DE102019102354A1

DE102019102354A1 - Batteriemodul mit zugglied, das durchbiegung entgegenwirkt

Info

Publication number: DE102019102354A1
Application number: DE102019102354.8A
Authority: DE
Inventors: Rajaram Subramanian; Yongcai Wang; Pax Daniel Maguire; Bhaskara Boddakayala; John Jardine
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2019-08-01
Also published as: CN110112335A; US20190237719A1; US11024913B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Batteriemodul mit Zugglied bereit, das Durchbiegung entgegenwirkt. Ein Batteriemodul gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem ein Array aus Batteriezellen, eine Kompressionsstruktur mit einer ersten Wand und einer zweiten Wand, wenigstens eine Leitung, die dazu konfiguriert ist, Fluid benachbart zum Array zu befördern, und ein Zugglied, das mit der ersten Wand und der zweiten Wand verbunden ist. Das Zugglied ist zu der wenigstens einen Leitung benachbart. Diese Offenbarung betrifft auch ein elektrifiziertes Fahrzeug und ein Verfahren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft ein Batteriemodul mit einem Zugglied, das dazu konfiguriert ist, Durchbiegung entgegenzuwirken. Diese Offenbarung betrifft auch ein elektrifiziertes Fahrzeug, welches das Batteriemodul beinhaltet, und ein entsprechendes Verfahren.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektrofahrzeuge wie etwa Hybridelektrofahrzeuge (hybrid electric vehicles - HEVs) verwenden anstelle von oder zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor elektrische Maschinen. Elektrofahrzeuge sind in der Regel mit einem Batteriepack ausgestattet, der ein oder mehrere Batteriemodule beinhaltet. Die Batteriemodule beinhalten eine Vielzahl von Batteriezellen. Eine bekannte Art von Batteriemodul beinhaltet Kompressionsstrukturen benachbart zu der Basis, den Seiten, den Enden und der Oberseite des Moduls. Die Kompressionsstrukturen halten die Batteriezellen und stellen die nötige Abmessungsstabilität für die Funktion und Haltbarkeit der Batteriearchitektur bereit.
KURZDARSTELLUNG
Ein Batteriemodul gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem ein Array aus Batteriezellen, eine Kompressionsstruktur mit einer ersten Wand und einer zweiten Wand, wenigstens eine Leitung, die dazu konfiguriert ist, Fluid benachbart zum Array zu befördern, und ein Zugglied, das mit der ersten Wand und der zweiten Wand verbunden ist. Das Zugglied ist zu der wenigstens einen Leitung benachbart.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Batteriemoduls beinhaltet die wenigstens eine Leitung eine erste Leitung und eine zweite Leitung, die von der ersten Leitung beabstandet ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriemodule befindet sich das Zugglied zwischen der ersten und der zweiten Leitung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriemodule beinhaltet die erste Leitung eine Einlassöffnung benachbart zur ersten Wand und eine Auslassöffnung benachbart zur zweiten Wand, und die zweite Leitung beinhaltet eine Einlassöffnung benachbart zur zweiten Wand und eine Auslassöffnung benachbart zur ersten Wand.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriemodule sind die Einlass- und die Auslassöffnung jeweils zur Anbringung an Fluidkopplungsanordnungen konfiguriert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriemodule erstreckt sich die wenigstens eine Leitung entlang einer Seite des Arrays, beinhaltet die erste Wand eine Lasche, die zur Seite vorspringt, beinhaltet die zweite Wand eine Lasche, die zur Seite vorspringt, und ist das Zugglied an den Laschen der ersten und der zweiten Wand fixiert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriemodule sind die erste und die zweite Wand Endplatten an entgegengesetzten Enden des Arrays.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriemodule ist das Zugglied eine Stange.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriemodule ist die Stange aus einem Metallmaterial hergestellt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriemodule ist die Stange derart mit der ersten und der zweiten Wand verbunden, dass die erste und die zweite Wand die Stange einer axialen Zugkraft aussetzen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriemodule erstrecken sich das Zugglied und die wenigstens eine Leitung an Achsen, die im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Ein elektrifiziertes Fahrzeug gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Quelle von Kühlfluid und ein Batteriemodul mit einem Array von Batteriezellen. Das Batteriemodul beinhaltet ferner eine Kompressionsstruktur mit einer ersten und einer zweiten Wand, wenigstens eine Leitung, die dazu konfiguriert ist, das Kühlfluid benachbart zu den Batteriezellen zu befördern, und ein Zugglied, das mit der ersten Wand und der zweiten Wand verbunden ist. Das Zugglied ist zu der wenigstens einen Leitung benachbart.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden elektrifizierten Fahrzeugs beinhaltet die wenigstens eine Leitung eine erste Leitung und eine zweite Leitung, die von der ersten Leitung beabstandet ist, und das Zugglied befindet sich zwischen der ersten und der zweiten Leitung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge sind die erste und die zweite Wand Endplatten an entgegengesetzten Enden des Arrays, erstrecken sich die erste und die zweite Leitung entlang einer Seite des Arrays, beinhaltet die erste Wand eine Lasche, die zur Seite vorspringt, beinhaltet die zweite Wand eine Lasche, die zur Seite vorspringt, und ist das Zugglied an den Laschen der ersten und der zweiten Wand fixiert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist das Zugglied derart mit der ersten und der zweiten Wand verbunden, dass die erste und die zweite Wand das Zugglied einer axialen Zugkraft aussetzen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist das Zugglied eine Stange.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden elektrifizierten Fahrzeuge ist die Stange aus einem Metallmaterial hergestellt.
Ein Verfahren gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem Entgegenwirken einer Durchbiegung einer ersten und einer zweiten Wand eines Batteriemodul mit einem Zugglied, das mit der ersten und der zweiten Wand verbunden ist. Das Batteriemodul beinhaltet wenigstens eine Leitung, die dazu konfiguriert ist, Fluid benachbart zu einem Array von Batteriezellen zu befördern, und das Zugglied ist zu der wenigstens einen Leitung benachbart.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens beinhaltet das Verfahren das Erzeugen eines Stroms von Fluid in der wenigstens einen Leitung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Verfahren beinhaltet die wenigstens eine Leitung eine erste Leitung und eine zweite Leitung, die von der ersten Leitung beabstandet ist, und das Zugglied befindet sich zwischen der ersten und der zweiten Leitung.
Figurenliste

1 stellt schematisch einen Antriebsstrang eines beispielhaften elektrifizierten Fahrzeugs dar.
2 ist eine auseinandergezogene Ansicht eines beispielhaften Batteriemoduls.
3 ist eine Nahansicht eines Endes des Batteriemoduls.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung betrifft ein Batteriemodul mit einem Zugglied, das dazu konfiguriert ist, Durchbiegung entgegenzuwirken. Diese Offenbarung betrifft auch ein elektrifiziertes Fahrzeug, welches das Batteriemodul beinhaltet, und ein entsprechendes Verfahren. Ein beispielhaftes Batteriemodul beinhaltet ein Array von Batteriezellen, eine Kompressionsstruktur mit einer ersten Wand und einer zweiten Wand, wenigstens eine Leitung, die dazu konfiguriert ist, Fluid benachbart zum Array zu befördern, und ein Zugglied, das mit der ersten Wand und der zweiten Wand verbunden ist. Das Zugglied ist benachbart zu der wenigstens einen Leitung angeordnet.
In einem Beispiel ist die wenigstens eine Leitung dazu konfiguriert, mit einer Fluidkupplung verbunden zu sein. In diesem Beispiel wirkt das Zugglied einer Durchbiegung der ersten und der zweiten Wand benachbart zur Verbindungsstelle zwischen der wenigstens einen Leitung und der Fluidkupplung entgegen, was verhindert, dass sich die Fluidkupplungen von der wenigstens einen Leitung lösen. Ferner weist das Zugglied ein relativ flaches Profil auf und wird in einem Beispiel durch eine relativ dünne Stange bereitgestellt. Somit kann das Zugglied in existierende Fahrzeugunterbringungsbegrenzungen einbezogen werden, ohne dass wesentliche Änderungen an der Auslegung des Batteriemoduls (wenn überhaupt) erforderlich sind.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen stellt 1 schematisch einen Antriebsstrang 10 eines beispielhaften Fahrzeugs 12 dar, das ein elektrifiziertes Fahrzeug ist. Trotz der Darstellung als ein Hybridelektrofahrzeug sei darauf verwiesen, dass die hier beschriebenen Konzepte nicht auf HEVs beschränkt sind und auch auf eine beliebige andere Art von Fahrzeug angewandt werden könnten, einschließlich unter anderem auf Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (plug-in hybrid electric vehicles - PHEVs), Batterieelektrofahrzeuge (battery electric vehicles - BEVs), Fahrzeuge mit modularem Hybridgetriebe und andere Fahrzeuge mit elektrischem Antriebssystem.
In einer Ausführungsform ist der Antriebsstrang 10 ein Antriebsstrangsystem mit Leistungsverzweigung, das ein erstes Antriebssystem und ein zweites Antriebssystem verwendet. Das erste Antriebssystem beinhaltet eine Kombination eines Verbrennungsmotors 14 und eines Generators 18 (d. h. einer ersten elektrischen Maschine). Das zweiten Antriebssystem beinhaltet wenigstens einen Elektromotor 22 (d. h. eine zweite elektrische Maschine), den Generator 18 und eine Batterie 24, die mitunter als ein „Batteriepack“ bezeichnet wird. In dieser Ausführungsform wird das zweite Antriebssystem als ein elektrisches Antriebssystem des Antriebsstrangs 10 betrachtet. Das erste und das zweite Antriebssystem erzeugen ein Drehmoment, um einen oder mehrere Sätze von Fahrzeugantriebsrädern 28 des Fahrzeugs 12 anzutreiben. Obwohl ein Antriebsstrang mit Leistungsverzweigung in 1 gezeigt ist, erstreckt sich diese Offenbarung auf elektrifizierte Fahrzeuge mit anderen Arten von Antriebsstrang.
Der Verbrennungsmotor 14 ist in dieser Ausführungsform eine Brennkraftmaschiene (internal combustion engine - ICE), die Kraftstoff wie etwa Benzin aus einem Kraftstofftank 16 aufnimmt. Je nach Art des Fahrzeugs können andere Kraftstoffe als Benzin verwendet werden. Der Verbrennungsmotor 14 und der Generator 18 können durch eine Kraftübertragungseinheit 30 miteinander verbunden sein, die in diesem Beispiel ein Hybridgetriebesystem wie etwa ein Planetengetriebe ist. Selbstverständlich können andere Arten von Kraftübertragungseinheiten, einschließlich anderer Zahnradsätze und Getriebe, verwendet werden, um den Verbrennungsmotor 14 mit dem Generator 18 zu verbinden. Bei einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Kraftübertragungseinheit 30 ein Planetengetriebe, das ein Hohlrad, ein Sonnenrad und eine Trägerbaugruppe beinhaltet.
Der Generator 18 kann vom Verbrennungsmotor 14 durch die Kraftübertragungseinheit 30 angetrieben werden, um kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Generator 18 kann alternativ als ein Elektromotor fungieren, um elektrisch in kinetisch Energie umzuwandeln und dadurch Drehmoment an eine Welle 38 auszugeben, die mit der Kraftübertragungseinheit 30 verbunden ist. Da der Generator 18 mit dem Verbrennungsmotor 14 wirkverbunden ist, kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors 14 durch den Generator 18 gesteuert werden.
Die Kraftübertragungseinheit 30 kann mit einer Welle 40 verbunden sein, die durch eine zweite Kraftübertragungseinheit 44, die in diesem Beispiel ein Antriebsgetriebesystem ist, mit Fahrzeugantriebsrädern 28 verbunden ist. Die zweite Kraftübertragungseinheit 44 kann ein Getriebe beinhalten, das eine Vielzahl von Zahnrädern aufweist. Andere Kraftübertragungseinheiten können ebenfalls geeignet sein. Die zweite Kraftübertragungseinheit 44 überträgt Drehmoment vom Verbrennungsmotor 14 auf ein Differenzialgetriebe 48, um letztlich die Fahrzeugantriebsräder 28 mit Traktion zu versorgen. Das Differenzialgetriebe 48 kann eine Vielzahl von Zahnrädern beinhalten, die eine Übertragung von Drehmoment an die Fahrzeugantriebsräder 28 ermöglicht. In einer Ausführungsform ist die zweite Kraftübertragungseinheit 44 über das Differenzialgetriebe 48 mechanisch an eine Achse 50 gekoppelt, um Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 zu verteilen.
Der Elektromotor 22 (d. h. die zweite elektrische Maschine) kann selektiv verwendet werden, um die Fahrzeugantriebsräder 28 durch Ausgeben eines Drehmoments an eine Welle 52 anzutreiben, die mit der zweiten Kraftübertragungseinheit 44 verbunden ist. In einer Ausführungsform wirken der Elektromotor 22 und der Generator 18 als Teil eines Nutzbremssystems zusammen, bei welchem sowohl der Elektromotor 22 als auch der Generator 18 als Elektromotor zum Ausgeben von Drehmoment verwendet werden können. Beispielsweise können der Elektromotor 22 und der Generator 18 jeweils elektrische Energie ausgeben, um die Batterie 24 wieder aufzuladen.
Die Batterie 24 ist eine beispielhafte Art einer Batteriebaugruppe für ein elektrifiziertes Fahrzeug und kann in Form einer Hochspannungsbatterie vorliegen, die elektrische Leistung ausgeben kann, um den Elektromotor 22 und/oder den Generator 18 zu betreiben. Die Batterie 24 kann ein oder mehrere Batteriemodule 64 (2) beinhalten, die je nach Anwendung parallel oder in Reihe geschaltet sind. Andere Arten von Energiespeichervorrichtungen und/oder Ausgabevorrichtungen können ebenfalls im Fahrzeug 12 verwendet werden, um Leistung zuzuführen.
Der Antriebsstrang 10 kann außerdem ein Steuersystem 58 (oder eine „Steuerung“) zum Überwachen und/oder Steuern verschiedener Aspekte des Fahrzeugs 12 beinhalten. Beispielsweise kann das Steuersystem 58 mit dem elektrischen Antriebssystem, den Kraftübertragungseinheiten 30, 44 oder anderen Komponenten kommunizieren, um das Fahrzeug 12 zu überwachen, das Fahrzeug 12 zu steuern oder beides.
Das Steuersystem 58 beinhaltet Elektronik, Software oder beides, um die nötigen Steuerfunktionen zum Betreiben des Fahrzeugs 12 auszuführen. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist das Steuersystem 58 eine Kombination aus Fahrzeugsystemsteuerung und Antriebsstrangsteuermodul (vehicle system controller/powertrain control module - VSC/PCM). Obwohl als eine einzelne Hardwarevorrichtung gezeigt, kann das Steuersystem 58 mehrere Steuerungen in der Form mehrerer Hardwarevorrichtungen oder mehrere Softwaresteuerungen in einer oder mehreren Hardwarevorrichtungen beinhalten. Ein Controller Area Network (CAN) 62 ermöglicht es dem Steuersystem 58, mit den verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 12 zu kommunizieren.
2 stellt eine auseinandergezogene Ansicht eines beispielhaften Batteriemoduls 64 dar. In diesem Beispiel weist das beispielhafte Batteriemodul 64 eine Länge L, eine Breite W und eine Höhe H auf. Die Länge L des Batteriemoduls ist größer als die Breite W, und in einem Beispiel beträgt das Verhältnis der Länge L zur Breite W etwa 5 zu 1. Wieder kann die Batterie 24 wie oben erwähnt ein oder mehrere der Batteriemodule 64 beinhalten.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet das Batteriemodul 64 eine Vielzahl von Batteriezellen 66, die in einem Array angeordnet ist. Das Array aus Zellen 66 kann einfach als „Array“ bezeichnet werden. Die einzelnen Zellen 66 des Ausführungsbeispiels sind prismatische Batteriezellen. In anderen Beispielen können die Zellen 66 Pouch-Zellen sein. Die Zellen 66 können durch eine Vielzahl von Stromschienen in Reihe oder parallel zusammengeschaltet sein.
Das Array von Zellen 66 wird in einem Fahrzeug durch eine Kompressionsstruktur 68 in Position gehalten, die eine Vielzahl von Wänden benachbart zu dem Array von Zellen 66 beinhaltet. Die Kompressionsstruktur 68 hält die Zellen 66 derart, dass sich das Array an einer Achse A entlang erstreckt. Die Achse A ist parallel zur Länge L des Batteriemoduls 64. Das Array von Zellen 66 erstreckt sich von einem ersten axialen Ende 70 zu einem zweiten axialen Ende 72 gegenüber dem ersten axialen Ende 70. Die Enden 70, 72 sind die Endabschnitte des Arrays von Zellen 66 an der Achse A.
Wenn das Batteriemodul 64 zusammengebaut ist, übt die Kompressionsstruktur 68 eine Kompressionskraft auf die Zellen 66 aus. Die Kompressionsstruktur 68 beinhaltet in diesem Beispiel wenigstens eine erste Endplatte 74 und eine zweite Endplatte 76 auf entgegengesetzten Seiten des Arrays von Zellen 66. Die erste und die zweite Endplatte 74, 76 sind im Wesentlichen rechteckig und weisen Abmessungen auf, die im Wesentlichen der Breite W und Höhe H entsprechen. In 2, die wie erwähnt eine auseinandergezogene Ansicht ist, sind die erste und die zweite Endplatte 74, 76 von dem Array von Zellen 66 beabstandet. Zusammengesetzt wäre die erste Endplatte 74 jedoch benachbart zum ersten axialen Ende 70 angeordnet und die zweite Endplatte 76 wäre benachbart zum zweiten axialen Ende 72 angeordnet. Die erste und die zweite Endplatte 74, 76 sind dazu konfiguriert, die Batteriezellen 66 zwischen sich zu halten und zusammenzudrücken, um sie fest in Position zu halten.
Die Kompressionsstruktur 68 beinhaltet außerdem eine erste und eine zweite Seitenkompressionsstruktur 78, 80, die sich entlang der Länge L des Batteriemoduls 64 zwischen der ersten und der zweiten Endplatte 74, 76 erstrecken. Die erste und die zweite Endplatte 74, 76 spannen sich zwischen den Seitenkompressionsstrukturen 78, 80 in Richtung der Breite W des Batteriemoduls 64. Obwohl nicht gezeigt, kann die Kompressionsstruktur 68 auch eine Basisplatte benachbart zu einer Unterseite der Zellen 66 beinhalten und kann ferner einen Deckel benachbart zu einer Oberseite der Zellen 66 beinhalten.
Die Kompressionsstruktur 68 ist unter Verwendung mechanischer Befestiger wie etwa Gewindebolzen aneinander befestigt. Obwohl als mechanische Befestiger beschrieben, können andere Verbindungstechniken benutzt werden, darunter beispielsweise Schweißen oder Löten.
In einem Beispiel dieser Offenbarung enthält wenigstens eine der Seitenkompressionsstrukturen 78, 80 eine Wärmetauschplatte, wie etwa eine Kühlplatte, die dazu konfiguriert ist, Wärmeenergie zwischen den Zellen 66 und einem Fluid F zu übertragen. In dem Beispiel, in dem die Wärmetauschplatte eine Kühlplatte ist, ist die Wärmetauschplatte dazu konfiguriert, Wärme von den Zellen 66 zu absorbieren. In einem anderen Beispiel kann die Wärmetauschplatte 82 benutzt werden, um den Batteriezellen 66 Wärmeenergie zuzuführen.
In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet die Seitenkompressionsstruktur 80 eine Wärmetauschplatte 82. Die Wärmetauschplatte 82 beinhaltet wenigstens eine Leitung zum Befördern des Fluids F benachbart zu dem Array von Zellen 66. In diesem Beispiel beinhaltet die Wärmetauschplatte 82 eine erste Leitung 84 und eine zweite Leitung 86. Die Wärmetauschplatte 82 kann weitere Leitungen beinhalten. Die erste und die zweite Leitung 84, 86 sind dazu konfiguriert, ein Kühlfluid F entlang der Länge L des Arrays von Zellen 66 zu leiten. Die erste und die zweite Leitung 84, 86 in diesem Beispiel sind im Wesentlichen gerade, hohle Rohre, die sich entlang von Längsachsen im Wesentlichen parallel zur Achse A erstrecken. Ferner sind die erste und die zweite Leitung 84, 86 in der Richtung der Höhe H voneinander beabstandet.
Es versteht sich, dass es sich bei dem Kühlfluid F um ein beliebiges bekanntes Kühlfluid handeln kann, darunter ein Kältemittel, Wasser oder Luft, um einige Beispiele zu nennen. Das Kühlfluid F wird in diesem Beispiel von einer Quelle 88 bereitgestellt. Die erste Leitung 84 ist mittels einer ersten Fluidkupplungsanordnung 90, die wenigstens eine Leitung und einen Anschluss beinhaltet, in Fluidverbindung an die Quelle 88 gekoppelt. In diesem Sinne stellt das Ende der ersten Leitung 84 aus 2 eine Einlassöffnung für die erste Leitung 84 bereit. Ferner ist die zweite Leitung 86 mittels einer zweiten Fluidkupplungsanordnung 92, die ebenfalls wenigstens eine Leitung und einen Anschluss beinhaltet, in Fluidverbindung an die Quelle gekoppelt. Das Ende der zweiten Leitung 86 aus 2 stellt eine Auslassöffnung für die zweite Leitung 86 bereit.
In einem Verwendungsbeispiel wird ein Strom des Fluids F in der ersten Leitung 84 hergestellt und wird insbesondere über die erste Fluidkupplungsanordnung 90 von der Quelle 88 zur ersten Leitung 84 geleitet. Das Fluid F strömt entlang der Länge L des Arrays von Zellen 66 und absorbiert unterwegs Wärme von den Zellen 66. Das Fluid F wird schließlich zurück durch die zweite Leitung 86 und zuletzt über die zweite Fluidkupplungsanordnung 92 zurück zur Quelle 88 geleitet. Andere Strömungsschemata fallen in den Umfang dieser Offenbarung.
Die erste und die zweite Endplatte 74, 76 können eine Kompressionskraft auf die Enden der Seitenkompressionsstrukturen 78, 80 ausüben. Insbesondere können die erste und die zweite Endplatte 74, 76 eine Kompressionskraft auf die Enden der Wärmetauschplatte 82 ausüben. Das Aufladen und Entladen der Batteriezellen 66 kann Wärmeenergie erzeugen, was ein Anschwellen der Zellen 66 verursachen kann. Die Wärmetauschplatte 82 kann benutzt werden, um Wärmeenergie von den Batteriezellen 66 abzuführen, was dem Anschwellen entgegenwirkt.
Auch bei einem effizienten Betrieb der Wärmetauschplatte 82 können die Zellen 66 anschwellen. Wenn die Zellen 66 anschwellen, können die Zellen 66 die Kompressionskraft der ersten und der zweiten Endplatte 74, 76 überwinden und die erste und die zweite Endplatte 74, 76 weg voneinander durchbiegen. Um einer solchen Durchbiegung entgegenzuwirken, ist in dieser Offenbarung benachbart zur ersten und der zweiten Leitung 84, 86 ein Zugglied 94 mit der ersten und der zweiten Endplatte 74, 76 verbunden. Der Begriff „Glied“ wie in „Zugglied“ wird hier nicht als ein allgemeiner Begriff zum Bezeichnen aller Arten allgemeiner „Glieder“ verwendet, sondern bezeichnet vielmehr spezifisch ein „Zugglied“, was ein bekannter Begriff in der Mechanik ist und eine spezifische Art von Struktur bezeichnet. Der Begriff Zugglied bezeichnet ein Strukturelement, das unter normalen Betriebsbedingungen axialen Zugkräften ausgesetzt ist.
Das Zugglied 94 ist in einem Beispiel eine Stange. Die Stange kann aus einem Metallmaterial wie etwa Stahl hergestellt sein. In einem bestimmten Beispiel ist die Stange aus Stahlmaterial geringer Dicke hergestellt. Die Stange in diesem Beispiel ist im Wesentlichen gerade. Die Stange weist einen relativ geringen Durchmesser auf und stellt daher in diesem Beispiel eine Struktur mit im Wesentlichen flachem Profil bereit.
Unter normalen Betriebsbedingungen und insbesondere, wenn die Zellen 66 anschwellen, ist das Zugglied 94 axialen Zugkräften durch die erste und die zweite Endplatte 74, 76 ausgesetzt. Insbesondere ziehen die erste und die zweite Endplatte 74, 76 im Wesentlichen an einem ersten und einem zweiten Ende 96, 98 des Zugglieds 94 in entgegengesetzten Richtungen entlang der Längsachse X des Zugglieds 94.
In diesem Beispiel ist das Zugglied 94 unmittelbar mit der ersten und der zweiten Endplatte 74, 76 verbunden. Ferner erstreckt sich das Zugglied 94 entlang einer Seite des Batteriemoduls 64 zwischen der ersten und der zweiten Leitung 84, 86. Insbesondere befindet sich das Zugglied 94 relativ zur Höhe H des Batteriemoduls 64 zwischen der ersten und der zweiten Leitung 84, 86. Das Zugglied 94 erstreckt sich derart, dass die Längsachse X im Wesentlichen parallel zur Achse A und den Längsachsen der ersten und der zweiten Leitung 84, 86 ist.
Zum Verbinden des Zugglieds 94 beinhalten die erste und die zweite Endplatte 74, 76 jeweils eine Lasche 100, 102. Die Laschen 100, 102 springen von einer jeweiligen der ersten und der zweiten Endplatte 74, 76 zur Seite des Batteriemoduls 64 vor, die die erste und die zweite Leitung 84, 86 und das Zugglied 94 aufweist. Die Lasche 100 ist derart angeordnet, dass die Lasche 100 bei zusammengebautem Batteriemodul in unmittelbarem Kontakt mit dem Ende 96 des Zugglieds 94 steht. Ebenso ist die Lasche 102 derart angeordnet, dass sie in unmittelbarem Kontakt mit dem Ende 98 steht, wie in 3 gezeigt.
Das Zugglied 94 kann durch einen Befestiger wie etwa einen Gewindebolzen an den Laschen 100, 102 fixiert sein. Die Enden 96, 98 des Zugglieds 94 können Bohrungen mit Gewinden beinhalten, die den Gewindebolzen entsprechen. Im dargestellten Beispiel beinhalten die Laschen 100, 102 Öffnungen 104, 106, damit die Gewindeschäfte der Befestiger 108, 110 in die Bohrungen des Zugglieds 94 eindringen können. Es versteht sich, dass diese Offenbarung nicht auf Gewindebefestiger beschränkt ist und sich auf andere Techniken zum Fixieren des Zugglieds 94 an den Laschen 100, 102 erstreckt.
3 ist eine Nahansicht des Batteriemoduls 64, wobei die zweite Endplatte 76 benachbart zum zweiten axialen Ende 72 des Arrays von Zellen 66 angeordnet ist. In 3 ist das Zugglied 94 derart an der Lasche 102 fixiert, dass das Ende 98 in unmittelbarem Kontakt mit der Lasche 102 steht. Obwohl in 3 nicht gezeigt, ist der Befestiger 110 in eine Bohrung benachbart zum Ende 98 des Zugglieds 94 geschraubt und steht damit in Eingriff.
3 zeigt auch die erste und die zweite Leitung 84, 86, die benachbart zum Zugglied 94 angeordnet sind. Die erste und die zweite Leitung 84, 86 sind zur Anbringung an Fluidkopplungsanordnungen konfiguriert, die in diesem Beispiel Anschlüsse 112, 114 beinhalten. Insbesondere sind jeweilige Enden 116, 118 der ersten und der zweiten Leitung 84, 86 zur Verbindung mit den Anschlüssen 112, 114 konfiguriert. Das Ende 116 ist in diesem Beispiel eine Auslassöffnung der ersten Leitung 84, und das Ende 118 der zweiten Leitung 86 ist eine Einlassöffnung der zweiten Leitung 86. Die Anschlüsse 112, 114 sind zur einfacheren Bezugnahme von der ersten und der zweiten Leitung 84, 86 gelöst gezeigt. Die Anschlüsse 112, 114 sind dazu konfiguriert, Fluid F zu und von der ersten und der zweiten Leitung 84, 86 je nach Fall über eine oder mehrere Leitungen und einen oder mehrere Anschlüsse zu einer anderen Seite des Batteriemoduls 64 oder zu anderen Batteriemodulen 64 zu leiten.
Obwohl das Batteriemodul 64 in diesem Beispiel aus nur einem Zugglied 94 besteht, kann das Batteriemodul 64 weitere Zugglieder 94 beinhalten. Zugglieder können zum Beispiel verwendet werden, wenn mit einer Last gerechnet wird und/oder wenn das Verhindern einer Durchbiegung von beabstandeten Komponenten besonders nützlich ist.
Es versteht sich, dass Begriffe wie „oben“, „unten“, „zwischen“ und „Seite“ Richtungsbegriffe sind, die sich auf die normale Betriebsstellung der beschriebenen Komponenten beziehen. Diese Richtungsbegriffe dienen nur der Erläuterung und sind ansonsten nicht als einschränkend zu betrachten. Ferner sollen Begriffe wie etwa „etwa“, „im Wesentlichen“ und „allgemein“ keine grenzenlosen Begriffe sein und sind in Übereinstimmung damit auszulegen, wie ein Fachmann sie auslegen würde.
Obwohl die verschiedenen Beispiele die in den Darstellungen gezeigten Komponenten aufweisen, sind Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese bestimmten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einem der Beispiele in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten von einem anderen der Beispiele zu verwenden. Außerdem sind die verschiedenen Figuren, die diese Offenbarung begleiten, nicht zwingend maßstabsgetreu, und einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um bestimmte Details einer jeweiligen Komponente oder Anordnung zu zeigen.
Ein Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft und nicht einschränkend sind. Das heißt, dass Abwandlungen dieser Offenbarung in den Umfang der Ansprüche fallen würden. Entsprechend sind die folgenden Ansprüche heranzuziehen, um ihren tatsächlichen Umfang und Inhalt zu ermitteln.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Batteriemodul bereitgestellt, aufweisend ein Array von Batteriezellen, eine Kompressionsstruktur mit einer ersten Wand und einer zweiten Wand; wenigstens eine Leitung, die dazu konfiguriert ist, Fluid benachbart zum Array zu befördern; und ein Zugglied, das mit der ersten Wand und der zweiten Wand verbunden ist, wobei das Zugglied zu der wenigstens einen Leitung benachbart ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die wenigstens eine Leitung eine erste Leitung und eine zweite Leitung, die von der ersten Leitung beabstandet ist.
Gemäß einer Ausführungsform befindet sich das Zugglied zwischen der ersten und der zweiten Leitung.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die erste Leitung eine Einlassöffnung benachbart zur ersten Wand und eine Auslassöffnung benachbart zur zweiten Wand, und die zweite Leitung beinhaltet eine Einlassöffnung benachbart zur zweiten Wand und eine Auslassöffnung benachbart zur ersten Wand.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Einlass- und die Auslassöffnung jeweils zur Anbringung an Fluidkopplungsanordnungen konfiguriert.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich die wenigstens eine Leitung entlang einer Seite des Arrays, beinhaltet die erste Wand eine Lasche, die zur Seite vorspringt, beinhaltet die zweite Wand eine Lasche, die zur Seite vorspringt, und ist das Zugglied an den Laschen der ersten und der zweiten Wand fixiert.
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Wand Endplatten an entgegengesetzten Enden des Arrays.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Zugglied eine Stange.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Stange aus einem Metallmaterial hergestellt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Stange derart mit der ersten und der zweiten Wand verbunden, dass die erste und die zweite Wand die Stange einer axialen Zugkraft aussetzen.
Gemäß einer Ausführungsform erstrecken sich das Zugglied und die wenigstens eine Leitung an Achsen, die im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrifiziertes Fahrzeug bereitgestellt, aufweisend eine Quelle von Kühlfluid; und ein Batteriemodul mit einem Array von Batteriezellen, einer Kompressionsstruktur, die eine erste und zweite Wand aufweist, wenigstens einer Leitung, die dazu konfiguriert ist, Kühlfluid benachbart zu den Batteriezellen zu befördern, und einem Zugglied, das mit der ersten Wand und der zweiten Wand verbunden ist, wobei das Zugglied zu der wenigstens einen Leitung benachbart ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die wenigstens eine Leitung eine erste Leitung und eine zweite Leitung, die von der ersten Leitung beabstandet ist, und das Zugglied befindet sich zwischen der ersten und der zweiten Leitung.
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Wand Endplatten an entgegengesetzten Enden des Arrays, erstrecken sich die erste und die zweite Leitung entlang einer Seite des Arrays, beinhaltet die erste Wand eine Lasche, die zur Seite vorspringt, beinhaltet die zweite Wand eine Lasche, die zur Seite vorspringt, und ist das Zugglied an den Laschen der ersten und der zweiten Wand fixiert.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Zugglied derart mit der ersten und der zweiten Wand verbunden, dass die erste und die zweite Wand das Zugglied einer axialen Zugkraft aussetzen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Zugglied eine Stange.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Stange aus einem Metallmaterial hergestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Entgegenwirken einer Durchbiegung einer ersten und einer zweiten Wand eines Batteriemoduls mit einem Zugglied, das mit der ersten und der zweiten Wand verbunden ist, wobei das Batteriemodul wenigstens eine Leitung beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, Fluid benachbart zu einem Array von Batteriezellen zu befördern, wobei das Zugglied zu der wenigstens einen Leitung benachbart ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Erzeugen eines Stroms von Fluid in der wenigstens einen Leitung.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die wenigstens eine Leitung eine erste Leitung und eine zweite Leitung, die von der ersten Leitung beabstandet ist, und das Zugglied liegt zwischen der ersten und der zweiten Leitung.

Claims

Batteriemodul, umfassend: ein Array von Batteriezellen; eine Kompressionsstruktur mit einer ersten Wand und einer zweiten Wand; wenigstens eine Leitung, die dazu konfiguriert ist, Fluid benachbart zum Array zu befördern; und ein Zugglied, das mit der ersten Wand und der zweiten Wand verbunden ist, wobei das Zugglied zu der wenigstens einen Leitung benachbart ist.
Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Leitung eine erste Leitung und eine zweite Leitung beinhaltet, die von der ersten Leitung beabstandet ist.
Batteriemodul nach Anspruch 2, wobei sich das Zugglied zwischen der ersten und der zweiten Leitung befindet.
Batteriemodul nach Anspruch 2 oder 3, wobei: die erste Leitung eine Einlassöffnung benachbart zur ersten Wand und eine Auslassöffnung benachbart zur zweiten Wand beinhaltet und die zweite Leitung eine Einlassöffnung benachbart zur zweiten Wand und eine Auslassöffnung benachbart zur ersten Wand beinhaltet.
Batteriemodul nach Anspruch 4, wobei die Einlass- und die Auslassöffnung jeweils zur Anbringung an Fluidkopplungsanordnungen konfiguriert sind.
Batteriemodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: sich die wenigstens eine Leitung entlang einer Seite des Arrays erstreckt, die erste Wand eine Lasche beinhaltet, die zur Seite vorspringt, die zweite Wand eine Lasche beinhaltet, die zur Seite vorspringt, und das Zugglied an den Laschen der ersten und der zweiten Wand fixiert ist.
Batteriemodul nach Anspruch 6, wobei die erste und die zweite Wand Endplatten an entgegengesetzten Enden des Arrays sind.
Batteriemodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Zugglied eine Stange ist.
Batteriemodul nach Anspruch 8, wobei die Stange aus einem Metallmaterial hergestellt ist.
Batteriemodul nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Stange derart mit der ersten und der zweiten Wand verbunden ist, dass die erste und die zweite Wand die Stange einer axialen Zugkraft aussetzen.
Batteriemodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich das Zugglied und die wenigstens eine Leitung an Achsen erstrecken, die im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Elektrifiziertes Fahrzeug, umfassend das Batteriemodul nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren, umfassend: Entgegenwirken einer Durchbiegung einer ersten und einer zweiten Wand eines Batteriemoduls mit einem Zugglied, das mit der ersten und der zweiten Wand verbunden ist, wobei das Batteriemodul wenigstens eine Leitung beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, Fluid benachbart zu einem Array von Batteriezellen zu befördern, wobei das Zugglied zu der wenigstens einen Leitung benachbart ist.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend: Erzeugen eines Stroms von Fluid in der wenigstens einen Leitung.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei: die wenigstens eine Leitung eine erste Leitung und eine zweite Leitung beinhaltet, die von der ersten Leitung beabstandet ist, und sich das Zugglied zwischen der ersten und der zweiten Leitung befindet.