KR101597403B1 - 배터리 - Google Patents

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오브리스트 테크놀로지스 게엠베하
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Abstract

배터리(1)는 로드 셀(7)을 가지며, 로드 셀(7)은 다중 열로 서로에 인접하여 배열되며 로드 셀(7)의 단부-측 전기 접촉들은 각각 공통 접촉 플레이트(15)에 의해 병렬과 직렬로 서로에 전기적으로 연결된다. 효과적인 냉각을 위해, 열 전달 매체가 통과해 흐르는, 편평한 열 교환 포켓(19)이 이들 접촉 플레이트(15)에 대해 접한다. 이러한 열 교환 포켓은 전기적으로 절연인 외층을 갖는 다층으로 형성된 박막으로 이루어진다.

Description

배터리 {BATTERY}
본 발명은 다중 열로 서로에 인접하여 배열되고, 적어도 하나의 셀 블록(cell block)을 형성하기 위해 병렬과 직렬로 서로에 전기적으로 연결되며 그리고 적어도 하나의 냉각 요소와 열 전도 접촉하는 로드 셀(rod cell)을 포함하는 배터리에 관한 것이다.
공통 베이스 플레이트(common base plate)로부터 로드 셀 간에 연장되는, 상기 플레이트와 하나의 조각(one piece)내에 캐스팅(casting)으로서 생산된 열 전도 요소(heat conducting element)를 갖는 로드 셀의 케이싱(casing)의 접촉에 의해 둥근 단면을 갖는 배터리의 로드 셀을 냉각시키는 것이 DE 제102006059989호에 알려져 있다. 이 경우, 공통 베이스 플레이트는 자신의 입장에서 공통 베이스 플레이트의 평면내 연장되는 냉각 코일(cooling coil)에 의해 냉각된다.
로드 셀이 로드 셀의 케이싱의 표면에 의해 냉각되는 배터리의 다른 예시적인 실시예가 DE 제102009033076호, DE 제102011017375호 또는 JP 제4176911호에 알려져 있다.
이들 알려진 배터리는 배터리의 과열을 방지하기 위해 케이싱의 표면 또는 로드 셀의 케이싱의 표면의 영역과 열 교환기(heat exchanger)의 열 전도 접촉의 생산시 포함된 상대적으로 큰 구조적인 복잡성을 도시한다.
본 발명은 높은 효과적인 열 교환 시스템과 큰 기계적 저항을 가지며 그럼에도 불구하고 특별히 쉽게, 결론적으로 낮은 비용으로서 대량 생산될 수 있는 언급된 형태의 배터리를 찾아내기 위한 목적에 기초한다.
발명에 따라서 목적이 달성되는 방법은 배터리의 폭에 걸쳐서 연장되는 로드 셀의 열의 단부-측 전기 접촉이 공통 접촉 플레이트(common contact plate)에 의해 병렬로 서로에 각각 전기적으로 연결되며 이들 접촉 플레이트는 편평한 열 교환기(flat heat exchanger)와 열-전도 연결이고, 편평한 열 교환기는 상기 플레이트까지 나란히 연장되고 편평한 열 교환기를 통해 액체가 흐른다.
접촉 플레이트(contact plate)에 로드 셀의 접촉의 전기 및 기계적 연결은 예를 들어 로드 셀의 각각의 단부에서 각각 4개의 용접 위치에 의해, 스캐너 용접 기법(scanner welding technique)에 대응하는 방식으로, 스폿 레이저 용접(spot laser welding)에 의해 높은 생산적인 방식으로 이루어질 수 있다.
발명은 특히, 일반적으로 알려진 내부 구성에 대응하는 방식에 있어서, 이들 단부 영역이 전기적으로 도통, 결론적으로 또한 양호한 열 전도이며, 캐소드와 애노드를 형성하는, 넓은 영역의 내부 금속 포일을 갖는 연결이기 때문에, 로드 셀의 요구된 냉각은, 플라스틱 코팅을 갖는 로드 셀의 케이싱의 표면에 의해서 보다는, 로드 셀의 두 금속 단부 영역, 즉 로드 셀의 극에 의해 직접 냉각이 이루어지면 훨씬 더 효과적이라는 인식에 기초한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 이와 같은 열 교환기는 전기적으로 연결되는 접촉 플레이트와 직접 접촉하고 이를 위해 전기 절연 외층을 갖는 다층막 재료로 열 교환 포켓(heat exchange pocket)으로서 생산된다.
종래 기술의 플레이트 형태 또는 격자 형태내 캐스팅과 비교하여, 로드 셀의 적어도 하나의 열에 걸쳐서 연장되는, 이와 같은 열 교환기는 열 교환기의 원하는 형상 및 크기, 겹겹이 놓여지는, 열 교환기의 상호 배열에 대응하는 방식으로 필름의 조각으로 천공, 그리고 열 교환기의 에지를 따라 용접함으로써 훨신 쉽게 생산될 수 있다.
필름 재료로 생산은 양호한 열-전도, 서로에 나란히 진행하는 상기 형태의 하나 이상의 전기 접촉 플레이트에 대해 접하는 열 교환기의 스너그 접촉을 또한 보장한다.
로드 셀의 양 단부에서 각각 제공된 전기 접촉 플레이트는 양호한 전도와 부식 저항을 갖는 금속 시트, 예를 들어, 금속 외부 부식 보호를 갖는 철의 시트로 적절한 형상 및 크기로 쉽게 천공될 수 있다.
열 교환기의 시트 재료에 대한 손상을 피하기 위해, 천공된 접촉 플레이트는 천공된 버(burr)가 열 교환기로부터 떨어져 마주하는 사이드 위에 존재하는 것과 같은 방식으로 배열된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 열 전달 매체가 주입 영역으로부터 배출 영역으로 흐름에 따라서 열 교환을 위한 최적의 방식으로 열 교환기의 내부 표면에 걸쳐서 열 전달 매체를 분배하기 위해, 플로우 다이렉팅 격자(flow directing grid)는 열 교환기의 두 필름 벽 사이에 둘러싸이게 된다. 더욱이, 플로우 다이렉팅 격자는 열 교환기의 필름 벽을 위한 공간으로서 역할을 한다.
또한 바람직하게는 압력 포켓이 필름 재료로 생산된 열 교환기에 나란히 제공되며, 압력 포켓은 적어도 거의 대응하는 크기이다. 예를 들어, 공기 또는 질소와 같은, 압축 가능한 매체로 압력 포켓을 채우고, 압력 포켓의 봉인된 폐쇄 후, 열 교환기가 압력 포켓의 채워진 압력하에서 전기 접촉 플레이트 중 적어도 하나에 대해 단단히 접하게 되며, 이에 의해 상기 플레이트와 상기 로드 셀에 대한 양호한 열 전도가 보장된다.
압력 포켓에 의해 가해지는 압력의 균일한 분배를 위해, 본 발명의 다른 실시예에서 압력 분배 플레이트가 압력 포켓과 열 교환기 사이에 배열될 수 있다.
본 발명의 추가적인 유익한 개선들은 특허 청구항들로부터 취해질 수 있으며 이하 도면에 기초하여 기술된다.
도 1은 생략된 하우징 쉘을 가지며, 횡 압력 포켓이 없이, 4개의 평면에 겹겹이 배열된 로드 셀의 그룹을 갖는 배터리의 내부 구성의 투시도를 도시한다.
도 2는 투시도에서, 다중 열로서 동일한 평면에 서로에 인접하여 배열되고 접촉 플레이트에 의해 부분적으로 연결된 로드 셀을 도시한다.
도 3은 도 1에 도시된 바와 같이 생략된 상부 열 교환기와 횡 압력 포켓을 갖는 도면의 영역을 도시한다.
도 4는 배터리의 하우징 쉘을 포함하는, 본 발명에 따른 배터리의 모서리 영역을 통과하는 수직 단면을 도시한다.
도 5는 추가적인 상부 및 횡 압력 포켓을 갖는 도 1에 대응하는 배터리의 내부 구성의 투시도를 도시한다.
도 6은 도 5에 도시된 바와 같이 배터리의 연결 영역의 보다 큰 투시도를 도시한다.
도 7은 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 제거된 연결-측 폐쇄 벽을 갖는 배터리의 하우징의 투시도를 도시한다.
도 8은 좁은 측과 긴 측으로부터 볼 때 겹겹이 배열된 4개의 셀 블록의 개략도를 도시한다.
도 9는 두 측면도에서, 서로에 인접하고 그리고 겹겹이 각각 배열된 2개의 셀 블록의 개략도를 도시한다.
도 10은 두 측면도에서, 서로에 인접하고 직렬로 배열된 4개의 셀 블록의 개략도를 도시한다.
도 11은 겹겹이 배열된 4개의 셀 블록을 갖는 배터리를 관통하는 수직 단면을 도시한다.
도 12는 도 11에 도시된 바와 같이 배터리의 영역 XII내 배터리를 관통하는 확대된 부분 단면을 도시한다.
도 13은 본 발명에 따른 배터리의 내부 컨테이너의 각 영역(angular region)내 부분 단면을 도시한다.
클래딩(cladding) 및 열 절연 하우징(2)이 없는 도 1 내지 도 3에 도시되는, 본 발명에 따른 배터리(1)는 공통 셀 블록(3-6)에 각각 조립된 매우 많은 전기 로드 셀(7)을 갖는다. 이와 같은 로드 셀(7)은 일반적으로 알려져 있으며 소매업으로부터 활용할 수 있다. 예시적인 실시예가 DE2257723에 기술된다. 리튬-이온 셀과 같이, 로드 셀(7)은 특히 높은 전력 용량을 갖는다.
셀 블록(3-6)내 로드 셀(7)의 배열은, 바람직하게는 콤팩트한 배열을 위해 이웃하는 열(9-12)의 로드 셀(7)이 서로에 관하여 횡으로 오프셋 되는 것과 같은 방식으로, 다중 열(9-12)로, 각각 셀 블록(3-6) 사이의 갭(8)과 함께 발생한다. 이 경우에, 이웃하는 열(9-12)의 로드 셀(7)의 단부-측 극(13, 14)은 전기적으로 직렬 연결을 위해 서로에 관하여 정반대로 배열된다.
매우 많은 로드 셀(7) 사이의 상기 갭(8)은 로드 셀(7)의 방해 없는 열 팽창을 허용하며 로드 셀(7)이 셀 블록(3-6)을 형성하기 위해 열로 정렬되는 때 로드 셀(7)의 형상, 정렬(alignment) 그리고 배열에 관해 공차를 허용한다.
로드 셀(7)의 2개의 상호 나란한 열(9, 10 또는 11, 12)에 걸쳐 각각 연장되는, 접촉 플레이트(15)는 한편으로 각각의 열의 방향으로, 전기적으로 병렬로 서로에 대해 로드 셀(7)을 연결하며 그리고 또한 다른 한편으로, 횡으로, 전기적으로 직렬로 로드 셀(7)에 연결된다. 도 3의 도면은, 각각의 로드 셀(7) 중 2개의 열에 대해, 결론적으로 어떻게 매우 많은 연장되고 대응하여 좁은 접촉 플레이트(15)가 동일한 평면에서 서로에 대해 나란한 절연 공간에 의해 배열되는지를 도시한다.
(도시되지 않은) 동일한 방법으로 서로에 나란히 진행하는 로드 셀(7)의 열(9-12)이 보다 낮은 접촉 플레이트(15)에 의해 로드 셀(7)의 이면 또는 로드 셀(7)의 반대 극 위에 병렬과 직렬로 서로에 전기적으로 또한 연결되기 때문에, 셀의 열의 전압값은 관련된 셀 블록(3-6)의 전반적인 값을 형성하기 위해 함께 합산된다. 이 경우에, 셀 블록(3)의 제1 열(9)의 로드 셀(7)은 대응하여 보다 좁거나 스트립-형상의 접촉 플레이트에 의해 연결되며, 이는 측면 플레이트 확장에 의해 단부-측 또는 시작-측 접촉 러그(beginning-side contact lug)(16)를 형성한다.
배터리(1)의 전체 내부 폭에 걸쳐서 각각 연장되는 접촉 플레이트(15)에 로드 셀(7)의 단부-측 극(13, 14)의 양호한 전기 및 열 전도 그리고 기계적 강도를 갖는 연결이, 예를 들어 접촉 영역에 걸쳐서 각각 균일하게 분배된 스폿 스캐너 용접, 바람직하게는 다중 용접 스폿(17)에 의해 고속으로 수행되며, 이에 의해 본 발명은 특히 이와 같은 용접 공정의 높은 동작 속도 때문에 낮은 비용으로 또한 실현될 수 있다.
본 발명은 특히 냉각이 로드 셀(7)의 플라스틱 코팅을 갖는 케이싱의 표면에 의한 것 대신에 로드 셀(7)의 금속 단부 영역, 즉 로드 셀(7)의 극(13, 14)에 의해 직접 이루어진다면 로드 셀(7)의 요구된 냉각이 훨씬 개선될 수 있다는 인식에 기초하는데, 이는 이들 단부 영역이 캐소드와 애노드를 형성하는 넓은-영역 내부 금속 포일과 전기적으로 도통, 결론적으로 또한 양호한 열 전도 연결이기 때문이다.
로드 셀(7)을 둘러싸는 셀 케이싱의 돌출부 에지 영역이 접촉 플레이트(15)와 접촉을 방해하는 것을 방지하기 위해, 셀 케이싱이 편평한 극(14)으로부터 거리(18)에서 끝나는 로드 셀(7)이 사용된다.
배터리(1)의 전기적 부하 하에서 로드 셀(7)내 발생된 열의 방산을 위해 그리고 로드 셀(7)의 동작을 위한 최소 온도를 또한 유지하기 위해, 전기 접촉 플레이트(15)는 열 교환 포켓(19)을 갖는 가까이-접한, 열-전도 접촉이다. 이러한 포켓은 2개의 얇은 벽(21, 22)으로 이루어지며, 2개의 얇은 벽은 서로에 나란히 진행하며, 다층막 재료에 의해 형성되고 주변 용접 심(peripheral weld seam)에 의해 그들의 에지를 따라서 서로에 대하여 봉인된 방식으로 연결된다.
인열 강도(tear strength), 재료 저항, 열 전도성, 전기 절연 및 용접성에 관해 자신의 속성을 최적화하기 위해, 열 교환 포켓(19)의 생산을 위한 적절한 필름 재료는, 예를 들어, 알루미늄, 폴리아미드, 폴리프로필렌과 같은 상이한 재료의 박층으로 이루어지며, 그리고 소매업으로부터 0.2mm 보다 적은 필름 두께로 다양한 목적을 위해 활용 가능하다.
전기 접촉 플레이트(15)에 대한 바람직한 직접 또는 근접한 받침 때문에, 외층이 전기적으로 절연되는 필름 재료가 사용되어야 한다.
접촉 플레이트(15)에 대한 접촉 플레이트(15)의 받침에 의해 야기되는 이러한 외층과 접촉 플레이트(15)의 측 에지(side edge)에 대해 손상을 방지하기 위해, 측 에지는 측 에지가 천공될 때 발생하는 천공된 버가 열 교환 포켓(19)으로부터 떨어져 향하도록 배열되며, 그리고 결론적으로 교차-단면 라운드-오프 천공된 에지만이 열 교환 포켓(19)에 접한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 열 교환 포켓(19)은 각각의 셀 블록(3-6)의 전체 상측과 하측에 걸쳐서 양 사이드 위에 연장되며, 이에 의해 각각의 셀 블록(3-6)의 온도와 셀 블록(3-6)내에 조립된 로드 셀(7)이 상기 포켓에 의해 양 측에 대해 제어된다. 대응하여, 각각의 열 교환 포켓(19)은 예를 들어 셀 블록(3-6)의 수평 단면의 형상에 대응하는 직사각형의 형상을 갖는다.
좁은 측 위에 서로 반대로 놓여지는 열 교환 포켓(19)의 2개의 모서리 영역의 영역에서, 상기 포켓은 커넥터(25, 26)의 연결을 위해 거의 반원형으로 돌출되는 연장부(23, 24)를 가지며, 커넥터(25, 26)는 관련된 열 교환 포켓(19)의 평면에 관하여 수직으로 향하게 되며 열 교환 포켓(19)을 통한 열 전달 매체의 공급 및 제거, 결론적으로 순환을 위해 제공된다.
충분한 통과-흐름을 허용하는, 예를 들어 2mm의 열 교환 포켓(19)의 벽(21, 22) 간의 상대적으로 작은 거리와 관련하여, 커넥터(25, 26)의 직경내를 통과하는 흐름은 결론적으로 상대적으로 크게 이루어질 수 있으며, 이에 의해 대응하여 열 전달 매체의 높은 전달율, 결론적으로 온도에 있어서 작은 차이를 갖는 특히 효과적인 열 교환이 열 교환 포켓(19)내에서 실현될 수 있다.
열 교환 포켓(19)의 유입 커넥터(25)로부터 열 교환 포켓(19)의 유출 커넥터(26)로 열 교환 포켓(19)의 관통-흐름 동안, 열 교환에 공헌하는 균일한 흐름 분배를 위해, 플로우 다이렉팅 격자(27)가 열 교환 포켓(19)의 두 벽(2, 3) 사이에 제공되며, 플로우 다이렉팅 격자(27)는 상호 연결된 플로우 다이렉팅 웹으로 이루어지며, 이에 의해 종과 횡으로 향하는 흐름 경로가 구속된다.
이와 같은 플로우 다이렉팅 격자(27)는, 예를 들어 알루미늄 합금 또는 플라스틱으로 사출 성형된 부품으로서 낮은 비용으로 생산될 수 있으며, 그리고 열 교환 포켓(19)의 생산 동안 열 교환 포켓(19)이 에지(20)를 따라서 서로에 용접되기 전에 열 교환 포켓(19)의 필름 벽(21, 22) 사이에 배치된다.
관통해 흐르는 열 전달 매체에 의해 형성된 내부 압력에 더하여, 플로우 다이렉팅 격자(27)는 필름 벽(21, 22)을 위한 내부 지지를 형성하며, 이는 예를 들어 2mm이다.
접촉 플레이트(15)에 대해 열 교환 포켓(19)의 균일한 프레싱을 위해, 그리고 결론적으로 열 교환 포켓(19)에 둘러싸인 플로우 다이렉팅 격자(27)의 양호한 열-전도 접촉 및 균일한 압축 로딩을 위해, 예를 들어 공기 또는 질소와 같은, 압축 매체에 의해 채워진 압력 포켓(28)이 제공되며, 그리고 상기 압력 포켓과 열 교환 포켓(19) 사이에 제공된 압력 분배 플레이트(29)는 상기 분배 플레이트와 로드 셀(7)의 단부로 균일한 압력 전달을 보장한다. 이러한 방법으로, 양호한 온도 제어 및 진동-저항 보호가 접촉 플레이트(15)에 대해 보장된다. 동시에, 압력 포켓(28)은 배터리 하우징(2)의 열 절연 내벽(30)의 내면상에 열 교환 포켓(19)으로부터 떨어져 마주하는 자신의 사이드에 의해 지지된다.
게다가, 상부 압력 포켓(28)은 배터리 제어의 전기 컴포넌트(Battery Management System: BMS)와 열 전달 매체의 순환을 위한 연결 컴포넌트(25, 26)가 고정되는 지지 프로파일(31, 32)의 받침을 위한 역할을 하며, 이에 의해 셀 블록(3-6)과 함께 이들 컴포넌트를 함께 지지하는 것은 배터리(1)에 작용하는 관성력이 배터리의 매우 많은 컴포넌트 간의 기계적 그리고 전기적 연결에 손상을 야기하는 것을 방지한다. 이를 위해, 이러한 압력 포켓(28)은 2개의 포켓 연장부(33, 34)를 가지며, 2개의 포켓 연장부(33, 34)는 이들 수직으로 정렬된 지지 프로파일(31, 32)의 상부 T-형상의 단부에 대해 접한다. 도 6 및 도 7에 도시된 도면에서와 같이, 지지 프로파일(31, 32)의 보다 낮은 단부에 의해, 지지 프로파일(31, 32)은 배터리 하우징의 보다 낮은 벽 또는 배터리 하우징의 보다 낮은 라이닝(lining)상에 T-형상의 단부 영역에 의해 지지된다.
도 4의 부분 단면도에 도시된 바와 같이, 접하는 압력 포켓(36)을 갖는 다른 압력 분배 플레이트(35)는 접촉 플레이트(15)의 고정, 결론적으로 접촉 플레이트(15)의 평면의 방향으로 스폿 용접에 의해 접촉 플레이트(15)에 연결된 로드 셀(7)의 고정을 위한 역할을 하며, 그러한 점에서 상기 압력 분배 플레이트는 상기 접촉 플레이트의 단부 에지(37)에 대해 접한다.
배터리(1)의 전압, 결론적으로 배터리(1)의 전력 용량을 증가시키기 위해, 바람직하게는 다중 셀 블록(3-6)이 줄지어 또는 직렬로 서로에 대해 전기적으로 연결된다. 도 8 내지 도 10의 개략도에 도시된 바와 같이, 이것은 셀 블록(3-6)의 상호 할당을 달리함으로써 이와 같은 배터리가 장착될 차량의 지오메트리(geometry)에 대해 최적의 채택이 될 수 있다. 이 경우에, 도 8에 도시된 바와 같이 예시적인 실시예는 도 1, 도 3 그리고 도 5 내지 도 7의 예시적인 실시예에 대응한다.
도 9에 도시된 바와 같이 예시적인 실시예에 대응하는 방식에서, 배터리(1)는 각각의 경우에 2개의 셀 블록(3-6)을 가지며, 셀 블록(3-6)은 겹겹이 그리고 서로에 인접하여 배열되며, 도시되지 않는 방식으로 직렬로 서로에 전기적으로 연결된다.
도 10에 도시된 바와 같이 예시적인 실시예는 가닥(strand)을 형성하기 위해 직렬로 서로에 연결된 4개의 셀 블록(3-6)을 도시한다.
도 8 내지 도 10의 도면에 대응하는 개별적인 셀 블록(3-6)의 다양한 상호 할당과 함께 배터리(1)의 모두는, 배터리(1)의 공간-절약 냉각 시스템과 배터리(1)의 셀 블록(3-6)의 구성의 관계된 콤팩트한 형태 때문에, 배터리(1)는 전기 동작 차량에 있어서 배열 동안 대응하는 장점과 더불어, 상대적으로 작은 전체 면적을 갖는다는 공통 특징을 갖는다.
겹겹이 정렬된 셀 블록(3-6), 결론적으로 서로에 나란한 열 교환 포켓(19)을 갖는 배터리(1)의 특히 콤팩트한 구성의 경우에 있어서, 셀 블록(3-6)의 커넥터(25, 26)는, 상기 라인상에 제공된 커넥터(42, 43)에 의해 공통 연결선(40, 41)을 (도시되지 않은) 순환 펌프와 (도시되지 않은)외부 열 교환기에 연결하기 위해, 배터리(1)의 단부-측 측면의 영역에 겹겹이 동축으로 공간-절약 방식으로 제공될 수 있으며 그리고 커넥터(42, 43)에 나란히 진행하는 공통 연결선(40, 41)에 T-형상의 브랜치(38) 및 90° 엘보우(39)에 의해 연결될 수 있다.
로드 형태로 배터리 셀(7)과 배터 셀(7)의 전력 용량에 해로운 냉각, 예를 들어 겨울 동안 동작은 히팅 바디(44)에 의해 방지될 수 있으며, 히팅 바디(44)는 연결선 중 하나에 고정되며, 바람직하게는 배터리의 열 절연과 조합으로 자동온도조절기 회로(thermostat circuit)에 의해 전기적으로 동작된다.
열 절연을 위해, 박스의 형태의 절연 재료로 수행되는 내부 컨테이너(46)는 외부 컨테이너(45)내로 신축적으로 밀어 넣어지며, 외부 컨테이너(45)는 예를 들어 강철 또는 알루미늄 합금으로 형성되고 배터리(1)의 외부 강도를 보장한다. 내부 컨테이너(46)의 외부 폐쇄를 위해, 둘러싸는 폐쇄 캡(47)은 봉인 방식으로 신축적으로 삽입된다.
내부 컨테이너(46)내로 열 교환 포켓(19), 압력 분배 플레이트(29) 그리고 압력 포켓(28)과 함께 셀 블록(3 내지 6)을, 층층이, 밀어넣은 후, 내부 컨테이너(46)는 절연 재료로 이루어진 폐쇄 캡(47)으로 신축적으로 밀어 넣음으로써 봉인된 방식으로 또한 폐쇄될 수 있다. 이러한 경우에, 냉각 매체를 위한 전기선과 연결선은 도시되지 않는 방식으로 이러한 폐쇄 캡(47)을 통해 안내된다.
콤팩트한 형태의 배터리(1)의 구성을 위해, 그리고 매우 양호한 열 절연에도 불구하고, 예를 들어 단지 5mm의 벽 두께를 갖는 이러한 내부 컨테이너(46)는 특히 높은 효과적인 절연 재료로 생산되며, 이러한 절연 재료는, 예를 들어 실리카(silica)와 같은, 과립형 재료(50)를 둘러싸고, 외벽(48)과 내벽(49) 사이의 진공 패널의 방식으로 진공하에 놓여진다.
도 12에 도시된 바와 같이, 이와 같은 절연 재료는 파괴되지 않고 굽히거나 구부릴 수 없기 때문에, 하나의 조각 단면 v-형상의 벤딩 홈(one piece cross-sectionally v-shaped bending groove)내에 생산될 폐쇄 캡(47)을 위해 시재료(starting material)의 내층(49)에 제공되며, 이에 의해 박스 형태의 폐쇄 캡(47)의 완료 후 벤딩 폴드(51)는 이와 같은 벤딩 홈을 따라서 각각 형성된다.
또한 폐쇄 커버(53)가 이와 같은 절연 재료로 형성되며, 폐쇄 커버(53)는 스크류 볼트(52)에 의해 외부 컨테이너(45)의 단부 사이드 상에 플랜지-장착된다.
셀 블록(3-6)의 내부 지지를 보장하는 압력 포켓(28 및 36)의 압력하에 외부 컨테이너(45)의, 가급적 얇게 만들어진, 벽(54)이 구부러지는 것을 방지하기 위해, 예를 들어 강철 시트 또는 알루미늄 시트의 굴곡지게 단단한 경화층(56)이 압력 포켓(28, 36)에 나란히 그리고 이러한 벽(54)과 열 절연 내부 컨테이너(46)의 벽(55) 사이에 제공된다. 벽(54)의 구부러진 경직성은 자신의 층 두께에 대응하는 프로파일링에 의해 생산되고, 굽이치는 형태이며 플래트닝(flattening)(57)을 갖는다.
이러한 프로파일링에 의해 야기되는 내부 컨테이너(46)의 인접한 벽(55)에 대한 불균일한 프레싱 영향을 방지하기 위해, 예를 들어 플라스틱 또는 알루미늄 합금으로 생산된 압력 분배 플레이트(58)가 상기 프로파일링과 상기 경화층(56) 사이에 밀어 넣어진다.
1: 배터리
2: 하우징
3-6: 셀 블록
7: 로드 셀
8: 갭
9-12: 열
13, 14: 극
15: 접촉 플레이트
16: 접촉 러그
17: 용접 스폿
18: 극으로부터 거리
19: 열 교환 포켓
20: 필름 에지
21, 22: 필름 벽
23, 24: 필름 연장부
25, 26: 커넥터
27: 플로우 다이렉팅 격자
28: 압력 포켓
29: 압력 분배 플레이트
30: 하우징 내벽
31, 32: 지지 프로파일
33, 34: 포켓 연장부
35: 제2 압력 분배 플레이트
36: 압력 포켓
37: 단부 에지
38: T-브랜치
39: 엘보우
40, 41: 연결선
42, 43: 커넥터
44: 히팅 바디
45: 외부 컨테이너
46: 내부 컨테이너
47: 폐쇄 캡
48: 외벽
49: 내벽
50: 과립형 재료
51: 벤딩 폴드
52: 스크류 볼트
53: 폐쇄 커버
54: 외부 컨테이너의 벽
55: 내부 컨테이너의 벽
56: 경화층
57: 플래트닝
59: 압력 분배 플레이트

Claims (21)

  1. 다중 열들로 서로에 인접하여 배열되며, 셀 블록(3-6)을 형성하기 위해 병렬과 직렬로 서로에 전기적으로 연결되며 그리고 열 교환 포켓(19)과 열 전도 접촉인 로드 셀(7)을 포함하는 배터리로서,
    상기 배터리의 폭에 걸쳐서 연장되는 상기 로드 셀(7)의 열의 단부-측 전기 접촉(13, 14)이 공통 접촉 플레이트(15)에 의해 병렬로 서로에 각각 전기적으로 연결되며 상기 공통 접촉 플레이트(15)는 편평한 열 교환 포켓(19)과 열-전도 연결이며, 상기 편평한 열 교환 포켓(19)은 액체가 통과해 흐르며, 그리고 상기 열 교환 포켓(19)은 필름 재료로 형성되고 상기 플레이트에 나란히 연장되며, 상기 열 교환 포켓(19)에 나란히 제공되는 압력 포켓(28)이 존재하며, 상기 압력 포켓(28)은 대응하는 크기이며 압축가능한 매체로 채워지는 것을 특징으로 하는 배터리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환 포켓(19)은 상기 전기적 연결 접촉 플레이트(15) 및 전기 절연 재료로 이루어진 상기 플레이트에 대해 접하는 자신의 표면과 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 필름 재료는 다층으로 형성되고 외층은 전기 절연 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    공통 접촉 플레이트(15)는 서로에 대해 나란히 진행하는 상기 로드 셀(7)의 두 열의 전체 길이에 걸쳐 각각 연장되어, 상기 로드 셀(7)의 양 단부에서 각각 제공된 접촉 플레이트(15)가 병렬과 직렬 둘 다로 서로에 상기 셀을 전기적으로 그리고 기계적으로 연결하도록 하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 로드 셀(7)의 극(13, 14)은 스캐너 용접 기법에 대응하는 방식으로 스폿 레이저 용접에 의해 접촉 플레이트(15)에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  6. 제5항에 있어서,
    다중 용접 스폿(17)이 상기 로드 셀(7)의 상기 극(13, 14)과 상기 접촉 플레이트(15) 간의 상기 연결을 위해 각각 제공되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접촉 플레이트(15)는 판금(sheet metal)으로 천공되고 상기 접촉 플레이트(15)의 천공된 버(burr)가 상기 열 교환 포켓(19)으로부터 떨어져 마주하는 사이드 위에 존재하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 로드 셀(7)은 상기 접촉 플레이트(15)에 의해 상기 로드 셀(7) 사이의 갭(8)과 함께 고정되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    플로우 다이렉팅 격자(flow directing grid)(27)는 상기 열 교환 포켓(19)의 두 필름 벽(21, 22) 사이에 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 배터리.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    압력 분배 플레이트(29, 35)는 상기 압력 포켓(28)과 상기 열 교환 포켓(19) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각각의 접촉 플레이트(15)의 단부 에지(37)에 대하여 접하는 것은 압력 플레이트(35)이며, 상기 압력 플레이트(35)는 단부 에지(37)까지 수직으로 연장되며 압력 포켓(36)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    접촉 플레이트(15)에 대해 접하는 열 교환 포켓(19)은 액체 열 전달 매체가 상기 열 교환 포켓(19)을 통해 흐르도록 하기 위한 커넥터(25, 26)를 가지며, 상기 커넥터(25, 26)는 상기 열 교환 포켓(19)의 평면에 수직으로 향하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    서로에 전기적으로 연결된 상기 로드 셀(7)은 겹겹이 배열된 다중 셀 블록(3-6)으로 그룹이 되고, 상기 열 교환 포켓(19)은 각각의 상기 셀 블록(3-6) 사이와 이러한 그룹핑의 상기 외부 셀 블록(3, 6)의 외측 위에 추가로 제공되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 셀 블록(3-6)의 각각 상기 상호 나란한 열 교환 포켓(19) 위에 제공된 상기 커넥터(25, 26)는 배터리(1)의 단부-측면의 영역에 겹겹이 동축으로 배열되고 T-형상의 브랜치(38) 또는 90° 엘보우(elbow))(39)에 의해 상기 커넥터(25, 26)와 나란히 진행하는 공통 연결 선(40, 41)에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  15. 제14항에 있어서,
    전기(electrical) 히팅 바디(44)가 상기 연결선(40, 41) 중 적어도 하나에 제공되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    서로에 연결된 로드 셀(7)의 셀 블록(3-6)은 보다 큰 하중(load-bearing)의 외부 컨테이너(45)내에 삽입되는 절연 재료로 이루어지는 열 절연 배터리 하우징(2), 내부 컨테이너(46)로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 배터리.
  17. 제16항에 있어서,
    굴곡의 단단한 경화층(56)이 상기 외부 컨테이너(45)와 상기 내부 컨테이너(46)의, 편평한 열 교환 포켓(19)에 나란히 진행하는, 벽(54, 55) 사이에 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 배터리.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 경화 층(56)은 자신의 층 두께에 대응하는 프로파일링(profiling)을 가지며, 압력 분배 플레이트(58)가 상기 프로파일링과 상기 내부 컨테이너(45)의 상기 인접한 벽(55) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 내부 컨테이너(46)의 상기 절연 재료는 외벽(48)과 내벽(49) 간의 진공 패널의 방식으로 진공하에서 과립형 재료(50)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 배터리.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 내부 컨테이너(46)의 폐쇄 벽은 상기 내부 컨테이너에 신축적으로 삽입된 폐쇄 캡(47)의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 외부 컨테이너(45)의 폐쇄 커버(53)는 외벽과 내벽 사이의 진공하에서 과립형 재료를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 배터리.
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