專利名稱：電池組及用于該電池組的殼體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在由高電壓電動機驅動的機動車輛中使用的類型的電池組。
背景技術：
取決于電源(諸如，電池單元或電池組)的類型(例如，涉及化學反應)，電源在其工作壽命期間可能會排放一定量的氣體。在某些應用(例如，當電池組用在車輛中時)中會希望設置通風系統(tǒng)以允許這樣的副產物氣體從電源逸出。為了使在輪式機動車輛(諸如，小汽車、卡車、貨車、SUV、施工車輛等)上攜帶的電池單元和電池組通風，會需要復雜的系統(tǒng)來捕獲所述副產物氣體并將它們從車輛中排出。增加到這種設計的挑戰(zhàn)是:在堆疊或陣列形式的多個電池單元的系統(tǒng)中，所述電池單元與其鄰近電池單元的公差疊加(tolerancestack-up)可能難以給副產物氣體通風系統(tǒng)提供穩(wěn)固的密封。許多電池組需要冷卻系統(tǒng)來在超出運行條件和溫度的預期范圍時維持合適的系統(tǒng)運行。在機動車輛中，通常通過在電池組中提供空氣流以使其經過/圍繞各個電池單元來實現(xiàn)冷卻?？諝饪梢詮能囕v的內部和/或外部引入，并且同樣地可以被排放到車輛的內部和/或外部。如果電池組冷卻氣體被排放到車輛內部，則通常希望可由電池單元排放的任何副產物氣體均與冷卻氣體流保持分離，使得副產物氣體不會進入乘客室。

發(fā)明內容
根據公開的實施例，一種電池組包括電池單元的第一陣列和電池單元的第二陣列以及包圍所述兩個陣列的殼體。所述殼體鄰近于所述第一陣列限定第一歧管，以收集由所述第一陣列產生的氣體，并鄰近于所述第二陣列限定第二歧管，以收集由所述第二陣列產生的氣體。通道形成在殼體中，所述通道連接所述兩個歧管以允許來自第一歧管的氣體進入到第二歧管中。殼體中的排氣口允許氣體從第二歧管逸出。根據公開的實施例，殼體可以由被成形為限定第一歧管、第二歧管和通道的材料單件形成。另外，殼體可以是沖壓板金屬組件。根據公開的實施例，橋接桿將所述第一陣列與所述第二陣列連接，橋接桿的至少一部分設置在連接所述兩個歧管的通道中。根據公開的實施例，橋接桿可以(例如)在橋接桿的導電部分上通過使聚合物、橡膠或橡膠類材料多料注射成型而設置有密封件。所述密封件與橋接桿搭配以在通道和冷卻室之間提供氣密密封，在所述冷卻室中，冷卻氣體接觸第一陣列的電池單元和第二陣列的電池單元。所述密封件至少包圍橋接桿的中央部分，并包括適于突出到第一陣列和第二陣列之間的間隙中的肋。根據公開的另一實施例，一種用于具有第一電池單元陣列和第二電池單元陣列的電池組的殼體包括:第一部分，密封地覆蓋第一陣列的表面，并限定收集從第一陣列的所述表面上的通氣口排出的氣體的第一歧管；第二部分，密封地覆蓋第二陣列的表面，并限定收集從第二陣列的所述表面上的通氣口排出的氣體的第二歧管。在所述第二部分中具有排氣口，以允許氣體從殼體逸出，并且通道連接第一歧管和第二歧管，以允許在第一歧管中收集的氣體在通過排氣口逸出之前進入到第二歧管中。根據公開的另一實施例，一種電池組包括彼此鄰近地設置的電池單元的第一陣列和電池單元的第二陣列以及總體上包圍所述第一陣列和所述第二陣列的殼體。所述殼體限定:冷卻室，圍繞所述電池單元的熱傳遞表面；第一歧管，與冷卻室隔絕并收集由所述第一陣列產生的氣體；以及第二歧管，與冷卻室隔絕并收集由所述第二陣列產生的氣體。通道連接第一歧管和第二歧管，以允許從第一歧管收集的任何氣體均進入到第二歧管中，并且第二歧管中的排氣口允許收集的氣體從殼體逸出。橋接桿延伸穿過所述通道，并將所述第一陣列與所述第二陣列電連接。根據公開的另一實施例，電池組還包括與橋接桿搭配以在通道和冷卻室之間提供氣密密封的密封件。所述密封件至少包圍橋接桿的中央部分，并包括適于突出到所述第一陣列和所述第二陣列之間的間隙中的肋。根據公開的另一實施例，殼體可以由被成形為限定第一歧管、第二歧管和通道的材料單件形成。另外，殼體可以是沖壓板金屬組件。


圖1是根據公開的實施例的電池組的局部分解透視圖；圖2是圖1的電池組的透視剖視圖，示出了接合電池組的兩個陣列的橋接桿的安裝;圖3是示出了圖2的橋接桿及安裝的附加特征的截面圖；以及圖4是圖2和圖3的橋接桿安裝的另一截面圖。
具體實施例方式根據需要，這里公開了本發(fā)明的詳細的實施例；然而，將理解的是，公開的實施例僅僅是本發(fā)明的示例性實施例，本發(fā)明可以以各種及可選的形式實施。附圖不一定按比例繪制；可能會夸大或縮小一些特征以顯示特定組件的細節(jié)。因此，這里公開的具體的結構和功能上的細節(jié)不應該被解釋為限制，而僅僅作為用于教導本領域技術人員以不同方式使用本發(fā)明的代表性基準。如圖1所示，根據本發(fā)明實施例的電池組包括由底座10和罩12構成的殼體，其中，示出了罩12被移除而露出電池組的內部。所述電池組的內部可被劃分成電子器件部分14和電池單元部分16。所述電池組適于在機動車輛中使用。電池單元部分16包括兩個總體上平行的陣列20a、20b，所述兩個總體上平行的陣列20a、20b中的每個陣列包括多個伏打電池(voltaic cell)22。每個陣列20a、20b的伏打電池22通過底架以線性排列方式被支撐，所述底架可以(例如)包括任一端均被連接到端板25的內支撐軌24a和外支撐軌24b。間隔件26 (在圖3中最佳地示出)可以位于鄰近的伏打電池22之間，以允許冷卻氣體(通常為環(huán)境空氣)流經過。間隔件26可以與伏打電池22一體化，或者，當所述陣列被組合時，間隔件26可以是裝配到所述電池單元的單獨組件。間隔件26還可以用作安裝支架和/或與安裝支架結合，以使電池單元22相對于支撐軌24a、24b及鄰近的電池單元保持在適當的位置。
在每個陣列中鄰近的一對電池單元22的上邊緣之間設置有密封件。在描述的實施例中，間隔件26的鄰近電池單元22的上邊緣的部分充當密封件。當將罩12緊固到底座10以包圍電池單元部分16時，罩的中央部分12a緊靠著內支撐軌24a的頂表面密封。罩的外側部分12b以類似的方式緊靠著外支撐軌24b的頂表面密封。這四個線性密封件與鄰近的電池單元22的上邊緣之間的密封件結合，以在兩個陣列20a,20b的上表面之下形成密封的冷卻室。在罩12的側壁和電池單元22的外側邊緣(在外支撐軌24b下方)之間設置有空隙，使得冷卻氣體能夠在電池單元之間總體上水平地流動。如本領域所公知的，每個陣列中的電池單元22的彼此面對的表面(如本圖中所示的豎直表面)適于在所述電池單元和冷卻氣體之間實現(xiàn)熱傳遞。在圖1中，流動箭頭F表示冷卻流的可能的方向?？梢栽O置一個或多個風扇或其他氣體運動裝置(未示出)以迫使冷卻氣體經過電池組，和/或由車輛運動產生的沖壓空氣可以用于產生冷卻流。如果空氣被用作冷卻氣體，則所述空氣可來自于車輛的外部和/或來自于車輛的內部。出于氣候控制的目的，離開電池組的冷卻氣體中的部分或全部氣體可以返回到車輛內部，和/或部分氣體可被排放到車輛的外部。罩12還包括當罩附著到底座10時直接位于相應的陣列20a、20b之上的兩個凸起部分12c、12d。凸起部分12c、12d密封地覆蓋陣列20a、20b的上表面，以限定沿相應的陣列的長度方向延伸并位于相應的陣列之上的一對通氣室或通氣歧管38a、38b (參見圖2)。由于通氣孔32位于電池單元22的形成陣列20a、20b的上表面的部分中/上，因此通氣歧管38a、38b將接收從所述通氣孔排出的任何副產物氣體。如圖2中最佳地示出的，每個伏打電池22具有正極端子28、負極端子30和通氣孔32。如本領域所公知的，母線、電線或其他導電連接件(未示出)使鄰近的電池單元22的合適的端子互相連接,從而將每個陣列20a、20b中的電池單元電串聯(lián)地連接。除串聯(lián)地連接每個陣列20a、20b中的電池單元之外，對于將被串聯(lián)地連接的兩個陣列來說，實現(xiàn)電池組的期望的電壓水平會是必要的。在這種情況下，陣列20a中的電池單元的端子與另一陣列20b中的電池單元的具有合適的(相反的)極性的端子連接。這種連接可以通過橋接桿36來實現(xiàn)，橋接桿36在第一陣列20a的最末端處的內側端子(最靠近劃分兩個陣列的電池組的中心線)和陣列20b的鄰近的內側端子之間延伸。在一些異常的運行條件(例如，過熱)下，伏打電池22會產生氣態(tài)的副產物。為了防止電池單元內不期望的壓力蓄積，允許任何這樣的副產物氣體通過通氣孔32從電池單元逸出。通常期望的是，任何副產物氣體均被排放到車輛的外部而不是允許其進入車輛的內部。作為普遍的情形，如果在電池陣列中循環(huán)的冷卻氣體返回到車輛內部，則這要求副產物氣體必須與冷卻氣體流保持分離。這可以通過在電池單元22頂部附近的合適位置設置氣密密封件來實現(xiàn)，從而冷卻氣體被保持在電池陣列20a、20b的上表面之下，而單獨的歧管被限定在所述陣列之上以收集從通氣孔32排出的任何副產物氣體。當將罩附著到底座10時，罩的中央部分12a緊靠著內支撐軌24a的頂表面密封。罩的外側部分12b以類似的方式緊靠著外支撐軌24b的頂表面密封。凸起部分12c、12d直接位于相應的陣列20a、20b之上，并限定第一通氣歧管38a和第二通氣歧管38b (參見圖2)，第一通氣歧管38a和第二通氣歧管38b沿相應的陣列的長度方向在伏打電池22之上延伸，以接收從通氣孔32排出的任何副產物氣體。通道50在凸起部分12c和凸起部分12d之間延伸，并連接第一通氣歧管38a和第二通氣歧管38b。必要時,可以在罩12、支撐軌24a、24b和端板25之間的合適位置設置密封件或密封墊42，以使電池組的內部充分地密封而與其環(huán)境隔絕。橋接桿36將陣列20a中的最末端的電池單元的端子28與陣列20b中的鄰近的電池單元的端子30連接。橋接桿36包括導電桿44 (優(yōu)選地由銅、鋁或具有良好的導電性的其他材料制成)和覆蓋導電桿的中央部分的密封部分46。如圖所示，密封部分46可以完全包圍導電桿44的中央部分，或者密封部分46可以僅設置在需要密封接觸的位置。橋接桿36可以通過裝在端子28、30的頂部上的夾子或螺母(未示出)被固定到端子28、30。當處于橋接位置時，密封部分46覆蓋可能存在于內支撐軌24a之間的任何間隙，并且可以具有向下突出到該間隙中的肋46a (如圖4中所示)。密封部分46優(yōu)選地由將在壓縮時實現(xiàn)有效的氣體密封的彈性材料(例如，聚合物或合成橡膠)制成。密封部分46可以通過多料注射成型工藝(over-molding process)在導電桿44的周圍有效地形成。通道50位于罩12上以便被設置在橋接桿36之上從而給所述橋接桿提供空隙，并且通道50還設置有通氣道，在第一通氣歧管38a中收集的任何氣體均可通過所述通氣道流入到第二通氣歧管38b中。例如，通道50可以被形成為罩12的一部分(與罩12 —體地形成)，被形成為單個板料金屬沖壓件或模制塑料件?？蛇x地，通道50可以被制造成單獨的工件，并可通過焊接、粘合劑或對使用的材料適合的接合技術被裝配到罩12。如圖4中最佳地示出的，橋接桿的密封部分46具有從導電桿44向外延伸的凸緣46b。凸緣46b跨越的寬度比通道50的寬度大，從而密封部分將通道與下方的冷卻氣體室有效地隔絕。如果必要的話，可以在密封部分46的附近設置額外的密封件，例如，如圖4所示，在凸緣46b之上設置胎圈密封件(bead seal) 52。通氣出口管54與通氣歧管38b連通，從而由任一陣列20a、20b的電池單元產生的任何副產物氣體均能夠逸出，并且防止在電池組內部出現(xiàn)不期望的壓力增加。所述氣體優(yōu)選地通過出口管54排出到車輛的外部。盡管以上描述了示例性實施例，但這些實施例并非意在描述了本發(fā)明的所有可能的形式。相反，在說明書中使用的詞語是描述性詞語而不是限制性詞語，應該理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行各種改變。另外，實現(xiàn)的各個實施例的特征可以被結合，以形成本發(fā)明的進一步的實施例。
權利要求
1.一種用于具有第一電池單元陣列和第二電池單元陣列的電池組的殼體，所述殼體包括: 第一部分，密封地覆蓋所述第一陣列的具有通氣口的表面，所述第一部分限定收集從所述第一陣列的通氣口排出的氣體的第一歧管； 第二部分，密封地覆蓋所述第二陣列的具有通氣口的表面，所述第二部分限定收集從所述第二陣列的通氣口排出的氣體的第二歧管，在所述第二部分中具有排氣口，以允許氣體從殼體逸出；以及 通道，連接第一歧管和第二歧管，以允許在第一歧管中收集的氣體進入到第二歧管中。
2.如權利要求1所述的殼體，所述殼體還包括橋接桿，所述橋接桿將所述第一陣列與所述第二陣列連接，所述橋接桿的至少一部分設置在所述通道中。
3.如權利要求2所述的殼體，所述殼體還包括與所述橋接桿搭配以在所述通道和冷卻室之間提供氣密密封的密封件，其中，冷卻氣體在所述冷卻室中與所述第一陣列的電池單元和所述第二陣列的電池單元接觸地循環(huán)。
4.如權利要求3所述的殼體，其中，所述密封件至少包圍所述橋接桿的中央部分。
5.如權利要求3所述的殼體，其中，所述密封件包括適于突出到所述第一陣列和所述第二陣列之間的間隙中的 肋。
6.如權利要求1所述的殼體，其中，所述殼體由被成形為限定所述第一部分、所述第二部分和所述通道的材料單件形成。
7.如權利要求6所述的殼體，其中，所述殼體是沖壓板金屬組件。
8.—種電池組,所述電池組包括: 第一電池單元陣列； 第二電池單元陣列； 殼體，包圍所述兩個陣列，并限定收集由所述第一陣列產生的氣體的第一歧管和收集由所述第二陣列產生的氣體的第二歧管； 通道，形成在殼體中，所述通道連接所述兩個歧管，以允許來自第一歧管的氣體進入到第二歧管中；以及 排氣口，位于殼體中，允許氣體從第二歧管逸出。
9.如權利要求8所述的電池組，所述電池組還包括橋接桿，所述橋接桿將所述第一陣列與所述第二陣列連接，所述橋接桿的至少一部分設置在所述通道中。
10.一種電池組,所述電池組包括: 電池單元的第一陣列和電池單元的第二陣列，彼此鄰近地設置； 殼體，總體上包圍所述第一陣列和所述第二陣列，所述殼體限定: 冷卻室，圍繞所述電池單元的熱傳遞表面； 第一歧管，與冷卻室隔絕并收集由所述第一陣列產生的氣體； 第二歧管，與冷卻室隔絕并收集由所述第二陣列產生的氣體； 通道，連接第一歧管和第二歧管，以允許從第一歧管收集的氣體進入到第二歧管中；以及 排氣口，位于第二歧管中，允許收集的氣體從殼體逸出；以及 橋接桿，將所述第一陣列與所述第二陣列連接，所述橋接桿的至少一部分設置在所述通道中。
11.如權利要求10所述的電池組，所述電池組還包括與所述橋接桿搭配以在所述通道和所述冷卻室之間 提供氣密密封的密封件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電池組及用于該電池組的殼體。一種可以在電驅動的車輛中使用的類型的電池組包括彼此鄰近地設置的電池單元的第一陣列和電池單元的第二陣列以及包圍所述兩個陣列的殼體。所述殼體限定冷卻室，圍繞電池單元的熱傳遞表面；第一歧管，與冷卻室隔絕并收集由第一陣列產生的氣體；第二歧管，與冷卻室隔絕并收集由第二陣列產生的氣體。通道連接第一歧管和第二歧管，以允許從第一歧管收集的任何氣體均進入到第二歧管中，并且第二歧管中的排氣口允許收集的氣體從殼體逸出。導電的橋接桿延伸穿過通道并將第一陣列與第二陣列連接。
文檔編號H01M2/10GK103151572SQ201210512849
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權日2011年12月6日
發(fā)明者布萊恩·尤特利, 薩拉瓦南·帕拉馬斯萬, 戴比·凱利扣特 申請人:福特全球技術公司