挤压电池壳体的制作方法

本公开总体涉及用于电动车辆电池组的电池总成，并且更具体地涉及电池总成的挤压电池壳体。

背景技术：

由于电动车辆使用由电池组供电的一个或多个电机选择性地驱动，因此电动车辆与传统机动车辆不同。电机可以代替内燃发动机或与内燃发动机一起驱动电动车辆。示例电动车辆包括混合动力电动车辆(hev)、插电式混合动力电动车辆(phev)、燃料电池车辆(fcv)和电池电动车辆(bev)。

电动车辆的电池组通常包括多个单独的电池总成，每个电池总成具有一个或多个电极。例如，接线柱从电池总成延伸以将电极电连接到汇流条。一些电池组包括与电池总成分开的结构，该结构用于对齐和保持电池总成、使流体移动并且保持随时间的结构完整性。

技术实现要素：

根据本公开的示例性实施例的电池总成除其它方面以外包括提供开放区域的挤压壳体以及电动车辆电池组的电极。电极被保持在开放区域中。

在具有上述总成的一个或多个特征的另一示例中，挤压壳体包含对齐特征部，该对齐特征部配置为与电池组的不同部分接合以限制挤压壳体相对于不同部分的运动。

在具有任一上述总成的一个或多个特征的另一示例中，该电池总成包含多个挤压壳体。对齐特征部是第一个挤压壳体的第一对齐特征部，并且电池组的不同部分是第二个挤压壳体的第二对齐特征部。

在具有任一上述总成的一个或多个特征的另一示例中，电池总成包含端部板，并且电池组的不同部分是端部板的对齐特征部。

在具有任一上述总成的一个或多个特征的另一示例中，对齐特征部从挤压壳体的外表面延伸，该外表面背离开放区域。对齐特征部具有对齐表面，该对齐表面横向于外表面并且与该不同部分接合。

在具有任一上述总成的一个或多个特征的另一示例中，该电池总成包含沿电池组的轴线设置的多个挤压壳体。对齐特征部从面向轴线方向的挤压壳体的表面延伸。

在具有任一上述总成的一个或多个特征的另一示例中，挤压壳体与其它挤压壳体沿电池组的轴线设置。对齐特征部从横向于轴线的挤压壳体的表面延伸。

在具有任一上述总成的一个或多个特征的另一示例中，对齐特征部是位于挤压壳体的第一轴向侧上的第一对齐特征部并且挤压壳体进一步包含位于挤压壳体的第二轴向侧上的第二对齐特征部。第一对齐特征部与第二对齐特征部不对称。

在具有任一上述总成的一个或多个特征的另一示例中，挤压壳体形成管道特征部，该管道特征部配置用于提供管道的至少一部分，该管道的至少一部分在电池组内输送温度管理流体。

在具有任一上述总成的一个或多个特征的另一示例中，管道特征部从挤压壳体的外表面延伸，该外表面背离开放区域。管道特征部具有横向于外表面并且配置为与温度管理流体直接接触的管道表面。

在具有任一上述总成的一个或多个特征的另一示例中，电极围绕电极轴线折叠和缠绕，并且挤压壳体沿与电极轴线对齐的方向被挤压。

在具有任一上述总成的一个或多个特征的另一示例中，第一顶盖被固定到挤压壳体的第一端部并且第二顶盖被固定到挤压壳体的相对的第二端部。

在具有任一上述总成的一个或多个特征部的另一示例中，挤压壳体包含电极定位特征部，该电极定位特征部延伸到开放区域内并且配置用于对齐电极。

根据本公开的另一示例性方面的电极容纳方法除其它方面以外包括将电动车辆电池总成的电极定位在挤压壳体的开放区域中。

具有上述方法的一个或多个特征的另一示例包括将第一顶盖固定到挤压壳体的第一端部，以及将第二顶盖固定到挤压壳体的相对第二端部以将电极大体封闭在开放区域内。

具有任一上述方法的一个或多个特征的另一示例包括使用挤压壳体的对齐特征部相对于电池组的不同部分安装和定位挤压壳体。

具有任一上述方法的一个或多个特征的另一示例包括使用管道在电池组中引导温度管理流体，该管道至少部分由挤压壳体的管道特征部提供。

具有任一上述方法的一个或多个特征的另一示例包括使用电极定位特征部将电极约束在开放区域中，该电极定位特征部延伸到开放区域内。

具有任一上述方法的一个或多个特征的另一示例包括在定位之前缠绕电极以提供电极的果冻卷状结构。

附图说明

公开示例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：

图1示出了示例电动车辆的示意性侧视图；

图2示出了来自图1的车辆的电池组；

图3示出了来自图2的电池组并且包含挤压壳体的电池单元的分解视图；

图4示出了用在图3的电池单元中的另一示例挤压壳体；

图5示出了根据另一示例实施例的两个轴向相邻的电池单元的截面图；

图6示出了根据另一示例实施例的两个轴向相邻的电池单元的截面图；

图7示出了根据另一示例实施例的两个轴向相邻的电池单元的截面图；

图8示出了根据另一示例实施例的三个轴向相邻的电池单元的截面图；

图9示出了根据另一示例实施例的两个轴向相邻的电池单元的截面图；

图10示出了根据另一示例实施例的两个轴向相邻的电池单元的侧视图；

图11示出了用在图3的电池单元中的另一示例挤压壳体的透视图；

图12示出了用在图3的电池单元中的另一示例挤压壳体的透视图；

图13示出了用在图3的电池单元中的另一示例挤压壳体；

图14示出了具有竖直对齐件的电池单元壳体的部分；

图15示出了适于用在图14的电池单元壳体中的顶盖；

图16示出了用在图14的电池单元壳体中的另一示例顶盖；

图17示出了用在图14的电池单元壳体中的又一顶盖；

图18示出了电池单元的分解视图，该电池单元具有位于横向侧上的接线柱；

图19示出了另一示例电池单元的透视分解图，该电池单元具有位于第一横向侧上的接线柱以及位于相对横向侧上的第二接线柱；

图20示出了另一示例电池单元的透视分解图，该电池单元具有延伸穿过位于第一横向侧上的顶盖的接线柱和延伸穿过位于相对横向侧上的另一顶盖的另一接线柱。

具体实施方式

本公开总体涉及用于电动车辆电池组的电池总成。电池总成包括挤压壳体。在一些示例中，挤压壳体包含有助于使电池总成相对于其它结构保持和对齐的挤压特征部。在其它示例中，挤压壳体包括促进温度管理流体流动的挤压特征部。

参考图1，示例电动车辆10包括电池14、电机18和一对车辆驱动车轮22。电机18可以从电池14接收电力。电机18将电力转换为驱动车轮22的扭矩。在一些实施例中，所示的电池14包括相对高电压的牵引电池。

示例性车辆10是全电动车辆。在其它示例中，电动车辆10是混合动力电动车辆，其可以利用内燃发动机代替电机18或与电机18一起提供扭矩来选择性地驱动车轮22。

现在继续参考图1地参考图2，电池14的阵列24包括沿轴线a设置并且轴向夹在端部板30之间的多个单独的电池单元26。电池14可包括阵列24和若干其它阵列。在一些示例中，阵列24被认为是模块或堆。

电池单元26和端部板30设置在热交换板34上。在该示例中，电池单元26包括棱柱状锂离子电池单元。

电池单元26包括接线柱38，接线柱38将单个电池单元26电连接到汇流条或一些其它结构，以向电池单元26传输电力和从电池单元26传输电力。在该示例中，接线柱38从阵列24的横向侧延伸。在其它示例中，一些或全部接线柱38定位在另一区域中，例如在阵列24的竖直顶部。

现在继续参考图2地参考图3，示例电池单元26包括保持电极54的电池单元壳体50。电池单元壳体50提供保持至少一个电极54的开放区域58。在另一示例中，开放区域58保持除电极54之外的其它电极。

示例电极54是包括阴极层、阳极层、隔离阻隔件和绝缘阻隔件的多层结构。电极54围绕电极轴线e折叠和缠绕以提供果冻卷状电极结构。在其它示例中，电极54被堆叠、缠绕或两者都有。

电池单元壳体50包括挤压壳体62、第一顶盖66和第二顶盖70。挤压壳体62提供接收电极54的电池单元壳体50的开放区域58。挤压壳体62有时被认为是挤压管、挤压套筒或挤压罐。为了将电极54封闭在开放区域58内，第一顶盖66固定到挤压壳体62的第一端部，并且第二顶盖70固定到挤压壳体62的相对的第二端部。

在该示例中，第一顶盖66包括孔74。接线柱38穿过孔74延伸到电极54(参见图2)，以促进与电极54的导电连接。

挤压壳体62使用挤压工艺成型。在示例挤压工艺期间，将材料推过模具以形成挤压壳体62的横截面轮廓。挤压壳体62的材料可以是铝或适于挤压工艺的另外的材料。

然后从已经被推过模具的材料切割挤压壳体62。在侧面78和相对侧82从材料切割出挤压壳体62。挤压壳体62的尺寸d在挤压方向上。可以理解的是，挤压壳体62的尺寸d基于相对于侧面82切割侧面78的位置。如果需要具有增加或减小的尺寸d的挤压壳体，则改变切口的位置。因此，可以使用相同的模具和其它挤压工具来形成多个挤压壳体，每个挤压壳体具有不同的尺寸d。在过去，使用深拉伸技术制造的电池单元壳体需要明显的模具变化以改变拉伸方向上的距离。

电极54放置在开放区域58中，以使轴线e与挤压方向对齐。在另一示例中，电极可以放置在开放区域中，以使轴线e横向于挤压方向。

第一顶盖66和第二顶盖70可以通过焊接或另一附接技术(例如压接)固定到挤压壳体62。在该示例中，第一顶盖66和第二顶盖70是铝，但可以由其它材料制成。第一顶盖66和第二顶盖70可以是与挤压壳体62相同的材料，或者是与挤压壳体62不同的材料。第一顶盖66和第二顶盖70可以被铸造或机械加工成所需尺寸。

在本公开的下列部分中，在适当的情况下相同的附图标记指代相同的元件，并且附加有字母的附图标记表示被理解为大体包含上述相应元件的相同特征和益处的修改元件，除非另外指出的情况。

现在参考图4，另一示例挤压壳体62a包括多个特征部90，多个特征部90被挤压在一起并且与挤压壳体62a的其余部分集成。示例特征部90具有矩形轮廓。挤压工艺允许许多不同轮廓或定向的特征部90，例如三角形特征部、凹槽、半球形肋等。

挤压壳体62a的示例特征部90设置在挤压壳体62a的轴向相对侧面92的每一个上并从其突出。特征部90在电池总成轴线a的方向上从挤压壳体62提供的开放区域58a延伸。

示例特征部90可以是对齐特征部、管道特征部或两者。当挤压壳体62a位于电池组的阵列内时，特征部90与电池组的另一部分接合，从而：在相邻壳体62a之间提供所需的间隔、以所需结构对齐和保持壳体62a、便于温度管理流体的流通或这些的一些组合。其它部分与特征部90和挤压壳体62a不同。例如，特征部90可以与电池组内的轴向相邻挤压壳体上的相应对齐特征部接合，以在挤压壳体62a和轴向相邻电池总成的挤压壳体之间提供所需的间隔。该间隔可以用作输送或引导用于温度管理的流体(例如冷却剂)流动的管道或通道。在过去，需要与电池单元壳体分离的独立间隔件来提供这样的间隔。

在阵列内，电池总成在端部板30之间轴向压缩。挤压壳体62a的特征部90可以接触轴向相邻结构的部分，以沿着轴线a向轴向相邻结构(例如另一挤压壳体或其中一个端部板)施加压缩力。特征部90还可以通过限制挤压壳体62a在阵列内的相对运动来增强挤压壳体62a的结构完整性。在过去，需要与电池单元壳体分离的独立间隔件沿着轴线a施加压缩力。

图5至图10示出了包括各自的示例性特征部90b-90g的示例挤压壳体62b-62g的截面图，以及特征部90b-90g如何与电池组的其它不同部分连接。为了绘图清晰，特征部90b-90g已经被夸大和放大。

在图5的示例中，挤压壳体62b的特征部90b在电池组的阵列内彼此连接，以提供挤压壳体62b之间所需的轴向间隔。由轴向间隔产生的间隙g可用于使温度管理流体(例如空气)流通穿过电池组以用于温度管理。挤压壳体62b的第一轴向侧上的特征部90b与挤压壳体62b的相对的第二轴向侧上的特征部90b对称。

在图6的示例中，挤压壳体62c第一轴向侧上的特征部90c与挤压壳体62c相对的第二轴向侧上的特征部90c对称。挤压壳体62c第一轴向侧上的特征部90c提供挤压壳体62c之间所需的轴向间隔。在挤压壳体62c中的至少一个的相对的第二轴向侧上，特征部90c互连到电池组阵列的端部板30c。在阵列的轴向端部处将对齐特征部90c互连到端部板30c可以限制相关挤压壳体62c在横向于轴线a的方向t(例如根据附图的竖直方向)上相对于端部板30c的移动。在该示例中，特征部90c是接收在端部板30c的相应凹槽内的肋。在另一示例中，肋可以从端部板30c延伸到挤压壳体62c内的凹槽中。

在图7的示例中，挤压壳体62d第一轴向侧上的特征部90d与挤压壳体62d相对的第二轴向侧上的特征部90d不对称。也就是说，第一轴向侧上的特征90d是偏置的，并且具有与相对的第二轴向侧上的特征部90d不同的位置。因为特征部90d是不对称的，所以挤压壳体62d被设计成沿一个定向装配在阵列内，这可以有助于在组装期间将挤压壳体62d正确地定位在阵列内。当定位在阵列内时，特征部90d与轴向相邻的挤压壳体62d的相应特征部轴向地重叠。在其它示例中，特征部90d被接收在轴向相邻挤压壳体62d的相应凹槽内。特征部90d从挤压壳体62d的背离挤压壳体62d的开放区域58d的表面轴向延伸。特征部90d包括面向横向于轴线a的方向t(例如图中的向上方向)的表面100和特征部90d从其延伸的挤压壳体62d的表面。表面100与轴向相邻挤压壳体中的特征部的对应表面接合。特征部90d与轴向相邻的挤出壳体的相应特征部之间的相互作用限制了在轴向方向和横向于轴线a的方向上的相对运动，以及确保壳体与壳体对齐。

在图8的示例中，特征部90e从挤压壳体62e的第一轴向侧延伸。在这种意义上，挤压壳体62e是不对称的。特征部90e提供挤压壳体62e之间所需的轴向间隔。

在图9的示例中，挤压壳体62f的第一轴向侧上的特征部90f与挤压壳体62f相对的第二轴向侧上的特征部90f是不对称的。挤压壳体62f的特征部90f与轴向相邻的挤压壳体62f的相应特征接合，以提供间隙g和挤压壳体62f之间所需的轴向间隔两者。在该示例中，间隙g具有总体圆柱形的轮廓。

为了提供总体圆柱形的轮廓，其中一个挤压壳体62f的特征部90f具有凹面轮廓，该凹面轮廓竖直面向下(例如图中向下)以与另一挤压壳体62f中的竖直面向上的凹面轮廓接合。总体圆柱形的轮廓提供了用于使温度管理流体(例如空气或液体)流通穿过电池组的管道或通道。特征部90f允许优化间隙g，优化间隙g使温度管理流体以降低压降、改进冷却效率和降低电池组的电池总成之间的温度变化的方式流通穿过电池组。可以调整特征部90f的尺寸、形状和拓扑结构以使热传递的表面积最大化，同时可以通过面积/体积平衡来定制温度管理流体的流量和压降。

在图10的示例中，挤压壳体62g第一轴向侧上的特征部90g提供了间隙g并且提供了挤压壳体62g之间所需的轴向间隔两者。在至少一个挤压壳体62g相对的第二轴向侧上，特征部90g互连到电池组的端部板30g。挤压壳体62g的第一轴向侧上的特征部90g与挤压壳体62g的第二轴向侧上的特征部90g是不对称的。在该示例中，特征部90g是接收在端部板30g的相应凹槽内的延伸部。在另一示例中，具有所示结构的延伸部可以从端部板30g延伸到挤压壳体62g的凹槽中。特征部90g可便于挤压壳体62g的对齐，并且有利于约束壳体62g或电极。特征部90g通过防止以不正确的取向安装壳体62g而另外有助于组装。

现在参考图11，另一示例挤压壳体62h包括位于挤压壳体62h的竖直底部的特征部90h。例如特征部90h可用于促进挤压壳体62h和电池组内的热交换板34之间的热传递。特征部90h可以被认为是附接或对齐特征部。特征部90h可以定位在挤压壳体62h的任何区域，而不仅仅是竖直底部。

现在参考图12，又一示例挤压壳体62i具有位于挤压壳体62i的竖直底部的多个特征部90i。特征部90i可以用于促进向电池组内的热交换板的热传递。对齐特征部90i可潜在地形成间隙g，间隙g用于使温度管理流体(例如空气或液体)流通穿过电池组。

参考图13，再一示例挤压壳体62j包括延伸到挤压壳体62j的开放区域58j中的多个特征部110。换句话说，特征部110从挤压壳体62j的内壁突出。示例特征部110是对齐特征部，其可以用于保持挤压壳体62j的开放区域58j内的一个或多个电极的位置。在一些示例中，挤压壳体62j和本公开的其它电极壳体可以保持多于一个电极。例如，挤压壳体62j可以保持分别堆叠在彼此之上(例如分别在位置112、114和116)的三个单独的果冻卷状电极。

在图2至图13的示例中，挤压壳体62-62j被配置为使开放空间58在电池组内具有水平定向。现在参考图14，另一示例电池单元壳体50k的挤压壳体62k的开放空间58具有竖直定向。当电池单元壳体50k在电池组内时，第一顶盖66k位于挤压壳体50k的竖直底部，并且第二顶盖70k位于挤压壳体62k的竖直顶部。为了本公开的目的，竖直和水平是相对于地面的。

参考图15至17，各种顶盖661-66n可以与挤压壳体62-62k组合使用。在图15的示例中，顶盖661包括附接特征部120，在顶盖661与图14的竖直定向的挤压壳体62k相关联地使用的情况下，附接特征部120可用于将顶盖661固定到电池组的另一不同部分(例如热交换板34)。附接特征部120可被接收在热交换板的凹槽或电池组的其它不同部分中内，以有助于固定顶盖661而无需单独的机械紧固件。附接特征部120可以增强热传递，而并非依赖于例如随时间劣化的热油脂或单独的界面介质。附接特征部120还可以提供凹槽，该凹槽接收来自电池组其它不同部分的延伸部。附接特征部120可以被设计为使相关的电池总成具有与电池组的其它不同部分相对均匀的间隔。

在图16的示例中，顶盖66m包括特征部124，特征部124便于顶盖66m与热交换板34的紧密接触，以及保持对齐和便于组装(例如在组装期间作为定位特征部)。例如间隔件124可以被接收在热交换板的凹槽内或者可以形成接收热交换板的突出部的凹槽。

在图17的示例中，顶盖66n包括用于使温度管理流体流通穿过电池组的各部分的管道132。

现在参考图18到图20，由于挤压壳体62-62k使用两个顶盖，所以接线柱可以定位在许多不同的位置和结构中，而不需要大量的设计变化。

在图18的示例中，电池单元26o的接线柱38o都延伸穿过电池单元壳体50o的相同顶盖66o。

在图19的示例中，电池单元26p的其中一个接线柱38p延伸穿过顶盖66p和挤压壳体62p之间的接口，并且电池单元26p的另一接线柱38p延伸穿过顶盖70p和挤压壳体62p之间的接口。电池单元26p的接线柱38p设置在电池单元26p的相对端上。

在图20的示例中，电池单元26q的其中一个接线柱38q延伸穿过第一顶盖66q中的孔174，并且电池单元26q的另一接线柱38q延伸穿过第二顶盖70q中的孔178。电池单元26q的接线柱38q设置在电池单元26q的相对端上。

一些所公开的实施例中的特征部包括挤压壳体设计，其可以可选地包括便于对齐、温度管理和结构完整性的特征部。挤压工艺可以适于相对复杂的单向壁轮廓。确保电池总成的对齐能够实现电池总成的接线柱和汇流条之间的更一致的连接，例如，通过这些连接来降低件与件之间电阻的变化。示例实施例可以减少总体部件数量、组装复杂性、组装时间并且在电池组的寿命期间提供增强的阵列对齐保持。这些特征部可以通过阻止挤压壳体以不正确的定向安装来提供组装防错功能。

上述说明书实质上是示例性的而并非限制。在不一定脱离本公开的本质的情况下，所公开示例的变化和修改对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，给予本公开的法律保护的范围只能通过研究下列权利要求来确定。