CN106374058B - 张紧电池组外壳 - Google Patents

Abstract

一种示例性电池组外壳总成包括张紧部，该张紧部限制第一外壳侧面相对于第二外壳侧面的运动以抵抗电池单元的组内至少一个电池单元的膨胀，该电池单元沿着轴线被设置在第一外壳侧面和第二外壳侧面之间。

Description

张紧电池组外壳

技术领域

本发明涉及抵抗电池单元的膨胀。更具体地，本发明涉及一种包含张紧部的外壳，该张紧部限制外壳的相对运动以抵抗外壳内电池单元的膨胀。

背景技术

一般而言，电动车辆不同于常规机动车辆，因为电动车辆使用一个或多个由电池供电的电机来选择性地驱动。与电动车辆相比，常规机动车辆仅使用内燃发动机来驱动。电机可以代替内燃发动机驱动电动车辆，或除内燃发动机之外电机也可以驱动电动车辆。示例电动车辆包括混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、燃料电池车辆(FCV)和电池电动车辆(BEV)。

给电机供电的牵引电池可以包括在外壳内的一个或多个电池单元的组。随着时间推移，电池单元可能膨胀并且尺寸增加。膨胀的电池单元可以施加力到外壳上，这有可能破坏外壳的结构完整性。此外，电池单元的膨胀可能对电池单元的性能产生不利影响。

发明内容

根据本发明的示例性方面的一种电池组外壳总成除了其他方面以外包括张紧部，该张紧部限制第一外壳侧面相对于第二外壳侧面的运动以抵抗电池单元的组内至少一个电池单元的膨胀，该电池单元沿着轴线被设置在第一外壳侧面和第二外壳侧面之间。

在前述总成的进一步非限制性实施例中，第一外壳侧面和第二外壳侧面是轴向相对的。

在任一前述总成的进一步非限制性实施例中，张紧部的相对轴向端在横向于轴线的方向上延伸以限制第一侧面和第二侧面的相对轴向运动。

在任一前述总成的进一步非限制性实施例中，底部侧面连接第一侧面和第二侧面。

在任一前述总成的进一步非限制性实施例中，该总成包括张紧侧面，该张紧侧面包括张紧部和覆盖部。该张紧侧面与第一外壳侧面和第二外壳侧面横向对齐。

在任一前述总成的进一步非限制性实施例中，张紧部包括第一材料成分，并且覆盖部包括不同于第一材料成分的第二材料成分。

在任一前述总成的进一步非限制性实施例中，张紧部包括金属材料，并且覆盖部包括聚合物材料。

在任一前述总成的进一步非限制性实施例中，张紧侧面是外壳盖。

在任一前述总成的进一步非限制性实施例中，覆盖部和张紧部被直接彼此连接。

在任一前述总成的进一步非限制性实施例中，张紧部或覆盖部中的至少一个包括延伸部，该延伸部被接收在张紧部或覆盖部中的另一个的孔内，以相对于覆盖部保持张紧部。

根据本发明的另一个示例性方面的一种用于电动车辆的电池组除了其他方面以外包括具有多个侧面的外壳、沿着轴线设置并且被轴向定位在多个侧面中的第一侧面和多个侧面中的第二侧面之间的电池单元的组、以及被固定到多个侧面中的张紧侧面的张紧部。张紧部从第一侧面轴向延伸到第二侧面并且被配置为限制第一侧面相对于第二侧面的运动以抵抗电池单元的组内至少一个电池单元的膨胀。

在前述电池组的进一步非限制性实施例中，该电池组包括将第一侧面连接到第二侧面的底部侧面。

在任一前述电池组的进一步非限制性实施例中，外壳提供开口区域，该开口区域接收电池单元的组。

在任一前述电池组的进一步非限制性实施例中，张紧侧面包括张紧部和覆盖部。张紧部具有第一材料成分，并且覆盖部具有不同于第一材料成分的第二材料成分。

在任一前述电池组的进一步非限制性实施例中，张紧部包括金属材料，并且覆盖部包括聚合物材料。

根据本发明的另一个示例性方面的一种抵抗电池单元的组的膨胀的方法除了其他方面以外包括使用电池组外壳的张紧侧面的张紧部来限制电池组外壳的第一轴向侧面相对于电池组外壳的第二轴向侧面的运动。

在前述方法的进一步非限制性实施例中，该方法包括模制张紧侧面的覆盖部以将张紧部固定到覆盖部。

在任一前述方法的进一步非限制性实施例中，张紧部包括金属材料并且覆盖部包括聚合物材料。

在任一前述方法的进一步非限制性实施例中，该方法包括将电池单元的组轴向定位在第一轴向侧面和第二轴向侧面之间。

在任一前述方法的进一步非限制性实施例中，该限制抵抗电池单元的组内至少一个电池单元的膨胀。

附图说明

通过具体实施方式，所公开的示例的各种特征和优点对于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被简要描述如下：

图1说明了用于示例电动车辆的动力传动系统的高度示意图；

图2说明了适合用在图1的动力传动系统内的示例电池组的局部分解图；

图3说明了来自图2的电池组的电池单元的剖视图；

图4说明了图2的电池组的局部剖视图；

图5说明了来自图2的电池组的外壳的张紧侧面的分解图。

具体实施方式

本发明总体上涉及限制电动车辆的电池组中的电池单元的膨胀。电池组的外壳包括限制膨胀的张紧部。

参考图1，混合动力电动车辆(HEV)的动力传动系统10包括电池组14，电池组14容纳电池单元18的组。动力传动系统10进一步包括内燃发动机20、马达22和发电机24。马达22和发电机24是电机的类型。马达22和发电机24可以是单独的或具有组合的马达-发电机的形式。

在该实施例中，动力传动系统10是使用第一驱动系统和第二驱动系统的功率分流动力传动系统。第一和第二驱动系统生成扭矩以驱动一组或多组车辆驱动轮28。第一驱动系统包括发动机20和发电机24的组合。第二驱动系统至少包括马达22、发电机24和电池组14。马达22和发电机24是动力传动系统10的电驱动系统的一部分。

发动机20和发电机24可以通过动力传输单元30——例如行星齿轮组——连接。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，可以被用于将发动机20连接至发电机24。在一个非限制性实施例中，动力传输单元30是行星齿轮组，该行星齿轮组包括环形齿轮32、中心齿轮34和行星齿轮架组件36。

发电机24可以由发动机20通过动力传输单元30来驱动以将动能转变为电能。发电机24可以可选择地用作马达以将电能转变为动能，从而输出扭矩至连接到动力传输单元30的轴38。

动力传输单元30的环形齿轮32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可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。在其他示例中可以使用其它动力传输单元。

齿轮46将来自发动机20的扭矩传递至差速器48以最终为车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括能够将扭矩传递至车辆驱动轮28的多个齿轮。在该示例中，第二动力传输单元44通过差速器48被机械地连接至车轴50以将扭矩分配至车辆驱动轮28。

马达22可以选择地被用于通过将扭矩输出至也连接至第二动力传输单元44的轴54来驱动车辆驱动轮28。在该实施例中，马达22和发电机24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24可以被用作马达以输出扭矩。例如，马达22和发电机24可以各自输出电力以给电池组14的单元再充电。

现在参考图2并继续参考图1，电池组14的示例包括外壳60，该外壳60提供开口区域64，该开口区域64接收电池单元18的组。电池单元18沿着轴线A被设置在外壳60内。

在该示例中，电池单元18的组包括五个电池单元18，但是可以包括更多个电池单元18或更少个电池单元18。

示例外壳60在开口区域64内容纳单个电池单元18的组。在另一示例中，多于一个电池单元18的组可以被容纳在开口区域64内，例如沿着垂直于轴线A的轴线设置的另一个五个电池单元18的组。

在该示例中，外壳60总体上是六面体并且因而总体上包括六个主要侧面或表面。外壳60的第一侧面74和第二侧面78是轴向侧面。电池单元18被轴向定位在第一侧面74和第二侧面78之间。外壳进一步包括底部侧面82、张紧侧面86以及一对横向侧面90。

电池单元18被设置在底部侧面82上，底部侧面82从第一侧面74延伸到第二侧面78。底部侧面82使用例如粘合剂、焊接或机械紧固件被固定到第一侧面74和第二侧面78。底部侧面82从而将第一侧面74连接到第二侧面78。

横向侧面90邻近电池单元18的横向外部边缘。横向侧面90从第一侧面74轴向地延伸到第二侧面78。横向侧面90使用例如粘合剂、焊接或机械紧固件被固定到第一侧面74和第二侧面78。横向侧面90从而将第一侧面74连接到第二侧面78。

在该示例中，第一侧面74、第二侧面78、底部侧面82和横向侧面90提供开口区域64，开口区域64接收电池单元18。在该示例中，第一侧面74、第二侧面78、底部侧面82是由金属材料(例如铝)制成的，但也可以由聚合物材料或呈现类似的拉伸模量和刚度的聚合物和金属材料的一些组合制成。

张紧侧面86提供了外壳盖，该外壳盖覆盖开口区域64以将电池单元18封闭在外壳60的开口区域64内。张紧侧面86可以使用粘合剂、机械紧固件、焊接或一些其他连接策略被固定到第一侧面74、第二侧面78和底部侧面82。张紧侧面86和外壳60的其余部分之间的界面可以使用橡胶密封垫或密封剂液密密封或气密密封。

在本示例中，第一侧面74、第二侧面78、底部侧面82、张紧侧面86和横向侧面90被示为单独的侧面，但也可以与一个或多个其它侧面组合形成。也就是说，第一侧面74、第二侧面78、底部侧面82和横向侧面90可以被共同模制或铸造为为单个连续且不间断的结构。此外，第一侧面74、第二侧面78和横向侧面90可以被模制或铸造在一起，并且底部侧面82然后被固定到第一侧面74、第二侧面78以及横向侧面90的向下表面。更进一步地，横向侧面90和底部侧面82可以被挤压为连续的型件。在这种情况下，这样的型件将被固定到第一侧面74和第二侧面78的轴向表面。

现在参考图3并继续参见图2，在该示例中，电池单元18是棱柱形单元。在另一示例中，电池单元18可以是软包单元(pouch cell)或另一种类型的电池单元。

示例电池单元18包括电极结构100，电极结构100被折叠并且被绕轴线缠绕，该轴线相对于轴线A横向延伸。电极结构100可以被称为果冻卷型电极(jelly-roll typeelectrode)。

如已知的，如果不被约束，电池单元18可以趋向于膨胀并且随着时间推移厚度增加。由于电极结构100，电池单元18的膨胀趋向于主要发生在与轴线A一致的方向上。电池单元18的大体上非限制性的示例膨胀在图3中用虚线B表示。

在外壳60内，由于电池单元18的膨胀而导致的力促使第一侧面74和第二侧面78轴向远离彼此。如果不被充分抵抗，由于电池单元18的膨胀而导致的力可以不希望地使外壳60受压和变弱。由于电池单元18的膨胀而导致的力可以导致例如来自开口区域64的不希望的泄漏路径。示例外壳60限制第一侧面74相对于第二侧面78的运动以抵抗一个或多个电池单元18的膨胀。

现在参考图4和5并继续参考图2和3，示例外壳60使用张紧部104来抵抗膨胀，该张紧部104被包含到外壳的张紧侧面86中。

在该示例中，张紧侧面86上张紧部104以外的部分被称为覆盖部108。张紧部104的主要功能是抵抗第一侧面74远离第二侧面78的运动。覆盖部108的主要功能是覆盖开口区域64以将电池单元18封闭在外壳60内。

在该示例中，张紧部104被直接固定到覆盖部108。示例覆盖部108主要是模制聚合物材料，并且示例张紧部104主要是金属材料。

张紧部104包括沿着轴线分布的多个孔116，当张紧侧面86覆盖开口区域64时，该轴线与轴线A一致。当模制覆盖部108时，在模制覆盖部108之前，张紧部104被放置在模具中。当模制覆盖部108时，聚合物材料流过孔116并且被模具约束在张紧部104的相对侧上以形成头部120或按钮，头部120或按钮相对于孔116的直径被增大。头部120经由延伸部124连接到覆盖部108的其余部分，延伸部124是覆盖部108通过孔116延伸到头部120的部分。当覆盖部108已固化并且被从模具中取出时，头部120限制张紧部104远离覆盖部108的运动。

在另一示例中，张紧部104包括头部、延伸部或两者，头部、延伸部或两者被保持在覆盖部108的孔内以将张紧部直接连接到覆盖部108。

在另一示例中，机械紧固件、粘合剂等被用来将张紧部104直接连接到覆盖部108。

张紧部104包括第一凸缘132和第二凸缘136，第一凸缘132和第二凸缘136从张紧部104的其余部分在横向于轴线A的方向上延伸。第一凸缘132被定位在张紧部104的第一轴向端处。第二凸缘136被定位在张紧部104的第二轴向端处。

当张紧侧86覆盖开口区域64时，第一凸缘132被定位成抵靠第一侧面74的向外表面，并且第二凸缘136被定位成抵靠第二侧面78的向外表面。第一凸缘132和第二凸缘136限制第一侧面74远离第二侧面78的运动，这约束电池单元18的轴向膨胀。张紧部104因而充当限制电池单元18的轴向膨胀的张紧元件，电池单元18的轴向膨胀可能是由于电池单元18的膨胀。

在该示例中，张紧部104的第一凸缘132和第二凸缘136抵抗电池单元18的膨胀。在另一示例中，第一凸缘132和第二凸缘136可以被省略，并且紧固件可以被用来将张紧部104的相对轴向端分别固定到第一侧面74和第二侧面78的向上表面。

张紧部104具有第一材料成分，并且覆盖部108具有第二材料成分。第一材料成分的张力比第二材料成分的张力强。

在该示例中，张紧部104是钢材。在另一示例中，该张紧部104是铝。将这些材料包含在张紧部104而不是覆盖部108中除其他方面以外可以降低材料成本。

虽然在该示例中张紧部104是金属，但是另一示例可以包括非金属、但张力高于构成覆盖部108的材料的张紧部。

例如，张紧侧面86的区域可以由单向玻璃带或织物制成，当制造张紧侧面86时，单向玻璃带或织物可以与张紧侧面86的其余部分一起形成，或嵌入到张紧侧面86的其余部分中。在这样的示例中，张紧侧面86的该区域提供张紧部。

在该示例中，所示的示例张紧部104被固定到覆盖部108的下侧。在另一示例中，张紧部104可以被固定到覆盖部108的向外表面。

在该示例中，张紧部104被包含到外壳60提供外壳盖的一部分中。在另一示例中，张紧部104被包含到外壳60的另一侧面中，例如底部侧面82或横向侧面90。

所公开的示例的特征包括包含张紧部的外壳侧面。相对于主要由其它材料(例如钢)形成的侧面，张紧部使侧面具有降低的重量。

由不同于张紧部的材料制造覆盖部可以为设计者提供更复杂的设计选择，该选择更具成本效益、更容易制造并且比现有技术的设计质量更轻。

前面的描述本质上是示例性的而不是限制性的。对所公开的示例所做的不背离本发明的本质的变化和修改对于本领域技术人员可以变得显而易见。因此，给予本发明的法律保护范围只能通过研究以下权利要求书来确定。

Claims (7)

1.一种电池组外壳总成，包含：

张紧侧面，所述张紧侧面包括彼此独立成型的张紧部和覆盖部，所述张紧部限制第一外壳侧面相对于第二外壳侧面的运动以抵抗电池单元的组内至少一个电池单元的膨胀，所述电池单元沿着轴线被设置在所述第一外壳侧面和所述第二外壳侧面之间，所述张紧侧面与所述第一外壳侧面和所述第二外壳侧面横向对准，所述张紧部或所述覆盖部中的至少一个包括延伸部，所述延伸部被接收在所述张紧部或所述覆盖部中的另一个的孔内，以相对于所述覆盖部保持所述张紧部。

2.根据权利要求1所述的电池组外壳总成，其中所述第一外壳侧面和所述第二外壳侧面是轴向相对的。

3.根据权利要求1所述的电池组外壳总成，其中所述张紧部包含沿着所述轴线延伸的主体部分和自所述主体部分的两端分别横向于所述轴线延伸的第一凸缘与第二凸缘，以限制所述第一外壳侧面和所述第二外壳侧面的相对轴向运动。

4.根据权利要求1所述的电池组外壳总成，其中底部侧面连接所述第一外壳侧面和所述第二外壳侧面。

5.根据权利要求1所述的电池组外壳总成，其中所述张紧部包含第一材料成分，并且所述覆盖部包含不同于所述第一材料成分的第二材料成分。

6.根据权利要求1所述的电池组外壳总成，其中所述张紧部包含金属材料，并且所述覆盖部包含聚合物材料。

7.根据权利要求1所述的电池组外壳总成，其中所述张紧侧面是外壳盖。

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