被设计成具有牺牲部件的电气化车辆电池组的制作方法

本公开涉及用于电气化车辆的电池组。示例性电池组包括牺牲部件，所述牺牲部件安装在电池组的外罩外部并且被装备有预定故障区域，所述故障区域被配置为使碰撞载荷到外罩中的传递最小化。所提出的设计允许在外罩内封装更多能量。

背景技术：

希望减少汽车燃料消耗和排放已有详细记载。因此，正在开发减少或完全消除对内燃发动机的依赖的车辆。目前正在为此目的开发电气化车辆。通常，电气化车辆与常规的机动车辆不同，因为电气化车辆由一个或多个电池供电的电机选择性地驱动。相反，常规的机动车辆完全依赖内燃发动机来推进车辆。

高压电池组通常向电气化车辆的电机和其他电气载荷供电。电池组包括多个能量存储装置(诸如电池单元)，所述多个能量存储装置存储用于向这些电气载荷供电的能量。电池单元和各种其他电池部件通常一起封装在外罩组件内部。近年来，为了满足电气化车辆客户的范围要求，电池组的总体尺寸已经增加。增加的电池组尺寸(即，用于在所述组内部提供更多能量(例如，单元))使得将所有电池部件封装在外罩组件内部的任务变得复杂。

技术实现要素：

根据本公开得一个示例性方法包括：外罩组件、容纳在所述外罩组件内部的敏感电池部件、以及封装在所述外罩组件的外部的牺牲电池部件等等。所述牺牲电池部件包括预定故障区域，所述故障区域被配置为使碰撞载荷到所述外罩组件中的传递最小化。

在前述电池组的另一个非限制性实施例中，所述外罩组件包括托盘和固定到所述托盘的盖。

在任一前述电池组的另一个非限制性实施例中，所述敏感电池部件包括电池部件，所述电池部件包括多个电池单元。

在任何前述电池组的另一个非限制性实施例中，所述牺牲电池部件包括风扇。

在任何前述电池组的另一个非限制性实施例中，所述牺牲电池部件包括管道。

在任何前述电池组的另一个非限制性实施例中，所述预定故障区域包括凹口，所述凹口形成在所述牺牲电池部件的外表面中。

在任何前述电池组的另一个非限制性实施例中，所述预定故障区域包括所述牺牲电池部件中的具有减小的厚度的区域。

在任何前述电池组的另一个非限制性实施例中，所述预定故障区域包括穿孔，所述穿孔形成在所述牺牲电池部件的外表面中。

在任何前述电池组的另一个非限制性实施例中，第二牺牲电池部件被封装在所述外罩组件的外部。

在任何前述电池组的另一个非限制性实施例中，所述牺牲电池部件是管道，并且所述第二牺牲电池部件是风扇。

在任何前述电池组的另一个非限制性实施例中，所述风扇连接到所述管道，并且所述管道连接到所述外罩组件。

根据本公开的另一个示例性方面的一种方法包括：将敏感电池部件封装在电池组的外罩组件内部；将牺牲电池部件封装在所述外罩组件的外部；以及响应于超过预定故障区域的预定载荷阈值的碰撞载荷事件，使所述牺牲电池部件在所述预定故障区域处塑性变形等等。

在前述方法的另一个非限制性实施例中，所述牺牲部件是风扇和管道中的至少一者。

在任一前述方法的另一个非限制性实施例中，所述预定故障区域包括凹口，所述凹口形成在所述牺牲电池部件的外表面中。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，所述预定故障区域包括所述牺牲电池部件的具有减小的厚度的区域。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，使所述牺牲电池部件塑性变形包括在所述预定故障区域处剪切所述牺牲电池部件。

在任何前述方法的另一个非限制性实施例中，封装所述牺牲电池部件包括将管道连接到所述外罩组件，以及将风扇连接到所述管道。

前述段落、权利要求或下面的说明和附图中的实施例、示例和替代例，包括它们的各个方面或各自的个体特征中的任一者，可被独立地或以任何组合的方式采用。结合一个实施例描述的特征可应用于全部实施例，除非此类特征是不兼容的。

从以下详细描述中本公开的各种特征和优点将对本领域技术人员而言是显而易见的。伴随详细描述的附图可以简要描述如下。

附图说明

图1示意性地示出电气化车辆的动力传动系统。

图2示出电气化车辆的电池组。

图3是图2的电池组的剖视图。

图4是图2的电池组的牺牲部件的一部分的放大视图。牺牲部件包括预定故障区域。

图5示出电池组牺牲部件的另一示例性预定故障区域。

图6示出电池组牺牲部件的又一示例性预定故障区域。

图7示出电池组的另一示例性牺牲部件。

图8示出电池组的另外牺牲部件。

图9示意性地示出电池组牺牲部件在碰撞事件期间的行为，以便使碰撞载荷到电池组的外罩组件中的传递最小化。

具体实施方式

本公开详述了用于在电气化车辆内使用的各种电池组设计。示例性电池组包括外罩组件、容纳在外罩组件内部的敏感电池部件、以及封装在外罩组件外部以节省封装空间的牺牲电池部件。牺牲电池部件包括预定故障区域。响应于碰撞载荷事件，牺牲电池部件可以塑性变形，诸如通过在预定故障区域处断开，以便限制传递到外罩组件中的碰撞载荷的量，从而保护敏感电池部件。这些和其他特征在本详细说明的以下段落中更加详细地讨论。

图1示意性地示出用于电气化车辆12的动力传动系统10。虽然被描绘为混合动力电动车辆(hybridelectricvehicle，hev)，但应理解，本文描述的概念并不限于hev并且可以延伸到其他电气化车辆，包括但不限于：插电式混合动力电动车辆(plug-inhybridelectricvehicle，phev)、电池电动车辆(batteryelectricvehicle，bev)、燃料电池车辆等。

在非限制性实施例中，动力传动系统10是动力分配动力传动系统，所述动力分配动力传动系统采用第一驱动系统和第二驱动系统。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气化车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。尽管图1中描绘了动力分配配置，但本公开扩展到任何混合动力或电动车辆，包括重度混合动力、并联式混合动力、串联式混合动力、中度混合动力或轻度混合动力。

可以是内燃发动机的发动机14以及发电机18可通过动力传输单元30，诸如行星齿轮组来连接。当然，包括其他齿轮组和传动装置的其他类型的动力传输单元可用于将发动机14连接到发电机18。在非限制性实施例中，动力传输单元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和齿轮架组件36。

发电机18可由发动机14通过动力传输单元30来驱动，以将动能转换为电能。发电机18可替代地可以用作马达以将电能转换成动能，从而将扭矩输出到连接到动力传输单元30的轴38。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。

动力传输单元30的环形齿轮32可连接到轴40，所述轴40通过第二动力传输单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传输单元44可包括具有多个齿轮46的齿轮组。其他动力传输单元也可以是合适的。齿轮46将扭矩从发动机14传输到差速器48，以最终向车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可包括使得扭矩能够传输到车辆驱动轮28的多个齿轮。在非限制性实施例中，第二动力传输单元44通过差速器48机械地联接到轴50，以将扭矩分配到车辆驱动轮28。

马达22还可以被选择性地采用来通过将扭矩输出到轴52而驱动车辆驱动轮28，所述轴52也连接到第二动力传输单元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进行协作，其中马达22和发电机18两者可作为用于输出扭矩的马达被采用。例如，马达22和发电机18各自可将电力输出到电池组24。

电池组24是示例性电气化车辆电池。电池组24可以是高压牵引电池组，所述电池组包括能够输出电力以操作马达22、发电机18和/或电气化车辆12的其他电气载荷的多个电池部件25(即，电池阵列或电池单元分组)。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可用于向电气化车辆12电力地供电。

在非限制性实施例中，电气化车辆12具有两种基本操作模式。电气化车辆12可在电动车辆(ev)模式下操作，在所述电动车辆模式下，使用马达22(通常没有来自发动机14的辅助)用于车辆推进，从而耗尽电池组24的电荷状态直至其在某些驾驶模式/周期下的最大可允许放电率。ev模式是电气化车辆12的电荷消耗操作模式的示例。在ev模式期间，电池组24的电荷状态在某些情况下可能增加，例如归因于再生制动的时段。发动机14在默认ev模式下通常是关闭的，但可基于车辆系统状态或在驾驶员允许时根据需要进行操作。

电气化车辆12另外可以混合动力(hev)模式操作，在所述混合动力模式下，发动机14和马达22都用于车辆推进。hev模式是电气化车辆12的电荷维持操作模式的示例。在hev模式期间，电气化车辆12可减小马达22的推进使用，以便通过增加发动机14的推进力来将电池组24的电荷状态维持在恒定或近似恒定的水平下。除本公开范围内的ev和hev模式之外，电气化车辆12还可在其他操作模式下进行操作。

图2和3示出可在电气化车辆内采用的电池组24。例如，电池组24可以是图1的电气化车辆12的一部分。电池组24容纳多个电池单元56，所述多个电池单元56存储可用于向电气化车辆12的各种电气载荷供电的能量。电池组24可采用本公开范围内的任何数量的电池单元，并且本公开不限于图2和图3所示的精确配置。

电池单元56可沿着纵向轴线并排堆叠或堆叠在彼此的顶部上以构成电池单元56的分组(有时称为“阵列”)。在一个实施例中，电池单元56是锂离子棱柱式电池(lithium-ionprismaticcells)。然而，具有其他几何结构(圆柱形、袋状等)、其他化学物质(镍-金属氢化物、铅酸等)或两者的电池单元可以替代性地在本公开的范围内使用。电池组24可包括一个或多个单独的电池单元56的分组。

电池单元56以及任何其他支撑结构(例如，间隔件、轨道、壁、板等)可以统称为电池部件25。一个电池部件25在图3中示出；然而，电池组24可包括本公开范围内的另外电池部件。

外罩组件60通常环绕电池组24的每个电池部件25。在一个实施例中，外罩组件60是密封结构，所述外罩组件60包括托盘62和盖64，所述盖64固定到托盘62以封闭并密封电池组24的每个电池部件25。盖64可以任何已知的方式固定到托盘62。在一个实施例中，使用一个或多个紧固件66来将盖64机械地紧固到托盘62(参见图3)。外罩组件60可包括本公开范围内的任何尺寸、形状和配置。

多个敏感电池部件可封装在电池组24的外罩组件60内。在本公开中，术语“敏感电池部件”表示当暴露于冲击、撞击、振动和/或持久载荷时易受电气短路和热事件影响，因此所述部件必须通过将部件容纳在外罩组件60内来进行保护的部件。敏感电池部件可包括电池部件25(包括电池单元56)、汇流条模块55(包括汇流条)、各种布线65(包括感测引线、冷却剂管线、高压布线等)以及各种电子器件75(包括电池能量控制模块(batteryenergycontrolmodule，becm)、总线电气中心(bussedelectriccenter，bec)等)。

此外，电池组24的多个非敏感电池部件可封装在外罩组件60的外部。在本公开中，术语“非敏感电池部件”表示不易受电气短路或热事件影响，因此不需要容纳在外罩组件60内部的部件。在一个实施例中，电池组24包括风扇68和将风扇68连接到外罩组件60的管道70。风扇68适于产生气流，所述气流通过管道70，然后在外罩组件60内部传送，诸如用于对电池单元56和/或其他热敏电池部件进行热管理。在该实施例中，风扇68和管道70被认为是非敏感电池部件。

非敏感电池部件中的一个或多个可用作牺牲电池部件，以用于限制碰撞载荷到敏感电池部件所在的外罩组件60中的传递。在第一实施例中，管道70可被配置为电池组24的牺牲部件。在第二实施例中，风扇68可被配置为电池组24的牺牲部件。下文更详细地讨论示例性牺牲电池部件。

图4示出作为电池组24的牺牲电池部件的管道70。通过将预定故障区域72结合到管道70中，可使管道70牺牲。预定故障区域72可通过将浅凹口76刻划、切割或以其他方式形成到管道70的外表面74中来形成在外表面74中。凹口76在管道70中形成削弱点。如果来自碰撞载荷的力超过管道70的预定载荷阈值，则管道70可在预定故障区域72处诸如通过剪切塑性变形。例如，预定载荷阈值可以是拉伸、压缩、剪切或弯曲载荷阈值。通过在外罩组件60外部的牺牲电池部件的预定故障区域72处断开，能量被耗散并且到敏感电池部件所在的外罩组件60中的侵入被最小化。

预定故障区域72可通过不同于图4的凹口76或除其之外的特征来建立。例如，如图5所示，管道70的外径壁78可包括具有厚度t1的一个区域和具有减小的厚度t2的另一区域。具有减小的厚度的区域t1建立了管道70的预定故障区域72。

在又一实施例中，如图6所示，可通过在管道70的外表面74中形成穿孔80来形成预定故障区域72。穿孔80在管道70中形成削弱点。如果碰撞载荷超过管道70的预定载荷阈值，则管道70可在预定故障区域72处塑性变形或断开或破裂。

图7示出作为电池组24的牺牲电池部件的风扇68。通过将预定故障区域72结合到风扇68中，可以使风扇68牺牲。预定故障区域72可通过使用凹口、减小的壁厚度、穿孔等形成在风扇68的杆82中。预定故障区域72在杆82中形成削弱点。如果碰撞载荷超过杆82的预定载荷阈值，则杆82可在预定故障区域72处塑性变形。

在另一实施例中，如图8所示，管道70和风扇68都可以被设计为电池组24的牺牲部件。例如，这可通过将第一预定故障区域72a设计到风扇68中并且将第二预定故障区域72b设计到管道70中来实现。

图9示意性地示出电池组24的牺牲部件在碰撞载荷事件期间的行为。在车辆碰撞事件(例如，前、侧、后、侧杆等)期间，可对牺牲部件施加力f，在这种情况下，所述牺牲部件是管道70。在所示实施例中，沿竖直轴线施加力f。然而，力f可能沿其他轴线出现。管道70诸如通过剪切来在预定故障区域72处塑性变形。塑性变形吸收由力f产生的碰撞能量，从而使传递到外罩组件60中的能量最小化。因此，容纳在其中的敏感电池部件在碰撞载荷事件期间受到保护。

本发明的电池组设计在组外罩外部的一定位置处结合牺牲部件。通过将预定故障区域设计到部件中，可使非敏感电池部件牺牲。牺牲部件吸收能量，并且因此使载荷层叠效应最小化。另外，所提出的设计将非敏感部件移动到外罩组件的外部，从而增加外罩组件内的可用封装空间的量，以便将更多能量(例如，单元)封装在外罩组件内部。

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的组合。有可能使用来自任何非限制性实施例的部件或特征中的一些与来自任何其他非限制性实施例的特征或部件进行组合。

应当理解，相同的附图标记在若干附图中表示对应的或相似的元件。应当理解，尽管在这些示例性实施例中公开并示出特定的部件布置，但其他布置也可以受益于本公开的传授内容。

以上描述应该被解释为示例性的，并且不具有限制含义。本领域技术人员将理解某些修改落入本公开的范围内。由于这些原因，应研习以下权利要求来确定本公开的真实范围和内容。

根据本发明，提供一种电池组，其具有：外罩组件；敏感电池部件，所述敏感电池部件安装容纳述外罩组件内部；以及牺牲电池部件，所述牺牲电池部件封装在所述外罩组件的外部并且包括预定故障区域，所述预定故障区域被配置为使碰撞载荷到所述外罩组件中的传递最小化。

根据一个实施例，所述外罩组件包括托盘和固定到所述托盘的盖。

根据一个实施例，所述敏感电池部件包括电池组件，所述电池组件包括多个电池单元。

根据一个实施例，所述牺牲电池部件包括风扇。

根据一个实施例，所述牺牲电池部件包括管道。

根据一个实施例，所述预定故障区域包括凹口，所述凹口形成在所述牺牲电池部件的外表面中。

根据一个实施例，所述预定故障区域包括所述牺牲电池部件中的具有减小的厚度的区域。

根据一个实施例，所述预定故障区域包括穿孔，所述穿孔形成在所述牺牲电池部件的外表面中。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于封装在所述外罩组件的外部的第二牺牲电池部件。

根据一个实施例，所述牺牲电池部件是管道，并且所述第二牺牲电池部件是风扇。

根据一个实施例，所述风扇连接到所述管道，并且所述管道连接到所述外罩组件。

根据本发明，一种方法包括：将敏感电池部件封装在电池组的外罩组件内部；将牺牲电池部件封装在所述外罩组件的外部；以及响应于超过预定故障区域的预定载荷阈值的碰撞载荷事件，使所述牺牲电池部件在所述预定故障区域处塑性变形。

根据一个实施例，所述牺牲部件是风扇和管道中的至少一者。

根据一个实施例，所述预定故障区域包括凹口，所述凹口形成在所述牺牲电池部件的外表面中。

根据一个实施例，所述预定故障区域包括所述牺牲电池部件的具有减小的厚度的区域。

根据一个实施例，使所述牺牲电池部件塑性变形包括在所述预定故障区域处剪切所述牺牲电池部件。

根据一个实施例，封装所述牺牲电池部件包括将管道连接到所述外罩组件，以及将风扇连接到所述管道。