包括集成的提升部件的電池陣列的制作方法
【專利摘要】根據本發明的示例性方面的電池陣列除了其他方面以外包括多個電池單元、圍繞多個電池單元的支撐結構以及從支撐結構的第一壁伸出的第一提升部件。
【專利說明】
包括集成的提升部件的電池陣列
技術領域
[0001]本發明涉及用于電動車輛的電池陣列。電池陣列包括集成到電池陣列的支撐結構的一個或更多個提升部件。提升部件配置為接收用于提升、處理以及操縱電池陣列的提升工具。
【背景技術】
[0002]需要降低機動車的燃料消耗和排放是眾所周知的。因此，正在研發減少或完全消除依賴內燃發動機的車輛。電動車輛是為該目的研發的一種類型的車輛。總之，電動車輛不同于常規的機動車輛因為它們靠一個或多個電池供電的電機可選擇地驅動。相比之下，常規的機動車輛僅僅依靠內燃發動機驅動車輛。
[0003]典型地，電動車輛的動力傳動系統裝配有包括多個電池單元的電池總成，電池單元儲存用于給電機和電動車輛其它電負載供電的電力。支撐結構(也就是端壁、側壁等)通常圍繞電池單元以便形成電池陣列。典型地，一些形式的提升部件需要在裝配和封裝部的制造過程期間處理電池陣列。

【發明內容】

[0004]根據本發明的示例性方面的電池陣列除了其他方面以外包括多個電池單元、圍繞多個電池單元的支撐結構；以及從支撐結構的第一壁伸出的第一提升部件。
[0005]在前述電池陣列的另一非限制性實施例中，第一壁是支撐結構的端壁。
[0006]在任一前述電池陣列的另一非限制性實施例中，第一壁包括外部殼體和內部殼體，以及第一提升部件包括從外部殼體伸出的凸耳。
[0007]在任一前述電池陣列的另一非限制性實施例中，凸耳的彎曲部在內部殼體之上延伸。
[0008]在任一前述電池陣列的另一非限制性實施例中，內部殼體包括至少一個豎直貫穿內部殼體的通孔。
[0009]在任一前述電池陣列的另一非限制性實施例中，固持桿在多個電池單元的頂部的上方延伸并且與凸耳連接。
[0010]在任一前述電池陣列的另一非限制性實施例中，凸耳和固持桿一起形成第一提升部件。
[0011]在任一前述電池陣列的另一非限制性實施例中，槽在凸耳和內部殼體之間延伸。
[0012]在任一前述電池陣列的另一非限制性實施例中，第一提升部件包括凸耳，該凸耳在與多個電池單元相對的方向上從第一壁的外面向外伸出。
[0013]在任一前述電池陣列的另一非限制性實施例中，凸耳包括槽。
[0014]在任一前述電池陣列的另一非限制性實施例中，槽配置為接收提升工具。
[0015]在任一前述電池陣列的另一非限制性實施例中，凸耳的最外面的面是第一壁的最外面的表面。
[0016]在任一前述電池陣列的另一非限制性實施例中，提升部件包括集成為支撐結構的一部分的凸耳。
[0017]在任一前述電池陣列的另一非限制性實施例中，第二提升部件從支撐結構的第二壁伸出，第二壁在多個電池單元的與第一壁的相對端上。
[0018]在任一前述電池陣列的另一非限制性實施例中，第一提升部件包括配置為接收提升工具的槽。
[0019]根據本發明的另一示例性方面的方法除了其它方面以外包括用提升工具從電池陣列的頂側靠近電池陣列，使用提升工具接合電池陣列的提升部件以及通過移動提升工具來移動電池陣列。
[0020]在前述方法的另一非限制性實施例中，接合步驟不包括移動提升工具的超出電池陣列的外部外圍外殼的任何部分。
[0021]在任一前述方法的另一非限制性實施例中，接合步驟包括將提升工具的固定的腿狀部插入到電池陣列的壁的通孔中，以及將可移動的腿狀部移動至與提升部件接合。
[0022]在任一前述方法的另一非限制性實施例中，移動可移動的腿狀部的步驟包括以下其中之一:使可移動的腿狀部相對于提升工具的主體平移或使可移動的腿狀部相對于主體樞轉。
[0023]在任一前述方法的另一非限制性實施例中，提升部件包括從電池陣列的壁向外伸出的凸耳，并且接合步驟包括通過凸耳的槽插入提升工具，以及使提升工具的腿狀部與凸耳的圍繞槽的外圍的一部分接合。
[0024]可以獨立地或以任意組合地采取上述段落、權利要求或下面的【具體實施方式】和附圖的實施例、示例和可選方案，包括它們的任何各個方面或各自單獨的特征。針對一個實施例所描述的特征適用于所有的實施例，除非這樣的特征是不相容的。
[0025]根據下面的【具體實施方式】，本公開的各種特征和優勢對本領域技術人員來說，將變得顯而易見。伴隨【具體實施方式】的附圖可以簡短地描述如下。
【附圖說明】
[0026]圖1示意性地說明電動車輛的動力傳動系統；
[0027]圖2說明了根據本發明的第一實施例的電池陣列；
[0028]圖3說明了圖2的電池陣列的一部分；
[0029]圖4A說明了根據本發明的第一實施例的提升工具；
[0030]圖4B說明了根據本發明的第二實施例的提升工具；
[0031]圖5A、5B和5C示意性地說明了提升部件與提升工具接合用于提升和移動電池陣列；
[0032]圖6說明了根據本發明的另一實施例的電池陣列；
[0033]圖7說明了圖6的電池陣列的一部分的俯視圖；
[0034]圖8示意性地說明了使用提升工具接合和移動電池陣列。
【具體實施方式】
[0035]本發明詳細說明了用于電動車輛的電池陣列。電池陣列可以使用一個或多個配置為接收提升工具的提升部件。在裝配和封裝過程中，提升工具接合提升部件以便提升、處理和/或操縱電池陣列。提升部件被集成為支撐結構的一部分，并且因此通過使用已經是電池陣列的一部分的結構而需要最少的額外的材料。在一些實施例中，提升部件包括從壁伸出的凸耳。通過用于處理電池陣列的提升工具可以接合凸耳的一部分。在下面該詳細的說明書的段落中更詳細地討論這些和其他特征。
[0036]圖1示意性地說明用于電動車輛12的動力傳動系統10。雖然描繪為混合動力電動車輛(HEV)，但應該理解的是，在此描述的構思不限于HEV并且可以擴展到包括但不限于插電式混合動力電動車輛(PHEV)、純電動車輛(BEV)以及燃料電池車輛的其他電動車輛。
[0037]在一個實施例中，動力傳動系統10是使用第一驅動系統和第二驅動系統的動力分配式動力傳動系統。第一驅動系統包括發動機14和發電機18(8卩，第一電機)的組合。第二驅動系統至少包括馬達22( S卩，第二電機)、發電機18、和電池總成24。在這個示例中，第二驅動系統被認為是動力傳動系統10的電驅動系統。第一和第二驅動系統生成扭矩以驅動電動車輛12的一組或多組車輛驅動輪28。盡管示出了動力分配式配置，但本發明擴展到包括全混合動力、并聯混合動力、串聯混合動力、輕度混合動力或微混合動力的任何混合動力或電動車輛。
[0038]在一個實施例中是內燃發動機的發動機14和發電機18可以通過動力傳輸單元30例如行星齒輪組連接。當然，可以使用包括其它齒輪組和變速器的其它類型的動力傳輸單元將發動機14與發電機18連接。在一個非限制實施例中，動力傳輸單元30是包括環形齒輪32、中心齒輪34和行星齒輪架總成36的行星齒輪組。
[0039]發電機18可以通過動力傳輸單元30由發動機14驅動以將動能轉化為電能。可供選擇地發電機18可以起到馬達的作用以將電能轉化為動能，從而將扭矩輸出至與動力傳輸單元30連接的軸38。因為發電機18與發動機14可操作地連接，所以發電機18可以控制發動機14的轉速。
[0040]動力傳輸單元30的環形齒輪32可以與通過第二動力傳輸單元44和車輛驅動輪28連接的軸40連接。第二動力傳輸單元44可以包括具有多個齒輪46的齒輪組。其它動力傳輸單元也可以是適合的。齒輪46將來自發動機14的扭矩傳遞給差速器48以最終給車輛驅動輪28提供牽引力。差速器48可以包括使扭矩能夠傳遞給車輛驅動輪28的多個齒輪。在一個實施例中，第二動力傳輸單元44通過差速器48與車軸50機械連接以將扭矩分配給車輛驅動輪
28 ο
[0041]還可以使用馬達22以通過將扭矩輸出至也與第二動力傳輸單元44連接的軸52來驅動車輛驅動輪28。在一個實施例中，馬達22和發電機18配合作為再生制動系統的一部分，在該再生系統中馬達22和發電機18可以都被用作馬達以輸出扭矩。例如，馬達22和發電機18的每個可以將電力輸出給電池總成24。
[0042]電池總成24是示例性的電動車輛電池。電池總成24可以包括高電壓牽引電池組，該高電壓牽引電池組包括能夠輸出電力以操作馬達22和發電機18的多個電池陣列。其他類型的儲能裝置和/或輸出裝置也可以用于電力地為電動車輛12提供動力。
[0043]在一個非限制性實施例中，電動車輛12具有兩個基本操作模式。電動車輛12可以在電動車輛(EV)模式下操作，在電動車輛模式下，馬達22用于車輛推進(通常沒有來自發動機14的幫助)，從而消耗電池總成24荷電狀態直到在特定駕駛模式/循環下其最大容許放電率。EV模式是用于電動車輛12的操作的電荷消耗模式的示例。在EV模式期間，電池總成24的荷電狀態在某些情況下可以增加，例如歸因于一段時間的再生制動。發動機14在默認EV模式下通常關閉(OFF)，但是必要時可以基于車輛系統狀態或如操作者所允許地操作。
[0044]電動車輛12可以附加地在混合動力(HEV)模式下操作，在混合動力模式下發動機14和馬達22兩者都用于車輛推進。HEV模式是用于電動車輛12的操作的電荷維持模式的示例。在HEV模式期間，電動車輛12可以減少馬達22推進力使用以便通過增加發動機14推進力而將電池總成24的荷電狀態維持在恒定或近似恒定的水平。電動車輛12可以在本公開范圍內除EV和HEV模式之外的其他操作模式下操作。
[0045]圖2和3說明了可以成為電動車輛的一部分的電池陣列25。例如，電池陣列25可以是圖1的電動車輛12的電池總成24的一部分。電池陣列25包括用于給電動車輛12的各種部件提供電力的多個電池單元58。盡管在圖2中說明了電池單元58的具體數量，但在本發明的范圍內電池陣列25可以包括更多或更少數量的電池單元。換句話說，本發明沒有被限制為這些圖中所示出的具體的結構。
[0046]電池單元58可以并排堆疊以便形成一組電池單元，有時被稱為“電池單元堆疊”。在一個實施例中，電池單元58是棱形的鋰離子電池。然而，可供選擇地，在本發明的范圍內可以使用具有其它幾何形狀(圓柱形、袋狀等)和/或化學成份(鎳-金屬氫化物、鉛酸等)的電池單元。
[0047]通常，有時被稱為陣列結構或陣列支撐結構的支撐結構59圍繞電池單元58。支撐結構59可以包括設置在這組電池單元58的縱向長度處的相對端壁60和在電池陣列25的兩側在相對端壁60之間延伸的相對側壁62。端壁60和側壁62配合以便在壓縮下相對于彼此保持電池單元58。側壁62可以以任何已知的方式被連接到端壁60。在一個非限制性實施例中，側壁62和端壁60被焊接在一起。在另一非限制性實施例中，支撐結構59包括具有通常圍繞電池單元58的單一、連續單元的整體設計。
[0048]此外，支撐結構59可以包括固持桿72和一個或多個匯流條模塊75。固持桿72可以可選擇地在電池陣列25的電池單元58的頂部的上方延伸用于固定電池單元58以及給電池陣列25提供剛性。匯流條模塊75可以依靠在電池單元58的頂部上并且可以接收用于電連接電池單元58的金屬匯流條(未示出)。
[0049]此外，電池陣列25可以使用被集成為支撐結構59的一部分的一個或多個提升部件64。提升部件64配置為接收以下所述的示例的提升工具，提升工具接合提升部件64以便提升、處理和/或移動電池陣列25。例如，在電池陣列的陣列或封裝部的制造過程期間，可以使用提升工具來接合提升部件64。在一個非限制性實施例中，提升部件64從支撐結構59的端壁60伸出。然而，還可以預期其它結構，包括其中提升部件64被集成到側壁62或支撐結構59的任何其它部分的結構。
[0050]在一個非限制性實施例中，每個端壁60顯示兩件式設計。例如，每個端壁60可以包括外部殼體66和連接到外部殼體66的內部殼體68。內部殼體68設置在外部殼體66和電池單元58之間。外部殼體66可以是端壁60的沖壓的金屬部，以及內部殼體68可以是端壁60的塑料部。
[0051 ]在一個非限制性實施例中，電池陣列25的每個端壁60的提升部件64包括凸耳70。凸耳70可以從外部殼體66向上伸出以便凸耳70在與電池陣列25的底部相對的方向上延伸。凸耳70可以包括在朝向相對端壁60的方向上延伸的彎曲部74。固持桿72可以與凸耳70連接。在一個非限制性實施例中，固持桿72的凸耳69被焊接到凸耳70的彎曲部74。槽76可以在凸耳70的彎曲部74的下面77和內部殼體68的頂面79之間延伸。凸耳70和固持桿72—起形成了電池陣列25的每個端部的提升部件64。提升工具可以接收在槽76內并且然后被移動以便與彎曲部74的下面77接合以便如以下進一步所述的提升和移動電池陣列25。
[0052]可以形成穿過每個端壁60的內部殼體68的一個或多個通孔78。在一個實施例中，通孔78豎直貫穿內部殼體68的高度。通孔78可以設置在內部殼體68的相對側部81內。相對側部81設置為靠近每個端壁60和側壁62之間的接合部。
[0053]圖4A和4B說明了示例性提升工具80。提升工具80包括主體82、固定的腿狀部84和可移動的腿狀部86。固定的腿狀部84和可移動的腿狀部86都從主體82延伸。固定的腿狀部84相對于主體82大體上是不可移動的，而可移動的腿狀部86可以相對于主體82平移或樞轉。在一個實施例中，可移動的腿狀部86可以如箭頭X(參見圖4A)示意性所示沿著主體82的長度平移。在另一實施例中，可移動的腿狀部86可以如箭頭Z(參見圖4B)示意性所示相對于主體82樞轉或搖擺。接合元件88可以從提升工具80的可移動的腿狀部86橫向延伸。
[0054]現在在繼續參照圖1-4B的情況下參照圖5A、5B和5C，在電池陣列的封裝部的制造過程期間可以使用提升工具80來提升和移動電池陣列25。首先，移動提升工具80來靠近電池陣列25。可以從電池陣列25的頂側90靠近電池陣列25以便在端壁60和任何周圍的障礙物(例如，電池附件、封裝、電池內部的部件等)之間的額外的側面間隙是不必要的。
[0055]然后，使用提升工具80來接合其中一個提升部件64。首先將提升工具80的固定的腿狀部84插入到端壁60的內部殼體68的其中一個通孔78中以便相對于端壁60適當地定位并且對齊提升工具80。同時將固定的腿狀部84在通孔78中的接合作為移動的反作用力使用，然后將可移動的腿狀部86移動到槽76中。例如，可移動的腿狀部86可以在方向X(參見圖5A)上平移或在方向Z上(參見圖5B)樞轉以便將接合元件88定位在凸耳70的彎曲部74的下方。在任一實施例中，沒必要將提升工具80的任何部分移動至延伸超出電池陣列25的外部外圍外殼以便接合提升部件64的位置。
[0056]最后，提升工具80的主體82可以在向上的方向Dl上移動以便提升和移動電池陣列
25(圖5C最佳地說明)。在向上的方向Dl上的移動使得接合元件88與凸耳70的彎曲部74的下面77接觸，從而形成必要的阻礙以便提升和移動電池陣列25。
[0057]圖6和7說明了另一示例性電池陣列125。在這個公開中，在適當的情況下，相同的附圖標記表明相同的元件，并且加上100或其倍數的附圖標記表明改進的元件，改進的元件理解為包含相應的最初元件的相同特征和益處。
[0058]在這個示例性實施例中，電池陣列125包括多個電池單元158、圍繞多個電池單元158的支撐結構159，以及可以被用于提升、處理和操縱電池陣列125的一個或多個提升部件164。支撐結構159的每個端壁160(僅示出一個)可以包括其中一個提升部件164。在一個非限制性實施例中，端壁160顯示了單件式設計并且是鑄造的金屬部件。
[0059]每個端壁160的提升部件164可以包括與端壁160整體形成的凸耳170。凸耳170可以從端壁160的外面192向外伸出。外面192面向遠離電池單元158的方向。進一步如下所述，凸耳包括配置為接收提升工具的一部分的槽176。在一個非限制性實施例中，凸耳170設置為靠近端壁160的頂部以便促進接近提升部件164。
[0060]凸耳170包括最外面的面194。最外面的面194延伸到平面P1。最外面的面194是端壁160的最外面的表面。換句話說，端壁160的其它部分不超出平面Pl向外伸出。然而，端壁160的一些其它部分可以延伸直到平面Pl。
[0061]繼續參照圖6和7，圖8說明了使用提升工具180來接合和提升電池陣列125。首先，移動提升工具180靠近電池陣列125。可以從電池陣列125的頂側190靠近電池陣列125以便在端壁160和任何周圍的障礙物(例如，電池附件、封裝等)之間的額外的側面間隙是不必要的。
[0062]然后，移動提升工具180來接合提升部件164。提升工具180可以包括腿狀部198，腿狀部198可以被移動到槽176中并且然后在凸耳170的一部分之下以便接合提升部件164。腿狀部198可以接合凸耳170的圍繞槽176的外圍延伸的任何部分。在一個非限制性實施例中，提升工具180接合槽176的彎曲端部199。一旦已經充分地接合提升部件164，可以移動提升工具180來提升和操縱電池陣列125。
[0063]盡管不同的非限制性實施例說明為具有具體的組件或步驟，但本公開的實施例不限于那些特定的組合。將來自任何非限制性實施例中的一些組件或部件與來自任何其他非限制性實施例中的部件或組件結合使用，是可能的。
[0064]應該理解的是，貫穿幾個附圖的相同的附圖標記識別對應的或相似的元件。應該理解的是，盡管在這些示例性實施例中公開并且說明了特定的組件布置，但其他布置也可以從本公開的教導中受益。
[0065]上述說明應該理解為說明性的并且無任何限制的意義。本領域普通技術人員應該理解，某些修改可以在本公開的范圍內。由于這些原因，下面的權利要求應該被研究以確定本公開的準確范圍和內容。
【主權項】
1.一種電池陣列，所述電池陣列包含: 多個電池單元； 支撐結構，所述支撐結構圍繞所述多個電池單元；以及 第一提升部件，所述第一提升部件從所述支撐結構的第一壁伸出。2.根據權利要求1所述的電池陣列，其中所述第一壁是所述支撐結構的端壁。3.根據權利要求1所述的電池陣列，其中所述第一壁包括外部殼體和內部殼體，以及所述第一提升部件包括從所述外部殼體伸出的凸耳。4.根據權利要求3所述的電池陣列，其中所述凸耳的彎曲部在所述內部殼體之上延伸。5.根據權利要求3所述的電池陣列，其中所述內部殼體包括至少一個豎直貫穿所述內部殼體的通孔。6.根據權利要求3所述的電池陣列，其中固持桿在所述多個電池單元的頂部的上方延伸并且與所述凸耳連接。7.根據權利要求6所述的電池陣列，其中所述凸耳和所述固持桿一起形成所述第一提升部件。8.根據權利要求3所述的電池陣列，包含在所述凸耳和所述內部殼體之間延伸的槽。9.根據權利要求1所述的電池陣列，其中所述第一提升部件包括凸耳，所述凸耳在與所述多個電池單元相對的方向上從所述第一壁的外面向外伸出。10.根據權利要求9所述的電池陣列，其中所述凸耳包括槽。11.根據權利要求10所述的電池陣列，其中所述槽配置為接收提升工具。12.根據權利要求9所述的電池陣列，其中所述凸耳的最外面的面是所述第一壁的最外面的表面。13.根據權利要求1所述的電池陣列，其中所述提升部件包括集成為所述支撐結構的一部分的凸耳。14.根據權利要求1所述的電池陣列，包含從所述支撐結構的第二壁伸出的第二提升部件，所述第二壁在所述多個電池單元的與所述第一壁的相對端上。15.根據權利要求1所述的電池陣列，其中所述第一提升部件包括配置為接收提升工具的槽。
【文檔編號】H01M2/10GK106098986SQ201610252155
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月21日 公開號201610252155.3, CN 106098986 A, CN 106098986A, CN 201610252155, CN-A-106098986, CN106098986 A, CN106098986A, CN201610252155, CN201610252155.3
【發明人】彼得·埃里克·彼得森, 布萊恩·阿特麗, 戴夫·莫斯凱特, 詹森·盧辛
【申請人】福特全球技術公司