DE102018101115A1

DE102018101115A1 - Verbinder-integrierte endplatte für batteriefahrzeuge

Info

Publication number: DE102018101115A1
Application number: DE102018101115.6A
Authority: DE
Inventors: John Sturza; Neil Robert Burrows; Sai K. Perumalla; Rohit Gunna; Hyung Min Baek
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2018-07-19
Also published as: CN108327501B; CN108327501A; US10632856B2; US20180201153A1

Abstract

Eine integrierte Endplatte für eine Batteriegruppe beinhaltet eine Innenwand und eine Außenwand. Die Außenwand weist eine erste Seite benachbart der Innenwand und eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite auf. Die Außenwand beinhaltet eine Verbindungsschnittstelle, die von der zweiten Seite vorragt und wenigstens eine Aussparung durch diese hindurch definiert. Die integrierte Endplatte beinhaltet ferner wenigstens einen elektrischen Verbinder, der sich zwischen der Innenwand und der Außenwand bis zu wenigstens einer Aussparung der Verbindungsschnittstelle erstreckt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft ein Batteriesystem und insbesondere ein Batteriesystem, das eine Endplatte aufweist, die mit elektrischen Verbindern integriert ist.
STAND DER TECHNIK
Elektrifizierte Fahrzeuge, wie z. B. elektrische Hybridfahrzeuge (HEV), elektrische Plug-In-Hybridfahrzeuge (PHEV), Batteriefahrzeuge (BEV) oder Brennstoffzellen-Fahrzeuge unterscheiden sich von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, indem diese durch elektrische Maschinen antrieben werden (d. h. elektrische Motoren und/oder Generatoren), anstelle von oder zusätzlich zu einem internen Verbrennungsmotor. Ein Hochspannungsstrom (HV) zum Antreiben dieser Arten von elektrischen Maschinen wird typischerweise durch ein Hochspannungs-Traktionsbatteriesystem versorgt.
Elektrifizierte Fahrzeug-Batteriesysteme können ein oder mehrere Batteriemodule einsetzen, die eine Vielzahl von Batteriemodulgruppen enthalten. Jede Batteriemodulgruppe enthält eine Vielzahl von Batteriezellen, die relativ zueinander gestützt ist und elektrisch zwischen Batteriezellenpolen und Schaltverbindungs-Stromsammelschienen verbunden ist. Die Verpackung dieser Batteriemodulgruppen kann Nutzen von einem strukturellen Energiemanagement ziehen, um die Integrität der Batteriezellen aufrechtzuerhalten.
Um den effektiven Fahrbereich des Kraftfahrzeugs zu maximieren ist es deshalb wünschenswert, die Anzahl von Batteriezellen zu erhöhten, die das Kraftfahrzeug mit sich trägt. Die Batteriezellen sind typischerweise in Module getrennt und an einer Stelle innerhalb des Kraftfahrzeugs installiert. Zu den existierenden Lagerstellen für Batterien zählen die Kraftstofftankzone, der Tunnelbereich (oder Unterboden), unter den Sitzen oder in dem Kofferraumbereich. Zusätzlich kann die Verpackung der Batteriemodule besondere Aufmerksamkeit bezüglich des Aufprall-Energiemanagements und der -Verminderung erfordern.
Zu den existierenden Fahrzeug-Batteriesystemen zählen Verbindungsmodule, um die Batteriemodule mit verschiedenen Steuerungen zu verbinden. Solche Verbindungsmodule erhöhen typischerweise die Größe des Batteriesystems.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug beinhaltet eine elektrische Maschine und ein elektrisches Buszentrum, die mit der elektrischen Maschine verbunden sind. Das elektrifizierte Kraftfahrzeug beinhaltet eine Batteriegruppe, die mit dem elektrischen Buszentrum verbunden ist. Die Batteriegruppe enthält eine Batteriezellen-Modulgruppe und einen Rahmen zum Stützen der Batteriezellen-Modulgruppe. Der Rahmen enthält gegenüberliegende Seitenkomponenten und gegenüberliegende Endplatten. Wenigstens eine gegenüberliegende Endplatte ist eine integrierte Endplatte, die eine Innenwand aufweist, die benachbart der Batteriezellen-Modulgruppe liegt. Die Endplatte enthält ebenfalls eine Außenwand, die eine erste Seite benachbart der Innenwand und eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite aufweist. Die Außenwand beinhaltet eine Verbindungsschnittstelle, die von der zweiten Seite vorragt und wenigstens eine Aussparung durch diese hindurch definiert. Die Endplatte beinhaltet ebenfalls wenigstens einen Steckverbinder, der sich zwischen der Innenwand und der Außenwand bis zu der wenigstens einen Aussparung der Verbindungsschnittstelle erstreckt.
Bei einem weiteren Ansatz beinhaltet eine integrierte Endplatte für eine Batteriegruppe eine Innenwand und eine Außenwand. Die Außenwand weist eine erste Seite benachbart zu der Innenwand und eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite auf. Die Außenwand beinhaltet eine Verbindungsschnittstelle, die von der zweiten Seite vorragt und wenigstens eine Aussparung durch diese hindurch definiert. Die integrierte Endplatte beinhaltet weiterhin wenigstens einen Steckverbinder, der sich zwischen der Innenwand und der Außenwand bis zu der wenigstens einen Aussparung der Verbindungsschnittstelle erstreckt.
Bei einem weiteren Ansatz enthält eine Kraftfahrzeug-Batteriegruppe einen Rahmen zum Stützen einer Batteriezellen-Modulgruppe. Der Rahmen enthält gegenüberliegende Seitenkomponenten und gegenüberliegende Endplatten. Wenigstens eine gegenüberliegende Endplatte beinhaltet eine Innenwand und eine Außenwand, die an der Innenwand befestigt ist und eine vorragende Verbindungsschnittstelle aufweist, die wenigstens eine Aussparung durch diese hindurch definiert. Die wenigstens eine Endplatte beinhaltet wenigstens einen Steckverbinder, der sich zwischen der Innenwand und Außenwand bis zu der wenigstens einen Aussparung der Verbindungsschnittstelle erstreckt.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften elektrifizierten Kraftfahrzeugs.
2 ist eine Perspektivansicht einer Batteriegruppe.
3 ist eine Perspektivansicht einer Batteriegruppe von 2 mit einer Batteriegruppe und einem Verbindungsblock, deren Abdeckungen entfernt sind.
4 ist eine Explosionsansicht einer integrierten Endplatte.
5 ist eine schematische Ansicht einer ersten beispielhaften Batteriegruppe.
6 ist eine schematische Ansicht einer zweiten beispielhaften Batteriegruppe.
7 ist eine schematische Ansicht einer dritten beispielhaften Batteriegruppe.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich sind hierin detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich als Beispiele der Erfindung gelten, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder reduziert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind hierin offenbarte, bestimmte strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern dienen lediglich auf repräsentativer Basis zur Lehre eines Fachmanns auf dem Gebiet, um die vorliegende Erfindung auf verschiedene Arten einzusetzen.
Mit Bezug auf 1 beinhaltet ein beispielhaftes elektrifiziertes Kraftfahrzeug 10 ein Energiesystem, das eine Batteriegruppe 12 aufweist, um eine elektrische Maschine 14 mit Strom zu versorgen. Die Batteriegruppe kann an verschiedenen Stellen positioniert werden, einschließlich unter einem Vordersitz, einem Rücksitz oder einer Stelle hinter dem Rücksitz des Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug 10 beinhaltet Räder 16, die von der elektrischen Maschine 14 angetrieben werden. Die elektrische Maschine 14 erhält elektrischen Strom von einer Batteriegruppe 12 und wandelt den elektrischen Strom in ein Drehmoment um. Wie hierin an anderer Stelle im Einzelnen erörtert, sind eine oder mehrere elektrische Komponenten, wie z. B. ein elektrisches Buszentrum (bussed electrical center - BEC) 18 derart angeordnet, um in Kommunikation mit der Batteriegruppe 12 zu stehen.
Das beispielhafte Kraftfahrzeug 10 ist ein vollelektrifiziertes Kraftfahrzeug und die Batteriegruppe 12 kann durch eine externe Stromquelle (nicht dargestellt) wiederaufgeladen werden. In anderen Beispielen ist das Kraftfahrzeug 10 ein elektrisches Hybrid-Kraftfahrzeug, das die Räder 16 unter Verwendung einer internen Verbrennungsmaschine (nicht dargestellt) anstelle oder zusätzlich zu der elektrischen Maschine 14 selektiv antreibt. In den elektrischen Hybrid-Beispielen kann die elektrische Maschine 14 selektiv als ein Generator arbeiten, um die Batteriegruppe 12 wiederaufzuladen.
Mit Bezug auf 2 kann eine darstellende Batteriegruppe 12 ein Batteriemodul 20 beinhalten. Das Batteriemodul 20 kann ebenfalls als ein Traktionsbatteriemodul bezeichnet werden. Das Batteriemodul 20 enthält eine Abdeckung 24 und eine untere Stützwand 34. Das Batteriemodul enthält bevorzugt eine Verstärkungsstruktur, die durch eine vordere Verstärkungswand 26, eine hintere Verstärkungswand 28, Verstärkungsseitenwände 30, 32 definiert ist. Die vordere Verstärkungswand 26 kann eine Aussparung beinhalten, die derart angepasst ist, um eine Verbindungsschnittstelle 70, die an anderer Stelle im Einzelnen beschrieben wird, aufzunehmen.
Die Batteriegruppe 12 steht mit einer oder mehreren elektrischen Komponenten in Kommunikation, die in einem Verbindungsblockmodul 22 (auch als Verteilerkasten bezeichnet) angeordnet sind. Das Verbindungsblockmodul 22 kann an der Batteriegruppe 12 befestigt sein und von dieser entfernt werden. Bei Ansätzen, in denen eine Verstärkungsstruktur verwendet wird, kann das Verbindungsblockmodul z. B. an der vorderen Verstärkungswand 26 befestigt sein. Bei Ansätzen, in denen keine Verstärkungsstruktur verwendet wird, kann das Verbindungsblockmodul an einer Endplatte eines peripheren Rahmens (z. B. der Endplatte 44 des hierin an anderer Stelle im Einzelnen beschriebenen peripheren Rahmens 42) befestigt sein.
Das Verbindungsblockmodul 22 nimmt bevorzugt eine oder mehrere elektrische Komponenten auf, wie z. B. das BEC 18. Das Verbindungsblockmodul 22 kann ebenfalls oder anstatt dessen verschiedene andere Komponenten enthalten, wie z. B. ein oder mehrere eines elektrischen Batteriesteuermoduls (BECM), ein DC/DC Stromrichtergerät, einen Betriebstrennschalter, ein Gebläse und Leistungsrelais. Das DC/DC Stromrichtergerät kann eine hohe Spannung von den Batteriezellen in eine niedrige Spannung zur Verwendung von den Komponenten und Systemen umwandeln. Das BECM kann als eine Steuerung für die Batteriegruppe 12 fungieren und kann ebenfalls ein elektronisches Überwachungssystem beinhalten, das die Temperatur und den Ladungszustand jeder der Batteriezellen verwaltet. Das BECM kann Eingabesignale von verschiedenen Steuerungssystemen, Prozessinformationen, die in den Eingabesignalen enthalten sind, empfangen und entsprechende Steuerungssignale als Reaktion darauf generieren. Diese Steuerungssignale können die verschiedenen Komponenten aktivieren und/oder deaktivieren. Die Batteriegruppe 12 kann beispielsweise einen Temperatursensor (nicht dargestellt) aufweisen, wie z. B. einen Thermistor oder einen anderen Temperaturmesser. Der Temperatursensor kann in Kommunikation mit dem BECM stehen, um Temperaturdaten bezüglich der Batteriegruppe 12 bereitzustellen. Der Temperatursensor kann sich ebenfalls an den oder benachbart zu den Batteriezellen innerhalb der Batteriegruppe 12 befinden. Es wird ebenfalls in Erwägung gezogen, dass mehr als ein Temperatursensor verwendet werden kann, um die Temperatur der Batteriezellen zu überwachen.
Mit Bezug auf 3 beinhaltet die Batteriegruppe 12 Batteriezellen-Modulgruppen 40a und 40b (die insgesamt als „Batteriezellen-Modulgruppen 40“ bezeichnet werden). Die Batteriezellen-Modulgruppen 40 können ebenfalls als Zellenstapel oder als erste und zweite Zellenstapel bezeichnet werden. Jede Batteriezellen-Modulgruppe kann einzelne Batteriezellen beinhalten. Die Batteriezellen, die prismatische Zellen sein können, können elektrochemische Zellen beinhalten, die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Prismatische Zellen können ein Dosengehäuse, eine positive Elektrode (Kathode) und eine negative Elektrode (Anode) beinhalten. Ein Elektrolyt kann es Ionen erlauben, sich während einer Entladung zwischen der Anode und Kathode zu bewegen und dann während dem Wiederaufladen zurückzukehren. Die Batteriezellen-Modulgruppen 40 können in elektrischer Kommunikation mit dem BEC, BECM, DC/DC-Stromrichtergerät und anderen Kraftfahrzeugkomponenten stehen. Pole können es z. B. dem Strom erlauben, zur Verwendung durch die Kraftfahrzeugkomponenten aus den Zellen zu strömen. Wenn in einer Gruppe mit mehrfachen Batteriezellen positioniert, können die Pole jeder Batteriezelle mit gegenüberliegenden Polen (positive und negative) benachbart zueinander ausgerichtet werden, um eine Reihenschaltung zwischen den mehrfachen Batteriezellen zu ermöglichen.
Stromsammelschienen können verwendet werden, um die Fertigstellung der Reihenschaltung zwischen benachbarten Batteriezellen oder Gruppen von Batteriezellen, die nebeneinander liegen, zu unterstützen. Die Zellen oder Gruppen von Batterien können auch parallel geschaltet werden. Es können verschiedene Batteriegruppen-Konfigurationen zur Verfügung stehen, um sich mit einzelnen Kraftfahrzeugvariablen zu befassen, einschließlich der hierin weiter beschriebenen Verpackungsauflagen und Stromerfordernissen. Die Batteriezellen können mit einem Thermalverwaltungssystem erwärmt und/oder gekühlt werden. Zu den Beispielen von Thermalverwaltungssystemen zählen Klimaanlagen, Flüssigkeitskühlsysteme und eine Kombination aus Luft- und Flüssigkeitssystemen.
Ein peripherer Rahmen 42 stützt und hält die Batteriezellengruppen 40. Der Rahmen 42 kann integral gebildete und diskrete periphere Komponenten enthalten, wie z. B. die vorderen Endplatte 44, hintere Endplatte 46 und Seitenkomponenten 48, 50. Die Endplatten 44, 46 können konfiguriert sein, um entgegengesetzte Längskompressionskräfte, oder Klemmlasten, auf die Batteriezellengruppe 40 auszuüben. Auf diese Weise definieren die vordere Endplatte 44, die Batteriezellengruppe 40 und die hintere Endplatte 46 einen Kompressionslastweg.
Die Seitenkomponenten 48, 50 können ähnlich konfiguriert sein, um entgegengesetzte Seitenkompressionskräfte, oder Klemmlasten, auf die Batteriezellengruppen 40 auszuüben. Die vordere Endplatte 44 kann an dem peripheren Rahmen 42 durch einen beliebigen geeigneten Ansatz befestigt werden. Die vordere Endplatte 44 kann an den Enden der Seitenkomponenten 48, 50 durch Befestigungselemente gesichert werden. Bei einem Ansatz kann die vordere Endplatte 44 entfernbar an den peripheren Rahmen 42 gesichert werden. Bei einem weiteren Ansatz kann die vordere Endplatte 44 permanent an den peripheren Rahmen 42 gesichert werden. Andere Ansätze zum Sichern der vorderen Endplatte 44 an Ort und Stelle können ausdrücklich in Erwägung gezogen werden.
Mit Bezug auf 4 ist die vordere Endplatte bevorzugt eine integrierte Endplatte 60. Die integrierte Endplatte 60 kann eine mehrteilige Komponente sein, die eine Innenwand 62 und eine Außenwand 64 aufweist. In der konfigurierten Form ist die Innenwand 62 bevorzugt benachbart einer Batterie der Batteriezellengruppe 40 derart angeordnet, dass die integrierte Endplatte 60, die Batteriezellengruppe 40 und eine gegenüberliegende Endplatte (z. B. Endplatte 46) einen Kompressionslastweg definieren. Es wird daher bevorzugt, dass eine oder beide der Innenwand 62 und der Außenwand 64 aus einem isolierenden Material gebildet sind, wie z. B. Kunststoff. Auf diese Weise können die Innenwand 62 und Außenwand 64 kombiniert werden, um eine Kunststoff-Endplatte zum Ausüben einer Längskompressionskraft und ein Kunststoffgehäuse für Verbindungskomponenten zu bilden, wie hierin an anderer Stelle im Einzelnen beschrieben. Die Innenwand 62 kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Ansatzes an der Außenwand 64 gesichert werden, wie z. B. einer Schnappverbindungs-Übergangspassung oder mechanischen Befestigungselementen.
Die Außenwand 64 beinhaltet eine Verbindungsschnittstelle 70, die z. B. eine Hochspannungs-Schnittstelle 72 und eine Niederspannungs-Schnittstelle 74 enthalten kann. Die Hoch- und Niederspannungs-Schnittstellen 72, 74 sind bevorzugt wenigstens teilweise durch Aussparungen definiert, die sich durch die Verbindungsschnittstelle 70 erstrecken. Die Verbindungsschnittstelle 70 ragt bevorzugt von einer Oberfläche der Außenwand 64 der integrierten Endplatte 60 derart vor, sodass die Verbindungsschnittstelle 70 in das Verbindungsblockmodul 22 einrasten kann, wie in 2 gezeigt. Bei einem Ansatz ist die Verbindungsschnittstelle 70 integral mit der Außenwand 64 gebildet. Bei einem weiteren Ansatz (nicht dargestellt) ist die Schnittstelle eine diskrete Komponente, die innerhalb einer Aussparung der Außenwand 64 angeordnet ist und sich durch diese hindurch erstreckt. Bei einem weiteren Ansatz (nicht dargestellt) ist die Verbindungsschnittstelle eine vertiefte Schnittstelle, die in einer Aussparung der Außenwand angeordnet ist.
Ein oder mehrere Hochspannungsverbinder 80 können zwischen der Innenwand 62 und der Außenwand 64 angeordnet sein und sich bis zur Verbindungsschnittstelle 70 der Außenwand 64 erstrecken. Die Hochspannungsverbinder 80 stehen mit der Hochspannungsschnittstelle 72 der Verbindungsschnittstelle 70 in Kommunikation. Die Hochspannungsverbinder 80 können sich z. B. in die Aussparungen erstrecken, welche die Hochspannungs-Schnittstelle 72 der Verbindungsschnittstelle 70 definieren. Die Hochspannungsverbinder 80 sind derart angeordnet, um elektrischen Strom von den Batteriezellengruppen 40 (z. B. durch Zwischenschaltungs-Stromsammelschienen) durch die Hochspannungs-Schnittstelle 72 der Verbindungsschnittstelle 70 an eine oder mehrere elektrische Komponenten zu übertragen, die in dem Verbindungsblockmodul 22 angeordnet sind (z. B. BEC 18). Die Hochspannungsverbinder 80 sind bevorzugt Steckdosen für ein elektrisches Kontaktsystem der Steckverbindungsart und sind bevorzugt für Anwendungen von 30 Ampere oder mehr geeignet.
Ein oder mehrere Niederspannungsverbinder 82 können zwischen der Innenwand 62 und der Außenwand 64 angeordnet sein und sich bis zur Verbindungsschnittstelle 70 der Außenwand 64 erstrecken. Die Niederspannungsverbinder 82 stehen mit der Niederspannungsschnittstelle 74 der Verbindungsschnittstelle 70 in Kommunikation. Die Niederspannungsverbinder 82 können sich z. B. in die Aussparungen erstrecken, welche die Niederspannungs-Schnittstelle 74 der Verbindungsschnittstelle 70 definieren. Die Niederspannungsverbinder 82 sind derart angeordnet, um elektrischen Strom zwischen einer elektrischen Komponente (z. B BEC 18) oder einer anderen Batterie- oder Fahrzeugsystemsteuerung durch die Niederspannungs-Schnittstelle 74 der Verbindungsschnittstelle 70 an die Batteriezellengruppen 40 zu übertragen. Auf diese Weise kann Komponenten, wie z. B. Leiterplatten und/oder Steuerungen, die direkt mit den Batteriezellengruppen 40 verbunden sind, Niederspannungsstrom bereitgestellt werden. Schaltschütze, welche die Batteriegruppe 12 elektrisch mit dem Kraftfahrzeug 10 verbinden und von diesem trennen, können ebenfalls durch die Niederspannungs-Schnittstelle 74 der Verbindungsschnittstelle 70 mit Strom versorgt werden. Die Niederspannungsverbinder 82 können z. B. Flachsteckerhülsen zur Aufnahme von leitfähigen Flachsteckern sein.
Die Hochspannungsverbinder 80 und/oder die Niederspannungsverbinder 82 erstrecken sich bevorzugt entlang einer oberen Fläche der Innenwand 62 und nach unten an einer Innenfläche der Innenwand 62. Die Außenwand 64 kann einen oder mehrere Einschnitte (z. B. Einschnitte 64a) zur Aufnahme der Hochspannungsverbinder 80 und/oder einen oder mehrere Einschnitte (z. B. Einschnitte 64b) zur Aufnahme der Niederspannungsverbinder 82 beinhalten. Auf diese Weise kann eine Innenfläche der Außenwand 64 bündig gegen eine Innenfläche der Innenwand 62 sitzen. Bei anderen Ansätzen (nicht dargestellt) kann die Innenwand 62 ähnlich mit aufnehmenden Einschnitten bereitgestellt sein.
Die Integration der Hochspannungsverbinder 80 mit der Hochspannungs-Schnittstelle 72 der Verbindungsschnittstelle 70 und/oder der Niederspannungsverbinder 82 mit der Niederspannungs-Schnittstelle 74 erlaubt es dem Batteriemodul 20, in einer endgültigen Konfiguration (z. B. durch die Abdeckung 24 und entsprechende Befestigungselemente) ausreichend abgedichtet zu sein. Auf diese Weise kann eine Wartung an verschiedenen Komponenten der Batteriegruppe 12 ohne den Bedarf eines Benutzers, in den Innenraum des Batteriemodulgehäuses 20 der Batteriezellengruppen 40 gelangen zu müssen, durchgeführt werden. Auf diese Weise kann die Häufigkeit einer Interaktion des Endverbrauchers mit den Batteriezellengruppen 40 reduziert werden.
Die integrierte Endplatte 60 stellt ebenfalls eine vereinfachte Verbindung und Trennung des Batteriemoduls 20 durch die Verbindungsschnittstelle 70 mit den Komponenten bereit, die in dem Verbindungsblockmodul 22 bereitgestellt sind. Die anfängliche Installationszeit und Kosten können somit reduziert werden. Weiterhin können ebenfalls darauffolgende Wartungszeit und Kosten reduziert werden, da Kundendiensttechniker das Batteriemodul 20 bei der Durchführung einer Wartung an der Batteriegruppe 12 rasch verbinden und von dem Verbindungsblockmodul 22 trennen können.
Weiterhin kann durch Integrieren der Hochspannungsverbinder 80 mit der Hochspannungs-Schnittstelle 72 der Verbindungsschnittstelle 70 und der Niederspannungsverbinder 82 mit der Niederspannungs-Schnittstelle 74 die vertikale Höhen- und horizontale Einbaufläche des Batteriemoduls 20 reduziert werden. Der Bedarf an separaten Verbindungskabeln und Verbindungsmodulen (wie in bekannten Batteriesystemen bereitgestellt), um die Batteriezellengruppen 40 mit den Batteriesteuerungsmodulen zu verbinden, fällt z. B. aus.
Weiterhin kann bei den hierin beschriebenen Ansätzen, bei denen eine oder beide von der Innenwand 62 und der Außenwand 64 der integrierten Endplatte 60 aus einem Kunststoff bestehen, die integrierte Endplatte 60 eine verbesserte Wärmeintegrität der einzelnen Zellen der Batteriezellengruppen 40 bereitstellen. Die Kunststoffmaterialien der integrierten Endplatte 60 weisen z. B. einen niedrigeren Wärmeübertragungskoeffizienten im Vergleich zu bekannten Endplatten auf, die aus wärmeleitenden Metallen gebildet sind. Auf diese Weise kann ein Temperaturabfall der Batteriezelle oder -zellen direkt neben der Innenwand 62 reduziert werden, um die Batterieleistung insgesamt zu verbessern.
Bei einem weiteren Ansatz (nicht dargestellt) kann die integrierte Endplatte eine einteilige Komponente sein. Die integrierte Endplatte kann eine Hochspannungs-Schnittstelle und/oder eine Niederspannungs-Schnittstelle beinhalten. Bei diesem Ansatz können Hochspannungsverbinder und/oder Niederspannungsverbinder in die integrierte Endplatte eingesetzt werden, um mit den entsprechenden Spannungs-Schnittstellen zu kommunizieren.
Bei einem weiteren Ansatz (nicht dargestellt) kann die Batteriegruppe mit mehrfachen integrierten Platten bereitgestellt sein. In einem Beispiel können beide gegenüberliegenden Endplatten integrierte Endplatten sein. In einem weiteren Beispiel können eine oder mehrere Seitenkomponenten und eine oder mehrere Endplatten integrierte Platten sein. Auf diese Weise kann die Batteriegruppe mit mehrfachen Platten bereitgestellt sein, um die hierin beschriebenen Vorteile bereitzustellen.
Mit Bezug auf FIG. 5-7 können verschiedene Kombinationen aus Hochspannungsverbindern und Niederspannungsverbindern in die Batteriegruppe eingebaut werden, um sich durch die Verbindungsschnittstelle des integrierten Verbinders zu erstrecken.
Mit Bezug auf 5 beinhaltet eine erste beispielhafte Batteriegruppe 100 eine integrierte Endplatte 102, die zwischen einer benachbarten Batteriezelle 104 einer Batteriezellengruppe und einer Verstärkungswand 106 angeordnet ist. Die Batteriegruppe 100 enthält eine erste Dichtung 108 zwischen der integrierten Endplatte 102 und der vorderen Verstärkungswand 106. Die Batteriegruppe 100 enthält ebenfalls eine zweite Dichtung 110 zwischen einer Verbindungsschnittstelle 112 der integrierten Endplatte 102 und einer elektrischen Komponente 114 (wie z.B. BEC 18). Bei diesem Ansatz erstreckt sich ein Hochspannungsverbinder 116 durch die integrierte Endplatte 102, um die Batteriezellengruppe an die elektrische Komponente 114 an einer Verbindungsschnittstelle 118 der elektrischen Komponente 114 elektrisch zu koppeln. Der Hochspannungsverbinder 116 kann einen Steckdosenkontakt zur Aufnahme eines leitfähigen Steckers enthalten.
Mit Bezug auf 6 enthält eine zweite beispielhafte Batteriegruppe 120 eine integrierte Endplatte 102, die zwischen einer benachbarten Batteriezelle 104 einer Batteriezellengruppe und einer vorderen Verstärkungswand 106 angeordnet ist. Die Batteriegruppe 100 enthält eine erste Dichtung 108 zwischen der integrierten Endplatte 102 und der vorderen Verstärkungswand 106. Die Batteriegruppe 100 enthält ebenfalls eine zweite Dichtung 110 zwischen einer Verbindungsschnittstelle 112 der integrierten Endplatte 102 und einer elektrischen Komponente 114 (wie z. B. BEC 18). Bei diesem Ansatz erstreckt sich ein Niederspannungsverbinder 122 durch die integrierte Endplatte 102, um die Batteriezellengruppe an die elektrische Komponente 114 an einer Verbindungsschnittstelle 118 der elektrischen Komponente 114 elektrisch zu koppeln. Der Niederspannungsverbinder 122 kann eine Hülse zur Aufnahme eines leitfähigen Flachsteckers enthalten.
Mit Bezug auf 7 enthält eine dritte beispielhafte Batteriegruppe 130 eine integrierte Endplatte 102, die zwischen einer benachbarten Batteriezelle 104 einer Batteriezellengruppe und einer vorderen Verstärkungswand 106 angeordnet ist. Die Batteriegruppe 100 enthält eine erste Dichtung 108 zwischen der integrierten Endplatte 102 und der vorderen Verstärkungswand 106. Die Batteriegruppe 100 enthält ebenfalls eine zweite Dichtung 110 zwischen einer Verbindungsschnittstelle 112 der integrierten Endplatte 102 und einer elektrischen Komponente 114 (wie z. B. BEC 18). Bei diesem Ansatz erstrecken sich sowohl der Hochspannungsverbinder 116 als auch der Niederspannungsverbinder 122 durch die integrierte Endplatte 102, um die Batteriezellengruppe an die elektrische Komponente 114 an einer Verbindungsschnittstelle 118 der elektrischen Komponente 114 elektrisch zu koppeln.
Während vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist nicht vorgesehen, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Stattdessen gilt der in der Beschreibung verwendete Wortlaut als ein beschreibender Wortlaut, anstatt als eine Einschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale der verschiedenen implementierenden Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims

Integrierte Endplatte für eine Batteriegruppe, umfassend: eine Innenwand; eine Außenwand, die eine erste Seite benachbart der Innenwand und eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite aufweist, wobei die Außenwand eine Verbindungsschnittstelle beinhaltet, die von der zweiten Seite vorragt und wenigstens eine Aussparung durch diese hindurch definiert; und wenigstens einen elektrischen Verbinder, der sich zwischen der Innenwand und der Außenwand bis zu der wenigstens einen Aussparung der Verbindungsschnittstelle erstreckt.
Integrierte Endplatte nach Anspruch 1, wobei sich der wenigstens eine elektrische Verbinder von einer oberen Region der Innenwand entlang einer ersten Seite der Innenwand erstreckt und wobei sich die erste Seite der Innenwand neben der ersten Seite der Außenwand befindet.
Integrierte Endplatte nach Anspruch 2, wobei die Außenwand an der Innenwand gesichert ist, um wenigstens einen Abschnitt des wenigstens einen elektrischen Verbinders zwischen der ersten Seite der Innenwand und der ersten Seite der Außenwand einzufassen.
Integrierte Endplatte nach Anspruch 1, wobei die Außenwand wenigstens einen Einschnitt in der ersten Seite beinhaltet und wobei der Einschnitt derart angepasst ist, um den wenigstens einen elektrischen Verbinder aufzunehmen.
Integrierte Endplatte nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine elektrische Verbinder einen Hochspannungsverbinder zum Übertragen von elektrischem Strom von einer Batteriezellengruppe benachbart der Innenwand an ein elektrisches Buszentrum, das benachbart der Außenwand angeordnet ist, beinhaltet.
Integrierte Endplatte nach Anspruch 5, wobei der Hochspannungsverbinder einen Steckdosenkontakt zur Aufnahme eines leitfähigen Steckers beinhaltet.
Integrierte Endplatte nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine elektrische Verbinder einen Niederspannungsverbinder zum Übertragen von elektrischem Strom von einem elektrischen Buszentrum, das benachbart der Außenwand angeordnet ist, zu einer elektrischen Komponente, die mit einer Batteriezellengruppe verbunden ist, die benachbart der Innenwand angeordnet ist, beinhaltet.
Integrierte Endplatte nach Anspruch 7, wobei der Niederspannungsverbinder eine Hülse zur Aufnahme eines leitfähigen Flachsteckers beinhaltet.
Integrierte Endplatte nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine elektrische Verbinder Folgendes umfasst: einen Hochspannungsverbinder zum Übertragen von elektrischem Strom von einer Batteriezellengruppe, die benachbart der Innenwand angeordnet ist, zu einem elektrischen Buszentrum, das benachbart der Außenwand angeordnet ist; und einen Niederspannungsverbinder zum Übertragen von elektrischem Strom von dem elektrischen Buszentrum zu einer elektrischen Komponente, die mit der Batteriezellengruppe verbunden ist.