電池組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及用于車(chē)輛的牽引電池系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于電動(dòng)車(chē)輛或混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛的牽引電池可包括電連接的多個(gè)電池單元。為了獲得具有足夠高的電壓的電池，串聯(lián)地電連接多個(gè)電池單元。幾個(gè)電池單元的組能結(jié)合成陣列，然后并行地堆疊。并且，雖然電池單元組按并行的方式物理地布置，但是它們可串聯(lián)或并聯(lián)地電結(jié)合。其內(nèi)具有多個(gè)電池單元的組可被稱(chēng)作堆或塊。多個(gè)陣列以堆的方式布置且電連接，以便為具體應(yīng)用提供期望的電壓和電流特性。這種連接的多個(gè)電池單元陣列形成電池。在第8，323，818號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中公開(kāi)了電池和陣列的示例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例提供了一種電池堆。所述電池堆包括下電池層和上電池層，所述下電池層和上電池層中的每個(gè)由至少兩個(gè)電池單元陣列形成。設(shè)置了一對(duì)支架。其中一個(gè)支架沿著下電池層的頂表面連接下電池單元陣列。另一個(gè)支架將上電池單元陣列連接到上電池層的底表面。下電池層和上電池層通過(guò)所述一對(duì)支架而不是安裝到所述電池堆的外表面的硬件固定到一起。
[0004]在另一實(shí)施例中，所述一對(duì)支架中的每個(gè)具有相同的安裝印跡。所述安裝印跡對(duì)齊以將下電池層與上電池層固定到一起，并允許下電池層與上電池層之間的氣流。
[0005]在另一實(shí)施例中，所述一對(duì)支架中的一個(gè)支架安裝到下電池層以限定下支架，所述下支架具有頂部中間支架和一對(duì)側(cè)支架。所述頂部中間支架連接至少兩個(gè)下電池單元陣列。所述一對(duì)側(cè)支架與所述頂部中間支架分開(kāi)并安裝到下電池層上的側(cè)部區(qū)域。
[0006]在另一實(shí)施例中，所述頂部中間支架、右側(cè)的側(cè)支架和左側(cè)的側(cè)支架分開(kāi)，以限定下開(kāi)口。上支架包括穿過(guò)其形成的多個(gè)孔。下開(kāi)口與所述多個(gè)孔允許下電池層與上電池層之間的氣流。
[0007]在另一實(shí)施例中，下支架被緊固到下電池層的頂表面且上支架被緊固到上電池層的底表面。下支架的安裝印跡與上支架的安裝印跡相同。每個(gè)安裝印跡包括多個(gè)連接位置，所述連接位置對(duì)齊以連接上電池層和下電池層。
[0008]在另一實(shí)施例中，所述電池堆還包括多個(gè)陣列框架，所述多個(gè)陣列框架中的每個(gè)罩住所述多個(gè)電池單元陣列中的一個(gè)。所述多個(gè)陣列框架中的每個(gè)包括一對(duì)頂部軌道和一對(duì)底部軌道。所述頂部軌道和底部軌道通過(guò)一對(duì)相對(duì)的端板連接。
[0009]在另一實(shí)施例中，所述電池堆還包括多個(gè)緊固件。至少一個(gè)緊固件僅延伸通過(guò)上支架和下支架上的連接位置，以將上電池層連接到下電池層并且不延伸通過(guò)所述多個(gè)陣列框架中的任意一個(gè)。
[0010]在另一實(shí)施例中，下電池單元陣列通過(guò)頂部中間支架沿著陣列框架的相鄰的頂部軌道連接，并且上電池單元陣列通過(guò)托盤(pán)沿著陣列框架的相鄰的底部軌道連接。
[0011]在另一實(shí)施例中，位于下方的每個(gè)陣列框架均包括至少一個(gè)定位特征，并且位于上方的每個(gè)陣列框架均包括至少一個(gè)定位構(gòu)件，所述定位構(gòu)件與位于下方的相應(yīng)的陣列框架的定位特征配合，以對(duì)齊上電池層和下電池層。
[0012]在另一實(shí)施例中，下電池單元陣列通過(guò)頂部中間支架沿著陣列框架的相鄰的頂部軌道連接。
[0013]在另一實(shí)施例中，其中，上電池單元陣列通過(guò)托盤(pán)沿著陣列框架的相鄰的底部軌道連接。
[0014]在另一實(shí)施例中，在上電池層中限定有進(jìn)入口，以能夠通過(guò)進(jìn)入口訪問(wèn)緊固件，而緊固上支架和下支架。
[0015]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例，提供了一種電池堆。下電池層具有連接到一起的電池單元的至少兩個(gè)下陣列。頂部中間支架連接所述至少兩個(gè)下陣列并安裝到下電池層的頂表面。一對(duì)側(cè)支架在下電池層的頂表面上沿著下電池層的相對(duì)側(cè)區(qū)域安裝。上電池層具有連接到一起的電池單元的至少兩個(gè)上陣列。底部托盤(pán)連接所述至少兩個(gè)上陣列并安裝到上電池層的底表面。在上電池層安裝到下電池層時(shí)，底部托盤(pán)與頂部中間支架和所述一對(duì)側(cè)支架對(duì)齊并緊固到一起，從而使下電池層和上電池層對(duì)齊并固定。在下電池層和上電池層固定到一起時(shí)，所述頂部中間支架、所述一對(duì)側(cè)支架和底部托盤(pán)允許下電池單元陣列和上電池單元陣列之間的氣流。
[0016]在另一實(shí)施例中，所述電池堆還包括多個(gè)緊固件，其中，通過(guò)底部托盤(pán)限定有上安裝印跡，且通過(guò)頂部中間支架和所述一對(duì)側(cè)支架限定有下安裝印跡，其中，上安裝印跡和下安裝印跡相同，其中，每個(gè)安裝印跡包括多個(gè)連接位置，所述多個(gè)連接位置對(duì)齊以連接下電池層和上電池層，其中，至少一個(gè)緊固件延伸通過(guò)在頂部中間支架和底部托盤(pán)中限定的連接位置，以將下電池層和上電池層固定到一起。
[0017]在另一實(shí)施例中，在上電池層中限定進(jìn)入口，以能夠通過(guò)進(jìn)入開(kāi)口訪問(wèn)連接位置，而將底部托盤(pán)和頂部中間支架緊固到一起。
[0018]在另一實(shí)施例中，所述電池堆還包括多個(gè)陣列框架，所述多個(gè)陣列框架中的每個(gè)罩住所述至少兩個(gè)上陣列和所述至少兩個(gè)下陣列中的一個(gè)，其中，所述多個(gè)陣列框架中的每個(gè)包括一對(duì)頂部軌道和一對(duì)底部軌道，其中，頂部軌道和底部軌道通過(guò)一對(duì)相對(duì)的端板連接，其中，下電池層通過(guò)頂部中間支架沿著陣列框架的相鄰的頂部軌道連接，并且上電池層通過(guò)底部托盤(pán)沿著陣列框架的相鄰的底部軌道連接，其中，所述多個(gè)緊固件僅延伸通過(guò)上支架和下支架上的連接位置，以將上電池層連接到下電池層，使得緊固件不延伸通過(guò)陣列框架中的任意一個(gè)。
[0019]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例，提供了一種裝配電池陣列的方法。彼此相鄰地設(shè)置電池單元的一對(duì)下陣列。將下支架連接到所述一對(duì)下陣列以形成下電池層。彼此相鄰地設(shè)置電池單元的一對(duì)上陣列。將上支架連接到所述一對(duì)上陣列以形成上電池層。將上電池層與下電池層對(duì)齊。通過(guò)形成在上電池層中的進(jìn)入口將上支架與下支架對(duì)齊并緊固到一起。使下支架和上支架的安裝印跡相同并對(duì)齊，以將上電池層固定到下電池層。下支架和上支架允許下陣列和上陣列之間的氣流。
[0020]在另一實(shí)施例中，通過(guò)底部托盤(pán)限定上支架，且通過(guò)頂部中間支架和一對(duì)下側(cè)支架限定下支架，其中，上陣列中的每個(gè)包括容納每個(gè)上陣列的上陣列框架，且下陣列中的每個(gè)包括容納每個(gè)下陣列的下陣列框架，所述方法還包括緊固至少一個(gè)緊固件穿過(guò)底部托盤(pán)和頂部中間支架，使得所述至少一個(gè)緊固件不延伸通過(guò)上陣列框架或下陣列框架。
[0021]在另一實(shí)施例中，上陣列框架與下陣列框架中的每個(gè)包括一對(duì)頂部軌道和一對(duì)底部軌道，其中，頂部軌道和底部軌道通過(guò)一對(duì)相對(duì)的端板連接，所述方法還包括通過(guò)頂部中間支架沿著下陣列框架的相鄰的頂部軌道將下陣列緊固到一起，且通過(guò)底部托盤(pán)沿著上陣列框架的相鄰的底部軌道將上陣列緊固到一起。
[0022]在另一實(shí)施例中，所述方法還包括在通過(guò)進(jìn)入口能夠訪問(wèn)的連接位置處將底部托盤(pán)連接到頂部中間支架。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的電池堆的一部分的分解視圖；
[0024]圖2示出了圖1的電池堆的一部分的俯視圖；
[0025]圖3示出了裝配圖1的電池堆的方法；
[0026]圖4示出了裝配圖1的電池堆的方法；
[0027]圖5示出了裝配圖1的電池堆的方法；
[0028]圖6示出了圖1的電池堆的上層的一部分。
【具體實(shí)施方式】
[0029]根據(jù)需要，在此描述本發(fā)明的詳細(xì)的實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，公開(kāi)的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可采用各種和可選形式實(shí)施。附圖不一定成比例地繪制；一些特征可被夸大或最小化，以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制，而僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以不同的方式應(yīng)用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
[0030]一種用于混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛的電池可包括串聯(lián)地電連接的多個(gè)電池單元，以提供足夠高的電壓。幾個(gè)電池單元的組可以以陣列的形式縱向結(jié)合，然后與被布置在相平行的隔室中的組堆疊。被連接在一起的多個(gè)電池單元陣列形成電池堆。
[0031]使用高壓(HV)電池的車(chē)輛可包括具有電池包的能量系統(tǒng)，該電池包具有多個(gè)組件，例如，具有電池單元的一個(gè)或更多個(gè)電池模塊、車(chē)身電控模塊(BECM)和具有DC/DC轉(zhuǎn)換器單元的DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊。電池單元可提供用于操作車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電機(jī)和其他車(chē)輛系統(tǒng)的能量。電池包可設(shè)置在多個(gè)不同的位置，這些位置包括前排座椅、后排座椅的下面或車(chē)輛后排座椅的后方的位置。兩個(gè)電池單元陣列可與BECM、DC/DC轉(zhuǎn)換器單元以及其他車(chē)輛組件電連通。
[0032]BECM可以接收來(lái)自多種控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)，處理包括在輸入信號(hào)中的信息，并響應(yīng)于所述信息而產(chǎn)生合適的控制信號(hào)。這些控制信號(hào)可激活多種組件和/或使多種組件停用。DC/DC轉(zhuǎn)換器單元可將來(lái)自電池單元的高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓以供組件和系統(tǒng)使用。
[0033]每個(gè)電池單元陣列可包括多個(gè)電池單元。電池單元(例如，柱狀電池單元)可包括將儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的電化學(xué)單元。柱狀電池單元可包括殼體、正極(陰極)和負(fù)極(陽(yáng)極)。電解質(zhì)可允許離子在放電期間于陽(yáng)極與陰極之間運(yùn)動(dòng)，然后在再充電期間返回。端子可允許電流從電池單元流出以供車(chē)輛使用。
[0034]不同的電池包構(gòu)造可適用于處理單獨(dú)的車(chē)輛變量，車(chē)輛變量包括在此進(jìn)一步描述的封裝約束和功率要求?？赏ㄟ^(guò)熱管理系統(tǒng)來(lái)加熱和/或冷卻電池單元。熱管理系統(tǒng)的示例可包括風(fēng)冷系統(tǒng)、液冷系統(tǒng)以及氣液系統(tǒng)的組合。
[0035]風(fēng)冷系統(tǒng)可使用一個(gè)或更多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)和管道以分配空氣穿過(guò)(例如)電池模塊和DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊的組件，從而使在車(chē)輛操作期間所產(chǎn)生的熱量消散。這些操作可包括對(duì)電池單元充電和電池單元放電以及使在DC/DC轉(zhuǎn)換器單元進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換期間所產(chǎn)生的熱量消散?？衫秒姵匕?chē)沫h(huán)境中的車(chē)輛組件來(lái)輔助管理電池包的熱條件。
[0036]參照?qǐng)D1，示出了電池堆10。電池堆10包括下電池層12，下電池層12具有由連接在一起的電池單元構(gòu)成的至少兩個(gè)下陣列16。電池堆10還包括上電池層14，上電池層14具有由連接在一起的電池單元構(gòu)成的至少兩個(gè)上陣列18。圖3至圖5中進(jìn)一步示出和討論了電池單元的陣列16、18。
[0037]為了將上層14固定到下層12，設(shè)置了下層附著件20和上層附著件30。
[0038]附著件體系包括下層附著件20，下層附著件20具有連接兩個(gè)陣列并