本發(fā)明涉及一種電動(dòng)車輛用電池總成。電池總成包括在鄰近電池單元之間和電池總成的其它部件之間建立介質(zhì)阻擋的電池單元隔片。

背景技術(shù)：

減少汽車燃料消耗和排放的必要性是公知的。因此，正在開發(fā)減少或完全消除對內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的依賴的車輛。電動(dòng)車輛是為此當(dāng)前正在開發(fā)的一種類型的車輛。通常，電動(dòng)車輛不同于傳統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車輛，因?yàn)殡妱?dòng)車輛選擇性地使用一個(gè)或多個(gè)電池供電的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。相比之下，傳統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車輛只依賴于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛。

驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛的電機(jī)的高壓電池組典型地包括多個(gè)電池陣列或總成。每個(gè)電池陣列包括多個(gè)電池單元和設(shè)置在鄰近電池單元之間的多個(gè)隔片。電池單元和隔片通常以交替的方式并排堆疊，以將鄰近的電池單元彼此物理地隔開。隔片在鄰近電池單元之間建立介質(zhì)阻擋以減少電池單元兩端短路的可能性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的電池單元隔片包括，除了別的之外，在頂面和底面之間延伸的主體和設(shè)置在主體的頂面并且配置為在金屬部件之間建立阻擋面的座。

在前述電池單元隔片的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，主體包括在第一側(cè)壁和第二側(cè)壁之間水平延伸的相對面。

在任一前述電池單元隔片的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，座包括遠(yuǎn)離主體橫向突出的至少一個(gè)支腿。

在任一前述電池單元隔片的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，座包括從主體的頂面向上突出的側(cè)壁。

在任一前述電池單元隔片的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，座包括遠(yuǎn)離主體的相對面橫向延伸的支腿和從頂面向上突出的側(cè)壁，支腿和側(cè)壁建立用于接收金屬部件中的一個(gè)的平臺(tái)。

在任一前述電池單元隔片的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，主體在第一側(cè)壁和第二側(cè)壁之間延伸，并且第一側(cè)壁和第二側(cè)壁中的每個(gè)都包括在第一側(cè)壁和第二側(cè)壁的頂面的凸緣。

在任一前述電池單元隔片的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，第一側(cè)壁的凸緣在主體的頂面上并且向著第二側(cè)壁延伸。

在任一前述電池單元隔片的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，座包括支腿，該支腿在抵靠主體的一面被接收的至少一個(gè)電池單元的頂部上方延伸。

在任一前述電池單元隔片的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，主體由導(dǎo)熱材料制成。

在任一前述電池單元隔片的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，主體和座是具有整體結(jié)構(gòu)的單件式單一部件。

在任一前述電池單元隔片的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，主體在第一側(cè)壁和第二側(cè)壁之間延伸，第一側(cè)壁和第二側(cè)壁包括具有階梯面的凸緣。

在任一前述電池單元隔片的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，座包括在第一平面上延伸的第一支腿和在與第一平面豎直偏斜的第二平面上延伸的第二支腿。

根據(jù)本發(fā)明的另一示例性方面的電池總成包括，除了別的之外，第一電池單元、第二電池單元、定位在第一電池單元和第二電池單元之間的隔片和在第一電池單元和第二電池單元中的每個(gè)的頂面上延伸的中心條。中心條接收在隔片的頂面使得中心條與第一電池單元和第二電池單元的頂面隔開。

在前述電池總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，中心條被接收在隔片的座的平臺(tái)上。

在任一前述電池總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，平臺(tái)由座的支腿和側(cè)壁建立。

在任一前述電池總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，平臺(tái)在中心條和第一電池單元和第二電池單元的頂面之間建立介質(zhì)阻擋。

在任一前述電池總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，隔片包括在第一電池單元和第二電池單元之間建立介質(zhì)阻擋的相對面。

在任一前述電池總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，隔片包括第一側(cè)壁和第二側(cè)壁，第一側(cè)壁和第二側(cè)壁中的每個(gè)都包括在第一電池單元和第二電池單元的頂面之間建立介質(zhì)阻擋的凸緣和圍繞第一電池單元和第二電池單元的支撐結(jié)構(gòu)的一部分。

在任一前述電池總成的進(jìn)一步非限制性實(shí)施例中，第一電池單元、第二電池單元和隔片被定位在熱交換板的頂上。

根據(jù)本發(fā)明的另一示例性方面的方法包括，除了別的之外，在第一電池單元和第二電池單元之間定位隔片和橫跨第一電池單元和第二電池單元中的每個(gè)的頂面定位中心條。隔片在第一電池單元和第二電池單元之間建立第一介質(zhì)阻擋并且在中心條和頂面之間建立第二介質(zhì)阻擋。

前述段落、權(quán)利要求、或以下說明書和附圖中的實(shí)施例、示例和可選方案——包括它們的任意各個(gè)方面或各自的單個(gè)特征——可以被單獨(dú)地或以任何組合采用。與一個(gè)實(shí)施例結(jié)合所描述的特征適用于所有實(shí)施例，除非這樣的特征是矛盾的。

通過以下具體實(shí)施方式，所公開的各種特征和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得顯而易見。伴隨具體實(shí)施方式的附圖可被簡述如下。

附圖說明

圖1示例性地舉例說明了電動(dòng)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)；

圖2舉例說明了電動(dòng)車輛的電池總成；

圖3舉例說明了用在電池總成中的電池單元隔片；

圖4A和4B舉例說明了多組覆蓋式電池單元隔片；

圖4C是通過圖4B的這組電池單元隔片的部分S1截取的剖視圖；

圖4D是通過圖4B的這組電池單元隔片的部分S2截取的剖視圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明詳述了電動(dòng)車輛用電池總成。電池總成可以包括定位在電池總成的鄰近電池單元之間的一個(gè)或多個(gè)電池單元隔片。電池單元隔片在鄰近電池單元之間建立第一介質(zhì)阻擋。電池單元隔片也在電池總成的中心條和電池單元的頂面之間建立第二介質(zhì)阻擋。在一些實(shí)施例中，電池單元隔片可以彼此嵌套以形成一組電池單元隔片。這些和其它特征將在該具體實(shí)施方式的以下段落中被更詳細(xì)地描述。

圖1示例性地舉例說明了電動(dòng)車輛12的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10。雖然表示為混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)，但應(yīng)該理解的是，在此描述的概念并不限于HEV并且可擴(kuò)展至其它電動(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)和燃料電池車輛。

在一個(gè)實(shí)施例中，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)10是動(dòng)力分配動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，其使用第一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。第一驅(qū)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。第二驅(qū)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、和電池組24。在該示例中，第二驅(qū)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)。第一和第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都可生成扭矩以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛12的一組或多組車輛驅(qū)動(dòng)輪28。雖然示出了動(dòng)力分配配置，但是本發(fā)明擴(kuò)展至任何混合或電動(dòng)車輛，包括全混合、并聯(lián)混合、串聯(lián)混合、輕度混合或微混合。

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，以及發(fā)電機(jī)18可以通過動(dòng)力傳輸單元30連接，例如，行星齒輪組。當(dāng)然，其它類型的動(dòng)力傳輸單元——包括其它齒輪組和傳動(dòng)裝置——可以用于將發(fā)動(dòng)機(jī)14連接至發(fā)電機(jī)18。在一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，動(dòng)力傳輸單元30是行星齒輪組，其包括環(huán)形齒輪32、中心齒輪34、和行星齒輪架總成36。

發(fā)電機(jī)18可以由發(fā)動(dòng)機(jī)14通過動(dòng)力傳輸單元30驅(qū)動(dòng)，以將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。發(fā)電機(jī)18可以作為選擇地起馬達(dá)的作用，以將電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，從而輸出扭矩至連接至動(dòng)力傳輸單元30的軸38。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)18可操作地連接至發(fā)動(dòng)機(jī)14，所以發(fā)動(dòng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速可以由發(fā)電機(jī)18控制。

動(dòng)力傳輸單元30的環(huán)形齒輪32可以被連接至軸40，軸40通過第二動(dòng)力傳輸單元44被連接至車輛驅(qū)動(dòng)輪28。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。其它的動(dòng)力傳輸單元也可能是適合的。齒輪46將來自于發(fā)動(dòng)機(jī)14的扭矩傳遞至差速器48，以最終提供牽引力至車輛驅(qū)動(dòng)輪28。差速器48可以包括允許扭矩傳遞至車輛驅(qū)動(dòng)輪28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通過差速器48被機(jī)械地連接至車軸50，以將扭矩分配至車輛驅(qū)動(dòng)輪28。

馬達(dá)22也可以通過輸出扭矩至也與第二動(dòng)力傳輸單元44連接的軸52而用于驅(qū)動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)輪28。在一個(gè)實(shí)施例中，馬達(dá)22和發(fā)電機(jī)18配合作為再生制動(dòng)系統(tǒng)的一部分，在再生制動(dòng)系統(tǒng)中，馬達(dá)22和發(fā)電機(jī)18可以用作馬達(dá)以輸出扭矩。例如，馬達(dá)22和發(fā)電機(jī)18可以每個(gè)都輸出電力至電池組24。

電池組24是示例性的電動(dòng)車輛電池。電池組24可以是高壓牽引電池組，其包括能夠輸出電力以操作電動(dòng)車輛12的馬達(dá)22、發(fā)電機(jī)18和/或其它電力負(fù)載的多個(gè)電池總成25(即，電池陣列或多組電池單元)。其它類型的能量存儲(chǔ)裝置和/或輸出裝置也可以被用于電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛12。

在一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，電動(dòng)車輛12具有兩個(gè)基礎(chǔ)操作模式。電動(dòng)車輛12可以在電動(dòng)車輛(EV)模式中操作，其中，使用馬達(dá)22(通常沒有來自發(fā)動(dòng)機(jī)14的輔助)用于車輛推進(jìn)，從而消耗電池組24的荷電狀態(tài)直到在某個(gè)駕駛模式/周期下它的最大可允許放電率。EV模式是用于電動(dòng)車輛12的操作的電量消耗模式的示例。在EV模式期間，電池組24的荷電狀態(tài)可以在某些情況下增加，例如由于一段時(shí)間的再生制動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)14通常在默認(rèn)的EV模式下關(guān)閉，但是可以基于車輛系統(tǒng)狀態(tài)在必要時(shí)操作或經(jīng)操作者允許操作。

電動(dòng)車輛12可以額外地在混合(HEV)模式中操作，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)14和馬達(dá)22都用于車輛推進(jìn)。HEV模式是用于電動(dòng)車輛12的操作的電荷維持模式的示例。在HEV模式期間，電動(dòng)車輛12可以減少馬達(dá)22推進(jìn)使用以便通過增加發(fā)動(dòng)機(jī)14推進(jìn)來將電池組24的荷電狀態(tài)保持在恒定或近似恒定的水平。除了EV和HEV模式之外，電動(dòng)車輛12可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)的其它操作模式中操作。

圖2舉例說明了可以在電動(dòng)車輛中使用的電池總成25。例如，電池總成25可以是圖1的電動(dòng)車輛12的電池組24的一部分。電池總成25包括用于提供電力至電動(dòng)車輛12的各種電力負(fù)載的多個(gè)電池單元58。雖然在圖2中描述了特定數(shù)量的電池單元58，但是在本發(fā)明范圍內(nèi)，電池總成25可以包括更少或更多數(shù)量的電池單元。換言之，本發(fā)明并不限于在圖2中所示的特定配置。

電池單元58可以沿著縱軸線A并排堆疊以構(gòu)造一組電池單元58，有時(shí)被稱為“電池堆”。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，電池單元58是棱柱形的鋰離子電池。然而，電池單元具有其它幾何結(jié)構(gòu)(圓柱形的、袋狀的等等)、其它化學(xué)成分(鎳金屬氫化物、鉛酸等等)或二者可以供選擇地在本發(fā)明范圍內(nèi)使用。

電池單元隔片60可以被定位在電池總成25的電池堆的鄰近電池單元58之間。例如，多個(gè)電池單元58和多個(gè)電池單元隔片60可以以交替模式并排設(shè)置以構(gòu)造電池總成25。電池單元隔片60也可以被稱為分隔器或分隔件。在本發(fā)明范圍內(nèi)，電池總成25可以包括任何數(shù)量的電池單元58和電池單元隔片60。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，電池單元隔片60是具有整體結(jié)構(gòu)的單件式單一部件。

每個(gè)電池單元隔片60可以容納兩個(gè)鄰近的電池單元58。電池單元隔片60沿著縱軸線A設(shè)置在電池總成25中使得它們是與電池單元58相連的。

電池單元隔片60可以由導(dǎo)熱和電絕緣材料制成。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，電池單元隔片60由高密度聚乙烯(HDPE)制成。在另一非限制性實(shí)例中，電池單元隔片60由聚丙烯(PP)制成。其它導(dǎo)熱和電絕緣材料或材料的組合可以作為選擇地用于構(gòu)造電池單元隔片60。

各種支撐結(jié)構(gòu)可以用于裝配電池總成25，電池總成25可以在之后被安裝在電池組內(nèi)，例如，圖1的電動(dòng)車輛12的電池組24。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)62大體上圍繞堆疊的電池單元58和電池單元隔片60。支撐結(jié)構(gòu)62可以包括設(shè)置在這組電池單元58和電池單元隔片60的縱向范圍的相對的端壁64和在電池總成25的相對側(cè)上延伸并在相對的端壁64之間連接的相對的側(cè)壁66。端壁64和側(cè)壁66配合以保持電池單元58相對彼此壓縮。側(cè)壁66可以以任何已知的方式連接至端壁64。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，側(cè)壁66可以通過多個(gè)緊固件65連接至端壁64。

在另一非限制性實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)62包括底板68。底板68可以配置成熱交換板，用于移除由電池單元58在充電和放電操作期間產(chǎn)生的熱。

中心條70可以在電池單元58的頂面72上延伸。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，中心條70被固定至相對的端壁64——例如通過緊固件67，以為電池總成25提供剛性。在另一非限制性實(shí)施例中，中心條70使電池單元58向著底板68偏置。中心條70可以是金屬結(jié)構(gòu)，其通過電池單元隔片60的一部分與電池單元58的頂面72隔開。

匯流條74可以被附接——例如通過焊接——至電池單元58的一個(gè)或多個(gè)端子，以便通過匯流條74使電能傳輸至電池單元58和從電池單元58傳輸電能。多個(gè)匯流條74的高度示意圖利用圖2中的虛線示出。

電池單元隔片60在電池總成25中建立多個(gè)介質(zhì)阻擋。例如，在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，電池單元隔片60在電池總成25的鄰近的電池單元58之間建立第一介質(zhì)阻擋。電池單元58由金屬材料制成并因此必須使電池單元58彼此隔離以避免短路。每個(gè)電池單元隔片60的絕緣材料使鄰近的電池單元58彼此電絕緣。

在另一非限制性實(shí)施例中，電池單元隔片60在電池單元58的頂面72和中心條70之間建立第二介質(zhì)阻擋。在又一非限制性實(shí)施例中，電池單元隔片60在電池單元58的頂面72和支撐結(jié)構(gòu)62的側(cè)壁66的凸緣76之間建立第三介質(zhì)阻擋。凸緣76可以由金屬材料制成并且可以是直接在電池單元58的頂面72上延伸的側(cè)壁66的部分彎曲。凸緣76可以彎曲以在向著相對的側(cè)壁66的方向上延伸。

繼續(xù)參照圖2，圖3舉例說明了示例性電池單元隔片60。電池單元隔片60可以包括在頂面80和底面82之間豎直延伸的主體78。主體78額外地包括在第一側(cè)壁84和第二側(cè)壁86之間水平延伸的相對面88。一旦設(shè)置在電池總成25中，每個(gè)相對面88就抵靠電池單元58被接收。

電池單元隔片60可以包括設(shè)計(jì)用于在整個(gè)電池總成25中建立一個(gè)或多個(gè)介質(zhì)阻擋的多個(gè)部件。例如，電池單元隔片60的相對面88在電池總成25的鄰近電池單元58之間建立介質(zhì)阻擋。

在另一非限制性實(shí)施例中，電池單元隔片60包括設(shè)置在主體78的頂面80的座90。如所述的，座90可以定位為靠近頂面80的中心，雖然也可預(yù)期其它位置。座90可以包括一個(gè)或多個(gè)支腿92，支腿92在遠(yuǎn)離主體78的每個(gè)相對面88的方向上橫向突出(即，在向著鄰近電池單元58或電池單元隔片60的方向上)。座90可以額外地包括從主體78的頂面80向上突出的側(cè)壁94。同時(shí)，支腿92和側(cè)壁94建立用于接收中心條70的平臺(tái)96(參見圖2)。中心條70通過平臺(tái)96與電池單元58的頂面72隔開。因此，平臺(tái)96在電池單元58的頂面72和中心條70之間建立介質(zhì)阻擋。

第一側(cè)壁84和第二側(cè)壁86中的每個(gè)包括壁85，其可在電池單元隔片60的主體78的相對面88向外延伸。凸緣98被設(shè)置在第一側(cè)壁84和第二側(cè)壁86中的每個(gè)的頂面99。凸緣98可以在電池單元的頂面72和電池總成25的側(cè)壁66的凸緣76之間建立又一介質(zhì)阻擋。

圖4A、4B、4C和4D舉例說明了多組電池單元隔片60。電池單元隔片60可以以重疊、覆蓋的配置嵌套彼此。兩個(gè)電池單元隔片60被描述在圖4A中，為了清楚其省略了電池單元58，并且多個(gè)電池單元隔片60被描述在圖4B、4C和4D的每個(gè)中。本發(fā)明并不限于任何特定數(shù)量的電池單元隔片60或電池單元58并且并不旨在限制于由這些附圖示出的特定配置。

首先參照圖4A，電池單元隔片60A、60B可以通過在向著鄰近電池單元隔片60B的箭頭D的方向上移動(dòng)電池單元隔片60A而相對彼此嵌套。如以下更詳細(xì)地描述，電池單元隔片60A、60B的凸緣98和座90以嵌套的配置彼此重疊。

現(xiàn)參照圖4B、4C和4D，電池單元隔片60可以在第一側(cè)壁84和第二側(cè)壁86的凸緣98彼此嵌套(參見圖4B和4C的部分S1)。凸緣98的頂面99可以是階梯面，其包括下表面100和上表面102。每個(gè)電池單元隔片60的下表面100與鄰近電池單元隔片60的上表面102嵌套。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，第一側(cè)壁84的凸緣98的下表面100定位在電池單元隔片60的與第二側(cè)壁86的凸緣98的下表面的相對側(cè)上。上表面102可以存在相同的關(guān)系。

電池單元隔片60也可以在座90彼此嵌套(參見圖4B和4D的部分S2)。在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，遠(yuǎn)離相對面88橫向延伸的支腿92在不同平面上延伸。例如，遠(yuǎn)離相對面88中的第一個(gè)延伸的支腿92在第一平面P1上延伸并且從相對面88的第二個(gè)延伸的支腿92在第二平面P2上延伸(在圖4D中示出最佳的)。第二平面P2與第一平面P1豎直偏移。因此，在第一平面P1上延伸的支腿92由于這些橫向延伸的支腿92的高度差而可以嵌套在第二平面P2上延伸的鄰近電池單元隔片60的支腿92。

雖然不同的非限制性實(shí)施例被舉例說明為具有特定的部件或步驟，但是本發(fā)明的實(shí)施例并不限于那些特定部件。有可能使用來自于任何非限制性實(shí)施例的部件或特征中的一些與來自于任何其它非限制性實(shí)施例的部件或特征的組合。

應(yīng)該理解的是，相同的附圖標(biāo)記確定整個(gè)多個(gè)附圖中的相應(yīng)的或類似的元件。應(yīng)該理解的是，雖然在這些示例性實(shí)施例中公開和舉例說明了特定部件配置，但是其它配置也可受益于本發(fā)明的教導(dǎo)。

前述說明書應(yīng)該被理解為說明性的而非任何限制性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，某些改進(jìn)可在本發(fā)明的范圍內(nèi)。為此，以下權(quán)利要求應(yīng)被用于確定本發(fā)明真正的范圍和內(nèi)容。