CN108023033B - 电池外罩排气组件和排气方法 - Google Patents

Abstract

示例性组件包括容纳至少一个电池单元的外罩的外罩壁以及外罩壁的排气装置。排气装置被配置为响应于外罩内部内的压力的增加而从第一位置移动到第二位置。在第二位置的排气装置提供从内部排放电池排气副产物的通道。示例性的电池组排气方法包括响应于具有外罩壁的外罩内部的压力增加而将外罩壁的排气装置从第一位置移动到第二位置。在第二位置的排气装置提供从内部排放电池排气副产物的通道。

Description

电池外罩排气组件和排气方法

技术领域

本公开总体上涉及用于电动车辆的牵引电池的外罩，并且更具体地，涉及在电池单元排气事件期间提供用于排放电池单元排气副产物的路径的外罩排气装置。

背景技术

电动车辆与常规机动车辆不同，因为电动车辆使用由电池组供电的一个或多个电机被选择性地驱动。电机可以代替内燃机或除了内燃机之外驱动电动车辆。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)和电池电动汽车(BEV)。

电池组是高电压电池组，其选择性地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。电池单元可以保持在电池外罩内。在某些情况下，电池排气副产物从电池单元排出。电池排气副产物可能需要从电池外罩中清除。

发明内容

根据本公开的示例性方面的电池组件包括，除了别的之外，容纳至少一个电池单元的外罩的外罩壁和外罩壁的排气装置。排气装置被配置为响应于外罩内部的压力的增加而从第一位置移动到第二位置。在第二位置的排气装置提供用于从内部排放电池排气副产物的通道。

在上述组件的另一个非限制性实施例中，排气装置和外罩壁一起提供整体结构。

在任何上述组件的另一非限制性实施例中，直接邻近排气装置的外罩壁的区域具有第一厚度，并且排气装置具有小于第一厚度的第二厚度。

在任何上述组件的另一非限制性实施例中，组件包括具有盖和托盘的外罩。盖包括带排气装置的外罩壁。

在任何上述组件的另一个非限制性实施例中，当排气装置处于第一位置时，排气装置的一部分突出到内部中经过外罩壁上直接邻近排气装置的区域。当排气装置处于第二位置时，该部分远离内部向外移动。

在任何上述组件的另一非限制性实施例中，外罩壁和排气装置一体地形成在一起。

在任何上述组件的另一个非限制性实施例中，组件包括在内部之外的穿孔器。排气装置从第一位置到第二位置的移动导致穿孔器使排气装置破裂以提供通道。

在任何上述组件的另一非限制性实施例中，排气装置包括热塑性塑料，并且穿孔器包括金属或金属合金。

在任何上述组件的另一个非限制性实施例中，组件包括将外罩壁直接邻近排气装置的一部分固定到与外罩壁分开的另一结构的锚固件。当排气装置处于第一位置时以及当排气装置处于第二位置时，锚固件固定该部分。

在任何上述组件的另一非限制性实施例中，锚固件是指向内部的成型锚固件。

在任何上述组件的另一非限制性实施例中，锚固件被配置为由容纳在内部的接收特征部接合。

在任何上述组件的另一非限制性实施例中，组件包括排气装置的刻痕线。排气装置从第一位置到第二位置的移动导致排气装置在刻痕线处破裂以提供通道。

根据本公开另一示例性方面的电池组排气方法包括：除了别的之外，响应于具有外罩壁的外罩内部压力的增加，将由外罩壁形成的排气装置从第一位置移动到第二位置。在第二位置的排气装置提供用于从内部排放电池排气副产物的通道。

在上述方法的另一非限制性实施例中，排气装置与外罩壁的其余部分一起形成为单一的整体结构。

在任何上述方法的另一个非限制性实施例中，移动包括将排气装置延伸到内部的一部分从内部向外移动。

在任何上述方法的另一个非限制性实施例中，该方法包括当排气装置从第一位置移动到第二位置时用穿孔器使排气孔破裂。穿孔器位于内部之外。

在任何上述方法的另一个非限制性实施例中，该方法包括锚定排气装置的一部分，使得排气孔从第一位置到第二位置的移动导致排气孔破裂。

在任何上述方法的另一个非限制性实施例中，该锚定包括将所述外罩壁的锚固件与所述内部内的接收特征部接合。

在任何上述方法的另一个非限制性实施例中，该方法包括当将排气装置从第一位置移动到第二位置时，在刻痕线处使排气装置破裂以提供通道。

附图说明

通过具体实施方式，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。伴随具体实施方式的图可以简要描述如下：

图1示意性地示出了电动车辆的示例动力传动系统；

图2示出了图1的电池组和用于将电池组固定在电动车辆内的车架的一部分；

图3示出了图2的电池组和车架的放大侧视图；

图4示出了固定到图2的车架的电池组的侧视图；

图5示出了根据本公开的第一实施例的在第一、非排气位置的电池组排气装置和车架区域的剖视图；

图6示出了在图5的位置的排气装置和车架的区域的透视图；

图7示出了排气装置处于第二、排气位置的图5的排气装置和车架的剖视图，其中排气装置提供用于排放电池排气副产物的通道；

图8示出了在图7的位置的排气装置和车架的区域的透视图；

图9示出了根据本公开的第二实施例的处于第一、非排气位置的电池组排气装置和车架区域的剖视图；

图10示出了在图9的位置中的排气装置和车架区域的透视图；

图11示出了排气装置处于第二、排气位置的图9的排气装置和车架的剖视图，其中排气装置提供排放电池排气副产物的通道；

图12示出了在图11的位置中的排气装置和车架区域的透视图。

具体实施方式

电动车辆的电池组可以包括容纳多个电池单元的外罩。偶尔，电池单元可以释放电池排气副产物，其增加了外罩内的压力。本公开涉及允许电池排放副产物离开外罩的排气装置。

排气装置与外罩的一部分一起形成。排气装置通常密封到外部环境。响应于外罩内的压力增加，排气装置提供通道。电池排气副产物可以移动通过通道到外罩外部的区域。这些和其他特征将在本具体实施方式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，本文所述的概念不限于HEV，并且可以扩展到任何其他类型的电动车辆，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)、燃料电池车辆等。

动力传动系统10包括具有多个电池阵列18的电池组14、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的马达-发电机的形式。

在该实施例中，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和电池组14。马达22和发电机24是动力传动系统10的电驱动系统的部分。

发动机20和发电机24可以通过诸如行星齿轮组的动力传输单元30连接。当然，可以使用包括其它齿轮组和变速器的其他类型的动力传输单元将发动机20连接到发电机24。在一个非限制性实施例中，动力传输单元30是包括环形齿轮32、中心齿轮34和齿轮架总成36的行星齿轮组。

发动机24可以由发动机20通过动力传输单元30驱动，以将动能转换成电能。发电机24可以替代地用作马达，以将电能转换为动能，从而向连接到动力传输单元30的轴38输出扭矩。

动力传输单元30的环形齿轮32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。在其他示例中可以使用其他动力传输单元。

齿轮46将扭矩从发动机20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可以包括能够将转矩传递到车辆驱动轮28的多个齿轮。在该示例中，第二动力传输单元44通过差速器48机械联接到车桥50，以将扭矩分配到车辆驱动轮28。

马达22可以被选择性地用于通过将扭矩输出到也连接到第二动力传输单元44的轴52来驱动车辆驱动轮28。在本实施例中，马达22和发电机24配合作为再生制动系统的一部分，在再生制动系统中，马达22和发电机24均可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的单元再充电。

现在参考图2-4，继续参考图1，动力传动系统10的电池组14包括在外罩60内的多个电池阵列18。

外罩60包括托盘64和盖68。通常，托盘64提供底部外罩壁74，并且盖68提供顶部外罩壁78。盖68还包括从顶部外罩壁78延伸到托盘64的多个外罩侧壁82。在一些示例中，侧壁82与顶部外罩壁78和托盘64分离。在其他示例中，侧壁82直接从顶部外罩78或从托盘64的底部外罩壁74延伸。在另外的示例中，侧壁82包括从顶部外罩壁78延伸的一部分和从底部外罩壁74延伸的另一部分，以在顶部外罩壁78和底部外罩壁74之间的某处接触。设置在托盘64和盖68之间的内部86保持电池阵列18。

在该示例中，外罩60是基于聚合物的热塑性塑料。适用于外罩60的典型热塑性塑料包括但不限于聚丙烯和高密度聚乙烯。红外线焊接、振动焊接、粘接或其它粘合工艺可以将盖68气密密封到托盘64，以将盖68固定在托盘64上。

在某些情况下，电池排气副产物从电池阵列18内的电池单元排出。这增加了内部86内的压力。内部86内的太大压力可以破坏盖68和托盘64之间的气密密封。内部86内的太大的压力可以以不希望的方式使外罩60的外部几何形状/尺寸变形(例如凸起以至于太靠近地面)，并且在极端情况下可能导致外罩60在不受控制的位置和/或方式裂开。

为了减轻内部86内的压力并避免这种破坏，外罩60包含排气装置90。通常，排气装置90处于第一、非排气位置，该位置不会在内部86和周围环境之间提供流动通道。该位置处的排气装置90防止湿气和污染物进入内部86。响应于内部86内的压力增加，例如当电池单元排出电池排气副产物时，排气装置90可以移动到第二、排气位置，在该位置排气装置90包括用于从内部86移动到外罩60外的周围环境的流动通道。

排气装置90是顶部外罩壁78的一部分。在其它示例中，排气装置90被结合到外罩侧壁82或底部外罩壁74之一中。也就是说，排气装置90不限于位于顶部外罩壁78内。

排气装置90由顶部外罩壁78形成。因此，电池组14不包括除了顶部外罩壁78之外的将排气装置90设置在顶部外罩壁78内所需的单独结构。用顶部外罩壁78形成排气装置90可以减少部件复杂性并且提供比在单独的排气装置并入顶部外罩壁78上的情况下更简单的组件。排气装置90和顶部外罩壁78是一起的单一整体结构。

值得注意的是，排气装置90的几何形状使得成型工具沿着单个轴线的移动可以形成并释放排气装置90。因此，不需要附加的升降器或大量的工具修改来用顶部外罩壁78形成排气装置90。

在该示例中，排气装置90与盖68一起成型，并与盖68一体地形成。利用排气装置90提供通过外罩60的通道可以防止压力的增加破坏盖68和托盘64之间的连接。

电池组14可以固定到电动车辆的车架94上。在该示例中，车架94是电动车辆的底部上的底部安装支架。

带98的相对端部被固定到车架94并延伸到托盘64的下方，以将电池组14支撑在车架94上。当带98固定时，电池组14在车架94的一部分和带98之间被压缩。

现在参考图5-8，继续参考图2-3，示出了处于第一和第二位置的排气装置90的示例。在图5和图6所示的第一位置中，排气装置90的最外部分92不会延伸超出外罩60的周围表面。这可以防止排气装置90在处理和安装过程中无意中磨损或损坏。

在图7和8中示出了处于第二位置的排气装置90的示例。在该示例性非限制性实施例中，穿孔器100从车架94延伸。尽管不是必需的，但是当排气装置90移动到第二位置时，穿孔器100可用于开始实施使排气装置90破裂。示例性的穿孔器100是金属或金属合金材料，但是可以使用其它刚性和锋利的材料，例如复合材料或聚合物。示例性的穿孔器100由与车架94相同的材料制成。

示例性穿孔器100被保持在车架94的凹陷区域102内，使得穿孔器100不会延伸超过车架94朝向电池组14。使穿孔器100凹进凹陷区域102内可以通过电池组14、车架94或两者的振动或整体规模移动来防止排气孔90和穿孔器100之间的任何无意的接触，直到排气装置90由于过压而向第二位置移动。

当在图5和图6的第一位置时，排气装置90与穿孔器100间隔开。响应于内部86内的压力的增加，排气装置90远离内部86向外朝向图7和图8的第二位置并且朝向穿孔器100移动。排气孔90相对于穿孔器100的继续向外移动在排气装置90中形成开口108。开口108提供用于流动的通道，以沿着路径P从内部86通过开口108移动到周围环境区域。通过开口108的流动减轻了内部86内的压力。

在该示例非限制性实施例中，排气装置90具有在顶部外罩壁78内的气泡或凹坑的形式。排气装置90是凹进去的，使得排气装置90的最外部分不会延伸超出顶部外罩壁78的周围表面。排气装置90相对于内部86是凸的。在另一个示例中，排气装置90可以相对于内部86是凹的。用于排气装置90的这些示例几何形状可以响应于内部86内的压力的增加而促进从第一位置移动到第二位置。

排气装置90具有小于排气装置90附近的顶部外罩壁78的厚度T₂的厚度T₁。排气装置90的减小的厚度T₁可以响应于内部86内的压力的增加而促进排气装置90从第一位置移动到第二位置。也就是说，由于相对于厚度T₂排气装置90的厚度T₁减小了，所以排气装置90比具有厚度T₂的区域提供较小的耐压性增加。因此，排气装置90更可能在顶部外罩壁78的任何其它区域之前响应于压力的增加而向外膨胀。排气装置90的减小的厚度T₁可以补偿由于排气装置90的截面几何形状导致的排气装置90增加的刚度。排气装置90具有“W”形状，其可以像活动铰链那样工作，使得排气孔90容易弯曲以向第二位置移动。

排气装置90的促进从第一位置移动到第二位置的另一个特征部是围绕排气装置90的周边周向分布的折痕112。折痕112是排气孔90突出到内部86中、经过顶部外罩壁78直接邻近排气装置90的区域116的一部分。折痕112可以由排气孔90凹进顶部外罩壁78内造成。折痕112提供多余的材料，当排气装置90移动到第二位置时，该材料可被拉直。虽然折痕112可以增加截面刚度，但是折痕112允许排气装置90在处于第二位置时进一步向外延伸，同时在处于第一位置时不会延伸超出周围区域。

另一个示例可以消除折痕112并且在第一位置时使排气装置90是凹形圆顶的形式，其在第二位置时被迫为凸出的圆顶。这样的实施例可能需要较小的压力来迫使移动到第二位置，但是将进一步延伸到内部86中。

尽管图5的截面中的排气装置90具有圆形、圆形轮廓，但是其它轮廓也是可能的。例如，排气装置90和折痕112可以具有矩形或椭圆形轮廓。可能需要其它轮廓，例如，如果排气装置90应当响应于压力的增加而需要进一步远离内部86突出，或者如果调节排气装置90以响应于期望不同的压力而从第一位置移动到第二位置。

在一些示例中，在没有穿孔器100的情况下使用排气装置90。在这种示例中，当内部86内的压力增加到将排气装置90膨胀到破裂点的点时，排气装置90破裂。排气装置90可以包括有缺口或有意减薄的区域，以促进在排气装置90内的特定位置处的破裂。

虽然在顶部外罩壁78中示出并且与车架94上的穿孔器100结合使用，但是排气装置90可以位于其他位置。例如，排气装置90可以形成在托盘64中，并且与结合到带98中的穿孔器结合使用。

现在参考图9-12，继续参考图2-4，另一个示例性实施例包括可以形成在顶部外罩壁78或外罩60的另一个外罩壁内的排气装置90a。

排气装置90a包括锚固件120。锚固件120可以与排气装置90a的其余部分和顶部外罩壁78一起形成。在该示例中，锚固件120是圣诞树形紧固件。其他示例性锚固件可以包括W形夹子、舌榫锚固件以及箭头紧固件。另一个示例可以包括具有“火鸡腿”的锚固件，其中形成到外罩14中的球根特征部可以卡入固定在内部中的袋状部(pocket)中，反之亦然。

还可以通过将排气装置90a的一部分焊接到另一结构来提供另外的示例性锚固件。例如，排气装置90a的区域可以被超声波焊接到内部86内的结构以提供锚固件。

当组装时，锚固件120被接收在刚性地固定在内部86内的锚固容器124中。例如，锚固容器124可以安装到电池阵列18中的一个。

排气装置90a包括刻痕线128或缺口，其是相对于相邻区域有意变薄的区域。锚固件120位于刻痕线128附近。排气装置90a还包括围绕排气装置90a的周边周向分布的折痕130。与排气装置90的折痕112一样，当内部86增加时，折痕130允许排气装置90a的更多的外侧移动。刻痕线128可以沿着折痕130部分地沿着排气装置90a延伸。

随着内部86内的压力的增加，排气装置90a开始向外移动。锚固件120阻止排气孔90a在刻痕线128的一侧上的移动，但是压力继续移动排气孔90a在刻痕线128另一侧上的区域。最终，在压力增加到阈值水平以上之后，排气装置90a沿着刻痕线128破裂，以在排气装置90a内提供开口108a。来自内部86的流动可以沿着路径P_A从内部86通过开口108a移动到内部86外部的周围区域。

结合锚固件120意味着需要较小的力来引起排气装置90a中的破裂。也就是说，如果省略了锚固件120，则刻痕线128两侧的排气装置90a将一起移动一定距离，并且将需要更大的压力来使排气装置90a破裂。

虽然在该示例中使用锚固件120，但是其他示例可以省略锚固件120并且依赖于刻痕线128以响应于内部86内的压力的增加来促进排气孔90a在期望区域中的破裂。

所公开的示例的特征包括在外罩内提供排气装置，以便除了别的之外，避免在焊缝处使电池组外罩破裂。排气装置可以与外罩的一部分一起形成，以使构建和组装的复杂性最小化。在一些示例中，当注射成型外罩的一部分时，形成排气装置。

前面的描述本质上是示例性的而不是限制性的。对所公开的示例的变化和修改可以对于本领域技术人员来说变得显而易见，这些变化和修改不一定偏离本公开的实质。因此，给予本公开的法律保护的范围只能通过研究权利要求来确定。

Claims (17)

1.一种电池组件，包括：

容纳至少一个电池单元的外罩的外罩壁；

所述外罩壁的排气装置，所述排气装置被配置为响应于所述外罩内部内的压力的增加而从第一位置移动到第二位置，在所述第二位置的所述排气装置提供从所述内部排放电池排气副产物的通道；以及

将所述外罩壁直接邻近所述排气装置的一部分固定到与所述外罩壁分开的另一结构的锚固件，当所述排气装置处于所述第一位置时以及当所述排气装置处于所述第二位置时，所述锚固件固定所述部分。

2.根据权利要求1所述的电池组件，其中所述排气装置和所述外罩壁一起提供整体结构。

3.根据权利要求1所述的电池组件，其中直接邻近所述排气装置的所述外罩壁的区域具有第一厚度，并且所述排气装置具有小于所述第一厚度的第二厚度。

4.根据权利要求1所述的电池组件，还包括具有盖和托盘的所述外罩，其中所述盖包括具有所述排气装置的所述外罩壁。

5.根据权利要求1所述的电池组件，其中当所述排气装置处于所述第一位置时，所述排气装置的一部分突出到所述内部中经过所述外罩壁直接邻近所述排气装置的区域，并且当所述排气装置处于所述第二位置时，所述部分远离所述内部向外移动。

6.根据权利要求1所述的电池组件，其中所述外罩壁和所述排气装置一体地形成在一起。

7.根据权利要求1所述的电池组件，还包括在所述内部之外的穿孔器，其中所述排气装置从所述第一位置到所述第二位置的移动导致所述穿孔器使所述排气装置破裂以提供所述通道。

8.根据权利要求7所述的电池组件，其中所述排气装置包括热塑性塑料，并且所述穿孔器包括金属或金属合金。

9.根据权利要求1所述的电池组件，其中所述锚固件是指向所述内部的成型锚固件。

10.根据权利要求9所述的电池组件，其中所述锚固件被配置为由容纳在所述内部的接收特征部接合。

11.根据权利要求9所述的电池组件，还包括所述排气装置的刻痕线，其中所述排气装置从所述第一位置到所述第二位置的移动导致所述排气装置在所述刻痕线处破裂以提供所述通道。

12.一种电池组排气方法，包括：

响应于具有外罩壁的外罩内部内的压力的增加，将由所述外罩壁形成的排气装置从第一位置移动到第二位置，在所述第二位置的所述排气装置提供从所述内部排放电池排气副产物的通道；

当所述排气装置处于所述第一位置时以及当所述排气装置处于所述第二位置时，使用锚固件将所述外罩壁直接邻近所述排气装置的一部分固定到与所述外罩壁分开的另一结构。

13.根据权利要求12所述的电池组排气方法，其中所述排气装置与所述外罩壁的其余部分一起形成为单一的整体结构。

14.根据权利要求13所述的电池组排气方法，其中所述移动包括将所述排气装置延伸到所述内部的一部分远离所述内部向外移动。

15.根据权利要求12所述的电池组排气方法，还包括当所述排气装置从所述第一位置移动到所述第二位置时用穿孔器使所述排气装置破裂，所述穿孔器位于所述内部的外部。

16.根据权利要求15所述的电池组排气方法，还包括锚定所述排气装置的一部分，使得所述排气装置从所述第一位置到所述第二位置的所述移动导致所述排气装置破裂，其中所述锚定包括将所述外罩壁的锚固件与所述内部内的接收特征部接合。

17.根据权利要求15所述的电池组排气方法，还包括当将所述排气装置从所述第一位置移动到所述第二位置时，在刻痕线处使所述排气装置破裂以提供所述通道。

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