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GEBIET DER ERFINDUNG
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Veranschaulichende Ausführungsformen der Offenbarung betreffen allgemein elektrifizierte Fahrzeuge (Electrified Vehicles,EVs) wie Hybridelektrofahrzeuge (Hybrid Electric Vehicles,HEVs). Insbesondere betreffen veranschaulichende Ausführungsformen der Offenbarung ein verbessert gefertigtes EV-Batteriepack, das Komponenten aufweist, die aus einem rohrförmigen Material für ein verbessertes Leistungsverhalten und reduzierte Kosten des Batteriepacks gefertigt sind.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Bei der Entwicklung und der Fertigung von EV-Batteriepacks, etwa Hochspannungstraktionsbatterien, sind Gewichts-, Kosten-, Platz- und Sicherheitsüberlegungen wichtig. Zahlreiche Einschränkungen wirken sich negativ auf die Kundenakzeptanz eines elektrifizierten Fahrzeugs aus. Reduzierungen des Gewichts, der Größe und der Stärke des Batteriepacks zum Aufprallschutz, um die Kosten zu reduzieren, können wichtige Ziele sein, um gegen diese Einschränkungen vorzugehen.
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Dementsprechend kann ein verbessert gefertigtes EV-Batteriepack, das Komponenten aufweist, die aus einem rohrförmigen Material für ein verbessertes Leistungsverhalten und reduzierte Kosten des Batteriepacks gefertigt sind, wünschenswert sein.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Veranschaulichende Ausführungsformen der Offenbarung betreffen allgemein ein Batteriepack für ein elektrifiziertes Fahrzeug. Eine veranschaulichende Ausführungsform des Batteriepacks beinhaltet einen Batteriepackrahmen und eine Vielzahl rohrförmiger Lüftungskomponenten im Batteriepackrahmen. Der Batteriepackrahmen und/oder die Vielzahl rohrförmiger Lüftungskomponenten sind mindestens teilweise aus einem rohrförmigen Material gefertigt.
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Veranschaulichende Ausführungsformen der Offenbarung betreffen weiter allgemein ein Verfahren zum verbesserten Fertigen eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs. Eine veranschaulichende Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet Fertigen eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs, das einen Batteriepackrahmen und rohrförmige Lüftungs- und Kühlungskomponenten beinhaltet. Der Batteriepackrahmen und/oder die rohrförmigen Lüftungs- und Kühlungskomponenten werden mindestens teilweise aus einem rohrförmigen Material gefertigt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Veranschaulichende Ausführungsformen der Offenbarung werden nun beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine teilweise schematische Draufsicht auf eine veranschaulichende Ausführungsform eines verbessert gefertigten EV-Batteriepacks ist;
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2 ein Ablaufdiagramm einer veranschaulichenden Ausführungsform eines Verfahrens zum verbesserten Fertigen eines EV-Batteriepacks ist;
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3 eine perspektivische Vorderansicht einer alternativen veranschaulichenden Ausführungsform eines verbessert gefertigten EV-Batteriepacks ist; und
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4 eine perspektivische Explosionsrückansicht des veranschaulichenden verbessert gefertigten EV-Batteriepacks ist, das in 3 veranschaulicht wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende ausführliche Beschreibung ist hinsichtlich der Beschaffenheit lediglich beispielhaft und soll die beschriebenen Ausführungsformen oder die Anwendung und die Nutzungsmöglichkeiten der beschriebenen Ausführungsformen nicht eingrenzen. Wie hierin genutzt, hat das Wort „beispielhaft“ oder „veranschaulichend“ die Bedeutung „als Beispiel, Beispielsfall oder zur Veranschaulichung dienend“. Jede hierin als „beispielhaft“ oder „veranschaulichend“ beschriebene Implementierung ist nicht zwangsläufig als gegenüber anderen Implementierungen bevorzugt oder vorteilhaft auszulegen. Alle unten beschriebenen Implementierungen sind beispielhafte Implementierungen, die angeführt werden, um den Fachmann zur praktischen Umsetzung der Offenbarung zu befähigen, und sollen den Schutzbereich der Ansprüche nicht eingrenzen. Ferner sind die hierin beschriebenen veranschaulichenden Ausführungsformen nicht erschöpfend und es sind auch andere Ausführungsformen oder Implementierungen als diejenigen möglich, die hierin beschrieben werden und die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen. Des Weiteren ist vorgesehen, dass eventuelle ausdrückliche oder stillschweigende Theorien, die in Bezug auf das Gebiet der Erfindung, den allgemeinen Stand der Technik, die kurze Darstellung der Erfindung oben oder die folgende ausführliche Beschreibung dargelegt werden, nicht bindend sind.
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In 1, auf die zunächst Bezug genommen wird, hat eine veranschaulichende Ausführungsform eines verbessert gefertigten EV-Batteriepacks allgemein das Bezugszeichen 100. Das EV-Batteriepack 100 kann einen Batteriepackrahmen 102 beinhalten. Der Batteriepackrahmen 102 kann ganz oder teilweise ein rohrförmiges Material wie zum Beispiel unter anderem rohrförmiges Aluminium, rohrförmigen Stahl und/oder ein anderes rohrförmiges Metall beinhalten. In manchen Ausführungsformen beinhaltet der Batteriepackrahmen 102 möglicherweise einen Batteriepackrahmenboden (nicht gezeigt) und ein Paar Rahmenseitenwände 103 und ein Paar Rahmenendwände 104, die sich vom Batteriepackrahmenboden her erstrecken.
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Eine Batteriezellenanordnung 122 wird vom Batteriepackrahmen 102 getragen. Die Batteriezellenanordnung 122 kann mehrere Batteriezellen 124 beinhalten. Das EV-Batteriepack 100 kann rohrförmige Lüftungskomponenten 106 beinhalten. Die rohrförmigen Lüftungskomponenten 106 können mindestens eine Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung 108 und mindestens eine Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung 110, die im Batteriepackrahmen 102 bereitgestellt sind, beinhalten. Mindestens ein Wärmeübertragungsmediumkanal 112 kann sich zwischen der Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung oder den Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnungen 108 und der Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung oder den Wärmeübertragungsmediumauslassöffnungen 110 erstrecken und mit der Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung oder den Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnungen und der Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung oder den Wärmeübertragungsmediumauslassöffnungen in Verbindung stehen. In manchen Ausführungsformen kann sich mindestens ein Wärmeübertragungsmediumkanal 112 um die Außenseite oder den Umfang der Batteriezellenanordnung 122 herum erstrecken oder winden oder kann sich in einem ausgewählten Verlauf durch die Batteriezellenanordnung 122 erstrecken oder winden. Die rohrförmigen Lüftungskomponenten 106 können weiter Anschlusskomponenten (nicht gezeigt) beinhalten, welche die Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung oder -öffnungen 108 und die Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung oder -öffnungen 110 an den Wärmeübertragungsmediumkanal oder die Wärmeübertragungsmediumkanäle 112 koppeln oder anschließen. Dementsprechend ist jeder Wärmeübertragungsmediumkanal 112 dafür angepasst, eine Strömung eines fließenden Wärmeübertragungsmediums 128 beim Kühlen der Batteriezellenanordnung 122 von der Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung oder den Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnungen 108 zu der Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung oder den Wärmeübertragungsmediumauslassöffnungen 110 zu leiten. In manchen Ausführungsformen beinhalten jede Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung 108, jede Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung 110 und/oder jeder Wärmeübertragungsmediumkanal 112 möglicherweise ganz oder teilweise ein rohrförmiges Material wie zum Beispiel unter anderem rohrförmigen Stahl, rohrförmiges Aluminium und/oder ein anderes rohrförmiges Metall.
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Das EV-Batteriepack 100 kann Kühlungskomponenten 113 beinhalten. Die Kühlungskomponenten 113 können mindestens einen Kühlmitteleinlass 114 und mindestens einen Kühlmittelauslass 116, die im Batteriepackrahmen 102 bereitgestellt sind, beinhalten. Mindestens ein Kühlmittelkanal 118 kann sich zwischen dem Kühlmitteleinlass oder den Kühlmitteleinlässen 114 und dem Kühlmittelauslass oder den Kühlmittelauslässen 116 erstrecken und mit dem Kühlmitteleinlass oder den Kühlmitteleinlässen und dem Kühlmittelauslass oder den Kühlmittelauslässen in Verbindung stehen. In manchen Ausführungsformen kann sich mindestens ein Kühlmittelkanal 118 durch die Batteriezellenanordnung 122 oder um deren Umfang herum erstrecken oder winden. Die Kühlungskomponenten 113 können weiter Anschlusskomponenten (nicht gezeigt) beinhalten, welche den Kühlmitteleinlass oder die Kühlmitteleinlässe 114 und den Kühlmittelauslass oder die Kühlmittelauslässe 116 an den Kühlmittelkanal oder die Kühlmittelkanäle 118 koppeln oder anschließen. Dementsprechend ist jeder Kühlmittelkanal 118 dafür angepasst, eine Strömung eines fließenden Flüssigkeitskühlmittels 130 beim Kühlen der Batteriezellenanordnung 122 vom Kühlmitteleinlass 114 zum Kühlmittelauslass 116 zu leiten. In manchen Ausführungsformen beinhalten jeder Kühlmitteleinlass 114, jeder Kühlmittelauslass 116 und/oder jeder Kühlmittelkanal 118 möglicherweise ganz oder teilweise ein rohrförmiges Material wie zum Beispiel unter anderem rohrförmigen Stahl, rohrförmiges Aluminium und/oder ein anderes rohrförmiges Metall.
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Bei einer beispielhaften Anwendung erzeugen die Batteriezellen 124 der Batteriezellenanordnung 122 elektrischen Strom für ein elektrifiziertes Fahrzeug (nicht gezeigt) typischerweise in der herkömmlichen Weise. Mindestens eine Strömung eines fließenden Wärmeübertragungsmediums 128 fließt durch die Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung oder -öffnungen 108, den Wärmeübertragungsmediumkanal oder die Wärmeübertragungsmediumkanäle 112 bzw. die Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung oder -öffnungen 110, um die Batteriezellenanordnung 122 zu kühlen. Mindestens eine Strömung des fließenden Kühlmittels 130 fließt durch den Kühlmitteleinlass oder die Kühlmitteleinlässe 114, den Kühlmittelkanal oder die Kühlmittelkanäle 118 bzw. den Kühlmittelauslass oder die Kühlmittelauslässe 116, um die Batteriezellenanordnung 122 zu kühlen.
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Für den Fachmann ist ersichtlich, dass der Aufbau des Batteriepackrahmens 102 aus rohrförmigem Material, die Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnungen 108, die Wärmeübertragungsmediumauslassöffnungen 110, die Wärmeübertragungsmediumkanäle 112, der Kühlmitteleinlass 114, der Kühlmittelauslass 116, die Kühlmittelkanäle 118 und/oder andere Komponenten Gewichts-, Kosten-, Platz-, Sicherheits- und andere Parameter des EV-Batteriepacks 100 erheblich verbessern. Diese Hilfseinrichtungen können eine Reduzierung des Gewichts sowie einen verbesserten Aufprallschutz und geringere Kosten der Batteriezellenanordnung 122 ermöglichen. Ferner können infolge der Verwendung rohrförmiger Materialkomponenten statt Kunststoffkomponenten das Volumen eliminiert und die Kosten reduziert werden, die infolge der Verwendung einer Kunststoffleitungsanlage für die rohrförmigen Lüftungs- und Kühlungskomponenten anfallen. Das EV-Batteriepack 100 und dessen Komponenten können unter Nutzung von Gieß-, Form-, maschinellen Bearbeitungs- und/oder anderen Herstellungstechniken, die dem Fachmann bekannt sind, gefertigt werden.
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In 2, auf die als Nächstes Bezug genommen wird, wird ein Ablaufdiagramm 200 einer veranschaulichenden Ausführungsform eines Verfahrens zum verbesserten Fertigen eines EV-Batteriepacks gezeigt. Bei Block 202 wird ein EV-Batteriepack gefertigt. Das EV-Batteriepack kann ganz oder teilweise unter Nutzung eines rohrförmigen Materials wie zum Beispiel unter anderem von rohrförmigem Stahl und/oder rohrförmigem Aluminium für den Batteriepackrahmen und die rohrförmigen Lüftungskomponenten und/oder Kühlungskomponenten gefertigt werden. Die rohrförmigen Lüftungskomponenten des EV-Batteriepacks können mindestens eine Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung, mindestens eine Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung und mindestens einen Wärmeübertragungsmediumkanal beinhalten, der sich zwischen der Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung oder den Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnungen und der Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung oder den Wärmeübertragungsmediumauslassöffnungen erstreckt. Die Kühlungskomponenten des EV-Batteriepacks können mindestens einen Kühlmitteleinlass, mindestens einen Kühlmittelauslass und mindestens einen Kühlmittelkanal beinhalten, der sich zwischen dem Kühlmitteleinlass oder den Kühlmitteleinlässen und dem Kühlmittelauslass oder den Kühlmittelauslässen erstreckt. Bei Block 204 kann das EV-Batteriepack in einem elektrifizierten Fahrzeug verwendet werden. In manchen Ausführungsformen ist das elektrifizierte Fahrzeug möglicherweise ein Hybridelektrofahrzeug (HEV).
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In den 3 und 4, auf die als Nächstes Bezug genommen wird, wird eine alternative veranschaulichende Ausführungsform eines verbessert gefertigten EV-Batteriepacks 300 gezeigt. Das EV-Batteriepack 300 kann einen rohrförmigen Batteriepackrahmen 302 beinhalten, der einen rohrförmigen Einlasskrümmer 302a und einen rohrförmigen Auslasskrümmer 302b aufweist. Wie in 4 gezeigt, kann der Einlasskrümmer 302a mehrere beabstandete, rohrförmige Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnungen 308 beinhalten. Wie in 3 gezeigt, kann der Auslasskrümmer 302b mehrere beabstandete, rohrförmige Wärmeübertragungsmediumauslassöffnungen 310 beinhalten. Mehrere Wärmeübertragungsmediumkanäle 312 können eine fluidische Verbindung zwischen den Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnungen 308 und den Wärmeübertragungsmediumauslassöffnungen 310 herstellen.
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Wie in 4 weiter gezeigt, kann der Einlasskrümmer 302a weiter mindestens einen rohrförmigen Kühlmitteleinlass 314 beinhalten. Wie in 3 gezeigt, kann der Auslasskrümmer 302b mindestens einen rohrförmigen Kühlmittelauslass 316 beinhalten. Mindestens ein Kühlmittelkanal 318 kann eine fluidische Verbindung zwischen dem Kühlmitteleinlass oder den Kühlmitteleinlässen 314 und dem Kühlmittelauslass oder den Kühlmittelauslässen 316 herstellen.
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Eine beispielhafte Anwendung des EV-Batteriepacks 300 ist möglicherweise so, wie vorstehend hinsichtlich des EV-Batteriepacks 100 in 1 beschrieben wurde. Dementsprechend leiten die Wärmeübertragungsmediumkanäle 312 ein Wärmeübertragungsmedium 328 von den Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnungen 308 zu den Wärmeübertragungsmediumauslassöffnungen 310. Der Kühlmittelkanal oder die Kühlmittelkanäle 318 leiten ein Kühlmittel 330 vom Kühlmitteleinlass oder von den Kühlmitteleinlässen 314 zum Kühlmittelauslass oder zu den Kühlmittelauslässen 316.
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Wenngleich die Ausführungsformen dieser Offenbarung hinsichtlich bestimmter Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, versteht es sich, dass die konkreten Ausführungsformen Zwecken der Veranschaulichung dienen und nicht eingrenzen, denn für den Fachmann ergeben sich weitere Variationen.
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Es wird ferner beschrieben
- A. Batteriepack für ein elektrifiziertes Fahrzeug, das Folgendes umfasst:
einen Batteriepackrahmen;
eine Vielzahl rohrförmiger Lüftungskomponenten im Batteriepackrahmen; und
dass der Batteriepackrahmen und/oder die Vielzahl rohrförmiger Lüftungskomponenten mindestens teilweise aus einem rohrförmigen Material gefertigt sind.
- B. Batteriepack nach A, wobei die Vielzahl rohrförmiger Lüftungskomponenten mindestens eine Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung, mindestens eine Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung und mindestens einen Wärmeübertragungsmediumkanal beinhaltet, der mit der mindestens einen Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung und der mindestens einen Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung in Verbindung steht und sich zwischen der mindestens einen Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung und der mindestens einen Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung erstreckt.
- C. Batteriepack nach B, wobei die mindestens eine Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung, die mindestens eine Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung und der mindestens eine Wärmeübertragungsmediumkanal je mindestens teilweise aus dem rohrförmigen Material gefertigt sind.
- D. Batteriepack nach C, wobei die mindestens eine Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung, die mindestens eine Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung und der mindestens eine Wärmeübertragungsmediumkanal je ganz aus dem rohrförmigen Bauteil gefertigt sind.
- E. Batteriepack nach A, wobei das rohrförmige Material rohrförmigen Stahl umfasst.
- F. Batteriepack nach A, wobei das rohrförmige Material rohrförmiges Aluminium umfasst.
- G. Batteriepack nach A, wobei der Batteriepackrahmen mindestens teilweise aus dem rohrförmigen Material gefertigt ist.
- H. Batteriepack nach G, wobei der Batteriepackrahmen ganz aus dem rohrförmigen Material gefertigt ist.
- I. Batteriepack für ein elektrifiziertes Fahrzeug, das Folgendes umfasst:
einen Batteriepackrahmen;
eine Vielzahl rohrförmiger Lüftungskomponenten, die vom Batteriepackrahmen getragen werden;
eine Vielzahl von Kühlungskomponenten, die vom Batteriepackrahmen getragen werden; und
dass der Batteriepackrahmen und/oder die Vielzahl rohrförmiger Lüftungskomponenten und/oder die Vielzahl von Kühlungskomponenten mindestens teilweise aus einem rohrförmigen Material gefertigt sind.
- J. Batteriepack nach I, wobei die Vielzahl rohrförmiger Lüftungskomponenten mindestens eine Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung, mindestens eine Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung und mindestens einen Wärmeübertragungsmediumkanal beinhaltet, der mit der mindestens einen Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung und der mindestens einen Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung in Verbindung steht und sich zwischen der mindestens einen Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung und der mindestens einen Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung erstreckt.
- K. Batteriepack nach J, wobei die mindestens eine Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung, die mindestens eine Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung und der mindestens eine Wärmeübertragungsmediumkanal je mindestens teilweise aus dem rohrförmigen Material gefertigt sind.
- L. Batteriepack nach K, wobei die mindestens eine Wärmeübertragungsmediumeinlassöffnung, die mindestens eine Wärmeübertragungsmediumauslassöffnung und der mindestens eine Wärmeübertragungsmediumkanal je ganz aus dem rohrförmigen Bauteil gefertigt sind.
- M. Batteriepack nach I, wobei das rohrförmige Material rohrförmigen Stahl umfasst.
- N. Batteriepack nach I, wobei das rohrförmige Material rohrförmiges Aluminium umfasst.
- O. Batteriepack nach I, wobei der Batteriepackrahmen mindestens teilweise aus dem rohrförmigen Material gefertigt ist.
- P. Batteriepack nach I, wobei der Batteriepackrahmen ganz aus dem rohrförmigen Material gefertigt ist.
- Q. Verfahren zum verbesserten Fertigen eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs, das Folgendes umfasst:
Fertigen eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs, das einen Batteriepackrahmen und rohrförmige Lüftungs- und Kühlungskomponenten beinhaltet, wobei der Batteriepackrahmen und/oder die rohrförmigen Lüftungs- und Kühlungskomponenten mindestens teilweise aus einem rohrförmigen Material gefertigt werden.
- R. Verfahren nach Q, wobei das Fertigen eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs Fertigen eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs umfasst, das einen Batteriepackrahmen und rohrförmige Lüftungs- und Kühlungskomponenten beinhaltet, die ganz aus einem rohrförmigen Material gefertigt werden.
- S. Verfahren nach Q, wobei das Fertigen eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs Fertigen eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs umfasst, das einen Batteriepackrahmen und rohrförmige Lüftungs- und Kühlungskomponenten beinhaltet, die je mindestens teilweise aus rohrförmigem Aluminium gefertigt werden.
- T. Verfahren nach Q, wobei das Fertigen eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs Fertigen eines Batteriepacks eines elektrifizierten Fahrzeugs umfasst, das einen Batteriepackrahmen und rohrförmige Lüftungs- und Kühlungskomponenten beinhaltet, die je mindestens teilweise aus rohrförmigem Stahl gefertigt werden.
