CN109367378B - 具有保持凸缘的牵引电池组板 - Google Patents

Abstract

除其他方面之外，示例性电池总成包括沿轴线分布并设置在基部上的电池单元。支架沿电池单元的侧面轴向延伸。板从第一侧面延伸到电池单元的相对的第二侧面。板的保持凸缘保持在支架和基部之间。一种示例性的保持方法包括使用沿着阵列的侧面延伸的支架将电池单元相对于基部保持，并且将板的保持凸缘定位在支架和基部之间。板的主要部分沿着阵列的轴向端部设置。

Description

具有保持凸缘的牵引电池组板

技术领域

本公开总体上涉及一种牵引电池组的板，并且更具体地，涉及一种与牵引电池组的其他结构界面结合的板的保持凸缘。

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牵引电池组供电的一个或多个电机选择性地驱动。电机可以代替内燃发动机或除内燃发动机之外的来驱动电动车辆。示例电动车辆包括混合动力电动车辆(Hybrid Electric Vehicle，HEV)、插电式混合动力电动车辆(Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV)、燃料电池车辆(Fuel CellVehicle，FCV)和电池电动车辆(Battery Electric Vehicle，BEV)。

电动车辆的牵引电池组可以包括设置在一个或多个电池阵列中的多个电池单元总成。诸如端板和侧板的板可以保持电池阵列。

发明内容

除了其他方面，根据本公开的示例性方面的电池总成包括沿轴线分布并设置在基部上的多个电池单元。支架沿电池单元的侧面轴向延伸。板从第一侧面延伸到电池单元的相对的第二侧面。板的保持凸缘保持在支架和基部之间。

在上述总成的另一非限制性实施例中，总成包括将支架固定到基部的机械紧固件。当将支架固定到基部时，机械紧固件穿过保持凸缘中的孔延伸。

在任何上述总成的另一非限制性实施例中，总成包括电池组外壳的托盘。当将支架固定到基部时，机械紧固件延伸穿过托盘、基部、保持凸缘和支架。

在任何上述总成的另一非限制性实施例中，总成包括支架的延伸部。当支架相对于基部固定时，延伸部与基部界面结合以将支架的一部分相对于基部定位。

在任何上述总成的另一非限制性实施例中，延伸部延伸穿过保持凸缘中的孔以接触基部。

在任何上述总成的另一非限制性实施例中，基部是热交换板。

在任何上述总成的另一非限制性实施例中，支架和热交换板通过延伸部彼此接地。

在任何上述总成的另一非限制性实施例中，板是在电池单元的第一轴向端部的第一板，并且总成还包括在电池单元的相对的轴向端部的第二板。支架从第一板延伸到第二板并且相对于基部保持电池单元。

在任何上述总成的另一非限制性实施例中，总成包括至少一个张紧杆，该张紧杆从第一板延伸到第二板以在第一板和第二板之间轴向夹紧电池单元。

在任何上述总成的另一非限制性实施例中，张紧杆延伸穿过将电池单元保持在阵列内的框架的横向延伸支脚。支架接合横向延伸支脚以相对于基部保持电池单元。

除了其他方面，根据本公开的另一示例性方面的保持方法包括使用沿着电池单元的侧面延伸的支架将多个电池单元相对于基部保持，以及将板的保持凸缘定位在支架和基部之间。板的主要部分沿电池单元的轴向端部设置。

上述方法的另一非限制性实施例包括使用延伸通过保持凸缘中的孔的机械紧固件将支架相对于基部固定。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，机械紧固件进一步延伸穿过电池组外壳的托盘。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，电池单元被保持在具有横向延伸支脚的框架内，并且所述固定将横向延伸支脚夹在支架的一部分和基部之间。

任何上述方法的另一非限制性实施例包括使用支架的延伸部与基部界面结合并且相对于基部定位支架的一部分。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，延伸部延伸穿过保持凸缘中的孔以接触基部。

任何上述方法的另一非限制性实施例包括通过延伸部将支架和基部彼此接地。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，板是第一板并且方法还包括在第一板和在电池单元的相对轴向端部处的第二板之间轴向压紧电池单元。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，凸缘定位在支架的凹部内。

附图说明

通过具体实施方式，所公开的实例的各种特征和优点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可被简述如下：

图1示出了电动车辆的示例动力传动系统的示意图；

图2示出了来自图1的动力传动系统的牵引电池组的侧视图；

图3示出了固定在图2的牵引电池组的一部分内的电池阵列的局部放大立体图；

图4示出了图3的电池阵列的一部分的特写视图；

图5示出了来自图3的电池阵列的支架的立体图；

图6示出了当支架处于电池阵列内的安装位置时图5中线6-6处的截面图；

图7示出了当支架处于电池阵列内的安装位置时图5中线7-7处的截面图。

具体实施方式

本公开总体上涉及牵引电池组的板。该板包括保持凸缘，该保持凸缘在组装时被保持在牵引电池组的支架和基部之间。在一些示例中，保持凸缘相对于牵引电池组的其他部件定位并固定板。

参考图1，插电式混合动力电动车辆(PHEV)的动力传动系统10包括具有多个电池阵列18的牵引电池组14、内燃发动机20、马达22和发电机24。马达22和发电机24是电机类型。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。

虽然被描述为PHEV，但应该理解的是，本文描述的构思不限于PHEV并且可以延伸至任何其他类型的电动车辆中的牵引电池组，包括但不限于其他混合动力电动车辆(HEV)、电池电动车辆(BEV)、燃料电池车辆等。

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和牵引电池组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可以通过动力传递单元30(例如行星齿轮组)连接。当然，可以使用其他类型的动力传递单元(包括其他齿轮组和传动装置)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是包括环形齿轮32、中心齿轮34和托架总成36的行星齿轮组。

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可以可替代地用作马达以将电能转换为动能，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递单元。

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可以包括多个齿轮，其能够将扭矩传递到车辆驱动轮28。在该示例中，第二动力传递单元44通过差速器48机械地连接至轴50以将扭矩分配至车辆驱动轮28。

马达22可以选择性地用于通过向也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部件，在再生制动系统中马达22和发电机24都可以用作马达来输出扭矩。例如，马达22和发电机24可以分别输出电力以对牵引电池组14的电池单元进行再充电。

现在参考图2和图3，继续参考图1，在示例性非限制性实施例中，牵引电池组14包括容纳三个电池阵列18的外壳60。在其他示例中，外壳60可以容纳少于三个电池阵列18，或多于三个电池阵列18。

外壳60包括紧固到盖子68的托盘64。在外壳60内，电池阵列18搁置在托盘64上。

电池阵列18包括多个电池单元70、多个框架74、板78、张紧杆82、支架86和基部90。

电池单元70保持在框架74内并沿着轴线A分布。框架74的相对横向侧面各自包括横向延伸支脚94。横向延伸支脚94内的孔98接收张紧杆82。

板78沿着电池阵列18的相对轴向端部定位。板78因此可以被认为是轴向端板。

板78包括接收张紧杆82的轴向端部的孔102。在该示例中，每个板78接收围绕轴线A周向设置的四个不同张紧杆82的轴向端部部分。

示例张紧杆82的轴向端部部分是带螺纹的并且穿过孔102突出。诸如螺母的螺纹连接器104可以向下扭转到张紧杆82上以沿着轴线A将板78拉在一起。将板78拉在一起沿着轴线A压紧电池单元70。

一个支架86设置在电池阵列18的每个横向侧面上。支架86相对于基部90和托盘64保持电池单元70和框架74。在该示例中，机械紧固件106延伸穿过支架86、基部90和托盘64以将支架86相对于基部90和托盘64固定在安装位置。

当固定在安装位置时，支架86的唇缘108朝向轴线A横向地延伸穿过横向延伸支脚94。唇缘108限制框架74远离基部90的运动。

在示例性非限制性实施例中，基部90是热交换板，例如冷板。在这样的示例中，流体可以移动通过基部90以与电池单元70、框架74或电池单元70和框架74二者交换热能。在一些具体示例中，冷却剂移动通过基部90以冷却电池单元70。

在安装位置固定支架86来将框架74和电池单元70朝向基部90偏置以促进框架74、电池单元70和基部90之间的良好热接触。在一些示例中，热界面材料(Thermal InterfaceMaterial，TIM)109可以定位在基部90与框架74之间，以及可以定位在基部90与电池单元70之间。TIM 109可以进一步促进电池单元70与基部90之间的热能传递。

现在参考图4和图5，继续参考图2，除了框架74之外，支架86的每个都与板78的一部分界面结合。特别地，图4和图5的示例支架86在每个其轴向端部都包括凹部110。电池单元70的相对侧上的支架86被类似地构造。

板78的每个都包括保持凸缘112。支架86的凹部110的每个都接收凸缘112中的一个，使得当支架86处于安装位置时，接收在凹部110内的凸缘112被夹在基部90和支架86的轴向端部之间。

凸缘112从板78的主要部分116轴向延伸。主要部分116通常是板78与电池单元70和框架74对齐的部分。主要部分116轴向地压紧电池单元70。值得注意的是，主要部分116和凸缘112是同一连续整体结构的一部分。主要部分116和凸缘112可以由同一片材料通过各种成形和机械加工操作形成。

板78的每个都包括两个凸缘112。对于每个板78，其中一个凸缘112位于电池单元70的第一横向侧面上，并且另一个凸缘112位于相对的第二横向侧面上。

在每个支架86的一个轴向端部，凹部110接收板78中的一个的凸缘112。在相应的支架86的另一个轴向端部，凹部110接收另一个板78的凸缘112。

参考图6以及参考图4和图5，凸缘112包括孔120。孔120为其中一个机械紧固件106的柄部提供通道，以从基部90和托盘64下方的区域延伸穿过支架86以与螺栓128界面结合。

当螺栓128延伸穿过支架86和凸缘112时，支架86和凸缘112相对于彼此定位。例如，由于螺栓128和支架86之间的接触，支架86不能横向移动远离凸缘112。

参考图7以及参考图4和图5，凸缘112包括接收支架86的延伸部134的另一个孔130。在该实例中，孔130具有矩形轮廓。

延伸部134包括前端面136，前端面136在支架86被机械紧固件106夹紧时移动穿过孔以与基部90界面结合。延伸部134位于支架86接近延伸部134的区域。当机械紧固件106向下扭转以固定支架86时，延伸部134防止凹部110塌陷。延伸部134还在支架86和基部90之间提供接地路径，使得基部90和支架86通过延伸部134彼此接地。在该示例性实施例中，凸缘112也直接接触基部90，使得板98接地到基部90。

支架86的轴向端部因此经由延伸部134相对于基部90定位。以这种方式将支架86定位到基部90可以消除对额外的单独定位部件的需要。基部90和前端面136之间的界面可以提供有助于确保带有电池单元70的框架74与基部90适当间隔开的基面。该间隔可以被配置为便于TIM 109以及从电池单元70之间朝向TIM 109延伸的散热片(如果使用的话)之间的相对均匀的接触，。在一些示例中，延伸部134被配置为在基部90与电池单元70、散热片或两者之间提供0.75毫米的空间。TIM 109位于此空间内。在这个示例中，凸缘112接触基部90的地方被用作基面。

将支架86定位到基部90可以减少支架86相对于电池单元70和框架74的位置的潜在变化。减小变化可以简化电池阵列18的组装。

支架86和凸缘112也通过在孔130内延伸部134的接收而相对于彼此轴向地和横向地定位。例如，由于延伸部134与限定孔130的支架86的侧面之间的接触，支架86不能横向地移动离开凸缘112太远。

尽管示例性延伸部134被示出为从支架86延伸，但是在另一个示例中，延伸部134可以从凸缘112延伸并被接收在支架86的孔内。

另外，凹部110内的凸缘112的接收将支架86的移动与板78的移动直接关联起来，反之亦然。由于机械紧固件106通过凸缘112和支架86的延伸，可以发生将支架86的移动与板78的移动关联的情况。将支架86与板78的移动关联可以由于支架86的延伸部134延伸穿过孔130再次发生。如果例如碰撞载荷施加到电池阵列18，则将支架86和板78的移动关联起来可以提高电池阵列18的性能。

在一些示例中，板78和支架86的移动关联可以帮助电池阵列18承受碰撞载荷，同时保持电池阵列18的部件大体上连接在一起。特别地，当轴向直接负载施加到板78中的一个时，由于紧固件106将支架86和凸缘112固定在一起、由于支架86的延伸部134被凸缘112的孔130接收并且另外地由于凸缘112的轴向端部接触支架86的轴向面对表面138(图4)，因此支架86与板78一起轴向移动。

再次参考图4和5，支架86可以是挤压金属或金属合金。在一个示例中，支架86是挤压铝。支架86可以挤压通道144，这可以减少材料需求。在挤出与支架86的期望轴向长度对应的支架86的一部分之后，可以将凹部110加工到支架86以及延伸部134中。

在该示例中，板78另外包括突片140，突片140配置成至少部分地接收在支架86的一个通道144内。通道144内的突片140的接收有助于将支架86在组装期间与板78和其他部件对齐。例如，突片140可以使支架86和板78的对齐更加可重复以便于组装。突片140基本上用作粗略的定位器，直到支架86更紧固地与紧固件106紧固为止。

示例性突片140使用刺穿操作(例如气切割(lancing))形成在板78内。在另一个示例中，突片可以不是从支架86延伸而是被接收在板78内的对应凹部内以在组装期间帮助对准部件。

所公开的示例的特征包括结合锁定、定位和保持的特征的阵列。除其他功能外，这些特征可以有效地将板与支架互锁。这些特征可以帮助阵列承受碰撞事件。

这些特征可以包括允许更严格的公差和减少的组装时间的定位特征。例如，支架可以具有基面特征，这允许更多的尺寸控制。具有基面特征的支架和框架对于控制到TIM的间隙特别有利。由于特征集成到现有部件中，因此不需要额外的部件。

前述的说明实质上是示例性的而非限制性的。在不脱离本发明的本质的情况下，对所公开的实例的变化和修改对于本领域技术人员来说可变得显而易见。因此，本发明所给出的法律保护的范围可仅通过研究以下权利要求确定。

Claims (14)

1.一种电池总成，包含：

沿轴线分布并设置在基部上的多个电池单元；

沿所述多个电池单元的第一侧面轴向延伸的支架；

从所述第一侧面延伸到所述多个电池单元的相对的第二侧面的板；以及

保持在所述支架和所述基部之间的所述板的保持凸缘，其中所述保持凸缘接收在所述支架的凹部内并且直接夹在所述支架和所述基部之间。

2.根据权利要求1所述的电池总成，还包含机械紧固件，所述机械紧固件用于将所述支架固定到所述基部，所述机械紧固件在当将所述支架固定到所述基部时延伸穿过所述保持凸缘中的孔，并且所述电池总成还包含电池组外壳的托盘，所述机械紧固件在当将所述支架固定到所述基部时，延伸穿过所述托盘、所述基部、所述保持凸缘和所述支架。

3.根据权利要求1所述的电池总成，还包含所述支架的延伸部，所述延伸部在当所述支架相对于所述基部固定时，与所述基部界面结合以将所述支架的一部分相对于所述基部定位，并且所述延伸部延伸穿过所述保持凸缘中的孔以接触所述基部。

4.根据权利要求3所述的电池总成，其中所述基部是热交换板，并且其中所述支架和所述热交换板通过所述延伸部彼此接地。

5.根据权利要求1所述的电池总成，其中所述板是在所述电池单元的第一轴向端部处的第一板，并且所述电池总成还包含在所述电池单元的相对的第二轴向端部处的第二板，所述支架从所述第一板延伸到所述第二板并且相对于所述基部保持所述电池单元。

6.根据权利要求5所述的电池总成，还包含至少一个张紧杆，所述至少一个张紧杆从所述第一板延伸到所述第二板以在所述第一板和所述第二板之间轴向夹紧所述电池单元，并且其中所述至少一个张紧杆延伸穿过保持所述电池单元的框架的各自横向延伸支脚，并且所述支架接合所述横向延伸支脚以相对于所述基部保持所述电池单元。

7.一种保持方法，包含：

使用沿着多个电池单元的侧面延伸的支架来相对于基部保持所述多个电池单元；以及

将板的保持凸缘定位在所述支架和所述基部之间，所述板的主要部分沿着所述多个电池单元的轴向端部设置，其中所述保持凸缘接收在所述支架的凹部内并且直接夹在所述支架和所述基部之间。

8.根据权利要求7所述的方法，还包含使用延伸穿过所述保持凸缘中的孔的机械紧固件相对于所述基部固定所述支架。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述机械紧固件还延伸穿过电池组外壳的托盘。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述电池单元各自被保持在具有横向延伸支脚的框架内，并且所述固定将所述横向延伸支脚夹在所述支架的一部分与所述基部之间。

11.根据权利要求7所述的方法，还包含使用所述支架的延伸部与所述基部界面结合并且相对于所述基部定位所述支架的一部分。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述延伸部延伸穿过所述保持凸缘中的孔以接触所述基部。

13.根据权利要求12所述的方法，还包含通过所述延伸部将所述支架和所述基部彼此接地。

14.根据权利要求7所述的方法，其中所述板是第一板并且所述方法还包含在所述第一板与在所述电池单元的相对的轴向端部处的第二板之间轴向压紧所述电池单元。

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