KR102214890B1 - 자동차용 부하 지지 배터리 모듈 및 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모듈 측벽(4), 모듈 베이스(5) 및 모듈 커버(6)를 갖는 모듈 하우징(3)과, 모듈 하우징(3)의 내부에 배치되어 복수의 배터리 셀(8)을 갖는 셀 패킷(7)을 포함하는 자동차(2)용 부하 지지 배터리 모듈(1)에 관한 것이다. 적어도 하나의 제 1 모듈 측벽(4a)과 셀 패킷(7) 사이에는 적어도 하나의 스프링 장치(9)가 배치되고, 여기서 스프링 장치(9)는 제 1 모듈 측벽과 셀 패킷 사이에 변형 공간(10)을 형성하기 위해 셀 패킷(7)을 제 1 모듈 측벽(4a)에 대향하는 제 2 모듈 측벽(4b)의 방향으로 가압하도록 형성된다. 또한, 본 발명은 전기 모터(16) 및 본 발명에 따른 배터리 모듈(1)을 갖는 자동차(2)에 관한 것이다.

Description

자동차용 부하 지지 배터리 모듈 및 자동차{LOAD-BEARING BATTERY MODULE FOR A MOTOR VEHICLE AND A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 자동차용 부하 지지 배터리 모듈 및 부하 지지 배터리 모듈을 갖는 자동차에 관한 것이다.
전기 차량 그리고 하이브리드 차량의 대부분은 특히 차량을 구동하도록 설계되는 전기 모터를 포함한다. 이를 위해 필요한 전기 에너지를 제공하기 위해, 다양한 개념이 알려져 있다. 한편으로는 전기 에너지는 예를 들어 연료 전지에 의해 직접 생성될 수 있다. 대안적인 개념은 배터리, 특히 고전압 배터리에 전기 에너지를 저장하는 것을 기초로 한다.
배터리 또는 배터리 모듈의 개발에서는 특히 두 가지 측면이 중심에 있는데, 즉 가능한 한 적은 구조 공간에 가능한 한 많은 양의 전기 에너지를 저장하는 것이다. 이를 위해 배터리 셀은 더욱 높은 에너지 밀도로 개발되고 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 배터리 셀은 이를 위해 사용되는 물질이 높은 반응성을 가지며 따라서 이들 물질로부터 특히 높은 위험 잠재성이 발생된다는 단점을 갖고 있다. 예를 들어 차량 충돌로 인해 배터리 셀이 손상되는 경우, 이는 화재를 유발하거나 또는 극단의 경우 심지어 폭발할 수도 있다.
이러한 배터리 모듈의 작동 신뢰성의 이유로, 모듈 하우징은 배터리 셀 또는 복수의 배터리 셀을 포함하는 셀 패킷을 외부 영향으로부터 보호하기 위해 지속적으로 진화되고 있다. 이러한 모듈 하우징을 개발하는 목적은 배터리 셀의 볼륨을 최대화할 뿐만 아니라 배터리 셀을 보호하는 역할을 하는 모듈 하우징의 치수를 최소화함으로써, 미리 정의된 기계적 하중의 경우에 대해 충분한 보호를 제공하는 것이다.
최대의 전력 및 에너지 밀도를 달성하기 위해서는, 모듈 하우징의 구조 부품을 절약하고 가능한 한 중복되지 않도록 설계되어야 한다. 이와 동시에 배터리 셀 또는 셀 패킷의 설치 공간 외에도, 전기 라인 및 제어 장치에 대한 모듈 하우징 내부의 충분한 설치 공간이 유지되어야 한다. 또한, 배터리 셀은 배터리 모듈의 냉각 장치에 대한 가능한 한 양호한 열 접촉을 갖는 것이 고려되어야 한다. 마찬가지로 배터리 셀 또는 셀 패킷의 노후화에 의해 발생하는 스웰링(swelling)이라고도 하는 팽창 효과가 고려되어야 하며, 그에 상응하게 스웰링을 줄이기 위한 구조적 조치가 취해져야 한다.
외부 영향으로부터 배터리 셀을 보호하기 위해, 특히 강성의 구성 요소, 특히 모듈 베이스 및/또는 모듈 커버를 포함하는 모듈 하우징이 공지되어 있다. 또한, 공지된 모듈 하우징은 종종 모듈 커버와 모듈 베이스 사이의 힘을 제거하도록 설계되는, 특히 하나 이상의 추가의 웹을 갖는 구조체를 포함한다. 일반적인 모듈 하우징에서의 특별한 단점은 모듈 하우징에 특별한 기계적 부하가 가해질 때 셀 패킷의 변형이 항상 회피될 수는 없으므로, 배터리 셀을 점화 또는 폭발시킬 위험이 증가된다는 것이다.
셀 패킷의 스웰링을 감소시키기 위해, 다른 해결 방안이 알려져 있다. 예를 들어 셀 패킷은 스웰링에 대해 반대로 지향되는 반대 방향의 힘을 생성하기 위해 내부 하우징 또는 케이지에 의해 둘러싸일 수 있다. 여기서 단점은 하우징 또는 케이지를 통해 외부의 기계적 부하가 종종 셀 패킷으로 전달될 수 있으므로, 이를 통해 셀 패킷이 손상될 수 있다는 것이다.
셀 패킷의 냉각을 개선하기 위해, 마찬가지로 종래 기술의 다양한 해결 방안이 또한 공지되어 있다. DE 10 2008 034 876 A1 및 DE 10 2009 058 070 A1은 배터리 셀의 개선된 냉각을 보장하기 위해, 냉각 판이 스프링 장치에 의해 셀 패킷에 고정되는 배터리 모듈에 관한 것이다. 여기서 단점은 배터리 셀이 외부의 기계적인 영향으로부터 온건한 정도로만 보호된다는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리 모듈을 구비한 자동차 및 자동차용 배터리 모듈에 대한 위에서 설명된 단점을 치유하거나 또는 적어도 부분적으로 치유하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 간단하고 비용 효율적인 방식으로 외부의 기계적인 영향으로부터 셀 패킷을 개선된 방식으로 보호하는 것을 보장하고 그리고/또는 스웰링을 감소시킨 배터리 셀을 포함하고 그리고/또는 배터리 셀로부터의 열의 개선된 제거를 보장하는 배터리 모듈 및 자동차를 제공하는 것이다.
위에서 설명된 목적들은 본원의 청구범위에 의해 해결된다. 따라서, 상기 목적들은 독립 청구항 제 1 항의 특징을 갖는 자동차용 부하 지지 배터리 모듈 및 독립 청구항 제 10 항의 특징을 갖는 자동차에 의해 달성된다. 본 발명의 다른 특징 및 세부 사항은 종속 청구항, 상세한 설명 및 도면으로부터 명백해질 것이다. 이 경우, 본 발명에 따른 배터리 모듈과 관련하여 설명된 특징 및 세부 사항은 물론 본 발명에 따른 자동차와 관련해서도 적용되고, 그리고 각각의 경우에 그 반대의 경우도 마찬가지이므로, 본 발명의 개개의 양태에 대한 개시 내용에 대해서는 항상 상호 참조가 되거나 또는 상호 참조될 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 상기 목적은 자동차용 부하 지지 배터리 모듈에 의해 달성된다. 배터리 모듈은 모듈 측벽, 모듈 베이스 및 모듈 커버를 갖는 모듈 하우징과, 모듈 하우징 내부에 배치되어 복수의 배터리 셀을 갖는 셀 패킷을 포함한다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 제 1 모듈 측벽과 셀 패킷 사이에 적어도 하나의 스프링 장치가 배치되고, 여기서 스프링 장치는 제 1 모듈 측벽과 셀 패킷 사이에 변형 공간을 형성하기 위해 제 1 모듈 측벽에 대향하는 제 2 모듈 측벽의 방향으로 셀 패킷을 가압하도록 설계된다.
본 발명과 관련하여, 부하 지지 배터리 모듈이라 함은, 특히 자동차의 차량 충돌 시, 내부에 배치된 셀 패킷에게 외부의 기계적 부하에 대한 개선된 보호를 제공하는 배터리 모듈을 의미하는 것으로 이해된다. 셀 패킷을 보호하기 위해 배터리 모듈은 모듈 하우징을 포함한다. 모듈 하우징은 모듈 베이스와 모듈 커버를 포함한다. 모듈 커버와 모듈 베이스 사이에는 모듈 측벽이 배치된다. 모듈 하우징은 적어도 2 개의 모듈 측벽을 포함한다. 바람직하게는, 모듈 하우징은 4 개의 측벽을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 모듈 하우징은 직육면체로 구성된다. 바람직하게는, 모듈 베이스 및/또는 모듈 커버 및/또는 모듈 측벽은 셀 패킷을 외부 영향에 대해 개선된 그리고 지속적인 보호를 제공하기 위해 폐쇄 요소로서 형성된다. 더욱 바람직하게는, 모듈 베이스 및/또는 모듈 커버 및/또는 모듈 측벽은 운동 에너지를 변형 에너지로 변환시키도록 설계된다.
스프링 장치는 제 1 모듈 측벽과 셀 패킷 사이에 배치되고 그리고 셀 패킷을 제 2 모듈 측벽의 방향으로 가압하도록 설계된다. 바람직하게는, 스프링 장치는, 스프링 힘을 셀 패킷의 가능한 한 넓은 영역으로 분배하고 이에 따라 셀 패킷의 손상을 방지하기 위해, 셀 패킷을 평면으로 접촉하도록 설계된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 스프링 장치와 셀 패킷 사이에는, 스프링 힘을 셀 패킷 상에 균일하게 분배하기 위한 압력 분배 장치, 특히 압력 분배 플레이트가 배치될 수 있다. 스프링 장치는 바람직하게는 제 1 모듈 측벽의 에지 영역에 대해 지지되며, 여기서 스프링 장치는 제 1 모듈 측벽의 중앙 영역에 대해 지지되지 않는 것이 바람직하다. 이것은, 특히 차량 충돌의 결과로서, 제 1 모듈 측벽의 소성 변형이 발생한 경우에, 중앙 영역의 변형이 구조상 이유로 인해 항상 모듈 측벽의 에지 영역의 변형보다 크기 때문에, 스프링 장치의 추가적인 응력이 발생하지 않거나 또는 단지 적게만 발생한다는 이점을 갖는다.
스프링 장치에 의해 셀 패킷을 제 1 모듈 측벽으로부터 멀어지는 방향으로 가압하기 때문에, 제 1 모듈 측벽과 셀 패킷 사이에는 변형 공간이 형성된다. 변형 공간은 변형된 제 1 모듈 측벽의 일부를 수용하도록 설계되는 자유 공간이다. 따라서, 충돌의 경우에, 제 1 모듈 측벽에 의해 운동 에너지는 변형 에너지로 변환될 수 있고, 제 1 모듈 측벽이 셀 패킷을 접촉하여 손상시키는 것은 가능하지 않게 된다.
배터리 모듈은 바람직하게는 스프링 장치가 셀 패킷을 제 2 모듈 측벽에 대해 직접적으로 가압하지 않고, 제 2 모듈 측벽과 셀 패킷 사이에 배치된 지지 장치에 대해 가압하도록 설계되어, 지지 장치와 제 2 모듈 측벽 사이에도 마찬가지로 또한 변형 공간이 형성된다. 지지 장치는 예를 들어 바람직하게는 지지 요소를 통해 제 2 측벽에 대해 지지되거나 그리고/또는 모듈 베이스 및/또는 모듈 커버 상에 유지되는 중간 벽을 포함할 수 있다. 대안적으로, 지지 장치는 발포체를 포함할 수 있으며, 이러한 발포체는 차량 충돌의 경우에 셀 패킷에 대한 손상의 위험을 감소시키기 위해, 셀 패킷의 가능한 한 넓은 접촉면 상으로 힘을 분배하도록 설계된다.
본 발명에 따른 자동차용 배터리 모듈은 종래의 배터리 모듈에 비해, 셀 패킷에 인접한 변형 공간이 간단한 수단에 의해 그리고 비용 효율적인 방식으로 제공되어 특히 차량 충돌에 의한 외부의 기계적 응력으로부터의 셀 패킷의 개선된 보호를 보장한다는 이점을 갖는다. 또한, 스프링 장치에 의한 셀 패킷의 정의된 그리고 평면 방식의 압축은 셀 패킷의 스웰링이 감소된다는 이점을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 스프링 장치는 헬리컬 스프링 및/또는 디스크 스프링을 포함하는 것이 배터리 모듈에 제공될 수 있다. 헬릭스 스프링 또는 디스크 스프링은 바람직하게는 모듈 측벽 및 셀 패킷의 에지 영역에 배치되는데, 모듈 하우징의 외부의 기계적 응력의 경우, 모듈 측벽의 중앙 영역에서 모듈 측벽의 가장 큰 변형이 발생하기 때문이다. 이러한 방식으로, 모듈 측벽의 변형으로 인해 셀 패킷에 대한 손상의 위험은 감소된다. 보다 바람직하게는, 셀 패킷의 측면에 걸쳐 스프링 힘을 분배하기 위한 압력 분배 장치가 스프링 장치와 셀 패킷 사이에 배치된다. 따라서, 스프링 장치에 의해 셀 패킷의 손상의 위험이 감소될 수 있다. 헬리컬 스프링 및 디스크 스프링은 비용 효율적인 방식으로 제조될 수 있고, 용이하게 설치될 수 있다. 또한, 이러한 스프링에 의해, 셀 패킷 상에 정의된 가압력이 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 스프링 장치는 스프링 판을 포함하는 것이 바람직하다. 스프링 판은 바람직하게는 모듈 측벽의 에지 영역에 대해 지지되는 에지 영역을 포함한다. 또한, 스프링 판은 바람직하게는 평면 형태로 셀 패킷의 적어도 하나의 측면을 접촉하는 중앙 영역을 포함한다. 모듈 하우징의 외부의 기계적 응력이 발생한 경우, 모듈 측벽의 가장 큰 변형은 모듈 측벽의 중앙 영역에서 발생하므로, 그러한 배치에서 모듈 측벽의 변형으로 인한 셀 패킷의 손상의 위험이 감소된다. 따라서, 중앙 영역에서의 휨에 대응하기 위해, 중앙 영역에서의 스프링 판은 에지 영역에서보다 더 큰 두께 및 이에 따라 더 높은 강성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 스프링 판은 예를 들어 맞춤 제작 방법(Tailored Drawn method)에 의해 제조될 수 있다. 스프링 판을 통한 셀 패킷의 평면 방식의 접촉에 의해, 스프링 판의 스프링 힘은 셀 패킷 상으로 더 양호하게 전달될 수 있다. 이러한 방식으로, 스프링 장치에 의해 셀 패킷의 손상 위험이 감소될 수 있다. 스프링 판은 비용 효율적인 방식으로 제조될 수 있고 그리고 용이하게 설치될 수 있다. 또한 스프링 판을 사용하여 셀 패킷 상에 정의된 가압력이 제공될 수 있다.
보다 바람직하게는, 스프링 장치는 제 2 모듈 측벽과 셀 패킷 사이에 배치되고, 여기서 스프링 장치는 제 2 모듈 측벽과 셀 패킷 사이에 변형 공간을 형성하기 위해 제 1 모듈 측벽의 방향으로 셀 패킷을 가압하도록 설계된다. 따라서, 배터리 모듈은 상호 대향하는 모듈 측벽 상에 각각 스프링 장치를 포함한다. 바람직하게는, 2 개의 스프링 장치는 대칭으로 또는 적어도 실질적으로 대칭으로, 특히 거울 대칭으로, 서로에 대해 형성된다. 바람직하게는, 스프링 장치는 셀 패킷의 가능한 한 넓은 영역에 걸쳐 스프링 힘을 분배시키고 따라서 셀 패킷의 손상을 방지하기 위해 셀 패킷을 평면 방식으로 접촉하도록 설계된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 스프링 힘을 셀 패킷 상에 균일하게 분배하기 위한 압력 분배 장치, 특히 압력 분배 플레이트가 스프링 장치와 셀 패킷 사이에 배치될 수 있다. 스프링 장치는 바람직하게는 제 2 모듈 측벽의 에지 영역에 대해 지지되며, 여기서 스프링 장치는 제 2 모듈 측벽의 중앙 영역에 대해 지지되지 않는 것이 바람직하다. 이것은, 특히 차량 충돌의 결과로서, 제 2 모듈 측벽의 소성 변형이 발생한 경우에, 중앙 영역의 변형이 구조상 이유로 인해 항상 모듈 측벽의 에지 영역의 변형보다 크기 때문에, 스프링 장치의 추가적인 응력이 발생하지 않거나 또는 단지 적게만 발생한다는 이점을 갖는다. 이러한 배터리 모듈은 스프링 장치의 힘의 균형을 통해 모듈 하우징의 내부에서의 셀 패킷의 배향이 간단한 수단에 의해 그리고 신뢰성 있게 구현될 수 있다는 이점을 갖는다. 또한, 외부로부터 셀 패킷 상으로 최대로 전달 가능한 힘이 스프링 장치에 의해 제한되기 때문에, 셀 패킷의 손상의 위험이 더욱 감소된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 스프링 장치는 모듈 베이스와 셀 패킷 사이에 배치되고, 여기서 스프링 장치는 모듈 베이스와 셀 패킷 사이에 변형 공간을 형성하기 위해 모듈 커버의 방향으로 셀 패킷을 가압하도록 설계된다. 바람직하게는, 스프링 장치는 셀 패킷의 가능한 한 넓은 영역 상으로 스프링 힘을 분배시키고 따라서 셀 패킷의 손상을 방지하기 위해 셀 패킷을 평면 방식으로 접촉하도록 설계된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 스프링 힘을 셀 패킷 상으로 균일하게 분배하기 위한 압력 분배 장치, 특히 압력 분배 플레이트가 스프링 장치와 셀 패킷 사이의 배치될 수 있다. 스프링 장치는 모듈 베이스의 에지 영역에 대해 지지되는 것이 바람직하며, 여기서 스프링 장치는 모듈 베이스의 중앙 영역에 대해 지지되지 않는 것이 바람직하다. 이것은, 특히 차량 충돌의 결과로서, 모듈 베이스의 소성 변형이 발생한 경우에, 중앙 영역의 변형이 구조상 이유로 인해 항상 모듈 바닥의 에지 영역의 변형보다 크기 때문에, 스프링 장치의 추가적인 응력이 발생하지 않거나 또는 단지 적게만 발생한다는 이점을 갖는다. 이러한 배터리 모듈은 간단한 수단에 의해 비용 효과적인 방식으로 외부 힘에 대한 셀 패킷의 개선된 보호가 제공된다는 이점을 갖는다. 또한, 이러한 스프링 장치는 배터리 모듈이 모듈 커버와 셀 패킷 사이에 냉각 장치를 포함하는 경우 유리한데, 왜냐하면 스프링 장치에 의해 셀 패킷이 냉각 장치에 대해 가압될 수 있고 이에 의해 셀 패킷의 냉각이 향상될 수 있기 때문이다.
바람직하게는, 적어도 2 개의 스프링 장치가 모놀리식 스프링 장치로서 형성된다. 모놀리식 형성이라 함은, 본 발명과 관련하여 특히 2 개의 스프링 장치가 서로 일체로 형성된다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 또한, 본 발명에 따르면, 모놀리식 스프링 장치는 서로 재료 결합 방식으로 그리고/또는 형상 맞춤 로킹 방식으로 연결되는, 특히 용접되는 개별 스프링 장치로 구성되는 것이 제공될 수 있다. 이러한 스프링 장치는 용이하게 제조될 수 있으며, 모듈 하우징과 셀 패킷 사이에 간단한 수단에 의해 비용 효율적인 방식으로 장착될 수 있으므로, 이를 통해 배터리 모듈의 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 셀 패킷으로부터의 열을 제거하기 위한 냉각 장치가 셀 패킷과 모듈 커버 사이에 배치된다. 냉각 장치는 바람직하게는 셀 패킷의 가능한 한 넓은 영역에 접촉하여, 이에 따라 셀 패킷으로부터 냉각 장치로 최대한의 열 전달을 가능하게 하도록 설계된다. 보다 바람직하게는, 냉각 장치는 상대적으로 높은 열전도율을 갖는 재료를 포함하므로, 셀 패킷으로부터의 열의 제거가 개선된다. 냉각 장치는, 셀 패킷의 냉각이 향상될 수 있고 따라서 과열로 인한 셀 패킷의 손상의 위험이 상당히 감소될 수 있다는 이점을 갖는다.
특히 바람직하게는, 모듈 하우징 내에는 모듈 커버와 모듈 베이스 사이에서 연장되는 지지 장치가 배치된다. 이러한 경우, 배터리 모듈은 지지 장치에 의해 서로 분리되는 복수의 셀 패킷을 포함하는 것이 바람직하다. 지지 장치는 상부 지지 단부 및 하부 지지 단부를 포함하며, 여기서 상부 지지 단부는 모듈 커버를 향하고, 하부 지지 단부는 모듈 베이스를 향한다. 상부지지 단부는 바람직하게는 모듈 커버 또는 모듈 커버와 셀 패킷 사이에 배치된 냉각 장치에 대해 지지된다. 하부 지지 단부는 바람직하게는 모듈 베이스 또는 모듈 베이스와 셀 패킷 사이에 배치된 스프링 장치에 대해 지지된다. 본 발명에 따르면, 지지 장치가 셀 패킷으로부터의 열 발산을 위한 냉각 장치로서 설계되는 것이 제공될 수 있다. 바람직하게는, 열 발산을 위한 지지 장치는 모듈 커버에 인접하여 배치된 냉각 장치를 접촉한다. 지지 장치는 기계적 압력 부하 시에 지지 장치의 굴곡이 감소되게 하는 형상을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 지지 장치는 비교적 높은 축 방향 저항 모멘트를 갖는 것이 바람직하다. 지지 장치는 셀 패킷의 방향으로 모듈 커버 및 모듈 베이스의 변형이 지지될 수 있으므로, 변형 정도가 감소될 수 있다는 이점을 갖는다. 이러한 방식으로, 셀 패킷의 손상의 위험은 간단한 수단에 의해 그리고 비용 효율적인 방식으로 감소될 수 있다.
본 발명에 따르면, 지지 장치는 2 개의 대향하는 모듈 측벽에 평행하게 그리고/또는 모듈 베이스 및/또는 모듈 커버에 대해 수직으로 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 지지 장치는 특히 차량 충돌 시에 모듈 측벽 또는 모듈 커버 및 모듈 베이스에 대해 개선된 방식으로 부하를 완화시키도록 형성된다. 이를 통해 셀 패킷의 손상의 위험이 더욱 감소된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 상기 목적은 자동차에 의해 달성된다. 상기 자동차는 자동차를 구동하기 위한 전기 모터와, 본 발명의 제 1 태양에 따른 전기 모터를 작동시키기 위한 전기 에너지를 제공하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈을 포함한다.
상기 설명된 자동차에서는, 본 발명의 제 1 양태에 따른 배터리 모듈에 대해 이미 설명된 모든 이점이 얻어진다. 따라서, 본 발명에 따른 자동차는 종래의 자동차에 비해, 단순한 수단에 의해 비용 효율적인 방식으로 셀 패킷에 인접한 변형 공간이 제공되어, 특히 자동차 충돌에 의한 외부의 기계적 응력에 대해 셀 패킷을 개선된 방식으로 보호하는 것을 보장하는 배터리 모듈을 포함하는 이점을 갖는다. 또한, 스프링 장치에 의해 셀 패킷을 정의된 방식으로 그리고 평면 방식으로 압축하는 것은 셀 패킷의 스웰링이 감소된다는 이점을 갖는다.
본 발명에 따른 배터리 모듈 및 본 발명에 따른 자동차가 이하에서 도면을 참조하여 보다 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 바람직한 제 1 실시예의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 모듈의 바람직한 제 2 실시예의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 모듈의 바람직한 제 3 실시예의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 모듈의 바람직한 제 4 실시예의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 자동차의 바람직한 실시예의 측면도를 도시한다.
동일한 기능 및 작동 모드를 갖는 요소는 도 1 내지 도 5에서 각각 동일한 참조 번호로 제공된다.
도 1에서, 본 발명에 따른 배터리 모듈(1)의 바람직한 제 1 실시예가 개략적으로 단면도로 도시되어 있다. 배터리 모듈(1)은 모듈 측벽(4), 모듈 베이스(5) 및 모듈 커버(6)를 갖는 모듈 하우징(3)을 포함한다. 제 2 모듈 측벽(4b)의 에지 영역(19)에 대해, 중간 벽(17)은 2 개의 지지 요소(18)에 의해 지지되며, 여기서 지지 요소(18)는 모듈 커버(6)에 인접하여 배치되고, 지지 요소(18)는 모듈 베이스(5)에 인접하여 배치된다. 중간 벽(17)과 제 2 모듈 측벽(4b) 사이에는 따라서 제 2 모듈 측벽(4b)의 변형된 중앙 영역(20)을 수용하기 위한 변형 공간(10)이 형성된다. 모듈 하우징(3)의 내부에는, 복수의 배터리 셀(8)을 포함하는 셀 패킷(7)이 배치되어 있다. 셀 패킷은 넓은 영역에 걸쳐 모듈 베이스(5) 및 중간 벽(17)에 접촉한다. 스프링 장치(9)의 스프링 판(13)은 제 1 모듈 측벽(4a)의 에지 영역(19)에 대해 지지되고 그리고 셀 패킷(7)에 대해 넓은 영역에 걸쳐 지지된다. 스프링 판(13)은 셀 패킷(7)이 중간 벽(17)에 대해 한정된 힘으로 가압되도록 예압된다. 따라서, 셀 패킷(7)과 제 1 모듈 측벽(4a) 사이에 마찬가지로 변형 공간(10)이 형성되며, 여기서 이러한 변형 공간(10)은 제 1 모듈 측벽(4a)의 변형된 영역을 수용하도록 형성된다. 셀 패킷(7)의 상부에는, 셀 패킷(7)을 냉각하기 위한 냉각 장치(14)가 배치되어 있다. 냉각 장치(14)는 넓은 영역에 걸쳐 셀 패킷(7) 및 모듈 커버(6)에 접촉한다. 이러한 방식으로, 셀 패킷(7)은 특히 차량 충돌 시 특히 배터리 모듈(1)의 측면 기계적 응력으로부터 보호된다. 또한, 셀 패킷(7)의 한정된 압축으로 인해 셀 패킷(7)의 노후화에 의해 발생하는 스웰링은 감소된다.
도 2에는, 본 발명에 따른 배터리 모듈(1)의 바람직한 제 2 실시예가 개략적으로 단면도로 도시되어 있다. 이러한 바람직한 제 2 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은, 지지 요소(18)를 갖는 중간 벽(17) 대신에 스프링 판(13)을 갖는 다른 스프링 장치(9)를 포함하는 특징에서, 도 1에 도시된 바람직한 제 1 실시예에 따른 배터리 모듈(1)과 상이하다. 스프링 판(13)은 제 2 모듈 측벽(4b)의 2 개의 에지 영역(19)과 셀 패킷(7) 사이에서 고정되고, 넓은 영역에 걸쳐 셀 패킷(7)에 접촉한다. 스프링 장치(9)는 셀 패킷(7)을 제 1 모듈 측벽(4a)의 방향으로 가압한다. 셀 패킷(7)과 제 2 모듈 측벽(4b) 사이에는 마찬가지로 제 2 모듈 측벽(4b)의 변형된 영역을 수용하기 위한 변형 공간(10)이 형성된다.
도 3에는, 본 발명에 따른 배터리 모듈(1)의 바람직한 제 3 실시예가 개략적으로 단면도로 도시되어 있다. 이러한 바람직한 제 3 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은, 모듈 베이스(5)와 셀 패킷(7) 사이에 스프링 판(13)을 갖는 다른 스프링 장치(7)가 배치되어 있는 특징에서, 도 2에 도시된 바람직한 제 2 실시예에 따른 배터리 모듈(1)과 상이하다. 스프링 판(13)은 모듈 베이스(5)의 2 개의 에지 영역(19)과 셀 패킷(7) 사이에 고정되고, 넓은 영역에 걸쳐 셀 패킷(7)에 접촉한다. 스프링 장치(9)는 셀 패킷(7)을 모듈 커버(6)의 방향으로 가압한다. 셀 패킷(7)과 모듈 베이스(5) 사이에는 마찬가지로 모듈 베이스(5)의 변형 영역을 수용하기 위한 변형 공간(10)이 또한 형성된다. 또한, 배터리 모듈(1)은 지지 장치(15)를 포함하고, 상기 지지 장치는 모듈 하우징(3) 내부에 배치되어, 모듈 베이스(5)와 고정된 스프링 판(13)에 대해 냉각 장치(14)를 지지한다. 이러한 방식으로, 또한 모듈 커버(6)는 지지 장치(15)를 통해 스프링 판(13)에 대해 지지된다.
도 4에는, 본 발명에 따른 배터리 모듈(1)의 바람직한 제 4 실시예가 개략적으로 단면도로 도시되어 있다. 이러한 바람직한 제 4 실시예에 따른 배터리 모듈(1)은, 셀 패킷(7)을 모듈 측벽(4)에 대해 지지하는 스프링 장치(9)가 스프링 판(13) 대신에 복수의 헬리컬 스프링(11)을 포함하는 특징에서, 도 2에 도시된 바람직한 제 3 실시예에 따른 배터리 모듈(1)과 상이하다. 셀 패킷(7)을 모듈 베이스에 대해 지지하는 스프링 장치(9)는 스프링 판(13) 대신에 복수의 디스크 스프링(12)을 포함한다.
도 5에는, 본 발명에 따른 자동차(2)의 바람직한 실시예가 측면도로 개략적으로 도시되어 있다. 자동차는 자동차(2)를 구동하도록 설계되는 전기 모터(16)를 포함한다. 자동차(2)는 바람직하게는 자동차(2)를 구동하도록 설계되는 복수의 전기 모터(16)(도시되지 않음)를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 전기 모터(16)는 예를 들어 재생 중에 전류를 생성하도록 설계된다. 본 발명에 따르면, 자동차(2)가, 예를 들어 자동차(2)를 구동하기 위한 그리고/또는 전기를 발생시키기 위해 전기 모터(16)를 구동하기 위한 도시되지 않은 내연 기관을 추가로 포함하는 것이 제공될 수 있다. 전기 모터(16)를 작동시키기 위한 전기 에너지를 저장하기 위해, 자동차(2)는 본 발명에 따른 배터리 모듈(1)을 포함한다.
1 배터리 모듈
2 자동차
3 모듈 하우징
4 모듈 측벽
4a 제 1 모듈 측벽
4b 제 2 모듈 측벽
5 모듈 베이스
6 모듈 커버
7 셀 패킷
8 배터리 셀
9 스프링 장치
10 변형 공간
11 헬리컬 스프링
12 디스크 스프링
13 스프링 판
14 냉각 장치
15 지지 장치
16 전기 모터
17 중간 벽
18 지지 요소
19 에지 영역
20 중앙 영역

Claims (10)

  1. 자동차(2)용 부하 지지 배터리 모듈(1)로서,
    모듈 측벽(4), 모듈 베이스(5) 및 모듈 커버(6)를 갖는 모듈 하우징(3)과,
    상기 모듈 하우징(3)의 내부에 배치되어 복수의 배터리 셀(8)을 갖는 셀 패킷(7)
    을 포함하고,
    적어도 하나의 제 1 모듈 측벽(4a)과 상기 셀 패킷(7) 사이에 적어도 하나의 스프링 장치(9)가 배치되고, 상기 스프링 장치(9)는 상기 제 1 모듈 측벽과 상기 셀 패킷 사이에 변형 공간(10)을 형성하기 위해 상기 셀 패킷(7)을 상기 제 1 모듈 측벽(4a)에 대향하는 제 2 모듈 측벽(4b)의 방향으로 가압하도록 형성되며,
    상기 모듈 베이스(5)와 상기 셀 패킷(7) 사이에 스프링 장치(9)가 배치되고, 이 스프링 장치(9)는 상기 모듈 베이스(5)와 상기 셀 패킷(7) 사이에 변형 공간(10)을 형성하기 위해 상기 셀 패킷(7)을 상기 모듈 커버(6)의 방향으로 가압하도록 형성되며,
    상기 셀 패킷(7)과 상기 모듈 커버(6) 사이에, 상기 셀 패킷(7)으로부터의 열을 제거하기 위한 냉각 장치(14)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 부하 지지 배터리 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스프링 장치(9)는 헬리컬 스프링(11), 디스크 스프링(12), 또는 헬리컬 스프링(11) 및 디스크 스프링(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 지지 배터리 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스프링 장치(9)는 스프링 판(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 지지 배터리 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 모듈 측벽(4b)과 상기 셀 패킷(7) 사이에 스프링 장치(9)가 배치되고, 상기 스프링 장치(9)는 상기 제 2 모듈 측벽(4b)과 상기 셀 패킷(7) 사이에 변형 공간(10)을 형성하기 위해 상기 셀 패킷(7)을 상기 제 1 모듈 측벽(4a)의 방향으로 가압하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 부하 지지 배터리 모듈.
  5. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 4 항에 있어서,
    적어도 2 개의 스프링 장치(9)가 모놀리식 스프링 장치(9)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 부하 지지 배터리 모듈.
  6. 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 모듈 하우징(3) 내에는, 상기 모듈 커버(6)와 상기 모듈 베이스(5) 사이에서 연장되는 지지 장치(15)가 배치되는 것을 특징으로 하는 부하 지지 배터리 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 지지 장치(15)는
    2 개의 대향하는 모듈 측벽(4)에 평행하게,
    상기 모듈 베이스(5), 상기 모듈 커버(6), 또는 상기 모듈 베이스(5) 및 상기 모듈 커버(6)에 대해 수직하게, 또는
    2 개의 대향하는 모듈 측벽(4)에 평행하면서, 상기 모듈 베이스(5), 상기 모듈 커버(6), 또는 상기 모듈 베이스(5) 및 상기 모듈 커버(6)에 대해 수직하게
    배치되는 것을 특징으로 하는 부하 지지 배터리 모듈.
  8. 자동차(2)로서,
    자동차(2)를 구동하기 위한 전기 모터(16)와,
    상기 전기 모터(16)를 작동시키기 위한 전기 에너지를 제공하는 부하 지지 배터리 모듈(1)
    을 포함하고,
    상기 부하 지지 배터리 모듈(1)은, 제 1 항, 제 2 항, 또는 제 4 항에 따라 형성되는 부하 지지 배터리 모듈인 것을 특징으로 하는 자동차.
  9. 삭제
  10. 삭제
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