KR102463137B1 - 배터리 모듈용 리셉터클 및 상기 리셉터클을 구비한 배터리 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 모듈용 적어도 하나의 배터리 셀(12)을 적어도 부분적으로 압축 수용하기 위한 리셉터클(34)에 관한 것이고, 상기 리셉터클(34)은 적어도 2개의 단부 판(10)을 포함하며, 상기 단부 판들(10)은 적어도 하나의 배터리 셀(12)의 2개의 대향 측면 상에 배치될 수 있고, 상기 단부 판들(10)은, 상기 단부 판(10)에 고정되며 각각 적어도 2개의 플러그 요소(28)를 포함하는 다수의 연결 수단(24)에 의해, 상기 단부 판(10)에 연결 수단(24)을 고정하기 위해 연결 수단(24)의 플러그 요소(28)가 상기 연결 수단(24)의 연장 방향에 대해 실질적으로 수직으로 배치된 평면에서 연장되는 단부 판(10)의 부싱(22) 내로 맞물리는 방식으로, 서로 연결된다. 요약하면, 전술한 리셉터클(34)은 특히 간단하고 비용 효율적인 방식으로, 배터리 셀들(12)이 하나의 배터리 모듈 내에 고정되게 하고, 적어도 일시적인 브레이싱(bracing)에 의해 배터리 모듈의 성능이 온도와 무관하게 유지되게 한다.
Description
본 발명은 특히 적어도 하나의 배터리 셀을 고정하고 경우에 따라 압축하기 위한 배터리 모듈용 리셉터클에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 적어도 하나의 배터리 셀이 배치되는 상기 리셉터클을 구비한 배터리 모듈에 관한 것이다.
예를 들어, 리튬 이온 배터리와 같은 전기 화학적 에너지 저장 장치는 많은 일상적 응용에 널리 사용된다. 전기 화학적 에너지 저장 장치는 컴퓨터, 예를 들어 랩탑, 휴대폰, 스마트 폰 및 기타 응용에 사용된다. 차량, 예를 들어 자동차, 특히 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차의 현재 고도로 진화된 전기 구동화(electrification)에서도, 이러한 배터리는 장점을 제공한다.
예를 들어 자동차 분야용 리튬 이온 배터리는 종종 다수의 개별 배터리 셀을 포함한다. 이들 셀은 전압 또는 전류 레벨을 높이기 위해 서로 병렬로 또는 직렬로 연결되고 기계적으로 통합되어 모듈을 형성한다. 셀들은 종종 금속 하우징을 포함하고, 상기 하우징 내에는 예를 들어 권취되어 형성된 전극들을 포함하는 셀 유닛들이 배치된다.
하우징 내에 배치된 셀 유닛들은 온도 상승 시에 또는 충전 또는 방전 과정으로 인해 종종 팽창할 수 있다. 이로 인해 셀의 내부 저항이 증가하고 그 전력이 감소한다. 따라서, 외부로부터 인장 테이프(tensioning tape)에 의해 모듈로 힘을 가함으로써 셀들을 함께 가압하여 팽창을 방지하는 것이 알려져 있다. 대안으로서, 배터리 셀이 셀 팽창을 저지하는 프레임에 의해 둘러싸이는 것이 알려져 있다. 이러한 프레임들은 종종 용접된 부품들로 이루어지거나 인장 테이프들을 포함한다.
적어도 하나의 배터리 셀을 수용하기 위한 사각 프레임 시스템이 DE 10 2010 046 529 A1에 개시되어 있다. 이러한 프레임 시스템은 2개의 압력판과 2개의 측면부를 포함하며, 2개의 측면부는 2개의 압력판에 고정되어 있다.
또한, 배터리 모듈용 적어도 하나의 배터리 셀을 적어도 부분적으로 압축 수용하기 위한 리셉터클이 미공개된 DE 10 2014 216 407에 개시되어 있으며, 상기 리셉터클은 적어도 하나의 배터리 셀의 대향하는 2개의 측면에 배치될 수 있는 2개의 단부 판을 포함한다. 상기 단부 판들은 상기 단부 판에 고정된 다수의 로드 형태 지지부에 의해 연결되고, 상기 지지부는 상기 적어도 하나의 배터리 셀의 각각 하나의 에지를 적어도 2차원으로 지지하도록 설계된다.
본 발명의 과제는 매우 간단하고 저렴한 방식으로, 배터리 셀들이 하나의 배터리 모듈 내에 고정되게 하고, 적어도 일시적인 브레이싱(bracing)에 의해 배터리 모듈의 성능이 온도와 무관하게 유지되게 하는 리셉터클을 제공하는 것이다.
본 발명은 배터리 모듈용 적어도 하나의 배터리 셀을 적어도 부분적으로 압축 수용하기 위한 리셉터클에 관한 것이며, 상기 리셉터클은 적어도 하나의 배터리 셀의 2개의 대향 측면 상에 배치될 수 있는 적어도 2개의 단부 판을 포함한다. 이 경우, 단부 판들은, 단부 판에 고정되며 각각 적어도 2개의 플러그 요소를 포함하는 다수의 연결 수단에 의해, 상기 단부 판에 연결 수단을 고정하기 위해 연결 수단의 플러그 요소가 상기 연결 수단의 연장 방향에 대해 실질적으로 수직으로 배치된 평면에서 연장되는 단부 판의 부싱 내로 맞물리는 방식으로, 연결된다.
이러한 해결책은 특히, 배터리 셀 또는 배터리 셀들의 팽창에 의한 배터리 모듈의 전력의 열화를 방지할 수 있는, 배터리 모듈을 형성하기 위한 가볍고 저렴한 리셉터클을 제공한다.
따라서, 전술한 리셉터클은 특히 적어도 하나의 배터리 셀을 적어도 부분적으로 압축 수용하는 역할을 한다. 특히, 리셉터클은, 특히 리셉터클과 함께, 상응하는 상호 연결에 의해 배터리 모듈을 형성하는 다수의 배터리 셀을 수용하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 배터리 셀 또는 배터리 셀들의 수용은 배터리 셀 또는 배터리 셀들이 리셉터클 내에 배치되거나 리셉터클에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이는 것을 의미한다. 또한, 적어도 부분적으로 압축 수용은, 적어도 하나의 배터리 셀이 영구적으로 압축될 필요가 없으며, 배터리 셀의 특정 작동 상태에서만, 예를 들어, 적어도 하나의 배터리 셀의 팽창이 나타나는 작동 상태에서만 압축되면 되는 것을 의미한다. 따라서, 부분적인 압축은 예를 들어 일시적 압축을 의미할 수 있다.
리셉터클은 적어도 하나의 배터리 셀의 2개의 대향 측면 상에 배치될 수 있는 2개의 단부 판을 포함한다. 따라서, 하나의 배터리 셀이 단부 판들 사이에 배치될 수 있거나, 또는 각각의 배터리 셀이 하나의 단부 판 또는 2개의 단부 판에 직접 접촉할 필요 없이, 다수의 배터리 셀이 단부 판들 사이에 배치될 수 있다. 다수의 배터리 셀이 존재하는 경우, 단부 판들은 특히 각각 배터리 셀들의 배열 또는 스택의 단부에 존재하여 예를 들어, 상응하는 외부 배터리 셀과 접촉하는 방식으로 배치될 수 있다. 따라서, 단부 판은 제 1 배터리 셀의 전방 및 마지막 배터리 셀의 후방에 배치될 수 있다. 단부 판들은 전체 배터리 셀 또는 단부 판에 놓이는 배터리 셀의 전체 측면을 지지할 수 있도록 형성되거나 치수 설계될 수 있다.
따라서, 단부 판들은 적어도 하나의 배터리 셀의 적어도 부분적인 또는 일시적 브레이싱을 가능하게 하기 위해 압력판의 과제를 감지할 수 있다. 이러한 브레이싱은, 특히 배터리 셀이 온도로 인해 팽창하고, 그 결과 셀의 내부 저항이 증가하거나 그 전력이 감소하는 것을 저지하는 역할을 할 수 있다. 팽창은 예를 들어, 셀에 포함된 전해질의 분해에 의해 또는 증발에 의해 또는 충전 과정 또는 방전 과정에 의해 야기될 수 있다.
전술한 리셉터클에서, 상기 단부 판들은 상기 단부 판들에 고정된 다수의 연결 수단에 의해 연결된다. 환언하면, 리셉터클은 단부 판에 고정되어 이들을 연결하는 다수의 연결 수단을 포함한다. 그 결과, 리셉터클은 배터리 셀에 고정력을 가할 수 있는 안정한 자기 지지 구조를 형성할 수 있다.
연결 수단들은 예를 들어 로드 형태로 형성되고, 이는 본 발명의 의미에서 특히 연결 수단이 단부 판들 사이에서 연장되는 그 길이에 비해 좁은 폭, 따라서 제한된 폭을 갖고, 그에 따라 개별 연결 수단이 서로 이격되는 것을 의미한다. 특히, 로드 형태 지지는 이것이 리셉터클의 제한된 영역에만 존재하고 전체 측면을 형성하지 않으며, 예를 들어 리셉터클의 코너 영역에만 존재한다는 것을 의미한다.
연결 수단이 로드 형태로 형성되기 때문에, 매우 안정한 연결과 특히 가벼운 연결이 조합될 수 있다. 공간적 범위가 제한되어 있으므로 연결 수단의 재료 요구량이 제한되어 중량이 절감될 수 있다. 이는 특히 모바일 응용에, 예를 들어 적어도 부분적으로 전기적으로 구동되는 차량에 사용될 때 바람직하다.
또한, 재료 절감, 및 종래 기술의 해결책에 비한 부품들의 감소 또는 단순화에 의해, 특히 비용 효율적인 구성이 달성될 수 있다.
그러나 로드 형태 구성은 필수적이지 않으며, 비-로드 형태 구성도 본 발명의 범위 내에 포함된다.
또한, 외부로부터 리셉터클에 작용하는 힘이 리셉터클에 의해 형성된 특히 견고하게 연결된 부품의 골격을 통해 양호하게 방출될 수 있기 때문에, 특히 양호한 안정성이 달성될 수 있다.
단부 판에 연결 수단의 고정과 관련하여, 단부 판들은 각각 연결 수단의 연장 방향에 대해 실질적으로 수직으로 배치된 평면에서 연장되는 적어도 2개의 부싱을 포함한다. 예를 들어, 부싱들은 단부 판의 헤드 영역으로부터 바닥 영역으로의 방향으로 연장될 수 있다. 연결 수단의 연장 방향은 특히 그 길이, 따라서 하나의 단부 판으로부터 다른 단부 판으로의 방향을 의미한다.
따라서, 이 부싱들은 특히 단부 판의 내부에 배치되거나, 이에 고정될 수 있으며, 연결 수단의 안정되고 공간 절약적인 고정을 보장할 수 있다. 이를 달성하기 위해, 연결 수단들은 각각 적어도 2개의 플러그 요소를 포함하고, 플러그 요소들은 단부 판에 연결 수단을 고정하기 위해 부싱 내로 맞물린다.
플러그 요소는 부싱 내로 삽입되어 연결 수단을 고정할 수 있는 요소를 의미한다. 이 경우, 예를 들어, 플러그 요소가 로드 형태 연결 수단의 부분으로서 형성되고, 예를 들어 연결 수단과 일체형으로 형성된다. 이로 인해, 제조가 특히 간단해질 수 있다. 플러그 요소가 부싱 내로 맞물리기 때문에, 플러그 요소는 연결 수단의 연장 방향에 대해 실질적으로 수직으로 배치된 평면에서 연장되고, 플러그 요소와 부싱의 정확한 정렬은 서로 조정될 수 있다 .
연결 수단들은 완성된 모듈에서, 배터리 셀의 상부 면으로부터 그 하부 면으로 연장되는 방향으로 대략 연장된다. 이 경우, 연결 수단의 연장 방향에 대해 실질적으로 수직인 정렬은, 정확한 직각을 의미하거나 정확한 직각과 +/- 30 °, 특히 +/- 15 °, 예를 들면 +/- 5 °의 편차를 갖는 각도를 의미한다. 이 실시 예에서, 단부 판과 지지부의 특히 안정한 고정이 실현될 수 있으며, 추가 고정 요소의 필수적인 제공 없이 플러그 요소의 삽입에 의해서만 확실한 고정이 실현되지만, 추가 고정 요소의 제공이 본 발명의 범위에서 배제되지 않는다.
따라서, 단부 판 및 연결 수단의 존재 시에, 리셉터클은 간단한 방식으로 순수하게 서로 끼워짐에 의해 제조될 수 있다. 따라서, 리셉터클의 장착 프로세스 및 분해 프로세스가 특히 간단하고 시의 적절하게 이루어질 수 있으므로 제조 및 서비스 작업이 특히 간단해질 수 있다.
또한, 이러한 연결 수단은 간단하고 저렴하게 제조될 수 있어서, 리셉터클은 비교적 저렴할 수 있다. 부싱의 배치에 의해, 외부로부터 도입된 힘이 확실하게 흡수될 수 있기 때문에, 장치는 매우 안정적일 수 있다.
이 경우, 예를 들면, 연결 수단들은 그들의 연장 방향과 각도가 평행하게 형성되거나 또는 그들의 연장 방향과 평행한 각도를 가지므로, 적어도 2차원 지지를 위해 적어도 하나의 배터리 셀의 각각 하나의 에지가 형성된다. 환언하면, 연결 수단들은, 특히 판형 배터리 셀의 경우 배터리 셀의 에지들이 2차원으로 또는 2개의 평면에서 지지되도록, 설계될 수 있다. 지지될 차원 또는 평면은 특히 단부 판에 의해 제공된 지지부에 대해 직각으로 배치된다. 따라서, 연결 수단과 단부 판의 상호 작용으로, 배터리 셀의 3차원의, 완전한 지지가 달성될 수 있다.
그 결과, 배터리 셀 또는 배터리 셀들은 모든 공간 방향으로 확실하게 고정된다. 따라서, 배터리 셀의 정상 상태, 즉 팽창 없는 상태에서 이미 규정된 예비 응력이 존재해야 하는 것이 방지될 수 있다. 이는 배터리 셀의 보호를 가능하게 하고, 따라서 배터리 셀 및 배터리 모듈의 특히 바람직한 수명을 가능하게 한다. 다시 말해서, 모듈 베이스가 종종 개방되어 형성됨으로써 예비 응력 없이 결합체로부터 배터리 셀이 분리될 수 있어서, 종래 기술의 해결책의 단점이 피해질 수 있다. 물론, 예비 응력의 제공은 본 발명의 범위에서 정상 상태에서도 필수적이지는 않지만, 배제되지도 않는다.
그러나 배터리 셀들이 단부 판의 지지부의 크기에서만 충전 상태에 따른 또는 온도에 따른 팽창을 종종 나타내기 때문에, 지지부의 로드 형태 구성은 불리하지 않다. 따라서, 단부 판에 의한 배터리 셀의 팽창을 피하거나 저지하기 위한 전면 지지가 충분할 수 있다.
또한, 전술한 리셉터클은 기본적으로 배터리 셀의 다양한 구성에 적합하다. 예를 들어, 볼록한 셀뿐만 아니라 오목한 셀이 사용될 수 있고, 이 경우 최소 압축력이 기본적으로 모든 셀에 필요한 것은 아니다.
또한, 이러한 리셉터클은, 예를 들어, 후술될 부싱(bushing)의 도움을 받아 형상 끼워맞춤 방식으로 또는 재료 결합 방식으로 단부 판에 연결될 수 있는 예를 들어 표준화된 프로파일을 사용하여 제조될 수 있다. 비교적 큰 공차 체인에 의해 상당히 복잡할 수 있는 레이저 용접은 생략될 수 있다.
요약하면, 전술한 리셉터클은 매우 간단하고 저렴한 방식으로, 배터리 셀들이 배터리 모듈 내에 고정되게 하고, 적어도 일시적인 브레이싱에 의해 배터리 모듈의 성능이 온도와 무관하게 유지되게 한다.
일 실시 예의 범위에서, 부싱들은 단부 판을 완전히 통과할 수 있다. 특히 이 실시 예에서는 높은 안정성이 높은 가변성과 조합될 수 있다. 이 실시 예에서, 플러그 요소는 마찬가지로 단부 판을 완전히 또는 적어도 대부분 통과할 수 있으며, 이는 연결의 안정성을 상당히 높일 수 있다. 또한, 플러그 요소는, 단부 판의 부싱들이 정렬되고 플러그 요소가 충분한 길이를 갖는 경우, 다수의 상하로 배치된 단부 판의 고정을 허용할 수 있다.
특히 높은 가변성과 관련해서는, 쌍으로 배치된 적어도 4개의 단부 판이 제공될 수 있으며, 이들 중 2개는 정렬된 부싱과 상하로 배치된다. 이 실시 예에서, 전술한 바와 같이, 플러그 요소가 다수의 부싱 내에 배치되기에 충분한 길이를 갖는 것이 바람직할 수 있는데, 그 이유는 상대적으로 적은 수의 연결 수단에 의해 다수의 단부 판의 간단한 고정이 가능하기 때문이다. 쌍으로 배치된 4개의 단부 판은 특히 각각 2개의 단부 판이 쌍으로 배치되어, 적어도 하나의 배터리 셀을 단부 판 쌍으로서 그들 사이에 압축하는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 이 실시 예에서, 배터리 셀들의 2개의 모듈이 상하로 배치될 수 있다.
다른 실시 예의 범위에서, 쌍으로 배치된 적어도 4개의 단부 판이 제공될 수 있으며, 이들 중 2개는 평행하게 배치된 부싱과 서로 나란히 배치된다. 이 실시 예에서도 높은 가변성이 달성될 수 있고, 다수의 배터리 셀, 또는 특히 나란히 배치된 적어도 2개의 모듈과 같은 다수의 모듈이 안정하고 비용 효율적인 방식으로 배치될 수 있다.
다른 실시 예의 범위에서, 부싱은 금속 재료, 즉 금속 또는 금속 합금을 포함하는 재료, 예를 들어 강으로 형성될 수 있다. 이 실시 예는 단부 판이 플라스틱으로 형성되는 경우 특히 바람직할 수 있다. 금속 재료로 이루어진 부싱의 실시 예에 의해, 단부 판 자체의 재료에 대한 힘 작용이 감소될 수 있고, 이로 인해 비교적 큰 힘 작용에서도 단부 판의 손상이 방지되거나 또는 적어도 현저하게 감소될 수 있다. 예를 들어, PTFE와 같은 플라스틱으로 이루어진 단부 판의 실시 예는 특히 중량이 감소된 설계를 가능하게 할 수 있으며, 이는 모바일 응용에서 특히 바람직할 수 있다. 또한, 플라스틱 판에 의해서도 충분한 안정성이 형성될 수 있으므로, 배터리 셀의 확실한 고정이 가능하다.
다른 실시 예의 범위에서, 단부 판들은 적어도 부분적으로 벌집형 구조를 가질 수 있다. 특히, 벌집형 구조를 제공함으로써, 단부 판은 큰 안정성을 유지하면서 매우 낮은 중량을 가질 수 있다. 여기서, 벌집형 구조는 특히 육각형 형태로 서로 직접 인접한 리세스들을 갖는 구조를 의미한다. 이 경우 육각형 리세스들은, 예를 들어 외부 프레임을 제외하고 각각 적어도 2개의 육각형 리세스에 할당되는 프레임에 의해 제한된다. 이러한 구조는 특히 배터리 셀의 반대편에 배치되도록 의도된 표면 상에 제공될 수 있다.
다른 실시 예의 범위에서, 연결 수단은 금속 재료, 즉 금속 또는 금속 합금을 포함하는 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 연결 수단은 강으로 형성될 수 있다. 이 실시 예에서, 리셉터클의 매우 큰 안정성이 실현될 수 있다. 이 경우에, 리셉터클은 연결 수단의 금속 디자인에도, 연결 수단에 비교적 적은 양의 재료만이 사용되면 되기 때문에, 로드 형태 구조로 인해 작은 중량을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 리셉터클의 다른 기술적 특징들 및 장점들에 관해서는, 본 발명에 따른 배터리 모듈, 도면 및 실시예에 관련한 설명이 참조된다.
본 발명은 또한 적어도 하나의 배터리 셀, 특히 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이며, 상기 배터리 모듈은 적어도 하나의 배터리 셀을 수용하기 위해 전술한 바와 같이 설계된 적어도 하나의 리셉터클을 포함한다.
요약하면, 전술한 배터리 모듈은 매우 간단하고 저렴한 방식으로 배터리 셀이 고정되게 하고, 적어도 일시적인 브레이싱에 의해 배터리 셀 및 배터리 모듈의 성능이 온도와 무관하게 유지되게 한다.
일 실시 예의 범위에서, 적어도 하나의 단부 판, 바람직하게는 적어도 2개의 단부 판의 부싱에 대해 정렬된 부싱을 포함할 수 있는 적어도 하나의 템퍼링 요소가 제공될 수 있다. 적어도 하나의 연결 수단의 플러그 요소는 템퍼링 요소의 부싱을 통해 안내된다. 이 실시 예에서, 배터리 셀들에 추가해서, 템퍼링 요소는 상응하는 연결 수단에 의해 고정될 수 있으며, 이는 배터리 모듈의 구성을 더욱 단순화하고, 따라서 제조를 특히 간단하고 경제적으로 만든다. 대안으로서, 적어도 하나의 템퍼링 요소가 연결 수단으로서 제공될 수 있다. 이 실시 예에서, 템퍼링 요소는 연결 수단으로서, 단부 판의 부싱 내로 안내될 수 있는 적어도 2개의 플러그 요소를 포함한다. 바꾸어 말하면, 연결 수단은 템퍼링 요소로서 구성될 수 있고, 예를 들어 판형 상으로 배치된 템퍼링 제 덕트를 갖는 판형 상을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 모듈의 다른 기술적 특징들 및 장점들에 관해서는, 본 발명에 따른 리셉터클, 도면 및 실시예와 관련한 설명이 참조된다.
본 발명에 따른 대상들의 다른 장점들 및 바람직한 실시 예들은 도면에 의해 예시되고 하기 설명에서 설명되며, 여기서 설명된 특징들은 문맥상 반대가 명확히 나타나지 않는 한, 단독으로 또는 임의의 조합으로 본 발명의 대상일 수 있다. 도면은 단지 설명을 위한 것일 뿐이며 어떠한 형태로든 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 리셉터클의 단부 판을 전방에서 비스듬히 본 개략도.
도 2는 도 1의 단부 판을 후방에서 비스듬히 본 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 리셉터클용 연결 수단을 측면으로부터 본 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 리셉터클의 실시 예의 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 리셉터클의 다른 실시 예의 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 리셉터클용 템퍼링 요소를 비스듬히 위쪽에서 본 개략도.
도 2는 도 1의 단부 판을 후방에서 비스듬히 본 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 리셉터클용 연결 수단을 측면으로부터 본 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 리셉터클의 실시 예의 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 리셉터클의 다른 실시 예의 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 리셉터클용 템퍼링 요소를 비스듬히 위쪽에서 본 개략도.
도 1 및 도 2에는, 구조가 동일한 제 2 단부 판(10)과 함께, 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 적어도 하나의 배터리 셀(12), 특히 다수의 배터리 셀(12)을 적어도 부분적으로 압축하는 역할을 할 수 있는 단부판(10)이 도시되어 있다. 이를 위해, 하나의 배터리 셀(12) 또는 다수의 배터리 셀(12)이 특히 단부 판들(10) 사이에 배치될 수 있다.
단부 판(10)은 예를 들어 플라스틱으로 형성되고, 비-제한적인 방식으로 사출 성형 부품으로서 설계될 수 있다. 단부 판(10)과 관련해서, 도 1 및 도 2에는 이들이 적어도 부분적으로 벌집형 구조(14)를 갖는 것이 도시되어 있다. 이 경우, 구조(14)는 육각형 리세스들(16)로 형성될 수 있고, 상기 리세스들은 그 프레임들(18)이 인접하게 배치됨으로써, 실질적으로 전체 표면에 걸쳐 연장될 수 있는 벌집형 패턴이 주어진다.
또한, 어댑터 플레이트라고도 하는 단부 판(10)은, 제조 또는 수리 동안 리셉터클(10) 또는 완성된 배터리 모듈을 적절한 툴로 파지하고 취급할 수 있도록 하기 위해 리세스(20)들을 포함할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에는, 단부 판(10)이 2개의 부싱(22)을 포함하고, 상기 부싱들은 금속 재료로 형성되고 및/또는 단부 판(10)을 완전히 통과할 수 있는 것이 도시되어있다. 부싱들(22)은 예를 들어 단부 판(10) 내로 주입되거나 압입될 수 있다.
도 3은 예를 들어 2개의 단부 판(10)을 서로 연결시키는 역할을 할 수 있는 연결 수단(24)을 도시한다. 연결 수단(24)은 로드 형태로 설계되며, 화살표(26)로 표시되는 그의 연장 방향에 대해 실질적으로 수직으로 배치된 2개의 플러그 요소(28)를 포함한다. 플러그 요소(28)는 단부 판(10)을 고정하기 위해 후술하는 바와 같이 상기 단부 판의 부싱들(22) 내로 맞물리는 역할을 한다. 연결 수단(24)은 예를 들어 금속 재료로 형성될 수 있다.
또한, 연결 수단(24)은 적어도 하나의 배터리 셀(12)을 완성된 모듈에 확실하게 고정할 수 있도록 서로 실질적으로 수직으로 배치된 2개의 레그(30, 32)를 포함할 수 있다. 그 결과, 단부 판(10)과 함께 배터리 셀(12)의 3차원적인 고정이 가능해진다.
도 4는 적어도 하나의 배터리 셀(12)의 두 대향 측면 상에 배치될 수 있는 적어도 2개의 단부 판(10)을 포함하는 배터리 모듈용 적어도 하나의 배터리 셀(12)을 적어도 부분적으로 압축 수용하기 위한 리셉터클(34)을 개략적으로 도시한다. 단부 판(10)은 도 4에서 개략적으로만 도시된다. 특히, 부싱들(22)이 나타난다. 도 4에 도시된 바와 같이, 단부 판(10)은 단부 판(10)에 고정된 총 4 개의 로드 형태 연결 수단(24)에 의해, 연결 수단(24)의 각각의 플러그 요소(28)가 연결 수단 (24)을 단부 판(10)에 고정하기 위해 부싱(22) 내로 맞물리도록, 연결된다. 이 경우 부싱들(22)은 연결 수단(24)의 연장 방향에 대해 실질적으로 수직으로 정렬되고, 부싱들(22)은 또한 단부 판(10)의 헤드 영역으로부터 바닥 영역으로 연장되며, 그에 따라 완성된 배터리 모듈 내에서 배터리 셀(12)의 헤드 영역으로부터 바닥 영역으로 연장된다.
리셉터클을 제조하기 위해, 연결 수단(24) 또는 그 플러그 요소(28)가 도 4의 화살표로 표시된 바와 같이 단부 판(10) 또는 그 부싱(22) 내로 단지 밀려지거나 삽입될 필요가 있다. 따라서, 배터리 셀들(12)이 간단한 방식으로 리셉터클 내에 확실하게 지지될 수 있음을 알 수 있다.
도 5는 리셉터클(34)의 다른 실시 예를 도시하며, 도 5에 도시된 리셉터클(34) 내에는 이미 배터리 셀들(12)이 배치된다. 도 5는, 쌍으로 배치된 단부 판들(10)이 제공되며, 상기 단부 판들은 정렬된 부싱(22)과 부분적으로 상하로 배치되는 실시 예를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 쌍으로 배치된 단부 판들(10)이 제공되며, 이들은 평행하게 배치된 부싱(22)과 부분적으로 서로 나란히 배치된다. 그 결과, 다수의 배터리 모듈에 적합한 리셉터클(34)이 간단한 방식으로 제조될 수 있다. 상세하게는, 총 4개의 모듈이 도 5에 도시된 리셉터클에 의해 수용될 수 있다. 이러한 실시 예는 높이 및/또는 폭 및/또는 깊이가, 특히 쌍으로 배치된 추가 단부 판(10)의 제공에 의해 확장될 수 있다.
또한, 도 5는 플러그 요소(28)가 예를 들어 상이한 단부 판(10)의 2개의 슬리브(22) 내에 배치될 수 있는 길이로 적어도 부분적으로 형성될 수 있음을 보여준다. 이 실시 예에서, 예를 들어 상하로 배치된 2개의 모듈 사이에, 추가 연결 수단(24) 대신에, 분리 요소(25)만이 제공될 수 있으며, 상기 분리 요소(25)는 배터리 셀(12)을 고정하지만 플러그 요소(28)를 포함할 필요가 없고 다만 플러그 요소들(28) 또는 하나의 플러그 요소(28)의 통과를 위한 개구만을 포함하면 된다. 도 5의 실시 예에서, 예를 들어 상부 연결 수단(24)의 각각의 플러그 요소(28)는 상부 단부 판(10)을 통과하여 하부 단부 판(10) 또는 그 부싱(22) 내로 이를 수 있는 한편, 하부 연결 수단의 플러그 요소(28)는 하부 단부 판(10) 또는 그 부싱(22) 내로만 이르면 되거나, 또는 그 반대의 경우도 가능하다. 개별 모듈들은 또한 고정 수단에 의해 서로 고정될 수 있다.
또한, 예를 들어, 3개의 플러그 요소(28)를 갖는 연결 수단(24)이 제공되는 경우, 도 5에 E로 표시된 영역은 단부 판(10)을 포함할 수 있다. 대안으로서, 2개의 별도의 단부 판(10)이 사용될 수 있다.
또한, 단부 판(10)의 부싱들(22)에 대해 정렬된 부싱들(38)을 포함할 수 있는 템퍼링 요소들(36)이 제공되고, 적어도 하나의 연결 수단(24)의 플러그 요소(28)는 템퍼링 요소(36)의 부싱(38)을 통해 안내된다. 이 실시 예에서, 전술 한 리셉터클(34) 내에 템퍼링 요소(34)의 매우 간단한 고정이 가능하다. 대안으로서, 템퍼링 요소(34)는 다른 방식으로 배터리 셀들(12)에 고정될 수 있다.
전술한 리셉터클(34)에 사용하기 위한 템퍼링 요소(36)가 도 6에 도시되어 있다. 템퍼링 요소(36)는 예를 들어, 압출된 알루미늄으로 성형될 수 있는 판형 베이스 바디(40)로 형성된다. 선택적으로, 플라스틱 외장과 같은 절연 재료가 베이스 바디(40)를 배터리 셀(12)로부터 전기적으로 절연시키기 위해 제공될 수 있다. 베이스 바디(40)는 냉각제와 같은 템퍼링 제를 안내하기 위한 구조(화살표로 표시됨)를 갖는다. 이 경우, 템퍼링 제 구조는 실질적으로 평행한 덕트(44)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 u-형 우회는 예를 들어 플라스틱으로 이루어진 폐쇄 수단(42)에 의해 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어 플라스틱으로 이루어진 다른 폐쇄 수단(46)은 템퍼링 제의 도입 또는 배출을 위한 입구(48) 및 출구(50)를 포함할 수 있다.
도 6은 전술한 바와 같이 플러그 요소(28)를 수용할 수 있는 부싱들(38)을 도시한다. 대안으로서, 템퍼링 요소가 연결 수단(24)으로서 작용할 수 있고, 부싱(38) 대신에, 단부 판들(10)에 고정되거나 단부 판들(10)을 서로 고정하기 위한 플러그 요소(28)를 포함할 수 있다.
또한, 베이스 바디(40)의 4개의 코너에 제공될 수 있으며 손상의 경우 템퍼링 제의 배출을 줄일 수 있는 붕괴 구역(52)이 나타난다.
10: 단부 판 12: 배터리 셀
14: 구조 22, 38: 부싱
24: 연결 수단 28: 플러그 요소
34: 리셉터클
14: 구조 22, 38: 부싱
24: 연결 수단 28: 플러그 요소
34: 리셉터클
Claims (10)
- 배터리 모듈용의 적어도 하나의 배터리 셀(12)을 적어도 부분적으로 압축 수용하기 위한 리셉터클(34)로서, 상기 리셉터클(34)은 적어도 2개의 단부 판(10)들을 포함하며, 상기 단부 판(10)들은 상기 적어도 하나의 배터리 셀(12)의 2개의 반대쪽 측면들 상에 배치될 수 있는, 상기 리셉터클에 있어서,
상기 단부 판(10)들은, 상기 단부 판(10)들에 고정되며 각각 적어도 2개의 플러그 요소(28)들을 포함하는 다수의 연결 수단(24)에 의해 연결되되, 상기 단부 판(10)들에 상기 연결 수단(24)을 고정하기 위해 상기 연결 수단(24)의 플러그 요소(28)들이 상기 연결 수단(24)의 연장 방향에 대해 실질적으로 수직으로 배치된 평면에서 연장되는 상기 단부 판(10)들의 부싱(22)들 내로 맞물리는 방식이고,
상기 플러그 요소(28)들은 상기 연결 수단(24)의 일부로서 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는, 리셉터클. - 제 1 항에 있어서,
상기 부싱(22)들이 상기 단부 판(10)들을 완전히 관통하는 것을 특징으로 하는, 리셉터클. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
쌍으로 배치된 적어도 4개의 단부 판(10)들이 제공되고, 이들 중 2개는 각각의 경우 부싱(22)들과 정렬된 상태에서 상하로 배치되는 것을 특징으로 하는, 리셉터클. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
쌍으로 배치된 적어도 4개의 단부 판(10)들이 제공되고, 이들 중 2개는 각각의 경우 부싱(22)들과 평행하게 배치된 상태에서 서로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는, 리셉터클. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 부싱(22)들은 금속 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는, 리셉터클. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 단부 판(10)들은 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 리셉터클. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 단부 판(10)들은 적어도 부분적으로 벌집형 구조(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 리셉터클. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 연결 수단(24)은 금속 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는, 리셉터클. - 적어도 하나의 배터리 셀(12)을 포함하는 배터리 모듈에 있어서,
상기 배터리 모듈은 상기 적어도 하나의 배터리 셀(12)을 수용하기 위해 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 적어도 하나의 리셉터클(34)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 모듈. - 제 9 항에 있어서,
적어도 하나의 템퍼링 요소(36)가 제공되고, 상기 템퍼링 요소(36)는 적어도 하나의 단부 판(10)의 부싱(22)들에 대해 정렬된 부싱(38)들을 포함하고, 적어도 하나의 연결 수단(24)의 플러그 요소(28)들은 상기 템퍼링 요소(36)의 부싱(38)들을 통해 안내되거나, 또는 적어도 하나의 템퍼링 요소(36)는 연결 수단(24)으로서 역할을 하는 것을 특징으로 하는, 배터리 모듈.
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