CN110739419A - 具有可撕下的维修面板的电动化车辆电池组 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“具有可撕下的维修面板的电动化车辆电池组”。本公开详述了在电动化车辆中使用的示例性电池组设计。示例性电池组可包括容纳一个或多个电池内部部件(例如，电池阵列、电池电子部件或两者)的外壳组件。可撕下的维修面板可以位于所述外壳组件的壁内。所述维修面板可以从所述外壳组件移除，以触及需要维修的所述电池内部部件中的一个，并且随后可以用替换维修面板来替换。所述替换维修面板可以是电池组重新密封套件的一部分。

Description

具有可撕下的维修面板的电动化车辆电池组
技术领域
本公开涉及电动化车辆电池组，且更具体地涉及包括用于触及需要维修的电池内部部件的可撕下的维修面板的电池组。
背景技术
降低汽车燃料消耗和排放的期望已有详细记录。因此，正在开发降低或完全消除对内燃发动机的依赖的电动化车辆。一般而言，电动化车辆与常规的机动车辆不同，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，常规的机动车辆完全依赖内燃发动机来推进车辆。
高压电池组通常为电动化车辆的电机和其他电气负载供电。电池组的外壳组件容纳多个电池内部部件，包括但不限于电池阵列和电池电子部件。如果一个或多个电池内部部件需要维修，可能需要打开外壳组件。
发明内容
根据本公开的示例性方面的电池组包括外壳组件、位于外壳组件的壁内的可撕下的维修面板、以及围绕可撕下的维修面板的支架等。
在前述电池组的另外的非限制性实施例中，外壳组件是聚合物基部件。
在任一前述电池组的另外的非限制性实施例中，外壳组件包括托盘和盖。
在任何前述电池组的另外的非限制性实施例中，电池内部部件容纳在外壳组件的内部内。
在任何前述电池组的另外的非限制性实施例中，电池内部部件包括电池阵列、电池电子部件或两者。
在任何前述电池组的另外的非限制性实施例中，外壳组件由第一聚合物基材料构成，并且支架由不同于第一聚合物基材料的第二聚合物基材料构成。
在任何前述电池组的另外的非限制性实施例中，可撕下的维修面板包括可从壁上移除以暴露进入开口的延展部分。
在任何前述电池组的另外的非限制性实施例中，延展部分包括撕条。
在任何前述电池组的另外的非限制性实施例中，撕条由形成在壁中的第一凹槽和第二凹槽确立。
在任何前述电池组的另外的非限制性实施例中，拉片连接到撕条。
在任何前述电池组的另外的非限制性实施例中，延展部分包括凹槽和由凹槽界定的面板主体。
在任何前述电池组的另外的非限制性实施例中，拉片连接到面板主体。
在任何前述电池组的另外的非限制性实施例中，支架包括形成在外表面中的凹槽。
在任何前述电池组的另外的非限制性实施例中，支架包括从支架的外表面侧向向外突出的多个保持特征。
在任何前述电池组的另外的非限制性实施例中，支架被配置成在移除可撕下的维修面板之后接受替换维修面板。
根据本公开的另一示例性方面的电池组重新密封套件包括用于覆盖形成在电池组的外壳组件中的进入开口的替换维修面板、用于准备外壳组件的表面以接收替换维修面板的表面准备辅助工具、以及用于将替换维修面板附连到表面的粘合剂等。
在前述电池组重新密封套件的另外的非限制性实施例中，替换维修面板包括凹槽，该凹槽确立用于接收粘合剂的容腔。
在任一前述电池组重新密封套件的另外的非限制性实施例中，替换维修面板包括第一保持特征，该第一保持特征被配置成接合外壳组件的支架的第二保持特征。
在任何前述电池组重新密封套件的另外的非限制性实施例中，表面准备辅助工具是研磨布或垫。
在任何前述电池组重新密封套件的另外的非限制性实施例中，粘合剂是聚硅氧烷基粘合剂或非聚硅氧烷基粘合剂。
前述段落、权利要求书或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各个方面或相应个别特征中的任一者)可以独立地或以任何组合方式进行。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。
根据以下具体实施方式，本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员将是显而易见的。随附于具体实施方式的附图可以如下简要描述。
附图说明
图1示意性地示出了电动化车辆的动力传动系统。
图2示出了电动化车辆的电池组。
图3示出了图2的电池组，为了示出电池组的内部内容物，移除了一些部分。
图4A和图4B示出了根据本公开的第一实施例的电池组维修面板。
图5A和图5B示出了根据本公开的第二实施例的电池组维修面板。
图6示出了移除维修面板之后的电池组的支架。
图7示出了移除维修面板之后固定到电池组的替换面板。
图8示出了穿过图7的截面8-8的剖视图。
图9示出了图7的替换面板的拉片。
图10示出了用于在移除维修面板之后重新密封电池组的电池组重新密封套件。
图11示意性示出了电池组重新密封方法。
具体实施方式
本公开详述了在电动化车辆中使用的示例性电池组设计。示例性电池组包括容纳一个或多个电池内部部件(例如，电池阵列、电池电子部件或两者)的外壳组件。可撕下的维修面板可以位于外壳组件的壁内。维修面板可以从外壳组件移除，以触及需要维修的电池内部部件中的一个，并且随后可以用替换维修面板来替换。替换维修面板可以是电池组重新密封套件的一部分。在下面的具体实施方式的段落中更详细地讨论这些和其他特征。
图1示意性地示出了用于电动化车辆12的动力传动系统10。虽然被描绘为混合动力电动车辆(HEV)，但应当理解，本文描述的概念并不限于HEV并且可扩展到其他电动化车辆，包括但不限于插电式混合动力电动车辆(PHEV)、纯电动车辆(BEV)、燃料电池车辆等。
在一个实施例中，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式动力传动系统。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。在这个示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一驱动系统和第二驱动系统各自能够产生扭矩以驱动电动化车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。尽管图1中描绘了动力分配式配置，但是本公开扩展到任何混合动力或电动车辆，包括全混合动力车辆、并联式混合动力车辆、串联式混合动力车辆、轻度混合动力车辆或微混合动力车辆。
发动机14(其可以是内燃发动机)和发电机18可以通过动力传递单元30(诸如行星齿轮组)连接。当然，其他类型的动力传递单元(包括其他齿轮组和变速器)可用于将发动机14连接到发电机18。在一个非限制性实施例中，动力传递单元30是包括环形齿轮32、中心齿轮34和齿轮架组件36的行星齿轮组。
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可以替代地用作马达以将电能转换成动能，从而将扭矩输出到轴38，所述轴38连接到动力传递单元30。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。
动力传递单元30的环形齿轮32可以连接到轴40，所述轴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能是合适的。齿轮46将扭矩从发动机14传输到差速器48，从而最终为车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括能够将扭矩传递到车辆驱动轮28的多个齿轮。在一个非限制性实施例中，第二动力传递单元44通过差速器48机械地联接到车桥50，以将扭矩分配到车辆驱动轮28。
马达22还可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。在一个非限制性实施例中，马达22和发电机18共同作为再生制动系统的一部分，其中马达22和发电机18两者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是示例性电动化车辆电池。电池组24可以是高压牵引电池，其包括多个电池阵列25(即，电池组件或成组的电池单元)，所述多个电池阵列25能够输出电力以操作马达22、发电机18和/或电动化车辆12的其他电气负载，以提供动力来推进车轮28。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可以用于为电动化车辆12提供电力。
在一个实施例中，电动化车辆12具有两种基本操作模式。电动化车辆12可以在电动车辆(EV)模式下操作，其中马达22用于(通常没有来自发动机14的辅助)车辆推进，从而在某些驾驶模式/循环下消耗电池组24的荷电状态直至其最大允许放电率。EV模式是电动化车辆12的电荷消耗操作模式的示例。在EV模式期间，电池组24的荷电状态在某些情况下可以增加，例如由于一段时间的再生制动。发动机14在默认EV模式下通常是关闭的，但是可以根据需要基于车辆系统状态或在操作员允许的情况下操作。
电动化车辆12可以另外在混合动力(HEV)模式下操作，其中发动机14和马达22两者均用于车辆推进。HEV模式是电动化车辆12的电荷维持操作模式的示例。在HEV模式期间，电动化车辆12可以减小马达22的推进使用，以便通过增加发动机14的推进将电池组24的荷电状态保持在恒定或大约恒定的水平。在本公开的范围内，电动化车辆12可以在除了EV模式和HEV模式以外的其他操作模式下操作。
图2和图3示出了可以在电动化车辆(诸如图1的电动化车辆12)内使用的电池组24。图2是电池组24的透视图，并且图3示出了电池组24，其中移除了选定部分以可视化电池组24的内部内容物。
电池组24可以容纳多个电池单元56，所述多个电池单元56存储用于为电动化车辆12的各种电气负载供电的能量。在本公开的范围内，电池组24可以采用任意数量的电池单元56。因此，本公开不限于图3所示的确切配置。
电池单元56可以沿一个或多个堆叠轴并排堆叠，以构建成组的电池单元56，有时称为“电池组”或“电池阵列”。在一个实施例中，电池单元56是棱柱形锂离子电池。然而，具有其他几何形状(圆柱形、袋状等)、其他化学成分(镍金属氢化物、铅酸等)或两者的电池单元可替代地在本公开的范围内使用。每组的电池单元56以及任何支撑结构(例如，阵列框架、间隔物、轨道、壁、板、捆绑物等)可以统称为电池组件或电池阵列25。图2至图3中所描绘的电池组24包括两个侧向相邻的电池阵列25；然而，电池组24可以包括更多或更少数量的电池阵列，并且仍然落在本公开的范围内。
电池组24可以另外容纳一个或多个电池电子部件58。电池电子部件58可以包括总线电气中心(BEC)、电池电控模块(BECM)、线束、布线回路、I/O连接器等、或这些电池电子部件的任意组合。
外壳组件60可以容纳电池组24的每个电池阵列25和每个电池电子部件58。由于电池阵列25和电池电子部件58容纳在外壳组件60内，因此这些部件可以被称为电池组24的电池内部部件。外壳组件60可以包括托盘62和盖64。在本公开的范围内，外壳组件60可以包括任何尺寸、形状和配置。外壳组件60的盖64在图3中被移除，以更好地示出电池内部部件。
在一个实施例中，外壳组件60是聚合物基部件。例如，托盘62和盖64可以由一种或多种聚合物基材料构成(例如，模制)。示例性聚合物基材料可以包括但不限于高密度聚乙烯、发泡聚丙烯、发泡聚苯乙烯、发泡聚乙烯、片状模塑料(例如玻璃纤维增强聚酯)、聚丙烯和聚胺。在又一个实施例中，外壳组件60包括金属基部件。例如，托盘62和盖64的部分可以由铝或钢结合聚合物基材料构成。
在另一个实施例中，外壳组件60是密封外壳。例如，在组装过程中，电池内部部件可以定位在托盘62上，并且然后盖64可以固定地固定到托盘62上，以将电池内部部件密封在其中。在一个实施例中，盖64被热焊接到托盘62上，从而在不使用任何单独的垫圈或机械紧固件的情况下形成永久密封。
在电池组24的寿命期间，一个或多个电池内部部件可能需要维修(例如，修理或替换)。因此，维修面板66(参见图2)可以位于外壳组件60的壁68内，以提供对电池内部部件的选择性触及。壁68可以是外壳组件60的托盘62或盖64的一部分。在一个实施例中，维修面板66模制在壁68中，且因此是外壳组件60的整体部分。
维修面板66可以从壁68上移除(例如，撕下)，以便触及和维修一个或多个电池内部部件，而不需要完全拆卸外壳组件60。一旦被移除，维修面板66可以被丢弃，并用替换维修面板来替换，如下面更详细讨论的。
图4A和图4B示出了第一示例性维修面板66-1。维修面板66-1可包括延展部分70，所述延展部分70包括撕条72和由撕条72界定的中心主体74。撕条72可以由模制在外壳组件60的壁68中的第一凹槽76和第二凹槽78(即双凹槽设计)来确立。延展部分70可以塑性变形，诸如通过拉动撕条72，以暴露容纳在外壳组件60内部的电池内部部件。因此，延展部分70被理解为从外壳组件60不可逆地移除。
第一凹槽76和第二凹槽78可以是沿壁68的外表面彼此平行延伸的同心凹槽。尽管示出为体现矩形形状，但是凹槽76、78和中心主体74可以采取其他形状的形式，例如像圆形、正方形或不规则形状。凹槽76、78可以间隔距离d(参见图4B)。在一个实施例中，距离d大约为6毫米至10毫米(0.24英寸-0.39英寸)，但是在本公开的范围内也考虑了其他距离。撕条72是横跨第一凹槽76和第二凹槽78之间的距离d延伸以将中心主体74连接到外壳组件60的壁68的材料片。
撕条72可以包括连接到撕条72的一部分的拉片80。拉片80可以被拉动以超过维修面板66-1的延展部分70的应变能力，且从而开始从壁68上切断撕裂带72。撕条72可以被在两个凹槽76、78之间拉动，以将中心主体74从其与壁68的附接中释放出来。撕条72可以完全围绕中心主体74的周边拉动，直到回到其原点(即拉片80的原始位置)。然后可以移除中心主体74以暴露电池内部部件。在一个实施例中，第一凹槽76或第二凹槽78可以是不完整的环，仅在拉片80附近结束，使得中心主体74保持连接到撕条72，并且撕条72和中心主体74两者可以作为一个件从壁68上移除。
图5A和图5B示出了第二示例性维修面板66-2。维修面板66-2可以包括围绕面板主体84的外周边限定的延展部分82。延展部分82可以包括凹槽86(即单一凹槽设计)，该凹槽86将面板主体84易碎地连接到壁68。凹槽86可以穿孔，以便削弱外周边，使得面板主体84可以选择性地从外壳组件60的壁68移除。换句话说，通过使延展部分82沿凹槽86塑性变形，可以将面板主体84从壁68上撕下。
维修面板66-2可以包括连接到面板主体84的拉片88。拉片88可以被拉动以超过维修面板66-2的延展部分82的应变能力，且从而开始从壁68上切断面板主体84。
图6示出了移除维修面板66之后的外壳组件60的壁68。下文中，参考标记66旨在表示维修面板66-1、维修面板66-2或任何其他可撕下的维修面板。维修面板66的移除暴露了壁68中的进入开口90。进入开口90提供对外壳组件60内部的触及，可维修的电池内部部件99可以容纳在所述外壳组件60内。
支架92可以围绕进入开口90，且因此，支架92可以在其移除之前围绕维修面板66(例如，参见图2和图4A至图5B)。支架92可以被插入模制到壁68中，以提供用于接收替换维修面板的表面，以便在维修电池内部部件99之后重新密封进入开口90。
支架92可以由不同于外壳组件60的壁68的聚合物基材料制成。在一个实施例中，支架92由聚酰胺(例如尼龙、PA-66等)制成。然而，在本公开的范围内，也考虑了其他聚合物基材料。
支架92的外表面94可以包括凹槽96。凹槽96提供了用于接收粘合剂的容腔，以用于将替换维修面板固定到支架92，如下文进一步讨论的。在一个实施例中，凹槽96围绕整个支架92延伸，使得凹槽96也围绕进入开口90。
支架92可以另外包括多个保持特征98，所述多个保持特征98被配置用于接收替换维修面板的相应保持特征。保持特征98可以包括凸缘、夹子或两者。保持特征98可以从支架92的外表面94的外周边侧向向外突出。
继续参考图6，图7至图8示出了用于重新密封外壳组件60的替换维修面板100，例如在对电池内部部件99执行维修任务之后。替换维修面板100可以固定到支架92，以封闭进入开口90。在一个实施例中，替换维修面板100由与支架92相同的聚合物基材料制成。
替换维修面板100可以包括保持特征102，所述保持特征102被配置成接合支架92的保持特征98。在所示实施例中，替换维修面板100的保持特征102包括柔性夹子101，所述柔性夹子101夹在支架92的保持特征98(例如，凸缘)上。当然，也考虑了相反的配置，其中支架92包括柔性夹子，而替换维修面板100包括凸缘。
在一些情况下，可能希望第二次维修电池组24。现在参考图7和图9，替换维修面板100因此可以包括撕条104，所述撕条104可以沿着凹槽106撕下，以从外壳组件60移除替换维修面板100。在一些实施例中，凹槽106可以是L形或U形的。撕条104可以包括舌状物108(参见图9)，所述舌状物108可以被拉动以超过凹槽106的应变能力，以便将替换维修面板100从支架92上切断。在执行任何必要的维修任务之后，替换维修面板100可以被另一个替换维修面板替换。
继续参考图1至图9，图10示意性地示出了用于在移除可撕下的维修面板66之后重新密封电池组24的电池组重新密封套件110。电池组重新密封套件110可以包括替换维修面板100、表面准备辅助工具112和粘合剂114。
表面准备辅助工具112可用于准备支架92，以接收替换维修面板100。在一个实施例中，表面准备辅助工具112是研磨垫或布，该研磨垫或布被配置用于磨擦支架92的表面，以便更好地准备用于与替换维修面板100结合的表面。
在另一个实施例中，电池组重新密封套件110可以任选地包括清洁剂115，以用于在用表面准备辅助工具112准备支架92之前和/或之后清洁支架92。清洁剂115可以是酒精擦拭物或任何其他合适的清洁剂。
粘合剂114被配置成在结构上将替换维修面板100保持到外壳组件60，同时提供防水密封。粘合剂114可以是聚硅氧烷基粘合剂、非聚硅氧烷基粘合剂或任何其他合适的粘合剂。
继续参考图1至图10，图11示意性地示出了电池组重新密封方法116。方法116可以由维修技术人员(即技工)结合维修程序使用电池组重新密封套件110来执行，在维修程序中，撕下的维修面板66已经从电池组24移除。
方法116可以包括以下步骤。首先，如框118所示，使用表面准备辅助工具112准备支架92的表面，诸如外表面94。例如，表面准备辅助工具112可用于磨擦支架92的外表面94，以便更好地准备支架92用于与粘合剂114结合。在用表面准备辅助工具准备支架92之前和/或之后，支架92可以任选地使用清洁剂115(诸如酒精擦拭物)进行清洁。
接下来，如框120所示，粘合剂114的珠粒可以被施加在支架92的凹槽96内。最后，在框122处，替换维修面板100可以附连到支架92，以密封进入开口90。当粘合剂114固化时，替换维修面板100的保持特征102可以接合支架92的保持特征98，以将替换维修面板100保持在适当的位置。
本公开的示例性电池组包括可撕下的维修面板，以用于触及容纳在电池组内部的可维修电池内部部件。可撕下的维修面板允许使用聚合物基电池组外壳。聚合物基外壳可以设置有不需要任何单独的垫圈、密封剂或紧固件的实心件密封结构。因此，本公开提出的设计减少了与现有电池组设计相关的重量、成本和组装时间。
本公开不一定限于电动车辆电池组外壳组件。其他电动车辆部件可受益于上述维修面板，包括但不限于马达逆变器/转换器系统。此外，本公开的教导可适用于非汽车部件，所述部件包括希望提供对容纳在部件内的可维修零件的触及的任何部件。
尽管将不同的非限制性实施例示出为具有特定部件或步骤，但是本公开的实施例不限于那些特定组合。有可能使用来自非限制性实施例中的任一者的部件或特征中的一些部件或特征与来自其他非限制性实施例中的任一者的特征或部件的组合。
应当理解，相同的附图标记在全部若干附图中表示相应或类似的元件。应当理解，尽管在这些示例性实施例中公开和示出了特定的部件布置，但是其他布置也可以受益于本公开的教导。
前面的描述应当被解释为说明性的而不具任何限制意义。本领域普通技术人员将理解，在本公开的范围内可以出现一些修改。由于这些原因，应研习以下权利要求来确定本公开的真实范围和内容。

Claims (15)

1.一种电池组，包括：
外壳组件；
可撕下的维修面板，其位于所述外壳组件的壁内；以及
支架，其围绕所述可撕下的维修面板。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中所述外壳组件是聚合物基部件，并且任选地，其中所述外壳组件包括托盘和盖。
3.根据权利要求1所述的电池组，包括容纳在所述外壳组件的内部内的电池内部部件，其中所述电池内部部件包括电池阵列、电池电子部件或两者。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中所述外壳组件由第一聚合物基材料构成，并且所述支架由不同于所述第一聚合物基材料的第二聚合物基材料构成。
5.根据权利要求1所述的电池组，其中所述可撕下的维修面板包括能够从所述壁上移除以暴露进入开口的延展部分。
6.根据权利要求5所述的电池组，其中所述延展部分包括撕条，所述撕条由形成在所述壁中的第一凹槽和第二凹槽确立，并且所述撕条任选地包括连接到所述撕条的拉片。
7.根据权利要求5所述的电池组，其中所述延展部分包括凹槽和由所述凹槽界定的面板主体，并且所述面板主体任选地包括连接到所述面板主体的拉片。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中所述支架包括形成在外表面中的凹槽。
9.根据权利要求1所述的电池组，其中所述支架包括从所述支架的外表面侧向向外突出的多个保持特征。
10.根据权利要求1所述的电池组，其中所述支架被配置成在移除所述可撕下的维修面板之后接受替换维修面板。
11.一种电池组重新密封套件，包括：
用于覆盖形成在电池组的外壳组件中的进入开口的替换维修面板；
用于准备所述外壳组件的表面以接收所述替换维修面板的表面准备辅助工具；以及
用于将所述替换维修面板附连到所述表面的粘合剂。
12.根据权利要求11所述的电池组重新密封套件，其中所述替换维修面板包括凹槽，所述凹槽确立用于接收所述粘合剂的容腔。
13.根据权利要求11所述的电池组重新密封套件，其中所述替换维修面板包括第一保持特征，所述第一保持特征被配置成接合所述外壳组件的支架的第二保持特征。
14.根据权利要求11所述的电池组重新密封套件，其中所述表面准备辅助工具是研磨布或垫。
15.根据权利要求11所述的电池组重新密封套件，其中所述粘合剂是聚硅氧烷基粘合剂或非聚硅氧烷基粘合剂。
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