具有外壳总成集成的通风排气通道的牵引电池组通风系统的制作方法

1.本公开总体上涉及牵引电池组，并且更具体地涉及包括与电池组的外壳总成集成的通风(vent)排气通道的电池组通风系统。


背景技术：

2.正在开发降低或完全消除对内燃发动机的依赖的电动化车辆。通常，电动化车辆与常规的机动车辆不同，因为电动化车辆是通过电池供电的电机选择性地驱动的。相比之下，常规的机动车辆完全地依赖内燃发动机来推进车辆。
3.高压牵引电池组通常向电动化车辆的电机和其他电气负载供电。牵引电池组包括多个电池单元和支持电动化车辆进行电推进的各种其他电池内部部件。电池通风副产物可以在某些条件下从电池单元排出。


技术实现要素：

4.根据本公开的示例性方面的一种牵引电池组除了其他之外包括外壳总成，容纳在所述外壳总成内的电池阵列以及通风系统，所述通风系统被配置用于引导和排出由所述电池阵列的电池单元排放的电池通风副产物。所述通风系统包括固定地固定到所述外壳总成的一部分的通风排气通道。
5.在前述牵引电池组的另外的非限制性实施例中，所述通风排气通道固定地固定到所述外壳总成的盖子的内表面。
6.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述通风排气通道固定地固定到所述外壳总成的托盘的内表面。
7.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述通风排气通道布置在所述电池单元的通风端口的上方。
8.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述通风排气通道流体地连接到通风装置，所述通风装置被配置为从所述牵引电池组排出所述电池通风副产物。
9.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，通风管将所述通风排气通道流体连接到所述通风装置。
10.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述通风装置是至少部分地位于所述外壳总成的外部的单向阀，并且所述通风管延伸通过所述外壳总成的盖子或托盘。
11.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述通风排气通道的内表面涂覆有热保护涂层。
12.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述热保护涂层包括膨胀型防火涂层。
13.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述热保护涂层包括
陶瓷基涂层。
14.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述热保护涂层包括水基涂层。
15.根据本公开的另一个示例性方面的一种牵引电池组除了其他之外包括外壳总成，容纳在所述外壳总成内的电池阵列以及通风系统，所述通风系统被配置用于引导和排出由所述电池阵列的电池单元排放的电池通风副产物。所述通风系统包括通风排气通道，所述通风排气通道包括热保护涂层。
16.在前述牵引电池组的另外的非限制性实施例中，所述热保护涂层包括膨胀型防火涂层。
17.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述热保护涂层包括陶瓷基涂层。
18.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述热保护涂层包括水基涂层。
19.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述热保护涂层被施加到所述通风排气通道的内表面。
20.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述通风排气通道布置在所述电池单元的通风端口的上方，并且密封件设置在所述电池阵列和所述通风排气通道之间的间隙内。
21.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述通风排气通道固定地固定到所述外壳总成的一部分。
22.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述通风排气通道固定地固定到所述外壳总成的盖子或托盘的内表面。
23.在前述牵引电池组中的任一个的另外的非限制性实施例中，所述通风排气通道流体地连接到通风装置，所述通风装置被配置为从所述牵引电池组排出所述电池通风副产物。所述通风装置的至少一部分位于所述外壳总成的外部。
24.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)可以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。
25.根据以下具体实施方式，本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得明显。随附于具体实施方式的附图可如下简要描述。
附图说明
26.图1示意性地示出了电动化车辆的动力传动系统。
27.图2示出了电动化车辆的电池组。
28.图3是通过图2的截面3-3的横截面视图，并且示出了电池组的示例性通风系统。
29.图4示出了电池组的另一个示例性通风系统。
30.图5a和图5b示出了与另一个示例性电池组相关联的通风系统特征。
具体实施方式
31.本公开详述了用于电动化车辆中的示例性牵引电池组设计。示例性牵引电池组可以包括具有一个或多个通风排气通道的通风系统。通风排气通道可以与电池组的外壳总成集成，以在电池单元通风事件期间从电池组清除电池通风副产物。在一些实施例中，通风排气通道涂覆有热保护涂层以减少到周围部件的散热。在本具体实施方式的以下段落中更详细地讨论了这些和其他特征。
32.图1示意性地示出用于电动化车辆12的动力传动系统10。尽管被描绘为混合动力电动车辆(hev)，但是应当理解，本文描述的概念并不限于hev并且可扩展到其他电动化车辆，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。
33.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动力分配式动力传动系统。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。在该示例中，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产生扭矩以驱动电动化车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。尽管图1中描绘了动力分配式配置，但本公开扩展到任何混合动力或电动车辆，包括强混合动力、并联式混合动力、串联式混合动力、轻度混合动力或微型混合动力。
34.发动机14(其可以是内燃发动机)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，可使用其他类型的动力传递单元(包括其他齿轮组和变速器)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是行星齿轮组，所述行星齿轮组包括环形齿轮32、中心齿轮34和齿轮架总成36。
35.发电机18可以由发动机14通过动力传递单元30来驱动，以将动能转换成电能。发电机18可替代地用作马达，以将电能转换为动能，从而向连接到动力传递单元30的轴38输出扭矩。因为发电机18可操作地连接到发动机14，所以发动机14的转速可由发电机18控制。
36.动力传递单元30的环形齿轮32可连接到轴40，所述轴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可包括具有多个齿轮46的齿轮组。其他动力传递单元也可能是合适的。齿轮46将扭矩从发动机14传递到差速器48，以最终向车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可包括多个齿轮，所述多个齿轮使得能够将扭矩传递到车辆驱动轮28。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。
37.马达22也可用于通过将扭矩输出到轴52来驱动车辆驱动轮28，所述轴也连接到第二动力传递单元44。在非限制性实施例中，马达22和发电机18作为再生制动系统的一部分协作，其中马达22和发电机18都可以用作马达来输出扭矩。例如，马达22和发电机18可各自向电池组24输出电力。
38.电池组24是示例性电动化车辆电池。电池组24可以是高压牵引电池组，其包括多个电池阵列25(即，电池总成或多组电池单元)，所述多个电池阵列能够输出电力以操作电动化车辆12的马达22、发电机18和/或其他电气负载以提供电力来推进车轮28。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可用于向电动化车辆12供电。
39.图2和图3示意性地示出了可以在电动化车辆内采用的牵引电池组24。例如，牵引
电池组24可以作为图1的电动化车辆12的动力传动系统10的一部分而结合或结合在任何其他电动化动力传动系统内。图2是牵引电池组24的组装透视图，并且图3是通过图2的截面3-3的横截面视图。
40.牵引电池组24可以包括电池系统54和外壳总成58。电池系统54以及各种其他电池电子部件可以容纳在外壳总成58内部。外壳总成58可以是包括托盘60和盖子62的密封的外壳，并且可体现为本公开范围内的任何大小、形状和配置。例如，外壳总成58可以是矩形、三角形、圆形、不规则形等。外壳总成58可以由金属材料、聚合物基材料、纺织材料或这些材料的任何组合构成。
41.外壳总成58的盖子62在图2中以虚线示出，以更好地示出电池系统54。牵引电池组24的电池系统54包括多个电池单元56(见图3)，其存储用于为电动化车辆12的各种电气负载供电的能量。在本公开的范围内，电池系统54可包括任何数量的电池单元。因此，本公开不限于图2至图3中所示的确切电池系统配置。
42.电池单元56可并排堆叠以构建成组的电池单元56，有时称为电池阵列。在一个实施例中，电池单元56是棱柱形锂离子电池单元。然而，在本公开的范围内，可替代地利用具有其他几何形状(圆柱形、袋状等)、其他化学物质(镍金属氢化物、铅酸等)或两者的电池单元。
43.图2至图3中描绘的电池系统54包括第一电池阵列25a和第二电池阵列25b。尽管电池系统54被描绘为包括两个电池阵列，但是牵引电池组24可以包括更多或更少数量的电池阵列并且仍然落入本公开的范围内。除非在本文另有说明，否则当紧接在附图标记后面没有任何字母标识符的情况下使用时，附图标记“25”可以指代牵引电池组24的电池阵列中的任一个。
44.第一电池阵列25a的电池单元56可以沿着第一纵向轴线分布，并且第二电池阵列25b的电池单元56可以沿着与第一纵向轴线横向相邻的第二纵向轴线分布。因此，第一电池阵列25a和第二电池阵列25b可以在外壳总成58内部彼此平行地延伸。
45.牵引电池组24的每个电池单元56可以包括一个或多个通风端口64(在图3中最佳地示出)。通风端口64被配置为在某些电池通风事件期间从电池单元56排出电池通风副产物66，诸如气体或其他副产物。例如，电池通风事件可能在电池单元56的过温、过充电或过放电状况期间发生，或者在其他电池单元状况期间发生。
46.牵引电池组24可以配备有通风系统68，其被配置用于将电池通风副产物66从牵引电池组24的内部引导并且排放到电池组24外部的位置，同时防止环境要素(例如，空气、水分、昆虫等)通过通风系统68进入电池组24。通风系统68可以包括一个或多个通风排气通道70，其用于沿着通风路径远离牵引电池组24的内部引导电池通风副产物66；以及通风装置72，其用于当发生电池单元通风事件时，从牵引电池组24清除电池通风副产物66，从而减少或防止在电池组24内的热膨胀和显著的压力增加。
47.在被排出电池组24的外部，诸如至大气74(即，至车辆外部)之前，电池通风副产物66可以在其自身的动力压力下流过每个通风排气通道70，并且随后通过通风装置72。通风排气通道70可以通过一个或多个通风管76流体地连接到通风装置72。在一个实施例中，通风管76延伸穿过外壳总成58(例如，通过盖子62或托盘60)以在牵引电池组24外部的位置处连接到通风装置72(参见图2)。通风装置72的部分可以安装到牵引电池组24的外部。
48.通风装置72允许电池通风副产物66从牵引电池组24流出到大气74。在一个实施例中，通风装置72是单向阀，其被配置为阻止环境要素沿着从大气74到通风管76/通风排气通道70中的反向路径传送。大气空气的水分/湿气、昆虫和与大气74相关联的其他要素在牵引电池组24的内部是不期望的，并且因此可以被通风装置72阻挡而无法进入。
49.通风系统68的每个通风排气通道70可以是与牵引电池组24的外壳总成58的一部分集成的金属或聚合物部件。例如，通风排气通道70可以固定地固定到外壳总成58的部分。在一个实施例中，通风排气通道70焊接到外壳总成58。在另一个实施例中，通风排气通道70粘合地结合到外壳总成58。在又一个实施例中，通风排气通道70与外壳总成58一体地形成(例如，包覆成型)，诸如对于例如聚合物基外壳总成。每个通风排气通道70的总体尺寸和形状不旨在限制本公开。
50.在一个实施例中，通风排气通道70固定地固定到外壳总成58的盖子62的内表面78(参见图3)。在另一个实施例中，通风排气通道70固定地固定到外壳总成58的托盘60的内表面79(参见图4)，诸如对于例如侧向取向的电池阵列。
51.通风排气通道70中的一个或多个可以被布置成与牵引电池组24的每个电池阵列25邻接接触。通风排气通道70可以被定位成覆盖电池阵列25的电池单元56的通风端口64。一个或多个密封件84可以设置在电池阵列25和通风排气通道70之间，以密封其之间的任何间隙。在一个实施例中，密封件84是泡沫条密封件。然而，密封件84可以替代地是塑料密封件、金属密封件、复合物密封件等。
52.每个通风排气通道70的内表面80可以涂覆有热保护涂层82。热保护涂层82被设计为防止对通风排气通道70的损坏并且减少到牵引电池组24的周围部件的散热。盖子62的内表面78和/或托盘60的内表面79的部分可以另外涂覆有热保护涂层82。
53.在一个实施例中，热保护涂层82是膨胀型防火涂层。在另一个实施例中，热保护涂层82是陶瓷基涂层，诸如由superior products international ii,inc出售的omega fire
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。在又一个实施例中，热保护涂层82是水基涂层。在本公开的范围内，其他热保护涂层也可能是合适的。因此，热保护涂层的厚度和密度不旨在限制本公开。
54.图5a和图5b示出了包括多个电池阵列125的牵引电池组124。尽管在该实施例中示出了总共十二个电池阵列，但是设置在牵引电池组124内的电池阵列125的总数并不旨在限制本公开。
55.牵引电池组124配备有通风系统168，以用于在电池通风事件期间从牵引电池组124的内部清除电池通风副产物。通风系统168可以包括一个或多个通风排气通道170。在一个实施例中，通风排气通道170沿着电池阵列125中的每一个的顶部和侧面两者布置。与每个电池阵列125相关联的通风排气通道170可以连接到通风装置172(例如，单向阀)，以允许电池排气副产物在第一方向上流动，同时防止环境要素在相反方向上传送。因此，在该实施例中，提供至少一个专用通风装置172以用于从每个电池阵列125排出电池通风副产物。
56.类似于图2至图4的实施例，通风排气通道170可以固定地固定到牵引电池组124的外壳总成158的部分，并且还可以涂覆有合适的热保护涂层以减少电池单元通风事件期间的散热。
57.本公开的示例性牵引电池组结合有用于清除电池通风副产物并且因此防止或显着减少电池组内部的热传播和热膨胀的通风系统。示例性通风系统设计提供了用于从电池
组内部引导和排出电池通风副产物的安全且成本有效的解决方案。
58.尽管不同的非限制性实施例被示出为具有特定的部件或步骤，但本公开的实施例不限于那些特定组合。可结合来自其他非限制性实施例中的任一个的特征或部件使用来自非限制性实施例中的任一个的一些部件或特征。
59.应理解，相同的附图标记贯穿若干附图标识对应或类似的元件。应理解，尽管在这些示例性实施例中公开并示出了特定的部件布置，但其他布置也可受益于本公开的教导。
60.前述描述应被解释为说明性的而非具有任何限制意义。本领域普通技术人员将理解，在本公开的范围内可出现一些修改。出于这些原因，应研究所附权利要求来确定本公开的真实范围和内容。