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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Offenbarung beansprucht die Priorität der vorläufigen
US-Anmeldung Nr. 63/403 445 , die am 2. September 2022 eingereicht wurde und durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen ist.
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GEBIET DER TECHNIK
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Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen Traktionsbatteriepacks und insbesondere Konfigurationen zum Führen von Sammelschienen über strukturelle Querelementträger eines Traktionsbatteriepacks.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Elektrifizierte Fahrzeuge beinhalten einen Traktionsbatteriepack zur Leistungsversorgung der elektrischen Maschine und anderer elektrischer Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs. Der Traktionsbatteriepack beinhaltet eine Vielzahl von Batteriezellen und verschiedene andere batterieinterne Komponenten, die den elektrischen Fahrzeugantrieb unterstützen.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Traktionsbatteriepack gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem einen Zellstapel, der eine Vielzahl von Batteriezellen beinhaltet, die zwischen einem ersten Querelementträger und einem zweiten Querelementträger gestützt ist. Eine Sammelschiene ist innerhalb einer Kerbe positioniert, die in dem ersten Querelementträger oder dem zweiten Querelementträger ausgebildet ist.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Traktionsbatteriepacks ist ein dritter Querelementträger neben dem ersten Querelementträger positioniert, um eine Querelementbaugruppe zu bilden, die den Zellstapel von einem zweiten Zellstapel des Traktionsbatteriepacks trennt.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks ist ein Entlüftungskanal zwischen dem ersten Querelementträger und dem dritten Querelementträger angeordnet.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks ist die Kerbe in dem ersten Querelementträger ausgebildet, und ferner umfassend eine zweite Kerbe, die in dem zweiten Querelementträger ausgebildet ist.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks ist die Sammelschiene innerhalb der Kerbe und der zweiten Kerbe aufgenommen und überspannt seitlich eine Oberseite des Zellstapels.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks erstreckt sich die Sammelschiene direkt über die Oberseite eines Batteriezellenpakets des Zellstapels.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks erstreckt sich die Sammelschiene axial zwischen einer ersten strukturellen Wärmebarriere und einer zweiten strukturellen Wärmebarriere des Zellstapels. In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks ist ein Batteriezellenpaket des Zellstapels zwischen der ersten strukturellen Wärmebarriere und der zweiten strukturellen Wärmebarriere angeordnet.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks beinhaltet der erste Querelementträger einen Trägerkörper, einen ersten Verstärkungsabschnitt, der eine erste Pultrusion innerhalb eines oberen Abschnitts des Trägerkörpers erzeugt, und einen zweiten Verstärkungsabschnitt, der eine zweite Pultrusion innerhalb eines unteren Abschnitts des Trägerkörpers erzeugt.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks erstreckt sich die Kerbe von einem oberen Plateau des oberen Abschnitts zu dem ersten Verstärkungsabschnitt.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks ist eine obere Fläche der Sammelschiene relativ zu dem oberen Plateau bündig.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks wird die Sammelschiene durch die erste Pultrusion gestützt.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks erstreckt sich die Sammelschiene über eine Breite des Zellstapels und mindestens einen Teil der Breite eines zweiten Zellstapels des Traktionsbatteriepacks.
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Ein Traktionsbatteriepack gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem einen ersten Querelementträger, einen zweiten Querelementträger und Vielzahl von Batteriezellen, die zwischen dem ersten Querelementträger und dem zweiten Querelementträger gestützt sind. Eine Sammelschiene ist innerhalb einer ersten Kerbe, die in dem ersten Querelementträger ausgebildet ist, und einer zweiten Kerbe, die in dem zweiten Querelementträger ausgebildet ist, aufgenommen, und die Sammelschiene erstreckt sich seitlich über die Oberseite eines Zellenpakets der Vielzahl von Batteriezellen.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Traktionsbatteriepacks beinhaltet jeder von dem ersten Querelementträger und dem zweiten Querelementträger einen Trägerkörper und einen ersten Verstärkungsabschnitt und einen zweiten Verstärkungsabschnitt, die dazu konfiguriert sind, den Trägerkörper strukturell zu verstärken.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks sind der erste Verstärkungsabschnitt und der zweite Verstärkungsabschnitt Pultrusionen des ersten Querelementträgers.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks wird die Sammelschiene durch den ersten Verstärkungsabschnitt des ersten Querelementträgers und des zweiten Querelementträgers gestützt.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks erstreckt sich die erste Kerbe von einem oberen Plateau des Trägerkörpers zu dem ersten Verstärkungsabschnitt.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks ist das Zellenpaket eine Untergruppierung der Vielzahl von Batteriezellen, die zwischen einer ersten strukturellen Wärmebarriere und einer zweiten strukturellen Wärmebarriere angeordnet ist.
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In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Traktionsbatteriepacks erstreckt sich die Sammelschiene axial zwischen der ersten strukturellen Wärmebarriere und der zweiten strukturellen Wärmebarriere.
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Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorangehenden Absätze, der Patentansprüche oder der folgenden Beschreibung und Zeichnungen, was beliebige ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen individuellen Merkmale beinhaltet, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination herangezogen werden. In Verbindung mit einer Ausführungsform beschriebene Merkmale sind auf alle Ausführungsformen anwendbar, sofern derartige Merkmale nicht unvereinbar sind.
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Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung werden für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die der detaillierten Beschreibung beigefügten Zeichnungen lassen sich kurzgefasst wie folgt beschreiben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 veranschaulicht schematisch ein elektrifiziertes Fahrzeug.
- 2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Traktionsbatteriepacks für ein elektrifiziertes Fahrzeug.
- 3 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Schnittlinie 3-3 aus 2.
- 4 veranschaulicht einen beispielhaften Zellstapel eines Traktionsbatteriepacksystems.
- 5 veranschaulicht eine Sammelschienenführungskonfiguration, die sich über die Oberseite eines Zellstapels erstreckt.
- 6 veranschaulicht Sammelschienen, die über eine Vielzahl von Zellstapeln eines Traktionsbatteriepacks geführt sind.
- 7 ist eine Querschnittsansicht durch den Schnitt 7-7 aus 5.
- 8 veranschaulicht eine Schnittfläche zwischen einer Sammelscheine und einer oberen Gehäusestruktur eines Traktionsbatteriepacks.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die Offenbarung beschreibt im Detail Sammelschienenführungskonfigurationen für Traktionsbatteriepacks. Beispielhafte Führungskonfigurationen können die Sammelschiene über der Oberseite eines oder mehrerer Zellstapel des Traktionsbatteriepacks positionieren. Ein struktureller Querelementträger jedes Zellstapels kann eine Kerbe zum Aufnehmen der Sammelschiene beinhalten. Die Sammelschiene kann daher bequem innerhalb des Querelementträgers verschachtelt sein, ohne die vertikale oder „z-Achsen“-Grundfläche des Traktionsbatteriepacks zu vergrößern. Diese und andere Merkmale werden in den folgenden Absätzen dieser detaillierten Beschreibung genauer erörtert.
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1 veranschaulicht schematisch ein elektrifiziertes Fahrzeug 10. Das elektrifizierte Fahrzeug 10 kann eine beliebige Art von elektrifiziertem Antriebsstrang beinhalten. In einer Ausführungsform ist das elektrifizierte Fahrzeug 10 ein Batterieelektrofahrzeug (Battery Electric Vehicle - BEV). Die in dieser Schrift beschriebenen Konzepte sind jedoch nicht auf BEVs beschränkt und könnten sich auf andere elektrifizierte Fahrzeuge erstrecken, zu denen unter anderem Hybridelektrofahrzeuge (Hybrid Electric Vehicles - HEVs), Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (PHEVs), Brennstoffzellenfahrzeuge usw. gehören. Daher könnte der Antriebsstrang des elektrifizierten Fahrzeugs 10, obwohl dies in dem Ausführungsbeispiel nicht konkret dargestellt ist, mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet sein, die entweder allein oder in Kombination mit anderen Leistungsquellen eingesetzt werden kann, um das elektrifizierte Fahrzeug 10 anzutreiben.
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In der veranschaulichten Ausführungsform ist das elektrifizierte Fahrzeug 10 als ein Auto abgebildet. Das elektrifizierte Fahrzeug 10 könnte jedoch alternativ eine Geländelimousine (SUV), ein Van, ein Pickup oder eine beliebige andere Fahrzeugkonfiguration sein. Wenngleich in den Figuren dieser Offenbarung eine spezifische Beziehung der Komponenten veranschaulicht ist, sollen die Veranschaulichungen diese Offenbarung nicht einschränken. Die Platzierung und Ausrichtung der verschiedenen Komponenten des elektrifizierten Fahrzeugs 10 sind schematisch gezeigt und könnten innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung variieren. Des Weiteren sind die verschiedenen dieser Offenbarung beigefügten Figuren nicht zwingend maßstabsgetreu gezeichnet und können einige Merkmale vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um gewisse Details einer konkreten Komponente oder eines konkreten Systems hervorzuheben.
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In einer veranschaulichten Ausführungsform ist das elektrifizierte Fahrzeug 10 ein vollelektrisches Fahrzeug, das ausschließlich durch elektrische Leistung, wie etwa durch eine oder mehrere elektrische Maschinen 12, ohne Unterstützung von einer Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die elektrische Maschine 12 kann als Elektromotor, elektrischer Generator oder beides betrieben werden. Die elektrische Maschine 12 nimmt elektrische Leistung auf und kann die elektrische Leistung in Drehmoment zum Antreiben eines oder mehrerer Räder 14 des elektrifizierten Fahrzeugs 10 umwandeln.
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Ein Spannungsbus 16 kann die elektrische Maschine 12 elektrisch mit einem Traktionsbatteriepack 18 koppeln. Das Traktionsbatteriepack 18 ist eine beispielhafte Batterie eines elektrifizierten Fahrzeug. Das Traktionsbatteriepack 18 kann eine Hochspannungs-Traktionsbatteriepackbaugruppe sein, die eine Vielzahl von Batteriezellen beinhaltet, die in der Lage ist, elektrische Leistung zum Betreiben der elektrischen Maschine 12 und/oder anderer elektrischer Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs 10 auszugeben. Es könnten auch andere Arten von Energiespeichervorrichtungen und/oder Ausgabevorrichtungen verwendet werden, um das elektrifizierte Fahrzeug 10 mit elektrischer Leistung zu versorgen.
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Der Traktionsbatteriepack 18 kann an einem Unterboden 20 des elektrifizierten Fahrzeugs 10 befestigt sein. Der Traktionsbatteriepack 18 könnte sich jedoch innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung an einer anderen Stelle an dem elektrifizierten Fahrzeug 10 befinden.
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2 und 3 veranschaulichen zusätzliche Details, die dem Traktionsbatteriepack 18 des elektrifizierten Fahrzeugs 10 zugeordnet sind. Der Traktionsbatteriepack 18 kann eine Vielzahl von Zellstapeln 22 beinhalten, die innerhalb eines Innenbereichs 30 einer Gehäusebaugruppe 24 untergebracht sind. Die Gehäusebaugruppe 24 des Traktionsbatteriepacks 18 kann eine Gehäuseabdeckung 26 und eine Gehäuseschale 28 beinhalten. Die Gehäuseabdeckung 26 kann an der Gehäuseschale 28 befestigt (z. B. geschraubt, geschweißt, geklebt usw.) sein, um den Innenbereich 30 zum Unterbringen der Zellstapel 22 und anderer Batterieinnenkomponenten des Traktionsbatteriepacks 18 bereitzustellen.
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Jeder Zellstapel 22 kann eine Vielzahl von Batteriezellen beinhalten. Die Batteriezellen 32 jedes Zellstapels 22 können entlang einer Zellstapelachse A nebeneinander gestapelt sein. Die Batteriezellen 32 speichern und liefern elektrische Leistung zur Leistungsversorgung verschiedener Komponenten des elektrifizierten Fahrzeugs 10. Obwohl eine bestimmte Anzahl von Zellstapeln 22 und Batteriezellen 32 in den verschiedenen Figuren dieser Offenbarung veranschaulicht ist, könnte der Traktionsbatteriepack 18 eine beliebige Anzahl von Zellstapeln 22 beinhalten, wobei jeder Zellstapel 22 eine beliebige Anzahl von individuellen Batteriezellen 32 aufweist.
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In einer Ausführungsform sind die Batteriezellen 32 Lithium-Ionen-Pouch-Zellen. innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung könnten alternativ jedoch Batteriezellen genutzt werden, die andere Geometrien (zylindrisch, prismatisch usw.) und/oder chemische Zusammensetzungen (Nickel-Metallhydrid, Blei-Säure usw.) aufweisen.
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Eine oder mehrere strukturelle Wärmebarrieren 34 können entlang der jeweiligen Zellstapelachse A jedes Zellstapels 22 angeordnet sein. Die strukturellen Wärmebarrieren 34 können jeden Zellstapel 22 in zwei oder mehr Gruppierungen oder Fächer 36 von Batteriezellen 32 unterteilen. Jedes Fach 36 kann eine oder mehrere der Batteriezellen 32 innerhalb eines der Zellstapel 22 halten. In einer Ausführungsform werden die Batteriezellen 32 jedes Zellstapels 22 innerhalb eines von vier Fächern 36 gehalten. Jedoch könnten andere Konfigurationen, einschließlich Konfigurationen, die eine größere oder kleinere Anzahl von Fächern 36 nutzen, innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung verwendet werden.
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Die Batteriezellen 32 jedes Zellstapels 22 können zwischen einem Paar von Querelementträgern 38 angeordnet sein. Die Querelementträger 38 können dazu konfiguriert sein, die Batteriezellen 32 zu halten und die Zellstapel 22 mindestens teilweise abzugrenzen.
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Die Querelementträger 38 können klebend an der Gehäuseabdeckung 26 und entweder an der Gehäuseschale 28 oder einer Wärmetauscherplatte 44 (siehe 3), die zwischen der Gehäuseschale 28 und einem oder mehreren Zellstapeln 22 positioniert ist, befestigt sein. Der Klebstoff kann diese Schnittstellen abdichten, um zu verhindern, dass Batteriezellenentlüftungsnebenprodukte durch diese Bereiche entweichen.
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Unmittelbar nebeneinanderliegende Querelementträger 38 können eine Querelementbaugruppe 40 bilden, die zwischen nebeneinanderliegenden Zellstapeln 22 des Traktionsbatteriepacks 18 angeordnet ist. Die Querelementbaugruppen 40 können dazu konfiguriert sein, beispielsweise eine Last zu übertragen, die auf eine Seite des elektrifizierten Fahrzeugs 10 aufgebracht wird. Jeder Querelementträger 38 der Querelementbaugruppen 40 kann ein struktureller Träger sein, der dazu beitragen kann, Zuglasten von Ausdehnungs- und Drucklasten der Batteriezelle 32 auszugleichen. Die Querelementbaugruppen 40 sind daher dazu konfiguriert, die strukturelle Integrität des Traktionsbatteriepacks 18 zu steigern.
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Die Querelementbaugruppen 40 können zudem ein Batteriepack-Entlüftungssystem zum Leiten von Batteriezellenentlüftungsnebenprodukten aus dem Traktionsbatteriepack 18 während Batteriewärmeereignissen bilden. Beispielsweise können die Querelementbaugruppen 40 Kanäle 42 etablieren (am besten in 3 gezeigt), welche die Batteriezellenentlüftungsnebenprodukte aus den Zellstapeln 22 in Richtung einer Position leiten können, an der die Batteriezellenentlüftungsnebenprodukte aus dem Traktionsbatteriepack 18 ausgestoßen werden können.
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In der in 3 veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform können ein erster und ein zweiter nebeneinanderliegender Querelementträger 38 eine erste Seite bzw. eine zweite Seite des Kanals 42 der Querelementbaugruppe 40 bilden. Ferner kann eine vertikal obere Seite des Kanals 42 durch die Gehäuseabdeckung 26 oder eine andere obere Gehäusestruktur gebildet sein, und eine vertikal untere Seite des Kanals 42 kann durch eine Wärmetauscherplatte 44 gebildet werden, die an der Gehäuseschale 28 positioniert ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Wärmetauscherplatte 44 weggelassen werden und die vertikal untere Seite des Kanals 42 kann durch den Gehäuseboden 28 oder eine andere untere Gehäusestruktur gebildet sein. Vertikal und horizontal beziehen sich im Rahmen dieser Offenbarung auf eine allgemeine Ausrichtung des Traktionsbatteriepacks 18 auf dem Boden, wenn dieses in dem elektrifizierten Fahrzeug 10 aus 1 eingebaut ist.
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Jeder Querelementträger 38 des Zellstapels 22 kann eine Vielzahl von Entlüftungsöffnungen 56 zum Leiten von Batteriezellenentlüftungsnebenprodukten durch die Träger und in einen der Kanäle 42 beinhalten. Die Entlüftungsöffnungen 56 stellen somit einen Weg für Batteriezellenentlüftungsnebenprodukte bereit, um sich bei Bedarf während eines Entlüftungsereignisses durch die Querelementträger 38 und in die Kanäle 42 zu bewegen.
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Wenn die Batteriezellen 32 des Zellstapels 22 nicht entlüftet werden, können die Entlüftungsöffnungen 56 durch eine unterteilte Membran 58 bedeckt sein. Eine Druckdifferenzzunahme, die dem Entlüften einer oder mehrerer der Batteriezellen 32 zugeordnet ist, kann einen lokalen Abschnitt der unterteilten Membran 58 aufreißen, wodurch ermöglicht wird, dass die Batteriezellenentlüftungsnebenprodukte durch die Entlüftungsöffnungen 56 für eine einzelne Batteriezelle 32 oder eine Gruppe von Batteriezellen 32, die einem Wärmeereignis ausgesetzt sind, in den Kanal 42 treten können. Die lokalen Abschnitte der unterteilten Membran 58 können lokal wegbrechen, wenn die einzelne Batteriezelle 32 dem Wärmeereignis ausgesetzt ist, um die Batteriezellenentlüftungsnebenprodukte in den Kanal 42 freizusetzen. Die Batteriezellenentlüftungsnebenprodukte können auf beiden Seiten des Zellstapels 22 austreten.
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In einer Ausführungsform erstrecken sich die Zellstapel 22, die Querelementbaugruppen 40 und die jeweiligen Kanäle 42 in einer montierten Position des Traktionsbatteriepacks 18 in Längsrichtung in einer Fahrzeugquerrichtung. Es werden jedoch ferner andere Konfigurationen innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung in Betracht gezogen.
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Unter Bezugnahme auf 7-8 (unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2-3) kann jeder Querelementträger 38 zusätzlich eine Vielzahl von Zellflachsteckeröffnungen 82 beinhalten, die vertikal unter den Entlüftungsöffnungen 56 angeordnet sind. Jede Zellflachsteckeröffnung 82 kann dazu konfiguriert sein, einen Zellflachsteckeranschluss 84 der Batteriezellen 32 aufzunehmen. Die Zellflachsteckeranschlüsse 84 erstrecken sich von einer Batteriezelleneinhausung. Eine Aluminiumfolie kann beispielsweise die Batteriezelleneinhausung bereitstellen.
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In einer Ausführungsform kann jede Zellflachsteckeröffnung 82 einen Zellflachsteckeranschluss 84 aufnehmen. In einer anderen Ausführungsform kann jede Zellflachsteckeröffnung 82 so bemessen sein, dass sie Zellflachsteckeranschluss 84 von mehreren danebenliegenden Batteriezellen 32 aufnimmt. Batterieentlüftungsnebenprodukte können bei Wärmeereignissen zumindest teilweise durch jede Zellflachsteckeröffnung 82 zusätzlich zu den Entlüftungsöffnungen 56 entlüftet werden.
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Mindestens ein Abschnitt von benachbarten Zellflachsteckeröffnungen 82 kann durch eine Stützlasche 86 des Querelementträgers 38 getrennt sein. Die Querelementträger 38 können jeweils mehrere Stützflachstecker 86 beinhalten. Jeder Stützflachstecker 86 kann eine geeignete Stützfläche zum Zusammenfügen (z. B. Verschweißen) der Zellflachsteckeranschlüsse 84 bereitstellen, um die Batteriezellen 32 jedes Zellstapels 22 elektrisch zu verbinden. Der Stützflachstecker 86 kann zusätzlich eine Erfassungsleitung bereitstellen, die zum Sammeln von Daten verwendet werden kann. Beispielsweise kann eine Spannung der Zellflachsteckeranschlüsse 84 der Batteriezellen 32 überwacht und durch den Stützflachstecker 86 gesammelt werden.
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4-5 veranschaulichen unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2 und 3 eine beispielhafte Ausgestaltung eines Zellstapels 22 des Traktionsbatteriepacks 18. Zusätzliche Zellstapel 22 des Traktionsbatteriepacks 18 könnten eine identische Ausgestaltung wie der in 4-5 gezeigte Zellstapel 22 oder eine ähnliche Ausgestaltung aufweisen, da ihre elektrischen Verbindungen mit benachbarten Zellstapeln variieren können, um einen notwendigen elektrischen Kreislauf zu schließen.
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Der Zellstapel 22 kann eine Vielzahl von Zellenpaketen 46 beinhalten, die horizontal zwischen einem Paar von Querelementträgern 38 und in Längsrichtung (z. B. nebeneinander entlang der Zellstapelachse A) zwischen einem Paar von Kompressionsplatten 50 gestapelt sind. Die Gesamtanzahl der Zellenpakete 46, die innerhalb des Zellstapels 22 bereitgestellt sind, kann variieren und soll daher diese Offenbarung nicht einschränken.
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Jede Kompressionsplatte 50 kann aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Die Kompressionsplatten 50 können dazu konfiguriert sein, eine Kompression des Zellstapels 22 entlang der Zellstapelachse A aufzunehmen und aufrechtzuerhalten. Die Kompressionsplatten 50 können auf eine beliebige Weise an den Querelementträger 38 angebracht sein.
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Jedes Zellenpaket 46 des Zellstapels 22 kann eine Vielzahl von Batteriezellen beinhalten. Die Gesamtzahl der Batteriezellen 32, die in jedem Zellenpaket 46 bereitgestellt sind, soll diese Offenbarung nicht einschränken.
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Jedes Zellenpaket 46 kann durch eine der strukturellen Wärmebarrieren 34 von einem benachbarten Zellenpaket 46 getrennt sein. Die strukturellen Wärmebarrieren 34 können jeweils eine einstückige Struktur oder eine mehrschichtige Sandwichstruktur beinhalten, die dazu konfiguriert ist, die Wärmeausbreitung von Zellenpaket zu Zellenpaket über den Zellstapel 22 zu verlangsamen oder sogar zu verhindern. In einer Ausführungsform können die strukturellen Wärmebarrieren 34 beispielsweise aus einem metallischen Material, wie etwa Edelstahl oder Aluminium, oder einem thermoplastischen Material hergestellt sein. In einer anderen Ausführungsform beinhalten die strukturellen Wärmebarrieren 34 (ein) Isoliermaterial(ien), wie etwa Aerogelmaterialien oder Schaumstoffmaterialien. Es könnten jedoch andere Materialien oder Kombinationen von Materialien verwendet werden, um die strukturellen Wärmebarrieren 34 mit isolierenden Eigenschaften innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung bereitzustellen.
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Jeder Querelementträger 38 des Zellstapels 22 kann eine Kerbe 52 beinhalten, die dazu bemessen ist, eine oder mehrere Sammelschienen 54 aufzunehmen (siehe 5). Die Sammelschiene 54 kann verwendet werden, um den Zellstapel 22 elektrisch mit einem oder mehreren nebeneinanderliegenden Zellstapeln 22 des Traktionsbatteriepacks 18 zu verbinden. Die Sammelschiene 54 kann sich seitlich über eine Breite des Zellstapels 22 erstrecken und kann somit in der Kerbe 52 jedes gegenüberliegenden Querelementträgers 38 des Zellstapels 22 untergebracht sein. In anderen Umsetzungen könnte die Sammelschiene 54 jedoch mehrere Zellstapel 22 überspannen (siehe z. B. 6). Sobald sie in den Kerben 52 der Querelementträger 38 aufgenommen ist, kann sich die Sammelschiene 54 direkt über die Oberseite eines der Zellenpakete 46 des Zellstapels 22 erstrecken. Die Sammelschiene 54 kann ferner axial zwischen nebeneinanderliegenden strukturellen Wärmebarrieren 34 des Zellstapels 22 angeordnet sein.
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Jeder Querelementträger 38 kann einen Trägerkörper 60 und einen oder mehrere Verstärkungsabschnitte beinhalten. In einer Ausführungsform beinhaltet der Querelementträger 38 einen oberen oder ersten Verstärkungsabschnitt 62 und einen unteren oder zweiten Verstärkungsabschnitt 64. Es werden jedoch auch andere Konfigurationen innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung in Betracht gezogen.
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Der Trägerkörper 60 kann eine einheitliche Struktur sein, die einen oberen Abschnitt 66, einen unteren Abschnitt 68 und einen Mittelabschnitt 70 beinhaltet, der sich zwischen dem oberen Abschnitt 66 und dem unteren Abschnitt 68 erstreckt und diese verbindet. Der obere Abschnitt 66 kann ein oberes Plateau 72 des Querelementträgers 38 bilden und der untere Abschnitt 68 kann eine untere Basis 74 des Querelementträgers 38 bilden.
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Der Trägerkörper 60 kann aus einem beliebigen geeigneten thermoplastischen Material hergestellt sein. In einer Ausführungsform ist der Trägerkörper 60 um jeden des ersten Verstärkungsabschnitts 62 und des zweiten Verstärkungsabschnitts 64 aufgeformt. Der erste Verstärkungsabschnitt 62 kann sich daher innerhalb des oberen Abschnitts 66 des Trägerkörpers 60 erstrecken und der zweite Verstärkungsabschnitt 64 kann sich innerhalb des unteren Abschnitts 68 des Trägerkörpers 60 erstrecken. Der erste und der zweite Verstärkungsabschnitt 62, 64 können ausgewählte Abschnitte (z. B. Spannungsbereiche) des Trägerkörpers 60 strukturell verstärken.
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In einer Ausführungsform weisen der Trägerkörper 60, der erste Verstärkungsabschnitt 62 und der zweite Verstärkungsabschnitt 64 jeweils eine im Wesentlichen gleiche Länge auf. In anderen Umsetzungen kann die Länge des Trägerkörpers 60 (z. B. in der Richtung der Zellstapelachse A) geringfügig größer sein als die jeweiligen Längen des ersten und des zweiten Verstärkungsabschnitts 62, 64.
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In einer Ausführungsform sind der erste und der zweite Verstärkungsabschnitt 62, 64 Pultrusionen, was eine Struktur für diese trägerartigen Abschnitte jedes Querelementträgers 38 impliziert. Ein Fachmann, der mit dieser Offenbarung vertraut ist, wird verstehen, wie man eine pultrudierte Trägerstruktur strukturell von einer anderen Art von Struktur, wie etwa einem extrudierten Träger, unterscheiden kann.
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Der erste und der zweite Verstärkungsabschnitt 62, 64 können als Teil eines Pultrusionsprozesses hergestellt werden, der eine Glas- oder Kohlefaser (unidirektionale oder multidirektionale Matte) und ein duroplastisches Harz verwendet. Eine Vielzahl von Glas- oder Kohlefasersträngen kann als Teil des Pultrusionsprozesses zum Herstellen des ersten und zweiten Verstärkungsabschnitts 62, 64 durch das duroplastische Harz gezogen werden. Der erste und der zweite Verstärkungsabschnitt 62, 64 können dann durch den Trägerkörper 60 umspritzt werden, um einen gewünschten Querschnitt des Querelementträgers 38 bereitzustellen.
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Die Kerbe 52 kann in dem oberen Abschnitt 66 des Trägerkörpers 60 ausgebildet sein. In einer Ausführungsform erstreckt sich die Kerbe 52 von dem oberen Plateau 72 nach unten zu dem ersten Verstärkungsabschnitt 62. Dementsprechend wird die Sammelschiene 54, sobald sie in der Kerbe 52 aufgenommen ist, mindestens teilweise durch den ersten Verstärkungsabschnitt 62 gestützt, und eine obere Fläche 76 der Sammelschiene 54 kann relativ zu dem oberen Plateau 72 des oberen Abschnitts 66 relativ zu dem Trägerkörpers 60 im Wesentlichen bündig sein (siehe z. B. die Querschnittsansicht aus 7).
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Unter nunmehriger hauptsächlicher Bezugnahme auf 8 kann die obere Fläche 76 der Sammelschiene 54 eine Schnittstelle mit einer oberen Gehäusestruktur 78 des Traktionsbatteriepacks 18 bilden. Die obere Gehäusestruktur 78 kann Teil der Gehäuseabdeckung 26 sein oder könnte beispielsweise eine Zwischenstruktur zwischen der Sammelschiene 54 und der Gehäuseabdeckung 26 sein. In einigen Umsetzungen kann die Sammelschiene 54 unter Verwendung eines Klebstoffs 80 an die obere Gehäusestruktur 78 gehaftet sein, um die Steifigkeit über das Traktionsbatteriepack 18 zu steigern. Der Klebstoff 80 kann beispielsweise ein Klebstoff auf Epoxidbasis oder ein Klebstoff auf Urethanbasis sein. Das obere Plateau 72 des oberen Abschnitts 66 des Trägerkörpers 60 kann auch durch den Klebstoff 80 an die oberen Gehäusestruktur 78 gehaftet sein.
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Die in dieser Schrift beschriebenen Zellstapelquerelementträger sind eingekerbt, um Sammelschienen über die Oberseite der Zellstapel eines Traktionsbatteriepacks zu führen. Die Sammelschienen können daher bequem innerhalb der Querelementträger verschachtelt sein, ohne die vertikale oder „z-Achsen“-Grundfläche des Traktionsbatteriepacks zu vergrößern.
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Wenngleich die unterschiedlichen nicht einschränkenden Ausführungsformen als spezifische Komponenten oder Schritte aufweisend veranschaulicht sind, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese konkreten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einer beliebigen der nicht einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus einer beliebigen der anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
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Es versteht sich, dass gleiche Bezugszeichen einander entsprechende oder ähnliche Elemente in den mehreren Ansichten kennzeichnen. Es versteht sich, dass in diesen beispielhaften Ausführungsformen zwar eine konkrete Komponentenanordnung offenbart und veranschaulicht ist, andere Anordnungen aber ebenfalls von den Lehren dieser Offenbarung profitieren könnten.
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Die vorstehende Beschreibung soll als veranschaulichend und nicht in einschränkendem Sinne ausgelegt werden. Ein Durchschnittsfachmann versteht, dass bestimmte Modifikationen durch den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung abgedeckt sein könnten. Aus diesen Gründen sollten die folgenden Patentansprüche genau gelesen werden, um den wahren Umfang und Inhalt dieser Offenbarung zu bestimmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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