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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Traktionsbatteriebaugruppen für Kraftfahrzeuge und insbesondere auf Traktionsbatteriebaugruppen mit Wärmeleiteinrichtungen.
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HINTERGRUND
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Fahrzeuge, wie zum Beispiel Batterieelektrofahrzeuge (BEVs, Battery-Electric Vehicles), Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs, Plug-in Hybrid-Electric Vehicles) und Vollhybrid-Elektrofahrzeuge (FHEVs, Full Hybrid-Electric Vehicles), enthalten eine Traktionsbatteriebaugruppe, die als eine Energiequelle für den Fahrzeugantrieb fungiert. Die Traktionsbatterie enthält Komponenten und Systeme zur Unterstützung des Managens von Fahrzeugleistungsfähigkeit und -betrieb. Die Traktionsbatterie enthält auch Hochspannungskomponenten. Traktionsbatterien können ein Luft- oder Flüssig-Wärmemanagementsystem enthalten, um die Temperatur der Batterie zu steuern.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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In einer Ausführungsform enthält eine Traktionsbatterie eine erste Wärmeleitplatte, die in einem Gehäuse angeordnet ist, und Zellen, die auf der ersten Wärmeleitplatte angeordnet sind. Eine Klammeranordnung ist im Gehäuse angeordnet. Die Klammeranordnung enthält eine zweite Wärmeleitplatte, die von der ersten Wärmeleitplatte beabstandet ist, und einen Schenkel, der wenigstens einen Teil eines Fluidpfades definiert, der Durchflusskanäle der ersten und zweiten Wärmeleitplatte verbindet. Eine elektronische Komponente ist auf der zweiten Wärmeleitplatte angeordnet.
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In einer anderen Ausführungsform enthält eine Traktionsbatterie eine erste Wärmeleitplatte, die in einem Gehäuse angeordnet ist, Zellen, die auf der ersten Wärmeleitplatte angeordnet sind, und eine zweite Wärmeleitplatte, die von der ersten Wärmeleitplatte beabstandet ist. Die zweite Wärmeleitplatte wird von einer Klammer gestützt, die einen Schenkel zwischen der ersten und der zweiten Platte enthält. Der Schenkel definiert wenigstens einen Teil eines Fluidpfades, der Durchflusskanäle der ersten und zweiten Wärmeleitplatte verbindet. Eine elektronische Komponente ist gegen die zweite Wärmeleitplatte angeordnet.
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In noch einer anderen Ausführungsform enthält eine Traktionsbatterie ein Gehäuse mit einer Wärmeleitplatte, die zur Zirkulation eines Fluids ausgelegt ist. Zellen sind auf der Wärmeleitplatte angeordnet. Eine elektronische Komponente wird von einer Plattform gestützt, die von der Wärmeleitplatte beabstandet ist. Ein Array aus Wärmerohren ist dazu ausgelegt, Wärme von der elektronischen Komponente zur Wärmeleitplatte zu übertragen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung eines typischen Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugs.
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2 ist eine perspektivische Ansicht einer Batteriebaugruppe.
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3 ist eine explodierte perspektivische Ansicht, die eine Wärmeleitplatten- und Klammeranordnung gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung veranschaulicht.
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4 ist eine schematische Seitenansicht, die eine Wärmeleitplatten- und Klammeranordnung gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Offenbarung veranschaulicht.
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5 ist eine schematische Darstellung eines Wärmemanagementsystems gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung.
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6 ist eine schematische Darstellung eines Wärmemanagementsystems gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Offenbarung.
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7 ist eine Seitenansicht eines Teils einer anderen Batteriebaugruppe mit einer passiven Kühleinrichtung.
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8 ist eine Draufsicht auf die Batteriebaugruppe aus 7, die die passive Kühleinrichtung veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es werden hierin Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich allerdings, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und dass andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder minimiert dargestellt sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Daher sind hierin offenbarte, spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage, um einen Fachmann über verschiedene Anwendungen der vorliegenden Erfindung zu unterrichten. Wie für Durchschnittsfachleute auf der Hand liegt, können verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf irgendeine der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht werden, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben werden. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten allerdings für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungsformen erwünscht sein.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines typischen Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugs (PHEV). Bestimmte Ausführungsformen dieser Offenbarung können innerhalb des Zusammenhangs mit Nicht-Plug-in-Hybriden und Vollelektrofahrzeugen implementiert werden. Das Fahrzeug 12 kann eine oder mehrere Elektromaschinen 14 umfassen, die mechanisch mit einem Hybridgetriebe 16 verbunden sind. Die Elektromaschinen 14 können in der Lage sein, als ein Motor oder als ein Generator betrieben zu werden. Zusätzlich kann das Hybridgetriebe 16 mechanisch mit einem Verbrennungsmotor 18 verbunden sein. Das Hybridgetriebe 16 kann ebenfalls mechanisch mit einer Antriebswelle 20 verbunden sein, die mechanisch mit den Rädern 22 verbunden ist. Die Elektromaschinen 14 können Antriebs- und Verzögerungsfähigkeit bereitstellen, wenn der Verbrennungsmotor 18 ein- oder ausgeschaltet ist. Die Elektromaschinen 14 fungieren auch als Generatoren, die Vorteile hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit bereitstellen, indem sie Energie durch regeneratives Bremsen zurückgewinnen. Die Elektromaschinen 14 reduzieren Schadstoffemissionen und erhöhen die Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch Reduzieren der Arbeitsbelastung des Verbrennungsmotors 18.
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Eine Traktionsbatterie oder ein Batteriesatz 24 speichert Energie, die von den Elektromaschinen 14 verwendet wird. Die Traktionsbatterie 24 stellt typischerweise eine Hochspannungs-Gleichstrom-Ausgabe aus einer oder mehreren Batteriezellen-Arrays in der Traktionsbatterie 24 bereit, die manchmal auch als Batteriezellen-Stapel bezeichnet werden. Die Batteriezellen-Arrays enthalten eine oder mehrere Batteriezellen.
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Die Batteriezellen, wie zum Beispiel eine prismatische oder eine Pouch-Zelle, enthalten elektrochemische Zellen, die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Die Zellen enthalten ein Gehäuse, eine positive Elektrode (Kathode) und eine negative Elektrode (Anode). Ein Elektrolyt gestattet es Ionen, sich während des Entladens zwischen der Anode und der Kathode zu bewegen und dann während des Wiederaufladens zurückzulaufen. Anschlüsse können gestatten, dass Strom zur Verwendung durch das Fahrzeug aus der Zelle heraus fließt. Wenn sie in einem Array mit mehreren Batteriezellen positioniert sind, können die Anschlüsse jeder Batteriezelle zu gegenüberliegenden Anschlüssen (Plus und Minus), die einander benachbart sind, ausgerichtet sein, und eine Sammelschiene kann dabei helfen, eine Reihenschaltung zwischen den mehreren Batteriezellen zu ermöglichen. Die Batteriezellen können auch parallel angeordnet sein, so dass gleichartige Anschlüsse (Plus und Plus oder Minus und Minus) einander benachbart liegen.
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Unterschiedliche Batteriebaugruppenkonfigurationen sind verfügbar, um auf einzelne Fahrzeugvariablen einzugehen, einschließlich Packaging-Einschränkungen und Leistungsanforderungen. Die Batteriezellen können mit einem Wärmemanagementsystem thermisch geregelt werden. Zu Beispielen für Wärmemanagementsysteme zählen Luftkühlsysteme, Flüssigkühlsysteme und eine Kombination aus Luft- und Flüssigkühlsystemen.
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Die Traktionsbatterie 24 kann mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodulen 26 durch eines oder mehrere Schütze (nicht dargestellt) elektrisch verbunden sein. Das eine oder die mehreren Schütze trennen 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 kann mit den Elektromaschinen 14 elektrisch verbunden sein und stellt die Fähigkeit zur bidirektionalen Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Traktionsbatterie 24 und den Elektromaschinen 14 bereit. Zum Beispiel stellt eine typische Traktionsbatterie 24 eine Gleichspannung bereit, während die Elektromaschinen 14 zum Funktionieren eine dreiphasige Wechselspannung benötigen. Das Leistungselektronikmodul 26 kann die Gleichspannung in eine dreiphasige Wechselspannung umwandeln, wie sie von den Elektromaschinen 14 benötigt wird. In einem regenerativen Modus kann das Leistungselektronikmodul 26 die dreiphasige Wechselspannung von den Elektromaschinen 14, die als Generatoren fungieren, in die von der Traktionsbatterie 24 benötigte Gleichspannung umwandeln. Die Beschreibung hierin ist gleichermaßen auf ein reines Elektrofahrzeug anwendbar. Bei einem reinen Elektrofahrzeug kann das Hybridgetriebe 16 ein Getriebe sein, das mit einer Elektromaschine 14 verbunden ist, und der Verbrennungsmotor 18 ist möglicherweise nicht vorhanden.
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Zusätzlich dazu, dass die Traktionsbatterie 24 Energie zum Antrieb bereitstellt, kann sie Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Ein typisches System kann ein Gleichspannungswandlermodul 28 enthalten, das die Hochspannungs-Gleichstrom-Ausgabe der Traktionsbatterie 24 in eine Niederspannungs-Gleichstrom-Versorgung umwandelt, die kompatibel mit anderen Fahrzeugverbrauchern ist. Andere Hochspannungsverbraucher, wie zum Beispiel Verdichter und elektrische Heizungen, können direkt mit der Hochspannung verbunden sein, ohne dass ein Gleichspannungswandlermodul 28 verwendet wird. In einem typischen Fahrzeug sind die Niederspannungssysteme mit einer Hilfsbatterie 30 (z. B. einer 12-Volt-Batterie) elektrisch verbunden. Der Gleichspannungswandler kann auch die an die Elektromaschinen 14 angelegte Spannung modifizieren.
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Ein Batterieelektrik-Steuermodul (BECM, Battery Electric Control Module) 33 kann mit der Traktionsbatterie 24 in Verbindung stehen. Das BECM 33 kann als eine Steuerung für die Traktionsbatterie 24 fungieren und kann auch ein elektronisches Überwachungssystem enthalten, das für jede der Batteriezellen Temperatur und Ladezustand managt. Die Traktionsbatterie 24 kann einen Temperatursensor 31 aufweisen, wie zum Beispiel einen Thermistor oder ein anderes Temperaturmessinstrument. Der Temperatursensor 31 kann in Verbindung mit dem BECM 33 stehen, um Temperaturdaten bezüglich der Traktionsbatterie 24 bereitzustellen.
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Das Fahrzeug 12 kann von einer externen Leistungsquelle 36 wieder aufgeladen werden. Die externe Leistungsquelle 36 ist eine Verbindung mit einer elektrischen Steckdose. Die externe Leistungsquelle 36 kann mit einer Elektrofahrzeug-Versorgungseinrichtung (EVSE) 38 elektrisch verbunden sein. Die EVSE 38 kann Schaltungsanordnungen und Steuerungen zum Regeln und Managen der Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Leistungsquelle 36 und dem Fahrzeug 12 bereitstellen. Die externe Leistungsquelle 36 kann der EVSE 38 elektrische Gleichspannungs- oder Wechselspannungsleistung bereitstellen. Die EVSE 38 kann einen Ladeverbinder 40 zum Einstecken in einen Ladeport 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen. Der Ladeport 34 kann irgendeine Port-Art sein, die dazu ausgelegt ist, Leistung aus der EVSE 38 zum Fahrzeug 12 zu übertragen. Der Ladeport 34 kann mit einem Ladegerät oder einem On-Board-Leistungswandlungsmodul 32 elektrisch verbunden sein. Das Leistungswandlungsmodul 32 kann die aus der EVSE 38 zugeführte Leistung konditionieren, um der Traktionsbatterie 24 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungswandlungsmodul 32 kann an die EVSE 38 angekoppelt sein, um die Zufuhr von Leistung an das Fahrzeug 12 zu koordinieren. Der EVSE-Verbinder 40 kann Pins aufweisen, die mit zugehörigen Ausnehmungen des Ladeports 34 ineinandergreifen.
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Die verschiedenen erörterten Komponenten können eine oder mehrere verknüpfte Steuerungen aufweisen, um den Betrieb der Komponenten zu steuern und zu überwachen. Die Steuerungen können über einen seriellen Bus (z. B. Controller Area Network (CAN)) oder über dedizierte elektrische Leitungen in Verbindung stehen.
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Die 2 bis 8 und die darauf bezogene Erörterung beschreiben Beispiele für die Traktionsbatteriebaugruppe 24. Mit Bezug auf die 2 und 3: Die Transaktionsbatteriebaugruppe 24 enthält ein Gehäuse 52 mit einem Trog (dargestellt) und einer Abdeckung (nicht dargestellt). Eine erste Wärmeleitplatte 54 ist entlang einer Unterseite des Gehäuses 52 angeordnet. Die erste Wärmeleitplatte 54 ist dazu ausgelegt, darin ein Fluid zu zirkulieren und Wärme zum Gehäuse 52 zuzuführen oder daraus abzuführen. Wenigstens ein Batterie-Array 56 ist auf der Wärmeleitplatte 54 angeordnet. Das Batterie-Array 56 enthält mehrere Batteriezellen 58, die gestapelt und in Reihe oder parallel elektrisch verbunden sind. Die Wärmeleitplatte 54 hat Kontakt mit jeder der Batteriezellen 58 und kann, abhängig von Betriebsbedingungen, den Zellen Wärme zuführen oder von diesen abführen. Falls sich zum Beispiel die Zellen 58 über einem Temperaturschwellenwert befinden, wird ein relativ kaltes Fluid zur ersten Platte 54 zirkuliert, um die Batteriezellen zu kühlen. Falls sich alternativ die Zellen 58 unter dem Temperaturschwellenwert befinden, wird ein relativ warmes Fluid durch die erste Platte 54 zirkuliert, um den Batteriezellen Wärme zuzuführen. Das warme Fluid kann von einem Motor mit innerer Verbrennung oder einem elektrischen Heizelement bereitgestellt werden, abhängig von der Fahrzeugart. Ein thermisch leitfähiges Zwischenschichtmaterial (TIM, Thermal Interface Material) kann zwischen den Zellen 58 und der Wärmeleitplatte 54 angeordnet sein. Das TIM kann ein Pad, ein Gel oder eine Paste sein.
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Die Traktionsbatteriebaugruppe 24 enthält ebenfalls eine Klammeranordnung 60 mit einer Plattform 62, Schenkeln 64 und einer Kühleinrichtung 66. Die Plattform 62 kann eine ebene Oberfläche definieren, und die Schenkel 64 können sich senkrecht von der ebenen Oberfläche erstrecken. Die Plattform 62 ist mittels der Schenkel 64 über die erste Wärmeleitplatte 54 erhoben. Die Plattform 62 kann irgendeine Anzahl von Schenkeln enthalten, wie zum Beispiel einen Schenkel oder vier Schenkel, wie veranschaulicht. Die Schenkel 64 können direkt mit der Wärmeleitplatte 54 verbunden sein, oder sie können mit dem Gehäuse 52 verbunden sein. In einigen Ausführungsformen sind einer oder mehrere der Schenkel 64 mit der ersten Wärmeleitplatte 54 verbunden, und einer oder mehrere der anderen Schenkel sind mit dem Gehäuse 52 verbunden. Die Kühleinrichtung 66 kann an der Plattform 62 befestigt sein. Alternativ kann die Kühleinrichtung 66 mit der Plattform 62 integriert sein, oder sie kann innerhalb der Plattform 62 angeordnet sein. Die Kühleinrichtung 66 kann eine aktive Kühleinrichtung sein, oder sie kann eine passive Kühleinrichtung sein. Eine beispielhafte, aktive Kühleinrichtung ist ein Flüssigwärmetauscher (z. B. eine Wärmeleitplatte), und ein beispielhaftes, passives Kühlsystem ist eine Wärmerohrbaugruppe.
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Eine elektronische Komponente 68 kann an einer ersten Seite der Kühleinrichtung 66 angebracht sein. Die elektronische Komponente 68 kann ein BECM sein. Die Kühleinrichtung 66 führt vom BECM 68 erzeugte, überschüssige Wärme ab. Eine andere elektronische Komponente 70 ist unter der Klammer 60 und innerhalb einer Standfläche der Klammer 60 angeordnet. Die elektronische Komponente 70 kann eine zentrale Bus-Einheit (BEC, Bus Electrical Center) sein, die elektrisch mit den Batterie-Arrays 56 verbunden ist. Die BEC 70 kann auf der ersten Wärmeleitplatte 54 angeordnet sein, oder sie kann auf einem Teil des Gehäuses 52 angeordnet sein. Eine oder beide der Wärmeleiteinrichtungen 54, 66 kann von der BEC 70 produzierte, überschüssige Wärme abführen. In einigen Ausführungsformen steht die BEC 70 im direkten Kontakt mit einer zweiten Seite der Kühleinrichtung 66, die sich gegenüber dem BECM 70 befindet.
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Mit Bezug auf 3: Die erste Wärmeleitplatte 54 enthält eine Oberseite 72 und eine Unterseite 74. Die Unterseite 74 kann auf dem Gehäuse 52 angeordnet sein, oder sie kann die Unterseite des Gehäuses 52 definieren. Wenigstens ein Durchflusskanal oder ein Rohr 76 ist innerhalb der ersten Wärmeleitplatte 54 angeordnet und dazu ausgelegt, darin ein Fluid zu zirkulieren. Das Rohr 76 kann ein einzelnes Rohr sein, das sich innerhalb der Wärmeleitplatte 54 windet, oder es kann aus mehreren Rohren in einer parallelen Durchflussanordnung bestehen. Die Wärmeleitplatte 54 enthält einen Eintrittsanschluss (nicht dargestellt) und einen Austrittsanschluss 80, die mit einem Wärmemanagementsystem verbunden sind. Die Wärmeleitplatte 54 enthält einen Einlassstutzen 82, der sich aus der Oberseite 72 erstreckt. Der Einlassstutzen 82 ist mit einem Teil des Rohrs 76 verbunden und definiert einen Anschluss 86. Die Wärmeleitplatte 54 enthält auch einen Auslassstutzen 84, der sich aus der Oberseite 72 erstreckt. Der Auslassstutzen 84 ist mit einem Teil des Rohrs 76 verbunden und definiert einen Anschluss 88.
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Die Klammeranordnung 60 enthält einen Einlassschenkel 90 und einen Auslassschenkel 92 und ein Paar weiterer Schenkel 93, die mit der Oberseite 72 der Wärmeleitplatte 54 verbunden sind. Der Einlassschenkel 90 definiert einen Einlasskanal 94, und der Auslassschenkel 92 definiert einen Auslasskanal 96. Die Einlass- und Auslasskanäle 94, 96 bilden wenigstens einen Fluidpfad, der die Durchflusskanäle der ersten und zweiten Wärmeleitplatte 54, 66 verbindet. Zum Beispiel enthält die zweite Wärmeleitplatte 66 ein einzelnes Rohr 98, das mit dem Einlasskanal 94 an einem ersten Ende und mit dem Auslasskanal 96 an einem zweiten Ende verbunden ist. Alternativ enthält die zweite Wärmeleitplatte 66 mehrere Rohre.
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Der Einlassschenkel 90 wird auf dem Auslassstutzen 84 aufgenommen, der den Anschluss 88 und den Einlasskanal 94 fluidtechnisch verbindet. Der Auslassschenkel 92 wird auf dem Einlassstutzen 82 aufgenommen, der den Anschluss 86 und den Auslasskanal 96 fluidtechnisch verbindet. In einer anderen Ausführungsform sind sowohl der Einlass- als auch der Auslasskanal einer der Schenkel.
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Die erste Wärmeleitplatte 54 und die zweite Wärmeleitplatte 66 stehen über die Einlass- und Auslassschenkel 90, 92 in Fluidverbindung miteinander. Während des Betriebs wird ein Teil des Fluids, das im Rohr 76 der ersten Wärmeleitplatte 54 zirkuliert, in den Einlassschenkel 90 umgeleitet und strömt zur zweiten Wärmeleitplatte 66. Das Fluid zirkuliert dann im Rohr 98 der zweiten Wärmeleitplatte 66. Das Fluid strömt dann aus der zweiten Wärmeleitplatte 66 über den Auslassschenkel 92 zur ersten Wärmeleitplatte 58. Alternativ enthalten die Schenkel 90, 92 Stutzen, die in Anschlüssen aufgenommen werden, die in der Wärmeleitplatte 54 zum Verbinden der Kanäle 94, 96 mit dem Rohr 76 definiert sind.
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Mit Bezug auf 4: Eine andere Traktionsbatteriebaugruppe 110 wird veranschaulicht. Die Traktionsbatteriebaugruppe 110 enthält wenigstens ein Array 112, das auf einer ersten Wärmeleitplatte 114 angeordnet ist. Die erste Wärmeleitplatte 114 kann sich entlang der gesamten Gehäuseunterseite erstrecken, oder sie kann sich lediglich entlang eines Teils der Unterseite erstrecken. Die erste Wärmeleitplatte 114 kann einen Auslassstutzen 116 und einen Einlassstutzen 118 enthalten, die sich aus einer Oberfläche der Wärmeleitplatte 114 erstrecken. Zum Beispiel können sich die Stutzen 116, 118 aus einer Oberseite der Wärmeleitplatte erstrecken, oder sie können sich aus einer Seite der Wärmeleitplatte erstrecken. Die Einlass- und Auslassstutzen 116, 118 stehen in Fluidverbindung mit den Durchflusskanälen der Wärmeleitplatte 114. Die Stutzen werden in einer vertikalen Stapelanordnung veranschaulicht, jedoch können die Stutzen nebeneinander, in einer gleichen horizontalen Ebene angeordnet sein.
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Die Batteriebaugruppe 110 enthält ferner eine Klammeranordnung 120 mit einer zweiten Wärmeleitplatte 122 und mehreren Schenkeln 124. Die Wärmeleitplatte 122 kann mit der Klammer 120 integriert sein, oder sie kann eine separate Komponente sein, die an einer Plattform der Klammer 120 befestigt ist. In einer Ausführungsform sind die Wärmeleitplatte 114 und die Klammer 120 angrenzend statt aufeinander aneinander angeordnet (wie in 3 veranschaulicht). In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Schenkel 124 der Klammer 120 am Gehäuse befestigt.
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Einer der Schenkel 124 ist ein Einlassschenkel 126, der wenigstens einen Teil eines Fluidpfades 142 definiert, der die Durchflusskanäle der ersten und zweiten Wärmeleitplatte 114, 122 verbindet. Der Fluidpfad 142 kann einen Einlasskanal 130 enthalten, der im Einlassschenkel 126 definiert wird, und eine Zuleitung 134, die zwischen dem Einlasskanal 130 und dem Auslassstutzen 116 verbunden ist. Alternativ kann der Fluidpfad 142 eine einzelne Leitung sein, die direkt zwischen der ersten und der zweiten Wärmeleitplatte 114, 116 verbunden ist. Die einzelne Leitung kann mit einem Loch aufgenommen werden, das sich durch eine Länge des Schenkels 126 erstreckt.
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Ein anderer der Schenkel 124 ist ein Auslassschenkel 128, der wenigstens einen Teil eines Fluidpfades 144 definiert, der die Durchflusskanäle der ersten und zweiten Platte 114, 122 verbindet. Der Fluidpfad 144 kann einen Auslasskanal 132 enthalten, der im Auslassschenkel 128 definiert wird, und eine Rückleitung 136, die zwischen dem Auslasskanal 132 und dem Einlassstutzen 118 verbunden ist. Alternativ kann der Fluidpfad 144 eine einzelne Leitung sein, die direkt zwischen der ersten und der zweiten Wärmeleitplatte 114, 122 verbunden ist. Die einzelne Leitung kann mit einem Loch aufgenommen werden, das sich durch eine Länge des Schenkels 128 erstreckt. In einer alternativen Ausführungsform verbindet die Rückleitung 136 mit dem Wärmemanagementsystem und verbindet nicht mit der ersten Wärmeleitplatte 114.
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Die zweite Wärmeleitplatte 122 kann wenigstens ein Rohr 146 enthalten, das mit dem Einlasskanal 130 an einem ersten Ende und mit dem Auslasskanal 132 an einem zweiten Ende verbunden ist. Ein Teil des in der ersten Wärmeleitplatte 114 zirkulierenden Fluids wird über die Zuleitung 134 zur zweiten Wärmeleitplatte 122 umgeleitet. Das Fluid zirkuliert dann in der zweiten Wärmeleitplatte 122 und läuft über die Rückleitung 136 zur ersten Wärmeleitplatte 114 zurück. Eine elektronische Komponente 140, wie zum Beispiel ein BECM, ist auf der Klammeranordnung 120 angeordnet und wird thermisch von der zweiten Wärmeleitplatte 122 geregelt. Eine andere elektronische Komponente 138, wie zum Beispiel eine BEC, ist unter der Klammeranordnung 120 angeordnet.
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Mit Bezug auf 5: Ein Flüssig-Wärmemanagementsystem 150 enthält eine erste Wärmeleitplatte 152 und eine zweite Wärmeleitplatte 154. Die Wärmeleitplatten sind in der Traktionsbatteriebaugruppe 156 angeordnet. Das System 150 enthält auch einen Kühler 158, einen Behälter 160 und eine Pumpe 162, die mit mehreren Leitungen und Ventilen verbunden sind. Das Wärmemanagementsystem 150 kann ein dediziertes System sein, oder es kann an ein vorhandenes Motorkühlsystem fest angeschlossen werden. Fluid wird der ersten Wärmeleitplatte 152 über eine Zuleitung 164 zugeführt. Das Fluid zirkuliert dann in einem oder mehreren ersten Durchflusskanälen der ersten Wärmeleitplatte 152 und tritt aus der ersten Wärmeleitplatte in eine Rückleitung 166 aus, die mit dem Kühler 158 verbunden ist. Ein Teil des Fluids in den ersten Durchflusskanälen wird über die Leitung 168 in einen oder mehrere zweite Durchflusskanäle in der zweiten Wärmeleitplatte 154 umgeleitet. Nach dem Zirkulieren durch die zweiten Durchflusskanäle läuft das Fluid über die Leitung 170 in die ersten Durchflusskanäle zurück.
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Mit Bezug auf 6: Ein anderes Wärmemanagementsystem 180 enthält eine erste Wärmeleitplatte 182 und eine zweite Wärmeleitplatte 184, die in der Traktionsbatteriebaugruppe 186 angeordnet sind. Das System 180 ähnelt dem System 150, abgesehen davon, dass Fluid aus der zweiten Wärmeleitplatte 184 nicht in die erste Wärmeleitplatte 182 zurückläuft. Fluid wird der ersten Wärmeleitplatte 182 über eine Zuleitung 188 zugeführt. Das Fluid zirkuliert dann in ersten Durchflusskanälen der Wärmeleitplatte 182 und tritt aus der Wärmeleitplatte 182 in eine Rückleitung 190 aus. Ein Teil des Fluids in den ersten Durchflusskanälen wird über die Leitung 193 in einen zweiten Durchflusskanal in der zweiten Wärmeleitplatte 184 umgeleitet. Nach dem Zirkulieren durch die zweiten Durchflusskanäle tritt das Fluid in die Rückleitung 190 über die Leitung 196 aus.
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Mit Bezug auf die 7 und 8: Eine Traktionsbatteriebaugruppe 200 enthält eine in einem Gehäuse angeordnete Wärmeleitplatte 202. Die Wärmeleitplatte 202 enthält Rohre 203 zum Zirkulieren eines Fluidmediums in der Wärmeleitplatte 202. Wenigstens ein Batterie-Array 204 ist auf der Wärmeleitplatte 202 zum Beheizen oder Kühlen des Arrays angeordnet. Eine Klammer 206 ist im Gehäuse angeordnet. Die Klammer enthält eine Plattform 208, die von der Wärmeleitplatte 202 beabstandet ist, und mehrere Schenkel 210, die mit der Plattform 208 verbunden sind. Die Grundfläche der Schenkel 210 kann mit der Wärmeleitplatte 202 oder dem Gehäuse oder beiden verbinden. Eine erste elektronische Komponente 220 wird von der Plattform 208 gestützt. Eine zweite elektronische Komponente 222 ist unter der Plattform 208 angeordnet. Eine passive Kühleinrichtung 212 ist zum Kühlen wenigstens der ersten Komponente 220 im Gehäuse angeordnet. Die passive Kühleinrichtung 212 erstreckt sich zwischen der Plattform 208 und der Wärmeleitplatte 202, um Wärme von der Komponente 222 zur Wärmeleitplatte 202 zu übertragen. Die passive Kühleinrichtung 212 kann auf der Plattform 208 angeordnet sein, oder sie kann mit der Plattform 208 integriert sein. Die passive Kühleinrichtung 212 kann ein Array aus parallel angeordneten Wärmerohren 214 enthalten. Jedes der Wärmerohre 214 enthält einen ersten Abschnitt 224, der sich über wenigstens einen Teil der Plattform 208 erstreckt, und einen zweiten Abschnitt 226, der sich über wenigstens einen Teil der Wärmeleitplatte 202 erstreckt. Ein dazwischenliegender Abschnitt verbindet den ersten und zweiten Abschnitt 224, 226. Der dazwischenliegende Abschnitt kann freiliegend sein (wie veranschaulicht), oder er kann in einem Gehäuse ummantelt sein. Ein erster Wärmespreizer 216 kann am ersten Abschnitt 224 mit dem Array aus Wärmerohren 214 verbunden sein, um Wärmeübertragung zwischen der Komponente 220 und den Wärmerohren 214 zu ermöglichen. Der Wärmespreizer 216 kann eine Metallplatte sein, wie zum Beispiel aus Kupfer, Aluminium oder einem anderen, thermisch leitfähigen Material. Alternativ kann der Wärmespreizer 216 ein Plattenpaar oder ein Gehäuse sein, bei dem die Wärmerohre 214 schichtweise anordnet sind. Die passive Kühleinrichtung 212 kann so ausgelegt sein, dass die elektrische Komponente 220 auf einer den Wärmerohren 214 gegenüberliegenden Seite Kontakt mit dem Wärmespreizer 216 hat. Die Wärmerohre 214 leiten Wärme von der ersten Komponente 220 und führen sie zum Abführen aus dem Gehäuse zur Wärmeleitplatte 202.
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Ein zweiter Wärmespreizer 218 kann am zweiten Abschnitt 226 an den Wärmerohren 214 angebracht sein. Der Wärmespreizer 218 kann eine einzelne Platte, eine doppelte Platte oder ein Gehäuse sein (wie oben beschrieben wird) und kann aus Kupfer, Aluminium oder einem anderen, thermisch leitfähigen Material bestehen. Eine erste Seite des Wärmespreizers 218 kann an der Wärmeleitplatte 202 angebracht sein, und eine zweite Seite des Spreizers kann an den Wärmerohren 214 angebracht sein. Der Wärmespreizer 218 unterstützt das Leiten von thermischer Energie aus den Wärmerohren 214 zur Wärmeleitplatte 202.
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In einer anderen Ausführungsform können sich die Zwischenabschnitte der Wärmerohre 214 durch die Klammer 206 erstrecken, im Gegensatz dazu, dass sie sich an der Seite befinden, wie in 7 veranschaulicht wird. Die Zwischenabschnitte können sich durch einen oder mehrere Schenkel erstrecken, ähnlich wie die im aktiven Kühlsystem beschriebenen Fluidleitungen. Der Wärmespreizer 218 kann zwischen einem Schenkel 210 der Klammer 206 und der Wärmeleitplatte 202 angeordnet sein. Alternativ können ein oder mehrere Schenkel 210 ein dickes oder erweitertes unteres Ende enthalten, das als ein Wärmespreizer fungiert.
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In einer anderen Ausführungsform kann der Zwischenabschnitt der Wärmerohre 214 an einer äußeren Oberfläche der Klammer 206 angebracht sein. In dieser Konfiguration stellen einer oder mehrere der Schenkel 210 Abstützung bereit und schützen die Wärmerohre 214 davor, angestoßen oder beschädigt zu werden.
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Obwohl oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen, durch die Ansprüche umfassten Formen beschreiben. Die in der Patentbeschreibung verwendeten Ausdrücke dienen eher der Beschreibung als der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorher beschrieben worden ist, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Verschiedene Ausführungsformen könnten zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder dem Stand der Technik entsprechenden Implementierungen hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Charakteristiken beschrieben worden sein, doch wie Durchschnittsfachleute erkennen, können das eine oder die mehreren Merkmale und Charakteristiken beeinträchtigt werden, um gewünschte Eigenschaften des Gesamtsystems zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängig sind. Diese Eigenschaften können, unter anderem, Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. umfassen. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder dem Stand der Technik entsprechenden Implementierungen beschrieben werden, liegen somit nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
