阅读说明：本技术 用于电气化车辆电池组的分体式面板阵列板总成 (Split panel array plate assembly for electrified vehicle battery pack ) 是由 沙拉瓦南·帕拉马西瓦姆 拉贾拉姆·苏布兰马尼安 马利卡琼·维拉穆尔西 巴斯卡拉·波达卡亚拉 于 2019-06-21 设计创作，主要内容包括：本公开提供了“用于电气化车辆电池组的分体式面板阵列板总成”。本公开详述了用于电气化车辆电池组内的电池总成。示例性电池总成包括一组电池单元和接触所述电池总成的一部分的阵列板总成。所述阵列板总成可以实施包括布置成嵌套在一起的外面板和内面板的分体式面板设计。所述外面板和所述内面板中的一者或两者可以包括压花图案。在各种其他优点中,所述分体式面板设计在没有显著增加所述阵列板总成或所述电池总成的整体封装深度的情况下增加了所述阵列板总成的刚度。(The present disclosure provides a split panel array plate assembly for an electrified vehicle battery pack. The present disclosure details a battery assembly for use within an electrified vehicle battery pack. An exemplary battery assembly includes a set of battery cells and an array plate assembly contacting a portion of the battery assembly. The array plate assembly may implement a split panel design comprising an outer panel and an inner panel arranged to nest together. One or both of the outer panel and the inner panel may include an embossed pattern. Among various other advantages, the split panel design increases the rigidity of the array plate assembly without significantly increasing the overall package depth of the array plate assembly or the cell assembly.)

用于电气化车辆电池组的分体式面板阵列板总成

技术领域

本公开涉及用于电气化车辆电池组的电池总成。示例性电池总成可以包括用于封装一组电池单元的分体式面板阵列板总成。

背景技术

降低汽车燃料消耗和排放的愿望已有详细记载。因此，正在开发降低或完全消除对内燃发动机的依赖的电气化车辆。一般而言，电气化车辆与常规的机动车辆不同，因为它们由一个或多个电池供电的电机选择性地驱动。相反，常规的机动车辆完全依赖内燃发动机来推进车辆。

高压电池组通常为电气化车辆的电机和其他电气负载供电。电池组包括多个电池单元，这些电池单元存储用于为这些电气负载供电的能量。电池单元在充电和放电操作期间产生热量。在充电操作和放电操作期间，电池单元的外部轮廓可能鼓起或膨胀。电池单元的鼓起可能导致周围阵列板的偏转，从而导致不一致的阵列尺寸和封装挑战。

发明内容

根据本公开的示例性方面，电池总成尤其包括一组电池单元和与所述一组电池单元的一部分接触的阵列板总成。阵列板总成包括嵌套在一起的外面板和内面板。

在上述电池总成的另一非限制性实施例中，所述一组电池单元包括保持在多个阵列框架内的多个电池单元。

在任一前述电池总成的另一非限制性实施例中，阵列板总成抵靠多个电池单元中的至少一个或多个阵列框架中的至少一个被接收。

在任何前述电池总成的另一非限制性实施例中，阵列板总成定位在所述一组电池单元的纵向范围。

在任何前述电池总成的另一非限制性实施例中，阵列板总成沿着所述一组电池单元的侧面定位。

在任何前述电池总成的另一非限制性实施例中，内面板定位在所述一组电池单元和外面板之间。

在任何前述电池总成的另一非限制性实施例中，外面板或内面板包括压花图案。

在任何前述电池总成的另一非限制性实施例中，外面板和内面板中的每一者都包括压花图案，并且内面板的压花图案的第一多个肋部段嵌套在外面板的压花图案的第一多个肋部段内。

在任何前述电池总成的另一非限制性实施例中，外面板的压花图案的第二多个肋部段嵌套在内面板的压花图案的第二多个肋部段内。

在任何前述电池总成的另一非限制性实施例中，外面板包括第一安装腿，并且内面板包括与第一安装腿嵌套的第二安装腿。

在任何前述电池总成的另一非限制性实施例中，第一安装腿包括第一开口，并且第二安装腿包括与第一开口对准的第二开口。

在任何前述电池总成的另一非限制性实施例中，紧固件延伸穿过第一开口和第二开口。

在任何前述电池总成的另一非限制性实施例中，外面板和内面板中的每一者都包括多个对准的安装开口。

在任何前述电池总成的另一非限制性实施例中，电池总成是电池组的一部分。

在任何前述电池总成的另一非限制性实施例中，电池组是电气化车辆的一部分。

根据本公开的另一示例性方面的方法尤其包括将阵列板总成抵靠电池总成的一组电池单元定位。阵列板总成包括分体式面板设计，所述分体式面板设计包括布置成彼此嵌套的外面板和内面板。

在前述方法的另一非限制性实施例中，定位阵列板总成包括将阵列板总成定位在所述一组电池单元的纵向范围，沿着所述一组电池单元的侧面定位阵列板总成，或者将阵列板总成定位在所述纵向范围并沿着所述侧面定位第二阵列板总成。

在任一前述方法的另一非限制性实施例中，所述方法包括将紧固件***穿过外面板和内面板并进入所述一组电池单元的阵列框架中。

在任何前述方法的另一非限制性实施例中，所述方法包括将紧固件***穿过外面板和内面板的嵌套的安装腿，并且然后***容纳电池总成的外壳总成的结构中。

在任何前述方法的另一非限制性实施例中，外面板、内面板或两者都包括压花图案，所述压花图案被构造为在不增加电池总成的整体封装深度的情况下加固阵列板总成。

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，包括其各个方面或相应单独特征中的任何一个，可以独立地或以任何组合方式被采用。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非这些特征不兼容。

根据以下

具体实施方式

，本公开的各种特征和优点对于所属领域技术人员将是显而易见的。随附于具体实施方式的附图可以如下简要描述。

附图说明

图1示意性地示出了电气化车辆的动力传动系统。

图2示出了电气化车辆的电池总成。

图3是通过图2的电池总成的截面A-A的横截面视图。

图4示出了图2的电池总成的电池单元。

图5示出了另一示例性电池总成。

图6示出了又一示例性电池总成。

图7示出了根据本公开实施例的阵列板总成。示例性阵列板总成可以包括分体式面板设计。

图8是图7的阵列板总成的分解图。

图9示出了图7的阵列板总成的外面板。

图10示出了图7的阵列板总成的内面板。

图11示出了根据本公开的另一实施例的阵列板总成。

图12示出了根据本公开的又一实施例的阵列板总成。

具体实施方式

本公开详述了用于电气化车辆电池组内的电池总成。示例性电池总成包括一组电池单元和接触所述一组电池单元的一部分的阵列板总成。阵列板总成可以实施包括嵌套在一起的外面板和内面板的分体式面板设计。外面板和内面板中的一者或两者可以包括压花图案。在各种其他优点中，本文所述的分体式面板设计增加了阵列板总成的刚度，而没有显著增加阵列板总成或电池总成的整体封装深度。本公开的这些和其他特征在本具体实施方式的以下段落中更加详细地论述。

图1示意性地示出了电气化车辆12的动力传动系统10。在实施例中，动力传动系统10是混合动力电动车辆(HEV)的动力传动系统。然而，尽管在实施例中被描绘为HEV，但是本文描述的概念可以延伸到其他电气化车辆，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。

在实施例中，动力传动系统10是采用第一驱动系统和第二驱动系统的动力分流动力传动系统。第一驱动系统包括发动机14和发电机18(即，第一电机)的组合。第二驱动系统至少包括马达22(即，第二电机)、发电机18和电池组24。在这个示例中，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各自能够生成扭矩以驱动电气化车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。尽管图1中描绘了动力分流构造，但是本公开扩展到任何混合动力或电动车辆，包括完全混合动力车辆、并联式混合动力车辆、串联式混合动力车辆、轻度混合动力车辆或微混合动力车辆。

发动机14可以是内燃发动机，发动机14和发电机18可以通过动力传递单元30(诸如行星齿轮组)连接。当然，其他类型的动力传递单元，包括其他齿轮组和变速器，可用于将发动机14连接到发电机18。在非限制性实施例中，动力传递单元30是包括环形齿轮32、中心齿轮34和齿轮架总成36的行星齿轮组。

发电机18可以由发动机14通过动力传递单元30驱动，以将动能转换成电能。发电机18可以替代地用作马达以将电能转换成动能，从而将扭矩输出到轴38，轴38连接到动力传递单元30。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。

动力传递单元30的环形齿轮32可以连接到轴40，所述轴40通过第二动力传递单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传递单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。其他动力传递单元也可以是合适的。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可以包括能够将扭矩传递到车辆驱动轮28的多个齿轮。在非限制性实施例中，第二动力传递单元44通过差速器48机械地联接到车桥50，以将扭矩分配到车辆驱动轮28。

马达22还可用于通过向也连接到第二动力传递单元44的轴52输出扭矩来驱动车辆驱动轮28。在非限制性实施例中，马达22和发电机18共同作为再生制动系统的一部分，其中马达22和发电机18两者都可以用作马达以输出扭矩。例如，马达22和发电机18可以各自向电池组24输出电力。

电池组24是示例性电气化车辆电池。电池组24可以是高压牵引电池组，其包括容纳在外壳总成27内的一个或多个电池总成25(即，电池阵列或多组电池单元)。电池总成25能够输出电力以操作电气化车辆12的马达22、发电机18和/或其他电气负载。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可以用于为电气化车辆12供电。

在非限制性实施例中，电气化车辆12具有两种基本操作模式。电气化车辆12可以在电动车辆(EV)模式下操作，其中马达22(通常没有来自发动机14的辅助)用于车辆推进，从而在某些驾驶模式/循环下消耗电池组24的荷电状态直至其最大允许放电率。EV模式是电气化车辆12的电荷消耗操作模式的示例。在EV模式期间，电池组24的荷电状态在某些情况下可以增加，例如由于一段时间的再生制动。发动机14在默认EV模式下通常是关闭的，但是可以根据需要基于车辆系统状态或在操作员允许的情况下操作。

电气化车辆12可以另外在混合动力(HEV)模式下操作，其中发动机14和马达22两者均用于车辆推进。HEV模式是电气化车辆12的电荷维持操作模式的示例。在HEV模式期间，电气化车辆12可以减小马达22的推进使用，以便通过增加发动机14的推进将电池组24的荷电状态维持在恒定或大约恒定的水平。在本公开的范围内，电气化车辆12可以以除了EV模式和HEV模式以外的其他操作模式操作。

图2和图3示出了可以在电气化车辆中采用的电池总成25。例如，电池总成25可以是图1中所示的电气化车辆12的电池组24的部件。电池总成25可以与一个或多个附加电池总成一起封装在图1的电池组24的外壳总成27内。

电池总成25包括多个电池单元56，所述多个电池单元56存储用于为电气化车辆12的各种电气负载供电的能量。尽管在图2至图3中描绘了特定数量的电池单元，但是在本公开的范围内，电池总成25可以采用更多或更少数量的电池单元。换句话说，本公开不限于示例性附图中所示的特定构造。

电池单元56可以沿着堆叠轴线A并排堆叠，以构造一组电池单元56，有时称为“电池堆”。在一个实施例中，电池单元56是锂离子软包电池。然而，具有其他几何形状(圆柱形、棱柱形等)、其他化学物质(镍-金属氢化物、铅酸等)或两者的电池单元可以替代地在本公开的范围内使用。

电池单元56可以保持在阵列框架57内。例如，每个阵列框架57可以保持一个或多个电池单元56。在实施例中，散热片59(参见图3)也由阵列框架57保持。散热片59可以定位在电池堆的相邻电池单元56之间，以热管理由电池单元56产生的任何热量。

电池总成25的电池单元56可以由围绕电池堆的外周设置的支撑结构58支撑。在实施例中，支撑结构58包括一个或多个阵列板总成60和一个或多个支撑板61。阵列板总成60和支撑板61可以相互连接在一起，以轴向约束处于堆叠构造的电池单元56。

支撑结构58可以任选地包括一个或多个绑定件63。绑定件63可以缠绕在电池总成25周围，以帮助轴向约束电池单元56。

在实施例中，电池总成25包括设置在电池总成25的每个纵向范围62的两个阵列板总成60。在所述实施例中，阵列板总成60用作支撑结构58的平行于电池单元56的纵向轴线A2延伸的端板，并且支撑板61可以用作支撑结构58的垂直于纵向轴线A2延伸的侧板。

在另一实施例中，阵列板总成60沿着电池总成25的每个侧面64设置(例如，参见图5)。在所述实施例中，阵列板总成60用作支撑结构58的垂直于电池单元56的纵向轴线A2延伸的侧板，并且支撑板61用作支撑结构58的平行于电池单元56的纵向轴线A2延伸的端板。

在又一实施例中，支撑结构58包括沿着电池总成25的纵向范围62和侧面64两者设置的阵列板总成60(例如，参见图6)。在所述实施例中，电池总成25包括四个总阵列板总成60。在电池总成25内使用的阵列板总成60和支撑板61的总数是设计特定的，并且可以取决于维持一致的电池总成尺寸所需的刚度的量。

现在主要参考图3至图4，电池总成25的一个或多个电池单元56可能在某些条件(诸如充电和放电条件)期间鼓起、膨胀或以其他方式扩展。例如，电池总成25的一个或多个电池单元56可能在第一位置X(以虚线示出)和第二位置X’(以实线示出)之间鼓起、膨胀或扩展。电池单元56可以鼓起到第一位置X和第二位置X'之间的任何位置。电池单元56可能响应于在电池单元56内部发生的热量产生或化学反应而鼓起。

在实施例中，电池单元56的第一位置X通常指电池单元56的未充电轮廓，并且第二位置X’通常指充电轮廓。电池单元56的外部壳体66可以包括在第一位置X大致平面(或较少鼓起)的第一轮廓C1和在第二位置X’大致不平面(或较多鼓起)的第二轮廓C2。

电池总成25的电池单元56的变化轮廓可导致阵列板总成60远离电池单元56偏转，从而导致不一致的电池堆尺寸和侵入周围的电池部件(例如，冷却端口、电连接器或其他易损坏的电池部件)。例如，当一个或多个电池单元56朝向第二位置X’鼓起时，电池总成25的总长度可以变得更大。为了解决这个问题，支撑结构58的阵列板总成60可以包括用于增加结构的刚度而不显著增加电池总成60的整体封装深度的分体式面板设计。下面更详细地讨论实施分体式面板设计的示例性阵列板总成60。

继续参考图2至图4，图7和图8示出了电池总成25的示例性阵列板总成60。阵列板总成60可以包括嵌套在一起(即紧密配合在一起或一个在另一个内)的外面板68和内面板70。当阵列板总成60安装到电池总成25时，内面板70抵靠电池堆的至少一部分(例如，抵靠一个或多个电池单元56或一个或多个阵列框架57)被接收，并且因此被定位在电池堆和外面板68之间(例如，参见图2至图3)。

在实施例中，外面板68和内面板70具有基本上相等的厚度。在另一实施例中，外面板68和内面板70包括略微不同的厚度。

外面板68和内面板70可以是具有任何尺寸或形状的冲压金属面板。在一个实施例中，外面板68的材料包括与内面板70的材料不同的等级和强度。然而，外面板68和内面板70的尺寸、形状和材料构成并不意图限制本公开。此外，外面板68和内面板70可以使用其他制造技术制造。

外面板68、内面板70或者两者都包括压花图案72。压花图案72被构造为提高阵列板总成60的刚度。在实施例中，外面板68包括压花图案72(参见图7至图9)。在另一实施例中，内面板70包括压花图案72(参见图11)。在又一实施例中，外面板68和内面板70两者都包括压花图案72(参见图12)。

压花图案72可以包括多个肋部段。在实施例中，第一多个肋部段74A从外面板68/内面板70沿第一方向突出，并且第二多个肋部段74B沿与第一方向相反的第二方向突出。

在示出的实施例中，压花图案72的肋部段74A、74B水平地延伸跨过外面板68/内面板70。然而，肋部段74A、74B可替代地相对于外面板68/内面板70竖直地延伸，或水平地和竖直地延伸。在另一实施例中，外面板68可以包括中央肋部段69(在所示实施例中竖直延伸)，所述中央肋部段69被构造为容纳绑定件63。

外面板68和内面板70中的每一者都可以包括从外面板68/内面板70的底部拐角部段75向外突出的一对安装腿76。当内面板70抵靠外面板68被接收时，内面板70的安装腿76可以与外面板68的安装腿76嵌套。例如，每个安装腿76可以包括一个或多个开口78，所述开口78被构造为接收紧固件99，紧固件99用于将阵列板总成60安装到电池组24的一部分，诸如外壳总成27的结构100(参见图2)。

外面板68和内面板70中的每一者可以另外包括穿过外面板68/内面板70形成的多个安装开口80。当内面板70抵靠外面板68被接收时，外面板68的安装开口80与内面板70的安装开口80对准。紧固件82(参见图2)可以***穿过对准的安装开口80，以将阵列板总成60安装到电池堆。在实施例中，紧固件82***穿过对准的安装开口80并进入阵列框架57中的一个或多个阵列框架中，以将阵列板总成60安装到电池堆(例如，参见图2)。

在图7至图10的示例性实施例中，其中仅外面板68包括压花图案72，内面板70的主体可以是基本上平坦的(即，没有任何折痕或起伏)。在图11所示的替代实施例中，其中仅内面板70包括压花图案72，外面板68的主体可以是基本上平坦的。

现在参考图12，其中外板68和内板70两者都包括压花图案72，与外板68的压花图案72相比，内板70的压花图案72可以颠倒。因此，外板68的第一多个肋部段74A可以嵌套在内板70的第一多个肋部段74A内，并且内板70的第二多个肋部段74B可以嵌套在外板68的第二多个肋部段74B内。

本公开的示例性电池总成包括阵列板总成，所述阵列板总成表现出分体式面板设计，用于在不增加电池总成的整体封装深度的情况下增加端板总成的刚度和截面模量。所提出的设计可以另外减少阵列板偏转，从而减少对附近电池部件的侵入。

尽管将不同的非限制性实施例示出为具有特定部件或步骤，但是本公开的实施例不限于那些特定组合。有可能使用来自任何非限制性实施例的部件或特征中的一些部件或特征与来自任何其他非限制性实施例的特征或部件的组合。

应理解，相同的附图标记在全部若干附图中表示相应或类似的元件。应理解，尽管在这些示例性实施例中公开和示出了特定的部件布置，但是其他布置也可以受益于本公开的教导。

前面的描述应被解释为说明性的而不具任何限制意义。本领域普通技术人员将理解，在本公开的范围内可以出现一些修改。由于这些原因，应研习以下权利要求书来确定本公开的真实范围和内容。