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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 62/760,463 , eingereicht am 13. November 2018, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hier aufgenommen wird.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Batteriemodulrahmenkonfiguration und insbesondere auf die Batteriemodulrahmenkonfiguration, die sowohl Blindzugangsunterstützung sowie den Schutz von Batteriezellen im Batteriemodul vorsieht.
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DARSTELLUNG
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In aktuellen Elektrofahrzeugen wird typischerweise eine große Anzahl an Batteriezellen in Batteriemodule gepackt. Die Batteriezellen stellen dem Fahrzeug Antriebsleistung bereit und/oder ergänzen diese. Der Platz für diese Batteriemodule im Fahrzeug ist jedoch begrenzt und häufig werden die Batteriezellen durch einen Aufprall des Fahrzeugs während des Betriebs beschädigt. Außerdem macht es die für diese Batteriemodule in den Fahrzeugen bereitgestellte strukturelle Unterstützung in der Regel äußerst schwierig, bestimmte Bereiche dieser Batteriemodule zu erreichen, um Batterien in diesen Modulen zu installieren, instandzuhalten, auszutauschen oder zu warten. Daher ist es erforderlich, die Batteriemodule während des Fahrzeugbetriebs zu schützen sowie eine allgemeine strukturelle Unterstützung der Module für das Fahrzeug vorzusehen, die einen einfachen Zugang zu den Modulen ermöglicht.
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In Anbetracht der vorstehenden Ausführungen werden hier Systeme und Verfahren offenbart, die Blindzugangsunterstützung und den Schutz für Batterien vorsehen.
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In einigen Ausführungsformen beinhaltet ein Batteriesystem gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Batterierahmen, der eine horizontale Bodenplatte und eine Vielzahl von Elementen beinhaltet, die sich in einer vertikalen Richtung von der Bodenplatte erstrecken. Das Batteriesystem beinhaltet außerdem ein Batteriemodul, das mindestens eine Batteriezelle, einen Körper, wobei die mindestens eine Batteriezelle innerhalb des Körpers eingeschlossen ist, eine Befestigungsfläche, die fest am Körper angebracht ist, und eine oder mehrere Träger, die sich vom Körper nach unten erstrecken, wobei die Befestigungsfläche fest an einem oder mehreren der Vielzahl von Elementen angebracht ist, um eine Kraft auf die eine oder die mehreren Träger in einer Richtung der Bodenplatte zu erzeugen. Das Batteriemodul beinhaltet außerdem einen Polymersitz, wobei der Polymersitz entweder fest am einen oder den mehreren Trägern oder dem Batterierahmen angebracht ist und das andere aus dem einen oder der mehreren Träger oder dem Batterierahmen lösbar berührt, und wobei der Polymersitz in Reaktion auf die Kraft komprimiert wird.
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In einigen Ausführungsformen beinhaltet die mindestens eine Batteriezelle eine Vielzahl von Batteriezellen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das mindestens eine Batteriemodul ferner einen Kühlmittelweg. In einigen Ausführungsformen umfasst der Kühlmittelweg einen Kühlkreisverteiler.
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In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Befestigungsfläche entlang einer parallelen Ebene zu einer oberen Ebene der Vielzahl von Elementen. In einigen Ausführungsformen bildet die Befestigungsfläche mit einer oberen Oberfläche mindestens eines der Vielzahl von Elementen eine Grenzfläche.
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In einigen Ausführungsformen beinhaltet der eine bzw. beinhalten die mehreren Träger zwei Träger, die sich von gegenüberliegenden Seiten des Körpers nach unten erstrecken. In einigen Ausführungsformen sind der eine oder die mehreren Träger an einem Boden in der Nähe der Bodenplatte abgewinkelt und der Batterierahmen beinhaltet eine entsprechende abgewinkelte Fläche.
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In einigen Ausführungsformen weisen der Winkel der einen oder der mehreren Träger und die entsprechende abgewinkelte Fläche des Batterierahmens einen im Wesentlichen identischen Winkel auf. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die entsprechende abgewinkelte Fläche des Batterierahmens eine Oberfläche eines oder mehrerer der Vielzahl von Elementen, sodass der an der einen oder den mehreren Trägern angebrachte Polymersitz auf der Oberfläche des einen oder der mehreren der Vielzahl von Elementen ruht.
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In einer Ausführungsform ist das Material des Polymersitzes so ausgewählt, dass es elastomer ist, um Schwingungen im Zusammenhang mit dem Fahrzeugbetrieb zu dämpfen. In einigen Ausführungsformen ist der Polymersitz fest an jedem des einen oder der mehreren Träger angebracht und berührt den Batterierahmen lösbar. In einigen Ausführungsformen ist der Polymersitz fest am Batterierahmen angebracht und berührt jeden des einen oder mehreren Träger lösbar.
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In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Vielzahl von Elementen vertikal in einem Winkel, der im Wesentlichen senkrecht zur horizontalen Bodenplatte ist. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Vielzahl von Elementen ein vorderes Element, ein hinteres Element und eine Vielzahl von gegenüberliegenden Seitenelementen. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich die mehreren Querelemente zwischen den Seitenelementen, wobei der Batterierahmen und die Querelemente mehrere Hohlräume definieren.
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In einigen Ausführungsformen ist das Batteriemodul innerhalb eines ersten Hohlraums der Vielzahl von Hohlräumen befestigt und wobei ein anderes Batteriemodul innerhalb eines zweiten Hohlraums der Vielzahl von Hohlräumen befestigt ist.
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In einigen Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Bereitstellen einer Blindzugangsunterstützung und von Schutz für ein Batteriemodul, das einen Körper und eine im Innern des Körpers eingeschlossene Batteriezelle beinhaltet. Das Verfahren beinhaltet das Anordnen des Batteriemoduls innerhalb eines Hohlraums eines Batterierahmens, wobei eine Befestigungsfläche an einem unteren Abschnitt des Batteriemoduls einen unteren Bereich des Batterierahmens über einen Polymersitz berührt und eine Befestigungsfläche des Batteriemoduls ein Element des Batterierahmens berührt; das feste Anbringen des Batteriemoduls am Batterierahmen über die Befestigungsfläche und die Berührung mit dem Element, wobei die Anbringung eine Kraft an einem unteren Bereich des Batterierahmens erzeugt; und das Bewirken der Kompression des Polymersitzes in Reaktion auf die Kraft.
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In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren das feste Anbringen des Polymersitzes am Boden des Batteriemoduls, wobei der Polymersitz den Batterierahmen lösbar berührt.
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In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren das feste Anbringen des Polymersitzes am unteren Bereich des Batterierahmens, wobei der Polymersitz das Batteriemodul lösbar berührt.
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Figurenliste
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Die vorliegende Offenbarung wird gemäß einer oder mehreren verschiedener Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren ausführlich beschrieben. Die Zeichnungen werden nur zum Zweck der Veranschaulichung bereitgestellt und bilden lediglich typische oder beispielhafte Ausführungsformen ab. Diese Zeichnungen werden bereitgestellt, um ein Verständnis der hierin offenbarten Konzepte zu erleichtern, und sollen nicht als Einschränkung der Breite, des Umfangs oder der Anwendbarkeit dieser Konzepte betrachtet werden. Es sollte beachtet werden, dass diese Zeichnungen zur Verdeutlichung und Vereinfachung nicht unbedingt maßstabsgetreu erstellt sind.
- 1 zeigt ein beispielhaftes Batteriemodul gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
- 2 zeigt einen beispielhaften Batterierahmen gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
- 3 zeigt ein Batteriesystem, das einen Querschnitt des Batterierahmens mit einer Anzahl von darin installierten Batteriemodulen gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
- 4 zeigt eine Nahansicht des Querschnitts von 3.
- 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bereitstellen einer Blindzugangsunterstützung und von Schutz für ein Batteriemodul gemäß einigen Ausführungsformen der Offenbarung.
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Ausführliche Beschreibung
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Hier werden Systeme und Verfahren offenbart, die Blindzugangsunterstützung sowie Schutz für Batteriezellen vorsehen. In der vorliegenden Offenbarung befinden sich Batteriezellen innerhalb eines Batterierahmens, der angeordnet und ausgebildet ist, um die Batteriezellen zu befestigen und zu schützen, während er dem Fahrzeug strukturellen Halt bereitstellt. Die Batteriezellen können Teil von Modulen sein, die andere Komponenten, wie z. B. Steuersysteme und Kühlung für die Zellen, beinhalten, und können dicht im Rahmen gepackt sein. Entsprechend kann eine solche Befestigung der Batteriemodule am Batterierahmen zumindest teilweise „blind“ sein, z. B. derart, dass es keine oder äußerst eingeschränkte Möglichkeiten für einen Techniker, Roboter oder eine Montagevorrichtung gibt, zur Befestigung durch Hände, Werkzeuge und herkömmliche Befestigungsmittel, auf einen Bereich des Batteriemoduls und des Rahmens zuzugreifen. In einigen Ausführungsformen kann der Batterierahmen eine Vielzahl von Hohlräumen zum Einsetzen einer Vielzahl von Batteriemodulen bilden, sodass ein oberer Befestigungsbereich jedes der Batteriemodule einen oberen Bereich des Rahmens berührt und ein unterer Abschnitt jedes der Batteriemodule einen unteren Bereich des Rahmens berührt. Der untere Abschnitt des Batteriemoduls, der den unteren Bereich des Rahmens berührt, ist jedoch blind und unzugänglich. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn eine Grundplatte, die ein einzelnes einstückiges Bauteil beinhalten kann, oder eine Vielzahl von Bauteilen derart dauerhaft am unteren Bereich des Rahmens angebracht ist, dass es bei der Montage von unten keinen Zugriff auf den Rahmen gibt.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Rahmenkonstruktion so ausgebildet sein, dass sie die Batteriemodule sichert und trägt, während sie die Auswirkungen von Stößen und Schwingungen der Fahrzeuge auf die Batterien während des normalen Gebrauchs (z. B. zur Verhinderung von Verschleiß und Beschädigung) begrenzt, einschließlich des Schutzes der Batterien vor einem Zusammendrücken in Crash-Szenarien. In einigen Ausführungsformen kann das Batteriesystem einen abnehmbaren oberen Deckel und eine dauerhafte Bodenplatte des Rahmens beinhalten. Daher kann möglicherweise nicht auf den Boden des Batteriemoduls unten am Pack zugegriffen werden, um Befestigungselemente zum sicheren Befestigen des Batteriemoduls am Rahmen anzubringen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann eine geeignete Installation und Kopplung von Batteriemodulen an diesem blinden unteren Bereich des Batteriesystems durch einen oder mehrere Träger des Batteriemoduls und ein Polymerelement, das zwischen dem Träger und unteren Bereichen des Batterierahmens, beispielsweise der Bodenplatte und/oder vertikalen Elementen des Batterierahmens, gekoppelt ist, ermöglicht werden. Das Polymerelement kann entweder am einen oder den mehreren Trägern der Batteriemodule oder am Batterierahmen fest angebracht sein, was ein leichtes Einsetzen und Herausnehmen des Batteriemoduls ermöglicht.
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In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung besteht das Polymerelement aus einem elastomeren Material, beispielsweise einem Schaum, Schwamm oder Feststoff. Ist das Batteriemodul im Batteriepack installiert, stützt die relative Position des Batteriemoduls, und der Batterierahmen kann derart sein, dass das Polymerelement zwischen der Batteriemodulkonstruktion und der Batterierahmenkonstruktion komprimiert wird. Diese Kompression des Polymerelements gleicht Fertigungs- und Montagetoleranzen (z. B. des Moduls, des Batterierahmens, der Querelemente usw.) aufgrund der Fähigkeit des Polymerelements, sich zusammenzudrücken, aus, während es dem Batteriemodul dennoch Halt und Kopplung bietet. Entsprechend kann die blinde Befestigung über die Träger und das Polymerelement in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung einen sicheren und weichen Halt des Moduls bereitstellen und Auswirkungen von Stößen, Schwingungen und Geräuschen vom Fahrzeug von der direkten Übertragung auf das Modul dämpfen (indem es die Bewegung des Batteriemoduls innerhalb des Rahmens einschränkt), ohne dass eine Befestigung in oder ein anderer Zugang zu den blinden Bereichen des Batteriesystems erforderlich ist. Derart kann die Bodenplatte des Batterierahmens ein dauerhaftes (z. B. einstückiges oder geschweißtes) Bauteil sein, um erwünschte strukturelle Eigenschaften zu bieten, ohne auf Bauteile zugreifen zu müssen, die sich in der Nähe der Bodenplatte befinden. Da das Polymerelement nur mit einer Seite verbunden ist (Modul oder Rahmen) und das Modul nicht einschränkt, kann das Batteriemodul durch einfaches Herausziehen aus dem Batterierahmen leicht aus dem Pack entnommen werden.
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1 zeigt ein beispielhaftes Batteriemodul 100 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Wie dargestellt, beinhaltet das Batteriemodul 100 in einem Beispiel einen Körper 102 mit einem erstes Ende 110 als ein nach vorne gerichteter Bereich und einem gegenüber dem ersten Ende 110 angeordneten zweiten Ende 112 als ein nach hinten gerichteter Bereich. Der Körper 102 umfasst außerdem einen oberen Abschnitt 114 und einen unteren Abschnitt 116. Im in 1 gezeigten Beispiel ist der Körper 102 als rechteckiges Prisma geformt, das einen Bereich bereitstellt, um darin Komponenten zu halten. In einer Ausführungsform ist eine bzw. sind mehrere Batteriezellen im Innern des Körpers 102 des Batteriemoduls 100 eingeschlossen. In einigen Ausführungsformen können die Batteriezellen zylindrisch geformt sein. In einigen Ausführungsformen können die Batteriezellen eine prismatische Form (z. B. rechteckig) aufweisen.
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In einem Beispiel beinhaltet das Batteriemodul 100, wie in 1 dargestellt, zwei Lagen von Batteriezellen, eine obere Lage 120 und eine untere Lage 130, die übereinander gestapelt und durch eine Kühlplatte 140 voneinander getrennt sind. Im Einzelnen befindet sich die erste Lage 120 im oberen Abschnitt 114 und die untere Lage 130 im unteren Abschnitt 116. In einigen Ausführungsformen sind die Batteriezellen in der oberen Lage 120 und der unteren Lage 130 in entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet. Die Kühlplatte 140 dient dazu, Kühlmittel zwischen jeweils der oberen und unteren Lage 120 und 130 zirkulieren zu lassen, um überschüssige Wärme aus den Zellen effektiv zu übertragen und eine Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten, um einen optimalen Betrieb der Batteriezellen zu ermöglichen. In einer Ausführungsform sind die Batteriezellen in der oberen und unteren Lage 120 und 130 unter Verwendung eines geeigneten Kopplungselements mit der Kühlplatte 140 gekoppelt. In einigen Ausführungsformen kann das Kopplungselement ein Klebstoff, eine nicht leitende Ummantelung oder beides sein. Das Kopplungselement kann eine gute Wärmeleitfähigkeit zwischen den Batteriezellen und der Kühlplatte 140 bereitstellen. Die Kühlmitteleintritte und -austritte 150 und 160 sind, wie dargestellt, an der Kühlplatte 140 im unteren Abschnitt 116 des Moduls 100 angebracht.
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Auch wenn es nicht dargestellt ist, kann das Batteriemodul auch andere Komponenten wie beispielsweise Steuerungen und elektrische Kontakte/Verbindungen, beispielsweise Schutzschalter und andere Schaltungen, die das Laden und Beziehen von Elektrizität aus den Batterien regeln, beinhalten. In einer Ausführungsform weist das Batteriemodul einen Körper auf, der dessen Komponenten strukturellen Halt bietet. Wie in 1 dargestellt, kann das Batteriemodul 100 auch eine Befestigungsfläche beinhalten, die fest am Körper 102 angebracht ist, um an einem Batterierahmen 200 (2) befestigt zu werden, beispielsweise die Befestigungsflächen 170 und 180, die sich vom ersten und zweiten Ende 110 und 120 des Körpers 102 in 1 erstrecken. Es versteht sich, dass diese Befestigung lediglich beispielhaft ist und die Befestigung auf andere geeignete Weise erfolgen kann, um das Batteriemodul wie hier beschrieben fest am Batterierahmen anzubringen.
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Wie in 1 veranschaulicht, erstrecken sich die Träger 190 und 192, z. B. ein vorderer und ein hinterer Träger jeweils vom Batteriemodulkörper 100 und weisen eine abgewinkelte Form auf, die ausgebildet ist, um mit einem entsprechenden Bereich des Batterierahmens 200 (2) eine Grenzfläche zu bilden. In einem Beispiel beträgt der Winkel des vorderen und hinteren Trägers 190 und 192 bezüglich einer horizontalen Achse jeweils weniger als 25 Grad. In einem anderen Beispiel beträgt der Winkel des vorderen und hinteren Trägers 190 und 192 jeweils etwa 15 Grad. In einem anderen Beispiel beträgt der Winkel des vorderen und hinteren Trägers 190 und 192 jeweils etwa 90 Grad. Es versteht sich, dass die Winkelmaße lediglich beispielhaft sind und mit beliebigen geeigneten Winkeln gearbeitet werden kann.
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Wie in 1 dargestellt, ist ein Polymersitz 194 derart an jedem der Träger 190 und 192 des Batteriemoduls 100 entlang einer Bodenfläche angebracht, dass der Polymersitz 194 direkt den Batterierahmen 200 (2) berührt und nicht die Träger 190 und 192. Auch wenn es nicht dargestellt ist, kann der Polymersitz 194 in einer Ausführungsform lediglich an einem der Träger 190 und 192 des Moduls 100 angebracht sein. In einer Ausführungsform ist der Polymersitz 194 aus einem geeigneten Material (z. B. elastomer) hergestellt, das der Polymersitz 194 komprimiert, wenn das Batteriemodul 100 im Batterierahmen 200 installiert ist (2). Der Polymersitz 194 kann beispielsweise aus Silikon, Polyurethan oder Neopren bestehen. In einer Ausführungsform ist der Polymersitz 194 fest an einem oder beiden der Träger 190 und 192 des Moduls 100 durch einen Klebstoff angebracht und lösbar vom Batterierahmen 200 (2). Somit wird der Polymersitz 194, auf diese Weise, mit dem Batteriemodul 100 verbunden.
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Auch wenn es nicht dargestellt ist, ist der Polymersitz 194 in einer anderen Ausführungsform fest am Rahmen 200, jedoch in Bezug auf die Träger 190 und 192 vom Modul 100 lösbar angebracht. Somit wird der Polymersitz 194, auf diese Weise, mit dem Rahmen 200 verbunden. In einigen Ausführungsformen der Offenbarung weist der Polymersitz 194 einen Kompressionsbereich auf, der Fertigungs- und Montagetoleranzen (z. B. des Moduls, des Batterierahmens, der Querelemente usw.) aufgrund der Fähigkeit des Polymersitzes, sich zusammenzudrücken, ausgleicht, während er dennoch über einen weiten Kompressionsprozentsatzbereich hinweg Halt und Kopplung bietet. In einem Beispiel liegt die Kompression des Polymersitzes 194 in einem Bereich von 20 % bis 80 % Kompression. In einem anderen Beispiel beinhaltet die Kompression des Polymersitzes etwa 45 % Kompression. In einigen Ausführungsformen sind die Träger 190 und 192 keine durchgängigen Elemente entlang ihrer jeweiligen Enden des Batteriemoduls 100. Zum Beispiel können Bereiche (z. B. ein oder mehrere Mittelbereiche) der Träger 190 und 192 entfernt werden, um das Gewicht der Batteriemodule zu reduzieren. Es versteht sich, dass, in dem Maß, in dem Bereiche der Träger 190 und 192 entfernt werden, auch ähnliche Bereiche des Polymersitzes 194 entfernt werden.
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2 zeigt einen beispielhaften Batterierahmen 200 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Der Rahmen 200 beinhaltet eine Bodenfläche mit einer horizontalen Bodenplatte 202, beispielsweise ein einzelnes Metallblech (oder ein anderes geeignetes Material) oder eine Vielzahl von geschweißten Metallblechen (oder andere auf geeignete Weise verbundene Materialien). In einer Ausführungsform ist die Bodenplatte 202 des Rahmens 200 dauerhaft am Rahmen angebracht und bietet dem Fahrzeug eine wünschenswerte strukturelle Steifigkeit, kann jedoch den Zugang zum Bodenbereich des Rahmens 200 während der Installation von Batteriemodulen einschränken, da der bodenseitige Zugang durch Techniker und Roboter nicht verfügbar ist. Eine Vielzahl von Seitenelementen 204 erstreckt sich vertikal von der Bodenplatte 202, um den Rahmen 200 zu vervollständigen, der vordere, seitliche und hintere Bereiche des Rahmens sowie Querelemente 206 beinhalten kann, die zwischen den äußeren Teilen des Rahmens 200 verbunden sind. Entsprechend erstrecken sich die Querelemente 206 zwischen den Seitenelementen 204, wodurch Hohlräume im Rahmen 200 entstehen. Wenn auch in 2 nicht dargestellt, können sich Querelemente, basierend auf gewünschten Konstruktions- und Stützüberlegungen für das Fahrzeug, auch zwischen der Front und dem Heck des Fahrzeugs erstrecken und/oder ein Gitter bilden. Darüber hinaus versteht es sich, dass der in 2 dargestellte Batterierahmen beispielhaft ist und der Batterierahmen eine Vielzahl von geeigneten Formen und Proportionen basierend auf der gewünschten Endverwendung und den gewünschten strukturellen Eigenschaften beinhalten kann.
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In einer Ausführungsform beinhalten die oberen Oberflächen der Seite und der Querelemente 204 und 206 jeweils geeignete Befestigungsflächen, um mit den Befestigungsflächen 170 und 180 des Batteriemoduls 100 eine Grenzfläche zu bilden. In einem Beispiel beinhalten die oberen Oberflächen der Seite und der Querelemente 204 und 206 jeweils Gewindebohrungen 208, die es dem Batteriemodul 100 ermöglichen, innerhalb des Batterierahmens 200 lösbar angeschraubt zu werden. In einer Ausführungsform kann eine Bodenfläche des Batterierahmens 200 eine geeignete Gegenfläche 203 (4) beinhalten, um mit den Trägern 190 und 192 des Batteriemoduls 100 eine Grenzfläche zu bilden. In einigen Ausführungsformen ist die Gegenfläche 203 (4) in einem Winkel geformt, der im Wesentlichen identisch mit dem Winkel der Träger 190 und 192 ist. In einer Ausführungsform stellt die Winkelform den Trägern 190 und 192 und der Gegenfläche 203 (4) eine im Gegensatz zu einer rein flachen Träger- und Batterierahmengrenzfläche wünschenswertere Kraftverteilung (z. B. zumindest, aufgrund des Gewichts des Batteriemoduls und der Kraft der Batteriebefestigung, teilweise normal zu einer nach unten gerichteten Kraft) bereit.
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3 zeigt ein Batteriesystem 300, das einen Querschnitt des Batterierahmens mit den darin installierten Batteriemodulen 100 darstellt. Auch wenn vier Batteriemodule dargestellt sind, versteht es sich, dass die Anzahl der Batteriemodule nur beispielhaft ist und jede geeignete Anzahl der Batteriemodule installiert werden kann. Ebenfalls dargestellt ist eine abnehmbare Abdeckung, beispielsweise ein Deckel 302. 4 zeigt eine Nahansicht des Querschnitts von 3. Wie in 3 und 4 veranschaulicht, ruhen die Befestigungsflächen 170 und 180 der Batteriemodule 100 auf oberen Oberflächen der Querelemente 206, während die Träger 190 und 192, einschließlich des Polymersitzes 194 mit einem unteren abgewinkelten Bereich der Querelemente 206 (z. B. dort, wo die Querelemente an der Bodenplatte 202 befestigt (z. B. angeschweißt) sind) eine Grenzfläche bilden.
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Wie in einer Ausführungsform veranschaulicht, sind die Batteriemodule 100 fest an den Querelementen 206 des Rahmens 200 angebracht, zum Beispiel durch Befestigungsschrauben 304 auf der Oberseite. In einigen Ausführungsformen sind die Befestigungsflächen benachbarter Batteriemodule derart versetzt, dass jede Befestigungsfläche durch eine entsprechende Befestigungsschraube 304 separat befestigt ist. In einigen Ausführungsformen überlappen sich die Befestigungsflächen benachbarter Batteriemodule vertikal oder sind seitlich nebeneinander angeordnet, sodass eine einzige Schraube 304 verwendet werden kann, um zwei Befestigungsflächen benachbarter Batteriemodule zu sichern. In einigen Ausführungsformen sind zwei oder mehr Befestigungsflächen an den Enden der Batteriemodule vorgesehen. In einigen Ausführungsformen bilden die Befestigungsflächen mit den Befestigungsflächen eines benachbarten Batteriemoduls eine verschachtelte Anordnung.
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In einigen Ausführungsformen bietet die hier beschriebene Gestaltung der Batteriepackrahmen und der Batteriemodule einen bequemen Zugang zur Oberseite der Batteriemodule, die mithilfe der freiliegenden Befestigungsschrauben 304 an der Oberseite leicht entfernt werden können. Es versteht sich, dass die Befestigungsschrauben lediglich beispielhaft sind und beliebige geeignete Befestigungsmittel verwendet werden können. In einer Ausführungsform bewirkt das Gewicht des Batteriemoduls 100 und die nach unten gerichtete Haltekraft, dass der Polymersitz 194 zwischen den Trägern 190 und 192 des Batteriemoduls 100 und der entsprechenden Gegenfläche 203 des Batterierahmens 200 zusammengedrückt wird. Entsprechend wird auf diese Weise nicht nur das Batteriemodul 100 im Batterierahmen 200 während des Fahrzeugbetriebs gesichert, sondern kann auch bei Bedarf leicht installiert, gewartet und ausgetauscht werden.
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5 ist ein Ablaufdiagramm 500 eines Verfahrens zum Bereitstellen von Blindzugangsunterstützung und Schutz für ein Batteriemodul. In einigen Ausführungsformen umfasst das Batteriesystem ein Batteriemodul mit einem Körper, der zumindest eine Batteriezelle einschließt, und einem Rahmen zum Halten des Batteriemoduls. Wie in 1 dargestellt, sind Batteriezellen in der oberen Lage 120 und der unteren Lage 130 eines Körpers 102 des Batteriemoduls eingeschlossen. Außerdem sind die Befestigungsflächen 170 und 180 in 2 zur Befestigung an einem Batterierahmen 200 fest am Körper 102 angebracht. In einer Ausführungsform ist der Polymersitz 194, wie in 1 dargestellt, derart am unteren Abschnitt des Batteriemoduls 100 angebracht, dass der Polymersitz 194 den Batterierahmen 200 in 2 direkt berührt. In einer anderen Ausführungsform ist der Polymersitz am unteren Bereich des Batterierahmens 200 in 2 angebracht. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet der Batterierahmen 200 außerdem Seitenelemente 204, die eine Vielzahl von Hohlräumen innerhalb des Rahmens 200 bilden.
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In Schritt 502 wird das Batteriemodul derart innerhalb eines Hohlraums eines Batterierahmens angeordnet, dass eine Befestigungsfläche an einem unteren Abschnitt des Batteriemoduls einen unteren Bereich des Batterierahmens über einen Polymersitz berührt und die Befestigungsfläche ein Element des Batterierahmens berührt. In Schritt 504 wird das Batteriemodul über die Befestigungsfläche und die Berührung mit dem Element derart fest am Batterierahmen angebracht, dass die Anbringung eine Kraft am unteren Bereich des Batterierahmens erzeugt. Wie oben dargelegt, bewirkt die Kraft beispielsweise, dass der Polymersitz zwischen dem Batteriemodul und dem Rahmen zusammengedrückt wird. In Schritt 506 wird eine Kompression des Polymersitzes in Reaktion auf die Kraft ausgelöst. Entsprechend wird auf diese Weise nicht nur das Batteriemodul 100 im Batterierahmen 200 während des Fahrzeugbetriebs gesichert, sondern kann auch bei Bedarf leicht installiert, gewartet und ausgetauscht werden.
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Das Vorstehende veranschaulicht lediglich die Prinzipien dieser Offenbarung, und verschiedene Änderungen können von Fachleuten auf dem Gebiet vorgenommen werden, ohne vom Umfang dieser Offenbarung abzuweichen. Die oben beschriebenen Ausführungsformen werden zum Zweck der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung präsentiert. Die vorliegende Offenbarung kann auch viele andere Formen annehmen als die, die hierin explizit beschrieben sind. Dementsprechend wird betont, dass diese Offenbarung nicht auf die ausdrücklich offenbarten Verfahren, Systeme und Vorrichtungen beschränkt ist, sondern Variationen und Modifikationen davon umfassen soll, die im Sinne der folgenden Ansprüche liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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