用于車輛的風(fēng)冷式電池模塊的制作方法
【專利摘要】本公開涉及一種用于車輛的風(fēng)冷式電池模塊。高壓電池模塊包括堆疊成陣列的多個(gè)電池單元。所述陣列由一對(duì)相對(duì)的端板覆蓋在其端部上，并且由一對(duì)相對(duì)的側(cè)壁覆蓋在其側(cè)部上。側(cè)壁部分地覆蓋電池單元的上表面。內(nèi)通道提供位于電池單元的側(cè)部與側(cè)壁的內(nèi)表面之間的間隙。外通道與內(nèi)通道豎直地分開并由側(cè)壁的外表面限定。支架通過(guò)至少部分地延伸到側(cè)壁的外通道中而將端板固定到側(cè)壁。
【專利說(shuō)明】用于車輛的風(fēng)冷式電池模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種用于車輛的風(fēng)冷式高壓牽引電池模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)包括向用于推進(jìn)車輛的電動(dòng)機(jī)供應(yīng)電力的高壓牽引電池。牽引電池可包括多個(gè)電池模塊，每個(gè)電池模塊具有能夠?qū)㈦娔軅鬏數(shù)诫妱?dòng)機(jī)并存儲(chǔ)來(lái)自電動(dòng)機(jī)的電能的單獨(dú)的電池單元陣列。牽弓I電池在行駛期間的使用會(huì)導(dǎo)致電池模塊中的單獨(dú)的電池單元的溫度升高。已經(jīng)開發(fā)了風(fēng)冷式系統(tǒng)和流體冷卻式系統(tǒng)，以將相對(duì)冷的空氣或液體引入牽引電池中同時(shí)從牽引電池中去除不期望的熱量。這抑制電池過(guò)熱，否則會(huì)導(dǎo)致電池更低效地操作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的高壓牽引電池組件。該牽引電池組件包括電池單元陣列、第一端板和相對(duì)的第二端板、第一側(cè)壁和相對(duì)的第二側(cè)壁。電池單元陣列沿著縱軸堆疊。第一端板與相對(duì)的第二端板沿著縱軸分開。端板固定到陣列的各端部。第一側(cè)壁與相對(duì)的第二側(cè)壁分開，并且每個(gè)側(cè)壁固定到兩個(gè)端板且通常垂直于端板延伸。這樣，牽引電池組件不包括附著到電池模塊的上蓋或下蓋。第一側(cè)壁具有第一背脊以限定位于陣列與第一背脊之間的第一氣流通道，第二側(cè)壁具有第二背脊以限定位于陣列與第二背脊之間的第二氣流通道。第一端板限定貫穿第一端板并與第一氣流通道對(duì)齊的入口，且第二端板限定貫穿第二端板并與第二氣流通道對(duì)齊的出口。這樣，能夠使空氣流過(guò)入口和第一氣流通道、穿過(guò)陣列并流過(guò)第二氣流通道和出口。
[0004]第一端板限定貫穿第一端板并與第二氣流通道對(duì)齊的第一開口，并且第二端板限定貫穿第二端板并與第一氣流通道對(duì)齊的第二開口，其中，一對(duì)蓋覆蓋第一開口和第二開□。
[0005]入口、出口、第一開口和第二開口是在端板中裁出的開口。
[0006]電池單元陣列限定上表面，其中，第一側(cè)壁和第二側(cè)壁中的每一個(gè)包括至少部分地覆蓋上表面的上區(qū)域。
[0007]上區(qū)域中的每一個(gè)包括沿著對(duì)應(yīng)側(cè)壁的外表面的長(zhǎng)度延伸的通道。
[0008]所述牽引電池組件還包括支架，所述支架包括通常平坦的表面以用于與端板中的一個(gè)端板附著，支架還包括延伸到側(cè)壁中的一個(gè)側(cè)壁的通道中的凸緣以用于將端板中的所述一個(gè)端板安裝到側(cè)壁中的所述一個(gè)側(cè)壁。
[0009]在另一實(shí)施例中，提供了一種電池模塊。該電池模塊包括電池單元的第一陣列和第二陣列、第一對(duì)側(cè)壁和第二對(duì)側(cè)壁、兩個(gè)端板。電池單元的第一陣列和第二陣列并排地布置。每個(gè)陣列具有上表面和兩個(gè)縱向的側(cè)表面，上表面和兩個(gè)縱向的側(cè)表面由每個(gè)陣列中的電池單元的共同的表面限定。第一對(duì)側(cè)壁覆蓋第一陣列的側(cè)表面。第二對(duì)側(cè)壁覆蓋第二陣列的側(cè)表面。每個(gè)側(cè)壁具有內(nèi)通道，內(nèi)通道沿側(cè)壁的長(zhǎng)度延伸并與側(cè)壁所覆蓋的側(cè)表面分隔開。因此，氣流通道被限定在對(duì)應(yīng)側(cè)表面與內(nèi)通道之間。兩個(gè)端板設(shè)置在每個(gè)陣列的各端部并固定到至少一些側(cè)壁，使得電池模塊不包括固定到或另外附著到電池模塊的上蓋或下蓋。每個(gè)端板限定與至少一些氣流通道對(duì)齊的一對(duì)開口。并排的第一陣列和第二陣列的氣流通道限定兩個(gè)設(shè)置在外部的氣流通道和兩個(gè)設(shè)置在內(nèi)部的氣流通道。設(shè)置在內(nèi)部的氣流通道限定流入通道并且設(shè)置在外部的氣流通道限定流出通道。蓋在每個(gè)氣流通道的一端覆蓋端板中的開口，使得空氣在電池冷卻事件期間流入流入通道、穿過(guò)電池單元并流出流出通道。所述電池模塊還包括雙入口板，雙入口板具有與設(shè)置在內(nèi)部的開口對(duì)齊的一對(duì)開口并安裝到并排的這兩個(gè)陣列。
[0010]并排的第一陣列和第二陣列的端板限定兩個(gè)設(shè)置在外部的開口和相鄰的兩個(gè)設(shè)置在內(nèi)部的開口，其中，設(shè)置在內(nèi)部的開口限定位于陣列的一端上的入口，并且設(shè)置在外部的開口限定位于陣列的另一端上的出口。
[0011]所述電池模塊還包括支架，支架將側(cè)壁中的一個(gè)側(cè)壁的上區(qū)域安裝到端板中的一個(gè)端板。
[0012]每個(gè)側(cè)壁的上區(qū)域限定沿著側(cè)壁的長(zhǎng)度延伸的外通道，并且其中，支架包括至少部分地延伸到通道中的一個(gè)通道中的凸緣。
[0013]根據(jù)本公開，還提供了另一種電池模塊。電池模塊包括電池單元陣列，每個(gè)單元具有頂表面和相對(duì)的側(cè)表面。一對(duì)相對(duì)的側(cè)壁中的每一個(gè)側(cè)壁具有與對(duì)應(yīng)側(cè)壁的側(cè)表面分隔開的內(nèi)通道，以在對(duì)應(yīng)側(cè)壁的側(cè)表面與內(nèi)通道之間限定氣流通道。所述一對(duì)相對(duì)的側(cè)壁中的每一個(gè)側(cè)壁還具有與內(nèi)通道分開的外通道。一對(duì)端板中的每一個(gè)端板安裝到兩個(gè)側(cè)壁的外通道。支架將端板中的一個(gè)端板與側(cè)壁中的一個(gè)側(cè)壁安裝。支架具有延伸到側(cè)壁中的所述一個(gè)側(cè)壁的外通道中的凸緣。側(cè)壁與端板經(jīng)由支架的附著，能夠使在電池單元陣列之上和/或之下附著到電池模塊的蓋不存在。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是示例性的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系的示意性說(shuō)明；
[0015]圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電池模塊的透視圖；
[0016]圖3是圖2的電池模塊的局部分解透視圖；
[0017]圖4是電池模塊的側(cè)壁的透視圖，示出了沿側(cè)壁的長(zhǎng)度延伸的內(nèi)通道和外通道；
[0018]圖5是電池模塊的端板以及覆蓋端板的一個(gè)開口的蓋的透視圖；
[0019]圖6是兩個(gè)并排的電池模塊的剖面透視圖；
[0020]圖7是圖6的兩個(gè)并排的電池模塊的剖面俯視示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]在此描述了本公開的實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解的是，公開的實(shí)施例僅僅是示例，并且其它的實(shí)施例可采用多種和替代的形式。附圖不一定按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限制，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員以多種形式使用實(shí)施例的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的是，參照任一附圖所示出和描述的各種特征可與在一個(gè)或者更多個(gè)其他的附圖中示出的特征結(jié)合，以產(chǎn)生沒(méi)有被明確地示出或描述的實(shí)施例。示出的特征的結(jié)合提供用于典型應(yīng)用的代表性實(shí)施例。然而，與本公開的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和修改會(huì)被期望用于特定的應(yīng)用或?qū)嵤?br> [0022]參照?qǐng)D1，示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV) 10的示意圖。圖1示出了組件之間的代表性的關(guān)系。在車輛中組件的實(shí)際布局和朝向可變化。HEVlO包括動(dòng)力傳動(dòng)系12。動(dòng)力傳動(dòng)系12包括驅(qū)動(dòng)變速器16的發(fā)動(dòng)機(jī)14,變速器16可被稱作模塊化混合動(dòng)力變速器(MHT)。如將要在下面進(jìn)一步詳細(xì)地描述，變速器16包括諸如電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)(M/G) 18的電機(jī)、關(guān)聯(lián)的牽引電池20、變矩器22以及多級(jí)傳動(dòng)比自動(dòng)變速器或齒輪箱24。
[0023]發(fā)動(dòng)機(jī)14和M/G18都是用于HEVlO的驅(qū)動(dòng)源。發(fā)動(dòng)機(jī)14通常代表可包括內(nèi)燃機(jī)(例如，由汽油、柴油或天然氣驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī))或者燃料電池的動(dòng)力源。發(fā)動(dòng)機(jī)14產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)功率和對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，該發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩在位于發(fā)動(dòng)機(jī)14與M/G18之間的分離離合器26至少部分地接合時(shí)供應(yīng)到M/G18。M/G18可通過(guò)多種類型的電機(jī)中的任何一個(gè)來(lái)實(shí)施。例如，M/G18可以是永磁同步電動(dòng)機(jī)。電力電子器件56使由電池20提供的直流(DC)功率適應(yīng)于M/G18的需求，如將在下面描述。例如，電力電子器件可向M/G18提供三相交流電(AC)。
[0024]當(dāng)分離離合器26至少部分地接合時(shí)，可能的是功率從發(fā)動(dòng)機(jī)14流到M/G18或從M/G18流到發(fā)動(dòng)機(jī)14。例如，分離離合器26可被接合并且M/G18可操作為發(fā)電機(jī)，以將由曲軸28和Μ/G軸30提供的旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)換為將存儲(chǔ)在電池20中的電能。分離離合器26還可不接合，以使發(fā)動(dòng)機(jī)14與動(dòng)力傳動(dòng)系12的剩余部分隔離，從而M/G18可充當(dāng)用于HEVlO的唯一的驅(qū)動(dòng)源。軸30延伸穿過(guò)M/G18。M/G18持續(xù)可驅(qū)動(dòng)地連接到軸30，然而僅在分離離合器26至少部分地被接合時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)14才可驅(qū)動(dòng)地連接到軸30。
[0025]M/G18經(jīng)由軸30連接到變矩器22。因此，在分離離合器26至少部分地被接合時(shí)變矩器22連接到發(fā)動(dòng)機(jī)14。變矩器22包括固定到Μ/G軸30的泵輪和固定到變速器輸入軸32的渦輪。因此，變矩器22提供位于軸30與變速器輸入軸32之間的液壓結(jié)合。在泵輪比渦輪更快地旋轉(zhuǎn)時(shí)，變矩器22將功率從泵輪傳遞到渦輪。泵輪扭矩和渦輪扭矩的大小通常取決于相對(duì)速度。當(dāng)泵輪速度與渦輪速度之比足夠高時(shí)，渦輪扭矩是泵輪扭矩的多倍。還可設(shè)置變矩器旁路離合器34，在變矩器旁路離合器34結(jié)合時(shí)，變矩器旁路離合器34使變矩器22的泵輪和渦輪摩擦地或機(jī)械地結(jié)合，而允許更有效地功率傳遞。變矩器旁路離合器34可操作為啟動(dòng)離合器，以提供平穩(wěn)的車輛啟動(dòng)?？蛇x地或相結(jié)合地，對(duì)于不包括變矩器22或變矩器旁路離合器34的應(yīng)用而言，與分離離合器26相似的啟動(dòng)離合器可設(shè)置在M/G18與齒輪箱24之間。在一些應(yīng)用中，分離離合器26通常被稱作上游離合器并且啟動(dòng)離合器34 (可以是變矩器旁路離合器)通常被稱作下游離合器。
[0026]齒輪箱24可包括齒輪組(未示出)，該齒輪組通過(guò)諸如離合器和制動(dòng)器(未示出)的摩擦元件的選擇性接合而選擇性地置于不同的齒輪比中，以建立期望的多個(gè)離散傳動(dòng)比或多級(jí)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)比。摩擦元件可通過(guò)換檔計(jì)劃來(lái)控制，該換檔計(jì)劃使齒輪組的某些元件連接和分離來(lái)控制變速器輸出軸36與變速器輸入軸32之間的比率。齒輪箱24基于各種車輛和周圍的操作環(huán)境通過(guò)關(guān)聯(lián)的控制器(例如，動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元(PCU) 50)從一個(gè)傳動(dòng)比自動(dòng)地?fù)Q檔到另一個(gè)傳動(dòng)比。然后，齒輪箱24向輸出軸36提供動(dòng)力傳動(dòng)系輸出扭矩。
[0027]應(yīng)理解的是，與變矩器22 —起使用的液壓控制的齒輪箱24僅僅是齒輪箱或變速器布置的一個(gè)示例；接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)和/或電動(dòng)機(jī)的輸入扭矩，然后以不同傳動(dòng)比向輸出軸提供扭矩的任何多傳動(dòng)比齒輪箱可被接受，而用于本公開的實(shí)施例。例如，齒輪箱24可通過(guò)機(jī)械式自動(dòng)(或手動(dòng))變速器(AMT)而實(shí)施，該AMT包括一個(gè)或更多個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)以沿?fù)懿鎸?dǎo)軌移動(dòng)/旋轉(zhuǎn)換檔撥叉，從而選擇期望的齒輪傳動(dòng)比。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常地理解，AMT可用在(例如)具有更高扭矩需求的應(yīng)用中。
[0028]如圖1的代表性實(shí)施例所示，輸出軸36連接到差速器40。差速器40經(jīng)由連接到差速器40的各自的車軸44驅(qū)動(dòng)一對(duì)車輪42。差速器在允許輕微的速度差異的同時(shí)(例如，在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí))向每個(gè)車輪42傳遞大體上相等的扭矩。不同類型的差速器或類似的裝置可用于將扭矩從動(dòng)力傳動(dòng)系分配到一個(gè)或更多個(gè)車輪。在一些應(yīng)用中，扭矩分配可根據(jù)(例如)特定的操作模式或條件而變化。
[0029]動(dòng)力傳動(dòng)系12還包括關(guān)聯(lián)的動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元(PCU) 50。雖然示出為一個(gè)控制器，但是PCU50可以是更大的控制系統(tǒng)的一部分并且可由遍布車輛10的各種其他的控制器(例如，車輛系統(tǒng)控制器(VSC))來(lái)控制。因此，應(yīng)理解的是，動(dòng)力傳動(dòng)系控制單元50和一個(gè)或更多個(gè)其他的控制器能夠被共同地稱作“控制器”，該“控制器”響應(yīng)于來(lái)自各種傳感器的信號(hào)而控制各種致動(dòng)器，以控制多個(gè)功能，諸如啟動(dòng)/停止發(fā)動(dòng)機(jī)14、操作M/G18從而提供車輪扭矩或給電池20充電、選擇變速器檔位或按計(jì)劃使變速器換檔等?？刂破?0可包括與各種類型的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)裝置或介質(zhì)通信的微處理器或中央處理單元(CPU)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)裝置或介質(zhì)可包括易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器，例如只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和不失效記憶體(KAM)。KAM是一種可用于在CPU斷電時(shí)存儲(chǔ)各種操作變量的持久性存儲(chǔ)器或非易失性存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)裝置或介質(zhì)可采用多個(gè)已知的存儲(chǔ)裝置(例如，PROM (可編程只讀存儲(chǔ)器)、EPROM (電可編程只讀存儲(chǔ)器)、EEPROM (電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)、閃速存儲(chǔ)器或能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)(這些數(shù)據(jù)中的一些代表由控制器使用來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)或車輛的可執(zhí)行指令)的任何其他電的、磁的、光學(xué)的或它們相結(jié)合的存儲(chǔ)裝置)中的任意存儲(chǔ)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0030]控制器經(jīng)由輸入/輸出(I/O)接口與各種發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛傳感器和致動(dòng)器通信，該I/o接口可實(shí)現(xiàn)為提供各種原始數(shù)據(jù)或信號(hào)調(diào)節(jié)、處理和/或轉(zhuǎn)換、短路保護(hù)器等的單獨(dú)集成接口?？蛇x地，一個(gè)或更多個(gè)專用的硬件或固件芯片可用于在特定的信號(hào)被供應(yīng)到CPU之前調(diào)節(jié)并處理所述特定的信號(hào)。如圖1的代表性的實(shí)施例通常示出的，PCU50可與到達(dá)和/或來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)14、分離離合器26、M/G18、啟動(dòng)離合器34、變速器齒輪箱24和電力電子器件56的信號(hào)通信。雖然沒(méi)有明確地示出，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到，可由P⑶50控制的各種功能或組件位于以上標(biāo)示的子系統(tǒng)中的每個(gè)子系統(tǒng)中?？墒褂糜煽刂破鲌?zhí)行的控制邏輯而直接或間接地致動(dòng)的參數(shù)、系統(tǒng)和/或組件的代表性示例包括燃料噴射時(shí)間、速率、持續(xù)時(shí)間、節(jié)氣門閥位置、火花塞點(diǎn)火時(shí)間(用于火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī))、進(jìn)氣閥/排氣閥時(shí)間和持續(xù)時(shí)間、前端附件驅(qū)動(dòng)(FEAD)組件(諸如交流發(fā)電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī))、電池充電、再生制動(dòng)、Μ/G操作、用于分離離合器26、啟動(dòng)離合器34的離合器壓力、以及變速器齒輪箱24等。通過(guò)I/O接口傳遞輸入的傳感器可用于指示(例如)渦輪增壓器增壓壓力、曲軸位置(PIP)、發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度(RPM)、車輪速度(WS1、WS2)、車輛速度(VSS)、冷卻液溫度(ECT)、進(jìn)氣歧管壓力(MAP)、加速器踏板位置(PPS)、點(diǎn)火開關(guān)位置(IGN)、節(jié)氣門閥位置(TP)、氣壓(TMP)、廢氣氧氣(EGO)或其他廢氣組分濃度或存在度、進(jìn)氣流量(MAF)、變速器齒輪、變速器傳動(dòng)比或模式、變速器油溫(TOT)、變速器渦輪速度(TS)、變矩器旁路離合器34狀態(tài)(TCC)、減速或換檔模式(MDE)。
[0031]由P⑶50執(zhí)行的控制邏輯或功能可通過(guò)流程表或類似的圖表表示在一個(gè)或更多個(gè)圖中。這些圖提供可使用一個(gè)或更多個(gè)處理策略(例如，事件驅(qū)動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)、多線程等)實(shí)現(xiàn)的代表性的控制策略和/或邏輯。同樣地，示出的各種步驟或功能可以以示出的順序執(zhí)行、并行執(zhí)行或在一些情況下被省略。雖然一直沒(méi)有明確地示出，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到，一個(gè)或更多個(gè)示出的步驟或功能可根據(jù)正在使用的特定的處理策略而重復(fù)地執(zhí)行。同樣地，不一定規(guī)定處理的順序以實(shí)現(xiàn)在此描述的特征和優(yōu)勢(shì)，提供處理的順序僅僅是為了便于說(shuō)明和描述。控制邏輯可以主要由軟件實(shí)施，該軟件由基于微處理器的車輛、發(fā)動(dòng)機(jī)和/或動(dòng)力傳動(dòng)系控制器(例如，PCU50)執(zhí)行。當(dāng)然，控制邏輯可根據(jù)特定的應(yīng)用由一個(gè)或更多個(gè)控制器中的軟件、硬件或軟件與硬件的結(jié)合實(shí)施。當(dāng)由軟件實(shí)施時(shí)，控制邏輯可設(shè)置在一個(gè)或更多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)裝置或介質(zhì)中，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)裝置或介質(zhì)存儲(chǔ)了代表由計(jì)算機(jī)執(zhí)行以控制車輛或其子系統(tǒng)的指令或代碼的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)裝置或介質(zhì)可包括多個(gè)已知的物理裝置中一個(gè)或更多個(gè)，該物理裝置采用電的、磁的和/或光學(xué)的存儲(chǔ)器以保持可執(zhí)行指令和相關(guān)的校準(zhǔn)信息、操作變量等。
[0032]車輛的駕駛者使用加速器踏板52來(lái)提供需要的扭矩、功率或驅(qū)動(dòng)命令以推進(jìn)車輛。通常，踩下和釋放踏板52分別產(chǎn)生可被控制器50解釋為需要增大功率或減小功率的加速器踏板位置信號(hào)。至少基于來(lái)自踏板的輸入，控制器50控制來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)14和/或M/G18的扭矩?？刂破?0還控制齒輪箱24中的齒輪換檔時(shí)間，以及分離離合器26與變矩器旁路離合器34的接合或分開。與分離離合器26 —樣，變矩器旁路離合器34能夠在接合位置與分開位置之間的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。這樣在變矩器22中除了由泵輪與渦輪之間的液力耦合產(chǎn)生可變滑動(dòng)之外還產(chǎn)生可變滑動(dòng)。可選地，根據(jù)特定的應(yīng)用，變矩器旁路離合器34可操作為鎖止或打開，而不使用調(diào)節(jié)的操作模式。
[0033]為了由發(fā)動(dòng)機(jī)14驅(qū)動(dòng)車輛，分離離合器26至少部分地接合，以通過(guò)分離離合器26向M/G18傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的至少一部分，然后發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩從M/G18經(jīng)過(guò)變矩器22和齒輪箱24傳遞。M/G18可通過(guò)提供額外的功率來(lái)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)14而使軸30轉(zhuǎn)動(dòng)。這種操作模式可被稱作“混合動(dòng)力模式”或“電力輔助模式”。
[0034]為了由用作唯一動(dòng)力源的M/G18驅(qū)動(dòng)車輛，除了分離離合器26使發(fā)動(dòng)機(jī)14與動(dòng)力傳動(dòng)系12的剩余部分隔離以外功率流保持不變。在此期間，發(fā)動(dòng)機(jī)14中的燃燒可被禁用或另外被關(guān)閉以節(jié)省燃料。牽引電池20通過(guò)線路54向可包括(例如)轉(zhuǎn)換器的電力電子器件56傳遞存儲(chǔ)的電能。電力電子器件56將來(lái)自電池20的DC電壓轉(zhuǎn)換為M/G18將使用的AC電壓。PCU50控制電力電子器件56以將來(lái)自電池20的電壓轉(zhuǎn)換為提供到M/G18的AC電壓，以向軸30提供正扭矩或負(fù)扭矩。這種操作模式被稱作“純電動(dòng)”操作模式。
[0035]在任意操作模式中，M/G18可作為電機(jī)并提供用于動(dòng)力傳動(dòng)系12的驅(qū)動(dòng)力。可選地，M/G18可作為發(fā)電機(jī)并將來(lái)自動(dòng)力傳動(dòng)系12的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為將存儲(chǔ)在電池20中的電能。M/G18可在(例如)發(fā)動(dòng)機(jī)14提供用于車輛10的推進(jìn)功率期間作為發(fā)電機(jī)。此外，M/G18可在再生制動(dòng)期間另外作為發(fā)電機(jī)，在再生制動(dòng)期間來(lái)自旋轉(zhuǎn)的車輪42的旋轉(zhuǎn)能通過(guò)齒輪箱24往回傳遞并轉(zhuǎn)換成電能以存儲(chǔ)在電池20中。
[0036]應(yīng)理解的是，圖1中的示意性示出僅僅是示例性的而并沒(méi)有意圖限定。其他的構(gòu)造是采用發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)的選擇性的接合來(lái)通過(guò)變速器傳遞的預(yù)想。例如，M/G18可相對(duì)于曲軸28偏移,額外的電機(jī)可被設(shè)置以啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)14,和/或M/G18可設(shè)置在變矩器22與齒輪箱24之間。其他的構(gòu)造是不脫離本公開的范圍的預(yù)想。
[0037]參照?qǐng)D2和圖3，示出了電池模塊100。電池模塊100可以是共同地組成電池20的許多電池模塊中的一個(gè)。每個(gè)電池模塊100包括電池單元102的堆疊陣列。按照上述的方式，單兀102中的每一個(gè)能夠存儲(chǔ)來(lái)自電力電子器件56的電能并向電力電子器件56傳輸電能。由于每個(gè)單元102能夠保持自身的電荷，所以電池電控制模塊(BECM)或其他的控制器負(fù)責(zé)對(duì)進(jìn)入單獨(dú)的電池單元102、離開單獨(dú)的電池單元102以及在單獨(dú)的電池單元102之間的電荷進(jìn)行分布。
[0038]單元102沿電池模塊100的長(zhǎng)度面對(duì)面堆疊。小的間隔或間隙可存在于單元102的面之間以允許氣流穿過(guò)單元102的面。
[0039]第一端板104和第二端板106設(shè)置在電池單元102陣列的各端部，以限定電池模塊100的端部。每個(gè)端板104、106能夠相同地制造和設(shè)計(jì)，使得相同的端板能夠作為第一端板104或第二端板106而裝配到電池模塊100。
[0040]第一側(cè)壁108和第二側(cè)壁110安裝到兩個(gè)端板104、106。側(cè)壁108、110具有沿模塊100的縱軸延伸的長(zhǎng)度以覆蓋電池單元102的側(cè)表面。正如端板104、106覆蓋電池模塊100的端部，在模塊100中側(cè)壁包圍單元102的側(cè)部。側(cè)壁108、110和端板104、106在安裝在一起時(shí)共同地限定電池模塊100的邊界并至少部分地包圍電池單元102陣列。
[0041]在車輛的延伸操作期間，電池20中的溫度可升高。溫度管理對(duì)確保電池20的最優(yōu)性、安全性和效率使用是必需的。為了保持電池20中的期望溫度，外部流體(例如，空氣)應(yīng)被引入到電池模塊100中。下面提供的描述涉及電池模塊的包裝和結(jié)構(gòu)，以便于流體在電池模塊中最優(yōu)流動(dòng)，進(jìn)而保持并控制電池溫度。
[0042]第一端板104包括在板上裁出的一對(duì)開口，這對(duì)開口用于引導(dǎo)空氣穿過(guò)電池模塊100以冷卻電池單元102。在這兩個(gè)開口中，一個(gè)開口是入口 114，同時(shí)另一開口可被蓋住或另外被覆蓋，如接下來(lái)進(jìn)一步詳細(xì)地解釋。入口 114與第一氣流通道或流入通道116對(duì)齊。流入通道116是在電池模塊100中位于電池單元102的側(cè)表面與第一側(cè)壁108的內(nèi)表面之間的敞開區(qū)域。第一側(cè)壁108包括縱向的壁架或背脊118，壁架或背脊118在第一側(cè)壁108中形成內(nèi)通道120。背脊118沿第一側(cè)壁108的內(nèi)表面的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。背脊118提供位于第一側(cè)壁108與電池單元102的側(cè)部之間的氣隙以便于空氣循環(huán)穿過(guò)單元102的側(cè)部。在冷卻循環(huán)期間，空氣從外部裝置(例如，風(fēng)扇)流出并流向入口 114，因此，空氣通過(guò)流入通道116和內(nèi)通道120引導(dǎo)并朝著出口引導(dǎo)，在下面討論。
[0043]第二端板106包括與第一端板104中的開口相似并與之對(duì)齊的一對(duì)開口。在這兩個(gè)開口中，一個(gè)開口是出口 124，同時(shí)另一個(gè)開口可被蓋住或另外被覆蓋，如接下來(lái)進(jìn)一步詳細(xì)地解釋。出口 124與第二氣流通道或流出通道126對(duì)齊，流出通道126位于電池單元102的與流入通道116相對(duì)的側(cè)部上。與第一側(cè)壁108相似，第二側(cè)壁110包括縱向的壁架或背脊128，壁架或背脊128在第二側(cè)壁中形成內(nèi)通道130。背脊128沿第二側(cè)壁110的整個(gè)長(zhǎng)度延伸并提供位于第二側(cè)壁110與電池單元102的側(cè)部之間的氣隙。在冷卻循環(huán)期間，在空氣從入口被引入流入通道116之后，空氣能夠穿過(guò)電池單元102之間并進(jìn)入第二側(cè)壁110的內(nèi)通道130。然后，空氣通過(guò)流出通道126和第二端板106的出口 124排出。下面參照?qǐng)D1提供關(guān)于氣流穿過(guò)電池模塊100的另外的細(xì)節(jié)。
[0044]端板104、106和側(cè)壁108、110經(jīng)由支架134固定到一起。支架134包括通常平坦的面136，該面136被構(gòu)造為安置在端板104、106的角的背部上。支架134還包括從支架134的面136橫向地延伸的凸緣138。凸緣138延伸到通過(guò)支架134安裝的對(duì)應(yīng)的側(cè)壁108、110的外通道140中。
[0045]如圖4中更清楚地示出，外通道140設(shè)置在側(cè)壁中的每一個(gè)(例如，示出的第一側(cè)壁108)的上區(qū)域。外通道140與內(nèi)通道120豎直地分開并沿側(cè)壁108的長(zhǎng)度延伸。上架或凸緣142限定外通道140的頂部。外通道140用作支架134的凸緣138的附著點(diǎn)以將端板104、106固定到側(cè)壁108。例如，支架的凸緣138與外通道140的頂表面142配合以用于附著。
[0046]當(dāng)安裝側(cè)壁108時(shí)，側(cè)壁108的上區(qū)域中的壁架142安置在電池單元102的頂表面的一部分上。該壁架142能夠使側(cè)壁108在電池單元102周圍提供牢固的上邊緣，而不需要單獨(dú)的上板完全覆蓋電池單元102的上側(cè)。類似的壁架可設(shè)置在側(cè)壁108的底部上以至少部分地覆蓋電池單元的底表面的一部分。額外的支架146可遍布外通道140放置，以將側(cè)壁108、110直接或間接地固定到電池單元102。
[0047]通過(guò)以上公開的內(nèi)容，因此提供了一種具有單個(gè)電池單元102陣列的單體式電池模塊100。端板104、106從兩個(gè)縱向端容納電池單元102陣列，而側(cè)壁108、110從側(cè)部容納電池單元102陣列。側(cè)壁108、110還經(jīng)由壁架144部分地覆蓋并固定電池單元102的頂表面，而不需要完全覆蓋在電池單元102的頂表面之上或完全覆蓋在電池單元102的底表面之下。不存在頂蓋或底蓋，這減少了部件的數(shù)量和電池模塊100的重量同時(shí)保持由固定的端板104、106和側(cè)壁108、110形成的牢固的電池模塊殼體。單個(gè)陣列、單體式電池模塊100可與其他相似的電池模塊一起方便地運(yùn)輸、布置以及裝配到車輛中以組成整個(gè)電池20。
[0048]為了冷卻電池模塊，冷卻循環(huán)可包括由控制器致動(dòng)風(fēng)扇?？刂破骺苫诙鄠€(gè)因素(例如，電池單元溫度、放電率和/或荷電狀態(tài)(SOC))來(lái)控制風(fēng)扇的致動(dòng)(并因此控制冷卻循環(huán))。在冷卻循環(huán)期間，空氣由流入通道116引導(dǎo)、穿過(guò)電池單元102的面，并通過(guò)流出通道126流出。冷卻循環(huán)將周圍空氣引入電池模塊100中并將熱空氣從電池模塊100中去除以調(diào)節(jié)并保持電池溫度。為了強(qiáng)制使空氣處于這種流動(dòng)模式，蓋150附著到端板104、106。
[0049]圖5示出了帶有這種蓋150的端板(諸如第一端板104)的單獨(dú)的視圖。蓋150的尺寸要覆蓋端板104中的不是入口 114的那個(gè)開口 152。一旦固定(經(jīng)由螺釘?shù)?到端板104并固定在開口 152上，蓋150阻止空氣從第一端板104流出。
[0050]相似的蓋設(shè)置在第二端板106上，以覆蓋端板106中的不是出口 124的那個(gè)開口。這樣強(qiáng)制使空氣從第二端板106的出口 124流出而不是從第二端板106的被蓋住的那個(gè)開口流出。
[0051]圖6和圖7都示出了連接到一起以形成高壓牽引電池組件的兩個(gè)單獨(dú)的電池模塊。每個(gè)電池模塊包括參照?qǐng)D1至圖5所述的特征。為了解釋的目的，連接的電池模塊將被稱作第一電池模塊200和第二電池模塊300,每個(gè)電池模塊200、300具有與上述的電池模塊100相似的部件和特征，對(duì)于每個(gè)電池模塊200、300而言參考標(biāo)號(hào)增加了 100。
[0052]第一電池模塊200具有流入通道216，流入通道216鄰近第二電池模塊300的流入通道316。鄰近的流入通道216、316從并排的端板204、304的各自的入口 214、314開始。入口支架或雙入口板260安裝到兩個(gè)端板204、304并將兩個(gè)電池模塊200、300固定到一起。支架260可包括突起或翅片以用于連接到外部機(jī)構(gòu)(例如，風(fēng)扇，未示出)。這樣允許一個(gè)連接點(diǎn)用于形成在單獨(dú)的電池模塊200、300的并排的端板204、304中的四個(gè)開口中的兩個(gè)最內(nèi)部開口。
[0053]蓋250、350固定到各自的端板204、304。蓋覆蓋端板204、304中的不是入口 214、314的最外部開口。另外的蓋設(shè)置在電池模塊200、300的相對(duì)端以覆蓋形成在端板204、304中的最內(nèi)部開口。第一電池模塊200的第一側(cè)壁208和第二電池模塊300的第二側(cè)壁310相對(duì)于所述一對(duì)電池模塊200、300設(shè)置在外部。相似地,第一電池模塊200的第二側(cè)壁210和第二電池模塊300的第一側(cè)壁308在所述一對(duì)電池模塊中設(shè)置在內(nèi)部并限定各自的流入通道216、316的邊界。
[0054]在冷卻循環(huán)期間，蓋強(qiáng)制使空氣流入兩個(gè)相鄰的流入通道216、316中，流過(guò)每個(gè)模塊200、300各自的電池單元202、302，并從并排的電池模塊200、300的相對(duì)側(cè)上的外部流出通道226、326流出。箭頭400指示遍布電池模塊200、300的氣流路徑。
[0055]雖然上面描述了示例性實(shí)施例，但是并非旨在使這些實(shí)施例描述由權(quán)利要求涵蓋的所有可能形式。在說(shuō)明書中使用的詞語(yǔ)為描述性詞語(yǔ)而非限制性詞語(yǔ)，并且應(yīng)理解的是，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下可作出各種改變。如前面所述，各種實(shí)施例的特征可結(jié)合，以形成本發(fā)明的可能沒(méi)有明確描述或示出的進(jìn)一步的實(shí)施例。雖然各種實(shí)施例可能已經(jīng)被描述為提供優(yōu)勢(shì)或在一個(gè)或更多個(gè)期望的特性方面優(yōu)于其他實(shí)施例或者現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，一個(gè)或更多個(gè)特征或特性可被折中以獲得期望的整體系統(tǒng)屬性，這取決于具體應(yīng)用和實(shí)施方式。這些屬性可包括但不限于成本、強(qiáng)度、耐久性、壽命周期成本、市場(chǎng)性、外觀、包裝、尺寸、可維修性、重量、可制造性、組裝容易性等。這樣，被描述為在一個(gè)或更多個(gè)特性方面與其他實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式相比更不令人滿意的實(shí)施例不在本公開的范圍之外，對(duì)于特定的應(yīng)用可能是令人滿意的。
【權(quán)利要求】
1.一種電池模塊,包括: 電池單元的陣列，每個(gè)單元具有頂表面和相對(duì)的側(cè)表面； 一對(duì)相對(duì)的側(cè)壁，每個(gè)側(cè)壁具有內(nèi)通道和與內(nèi)通道分開的外通道，內(nèi)通道與對(duì)應(yīng)側(cè)壁的側(cè)表面分隔開并在內(nèi)通道和對(duì)應(yīng)側(cè)壁的側(cè)表面之間限定氣流通道； 一對(duì)端板，每個(gè)端板安裝到兩個(gè)側(cè)壁的外通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，所述電池模塊還包括支架，支架將端板中的一個(gè)端板與側(cè)壁中的一個(gè)側(cè)壁安裝，支架具有延伸到側(cè)壁中的所述一個(gè)側(cè)壁的外通道中的凸緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，端板中的每個(gè)端板限定與側(cè)壁的各自的內(nèi)通道對(duì)齊的一對(duì)開口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池模塊，其中，開口是在端板中裁出的開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池模塊，其中，端板中的一個(gè)端板的開口中的一個(gè)開口限定入口并且另一個(gè)端板的開口中的另一個(gè)開口限定出口，其中，流入通道從入口延伸并在側(cè)表面中的一個(gè)側(cè)表面與側(cè)壁中的一個(gè)側(cè)壁之間延伸，其中，流出通道從出口延伸并在側(cè)表面中的另一個(gè)側(cè)表面與側(cè)壁中的另一個(gè)側(cè)壁之間延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，所述一對(duì)側(cè)壁與所述一對(duì)端板完全容納一個(gè)電池單元陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，電池模塊不包括附著到其上的上蓋或下蓋。
【文檔編號(hào)】H01M10/6556GK104347913SQ201410335970
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】薩拉瓦南·帕拉馬斯萬(wàn), 李安·王 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司