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CN119116717A - 包括具有模块化配置的电池组的电动化车辆 - Google Patents

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CN119116717A
CN119116717A CN202410748142.XA CN202410748142A CN119116717A CN 119116717 A CN119116717 A CN 119116717A CN 202410748142 A CN202410748142 A CN 202410748142A CN 119116717 A CN119116717 A CN 119116717A
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motorized vehicle
inlet
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J·L·西拉夫
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

本公开提供了“包括具有模块化配置的电池组的电动化车辆”。电动化车辆可包括车身底部。电动化车辆可包括电池组，所述电池组安装到所述车身底部，其中所述电池组包括多个模块，其中每个模块包括电池单元阵列，并且其中每个模块可单独地从所述电池组移除，而无需从所述车身底部移除所述电池组。

Description

包括具有模块化配置的电池组的电动化车辆
技术领域
本公开涉及一种包括具有模块化配置的电池组的电动化车辆。
背景技术
降低汽车燃料消耗和排放的需求是众所周知的。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。电动化车辆是为此目的而开发的一种类型的车辆。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，常规机动车辆完全依赖内燃发动机来推进车辆。
发明内容
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电动化车辆，包括：车身底部；以及电池组，所述电池组安装到所述车身底部，其中所述电池组包括多个模块，其中每个模块包括电池单元阵列，并且其中每个模块可单独地从所述电池组移除，而无需从所述车身底部移除所述电池组。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电动化车辆，还包括：检修盖，所述检修盖安装到所述车身底部并且被配置为选择性地覆盖和露出所述电池组；闩锁总成，所述闩锁总成可选择性地移动到接合位置和释放位置，在所述接合位置防止打开所述检修盖，而在所述释放位置所述检修盖能够打开；以及断开开关，所述断开开关被配置为选择性地使所述电池组断电，其中所述闩锁总成仅在所述断开开关使所述电池组断电时处于所述释放位置。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电动化车辆，所述电动化车辆还包括流体源，并且其中：所述检修盖包括多组入口和出口，所述多组入口和出口被配置为相对于所述模块引导来自所述流体源的流体，并且每个模块包括入口和出口，所述入口和出口被配置为流体地联接到所述检修盖的所述多组入口和出口中的一组。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电动化车辆，其中当所述断开开关使所述电池组断电时，流体停止从所述流体源流出。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电动化车辆，其中所述检修盖的所述入口和出口包括公连接件，并且其中所述模块的所述入口和出口包括母连接件。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电动化车辆，其中所述检修盖的所述入口和出口各自包括阀，所述阀被配置为在流体停止从所述流体源流出时关闭。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电动化车辆，其中每个模块的所述入口和出口被配置为当所述检修盖的所述一组对应入口和出口不与所述模块的所述入口和出口介接时密封关闭。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电动化车辆，其中每个模块的所述入口和出口包括阀，所述阀被配置为在所述检修盖打开时关闭。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电动化车辆，其中：每个模块包括电端子，每个模块可经由连接到所述电端子的电连接器电连接到另一模块，通过罩盖选择性地覆盖和露出所述电端子，并且所述罩盖被配置为使得当所述电连接器与所述电端子分离时，所述罩盖覆盖所述电端子。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电动化车辆，其中：每个模块包括壳体，并且所述多个电池单元布置在所述壳体中。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种电动化车辆，其中每个模块可经由一个或多个支架直接地或间接地附接到车身底部。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种用于电池总成的模块，所述模块包括：壳体，其中多个电池单元布置在所述壳体内；电端子，所述电端子被配置为电连接到电连接器；罩盖，其中所述罩盖被配置为当电连接器与所述电端子分离时覆盖所述电端子；入口，所述入口被配置为允许流体进入所述壳体；以及出口，所述出口被配置为允许流体离开所述壳体，其中所述模块的所述入口和出口包括密封件，所述密封件被配置为在不与检修盖的入口和出口介接时关闭。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种模块，其中所述入口和出口被配置为当检修盖的入口和出口穿透所述密封件时流体地联接到所述检修盖的所述入口和出口中的一者。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种方法，包括：打开检修盖以暴露电动化车辆的电池组的多个模块，其中所述电池组安装到所述电动化车辆的车身底部；以及在不从所述电动化车辆移除所述电池组的情况下移除所述模块中的一者。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种方法，还包括：使用断开开关使所述电池组断电。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种方法，还包括：当所述电池组断电时，释放所述检修盖的闩锁总成，使得所述检修盖可以打开。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种方法，还包括：分离所述检修盖与所述模块之间的流体连接。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种方法，还包括：在所述分离步骤之后，密封所述模块的关闭的入口和出口。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种方法，还包括：使电连接器与所述模块的电端子分离。
在一些方面，本文描述的技术涉及一种方法，还包括：在所述分离步骤之后关闭罩盖，使得所述电端子被覆盖。
附图说明
图1示出了电动化车辆的侧视图。
图2略微示意性地示出了电池组的附加细节，包括电池组相对于电动化车辆的安装方式。
图3从底部视角示出了电池组，其中移除了检修盖，使得多个模块可见。
图4示出了模块的壳体的一部分。
图5示出了模块的壳体的相对于检修盖和电连接器的部分。
具体实施方式
本公开涉及一种包括具有模块化配置的电池组的电动化车辆。除了将从以下描述中了解的其他益处之外，本公开允许移除电池组的个别模块，而无需移除整个电池组，这提高了维修电池组的容易性。
参考图1，电动化车辆10包括电池组14、电机18和车轮22。电池组14为电机18供电，所述电机可以将电力转换为机械动力以驱动车轮22。
在示例性实施例中，电池组14固定到电动化车辆10的地板或车身底部26。在该示例中，地板指代电动化车辆10的车身和/或电动化车辆10的底盘的底部部分。在其他示例中，电池组14可位于电动化车辆10上的其他地方。
电动化车辆10是纯电动车辆。在其他示例中，电动化车辆10是混合动力电动车辆，其选择性地使用由内燃发动机(作为电机的替代或补充)提供的扭矩来驱动车轮。通常，电动化车辆10可以是具有电池组的任何类型的车辆。
图2是电池组14的示例性细节的略微示意性表示，包括电池组14相对于车身底部26安装的方式。在该示例中，电池组14被检修盖30覆盖。检修盖30被配置为附接到车身底部26，并且与车身底部26一起封闭电池组14。在这方面，检修盖30提供检修盖和撞击护罩的组合，所述撞击护罩被配置为吸收来自外部环境的力。
检修盖30被配置为覆盖和露出电池组14。在该示例中，闩锁总成32被配置为选择性地释放和接合检修盖30。当闩锁总成32被释放时，检修盖30能够露出电池组14。在该示例中，闩锁总成32布置在车身底部26与检修盖30之间。在另一示例中，检修盖30的面板(诸如底部面板)可以被配置为选择性地打开，并且闩锁总成32可以相对于该面板布置。
在该示例中，闩锁总成32仅在断开开关34使电池组14断电时被释放，使得电力不相对于电池组14流动。断开开关34可以布置在与电池组14间隔开的位置。在特定示例中，可从电动化车辆10的乘客舱接近断开开关34。
在本公开的实施例中，热管理流体经由检修盖30被引导到电池组14。如图2中所示，电动化车辆10包括热管理系统36，所述热管理系统包括流体源38，所述流体源被配置为往返检修盖30引导流体。热管理系统36可以包括管、软管、管道、凹槽、通道、导管、阀、泵等，以往返流体源38和检修盖30引导流体。同样地，检修盖30包括管、软管、管道、凹槽、通道、导管、阀等，它们被配置为在检修盖30内并且相对于电池组14引导流体。
图3是从底部角度看的电池组14的视图，其中移除了检修盖30。如图3中所示，电池组14包括多个模块40A至40K。虽然图3中示出了特定数量的模块，但是本公开扩展到具有不同数量的模块的电池组。
每个模块40A至40K包括布置在壳体44内的电池单元42的阵列。参考模块40A，每个壳体44可直接附接到车身底部26，或者经由一个或多个支架48经由提供电池组14的外壳的一部分的单独结构46(诸如罩盖)附接到所述车身底部。在该示例中，模块40A可经由四个支架48附接到结构46。其他模块40B至40K中的每一者可使用支架以类似方式附接。
每个模块40A至40K还电连接到至少一个其他模块。例如，模块40A经由电连接器50电连接到模块40B。在一个示例中，电连接器50是母线。每个模块40A至40K也可以使用冷却剂软管52彼此流体地联接。冷却剂软管52是任选的。
现在将相对于图4描述模块40A至40K的壳体44的示例配置，示出了模块40A的壳体44的一部分。如图4中所示，模块40A包括电端子53。电端子53电连接到电池单元42中的每一者。罩盖总成54或罩盖选择性地覆盖和露出电端子53，在该示例中，所述罩盖总成或罩盖附接到壳体44。在该示例中，罩盖总成54可以包括可移动面板56，所述可移动面板通过弹簧58偏置到关闭位置。在关闭位置中，可移动面板56覆盖电端子53。
电端子53被配置为与电连接器50介接，以将模块40A电联接到另一个模块，如图5中所示。在图5中，用户已经向面板56施加力以克服弹簧58的力，使得面板56移动到打开位置，并且电连接器50可以与电端子53介接。当电连接器50从电端子移除时，面板56将返回到图4的关闭位置。虽然已经描述了示例罩盖总成54，但是本公开也扩展到其他布置，其中电端子53当与电连接器50分离时被覆盖。
壳体44还被配置为流体地联接到检修盖30，使得来自流体源38的流体可以流过检修盖30并进入壳体44。现在将描述壳体44和检修盖30的示例接口。
在该示例中，壳体44包括入口端口60和出口端口62。在该示例中，入口端口60和出口端口62被配置为母连接件并且提供在壳体44的底壁中。入口端口60和出口端口62各自被配置为当入口端口60和出口端口62未联接到检修盖30的对应入口端口和出口端口时密封。在该示例中，入口端口60和出口端口62各自包括弹性体密封件64、66。本公开扩展到其他类型的密封件。在图4中，密封件64、66处于关闭位置，并且被配置以便防止壳体44内的流体离开壳体44。密封件64、66被偏置到关闭位置。
检修盖30包括入口端口68和出口端口70，所述入口端口和出口端口被配置为与壳体44的入口端口60和出口端口62介接。应理解，检修盖30包括被配置为联接到其他模块的入口和出口的附加的各组入口和出口。入口端口68和出口端口70被配置为公连接件并且被配置为穿透密封件64、66以在检修盖30与壳体44之间确立流体接口，如图5中所示。在示例中，入口端口68和出口端口70两者包括阀72、74，所述阀被配置为在流体不流过检修盖30时关闭。在示例中，阀72、74是被配置为在未达到最小开启压力时关闭的止回阀。在示例中，当热管理系统36的泵被停用时，未达到开启压力并且阀72、74关闭。在另一示例中，当断开开关34使电池组14断电时，停用热管理系统36的泵。密封件64、66和阀72、74在使用期间显著减少(如果不能消除的话)流体泄漏。
在入口端口62和出口端口64的下游，在壳体44内引导流体以浸没电池单元42，或者替代地，将流体引导通过壳体44内的热交换板，以相对于电池单元42传递热。
流体可以是非导电流体，诸如被设计用于浸没式冷却电池单元42的介电流体。一种合适的非导电流体是由3MTM出售的NovekTM工程流体。然而，其他非导电流体也可能是合适的，并且实际的化学组成和设计特性(例如，介电常数、最大击穿强度、沸点等)可能会根据将要在其中采用阵列的环境而变化。与在已知的冷板系统中利用的导电二醇不同，在本公开的浸没式冷却电池阵列内部接收的非导电流体允许与电池单元和其他电动化部件直接接触而不会致使电短路，由此改善冷却和性能。示例性浸没式冷却策略还实现了高速率充电和放电，并且在不增加电池阵列的硬件大小的情况下允许高载荷需求。
本公开允许人们通过从电动化车辆10独立地移除模块40A至40K中的一者或多者来维修电池组14，而无需移除整个电池组14。在示例中，要维修电池组14，技术人员操作断开开关34以使电池组14断电。当这样做时，流体停止相对于电池组14流动，使得对应于检修盖30的入口端口和出口端口的阀(例如，阀72、74)关闭。操作断开开关34还释放闩锁总成32，这允许技术人员打开检修盖30。打开检修盖30将模块40A至40K的入口和出口(例如，60、62)与检修盖的入口和出口分离，此时，模块40A至40K的密封件(例如，64、66)关闭以防止流体离开模块40A至40K。然后，技术人员可以检查模块40A至40K。如果技术人员确定模块40A至40K中的一者需要维修，则技术人员移除附接到相关模块的任何电连接器50，这致使对应的罩盖总成关闭，由此防止技术人员与电端子之间的接触。然后，技术人员诸如通过断开与支架48相关联的任何紧固件来断开支架48，并移除相关模块。例如，技术人员可以在完成维修之后更换模块。该示例程序可以完全在现场执行，而无需专用的车辆升降机。
应理解，诸如“约”、“基本上”和“大致上”等术语并不意在是无边界术语，并且应被解释为与本领域技术人员将解释这些术语的方式一致。
尽管不同示例具有在图示中示出的特定部件，但本公开的实施例不限于那些特定的组合。可能够将来自示例中的一者的部件或特征中的一些与来自示例中的另一者的特征或部件组合地使用。另外，本公开的各种附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件或布置的某些细节。
本领域的普通技术人员将理解，上述的实施例是示例性而非限制性的。也就是说，本公开的修改将落入权利要求的范围内。因此，应研究随附权利要求来确定其真实范围和内容。
根据本发明，提供了一种用于电池总成的模块，具有：壳体，其中多个电池单元布置在所述壳体内；电端子，所述电端子被配置为电连接到电连接器；罩盖，其中所述罩盖被配置为当电连接器与所述电端子分离时覆盖所述电端子；入口，所述入口被配置为允许流体进入所述壳体；以及出口，所述出口被配置为允许流体离开所述壳体，其中所述模块的所述入口和出口包括密封件，所述密封件被配置为在不与检修盖的入口和出口介接时关闭。
根据实施例，所述入口和出口被配置为当检修盖的入口和出口穿透所述密封件时流体地联接到所述检修盖的所述入口和出口中的一者。
根据本发明，一种方法包括：打开检修盖以暴露电动化车辆的电池组的多个模块，其中所述电池组安装到所述电动化车辆的车身底部；以及在不从所述电动化车辆移除所述电池组的情况下移除所述模块中的一者。
在本发明的一个方面，所述方法包括：使用断开开关使所述电池组断电。
在本发明的一个方面，所述方法包括：当所述电池组断电时，释放所述检修盖的闩锁总成，使得所述检修盖可以打开。
在本发明的一个方面，所述方法包括：分离所述检修盖与所述模块之间的流体连接。
在本发明的一个方面，所述方法包括：在所述分离步骤之后，密封所述模块的关闭的入口和出口。
在本发明的一个方面，所述方法包括：将电连接器与所述模块的电端子分离。
在本发明的一个方面，所述方法包括：在所述分离步骤之后关闭罩盖，使得所述电端子被覆盖。

Claims (11)

1.一种电动化车辆，其包括：
车身底部；以及
电池组，所述电池组安装到所述车身底部，其中所述电池组包括多个模块，其中每个模块包括电池单元阵列，并且其中每个模块能够单独地从所述电池组移除，而无需从所述车身底部移除所述电池组。
2.如权利要求1所述的电动化车辆，其还包括：
检修盖，所述检修盖安装到所述车身底部并且被配置为选择性地覆盖和露出所述电池组；
闩锁总成，所述闩锁总成能够选择性地移动到接合位置和释放位置，在所述接合位置防止打开所述检修盖，而在所述释放位置所述检修盖能够打开；以及
断开开关，所述断开开关被配置为选择性地使所述电池组断电，其中所述闩锁总成仅在所述断开开关使所述电池组断电时处于所述释放位置。
3.如权利要求2所述的电动化车辆，其还包括流体源，并且其中：
所述检修盖包括多组入口和出口，所述多组入口和出口被配置为相对于所述模块引导来自所述流体源的流体，并且
每个模块包括入口和出口，所述入口和出口被配置为流体地联接到所述检修盖的所述多组入口和出口中的一组。
4.如权利要求3所述的电动化车辆，其中当所述断开开关使所述电池组断电时，流体停止从所述流体源流出。
5.如权利要求3所述的电动化车辆，其中所述检修盖的所述入口和出口包括公连接件，并且其中所述模块的所述入口和出口包括母连接件。
6.如权利要求3所述的电动化车辆，其中所述检修盖的所述入口和出口各自包括阀，所述阀被配置为在流体停止从所述流体源流出时关闭。
7.如权利要求3所述的电动化车辆，其中每个模块的所述入口和出口被配置为当所述检修盖的所述一组对应入口和出口不与所述模块的所述入口和出口介接时密封关闭。
8.如权利要求7所述的电动化车辆，其中每个模块的所述入口和出口包括阀，所述阀被配置为在所述检修盖打开时关闭。
9.如权利要求1所述的电动化车辆，其中：
每个模块包括电端子，
每个模块能够经由连接到所述电端子的电连接器电连接到另一模块，
通过罩盖选择性地覆盖和露出所述电端子，并且
所述罩盖被配置为使得当所述电连接器与所述电端子分离时，所述罩盖覆盖所述电端子。
10.如权利要求1所述的电动化车辆，其中：
每个模块包括壳体，并且
所述多个电池单元布置在所述壳体中。
11.如权利要求10所述的电动化车辆，其中每个模块能够经由一个或多个支架直接地或间接地附接到所述车身底部。
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