KR102276262B1 - 전지 모듈 캐리어, 전지 모듈, 및 전지 시스템을 포함하는 자동차 - Google Patents

전지 모듈 캐리어, 전지 모듈, 및 전지 시스템을 포함하는 자동차 Download PDF

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Abstract

전지 모듈 캐리어는 제1 컴포넌트 캐리어 및 제2 컴포넌트 캐리어를 수용하도록 구성된 캐리어 프레임을 포함한다. 제1 컴포넌트 캐리어는 제어 전자 조립체 및 신호 포트를 포함하며, 제2 컴포넌트 캐리어를 수용하도록 구성된다. 캐리어 프레임은 상기 신호 포트를 통해 상기 제1 컴포넌트 캐리어와 외부로 전자적 결합을 이루고, 상기 제1 컴포넌트 캐리어와 상기 제2 컴포넌트 캐리어 각각은 상기 캐리어 프레임으로부터 개별적으로 탈부착 되도록 구성된다. 상기 제2 컴포넌트 캐리어는 일체화된 제2 냉각제 덕트를 포함한다.

Description

전지 모듈 캐리어, 전지 모듈, 및 전지 시스템을 포함하는 자동차
본 발명의 실시예는 전지 모듈 캐리어, 전지 모듈 캐리어를 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 조립체가 전기적으로 연결된 전극단자를 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 직사각형 일 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 복수개의 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 갖추며 기계적 및 전기적으로 통합되어, 하나 이상의 전기 소비 장치와 연통되도록 구성된다. 또한, 전지 시스템은 전지 관리 유닛(Battery Management Unit, BMU) 및/또는 전지 차단 유닛(Battery Disconnect Unit, BDU)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 전지 모듈 캐리어, 전지 모듈 캐리어를 포함하는 전지 시스템, 및 전지 시스템을 포함하는 자동차에 관한 것으로, 모듈형 전지 시스템의 조립/분해의 용이성, 수월한 서비스/수리, 및 비용 절감을 제공하고자 한다.
전지 모듈 캐리어, 전지 시스템, 및 전지 시스템을 포함하는 자동차에 대한 본 발명의 실시예에 따라 종래의 기술이 가지고 있는 하나 이상의 단점을 극복하거나 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 전지 모듈 캐리어는 제1 컴포넌트 캐리어 및 제2 컴포넌트 캐리어를 수용하도록 구성되는 캐리어 프레임을 갖고, 상기 제1 컴포넌트 캐리어는 전자 제어 조립체 및 신호 포트를 포함하고, 상기 제2 컴포넌트 캐리어는 전지 서브 모듈을 수용하도록 구성된다. 상기 캐리어 프레임은 상기 신호 포트를 통해 상기 제1 컴포넌트 캐리어에 외부로 전기적 연결을 제공하도록 구성된다. 나아가, 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어 각각은 상기 캐리어 프레임에 개별적으로 탈부착되도록 구성된다. 상기 제2 컴포넌트 캐리어는 일체화된 제2 냉각제 덕트를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 일 실시예에 따른 상기 전지 모듈 캐리어는 상호 교환 가능한 구성 요소를 갖는 전지 시스템을 위한 캐리어를 구성하되, 캐리어 프레임으로부터 하나씩 (또는 분리적으로 또는 개별적으로) 탈부착 가능한 컴포넌트 캐리어를 제공한다. 상기 제1 및 제2 컴포넌트 캐리어는 상이한 기능을 제공할 수 있다. 상기 제1 컴포넌트 캐리어(또는 전자부품 캐리어)는 전자 제어 조립체 예컨대 전지 관리 시스템 또는 전지 모니터링 유닛의 부품을 포함할 수도 있다. 상기 제2 컴포넌트 캐리어(또는 전지 셀 캐리어)는 하나 이상 전지 서브 모듈 및 상기 전지 서브 모듈을 상기 제2 컴포넌트 캐리어에 장착하기 위해 다수의 장착 부품을 포함할 수도 있다. 컴포넌트 캐리어는 상기 캐리어 프레임으로부터 개별적으로 탈부착이 가능한 바, 상기 전지 모듈 캐리어를 완전히 설치/해제하지 않고도 상기 컴포넌트 캐리어 중 하나가 상기 전지 모듈 캐리어로부터 제거될 수 있다(예를 들어, 자동차). 따라서, 본 발명의 하나 이상의 일 실시예에 따른 상기 전지 모듈 캐리어는 증진된 모듈 방식의 전지 시스템을 위한 기계적 프레임을 제공한다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어는 각각 기본적으로 단일체이다. 달리 말하면, 상기 제1 및 제2 컴포넌트 캐리어 각각은 상기 전자 제어 조립체 또는 하나 이상 전지 서브 모듈을 지지하기 위해 기계적 무결성을 갖는 단일체로의 구성을 이룬다. 일 실시예에 의하면, 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어는 단일체의 압출 가공법에 의한 프로파일을 갖는다. 일례로 알루미늄 압출 가공법에 의한 프로파일을 갖는다. 본 실시예에 따르면, 상기 컴포넌트 캐리어의 제조 및 상기 전지 시스템의 조립은 비교적 간단하고 비용이 절감된다. 일 실시예에 의하면, 상기 전지 모듈 캐리어는 하나의 제1 컴포넌트 캐리어 및 복수의 제2 컴포넌트 캐리어를 수용하도록 구성된다. 또한, 일 실시예에 의하면, 상기 제2 컴포넌트 캐리어는 적층된 전지의 1개 행을, 예컨대 하나의 전지 서브 모듈 또는 길이 방향으로 정렬된 복수의 전지 서브 모듈을 수용하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전지 모듈 캐리어는 또한 증진된 모듈성을 갖는 전지 시스템의 연결 프레임워크(framework), 예컨대 신호 전송, 전력 전송, 및 냉각제 공급에 대한 연결 프레임워크를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전지 모듈 캐리어는 전자 제어 조립체, 신호 포트, 및 상기 신호 포트에 의해 상기 제1 컴포넌트 캐리어와 외부로의 전자적 결합을 이루도록 캐리어 프레임을 제공하는 것을 포함하는 제1 컴포넌트 캐리어로 이루어진다. 따라서, 상기 전지 모듈 캐리어 하나로 상기 전지 시스템 예컨대 상기 전지 서브 모듈과 외부 적기적 연결을 통해 제어신호를 송수신할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 캐리어 프레임은 외부 신호 포트 및 내부 신호 포트가 상기 외부 신호 포트에 연결되어 상기 캐리어 프레임을 상기 제1 컴포넌트 캐리어에 전자적 결합을 구성하기 위해 신호 포트를 구비할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 캐리어 프레임, 예컨대 상기 외부 신호 포트는 외부 제어 유닛 예컨대 전지 시스템의 제어 유닛 또는 하나 이상 전기 소비 장치와 연결되도록 구성될 수도 있다. 상기 외부 제어 유닛에 수신된 신호는 상기 제1 컴포넌트 캐리어의 상기 전자 제어 조립체에 제공되어 상기 제2 컴포넌트 캐리어의 상기 전지 서브 모듈을 제어할 수도 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 신호 포트는 상기 전자 제어 조립체에 한정되어 포함되며, 개구는 상기 캐리어 프레임에 포함할 수도 있다. 예를 들어, 외부 접속을 제공하기 위해 슬릿을 통해 상기 전자 제어 조립체의 상기 신호 포트가 안내되어 외부로의 전자적 결합을 이룬다. 일 실시예에 의하면, 상기 캐리어 프레임에 포함된 상기 신호 포트는 생략될 수도 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 캐리어 프레임은 외부 전원 회로(예를 들어, 전지 시스템의 전원 회로, 전지 관리 시스템 또는 하나 이상 전기 소모품)를 외부 전원 포트를 통해 하나 이상의 상기 제2 컴포넌트 캐리어, 전지 서브 모듈 및 상기 제1 컴포넌트 캐리어의 전원 포트와 전기적으로 연결할 수 있다. 상기 캐리어 프레임은 상기 외부 전원 포트에 연결되고 상기 캐리어 프레임을 하나 이상의 상기 제2 컴포넌트 캐리어와 상기 제1 컴포넌트 캐리어의 전지 서브 모듈 및 전원 포트로 전기적으로 연결하기 위한 내부 전원 포트를 구성하여 포함한다. 상기 내부 전원 포트는 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및/또는 상기 전자 제어 조립체를 하나 이상의 제2 컴포넌트 캐리어 및 전지 서브 모듈 거나 전지 서브 모듈과 직접적으로도 연결할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전지 모듈 캐리어 전체는 외부 전원 회로(예를 들어 자동차의 전원 회로)에 예컨대 상기 외부 전원 포트를 통해 통합될 수 있다. 상기 외부 전원 회로 및 상기 외부 전원 포트는 상기 제1 컴포넌트 캐리어(예를 들어, 상기 전자 제어 조립체) 및 상기 복수의 제2 컴포넌트 캐리어(예를 들어, 상기 제2 컴포넌트 캐리어의 상기 전지 서브 모듈) 각각과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 전지 모듈 캐리어가 조립 상태일 경우, 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어는 서로 전기적으로 연결(예를 들어, 전력 요구에 부응하기 위해 전류를 송신하도록 연결)되었으며 전기적으로도 결합(예를 들어, 신호를 전송하도록 연결) 되었다. 상기 제1 컴포넌트 캐리어는 복수의 제2 컴포넌트 캐리어 각각에 연결되거나 복수의 상호 연결된 제2 컴포넌트 캐리어의 인접한 상기 제2 컴포넌트 캐리어와 연결될 수도 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 제2 컴포넌트 캐리어는 상기 외부 전원 포트와 전기적으로 연결되지만 상기 제1 컴포넌트 캐리어와는 연결되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전지 모듈 캐리어는 상기 캐리어 프레임에 부착되고 냉각제 덕트가 연결되거나 포함되는 그라운드 플레이트를 갖는다. 상기 그라운드 플레이트는 상기 캐리어 프레임의 일부일 수도 있다. 상기 전지 모듈 캐리어(예를 들어, 상기 캐리어 프레임)는 상기 전지 모듈 캐리어(예를 들어, 상기 캐리어 프레임 및/또는 상기 그라운드 플레이트)를 외부 냉각제 회로에 연결하도록 구성된 외부 냉각제 포트를 더 포함할 수도 있다. 상기 그라운드 플레이트의 상기 냉각제 덕트는 상기 외부 냉각제 포트 예컨대 냉각제 분배 라인을 통해 연결될 수도 있다. 따라서, 상기 전지 모듈 캐리어 전체는 외부 냉각제 포트를 통해 상기 외부 냉각제 회로와 내부 냉각제 회로가 연결될 수도 있다. 상기 캐리어 프레임에 수용된 상기 제1 및 제2 컴포넌트 캐리어는 상기 그라운드 플레이트와 밀착되도록 배치되며, 이에 따라 상기 그라운드 플레이트의 내부 냉각제 회로와 열교환을 하여 냉각될 수도 있다. 상기 전지 서브 모듈의 전지 셀들과 상기 그라운드 플레이트 사이에는 상기 전지 셀들과 상기 그라운드 플레이트에 접촉되는 열전도 패드가 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전지 모듈 캐리어(예를 들어, 상기 캐리어 프레임)는 상기 전지 모듈 캐리어를 외부 냉각제 회로에 연결되도록 구성한 외부 냉각제 포트와 및 하나 이상의 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어는 제1 또는 제2 냉각제 포트를 각각 포함할 수도 있으며, 상기 각각의 제1 또는 제2 냉각제 포트와 연결되고 냉각제 덕트가 포함된 제1 또는 제2 그라운드 플레이트 및/또는 측면 플레이트를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기 제1 및 제2 컴포넌트 캐리어는 상기 제1 및 제2 그라운드 플레이트 및 상기 제1 및 제2 그라운드 플레이트 각각을 포함하고 상기 전지 모듈 캐리어의 그라운드 플레이트를 함께 형성할 수도 있다. 상기 제1 및 제2 컴포넌트 캐리어의 상기 제1 및 제2 그라운드 플레이트 각각은 상기 컴포넌트 캐리어와 일체형으로 구성하고 있지만 상기 컴포넌트 캐리어의 추가 구성요소가 될 수 없다고 봐야 한다. 상기 전지 모듈 캐리어 (예를 들어, 상기 캐리어 프레임)는 상기 외부 냉각제 포트를 하나 이상의 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어의 상기 제1 또는 제2 냉각제 포트에 각각 연결할 수 있다. 예를 들어, 상기 전지 모듈 캐리어(예를 들어, 상기 캐리어 프레임)는 냉각제 분배 라인을 상기 외부 냉각제 포트와 하나 이상의 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어의 상기 냉각제 포트에 (예를 들어, 유통되도록) 연결하여 구성할 수 있다. 따라서, 상기 전지 모듈 캐리어의 상기 내부 냉각제 회로는 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 하나 이상 상기 제2 컴포넌트 캐리어 내부 냉각제 회로를 구성할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 캐리어 프레임은 하나의 제1 컴포넌트 캐리어 및 복수의 제2 컴포넌트 캐리어를 수용하고, 상기 전지 모듈 캐리어 (예를 들어, 상기 캐리어 프레임)의 상기 외부 냉각제 포트에 (예를 들어, 유통되도록) 연결하는 냉각제 분배 라인을 구성할 수 있다. 상기 냉각제 분배 라인은 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 복수의 상기 제2 컴포넌트 캐리어 각각에 형성된 상기 냉각제 포트 하나 또는 모두에 연결될 수 있다(예를 들어, 하나 또는 모두의 상기 제1 냉각제 포트 및 상기 제2 냉각제 포트). 상기 냉각제 분배 라인은 상기 캐리어 프레임 내에 배치되거나 외부 부품으로 상기 캐리어 프레임에 부착될 수 있다. 상기 냉각제 연결부 및 상기 냉각제 분배 라인은 상기 셀 및 상기 전지 모듈 캐리어에 구성된 전기 소모품의 외부에 배치함으로써, 냉각제 누출에 의한 쇼트를 방지하거나 그 확률을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전지 모듈 캐리어는 상기 캐리어 프레임을 외부 제어 유닛에 전자적으로 결합하도록 구성된 외부 신호 포트를 갖는다. 상기 외부 제어 유닛은 전지 시스템, 전지 관리 시스템, 또는 하나 이상의 전기 소모품의 제어 회로일 수 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 전자 제어 조립체는 전지 모니터링 유닛을 포함하는 반면, 전지 관리 시스템의 다른 기능은 상기 전지 모듈 캐리어 외부에 구현될 수 있다. 상기 전자 제어 조립체는 릴레이, 퓨즈, 전자부품 및/또는 고전압 (HV) 및/또는 저전압 (LV) 배선을 포함할 수 있다. 상기 전자 제어 조립체는 다음의 기능 중 하나 이상이 제공되도록 구성될 수 있다. 상기 전지 시스템을 손상으로부터 보호하고, 상기 전지 시스템의 수명을 연장하고, 어플리케이션이 요구되는 기능을 충족시킬 수 있도록 상기 전지 시스템을 유지한다. 상기 전자 제어 조립체는 다음의 기능 중 하나 이상이 제공되도록 구성될 수 있다. 셀 보호, 충전 제어, 충전 상태, 건강 상태, 셀 밸런싱, 로그북 기능, 인증, 셀 식별 및 통신. 상기 제1 컴포넌트 캐리어, 예컨대 상기 전자 제어 조립체는 하나 이상의 상기 제2 컴포넌트 캐리어 및/또는 상기 전지 서브 모듈에 전자적으로 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전지 모듈 캐리어에 의하면, 상기 캐리어 프레임은 복수의 종단 빔 및 복수의 횡단 빔을 포함할 수 있다. 상기 캐리어 프레임의 상기 종단 빔 및 상기 횡단 빔은 알루미늄 압출 성형된 프로파일 또는 플라스틱 압출 성형된 프로파일(예를 들어, 강화 플라스틱 압출 프로파일)을 갖고 용접, 접착, 조임, 또는 서로 조립 되어 상기 캐리어 프레임을 형성할 수 있다. 상기 제1 및 제2 컴포넌트 캐리어는 또한 알루미늄 압출 성형한 프로파일, 플라스틱 압출 성형한 프로파일(예를 들어, 강화 플라스틱 압출 성형한 프로파일) 또는 압연 및 용접 강철로 형성할 수 있다. 예컨대 U자, L자, 또는 T자로 형성할 수 있다. 상기 컴포넌트 캐리어는 상기 종단 빔 또는 상기 횡단 빔에 탈부착 되도록 구성하는 연결 부재, 예를 들어, 상기 종단 빔 또는 상기 횡단 빔에 대응하는 연결 부재를 포함할 수 있다. 상기 컴포넌트 캐리어는 그라운드 플레이트 및/또는 측벽 내에 통합된 냉각제 덕트 또는 냉각제 채널을 가질 수 있다. 상기 컴포넌트 캐리어는 상기 캐리어 프레임에 나사로 장착될 수 있다. 조립된 전지 모듈 캐리어는 상기 캐리어 프레임에 장착된 상기 컴포넌트 캐리어를 포함함으로써, 강인하고 안정적인(또는 비교적 안정된) 구조를 제공할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 컴포넌트 캐리어는 다수의 셀을 지지하기 위하여 압출 성형된 알루미늄 프로파일을 포함(또는 구성)할 수 있다. 상기 셀은 엔드 플레이트를 갖는 상기 제2 컴포넌트 캐리어의 종단 방향에 고정될 수 있다. 플라스틱 재질의 셀 고정부는 상기 셀을 z(-) 방향으로 장착시킬 수 있다. 엔드 플레이트와 상기 캐리어 프레임 또는 상기 셀 사이의 빈 공간은 팽창 억제부로 충진되어 셀의 스웰링에 대처(또는 수용)하고 구성 요소(예를 들어, 구성 요소를 단단하게 고정)를 종단 방향 연결(예를 들어, 모든 구성 요소를 연결)할 수 있게 된다. 본 발명에 따른 상기 전지 모듈 캐리어를 갖는 자동차가 측면, 전면, 또는 후면에 충돌할 경우 이런 강인함이 유리하게 작용된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 컴포넌트 캐리어는 복수의 볼트를 통해 기계적으로 상호 연결된다. 상기 볼트는 간편한 탈부착 기능을 제공하고, 컴포넌트 캐리어 각각 사이에 전기적 및 신호 연결이 성립 (또는 제공) 될 수 있다. 예를 들어, 상기 볼트는 상기 제1 컴포넌트 캐리어를 상기 제2 컴포넌트 캐리어 및/또는 상기 전지 서브 모듈에 전기적 연결 및 전자적 결합을 구성할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 컴포넌트 캐리어는 상기 캐리어 프레임에 나사를 통해 결합될 수 있다. 상기 나사는 상기 캐리어의 하부면에서 접근할 수 있다.
본 발명 다른 일 실시예에 따른 전지 시스템은 상술한 본 발명 하나 이상의 일 실시예에 따른 전지 모듈 캐리어를 포함하도록 제공한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예 따른 상기 전지 시스템은 제1 컴포넌트 캐리어, 제2 컴포넌트 캐리어, 및 외부 외부 신호 포트를 포함하는 캐리어 프레임을 포함할 수 있다. 상기 제1 컴포넌트 캐리어는 전자 제어 조립체와 신호 포트, 및 전지 서브 모듈을 갖는 상기 제2 컴포넌트 캐리어를 포함한다. 상기 전지 시스템의 상기 캐리어 프레임는 상기 외부 신호 포트 및 상기 제1 컴포넌트 캐리어의 상기 신호 포트에 전자적으로 결합되는 내부 신호 포트를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 캐리어 프레임은 개구를 포함하여 예컨대 상기 제1 캐리어 프레임의 상기 신호 포트가 외부로 전달 되도록 슬릿이 제공될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 일 실시예에 의하면 상기 전지 시스템은 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어 각각이 개별적으로 상기 캐리어 프레임으로부터 탈착될 수 있다. 상기 제2 컴포넌트 캐리어는 일체화된 제2 냉각제 덕트를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예는 자동차에 관한 것으로서, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 시스템을 갖고 있다(예를 들어, 전지 모듈 캐리어를 갖는 전지 시스템). 본 발명의 하나 이상의 일 실시예에 따른 상기 자동차는 다수의 전지 셀을 포함하는 전기 자동차(EV) 또는 플러그인형 하이브리드 전기 자동차(PHEV) 일 수도 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 전지 시스템은 상기 자동차의 바닥 아래에 위치할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 전지 모듈 캐리어의 상기 캐리어 프레임은 상기 자동차의 바닥에 예컨대 차량 언더보디에 장착된 구조로 설치될 수 있다. 하나 이상 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어는 상기 자동차의 바닥에서 상기 캐리어 프레임의 설치해제 없이도 상기 캐리어 프레임을 제거될 수 있다.
상기 자동차에 부착된 상기 전지 시스템은 차랑 바닥에 차단판과 상기 전지 모듈 캐리어 상부에 커버를 설치하여 가스-기밀 구조를 가질 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 일 실시예에 의한 전지 시스템은 차량에 부착(또는 장착)되며, 모든 연결 부재(예를 들어, 볼트 또는 나사 등)는 자동차의 언더보디를 대향하는 바닥면에서 접근할 수 있어야 한다. 캐리어에 통합된 냉각제 덕트의 경우, 상기 냉각제 분배 라인은 컴포넌트 캐리어에서 탈착하기 전에 분리해야 한다. 따라서, 상기 냉각제 분배 라인 또한 상기 자동차 하부면에서 접근할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 서브 모듈 전면 플레이트는, 전지 서브 모듈에 강인함과 기계적 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 벌집 구조를 갖는 팽창 억제부를 통해, 전지 셀의 스웰링을 수용(또는 제한)할 수 있고 모든 구성 요소를 단단하게 연결할 수 있다. 또한, 컴포넌트 캐리어는 캐리어 프레임으로부터 개별적으로 탈부착 가능한 바, 전지 모듈 캐리어를 완전히 설치/해제하지 않고도 컴포넌트 캐리어 중 하나가 전지 모듈 캐리어로부터 제거될 수 있다. 또한, 압출 성형 구조로 인하여 컴포넌트 캐리어의 제조 및 전지 시스템의 조립은 비교적 간단하고 비용이 절감된다. 또한, 냉각제 연결부 및 냉각제 분배 라인은 셀 및 전지 모듈 캐리어에 구성된 전기 소모품이 외부에 배치됨으로써, 냉각제 누출에 의한 쇼트를 방지하거나 그 확률을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 자동차가 충돌할 경우 전지 모듈 캐리어가 갖는 강인함이 유리하게 작용된다.
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 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전지 시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전지 시스템으로부터 제2 컴포넌트 캐리어를 제거한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전지 시스템으로부터 제1 컴포넌트 캐리어를 제거한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 2개의 전지 서브 모듈을 수용하는 제2 컴포넌트 캐리어의 부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 조립된 전지 모듈 캐리어의 하부면의 사시도이다.
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, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전지 시스템(200)은 전지 모듈 캐리어(100)를 포함하는 것을 도시하고 있다. 전지 모듈 캐리어(100)는 복수의 종단 빔(16)(예를 들어, 2개의 종단 빔) 및 복수의 횡단 빔(17)(예를 들어, 2개의 횡단 빔)으로 이루어지는 캐리어 프레임(10)을 포함한다. 그라운드 플레이트 프레임(50)은 빔(16, 17)에 부착되어, 전지 모듈 캐리어(100)의 하부에 틀을 형성한다. 전지 모듈 캐리어(100)를 일례로 자동차의 언더보디에 부착하는 연결 부재(예: 나사 구멍)는 빔(16, 17)으로부터 외부로 돌출되는 그라운드 플레이트 프레임(50)의 일부에 배치된다.
종단 빔(16)의 하나는, 외부 신호 포트(11)와 같이 캐리어 프레임(10)의 개구를 통해 연장되어 (또는 도달하는) 외부 제어 유닛에 연결되도록 구성된 제1 컴포넌트 캐리어(20)의 신호 포트(22)를 포함한다. 횡단 빔(17)의 하나는, 외부 전원 회로에 연결되도록 구성된 외부 전원 포트(12)를 포함한다. 전지 모듈 캐리어(100)는 외부 냉각제 회로에 연결되도록 구성된 외부 냉각제 포트를 더 포함한다. 캐리어 프레임(10) 내에, 제1 컴포넌트 캐리어(20) 및 복수의 제2 컴포넌트 캐리어(30)(예를 들어, 6개의 제2 컴포넌트 캐리어(30))가 수용된다. 복수의 제2 컴포넌트 캐리어(30) 각각은, 복수의 셀(1)을 각각 갖는 하나 이상 전지 서브 모듈(40)(예를 들어, 2개의 전지 서브 모듈(40))을 포함한다. 여기서, 제1 컴포넌트 캐리어(20) 및 제2 컴포넌트 캐리어(30)는 각기, U자형, L자형 또는 T자형의 프로파일을 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전지 시스템(200)으로부터 제2 컴포넌트 캐리어(30)를 제거한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 2개의 전지 서브 모듈(40)을 수용하는 제2 컴포넌트 캐리어(30)의 부분 확대도이다. 도 2 및 도 4를 참고하면, 제2 컴포넌트 캐리어(30)는 제2 그라운드 플레이트(32) 및 제2 그라운드 플레이트(32)의 측단들에서 위쪽 방향으로 연장되는 한 쌍의 측벽(34)을 포함한다. 제2 그라운드 플레이트(32)의 제1 표면(또는 전면)에는 각각의 냉각제 덕트의 개구를 형성하는 제2 냉각제 포트(31)(예를 들어, 3개의 제2 냉각제 포트)가 제공된다. 제2 컴포넌트 캐리어(30)는 캐리어 프레임의 종단 빔(16)에 대응하여 부착되는 연결 부재(예를 들어, 나사 구멍)를 포함한다. 제2 컴포넌트 캐리어(30)는 전지 시스템(200) 내의 제2 컴포넌트 캐리어(30)와 다른 제2 컴포넌트 캐리어(30) 또는 제1 컴포넌트 캐리어(20)와 전기적 연결 및 전자적 결합을 위한 연결 부재를 더 포함한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전지 서브 모듈(40)은 복수의 셀(1)(예를 들어, 복수의 정렬된 이차 전지 셀(1))을 포함하며, 셀 각각은 대략 각형 형상을 갖는다. 한 쌍의 서브 모듈 전면 플레이트(43)는 각각 최외곽 전지 셀(1)의 표면(예를 들어, 전면)을 대향하도록 제공된다. 서브 모듈 전면 플레이트(43)는 전지 셀(1)의 측면을 대향하는 한 쌍의 측벽(34)에 용접 등을 통해 기계적으로 고정된다. 따라서, 복수의 전지 셀(1)의 전지 셀(1)은 서로 고정된다. 서브 모듈 전면 플레이트(43)는, 전지 서브 모듈(40)에 강인함과 기계적 안정성을 제공한다. 나아가, 서브 모듈 전면 플레이트(43)는 적층되어 정렬된 전지 셀들(1)의 스웰링(swelling)을 억제하는 기능을 가질 수 있다. 또한, 제2 컴포넌트 캐리어(30)에는 다수의 적층 셀들(1)을 포함한 전지 서브 모듈(40)이 복수로 배치되므로, 전지 셀들(1)로부터 발생한 스웰링 포스는 훨씬 증대할 수 있다. 이 스웰링 포스를 억제하기 위해, 제2 컴포넌트 캐리어(30)는 팽창 억제부(42)를 포함할 수 있다.
벌집 구조를 갖는 팽창 억제부(42)는 서브 모듈 전면 플레이트(43)에 부착되고, 적층 전지 셀(1)과 캐리어 프레임(10) 사이에 개재됨으로써, 전지 셀(1)의 스웰링을 수용(또는 제한)하고 모든 구성 요소를 종단 방향을 따라 연결(예를 들어, 전지 서브 모듈(40)의 모든 구성 요소를 단단하게 연결)한다.
적층 전지 셀(1)의 상단 가장 자리를 따라, 수직 방향으로(전지 셀 케이스의 바닥으로부터 전극 단자를 향한 방향 또는 그 반대 방향) 전지 셀(1)이 유동되는 것을 방지하기 위해, 서브 모듈 사이드 빔(41)이 전지 셀(1)의 상단을 지지하도록 제공될 수 있다.
제2 그라운드 플레이트(32)와 전지 셀들(1) 사이에는 탄성적인 열전도 패드(35, thermal interface)(or gap filler)가 배치될 수 있다. 열전도 패드(35)는 제2 그라운드 플레이트(32)와 전지 셀들(1) 사이에 제공되어, 제2 컴포넌트 캐리어(30)의 조립 공차나 제2 컴포넌트 캐리어(30)의 구성 요소들이 갖는 제조 공차를 보완한다. 즉, 전지 셀들(1)은 제2 컴포넌트 캐리어(30)에 수용되도록 조립 시, 그 하부에 배치된 열전도 패드(35)로 인해 케이스 외측 바닥면을 열전도 패드(35)뿐만 아니라 제2 그라운드 플레이트(32)에 긴밀하게 접촉시킬 수 있다. 이에 따라 전지 셀들(1)은 제2 그라운드 플레이트(32)에 배치된 냉각제 덕트를 흐르는 냉매에 의한 냉각 효과를 확실하게 받을 수 있다. 뿐만 아니라, 열전도 패드(35)는 전지 셀들(1)에 전달되는 외부 충격을 완화시킬 수도 있다.
서브 모듈 전면 플레이트(43), 서브 모듈 사이드 빔(41), 및 셀(1)은 전지 서브 모듈(40)의 필수적 셀프(self) 지지체를 구성한다. 전지 서브 모듈(40)은 고정부재에 의해 제2 컴포넌트 캐리어(30)에 기계적으로 고정된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전지 시스템(200)으로부터 제1 컴포넌트 캐리어(20)를 제거한 사시도이다. 제1 컴포넌트 캐리어(20)는 제1 그라운드 플레이트(25) 및 이로부터 위쪽 방향으로 연장되는 측벽을 포함한다. 제1 그라운드 플레이트(25)의 제1 표면(또는 전면)에는 각각의 제1 냉각제 덕트(또는 냉각제 채널)의 개구를 형성하는 제1 냉각제 포트(24)(예를 들어, 3개의 제1 냉각제 포트)가 제공된다. 제1 컴포넌트 캐리어(20)는 신호 포트(22), 전원 포트(23), 및 제어 전자 조립체(21)를 포함한다. 제어 신호는 신호 포트(22)(캐리어 프레임(10)의 개구(13)를 통해 안내됨)를 통한 외부 제어 회로와 제1 컴포넌트 캐리어(20)의 제어 전자 조립체(21) 사이에서 발생한다. 추가적으로, 신호가 캐리어 프레임(10)의 외부 신호 포트(11)를 통해 외부 제어 유닛에서 발생하고 신호선을 통해 제어 전자 조립체(21)로부터 발생할 수 있다.
상기 신호에 기초하여(예를 들어, 실제적인 전력 요구 신호), 제어 전자 조립체(21)는 제2 컴포넌트 캐리어(30)의 전지 서브 모듈(40)을 제어함으로써, 실제 전력 수요를 충족시키는 전력을 제공한다. 따라서, 제어 전자 조립체(21)는 제1 컴포넌트 캐리어(20)에 전기적으로 연결되고 전자적으로도 결합되며, 이는 곧 인접한 제2 컴포넌트 캐리어(30) 및 제2 컴포넌트 캐리어(30)에 부착된 전지 서브 모듈(40)과도 전기적으로 연결되고 전자적으로도 결합되며, 나아가 인접한 제2 컴포넌트 캐리어(30) 등으로 전기적으로 연결되고 전자적으로도 결합된다. 전자적 결합을 통해, 제어 전자 조립체(21)는 전지 서브 모듈(40)을 제어하기 위한 제어 신호를 전송한다. 전지 서브 모듈(40)로부터 제공된 전류 신호는 전기적 연결을 통해 제1 컴포넌트 캐리어(20)로 전송되고, 제1 컴포넌트 캐리어(20)로부터 전원 포트(23) 및 외부 전원 포트(12)를 통해 전력 소모품으로 전송된다. 일 실시예에 의하면, 제어 신호는 제1 컴포넌트 캐리어(20) 및 제2 컴포넌트 캐리어(30) 또는 전지 서브 모듈(40) 사이의 전류 또는 전압을 기초로 변조된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 조립된 전지 모듈 캐리어(100)의 하부면에 대한 사시도이다. 도 5을 참고하면, 일 실시예에 의한 2개의 횡단 빔(17) 및 2개의 종단 빔(16)을 조립하여 캐리어 프레임(10)을 형성한다. 빔(16, 17)은 도 1을 참고로 상술된 바, 각각 외부 방향으로 연장되어 그라운드 플레이트 프레임을 형성한다. 하나의 횡단 빔(17)은 외부 전원 포트(12) 및 외부 신호 포트(11)를 포함하고 제1 컴포넌트 캐리어(20)와 인접하고 있다. 복수의 제2 컴포넌트 캐리어(30)는 캐리어 프레임(10)에 수용되고 연결 부재(예를 들어, 나사 구멍) 및 고정 부재(예를 들어, 나사)를 통해 종단 빔(16)에 부착된다. 제2 컴포넌트 캐리어(30)는 각각 제2 그라운드 플레이트(32) 및 여기에 통합된 제2 냉각제 덕트(33, 또는 냉각제 채널)(예를 들어, 3개의 냉각제 덕트)를 포함한다. 제2 냉각제 덕트(33)는 제2 그라운드 플레이트(32)에 U자형의 프로파일을 가지도록 돌출되도록 형성될 수 있는데, 가령, 압출 성형으로 제2 그라운드 플레이트(32)와 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 제2 냉각제 덕트(33)의 형상은 상기한 것으로 한정되는 것은 아니다. 제2 냉각제 덕트(33)는 제2 그라운드 플레이트(32)에 일체로 형성되면서, 전지 셀들(1)의 냉각 위한 위한 최적의 냉각제 회로를 구성할 수 있으면, 어떠한 형상(예: 단면 형상이 원형, 사각형 또는 별형)도 가능하다. 상기한 제1 컴포턴트 캐리어(20)의 제1 냉각제 덕트도 제2 냉각제 덕트(33)의 형상 및 구조에 따를 수 있다.
냉각제 분배 라인(15)은 전지 모듈 캐리어(100)(예를 들어, 냉각제 분배 라인의 단부)의 외부 냉각제 포트를 통해 외부 냉각제 회로와 유통하고 복수의 연결 부재를 포함한다. 연결 부재 각각은 냉각제 분배 라인(15)을 각각의 제2 컴포넌트 캐리어(30)의 각각의 제2 냉각제 포트(31)를 통해 제2 냉각제 덕트(33)와 연결한다.
도 1 및 도 5를 참고하면, 냉각제는 외부 냉각제 회로(예: 자동차 냉각 회로)에서 종단 빔(16)을 따라 연장되는 냉각제 분배 라인(15)을 통해 제공된다. 냉각제 분배 라인(15)을 통해, 냉각제는 제1 컴포넌트 캐리어(20) 및 제2 컴포넌트 캐리어(30)(예를 들어, 6개의 제2 컴포넌트 캐리어(30))의 제1 및 제2 냉각제 포트(24, 31)에 각각 제공되고, 각각의 제1 및 제2 냉각제 덕트를 통해 각각의 제1 및 제2 그라운드 플레이트(25, 32)로 유통되어, 도시하지 않은 출구를 통해 배출되는 원웨이 방식으로 전지 모듈 캐리어를 순환할 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:이차 전지셀 30:제2 컴포넌트 캐리어
10:캐리어 프레임 31:제2 냉각제 포트
11:외부 신호 포트 32:제2 그라운드 플레이트
12:외부 전원 포트 33:제2 냉각제 덕트
13:개구 40:전지 서브 모듈
15:냉각제 분배 라인 41:사이드 빔
16:종단 빔 42:팽창 억제부
17:횡단 빔 43:전면 플레이트
20:제1 컴포넌트 캐리어 50:그라운드 플레이트 프레임
21:제어 전자 조립체 100:전지 모듈 캐리어
22:신호 포트 200:전지 시스템
23:전원 포트
24:제1 냉각제 포트
25:제1 그라운드 플레이트

Claims (18)

  1. 제어 전자 조립체 및 신호 포트를 포함하는 제1 컴포넌트 캐리어;
    전지 서브 모듈을 수용하는 제2 컴포넌트 캐리어; 및
    상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어를 수용하도록 구성된 캐리어 프레임을 포함하고,
    상기 캐리어 프레임은 상기 신호 포트를 통해 상기 제1 컴포넌트 캐리어와 외부로 전자적 결합을 이루고,
    상기 제1 컴포넌트 캐리어와 상기 제2 컴포넌트 캐리어 각각은 상기 캐리어 프레임으로부터 개별적으로 탈부착 되도록 구성되고,
    상기 제2 컴포넌트 캐리어는 일체화된 제2 냉각제 덕트를 포함하는 전지 모듈 캐리어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 프레임은, 상기 제2 컴포넌트 캐리어, 상기 전지 서브 모듈, 및 상기 제1 컴포넌트 캐리어의 전원 포트 중 적어도 하나에 외부 전원 회로를 전기적으로 연결한 외부 전원 포트를 포함하는 전지 모듈 캐리어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컴포넌트 캐리어는, 상기 제2 컴포넌트 캐리어 및 상기 전지 서브 모듈 중 적어도 하나에 전자적 및 전기적 중 하나로 연결된, 전지 모듈 캐리어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 프레임은 외부 제어 유닛에 상기 전지 모듈 캐리어를 전자적으로 연결하도록 구성되는 외부 신호 포트를 포함하는 전지 모듈 캐리어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 전자 조립체는 전지 모니터링 유닛을 포함하는 전지 모듈 캐리어.
  6. 제1항에 있어서,
    외부 냉각제 회로에 상기 전지 모듈 캐리어를 유동적으로 연결하며, 상기 캐리어 프레임에 연결되거나 일체로 구성된, 외부 냉각제 포트를 더욱 포함하고,
    상기 제2 컴포넌트 캐리어는 상기 제2 냉각제 덕트 및 상기 제2 냉각제 덕트에 유동적으로 연결된 제2 냉각제 포트를 포함하는 제2 그라운드 플레이트를 포함하고, 상기 제2 냉각제 포트는 상기 외부 냉각 포트에 유동적으로 연결되는, 전지 모듈 캐리어.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컴포넌트 캐리어는 일체화된 제1 냉각제 덕트를 포함하는, 전지 모듈 캐리어.
  8. 제7항에 있어서,
    외부 냉각제 회로에 상기 전지 모듈 캐리어를 유동적으로 연결하며, 상기 캐리어 프레임에 연결되거나 일체로 구성된, 외부 냉각제 포트를 더욱 포함하고,
    상기 제1 컴포넌트 캐리어는, 상기 제1 냉각제 덕트 및 상기 제1 냉각제 덕트에 유동적으로 연결된 제1 냉각제 포트를 포함하는 제1 그라운드 플레이트를 포함하고, 상기 제1 냉각제 포트는 상기 외부 냉각제 포트에 유동적으로 연결된 전지 모듈 캐리어.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컴포넌트 캐리어는 일체화된 제1 냉각제 덕트를 포함하고,
    외부 냉각제 회로에 상기 전지 모듈 캐리어를 유동적으로 연결하며, 상기 캐리어 프레임에 연결되거나 일체로 구성된, 외부 냉각제 포트를 더욱 포함하고,
    상기 제1 컴포넌트 캐리어는, 상기 제1 냉각제 덕트 및 상기 제1 냉각제 덕트에 유동적으로 연결된 제1 냉각제 포트를 포함하는 제1 그라운드 플레이트를 포함하고, 상기 제1 냉각제 포트는 상기 외부 냉각제 포트에 유동적으로 연결되고,
    상기 제2 컴포넌트 캐리어는 상기 제2 냉각제 덕트 및 상기 제2 냉각제 덕트에 유동적으로 연결된 제2 냉각제 포트를 포함하는 제2 그라운드 플레이트를 포함하고, 상기 제2 냉각제 포트는 상기 외부 냉각제 포트에 유동적으로 연결되는, 전지 모듈 캐리어
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 컴포넌트 캐리어는 복수로 구비되고,
    상기 캐리어 프레임은 상기 외부 냉각제 포트와 유동적으로 연결된 냉각제 분배 라인을 포함하거나 상기 외부 냉각제 포트에 연결되고,
    상기 냉각제 분배 라인은 상기 제1 컴포넌트 캐리어의 다수의 상기 제1 냉각 포트 중 적어도 하나에 유동적으로 연결되고, 복수의 상기 제2 컴포넌트 캐리어의 상기 제2 냉각제 포트 각각에 유동적으로 연결되도록 구성된 전지 모듈 캐리어.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 프레임에 부착되고 냉각제 덕트와 연결되거나 포함하는 그라운드 플레이트; 및
    외부 냉각제 회로에 상기 전지 모듈 캐리어를 유동적으로 연결하도록 구성된 외부 냉각제 포트를 더욱 포함하고,
    상기 외부 냉각제 포트는 상기 그라운드 플레이트의 상기 냉각제 덕트에 유동적으로 연결된 전지 모듈 캐리어.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 프레임은 복수의 종단 빔과 복수의 횡단 빔을 포함하고,
    상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 제2 컴포넌트 캐리어 각각은, 상기 종단 빔 또는 상기 횡단 빔에 부착하도록 구성되는 연결 부재를 포함하는 전지 모듈 캐리어.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 제2 컴포넌트 캐리어는 U자형, L자형, 또는 T 자형의 프로파일을 갖는 전지 모듈 캐리어.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어는 복수의 볼트에 의해 기계적으로 상호 연결되고,
    상기 복수의 상기 볼트는 상기 제1 컴포넌트 캐리어와 상기 제2 컴포넌트 캐리어 및 상기 전지 서브 모듈 중 적어도 하나 사이에 전기적 연결 및 전자적 연결 중 적어도 하나로 제공되는 전지 모듈 캐리어.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 전지 서브 모듈의 전지 셀들과 상기 제2 그라운드 플레이트 사이에는 상기 전지 셀들과 상기 제2 그라운드 플레이트에 접촉되는 열전도 패드가 배치되는, 전지 모듈 캐리어.
  16. 제어 전자 조립체 및 신호 포트를 포함하는 제1 컴포넌트 캐리어;
    전지 서브 모듈을 포함하는 제2 컴포넌트 캐리어; 및
    상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어를 수용하도록 구성된 캐리어 프레임을 포함하고,
    상기 캐리어 프레임은 상기 제1 컴포넌트 캐리어의 상기 신호 포트에 외부 전자적 결합을 제공하도록 구성되고, 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어 각각은, 상기 캐리어 프레임으로부터 개별적으로 분리 가능하며,
    상기 제2 컴포넌트 캐리어는 일체화된 제2 냉각제 덕트를 포함하는, 전지 시스템.
  17. 전지 시스템을 포함하는 자동차에 있어서,
    상기 전지 시스템은,
    제어 전자 조립체 및 신호 포트를 포함하는 제1 컴포넌트 캐리어;
    전지 서브 모듈을 포함하는 제2 컴포넌트 캐리어; 및
    상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어를 수용하도록 구성된 캐리어 프레임을 포함하고,
    상기 캐리어 프레임은 상기 제1 컴포넌트 캐리어의 상기 신호 포트에 외부 전자적 결합을 제공하도록 구성되고, 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어 각각은, 상기 캐리어 프레임으로부터 개별적으로 분리 가능하며,
    상기 제2 컴포넌트 캐리어는 일체화된 제2 냉각제 덕트를 포함하는, 자동차.
  18. 전지 모듈 캐리어를 포함하는 자동차에 있어서,
    상기 전지 모듈 캐리어는,
    제어 전자 조립체 및 신호 포트를 포함하는 제1 컴포넌트 캐리어, 전지 서브 모듈을 포함하는 제2 컴포넌트 캐리어 및, 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어를 수용하도록 구성된 캐리어 프레임을 포함하고,
    상기 캐리어 프레임은 상기 신호 포트에 의해 상기 제1 컴포넌트 캐리어에 외부 전자적 결합을 제공하도록 구성되고, 상기 제1 컴포넌트 캐리어 및 상기 제2 컴포넌트 캐리어 각각은, 상기 캐리어 프레임으로부터 개별적으로 탈부착 되도록 구성되며,
    상기 제2 컴포넌트 캐리어는 일체화된 제2 냉각제 덕트를 포함하는, 자동차.
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