CN110828721A - 外壳密封件及密封方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“外壳密封件及密封方法”。一种示例性外壳组件尤其包括具有内部区域的外壳的第一部件和第二部件。所述第一部件和第二部件在接口处竖直按压在一起。垫圈密封件相对于所述内部区域在所述接口外部的位置密封所述接口。一种示例性外壳固定方法尤其包括：通过在提供内部区域的外壳的第一外壳部件和第二外壳部件之间水平压缩垫圈密封件来密封接口。所述第一部件和第二部件沿所述接口竖直按压在一起。

Description

外壳密封件及密封方法

技术领域

本公开总体涉及密封牵引电池外壳的接口。

背景技术

电动化车辆与常规机动车辆不同，因为电动化车辆使用由牵引电池供电的一个或多个电机来选择性地驱动。电机可以代替内燃发动机或者可以作为对内燃发动机的补充来驱动电动化车辆。示例电动化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)和电池电动车辆(BEV)。

牵引电池是相对高电压的电池，其选择性地为电机和电动化车辆的其他电负载供电。牵引电池可包括电池阵列，每个电池阵列包括存储能量的多个互连电池单元。一些电动化车辆，诸如PHEV，可从外部电源对牵引电池充电。

牵引电池可包括用于容纳电池阵列的外壳。外壳可以包括多个使用机械紧固件固定在一起的部件。密封件可用于阻止例如污染物和湿气在外壳内外之间移动。车辆的其他区域可使用其他类型的外壳。

发明内容

一种根据本公开的示例性方面的外壳组件尤其包括具有内部区域的外壳的第一部件和第二部件。所述第一部件和第二部件在接口处竖直按压在一起。垫圈密封件相对于所述内部区域在所述接口外部的位置密封所述接口。

上述组件的另一非限制性实施例包括将第一部件和第二部件接合在一起的紧固件。

上述组件中任一组件的另一非限制性实施例包括设置在所述内部区域内的至少一个电池单元阵列。

在上述组件中任一组件的另一非限制性实施例中，所述接口沿第一平面设置，并且所述垫圈密封件通过接触所述第一部件和所述第二部件的表面来密封所述接口。所述表面沿与所述第一平面横向的相应的第二平面设置。

在上述组件中任一组件的另一非限制性实施例中，所述垫圈密封件围绕所述内部区域并围绕所述接口周向地连续地延伸。

在上述组件中任一组件的另一非限制性实施例中，所述垫圈密封件包括水平设置在所述第一部件的向下延伸凸缘与所述第二部件的侧壁之间的部分。

在上述组件中任一组件的另一非限制性实施例中，所述第一部件是电池外壳的外壳盖，并且所述第二部件是所述电池外壳的外壳托盘。

在上述组件中任一组件的另一非限制性实施例中，所述部分包括从所述部分的第一水平朝向侧延伸的密封翼片。

在上述组件中任一组件的另一非限制性实施例中，所述部分包括从所述部分的相对的第二水平朝向侧延伸的支座。

在上述组件中任一组件的另一非限制性实施例中，所述第一水平朝向侧远离所述内部区域且所述密封翼片接触竖直向下延伸的凸缘。所述第二水平朝向侧面向所述内部区域并且所述支座接触所述侧壁。

在上述组件中任一组件的另一非限制性实施例中，所述密封翼片从所述第一侧延伸的位置与所述支座从所述第二侧延伸的位置竖直偏移。

在上述组件中任一组件的另一非限制性实施例中，所述部分是沿竖直方向纵向延伸的第一部分，并且所述垫圈密封件包括沿水平方向纵向延伸的第二部分。所述第二部分设置在所述第一部件或所述第二部件的凹槽内。

一种根据本公开的另一示例性方面的外壳固定方法尤其包括：通过在提供内部区域的电池组外壳的第一外壳部件和第二外壳部件之间水平压缩垫圈密封件来密封接口。所述第一部件和第二部件沿所述接口竖直按压在一起。

在上述方法的另一非限制性实施例中，其中相对于所述内部区域在所述接口外部的位置进行所述压缩。

在上述方法的另一非限制性实施例中，所述垫圈密封件围绕所述内部区域的周边周向地连续地延伸。

在上述方法的另一非限制性实施例中，所述压缩包括：压缩所述垫圈密封件的在所述第一部件的向下延伸凸缘与所述第二部件的侧壁之间的部分。

在上述方法的另一非限制性实施例中，所述垫圈密封件的所述部分包括在所述压缩期间弯曲的翼片。

在上述方法的另一非限制性实施例中，所述第一部件和所述第二部件由多个紧固件按压在一起。

上述方法的另一非限制性实施例包括将至少一个电池单元阵列保持在所述内部区域内。

在上述方法的另一非限制性实施例中，所述外壳是电池组外壳。

前述段落、权利要求书或以下描述和附图的实施例、示例和替代例，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。

附图说明

根据具体实施方式，所公开的示例的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将变得明显。可以如下简要地描述随附于具体实施方式的附图：

图1示出了电动化车辆的动力传动系统的示意图。

图2示出了来自图1的动力传动系统的电池组的选定部分的展开图。

图3示出组装时图2的电池组。

图4示出图3中的区域4的特写视图。

图5示出在图4中的线5-5处截取的剖视图。

图6示出根据本公开的另一示例性方面的电池组的剖视图。

图7示出根据本公开的又一示例性方面的电池组的剖视图。

图8示出根据本公开的又一示例性方面的电池组的剖视图。

具体实施方式

本公开总体涉及密封电池组外壳的接口。特别地，本公开详细说明了从接口外部位置密封接口的密封件。

图1示意性地示出了用于电动化车辆的动力传动系统10。尽管示出为混合动力电动化车辆(HEV)，但是应理解，本文中描述的概念不限于HEV并且可以延伸到其他电动化车辆，包括但不限于插电式混合动力电动化车辆(PHEV)、燃料电池车辆，和电池电动化车辆(BEV)。

在一个实施例中，动力传动系统10为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生成扭矩以驱动电动化车辆的一组或多组车辆驱动轮28。

发动机14(其在这个示例中为内燃发动机)和发电机18可以通过动力传递单元30连接。在一个非限制性实施例中，动力传递单元30是行星齿轮组，所述行星齿轮组包括环形齿轮32、中心齿轮34和齿轮架总成36。当然，其他类型的动力传递单元(包括其他齿轮组和变速器)可以用于将发动机14连接至发电机18。

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为动能，由此将扭矩输出到轴38，该轴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可以包括能够将扭矩传递到车辆驱动轮28的多个齿轮。在这个示例中，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(即，第二电机)还可以用于通过将扭矩输出至也连接至第二动力传递单元44的轴52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一部分，其中马达22和发电机18都可以用作马达来输出扭矩。例如，马达22和发电机18可以各自向电池组24输出电功率。

电池组24是示例类型的电动化车辆外壳组件。电池组24可以具有高电压电池的形式，其能够输出电力以操作马达22和发电机18。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可以与具有动力传动系统10的电动化车辆一起使用。电池组24是牵引电池组，因为电池组24可以提供动力以推进车轮28。电池组24可包括保持在外壳62内的单个电池单元的多个阵列60。

现在参考图2至图4，电池组24的外壳62提供内部区域64，内部区域64容纳单个电池单元的阵列60。内部区域64可容纳电池组24的其他部件，诸如电子部件、控制模块等。

外壳62包括多个部件。在示例性实施例中，外壳部件中的一个为外壳盖68，并且另一部件为外壳托盘70。在这个示例中，带螺纹机械紧固件72将盖68固定到托盘70，以便将阵列60包围在内部区域64内。虽然示例性外壳62包括固定在一起以包围内部区域64的两个部件(即，盖68和托盘70)，但是其他外壳可以包括其他数量的部件。

机械紧固件在接口I上将盖68和托盘70竖直地按压在一起(图5)。为了本公开的目的，竖直和水平是参照电池组24安装在车辆内时的典型取向并参照地面。

当组装电池组24时，在盖68和托盘70的部分之间设置垫圈密封件74。垫圈密封件74可以阻止污染物和湿气移动通过在内部区域64和围绕电池组24的外部区域之间的接口I。

在这个示例中，垫圈密封件74围绕内部区域64的周边周向地连续地延伸。相对于内部区域64，垫圈密封件74位于接口I外部。也就是说，相对于电池组24外部的污染物必须行进以移动通过接口I到内部区域64的路径，接口I位于垫圈密封件74和内部区域64之间。

垫圈密封件74可以挤压。然后可以在接缝76处接合垫圈密封件74的末端，以提供周向连续的结构。受益于本公开的本领域技术人员将会理解如何从结构上区分挤压结构和未挤压结构。

在这个示例性实施例中，垫圈密封件74包括密封唇78、密封凸缘82、多个密封翼片84和多个密封支座86。

在示例性非限制实施例中，密封唇78水平延伸，并且密封凸缘82从密封唇78竖直向下延伸。密封翼片84沿密封凸缘82的第一侧90设置，并且彼此竖直地间隔开。密封支座86沿密封凸缘82的相对的第二侧92设置，并且彼此竖直地间隔开。密封翼片84相对于密封支座86未竖直对准。

在组装过程中，密封唇78可以配合在托盘70的凹槽94内。凹槽94可以帮助确保垫圈密封件74适当对准。与垫圈密封件74相关的环向应力可以将垫圈密封件74保持在托盘70上。接下来，盖68可以用紧固件72相对于托盘70进行固定。一旦安装完毕，密封唇78竖直配合在盖68和托盘70之间。

与垫圈密封件74分离的环形紧固件密封圈95可以密封紧固件72的头部与盖68之间的接口。值得注意的是，与固定紧固件72相关的夹紧力可以直接从盖68传递到托盘70。在基本上使用紧固件夹紧力来压缩电池组周边密封的设计中，这样可以减少固定紧固件72所需的负载。

盖68包括向下延伸的外壳凸缘96。当相对于托盘70固定盖68时，密封凸缘82被捕获并在外壳凸缘96和托盘70的侧壁98之间水平压缩。密封翼片84抵靠外壳凸缘96向外偏置。在组装过程中，外壳凸缘96的设置可以使密封翼片84向内朝向内部区域64弯曲。密封翼片84和外壳凸缘96之间的接触可以帮助密封沿着密封凸缘82的第一侧90的区域。抵靠密封翼片84而不是直接抵靠密封凸缘82的相对平坦侧来设置外壳凸缘96，这可以减少将盖68组装到托盘70所需要的努力。

支座86从密封凸缘82延伸到侧壁98。支座86之间的接触可以帮助密封沿着密封凸缘82的相对的第二侧92的区域。按压垫圈密封件74朝向侧壁98的力通过密封支座86集中而不是在密封凸缘82的向内侧上分散，使用支座86而不是密封凸缘82的相对平坦侧可以帮助增强密封。

通过密封支座86集中负载，产生相对较高的接触负载来将支座86和侧壁98抵靠彼此按压。使密封支座86与密封翼片84竖直偏移，也有助于通过密封支座86集中力。在另一示例中，一个或多个支座可由托盘70提供为例如从侧壁98向外侧向延伸的凸起肋。

相对于内部区域64，垫圈密封件74设置在紧固件72的外部。垫圈密封件74提供的密封可以阻止湿气例如进入接口I的A区域。由于重力作用，A区域中的湿气不易流失，因此A区域中的湿气很难去除。A区域中的湿气会导致紧固件72、托盘70、盖68或其他部件的腐蚀。

由于向下延伸的外壳凸缘96和侧壁98抵靠竖直向下延伸的密封凸缘82来密封，因此垫圈密封件74所阻挡的湿气可以向下排放，以减少由于残留湿气而导致腐蚀的可能性。根据需要，密封唇78、托盘70和盖68之间的密封接口可以阻止已从电池组24外部移动通过密封凸缘82的湿气和污染物进入A区域。

在示例性非限制实施例中，接口I沿着第一平面P₁设置，并且垫圈密封件74通过接触沿着相应的第二平面设置的外壳凸缘96和侧壁98的表面来密封接口I。例如，外壳凸缘96沿着图5中的第二平面P₂设置。第二平面与第一平面P₁横向。

在这个示例中，第一平面P₁是水平的，但是可以相对于水平延伸轴线倾斜。第二平面被描述为竖直的，但是可以相对于竖直延伸轴线倾斜。此外，尽管接口I被描述为平坦的，但所述接口也可能包括不规则形状，使得接口I不是平坦的。

值得注意的是，在一些示例中，密封翼片84可以用来响应于内部64内压力增大而排气。该内部内压力的累积可以例如迫使密封翼片84远离外壳凸缘96，以提供从内部64释放压力的通道。

在本公开中，相同的附图标记在适当情况下表示相同的元件，并且对附图标记增加一百或其倍数的附图标记表示修改的元件。修改的元件包含对应的修改元件的相同特征和益处，除非另有说明。

现在参照图6，根据另一示例性非限制实施例，垫圈密封件174包括密封唇180，密封唇180提供当安装时接收托盘70的凸起肋106的通道102。垫圈密封件174可以包括围绕通道102的翼片112。当密封唇180配合在凸起肋106上时，翼片112弯曲。翼片112可以减少将密封唇180配合在凸起肋106上所需的努力。盖68可以包括腔116，以容纳凸起肋106和垫圈密封件174。

在图6的实施例中，垫圈密封件174是双材料共挤压。密封唇180可具有第一材料构成，而密封凸缘182可具有不同的第二材料构成。第一和第二材料构成挤压在一起以提供垫圈密封件174。第一材料构成可以比第二材料构成更刚性。第一材料构成越刚性或越坚硬，就越有助于在凸起肋106上定位并保持垫圈密封件174，而第二材料构成越柔软，就越有助于密封。第一和第二材料构成可以包括弹性体和热塑性弹性体的组合。量可能会变化以适应材料构成的硬度计。一般来说，硬度计显示值越高，材料越刚性，硬度计显示值越低，材料越柔软。

在图6的实施例中，密封紧固件72的环形密封圈195配合在托盘70的凹槽120内，并设置在盖68和托盘70之间。与图5所示的实施例相比，接收紧固件72的孔126位于托盘70内，并在一端关闭。

现在参照图7，根据另一示例性非限制实施例，密封件274是多部分挤压。相对刚性的第一材料构成提供了接收托盘70的凸起肋206的通道202。相对柔软的第二材料构成提供了密封凸缘282。相对柔软的第二材料还包括竖直位于凸起肋206和通道202的地面226之间的第一辅助密封部分，和竖直位于地面226和盖68之间的第二辅助密封部分。当将盖68和托盘70固定在一起时，压缩第一和第二辅助密封部分，以除了密封凸缘282所提供的主要密封之外提供辅助密封。密封件274可以包括内部区域O，当盖68被固定到托盘70时，内部区域O至少部分塌陷。

现在参照图8，根据另一示例性非限制实施例，密封件374是多部分挤压。相对刚性的第一材料构成提供了接收盖368的向下延伸外壳凸缘396的通道302。相对柔软的第二材料构成提供了密封凸缘382。相对柔软的第二材料包括接触托盘370的翼片384和接触凸缘396的支座386。图8的实施例可能需要考虑内部64中的压力，以避免压力使密封件374脱落。形成盖368和托盘370可能比例如图5至图7的盖和托盘简单。

虽然结合牵引电池进行了描述，但是本公开的密封件可用于其他装置，特别是在需要将内部与外部环境密封隔开的情况下。例如，车辆的逆变器系统控制器(ISC)可以受益于本公开的密封件。

所公开的示例的特征包括可有助于避免可能导致腐蚀的长存湿气的密封件。另一个特征是紧固件负载可以减少，因为密封基本上不需要紧固件负载。又一个特征是可以挤压的密封件，所述密封件需要相对较少的水平封装面积。在一些示例中，密封件可以作为电池组的排气机构。

前面的描述在本质上是示例性的而不是限制性的。对所公开的示例做出的变化和修改对于本领域技术人员而言可以变得明显，所述变化和修改未必脱离本公开的实质。因此，对本公开的法律保护范围只能通过研究以下权利要求来确定。

根据本发明，提供了一种组件，其具有：具有内部区域的外壳的第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件在接口处竖直按压在一起；和垫圈密封件，其相对于所述内部区域在所述接口外部的位置密封所述接口。

根据一个实施例，本发明的特征还在于：将所述第一部件和所述第二部件接合在一起的多个紧固件。

根据一个实施例，本发明的特征还在于：设置在所述内部区域内的至少一个电池单元阵列。

根据一个实施例，所述接口沿第一平面设置，并且所述垫圈密封件通过接触所述第一部件和所述第二部件的表面来密封所述接口，所述表面沿与所述第一平面横向的相应的第二平面设置。

根据一个实施例，所述垫圈密封件围绕所述内部区域并围绕所述接口周向地连续地延伸。

根据一个实施例，所述垫圈密封件包括水平设置在所述第一部件的向下延伸凸缘与所述第二部件的侧壁之间的部分。

根据一个实施例，所述第一部件是电池外壳的外壳盖，并且所述第二部件是所述电池外壳的外壳托盘。

根据一个实施例，所述部分包括从所述部分的第一水平朝向侧延伸的多个密封翼片。

根据一个实施例，所述部分包括从所述部分的相对的第二水平朝向侧延伸的多个支座。

根据一个实施例，所述第一水平朝向侧远离所述内部区域且所述密封翼片接触所述竖直向下延伸的凸缘，其中所述第二水平朝向侧面向所述内部区域并且所述支座接触所述侧壁。

根据一个实施例，所述密封翼片从所述第一侧延伸的位置与所述支座从所述第二侧延伸的位置竖直偏移。

根据一个实施例，所述部分是沿竖直方向纵向延伸的第一部分，并且所述垫圈密封件包括沿水平方向纵向延伸的第二部分，所述第二部分设置在所述第一部件或所述第二部件的凹槽内。

根据本发明，一种外壳固定方法包括：通过在提供内部区域的外壳的第一外壳部件和第二外壳部件之间水平压缩垫圈密封件来密封接口，所述第一部件和第二部件沿所述接口竖直按压在一起。

根据一个实施例，相对于所述内部区域在所述接口外部的位置进行所述压缩。

根据一个实施例，所述垫圈密封件围绕所述内部区域的周边周向地连续地延伸。

根据一个实施例，所述压缩包括：压缩所述垫圈密封件的在所述第一部件的向下延伸凸缘与所述第二部件的侧壁之间的部分。

根据一个实施例，所述垫圈密封件的所述部分包括在所述压缩期间弯曲的多个翼片。

根据一个实施例，所述第一部件和所述第二部件由多个紧固件按压在一起。

根据一个实施例，本发明的特征还在于：将至少一个电池单元阵列保持在所述内部区域内。

根据一个实施例，所述外壳是电池组外壳。

Claims (15)

1.一种组件，其包括：

具有内部区域的外壳的第一部件和第二部件，所述第一部件和所述第二部件在接口处竖直按压在一起；和

垫圈密封件，所述垫圈密封件相对于所述内部区域在所述接口外部的位置密封所述接口。

2.如权利要求1所述的组件，其还包括将所述第一部件和所述第二部件接合在一起的多个紧固件。

3.如权利要求1所述的组件，其还包括设置在所述内部区域内的至少一个电池单元阵列。

4.如权利要求1所述的组件，其中所述接口沿第一平面设置，并且所述垫圈密封件通过接触所述第一部件和所述第二部件的表面来密封所述接口，所述表面沿与所述第一平面横向的相应的第二平面设置。

5.如权利要求1所述的组件，其中所述垫圈密封件围绕所述内部区域并围绕所述接口周向地连续地延伸。

6.如权利要求1所述的组件，其中所述垫圈密封件包括水平设置在所述第一部件的向下延伸凸缘与所述第二部件的侧壁之间的部分，并且任选地，其中所述第一部件是电池外壳的外壳盖，并且所述第二部件是所述电池外壳的外壳托盘。

7.如权利要求6所述的组件，其中所述部分包括从所述部分的第一水平朝向侧延伸的多个密封翼片，并且任选地，其中所述部分包括从所述部分的相对的第二水平朝向侧延伸的多个支座。

8.如权利要求7所述的组件，其中所述第一水平朝向侧远离所述内部区域且所述密封翼片接触所述竖直向下延伸的凸缘，其中所述第二水平朝向侧面向所述内部区域并且所述支座接触所述侧壁，并且任选地，其中所述密封翼片从所述第一侧延伸的位置与所述支座从所述第二侧延伸的位置竖直偏移。

9.如权利要求6所述的组件，其中所述部分是沿竖直方向纵向延伸的第一部分，并且所述垫圈密封件包括沿水平方向纵向延伸的第二部分，所述第二部分设置在所述第一部件或所述第二部件的凹槽内。

10.一种外壳固定方法，其包括：

通过在提供内部区域的外壳的第一外壳部件和第二外壳部件之间水平压缩垫圈密封件来密封接口，所述第一部件和所述第二部件沿所述接口竖直按压在一起。

11.如权利要求10所述的外壳固定方法，其中相对于所述内部区域在所述接口外部的位置进行所述压缩。

12.如权利要求10所述的外壳固定方法，其中所述垫圈密封件围绕所述内部区域的周边周向地连续地延伸。

13.如权利要求10所述的外壳固定方法，其中所述压缩包括：压缩所述垫圈密封件的在所述第一部件的向下延伸凸缘与所述第二部件的侧壁之间的部分，并且任选地，其中所述垫圈密封件的所述部分包括在所述压缩期间弯曲的多个翼片。

14.如权利要求10所述的外壳固定方法，其中所述第一部件和所述第二部件由多个紧固件按压在一起。

15.如权利要求10所述的外壳固定方法，其还包括将至少一个电池单元阵列保持在所述内部区域内，并且任选地，其中所述外壳是电池组外壳。

Images