专利名称：电池组及用于该电池组的壳体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在由高电压电动机驱动的机动车辆中使用的类型的电池组。
背景技术：
取决于电源(诸如，电池单元或电池组)的类型(例如，涉及化学反应)，电源在其工作寿命期间可能会排放一定量的气体。在某些应用(例如，当电池组用在车辆中时)中会希望设置通风系统以允许这样的副产物气体从电源逸出。为了使在轮式机动车辆(诸如，小汽车、卡车、货车、SUV、施工车辆等)上携带的电池单元和电池组通风，会需要复杂的系统来捕获所述副产物气体并将它们从车辆中排出。增加到这种设计的挑战是:在堆叠或阵列形式的多个电池单元的系统中，所述电池单元与其邻近电池单元的公差叠加(tolerancestack-up)可能难以给副产物气体通风系统提供稳固的密封。许多电池组需要冷却系统来在超出运行条件和温度的预期范围时维持合适的系统运行。在机动车辆中，通常通过在电池组中提供空气流以使其经过/围绕各个电池单元来实现冷却。空气可以从车辆的内部和/或外部引入，并且同样地可以被排放到车辆的内部和/或外部。如果电池组冷却气体被排放到车辆内部，则通常希望可由电池单元排放的任何副产物气体均与冷却气体流保持分离，使得副产物气体不会进入乘客室。
发明内容
根据公开的实施例，一种电池组包括电池单元的第一阵列和电池单元的第二阵列以及包围所述两个阵列的壳体。所述壳体邻近于所述第一阵列限定第一歧管，以收集由所述第一阵列产生的气体，并邻近于所述第二阵列限定第二歧管，以收集由所述第二阵列产生的气体。通道形成在壳体中，所述通道连接所述两个歧管以允许来自第一歧管的气体进入到第二歧管中。壳体中的排气口允许气体从第二歧管逸出。根据公开的实施例，壳体可以由被成形为限定第一歧管、第二歧管和通道的材料单件形成。另外，壳体可以是冲压板金属组件。根据公开的实施例，桥接杆将所述第一阵列与所述第二阵列连接，桥接杆的至少一部分设置在连接所述两个歧管的通道中。根据公开的实施例，桥接杆可以(例如)在桥接杆的导电部分上通过使聚合物、橡胶或橡胶类材料多料注射成型而设置有密封件。所述密封件与桥接杆搭配以在通道和冷却室之间提供气密密封，在所述冷却室中，冷却气体接触第一阵列的电池单元和第二阵列的电池单元。所述密封件至少包围桥接杆的中央部分，并包括适于突出到第一阵列和第二阵列之间的间隙中的肋。根据公开的另一实施例，一种用于具有第一电池单元阵列和第二电池单元阵列的电池组的壳体包括:第一部分，密封地覆盖第一阵列的表面，并限定收集从第一阵列的所述表面上的通气口排出的气体的第一歧管；第二部分，密封地覆盖第二阵列的表面，并限定收集从第二阵列的所述表面上的通气口排出的气体的第二歧管。在所述第二部分中具有排气口，以允许气体从壳体逸出，并且通道连接第一歧管和第二歧管，以允许在第一歧管中收集的气体在通过排气口逸出之前进入到第二歧管中。根据公开的另一实施例，一种电池组包括彼此邻近地设置的电池单元的第一阵列和电池单元的第二阵列以及总体上包围所述第一阵列和所述第二阵列的壳体。所述壳体限定:冷却室，围绕所述电池单元的热传递表面；第一歧管，与冷却室隔绝并收集由所述第一阵列产生的气体；以及第二歧管，与冷却室隔绝并收集由所述第二阵列产生的气体。通道连接第一歧管和第二歧管，以允许从第一歧管收集的任何气体均进入到第二歧管中，并且第二歧管中的排气口允许收集的气体从壳体逸出。桥接杆延伸穿过所述通道，并将所述第一阵列与所述第二阵列电连接。根据公开的另一实施例，电池组还包括与桥接杆搭配以在通道和冷却室之间提供气密密封的密封件。所述密封件至少包围桥接杆的中央部分，并包括适于突出到所述第一阵列和所述第二阵列之间的间隙中的肋。根据公开的另一实施例，壳体可以由被成形为限定第一歧管、第二歧管和通道的材料单件形成。另外，壳体可以是冲压板金属组件。
图1是根据公开的实施例的电池组的局部分解透视图；图2是图1的电池组的透视剖视图，示出了接合电池组的两个阵列的桥接杆的安装;图3是示出了图2的桥接杆及安装的附加特征的截面图；以及图4是图2和图3的桥接杆安装的另一截面图。
具体实施例方式根据需要，这里公开了本发明的详细的实施例；然而，将理解的是，公开的实施例仅仅是本发明的示例性实施例，本发明可以以各种及可选的形式实施。附图不一定按比例绘制；可能会夸大或缩小一些特征以显示特定组件的细节。因此，这里公开的具体的结构和功能上的细节不应该被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以不同方式使用本发明的代表性基准。如图1所示，根据本发明实施例的电池组包括由底座10和罩12构成的壳体，其中，示出了罩12被移除而露出电池组的内部。所述电池组的内部可被划分成电子器件部分14和电池单元部分16。所述电池组适于在机动车辆中使用。电池单元部分16包括两个总体上平行的阵列20a、20b，所述两个总体上平行的阵列20a、20b中的每个阵列包括多个伏打电池(voltaic cell)22。每个阵列20a、20b的伏打电池22通过底架以线性排列方式被支撑，所述底架可以(例如)包括任一端均被连接到端板25的内支撑轨24a和外支撑轨24b。间隔件26 (在图3中最佳地示出)可以位于邻近的伏打电池22之间，以允许冷却气体(通常为环境空气)流经过。间隔件26可以与伏打电池22一体化，或者，当所述阵列被组合时，间隔件26可以是装配到所述电池单元的单独组件。间隔件26还可以用作安装支架和/或与安装支架结合，以使电池单元22相对于支撑轨24a、24b及邻近的电池单元保持在适当的位置。
在每个阵列中邻近的一对电池单元22的上边缘之间设置有密封件。在描述的实施例中，间隔件26的邻近电池单元22的上边缘的部分充当密封件。当将罩12紧固到底座10以包围电池单元部分16时，罩的中央部分12a紧靠着内支撑轨24a的顶表面密封。罩的外侧部分12b以类似的方式紧靠着外支撑轨24b的顶表面密封。这四个线性密封件与邻近的电池单元22的上边缘之间的密封件结合，以在两个阵列20a,20b的上表面之下形成密封的冷却室。在罩12的侧壁和电池单元22的外侧边缘(在外支撑轨24b下方)之间设置有空隙，使得冷却气体能够在电池单元之间总体上水平地流动。如本领域所公知的，每个阵列中的电池单元22的彼此面对的表面(如本图中所示的竖直表面)适于在所述电池单元和冷却气体之间实现热传递。在图1中，流动箭头F表示冷却流的可能的方向。可以设置一个或多个风扇或其他气体运动装置(未示出)以迫使冷却气体经过电池组，和/或由车辆运动产生的冲压空气可以用于产生冷却流。如果空气被用作冷却气体，则所述空气可来自于车辆的外部和/或来自于车辆的内部。出于气候控制的目的，离开电池组的冷却气体中的部分或全部气体可以返回到车辆内部，和/或部分气体可被排放到车辆的外部。罩12还包括当罩附着到底座10时直接位于相应的阵列20a、20b之上的两个凸起部分12c、12d。凸起部分12c、12d密封地覆盖阵列20a、20b的上表面，以限定沿相应的阵列的长度方向延伸并位于相应的阵列之上的一对通气室或通气歧管38a、38b (参见图2)。由于通气孔32位于电池单元22的形成阵列20a、20b的上表面的部分中/上，因此通气歧管38a、38b将接收从所述通气孔排出的任何副产物气体。如图2中最佳地示出的，每个伏打电池22具有正极端子28、负极端子30和通气孔32。如本领域所公知的，母线、电线或其他导电连接件(未示出)使邻近的电池单元22的合适的端子互相连接,从而将每个阵列20a、20b中的电池单元电串联地连接。除串联地连接每个阵列20a、20b中的电池单元之外，对于将被串联地连接的两个阵列来说，实现电池组的期望的电压水平会是必要的。在这种情况下，阵列20a中的电池单元的端子与另一阵列20b中的电池单元的具有合适的(相反的)极性的端子连接。这种连接可以通过桥接杆36来实现，桥接杆36在第一阵列20a的最末端处的内侧端子(最靠近划分两个阵列的电池组的中心线)和阵列20b的邻近的内侧端子之间延伸。在一些异常的运行条件(例如，过热)下，伏打电池22会产生气态的副产物。为了防止电池单元内不期望的压力蓄积，允许任何这样的副产物气体通过通气孔32从电池单元逸出。通常期望的是，任何副产物气体均被排放到车辆的外部而不是允许其进入车辆的内部。作为普遍的情形，如果在电池阵列中循环的冷却气体返回到车辆内部，则这要求副产物气体必须与冷却气体流保持分离。这可以通过在电池单元22顶部附近的合适位置设置气密密封件来实现，从而冷却气体被保持在电池阵列20a、20b的上表面之下，而单独的歧管被限定在所述阵列之上以收集从通气孔32排出的任何副产物气体。当将罩附着到底座10时，罩的中央部分12a紧靠着内支撑轨24a的顶表面密封。罩的外侧部分12b以类似的方式紧靠着外支撑轨24b的顶表面密封。凸起部分12c、12d直接位于相应的阵列20a、20b之上，并限定第一通气歧管38a和第二通气歧管38b (参见图2)，第一通气歧管38a和第二通气歧管38b沿相应的阵列的长度方向在伏打电池22之上延伸，以接收从通气孔32排出的任何副产物气体。通道50在凸起部分12c和凸起部分12d之间延伸，并连接第一通气歧管38a和第二通气歧管38b。必要时,可以在罩12、支撑轨24a、24b和端板25之间的合适位置设置密封件或密封垫42，以使电池组的内部充分地密封而与其环境隔绝。桥接杆36将阵列20a中的最末端的电池单元的端子28与阵列20b中的邻近的电池单元的端子30连接。桥接杆36包括导电杆44 (优选地由铜、铝或具有良好的导电性的其他材料制成)和覆盖导电杆的中央部分的密封部分46。如图所示，密封部分46可以完全包围导电杆44的中央部分，或者密封部分46可以仅设置在需要密封接触的位置。桥接杆36可以通过装在端子28、30的顶部上的夹子或螺母(未示出)被固定到端子28、30。当处于桥接位置时，密封部分46覆盖可能存在于内支撑轨24a之间的任何间隙，并且可以具有向下突出到该间隙中的肋46a (如图4中所示)。密封部分46优选地由将在压缩时实现有效的气体密封的弹性材料(例如，聚合物或合成橡胶)制成。密封部分46可以通过多料注射成型工艺(over-molding process)在导电杆44的周围有效地形成。通道50位于罩12上以便被设置在桥接杆36之上从而给所述桥接杆提供空隙，并且通道50还设置有通气道，在第一通气歧管38a中收集的任何气体均可通过所述通气道流入到第二通气歧管38b中。例如，通道50可以被形成为罩12的一部分(与罩12 —体地形成)，被形成为单个板料金属冲压件或模制塑料件。可选地，通道50可以被制造成单独的工件，并可通过焊接、粘合剂或对使用的材料适合的接合技术被装配到罩12。如图4中最佳地示出的，桥接杆的密封部分46具有从导电杆44向外延伸的凸缘46b。凸缘46b跨越的宽度比通道50的宽度大，从而密封部分将通道与下方的冷却气体室有效地隔绝。如果必要的话，可以在密封部分46的附近设置额外的密封件，例如，如图4所示，在凸缘46b之上设置胎圈密封件(bead seal) 52。通气出口管54与通气歧管38b连通，从而由任一阵列20a、20b的电池单元产生的任何副产物气体均能够逸出，并且防止在电池组内部出现不期望的压力增加。所述气体优选地通过出口管54排出到车辆的外部。尽管以上描述了示例性实施例，但这些实施例并非意在描述了本发明的所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，应该理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。另外，实现的各个实施例的特征可以被结合，以形成本发明的进一步的实施例。
权利要求
1.一种用于具有第一电池单元阵列和第二电池单元阵列的电池组的壳体，所述壳体包括: 第一部分，密封地覆盖所述第一阵列的具有通气口的表面，所述第一部分限定收集从所述第一阵列的通气口排出的气体的第一歧管； 第二部分，密封地覆盖所述第二阵列的具有通气口的表面，所述第二部分限定收集从所述第二阵列的通气口排出的气体的第二歧管，在所述第二部分中具有排气口，以允许气体从壳体逸出；以及 通道，连接第一歧管和第二歧管，以允许在第一歧管中收集的气体进入到第二歧管中。
2.如权利要求1所述的壳体，所述壳体还包括桥接杆，所述桥接杆将所述第一阵列与所述第二阵列连接，所述桥接杆的至少一部分设置在所述通道中。
3.如权利要求2所述的壳体，所述壳体还包括与所述桥接杆搭配以在所述通道和冷却室之间提供气密密封的密封件，其中，冷却气体在所述冷却室中与所述第一阵列的电池单元和所述第二阵列的电池单元接触地循环。
4.如权利要求3所述的壳体，其中，所述密封件至少包围所述桥接杆的中央部分。
5.如权利要求3所述的壳体，其中，所述密封件包括适于突出到所述第一阵列和所述第二阵列之间的间隙中的 肋。
6.如权利要求1所述的壳体，其中，所述壳体由被成形为限定所述第一部分、所述第二部分和所述通道的材料单件形成。
7.如权利要求6所述的壳体，其中，所述壳体是冲压板金属组件。
8.—种电池组,所述电池组包括: 第一电池单元阵列； 第二电池单元阵列； 壳体，包围所述两个阵列，并限定收集由所述第一阵列产生的气体的第一歧管和收集由所述第二阵列产生的气体的第二歧管； 通道，形成在壳体中，所述通道连接所述两个歧管，以允许来自第一歧管的气体进入到第二歧管中；以及 排气口，位于壳体中，允许气体从第二歧管逸出。
9.如权利要求8所述的电池组，所述电池组还包括桥接杆，所述桥接杆将所述第一阵列与所述第二阵列连接，所述桥接杆的至少一部分设置在所述通道中。
10.一种电池组,所述电池组包括: 电池单元的第一阵列和电池单元的第二阵列，彼此邻近地设置； 壳体，总体上包围所述第一阵列和所述第二阵列，所述壳体限定: 冷却室，围绕所述电池单元的热传递表面； 第一歧管，与冷却室隔绝并收集由所述第一阵列产生的气体； 第二歧管，与冷却室隔绝并收集由所述第二阵列产生的气体； 通道，连接第一歧管和第二歧管，以允许从第一歧管收集的气体进入到第二歧管中；以及 排气口，位于第二歧管中，允许收集的气体从壳体逸出；以及 桥接杆，将所述第一阵列与所述第二阵列连接，所述桥接杆的至少一部分设置在所述通道中。
11.如权利要求10所述的电池组，所述电池组还包括与所述桥接杆搭配以在所述通道和所述冷却室之间 提供气密密封的密封件。
全文摘要
本发明提供一种电池组及用于该电池组的壳体。一种可以在电驱动的车辆中使用的类型的电池组包括彼此邻近地设置的电池单元的第一阵列和电池单元的第二阵列以及包围所述两个阵列的壳体。所述壳体限定冷却室，围绕电池单元的热传递表面；第一歧管，与冷却室隔绝并收集由第一阵列产生的气体；第二歧管，与冷却室隔绝并收集由第二阵列产生的气体。通道连接第一歧管和第二歧管，以允许从第一歧管收集的任何气体均进入到第二歧管中，并且第二歧管中的排气口允许收集的气体从壳体逸出。导电的桥接杆延伸穿过通道并将第一阵列与第二阵列连接。
文档编号H01M2/10GK103151572SQ201210512849
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月4日 优先权日2011年12月6日
发明者布莱恩·尤特利, 萨拉瓦南·帕拉马斯万, 戴比·凯利扣特 申请人:福特全球技术公司