CN117691308A - 用于牵引电池包的汇流条布设配置 - Google Patents

Abstract

提供了用于牵引电池包的汇流条布设配置。示例性布设配置可以将汇流条定位在牵引电池包的一个或多个电芯堆的顶部上方。每个电芯堆的结构横向构件梁可以包括用于容纳汇流条的凹口。因此，汇流条可以方便地嵌套在横向构件梁内，而不会增加牵引电池包的竖直或“z轴”覆盖区。

Description

用于牵引电池包的汇流条布设配置

相关申请的交叉引用

本公开要求美国临时申请第63/403,445号的优先权，所述美国临时申请于2022年9月2日提交并通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及牵引电池包，并且更具体地涉及用于在牵引电池包的结构横向构件梁上方布设汇流条的配置。

背景技术

电动化车辆包括牵引电池包，用于为车辆的电机和其他电气负载供电。牵引电池包包括多个电池电芯和支持电动车辆推进的各种其他电池内部部件。

发明内容

根据本公开的示例性方面的一种牵引电池包尤其包括电芯堆，所述电芯堆包括支撑在第一横向构件梁与第二横向构件梁之间的多个电池电芯。汇流条定位在形成于所述第一横向构件梁或所述第二横向构件梁中的凹口内。

在前述牵引电池包的另一非限制性实施例中，第三横向构件梁邻近所述第一横向构件梁定位以建立将所述电芯堆与所述牵引电池包的第二电芯堆分开的横向构件总成。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，排气通路设置在所述第一横向构件梁与所述第三横向构件梁之间。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，所述凹口形成在所述第一横向构件梁中，并且所述牵引电池包还包括形成在所述第二横向构件梁中的第二凹口。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，所述汇流条被接收在所述凹口和所述第二凹口内并且横向跨越所述电芯堆的顶部。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，汇流条在电芯堆的电池电芯小包的顶部的正上方延伸。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，所述汇流条在所述电芯堆的第一结构热障与第二结构热障之间轴向延伸。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，所述电芯堆的电池电芯小包布置在所述第一结构热障与所述第二结构热障之间。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，所述第一横向构件梁包括梁主体、在所述梁主体的上部部分内建立第一拉挤成型件的第一加强区段，以及在所述梁主体的下部部分内建立第二拉挤成型件的第二加强区段。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，所述凹口从所述上部部分的上平台延伸到所述第一加强区段。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，所述汇流条的上表面相对于上平台齐平。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，所述汇流条由第一拉挤成型件支撑。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，所述汇流条跨越所述电芯堆的宽度以及所述牵引电池包的第二电芯堆的宽度的至少一部分。

根据本公开的另一示例性方面的一种牵引电池包尤其包括第一横向构件梁、第二横向构件梁和支撑在第一横向构件梁与第二横向构件梁之间的多个电池电芯。汇流条接收在形成在所述第一横向构件梁中的第一凹口和形成在所述第二横向构件梁中的第二凹口内，并且所述汇流条在所述多个电池电芯的电芯小包的顶部上方横向延伸。

在前述牵引电池包的另一非限制性实施例中，所述第一横向构件梁和所述第二横向构件梁中的每一者包括梁主体以及第一加强区段和第二加强区段，所述第一加强区段和所述第二加强区段被配置为在结构上加强所述梁主体。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，所述第一加强区段和所述第二加强区段是所述第一横向构件梁的拉挤成型件。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，所述汇流条由第一横向构件梁和第二横向构件梁的第一加强区段支撑。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，所述第一凹口从所述梁主体的上平台延伸到所述第一加强区段。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，电芯小包是定位在第一结构热障与第二结构热障之间的多个电池电芯的子分组。

在前述牵引电池包中的任一个的另一非限制性实施例中，所述汇流条在第一结构热障与第二结构热障之间轴向延伸。

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(包括它们的各种方面或相应的单独特征中的任何一个)可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是用于电动化车辆的牵引电池包的分解透视图。

图3是穿过图2的截面3-3的横截面视图。

图4示出了牵引电池包的示例性电芯堆。

图5示出了在电芯堆顶部上方延伸的汇流条布设配置。

图6示出了布设在牵引电池包的多个电芯堆上方的汇流条。

图7是穿过图5的截面7-7的横截面视图。

图8示出了牵引电池包的汇流条与上外壳结构之间的接口。

具体实施方式

本公开详述了用于牵引电池包的汇流条布设配置。示例性布设配置可以将汇流条定位在牵引电池包的一个或多个电芯堆的顶部上方。每个电芯堆的结构横向构件梁可以包括用于容纳汇流条的凹口。因此，汇流条可以方便地嵌套在横向构件梁内，而不会增加牵引电池包的竖直或“z轴”覆盖区。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。在一个实施例中，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的动力传动系统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被描绘为汽车。然而，电动化车辆10可以替代地是运动型多功能车(SUV)、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、发电机或这两者来操作。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电联接到牵引电池包18。牵引电池包18是示例性电动化车辆电池。牵引电池包18可以是高压牵引电池包总成，所述高压牵引电池包总成包括能够输出电力以向电机12和/或电动化车辆10的其他电气负载供电的多个电池电芯。其他类型的能量存储装置和/或输出装置可替代地或另外地用于向电动化车辆10供电。

牵引电池包18可以固定到电动化车辆10的车身底部20。然而，在本公开的范围内，牵引电池包18可以位于电动化车辆10上的其他地方。

图2和图3示出了与电动化车辆10的牵引电池包18相关联的附加细节。牵引电池包18可以包括容纳在外壳总成24的内部区域30内的多个电芯堆22。牵引电池包18的外壳总成24可以包括外壳盖26和外壳托盘28。外壳盖26可以固定(例如，螺栓连接、焊接、粘附等)到外壳托盘28，以提供用于容纳电芯堆22和牵引电池包18的其他电池内部部件的内部区域30。

每个电芯堆22可包括多个电池电芯32。每个电芯堆22的电池电芯32可以沿着电芯堆轴线A相对于彼此并排堆叠。电池电芯32存储和供应电力以用于为电动化车辆10的各种部件供电。尽管在本公开的各个图中示出了特定数量的电芯堆22和电池电芯32，但是牵引电池包18可以包括任何数量的电芯堆22，其中每个电芯堆22具有任何数量的单独电池电芯32。

在一个实施例中，电池电芯32是锂离子软包电芯。然而，在本公开的范围内，可以可替代地利用具有其他几何形状(圆柱形、棱柱形等)和/或化学性质(镍-金属氢化物、铅酸等)的电池电芯。

一个或多个结构热障34可以沿着每个电芯堆22的相应的电芯堆轴线A布置。结构热障34可以将每个电芯堆22划分为电池电芯32的两个或更多个分组或隔室36。每个隔室36可以将电池电芯32中的一个或多个保持在电芯堆22中的一个内。在一个实施例中，每个电芯堆22的电池电芯32保持在四个隔室36中的一个内。然而，在本公开的范围内可以使用其他配置，包括利用更多或更少数量的隔室36的配置。

每个电芯堆22的电池电芯32可以布置在一对横向构件梁38之间。横向构件梁38可以被配置为保持电池电芯32并且至少部分地标示电芯堆22。

横向构件梁38可以粘附地固定到外壳盖26并且固定到外壳托盘28或定位在外壳托盘28与一个或多个电芯堆22之间的热交换器板44(参见图3)。粘合剂可以密封这些接口以抑制电池电芯排气副产物通过这些区域逸出。

紧邻的横向构件梁38可以建立设置在牵引电池包18的相邻电芯堆22之间的横向构件总成40。例如，横向构件总成40可以被配置为传递施加到电动化车辆10的侧面的负载。横向构件总成40的每个横向构件梁38可以是结构梁，其可以帮助适应来自电池电芯32膨胀的张力负载和压缩负载。因此，横向构件总成40被配置为增加牵引电池包18的结构完整性。

横向构件总成40还可以建立电池包排气系统，用于在电池热事件期间传送来自牵引电池包18的电池电芯排气副产物。例如，横向构件总成40可以建立通路42(在图3中最佳地示出)，所述通路可以将来自电芯堆22的电池电芯排气副产物朝向电池电芯排气副产物可以从牵引电池包18排出的位置传送。

在图3所示的示例性实施例中，第一和第二相邻的横向构件梁38可以分别建立横向构件总成40的通路42的第一侧和第二侧。此外，通路42的竖直上侧可以由外壳盖26或一些其他上外壳结构建立，并且通路42的竖直下侧可以由抵靠外壳托盘28定位的热交换器板44建立。在另一个实施例中，可以省略热交换器板44，并且通路42的竖直下侧可以由外壳托盘28或一些其他下外壳结构建立。出于本公开的目的，竖直和水平是参考地面和安装在图1的电动化车辆10内时牵引电池包18的通常取向。

电芯堆22的每个横向构件梁38可以包括多个排气开口56，用于使电池电芯排气副产物通过梁传送并进入通路42中的一个。因此，排气开口56在排气事件期间根据需要为电池电芯排气副产物移动穿过横向构件梁38并进入通路42而提供路径。

当电芯堆22的电池电芯32不排气时，排气开口56可以被分段膜58覆盖。与电池电芯32中的一个或多个的排气相关联的压力差增加可使分段膜58的局部区段破裂，从而允许电池电芯排气副产物穿过经历热事件的单个电池电芯32或电池电芯32组的排气开口56进入通路42。当单个电池电芯32经历热事件以将电池电芯排气副产物释放到通路42中时，分段膜58的局部区段可以局部地脱离。电池电芯排气副产物可以在电芯堆22的两侧离开。

在一个实施例中，电芯堆22、横向构件总成40和相应的通路42在牵引电池包18的安装位置中在车辆横向方向上纵向延伸。然而，在本公开的范围内还设想了其他配置。

参考图7至图8(继续参考图2至图3)，每个横向构件梁38可以另外包括布置在排气开口56的竖直下方的多个电芯接片开口82。每个电芯接片开口82可以被配置为容纳电池电芯32的电芯接片端子84。电芯接片端子84从电池电芯壳体延伸。例如，铝膜可以提供电池电芯壳体。

在一个实施例中，每个电芯接片开口82可以容纳一个电芯接片端子84。在另一个实施例中，每个电芯接片开口82的尺寸可以被设计成接收来自多个相邻的电池电芯32的电芯接片端子84。在热事件期间，除了排气开口56之外，电池排气副产物还可以至少部分地通过每个电芯接片开口82排出。

相邻的电芯接片开口82的至少一部分可以由横向构件梁38的背衬接片86分开。横向构件梁38可以各自包括多个背衬接片86。每个背衬接片86可以提供合适的背衬表面以将电芯接片端子84接合(例如，焊接)在一起，以便电连接每个电芯堆22的电池电芯32。背衬接片86可以另外提供可以用于收集数据的感测引线。例如，电池电芯32的电芯接片端子84的电压可以由背衬接片86监测和收集。

继续参考图2和图3，图4至图5示出了牵引电池包18的电芯堆22的示例性设计。牵引电池包18的附加电芯堆22可以包括与图4至图5中所示的电芯堆22相同的设计，或者类似的设计，因为其与相邻电芯堆的电连接可以变化以便完成必要的电路。

电芯堆22可以包括多个电芯小包46，所述多个电芯小包水平地堆叠在一对横向构件梁38之间并且纵向地(例如，沿着电芯堆轴线A并排地)堆叠在一对压缩板50之间。电芯堆22内设置的电芯小包46的总数可以变化，并且因此不意图限制本公开。

每个压缩板50可以由塑料材料制成。压缩板50可以被配置为适应并维持电芯堆22沿着电芯堆轴线A的压缩。压缩板50可以以任何方式附接到横向构件梁38。

电芯堆22的每个电芯小包46可包括多个电池电芯32。每个电芯小包46内设置的电池电芯32的总数不意在限制本公开。

每个电芯小包46可以通过结构热障34中的一个与相邻的电芯小包46分开。结构热障34可以各自包括单件式结构或多层夹层结构，所述单件式结构或多层夹层结构被配置为减慢或甚至防止跨电芯堆22的在电芯小包间的热传播。在一个实施例中，结构热障34可以由例如金属材料(诸如不锈钢或铝)或热塑性材料制成。在另一个实施例中，结构热障34包括绝缘材料，诸如气凝胶材料或泡沫材料。然而，在本公开的范围内，可以利用其他材料或材料组合来为结构热障34提供绝缘性质。

电芯堆22的每个横向构件梁38可以包括凹口52，所述凹口的尺寸被设计成容纳一个或多个汇流条54(参见图5)。汇流条54可以用于将电芯堆22电连接到牵引电池包18的一个或多个相邻的电芯堆22。汇流条54可以横向跨越电芯堆22的宽度，并且因此可以容纳在电芯堆22的每个相对的横向构件梁38的凹口52内。然而，在其他实施方式中，汇流条54可以跨越多个电芯堆22(参见例如图6)。一旦被接收在横向构件梁38的凹口52内，汇流条54就可以在电芯堆22的电芯小包46中的一个的顶部的正上方延伸。汇流条54还可以轴向地设置在电芯堆22的相邻结构热障34之间。

每个横向构件梁38可以包括梁主体60和一个或多个加强区段。在一个实施例中，横向构件梁38包括上部或第一加强区段62和下部或第二加强区段64。然而，在本公开的范围内也设想了其他配置。

梁主体60可以是一体式结构，其包括上部部分66、下部部分68以及在上部部分66与下部部分68之间延伸并连接上部部分66和下部部分68的中间部分70。上部部分66可以建立横向构件梁38的上平台72，并且下部部分68可以建立横向构件梁38的下基部74。

梁主体60可以由任何合适的热塑性材料制成。在一个实施例中，梁主体60围绕第一加强区段62和第二加强区段64中的每一者包覆成型。因此，第一加强区段62可以在梁主体60的上部部分66内部延伸，并且第二加强区段64可以在梁主体60的下部部分68内部延伸。第一加强区段62和第二加强区段64可以在结构上加强梁主体60的选定部分(例如，应力区域)。

在一个实施例中，梁主体60、第一加强区段62和第二加强区段64各自包括基本上相等的长度。在其他实施方式中，梁主体60的长度(例如，在电芯堆轴线A的方向上)可以略大于第一加强区段62和第二加强区段64的相应长度。

在一个实施例中，第一加强区段62和第二加强区段64是拉挤成型件，这暗示了每个横向构件梁38的这些梁状区段的结构。受益于本公开的本领域技术人员将理解例如如何在结构上将经拉挤的梁结构与另一种类型的结构(诸如挤出梁)区分开。

作为利用玻璃纤维或碳纤维(单向或多向垫)和热固性树脂的拉挤工艺的一部分，可以制造第一加强区段62和第二加强区段64。作为用于制造第一加强区段62和第二加强区段64的拉挤工艺的一部分，可以将多个玻璃纤维或碳纤维束拉动穿过热固性树脂。然后，第一加强区段62和第二加强区段64可以由梁主体60包覆成型，以提供横向构件梁38的期望横截面。

凹口52可以形成在梁主体60的上部部分66中。在一个实施例中，凹口52从上平台72向下延伸到第一加强区段62。因此，一旦被接收在凹口52内，汇流条54就至少部分地由第一加强区段62支撑，并且汇流条54的上表面76可以相对于梁主体60的上部部分66的上平台72基本上齐平(参见例如图7的横截面视图)。

现在主要参考图8，汇流条54的上表面76可以与牵引电池包18的上外壳结构78对接。例如，上外壳结构78可以是外壳盖26的一部分，或者可以是汇流条54与外壳盖26之间的中间结构。在一些实施方式中，汇流条54可以使用粘合剂80粘结到上外壳结构78，以便增加整个牵引电池包18的刚度。例如，粘合剂80可以是环氧树脂基粘合剂或聚氨酯基粘合剂。梁主体60的上部部分66的上平台72也可以通过粘合剂80粘结到上外壳结构78。

本文所述的电芯堆横向构件梁被开槽以用于在牵引电池包的电芯堆的顶部上方布设汇流条。因此，汇流条可以方便地嵌套在横向构件梁内，而不会增加牵引电池包的竖直或“z轴”覆盖区。

虽然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。可能够将来自非限制性实施例中的任何一个的部件或特征中的一些与来自其他非限制性实施例中的任何一个的特征或部件组合使用。

应理解，相同的附图标记在全部几个附图中表示对应或相似的元件。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，但是其他布置也可受益于本公开的教导。

以上描述应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某些修改。出于这些原因，应研究以下权利要求来确定本公开的真实范围和内容。

Claims (15)

1.一种牵引电池包，其包括：

电芯堆，所述电芯堆包括支撑在第一横向构件梁与第二横向构件梁之间的多个电池电芯；和

汇流条，所述汇流条定位在形成于所述第一横向构件梁或所述第二横向构件梁中的凹口内。

2.如权利要求1所述的牵引电池包，其包括第三横向构件梁，所述第三横向构件梁邻近所述第一横向构件梁定位以建立将所述电芯堆与所述牵引电池包的第二电芯堆分开的横向构件总成，并且任选地，所述牵引电池包包括排气通路，所述排气通路设置在所述第一横向构件梁与所述第三横向构件梁之间。

3.如权利要求1或2所述的牵引电池包，其中所述凹口形成在所述第一横向构件梁中，并且所述牵引电池包还包括形成在所述第二横向构件梁中的第二凹口。

4.如权利要求3所述的牵引电池包，其中所述汇流条被接收在所述凹口和所述第二凹口内并且横向跨越所述电芯堆的顶部。

5.如任一前述权利要求所述的牵引电池包，其中所述汇流条在所述电芯堆的电池电芯小包的顶部的正上方延伸。

6.如任一前述权利要求所述的牵引电池包，其中所述汇流条在所述电芯堆的第一结构热障与第二结构热障之间轴向延伸，并且任选地，其中所述电芯堆的电池电芯小包布置在所述第一结构热障与所述第二结构热障之间。

7.如任一前述权利要求所述的牵引电池包，其中所述第一横向构件梁包括梁主体、在所述梁主体的上部部分内建立第一拉挤成型件的第一加强区段，以及在所述梁主体的下部部分内建立第二拉挤成型件的第二加强区段。

8.如权利要求7所述的牵引电池包，其中所述凹口从所述上部部分的上平台延伸到所述第一加强区段，并且任选地，其中所述汇流条的上表面相对于所述上平台齐平。

9.如权利要求7所述的牵引电池包，其中所述汇流条由所述第一拉挤成型件支撑。

10.如任一前述权利要求所述的牵引电池包，其中所述汇流条跨越所述电芯堆的宽度以及所述牵引电池包的第二电芯堆的宽度的至少一部分。

11.一种牵引电池包，其包括：

第一横向构件梁；

第二横向构件梁；

多个电池电芯，所述多个电池电芯支撑在所述第一横向构件梁与所述第二横向构件梁之间；和

汇流条，所述汇流条接收在形成在所述第一横向构件梁中的第一凹口和形成在所述第二横向构件梁中的第二凹口内，并且在所述多个电池电芯的电芯小包的顶部上方横向延伸。

12.如权利要求11所述的牵引电池包，其中所述第一横向构件梁和所述第二横向构件梁中的每一者包括梁主体以及第一加强区段和第二加强区段，所述第一加强区段和所述第二加强区段被配置为在结构上加强所述梁主体。

13.如权利要求12所述的牵引电池包，其中所述第一加强区段和所述第二加强区段是所述第一横向构件梁的拉挤成型件，并且任选地，其中所述汇流条由所述第一横向构件梁和所述第二横向构件梁的所述第一加强区段支撑。

14.如权利要求12所述的牵引电池包，其中所述第一凹口从所述梁主体的上平台延伸到所述第一加强区段。

15.如权利要求11至14中任一项所述的牵引电池包，其中所述电芯小包是定位在第一结构热障与第二结构热障之间的所述多个电池电芯的子分组，并且任选地，其中所述汇流条在所述第一结构热障与所述第二结构热障之间轴向延伸。