DE102021111240A1 - Thermische batteriemanagementsysteme und fahrzeuge mit solchen systemen - Google Patents

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Ryan P. Hickey
Cody Demara
Pushpendra Chauhan
Benjamin G. Wroblewski
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Abstract

Ein thermisches Batteriemanagementsystem kann ein Batteriepaket mit einer Vielzahl von Batteriemodulen, die in einem Batteriegehäuse eingeschlossen sind, eine Kühlmittelleitung mit einem Einlass und einem Auslass, die jeweils einen Umfang des Batteriegehäuses durchdringen, und wenigstens ein thermisch aktiviertes Ventil umfassen. Das wenigstens eine thermisch aktivierte Ventil kann dazu ausgelegt sein, in Reaktion auf eine Temperatur innerhalb des Batteriepakets, die einen Temperaturschwellenwert überschreitet, Kühlmittel auf ein oder mehrere Batteriemodule zu sprühen. Der Temperaturschwellenwert kann auf Grundlage der Temperatur eines thermischen Ereignisses definiert sein, das innerhalb des Batteriepakets auftritt und eine normale Betriebstemperatur des Batteriepakets überschreitet. Die Kühlmittelleitung innerhalb des Batteriepakets ist zum Umfang des Batteriegehäuses hin vorgespannt. Das Batteriepaket kann ein batterieelektrisches oder hybridelektrisches Fahrzeug mit Energie versorgen.

Description

  • HINTERGRUND
  • Ein Batteriepaket mit einem Leistungsvermögen, das für die Versorgung eines oder mehrerer elektrischer Fahrmotoren oder Generatoren geeignet ist, umfasst typischerweise mehrere Batteriemodule, die jeweils eine Anordnung von elektrochemischen Batteriezellen enthalten. Bei einigen Batteriezellenanordnungen sind relativ dünne Kathoden- und Anodenplatten in einem Folienbeutel eingeschlossen, der eine Elektrolytflüssigkeit enthält, wobei sich positive und negative Elektroden oder Zellenpole von gegenüberliegenden Enden des Folienbeutels erstrecken. Die einzelnen Zellenpole sind in einem gegebenen der Batteriemodule elektrisch verbunden, z. B. durch Ultraschallschweißtechnik. Das Batteriepaket wird dann zusammengebaut, indem eine anwendungsspezifische Anzahl von Batteriemodulen über einen Spannungsbus mit positiven und negativen Stromschienen elektrisch miteinander verbunden wird. Beispielsweise können mehrere Batteriemodule auf einem flachen Batterieträger angeordnet und in Reihe geschaltet werden, woraufhin eine äußere Abdeckung zum Schutz der Batteriemodule am Batterieträger befestigt wird.
  • Batteriepakete, insbesondere des oben beschriebenen Hochspannungstyps, erzeugen im Dauerbetrieb erhebliche Wärmemengen. Mit der Zeit verschlechtert die erzeugte Wärme den Wirkungsgrad und die gesamte strukturelle Integrität des Batteriepakets. Es werden daher thermische Managementsysteme eingesetzt, um die Temperatur des Batteriepakets genau zu regeln. Bei einer gängigen Art von thermischen Managementsystemen zirkuliert eine Wärmeträgerflüssigkeit innerhalb eines Batteriepakets, um Wärme zuzuführen oder abzuführen.
  • Es sind thermische Batteriemanagementsysteme vorgesehen, die ein Batteriepaket mit einer Vielzahl von Batteriemodulen, die in einem Batteriegehäuse eingeschlossen sind, eine Kühlmittelleitung mit einem Einlass und einem Auslass, die jeweils einen Umfang des Batteriegehäuses durchdringen, und wenigstens ein thermisch aktiviertes Ventil umfassen können. Das wenigstens eine thermisch aktivierte Ventil kann dazu ausgelegt sein, Kühlmittel auf ein oder mehrere Batteriemodule zu sprühen, wenn die Temperatur im Batteriepaket einen Temperaturschwellenwert überschreitet. Der Temperaturschwellenwert kann auf Grundlage der Temperatur eines thermischen Ereignisses definiert sein, das innerhalb des Batteriepakets auftritt und eine normale Betriebstemperatur des Batteriepakets überschreitet. Die Kühlmittelleitung innerhalb des Batteriepakets kann zum Umfang des Batteriegehäuses hin vorgespannt werden. Die Kühlmittelleitung innerhalb des Batteriepakets kann an das Batteriegehäuse angrenzen. Wenigstens 90 % der Länge der Kühlmittelleitung innerhalb des Batteriegehäuses kann an das Batteriegehäuse angrenzen. Das eine oder die mehreren thermisch aktivierten Ventile benötigen keinen Temperatursensor, um Kühlmittel zu versprühen. Das thermische Batteriemanagementsystem kann entsprechend jedem Batteriemodul ein thermisch aktiviertes Ventil umfassen. Das thermisch aktivierte Ventil kann einen hohlen Metallkörper, der in der Lage ist, eine fluidische Verbindung zwischen der Kühlmittelleitung und dem einen oder den mehreren Batteriemodulen zu ermöglichen, wenn es sich in einer offenen Position befindet, und ein thermisch aktiviertes Material umfassen, das in dem hohlen Körper angeordnet ist und eine fluidische Verbindung zwischen der Kühlmittelleitung und dem einen oder den mehreren Batteriemodulen verhindert, wenn die Temperatur des thermisch aktivierten Materials unter dem Temperaturschwellenwert liegt und das thermisch aktivierte Ventil sich in einer geschlossenen Stellung befindet. Bei dem thermisch aktivierten Material kann es sich um [(CH2)11C(O)NH]n handeln. Das thermisch aktivierte Ventil kann ferner einen Verwirbelungskopf umfassen, der dazu ausgelegt ist, Kühlmittel zu verteilen, wenn sich das thermisch aktivierte Ventil in einer geöffneten Stellung befindet.
  • Es sind Fahrzeuge vorgesehen, die einen Antriebsstrang umfassen, der dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment auf wenigstens ein Rad zu übertragen, und ein Hochspannungsbatteriepaket umfasst. Das Batteriepaket kann ein Batteriepaket mit einer Vielzahl von Batteriemodulen, die in einem Batteriegehäuse eingeschlossen sind, eine Kühlmittelleitung mit einem Einlass und einem Auslass, die jeweils einen Umfang des Batteriegehäuses durchdringen, und wenigstens ein thermisch aktiviertes Ventil umfassen. Das wenigstens eine thermisch aktivierte Ventil kann dazu ausgelegt sein, Kühlmittel auf ein oder mehrere Batteriemodule zu sprühen, wenn die Temperatur im Batteriepaket einen Temperaturschwellenwert überschreitet. Der Temperaturschwellenwert kann auf Grundlage der Temperatur eines thermischen Ereignisses definiert sein, das innerhalb des Batteriepakets auftritt und eine normale Betriebstemperatur des Batteriepakets überschreitet. Die Kühlmittelleitung innerhalb des Batteriepakets kann zum Umfang des Batteriegehäuses hin vorgespannt sein. Wenigstens 90 % der Länge der Kühlmittelleitung innerhalb des Batteriegehäuses kann an das Batteriegehäuse angrenzen. Das thermisch aktivierte Ventil kann einen hohlen Metallkörper, der in der Lage ist, eine fluidische Verbindung zwischen der Kühlmittelleitung und dem einen oder den mehreren Batteriemodulen zu ermöglichen, wenn es sich in einer offenen Position befindet, und ein thermisch aktiviertes Material umfassen, das in dem hohlen Körper angeordnet ist und eine fluidische Verbindung zwischen der Kühlmittelleitung und dem einen oder den mehreren Batteriemodulen verhindert, wenn die Temperatur des thermisch aktivierten Materials unter dem Temperaturschwellenwert liegt und das thermisch aktivierte Ventil sich in einer geschlossenen Stellung befindet. Bei dem thermisch aktivierten Material kann es sich um [(CH2)11C(O)NH]n handeln. Das thermisch aktivierte Ventil kann ferner einen Verwirbelungskopf umfassen, der dazu ausgelegt ist, Kühlmittel zu verteilen, wenn sich das thermisch aktivierte Ventil in einer geöffneten Stellung befindet. Das Fahrzeug kann ein Hybridelektrofahrzeug sein. Das Fahrzeug kann ein batterieelektrisches Fahrzeug sein.
  • Es sind batterieelektrische Fahrzeuge vorgesehen, die einen Antriebsstrang umfassen können, der dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment auf wenigstens ein Rad zu übertragen, und ein Hochspannungsbatteriepaket umfasst. Das Batteriepaket kann ein Batteriepaket mit einer Vielzahl von Batteriemodulen, die in einem Batteriegehäuse eingeschlossen sind, eine Kühlmittelleitung mit einem Einlass und einem Auslass, die jeweils einen Umfang des Batteriegehäuses durchdringen und zu dem Umfang des Batteriegehäuses hin vorgespannt sind, und wenigstens ein thermisch aktiviertes Ventil umfassen. Jedes der thermisch aktivierten Ventile kann einen hohlen Metallkörper, der in der Lage ist, eine fluidische Verbindung zwischen der Kühlmittelleitung und dem einen oder den mehreren Batteriemodulen zu ermöglichen, wenn es sich in einer offenen Position befindet, und ein thermisch aktiviertes Material umfassen, das in dem hohlen Körper angeordnet ist und eine fluidische Verbindung zwischen der Kühlmittelleitung und dem einen oder den mehreren Batteriemodulen verhindert, wenn die Temperatur des thermisch aktivierten Materials unter dem Temperaturschwellenwert liegt und das thermisch aktivierte Ventil sich in einer geschlossenen Stellung befindet. Bei dem thermisch aktivierten Material des wenigstens einen thermisch aktivierten Ventils kann es sich um [(CH2)11C(O)NH]n handeln, und das wenigstens eine thermisch aktivierte Ventil kann dazu ausgelegt sein, als Reaktion auf eine Temperatur innerhalb des Batteriepakets, die einen Temperaturschwellenwert überschreitet, in der geöffneten Stellung Kühlmittel vom Umfang des Batteriegehäuses nach innen auf ein oder mehrere Batteriemodule zu sprühen.
  • Figurenliste
    • 1 veranschaulicht ein Fahrzeug mit einem Batteriepaket gemäß einer oder mehreren Ausgestaltungen in einer schematischen perspektivischen Ansicht.
    • 2 veranschaulicht ein Batteriepaket, der als Teil eines Fahrzeugs verwendbar ist, gemäß einer oder mehreren Ausgestaltungen in einer schematischen perspektivischen Ansicht.
    • 3 veranschaulicht ein Batteriepaket gemäß einer oder mehreren Ausgestaltungen in einer schematischen Draufsicht.
    • 4A zeigt ein thermisch aktiviertes Ventil in einer geschlossenen Stellung 111 gemäß einer oder mehrerer Ausgestaltungen in einer schematischen Ansicht.
    • 4B veranschaulicht ein thermisch aktiviertes Ventil gemäß einer oder mehreren Ausgestaltungen in einer schematischen Ansicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Es sind hierin Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausgestaltungen lediglich Beispiele sind und andere Ausgestaltungen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten größer oder kleiner sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die hier offenbarten spezifischen konstruktiven und funktionellen Details nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage dafür, einen Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung auf unterschiedliche Weise anzuwenden. Wie ein Durchschnittsfachmann verstehen wird, können verschiedene Merkmale, die mit Bezug auf eine der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren der anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausgestaltungen zu erzeugen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Merkmalskombinationen sehen repräsentative Ausgestaltungen für typische Anwendungen vor. Es könnten jedoch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren dieser Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Ausführungen erwünscht sein.
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten in den verschiedenen Ansichten beziehen, ist in 1 ein Fahrzeug gezeigt, das einen Antriebsstrang 12 aufweist, der einen Hochspannungsbatteriepaket 18 umfasst. Das Batteriepaket 18 kann, wie gezeigt, eine relativ flache, im Allgemeinen rechteckige Form aufweisen, oder das Batteriepaket 18 kann in einer T-Anordnung oder einer anderen anwendungsgeeigneten Form angeordnet sein. Der Antriebsstrang 12 kann bei einer Hybridelektrofahrzeugausgestaltung optional einen Verbrennungsmotor 13 und eine oder mehrere elektrische Maschinen 14 umfassen, oder er kann bei einer batterieelektrischen Fahrzeugausgestaltung, die ausschließlich durch die eine oder mehrere elektrische Maschinen 14 angetrieben wird, die über das Batteriepaket 18 mit Energie versorgt werden, auf die Verwendung des Motors 13 verzichten.
  • Bei beiden Ausgestaltungen überträgt der Antriebsstrang 12 das vom Motor 13 und/oder der/den elektrischen Maschine(n) 14 erzeugte Drehmoment auf wenigstens ein Rad (z. B. einen Satz von vorderen Antriebsrädern 16F und/oder hinteren Antriebsrädern 16R), oder das Motordrehmoment von der elektrischen Maschine 14 kann ausschließlich zum Anlassen und Starten des Motors 13 verwendet werden. Während das Kraftfahrzeug 10 im Folgenden als ein beispielhaftes System beschrieben wird, das von dem gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgelegten Batteriepaket 18 profitiert, kann das Batteriepaket 18 ohne weiteres für den Einsatz in Wasserfahrzeugen, Flugzeugen, Schienenfahrzeugen, Robotern und mobilen Plattformen sowie in Kraftwerken und anderen stationären Systemen angepasst werden.
  • In dem Batteriepaket 18 kann eine Lithium-Ionen-, eine Nickel-Metallhydrid- oder eine andere anwendungsgeeignete Batteriechemie verwendet sein. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Batteriepaket 18 Folienbeutel- oder Plattenbatteriezellen (nicht gezeigt) umfassen, die in einem Stapel angeordnet und in Reihe geschaltet sind, um eine ausreichende Ausgangsleistung für die Versorgung der elektrischen Maschine 14 bereitzustellen. Ist die elektrische Maschine 14 beispielsweise als Fahrmotor zum Drehen der Antriebsräder 16F und/oder 16R und zum Antreiben des Fahrzeugs 10 ausgeführt, können in dem Batteriepaket 18 Batteriezellen in getrennten Batteriemodulen 20 angeordnet sein, wie sie in 2 schematisch gezeigt sind, um eine Gleichstrom-Ausgangsspannung (DC) von 60-300 Volt (VDC) oder mehr zu erzeugen.
  • Um eine relativ hohe Ausgangsspannung zu erreichen, können die Batteriemodule 20 in einer bestimmten geometrischen Auslegung angeordnet sein, z. B. in der flachen Auslegung von 1 und 2, und über einen Hochspannungsbus in Reihe geschaltet sein. Das Batteriepaket 18 kann durch ein thermisches Managementsystem gekühlt sein, das schematisch gezeigt ist und eine Flüssigkeitspumpe (P) umfasst, die dazu ausgelegt ist, Wärmeträgerflüssigkeit (Pfeil 11) zum und vom Batteriepaket 18 zirkulieren zu lassen, wobei wärmere oder kältere Wärmeträgerflüssigkeit aus dem Batteriepaket 18 durch einen Kühler (C) 19 geleitet wird, um dazu beizutragen, die Temperatur des Batteriepakets 18 zu regulieren. Andere Komponenten des thermischen Managementsystems sind zur einfacheren Veranschaulichung weggelassen, einschließlich Wege- und Wärmeausdehnungsventile, Thermostate, Heizkörper, Wärmetauscher usw. Während die zugehörige Leistungselektronik in 1 zur einfacheren Veranschaulichung weggelassen ist, umfassen solche Komponenten außerdem typischerweise ein Wechselrichtermodul, das PWM-gesteuerte Halbleiterschalter (durch Pulsweitenmodulation gesteuert) verwendet, um eine Gleichspannung aus dem Batteriepaket 18 in eine Wechselspannung (VAC) zur Versorgung der elektrischen Maschine 14 umzuwandeln, einen Gleichspannungswandler oder ein Hilfsleistungsmodul zur Reduzierung des Spannungspegels aus dem Batteriepaket 18 auf Hilfsspannungspegel (z. B. 12-15 VDC), die zur Versorgung der elektrischen Hilfssysteme an Bord des Fahrzeugs 10 ausreichen.
  • 2 zeigt eine rechteckige Auslegung des Batteriepakets 18, wie sie oben allgemein mit Bezug auf 1 beschrieben ist. Bei diesem nicht einschränkenden Ausgestaltungsbeispiel ist eine Vielzahl von Batteriemodulen 20, die jeweils eine Vielzahl von Batteriezellen (nicht gezeigt) umfassen, in einem Batteriegehäuse 21 untergebracht.
  • In bestimmten Fällen kann das Batteriepaket 18 eine Fehlfunktion aufweisen oder in einen Unfall verwickelt sein, bei dem übermäßige Hitze (d. h. ein thermisches Ereignis) durch das Batteriepaket 18 erzeugt wird. 3 veranschaulicht ein Batteriepaket 18 mit einem thermischen Managementsystem, das dazu ausgelegt ist, auf thermische Ereignisse zu reagieren, in einer schematischen Draufsicht. Das thermische Managementsystem umfasst eine Kühlmittelleitung 100 mit einem Einlass 101 und einem Auslass 102, die jeweils einen Umfang des Batteriegehäuses 21 durchdringen. Das Batteriegehäuse 21 kann aus Metall, Kohlefaser oder polymerem Material bestehen, um verschiedene mechanische und/oder thermische Anforderungen zu erfüllen. Das thermische Managementsystem umfasst ferner wenigstens ein thermisch aktiviertes Ventil 110, wobei jedes der wenigstens einen thermisch aktivierten Ventile dazu ausgelegt ist, Kühlmittel 11 auf ein oder mehrere Batteriemodule 20 zu sprühen, wenn eine Temperatur innerhalb des Batteriepakets einen Temperaturschwellenwert überschreitet. Bei einigen Ausgestaltungen sind eines oder mehrere oder jedes der wenigstens einen thermisch aktivierten Ventile dazu ausgelegt, Kühlmittel 11 vom Umfang des Batteriegehäuses 21 nach innen auf ein oder mehrere Batteriemodule 20 zu sprühen, wenn eine Temperatur innerhalb des Batteriepakets einen Temperaturschwellenwert überschreitet. Der Temperaturschwellenwert kann auf Grundlage der Temperatur eines thermischen Ereignisses definiert sein, das innerhalb des Batteriepakets auftritt und eine normale Betriebstemperatur des Batteriepakets (z. B. die Temperatur des Batteriepakets beim Laden/Entladen) überschreitet.
  • Die Kühlmittelleitung 100 kann zum Umfang des Batteriegehäuses 21 hin vorgespannt sein, wie in 3 gezeigt. Zusätzlich oder alternativ kann die Kühlmittelleitung 100 zur Mitte des Batteriepakets 21 hin vorgespannt sein oder verschiedene andere Wege durch das Batteriegehäuse 21 nehmen (z. B. einen Serpentinenweg, einen Spiralweg). Bei einigen Ausgestaltungen grenzt die Kühlmittelleitung 100 an das Batteriegehäuse an. Zum Beispiel können wenigstens 90 % der Länge der Kühlmittelleitung 100 innerhalb des Batteriegehäuses 21 an das Batteriegehäuse 21 angrenzen. Die Kühlmittelleitung 100 kann zusätzlich Kühlmittel durch verschiedene Bereiche des Batteriepakets zirkulieren lassen. Das Batteriepaket 18 kann zum Beispiel eine Rückwandanordnung 30 umfassen, die zwischen Reihen von Batteriezellen in Kontakt mit einer Stromschiene 34 positioniert ist, die zu jedem der ein oder mehreren Batteriemodule 20 gehört. Das Kühlmittel 11 kann aus der Kühlmittelleitung 100 in eine oder mehrere interne Leitungen 34 der Rückwand 30 umgeleitet werden, um z. B. die Kühlung oder Erwärmung des Batteriepakets 18 zu ermöglichen.
  • Ein Batteriepaket 18 kann mehrere thermisch aktivierte Ventile 110 umfassen und bei einigen Ausgestaltungen ein thermisch aktiviertes Ventil 110 entsprechend jedem Batteriemodul 20 innerhalb des Batteriepakets 18 umfassen. Das eine oder die mehreren thermisch aktivierten Ventile 110 benötigen vorteilhafterweise keinen Temperatursensor, um zu arbeiten (d. h. um Kühlmittel 11 auf ein oder mehrere Batteriemodule 20 zu sprühen, wenn eine Temperatur innerhalb des Batteriepakets 21 einen Temperaturschwellenwert überschreitet). Dementsprechend funktioniert das eine thermisch aktivierte Ventil 110 oder funktionieren die thermisch aktivierten Ventile 110 auch dann auf geeignete Weise, wenn verschiedene Sensoren und die zu dem Batteriepaket 18 gehörende Elektronik beschädigt oder anderweitig funktionsunfähig gemacht werden.
  • 4A veranschaulicht ein Ventil 110 in einer geschlossenen Stellung 111 in einer schematischen Ansicht. Das Ventil 110 umfasst einen metallischen, im Allgemeinen hohlen Körper 111, der in der Lage ist, die fluidische Verbindung zwischen der Kühlmittelleitung 100 und dem einen oder den mehreren Batteriemodulen 20 zu ermöglichen. Ein thermisch aktiviertes Material 115 ist innerhalb des hohlen Körpers 111 (z. B. ein Stahlkörper) angeordnet und verhindert die fluidische Verbindung zwischen der Kühlmittelleitung 100 und dem einen oder den mehreren Batteriemodulen 20, wenn sich das Ventil 110 in einer geschlossenen Stellung 111 befindet (d. h. wenn die Temperatur des thermisch aktivierten Materials 115 unter dem Temperaturschwellenwert liegt). Das thermisch aktivierte Material 115 kann zum Beispiel [(CH2)11C(O)NH]n umfassen, das einen Schmelzpunkt von ungefähr 180 °C aufweist. Bei dieser und anderen Ausgestaltungen ist das thermisch aktivierte Material 115 so ausgewählt, dass sein Schmelzpunkt ausreichend höher ist als die Standardbetriebstemperatur eines Batteriepakets 18, aber bei oder unter der Temperatur eines thermischen Ereignisses liegt, das von dem thermischen Managementsystem abgemildert werden soll (z. B. ein Schmelzpunkt von ungefähr 170 °C bis ungefähr 190 °C).
  • 4B veranschaulicht ein Ventil 110 in einer geöffneten Stellung (d. h. wenn die Temperatur des thermisch aktivierten Materials 115 bei oder über dem Temperaturschwellenwert liegt) in einer schematischen Ansicht. In dieser geöffneten Stellung 112 ist das thermisch aktivierte Material 115 teilweise oder vollständig geschmolzen, wodurch ermöglicht wird, dass das Kühlmittel 11 in das Batteriegehäuse und auf ein oder mehrere Batteriemodule 20 gesprüht wird. Ein Sprühbild 121 des Kühlmittels 11, das von einem thermisch aktivierten Ventil 110 abgegeben wird, kann so optimiert werden, dass es die Oberfläche eines gegebenen Batteriemoduls 20 zum Teil oder vollständig abdeckt. Ein thermisch aktiviertes Ventil 110 kann optional einen Verwirbelungskopf 120, der dazu ausgelegt ist, das Kühlmittel 11 zu verteilen, wenn sich das Ventil in einer geöffneten Stellung befindet 12, umfassen.
  • Während oben beispielhafte Ausgestaltungen beschrieben werden, ist damit nicht gemeint, dass diese Ausgestaltungen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst werden. Die in der Patentschrift verwendeten Worte sind eher beschreibende als einschränkende Worte, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Geist und den Umfang der Offenbarung zu verlassen. Wie bereits beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausgestaltungen kombiniert werden, um weitere Ausgestaltungen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht sind. Während verschiedene Ausgestaltungen hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften möglicherweise so beschrieben worden sind, dass sie Vorteile bieten oder gegenüber anderen Ausgestaltungen oder Ausführungen nach dem Stand der Technik bevorzugt werden, erkennen Durchschnittsfachleute, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften ausgeglichen werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Ausführung abhängen. Diese Attribute können unter anderem Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. umfassen. Als solche befinden sich Ausgestaltungen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausgestaltungen oder Ausführungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims (10)

  1. Thermisches Batteriemanagementsystem, umfassend: ein Batteriepaket mit einer Vielzahl von Batteriemodulen, die in einem Batteriegehäuse eingeschlossen sind, eine Kühlmittelleitung mit einem Einlass und einem Auslass, die jeweils einen Umfang des Batteriegehäuses durchdringen, und wenigstens ein thermisch aktiviertes Ventil, wobei das wenigstens eine thermisch aktivierte Ventil dazu ausgelegt ist, in Reaktion auf eine Temperatur innerhalb des Batteriepakets, die einen Temperaturschwellenwert überschreitet, Kühlmittel vom Umfang des Batteriegehäuses nach innen auf ein oder mehrere Batteriemodule zu sprühen.
  2. Fahrzeug, umfassend: einen Antriebsstrang, der dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment auf wenigstens ein Rad zu übertragen, und der einen Hochspannungsbatteriepaket umfasst, wobei das Batteriepaket umfasst: ein Batteriepaket mit einer Vielzahl von Batteriemodulen, die in einem Batteriegehäuse eingeschlossen sind, eine Kühlmittelleitung mit einem Einlass und einem Auslass, die jeweils einen Umfang des Batteriegehäuses durchdringen, und wenigstens ein thermisch aktiviertes Ventil, wobei das wenigstens eine thermisch aktivierte Ventil dazu ausgelegt ist, in Reaktion auf eine Temperatur innerhalb des Batteriepakets, die einen Temperaturschwellenwert überschreitet, Kühlmittel auf ein oder mehrere Batteriemodule zu sprühen.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei das Fahrzeug ein batterieelektrisches Fahrzeug ist.
  4. Thermische Batteriemanagementsysteme und Fahrzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlmittelleitung innerhalb des Batteriepakets zum Umfang des Batteriegehäuses hin vorgespannt ist.
  5. Thermische Batteriemanagementsysteme und Fahrzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens 90 % der Länge der Kühlmittelleitung innerhalb des Batteriegehäuses an das Batteriegehäuse angrenzt.
  6. Thermische Batteriemanagementsysteme und Fahrzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das thermische Batteriemanagementsystem ein thermisch aktiviertes Ventil umfasst, das jedem Batteriemodul entspricht.
  7. Thermische Batteriemanagementsysteme und Fahrzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das thermisch aktivierte Ventil einen hohlen Metallkörper, der in der Lage ist, eine fluidische Verbindung zwischen der Kühlmittelleitung und dem einen oder den mehreren Batteriemodulen zu ermöglichen, wenn es sich in einer geöffneten Stellung befindet, und ein thermisch aktiviertes Material umfasst, das in dem hohlen Körper angeordnet ist und eine fluidische Verbindung zwischen der Kühlmittelleitung und dem einen oder den mehreren Batteriemodulen verhindert, wenn die Temperatur des thermisch aktivierten Materials unter dem Temperaturschwellenwert liegt und sich das thermisch aktivierte Ventil in einer geschlossenen Stellung befindet.
  8. Thermische Batteriemanagementsysteme und Fahrzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das thermisch aktivierte Material [(CH2)11C(O)NH]n umfasst.
  9. Thermische Batteriemanagementsysteme und Fahrzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das thermisch aktivierte Ventil ferner einen Verwirbelungskopf umfasst, der dazu ausgelegt ist, Kühlmittel zu verteilen, wenn sich das thermisch aktivierte Ventil in einer geöffneten Stellung befindet.
  10. Thermische Batteriemanagementsysteme und Fahrzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Temperaturschwellenwert auf Grundlage der Temperatur eines thermischen Ereignisses definiert ist, das innerhalb des Batteriepakets auftritt und eine normale Betriebstemperatur des Batteriepakets überschreitet.
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