任一前述电池阵列的另一非限制性实施例中，凸耳的弯曲部在内部壳体之上延伸。

在任一前述电池阵列的另一非限制性实施例中，内部壳体包括至少一个竖直贯穿内部壳体的通孔。

在任一前述电池阵列的另一非限制性实施例中，固持杆在多个电池单元的顶部的上方延伸并且与凸耳连接。

在任一前述电池阵列的另一非限制性实施例中，凸耳和固持杆一起形成第一提升部件。

在任一前述电池阵列的另一非限制性实施例中，槽在凸耳和内部壳体之间延伸。

在任一前述电池阵列的另一非限制性实施例中，第一提升部件包括凸耳，该凸耳在与多个电池单元相对的方向上从第一壁的外面向外伸出。

在任一前述电池阵列的另一非限制性实施例中，凸耳包括槽。

在任一前述电池阵列的另一非限制性实施例中，槽配置为接收提升工具。

在任一前述电池阵列的另一非限制性实施例中，凸耳的最外面的面是第一壁的最外面的表面。

在任一前述电池阵列的另一非限制性实施例中，提升部件包括集成为支撑结构的一部分的凸耳。

在任一前述电池阵列的另一非限制性实施例中，第二提升部件从支撑结构的第二壁伸出，第二壁在多个电池单元的与第一壁的相对端上。

在任一前述电池阵列的另一非限制性实施例中，第一提升部件包括配置为接收提升工具的槽。

根据本发明的另一示例性方面的方法除了其它方面以外包括用提升工具从电池阵列的顶侧靠近电池阵列，使用提升工具接合电池阵列的提升部件以及通过移动提升工具来移动电池阵列。

在前述方法的另一非限制性实施例中，接合步骤不包括移动提升工具的超出电池阵列的外部外围外壳的任何部分。

在任一前述方法的另一非限制性实施例中，接合步骤包括将提升工具的固定的腿状部插入到电池阵列的壁的通孔中，以及将可移动的腿状部移动至与提升部件接合。

在任一前述方法的另一非限制性实施例中，移动可移动的腿状部的步骤包括以下其中之一：使可移动的腿状部相对于提升工具的主体平移或使可移动的腿状部相对于主体枢转。

在任一前述方法的另一非限制性实施例中，提升部件包括从电池阵列的壁向外伸出的凸耳，并且接合步骤包括通过凸耳的槽插入提升工具，以及使提升工具的腿状部与凸耳的围绕槽的外围的一部分接合。

可以独立地或以任意组合地采取上述段落、权利要求或下面的具体实施方式和附图的实施例、示例和可选方案，包括它们的任何各个方面或各自单独的特征。针对一个实施例所描述的特征适用于所有的实施例，除非这样的特征是不相容的。

根据下面的具体实施方式，本公开的各种特征和优势对本领域技术人员来说，将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可以简短地描述如下。

附图说明

图1示意性地说明电动车辆的动力传动系统；

图2说明了根据本发明的第一实施例的电池阵列；

图3说明了图2的电池阵列的一部分；

图4A说明了根据本发明的第一实施例的提升工具；

图4B说明了根据本发明的第二实施例的提升工具；

图5A、5B和5C示意性地说明了提升部件与提升工具接合用于提升和移动电池阵列；

图6说明了根据本发明的另一实施例的电池阵列；

图7说明了图6的电池阵列的一部分的俯视图；

图8示意性地说明了使用提升工具接合和移动电池阵列。

具体实施方式

本发明详细说明了用于电动车辆的电池阵列。电池阵列可以使用一个或多个配置为接收提升工具的提升部件。在装配和封装过程中，提升工具接合提升部件以便提升、处理和/或操纵电池阵列。提升部件被集成为支撑结构的一部分，并且因此通过使用已经是电池阵列的一部分的结构而需要最少的额外的材料。在一些实施例中，提升部件包括从壁伸出的凸耳。通过用于处理电池阵列的提升工具可以接合凸耳的一部分。在下面该详细的说明书的段落中更详细地讨论这些和其他特征。

图1示意性地说明用于电动车辆12的动力传动系统10。虽然描绘为混合动力电动车辆(HEV)，但应该理解的是，在此描述的构思不限于HEV并且可以扩展到包括但不限于插电式混合动力电动车辆(PHEV)、纯电动车辆(BEV)以及燃料电池车辆的其他电动车辆。

在一个实施例中，动力传动系统10是使用第一驱动系统和第二驱动系统的动力分配式动力传动系统。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。在这个示例中，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生成扭矩以驱动电动车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。尽管示出了动力分配式配置，但本发明扩展到包括全混合动力、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。

在一个实施例中是内燃发动机的发动机14和发电机18可以通过动力传输单元30例如行星齿轮组连接。当然，可以使用包括其它齿轮组和变速器的其它类型的动力传输单元将发动机14与发电机18连接。在一个非限制实施例中，动力传输单元30是包括环形齿轮32、中心齿轮34和行星齿轮架总成36的行星齿轮组。

发电机18可以通过动力传输单元30由发动机14驱动以将动能转化为电能。可供选择地发电机18可以起到马达的作用以将电能转化为动能，从而将扭矩输出至与动力传输单元30连接的轴38。因为发电机18与发动机14可操作地连接，所以发电机18可以控制发动机14的转速。

动力传输单元30的环形齿轮32可以与通过第二动力传输单元44和车辆驱动轮28连接的轴40连接。第二动力传输单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其它动力传输单元也可以是适合的。齿轮46将来自发动机14的扭矩传递给差速器48以最终给车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括使扭矩能够传递给车辆驱动轮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与车轴50机械连接以将扭矩分配给车辆驱动轮28。

还可以使用马达22以通过将扭矩输出至也与第二动力传输单元44连接的轴52来驱动车辆驱动轮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，在该再生系统中马达22和发电机18可以都被用作马达以输出扭矩。例如，马达22和发电机18的每个可以将电力输出给电池总成24。

电池总成24是示例性的电动车辆电池。电池总成24可以包括高电压牵引电池组，该高电压牵引电池组包括能够输出电力以操作马达22和发电机18的多个电池阵列。其他类型的储能装置和/或输出装置也可以用于电力地为电动车辆12提供动力。

在一个非限制性实施例中，电动车辆12具有两个基本操作模式。电动车辆12可以在电动车辆(EV)模式下操作，在电动车辆模式下，马达22用于车辆推进(通常没有来自发动机14的帮助)，从而消耗电池总成24荷电状态直到在特定驾驶模式/循环下其最大容许放电率。EV模式是用于电动车辆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的荷电状态在某些情况下可以增加，例如归因于一段时间的再生制动。发动机14在默认EV模式下通常关闭(OFF)，但是必要时可以基于车辆系统状态或如操作者所允许地操作。

电动车辆12可以附加地在混合动力(HEV)模式下操作，在混合动力模式下发动机14和马达22两者都用于车辆推进。HEV模式是用于电动车辆12的操作的电荷维持模式的示例。在HEV模式期间，电动车辆12可以减少马达22推进力使用以便通过增加发动机14推进力而将电池总成24的荷电状态维持在恒定或近似恒定的水平。电动车辆12可以在本公开范围内除EV和HEV模式之外的其他操作模式下操作。

图2和3说明了可以成为电动车辆的一部分的电池阵列25。例如，电池阵列25可以是图1的电动车辆12的电池总成24的一部分。电池阵列25包括用于给电动车辆12的各种部件提供电力的多个电池单元58。尽管在图2中说明了电池单元58的具体数量，但在本发明的范围内电池阵列25可以包括更多或更少数量的电池单元。换句话说，本发明没有被限制为这些图中所示出的具体的结构。

电池单元58可以并排堆叠以便形成一组电池单元，有时被称为“电池单元堆叠”。在一个实施例中，电池单元58是棱形的锂离子电池。然而，可供选择地，在本发明的范围内可以使用具有其它几何形状(圆柱形、袋状等)和/或化学成份(镍-金属氢化物、铅酸等)的电池单元。

通常，有时被称为阵列结构或阵列支撑结构的支撑结构59围绕电池单元58。支撑结构59可以包括设置在这组电池单元58的纵向长度处的相对端壁60和在电池阵列25的两侧在相对端壁60之间延伸的相对侧壁62。端壁60和侧壁62配合以便在压缩下相对于彼此保持电池单元58。侧壁62可以以任何已知的方式被连接到端壁60。在一个非限制性实施例中，侧壁62和端壁60被焊接在一起。在另一非限制性实施例中，支撑结构59包括具有通常围绕电池单元58的单一、连续单元的整体设计。

此外，支撑结构59可以包括固持杆72和一个或多个汇流条模块75。固持杆72可以可选择地在电池阵列25的电池单元58的顶部的上方延伸用于固定电池单元58以及给电池阵列25提供刚性。汇流条模块75可以依靠在电池单元58的顶部上并且可以接收用于电连接电池单元58的金属汇流条(未示出)。

此外，电池阵列25可以使用被集成为支撑结构59的一部分的一个或多个提升部件64。提升部件64配置为接收以下所述的示例的提升工具，提升工具接合提升部件64以便提升、处理和/或移动电池阵列25。例如，在电池阵列的阵列或封装部的制造过程期间，可以使用提升工具来接合提升部件64。在一个非限制性实施例中，提升部件64从支撑结构59的端壁60伸出。然而，还可以预期其它结构，包括其中提升部件64被集成到侧壁62或支撑结构59的任何其它部分的结构。

在一个非限制性实施例中，每个端壁60显示两件式设计。例如，每个端壁60可以包括外部壳体66和连接到外部壳体66的内部壳体68。内部壳体68设置在外部壳体66和电池单元58之间。外部壳体66可以是端壁60的冲压的金属部，以及内部壳体68可以是端壁60的塑料部。

在一个非限制性实施例中，电池阵列25的每个端壁60的提升部件64包括凸耳70。凸耳70可以从外部壳体66向上伸出以便凸耳70在与电池阵列25的底部相对的方向上延伸。凸耳70可以包括在朝向相对端壁60的方向上延伸的弯曲部74。固持杆72可以与凸耳70连接。在一个非限制性实施例中，固持杆72的凸耳69被焊接到凸耳70的弯曲部74。槽76可以在凸耳70的弯曲部74的下面77和内部壳体68的顶面79之间延伸。凸耳70和固持杆72一起形成了电池阵列25的每个端部的提升部件64。提升工具可以接收在槽76内并且然后被移动以便与弯曲部74的下面77接合以便如以下进一步所述的提升和移动电池阵列25。

可以形成穿过每个端壁60的内部壳体68的一个或多个通孔78。在一个实施例中，通孔78竖直贯穿内部壳体68的高度。通孔78可以设置在内部壳体68的相对侧部81内。相对侧部81设置为靠近每个端壁60和侧壁62之间的接合部。

图4A和4B说明了示例性提升工具80。提升工具80包括主体82、固定的腿状部84和可移动的腿状部86。固定的腿状部84和可移动的腿状部86都从主体82延伸。固定的腿状部84相对于主体82大体上是不可移动的，而可移动的腿状部86可以相对于主体82平移或枢转。在一个实施例中，可移动的腿状部86可以如箭头X(参见图4A)示意性所示沿着主体82的长度平移。在另一实施例中，可移动的腿状部86可以如箭头Z(参见图4B)示意性所示相对于主体82枢转或摇摆。接合元件88可以从提升工具80的可移动的腿状部86横向延伸。

现在在继续参照图1-4B的情况下参照图5A、5B和5C，在电池阵列的封装部的制造过程期间可以使用提升工具80来提升和移动电池阵列25。首先，移动提升工具80来靠近电池阵列25。可以从电池阵列25的顶侧90靠近电池阵列25以便在端壁60和任何周围的障碍物(例如，电池附件、封装、电池内部的部件等)之间的额外的侧面间隙是不必要的。

然后，使用提升工具80来接合其中一个提升部件64。首先将提升工具80的固定的腿状部84插入到端壁60的内部壳体68的其中一个通孔78中以便相对于端壁60适当地定位并且对齐提升工具80。同时将固定的腿状部84在通孔78中的接合作为移动的反作用力使用，然后将可移动的腿状部86移动到槽76中。例如，可移动的腿状部86可以在方向X(参见图5A)上平移或在方向Z上(参见图5B)枢转以便将接合元件88定位在凸耳70的弯曲部74的下方。在任一实施例中，没必要将提升工具80的任何部分移动至延伸超出电池阵列25的外部外围外壳以便接合提升部件64的位置。

最后，提升工具80的主体82可以在向上的方向D1上移动以便提升和移动电池阵列25(图5C最佳地说明)。在向上的方向D1上的移动使得接合元件88与凸耳70的弯曲部74的下面77接触，从而形成必要的阻碍以便提升和移动电池阵列25。

图6和7说明了另一示例性电池阵列125。在这个公开中，在适当的情况下，相同的附图标记表明相同的元件，并且加上100或其倍数的附图标记表明改进的元件，改进的元件理解为包含相应的最初元件的相同特征和益处。

在这个示例性实施例中，电池阵列125包括多个电池单元158、围绕多个电池单元158的支撑结构159，以及可以被用于提升、处理和操纵电池阵列125的一个或多个提升部件164。支撑结构159的每个端壁160(仅示出一个)可以包括其中一个提升部件164。在一个非限制性实施例中，端壁160显示了单件式设计并且是铸造的金属部件。

每个端壁160的提升部件164可以包括与端壁160整体形成的凸耳170。凸耳170可以从端壁160的外面192向外伸出。外面192面向远离电池单元158的方向。进一步如下所述，凸耳包括配置为接收提升工具的一部分的槽176。在一个非限制性实施例中，凸耳170设置为靠近端壁160的顶部以便促进接近提升部件164。

凸耳170包括最外面的面194。最外面的面194延伸到平面P1。最外面的面194是端壁160的最外面的表面。换句话说，端壁160的其它部分不超出平面P1向外伸出。然而，端壁160的一些其它部分可以延伸直到平面P1。

继续参照图6和7，图8说明了使用提升工具180来接合和提升电池阵列125。首先，移动提升工具180靠近电池阵列125。可以从电池阵列125的顶侧190靠近电池阵列125以便在端壁160和任何周围的障碍物(例如，电池附件、封装等)之间的额外的侧面间隙是不必要的。

然后，移动提升工具180来接合提升部件164。提升工具180可以包括腿状部198，腿状部198可以被移动到槽176中并且然后在凸耳170的一部分之下以便接合提升部件164。腿状部198可以接合凸耳170的围绕槽176的外围延伸的任何部分。在一个非限制性实施例中，提升工具180接合槽176的弯曲端部199。一旦已经充分地接合提升部件164，可以移动提升工具180来提升和操纵电池阵列125。

尽管不同的非限制性实施例说明为具有具体的组件或步骤，但本公开的实施例不限于那些特定的组合。将来自任何非限制性实施例中的一些组件或部件与来自任何其他非限制性实施例中的部件或组件结合使用，是可能的。

应该理解的是，贯穿几个附图的相同的附图标记识别对应的或相似的元件。应该理解的是，尽管在这些示例性实施例中公开并且说明了特定的组件布置，但其他布置也可以从本公开的教导中受益。

上述说明应该理解为说明性的并且无任何限制的意义。本领域普通技术人员应该理解，某些修改可以在本公开的范围内。由于这些原因，下面的权利要求应该被研究以确定本公开的准确范围和内容。

Claims (15)

1.一种电池阵列，所述电池阵列包含：

多个电池单元；

支撑结构，所述支撑结构围绕所述多个电池单元；以及

第一提升部件，所述第一提升部件从所述支撑结构的第一壁伸出。

2.根据权利要求1所述的电池阵列，其中所述第一壁是所述支撑结构的端壁。

3.根据权利要求1所述的电池阵列，其中所述第一壁包括外部壳体和内部壳体，以及所述第一提升部件包括从所述外部壳体伸出的凸耳。

4.根据权利要求3所述的电池阵列，其中所述凸耳的弯曲部在所述内部壳体之上延伸。

5.根据权利要求3所述的电池阵列，其中所述内部壳体包括至少一个竖直贯穿所述内部壳体的通孔。

6.根据权利要求3所述的电池阵列，其中固持杆在所述多个电池单元的顶部的上方延伸并且与所述凸耳连接。

7.根据权利要求6所述的电池阵列，其中所述凸耳和所述固持杆一起形成所述第一提升部件。

8.根据权利要求3所述的电池阵列，包含在所述凸耳和所述内部壳体之间延伸的槽。

9.根据权利要求1所述的电池阵列，其中所述第一提升部件包括凸耳，所述凸耳在与所述多个电池单元相对的方向上从所述第一壁的外面向外伸出。

10.根据权利要求9所述的电池阵列，其中所述凸耳包括槽。

11.根据权利要求10所述的电池阵列，其中所述槽配置为接收提升工具。

12.根据权利要求9所述的电池阵列，其中所述凸耳的最外面的面是所述第一壁的最外面的表面。

13.根据权利要求1所述的电池阵列，其中所述提升部件包括集成为所述支撑结构的一部分的凸耳。

14.根据权利要求1所述的电池阵列，包含从所述支撑结构的第二壁伸出的第二提升部件，所述第二壁在所述多个电池单元的与所述第一壁的相对端上。

15.根据权利要求1所述的电池阵列，其中所述第一提升部件包括配置为接收提升工具的槽。