CN117673659A - 具有多件式母线模块的牵引电池总成 - Google Patents

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B·阿特利
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Abstract

本公开提供了“具有多件式母线模块的牵引电池总成”。一种牵引电池包括具有一堆电芯的电池阵列，其中所述电芯中的第一电芯包括端子，所述端子具有从所述电芯的主体延伸的突出部分和设置在所述突出部分的远端上的弯曲部分。母线具有连接部分，所述连接部分限定狭槽，所述狭槽具有一对第一相对侧和一对第二相对侧。所述连接部分还具有一对翼板，每个翼板枢转地附接到所述第二相对侧中的一者使得所述翼板彼此相对。所述端子机械地接合到所述连接部分，其中所述端子的弯曲部分与所述翼板中的至少一者接触。

Description

具有多件式母线模块的牵引电池总成
技术领域
本公开涉及用于机动车辆的牵引电池总成，并且更具体地涉及具有多件式母线模块的牵引电池总成。
背景技术
诸如电池电动车辆和混合动力电动车辆等车辆含有牵引电池总成以用作车辆的能量源。牵引电池可以包括有助于管理车辆性能和操作的部件和系统。牵引电池还可以包括高压部件，并且可以包括用于控制电池温度的空气或液体热管理系统。
发明内容
根据一个实施例，一种牵引电池包括具有一堆电芯的电池阵列，其中所述电芯中的第一电芯包括端子，所述端子具有从所述电芯的主体延伸的突出部分和设置在所述突出部分的远端上的弯曲部分。母线具有连接部分，所述连接部分限定狭槽，所述狭槽具有一对第一相对侧和一对第二相对侧。所述连接部分还具有一对翼板，每个翼板枢转地附接到所述第二相对侧中的一者使得所述翼板彼此相对。所述端子机械地接合到所述连接部分，其中所述端子的弯曲部分与所述翼板中的至少一者接触。
根据另一个实施例，一种牵引电池包括电池阵列，所述电池阵列具有多个电芯，每个电芯具有至少一个端子，所述至少一个端子具有弯曲端部。所述电池还包括将所述电芯电互连的母线。所述母线中的每一者具有连接部分，所述连接部分具有狭槽，所述狭槽具有一对第一相对侧和一对第二相对侧。所述连接部分还具有一对翼板，每个翼板枢转地附接到所述第二相对侧中的一者使得所述翼板彼此相对。所述端子机械地接合到所述连接部分中的相关联的连接部分，其中所述弯曲部分与所述翼板中的相关联的翼板接触。
根据又另一实施例，一种牵引电池包括电池阵列，所述电池阵列具有多个电芯，其中所述电芯中的第一电芯包括具有弯曲端部的端子。所述电池还包括母线，所述母线具有：主体，所述主体具有相对的顶表面和底表面；以及一对翼板，所述翼板相对于所述主体成角度并且各自具有顶表面和底表面。所述弯曲部分延伸穿过所述母线，使得所述弯曲部分的第一区域与所述翼板中的一者的顶表面接触，并且所述弯曲部分的第二区域与所述翼板中的另一者的底表面接触。
附图说明
图1是示例性混合动力车辆的示意图。
图2是牵引电池总成的透视图。
图3是电池电芯的透视图。
图4A是附接到电池电芯的端子的母线的分解透视图。
图4B是附接到电池电芯的端子的母线的透视图。
图5A是根据替代实施例的附接到电池电芯的端子的母线的透视图。
图5B示出了图5A的实施例的替代焊缝。
具体实施方式
本文描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可呈现各种形式和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节并不解释为限制性的，而仅解释为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任何一个示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实施方式，与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改可能是合乎期望的。
图1描绘了插电式混合动力电动车辆(PHEV)的示意图。然而，某些实施例也可以在非插电式混合动力和纯电动车辆的背景下实施。车辆12包括机械地连接到混合动力变速器16的一个或多个电机14。电机14可能能够充当马达或发电机。另外，混合动力变速器16可机械地连接到发动机18。混合动力变速器16还可机械地连接到驱动轴20，所述驱动轴机械地连接到车轮22。当发动机18开启或关闭时，电机14可提供推进和减速能力。电机14还用作发电机，并且可经由通过再生制动回收能量来提供燃料经济性益处。电机14通过减少发动机18的工作负荷来减少污染物排放并提高燃料经济性。
牵引电池或电池包24存储可由电机14使用的能量。牵引电池24通常提供来自牵引电池24内的一个或多个电池电芯阵列(有时称为电池电芯堆)的高压直流(DC)输出。电池电芯阵列包括一个或多个电池电芯。
电池电芯(诸如棱柱形、软包、圆柱形或任何其他类型的电芯)将所存储的化学能转换成电能。所述电芯可以包括壳体、正电极(阴极)和负电极(阳极)。电解质允许离子在放电期间在阳极与阴极之间移动，然后在再充电期间返回。端子可以允许电流流出电芯以供车辆使用。
可使用不同的电池包配置来满足各个车辆变量，包括封装约束和电力要求。可利用热管理系统对电池电芯进行热调节。热管理系统的示例包括空气冷却系统、液体冷却系统以及空气系统和液体系统的组合。
牵引电池24可通过一个或多个接触器(未示出)电连接到一个或多个电力电子模块26。一个或多个接触器在断开时将牵引电池24与其他部件隔离，并且在闭合时将牵引电池24连接到其他部件。电力电子模块26可以电连接至电机14，并且可以提供在牵引电池24和电机14之间双向传递电能的能力。例如，典型的牵引电池24可以提供DC电压，而电机14可能需要三相交流(AC)电压来起作用。电力电子模块26可以根据电机14的需求将DC电压转换为三相AC电压。在再生模式中，电力电子模块26可将来自充当发电机的电机14的三相AC电压转换为牵引电池24所需的DC电压。本文的描述同样适用于纯电动车辆。在纯电动车辆中，混合动力变速器16可为连接到电机14的齿轮箱，而不存在发动机18。
除了提供用于推进的能量之外，牵引电池24还可为其他车辆电气系统提供能量。典型的系统可以包括DC/DC转换器模块28，所述DC/DC转换器模块将牵引电池24的高压DC输出转换成与其他车辆部件兼容的低压DC供应。其他高压负载(诸如压缩机和电加热器)可以直接连接到高压供应而不使用DC/DC转换器模块28。在典型的车辆中，低压系统电连接到辅助电池30(例如，12伏电池)。
电池能量控制模块(BECM)33可与牵引电池24通信。BECM 33可用作牵引电池24的控制器，并且还可以包括电子监测系统，所述电子监测系统管理电池电芯中的每一者的温度和荷电状态。牵引电池24可以具有温度传感器31，诸如热敏电阻或其他温度计。温度传感器31可以与BECM 33通信以提供关于牵引电池24的温度数据。
车辆12可由连接至外部电源36的充电站再充电。外部电源36可电连接到电动车辆供电装备(EVSE)38。外部电源36可向EVSE 38提供DC或AC电力。EVSE 38可具有充电连接器40，用于插入到车辆12的充电端口34中。充电端口34可为被配置为将电力从EVSE 38传送到车辆12的任何类型的端口。充电端口34可电连接到充电器或车载电力转换模块32。电力转换模块32可调节从EVSE 38供应的电力以向牵引电池24提供适当的电压和电流水平。电力转换模块32可与EVSE 38连接以协调对车辆12的电力传递。EVSE连接器40可以具有与充电端口34的对应凹槽配合的引脚。
所讨论的各种部件可具有一个或多个相关联的控制器以控制和监测部件的操作。控制器可经由串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或经由专用电气导管进行通信。
图2至图5B和相关文字描述了牵引电池总成24的示例。参考图2和图3，牵引电池总成50包括堆叠成电池阵列52的多个电池电芯54。电池电芯54中的每一者可以具有相对的主侧面56。电芯可以是软包电芯。端子60从副侧面58延伸。每个电芯54可以具有两个端子60，例如，正端子和负端子，其中正端子和负端子从不同的副侧面58延伸。(在其他实施例中，端子可以位于同一副侧面上)。
电池电芯54可以堆叠成一个或多个阵列52。一个或多个电池电芯阵列52被布置成形成电池包或总成50。阵列52可以通过一对端板70、72和杆(未示出)保持在一起，所述杆延伸穿过阵列52或沿着阵列延伸。每个端板70、72与第一个或最后一个电芯的主侧面56相邻。阵列52可以包括如本领域中已知的附加支撑结构、间隔件或冷却特征。牵引电池50可以包括更多或更少的上述电池阵列52，这取决于电力要求、封装约束、车辆的期望电动续航里程和其他因素。
电池阵列52包括至少一个端子侧，即，端子从其中延伸的一个或多个侧。在所示实施例中，电池阵列52具有一对相对的端子侧76、78。每个阵列52中的电芯54可以串联、并联或以其组合布线。
端子60中的一者或多者可以具有从电芯54的主体84延伸的突出部分80和设置在突出部分80的远端86上的弯曲部分82。突出部分80可以是端子60的直线部段。突出部分80和弯曲部分82可以彼此一体地形成。例如，端子可以是弯曲以具有突出部分80和弯曲部分82的金属条带。端子可以是铜、铝或其他导电材料。
每个阵列52的电池电芯54利用一根或多根母线90彼此电连接。出于说明性目的，仅示出了单根母线的一部分。但是，实际上，端子中的每一者将连接到所示母线或另一根母线，所述另一根母线可以与所示母线相同。母线90将两个或更多个电池电芯电连接。例如，母线90可以将相邻的电池电芯串联电连接。替代地，母线可以将两个或更多个电池电芯并联电连接。在一些实施例中，一些母线可以将电芯并联连接，而其他母线将电芯串联连接。例如，多根第一母线可以将两个或更多个电芯并联连接，并且多根第二母线可以将第一母线串联连接。当然，这些仅仅是示例，并且本申请不限于任何特定的母线布置。
参考图4A和图4B，示例性母线90接合到示例性端子60。母线90包括被配置为与端子60接合的连接部分100。连接部分100包括被布置成与端子60的弯曲部分82接合的一个或多个成角度表面。成角度表面可以形成在母线90的翼板或突片102上。
母线90可以包括具有顶表面104和底表面106的主体108。翼板102可以相对于顶表面104向上成角度，以形成成角度顶表面110和成角度底表面112。在所示实施例中，每个连接部分100包括彼此相对成角度的一对突片102。狭槽114位于翼板102之间。狭槽114可以是大致矩形的，具有与翼板102正交的第一相对侧116、117。连接部分100可以通过以下方式形成：切割狭槽114的所述侧116、117、切割与相对侧正交的中线以形成翼板102，然后将翼板102从顶表面104向上折叠到图4A中所示的位置。通过这种方式，翼板102枢转地附接到狭槽114的第二相对侧120、121。弯曲部分的半径(R)、翼板102之间的间隔和翼板的角度被设计成使得翼板102的底表面112与弯曲部分的外弧形表面122接合。翼板102可以相对于母线的顶表面104成相同角度，或者可以相对于顶表面104成不同角度。
翼板102可以与母线90的主体108一体地形成，或者替代地，可以是接合到母线的主体108的第二部件。在一些实施例中，主体108的厚度(即，在顶表面104与底表面106之间)可以大于翼板102的厚度。这可以有助于翼板102的可弯曲性。
在所示实施例中，端子60通过将弯曲部分82插入至少部分地穿过狭槽114而连接到母线90。这使弯曲部分82的外表面122与翼板102的底表面112接触。然后将外表面122接合到翼板102。例如，弯曲部分82的第一部段126接合到翼板102中的第一翼板，并且弯曲部分的第二部段128接合到翼板中的第二翼板。母线90可以通过焊接127、129(诸如激光焊接)接合到端子60。例如，可以使用角型焊缝或搭接型焊缝。
图5A和图5B示出了将母线与端子连接的不同方式。母线140的连接部分138和端子144的弯曲部分142的结构可以与上述母线和端子相同或类似；然而，可以存在细微变化以促进该实施例的不同连接。在这里，弯曲部分142延伸穿过狭槽146，使得弯曲部分142的内表面148接合翼板152的顶表面150，并且弯曲部分142的外表面154与第二翼板158的底表面156接合。为了促进这一点，翼板152、158可以不同地成角度。例如，翼板158相对于母线140的顶表面160的角度可以大于翼板152相对于顶表面160的角度，即，翼板158比翼板152向上弯曲更多。端子144可以通过焊接(诸如激光焊接)接合到母线140。焊接可以是角型、搭接型或其组合。例如，翼板158可以通过搭接型焊缝168接合到弯曲部分142，并且翼板152可以通过搭接焊缝170接合到弯曲部分142。搭接焊缝170可以施加在弯曲部分142与翼板152之间的重叠区域处，以将端子的内表面148接合到突片152的顶表面150。
替代地，如图5B中所示，翼板158可以通过角型焊缝172接合到端子，所述角型焊缝可以沿着翼板158的上边缘166延伸以将端子的外表面154与翼板158接合。在实施例中可以再次使用搭接焊缝170，或者搭接焊缝170可以用角焊缝等代替。
母线中的每一者包括根据上文讨论的一个或多个实施例的连接部分中的一者或多者。在一些实施例中，每根母线可以包括各自连接到不同电芯的端子的一对连接部分，例如，连接部分100或连接部分138。母线的连接可以全部根据相同设计，例如，两个连接部分100。替代地，母线可以连接到根据图4的实施例的第一电芯端子，并且可以连接到根据图5的实施例的第二电芯端子。
虽然上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。说明书中使用的词语是描述性词语而非限制词语，并且应理解，可在不背离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各种实施例就一个或多个期望的特性而言可能已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员应认识到，可折衷一个或多个特征或特性来实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式期望的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。
根据本发明，提供了一种牵引电池，其具有：电池阵列，所述电池阵列具有一堆电芯，其中所述电芯中的第一电芯包括端子，所述端子具有从所述电芯的主体延伸的突出部分和设置在所述突出部分的远端上的弯曲部分；以及母线，所述母线包括具有狭槽的连接部分，所述狭槽具有一对第一相对侧和一对第二相对侧，所述连接部分还具有一对翼板，每个翼板枢转地附接到所述第二相对侧中的一者使得所述翼板彼此相对；其中所述端子机械地接合到所述连接部分，其中所述端子的弯曲部分与所述翼板中的至少一者接触。
根据一个实施例，所述弯曲部分与两个所述翼板接触。
根据一个实施例，所述母线包括顶表面和底表面，并且所述翼板可枢转以从所述顶表面向上延伸。
根据一个实施例，所述翼板中的每一者包括顶表面和底表面，其中所述弯曲部分与所述翼板的两个底表面接触。
根据一个实施例，所述翼板中的每一者包括顶表面和底表面，其中所述弯曲部分与所述翼板中的一者的顶表面接触。
根据一个实施例，所述翼板中的每一者包括顶表面和底表面，其中所述弯曲部分与所述翼板中的一者的底表面和所述翼板中的另一者的顶表面接触。
根据一个实施例，所述突出部分是笔直的。
根据一个实施例，所述翼板的厚度小于所述母线的主体的厚度。
根据一个实施例，所述电芯中的第二电芯包括第二端子，所述第二端子具有从所述第二电芯的主体延伸的第二突出部分和设置在所述第二突出部分的远端上的第二弯曲部分，其中所述母线还包括具有第二狭槽的第二连接部分，所述第二狭槽具有一对第一相对侧和一对第二相对侧，所述连接部分还具有第二对翼板，每个翼板枢转地附接到所述第二连接部分的第二相对侧中的一者使得所述第二翼板彼此相对，其中所述第二端子机械地接合到所述第二连接部分，其中所述第二端子的第二弯曲部分与所述第二翼板中的至少一者接触。
根据一个实施例，所述第二连接部分包括顶表面和底表面，并且所述第二翼板可枢转以从所述第二母线的顶表面向上延伸。
根据一个实施例，所述第二翼板中的每一者包括顶表面和底表面，其中所述第二弯曲部分与所述第二翼板的两个底表面接触。
根据一个实施例，所述第二翼板中的每一者包括顶表面和底表面，其中所述第二弯曲部分与所述第二翼板中的一者的顶表面接触。
根据一个实施例，所述电芯是软包电芯。
根据一个实施例，所述弯曲部分焊接到所述翼板中的一者。
根据本发明，提供了一种牵引电池，其具有：电池阵列，所述电池阵列包括多个电芯，每个电芯具有带弯曲端部的至少一个端子；以及母线，所述母线将所述电芯电互连，其中所述母线中的每一者包括具有狭槽的连接部分，所述狭槽具有一对第一相对侧和一对第二相对侧，所述连接部分还具有一对翼板，每个翼板枢转地附接到所述第二相对侧中的一者使得所述翼板彼此相对；其中所述端子机械地接合到所述连接部分中的相关联的连接部分，其中所述弯曲部分与所述翼板中的相关联的翼板接触。
根据一个实施例，所述弯曲部分与所述翼板中的第二相关联的翼板接触。
根据一个实施例，所述弯曲部分与所述翼板中的相关联的翼板的底表面接触，并且与所述翼板中的第二相关联的翼板的顶表面接触。
根据一个实施例，所述弯曲部分焊接到所述翼板中的相关联的翼板。
根据本发明，提供了一种牵引电池，其具有：电池阵列，所述电池阵列包括多个电芯，其中所述电芯中的第一电芯包括具有弯曲部分的端子；以及母线，所述母线包括：主体，所述主体具有相对的顶表面和底表面；以及一对翼板，所述翼板相对于所述主体成角度并且各自具有顶表面和底表面；其中所述弯曲部分延伸穿过所述母线，使得所述弯曲部分的第一区域与所述翼板中的一者的顶表面接触，并且所述弯曲部分的第二区域与所述翼板中的另一者的底表面接触。
根据一个实施例，所述第一区域焊接到所述翼板中的一者的顶表面，并且所述第二区域焊接到所述翼板中的另一者的底表面。

Claims (15)

1.一种牵引电池，其包括：
具有一堆电芯的电池阵列，其中所述电芯中的第一电芯包括端子，所述端子具有从所述电芯的主体延伸的突出部分和设置在所述突出部分的远端上的弯曲部分；以及
母线，所述母线包括具有狭槽的连接部分，所述狭槽具有一对第一相对侧和一对第二相对侧，所述连接部分还具有一对翼板，每个翼板枢转地附接到所述第二相对侧中的一者使得所述翼板彼此相对；其中
所述端子机械地接合到所述连接部分，其中所述端子的所述弯曲部分与所述翼板中的至少一者接触。
2.根据权利要求1所述的牵引电池，其中所述弯曲部分与两个所述翼板接触。
3.根据权利要求1所述的牵引电池，其中所述母线包括顶表面和底表面，并且所述翼板能够枢转以从所述顶表面向上延伸。
4.根据权利要求3所述的牵引电池，其中所述翼板中的每一者包括顶表面和底表面，其中所述弯曲部分与所述翼板的两个所述底表面接触。
5.根据权利要求3所述的牵引电池，其中所述翼板中的每一者包括顶表面和底表面，其中所述弯曲部分与所述翼板中的一者的顶表面接触。
6.根据权利要求3所述的牵引电池，其中所述翼板中的每一者包括顶表面和底表面，其中所述弯曲部分与所述翼板中的一者的所述底表面和所述翼板中的另一者的所述顶表面接触。
7.根据权利要求1所述的牵引电池，其中所述突出部分是笔直的。
8.根据权利要求1所述的牵引电池，其中所述翼板的厚度小于所述母线的主体的厚度。
9.根据权利要求1所述的牵引电池，其中所述电芯中的第二电芯包括第二端子，所述第二端子具有从所述第二电芯的主体延伸的第二突出部分和设置在所述第二突出部分的远端上的第二弯曲部分，其中所述母线还包括具有第二狭槽的第二连接部分，所述第二狭槽具有一对第一相对侧和一对第二相对侧，所述连接部分还具有第二对翼板，每个翼板枢转地附接到所述第二连接部分的所述第二相对侧中的一者使得所述第二翼板彼此相对，其中所述第二端子机械地接合到所述第二连接部分，其中所述第二端子的所述第二弯曲部分与所述第二翼板中的至少一者接触。
10.根据权利要求9所述的牵引电池，其中所述第二连接部分包括顶表面和底表面，并且所述第二翼板能够枢转以从所述第二母线的所述顶表面向上延伸。
11.根据权利要求10所述的牵引电池，其中所述第二翼板中的每一者包括顶表面和底表面，其中所述第二弯曲部分与所述第二翼板的两个所述底表面接触。
12.根据权利要求10所述的牵引电池，其中所述第二翼板中的每一者包括顶表面和底表面，其中所述第二弯曲部分与所述第二翼板中的一者的所述顶表面接触。
13.根据权利要求1所述的牵引电池，其中所述弯曲部分焊接到所述翼板中的一者。
14.一种牵引电池，其包括：
电池阵列，所述电池阵列包括多个电芯，每个电芯具有至少一个端子，所述至少一个端子具有弯曲端部；以及
母线，所述母线将所述电芯电互连，其中所述母线中的每一者包括具有狭槽的连接部分，所述狭槽具有一对第一相对侧和一对第二相对侧，所述连接部分还具有一对翼板，每个翼板枢转地附接到所述第二相对侧中的一者使得所述翼板彼此相对；其中
所述端子机械地接合到所述连接部分中的相关联的连接部分，其中所述弯曲部分与所述翼板中的相关联的翼板接触。
15.一种牵引电池，其包括：
电池阵列，所述电池阵列包括多个电芯，其中所述电芯中的第一电芯包括具有弯曲端部的端子；以及
母线，所述母线包括：主体，所述主体具有相对的顶表面和底表面；以及一对翼板，所述翼板相对于所述主体成角度并且各自具有顶表面和底表面；其中
所述弯曲部分延伸穿过所述母线，使得所述弯曲部分的第一区域与所述翼板中的一者的所述顶表面接触，并且所述弯曲部分的第二区域与所述翼板中的另一者的所述底表面接触。
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