-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Batterieanordnung für ein elektrifiziertes Fahrzeug. Die Batterieanordnung weist einen Batteriezellenabstandshalter auf, welcher eine dielektrische Barriere zwischen benachbarten Batteriezellen und zwischen anderen Komponenten einer Batterieanordnung herstellt.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Die Notwendigkeit, Kraftstoffverbrauch und Emissionen von Kraftfahrzeugen zu reduzieren, ist wohlbekannt. Daher werden Fahrzeuge entwickelt, welche die Abhängigkeit von Brennkraftmaschinen verringern oder vollständig beseitigen. Elektrifizierte Fahrzeuge sind einer der Fahrzeugtypen, die gegenwärtig zu diesem Zweck entwickelt werden. Im Allgemeinen unterscheiden sich elektrifizierte Fahrzeuge von herkömmlichen Motorfahrzeugen dadurch, dass sie selektiv von einer oder mehreren batteriebetriebenen elektrischen Maschinen angetrieben werden. Bei herkömmlichen Motorfahrzeugen erfolgt dagegen der Antrieb des Fahrzeugs ausschließlich durch die Brennkraftmaschine.
-
Ein Hochspannungs-Batteriepack zur Energieversorgung der elektrischen Maschinen eines elektrifizierten Fahrzeugs weist typischerweise mehrere Batteriegruppen oder -anordnungen auf. Jede Batteriegruppe weist mehrere Batteriezellen und mehrere zwischen benachbarten Batteriezellen angeordnete Abstandshalter auf. Die Batteriezellen und Abstandshalter sind oft abwechselnd nebeneinander gestapelt, um die benachbarten Batteriezellen physisch voneinander zu trennen. Die Abstandshalter stellen dielektrische Barrieren zwischen den benachbarten Batteriezellen her, um die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses zwischen den Batteriezellen zu verringern.
-
KURZFASSUNG
-
Ein Batteriezellenabstandshalter gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist unter anderem einen Körper, der sich zwischen einer Oberseite und einer Unterseite erstreckt, und einen Sattel, der an der Oberseite des Körpers angeordnet ist und dafür ausgelegt ist, eine Barrierefläche zwischen metallischen Komponenten herzustellen, auf.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des obigen Batteriezellenabstandshalters weist der Körper einander gegenüberliegende Flächen auf, welche sich horizontal zwischen einer ersten Seitenwand und einer zweiten Seitenwand erstrecken.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform jedes der vorstehenden Batteriezellenabstandshalter weist der Sattel wenigstens einen Schenkel auf, welcher seitlich vom Körper weg vorsteht.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriezellenabstandshalter weist der Sattel Seitenwände auf, welche von der Oberseite des Körpers nach oben ragen.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriezellenabstandshalter weist der Sattel Schenkel auf, welche sich von gegenüberliegenden Flächen des Körpers aus seitlich weg erstrecken, und Seitenwände, welche von der Oberseite nach oben ragen, wobei die Schenkel und die Seitenwände eine Plattform zur Aufnahme einer der metallischen Komponenten bilden.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriezellenabstandshalter erstreckt sich der Körper zwischen einer ersten Seitenwand und einer zweiten Seitenwand, und sowohl die erste Seitenwand als auch die zweite Seitenwand weisen einen Flansch an ihrer jeweiligen Oberseite auf.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriezellenabstandshalter erstreckt sich der Flansch der ersten Seitenwand über der Oberseite des Körpers und zu der zweiten Seitenwand hin.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriezellenabstandshalter weist der Sattel Schenkel auf, welche sich über wenigstens einer Batteriezelle erstrecken, die an einer Fläche des Körpers anliegt.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriezellenabstandshalter ist der Körper aus einem wärmeleitenden Material hergestellt.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriezellenabstandshalter sind der Körper und der Sattel ein einziges, einstückig ausgebildetes Teil mit einer monolithischen Struktur.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriezellenabstandshalter erstreckt sich der Körper zwischen einer ersten Seitenwand und einer zweiten Seitenwand, wobei die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand einen Flansch mit einer gestuften Fläche aufweisen.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriezellenabstandshalter weist der Sattel einen ersten Schenkel, der sich in einer ersten Ebene erstreckt, und einen zweiten Schenkel, der sich in einer zweiten Ebene erstreckt, welche zur ersten Ebene vertikal versetzt ist, auf.
-
Eine Batterieanordnung gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist unter anderem eine erste Batteriezelle, eine zweite Batteriezelle, einen zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle positionierten Abstandshalter und einen sich über einer Oberseite sowohl der ersten Batteriezelle als auch der zweiten Batteriezelle erstreckenden Mittelsteg auf. Der Mittelsteg ist an einer Oberseite des Abstandshalters derart aufgenommen, dass der Mittelsteg von den Oberseiten der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle beabstandet ist.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Batterieanordnung ist der Mittelsteg auf einer Plattform eines Sattels des Abstandshalters aufgenommen.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform jeder der vorstehenden Batterieanordnungen wird die Plattform von Schenkeln und Seitenwänden des Sattels gebildet.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Batterieanordnungen stellt die Plattform eine dielektrische Barriere zwischen dem Mittelsteg und den Oberseiten der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle her.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Batterieanordnungen weist der Abstandshalter einander gegenüberliegende Flächen auf, welche eine dielektrische Barriere zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle herstellen.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Batterieanordnungen weist der Abstandshalter eine erste Seitenwand und eine zweite Seitenwand auf, wobei die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand jeweils einen Flansch aufweisen, welcher eine dielektrische Barriere zwischen den Oberseiten der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle und einem Abschnitt einer Stützstruktur, welche die erste Batteriezelle und die zweite Batteriezelle umgibt, herstellt.
-
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Batterieanordnungen sind die erste Batteriezelle, die zweite Batteriezelle und der Abstandshalter oben auf einer Wärmetauscherplatte positioniert.
-
Ein Verfahren gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem das Positionieren eines Abstandshalters zwischen einer ersten Batteriezelle und einer zweiten Batteriezelle und das Positionieren eines Mittelstegs quer über eine Oberseite sowohl der ersten Batteriezelle als auch der zweiten Batteriezelle. Der Abstandshalter stellt eine erste dielektrische Barriere zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle und eine zweite dielektrische Barriere zwischen dem Mittelsteg und den Oberseiten her.
-
Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorstehenden Absätze, der Patentansprüche oder der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnungen, einschließlich beliebiger ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen individuellen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination betrachtet werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, sind auf alle Ausführungsformen anwendbar, sofern diese Merkmale nicht unvereinbar miteinander sind.
-
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung werden für den Fachmann aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich. Die Zeichnungen, welche die ausführliche Beschreibung begleiten, können wie folgt kurz beschrieben werden.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines elektrifizierten Fahrzeugs.
-
zeigt eine Batterieanordnung eines elektrifizierten Fahrzeugs.
-
zeigt einen Batteriezellenabstandshalter zur Verwendung innerhalb einer Batterieanordnung.
-
Die und zeigen Gruppierungen von schindelartig angeordneten Batteriezellenabstandshaltern.
-
ist eine Schnittansicht entlang des Schnitts S1 der Gruppierung von Batteriezellenabstandshaltern von .
-
ist eine Schnittansicht entlang des Schnitts S2 der Gruppierung von Batteriezellenabstandshaltern von .
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Die vorliegende Offenbarung beinhaltet Einzelheiten einer Batterieanordnung für ein elektrifiziertes Fahrzeug. Die Batterieanordnung kann einen oder mehrere Batteriezellenabstandshalter aufweisen, die zwischen benachbarten Batteriezellen der Batterieanordnung positioniert sind. Die Batteriezellenabstandshalter stellen eine erste dielektrische Barriere zwischen benachbarten Batteriezellen her. Die Batteriezellenabstandshalter stellen außerdem eine zweite dielektrische Barriere zwischen einem Mittelsteg der Batterieanordnung und Oberseiten der Batteriezellen her. In einigen Ausführungsformen können die Batteriezellenabstandshalter zusammengesteckt sein, um eine Gruppierung von Batteriezellenabstandshaltern zu bilden. Diese und weitere Merkmale werden in den folgenden Absätzen dieser ausführlichen Beschreibung näher erläutert.
-
zeigt schematisch einen Antriebsstrang 10 für ein elektrifiziertes Fahrzeug 12. Obwohl dieses als ein Hybrid-Elektrofahrzeug (Hybrid Electric Vehicle, HEV) abgebildet ist, versteht es sich, dass die hier beschriebenen Konzepte nicht auf HEVs beschränkt sind und auf andere elektrifizierte Fahrzeuge übertragen werden könnten, darunter unter anderem auf Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeuge (Plug-in Hybrid Electric Vehicles, PHEVs), batterieelektrische Fahrzeuge (Battery Electric Vehicles, BEVs) und Brennstoffzellenfahrzeuge.
-
Bei einer Ausführungsform ist der Antriebsstrang 10 ein leistungsverzweigtes Antriebsstrangsystem, welches ein erstes Antriebssystem und ein zweites Antriebssystem verwendet. Das erste Antriebssystem beinhaltet eine Kombination einer Kraftmaschine 14 und eines Generators 18 (d. h. einer ersten elektrischen Maschine). Das zweite Antriebssystem beinhaltet wenigstens einen Motor 22 (d. h. eine zweite elektrische Maschine), den Generator 18 und ein Batteriepack 24. In diesem Beispiel wird das zweite Antriebssystem als ein elektrisches Antriebssystem des Antriebsstrangs 10 betrachtet. Das erste und das zweite Antriebssystem erzeugen Drehmoment, um einen oder mehrere Sätze von Fahrzeugantriebsrädern 28 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 anzutreiben. Obwohl eine leistungsverzweigte Anordnung dargestellt ist, erstreckt sich die vorliegende Offenbarung auf beliebige Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, darunter Vollhybride, Parallelhybride, Reihenhybride, Mild-Hybride oder Mikrohybride.
-
Die Kraftmaschine 14, welche bei einer Ausführungsform eine Brennkraftmaschine ist, und der Generator 18 können über eine Kraftübertragungseinheit 30 wie etwa einen Planetenradsatz verbunden sein. Natürlich können auch andere Typen von Kraftübertragungseinheiten, darunter andere Zahnradsätze und Getriebe, verwendet werden, um die Kraftmaschine 14 mit dem Generator 18 zu verbinden. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Kraftübertragungseinheit 30 ein Planetenradsatz, der ein Hohlrad 32, ein Sonnenrad 34 und eine Trägeranordnung 36 aufweist.
-
Der Generator 18 kann von der Kraftmaschine 14 über die Kraftübertragungseinheit 30 angetrieben werden, um kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Alternativ dazu kann der Generator 18 als ein Motor fungieren, um elektrische Energie in kinetische Energie umzuwandeln, wodurch Drehmoment an eine Welle 38 abgegeben wird, die mit der Kraftübertragungseinheit 30 verbunden ist. Da der Generator 18 mit der Kraftmaschine 14 in Wirkverbindung steht, kann die Drehzahl der Kraftmaschine 14 vom Generator 18 gesteuert werden.
-
Das Hohlrad 32 der Kraftübertragungseinheit 30 kann mit einer Welle 40 verbunden sein, welche mit den Fahrzeugantriebsrädern 28 über eine zweite Kraftübertragungseinheit 44 verbunden ist. Die zweite Kraftübertragungseinheit 44 kann einen Zahnradsatz mit mehreren Zahnrädern 46 beinhalten. Andere Kraftübertragungseinheiten können ebenfalls geeignet sein. Die Zahnräder 46 übertragen Drehmoment von der Kraftmaschine 14 auf ein Differential 48, um letztendlich den Fahrzeugantriebsrädern 28 Traktion zur Verfügung zu stellen. Das Differential 48 kann mehrere Zahnräder aufweisen, welche die Übertragung von Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 ermöglichen. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Kraftübertragungseinheit 44 über das Differential 48 mechanisch mit einer Achse 50 gekoppelt, um Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 zu verteilen.
-
Der Motor 22 kann ebenfalls verwendet werden, um die Fahrzeugantriebsräder 28 anzutreiben, indem er Drehmoment an eine Welle 52 abgibt, welche auch mit der zweiten Kraftübertragungseinheit 44 verbunden ist. Bei einer Ausführungsform wirken der Motor 22 und der Generator 18 als Teil eines regenerativen Bremssystems zusammen, in welchem sowohl der Motor 22 als auch der Generator 18 als Motoren verwendet werden können, um Drehmoment abzugeben. Zum Beispiel können der Motor 22 und der Generator 18 jeweils elektrische Energie an das Batteriepack 24 abgeben.
-
Das Batteriepack 24 ist eine beispielhafte Batterie für ein elektrifiziertes Fahrzeug. Das Batteriepack 24 kann ein Hochspannungs-Traktionsbatteriepack sein, welches mehrere Batterieanordnungen 25 (d. h. Batteriegruppen oder Gruppierungen von Batteriezellen) aufweist, die in der Lage sind, elektrische Energie abzugeben, um den Motor 22, den Generator 18 und/oder andere elektrische Lasten des elektrifizierten Fahrzeugs 12 zu betreiben. Andere Typen von Energiespeichervorrichtungen und/oder Energieabgabevorrichtungen können ebenfalls verwendet werden, um das elektrifizierte Fahrzeug 12 mit Energie zu versorgen.
-
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform weist das elektrifizierte Fahrzeug 12 zwei grundlegende Betriebsarten auf. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann in einer Elektrofahrzeug(Electric Vehicle, EV)-Betriebsart arbeiten, in welcher der Motor 22 (im Allgemeinen ohne Unterstützung durch die Kraftmaschine 14) für den Fahrzeugantrieb verwendet wird, wodurch der Ladezustand des Batteriepacks 24 bei bestimmten Fahrmustern/-zyklen bis zu seiner maximal zulässigen Laderate verringert wird. Die EV-Betriebsart ist ein Beispiel einer Ladungsabbau-Betriebsart für das elektrifizierte Fahrzeug 12. Während der EV-Betriebsart kann sich der Ladezustand des Batteriepacks 24 unter bestimmten Umständen erhöhen, zum Beispiel infolge einer Periode des regenerativen Bremsens. Die Kraftmaschine 14 ist bei einer standardmäßigen EV-Betriebsart im Allgemeinen abgestellt, könnte jedoch, wenn es aufgrund eines Fahrzeugsystemzustands notwendig ist oder wenn es vom Fahrzeugführer erlaubt wird, in Betrieb genommen werden.
-
Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann zusätzlich in einer Hybrid(HEV)-Betriebsart betrieben werden, in welcher die Kraftmaschine 14 und der Motor 22 beide für den Fahrzeugantrieb verwendet werden. Die HEV-Betriebsart ist ein Beispiel einer Ladungserhaltungsbetriebsart für das elektrifizierte Fahrzeug 12. Während des Betriebs in der HEV-Betriebsart kann das elektrifizierte Fahrzeug 12 die Nutzung des Motors 22 für den Antrieb verringern, um den Ladezustand des Batteriepacks 24 auf einem konstanten oder annähernd konstanten Niveau zu halten, indem die Nutzung der Kraftmaschine 14 für den Antrieb erhöht wird. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann im Rahmen dieser Offenbarung, außer in der EV- und HEV-Betriebsart, auch in anderen Betriebsarten betrieben werden.
-
zeigt eine Batterieanordnung 25, welche in einem elektrifizierten Fahrzeug verwendet werden kann. Zum Beispiel könnte die Batterieanordnung 25 Teil des Batteriepacks 24 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 von sein. Die Batterieanordnung 25 weist mehrere Batteriezellen 58 auf, um verschiedene elektrische Lasten des elektrifizierten Fahrzeugs 12 mit elektrischer Energie zu versorgen. Obwohl in eine bestimmte Anzahl von Batteriezellen 58 dargestellt ist, könnte die Batterieanordnung 25 im Rahmen dieser Offenbarung auch eine kleinere oder größere Anzahl von Batteriezellen aufweisen. Anders ausgedrückt, die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die spezielle Konfiguration beschränkt, die in dargestellt ist.
-
Die Batteriezellen 58 können entlang einer Längsachse A nebeneinander gestapelt sein, um eine Gruppierung von Batteriezellen 58 zu bilden, manchmal als „Zellenstapel“ bezeichnet. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform sind die Batteriezellen 58 prismatische Lithium-Ionen-Zellen. Jedoch könnten im Rahmen dieser Offenbarung stattdessen auch Batteriezellen mit anderen Geometrien (zylindrische Zellen, Pouch-Zellen usw.), mit anderen chemischen Zusammensetzungen (Nickel-Metallhydrid, Blei-Säure usw.) oder beidem verwendet werden.
-
Batteriezellenabstandshalter 60 können zwischen benachbarten Batteriezellen 58 des Zellenstapels der Batterieanordnung 25 positioniert sein. Zum Beispiel können mehrere Batteriezellen 58 und mehrere Batteriezellenabstandshalter 60 abwechselnd nebeneinander angeordnet sein, um die Batterieanordnung 25 zu bilden. Die Batteriezellenabstandshalter 60 können auch als Separatoren oder Trennelemente bezeichnet werden. Die Batterieanordnung 25 könnte im Rahmen dieser Offenbarung eine beliebige Anzahl von Batteriezellen 58 und Batteriezellenabstandshaltern 60 aufweisen. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform sind die Batteriezellenabstandshalter 60 einstückig ausgebildete, einheitliche Teile mit einer monolithischen Struktur.
-
Jeder Batteriezellenabstandshalter 60 kann zwei benachbarte Batteriezellen 58 aufnehmen. Die Batteriezellenabstandshalter 60 sind innerhalb der Batterieanordnung 25 entlang der Längsachse A derart angeordnet, dass sie an die Batteriezellen 58 angrenzen.
-
Die Batteriezellenabstandshalter 60 können aus einem wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Material hergestellt sein. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform sind die Batteriezellenabstandshalter 60 aus hochdichtem Polyethylen (High Density Polyethylene, HDPE) hergestellt. In einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform sind die Batteriezellenabstandshalter 60 aus Polypropylen (PP) hergestellt. Alternativ dazu könnten andere wärmeleitende und elektrisch isolierende Materialien oder Kombinationen von Materialien verwendet werden, um die Batteriezellenabstandshalter 60 herzustellen.
-
Es können verschiedene Stützstrukturen verwendet werden, um die Batterieanordnung 25 zusammenzubauen, welche dann innerhalb eines Batteriepacks, wie zum Beispiel des Batteriepacks 24 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 von , angebracht werden können. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform umgibt eine Stützstruktur 62 allgemein die gestapelten Batteriezellen 58 und Batteriezellenabstandshalter 60. Die Stützstruktur 62 kann einander gegenüberliegende Endwände 64 aufweisen, die an den Enden der Längserstreckung der Gruppierung von Batteriezellen 58 und Batteriezellenabstandshaltern 60 angeordnet sind, und einander gegenüberliegende Seitenwände 66, welche sich auf einander gegenüberliegenden Seiten der Batterieanordnung 25 erstrecken und die einander gegenüberliegenden Endwände 64 verbinden. Die Endwände 64 und die Seitenwände 66 wirken zusammen, um die Batteriezellen 58 relativ zueinander unter Druck zu halten. Die Seitenwände 66 können auf eine beliebige bekannte Art und Weise mit den Endwänden 64 verbunden sein. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform sind die Seitenwände 66 mit den Endwänden 64 durch mehrere Befestigungselemente 65 verbunden.
-
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform weist die Stützstruktur 62 eine Bodenplatte 68 auf. Die Bodenplatte 68 kann als eine Wärmetauscherplatte zum Ableiten von Wärme, die von den Batteriezellen 58 während der Lade- und Entladevorgänge erzeugt wird, ausgebildet sein.
-
Ein Mittelsteg 70 kann sich über den Oberseiten 72 der Batteriezellen 58 erstrecken. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist der Mittelsteg 70 an den einander gegenüberliegenden Endwänden 64 befestigt, beispielsweise mit Befestigungselementen 67, um der Batterieanordnung 25 Steifigkeit zu verleihen. In einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform spannt der Mittelsteg 70 die Batteriezellen 58 in Richtung der Bodenplatte 68 vor. Der Mittelsteg 70 kann eine metallische Struktur sein, welche durch einen Abschnitt der Batteriezellenabstandshalter 60 von den Oberseiten 72 der Batteriezellen 58 beabstandet ist.
-
Stromschienen 74 können beispielsweise durch Schweißen an einem oder mehreren Polen der Batteriezellen 58 befestigt sein, so dass elektrische Energie über die Stromschienen 74 zu den und von den Batteriezellen 58 übertragen werden kann. Einige Stromschienen 74 sind in in stark schematisierter Weise mittels gestrichelter Linien dargestellt.
-
Die Batteriezellenabstandshalter 60 stellen mehrere dielektrische Barrieren innerhalb der Batterieanordnung 25 her. Zum Beispiel stellen in einer nicht einschränkenden Ausführungsform die Batteriezellenabstandshalter 60 eine erste dielektrische Barriere zwischen benachbarten Batteriezellen 58 der Batterieanordnung 25 her. Die Batteriezellen 58 sind aus metallischen Materialien hergestellt, und es ist daher erforderlich, die Batteriezellen 58 voneinander zu isolieren, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Das isolierende Material jedes Batteriezellenabstandshalters 60 isoliert benachbarte Batteriezellen 58 elektrisch voneinander.
-
In einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform stellen die Batteriezellenabstandshalter 60 eine zweite dielektrische Barriere zwischen den Oberseiten 72 der Batteriezellen 58 und dem Mittelsteg 70 her. In noch einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform stellen die Batteriezellenabstandshalter 60 eine dritte dielektrische Barriere zwischen den Oberseiten 72 der Batteriezellen 58 und Flanschen 76 der Seitenwände 66 der Stützstruktur 62 her. Die Flansche 76 können aus einem metallischen Material hergestellt sein und können umgebogene Abschnitte der Seitenwände 66 sein, welche sich direkt über den Oberseiten 72 der Batteriezellen 58 erstrecken. Die Flansche 76 können so umgebogen sein, dass sie sich in einer Richtung zu der gegenüberliegenden Seitenwand 66 hin erstrecken.
-
zeigt, unter fortgesetzter Bezugnahme auf , einen beispielhaften Batteriezellenabstandshalter 60. Der Batteriezellenabstandshalter 60 kann einen Körper 78 aufweisen, welcher sich vertikal zwischen einer Oberseite 80 und einer Unterseite 82 erstreckt. Der Körper 78 weist außerdem einander gegenüberliegende Flächen 88 auf, welche sich horizontal zwischen einer ersten Seitenwand 84 und einer zweiten Seitenwand 86 erstrecken. Jede gegenüberliegende Fläche 88 liegt, wenn der Batteriezellenabstandshalter in der Batterieanordnung 25 angeordnet ist, an einer Batteriezelle 58 an.
-
Der Batteriezellenabstandshalter 60 kann mehrere Merkmale aufweisen, die dazu bestimmt sind, eine oder mehrere dielektrische Barrieren in der gesamten Batterieanordnung 25 herzustellen. Zum Beispiel stellen die einander gegenüberliegenden Flächen 88 des Batteriezellenabstandshalters 60 eine dielektrische Barriere zwischen benachbarten Batteriezellen 58 der Batterieanordnung 25 her.
-
In einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform weist der Batteriezellenabstandshalter 60 einen Sattel 90 auf, der an der Oberseite 80 des Körpers 78 angeordnet ist. Der Sattel 90 kann, wie abgebildet, in der Nähe eines Mittelpunktes der Oberseite 80 positioniert sein, obwohl andere Orte ebenfalls denkbar sind. Der Sattel 90 kann einen oder mehrere Schenkel 92 aufweisen, welche seitlich in einer Richtung von jeder der einander gegenüberliegenden Flächen 88 des Körpers 78 weg (d. h. in einer Richtung zu einer benachbarten Batteriezelle 58 oder einem benachbarten Batteriezellenabstandshalter 60 hin) vorstehen. Der Sattel 90 kann weiterhin Seitenwände 94 aufweisen, welche von der Oberseite 80 des Körpers 78 aus nach oben ragen. Zusammen bilden die Schenkel 92 und die Seitenwände 94 eine Plattform 96 zur Aufnahme des Mittelstegs 70 (siehe ). Der Mittelsteg 70 ist durch die Plattform 96 von den Oberseiten 72 der Batteriezellen 58 beabstandet. Dementsprechend stellt die Plattform 96 eine dielektrische Barriere zwischen den Oberseiten 72 der Batteriezellen 58 und dem Mittelsteg 70 her.
-
Die erste Seitenwand 84 und die zweite Seitenwand 86 weisen jeweils Wände 85 auf, welche sich von den einander gegenüberliegenden Flächen 88 des Körpers 78 des Batteriezellenabstandshalters 60 aus nach außen erstrecken können. Ein Flansch 98 ist an einer Oberseite 99 sowohl der ersten Seitenwand 84 als auch der zweiten Seitenwand 86 vorgesehen. Die Flansche 98 können noch eine weitere dielektrische Barriere zwischen den Oberseiten 72 der Batteriezellen und den Flanschen 76 der Seitenwände 66 der Batterieanordnung 25 herstellen (siehe ).
-
Die , , und zeigen Gruppierungen von Batteriezellenabstandshaltern 60. Die Batteriezellenabstandshalter 60 können in einer überlappenden, schindelartigen Anordnung zusammengesteckt sein. Zwei Batteriezellenabstandshalter 60 sind in dargestellt, in welcher die Batteriezellen 58 um der Klarheit willen weggelassen wurden, und mehrere Batteriezellenabstandshalter 60 sind in jeder der , und dargestellt. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf irgendeine bestimmte Anzahl von Batteriezellenabstandshaltern 60 oder Batteriezellen 58 beschränkt und soll nicht auf die in diesen Abbildungen dargestellten Anordnungen beschränkt sein.
-
Es wird zunächst auf Bezug genommen; die Batteriezellenabstandshalter 60A, 60B können zusammengesteckt werden, indem der Batteriezellenabstandshalter 60A in einer Richtung der Pfeile D zu dem benachbarten Batteriezellenabstandshalter 60B hin bewegt wird. Wie unten ausführlicher erläutert wird, überlappen in der zusammengesteckten Anordnung die Flansche 98 und Sättel 90 der Batteriezellenabstandshalter 60A, 60B einander.
-
Es wird nun auf die , und Bezug genommen; die Batteriezellenabstandshalter 60 können an den Flanschen 98 der ersten Seitenwand 84 und der zweiten Seitenwand 86 zusammengesteckt sein (siehe Schnitt S1 der und ). Die Oberseiten 99 der Flansche 98 können gestufte Flächen sein, welche eine untere Fläche 100 und eine obere Fläche 102 umfassen. Die untere Fläche 100 jedes Batteriezellenabstandshalters 60 ist mit der oberen Fläche 102 eines benachbarten Batteriezellenabstandshalters 60 zusammengesteckt. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die untere Fläche 100 des Flansches 98 der ersten Seitenwand 84 auf der entgegengesetzten Seite des Batteriezellenabstandshalters 60 positioniert, wie die untere Fläche des Flansches 98 der zweiten Seitenwand 86. Dieselbe Beziehung kann für die oberen Flächen 102 gelten.
-
Die Batteriezellenabstandshalter 60 können auch an den Sätteln 90 zusammengesteckt sein (siehe Schnitt S2 der und ). In einer nicht einschränkenden Ausführungsform erstrecken sich die Schenkel 92, welche sich von den einander gegenüberliegenden Flächen 88 seitlich weg erstrecken, in unterschiedlichen Ebenen. Zum Beispiel erstrecken sich die Schenkel 92, welche sich von einer ersten der einander gegenüberliegenden Flächen 88 weg erstrecken, in einer ersten Ebene P1, und die Schenkel 92, welche sich von der zweiten der einander gegenüberliegenden Flächen 88 aus erstrecken, erstrecken sich in einer zweiten Ebene P2 (am besten erkennbar in ). Die zweite Ebene P2 ist zur ersten Ebene P1 vertikal versetzt. Daher können Schenkel 92, die sich in der ersten Ebene P1 erstrecken, mit Schenkeln 92 eines benachbarten Batteriezellenabstandshalters 60, welche sich in der zweiten Ebene P2 erstrecken, aufgrund der Höhenunterschiede zwischen diesen sich seitlich erstreckenden Schenkeln 92 zusammengesteckt werden.
-
Obwohl die verschiedenen nicht einschränkenden Ausführungsformen mit spezifischen Komponenten oder Schritten dargestellt sind, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese speziellen Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einer beliebigen der nicht einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus einer beliebigen von den übrigen nicht einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
-
Es versteht sich, dass gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen durchgehend einander entsprechende oder ähnliche Elemente kennzeichnen. Es versteht sich, dass, auch wenn in diesen beispielhaften Ausführungsformen eine bestimmte Komponentenanordnung offenbart und dargestellt wird, auch andere Anordnungen von den Lehren der vorliegenden Offenbarung profitieren könnten.
-
Die vorstehende Beschreibung ist als der Veranschaulichung dienend und nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen. Für einen Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet der Technik versteht es sich, dass gewisse Modifikationen in den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung fallen könnten. Aus diesen Gründen sollten die nachfolgenden Patentansprüche studiert werden, um den tatsächlichen Schutzbereich und Inhalt der vorliegenden Offenbarung zu bestimmen.
