电池框架、电池包以及组装电池框架和电池包的方法

技术领域

本公开涉及一种电池框架。本公开还涉及一种电池包、一种电动车辆、一种组装电池框架的方法和一种组装电池包的方法。

背景技术

近年来，已经开发出了使用电力作为动力来源的用于运输货物和人员的车辆。这样的电动车辆是由电动马达使用储存在可再充电电池中的能量驱动的汽车。电动车辆可以仅由电池供电，或者可以是由例如汽油发电机或氢燃料动力电池供电的混合动力车辆的形式。此外，车辆可以包括电动马达和传统内燃机的组合。一般而言，电动车辆电池(EVB)或牵引电池是用于为电池电动车辆(BEV)的驱动提供动力的电池。电动车辆电池不同于启动电池、照明电池和点火电池，因为它们设计为在持续的时间段内供电。可再充电电池或二次电池与一次电池的不同之处在于，它可以反复地充电和放电，而一次电池仅提供化学能到电能的不可逆转换。低容量可再充电电池用作用于小型电子装置(诸如移动电话、笔记本计算机和摄像机)的电源，而高容量可再充电电池用作用于电动车辆和混合动力车辆等的电源。

一般而言，可再充电电池包括电极组件、容纳电极组件的壳和电连接到电极组件的电极端子，该电极组件包括正电极、负电极以及插置在正电极和负电极之间的分隔件。电解质溶液注入到壳中，以便使电池能够通过正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应来充电和放电。壳的形状(例如，圆柱形或矩形)取决于电池的预期用途。通过其在膝上型电脑和消费电子产品中的使用而广为人知的锂离子(和类似的锂聚合物)电池主导着开发中的最新批的电动车辆。

可再充电电池可以用作由串联和/或并联联接的多个单位电池单元形成的电池模组从而提供高能量含量，特别是为混合动力车辆的马达驱动提供高能量含量。即，取决于所需的电量并为了实现高功率可再充电电池，通过互连多个单位电池单元的电极端子来形成电池模组。

电池包是任意数量的(优选地，相同的)电池模组的集合。它们可以串联、并联或两者混合地配置以提供期望的电压、容量或功率密度。电池包的部件包括各个电池模组以及在它们之间提供导电性的互连。

这样的电池包的机械集成需要在例如电池模组的各个部件之间以及在它们和车辆的支撑结构之间的适当机械连接。在电池系统的平均使用寿命期间，这些连接必须保持起作用并且是安全的。此外，必须满足安装空间和可互换性要求，尤其是在移动应用中。

将电池模组机械集成为电池包可以通过提供载体框架并且通过在其上安置电池模组来实现。固定电池单元或电池模组可以通过载体框架中的配合凹陷或通过诸如螺栓或螺钉的机械互连件来实现。替代地，通过将侧板紧固到载体框架的侧面来限定电池模组。此外，盖板可以固定在电池模组的顶上和下面。

电池包的载体框架安装到车辆的承载结构。在应将电池包固定在车辆底部的情况下，可以通过例如穿过电池包的载体框架的螺栓从底侧建立机械连接。电池框架通常由铝或铝合金制成以降低结构的总重量。用于电池包的载体框架也称为“电池框架”，或简称为“框架”或“支架”。用于电动车辆、混合动力电动车辆或插入式混合动力车辆的典型电池的机械结构由电池框架提供。

典型的电池壳体构思和/或电池框架构思常采用一定数量的铝挤压型材，这些铝挤压型材用作纵梁和/或横梁，以便实现电池框架和/或电池壳体的刚性机械结构，因而实现整个电池包的刚性机械结构。那些零件常用于机械支撑，并且也用于电池单元的冷却。由于降低总成本和封装空间的持续压力，直接在诸如铝挤压型材的“梁”(即，纵梁和横梁)之间集成堆叠电池单元排作为所谓的“电池单元堆叠”是常见的。因此，电池单元本身主要通过结构粘合材料接合到梁(载体、型材)。

典型地，电池框架是子组装或预组装的例如铝(Al)挤压型材或薄钢板金属零件，这些铝(Al)挤压型材或薄钢板金属零件一起焊接为一个单位，即单件零件，诸如铸Al壳体或深冲钢桶。替代地，电池框架包括将由电池制造商在预组装工艺中组装的多个单独的部件。然而，不管电池框架如何，电池系统的通过电池制造商的一般组装工序包括将预组装的电池模组(即，单元堆叠布置或堆叠电池单元排)安装在电池框架中的步骤。最近的有成本效益的变体是将稍微过度按压的单元堆叠排直接安装到电池框架中的适当单元隔室中，这称为“单元到包(Cell to Pack)”。

根据现有技术的电池框架不是完全模组化的。例如，对于小型插入式混合动力电池包，利用电动车辆电池包的大型焊接钢电池框架不是高效地可能的。因此，为了构造不同尺寸的电池包的电池框架，需要为每种类型的电池包制造具有特定零件数量的各个部件(例如，限定框架的尺寸因而限定电池包的尺寸的纵梁和/或横梁)。尤其是如果机械结构基于铸Al壳体或深冲钢桶，则有必要生产完整的模具。此外，由于压铸机的所需夹紧力，铸Al壳体在尺寸上受到限制。

预组装的电池框架或单件壳体相对较大，这导致相当大的成本和/或关于物流(例如，航运)的困难。此外，与具有小而轻的电池框架或壳体对比，生产过程中的处理本身复杂得多。

用于预组装的电池框架的接合技术是点焊和/或激光焊接。对于包括挤压型材和压铸零件的多材料混合壳体或电池框架，适当的机械接合需要结合铆钉、流式螺钉等的结构胶合。与结构粘合材料的此类连接是敏感的，并且需要非常准确地监测。

此外，为了提供电池包的热控制，需要热管理系统通过高效地射发、释放和/或消散从至少一个电池模组的可再充电电池产生的热来安全地使用至少一个电池模组。如果热射发/释放/消散没有充分地执行，则相应电池单元之间出现温度偏差，使得至少一个电池模组不能产生期望的电量。此外，内部温度的升高可以导致在其中发生异常反应，因此可再充电电池的充电和放电性能劣化并且可再充电电池的寿命缩短。因此，需要用于有效地射发/释放/消散来自单元的热的单元冷却。

典型地，具有棱柱形单元的液冷电池包使用附接到单元的底侧或顶侧的部分集成冷却器或金属片冷却板。底侧和/或顶侧冷却构思需要适当的额外空间增加，例如电池包的总高度。侧面冷却构思常常没有成本效益。

EP 3273500 A1公开了横梁机械地联接到用于电池系统的壳体。壳体包括焊接到电池框架的铝接地板，该电池框架包括两个纵向挤压铝电池框架梁和两个挤压铝电池框架横梁。第一纵向电池框架梁面对第二纵向电池框架梁，并且第一电池框架横梁面对第二电池框架横梁，因此电池框架梁构成矩形电池框架。横梁使用螺钉和卡扣配合附接机构安装到电池框架中。横梁螺钉连接到第一电池框架梁(例如，第一纵向电池框架梁或第一电池框架横梁)以及与第一电池框架梁相对的第二电池框架梁。每个横梁包括终止于横梁的两个相对端部的两个冷却剂管道，用于与冷却剂馈送和返回管线可流体连接。

US 2020/0148066 A1公开了一种电动车辆电池包，其具有用挤压铝侧构件和横构件构造的电池框架。横构件可以用挤压铝支架附于侧构件。可以采用不同长度的侧构件，从而以模组化方式制造不同尺寸的电池包电池框架。电池包盖子和底面板可以诸如用螺栓可移除地附于电池框架，用于提高可维护性。任何侧构件和/或横构件可以在它们挤压之后具有加工在其中的有螺纹的螺栓孔或螺钉孔。螺栓孔或螺钉孔可以加工在侧构件和/或横构件的上表面或下表面(即分别面对盖子或底层的表面)中的任一个或两者中，以允许盖子和/或底层更容易地且可反复地附接和移除。

本发明的目的是为了克服或减少现有技术的至少一些缺点，并提供一种电池包以及一种用于电池包的电池框架，其中上面提到的特性(即，不同的所需零件的量、制造成本、机械性质、可制造性和热控制)相比于现有技术同时得到改善。

发明内容

本发明由所附权利要求限定。以下描述受制于该限制。位于所述权利要求的范围之外的任何公开内容仅旨在用于说明的目的以及比较目的。

根据本公开的一个方面，一种用于为电池包提供结构支撑以保持堆叠电池单元排的电池框架包括：两个纵梁；以及布置在纵梁之间并连接到纵梁的多个横梁；其中所述多个横梁彼此平行地布置并包括两个外横梁和至少一个内横梁，其中所述至少一个内横梁布置在外横梁之间；其中用于保持一个堆叠电池单元排的保持部分提供在任意相邻对的横梁之间，使得堆叠电池单元排和所述至少一个内横梁可交替地堆叠在所述两个外横梁之间；以及其中横梁中的每个通过在横梁的纵向方向上延伸穿过纵梁并延伸到横梁中的多个紧固件连接到所述两个纵梁。

根据本公开的另一方面，一种电池包包括：至少两个堆叠电池单元排和如在本公开中描述的电池框架；其中内横梁的数量等于堆叠电池单元排的数量减一；以及其中堆叠电池单元排中的每个安装在成对的相邻横梁之间。

本公开的又一方面涉及一种使用包括如在本公开中描述的电池包的电源的车辆。

本公开的又一方面涉及一种组装如在本公开中描述的电池框架的方法，所述方法包括以下步骤：提供所述两个纵梁和所述多个横梁；将横梁中的每个布置在纵梁之间，使得用于保持一个堆叠电池单元排的保持部分提供在任意相邻对的横梁之间，使得堆叠电池单元排和所述至少一个内横梁可交替地堆叠在所述两个外横梁之间；以及通过在横梁的纵向方向上延伸穿过纵梁并延伸到横梁中的所述多个紧固件，将所述两个纵梁和所述多个横梁彼此机械地互连。

本公开的又一方面涉及一种组装根据本公开的电池包的方法，所述方法包括以下步骤：提供所述多个横梁和所述至少两个堆叠电池单元排；堆叠所述多个横梁和所述至少两个堆叠电池单元排，使得内横梁和所述至少两个堆叠电池单元排交替地堆叠在所述两个外横梁之间；提供所述两个纵梁；以及通过在横梁的纵向方向上延伸穿过纵梁并延伸到横梁中的所述多个紧固件，将所述两个纵梁和所述多个横梁彼此机械地互连。

本公开的又一方面涉及一种组装如在本公开中描述的电池包的方法，所述方法包括以下步骤：提供如在本公开中描述的电池框架；提供多个堆叠电池单元排；以及在由电池框架提供的保持部分的每个中布置堆叠电池单元排之一。

本公开的另外的方面可以从从属权利要求或以下描述获知。

附图说明

通过参照附图详细描述示例性实施方式，特征对于本领域普通技术人员将变得明显，附图中：

图1示出了根据实施方式的电池包的透视图。

图2示出了根据图1的电池包的截面。

图3示出了根据实施方式的电池框架的透视图。

图4A至图4D示出了根据实施方式的组装如图1所示的电池包的方法。

图5示出了根据另一实施方式的组装电池包的方法。

图6示出了根据又一实施方式的组装电池包的方法步骤。

图7A和图7B示出了根据另一实施方式的组装电池包的方法。

具体实施方式

现在将详细参照实施方式，其示例在附图中示出。将参照附图描述示例性实施方式的效果和特征及其实现方法。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且省略多余的描述。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列举项目的任何和所有组合。此外，当描述本发明的实施方式时“可以”的使用是指“本发明的一个或更多个实施方式”。

将理解，尽管术语“第一”和“第二”用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区别开。例如，第一元件可以命名为第二元件，并且类似地，第二元件可以命名为第一元件，而不脱离本发明的范围。

这里使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，并不旨在成为对本发明的限制。如这里所使用的，单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文清楚地另行指示。诸如“中的至少一个”的表述当在元素列表之后时，修饰整个元素列表而不修饰列表中的个别元素。

还将理解，术语“包括”、“包含”、“包括……的”或“包含……的”指明性质、区域、固定数量、步骤、工艺、元件、部件及其组合，但不排除其它性质、区域、固定数量、步骤、工艺、元件、部件及其组合。

还将理解，当膜、区域或元件称为“在”另一膜、区域或元件“上方”或“上”时，它可以直接在所述另一膜、区域或元件上，或者也可以存在居间的膜、区域或元件。

在下文中，术语“上”和“下”相对于图中所示主题的取向定义。如果在图中示出了笛卡尔坐标系，则术语“上”和“下”相对于坐标系的z轴定义。例如，上盖安置在z轴的上部，而下盖安置在其下部。在附图中，为清楚起见，元件的尺寸可以被夸大。例如，在附图中，为了说明的目的，可以任意示出每个元件的尺寸或厚度，因此本发明的实施方式不应解释为限于此。

为了易于说明，诸如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……下面”、“在……上方”、“上”等的空间关系术语可以在这里用于描述一个元件或特征的如图所示的与另外的元件或特征的关系。将理解，除了图中所绘的取向之外，空间关系术语还旨在涵盖装置在使用中或在工作中的不同取向。例如，如果图中的装置翻转，则描述为“在”其它元件或特征“下方”或“之下”或“下面”的元件于是将取向“在”所述其它元件或特征“上方”。因此，示例术语“在……下方”和“在……下面”可以涵盖上方和下方两种取向。装置可以另行取向(例如，旋转90度或处于其它取向)，并且这里使用的空间关系描述语应相应地解释。

通过参照附图和实施方式的以下详细描述，可以更容易地理解本发明构思的特征和实现这些特征的方法。下面，将参照附图更详细地描述示例实施方式。然而，本发明可以以各种不同的形式体现，并且不应解释为仅限于这里示出的实施方式。更确切地，提供这些实施方式作为示例，使得本公开将是透彻且完整的，并将向本领域技术人员充分传达本发明的方面和特征。因此，可以不描述对本领域普通技术人员来说对于完全理解本发明的方面和特征非必要的工艺、元件和技术。除非另有说明，否则贯穿附图和书面描述，相同的附图标记表示相同的元件，因此，将不重复其描述。在附图中，为清楚起见，可以夸大元件、层和区域的相对尺寸。

将理解，当元件或层称为“在”另一元件或层“上”、“连接到”另一元件或层或者“联接到”另一元件或层时，它可以直接在所述另一元件或层上、直接连接到所述另一元件或层或者直接联接到所述另一元件或层，或者可以存在一个或更多个居间的元件或层。此外，还将理解，当元件或层称为“在”两个元件或层“之间”时，它可以是所述两个元件或层之间的唯一元件或层，或者也可以存在一个或更多个居间的元件或层。

如这里所使用的，术语“基本上”、“约”和类似术语用作近似的术语而不用作程度的术语，并且旨在说明本领域普通技术人员将认识到的在测量值或计算值中的固有偏差。此外，如果术语“基本上”结合可以使用数值表达的特征使用，则术语“基本上”表示该数值的以该数值为中心的±5％的范围。

除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。还将理解，术语(诸如常用词典中定义的术语)应解释为具有与它们在相关领域的背景下和/或本说明书的上下文中的含义一致的含义，并且不应在理想化的或过度形式化的意义上解释，除非在这里明确地如此定义。

总构思

根据本公开的一个方面，一种用于为电池包提供结构支撑以保持堆叠电池单元排的电池框架包括：两个纵梁和布置在纵梁之间并连接到纵梁的多个横梁。

横梁彼此平行地布置，并且多个横梁包括两个外横梁和至少一个内横梁，其中至少一个内横梁布置在外横梁之间。因此，框架以及其横梁的布置按该顺序包括第一外横梁、至少一个内横梁和另外的第二外横梁。纵梁和横梁限定电池框架的形状。

用于保持一个堆叠电池单元排的保持部分提供在任意相邻对的横梁之间。任意相邻对的横梁以非接触方式布置，使得任意对的相邻横梁布置为在该对的相邻横梁之间具有一定距离。因此，横梁的布置提供第一外横梁、第一保持部分、第一内横梁、第二保持部分、可选的第二内横梁、可选的第三保持部分、诸如此类、以及第二外横梁。因此，保持部分和横梁交替地布置。因此，堆叠电池单元排和至少一个内横梁可交替地堆叠在两个外横梁之间。

每个横梁通过多个紧固件连接到两个纵梁以组装电池框架并提供横梁和纵梁之间的机械互连。这提供了模组化，即，通过适配纵梁的尺寸、横梁的尺寸和/或数量以及紧固件的数量，通过相同的生产线制造不同尺寸的电池框架是可能的。模组化还改善了包括电池框架的电池包的各个部件的处理，因为各个部件可以高效地输送到用于制造电池包的生产线并在该生产线中处理。紧固件实现了堆叠电池单元排可以通过由纵梁施加的负载保持在横梁之间，纵梁围绕保持部分并通过紧固件紧固到横梁。因此，可以省去用于将纵梁和横梁接合在一起的粘合材料。

多个紧固件布置为在横梁的纵向方向上延伸穿过纵梁并延伸到横梁中。即，纵梁包括紧固件可以延伸穿过的开口。每个横梁在横梁的纵向方向上延伸，其中纵向方向可以定义横梁的最大延伸方向。紧固件具有在纵向方向上伸长的伸长形状，以穿过纵梁的开口到达横梁中。开口布置为使得紧固件可以在横梁的纵向方向上延伸。将多个紧固件布置为在横梁的纵向方向上延伸实现了通过消耗纵梁(冷却剂分配管道典型地布置在纵梁内)和/或横梁(冷却通道典型地布置在横梁内)的最小量的构造空间和/或体积来改善纵梁和横梁的构造空间和/或体积的使用。因此，还可以改善热控制，因为相比于用紧固件的任何其它布置，可以用更少的约束来构造冷却剂分配管道。堆叠电池单元排将保持在横梁之间。这意味着在横梁的纵向方向上延伸的紧固件可以以改善的方式在纵向方向上对堆叠电池单元排施加负载，也称为预张力或预负载。这可以有助于堆叠电池单元排机械集成到保持部分中。因此，随着堆叠电池单元排的机械集成改善并简化，这可以减少所需零件的量和制造成本。构建根据本公开的电池框架和/或随后构建根据本公开的电池包分别提高了模组化和灵活性同时增加了供应商侧的价值，并且降低了零件成本和航运成本。通过本发明，变得特别有可能的是，设计有成本效益且模组化的电池构思和/或电池框架构思，其具有改善的机械性质并实现改善的热控制。

根据一个实施方式，每个横梁包括两个相对的横梁端部，即，在纵向方向上，每个横梁在其相对布置的横梁端部之间延伸。每个横梁在每个横梁端部处包括至少一个锁定构件，所述至少一个锁定构件每个适配为容纳紧固件之一使得任何横梁端部可以安装到纵梁之一。每个锁定构件和每个紧固件适配为紧固横梁和紧固件延伸穿过的纵梁。紧固件和锁定构件可以以形状锁定(form locking)方式和/或以负载承载连接方式彼此接合。可选地，紧固件和锁定构件可以可逆地彼此可接合，使得电池框架的无损拆卸是可能的。

根据一个实施方式，紧固件包括螺钉或螺栓，并且每个锁定构件包括用于容纳螺钉或螺栓之一的孔。在该实施方式中，每个锁定构件可以包括有螺纹使得螺钉或螺栓可以与锁定构件接合的盲孔或通孔。这提供了有成本效益且可逆地可安装且可拆卸的电池框架。替代地，紧固件包括通过其弹性变形或塑性变形而与对应的锁定构件接合的夹子、销和/或夹具。

根据一个实施方式，每个横梁包括冷却通道，该冷却通道沿纵向方向延伸穿过横梁，以提供将布置在横梁之间和/或挨着横梁布置的堆叠电池单元排的高效冷却。每个横梁包括两个相对的横梁端部，并且在每个横梁端部处包括两个锁定构件，这两个锁定构件每个适配为容纳紧固件之一。这增强了电池框架的机械性质，并且提高了当堆叠电池单元排放置在横梁之间的对应保持部分中时对堆叠电池单元排施加负载的可能性。在每个横梁端部处，冷却通道布置在两个锁定构件之间。这允许冷却通道的有效且对称的布置，这导致均匀分布的冷却性质。紧固件的对称布置导致负载的均匀分布，使得纵梁可以安装而不会由于不对称分布的紧固件和作为结果的转矩而倾斜。

根据一个实施方式，两个纵梁彼此平行地布置，并且两个纵梁中的每个沿垂直于横梁的纵向方向的伸长方向伸长，以提供纵梁和横梁的有效布置。这意味着，如果纵梁的长度彼此相等并且横梁的长度彼此相等，则任何保持部分具有矩形截面，这有利于堆叠电池单元排的集成。

根据一个实施方式，纵梁和/或横梁是挤压铝、轧钢或长纤维加强热塑性塑料梁，以提供有成本效益且可高效制造的纵梁和/或横梁。

根据一个实施方式，横梁是挤压梁，其中紧固件延伸到横梁的挤压通孔(其是横梁的锁定构件)中，以提供有成本效益且可高效制造的纵梁和/或横梁。通过借助横梁的挤压通孔提供锁定构件，通过为不同尺寸的电池框架中的每个提供在其纵向方向上具有不同长度的横梁来高效地制造不同尺寸的电池框架是可能的。

根据本公开的另一方面，一种电池包包括：至少两个堆叠电池单元排；以及根据本公开的电池框架。其中，内横梁的数量等于堆叠电池单元排的数量减一。其中，每个堆叠电池单元排安装在成对的相邻横梁之间。因此，堆叠电池单元排和横梁以交替的方式布置。即，横梁和堆叠电池单元排的布置按该顺序提供第一外横梁、第一堆叠电池单元排、第一内横梁、第二堆叠电池单元排、可选的第二内横梁、可选的第三堆叠电池单元排、诸如此类、以及第二外横梁。电池包可特别高效地制造。紧固件的布置可以意味着由纵梁施加到堆叠电池单元排的负载，以改善并简化将堆叠电池单元排机械集成为电池包。电池包及其电池框架可以包括上面提到的可选特征中的任一个以达到对应的效果。

根据本公开的另一方面，提供了一种使用包括根据本公开的电池包的电源的车辆。车辆、其电池包和其电池框架可以包括上面提到的可选特征中的任一个以达到对应的效果。

根据本公开的另一方面，一种组装根据本公开的电池框架的方法包括以下步骤：提供两个纵梁和多个横梁；将每个横梁布置在纵梁之间，使得用于保持一个堆叠电池单元排的保持部分提供在任意相邻对的横梁之间，使得堆叠电池单元排和至少一个内横梁可交替地堆叠在两个外横梁之间；以及通过在横梁的纵向方向上延伸穿过纵梁并延伸到横梁中的多个紧固件，将两个纵梁和多个横梁彼此机械地互连。可以按任何合适的顺序执行上面提到的方法步骤。即，按与如上所述的顺序不同的顺序执行方法步骤是可能的。例如，等同地可能的是，按以下顺序执行方法步骤：提供第一纵梁和横梁；将横梁挨着第一纵梁布置，使得用于保持一个堆叠电池单元排的保持部分提供在任意相邻对的横梁之间，使得堆叠电池单元排和至少一个内横梁可交替地堆叠在两个外横梁之间；通过在横梁的纵向方向上延伸穿过第一纵梁并延伸到横梁中的多个紧固件，将第一纵梁和多个横梁彼此机械地互连；提供第二纵梁；将第二纵梁与第一纵梁相对地挨着横梁布置；以及通过在横梁的纵向方向上延伸穿过第二纵梁并延伸到横梁中的多个紧固件，将第二纵梁与横梁机械地连接。该方法具有以下优点：通过提供不同尺寸的纵梁、不同尺寸的横梁和/或不同数量的横梁，通过完全相同的方法可执行高效地组装多个不同尺寸的电池框架。

根据本公开的另一方面，一种组装根据本公开的电池包的方法包括以下步骤：提供多个横梁和至少两个堆叠电池单元排；堆叠多个横梁和至少两个堆叠电池单元排，使得内横梁和至少两个堆叠电池单元排交替地堆叠在两个外横梁之间；提供两个纵梁；以及通过在横梁的纵向方向上延伸穿过纵梁并延伸到横梁中的多个紧固件，将两个纵梁和多个横梁彼此机械地互连。可以按任何合适的顺序执行上面提到的方法步骤。该方法具有以下优点：通过提供不同尺寸的纵梁、不同尺寸的横梁和堆叠电池单元排、和/或不同数量的横梁和堆叠电池单元排，通过完全相同的方法可执行高效地组装多个不同尺寸的电池包。堆叠多个横梁和至少两个堆叠电池单元排使得内横梁和至少两个堆叠电池单元排交替地堆叠在两个外横梁之间导致预组装的单元堆叠布置，即预组装的电池模组。该方法基本上提供了将在电池单元排周围构建作为结构零件的纵梁，并且可以称为“包到单元”。

根据本公开的另一方面，一种组装根据本公开的电池包的方法包括以下步骤：提供根据本公开的电池框架；提供多个堆叠电池单元排；以及在由电池框架提供的保持部分的每个中布置堆叠电池单元排之一。根据该方面，电池框架是预组装的。可选地，继在由电池框架提供的保持部分的每个中布置堆叠电池单元排之一后，通过进一步紧固紧固件来增大由纵梁施加到堆叠电池单元排的负载(即，借助紧固件来增大负载)是可能的。例如，如果紧固件包括螺钉和/或螺栓，则通过增大用于紧固紧固件的转矩来增大由纵梁施加到堆叠电池单元排的负载是可能的。上面提到的方法步骤可以按任何合适的顺序执行。该方法具有以下优点：通过提供不同尺寸的纵梁、不同尺寸的横梁和堆叠电池单元排、和/或不同数量的横梁和堆叠电池单元排，通过完全相同的方法可执行高效地组装多个不同尺寸的电池包。

根据一个实施方式，组装第一电池包和第二电池包；其中第一电池包和第二电池包根据本公开组装；其中第一电池包和第二电池包在相同的生产线组装；以及其中第一电池包与第二电池包相比具有不同的尺寸。这通过为第一电池包和第二电池包提供不同尺寸的纵梁、不同尺寸的横梁和堆叠电池单元排、和/或不同数量的横梁和堆叠电池单元排是可能的。

根据一个实施方式，与第二电池包的横梁和纵梁相比，第一电池包包括不同数量的横梁和具有不同长度的纵梁。通过堆叠电池单元排的不同数量和纵梁在伸长方向上的不同尺寸，该实施方式包括不同形状的电池包。

根据一个实施方式，与第二电池包的横梁相比，第一电池包包括具有不同长度的横梁。通过堆叠电池单元排的相同数量和纵梁在伸长方向上的相同尺寸但是通过横梁在纵向方向上的不同尺寸，该实施方式包括不同形状的电池包。因此，相比于第二电池包的堆叠电池单元排，第一电池包的每个堆叠电池单元排可以包括不同数量的电池单元。

具体实施方式

图1示出了根据实施方式的电池包100a的透视图。图1示出了处于安装状态(即，电池框架12和多个堆叠电池单元排80a、80b、80c被组装)的电池包100a。

电池包100a包括多个堆叠电池单元排80a、80b、80c，即在所示实施方式中的三个堆叠电池单元排80a、80b、80c。堆叠电池单元排80a、80b、80c的大于一的任何其它数量是可能的。电池包100a包括电池框架12。电池框架12适配为为电池包100a提供结构支撑用于保持堆叠电池单元排80a、80b、80c。

电池框架12包括两个纵梁13a、13b和布置在纵梁13a、13b之间并连接到纵梁13a、13b的多个横梁10a、10b、10c、10z。

横梁10a、10b、10c、10z彼此平行地布置，并且多个横梁10a、10b、10c、10z包括两个外横梁10a、10z并在该实施方式中包括两个内横梁10b、10c。内横梁10b、10c布置在外横梁10a、10z之间。横梁10a、10b、10c、10z及其功能参照图2进一步详述。

电池包100a、100b包括不同数量的横梁10a、10b、10c、10z和/或不同尺寸的纵梁13a、13b以提供电池框架12的不同尺寸的形状是可能的(例如，见图3、图6和图7及其下面的描述)。

如图1所示，用于保持堆叠电池单元排80a、80b、80c之一的保持部分15a、15b、15c提供在任意相邻对的横梁10a、10b、10c、10z之间，使得堆叠电池单元排80a、80b、80c和横梁10b、10c交替地堆叠在两个外横梁10a、10z之间。保持部分15a、15b、15c提供隔室以保持堆叠电池单元排80a、80b、80c。因此，横梁10a、10b、10c、10z中的每个在从一个纵梁13a指向另一纵梁13b的纵向方向L上的长度与堆叠电池单元排80a、80b、80c的长度匹配，使得堆叠电池单元排80a、80b、80c可以布置在保持部分15a、15b、15c中并保持在其中。横梁10a、10b、10c、10z的纵向方向L在图中由虚线箭头指示。

两个纵梁13a、13b彼此平行地布置，并且两个纵梁13a、13b中的每个沿着垂直于横梁10a、10b、10c、10z的纵向方向L的伸长方向E伸长。即，横梁10a、10b、10c、10z和两个纵梁13a、13b彼此垂直地布置。因此，保持部分15a、15b、15c中的每个具有矩形截面以保持堆叠电池单元排80a、80b、80c。两个纵梁13a、13b在从一个外横梁10a指向另一外横梁10z的伸长方向E上的长度与横梁10a、10b、10c、10z的宽度和堆叠电池单元排80a、80b、80c的宽度之和匹配。

横梁10a、10b、10c、10z中的每个通过在横梁10a、10b、10c、10z的纵向方向L上延伸穿过纵梁13a、13b并延伸到横梁10a、10b、10c、10z中的多个紧固件16(未在图1中指示，见图4C)连接到两个纵梁13a、13b。纵梁13a、13b包括紧固件16延伸穿过的开口20。开口20布置为使得紧固件16可以在横梁10a、10b、10c、10z的纵向方向L上延伸并延伸到横梁10a、10b、10c、10z中。即，对于横梁10a、10b、10c、10z中的每个，纵梁13a、13b中的每个包括布置为与横梁10a、10b、10c、10z及其锁定构件19(见图2)的位置匹配的两个开口20。

横梁10a、10b、10c、10z中的每个包括两个相对的横梁端部17a、17b(为了清楚的图示，仅指示了外横梁10z的两个相对的端部17a、17b)。在纵向方向L上，横梁10a、10b、10c、10z中的每个在其相对布置的横梁端部17a、17b之间延伸。纵梁13a、13b安装到横梁10a、10b、10c、10z的相对的横梁端部17a、17b，如参照图3进一步说明地。

电池包100a包括两个冷却剂分配管道40，以允许冷却剂流体经由冷却剂分配管道40流过横梁10a、10b、10c、10z的冷却通道41(见图2)以冷却横梁10a、10b、10c、10z，从而冷却堆叠电池单元排80a、80b、80c。

纵梁13a、13b和横梁10a、10b、10c、10z是挤压梁。内横梁10b、10c的数量等于堆叠电池单元排80a、80b、80c的数量减一。堆叠电池单元排80a、80b、80c中的每个安装在成对的相邻横梁10a、10b、10c、10z之间。

图2示出了根据图1的电池包100a的截面。电池包100a的截面图也可以认为是电池包100a的侧视图，其中纵梁13a、13b之一或两者被移除。于是，电池包100a的侧视图示出了横梁10a、10b、10c、10z的相对的横梁端部17a、17b之一。在该图示中，横梁10a、10b、10c、10z的纵向方向L垂直于绘图平面，即，纵向方向L指入绘图平面中或指出绘图平面。纵梁13a、13b的伸长方向E由虚线箭头指示。

横梁10a、10b、10c、10z和堆叠电池单元排80a、80b、80c堆叠为使得内横梁10b、10c和堆叠电池单元排80a、80b、80c交替地堆叠在两个外横梁10a、10z之间。横梁10a、10b、10c、10z和堆叠电池单元排80a、80b、80c的堆叠布置称为单元堆叠布置21。

为了通过横梁10a、10b、10c、10z为堆叠电池单元排80a、80b、80c的侧面提供支撑，横梁10a、10b、10c、10z包括多个凸缘61a、61b、62a、62b。凸缘61a、61b、62a、62b可以沿着横梁10a、10b、10c、10z的纵向方向L布置在横梁10a、10b、10c、10z的任一边缘上。横梁10a、10b、10c、10z中的每个的一侧的两个凸缘61a、61b或62a、62b可以具有到彼此的距离，该距离涵盖堆叠电池单元排80a、80b、80c的侧面。

外横梁10a、10z(即，单元堆叠布置21的前端和后端)的外凸缘61a、61b布置和适配(即成形)，因此为在电池包100a的顶侧和底侧上的盖提供适当的周界密封凸缘。外横梁10a、10z可以包括连接器接口和冷却接口(例如，用于电池管理系统(未在图中示出)的接口)的集成构件。

横梁10a、10b、10c、10z中的每个包括布置在横梁10a、10b、10c、10z内的集成的冷却通道41。横梁10a、10b、10c、10z中的每个的冷却通道41在横梁10a、10b、10c、10z的纵向方向L上延伸，使得冷却剂流体可以从横梁10a、10b、10c、10z的相对的横梁端部中的一个横梁端部17a流过横梁10a、10b、10c、10z到达横梁10a、10b、10c、10z的相对的横梁端部中的另一横梁端部17b。横梁10a、10b、10c、10z中的每个包括锁定构件19。横梁10a、10b、10c、10z中的每个的锁定构件19是在横梁10a、10b、10c、10z的纵向方向L上从横梁10a、10b、10c、10z的相对的横梁端部中的一个横梁端部17a穿过横梁10a、10b、10c、10z延伸到横梁10a、10b、10c、10z的相对的横梁端部中的另一横梁端部17b的通孔。横梁10a、10b、10c、10z由Al挤压型材制成，以简单且有成本效益地将冷却通道41和挤压通孔(其是横梁10a、10b、10c、10z的锁定构件19)集成到横梁10a、10b、10c、10z中。

锁定构件19布置和适配为容纳紧固件16，使得紧固件16延伸到横梁10a、10b、10c、10z的锁定构件19中并与横梁10a、10b、10c、10z的锁定构件19接合。例如，如果紧固件16包括螺栓和/或螺钉，则锁定构件19可以包括有螺纹的部分以与紧固件16接合。

横梁10a、10b、10c、10z中的每个在横梁端部17a、17b中的每个处包括两个锁定构件19，这两个锁定构件19每个适配为容纳紧固件16之一。横梁10a、10b、10c、10z中的每个的冷却通道41布置在横梁10a、10b、10c、10z的锁定构件19之间。这提供了由紧固件16施加的负载的对称分布。在横梁10a、10b、10c、10z中的每个的横梁端部17a、17b中的每个处，冷却通道41布置在两个锁定构件19之间。这提供了冷却通道41的中心布置，从而提供了与横梁10a、10b、10c、10z相邻且接触布置的堆叠电池单元排80a、80b、80c的改善的冷却。

图3示出了根据实施方式的电池框架12的透视图。电池框架12与如图1所示的电池包100a的电池框架12类似地构造，不同之处在于，与图1的电池包100a的电池框架12相比，根据图2的电池框架12包括不同数量的横梁10a、10b、10c、10d、10e、10f、10z，因此包括不同数量的保持部分15a、15b、15c、15d、15e、15f和不同的纵梁13a、13b。具体地，如果图1中堆叠电池单元排80a、80b、80c中的每个的宽度(即，堆叠电池单元排80a、80b、80c在伸长方向E上的尺寸)对应于保持部分15a、15b、15c、15d、15e、15f中的每个的宽度，则图3的两个纵梁13a、13b比图1中的两个纵梁13a、13b长。因此，与如图1所示的电池包100a的电池框架12相比，提供了不同尺寸的电池框架12。如图3所示的电池框架12可以用于如参照图7A-7B所示和所述组装电池包100b。

纵梁13a、13b中的每个包括管道保持器42，该管道保持器42呈纵梁13a、13b的凹陷的形式以保持冷却剂分配管道40之一。管道保持器42布置在开口20之间并沿着纵梁13a、13b的伸长方向E延伸。冷却剂分配管道40与横梁10a、10b、10c、10d、10e、10f、10z的冷却通道41机械地连接，以允许冷却剂流体经由冷却剂分配管道40流过冷却通道41(对于冷却通道41，见图2)。

图4A至图4D示出了根据实施方式的组装电池包100a的方法。电池包100a在图1和图2中示出并参照图1和图2描述。图4A、图4B、图4C和图4D示出该方法的不同步骤。其中，执行方法步骤由一个或更多个带实线的箭头指示。

如图4A所示，提供多个横梁10a、10b、10c、10z和堆叠电池单元排80a、80b、80c。横梁10a、10b、10c、10z和堆叠电池单元排80a、80b、80c堆叠为使得内横梁10b、10c和堆叠电池单元排80a、80b、80c交替地堆叠在两个外横梁10a、10z之间，如图4B所示。横梁10a、10b、10c、10z的长度(即，横梁10a、10b、10c、10z在纵向方向L上的伸长度)与堆叠电池单元排80a、80b、80c在纵向方向L上的伸长度匹配。堆叠的堆叠电池单元排80a、80b、80c和横梁10a、10b、10c、10z称为单元堆叠布置21。取决于将要组装的电池包100a的尺寸，单元堆叠布置21是紧凑的并且具有基本上矩形的截面。

随后并且如图4C所示，提供纵梁13a、13b、冷却剂分配管道40和紧固件16。一旦堆叠电池单元排80a、80b、80c与横梁10a、10b、10c、10z接合，电池框架就可以由将从侧面用紧固件16接合的纵梁13a、13b闭合。紧固件16包括螺钉或螺栓，并且每个锁定构件19包括用于容纳螺钉或螺栓之一的孔。

纵梁13a、13b中的每个包括管道保持器42，该管道保持器42呈纵梁13a、13b的凹陷的形式以保持冷却剂分配管道40之一。管道保持器42布置在开口20之间并沿着纵梁13a、13b的伸长方向E延伸。冷却剂分配管道40与横梁10a、10b、10c、10z的冷却通道41机械地连接，以允许冷却剂流体经由冷却剂分配管道40流过冷却通道41(对于冷却通道41，见图2)。冷却剂分配管道40先于紧固件16布置在管道保持器42中。

两个纵梁13a、13b和横梁10a、10b、10c、10z通过在横梁10a、10b、10c、10z的纵向方向L上延伸穿过纵梁13a、13b的开口20并延伸到横梁10a、10b、10c、10z的锁定构件19中的紧固件16彼此机械地互连。

取决于电池包100a的布局，集成附加的零件(诸如纵梁13a、13b和预组装的单元堆叠布置21之间的密封板)也是可能的。

作为结果的电池包100a在图4D中示出。可选地，电池包100a可以由顶盖和/或底盖(未示出)闭合。

图5示出了根据另一实施方式的组装电池包100a的方法。电池包100a在图1和图2中示出并参照图1和图2描述。在图5中，执行方法步骤由带实线的箭头指示。

组装电池包100a的方法首先包括提供如本公开中描述的电池框架12。此外，提供堆叠电池单元排80a、80b、80c。

在由电池框架12提供的保持部分15a、15b、15c的每个中布置堆叠电池单元排80a、80b、80c之一。

图6示出了根据另一实施方式的组装电池包100b的方法步骤。如图6所示的方法步骤与如图4A所示的方法步骤类似地执行，不同之处在于，提供不同数量的横梁10a、10b、10c、10d、10e、10f、10z和不同数量的堆叠电池单元排80a、80b、80c、80d、80e、80f。在该实施方式中，内横梁10d是与外横梁10a、10z之一相同的类型。即，由于电池包100a、100b的模组化，组装单元堆叠布置21的第一部分(其包括外横梁10a、第一堆叠电池单元排80a、内横梁10b、第二堆叠电池单元排80b、内横梁10c和第三堆叠电池单元排80c)、然后组装单元堆叠布置21的第二部分(其包括第四堆叠电池单元排80d、内横梁10e、第五堆叠电池单元排80e、内横梁10f、第六堆叠电池单元排80f和外横梁10z)是可能的。单元堆叠布置21的第一部分和第二部分通过中间的内横梁10d组装和接合在一起，该中间的内横梁10d对于单元堆叠布置21的每个部分用作外横梁。

通过该构思，与图1和图2的电池包100a相比，安装两倍的三个堆叠电池单元排80a、80b、80c和80d、80e、80f以及两个集合的横梁10a、10b、10c和10e、10f、10z创建了具有双倍尺寸和容量的电池包100b。仅纵梁13a、13b将要在长度上适配。纵梁13a、13b的轮廓和/或形状与在图1、图2和图4A-4D的电池包100a中相同。改变电池包100a、100b的容量、电流或电压的另一可能性附加地或替代地是安装更长或更短的堆叠电池单元排80a、80b、80c、80d、80e、80f。其中，横梁10a、10b、10c、10d、10e、10f、10z的长度将要适配。然而，电池包100a的组装工艺和制造所需的设备是相同的。

横梁10a、10b、10c、10d、10e、10f、10z和堆叠电池单元排80a、80b、80c、80d、80e、80f可以与如图4B至图4D所示类似地组装为电池包100b，不同之处在于，提供两个不同的纵梁13a、13b。具体地，如果图4A-4D中的堆叠电池单元排80a、80b、80c中的每个的宽度和图6中的堆叠电池单元排80a、80b、80c、80d、80e、80f中的每个的宽度相等，则继图6的方法步骤之后将要安装的两个纵梁13a、13b比如图4C和图4D中安装和示出的两个纵梁13a、13b长。然而，使用两对纵梁13a、13b代替一对纵梁13a、13b也是可能的。在这种情况下，可以通过使用相同的纵梁13a、13b来提供不同尺寸的电池包100b。因此，与如图1、图2和图4A-4D所示的电池包100a相比，可以通过如图6所示的方法步骤来提供不同尺寸的电池包100b。

图7A和图7B示出了根据另一实施方式的组装电池包100b的方法。电池包100b与如图1所示的电池包100a类似地构造，不同之处在于，电池框架12是如图3所示并参照图3描述的电池框架。然而，组装的方法与如图5所示并参照图5说明的类似地执行，不同之处在于，与图1的电池包100a的堆叠电池单元排80a、80b、80c的数量相比，在图7的实施方式中，堆叠电池单元排80a、80b、80c、80d、80e、80f的数量是不同的。

附图标记

10a、10z 外横梁

10b、10c、10d、10e、10f 内横梁

12电池框架

13a、13b 纵梁

15a、15b、15c、15d、15e、15f 保持部分

16紧固件

17a、17b 横梁端部

19锁定构件

20开口

21单元堆叠布置

40冷却剂分配管道

41冷却通道

42管道保持器

61a、61b 凸缘

62a、62a 凸缘

80a、80b、80c、80d、80e、80f 堆叠电池单元排

100a、100b 电池包

E 伸长方向

L 纵向方向