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Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf Wärmewege, die für eine direkte Wärmeübertragung von einem Bauteil zu einem anderen ausreichen, wie z. B. eine Halterung, die so konfiguriert ist, dass sie in einem Fahrzeugbatteriesystem Wärme von einer Sammelschiene zu einer Kühlplatte überträgt, aber nicht unbedingt darauf beschränkt ist.
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Geräte können beim Betrieb Wärme erzeugen, so dass es wünschenswert sein kann, die Wärme von einem Bauteil auf ein anderes zu übertragen, um den Einfluss der Wärme zu mindern. Ein Fahrzeug, das von einem Elektromotor angetrieben wird, um eine Zugkraft zu erzeugen, ist ein Beispiel für ein Gerät, das von der Verwendung eines thermischen Pfads zur Übertragung von Wärme von einer Komponente zu einer anderen profitieren kann, z. B. zur Übertragung von Wärme von einem elektrischen Verteilungssystem zu einer Kühlplatte oder einer anderen Art von Kühlkörper. Die Übertragung von Wärme vom elektrischen Verteilersystem auf die Kühlplatte kann von Vorteil sein, da das elektrische Verteilersystem unter bestimmten Umständen Wärme erzeugen kann, und eine Herausforderung darstellen, da es wünschenswert sein kann, den Wärmeweg aufgrund der relativ hohen Betriebsspannung der Sammelschiene elektrisch isolierend zu gestalten, insbesondere während eines thermischen Durchgehens oder einer anderen Hochtemperatursituation, in der extremere Temperaturen die Fähigkeiten einiger Materialien zur Aufrechterhaltung der elektrischen Isolierung einschränken können.
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DE 10 2013 017 397 A1 beschreibt einen Rahmen für eine Rahmenflachzelle mit integriertem Überladeschutz und eine entsprechende Rahmenflachzelle. Der Rahmen weist eine erste Gehäusehälfte, eine zweite Gehäusehälfte und ein Schaltelement zum Überladeschutz der Rahmenflachzelle auf. Ein erster elektrischer Anschluss des Schaltelementes ist an der zweiten Gehäusehälfte angeordnet und die erste Gehäusehälfte ist so verlängert, dass diese Verlängerung einen zweiten Anschluss des Schaltelementes bildet und direkt durch das Schaltelement kontaktierbar ist.
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DE 10 2019 127 039 A1 beschreibt ein Batteriemodul einer Sekundärbatterie mit zumindest einem Zellstapel, wobei der Zellstapel eine oder mehrere prismatische Batteriezellen aufweist, und der Zellstapel zumindest eine Endplatte, die an einem ersten Ende des Zellstapels angeordnet ist, aufweist, wobei die zumindest eine Endplatte im Wesentlichen parallel zur Mittelebene der zumindest einen Batteriezelle des zumindest einen Zellstapels angeordnet ist, und eine Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen von zumindest einer Batteriezelle mit zumindest einer Endplatte vorgesehen ist, wobei in der Aufnahmevorrichtung zumindest eine Kontaktierungsvorrichtung angeordnet ist, die mit zumindest einem Kontaktierungselement, das in oder an einer Endplatte angeordnet ist, kraftschlüssig zusammenwirkt, um einen elektrischen Kontakt herzustellen. Die Aufnahmevorrichtung weist zusätzlich eine Temperiereinrichtung zum Temperieren des Batteriemoduls auf.
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DE 10 2012 213 100 A1 beschreibt eine Batterie mit einem Gehäuse einer Einzelzelle mit einer positiven und einer negativen Elektrode, die in dem Gehäuse angeordnet ist, einem positiven Abgriffspol, der mit der positiven Elektrode verbunden ist und einem negativen Abgriffspol, der mit der negativen Elektrode verbunden ist, sowie ein Verfahren zum sicheren Betreiben einer solchen Batterie. Die Batterie zeichnet sich besonders dadurch aus, dass sie einen Thermoschalter umfasst, der bei einem Temperaturanstieg innerhalb des Gehäuses über einen Temperaturschwellenwert hinaus in Folge einer temperaturbedingten Ausdehnung und/oder Deformation seinen Schaltungszustand ändert und dabei einen Sicherungsmechanismus auslöst, der einen weiteren Temperaturanstieg unterbindet.
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US 2021 / 0 408 514 A1 beschreibt einen Batteriesatz mit Batteriezellen und einer Leiterplattenbaugruppe mit einer dielektrischen Leiterplatte und parallelen Stromschienen. Eine Zellenlasche ragt aus einer Kante der Zellen heraus und ist mit den Stromschienen verbunden. Eine dielektrische Leiterplatte ist mit den Stromschienen an einem distalen Ende der Stromschienen verbunden. Das dielektrische Material der Leiterplatte ist an einem anderen distalen Ende umspritzt, so dass die Leiterplatte die Stromschienen umschlingt und umspritzte Enden bildet. Die umspritzten Enden werden in einer Tasche einer Halterung aufgenommen, um direkte parallele Kühlpfade zu einem Kühlkörper zu bilden.
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US 2015 / 0 229 011 A1 beschreibt ein Batteriesystem mit einer Batteriezelle, einem thermoelektrischen Element und einer thermisch steuerbaren Vorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Stromfluss beeinflusst. Das thermoelektrische Element und die thermisch steuerbare Vorrichtung sind thermisch mit der mindestens einen Batteriezelle gekoppelt. Das thermoelektrische Element und die thermisch steuerbare Vorrichtung sind in Reihe geschaltet.
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DE 10 2012 215 058 A1 beschreibt eine Batteriezelle mit einem Batteriezellengehäuse und einem Temperaturschalter. Der Temperaturschalter ist mit einer Elektrode der Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden, wärmeleitfähig mit der Batteriezelle gekoppelt und dazu ausgebildet, bei einer Temperatur größer einer vordefinierten Temperatur zu öffnen. Kennzeichnend umfasst die Batteriezelle eine in das Batteriezellengehäuse integrierte Membran, welche mit dem Temperaturschalter in einer mechanischen Wirkverbindung steht. Dies erfolgt derart, dass bei einem Druck innerhalb des Batteriezellengehäuses größer einem vordefinierten Druck die Membran nach außen gedrückt wird und den Temperaturschalter öffnet.
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US 2020 / 0 152 948 A1 beschreibt ein Batteriemodul mit einer aktiv gekühlten elektrischen Schnittstelle, um einen Wirkungsgrad eines Batteriemoduls zu verbessern. Das Batteriemodul umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen, mindestens eine mit den Batteriezellen verbundene Stromschiene, einen elektrisch mit der mindestens einen Stromschiene verbundenen Verbinder und mindestens eine Kühlkomponente, die thermisch mit dem ersten Verbinder verbunden ist. Die Batteriezellen können in zwei Schichten angeordnet sein, wobei jede Schicht eine Vielzahl von Batteriezellen enthält, die durch eine Stromschiene verbunden sind. Der Verbinder umfasst einen Kontakt, über den das Batteriemodul mit einem externen Stromkreis verbunden werden kann. Die mindestens eine Kühlkomponente sorgt für die Kühlung der Batteriezellen und der Anschlüsse und kann auf der Oberfläche des Batteriemoduls oder zwischen den Schichten der Batteriezellen angeordnet sein.
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US 2022 / 0 158 149 A1 beschreibt thermomechanische Sicherungen für die Unterdrückung von Wärmeausbreitung in elektrochemischen Geräten. Eine Batterieanordnung umfasst ein elektrisch isolierendes Batteriegehäuse mit mehreren im Batteriegehäuse angeordneten Batteriezellen. Diese Batteriezellen sind elektrisch miteinander verbunden, in Reihe oder parallel, und nebeneinander gestapelt, um benachbarte, zueinander parallele Stapel von Batteriezellen zu bilden. Thermomechanische Sicherungen verbinden benachbarte Stapel von Batteriezellen thermisch miteinander. Jede thermomechanische Sicherung besteht ganz oder teilweise aus einem dielektrischen Material, das sich bei einer vordefinierten kritischen Temperatur verschlechtert oder verformt; dabei trennt die thermomechanische Sicherung einen ersten Zellenstapel thermisch von einem benachbarten zweiten Zellenstapel.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Gefahr von Kurzschlüssen oder einen anderen Zusammenbruch der elektrischen Isolierung in thermisch beanspruchten Regionen in einem Kraftfahrzeug zu reduzieren.
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Zur erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe wird eine Halterung vorgestellt, die zur Verwendung in einem Fahrzeug oder einer anderen Vorrichtung konfiguriert ist, um einen Wärmeweg in einer elektrisch isolierenden Weise für die direkte Wärmeübertragung zwischen einer Sammelschiene und einer Kühlplatte bereitzustellen. Die Halterung kann so konfiguriert sein, dass sie einen physischen Weg zwischen der Sammelschiene und der Kühlplatte bereitstellt, der selektiv unterbrochen werden kann, um Kurzschlüsse oder einen anderen Zusammenbruch der elektrischen Isolierung zu verhindern, wenn eine Temperatur der Halterung einen Temperaturschwellenwert überschreitet.
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Die Erfindung betrifft eine wärmeleitende Halterung zur Verwendung in einem Fahrzeug, um Wärme von einer Sammelschiene zu einer Kühlplatte zu übertragen, die als Kühlkörper für eine Vielzahl von mit der Sammelschiene verbundenen Batteriezellen dient. Die Halterung umfasst ein wärmeleitendes Wärmeübertragungsmaterial, das so geformt ist, dass es die Sammelschiene aufnimmt, wobei mindestens ein Teil des Materials so konfiguriert ist, dass es gegenüberliegende Seiten und einen Boden enthält, so dass die gegenüberliegenden Seiten Wärme von der Sammelschiene auf den Boden übertragen und der Boden Wärme von den Seiten auf die Kühlplatte überträgt. Die Halterung umfasst eine oder mehrere wärmebetätigte Klammern, die so konfiguriert sind, dass sie sich beim Überschreiten einer Temperaturschwelle von einer verriegelten Position in eine entriegelte Position bewegen. Die Klammern sind so konfiguriert, dass sie in der verriegelten Position die Seiten gegen die Sammelschiene zurückhalten und in der entriegelten Position die Seiten freigeben, um sich von der Sammelschiene weg auszudehnen.
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Die Seiten und der Boden können ein sich thermisch ausdehnendes Material enthalten, das so konfiguriert ist, dass es eine Ausdehnung erzeugt, wenn es auf die Temperaturschwelle erwärmt wird, wodurch die Ausdehnung die Klammern von der verriegelten Position in die entriegelte Position bringt.
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Die Verschlüsse können jeweils einen an einer der Seiten angebrachten Haken und einen an der anderen Seite angebrachten Riegel umfassen, wobei der Haken so konfiguriert sein kann, dass er den Riegel hält, wenn sich die Verschlüsse in der verriegelten Position befinden, und dass er den Riegel löst, wenn sich die Verschlüsse in der entriegelten Position befinden.
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Der Haken und die Sperre können zusammenwirken, um eine Druckkraft zu erzeugen, die ausreicht, um die Seiten in Richtung der Sammelschiene zu ziehen, wenn sich die Verschlüsse in der verriegelten Position befinden.
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Die Druckkraft kann proportional zu einer Haltekraft zwischen dem Haken und dem Verschluss sein, wenn sich die Klammern in der verriegelten Position befinden.
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Die Rückhaltekraft kann zwischen einer Arretierung an der Unterseite des Hakens und einer weiteren Arretierung an der Oberseite der Sperre erzeugt werden.
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Die Sperren können sich von der verriegelten Position in die entriegelte Position bewegen, wenn die Ausdehnung die Rückhaltekraft übersteigt.
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Die Seiten können zur Aufnahme der Sammelschiene so geformt sein, dass eine Unterseite der Sammelschiene gegenüber dem Boden der Wanne versetzt ist, um entsprechend einen Spalt zwischen der Unterseite der Sammelschiene und einer Oberseite des Bodens zu bilden.
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Der Versatz kann ausreichen, um zu verhindern, dass der Boden die Sammelschiene berührt, wenn sich die Klammern sowohl in der verriegelten als auch in der entriegelten Position befinden.
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Die Seiten und der Boden können zumindest teilweise aus einer Kupferschicht und einer Aluminiumschicht bestehen, wobei die Kupfer- und Aluminiumschichten bei Erwärmung auf den Temperaturschwellenwert eine Ausdehnung erzeugen, so dass die Ausdehnung die Klammern aus der verriegelten Position in die entriegelte Position bewegt.
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Die Halterung kann eine Klebeschicht enthalten, die so gestaltet ist, dass die Seiten an der Sammelschiene haften, und eine PET-Folienschicht, die so gestaltet ist, dass sie die elektrische Isolierung erleichtert.
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Die Klebstoffschicht kann auf die PET-Schicht, die PET-Schicht auf die Aluminiumschicht und die Aluminiumschicht auf die Kupferschicht geklebt werden.
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Die vorgenannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehre sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Lehre in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ohne weiteres ersichtlich.
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Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen der Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Grundsätze der Beschreibung.
- 1 zeigt schematisch ein Elektrofahrzeug mit einer Vielzahl von Halterungen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 2 eine teilweise explodierte, perspektivische Ansicht eines Teils eines Batteriesatzes mit einer Vielzahl von Halterungen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 3 zeigt schematisch eine Montageansicht einer Halterung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 4-5 veranschaulichen schematisch den Betrieb einer Halterung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt schematisch ein elektrisches Fahrzeug 10 mit einer Vielzahl von Halterungen 12, die so konfiguriert sind, dass sie einen Wärmeweg zwischen einem elektrischen Verteilersystem 14 und einer Kühlplatte 16 in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel bilden. Das Fahrzeug 10 kann einen Antriebsstrang 18 umfassen, der mit einem Elektromotor 20 konfiguriert ist, um als Reaktion auf elektrische Energie aus dem Stromverteilungssystem 14 eine Zugkraft auf ein oder mehrere Räder 22 auszuüben. Der Antriebsstrang 18 kann optional in Zusammenarbeit mit einem Verbrennungsmotor 24 betrieben werden. Das elektrische Verteilersystem 14 ist beispielhaft als ein Batteriepaket dargestellt, das eine Hochspannungskonfiguration aufweist, die aus einem oder mehreren Batteriemodulen 26, 28 besteht. Gewöhnliche Fachleute wissen, dass das Batteriepaket 14 und/oder ein oder mehrere Batteriemodule 26, 28 als Bordstromversorgung in anderen Anwendungen und für andere Zwecke verwendet werden können, wobei die Verwendung der Halterungen 12 von Vorteil sein kann, z. B. an Bord anderer Fahrzeugtypen, wie z. B. in Flugzeugen, Wasserfahrzeugen oder Schienenfahrzeugen, oder in anderen Anwendungen als Fahrzeugen, wie z. B. in Kraftwerken, Hebezeugen, mobilen Plattformen, Robotern und dergleichen.
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Die Kühlplatte 16 kann als Wärmesenke oder andere Komponente konfiguriert sein, die neben oder entlang einer Hauptfläche der Batteriemodule 26, 28 angeordnet ist. Während die Kühlplatte 16 in einer typischen Konfiguration dargestellt ist, in der die Wärmesenke die Kühlplatte 16 ist und sich mit einer Unterseite oder einem Boden der Batteriemodule 26, 28 deckt, kann die tatsächliche Position der relevanten Wärmesenke in anderen Anwendungen variieren. Darüber hinaus kann das Batteriepaket 14, wie dargestellt, eine relativ flache Form mit einer Reihe möglicher Außenformen oder Seitenverhältnisse haben, einschließlich der dargestellten rechteckigen Form. Eine solche flache Konfiguration kann zur Verringerung des Bauraums in bestimmten Ausführungsformen des Kraftfahrzeugs 10 geeignet sein. Wie dem Fachmann klar sein wird, können die Batteriekühlfunktionen an Bord des Kraftfahrzeugs 10 und anderer Systeme, die mit dem Antriebsstrang 18 ausgestattet sind, das Batteriekühlmittel durch und/oder um die einzelnen Batteriemodule 26, 28 herum über ein Netzwerk von Kühlrohren mit Hilfe von Lüftern, Pumpen, Ventilen, Kühlern und anderen Komponenten leiten.
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Das Batteriepaket 14 kann eine Lithium-Ionen-, Nickel-Metallhydrid- oder eine andere für die Anwendung geeignete Hochenergie-Batteriechemie verwenden. Als Beispiel und ohne Einschränkung kann das Batteriepaket 14 folienbeutel- oder dosenartige Batteriezellen enthalten, die in einem Zellenstapel angeordnet und elektrisch verbunden sind, um eine Ausgangsspannung auf einem Niveau bereitzustellen, das für die Energieversorgung der elektrischen Maschine 20 ausreicht, z. B. 300 VDC oder mehr oder 60 VDC oder mehr bei bestimmten Antriebsvorgängen. Somit kann der Begriff „Hochspannung“ in verschiedenen Ausführungsformen unterschiedliche Bedeutungen haben, wobei „Hochspannung“ im Allgemeinen Spannungspegel bedeutet, die über die typischen 12-15 VDC hinausgehen, die üblicherweise für Hilfs-/Niederspannungsgeräte verwendet werden.
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Die Kühlplatte 16 kann so konfiguriert sein, dass sie mit einer Kühlmittelpumpe 32 zusammenarbeitet, die so konfiguriert ist, dass sie Batteriekühlmittel zu und von der Kühlplatte 16 und möglicherweise durch die Batteriemodule 26, 28 zirkulieren lässt. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit kann dann aus dem Batteriepaket 14 durch einen Kühler 34 geleitet werden, um das Batteriepaket 14 zu kühlen, wobei der umgekehrte Vorgang ebenfalls möglich ist, wenn eine Erwärmung des Batteriepakets 14 erforderlich ist. Während die zugehörige Leistungselektronik der Einfachheit halber weggelassen wird, umfassen solche Komponenten typischerweise ein Wechselrichtermodul, das pulsbreitenmodulierte (PWM) Halbleiterschalter verwendet, um eine Gleichspannung aus dem Batteriesatz in eine Wechselspannung (VAC) zur Versorgung der elektrischen Maschine 20 umzuwandeln, einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler oder ein Hilfsstrommodul zur Reduzierung des Spannungsniveaus aus dem Batteriesatz auf Hilfsniveaus (z. B. 12-15 VDC), die für die Versorgung von elektrischen Hilfssystemen an Bord des Fahrzeugs 10 ausreichen.
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2 ist eine teilweise explodierte, perspektivische Ansicht eines Teils des Batteriepakets 14 mit einer Vielzahl von Halterungen 12, die so konfiguriert sind, dass sie Wärmewege für die Wärmeübertragung zwischen dem Batteriemodul 26 und der Kühlplatte 16 bilden. Das Batteriemodul 26 ist beispielhaft dargestellt, wobei die äußere Staubschutzabdeckung und die innere Montageplatte zur Verdeutlichung entfernt wurden. Das Batteriemodul 26 kann eine äußere Umhüllung oder ein Gehäuse 40 umfassen, in dem ein Zellenstapel 42 angeordnet sein kann. Der Zellenstapel 42 kann eine Vielzahl von Batteriezellen 44 umfassen, so dass die Batteriezellen 44 gestapelt oder anderweitig zweckmäßig im Gehäuse 40 angeordnet werden können, das seinerseits nominale obere, untere und seitliche Wände für eine bestimmte Ausrichtung aufweisen kann. Jede Batteriezelle 44 kann ein Paar von Zellanhängern 46 aufweisen, die separate Kathoden- und Anodenelektrodenerweiterungen der jeweiligen Batteriezelle 44 bilden, z. B. an gegenüberliegenden Enden der Batteriezellen 44 in der dargestellten Konfiguration.
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Das Batteriemodul 26 kann als integralen Bestandteil seiner Konstruktion eine Verbindungsplatinenbaugruppe (ICBA) 50 enthalten. Die ICBA 50 kann eine parallele Vielzahl von leitenden Sammelschienen 52 enthalten, die zusammen einen Hochspannungsbus bilden. Die Sammelschienen 52 können optional als längliche Metallplatten mit Längsachsen ausgeführt sein, wobei der gemeinsame Satz von Sammelschienen 52 zueinander parallel ist. Die Sammelschienen 52 können aus einem geeigneten elektrisch leitenden Material, z. B. Kupfer und/oder Aluminium, bestehen. Optional können die Sammelschienen 52 mit einer dünnen Schicht aus Nickel, Zinn oder einem anderen anwendungsgeeigneten Element beschichtet werden, um das Schweißen zu erleichtern und andere mögliche Leistungsvorteile wie verbesserte Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw. zu bieten. Letztendlich können die Sammelschienen 52 mit einer der Batteriezellen 44 über die Zelllaschen 46 leitend verbunden werden, z. B. durch Laserschweißen, Ultraschallschweißen oder ein anderes geeignetes leitendes Verbindungsverfahren, wie es von Fachleuten geschätzt wird.
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Der ICBA 50 kann eine flexible oder starre Verbindungsplatine (ICB) 56 umfassen, die aus einem geeigneten dielektrischen/elektrisch nicht leitenden Material besteht. Montageflansche 58 mit entsprechenden Montagelöchern 60 können als Teil der ICB 56 enthalten sein, um eine sichere Montage der ICBA 50 am Batteriemodul 26 zu ermöglichen. Die Kühlplatte 16 kann entlang einer Außenfläche des Batteriemoduls 26 angeordnet und so konfiguriert sein, dass sie Batteriekühlmittel hindurchleitet. Eine innere Kühlmittelverteilerkonstruktion der Kühlplatte 16 wird in der Technik als bekannt vorausgesetzt und wird daher hier der Einfachheit halber nicht weiter beschrieben. In Ausführungsformen, in denen die Kühlplatte 16 nicht in der Nähe verfügbar ist, können an ihrer Stelle andere Kühlkörper verwendet werden und/oder die Halterungen 12 können anders geformt sein, um die Wärmewege mit ihnen herzustellen. Während der Verbindung oder des Einbaus der ICBA 50 mit dem Rest des Batteriemoduls 26 kann jede Halterung 12 darin aufgenommen werden und mit einer der Sammelschienen 52 in Eingriff kommen. Zwischen den Sammelschienen 52 und der Kühlplatte 16 oder einer anderen relevanten Wärmesenke können dadurch mehrere direkte, parallele Wärmewege oder Kühlpfade gebildet werden, um die Kühlung der Sammelschienen 52 und der mit ihnen verbundenen Zellanschlüsse 46 zu erleichtern.
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3 zeigt schematisch eine Montageansicht der Halterung 12, die mit den Sammelschienen 52 gemäß einem Ausführungsbeispiel verbunden ist. Die Halterung 12 kann ein wärmeleitendes Wärmeübertragungsmaterial enthalten, das durch Stanzen, Formen, Falten oder andere Verfahren zu der dargestellten u-förmigen Tasche oder Wanne 66 geformt wird. Mindestens ein Teil des Materials kann so konfiguriert sein, dass es gegenüberliegende Seiten 68, 70 und einen Boden 72 aufweist, wobei die gegenüberliegenden Seiten 68, 70 so konfiguriert sein können, dass sie Wärme von der Sammelschiene 52 auf den Boden 72 übertragen, woraufhin der Boden 72 so konfiguriert sein kann, dass er danach die Wärme auf die Kühlplatte 16 überträgt, d.h. einen mechanischen, thermischen Weg zwischen der Sammelschiene 52 und der Kühlplatte 16 bereitstellt. Die Kühlplatte 16 kann gelötet, geschweißt oder auf andere Weise physisch an der Unterseite der Halterung 12 befestigt sein. Diese physische Befestigung kann vorteilhaft sein, um eine direkte, physische Verbindung zwischen der Halterung 12 und der Kühlplatte 16 herzustellen, was in Verbindung mit der Wärmeleitfähigkeit der Halterung vorteilhaft sein kann, um die Wärmeübertragungseigenschaften des Wärmewegs zu maximieren.
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Die Halterung 12 kann eine oder mehrere Klammern 76, 78 umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie die Halterung 12 zuverlässig an der Sammelschiene 52 montieren oder befestigen, so dass die Seiten 68, 70 gegen die Sammelschiene 52 drücken oder anderweitig physisch in wärmeleitendem Kontakt mit ihr stehen. Die Klammern 76, 78 sind zur Veranschaulichung als eine beispielhafte Konfiguration dargestellt, bei der die Halterung 12 in Kontakt mit der Sammelschiene 52 gehalten und danach als Reaktion auf ein auslösendes Ereignis automatisch gelöst werden kann. Ein solches Auslöseereignis kann einem Erhitzungsereignis entsprechen, bei dem eine Temperatur der Halterung 12, der Sammelschiene 52, der Klammern 76, 78 oder einer nahe gelegenen Umgebung einen Temperaturschwellenwert überschreitet. Der Temperaturschwellenwert kann mit einem Vorläufer eines thermischen Durchgehenszustands oder eines anderen vorbestimmten Zustands verbunden sein, wonach es wünschenswert sein kann, die Halterung 12 von der Sammelschiene 52 zu trennen. Diese Unterbrechung des Wärmewegs kann vorgenommen werden, um einen Leerlaufzustand zu erzeugen, der ausreicht, um die Halterung 12 von der Sammelschiene 52 zu trennen, so dass kein Strom dazwischen fließen kann.
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4-5 veranschaulichen schematisch den Betrieb der Klammern 76, 78 in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel. 4 zeigt die Klammern 76 in geschlossener oder verriegelter Position, wobei die Klammern 76 so konfiguriert sind, dass sie die Seiten 68, 70 gegen die Sammelschiene 52 zurückhalten. 5 zeigt die Klammern 76 in einer geöffneten oder entriegelten Position, in der die Seiten 68, 70 relativ zur Sammelschiene 52 freigegeben oder nicht eingespannt sind. Die Betätigung des Bügels 12 aus der verriegelten Position von 4 in die entriegelte Position von 5 kann als wärmeaktiviertes Gelenk bezeichnet werden, bei dem sich der Bügel 12 automatisch öffnet, wenn die Temperaturschwelle überschritten wird. Die Fähigkeit der Halterung 12, sich als Reaktion auf die Temperatur automatisch zu öffnen, kann von Vorteil sein, wenn der beschriebene Gegenstand einen schmelzsicherungsähnlichen Betrieb ermöglicht, bei dem die Sammelschiene 52 mechanisch von der Halterung 12 und damit von der Kühlplatte 16 bei einem gewünschten Temperaturschwellenwert getrennt werden kann. Eine solche Maßnahme kann nützlich sein, um die elektrische Isolierung während eines thermischen Durchgehens oder einer anderen Hochtemperatursituation sicherzustellen.
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Der Übergang von der verriegelten in die entriegelte Position kann automatisch erfolgen, wenn sich das Material der Halterung 12 bei Erwärmung ausdehnt. Das Material der Halterung 12 kann entsprechend der elektrischen Leitfähigkeit und der Wärmeausdehnungscharakteristik ausgewählt werden, um eine maximale Wärmeleitung mit der Kühlplatte 16 zu ermöglichen und gleichzeitig eine Ausdehnung bei einer vorbestimmten Temperatur zu bewirken, die ausreicht, um die Halterung 12 von der Sammelschiene 52 zu lösen. Die Klammer 76 kann einen Haken 80 umfassen, der an einer der Seiten 68 befestigt ist, und eine Sperre 82, die an der anderen Seite 70 befestigt ist. Der Haken 80 kann so konfiguriert sein, dass er die Sperre 82 hält, wenn er sich in der verriegelten Position befindet (4), und dass er die Sperre 82 freigibt, wenn er sich in der entriegelten Position befindet (5). Der Haken 80 und die Sperre 82 können zusammenwirken, um eine Druckkraft zu erzeugen, die ausreicht, um die Seiten 68, 70 in der verriegelten Position in Richtung der Sammelschiene 52 zu ziehen, was optional durch eine mechanische Vorspannung unterstützt werden kann, die bei der Formgebung der Halterung 12 während der Herstellung erzeugt wird.
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Die Druckkraft der verriegelten Klammer 76 kann proportional zu einer Rückhaltekraft zwischen dem Haken 80 und der Sperre 82 sein. Die Haltekraft kann zwischen einer Arretierung 88 an der Unterseite des Hakens 80 und einer weiteren Arretierung 90 an der Oberseite der Sperre 82 erzeugt werden. Der Haken 80 kann auf diese Weise zumindest teilweise auf der Grundlage eines Reibungseingriffs zwischen ihnen, einer zusätzlichen Wechselwirkung, die sich aus der beispielhaften bogenförmigen Form der Arretierungen 88, 90 ergibt, einer Faltung des Hakens 80, die auf die Sperre 82 drückt, und/oder anderen Konstruktionsparametern, die ausreichen, um es der Halterung 12 zu ermöglichen, selektiv in die Sammelschiene 52 einzugreifen und sie zu lösen, gehalten werden. Die Haltekraft zwischen dem Haken 80 und der Sperre 82 kann unter bestimmten Umständen für die Ausdehnung des Bügels 12 ausreichen, z. B. wenn der Bügel 12 erwärmt wird, die Erwärmung aber nicht ausreicht, um eine Ausdehnung über den Griff des Hakens 80 hinaus zu bewirken. Sobald die Ausdehnung die Haltekraft übersteigt oder auf andere Weise den Eingriff zwischen dem Haken 80 und der Sperre 82 verändert, kann sich der Bügel 12 automatisch von der verriegelten in die entriegelte Position bewegen.
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Die Seiten 68, 70 können zur Aufnahme der Sammelschiene 52 so geformt sein, dass eine Unterseite 94 der Sammelschiene 52 gegenüber dem Boden 72 der Wanne 66 versetzt sein kann. Der Versatz kann entsprechend einen Spalt zwischen der Unterseite 94 und einer Oberseite 96 des Bodens 72 definieren, wobei der Versatz ausreichen kann, um zu verhindern, dass der Boden 72 die Sammelschiene 52 berührt, wenn sich die Klammer 76 entweder in der verriegelten oder in der entriegelten Position befindet. Die Materialeigenschaften und die Formgebung des Bügels 12 können so gestaltet sein, dass in der entriegelten Position zusätzliche Lücken 98, 100 zwischen den Seiten 68, 70 und der Sammelschiene 52 entstehen. Die Lücken 98, 100 können in der verriegelten Position nicht vorhanden sein, d.h. es kann keine Trennlücke zwischen den Seiten 68, 70 und der Sammelschiene 52 geben, so dass die Lücken 98, 100 in der entriegelten Position vorteilhaft erzeugt werden, um die elektrische Isolierung zwischen der Halterung 12 und der Sammelschiene 52 zu maximieren.
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Die Halterung 12 kann auch andere Konfigurationen aufweisen, wie z. B. eine Lasche, und aus verschiedenen Materialien bestehen. Die Halterung besteht hauptsächlich aus einer Klebstoffschicht 104, einer elektrisch isolierenden Schicht 106, z. B. Polyethylenterephthalat (PET) oder ähnlichem, einer Aluminiumschicht 108 und einer Kupferschicht 110. Die Aluminium- und Kupferschichten 108, 110 können in erster Linie für die Erzeugung der Ausdehnung verantwortlich sein, wenn sie auf die Temperaturschwelle erhitzt werden. Die Kupfer- und Aluminiumschichten 108, 110 können selektiv sein, um eine bimetallische Konfiguration zu schaffen, wobei die metallischen Eigenschaften eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und eine ausreichende Wärmeausdehnung gewährleisten. Die Aluminium- und Kupferschichten 108, 110 können unterschiedliche Ausdehnungseigenschaften haben, so dass sich die Aluminiumschicht 108 stärker/schneller ausdehnt als die Kupferschicht 110.
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Die Klebeschicht 104 kann so gestaltet sein, dass sie das Ankleben der Halterung an die Sammelschiene 52 unterstützt, und die Isolierschicht kann so gestaltet sein, dass sie die elektrische Isolierung erleichtert. Die Halterung 12 kann beim Übergang von der verriegelten in die entriegelte Position eine Verformung erleiden, da die Erwärmung ihre Materialeigenschaften verändert, was eine Rückkehr in die verriegelte Position verhindern kann, bis sie durch Umformung überwunden wird.
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Die Fähigkeit, die Halterung 12 in der entriegelten Position zu halten, d. h. mit den Lücken 98, 100 zwischen der Sammelschiene 52, kann von Vorteil sein, um eine elektrische Leitfähigkeit zwischen der Sammelschiene 52 und der Kühlplatte 16 während eines thermischen Durchgehens oder anderer Hochtemperaturbedingungen zu verhindern. Der Haken 80 kann in der dargestellten Weise so geformt sein, dass er an der Sperre 82 anliegen und/oder unter die Sperre 82 fallen kann, so dass der Haken 80 wirksam verhindert, dass sich die Halterung 12 wieder schließt, zumindest bis sie von einer Bedienperson angehoben oder anderweitig manipuliert wird. Selbst wenn er an der Sperre 82 oder der Seite 70 anliegt, d. h. bevor die Rasten 88, 90 richtig eingesetzt sind, können die Lücken 98, 100 bestehen bleiben. Dieses Fortbestehen der Lücken kann nützlich sein, um einen zusätzlichen Mechanismus zu schaffen, der bei der Aufrechterhaltung der elektrischen Isolierung hilft. Die Klammern 76, 78 sind nur zur Veranschaulichung dargestellt, da die vorliegende Beschreibung ihre Verwendung und Anwendung mit anderen Arten von Verbindungsmechanismen voll in Betracht zieht. Solche zusätzlichen Mechanismen können eine Verbindung mit Schlüssel umfassen, bei der ein Schlüssel verwendet werden kann, um die Halterung 12 in Position zu halten, bis sie in die entriegelte Position gebracht wird, woraufhin der Schlüssel in ähnlicher Weise konfiguriert werden kann, um das erneute Schließen der Halterung 12 oder die anderweitige Wiederherstellung des Kontakts mit der Sammelschiene 52 zu erleichtern.
