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Diese Offenbarung bezieht sich auf Thermomanagementsysteme für in Fahrzeugen genutzte Hochspannungsbatterien.
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Fahrzeuge, wie zum Beispiel batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs, Battery-Electric Vehicles), Plug-in Hybridelektrofahrzeuge (PHEVs, Plug-in Hybrid-Electric Vehicles) oder Vollhybrid-Elektrofahrzeuge (FHEVs, Full Hybrid-Electric Vehicles), enthalten eine Traktionsbatterie, wie zum Beispiel eine Hochspannungs-(HV-, High Voltage)Batterie, die als eine Vortriebsquelle für das Fahrzeug fungiert. Die HV-Batterie kann Komponenten und Systeme enthalten, um beim Management von Fahrzeugleistung und -operationen zu unterstützen. Die HV-Batterie kann eines oder mehrere Arrays aus Batteriezellen enthalten, die zwischen Batteriezellenanschlüssen und Verbindungssammelschienen elektrisch verbunden sind. Die HV-Batterie und das umgebende Umfeld können ein Thermomanagementsystem enthalten, um das Regeln der Temperatur der HV-Batteriekomponenten, -systeme und einzelner Batteriezellen zu unterstützen.
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Ein Fahrzeug enthält ein Batteriezellen-Array und eine Wärmeleitplatte, die dazu ausgelegt ist, das Batteriezellen-Array zu stützen. Die Wärmeleitplatte definiert eine Einlassöffnung, zwei äußere Kanäle, die jeweils einen Kanaleinlass in Verbindung mit der Einlassöffnung aufweisen, wenigstens drei innere Kanäle, die zwischen den äußeren Kanälen angeordnet sind, und eine Auslassöffnung. Die Öffnungen und Kanäle sind so angeordnet, dass durch zwei beliebige benachbarte Kanäle laufendes Fluid in entgegengesetzte Richtungen strömt und dass Fluid, wenn es aus der Wärmeleitplatte austritt, aus einem oder mehreren der inneren Kanäle in die Auslassöffnung mündet, ohne zuerst in die Kanaleinlässe einzutreten. Die Kanäle können weiterhin so angeordnet sein, dass sich zwei beliebige benachbarte Kanäle eine gemeinsame Wandung teilen, die eine geringere Stärke als eine Breite der Kanäle aufweist. Die Wärmeleitplatte kann weiterhin so ausgelegt sein, dass Wärme aus dem Array aus einem oberen Teil der Wärmeleitplatte durch die Wandungen und zu einem unteren Teil der Wärmeleitplatte läuft. Der obere Teil der Wärmeleitplatte kann an einen oberen Teil der Wandungen hartgelötet sein. Das Batteriezellen-Array kann eine oder mehrere Batteriezellen enthalten, die jeweils eine Stirnfläche aufweisen, die eine Ebene definiert, die im Wesentlichen lotrecht zu einer Fluidströmungsrichtung durch einen beliebigen der wenigstens drei Kanäle ausgerichtet ist. Die Öffnungen und Kanäle können weiterhin so angeordnet sein, dass Fluid durch einen mittleren Kanal der wenigstens drei Kanäle in einer gleichen Richtung wie Fluid strömt, das durch die beiden äußeren Kanäle strömt. Wenigstens einige der Oberflächen der Wärmeleitplatte, die die Kanäle definieren, können Strömungsmerkmale enthalten, die dazu ausgelegt sind, eine wirksame Oberflächenfläche der wenigstens einigen der Oberflächen zu erhöhen. Zu den Strömungsmerkmalen können Vertiefungen, Absätze oder Metallschaum zählen.
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Eine Batteriebaugruppe enthält mehrere Zellen, die jeweils eine Stirnfläche definieren, und eine den Zellen benachbarte Wärmeleitplatte. Die Wärmeleitplatte definiert einen Einlass, Randkanäle und innere Kanäle, die zwischen den Randkanälen angeordnet sind. Der Einlass und die Kanäle sind so angeordnet, dass Fluidströmungsrichtungen darin lotrecht zu den Stirnflächen, in benachbarten Kanälen entgegengesetzt verlaufen, und so dass Fluid aus dem Einlass in die Randkanäle mündet, ohne zuerst in die inneren Kanäle einzutreten. Die Wärmeleitplatte kann weiterhin Wandungen enthalten, die wenigstens zum Teil die Kanäle definieren. Jede der Wandungen kann dazu ausgelegt sein, Wärmeübertragung zwischen mit ihnen in Kontakt stehendem Fluid und einem unteren Teil der Wärmeleitplatte zu fördern. Die Kanäle können weiterhin so angeordnet sein, dass die Fluidströmungsrichtung in einem mittleren Kanal der inneren Kanäle die gleiche ist wie die Fluidströmungsrichtung in den Randkanälen. Die Wärmeleitplatte kann weiterhin einen Auslass definieren, der an einem Ende der Wärmeleitplatte gegenüber dem Einlass angeordnet ist. Wenigstens einige Oberflächen der Wärmeleitplatte, die die Kanäle definieren, können Strömungsmerkmale enthalten, die dazu ausgelegt sind, eine wirksame Fläche der wenigstens einigen der Oberflächen zu erhöhen. Zu den Strömungsmerkmalen können Vertiefungen, Absätze oder Metallschaum zählen.
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Eine Batteriewärmeleitplattenanordnung enthält ein Gehäuse, das dazu ausgelegt ist, ein Batteriezellen-Array zu stützen. Das Gehäuse definiert eine Einlassöffnung, einen Satz von Auslassöffnungen und eine erste Kanalkonfiguration. Die erste Kanalkonfiguration enthält einen Randkanal, der dazu ausgelegt ist, Fluid aus der Einlassöffnung aufzunehmen, einen Satz Rückführungskanäle, die dazu ausgelegt sind, Fluid aus dem Randkanal aufzunehmen, und einen Satz Austrittskanäle, die jeweils dazu ausgelegt sind, Fluid aus einem der Rückführungskanäle aufzunehmen und das Fluid zu einer der Auslassöffnung zu leiten. Einer der Austrittskanäle ist zwischen den Rückführungskanälen angeordnet, und eine Fluidströmung in die Rand- und Austrittskanäle läuft in eine gleiche Richtung. Die Anordnung kann weiterhin ein Austrittsplenum außerhalb des Gehäuses enthalten und dazu ausgelegt sein, Fluid aus den Auslassöffnungen aufzunehmen. Jede Batteriezelle des Batteriezellen-Arrays kann eine Breite und eine Länge, die größer als die Breite ist, aufweisen. Jeder der Kanäle kann dazu angeordnet sein, Fluidströmung über die Breite der Batteriezellen hinweg zu führen. Jeder der Kanäle kann dazu angeordnet sein, Fluidströmung unter jeder der Batteriezellen des Batteriezellen-Arrays hindurch zu führen. Jede Batteriezelle des Batteriezellen-Arrays kann eine untere, eine Ebene definierende Stirnfläche aufweisen, und Fluidströmung in den Kanälen kann im Wesentlichen lotrecht zur Ebene verlaufen.
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1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Batterie-Elektrofahrzeugs.
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Thermomanagementsystems für die Traktionsbatterie des Fahrzeugs aus 1.
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3A ist eine veranschaulichende Draufsicht auf eine Wärmeleitplatte, die für serielle Strömung von Thermofluid ausgelegt ist.
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3B ist eine veranschaulichende Draufsicht auf eine Wärmeleitplatte, die für parallele Strömung von Thermofluid ausgelegt ist.
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3C ist eine veranschaulichende Draufsicht auf eine Wärmeleitplatte, die für U-förmige Strömung von Thermofluid ausgelegt ist.
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4 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Traktionsbatteriebaugruppe mit einer Wärmeleitplatte, die ein Batteriezellen-Array stützt.
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5 ist eine Draufsicht auf eine Kanalkonfiguration für eine untere Platte der Wärmeleitplatte aus 4.
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6 ist eine perspektivische Ansicht im Querschnitt einer Einlassöffnung in Verbindung mit einer Kanalkonfiguration der Wärmeleitplatte aus 4.
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7 ist eine Seitenansicht im Querschnitt einer Auslassöffnung und eines Austrittsplenums in Verbindung mit einer Kanalkonfiguration der Wärmeleitplatte aus 4.
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8 ist eine Draufsicht auf eine Kanalkonfiguration für eine Wärmeleitplatte.
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Es werden hier 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 verkleinert dargestellt sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Daher sind hier offenbarte, spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine typische Grundlage, um einen Fachmann von verschiedenen 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, können allerdings für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungsformen erwünscht sein.
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1 zeigt ein Schema eines typischen Plug-in Hybridelektrofahrzeugs (PHEV) auf. Ein typisches Plug-in Hybridelektrofahrzeug 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 ist das Hybridgetriebe 16 mechanisch mit einem Verbrennungsmotor 18 verbunden. Das Hybridgetriebe 16 ist ebenfalls mechanisch mit einer Antriebswelle 20 verbunden, die mechanisch mit den Rädern 22 verbunden ist. Die Elektromaschinen 14 können Vortriebs- und Entschleunigungsfähigkeit bereitstellen, wenn der Verbrennungsmotor 18 ein- oder ausgeschaltet ist. Die Elektromaschinen 14 fungieren auch als Generatoren und können Vorteile hinsichtlich der Kraftstoffwirtschaftlichkeit bereitstellen, indem sie Energie zurückgewinnen, die im Friktionsbremssystem normalerweise als Wärme verloren gehen würde. Die Elektromaschinen 14 können auch reduzierte Schadstoffemissionen bereitstellen, weil das Hybridelektrofahrzeug 12 unter gewissen Bedingungen im Elektromodus betrieben werden kann.
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Eine Traktionsbatterie oder Batteriesatz 24 speichert Energie, die von den Elektromaschinen 14 verwendet werden kann. Die Traktionsbatterie 24 stellt typischerweise eine Hochspannungs-Gleichstrom-Ausgabe aus einem oder mehreren Batteriezellen-Arrays in der Traktionsbatterie 24 bereit, die manchmal auch als Batteriezellen-Stapel bezeichnet werden. Die Batteriezellen-Arrays können eine oder mehrere Batteriezellen enthalten. Die Traktionsbatterie 24 ist elektrisch mit einem oder mehreren leistungselektronischen Modulen 26 durch eines oder mehrere Schütze (nicht dargestellt) verbunden. 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 leistungselektronische Modul 26 ist ebenfalls mit den Elektromaschinen 14 elektrisch verbunden und stellt die Fähigkeit zur bidirektionalen Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Traktionsbatterie 24 und den Elektromaschinen 14 bereit. Zum Beispiel kann eine typische Traktionsbatterie 24 eine Gleichspannung bereitstellen, während die Elektromaschinen 14 zum Funktionieren möglicherweise eine dreiphasige Wechselspannung benötigen. Das leistungselektronische Modul 26 kann die Gleichspannung in eine dreiphasige Wechselspannung umwandeln, wie sie von den Elektromaschinen 14 benötigt wird. In einem Energierückgewinnungsmodus kann das leistungselektronische Modul 26 die dreiphasige Wechselspannung aus den Elektromaschinen 14, die als Generatoren fungieren, in die von der Traktionsbatterie 24 benötigte Gleichspannung umwandeln. Die Beschreibung hier ist gleichermaßen auf ein rein elektrisches Fahrzeug anwendbar. Bei einem rein elektrischen Fahrzeug 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 für den Vortrieb 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 Gleichspannungswandlermoduls 28 verwendet wird. In einem typischen Fahrzeug sind die Niederspannungssysteme mit einer Hilfsbatterie 30 (z. B. einer 12-V-Batterie) elektrisch verbunden.
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Ein Batterieenergie-Steuermodul (BECM, Battery Electrical 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 zum Beispiel ein Elektrofahrzeug sein, wie zum Beispiel ein Plug-in Hybridfahrzeug, oder ein batterieelektrisches Fahrzeug, in dem die Traktionsbatterie 24 von einer externen Leistungsquelle 36 wiederaufgeladen werden kann. Die externe Leistungsquelle 36 kann eine Verbindung zu einer elektrischen Steckdose sein. Die externe Leistungsquelle 36 kann mit Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE) 38 elektrisch verbunden sein. Das 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 dem EVSE 38 elektrische Gleichspannungs- oder Wechselspannungsleistung bereitstellen. Das 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 dem 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 dem EVSE 38 zugeführte Leistung konditionieren, um der Traktionsbatterie 24 die korrekten Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungswandlungsmodul 32 kann an das 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 diskrete Leiter in Verbindung stehen.
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Die Batteriezellen, wie zum Beispiel eine prismatische Zelle, können elektrochemische Zellen enthalten, die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie wandeln. Prismatische Zellen können ein Gehäuse, eine positive Elektrode (Kathode) und eine negative Elektrode (Anode) enthalten. Ein Elektrolyt kann es Ionen gestatten, 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 gegenüber liegenden Anschlüssen (Plus und Minus), die einander benachbart sind, ausgerichtet sein, und eine Sammelschiene kann dabei unterstützen, eine Reihenverbindung 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. Zum Beispiel können zwei Batteriezellen so angeordnet sein, dass Plus-Anschlüsse einander benachbart liegen, und die nächsten beiden Zellen können so angeordnet sein, dass Minus-Anschlüsse einander benachbart liegen. In diesem Beispiel kann die Sammelschiene Anschlüsse aller vier Zellen kontaktieren.
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Die Traktionsbatterie 24 kann unter Verwendung eines Flüssig-Thermomanagementsystems, eines Luft-Thermomanagementsystems oder eines anderen, im Fachgebiet bekannten Verfahrens beheizt und/oder gekühlt werden. In einem Beispiel für ein Flüssig-Thermomanagementsystem und jetzt mit Bezug auf 2: Die Traktionsbatterie 24 kann ein Batteriezellen-Array 88 enthalten, das gestützt von einer Wärmeleitplatte 90 gezeigt wird und das von einem Thermomanagementsystem beheizt und/oder gekühlt werden soll. Das Batteriezellen-Array 88 kann mehrere Batteriezellen 92 enthalten, die einander benachbart positioniert sind. Das Gleichspannungswandlermodul 28 und das BECM 33 können ebenfalls, unter gewissen Betriebsbedingungen, Kühlen und/oder Beheizen erfordern. Eine Wärmeleitplatte 91 kann das Gleichspannungswandlermodul 28 und das BECM 33 stützen und ihr Thermomanagement unterstützen. Zum Beispiel kann das Gleichspannungswandlermodul 28 während der Spannungswandlung Wärme erzeugen, die möglicherweise abgeführt werden muss. Alternativ können die Wärmeleitplatten 90 und 91 miteinander in Fluidverbindung stehen, um sich eine gemeinsame Fluid-Einlassöffnung und eine gemeinsame Auslassöffnung zu teilen.
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In einem Beispiel kann das Batteriezellen-Array 88 an der Wärmeleitplatte 90 montiert sein, so dass lediglich eine Oberfläche jeder der Batteriezellen 92, wie zum Beispiel eine untere Oberfläche, in Kontakt mit der Wärmeleitplatte 90 steht. Die Wärmeleitplatte 90 und die einzelnen Batteriezellen 92 können Wärme zwischen einander übertragen, um während des Fahrzeugbetriebs das Managen der thermischen Konditionierung des Batteriezellen-Arrays 88 zu unterstützen. Gleichförmige Thermofluidverteilung und hohe Wärmeübertragungsfähigkeit sind zwei Gesichtspunkte für die Wärmeleitplatte 90, damit wirksames Thermomanagement für das Batteriezellen-Array 88 und andere umgebende Komponenten bereitgestellt wird. Weil Wärme zwischen der Wärmeleitplatte 90 und dem Thermofluid über Wärmeleitung und Konvektion übertragen wird, ist die Oberflächenfläche in einem Thermofluid-Strömungsfeld für die wirksame Wärmeübertragung wichtig, sowohl zum Abführen von Wärme als auch zum Vorheizen der Batteriezellen 92 bei niedrigen Temperaturen. Zum Beispiel erzeugt das Aufladen und Entladen der Batteriezellen Wärme, die die Leistung und die Lebensdauer des Batteriezellen-Arrays 88 negativ beeinflussen kann, wenn sie nicht abgeführt wird. Alternativ kann die Wärmeleitplatte 90 auch Wärme bereitstellen, um das Batteriezellen-Array 88 vorzuheizen, wenn es niedrigen Temperaturen ausgesetzt ist.
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Die Wärmeleitplatte 90 kann einen oder mehrere Kanäle 93 und/oder einen Hohlraum enthalten, um Thermofluid durch die Wärmeleitplatte 90 zu verteilen. Zum Beispiel kann die Wärmeleitplatte 90 eine Einlassöffnung 94 und eine Auslassöffnung 96 enthalten, die zum Bereitstellen und Umwälzen des Thermofluids mit den Kanälen 93 in Verbindung stehen können. Das Positionieren der Einlassöffnung 94 und der Auslassöffnung 96 kann relativ zu den Batteriezellen-Arrays 88 unterschiedlich sein. Zum Beispiel und wie in 2 gezeigt wird, können die Einlassöffnung 94 und die Auslassöffnung 96 relativ zu den Batteriezellen-Arrays 88 mittig positioniert sein. Die Einlassöffnung 94 und die Auslassöffnung 96 können auch an der Seite der Batteriezellen-Arrays 88 positioniert sein. Alternativ kann die Wärmeleitplatte 90 einen Hohlraum (nicht dargestellt) definieren, der zum Bereitstellen und Umwälzen des Thermofluids mit der Einlassöffnung 94 und der Auslassöffnung 96 in Verbindung steht. Die Wärmeleitplatte 91 kann eine Einlassöffnung 95 und eine Auslassöffnung 97 enthalten, um Thermofluid zuzuführen und abzuführen. Optional kann eine Lage Thermal Interface Material (nicht dargestellt) an der Wärmeleitplatte 90 und/oder 91 unter dem Batteriezellen-Array 88 und/oder dem Gleichspannungswandlermodul 28 bzw. dem BECM 33 angebracht werden. Die Lage Thermal Interface Material kann die Wärmeübertragung zwischen dem Batteriezellen-Array 88 und der Wärmeleitplatte 90 verbessern, indem sie zum Beispiel Lücken und/oder Luftspalte zwischen den Batteriezellen 92 und der Wärmeleitplatte 90 füllt. Das Thermal Interface Material kann ebenfalls elektrische Isolierung zwischen dem Batteriezellen-Array 88 und der Wärmeleitplatte 90 bereitstellen. Ein Batterietrog 98 kann die Wärmeleitplatte 90, die Wärmeleitplatte 91, die Batteriezellen-Arrays 88 und andere Komponenten stützen. Der Batterietrog 98 kann eine oder mehrere Ausnehmungen enthalten, um die Wärmeleitplatten aufzunehmen.
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Unterschiedliche Batteriesatzkonfigurationen können verfügbar sein, um auf einzelne Fahrzeugvarianten abzuheben, einschließlich Packaging-Einschränkungen und Leistungsanforderungen. Die Batteriezellen-Arrays 88 können in einer Abdeckung oder einem Gehäuse (nicht dargestellt) enthalten sein, um die Batteriezellen-Arrays 88 und andere umgebende Komponenten, wie zum Beispiel den Gleichspannungswandlermodul 28 und das BECM 33, zu schützen und zu kapseln. Die Batteriezellen-Arrays 88 können an mehreren unterschiedlichen Stellen positioniert sein, einschließlich zum Beispiel unter einem Vordersitz, unter einem Rücksitz oder hinter dem Rücksitz des Fahrzeugs. Allerdings ist in Betracht zu ziehen, dass die Batteriezellen-Arrays 88 an irgendeiner geeigneten Stelle im Fahrzeug 12 positioniert sein können.
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Zu zwei Beispielen für gewünschte Leistungen der Wärmeleitplatte können zählen: (i) das Abziehen einer maximalen Wärmemenge aus den Batteriezellen, und (ii) das Aufrechterhalten einer im Wesentlichen gleichförmigen Temperatur an einer Grundfläche der Batteriezellen. Um diese Leistungen zu erreichen, können für ein Thermomanagementsystem mehrere Gesichtspunkte in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel kann sich über die Zelle hinweg eine Temperatur der Batteriezelle zwischen einer Minimal- und einer Maximaltemperatur unterscheiden, was als eine Batteriezellen-Temperaturdifferenz („Zell-∆T“) bezeichnet werden kann. In einem Batteriezellen-Array kann sich, über das Batteriezellen-Array hinweg, die Temperatur der Batteriezellen zwischen einer Minimal- und einer Maximaltemperatur unterscheiden, was als eine Batteriezellen-Array-Temperaturdifferenz („Array-∆T“) bezeichnet werden kann. Niedrigere Zell-∆T und Array-∆T-Messungen über die gesamte Batteriezelle bzw. das Batteriezellen-Array hinweg zeigen typischerweise eine gleichförmigere Temperaturverteilung an. Von daher kann das Maximieren des Gesamtwirkungsgrads der Wärmeübertragung zwischen dem Batteriezellen-Array und der Wärmeleitplatte das Minimieren von Zell-∆T und Array-∆T unterstützen. Ein gewünschtes Zell-∆T und ein gewünschtes Array-∆T können sich gemäß den Leistungsanforderungen für unterschiedliche Fahrzeuge und Thermomanagementsysteme unterscheiden.
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Wärmeleitplatten können unterschiedliche Arten von Flüssigkeitsströmungsmustern verwenden, um das Abziehen von Wärme aus den Batteriezellen und Batteriezellen-Arrays zu unterstützen und somit gewünschte Zell-∆T- und gewünschte Array-∆T-Leistung zu gewinnen. Die Wärmeleitplatte 100 in den 3A bis 3C wird in drei Konfigurationen gezeigt, um Beispiele für serielle Flüssigkeitsströmung, parallele Strömung bzw. U-förmige Strömung zu zeigen. Das Thermofluid, wie zum Beispiel Kühlmittel, Kältemittel oder Wasser, kann über die Einlassöffnung 102 in die Wärmeleitplatte 100 eintreten, über die Wärmeleitplatte 100, wie durch die Richtungsreferenzpfeile angezeigt wird, hinweg laufen und dann über die Auslassöffnung 104 aus der Wärmeleitplatte 100 austreten. Eine Stellfläche eines Batteriezellen-Arrays 106 wird mit einer gestrichelten Linie gezeigt. Das Batteriezellen-Array 106 kann Batteriezellen enthalten, wie zum Beispiel eine Batteriezelle 107 und eine Batteriezelle 109, deren Stellflächen ebenfalls beide mit gestrichelten Linien gezeigt werden. Bei jeder Art von Beispiel für die Flüssigkeitsströmung kann Thermofluid, das durch die Wärmeleitplatte 100 läuft, von den Batteriezellen des Batteriezellen-Arrays 106 erzeugte Wärme absorbieren.
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Bei serieller Strömung, wie sie in 3A gezeigt wird, tritt Thermofluid über die Einlassöffnung 102 in die Wärmeleitplatte 100 ein und kann in einer im Wesentlichen gleichförmigen Art über das serielle Strömungsfeld hinweg laufen. Die Batteriezelle 109 ist die letzte Batteriezelle des Batteriezellen-Arrays 106 und liegt am nächsten zur Auslassöffnung 104. In diesem Beispiel wird die Batteriezelle 109 bei einer höheren Temperatur betrieben werden als die Batteriezelle 107, die näher an der Einlassöffnung 102 liegt, weil das Thermofluid, das unterhalb der Batteriezelle 109 hindurch strömt, Wärme aus dem Batteriezellen-Array 106 absorbiert haben wird, während es über die Wärmeleitplatte 100 hinweg läuft. Die Differenz der Betriebstemperaturen für die Batteriezelle 107 und die Batteriezelle 109 wird in diesem Beispiel ein hohes Array-∆T des Batteriezellen-Arrays 106 treiben, was die Fahrzeugleistung negativ beeinflussen kann.
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Bei paralleler Strömung, wie sie in 3B gezeigt wird, tritt Thermofluid über die Einlassöffnung 102 in die Wärmeleitplatte 100 ein und läuft vor der Verteilung in einer horizontalen Richtung unter dem Batteriezellen-Array 106 hindurch einen Eintrittskanal 110 entlang. Das Thermofluid wird seine niedrigste Temperatur aufweisen, während es sich im Eintrittskanal 110 befindet. Ein Teil der Batteriezellen 107 und 109 im Batteriezellen-Array 106, der sich näher an einem Austrittskanal 108 befindet, wird wärmeres Thermofluid sehen, als die Teile der Batteriezellen 107 und 109, die sich näher am Eintrittskanal 110 befinden. Dies kann zu einem höheren Zell-∆T führen, was die Leistung des Batteriezellen-Arrays 106 und die Lebensdauer der Batteriezellen darin negativ beeinflussen kann.
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Bei U-förmiger Strömung, wie sie in 3C gezeigt wird, kann die Batteriezelle 109, die sich am weitesten von der Einlassöffnung 102 und der Auslassöffnung 104 entfernt befindet, eine mittlere Temperatur sehen (relativ zu den übrigen Batteriezellen im Batteriezellenarray 106), während die Batteriezelle 107, die sich am nächsten zur Einlassöffnung 102 und zur Auslassöffnung 104 befindet, das wärmste Fluid an der einen Hälfte der Batteriezelle und das kälteste Fluid an der anderen Hälfte sehen kann, was dazu tendieren kann, sich gegenseitig auszumitteln. Demzufolge ist das gemessene Array-∆T kleiner als bei paralleler Strömung und bei serieller Strömung, und das U-förmige Strömungssystem kann somit die Fahrzeugleistung verbessern. Allerdings können in diesem Beispiel für die U-förmige Strömung die ersten wenigen Batteriezellen, die sich am nächsten zur Einlassöffnung 102 und zur Auslassöffnung 104 befinden, eine Temperaturdifferenz zwischen ihren jeweiligen beiden Hälften sehen, die zu einem hohen Zell-∆T führen kann. Dies kann die Leistung des Batteriezellen-Arrays 106 und die Lebensdauer der Batteriezellen darin negativ beeinflussen.
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Jetzt mit Bezug auf 4: Ein Teil einer Traktionsbatteriebaugruppe wird gezeigt, der eine Wärmeleitplatte 140 enthalten kann, die dazu ausgelegt ist, ein Batteriezellen-Array 142 mit Batteriezellen 144 zu stützen. Andere Strukturelemente (nicht dargestellt) können verwendet werden, um ebenfalls das Batteriezellen-Array 142 im Fahrzeug zu stützen. Die Wärmeleitplatte 140 kann auch für thermische Verbindung mit dem Batteriezellen-Array 142 ausgelegt sein. Zu Beispielen für thermische Verbindung zählen Wärmeleitung und Konvektion. Ein unterer Teil der Batteriezellen 144 oder eine untere Stirnfläche der Batteriezellen 144 kann die Wärmeleitplatte 140 direkt kontaktieren, so dass die Wärmeleitplatte 140 die Batteriezellen 144 stützt. Wie oben beschrieben wird, kann eine Lage Thermal Interface Material (nicht dargestellt) zwischen der Wärmeleitplatte 140 und den Batteriezellen 144 positioniert sein. Das Thermal Interface Material kann Wärmeübertragung zwischen den Batteriezellen 144 und der Wärmeleitplatte 140 verbessern. Das Thermal Interface Material kann auch elektrische Isolierung zwischen den Batteriezellen 144 und der Wärmeleitplatte 140 bereitstellen. Jede Batteriezelle 144 kann auch eine Stirnfläche 145 definieren. In diesem Beispiel weist die Stirnfläche 145 die größte Fläche im Vergleich zu Stirnflächen an den oberen, seitlichen und unteren Teilen der Batteriezelle 144 auf. Die Wärmeleitplatte 140 kann eine untere Platte 146 und eine obere Platte 148 enthalten. Die obere Platte 148 kann an der unteren Platte 146 fixiert sein. Während mehrere Verfahren zum Befestigen der oberen Platte 148 an der unteren Platte 146 verfügbar sind, zählt zu einem Beispiel für Aluminiumplatten Hartlöten. Ein anderes Beispiel beinhaltet Befestigungsverfahren, bei denen zum Beispiel Dichtungen, Muttern und Schrauben verwendet werden. Eine Einlassöffnung 152 kann an einem Ende der Wärmeleitplatte 140 positioniert sein, und eine Auslassöffnung 154 kann am anderen Ende positioniert sein. Jetzt zusätzlich mit Bezug auf 5: Die untere Platte 146 kann Kanäle mit einer Längsausrichtung relativ zur Wärmeleitplatte 140 und einer lotrechten Ausrichtung relativ zu einer Ebene definieren, die durch die Stirnflächen 145 der Batteriezellen 144 definiert wird. Diese lotrechte Ausrichtung kann dafür sorgen, dass Thermofluidströmung innerhalb der Kanäle lotrecht zu den Stirnflächen 145 der Batteriezellen 144 verläuft. Die Wandungen können wenigstens zum Teil die Kanäle definieren und können dazu ausgelegt sein, Wärmeübertragung zwischen dem damit in Kontakt stehenden Fluid und der unteren Platte 146 zu fördern. Ein Einlassplenum 151 kann zwischen der Einlassöffnung 152 und den Kanälen angeordnet sein. Das Einlassplenum 151 kann durch die untere Platte 146 definiert werden. Jetzt zusätzlich mit Bezug auf 7: Ein Austrittsplenum 155 kann zwischen den Kanälen und der Auslassöffnung 154 angeordnet sein. Die Einlassöffnung 152 und die Auslassöffnung 154 können in Fluidverbindung mit den Kanälen stehen, wie unten weiter beschrieben wird. Optional kann die Wärmeleitplatte 140 die Einlassöffnung 152 und die Auslassöffnung 154 definieren.
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5 zeigt die untere Platte 146 getrennt von der oberen Platte 148. Die untere Platte 146 kann eine erste Kanalkonfiguration 158a und eine zweite Kanalkonfiguration 158b definieren, die sich einen dazwischen liegenden, mittleren Austrittskanal 160 teilen können. Jede der Kanalkonfigurationen 158a und 158b kann benachbarte Kanäle enthalten, um Fluid innerhalb der Wärmeleitplatte 140 zu führen. Zum Beispiel kann die erste Kanalkonfiguration 158a einen äußeren Kanal 162a in Verbindung mit der Einlassöffnung 152 enthalten, wie in 6 ebenfalls gezeigt wird. Der äußere Kanal 162a kann dazu ausgelegt sein, Fluid in einer ersten Richtung einem Router 164a zuzuführen. Der Router 164a kann das Fluid auf einen ersten Satz von Rückführungskanälen 166a und 168a umleiten. Das Fluid, das den Rückführungskanal 166a und den Rückführungskanal 168a entlang läuft, kann in eine zweite Richtung, entgegengesetzt zur ersten Richtung, strömen. Ein Router 170a kann Fluid aus dem Rückführungskanal 166a zurückleiten, so dass es auf dem Weg zu einer äußeren Austrittsöffnung 174a einen Austrittskanal 172a entlang in die erste Richtung strömt. Ein mittlerer Router 176 kann Fluid aus dem Rückführungskanal 168a zurückleiten, so dass es auf dem Weg zu einer mittleren Austrittsöffnung 180 den mittleren Austrittskanal 160 entlang in die erste Richtung strömt. Eine Breite des mittleren Austrittskanals 160 kann optimiert werden, um gleichmäßige Fluidverteilung und -strömung über alle Rückführungskanäle 166a, 166b, 168a und 168b hinweg sicherzustellen, was die zugehörige Zell-∆T-Verteilung optimieren kann. Ohne gleichmäßige Fluidverteilung und -strömung sehen die Batteriezellen 144 möglicherweise ein höheres Zell-∆T.
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Die zweite Kanalkonfiguration 158b kann einen äußeren Kanal 162b in Verbindung mit der Einlassöffnung 152 enthalten. Der äußere Kanal 162b kann dazu ausgelegt sein, Fluid in der ersten Richtung einem Router 164b zuzuführen. Der Router 164b kann das Fluid einem zweiten Satz von Rückführungskanälen 166b und 168b zuführen. Das Fluid, das den Rückführungskanal 166b und den Rückführungskanal 168b entlang läuft, kann in die zweite Richtung strömen. Ein Router 170b kann Fluid aus dem Rückführungskanal 166b zurückleiten, so dass es auf dem Weg zu einer äußeren Austrittsöffnung 174b einen Austrittskanal 172b entlang in die erste Richtung strömt. Der mittlere Router 176 kann Fluid aus dem Rückführungskanal 168b zurückleiten, so dass es auf dem Weg zur mittleren Austrittsöffnung 180 den mittleren Austrittskanal 160 entlang in die erste Richtung strömt. Während die untere Platte 146 die Kanäle der Wärmeleitplatte 140, wie oben beschrieben wird, definiert, wird ebenfalls in Betracht gezogen, dass die obere Platte 148 optional ebenfalls die Kanäle definieren kann.
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Das Austrittsplenum 155 kann Fluid aufnehmen, das durch die äußere Austrittsöffnung 174a, die äußere Austrittsöffnung 174b und die mittlere Austrittsöffnung 180 läuft und kann dann das Fluid direkt zur Auslassöffnung 154 leiten. 7 zeigt zum Beispiel einen Strömungsweg für Fluid, das den mittleren Austrittskanal 160 entlang, durch die mittlere Austrittsöffnung 180, in das Austrittsplenum 155 und dann in die Auslassöffnung 154 läuft. In diesem Beispiel ist das Austrittsplenum 155 über der Wärmeleitplatte 140 positioniert. In anderen Beispielen allerdings, wo möglicherweise Packaging-Einschränkungen das Positionieren über der Wärmeleitplatte 140 verhindern, kann das Austrittsplenum 155 unter der Wärmeleitplatte 140 positioniert sein.
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Wie oben beschrieben und in 5 gezeigt wird, können die Kanäle der Kanalkonfigurationen 158a und 158b dazu angeordnet sein, dass Fluidströmung in benachbarten Kanälen jeweils zwischen entgegengesetzten Richtungen abwechselt, wie zum Beispiel der ersten und der zweiten Richtung. Diese Anordnung kann verbesserte Fahrzeugleistung bereitstellen und die Verlängerung der Lebensdauer der Batteriezellen 144 unterstützen, im Vergleich zu einer seriellen oder einer parallelen Strömungsanordnung, wie sie in den 3A bzw. 3B gezeigt wird. Zum Beispiel kann Thermofluid, das in die äußeren Kanäle 162a und 162b eintritt, als „kaltes“ Fluid bezeichnet werden, weil das Fluid frisch aus der Einlassöffnung 152 kommt. Fluid, das durch die Rückführungskanäle 166a und 166b und die Rückführungskanäle 168a und 168b strömt, kann als „warmes“ Fluid betrachtet werden, weil Wärme absorbiert werden kann, während es durch die äußeren Kanäle 162a und 162b strömt. Zum Beispiel können die äußeren Kanäle 162a und 162b benachbart zu einer jeweiligen Seitenschiene (nicht dargestellt) positioniert sein, die das Batteriezellen-Array 142 umfasst, um beim Abführen von Wärme aus äußeren Teilen des Batteriezellen-Arrays 142, unter denen das Thermofluid möglicherweise nicht direkt hindurch strömt, zu unterstützen. Diese äußeren Teile des Batteriezellen-Arrays 142 können in der Nähe einer Kante der Wärmeleitplatte 140 positioniert sein.
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Unter fortgesetztem Bezug auf die 5 bis 7: Durch den Austrittskanal 172a, den Austrittskanal 172b und den mittleren Austrittskanal 160 strömendes Fluid kann als „heißes“ Fluid bezeichnet werden, das eine höhere Temperatur als die der kalten Fluide aufweist, was auf die zusätzliche, beim Laufen des Thermofluids durch die Kanäle aus dem Batteriezellen-Array 142 absorbierte Wärme zurückzuführen ist. In diesem Beispiel sind Kanäle mit heißem Fluid einander nicht direkt benachbart und stattdessen durch Kanäle mit kaltem Fluid oder warmem Fluid getrennt. Diese Anordnung kann das Reduzieren von Zell-∆T und Array-∆T unterstützen, weil jede Batteriezelle 144 im gesamten Batteriezellen-Array 142 davon profitiert, dass unter ihr hindurch und in den Kanälen Thermofluid mit unterschiedlichen Temperaturen strömt. Zum Beispiel veranschaulicht eine Batteriezellen-Stellfläche 190, wie sie in 5 gezeigt wird, wie die zugehörige Batteriezelle 144 dem Thermofluid in jedem der Kanäle, den äußeren Kanälen 162a und 162b, den Rückführungskanälen 166a und 166b, den Rückführungskanälen 168a und 168b, den Austrittskanälen 172a und 172b und dem mittleren Austrittskanal 160, ausgesetzt sein kann.
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Zu zusätzlichen Merkmalen zur Verbesserung der Wärmeübertragung kann das Erhöhen einer Oberflächenfläche in den Kanälen zählen. Zum Beispiel können die Kanäle hartgelötete, gesplittete Lamellen, hartgelöteten Aluminiumschaum oder Extrusionen in der unteren Platte 146 oder der oberen Platte 148 enthalten. Diese Merkmale können ebenfalls das Übertragen von mehr Wärme zur unteren Platte 146 oder zur oberen Platte 148 unterstützen. Zusätzlich zum Bereitstellen zusätzlicher Oberflächenfläche zur Unterstützung bei der Wärmeübertragung können die zusätzlichen Merkmale auch eine Geschwindigkeit der Thermofluidströmung anpassen.
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Wie hier offenbart wird, kann eine Längskanalkonfiguration in einer Wärmeleitplatte verschiedene Kanalanzahlen enthalten. Ein Beispiel für eine Wärmeleitplattenkonfiguration mit fünf Kanälen wird in 8 gezeigt. Eine Stellfläche eines Batteriezellen-Arrays 340 wird mit einer gestrichelten Linie gezeigt. Eine untere Platte 300 kann Längskanäle definieren, die eine lotrechte Ausrichtung relativ zu Batteriezellenstirnflächen aufweisen, die in einem Batteriezellen-Array (nicht dargestellt) enthalten sind, das von der unteren Platte 300 und einer oberen Platte (nicht dargestellt) gestützt wird. Die obere Platte kann an der unteren Platte 300 fixiert sein, ähnlich wie bei den anderen, hier beschriebenen Wärmeleitplattenbaugruppen. Die untere Platte 300 kann eine Einlassöffnung 312 definieren, die in Verbindung mit einem Einlassplenum 314 stehen kann. Eine Auslassöffnung 316 kann in Verbindung mit einem Austrittsplenum 318 stehen. Die untere Platte 300 kann die Einlassöffnung 312, das Einlassplenum 314, die Auslassöffnung 316 und das Austrittsplenum 318 definieren.
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Die Kanäle können zwei äußere Kanäle 320a und 320b enthalten, die in Verbindung mit dem Einlassplenum 314 stehen können. Die äußeren Kanäle 320a und 320b können optional modifiziert und/oder turbulisiert werden, um erhöhte Oberflächenfläche bereitzustellen, was ebenfalls den Wärmeübertragungswirkungsgrad erhöhen kann. Turbulisation bezieht die Modifikation einer an einem Wärmeübertragungsprozess beteiligten Oberfläche ein, um die Wärmeübertragungsfähigkeiten zu verstärken. Das Bereitstellen von Höckern und/oder Extrusionen für ein thermisches Strömungsfeld kann ein Beispiel für das Turbulisieren der Oberfläche des thermischen Strömungsfeldes sein. Thermofluidströmung in den äußeren Kanälen 320a und 320b kann in eine erste Richtung laufen. Die äußeren Kanäle 320a und 320b können auch eine geringere Breite als andere Kanäle in der Kanalkonfiguration aufweisen, um eine höhere Geschwindigkeit der Thermofluidströmung auf dem Weg zu einem Rückführungsplenum 322a und 322b zu erreichen, was die aus den Teilen des Batteriezellen-Arrays 340, die an den äußeren Kanälen 320a und 320b vorbeilaufen, absorbierte Wärmemenge erhöhen kann. Die Rückführungsplenen 322a und 322b, die manchmal auch als Router bezeichnet werden, können Fluid aufnehmen, das durch die äußeren Kanäle 320a und 320b läuft, und das Fluid so leiten, dass es die Rückführungskanäle 324a bzw. 324b entlang in eine zweite Richtung strömt. Die Rückführungskanäle 324a und 324b und der mittlere Austrittskanal 326 können ebenfalls optional turbulisiert werden. Thermofluid kann dann auf dem Weg zum Austrittsplenum 318 und der Auslassöffnung 316 einen mittleren Austrittskanal 326 entlang in die erste Richtung laufen. Die untere Platte 300 kann auch die Einlassöffnung 312 und die Auslassöffnung 316 definieren. Optional kann die obere Platte 148 die Kanäle definieren.
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In diesem Beispiel für eine Wärmeleitplattenkonfiguration mit fünf Kanälen können die Kanäle dazu angeordnet sein, dass Fluidströmung in benachbarten Kanälen jeweils zwischen entgegengesetzten Richtungen abwechselt, wie zum Beispiel der ersten und der zweiten Richtung. Das niedrigere Zell-∆T und Array-∆T, die mit dieser Anordnung erreicht werden, können verbesserte Fahrzeugleistung bereitstellen und beim Verlängern der Lebensdauer der Batteriezellen 144, im Vergleich zu der in 3A gezeigten seriellen Strömungsanordnung, unterstützen.
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Zum Beispiel kann Thermofluid, das in die äußeren Kanäle 320a und 320b eintritt, als „kaltes“ Fluid bezeichnet werden, weil das Fluid frisch aus der Einlassöffnung 312 und dem Einlassplenum 314 kommt. Fluid, das durch die Rückführungskanäle 324a und 324b strömt, kann als „warmes“ Fluid betrachtet werden, weil Wärme absorbiert werden kann, während es durch die äußeren Kanäle 320a und 320b strömt. Zum Beispiel können die äußeren Kanäle 320a und 320b benachbart zu einer jeweiligen Seitenschiene (nicht dargestellt) positioniert sein, die das Zellen-Array 340 umfasst, um beim Abführen von Wärme aus äußeren Teilen des Batteriezellen-Arrays 340, unter denen das Thermofluid möglicherweise nicht direkt hindurch strömt, zu unterstützen. Diese äußeren Teile des Batteriezellen-Arrays 340 können in der Nähe einer Kante der Wärmeleitplatte 140 liegen und können bei der Montage auch Klemmbelastungen ausgesetzt sein.
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Durch den mittleren Austrittskanal 326 strömendes Thermofluid kann als „heißes“ Fluid bezeichnet werden, das eine höhere Temperatur als die der kalten Fluide aufweist, was auf die zusätzliche Wärme zurückzuführen ist, die aus dem Batteriezellen-Array absorbiert wird, wenn das Thermofluid durch die Rückführungskanäle 324a und 324b läuft. In diesem Beispiel ist der mittlere Austrittskanal 326 mit heißem Fluid zwischen den äußeren Kanälen 320a und 320b und den Rückführungskanälen 324a und 324b angeordnet, was das Reduzieren des Array-∆T unterstützen kann, weil jede Batteriezelle im gesamten Batteriezellen-Array von Thermofluid mit unterschiedlichen Temperaturen in den Kanälen profitiert. Zum Beispiel veranschaulicht die Batteriezellen-Stellfläche 340, wie sie in 8 gezeigt wird, wie die zugehörige Batteriezelle von der Wärmeübertragung des Thermofluids in den äußeren Kanälen 320a und 320b, den Rückführungskanälen 324a und 324b und dem mittleren Austrittskanal 326 profitieren kann.
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Wie oben beschrieben wird, kann zu zusätzlichen Merkmalen, um die Wärmeübertragung zu verbessern, das Modifizieren einer Oberflächenfläche in den Kanälen zählen. Wenigstens einige der Oberflächen der Kanäle können Strömungsmerkmale enthalten, die dazu ausgelegt sind, eine wirksame Oberflächenfläche der Kanäle zu erhöhen. Zu Strömungsmerkmalen können zum Beispiel hartgelötete, gesplittete Lamellen, hartgelöteter Metallschaum, wie zum Beispiel aus Aluminium, Extrusionen, Vertiefungen oder Absätze in der unteren Platte zählen. Diese Merkmale können ebenfalls das Übertragen von mehr Wärme zur unteren Platte 300 unterstützen. Zusätzlich zum Bereitstellen zusätzlicher Oberflächenfläche zur Unterstützung bei der Wärmeübertragung können diese Merkmale auch eine Geschwindigkeit der Thermofluidströmung anpassen.
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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 Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben wurde, 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 Umsetzungsformen nach dem Stand der Technik in Hinsicht auf eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften beschrieben worden sein, doch wie Durchschnittsfachleute erkennen, können Kompromisse hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale oder Charakteristika eingegangen werden, um verlangte Eigenschaften des Gesamtsystems zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Umsetzungsform abhängig sind. Zu diesen Merkmalen können Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebensdauerkosten, Absatzfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. zählen, sind aber nicht darauf beschränkt. Von daher liegen Ausführungsformen, die hinsichtlich eines oder mehrerer Charakteristika als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen bzw. als Umsetzungsformen nach dem Stand der Technik beschrieben worden sind, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen erwünscht sein.
