电池组排水系统

本公开要求于2018年11月13日提交的美国临时申请第62/760,453号的权益，该临时申请的全部内容通过引用合并于此。

发明内容

本公开涉及汽车电池组，并且特别地，涉及引导和允许流体离开电池组。

典型的汽车电池组可以设计成承受广泛的环境条件，例如广泛的温度(例如，从-40℃到60℃的环境温度)，湿度，气压等。例如，如果将特定的限定体积保持恒定，则该区域内的压力可能会有较大的扩展变化，例如约40％，以适应整个条件范围。在其他情况下，可用于容纳电池外壳内的空气分子的体积也可以根据变化的条件(例如，约40％的体积变化)而变化。如果要基于1个大气压的原始压力发生压力变化(例如40％的压力变化)，则该变化可能高达400mbar，这可能是足以破坏或以其他方式影响包围该体积的密封件或盖子的压力变化。

在示例性电池组中，经历非常大的体积变化的内部空气体积(例如40-90L)可能在任何密封部件上施加很大的力。试图通过去除一部分空气来减轻大压力变化(例如，使用风箱式容积交换系统)在车辆中是不可行的，在车辆中用于操作部件和驾驶员舒适度的空间至关重要。例如，给定内部空气体积为70L的示例性电池组，任何风箱式体积交换系统将需要能够保持30L左右的空气以适应40％的体积变化。因此，可以利用某种气体交换系统，例如，以与车辆外部的环境交换空气。

水分子(长度约为2.75埃)小于氮分子(长度约为3.7埃)。因而，设计成通过空气传递来均衡压力的任何膜都必须让气态水分子通过。当电池组热循环时，如果超过露点，则该交换将能够凝结。以该方式，在寒冷或高湿度环境中操作的电池组可能会超过露点，这可能导致水在电池组上形成并排到相邻表面。如果水位增加过多，则碎屑和腐蚀可能会随着时间而导致隔离故障。因而，可以利用流体交换系统从电池组或电池组的环境(例如，用于容纳多个水包的框架)排出水。为了允许流体从电池组排出，多个阀可以位于包括电池组的框架的多个保持构件中的一个或多个上，其中多个阀允许液体离开电池框架。

在一些实施例中，用于车辆的电池框架应当能够承受驾驶期间遇到的力以及钝力，例如由地面撞击(例如，来自钢筋，拖车栓钩，鹿角，岩石，等)导致的钝力。车辆也可以在越野时使用，这意味着电池框架必须能够承受车辆全重在非常尖锐的岩石、树木等上的地面撞击。

在一些实施例中，电池框架包括基板，从所述基板固定连接的多个保持构件，其中所述多个保持构件在竖直方向上从所述基板延伸，以及联接到所述基板或所述多个保持构件中的一个或多个中的至少一个的多个横向构件。在一些实施例中，所述多个横向构件中的一个或多个可以仅联接到所述基板或仅联接到所述多个保持构件。在一些实施例中，所述多个横向构件中的一个或多个可以联接到所述多个保持构件。所述基板、保持构件和横向构件的构造限定用于多个电池模块的多个至少部分腔。

在一些实施例中，所述基板以一定角度联接到每个保持构件。当联接到所述保持构件时在水平表面和所述基板之间形成的角度在从所述电池框架的前部到后部的方向上可以为至少三度，但是在一些实施例中，所述角度包括在所述电池框架的前部处的高区域和在所述电池框架的后部处的低区域。

在一些实施例中，所述基板可以不包括任何通孔，而在其他实施例中，所述基板可以包括任何数量的通孔。所述基板中的基本上所有通孔都可以被填充或覆盖。例如，每个通孔可以由焊缝或螺栓覆盖或填充。

形成所述电池框架的所述保持构件可以包括两个侧保持构件、前保持构件和后保持构件。所述多个阀可以仅位于所述侧保持构件上。然而，在一些实施例中，所述多个阀可以仅位于所述后保持构件上。在另外的其他实施例中，至少一个阀可以位于所述侧保持构件上，并且至少一个阀可以位于所述后保持构件上。所述阀可以位于所述侧保持构件中的至少一个的后下部上。所述阀也可以位于所述后保持构件的下部上。所述阀可以是单向阀，仅允许流体离开所述电池框架。

所述基板还可以包括一个或多个通道。所述通道可以将液体流引导到所述多个阀中的一个或多个。所述多个横向构件中的一个或多个可以在其最靠近所述基板的一端处包括一个或多个流体通道。

所述电池模块可以附接到所述基板、所述保持构件和/或所述横向构件。所述电池模块还可以在其最靠近所述基板的一端处包括一个或多个流体通道。

在一些实施例中，所述电池框架包括基板；固定地连接到所述基板的保持结构，其中所述保持结构在竖直方向上从所述基板延伸；联接到所述基板或所述保持结构中的至少一个的电池附接结构，其中所述基板、所述保持结构和所述电池附接结构限定用于多个电池模块的多个至少部分腔；以及位于所述保持结构上的多个阀，其中所述多个阀允许液体离开所述电池框架。所述阀可以定位成在车辆的向前加速，车辆的减速和/或车辆的转向期间促进液体的离开。

附图说明

在结合附图考虑以下详细描述时，本公开的上述和其他目的和优点将显而易见，其中相同的附图标记始终表示相同的部分，并且其中：

图1示出了根据本公开的一些实施例的示例性电池组排水系统的侧视截面图；

图2示出了根据本公开的一些实施例的其中设置有阀的示例性电池组排水系统的一部分的侧视截面图；

图3示出了根据本公开的一些实施例的示例性电池组排水系统的俯视图；

图4示出了根据本公开的一些实施例的示例性电池组排水系统的第二俯视图；

图5示出了根据本公开的一些实施例的示例性电池组排水系统的第三俯视图；

图6示出了根据本公开的一些实施例的示例性阀；以及

图7示出了根据本公开的一些实施例的示例性阀的横截面。

具体实施方式

图1示出了根据本公开的示例性电池组排水系统的侧视截面图。在图1所示的示例性实施例中，电池框架100包括底部基板102、前保持构件104和后保持构件106。在该截面图中未示出侧保持构件，但是这些构件和基板102共同形成用于例如在车辆的底部保持和附接电池模块108的框架。尽管可以将保持结构描述为具有多个部件，但是这些部件可以形成为任何合适数量的部件。横向构件110可以附接在保持结构内并且可以为框架和车辆以及电池模块108的附接区域提供结构支撑。电池模块108可以包括电池组和其他部件(控制，冷却等)，并且可以安置在固定框架和横向构件内并与其附接。基板102，保持构件104、106，横向构件110和电池模块108可以如本文所述地构造(例如，具有流体通道，引导件等)以促进电池组排水系统内的流体路径，例如，朝向电池框架100的底后部朝向阀112。通过将流体路径114和阀112定位在电池框架100内以利用在车辆操作(例如加速，减速和转向)期间施加的力，可以进一步促进该流体流动。这些力可能导致流体流向阀112和从该阀流出。

在一些实施例中，基板102以一定角度联接到保持构件104、106。这可以促进流体朝向阀112流动。例如，如果阀112位于后保持构件106中，则基板102可以联接到保持构件104、106，使得基板102在其与后保持构件106的联接点处比在其与前保持构件104的联接点处低。在基板102和水平表面之间形成的角度可以是足以促使流体流向阀112的任何角度，例如三度。在另一实施例中，其中安装有电池框架100的车辆可以包括高度受控的悬架系统，例如空气、液压或电动悬架系统。当车辆停放时，车辆可以调节倾斜角和/或倾斜度，即相对于重力和/或车辆停放的表面，车辆的后部低于前部，由此促进流体流向阀112。

图2示出了根据本公开的示例性电池组排水系统的后部的侧视截面图。当流体到达基板102的后端时，其可以开始积聚在后保持构件106上。随着流体积聚，液位可以上升以到达位于后保持构件106的下部中的阀112。流体然后可以从阀112流出，如图2中的箭头所示。

图3示出了根据本公开的一些实施例的示例性电池组排水系统的俯视图。在图3所示的实施例中，电池模块(例如，电池模块108)安装在前保持构件104和后保持构件106之间，由横向构件110分离。在一些实施例中，保持结构基于车辆的形状大体上为具有锥形部分的矩形，并且可以是任何合适的形状以适应特定的车辆和安装电池系统的车辆的结构需求。在图3所示的示例性实施例中，横向构件110在侧构件300之间延伸，但是应当理解，可以采用其他构造(例如，从前到后，内部部分，几何形状等)来适应其他电池类型和车辆结构需求。流体路径通过电池组通向阀112所处的电池框架100的后角。如图3中的箭头所示，流体从其中安装电池模块的区域朝着电池框架100的外部流出。例如，侧构件300可以包括一个或多个通道以从电池组的中心收集流体并使流体能够朝向车辆后部中的阀112流动(例如，当车辆处于加速时)。侧构件300可以在横向构件110之间的区域中包括一个或多个开口，所述开口使水能够进入侧构件。当流体到达电池框架100的后部时，阀112将液体释放到电池框架100的外部，并且最终释放到车辆之外。图4中所示的箭头示出了第二示例性流体路径，其通过电池组通向电池框架100的后部。流体穿过横向构件110中的流体通道。流体通道可以位于横向构件110的中心部分中或横向构件110的下部中邻近基板102并且靠近侧构件300。流体通道也可以位于安装在横向构件110之间的电池模块中以允许来自电池框架的任何部分的流体流向阀。如图5中所示，阀112可设置在后保持构件106上面向电池组的后部，而不是如图3中所示设置在电池组的角处。当流体到达后保持构件106时，如图5中的箭头所示，由车辆加速引起的流体压力沿着后保持构件106分配流体，直到流体到达阀112。在到达阀112时，流体可以累积直到足够的压力施加在阀112上以允许流体从中逸出。阀112可以位于电池组上的任何合适的位置以允许流体离开电池组。

尽管图1-5示出了实施例，其中流体流动结构结合车辆的加速促进流体的运动，阀可以替代地或附加地位于电池框架100的前部以基于车辆的减速释放流体，并且位于电池框架100的一侧或两侧以基于车辆转向释放流体。

图6-7示出了根据本公开的一些实施例的示例性阀。例如，图6示出了位于车辆框架602的底部处的示例性阀600。阀600(例如阀112)可以位于高度604处，使得特定的力(加速，减速，转向)将通过使流体离开框架602和车辆的力导致流体与阀600接触。如图7中所示，在一些实施例中，阀600可以是单向阀。在关闭位置，阀密封件700形成抵靠阀座702的密封。这防止流体通过阀600进入电池框架100。流体压力可以通过电池框架100中的流体从电池框架100内施加在阀密封件700上。通道704允许流体进入阀600。通道704中存在的流体在阀密封件700上施加的压力可能导致阀密封件700的位置发生变化，从而在阀密封件700和阀座702之间产生空间，从而允许流体穿过通道704并从电池框架100离开。启动阀600所需的压力(即，移动阀密封件700所需的压力)可以与特定的力关联(例如，用于后阀的车辆加速，用于前阀的车辆减速，用于侧阀的转向等)。

在本公开的示例性实施例中，车辆可以包括电池框架100。许多电池模块可以附接到电池框架100，并且均可以包括一个或多个(例如，两个)电池组。完整的电池框架和模块结构可以安装在车辆中以提供电力，例如，在车厢下方的车辆底部中。电池框架100的底板102可以例如直接暴露于车辆的外部，并且可以用作车辆的结构元件。在一些实施例中，可以在底板102的至少一部分和外部环境之间安装一个或多个中间部件(例如，板，护罩传动系部件)。可能希望底板102提供特定的结构特性，例如对行驶期间产生的力以及诸如地面撞击的钝力的长期抵抗。

电池框架100可以包括形成电池框架的周边形状的多个保持构件104、106、300。尽管电池框架100可以至少部分地打开并且具有用于相关部件的进出的各种点，但是在示例性实施例中，保持构件104、106、300可以联接(例如，焊接，螺栓连接等)到基板102并从基板102的底部向上(例如，取决于保持构件和基板的相对位置，以例如70、80、85或90度的角度竖直地)延伸以限定例如从基板102的前部、侧面和背面延伸的电池框架100的形状和体积。

横向构件110可以以合适的方式联接到基板102，保持构件104、106、300或其他横向构件以提供特定的结构特性，为车辆的其他部件提供适当的附接点或执行其他适当的功能。例如，多个横向构件110可以在保持构件300之间横跨电池框架100延伸以产生用于安装电池模块108的多个区域，但是在其他情况下可以利用其他几何形状。

阀112可以位于保持表面104、106、300上以促进诸如水或其他车辆液体的液体从保持表面104、106、300的排空。在一些实施例中，阀112可以是单向阀，其防止液体经由阀112进入电池框架100。由于重力和车辆运动，液体将趋向于朝向电池框架100内的最低点和朝向框架内的特定位置移动。这些液体运动模式可以用于选择阀112的位置。例如，加速度可能导致朝向电池框架100的后部(例如，朝向后保持构件106)的运动，并且在驾驶期间可能会相对频繁地经历。绕弯道行驶和转向可能导致液体朝着电池框架100的侧部(例如，朝向侧保持构件300)的运动。制动可能导致减速，其导致液体朝向电池框架100的前部(例如，朝向前保持构件104)的运动。取决于可能的液体源和已知的液体运动模式，合适的位置(例如，相对接近(例如，在1-3英寸内)底板102的相关保持构件的侧角和后角)。通过限制或避免阀112在底板102上的放置，可以维持底板102的结构完整性。也就是说，在电池框架100的组装期间，底板102中可能没有通孔，有有限数量的通孔，或者任何通孔都可以被填充。

在一些实施例中，底板102可以成角度，使得水分很可能移动到其特定位置。例如，当安装时，底板102可能不完全与地面平行，而是可以与地面成角度，使得重力有助于在特定位置池化液体。而且，可以在底板102中形成一个或多个通道以将液体引导到电池框架100内的特定位置。在一些实施例中，横向构件110可以包括限制或防止横向构件110阻止液体在阀112的方向上流动的流体通道。安置在底板102上的其他部件(例如，电池模块108)也可以包括流体通道。

前述内容仅是本公开的原理的示例，并且本领域技术人员可以在不脱离本公开的范围的情况下进行各种修改。呈现上述实施例是出于说明而非限制的目的。除了本文明确描述的形式以外，本公开还可以采取许多形式。因此，要强调的是，本公开不限于明确公开的方法，系统和装置，而是旨在包括在以下权利要求的精神内的其变型和修改。