本发明大体上涉及支撑牵引电池的电池结构，并且尤其是涉及支撑排列成层的电池结构。
背景技术：
电动车辆不同于传统机动车辆，这是因为电动车辆是利用由牵引电池供电的一个或多个电机来选择性驱动的。电机可以代替内燃机驱动电动车辆或者除了内燃机之外电机也可以驱动电动车辆。示例电动车辆包括混合动力电动车辆(hybrid electric vehicle，HEV)、插电式混合动力电动车辆(plug-in hybrid electric vehicle，PHEV)、燃料电池车辆(fuel cell vehicle，FCV)以及电池电动车辆(battery electric vehicle，BEV)。
牵引电池是选择性地为电动车辆的电机和其他电力负载供电的相对高电压的电池。牵引电池可以包括电池阵列，每个电池阵列包括存储能量的多个互连的电池单元。牵引电池可以包括例如容纳和支撑电池阵列的外壳。
参考图1的现有技术，已知的牵引电池2包括支撑在外壳托盘6的底板上并且与外壳盖8分开固定的平台4。底板直接支撑下层电池阵列。平台4直接支撑上层电池阵列。需要包装空间来固定平台4，并且需要单独的包装空间来固定外壳盖8。
技术实现要素：
根据本发明的示例性形态的支撑总成除了其他方面之外还包括支撑第一电池结构的第一壳体、支撑第二电池结构的第二壳体以及盖。共用附接件将第一壳体、第二壳体以及盖固定在一起。
在前述总成的进一步非限制性实施例中，盖将第二电池结构密封在第二壳体内，并且第二壳体将第一电池结构密封在第一壳体内。
在任意前述总成的进一步非限制性实施例中，第一电池结构和第二壳体至少部分设置在由第一壳体提供的开放区域内。
在任意前述总成的进一步非限制性实施例中，第二壳体嵌套在第一壳体内。
在任意前述总成的进一步非限制性实施例中，第一壳体为桶，该桶提供接收电池结构的开放区域，并且第二电池结构设置在开放区域的外部。
在任意前述总成的进一步非限制性实施例中，第一壳体为具有第一深度的第一桶，并且第二壳体为具有小于第一深度的第二深度的第二桶。第一桶和第二桶各自具有底板和从底板横向延伸的侧壁。第一壳体的侧壁与第二壳体的侧壁横向间隔开。第一壳体的底板与第二壳体的底板垂直间隔开。
在任意前述总成的进一步非限制性实施例中，共用附接件包括固定到第一壳体的唇缘和第二壳体的唇缘的盖。
在任意前述总成的进一步非限制性实施例中，第二壳体的唇缘夹在第一壳体的唇缘和盖之间。
在任意前述总成的进一步非限制性实施例中，共用附接件包括将盖的一部分、第一壳体的一部分以及第二壳体的一部分连接在一起的至少一个机械紧固件。
在任意前述总成的进一步非限制性实施例中，第一壳体为第一托盘并且第二壳体为第二托盘。
在任意前述总成的进一步非限制性实施例中，第一电池结构的所有部分在垂直方向上与第二电池结构未重合。
在任意前述总成的进一步非限制性实施例中，第一电池结构和第二电池结构为电动车辆的分开的电池阵列。
根据本发明的示例性形态的支撑方法除了其他方面之外还包括利用共用附接件将第一壳体、第二壳体以及盖固定在一起。第一壳体支撑由第二壳体密封的第一电池结构。第二壳体支撑由盖密封的第二电池结构。
前述方法的进一步非限制性实施例包括将第二壳体至少部分嵌套在第一壳体的开放区域内。
任意前述方法的进一步非限制性实施例包括在固定期间将盖附接到第一壳体的唇缘和第二壳体的唇缘。
任意前述方法的进一步非限制性实施例包括在固定期间将第二壳体的唇缘夹在第一壳体的唇缘和盖之间。
任意前述方法的进一步非限制性实施例包括在固定期间利用机械紧固件将盖的一部分、第一壳体的一部分以及第二壳体的一部分连接在一起。
在任意前述方法的进一步非限制性实施例中，第一电池结构为第一层的一部分，并且第二电池为从第一层垂直移位的第二层的一部分。
在任意前述方法的进一步非限制性实施例中，第一层在垂直方向上位于第二层下方。
在任意前述方法的进一步非限制性实施例中，第一电池结构和第二电池结构为电动车辆的分开的电池阵列。
附图说明
本领域的技术人员将从具体实施方式中显而易见地得出所公开示例的各种特征和优点。伴随具体实施方式的附图可简要地描述如下：
图1以截面图示出了现有技术的牵引电池组；
图2示出了用于电动车辆的示例性动力传动系统的示意图；
图3示出了根据本发明示例性实施例的用于图2的动力传动系统中的牵引电池的展开图；
图4示出了当组装了牵引电池时按照图3中的线4-4截取的牵引电池的截面图；
图5示出了根据另一个示例性实施例的牵引电池的截面图；
图6示出了根据又一个示例性实施例的牵引电池的截面图。
具体实施方式
本发明大体上涉及支撑和固定排列成层的电池结构。利用共用附接件来将多于一个的外壳与盖固定在一起。共用附接件除了其他方面之外还可以减少牵引电池所需的包装占用空间(packaging footprint)。
参考图2，用于混合动力电动车辆(HEV)的动力传动系统10包括具有多个电池阵列18的牵引电池14。虽然描述为用于HEV，但是应该理解的是，本文中所述的构思不限于HEV的牵引电池并且可以延伸到其他类型的电动车辆(包括但不限于插电式混合动力电动车辆(PHEV)、电池电动车辆(BEV)、燃料电池车辆等)的牵引电池。
除了牵引电池14之外，动力传动系统10还包括内燃机20、电动机22以及发电机24。电动机22和发电机24是电机的型态。电动机22和发电机24可以是分离的或者为组合的电动发电机的形式。
在该实施例中，动力传动系统10是采用第一驱动系统和第二驱动系统的功率分流动力传动系统。第一驱动系统和第二驱动系统产生扭矩以驱动一组或多组车辆驱动轮28。第一驱动系统包括发动机20和发电机24的组合。第二驱动系统至少包括电动机22、发电机24以及牵引电池14。电动机22和发电机24是动力传动系统10的电驱动系统的一部分。
发动机20和发电机24可以通过动力传输单元30(例如行星齿轮组)相连。当然，可以利用其他类型的动力传输单元(包括其他齿轮组和变速器)来将发动机20连接到发电机24。在一个非限制性实施例中，动力传输单元30是包括环形齿轮32、中心齿轮34以及齿轮架总成36的行星齿轮组。
发电机24可以由发动机20通过动力传输单元30来驱动以将动能转变成电能。发电机24可以选择性地起到电动机的作用以将电能转变成动能，从而将扭矩输出到连接至动力传输单元30的轴38。
动力传输单元30的环形齿轮32连接至轴40，轴40通过第二动力传输单元44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。在其他示例中可以利用其他动力传输单元。
齿轮46将来自发动机20的扭矩传递到差速器48以最终为车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括能够将扭矩传递到车辆驱动轮28的多个齿轮。在该示例中，第二动力传输单元44通过差速器48机械地耦接至车桥50以将扭矩分配到车辆驱动轮28。
可以选择性地采用电动机22通过将扭矩输出到也连接至第二动力传输单元44的轴52来驱动车辆驱动轮28。在该实施例中，电动机22和发电机24作为再生制动系统的一部分协作，在该再生制动系统中，电动机22和发电机24均可以用作输出扭矩的电动机。例如，电动机22和发电机24可以各自输出电力以对牵引电池14的电池进行再充电。
现在参考图3和图4，牵引电池14包括容纳电池结构(例如电池阵列18)的外壳60。外壳60可以替代地或额外地密封其他电池结构(例如与牵引电池14相关的电子器件)。外壳60是用于电池阵列18和其他电池结构的一种支撑总成。不应该将电池结构视为限于电池阵列18。
外壳60包括第一壳体64、第二壳体68以及盖72。第一壳体64、第二壳体68以及盖72中的一个或多个可以由金属或金属合金材料冲压或铸造而成、由聚合物基材料挤压或模制而成或者由一些其他材料或材料的组合制成。各种通道可以形成在外壳60中以提供与车辆的其余部分和电池阵列18的电连接。
带有外壳60的牵引电池14可以安装到包含图2的动力传动系统10的车辆上。牵引电池14可以安装到车辆的各个区域(包括车辆的乘客舱外部的区域(例如车身底部)以及车辆内部的区域(例如后排座椅下方))。外壳60除了其他方面之外还保护电池阵列18免受环境污染物和腐蚀的侵害。
第一壳体64将电池阵列18a支撑在开放区域76内。第二壳体68将电池阵列18b支撑在开放区域80内。在另一个示例中，第二壳体68支撑电子器件，而不是支撑电池阵列18b。亦即，第一壳体64可以支撑电池阵列，并且第二壳体可以支撑电子器件但不支撑电池阵列，反之亦然。
第二壳体68嵌套在第一壳体64内。将第二壳体68嵌套在第一壳体64内可以将电池阵列18a密封在开放区域76内。盖72可以将电池阵列18b密封在开放区域80内。
电池阵列18在牵引电池14内排列成层。在该示例中，在牵引电池14内电池阵列18a在垂直方向上位于电池阵列18b下方。更具体地，在该示例中，电池阵列18a的所有部分在垂直方向上与电池阵列18b的部分未重合(misaligned)。为了本发明的目的，垂直是参照地平线或地面以及车辆在运行期间的一般位置。
显示出电池阵列18设置在两层中(一上层和一下层中)。在其他示例中，牵引电池14可以包括多于两层的电池阵列18。
在该示例中，第一壳体64、第二壳体68以及盖72通过至少一个共用附接件84固定在一起。在该示例中，共用附接件84各自由将第一壳体64、第二壳体68以及盖72夹紧在一起的机械紧固件(例如螺栓88和螺母92)来提供。在另一个示例中，至少一个共用附接件84由粘合剂、夹子、焊接或者其某些组合来提供。可以利用任何类型的附接件，并且本发明不应该视为是对本文中所述特定附接件的限制。
螺栓88延伸穿过第一壳体64的唇缘100内的孔96，穿过第二壳体68的唇缘108内的孔104以及穿过盖72的唇缘116内的孔112。当螺栓88完全接合螺母92时，第二壳体68的唇缘108大体上夹在盖72的唇缘116和第一壳体64的唇缘100之间。
示例牵引电池14利用八个共用附接件84。共用附接件84围绕开放区域76和80的外围分布。
为了本发明的目的，共用附接件84应视为共用的，这是因为盖72、第一壳体64以及第二壳体68共享共用附接件84。利用共用附接件84允许在不需要单独的固定结构的情况下将第一壳体64、第二壳体68以及盖72固定在一起。因此，降低了牵引电池14的整体部件复杂度。进一步地，不需要分配用于将例如第二壳体68附接到第一壳体64的与共用附接件分开的包装空间。
密封结构118可以设置在唇缘100与唇缘108之间以及唇缘108与唇缘116之间。密封结构118可以阻止污染物移动(例如，通过唇缘100、108、116之间的交界面)。密封结构118可以是基于泡沫的，基于橡胶的或者基于某些其他材料。
在该示例中，螺栓88延伸穿过密封结构118，使得一些密封结构在螺栓88的外侧，而一些密封结构118在螺栓88的内侧。在其他示例中，密封结构118可以完全在螺栓88的外侧，或者完全在螺栓88的内侧。
通常，在该示例中，第一壳体64和第二壳体68是外壳60的具有桶状配置的托盘。第一壳体64包括例如底板120和从底板120横向地以任何角度延伸的多个壁124。电池阵列18a设置在底板120上。可以利用螺栓或其他紧固件来将电池阵列18a固定到底板120。
第二壳体68包括底板128和从底板128的外围横向地以任何角度延伸的多个壁132。电池阵列18b设置在底板128上。可以利用螺栓或其他紧固件来将电池阵列18b固定到底板128。
第一壳体64具有大致上对应于壁124的高度的深度，并且第二壳体68具有大致上对应于壁132的高度的深度。在该示例中，第一壳体64的深度大约是第二壳体68的深度的两倍。
虽然大部分电池阵列18b容纳在第二壳体68的开放区域80内，但是一部分电池阵列18b延伸超过了唇缘108而进入到盖72所提供的开放区域134中。在另一个示例中，电池阵列18b的任何部分都不延伸到盖72所提供的开放区域中，使得电池阵列18b完全容纳在第二壳体68的开放区域80内。
阵列18a和18b构造成彼此类似。每一个电池阵列18a和18b包括沿着轴线并且设置在热交换板140上的多个电池单元136。母线144可以接合沿着电池单元136的侧面的端子(未示出)。这里，母线144接合沿着电池单元136的上面侧的端子。端板(未示出)可以轴向地压紧电池单元136。阵列18a和18b还可以包括将电池单元保持在一起并且使电池阵列18a和18b的各个区域电绝缘的侧壁或其他结构。
在一些示例中，将电池阵列18a和18b固定到各底板120和128的机械紧固件可以延伸穿过各热交换板140以接合各底板120或128。
如果牵引电池14包括多于两层的电池阵列18，则电池组可以包括用来支撑附加层的附加壳体。例如，附加壳体可以嵌套在第二壳体68的开放区域80内。
现在参考图5，根据另一个示例性实施例的牵引电池14a包括第一壳体64a、第二壳体68a以及盖72a。第二壳体68a嵌套在第一壳体64a内以密封由第二壳体68a所提供的开放区域。盖72a密封第二壳体68a的开放区域。
第一壳体64a将多个电池阵列18a支撑在第一下层内。第二壳体68a将多个电池阵列18b支撑在位于第一层之上的第二上层内。
第一壳体64a、第二壳体68a以及盖72a由至少一个共用附接件84a来连接。因此，如图所示，共用附接件84a可以用于一层具有多于一个的电池阵列的牵引电池中。
现在参考图6，根据又一个示例性实施例的示例性牵引电池14b包括全部经由共用附接件84b连接的第一壳体64b、第二壳体68b以及盖72b。第一壳体64b支撑第一下层的至少一个电池阵列18a，并且第二壳体68b支撑第二上层的至少一个电池阵列18b。
第一壳体64b提供接收至少一个电池阵列18a的开放区域。第二壳体68b大致为平面的，并且在该示例中不提供用于接收至少一个电池阵列18b的开放区域。相反，盖72b提供用来容纳至少一个电池阵列18b的开放区域136。
为了本发明的目的，嵌套指的是在彼此内适配的壳体。图4的牵引电池14和图5的牵引电池14a示出了嵌套壳体的示例。与此相反，图6的牵引电池14b示出了不嵌套壳体的示例。
所公开示例的特征包括结合了多层电池阵列同时保持用于将电池阵列固定到各种结构的相对较小的占用空间的牵引电池。将电池阵列堆叠成层可以减小牵引电池的体积和密度。
由于不需要单独的紧固件来固定第二壳体和盖，因此可以减少组装时间以及电池组的总重量。进一步地，第一壳体的底板仅直接支撑下层电池阵列，而不是下层和上层电池阵列。因此可以减小第一壳体的质量。
前文的描述本质上是示例性的，而不是限制性的。本领域的技术人员不必脱离本发明的本质即可显而易见地对所公开的示例做出变化和修改。因此，给予本发明的法律保护范围只能通过研究以下权利要求来确定。