-
Diese Offenbarung bezieht sich auf Thermomanagementsysteme für in Fahrzeugen genutzte Hochspannungsbatterien.
-
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 das Management von Fahrzeugleistung und -operationen zu unterstützen. Die HV-Batterie kann ein 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.
-
Ein Thermosystem für eine Traktionsbatterie enthält Batteriezellen, eine Wärmeleitplatte und einen Einlassverteiler. Die Wärmeleitplatte ist dazu ausgelegt, Fluid dort hindurch zu leiten und die Batteriezellen zu stützen. Der Einlassverteiler weist einen Einlass und einen Auslass auf, die in Fluidverbindung mit einem Wärmeaustauschbereich der Wärmeleitplatte stehen. Der Einlassverteiler definiert auch beabstandete Fluidverteilungskanäle, die dazu angeordnet sind, Fluid über den Auslass des Einlassverteilers zu verteilen. Der Auslass des Einlassverteilers weist eine Querschnittsfläche auf und der Einlass des Einlassverteilers ist außerhalb eines Bereichs positioniert, der lotrecht zur Querschnittsfläche ist. Die Verteilungskanäle können in mehreren springbrunnenartigen Mustern angeordnet sein, die vom Einlass des Einlassverteilers zum Auslass des Einlassverteilers verlaufen und die dazu ausgelegt sind, Fluidströmung aus einer im Wesentlichen zu einer Längsachse der Wärmeleitplatte lotrechten Richtung in eine im Wesentlichen zur Längsachse der Wärmeleitplatte parallele Richtung zu beeinflussen. Die Verteilungskanäle können dazu ausgelegt sein, aus dem Einlass des Einlassverteilers Fluidströmung in einer im Wesentlichen zu einer Längsachse der Wärmeleitplatte lotrechten Richtung in eine im Wesentlichen zur Längsachse der Wärmeleitplatte parallele Richtung umzuleiten. Das Thermosystem kann auch einen Auslassverteiler enthalten, der in Fluidverbindung mit dem Wärmeaustauschbereich steht. Der Einlassverteiler, die Wärmeleitplatte, der Auslassverteiler und ein unterer Teil eines Batterietrogs können druckgegossen oder als eine einzelne Komponente gestanzt sein. Der Wärmeaustauschbereich kann weiterhin eine Wanne definieren, die dem Auslass des Einlassverteilers nachgelagert positioniert ist und die dazu ausgelegt ist, Fluid aus dem Auslass des Einlassverteilers aufzunehmen.
-
Ein Traktionsbatteriesystem enthält mehrere Batteriezellen, eine Wärmeleitplatte und einen Einlassverteiler. Die Wärmeleitplatte weist einen Wärmeaustauschbereich und laterale Seiten auf, die zwei Ebenen definieren. Die Wärmeleitplatte ist dazu ausgelegt, die Batteriezellen zu stützen und Fluid durch die Wärmeleitplatte zu leiten. Der Einlassverteiler weist einen Einlass und einen Auslass auf, die in Fluidverbindung mit dem Wärmeaustauschbereich stehen. Der Auslass des Einlassverteilers weist eine Querschnittsfläche auf, die eine dritte Ebene definiert. Der Einlassverteiler definiert beabstandete Fluidverteilungskanäle, die dazu angeordnet sind, Fluid über den Auslass des Einlassverteilers zu verteilen. Die beiden Ebenen und die dritte Ebene definieren einen zur Querschnittsfläche lotrechten Bereich. Der Einlass des Einlassverteilers ist außerhalb des zur Querschnittsfläche lotrechten Bereichs positioniert. Die Fluidverteilungskanäle können Extrusionen enthalten, die voneinander beabstandet sind und die in mehreren gekrümmten, springbrunnenartigen Mustern angeordnet sind, die vom Einlass des Einlassverteilers zum Auslass verlaufen. Die Fluidverteilungskanäle können durch Durchgangswege definiert sein, die voneinander beabstandet sind und die so angeordnet sind, dass sie vom Einlass des Einlassverteilers zum Auslass verlaufen. Die Durchgangswege können weiterhin Durchgangswegauslässe definieren, die über eine Breite des Auslasses des Einlassverteilers beabstandet sind. Die Durchgangswege können dazu ausgelegt sein, Fluidströmung aus dem Einlass des Einlassverteilers in einer im Wesentlichen zu einer Längsachse der Wärmeleitplatte lotrechten Richtung in eine im Wesentlichen zur Längsachse der Wärmeleitplatte parallele Richtung umzuleiten. Das System kann auch einen Auslassverteiler in Fluidverbindung mit der Wärmeleitplatte enthalten. Der Einlassverteiler, der Wärmeaustauschbereich, der Auslassverteiler und ein unterer Teil eines Batterietrogs können druckgegossen oder als eine einzelne Komponente gestanzt sein. Die Wärmeleitplatte kann auch eine dem Auslass des Einlassverteilers nachgelagerte Wanne definieren, die dazu ausgelegt ist, Fluid aus dem Auslass aufzunehmen.
-
Ein Fahrzeug enthält mehrere Batteriezellen, eine Wärmeleitplatte und einen Einlassverteiler. Die Wärmeleitplatte stützt die Batteriezellen und enthält einen Wärmeaustauschbereich und zwei laterale Seiten, die zwei Ebenen definieren. Der Einlassverteiler ist nachgelagert zu einer Einlassöffnung und vorgelagert zum Wärmeaustauschbereich positioniert. Der Einlassverteiler definiert Extrusionen durch den gesamten Einlassverteiler hindurch und enthält einen Auslass zum Wärmeaustauschbereich, der eine Querschnittsfläche aufweist, die eine dritte Ebene definiert. Die beiden Ebenen und die dritte Ebene definieren einen Bereich, der lotrecht zur Querschnittsfläche ist, und der Einlassverteiler ist so positioniert, dass die Einlassöffnung außerhalb des Bereichs liegt. Die Extrusionen können in mehreren springbrunnenartigen Mustern angeordnet sein, die durch den gesamten Einlassverteiler hindurch zum Auslass des Einlassverteilers verlaufen und die dazu ausgelegt sind, Fluidströmung aus einer im Wesentlichen zu einer Längsachse der Wärmeleitplatte lotrechten Richtung in eine im Wesentlichen zur Längsachse der Wärmeleitplatte parallele Richtung zu beeinflussen. Ein Teil jeder Extrusion kann eine Oberflächenfläche definieren, die so bemessen ist, dass daran eine andere Oberfläche hartgelötet werden kann. Das Fahrzeug kann auch einen Wärmeleitplatten-Auslassverteiler enthalten, der in Fluidverbindung mit dem Wärmeaustauschbereich steht. Der Einlassverteiler, die Wärmeleitplatte, der Auslassverteiler und ein unterer Teil eines Batterietrogs können als eine einzelne Komponente druckgegossen sein. Ein oberer Teil des Batterietrogs kann in einer Konfiguration druckgegossen sein, so dass er mit der einzelnen Komponente ineinandergreift. Die Wärmeleitplatte kann auch eine Wanne definieren, die dem Auslass benachbart ist und die dazu ausgelegt sein kann, Fluid aus dem Auslass aufzunehmen.
-
1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Batterie-Elektrofahrzeugs.
-
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Thermomanagementsystems für die Traktionsbatterie des Fahrzeugs aus 1.
-
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Thermomanagementsystems einer Traktionsbatterie.
-
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Thermomanagementsystems einer Traktionsbatterie.
-
5A ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Thermomanagementsystems einer Traktionsbatterie.
-
5B ist eine Querschnittsansicht eines Verteilers und einer Wärmeleitplatte aus dem Teil des Thermomanagementsystems aus 5A.
-
5C ist eine Draufsicht auf einen Verteiler und eine Wärmeleitplatte aus dem Teil des Thermomanagementsystems aus 5A.
-
6A ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Thermomanagementsystems einer Traktionsbatterie.
-
6B ist eine Querschnittsansicht eines Verteilers und einer Wärmeleitplatte für das Thermomanagementsystem aus 6A.
-
6C ist eine Draufsicht auf einen Verteiler und eine Wärmeleitplatte für das Thermomanagementsystem aus 6A.
-
7 ist eine perspektivische Ansicht einer Batteriezellen-Array-Stützstruktur.
-
8 ist eine perspektivische Ansicht einer Batteriezellen-Array-Stützstruktur.
-
9A ist eine veranschaulichende Ansicht eines Teils eines an ein Chassis montierten Thermomanagementsystems.
-
9B ist eine veranschaulichende Ansicht eines Teils eines an ein Chassis montierten Thermomanagementsystems.
-
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.
-
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.
-
Eine Traktionsbatterie oder ein 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.
-
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 Gleichspannungswandlermodul 28 verwendet wird. In einem typischen Fahrzeug sind die Niederspannungssysteme mit einer Hilfsbatterie 30 (z. B. einer 12-V-Batterie) elektrisch verbunden.
-
Ein Batterieelektronik-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.
-
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 wieder aufgeladen 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.
-
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.
-
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 zurückzukehren. 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 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.
-
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.
-
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.
-
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 Luftspalten 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.
-
Unterschiedliche Batteriesatzkonfigurationen können verfügbar sein, um einzelne Fahrzeugvariablen anzusprechen, 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.
-
3 zeigt ein Beispiel für einen Teil eines Traktionsbatterie-Flüssig-Thermomanagementsystems, bei dem eine mittig liegende Einlassöffnung 100 einer Wärmeleitplatte 102 über einen Einlassverteiler 104 Thermofluid zuführt. Referenzpfeile veranschaulichen einen Strömungsweg von Fluid, das in den Einlassverteiler 104 eintritt und darüber hinweg läuft und das über die Wärmeleitplatte 102 hinweg läuft. Die Struktur des Einlassverteilers 104 kann die Zufuhr einer im Wesentlichen gleichförmigen Fluidverteilung durch eine Querschnittsfläche eines Auslasses 108 eines Einlassverteilers zwischen dem Einlassverteiler 104 und einem Wärmeaustauschbereich 103 der Wärmeleitplatte 102 unterstützen, was zu einer im Wesentlichen gleichförmigen Fluidströmung über den Wärmeaustauschbereich 103 auf dem Weg zur Auslassöffnung 110 führt. Neben der Querschnittsfläche des Auslasses 108 des Einlassverteilers kann die Struktur des Einlassverteilers 104 angepasst werden, um für unterschiedliche Fluidströmungsgeschwindigkeiten über den Einlassverteiler 104 hin zum Auslass 108 des Einlassverteilers zu sorgen. Zusätzlich können Inseln 112 das Verteilen der Fluidströmung auf unterschiedliche Teile des Auslasses 108 des Einlassverteilers unterstützen.
-
Die Wärmeleitplatte 102 kann weiterhin zwei laterale Seiten 114 enthalten. Die lateralen Seiten 114 können Ebenen 115 definieren, und die Querschnittsfläche des Auslasses 108 des Einlassverteilers kann eine Ebene 116 definieren. Zwei Bereiche können auf jeder Seite der Ebene 116 und zwischen den Ebenen 115 definiert werden. Ein erster Bereich kann den Wärmeaustauschbereich 103 enthalten, und ein zweiter Bereich kann den Einlassverteiler 104 enthalten. Der zweite Bereich kann auch als ein Bereich bezeichnet werden, der lotrecht zur Querschnittsfläche des Auslasses 108 des Einlassverteilers ist. Von daher können der Einlassverteiler 104 und die Einlassöffnung 100 als in einem Bereich positioniert betrachtet werden, der lotrecht zur Querschnittsfläche des Auslasses 108 des Einlassverteilers ist, wie in 3 gezeigt wird.
-
Obwohl die Einlassöffnung 100 in diesem Beispiel relativ zur Wärmeleitplatte 102 mittig und in einem zur Querschnittsfläche des Auslasses 108 des Einlassverteilers lotrechten Bereich liegt, können es andere Traktionsbatteriesystem-Designeinschränkungen erforderlich machen, dass Einlass- und Auslassöffnungen relativ zur jeweiligen Wärmeleitplatte nicht mittig und außerhalb eines zur Querschnittsfläche des jeweiligen Auslasses des Einlassverteilers lotrechten Bereichs positioniert sind. Dies kann zusätzliche Herausforderungen beim Zuführen von gleichförmiger Fluidströmung zu jeweiligen Wärmeaustauschbereichen schaffen, weil das Fluid aus einem Strömungsweg, der im Wesentlichen lotrecht zu einer Längsachse der Wärmeleitplatte ist, in einen Strömungsweg, der im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse der Wärmeleitplatte ist, übergehen wird.
-
Zum Beispiel und jetzt mit Bezug auf 4: Ein Teil des Flüssig-Thermomanagementsystems wird gezeigt, der eine Einlassöffnung 130 und eine Wärmeleitplatte 132 enthalten kann. Thermofluid aus der Einlassöffnung 130 kann einem Wärmeaustauschbereich 133 der Wärmeleitplatte 132 zugeführt werden, nachdem es durch einen Hohlraum 134 geflossen ist. Die Einlassöffnung 130 kann relativ zur Wärmeleitplatte 132 seitlich montiert sein. Die Referenzpfeile veranschaulichen ein Beispiel für Fluidströmung aus der Einlassöffnung 130, durch den Hohlraum 134 und über den Wärmeaustauschbereich 133. Wie gezeigt wird, ist die Fluidverteilung über eine Querschnittsfläche eines Hohlraumauslasses 138 im Wesentlichen nicht gleichförmig. Vielmehr kann in einem Teil des Hohlraums 134 eine Fluidrückführung erkannt werden, und andere Teile des Hohlraums 134 nehmen überhaupt kein Fluid auf, was zu nicht gleichförmiger Strömung über den Wärmeaustauschbereich 133 der Wärmeleitplatte 132 führt.
-
Die Wärmeleitplatte 132 kann weiterhin zwei laterale Seiten 140 enthalten. Die lateralen Seiten 140 können Ebenen 145 definieren, und die Querschnittsfläche des Hohlraumauslasses 138 kann eine Ebene 146 definieren. Zwei Bereiche können auf jeder Seite der Ebene 146 und zwischen den Ebenen 145 definiert werden. Ein erster Bereich kann den Wärmeaustauschbereich 133 enthalten, und ein zweiter Bereich kann den Hohlraum 134 enthalten. Der zweite Bereich kann auch als ein Bereich bezeichnet werden, der lotrecht zur Querschnittsfläche des Hohlraumauslasses 138 ist. Von daher kann der Hohlraum 134 als in einem Bereich positioniert betrachtet werden, der lotrecht zur Querschnittsfläche des Hohlraumauslasses 138 ist, allerdings kann die Einlassöffnung 130 als außerhalb des Bereichs betrachtet werden, der lotrecht zu einer Querschnittsfläche des Hohlraumauslasses 138 ist. Hier führt die Offenheit des Hohlraums 134 zu einer nicht gleichförmigen Fluidströmung über den Hohlraumauslass 138 und den Wärmeaustauschbereich 133. Von daher werden die Batteriezellen (nicht dargestellt), die von der Wärmeleitplatte 132 gestützt werden und/oder in Kontakt mit ihr stehen, möglicherweise ungleichmäßig gekühlt, was die Leistung und die Lebensdauer der Batteriezellen negativ beeinflussen kann. In diesem Beispiel können Modifikationen des Hohlraums 134 erwünscht sein, um die Thermofluidzufuhr zum Wärmeaustauschbereich 133 zu verbessern.
-
Zum Beispiel und jetzt mit Bezug auf die 5A bis 5C wird ein veranschaulichender Teil eines Flüssig-Thermomanagementsystems gezeigt. Das Flüssig-Thermomanagementsystem kann Folgendes enthalten: eine Wärmeleitplatte 206, die eine Einlassöffnung 202 enthält, einen Einlassverteiler 204, einen Wärmeaustauschbereich 203, einen Auslassverteiler 208 und eine Auslassöffnung 210. Die Einlassöffnung 202 kann relativ zur Wärmeleitplatte 206 seitlich montiert sein und dem Einlassverteiler 204 Thermofluid zuführen. Der Einlassverteiler 204, der Wärmeaustauschbereich 203 und der Auslassverteiler 208 können eine einzelne Komponente sein und können von daher zum Beispiel druckgegossen oder gestanzt sein. Der Einlassverteiler 204 kann einen Einlass 219 des Einlassverteilers und einen Auslass 218 des Einlassverteilers enthalten. Der Einlassverteiler 204 kann extrudierte Teile definieren, wie zum Beispiel Extrusionen oder Höcker, die beabstandet sind und die dazu angeordnet sind, Verteilungskanäle dazwischen zu definieren, die das in den Einlassverteiler 204 eintretende Fluid verteilen können. Die Verteilungskanäle können auch das Definieren einer vorbestimmten Fluidströmungsrate und/oder einer vorbestimmten Fluidströmungsgeschwindigkeit zum Wärmeaustauschbereich 203 unterstützen, wie weiter unten beschrieben wird.
-
Die Wärmeleitplatte 206 kann weiterhin zwei laterale Seiten 205 enthalten. Die lateralen Seiten 205 können Ebenen 207 definieren. Eine Querschnittsfläche des Auslasses 218 des Einlassverteilers kann eine Ebene 209 definieren. Zwei Bereiche können auf jeder Seite der Ebene 209 und zwischen den Ebenen 207 definiert werden. Ein erster Bereich kann den Wärmeaustauschbereich 203 enthalten, und ein zweiter Bereich kann den Einlassverteiler 204 enthalten. Der zweite Bereich kann auch als ein Bereich bezeichnet werden, der lotrecht zur Querschnittsfläche des Auslasses 218 des Einlassverteilers ist. Von daher kann der Einlassverteiler 204 als in einem Bereich positioniert betrachtet werden, der lotrecht zur Querschnittsfläche des Auslasses 218 des Einlassverteilers ist, und die Einlassöffnung 202 kann als außerhalb des Bereichs betrachtet werden, der lotrecht zur Querschnittsfläche des Auslasses 218 des Einlassverteilers ist. Wie oben beschrieben wurde, kann das Positionieren der Einlassöffnung 202 relativ zur Querschnittsfläche des Auslasses 218 des Einlassverteilers und der Wärmeleitplatte 206 eine Herausforderung für die Thermofluidzufuhr zum Wärmeaustauschbereich 203 darstellen, die mit Verteilungskanälen zum Unterstützen des Einflusses auf die Fluidströmungsrichtung beantwortet werden kann.
-
Zu einem Beispiel für die Verteilungskanäle zählen die Extrusionen 212, die vom Einlassverteiler 204 definiert werden können. Die Extrusionen 212 können durch den gesamten Einlassverteiler 204 hindurch positioniert sein, um mehrere Verteilungskanäle dazwischen zu schaffen. Eine obere Platte 215 der Wärmeleitplatte 206 kann zum Beispiel an den Extrusionen 212, den lateralen Seiten 205 und dem Auslassverteiler 208 befestigt sein (Teile der oberen Platte 215 sind zur Veranschaulichung in 5A entfernt). Alternativ können die Extrusionen 212 durch die an der Wärmeleitplatte 206 befestigte obere Platte 215 definiert werden. Während mehrere Verfahren zum Befestigen der oberen Platte 215 an unteren Teilen der Wärmeleitplatte 206 verfügbar sind, beinhaltet ein Beispiel Hartlöten. In diesem Beispiel können die Teile der Komponenten, die zueinander in Kontakt stehen, wie zum Beispiel die Extrusionen 212, die lateralen Seiten 205 und die obere Platte 215, Oberflächenfläche bereitstellen, die geeignet bemessen ist, um das Hartlöten zu erleichtern.
-
Die Referenzpfeile in 5A veranschaulichen ein Beispiel für Strömungswege für Fluid, das in den Einlassverteiler 204 und den Wärmeaustauschbereich 203 eintritt. Wie gezeigt wird, kann Fluid sich durch die gesamten Verteilungskanäle verteilen, die durch die Extrusionen 212 definiert werden, was das Verschieben der Fluidströmung aus der Einlassöffnung 202, die außerhalb des Bereichs liegt, der lotrecht zur Querschnittsfläche des Auslasses 218 des Einlassverteilers ist, zum Wärmeaustauschbereich 203 unterstützt. Diese Extrusionen 212 können die Fluidgeschwindigkeit erhöhen, um das Verteilen auf die volle Querschnittsfläche des Auslasses des Einlassverteilers 218 zu unterstützen, die zwischen dem Einlassverteiler 204 und dem Wärmeaustauschbereich 203 angeordnet ist. Von daher kann Fluid über eine Querschnittsfläche des Einlasses 219 des Einlassverteilers, die zwischen der Einlassöffnung 202 und dem Einlassverteiler 204 angeordnet ist, mit einer ersten Geschwindigkeit strömen und über eine Querschnittsfläche des Auslasses 218 des Einlassverteilers mit einer zweiten Geschwindigkeit.
-
Zum Beispiel können die Extrusionen 212 in mehreren gekrümmten, springbrunnenartigen Mustern angeordnet sein, die vom Einlass 219 des Einlassverteilers zum Auslass 218 des Einlassverteilers verlaufen, wie in den 5A bis 5C gezeigt wird. Die springbrunnenartigen Muster der Extrusionen 212 können dazu ausgelegt sein, Einfluss auf Fluidströmung von einer im Wesentlichen zu einer Längsachse 221 der Wärmeplatte 206 lotrechten Richtung in eine im Wesentlichen zu einer Längsachse 221 der Wärmeplatte 206 parallelen Richtung zu nehmen und/oder sie zurückzuleiten. Wie oben beschrieben wird, können die Extrusionen 212 auch an der oberen Platte 215 befestigt sein oder sie können durch die obere Platte 215 definiert und am Einlassverteiler 204 gesichert werden.
-
Zusätzlich kann der Wärmeaustauschbereich 203 der Wärmeleitplatte 206 eine Wanne 220 definieren, um Thermofluid zu sammeln, nachdem es durch den Auslass 218 des Einlassverteilers geflossen ist, um weiter den Einfluss auf gleichförmige Thermofluidströmung über den Wärmeaustauschbereich 203 zu unterstützen. Zum Beispiel kann Thermofluid durch den Auslass 218 des Einlassverteilers strömen und „wasserfallartig“ in die Wanne 220 fallen, bis in der gesamten Wanne 220 genug Thermofluid vorhanden ist, um weiter zum Wärmeaustauschbereich 203 zu strömen. Falls unterschiedliche Teile oder Mengen des Thermofluids mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten in die Wanne 220 eintreten, kann die Wanne 220 von daher einen Einfluss auf eine gleichförmigere Strömungsverteilung hin zum Wärmeaustauschbereich 203 unterstützen.
-
Jetzt mit Bezug auf die 6A bis 6C wird ein veranschaulichender Teil eines anderen Flüssig-Thermomanagementsystems gezeigt. Das Flüssig-Thermomanagementsystem kann Folgendes enthalten: eine Wärmeleitplatte 306, die eine Einlassöffnung 302 enthält, einen Einlassverteiler 304, einen Wärmeaustauschbereich 303, einen Auslassverteiler 308 und eine Auslassöffnung 310. Die Einlassöffnung 302 kann relativ zur Wärmeleitplatte 306 seitlich montiert sein und dem Einlassverteiler 304 Thermofluid zuführen. Der Einlassverteiler 304, der Wärmeaustauschbereich 303 und der Auslassverteiler 308 können eine einzelne Komponente sein und können von daher zum Beispiel druckgegossen oder gestanzt sein. Der Einlassverteiler 304 kann Durchgangswege definieren, wie zum Beispiel die Durchgangswege 312, die beabstandet sind und die dazu angeordnet sind, das Fluid zu verteilen, das in den Einlassverteiler 304 eintritt. Die Durchgangswege 312 können auch das Definieren einer Fluidströmungsgeschwindigkeit zum Wärmeaustauschbereich 303 unterstützen, wie weiter unten beschrieben wird.
-
Die Wärmeleitplatte 306 kann weiterhin zwei laterale Seiten 305 enthalten. Die lateralen Seiten 305 können Ebenen 307 definieren, und eine wirksame Querschnittsfläche der Durchgangswegauslässe 314 kann eine Ebene 309 definieren. Zwei Bereiche können auf jeder Seite der Ebene 309 und zwischen den Ebenen 307 definiert werden. Ein erster Bereich kann den Wärmeaustauschbereich 303 enthalten, und ein zweiter Bereich kann den Einlassverteiler 304 enthalten. Der zweite Bereich kann auch als ein Bereich bezeichnet werden, der lotrecht zur Querschnittsfläche der Durchgangswegauslässe 314 ist. Von daher kann der Einlassverteiler 304 als in einem Bereich positioniert betrachtet werden, der lotrecht zur Querschnittsfläche der Durchgangswegauslässe 314 ist, und die Einlassöffnung 302 kann als außerhalb des Bereichs betrachtet werden, der lotrecht zur Querschnittsfläche der Durchgangswegauslässe 314 ist. Wie oben beschrieben wurde, kann das Positionieren der Einlassöffnung 302 relativ zur Querschnittsfläche der Durchgangswegauslässe 314 eine Herausforderung für die Fluidzufuhr zum Wärmeaustauschbereich 303 darstellen, die mit Verteilungskanälen zum Unterstützen des Einflusses auf die Fluidströmungsrichtung beantwortet werden kann.
-
Zu einem Beispiel für die Verteilungskanäle können die Durchgangswege 312 zählen. Jeder Durchgangsweg 312 kann einen Durchgangswegeinlass 313 und den Durchgangswegauslass 314 mit jeweiligen Querschnittsflächen enthalten. Wandungen zwischen den Durchgangswegen 312 können das Anbringen einer oberen Platte 315 an unteren Teilen der Wärmeleitplatte 306 unterstützen (Teile der oberen Platte 315 sind zur Veranschaulichung in 6A entfernt). Die obere Platte 315 kann an unteren Teilen der Wärmeleitplatte 306 befestigt werden, wie zum Beispiel am Einlassverteiler 304, den Wandungen, die die Durchgangswege 312 definieren, an den lateralen Seiten 305 und am Auslassverteiler 308. Alternativ können die Durchgangswege 312 von der oberen Platte 315 definiert werden und an den unteren Teilen der Wärmeleitplatte 306 befestigt werden. Während mehrere Verfahren zum Befestigen der oberen Platte 315 an unteren Teilen der Wärmeleitplatte 306 verfügbar sind, beinhaltet ein Beispiel Hartlöten. In diesem Beispiel können die Teile der Komponenten, die zueinander in Kontakt stehen, wie zum Beispiel die Wandungen, die die Durchgangswege 312 definieren, die lateralen Seiten 305 und die obere Platte 315, mit einer geeigneten Oberflächenfläche bemessen sein, um das Hartlöten zu erleichtern.
-
Die Referenzpfeile in den 6A und 6C veranschaulichen ein Beispiel für Fluidströmungswege, die aus der Einlassöffnung 302, durch den Einlassverteiler 304, über den Wärmeaustauschbereich 303, durch den Auslassverteiler 308 und aus der Auslassöffnung 310 hinaus laufen. Wie gezeigt wird, kann Fluid sich über die Durchgangswege 312 durch den gesamten Einlassverteiler 304 verteilen, was das Verschieben der Fluidströmung aus der Einlassöffnung 302, die außerhalb des Bereichs liegt, der lotrecht zur Querschnittsfläche des Auslasses 314 des Einlassverteilers ist, zum Wärmeaustauschbereich 303 unterstützt. Die Durchgangswege 312 können auch dazu ausgelegt sein, Fluidströmung in einer im Wesentlichen zu einer Längsachse 319 der Wärmeleitplatte 306 lotrechten Richtung aus der Einlassöffnung 302 in eine im Wesentlichen zur Längsachse 319 der Wärmeleitplatte 306 parallele Richtung umzuleiten. Diese Durchgangswege 312 können auch durch ein Verhältnis zwischen vorbestimmten Querschnittsflächen der Durchgangswegeinlässe 313 und der Durchgangswegauslässe 314 die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids reduzieren oder erhöhen.
-
Wenn zum Beispiel die Querschnittsfläche der Durchgangswegauslässe 314 größer als die Querschnittsfläche der Durchgangswegeinlässe 313 ist, wird die Fluidströmungsgeschwindigkeit über die Durchgangswegauslässe 314 kleiner als die Fluidströmungsgeschwindigkeit an der Querschnittsfläche der Durchgangswegeinlässe 313 sein. Weiterhin können die Durchgangswegauslässe 314 voneinander und über die Breite des Wärmeaustauschbereichs 303 beabstandet sein, um die gleichmäßige oder im Wesentlichen gleichmäßige Zufuhr von Thermofluid zum Wärmeaustauschbereich 303 zu unterstützen. Dabei kann das Verhältnis zwischen den Querschnittsflächen der Durchgangswegeinlässe 313 und der Durchgangswegauslässe 314 eine vorbestimmte und im Wesentlichen gleichförmige Fluidströmung über die Durchgangswegauslässe 314 zuführen, die zwischen dem Einlassverteiler 304 und dem Wärmeaustauschbereich 303 angeordnet sind. Von daher kann Fluid über die Querschnittsfläche der Durchgangswegeinlässe 313 mit einer ersten Geschwindigkeit und über die Querschnittsfläche der Durchgangswegauslässe 314 mit einer zweiten Geschwindigkeit strömen.
-
Zusätzlich können die Wärmeleitplatte 306 und/oder der Wärmeaustauschbereich 303 eine Wanne 320 definieren, um Thermofluid zu sammeln, nachdem es durch die Durchgangswegauslässe 314 geflossen ist, um weiter den Einfluss auf gleichförmige Thermofluidströmung über den Wärmeaustauschbereich 303 zu unterstützen. Zum Beispiel kann Thermofluid durch die Durchgangswegauslässe 314 strömen und wasserfallartig in die Wanne 320 fallen, bis in der gesamten Wanne 320 genug Thermofluid vorhanden ist, um weiter zum Wärmeaustauschbereich 303 zu strömen. Falls unterschiedliche Teile oder Mengen des Thermofluids in die Wanne 320 eintreten, kann die Wanne 320 von daher einen Einfluss auf eine gleichförmigere Strömung hin zum Wärmeaustauschbereich 303 unterstützen.
-
Die Integration von Komponenten aus Traktionsbatterie-Thermomanagementsystemen kann auch das Ansprechen auf Fahrzeug-Packaging-Einschränkungen unterstützen. Zum Beispiel zeigt 7 ein Beispiel für eine Integration eines Batterietrogs und einer Wärmeleitplatte. Die Batteriestützstruktur 400 kann eine obere Platte 402 und eine untere Platte 404 enthalten. Die untere Platte 404 kann Wärmeleitplattenelemente definieren, wie zum Beispiel eine Einlassöffnung 410, einen Einlassverteiler 412, einen Wärmeaustauschbereich 414, einen Auslassverteiler 416 und eine Auslassöffnung 418. Obwohl in 7 die Einlassöffnung 410 und die Auslassöffnung 418 so gezeigt werden, dass sie aus der Stützstruktur 400 nach oben austreten, wird in Betracht gezogen, dass die Einlassöffnung 410 und die Auslassöffnung 418 zur Seite und/oder nach unten aus der Stützstruktur 400 austreten können. Die obere Platte 402 und die untere Platte 404 können zum Beispiel unter Verwendung eines Hochdruckgussverfahrens druckgegossen sein. Die obere Platte 402 und die untere Platte 404 können mit Befestigungselementen (nicht dargestellt) und einer in der Anbringung abgedichteten Dichtung (nicht dargestellt) aneinander angebracht sein. Die obere Platte 402 und die untere Platte 404 können auch aneinandergeschweißt oder aneinander hartgelötet sein. Es wird in Betracht gezogen, dass andere Verfahren zum Anbringen möglich sind. Mit jedem Verfahren zum Anbringen werden die obere Platte 402 und die untere Platte 404 so aneinander angebracht, dass ein Thermofluidströmungssystem, das durch den Einlassverteiler 412, den Wärmeaustauschbereich 414 und den Auslassverteiler 416 definiert wird, eine Route bereitstellt, damit das Thermofluid benachbart zu einem von der Batteriestützstruktur 400 gestützten Batteriezellen-Array (nicht dargestellt) strömt.
-
8 zeigt ein anderes Beispiel für eine Integration eines Batterietrogs und einer Wärmeleitplatte. Die Batteriestützstruktur 500 kann eine obere Platte 502 und eine untere Platte 504 enthalten. Die obere Platte 502 kann strukturelle Merkmale der Wärmeleitplatte definieren, wie zum Beispiel einen ersten Satz Wandungen 508 mit dazwischenliegenden Kanälen und einen zweiten Satz Wandungen 510 mit dazwischenliegenden Kanälen. Diese Wandungen 508 und 510 können auch das Bereitstellen von struktureller Integrität für die Batteriestützstruktur 500 unterstützen. Die untere Platte 504 kann Wärmeleitplattenelemente definieren, wie zum Beispiel eine Einlassöffnung 512, einen Einlassverteiler 514, einen Auslassverteiler 516 und eine Auslassöffnung 518. Die obere Platte 502 und die untere Platte 504 können zum Beispiel unter Verwendung eines Hochdruckgussverfahrens druckgegossen sein. Die obere Platte 502 und die untere Platte 504 können mit Befestigungselementen und mit einer in der Anbringung abgedichteten Dichtung (nicht dargestellt) aneinander angebracht sein. Die obere Platte 502 und die untere Platte 504 können auch aneinandergeschweißt oder aneinander hartgelötet sein, wobei dann die Befestigungselemente möglicherweise nicht nötig sind. Es wird in Betracht gezogen, dass andere Verfahren zum Anbringen möglich sind. Mit jedem Verfahren zum Anbringen werden die obere Platte 502 und die untere Platte 504 so aneinander befestigt, dass ein Thermofluidströmungssystem, das durch den Einlassverteiler 514, den ersten Wandungssatz 508, den zweiten Wandungssatz 510 und den Auslassverteiler 516 definiert wird, eine Route bereitstellt, damit das Thermofluid benachbart zu einem von der Batteriestützstruktur 500 gestützten Batteriezellen-Array (nicht dargestellt) strömt. Zum Beispiel können der erste Wandungssatz 508 und der zweite Wandungssatz 510 die untere Platte 504 so kontaktieren und an ihr angebracht sein, dass Kanäle zwischen den Wandungen 508 und 510 die Strömung des Thermofluids führen.
-
Wie oben beschrieben worden ist, können sich die Batteriestützstruktur 400 und die Batteriestützstruktur 500 von typischen Batterietrogstrukturen unterscheiden, wie zum Beispiel vom Batterietrog 98 aus 2, der einen oberen Teil, einen unteren Teil und eine oder mehrere Ausnehmungen zum Aufnehmen einer oder mehrerer Wärmeleitplatten enthält. Die Verwendung eines integrierten Designs, wie zum Beispiel der Batteriestützstruktur 400 oder der Batteriestützstruktur 500, kann Vorteile bereitstellen, wie zum Beispiel (i) eine Reduzierung einer Anzahl von Teilen, die zum Stützen eines Batteriezellen-Arrays verwendet werden, (ii) ein reduzierter Toleranzstapel zwischen dem Batterietrog und dem Batteriezellen-Array, (iii) eine Reduzierung der Montagekomplexität, (vi) eine Reduzierung von Leckpunkten und (vii) das Beseitigen eines Packagetrogs oder Batterietrogs für die Wärmeleitplatte und das Batteriezellen-Array, das daran montiert werden soll. Beim Vorhandensein von strukturellen Merkmalen an der oberen Platte und/oder der unteren Platte der Wärmeleitplatte kann die Wärmeleitplatte selbst als ein Batterietrog funktionieren und kann direkt an ein Chassis des Fahrzeugs montiert werden.
-
Zum Beispiel zeigen die 9A und 9B einen veranschaulichenden Vergleich zwischen einer integrierten Batteriestützstruktur, ähnlich den Batteriestützstrukturen 400 und 500, und einer nicht integrierten Batteriestützstruktur. In 9A ist ein Batteriezellen-Array 550 an eine Wärmeleitplatte 552 montiert, die an eine Wärmeleitplattenstützstruktur 553 montiert ist, die an einem Batterietrog 554 montiert ist, der an ein Chassis 556 eines Fahrzeugs montiert ist. Im Gegensatz dazu und wie für die Batteriestützstrukturen 400 und 500 beschrieben worden ist, zeigt 9B ein Batteriezellen-Array 570, das an eine Batteriezellenstützstruktur 572 montiert ist, die eine Wärmeleitplatte enthalten kann. Die Batteriestützstruktur 572 kann dann an ein Chassis 574 des Fahrzeugs, zum Beispiel an einem Satz von Winkeln 576, montiert werden.
-
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.
