KR102127885B1 - 전기 배터리 조립체 - Google Patents

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KR102127885B1
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battery cells
cells
cylindrical battery
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트레버 알. 밀튼
케빈 엠. 링크
앤써니 에이. 히튼
카일 그레이
로버트 데인 데이비스
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니콜라 코퍼레이션
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Abstract

배터리 하우징, 배터리 어레이 및 하나 이상의 냉각 플레이트들을 포함하는 배터리 조립체가 개시된다. 배터리 하우징은 높이보다 큰 폭 및 길이를 갖는 배터리 컴파트먼트(compartment)를 형성한다. 배터리 어레이는 배터리 컴파트먼트의 높이에 수직인 축으로 배향된 복수의 원통형 배터리 셀들을 포함한다. 복수의 셀들은 배터리 컴파트먼트 내의 복수의 열들로 편성된다. 하나 이상의 냉각 플레이트들은 배터리 셀들의 축에 수직으로 배향되고 복수의 열들의 열 내의 배터리 셀들의 단부에 근접하게 위치된다.

Description

전기 배터리 조립체
본 발명은 일반적으로 배터리, 더욱 구체적으로는, 전적으로 이와 같을 필요는 없지만 유틸리티 지형 차량(utility terrain vehicle) 또는 유틸리티 작업 차량(utility task vehicle)("UTV")과 같은 전기 차량에 사용될 수 있는 전자 배터리에 대한 시스템, 방법 및 디바이스에 관한 것이다.
본 개시의 비한정적이고 비포괄적인 구현이 이하의 도면을 참조하여 설명되며, 동일한 참조 번호는 달리 명시되지 않는 한 다양한 도면 전반에 걸쳐 동일한 부분을 나타낸다. 본 발명의 특징 및 이점은 상세한 설명 및 첨부 도면을 고려하여 명백해질 것이다:
도 1은 본 발명의 교시 및 원리에 따라 제조된 UTV, 사이드-바이-사이드(side-by-side) 자동차의 실시예의 상면도이다.
도 2는 본 발명의 교시 및 원리에 따라 제조된 UTV, 사이드-바이-사이드 자동차의 실시예의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 교시 및 원리에 따라 제조된 UTV, 사이드-바이-사이드 자동차의 UTV의 일 실시예의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 교시 및 원리에 따라 제조된 UTV, 사이드-바이-사이드 자동차의 실시예의 배면도이다.
도 5는 본 발명의 교시 및 원리에 따라 제조된 UTV, 사이드-바이-사이드 자동차의 실시예의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 교시 및 원리에 따라 제조된 UTV, 사이드-바이-사이드 자동차의 실시예의 사시 상면도이다.
도 7은 본 발명의 교시 및 원리에 따라 제조된 UTV, 사이드-바이-사이드 자동차의 실시예의 사시 저면도이다.
도 8은 본 발명의 교시 및 원리에 따라 제조된 UTV, 사이드-바이-사이드 자동차의 스키드 플레이트 및 배터리 어레이 컴파트먼트의 실시예의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 교시 및 원리에 따라 제조된 UTV, 사이드-바이-사이드 자동차의 스키드 플레이트 및 배터리 어레이 컴파트먼트의 측면의 부분 단면도이다.
도 10은 본 발명의 교시 및 원리에 따른 배터리 어레이의 내부 구성 요소의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 교시 및 원리에 따라 설치된 배터리 셀을 갖는 배터리 어레이의 내부 부성 요소의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 교시 및 원리에 따른 배터리 어레이의 내부 구성 요소의 측단면도이다.
도 13은 본 발명의 교시 및 원리에 따른 배터리 어레이의 내부 구성 요소의 다른 측단면도이다.
도 14는 본 발명의 교시 및 원리에 따른 배터리 조립체의 일부의 확대된 측단면도이다.
도 15는 본 발명의 교시 및 원리에 따른 버스 바(bar) 시트의 일부의 확대 평면도이다.
도 16은 본 발명의 교시 및 원리에 따라 준비된 덮개를 갖는 배터리 어레이의 구성 요소의 사시도이다.
도 17은 본 발명의 교시 및 원리에 따른 UTV의 예시적인 구성 요소를 나타내는 개략적인 블록도이다.
도 18은 본 발명의 교시 및 원리에 따라 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 나타내는 블록도이다.
본 발명은 일반적으로 전기 배터리용 시스템, 방법 및 디바이스에 관한 것이다. 일 실시예에서, 전기 배터리는 유틸리티 지형 차량 또는 유틸리티 작업 차량(UTV)과 같은 전기 차량에 사용될 수 있다. UTV는 일반적으로 사용자 및/또는 승객이 의자 또는 좌석의 착석 위치에 타고 유틸리티, 오프-로드 또는 다른 목적으로 사용되는 차량을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 UTV라는 용어는 사이드-바이-사이드, 여가용 오프-하이웨이 차량(ROV), 다목적 오프-하이웨이 유틸리티 차량(MOHUV) 등으로 알려진 차량을 포함하도록 주어진다. UTV는 착석 위치 때문에 4륜차와 같은 전지형 차량(ATV)보다 라이딩에 더 편하다고 간주될 수 있다. UTV는 일반적으로 도로 또는 고속도로 차량보다 작지만 고속도로 차량보다 더 낮은 중량 및/또는 더 낮은 무게 중심을 낮게 유지하면서 ATV보다 종종 더 많은 승객 또는 페이로드 용량을 갖는다.
출원인은 전기 배터리용 시스템, 방법 및 디바이스를 개발하였으며 본 명세서에 개시한다. 일 실시예에서, 배터리 조립체는 배터리 하우징, 배터리 어레이, 및 하나 이상의 냉각 플레이트를 포함한다. 배터리 하우징은 높이보다 큰 폭과 길이를 갖는 배터리 컴파트먼트를 형성한다. 배터리 어레이는 배터리 컴파트먼트의 높이에 수직인 축으로 배향된 복수의 원통형 배터리 셀을 포함한다. 복수의 셀은 배터리 컴파트먼트 내의 복수의 열로 편성된다. 하나 이상의 냉각 플레이트는 배터리 셀의 축에 수직으로 배향되고 복수의 열의 열 내의 배터리 셀의 단부에 근접하게 위치된다.
수평으로 적층된 열과 같이 셀을 위치시키는 것은 용량 및 심지어 중량 분배의 향상된 유연성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀의 적층된 열로, 열의 깊이는 상이한 전압, 용량 또는 필요한 출력 암페어 수에 대해 필요에 따라 변할 수 있다. 더 깊은 스택은 더 높은 전압, 암페어 수 또는 전체 배터리 용량으로 귀결되며, 더 얕은 스택은 더 낮은 중량으로 이어질 수 있다. 열로 편성된 수평 배터리 셀은 (예를 들어, 팬케이크 스타일 배터리에서와 같이) 길이 및 폭보다 훨씬 작은 높이를 갖는 배터리 어레이 폼 팩터에서 특히 유리할 수 있다. 주행 효율과 전반적인 주행 거리는 배터리 용량뿐만 아니라 무게에 기초하기 때문에, 셀의 깊이는 원하는 성능 또는 주행 거리를 얻기 위해 필요에 따라 변할 수 있다. 셀은 열로 배향되기 때문에 다른 수의 배터리로도 무게 분포를 얻을 수 있다. 배터리 셀이 수직으로 배향되면, 전체 배터리 용량보다 적은 배터리 용량이 요구되는 경우, 배터리 컴파트먼트의 일부분을 완전히 비울 필요가 있을 수 있으므로, 무게 분포의 변동으로 이어진다.
그들 사이에 위치된 냉각 플레이트를 갖는 적층된 셀의 열은 보다 효율적인 냉각으로 이어질 수 있다. 예를 들어, 원통형 셀의 단부 부근에(예를 들어, 셀의 축에 수직으로) 위치된 냉각 플레이트는 원통형 셀의 축에 평행한 냉각 플레이트보다 더 효율적으로 배터리로부터 열을 인출할 수 있다. 적어도 일부 경우, 원통형 셀은 단부 부근에 헤드(head)를 생성하고, 또한 단부를 통해 더 효율적으로 열을 방출할 수 있다. 또한, 하나의 냉각 플레이트가 하나 초과의 셀의 열을 냉각시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 열 사이에 위치된 냉각 플레이트가 제1 열의 단부 및 제2 열의 단부로부터 열을 인출할 수 있다. 따라서, 하나의 플레이트가 배터리의 2개 열을 냉각시킴으로써, 공간 절약 및 효율 이외에 향상된 냉각이 달성될 수 있다.
실시예는 또한 보다 안전하고 견고한 셀의 위치 결정을 제공할 수 있다. 배터리 조립체가 UTV 또는 다른 차량에 사용되는 경우, 셀 또는 전기적 접속이 충분히 견고하지 않다면, 진동이 셀 또는 다른 전기 접속을 밀쳐 느슨하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 플레이트와 실질적으로 평행한 버스 바(bus bar)는 셀의 전극에 용접되거나 납땜되는 도전성 금속의 시트를 포함할 수 있다. 도전성 시트 버스 바는 냉각 플레이트와 셀 사이에 위치될 수 있고, 버스 바는 셀을 제 위치에 확고하게 유지하기 위한 구조적 지지를 제공할 수 있다. 버스 바 및 용접/납땜은, 셀의 열이 배터리 컴파트먼트의 전체 높이까지 적층되지 않을 때에도, 셀이 확고하게 유지될 수 있게 할 수 있다. 예를 들어, 셀의 열이 배터리 컴파트먼트의 전체 높이까지 적층되지 않으면, 셀이 버스 바 시트 상의 장소로 용접/납땜되지 않은 경우, 셀이 진동 또는 흔들릴 여지가 있을 수 있다.
일 실시예에서, 배터리 조립체는 프레임 또는 프레임 레일에 대해 횡방향으로 배치되고, UTV에 대해 보다 큰 배터리 및 더 낮은 무게 중심을 허용할 수 있다. 예를 들어, 배터리 조립체는 하나 이상의 프레임 레일 사이에 수평으로 위치될 수 있어, UTV의 승객의 발 아래와 같은 캐빈(cabin) 아래에 위치될 수 있다. 이러한 위치 결정은, 가스 UTV용 프레임이 사용되고 배터리가 트렁크(예를 들어, 페이로드), 승객 또는 엔진 영역에 배치되는 경우 가능할 수 있는 것보다 상당히 낮은 무게 중심으로 이어질 수 있다. 프레임 레일 사이 및/또는 캐빈 아래의 영역은 전력 출력, 성능 및 재충전 사이의 시간을 향상시키기 위해 대형 배터리 어레이용 체적을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 배터리 조립체는 성능을 향상시키기 위해 400 볼트의 출력 전압을 제공한다.
본 발명의 후술하는 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 본 발명이 실시될 수 있는 특정 구현을 예시의 방식으로 나타내는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 구현들이 이용될 수 있고 구조적 변경이 이루어질 수 있음이 이해된다.
본 발명에 따른 원리의 이해를 촉진하기 위해, 도면에 나타낸 실시예에 대해 이하 참조가 이루어질 것이며, 특정 언어가 동일한 것을 설명하기 위해 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 범위의 제한이 이에 의해 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 관련 기술 분야의 본 발명을 소유한 통상의 기술자에게 통상적으로 생각되는, 본 명세서에 나타내어진 진보적인 특징의 임의의 개조 또는 추가적인 수정, 및 본 명세서에 나타낸 바와 같은 본 발명의 원리의 임의의 추가적인 어플리케이션은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려되어야 한다.
본 발명은, 이러한 구성, 프로세스 단계 및 재료가 다소 다양할 수 있으므로, 본 명세서에 개시된 특정 구성, 프로세스 단계 및 재료에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에 채용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위한 목적으로만 사용되었으며, 제한하려는 것은 아님을 이해해야 한다.
본 발명을 설명함에 있어, 아래의 용어가 아래에 제시된 정의에 따라 사용될 것이다.
본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태 "어느(a)", "어떤(an)" 및 "그(the)"는 문맥 상 다르게 명시하지 않는 한, 복수의 참조를 포함한다는 것에 유의해야 한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "포함하는(comprising)", "포괄하는(including)", "함유하는(containing)", "~에 의해 특징화되는(characterized by)" 및 그 문법적 등가물은 추가의 언급되지 않은 요소 또는 방법의 단계를 배제하지 않는 포괄적이거나 개방된 용어이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "~로 구성되는(consisting of)" 및 그 문법적 등가물은 청구 범위에 특정되지 않은 임의의 요소, 단계 또는 재료를 배제한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "~로 본질적으로 구성되는(consisting essentially of)"이라는 문구 및 그 문법적 등가물은 청구 범위의 범위를 특정된 재료 또는 단계 및 청구된 발명의 기본적이고 신규한 특성 또는 특성들에 실질적으로 영향을 주지 않는 것들로 제한한다.
이하 도면을 참조하면, 도 1 내지 도 7은 본 발명의 교시 및 원리에 따른 UTV(100)의 일 실시예를 나타낸다. 도 1은 상면도를 나타낸다. 도 2는 우측/측면도를 나타낸다. 도 3은 저면도를 나타낸다. 도 4는 배면도를 나타낸다. 도 5는 정면도를 나타낸다. 도 6은 사시 상면도를 나타내고, 도 7은 사시 저면도를 나타낸다. 도 1 내지 도 7은 유사하지만 반드시 동일하지는 않은 실시예의 다양한 도면을 나타낸다.
UTV(100)는 프론트 엔드(102), 백 엔드(104), 및 복수의 휠(106)을 포함한다. 전방 기어박스 조립체(108)는 전방 휠(106)을 구동하기 위한 모터 및 기어를 수용하고, 후방 기어 박스 조립체(110)는 후방 휠(106)을 구동하기 위한 모터 및 기어를 수용한다. 지붕 패널(112)은 UTV(100)의 전기 구성 요소에 전력을 공급하거나 재충전하기 위한 태양광 및 에너지로부터 전기를 생성하기 위한 태양광 어레이 또는 태양광 패널을 포함할 수 있다. 전방 서스펜션(114) 및 후방 서스펜션(116)은 차량에 서스펜션 및 댐핑을 제공한다. 전방 및 후방 서스펜션(114, 116)은 이와 달리 콤팩트한 전방 및 후방 기어박스 조립체(108, 110)로 인해 가능할 수 있는 것보다 훨씬 더 클 수 있다.
프레임(120)은 서로에 대해 UTV(100)의 다른 부분을 부착하고 고정할 수 있다. 캐빈 또는 점유 영역 내의 다수의 의자는 지붕 패널(112) 아래 및 캐빈 플로어(124) 위의 하나 이상의 좌석(118)의 운전자 및 하나 이상의 승객을 수용할 수 있다. 차량(100)의 하측 상의 및 캐빈 아래의 스키드 플레이트(122)는 배터리 조립체 또는 캐빈 아래의 다른 구성 요소를 보호할 수 있다. 일 실시예에서, 배터리 조립체(미도시)는 캐빈 플로어(124)와 스키드 플레이트(122) 사이에 위치된다.
도 8은 프레임(120)의 일부분 내에 부착된 배터리 조립체(802)의 사시도를 나타낸다. 배터리 조립체(802)는 큰 길이 및 폭을 갖지만 좁은 높이를 갖는 팬케이크 스타일이다. 프레임(120)의 일부분만이 예시의 단순화를 위해 나타내어진다. 배터리 조립체(802)는 캐빈 플로어(124)로서의 역할을 할 수 있거나, 캐빈 플로어(124) 아래에 위치될 수 있다. 예를 들어, 금속, 고무, 카펫 또는 다른 재료의 층이 캐빈 내의 배터리 조립체(802) 위에 중첩되어 캐빈 플로어(124)를 형성할 수 있다. 배터리 조립체(802)는 지지 브래킷(804)을 사용하여 프레임(120)에 부착된다. 지지 브래킷(804)은 프레임(120) 또는 프레임 레일에 대하여 배터리 조립체(802)를 지지한다. 일 실시예에서, 지지 브래킷(804)은, 배터리 조립체(802)가 프레임 또는 프레임 레일에 실질적으로 수평하거나 또는 후방에 이웃하게 위치되도록 프레임(120)의 레일 사이에서 배터리 조립체(802)를 지지한다.
고무 격리체(806)는 지지 브래킷(804)과 배터리 조립체(802) 사이에 위치되어 프레임(120)과 배터리 조립체(802) 사이의 진동의 전달을 감소시킨다. 다른 실시예는 배터리 조립체와 프레임 사이에 위치된 고무 층 또는 다른 진동 흡수 재료 또는 메커니즘을 포함하여 배터리 조립체(802)로 전달되는 프레임에 존재하는 진동량을 감소시킬 수 있다.
도 9는 프레임 레일(908) 및 배터리 조립체(802)의 일부분의 측단면도를 나타낸다. 배터리 조립체(802)는, 배터리 어레이(미도시)가 배치될 수 있는 배터리 어레이 컴파트먼트(906)를 형성하는 배터리 박스(902) 및 배터리 박스 덮개(904)를 포함한다. 배터리 박스(902) 및 배터리 박스 덮개(904)는 상부 지지 배터리 클램프 브래킷(910), 하부 배터리 지지 클램프 플레이트(912) 및 대응하는 상부 및 하부 장착 볼트(914, 916)를 사용하여 프레임 레일(908)에 고정된다. 상부 및 하부 장착 볼트(914, 916)는 프레임 레일(908) 내에 용접된 스페이서(918)에 나사 구멍을 매칭시키는 나사를 포함한다. 본 발명에 비추어 본 기술 분야의 통상의 기술자는, 복수의 프레임 레일, 볼트 및 브래킷이 배터리 조립체(802)를 다양한 위치에서 프레임에 고정시키는 데 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
고무의 단편 또는 시트를 포함할 수 있는 격리체는 상부 지지 배터리 클램프 브래킷(910), 하부 배터리 지지 클램프 플레이트(912) 및 배터리 조립체(802)(예를 들어, 배터리 박스(902) 및 전지 박스 덮개(904)) 사이에 위치되어 진동을 감쇠시킬 수 있다. 상부 격리체(920)는 배터리 박스 덮개(904)와 상부 지지 배터리 클램프 브래킷(910) 사이에 클램핑되는 것으로 나타내어진다. 하부 격리체(922)는 배터리 박스(902)와 하부 배터리 지지 클램프 플레이트(912) 사이에 클램핑되는 것으로 나타내어진다. 배터리 박스(902)와 프레임 레일(908) 사이에 추가적인 격리체가 수평으로 위치될 수 있다.
스키드 플레이트(924)(예를 들어, 도 3 및 도 7의 스키드 플레이트(122) 참조)가 또한 프레임에 고정된다. 스키드 플레이트(924)는 배터리 박스(902) 아래에 위치되어, UTV(100) 아래로부터의 충격으로부터 배터리 조립체(802)를 보호한다. 예를 들어, 암석 또는 지면은 UTV(100)의 하측에 충돌하여 배터리 박스(902), 내부 배터리 셀 또는 배터리 조립체(802)의 다른 부품에 손상을 줄 위험이 있다. 배터리 조립체(802) 하부에 고정된 스키드 플레이트(924)로 인해 배터리 조립체(802)에 대한 손상이 회피되거나 감소될 수 있다. 일 실시예에서, 스키드 플레이트(924)는 스키드 플레이트(924)와 배터리 박스(902) 사이의 갭(926)으로 고정된다. 갭(926)은, 스키드 플레이트(924)가 배터리 박스(902)와의 임의의 충격이 발생하기 전에 구부러지거나, 신장되거나, 손상을 흡수할 수 있기 때문에, 물체와의 충격이 발생하는 경우 발생할 수 있는 손상을 추가로 제한할 수 있다.
따라서, 배터리 박스(902)는 양측에 격리체를 구비하여 톱(top) 및 바닥으로부터 클램핑된다. 이는 배터리 조립체(802)로부터 프레임 비틀림 모드를 분리할 것이다. 이러한 접근법은, 배터리 팩이 양호하게 고정되고 격리되는 것을 보장할 것이다. 스키드 플레이트(924)는 필요하다면 대체될 수 있다. 제 자리에 있는 스키드 플레이트(924)로 인해, 배터리는 오프 로드 이벤트의 주된 충돌 포인트가 아니다. 일 실시예에서, 배터리 조립체(802)의 격리 및 보호는 배터리 조립체(802)의 배터리 셀 또는 배터리 어레이의 내구성 및 수명에 중요하다. 예를 들어, 진동 또는 충격을 감소시키면 배터리 셀이 손상되거나 배터리 조립체(802) 내의 전기적 접속이 파손되는 기회를 감소시킬 수 있다.
도 10은 배터리 박스(1002)의 내부의 구성 요소의 사시도를 나타낸다. 배터리 박스(1002) 내에는 복수의 냉각 플레이트(1004)가 있다. 냉각 플레이트(1004)는 냉각 플레이트(1004)를 제 위치에 고정하는 단부 플레이트(1006)에 접속된다. 냉각 펌프는 원하는 범위 내의 온도를 유지하기 위해 단부 플레이트(1006) 및/또는 냉각 플레이트(1004)를 통해 냉각제를 펌핑할 수 있다. 냉각 플레이트(1004)는 갭(1008)을 형성하며, 여기서 배터리 셀의 열(명확성을 위해 생략됨)이 적층될 수 있다. 또한, 배터리 셀과 냉각 플레이트 사이에는 버스 바(bus bar) 및 열 층(thermal layer)이 배치될 수 있다. 버스 바는 배터리를 전기적으로 접속하는 도전성 재료의 시트를 포함할 수 있고, 열 층은 배터리 셀 및 버스 바로부터 냉각 플레이트(1004)로 열이 전달될 수 있도록 열 전도성이지만 전기적으로 절연성인 재료를 포함할 수 있다. 도전체(1010)는 버스 바 또는 전기 구성 요소에 접속되도록 제공되어, 배터리 조립체로부터 전력이 인출되거나 이로 입력될 수 있게 할 수 있다.
도 11은 냉각 플레이트(1004) 사이에 위치된 배터리 셀의 열(1102)을 나타낸다. 도시된 실시예에서, 배터리 셀의 14개의 열(1102)은 15개의 냉각 플레이트 사이에 적층된다. (도 11에서 모호한) 버스 바는 배터리 셀에 전기적 접속을 제공하기 위해 배터리 셀의 각 열(1102)의 각각의 측 상에 위치된다. 도 11에 나타낸 바와 같은 구성은 상당한 이점을 제공한다. 예를 들어, 냉각 플레이트(1004)가 배터리 컴파트먼트의 중앙을 통해 위치되어, 배터리 조립체의 단지 에지보다는 배터리 조립체의 내부(예를 들어, 각 열 사이)를 냉각할 수 있다. 따라서 냉각 플레이트는 내부를 냉각시키고 열 축적은 매우 균일하고 쉽게 관리된다.
또한, 수평으로 배향된 배터리 셀의 스택을 포함하는 열(1102)로 인해, 행의 배터리 셀의 수, 및 그에 따른 전체 배터리 조립체가 쉽게 구성 가능하고 수정 가능하다. 예를 들어, 배터리 셀의 수는 배터리의 전체 중량비에 대한 최적의 전기적 저장을 제공하기 위해 필요에 따라 수정될 수 있다. UTV 배터리로서 사용하는 경우, 배터리 조립체에 포함된 셀의 양이 변하기 매우 쉽게 때문에, UTV의 성능이 정확한 필요와 중량으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 포함된 배터리 셀은 특정 UTV에 대해 요구되는 구성, 중량 또는 성능 특성에 따를 수 있다.
도 12는 라인(1104)을 따라 취한 도 11의 배터리 조립체의 측면도이다. 배터리 셀(1202)은 복수의 냉각 플레이트(1004) 사이의 열에 적층된다. 배터리 셀(1202) 및 냉각 플레이트(1004)는 하우징 또는 배터리 박스(1002)의 배터리 컴파트먼트에 위치된다. 배터리 셀(1202)과 냉각 플레이트(1004) 사이에는 버스 바(미도시) 및 열 필러(filler)(미도시)가 위치될 수 있다.
도 13은 라인(1106)을 따라 취한 도 11의 배터리 조립체의 측단면도이다. 단일 열부터의 배터리 셀(1202)이 나타내어져 있다. 배터리 셀(1202)은 근사적으로 냉각 플레이트(1004)의 높이까지 적층된다. 다른 실시예에서, 배터리 셀(1202)은 냉각 플레이트(1004)의 높이보다 낮게 적층되어, 원하는 감소된 배터리 용량 또는 중량을 허용할 수 있다. 배터리 접점(1302)은 배터리 셀(1202)로부터 에너지를 인출하거나 재충전하기 위한 전기 접속을 제공한다.
도 14는 냉각 플레이트(1004) 사이에 위치된 배터리 셀(1202)의 열의 확대도이다. 버스 바(1402)는 배터리 셀(1202)의 옆에 위치된다. 배터리 셀(1202)은 버스 바(1402)에 용접되거나 납땜될 수 있다. (열적으로 전도성이지만, 전기적으로 절연성인) 열 층(1404)이 버스 바(1402)와 냉각 플레이트(1004) 사이에 위치된다. 냉각 플레이트(1004)가 전도성일 수 있기 때문에, 열 층(1404)은 배터리 셀(1202) 또는 버스 바(1402)로부터 냉각 플레이트(1004)로 흐르는 전기 에너지를 유지한다.
도 15는 버스 바 시트(1502) 및 배터리 셀(1506)의 일부의 확대도를 나타낸다. 버스 바 시트(1502)는 배터리 셀(1506)의 전극 또는 단자에 대응하는 배터리 접촉부(1504)를 갖는 구리와 같은 금속 시트를 포함한다. 버스 바 시트(1502)는 배터리 접촉부(1504)를 둘러싸는 시트의 섹션을 스탬핑(stamping)함으로써 생성될 수 있다. 배터리 접촉부(1504)는 버스 바 시트(1502)에 전기적으로 부착된 상태로 유지되지만, 배터리 셀(1506)의 단자 또는 전극에 용접 또는 납땜될 수 있도록 충분히 열적으로 격리된다. 복수의 배터리 접촉부(1504)는 복수의 배터리 셀(1506)에 단일의 버스 바 시트(1502)가 접촉 및/또는 용접될 수 있도록 2차원적으로 배치된다.
배터리 셀(1506)에 전기 접촉 및 접속을 제공하는 것 이외에도, 버스 바 시트(1502)는 또한 배터리 조립체의 진동 또는 밀침 존재 하에서도 배터리 셀(1506)을 제자리에 유지하기 위한 구조적 지지를 제공한다. 예를 들어, 각각의 용접/납땜된 절개부는 버스 바 시트(1502)에 의해 지지되어, 배터리 셀(1506)의 이동을 제한하는 (도 15의 관점에서) 횡방향 지지체를 제공한다. 버스 바 시트(1502)는 또한 배터리 셀(1506)의 균일하고 효율적인 냉각을 제공한다.
버스 바 시트(1502)는 또한 최소한의 배선 또는 상호 접속으로 배터리 셀(1506)에 고품질의 전기 접점을 제공한다. 예를 들어, 단일 버스 바 시트(1502)가 다수의 배터리 셀(1506)에 접속하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 단일 버스 바 시트(1502)는 70개 이상의 배터리 셀(1506)에 접속될 수 있다. 일부 실시예는 버스 바 시트(1502)는 백 개, 수백 개 또는 그 이상의 배터리 셀에 접속하는 버스 바 시트(1502)를 포함할 수 있다. 또한, 버스 바 시트(1502)는 각 측 상의 복수의 양 또는 음의 단자를 접속시키기 위하여 배터리 셀(1506)의 양측 상에 위치될 수 있다. 형성될 수 있는 다수의 전기적 접속으로 인해, 배선 및 관련 노동력 및 시간의 감소가 달성될 수 있다. 또한, 버스 바 시트(1502)는 냉각시키기 위해 배터리로부터 열을 인출하는 것을 양호하게 수행한다. 예를 들어, 버스 바 시트(1502)는 배터리 셀(1506)로부터 열을 인출할 수 있고, 냉각 플레이트는 효율적이고 제어된 가열을 위해 버스 바 시트(1502)로부터 열을 인출할 수 있다.
도 16은 각 열 상의 제 위치에 이씨는 열 커버(1602) 및 배터리 관리 유닛(1604)을 갖는 도면을 나타낸다. 열 커버(1602)는 배터리 셀의 각 열 위에 설치될 수 있으며, 배터리 관리 유닛(1604)은 대응하는 열의 배터리 셀의 방전, 재충전 및/또는 건강을 위해 배터리 관리를 수행할 수 있다. 배터리 박스 덮개(1606)(투명)는 배터리 컴파트먼트를 밀봉하거나 둘러싸기 위해 배터리 박스의 톱(top) 상에 위치될 수 있다. 하나 이상의 전기 커넥터(1607)가, UTV 모터, 제어 패널 등과 같은 부하에 전력이 제공될 수 있도록, 배터리 박스 덮개(1606)를 통해 노출될 수 있다. 서비스 접속 해제부(1608)는 배터리에서와 같은 회로에서 브레이크를 제공하도록 제공될 수 있다.
도 17은 UTV(1700)의 예시적인 구성 요소를 나타내는 개략 블록도이다. UTV(1700)는 배터리 조립체(1702), 액세서리(1704), 액세서리 배터리(1706), 태양광 어레이(1708) 및 제어 유닛(1710)을 포함한다. 구성 요소(1702-1710)는 단지 예시의 방식으로 주어지며, 모든 실시예에 모두가 포함되는 것은 아니다.
배터리 조립체(1702)는 차량의 하나 이상의 모터를 구동하기 위한 전기를 저장/공급하기 위한 배터리 어레이를 포함한다. 예를 들어, 배터리 조립체(1702)는 배터리 조립체(802) 또는 도 1 내지 도 16과 관련하여 개시되고 설명된 다른 배터리 피쳐 또는 구성 요소를 포함할 수 있다.
액세서리(1704)는 UTV(1700)의 구동, 동작 또는 사용 중에 지원하는 전자 디바이스 또는 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액세서리(1704)는 기구 패널, 윈치(winch), 외부 라이트, 캐빈 라이트, 액세서리 전력 출구, 디스플레이 스크린, 카메라, 무선 음성 또는 데이터 통신을 위한 무선 송수신기 등을 포함할 수 있다.
액세서리 배터리(1706)는 액세서리(1704)에 전력을 공급하기 위해 납산 또는 다른 배터리와 같은 12볼트 배터리를 포함할 수 있다. 액세서리 배터리(1706)는 배터리 조립체(1702)의 배터리 셀로부터의 전력 사용을 제한하기 위해 액세서리에 전력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 배터리 조립체(1702)는 모터 또는 구동 트레인 용으로 사용될 수 있으며, 액세서리 배터리(1706)는 액세서리(1704) 용으로 사용된다.
태양광 어레이(1708)는 액세서리(1704)에 전력을 공급하기 위해 전기를 생성하고, 액세서리 배터리(1706)를 재충전하고, 및/또는 배터리 조립체(1702)의 셀을 재충전하기 위한 하나 이상의 태양광 패널을 포함한다. 태양광 어레이(1708)는 UTV(1700)의 캐빈 영역 위와 같은 UTV(1700)의 지붕 상에 장착된 태양광 패널을 포함할 수 있다. 태양광 어레이는 액세서리에 전력을 공급하거나 배터리를 재충전하기 위해 지붕 상에 2개의 300와트 태양광 패널을 포함할 수 있다.
제어 유닛(1710)은 UTV(1700)의 동작을 제어하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제어 유닛(1710)은 차량을 구동하기 위한 구동 트레인 및 모터를 제어한다. 제어 유닛(1710)은 가속 페달, 브레이크 페달, 스티어링 휠, 구동 트레인 센서 등으로부터 (현재 휠/모터 속도 등과 같은) 입력을 수신하는 유선 구동 시스템을 포함할 수 있다. 제어 유닛(1710)은, 입력에 기초하여 UTV(1700)의 사용자의 입력 및/또는 현재 조건과 매칭하도록 차량의 이동 또는 구동을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 유닛(1710)은 회전, 타이어 마모 등을 개선하기 위해 "토크 벡터링(torque vectoring)"을 제공하기 위해 각 모터/휠의 독립적이고 동적인 제어를 제공한다.
제어 유닛(1710)은 또한 배터리 조립체(1702) 및/또는 액세서리 배터리(1706)에 대한 전력 관리를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(1710)은 배터리 조립체(1702)의 전력 레벨에 기초하여 상이한 피쳐를 오프시키거나 불능화할 수 있다. 충전 레벨이 낮으면, 제어 유닛(1710)은 잔영 배터리 전력을 가장 효율적으로 사용하기 위해 특정 액세서리를 불능화하거나 구동 특성을 수정할 수 있다.
일 실시예에서, 제어 유닛(1710)은 무선 송수신기를 통해 공중을 통해 업데이트를 수신할 수 있다. 또한, 제어 유닛(1710)은 현재 운전자의 키(key), RFID 태그 등에 기초하여 구동 프로파일을 시행할 수 있다.
일 실시예에서, UTV는 100% 전기적으로 전력이 공급된다. UTV는 4명의 승객의 사이드 바이 사이드 좌석을 포함한다. UTV는 약 200 내지 약 620 총 마력까지 또는 그 초과, 480 ft.lbs 토크까지 또는 그 초과, 모든 4개의 휠에 대한 서스펜션 주행의 20 인치까지 또는 그 초과, 및 충전 당 적어도 100 내지 150 마일의 범위를 제공할 수 있는 전기 모터로 약 50 킬로-와트 시간(kWhr) 내지 약 110 kWhr 범위에 있을 수 있는 배터리 팩을 포함할 수 있다. 구성 요소는 잠수할 수 있는 능력을 갖는 기밀성이다. UTV는 약 50 마력 내지 약 155 마력을 갖는 각각의 휠(4x4)용 단일 전기 모터를 포함할 수 있어, 모터는 약 3 초 내지 약 8 초 사이의 0 내지 60 가속 시간을 생성할 수 있다. 대부분의 UTV 구성 요소는 프레임 레일 또는 그 아래에 배치되어, 무게 중심을 낮추고 대부분의 다른 UTV를 초과하는 롤-방지(anti-roll) 기능을 향상시킨다. 낮은 무게 중심은 가솔린 엔진, 클러치 및 배기 장치를 제거하고 배터리 조립체를 설계함으로써 달성되었다. 가솔린 구동 트레인 제거의 이점은: 향상된 서스펜션 주행, 더욱 양호한 핸들링, 온실 가스 배출의 감소, 더 조용한 주행, 고장날 벨트 또는 클러치가 없다는 것을 포함한다.
UTV의 전기 모터는 액체-냉각된 400-볼트, 50kWh 리튬-이온 배터리 팩(4,000개 초과의 리튬 셀)에 의해 전력이 공급될 수 있다. 4개의 독립적인 전기 모터는 제동 에너지를 흡수하여 이를 배터리로 다시 전달하여 범위와 안전성을 높이면서 제동 거리를 (일부 추정에서 절반으로) 줄인다. UTV는 110V 출구, J1772 표준 전기 차량 고속 충전기, 또는 급속 충전용 맞춤형 400V 맞춤형 발전기 중 어느 하나로 충전될 수 있다. UTV는 지붕에 2개의 300 와트의 태양광 패널을 포함하여, 360-암페어 시간의 12-볼트 리튬 액세서리 배터리 뱅크를 톱핑 오프(topping off)되게 유지하고, 12-볼트 구성 요소를 구동하기 위해 더 큰 400-볼트 팩으로부터 에너지를 인출할 필요성을 감소시킨다. 대형 12-볼트 뱅크는 전방 및 후방 LED 라이트 바, 플러드(flood) 라이트, 주변 라이트, 듀얼 3,500 lb 윈치, 터치 스크린 디스플레이 및 110-볼트 및 12-볼트 전압 출구에 전력을 공급한다.
도 18은 예시적인 컴퓨팅 디바이스(1800)를 도시하는 블록도이다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스(1800)는 도 17의 제어 유닛(1710)과 같은, 본 명세서에서 논의된 시스템 및 구성 요소 중 하나 이상을 구현하는 데 사용된다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1800)는 본 명세서에 설명된 시스템 및 구성 요소 중 임의의 것과 상호 작용할 수 있다. 따라서, 컴퓨팅 디바이스(1800)는 본 명세서에서 논의된 것과 같은 다양한 절차 및 작업을 수행하는 데 사용될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(1800)는 서버, 클라이언트 또는 임의의 다른 컴퓨팅 엔티티로서 기능할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(1800)는 데스크톱 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 태블릿 등과 같은 광범위하게 다양한 컴퓨팅 디바이스 중 임의의 것일 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(1800)는 하나 이상의 프로세서(들)(1802), 하나 이상의 메모리 디바이스(들)(1804), 하나 이상의 인터페이스(들)(1806), 하나 이상의 대용량 저장 디바이스(들)(1808) 및 하나 이상의 입력/출력(I/O) 디바이스(들)(1810)를 포함하며, 이들 모두는 버스(1812)에 커플링된다. 프로세서(들)(1802)는 메모리 디바이스(들)(1804) 및/또는 대용량 저장 디바이스(들)(1808)에 저장된 명령을 실행하는 하나 이상의 프로세서 또는 제어기를 포함한다. 프로세서(들)(1802)는 또한 캐시 메모리와 같은 다양한 유형의 컴퓨터-판독 가능 매체를 포함할 수 있다.
메모리 디바이스(들)(1804)는 휘발성 메모리(예를 들어, 랜덤 액세스 메모리(RAM)) 및/또는 비휘발성 메모리(예를 들어, 판독-전용 메모리(ROM))와 같은 다양한 컴퓨터-판독 가능 매체를 포함한다. 메모리 디바이스(들)(1804)는 또한 플래시 메모리와 같은 재기입 가능한 ROM을 포함할 수 있다.
대용량 저장 디바이스(들)(1808)는 자기 테이프, 자기 디스크, 광 디스크, 솔리드 스테이트 메모리(예를 들어, 플래시 메모리) 등과 같은 다양한 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 다양한 컴퓨터 판독 가능 매체로부터 판독 및/또는 기입을 가능하게 하기 위해 대용량 저장 디바이스(들)(1808)에 다양한 드라이브가 또한 포함될 수 있다. 대용량 저장 디바이스(들)(1808)는 제거 가능한 매체 및/또는 제거-불가능한 매체를 포함한다.
I/O 디바이스(들)(1810)는 데이터 및/또는 다른 정보가 컴퓨팅 디바이스(1800)에 입력되거나 이로부터 검색될 수 있게 하는 다양한 디바이스를 포함한다. 예시적인 I/O 디바이스(들)(1810)는 커서 제어 디바이스, 키보드, 키패드, 마이크로폰, 모니터 또는 다른 디스플레이 디바이스, 스피커, 프린터, 네트워크 인터페이스 카드, 모뎀, 렌즈, CCD 또는 다른 이미지 캡쳐 장치 등을 포함한다.
인터페이스(들)(1806)는, 컴퓨팅 디바이스(1800)가 다른 시스템, 디바이스 또는 컴퓨팅 환경과 상호 작용할 수 있게 하는 다양한 인터페이스를 포함한다. 예시적인 인터페이스(들)(1806)는 근거리 네트워크(LAN), 광역 네트워크(WAN), 무선 네트워크 및 인터넷과 같은 임의의 수의 상이한 네트워크 인터페이스를 포함한다.
버스(1812)는 프로세서(들)(1802), 메모리 디바이스(들)(1804), 인터페이스(들)(1806), 대용량 저장 디바이스(들)(1808) 및 I/O 디바이스(들)(1810)가 서로 통신할 수 있게 할 뿐만 아니라, 버스(1812)에 커플링된 다른 디바이스 또는 구성 요소와도 통신할 수 있게 한다. 버스(1812)는 시스템 버스, PCI 버스, IEEE 1394 버스, USB 버스 등과 같은 몇몇 유형의 버스 구조 중 하나 이상을 나타낸다.
설명을 위해, 프로그램 및 다른 실행 가능한 프로그램 구성 요소가 개별적인 블록으로 본 명세서에 나타내어져 있지만, 이러한 프로그램 및 구성 요소는 컴퓨팅 장치(1800)의 상이한 저장 구성 요소에서 다양한 시간에 상주할 수 있고 프로세서(들)(1802)에 의해 실행된다는 것이 이해된다. 대안적으로, 본 명세서에 설명된 시스템 및 절차는 하드웨어, 또는 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 하나 이상의 시스템 및 절차를 수행하기 위해 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC)가 프로그램될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "모듈" 또는 "구성 요소"라는 용어는 요청 동작의 전체 또는 부분을 수행할 목적으로 하드웨어에 의해, 또는 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어의 조합에 의하는 것과 같이 프로세스를 수행하기 위한 구현 장치를 전달하는 것으로 의도된다.
예들
예 1은 하우징, 배터리 어레이 및 하나 이상의 냉각 플레이트들을 포함하는 배터리 조립체이다. 배터리 하우징은 높이보다 큰 폭 및 길이를 갖는 배터리 컴파트먼트(compartment)를 형성한다. 배터리 어레이는 배터리 컴파트먼트의 높이에 수직인 축으로 배향된 복수의 원통형 배터리 셀들을 포함한다. 복수의 셀들은 배터리 컴파트먼트 내의 복수의 열(row)들로 편성된다. 하나 이상의 냉각 플레이트들이 배터리 셀들의 축에 수직으로 배향되고 복수의 열들의 열 내의 배터리 셀들의 단부에 근접하게 위치된다.
예 2에서, 예 1에서의 하나 이상의 냉각 플레이트들은 복수의 열들의 제1 열의 배터리 셀들과 복수의 열들의 제2 열의 배터리 셀들 사이에 위치된 적어도 하나의 냉각 플레이트를 포함한다. 냉각 플레이트들은 제1 열 및 제2 열 내의 배터리 셀들로부터 열을 인출한다.
예 3에서, 예 1-2 중 임의의 예에서의 배터리 셀들은 각 단부에 전극을 포함한다. 배터리 조립체는 전극과 근위 냉각 플레이트 사이에 위치된 전기 절연체를 더 포함하며, 전기 절연체는 열 전도체를 포함한다.
예 4에서, 예 1-4 중 임의의 예에서의 배터리 조립체는 복수의 배터리 셀들을 전기적으로 접속하는 버스 바(bus bar)를 더 포함한다. 버스 바는 배터리 셀의 전극에 각각 대응하는 복수의 절개부들을 갖는 도전성 시트를 포함한다. 절개부들의 주변의 적어도 일부는 도전성 시트에 접속된다.
예 5에서, 예 4의 버스 바는 냉각 플레이트들에 실질적으로 평행하고, 냉각 플레이트들과 배터리 셀들의 전극들 사이에 위치된다.
예 6에서, 예 4-5 중 임의의 예에서의 특정 절개부는 대응 배터리 셀의 전극에 용접 또는 납땜된다.
예 7에서, 예 1-6 중 임의의 예에서의 배터리 셀들의 복수의 열들의 열은 하나의 배터리 셀의 길이에 대응하는 폭과 적층된 배터리 셀들의 높이에 대응하는 높이를 포함한다.
예 8에서, 예 1-7 중 임의의 예에서의 배터리 조립체는 냉각제 펌프 및 물 및 냉매 중 하나 이상을 포함하는 유체 냉각제를 더 포함한다. 냉각제 펌프는 배터리 조립체의 온도를 규정된 온도 범위 내에 유지하기 위해 냉각 플레이트들을 통해 유체 냉각제를 펌핑한다.
예 9는 배터리 조립체를 포함하는 UTV이다. 배터리 조립체는 배터리 하우징, 배터리 어레이 및 하나 이상의 냉각 플레이트들을 포함한다. 배터리 하우징은 높이보다 큰 폭 및 길이를 갖는 배터리 컴파트먼트를 형성한다. 배터리 어레이는 배터리 컴파트먼트의 높이에 수직인 축으로 배향된 복수의 원통형 배터리 셀들을 포함한다. 복수의 셀들은 배터리 컴파트먼트 내의 복수의 열들로 편성된다. 하나 이상의 냉각 플레이트들은 배터리 셀들의 축에 수직으로 배향되고, 복수의 열들의 열 내의 배터리 셀들의 단부에 근접하게 위치된다.
예 10에서, 예 9에서의 하나 이상의 냉각 플레이트들은 복수의 열들의 제1 열의 배터리 셀들과 복수의 열들의 제2 열의 배터리 셀들 사이에 위치된 적어도 하나의 냉각 플레이트를 포함한다. 냉각 플레이트들은 제1 열 및 제2 열 내의 배터리 셀들로부터 열을 인출한다.
예 11에서, 배터리 9-10 중 임의의 예에서의 배터리 셀들은 각 단부에 전극을 포함한다. 배터리 조립체는 전극과 근위 냉각 플레이트 사이에 위치된 전기 절연체를 더 포함하며, 전기 절연체는 열 전도체를 포함한다.
예 12에서, 예 9-11 중 임의의 예에서의 배터리 조립체는 복수의 배터리 셀들을 전기적으로 접속하는 버스 바를 더 포함한다. 버스 바는 배터리 셀의 전극에 각각 대응하는 복수의 절개부들을 갖는 도전성 시트를 포함한다. 절개부들의 주변의 적어도 일부는 도전성 시트에 접속된다.
예 13에서, 예 12에서의 버스 바는 냉각 플레이트들에 실질적으로 평행하고, 냉각 플레이트들과 배터리 셀들의 전극들 사이에 위치된다.
예 14에서, 예 12-13 중 임의의 예에서의 특정 절개부는 대응 배터리 셀의 전극에 용접 또는 납땜된다.
예 15에서, 예 9-14 중 임의의 예에서의 배터리 셀들의 복수의 열들의 열은 하나의 배터리 셀의 길이에 대응하는 폭과 적층된 배터리 셀들의 높이에 대응하는 높이를 포함한다.
예 16에서, 예 9-15 중 임의의 예에서의 배터리 조립체는 냉각제 펌프 및 물 및 냉매 중 하나 이상을 포함하는 유체 냉각제를 더 포함한다. 냉각제 펌프는 배터리 조립체의 온도를 규정된 온도 범위 내에 유지하기 위해 냉각 플레이트들을 통해 유체 냉각제를 펌핑한다.
예 17에서, 예 9-16 중 임의의 예에서의 배터리 하우징은 배터리 박스 및 덮개를 포함한다. 배터리 조립체는 UTV의 캐빈의 플로어(floor)에 대한 지지체를 제공하거나, 그 아래에 위치된다.
예 18은 예 1-17 중 임의의 예에서의 시스템 또는 장치를 구현하기 위한 수단을 포함하는 장치이다.
예 19는 배터리 하우징, 배터리 어레이, 버스 바 및 하나 이상의 냉각 플레이트들을 포함하는 배터리 조립체이다. 배터리 하우징은 배터리 컴파트먼트를 형성하는 배터리 박스 및 배터리 덮개를 포함한다. 배터리 어레이는 배터리 컴파트먼트 내에 위치된 복수의 원통형 배터리 셀들을 포함한다. 버스 바는 복수의 전지 셀들을 전기적으로 접속시키고, 배터리 셀의 전극에 각각 대응하는 복수의 절개부들을 갖는 도전성 시트를 포함한다. 하나 이상의 냉각 플레이트들은 하나 이상의 원통형 셀들의 단부에 위치된다.
예 20에서, 예 18에서의 배터리 조립체는 제1 표면에서의 전기 출력을 위한 하나 이상의 접점들을 갖는 각각의 배터리 셀들을 더 포함하고, 냉각 플레이트는 제1 표면과 실질적으로 평행하다.
예 21에서, 예 19-20 중 임의의 예에서의 배터리 조립체는 특정 절개부를 더 포함하고, 특정 절개부는 대응 배터리 셀의 전극에 용접된다.
예 22에서, 예 19-21 중 임의의 예에서의 배터리 조립체는 냉각제 펌프 및 물 및 냉매 중 하나 이상을 포함하는 유체 냉각제를 더 포함하고, 냉각제 펌프는 배터리 조립체의 온도를 규정된 온도 범위 내에 유지하기 위해 냉각 플레이트들을 통해 유체 냉각제를 펌핑한다.
예 23에서, 예 19-22 중 임의의 예에서의 배터리 조립체는 높이보다 큰 폭 및 길이를 갖는 배터리 하우징을 더 포함하고, 복수의 원통형 배터리 셀들은 배터리 컴파트먼트의 높이에 수직인 축으로 배향되고, 복수의 셀들은 배터리 컴파트먼트 내의 복수의 열들로 편성되고, 하나 이상의 냉각 플레이트들은 배터리 셀들의 축에 수직으로 배향되고, 복수의 열들의 열 내의 배터리 셀들의 단부에 근접하게 위치된다.
본 명세서에 개시된 시스템, 디바이스 및 방법의 구현은 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 예를 들어 하나 이상의 프로세서 및 시스템 메모리와 같은 컴퓨터 하드웨어를 포함하는 특수 목적 또는 범용 컴퓨터를 포함하거나 이를 이용할 수 있다. 본 발명의 범위 내의 구현은 또한 컴퓨터-실행 가능 명령 및/또는 데이터 구조를 운반하거나 저장하기 위한 물리적 및 다른 컴퓨터-판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터-판독 가능 매체는 범용 또는 특수 목적 컴퓨터 시스템에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 컴퓨터-실행 가능 명령을 저장하는 컴퓨터-판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체(디바이스)이다. 컴퓨터-실행 가능 명령을 전송하는 컴퓨터-판독 가능 매체는 전송 매체이다. 따라서, 제한이 아닌 예시의 방식으로, 본 발명의 구현은 컴퓨터 저장 매체(디바이스) 및 전송 매체인 적어도 2개의 명확하게 상이한 종류의 컴퓨터-판독 가능 매체를 포함할 수 있다.
컴퓨터 저장 매체(디바이스)는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM, 솔리드 스테이트 디바이스("SSD")(예를 들어, RAM에 기초함), 플래시 메모리, 상-변화 메모리("PCM"), 다른 유형의 메모리, 다른 광 디스크 저장 장치, 자기 디스크 저장 장치 또는 다른 자기 저장 장치, 또는 컴퓨터-실행 가능 명령 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드 수단을 저장하는데 사용될 수 있고 범용 또는 특수 목적 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함한다.
본 명세서에 개시된 디바이스, 시스템 및 방법의 구현은 컴퓨터 네트워크를 통해 통신할 수 있다. "네트워크"는 컴퓨터 시스템 및/또는 모듈 및/또는 다른 전자 디바이스 간의 전자 데이터의 전송을 가능하게 하는 하나 이상의 데이터 링크로서 정의된다. 정보가 네트워크 또는 다른 통신 접속(유선, 무선 또는 유선 또는 무선의 조합 중 어느 하나)을 통해 컴퓨터로 전송되거나 제공되면, 컴퓨터는 전송 매체로서 그 접속을 적절하게 본다. 전송 매체는 컴퓨터-실행 가능 명령 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드 수단을 운반하는데 사용될 수 있고, 범용 또는 특수 목적 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 네트워크 및/또는 데이터 링크를 포함할 수 있다. 상술한 것의 조합이 또한 컴퓨터-판독 가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.
컴퓨터-실행 가능 명령은 예를 들어, 프로세서에서 실행될 때, 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터 또는 특수 목적 프로세싱 디바이스로 하여금 특정 기능 또는 기능의 그룹을 수행하게 하는 명령 및 데이터를 포함한다. 컴퓨터 실행 가능 명령은 예를 들어, 바이너리, 어셈블리 언어와 같은 중간 포맷 명령, 또는 심지어 소스 코드일 수 있다. 본 청구물이 구조적 특징들 및/또는 방법론적 동작들에 특정한 언어로 설명되었지만, 첨부된 청구항들에 규정된 청구물이 설명된 특징들 또는 상술한 동작들에 반드시 제한되는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 오히려, 설명된 특징 및 동작은 청구항을 구현하는 예시적인 형태로서 개시된다.
본 기술 분야의 통상의 기술자는, 본 발명이 인-대시(in-dash) 차량 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 메시지 프로세서, 휴대용 디바이스, 멀티-프로세서 시스템, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램가능한 가전 기기, 네트워크 PC, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 모바일 전화, PDA, 태블릿, 호출기, 라우터, 스위치, 다양한 저장 디바이스 등을 포함하는 다수의 유형의 컴퓨터 시스템 구성을 갖는 네트워크 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명은 또한 네트워크를 통해 (유선 데이터 링크, 무선 데이터 링크 또는 유선 및 무선 데이터 링크의 조합에 의해) 링크되는 로컬 및 원격 컴퓨터 시스템 모두가 작업을 수행하는 분산형 시스템 환경에서 개시될 수 있다. 분산형 시스템 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 디바이스 모두에 위치될 수 있다.
또한, 적절하다면, 본 명세서에 설명된 기능은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 디지털 구성 요소 또는 아날로그 구성 요소 중 하나 이상에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 시스템 및 절차를 수행하기 위해 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC)가 프로그램될 수 있다. 특정 용어는 특정 시스템 구성 요소를 나타내기 위해 설명 및 청구항 전반에 걸쳐 사용된다. 본 기술 분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 구성 요소는 상이한 명칭으로 지칭될 수 있다. 이 문서는 명칭은 다르지만 기능이 다르지 않는 구성 요소 간에 구별하려고 의도되지 않는다.
상술한 센서의 실시예는 그 기능의 적어도 일부를 수행하기 위해 컴퓨터 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있음에 유의해야한다. 예를 들어, 센서는 하나 이상의 프로세서에서 실행되도록 구성된 컴퓨터 코드를 포함할 수 있으며, 컴퓨터 코드에 의해 제어되는 하드웨어 로직/전기 회로를 포함할 수 있다. 이러한 예시적인 디바이스는 본 명세서에서 예시의 목적으로 제공되며, 제한하려는 의도된 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 관련 기술 분야(들)의 통상의 기술자에게 공지된 바와 같이, 추가적인 유형의 디바이스에서 구현될 수 있다.
본 발명의 적어도 일부 실시예는 임의의 컴퓨터 사용 가능한 매체 상에 저장된 (예를 들어, 소프트웨어의 형태인) 이러한 로직을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다. 이러한 소프트웨어는, 하나 이상의 데이터 프로세싱 디바이스에서 실행될 때, 디바이스로 하여금 본 명세서에 설명된 대로 동작하게 한다.
본 발명의 다양한 실시예가 상술되었지만, 이는 단지 예시의 방식으로 제시된 것이며 제한적인 것이 아님을 이해해야 한다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고도 형태 및 상세 사항에서의 다양한 변화가 이루어질 수 있음을 명백히 알 것이다. 따라서, 본 발명의 폭 및 범위는 상술한 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안되며, 이하의 청구항 및 그 등가물에 따라서만 규정되어야 한다. 상술한 설명은 예시 및 설명을 위해 제시되었다. 이는 포괄적이거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 공개를 제한하기 위한 것이 아니다. 상술한 교시에 비추어 다수의 수정 및 변형이 가능하다. 또한, 상술한 대안적인 구현 중 임의의 것 또는 모든 것이 본 발명의 추가적인 혼성 구현을 형성하기 위해 요구되는 임의의 조합으로 사용될 수 있음에 유의해야 한다.
또한, 본 발명의 특정 구현이 설명되고 예시되었지만, 본 발명은 이와 같이 설명되고 예시된 부분의 특정 형태 또는 구성에 제한되지 않는다. 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 청구항, 여기에서 그리고 다른 출원에서 제출된 추가 청구항, 및 그 등가물에 의해 규정되어야 한다.
상술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 이는 포괄적이거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하려고 의도된 것이 아니다. 상술한 교시에 비추어 다수의 수정 및 변형이 가능하다. 또한, 상술한 대안적인 구현 중 임의의 것 또는 모든 것이 본 발명의 추가적인 혼성 구현을 형성하기 위해 요구되는 임의의 조합으로 사용될 수 있음에 유의해야 한다.
도면에 도시되고 본 명세서에 설명된 실시예는 예시적인 것이며, 개별 구성 요소의 크기 및 상대 비율의 임의의 변화가 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 의도되었음에 유의해야 한다.
또한, 본 발명의 특정 구현이 설명되고 예시되었지만, 본 발명은 이와 같이 설명되고 예시된 부분의 특정 형태 또는 구성에 제한되지 않는다. 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 청구항, 여기에 그리고 다른 출원에서 제출된 임의의 장래의 청구항 및 그 등가물에 의해 규정되어야 한다.

Claims (22)

  1. 배터리 조립체로서,
    높이보다 큰 폭 및 길이를 갖는 배터리 컴파트먼트(compartment)를 형성하는 배터리 하우징;
    상기 배터리 컴파트먼트의 높이에 수직인 축으로 배향되며 서로 평행한 제1 열의 원통형 배터리 셀들, 제2 열의 원통형 배터리 셀들 및 제3 열의 원통형 배터리 셀들을 포함하는 배터리 어레이;
    상기 배터리 셀들의 축에 수직으로 배향되고 상기 제1 열의 원통형 배터리 셀들과 상기 제2 열의 원통형 배터리 셀들의 사이에 위치되는 제1 냉각 플레이트;
    상기 축에 수직으로 배향되고 상기 제2 열의 원통형 배터리 셀들과 상기 제3 열의 원통형 배터리 셀들의 사이에 위치되는 제2 냉각 플레이트, 상기 제1 및 제2 냉각 플레이트들은 단부 플레이트에 유체적으로 결합되고, 냉각제는 상기 단부 플레이트를 통해 상기 제1 및 제2 냉각 플레이트들을 통해 전해지고;
    상기 제1 열의 원통형 배터리 셀들과 상기 제1 냉각 플레이트 사이에 위치되고, 상기 제1 열의 원통형 배터리 셀들의 셀들 각각의 전극들을 전기적으로 연결하는 제1 도전성 플레이트, 상기 제1 도전성 플레이트는 상기 제1 열의 원통형 배터리 셀들의 셀들 각각의 전극들에 각각 대응하는 복수의 절개부들을 포함하고, 특정 절개부는 상기 제1 열의 원통형 배터리 셀들의 셀들 각각의 전극에 전기적으로 연결되고; 및
    상기 제1 열의 원통형 배터리 셀들의 셀들 각각의 전극과 상기 제1 냉각 플레이트 사이에서, 상기 제1 도전성 플레이트에 인접하여 위치한 전기적으로 절연된 열 층을 포함하는, 배터리 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 냉각 플레이트들은 상기 제1 열 및 상기 제2 열 내의 배터리 셀들로부터 열을 인출하는, 배터리 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 열들의 열은 하나의 배터리 셀의 길이에 대응하는 폭과 적층된 배터리 셀들의 높이에 대응하는 높이를 포함하는, 배터리 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    냉각제 펌프 및 물 및 냉매 중 하나 이상을 포함하는 유체 냉각제를 더 포함하고, 상기 냉각제 펌프는 상기 배터리 조립체의 온도를 규정된 온도 범위 내에 유지하기 위해 상기 단부 플레이트 및 상기 제1 및 제2 냉각 플레이트들을 통해 상기 유체 냉각제를 펌핑하는, 배터리 조립체.
  5. 전기 유틸리티 작업 차량(UTV: utility task vehicle)으로서,
    배터리 조립체를 포함하고, 상기 배터리 조립체는,
    높이보다 큰 폭 및 길이를 갖는 배터리 컴파트먼트를 형성하는 배터리 하우징;
    상기 배터리 컴파트먼트의 높이에 수직인 축으로 배향되며 서로 평행한 제1 열의 원통형 배터리 셀들, 제2 열의 원통형 배터리 셀들, 및 제3 열의 원통형 배터리 셀들을 포함하는 배터리 어레이;
    상기 배터리 셀들의 축에 수직으로 배향되고 상기 제1 열의 원통형 배터리 셀들과 상기 제2 열의 원통형 배터리 셀들의 사이에 위치되는 제1 냉각 플레이트;
    상기 축에 수직으로 배향되고 상기 제2 열의 원통형 배터리 셀들과 상기 제3 열의 원통형 배터리 셀들의 사이에 위치되는 제2 냉각 플레이트, 상기 제1 및 제2 냉각 플레이트들은 단부 플레이트에 유체적으로 결합되고, 냉각제는 상기 단부 플레이트를 통해 상기 제1 및 제2 냉각 플레이트들을 통해 전해지고;
    상기 제1 열의 원통형 배터리 셀들과 상기 제1 냉각 플레이트 사이에 위치되고, 상기 제1 열의 원통형 배터리 셀들의 셀들 각각의 전극들을 전기적으로 연결하는 제1 도전성 플레이트, 상기 제1 도전성 플레이트는 상기 제1 열의 원통형 배터리 셀들의 셀들 각각의 전극들에 각각 대응하는 복수의 절개부들을 포함하고, 특정 절개부는 상기 제1 열의 원통형 배터리 셀들의 셀들 각각의 전극에 전기적으로 연결되고; 및
    상기 제1 열의 원통형 배터리 셀들의 셀들 각각의 전극과 상기 제1 냉각 플레이트 사이에서, 상기 제1 도전성 플레이트에 인접하여 위치한 전기적으로 절연된 열 층을 포함하는, 전기 유틸리티 작업 차량.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 냉각 플레이트들은 상기 제1 열 및 상기 제2 열 내의 배터리 셀들로부터 열을 인출하는, 전기 유틸리티 작업 차량.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 열들의 열은 하나의 배터리 셀의 길이에 대응하는 폭과 상기 복수의 열들의 열 내에 적층된 배터리 셀들의 높이에 대응하는 높이를 포함하는, 전기 유틸리티 작업 차량.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 배터리 조립체의 온도를 규정된 온도 범위 내에 유지하기 위해 상기 단부 플레이트 및 상기 제1 및 제2 냉각 플레이트들을 통해 냉매를 펌핑하는 냉각제 펌프를 포함하는, 전기 유틸리티 작업 차량.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 배터리 하우징은 배터리 박스 및 덮개를 포함하고, 상기 배터리 조립체는 상기 UTV의 캐빈의 플로어(floor)에 대한 지지체를 제공하거나, 상기 UTV의 캐빈의 플로어(floor) 아래에 위치되는, 전기 유틸리티 작업 차량.
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