DE102014112420A1 - Zellenrahmen für ein Batteriemodul für EREVS der GEN2 (Flüssigkeitsrippenkonzept) mit Einsetzmerkmalen eines Wärmetauschers (HEX) - Google Patents

Zellenrahmen für ein Batteriemodul für EREVS der GEN2 (Flüssigkeitsrippenkonzept) mit Einsetzmerkmalen eines Wärmetauschers (HEX) Download PDF

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Abstract

Eine Trägerrahmenbaugruppe zum Halten einer Mehrzahl von Batteriezellen weist einen ersten Endrahmen, der eine erste Mehrzahl von vorragenden Streifen besitzt, einen zweiten Endrahmen, der eine zweite Mehrzahl von vorragenden Streifen besitzt, sowie einen Baurahmen, der eine Mehrzahl von Nuten zur Aufnahme der ersten Mehrzahl von vorragenden Streifen und der zweiten Mehrzahl von vorragenden Streifen besitzt, auf. Der erste Endrahmen und der zweite Endrahmen sind an dem Baurahmen befestigt, um eine erste Batteriezelle, eine zweite Batteriezelle und ein Schaumpolster, das zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle positioniert ist, zu halten. Der Baurahmen besitzt gekrümmte Merkmale darin zur Aufnahme einer Kühlbaugruppe sowie einen angeschrägten Schlitz zur Aufnahme einer Kühlrippe von der Kühlbaugruppe. Die Trägerrahmenbaugruppe weist auch Verriegelungsmerkmale auf, die mit einem anderen Trägerrahmen zusammenpassen, wobei zwischen benachbarten Trägerrahmen ein Spalt definiert ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Bei mindestens einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung Batteriemodul-Baugruppen und insbesondere Rahmen, um Batteriezellen in solchen Baugruppen zusammenzuhalten.
  • HINTERGRUND
  • Wiederaufladbare Batterien mit großer Kapazität werden derzeit zur Verwendung in Elektrofahrzeugen untersucht. Die schließliche Machbarkeit von Elektrofahrzeugen hängt von der signifikanten Reduzierung der damit in Verbindung stehenden Kosten ab. Die Reduzierung der Kosten von Batteriebaugruppen ist besonders wichtig.
  • Lithiumionenbatterien stellen einen wichtigen Typ der Batterietechnologie dar. Die meisten Batteriebaugruppen, einschließlich Lithiumionen-Batteriebaugruppen, weisen eine Mehrzahl einzelner elektrochemischer Zellen auf. Typischerweise weisen solche elektrochemischen Zellen eine Anode, eine Kathode und einen Separator auf, der zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist. Typischerweise weist die Anode eine Metalllage oder -folie (gewöhnlich Kupfermetall) auf, die mit einer Graphitschicht überzogen ist. Gleichermaßen weist die Kathode gewöhnlicher Weise eine Metalllage oder -folie (gewöhnlich Aluminiummetall) auf, die mit einer lithiumhaltigen Schicht überzogen ist. Schließlich weisen elektrochemische Zellen einen Elektrolyt auf, der zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist. Anschlüsse erlauben die Verwendung erzeugter Elektrizität in einer externen Schaltung. Elektrochemische Zellen erzeugen Elektrizität über eine elektrochemische Reaktion.
  • Für Hochleistungs- und Hochenergieanwendungen wird eine Mehrzahl von Batteriezellen verwendet und in ein Batteriemodul zusammengebaut. Darüber hinaus weisen solche Batteriemodule eine Mehrzahl von metallischen (beispielsweise Kupfer und/oder Aluminium) Kühlrippen auf, mit denen Batteriezellen in einem parallel verdrahteten Batteriezellenpaar durchsetzt sind, die durch eine umlaufende Kühlflüssigkeit gekühlt werden. Einige Batteriezellenpaare sind in der Regel mit Kompressionsschaumpolstern durchsetzt. Aufgrund der großen Anzahl von Komponenten, die für ein Batteriemodul benötigt werden, sind effiziente Zusammenbaukonfigurationen erforderlich.
  • Demgemäß besteht ein Bedarf nach verbesserten Batteriemodulbaugruppen und nach Verfahren zum Herstellen und Zusammenbauen derartiger Batteriemodulbaugruppen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Erfindung löst ein oder mehrere Probleme nach dem Stand der Technik durch Bereitstellen einer Trägerrahmenbaugruppe für ein Batteriemodul. Die Trägerrahmenbaugruppe weist einen ersten Endrahmen, der eine erste Mehrzahl von vorragenden Streifen besitzt, einen zweiten Endrahmen, der eine zweite Mehrzahl von vorragenden Streifen besitzt, und einen Baurahmen auf, der eine Mehrzahl von Nuten zur Aufnahme der ersten Mehrzahl von vorragenden Streifen und der zweiten Mehrzahl von vorragenden Streifen besitzt. Der erste Endrahmen und der zweite Endrahmen sind an dem Baurahmen befestigt, um eine erste Batteriezelle, eine zweite Batteriezelle sowie ein Schaumpolster, das zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle positioniert ist, zu halten. Der Baurahmen besitzt eine erste Seitenwand, eine zweite Seitenwand, eine dritte Seitenwand und eine vierte Seitenwand. Die erste Seitenwand definiert gekrümmte Merkmale darin zur Aufnahme einer Kühlbaugruppe sowie einen angeschrägten Schlitz zur Aufnahme einer Kühlrippe von der Kühlbaugruppe. Die Trägerrahmenbaugruppe weist auch Verriegelungsmerkmale auf, die mit einem anderen Trägerrahmen zusammenpassen, wobei zwischen benachbarten Trägerrahmen ein Spalt definiert wird.
  • Bei einer anderen Ausführungsform ist ein Batteriemodul, das die Trägerrahmenbaugruppe enthält, vorgesehen. Das Batteriemodul weist eine Kühlbaugruppe und eine Mehrzahl von Trägerrahmenbaugruppen auf. Die Kühlbaugruppe weist einen Einlassverteiler, einen Auslasssammler und eine Mehrzahl von Kühlrippen in Fluidkommunikation mit dem Einlassverteiler und dem Auslasssammler auf. Wie oben dargestellt ist, weist jede Trägerrahmenbaugruppe der Mehrzahl von Trägerrahmenbaugruppen einen ersten Endrahmen, der eine erste Mehrzahl von vorragenden Streifen besitzt, einen zweiten Endrahmen, der eine zweite Mehrzahl von vorragenden Streifen besitzt, sowie einen Baurahmen auf, der eine Mehrzahl von Nuten zur Aufnahme der ersten Mehrzahl von vorragenden Streifen und der zweiten Mehrzahl von vorragenden Streifen besitzt. Der erste Endrahmen und der zweite Endrahmen sind an dem Baurahmen befestigt, um eine erste Batteriezelle, eine zweite Batteriezelle sowie ein Schaumpolster, das zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle positioniert ist, zu halten. Der Baurahmen weist eine erste Seitenwand, eine zweite Seitenwand, eine dritte Seitenwand und eine vierte Seitenwand auf. Die erste Seitenwand definiert gekrümmte Merkmale darin zur Aufnahme einer Kühlbaugruppe sowie einen angeschrägten Schlitz zur Aufnahme einer Kühlrippe aus der Mehrzahl von Kühlrippen. Die Trägerrahmenbaugruppe weist auch Verriegelungsmerkmale auf, die mit einem anderen Trägerrahmen zusammenpassen, wobei zwischen benachbarten Trägerrahmen ein Spalt definiert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriemoduls, das einen Trägerahmen enthält und in einem Gehäuse positioniert ist;
  • 1B ist eine Vorderansicht eines Batteriemoduls, das einen Trägerrahmen enthält;
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Trägerrahmenbaugruppe, die in dem Batteriemodul der 1A und 1B verwendet ist;
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht in Explosionsdarstellung der Trägerrahmenbaugruppe von 2;
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Endrahmens, der in den Rahmenbaugruppen der 2 und 3 verwendet ist;
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Trägerrahmens, der in den Rahmenbaugruppen der 2 und 3 verwendet ist; und
  • 6 ist eine Seitenansicht von zwei Trägerrahmenbaugruppen, die aneinander befestigt werden.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es wird nun detailliert Bezug auf derzeit bevorzugte Zusammensetzungen, Ausführungsformen und Verfahren der vorliegenden Erfindung genommen, die die besten Arten zur Ausführung der Erfindung, die den Erfindern derzeit bekannt sind, bilden. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet. Es sei jedoch zu verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Daher sollen spezifische Einzelheiten, die hier offenbart sind, nicht als beschränkend sondern lediglich als eine repräsentative Basis für irgendeinen Aspekt der Erfindung und/oder als eine repräsentative Basis zur Unterrichtung des Fachmanns interpretiert werden, um die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise anzuwenden.
  • Ausgenommen in den Beispielen oder wo dies ausdrücklich anderweitig genannt ist, sind alle numerischen Mengen in dieser Beschreibung, welche die Mengen von Material oder Reaktionsbedingungen und/oder Verwendung bezeichnen, beim Beschreiben des breitesten Umfangs der vorliegenden Erfindung als durch das Wort „ungefähr” modifiziert zu verstehen. Die Anwendung innerhalb der genannten Zahlenbegrenzungen ist im Allgemeinen bevorzugt. Sofern nicht gegenteilig ausgeführt: sind Prozent, „Teile von” und Verhältniswerte pro Gewicht; ist die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung hier auf alle nachfolgenden Verwendungen derselben Abkürzung und auf normale grammatikalische Abweichungen der anfänglich definierten Abkürzung anwendbar und wird, sofern nicht gegenteilig ausgeführt, die Messung einer Eigenschaft durch dieselbe Technik, wie zuvor oder nachfolgend für dieselbe Eigenschaft dargelegt, ermittelt.
  • Es sei auch zu verstehen, dass diese Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsformen und Verfahren, wie nachfolgend beschrieben ist, beschränkt ist, da selbstverständlich spezifische Komponenten und/oder Bedingungen variieren können. Ferner dient die hier verwendete Terminologie nur dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und ist nicht dazu bestimmt, in irgendeiner Weise einzuschränken.
  • Es muss auch angemerkt werden, dass, wie in der Beschreibung und den angefügten Ansprüchen verwendet ist, die Singularform ”ein”, ”eine”, ”einer” und ”der”, ”die”, ”das” Pluralbezüge umfassen, sofern der Kontext dies nicht anderweitig deutlich angibt. Beispielsweise ist ein Bezug auf eine Komponente im Singular dazu bestimmt, eine Mehrzahl von Komponenten zu umfassen.
  • In dieser Anmeldung sind, wenn auf Veröffentlichungen Bezug genommen wird, die Offenbarungen dieser Veröffentlichungen in ihrer Gesamtheit hierdurch durch Bezugnahme in diese Anmeldung eingeschlossen, um den Stand der Technik, zu dem diese Erfindung gehört, besser zu beschreiben.
  • Bezug nehmend auf die 1A und 1B sind schematische Darstellungen eines Batteriemoduls, das einen Trägerrahmen enthält, vorgesehen. Die 1A und 1B zeigen den Kühlverteiler geringfügig auseinandergebaut. Während der Montage wird der Kühlverteiler 16 entlang der Richtung d1 gedrückt. 1A ist eine perspektivische Ansicht des Batteriemoduls, während 1B eine Vorderansicht des Batteriemoduls ist. Das Batteriemodul 10 weist eine Mehrzahl von Trägerrahmenbaugruppen 12 1, 12 2, 12 3, 12 4 und 12 5 auf, von denen jede eine Mehrzahl von Batteriezellen enthält, wie nachfolgend detaillierter dargestellt ist. Obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf die Anzahl von Trägerrahmenbaugruppen beschränkt ist, die in einem Batteriemodul verwendet sind, kann ein typisches Batteriemodul 2 bis 10 derartige Rahmenbaugruppen aufweisen, in denen die Batteriezellen angeordnet sind. Das Batteriemodul 10 weist auch eine Kühlbaugruppe 14 auf, die eine Kühlverteilerunterbaugruppe 16 besitzt. Die Kühlverteilerunterbaugruppe 16 weist einen Einlassverteiler 18 zum Einführen von flüssigem Kühlmittel in die Kühlbaugruppe sowie einen Auslasssammler 20 zum Abführen von Kühlmittel von der Kühlbaugruppe auf. Die Kühlbaugruppe 14 weist auch eine Mehrzahl von Kühlrippen 22 1, 22 2, 22 3, 22 4 und 22 5 auf, die an dem Einlassverteiler 18 und dem Auslasssammler 20 befestigt sind. Kühlmittel tritt in die Kühlrippen 22 1, 22 2, 22 3, 22 4 und 22 5 über den Einlasskühlverteiler 18 ein und strömt dann durch die Kühlkanäle in den Kühlrippen. Kühlmittel verlässt die Kühlrippen und tritt in den Auslasssammler 20 ein und wird dann typischerweise zu dem Einlassverteiler 18 rückgeführt. 1 zeigt den Kühlverteiler geringfügig zurückgezogen. Während des Betriebs wird der Kühlverteiler 16 entlang der Richtung d1 gedrückt. Die Kühlrippen 22 1, 22 2, 22 3, 22 4 und 22 5 werden durch gekrümmte Merkmale an den Trägerrahmenbaugruppen 12 1, 12 2, 12 3, 12 4 und 12 5, wie nachfolgend dargestellt ist, an der Stelle gehalten. Die Trägerrahmenbaugruppen 12 1, 12 2, 12 3, 12 4 und 12 5 werden durch ein Gehäuse 24 umschlossen und aneinander gehalten.
  • Mit Bezug auf die 2 und 3, 4 und 5 sind schematische Darstellungen der Trägerrahmenbaugruppe, die in 1 verwendet ist, vorgesehen. 2 ist eine perspektivische Ansicht der Trägerrahmenbaugruppe. 3 ist eine perspektivische Ansicht in Explosionsdarstellung der Trägerrahmenbaugruppe von 2. Die Trägerrahmenbaugruppe 12 weist einen ersten Endrahmen 30, einen zweiten Endrahmen 32 und einen Baurahmen 34 auf. Der erste Endrahmen 30 und der zweite Endrahmen 32 besitzen den allgemein gleichen Aufbau, von denen jeder unabhängig Seiten 36–42 enthält. Typischerweise sind der erste Endrahmen 30, der zweite Endrahmen 32 und der Baurahmen 34 aus einem Thermoplast geformt, wie Polypropylen und Polyamid.
  • Mit Bezug auf die 2, 3, 4 und 5 sind zusätzliche Details der Trägerrahmenbaugruppe vorgesehen. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Endrahmens. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Trägerrahmens. Der erste Endrahmen 30 weist eine erste Mehrzahl von vorragenden Streifen 44–50 auf, die von den Seiten 38 vorragen, und der zweite Endrahmen 32 weist eine zweite Mehrzahl von vorragenden Streifen 44–50 auf, die von der Seite 42 vorragen. Charakteristisch liegt die Seite 38 der Seite 42 gegenüber. Bei einer in den Figuren dargestellten Weiterentwicklung weisen die vorragenden Streifen 44 und 50 Klemmenmerkmale auf, die an dem Trägerrahmen 34 befestigt sind. Der erste Endrahmen 30 und der zweite Endrahmen 32 weisen auch eine Mehrzahl von vorragenden Laschen 62 auf, um die Batteriezellen an der Stelle zu halten. Der Baurahmen 34 weist eine erste Seitenwand 64, eine zweite Seitenwand 66, eine dritte Seitenwand 68 und eine vierte Seitenwand 70 auf. Der Baurahmen 34 weist eine Mehrzahl von Nuten (d. h. Vertiefungen) 72–76 an der zweiten Seitenwand 66 und der vierten Seitenwand 70 auf, um die erste Mehrzahl und die zweite Mehrzahl vorragender Streifen aufzunehmen und zusammenzupassen. Bei der in den Figuren gezeigten Weiterentwicklung weisen die Streifen 44 und 50 einen widerhakenförmigen Klemmenabschnitt 78, 80 auf, der mit Öffnungen 82, wie in der zweiten Seitenwand 66 und der vierten Seitenwand 70 definiert ist, in Eingriff steht. Bei einer Weiterentwicklung besitzt der Baurahmen 34 eine Mehrzahl von Aufnahmemerkmalen 84 zum Aufnehmen der vorragenden Laschen 62. Der erste Endrahmen 30 und der zweite Endrahmen 32 sind an dem Baurahmen 34 befestigt, um eine erste Batteriezelle 90, eine zweite Batteriezelle 92 und ein Schaumpolster 94, das zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle positioniert ist, zu halten. Bei einer Weiterentwicklung sind die dritte Batteriezelle 96 und die vierte Batteriezelle 98 ebenfalls zwischen dem ersten Endrahmen 30 und dem zweiten Endrahmen 32 positioniert. Wie in 3 gezeigt ist, werden eine oder beide der Batteriezellen 92, 98 in dem zweiten Endrahmen 32 positioniert. Der Baurahmen 64 wird in den Endrahmen gestapelt. Eine oder beide der Batteriezellen 90, 96 werden in der anderen Seite des Baurahmens 64 positioniert und der erste Endrahmen 30 dazu geschichtet. Die mit Zinnen versehenen Verriegelungsmerkmale um die End- und Baurahmen ermöglichen eine Positionierung der Batteriezelle in beiden Komponenten mit einer einzelnen Konstruktion des Endrahmens.
  • Mit Bezug auf die 1–6 definiert die erste Seitenwand 64 gekrümmte Merkmale 100 darin zur Aufnahme einer Kühlbaugruppe 16 sowie einen angeschrägten Schlitz 104 zur Aufnahme einer Kühlrippe 20 (wobei i zwischen 1–5 liegt) von der Kühlbaugruppe. Der Trägerrahmen 34 weist auch Verriegelungsmerkmale 106–118 an der Seitenwand 68 auf, die mit einem anderen Trägerrahmen zusammenpassen, wobei zwischen benachbarten Trägerrahmen ein Spalt 120 definiert ist, um die Kühlrippen 20 aufzunehmen. Diesbezüglich befinden sich die Verriegelungsmerkmale 106–112 an gegenüberliegenden Rändern und sind mit Bezug auf die Verriegelungsmerkmale 114–118 versetzt. Wie in 6 gezeigt ist, werden die Trägerrahmen 34 und 34' gemeinsam entlang einer Richtung d2 gedrückt, so dass die Verriegelungsmerkmale 106–118 zusammenpassen, um Schlitze 122 aufzunehmen, die Vertiefungen in der dritten Seitenwand 68 sind. Bei einer Variation der vorliegenden Ausführungsform weist die erste Seitenwand 64 ein Trägermerkmal 100 auf, das ermöglicht, dass die Batteriezellenlaschen 102 aneinander befestigt werden können. Bei einer Weiterentwicklung werden die Batteriezellenlaschen 102 durch Laserschweißen befestigt. Es sei anzumerken, dass die Trägerrahmenbaugruppe 12 vorteilhafterweise entlang einer einzelnen Richtung d2 von dem zweiten Endrahmen 32 zu dem ersten Endrahmen 30 zusammengebaut wird. Der erste Endrahmen 30 und der zweite Endrahmen 32 weisen flexible Elemente 123 (d. h. Federelemente) auf, die einen Zusammenbau eines Batteriemoduls unterstützen, so dass die Kühlrippen entlang dieser Federn gleiten, um einen Kontakt mit den Batteriezellenflächen zu vermeiden.
  • Der Baurahmen 34 weist auch Eckbefestigungsmerkmale 126, 128 auf, die Vorsprünge sind, die an Ecken 130, 132 des Trägerrahmens 34 angeordnet sind und durch zusammenpassende Schlitze 134, 136 aufgenommen sind. Schließlich weist der Baurahmen 34 auch Verriegelungsmerkmale 140, 142 auf, die ebenfalls aneinander verriegelt werden, um zwei Baurahmen aneinander zu befestigen.
  • Während beispielhafte Ausführungsformen oben beschrieben wurden, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr ist der in der Beschreibung verwendete Wortlaut ein Wortlaut der Erläuterung anstatt der Beschränkung, und es sei zu verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang und Erfindungsgedanken der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale von verschiedenen implementierenden Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims (10)

  1. Trägerrahmenbaugruppe für ein Batteriemodul, wobei die Trägerrahmenbaugruppe umfasst: einen ersten Endrahmen, der eine erste Mehrzahl von vorragenden Streifen besitzt; einen zweiten Endrahmen, der eine zweite Mehrzahl von vorragenden Streifen besitzt; und einen Baurahmen, der eine Mehrzahl von Nuten zur Aufnahme der ersten Mehrzahl von vorragenden Streifen und der zweiten Mehrzahl von vorragenden Streifen besitzt, wobei der erste Endrahmen und der zweite Endrahmen an dem Baurahmen befestigt sind, um eine erste Batteriezelle, eine zweite Batteriezelle und ein Schaumpolster, das zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle positioniert ist, zu halten, wobei der Baurahmen eine erste Seitenwand, eine zweite Seitenwand, eine dritte Seitenwand und eine vierte Seitenwand besitzt, wobei die erste Seitenwand gekrümmte Merkmale darin zur Aufnahme einer Kühlbaugruppe und einen angeschrägten Schlitz zur Aufnahme einer Kühlrippe von der Kühlbaugruppe aufweist, wobei der Baurahmen auch Verriegelungsmerkmale aufweist, die mit einem anderen Trägerrahmen zusammenpassen, wobei zwischen benachbarten Trägerrahmen ein Spalt definiert ist.
  2. Trägerrahmenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die zweite Seitenwand ein Trägermerkmal aufweist, das eine Befestigung von Batteriezellenlaschen erlaubt.
  3. Trägerrahmenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der angeschrägte Schlitz eine Zufuhrführung für die Kühlrippen bereitstellt und wobei der Baurahmen einen Kanal definiert, um die Kühlrippe in dem Spalt zu halten, ohne dass die Kühlrippe mit einer Batteriezelle in Kontakt tritt.
  4. Trägerrahmenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste Endrahmen und der zweite Endrahmen an dem Baurahmen befestigt sind, um ferner eine dritte Batteriezelle und eine vierte Batteriezelle zusätzlich zu der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle zu halten.
  5. Trägerrahmenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die zweite Batterie in dem zweiten Endrahmen positioniert wird, der Baurahmen in den Endrahmen gestapelt wird und die erste Batteriezelle über einer gegenüberliegenden Seite des Baurahmens positioniert wird, wobei der erste Endrahmen dazu geschichtet wird.
  6. Trägerrahmenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste Endrahmen und der zweite Endrahmen jeweils unabhängig eine erste Seite, eine zweite Seite, eine dritte Seite und eine vierte Seite aufweisen, wobei sich die erste Mehrzahl von Vorsprüngen von der zweiten Seite und der vierten Seite des ersten Endrahmens erstreckt und sich die zweite Mehrzahl von Vorsprüngen von der zweiten Seite und vierten Seite des zweiten Endrahmens erstreckt, und wobei die zweite Seitenwand und die vierte Seitenwand des Trägerrahmens jeweils unabhängig eine Mehrzahl von Nuten zur Aufnahme der ersten Mehrzahl von vorragenden Streifen des ersten Endrahmens und der zweiten Mehrzahl von vorragenden Streifen des zweiten Endrahmens besitzt.
  7. Trägerrahmenbaugruppe nach Anspruch 6, wobei der erste Endrahmen eine erste Mehrzahl von Laschen, die sich von der dritten Seite des ersten Endrahmens erstrecken, besitzt, der zweite Endrahmen eine zweite Mehrzahl von Laschen, die sich von der dritten Seite des zweiten Endrahmens erstrecken, besitzt, wobei die erste Mehrzahl von Laschen und die zweite Mehrzahl von Laschen mit Aufnahmemerkmalen in der dritten Seitenwand des Trägerrahmens in Kontakt stehen.
  8. Trägerrahmenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die erste Mehrzahl von Vorsprüngen und die zweite Mehrzahl von Vorsprüngen jeweils unabhängig einen Vorsprung aufweisen, der einen Klemmenabschnitt besitzt, der an Öffnungen, die in dem Trägerrahmen definiert sind, befestigt ist, und wobei der Trägerrahmen ferner ein Verriegelungsmerkmal an einer Ecke zur Befestigung einer benachbarten Rahmenbaugruppe umfasst.
  9. Trägerrahmenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste Endrahmen und der zweite Endrahmen jeweils unabhängig Federelemente aufweisen, die ermöglichen, dass Kühlrippen zwischen Trägerrahmenbaugruppen gleiten können, ohne mit einer Batteriezellenfläche in Kontakt zu treten.
  10. Batteriemodul mit einer Trägerrahmenbaugruppe nach Anspruch 1 und einer Kühlbaugruppe, die einen Einlassverteiler besitzt.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016219286A1 (de) 2016-10-05 2018-04-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrischer Energiespeicher mit Energiespeicherzellen deren Seitenflächen mit einem Muster versehen sind
DE102017205148A1 (de) * 2017-03-27 2018-09-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Aufnahmevorrichtung für ein Batteriesystem
US11165110B2 (en) 2016-10-05 2021-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stored electrical energy source having cooling plates arranged between the cells for emergency cooling
US11183719B2 (en) 2016-10-05 2021-11-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stored electrical energy source having an emergency cooling device

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9692096B2 (en) * 2015-06-30 2017-06-27 Faraday&Future Inc. Partially-submerged battery cells for vehicle energy-storage systems
KR102284339B1 (ko) 2015-09-09 2021-08-04 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈
US10403866B2 (en) * 2016-07-28 2019-09-03 Goal Zero Llc Energy storage and power supply system with reserve mode and override
US10468731B2 (en) 2017-01-20 2019-11-05 Ford Global Technologies, Llc Battery pack array frames with grounded thermal fins
EP3574538B1 (de) 2017-01-27 2024-03-06 CPS Technology Holdings LLC Batteriegehäuse
US10930978B2 (en) 2017-01-27 2021-02-23 Ford Global Technologies, Llc Multifunctional ion pouch battery cell frame
US11189872B2 (en) 2017-01-27 2021-11-30 Ford Global Technologies, Llc Multifunctional pouch battery cell frame
US11936032B2 (en) 2017-06-09 2024-03-19 Cps Technology Holdings Llc Absorbent glass mat battery
KR20200014317A (ko) 2017-06-09 2020-02-10 씨피에스 테크놀로지 홀딩스 엘엘씨 납산 배터리
US10700323B2 (en) 2017-08-23 2020-06-30 Ford Global Technologies, Llc Apparatus for directed vent gas expulsion in battery cells
US10446819B2 (en) 2017-09-27 2019-10-15 Ford Global Technologies, Llc Apparatus and method for directed vent gas expulsion in battery cells
US11302983B2 (en) * 2019-10-24 2022-04-12 Tyco Electronics Brasil Ltda Battery module frame for a battery module of a battery system
JPWO2021124695A1 (de) * 2019-12-20 2021-06-24
CN112382823B (zh) * 2020-11-27 2022-06-21 合肥工业大学 一种锂电池热管理控制装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8845762B2 (en) * 2008-04-09 2014-09-30 GM Global Technology Operations LLC Batteries and components thereof and methods of making and assembling the same
US9147916B2 (en) 2010-04-17 2015-09-29 Lg Chem, Ltd. Battery cell assemblies
US8802264B2 (en) * 2010-05-06 2014-08-12 GM Global Technology Operations LLC Easy-to-assemble battery pack with prismatic battery cells
JP5484403B2 (ja) * 2011-06-08 2014-05-07 本田技研工業株式会社 バッテリモジュール
KR101271883B1 (ko) * 2011-07-22 2013-06-05 로베르트 보쉬 게엠베하 배터리 모듈
US20130157099A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 GM Global Technology Operations LLC Propulsion battery with pre-manufactured structural heat exchanger
KR101447057B1 (ko) * 2012-01-26 2014-10-07 주식회사 엘지화학 전지셀의 장착 및 방열을 위한 방열 지지부재를 포함하는 전지모듈

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016219286A1 (de) 2016-10-05 2018-04-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrischer Energiespeicher mit Energiespeicherzellen deren Seitenflächen mit einem Muster versehen sind
US11165110B2 (en) 2016-10-05 2021-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stored electrical energy source having cooling plates arranged between the cells for emergency cooling
US11183719B2 (en) 2016-10-05 2021-11-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stored electrical energy source having an emergency cooling device
DE102017205148A1 (de) * 2017-03-27 2018-09-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Aufnahmevorrichtung für ein Batteriesystem

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CN104518185A (zh) 2015-04-15
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CN104518185B (zh) 2017-04-19

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