DE102019130983A1

DE102019130983A1 - Wärmetauscherplattenbaugruppen für elektrofahrzeugbatteriepacks

Info

Publication number: DE102019130983A1
Application number: DE102019130983.2A
Authority: DE
Inventors: Eric Myers; Samuel Jeffrey Tomlinson; Neil Robert Burrows
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2020-05-20
Also published as: US10910683B2; CN111196183A; US20200161722A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt Wärmetauscherplattenbaugruppen für Elektrofahrzeugbatteriepacks bereit. Diese Offenbarung legt ausführlich beispielhafte Batteriepackausgestaltungen zur Verwendung in elektrifizierten Fahrzeugen oder andere elektrifizierte Komponenten dar. Ein beispielhafter Batteriepack kann eine Wärmetauscherplattenbaugruppe mit einer Metallplatte und einer Polymerplatte beinhalten, die miteinander verbunden sind, um dazwischen einen Kühlmittelkreislauf herzustellen. Die Metallplatte oder die Polymerplatte kann einen Vorsprung beinhalten, der sich durch eine Öffnung der anderen der Metallplatte oder der Polymerplatte erstreckt. Der Vorsprung kann entweder quetschverbunden oder auf eine die Öffnung umgebende Fläche wärmevernietet werden, um die Metallplatte und die Polymerplatte der Wärmetauscherplattenbaugruppe miteinander zu verbinden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Batteriepacks und insbesondere auf Wärmetauscherplattenbaugruppen zum thermischen Verwalten von Batteriezellen von Batteriepacks.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Es besteht der Wunsch, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen von Kraftfahrzeugen zu verringern. Deshalb werden elektrifizierte Fahrzeuge entwickelt, welche die Abhängigkeit von Brennkraftmaschinen reduzieren oder vollständig beseitigen. Im Allgemeinen unterscheiden sich elektrifizierte Fahrzeuge dadurch von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, dass sie selektiv durch eine oder mehrere batteriebetriebene elektrische Maschinen mit Leistung versorgt werden. Herkömmliche Kraftfahrzeuge sind im Gegensatz dazu vollständig darauf angewiesen, dass die Brennkraftmaschine das Fahrzeug antreibt.
Ein Hochspannungstraktionsbatteriepack versorgt die elektrischen Maschinen und andere elektrische Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs typischerweise mit Leistung. Der Batteriepack beinhaltet eine Vielzahl von Batteriezellen, die Energie speichern, um die elektrischen Verbraucher mit Leistung zu versorgen. Die Batteriezellen erzeugen während der Lade- und Entladevorgänge Wärme. Diese Wärme muss abgeleitet werden, um ein gewünschtes Leistungsniveau der Batterie zu erreichen. Wärmetauscherplatten, die häufig als „Kälteplatten“ bezeichnet werden, können zum Ableiten der Wärme verwendet werden, die durch die Batteriezellen erzeugt werden.
KURZDARSTELLUNG
Ein Batteriepack gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Wärmetauscherplattenbaugruppe, die eine Metallplatte und eine mit der Metallplatte verbundene Polymerplatte beinhaltet. Ein Vorsprung der Metallplatte oder der Polymerplatte erstreckt sich durch eine Öffnung der anderen der Metallplatte oder der Polymerplatte.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Batteriepacks stellen der Vorsprung und die Öffnung eine zentrale Verbindung der Wärmetauscherplattenbaugruppe her.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorstehenden Batteriepacks stellen eine Lasche der Metallplatte und eine Außenkante der Polymerplatte eine Kantenverbindung der Wärmetauscherplattenbaugruppe her.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Batteriepacks stößt ein gebogener Abschnitt des Vorsprungs an eine Fläche an, die die Öffnung umgibt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Batteriepacks ist der Vorsprung Teil der Metallplatte und die Öffnung Teil der Polymerplatte.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Batteriepacks ist der Vorsprung Teil der Polymerplatte und die Öffnung Teil der Metallplatte.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Batteriepacks sind der Vorsprung und die Öffnung nahe einer Mittelachse der Wärmetauscherplattenbaugruppe angeordnet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Batteriepacks beinhaltet der Vorsprung eine erste Länge, die kleiner als eine zweite Länge der Öffnung ist, und die zweite Länge der Öffnung ist kleiner als eine dritte Länge der W ärmetauscherplattenbaugruppe.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Batteriepacks beinhaltet die Polymerplatte mindestens einen ausgesparten Abschnitt, der einen offenen Raum zwischen der Metallplatte und der Polymerplatte zum Zirkulieren eines Kühlmittels herstellt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Batteriepacks beinhaltet der Batteriepack einen Kühlmittelkreislauf zwischen der Metallplatte und der Polymerplatte.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Batteriepacks beinhaltet der Batteriepack eine Dichtung, die den einen Kühlmittelkreislauf umgibt und zwischen der Metallplatte und der Polymerplatte angeordnet ist.
In einer weiteren nicht begrenzenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Batteriepacks beinhaltet die Polymerplatte mindestens eine Versteifungsrippe.
In einer weiteren nicht begrenzenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Batteriepacks beinhaltet die Metallplatte mindestens eine(n) Wärmeverbesserungsrippe, - lamelle, -stift oder -vertiefung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Batteriepacks ist ein Batteriearray neben oder direkt an der Wärmetauscherplattenbaugruppe positioniert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorhergehenden Batteriepacks ist die Öffnung ein Schlitz.
Ein Verfahren gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem das Einsetzen eines Vorsprungs einer Metallplatte oder einer Polymerplatte einer Wärmetauscherplattenbaugruppe durch eine Öffnung der anderen der Metallplatte oder der Polymerplatte und Quetschverbinden oder Wärmevernieten des Vorsprungs mit einer die Öffnung umgebenden Fläche, wodurch die Metallplatte und die Polymerplatte miteinander verbunden werden.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorhergehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren ein Quetschverbinden einer Lasche der Metallplatte mit einer Außenkante der Polymerplatte.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden Verfahren ist die Metallplatte eine extrudierte Platte und die Polymerplatte eine geformte Platte.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden Verfahren beinhaltet das Quetschverbinden des Vorsprungs mit der Fläche das Biegen des Vorsprungs, bis der Vorsprung an die Fläche anstößt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorhergehenden Verfahren beinhaltet das Wärmeverbinden des Vorsprungs mit der Fläche durch Erhitzen des Vorsprungs und Drücken des Vorsprungs gegen die Fläche.
Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, der Patentansprüche oder der folgenden Beschreibung und Zeichnungen, einschließlich beliebiger ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen individuellen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination miteinander betrachtet werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben sind, gelten für alle Ausführungsformen, sofern diese Merkmale nicht auf irgendeine Weise inkompatibel sind.
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die der detaillierten Beschreibung beigefügten Zeichnungen können kurz wie folgt beschrieben werden.
Figurenliste

1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang eines elektrifizierten Fahrzeugs.
2 veranschaulicht ein beispielhaftes Batteriepack für ein elektrifiziertes Fahrzeug.
3 stellt ein weiteres beispielhaftes Batteriepack dar.
4 veranschaulicht eine Wärmetauscherplattenbaugruppe gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung.
5 ist eine Unteransicht der Wärmetauscherplattenbaugruppe aus 4.
6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der in 5 gezeigten W ärmetauscherplattenbaugruppe.
7 zeigt Teile einer Polymerplatte einer Wärmetauscherplattenbaugruppe.
8 zeigt zusätzliche Merkmale einer Wärmetauscherplattenbaugruppe.
9 zeigt Abschnitte einer Metallplatte einer Wärmetauscherplattenbaugruppe.
10 veranschaulicht eine Wärmetauscherplattenbaugruppe gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung legt ausführlich beispielhafte Batteriepackausgestaltungen zur Verwendung in elektrifizierten Fahrzeugen oder andere elektrifizierte Komponenten dar. Ein beispielhafter Batteriepack kann eine Wärmetauscherplattenbaugruppe mit einer Metallplatte und einer Polymerplatte beinhalten, die miteinander verbunden sind, um dazwischen einen Kühlmittelkreislauf herzustellen. Die Metallplatte oder die Polymerplatte kann einen Vorsprung beinhalten, der sich durch eine Öffnung der anderen der Metallplatte oder der Polymerplatte erstreckt. Der Vorsprung kann entweder quetschverbunden oder auf eine die Öffnung umgebende Fläche wärmevernietet werden, um die Metallplatte und die Polymerplatte der Wärmetauscherplattenbaugruppe miteinander zu verbinden. Diese und andere Merkmale werden in den folgenden Absätzen dieser detaillierten Beschreibung ausführlicher erörtert.
1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang 10 eines elektrifizierten Fahrzeugs 12. Obwohl dieses als Hybridelektrofahrzeug (hybrid electric vehicle - HEV) dargestellt ist, versteht es sich, dass die hier beschriebenen Konzepte nicht auf HEVs beschränkt sind und sich auf andere elektrifizierte Fahrzeuge ausdehnen könnten, die unter anderem Plug-in-Hybridfahrzeuge (plug-in hybrid electric vehicles - PHEVs), Batterieelektrofahrzeuge (battery electric vehicles - BEVs), Brennstoffzellenfahrzeuge usw. beinhalten.
In einer Ausführungsform ist der Antriebsstrang 10 ein Antriebsstrangsystem mit Leistungsverzweigung, das ein erstes und ein zweites Antriebssystem einsetzt. Das erste Antriebssystem kann eine Kombination aus einem Motor 14 und einem Generator 18 (d. h. einer ersten elektrischen Maschine) beinhalten. Das zweite Antriebssystem kann mindestens einen Elektromotor 22 (d. h. eine zweite elektrische Maschine), den Generator 18 und einen Batteriepack 24 beinhalten. In diesem Beispiel wird das zweite Antriebssystem als elektrisches Antriebssystem des Antriebsstrangs 10 angesehen. Das erste und das zweite Antriebssystem sind jeweils dazu in der Lage, Drehmoment zum Antreiben eines oder mehrerer Sätze von Fahrzeugantriebsrädern 28 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 zu erzeugen. Obwohl in 1 eine Konfiguration mit Leistungsverzweigung gezeigt ist, erstreckt sich die vorliegende Offenbarung auf ein beliebiges Hybrid- oder Elektrofahrzeug, einschließlich Vollhybrid-, Parallelhybrid-, Serienhybrid-, Mildhybrid- oder Mikrohybridfahrzeugen.
Der Motor 14, der eine Brennkraftmaschine sein kann, und der Generator 18 können durch eine Leistungsübertragungseinheit 30, wie etwa einen Planetenradsatz, miteinander verbunden sein. Selbstverständlich können andere Arten von Leistungsübertragungseinheiten, einschließlich anderer Zahnradsätze und Getriebe, verwendet werden, um den Motor 14 mit dem Generator 18 zu verbinden. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Leistungsübertragungseinheit 30 ein Planetenradsatz, der ein Hohlrad 32, ein Sonnenrad 34 und eine Trägerbaugruppe 36 beinhaltet.
Der Generator 18 kann von dem Motor 14 durch die Leistungsübertragungseinheit 30 angetrieben sein, um kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Generator 18 kann alternativ als Elektromotor fungieren, um elektrische Energie in kinetische Energie umzuwandeln, wodurch Drehmoment an eine Welle 38 ausgegeben wird, die mit der Leistungsübertragungseinheit 30 verbunden ist. Da der Generator 18 mit dem Motor 14 wirkverbunden ist, kann die Drehzahl des Motors 14 durch den Generator 18 gesteuert werden.
Das Hohlrad 32 der Leistungsübertragungseinheit 30 kann mit einer Welle 40 verbunden sein, die über eine zweite Leistungsübertragungseinheit 44 mit Fahrzeugantriebsrädern 28 verbunden ist. Die zweite Leistungsübertragungseinheit 44 kann einen Zahnradsatz beinhalten, der eine Vielzahl von Zahnrädern 46 aufweist. Andere Leistungsübertragungseinheiten können ebenfalls geeignet sein. Die Zahnräder 46 übertragen Drehmoment von dem Motor 14 auf ein Differential 48, um letztlich den Fahrzeugantriebsrädern 28 Traktion bereitzustellen. Das Differential 48 kann eine Vielzahl von Zahnrädern beinhalten, die die Übertragung von Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 ermöglichen. In einer Ausführungsform ist die zweite Leistungsübertragungseinheit 44 durch das Differential 48 mechanisch an eine Achse 50 gekoppelt, um Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 zu verteilen.
Der Elektromotor 22 kann ebenfalls dazu eingesetzt werden, die Fahrzeugantriebsräder 28 durch Ausgeben von Drehmoment an eine Welle 52 anzutreiben, die ebenfalls mit der zweiten Leistungsübertragungseinheit 44 verbunden ist. In einer Ausführungsform wirken der Elektromotor 22 und der Generator 18 als Teil eines Nutzbremssystems zusammen, bei dem sowohl der Elektromotor 22 als auch der Generator 18 als Elektromotoren zum Ausgeben von Drehmoment eingesetzt werden können. Zum Beispiel können der Elektromotor 22 und der Generator 18 jeweils elektrische Leistung an den Batteriepack 24 ausgeben.
Der Batteriepack 24 ist eine beispielhafte Traktionsbatterie eines elektrifizierten Fahrzeugs. Der Batteriepack 24 kann eine Hochspannungstraktionsbatterie sein, die eine Vielzahl von Batteriearrays 25 beinhaltet (d. h. Batteriebaugruppen oder Gruppierungen von Batteriezellen), die dazu in der Lage sind, sowohl elektrische Leistung abzugeben, um den Elektromotor 22 und/oder andere elektrische Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs 12 zu betreiben, und als auch Leistung von dem Generator 18 aufzunehmen. Es könnten auch andere Arten von Energiespeichervorrichtungen und/oder -ausgabevorrichtungen verwendet werden, um das elektrifizierte Fahrzeug 12 mit elektrischer Leistung zu versorgen, einschließlich Niederspannungsbatterien.
In einer Ausführungsform weist das elektrifizierte Fahrzeug 12 zwei grundlegende Betriebsmodi auf. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann in einem Elektrofahrzeugmodus (electric vehicle mode - EV-Modus) betrieben werden, in dem der Elektromotor 22 zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird (im Allgemeinen ohne Unterstützung von dem Motor 14), wodurch der Ladezustand des Batteriepacks 24 bei bestimmten Fahrmustern/- zyklen bis zur maximal zulässigen Entladerate entladen wird. Der EV-Modus ist ein Beispiel für einen Ladungsentleerungsbetriebsmodus für das elektrifizierte Fahrzeug 12. Während des EV-Modus kann sich der Ladezustand des Batteriepacks 24 unter einigen Umständen erhöhen, zum Beispiel aufgrund eines Zeitraums von Nutzbremsung. Der Motor 14 ist in einem standardmäßigen EV-Modus im Allgemeinen AUS, könnte jedoch nach Bedarf auf Grundlage eines Fahrzeugsystemzustands oder nach Maßgabe des Fahrzeugführers betrieben werden.
Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann zusätzlich in einem Hybridmodus (HEV-Modus) betrieben werden, in dem sowohl der Motor 14 als auch der Elektromotor 22 zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet werden. Der HEV-Modus ist ein Beispiel für einen Ladungserhaltungsbetriebsmodus für das elektrifizierte Fahrzeug 12. Während des HEV-Modus kann das elektrifizierte Fahrzeug 12 die Verwendung des Elektromotors 22 für den Antrieb reduzieren, um den Ladezustand des Batteriepacks 24 konstant oder ungefähr konstant zu halten, indem der Antrieb durch den Motor 14 gesteigert wird. Das elektrifizierte Fahrzeug 12 kann innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung zusätzlich zum EV- und zum HEV-Modus in anderen Betriebsmodi betrieben werden.
2 veranschaulicht schematisch einen Batteriepack 24, der innerhalb eines elektrifizierten Fahrzeugs eingesetzt werden kann. Zum Beispiel könnte der Batteriepack 24 Teil des Antriebsstrangs 10 des elektrifizierten Fahrzeugs 12 aus 1 oder eines beliebigen anderen elektrifizierten Antriebsstrangs sein. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Batteriepacks 24 und einige äußere Komponenten (z. B. eine Gehäusebaugruppe 58) sind als Strichlinien gezeigt, um den inneren Inhalt des Batteriepacks 24 besser darzustellen.
Der Batteriepack 24 bringt eine Vielzahl von Batteriezellen 56 unter (die ebenfalls als Strichlinien gezeigt sind) die Energie zum Versorgen mit Strom von unterschiedlichen elektrischen Verbrauchern des elektrifizierten Fahrzeugs 12 speichern. Der Batteriepack 24 könnte eine beliebige Anzahl von Batteriezellen 56 innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung einsetzen. Somit ist diese Offenbarung nicht auf die genaue Konfiguration beschränkt, die in 2 gezeigt ist.
Die Batteriezellen 56 können nebeneinander gestapelt sein, um eine Gruppierung von Batteriezellen 56, die mitunter „Zellstapel“ oder „Zellarray“ genannt wird, zu bilden. In einer Ausführungsform sind die Batteriezellen 56 prismatische Lithiumionenzellen. Allerdings könnten Batteriezellen mit anderen Geometrien (zylindrisch, Pouch usw.), anderen Chemikalien (Nickel-Metallhydrid, Blei-Säure usw.) oder beidem alternativ dazu innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung verwendet werden.
Die Batteriezellen 56 können zusammen mit beliebigen Stützstrukturen (z. B. Anordnungsrahmen, Abstandshaltern, Schienen, Wänden, Platten, Bindungen etc.) zusammenfassend als Batteriearray bezeichnet werden. Der Batteriepack 24 aus 2 beinhaltet ein erstes Batteriearray 25A und ein zweites Batteriearray 25B, das neben dem ersten Batteriearray 25A positioniert ist. Obwohl der Batteriepack 24 aus 2 so abgebildet ist, dass er zwei Batteriearrays beinhaltet, könnte der Batteriepack 24 innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung auch eine größere oder kleinere Anzahl von Batteriearrays beinhalten.
Die Batteriezellen 56 des ersten Batteriearrays 25A können entlang einer ersten Längsachse A1 verteilt sein, und die Batteriezellen 56 des zweiten Batteriearrays 25B können entlang einer zweiten Längsachse A2 verteilt sein. In einer Ausführungsform ist die erste Längsachse A1 seitlich von der zweiten Längsachse A2 beabstandet. Somit sind das erste und zweite Batteriearray 25A, 25B in dieser Ausführungsform in Bezug aufeinander innerhalb des Batteriepacks 24 in dieser Ausführungsform nebeneinander positioniert.
Eine Gehäusebaugruppe 58 kann jedes Batteriearray 25A, 25B des Batteriepacks 24 unterbringen. Die Gehäusebaugruppe 58 kann ein abgedichtetes Gehäuse sein, das eine Wanne 60 und eine Abdeckung 62 beinhaltet, die an der Wanne 60 befestigt ist, um jedes Batteriearray 25A, 25B des Batteriepacks 24 einzuschließen und abzudichten. In einer Ausführungsform ist sowohl das erste als auch das zweite Batteriearray 25A, 25B in der Wanne 60 der Gehäusebaugruppe 58 positioniert, und die Abdeckung 62 kann über das erste und zweite Batteriearray 25A, 25B aufgenommen werden. Die Gehäusebaugruppe 58 kann innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung eine beliebige Größe, Form und Konfiguration beinhalten.
Jedes Batteriearray 25A, 25B des Batteriepacks 24 kann derartig in Bezug zu einer oder mehreren Wärmetauscherplattenbaugruppen 64 positioniert sein, die manchmal als Kälteplatten oder Kälteplattenbaugruppen bezeichnet sind, dass die Batteriezellen 56 mindestens eine Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 entweder direkt berühren oder sich in unmittelbarer Nähe zu dieser befinden. In einer Ausführungsform sind die Batteriearrays 25A, 25B auf der Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 positioniert.
In einer Ausführungsform teilen die Batteriearrays 25A, 25B eine gemeinsame Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 (siehe z. B. 2). Alternativ könnte jedes Batteriearray 25A, 25B in Bezug zu ihrer eigenen Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 positioniert sein (siehe z. B. 3).
Wie in 2 schematisch gezeigt, kann ein Wärmeleitmaterial (thermal interface material - TIM) 66 wahlweise derartig zwischen den Batteriearrays 25A, 25B und der Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 positioniert sein, dass die freiliegenden Flächen der Batteriezellen 56 das TIM 66 direkt berühren. Das TIM 66 hält den Wärmekontakt zwischen den Batteriezellen 56 und der Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 aufrecht wodurch die Wärmeleitfähigkeit zwischen diesen benachbarten Komponenten während Wärmeübertragungsereignissen erhöht wird.
Das TIM 66 kann aus einem beliebigen bekannten Wärme leitenden Material bestehen. In einer Ausführungsform beinhaltet das TIM 66 ein Epoxidharz. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das TIM 66 ein Material auf Siliconbasis. Andere Materialien, einschließlich Wärmeleitpasten, können alternativ oder zusätzlich das TIM 66 bilden.
Die Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 kann Teil eines Flüssigkeitskühlsystems sein, das dem Batteriepack 24 zugeordnet ist und dazu konfiguriert ist, die Batteriezellen 56 für jedes Batteriearray 25A, 25B thermisch zu verwalten. Zum Beispiel kann Wärme während Ladevorgängen, Entladevorgängen, extremen Umgebungsbedingungen oder anderen Bedingungen durch die Batteriezellen 56 erzeugt und freigegeben werden. Es kann wünschenswert sein, die Wärme von dem Batteriepack 24 abzuführen, um die Kapazität, die Lebensdauer und die Leistung der Batteriezellen 56 zu verbessern. Die Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 ist zum Ableiten der Wärme aus den Batteriezellen 56 konfiguriert. Anders ausgedrückt kann die Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 als Wärmesenke zum Ableiten von Wärme aus den Wärmequellen (d. h. den Batteriezellen 56) arbeiten. Die Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 könnte alternativ dazu eingesetzt werden, die Batteriezellen 56 zu erwärmen, wie etwa während extrem kalter Umgebungsbedingungen. Beispielhafte Wärmetauscherplattenbaugruppenausgestaltungen für thermisches Verwalten der Batteriezellen 56 des Batteriepacks 24 sind nachfolgend ausführlicher erläutert.
Die 4, 5 und 6 veranschaulichen eine beispielhafte Wärmetauscherplattenbaugruppe 64. Die Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 kann eine Metallplatte 68 und eine Polymerplatte 70 beinhalten, die miteinander verbunden sind, um dazwischen einen Kühlmittelkreislauf 72 herzustellen. Wenn die Metallplatte 68 innerhalb der Gehäusebaugruppe 58 des Batteriepacks 24 positioniert ist, kann sie den Batteriezellen 56 des Batteriepacks 24 zugewandt sein, und die Polymerplatte 70 kann der Wanne 60 der Gehäusebaugruppe 58 zugewandt sein (siehe 2). Dementsprechend kann die Metallplatte 68 als eine obere Platte der Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 bezeichnet werden, und die Polymerplatte 70 kann als eine untere Platte der Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 bezeichnet werden.
Die Metallplatte 68 kann aus Aluminium, Edelstahl oder anderen metallischen Materialien oder Kombinationen von metallischen Materialien hergestellt sein. In einer Ausführungsform ist die Metallplatte 68 ein extrudiertes Teil. In einer anderen Ausführungsform ist die Metallplatte 68 ein Stanzteil. Es sind jedoch auch andere Fertigungstechniken und -materialien innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung vorgesehen.
Die Polymerplatte 70 kann aus einem beliebigen geeigneten Material auf Polymerbasis hergestellt sein. Beispielhafte Materialien auf Polymerbasis beinhalten unter anderem Polypropylen, Polystyrol, Polyethylen, Polyester, Polyamin und Kombinationen davon. In einer Ausführungsform ist die Polymerplatte 70 ein Blasformteil. In einer anderen Ausführungsform ist die Polymerplatte 70 ein Vakuumformteil. Es sind jedoch auch andere Fertigungstechniken und -materialien innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung vorgesehen.
Die Metallplatte 68 und die Polymerplatte 70 können sowohl an einer Mittelverbindung 74 als auch an einer Kantenverbindung 76 miteinander verbunden sein. In einer Ausführungsform wird die Mittelverbindung 74 durch einen Vorsprung 78 der Metallplatte 68 und eine Öffnung 80 der Polymerplatte 70 hergestellt. Der Vorsprung 78 kann durch die Öffnung 80 aufgenommen werden und kann dann umgefaltet (z. B. gebogen) werden, bis er an einer Fläche 82 anliegt, die die Öffnung 80 umgibt. Der Vorsprung 78 kann zum Beispiel in einem Quetschverbindungsvorgang gebogen werden. In einer Ausführungsform ist die Öffnung 80 ein Schlitz.
In einer Ausführungsform sind der Vorsprung 78 und die Öffnung 80 nahe einer Mittellinienachse CA der Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 vorgesehen, um die Mittelverbindung 74 herzustellen. Es ist jedoch nicht nötig, dass sich die Mittelverbindung 74 genau in der Mitte der Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 befindet. Die Mittelverbindung 74 könnte an einer beliebigen Stelle bereitgestellt sein, die innen von den Außenkanten der Metallplatte 68 und der Polymerplatte 70 liegt.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet der Vorsprung 78 eine erste Länge L1, die Öffnung beinhaltet eine zweite Länge L2 und die Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 beinhaltet eine dritte Länge L3 (am besten in 5 gezeigt). Die erste Länge L1 und die zweite Länge L2 können kleiner als die dritte Länge L3 sein, um die Bildung des Kühlmittelkreislaufs 72 zu ermöglichen. Die zweite Länge L2 kann geringfügig größer sein als die erste Länge L1, damit der Vorsprung 78 während des Herstellungsprozesses leicht durch die Öffnung 80 aufgenommen werden kann.
Die Kantenverbindung 76 kann durch Laschen 84 der Metallplatte 68 und Außenkanten 86 der Polymerplatte 70 hergestellt werden. Die Laschen 84 können von einem Außenumfang der Metallplatte 68 hervorstehen. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet die Metallplatte 68 vier Laschen 84. Im Rahmen dieser Offenbarung kann jedoch eine größere oder kleinere Anzahl von Laschen eingesetzt werden. Jede der Laschen 84 kann gefaltet (z. B. gebogen) sein, um sich um die Außenkanten 86 der Polymerplatte 70 zu erstrecken. Die Laschen 84 können gefaltet werden, bis sie an eine untere Fläche 88 (siehe 5 und 6) der Polymerplatte 70 anstoßen. Die Laschen 84 können zum Beispiel in einem Quetschverbindungsvorgang gebogen werden.
Der Kühlmittelkreislauf 72 kann innerhalb der Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 eingerichtet werden, sobald die Metallplatte 68 und die Polymerplatte 70 durch die Mittelverbindung 74 und die Randverbindung 76 miteinander verbunden sind. Der Kühlmittelkreislauf 72 kann einen oder mehrere Durchlässe beinhalten, die sich im Inneren der Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 erstrecken. Der Kühlmittelkreislauf 72 kann einen gewundenen Weg von Durchgängen innerhalb der Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 herstellen.
In einer Ausführungsform beinhaltet der Kühlmittelkreislauf 72 einen Einlass 89, einen ersten linearen Durchgang 90, einen zweiten linearen Durchgang 92, einen gekrümmten Durchgang 94, der den ersten linearen Durchgang 90 mit dem zweiten linearen Durchgang 92 verbindet, und einen Auslass 93. Andere Konfiguration des Kühlmittelkreislaufs 72 werden im Umfang dieser Offenbarung ebenfalls berücksichtigt.
Wie am besten in 4 gezeigt, kann im Gebrauch ein Kühlmittel C in den Einlass 89 eintreten und dann entlang eines gewundenen Wegs durch den ersten linearen Durchgang 90, den gekrümmten Durchgang 94 und dann durch den zweiten linearen Durchgang 92 zirkulieren, bevor es aus dem Auslass 93 austritt, um Wärme abzuleiten, die von den Batteriezellen 56 des Batteriepacks 24 in die Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 geleitet wurde. Das Kühlmittel C, dass aus dem Auslass 93 austritt, ist wärmer als das Kühlmittel C, das in den Einlass 89 eintritt.
Das Kühlmittel C kann von einer Kühlmittelquelle (nicht gezeigt) übertragen werden, die entweder Teil eines Hauptkühlsystems eines elektrifizierten Fahrzeugs oder eine dedizierte Kühlmittelquelle des Batteriepacks 24 ist. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann das Kühlmittel C durch einen Wärmetauscher verlaufen, bevor es in den Einlass 89 des Kühlmittelkreislaufs 72 eintritt. In einer Ausführungsform ist das Kühlmittel C eine herkömmliche Art von Kühlmittelgemisch, wie etwa Wasser, das mit Ethylenglycol gemischt ist. Es sind jedoch auch andere Kühlmittel, die Gase beinhalten, innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung vorgesehen.
In einer Ausführungsform sind der Einlass 89 und der Auslass 93 als Rohrleitung zum Aufnehmen und Abgeben des Kühlmittels C aus dem Kühlmittelkreislauf 72 konfiguriert. Der Einlass 89 und der Auslass 93 können separate Komponenten sein, die an der Metallplatte 68 oder der Polymerplatte 70 angebracht sind, oder der Einlass 89 und der Auslass 93 könnten integral ausgebildete Komponenten der Metallplatte 68 oder der Polymerplatte 70 sein.
7 veranschaulicht unter weiterer Bezugnahme auf die 5-6 eine obere Fläche 95 der Polymerplatte 70. Nach dem Zusammenbau ist die obere Fläche 95 der Polymerplatte 70 der Metallplatte 68 zugewandt.
Die Polymerplatte 70 kann hergestellt sein, um Merkmale zum Einrichten des Kühlmittelkreislaufs 72 der Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 zu beinhalten. Zum Beispiel kann die Polymerplatte 70 einen oder mehrere ausgesparte Abschnitte 96 beinhalten, die in einer Richtung von der oberen Fläche 95 zu der unteren Fläche 88 der Polymerplatte 70 ausgespart sein können. Die vertieften Abschnitte 96 tragen dazu bei, offene Räume zwischen der Metallplatte 68 und der Polymerplatte 70 zum Zirkulieren des Kühlmittels C herzustellen.
Die Polymerplatte 70 kann zusätzlich hergestellt sein, um Merkmale zum Abdichten des Kühlmittelkreislaufs 72 zu beinhalten. Zum Beispiel kann die Polymerplatte 70 einen oder mehrere Dichtungskanäle 97 beinhalten, die in der oberen Fläche 95 ausgebildet sind. In einer Ausführungsform ist der Dichtungskanal 97 ein durchgehender Kanal, der den Kühlmittelkreislauf 72 der Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 umgibt.
Innerhalb des Dichtungskanals 97 kann eine Dichtung 98 aufgenommen sein. Die Dichtung 98 kann eine O-Ring-Dichtung, eine Flüssigkeitsdichtung, ein Epoxidharz oder irgendeine andere geeignete Dichtung sein. Sobald die Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 zusammengebaut ist, erstreckt sich die Dichtung 98 zwischen der Metallplatte 68 und der Polymerplatte 70, um im Wesentlichen zu verhindern, dass das Kühlmittel C aus dem Kühlmittelkreislauf 72 austritt. Wenn eine abgabefähige Flüssigkeit oder Epoxid als Dichtung 98 verwendet wird, kann die Dichtung 98 zusätzlich dazu dienen, eine Haftung zwischen der Metallplatte 68 und der Polymerplatte 70 bereitzustellen.
Unter Bezugnahme nun vor allem auf 8, kann die Polymerplatte 70 zusätzlich eine oder mehrere Versteifungsrippen 99 zum Versteifen und/oder strukturellen Tragen der Polymerplatte 70 beinhalten. Die Größe, Form, Konfiguration und Montageposition der Versteifungsrippen 99 sollen diese Offenbarung nicht einschränken. In einer Ausführungsform sind die Versteifungsrippen 99 auf die untere Fläche 88 der Polymerplatte 70 aufgeformt. Andere Befestigungsverfahren könnten jedoch alternativ im Rahmen dieser Offenbarung verwendet werden. Die Versteifungsrippen 99 können auch dazu dienen, eine geeignete Montagefläche zum Montieren der Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 an der Wanne 60 (siehe 2) der Gehäusebaugruppe 58 bereitzustellen.
9 veranschaulicht eine innere Fläche 69 der Metallplatte 68. Nach dem Zusammenbau ist die innere Fläche 69 der Metallplatte 68 der oberen Fläche 95 der Polymerplatte 70 zugewandt. Ein oder mehrere Wärmeverbesserungsmerkmale 71 können an der inneren Fläche 69 der Metallplatte 68 bereitgestellt sein. In einer Ausführungsform sind die Wärmeverbesserungsmerkmale 71 als Rippen, Lamellen, Stifte oder Vertiefungen konfiguriert, die von der inneren Fläche 69 hervorstehen, um die Menge der verfügbaren Fläche zum Verbessern der Wärmeübertragung zwischen der Wärmetauscherplattenbaugruppe 64 und den umgebenden Wärmequellen zu verbessern. Die thermischen Verbesserungsmerkmale 71 können extrudierte Merkmale der Metallplatte 68 sein. Alternativ könnten die thermischen Verbesserungsmerkmale 71 separate Strukturen sein, die an die innere Fläche 69 geschweißt, gelötet oder anderweitig angebracht sind.
10 veranschaulicht eine andere beispielhafte Wärmetauscherplattenbaugruppe 164. Die Wärmetauscherplattenbaugruppe 164 kann eine Metallplatte 168 und eine Polymerplatte 170 beinhalten, die miteinander verbunden sind, um dazwischen einen Kühlmittelkreislauf 172 herzustellen.
Die Metallplatte 168 und die Polymerplatte 170 können sowohl an einer Mittelverbindung 174 als auch an einer Kantenverbindung 176 miteinander verbunden sein. In einer Ausführungsform wird die Mittelverbindung 174 durch einen Vorsprung 178 der Polymerplatte 170 und eine Öffnung 180 (z. B. ein Loch, einen Schlitz oder eine andere Öffnung) der Metallplatte 168 hergestellt. Der Vorsprung 178 kann durch die Öffnung 180 aufgenommen werden. Der Vorsprung 178 kann dann erwärmt und nach unten gedrückt werden, bis er gegen eine Fläche 182 stößt, die die Öffnung 180 umgibt. In einer Ausführungsform ist der Prozess des Erwärmens und Pressens des Vorsprungs 178 ein Wärmevernietungsprozess.
Die Kantenverbindung 176 kann durch Laschen 184 der Metallplatte 168 und Außenkanten 186 der Polymerplatte 170 hergestellt werden. Jede der Laschen 184 kann gefaltet (z. B. gebogen) sein, um sich um die Außenkanten 186 der Polymerplatte 170 zu erstrecken. Die Laschen 184 können gefaltet werden, bis sie an eine untere Fläche 188 der Polymerplatte 170 anstoßen. Die Laschen 184 können zum Beispiel in einem Quetschverbindungsvorgang gebogen werden.
Die beispielhaften Wärmetauscherplattenbaugruppen dieser Offenbarung kombinieren metallische und polymere Materialien, um das Gewicht und die Herstellungskosten zu reduzieren, die mit bekannten Wärmetauscherplattenkonstruktionen verbunden sind. Die hier beschriebenen Wärmetauscherplattenbaugruppen verbessern die Wärmeübertragung durch Verringern des Wärmeaustauschbetrags, der zwischen der unteren Platte der Baugruppe und der Umgebung auftreten kann. Die robuste und zuverlässige Verbindung, die zwischen der Metallplatte und der Polymerplatte der beschriebenen Wärmetauscherplattenbaugruppen hergestellt wird, kann die Herstellung weiter verbessern, indem eine visuelle Bestätigung der Plattenbefestigung bereitgestellt wird.
Obwohl die unterschiedlichen nicht einschränkenden Ausführungsformen der Veranschaulichung nach konkrete Komponenten oder Schritte aufweisen, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese bestimmten 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.
Es versteht sich, dass gleiche Bezugszeichen in den mehreren Zeichnungen entsprechende oder ähnliche Elemente kennzeichnen. Es versteht sich, dass in diesen beispielhaften Ausführungsformen zwar eine bestimmte Anordnung von Komponenten offenbart und veranschaulicht ist, jedoch andere Anordnungen ebenfalls von den Lehren dieser Offenbarung profitieren könnten.
Die vorstehende Beschreibung ist als veranschaulichend und nicht in irgendeinem einschränkenden Sinne auszulegen. Der Durchschnittsfachmann würde verstehen, dass bestimmte Modifikationen in den Umfang dieser Offenbarung fallen könnten. Deshalb sollten die folgenden Patentansprüche aufmerksam gelesen werden, um den eigentlichen Umfang und Inhalt dieser Offenbarung zu bestimmen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Batteriepack bereitgestellt, das eine Wärmetauscherplattenbaugruppe aufweist, die eine Metallplatte und eine Polymerplatte beinhaltet, die mit der Metallplatte verbunden ist, wobei sich ein Vorsprung der Metallplatte oder der Polymerplatte durch eine Öffnung der anderen der Metallplatte oder der Polymerplatte erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform stellen der Vorsprung und die Öffnung eine zentrale Verbindung der Wärmetauscherplattenbaugruppe her.
Gemäß einer Ausführungsform stellt eines der vorstehenden Batteriepacks eine Lasche der Metallplatte und eine Außenkante der Polymerplatte eine Kantenverbindung der Wärmetauscherplattenbaugruppe her.
Gemäß einer Ausführungsform stößt ein gebogener Abschnitt des Vorsprungs an eine Fläche an, die die Öffnung umgibt.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Vorsprung Teil der Metallplatte und die Öffnung ist Teil der Polymerplatte.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Vorsprung Teil der Polymerplatte und die Öffnung ist Teil der Metallplatte.
Gemäß einer Ausführungsform sind der Vorsprung und die Öffnung nahe einer Mittellinienachse der Wärmetauscherplattenbaugruppe angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Vorsprung eine erste Länge, die kleiner als eine zweite Länge der Öffnung ist, und die zweite Länge der Öffnung ist kleiner als eine dritte Länge der Wärmetauscherplattenbaugruppe.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Polymerplatte mindestens einen ausgesparten Abschnitt, der einen offenen Raum zwischen der Metallplatte und der Polymerplatte zum Zirkulieren eines Kühlmittels herstellt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen Kühlmittelkreislauf zwischen der Metallplatte und der Polymerplatte.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Dichtung, die den Kühlmittelkreislauf umgibt und zwischen der Polymerplatte und der Metallplatte angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Polymerplatte mindestens eine Versteifungsrippe.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Metallplatte mindestens eine(n) Wärmeverbesserungsrippe, -lamelle, -stift oder -vertiefung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Batteriearray, das neben oder direkt an der Wärmetauscherplattenbaugruppe positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Öffnung ein Schlitz.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren das Einsetzen eines Vorsprungs einer Metallplatte oder einer Polymerplatte einer Wärmetauscherplattenbaugruppe durch eine Öffnung der anderen der Metallplatte oder der Polymerplatte und Quetschverbinden oder Wärmevernieten des Vorsprungs mit einer die Öffnung umgebenden Fläche, wodurch die Metallplatte und die Polymerplatte miteinander verbunden werden.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Quetschverbinden einer Lasche der Metallplatte mit einer Außenkante der Polymerplatte.
In einem Aspekt der Erfindung ist die Metallplatte eine extrudierte Platte und die Polymerplatte ist eine geformte Platte.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Quetschverbinden des Vorsprungs mit der Fläche, wobei der Vorsprung gebogen wird, bis der Vorsprung an die Fläche anstößt.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Erwärmen des Vorsprungs und das Drücken des Vorsprungs gegen die Fläche.

Claims

Batteriepack, der Folgendes umfasst: eine Wärmetauscherplattenbaugruppe, die Folgendes beinhaltet: eine Metallplatte; und eine Polymerplatte, die mit der Metallplatte verbunden ist, wobei sich ein Vorsprung der Metallplatte oder der Polymerplatte durch eine Öffnung der anderen der Metallplatte oder der Polymerplatte erstreckt.
Batteriepack nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung und die Öffnung eine zentrale Verbindung der Wärmetauscherplattenbaugruppe herstellen, und wobei wahlweise eine Lasche der Metallplatte und eine Außenkante der Polymerplatte eine Kantenverbindung der Wärmetauscherplattenbaugruppe erstellen.
Batteriepack nach Anspruch 1, wobei ein gebogener Abschnitt des Vorsprungs an eine Fläche anstößt, die die Öffnung umgibt.
Batteriepack nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung Teil der Metallplatte ist und die Öffnung Teil der Polymerplatte ist, oder der Vorsprung Teil der Polymerplatte ist und die Öffnung Teil der Metallplatte ist.
Batteriepack nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung und die Öffnung nahe einer Mittellinienachse der Wärmetauscherplattenbaugruppe angeordnet sind und wobei der Vorsprung wahlweise eine erste Länge beinhaltet, die kleiner als eine zweite Länge der Öffnung ist, und die zweite Länge der Öffnung kleiner ist als eine dritte Länge der Wärmetauscherplattenbaugruppe.
Batteriepack nach Anspruch 1, wobei die Polymerplatte mindestens einen ausgesparten Abschnitt beinhaltet, der einen offenen Raum zwischen der Metallplatte und der Polymerplatte zum Zirkulieren eines Kühlmittels herstellt.
Batteriepack nach Anspruch 1, das einen Kühlmittelkreislauf zwischen der Metallplatte und der Polymerplatte umfasst und wahlweise eine Dichtung umfasst, die den Kühlmittelkreislauf umgibt und zwischen der Polymerplatte und der Metallplatte angeordnet ist.
Batteriepack nach Anspruch 1, wobei die Polymerplatte mindestens eine Versteifungsrippe beinhaltet und wahlweise die Metallplatte mindestens eine(n) Wärmeverstärkungsrippe, -lamelle, -stift oder -vertiefung beinhaltet.
Batteriepack nach Anspruch 1, der ein Batteriearray umfasst, das neben oder direkt an der Wärmetauscherplattenbaugruppe positioniert ist.
Batteriepack nach Anspruch 1, wobei die Öffnung ein Schlitz ist.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Einführen eines Vorsprungs einer Metallplatte oder einer Polymerplatte einer Wärmetauscherplattenbaugruppe durch eine Öffnung der anderen der Metallplatte oder der Polymerplatte; und Quetschverbinden oder Wärmevernieten des Vorsprungs mit einer die Öffnung umgebenden Fläche, wodurch die Metallplatte und die Polymerplatte miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 11, das Folgendes umfasst: Quetschverbinden einer Lasche der Metallplatte mit einer Außenkante der Polymerplatte.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Metallplatte eine extrudierte Platte und die Polymerplatte eine geformte Platte ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11, wobei das Quetschverbinden des Vorsprungs mit der Fläche Folgendes beinhaltet: Biegen des Vorsprungs, bis der Vorsprung gegen die Fläche anstößt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11, wobei ein Wärmevernieten des Vorsprungs mit der Fläche Folgendes beinhaltet: Erwärmen des Vorsprungs; und Drücken des Vorsprungs gegen die Fläche.