CN106997936A - 电池组阵列固持 - Google Patents

Abstract

一种示例性电池总成包括电池阵列的端板，和从电池组外壳的开放区域外部直接固定到端板的外壳壁。一种固定电池阵列的示例性方法包括将电池阵列定位在外壳的开放区域内，以及从开放区域外部的位置将电池阵列的端板直接固定到电池组外壳的壁。

Description

电池组阵列固持

技术领域

本发明总体上涉及固定电池阵列，并且更具体地，涉及将电池阵列固定在电池组外壳内。

背景技术

电动车辆不同于常规机动车辆，原因在于电动车辆使用由牵引电池供电的一个或多个电机选择性地驱动。电机可以替代内燃机或者附加地驱动电动车辆。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)。

电动车辆的牵引电池可以包括在电池组外壳内具有多个单独电池阵列的电池组。电池阵列中的每一个通常包括夹在端板之间的多个单独的电池单元。用于将电池阵列固定在电池组外壳内的许多技术需要相当大的封装空间。

发明内容

除其他之外，一种根据本发明的示例性方面的电池总成包括电池阵列的端板和从电池组外壳的开放区域外部直接固定到端板的外壳壁。

在前述总成的另一非限制性实施例中，总成包括将外壳壁固定到端板的机械紧固件。

在任一前述总成的另一非限制性实施例中，机械紧固件接合端板的孔，以将外壳壁直接固定到端板。

在任一前述总成的另一非限制性实施例中，总成包括在端板和面向开放区域的外壳壁的表面之间的支架。机械紧固件延伸穿过外壳壁中的第一孔和支架中的第二孔以接合端板内的孔。

在任一前述总成的另一非限制性实施例中，端板是第一阵列的第一端板，并且总成还包括第二阵列的第二端板。支架从第一端板延伸到第二端板。

在任一前述总成的另一非限制性实施例中，机械紧固件穿过外壳壁的肋延伸到端板。肋相对于外壳壁的其他区域凸起。

在任一前述总成的另一非限制性实施例中，当外壳壁固定到端板时，外壳壁从电池组外壳的第一壁延伸跨越到外壳的相对的第二壁。

在任一前述总成的另一非限制性实施例中，外壳壁是直接支撑电池阵列的托盘。

在任一前述总成的另一非限制性实施例中，端板是在电池阵列的第一端处的第一端板，并且电池阵列包括在电池阵列的相对的第二端处的第二端板。外壳壁直接固定到第一端板和第二端板二者。

在任一前述总成的另一非限制性实施例中，外壳壁是盖，并且端板从盖延伸到托盘。端板从电池组外壳的开放区域的外部固定到盖。端板进一步从电池组外壳的开放区域的外部固定到托盘。

在任一前述总成的另一非限制性实施例中，端板与电池组外壳的端壁间隔开。

在任一前述总成的另一非限制性实施例中，电池外壳保持电池阵列和多个其他电池阵列。

在任一前述总成的另一非限制性实施例中，外壳壁面向电池阵列的第一侧，并且电池阵列的第二侧包括电池单元端子。第一侧与第二侧相对。

根据本公开的示例性方面的固定电池阵列的方法，除其他之外，包括将电池阵列定位在外壳的开放区域内。该方法包括将电池阵列的端板从开放区域外的位置直接固定到电池组外壳的外壳壁。

在前述方法的另一非限制性实施例中，在固定之后，电池阵列定位在外壳的第一侧壁和相对的第二侧壁之间。

在任一前述方法的另一非限制性实施例中，壁是第一壁，并且该方法进一步包括在将端板从开放区域外部的位置固定到第一壁之前，将端板固定到电池组外壳的另一壁。

在任一前述方法的另一非限制性实施例中，固定包含将机械紧固件固定到端板内的螺纹孔。

在任一前述方法的另一非限制性实施例中，机械紧固件穿过外壳壁中的孔和支架中的孔延伸到端板。支架定位在外壳壁的面向开放区域的表面与端板的表面之间。

在任一前述方法的另一非限制性实施例中，机械紧固件穿过外壳壁的肋延伸到端板。肋相对于外壳壁的其他区域凸起。

在任一前述方法的另一非限制性实施例中，外壳壁包围开放区域。

附图说明

根据详细描述，所公开的示例的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。伴随详细描述的附图可以简要描述如下：

图1示出了示例电动车辆动力传动系统；

图2示出了来自图1的动力传动系统的示例电池组的透视、部分分解图；

图3示出了来自图2的电池组的电池阵列的示例端板的透视图；

图4示出了图2的电池组的示意性截面图；

图5示出了图4的电池组的区域的放大图；

图6示出了根据另一示例性实施例的电池组的截面图；

图7示出了根据又一示例性实施例的电池组的截面图；

图8示出了根据又一示例性实施例的电池组的截面图；

图9示出了根据又一示例性实施例的电池组的截面图；

图10示出了根据又一示例性实施例的电池组的端截面图。

具体实施方式

本发明总体上涉及将电池阵列固定在电池组的外壳内。本文公开的固定技术利用相对较少的封装空间。固定可以从外壳的开放区域外部的位置进行。也就是说，可以从电池组外部的位置进行固定。

如图1所示，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包括容纳多个电池阵列18的外壳16。动力传动系统10还包括内燃机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可以是分离的或具有组合马达-发电机的形式。

在该实施例中，动力系10是采用第一驱动系统和第二驱动系统的动力分配动力传动系统。第一和第二驱动系统产生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以及电池组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可以通过动力传递单元30(例如行星齿轮组)连接。当然，可以使用其它类型的动力传递单元，包括其他齿轮组和变速器，以将发动机20连接到发电机24。在一个非限制性实施例中，动力传递单元30是行星齿轮组，行星齿轮组包括环形齿轮32、中心齿轮34和行星齿轮架总成36。

发电机24可以由发动机20通过动力传递单元30驱动，以将动能转换为电能。发电机24可替代地用作马达以将电能转换成动能，从而将扭矩输出到连接到动力传递单元30的轴38。

动力传递单元30的环形齿轮32连接到轴40，轴40通过第二动力传递单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传递单元44可包括齿轮组，该齿轮组具有多个齿轮46。在其他示例中，可以使用其他动力传递单元。

齿轮46将扭矩从发动机20传递到差速器48，以最终向车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可包括能够将扭矩传递到车辆驱动轮28的多个齿轮。在该示例中，第二动力传递单元44通过差速器48机械地连接到车轴50，以将扭矩分配到车辆驱动轮28。

马达22可以选择性地用于通过向同样连接到第二动力传递单元44的轴54输出扭矩来驱动车辆驱动轮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，其中马达22和发电机24都可以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对电池组14的电池单元再充电。

现在参照图2并继续参照图1，示例电池组14在外壳16内包括六个电池阵列18。示例电池阵列18以2×3网格图案布置。其他示例电池组可以包括其他数量的电池阵列18和其他网格图案。

每个示例电池阵列18包括电池单元56、结合臂58和一对端板62。结合臂58的相对端附接到端板62，以保持端板62相对于彼此的位置。电池单元56被夹持并夹在端板62之间。

示例性电池阵列18中的每一个包括十至十五个单独的电池单元56。其他示例电池阵列可以包括少于十个电池单元或多于十五个电池单元。

其他示例电池阵列可以使用除了结合臂58之外的结构来保持端板62的位置。例如，带可以围绕端板62环绕以将端板62保持抵靠电池单元56。

外壳16包括托盘64和盖66。外壳16提供接收电池阵列18的开放区域68或腔。除了电池阵列18之外，开放区域68还可容纳其它部件，例如电池控制模块、母线、电连接器等。

在该示例中，盖66包括横跨在相对的侧壁72之间并且在相对的端壁74之间横跨的外壳壁。在该示例中，外壳壁被认为是顶部70。

当托盘64包围开放区域68时，托盘64是横跨在相对的侧壁72和相对的端壁之间的另一个外壳壁。

示例侧壁72和端壁74从顶部70向下延伸。在另一个示例中，侧壁72和端壁74可以从托盘64向上延伸。

侧壁72和端壁74可以与顶部70一起成型或铸造，使得盖66是单个整体结构。侧壁72和端壁74可以替代地与顶部70分离，并且使用例如粘合剂、紧固件、焊接或这些的某种组合固定到顶部70。

如果侧壁72或端壁74与顶部70分离，则侧壁72或端壁74可以被挤压。侧壁72和端壁74可以是例如挤压的金属材料。

托盘64配置为邻接侧壁72的表面76和端壁74的表面78以封闭开放区域68。在该示例中，示例表面76和78面向下。

外壳16可以包括用于将电池阵列18电连接到动力传动系统10的部件的端口79。端口79可以提供用于热管理部件的通路，例如在开放区域68内将冷却剂流体运送到电池阵列18和从电池阵列18运送的管路。端口79的定位可以取决于电池组14固定在HEV内的位置。端口79可以用于其他部件，或者例如在电池组14的开放区域68和电池组14外部的区域之间提供用于流体的通道。

当电池阵列18定位在开放区域68内并且盖66固定到托盘64时，外壳16可以固定在HEV内。电池组14可以例如固定在行李舱内或HEV的乘客座位下方。在其他示例中，外壳16可以固定到HEV的车身底部。

尽管结合HEV描述了电池组14，但是电池组14可以结合到其它类型的电动车辆中。

除了其他之外，外壳16保护电池阵列18，并提供屏障以防止无意或非必要的接近。在开放区域68内稳定电池阵列18通常是需要的，以确保电池阵列18的位置特别是在HEV的操作和运动期间被保持。示例电池组14包括用于将电池阵列18从开放区域68外部固定在外壳16的开放区域68内的部件。

现在参照图3到5并继续参照图2，电池阵列18的端板62使用机械紧固件80直接固定到托盘64。每个端板62包括一对通向端板62的面向下的表面86的孔82。孔82在该示例中是螺纹的，使得孔82可以接收机械紧固件80中的一个并与其螺纹接合。

机械紧固件80延伸穿过托盘64内的相应孔88以接合端板62的孔82。值得注意的是，紧固件80可以从托盘64的面向下的表面90接近，该托盘64从开放区域68面向外。使用者因此可以从开放区域68外部的位置接合机械紧固件80以相对于托盘64固定端板62。使用者可以例如通过使机械紧固件80转动的驱动器将机械紧固件接合到孔82中，以将托盘64拉靠面向下的表面86。

在该示例中，电池单元56包括具有面向上朝向顶部70的端子92的端子侧。电池阵列18的端子侧被认为是电池阵列18的垂直顶部。托盘64在电池阵列18的与电池单元56的端子侧相对的一侧上固定电池阵列18的相邻垂直底部。

孔88包括凹槽96，以容纳机械紧固件80的头部100。这允许在托盘64内打孔装埋紧固件80，使得当机械紧固件80通过孔82接合端板62时，头部100的任何部分都不向下延伸通过托盘64。

值得注意的是，因为端板62提供接收机械紧固件80的孔82，所以不需要从端板62横向延伸到区域A中的单独结构，以将阵列18固定在开放区域68内。由于端壁74的面向内的表面104和端板62的面向外的表面108之间的区域A不需要容纳紧固件或其它附接部件，因此该方法减少了端板62和端壁74之间需要的距离D。减小距离D可以可取地减小电池组14的整体尺寸和车辆内所需的封装占用面积。

在一些示例中，阵列18可以固定到托盘64，并且在固定阵列18之后，盖66定位在阵列18上以将阵列18封闭在开放区域68内。

盖66可以粘附地固定到托盘64以相对于托盘64保持盖66。在另一个示例中，盖66可以使用焊接技术或机械紧固件固定到托盘64。

在图4和图5的实施例中，端板62未延伸到顶部70。

现在参照图6，根据另一示例性实施例的电池组14a包括具有端板62a的阵列18a，端板62a从托盘64a延伸到盖66a的顶部70a。

机械紧固件80a可将端板62a固定到托盘64a和顶部70a。端板62a包括向端板62a的面向下的表面110开口的孔和向端板62a的面向上的表面114开口的孔。机械紧固件80a也容纳在向面向下的表面110开口的孔内。这些机械紧固件80a延伸穿过托盘64a中的孔。容纳在向面向上的表面114开口的孔内的机械紧固件80a延伸穿过顶部70a中的孔。机械紧固件80a可以打孔装埋在托盘64a或顶部70a内。

现在参照图7，另一示例性电池组14b包括盖66b的顶部70b，盖66b具有从顶部70b的主表面120朝向电池组14b的开放区域68b延伸的肋118。肋118延伸以接触端板62b的面向上的表面114b。机械紧固件80b延伸穿过顶部70b和肋118中的孔，并且被接收在端板62b的向端板62b的面向上的表面114b开口的孔中。

肋118从主表面120突出。肋118与面向上的表面114的接触可以帮助将阵列18a固定在开放区域68b内。

示例阵列18a进一步用机械紧固件80b固定，机械紧固件80b延伸穿过托盘64b中的孔88b，以与端板62b的向端板62b的面向下的表面110b开口的孔接合。

现在参照图8，另一示例性电池组14c利用位于端板62c的面向上的表面114c和盖66c的顶部70c之间的支架122。机械紧固件80c延伸穿过盖66c中的孔和支架122的孔。机械紧固件80c容纳在端板62c的向端板62c的面向上的表面114c开口的孔内。端板62c可以另外使用延伸穿过托盘64c中的孔的机械紧固件80c固定在电池组14c的开放区域68c内。

如图所示，在该示例中，不使用延伸穿过盖66c和支架122的机械紧固件80c来固定每个端板62c。相反，所选择的端板62c，例如如图所示的靠近电池组14c的中间的端板62c以这种方式固定。使用延伸穿过托盘64c中的孔的机械紧固件80c而不是延伸通过盖66c中的孔的机械紧固件80c，将更靠近端壁74c的其余端板62c固定在开放区域68c内。在另一个示例中，每个端板62c使用延伸穿过支架中的孔和盖66c中的孔的机械紧固件固定。

在该示例中，支架122从一个阵列18c的端板62c延伸跨越到另一个阵列18c的端板62c。在另一个示例中，支架122与单个端板62c相关联，并且不跨越不同电池阵列18c的端板62c，如图所示。

现在参照图9，另一示例电池组14d包括与每个端板62d相关联的单独的支架122d。端板62d使用延伸穿过盖66d中的孔和支架122d中的孔的机械紧固件80d固定。机械紧固件80d可以各自接合端板62d的开口到端板62d的面向上的表面114d的孔。

另外，端板62d使用延伸穿过托盘64d中的孔的机械紧固件80d固定。

在该示例中，每个端板62d直接固定到托盘64d和盖66d。在其他示例中，端板62d可以仅固定到托盘64d，或仅固定到盖66d。

现在参照图10，另一示例电池组14e包括端板62e，端板62e具有朝向盖66e延伸的突起部分124。示出了来自两个阵列的端板62e。

突起部分124可以与端板62e中的相关联的一个成型或铸造，或者可以是附接到端板62e的单独结构。突起部分124提供螺纹孔126。

端板62e在突起部分124附近限定通孔128。在该示例中，通孔128在突起部分124的横向外侧。盖66限定孔130，并且托盘64限定螺纹孔132。

在图10的实施例中，端板62e首先使用机械紧固件134固定，机械紧固件134延伸穿过端板的通孔128并接合托盘64的螺纹孔132。然后，将端板62e从电池组14的外部并且在电池组14的开口区域68e外部的位置固定。该固定使用延伸穿过盖66的孔130并接合突起部分124的螺纹孔126的另一个机械紧固件80e。在该示例中，在将端板62e固定到盖66e之前，将端板62e紧固到托盘64可以方便地组装。将端板62e紧固到托盘64和盖66两者可以增加电池组14e的强度以及跨过长度跨度加强盖66e。

所公开的示例的特征包括将端板从开放区域外部的位置(即，在电池组外壳外部的区域)固定在电池组外壳的开放区域内。该固定将电池阵列保持在电池组外壳内。可以从电池组外壳的开放区域外部实现固定。这尤其可以降低制造复杂性。此外，所述固定布置可通过有助于将电池阵列的端板定位成更靠近电池组外壳的侧壁来减少电池组的封装占用面积。

前面的描述本质上是示例性的而不是限制性的。对所公开的示例的改变和修改对于本领域技术人员来说可以变得显而易见，其不一定偏离本发明的本质。因此，给予本发明的法律保护的范围只能通过研究所附权利要求来确定。

Claims (14)

1.一种电池总成，包含：

电池阵列的端板；和

外壳壁，所述外壳壁从电池组外壳的开放区域外部被直接固定到所述端板。

2.根据权利要求1所述的电池总成，还包含将所述外壳壁固定到所述端板的机械紧固件。

3.根据权利要求2所述的电池总成，其中所述机械紧固件接合所述端板的孔，以将所述外壳壁直接固定到所述端板。

4.根据权利要求2所述的电池总成，还包含在所述端板和所述外壳壁的面向所述开放区域的表面之间的支架，所述机械紧固件延伸穿过所述外壳壁中的第一孔和所述支架中的第二孔，以接合所述端板内的孔。

5.根据权利要求4所述的电池总成，其中所述端板是第一阵列的第一端板，并且还包含第二阵列的第二端板，所述支架从所述第一端板延伸到所述第二端板。

6.根据权利要求3所述的电池总成，所述机械紧固件穿过所述外壳壁的肋延伸到所述端板，所述肋相对于所述外壳壁的其他区域凸起。

7.根据权利要求1所述的电池总成，其中当所述外壳壁被固定到所述端板时，所述外壳壁从所述电池组外壳的第一壁跨越到所述外壳的相对的第二壁。

8.根据权利要求1所述的电池总成，其中所述外壳壁是直接支撑所述电池阵列的托盘。

9.根据权利要求1所述的电池总成，其中所述端板是在所述电池阵列的第一端处的第一端板，并且所述电池阵列包括在所述电池阵列的相对的第二端处的第二端板，所述外壳壁被直接固定到所述第一端板和所述第二端板二者。

10.根据权利要求1所述的电池总成，其中所述外壳壁是盖，并且所述端板从所述盖延伸到托盘，所述端板从所述电池组外壳的所述开放区域外部被固定到所述盖，所述端板还从所述电池组外壳的所述开放区域外部被固定到所述托盘。

11.根据权利要求1所述的电池总成，其中所述端板与所述电池组外壳的端壁间隔开。

12.根据权利要求11所述的电池总成，其中所述电池组外壳保持所述电池阵列和多个其他电池阵列。

13.根据权利要求1所述的电池总成，其中所述外壳壁面向所述电池阵列的第一侧，并且所述电池阵列的第二侧包括电池单元端子，所述第一侧与所述第二侧相对。

14.一种固定电池阵列的方法，包含：

将电池阵列定位在外壳的开放区域内；以及

从所述开放区域外部的位置，将所述电池阵列的端板直接固定到电池组外壳的壁。