CN107871907A - 电池组集成模块 - Google Patents

Abstract

一种电池组包括电池总成，该电池总成包括电池单元的组和附接到该电池单元的组的集成模块。集成模块包括容纳至少一个电子部件的上部部分和形成排气室的下部部分。

Description

电池组集成模块

技术领域

本公开涉及电动车辆的电池组。示例性电池组包括电池总成，该电池总成包括电池单元的组和附接到电池单元的组的集成模块。集成模块在电池组内形成电子器件壳体和排气室两者。

背景技术

减少机动车辆燃料消耗和排放的需求是有据可查的。因此，正在开发减少或完全消除对内燃机依赖的车辆。为此目的电动车辆目前正在开发中。通常，电动车辆与常规机动车辆不同，因为它们由一个或多个电池供电的电机选择性地驱动。相反，传统的机动车辆完全依靠内燃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，其存储用于为这些电负载供电的能量。在车辆内经常仅存在有限量的可用的空间来容纳电池组。因此，空间高效的电池组设计是可取的。

发明内容

一种根据本公开的示例性方面的电池组除了别的之外还包括电池总成，该电池总成包括电池单元的组和附接到电池单元的组的集成模块。集成模块包括容纳至少一个电子部件的上部部分和形成排气室的下部部分。

在上述电池组的另一非限制性实施例中，电池总成容纳在外壳总成内。

在任一上述电池组的另一非限制性实施例中，外壳总成包括托盘和盖。

在任何上述电池组的另一非限制性实施例中，集成模块的下部部分容纳汇流条模块，该汇流条模块电连接电池单元的组的邻近电池单元。

在任何上述电池组的另一非限制性实施例中，汇流条模块容纳多个汇流条。

在任何上述电池组的另一非限制性实施例中，上部部分通过壁与下部部分分离。

在任何上述电池组的另一非限制性实施例中，至少一个电子部件包括电池组感测模块(BPSM)。

在任何上述电池组的另一非限制性实施例中，至少一个电子部件包括电池能量控制模块(BECM)。

在任何上述电池组的另一非限制性实施例中，排气室的外部周界是通过集成模块的壁、电池单元的组的顶表面和在壁和顶表面之间延伸的密封件形成。

在任何上述电池组的另一非限制性实施例中，密封件是泡沫条密封件、塑料密封件、金属密封件或复合密封件。

在任何上述电池组的另一非限制性实施例中，排气室的外部周界由集成模块的壁、汇流条模块和在壁和汇流条模块之间延伸的密封件形成。

在任何上述电池组的另一非限制性实施例中，汇流条模块包括至少一个通道，该通道与电池单元的组的电池单元的排气口对准，以将电池排放副产物从排气口连通到排气室。

在任何上述电池组的另一非限制性实施例中，电池单元的组包括布置为电池堆的多个电池单元。

在任何上述电池组的另一非限制性实施例中，集成模块连接到多个电池单元的至少一部分。

在任何上述电池组的另一非限制性实施例中，集成模块由不透气材料制成。

一种根据本公开另一示例性方面的方法除了别的之外还包括，将集成模块连接到电池总成的电池单元的组。集成模块在单个集成单元内形成电池总成的电子器件壳体和排气室。

在上述方法的另一非限制性实施例中，电子器件壳体容纳集成模块内的至少一个电子部件。

在任一上述方法的另一非限制性实施例中，汇流条模块连接到电池单元的组，并且在连接汇流条模块之后，集成模块连接到电池单元的组，使得集成模块容纳汇流条模块。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，排气室通过集成模块的至少两个密封件形成。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，电子器件壳体通过集成模块的壁与排气室分离。

上述段落、权利要求或以下说明书和附图中的实施例、示例和替代方案，包括它们的各个方面或各个特征中的任何一个，可以独立地或以任何组合来实现。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非这些特征不兼容。

通过以下详细描述，本公开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。

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示出了电动车辆的电池组；

图3示出了根据本公开的第一实施例的电池总成；

图4示出了根据本公开的第二实施例的电池总成；

图5示出了图4的电池总成的汇流条模块。

具体实施方式

本公开详细描述了在电动车辆内使用的各种电池组设计。示例性电池组包括电池总成，该电池总成包括电池单元的组和附接到电池单元组的集成模块。集成模块包括容纳至少一个电子部件的上部部分和形成排气室的下部部分。在一些实施例中，集成模块的下部部分容纳有电连接电池单元的组的邻近电池单元的汇流条模块。这些和其他结构将在本详细说明书的以下段落中更详细地讨论。

图1示意性地示出了用于电动车辆12的动力传动系统10。尽管被描述为混合动力电动车辆(HEV)，但是应当理解，本文所述的构思不限于HEV，并且可以扩展到其他电动车辆，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)和燃料电池车辆。

在非限制性实施例中，动力传动系统10是采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。在该示例中，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中描绘了功率分流配置，但是本公开延伸至包括全混合动力、并联式混合动力、串联式混合动力、轻度混合动力或微型混合动力的任何混合动力车辆或电动车辆。

在一个实施例中是内燃机的发动机14和发电机18可以通过诸如行星齿轮组的动力传递单元30连接。当然，可以使用包括其它齿轮组和传动装置的其它类型的动力传递单元将发动机14连接到发电机18。在一个非限制性实施例中，动力传递单元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和行星齿轮架总成36。

发电机18可以由发动机14通过动力传递单元30驱动，以将动能转换成电能。发电机18可以另外用作马达，以将电能转换为动能，从而向连接到动力传递单元30的轴38输出扭矩。因为发电机18可操作地连接到发动机14，发动机14的速度可以由发电机18控制。

动力传递单元30的环形齿轮32可以连接到轴40，轴40通过第二动力传递单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传递单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其他动力传递单元也可以是合适的。齿轮46将扭矩从发动机14传递到差速器48，以最终为车辆驱动轮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。在一个实施例中，第二动力传递单元44通过差速器48机械地连接到轮轴50，以将扭矩分配到车辆驱动轮28。

马达22还可以用于通过向也连接到第二动力传递单元44的轴52输出扭矩来驱动车辆驱动轮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部件，其中马达22和发电机18都可以用作马达以输出扭矩。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是示例性电动车辆电池。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来操作电动车辆的马达22和/或其他电负载的多个电池总成25(即，电池阵列或电池单元的组)。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可以用于对电动车辆12进行电力供电。

在一个非限制性实施例中，电动车辆12具有两种基本操作模式。电动车辆12可以以电动车辆(EV)模式操作，其中使用马达22(通常没有来自发动机14的帮助)进行车辆推进，从而消耗电池组24的荷电状态直到其在某些驱动模式/周期下的最大允许放电率。EV模式是电动车辆12的电荷消耗操作模式的示例。在EV模式期间，例如由于再生制动的周期，电池组24的荷电状态在某些情况下可能增加。发动机14在默认EV模式下通常为关闭，但是必要时可以根据车辆系统状态或操作者允许的方式来操作。

电动车辆12还可以以混合动力(HEV)模式操作，其中发动机14和马达22都用于车辆推进。HEV模式是电动车辆12的电荷维持操作模式的示例。在HEV模式期间，电动车辆12可以通过增加发动机14的推进来减小马达22的推进使用，以便将电池组24的荷电状态保持在恒定或近似恒定的水平。在本公开的范围内，除了EV和HEV模式之外，电动车辆12可以以其他操作模式操作。

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，并且其外部部件(例如，外壳总成60)以虚线示出以更好地说明电池组24的内部部件。

电池组24包括存储为电动车辆12的各种电负载供电的电力的多个电池单元56。虽然在图2中描述了特定数量的电池单元56，但是电池组24在本公开的范围内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中所示的具体配置。

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“电池堆”。电池组24可以包括一个或多个电池单元56的单独的组。

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替代地使用具有其它几何形状(圆柱形、袋子形等)、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、轨道、壁、板、连接件等)可以统称为电池总成25。尽管图2的电池组24被描绘为具有单个电池总成25，但是在本公开的范围内，电池组24可以包括更多数量的电池总成。此外，尽管被描绘为在电池组24内纵向延伸，但是电池总成25也可以替代地布置为在电池组24内水平延伸。

除了电池单元56的组之外，电池总成25还包括集成模块64。集成模块64附接到电池总成25的一部分。集成模块64可以卡扣配合、焊接、螺栓连接、或者被夹紧到一个或多个电池单元56或电池总成结构(例如，侧壁，端壁等)中。在非限制性实施例中，集成模块64连接到电池总成25的电池单元56的顶表面55并跨越其延伸。

外壳总成60容纳电池组24的每个电池总成25。在非限制性实施例中，外壳总成60是包括托盘62和盖63的密封外壳。托盘62包括侧壁65，侧壁65从基部67向上延伸以形成用于容纳电池总成25的一个或多个隔室。盖63固定到托盘62以封闭并且密封电池组24的电池总成25。

电池总成25的示例性集成模块64在图3中进一步详细描述。集成模块64包括上部部分68和下部部分70。壁74将上部部分68与下部部分70分开。在一个非限制性实施例中，集成模块64包括开放的底部69，以将下部部分70暴露于电池总成25的电池单元56。

在第一非限制性实施例中，电池总成25的集成模块64是由金属材料制成的集成单元。或者，集成模块64可以由聚合物材料制成。在另一个非限制性实施例中，集成模块64由金属和聚合物材料的组合制成。在另一非限制性实施例中，集成模块64可以是不透气材料。

上部部分68容纳一个或多个电子部件72，并且因此用作电子器件壳体。电子部件72可以包括电池电子控制器(BEC)、电池能量控制模块(BECM)、电池组感测模块(BPSM)、电路板、布线或这些部件的任何组合。各种其他电子器件可以另外容纳在集成模块64的上部部分68内。在非限制性实施例中，电子部件72中的一个或多个适于监控和/或测量关于电池总成25的信息，包括但不限于电池电压、电流、温度、电池荷电状态(SOC)、电池电量限制等。

集成模块64的下部部分70抵靠在电池单元56上以覆盖每个电池单元56的端子76和排气口78。密封件80(这里，第一和第二密封件)可以附接到集成模块64的壁74。密封件80定位在排气口78的外侧。在非限制性实施例中，密封件80是泡沫条密封件。密封件80可替代地是塑料密封件、金属密封件或复合密封件。一旦集成模块64固定到电池单元56，则密封件80抵靠电池单元56的顶表面55，以在集成模块64内部形成排气室84。同时，电池单元56的壁74、顶表面55和密封件80形成排气室84。

每个电池单元56的排气口78配置为在某些电池单元排气事件期间从电池单元56排出电池排放副产物82，例如气体或其它副产物。例如，电池单元排气事件可能在电池单元56的过热或过充电状态期间或在其它电池状态期间发生。电池排放副产物82可以在密封件80之间以及在壁74和顶表面55之间从电池组引导到外部位置，例如通过连接到电池组的排气管(未示出)。

图4示出了另一示例性电池总成125。电池总成125包括电池单元156的组和连接到电池单元156的组的集成模块164。集成模块164包括通过壁174彼此分开的上部部分168和下部部分170。集成模块164包括开放的底部169，以将下部部分170暴露于电池单元156。

上部部分168容纳一个或多个电子部件172。一旦将集成模块164接收抵靠于电池单元156，就使汇流条模块190附接到电池单元156的单元端子176，并且将汇流条模块190容纳在集成模块164的下部部分170内。汇流条模块190电连接电池总成125的邻近电池单元156，并且可以感测电池单元156的电压和温度。

密封件180在壁174和汇流条模块190之间延伸，以在集成模块164内部形成排气室184。壁174、汇流条模块190和密封件180共同形成排气室184的外部周界。每个电池单元56的排气口178可以在某些电池单元排气事件期间从电池单元156排出电池排放副产物182。电池排放副产物182可以被引导通过汇流条模块190的位于排气口178之上的通道192，并且然后通过密封件180之间，以从电池组排出电池排放副产物182。

参考图5，汇流条模块190(以虚线示出)可以包括多个汇流条194(也以虚线示出)。汇流条194可以以任何方式容纳在汇流条模块190内，并且被配置为金属材料条。每个汇流条194在相邻的电池单元156的端子176之间连接，以电连接电池总成125的电池单元156。

本公开的示例性集成模块通过将传统上由多个部分执行的功能(例如，电池感测、控制、汇流条连接、排气等)组合成单个集成单元来提供增加的封装密度。因此，集成模块占据较少的体积并且减少电池组内存在的部件间隙的量。

尽管不同的非限制性实施例被示出为具有具体的部件或步骤，但是本公开的实施例不限于那些特定的组合。可以将任何非限制性实施例中的一些部件或结构与来自任何其他非限制性实施例的结构或部件结合使用。

应当理解，在几个附图中相同的附图标记表示相应的或类似的元件。应当理解，尽管在这些示例性实施例中公开并示出了特定的部件设置，但是其它设置也可以从本公开的教导中受益。

上述描述应被解释为说明性的，而不是任何限制性的。本领域普通技术人员将理解，某些修改可能落入本公开的范围内。由于这些原因，应当研究以下权利要求以确定本公开的真实范围和内容。

Claims (15)

1.一种电池组，包括：

电池总成，所述电池总成包括电池单元的组和附接到所述电池单元的组的集成模块，所述集成模块包括容纳至少一个电子部件的上部部分和形成排气室的下部部分。

2.根据权利要求1所述的电池组，其中所述电池总成容纳在外壳总成内，并且可选地，其中所述外壳总成包括托盘和盖。

3.根据权利要求1或2所述的电池组，其中所述集成模块的所述下部部分容纳有电连接所述电池单元的组的邻近电池单元的汇流条模块，并且可选地，其中所述汇流条模块容纳多个汇流条。

4.根据前述任一项权利要求所述的电池组，其中所述上部部分通过壁与所述下部部分分离。

5.根据前述任一项权利要求所述的电池组，其中所述至少一个电子部件包括电池组感测模块(BPSM)。

6.根据前述任一项权利要求所述的电池组，其中所述至少一个电子部件包括电池能量控制模块(BECM)。

7.根据前述任一项权利要求所述的电池组，其中所述排气室的外部周界由所述集成模块的壁、所述电池单元的组的顶表面和在所述壁和所述顶表面之间延伸的密封件形成，并且可选地，其中所述密封件是泡沫条密封件、塑料密封件、金属密封件或复合密封件。

8.根据前述任一项权利要求所述的电池组，其中所述排气室的外部周界由所述集成模块的壁、汇流条模块和在所述壁和所述汇流条模块之间延伸的密封件形成，并且可选地，其中所述汇流条模块包括至少一个通道，所述通道与所述电池单元的组的电池单元的排气口对准，以将电池排放副产物从所述排气口连通到所述排气室。

9.根据前述任一项权利要求所述的电池组，其中所述电池单元的组包括布置为电池堆的多个电池单元，并且可选地，其中所述集成模块连接到所述多个电池单元的至少一部分。

10.根据前述任一项权利要求所述的电池组，其中所述集成模块由不透气材料制成。

11.一种方法，包括：

将集成模块连接到电池总成的电池单元的组，其中所述集成模块在单个集成单元内形成所述电池总成的电子器件壳体和排气室。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述电子器件壳体容纳所述集成模块内的至少一个电子部件。

13.根据权利要求11或12所述的方法，包括：

将汇流条模块连接到所述电池单元的组；和

在连接所述汇流条模块后，将所述集成模块连接到所述电池单元的组，使得所述集成模块容纳所述汇流条模块。

14.根据权利要求11到13中任一项所述的方法，其中所述排气室由所述集成模块的至少两个密封件形成。

15.根据权利要求11到14中任一项所述的方法，其中所述电子器件壳体通过所述集成模块的壁与所述排气室分离。