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EINLEITUNG
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Verschiedene Batterien, einschließlich Lithiumionen-, Bleisäure- und Nickelmetallhydridvarianten können konfiguriert sein, herkömmliche Verbrennungsmotoren (ICE) für Fahrzeug- und damit im Zusammenhang stehende Transportanwendungen zu ergänzen oder zu ersetzen. Die Fähigkeit Energie sowohl aus stationären und tragbaren Quellen als auch aus zurückgewonnener kinetischer Energie, die vom Fahrzeug und seinen Komponenten bereitgestellt wird, passiv zu speichern, prädestiniert Batterien (im Allgemeinen) und wiederaufladbare Batterien (im Spezifischen), als Teil eines Antriebssystems für Pkw, Lkw, Busse, Motorräder und ähnliche Fahrzeugplattformen eingesetzt zu werden. In einer Form, die sich für Fahrzeuganwendungen eignet, weisen die Batterien die Form einer im Allgemeinen dünnen rechteckigen Zelle mit positiven und negativen davon ausgehenden Spannungsanschlüssen auf; mehrere solche Batterien können in größeren Baugruppen kombiniert werden - einschließlich Modulen, die wiederum in ein komplettes System, das als ein Batterie-Pack bekannt ist, geformt sein können - um die erwünschte Sollleistung zu erbringen.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Batterieabschnittrahmen ist vorgesehen und beinhaltet eine erste polymere Endplatte, eine zweite polymere Endplatte, und eine Vielzahl (n) von polymeren planaren Partitionen, die sich zwischen der ersten Endplatte und der zweiten Endplatte erstrecken und prismatische Batteriehohlräume definieren (n-1). Jeder Hohlraum ist in der Lage, eine Vielzahl von gestapelten Batteriezellen zu empfangen. Die Vielzahl von planaren Partitionen kann jeweils eine Vielzahl von polymeren sich wiederholenden Abstandshaltern sein. Der Batterieabschnittrahmen kann ferner mindestens eine Schraube beinhalten, die jeder der Vielzahl von sich wiederholenden Abstandshaltern entspricht, wobei jede Schraube die erste Endplatte, die zweite Endplatte und die entsprechende Vielzahl von sich wiederholenden Abstandhaltern in einer im Wesentlichen fixierten Orientierung aufrechterhalten kann. Der Batterieabschnittrahmen kann ferner eine Vielzahl von Kühlplatten beinhalten, wobei jeder polymere sich wiederholende Abstandshalter jeder planaren Partition einer Kühlplatte entspricht, und wobei jede Kühlplatte sich durch eine Vielzahl von prismatischen Batteriehohlräumen erstreckt. Der Batterieabschnittrahmen kann ferner eine Vielzahl von Schrauben beinhalten, wobei die Schrauben die polymeren sich wiederholenden Abstandshalter jeder planaren Partition und die Kühlplatten über ausgerichtete Öffnungen in jeder der sich wiederholenden Abstandshalter und Kühlplatten an die erste polymere Endplatte und die zweite polymere Endplatte befestigen. Die erste polymere Endplatte, die zweite polymere Endplatte und die Vielzahl von polymeren planaren Partitionen kann aus Polyphthalamid, Polyarylamid, Poly[imino(1,6-dioxohexamethylen)-iminohexamethylen], oder Poly(hexano-6-lactam) hergestellt sein. Die erste polymere Endplatte, die zweite polymere Endplatte und die Vielzahl von polymeren planaren Partitionen kann aus Polyphthalamid, Polyarylamid, Poly[imino(1,6-dioxohexamethylen) iminohexamethylen], Poly(hexano-6-lactam), Polyphthalamid, Polyarylamid, Poly[imino(1,6-dioxohexamethylen)-iminohexamethylene], Poly(hexano-6-lactam), Acrylonitril-butadien-styren, Polymethyl-methacrylat, einem oder mehreren Cycloolefin-copolymeren, einem oder mehreren flüssigen Kristallpolymeren, Polyoxymethylen, einem oder mehreren Polyacrylaten, Polyacrylonitril, einem oder mehreren Polyamid-imiden, einem oder mehreren Polyaryletherketonen (z. B., Polyetheretherketon, Polyetherketoneketon), Polybutadien, Polybutylen, Polybutylen-terephthalat, einem oder mehreren Chlorofluoropolymeren z. B., Polychlorotrifluoroethylen), Polyethylen-terephthalat, Polycyclohexylen-dimethylen-terephthalat, einem oder mehreren Polycarbonaten, einem oder mehreren Polyhydroxyalkanoaten, einem oder mehreren Polyketonen, Polyetherimid, einem oder mehreren Polysulfonen, einem oder mehreren Polyimiden, Polyphenylenoxid, Polyphenylensulfid, Polypropylen, und/oder Polyethylen hergestellt sein. Die erste polymere Endplatte, die zweite polymere Endplatte, und die Vielzahl von polymeren planaren Partitionen können aus einem verstärkten Polymer hergestellt sein.
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Ein Batterie-Pack ist vorgesehen und beinhaltet eine erste polymere Endplatte, eine zweite polymere Endplatte, die in Bezug auf die erste Endplatte im Wesentlichen planar ist, wobei eine erste polymere planare Partition in der Nähe des ersten Endes der ersten Endplatte und des ersten Endes der zweiten Endplatte befestigt wird, eine zweite polymere planare Partition in der Nähe des zweiten Endes der ersten Endplatte und des zweiten Endes der zweiten Endplatte befestigt wird, eine oder mehrere polymere mittlere planare Partitionen an die erste Endplatte und die zweite Endplatte zwischen der ersten polymeren planaren Partition und der zweiten polymeren planaren Partition befestigt werden, wobei die erste planare Partition, die zweite planare Partition und die Vielzahl von mittleren planaren Partitionen eine Vielzahl von prismatischen Batteriehohlräumen definieren und eine Vielzahl von Batteriezellenstapel eine Vielzahl von Batteriezellen umfasst, wobei jeder Stapel eine der prismatischen Batteriehohlräume besetzt. Jeder Batteriezellstapel ist in Bezug zur ersten Endplatte und der zweiten Endplatte im Wesentlichen planar angeordnet. Jeder Batteriezellstapel kann ferner eine oder mehrere Kühlplatten und/oder Schaumstoffpolster beinhalten, die zwischen angrenzenden Batteriezellen angeordnet sind. Eine oder mehrere Kühlplatten einer Vielzahl von Batteriezellstapel können eine einzelne gemeinsame Kühlplatte sein. Die Vielzahl der polymeren planaren Partitionen kann jeweils eine Vielzahl von polymeren sich wiederholenden Abstandshaltern sein. Die sich wiederholenden Abstandshalter können in einen oder mehreren angrenzenden sich wiederholenden Abstandshaltern, die erste Endplatte und/oder die zweite Endplatte hineingreifen. Der Batterie-Pack kann ferner mindestens eine Schraube beinhalten, die jeder der Vielzahl von sich wiederholenden Abstandshaltern entspricht, wobei jede Schraube die erste Endplatte, die zweite Endplatte und die entsprechenden Abstandshalter in einer im Wesentlichen fixierten Ausrichtung aufrechterhalten können. Jeder sich wiederholende Abstandshalter einer planaren Partition kann eine Vielzahl von ausgerichteten Öffnungen beinhalten, und eine Vielzahl von entsprechenden Schrauben kann die ausgerichteten Öffnungen besetzen und die sich wiederholenden Abstandshalter an die erste Endplatte und die zweite Endplatte befestigen. Jeder Abstandshalter aus der Vielzahl von polymeren sich wiederholenden Abstandshaltern kann einer vollständigen oder teilweisen Batterieeinheit entsprechen, wobei eine vollständige Batterieeinheit einen geordneten Stapel einer ersten Batteriezelle, eine Kühlplatte, eine zweite Batteriezelle und ein Schaumstoffpolster beinhaltet. Die erste polymere Endplatte, die zweite polymere Endplatte und die Vielzahl von polymeren planaren Partitionen kann aus Polyphthalamid, Polyarylamid, Poly[imino(1,6-dioxohexamethylen)-iminohexamethylen], oder Poly(hexano-6-lactam) hergestellt sein. Die erste polymere Endplatte, die zweite polymere Endplatte und die Vielzahl von polymeren planaren Partitionen kann aus Polyphthalamid, Polyarylamid, Poly[imino(1,6-dioxohexamethylen) iminohexamethylen], Poly(hexano-6-lactam), Polyphthalamid, Polyarylamid, Poly[imino(1,6-dioxohexamethylen)-iminohexamethylene], Poly(hexano-6-lactam), Acrylonitril-butadien-styren, Polymethyl-methacrylat, einem oder mehreren Cycloolefin-copolymeren, einem oder mehreren flüssigen Kristallpolymeren, Polyoxymethylen, einem oder mehreren Polyacrylaten, Polyacrylonitril, einem oder mehreren Polyamid-imiden, einem oder mehreren Polyaryletherketonen (z. B., Polyetheretherketon, Polyetherketoneketon), Polybutadien, Polybutylen, Polybutylen-terephthalat, einem oder mehreren Chlorofluoropolymeren z. B., Polychlorotrifluoroethylen), Polyethylen-terephthalat, Polycyclohexylen-dimethylen-terephthalat, einem oder mehreren Polycarbonaten, einem oder mehreren Polyhydroxyalkanoaten, einem oder mehreren Polyketonen, Polyetherimid, einem oder mehreren Polysulfonen, einem oder mehreren Polyimiden, Polyphenylen-oxid, Polyphenylensulfid, Polypropylen, und/oder Polyethylen hergestellt sein. Die erste polymere Endplatte, die zweite polymere Endplatte und die Vielzahl von polymeren planaren Partitionen können aus einem Polyamidwerkstoff bestehen. Die erste polymere Endplatte, die zweite polymere Endplatte, und die Vielzahl von polymeren planaren Partitionen können aus einem Polymer bestehen, das mit einem oder mehreren aus entweder Glasfaser, Kohlenstofffasern oder Harz verstärkt sein kann. Der Batterie-Pack kann ein Fahrzeug mit Strom versorgen.
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Weitere Zwecke, Vorteile und neuartige Merkmale der Ausführungsformbeispiele ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den beigefügten Zeichnungen.
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Figurenliste
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- 1 veranschaulicht eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Batterieabschnittrahmens gemäß einer oder mehreren Anführungsformen;
- 2 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Batterieabschnittrahmens gemäß einer oder mehreren Anführungsformen;
- 3A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines sich wiederholenden Abstandshalters gemäß einer oder mehreren anderen Ausführungsformen;
- 3B veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines sich wiederholenden Abstandshalters gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
- 4 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Innenfläche einer Endplatte gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
- 5 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Außenfläche einer Endplatte gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
- 6 veranschaulicht eine Explosionsdarstellung eines Batterieabschnitts gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
- 7 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Kühlplatte gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
- 8 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Batterieabschnittrahmens gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
- 9 veranschaulicht eine Explosionsdarstellung eines Batterieparks gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können größer oder kleiner dargestellt sein, um die Einzelheiten bestimmter Komponenten zu veranschaulichen. Folglich sind die hierin offenbarten aufbau- und funktionsspezifischen Details nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachleuten die verschiedenen Arten und Weisen der Nutzung der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Wie der Fachleute verstehen, können verschiedene Merkmale, die mit Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen und Implementierungen erwünscht sein.
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1 veranschaulicht eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Batterieabschnittrahmens 100 und 2 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Batterieabschnittrahmens 100. Der Batterieabschnittrahmen 100 beinhaltet eine erste Endplatte 1 und eine zweite Endplatte 2, die sich zwischen einem ersten Ende 3 und einem zweiten Ende 4 des Batterieabschnittrahmens 100 erstrecken. Die erste Endplatte 1 und die zweite Endplatte 2 können, wie nachfolgend beschrieben, polymer sein. Eine Vielzahl vom planaren Partitionen erstreckt sich zwischen der ersten Endplatte 1 und der zweiten Endplatte 2. Insbesondere kann ein Batterieabschnittrahmen 100 eine erste planare Partition 5 umfassen, die in der Nähe des ersten Endes 3 der ersten Endplatte 1 und der zweiten Endplatte 2 angebracht sein kann und sich dazwischen erstrecken kann, und eine zweite planare Partition 6, die sich in der Nähe des zweiten Endes 4 der ersten Endplatte 1 und der zweiten Endplatte 2 angebracht sein kann und sich dazwischen erstrecken kann. Der Batterieabschnittrahmen 100 kann ferner eine oder mehrere mittlere planare Partitionen 7 beinhalten, die zwischen der ersten Endplatte 1 in der zweiten Endplatte 2 angebracht sind und sich dazwischen erstrecken. Die mittleren planaren Partitionen 7 sind in Bezug zur ersten planaren Partition 5 und zur zweiten planaren Partition 6 im Allgemeinen planar und sind dazwischen angeordnet. Zusammen definiert die Vielzahl (n) der planaren Partitionen (z. B. erste planare Partition 5, zweite planare Partition 6, und wahlweise eine oder mehrere mittlere planare Partitionen 7) (n-1) Batteriehohlräume 8. Die Endplatten 1, 2 können im Wesentlichen zueinander planar sein und die planaren Partitionen können im Allgemeinen in senkrechter Ausrichtung dazu angeordnet sein. Dementsprechend können der eine und die mehreren Batteriehohlräume 8 im Wesentlichen prismatisch sein. Die Länge L, die Breite B und die Höhe H der ersten Endplatte 1 und der zweiten Endplatte 2 und entsprechend des Batterieabschnittrahmens 100 sind in 2 veranschaulichend definiert, um einen Referenzrahmen bereitzustellen, wenn entsprechende Komponenten nachstehend beschrieben werden. Die Höhe H definiert im Allgemeinen einen höchsten Punkt T und einen Boden B.
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Die Vielzahl der planaren Partitionen kann jeweils eine Vielzahl von sich wiederholenden Abstandshaltern 20, wie in 1 gezeigt, umfassen. Die Vielzahl von sich wiederholenden Abstandshaltern 20 kann, wie nachfolgend beschrieben, polymer sein. 3A-B veranschaulichen perspektivische Ansichten eines sich wiederholenden Abstandshalters 20. Der sich wiederholende Abstandshalter 20 wird als im Allgemeinen rechteckig gezeigt, obwohl andere geometrische Konfigurationen praktikabel sind, und ist durch eine erste Fläche 21 und eine zweite Fläche 22 definiert. Eine Vielzahl von sich wiederholenden Abstandshaltern 20 kann ineinandergreifende Merkmale, wie Vertiefungen 23 und Vorsprünge 24 beinhalten, um mit anderen sich wiederholenden Abstandshaltern 20, der ersten Endplatte 1, und/oder der zweiten Endplatte 2 einzurasten. 4-5 veranschaulichen jeweils die Innenfläche 10 und die Außenfläche 11 einer Endplatte, wie einer ersten Endplatte 1 oder einer zweiten Endplatte 2. Der polymere Charakter der ersten Endplatte 1 und der zweiten Endplatte 2 verhilft der Einbeziehung von Zellerfassungsbefestigungsmerkmalen an jedem Ort. Wie in 4 gezeigt können die erste Endplatte 1 und/oder die zweite Endplatte 2 ineinandergreifende Merkmale 13 umfassen, die konfiguriert sind, mit den ineinandergreifenden Merkmalen (z. B. Vertiefung 23, Vorsprung 24) von sich wiederholenden Abstandshaltern 20 zusammenzuwirken. Die ineinandergreifenden Merkmale 13, können zum Beispiel Pressverbindungen umfassen. Auf ähnliche Weise können die Vertiefungen 23 und Vorsprünge 24 sich wiederholende Abstandshalter Pressverbindungen umfassen. Die sich wiederholenden Abstandhalter 20, die erste Endplatte 1, die zweite Endplatte 2 können in einer im Wesentlichen fixierten Ausrichtung (z. B. wie in 2 gezeigt) über Schrauben 12 aufrechterhalten werden. Zum Beispiel kann mindestens eine Schraube 12 einer Vielzahl von sich wiederholenden Abstandshaltern 20 entsprechen, die eine gemeinsame planare Partition ausbilden. Im nicht beschränkenden Beispiel, wie in 1 gezeigt, entsprechen die zwei Schrauben 12 einer ersten planaren Partition 5 und befestigen diese an die erste Endplatte 1 und die zweite Endplatte 2. Zusammen mit derartigen Merkmalen kann jeder sich wiederholende Abstandshalter 20 eine oder mehrere Öffnungen 25 umfassen, die an die Öffnungen 25 anderer sich wiederholende Abstandhalter 20 einer gemeinsamen planaren Partition ausgerichtet sind. Ein Satz von ausgerichteten Öffnungen 25 kann eine Schraube 12 aufnehmen; die Schraube 12 kann ferner eine ausgerichtete Öffnung 15 der ersten Endplatte 1 und/oder der zweiten Endplatte 2 besetzen. Wie veranschaulicht, entspricht jede planare Partition (z. B. eine Vielzahl von sich wiederholenden Abstandshaltern 20) zwei Schrauben 12 und/oder ist in der Lage, diese aufzunehmen, obwohl die planaren Partitionen einer einzigen Schraube 12 oder drei oder mehreren Schrauben 12 entsprechen können. Auf ähnliche Weise kann die erste Endplatte 1 in die zweite Endplatte 2 die Verwendung einer beliebigen Anzahl von Schrauben durch Umfassen der erforderlichen Anzahl von Öffnungen 15 ermöglichen.
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Jeder Batteriehohlraum 8 kann eine Vielzahl von gestapelten Batteriezellen aufnehmen und halten. 6 veranschaulicht eine Explosionsdarstellung eines Batterieabschnitts 101 umfassend den Batterieabschnittrahmen 100 (Schrauben 12 aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen) und eine Vielzahl von Batteriestapeln 50. Der Batterieabschnitt 101 ist als vier Batteriestapel 50 umfassend veranschaulicht, die in Längsrichtung innerhalb des Batterieabschnittrahmens 100 angeordnet sind, obwohl der Batterieabschnitt 101, ja nach Wunsch, weniger oder mehrere Batteriestapel 50 umfassen kann. Jeder Batteriestapel 50 umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen 51, die in einer im Wesentlichen planaren Ausrichtung relativ zueinander und zur ersten Endplatte 1 und zur zweiten Endplatte 2 gestapelt sind. Jede Batteriezelle 51 kann mit einem sich wiederholenden Abstandhalter 20 an einer ersten Seite 53 und an einer zweiten Seite 54 zusammenwirken/daran ankoppeln. Ineinandergreifende Merkmale einer Batterie 51 und/oder sich wiederholende Abstandshalter 20 können dazu dienen, eine Batteriezelle 51 in einer erwünschten Position innerhalb des Batterieabschnitts 101 aufrechtzuerhalten. Ein einzelner sich wiederholender Abstandhalter 20 kann mit einer Vielzahl von Batteriezellen 51 zusammenwirken/daran ankoppeln; zum Beispiel, wie in 6 gezeigt, kann ein sich wiederholender Abstandshalter 20 mit zwei Batteriezellen 51 zusammenwirken/daran ankoppeln. Jede Batteriezelle 51 kann eine oder mehrere Zelllaschen 52 (z. B. eine oder mehrere Anodenzelllaschen und eine oder mehrere Kathodenzelllaschen) umfassen, wobei die Zelllaschen höhenweise über die allgemeinen Höhenabmessungen der Batteriezelle 51 hinausragen.
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Jeder Batteriestapel 50 kann ferner eine oder mehrere Kühlplatten 60 umfassen, die zwischen angrenzenden Batteriezellen 51 angeordnet sind. Die Kühlplatten 60 dienen zur Übertragung von Wärme von den Batteriezellen 51 weg, und können angrenzend mit oder in der Nähe einer oder mehrerer Batteriezellen 51 angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann eine Kühlplatte 60 ausschließlich für einen Batteriestapel 50 vorgesehen sein. Alternativ kann eine Kühlplatte 60, wie gezeigt, gleichzeitig für eine Vielzahl von Batteriestapel 50 vorgesehen sein. Eine perspektivische Ansicht einer gemeinsamen Kühlplatte 60 ist in 7 veranschaulicht. Die Kühlplatte 60 kann eine oder mehrere Abstandshalteröffnungen 61 umfassen, die in der Lage sind, mit einem sich wiederholenden Abstandshalter 20 zusammenzuwirken/oder daran anzukoppeln. Derartige Abstandshalteröffnungen 61 können eingesetzt werden, um eine Kühlplatte 60 in einer erwünschten Position aufrechtzuerhalten. Die Kühlplatte 60 kann eine Vielzahl von Öffnungen 65 umfassen, die an die Öffnungen 25 sich wiederholender Abstandshalter 20 einer gemeinsamen planaren Partition ausgerichtet sein und dementsprechend eine Kühlplatte 60 in einer erwünschten Position relativ zur ersten Endplatte 1, der zweiten Endplatte 2 und sich wiederholenden Abstandhalters 20 aufrechterhalten können. Die Kühlplatte 60 beinhaltet eine Kühlmittelzuführleitung 62, die im Allgemeinen über ihre oberen Kante verläuft und eine Kühlmittelrückführleitung 63, die im Allgemeinen über ihre unteren Kante verläuft. In einigen Ausführungsformen kann die Ausrichtung der Zuführleitung 62 und der Rückführleitung 63 in Bezug auf die obere bzw. untere Kante umgekehrt sein. Kühlmittel von einer Quelle (nicht dargestellt) wird der Zuführleitung 62 zugeführt und eine Vielzahl von Kühlmittelkanälen 64 führen dieses der Rückführleitung 63 zu. Die Rückführleitung 63 kann Kühlmittel zurück zur Kühlmittelquelle, oder zum Beispiel einer Pumpschaltung führen. Kühlkanäle 64 führen Wärme von einer oder mehreren sich in der Nähe befindlichen Batteriezellen 51 über das darin strömende Kühlmittel ab. Wie gezeigt, 11 entsprechen die Kühlmittelkanäle 64 einem bestimmten Batteriehohlraum 8. Aber es ist praktikabel, je nach Wunsch, mehr oder weniger Kühlmittelkanäle 64 zu verwenden. Kühlkanäle 64 sind als gerade veranschaulicht und befinden sich relativ zur Zuführleitung 62 und zur Rückführleitung 63 in einer im Allgemeinen senkrechten Position, obwohl nicht lineare (z. B. schlangenförmige) und abgewinkelte Ausrichtungen innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung denkbar sind. Die Zuführleitung 62 und die Rückführleitung 63 können breiter als der allgemeine Körper der Kühlplatte 60 sein, und verhindern dadurch die höhenbezogene Bewegung der Batteriezellen 51 und der Schaumstoffpolster 70.
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Zurückkehrend zu 6 kann jeder Batteriestapel 50 ferner ein oder mehrere Schaumstoffpolster 70 umfassen, die zwischen angrenzenden Batteriezellen 51 angeordnet sind. Schaumstoffpolster 70 können kinetische Schocks (z. B. Turbulenzen, die beim Fahren entstehen) absorbieren und/oder sich dem Anschwellen einer oder mehrerer Batteriezellen 51 anpassen. Wie gezeigt, ist jedes der vier Schaumstoffpolster 70 ausschließlich einem einzelnen Batteriestapel 50 zugeordnet, obwohl ein einzelnes Schaumpolster 70 auch einer Vielzahl von Batteriezellen 51 gleichzeitig zugeordnet sein kann. In einigen Ausführungsformen können Kühlplatten 60 und Schaumstoffpolster 70 abwechselnde Positionen zwischen aufeinanderfolgenden Batteriezellen 51 aufweisen, sodass ein Batteriestapel 51 ein Vielfaches einer Batterieeinheit 30 umfassen kann, die einen geordneten Stapel einer Batteriezelle 51, einer Kühlplatte 60, einer Batteriezelle 51, und eines Schaumstoffpolsters 70 umfasst. Ein Batteriestapel 50 kann eine oder mehrere Batterieeinheiten 30 umfassen, und eine oder mehrere Batterieeinheiten können Teileinheiten sein. Zum Beispiel können die endseitigen Elemente eines Batteriestapels 50 Batteriezellen 51 (d. h. eine Batteriezelle 51 ist an der ersten Endplatte 1 angrenzend und eine Batteriezelle ist an der zweiten Endplatte 2 angrenzend) umfassen. Ein sich wiederholender Abstandshalter 20 kann den Elementen einer vollständigen oder teilweisen Batterieeinheit 30 entsprechen oder daran ankoppeln. Sich wiederholender Abstandshalter 20 definieren daher die Kompression der Batteriezellen 51, der Kühlplatten 60, und der Schaumstoffpolster 70, die dazwischen zugeordnet sind. Ferner sehen die sich wiederholenden Abstandhalter 20 Wärmeisolierung vor und verhindern eine thermische Instabilität zwischen diskreten Batteriestapeln 50.
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8 veranschaulicht eine Querschnittsansicht eines Batterieabschnittrahmens 100, einschließlich der ersten planaren Partition 5, der zweiten planaren Partition 6, und der Vielzahl von mittleren planaren Partitionen 7, die sich zwischen der ersten Endplatte 1 und der zweiten Endplatte 2 erstrecken. Jede der planaren Partitionen umfasst eine Vielzahl von sich wiederholenden Abstandhaltern 20, und eine Vielzahl von Kühlplatten 60 sind darin integriert. Jede Kühlplatte 60 ist einem sich wiederholenden Abstandhalter 20 aus jeder entsprechenden planaren Partition zugeordnet. Wahlweise können eine oder beide Kühlplatten 60 so nah wie möglich an die erste Endplatte 1positioniert sein, und die zweite Endplatte 2 kann der entsprechenden Endplatte anstatt eines sich wiederholenden Abstandshalters, zugeordnet werden. Eine derartige Konfiguration wird in 6 veranschaulicht, wobei die Kühlplatte 60, die so nah wie möglich an die zweite Endplatte 2 positioniert ist, eher der letzteren als einem sich wiederholenden Abstandshalter 20 zugeordnet wird. Mit anderen Worten können Kühlplatten 60, Batteriezellen 51, und/oder Schaumstoffpolster 70, die sich in der Nähe der längsseitigen Enden des Batterieabschnitts 101 befinden und nicht in einer vollständigen Batterieeinheit 30 enthalten sind, der sich in der Nähe befindlichen Endplatte entsprechen. In derartigen Ausführungsformen kann „entsprechen“ ein Zusammenwirken (d. h. eine Paarung) mit den ineinandergreifenden Merkmalen 13 der Endplatte umfassen.
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9 veranschaulicht eine Explosionsdarstellung eines Batterie-Packs 105, umfassend einen Batterieabschnitt 101. Eine obere Verbindungsplatine 71 und eine untere Verbindungsplatine 72, sind konfiguriert, um an den oberen und unteren Flächen des Batterieabschnitts 101 befestigt zu werden. Die Verbindungsplatinen 71 und 72 sind mit einer oder mehreren Zellenlaschen 52 einer oder mehrerer Batteriezellen 52 elektrisch verbunden und ermöglichen ferner die Verbindung mit einer Aufladequelle (nicht dargestellt) und/oder einem Stromverbraucher (z. B. eines Fahrzeug-Antriebsstrangs, nicht dargestellt). Die Verbindungsplatinen 71, 72 werden zum Beispiel in der im Gemeinschaftseigentum stehenden Patentanmeldung Nr. 15/466,363, beschrieben. Eine obere Abdeckung 81 und ein Fach 83 können den Batterieabschnitt 101 und die Verbindungsplatinen 71, 72 umschließen. Das Fach 83 kann die Montage des Batterieparks 105, zum Beispiel in einem Fahrzeug, ermöglichen. Eine untere Abdeckung 82 kann verwendet werden, um die Verbindungsplatine 27 und/oder Zellenlaschen elektrisch zu isolieren. Montagemerkmale (z. B. Öffnungen) 80, die sich an der oberen Abdeckung 81, am Fach 83, an der ersten Endplatte 1, und/oder der zweiten Endplatte 2 befinden, können die Paarung des Batterieparks 105, zum Beispiel über eine oder mehrere Schrauben 84, ermöglichen.
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Wie vorstehend erwähnt, sind die erste Endplatte 1, die zweite Endplatte 2, und die Vielzahl der sich wiederholenden Abstandhalter 20 polymer. Dementsprechend dienen die polymeren Merkmale dazu, die Batteriestapel 50 und diskreten Komponenten davon elektrisch und wahlweise thermisch zu isolieren. Insbesondere kann ein sich wiederholender Abstandshalter 20 die Schrauben 12 von einzelnen Kühlplatten 60 der Batteriezellen 51 isolieren und einzelne Batteriestapel 50 noch weiter isolieren. Ferner können polymere Materialien aus schwer entflammbarem Kunststoff bestehen, weswegen die Flammenausbreitung zwischen Batteriezellen 51 und Zellstapeln 50 zum Beispiel und verhindert oder gehemmt wird. Der polymere Charakter der ersten Endplatte 1, der zweiten Endplatte 2, und der Vielzahl von sich wiederholenden Abstandshaltern 20 erlaubt ferner die Handhabung der Ausdehnung der Batteriezelle 51 bei gleichzeitiger Bereitstellung einer ausreichenden strukturellen Stabilität für den Batterieabschnitt 101 und Gewichtsreduzierung relativ zu ähnlichen Komponenten aus Metallkonstruktionen. Die polymeren Elemente können eingespritzt werden, weswegen die Herstellung vereinfacht und die Kosten reduziert werden. Ferner bietet das Spritzgießen die Fähigkeit, verbesserte Merkmale, wie Montagemerkmale 80, darin zu integrieren.
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Wie hierin verwendet, beinhalten „polymere“ Materialien Hochleistungskunststoffe, Polymere und Kunstharz. Derartige Materialien können wahlweise eine hohe Festigkeit, eine geringe Kriechneigung, flammenhemmende Eigenschaften und geringe Verzerrungsneigungen aufweisen. Polymere Materialien können Polyamide, wie Polyphthalamid (PPA), Polyarylamid (PAA), Poly[imino(1,6-dioxohexamethylen)-iminohexamethylen], und Poly(hexano-6-lactam) beinhalten. Andere geeignete Polymere Materialien können Acrylonitril-butadien-styren, Polymethyl-methacrylat, ein oder mehrere Cycloolefin-copolymere, ein oder mehrere Flüssigkristallpolymere, Polyoxymethylen, ein oder mehrere Polyacrylate, Polyacrylonitril, ein oder mehrere Polyamide-imide, ein oder mehrere Polyaryletherketone (z. B., Polyetheretherketon, Polyetherketoneketon), Polybutadien, Polybutylen, Polybutylen-terephthalat, ein oder mehrere Chlorofluoropolymere (z. B., Polychlorotrifluoroethylen), Polyethylen-terephthalat, Polycyclohexylen-dimethylen-terephthalat, ein oder mehrere Polycarbonate, ein oder mehrere Polyhydroxyalkanoate, ein oder mehrere Polyketone, Polyetherimid, ein oder mehrere Polysulfone, ein oder mehrere Polyimide, Polyphenylenoxid, Polyphenylensulfid, Polypropylen, Polyethylen und Kombinationen oder Mischungen davon beinhalten. In einigen Ausführungsformen können polymere Materialien durch ein zweites Material, wie Glasfaser, Kohlenstofffasern oder Harz verstärkt werden. In einer besonderen Ausführungsform kann das polymere Material eine mit PAA verstärkte Glasfaser sein, und eine Zugfestigkeit von etwa 200 MPa und eine Biegefestigkeit von etwa 331 MPa aufweisen.
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Während oben exemplarische Ausführungsformen beschrieben wurden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst sind. Vielmehr dienen die in der Spezifikation verwendeten Worte der Beschreibung und nicht der Beschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein könnten, um Vorteile zu bieten oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Merkmale bevorzugt zu sein, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass ein oder mehrere oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Daher sind Ausführungsformen, die nach dem Stand der Technik, in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen beschrieben sind, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
