用于電動(dòng)車輛電池總成的壓縮限制器的制造方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明示例性方面的電池總成除其它方面外包括壓縮限制器，該壓縮限制器包括主體和附接頭，該附接頭位于主體第一端附近且配置用于接合電池總成的結(jié)構(gòu)元件。
【專利說(shuō)明】
用于電動(dòng)車輛電池總成的壓縮限制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種電動(dòng)車輛的電池總成。電池總成包括配置用于接合電池總成的結(jié)構(gòu)元件的一個(gè)或多個(gè)壓縮限制器。壓縮限制器承載電池總成內(nèi)的負(fù)荷且引導(dǎo)該總成配合部分的緊固件?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]降低機(jī)動(dòng)車輛燃料消耗和排放的需求是眾所周知的。因此，正在開(kāi)發(fā)減少或完全消除依賴內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛。為這種目的而開(kāi)發(fā)的一種類型的車輛是電動(dòng)車輛?？傮w上，由于電動(dòng)車輛通過(guò)一個(gè)或多個(gè)電池供電的電機(jī)選擇性地驅(qū)動(dòng)，因此電動(dòng)車輛與傳統(tǒng)機(jī)動(dòng)車輛不同。相比之下，傳統(tǒng)機(jī)動(dòng)車輛僅依靠?jī)?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛。
[0003]電動(dòng)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)通常配備有電池總成，該電池總成具有存儲(chǔ)用于為電機(jī)以及電動(dòng)車輛的其它電負(fù)載提供動(dòng)力的電力的多個(gè)電池單元。支撐結(jié)構(gòu)(即端壁、側(cè)壁等) 總體圍繞電池單元以構(gòu)建電池陣列。電池總成可以包括容納在外殼總成內(nèi)的多個(gè)電池陣列。電池陣列需要相對(duì)于彼此以及相對(duì)于外殼總成固定。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明示例性方面的電池總成除其它方面外包括壓縮限制器，該壓縮限制器包括主體和附接頭，該附接頭在主體的第一端附近且配置用于接合電池總成的結(jié)構(gòu)元件。
[0005]在上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，主體在第一端和第二端之間延伸且成錐形。
[0006]在任一上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，主體在從第一端到第二端的方向上逐漸變細(xì)。
[0007]在任一上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，附接頭包括凸緣和與凸緣隔開(kāi)的臂。
[0008]在任一上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，臂沿橫交角度從主體向凸緣延伸。
[0009]在任一上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，凹口形成在凸緣和臂之間。
[0010]在任一上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，凹口在凸緣的底面和臂之間延伸。
[0011]在任一上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，通道穿過(guò)主體形成且配置用于接收緊固件。
[0012]在任一上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，壓縮限制器軸向地設(shè)置在第一電池陣列和第二電池陣列之間。
[0013]在任一上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)元件是電池總成的電池陣列側(cè)壁的延伸部。
[0014]在任一上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，延伸部在電池陣列的電池單元的頂面上方延伸。
[0015]在任一上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，壓縮限制器向電池總成的托盤延伸。
[0016]根據(jù)本發(fā)明另一示例性方面的電池總成除其它方面外包括多個(gè)電池單元、圍繞多個(gè)電池單元延伸的支撐結(jié)構(gòu)以及配置用于接合支撐結(jié)構(gòu)的一部分的壓縮限制器。
[0017]在上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，該部分是支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。
[0018]在任一上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，側(cè)壁包括在多個(gè)電池單元的頂面上方延伸的延伸部。
[0019]在任一上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，壓縮限制器包括主體以及在主體的第一端附近的附接頭。
[0020]在任一上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，附接頭包括凸緣以及與凸緣隔開(kāi)的至少兩個(gè)臂。
[0021]在任一上述總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，凹口形成在凸緣和至少兩個(gè)臂中的一個(gè)之間，支撐結(jié)構(gòu)的該部分延伸到凹口內(nèi)。
[0022]可以單獨(dú)地或任意組合地使用上述段落、權(quán)利要求或下列說(shuō)明書(shū)和附圖中的實(shí)施例、示例以及替代形式，包括它們?nèi)我獾母鞣矫婊蚋髯缘莫?dú)立特征。關(guān)于一個(gè)實(shí)施例所描述的特征可以應(yīng)用于所有的實(shí)施例，除非這樣的特征是不兼容的。
[0023]本發(fā)明的各種特征及有利之處從下列【具體實(shí)施方式】中對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。伴隨【具體實(shí)施方式】的附圖可以簡(jiǎn)要描述如下?！靖綀D說(shuō)明】[0〇24]圖1示意性地示出了電動(dòng)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)；[0〇25]圖2示出了電動(dòng)車輛的電池總成；
[0026]圖3是圖2的電池總成的一部分的俯視圖；
[0027]圖4是穿過(guò)圖2的電池總成的一部分的剖視圖；[〇〇28]圖5示出了電池總成的壓縮限制器。【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明詳述了電動(dòng)車輛的電池總成。該電池總成可以使用一個(gè)或多個(gè)壓縮限制器，該壓縮限制器保持容納在電池總成內(nèi)的多個(gè)電池陣列的整體性和定位。壓縮限制器包括主體和位于主體端部附近的附接頭。附接頭配置用于接合電池陣列的支撐結(jié)構(gòu)的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，附接頭接合支撐結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。壓縮限制器使用“由上而下”的附接技術(shù)將緊固件引導(dǎo)至電池總成托盤處的安裝位置。本發(fā)明的壓縮限制器改善了電池總成內(nèi)部狹小空間的入口并且簡(jiǎn)化了電池總成的組裝和操作。在該【具體實(shí)施方式】的下述段落中更具體地說(shuō)明這些以及其它特征。
[0030]圖1示意性地示出了電動(dòng)車輛12的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10。雖然以混合動(dòng)力電動(dòng)車輛 (HEV)示出，但應(yīng)理解的是，這里描述的構(gòu)思不限于HEV并且可以擴(kuò)展到其它電動(dòng)車輛，包括但不限于插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)、純電動(dòng)車輛(BEV)以及燃料電池車輛。
[0031]在一個(gè)實(shí)施例中，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10是使用了第一傳動(dòng)系統(tǒng)和第二傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力分配動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)(power-split powertrain system)。第一傳動(dòng)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)14和發(fā)電機(jī)18(即第一電機(jī))的組合。第二傳動(dòng)系統(tǒng)至少包括馬達(dá)22(即第二電機(jī))、發(fā)電機(jī)18以及電池總成24。在這個(gè)示例中，第二傳動(dòng)系統(tǒng)被認(rèn)為是動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。第一和第二傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生扭矩以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛12的一組或多組車輛驅(qū)動(dòng)輪28。雖然示為動(dòng)力分配配置，但本發(fā)明可以擴(kuò)展到任何混合動(dòng)力或電動(dòng)車輛，包括全混合動(dòng)力、并聯(lián)混合動(dòng)力、 串聯(lián)混合動(dòng)力、輕度混合動(dòng)力或微混合動(dòng)力。
[0032]在一個(gè)實(shí)施例中是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)14和發(fā)電機(jī)18可以通過(guò)例如行星齒輪組的動(dòng)力傳輸單元30連接。當(dāng)然，包括其它齒輪組和變速器的其它類型的動(dòng)力傳輸單元可以用于將發(fā)動(dòng)機(jī)14連接到發(fā)電機(jī)18。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，動(dòng)力傳輸單元30是包括環(huán)形齒輪32、中心齒輪34和行星齒輪架總成36的行星齒輪組。[〇〇33]發(fā)電機(jī)18可以通過(guò)動(dòng)力傳輸單元30而由發(fā)動(dòng)機(jī)14驅(qū)動(dòng)以使動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能?？蛇x地，發(fā)電機(jī)18可以起馬達(dá)的作用以使電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，由此向連接到動(dòng)力傳輸單元30的軸 38輸出扭矩。由于發(fā)電機(jī)18可操作地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)14,因此發(fā)動(dòng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速可以由發(fā)電機(jī) 18控制。[〇〇34]動(dòng)力傳輸單元30的環(huán)形齒輪32可以連接到軸40,軸40通過(guò)第二動(dòng)力傳輸單元44與車輛驅(qū)動(dòng)輪28連接。第二動(dòng)力傳輸單元44可以包括具有多個(gè)齒輪46的齒輪組。其它動(dòng)力傳輸單元也可以是適宜的。齒輪46將扭矩從發(fā)動(dòng)機(jī)14傳遞到差速器48從而最終為車輛驅(qū)動(dòng)輪 28提供牽引力。差速器48可以包括能夠向車輛驅(qū)動(dòng)輪28傳遞扭矩的多個(gè)齒輪。在一個(gè)實(shí)施例中，第二動(dòng)力傳輸單元44通過(guò)差速器48與車軸50機(jī)械地連接從而向車輛驅(qū)動(dòng)輪28分配扭矩。[〇〇35] 也可以采用馬達(dá)22通過(guò)向軸52輸出扭矩而驅(qū)動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)輪28,軸52也連接到第二動(dòng)力傳輸單元44。在一個(gè)實(shí)施例中，馬達(dá)22以及發(fā)電機(jī)18配合作為再生制動(dòng)系統(tǒng)的一部分， 在該系統(tǒng)中，馬達(dá)22和發(fā)電機(jī)18兩者都可以作為馬達(dá)輸出扭矩。例如，馬達(dá)22和發(fā)電機(jī)18可以各自向電池總成24輸出電力。[〇〇36]電池總成24是示例電動(dòng)車輛電池。電池總成24可以包括高壓牽引電池組，該高壓牽引電池組包括能夠輸出電力以使馬達(dá)22和發(fā)電機(jī)18運(yùn)轉(zhuǎn)的多個(gè)電池陣列。其它類型的能量存儲(chǔ)裝置和/或輸出裝置也可用于為電動(dòng)車輛12提供電力。
[0037]在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，電動(dòng)車輛12具有兩種基本的操作模式。電動(dòng)車輛12可以在使用馬達(dá)22(通常沒(méi)有來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)14的輔助)推進(jìn)車輛的電動(dòng)車輛(EV)模式操作，由此消耗電池總成24的荷電狀態(tài)至其在特定行駛模式/周期的最大可容許放電率。EV模式是電動(dòng)車輛12操作的電荷消耗模式的示例。在EV模式期間，電池總成24的荷電狀態(tài)在一些情況下可以增加，例如由于一段時(shí)間的再生制動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)14在默認(rèn)EV模式通常是關(guān)閉的，但可以必要時(shí)基于車輛系統(tǒng)狀態(tài)或如操作者容許進(jìn)行操作。[〇〇38]電動(dòng)車輛12可以另外以混合動(dòng)力(HEV)模式操作，在HEV模式中發(fā)動(dòng)機(jī)14和馬達(dá)22 二者都用于車輛推進(jìn)。HEV模式是電動(dòng)車輛12操作的電荷保持模式的示例。在HEV模式期間， 為了通過(guò)增加發(fā)動(dòng)機(jī)14的推進(jìn)而將電池總成24的荷電狀態(tài)保持為恒定或近似恒定的水平， 電動(dòng)車輛12可以降低馬達(dá)22的推進(jìn)使用。在本發(fā)明范圍之內(nèi)，電動(dòng)車輛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]圖2、3和4示出了可以并入電動(dòng)車輛內(nèi)的電池總成24。例如，電池總成24可以用于圖1的電動(dòng)車輛12中。電池總成24包括用于向電動(dòng)車輛12的各種部件提供電力的多個(gè)電池陣列56(即電池單元組)。雖然圖2示出總共四個(gè)電池陣列56,但在本發(fā)明的范圍內(nèi)，電池總成24可以包括更多或更少數(shù)量的電池陣列。換言之，本發(fā)明不限于圖2所示的具體配置。
[0040]多個(gè)電池單元58可以沿跨越每個(gè)電池陣列56的長(zhǎng)度并排地堆疊。雖然未具體示出，但電池單元58可以使用匯流條總成彼此電連接。在一個(gè)實(shí)施例中，電池單元58是棱柱狀鋰離子電池單元。但在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以可選地使用具有其它幾何形狀(圓柱形、袋狀等)的電池單元和/或其它化學(xué)品組成(鎳金屬氫、鉛酸等)。[〇〇411支撐結(jié)構(gòu)59圍繞每個(gè)電池陣列56的電池單元58。支撐結(jié)構(gòu)59可以包括相對(duì)的端壁 60和相對(duì)的側(cè)壁62,其沿它們的長(zhǎng)度和寬度相對(duì)彼此壓縮配合以保持電池單元58。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)支撐結(jié)構(gòu)59的側(cè)壁62使用一個(gè)或多個(gè)緊固件64連接到端壁60以形成每個(gè)電池陣列56。[〇〇42]電池總成24可以另外使用一個(gè)或多個(gè)壓縮限制器70,壓縮限制器70設(shè)置在相鄰的電池陣列56之間。在一個(gè)實(shí)施例中，壓縮限制器70定位在電池總成24頂行R1的相鄰電池陣列56的側(cè)壁62之間。在另一實(shí)施例中，壓縮限制器70軸向地定位在連接片65之間，連接片65 從頂行R1的相鄰電池陣列56的側(cè)壁62延伸(在圖3中最佳示出)。其它安裝位置也是適于壓縮限制器70。[〇〇43]壓縮限制器70適于將緊固件72引導(dǎo)至電池總成24托盤74的安裝位置。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，托盤74位于電池總成24的電池陣列56的頂行R1和底行R2之間(在圖2中最佳示出)。托盤74可以可選地位于底行R2下方。緊固件72固定到托盤74以保持電池陣列56在電池總成24內(nèi)的定位。緊固件72也對(duì)電池陣列56施加壓縮負(fù)荷以使電池陣列56在壓力下保持抵靠如冷卻板(未示出)的冷卻元件，冷卻元件被設(shè)計(jì)用于使電池單元58保持在所需溫度范圍內(nèi)。壓縮限位器70配置用于承受在電池陣列56的組裝和操作期間施加的壓縮負(fù)荷。
[0044] 壓縮限制器70進(jìn)一步配置用于接合每個(gè)電池陣列56的支撐結(jié)構(gòu)59的一部分。例如，在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，壓縮限制器70接收支撐結(jié)構(gòu)59側(cè)壁62的延伸部76,延伸部76 配置為凸緣，從而將壓縮限制器70連接到每個(gè)電池陣列56。延伸部76可以在電池單元58的頂面78上方延伸(見(jiàn)圖4)，以使壓縮限制器70在頂面78上方的位置接合電池陣列56。該“由上而下”的附接技術(shù)設(shè)計(jì)為通過(guò)減少對(duì)電池總成24內(nèi)部入口狹小空間的需求而便于電池總成24的組裝，從而固定壓縮限制器70和緊固件72。[〇〇45] 繼續(xù)參照?qǐng)D4,圖5示出了示例性壓縮限制器70。壓縮限制器70包括在第一端82和第二端84之間延伸的主體80。附接頭86位于主體80的第一端82附近。在一個(gè)實(shí)施例中，主體 80成錐形且在從第一端82向第二端84的方向上逐漸變細(xì)。主體80包括用于容納緊固件72的通道88。通道88將緊固件72引導(dǎo)至電池總成24的托盤74處的安裝位置ML(見(jiàn)圖4)。[〇〇46]在一個(gè)實(shí)施例中，附接頭86包括從主體80向外延伸的凸緣90。在一個(gè)實(shí)施例中，凸緣90垂直于主體80延伸。主體80的通道88開(kāi)放穿過(guò)附接頭86的凸緣90。[〇〇47] 一個(gè)或多個(gè)臂92也可以從主體80延伸?？梢栽O(shè)置兩個(gè)或更多個(gè)臂92。臂92設(shè)置在主體80的位于凸緣90和第二端84之間的一部分上。臂92可以以橫交角度朝向凸緣90的底面 91延伸。臂92延伸的實(shí)際角度可以根據(jù)結(jié)構(gòu)元件以及其它因素變化，附接頭86被設(shè)計(jì)用于接收該結(jié)構(gòu)元件。[〇〇48]凹口 94在凸緣90和每個(gè)臂92之間延伸且其尺寸和形狀用于接收支撐結(jié)構(gòu)59側(cè)壁 62的延伸部76(見(jiàn)圖4)。因此，延伸部76被接收在凸緣90和其中一個(gè)臂92之間。以這種方式， 附接頭部86配置用于接合電池總成24的結(jié)構(gòu)元件(這里是側(cè)壁62的一部分)以將壓縮限制器70在電池總成24內(nèi)固定就位。
[0049]雖然不同的非限制性實(shí)施例描述為具有特定部件或步驟，但本發(fā)明的實(shí)施例并不限于那些特定的組合?？梢允褂萌魏畏窍拗菩詫?shí)施例的一些部件或結(jié)構(gòu)與任何其它非限制性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)或部件組合。
[0050]應(yīng)該理解的是，在所有幾幅圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的或類似的元件。應(yīng)該理解的是，雖然公開(kāi)了特定部件的設(shè)置并且以這些示例性實(shí)施例說(shuō)明，但其它設(shè)置也可以受益于本發(fā)明的教導(dǎo)。
[0051]上述說(shuō)明書(shū)應(yīng)該解釋為說(shuō)明性的并且沒(méi)有任何限制的意思。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)可以出現(xiàn)一些變化。出于這些原因，應(yīng)該研究下述權(quán)利要求以確定本發(fā)明的真實(shí)范圍和內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電池總成，包含:壓縮限制器，所述壓縮限制器包括:主體；以及附接頭，所述附接頭在所述主體的第一端附近且配置用于接合所述電池總成的結(jié)構(gòu)元 件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總成，其中所述主體在所述第一端和第二端之間延伸且成錐形。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的總成，其中所述主體在從所述第一端到所述第二端的方向上 逐漸變細(xì)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總成，其中所述附接頭包括凸緣和與所述凸緣隔開(kāi)的臂。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的總成，其中所述臂沿橫交角度從所述主體向所述凸緣延伸。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的總成，包含在所述凸緣和所述臂之間形成的凹口。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的總成，其中所述凹口在所述凸緣的底面和所述臂之間延伸。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總成，包含穿過(guò)所述主體而形成且配置用于接收緊固件的通 道。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總成，其中所述壓縮限制器軸向地設(shè)置在第一電池陣列和第 二電池陣列之間。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總成，其中所述結(jié)構(gòu)元件是所述電池總成的電池陣列側(cè)壁的 延伸部。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的總成，其中所述延伸部在所述電池陣列的電池單元的頂面 上方延伸。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總成，其中所述壓縮限制器向所述電池總成的托盤延伸。
【文檔編號(hào)】H01M2/10GK105977414SQ201610111368
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年2月29日
【發(fā)明人】撒拉烏安南·帕拉瑪斯瓦木, 拉賈拉姆·薩勃拉曼尼亞, 戴夫·莫斯凱特, 湯姆·M·鞏特爾, 干乍那·佩魯馬拉
【申請(qǐng)人】福特全球技術(shù)公司