本公開涉及用于電動(dòng)車輛的電池組。電池組包括配置成在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)電池組的外罩的梁系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

減少汽車燃料消耗和排放的要求是有據(jù)可查的。因此，正在開發(fā)減少或完全消除對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的依賴的車輛。電動(dòng)車輛是目前為了這個(gè)目的而正在開發(fā)的一種類型的車輛。通常，電動(dòng)車輛與傳統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車輛不同，因?yàn)樗鼈兪怯梢粋€(gè)或多個(gè)電池供電的電機(jī)選擇性地驅(qū)動(dòng)。相比之下，傳統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車輛完全依賴內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)來推進(jìn)車輛。

高電壓電池組通常給電動(dòng)車輛的電機(jī)和其他電力負(fù)載供電。電池組包括多個(gè)互相連接的電池單元，該電池單元存儲(chǔ)用于給這些電力負(fù)載供電的能量。電池組在車輛測(cè)試、車輛運(yùn)轉(zhuǎn)或其他負(fù)荷事件期間可能受到負(fù)荷。電池組因此可以從結(jié)構(gòu)能量管理受益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的示例性方面的電池組，除其他方面以外，包括托盤、安裝至該托盤的蓋以及包括連接至該托盤的第一梁和連接至該蓋的第二梁的梁系統(tǒng)。

在上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，第一梁和第二梁是頂帽形的(tophatshaped)。

在任一上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，第一梁和第二梁中的至少一個(gè)響應(yīng)于負(fù)荷事件而在第一位置和第二位置之間是可移動(dòng)的，在該負(fù)荷事件中力被施加于托盤或者施加于蓋。

在任何上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，第一梁和第二梁在第二位置中彼此鄰接。

在任何上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，第一梁包括第一喇叭形部分并且第二梁包括第二喇叭形部分，并且第一喇叭形部分與第二喇叭形部分嵌套。

在任何上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，第一喇叭形部分被接收在托盤的突出部的上方。

在任何上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，第一梁和第二梁中的至少一個(gè)包括具有變化厚度的區(qū)域。

在任何上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，第一梁和第二梁是金屬結(jié)構(gòu)。

在任何上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，至少一個(gè)缺口形成在第一梁和第二梁之間。

在任何上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，電池組部件經(jīng)過至少一個(gè)缺口。

在任何上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，第二梁系統(tǒng)與梁系統(tǒng)隔開。

在任何上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，第一梁連接至托盤的底表面并且朝著第二梁突出，并且第二梁連接至蓋的內(nèi)表面并且朝著第一梁突出。

根據(jù)本公開的另一示例性方面的電池組，除其他方面以外，包括外罩、容納在該外罩里面的電池總成以及包括連接至該外罩的第一部分的第一梁和連接至該外罩的第二部分的第二梁的梁系統(tǒng)。第一梁和第二梁配置為在負(fù)荷事件期間響應(yīng)于第一部分或者第二部分的偏轉(zhuǎn)而鄰接。

在上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，第一梁和第二梁沿著橫向軸線延伸，該橫向軸線橫向于電池總成的縱向軸線而延伸。

在任一上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，外罩的第一部分是托盤并且第二部分是蓋。

在任何上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，第二梁系統(tǒng)設(shè)置在外罩的第一部分和第二部分之間。

在任何上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，梁系統(tǒng)設(shè)置在電池總成和容納在外罩里面的電子模塊之間。

在任何上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，第二梁設(shè)置在與第一梁相同的軸向位置上，使得第二梁在第一梁的正上方。

在任何上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，至少一個(gè)缺口在第一梁和第二梁之間。

在任何上述電池組的另一非限制性實(shí)施例中，電池組部件經(jīng)過至少一個(gè)缺口。

可以獨(dú)立地或任意組合地采取上述段落、權(quán)利要求或下面的具體實(shí)施方式和附圖中的實(shí)施例、示例和可選方案，包括它們的任何各個(gè)方面或各自單獨(dú)的特征。針對(duì)一實(shí)施例所描述的特征適用于所有的實(shí)施例，除非這樣的特征是不相容的。

根據(jù)下面的具體實(shí)施方式，本公開的各種特征和優(yōu)勢(shì)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，將變得顯而易見。伴隨具體實(shí)施方式的附圖可以簡(jiǎn)短地描述如下。

附圖說明

圖1示意性說明電動(dòng)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)；

圖2說明電動(dòng)車輛的電池組；

圖3說明在蓋移除的情況下的圖2的電池組以便更好地說明電池組的內(nèi)部部件；

圖4是通過圖2的截面a-a的剖視圖；

圖5是電池組的另一剖視圖；

圖6a、6b、6c和6d示意性地說明在負(fù)荷事件期間電池組的梁系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)；

圖7說明在電池組中供使用的另一示例性梁系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

本公開詳細(xì)說明電動(dòng)車輛的電池組。電池組包括用于在結(jié)構(gòu)上支撐電池組的梁系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，梁系統(tǒng)包括連接至電池組外罩的托盤的第一梁和連接至電池組外罩的蓋的第二梁。第一梁和第二梁配置為在負(fù)荷事件期間響應(yīng)于托盤或者蓋的偏轉(zhuǎn)而彼此鄰接。以這種方式，梁系統(tǒng)在負(fù)荷事件期間在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)電池組。在該具體實(shí)施方式的下面段落中更詳細(xì)地討論這些和其他特征。

圖1示意性地說明用于電動(dòng)車輛12的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10。雖然描繪為混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(hev)，但應(yīng)該理解的是，在此描述的構(gòu)思不限于hev并且可以擴(kuò)展至包括但不限于插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(phev)、電池電動(dòng)車輛(bev)以及燃料電池車輛的其他電動(dòng)車輛。

在一非限制性實(shí)施例中，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10是使用第一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力分配動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。第一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)14和發(fā)電機(jī)18(即，第一電機(jī))的組合。第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)至少包括馬達(dá)22(即，第二電機(jī))、發(fā)電機(jī)18、和電池組24。在該示例中，第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被認(rèn)為是動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。第一和第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)生成扭矩以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛12的一組或多組車輛驅(qū)動(dòng)輪28。雖然在圖1中描繪為動(dòng)力分配配置，但本公開擴(kuò)展至包括全混合動(dòng)力、并聯(lián)式混合動(dòng)力、串聯(lián)式混合動(dòng)力、輕度混合動(dòng)力或微混合動(dòng)力的任何混合動(dòng)力或電動(dòng)車輛。

發(fā)動(dòng)機(jī)14——其在一實(shí)施例中是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)——和發(fā)電機(jī)18可以通過比如行星齒輪組這樣的動(dòng)力傳輸單元30連接。當(dāng)然，包括其他齒輪組和變速器的其他類型的動(dòng)力傳輸單元，可以用于將發(fā)動(dòng)機(jī)14連接至發(fā)電機(jī)18。在一非限制性實(shí)施例中，動(dòng)力傳輸單元30是包括環(huán)形齒輪32、中心齒輪34和托架總成36的行星齒輪組。

發(fā)電機(jī)18可以由發(fā)動(dòng)機(jī)14通過動(dòng)力傳輸單元30驅(qū)動(dòng)，以將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機(jī)18可以可選地起馬達(dá)的作用以將電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，從而輸出扭矩至連接到動(dòng)力傳輸單元30的軸38。由于發(fā)電機(jī)18可操作地連接至發(fā)動(dòng)機(jī)14，所以發(fā)動(dòng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速可以由發(fā)電機(jī)18控制。

動(dòng)力傳輸單元30的環(huán)形齒輪32可以連接至軸40，該軸40通過第二動(dòng)力傳輸單元44連接至車輛驅(qū)動(dòng)輪28。第二動(dòng)力傳輸單元44可以包括具有多個(gè)齒輪46的齒輪組。其他動(dòng)力傳輸單元也可以是合適的。齒輪46把扭矩從發(fā)動(dòng)機(jī)14傳遞至差速器48以最終向車輛驅(qū)動(dòng)輪28提供牽引力。差速器48可以包括實(shí)現(xiàn)至車輛驅(qū)動(dòng)輪28的扭矩傳遞的多個(gè)齒輪。在一實(shí)施例中，第二動(dòng)力傳輸單元44通過差速器48機(jī)械地連接至輪軸50以將扭矩分配至車輛驅(qū)動(dòng)輪28。

通過輸出扭矩至也連接到第二動(dòng)力傳輸單元44的軸52，馬達(dá)22也可以用于驅(qū)動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)輪28。在一實(shí)施例中，馬達(dá)22和發(fā)電機(jī)18配合作為再生制動(dòng)系統(tǒng)的一部分，馬達(dá)22和發(fā)電機(jī)18兩者在再生制動(dòng)系統(tǒng)中可以用作馬達(dá)以輸出扭矩。例如，馬達(dá)22和發(fā)電機(jī)18可以各自輸出電力至電池組24。

電池組24是示例性電動(dòng)車輛電池組。電池組24可以是高電壓牽引電池組，該高電壓牽引電池組包括能夠輸出電力以操作馬達(dá)22、發(fā)電機(jī)18和/或電動(dòng)車輛12的其他電力負(fù)載的多個(gè)電池總成25(即，電池陣列或電池單元組)。其他類型的儲(chǔ)能裝置和/或輸出裝置也可以用于電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛12。

在一非限制性實(shí)施例中，電動(dòng)車輛12具有兩種基本的操作模式。電動(dòng)車輛12可以在電動(dòng)車輛(ev)模式下操作，在該電動(dòng)車輛模式下，馬達(dá)22用于(通常在沒有來自發(fā)動(dòng)機(jī)14的輔助的情況下)車輛推進(jìn)，從而使電池組24荷電狀態(tài)消耗達(dá)到在特定駕駛模式/循環(huán)下它的最大允許放電率。ev模式是用于電動(dòng)車輛12的電荷消耗操作模式的示例。在ev模式期間，在某些情況下可以提高電池組24的荷電狀態(tài)，例如由于一段時(shí)間的再生制動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)14在默認(rèn)ev模式下通常是關(guān)閉的，但必要時(shí)可以基于車輛系統(tǒng)狀態(tài)或如由操作者所允許地操作。

電動(dòng)車輛12另外可以在混合動(dòng)力(hev)模式下操作，在該混合動(dòng)力模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)14和馬達(dá)22兩者用于車輛推進(jìn)。hev模式是用于電動(dòng)車輛12的電荷保持操作模式的示例。在hev模式期間，電動(dòng)車輛12可以減少馬達(dá)22推進(jìn)使用，以便通過提高發(fā)動(dòng)機(jī)14推進(jìn)來保持電池組24的荷電狀態(tài)在一恒定或近似恒定的水平。在本公開的范圍內(nèi)，電動(dòng)車輛12可以在除ev和hev模式以外的其他操作模式下操作。

圖2和3說明可以在電動(dòng)車輛內(nèi)使用的電池組24。例如，電池組24可以是圖1的電動(dòng)車輛12的一部分。電池組24包括存儲(chǔ)用于給電動(dòng)車輛12的各種電力負(fù)載供電的電力的多個(gè)電池單元56(在圖3中示意性地示出)。雖然在圖3中描繪了特定數(shù)量的電池單元56，但在本公開的范圍內(nèi)電池組24可以使用更多或更少數(shù)量的電池單元。也就是說，本公開不限于圖2和3所示的特定配置。

電池單元56可以沿著縱向軸線a并排地堆疊或上下堆疊以構(gòu)建電池單元56的組，有時(shí)被稱為“電池堆”。電池組24可以包括一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的電池單元56的組。

在一非限制性實(shí)施例中，電池單元56是棱柱形的鋰離子電池單元。然而，在本公開的范圍內(nèi)可以可選地使用具有其他幾何結(jié)構(gòu)(圓柱形、袋狀等)、其他化學(xué)成分(金屬氫化物鎳、鉛酸等)、或兩者的電池單元。

電池單元56，連同任何其他支撐結(jié)構(gòu)(例如，隔片、邊梁、壁、板等)，可以被統(tǒng)稱為電池總成25。在圖3中示出兩個(gè)電池總成25；然而，在本公開的范圍內(nèi)，電池組24可以包括更多或更少數(shù)量的電池總成。

外罩60總體上圍繞電池組24的每個(gè)電池總成25。在一非限制性實(shí)施例中，外罩60包括托盤62和蓋64。蓋64在圖3中示出為被移除以更好地說明電池組24的內(nèi)部特征。蓋64可連接至托盤62以便遮蓋電池總成25。托盤62和蓋64一起形成外罩60，該外罩60容納電池組24的各種硬件和電子器件，包括但不限于電池總成25和其他電子模塊58。電池總成25和電子模塊58可以在外罩60里面位于任何地方。蓋64可以以任何已知的方式連接至托盤62。在一非限制性實(shí)施例中，蓋64用螺栓固定至托盤62。

現(xiàn)在主要參考圖3和4，電池組24另外包括用于在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)電池組24的梁系統(tǒng)66。梁系統(tǒng)66配置為在負(fù)荷事件期間保護(hù)電池組24的內(nèi)部部件。例如，在車輛運(yùn)轉(zhuǎn)或車輛測(cè)試期間，電池組24可以受到負(fù)荷事件，在該負(fù)荷事件中力沿著z-軸線被施加于電池組24。在這樣的事件期間，梁系統(tǒng)66用作加強(qiáng)件以吸收負(fù)荷并且防止蓋64或者托盤62的過量變形或偏轉(zhuǎn)。

梁系統(tǒng)66可以包括第一梁68和第二梁70。在一非限制性實(shí)施例中，第一梁68和第二梁70可以是頂帽形的。第一梁68連接至托盤62并且第二梁70連接至蓋64。第一梁68連接至蓋64的內(nèi)表面并且朝著托盤62突出(即，如同倒置的頂帽)，然而第二梁70連接至托盤62的底表面并且朝著蓋64向上突出。在一非限制性實(shí)施例，第一梁68和第二梁70分別用螺栓固定至托盤62和蓋64。在另一非限制性實(shí)施例中，第一梁68和第二梁70分別焊接至托盤62和蓋64。在本公開的范圍內(nèi)也預(yù)期其他連接方法。

在一非限制性實(shí)施例中，梁系統(tǒng)66的第一梁68和第二梁70是金屬結(jié)構(gòu)。然而，第一梁68和第二梁70可以由具有足夠剛度的任何材料制成以吸收施加于蓋64或者施加于托盤62的負(fù)荷。第一梁68和第二梁70可以是沖壓、機(jī)械加工、鑄造的等。

梁系統(tǒng)66定位在電池組24的一位置上，該位置易受過量變形的影響。梁系統(tǒng)66的實(shí)際位置因此被認(rèn)為是設(shè)計(jì)相關(guān)的并且除其他標(biāo)準(zhǔn)外可以根據(jù)電池組24的尺寸和形狀而變化。在一非限制性實(shí)施例中，梁系統(tǒng)66沿著橫向軸線ta(例如，在x-軸線方向上從一邊到另一邊)延伸。橫向軸線ta總體上橫向于電池總成25的縱向軸線a(參照?qǐng)D3)。在另一非限制性實(shí)施例中，梁系統(tǒng)66的第一梁68和第二梁70各自沿著y-軸線定位在相同的軸向位置上。以這種方式，第二梁70在z-軸線上定位在第一梁68的正上方(參照?qǐng)D4)。在又一非限制性實(shí)施例中，梁系統(tǒng)66軸向地設(shè)置在電池總成25和電子模塊58之間(參照?qǐng)D3)。梁系統(tǒng)66可以配置為具有各種截面或截面的組合。

在圖3和4中描繪了單個(gè)梁系統(tǒng)66。然而，電池組24可以配備有用于進(jìn)一步地在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)電池組24的多個(gè)梁系統(tǒng)(參照?qǐng)D5，圖5說明具有第一梁系統(tǒng)66a和第二梁系統(tǒng)66b的電池組24)。因此應(yīng)該理解的是，在本公開的范圍內(nèi)，電池組24可以包括任何數(shù)量的梁系統(tǒng)66。

在又一非限制性實(shí)施例中，在圖4中更好地說明，梁系統(tǒng)66的第一梁68和第二梁70中的每一個(gè)包括喇叭形部分72。喇叭形部分72彼此嵌套。如果托盤62或蓋64包括任何突出部，則可以可選擇地設(shè)置喇叭形部分72。在圖3和4中說明托盤62的一示例性突出部80。在這樣的實(shí)施例中，第一梁68的喇叭形部分72被接收在突出部80的上方，并且第二梁70的喇叭形部分72被接收在第一梁68的喇叭形部分72的上方。

第一梁68和第二梁70中的一個(gè)或兩個(gè)可以包括具有變化厚度的區(qū)域。具有變化厚度的區(qū)域形成缺口74、或間隙，該缺口74或間隙在第一梁68和第二梁70之間延伸。即使在負(fù)荷事件之后，第一梁68和第二梁70在缺口74的位置上彼此不接觸。各種電池組部件82——包括但不限于母線模塊、感測(cè)引線、高電壓電線、冷卻劑管路等——可以在缺口74內(nèi)經(jīng)過第一梁68和第二梁70之間。在負(fù)荷事件期間，電池組部件82不被鄰接的第一梁68和第二梁70損壞，因?yàn)樗鼈兘?jīng)過缺口74。

圖6a、6b和6c示意性地說明在負(fù)荷事件期間梁系統(tǒng)66的運(yùn)轉(zhuǎn)。負(fù)荷事件可以是任何事件，在該事件中與負(fù)荷事件有關(guān)的力f施加于電池組24的托盤62或者施加于電池組24的蓋64。如下面所討論的，梁系統(tǒng)66的第一梁68和第二梁70配置為響應(yīng)于負(fù)荷事件而彼此鄰接，從而提高蓋64和/或托盤62的剛度以防止過量變形、偏轉(zhuǎn)、彎曲等。

圖6a說明在力f的施加之前的梁系統(tǒng)66。如圖所示，梁系統(tǒng)66的第一梁68和第二梁70在負(fù)荷事件之前在它們的默認(rèn)位置中彼此隔開。

圖6b說明響應(yīng)于在蓋64上的力f的施加的梁系統(tǒng)66的定位。響應(yīng)于力f的施加，第二梁70開始從圖6a所示的它的默認(rèn)位置移動(dòng)至圖6b所示的更接近于第一梁68的第二位置。

參考圖6c，在負(fù)荷事件期間在蓋64上的力f的持續(xù)施加可以使蓋64變形、偏轉(zhuǎn)或朝著托盤62彎曲。如果力f足夠大，則第二梁70可以移動(dòng)至一位置，在該位置中該第二梁70直接抵接第一梁68以防止蓋64的進(jìn)一步變形、偏轉(zhuǎn)或彎曲。

圖6d說明另一示例性負(fù)荷事件，在該負(fù)荷事件中力f已經(jīng)施加于托盤62而不是蓋64。如果力f足夠大，則第一梁68可以移動(dòng)至一位置，在該位置中該第一梁68抵接第二梁70以防止托盤62的進(jìn)一步變形、偏轉(zhuǎn)或彎曲。

圖7說明另一示例性梁系統(tǒng)166。梁系統(tǒng)166包括連接至電池組的托盤162的第一梁168和連接至電池組的蓋164的第二梁170。在該實(shí)施例中，第一梁168和第二梁170不包括任何喇叭形部分并且因此基本上是平面結(jié)構(gòu)。然而，第一梁168和/或第二梁170可以包括形成第一梁168和第二梁170之間的缺口174的具有變化厚度的區(qū)域。缺口174容納可以經(jīng)過第一梁168和第二梁170之間的各種電池組部件182。

雖然不同的非限制性實(shí)施例說明為具有特定的部件或步驟，但本公開的實(shí)施例不限于那些特定的組合。使用來自任何非限制性實(shí)施例的部分部件或特征與來自任何其他非限制性實(shí)施例的特征或部件的組合是可能的。

應(yīng)該理解的是，在幾個(gè)附圖中的相同的附圖標(biāo)記識(shí)別對(duì)應(yīng)的或相似的元件。應(yīng)該理解的是，盡管在這些示例性實(shí)施例中公開并且說明了特定的部件設(shè)置，但其他設(shè)置也可以從本公開的教導(dǎo)中受益。

上述說明應(yīng)該理解為說明性的并且無任何限制的意義。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將要理解的是，某些修改可以發(fā)生在本公開的范圍內(nèi)。由于這些原因，應(yīng)該研究下面的權(quán)利要求以確定本公開的準(zhǔn)確范圍和內(nèi)容。