用于电动车辆电池总成的压缩限制器的制造方法
【专利摘要】根据本发明示例性方面的电池总成除其它方面外包括压缩限制器，该压缩限制器包括主体和附接头，该附接头位于主体第一端附近且配置用于接合电池总成的结构元件。
【专利说明】
用于电动车辆电池总成的压缩限制器
技术领域
[0001]本发明涉及一种电动车辆的电池总成。电池总成包括配置用于接合电池总成的结构元件的一个或多个压缩限制器。压缩限制器承载电池总成内的负荷且引导该总成配合部分的紧固件。【背景技术】
[0002]降低机动车辆燃料消耗和排放的需求是众所周知的。因此，正在开发减少或完全消除依赖内燃发动机的车辆。为这种目的而开发的一种类型的车辆是电动车辆。总体上，由于电动车辆通过一个或多个电池供电的电机选择性地驱动，因此电动车辆与传统机动车辆不同。相比之下，传统机动车辆仅依靠内燃发动机驱动车辆。
[0003]电动车辆的动力传动系统通常配备有电池总成，该电池总成具有存储用于为电机以及电动车辆的其它电负载提供动力的电力的多个电池单元。支撑结构(即端壁、侧壁等) 总体围绕电池单元以构建电池阵列。电池总成可以包括容纳在外壳总成内的多个电池阵列。电池阵列需要相对于彼此以及相对于外壳总成固定。
【发明内容】
[0004]根据本发明示例性方面的电池总成除其它方面外包括压缩限制器，该压缩限制器包括主体和附接头，该附接头在主体的第一端附近且配置用于接合电池总成的结构元件。
[0005]在上述总成的进一步非限制性实施例中，主体在第一端和第二端之间延伸且成锥形。
[0006]在任一上述总成的进一步非限制性实施例中，主体在从第一端到第二端的方向上逐渐变细。
[0007]在任一上述总成的进一步非限制性实施例中，附接头包括凸缘和与凸缘隔开的臂。
[0008]在任一上述总成的进一步非限制性实施例中，臂沿横交角度从主体向凸缘延伸。
[0009]在任一上述总成的进一步非限制性实施例中，凹口形成在凸缘和臂之间。
[0010]在任一上述总成的进一步非限制性实施例中，凹口在凸缘的底面和臂之间延伸。
[0011]在任一上述总成的进一步非限制性实施例中，通道穿过主体形成且配置用于接收紧固件。
[0012]在任一上述总成的进一步非限制性实施例中，压缩限制器轴向地设置在第一电池阵列和第二电池阵列之间。
[0013]在任一上述总成的进一步非限制性实施例中，结构元件是电池总成的电池阵列侧壁的延伸部。
[0014]在任一上述总成的进一步非限制性实施例中，延伸部在电池阵列的电池单元的顶面上方延伸。
[0015]在任一上述总成的进一步非限制性实施例中，压缩限制器向电池总成的托盘延伸。
[0016]根据本发明另一示例性方面的电池总成除其它方面外包括多个电池单元、围绕多个电池单元延伸的支撑结构以及配置用于接合支撑结构的一部分的压缩限制器。
[0017]在上述总成的进一步非限制性实施例中，该部分是支撑结构的侧壁。
[0018]在任一上述总成的进一步非限制性实施例中，侧壁包括在多个电池单元的顶面上方延伸的延伸部。
[0019]在任一上述总成的进一步非限制性实施例中，压缩限制器包括主体以及在主体的第一端附近的附接头。
[0020]在任一上述总成的进一步非限制性实施例中，附接头包括凸缘以及与凸缘隔开的至少两个臂。
[0021]在任一上述总成的进一步非限制性实施例中，凹口形成在凸缘和至少两个臂中的一个之间，支撑结构的该部分延伸到凹口内。
[0022]可以单独地或任意组合地使用上述段落、权利要求或下列说明书和附图中的实施例、示例以及替代形式，包括它们任意的各方面或各自的独立特征。关于一个实施例所描述的特征可以应用于所有的实施例，除非这样的特征是不兼容的。
[0023]本发明的各种特征及有利之处从下列【具体实施方式】中对本领域的技术人员而言是显而易见的。伴随【具体实施方式】的附图可以简要描述如下。【附图说明】[0〇24]图1示意性地示出了电动车辆的动力传动系统；[0〇25]图2示出了电动车辆的电池总成；
[0026]图3是图2的电池总成的一部分的俯视图；
[0027]图4是穿过图2的电池总成的一部分的剖视图；[〇〇28]图5示出了电池总成的压缩限制器。【具体实施方式】
[0029]本发明详述了电动车辆的电池总成。该电池总成可以使用一个或多个压缩限制器，该压缩限制器保持容纳在电池总成内的多个电池阵列的整体性和定位。压缩限制器包括主体和位于主体端部附近的附接头。附接头配置用于接合电池阵列的支撑结构的一部分。在一个实施例中，附接头接合支撑结构的侧壁。压缩限制器使用“由上而下”的附接技术将紧固件引导至电池总成托盘处的安装位置。本发明的压缩限制器改善了电池总成内部狭小空间的入口并且简化了电池总成的组装和操作。在该【具体实施方式】的下述段落中更具体地说明这些以及其它特征。
[0030]图1示意性地示出了电动车辆12的动力传动系统10。虽然以混合动力电动车辆 (HEV)示出，但应理解的是，这里描述的构思不限于HEV并且可以扩展到其它电动车辆，包括但不限于插电式混合动力电动车辆(PHEV)、纯电动车辆(BEV)以及燃料电池车辆。
[0031]在一个实施例中，动力传动系统10是使用了第一传动系统和第二传动系统的动力分配动力传动系统(power-split powertrain system)。第一传动系统包括发动机14和发电机18(即第一电机)的组合。第二传动系统至少包括马达22(即第二电机)、发电机18以及电池总成24。在这个示例中，第二传动系统被认为是动力传动系统10的电力驱动系统。第一和第二传动系统产生扭矩以驱动电动车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。虽然示为动力分配配置，但本发明可以扩展到任何混合动力或电动车辆，包括全混合动力、并联混合动力、 串联混合动力、轻度混合动力或微混合动力。
[0032]在一个实施例中是内燃发动机的发动机14和发电机18可以通过例如行星齿轮组的动力传输单元30连接。当然，包括其它齿轮组和变速器的其它类型的动力传输单元可以用于将发动机14连接到发电机18。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和行星齿轮架总成36的行星齿轮组。[〇〇33]发电机18可以通过动力传输单元30而由发动机14驱动以使动能转化为电能。可选地，发电机18可以起马达的作用以使电能转化为动能，由此向连接到动力传输单元30的轴 38输出扭矩。由于发电机18可操作地连接到发动机14,因此发动机14的转速可以由发电机 18控制。[〇〇34]动力传输单元30的环形齿轮32可以连接到轴40,轴40通过第二动力传输单元44与车辆驱动轮28连接。第二动力传输单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其它动力传输单元也可以是适宜的。齿轮46将扭矩从发动机14传递到差速器48从而最终为车辆驱动轮 28提供牵引力。差速器48可以包括能够向车辆驱动轮28传递扭矩的多个齿轮。在一个实施例中，第二动力传输单元44通过差速器48与车轴50机械地连接从而向车辆驱动轮28分配扭矩。[〇〇35] 也可以采用马达22通过向轴52输出扭矩而驱动车辆驱动轮28,轴52也连接到第二动力传输单元44。在一个实施例中，马达22以及发电机18配合作为再生制动系统的一部分， 在该系统中，马达22和发电机18两者都可以作为马达输出扭矩。例如，马达22和发电机18可以各自向电池总成24输出电力。[〇〇36]电池总成24是示例电动车辆电池。电池总成24可以包括高压牵引电池组，该高压牵引电池组包括能够输出电力以使马达22和发电机18运转的多个电池阵列。其它类型的能量存储装置和/或输出装置也可用于为电动车辆12提供电力。
[0037]在一个非限制性实施例中，电动车辆12具有两种基本的操作模式。电动车辆12可以在使用马达22(通常没有来自发动机14的辅助)推进车辆的电动车辆(EV)模式操作，由此消耗电池总成24的荷电状态至其在特定行驶模式/周期的最大可容许放电率。EV模式是电动车辆12操作的电荷消耗模式的示例。在EV模式期间，电池总成24的荷电状态在一些情况下可以增加，例如由于一段时间的再生制动。发动机14在默认EV模式通常是关闭的，但可以必要时基于车辆系统状态或如操作者容许进行操作。[〇〇38]电动车辆12可以另外以混合动力(HEV)模式操作，在HEV模式中发动机14和马达22 二者都用于车辆推进。HEV模式是电动车辆12操作的电荷保持模式的示例。在HEV模式期间， 为了通过增加发动机14的推进而将电池总成24的荷电状态保持为恒定或近似恒定的水平， 电动车辆12可以降低马达22的推进使用。在本发明范围之内，电动车辆12可以以除了EV模式和HEV模式以外的其它操作模式操作。[〇〇39]图2、3和4示出了可以并入电动车辆内的电池总成24。例如，电池总成24可以用于图1的电动车辆12中。电池总成24包括用于向电动车辆12的各种部件提供电力的多个电池阵列56(即电池单元组)。虽然图2示出总共四个电池阵列56,但在本发明的范围内，电池总成24可以包括更多或更少数量的电池阵列。换言之，本发明不限于图2所示的具体配置。
[0040]多个电池单元58可以沿跨越每个电池阵列56的长度并排地堆叠。虽然未具体示出，但电池单元58可以使用汇流条总成彼此电连接。在一个实施例中，电池单元58是棱柱状锂离子电池单元。但在本发明的范围内，可以可选地使用具有其它几何形状(圆柱形、袋状等)的电池单元和/或其它化学品组成(镍金属氢、铅酸等)。[〇〇411支撑结构59围绕每个电池阵列56的电池单元58。支撑结构59可以包括相对的端壁 60和相对的侧壁62,其沿它们的长度和宽度相对彼此压缩配合以保持电池单元58。在一个实施例中，每个支撑结构59的侧壁62使用一个或多个紧固件64连接到端壁60以形成每个电池阵列56。[〇〇42]电池总成24可以另外使用一个或多个压缩限制器70,压缩限制器70设置在相邻的电池阵列56之间。在一个实施例中，压缩限制器70定位在电池总成24顶行R1的相邻电池阵列56的侧壁62之间。在另一实施例中，压缩限制器70轴向地定位在连接片65之间，连接片65 从顶行R1的相邻电池阵列56的侧壁62延伸(在图3中最佳示出)。其它安装位置也是适于压缩限制器70。[〇〇43]压缩限制器70适于将紧固件72引导至电池总成24托盘74的安装位置。在一个非限制性实施例中，托盘74位于电池总成24的电池阵列56的顶行R1和底行R2之间(在图2中最佳示出)。托盘74可以可选地位于底行R2下方。紧固件72固定到托盘74以保持电池阵列56在电池总成24内的定位。紧固件72也对电池阵列56施加压缩负荷以使电池阵列56在压力下保持抵靠如冷却板(未示出)的冷却元件，冷却元件被设计用于使电池单元58保持在所需温度范围内。压缩限位器70配置用于承受在电池阵列56的组装和操作期间施加的压缩负荷。
[0044] 压缩限制器70进一步配置用于接合每个电池阵列56的支撑结构59的一部分。例如，在一个非限制性实施例中，压缩限制器70接收支撑结构59侧壁62的延伸部76,延伸部76 配置为凸缘，从而将压缩限制器70连接到每个电池阵列56。延伸部76可以在电池单元58的顶面78上方延伸(见图4)，以使压缩限制器70在顶面78上方的位置接合电池阵列56。该“由上而下”的附接技术设计为通过减少对电池总成24内部入口狭小空间的需求而便于电池总成24的组装，从而固定压缩限制器70和紧固件72。[〇〇45] 继续参照图4,图5示出了示例性压缩限制器70。压缩限制器70包括在第一端82和第二端84之间延伸的主体80。附接头86位于主体80的第一端82附近。在一个实施例中，主体 80成锥形且在从第一端82向第二端84的方向上逐渐变细。主体80包括用于容纳紧固件72的通道88。通道88将紧固件72引导至电池总成24的托盘74处的安装位置ML(见图4)。[〇〇46]在一个实施例中，附接头86包括从主体80向外延伸的凸缘90。在一个实施例中，凸缘90垂直于主体80延伸。主体80的通道88开放穿过附接头86的凸缘90。[〇〇47] 一个或多个臂92也可以从主体80延伸。可以设置两个或更多个臂92。臂92设置在主体80的位于凸缘90和第二端84之间的一部分上。臂92可以以横交角度朝向凸缘90的底面 91延伸。臂92延伸的实际角度可以根据结构元件以及其它因素变化，附接头86被设计用于接收该结构元件。[〇〇48]凹口 94在凸缘90和每个臂92之间延伸且其尺寸和形状用于接收支撑结构59侧壁 62的延伸部76(见图4)。因此，延伸部76被接收在凸缘90和其中一个臂92之间。以这种方式， 附接头部86配置用于接合电池总成24的结构元件(这里是侧壁62的一部分)以将压缩限制器70在电池总成24内固定就位。
[0049]虽然不同的非限制性实施例描述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的组合。可以使用任何非限制性实施例的一些部件或结构与任何其它非限制性实施例的结构或部件组合。
[0050]应该理解的是，在所有几幅图中相同的附图标记标识对应的或类似的元件。应该理解的是，虽然公开了特定部件的设置并且以这些示例性实施例说明，但其它设置也可以受益于本发明的教导。
[0051]上述说明书应该解释为说明性的并且没有任何限制的意思。本领域普通技术人员可以理解，在本发明的范围之内可以出现一些变化。出于这些原因，应该研究下述权利要求以确定本发明的真实范围和内容。
【主权项】
1.一种电池总成，包含:压缩限制器，所述压缩限制器包括:主体；以及附接头，所述附接头在所述主体的第一端附近且配置用于接合所述电池总成的结构元 件。2.根据权利要求1所述的总成，其中所述主体在所述第一端和第二端之间延伸且成锥形。3.根据权利要求2所述的总成，其中所述主体在从所述第一端到所述第二端的方向上 逐渐变细。4.根据权利要求1所述的总成，其中所述附接头包括凸缘和与所述凸缘隔开的臂。5.根据权利要求4所述的总成，其中所述臂沿横交角度从所述主体向所述凸缘延伸。6.根据权利要求4所述的总成，包含在所述凸缘和所述臂之间形成的凹口。7.根据权利要求6所述的总成，其中所述凹口在所述凸缘的底面和所述臂之间延伸。8.根据权利要求1所述的总成，包含穿过所述主体而形成且配置用于接收紧固件的通 道。9.根据权利要求1所述的总成，其中所述压缩限制器轴向地设置在第一电池阵列和第 二电池阵列之间。10.根据权利要求1所述的总成，其中所述结构元件是所述电池总成的电池阵列侧壁的 延伸部。11.根据权利要求10所述的总成，其中所述延伸部在所述电池阵列的电池单元的顶面 上方延伸。12.根据权利要求1所述的总成，其中所述压缩限制器向所述电池总成的托盘延伸。
【文档编号】H01M2/10GK105977414SQ201610111368
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】撒拉乌安南·帕拉玛斯瓦木, 拉贾拉姆·萨勃拉曼尼亚, 戴夫·莫斯凯特, 汤姆·M·巩特尔, 干乍那·佩鲁马拉
【申请人】福特全球技术公司