KR102276261B1 - 전지 서브 모듈 캐리어, 전지 서브 모듈, 전지 시스템 및 자동차 - Google Patents

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Abstract

전지 시스템은, 정렬된 복수의 전지 셀을 수용하도록 구성된 복수의 단일체 셀 트레이와, 각각의 셀 트레이에 있어, 상기 전지 셀과 상기 셀 트레이에 연결되어, 상기 전지 셀을 상기 셀 트레이 내에 유지시키도록 구성된 복수의 셀 리테이너와, 상기 복수의 셀 트레이가 수용되는 캡(cap) 타입의 전지 시스템 캐리어와, 각각의 셀 트레이에 있어, 상기 셀 트레이와 상기 전지 시스템 캐리어에 연결되어, 상기 셀 트레이를 상기 전지 시스템 캐리어에 설치하도록 구성된 복수의 트레이 체결부 및 상기 전지 셀의 냉각을 위해 상기 전지 시스템 캐리어에 설치된 냉각 채널을 포함한다. 상기 각 셀 트레이는 상기 복수의 전지 셀을 노출시키는 개구를 포함하며, 상기 냉각 채널은 상기 각 셀 트레이의 개구에 대향되어 상기 전지 시스템 캐리어에 설치된다.

Description

전지 서브 모듈 캐리어, 전지 서브 모듈, 전지 시스템 및 자동차
본 발명의 실시예는 전지 서브 모듈 캐리어, 전지 서브 모듈 캐리어를 포함하는 전지 서브 모듈, 전지 서브 모듈을 포함하는 전지 시스템, 및 전지 시스템을 포함하는 자동차에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 일차 전지와 달리 충전과 방전 작용을 반복적으로 수행하는 전지로서, 화학적 에너지로부터 전기적 에너지로만 비가역적 변환을 하게 되는 일차 전지와 차이가 있다. 저용량 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 소형 전자 장치에 사용되는 반면, 고용량 이차 전지는 하이브리드(hybrid) 자동차 등 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.
일반적으로 이차 전지는 양극과 음극, 그리고 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체가 수용되는 케이스, 전극 조립체에 전기적으로 연결된 전극 단자를 포함한다. 이차 전지는 양극과 음극, 그리고 케이스 내부에 주입된 전해액의 전기화학적 반응을 통하여 충전과 방전 작용을 수행하게 된다. 케이스는 사용 목적에 적합하도록, 예를 들어, 원통형 또는 직사각형일 수 있다.
이차 전지는 비교적 높은 에너지 밀도를 요구하는 예컨대 하이브리드 차량의 모터를 구동할 수 있도록, 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수개의 단위 전지 셀을 포함하는 전지 모듈로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 전지 모듈은 비교적 고출력 이차 전지 모듈(예: 전기 자동차)을 구현하기 위하여, 희망하는 전력 양에 부합하는 개수로 구비된 복수의 단위 전지 셀의 전극 단자를 서로 연결하여 형성된다.
전지 모듈은 블록형(block) 또는 모듈형(modular) 방식으로 구현될 수 있다. 블록형 구현 방식은, 전지 셀 각각이 하나의 공통 집전 구조와 전지 관리 시스템에 결합되고, 하우징 내부에 배치된다. 모듈형 구현 방식은, 복수의 전지 셀이 서브 모듈에 연결되고, 다수의 서브 모듈 각각이 서로 연결되어 모듈을 형성한다. 모듈형 구현 방식은, 모듈 또는 서브 모듈 레벨에 대해 서로 다른 전지 관리 기능을 구현할 수 있어, 예컨대 호환성 측면에서 유리한 점을 제공한다.
전지 시스템을 형성하기 위해서, 하나 이상의 전지 모듈이 열 관리 시스템을 갖추어 기계적 및 전기적으로 통합되어, 하나 이상의 전기 소비 장치와 연결되도록 구성된다. 또한, 전지 시스템은 전지 관리 유닛(Battery Management Unit, BMU) 및/또는 전지 차단 유닛(Battery Disconnect Unit, BDU)과 같은 전자 어셈블리를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 진동, 충격, 및 전지 셀의 변형에 견고하고, 조립/운전 중에 전지 셀을 간단한 방법으로 고정시켜줄 수 있으며, 전지 셀에 대한 냉각이 가능한 전지 서브 모듈 캐리어, 전지 서브 모듈 캐리어를 포함하는 전지 서브 모듈, 전지 서브 모듈을 포함하는 전지 시스템, 및 전지 시스템을 포함하는 자동차를 제공한다.
전지 서브 모듈 캐리어, 전지 서브 모듈, 전지 시스템 및 자동차에 대한 본 발명의 실시예에 따라 종래의 기술이 가지고 있는 하나 이상의 단점을 극복하거나 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 시스템은, 정렬된 복수의 전지 셀을 수용하도록 구성된 복수의 단일체의 셀 트레이와, 각각의 셀 트레이에 있어서 상기 전지 셀과 상기 셀 트레이에 연결되어 상기 전지 셀을 상기 셀 트레이 내에 유지시키도록 구성된 복수의 전지 셀 리테이너와, 상기 복수의 셀 트리이가 수용되는 캡 타입의 전지 시스템 캐리어와, 각각의 셀 트레이에 있어 상기 셀 트레이와 상기 전지 시스템 캐리어에 연결되어 상기 셀 트레이를 상기 전지 시스템 캐리어에 설치하도록 구성된 복수의 트레이 체결부와, 상기 전지 셀의 냉각을 위해 상기 전지 시스템 캐리어에 설치된 냉각 채널을 포함한다. 상기 각 셀 트레이는 상기 복수의 전지 셀을 노출시키는 개구를 포함하며, 상기 냉각 채널은 상기 각 셀 트레이의 개구에 대향되어 상기 전지 시스템 캐리어에 설치될 수 있다.
상기 냉각 채널은 상기 캐리어의 외측면에 제공될 수 있다.
상기 전지 시스템 캐리어는, 임의의 간격을 두고 배치되는 복수의 종단 빔과, 임의의 간격을 상기 복수의 종단 빔과 교차 배치되는 복수의 횡단 빔과, 상기 복수의 종단 빔 및 상기 복수의 횡단 빔과 함께 결합체를 구성하여 만들어진 바닥을 포함하는 그라운드 플레이트 및 상기 그라운드 플레이트 및 상기 복수의 종단 빔 또는 상기 그라운드 플레이트 및 상기 복수의 횡단 빔과 연결되는 지지 빔을 포함하고, 상기 냉각 채널은 상기 그라운드 플레이트에 설치되는 복수의 냉각 파이프를 포함할 수 있다.
상기 복수의 냉각 파이프는 상기 그라운드 플레이트에 설치되는 주입 분배 파이프 및 배출 분배 파이프에 연결될 수 있다.
상기 냉각 파이프는 상기 횡단 빔을 따라 배치되고, 상기 주입 분배 파이프냉각 및 상기 배출 분배 파이프는 상기 종단 빔을 따라 배치될 수 있다.
상기 셀 트레이의 상기 개구는 상기 트레이의 길이 방향을 따라 상기 트레이의 하부면에 제공된 중앙 개구이며, 상기 냉각 채널은 상기 각 셀 트레이의 상기 중앙 개구와 각각 매칭되어 정렬될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 서브 모듈 캐리어는 단일체로 구성된 상기 셀 트레이를 포함하고 있어, 이에 따라 전지 서브 모듈 조립체는 기본적으로 이차 전지 셀을 단일체로 구성된 상기 셀 트레이에 삽입되도록 구성하고 있다. 따라서, 상기 전지 서브 모듈을 조립하는 것은 비교적 쉽고 빠르게 이루어진다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전지 셀은 복수의 전지 셀 리테이너를 통해 상기 셀 트레이 내에 유지되도록 구성된다. 일 실시예에 의하면, 상기 전지 셀 리테이너는 상기 셀 트레이에 복수의 상기 이차 전지 셀 모두가 한꺼번에 삽입되어 유지될 수 있도록 구성된다. 일 실시예에 의하면, 상기 전지 셀 리테이너는 상기 셀 트레이에 수용되는 개별적인 전지 셀들 또는 복수의 전지 그룹(예를 들어, 2개 내지 4개의 전지 셀 그룹)을 유지하도록 구성된다. 이에 따라, 불량 전지 셀은 개별적으로 또는 상대적으로 적은 수로 제거 및 교체가 가능하다.
상기 셀 트레이를 전지 시스템 캐리어에 장착하기 위한 복수의 상기 트레이 체결부는, 복수의 전지 셀(예를 들어, 전지 서브 모듈)이 채워진 셀 트레이를 전지 시스템 캐리어에 설치하도록 구성된다. 상기 전지 시스템 캐리어는 상기 전지 모듈에 대해 기계적인 완전성 및 안정성을 제공한다. 일 실시예에 의하면, 상기 트레이 체결부는 전지 모듈을 형성하기 위해, 전지 셀로 채워진 복수의 상기 셀 트레이를 서로 조립하도록 구성된다. 일 실시예에 의하면, 가볍고 제조가 용이한 셀 트레이를 제공하기 위해, 상기 전지 모듈은 뛰어난 기계적 완전성을 제공하는 전지 시스템 캐리어를 포함할 수 있다. 상기 트레이 체결부는 상기 셀 트레이에 하나 이상의 표면(예를 들어, 상기 셀 트레이의 측면)으로부터 연장되도록 하나 이상 돌출부를 포함할 수 있으며, 상기 전지 시스템 캐리어의 커넥터에 대응하도록 결합하는 커넥터(예를 들어, 나사 구멍 및/또는 후크)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 셀 트레이, 상기 전지 셀 리테이너, 및 상기 트레이 체결부는 단일체로 구성된다. 예를 들어, 하나의 블록을 구성하는 요소는 복수의 정렬된 전지 셀들 수용하여 상기 전지 셀들을 유지하고 전지 시스템 캐리어에 장착될 수 있도록 구성된다. 이에 따라, 전지 서브 모듈 및 전지 모듈의 조립 및 분해는 비교적 간단하고 빠르게 이루어진다. 일 실시예에 의하면, 상기 셀 트레이, 상기 전지 셀 리테이너, 및 상기 트레이 체결부는 전기적 비전도성 고분자 재료를 가지고 사출 성형에 의해 형성되거나 알루미늄 또는 탄소섬유 강화 플라스틱과 같은 경량 소재로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 서브 모듈 캐리어는 대량 생산에 의해 용이하고 저비용으로 제조될 수 있으며 단일 공정을 기본으로 할 수 있다. 상술한 실시예에 의하면, 상기 전지 서브 모듈 캐리어, 전지 서브 모듈, 및 모듈을 생산하기 위한 재료 및 제조 비용을 절감할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전지 서브 모듈 캐리어의 상기 셀 트레이는, 복수의 각형 전지 셀을 수용하도록 구성된다. 상기 각각의 전지 셀은 2개의 대향하는 넓은 측면, 2개의 대향하는 좁은 측면, 및 대향하는 상부면과 하부면을 갖는다. 복수의 상기 전지 셀은 넓은 측면을 서로 마주하도록 함께 적층될 수 있다. 이러한 각형 전지 셀의 적층 구조는 기본적으로 직사각형 형태를 제공한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 의한 상기 셀 트레이는 적층한 이차 전지 셀의 직사각형 블록을 수용하도록 구성된다. 일 실시예에 의하면, 셀 트레이 각각은 하나의 적층된 이차 전지 셀을 수용하도록 구성된다. 재료 사용의 효율성을 달성하기 위해, 상기 셀 트레이는 직사각형 형상을 기본으로 가질 수 있다. 상술한 실시예에 의한 상기 전지 서브 모듈 캐리어는 공간을 절약할 수 있으며, 복수의 전지 서브 모듈 캐리어는 공통 면에 쉽게 배치될 수 있거나 위아래로 복수의 층을 이루도록 적층할 수도 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전지 서브 모듈 캐리어의 상기 셀 트레이는, 폭 방향에 따른 단면이 기본적으로 U자형이 이루어지도록 하여, 복수의 각형 전지 셀들을 수용하도록 구성된다. 예를 들어, 상기 셀 트레이는 U자형 단면의 개방면을 통해 전지 셀을 삽입하여 이를 수용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 셀 트레이는 상기 전지 셀의 최종 적층 방향과 수직되도록 상기 전지 셀을 삽입하여 수용하도록 구성될 수 있다. 상기 셀 트레이의 딱 맞춰 잡아 주는 측벽은 전지 셀에 유지력을 제공할 수 있도록 구성되며, 이에 따라 상기 셀 트레이는 상대적으로 콤팩트한 크기를 가질 수 있다. 또한, 상기 셀 트레이는 중앙 개구를 포함하는 하부면과 상기 중앙 개구와 마주하는 상부 개구를 포함한 박스 형태로 이루어질 수 있다.
일 실시예에 의한 상기 전지 서브 모듈 캐리어는, 상기 셀 트레이에　길이 방향(예: 적층된 복수의 전지 셀의 적층 방향)을 따라 연장되는 중앙 개구를 갖는 하부면을 포함한다. 기본적으로 U자형 단면을 갖는 상기 셀 트레이에 있어, 상기 하부면은 상기 U자형의 개방측의 대향면이다. 상기 중앙 개구가 마련되는 것에 의해, 상기 셀 트레이의 재료비 및 중량을 더욱 감소시킬 수 있다. 상기 중앙 개구는 상기 전지 셀의 벤트 홀과 정렬된 벤트 경로 또는 냉각 인터페이스(예를 들어, 수용된 전지 셀이 냉각 채널과 밀착되는 것)를 더 제공할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 셀 트레이는 제1 측면의 안쪽으로 수직 돌출되는 제1 지지틀 및 제2 측면의 안쪽으로 수직 돌출되는 제2 지지틀을 포함하는 하부면을 갖는다. 예를 들어, 상기 셀 트레이는 기본적으로 H자 형상의 긴 다리 안쪽으로 돌출되고, H자 형상의 수평선에 대해 평행한 2개의 지지틀을 갖는 H자형 단면을 갖는다. 일 실시예에 의하면, 상기 제1 지지틀 및 상기 제2 지지틀은 복수의 정렬된 상기 각형 전지 셀을 지지하도록 구성된다. 예를 들어, 상기 제1 지지틀 및 상기 제2 지지틀은 적어도 한 방향에서, 상기 전지 트레이에 수용된 상기 복수의 전지 셀을 지지하기 위한 충분한 기계적 지지 기능을 같이 제공한다.
상기 전지 서브 모듈 캐리어의 일 실시예에 있어, 상기 셀 트레이는 제1 측면 및 제2 측면을 포함한다. 상기 제1 측면은 복수의 상기 전지 셀의 좁은 제1 측면을 따라(예를 들어, 상기 셀 트레이에 수용되는 복수의 전지 셀의 상기 좁은 제1 측면을 따라) 연장되도록 구성된다. 상기 제1 측면은 상기 제1 좁은 측면을 커버하도록 구성된 제1 상부와 제1 하부를 갖는다. 상기 제2 측면은 복수의 상기 전지 셀의 좁은 제2 측면을 따라(예를 들어, 상기 셀 트레이에 수용되는 복수의 전지 셀의 상기 좁은 제2 측면을 따라) 연장되도록 구성된다. 상기 제2 측면은 상기 제2 좁은 측면을 커버하도록 구성된 제2 상부와 제2 하부를 갖는다. 상기 측면들의 적어도 하나의 상기 상부(예를 들어, 상기 제1 상부 및 상기 제2 상부 중 적어도 하나)는 상기 각각의 하부에서 위쪽으로 연장되고 이격된 물림부를 포함한다. 각 물림부는 상기 하부 각각에 탄력적으로 연결되며 상기 셀 트레이에 수용되는 하나 이상의 상기 전지 셀에 클립형 폐쇄부를 제공하는 셀 리테이너로서 구성된다.
일 실시예에 의하면, 상기한 탄성적 연결은 상기 하부에서 상기 물림부로 전환하는 부위에 대한 상기 각 측면의 국부적 네킹(necking)에 의해 제공된다. 일 실시예에 의하면, 상기 클립형 폐쇄부는 돌출된 형상의 상기 물림부를 갖고 상기 이차 전지 셀의 경우 상부의 틈이나 오목부에 맞도록 형성된다. 일 실시예에 의하면, 상기 물림부는 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트를 포함한다. 상기 제1 세그먼트는 기본적으로 상기 셀 트레이의 측면과 평행을 이룰 수 있고 상기 셀 트레이에 수용되는 상기 전지 셀의 좁은 측면을 따라 연장될 수 있다. 또는 상기 제1 세그먼트는 기본적으로 상기 셀 트레이의 측면과 평행을 이루거나 상기 셀 트레이에 수용되는 상기 전지 셀의 좁은 측면을 따라 연장될 수 있다.
제2 세그먼트는 제1 세그먼트와 각을 이루도록 구성될 수 있으며, 기본적으로 상기 셀 트레이에 수용되는 상기 전지 셀의 상부면을 따라 연장되고 상기 셀 트레이에 수용된 상기 전지 셀의 상부면과 접촉될 수도 있다. 또는 상기 제2 세그먼트는 기본적으로 상기 셀 트레이에 수용되는 상기 전지 셀의 상부면을 따라 연장되거나 상기 셀 트레이에 수용된 상기 전지 셀의 상부면과 접촉될 수도 있다. 상기 제2 세그먼트는 수용된 전지 셀의 상부면에 대응하는 특징부와 서로 맞물리는 돌출된 후크를 포함할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 셀 트레이는 사전 설치된 물림부를 가지고 제조될 수 있는데 물림부는 상기 이차 전지 셀이 셀 트레이에 삽입이 가능하게 휘어지도록 구성된다. 물림부는 중립적인 위치에서 셀 트레이에 삽입된 상기 전지 셀을 유지시키도록 한다.
상기 전지 서브 모듈 캐리어의 일 실시예에 있어, 상기 셀 트레이는 제1 최외곽 전지 셀의 넓은 측면을 덮거나 대체적으로 덮는 제1 종단면 및 제2 최외곽 전지 셀의 넓은 측면을 덮거나 대체적으로 덮는 제2 종단면을 포함한다. 하나 이상의 상기 제1 종단면 및 상기 제2 종단면은 보강 구조를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 실시예에 의하면, 상기 측면 및 상기 셀 트레이의 하부면도 보강 구조를 포함할 수 있다. 상기 셀 트레이는 조립 및 운전 중에 상기 전지 셀 및 기타 부품에 고정되도록 구성되는 반면, 상기 전지 프레임 및/또는 상기 전지 시스템 캐리어에 의한 기계적 부하가 나타난다.
그러나, 일부 실시예에 있어, 상기 셀 트레이 자체가 기계적 부하를 흡수하도록 구성된다. 상기 셀 트레이는 충격이 발생할 경우(예를 들어, 차량 충돌시) 운동 에너지를 흡수할 수 있다. 또한, 전지 셀은 팽윤 또는 과팽윤이 제한되어야 한다. 상기 셀 트레이는 팽윤을 흡수하거나 제한하는 보강 구조를 포함할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 보강 구조는 벌집 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 전지 서브 모듈은 본 발명의 일 실시예에 의한 전지 서브 모듈 캐리어와 상기 셀 트레이에 내장되는 복수의 정렬된 전지 셀을 포함한다. 일 실시예에 의하면, 상기 전지 셀은 상기 전지 셀 리테이너를 통해 상기 셀 트레이에 유지되고, 상기 전지 셀 리테이너는 일 실시예에 의하면 셀 트레이와 단일체를 이룬다.
본 발명 다른 실시예에 의한 전지 시스템은 상술한 (예: 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전지 서브 모듈 캐리어를 포함하는 복수의 상기 전지 서브 모듈) 전지 시스템 캐리어 및 복수의 상기 전지 서브 모듈을 포함한다. 상기 트레이 체결부는 상기 전지 시스템 캐리어에 부착될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 트레이 체결부는 상기 셀 트레이와 단일체를 이룬다. 상기 전지 시스템 캐리어는 복수의 상기 전지 서브 모듈의 기계적 완전성을 향상시키도록 구성되고, 전지 관리 시스템, 상기 전지 서브 모듈을 상호 연결하기 위한 구성 요소, 상기 서브 모듈과 접촉하기 위한 외부 포트, 상기 모듈 캐리어를 다른 구조, 가령 자동차와 연결하도록 구성을 포함할 수 있다.
상기 전지 시스템의 일 실시예에 의하면, 상기 전지 시스템 캐리어는 복수의 종단 빔 및 복수의 횡단 빔을 포함할 수 있다. 상기 종단 빔 및 상기 횡단 빔은 캐리어 프레임을 구성한다. 상기 모듈 캐리어는 상기 캐리어 프레임에 부착된 그라운드 플레이트를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 전지 시스템의 하부면은 복수의 상기 전지 서브 모듈의 상기 셀 트레이의 하부면으로 형성된다. 상기 전지 시스템 캐리어는 상기 그라운드 플레이트 및/또는 상기 종단 빔 또는 상기 횡단 빔에 부착된 복수의 지지 빔을 더 포함할 수 있다. 상기 횡단 빔은 상기 종단 빔 또는 상기 횡단 빔과 평행할 수도 있다. 상술한 실시예에 의하면, 상기 트레이 체결부는 상기 지지 빔에 연결된다. 일 실시예에 의하면, 상기 전지 시스템에 내장된 전지 서브 모듈 각각은 2개의 인접한 지지 빔 사이에 배치되고 서브 모듈 각각은 상기 셀 트레이 양측면에서 외부로 돌출되는 트레이 체결부를 포함한다.
상기 전지 시스템의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각 채널은 상기 전지 시스템의 상기 그라운드 플레이트에 내장되도록 일체로 형성되거나 상기 전지 시스템의 상기 그라운드 플레이트에 부착된다. 상기 냉각 채널은 다수의 냉각 영역(예를 들어, 열교환 영역)을 형성하며, 복수의 권취된 상기 냉각 채널을 포함할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 서브 모듈 각각은 셀 트레이를 갖고, 상기 셀 트레이는 길이 방향을 따라 연장되도록 중앙 개구를 갖는 하부면을 포함할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 중앙 개구가 상기 냉각 영역과 정렬되어 상기 전지 서브 모듈을 위한 냉각 인터페이스를 형성한다. 일 실시예에 의하면, 상기 전지 시스템은 각 전지 서브 모듈을 위한 냉각 영역을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 시스템, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 서브 모듈, 및/또는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 서브 모듈 캐리어를 포함하는 자동차를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 이후 따르게 될 도면 및/또는 도면에 대한 설명에 따라 자명해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 전지 서브 모듈을 조립하는 것은 비교적 쉽고 빠르게 이루어진다. 또한, 개별 또는 비교적 적은 수의 이차 전지를 제거하여 불량 전지 셀을 제거 및 교체할 수 있다. 나아가, 가볍고 제조가 용이한 셀 트레이를 제공하기 위해, 상기 전지 모듈은 뛰어난 기계적 완전성을 제공하는 전지 시스템 캐리어를 제공한다. 또한, 상기 서브 모듈 캐리어는 단일 공정에 의해 쉽고 저렴하게 대량 생산에 용이성을 갖는다. 또한, 복수의 전지 서브 모듈 캐리어는 공통면에 쉽게 배치될 수 있거나 위아래로 복수의 층을 이루도록 적층할 수도 있어 공간을 절약할 수 있다. 또한, 상기 셀 트레이 자체가 기계적 부하를 흡수하도록 구성되어, 차량 충돌과 같은 충격이 발생할 경우 운동 에너지를 흡수할 수 있어 전지를 안전하게 보호할 수 있다. 또한, 상기 전지 시스템 캐리어의 냉각 채널은 상기 그라운드 플레이트에 통합되고, 복수의 귄취된 상기 냉각 채널을 형성하여 넓은 열교환 영역을 제공한다.
본 발명의 특징은 첨부한 도면을 참고로 한 여러 실시예들의 상세한 설명을 통하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 전지 서브 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 서브 모듈의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 서브 모듈의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 시스템의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 시스템의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 시스템을 도시한 부분 절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 시스템을 도시한 부분 절개 배면 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 시스템을 도시한 배면 사시도이다.
도 9은 본 발명이 일 실시예에 따른 전지 시스템이 자동차에 적용된 예를 도시한 계략도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
모듈형 디지인을 갖는 전지 모듈이 전기적 통합 구조를 이루기 위해, 서로 병렬로 연결된 복수의 전지 셀이 포함된 서브 모듈을 서로 직렬(XsYp)로 연결하거나 서로 직렬로 연결된 복수의 전지 셀이 포함된 서브 모듈을 서로 병렬(XpYs)로 연결하여 구성할 수 있다. XsYp 유형의 서브 모듈은 비교적 고출력이 가능하지만, 각각의 전지 셀의 전압을 개별적으로 제어 해야 한다. 따라서, XsYp 유형의 서브 모듈은 상대적으로 복잡한 배선 구조를 갖는다. XpYs 유형의 서브 모듈은 서로 병렬로 연결된 전지 셀 각각의 전압이 자동적으로 균형을 이루고 있으므로, 전압 제어는 서브 모듈 수준에서 이루어져도 충분하다. 따라서, XpYs 유형의 서브 모듈은 배선 복잡도가 감소된 구조를 갖는다. 전지 셀이 서로 병렬로 연결된 서브 모듈은 커패시턴스(capacitance) 용량이 합산되므로, 이에 따라 XpYs 유형의 서브 모듈에는 일반적으로 낮은 캐패시턴스의 전지 셀을 사용하게 된다. 열 관리 시스템은 전지 모듈의 안전한 사용을 위해, 이차 전지의 열을 효율적으로 배출, 방출, 및/또는 발산시킨다. 만약 충분한 열 배출/방출/발산이 이루어지지 않는다면, 전지 셀 사이에 온도 편차가 발생하여, 원하는 양의 전력을 생성할 수 없게 된다. 또한, 이차 전지의 내부 온도가 상승하게 되면 내부의 이상 반응으로 이어질 수 있으므로, 이에 따라 이차 전지의 충방전 성능이 악화되어 이차 전지의 수명이 단축될 수 있다. 따라서, 이차 전지의 효율적인 열 배출/방출/발산을 위해 냉각 장치가 자주 제공되곤 한다.
전지 시스템과 연결된 각종 전기 소비 장치의 다양한 전력 요구를 충족시키기 위해(예를 들어, 전자 회로 또는 전자 디바이스) 전원 출력 및 충전에 대한 수동적(static) 제어 방법은 충분하지 않을 수도 있다. 따라서, 전지 시스템과 전기 소비 장치의 컨트롤러 사이에 지속적인 정보 교환이 이루어지도록 구현될 수 있다. 전지 시스템에 실질적으로 중요한 정보, 예컨대 전지 시스템의 실제 충전 상태(State of Charge: SoC), 잠재적 전기적 성능, 충전능력, 및 내부 저항뿐만 아니라, 잉여 전지 소비 장치의 실질적 또는 예상되는 요구 전력을 교신할 수 있다. 전지 모듈의 기계적 통합을 이루는 것은 개별 구성요소 각각이 서로에게 기계적으로 연결되는 것과 전동 시스템의 구조를 이루는 것을 말한다(예를 들어, 자동차와 같은 전기적 정보를 제공하는 시스템). 이러한 연결 구조는 전지 시스템의 평균 수명과 전동 장치(예를 들어, 자동차)가 사용되는 동안 기능과 안전이 유지되도록 설계가 되어야 할 것이다. 또한, 설치 공간 및 호환성 요구 사항은, 특히 모바일 애플리케이션에서 고려되어야 할 사항이다.
전지 모듈의 기계적 통합은 캐리어 플레이트(예를 들어, 그라운드 플레이트)를 제공하여, 각각의 전지 셀 또는 서브 모듈을 여기에 배치할 수 있다. 전지 셀 또는 서브 모듈을 캐리어 플레이트에 고정시키기 위해, 볼트나 나사 등의 기계적 연결 부재를 통해 전지 셀 또는 서브 모듈을 캐리어 플레이트의 함몰된 공간에 끼워 고정시키거나 수납시킬 수 있다. 수납하는 방법에는 측면 플레이트를 캐리어 플레이트의 측면에 체결 또는/및 전지 셀 위에 제2 캐리어 플레이트 또는 서브모듈을 제공하며, 제1 캐리어 플레이트 및/또는 측면 플레이트에 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 다층 구조의 전지 모듈을 구성할 수 있으며, 캐리어 플레이트 및/또는 측면 플레이트는 냉매 덕트를 포함하여 전지 셀 또는 서브 모듈을 냉각 시킬 수 있다.
배터리 서브 모듈의 기계적 통합은 일반적으로, 조립해 두었던 복수의 전지 셀을 기계적으로 강화한 전기 커넥터를 통해 서로를 연결하되, 측면 및/또는 전면 플레이트를 전지 셀 주위로 체결하거나 전지 셀 및 전기 커넥터에 캐리어 빔 또는 받침대를 부착함으로써 달성할 수 있다.
도 1을 참고하면, 전지 서브 모듈(15)은 정렬된 복수의 대략 각형인 이차 전지 셀(10)로 이루어진다. 전지 셀(10) 각각은 양극 단자(3), 음극 단자(4), 및 벤트 개구(예를 들어, 벤트 홀)를 포함한다. 한 쌍의 모듈 최선두 플레이트(1)는 전지 셀(10)의 전면(前面)(예를 들어, 넓은 면)을 대향하도록 제공된다(예를 들어, 최외곽에 배치된 전지 셀(10)의 전면에 직면하도록 제공된다). 모듈 최선두 플레이트(1)는 전지 셀(10)을 대향하는 한 쌍의 모듈 측면 플레이트(2)에 형성된 측면(예를 들어, 좁은 측면)과 기계적 결합을 이룬다. 모듈 최선두 플레이트(1) 및 모듈 측면 플레이트(2)는 복수의 전지 셀(10)을 고정하기 위해 서로에게 조립된다. 이로써, 복수의 전지 셀(10)은 상호 고정된다. 전지 서브 모듈(15)은 모듈 최선두 플레이트(1) 및 측면 플레이트(2)와 기계적 결합된 상단 플레이트를 더 포함할 수 있다. 모듈 최선두 플레이트(1), 모듈 측면 플레이트(2), 및 모듈 상단 플레이트는 공히 전지 서브 모듈(15)의 자립형 몸체를 제공한다.
통상의 전지 모듈에 포함된 전지 셀의 개수는 수백 개의 전지 셀에 도달할 수 있으므로, 비교적 많은 수의 전지 서브 모듈이 상기 전지 모듈에 포함될 수도 있다. 상기 전지 모듈의 조립 전에 복수의 상기 전지 서브 모듈을 조립하는 공정은 많은 재료와 시간이 요구되므로 전지 모듈의 제조 비용이 증가하게 된다. 나아가, 불량이 발생한 하나의 전지를 전지 모듈로부터 교체하기 위해서는 전지 모듈에서 전지 서브 모듈에 대한 제거 및 분해가 요구되며, 이런 과정에서 전지 모듈은 기계적 무결성을 상실하게 된다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 서브 모듈(100)은 각각이 대략 각형인 복수의 정렬된 이차 전지 셀(10)를 포함하고, 이들 전지 셀(10)은 전지 서브 모듈 캐리어에 삽입 또는 수용된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 전지 셀(10) 각각은 각형 (또는 직사각형인) 셀이며, 전지 셀(10)의 넓고 평평한 측면을 통해 함께 적층되어(예를 들어, 서로 대향 하도록 적층됨) 전지 서브 모듈(100)을 형성한다. 전지 셀(10)은 복수개(수개 내지 수십개)로 하나의 그룹을 이루고, 적어도 2개의 그룹이 전지 서브 모듈 캐리어에 배치될 수 있다. 본 실시예에서 전지 셀(10)은 그 수를 9개로 하여 하나의 그룹을 이루고, 2개의 그룹이 전지 서브 모듈 캐리어에 배치된다. 2개의 그룹 사이에는 격벽이 배치될 수 있다. 나아가, 전지 셀(10) 각각은 전극 어셈블리 및 전해질을 수용하도록 구성된 전지 케이스를 갖는다. 전지 케이스는 밀봉되며 서로 다른 극성을 갖는 양극 단자(3)와 음극 단자(4) 및 벤트 개구(5)(예를 들어, 벤트 홀)가 제공된다. 벤트 개구(5)는 전지 셀(10)의 안전 디바이스이며, 전지 셀(10)에서 발생되는 가스가 외부로 배출되도록 통로 역할을 수행한다. 전지 셀(10) 사이에 불필요한 전기적 접촉을 방지하기 위해, 인접하는 전지 셀(10) 사이에 절연 필름이 배치된다.
전지 서브 모듈 캐리어는 제1 측면(25)(예를 들어, 넓은 측면) 및 이에 대향하는 제2 측면(26, 도 3 참조), 제1 종단면(23) 및 이에 대향하는 제2 종단면(24), 개방된 상부면 (예를 들어, 개방된 상부 측면), 및 하부면을 이루는 셀 트레이(20)를 포함한다. 전지 셀(10)이 수용되는 셀 트레이(20)는 대략 U자형의 단면을 가질 수 있다. 제1 측면(25)은 셀 트레이(20)에 삽입되는 전지 셀(10)의 좁은 측면을 덮는 제1 하부(27)와, 이격 배치된 물림부(29)와 같은 복수의 전지 셀 리테이너(30)을 포함하는 제1 상부(28)를 포함한다. 이에 따라, 제1 측면(25)의 제1 상부(28)는 제1 상부(28)에 연장되면서 제1 하부(27)에 탄력적으로 연결된 후크 형상의 물림부(29)에 의해 분할되고, 인접한 물림부(29) 사이에는 오목부가 형성된다. 제2 측면(26)은 제1 측면(25)과 유사한 구조, 즉 제1 하부와 제1 상부에 대응하는 제2 하부와 제2 상부를 갖는다. 서브 모듈 전지 캐리어는 셀 트레이(20)의 측면에서 돌출되고(예를 들어, 제1 측면(25) 및 제2 측면(26)으로부터 돌출), 일 실시예에 따라, 제1,2 측면(25, 26)의 제1 하부(27) 및 제1 상부(28)가 전환되는 위치에 배치되도록 구성된 트레이 체결부(40)를 더 포함한다. 트레이 체결부(40)는 전지 시스템 캐리어에 대응하는 커넥터 예컨대 나사와 정렬하도록 나사 구멍을 포함할 수 있다.
한편, 제1 종단면(23) 및 제2 종단면(24)에는 셀 트레이(10)의 강도를 강화시킬 수 있는 보강 구조가 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 벌집 구조로 이루어진 보강 구조가 제공되나 반드시 이로 한정되는 것은 아니다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 전지 셀(10)은 넓은 측면이 서로에게 인접하도록 셀 트레이(20)의 개방된 상부면을 통해 삽입되고, 클립 방식에 의해 맞물리는 물림부(29)에 의해 셀 트레이(20)에 유지된다. 물림부(29)는 전지 셀(10)이 셀 트레이(20)에 삽입시, 셀 트레이(20)의 측벽(25, 26)(예를 들어, 상기한 제1,2 측면)으로부터 압축 응력을 형성하고 셀 트레이(20)에 삽입될 전지 셀(10)에 대해 멀어지는 쪽, 예를 들어, 전지 셀(10)을 내장하는 셀 트레이(20)의 수용 공간으로부터 멀어지는 쪽으로 휘어진다.
물림부의 중립 위치(전지 셀이 셀 트레이에 삽입되기 전의 물림부 위치)에서 물림부(29)는 전지 셀(10)을 유지시킨다. 이를 위해, 물림부(29)는 전지 셀의 측면을 따라 대체적으로 연장되는 제1 세그먼트(29a) 및 제1 세그먼트로(29a)부터 셀 트레이(20)의 안쪽으로 수직 돌출되고 대략 전지 셀(10)의 상면을 따라 대체적으로 연장되는 제2 세그먼트(29b)를 포함한다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에 의하면, 셀 트레이(20), 물림부(29), 및 트레이 체결부(40)는 전기적 비전도성 고분자 재료로서 사출 성형된 단일체 구성으로 이루어진다. 단일체의 셀 트레이, 물림부 및 트레이 체결부는 경량 소재인 알루미늄 또는 탄소섬유 강화 플라스틱으로 이루어질 수도 있다.
도 3을 참고하면, 셀 트레이(20)는 그 길이 방향, 예를 들어, 도 3의 기준하여 이 도 3에 수직한 방향을 따라 연장되는 중앙 개구(22)를 갖는 하부면(21)을 더욱 포함한다. 하부면(21)은 제1 측면(25)으로부터 안쪽으로 수직 돌출되는 제1 지지틀(21a) 및 제2 측면(26)으로부터 안쪽으로 수직 돌출되는 제2 지지틀(21b)를 포함한다. 제1 지지틀(21a) 및 제2 지지틀(21b)은 셀 트레이(20)에 삽입되는 전지 셀(10)을 함께 지지한다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 전지 시스템(200)은, 도 2 및 도 3에 나타낸 복수의 전지 서브 모듈(100)을 포함한다. 전지 서브 모듈(100)의 복수의 행(예를 들어, 2개의 행) 각각은, 전지 시스템 캐리어(50) 내에 배치된다. 전지 시스템 캐리어(50)는 캐리어 프레임을 이루기 위해 임의의 간격을 두고 배치되는 복수의 종단 빔(51) (예를 들어, 2개의 종단 빔(51)) 및 임의의 간격을 두고 상기 복수의 종단 빔(51)과 교차 배치되는 복수의 횡단 빔(52) (예를 들어, 2개의 횡단 빔(52))을 포함한다. 복수의 종단 빔(51)과 복수의 횡단 빔(52)은 용접 등을 통해 결합될 수 있다. 이 캐리어 프레임에는 그라운드 플레이트(53)가 용접 등을 통해 결합되며 이로써 만들어진 결합체는 바닥을 포함한 캡 형상의 전지 시스템(50)으로 마련될 수 있다. 전지 시스템 캐리어(50)는 복수의 지지 빔(54)을 더욱 포함하고, 각 전지 서브 모듈(100)의 체결부(40)는 지지 빔(54)에 연결된다. 도 4에 도시된 복수의 지지 빔(54)은 복수의 종단 빔(51), 복수의 횡단 빔(52) 및 그라운드 플레이트(53)에 모두 연결되어 용접 등으로 결합된다. 복수의 횡단 빔(52)을 따라 배열되는 지지 빔(54)은 전지 서브 모듈(100)의 양 측에 배치된다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 전지 시스템 캐리어(50)의 그라운드 플레이트(53)는 통합된 냉각 채널(55)(예를 들어, 냉각 채널(55)은 그라운드 플레이트(53)에 일체로 형성)을 갖는다. 냉각 채널(55)은 대면적의 열교환 영역을 제공하기 위한 복수의 귄취부를 가지고 냉각 영역을 형성한다. 전지 서브 모듈(100)은 전지 시스템 캐리어(50)에 셀 트레이(20)의 중앙 개구(22)가 냉각 채널(55)에 의해 형성된 냉각 영역과 정렬되도록 배치된다. 다른 실시예에 의하면, 냉각 채널은 전지 시스템 캐리어(50)에 부착된 외부 냉각 채널일 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전지 시스템을 도시한 부분 절개 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 전지 시스템 캐리어(50)는 위에서 설명한 바와 같이, 복수의 종단 빔(미도시), 복수의 횡단 빔(52) 및 그라운드 프레이트(53)가 용접 등을 통해 결합된 구조체로 이루어진다. 그라운 프레이트(53)의 바닥(530)에는 전지 서브 모듈(100)이 복수 열로 배열되며, 하나의 열에 있어, 전지 서브 모듈(100)의양측으로는 지지 빔(54)이 배치되어 전지 서브 모듈(100)을 지지한다.
그라운드 플레이트(53)의 바닥(530) 외측면에는 냉각 채널(55)이 위치한다. 냉각 채널(55)은 냉각 파이프로 이루어질 수 있다. 구체적으로 냉각 채널(55)은 냉각수가 흐를 수 있는 판상의 파이프로 구비되어 그라운드 플레이트(53)에 용접 등을 통해 고정 설치된다. 이 때, 냉각 채널(55)은 각 전지 서브 모듈(100)의 셀 트레이가 갖는 개구, 즉, 중앙 개구에 대향 배치될 수 있다.
본 실시예에서는 셀 트레이의 중앙 개구가 셀 트레이의 바닥면 즉, 그라운드 플레이트(53)의 바닥을 향하도록 전지 서브 모듈(100)이 전지 시스템 캐리어(50)에 설치되므로, 냉각 채널(55)이 그라운드 플레이트(53)의 바닥에 설치된다. 다른 실시예로, 셀 트레이에 있어 중앙 개구가 셀 트레이의 측면에 마련되는 경우, 냉각 채널은 이러한 셀 트레이의 중앙 개구에 대향하도록 캐리어(50)에 설치될 수 있다.
도 7은 전지 시스템 캐리어(50)에 설치되는 전지 서브 모듈(100)의 각 열에 대응하여 냉각 채널(55)이 각기 배치되는 구조를 보여 준다. 도 7에서는 전지 서브 모듈(100)의 1개 열에 대해 1개의 냉각 채널(55)이 배치된 것을 도시하고 있으나, 전지 서브 모듈(100)의 1개 열에 대응하여 여러 개의 냉각 채널이 배치될 수 있으며 이때, 여러 개의 냉각 채널은 서로 분리된 형태(예: stripe 형)나 서로 이어진 형태(예: meandering 형) 모두 가능하다.
도 8은 복수의 냉각 채널(55)에 냉각 주입 파이프(57)와 냉각 배출 파이프(59)가 연결된 구조를 도시한다. 냉각 주입 파이프(57)의 주입구(570)를 통해 들어온 냉각수(예: 자동차용 냉각수)는 각 냉각 채널(55)의 통과하면서 전지 서브 모듈(100)의 전지 셀에 대해 냉각을 이루고, 이어 냉각 배출 파이프(59)의 배출구(590)를 통해 일정 장소로 배출된다.
이를 위해 냉각 채널(55)은 횡단 빔(52)를 따라 배치되고, 냉각 주입 파이프(57) 및 냉각 배출 파이프(59)는 종단 빔(51)를 따라 배치되어 그라운드 플레이트(50)의 바닥(530) 외측면에 고정 설치될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전지 시스템이 적용된 장치 예를 들어 자동차에 적용된 것을 도시한 개략도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 전지 시스템(200)은 자동차 프레임(99) 일부분, 가령 언더바디(990)에 그라운드 플레이트(53)를 착탈 가능하게 설치하여 자동차에 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 모듈 최선두 플레이트 2: 모듈 측면 플레이트 3: 양극 단자 4: 음극 단자
5: 벤트 개구 10: 전지 셀 15: 전지 서브 모듈 20: 셀 트레이
21a: 제1 지지틀 21b: 제2 지지틀 23: 제1 종단면 24: 제2 종단면
25: 제1 측면 26: 제2 측면 27: 제1 하부 28: 제1 상부
30: 전지 셀 리테이너 40: 트레이 체결부 50: 전지 시스템 캐리어
51: 종단 빔 52: 횡단 빔 53: 그라운드 플레이트 54: 지지 빔
55: 냉각 채널 57: 냉각 주입 파이프 59: 냉각 배출 파이프
99: 자동차 프레임 100: 전지 서브 모듈 200: 전지 시스템 530: 바닥
570: 주입구 590: 배출구 990: 언더바디

Claims (19)

  1. 정렬된 복수의 전지 셀을 수용하도록 구성된 복수의 단일체 셀 트레이;
    각각의 셀 트레이에 있어, 상기 전지 셀과 상기 셀 트레이에 연결되어, 상기 전지 셀을 상기 셀 트레이 내에 유지시키도록 구성된 복수의 셀 리테이너;
    상기 복수의 셀 트레이가 수용되는 캡(cap) 타입의 전지 시스템 캐리어;
    각각의 셀 트레이에 있어, 상기 셀 트레이와 상기 전지 시스템 캐리어에 연결되어, 상기 셀 트레이를 상기 전지 시스템 캐리어에 설치하도록 구성된 복수의 트레이 체결부; 및
    상기 전지 셀의 냉각을 위해 상기 전지 시스템 캐리어에 설치되어 냉각수가 흐르도록 구성된 냉각 채널을 포함하고,
    상기 각 셀 트레이는 상기 복수의 전지 셀을 노출시키는 개구를 포함하며, 상기 냉각 채널은 상기 각 셀 트레이의 개구에 대향되어 상기 전지 시스템 캐리어에 설치된, 전지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 채널은 상기 전지 시스템 캐리어의 외측면에 제공된, 전지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전지 시스템 캐리어는
    임의의 간격을 두고 배치되는 복수의 종단 빔;
    임의의 간격을 상기 복수의 종단 빔과 교차 배치되는 복수의 횡단 빔;
    상기 복수의 종단 빔 및 상기 복수의 횡단 빔과 함께 결합체를 구성하여 만들어진 바닥을 포함하는 그라운드 플레이트; 및
    상기 그라운드 플레이트 및 상기 복수의 종단 빔 또는 상기 그라운드 플레이트 및 상기 복수의 횡단 빔과 연결되는 지지 빔을 포함하고,
    상기 냉각 채널은 상기 그라운드 플레이트에 설치되는 복수의 냉각 파이프를 포함하는, 전지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 냉각 파이프는 상기 그라운드 플레이트에 설치되는 주입 분배 파이프 및 배출 분배 파이프에 연결된, 전지 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각 파이프는 상기 횡단 빔을 따라 배치되고, 상기 주입 분배 파이프냉각 및 상기 배출 분배 파이프는 상기 종단 빔을 따라 배치된, 전지 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 트레이 체결부는 상기 지지 빔에 연결된, 전지 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 셀 트레이의 상기 개구는 상기 트레이의 길이 방향을 따라 상기 트레이의 하부면에 제공된 중앙 개구이며, 상기 냉각 채널은 상기 각 셀 트레이의 상기 중앙 개구와 각각 매칭되어 정렬된, 전지 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 셀 트레이, 상기 셀 리테이너, 및 상기 트레이 체결부는 단일체인, 전지 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 셀 트레이, 상기 셀 리테이너, 및 상기 트레이 체결부는 전기적 비전도성 고분자 재료를 가지고 사출 성형된, 전지 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 셀 트레이, 상기 셀 리테이너 및 상기 트레이 체결부는 알루미늄 또는 탄소섬유 강화 플라스틱을 포함하는, 전지 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전지 셀 각각은, 2개의 대향하는 넓은 측면, 2개의 대향하는 좁은 측면, 및 대향하는 상부면과 하부면을 가지며,
    상기 셀 트레이 내에, 넓은 측면을 서로 마주하도록 복수의 상기 전지 셀이 함께 적층된, 전지 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 셀 트레이는 중앙 개구를 포함하는 하부면과 상기 중앙 개구를 마주하는 상부 개구를 포함한 박스 형태인, 전지 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 중앙 개구는 셀 트레이의　길이 방향을 따라 연장된 전지 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 셀 트레이는 하부면, 제1 측면, 제2 측면, 상기 제1 측면의 안쪽으로 수직 돌출된 제1 지지틀 및 상기 제2 측면의 안쪽으로 수직 돌출된 제2 지지틀을 포함하고,
    상기 제1 지지틀 및 상기 제2 지지틀은 상기 전지 셀을 지지하도록 구성된, 전지 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 셀 트레이는 제1 측면 및 제2 측면을 포함하고,
    상기 제1 측면은 제1 하부 및 제1 상부를 갖고,
    상기 제2 측면은 제2 하부 및 제2 상부를 가지며,
    상기 복수의 셀 리테이너는 상기 제1 상부 및 상기 제2 상부의 적어도 하나로부터 위쪽으로 연장되고, 각각의 상기 제1 하부 또는 상기 제2 하부에 대해 탄력적으로 연결된, 복수의 이격된 물림부로 이루어지고,
    상기 물림부 각각은 상기 셀 트레이에 수용되는 적어도 하나의 상기 전지 셀과 클립 방식으로 맞물리도록 구성된, 전지 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 셀 트레이는 제1 종단면 및 제2 종단면을 포함하고,
    상기 제1 종단면 및 상기 제2 종단면의 적어도 하나는 보강 구조를 포함하는 전지 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 보강 구조는 벌집 구조를 포함하는 전지 시스템.
  18. 제1항에 따른 전지 시스템을 포함하는 자동차.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 전지 시스템 캐리어는
    임의의 간격을 두고 배치되는 복수의 종단 빔;
    임의의 간격을 상기 복수의 종단 빔과 교차 배치되는 복수의 횡단 빔;
    상기 복수의 종단 빔과 상기 복수의 횡단 빔과 연결되어 바닥을 구성하는 그라운드 플레이트; 및
    상기 그라운드 플레이트, 상기 복수의 종단 빔 및 상기 복수의 횡단 빔과 연결되는 지지 빔을 포함하고,
    상기 그라운드 플레이트가 자동차 바디에 착탈 가능하게 고정된, 자동차.
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