KR102132273B1 - 자동차용 전기 에너지 저장 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 자동차에 고정될 수 있는 본체(100) 및 복수의 에너지 저장 모듈(400)을 포함하는 자동차용 전기 에너지 저장 장치에 관한 것으로, 상기 에너지 저장 모듈들(400)은 각각 전기 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 수단들(302), 및 에너지 저장 수단들(302)이 내부에 배치되어 있는 캐리어 수단(101)을 포함하고, 캐리어 수단들(101)은 본체(100)가 자동차에 고정된 상태에서 본체에 개별적으로 분리 가능한 방식으로 고정될 수 있고, 그럼으로써 장치로부터 에너지 저장 모듈들(400) 중 첫 번째 모듈이 제거될 수 있되, 이때 에너지 저장 모듈들(400) 중 두 번째 모듈의 캐리어 수단(101)은 본체(100)로부터 분리될 필요가 없다.
Description
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 자동차용 전기 에너지 저장 장치에 관한 것이다.
이러한 유형의 장치는 자동차의 전기 구동부를 위해 사용된다. 종래 기술로부터 공지되어 있는 장치들의 경우, 결함 발생 시 개별 모듈들의 교체가 상대적으로 복잡하다. 실질적으로는 단 하나만 결함이 있고 그것만 교체되면 되는데도, 항상 복수의 에너지 저장 모듈이 자동차로부터 제거되어야 한다.
DE 10 2015 202 907 A1호에는, 상부 및 하부 수납부를 포함하는 수납 하우징을 구비한 차량 배터리가 개시되어 있다. 또한, 이 차량 배터리는 각각 배터리 셀들을 포함하는 배터리 모듈들을 포함한다. 적어도 하나의 배터리 모듈이 각각 상부 수납부 및 하부 수납부 내에 수용된다. 하중이 상부 수납부에 작용하는 경우, 상부 수납부와 하부 수납부는 서로 분리될 수 있다. 그런 다음, 상부 수납부는 하부 수납부로부터 멀리 이동될 수 있다.
그에 반해 본 발명의 과제는 수리 복잡성이 감소한 장치를 제공하는 것이다. 또한, 수리 복잡성을 감소시키는 방법을 제공한다.
상기 과제는 청구항 제1항에 따른 장치 및 청구항 제10항에 따른 방법을 통해 해결된다. 본 발명의 구현예들은 종속항들에 명시되어 있다.
본원 장치는 자동차에 고정될 수 있는 본체 및 복수의 에너지 저장 모듈을 포함한다. 에너지 저장 모듈들은 각각 전기 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 수단 및 캐리어 수단을 포함한다. 에너지 저장 수단은 에너지 저장 셀이라고도 지칭될 수 있다. 에너지 저장 수단들은 캐리어 수단 내에 배치된다. 본체가 자동차에 고정된 상태에서, 캐리어 수단들은 개별적으로 분리될 수 있도록 본체에 고정될 수 있다. 본 설명의 맥락에서, 이는 특히 본체가 자동차에 고정되어 있는 동안 캐리어 수단들이 각각 본체로부터 개별적으로 분리될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 캐리어 수단들은 본체에 나사 고정될 수 있다. 본체가 자동차에 고정되어 있는 동안, 개별 캐리어 수단의 나사 연결은 다른 캐리어 수단과 무관하게 풀 수 있다. 그럼으로써, 에너지 저장 모듈들 중 첫 번째 모듈이 장치로부터 제거될 수 있되, 에너지 저장 모듈들 중 두 번째 모듈의 캐리어 수단이 본체로부터 분리될 필요는 없다. 따라서, 결함의 발생 시, 오직 결함이 있는 에너지 저장 모듈만 간단히 교체할 수 있고, 나머지 에너지 저장 모듈들 또는 심지어 본체 전체도 분해할 필요는 없다. 이런 방식으로 수리 복잡성이 상당히 감소된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 캐리어 수단들은 모두 개별적으로 분리 가능하게 본체에 고정될 수 있다. 이는 특히 각각의 에너지 저장 모듈이 장치로부터 제거될 수 있되, 다른 에너지 저장 모듈의 캐리어 수단이 본체로부터 분리될 필요는 없음을 의미한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 장치는 연결 수단들을 포함할 수 있다. 에너지 저장 모듈들 중 각각 2개가 본체에 고정된 상태에서 연결 수단들 중 하나를 통해 서로 연결될 수 있다. 에너지 저장 모듈들 상호간의 상기 연결은 특히 간단하게 분리될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 에너지 저장 모듈들은 각각 2개의 전기 접촉 수단을 포함할 수 있다. 에너지 저장 모듈들 중 2개의 인접한 모듈의 전기 접촉 수단들은 상기 연결 수단을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 그에 따라, 2개의 인접한 에너지 저장 모듈은 단일 부품을 통해 서로 전기적 및 기계적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 에너지 저장 수단들은 각각 압력 끼워맞춤(kraftschlssig; force-fitting) 방식으로 캐리어 수단에 고정될 수 있다. 예를 들어, 에너지 저장 수단들 사이에 웨지(wedge)가 배치될 수 있다. 추가로, 상대 웨지(couter wedge)도 상기 웨지에 대해 인접하여 배치될 수 있고, 그 결과 에너지 저장 수단들이 캐리어 수단 내에서 클램핑된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본체는 적어도 하나의 케이블 하니스를 포함할 수 있다. 케이블 하니스는 예를 들어 본체의 공동 내에서 연장될 수 있다. 케이블 하니스는 에너지 저장 수단들과 접촉하도록 구성된다. 케이블 하니스는 에너지 저장 수단들로 제어 신호를 전송하도록 구성된다. 에너지 저장 수단들은 예를 들어 플러그인 연결을 통해 케이블 하니스에 전기적으로 연결되어 있거나 연결될 수 있다. 여기서, 본 설명의 맥락에서, 제어 신호는 특히 에너지 저장 수단들을 제어하도록 형성된 전기 신호를 의미한다. 이는 예를 들어 스위치-온 신호 또는 스위치-오프 신호일 수 있다. 케이블 하니스를 통해 에너지 저장 수단들로부터 정보(예를 들어, 현재 충전 상태)도 전송될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 캐리어 수단들은 각각 에너지 저장 수단들을 냉각시키기 위한 냉각수를 전달하도록 구성된 냉각수 덕트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 장치는 적어도 일 측에서 주위 환경에 대해 수밀 방식으로 에너지 저장 모듈들을 밀봉하는 밀봉판을 포함할 수 있다. 이 밀봉판은 냉각수 커넥터들이 라우팅될 수 있는 관통 안내부들(leadthrough)을 포함할 수 있다. 이 냉각수 덕트들은 냉각수 커넥터들이 관통 안내된 상태에서 냉각수 커넥터들에 유체 연결될 수 있다. 이런 방식으로 신뢰할 만한 밀봉 작용이 달성될 수 있는 동시에, 예를 들어 냉각수 덕트들로부터 냉각수 커넥터들을 분리함으로써 에너지 저장 모듈을 교체하려고 할 때 냉각수 회로를 덜 복잡하게 차단할 수 있다.
냉각수 커넥터들은 신속 연결 요소들을 통해 냉각수 회로에 연결될 수 있다. 신속 연결 요소들은 바람직하게 냉각수 커넥터들이 냉각수 회로로부터 분리될 때 자동으로 냉각수 커넥터들을 밀봉한다.
밀봉판이 특히 내충격성으로 형성될 수 있고, 그 결과 이는 충격 작용에 의한 손상으로부터 장치의 나머지 부품들을 보호한다. 이는 장치가 자동차 하부에 장착되는 경우에 특히 유리하다.
이에 대한 대안으로, 장치는 밀봉판 중 에너지 저장 모듈들의 반대편 측에 배치되는 충격 보호판을 포함할 수 있다. 상기 충격 보호판은 특히 내충격성으로 형성될 수 있고, 그 결과 이는 충격 작용에 의한 손상으로부터 장치의 나머지 부품들을 보호한다. 이는 장치가 자동차 하부에 장착되는 경우에 특히 유리하다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본체는 프레임 형태로 구성될질 수 있다. 이러한 형상은 특히 중량 절약적이며 안정적이다.
청구항 제10항에 따른 방법은 본 발명의 일 구현예에 따른 장치가 자동차에 고정된 상태에서 장치로부터 에너지 저장 모듈들 중 단 하나의 에너지 저장 모듈을 제거하는 것과 관련된다. 상기 단일 에너지 저장 모듈의 캐리어 수단이 본체로부터 분리된다. 한편, 나머지 캐리어 수단들은 본체에 연결된 상태로 유지된다.
본 발명의 추가적인 특징들 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 바람직한 예시적인 구현예들의 후술하는 설명을 이용하여 명확해진다. 여기서, 유사하거나 동일한 요소들 그리고 유사하거나 동일한 기능을 갖는 부품들에 대해 동일한 참조번호가 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 장치의 본체 및 복수의 캐리어 수단의 개략적 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 개별 캐리어 수단의 개략적 사시도이다.
도 3은 도 2의 캐리어 수단 및 그 안에 배치될 수 있는 에너지 저장 수단들의 개략적 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 에너지 저장 모듈의 개략적 사시도이다.
도 5는 냉각수 덕트들을 갖는 캐리어 수단의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 6은 도 5의 캐리어 수단의 개략적 평면도이다.
도 7은 본체에 고정된 복수의 캐리어 수단, 및 본체에 아직 고정되지 않은 하나의 캐리어 수단의 개략적 사시도이다.
도 8a는 본 발명의 일 구현예에 따른 서로 연결되는 복수의 에너지 저장 모듈의 개략적 측면도이다.
도 8b는 도 8a의 확대 상세도이다.
도 9는 제어 신호의 전송을 위한 케이블 하니스를 갖는 본 발명의 일 구현예에 따른 장치의 개략적 단면도이다.
도 10a는 밀봉판을 갖는 본 발명의 일 구현예에 따른 장치의 개략적 단면도이다.
도 10b는 도 10a의 확대 상세도이다.
도 11은 냉각수 회로를 갖는 본 발명의 일 구현예에 따른 장치의 개략적 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 장치의 본체 및 복수의 캐리어 수단의 개략적 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 개별 캐리어 수단의 개략적 사시도이다.
도 3은 도 2의 캐리어 수단 및 그 안에 배치될 수 있는 에너지 저장 수단들의 개략적 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 에너지 저장 모듈의 개략적 사시도이다.
도 5는 냉각수 덕트들을 갖는 캐리어 수단의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 6은 도 5의 캐리어 수단의 개략적 평면도이다.
도 7은 본체에 고정된 복수의 캐리어 수단, 및 본체에 아직 고정되지 않은 하나의 캐리어 수단의 개략적 사시도이다.
도 8a는 본 발명의 일 구현예에 따른 서로 연결되는 복수의 에너지 저장 모듈의 개략적 측면도이다.
도 8b는 도 8a의 확대 상세도이다.
도 9는 제어 신호의 전송을 위한 케이블 하니스를 갖는 본 발명의 일 구현예에 따른 장치의 개략적 단면도이다.
도 10a는 밀봉판을 갖는 본 발명의 일 구현예에 따른 장치의 개략적 단면도이다.
도 10b는 도 10a의 확대 상세도이다.
도 11은 냉각수 회로를 갖는 본 발명의 일 구현예에 따른 장치의 개략적 단면도이다.
본원 장치는 프레임형 본체(100) 및 본체(100) 상에 배치될 수 있고 이에 고정될 수 있는 복수의 캐리어 수단(101)을 포함한다. 전기 에너지를 저장하도록 구성된 복수의 에너지 저장 수단(302)이 각각 캐리어 수단(101) 내에 배치된다. 이들은 예를 들어 어큐뮬레이터 및/또는 충전식 배터리일 수 있다. 에너지 저장 수단들(302)은 압력 끼워맞춤 방식으로 각각의 캐리어 수단(101)에 연결된다. 이를 위해, 2개의 웨지(300) 및 하나의 상대 웨지(301)가 구비되고, 그 결과 웨지들(300), 상대 웨지(301), 및 에너지 저장 수단들(302)은 캐리어 수단 내에 클램핑되며, 압축력이 이들에 작용한다.
캐리어 수단(101) 및 그 안에 배치된 에너지 저장 수단들(302)의 조합은 에너지 저장 모듈(400)로 지칭될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 에너지 저장 모듈(400)은 에너지 저장 수단들(302)이 전기적으로 연결되어 있는 전기전도성 레일 요소들(401)을 포함한다. 아울러, 에너지 저장 모듈(400)은 케이블(900; 도 9 참조)을 덮도록 구성된 커버들(402)을 포함한다.
도 5는 복수의 냉각수 덕트(500)를 갖는 캐리어 수단(101)을 도시한다. 에너지 저장 수단들(302)의 과열 위험성을 감소시키기 위해, 냉각수가 냉각수 덕트들(500)을 통해 흐를 수 있다. 도 6은 도 5의 캐리어 수단(101)을 도시한다. 냉각수 덕트들(500) 내의 냉각수의 유동 방향이 화살표로 표시되어 있다.
도 7은 나사들(700)을 통해 본체(100)에 단일 캐리어 수단(101)을 고정하는 방식을 도시한다. 반대로, 이는 캐리어 수단(101) 또한 본체(100)로부터 개별적으로 분리될 수 있되, 다른 캐리어 수단들(101)은 본체로부터 분리될 필요가 없음을 의미한다.
에너지 저장 모듈(400)의 전기 커넥터들이 도 8a, 도 8b, 및 도 9에 도시되어 있다. 연결 수단(800)이 구비되고, 이를 통해 2개의 인접한 캐리어 수단(101)이 연결된다. 상기 연결 수단(800)은 또한 2개의 인접한 캐리어 수단(101)의 레일 요소들(401)을 서로 전기적으로 연결한다. 에너지 저장 수단들(302)은 케이블(900) 및 플러그인 연결(901)을 통해 케이블 하니스(902)에 연결된다. 상기 연결을 통해 제어 신호가 에너지 저장 수단들(302)로 전송될 수 있다. 에너지 저장 수단들(302)로부터 충전 상태와 같은 정보도 상기 연결을 통해 판독될 수 있다.
오염물질 및 분사수로부터 에너지 저장 모듈들(400)을 밀봉하도록 밀봉판(1000)이 구비된다. 이 경우, 본체(100)와 밀봉판(1000) 사이에 주연 씰(circumferential seal, 1001)이 배치된다. 냉각수 커넥터들(1002)이 밀봉판(1000)의 리세스들을 통해 돌출된다. 여기서도 신뢰성 있는 밀봉 작용을 달성하기 위해, 환형 씰들(1003)이 리세스들 내에 배치된다. 냉각수 커넥터들(1002)은 신속 작용 커넥터들(1100)을 통해 냉각수 회로(1101)에 연결될 수 있고, 그 결과 냉각수는 캐리어 수단(101)의 냉각수 덕트들(500)을 통해 흐를 수 있다.
본체(100)가 예를 들어 자동차의 밑면에 고정되는 경우, 단일 에너지 저장 모듈(400)이 간단한 방식으로 장치로부터 제거될 수 있다. 이를 위해 먼저 적절한 신속 작용 커넥터(1100)를 풀고, 밀봉판(1000)을 본체(100)로부터 제거한다. 이어서, 연결 수단(800) 및 플러그인 연결(901)을 푼다. 본체(100)에 캐리어 수단(101)을 고정하는 나사들(700)도 마찬가지로 푼다. 이어서 에너지 저장 모듈(400)을 본체(100)로부터 제거할 수 있으며, 이때 다른 에너지 저장 모듈들(400)의 전기적 또는 기계적 연결을 분리할 필요는 없다. 이후, 제거된 에너지 저장 모듈(400)은 다른 것으로 교체하고 그리고/또는 수리할 수 있다.
Claims (10)
- 자동차에 고정될 수 있는 본체(100) 및 복수의 에너지 저장 모듈(400)을 포함하는 자동차용 전기 에너지 저장 장치로서, 상기 에너지 저장 모듈들(400)이 각각 전기 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장 수단들(302), 및 상기 에너지 저장 수단들(302)이 내부에 배치되어 있는 캐리어 수단(101)을 포함하는, 자동차용 전기 에너지 저장 장치에 있어서,
캐리어 수단들(101)은 본체(100)가 자동차에 고정된 상태에서 상기 본체에 개별적으로 분리 가능한 방식으로 고정될 수 있고, 그럼으로써 상기 자동차용 전기 에너지 저장 장치로부터 에너지 저장 모듈들(400) 중 첫 번째 모듈이 제거될 수 있되, 이때 에너지 저장 모듈들(400) 중 두 번째 모듈의 캐리어 수단(101)은 본체(100)로부터 분리될 필요가 없으며,
에너지 저장 모듈들(400) 각각에 대하여, 상기 에너지 저장 수단들(302)이 캐리어 수단(101)에 클램핑되도록 상기 에너지 저장 수단들(302)은 웨지(300)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 전기 에너지 저장 장치. - 제1항에 있어서, 상기 캐리어 수단들(101)은 모두 상기 본체(100)에 개별적으로 분리 가능한 방식으로 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 자동차용 전기 에너지 저장 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자동차용 전기 에너지 저장 장치는 연결 수단들(800)을 포함하되, 상기 에너지 저장 모듈들(400) 중 각각 2개가 상기 본체(100)에 고정된 상태에서 상기 연결 수단들(800) 중 하나를 통해 서로 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는, 자동차용 전기 에너지 저장 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 에너지 저장 모듈들(400)은 각각 2개의 전기 접촉 수단(401)을 포함하되, 상기 에너지 저장 모듈들(400) 중 2개의 인접한 모듈의 전기 접촉 수단들(401)은 상기 연결 수단들(800)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는, 자동차용 전기 에너지 저장 장치.
- 삭제
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 본체(100)는 상기 에너지 저장 수단들(302)과 접촉하도록 구성된 적어도 하나의 케이블 하니스(902)를 포함하되, 상기 케이블 하니스(902)는 상기 에너지 저장 수단들(302)로 제어 신호를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 전기 에너지 저장 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐리어 수단들(101)은 각각 상기 에너지 저장 수단들(302)을 냉각시키기 위한 냉각수를 안내하도록 구성된 냉각수 덕트(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 전기 에너지 저장 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 자동차용 전기 에너지 저장 장치는 적어도 일 측에서 주위 환경에 대해 수밀 방식으로 상기 에너지 저장 모듈들(400)을 밀봉하는 밀봉판(1000)을 포함하되, 상기 밀봉판(1000)은 냉각수 커넥터들(1002)이 라우팅될 수 있는 관통 안내부들을 포함하고, 상기 냉각수 덕트(500)는 상기 냉각수 커넥터들(1002)이 관통 안내된 상태에서 상기 냉각수 커넥터들(1002)에 유체 연결되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 전기 에너지 저장 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 본체(100)는 프레임 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 전기 에너지 저장 장치.
- 제1항 또는 제2항에 따른 자동차용 전기 에너지 저장 장치가 자동차에 고정된 상태에서 상기 자동차용 전기 에너지 저장 장치로부터 에너지 저장 모듈들(400) 중 정확히 단 하나의 개별 에너지 저장 모듈(400)을 제거하는 방법에 있어서,
상기 개별 에너지 저장 모듈(400)의 캐리어 수단(101)이 상기 본체(100)로부터 분리되는 반면, 나머지 캐리어 수단들(101)은 상기 본체(100)에 연결된 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
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