DE102015113711A1

DE102015113711A1 - Gewinkelte Batteriezellenausgestaltung für eine Traktionsbatteriebaugruppe

Info

Publication number: DE102015113711A1
Application number: DE102015113711.9A
Authority: DE
Inventors: Daniel Miller; Brian Utley; Josef Dollison; Jeremy Samborsky; Evan Mascianica; Judith Urdea
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2015-08-19
Publication date: 2016-03-03
Also published as: US20160064708A1; CN105390767A

Abstract

Bereitgestellt ist eine Traktionsbatteriebaugruppe, die eine Batteriezellenanordnung mit mehreren Zellen beinhalten kann, die in Gefiederausbildung gestapelt sind, so dass die Außenabschnitte der Zellen eine im Wesentlichen gleichförmige Stufenausgestaltung ausbilden, die sich längs entlang beider Seiten der Anordnung erstreckt. Die Zellen können zur Definition mehrerer dazwischenliegender diagonal orientierter Durchgänge relativ zu einer in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse angeordnet sein. Die Batteriezellenanordnung kann in einem Gehäuse enthalten sein, das einen Einlass definiert, der sich mit den mehreren Durchgängen in Fluidverbindung befindet, so dass Luftströmung von dem Einlass in eine erste Längsrichtung und über die Zellen in eine zweite Diagonalrichtung, die von den mehreren Durchgängen definiert ist, läuft. Die Baugruppe kann eine Thermoplatte beinhalten, die mit den mehreren Zellen zur Abgabe von Wärme davon in Wärmeverbindung steht und angeordnet ist.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Diese Offenbarung betrifft Thermomanagementsysteme und Batteriezellenausgestaltungen für in Fahrzeugen verwendete Hochvoltbatterien.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge wie Batterieelektrofahrzeuge (BEVs), Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (PHEVs), Mildhybridelektrofahrzeuge (MHEVs) oder Vollhybridelektrofahrzeuge (FHEVs) enthalten eine Energiequelle, etwa eine Hochvolt(HV)-Batterie, die als Vortriebsquelle für das Fahrzeug dient. Die HV-Batterie kann Komponenten und Systeme beinhalten, welche die Regelung des Leistungsverhaltens und des Betriebs des Fahrzeugs unterstützen. Die HV-Batterie kann eine oder mehrere Anordnungen von Batteriezellen beinhalten, die elektrisch zwischen Batteriezellenpolen und Zusammenschaltungssammelschienen zusammengeschaltet sind. Die HV-Batterie und die Umgebung darum herum können ein Thermomanagementsystem zum Unterstützen der Regelung der Temperatur der Komponenten, Systeme und einzelnen Batteriezellen der HV-Batterie beinhalten.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Traktionsbatteriebaugruppe beinhaltet eine Trägerkomponente und eine Batteriezellenanordnung, die von der Trägerkomponente getragen wird. Die Batteriezellenanordnung weist mehrere Zellen auf, die derart gestapelt sind, dass die Zellenmitten entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse ausgerichtet sind und Außenabschnitte der Zellen Stufenausgestaltungen ausbilden, die sich entlang beider Längsseiten der Anordnung erstrecken. Die Zellen können jeweils gegenüberliegende Vorderflächen aufweisen, die mit einem stabilen Winkelwert von weniger als neunzig Grad relativ zur in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse orientiert sind, der durch einen Reibungskoeffizienten der Trägerkomponente und einem Betrag an Druckkräften, die auf die Anordnung ausgeübt werden, diktiert wird, so dass Reibung die Zellen am Verschieben hindert. Die Zellen können ferner Seitenflächen aufweisen, die sich zwischen den gegenüberliegenden Vorderflächen erstrecken, und die Seitenflächen und die Vorderflächen können vier vertikale Zellkanten definieren, um die Stufenausgestaltung der Außenabschnitte der Zellen zumindest teilweise zu definieren. Zellen können jeweils gegenüberliegende Vorderflächen aufweisen, die mit einem Verschiebungswinkelwert von weniger als neunzig Grad relativ zur in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse orientiert sind, der durch einen Reibungskoeffizienten einer Oberfläche der Trägerkomponente und einem Betrag an Druckkräften, die auf die Anordnung ausgeübt werden, diktiert wird, so dass Reibung die Zellen nicht am Verschieben hindert. Die Baugruppe kann außerdem einen vierseitigen Rahmen beinhalten, der an der Trägerkomponente befestigt und derart mit der Batteriezellenanordnung angeordnet ist, dass die Zellen seitlich zusammengedrückt werden. Die Baugruppe kann außerdem ein Gehäuse beinhalten, das an der Trägerkomponente befestigt ist, so dass sich die Batteriezellenanordnung darin befindet. Das Gehäuse kann einen Einlass zum Liefern von Luftströmung an die mehreren Zellen definieren. Die Zellen können unter Ausbildung mehrerer dazwischenliegender diagonaler Durchgänge voneinander beabstandet sein. Die Durchgänge können sich mit dem Einlass in Fluidverbindung befinden, so dass Luft diagonal zwischen den Zellen relativ zur in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse strömt. Eine Thermoplatte kann an der Trägerkomponente befestigt sein. Die mehreren Zellen können sich mit der Thermoplatte in Wärmeverbindung befinden, um Wärme daran abzugeben.
Eine Traktionsbatteriebaugruppe beinhaltet eine Batteriezellenanordnung mit mehreren Zellen, die in Gefiederausbildung gestapelt sind, so dass die Außenabschnitte der Zellen eine im Wesentlichen gleichförmige Stufenausgestaltungen ausbilden, die sich längs entlang beider Seiten der Anordnung erstrecken. Die Zellen sind zur Definition mehrerer dazwischenliegender diagonal orientierter Durchgänge relativ zu einer in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse angeordnet. Die Zellen können jeweils sich zwischen gegenüberliegende Vorderflächen erstreckende Seitenflächen aufweisen, und die Seitenflächen und die Vorderflächen definieren vier vertikale Zellkanten, um die die im Wesentlichen gleichförmige Stufenausgestaltung ausbildenden Außenabschnitte der Zellen zumindest teilweise zu definieren. Die Batteriezellenanordnung kann in einem Gehäuse enthalten sein, das einen Einlass definiert, der sich mit den mehreren Durchgängen in Fluidverbindung befindet, so dass Luftströmung von dem Einlass in eine erste Längsrichtung und über die Zellen in eine zweite Diagonalrichtung, die von den mehreren Durchgängen definiert ist, läuft. Die Baugruppe kann eine Thermoplatte beinhalten, die mit den mehreren Zellen zur Abgabe von Wärme davon in Wärmeverbindung steht und angeordnet ist. Die Diagonalorientierung der Durchgänge kann parallel zu den Zellen verlaufen, die in einem Winkel von zwischen neunzig Grad relativ zur in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse und einem stabilen Winkel, der durch einen Reibungskoeffizienten einer Oberfläche einer die Zellen tragenden Komponente und einem Betrag an auf die Anordnung ausgeübten Druckkräften diktiert wird, orientiert sind. Die Baugruppe kann einen vierseitigen Rahmen beinhalten, der am Träger befestigt und mit der Batteriezellenanordnung angeordnet ist, so dass die Zellen seitlich zusammengedrückt werden.
Eine Traktionsbatteriebaugruppe beinhaltet einen Batterieträger und erste und zweite Batteriezellenanordnungen, die von dem Träger getragen werden und voneinander beabstandet sind. Die Zellen der ersten und zweiten Anordnungen sind in einer Gefiederausbildung angeordnet, so dass jede Zelle in einem spitzen Winkel relativ zu einer Baugruppenmittellinienachse zwischen den Anordnungen orientiert ist. Die Zellen innerhalb der ersten und zweiten Anordnungen können voneinander beabstandet sein, um dazwischen Durchgänge zu definieren. Die Baugruppe kann eine Thermoplatte beinhalten, die sich in einer Ausnehmung des Batterieträgers und mit den Anordnungen in Wärmekommunikation befindet. Die Baugruppe kann einen Rahmen zum seitlichen Zusammendrücken der Anordnungen beinhalten, und der spitze Winkel kann zwischen neunzig Grad und achtundsechzig Grad liegen. Der spitze Winkel kann zwischen neunzig Grad relativ zur Baugruppenmittellinienachse und einem stabilen Winkelwert liegen, der durch einen Reibungskoeffizienten einer Oberfläche des Batterieträgers und einem Betrag an auf die Anordnung ausgeübten Druckkräften diktiert wird. Ein Grad des spitzen Winkels kann auf einem Reibungskoeffizienten eines Abschnittes des Trägers, der mit den Zellen in Kontakt steht, und einer Kraft, die zwischen den Zellen übertragen wird, wenn die Zellen unter Druck stehen, basieren. Zellenmitten können entlang jeweiliger in Längsrichtung verlaufender Anordnungsmittelachsen ausgerichtet sein, und Außenabschnitte der Zellen können Stufenausgestaltungen ausbilden, die sich entlang beider Längsseiten der Anordnungen erstrecken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Abbildung eines Batterieelektrofahrzeugs.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Thermomanagementsystems für die Traktionsbatterie des Fahrzeugs in 1.
3A ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Traktionsbatteriebaugruppe mit einem Luftthermomanagementsystem.
3B ist eine perspektivische Ansicht einer Batteriezelle vom Abschnitt der Traktionsbatteriebaugruppe von 3A.
4A ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer anderen Traktionsbatteriebaugruppe, die ein Luftthermomanagementsystem beinhalten kann.
4B ist eine perspektivische Ansicht einer Batteriezelle vom Abschnitt der Traktionsbatteriebaugruppe von 4A.
4C ist eine beispielhafte Draufsicht auf einen Abschnitt der Traktionsbatteriebaugruppe von 4A, die Beispiele für Luftstromwege zeigt.
4D ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer anderen Traktionsbatteriebaugruppe, die ein Flüssigkeitsthermomanagementsystem beinhalten kann.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Tragstruktur für den Abschnitt der Traktionsbatteriebaugruppe von 4A.
6A ist eine perspektivische Ansicht einer Endplatte der Tragstruktur von 5.
6B ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Endplatte der Tragstruktur von 5.
6C ist eine beispielhafte Draufsicht auf die Tragstruktur von 5, die Beispiele für Winkel der Orientierung für Abschnitte der Endplatten der 6A und 6B zeigt.
7A ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines oberen Halteträgers der Tragstruktur von 5.
7B ist eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Abschnitts des oberen Halteträgers von 7A.
8 ist eine perspektivische Ansicht eines Zellenabstandshalters, der mit einem Luftthermomanagementsystem genutzt werden kann, welcher als durch Abschnitte der Tragstruktur von 5 gehalten gezeigt wird.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen Zellenabstandshalters, der mit einem Flüssigkeitsthermomanagementsystem genutzt werden kann, welcher als durch Abschnitte der Tragstruktur von 5 gehalten gezeigt wird.
10 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Traktionsbatteriebaugruppe von 4A, die Bereiche von Batteriezellenanordnungen zeigt, die aufgrund einer Gefiederausbildung der Batteriezellen möglicherweise eine zusätzliche Halteträgerkonstruktion erfordern.
11 ist eine beispielhafte Draufsicht auf zwei Batteriezellen, die Beispiele für Winkel der Orientierung der Batteriezellen zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hierin werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass es sich bei den offenbarten Ausführungsformen lediglich um Beispiele handelt und andere Ausführungsformen andere und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder verkleinert sein, um Details konkreter Komponenten zu zeigen. Deshalb dürfen spezielle Struktur- und Funktionsdetails, die hierin offenbart werden, nicht als einschränkend ausgelegt werden, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um dem Fachmann zu lehren, wie von den vorliegenden Ausführungsformen verschieden Gebrauch gemacht werden kann. Wie der Durchschnittsfachmann erkennt, können verschiedene Merkmale, die mit Bezug auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht werden, um Ausführungsformen herzustellen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben werden. Die Kombinationen aus den veranschaulichten Merkmalen ergeben repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen. Verschiedene Kombinationen und Abwandlungen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für konkrete Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
1 bildet eine schematische Darstellung eines typischen Plug-in-Hybridelektrofahrzeugs (PHEV) ab. Ein typisches Plug-in-Hybridelektrofahrzeug 12 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 14 umfassen, die mechanisch mit einem Hybridgetriebe 16 verbunden sind. Die elektrischen Maschinen 14 sind möglicherweise als Motor oder Generator betreibbar. Darüber hinaus ist das Hybridgetriebe 16 mechanisch mit einer Kraftmaschine 18 verbunden. Das Hybridgetriebe 16 ist auch mechanisch mit einer Antriebswelle 20 verbunden, die mechanisch mit den Rädern 22 verbunden ist. Die elektrischen Maschinen 14 können eine Vortriebs- und Abbremsfähigkeit bereitstellen, wenn die Kraftmaschine 18 ein- oder ausgeschaltet ist. Die elektrischen Maschinen 14 dienen auch als Generatoren und können Kraftstoffwirtschaftlichkeitsvorteile bereitstellen, indem sie Energie zurückgewinnen, die normalerweise als Wärme im Reibungsbremssystem verloren ginge. Die elektrischen Maschinen 14 können auch verringerte Schadstoffausstöße ermöglichen, da sich das Hybridelektrofahrzeug 12 unter bestimmten Bedingungen im Elektromodus oder im Hybridmodus betreiben lässt, um den Gesamtkraftstoffverbrauch des Fahrzeugs 12 zu verringern.
Eine Traktionsbatterie oder ein Batteriepack 24 speichert und liefert Energie, die von den elektrischen Maschinen 14 genutzt werden kann. Die Traktionsbatterie 24 liefert typischerweise einen Hochspannungsgleichstrom, der von einer oder mehreren Batteriezellenanordnungen, manchmal bezeichnet als Batteriezellenstapel, innerhalb der Traktionsbatterie 24 abgegeben wird. Die Batteriezellenanordnungen können eine oder mehrere Batteriezellen beinhalten. Die Traktionsbatterie 24 ist durch ein oder mehrere Schütze (nicht gezeigt) mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodulen 26 elektrisch verbunden. Das eine oder die mehreren Schütze isolieren die Traktionsbatterie 24 von anderen Komponenten, wenn sie geöffnet sind, und verbinden die Traktionsbatterie 24 mit anderen Komponenten, wenn sie geschlossen sind. Das Leistungselektronikmodul 26 ist auch mit den elektrischen Maschinen 14 elektrisch verbunden und liefert die Fähigkeit zum Übertragen von elektrischer Energie in zwei Richtungen zwischen der Traktionsbatterie 24 und den elektrischen Maschinen 14. Eine typische Traktionsbatterie 24 liefert zum Beispiel möglicherweise eine Gleichspannung, während die elektrischen Maschinen 14 möglicherweise eine Dreiphasenwechselspannung erfordern, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 26 kann die Gleichspannung in eine Dreiphasenwechselspannung umformen, wie für die elektrischen Maschinen 14 erforderlich. In einem regenerativen Modus kann das Leistungselektronikmodul 26 die Dreiphasenwechselspannung von den als Generatoren dienenden elektrischen Maschinen 14 in die Gleichspannung umwandeln, die für die Traktionsbatterie 24 erforderlich ist. Die Beschreibung hierin ist gleichermaßen auf ein reines Elektrofahrzeug anwendbar. Für ein reines Elektrofahrzeug ist das Hybridgetriebe 16 möglicherweise ein Getriebekasten, der mit einer elektrischen Maschine 14 verbunden ist, und die Kraftmaschine 18 ist möglicherweise nicht vorhanden.
Die Traktionsbatterie 24 liefert nicht nur Energie für den Vortrieb, sondern kann auch Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme liefern. Ein typisches System kann ein Gleichstromumrichtermodul 28 beinhalten, das die Hochspannungsgleichstromabgabe der Traktionsbatterie 24 in eine Niederspannungsgleichstrommenge umformt, die auf andere Fahrzeuglasten abgestimmt ist. Andere Hochspannungslasten wie Kompressoren und Elektroheizkörper lassen sich ohne die Nutzung eines Gleichstromumrichtermoduls 28 direkt mit der Hochspannung verbinden. In einem typischen Fahrzeug sind die Niederspannungssysteme mit einer Reservebatterie 30 (z. B. einer 12V-Batterie) elektrisch verbunden.
Ein elektronisches Batteriesteuermodul (Battery Electronic Control Module, BECM) 33 kann in Kommunikation mit der Traktionsbatterie 24 sein. Das BECM 33 dient möglicherweise als Steuereinrichtung für die Traktionsbatterie 24 und beinhaltet möglicherweise auch ein elektronisches Überwachungssystem, das die Temperatur und den Ladezustand jeder der Batteriezellen regelt. Die Traktionsbatterie 24 kann einen Temperaturfühler 31 wie einen Thermistor oder ein anderes Temperaturanzeigegerät aufweisen. Der Temperaturfühler 31 kann in Kommunikation mit dem BECM 33 sein, um Temperaturdaten hinsichtlich der Traktionsbatterie 24 zu liefern. Der Temperaturfühler 31 kann sich auch auf oder nahe bei den Batteriezellen innerhalb der Traktionsbatterie 24 befinden. Es ist auch vorgesehen, dass mehr als nur ein Temperaturfühler 31 zum Überwachen der Temperatur der Batteriezellen genutzt werden kann.
Das Fahrzeug 12 ist zum Beispiel möglicherweise ein Elektrofahrzeug wie ein PHEV, ein FHEV, ein MHEV oder ein BEV, in dem die Traktionsbatterie 24 von einer externen Stromquelle 36 wiederaufgeladen werden kann. Die externe Stromquelle 36 kann eine Verbindung zu einer elektrischen Steckdose sein. Die externe Stromquelle 36 kann mit der Elektrofahrzeugladestation (Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE) 38 elektrisch verbunden sein. Die EVSE 38 kann Schaltungs- und Steuerelemente zum Einstellen und Regeln der Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Stromquelle 36 und dem Fahrzeug 12 bereitstellen. Die externe Stromquelle 36 kann elektrischen Gleich- oder Wechselstrom an die EVSE 38 liefern. Die EVSE 38 kann einen Ladestecker 40 zum Einführen in einen Ladeanschluss 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen. Der Ladeanschluss 34 kann ein Anschluss von einem beliebigen Typ sein, der derart ausgestaltet ist, dass er Strom von der EVSE 38 an das Fahrzeug 12 überträgt. Der Ladeanschluss 34 kann mit einem Ladegerät oder einem bordeigenen Stromumrichtermodul 32 elektrisch verbunden sein. Das Stromumrichtermodul 32 kann den von der EVSE 38 zugeführten Strom konditionieren, um die richtigen Spannungs- und Strompegel an die Traktionsbatterie 24 zu liefern. Das Stromumrichtermodul 32 kann mit der EVSE 38 über eine Schnittstelle kommunizieren, um die Zuführung von Strom an das Fahrzeug 12 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 40 kann Stifte aufweisen, die in korrespondierende Ausnehmungen des Ladeanschlusses 34 passen.
Die verschiedenen Komponenten, die erörtert werden, können eine oder mehrere assoziierte Steuereinrichtungen zum Steuern und Überwachen des Betriebs der Komponenten aufweisen. Die Steuereinrichtungen können über einen seriellen Bus (z. B. Controller Area Network (CAN)) oder über diskrete Leiter kommunizieren.
Die Batteriezellen, etwa eine prismatische Zelle, können elektrochemische Zellen beinhalten, die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umformen. Prismatische Zellen können ein Gehäuse, eine positive Elektrode (Kathode) und eine negative Elektrode (Anode) beinhalten. Aufgrund eines Elektrolyts können sich während einer Entladung Ionen zwischen der Anode und der Kathode bewegen und während einer Wiederaufladung dann zurückwandern. Aufgrund von Polen kann Strom aus der Zelle herausfließen und dann vom Fahrzeug genutzt werden. Die Pole jeder Batteriezelle können, wenn sie in einer Anordnung mit mehreren Batteriezellen positioniert sind, an entgegengesetzten Polen (positiv und negativ) zueinander benachbart ausgerichtet sein und eine Sammelschiene kann das Herstellen einer Reihenschaltung zwischen den mehreren Batteriezellen unterstützen. Die Batteriezellen können auch parallel eingerichtet sein, sodass gleichartige Pole (positiv und positiv oder negativ und negativ) zueinander benachbart sind. Zum Beispiel können zwei Batteriezellen mit positiven Polen, die zueinander benachbart sind, und die nächsten zwei Zellen mit negativen Polen, die zueinander benachbart sind, eingerichtet sein. In diesem Beispiel kann die Sammelschiene Pole von allen vier Zellen kontaktieren.
Die Traktionsbatterie 24 kann mittels eines Flüssigkeitsthermomanagementsystems, eines Luftthermomanagementsystems oder eines anderen Verfahrens, wie aus dem Stand der Technik bekannt, erwärmt und/oder gekühlt werden. In einem Beispiel für ein Flüssigkeitsthermomanagementsystem und unter jetziger Bezugnahme auf 2 kann die Traktionsbatterie 24 eine Batteriezellenanordnung 88 beinhalten, die als von einer Thermoplatte 90 getragen gezeigt wird, welche durch ein Thermomanagementsystem zu erwärmen und/oder zu kühlen ist. Die Batteriezellenanordnung 88 kann eine Vielzahl von zueinander benachbart positionierten Batteriezellen 92 und Strukturkomponenten beinhalten. Das Gleichstromumrichtermodul 28 und/oder das BECM 33 können auch eine Kühlung und/oder Erwärmung unter bestimmen Betriebsbedingungen erfordern. Eine Thermoplatte 91 kann das Gleichstromumrichtermodul 28 und das BECM 33 tragen und das Thermomanagement dabei unterstützen. Zum Beispiel kann das Gleichstromumrichtermodul 28 während der Spannungsumformung Wärme erzeugen, die möglicherweise abgeleitet werden muss. Alternativ können die Thermoplatten 90 und 91 in fluidischer Kommunikation miteinander sein und einen gemeinsamen Fluideinlassanschluss und einen gemeinsamen Auslassanschluss haben.
In einem Beispiel ist die Batteriezellenanordnung 88 möglicherweise so an der Thermoplatte 90 montiert, dass nur eine Oberfläche, von jeder der Batteriezellen 92, etwa eine tiefer gelegene Oberfläche, in Kontakt mit der Thermoplatte 90 ist. Die Thermoplatte 90 und einzelne Batteriezellen 92 können Wärme untereinander übertragen, um die Regelung der thermischen Konditionierung der Batteriezellen 92 innerhalb der Batteriezellenanordnung 88 während des Fahrzeugbetriebs zu unterstützen. Eine gleichmäßige Thermofluidverteilung und eine hohe Wärmeübertragungsfähigkeit sind zwei bezüglich der Thermoplatte 90 zu berücksichtigende Faktoren, um ein effektives Thermomanagement der Batteriezellen 92 innerhalb der Batteriezellenanordnungen 88 und anderer Komponenten darum herum zu ermöglichen. Da sich Wärme zwischen der Thermoplatte 90 und dem Thermofluid durch Leitung und Konvektion überträgt, ist der Oberflächeninhalt in einem Thermofluidströmungsfeld wichtig für eine effektive Wärmeübertragung, sowohl zum Abführen von Wärme als auch zum Erwärmen der Batteriezellen 92 bei kalten Temperaturen. Zum Beispiel wird durch das Laden und Entladen der Batteriezellen Wärme erzeugt, die sich negativ auf das Leistungsverhalten und die Lebensdauer der Batteriezellenanordnung 88 auswirken kann, falls sie nicht abgeführt wird. Alternativ kann die Thermoplatte 90 auch Wärme an die Batteriezellenanordnung 88 liefern, wenn sie kalten Temperaturen ausgesetzt wird.
Die Thermoplatte 90 kann einen oder mehrere Kanäle 93 und/oder einen Hohlraum beinhalten, um Thermofluid durch die Thermoplatte 90 zu verteilen. Die Thermoplatte 90 beinhaltet zum Beispiel möglicherweise einen Einlassanschluss 94 und einen Auslassanschluss 96, die in Kommunikation mit den Kanälen 93 stehen können, um das Thermofluid bereitzustellen und umzuwälzen. Die Positionierung des Einlassanschlusses 94 und des Auslassanschlusses 96 relativ zu den Batteriezellenanordnungen 88 kann variieren. Zum Beispiel, und wie in 2 gezeigt, können der Einlassanschluss 94 und der Auslassanschluss 96 relativ zu den Batteriezellenanordnungen 88 zentral positioniert sein. Der Einlassanschluss 94 und der Auslassanschluss 96 können auch seitlich an den Batteriezellenanordnungen 88 positioniert sein. Alternativ kann die Thermoplatte 90 einen Hohlraum (nicht gezeigt) in Kommunikation mit dem Einlassanschluss 94 und dem Auslassanschluss 96 definieren, um das Thermofluid bereitzustellen und umzuwälzen. Die Thermoplatte 91 kann einen Einlassanschluss 95 und einen Auslassanschluss 97 beinhalten, um Thermofluid zu- und abzuführen. Wahlweise kann ein Wärmeleitmaterial (nicht gezeigt) zum Beispiel in Form einer Schicht, einer Paste, eines Klebers oder eines Haftmittels auf die Thermoplatte 90 und/oder 91 unter der Batteriezellenanordnung 88 und/oder dem Gleichstromumrichtermodul 28 bzw. dem BECM 33 aufgebracht sein. Die Schicht aus Wärmeleitmaterial kann die Wärmeübertragung zwischen der Batteriezellenanordnung 88 und der Thermoplatte 90 verbessern, indem sie zum Beispiel hohle Bereiche und/oder Lufteinschlüsse zwischen den Batteriezellen 92 und der Thermoplatte 90 auffüllt. Das Wärmeleitmaterial kann auch eine Elektroisolierung zwischen der Batteriezellenanordnung 88 und der Thermoplatte 90 ermöglichen. Ein Batterieträger 98 kann die Thermoplatte 90, die Thermoplatte 91, die Batteriezellenanordnung 88 und andere Komponenten tragen. Der Batterieträger 98 kann eine oder mehrere Ausnehmungen zum Aufnehmen von Thermoplatten beinhalten.
Es können unterschiedliche Batteriepackausgestaltungen verfügbar sein, um einzelnen Fahrzeugvariablen, unter anderem Unterbringungsbeschränkungen und dem Strombedarf, Rechnung zu tragen. Die Batteriezellenanordnung 88 kann innerhalb einer Abdeckung oder eines Gehäuses (nicht gezeigt) enthalten sein, um die Batteriezellenanordnung 88 und andere Komponenten darum herum, etwa das Gleichstromumrichtermodul 28 und das BECM 33, zu schützen und einzufassen. Die Batteriezellenanordnung 88 kann an etlichen unterschiedlichen Stellen positioniert sein, zum Beispiel unter anderem unter einem Vordersitz, unter einem Rücksitz oder hinter dem Rücksitz des Fahrzeugs. Es ist jedoch vorgesehen, dass die Batteriezellenanordnung 88 an einer beliebigen geeigneten Stelle im Fahrzeug 12 positioniert sein kann.
3A zeigt ein Beispiel für einen Abschnitt einer Traktionsbatteriebaugruppe mit einem Luftthermomanagementsystem und einem Paar von Batteriezellenanordnungen 120, die voneinander beabstandet sind. Die Batteriezellenanordnungen 120 können eine Vielzahl von Batteriezellen 122 beinhalten, wie in 3B gezeigt. Die Batteriezellen 122 sind in einer in gewisser Hinsicht herkömmlichen gestapelten Orientierung eingerichtet. Ein Paar von Endplatten 124 kann sich an gegenüberliegenden Endflächen der Batteriezellenanordnungen 120 befinden und kann das Halten der Batteriezellen 122 dazwischen unterstützen. Die Endplatten 124 sind mit den jeweiligen Batteriezellenanordnungen 120 zum Beispiel möglicherweise so eingerichtet, dass an den gegenüberliegenden Endflächen der Batteriezellenanordnungen 120 eine Druckkraft ausgeübt wird. Die Batteriezellenanordnungen 120 sind zum Beispiel möglicherweise an einem Batterieträger 128 angebracht. Es wird ein Abschnitt eines Traktionsbatteriegehäuses 132 gezeigt, das die Batteriezellenanordnungen 120 und die Endplatten 124 einhausen kann. Ein in die X-Richtung weisender Pfeil 134 kann eine Vorwärts- und eine Rückwärtsrichtung eines die Batteriezellenanordnungen 120 beinhaltenden Fahrzeugs darstellen. Ein in die Y-Richtung weisender Pfeil 136 kann eine Querrichtung des Fahrzeugs darstellen. In diesem Beispiel sind die Batteriezellen 122 der zwei Batteriezellenanordnungen 120 in einer rechteckigen Ausbildung zum Kühlen durch das Luftthermomanagementsystem orientiert. In dieser rechteckigen Ausbildung zeigen die Pfeile 138 Beispiele für Luftstromwege in das Traktionsbatteriegehäuse 132 hinein, die entlang der Außenabschnitte des Traktionsbatteriegehäuses 132 in der Y-Richtung verlaufen. Die Pfeile 142 zeigen Beispiele für Luftstromwege, die in der X-Richtung über die und zwischen den Batteriezellen 122 verlaufen, um zum Beispiel das Kühlen der Batteriezellen 122 zu unterstützen. Wie gezeigt, macht der Luftstrom eine Wendung von ungefähr neunzig Grad, um sich in der X-Richtung zu bewegen. Der Pfeil 144 zeigt ein Beispiel für einen Luftstromweg für aus dem Traktionsbatteriegehäuse 132 in der Y-Richtung austretende Luft, nachdem dieser erneut eine Wendung von ungefähr neunzig Grad vom Weg der sich über die Batteriezellen 122 bewegenden Luft gemacht hat. Die zwei Batteriezellenanordnungen 120 definieren eine X-Länge, die gleich einer Abmessung 150 ist.
4A zeigt ein Beispiel für einen Abschnitt einer anderen Traktionsbatteriebaugruppe, die ein Luftthermomanagementsystem und ein Paar gewinkelter Batteriezellenanordnungen 160, die voneinander beabstandet sind, aufweisen kann. Die Batteriezellenanordnungen 160 können eine Vielzahl von Batteriezellen 162 beinhalten, wie in 4B gezeigt. Jede Batteriezelle 162 kann ein Paar gegenüberliegender Seitenflächen 162a und ein Paar gegenüberliegender Vorderflächen 162b beinhalten. Jede Batteriezelle 162 kann auch vier vertikale Kanten 162c beinhalten. Ein Paar von Endplatten 164 kann sich an in Längsrichtung gegenüberliegenden Enden der Batteriezellenanordnungen 160 befinden und kann das Halten der Batteriezellen 162 dazwischen unterstützen. Die Endplatten 164 sind zum Beispiel möglicherweise mit den jeweiligen Batteriezellenanordnungen 160 so eingerichtet, dass auf die Batteriezellen 162 eine Druckkraft ausgeübt wird. Die Batteriezellenanordnungen 160 können von einer Trägerkomponente, etwa einem Batterieträger 168, getragen werden. Die Batteriezellenanordnungen 160 können auch von Abstandshaltern, Haltemerkmalen und/oder Schienen, die am Batterieträger 168 und an den Endplatten 164 montiert sind, wie unten weiter beschrieben, getragen und gehalten werden. Ein Abschnitt eines Traktionsbatteriegehäuses 172 ist gezeigt, das die Batteriezellenanordnungen 160 und die Endplatten 164 einhausen kann. Ein in die X-Richtung weisender Pfeil 176 stellt eine Vorwärts- und eine Rückwärtsrichtung eines die Batteriezellenanordnungen 160 beinhaltenden Fahrzeugs dar. Ein in die Y-Richtung weisender Pfeil 178 stellt eine Querrichtung des Fahrzeugs dar. In diesem Beispiel und im Gegensatz zum in 3A gezeigten Beispiel sind die Batteriezellen 162 der Batteriezellenanordnungen 160 in einer Gefiederausbildung zum Kühlen durch das Luftthermomanagementsystem orientiert.
In der Gefiederausbildung sind die Batteriezellen 162 zum Beispiel möglicherweise gestapelt, sodass die Mitten der Batteriezellen 162 entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse 181 ausgerichtet sind und sodass Außenabschnitte der Batteriezellen 162 Stufenausgestaltungen ausbilden, die sich entlang Längsseiten der Batteriezellenanordnungen 160 erstrecken. In diesem Beispiel können die Seitenflächen 162a, die Vorderflächen 162b und die vertikalen Kanten 162c die Stufenausgestaltung der Außenabschnitte der Batteriezellen 162 mindestens teilweise definieren. Eine „Stufenausgestaltung“, wie hierin genutzt, beinhaltet auch Rechteckwellenausgestaltungen.
In der Gefiederausbildung können die Batteriezellen 162 so eingerichtet sein, dass sie eine Vielzahl von Durchgängen untereinander definieren, die relativ zur in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse 181 diagonal orientiert sein können. Die Durchgänge können einen Weg für Luftströme bereitstellen, um das Thermomanagement der Batteriezellen 162 zu unterstützen, und/oder können einen Raum für Zellenabstandshalter bereitstellen. Zum Beispiel ist ein Einlass (nicht gezeigt) des Traktionsbatteriegehäuses 172 möglicherweise in fluidischer Kommunikation mit den Durchgängen, sodass Luft in Längsrichtung vom Einlass her strömt und dann diagonal zwischen den Batteriezellen 162 relativ zur in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse 181 strömt. Die Batteriezellen 162 können in einem spitzen Winkel relativ zu einer Baugruppenmittellinienachse 183 zwischen den Anordnungen orientiert sein, die sich parallel zu den in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachsen 181 erstreckt.
Die Pfeile 180 zeigen Beispiele für Luftstromwege in das Traktionsbatteriegehäuse 172 hinein, die in der Y-Richtung verlaufen. Die Pfeile 182 zeigen Beispiele für Luftstromwege, die über die und zwischen den Batteriezellen 162 entsprechend einem Winkel der Orientierung der Batteriezellen 162 verlaufen, um zum Beispiel das Kühlen der Batteriezellen 162 zu unterstützen. Wie in diesem Beispiel gezeigt und in 4C weiter veranschaulicht, macht der Luftstrom in der Gefiederausbildung eine Wendung von ungefähr sechzig Grad (dargestellt als Winkel 182a), um sich über die und zwischen den Batteriezellen 162 zu bewegen. Im Vergleich zum Neunzig-Grad-Winkel, wie im Beispiel von 3A gezeigt, kann der Luftstrom in der Gefiederausbildung mit einem Wendungswinkel von kleiner als neunzig Grad erhöht werden, bei dem der Luftstrom aus der Y-Richtung kommt, um die Batteriezellen 162 zu kühlen. Der verkleinerte Winkel, bei dem der Luftstrom aus der Y-Richtung kommt, kann auch einen allgemeinen Druckabfall des Systems verringern, da der Änderungswinkel, in dem die Luft durch die Batteriezellenanordnungen 160 strömt, verringert wird. Der Pfeil 184 zeigt ein Beispiel für einen Luftstromweg für über die und zwischen den Batteriezellen 162 strömende Luft auf ihrer Strecke, bevor sie aus dem Traktionsbatteriegehäuse 132 in der Y-Richtung austritt, nachdem dieser eine Wendung von im Wesentlichen dreißig Grad (dargestellt als Winkel 182b) vom Weg der sich über die Batteriezellen 162 bewegenden Luft gemacht hat. Wenngleich von Winkeln 182a und 182b, die ungefähr sechzig Grad bzw. dreißig Grad betragen, die Rede ist, ist vorgesehen, dass noch andere Ausgestaltungen der Batteriezellen 162 verfügbar sind, die alternative Winkel für Wendungen verwenden können, über die sich Luftströme bewegen können, um das Kühlen der Batteriezellen 162 zu unterstützen.
Die Gefiederausbildung der Batteriezellen 162 kann im Vergleich mit der rechteckigen Ausbildung der Batteriezellen 122 den Unterbringungsraum reduzieren. Die zwei Batteriezellenanordnungen 160 definieren zum Beispiel möglicherweise eine X-Länge, die gleich einer Abmessung 186 ist. Angenommen, die Batteriezellen 122 und die Batteriezellen 162 sind gleich groß, so ist die Abmessung 186 kleiner als die Abmessung 150. Die kürzere Abmessung 186 kann zusätzliche Traktionsbatterieplatzierungsmöglichkeiten innerhalb des Fahrzeugs eröffnen. Zum Beispiel bieten Fahrzeuge mit schmalen Rücksitzen möglicherweise nicht genügend Raum, um eine Traktionsbatterie darunter zu platzieren. In derartigen Fahrzeugen ist die Traktionsbatterie, die die rechteckige Ausbildung der Batteriezellenanordnungen 120 beinhaltet, wie in 3A gezeigt, möglicherweise nicht dafür geeignet, während die Traktionsbatterie, die die Gefiederausbildung der Batteriezelle 162 beinhaltet, dafür geeignet sein kann. 4D zeigt die Batteriezellenanordnungen 160 in einer Ausgestaltung, die für ein Flüssigkeitsthermomanagementsystem geeignet sein kann, in welcher die Batteriezellenanordnungen 160 näher beieinander sind, als wenn sie mit dem Luftthermomanagementsystem verwendet werden, daher kann die Abmessung 187 kleiner ausfallen als die Abmessung 150 und die Abmessung 186. In diesem Beispiel kann der Batterieträger 168 eine Ausnehmung beinhalten, um eine Thermoplatte (nicht gezeigt) zur Nutzung mit dem Flüssigkeitsthermomanagementsystem aufzunehmen. Die Thermoplatte kann in thermischer Kommunikation mit den Batteriezellen 162 sein, um Wärme davon abzuleiten.
Die Batteriezellenanordnungen 160 in der Gefiederausbildung können auch Strukturkomponenten beinhalten, um das Beaufschlagen der Batteriezellen 162 mit Druck zu unterstützen. Diese Komponenten können das Verhindern von Verschiebungen der Batteriezellen 162 unterstützen, indem sie unter bestimmten Bedingungen bezüglich des Winkels der Orientierung der Batteriezellen 162 eine Strukturverstärkung ermöglichen.
5 zeigt ein Beispiel für eine Tragstruktur 300 zum Tragen und Halten der Zellenanordnungen 160. Die Tragstruktur 300 kann das Paar von Endplatten 164, ein Paar oberer Halteträger 306 und ein Paar unterer Halteträger 308 beinhalten (nur einer der unteren Halteträger 308 ist in 5 sichtbar). Die 6A und 6B sind perspektivische Ansichten der Endplatten 164. Die Endplatten 164 können eine dreieckige Prismaform oder Keilform aufweisen und können je eine Innenfläche 312, eine Außenfläche 314 und Seitenflächen 316 beinhalten. Eine „Prismaform“, die dreieckig oder rechteckig ist, wie hierin für Bezugnahmen auf eine Komponente genutzt, bedeutet nicht zwangsläufig eine geometrisch perfekte Prismaform. Zum Beispiel können Merkmale oder Elemente der Komponente wie Ausnehmungen, Überstände oder Fertigungsfehler derart beschaffen sein, dass die Komponente zwar im Großen und Ganzen prismaförmig ist, aber nicht zwangsläufig eine geometrisch perfekte Prismaform aufweist. Wenngleich die 6A und 6B die Endplatte 164 mit zwei Seitenflächen 316 zeigen, ist vorgesehen, dass eine Ausgestaltung der Endplatte 164 auch nur eine Seitenfläche 316 beinhalten kann, sodass eine Draufsicht auf die Endplatte 164 an ein Dreieck erinnert. Die Innenflächen 312 der Endplatten 164 können Ebenen definieren, die parallel zueinander sind. „Parallel“, wie hierin genutzt, um auf Orientierungen zwischen Komponenten oder Achsen Bezug zu nehmen, bedeutet nicht zwangsläufig eine geometrisch perfekte Parallelität. Komponenten sind zum Beispiel möglicherweise ein wenig gegeneinander versetzt, zum Beispiel während eines Zusammenbauprozesses, und können daher im Wesentlichen parallel zueinander sein, statt geometrisch perfekt parallel. Die Innenflächen 312 können in einem Winkel 412 relativ zu der in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse 181 oder den oberen Halteträgern 306 oder den unteren Halteträgern 308 orientiert sein, wie in 6C gezeigt. Der Winkel 412 kann ein spitzer Winkel sein. Die Außenflächen 314 der Endplatten 164 können Ebenen definieren, die parallel zueinander sind. Die Endplatten 164 können je ein Paar oberer Innenecken 322 definieren. Die oberen Halteträger 306 können zwischen den oberen Innenecken 322 der Endplatten 164 verlaufen. Es ist vorgesehen, dass die oberen Halteträger 306 und die unteren Halteträger 308 aus mehr als einer eingreifenden Komponente bestehen oder eine einzelne Komponente sein können. Die oberen und die unteren Tragschienen können zum Beispiel mit der Tragstruktur 300 verwendet werden, um zwischen den Endplatten 164 zu verlaufen. Diese oberen und unteren Schienen können die jeweiligen Abstandshalterführungen 332, die jeweiligen Zellenführungen 336 und die jeweiligen Schindelformstücke 354 definieren. Alternativ können die Abstandshalterführungen 332, die Zellenführungen 336 und die Schindelformstücke 354 am jeweiligen oberen Halteträger 306 und am jeweiligen unteren Halteträger 308 angebracht sein.
Die Endplatten 164 und die oberen Halteträger 306 und/oder die unteren Halteträger 308 können ein rechteckiges Prisma definieren. Die Endplatten 164, die oberen Halteträger 306 und die unteren Halteträger 308 können miteinander so eingerichtet sein, dass sie Druckkräfte gegen die Batteriezellen 162 erzeugen und die Batteriezellen 162 dazwischen halten. Die oberen Halteträger 306 und die unteren Halteträger 308 können Führungen beinhalten, um das Orientieren der Batteriezellen 162 und einer Vielzahl von Zellenabstandshaltern 330 in einem Winkel zu unterstützen, der parallel zu einem Winkel der Orientierung der Innenflächen 312 der Endplatten 164 ist.
Die 7A und 7B zeigen zum Beispiel ein Beispiel für die Abstandshalterführungen 332 und die Zellenführungen 336, die von einem Abschnitt der oberen Halteträger 306 definiert werden. Die Abstandshalterführungen 332 können so bemessen sein, dass sie einen Abschnitt einer oberen Ecke eines der Zellenabstandshalter 330 aufnehmen und in einem Winkel orientieren, der zum Winkel der Innenflächen 312 der Endplatten 164 parallel ist. Die Abstandshalterführungen 332 und die Zellenführungen 336 können Verlängerungen von den oberen Halteträgern 306 sein, welche die Zellenabstandshalter 330 bzw. die Batteriezellen 162 kontaktieren und halten können. Alternativ sind die Abstandshalterführungen 332 und die Zellenführungen 336 zum Beispiel möglicherweise Einkerbungen oder Aushöhlungen in den oberen Halteträgern 306. Die Zellenführungen 336 können so bemessen sein, dass sie einen Abschnitt einer oberen Ecke der Batteriezellen 162 aufnehmen und in einem Winkel orientieren, der zum Winkel der Innenflächen 312 der Endplatten 164 parallel ist. Die Abstandshalterführungen 332 und die Zellenführungen 336 können miteinander so eingerichtet und beabstandet sein, dass zwischen den Zellenabstandshaltern 330 Durchgänge definiert werden. Die Batteriezellen 162 können in bestimmten Thermomanagementsystemen, etwa einem Luftthermomanagementsystem, innerhalb mindestens eines Abschnitts der Durchgänge gesetzt sein und die Durchgänge können zudem einen Weg bereitstellen, über den Luft strömen und das Kühlen der Batteriezellen 162 unterstützen kann.
8 zeigt ein Beispiel für einen Luftsystemabstandshalter 342, der als zwischen Abschnitten der oberen Halteträger 306 und der unteren Halteträger 308 gehalten gezeigt wird. Der Luftsystemabstandshalter 342 kann mit einem luftgekühlten Thermomanagementsystem verwendet werden. Der Luftsystemabstandshalter 342 kann eine oder mehrere Rippen 346 definieren. Die Rippen 346 können sich über den Luftsystemabstandshalter 342 erstrecken und das Definieren von Wegen oder Durchgängen für Luftströme zwischen dem Luftsystemabstandshalter 342 und den benachbarten Batteriezellen 162 unterstützen. Ein Basisträger 348 kann einen tiefer gelegenen Abschnitt des Luftsystemabstandshalters 342 halten und auch das Eingrenzen von Luftströmen innerhalb der Durchgänge unterstützen. Der Basisträger 348 kann auch als elektrischer Isolator für die Batteriezellen 162 wirken.
9 zeigt ein Beispiel für einen Flüssigkeitssystemabstandshalter 350, der als zwischen Abschnitten der oberen Halteträger 306 und der unteren Halteträger 308 gehalten gezeigt wird. Der Flüssigkeitssystemabstandshalter 350 kann mit einem flüssigkeitsgekühlten Thermomanagementsystem verwendet werden. Ein tiefer gelegener Abschnitt des Flüssigkeitssystemabstandshalters 350 kann eine tragende Oberfläche wie eine Thermoplatte (nicht gezeigt) kontaktieren, um das Ableiten von Wärme von den Batteriezellen 162 an die Thermoplatte zu unterstützen. Die Schindelformstücke 354 können sich von den unteren Halteträgern 308 wegerstrecken, wie in den 8 und 9 gezeigt. Die Schindelformstücke 354 können so bemessen sein, dass sie untere Eckabschnitte der Luftsystemabstandshalter 342, der Flüssigkeitssystemabstandshalter 350 und der Batteriezellen 162 aufnehmen. Die Schindelformstücke 354 können die Abstandshalterführungen 332 und die Zellenführungen 336 beim Halten der Zellenabstandshalter und der Batteriezellen 162 unterstützen, um Verschiebungen der Batteriezellen 162 unter bestimmten Bedingungen zu verhindern oder gering zu halten.
10 zeigt zum Beispiel eine detaillierte Ansicht eines Abschnitts der Batteriezellenanordnungen 160, die Zonen oder Bereiche 220 beinhalten, in denen die oberen Halteträger 306 das Verhindern oder Geringhalten von Verschiebungen der Batteriezellen 162 unterstützen können, wenn sie in der Gefiederausbildung orientiert sind. In diesen Bereichen 220 kann ein Winkel der Orientierung der Batteriezellen 162 derart sein, dass sich die Batteriezellen 162 bei auf die Batteriezellen 162 ausgeübten Druckkräften verschieben. 11 zeigt zum Beispiel eine beispielhafte Draufsicht auf zwei der Batteriezellen 162, die in der Gefiederausbildung orientiert sind. Die Batteriezellen 162 können in einem Winkel Θ relativ zu den gegenüberliegenden Vorderflächen 162b der Batteriezellen 162 und der in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse 181 orientiert sein. Der Winkel Θ basiert möglicherweise auf einem Reibungskoeffizienten einer Oberfläche, die die Batteriezellen 162 trägt, und den Druckkräften, die zu Haltezwecken auf die Batteriezellen 162 ausgeübt werden. Die Reibung kann die Batteriezellen 162 zum Beispiel unter Druck und jenseits bestimmter Gradwerte für den Winkel Θ möglicherweise nicht stabilisieren. Gradwerte für den Winkel Θ, bei denen die Batteriezellen 162 stabil sind, wenn Druckkräfte ausgeübt werden, können mit stabiler Gradwert bezeichnet werden. Gradwerte für den Winkel Θ, bei denen sich die Batteriezellen 162 verschieben, wenn Druckkräfte ausgeübt werden, können mit Verschiebungswinkelwert bezeichnet werden. Der Winkel Θ kann aufgrund variierender Reibungskoeffizienten für die Oberflächen, die die Batteriezellen 162 tragen, und variierender Druckkräfte, die auf die Batteriezellen 162 ausgeübt werden können, für unterschiedliche Traktionsbatteriebaugruppen unterschiedliche stabile Winkelwerte und Verschiebungswinkelwerte aufweisen. In einem Beispiel beträgt der Winkel Θ zwischen neunzig Grad und 68,2 Grad.
Wenngleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen von den Ansprüchen abgedeckten Formen beschreiben. Die in der Patentschrift genutzten Wörter sind beschreibende und keine einschränkenden Wörter, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und vom Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, lassen sich die Merkmale verschiedener Ausführungsformen so kombinieren, dass weitere Ausführungsformen der Offenbarung ausgebildet werden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen so beschrieben werden hätten können, dass sie gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich eines oder mehrerer gewünschter Charakteristika Vorteile mit sich bringen oder bevorzugt werden, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder Charakteristika beeinträchtigt sein können, um gewünschte übergreifende Systemeigenschaften zu erzielen, die von der speziellen Anwendung und Implementierung abhängen. Zu diesen Eigenschaften können unter anderem die Kosten, die Stärke, die Haltbarkeit, die Lebenszykluskosten, die Vermarktbarkeit, das Aussehen, die Unterbringung, die Größe, die Gebrauchstauglichkeit, das Gewicht, die Fertigungsfreundlichkeit, die Einfachheit des Zusammenbaus etc. gehören. Demzufolge liegen Ausführungsformen, die hinsichtlich eines oder mehrerer Charakteristika derart beschrieben werden, dass sie weniger wünschenswert sind als andere Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für konkrete Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Traktionsbatteriebaugruppe, umfassend: eine Trägerkomponente und eine Batteriezellenanordnung, das von der Trägerkomponente getragen wird und mehrere Zellen aufweist, die derart gestapelt sind, dass die Zellenmitten entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse ausgerichtet sind und Außenabschnitte der Zellen Stufenausgestaltungen ausbilden, die sich entlang beider Längsseiten der Anordnung erstrecken.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Zellen jeweils gegenüberliegende Vorderflächen aufweisen, die mit einem stabilen Winkelwert von weniger als neunzig Grad relativ zur in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse orientiert sind, der durch einen Reibungskoeffizienten der Trägerkomponente und einem Betrag an Druckkräften, die auf die Anordnung ausgeübt werden, diktiert wird, so dass Reibung die Zellen am Verschieben hindert.
Baugruppe nach Anspruch 2, wobei die Zellen ferner jeweils Seitenflächen aufweisen, die sich zwischen den gegenüberliegenden Vorderflächen erstrecken, und wobei die Seitenflächen und die Vorderflächen vier vertikale Zellkanten definieren, um die Stufenausgestaltung der Außenabschnitte der Zellen zumindest teilweise zu definieren.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Zellen jeweils gegenüberliegende Vorderflächen aufweisen, die mit einem Verschiebungswinkelwert von weniger als neunzig Grad relativ zur in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse orientiert sind, der durch einen Reibungskoeffizienten einer Oberfläche der Trägerkomponente und einem Betrag an Druckkräften, die auf die Anordnung ausgeübt werden, diktiert wird, so dass Reibung die Zellen nicht am Verschieben hindert.
Baugruppe nach Anspruch 4, ferner umfassend einen vierseitigen Rahmen, der an der Trägerkomponente befestigt und derart mit der Batteriezellenanordnung angeordnet ist, dass die Zellen seitlich zusammengedrückt werden.
Baugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Gehäuse, das an der Trägerkomponente befestigt ist, so dass sich die Batteriezellenanordnung darin befindet, und einen Einlass zum Liefern von Luftströmung an die mehreren Zellen definiert, wobei die Zellen unter Ausbildung mehrerer dazwischenliegender diagonaler Durchgänge voneinander beabstandet sind, und wobei sich die Durchgänge mit dem Einlass in Fluidverbindung befinden, so dass Luft diagonal zwischen den Zellen relativ zur in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse strömt.
Baugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Thermoplatte, die an der Trägerkomponente befestigt ist, wobei sich die mehreren Zellen mit der Thermoplatte in Wärmeverbindung befinden, um Wärme daran abzugeben.
Traktionsbatteriebaugruppe, umfassend: eine Batteriezellenanordnung mit mehreren Zellen, die in Gefiederausbildung gestapelt sind, so dass die Außenabschnitte der Zellen eine im Wesentlichen gleichförmige Stufenausgestaltungen ausbilden, die sich längs entlang beider Seiten der Anordnung erstrecken, wobei die Zellen zur Definition mehrerer dazwischenliegender diagonal orientierter Durchgänge relativ zu einer in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse angeordnet sind.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei die Zellen jeweils zwischen gegenüberliegenden Vorderflächen erstreckende Seitenflächen aufweisen, und wobei die Seitenflächen und die Vorderflächen vier vertikale Zellkanten definieren, um die die im Wesentlichen gleichförmige Stufenausgestaltung ausbildenden Außenabschnitte der Zellen zumindest teilweise zu definieren.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei die Batteriezellenanordnung in einem Gehäuse enthalten ist, das einen Einlass definiert, der sich mit den mehreren Durchgängen in Fluidverbindung befindet, so dass Luftströmung von dem Einlass in eine erste Längsrichtung und über die Zellen in eine zweite Diagonalrichtung, die von den mehreren Durchgängen definiert ist, läuft.
Baugruppe nach Anspruch 8, ferner umfassend eine Thermoplatte, die mit den mehreren Zellen zur Abgabe von Wärme davon in Wärmeverbindung steht und angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei die Diagonalorientierung der Durchgänge parallel zu den Zellen verläuft, die in einem Winkel von zwischen neunzig Grad relativ zur in Längsrichtung verlaufenden Anordnungsmittelachse und einem stabilen Winkel, der durch einen Reibungskoeffizienten einer Oberfläche einer die Zellen tragenden Komponente und einem Betrag an auf die Anordnung ausgeübten Druckkräften diktiert wird, orientiert sind.
Baugruppe nach Anspruch 8, ferner umfassend einen vierseitigen Rahmen, der am Träger befestigt und mit der Batteriezellenanordnung angeordnet ist, so dass die Zellen seitlich zusammengedrückt werden.
Traktionsbatteriebaugruppe, umfassend: einen Batterieträger und erste und zweite Batteriezellenanordnungen, die von dem Träger getragen werden und voneinander beabstandet sind, wobei die Zellen der ersten und zweiten Anordnungen in einer Gefiederausbildung angeordnet sind, so dass jede Zelle in einem spitzen Winkel relativ zu einer Baugruppenmittellinienachse zwischen den Anordnungen orientiert ist.
Baugruppe nach Anspruch 14, wobei die Zellen innerhalb der ersten und zweiten Anordnungen voneinander beabstandet sind, um dazwischen Durchgänge zu definieren.
Baugruppe nach Anspruch 14, ferner umfassend eine Thermoplatte, die sich in einer Ausnehmung des Batterieträgers und mit den Anordnungen in Wärmekommunikation befindet.
Baugruppe nach Anspruch 14, ferner umfassend einen Rahmen zum seitlichen Zusammendrücken der Anordnungen, und wobei der spitze Winkel zwischen neunzig Grad und achtundsechzig Grad liegt.
Baugruppe nach Anspruch 14, wobei der spitze Winkel zwischen neunzig Grad relativ zur Baugruppenmittellinienachse und einem stabilen Winkelwert liegt, der durch einen Reibungskoeffizienten einer Oberfläche des Batterieträgers und einem Betrag an auf die Anordnung ausgeübten Druckkräften diktiert wird.
Baugruppe nach Anspruch 14, wobei ein Grad des spitzen Winkels auf einem Reibungskoeffizienten eines Abschnittes des Trägers, der mit den Zellen in Kontakt steht, und einer Kraft, die zwischen den Zellen übertragen wird, wenn die Zellen unter Druck stehen, basiert.
Baugruppe nach Anspruch 14, wobei Zellenmitten entlang jeweiliger in Längsrichtung verlaufender Anordnungsmittelachsen ausgerichtet sind, und Außenabschnitte der Zellen Stufenausgestaltungen ausbilden, die sich entlang beider Längsseiten der Anordnungen erstrecken.