CN117276783A - 可变阵列保持策略 - Google Patents

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CN117276783A CN202310624714.9A CN202310624714A CN117276783A CN 117276783 A CN117276783 A CN 117276783A CN 202310624714 A CN202310624714 A CN 202310624714A CN 117276783 A CN117276783 A CN 117276783A
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Abstract

本公开提供了“可变阵列保持策略”。公开了用于电气化车辆中的示例性牵引电池组设计。示例性牵引电池组可以包括：外壳总成，所述外壳总成建立内部；电池阵列，所述电池阵列容纳在所述内部内；电池内部结构，所述电池内部结构与所述电池阵列相邻；以及载板总成，所述载板总成被布置为将所述电池阵列固定到所述电池内部结构。所述载板总成可以包括载板和浮动锁紧螺母。所述锁紧螺母可以容纳用于将所述电池阵列固定到所述电池内部结构的紧固件。

Description

可变阵列保持策略
技术领域
本公开总体上涉及电动化车辆牵引电池组，且更具体地，涉及用于将电池内部部件安装到电池内部结构的总成。
背景技术
高压牵引电池组通常向电动化车辆的电机和其他电气负载供电。牵引电池组包括多个电池电芯和容纳在用于支持电动化车辆的电力推进的外壳总成内的各种其他电池内部部件。一些牵引电池组并入有各种尺寸的电池阵列，以便满足能量容量要求。
发明内容
根据本公开的示例性方面的一种牵引电池组，除其他外，包括：外壳总成，所述外壳总成提供内部；电池内部部件，所述电池内部部件容纳在所述内部内；电池内部结构，所述电池内部结构设置在所述内部内与所述电池内部部件相邻的位置处；以及载板总成，所述载板总成可安装到所述电池内部结构并且被布置成建立用于将所述电池内部部件固定到所述电池内部结构的安装点。
在前述牵引电池组的进一步非限制性实施例中，所述外壳总成包括沿中心纵向轴线延伸的外壳托盘。所述电池内部结构沿横向于所述中心纵向轴线的第二纵向轴线延伸。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述电池内部结构是连接在所述外壳总成的外壳托盘的一对纵向延伸的侧壁之间的刚性横梁件。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述电池内部部件是电池阵列。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述载板总成包括载板和保持在所述载板内的锁紧螺母。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述锁紧螺母是自由浮动锁紧螺母。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述载板被安装到所述电池内部结构的支柱的一对相对的竖直壁。所述锁紧螺母包括被接纳于在所述一对相对的竖直壁之间延伸的凹槽内的筒。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述载板被接纳在形成于所述电池内部结构的基座中的凹槽内，并且所述锁紧螺母包括被接纳在从所述凹槽向外延伸的凹槽内的筒。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，紧固件延伸穿过所述电池内部部件的支撑结构，然后进入所述载板总成的锁紧螺母，用于将所述电池内部部件固定到所述电池内部结构。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述载板总成的载板通过焊接部固定到所述电池内部结构。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述载板总成包括载板和保持在所述载板内的多个锁紧螺母。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述多个锁紧螺母中的每一个建立所述载板总成的单独安装点。
根据本公开的另一个示例性方面的牵引电池组，除其他外，包括：外壳总成，所述外壳总成包括托盘和盖；电池内部结构，所述电池内部结构在所述托盘的一对纵向延伸的侧壁之间延伸；第一电池阵列，所述第一电池阵列位于所述电池内部结构的第一侧上；第一载板总成，所述第一载板总成安装到所述电池内部结构并且被配置用于将所述第一电池阵列固定到所述电池内部结构；第二电池阵列，所述第二电池阵列位于所述电池内部结构的第二侧上；以及第二载板总成，所述第二载板总成安装到所述电池内部结构并且被配置用于将所述第二电池阵列固定到所述电池内部结构。所述第一电池阵列包括第一长度，并且所述第二电池阵列包括不同于所述第一长度的第二长度。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述电池内部结构是沿着横向于所述托盘的中心纵向轴线的轴线延伸的刚性横梁件。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述电池内部结构、所述第一载板总成的载板和所述第二载板总成的载板各自由共同类型的材料构成。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述共同类型的材料是铝。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述第一载板总成和所述第二载板总成中的每一个包括载板和保持在所述载板内的锁紧螺母。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述载板被安装到所述电池内部结构的支柱或底座。所述锁紧螺母包括被接纳在由所述支柱或底座建立的凹槽内的桶。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，紧固件延伸穿过所述第一电池阵列或所述第二电池阵列的支撑结构，然后进入所述锁紧螺母，用于将所述第一电池阵列或所述第二电池阵列固定到所述电池内部结构。
在前述牵引电池组中的任一者的进一步非限制性实施例中，所述第一载板总成或所述第二载板总成中的至少一者包括载板和保持在所述载板内的多个锁紧螺母。
前述段落、权利要求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的单独特征中的任一者)可以独立地或以任何组合采用。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非此类特征是不兼容的。
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变得显而易见。可如下简要描述随附于具体实施方式的附图。
附图说明
图1示意性地示出了电动化车辆。
图2示出了电动化车辆的牵引电池组。
图3是图2的牵引电池组的透视图，其中移除了选定部分，以便更好地示出牵引电池组的内部。
图4示出了图3的牵引电池组的电池内部结构。
图5是穿过图4的截面5-5的横截面图。
图6示出了通过载板总成固定到电池内部结构的电池阵列。
图7示出了牵引电池组的另一个示例性载板总成。
图8示出了用于牵引电池组内的另一个示例性电池内部结构和载板总成。
具体实施方式
本公开详细描述了用于电动化车辆中的示例性牵引电池组设计。示例性牵引电池组可以包括：外壳总成，所述外壳总成建立内部；电池阵列，所述电池阵列容纳在所述内部内；电池内部结构，所述电池内部结构与所述电池阵列相邻；以及载板总成，所述载板总成被布置为将所述电池阵列固定到所述电池内部结构。所述载板总成可以包括载板和浮动锁紧螺母。所述锁紧螺母可以容纳用于将所述电池阵列固定到所述电池内部结构的紧固件。在本具体实施方式的以下段落中更详细地讨论了这些特征和其他特征。
图1示意性地示出电动化车辆10。电动化车辆10可以包括任何类型的电动化动力传动系统。在实施例中，电动化车辆10是电池电动车辆(BEV)。然而，本文描述的概念不限于BEV并且可扩展到其他电动化车辆，包括但不限于混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、燃料电池车辆等。因此，尽管在示例性实施例中未具体示出，但是电动化车辆10可装备有内燃发动机，所述内燃发动机可以单独采用或者与其他动力源组合采用以推进电动化车辆10。
在示出的实施例中，电动化车辆10是运动型多功能车(SUV)。然而，电动化车辆10可替代地是轿车、货车、皮卡车或任何其他车辆配置。虽然在本公开的附图中示出了具体的部件关系，但图示并不意在限制本公开。电动化车辆10的各种部件的放置和取向被示意性示出，并且可在本公开的范围内变化。此外，本公开所附的各种附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被放大或最小化以强调特定部件或系统的某些细节。
在示出的实施例中，电动化车辆10是仅通过电力(诸如通过一个或多个电机12)推进的纯电动车辆，而无需内燃发动机的辅助。电机12可作为电动马达、发电机或其两者来操作。电机12接收电力，并且可以将电力转换成用于驱动电动化车辆10的一个或多个车轮14的扭矩。
电压总线16可将电机12电联接到牵引电池组18。牵引电池组18是示例性电动化车辆电池。牵引电池组18可以是高电压牵引电池组，所述高电压牵引电池组包括能够输出电力从而为电机12和/或电动化车辆10的其他电气负载提供动力的一个或多个电池阵列20(即，电池总成或可充电电池电芯的群组)。其他类型的能量存储装置和/或输出装置可替代地或另外用于向电动化车辆10供电。
牵引电池组18可以固定到电动化车辆10的车身底部22。然而，在本公开的范围内，牵引电池组18可以位于电动化车辆10上的其他地方。
图2和图3示出了牵引电池组18，其可用于电动化车辆内，例如图1的电动化车辆10。图2是牵引电池组18的组装透视图，并且在图3中移除了牵引电池组18的部分(例如外壳盖24)，以便更好地看到其内部内容。
牵引电池组18可以容纳多个电池电芯26，所述多个电池电芯存储用于为电动化车辆10的各种电气负载供电的能量。在本公开的范围内，牵引电池组18可以采用任意数量的电池电芯26。因此，本公开不限于图2-图3所示的确切配置。
电池电芯26可以沿着一根或多根堆叠轴线并排堆叠，以构建成组的电池电芯26，有时称为“电芯堆”或“电芯阵列”。在实施例中，电池电芯26是棱柱形锂离子电芯。然而，在本公开的范围内，可替代地利用具有其他几何形状(圆柱形、袋状等)、其他化学物质(镍金属氢化物、铅酸等)或其两者的电芯。
每组的电池电芯26连同任何支撑结构(例如，阵列框架、间隔物、轨道、壁、板、结合件等)可以统称为电池总成或电池阵列20。图3中描绘的牵引电池组18包括五行(标记为行R1、R2、R3、R4和R5)两个横向相邻的电池阵列20，总共十个电池阵列20。然而，牵引电池组18可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。
外壳总成28可以容纳牵引电池组18的每个电池阵列20。外壳总成28可以是密封的外壳，并且可体现在本公开范围内的任何大小、形状和配置。在一个实施例中，外壳总成28包括外壳盖24和外壳托盘30。外壳盖24和外壳托盘30可以一起建立内部32，用于容纳电池阵列20和牵引电池组18的其他电池内部部件(例如，总线电气中心、电池电气控制模块、布线、连接器等)。
电池内部结构34(诸如相对刚性的横梁件)可以定位在电池阵列20的每个相邻行之间。通常，电池内部结构34被布置成增加牵引电池组18的刚性，并且如下面进一步讨论的，建立用于相对于外壳托盘30固定电池阵列20和/或其他电池内部部件的安装点。
在一个实施例中，一个电池内部结构34设置在电池阵列20的行R1和R2之间，另一个电池内部结构34设置在行R2和R3之间，另一个电池内部结构34设置在行R3和R4之间，并且又一个电池内部结构34设置在行R4和R5之间，在外壳托盘30内提供总共四个电池内部结构34。然而，设置在由外壳总成28建立的内部32内的电池内部结构34的总数不旨在限制本公开。
电池内部结构34可以连接在外壳托盘30的纵向延伸的侧壁36之间，因此在所示实施例中，布置在横跨车辆的方向上。在一个实施例中，电池阵列20和电池内部结构34两者沿着轴线A2(见图3)延伸，所述轴线通常垂直于外壳托盘30的中心纵向轴线A1。然而，还考虑了其他布置。
牵引电池组18可以包括至少两种不同尺寸的电池阵列20。例如，在所示实施例中，第一行R1的电池阵列20包括第一长度L1，所述第一长度短于行R2、R3、R4和R5中的每一者的电池阵列20的第二长度L2。第一长度L1和第二长度L2的实际尺寸并不旨在限制本公开，并且可以根据牵引电池组18的设计要求而变化。在牵引电池组18内具有不同尺寸的电池阵列20可能增加组装的复杂性，因为需要包括多种不同安装配置(例如，各种螺纹安装孔位置、独特的支架设计等)的电池内部结构34。因此，本公开涉及提供用于相对于共同的电池内部结构设计安装不同尺寸的电池阵列和/或其他电池内部部件的可调整解决方案的总成。
现在参考图4、图5和图6，同时继续参考图1至图3，每个电池内部结构34可以包括基座38和从基座38向上突出的支柱40。基座38和支柱40可以一起建立电池内部结构34的整体单件式设计。支柱40可以包括一对相对的竖直壁42。竖直壁42可以由凹槽44分开。凹槽44可以跨电池内部结构34的整个长度延伸。
电池内部结构34可以是金属部件。在一个实施例中，电池内部结构34由铝构造而成。然而，在本公开的范围内，还考虑了其他材料。
一个或多个载板总成46可以安装到牵引电池组18的每个电池内部结构34。载板总成46可以建立用于将电池阵列20(和/或其他电池内部部件)直接固定到电池内部结构34的安装点。例如，可以提供由载板总成46提供的安装点，而不需要在电池内部结构34中开孔。
每个载板总成46可以包括载板48和容纳在载板48内的锁紧螺母50。锁紧螺母50可以被接纳在载板48的狭槽52内。狭槽52的尺寸和形状可以被设计成保持锁紧螺母50，同时允许锁紧螺母50相对于载板48进行一些轴向移动。因此，当相对于电池内部结构34安装电池阵列20时，锁紧螺母50可以表现出浮动设计用于接受更大的位置公差。在一个实施例中，锁紧螺母50被配置为从任一侧接纳紧固件。
载板48和锁紧螺母50可以由不同的金属材料制成。在一个实施例中，载板48由铝构造而成，并且锁紧螺母50由钢构造而成。然而，其他材料也可能是合适的。在另一个实施例中，载板48和电池内部结构34由相同的材料(例如，铝)制成。
载板总成46可以相对于电池内部结构34定位，使得锁紧螺母50容纳在凹槽44中，并且载板48的安装凸缘54与支柱40的竖直壁42对接。载板总成46可以沿着电池内部结构34的长度滑动或以其他方式移动，直到到达期望位置。然后，可以将载板48的安装凸缘54固定地固定到竖直壁42，诸如通过例如焊接部56。
在载板总成46永久固定到电池内部结构34之前调整其位置的能力允许跨所有牵引电池组模型使用共同的电池内部结构设计，并且可以进一步允许使用共同的保持策略，从而降低组装复杂性。此外，对载板48和电池内部结构34两者使用共同的材料促进增加这两个相邻结构的可焊接性。
锁紧螺母50可以包括筒68，所述筒包括延伸穿过其中的开口64。开口64的尺寸可以被设计成接纳紧固件。在一个实施例中，当锁紧螺母50被接纳在载板48的狭槽52内时，筒68在朝向外壳托盘30的方向上延伸。
诸如螺钉或柱螺栓的紧固件58(参见图6)可以用于将电池阵列20固定地固定到电池内部结构34。紧固件58可以插入穿过电池阵列20的阵列支撑结构62(例如，顶板、底板、端板、侧板、阵列框架等)的紧固件壳体或凸缘60，然后插入到锁紧螺母50的开口64。紧固件58的轴66的至少一部分可以容纳在电池内部结构34的支柱40的凹槽44内。
图4、图5和图6中所示的示例性载板总成46各自包括单个锁紧螺母50。然而，在其他实现方式中，载板48可以被配置为包括多个锁紧螺母50(例如，参见图7)。
在上述实施例中，电池阵列20固定到电池内部结构34的顶部。然而，还考虑了其他设计。例如，图8示出了其中电池阵列20被固定到电池内部结构134的底部的安装配置。
图8的电池内部结构134可以包括基座138和从基座138向上突出的支柱140。基座138可以抵靠着外壳托盘30的底板70被接纳。基座138可以包括一个或多个凹槽144，所述一个或多个凹槽的尺寸被设计成容纳载板总成146。载板总成146可以可滑动地接纳在凹槽144内，以建立用于将电池阵列20固定到电池内部结构134的一个或多个安装点。
每个载板总成146可以包括载板148和容纳在载板148内的锁紧螺母150。锁紧螺母150可以被接纳在载板148的狭槽152内。狭槽152的尺寸和形状可以被设计成保持锁紧螺母150，同时允许锁紧螺母150相对于载板148进行一些轴向移动。因此，当相对于电池内部结构134安装电池阵列20时，锁紧螺母150可以表现出浮动设计用于接受更大的位置公差。
载板148和锁紧螺母150可以由不同的金属材料制成。在一个实施例中，载板148由铝构造而成，并且锁紧螺母150由钢构造而成。然而，其他材料也可能是合适的。在另一个实施例中，载板148和电池内部结构134由相同的材料(例如，铝)制成。
载板总成146可以相对于电池内部结构134定位，使得锁紧螺母150容纳在凹槽144内，并且载板148的安装凸缘154与基座138的壁142对接。载板总成146可以沿着电池内部结构134的长度滑动或以其他方式移动，直到到达期望位置。然后，可以将载板148的安装凸缘154固定地固定到壁142，诸如通过例如焊接部156。
在载板总成146永久固定到电池内部结构134之前调整其位置的能力允许跨所有牵引电池组模型使用共同的电池内部结构设计，并且可以进一步允许使用共同的保持策略，从而降低组装复杂性。此外，对载板148和电池内部结构134使用共同的材料促进这两个相邻结构的可焊接性。
锁紧螺母150可以包括筒168，所述筒限定用于接纳紧固件的开口164。在一个实施例中，当锁紧螺母150被接纳在载板148的狭槽152内时，筒168在远离外壳托盘30的底板70的方向上延伸(例如，朝向外壳盖)。
紧固件158(诸如螺钉或柱螺栓)可以用于将电池阵列20固定地固定到电池内部结构134。紧固件158可以插入穿过电池阵列20的阵列支撑结构162(例如，端板、侧板、阵列框架等)的紧固件壳体160，然后插入到锁紧螺母150的开口164中，以将电池阵列20安装到电池内部结构134。
本公开的示例性牵引电池组并入有载板总成，所述载板总成提供用于安装多个电池阵列大小的可调整结构。所述总成允许跨所有牵引电池组模型使用共同的保持策略和共同的电池内部结构设计。所提出的总成通过允许使用顶部或底部安装配置固定紧固件来进一步降低组装复杂性。
尽管不同的非限制性实施例被示出为具有具体的部件或步骤，但是本公开的实施例不限于这些特定组合。可以将来自非限制性实施例中的任一个的一些部件或特征结合来自其他非限制性实施例中的任一个的特征或部件使用。
应理解，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，但是其他布置也可受益于本公开的教导。
以上描述应当被解释为说明性的而不具有任何限制意义。本领域普通技术人员将理解，在本公开的范围内可出现一些修改。出于这些原因，应研究所附权利要求来确定本公开的真实范围和内容。

Claims (15)

1.一种牵引电池组，其包括：
外壳总成，所述外壳总成提供内部；
电池内部部件，所述电池内部部件容纳在所述内部内；
电池内部结构，所述电池内部结构设置在所述内部内与所述电池内部部件相邻的位置处；以及
载板总成，所述载板总成能够安装到所述电池内部结构并且被布置成建立用于将所述电池内部部件固定到所述电池内部结构的安装点。
2.如权利要求1所述的牵引电池组，其中所述外壳总成包括沿中心纵向轴线延伸的外壳托盘，并且进一步地其中所述电池内部结构沿横向于所述中心纵向轴线的第二纵向轴线延伸。
3.如权利要求1或2所述的牵引电池组，其中所述电池内部结构是连接在所述外壳总成的外壳托盘的一对纵向延伸的侧壁之间的刚性横梁件，并且所述电池内部部件是电池阵列。
4.如任一前述权利要求所述的牵引电池组，其中所述载板总成包括载板和保持在所述载板内的锁紧螺母，并且可选地其中所述锁紧螺母是自由浮动锁紧螺母。
5.如权利要求4所述的牵引电池组，其中所述载板被安装到所述电池内部结构的支柱的一对相对的竖直壁，并且进一步地其中所述锁紧螺母包括被接纳于在所述一对相对的竖直壁之间延伸的凹槽内的筒。
6.如权利要求4所述的牵引电池组，其中所述载板被接纳在形成于所述电池内部结构的基座中的凹槽内，并且进一步地其中所述锁紧螺母包括被接纳在从所述凹槽向外延伸的狭槽内的筒。
7.如任一前述权利要求所述的牵引电池组，其包括紧固件，所述紧固件延伸穿过所述电池内部部件的支撑结构，然后进入所述载板总成的锁紧螺母，用于将所述电池内部部件固定到所述电池内部结构。
8.如任一前述权利要求所述的牵引电池组，其中所述载板总成的载板通过焊接部固定到所述电池内部结构。
9.如任一前述权利要求所述的牵引电池组，其中所述载板总成包括载板和保持在所述载板内的多个锁紧螺母，并且可选地其中所述多个锁紧螺母中的每一个建立所述载板总成的单独安装点。
10.一种牵引电池组，其包括：
外壳总成，所述外壳总成包括托盘和盖；
电池内部结构，所述电池内部结构在所述托盘的一对纵向延伸的侧壁之间延伸；
第一电池阵列，所述第一电池阵列位于所述电池内部结构的第一侧上；
第一载板总成，所述第一载板总成被安装到所述电池内部结构并且被配置用于将所述第一电池阵列固定到所述电池内部结构；
第二电池阵列，所述第二电池阵列位于所述电池内部结构的第二侧上；以及
第二载板总成，所述第二载板总成被安装到所述电池内部结构并且被配置用于将所述第二电池阵列固定到所述电池内部结构，
其中所述第一电池阵列包括第一长度，并且所述第二电池阵列包括不同于所述第一长度的第二长度。
11.如权利要求10所述的牵引电池组，其中所述电池内部结构是沿着横向于所述托盘的中心纵向轴线的轴线延伸的刚性横梁件。
12.如权利要求10或11所述的牵引电池组，其中所述电池内部结构、所述第一载板总成的载板和所述第二载板总成的载板各自由共同类型的材料构成，并且可选地其中所述共同类型的材料是铝。
13.如权利要求10至12中任一项所述的牵引电池组，其中所述第一载板总成和所述第二载板总成中的每一个都包括载板和保持在所述载板内的锁紧螺母，并且可选地其中所述载板被安装到所述电池内部结构的支柱或底座，并且进一步地其中所述锁紧螺母包括被接纳在由所述支柱或底座建立的凹槽内的桶。
14.如权利要求13所述的牵引电池组，其包括紧固件，所述紧固件延伸穿过所述第一电池阵列或所述第二电池阵列的支撑结构，然后进入所述锁紧螺母，用于将所述第一电池阵列或所述第二电池阵列固定到所述电池内部结构。
15.如权利要求10至14中任一项所述的牵引电池组，其中所述第一载板总成或所述第二载板总成中的至少一者包括载板和保持在所述载板内的多个锁紧螺母。
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