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Die Erfindung betrifft allgemein das thermische Management von batteriebasierten Leistungssystemen und insbesondere ein Ablassen von Kühlmittel in dem Fall eines Kühlmitteleinbruchs in einem solchen System.
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Lithiumionenbatterien und verwandte Batterien, die gemeinsam als ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS von engl.: „rechargeable energy storage system“) bekannt sind, werden in Kraftfahrzeuganwendungen als ein Weg verwendet, in dem Fall von Hybridelektrofahrzeugen (HEVs) herkömmliche Brennkraftmaschinen (ICEs) zu ergänzen oder in dem Fall reiner Elektrofahrzeuge (EVs) herkömmliche Brennkraftmaschinen (ICEs) zu ersetzen. Die Fähigkeit zur passiven Speicherung von Energie aus stationären und portablen Quellen wie auch von rückgewonnener kinetischer Energie, die durch das Fahrzeug und seine Komponenten bereitgestellt wird, macht Batterien ideal, als Teil eines Antriebssystems für Fahrzeuge, Lastwägen, Busse, Motorräder und verwandte Fahrzeugplattformen zu dienen. In dem vorliegenden Kontext ist eine Zelle eine einzelne elektrochemische Einheit, während eine Batterie aus einer oder mehreren Zellen, die abhängig von der gewünschten Ausgangsspannung und -kapazität seriell, parallel oder beides verschaltet sind, besteht.
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Da eine mit Energie beaufschlagte Batteriezelle, ein mit Energie beaufschlagtes Modul, ein mit Energie beaufschlagtes Teil oder eine mit Energie beaufschlagte Packung in der Lage ist, große Energiemengen zu erzeugen, stellt die Temperatur (und die Entfernung von großer Mengen derselben) einen der signifikantesten Faktoren dar, die sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Lebensdauer einer Batterie beeinflussen. Um ein Auftreten von Temperaturüberschüssen einzuschränken, werden häufig Kühlsysteme in eine RESS-basierte Plattform integriert. Bei einer herkömmlichen Form zirkuliert das Kühlsystem ein flüssigkeitsbasiertes Kühlmittel, das Alkohol, Wasser oder eine Kombination daraus verwendet. Typischerweise ist das RESS derart konfiguriert, so viel Kontakt zwischen den Wärme erzeugenden Abschnitten der einzelnen Zellen und dem Kühlmittel, wie möglich, zu unterstützen. Jedoch kann dasselbe Kühlsystem, das die notwendige Wärmebeseitigung bereitstellt - in dem Fall eines internen Fehlers einer oder mehrerer Batteriezellen aufgrund eines Aufprallereignisses, Komponentenverschleiß oder eines Herstelldefektes - zu einer Leckage des Kühlmittels auf sensitive elektrische Komponenten (wie Leiterplatten oder dergleichen) in und um die einzelnen Zellen führen. Eine derartige Leckage kann einen effizienten und unbeabsichtigten Pfad für das Übertragen des elektrischen Stromes, der durch die Batterien erzeugt wird, bereitstellen, so dass bei einer unerwünschten Form das leckende Kühlmittel zu einem Kurzschluss dieser sensitiven Systemkomponenten führen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit denen es möglich ist,, eine frühe Detektion eines Verlustes von Kühlmittel in die Batterie nach einem Unfall oder einem verwandten Ereignis bereitzustellen, um eine Schädigung an einem RESS zu vermeiden. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, automatisierte Korrekturaktionen in dem Fall einer detektierten oder imminenten Leckage von Kühlmittel in sensitive Abschnitte eines Batteriesystems zu implementieren.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Bei einer Ausführungsform kann eine Vorrichtung für einen Ablassstopfen einen Träger, der derart konfiguriert ist, eine bauliche Steifigkeit für den Ablassstopfen bereitzustellen, wobei der Träger einen Hohlraum darin definiert, einen Einlass, der an einer ersten Fläche des Trägers angeordnet ist, einen Auslass, der an einer zweiten Fläche des Trägers angeordnet ist, wobei die erste Fläche und die zweite Fläche fluidtechnisch voneinander versetzt und mit dem Hohlraum gekoppelt sind, einen löslichen Stopfen, der in dem Hohlraum des Trägers angeordnet ist, wobei der lösliche Stopfen so konfiguriert ist, sich zumindest teilweise aufzulösen, wenn er fluidtechnisch mit einem Kühlmittel gekoppelt ist, wobei erlaubt wird, dass ein Anteil des Kühlmittels zwischen dem Einlass und dem Auslass fließen kann, sowie eine Dehnungsmesseinrichtung umfassen, die in dem Hohlraum des Trägers angeordnet ist, so dass eine Widerstandsänderung in der Dehnungsmesseinrichtung dem sich auflösenden löslichen Stopfen entspricht.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann eine Vorrichtung für eine flüssigkeitsgekühlte Batteriepackung eine Mehrzahl von Batterien und einen Kühlkreislauf aufweisen, der ein Einhausungsgefäß umfasst, das mit einem Kühleinlass und einem Kühlauslass koppelt und ein Batteriegehäuse einschließt, wobei das Batteriegehäuse die Mehrzahl von Batterien einschließt und einen Ablassauslass umfasst. Ein Ablassstopfen ist in dem Ablassauslass angeordnet und weist einen Träger auf, der derart konfiguriert ist, eine bauliche Steifigkeit für den Ablassstopfen bereitzustellen, wobei der Träger einen Hohlraum darin, einen Einlass, der an einer ersten Fläche des Trägers angeordnet ist, einen Auslass, der an einer zweiten Fläche des Trägers angeordnet ist, wobei die erste Fläche und die zweite Fläche fluidtechnisch voneinander versetzt und mit dem Hohlraum gekoppelt sind, sowie einen löslichen Stopfen aufweist, der in dem Hohlraum des Trägers angeordnet ist. Eine Dehnungsmesseinrichtung kann in dem Hohlraum des Trägers angeordnet sein, und eine Schaltung kann derart konfiguriert sein, eine Widerstandsänderung in der Dehnungsmesseinrichtung zu messen und eine Angabe bereitzustellen, wann ein Ausgang gleich einem Schwellenwiderstandswert ist. Eine erste Leitung und eine zweite Leitung koppeln elektrisch die Dehnungsmesseinrichtung mit der Schaltung, und der lösliche Stopfen ist so konfiguriert, dass er sich zumindest teilweise auflöst, wenn er fluidtechnisch mit einem Kühlmittel gekoppelt ist, wobei zugelassen wird, dass ein Anteil des Kühlmittels zwischen dem Batteriegehäuse und dem Ablassauslass fließen kann.
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Bei einer noch weiteren Ausführungsform kann ein Verfahren zum Ablassen eines flüssigen Kühlmittels von einer flüssigkeitsgekühlten Batteriepackung eines Kraftfahrzeugs umfassen, dass das flüssige Kühlmittel um ein Batteriegehäuse einer Batteriepackung zirkuliert wird, das flüssige Kühlmittel von dem Batteriegehäuse mit einem Ablassstopfen in dem Fall einer Leckage abgelassen wird, wobei der Ablassstopfen einen Träger, der derart konfiguriert ist, eine bauliche Steifigkeit für den Ablassstopfen bereitzustellen, wobei der Träger einen Hohlraum darin definiert, einen Einlass, der an einer ersten Fläche des Trägers angeordnet ist, einen Auslass, der an einer zweiten Fläche des Trägers angeordnet ist, wobei die erste Fläche und die zweite Fläche fluidtechnisch voneinander versetzt sind und mit dem Hohlraum gekoppelt sind, einen löslichen Stopfen, der in dem Hohlraum des Trägers angeordnet ist, und eine Dehnungsmesseinrichtung aufweist, die in dem Hohlraum des Trägers angeordnet ist und unter Verwendung einer Schaltung, die derart konfiguriert ist, eine Widerstandsänderung in der Dehnungsmesseinrichtung zu messen, angibt, wann die Leckage stattfindet.
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Die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird am besten in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen verständlich, in welchen gleicher Aufbau mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet ist, und in welchen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines kühlmittelaktivierten Ablassstopfens ist;
- 2 einen Schnitt des kühlmittelaktivierten Ablassstopfens von 1 zeigt;
- 3A und 3B eine Dehnungsmesseinrichtung zeigen, die in einem Hohlraum des Ablassstopfens angeordnet werden kann;
- 4 die Komponentensätze einer Schaltung zeigt, die dazu verwendet werden, um anzugeben, dass ein Kühlmittelleck aufgetreten ist;
- 5 ein elektrisches Schema einer auf einer einzelnen Dehnungsmesseinrichtung basierenden Schaltung ist;
- 6 ein elektrisches Schema einer auf einer doppelten Dehnungsmesseinrichtung basierenden Schaltung mit einer Hilfs-Messeinrichtung ist, um Temperaturvariationen des löslichen Stopfens zu kompensieren; und
- 7 eine flüssigkeitsgekühlte Batteriepackung zeigt.
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Die vorliegende Anmeldung offenbart verschiedene Ausführungsformen eines Ablassstopfens zur Verwendung in einer Hochspannungsbatteriepackung, der im Fall eines Unfalls des Elektrofahrzeugs oder einer Fehlfunktion in der Einhausung des flüssigkeitsbasierten Kühlmittels verwendet werden kann, um zu vermeiden, dass das Kühlmittel einen unbeabsichtigten elektrischen Pfad oder Kurzschluss der Batterien der Elektronik, die der Batteriepackung zugeordnet ist, bereitstellt. Ausführungsformen des Ablassstopfens erlauben ein Ablassen des Kühlmittels von der Batteriepackung in dem Fall eines Unfalls oder eine Fehlfunktion der Kühlmitteleinhausung, wenn der Ablassstopfen in Kontakt mit dem Kühlmittel tritt, bevor ein Schaden an der Batteriepackung oder zugeordneten Elektronik stattfinden kann. Eine dem Ablassstopfen zugeordnete Schaltung sieht eine Benachrichtigung der Aktivierung des Ablassstopfens für die an Bord befindlichen Computersysteme vor.
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines kühlmittelaktivierten Ablassstopfens 10, die den Querschnitt für 2 zeigt. Nun Bezug nehmend auf 2 besitzt der Ablassstopfen 10 einen Träger 25, der als die bauliche Steifigkeit und Abstützung für den Ablassstopfen 10 dient. Der Träger 25 weist einen Einlass 30 auf einer ersten Fläche 3 und einen Auslass 35 an einer zweiten Fläche 6 auf, wobei der Einlass 30 und der Auslass 35 entlang des Trägers 25 beabstandet und baulich mit dem Hohlraum 15 verbunden sind. Ein löslicher Stopfen 20 ist in dem Hohlraum 15 angeordnet und kann ein lösliches Polymer sein, das sich bei Kontakt mit dem Kühlmittel löst, oder ein nicht löslicher Kern mit einer löslichen Polymerbeschichtung sein. Ein Polyvinylalkohol-(PVA)-Schaumkern ist ein Beispiel eines löslichen Polymers. Der Auslass 35 kann derart konfiguriert sein, das Kühlmittel heraus in die Atmosphäre oder in eine Blase oder andere Einhausungsvorrichtung abzulassen.
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Wenn ein Kühlmittelleck auftritt, kann der lösliche Stopfen 20 zuerst in Kontakt mit dem Kühlmittel an dem Einlass 30 kommen. Eine Auflösrate des löslichen Stopfens wird durch eine Anzahl von Faktoren gesteuert, die umfassen: eine Höhe des löslichen Stopfens, eine Vernetzungsdichte, Feuchte und Temperatur. Die Höhe des löslichen Stopfens 20 ist die Distanz zwischen dem Einlass 30 und dem Auslass 35, die der lösliche Stopfen 20 in dem Hohlraum 15 besetzt. Die Höhe des löslichen Stopfens 20 kann eingestellt werden, um die Auflösrate zu ändern, die erforderlich ist, bevor der Ablassstopfen 10 an dem Auslass 35 geöffnet wird und das Kühlmittel von der Batteriepackung freigibt.
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Die 3A und 3B zeigen eine Dehnungsmesseinrichtung 140, die in dem Hohlraum 15 des Ablassstopfens 10 angeordnet werden kann. 3A zeigt eine nicht beschränkende Ausführungsform der Dehnungsmesseinrichtung 140. Die Dehnungsmesseinrichtung 140 ist eine elektrische Vorrichtung, bei der sich der Widerstand der Dehnungsmesseinrichtung 140 in Ansprechen auf eine Größe der Verformung oder Zugspannung, der die Dehnungsmesseinrichtung ausgesetzt ist, ändert. Die Dehnungsmesseinrichtung 140 kann dazu verwendet werden, um zu detektieren, wann sich der Ablassstopfen 10 in einem Zustand der Auflösung befindet, und sie kann an verschiedenen Höhen in dem löslichen Stopfen 20 angeordnet werden. Dies erlaubt, dass eine Detektion von Kühlmittel an einem festgelegten Punkt in dem Auflösprozess auftreten kann oder eine Überwachung einer Auflösrate des löslichen Stopfens 20 und kann dazu verwendet werden, um zu vermeiden, dass eine falsche Leckdetektion in dem Fall eines Normalbetriebs des Fahrzeugs ein Abtragen des löslichen Stopfens 20 bewirkt, wie beispielsweise Temperatur, ätzende Dämpfe, etc. Die Zusammensetzung des löslichen Stopfens 20 kann eingestellt werden, um die Feuchte der Umgebung anzupassen, in der er angeordnet ist, um sicherzustellen, dass der Ablassstopfen 10 nicht vorzeitig abgetragen wird. Wie in dieser Anmeldung verwendet ist, ist das Abtragen die Abnutzung weg von dem löslichen Stopfen 20 aufgrund anderer Faktoren neben einem Auflösen.
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Bezug nehmend auf 3B kann die Dehnungsmesseinrichtung 140 mit dem Träger 25 in einer beliebigen Orientierung zusammenwirken, die gewünscht ist, um die Verformung des löslichen Stopfens 20 zu detektieren, wenn sich der lösliche Stopfen 20 löst. Die Darstellung in 3B ist nicht auf eine vertikale Orientierung beschränkt, sondern kann eine horizontale oder irgendeine X-Y-Z-Orientierung sein, die erforderlich ist, um zu detektieren, wann sich der lösliche Stopfen 20 verformt oder auflöst. Die Dehnungsmesseinrichtung 140 kann aus sehr dünnen Leitern, beispielsweise einer dünnen Folie, bestehen, wobei der elektrische Widerstand eine Funktion der Geometrie des Materials wäre, wobei die Leiter ein runder Draht mit einem Durchmesser von etwa 0,0254 mm (1/1000 Zoll) oder dünne Streifen aus einem Metallfilm, der auf einem nicht leitenden flexiblen Substrat aufgetragen ist, sein können. Das nicht leitende flexible Substrat kann ein Polymer, ein Zelluloseprodukt oder ein ähnliches Substrat sein.
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Bei einigen Ausführungsformen ist die Dehnungsmesseinrichtung 140 in dem Hohlraum 15 angeordnet. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Dehnungsmesseinrichtung 140 mit dem löslichen Stopfen 20 in einem Zugspannungszustand gekoppelt. Wenn die Dehnungsmesseinrichtung 140 in dem Zugspannungszustand unter Zugspannung steht, ist ein Zugspannungswiderstandswert der Dehnungsmesseinrichtung 140 bekannt. Sobald sich der lösliche Stopfen 20 löst, wenn er in Fluidkontakt mit dem Kühlmittel steht, wird die Zugspannung der Dehnungsmesseinrichtung 140 entlastet, und die Dehnungsmesseinrichtung kehrt in einen Ruhezustand zurück. Wenn sich die Dehnungsmesseinrichtung 140 in dem Ruhezustand befindet, ist ein Ruhewiderstandswert der Dehnungsmesseinrichtung 140 bekannt. Eine Schaltung 200, wie in 4 unten gezeigt ist, erfasst elektrisch die Änderung des Widerstands der Dehnungsmesseinrichtung 140, wenn er sich von dem Zugspannungswiderstandswert zu dem Ruhewiderstandswert ändert. Wenn ein Schwellenwiderstandswert überschritten wird, stellt die Schaltung 200 eine Anzeige bereit, dass ein Kühlmittelleck aufgetreten ist.
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Bei einigen Ausführungsformen ist die Dehnungsmesseinrichtung 140 in dem Hohlraum 15 in dem Ruhezustand angeordnet. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Dehnungsmesseinrichtung 140 mit dem löslichen Stopfen 20 in dem Ruhezustand gekoppelt. Der Prozess zum Lösen des löslichen Stopfens 20 kann eine Zugspannung an der Dehnungsmesseinrichtung 140 bewirken, was zur Folge hat, dass der Schwellenwiderstandswert erreicht ist und ein Leck angegeben wird. Die Zugspannung kann beispielsweise durch Verlust an baulicher Steifigkeit des Trägers 25 oder ein Gewicht bewirkt werden, das an einem Ende der Dehnungsmesseinrichtung 140 angeordnet ist und eine Zugspannung bewirkt, wenn die Schwerkraft an dem Gewicht zieht, wenn es von dem sich auflösenden löslichen Stopfen 20 freigegeben ist.
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4 ist eine schematische Darstellung der Schaltung 200, die in einigen der Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, verwendet ist, um die Anzeige bereitzustellen, dass ein Kühlmittelleck in der Batteriepackung aufgetreten ist. Die Schaltung 200 überwacht die Änderung des Widerstands der Dehnungsmesseinrichtung 140, wenn er sich ändert, während sich der lösliche Stopfen auflösen kann. Wenn der Schwellenwiderstandswert überschritten ist, sieht die Schaltung 200 eine Anzeige vor, dass ein Kühlmittelleck aufgetreten ist. Die Anzeige benachrichtigt ein Computersteuersystem 180 des Fahrzeugs oder einen Fahrer, dass ein Kühlmittelleck vorhanden ist. Die Schaltung 200 kann elektrisch mit der Dehnungsmesseinrichtung 140 des Ablassstopfens durch die erste Leitung 40 und die zweite Leitung 45 verbunden sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die Schaltung 200 ein einfacher Satz aus Leitungen (der ersten Leitung 40 und der zweiten Leitung 45) sein, die die Dehnungsmesseinrichtung 140 mit dem Computersteuersystem 180 verbinden, und das Computersteuersystem 180 erfasst elektrisch die Änderung des Widerstandes der Dehnungsmesseinrichtung 140 und ermittelt, wann sich der lösliche Stopfen 20 von 2 auflöst.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann die Schaltung 200 zwei oder mehr Komponentensätze aufweisen, die elektrisch durch eine Mehrzahl elektrischer Verbindungen 155 verbunden sind, um die Anzeige bereitzustellen. Ein erster Komponentensatz 160 kann eine Detektionsschaltung, wie eine Brückenmessschaltung, beispielsweise eine Wheatstone'sche Brückenschaltung oder eine Vollbrücken-, eine Halbbrücken- oder eine Viertelbrücken-Schaltung sein. Die Brückenmessschaltung sieht eine ladungsausgeglichene Schaltung vor, die in der Lage ist, eine kleine Änderung in der physikalischen Zugspannung der Dehnungsmesseinrichtung 140 zu detektieren. Beispielsweise verschiebt sich in dem Fall, dass die physikalische Verformung in dem löslichen Stopfen 20 auftritt, das Gleichgewicht der Spannung innerhalb der Brückenmessschaltung, was elektrische Änderungen an dem Ausgang der Brückenmessschaltung bewirkt, die detektiert werden können. Somit wandelt die Brückenmessschaltung eine Änderung des Widerstandes der Dehnungsmesseinrichtung 140 in eine Spannung um, die erfasst werden kann. Änderungen der Dehnungsmesseinrichtung 140 stehen auch nahezu linear mit einer Änderung des Spannungsausgangs der Brückenmessschaltung in Verbindung. Bei der Konstruktion der Dehnungsmesseinrichtung 140 ist der Ausgang nicht sensitiv gegenüber irgendeinem physikalischen Spalt in dem löslichen Stopfen 20, sondern nur gegenüber Änderungen der Zugspannung oder der Dehnung der Dehnungsmesseinrichtung 140, die durch den löslichen Stopfen 20 in Position gehalten wird. Daher kann der lösliche Stopfen 20 vollständig in ein leitendes Fluid eingetaucht sein, wie beispielsweise das Kühlmittel, und robust gegenüber Änderungen in dem Ausgang der Brückenmessschaltung sein.
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Ein zweiter Komponentensatz 165 kann eine Komparatorschaltung sein, die eine Operationsverstärkerschaltung oder ein dedizierter Komparatorchip sein kann. Der zweite Komponentensatz 165 erfasst eine Änderung des Gleichgewichts der ersten Schaltung des Komponentensatzes 160 und liefert einen Anzeigeausgang, dass der Schwellenwiderstandswert in dem ersten Komponentensatz 160 überschritten worden ist. Ein dritter Komponentensatz 170 kann eine Analog/Digital-(A/D)-Schaltung sein, um ein Digitalsignal zur Verwendung durch das Computersteuersystem auszugeben. Eine Spannungsquelle 150 ist mit der Schaltung 200 durch die Mehrzahl elektrischer Verbindungen 155 verbunden, um die Schaltung 200 mit Leistung zu beaufschlagen, und kann elektrisch mit einem der zwei oder mehr Komponentensätze verbunden sein. Die Spannungsquelle 150 ist in 4 in elektrischer Verbindung mit dem ersten Komponentensatz 160 gezeigt. Die Schaltung 200 kann eine dedizierte gedruckte Schaltung, Teil einer größeren Leiterplatte, die in das Computersteuersystem integriert ist, sein, kann eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) sein oder die elektrischen Komponenten an dem löslichen Stopfen 20 und/oder Träger 25 von 2 aufgedruckt oder befestigt aufweisen.
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5 zeigt eine einzelne Dehnungsmesseinrichtungsschaltung 205 zur Verwendung mit dem Ablassstopfen in 3B. Die Spannungsquelle 225 in Verbindung mit der Massequelle 235 sieht die Spannungs-Vorspannung vor, um die einzelne Dehnungsmesseinrichtungsschaltung 205 mit Leistung zu beaufschlagen. Ein Hochgeschwindigkeits-Pulsierschalter 140 synchronisiert den Ausgang eines Operationsverstärkers 222 mit der A/D-Schaltung 230 zur Ausgabe an das Computersteuersystem 180. Eine Mehrzahl von Widerständen 215 in Verbindung mit der Dehnungsmesseinrichtung 140 und einem variablen Widerstand 217 definieren die einzelne Dehnungsmesseinrichtungsschaltung 205 als eine Wheatstone'sche Brückenschaltung. Die Mehrzahl von Widerständen 250 weist einen gleichen Widerstandswert auf. Eine Mehrzahl von Operationsverstärkerwiderständen 210 hilft, einen Operationsverstärkerstrom zu regulieren, und weisen auch einen gleichen Widerstandswert auf, um eine spezifisch vorgeschriebene Gleichgewichtsgröße bereitzustellen, um skaliert für ein ermitteltes Eingabesystem zu messen. Der Operationsverstärker 222 und die Mehrzahl von Operationsverstärkerwiderständen 210 definieren eine Komparatorschaltung 290, die dazu verwendet wird, die Änderung des Gleichgewichts über die einzelne Dehnungsmesseinrichtungsschaltung 205 zu messen.
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Durch die Änderung in den Folienelementen der Dehnungsmesseinrichtung 140 unter Zug, sobald der lösliche Stopfen 20 in Kontakt mit dem Kühlmittel kommt, kann eine resultierende Zunahme des elektrischen Widerstandes durch die Schaltung 200 erfasst werden. Zusammen mit bekannten Widerstandswerten der Mehrzahl von Widerständen 215 und des variablen Widerstandes 217 bewirkt die Änderung des Widerstandes der Dehnungsmesseinrichtung 140 ein elektrisches Ungleichgewicht in der Brückenschaltung, das seinerseits eine Änderung eines Dehnungsspannungswertes an dem Eingang des Operationsverstärkers 222 erzeugt. Der variable Widerstand 217 kann auf den löslichen Stopfen gedruckt sein oder er kann ein separater Widerstand als Teil der Leiterplatte sein. Eine Mehrzahl von Operationsverstärkerwiderständen 210 hilft einen Operationsverstärkerstrom zu regulieren und können auch einen gleichen Widerstandswert aufweisen. Der Operationsverstärker 222 gibt ein Wellensignal aus, dessen Amplitude entweder zunimmt oder abnimmt, wenn sich die Dehnungsmesseinrichtung in den Ruhezustand ändert. Das Wellensignal wird durch die A/D-Schaltung 230 in ein Digitalsignal umgewandelt und an das Computersteuersystem 180 gesendet. Der erste Komponentensatz 160, der in 5 gezeigt ist, kann eine Viertelbrückenschaltung sein.
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6 zeigt eine Doppel-Dehnungsmesseinrichtungsschaltung 255 als eine Wheatstone'sche Brückenschaltung. Die Doppel-Dehnungsmesseinrichtungsschaltung 255 weist eine Dehnungsmesseinrichtung 140 sowie eine Hilfs-Messeinrichtung 250 auf. Die Hilfs-Messeinrichtung 250 kann dazu verwendet werden, Temperaturschwankungen des löslichen Stopfens zu kompensieren, und ist in dem Hohlraum angeordnet oder mit dem Träger gekoppelt. Die Spannungsquelle 225 in Verbindung mit der Massequelle 235 beaufschlagt die Doppel-Dehnungsmesseinrichtungsschaltung 255 mit Leistung. Der Hochgeschwindigkeits-Pulsierschalter 240 synchronisiert den Ausgang eines Operationsverstärkers 222 mit der A/D-Schaltung 230 zur Ausgabe an das Computersteuersystem 180. Die Mehrzahl von Widerständen 215 in Verbindung mit der Dehnungsmesseinrichtung 140 und der Hilfs-Messeinrichtung 250 definieren die Doppel-Dehnungsmesseinrichtungsschaltung 255. Die Mehrzahl von Widerständen 215 weist einen gleichen Widerstandswert auf. Die Mehrzahl von Operationsverstärkerwiderständen 210 hilft beim Regulieren des Operationsverstärkerstroms und kann auch einen gleichen Widerstandswert aufweisen, um eine spezifische vorgeschriebene Gleichgewichtsgröße bereitzustellen, um skaliert für ein ermitteltes Eingabesystem zu messen. Der Operationsverstärker 222 und die Mehrzahl von Operationsverstärkerwiderständen 210 definieren eine Komparatorschaltung 290, die dazu verwendet wird, die Änderung des Gleichgewichts über die Doppel-Dehnungsmesseinrichtungsschaltung 255 zu messen. Der erste Komponentensatz 160, der in 4 gezeigt ist, kann die Halbbrückenschaltung sein.
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Die Hilfs-Messeinrichtung 250 unterstützt die Doppel-Dehnungsmesseinrichtungsschaltung 255, um Temperaturschwankungen zu kompensieren. Die Hilfs-Messeinrichtung 250 wird in dem Ruhezustand belassen, während die Dehnungsmesseinrichtung 140 in dem Zugspannungszustand ist. Bei einigen Ausführungsformen ist die Hilfs-Messeinrichtung 250 nahe der Dehnungsmesseinrichtung 140 auf den löslichen Stopfen oder auf den Träger gedruckt. Der Widerstand der Hilfs-Messeinrichtung 250 in dem Ruhezustand kann gleich dem Widerstand der Dehnungsmesseinrichtung 140 in dem Ruhezustand sein. Wenn sich die Temperatur des löslichen Stopfens ändert, nimmt der Widerstand von sowohl der Hilfs-Messeinrichtung 250 als auch der Dehnungsmesseinrichtung 140 um denselben Betrag zu oder ab. Dies erlaubt, dass die Doppel-Dehnungsmesseinrichtungsschaltung 255 ausgeglichen bleibt und die Spannung zu dem Operationsverstärker 222 nicht variiert, wenn sich die Temperatur ändert.
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Es sei zu verstehen, dass der erste Komponentensatz 160 in dem Hohlraum 1515 angeordnet oder mit dem Träger 25 gekoppelt sein kann. Die Hilfs-Messeinrichtung 250, die Mehrzahl von Widerständen 215 und/oder der variable Widerstand 217 können auf eine Leiterplatte, den löslichen Stopfen 20 oder innerhalb des Trägers 25 in dem Hohlraum 15 gedruckt sein. Ferner können die Hilfs-Messeinrichtung 250, die Mehrzahl von Widerständen 215 und/oder der variable Widerstand 217 mit dem Äußeren des Trägers 25 gekoppelt sein.
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7 zeigt eine Mehrzahl von Batterien 300, die in einem Batteriegehäuse 305 einer flüssigkeitsgekühlten Batteriepackung 310 angeordnet sind. Ein flüssiges Kühlmittel (das Kühlmittel) strömt durch einen Kühlmittelkreislauf „C“ um das Batteriegehäuse 305, um eine Temperatur der flüssigkeitsgekühlten Batteriepackung 310 zu kühlen und beizubehalten. Der Kühlkreislauf „C“, der ein Einhausungsgefäß 303 umfasst, koppelt mit einem Kühleinlass 301 und einem Kühlauslass 302 und umschließt das Batteriegehäuse 305. Ein Ablassauslass 325 kann an beliebiger Stelle entlang des Batteriegehäuses 305 angeordnet sein und braucht nicht zurück in den Kühlkreislauf „C“ abzulassen. Der Ablassstopfen 210 kann in dem Ablassauslass 325 angeordnet sein und das flüssige Kühlmittel von dem Batteriegehäuse 305 in dem Falle einer Leckage Ablassen. Wenn das Kühlmittel in das Batteriegehäuse eindringt, kann der lösliche Stopfen 15 von 2 in dem Ablassstopfen 10 beginnen, sich teilweise aufzulösen, wenn er fluidtechnisch mit dem Kühlmittel gekoppelt ist, und ermöglichen, dass ein Anteil des Kühlmittels zwischen dem Batteriegehäuse 305 und dem Ablassauslass 325 strömt. Bei einigen Ausführungsformen kann die Mehrzahl von Batterien Lithiumionenbatterien sein.
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Beispielsweise kann eine „Vorrichtung“ gemäß der vorliegenden Erfindung eine elektrochemische Umwandlungsbaugruppe oder Brennstoffzelle, wie auch einen größeren Aufbau (wie ein Fahrzeug), der eine elektrochemische Umwandlungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, umfassen.
