CN107845745A - 电池组盖系统 - Google Patents

Abstract

一种电池组包括外罩总成，外罩总成包括托盘和相对于托盘固定的盖系统。盖系统包括彼此重叠的第一盖和第二盖。第一盖和第二盖中的至少一个包括阶梯式设计。另一电池组包括插入件，插入件接收在托盘内并且适于在托盘内形成第一舱和第二舱。第一盖定位为覆盖第一舱，并且第二盖定位为覆盖第二舱。

Description

电池组盖系统

技术领域

本公开涉及用于电动车辆的电池组。示例性电池组包括外罩总成，外罩总成具有适于接近电池组的一部分同时限制接近电池组的其它部分的盖系统。

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和推进车辆。

高压电池组为电动车辆的电机和其他电负载供电。电池组包括多个互连的电池单元，其存储用于驱动这些电负载的能量。外罩总成容纳电池单元并且密封该包装以免受湿气侵入。在电池组的使用寿命期间可能需要维修电池组。维修电池组通常需要移除外罩总成的整个盖从而得到通向可维修的部件的入口。

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罩总成，外罩总成包括托盘和相对于所述托盘固定的盖系统。盖系统包括彼此重叠的第一盖和第二盖。第一盖和第二盖中的至少一个包括阶梯式设计。

在上述电池组的进一步非限制性实施例中，第一盖和第二盖两者都包括阶梯式设计。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，第一盖和第二盖中的至少一个包括主体和从主体延伸的腿状部。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，腿状部在第一平面内延伸并且主体在第二平面内延伸，第二平面从第一平面竖直地移位。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，第一盖包括第一腿状部，第一腿状部与第二盖的第二腿状部重叠。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，第一密封件设置在第一盖和配合表面之间。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，配合表面是托盘的部分。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，第二密封件设置在第一盖和第二盖之间。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，紧固件延伸穿过第二盖、第二密封件、第一盖、然后穿过第一密封件。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，第一盖和第二盖中的每一个包括多个减少重量的开口。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，第一盖包括腿状部，腿状部在第二盖的下方延伸。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，第一密封件定位在腿状部和托盘的配合表面之间。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，第二密封件定位在腿状部和第二盖之间。

根据本发明另一示例性方面的电池组除其它方面以外包括托盘、被接收在托盘内并且适于在托盘内形成第一舱和第二舱的插入件。第一盖被定位用于覆盖第一舱并且第二盖被定位用于覆盖第二舱。

在上述电池组的进一步非限制性实施例中，插入件包括多个侧壁和支架，支架在多个侧壁的至少两个相对的侧壁之间延伸。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，支架将第一舱与第二舱分开。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，第一密封件设置在插入件和托盘的配合表面之间。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，配合表面是托盘的侧壁的凸缘。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，第二密封件设置在第一盖和插入件之间。

在任一上述电池组的进一步非限制性实施例中，第三密封件设置在第二盖和插入件之间。

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示出了根据本公开的第一实施例的电池组；

图3示出了图2的电池组的盖系统；

图4示出了根据本公开的第二实施例的电池组；

图5示出了图4的电池组，盖系统的部分被移除；

图6示出了图4的电池组的端视图；

图7示出了另一示例性电池组的盖系统。

具体实施方式

本公开详细描述了在电动车辆中使用的多种电池组设计。示例性电池组包括盖系统，其被设计用于提供通向电池组的可维修部件的入口，同时限制对不需要维修的部件的接近。盖系统可以包括配置用于覆盖电池组的第一舱的第一盖，配置用于覆盖电池组的第二舱的第二盖和多个密封件。在一些实施例中，第一盖和第二盖彼此重叠。在其他实施例中，盖系统包括在第一盖和第二盖之间延伸的插入件。这些以及其他特征将在该具体实施方式的以下段落中更详细地说明。

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。虽然在图1中示为动力分配配置，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电力地驱动电动车辆12。

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示出了可以在电动车辆内使用的电池组24。例如，电池组24可以是图1的电动车辆12的一部分。图2是电池组24的透视图，并且其内部部件(例如部件25和66)以虚线示出。

电池组24包括多个电池单元56，其存储用于驱动电动车辆12的各种电负载的电力。尽管图2中描述了特定数量的电池单元56，但在本公开的范围内，电池组24可以使用更多或更少数量的电池单元。换句话说，本公开不限于图2所示的具体配置。

电池单元56可以并排堆放以构成电池单元56的组，有时称为“单元堆”。电池组24可以包括一个或多个单独的电池单元组56。

在非限制性实施例中，电池单元56是棱柱形的锂离子电池。然而，在本公开的范围内，可以可选地使用具有其它几何形状(圆柱形、袋状等)、其它化学物质(镍-金属氢化物、铅酸等)或二者都有的电池单元。

电池单元56以及任何其它支撑结构(例如间隔件、梁、壁、板、连接件等)可以总称为电池总成25。尽管图2的电池组24描述为具有两个电池总成25，但在本公开的范围内，电池组24可以包括更多或更少数量的电池总成。此外，尽管描述为在电池组24内部纵向延伸，但电池总成25可以可选地设置为在电池组24内水平延伸。

外罩总成60容纳电池组24的每个电池总成25。外罩总成60还容纳一个或多个电子模块66。电子模块66可以包括电池电子控制器(BEC)、电池能量控制模块(BECM)、或两者都有。包括但不限于电池组感测模块(BPSM)的各种其它电子器件可以另外容纳在外罩总成60内。

在非限制性实施例中，外罩总成60是包括托盘62和盖系统64的密封外罩。托盘62包括从基部67向上延伸的侧壁65，侧壁65用于形成容纳电池总成25和电子模块66的一个或多个舱。盖系统64被固定到托盘62以封闭和密封电池组24的电池总成25和电子模块66。

在图3中详细描述示例性盖系统64。盖系统64包括第一盖68和第二盖70。第一盖68覆盖电池组24的第一舱76，并且第二盖70覆盖电池组24的第二舱78。在非限制性实施例中，第一舱76容纳一个或多个电池总成25，并且第二舱78容纳一个或多个电子模块66或可维修部件。

第一盖68和第二盖70可各自包含阶梯式设计。例如，第一盖68和第二盖70都可以包括主体80和从主体80延伸的腿状部82。腿状部82设置在第一平面P1中，而主体80设置在从第一平面P1竖直移位的第二平面P2中。

第一盖68和第二盖70的部分可以被设置成彼此重叠。例如，在非限制性实施例中，第二盖70的腿状部82被接收在第一盖68的腿状部82的顶部上方。在这种设置中，第一盖68的腿状部82用作搁板并且第二盖70的腿状部82用作覆盖搁板的缘部。以这种方式重叠腿状部82使得第一盖68和第二盖70的外表面84大体上彼此齐平。

在另一非限制性实施例中，第一盖68和第二盖70中的每一个包括成型为穿过主体80的多个开口86。多个开口86减小了第一盖68和第二盖70的重量，并且因此减小了电池组24的整体重量。第一盖68和第二盖70可以可选地是完全实心的结构。

盖系统64可以另外包括在盖系统64固定到托盘62之后用于密封电池组24的第一密封件72和第二密封件74。在非限制性实施例中，第一密封件72被设置在第一盖68和配合表面88之间，并且第二密封件74设置在第一盖68和第二盖70之间。在另一非限制性实施例中，第一密封件72位于第一盖68的腿状部82和配合表面88之间，并且第二密封件74设置在第二盖70的腿状部82和第一盖68的腿状部82之间。

第一密封件72和第二密封件74可以是任何合适的密封件或密封件的组合。在非限制性实施例中，第一密封件72是液体密封件，并且第二密封件74是垫圈密封件。然而，也可以想到其它密封配置。

配合表面88可以是托盘62的一部分或一个或多个电池总成25的一部分。配合表面88可以是电池组24的任何壁、凸缘或表面。

可以使用一个或多个紧固件90相对于托盘62固定盖系统64。在非限制性实施例中，紧固件90被接收为穿过第二盖70的腿状部82、第二密封件74、第一盖68的腿状部82以及第一密封件72中的每一个，然后延伸到配合表面88中，以相对于托盘62固定盖系统64。

盖系统64的第一盖68和第二盖70可以由各种材料制成。例如，第一盖68和第二盖70可以由铝、钢或聚合物材料制成。在第一非限制性实施例中，第一盖68和第二盖70由相似的材料制成。在另一非限制性实施例中，第一盖68和第二盖70由不同的材料制成。

对电池组24的电子模块66进行维修或测试可能是期望的。第二盖70是可移除的以接近电子模块66。第一盖68可以被保持就位，而第二盖70被移除。因此，可以在不需要暴露位于第一盖68下方的电池总成25和其他部件的情况下维修和/或更换电子模块66。因此，在维修事件期间，位于第一舱76内的部件不易受到污染、无意的损坏和其他不期望的情况。

图4、图5和图6示出了另一示例性电池组124。电池组124包括容纳多个电池总成125和一个或多个电子模块166(参见图5)的外罩总成160。外罩总成包括托盘162和固定到托盘162的盖系统164。为了更好地示出电池组124的内部内容物(例如电池总成125和电子总成模块166)，在图5中已经移除了盖系统164的部分。

盖系统164包括插入件192、第一盖168和第二盖170。插入件192的形状类似于托盘162，并且包括侧壁194和支架196，支架196在至少两个相对的侧壁194之间延伸。支架196将插入件192的第一开口198与第二开口199分离。插入件192可以被接收在托盘162内以形成第一舱176和与第一舱176隔开的第二舱178。一经被接收在托盘162中，插入件192的侧壁194与托盘162的侧壁165接触。插入件192可由铝、钢或聚合物材料制成。在本公开的范围内也可以想到其它材料。

电池总成125被接收在第一舱176中，并且电子模块166被接收在第二舱178中。几个附加的电池总成125也可以被定位在第二舱178中。

第一盖168可以定位在插入件192的第一开口198上方以封闭第一舱176，并且第二盖170可以定位在第二开口199上方以封闭第二舱178。在非限制性实施例中，第一盖168和第二盖170以隔开的关系设置。换句话说，与图3的实施例不同，第一盖168和第二盖170彼此不重叠。插入件192的支架196可以在第一盖168和第二盖170之间轴向地延伸。

现在主要参考图6，盖系统164可以另外包括在插入件192、第一盖168和第二盖170相对于托盘162固定之后用于密封电池组24的第一密封件172、第二密封件174和第三密封件175。在非限制性实施例中，第一密封件172设置在插入件192的其中一个侧壁194与配合表面188之间，第二密封件174设置在第一盖168和插入件192的侧壁194之间，并且第三密封件175设置在第二盖170和插入件192的侧壁194之间。

第一密封件172、第二密封件174和第三密封件175可以是任何合适的密封件或密封件的组合。在非限制性实施例中，第一密封件172和第二密封件174都是液体密封件，并且第三密封件175是垫圈密封件。然而，也可以想到其它密封配置。

在另一非限制性实施例中，配合表面188由托盘162的侧壁165中的一个的凸缘169实现。然而，配合表面188可以是电池组124的任何壁、凸缘或表面。

在非限制性实施例中，第一紧固件190A被接收为穿过第一盖168、第二密封件174、插入件192、第一密封件172和配合表面188，以相对于托盘162固定第一盖168。在另一非限制性实施例中，第二紧固件190B被接收为穿过第二盖170、第三密封件175、插入件192、第一密封件172和配合表面188，以相对于托盘162固定第二盖170。可以可选地使用垫片181和螺母183紧固第一紧固件190A和第二紧固件190B中的每一个。

对于电池组124的电子模块166的维修可能是需要的。第二盖170可移除以接近电子模块166。当接近电子模块166时，第一盖168可以保持就位。因此可以在不需要暴露位于第一盖168下方的电池总成125和其他部件的情况下维修和/或更换电子模块166。

图7示出了用于电池组224的另一示例性盖系统264的部分。盖系统264包括第一盖268和第二盖270。第一盖268覆盖电池组224的第一舱，并且第二盖270覆盖电池组224的第二舱。一个或多个电池总成可以被容纳在其中一个舱内，并且一个或多个电子模块可以被容纳在另一舱内。为了简化描述，在图7中未示出舱以及容纳在舱中的部件，。

第一盖268可以包含阶梯式设计。例如，第一盖268可以包括主体280和从主体280延伸的腿状部282。腿状部282设置在第一平面P1中，而主体280设置在第二平面P2中，第二平面P2是从第一平面P1竖直移位以形成阶梯式设计。

第一盖268和第二盖270的部分被设置成彼此重叠。例如，在非限制性实施例中，第一盖268的腿状部282延伸到第二盖270的下方，以使第二盖270位于腿状部282上方。因此，第二盖270被定位为使其与第一盖268不平或不齐平。在另一实施例中，第一盖268和第二盖270彼此齐平。

盖系统264可另外包括在盖系统264固定到托盘262之后用于密封电池组224的第一密封件272和第二密封件274。在非限制性实施例中，第一密封件272被设置在第一盖268和配合表面288之间，并且第二密封件274设置在第一盖268和第二盖270之间。在另一非限制性实施例中，第二密封件274设置在第一盖268的腿状部282和第二盖270之间。

在另一非限制性实施例中，配合表面288由托盘262的侧壁265的凸缘269建立。然而，配合表面288可以是电池组224的任何壁、凸缘或表面。

第一紧固件290A可以被接收为穿过第一盖268、第一密封件272和配合表面288，以相对于托盘262固定第一盖268，并且第二紧固件290B可以被接收为穿过第二盖270、第二密封件174、第一盖268的腿状部282、第一密封件272和配合表面288，以相对于托盘262固定第二盖270。可以可选地使用垫片281和螺母283紧固第一紧固件290A和第二紧固件290B中的每一个。

第二盖270是可移除的以接近电池组224的一个或多个可维修的电子模块。当第二盖270被移除时，第一盖268可以保持就位。因此，可以在不需要暴露位于第一盖268下方的电池总成和其它部件的情况下维修和/或更换电子模块。

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 (15)

1.一种电池组，包含：

外罩总成，所述外罩总成包括托盘和相对于所述托盘固定的盖系统，所述盖系统包括彼此重叠的第一盖和第二盖；并且

所述第一盖和所述第二盖中的至少一个包括阶梯式设计。

2.根据权利要求1所述的电池组，其中所述第一盖和所述第二盖两者都包括阶梯式设计。

3.根据权利要求1或2所述的电池组，其中所述第一盖和所述第二盖中的所述至少一个包括主体和从所述主体延伸的腿状部，并且可选地，其中所述腿状部在第一平面内延伸并且所述主体在第二平面内延伸，所述第二平面从所述第一平面竖直地移位。

4.根据上述任一权利要求所述的电池组，其中所述第一盖包括第一腿状部，所述第一腿状部与所述第二盖的第二腿状部重叠。

5.根据上述任一权利要求所述的电池组，包含设置在所述第一盖和配合表面之间的第一密封件，并且可选地，其中所述配合表面是所述托盘的部分。

6.根据权利要求5所述的电池组，包含设置在所述第一盖和所述第二盖之间的第二密封件。

7.根据权利要求6所述的电池组，包含延伸穿过所述第二盖、所述第二密封件、所述第一盖、然后穿过所述第一密封件的紧固件。

8.根据上述任一权利要求所述的电池组，其中所述第一盖和所述第二盖中的每一个包括多个减少重量的开口。

9.根据上述任一权利要求所述的电池组，其中所述第一盖包括腿状部，所述腿状部在所述第二盖的下方延伸。

10.根据权利要求9所述的电池组，包含定位在所述腿状部和所述托盘的配合表面之间的第一密封件，并且可选地，包含定位在所述腿状部和所述第二盖之间的第二密封件。

11.一种电池组，包含：

托盘；

插入件，所述插入件被接收在所述托盘内并且适于在所述托盘内形成第一舱和第二舱；

第一盖，所述第一盖被定位用于覆盖所述第一舱；以及

第二盖，所述第二盖被定位用于覆盖所述第二舱。

12.根据权利要求11所述的电池组，其中所述插入件包括多个侧壁和支架，所述支架在所述多个侧壁的至少两个相对的侧壁之间延伸，并且可选地，其中所述支架将所述第一舱与所述第二舱分开。

13.根据权利要求11或12所述的电池组，包含设置在所述插入件和所述托盘的配合表面之间的第一密封件，并且可选地，其中所述配合表面是所述托盘的侧壁的凸缘。

14.根据权利要求13所述的电池组，包含设置在所述第一盖和所述插入件之间的第二密封件。

15.根据权利要求14所述的电池组，包含设置在所述第二盖和所述插入件之间的第三密封件。