多层牵引电池阵列支撑结构的制作方法

1.本公开总体上涉及一种电池阵列支撑结构，并且更特别地涉及一种支撑多于一层的电池阵列的支撑结构。


背景技术：

2.电动化车辆不同于常规的机动车辆，因为电动化车辆使用由牵引电池组供电的一个或多个电机来选择性地驱动。电机可代替内燃发动机或作为内燃发动机的补充来驱动电动化车辆。牵引电池组可包括分层布置并且保持在外壳内的电池阵列。


技术实现要素：

3.根据本公开的一个示例性方面的一种牵引电池总成除了其他之外还包括下层电池阵列、上层电池阵列和设置在所述下层和所述上层之间的支撑结构。所述下层从所述支撑结构的面向下的侧面悬挂。所述上层设置在所述支撑结构的面向上的侧面的顶上。
4.在前述总成的另一个示例性实施例中，所述下层在所述支撑结构和所述上层两者的竖直下方。
5.在前述总成中的任一个的另一个示例中，所述支撑结构是热交换板，其管理在所述上层中的所述电池阵列和在所述下层中的所述电池阵列的热能。
6.在前述总成中的任一个的另一个实施例中，所述下层从所述支撑结构悬挂。
7.在前述总成中的任一个的另一个实施例中，所述下层排他地通过所述支撑结构支撑。
8.前述总成中的任一个的另一个示例性实施例包括将所述下层电池阵列直接固定到所述支撑结构的机械紧固件和将所述上层电池阵列直接固定到所述支撑结构的机械紧固件。
9.在前述总成中的任一个的另一个示例性实施例中，在所述下层中的所述电池阵列的端子面向下，并且在所述上层中的所述电池阵列的端子面向上。
10.前述总成中的任一个的另一个示例性实施例包括围封所述下层和所述上层的外壳总成。所述下层与所述外壳总成间隔开一定距离以在所述下层和所述外壳总成的所有部分之间提供开放区域。
11.在前述总成中的任一个的另一个示例性实施例中，所述外壳总成包括下外壳和上外壳，当围封所述上层和所述下层时，所述下外壳和所述上外壳直接固定到所述支撑结构。
12.在前述总成中的任一个的另一个示例性实施例中，所述支撑结构包括热交换板。上层支撑梁固定到所述热交换板，并且下层支撑梁固定到所述热交换板。
13.在前述总成中的任一个的另一个示例性实施例中，所述上层支撑梁和所述下层支撑梁在车辆横向方向上纵向延伸。
14.根据本公开的另一个示例性方面的一种固定牵引电池组的电池阵列的方法除了其他之外还包括将下层电池阵列固定到支撑结构的面向下的侧面，使得所述下层从所述支
撑结构悬挂。所述方法还包括将上层电池阵列固定到所述支撑结构的面向上的侧面。
15.在前述方法的另一个示例中，所述下层电池阵列在所述固定之后从所述支撑结构悬挂。
16.前述总成中的任一个的另一个示例包括将所述下层和所述上层围封在外壳总成内，而无需在所述外壳总成上直接支撑所述下层。
17.在前述总成中的任一个的另一个示例中，所述下层电池阵列与所述外壳总成间隔开，以在所述下层电池阵列和所述外壳总成之间提供开放区域。
18.前述方法中的任一个的另一个示例性实施例包括将所述外壳总成直接固定到所述支撑结构的外围区域。
19.前述方法中的任一个的另一个示例性实施例包括将所述支撑结构用作热交换板，以管理在所述下层电池阵列和所述上层电池阵列内的热能。
20.在前述方法中的任一个的另一个示例性实施例中，在所述固定之后，在所述下层中的所述电池阵列的所述端子面向下，并且在所述上层中的所述电池阵列的所述端子面向上。
21.在前述方法中的任一个的另一个示例性实施例中，所述下层在所述支撑结构和所述上层两者的竖直下方。
22.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。
附图说明
23.根据具体实施方式，所公开示例的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。随附于具体实施方式的附图可以简要地描述如下：
24.图1示出了电动化车辆的动力传动系统的示意图。
25.图2示出了具有图1的动力传动系统和示出源于动力传动系统的电池组的透视图的电动化车辆。
26.图3示出了图2所示的电池组的展开图。
27.图4示出了未移除外壳的图2的电池组的透视和展开图。
28.图5示出了已组装的电池组的图4中在线5-5处的截面图。
29.图6示出了当维修电池组时图2的电动化车辆的侧视图。
具体实施方式
30.本公开详细描述了一种可以支撑多于一层的电池阵列的支撑结构。在示例性实施例中，支撑结构支撑上层和下层的电池阵列。上层可以固定到支撑结构的上侧。下层可以机械地固定到支撑结构的下侧。
31.在一个示例中，支撑结构可以用作热交换板以管理上层和下层内的电池阵列中的热能水平。在过去，不同层的电池阵列包括其自己的支撑结构和/或冷却热交换板。
32.图1示意性地示出了用于电动化车辆的动力传动系统10。尽管被描绘为混合动力电动车辆(hev)，但应当理解，本文描述的概念不限于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。
34.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生成扭矩以驱动电动化车辆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，但本公开的教导可以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。
35.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。
36.发电机18可由发动机14通过动力传递单元30来驱动，以将动能转化成电能。发电机18可替代地用作马达，以将电能转化为动能，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，所述发动机14的转速可由发电机18控制。
37.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。
38.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。
39.电池组24是高压牵引电池组，其包括多个电池阵列54(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的马达22、发电机18和/或其他电气负载以提供电力来推进驱动轮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供电。
40.现在参考图2，在示例性实施例中，电池组24包括外壳总成62。在该示例中，外壳总成62包括接合以围封电池阵列54的下部66和上部70。当电池组24安装在车辆74内时，下部66在上部70的竖直下方。出于本公开的目的，竖直是参考地面g且处于车辆74在操作期间的一般取向上。
41.在该示例中，下部66是金属或金属合金的托盘。下部66可以例如是铝。上部70被认为是盖子。上部可以是聚合物或基于聚合物的复合材料。上部70可以是玻璃增强聚合物。电池组24抵靠车辆74的车身底部安装在车辆74的乘客舱下方。
42.现在参考图3至图5并且继续参考图2，电池阵列54以多于一层布置在外壳总成62内。在示例性实施例中，电池阵列54设置在下层78或上层82内。支撑结构86设置在下层78的电池阵列54与上层82的电池阵列54之间。
43.支撑结构86支撑下层78的电池阵列54和上层82的电池阵列54两者。电池阵列54的下层78直接固定到支撑结构86，使得电池阵列54的下层78从支撑结构86的面向下的侧面90悬挂。电池阵列54的上层82直接固定到支撑结构86，并且固定在上层82设置在支撑结构86的面向上的侧面94的顶上的位置中。
44.在示例性实施例中，支撑结构86用作热交换装置(例如，冷板)。冷却剂可以循环通过支撑结构86中的通道以管理下层78的电池阵列54内的热能水平。尽管在该示例中热交换装置是支撑结构86的集成部分，但是其他示例也可以包括热交换装置作为与支撑结构86分开的结构。
45.示例性支撑结构86包括多个下层支撑梁98和多个上层支撑梁102。支撑梁98、102各自在车辆横向方向上纵向延伸。支撑梁98、102可以加强电池组24并且为电池阵列54提供锚固位置。支撑梁98、102可以例如是挤压铝。
46.下层78中的电池阵列54使用机械紧固件106直接固定到下层支撑梁98。这种固定将下层78直接固定到支撑结构86。当电池阵列54固定到支撑结构86时，下层78的电池阵列54从支撑结构86悬挂。下层78的电池阵列54被固定，使得当电池组24安装在车辆74内时，下层78内的电池阵列54的端子110面向下。下层78的电池阵列54被固定，使得电池阵列54的与端子110相对的一侧与支撑结构86对接，这可以促进支撑结构86管理在下层78中的电池阵列54的热能水平。在其他示例中，下层78内的电池阵列54的端子110面向另一个方向，诸如向上。
47.上层82的电池阵列54使用机械紧固件114固定到上层支撑梁102。上层82的电池阵列54被固定，使得当电池组24安装在车辆74内时，上层82内的电池阵列的端子118竖直面向上。上层的电池阵列54被固定，使得电池阵列54的与端子110相对的一侧与支撑结构86对接，这可以促进支撑结构86管理在下层78中的电池阵列54的热能水平。
48.在组装期间，下层78的电池阵列54可以固定到支撑结构86。然后可以翻转下层78和支撑结构86，使得可以将电池阵列54的上层82固定到支撑结构86的另一侧。
49.示例性支撑结构86包括沿着电池组54的相对的横向周边区域设置的附加侧支撑梁122。沿着电池组24的外侧，当外壳总成62将电池阵列54的下层78和上层82围封在外壳总成62内时，外壳总成62可以直接固定到侧支撑梁122。沿着电池组54的前端，外壳总成62可以直接固定到最前方的下层支撑梁98和最前方的上层支撑梁102。沿着电池组54的后端，外壳总成62可以直接固定到最后方的下层支撑梁98和最后方的上层支撑梁102。
50.机械紧固件126可以用于将下部66和上部70固定到支撑梁122。值得注意地是，当已组装电池组24时，电池阵列54的下层78的所有部分与下部66间隔开一定距离d，并且不由外壳总成62直接支撑。
51.现在参考图6，电池组24的设计促进电池阵列54特别是下层78内的电池阵列54的维修。例如，如果需要修理或更换电池阵列54r，则技术人员可以移除外壳总成62的下部66以访问电池阵列54r。在不使支撑结构86、上层82的电池阵列54或下层78的其他电池阵列54脱离的情况下，可以从电池组24移除电池阵列54r。在维修期间，电池组24可以保持基本上附接到车辆74。这尤其可以减少维修时间并降低成本，因为在维修期间需要更换和移除的部件更少。
52.在过去，具有多层的电池组包括与每一层相关联的支撑总成。所公开的示例的特
征包括具有夹层型结构的电池组，其中支撑结构夹在电池阵列的上层和下层之间。
53.前文描述在本质上是示例性的而非限制性的。对所公开的示例作出的变化和修改对于本领域技术人员而言可能变得显而易见，所述变化和修改不一定脱离本公开的本质。因此，赋予本公开的法律保护范围只能通过研究所附权利要求来确定。