牵引电池上层电池阵列支撑总成及支撑方法与流程

1.本公开总体上涉及支撑多层牵引电池的上层电池阵列。


背景技术：

2.电动化车辆不同于常规的机动车辆，因为电动化车辆使用由牵引电池供电的一个或多个电机来选择性地驱动。电机可作为内燃发动机的替代或补充来驱动电动化车辆。示例性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)和纯电动车(bev)。牵引电池可包括分层布置的电池阵列。


技术实现要素：

3.一种根据本公开的示例性方面的多层牵引电池支撑总成尤其包括：下层电池阵列；中间托架，所述中间托架直接固定到所述下层电池阵列的至少一个端板；以及上层电池阵列，所述上层电池阵列支撑在所述中间托架上。
4.在前述总成的另一示例中，所述下层电池阵列竖直地位于所述中间托架和所述上层电池阵列的下方。
5.前述总成中任一个的另一示例包括外壳、横向构件和安装在所述横向构件上的至少一个支柱。所述中间托架另外直接固定到所述至少一个支柱。
6.在前述总成中任一个的另一示例中，所述支柱是安装在所述横向构件上并且支撑所述中间托架的多个支柱中的一个。
7.前述总成中任一个的另一示例包括所述外壳的外壳托盘。所述外壳托盘具有底板。所述外壳托盘还包括前壁、后壁和从所述前壁水平地延伸到所述后壁的相对侧壁。所述横向构件沿着横向构件轴线在所述外壳托盘的所述相对侧壁之间延伸。
8.前述总成中任一个的另一示例包括外壳盖，所述外壳盖固定到所述外壳托盘以提供具有内部的外壳。
9.前述总成中任一个的另一示例包括将所述中间托架直接固定到所述端板的第一机械紧固件和将所述中间托架固定到所述支柱的第二机械紧固件。
10.前述总成中任一个的另一示例包括将所述中间托架直接固定到所述端板的机械紧固件。
11.在前述总成中任一个的另一示例中，所述下层电池阵列和所述中间托架横向延伸到所述上层电池阵列的外侧。
12.在前述总成中任一个的另一示例中，所述下层电池阵列是驾驶员侧上的第一下层电池阵列。所述总成还包括在乘客侧上的第二下层电池阵列。所述中间托架直接固定到所述第一下层电池阵列的端板并且直接固定到所述第二下层电池阵列的端板。
13.在前述总成中任一个的另一示例中，所述中间托架仅通过所述第一下层电池阵列和所述第二下层电池阵列的所述端板而直接连接到所述第一下层电池阵列和所述第二下层电池阵列。
14.在前述总成中任一个的另一示例中，所述中间托架支撑多于一个上层电池阵列。
15.在前述总成中任一个的另一示例中，所述中间托架包括切口，所述切口竖直地位于所述下层电池阵列的多个电池单元的正上方。
16.一种根据本公开的另一示例性方面的多层牵引电池支撑方法包括：用下层电池阵列的端板支撑中间托架；以及用所述中间托架支撑上电池阵列。所述中间托架直接固定到所述端板。
17.前述方法的另一示例包括用支柱支撑所述中间托架，所述支柱固定到牵引电池内的横向构件。
18.前述方法中任一种的另一示例包括使用第一机械紧固件将所述中间托架固定到所述端板以及使用第二机械紧固件将所述中间托架固定到所述支柱。
19.前述方法中任一种的另一示例包括用第一下层电池阵列的端板和第二下层电池阵列的端板支撑所述中间托架。
20.在前述方法中任一种的另一示例中，所述下层电池阵列和所述中间托架横向延伸到所述上层电池阵列的外侧。
21.前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各种方面或相应各个特征中的任一者)可独立地或以任何组合采用。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非此类特征是不兼容的。
附图说明
22.根据具体实施方式，所公开示例的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将变得明显。随附于具体实施方式的附图可简要地描述如下：
23.图1示意性地示出电动化车辆的动力传动系统。
24.图2示出来自图1的动力传动系统的多层牵引电池的选定部分的展开图。
25.图3示出直接固定到下层电池阵列的端板的牵引电池的中间托架。
26.图4示出支撑在中间托架上的上层电池阵列。
27.图5示出沿图4中的线5-5截取的截面的一部分。
28.图6示出沿图4中的线6-6截取的截面视图的一部分。
具体实施方式
29.电动化车辆的多层牵引电池可包括在下层上的电池阵列和在一个或多个上层上的电池阵列。与仅具有单层电池阵列的牵引电池相比，具有多层电池阵列的牵引电池可具有增加的竖直高度和更高的重心。增加的竖直高度和更高的重心尤其可改变多层牵引电池对负载(诸如碰撞负载)的反应方式。
30.本公开详细描述了用于支撑上层的电池阵列的总成和方法。所述总成和方法利用直接固定到下层电池阵列的端板的中间托架。所述中间托架可便于分配和吸收施加到多层牵引电池的负载。
31.图1示意性地示出电动化车辆的动力传动系统10的选定部分。尽管被描绘为混合动力电动化车辆(hev)，但应当理解，本文描述的概念不限于hev并且可延伸到其他电动化车辆，包括但不限于插电式混合动力电动化车辆(phev)、燃料电池车辆(fcv)和电池电动化
车辆(bev)。
32.在一个实施例中，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。第一驱动系统包括发动机12和发电机14(即，第一电机)的组合。第二驱动系统至少包括马达16(即，第二电机)、发电机14和至少一个牵引电池18。在此示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一驱动系统和第二驱动系统生成扭矩来驱动电动化车辆的一组或多组车辆驱动轮20。
33.在此示例中为内燃发动机的发动机12和发电机14可通过动力传递单元22连接。在一个非限制性实施例中，动力传递单元22是行星齿轮组，其包括环形齿轮24、中心齿轮26和齿轮架总成28。当然，包括其他齿轮组和变速器的其他类型的动力传递单元可用于将发动机12连接到发电机14。
34.发电机14可由发动机12通过动力传递单元22驱动，以将动能转化成电能。发电机14可替代地用作马达以将电能转化成动能，从而向连接到动力传递单元22的轴30输出扭矩。因为发电机14可操作地连接到发动机12，所以发动机12的速度可由发电机14控制。
35.动力传递单元22的环形齿轮24可连接到轴32，所述轴通过第二动力传递单元34连接到车辆驱动轮20。第二动力传递单元34可包括具有多个齿轮36的齿轮组。其他动力传递单元也可以是合适的。齿轮36将扭矩从发动机12传递至差速器38，以最终向车辆驱动轮20提供牵引力。差速器38可包括多个齿轮，所述多个齿轮能够将扭矩传递到车辆驱动轮20。在此示例中，第二动力传递单元34通过差速器38机械地耦接到车桥40，以将扭矩分配到车辆驱动轮20。
36.马达16(即，第二电机)也可用于通过向也连接到第二动力传递单元34的轴42输出扭矩来驱动车辆驱动轮20。在一个实施例中，马达16和发电机14作为再生制动系统的一部分协作，其中马达16和发电机14两者都可用作马达以输出扭矩。例如，马达16和发电机14可各自向牵引电池18输出电功率。
37.牵引电池18具有能够输出电功率以操作马达16和发电机14的高压电池的形式。牵引电池18是牵引电池，因为牵引电池提供动力来驱动车辆驱动轮20。
38.在示例性实施例中，牵引电池18是包括多个电池阵列44或电池模块的电池组。电池阵列44中的每一个都包括多个单独的电池单元。
39.在示例性实施例中，牵引电池18包括布置在下层上的多个下电池阵列44l和布置在上层上的多个上电池阵列44u。上电池阵列44u竖直地位于下电池阵列44l的上方。出于封装原因和出于其他设计原因，诸如增加牵引电池18的能量密度，可能需要将电池阵列44分层布置。
40.出于本公开的目的，竖直是参考地面和在操作期间参考具有动力传动系统10的电动化车辆的法线取向而言的。
41.现在参考图2至图6并且继续参考图1，牵引电池18包括外壳46，所述外壳容纳牵引电池18的电池模块44和其他部件。外壳46尤其包括外壳盖(图1)48、外壳托盘52、乘客侧纵梁54p、驾驶员侧纵梁54d和后端纵梁56。在图2至图4中已移除外壳盖48，以显露上层的电池阵列44u和下层的电池阵列44l。在组装好的牵引电池18中，外壳盖48可固定到外壳托盘52，以将电池阵列44封闭在外壳46的内部。
42.在此示例中，外壳46在外壳46的内部包括横向构件62。横向构件62在车辆横向方
向上从驾驶员侧纵梁54d延伸到乘客侧纵梁54p。横向构件62可帮助加强牵引电池18。当向具有牵引电池18的车辆施加诸如碰撞负载的负载时，横向构件62增加了支撑并且帮助控制牵引电池18的运动。
43.横向构件62固定到外壳托盘52的底板64。横向构件62和下层电池阵列44l支撑在外壳托盘52的底板64上。
44.电池阵列44各自包括设置在端板72之间的多个单独的电池单元70。电池单元70可被压缩在端板72之间。电池阵列44固定在外壳46内。
45.如图5所示，对于下层电池阵列44l，机械紧固件74可延伸穿过端板72以将下层电池阵列44l固定到外壳托盘52的底板64。
46.在此示例中，上层电池阵列44u支撑在中间托架80上，所述中间托架直接固定到下层电池阵列44l的端板72。中间托架80也可被称为平台、上层托盘或中间托盘。中间托架80可为金属或金属合金结构。中间托架80可包括切口84以减轻中间托架80的总重量。切口84中的至少一个位于下层电池阵列44l内的电池单元70的正上方。
47.中间托架80包括孔口86，所述孔口接纳机械紧固件88，所述机械紧固件用于将中间托架80直接固定到下层电池阵列44l的至少一个端板72。
48.中间托架80另外包括孔口90，所述孔口接纳机械紧固件94，所述机械紧固件用于将中间托架80直接固定到从横向构件62或后端纵梁56向上延伸的相应的支柱98。支柱98和端板72将中间托架80支撑在外壳46内的竖直升高位置。
49.支柱98可以是经挤出或经铸造的。支柱98可为金属或金属合金材料。支柱98可焊接或机械地紧固到横向构件62或后端纵梁56。
50.当中间托架80正在支撑上层电池阵列44u时，下层电池阵列44l竖直地位于中间托架80和上层电池阵列44u的下方。
51.在此示例中，下层电池阵列44l包括两个下层电池阵列44l，所述两个下层电池阵列竖直地位于中间托架80的下方。这些下层电池阵列44l中的一个位于牵引电池18的驾驶员侧，而另一个位于牵引电池18的乘客侧。下层电池阵列44l在车辆横向方向上彼此间隔开，以在两个下层电池阵列44l之间提供间隙区域c(图3)。牵引电池18的布线和其他各种部件可设置在间隙区域c内。
52.在此示例中，上层电池阵列44u包括两个上层电池阵列44u。这些上层电池阵列44u中的一个位于牵引电池18的驾驶员侧，并且另一个位于牵引电池18的乘客侧。上层电池阵列44u在汽车横向方向上比下层电池阵列44l靠得更近。因此，两个上层电池阵列44u之间的区域a在汽车横向方向上不如两个下层电池阵列44l之间的间隙区域c那么宽。
53.牵引电池18内的各个电池阵列44的尺寸基本上相同。由于两个下层电池阵列44l之间的空隙区域c大于两个上层电池阵列44u之间的空隙区域a，因此下层电池阵列44l和中间托架80在乘客侧和驾驶员侧上都横向延伸到上层电池阵列44u的外侧。也就是说，如图4所示，下层电池阵列44l和中间托架80比上层电池阵列44u中的任一个向外延伸得更远。此“阶梯式”构型可提供间隙，以便于将中间托架80紧固到下层电池阵列44l的端板72。
54.中间托架80支撑多个上层电池阵列44u。在此示例中，中间托架80支撑两个上层电池阵列44u。中间托架80在两个单独且不同的下层电池阵列44l上方作为单个连续结构延伸。利用同一中间托架80跨越两个下层电池阵列尤其可降低总体构建和零件复杂性。
55.一种用于多层牵引电池的示例性支撑方法包括将中间托架直接固定到下层电池阵列的至少一个端板。所述方法还包括用中间托架支撑至少一个上层电池阵列，所述中间托架直接固定到下层电池阵列的至少一个端板。
56.所公开的示例的特征可包括中间托架，所述中间托架直接固定到牵引电池内的下层阵列的端板。中间托架可另外固定到从牵引电池的横向构件延伸的支柱。当向电池施加负载时，将中间托架固定到这些不同的结构尤其可帮助控制电池内的运动学。
57.在碰撞事件期间，中间托架可帮助保持上层阵列。将中间托架固定到下层阵列的端板可帮助增加中间托架和上层阵列的固有频率，这可减少中间托架的蹦床效应(trampolining effect)。当向电池组施加负载时，将中间托架附接到下层托盘还可减小电池阵列的力矩。一部分负载通过附接件被引导到下层阵列。将中间托架直接附接到下层电池阵列可通过限制所需的附加托架和支撑件的数量来降低总体复杂性。
58.前文描述在本质上是示例性的而非限制性的。对所公开的示例作出的变化和修改对于本领域技术人员而言可能变得明显，所述变化和修改不一定脱离本公开的本质。因此，赋予本公开的法律保护范围只能通过研究所附权利要求来确定。