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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Batterieanordnungen und betrifft insbesondere eine Batterieanordnung mit einem Kühlsystem für eine eingetauchte Zelle.
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Hintergrund der Erfindung
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In den letzten Jahren haben Fortschritte in der Technologie sowie sich ständig verändernder Geschmack beim Design zu wesentlichen Änderungen der Konstruktion von Kraftfahrzeugen geführt. Eine der Änderungen umfasst die Komplexität von elektrischen Systemen in Kraftfahrzeugen, insbesondere von mit alternativen Kraftstoffen betriebenen Fahrzeugen, die Spannungsversorgungen nutzen, wie Hybrid- und Batterieelektrofahrzeuge. Solche mit alternativen Kraftstoffen betriebene Fahrzeuge nutzen typischerweise einen oder mehrere Elektromotoren, die häufig von Batterien mit Leistung versorgt werden, unter Umständen kombiniert mit einem anderen Aktuator, um die Räder anzutreiben.
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Zum Optimieren von Batterieleistung ist es wichtig, die Temperatur (sowohl kühlend als auch heizend) der Batteriezellen in den Batterien, die zum Beispiel in Hybrid- und Batterieelektrofahrzeugen verwendet werden, ordnungsgemäß zu regulieren. Herkömmliche Temperaturregulierungssysteme nutzen Kühlkanäle, die in bearbeiteten oder gestanzten Bauteilen ausgebildet sind, die benachbart zu den Zellen platziert werden. Solche Systeme beschränken jedoch häufig den Flächeninhalt der Zellen, die effektiv gekühlt oder beheizt werden. Aufgrund der relativ hohen Anzahl an Teilen, beispielsweise Dichtungen, die verwendet werden, um die Systeme ordnungsgemäß zusammenzubauen, können ferner die Fertigungs- und Wartungskosten unerwünscht hoch sein.
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Demgemäß ist es wünschenswert, ein System und Verfahren zum Regulieren von Batteriezellentemperatur mit verbesserter Leistung vorzusehen. Ferner ist es wünschenswert, ein System und Verfahren für Batteriezellentemperaturregulierung vorzusehen, das die erforderliche Anzahl von Teilen sowie Fertigungs- und Wartungskosten verringert. Weiterhin gehen andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Begleitzeichnungen sowie dem vorstehenden technischen Gebiet und Hintergrund hervor.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In einer Ausführungsform ist eine Batterieanordnung vorgesehen. Die Batterieanordnung umfasst: ein Gehäuse mit einer Gehäusewand, die Innen- und Außenflächen und eine Öffnung dadurch aufweist und so geformt ist, dass in dem Gehäuse eine Kühlmittelkammer benachbart zu der Öffnung ausgebildet ist, eine durch die Öffnung eingesetzte Hülse, die ein komprimierbares Material umfasst, wobei die Hülse so geformt ist, dass ein Dichtungsabschnitt derselben über der Außenfläche der Gehäusewand positioniert ist, eine in die Hülse so eingesetzte Batteriezelle, dass mindestens ein Abschnitt der Batteriezelle in der Kühlmittelkammer positioniert ist, und ein Dichtungselement, das mit dem Gehäuse gekoppelt ist, so dass das Dichtungselement eine Kraft auf den Dichtungsabschnitt der Hülse ausübt, was bewirkt, dass sich der Dichtungsabschnitt der Hülse zumindest teilweise zusammendrückt und die Kühlmittelkammer abdichtet.
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In einer anderen Ausführungsform ist eine Batterieanordnung vorgesehen. Die Batterieanordnung umfasst: ein Gehäuse mit einer Gehäusewand, die Innen- und Außenflächen und mehrere Öffnungen dadurch aufweist und so geformt ist, dass in dem Gehäuse eine Kühlmittelkammer benachbart zu den mehreren Öffnungen ausgebildet ist, mehrere Hülsen, die jeweils ein komprimierbares Material umfassen und durch eine der mehreren Öffnungen eingesetzt sind, wobei die Hülsen so geformt sind, dass ein Dichtungsabschnitt derselben über der Außenfläche der Gehäusewand positioniert ist, mehrere Batteriezellen, wobei jede Batteriezelle in eine der mehreren Hülsen eingesetzt ist, so dass mindestens ein Teil derselben in der Kühlmittelkammer positioniert ist, und mindestens ein Dichtungselement, das mit dem Gehäuse gekoppelt ist, so dass eine Kraft auf den Dichtungsabschnitt jeder der mehreren Hülsen ausgeübt wird, was bewirkt, dass sich der Dichtungsabschnitt jeder der Hülsen zumindest teilweise zusammendrückt und die Kühlmittelkammer abdichtet.
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In einer weiteren Ausführungsform ist eine Kraftfahrzeugbatterieanordnung vorgesehen. Die Kraftfahrzeugbatterieanordnung umfasst: ein Gehäuse mit einer Gehäusewand, die so geformt ist, dass in dem Gehäuse eine Kühlmittelkammer ausgebildet ist, und die Innen- und Außenflächen aufweist, mit mehreren Schlitzen dadurch benachbart zu der Kühlmittelkammer und ersten und zweiten Kühlmitteldurchbrechungen in Fluidverbindung mit der Kühlmittelkammer, mehrere Hülsen, die jeweils ein komprimierbares Gummimaterial umfassen und durch einen jeweiligen der Schlitze eingeführt sind, wobei die Hülsen so geformt sind, dass ein Dichtungsabschnitt jeder Hülse über der Außenfläche der Gehäusewand positioniert ist und der Dichtungsabschnitt mindestens einiger der Hülsen zu dem Dichtungsabschnitt einer anderen Hülse benachbart ist, mehrere Batteriezellen, wobei jede Batteriezelle in eine jeweilige der Hülsen eingesetzt ist, so dass mindestens ein unterer Abschnitt derselben in der Kühlmittelkammer positioniert ist und ein oberer Abschnitt derselben sich aus der Kühlmittelkammer erstreckt, wobei jede der Batteriezellen einen ersten und zweiten Anschluss, die mit dem oberen Abschnitt derselben gekoppelt sind, und mindestens ein Dichtungselement umfasst, das mit dem Gehäuse gekoppelt ist, so dass eine Kraft auf den Dichtungsabschnitt jeder der mehreren Hülsen ausgeübt wird, was bewirkt, dass sich der Dichtungsabschnitt jeder der Hülsen zumindest teilweise zusammendrückt und die Kühlmittelkammer abdichtet.
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Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird hierin nachstehend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, beschrieben, und
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1 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Kraftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine isometrische Ansicht einer Batterieanordnung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine isometrische Explosionsansicht der Batterieanordnung von 2;
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4 ist eine Querschnittseitenansicht der Batterieanordnung von 2 entlang der Linie 4-4; und
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5 ist eine Querschnittseitenansicht von Detail A der Batterieanordnung von 4.
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Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform
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Die folgende eingehende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll nicht die Erfindung oder die Anwendung und Nutzungen der Erfindung beschränken. Weiterhin ist keine Einschränkung durch eine geäußerte oder implizierte Theorie beabsichtigt, die in dem vorstehenden technischen Gebiet, dem vorstehenden Hintergrund, der vorstehenden kurzen Zusammenfassung oder der folgenden eingehenden Beschreibung dargelegt ist.
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Die folgende Beschreibung verweist auf Elemente oder Merkmale, die miteinander „verbunden” oder „gekoppelt” sind. Wie hierin verwendet kann „verbunden” auf ein Element/Merkmal verweisen, das mit einem anderen Element/Merkmal mechanisch zusammengeschlossen ist (oder direkt mit diesem in Verbindung steht), und nicht unbedingt direkt. Analog kann sich „gekoppelt” auf ein Element/Merkmal verweisen, das mit einem anderen Element/Merkmal direkt oder indirekt zusammengeschlossen ist (oder direkt oder indirekt mit diesem in Verbindung steht), und nicht unbedingt mechanisch. Es versteht sich aber, dass, auch wenn nachstehend zwei Elemente in einer Ausführungsform als „verbunden” beschrieben sein können, in alternativen Ausführungsformen ähnliche Elemente „gekoppelt” sein können und umgekehrt. Auch wenn die schematischen Diagramme hierin beispielhafte Anordnungen von Elementen darstellen, können somit in einer tatsächlichen Ausführungsform zusätzliche dazwischentretende Elemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Bauteile vorliegen.
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Ferner können verschiedene hierin beschriebene Bauteile und Merkmale unter Verwendung bestimmter Zahlenbezeichnungen, beispielsweise erster, zweiter, dritter etc. sowie von Positions- und/oder Winkelbezeichnungen, beispielsweise horizontal und vertikal, bezeichnet werden. Solche Bezeichnungen können aber allein für beschreibende Zwecke im Zusammenhang mit Zeichnungen verwendet werden und sollten nicht als einschränkend ausgelegt werden, da die verschiedenen Bauteile in anderen Ausführungsformen anders angeordnet sein können. Es versteht sich auch, dass 1–5 lediglich veranschaulichend sind und nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind.
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1 bis 5 veranschaulichen eine Batterieanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Batterieanordnung umfasst: ein Gehäuse mit einer Gehäusewand, die Innen- und Außenflächen und eine Öffnung dadurch aufweist und so geformt ist, dass in dem Gehäuse eine Kühlmittelkammer benachbart zu der Öffnung ausgebildet ist. Eine Hülse, die ein komprimierbares Material umfasst, ist durch die Öffnung eingesetzt. Die Hülse ist so geformt, dass ein Dichtungsabschnitt derselben über der Außenfläche der Gehäusewand positioniert ist. Eine Batteriezelle ist in die Hülse so eingesetzt, dass mindestens ein Abschnitt der Batteriezelle in der Kühlmittelkammer positioniert ist. Ein Dichtungselement ist mit dem Gehäuse gekoppelt, so dass eine Kraft auf den Dichtungsabschnitt der Hülse ausgeübt wird, was bewirkt, dass sich der Dichtungsabschnitt der Hülse zumindest teilweise zusammendrückt und die Kühlmittelkammer abdichtet.
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1 veranschaulicht ein Fahrzeug (oder „Kraftfahrzeug”) 10 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst ein Fahrwerk 12, eine Karosserie 14, vier Räder 16 und ein elektronisches Steuersystem 18. Die Karosserie 14 ist auf dem Fahrwerk 12 angeordnet und umschließt im Wesentlichen die anderen Bauteile des Kraftfahrzeugs 10. Die Karosserie 14 und das Fahrwerk 12 können zusammen einen Rahmen bilden. Die Räder 16 sind nahe einer jeweiligen Ecke der Karosserie 14 jeweils drehend mit dem Fahrwerk 12 gekoppelt.
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Das Kraftfahrzeug 10 kann ein beliebiges einer Anzahl unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen sein, zum Beispiel eine Limousine, ein Kombi, ein Lastkraftwagen oder eine geländetaugliche Limousine (SUV), und kann ein Zweiradantrieb (2WD) (d. h. Hinterradantrieb oder Vorderradantrieb), ein Vierradantrieb (4WD) oder Allradantrieb (AWD) sein. Das Kraftfahrzeug 10 kann auch einen einer Anzahl unterschiedlicher Arten von Motoren oder eine Kombination derselben enthalten, zum Beispiel einen mit Benzin oder Diesel betriebenen Verbrennungsmotor, einen Motor eines „kraftstoff-flexiblen Fahrzeugs” (FFV, kurz vom engl. Flex Fuel Vehicle) (d. h. der ein Gemisch aus Benzin und Alkohol verwendet), einen mit einer gasförmigen Verbindung (z. B. Wasserstoff und/oder Erdgas) betriebenen Motor, einen Hybridmotor mit Verbrennungsmotor/Elektromotor (d. h. wie zum Beispiel in einem Hybridelektrofahrzeug (HEV, kurz vom engl. Hybrid Electric Vehicle)), und einen Elektromotor (z. B. mit Batterie und/oder Brennstoffzelle betrieben).
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In der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug 10 ein HEV und umfasst weiterhin einen Aktuatoranordnung 20, ein Batteriesystem (oder eine Hochspannungsgleichstrom(DC)-Energieversorgung) 22, eine Leistungswandleranordnung (z. B. einen Wechselrichter oder eine Wechselrichteranordnung) 24 und einen Wärmetauscher 26. Die Aktuatoranordnung 20 umfasst eine Brennkraftmaschine 28 und/oder einen Elektromotor/Generator (oder Motor) 30.
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Weiter noch unter Bezug auf 1 sind die Brennkraftmaschine 28 und/oder der Elektromotor 30 so integriert, dass eine/einer oder beide durch eine oder mehrere Antriebswellen 32 mit mindestens einigen der Rädern 16 mechanisch gekoppelt sind. In einer Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug 10 ein „serielles HEV”, bei dem die Brennkraftmaschine 28 nicht direkt mit dem Getriebe gekoppelt ist, sondern mit einem (nicht gezeigten) Generator gekoppelt ist, der verwendet wird, um den Elektromotor 30 mit Energie zu versorgen. In einer anderen Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug 10 ein „paralleles HEV”, bei dem die Brennkraftmaschine 28 direkt mit dem Getriebe gekoppelt ist, zum Beispiel indem es aufweist, dass der Rotor des Elektromotors 30 mit der Antriebswelle der Brennkraftmaschine 28 drehend gekoppelt ist.
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Der Wärmetauscher (z. B. ein Kühler und/oder Kühlmittelsumpf) 26 ist mit dem Rahmen an einem Außenteil desselben verbunden und umfasst, wenngleich dies nicht näher veranschaulicht ist, mehrere Kühlkanäle darin, die ein Kühlfluid (d. h. Kühlmittel) wie Wasser und/oder Ethylenglykol (d. h. „Frostschutzmittel”) darin enthalten, und ist mit der Aktuatoranordnung 20, dem Batteriesystem 22 und dem Wechselrichter 24 durch Fluidleitungen 31 gekoppelt. Es versteht sich, dass der Wärmetauscher 26 verwendet werden kann, um die verschiedenen Komponenten, mit denen er gekoppelt ist, sowohl zu kühlen als auch zu erwärmen.
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Unter erneutem Bezug auf 1 nimmt der Wechselrichter 24 in der gezeigten Ausführungsform Kühlmittel auf und teilt es mit dem Elektromotor 30 und dem Batteriesystem 22. Andere Ausführungsformen können aber separate Kühlmittel für das Batteriesystem 22, den Wechselrichter 24 und/oder den Elektromotor 30 verwenden.
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Das elektronische Steuersystem 18 steht mit der Aktuatoranordnung 20, dem System der Batterie 22 und der Wechselrichteranordnung 24 in funktioneller Verbindung. Auch wenn dies nicht näher gezeigt ist, umfasst das elektronische Steuersystem 18 verschiedenen Sensoren und Kraftfahrzeugsteuermodule oder elektronische Steuereinrichtungen (ECU), beispielsweise ein Wechselrichtersteuermodul und ein Fahrzeugsteuergerät, und mindestens einen Prozessor und/oder einen Speicher, der darauf (oder auf einem anderen maschinenlesbaren Medium) gespeicherte Befehle zum Ausführen der nachstehend beschriebenen Prozesse und Verfahren umfasst.
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Auch wenn dies nicht näher gezeigt ist, umfasst der Elektromotor 30 in einer Ausführungsform eine Statoranordnung (einschließlich leitender Spulen oder Wicklungen) und eine Rotoranordnung (einschließlich eines ferromagnetischen Kerns und/oder Magneten) sowie ein Getriebe. Die Statoranordnung und/oder die Rotoranordnung in dem Elektromotor 30 können mehrere elektromagnetische Pole (z. B. sechzehn Pole) umfassen, wie gemeinhin bekannt ist.
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Der Wechselrichter 24 kann einen mit dem Motor 30 gekoppelten Dreiphasenkreis umfassen. Im Einzelnen kann der Wechselrichter 24 ein Schalternetz mit einem mit dem Batteriesystem 22 gekoppelten ersten Eingang (d. h. eine Spannungsquelle (Vdc)) und einem mit dem Motor 30 gekoppelten Ausgang umfassen. Das Schalternetz kann drei Paar (a, b und c) von Reihenschaltern (z. B. Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT) in auf Halbleitersubstraten ausgebildeten integrierten Schaltungen) mit antiparallelen Dioden (d. h. antiparallel zu jedem Schalter), die jeder der Phasen des Motors 30 entsprechen, umfassen.
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2–5 veranschaulichen eine Batterieanordnung 34 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Batterieanordnung 34 kann in 1 als das Batteriesystem 22 oder als ein Teil des Batteriesystems 22 umgesetzt sein. Auch wenn nur eine Batterieanordnung 34 gezeigt ist, versteht sich somit, dass das Batteriesystem 22 mehrere Batterieanordnungen 34 (z. B. zwischen 5 und 10) umfassen kann. Die Batterieanordnung 34 umfasst ein Gehäuse 36, mehrere Batteriezellenhülsen 38, mehrere Batteriezellen 40 und einen Deckel 42.
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Das Gehäuse 36 ist im Wesentlichen aus einer Gehäusewand 44 gebildet, die in der dargestellten Ausführungsform rechteckig ist. Die Gehäusewand 44 besteht zum Beispiel aus einem Verbundmaterial oder einem Metall, beispielsweise Aluminium, und umschließt eine Kühlmittelkammer 46, die eine Form ähnlich der der Gehäusewand 44 aufweisen kann. Das Gehäuse 36 kann zum Beispiel eine Länge 48 von 10 (25,4 cm) bis 25 Zoll (63,5 cm), eine Breite 50 von 5 (12,7 cm) bis 12 Zoll (30,5 cm) und eine Höhe 52 von 4 (10,2 cm) bis 10 Zoll (25,4 cm) aufweisen. Die Gehäusewand 44 (und/oder das Gehäuse 36) umfasst auch einen oberen Teil (oder einen oberen Abschnitt) 54, ein Bodenteil 56 und Seitenteile 58.
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Wie in 3 am klarsten gezeigt ist, weist das obere Teil 54 mehrere Batteriezellenschlitze (oder Öffnungen) 60 auf, die in oder durch das obere Teil 54 und benachbart zu der Kühlmittelkammer 46 ausgebildet sind. Wie in dem veranschaulichten Beispiel offensichtlich ist, weisen die Schlitze 60 Längen auf, die sich im Wesentlichen über die gesamte Breite 50 des Gehäuses 36 erstrecken. Das Gehäuse 36 umfasst auch eine Einlassdurchbrechung (oder erste Durchbrechung) 62 und eine Auslassdurchbrechung (oder zweite Durchbrechung) 64, die sich durch die Seitenteile 58 der Gehäusewand 44 erstrecken und in Fluidverbindung mit der Kühlmittelkammer 46 sowie den Fluidleitungen 31 stehen, die das Batteriesystem 22 und den Wärmetauscher 26 miteinander verbinden (1).
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Immer noch unter Bezug auf 3 ist jede der Hülsen 38 in der dargestellten Ausführungsform in einen jeweiligen der Schlitze 60 eingesetzt. Die Hülsen 38 haben eine Länge, die sich in eine Richtung ähnlich zu der der Schlitze 60 erstreckt. Die Hülsen umfassen eine Lippe oder einen Dichtungsabschnitt 66, der sich von einem oberen Abschnitt derselben erstreckt. Eine Breite der Hülsen 38 ist ähnlich zu der der Schlitze 60, so dass sich die Lippe 66 an einer Außenfläche 68 der Gehäusewand 44 verfängt und einen Umfang des Schlitzes 60, in den sie eingesetzt ist, umgibt oder umschreibt. Die Hülsen 38 bestehen aus einem komprimierbaren Material, beispielsweise Gummi oder Silikonmaterial, das so geformt ist, dass ein Batteriezellenhohlraum 70 darin gebildet ist. Das zum Bilden der Hülsen 38 verwendete Material kann eine Dicke von weniger als 2 Millimeter (mm), beispielsweise etwa 1 mm, haben und gegenüber Kühlmittel(n), das/die in dem Wärmetauscher 26 verwendet wird/werden (1), undurchlässig sein. Wie in 4 und 5 gezeigt sind die Lippen 66 der Hülsen 38 so bemessen (und/oder die Schlitze 60 sind so angeordnet), dass die Lippe 66 jeder Hülse 38 zu der Lippe einer anderen Hülse 38 benachbart ist oder fast in Kontakt damit steht.
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In der in 4 gezeigten Ausführungsform sind die Hülsen 38 so bemessen, dass, wenn die Lippen 66 mit der Außenfläche 68 der Gehäusewand 44 in Kontakt stehen, zwischen den Abschnitten der Hülsen 38, die sich an einer Innenfläche 69 des Gehäuses 44 vorbei erstrecken, und dem Bodenteil 56 der Gehäusewand 44 Spalte 72 ausgebildet sind.
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Auch wenn in der gezeigten Ausführungsform die Hülsen 38 als separate Bauteile gezeigt sind, versteht sich, dass in anderen Ausführungsformen die Hülsen an den Lippen benachbarter Hülsen verbunden (oder miteinander verbunden) sein können. Auf diese Weise können die Hülsen im Wesentlichen ein einziges integrales Bauteil sein, wobei mehrere Batteriezellenhohlräume (ähnlich zu den Batteriezellenhohlräumen 70) darin ausgebildet sind.
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Die Batteriezellen 40 sind in einer Ausführungsform prismatische Lithiumionenbatteriezellen, wie gemeinhin bekannt ist. Jede der Batteriezellen 40 ist in eine jeweilige der Hülsen 38 eingesetzt, und somit in den der Hülse 38 zugehörigen Schlitz 60. Weiter noch unter Bezug auf 4 weisen die Batteriezellen 40 Längen und Breiten auf, die im Wesentlichen identisch zu denen des Batteriezellenhohlraums 70 sind, so dass untere Abschnitte der Batteriezellen 40 mit Reibschluss in den Batteriezellenhohlraum 70 eingesetzt sind. D. h. jede Seite der Batteriezellen 40 steht mit der jeweiligen Hülse 38 in Kontakt. Die Batteriezellen 40 umfassen auch erste und zweite (z. B. positive und negative) Anschlüsse 74 und 76, die sich von einem oberen Abschnitt derselben erstrecken, der sich von der Kühlmittelkammer 46 und dem Batteriezellenhohlraum 70 der jeweiligen Hülse 38 erstreckt. D. h. die Batteriezellen 40 haben eine Höhe, die größer als die Höhe (oder Tiefe) der Hülsen 38 ist.
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Der Deckel oder das Dichtungselement 42 ist im Wesentlichen eben und hat die gleiche Größe und Form wie der obere Teil 54 der Gehäusewand 44. Der Deckel 42 umfasst ebenfalls eine Reihe von Öffnungen 78, wovon jede einem der Schlitze 60 entspricht, und kann aus dem gleichen Material wie die Gehäusewand 44 bestehen. In der in 3 dargestellten Ausführungsform ist der Deckel 42 durch mehrere Befestigungsmittel 80, beispielsweise Schrauben oder Bolzen, an dem Gehäuse 36 befestigt.
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Unter Bezug auf 4 und 5 erstreckt sich der obere Abschnitt jeder der Batteriezellen 40 durch eine jeweilige der Öffnungen 78, wenn der Deckel 42 an der Gehäusewand 44 befestigt ist. Die verschiedenen Abschnitte des Deckels 42 üben eine Kraft auf die Lippen 66 der Hülsen 38 aus, was bewirkt, dass die Lippen 66 zumindest teilweise zusammengedrückt werden und dadurch eine Dichtung um jeden der Schlitze 60 in dem oberen Teil 54 der Gehäusewand 44 bilden. Wie in 4 (aber nicht in 2) offensichtlich ist, kann zwischen der Gehäusewand 44 und dem Deckel 42 durch die Lippen 66 der Hülsen 38 trotz des Zusammendrückens der Lippen 66 der Hülsen 38 ein Spalt gebildet werden.
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Auch wenn dies nicht gezeigt ist, versteht sich, dass die Batteriezellen 40 mittels der Anschlüsse 74 und 76 in Reihe oder parallel elektrisch verbunden und mit dem Elektromotor 30 sowie anderen Bauteilen gekoppelt werden können, wie gemeinhin bekannt ist.
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Unter Bezug auf 1 wird während des Betriebs das Kraftfahrzeug 10 durch Liefern von Leistung zu den Rädern 16 mit der Brennkraftmaschine 28 und dem Elektromotor 30 in abwechselnder Weise und/oder mit der Brennkraftmaschine 28 und dem Elektromotor 30 gleichzeitig betrieben. Um den Elektromotor 30 anzutreiben, wird von dem Batteriesystem 22 Gleichstromleistung zu dem Wechselrichter 24 geliefert, der die Gleichstromleistung in Wechselstrom(AC)-Leistung umwandelt, bevor die Leistung zu dem Elektromotor 30 übermittelt wird. Wie für den Fachmann ersichtlich ist, wird die Umwandlung von Gleichstromleistung zu Wechselstromleistung im Wesentlichen durch Betreiben (d. h. wiederholtes Schalten) der Transistoren in dem Wechselrichter 24 bei einer „Schaltfrequenz” (Fsw), beispielsweise 12 Kilohertz (kHz), ausgeführt. In einer Ausführungsform erzeugt das elektronische Steuersystem 18 oder ein Subsystem desselben ein Pulsweitenmodulations(PWM)-Signal zum Steuern des Schaltvorgangs des Wechselrichters 24. Der Wechselrichter 24 wandelt dann das PWM-Signal zu einer modulierten Spannungswellenform zum Betreiben des Motors 30 um.
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Um die Temperatur der Batteriezellen 40 zu regulieren, wird dem Batteriesystem 22 von dem Wärmetauscher 26 (1) Kühlmittel (und/oder Frostschutzmittel) geliefert. Unter Bezug auf 2 und 4 strömt das Kühlmittel durch die Einlassdurchbrechung 62 an dem Gehäuse 36 in die Kühlmittelkammer 46. Wenn das Kühlmittel durch die Kühlmittelkammer 46 tritt, umgibt das Kühlmittel die Abschnitte der Hülsen 38, die sich in die Kühlmittelkammer 46 erstrecken, und somit in die unteren Abschnitte der Batteriezellen 40. Wenn sich das Kühlmittel über die Hülsen bewegt, führt das Kühlmittel Wärme von den Batteriezellen 40 ab (oder liefert sie diesen). In der dargestellten Ausführungsform erfolgt dieser Wärmetausch auch zwischen dem Bodenteil 56 der Gehäusewand 44 und den Batteriezellen 40.
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Zu beachten ist, dass aufgrund des in der Hülse 38 verwendeten undurchlässigen Materials das Kühlmittel die Batteriezellen 40 nicht direkt kontaktiert. Vielmehr erfolgt der Wärmeaustausch durch die Hülsen 38. Ferner dichtet die Kombination aus dem undurchlässigen Material und der komprimierten, die von dem Deckel 42 erzeugt wird, die Schlitze 60 in dem oberen Teil 54 des Gehäusewand 44 ab, wodurch verhindert wird, dass Kühlmittel aus dem Gehäuse 36 leckt.
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Ein Vorteil der vorstehend beschriebenen Batterieanordnung ist, dass der Austausch von Wärme zwischen den Batteriezellen und dem Kühlmittel verstärkt wird, da das Kühlmittel die Abschnitte der Batteriezellen in der Kühlmittelkammer ungehindert vollständig umgeben kann. Dadurch wird Temperaturregulierung sowie Batterieleistung verbessert. Ein anderer Vorteil liegt darin, dass aufgrund der Verwendung der Hülsen und des Deckels die Batterieanordnung vereinfacht wird, da die Anzahl an Teilen verringert wird, die zum Abdichten der Kühlmittelkammer verwendet werden. Dadurch werden Fertigungskosten reduziert und die Wartung wird erleichtert.
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Während in der vorstehenden eingehenden Beschreibung mindestens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt wurde, versteht sich, dass es eine Vielzahl von Varianten gibt. Es versteht sich auch, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Erfindung in irgendeiner Weise beschränken sollen. Vielmehr vermittelt die vorstehende eingehende Beschreibung dem Fachmann einen praktischen Leitfaden zum Umsetzen der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen der Funktion und Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, und den rechtlichen Entsprechungen derselben abzuweichen.
