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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft einen Batteriesatz für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug. Der Batteriesatz weist eine Kühlplattenanordnung auf, die eine Kühlplatte und eine Endkappe, die an der Kühlplatte befestigt ist, hat. Die Endkappe weist einen internen Rohrverteiler auf, um benachbarte Fluidkanäle eines Kühlkreislaufs, der innerhalb der Kühlplatte angeordnet ist, fluidtechnisch zu verbinden.
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STAND DER TECHNIK
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Die Notwendigkeit des Verringerns von Kraftstoffverbrauch und Emissionen von Kraftfahrzeugen ist gut bekannt. Daher werden Fahrzeuge entwickelt, bei welchen die Abhängigkeit von Brennkraftmaschinen verringert oder vollständig eliminiert wird. Elektrisch betriebene Fahrzeuge sind eine Fahrzeugart, die gegenwärtig für diesen Zweck entwickelt wird. Im Allgemeinen unterscheiden sich elektrisch betriebene Fahrzeuge von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, da sie gezielt durch einen oder mehrere batteriebetriebene Elektromotoren angetrieben werden. Herkömmliche Kraftfahrzeuge hingegen sind ausschließlich auf die Brennkraftmaschine angewiesen, um das Fahrzeug anzutreiben.
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Eine Hochspannungsbatterie zum Antreiben von Elektromotoren und anderen elektrischen Lasten umfasst in der Regel mehrere Batteriezellen. Die Batteriezellen geben während des Lade- und Entladevorgangs Wärme ab. Es ist oft wünschenswert, Wärme von dem Batteriesatz abzuleiten, um die Kapazität und die Lebensdauer der Batteriezellen zu verbessern.
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KURZDARSTELLUNG
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Eine Anordnung gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist unter anderem eine Kühlplatte auf, die einen Kühlkreislauf, eine erste Endkappe, die an der Kühlplatte befestigt ist, und einen ersten Rohrverteiler innerhalb der ersten Endkappe aufweist und konfiguriert ist, um einen ersten Fluidkanal und einen zweiten Fluidkanal des Kühlkreislaufs fluidtechnisch miteinander zu verbinden.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der oben erwähnten Anordnung ist eine zweite Endkappe an der Kühlplatte an einem entgegengesetzten Ende der Kühlplatte von der ersten Endkappe befestigt.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der oben erwähnten Anordnungen ist ein zweiter Rohrverteiler innerhalb der zweiten Endkappe ausgebildet und ausgelegt, um den zweiten Fluidkanal fluidtechnisch mit einem dritten Fluidkanal des Kühlkreislaufs zu verbinden.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform irgendeiner der oben stehenden Anordnungen ist der erste Rohrverteiler gebogen, um einen Strom eines Kühlmittels von dem ersten Fluidkanal zu dem zweiten Fluidkanal zu überführen.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform irgendeiner der oben stehenden Anordnungen richtet der Kühlkreislauf eine Schlangenpassage innerhalb der Kühlplatte ein.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform irgendeiner der oben stehenden Anordnungen sind eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung in die erste Endkappe integriert.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform irgendeiner der oben stehenden Anordnungen sind die Einlassöffnung und die Auslassöffnung jeweils mit einem Formstück verbunden.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform irgendeiner der oben erwähnten Anordnungen ist ein zweiter Rohrverteiler zwischen der Einlassöffnung und einem dritten Fluidkanal des Kühlkreislaufs verbunden.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform irgendeiner der oben erwähnten Anordnungen ist ein dritter Rohrverteiler zwischen der Auslassöffnung und einem vierten Fluidkanal des Kühlkreislaufs verbunden.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform irgendeiner der oben stehenden Anordnungen sind eine Einlassöffnung in der ersten Endkappe und eine Auslassöffnung in einer zweiten Endkappe gebildet.
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Ein Batteriesatz gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist unter anderem eine Kühlplattenanordnung auf, die eine Kühlplatte und eine Endkappe, die an der Kühlplatte befestigt ist, aufweist. Die Endkappe weist einen internen Rohrverteiler, eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung auf. Ein Batterie-Array ist in Bezug auf die Kühlplattenanordnung positioniert.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des oben stehenden Batteriesatzes weist das Batterie-Array eine Vielzahl von Batteriezellen in Berührung mit der Kühlplatte auf.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der oben stehenden Batteriesätze weist die Kühlplatte einen Kühlkreislauf auf, der einen ersten Fluidkanal und einen zweiten Fluidkanal aufweist.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform irgendeines der oben stehenden Batteriesätze trennt eine Wand den ersten Fluidkanal von dem zweiten Fluidkanal.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform irgendeines der oben stehenden Batteriesätze sind der erste Fluidkanal und der zweite Fluidkanal durch den internen Rohrverteiler fluidtechnisch verbunden.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform irgendeines der oben stehenden Batteriesätze definieren der erste Fluidkanal und der zweite Fluidkanal einen Schlangendurchgang.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform irgendeines der oben stehenden Batteriesätze ist der interne Rohrverteiler gebogen.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform irgendeines der oben stehenden Batteriesätze ist der zweite interne Rohrverteiler mit der Einlassöffnung verbunden.
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Bei einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform irgendeines der oben stehenden Batteriesätze ist ein dritter interner Rohrverteiler mit der Auslassöffnung verbunden.
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Ein Verfahren gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist unter anderem das Kommunizieren eines Kühlmittels durch einen ersten Fluidkanal, der innerhalb einer Kühlplatte eines Batteriesatzes ausgebildet ist und das Kühlmittel von dem ersten Fluidkanal zu einem zweiten Fluidkanal überführt, indem das Kühlmittel in einen Rohrverteiler kommuniziert wird, der innerhalb einer Endkappe, die an der Kühlplatte befestigt ist, ausgebildet ist, auf.
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Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, der Ansprüche oder der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen, einschließlich jedes ihrer verschiedenen Aspekte oder entsprechenden einzelnen Merkmale, können unabhängig oder in irgendeiner Kombination genommen werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, gelten für alle Ausführungsformen, es sei denn, derartige Merkmale sind nicht kompatibel.
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Die diversen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung gehen für den Fachmann aus der folgenden ausführlichen Beschreibung hervor. Die Zeichnungen, die die ausführliche Beschreibung begleiten, können kurz wie folgt beschrieben werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs.
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2 veranschaulicht einen Batteriesatz eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs.
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3 veranschaulicht eine Kühlplattenanordnung eines Batteriesatzes.
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4 veranschaulicht eine beispielhafte Konfiguration einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung einer Kühlplattenanordnung.
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5 veranschaulicht eine andere beispielhafte Konfiguration einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung einer Kühlplattenanordnung.
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6 veranschaulicht eine andere beispielhafte Kühlplattenanordnung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Diese Offenbarung erläutert beispielhafte Batteriesatzdesigns für den Gebrauch in elektrisch betriebenen Fahrzeugen. Eine Kühlplattenanordnung kann verwendet werden, um thermisch Wärme zu managen, die von Batteriezellen des Batteriesatzes erzeugt wird. Bei einigen Ausführungsformen weist die Kühlplattenanordnung eine Kühlplatte und eine Endkappe auf, die an der Kühlplatte befestigt ist. Rohrverteiler, die innerhalb der Endkappe ausgebildet sind, sind ausgelegt, um einen ersten und einen zweiten Fluidkanal eines Kühlkreislaufs, die innerhalb der Kühlplatte angeordnet sind, fluidtechnisch zu verbinden. Bei anderen Ausführungsformen sind eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung in die Endkappe integriert. Diese und andere Merkmale werden in den folgenden Absätzen dieser ausführlichen Beschreibung näher erläutert.
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1 stellt schematisch einen Antriebsstrang 10 für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug 12 dar. Obwohl sie als ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) abgebildet sind, muss man verstehen, dass die hier beschriebenen Konzepte nicht auf HEVs beschränkt sind und auf andere elektrisch betriebene Fahrzeuge ausgedehnt werden können, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, auf Plug-in Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs), batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs) und Brennstoffzellenfahrzeuge.
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Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist der Antriebsstrang 10 ein Leistungsverzweigungsantriebsstrangsystem, das ein erstes Antriebssystem und ein zweites Antriebssystem verwendet. Das erste Antriebssystem weist eine Kombination aus einer Kraftmaschine 14 und einem Generator 18 (das heißt einen ersten Elektromotor) auf. Das zweite Antriebssystem weist mindestens einen Motor 22 (das heißt einen zweiten Elektromotor), den Generator 18 und einen Batteriesatz 24 auf. Bei 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 elektrisch betriebenen Fahrzeugs 12 anzutreiben. Obwohl eine Leistungsverzweigungsauslegung gezeigt ist, kann diese Offenbarung auf jedes Hybrid- oder Elektrofahrzeug angewandt werden, einschließlich auf Vollhybride, Parallelhybride, Seriellhybride, Mildhybride oder Mikrohybride.
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Die Kraftmaschine 14, die bei einer Ausführungsform eine Brennkraftmaschine ist, und der Generator 18 können durch eine Kraftübertragungseinheit 30, beispielsweise einen Planetenradsatz, miteinander verbunden sein. Selbstverständlich können andere Arten von Kraftübertragungseinheiten, einschließlich anderer Radsätze 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.
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Der Generator 18 kann von der Kraftmaschine 14 durch die Kraftübertragungseinheit 30 angetrieben werden, um kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Generator 18 kann alternativ als ein Motor funktionieren, um elektrische Energie in kinetische Energie umzuwandeln, wodurch er Drehmoment zu einer Welle 38, die mit der Kraftübertragungseinheit 30 verbunden ist, ausgibt. Da der Generator 18 mit der Kraftmaschine 14 wirkverbunden ist, kann die Drehzahl der Kraftmaschine 14 durch den Generator 18 gesteuert werden.
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Das Hohlrad 32 der Kraftübertragungseinheit 30 kann mit einer Welle 40 verbunden sein, die über eine zweite Kraftübertragungseinheit 44 mit Fahrzeugantriebsrädern 28 verbunden ist. Die zweite Kraftübertragungseinheit 44 kann einen Radsatz mit mehreren Zahnrädern 46 umfassen. Andere Kraftübertragungseinheiten können ebenfalls geeignet sein. Die Zahnräder 46 übertragen Drehmoment von der Kraftmaschine 14 an ein Differenzial 48, um letztlich Traktion für die Fahrzeugantriebsräder 28 bereitzustellen. Das Differenzial 48 kann mehrere Zahnräder aufweisen, die die Übertragung von Drehmoment zu den Fahrzeugrädern 28 ermöglichen. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Kraftübertragungseinheit 44 mechanisch durch das Differenzial 48 mit einer Achse 50 gekoppelt, um Drehmoment zu den Fahrzeugrädern 28 zu verteilen.
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Der Motor 22 kann auch dazu eingesetzt werden, die Fahrzeugantriebsräder 28 durch Ausgeben von Drehmoment zu einer Welle 52, die ebenfalls mit der zweiten Kraftübertragungseinheit 44 verbunden ist, anzutreiben. Bei einer Ausführungsform wirken der Motor 22 und der Generator 18 als Teil eines Rekuperationsbremssystems zusammen, bei dem sowohl der Motor 22 als auch der Generator 18 als Motoren zum Ausgeben von Drehmoment eingesetzt werden können. Beispielsweise können sowohl der Motor 22 als auch der Generator 18 elektrische Leistung zu dem Batteriesatz 24 ausgeben.
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Der Batteriesatz 24 ist eine beispielhafte Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Der Batteriesatz 24 kann ein Hochspannungstraktionsbatteriesatz sein, der mehrere Batterieanordnungen 25 (das heißt Batterie-Arrays oder Gruppierungen von Batteriezellen) aufweist, die elektrische Leistung abgeben können, um den Motor 22, den Generator 18 und/oder andere elektrische Verbraucher des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 12 zu betreiben. Andere Typen von Energiespeichervorrichtungen und/oder Ausgabevorrichtungen können auch genutzt werden, um das elektrisch betriebene Fahrzeug 12 elektrisch zu speisen.
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Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform hat das elektrisch betriebene Fahrzeug 12 zwei grundlegende Betriebsmodi. Das elektrisch betriebene Fahrzeug 12 kann in einem Elektrofahrzeugmodus (EV – Electric Vehicle) betrieben werden, bei dem der Motor 22 für den Fahrzeugantrieb genutzt wird (im Allgemeinen ohne Unterstützung von der Kraftmaschine 14) und dadurch den Ladezustand des Batteriesatzes 24 unter bestimmten Antriebsmustern/-zyklen bis zu seiner maximal zulässigen Entladung erschöpft. Der EV-Modus ist ein Beispiel eines Ladungserschöpfungsbetriebsmodus für das elektrisch betriebene Fahrzeug 12. Während des EV-Modus kann der Ladezustand des Batteriesatzes 24 unter einigen Umständen zunehmen, beispielsweise aufgrund einer Periode von Rekuperationsbremsen. Die Kraftmaschine 14 ist in einem Standard-EV-Modus im Allgemeinen AUS, aber sie könnte bei Bedarf auf der Basis eines Fahrzeugsystemzustandes oder wie durch den Fahrer erlaubt betrieben werden.
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Das elektrisch betriebene Fahrzeug 12 kann darüber hinaus in einem Hybridmodus (HEV-Modus) betrieben werden, in dem sowohl die Kraftmaschine 14 als auch der Motor 22 zum Fahrzeugantrieb genutzt werden. Der HEV-Modus ist ein Beispiel eines Ladungserhaltungsbetriebsmodus für das elektrisch betriebene Fahrzeug 12. Während des HEV-Modus kann das elektrisch betriebene Fahrzeug 12 die Antriebsverwendung des Motors 22 verringern, um den Ladezustand des Batteriesatzes 24 durch Erhöhen des Antriebs der Kraftmaschine 14 auf einem konstanten oder annähernd konstanten Pegel zu halten. Zusätzlich zum EV- und HEV-Modus kann das elektrisch betriebene Fahrzeug 12 im Schutzbereich dieser Offenbarung auch in anderen Betriebsmodi betrieben werden.
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2 veranschaulicht Abschnitte eines Batteriesatzes 24, der innerhalb eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs verwendet werden kann. Beispielsweise könnte der Batteriesatz 24 Bestandteil eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs 12 der 1 sein. Der Batteriesatz 24 weist mehrere Batteriezellen 56 auf, um elektrische Leistung zu diversen elektrischen Lasten des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 12 zu liefern. Obwohl eine spezifische Anzahl von Batteriezellen 56 in 2 abgebildet ist, könnte der Batteriesatz 24 eine größere oder kleinere Anzahl von Batteriezellen innerhalb des Geltungsbereichs dieser Offenbarung verwenden. Mit anderen Worten ist die Offenbarung nicht auf die spezifische Auslegung, die in 2 gezeigt ist, beschränkt.
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Die Batteriezellen 56 können Seite an Seite entlang einer Längsachse A gestapelt sein, um eine Gruppierung von Batteriezellen 56, die manchmal als ein „Zellenstapel“ bezeichnet wird, zu bauen. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform weist der Batteriesatz 24 zwei getrennte Gruppierungen von Batteriezellen 56 auf (das heißt zwei Zellenstapel).
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Bei einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform sind die Batteriezellen 56 prismenförmige Lithium-Ion-Zellen. Batteriezellen, die andere Geometrien haben (zylindrisch, Beutel usw.), andere chemische Zusammensetzungen (Nickel-Metall-Hydrid, Blei-Säure usw.) oder beides könnten jedoch, alternativ innerhalb des Geltungsbereichs dieser Offenbarung verwendet werden.
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Bei noch einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform können Abstandshalter 58, die alternativ als Trenner oder Unterteiler bezeichnet werden können, zwischen benachbarten Batteriezellen 56 jeder Gruppierung von Batteriezellen 56 positioniert werden. Die Abstandshalter 58 können wärmebeständige und elektrisch isolierende Kunststoffe und/oder Schaumstoffe aufweisen. Die Batteriezellen 56 und die Abstandshalter 58 können zusammen mit irgendwelchen anderen Tragstrukturen (zum Beispiel Schienen, Wänden, Platten usw.) gemeinsam als ein Batterie-Array 60 bezeichnet werden. Zwei Batterie-Arrays 60 sind in 2 gezeigt, der Batteriesatz 24 könnte aber nur ein einziges Batterie-Array oder mehr als zwei Batterie-Arrays aufweisen.
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Ein Einschluss 65 kann im Allgemeinen jedes Batterie-Array 60 des Batteriesatzes 24 umgeben. Der Einschluss 65 weist eine Vielzahl von Wänden 67 auf, die eingerichtet sind, um die Batterie-Arrays 60 im Wesentlichen einzuschließen.
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Jedes Batterie-Array 60 ist in Bezug auf die Kühlplattenanordnung 62 positioniert. Bei einer Ausführungsform kann ein Wärmeisoliermaterial zwischen der Kühlplattenanordnung 62 und dem Batterie-Array 60 positioniert werden. Die Kühlplattenanordnung 62 ist mit Merkmalen zum thermischen Managen der Batteriezellen 56 jedes Batterie-Arrays 60 ausgestattet. Wärme kann zum Beispiel von den Batteriezellen 56 während Auflade-, Entladevorgängen, extremen Umgebungsbedingungen oder anderen Bedingungen erzeugt und freigesetzt werden. Es ist oft wünschenswert, Wärme von dem Batteriesatz 24 abzuleiten, um die Kapazität und die Lebensdauer der Batteriezellen 56 zu verbessern. Die Kühlplattenanordnung 62, die auch als eine Wärmeaustauscherplatte bezeichnet werden kann, ist ausgelegt, um die Wärme aus den Batteriezellen 56 herauszuleiten. Mit anderen Worten wirkt die Kühlplattenanordnung 62 als eine Wärmesenke, um Wärme von den Wärmequellen (das heißt den Batteriezellen 56) zu entfernen.
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Eine beispielhafte Kühlplattenanordnung 62 ist in 3 veranschaulicht (mit fortgesetzter Bezugnahme auf 2). Die Kühlplattenanordnung 62 weist eine Kühlplatte 64, eine erste Endkappe 66, die an dem ersten Ende 70A der Kühlplatte 64 befestigt ist, und eine zweite Endkappe 68, die an einem zweiten entgegengesetzten Ende 70B der Kühlplatte 64 befestigt ist, auf. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform sind die erste und die zweite Endkappe 66, 68 von der Kühlplatte 64 getrennte Strukturen und können an die Kühlplatte 64 geschweißt, geklebt, mechanisch befestigt oder anderswie montiert werden.
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Die Kühlplatte 64 und die erste und die zweite Endkappe 66, 68 können extrudierte Teile sein, andere Herstellungstechniken werden jedoch ebenfalls in Betracht gezogen. Bei einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform besteht die Kühlplattenanordnung 62 aus Aluminium. Andere Materialien können zum Bauen der Kühlplattenanordnung 62 ebenfalls geeignet sein.
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Die Kühlplatte 64 der Kühlplattenanordnung 62 kann einen internen Kühlkreislauf 75 zum Umwälzen eines Kühlmittels C aufweisen, um die Batteriezellen 56 des Batteriesatzes 24 thermisch zu konditionieren. Das Kühlmittel C kann eine herkömmliche Art von Kühlmittelgemisch sein, wie etwa mit Ethylenglykol gemischtes Wasser. Andere Kühlmittel, inklusive Gase, werden jedoch ebenfalls als innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung befindlich betrachtet.
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Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform weist der Kühlkreislauf 75 eine Vielzahl von Fluidkanälen 72A, 72B, 72C und 72D, die sich innerhalb der Kühlplatte 64 erstrecken, auf. Die Fluidkanäle 72 können miteinander verbunden sein, um eine Schlangenpassage zum Kommunizieren des Kühlmittels C durch die Kühlplattenanordnung 62 einzurichten. Wände sind innerhalb der Kühlplatte 64 angeordnet, um benachbarte Fluidkanäle voneinander zu trennen. Eine erste Wand 74A kann zum Beispiel die Fluidkanäle 72A und 72B trennen, eine zweite Wand 74B kann die Fluidkanäle 72B und 72C trennen, und eine dritte Wand 74C kann die Fluidkanäle 72C und 72D trennen.
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Diese Offenbarung ist nicht auf die in 3 gezeigte spezifische Kühlkreislaufauslegung beschränkt. Mit anderen Worten könnte der Kühlkreislauf 75 eine größere oder kleinere Anzahl von Fluidkanälen und Wänden aufweisen, und diese Fluidkanäle und Wände könnten in unterschiedlichen Auslegungen eingerichtet sein, um diverse Kühlmittelstromsysteme bereitzustellen. Das tatsächliche Design des Kühlkreislaufs 75 kann neben anderen Designkriterien von den Kühlungserfordernissen des Batteriesatzes 24 abhängen.
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Bei einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform kann eine Vielzahl von Rohrverteilern oder Durchgängen innerhalb der ersten und zweiten Endkappe 66, 68 gebildet sein. Die erste Endkappe 66 kann zum Beispiel Rohrverteiler 76A, 76B und 76C aufweisen, und die zweite Endkappe 68 kann Rohrverteiler 76D und 76E aufweisen. Die Rohrverteiler 76A bis 76E können fluidtechnisch einen oder mehrere der Fluidkanäle 72A bis 72D mit anderen Fluidkanälen 72A bis 72D der Kühlkreisläufe 75 verbinden. Die Fluidkanäle 72A bis 72D, die Wände 74A bis 74C und die Rohrverteiler 76A bis 76E kombinieren sich miteinander, um das Kühlmittel C effizient durch die Kühlplattenanordnung 62 auf eine Art zu verteilen, die Druckabfall verringert und Temperaturverteilung über die Kühlplatte 64 verbessert.
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Die erste Endkappe 66 kann sowohl eine Einlassöffnung 78 als auch eine Auslassöffnung 80 aufweisen. Die Einlassöffnung 78 und die Auslassöffnung 80 können beide in die erste Endkappe 66 integriert oder integral mit ihr ausgebildet sein. Bei einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform könnten die Einlassöffnung 78 und die Auslassöffnung 80 Teil der zweiten Endkappe 68 sein (siehe zum Beispiel 4). Bei noch einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Einlassöffnung 78 oder die Auslassöffnung 80 in die erste Endkappe 66 integriert, und die andere der Einlassöffnung 78 und der Auslassöffnung 80 ist in die zweite Endkappe 68 integriert (siehe zum Beispiel 5).
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Unter weiterer hauptsächlicher Bezugnahme auf 3 wird nun ein beispielhaftes Verfahren zum thermischen Managen der Batteriezellen 56 des Batteriesatzes 24 unter Verwenden der Kühlplattenanordnung 62, die oben beschrieben ist, ausführlich dargelegt. Zuerst kann das Kühlmittel C in die Einlassöffnung 78 geleitet werden und in die erste Endkappe 66 eintreten. Der Rohrverteiler 76A verbindet zwischen der Einlassöffnung 78 und dem Fluidkanal 72A und ist daher ausgelegt, um das Kühlmittel C in den Fluidkanal 72A zu liefern. Dass Kühlmittel C kann dann in eine Richtung D1 durch den Fluidkanal 72A zirkulieren, bevor es in den Rohrverteiler 76D der zweiten Endkappe 68 eintritt. Der Rohrverteiler 76D kann gebogen sein, um Fluidwiderstand zu verringern, während das Kühlmittel C von dem Fluidkanal 72A zu dem Fluidkanal 72B übergeht.
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Danach zirkuliert das Kühlmittel C in eine Richtung D2, die zu der Richtung D1 entgegengesetzt ist, durch den Fluidkanal 72B, bevor es in den Rohrverteiler 76B der ersten Endkappe 66 eintritt. Der Rohrverteiler 76B kann ebenfalls gebogen sein, um Fluidwiderstand zu verringern, während das Kühlmittel C von dem Fluidkanal 72B zu dem Fluidkanal 72C übergeht. Das Kühlmittel C kann dann durch den Fluidkanal 72C in die Richtung D1 laufen, bevor es in den Rohrverteiler 76E der zweiten Endkappe 68 eintritt, der ebenfalls gebogen sein kann, um das Kühlmittel C effizient von dem Fluidkanal 72C zu dem Fluidkanal 72D zu überführen. Schließlich kann das Kühlmittel C in die Richtung D2 durch den Fluidkanal 72D und in den Rohrverteiler 76C überführt werden, bevor es aus der Kühlplattenanordnung 62 durch die Auslassöffnung 80 austritt. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann das Kühlmittel C, das aus der Auslassöffnung 80 austritt, zu einem Radiator oder irgendeiner anderen Wärmeaustauschvorrichtung geliefert, gekühlt und dann zu der Einlassöffnung 78 in einer geschlossenen Schleife zurückgeführt werden.
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6 veranschaulicht eine andere beispielhafte Kühlplattenanordnung 162. Die Kühlplattenanordnung 162 ist der Kühlplattenanordnung 62 der 3 ähnlich, weist aber zusätzliche Merkmale auf. Bei dieser Ausführungsform weist die Kühlplattenanordnung 162 eine Kühlplatte 164 und mindestens eine Endkappe 166, die an der Kühlplatte 164 befestigt ist, auf. Die Endkappe 166 kann ein Einlassformstück 190 und ein Auslassformstück 192 zum Lenken von Kühlmittel in die und aus der Kühlplatte 164 aufweisen. Das Einlassformstück 190 weist eine Einlassöffnung 178 auf, und das Auslassformstück 192 weist eine Auslassöffnung 180 auf. Das Einlass- und das Auslassformstück 190, 192 können integral mit der Endkappe 166 ausgebildet werden. Schläuche 194 können sowohl an der Einlassöffnung 178 als auch an der Auslassöffnung 180 zum Überführen des Kühlmittels C befestigt werden.
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Obwohl die unterschiedlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen so veranschaulicht werden, dass sie spezifische Komponenten oder Schritte aufweisen, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese besonderen Kombinationen beschränkt. Einige Komponenten oder Merkmale aus beliebigen der nicht einschränkenden Ausführungsformen können in Verbindung mit Merkmalen oder Komponenten aus beliebigen der anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen verwendet werden.
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Es versteht sich, dass gleiche Bezugszeichen zum Bezeichnen entsprechender oder ähnlicher Elemente in verschiedenen Zeichnungen dienen. Auch sei darauf verwiesen, dass, obgleich in diesen beispielhaften Ausführungsformen eine bestimmte Komponentenanordnung offenbart und dargestellt wird, auch andere Anordnungen von den Lehren dieser Offenbarung profitieren können.
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Die vorstehende Beschreibung soll als veranschaulichend und nicht als in irgendeiner Weise einschränkend aufgefasst werden. Ein Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass bestimmte Modifikationen in den Schutzbereich dieser Offenbarung fallen könnten. Aus diesem Grund sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Schutzbereich und Gehalt dieser Offenbarung zu bestimmen.
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Es wird ferner beschrieben:
- A. Anordnung, die Folgendes umfasst:
eine Kühlplatte, die einen Kühlkreislauf aufweist,
eine erste Endkappe, die an der Kühlplatte befestigt ist,
einen ersten Rohrverteiler innerhalb der ersten Endkappe und ausgelegt, um einen ersten Fluidkanal und einen zweiten Fluidkanal des Kühlkreislaufs fluidtechnisch zu verbinden.
- B. Anordnung nach A, die eine zweite Endkappe, die an der Kühlplatte an einem entgegengesetzten Ende der Kühlplatte von der ersten Endkappe befestigt ist, umfasst.
- C. Anordnung nach B, die einen zweiten Rohrverteiler, der innerhalb der zweiten Endkappe gebildet und ausgelegt ist, um den zweiten Fluidkanal fluidtechnisch mit einem dritten Fluidkanal des Kühlkreislaufs zu verbinden, umfasst.
- D. Anordnung nach A, wobei der erste Rohrverteiler gebogen ist, um einen Strom eines Kühlmittels von dem ersten Fluidkanal zu dem zweiten Fluidkanal zu überführen.
- E. Anordnung nach A, wobei der Kühlkreislauf einen Schlangendurchgang innerhalb der Kühlplatte einrichtet.
- F. Anordnung nach A, die eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung, die in die erste Endkappe integriert sind, umfasst.
- G. Anordnung nach F, wobei die Einlassöffnung und die Auslassöffnung jeweils mit einem Formstück verbunden sind.
- H. Anordnung nach F, die einen zweiten Rohrverteiler umfasst, der zwischen der Einlassöffnung und einem dritten Fluidkanal des Kühlkreislaufs verbindet.
- I. Anordnung nach H, die einen dritten Rohrverteiler umfasst, der zwischen der Auslassöffnung und einem vierten Fluidkanal des Kühlkreislaufs verbindet.
- J. Anordnung nach A, die eine Einlassöffnung umfasst, die in der ersten Endkappe gebildet ist, und eine Auslassöffnung, die in einer zweiten Endkappe gebildet ist, umfasst.
- K. Batteriesatz, der Folgendes umfasst:
eine Kühlplattenanordnung, die eine Kühlplatte und eine Endkappe, die an der Kühlplatte befestigt ist, aufweist, wobei die Endkappe einen internen Rohrverteiler, eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist, und
ein Batterie-Array, das in Bezug zu der Kühlplattenanordnung positioniert ist.
- L. Batteriesatz nach K, wobei das Batterie-Array eine Mehrzahl von Batteriezellen in Berührung mit der Kühlplatte aufweist.
- M. Batteriesatz nach K, wobei die Kühlplatte einen Kühlkreislauf aufweist, der einen ersten Fluidkanal und einen zweiten Fluidkanal aufweist.
- N. Batteriesatz nach M, der eine Wand umfasst, die den ersten Fluidkanal von dem zweiten Fluidkanal trennt.
- O. Batteriesatz nach M, wobei der erste Fluidkanal und der zweite Fluidkanal fluidtechnisch durch den internen Rohrverteiler verbunden sind.
- P. Batteriesatz nach M, wobei der erste Fluidkanal und der zweite Fluidkanal fluidtechnisch einen Schlangendurchgang bilden.
- Q. Batteriesatz nach K, wobei der interne Rohrverteiler gebogen ist.
- R. Batteriesatz nach K, der einen zweiten internen Rohrverteiler, der mit der Einlassöffnung verbindet, umfasst.
- S. Batteriesatz nach R, der einen dritten internen Rohrverteiler, der mit der Auslassöffnung verbindet, umfasst.
- T. Verfahren, das Folgendes umfasst:
Kommunizieren eines Kühlmittels durch einen ersten Fluidkanal, der innerhalb einer Kühlplatte eines Batteriesatzes gebildet ist, und
Überführen des Kühlmittels von dem ersten Fluidkanal zu einem zweiten Fluidkanal durch Kommunizieren des Kühlmittels in einen Rohrverteiler, der innerhalb einer Endkappe, die an der Kühlplatte befestigt ist, gebildet ist.
