DE202018101387U1

DE202018101387U1 - Thermomanagementbaugruppe für Traktionsbatteriezellen

Info

Publication number: DE202018101387U1
Application number: DE202018101387.4U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2018-04-03
Anticipated expiration: 2028-03-13
Also published as: CN208352479U; US20180269547A1; US10749225B2

Abstract

Fahrzeugtraktionsbatteriebaugruppe, die Folgendes umfasst:eine Traktionsbatteriezelle;einen Behälter, der einen Hohlraum definiert, um die Traktionsbatteriezelle aufzunehmen und eine erste Seite aufweist, die ein erstes Formmerkmal definiert; undeine Wärmeplatte zum Positionieren benachbart zu der Traktionsbatteriezelle und die einen Kühlmittelkanal definiert, der derart bemessen ist, dass er über das erste Formmerkmal derart in den Behälter eingreift, dass die Traktionsbatteriezelle in thermaler Kommunikation mit Kühlmittel steht, das durch den Kühlmittelkanal strömt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft Thermomanagementbaugruppen für Traktionsbatteriezellen, die in Fahrzeugen verwendet werden.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektrifizierte Fahrzeuge, wie etwa Batterieelektrofahrzeuge (Battery-Electric Vehicles - BEV), Plugin-Hybridelektrofahrzeug (Plug-in Hybrid-Electric Vehicles - PHEV), Mildhybridelektrofahrzeuge (Mild Hybrid-Electric Vehicles - MEHV) oder Vollhybridelektrofahrzeuge (Full Hybrid-Electric Vehicles - FHEV) enthalten eine Energiespeichervorrichtung, wie etwa eine Hochspannungs-(High Voltage - HV-)Batterie, um als Antriebsquelle für das Fahrzeug zu dienen. Die HV-Batterie kann Komponenten und Systeme beinhalten, um bei der Handhabung der Fahrzeugleistung und -vorgänge behilflich zu sein. Die HV-Batterie kann eine oder mehrere Arrays von Batteriezellen beinhalten, die elektrisch zwischen Batteriezellanschlüssen und Zwischenverbinderstromschienen miteinander verbunden sind. Die HV-Batterie und Umgebung können ein Thermomanagementsystem beinhalten, um bei der Handhabung der Temperatur der HV-Batteriekomponenten, -systeme und einzelnen Batteriezellen behilflich zu sein.
KURZDARSTELLUNG
Eine Fahrzeugtraktionsbatteriebaugruppe beinhaltet eine Traktionsbatteriezelle, einen Behälter und eine Wärmeplatte. Der Behälter definiert einen Hohlraum, um die Traktionsbatteriezelle aufzunehmen und weist eine erste Seite auf, die ein erstes Formmerkmal definiert. Die Wärmeplatte soll benachbart zu der Traktionsbatteriezelle positioniert sein und definiert einen Kühlmittelkanal, der derart bemessen ist, dass er über das erste Formmerkmal derart in den Behälter eingreift, dass die Traktionsbatteriezelle in thermaler Kommunikation mit Kühlmittel steht, das durch den Kühlmittelkanal strömt. Das erste Formmerkmal kann serpentinenförmig oder S-förmig sein. Das erste Formmerkmal kann aus einer Querschnittsdraufsicht burgenförmig sein. Der Behälter kann mehrschichtig sein und eine erste Polymerschicht, eine zweite Polymerschicht und eine Aluminiumschicht beinhalten, die zwischen den Polymerschichten angeordnet sind. Die Traktionsbatteriezelle kann ferner eine Zellenelektrodenstruktur beinhalten, die von der zweiten Polymerschicht zurückgehalten wird. Das erste Formmerkmal kann Abstand für den Kühlmittelkanal definieren, um sich innerhalb eines Bereichs, der von der Zellenelektrodenstruktur definiert ist, zu erstrecken, um thermale Kommunikation darin zu verbessern. Der Behälter kann ferner eine zweite Seite aufweisen, die ein zweites Formmerkmal aufweist, das derart bemessen ist, dass es in einen zweiten Kühlmittelkanal auf einer anderen Wärmeplatte eingreift. Die Wärmeplatte kann ferner einen Kühlmittelkanaleinlass und einen Kühlmittelkanalauslass definieren. Der Kühlmittelkanaleinlass und der Kühlmittelkanalauslass können jeweils auf derselben Seite der Wärmeplatte angeordnet sein.
Eine Fahrzeugtraktionsbatteriebaugruppe beinhaltet eine Traktionsbatteriezelle, einen Behälter und erste und zweite Abstandhalter. Der Behälter definiert einen Hohlraum, der bemessen ist, um die Traktionsbatteriezelle aufzunehmen, und der ein Formmerkmal auf jeder der gegenüberliegenden Seiten des Behälters definiert. Der erste und der zweite Abstandhalter sind auf beiden Seiten des Behälters angeordnet und jeder definiert einen Kühlmittelkanal, der bemessen ist, um Eingriff mit einem der Formmerkmale zu erleichtern. Die Traktionsbatteriezelle kann eine Zellenelektrodenstruktur beinhalten. Das Formmerkmal kann ferner derart definiert sein, dass sich einer der Kühlmittelkanäle innerhalb eines Bereichs, der von der Zellenelektrodenstruktur definiert ist, erstreckt. Der Behälter kann eine Aluminiumschicht beinhalten, die zwischen zwei Polymerschichten angeordnet ist, um die gesamte Baugruppe strukturell zu verstärken. Der Kühlmittelkanal kann aus einer Querschnittsdraufsicht eine erste Burgenform definieren und das Formmerkmal kann definiert sein, um aus einer Querschnittsdraufsicht eine zweite Burgenform versetzt von der ersten Burgenform zu bilden, um die thermale Kommunikation zwischen dem Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal strömt, und der Traktionsbatteriezelle zu erleichtern. Die Traktionsbatteriezelle kann eine von einer Pouch-Batteriezelle und einer prismatischen Batteriezelle sein. Jeder der Kühlmittelkanäle kann einen Einlass und einen Auslass aufweisen, die auf derselben Seite des jeweiligen Abstandhalters angeordnet sind. Die Traktionsbatteriezelle kann eine Zellenelektrodenstruktur beinhalten, die Schichten aufweist, um ein drittes Formmerkmal und ein viertes Formmerkmal zu definieren. Die Formmerkmale des Behälters können durch starkes Pressen einer ersten Seite des Behälters und einer zweiten Seite des Behälters auf die Zellenelektrodenstruktur derart gebildet werden, dass die Formmerkmale des Behälters von dem dritten Formmerkmal und dem vierten Formmerkmal definiert sind.
Eine Fahrzeugtraktionsbatteriebaugruppe beinhaltet Batteriezellbaugruppen und eine Vielzahl von Wärmeplatten. Jede der Batteriezellenbaugruppen beinhaltet eine Batteriezelle, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist. Jedes der Gehäuse definiert ein erstes Formmerkmal auf einer ersten Seite und ein zweites Formmerkmal auf einer zweiten Seite. Jede der Vielzahl von Wärmeplatten ist zwischen zwei der Batteriezellenbaugruppen angeordnet und definiert einen Kühlmittelkanal zum Eingreifen in das erste Formmerkmal und das zweite Formmerkmal derart, dass Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal strömt, in thermaler Kommunikation mit den jeweiligen Batteriezellen steht. Die Batteriezelle kann eine Zellelektrodenstruktur beinhalten, die Schichten aufweist, um ein drittes Formmerkmal und ein viertes Formmerkmal zu definieren. Das erste Formmerkmal und das zweite Formmerkmal können durch starkes Pressen der ersten Seite des Behälters und der zweiten Seite des Behälters auf die Zellenelektrodenstruktur derart gebildet werden, dass das erste Formmerkmal und das zweite Formmerkmal von dem dritten Formmerkmal und dem vierten Formmerkmal definiert sind. Der Kühlmittelkanal kann einen oder mehrere Verteiler definieren, um Kühlmittelstrom zwischen einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung zu leiten. Jedes der Gehäuse kann eine erste Polymerschicht, eine zweite Polymerschicht und eine Aluminiumschicht beinhalten, die dazwischen angeordnet ist. Der Kühlmittelkanal kann aus einer Querschnittsdraufsicht eine erste Burgenform definieren. Jedes des ersten Formmerkmals und des zweiten Formmerkmals kann aus einer Querschnittsdraufsicht eine zweite Burgenform bilden. Der erste Burgenformabschnitt des Kühlmittelkanals und der zweite Burgenformabschnitt der Formmerkmale können voneinander derart versetzt sein, dass die Wärmeplatte und das Gehäuse ineinander eingreifen, um die Wärmeübertragung zwischen Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal strömt, und der Batteriezelle zu verbessern. Jede der Wärmeplatten kann ferner einen Kühlmittelkanaleinlass und einen Kühlmittelkanalauslass definieren, die auf einer selben Seite der thermalen Platte angeordnet sind.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm, welches ein Beispiel für ein Batterieelektrofahrzeug veranschaulicht.
2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Fahrzeugbatteriebaugruppe.
3 ist eine Draufsicht im Querschnitt eines Beispiels eines Abschnitts der Fahrzeugtraktionsbatteriebaugruppe aus 2.
4 ist eine Draufsicht im Querschnitt eines anderen Beispiels eines Abschnitts der Fahrzeugtraktionsbatteriebaugruppe aus 2.
5 ist eine Draufsicht im Querschnitt eines noch anderen Beispiels eines Abschnitts der Fahrzeugtraktionsbatteriebaugruppe aus 2.
6 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Abschnitts einer Fahrzeugtraktionsbatteriezellenbaugruppe.
7 ist eine Draufsicht des Beispiels des Abschnitts der Fahrzeugtraktionsbatteriebaugruppe aus 6, die zusammengebaut gezeigt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaften Charakters sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage, um einen Fachmann eine vielfältige Verwendung von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu lehren. Für einen Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht werden, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben werden. Die Kombinationen aus veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
1 stellt ein Beispiel eines schematischen Diagramms für ein PHEV dar. Ein Fahrzeug 12 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 14 beinhalten, die mechanisch mit einem Hybridgetriebe 16 verbunden sind. Jede der elektrischen Maschinen 14 kann in der Lage sein, als Elektromotor oder Generator betrieben zu werden. Außerdem ist das Hybridgetriebe 16 mechanisch mit einem Motor 18 verbunden. Das Hybridgetriebe 16 ist zudem mechanisch mit einer Antriebswelle 20 verbunden, die mechanisch mit den Rädern 22 verbunden ist. Die elektrischen Maschinen 14 können Vortriebs- und Abbremsfähigkeit bereitstellen, wenn der Motor 18 an- oder ausgeschaltet wird. Die elektrischen Maschinen 14 können zudem als Generatoren betrieben werden und können Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise in dem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 14 können auch reduzierte Schadstoffemissionen bereitstellen, da das Fahrzeug 12 unter bestimmten Bedingungen in einem Elektromodus betrieben werden kann.
Eine Traktionsbatterie oder ein Batteriepack 24 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 14 verwendet werden kann. Die Traktionsbatterie 24 stellt typischerweise einen Hochspannungsgleichstromausgang aus einem oder mehreren Batteriezellenarrays, mitunter als Batteriezellenstapel bezeichnet, innerhalb der Traktionsbatterie 24 bereit. Die Batteriezellenarrays können eine oder mehrere Batteriezellen beinhalten. Die Traktionsbatterie 24 ist durch ein oder mehrere Schütze (nicht gezeigt) elektrisch mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodulen 26 verbunden. Das eine oder die mehreren Schütze isolieren die Traktionsbatterie 24 von anderen Komponenten, wenn sie geöffnet sind, und verbinden die Traktionsbatterie 24 mit anderen Komponenten, wenn sie geschlossen sind. Das Leistungselektronikmodul 26 ist zudem elektrisch mit den elektrischen Maschinen 14 verbunden und stellt die Fähigkeit bereit, elektrische Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 24 und den elektrischen Maschinen 14 zu übertragen. Zum Beispiel kann eine typische Traktionsbatterie 24 eine Gleichspannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 14 eine Dreiphasenwechselstromspannung erfordern können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 26 kann die Gleichspannung in eine Dreiphasenwechselspannung umwandeln, wie durch die elektrischen Maschinen 14 erfordert. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 26 die Dreiphasenwechselspannung aus den elektrischen Maschinen 14, die als Generatoren fungieren, in die Gleichspannung umwandeln, die durch die Traktionsbatterie 24 erfordert wird. Die Beschreibung hier gilt gleichermaßen für ein reines Elektrofahrzeug. Bei einem reinen Elektrofahrzeug kann es sich bei dem Hybridgetriebe 16 um einen Getriebekasten handeln, der mit einer elektrischen Maschine 14 verbunden ist, und bei dem der Verbrennungsmotor 18 möglicherweise nicht vorhanden ist.
Zusätzlich zum Bereitstellen von Vortriebsenergie kann die Traktionsbatterie 24 Energie für weitere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Ein typisches System kann ein Gleichspannungswandlermodul 28 beinhalten, das den Hochspannungsgleichstromausgang der Traktionsbatterie 24 in eine Niederspannungsgleichstromversorgung umwandelt, die mit anderen Fahrzeuglasten kompatibel ist. Andere Hochspannungslasten, wie etwa Verdichter und elektrische Heizgeräte, können ohne die Verwendung eines Gleichspannungswandlermoduls 28 direkt mit der Hochspannung verbunden sein. In einem typischen Fahrzeug sind die Niederspannungssysteme elektrisch mit einer Hilfsbatterie 30 (z. B. 12V-Batterie) verbunden.
Ein elektrisches Batteriesteuermodul (BECM) 33 kann mit der Traktionsbatterie 24 in Verbindung stehen. Das BECM 33 kann als Steuerung für die Antriebsbatterie 24 fungieren und kann zudem ein elektronisches Überwachungssystem umfassen, das die Temperatur und den Ladestatus für jede der Batteriezellen der Traktionsbatterie 24 verwaltet. Die Traktionsbatterie 24 kann über einen Temperatursensor 31 wie etwa einen Thermistor oder anderen Temperaturanzeiger verfügen. Der Temperatursensor 31 kann mit dem BECM 33 in Verbindung stehen, um Temperaturdaten in Bezug auf die Traktionsbatterie 24 bereitzustellen.
Das Fahrzeug 12 kann durch eine externe Stromquelle 36 wieder aufgeladen werden. Die externe Leistungsquelle 36 kann eine Steckdose sein. Die externe Leistungsquelle 36 kann elektrisch mit einem Elektrofahrzeugversorgungsgerät (electric vehicle supply equipment - EVSE) 38 verbunden sein. Das EVSE 38 kann eine Schaltung und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Energiequelle 36 und dem Fahrzeug 12 zu regulieren und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle 36 kann dem EVSE 38 elektrische Leistung als Gleichstrom oder Wechselstrom bereitstellen. Das EVSE 38 kann einen Ladestecker 40 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen. Der Ladeanschluss 34 kann jede Art von Anschluss sein, der dazu ausgelegt ist, Energie von dem EVSE 38 an das Fahrzeug 12 zu übertragen. Der Ladeanschluss 34 kann elektrisch mit einer Ladestation oder einem fahrzeugseitigen Leistungsumwandlungsmodul 32 verbunden sein. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann die Energie konditionieren, die vom EVSE 38 bereitgestellt wird, um der Traktionsbatterie 24 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann mit dem EVSE 38 eine Schnittstelle bilden, um die Abgabe von Energie an das Fahrzeug 12 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 40 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 34 zusammenpassen.
Die verschiedenen erläuterten Komponenten weisen eine oder mehrere zugeordnete Steuerungen auf, um den Betrieb der Komponenten zu steuern und zu überwachen. Die Steuerungen können über einen seriellen Bus (z. B. Controller Area Network (CAN)) oder über diskrete Leiter kommunizieren.
Die Batteriezellen der Traktionsbatterie 24, wie etwa eine prismatische oder Pouch-Zelle können elektrochemische Elemente beinhalten, die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Prismatische oder Pouch-Zellen können ein Gehäuse, eine positive Elektrode (Kathode) und eine negative Elektrode (Anode) beinhalten. Ein Elektrolyt kann zulassen, dass Ionen sich während der Entladung zwischen der Anode und Kathode bewegen und dann während der Wiederaufladung zurückkehren. Anschlüsse können zulassen, dass Strom zur Verwendung durch das Fahrzeug aus der Batteriezelle strömt. Bei einer Positionierung in einem Array mit mehreren Batteriezellen können die Anschlüsse jeder Batteriezelle mit Gegenanschlüssen (positiv und negativ) benachbart zueinander ausgerichtet sein und eine Stromschiene kann bei dem Vereinfachen einer Reihenschaltung zwischen den mehreren Batteriezellen behilflich sein. Die Batteriezellen können ebenfalls parallel derart angeordnet sein, dass ähnliche Anschlüsse (positiv und positiv oder negativ und negativ) benachbart zueinander liegen. Zum Beispiel können zwei Batteriezellen mit positiven Anschlüssen benachbart zueinander angeordnet sein, und die nächsten beiden Zellen können mit negativen Anschlüssen benachbart zueinander angeordnet sein. In diesem Beispiel kann die Stromschiene Anschlüsse aller vier Zellen berühren.
Kontakt der Berührungsflächen zwischen einer Wärmeplatte und Flächen der Batteriezellen ist ein Faktor, der Wärmeübertragung innerhalb eines Batteriethermomanagementsystems und vor allem in Bezug auf Leitfähigkeit zwischen der Wärmeplatte und den Batteriezellen beeinträchtigen kann. Die Berührungsflächen können aufgrund von Flächentoleranzen und/oder Komponentenunregelmäßigkeiten uneben sein, was zu Zwischenräumen dazwischen führen kann.
2 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht für einen Abschnitt einer Traktionsbatteriebaugruppe, die hier im Allgemeinen als eine Traktionsbatteriebaugruppe 100 bezeichnet wird. Dieser Abschnitt der Traktionsbatteriebaugruppe 100 beinhaltet eine erste Batteriebaugruppe 106, eine zweite Batteriebaugruppe 108 und eine erste Wärmeplatte 110. Die erste Wärmeplatte 110 kann ebenfalls als ein Abstandhalter oder eine Kühlplatte bezeichnet werden. Jede der ersten Batteriebaugruppe 106 und der zweiten Batteriebaugruppe 108 kann ein Gehäuse 114 beinhalten, das einen Hohlraum definiert, um eine Batteriezelle 116 aufzunehmen. Jedes Gehäuse 114 kann ebenfalls als ein Behälter oder eine äußere Verpackungshülle bezeichnet werden und kann fest oder flexibel sein, je nach Art der darin umschlossenen Batteriezelle. Jede der ersten Batteriebaugruppe 106 und der zweiten Batteriebaugruppe 108 kann verschiedene Anzahlen von Batteriezellen 116, wie etwa zehn bis zwanzig, beinhalten. Eine Vielzahl von Batteriezellbaugruppen kann elektrisch miteinander verbunden sein und ein Array bilden. Zusätzliche Wärmeplatten können wie ferner nachstehend beschrieben zwischen den Batteriezellen 116 angeordnet sein. Die Batteriezellen 116 können zum Beispiel Pouch-Batteriezellen oder prismatische Batteriezellen sein. Jede Batteriezelle 116 beinhaltet einen ersten Anschluss 120 und einen zweiten Anschluss 122. Jedes der Gehäuse 114 definiert ferner ein Formmerkmal 126. Die Batteriezellen 116 können während des Betriebs Wärme erzeugen, was Thermomanagement wie etwa externen Wärme- oder Kühlungseingang, je nach Umgebungstemperaturzuständen, erfordert. Die erste Wärmeplatte 110 kann beim Handhaben der thermalen Bedingungen von jeder der Batteriezellen 116 behilflich sein.
Zum Beispiel kann die erste Wärmeplatte 110 einen Kühlmittelkanal 130 definieren. Der Kühlmittelkanal 130 kann einen Einlass 111 aufweisen, um Kühlmittel aufzunehmen, und einen Auslass 113 zum Durchströmen von austretendem Kühlmittel. Der Einlass 111 und der Auslass 113 können sich auf derselben Seite befinden wie die erste Wärmeplatte 110. Der Kühlmittelkanal 130 kann in zahlreichen Konfigurationen, wie etwa fraktale Konfiguration oder Verzweigung, geformt sein, um Wärmeübertragung zu verbessern, Kühlmittelstrom jedoch nicht zu verhindern. In 2 wird der Kühlmittelkanal 130 als serpentinenförmig oder S-förmig gezeigt. Der Kühlmittelkanal 130 kann von der ersten Wärmeplatte 110 definiert sein, um sich nach außen von einem Körper davon zu erstrecken. Die erste Wärmeplatte 110 und die Batteriezellen 116 können derart miteinander angeordnet sein, dass Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal 130 strömt, in thermaler Kommunikation mit benachbarten Batteriezellen 116 steht, um die Wärmeübertragung zu verbessern.
Der Kühlmittelkanal 130 kann eine Vielzahl von Verteilern beinhalten, um beim Leiten von Kühlmittelstrom aus einer ersten Richtung und in eine zweite Richtung behilflich zu sein. Zum Beispiel kann der Kühlmittelkanal 130 einen oder mehrere Verteiler 134 beinhalten, um beim Übergang des Kühlmittelstroms zwischen einer ersten Richtung (dargestellt durch Pfeil 136) und einer zweiten Richtung (dargestellt durch Pfeil 138) behilflich zu sein.
Die 3 bis 5 zeigen Querschnittsdraufsichten von beispielhaften Konfigurationen von Wärmeplatten und Batteriezellenbaugruppen. Jedes der Gehäuse 114 behält die jeweilige Batteriezelle 116 darin. In 3 werden der Kühlmittelkanal 130 und das Formmerkmal 126 derart versetzt voneinander gezeigt, dass die erste Wärmeplatte 110 und das Gehäuse 114 ineinander eingreifen können. Zum Beispiel ist das Formmerkmal 126 durch das Gehäuse 114 zum Einfügen zwischen Abschnitte des Kühlmittelkanals 130 definiert. Der Kühlmittelkanal 130 und das Formmerkmal 126 definieren jeweils eine Konfiguration in Form einer Brüstung aus einer Querschnittsdraufsicht. Jede Batteriezelle 116 kann eine Batteriezellenelektrodenstruktur 148 beinhalten, die innerhalb des Gehäuses 114 angeordnet ist. Die Batteriezellenelektrodenstruktur 148 kann eine Anode, eine Kathode, einen Separator und ein Elektrolyt beinhalten, um zuzulassen, dass Ionen sich während der Entladung zwischen der Anode und Kathode bewegen und dann während der Wiederaufladung zurückkehren.
4 zeigt eine Querschnittsdraufsicht einer Beispielkonfiguration, in der das Gehäuse 114 Schichten beinhaltet. Zum Beispiel kann das Gehäuse 114 eine erste Polymerschicht 150 beinhalten, eine Aluminiumschicht 152 und eine zweite Polymerschicht 158. Die erste Polymerschicht 150 kann als eine Schutzschicht funktionieren, um innere Strukturen zu isolieren und die Aluminiumschicht 152 elektrisch zu isolieren. Die Aluminiumschicht 152 kann dazu funktionieren, die gesamte Pouch-Baugruppe strukturell zu verstärken. Die zweite Polymerschicht 158 kann dazu funktionieren, die Batteriezellenelektrodenstruktur 148 von der Aluminiumschicht 152 zu isolieren, sowie als Kantendichtungsschicht funktionieren, wenn die Pouch-Batteriezelle zusammengebaut wird. Eine oder mehrere der Schichten können aus einer Querschnittsdraufsicht burgenförmig oder derart versetzt von dem Kühlmittelkanal 130 sein, dass der Kühlmittelkanal 130 näher an der Batteriezellenelektrodenstruktur 148 ist, wenn die jeweilige Wärmeplatte in das jeweilige Gehäuse eingreift. Zum Beispiel kann die Burgenform ähnlich sein wie die Form von Burgenbrüstungen. Wahlweise kann das Formmerkmal 126 Abstände 160 für den Kühlmittelkanal 130 definieren, die sich innerhalb eines Bereichs, der von der Batteriezellenelektrodenstruktur 148 definiert ist, erstreckt, um den Wärmeaustausch zwischen Kühlmittel, das innerhalb eines Kühlungskanals 130 strömt, und der Zellenelektrodenstruktur ferner zu verbessern.
5 zeigt eine Querschnittsdraufsicht einer Beispielkonfiguration, in der eine erste Seite und eine zweite Seite des einen Gehäuses 114 jeweils Formmerkmale 126 definiert, um in benachbarte Wärmeplatten einzugreifen. In diesem Beispiel wird eine zweite Wärmeplatte 164 benachbart zu der ersten Batteriebaugruppe 106 oder der zweiten Batteriebaugruppe 108 gezeigt. Die zweite Wärmeplatte 164 kann in der Struktur ähnlich sein wie die erste Wärmeplatte 110. Zum Beispiel kann die zweite Wärmeplatte 164 einen Kühlmittelkanal 168 zum Eingreifen in die Formmerkmale 126 derart definieren, dass die erste Wärmeplatte 110 und die zweite Wärmeplatte 164 beim Handhaben der thermalen Bedingungen der dazwischen angeordneten Batteriezelle behilflich sein können.
Die 6 und 7 zeigen ein weiteres Beispiel eines Abschnitts einer Traktionsbatteriezellenbaugruppe, die als eine Traktionsbatteriezellenbaugruppe 200 bezeichnet ist. Die Traktionsbatteriezellenbaugruppe 200 beinhaltet eine erste Seite 204 eines Pouch-Batteriezellbehälters, eine zweite Seite 206 des Pouch-Batteriezellbehälters, eine Batterieelektrodenstruktur 208, einen ersten Anschluss 210 und einen zweiten Anschluss 212. Die erste Seite 204 und die zweite Seite 206 können aus einem Polymermaterial hergestellt sein, das formbare Merkmale aufweist, um Formpressung zu erleichtern. Beispiele von Formpressung beinhalten Verformen, Stanzen und Vakuumabdichten. Die Batteriezellenelektrodenstruktur 208 kann eine Anode, einen Separator, eine Kathode, einen Separator und ein Elektrolyt beinhalten, um zuzulassen, dass sich Ionen während der Entladung zwischen der Anode und Kathode bewegen und dann während der Wiederaufladung zurückkehren. Die Batteriezellenelektrodenstruktur 208 kann ein Formmerkmal 220 definieren. Zum Beispiel können durch Abwechseln von Schichten der Anode, des Separators und der Kathode planare oder strukturierte Topologien erstellt werden, um strukturelle Merkmale zu erzeugen, die wirksam innerhalb der Zelle abgeschieden werden. Die Batteriezellenelektrodenstruktur 208 kann ein anderes ähnliches Formmerkmal auf einer gegenüberliegenden Seite (in 6 nicht sichtbar) definieren. Formpressung der ersten Seite 204 und der zweiten Seite 206 auf die Batteriezellenelektrodenstruktur 208 kann dann ein Formmerkmal 222 erzeugen. Das Formmerkmal 222 kann dazu bemessen sein, in Kühlmittelkanäle von benachbarten Wärmeplatten einzugreifen, ähnlich wie das Verhältnis zwischen der ersten Wärmeplatte 110 und der Batteriebaugruppe 106.
Obwohl vorstehend verschiedene Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die von den Patentansprüchen umschlossen werden. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Offenbarung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt ein Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können unter anderem Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Konsistenz, Robustheit, Verbraucherakzeptanz, Zuverlässigkeit, Genauigkeit usw. umfassen, sind aber nicht hierauf beschränkt. Als solches liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen aus dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Fahrzeugtraktionsbatteriebaugruppe, die Folgendes umfasst: eine Traktionsbatteriezelle; einen Behälter, der einen Hohlraum definiert, um die Traktionsbatteriezelle aufzunehmen und eine erste Seite aufweist, die ein erstes Formmerkmal definiert; und eine Wärmeplatte zum Positionieren benachbart zu der Traktionsbatteriezelle und die einen Kühlmittelkanal definiert, der derart bemessen ist, dass er über das erste Formmerkmal derart in den Behälter eingreift, dass die Traktionsbatteriezelle in thermaler Kommunikation mit Kühlmittel steht, das durch den Kühlmittelkanal strömt.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das erste Formmerkmal serpentinenförmig oder S-förmig ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei das erste Formmerkmal aus einer Querschnittsdraufsicht burgenförmig ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Behälter mehrschichtig ist und eine erste Polymerschicht, eine zweite Polymerschicht und eine Aluminiumschicht beinhaltet, die zwischen den Polymerschichten angeordnet sind.
Baugruppe nach Anspruch 4, wobei die Traktionsbatteriezelle ferner eine Zellenelektrodenstruktur umfasst, die von der zweiten Polymerschicht zurückgehalten wird, wobei das erste Formmerkmal Abstand für den Kühlmittelkanal definiert, um sich innerhalb eines Bereichs, der von der Zellenelektrodenstruktur definiert ist, zu erstrecken, um die thermale Kommunikation damit zu verbessern.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Behälter ferner eine zweite Seite aufweist, die ein zweites Formmerkmal definiert, das derart bemessen ist, dass es in einen zweiten Kühlmittelkanal auf einer anderen Wärmeplatte eingreift.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Wärmeplatte ferner einen Kühlmittelkanaleinlass und einen Kühlmittelkanalauslass definiert, und wobei der Kühlmittelkanaleinlass und der Kühlmittelkanalauslass jeweils auf einer gleichen Seite der Wärmeplatte angeordnet sind.
Fahrzeugtraktionsbatteriebaugruppe, die Folgendes umfasst: eine Traktionsbatteriezelle; einen Behälter, der einen Hohlraum definiert, der bemessen ist, um die Traktionsbatteriezelle aufzunehmen, und der ein Formmerkmal auf jeder der gegenüberliegenden Seiten des Behälters definiert; und erste und der zweite Abstandhalter, die auf beiden Seiten des Behälters angeordnet sind und wobei jeder einen Kühlmittelkanal definiert, der bemessen ist, um Eingriff in eines der Formmerkmale zu erleichtern.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei die Traktionsbatteriezelle eine Zellenelektrodenstruktur beinhaltet und wobei das Formmerkmal ferner derart definiert ist, dass sich einer der Kühlmittelkanäle innerhalb eines Bereichs, der von der Zellenelektrodenstruktur definiert ist, erstreckt.
Baugruppe nach 8, wobei der Behälter eine Aluminiumschicht beinhaltet, die zwischen zwei Polymerschichten angeordnet ist, um die gesamte Baugruppe strukturell zu verstärken.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei der Kühlmittelkanal aus einer Querschnittsdraufsicht eine erste Burgenform definiert und das Formmerkmal definiert ist, um aus der Querschnittsdraufsicht eine zweite Burgenform versetzt von der ersten Burgenform zu bilden, um die thermale Kommunikation zwischen dem Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal strömt, und der Traktionsbatteriezelle zu erleichtern.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei die Traktionsbatterie eine von einer Pouch-Batteriezelle und einer prismatischen Batteriezelle ist.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei jeder der Kühlmittelkanäle einen Einlass und einen Auslass beinhaltet, die auf einer selben Seite des jeweiligen Abstandhalters angeordnet sind.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei die Traktionsbatteriezelle eine Zellelektrodenstruktur beinhaltet, die Schichten aufweist, um ein drittes Formmerkmal und ein viertes Formmerkmal zu definieren, und wobei die Formmerkmale des Behälters durch starkes Pressen einer ersten Seite des Behälters und einer zweiten Seite des Behälters auf die Zellenelektrodenstruktur derart gebildet werden, dass die Formmerkmale des Behälters von dem dritten Formmerkmal und dem vierten Formmerkmal definiert sind.
Fahrzeugtraktionsbatteriebaugruppe, die Folgendes umfasst: Batteriezellenbaugruppen, die jeweils eine Batteriezelle beinhalten, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist, wobei jedes der Gehäuse ein erstes Formmerkmal auf einer ersten Seite und ein zweites Formmerkmal auf einer zweiten Seite definieren; und eine Vielzahl von Wärmeplatten, die jeweils zwischen zwei der Batteriezellenbaugruppen angeordnet sind und einen Kühlmittelkanal zum Eingreifen in das erste Formmerkmal und das zweite Formmerkmal derart definieren, dass Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal strömt, in thermaler Kommunikation mit den jeweiligen Batteriezellen steht.