CN106997934A - 具有滑入式电池总成的电池组 - Google Patents

Abstract

根据本发明示例性方面的电池组除其它方面以外包括外壳和电池总成，该电池总成相对于外壳被保持。电池总成和外壳中的一个包括槽，该槽配置为随着电池总成滑动到与外壳接合而接收电池总成和外壳中的另一个的凸缘。

Description

具有滑入式电池总成的电池组

技术领域

本发明涉及用于电动车辆的电池组。电池组的电池总成配置用于滑动接合电池组的外壳壁。

背景技术

降低机动车辆燃料消耗和排放的需求是众所周知的。因此，正在研发降低或完全消除对内燃发动机的依赖的车辆。为这种目的而在当前开发的一种类型的车辆是电动车辆。总体上，由于电动车辆通过一个或多个电池供电的电机选择性地驱动，因此电动车辆与传统机动车辆不同。相比之下，传统机动车辆仅依靠内燃发动机来驱动车辆。

用于为电机以及其它电气负载供电的高压电池组通常包括多个电池总成或电池阵列，该电池总成或电池阵列包括多个互连的电池单元。电动车辆内通常存在用于容纳电池组的有限量的可用空间。因此，需要空间有效的组装设计。

发明内容

根据本发明示例性方面的电池组除其它方面以外包括外壳和电池总成，该电池总成相对于外壳被保持。电池总成和外壳中的一个包括槽，该槽配置为随着电池总成滑动到与外壳接合而接收电池总成和外壳中的另一个的凸缘。

在上述电池组的进一步非限制性实施例中，电池总成的阵列板包括面向电池单元的第一侧区域以及面向远离电池单元的方向的第二侧区域。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，凸缘或槽被设置在阵列板的第二侧区域上。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，槽水平地延伸横穿电池总成的阵列板或外壳的壁。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，电池总成包括凸缘并且外壳包括槽。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，凸缘从电池总成的阵列板延伸并且槽形成在外壳的壁中。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，电池总成包括槽并且外壳包括凸缘。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，电池总成包括设置在电池总成的纵向范围内的第一阵列板和第二阵列板，并且第一阵列板和第二阵列板中的每一个包括凸缘或槽。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，电池总成或外壳包括多个凸缘。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，凸缘是L形。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，至少一个紧固件延伸穿过外壳的壁并且延伸到电池总成的阵列板内。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，电池总成包括多个电池单元，该多个电池单元设置在第一阵列板和第二阵列板之间。

根据本发明另一示例性方面的方法除其它方面以外包括使电池总成滑动进入电池组的外壳内，以使电池总成或外壳的凸缘接合电池总成和外壳中的另一个的槽。

在上述方法的进一步非限制性实施例中，滑动步骤包括使电池总成从外壳的开放侧朝向外壳的相对壁水平滑动进入外壳内。

在任一上述方法的进一步非限制性实施例中，该方法包括将电池总成定位为邻近外壳的开放侧；移动电池总成直至凸缘被接收在槽内；以及在移动步骤之后，执行滑动步骤。

在任一上述方法的进一步非限制性实施例中，该方法包括使第二电池总成滑动进入外壳内以使第二电池总成定位为邻近电池总成。

在任一上述方法的进一步非限制性实施例中，凸缘是电池总成的一部分并且槽是外壳的一部分。

在任一上述方法的进一步非限制性实施例中，凸缘是外壳的一部分并且槽是电池总成的一部分。

可以单独地或任意组合地使用上述段落、权利要求或下列说明书和附图中的实施例、示例以及替代形式，包括它们任意的各方面或各自的独立特征。关于一个实施例所描述的特征可以应用于所有的实施例，除非这样的特征是不兼容的。

本发明的各种特征及有利之处从下列具体实施方式中对本领域的技术人员而言是显而易见的。伴随具体实施方式的附图可以简要描述如下。

附图说明

图1示意性地示出了电动车辆的动力传动系统；

图2是电池总成的俯视图；

图3示出了电池总成的阵列板；

图4A是电池组的侧视图；

图4B是图4A的电池组的俯视图；

图5示出了另一示例性电池组；

图6示出了另一示例性电池组；

图7示出了又一示例性电池组。

具体实施方式

本发明详述了示例性的空间高效电池组设计，该设计用在电动车辆内。示例性电池组包括外壳和相对于外壳被保持的电池总成。凸缘被接收在槽内以随着电池总成滑动到与外壳接合而将电池总成引导到适当位置。在一些实施例中，凸缘是电池总成的一部分并且槽是外壳的一部分。在其它实施例中，凸缘是外壳的一部分并且槽是电池总成的一部分。在该具体实施方式的下述段落中更具体地说明这些以及其它特征。

图1示意性地示出了电动车辆12的动力传动系统10。虽然以混合动力电动车辆(HEV)示出，但应理解的是，这里描述的构思不限于HEV并且可以扩展到其它电动车辆，包括但不限于插电式混合动力电动车辆(PHEV)、电池电动车辆(BEV)以及燃料电池车辆。

在一个非限制性实施例中，动力传动系统10是使用了第一驱动系统和第二驱动系统的动力分配动力传动系统(power-split powertrain system)。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以及电池总成24。在这个示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电力驱动系统。第一和第二驱动系统产生扭矩以驱动电动车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。虽然示为动力分配配置，但本发明可以扩展到任何混合动力或电动车辆，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。

在一个实施例中是内燃发动机的发动机14和发电机18可以通过例如行星齿轮组的动力传输单元30连接。当然，包括其它齿轮组和变速器的其它类型的动力传输单元可以用于将发动机14连接到发电机18。在一个非限制性实施例中，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而由发动机14驱动以使动能转化为电能。可选地，发电机18可以起马达的作用以使电能转化为动能，由此向连接到动力传输单元30的轴38输出扭矩。由于发电机18可操作地连接到发动机14，因此发动机14的转速可以由发电机18控制。

动力传输单元30的环形齿轮32可以连接到轴40，轴40通过第二动力传输单元44连接到车辆驱动轮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。其它动力传输单元也可以是适宜的。齿轮46将扭矩从发动机14传递到差速器48从而最终为车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括能够向车辆驱动轮28传递扭矩的多个齿轮。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机械地连接从而向车辆驱动轮28分配扭矩。

也可以采用马达22通过向轴52输出扭矩而驱动车辆驱动轮28，轴52也连接到第二动力传输单元44。在一个实施例中，马达22以及发电机18配合作为再生制动系统的一部分，在该系统中，马达22和发电机18两者都可以作为马达输出扭矩。例如，马达22和发电机18可以各自向电池组24输出电力。

电池组24是示例电动车辆电池。电池组24可以是高压牵引电池组，该高压牵引电池组包括能够输出电力以使马达22、发电机18和/或电动车辆12的其它电负载运转的多个电池总成25(即电池阵列或电池单元组)。其它类型的能量存储装置和/或输出装置也可被用于为电动车辆12提供电力。

在一个非限制性实施例中，电动车辆12具有两种基本的操作模式。电动车辆12可以在使用马达22(通常没有来自发动机14的辅助)推进车辆的电动车辆(EV)模式操作，由此消耗电池组24的荷电状态至其在特定行驶模式/周期的最大可容许放电率。EV模式是电动车辆12操作的电荷消耗模式的示例。在EV模式期间，电池组24的荷电状态在一些情况下可以增加，例如由于一段时间的再生制动。发动机14在默认EV模式通常是关闭的，但可以在必要时基于车辆系统状态或如操作者容许进行操作。

电动车辆12可以另外以混合动力(HEV)模式操作，在HEV模式中发动机14和马达22二者都被用于车辆推进。HEV模式是电动车辆12操作的电荷保持模式的示例。在HEV模式期间，为了将电池组24的荷电状态保持为恒定或近似恒定的水平，电动车辆12可以通过增加发动机14的推进来降低马达22的推进使用。在本发明范围之内，电动车辆12可以以除了EV模式和HEV模式以外的其它操作模式操作。

图2示出了电动车辆内可以使用的电池总成25。例如，电池总成25可以是图1的电动车辆12的电池组24的一部分。电池总成25包括多个电池单元56，电池单元56为电动车辆12的各种电气负载供电。虽然在图2中示出了特定数量的电池单元56，但在本发明范围内，电池总成25可以使用更多或更少数量的电池单元。换言之，本发明并不限定为图2中所示的具体配置。

电池单元56可以沿纵向轴线A并排堆叠以构造电池单元56的组，有时被称作“电池堆”。当然，电池单元56可以以其它配置组合。在一个非限制性实施例中，电池单元56是棱柱状锂离子电池。但在本发明的范围内可以想到具有其它几何形状(圆柱形、袋状等)和/或其它化学成分(镍金属氢、铅酸等)的电池单元。虽然未示出，但垫片或分隔件可以设置在电池总成25的邻近电池单元56之间。垫片用于使电池单元56彼此电隔离。

通过支撑结构58支撑电池单元56，支撑结构58设置在单元堆的外围。支撑结构58可以包括两个或更多个阵列板60，阵列板60配置用于轴向约束堆叠的电池单元56。在一个非限制性实施例中，阵列板60设置在电池总成25的纵向范围内(如参见图4A和4B)。换言之，阵列板60可以配置为支撑结构58的端部板。在另一非限制性实施例中，阵列板60沿电池总成25的纵向侧设置(如参见图7)。换言之，阵列板60可以配置为支撑结构58的侧板。在又一非限制性实施例中，支撑结构58可以包括沿电池总成25的侧面和端部两者设置的阵列板60(如参见图2)。

电池总成25可以滑动进入电池组24的外壳内，从而将电池总成25保持在电池组24内。电池总成25和电池组外壳包括配合的接合结构，该接合结构配置为将电池总成25引导到电池组24内。下文详述了这种接合结构的示例。

图3中示出了示例阵列板60。阵列板60可以代表图2的电池总成25的端部板或侧板。阵列板60可以由金属材料(铝、钢等)或塑料材料制成。本发明中阵列板60的一般尺寸和形状并非意在限制。

阵列板60可以包括第一侧区域62和与第一侧区域62相对的第二侧区域64。在一个非限制性实施例中，第一侧区域62面向电池总成25的电池单元56并且第二侧区域64面向远离电池单元56的方向(参见图2)。

阵列板60的第二侧区域64可以包括凸缘66。凸缘66可以配置为从阵列板60延伸的突出元件。例如，凸缘66可以从第二侧区域64沿远离第一侧区域62延伸的方向向外突出并且可以设置在沿第二侧区域64的高度的任何位置。凸缘66可以延伸遍及阵列板60的整个宽度W(如参见图3)，或可以延伸遍及宽度W的仅一部分(如参见图2)。在另一非限制性实施例中，凸缘66组成到阵列板60。在又一非限制性实施例中，凸缘66是可以附接到阵列板60的单独的件。

现在参照图4A，电池总成25可以相对于电池组24的外壳70被保持。外壳70包括定位为邻近电池总成25的壁72。在所示的实施例中，壁72设置为邻近电池总成25的其中一个阵列板60。在一个非限制性实施例中，外壳70的每个壁72是挤压件。然而，包括但不限于铸造技术的其它制造技术可以用于形成外壳70的壁72。

在一个非限制性实施例中，外壳70的壁72包括槽68，槽68位置和尺寸设置用于接收电池总成25的阵列板60的凸缘66。例如，槽68可以随着电池总成25滑动到与外壳70接合而引导凸缘66的运动。凸缘66和槽68之间的嵌套关系至少在竖直方向Y上足够约束电池总成25。

在一个非限制性实施例中，槽68水平延伸横穿外壳70的壁72。槽68可以具体化为配置用于接收凸缘66的任何尺寸和形状。

参照图4B，电池组24可以容纳多个电池总成25。在该实施例中，示出了三个电池总成25A、25B和25C。虽然示出了三个电池总成25，但应该理解的是，电池组24可以包括一个或多个电池总成。

每个电池总成25A、25B和25C相对于外壳70被保持。外壳70包括多个壁72。在该非限制性实施例中，外壳70包括壁72A、72B和72C。外壳70的顶壁或盖被移除以更好地示出电池组24的内容物。

电池组24的每个电池总成25A、25B和25C包括设置在相对阵列板60之间的多个电池单元56。在该实施例中，阵列板60是端部板并且因此设置在每个电池总成25A、25B和25C的纵向范围内。每个阵列板60包括凸缘66，凸缘66被接收在外壳70的壁72A和72B的槽68内，以使电池总成25滑动到与外壳70接合。在该非限制性实施例中，外壳70的相对壁72A、72B各自包括一个槽68，该槽用于容纳电池总成25A、25B和25C的相对阵列板60中的每一个的凸缘66。在一个非限制性实施例中，槽68延伸遍及外壳70的壁72A、72B的整个长度L。

每个电池总成25A、25B和25C可以相对于外壳70被保持，如通过下列非限制性实施例描述的。第一电池总成25A可以设置为邻近外壳70的开放侧99，开放侧99定位在外壳70的壁72C的相对侧。壁72C总体垂直于壁72A、72B，并且总体垂直于电池总成25A的插入方向I。在一个非限制性实施例中，插入方向I平行于壁72A、72B的长度L。

电池总成25A可以定位为使阵列板60的凸缘66相对于壁72A、72B的槽68接近。接下来，移动电池总成25A直至凸缘66在电池总成25A的两侧上被接收在槽68内。电池总成25A之后可以朝向相对的壁72C水平滑动进入外壳70内。随着电池总成25A进一步滑动进入外壳70内，槽68引导凸缘66。可以重复该步骤以定位电池组24的每个另外的电池总成25B、25C。一经全部电池总成滑动进入电池组24内，另外的壁(未示出)就可以在开放侧99被附接到外壳70。

图5示出了另一示例性电池组124的一部分。在本发明中，在合适的情况下，相同的附图标记指代相同的元件并且增加了100或100的倍数的附图标记指代改进的元件，可以理解该元件包含对应初始元件的相同特征和有益之处。

电池组124包括电池总成125，电池总成125可以滑动到与外壳170接合。外壳170包括多个壁172(在图5的侧视图中示出了仅一个壁)。在该实施例中，电池总成125的阵列板160包括多个凸缘166(而不是图4A的实施例中示出的单个凸缘)，凸缘可以被接收在外壳170的壁172中形成的对应槽168内。阵列板160可以包括任何数量的凸缘166。

在一个非限制性实施例中，凸缘166以及对应槽168是L形。然而，在本发明的范围内也可以想到其它形状。L形凸缘166相对于外壳170在X方向和Y方向中的每一个上约束电池总成125。此外，在该实施例中，壁172可以抵靠电池总成125施加压缩力。

一个或多个紧固件80可以可选地被插入穿过外壳170的壁172内的开口82并且进入阵列板160。可以设置紧固件80以在电池总成125滑动进入外壳170内之后使电池总成125固定就位。紧固件80的使用并非限制于图5的实施例并且可以可选地用于本发明的任何电池总成。

在上述实施例中，凸缘66、166示出为阵列板60、160的一部分并且槽68示出为外壳70、170的一部分。然而，在本发明的范围内也可以想到相反的配置。例如，如图6所示，电池组224可以包括电池总成225和外壳270。电池总成225包括具有槽268的阵列板260。外壳270的壁272的凸缘266延伸进入槽268中。电池总成225可以通过电池总成225的槽268在凸缘266上的引导而滑动进入电池组224内。

图7是另一电池组324的俯视图。电池组324包括电池总成325，电池总成325可以滑动到与外壳370接合。外壳370包括多个壁372。在该实施例中，电池总成325的阵列板360配置为总成的侧壁。阵列板360包括凸缘366，凸缘366可以被接收在形成于外壳370的壁372中的对应槽368内。换言之，与前文关于图4B的实施例示出的它的端部壁不同，电池总成325可以在它的侧壁接合外壳370。

虽然不同的非限制性实施例描述为具有特定部件或步骤，但本发明的实施例并不限于那些特定的组合。可以使用任何非限制性实施例的一些部件或结构与任何其它非限制性实施例的结构或部件组合。

应该理解的是，在所有几幅图中相同的附图标记标识对应的或类似的元件。应该理解的是，虽然公开了特定部件的设置并且以这些示例性实施例说明，但其它设置也可以受益于本发明的教导。

上述说明书应该解释为说明性的并且没有任何限制的意思。本领域普通技术人员可以理解，在本发明的范围之内可以出现一些变化。出于这些原因，应该研究下述权利要求以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (13)

1.一种电池组，包含：

外壳；

电池总成，所述电池总成相对于所述外壳被保持；以及

所述电池总成和所述外壳中的一个包括槽，所述槽配置为随着所述电池总成滑动到与所述外壳接合而接收所述电池总成和所述外壳中的另一个的凸缘。

2.根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池总成的阵列板包括面向电池单元的第一侧区域以及面向远离所述电池单元的方向的第二侧区域。

3.根据权利要求2所述的电池组，其中所述凸缘或所述槽被设置在所述阵列板的所述第二侧区域上。

4.根据权利要求1所述的电池组，其中所述槽水平延伸横穿所述电池总成的阵列板或所述外壳的壁。

5.根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池总成包括所述凸缘并且所述外壳包括所述槽。

6.根据权利要求5所述的电池组，其中所述凸缘从所述电池总成的阵列板延伸并且所述槽形成在所述外壳的壁中。

7.根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池总成包括所述槽并且所述外壳包括所述凸缘。

8.根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池总成包括设置在所述电池总成的纵向范围内的第一阵列板和第二阵列板，并且所述第一阵列板和所述第二阵列板中的每一个包括所述凸缘或所述槽。

9.根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池总成或所述外壳包括多个凸缘。

10.根据权利要求1所述的电池组，其中所述凸缘是L形。

11.根据权利要求1所述的电池组，包含至少一个紧固件，所述至少一个紧固件延伸穿过所述外壳的壁并且延伸进入所述电池总成的阵列板内。

12.根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池总成包括多个电池单元，所述多个电池单元设置在第一阵列板和第二阵列板之间。

13.一种方法，包含：

使电池总成滑动进入电池组的外壳内，以使所述电池总成或所述外壳的凸缘接合所述电池总成和所述外壳中的另一个的槽。