-
GEBIET DER TECHNIK
-
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen einen Traktionsbatteriepack, der Batteriezellenhalter aufweist, die Batteriezellen innerhalb eines Arrays halten und zusätzlich Kühlmittel innerhalb des Arrays führen.
-
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
-
Elektrifizierte Fahrzeuge unterscheiden sich von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, da elektrifizierte Fahrzeuge einen Antriebsstrang beinhalten, der eine oder mehrere elektrische Maschinen aufweist. Die elektrischen Maschinen können die elektrifizierten Fahrzeuge anstelle von oder zusätzlich zu einer Brennkraftmaschine antreiben. Eine Traktionsbatteriepackbaugruppe kann die elektrischen Maschinen mit Leistung versorgen. Die Traktionsbatteriepackbaugruppe eines elektrifizierten Fahrzeugs kann Gruppen von Batteriezellen beinhalten.
-
KURZDARSTELLUNG
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken eine Traktionsbatteriepackbaugruppe, die Folgendes beinhaltet: einen Arraybehälter; eine Vielzahl von Batteriezellen innerhalb des Arraybehälters; und eine Vielzahl von Batteriezellenhaltern, die jeweils mindestens eine der Batteriezellen innerhalb der Vielzahl von Batteriezellen halten, wobei die Batteriezellenhalter einen Innenraum des Arraybehälters in einen Kühlmittelbereich und einen kühlmittelfreien Bereich unterteilen.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken eine Baugruppe, wobei die Vielzahl von Batteriezellenhaltern direkt an dem Arraybehälter angebracht ist.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken eine Baugruppe, wobei die Vielzahl von Batteriezellenhaltern ein „U“-förmiges Profil aufweist.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken eine Baugruppe, wobei sich einige der Vielzahl von Batteriezellenhaltern in eine erste Richtung öffnen und sich einige der Vielzahl von Batteriezellenhaltern in eine zweite Richtung öffnen, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken eine Baugruppe, wobei die Vielzahl von Batteriezellenhaltern, die sich in die erste Richtung öffnet, an einer ersten Seite des Arraybehälters angebracht ist und die Vielzahl von Batteriezellenhaltern, die sich in die zweite Richtung öffnet, an einer entgegengesetzten, zweiten Seite des Arraybehälters angebracht ist.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken eine Baugruppe, wobei die erste Richtung vertikal nach oben verläuft und die zweite Richtung vertikal nach unten verläuft.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken eine Baugruppe, wobei jede Batteriezelle innerhalb der Vielzahl von Batteriezellen durch zwei Batteriezellenhalter innerhalb der Vielzahl von Batteriezellenhaltern gestützt ist, wobei jeder der zwei Batteriezellenhalter mindestens zwei Seiten der Batteriezelle berührt.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken eine Baugruppe, wobei der Kühlmittelbereich einen Kühlmittelpfad beinhaltet, der serpentinenförmig ist.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken eine Baugruppe, wobei die Vielzahl von Batteriezellen eine Vielzahl von prismatischen Batteriezellen ist.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken eine Baugruppe, wobei die Vielzahl von Batteriezellen jeweils einen Außenkasten aufweist, wobei Kühlmittel in dem Kühlmittelbereich dazu konfiguriert ist, die Außenkästen direkt zu berühren.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken eine Baugruppe, wobei der Außenkasten ein Aluminiumkasten ist.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken eine Baugruppe, wobei das Kühlmittel ein flüssiges Kühlmittel ist.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken eine Baugruppe, wobei der Arraybehälter einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass beinhaltet.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken eine Baugruppe, wobei eine Vielzahl von Klemmen der Batteriezellen in dem kühlmittelfreien Bereich des Arraybehälters angeordnet ist.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken ein Wärmeverwaltungsverfahren für Traktionsbatteriepacks, das Folgendes beinhaltet: innerhalb eines Innenraums eines Arraybehälters Verwenden einer Vielzahl von Batteriezellenhaltern, um eine Vielzahl von Batteriezellen zu halten; und Verwenden der Vielzahl von Batteriezellenhaltern, um den Innenraum in einen Kühlmittelbereich und einen kühlmittelfreien Bereich zu unterteilen.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken ein Verfahren, das ferner Führen eines Kühlmittels durch den Kühlmittelbereich beinhaltet, um Wärmeenergie zu verwalten.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei das Kühlmittel entlang eines serpentinenförmigen Kühlmittelpfads durch den Kühlmittelbereich geführt wird.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei das Kühlmittel ein flüssiges Kühlmittel ist.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei die Vielzahl von Batteriezellenhaltern jeweils mehr als eine Seite einer Batteriezelle innerhalb der Vielzahl von Batteriezellen direkt berührt.
-
In einigen Aspekten betreffen die in dieser Schrift beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei die Vielzahl von Batteriezellenhaltern die Vielzahl von Batteriezellen derart hält, dass die Vielzahl von Batteriezellen abwechselnd von einer ersten Seite des Arraybehälters und einer entgegengesetzten, zweiten Seite des Arraybehälters beabstandet ist.
-
Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, der Patentansprüche oder der folgenden Beschreibung und Zeichnungen, die beliebige ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen einzelnen Merkmale beinhalten, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination betrachtet werden. In Verbindung mit einer Ausführungsform beschriebene Merkmale sind auf alle Ausführungsformen anwendbar, sofern derartige Merkmale nicht unvereinbar sind.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der offenbarten Beispiele werden dem Fachmann aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die Figuren, die der detaillierten Beschreibung beigefügt sind, können kurz wie folgt beschrieben werden:
- 1 veranschaulicht eine Seitenansicht eines beispielhaften elektrifizierten Fahrzeugs, das einen Traktionsbatteriepack aufweist.
- 2 veranschaulicht eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht des Traktionsbatteriepacks aus 1.
- 3 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Batteriearrays aus dem Traktionsbatteriepack aus 2.
- 4 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht von Batteriezellenhaltern, die an Abschnitten eines Arraybehälters aus dem Batteriearray aus 3 gesichert sind.
- 5 veranschaulicht eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5.
- 6 veranschaulicht eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Diese Offenbarung beschreibt detailliert Batteriezellenhalter von Batteriearraybaugruppen. Die Batteriearraybaugruppen beinhalten jeweils Batteriezellen, die innerhalb eines Arraybehälters gehalten sind. Die Batteriearraybaugruppen beinhalten Batteriezellenhalter, die Batteriezellen halten und dabei helfen, Kühlmittel durch die Batteriearrays zu führen.
-
Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet ein elektrifiziertes Fahrzeug 10 eine Traktionsbatteriepackbaugruppe 14, eine elektrische Maschine 18 und Räder 22. Die Traktionsbatteriepackbaugruppe 14 versorgt eine elektrische Maschine 18 mit Leistung, die elektrische Leistung in mechanische Leistung zum Antreiben der Räder 22 umwandeln kann. Bei der Traktionsbatteriepackbaugruppe 14 kann es sich um eine Batterie mit relativ hoher Spannung handeln.
-
Die Traktionsbatteriepackbaugruppe 14 ist in der beispielhaften Ausführungsform an einem Unterboden 26 des elektrifizierten Fahrzeugs 10 gesichert. Die Traktionsbatteriepackbaugruppe 14 könnte sich in anderen Beispielen an anderer Stelle an dem elektrifizierten Fahrzeug 10 befinden.
-
Das elektrifizierte Fahrzeug 10 ist ein vollelektrisches Fahrzeug. In anderen Beispielen ist das elektrifizierte Fahrzeug 10 ein Hybridelektrofahrzeug, das Räder selektiv unter Verwendung von Drehmoment antreibt, das durch eine Brennkraftmaschine anstelle von oder zusätzlich zu einer elektrischen Maschine bereitgestellt wird. Im Allgemeinen könnte das elektrifizierte Fahrzeug 10 eine beliebige Art von Fahrzeug sein, die einen Traktionsbatteriepack aufweist. Unter nunmehriger Bezugnahme auf 2 beinhaltet die Traktionsbatteriepackbaugruppe 14 eine Gehäusebaugruppe 34, in der eine Vielzahl von Batteriearrays 46 untergebracht ist. In der beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die Gehäusebaugruppe 34 eine Gehäuseabdeckung 40 und eine Gehäuseschale 44. Wenn die Gehäusebaugruppe 34 zusammengebaut ist, ist die Gehäuseabdeckung 40 an der Gehäuseschale 44 gesichert.
-
In diesem Beispiel sind vier der Batteriearrays 46 innerhalb der Gehäusebaugruppe 34 untergebracht. In anderen Beispielen könnten andere Anzahlen der Batteriearrays 46 innerhalb der Gehäusebaugruppe 34 untergebracht sein. Das heißt, in der Gehäusebaugruppe 34 könnten mehr als vier Batteriearrays 46 oder weniger als vier Batteriearrays 46 untergebracht sein. Eine Kühlmittelzufuhr 48 und ein Wärmeenergietauscher 52 befinden sich außerhalb der Gehäusebaugruppe 34. Eine Pumpe 56 kann verwendet werden, um Kühlmittel aus der Kühlmittelzufuhr 48 durch einen Einlassverteiler 60 in die Gehäusebaugruppe 34 zu bewegen. Der Einlassverteiler 60 gibt das Kühlmittel an jedes der Batteriearrays 46 ab. Das Kühlmittel zirkuliert durch die Batteriearrays 46, um Wärmeenergieniveaus zu verwalten. Das Kühlmittel kann zum Beispiel Wärmeenergie annehmen, um die Batteriearrays 46 zu kühlen.
-
Das Kühlmittel bewegt sich von den Batteriearrays 46 zu einem Auslassverteiler 64, der das Kühlmittel an den Wärmeenergietauscher 52 übermittelt. Wärmeenergie kann an dem Wärmeenergietauscher 52 von dem Kühlmittel auf die Umgebung übertragen werden. Das Kühlmittel kann sich von dem Wärmeenergietauscher 52 zurück zu der Kühlmittelzufuhr bewegen.
-
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 3-6 beinhaltet jedes der Batteriearrays 46 eine Vielzahl von Batteriezellen 68, die innerhalb eines Innenraums 72 eines Arraybehälters 76 gehalten ist. Ein Kühlmitteleinlass 80 und ein Kühlmittelauslass 84 erstrecken sich durch den Arraybehälter 76. Die Arraybehälter 76 sind mit Ausnahme des Kühlmitteleinlasses 80 und des Kühlmittelauslasses 84 abgedichtet. Aufgrund des Arraybehälters 76 können die Batteriearrays 46 als umschlossene Batteriearrays 46 betrachtet werden.
-
Der Kühlmitteleinlass 80 nimmt Kühlmittel aus dem Einlassverteiler 60 auf. Der Kühlmittelauslass 84 leitet das Kühlmittel von dem Arraybehälter 76 zu dem Auslassverteiler 64 weiter. Kühlmittel tritt durch den Kühlmitteleinlass 80 in die Arraybehälter 76 ein und tritt durch den Kühlmittelauslass 84 aus dem Arraybehälter 76 aus. Das Kühlmittel ist in diesem Beispiel ein flüssiges Kühlmittel. In einem anderen Beispiel ist das Kühlmittel Luft.
-
Die Batteriearrays 46 beinhalten eine Vielzahl von Batteriezellenhaltern 88, die die Batteriezellen 68 innerhalb der Arraybehälter 76 hält. Es ist anzumerken, dass die Batteriezellenhalter 88 zudem den Innenraum 72 des Arraybehälters 76 in einen Kühlmittelbereich und einen kühlmittelfreien Bereich unterteilen. Der Kühlmittelbereich ist fluidisch von dem kühlmittelfreien Bereich isoliert. Falls es gewünscht ist, Komponenten der Batteriearrays 46 von dem Kühlmittel fernzuhalten, können diese Komponenten innerhalb des kühlmittelfreien Bereichs positioniert sein. In diesem Beispiel sind die Klemmen 90 der Batteriezellen 68 innerhalb des kühlmittelfreien Bereichs positioniert und von Kühlmittel ferngehalten (6).
-
Innerhalb der Batteriearrays 46 stellt der Kühlmittelbereich einen Kühlmittelpfad CP her, der sich von dem Kühlmitteleinlass 80 zu dem Kühlmittelauslass 84 erstreckt. Kühlmittel, das entlang des Kühlmittelpfads CP bewegt wird, hilft dabei, Wärmeenergieniveaus der Batteriezellen 68 und anderer Komponenten zu verwalten.
-
Die Batteriearrays 46 können dort Dichtungen 92 beinhalten, wo die Batteriezellenhalter 88 eine Schnittstelle mit anderen Komponenten bilden. Die Dichtungen 92 helfen dabei, eine Fluidströmung von dem Kühlmittelbereich zu dem kühlmittelfreien Bereich zu blockieren. In diesem Beispiel sind die Dichtungen 92 dort positioniert, wo einige der Batteriezellenhalter 88 eine Schnittstelle mit den Batteriezellen 68, mit den Arraybehältern 76 und mit anderen Batteriezellenhaltern 88 bilden. Schnittstellen, die die Dichtungen 92 aufweisen, können als abgedichtete Schnittstellen betrachtet werden.
-
Auf einige der Batteriezellenhalter 88' verlässt man sich nicht, um einen Kühlmittelbereich von einem kühlmittelfreien Bereich zu trennen. Diese Batteriezellenhalter 88' beinhalten keine Dichtungen 92.
-
In diesem Beispiel weisen die Batteriezellen 68 jeweils einen Außenkasten 96 auf. Die Außenkästen 96 können aus einem Metall oder einer Metalllegierung sein. In diesem Beispiel sind die Außenkästen 96 aus Aluminium.
-
Begrenzungen einiger Bereiche des Kühlmittelpfads CP werden mindestens teilweise durch Abschnitte der Außenkästen 96 hergestellt. Kühlmittel, das durch den Kühlmittelpfad CP übermittelt wird, berührt direkt die Außenkästen 96, was eine Wärmeenergieübertragung von den Batteriezellen 68 auf das Kühlmittel, das sich entlang des Kühlmittelpfads CP bewegt, erleichtern kann.
-
In diesem Beispiel ist die Vielzahl von Batteriezellenhaltern 88 direkt an dem Arraybehälter 76 angebracht. Einige der Batteriezellenhalter 88 weisen ein „U“-förmiges Profil auf.
-
Einige der Batteriezellenhalter 88 sind an einem Boden 100 des Arraybehälters 76 angebracht und öffnen sich in eine erste Richtung, die in diesem Beispiel vertikal nach oben verläuft. Einige der Vielzahl von Batteriezellenhaltern 88 sind an einer Abdeckung 104 des Arraybehälters 76 angebracht und öffnen sich vertikal nach unten in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Für die Zwecke dieser Offenbarung bezieht sich vertikal auf den Erdboden und eine allgemeine Ausrichtung des elektrifizierten Fahrzeugs 10 (1) während des Betriebs.
-
Die Batteriezellenhalter 88, die an einer ersten Seite des Arraybehälters 76 an dem Boden 100 angebracht sind, halten jeweilige Batteriezellen 68 von dem Boden 100 fern. Kühlmittel kann sich zwischen diesen Batteriezellen 68 und dem Boden 100 bewegen, wenn es sich entlang des Kühlmittelpfads bewegt. In diesem Beispiel sind die an dem Boden 100 angebrachten Batteriezellenhalter 88 so angeordnet, dass sie jede zweite Batteriezelle 68 (d. h. abwechselnde Batteriezellen) in einer Position halten, die von dem Boden 100 beabstandet ist.
-
Die Batteriezellenhalter 88, die an einer zweiten, entgegengesetzten Seite des Arraybehälters 76 an der Abdeckung 104 angebracht sind, halten jeweilige Batteriezellen 68 von der Abdeckung 104 fern. Kühlmittel kann sich zwischen diesen Batteriezellen 68 und der Abdeckung 104 bewegen, wenn es sich entlang des Kühlmittelpfads CP bewegt. In diesem Beispiel sind die an der Abdeckung 104 angebrachten Batteriezellenhalter 88 so angeordnet, dass sie jede zweite Batteriezelle 68 (d. h. abwechselnde Batteriezellen) in einer Position halten, die von der Abdeckung 104 beabstandet ist.
-
Wenn die Batteriezellen 68 abwechselnd von dem Boden 100 oder der Abdeckung 104 beabstandet sind, folgt der Kühlmittelpfad CP einer serpentinenförmigen Route durch das umschlossene Batteriearray 46.
-
In diesem Beispiel ist jede Batteriezelle 68 innerhalb der Vielzahl von Batteriezellen 68 durch zwei Batteriezellenhalter 88 gestützt. Andere Beispiele könnten Stützen der Batteriezellen 68 mit einer anderen Anzahl von Batteriezellenhaltern 88 beinhalten, wie etwa einem Batteriezellenhalter 88 oder mehr als zwei Batteriezellenhaltern 88.
-
In einer Ausführungsform sind die Batteriezellen 68 prismatische Lithium-Ionen-Zellen. Innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung könnten alternativ jedoch Batteriezellen genutzt werden, die andere Geometrien (zylindrisch, Pouch usw.) und/oder chemische Zusammensetzungen (Nickel-Metallhydrid, Blei-Säure usw.) aufweisen.
-
Die Batteriearrays 46 beinhalten in der beispielhaften Ausführungsform jeweils sechs einzelne Batteriezellen 68, aber in anderen Beispielen könnten mehr als sechs oder weniger als sechs Batteriezellen 68 beinhaltet sein. Zum Beispiel könnten die Batteriearrays 46 in einem anderen Beispiel vierzig einzelne Batteriezellen 68 beinhalten.
-
Die vorhergehende Beschreibung ist beispielhafter und nicht einschränkender Natur. Dem Fachmann können sich Variationen und Modifikationen der offenbarten Beispiele erschließen, die nicht zwangsläufig vom Kern dieser Offenbarung abweichen. Demnach kann der dieser Offenbarung gewährte Umfang nur durch Lektüre der folgenden Patentansprüche bestimmt werden.
