CN106374065A - 电池总成阵列板 - Google Patents

Abstract

根据本发明的示例性方面的电池组除了其他方面以外包括具有第一接合部件的阵列板，第一接合部件配置为当第一接合部件被置于邻近装配有第二接合部件的另一结构时与第二接合部件接合。

Description

电池总成阵列板

技术领域

本发明涉及电动车辆的电池组。电池组的电池总成包括具有第一接合部件的阵列板，第一接合部件配置为与邻近电池总成设置的结构的第二接合部件接合。

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。目前，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，用于给电机和其它电力负载提供电力的高压电池组包括具有多个互相连接的电池单元的多个电池总成，或电池阵列。通常在电动车辆内有一个有限的可用的空间来容纳电池组。因此，需要节省空间的封装。

发明内容

根据本发明的示例性方面的电池组除了其他方面以外包括阵列板，阵列板包括第一接合部件，第一接合部件配置为当第一接合部件被置于邻近装配有第二接合部件的另一结构时与第二接合部件接合。

在前述电池组的另一非限制性实施例中，阵列板包括面向电池单元的第一侧面区域和面向远离电池单元的方向的第二侧面区域。

在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，第一接合部件从第二侧面区域伸出。

在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，结构是第二阵列板。

在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，结构是外壳。

在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，第一接合部件是突出部并且第二接合部件是凹槽。

在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，第一接合部件和第二接合部件是梯形形状。

在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，阵列板设置在第一组电池单元的第一纵向范围处，以及第二接合部件是第二阵列板的一部分，第二阵列板设置在第二组电池单元的第二纵向范围处。

在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，阵列板和第二阵列板都包括多个第一接合部件和多个第二接合部件。

在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，阵列板设置为沿着第一组电池单元的侧面，以及第二接合部件是第二阵列板的一部分并且设置为沿着第二组电池单元的第二侧面。

根据本发明的另一示例性方面的电池组除了其他方面以外包括具有第一阵列板的第一电池总成，邻近第一电池总成的第二电池总成，以及至少部分地围绕第一电池总成和第二电池总成的外壳。第二电池总成和外壳中的至少一个配置为与第一阵列板联锁。

在前述电池组的另一非限制性实施例中，第一阵列板与外壳联锁，以及第一电池总成的第二阵列板与第二电池总成的第三阵列板联锁。

在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，第一电池总成、第二电池总成和外壳中的每个包括多个第一接合部件和多个第二接合部件。

在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，外壳包括在外壳的至少两个壁之间延伸的肋状部。

在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，肋状部配置为与第一阵列板联锁。

在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，外壳包括夹持部件，夹持部件配置为至少使第一电池总成保持在外壳内。

在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，间隔件设置在第一电池总成和第二电池总成之间。

在任一前述电池组的另一非限制性实施例中，冷却板与第一电池总成和第二电池总成中的至少一个相接触。

根据本发明的另一示例性方面的方法除了其他方面以外包括将第一电池总成插入到电池组的外壳，以便使第一电池总成的阵列板的第一接合部件与外壳或第二电池总成的第二接合部件联锁。

在前述方法的另一非限制性实施例中，插入步骤包括使第一电池总成从外壳的顶部朝向外壳的底部滑入外壳。

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示意性地说明了电动车辆的动力传动系统；

图2说明了电动车辆的电池总成；

图3说明了电池总成的阵列板；

图4说明了一对联锁的电池总成；

图5说明了另一对联锁的电池总成；

图6说明了电池组；

图7说明了另一电池组；

图8说明了另一电池组；

图9说明了另一电池组；

图10说明了另一电池组。

具体实施方式

本发明详细说明了在电动车辆内使用的若干示例性电池组。一个示例性电池组包括具有第一接合部件的阵列板，第一接合部件配置为当第一接合部件邻近第二接合部件设置时与第二接合部件接合。在一些实施例中，第二接合部件是邻近第一电池总成设置的第二电池总成的一部分。在其它实施例中，第二接合部件是电池组外壳的一部分。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。

在一个非限制性实施例中，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、和电池组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。尽管示出了功率分流式配置，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组24。

电池组24是示例性的电动车辆电池。电池组24可以是高电压牵引电池组，该高电压牵引电池组包括能够输出电力以操作马达22、发电机18和/或电动车辆12的其它电力负载的多个电池总成25(也就是电池阵列或电池单元的组)。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)，从而消耗电池组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，电池组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推进的使用以便通过增加发动机14推进而将电池组24的荷电状态维持在恒定或近似恒定的水平。在本公开范围内，电动车辆12可以在除EV和HEV模式之外的其他操作模式下操作。

图2说明了可以在电动车辆内使用的电池总成25。例如，电池总成25可以是图1所示的电动车辆12的电池组24的一部分。电池总成25包括用于给电动车辆12的各种电负载提供电力的多个电池单元56。尽管在图2中说明了电池单元56的具体数量，但在本发明的范围内电池总成25可以使用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图2中所示出的具体的结构。

电池单元56可以沿着纵轴A并排堆叠以便形成一组电池单元56，有时被称为“电池单元堆叠”。在一个非限制性实施例中，电池单元56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)，其它化学成份(镍-金属氢化物、铅酸等)，或两者的电池单元。尽管未示出，在邻近电池单元56之间可以设置间隔件或分离件。间隔件使电池单元56彼此电隔离。

在一个非限制性实施例中，电池单元56由支撑结构58支撑。支撑结构58可以包括配置为轴向地限制堆叠的电池单元56的两个或多个阵列板60。在一个非限制性实施例中，阵列板60设置在电池总成25的纵向范围上(例如参见图4)。换句话说，阵列板60可以配置为支撑结构58的端壁。在另一非限制性实施例中，阵列板60沿着电池总成25的侧面设置(例如，参见图5)。换句话说，阵列板60可以配置为支撑结构58的侧壁。在另一非限制性实施例中，支撑结构58可以包括沿着电池总成25的侧面和端部设置的阵列板60(例如，参见图2)。如以下更详细地说明，一个或多个阵列板60可以包括接合部件，接合部件用于与邻近电池总成25设置的其它结构(例如另一电池总成或电池组外壳)的相应的接合部件联锁。

图3说明了示例性阵列板60。阵列板60包括第一侧面区域62和与第一侧面区域62相对的第二侧面区域64。在一个实施例中，第一侧面区域62面朝电池单元56，并且第二侧面区域64面向远离电池单元56的方向(参见图2)。

阵列板60可以由金属材料(铝、钢铁等)或塑料材料制成。在一个非限制性实施例中，阵列板60是挤压件。然而，可以使用其它制造技术(包括但不限于铸造技术)来制成阵列板60。

阵列板60的第二侧面区域64包括第一接合部件66和第二接合部件68。阵列板60可以包括任何数量的第一和第二接合部件66，68并且不限于图3所示的部件的具体布置。第一接合部件66可以以延伸远离第一侧面区域62的方向从第二侧面区域64向外伸出，并且第二接合部件68可以在邻近第一接合部件66之间延伸。

在一个非限制性实施例中，第一接合部件66是突出部并且第二接合部件68是凹槽。在另一非限制性实施例中，第一接合部件66和第二接合部件68是梯形形状。然而，本发明的范围内还可预期其它形状和结构。

现在参照图4，阵列板60的第一接合部件66配置为当第二阵列板60-2邻近阵列板60设置时与第二阵列板60-2的相应的第二接合部件68-2联锁。第二阵列板60-2与阵列板60是通用的(也就是具有相同的总体设计和特征)。然而，因为阵列板60和第二阵列板60-2设置在它们各自的电池总成25、25-2的相对端处(也就是一个在右手侧并且另一个在左手侧)，当第二电池总成25-2邻近电池总成25设置时，阵列板60的第一接合部件66与第二阵列板60-2的第二接合部件68-2对齐。类似地，第二阵列板60-2的第一接合部件66-2可以与阵列板60的第二接合部件68联锁或接合。以这样的方式，电池总成25和第二电池总成25-2可以端对端地被固定到一起。通过提供第一和第二阵列板60、60-2，沿着电池总成25和第二电池总成25-2的侧面可以实现类似的互相连接，第一和第二阵列板60、60-2的每个具有配置为彼此联锁的第一接合部件66、66-2和第二接合部件68、68-2(参见图5)。

图6是示例性电池组24的俯视图。电池组24包括大体上被外壳70围绕的多个电池总成25。外壳70包括多个壁72。在这个实施例中，移除了外壳70的顶壁或盖子以便更好地说明电池组24的内部内容。

电池组24的每个电池总成25可以包括设置在相对的阵列板60之间的多个电池单元56，电池单元56设置在电池总成25的纵向范围。每个阵列板60包括用于固定外壳70内的电池总成25的第一接合部件66和第二接合部件68。

在一个非限制性实施例中，外壳70的壁72的一部分包括第一接合部件74和第二接合部件76。第一和第二接合部件74、76可以集成于壁72或可以是连接到壁72的单独的插入部。阵列板60的第一接合部件66配置为与外壳70的壁72的第二接合部件76联锁。类似地，壁72的第一接合部件74配置为与阵列板60的第二接合部件68联锁。以这样的方式，每个电池总成25可以被固定到外壳70。在另一非限制性实施例中，通过将阵列板60的第一接合部件66与壁72的第二接合部件76对齐，并且然后将每个电池总成25向下滑入外壳70，来将每个电池总成25从外壳70的顶部插入到外壳70。接合部件66、68、74、76引导电池总成25在电池组24内就位。

可以横跨每个电池总成25的每个阵列板60来固定一个或多个夹持部件78。在一个非限制性实施例中，夹持部件78是固定在电池总成25的边缘处的杆或薄板。夹持部件78在竖直方向(也就是进入图6的页面的方向)保持电池总成25。

图7是另一示例性电池组124的俯视图。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。

电池组124包括大体上被外壳170围绕的多个电池总成125。外壳170包括多个壁172。已经移除了外壳170的顶壁或盖子以便更好地说明电池组124的内部内容。电池组124的每个电池总成125包括设置在阵列板160之间的多个电池单元156。每个阵列板160包括第一接合部件166和第二接合部件168。外壳170的壁172还包括第一接合部件174和第二接合部件176。

在这个非限制性实施例中，每个电池总成125可以被固定到外壳170和邻近的电池总成125。例如，一些阵列板160的第一和第二接合部件166、168可以与壁172的第一和第二接合部件174、176的一部分接合或联锁，以及其它阵列板160的第一和第二接合部件166、168可以与邻近设置的阵列板160的相应的第一和第二接合部件166、168接合。

图8是另一示例性电池组224的俯视图。电池组224包括大体上被具有多个壁272的外壳270围绕的多个电池总成225。电池组224的每个电池总成225包括设置在阵列板260之间的多个电池单元256。每个阵列板260包括第一接合部件266和第二接合部件268。外壳270的壁272还包括第一接合部件274和第二接合部件276。

在另一非限制性实施例中，外壳270包括横跨电池组224——例如在两个壁272之间——延伸的肋状部271。肋状部271增加了外壳270的结构完整性。肋状部271的相对侧面273可以包括第一和第二接合部件275、277。

每个电池总成225可以被固定到外壳270的其中一个壁272和肋状部271。例如，一些阵列板260的第一和第二接合部件266、268可以与壁272的第一和第二接合部件274、276的一部分接合，以及其它阵列板260的第一和第二接合部件266、268可以与肋状部271的第一和第二接合部件275、277接合。

图9是电池组324的侧视图。电池组324包括至少一个大体上被外壳370围绕的电池总成325，外壳370具有多个壁372和盖子381。可以使用紧固件383将盖子381固定到一些壁372。在一个非限制性实施例中，盖子381起到夹持部件的作用以用于在竖直方向上保持电池总成325。

电池组324的电池总成325包括设置在阵列板360之间的多个电池单元356。类似于如上所述的任何接合配置，阵列板360可以包括接合部件(图9中未示出)，该接合部件用于接合外壳370或邻近的电池总成的相应的接合部件。

在另一非限制性实施例中，冷却板385可以设置在电池总成325和外壳370的其中一个壁372(此处是底壁)之间。冷却板385——可供选择地其可以指的是热交换器板——传导来自电池单元356的热量。冷却板385可以起到散热器的作用以用于移除由电池单元356产生的热量。以与电池总成325类似的方式，冷却板385可以包括用于联锁外壳370的接合部件387。

图10是另一电池组424的侧视图。电池组424可以包括第一电池总成425-1和第二电池总成425-2。在一个非限制性实施例中，第二电池总成425-2竖直地堆叠在第一电池总成425-1顶部的上方或上面。一个或多个间隔件495可以设置在第一和第二电池总成425-1、425-2之间以便使它们彼此隔开并且形成多级电池组。

第一和第二电池总成425-1、425-2大体上被具有多个壁472和盖子481的外壳470围绕。可以使用紧固件483将盖子481固定到一些壁472。

第一和第二电池总成425的每个包括设置在阵列板460之间的多个电池单元456。以如上所述的任何方式，阵列板460可以包括接合部件(图10中未示出)，该接合部件用于接合外壳470或邻近的电池总成的相应的接合部件。间隔件495还可以包括以与电池总成425-1、425-2类似的方式与外壳470联锁的接合部件(未示出)。

在另一非限制性实施例中，冷却板485设置为与第一和第二电池总成425-1、425-2的每个相接触。冷却板485起到散热器的作用以用于移除由电池单元456产生的热量。

本发明的示例性电池组提供了紧凑和节省空间的封装设计。所述的设计大体上消除了电池组内部的传统的螺栓连接机构以便呈现减少的封装体积，这减少了装配的复杂性和装配时间。

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特征与来自任何其他非限制性实施例中的特征或组件结合使用，是可能的。

应该理解的是，贯穿几个附图的相同的附图标记标识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，某些修改可以落入本公开的范围内。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 (10)

1.一种电池组，包含：

阵列板，所述阵列板包括第一接合部件，所述第一接合部件配置为当所述第一接合部件被置于邻近装配有第二接合部件的另一结构时与所述第二接合部件接合。

2.根据权利要求1所述的电池组，其中所述阵列板包括面向电池单元的第一侧面区域和面向远离所述电池单元的方向的第二侧面区域。

3.根据权利要求2所述的电池组，其中所述第一接合部件从所述第二侧面区域伸出。

4.根据权利要求1所述的电池组，其中所述结构是第二阵列板。

5.根据权利要求1所述的电池组，其中所述结构是外壳。

6.根据权利要求1所述的电池组，其中所述第一接合部件是突出部并且所述第二接合部件是凹槽。

7.根据权利要求1所述的电池组，其中所述第一接合部件和所述第二接合部件是梯形形状。

8.根据权利要求1所述的电池组，其中所述阵列板设置在第一组电池单元的第一纵向范围上，以及所述第二接合部件是第二阵列板的一部分，所述第二阵列板设置在第二组电池单元的第二纵向范围上。

9.根据权利要求8所述的电池组，其中所述阵列板和所述第二阵列板都包括多个所述第一接合部件和多个所述第二接合部件。

10.根据权利要求1所述的电池组，其中所述阵列板设置为沿着第一组电池单元的侧面，以及所述第二接合部件是第二阵列板的一部分并且设置为沿着第二组电池单元的第二侧面。