DE102017116219A1

DE102017116219A1 - Batteriezellenanordnungsträgerstruktur

Info

Publication number: DE102017116219A1
Application number: DE102017116219.4A
Authority: DE
Inventors: Eric Poirier; Benjamin A. Tabatowski-Bush
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2018-01-25
Also published as: US20180026320A1; CN107644959A; US10374271B2; CN107644959B

Abstract

Eine Beispielbatteriezellenträgerstruktur enthält eine Wärmetauscherplatte und eine Vielzahl von Tragrippen, die einen Hohlraum bereitstellen, um eine Batteriezellenanordnung aufzunehmen. Die Vielzahl von Tragrippen erstreckt sich direkt von der Wärmetauscherplatte. Ein Beispielverfahren zum Tragen einer Batteriezelle innerhalb eines Batteriepacks enthält das Positionieren einer Batteriezellenanordnung innerhalb eines Hohlraums, der von einer Vielzahl von Tragrippen bereitgestellt ist, die sich direkt von einer Wärmetauscherplatte erstrecken.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf das Tragen von Batteriezellenanordnungen innerhalb eines Batteriepacks eines Elektrofahrzeugs und insbesondere auf eine Batteriezellenanordnungsstützstruktur, die mit dem Batteriepack auch Wärmeenergieniveaus verwalten kann.
HINTERGRUND
Elektrofahrzeuge unterscheiden sich von konventionellen Kraftfahrzeugen, weil Elektrofahrzeuge unter Verwendung von einer oder mehreren elektrischen Maschinen, die von einem Batteriepack mit Strom versorgt wird/werden, selektiv angetrieben werden. Die elektrischen Maschinen können die Elektrofahrzeuge anstelle von oder zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor antreiben. Beispielelektrofahrzeuge sind Hybridelektrofahrzeuge (HEV), Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (PHEV), Brennstoffzellenfahrzeuge (FCV) und batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEV).
Ein Batteriepack eines Elektrofahrzeugs kann eine oder mehrere Batterieanordnungen enthalten, die jeweils eine Vielzahl von Batteriezellenanordnungen enthalten. Die Batterieanordnungen können eine Wärmetauscherplatte enthalten, die verwendet wird, um eine Temperatur der Batteriezellenanordnungen innerhalb eines gewünschten Bereichs zu erhalten. Die Wärmetauscherplatte kann Wärmeenergie von den Batteriezellenanordnungen aufnehmen. Ein Fluid, wie eine Kühlflüssigkeit oder Luft, kann dann die Wärmeenergie von der Wärmetauscherplatte wegtransportieren.
KURZDARSTELLUNG
Eine Trägerstruktur für eine Batteriezellenanordnung nach einem Beispielaspekt der vorliegenden Offenbarung enthält unter anderem eine Wärmetauscherplatte und eine Vielzahl von Tragrippen, die einen Hohlraum bereitstellen, um eine Batteriezellenanordnung aufzunehmen. Die Vielzahl von Tragrippen erstreckt sich direkt von der Wärmetauscherplatte.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Trägerstruktur sind die Tragrippen zusammen mit der Wärmetauscherplatte gebildet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Trägerstrukturen sind die Tragrippen zusammen mit der Wärmetauscherplatte extrudiert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Trägerstrukturen erstreckt sich eine Vielzahl von Kühlmittelrippen von einer Seite der Wärmetauscherplatte und die Vielzahl von Tragrippen erstrecken sich von einer gegenüberliegenden Seite der Wärmetauscherplatte.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Trägerstrukturen sind die Kühlmittelrippen und die Tragrippen zusammen mit der Wärmetauscherplatte gebildet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Trägerstrukturen ist die Batteriezellenanordnung entlang einer Achse mit einer Vielzahl anderer Batteriezellenanordnungen verteilt. Die Kühlmittelrippen und die Tragrippen sind axial aufeinander ausgerichtet.
Eine weitere nicht einschränkende Ausführungsform einer der vorstehenden Trägerstrukturen enthält ein Kompressionsband, das die Vielzahl von Tragrippen gegen die Batteriezellenanordnung drückt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Trägerstrukturen umfasst die Vielzahl von Tragrippen eine erste Tragrippe benachbart zu einer ersten Seite der Batteriezellenanordnung und eine zweite Tragrippe benachbart zu einer gegenüberliegenden zweiten Seite der Batteriezellenanordnung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Trägerstrukturen ist die Batteriezellenanordnung zwischen der ersten Rippe und der zweiten Rippe pressgepasst.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer der vorstehenden Trägerstrukturen stellt die Wärmetauscherplatte eine Leitung bereit, die dazu ausgelegt ist, ein Kühlmittel zu übermitteln.
Ein Verfahren zum Tragen von Batteriezellenanordnungen innerhalb eines Batteriepacks enthält nach einem weiteren Beispielaspekt der vorliegenden Offenbarung unter anderem das Positionieren einer Batteriezellenanordnung innerhalb eines Hohlraums, der von einer Vielzahl von Tragrippen bereitgestellt ist, die sich direkt von einer Wärmetauscherplatte erstrecken.
Eine weitere nicht einschränkende Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens enthält Presspassen der Batteriezellenanordnung in den Hohlraum während des Positionierens.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren sind die Tragrippen zusammen mit der Wärmetauscherplatte gebildet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren sind die Tragrippen zusammen mit der Wärmetauscherplatte extrudiert.
Eine weitere nicht einschränkende Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren enthält das Bewegen eines Flüssigkeitsstroms durch Kanäle, die von einer Vielzahl von Kühlmittelrippen bereitgestellt sind, um die Wärmetauscherplatte zu kühlen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren erstreckt sich die Vielzahl von Kühlmittelrippen direkt von der Wärmetauscherplatte auf einer Seite gegenüber der Tragrippen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren ist die Batteriezellenanordnung entlang einer Achse mit einer Vielzahl anderer Batteriezellenanordnungen verteilt und die Kühlmittelrippen und die Tragrippen sind axial aufeinander ausgerichtet.
Eine weitere nicht einschränkende Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren enthält das Bewegen eines Flüssigkeitsstroms durch eine Leitung in der Wärmetauscherplatte, um die Wärmetauscherplatte zu kühlen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren weist der Hohlraum eine erste Breite auf und die Batteriezellenanordnung weist eine zweite Breite auf, die größer ist als die erste Breite vor dem Positionieren.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren umfasst die Vielzahl von Tragrippen eine erste Tragrippe benachbart zu einer ersten Seite der Batteriezellenanordnung und eine zweite Tragrippe benachbart zu einer gegenüberliegenden zweiten Seite der Batteriezellenanordnung, wobei das Verfahren das Drücken der ersten und der zweiten Tragrippe gegen die Batteriezellenanordnung umfasst.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der offenbarten Beispiele gehen für den Fachmann aus der detaillierten Beschreibung hervor. Die der detaillierten Beschreibung beigefügten Figuren können kurz wie folgt beschrieben werden:
1 veranschaulicht eine stark schematische Ansicht eines Antriebsstrangs für ein Beispielelektrofahrzeug.
2 veranschaulicht eine perspektivische und teilweise erweiterte Ansicht einer Batterieanordnung eines Batteriepacks von dem Antriebsstrang von 1.
3 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Batteriezellenanordnungsträgerstruktur der Batterieanordnung von 2.
4 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Batterieanordnung zur Verwendung in dem Batteriepack des Antriebsstrangs von 1 nach einer weiteren Beispielausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung bezieht sich auf eine Trägerstruktur für eine Batteriezellenanordnung. Die Trägerstruktur enthält eine Wärmetauscherplatte. Tragrippen der Trägerstruktur stellen Hohlräume bereit, die Batteriezellenanordnungen aufnehmen. Die Tragrippen sind mit der Wärmetauscherplatte gebildet, sodass die Wärmeenergie direkt zwischen den Tragrippen und der Wärmetauscherplatte passieren kann.
Unter Bezugnahme auf 1 enthält ein Antriebsstrang 10 eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) einen Batteriepack 14, der eine Vielzahl von Batterieanordnungen 18, einen Verbrennungsmotor 20, einen Elektromotor 22 und einen Generator 24 aufweist. Der Elektromotor 22 und der Generator 24 sind Arten von elektrischen Maschinen. Der Elektromotor 22 und der Generator 24 können getrennt sein oder die Form eines kombinierten Motor-Generators aufweisen.
In dieser Ausführungsform ist der Antriebsstrang 10 ein Antriebsstrang mit Leistungsverzweigung, das ein erstes Antriebssystem und ein zweites Antriebssystem einsetzt. Das erste und das zweite Antriebssystem erzeugen ein Drehmoment, um einen oder mehrere Sätze von Fahrzeugantriebsrädern 28 anzutreiben. Das erste Antriebssystem schließt eine Kombination aus dem Verbrennungsmotor 20 und dem Generator 24 ein. Das zweite Antriebssystem schließt zumindest den Elektromotor 22, den Generator 24 und das Batteriepack 14 ein. Der Elektromotor 22 und der Generator 24 sind Teile eines elektrischen Antriebssystems des Antriebs 10.
Der Verbrennungsmotor 20 und der Generator 24 können durch eine Kraftübertragungseinheit 30, wie etwa ein Planetengetriebe, miteinander verbunden sein. Natürlich können andere Arten von Kraftübertragungseinheiten, einschließend andere Zahnradsätze und Getriebe, verwendet werden, um den Verbrennungsmotor 20 mit dem Generator 24 zu verbinden. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform handelt es sich bei der Kraftübertragungseinheit 30 um ein Planetengetriebe, das ein Hohlrad 32, ein Sonnenrad 34 und eine Trägerbaugruppe 36 einschließt.
Der Generator 24 kann vom Verbrennungsmotor 20 durch die Kraftübertragungseinheit 30 angetrieben werden, um kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Generator 24 kann alternativ als ein Elektromotor fungieren, um elektrische Energie in kinetische Energie umzuwandeln, wodurch ein Drehmoment an eine Welle 38 ausgegeben wird, welche mit der Kraftübertragungseinheit 30 verbunden ist.
Das Hohlrad 32 der Kraftübertragungseinheit 30 ist mit einer Welle 40 verbunden, welche durch eine zweite Kraftübertragungseinheit 44 mit den Fahrzeugantriebsrädern 28 verbunden ist. Die zweite Kraftübertragungseinheit 44 kann einen Zahnradsatz einschließen, der eine Vielzahl von Zahnrädern 46 einschließt. Andere Kraftübertragungseinheiten können in anderen Beispielen verwendet werden.
Die Zahnräder 46 übertragen das Drehmoment vom Verbrennungsmotor 20 auf ein Differential 48, um die Fahrzeugantriebsräder 28 letztlich mit Traktion zu versorgen. Das Differential 48 kann eine Vielzahl von Zahnrädern einschließen, welche die Übertragung von Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 ermöglichen. In diesem Beispiel ist die zweite Kraftübertragungseinheit 44 durch das Differential 48 mechanisch an eine Achse 50 gekoppelt, um Drehmoment an die Fahrzeugantriebsräder 28 zu verteilen.
Der Elektromotor 22 kann selektiv eingesetzt werden, um die Fahrzeugantriebsräder 28 durch das Ausgeben eines Drehmoments an eine Welle 54 anzutreiben, welche ebenfalls mit der zweiten Kraftübertragungseinheit 44 verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform wirken der Elektromotor 22 und der Generator 24 als Teil eines regenerativen Bremssystems zusammen, bei welchem sowohl der Elektromotor 22 als auch der Generator 24 als Elektromotoren zum Ausgeben von Drehmoment eingesetzt werden können. Zum Beispiel können der Elektromotor 22 und der Generator 24 jeweils elektrische Energie ausgeben, um Zellen des Batteriepacks 14 wiederaufzuladen.
Nun unter Bezugnahme auf 2 und 3 unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 enthält eine Beispielbatterieanordnung 18 eine Vielzahl von Batteriezellenanordnungen 60 und eine Batteriezellenanordnungsträgerstruktur 64. Die Batteriezellenanordnungen 60 sind entlang einer Achse A angeordnet. Der Batteriepack 14 enthält die Batterieanordnung 18 und könnte eine oder mehrere zusätzliche Batterieanordnungen enthalten.
Die Trägerstruktur 64 enthält eine Wärmetauscherplatte 68, eine Vielzahl von Tragrippen 72 und eine Vielzahl von Kühlmittelrippen 76.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform erstrecken sich die Tragrippen 72 von einer ersten Seite 80 der Wärmetauscherplatte 68 und die Kühlmittelrippen 76 erstrecken sich von einer zweiten Seite 84, die gegenüber der ersten Seite 80 ist. Die erste Seite 80 ist den Batteriezellenanordnungen 60 zugewandt. Die zweite Seite 84 ist den Batteriezellenanordnungen 60 abgewandt. Die Tragrippen 72 und die Kühlmittelrippen 76 erstrecken sich direkt von der Wärmetauscherplatte 68.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform sind die Tragrippen 72 und die Kühlmittelrippen 76 zusammen mit der Wärmetauscherplatte 68 gebildet. In einer solchen Ausführungsform sind die Tragrippen 72, Kühlmittelrippen 76 und Wärmetauscherplatte 68 Teil einer einzigen durchgehenden, nahtlosen und monolithischen Struktur.
Die Batteriezellenträgerstruktur 64 könnte durch ein Extrusionsverfahren gebildet werden, um zu veranlassen, dass die Tragrippen 72 und die Kühlmittelrippen 76 zusammen mit der Wärmetauscherplatte 68 gebildet werden. In einem solchen Beispiel werden die Tragrippen 72, die Kühlmittelrippen 76 und die Wärmetauscherplatte 68 alle zusammen als verschiedene Abschnitte einer einzigen Extrusion extrudiert.
Die Batteriezellenträgerstruktur 64 kann aus einem Aluminiummaterial, Kupfer oder einer anderen Legierung sein. Aluminium könnte besonders geeignet sein, wenn die Batteriezellenträgerstruktur 64 extrudiert wird.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform werden die Tragrippen 72 und die Kühlmittelrippen 76 von der Wärmetauscherplatte 68 getrennt gebildet und dann direkt an der Wärmetauscherplatte 68 befestigt, um die Batteriezellenträgerstruktur 64 bereitzustellen.
Die Tragrippen 72 sind entlang der Achse A angeordnet und axial voneinander beabstandet, um eine Vielzahl von Hohlräumen 88 bereitzustellen. Die Batteriezellenträgerstruktur 64 hält jede der Batteriezellenanordnungen 60 innerhalb eines entsprechenden Hohlraums 88, um die Batteriezellenanordnungen 60 zu tragen. In einem weiteren Beispiel können die Hohlräume 80 jeweils mehr als eine der Batteriezellenanordnungen 60 halten.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform weisen die Hohlräume 88 eine Breite W₁ auf und die Batteriezellenanordnungen 60 weisen eine Breite W₂ auf. Wenn die Batteriezellenanordnungen 60 außerhalb der Hohlräume 88 sind, ist die Breite W₂ größer als die Breite W₁. Das heißt, die Batteriezellenanordnungen 60 können relativ zu den Hohlräumen 88 überdimensioniert sein.
In einer solchen Ausführungsform sind die Batteriezellenanordnungen 60 in eine installierte Position innerhalb der Hohlräume 88 pressgepasst. Das leichte Überdimensionieren und Presspassen führt dazu, dass sich die Batteriezellenanordnungen 60 in der installierten Position axial komprimieren, was guten Kontakt zwischen den Tragrippen 72 und den axial ausgerichteten Seiten der Batteriezellenanordnungen 60 erleichtern kann. In manchen Beispielen sind die Batteriezellenanordnungen 60 beutelartige Zellen, denen ein relativ festes Außengehäuse fehlt und die daher relativ zu den Tragrippen 72 nachgiebig sind. Die beutelartigen Zellen könnten eine Geleerollenkonfiguration aufweisen.
In manchen Beispielen kann eine leitfähige Masse oder Wärmeleitpaste auf die Batteriezellenanordnungen 60, die Batteriezellenträgerstruktur 64 oder beide geschmiert werden. Die Masse oder die Paste kann die Übertragung von Wärmeenergie von den Batteriezellenanordnungen 60 zu den Tragrippen 72 erleichtern und das Einsetzen der Batteriezellenanordnungen 60 innerhalb der Hohlräume 88 erleichtern.
In manchen nicht einschränkenden Ausführungsformen ist die Breite W₂ der Batteriezellenanordnungen 60 vor dem Positionieren innerhalb der Hohlräume 88 5 bis 10 Millimeter. Die Breite W₁ der Hohlräume 88 ist dann unterdimensioniert geringer als 1 Millimeter relativ zu der Breite W₂. Wenn die Batteriezellanordnungen 60 zum Beispiel vor dem Positionieren innerhalb der Hohlräume 88 eine Breite W₂ aufweisen würden, die, sagen wir, 10 Millimeter beträgt, könnten die Hohlräume 88 dimensioniert sein, um eine Breite W₁ aufzuweisen, die 9 Millimeter beträgt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Breite W₂ der Batteriezellenanordnungen 60 vor der Platzierung in den Hohlräumen 88 etwas geringer als die Breite W₁ der Hohlräume 88. In einer solchen Ausführungsform könnten die Batteriezellenanordnungen 60 innerhalb entsprechender Hohlräume 88 positioniert sein und sich dann nach ein paar Aufladezyklen erweitern, um gegen die Tragrippen 72 zu drücken und guten thermischen Kontakt sicherzustellen. Die Expansion der Batteriezellenanordnungen 60 führt dazu, dass die Batteriezellenanordnungen 60 in den Hohlräumen 88 leicht komprimiert werden.
In noch einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Breite W₂ der Batteriezellenanordnungen 60 vor der Platzierung in den Hohlräumen 88 dazu ausgelegt, gleich der Breite W₁ der Hohlräume 88 zu sein. In einer solchen Ausführungsform könnten die Batteriezellenanordnungen 60 innerhalb entsprechender Hohlräume 88 positioniert sein und sich dann nach ein paar Aufladezyklen erweitern, um gegen die Tragrippen 72 zu drücken und guten thermischen Kontakt sicherzustellen. Die Expansion der Batteriezellenanordnungen 60 führt dazu, dass die Batteriezellenanordnungen 60 in den Hohlräumen 88 leicht komprimiert werden.
Die Batteriezellenanordnungen 60 weisen eine erste Oberfläche 92 und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche 94 auf. In dieser nicht einschränkenden Ausführungsform enthalten die Batteriezellenanordnungen 60 jeweils Anschlüsse 96, die sich durch die zweite Oberfläche 94 erstrecken.
Die erste Oberfläche 92 berührt die Wärmetauscherplatte 68, wenn die Batteriezellenanordnungen 60 innerhalb der Hohlräume 88 positioniert sind. Die erste Oberfläche 92 ist in diesem Beispiel nach unten ausgerichtet. Wärmeenergie kann sich zwischen der Wärmetauscherplatte 68 und den Batteriezellenanordnungen 60 durch die erste Oberfläche 92 sowie zwischen den axial ausgerichteten Oberflächen der Batteriezellenanordnungen 60 und den Tragrippen 72 bewegen.
Im Betrieb kann sich Wärmeenergie von den Batteriezellenanordnungen 60 direkt von den Batteriezellenanordnungen 60 zu den Tragrippen 72 bewegen. Dann kann sich Wärmeenergie in den Tragrippen 72 direkt zu der Wärmetauscherplatte 68 bewegen, da die Tragrippen 72 zusammen mit der Wärmetauscherplatte 68 gebildet werden. Wärmeenergie kann sich von den Tragrippen 72 direkt zu der Wärmetauscherplatte 68 bewegen, ohne einen Spalt oder eine Schnittstelle zu durchqueren und ohne sich durch ein Wärmeleitmaterial (TIM) getrennt von der Batteriezellenträgerstruktur 64 zu bewegen.
In einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform wird Wärmeenergie von den Tragrippen 72 zu den Batteriezellenanordnungen 60 bewegt. In einem solchen Beispiel fungiert die Batteriezellenträgerstruktur 64 als eine Heizvorrichtung für die Batteriezellenanordnungen 60.
Die Hohlräume 88 weisen eine Höhe H₁ auf, die im Allgemeinen einer Höhe H₂ der Batteriezellenanordnungen 60 entspricht. Daher ist, wenn die Batteriezellenanordnungen 60 innerhalb der Hohlräume 88 positioniert sind, die zweite Oberfläche 94 der Batteriezellenanordnungen 60 im Allgemeinen mit einem Spitzenabschnitt 100 der Tragrippen 72 ausgerichtet. Die zweite Oberfläche 94 ist in diesem Beispiel nach oben ausgerichtet.
In dieser nicht einschränkenden Ausführungsform weisen die Tragrippen 72 eine Dicke T₁ auf, die im Wesentlichen von der Wärmetauscherplatte 68 bis zu dem Spitzenabschnitt 100 konstant ist. In manchen Beispielen könnte die Dicke T₁ 1 Millimeter bis 5 Millimeter sein. Ein einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Dicke 2 Millimeter. In einem anderen Beispiel nimmt die Dicke der Tragrippen 72 mit zunehmender Entfernung von der Wärmetauscherplatte 68 ab.
Wenn die Batteriezellenträgerstruktur 64 verwendet wird, um die Batteriezellenanordnungen 60 zu kühlen, wird Wärmeenergie von den Batteriezellenanordnungen 60 zu der Wärmetauscherplatte 68 bewegt und dann zu einem Luftstrom F übertragen, der sich durch die Kanäle 102 zwischen den Kühlmittelrippen 76 bewegt. Ein Gebläse könnte verwendet werden, um einen Luftstrom durch die Kanäle 102 zu lenken. Stauluft könnte sich, basierend auf einer Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs, stattdessen, oder zusätzlich, durch die Kanäle 102 bewegen.
Da die Kühlmittelrippen 76 zusammen mit der Wärmetauscherplatte 64 gebildet werden, kann sich Wärmeenergie direkt von der Wärmetauscherplatte 68 zu den Kühlmittelrippen 76 bewegen, ohne einen Spalt zu überqueren oder ein TIM zu durchqueren.
Die axialen Positionen der Kühlmittelrippen 76 sind in diesem Beispiel mit den Tragrippen 72 ausgerichtet, was ferner Wärmeenergieübertragung von den Tragrippen 72 durch die Wärmetauscherplatte 68 zu den Kühlmittelrippen 76 fördern kann.
Unter Bezugnahme auf 4 enthält eine andere Beispielbatteriezellenträgerstruktur 64A Tragrippen 72A, die ähnlich wie die Tragrippen 72 von 2 und 3 ausgelegt sind.
Wärmeenergie kann sich zwischen den Tragrippen 72A und einer Wärmetauscherplatte 68A der Batteriezellenträgerstruktur 64A bewegen.
In der Beispielausführungsform von 4 kann Wärmeenergie von der Wärmetauscherplatte 68A durch ein flüssiges Kühlmittel C übermittelt werden, das durch eine Öffnung 108 durch eine Leitung zirkuliert wird, die innerhalb der Wärmetauscherplatte 68A gebildet ist. Das flüssige Kühlmittel C kann Wärmeenergie von der Wärmetauscherplatte 68A aufnehmen, wenn es sich durch die Leitung bewegt, und dann die Leitung verlassen, um die Wärmeenergie von der Wärmetauscherplatte 68A wegzubefördern. Das flüssige Kühlungsmittel C könnte in Fluidverbindung mit einem Primärkühlkreislauf des Elektrofahrzeugs sein.
In dem Beispiel von 4 umgibt ein Kompressionsband 112 in Umfangsrichtung die Tragrippen 72A. Das Kompressionsband 112 kann die Batteriezellenanordnungen zwischen den Tragrippen 72A axial komprimieren. Das Kompressionsband 112 kann die Expansion der Batteriezellenanordnungen 60 begrenzen.
Das Kompressionsband 112 könnte insbesondere in Verbindung mit der Ausführungsform von 2 und 3 verwendet werden. Strukturen außer dem Kompressionsband 112, wie Stangen, könnten verwendet werden, um die Zellenanordnungen innerhalb der Hohlräume 88 gegebenenfalls axial zu komprimieren.
Merkmale der offenbarten Beispiele enthalten eine Batteriezellenträgerstruktur, dazu ausgelegt, um Wärmeenergieübertragung zwischen Batteriezellenanordnungen und einer Wärmetauscherplatte zu erleichtern. Die Batteriezellenträgerstruktur enthält Tragrippen, die die Wärmetauscherplatte direkt berühren und Hohlräume zum Empfangen einer oder mehrerer Batteriezellenanordnungen bereitstellen. Dementsprechend gibt es keinen Spalt zwischen den Tragrippen und der Wärmetauscherplatte, was die Wärmeenergieübertragung erleichtern kann. Ferner stellen die Tragrippen eine relativ große Kontaktfläche mit den Batteriezellenanordnungen bereit, was die Wärmeenergieübertragung erleichtern kann.
In manchen nicht einschränkenden Ausführungsformen wird die Wärmetauscherplatte mit den Tragrippen extrudiert. In anderen Beispielen könnten die Tragrippen verschweißt oder anderweitig an der Wärmetauscherplatte befestigt werden.
Die Einbeziehung der Tragrippen, die sich direkt von der Wärmetauscherplatte zu dem Bereich zwischen axial benachbarten Batteriezellenanordnungen erstrecken, reduziert in manchen Beispielen nachweislich einen Temperaturgradienten innerhalb der Batteriezellenanordnungen um 16 Grad Celsius.
Die vorstehende Beschreibung ist eher beispielhafter als einschränkender Natur. Für einen Fachmann können Variationen und Modifikationen der offenbarten Beispiele ersichtlich sein, die nicht zwangsläufig vom Kern dieser Offenbarung ausgehen. Demnach kann der Schutzumfang dieser Offenbarung lediglich durch die Analyse der folgenden Patentansprüche bestimmt werden.

Claims

Trägerstruktur für eine Batteriezellenanordnung, umfassend: eine Wärmetauscherplatte; und eine Vielzahl von Tragrippen, die einen Hohlraum bereitstellen, um mindestens eine Batteriezellenanordnung aufzunehmen, wobei sich die Vielzahl von Tragrippen direkt von der Wärmetauscherplatte erstreckt.
Batteriezellenträgerstruktur nach Anspruch 1, wobei die Tragrippen zusammen mit der Wärmetauscherplatte gebildet sind und, optional, wobei die Tragrippen zusammen mit der Wärmetauscherplatte extrudiert sind.
Batteriezellenträgerstruktur nach Anspruch 1, umfassend eine Vielzahl von Kühlmittelrippen, die sich von einer Seite der Wärmetauscherplatte erstrecken, wobei sich die Vielzahl von Tragrippen von einer gegenüberliegenden Seite der Wärmetauscherplatte erstreckt und, optional, wobei die Kühlmittelrippen und die Tragrippen zusammen mit der Wärmetauscherplatte gebildet sind.
Batteriezellenträgerstruktur nach Anspruch 3, wobei die mindestens eine Batteriezellenanordnung entlang einer Achse mit einer Vielzahl anderer Batteriezellenanordnungen verteilt ist und die Kühlmittelrippen und die Tragrippen axial aufeinander ausgerichtet sind.
Batteriezellenträgerstruktur nach Anspruch 1, umfassend ein Kompressionsband, das Tragrippen gegen die mindestens eine Batteriezellenanordnung drückt.
Batteriezellenträgerstruktur nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Tragrippen eine erste Tragrippe benachbart zu einer ersten Seite der mindestens einen Batteriezellenanordnung und eine zweite Tragrippe benachbart zu einer gegenüberliegenden zweiten Seite der mindestens einen Batteriezellenanordnung umfasst und, optional, wobei die mindestens eine Batteriezellenanordnung zwischen der ersten Rippe und der zweiten Rippe pressgepasst ist.
Batteriezellenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Wärmetauscherplatte eine Leitung bereitstellt, die dazu ausgelegt ist, ein Kühlmittel zu übermitteln.
Verfahren zum Tragen von Batteriezellenanordnungen innerhalb eines Batteriepacks, umfassend: Positionieren mindestens einer Batteriezellenanordnung innerhalb eines Hohlraums, der von einer Vielzahl von Tragrippen bereitgestellt wird, die sich direkt von einer Wärmetauscherplatte erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend das Presspassen der mindestens einen Batteriezellenanordnung in den Hohlraum während des Positionierens.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Tragrippen zusammen mit der Wärmetauscherplatte gebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Tragrippen zusammen mit der Wärmetauscherplatte extrudiert sind.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend das Bewegen eines Flüssigkeitsstroms durch Kanäle, die von einer Vielzahl von Kühlmittelrippen bereitgestellt sind, um die Wärmetauscherplatte zu kühlen und, optional, wobei sich die Vielzahl von Kühlmittelrippen direkt von der Wärmetauscherplatte auf einer Seite gegenüber der Tragrippen erstrecken und, optional, wobei die mindestens eine Batteriezellenanordnung entlang einer Achse mit einer Vielzahl anderer Batteriezellenanordnungen verteilt ist und die Kühlmittelrippen und die Tragrippen axial aufeinander ausgerichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend das Bewegen eines Flüssigkeitsstroms durch eine Leitung in der Wärmetauscherplatte, um die Wärmetauscherplatte zu kühlen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Hohlraum eine erste Breite aufweist und die mindestens eine Batteriezellenanordnung eine zweite Breite aufweist, die größer ist als die erste Breite vor dem Positionieren.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Tragrippen eine erste Tragrippe benachbart zu einer ersten Seite der mindestens einen Batteriezellenanordnung und eine zweite Tragrippe benachbart zu einer gegenüberliegenden zweiten Seite der mindestens einen Batteriezellenanordnung umfasst, wobei das Verfahren das Drücken der ersten und der zweiten Tragrippe gegen die mindestens eine Batteriezellenanordnung umfasst.