CN104953154B - 牵引电池组件 - Google Patents

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Abstract

提供一种牵引电池组件，所述牵引电池组件包括基板和以阵列形式堆叠在所述基板上的多个棱柱状电池单元。分隔组件围绕并接触每个电池单元的至少一部分。每个分隔组件包括具有保持翼片和锚定翼片的一对支架，所述保持翼片被构造为在所述电池单元的与所述基板相对的顶部上延伸并支撑所述顶部，所述锚定翼片从所述阵列的基部延伸出去。夹持件沿所述阵列设置并被构造为将所述锚定翼片锚定到所述基板。

Description

牵引电池组件
技术领域
本公开涉及用于电动车辆或混合动力车辆中的牵引电池组件。
背景技术
诸如电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)和全混合动力电动车辆(FHEV)的车辆包括用作车辆能量源的牵引电池组件。所述牵引电池可包括辅助管理车辆性能和操作的部件和***。所述牵引电池还可包括高压组件。
发明内容
在一个实施例中，一种牵引电池组件包括基板和以阵列形式堆叠在所述基板上的多个棱柱状电池单元。多个分隔组件中的每个围绕并接触一个电池单元的至少一部分。每个分隔组件包括具有保持翼片和锚定翼片的一对支架，所述保持翼片被构造为在所述电池单元的与所述基板相对的顶部上延伸并支撑所述顶部，所述锚定翼片从所述阵列的基部延伸出去。夹持件沿所述阵列设置并被构造为将所述锚定翼片锚定到所述基板。
在另一个实施例中，一种牵引电池组件包括基板和以阵列形式堆叠的多个电池单元组件。所述组件中的每个包括棱柱状电池单元和包绕所述电池单元的至少三侧的分隔件。所述分隔件包括钩部和夹持部，所述钩部被构造为接合所述电池单元的端子侧的相对的两端，所述夹持部从所述阵列延伸出去并被构造为被夹持到所述基板。
在又一个实施例中，一种牵引电池组件包括基板和以阵列形式堆叠的多个电池单元组件。每个组件包括电池单元分隔件，所述电池单元分隔件围绕所述电池单元的至少一部分，并具有保持翼片和锚定翼片，所述保持翼片被构造为接合所述电池单元的顶侧的相对的两端，所述锚定翼片从所述阵列延伸出去，并被构造为被夹持到所述基板。
根据本发明，一种牵引电池组件包括：基板；以及多个电池单元组件，以阵列形式堆叠，所述组件中的每个包括棱柱状电池单元和包绕所述电池单元的至少三侧的分隔件，所述分隔件具有钩部和夹持部，所述钩部被构造为接合所述电池单元的端子侧的相对的两端，所述夹持部从所述阵列延伸出去并被构造为被夹持到所述基板。
根据本发明的一方面，所述牵引电池组件还包括条，所述条沿所述阵列设置，并被设置在所述夹持部上，以将所述夹持部固定到所述基板。
根据本发明的一方面，所述牵引电池组件还包括电介质，所述电介质包绕所述电池单元的每个，并被设置在所述电池单元和相应的分隔件之间。
根据本发明的一方面，所述分隔件包含与所述钩部和所述夹持部的材料不同的材料。
根据本发明的一方面，所述电池单元组件中的每个包括侧翼片，所述侧翼片被构造为与所述条合作，以进一步将所述阵列固定到所述基板。
根据本发明的一方面，所述基板是被构造为向所述电池单元提供加热或冷却的热板。
根据本发明，一种牵引电池组件包括：基板；以及多个电池单元组件，以阵列形式堆叠，每个组件包括电池单元和分隔件，所述分隔件围绕所述电池单元的至少一部分，并具有保持翼片和锚定翼片，所述保持翼片被构造为接合所述电池单元的顶侧的相对的两端，所述锚定翼片从所述阵列延伸出去，并被构造为被夹持到所述基板。
根据本发明的一方面，所述分隔件中的每个包括链接条，所述链接条将所述保持翼片中的一个与所述锚定翼片中的一个互相连接，其中，所述保持翼片、链接条和锚定翼片限定Z形支架。
根据本发明的一方面，所述牵引电池组件还包括设置在所述锚定翼片上的Y形截面条。
根据本发明的一方面，每个分隔件包括侧翼片，所述侧翼片被构造为与所述Y形截面条上的倾斜侧接合，以进一步将所述阵列固定到所述基板。
附图说明
图1描述了典型的插电式混合动力电动车辆的示意图。
图2示出了牵引电池组件的透视图。
图3示出了电池阵列的透视图。
图4示出了电池单元组件的俯视图。
图5A示出了电池单元组件的透视图。
图5B示出了Z形支架的透视图。
图6示出了省略基板的电池组件的底部透视图。
图7示出了省略端板的电池组件的主视图。
具体实施方式
在此描述了本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例并且其它实施例可以采用多种和可替代形式。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。所以，在此公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的特征能够与一个或更多个其它附图中示出的特征进行组合以形成未明确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，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改能够期望用于特定的应用或实施。
图1描述了典型的插电式混合动力电动车辆(PHEV)的示意图。车辆12包括机械地连接至混合动力传动装置16的一个或更多个电机14。电机14可作为马达或发电机运转。此外，混合动力传动装置16机械地连接至发动机18。混合动力传动装置16还机械地连接至驱动轴20，驱动轴20机械地连接至车轮22。当发动机18开启或关闭时，电机14能够提供推进和减速能力。电机14还可以用作发电机并且能够通过再生制动回收能量而提供燃料经济性益处。电机14通过减小发动机18的工作负载而降低了污染物排放并提高了燃料经济性。
牵引电池或电池包(battery pack)24储存能够被电机14使用的能量。牵引电池24通常从牵引电池24中的一个或更多个电池单元阵列(有时称为电池单元堆栈)提供高压直流(DC)输出。电池单元阵列可包括一个或更多个电池单元。牵引电池24通过一个或更多个接触器(未示出)电连接至一个或更多个电力电子(power electronic)模块26。所述一个或更多个接触器在断开时将牵引电池24与其它部件隔离，在接通时将牵引电池24连接到其它部件。电力电子模块26还电连接至电机14并且提供在牵引电池24和电机14之间双向传输电能的能力。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)电压来运转。电力电子模块26可以将DC电压转换为电机14所需要的三相AC电压。在再生模式下，电力电子模块26可将来自作用为发电机的电机14的三相AC电压转换为牵引电池24所需要的DC电压。此处的描述同样适用于纯电动车辆。在纯电动车辆中，混合动力传动装置16可以是连接到电机14的齿轮箱，并且不存在发动机18。
牵引电池24除了提供用于推进的能量之外，还可以提供用于其它车辆电气***的能量。典型的***可包括将牵引电池24的高压DC输出转换为与其它车辆负载兼容的低压DC供应的DC/DC转换器模块28。其它高压负载(例如，压缩器和电加热器)可直接连接到高压而不使用DC/DC转换器模块28。在典型的车辆中，低压***电连接至辅助电池30(例如，12V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，并且还可包括管理每个电池单元的温度和荷电状态的电子监控***。牵引电池24可具有温度传感器31(例如，热敏电阻或其它温度计)。温度传感器31可与BECM 33通信以提供与牵引电池24相关的温度数据。
车辆12可通过外部电源36再充电。外部电源36连接到电力出口。外部电源36可电连接到电动车辆供应设备(EVSE)38。EVSE 38可提供电路和控制以调节和管理电能在电源36和车辆12之间的传输。外部电源36可向EVSE 38提供DC或AC电力。EVSE 38可具有***车辆12的充电端口34的充电连接器40。充电端口34可以是被构造为将来自EVSE 38的电力传送到车辆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可以适配从EVSE 38供应的电力，以向牵引电池24提供适合的电压和电流水平。电力转换模块32可与EVSE 38交互以协调至车辆12的动力传递。EVSE连接器40可具有与充电端口34的相应凹入匹配的插脚。
所讨论的多个部件可具有一个或更多个相关的控制器以控制并监测部件的操作。控制器可通过串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或通过离散导体通信。
电池单元(例如，棱柱状或袋状电池单元)可包括将储存的化学能转化为电能的电化学电池单元。所述电池单元可包括壳体、正极(阴极)和负极(阳极)。电解液可允许离子在放电期间在阳极和阴极之间运动，然后在再充电期间返回。端子可允许电流流出电池单元以供车辆使用。当多个电池单元按照阵列布置时，每个电池单元的端子可和与之相邻的相反的端子(正极和负极)对齐，汇流条可辅助于便于在多个电池单元之间串联连接。电池单元也可并联布置，使得相同的端子(正极和正极或负极和负极)彼此相邻。例如，两个电池单元可被布置为正极端子彼此相邻，紧挨着的两个电池单元可被布置为负极端子彼此相邻。在该示例中，汇流条可接触所有的四个电池单元的端子。
参照图2，示出牵引电池组件50。牵引电池组件50包括基板52。基板52可以是用于加热或冷却牵引电池组件50的热板。基板52支撑两个电池阵列54。每个阵列54包括多个电池单元56。每个电池单元56可以是棱柱状电池单元，所述棱柱状电池单元具有被设置为抵靠基板52的底部以及与基板52相对的顶部58。每个电池单元56包括设置在顶部58上的至少一个端子62。端子62通过汇流条(未示出)串联或并联电连接，并电连接到高压总线。每个电池单元56具有相应的电池单元分隔件64，电池单元分隔件64围绕并接触相应电池单元的至少一部分。每个阵列54还包括将电池单元56、分隔件64和其它部件固定到恰当位置的支架托盘。支架托盘可为电池阵列54提供压紧。电池阵列54被夹持机构72固定到基板52，夹持机构72沿着阵列设置并被构造为将阵列锚定到基板52。夹持机构72可以是与阵列54的一部分接合以将阵列54固定到基板52的夹持条。
图3示出了电池阵列54。电池阵列54包括多个堆叠的电池单元组件74。每个电池单元组件74包括电池单元56(例如，棱柱状电池单元)。电池单元56包括端子侧或顶部58。至少一个端子62设置在端子侧58上。分隔件64接触并包绕电池单元56的至少三侧。分隔件64还可包括两个弯曲部80，两个弯曲部80设置在电池单元56的端子侧58的相对的两端上。一对Z形支架86设置在电池单元56的相对的侧部76上。每个Z形支架86包括保持翼片88和锚定翼片90，保持翼片88被构造为接合电池单元56的端子侧58，锚定翼片90从阵列54的基部87延伸出去并被构造为被夹持到基板52。每个阵列54还包括将电池单元56、分隔件64和其它组件固定到合适位置的支架托盘。支架托盘可包括端板68和带条70。
图4、5A和5B示出了电池单元组件74。多个电池单元组件74可堆叠以形成阵列54。每个电池单元组件74包括电池单元56(例如，包括底部60、顶部58、侧部76和相对的接触部78的棱柱状电池单元)。底部60是接触基板52的部分。至少一个端子62设置在顶部58上。电介质包96可设置在电池单元56周围。电介质包96与电池单元电绝缘，以防止不期望的放电。
分隔件64围绕并接触电池单元56的至少一部分。例如，分隔件64可包绕两个相对的侧部76和一个接触部78。分隔件64具有设置在侧部76上的较小侧和设置在接触部78上的较大侧。分隔件64还可包括两个弯曲部80，两个弯曲部80设置在电池单元56的顶部58的相对的两端上。如果包括电介质包96，那么分隔件64将被设置为围绕所述电介质包，使得电介质包夹在分隔件64和电池单元外表面之间。
一对Z形支架86与相对的侧部76相邻。分隔件64可包括设置在每个较小侧82中的支架通道92。如果设置支架通道92，那么每个Z形支架86可设置在一个支架通道92中。每个Z形支架86包括保持翼片88和锚定翼片90，保持翼片88被构造为接合电池单元56的顶部58，锚定翼片90从阵列54延伸出去并被构造为被夹持到基板52。锚定翼片90包括顶侧98和底侧100。顶侧98被构造为与条72相邻，底侧100被构造为与基板52相邻。锚定翼片90可包括成角度侧102。一个锚定翼片90的成角度侧102可与另一个锚定翼片90的成角度侧102合作以提供锚定翼片90在基板52上的紧凑的嵌套。竖立部或链接条94与保持翼片88和锚定翼片90互相连接来限定“Z”形支架。保持翼片88和锚定翼片90从竖立部94沿相反的方向延伸出去。
分隔件64和Z形支架86可由不同的材料形成。例如，Z形支架86可以是金属，分隔件64可以是塑料。分隔件64可以是形成在预制的Z形支架周围的注模塑料。分隔件64和Z形支架86也可由相同的材料形成。或者，可省去Z形支架86，分隔件64可包括一体地形成的保持翼片88和锚定翼片90。
参照图6，示出电池组件50的底部透视图。所示出的电池组件50省略了基板52和底板68以显示出阵列54的底部的细节。电池组件50包括一对相邻阵列54。每个阵列包括堆叠并通过端板固定的多个电池单元56和多个电池单元分隔件64。每个分隔件包括锚定翼片90。每个锚定翼片90包括顶侧98和底侧100。每个锚定翼片90还包括成角度部102。第一阵列的成角度部102与第二阵列的成角度部102合作，使得成角度部彼此相邻以允许锚定翼片90的紧凑的嵌套。锚定翼片90被条72(例如，Y形截面条)固定到基部位置(未示出)。可选的压缩元件104可设置在条72和锚定翼片90的顶侧98之间。压缩元件104在锚定翼片90上提供更均匀的压力并补偿锚定翼片的高度相对于基部的变化。
Y形截面条72包括基部108。基部108包括夹持表面110。夹持表面110是Y形截面条72的压在压缩元件104上的那一部分。压缩元件104将夹持力从条72传递到锚定翼片90的顶表面98。或者，可省略压缩元件104。在这种构造中，夹持表面110直接压在锚定翼片90的顶表面98上。Y形截面条72还包括通过腿114连接到基部108的顶部112。顶部112包括第一倾斜表面116和第二倾斜表面118，而类似于倒置三角形。第一倾斜表面116和第二倾斜表面118在腿114的顶部结合。顶部112还包括空心中部120。Y形截面条72和压缩元件104可包括紧固孔122。基板52包括与孔122对齐的相似的紧固孔。紧固孔122容纳紧固构件124。紧固构件124将Y形截面条72固定到基板52。紧固构件124和紧固孔122可被设置在沿Y形截面条72的选择的位置。
每个分隔件64还可包括侧翼片106。侧翼片106从分隔件64的较小侧82伸出并延伸远离阵列54。侧翼片106沿着与锚定翼片90相同的方向伸出。侧翼片106与夹持条72的一部分接合，并在分隔件64和条72之间提供额外的连接，以将阵列54进一步固定到基板52。
参照图7，示出电池组件50的主视图。为了清楚起见，省略了端板68。电池组件50包括一对相邻的阵列54。每个阵列54包括多个电池单元组件74。每个电池单元组件74包括电池单元56(例如，包括底部60、顶部58、侧部76和相对的接触部78的棱柱状电池单元)。底部60是与基板52接触的部分。至少一个端子62设置在顶部58上。
分隔件64围绕并与电池单元56的至少一部分接触。分隔件64还可包括两个弯曲部80，两个弯曲部80设置在电池单元56的顶部58的相对的两端上。Z形支架86与侧部76中的一个相邻。分隔件64可包括设置在每个较小侧82中的支架通道92。如果设置支架通道92，那么每个Z形支架86的竖立部94可设置在支架通道92中。每个Z形支架86包括保持翼片88和锚定翼片90，保持翼片88被构造为接合电池单元56的顶部58，锚定翼片90从阵列54延伸出去，并被构造为被夹持到基板52。锚定翼片90包括顶侧98和底侧100。顶侧98被构造为与条72相邻，底侧100被构造为与基板52相邻。保持翼片88和锚定翼片90从竖立部94沿相反的方向延伸出去。
电池组件50包括设置在锚定翼片90上以将锚定翼片固定到阵列54的至少一个夹持条72。夹持条72可以是Y形截面条。Y形截面条72包括基部108。基部108包括夹持表面110。Y形截面条72还包括通过腿114连接到基部108的顶部112。顶部112包括第一倾斜表面116和第二倾斜表面118，而类似于倒置三角形。第一倾斜表面116和第二倾斜表面118在腿114的顶部结合。
每个分隔件64还可包括侧翼片106。侧翼片106从分隔件64的较小侧82朝夹持条72伸出。每个侧翼片106包括与条72配合的端部126。端部126包括成角度表面128，成角度表面128与第一倾斜侧116或第二倾斜侧118接合以将电池单元的分隔件64进一步固定到基板52。
虽然以上描述了示例性实施例，但是这些实施例不意在描述了权利要求包含的所有可能的形式。在说明书中使用的词语是描述性的词语而不是限制性的词语，并且应该理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。如前面所描述的，可以对各实施例的特征进行组合以形成本发明的可能没有明确描述或说明的进一步的实施例。虽然各实施例已经被描述为提供优点或关于一个或更多个期望的特性优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员意识到，根据具体应用和实施方式，可以折衷一个或更多个特点或特性，以实现期望的整体***属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、维修保养方便性、重量、可制造性、易组装性等。这样，被描述为关于一个或更多个特性不如其他实施例或现有技术实施方式合意的实施例不在本公开的范围之外，并且可以期望用于特定的应用。

Claims (20)

1.一种牵引电池组件，包括：
基板；
多个棱柱状电池单元，以阵列形式堆叠在所述基板上，所述电池单元中的每个均包括相对的较大侧和在所述较大侧之间延伸的较小侧；
多个分隔组件，与所述电池单元交替布置，使得每个分隔组件的一部分被设置在相邻的一对电池单元的较大侧之间，每个分隔组件围绕并接触一个电池单元的至少一部分，并且每个分隔组件包括具有保持翼片和锚定翼片的一对支架，所述保持翼片被构造为在所述电池单元的与所述基板相对的顶部上方延伸并支撑所述顶部，所述锚定翼片从所述阵列的基部延伸出去；以及
夹持件，沿所述阵列设置并被构造为将所述锚定翼片锚定到所述基板。
2.根据权利要求1所述的牵引电池组件，其中，支架中的每个是Z形支架。
3.根据权利要求1所述的牵引电池组件，其中，所述夹持件包括设置在所述锚定翼片上并固定到所述基板的条。
4.根据权利要求3所述的牵引电池组件，其中，所述夹持件还包括夹在所述锚定翼片和所述条之间的压缩元件。
5.根据权利要求1所述的牵引电池组件，其中，所述分隔组件中的每个包括侧翼片，所述侧翼片被构造为与所述夹持件合作，以进一步便于将所述阵列锚定到所述基板。
6.根据权利要求5所述的牵引电池组件，其中，所述夹持件包括Y形截面条，所述Y形截面条设置在所述锚定翼片上，并与所述侧翼片接合，以将所述阵列固定到所述基板。
7.根据权利要求2所述的牵引电池组件，其中，所述分隔组件中的每个包括一对相对的支架通道，每个支架通道被构造为在其中容纳所述Z形支架中的一个。
8.根据权利要求1所述的牵引电池组件，其中，所述基板是被构造为向所述电池单元提供加热或冷却的热板。
9.根据权利要求2所述的牵引电池组件，其中，所述Z形支架均包括在所述保持翼片和所述锚定翼片之间相互连接的竖立部，其中，所述一对支架的竖立部沿着所述分隔组件的相对的较小侧设置。
10.根据权利要求1所述的牵引电池组件，其中，所述分隔组件中的每个均包括通过较大侧相互连接的一对相对的较小侧，所述较大侧设置在相邻的一对电池单元之间，其中，所述支架设置在较小侧中。
11.一种牵引电池组件，包括：
基板；
电池单元，以阵列形式堆叠；以及
分隔件，包括主体，所述主体的一部分与所述电池单元交替布置并包绕所述电池单元中的相应的一个的至少三侧，每个主体均具有一对钩部和夹持部，所述钩部接合相应的电池单元的端子侧的相对的两端，所述夹持部从所述阵列延伸出去并被构造为被夹持到所述基板。
12.根据权利要求11所述的牵引电池组件，还包括条，所述条沿所述阵列设置，并被设置在所述夹持部上，以将所述夹持部固定到所述基板。
13.根据权利要求11所述的牵引电池组件，还包括电介质，所述电介质包绕所述电池单元中的每个，并被设置在所述电池单元和相应的分隔件之间。
14.根据权利要求11所述的牵引电池组件，其中，所述分隔件包含与所述钩部和所述夹持部的材料不同的材料。
15.根据权利要求12所述的牵引电池组件，其中，所述分隔件中的每个均包括侧翼片，所述侧翼片被构造为与所述条合作，以进一步将所述阵列固定到所述基板。
16.根据权利要求11所述的牵引电池组件，其中，所述分隔件中的每个还包括一对支架，每个支架均沿所述电池单元的相对的较小侧延伸，其中，所述支架中的每个均包括所述钩部中的一个和所述夹持部中的一个。
17.一种牵引电池组件，包括：
基板；以及
多个电池单元组件，以阵列形式堆叠，每个电池单元组件均包括电池单元和分隔件，所述分隔件的一部分被设置为抵靠所述电池单元的较大侧，所述分隔件具有保持翼片和锚定翼片，所述保持翼片被构造为接合所述电池单元的端子侧的相对的两端，所述锚定翼片从所述阵列延伸出去并被构造为被夹持到所述基板。
18.根据权利要求17所述的牵引电池组件，其中，所述分隔件还包括一对链接条，每个链接条将所述保持翼片中的一个与所述锚定翼片中的一个互相连接。
19.根据权利要求18所述的牵引电池组件，其中，所述分隔件限定一对相对的通道，每个通道均被构造为在其中容纳所述链接条中的一个。
20.根据权利要求17所述的牵引电池组件，还包括设置在所述锚定翼片上的Y形截面条，其中，所述分隔件包括侧翼片，所述侧翼片被构造为与所述Y形截面条上的倾斜侧接合，以进一步将所述阵列固定到所述基板。
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