促进电池单元与热交换器接触的具有偏置部件样式的电池总成的制作方法

本发明涉及一种电动车辆的电池总成。电池总成包括具有偏置样式的一个或多个部件，该偏置样式配置为使电池组偏置为与热交换器例如冷板接触。

背景技术：

减少汽车燃料消耗和排放的必要性是公知的。因此，正在开发减少或完全消除对内燃发动机依赖的车辆。电动车辆是为此正在开发的一种类型的车辆。通常，电动车辆区别于传统的机动车辆，因为电动车辆通过一个或多个电池供电的电机选择性地进行驱动。相比之下，传统的机动车辆只依赖于内燃发动机来推进车辆。

高压电池总成被用于为电动车辆的电机供电。电池总成包括由多个电池单元构成的电池组。阵列结构约束和/或封装电池单元。热交换器，例如冷板，可以相对于电池单元定位以热管理由电池单元产生的热。

技术实现要素：

一种根据本发明的示例性方面的电池总成包括，除了别的之外，电池组和阵列结构。电池组和阵列结构中的至少一个包括配置为使阵列结构的一部分和电池组偏置在一起的偏置样式。

在前述电池总成的进一步非限制性实施例中，电池组包括在相对的端板之间并排设置的多个电池单元。

在任一前述电池总成的进一步非限制性实施例中，阵列结构的该部分包括配置为冷板的热交换器。

在任一前述电池总成的进一步非限制性实施例中，阵列结构包括拉伸元件、托盘、盖和热交换器中的至少一个。

在任一前述电池总成的进一步非限制性实施例中，电池组包括偏置样式，该偏置样式被配置为使得电池组的多个电池单元的第一部分相对于多个电池单元的第二部分滑动或弯曲。

在任一前述电池总成的进一步非限制性实施例中，阵列结构的该部分是包括偏置样式的热交换器，偏置样式包括拱形形状。

在任一前述电池总成的进一步非限制性实施例中，拱形形状处于它的未加载位置时是朝向电池组弯曲的。

在任一前述电池总成的进一步非限制性实施例中，阵列结构包括偏置样式，该偏置样式包括拱形形状。

在任一前述电池总成的进一步非限制性实施例中，拱形形状处于它的未加载位置时是朝向电池组弯曲的。

在任一前述电池总成的进一步非限制性实施例中，热交换器被定位在电池组的第一侧上并且阵列结构的拉伸元件被定位在电池组的第二侧上。

在任一前述电池总成的进一步非限制性实施例中，热交换器被定位在阵列结构的托盘和电池组之间。

在任一前述电池总成的进一步非限制性实施例中，偏置样式配置为使电池组和阵列结构的该部分中的一个朝向电池组和阵列结构的该部分中的另一个移动。

在任一前述电池总成的进一步非限制性实施例中，偏置样式使电池组的至少两个电池单元偏置为与该部分接触。

在任一前述电池总成的进一步非限制性实施例中，阵列结构包括托盘和盖。

在任一前述电池总成的进一步非限制性实施例中，托盘包括偏置样式并且盖包括第二偏置样式，该偏置样式和第二偏置样式配合以使电池组和该部分偏置在一起。

一种根据本发明的另一示例性方面的方法包括，除了别的之外，将电池总成的至少一个部件配置为包括偏置样式。电池总成至少包括电池组和热交换器。电池组和热交换器偏置为彼此接触。

在前述方法的进一步非限制性实施例中，电池总成的托盘包括偏置样式。偏置步骤包括将热交换器和电池组定位在托盘的顶部使得与托盘的接触最初靠近电池组的中跨和热交换器。随着热交换器进一步移动至与托盘接触，逐步发展在热交换器和电池组的外围部分之间的接触。

在任一前述方法的进一步非限制性实施例中，热交换器包括偏置样式。偏置步骤包括将电池组定位在热交换器的顶部使得与热交换器的最初接触靠近电池组的中跨。随着热交换器移动至与电池总成的托盘接触，逐步发展在热交换器和电池组的外围部分之间的接触。

在任一前述方法的进一步非限制性实施例中，电池总成的拉伸元件包括偏置样式并且偏置步骤包括使用偏置样式推动电池组朝向热交换器。

在任一前述方法的进一步非限制性实施例中，电池组包括偏置样式。偏置步骤包括相对于电池组的第二部分移置电池组的第一部分使得与热交换器的最初接触靠近电池组的中跨。方法进一步包括随着电池组被压抵靠热交换器，抵靠热交换器逐步加载电池组的第二部分。

前述段落、权利要求、或以下说明书和附图中的实施例、示例和可选方案——包括它们的任意各个方面或各自的单个特征——可被单独地或以任何组合采用。与一个实施例结合所描述的特征适用于所有实施例，除非这样的特征是矛盾的。

通过以下具体实施方式，本发明的各个特征和优点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可被简述如下。

附图说明

图1示意性举例说明了电动车辆的动力传动系统；

图2举例说明了根据本发明的第一实施例的电池总成；

图3举例说明了根据本发明的第二实施例的电池总成；

图4举例说明了根据本发明的另一实施例的电池总成；

图5举例说明了根据本发明的又一实施例的电池总成；

图6举例说明了根据本发明的又一实施例的电池总成；

图7举例说明了已组装的电池总成。

具体实施方式

本发明详述了电动车辆的电池总成。电池总成可以包括电池组、热交换器和阵列结构。电池组、热交换器和阵列结构中的至少一个包括具有配置为使电池组偏置为与热交换器接触的偏置样式的部件。在一些实施例中，偏置样式包括拱形或冠形形状，虽然其它形状也可被预期在本发明的范围内。偏置的部件样式促进在电池组的整个长度上的改进的电池单元与热交换器的接触以实现在电池单元和热交换器之间的热导率的所需水平。这些和其它特征将在本具体实施方式的以下段落中被详细描述。

图1示例性举例说明了电动车辆12的动力传动系统10。虽然描述为混合动力电动车辆(HEV)，但应理解的是，在此描述的概念并不限于HEV并且可以延伸至其它电动车辆，包括，但不限于，插电式混合动力电动车辆(PHEV)、纯电动车辆(BEV)和燃料电池车辆。

在一个实施例中，动力传动系统10是动力分配动力传动系统，其使用第一驱动系统和第二驱动系统。第一驱动系统包括发动机14和发电机18(即，第一电机)的组合。第二驱动系统至少包括马达22(即，第二电机)、发电机18、和电池总成24。在该示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一和第二驱动系统生成扭矩以驱动电动车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。虽然动力分配配置被示出，但是本发明延伸至任何混合或电动车辆，包括全混合、并联混合、串联混合、轻混合或微混合。

在一个实施例中是内燃发动机的发动机14以及发电机18可以通过动力传输单元30连接，例如，行星齿轮组。当然，其它类型的动力传输单元——包括其它齿轮组和传动装置——可以用于将发动机14连接至发电机18。在一个非限制性的实施例中，动力传输单元30是行星齿轮组，其包括环形齿轮32、中心齿轮34、和行星齿轮架总成36。

发电机18可以由发动机14通过动力传输单元30驱动，以将动能转换成电能。发电机18可选择性地起马达的作用，以将电能转换成动能，从而输出扭矩至连接至动力传输单元30的轴38。因为发电机18被可操作地连接至发动机14，发动机14的转速可以由发电机18控制。

动力传输单元30的环形齿轮32可以被连接至轴40，轴40通过第二动力传输单元44被连接至车辆驱动轮28。第二动力传输单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其它的动力传输单元也可能是适合的。齿轮46将来自于发动机14的扭矩传递至差速器48，以最终提供牵引力至车辆驱动轮28。差速器48可以包括允许扭矩传递至车辆驱动轮28的多个齿轮。在一个实施例中，第二动力传输单元44通过差速器48被机械地连接至车轴50，以将扭矩分配至车辆驱动轮28。

马达22也可以通过输出扭矩至也与第二动力传输单元44连接的轴52而用于驱动车辆驱动轮28。在一个实施例中，马达22和发电机18配合作为再生制动系统的一部分，在再生制动系统中，马达22和发电机18可以用作马达以输出扭矩。例如，马达22和发电机18可以每个都输出电力至电池总成24。

电池总成24是示例性电动车辆电池。电池总成24可以包括高压牵引电池组，其包括能够输出电力以操作马达22和发电机18的多个电池单元。其它类型的能量存储装置和/或输出装置也可以被用于为电动车辆12供电。

在一个非限制性实施例中，电动车辆12具有两种基本运行模式。电动车辆12可以在电动车辆(EV)模式下运行，其中马达22被用于(通常没有来自发动机14的辅助)车辆推进，从而消耗电池总成24的荷电状态直到达到其在某个行驶模式/循环下的最大可允许放电率。EV模式是电动车辆12的运行的电荷消耗模式的示例。在EV模式期间，电池总成24的荷电状态可以在某些情况下增加，例如由于一段时间的再生制动。发动机14通常在默认EV模式下关闭但是可以在必要时基于车辆系统状态或经操作员允许而运行。

电动车辆12可以额外地在混合(HEV)模式下运行，其中，发动机14和马达22都用于车辆推进。HEV模式是电动车辆12的运行的电荷保持模式的示例。在HEV模式期间，电动车辆12可以减少马达22推进使用以便通过增加发动机14推进将电池总成24的荷电状态保持在恒定或近似恒定水平。电动车辆12可以在除了EV和HEV模式的本发明范围内的其它运行模式中运行。

图2是可以在电动车辆中使用的电池总成24的分解图。例如，电池总成24可以在图1的电动车辆12中使用。电池总成24包括用于提供电力至电动车辆12的各种部件的多个电池单元58。虽然在图2中举例说明了特定数量的电池单元58，但是在本发明范围内电池总成24可以包括更多或更少数量的电池单元。换言之，本发明并不限于示出在图1中的特定配置。

电池单元58可以在相对的端板60之间并排堆叠以构建电池组62(即，一组电池单元)。端板60配合以施加轴向压力至电池组62的电池单元58。在一个实施例中，电池单元58是棱柱形锂离子电池。然而，在本发明的范围内可以选择性地使用具有其它几何学(圆柱、袋状等)和/或化学成分(镍金属氢、铅酸等)的电池单元。

电池总成24可以额外地包括用于限制、封装和/或围着电池组62的阵列结构64。阵列结构64可以包括各种部件，包括拉伸元件、连接元件、外壳元件(例如，盖和托盘)、热交换器(例如，冷板)等。在图2的非限制性实施例中，阵列结构64包括盖66和托盘68。虽然未示出，但是其它部件可以构成阵列结构64。

热可以由电池单元58在充电和放电操作期间产生。由于电池单元58和环境条件之间的相对温度差，热也可以被传递至电池单元58中或从电池单元58传递出。热交换器70可以因此被用于通过热传导来热调节(即，加热或冷却)电池单元58。在一个实施例中，热交换器70配置为冷板，其被定位在电池组62和托盘68之间。在另一实施例中，热交换器70和托盘68的功能可以通过单个部件实现。也可以预期其它配置。

电池总成24的一个或多个部件可以包括偏置样式，其促进沿着电池组62的长度L的一部分或整个长度L的电池单元58和热交换器70之间的接触。在一个非限制性实施例中，托盘68包括配置为使电池组62和热交换器70偏置为彼此接触的偏置样式72。偏置样式72可以包括处于它的未加载位置时的拱形形状。例如，托盘68可以在朝向热交换器70的方向上弯曲使得托盘68的中间部分71在平面P1上延伸。平面P1在延伸通过托盘68的外围部分73的平面P2之上。

在电池总成24的组装期间，热交换器70和电池组62被放置在托盘68的顶部使得与托盘68的最初接触靠近电池组62的中跨(mid-span)M。电池单元58与热交换器70的接触逐步发展成朝向电池组62的端板60向外延伸直到端板60与热交换器70接触(或与托盘68接触)。可选择地，可以使得电池组62与托盘68之间的最初接触靠近端板60中的一个并且之后逐步发展成从端板60朝向相对的端板60。

一旦完全加载，如虚线68’所示的，托盘68可以不再显示偏置样式72。电池总成24可以在之后以任何已知的方式固定在一起。在该实施例中，托盘68用作弹簧片，其被偏置到热交换器70上以使热交换器70沿着电池组62的长度L中的两个或更多单元移动至与电池组62的电池单元58接触。在加载托盘68之后的电池总成24在图7中示出。

在另一非限制性实施例中，横跨电池组62的跨度具有非均匀负载是可取的(即，靠近中跨M的高弹簧负载和靠近端板60的中弹簧负载)。非均匀负载可以通过以下方式发展：通过增加负载元件(在该示例中，托盘68)的厚度、通过添加定制碎片/坯件(额外的复合材料层)、通过增加肋状物、通过冲压珠/褶或者以其他方式增加横截面面积惯性矩、或者通过改变负载元件或响应元件的材料特性(即，通过负载元件加载并施加响应力回至负载元件上的部件)。这些是非均匀负载如何实现的非限制性示例。

图3是另一电池总成124的分解图。在本发明中，在适当的情况下相同附图标记指代相同元件，并且具有加100或100的倍数的附图标记指代改进的元件，该改进的原件被理解为包含与相应的原始元件相同的特征和优点。电池总成124可以包括电池组162、热交换器170和包括盖166和托盘168的阵列结构164。

图3的电池总成124类似于图2的电池总成24，除了在该实施例中，热交换器170提供偏置样式172而不是托盘168。热交换器170的偏置样式172包括在朝向电池组162的方向上弯曲的拱形形状。例如，热交换器170可以在朝向电池组162的方向上弯曲使得热交换器170的中间部分175相对于热交换器170的外围部分177向外延伸。

在电池总成124的组装期间，电池组162被放置在热交换器170的顶部使得与热交换器170的最初接触靠近电池组162的中跨M。随着热交换器170移动至与托盘168接触，电池单元158与热交换器170接触朝向电池组162的端部逐步向外发展，从而导致外围部分177在朝向电池组162的箭头D1的方向上向外弯曲。电池总成124可以在之后以任何已知的方式固定在一起。在该实施例中，热交换器170用作使热交换器170偏置为与电池组162接触的弹簧片。

图4举例说明了另一电池总成224。电池总成224可以包括电池组262、热交换器270和包括拉伸元件266和托盘268的阵列结构264。在一些非限制的实施例中，拉伸元件266可以配置为连接元件或定位为至少部分地在电池组262之上的壁。

拉伸元件266可以包括偏置样式272。偏置样式272包括在朝向电池组262的方向上弯曲的拱形形状。在组装期间，拉伸元件266的拱形形状推动电池组262朝向热交换器270，从而促进在电池组262的长度L上的至少两个电池单元的改进的接触。

图5是又一电池总成324的分解图。在该实施例中，电池总成324的拉伸元件366包括第一偏置样式372A并且电池总成324的托盘368包括第二偏置样式372B。第一和第二偏置样式372A、372B可以是相同的或不同的偏置样式。第一和第二偏置样式372A、372B促进在电池组362的长度L中的至少两个电池单元上电池组362和热交换器370之间的接触。

图6举例说明了又一示例性电池总成424。电池总成424可以包括电池组462、热交换器470和阵列结构464。阵列结构464可以包括盖466和托盘468。

在该非限制性实施例中，电池组462适用于包括偏置样式472。偏置样式472可以通过相对于彼此移置电池组462的电池单元458以在电池组462的最接近盖466的一侧上形成凹处499来实现。例如，在电池单元458靠近电池组462的中跨M的第一部分P1可以相对于电池单元458靠近电池组462的端板460的第二部分P2移置或移动。电池单元458以这种方式的移置使电池组462配置为V形形状。其它形状例如弯曲或抛物线可以选择性地被使用，这将导致最初电池单元至电池单元移置的变化。而且，一些电池单元458可以无需特意地相对于它们的相邻电池单元458移置以便影响各个电池单元458和托盘468或热交换器470之间发展的接触程度。在另一非限制性实施例中，在将电池单元458推动至与托盘468或热交换器470很好接触之后，一个或多个电池单元458可以相对于电池组462的其它电池单元458移置。

电池单元458的第一部分P1可以在朝向托盘468(和热交换器470)的方向上移置。这导致靠近中跨M的电池单元458首先与热交换器470接触并且随着整个电池组462被迫抵靠热交换器470和/或托盘468定位，逐步抵靠热交换器470加载电池单元458的剩余部分。电池组462和热交换器470之间的接触可以是热交换器470和托盘468弯曲以近似符合电池单元458的拱形形状的结果，或可选择地或额外地可以是电池单元458相对于彼此滑动使得靠近中跨M的电池单元458相对于相邻电池单元458向上滑动直到相邻电池单元458也与热交换器470等接触的结果。可选择地，电池组462可以弯曲而不是滑动以接近与热交换器470接触的平面几何结构。

图2-6的分解图不必按尺寸绘制并且可以有所夸大以更好的举例说明本发明的显著特征。例如在这些附图中示出的多个“偏置样式”可以彼此结合以实现电池总成的电池单元和热交换器之间所需的接触量。偏置样式的形状可以是弯曲的、V形的、或取决于电池总成的各个部件之间的刚度差别所需的其它形状。例如，偏置样式可以不均匀地弯曲例如在图2-6中示出的并且可以被构造为在沿着具有偏置样式的部件的长度的不同部分提供不同程度的弯曲和平整度。

虽然不同的非限制性实施例被举例说明为具有特定部件或步骤，但本发明的实施例并不限于那些特定组合。可以使用来自于结合了来自于其它非限制性实施例的特征或部件的任何非限制性实施例的部件或特征中的一些。

应该理解的是，相同的附图标记指代遍及多个附图的相应的或类似的元件。应该理解的是，虽然特定部件设置被公开并且在这些示例性实施例中被举例说明，但是其它设置也可以从本发明的教导中受益。

前述说明书应被解释为说明性的而非任何限制性的。本领域技术人员将理解的是，某些改进可以在本发明的范围内。为此，以下权利要求应当被研究以确定本发明的真正的范围和内容。