CN108735934A - 电池单元支撑组件 - Google Patents

Abstract

一种用于电池阵列的示例性支撑组件，包括将第一电池单元与第二电池单元轴向分隔开的间隔件、保持间隔件的框架以及固定到框架的插入件。插入件被压靠第一电池单元。支撑电池单元的示例性方法包括将插入件压靠电池单元的拐角区域。插入件被固定到由第一材料制成的框架上。插入件由比第一材料更柔软的第二材料制成。

Description

电池单元支撑组件

技术领域

本公开总体上涉及一种保持电动车辆的电池单元的支撑组件，并且更具体地涉及一种支撑组件，该支撑组件包括相对较软的插入件。

背景技术

电动车辆不同于传统的机动车辆，因为电动车辆使用由电池组供电的一个或多个电机而被选择性地驱动。电机可以代替内燃机或与内燃机一起驱动电动车辆。示例电动车辆包括混合电动车辆(HEV)、插电式混合电动车辆(PHEV)、燃料电池车辆(FCV)和电池电动车辆(BEV)。

电动车辆的电池组通常包括一个或多个电池阵列。每个电池阵列可以包括沿着轴线的多个电池单元。支撑组件将电池单元保持在电池阵列内。每个支撑组件可以包括围绕一个或多个电池单元的外周布置的相对刚性的框架。

发明内容

根据本公开的示例性方面的用于电池阵列的支撑组件包括：除了其他方面，将第一电池单元与第二电池单元轴向分隔开的间隔件，保持该间隔件的框架和固定到框架的插入件。插入件被压靠第一电池单元。

在前述支撑组件的另一个非限制性实施例中，框架由第一材料制成并且插入件由比第一材料更柔软的第二材料制成。

在任何前述支撑组件的进一步非限制性实施例中，第一材料具有比第二材料更高的硬度。

在任何前述支撑组件的进一步非限制性实施例中，框架围绕间隔件的外周分布。

在任何前述支撑组件的进一步非限制性实施例中，间隔件是金属或金属合金翼片。

在任何前述支撑组件的进一步非限制性实施例中，第一和第二电池单元是袋状电池。

在任何前述支撑组件的进一步非限制性实施例中，框架具有包括多个框架拐角的外周，并且插入件被固定到框架，使得插入件压靠框架拐角。

在任何前述支撑组件的进一步非限制性实施例中，插入件包括泡沫或橡胶。

在任何前述支撑组件的进一步非限制性实施例中，第一和第二电池单元沿轴线设置。第一电池单元具有拐角区域，其中第一电池单元的面向轴向的表面与第一电池单元的面向径向的表面相交。插入件被压靠拐角区域。

在任何前述支撑组件的另一非限制性实施例中，框架或插入件中的一个包括接收在由插入件的框架的另一个提供的凹槽内的突片。

在任何前述支撑组件的进一步非限制性实施例中，框架和插入件是电动车辆的牵引电池组的部分。

在任何前述支撑组件的进一步非限制性实施例中，插入件是第一插入件，支撑组件还包括固定到框架的第二插入件。插入件被压靠第二电池单元。

在任何前述支撑组件的进一步非限制性实施例中，电动车辆电池阵列包括作为第一支撑组件的支撑组件，并且还包括与第一支撑组件一起沿着轴线设置的多个第二支撑组件。第一支撑组件和第二支撑组件沿轴线被压缩。

除了其他方面，根据本公开的另一示例性方面的支撑电池单元的方法包括将插入件压靠在电池单元的拐角区域上。插入件被固定到由第一材料制成的框架上。插入件由比第一材料更柔软的第二材料制成。

前述方法的另一个非限制性实施例包括通过将插入件成型到框架上而将插入件固定到框架。

在前述方法的另一个非限制性实施例中，框架和插入件是电动车辆的牵引电池组的部分。

前述方法的另一个非限制性实施例包括利用电池单元为电动车辆的驱动车轮供电。

在前述方法的另一个非限制性实施例中，拐角区域是电池单元的面向轴向的表面与电池单元的面向径向的表面相交的地方。

在前述方法的另一个非限制性实施例中，电池单元是袋状电池。

前述方法的另一个非限制性实施例包括：利用由框架保持的间隔件将电池单元从相邻电池单元分隔开，并且使用间隔件传递来自电池单元的热能。

附图说明

根据具体实施方式，所公开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附图可简要描述如下：

图1示出了电动车辆的高度地示意图；

图2示出了来自图1的电动车辆中的电池组的示例电池阵列的透视图和示意图；

图3示出了来自根据本公开的示例性实施例的图2的电池阵列的支撑组件；

图4示出了图3中的线4-4处的截面图；

图5示出了来自图2的电池阵列的支撑组件和电池单元的透视放大图；其中示意性示出了支撑组件的框架；

图6示出了图5的支撑组件和电池单元的透视图，其中框架支撑电池单元；

图7示出了图6中的支撑组件和其中一个电池单元，其中框架的选定部分被移除；

图8示出了图7的一部分的特写视图；

图9示出了根据第一示例性实施例的保持电池单元的支撑组件以及根据另一示例性实施例的保持电池单元的支撑组件的选定部分的截面图；

图10示出了根据又一示例性实施例的支撑组件的正视图。

具体实施方式

本公开涉及用于将电池单元保持在电池阵列内的支撑组件。除了其他方面，支撑组件包括框架、间隔件和插入件。当电池单元抵靠框架和间隔件定位时，插入件压靠电池单元以帮助支撑电池单元。

插入件是可压缩的。因此，插入件可以符合电池单元的几何形状，并且即使电池单元的几何形状不规则，也可以保持与框架和电池单元的接触。插入件还可以减少通过框架引入电池单元的振动负载。

参考图1，示例电动车辆10包括电池组14、电机18和一对车轮22。电机18可以从电池组14接收电力。电机18将电力转换为驱动车轮22的转矩。电池组14可以被认为是相对高压牵引电池组。

示例电动车辆10是全电动车辆。在其他示例中，电动车辆10是混合动力电动车辆，其可以选择性地用替代电机的或与电机一起的内燃机提供的扭矩来驱动车轮22。

在继续参照图1的同时现在参考图2至图6，电池组14包括阵列26。在一些示例中，电池组14可以包括多于一个的阵列26。

在该示例性实施例中，阵列26包括沿轴线A设置的多个电池单元30和支撑组件34。阵列26包括二十二个电池单元30和十一个支撑组件34，但是其他数量的电池单元30和支撑组件34可以被使用。

示例支撑组件34中的每一个与两个电池单元30相接合。在其他示例中，支撑组件34可以轴向延伸以与一个电池单元30或多于两个电池单元30相接合。

在该示例中，电池单元30各自具有约5.46毫米的轴向宽度。支撑组件34具有略大于电池单元30的轴向宽度的轴向宽度。在另一个示例中，支撑组件34具有约为电池单元30的轴向宽度的两倍的轴向宽度。

在阵列26内，支撑组件34和电池组电池30在端板38之间被轴向压缩。束带42围绕阵列26设置，以沿着轴线A施加压缩到框架60和阵列26的电池单元30上。端板38可以是金属材料。

在该实施例中，电池单元30是锂离子袋状电池。电池单元30包括活性区域46和凸缘50。端子54从活性区域46和凸缘50延伸。电池单元30具有在该示例中由铝制成的外罩或薄片。该罩在电池单元30的外周处被密封以封闭活性区域46。通常，凸缘50代表铝片的密封区域。

其他实施例可以使用结合框架使用的其他类型的电池单元30，例如圆柱形电池单元或棱柱形电池单元。

示例支撑组件34包括框架60、间隔件64和插入件68。通常，框架60类似于相框并围绕间隔件64的外周分布。框架60可以包括帮助框架接合电池组内的轴向相邻框架的搭叠或舌槽式接合构件。

框架60提供孔70，该孔70部分地接纳电池单元30中的一个。孔70是矩形的并且尺寸被设定为容纳电池单元30。孔70内的电池单元30被压靠在间隔件64上。孔70位于间隔件64的第一轴向侧上。

框架60提供另一个孔74，该孔74在间隔件64的相对的第二轴向侧上接纳电池单元30中的另一个。间隔件64因此夹在轴向相邻的电池单元30之间。

示例性间隔件64部分地嵌入框架60内。间隔件64在框架60的顶部部分78和底部部分82之间延伸。

在该示例性实施例中，间隔件64是铝散热片或冷却片。然而，另外考虑其他材料，特别是其他金属或金属合金材料。间隔件64轴向分隔在孔70和74内延伸的电池单元30。间隔件64可以与电池单元30的侧面86接触。在某些条件下，间隔件64从电池单元30移除热能。在其他条件下，间隔件64向电池单元30增加热能。

在一个实施例中，间隔件64的部分90延伸穿过框架60的底部部分82中的通道。部分90可相对于间隔件64的其他区域成角度，使得该部分在底部部分82下面向框架60的外部延伸。部分90可以接触热交换板或热界面材料(未示出)以消散从电池单元30吸收的任何热能。

当支撑组件34将电池单元30保持在阵列26内时，凸缘50的至少一些区域和活性区域46被定位在孔70、74内处于间隔件64的相对轴向侧上。端子54延伸到孔70、74外侧并且横向地越过支撑组件34。端子54例如电连接电池单元30与另一结构，例如汇流条。

来自电池单元30的电力可以通过汇流条移入和移出端子54。来自电池单元30的电力可为驱动车轮22供电。电机18可通过端子54对电池单元30再充电。

阵列26的电池单元30可以在尺寸上变化。例如，阵列26中的一个电池单元30的活性区域46可以稍微大于阵列26中的另一个电池单元30的活性区域46。每个单独的电池单元30还可以具有一些尺寸变化。例如，电池单元30中给定的一个可以具有在电池单元30的底部相对于电池单元30的顶部处的轴向厚度增加的轴向厚度。

框架60的尺寸也可以改变。例如，阵列26中的其中一个框架60的孔70可以相对于框架60中的另一个的孔70略微过大。

制造公差、构建公差、环境因素等可能导致框架60和电池单元30中的这种变化。如可以理解的，这些变化可能导致框架60和电池单元30之间的不一致的界面。示例支撑组件34通过结合插入件68来帮助适应这些变化。

插入件68填充框架60和电池单元30之间的开放区域，使得电池单元30被牢固地支撑在支撑组件34内。插入件68比框架60更柔软并且可能比电池单元30更柔软。当电池单元30被保持在支撑组件34内时，插入件68压靠框架60、由框架60保持的电池单元30中的一个或同时压靠两者。

在该示例中，插入件68包括第一插入件68a和第二插入件68b。第一插入件68a围绕孔70的外周固定到框架60上。第二插入件68b围绕孔74的外周固定到框架60上。第一插入件68a和第二插入件68b位于间隔件64的相对侧。第一插入件68a一旦固定到框架60，第一插入件68a就可以压靠在保持在孔70内的电池单元30上。第二插入件68b一旦固定到框架60上，第二插入件68b就可以压靠在保持在孔74中的电池单元30上。

框架60由相对刚性的材料制成，例如肖氏D硬度值高于50的尼龙基聚合物。非尼龙基硬质塑料可用来代替尼龙基聚合物。

插入件68由比框架60的材料更柔软的材料制成，例如肖氏OO硬度值小于50的聚氨酯泡沫材料。其他类型的更柔软的材料可用于插入件，如聚氨酯泡沫以外的泡沫或橡胶。

框架60的硬度值高于插入件68的硬度，这就是插入件68可被认为比框架60更柔软的原因。插入件68可包括具有不同材料的外壳的泡沫。用于框架60和插入物68的材料可以基于特定程序目标被选择为具有其他硬度。即使硬度改变，框架60也可以相对于插入件68保持刚性，并且插入件68可以满足压缩目标。

插入件68的柔软度可以有助于缓冲电池单元30。也就是说，插入件68可以有助于吸收冲击和冲击载荷。

在特定示例性实施例中，电池单元30相对于插入件68a、68b径向过大。随着电池单元30被移动到孔70、74中的相应一个中，过大尺寸导致电池单元30压缩相应的一个插入件68a、68b。在这样的实施例中，电池单元30被压配合到支撑组件34中。

插入件68被压缩的量可以根据框架60和位于相应孔70或74内的电池单元30之间的间隔而变化。例如，插入件68在框架60离电池单元30更近的区域中压缩得更多，并且在框架60离电池单元30更远的区域中压缩得更少。插入件68的可压缩性和柔软性允许支撑组件34保持与电池单元30的牢固接触，即使在框架60和电池单元30之间的间距存在变化的情况下也如此。例如，支撑组件34和电池单元30之间的间距会由于振动而不期望地加速疲劳。

值得注意的是，在该示例实施例中，插入件68延伸到框架拐角98中，框架拐角98可能特别易于促进框架60和电池单元30之间的间隙。将插入件68定位在框架拐角98内可以通过用插入件68的材料填充可能的间隙来处理这些区域中的裂缝。

现在参照图7和图8，插入件68可以例如通过将框架60的舌部102定位在插入件68的凹槽106内而固定到框架60。

在一些示例中，插入件68、间隔件64或两者与框架60内模制成型(in-molded)。例如，插入件68可在成型过程期间固定到框架60。在这样的过程中，插入件68被成型，然后将插入件68放置在用于形成框架60的模腔附近。然后将框架60的材料移动到模腔中。框架60抵靠插入件68在腔中固化。一旦框架60固化，插入件68就固定到框架凸缘92。

插入件68被构造成在这个示例中接触电池单元30的拐角区域110。通常，拐角区域110是电池单元30的面向轴向的表面114与电池单元30的面向径向的表面118相交的位置。

在将电池单元30安装在孔支撑组件34内之前，插入件68从框架60延伸距离D₁，如图8所示。当电池单元30定位在安装位置时，插入件68被压缩，使得插入件68从框架60延伸距离D₂。距离D₂小于距离D₁。电池单元30向安装位置的移动因此压缩插入件68。

具有插入件68的支撑组件34紧密地环抱电池组电池30并适应框架60和电池组电池30中(例如在活性区域46、肩部96和凸缘50之间的过渡部中)的几何变化和不一致性。

现在参考图9，插入件68可以被固定到从框架60延伸的舌部102。或者，如与框架60a有关所示，插入件68可以包括接收在框架60a的凹槽106a内的舌部102a或延伸部。

现在参考图10，根据另一个示例性实施例的支撑组件134包括插入装置，插入装置具有固定到框架160的一个轴向侧的两个单独的插入件168。插入件168在框架拐角198内延伸。插入件168彼此间隔开从而为由支撑组件134保持的电池单元的端子提供间隙C。

所公开的实施例中的一些的特征可以包括通过使用符合电池单元和框架之间的界面处的非均匀几何形状的插入件来牢固地将电池单元保持在框架内，这可以减少电池单元的不期望的摩擦或磨损。电池组的几何形状，特别是框架拐角中的袋状电池的几何形状，难以保持严格的公差。设计将电池单元夹持过紧的框架会由于界面而导致封装问题。

另一个特征可以包括使用插入件来抑制和缓冲电池单元，这可以通过减小冲击载荷和电池单元的冲击来帮助满足振动和撞击/冲击要求。例如，如果电池单元显著振动，则电池单元与母线的连接可能受到损害。另一个特征可以包括将插入件成型到框架上，从而降低制造复杂性。也就是说，插入件的较软材料被成型到框架的较硬材料上。

前面的说明书本质上是示例性的而不是限制性的。对于所公开的示例的变化和修改对于本领域技术人员而言可能变得显而易见，而不一定偏离本公开的本质。因此，本公开被给予的法律保护范围只能通过研究以下权利要求来确定。

Claims (15)

1.一种用于电池阵列的支撑组件，包括：

间隔件，所述间隔件将第一电池单元与第二电池单元轴向分隔开；

框架，所述框架保持所述间隔件；和

插入件，所述插入件被固定到所述框架并被压靠所述第一电池单元。

2.根据权利要求1所述的支撑组件，所述框架由第一材料制成并且所述插入件由比所述第一材料更柔软的第二材料制成，可选地，其中所述第一材料具有比所述第二材料更高的硬度。

3.根据权利要求1所述的支撑组件，其中所述框架围绕所述间隔件的外周分布。

4.根据权利要求1所述的支撑组件，其中所述间隔件是金属或金属合金片，其中所述插入件包括泡沫或橡胶。

5.根据权利要求1所述的支撑组件，其中所述第一和第二电池单元是袋状电池。

6.根据权利要求1所述的支撑组件，其中所述框架具有包括多个框架拐角的外周，并且所述插入件固定到所述框架，使得所述插入件压靠所述框架拐角。

7.根据权利要求1所述的支撑组件，其中所述第一电池单元和所述第二电池单元沿轴线设置，所述第一电池单元具有拐角区域，在所述拐角区域所述第一电池单元的面向轴向的表面与所述第一电池单元的面向径向的表面相交，所述插入件压靠所述拐角区域。

8.根据权利要求1所述的支撑组件，其中所述框架或所述插入件中的一个包括接收在由所述插入件或所述框架中的另一个所提供的凹槽内的突片。

9.根据权利要求1所述的支撑组件，其中所述框架和插入件是电动车辆的牵引电池组的部分，可选地，其中所述插入件是第一插入件，所述支撑组件还包括固定到所述框架的第二插入件，所述插入件压靠所述第二电池单元。

10.一种电动车辆电池阵列，包括作为第一支撑组件的权利要求1所述的支撑组件，并且还包括：

与所述第一支撑组件一起沿着轴线设置的多个第二支撑组件，所述第一支撑组件和所述第二支撑组件沿着所述轴线压缩。

11.一种支撑电池单元的方法，包括：

将插入件压靠在至少一个电池单元的拐角区域上，所述插入件固定到由第一材料制成的框架上，所述插入件由比所述第一材料更柔软的第二材料制成。

12.根据权利要求11所述的方法，包括通过将所述插入件成型到所述框架上而将所述插入件固定到所述框架。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述框架和所述插入件是电动车辆的牵引电池组的部分，并且可选地，所述方法还包括用所述至少一个电池单元给电动车辆的至少一个驱动车轮供电。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述拐角区域是所述电池单元的面向轴向的表面与所述电池单元的面向径向的表面相交处，并且可选地，其中，所述至少一个电池单元是袋状电池。

15.根据权利要求11所述的方法，还包括利用由所述框架保持的间隔件将所述电池单元从相邻的电池单元分隔开，并且使用所述间隔件传递来自所述电池单元的热能。