KR102345081B1 - 커버 어셈블리를 포함한 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기화학 셀들(20)의 저장을 위한 배터리 모듈(2)에 관한 것이며, 상기 배터리 모듈(2)은 커버 어셈블리(30)를 포함하고, 커버 어셈블리(30)는 셀들의 단부를 둘러싸고 그에 압축력을 가하는 내부 프레임(62), 내부 프레임의 외측 면에 스냅 핏되고 배터리 시스템의 보조 구조물들을 지지하는 중간 프레임, 및 상기 중간 프레임의 외측 면에 스냅 핏되는 외부 커버(32)를 포함한다.

Description

커버 어셈블리를 포함한 배터리 모듈
본 발명은 셀들의 단부를 둘러싸고 압축력을 가하는 내부 프레임을 포함하는 커버 어셈블리를 포함하는, 전기화학 셀들을 저장하기 위한 배터리 모듈에 관한 것이다.
배터리 팩들은 휴대용 전자기기에서 재생가능한 전력 시스템들 및 환경 친화적 차량들에 이르기까지 다양한 기계들에 전력을 제공한다. 예를 들어, 하이브리드 전기 차량들(HEV)은 연료 효율을 높이기 위해 연소 엔진과 함께 배터리 팩과 전기 모터를 사용한다. 배터리 팩들은 복수의 배터리 모듈들로 형성되며, 각 배터리 모듈은 여러 개의 전기화학 셀들을 포함한다. 상기 셀들은 2 차원 또는 3 차원 어레이로 밀접하게 배열되고, 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결된다. 마찬가지로, 배터리 팩 내의 배터리 모듈들은 전기적으로 직렬 또는 병렬로 연결된다.
일부 종래의 배터리 모듈들 및 배터리 팩들은 용접된 강철 구성요소들로 형성된 하우징들을 갖는다. 그러나, 하우징들을 형성하는데 사용되는 용접 공정은 값비쌀 수 있고, 또한 하우징 내에 바람직하지 않은 도전성 입자들을 생성시킬 수 있으며, 때때로 높은 고장률을 가질 수 있다.
제조 비용이 저렴하고 신뢰성이 있는 개선된 하우징을 제공하는 것이 바람직하다.
일부 양태들에서, 배터리 모듈은 전기화학 셀들의 어레이를 지지하도록 구성된다. 상기 모듈은 커버 어셈블리를 포함하며, 상기 커버 어셈블리는 외부 커버, 내부 프레임, 및 상기 외부 커버와 상기 내부 프레임 사이에 배치된 중간 프레임을 구비한다. 상기 내부 프레임은 내측 플레이트 주변 에지에 의해 경계 지어지는 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면(inner plate outward-facing surface)을 갖는 내측 플레이트를 포함한다. 상기 내측 플레이트는 상기 내측 플레이트 주변 에지로부터 이격된 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면에 형성된 액세스 개구들(access openings)을 갖는다. 상기 내부 프레임은 상기 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 내측 플레이트 주변 에지로부터 돌출하는 스커트(skirt)를 포함한다. 상기 스커트는 상기 내측 플레이트 주변 에지에 연결되는 스커트의 내측으로 향하는 면, 및 상기 스커트의 내측으로 향하는 면에 반대쪽인 스커트의 외측으로 향하는 면을 포함한다. 상기 내부 프레임은 상기 스커트의 외측으로 향하는 면으로부터 외측으로 연장되는 풋(foot)을 포함하고, 상기 풋은 상기 내측 플레이트에 평행한 방향으로 연장한다. 상기 중간 프레임은 스냅 핏 결합(snap-fit connection)에 의해 상기 내부 프레임에 고정되고, 상기 외부 커버는 스냅 핏 결합에 의해 상기 중간 프레임에 고정된다.
배터리 모듈은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 상기 중간 프레임은 측벽, 및 상기 측벽의 대향하는 내부 면들 사이에서 연장되는 격자 요소를 포함한다. 상기 격자 요소는 상기 외부 커버와 대면하는 제 1 면 및 상기 내부 프레임과 대면하는 제 2 면을 포함한다. 상기 격자 요소는 상기 제 1 면에 수직인 방향으로 상기 액세스 개구들과 정렬하는 격자 개구들을 포함한다. 상기 중간 프레임은 상기 제 2 면에 수직인 방향으로 상기 측벽에 의존하는 프레임 래치들(frame latches)을 포함한다. 상기 스커트는 상기 프레임 래치들을 수용하여 결합하도록 구성된 이격된 래치 개구들(spaced-apart latch openings)을 포함하여, 상기 중간 프레임이 상기 내부 프레임에 고정된다. 상기 외부 커버는 외측 플레이트를 포함하고, 상기 외측 플레이트는 외측 플레이트의 외측으로 향하는 면과, 상기 외측 플레이트의 외측으로 향하는 면 반대쪽에 있고 상기 중간 프레임과 대면하는 외측 플레이트의 내측으로 향하는 면과, 상기 외측 플레이트의 외측으로 향하는 면과 상기 외측 플레이트의 내측으로 향하는 면 사이에서 연장되는 외측 플레이트 주변 에지를 갖는다. 상기 외부 커버는 상기 외측 플레이트의 내측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 외측 플레이트 주변 에지에 의존하는 외부 커버 래치들을 포함한다. 상기 외측 플레이트 주변 에지는 상기 중간 프레임 측벽의 내부 면과 대면하고, 상기 외부 커버 래치들은 상기 중간 프레임 측벽의 에지에 형성된 리세스에 수용되어 결합된다. 거셋(gusset)이 상기 스커트와 상기 풋 사이에 연장된다.
일부 양태들에서, 배터리 팩은 배터리 팩 하우징, 및 상기 배터리 팩 하우징 내에 배치된 배터리 모듈을 포함한다. 상기 배터리 모듈은 커버 어셈블리를 포함하고, 상기 커버 어셈블리는 외부 커버, 내부 프레임, 및 상기 외부 커버와 상기 내부 프레임 사이에 배치된 중간 프레임을 포함한다. 상기 내부 프레임은 내측 플레이트 주변 에지에 의해 경계 지어지는 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면을 갖는 내측 플레이트를 포함한다. 상기 내측 플레이트는 상기 내측 플레이트 주변 에지로부터 이격된 상기 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면에 형성된 액세스 개구들을 갖는다. 상기 내부 프레임은 상기 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 내측 플레이트 주변 에지로부터 돌출하는 스커트를 포함한다. 상기 스커트는 상기 내측 플레이트 주변 에지에 연결되는 스커트의 내측으로 향하는 면 및 상기 스커트의 내측으로 향하는 면에 반대쪽인 스커트의 외측으로 향하는 면을 포함한다. 상기 내부 프레임은 상기 스커트 외측으로 향하는 면으로부터 외측으로 연장되는 풋을 포함하고, 상기 풋은 상기 내측 플레이트에 평행한 방향으로 연장한다. 상기 중간 프레임은 스냅-핏 결합에 의해 상기 내부 프레임에 고정되고, 상기 외부 커버는 스냅-핏 결합에 의해 상기 중간 프레임에 고정된다.
배터리 팩은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 상기 중간 프레임은 측벽과, 상기 측벽의 대향하는 내부 면들 사이에서 연장되는 격자 요소를 포함한다. 상기 격자 요소는 상기 외부 커버와 대면하는 제 1 면과 상기 내부 프레임과 대면하는 제 2 면을 포함하고, 상기 격자 요소는 상기 제 1 면에 수직인 방향으로 상기 액세스 개구들과 정렬하는 격자 개구들을 포함한다. 상기 중간 프레임은 상기 제 2 면에 수직인 방향으로 상기 측벽에 의존하는 프레임 래치들을 포함한다. 상기 스커트는 프레임 래치들을 수용하여 결합하도록 구성된 이격된 래치 개구들을 포함하여, 상기 중간 프레임이 상기 내부 프레임에 고정된다. 상기 외부 커버는 외측 플레이트의 외측으로 향하는 면을 갖는 외측 플레이트와, 상기 외측 플레이트의 외측으로 향하는 면 반대쪽에 있고 상기 중간 프레임과 대면하는 외측 플레이트의 내측으로 향하는 면과, 상기 외측 플레이트의 외측으로 향하는 면과 상기 외측 플레이트의 내측으로 향하는 면 사이에서 연장되는 외측 플레이트 주변 에지를 포함한다. 상기 외부 커버는 상기 외측 플레이트의 내측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 외측 플레이트 주변 에지에 의존하는 외부 커버 래치들을 포함한다. 상기 외측 플레이트 주변 에지는 상기 중간 프레임 측벽의 내부 면과 대면하고, 상기 외부 커버 래치들은 상기 중간 프레임 측벽의 에지에 형성된 리세스들에 수용되어 결합된다. 거셋이 상기 스커트와 상기 풋 사이에 연장된다. 상기 배터리 팩 하우징은 전기화학 셀들의 어레이를 지지하기 위해 상기 커버 어셈블리와 협력한다. 상기 배터리 팩 하우징은 상기 모듈 하우징 내에 배치된 전기화학 셀들, 전기화학 셀들의 어레이가 지지되는 베이스, 및 상기 내측 플레이트와 상기 베이스 사이에 배치되고 상기 내측 플레이트와 평행하게 연장되는 지지 면을 포함한다. 상기 플레이트의 외측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 지지 면과 상기 베이스 사이의 거리에 의해 지지 오프셋이 정의된다. 상기 풋은 상기 지지 면에 고정되고, 상기 플레이트의 외측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 풋과 상기 내측 플레이트 사이의 거리에 의해 풋 오프셋이 정의된다. 또한, 상기 풋 오프셋과 지지 오프셋의 합은 상기 플레이트의 외측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 전기화학 셀들 중 하나의 치수보다 작게 되어, 상기 내부 프레임이 상기 전기화학 셀들에 힘을 가하게 된다. 상기 지지 오프셋은 0보다 큰 값을 갖는다. 상기 베이스는 유체 통로들(fluid passageways)을 포함하고, 상기 전기화학 셀들은 상기 베이스와 직접 접촉한다.
일부 양태들에서, 하우징 내에 전기화학 셀들의 어레이를 지지하는 방법은 하우징을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 하우징은 상기 전기화학 셀들의 어레이가 지지되는 베이스와, 상기 내측 플레이트와 상기 베이스 사이에 배치되며 상기 내측 플레이트에 평행하게 연장되는 지지 면을 포함한다. 상기 플레이트의 외측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 지지 면과 상기 베이스 사이의 거리에 의해 지지 오프셋이 정의된다. 상기 방법은 전기화학 셀들의 어레이를 제공하는 단계를 포함하고, 각각의 셀은 제 1 단부, 제 2 단부, 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부 사이에서 연장되는 측벽, 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부에 수직인 셀 축, 및 상기 제 1 단부 상에 배치된 단자를 갖는 프리즘형 하우징(prismatic housing)을 포함한다. 한 셀의 측벽이 인접한 셀의 측벽과 대면하고 상기 어레이의 가장 바깥쪽 셀들의 측벽들이 상기 하우징의 구조 요소(structural element)와 대면하도록 셀들이 상기 하우징 내에 배열된다. 상기 방법은 내부 프레임을 포함하는 커버 어셈블리를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 내부 프레임은 주변 에지에 의해 경계 지어지는 플레이트의 외측으로 향하는 면을 갖는 내측 플레이트를 포함하고, 상기 내측 플레이트는 상기 주변 에지로부터 이격된 상기 플레이트의 외측으로 향하는 면에 형성된 개구들을 갖는다. 상기 내부 프레임은 상기 주변 에지에 연결되는 스커트의 내측으로 향하는 면 및 상기 스커트의 내측으로 향하는 면에 반대쪽인 스커트의 외측으로 향하는 면을 갖는 스커트를 포함한다. 상기 스커트는 상기 플레이트의 외측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 주변 에지로부터 돌출한다. 상기 내부 프레임은 상기 스커트의 외측으로 향하는 면으로부터 외측으로 연장되는 풋을 포함한다. 상기 풋은 상기 플레이트의 외측으로 향하는 면에 평행한 방향으로 연장하고, 상기 셀 축에 평행한 방향으로 상기 풋과 상기 내측 플레이트 사이의 거리에 의해 풋 오프셋이 정의된다. 또한, 상기 방법은 상기 내측 플레이트가 각각의 셀의 제 1 단부 위에 놓이고, 상기 풋은 상기 구조 요소에 고정되고, 상기 풋 오프셋과 상기 지지 오프셋의 합이 상기 셀 축에 평행한 방향으로 상기 셀의 치수보다 작게 되어 상기 내부 프레임이 상기 어레이의 셀들의 상기 제 1 단부에 힘을 가하도록, 상기 셀들의 어레이 상에 상기 내부 프레임을 배치하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 다음 방법 단계들 및/또는 특징들 중 하나 이상을 포함한다: 상기 커버 어셈블리는 외부 커버, 및 상기 외부 커버와 상기 내부 프레임 사이에 배치된 중간 프레임을 더 포함한다. 상기 중간 프레임은 스냅-핏 결합에 의해 상기 내부 프레임에 고정되고, 상기 외부 커버는 스냅-핏 결합에 의해 상기 중간 프레임에 고정된다. 상기 방법은 상기 외부 커버 및 중간 프레임이 상기 어레이의 셀들의 상기 제 1 단부에 가해지는 힘과는 무관한 방식으로 상기 하우징 내에 상기 전기화학 셀들의 어레이를 지지하는 단계를 더 포함한다. 상기 지지 오프셋은 0보다 큰 값을 갖는다.
일부 양태들에서, 배터리 모듈 커버는 내부 프레임을 포함한다. 상기 내부 프레임은 내측 플레이트 주변 에지에 의해 경계 지어지는 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면을 갖는 내측 플레이트를 포함한다. 상기 내측 플레이트는 상기 내측 플레이트 주변 에지로부터 이격된 상기 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면에 형성된 액세스 개구들을 갖는다. 상기 내부 프레임은 상기 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 내측 플레이트 주변 에지로부터 돌출하는 스커트를 포함한다. 상기 스커트는 상기 내측 플레이트 주변 에지에 연결되는 스커트의 내측으로 향하는 면 및 상기 스커트의 내측으로 향하는 면에 반대쪽인 스커트의 외측으로 향하는 면을 포함한다. 또한, 상기 내부 프레임은 상기 스커트의 외측으로 향하는 면으로부터 외측으로 연장되는 풋을 포함하고, 상기 풋은 상기 플레이트의 외측으로 향하는 면에 평행한 방향으로 연장한다. 거셋이 상기 스커트와 상기 풋 사이에 연장되고, 상기 스커트는 위에 놓여있는 구조체의 프레임 래치들을 수용하여 결합하도록 구성된 이격된 래치 개구들을 포함하여, 상기 위에 놓여있는 구조체가 상기 내부 프레임에 고정될 수 있다.
일부 양태들에서, 전기화학적 셀들의 어레이를 지지하고 구속하는데 사용되는 모듈 하우징은 어떠한 하우징을 포함하는데, 여기서 상기 하우징을 형성하는데 사용되는 용접된 조인트들이 스냅-핏 결합들에 의해 대체된다. 상기 모듈 하우징은 상기 셀 어레이를 구속하고 지지하기 위해 셀을 둘러싸는 밴드 및 한 쌍의 단부 플레이트들과 협력하는 커버 어셈블리를 포함한다. 상기 커버 어셈블리는 외부 커버, 상기 셀들과 대면하는 강철 내부 프레임, 및 상기 외부 커버와 상기 내부 프레임 사이에 배치된 플라스틱 중간 프레임을 포함한다. 상기 중간 프레임은 상기 어레이 셀들의 단자들에 대해 적절한 위치에서 플렉스 포일 셀 결합 시스템(flex foil cell connection system)을 지지하고 및 위치시키는데 사용된다. 상기 중간 프레임은 스냅-핏 결합들에 의해 상기 내부 프레임에 고정되고, 상기 외부 커버는 스냅-핏 결합들에 의해 상기 중간 프레임에 고정된다. 이러한 것은 용접된 강철 부품들로 형성된 하우징들을 갖는 일부 종래의 배터리 모듈들 및 배터리 팩들과 비교될 수 있다. 상기 하우징들을 형성하기 위해 스냅-핏 결합들을 사용함으로써, 상기 하우징 내의 바람직하지 않은 도전성 입자들의 연관된 생성을 포함하는 용접 공정이 회피될 수 있다.
또한, 상기 내부 프레임은 배터리 팩 하우징의 내부 레일과 같은 외부 지지 면에 고정된 디펜딩 피트(depending feet)를 포함하고, 상기 내부 프레임은 상기 레일에 고정되었을 때 상기 내부 프레임이 상기 어레이에 힘을 가하도록 치수가 정해진다. 상기 내부 프레임을 사용하여 상기 셀들을 고정함으로써, 상기 셀 배열은 최소의 진동으로 안정적으로 지지된다. 또한, 셀 결합 시스템을 지지하는 중간 프레임이 상기 셀들에 대해 상기 내부 프레임의 반대쪽 상에 있으므로 셀 결합 시스템은 압축 부하가 걸리지 않고, 그에 따라 셀 결합 시스템의 결합들은 더욱 신뢰가능하게 이루어진다. 따라서, 상기 모듈 하우징은 상기 모듈 하우징 내에 배치된 셀들 사이의 신뢰성 있는 상호결합을 역시 가능하게 하면서 안전하고 신뢰성 있는 셀 구속을 가능하게 한다.
도 1은 배터리 모듈 내에 배치된 셀들의 어레이를 예시하는 모듈을 포함하는 배터리 팩(점선으로 도시)의 일부의 사시도이다.
도 2는 셀들이 생략된 도 1의 모듈의 사시도이다.
도 3은 프리즘형 셀의 사시도이다.
도 4는 밴드와 조립된 단부 플레이트들의 사시도이다.
도 5는 커버 어셈블리의 사시도이다.
도 6은 위에서 보았을 때 분해된 상태로 도시된 커버 어셈블리를 갖는 도 1의 모듈의 사시도이다.
도 7은 한 측면 및 아래에서 본 커버 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 8은 커버 어셈블리의 내부 프레임의 상부 사시도이다.
도 9는 한 단부 및 아래에서 본 커버 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 배터리 모듈(2)은 모듈 하우징(3) 내에 조직된 방식으로 전기적으로 상호결합되고 저장되는 전기화학 셀들(20)의 어레이(29)를 포함하는 전력 생성 및 저장 장치이다. 모듈 하우징(3)은 커버 어셈블리(30), 셀들(20)의 상단부로부터 이격된 위치에서 셀 어레이(29)를 둘러싸는 밴드(4), 및 셀 어레이(29)의 양 반대쪽 단부들을 막고(bracket opposed ends) 커버 어셈블리(30) 및 밴드(4)의 내부 면들에 접하고 있는 한 쌍의 단부 플레이트들(14, 16)을 포함한다. 커버 어셈블리(30), 밴드(4), 및 한 쌍의 단부 플레이트들(14, 16)을 포함하는 모듈 하우징(3)의 요소들은 배터리 팩(110)의 하우징(100) 내의 셀 어레이(29)를 구속하고 지지하도록 협력한다.
배터리 팩 하우징(100)은 대략 편평한 베이스(106)를 포함할 수 있으며, 그 위에서 배터리 모듈(2)이 지지된다. 베이스(106)는 셀들(20)의 한 단부 쪽에 대면하여 마주치는 내측으로 향하는 베이스 면(108)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 베이스(106)는 셀 냉각 또는 가열 피처(features)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 베이스(106)는 열 전도성 물질로 형성되거나 코팅될 수 있고, 냉각 또는 가열 유체를 수용하기 위한 유체 통로(도시되지 않음)를 포함할 수 있거나 다른 적절한 온도 제어 피처를 제공할 수 있다.
배터리 팩 하우징(100)은 또한 평행한 제 1 및 제 2 레일들(101, 102)을 포함하며, 이들은 하기에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 배터리 모듈(2)의 길이에 대응하는 거리만큼 베이스(106)를 따라 이격되어 있다. 각각의 레일들(101, 102)은 베이스(106)에 평행하게 연장되고 베이스(106)로부터 멀어지는 쪽으로 대면하는 지지 면(104)을 제공한다. 예시된 실시예에서, 레일들(101, 102)은 베이스(106) 상에 놓여있지만, 그런 것이 요구되는 것은 아니다. 예를 들어, 다른 실시예들에서, 레일들(101, 102)은 배터리 팩 하우징(100)의 다른 부분들(도시되지 않음)에 의해 베이스(106) 위에서 지지될 수 있다. 어느 경우에서든, 레일들(101, 102)은 상기 지지 면(104)이 베이스(106)와 셀(20)의 상단부 사이에 배치되도록 배열된다. 지지 오프셋(os)은 베이스(106)에 수직인 방향으로 지지 면(104)과 베이스(106) 사이의 거리로 정의된다. 대부분의 실시예들에서, 전부는 아니지만, 상기 지지 오프셋(os)은 0보다 큰 값을 갖는다.
도 3을 참조하면, 셀들(20)은 전극 어셈블리(도시되지 않음) 및 전해액을 동봉하는 하우징(21)을 포함하는 리튬 이온 셀들이며, 전력 생성 및 저장 유닛을 형성한다. 전극 어셈블리는 적어도 하나의 분리기에 의해 분리되는 적어도 하나의 양극 및 적어도 하나의 음극을 포함한다. 양극 및 음극 각각은 리튬 이온들의 유입(insertion) 및/또는 이동을 용이하게 하는 층 구조(layered structure)를 갖는다. 상기 전극들 및 상기 분리기는 적층되어 타원 형상의 맨드릴(mandrel) 주위에 감겨진 기다란 재료의 스트립들(elongate strips of material)이며, 타원 형상 또는 경주 트랙 형상의 젤리 롤 어셈블리(jelly roll assembly)를 형성한다. 상기 셀 하우징(21)은 장방형 각기둥 형상(예를 들면, 프리즘형(prismatic))을 가지며, 제 1 단부(22)와, 제 1 단부(22) 반대쪽의 제 2 단부(23)와, 제 1 단부(22) 및 제 2 단부(23)를 연결하는 4 측면의 측벽(24)을 포함한다. 전극 어셈블리는, 감기 축(28)(예를 들면, 전극들 및 분리기들이 둘레에 감겨지는 축)이 상기 제 1 및 제 2 단부들(22, 23)을 통해 연장되도록, 셀 하우징(21) 내에 배치된다.
양극(들)에 전기적으로 결합된 양극 단자(25) 및 음극(들)에 전기적으로 결합된 음극 단자(26) 각각은 상기 셀의 제 1 단부(22)에서 하우징(21) 밖으로 돌출한다. 또한, 가스 릴리프 벤트(27)가 상기 양극 단자(25)와 상기 음극 단자(26) 사이의 위치에서 제 1 단부(22) 내에 제공된다.
전극 어셈블리는 배터리 충전 및 방전 중에 치수 변화를 겪는다. 이는 사이클링 동안 활성 물질의 팽창으로 인하여 전극 두께 방향으로 양극 및 음극의 적층 구조의 팽창에 적어도 부분적으로 기인한다. 셀 하우징(20) 내의 젤리 롤 전극 어셈블리의 팽창은 "셀 성장"을 초래하며, 이는 감기 축(28)을 가로지르는 방향으로 셀 하우징 측벽(24)의 양 반대쪽 면들(opposed surfaces)의 밖으로 향하는 휘어짐(outward bowing)에 대응한다. 모듈 하우징(3)은 하기에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 내부에 배치된 셀들(20)의 성장을 수용하는 피처들을 포함한다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 셀들(20)의 어레이(29)는 모듈 하우징(3) 내에 배치된다. 예를 들어, 예시된 실시예에서, 셀 어레이(29)는, 각각의 셀(20)의 제 1 단부(22)가 커버 어셈블리(30) 쪽으로 향하고 커버 어셈블리(30)에 의해 둘러싸이도록, 측벽 대 측벽으로 배열된 단일 열의 14 개의 셀들(20)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 절연 분리 플레이트(도시되지 않음)가 인접한 셀들(20)의 대면하는 면들 사이에 배치될 수 있다. 셀 어레이(29)는 배터리 모듈 하우징(3) 내에 배열되는데, 상기 셀들(20)의 열의 한 단부에서의 가장 바깥쪽 셀(20(1))의 측벽(24)이 모듈 하우징(3)의 제 1 단부 플레이트(14)와 대면하여 접하여 있고, 상기 셀들(20)의 열의 반대쪽 단부(opposed end)에서의 가장 바깥쪽 셀(20(2))의 측벽(24)이 모듈 하우징(3)의 제 2 단부 플레이트(16)와 대면하여 접하여 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 커버 어셈블리(30), 셀 어레이(29)를 둘러싸는 밴드(4), 및 상기 셀 어레이(29)의 양 반대쪽 단부들을 막는(bracket) 한 쌍의 단부 플레이트들(14, 16)을 포함하는 모듈 하우징(3)은 배터리 팩 하우징(100) 내의 셀 어레이(29)를 구속하고 지지하도록 협력한다.
밴드(4)는 셀 어레이(29)의 둘레의 형상에 대응하도록 장방형 루프로 형성된 재료의 강성 스트립이다. 상기 밴드(4)의 높이는 셀(20)의 높이보다 작고, 여기서 "셀 높이"는 셀의 제 1 단부(22)와 제 2 단부(23) 사이의 거리를 나타낸다. 예를 들어, 밴드(4)의 높이(hb)는 셀(20)의 높이(hc)의 5 % 내지 35 %의 범위 내에 있다. 예시된 실시예에서, 밴드(4)의 높이(hb)는 셀(20)의 높이(hc)의 15 % 내지 25 %의 범위 내에 있다. 또한, 밴드(4)는 셀들(20)의 제 2 단부들(23)에서 셀 측벽들(24)을 둘러싸도록 배치된다. 밴드(4)는 셀들의 측벽들(24) 위에 놓이고, 셀들의 제 2 단부들(23) 위에 놓이도록 둘러싸이지 않는다. 이러한 배열에 의해, 배터리 모듈 하우징(2) 내에 셀들(20)이 배치되면, 상기 셀들의 제 2 단부들(23)이 배터리 팩 하우징(100)의 열 전도성 베이스(106) 상에 직접 놓여있게 되어, 셀(20)의 온도 제어가 용이하게 된다.
상기 단부 플레이트들(14, 16)은 밴드(4) 및 커버 어셈블리(30)의 내부에 배치되도록 셀들(20)의 열의 양 반대쪽 단부들에 위치된다. 특히, 단부 플레이트들(14, 16)은 셀 어레이(29)의 가장 바깥쪽 셀들(20(1), 20(14))과 밴드(4) 및 커버 어셈블리(30) 양쪽 모두 사이에 배치된다. 단부 플레이트들(14, 16)은 모듈 하우징(3) 내에서 조직된 방식으로 셀들(20)을 유지할 수 있을 정도로 충분히 강성이면서도, 셀들의 열을 따르는 방향으로 적어도 일부의 셀 성장을 수용하기에 충분한 가요성이 있다. 단부 플레이트들(14, 16)은 대면하는 셀 측벽(24) 부분들의 형상 및 치수에 대응하도록 형상 및 치수가 정해진다. 예를 들어, 예시된 실시예에서, 단부 플레이트들(14, 16)은 대면하는 셀(20)의 면과 동일한 치수를 갖는 장방형 주변 형상을 갖는다.
도 4 및 도 6 내지 도 9를 참조하면, 커버 어셈블리(30)는 셀 어레이(29)의 셀들(20)의 제 1 단부(22) 위에 놓여져 이를 동봉하며, 셀 어레이(29)의 셀들(20)의 측벽들(24)의 일부 위에 놓여 이를 둘러싸도록 주위를 감싸고 있다. 커버 어셈블리(30)는 배터리 모듈(2) 내에서 조직되고 안정적으로 패킹된 방식으로 셀들(20)을 보유하고, 배터리 모듈(2)을 배터리 팩 하우징(100)에 고정하도록 돕는다. 또한, 커버 어셈블리(30)는 셀들(20)에 대해 원하는 위치에서 셀 결합 시스템(CSS)을 포함하는 다른 모듈 구성 요소들을 지지하고, 셀들(20)의 제 1 단부들(22)에서 단자들(25, 26)을 덮고 보호한다. 커버 어셈블리(30)는 외부 커버(32), 내부 프레임(62), 및 외부 커버(32)와 내부 프레임(62) 사이에 배치된 중간 프레임(42)을 포함한다. 이하, 외부 커버(32), 중간 프레임(42), 및 내부 커버(62)를 상세하게 설명한다.
외부 커버(32)는 외측으로 향하는 면(34)을 갖는 강성의 얇은 외측 플레이트(33)와, 상기 외측으로 향하는 면(34) 반대쪽에 있고 상기 중간 프레임(42)과 대면하는 내측으로 향하는 면(35)과, 상기 외측으로 향하는 면(34)과 상기 내측으로 향하는 면(35) 사이에서 연장되는 외측 플레이트 주변 에지(36)를 포함한다. 외부 커버(32)에는 상기 내측으로 향하는 면(35)에 수직인 방향(예를 들면, 중간 프레임(42) 쪽으로의 방향)으로 외측 플레이트 주변 에지(36)에 의존하는 외부 커버 래치들(outer cover latches)(38)이 제공된다. 외부 커버 래치들(38)은 중간 프레임(42)의 측벽(43)의 내측으로 향하는 에지를 따라 제공된 리세스들(44) 내에 수용되어 결합하도록 구성된 후크형 단부들(39)에서 종결된다. 상기 후크형 단부들(39)은 중간 프레임(42)의 외측으로 향하는 면(46) 상에 외부 커버(32)를 유지하도록 스냅 핏 결합(snap fit connection)에 의해 리세스들(44)과 협력한다. 외측 플레이트 주변 에지(36)는, 외부 커버 래치들(38)이 중간 프레임 측벽(43)의 내부 면과 대면하도록 중간 프레임(42)의 주변 치수보다 약간 작도록 치수가 정해진다. 특히, 외부 커버(32)는, 외부 커버 래치들(38)이 리세스들(44)에 수용되어 결합되는 동안 외측 플레이트 주변 에지(36)가 중간 프레임 측벽(43)의 내부 면과 대면하도록, 상기 중간 프레임(42)과 조립된다.
상기 외부 커버의 외측으로 향하는 면(34)은 전기 케이블, 버스 바 등과 같은 배터리 팩(102)의 보조 구조물 및 디바이스들과 결합하고 이들을 외부 커버(32)에 대해 고정된 위치로 유지하도록 구성된 표면 피처들을 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 다양한 유형들의 외측으로 향하는 리테이너들(37a, 37b)이 외부 커버(32)와 일체로 형성될 수 있으며, 상기 외측으로 향하는 면, 상기 내측으로 향하는 면(35) 및/또는 상기 외측 플레이트 주변 에지(36)로부터 돌출할 수 있다.
중간 프레임(42)은 중간 프레임(42)의 주변부(periphery)를 정의하는 측벽(43)과, 상기 측벽(43)의 대향하는 내부 면들 사이에서 연장되는 얇은 격자 요소(thin latticed element)(45)를 포함한다. 상기 격자 요소(45)는 외부 커버(32)와 대면하는 제 1의 외측으로 향하는 면(46)과, 내부 프레임(62)과 대면하는 제 2의 내측으로 향하는 면(47)을 갖는다. 개구들(41)이 상기 격자 요소(45)에 형성되어, 상기 격자 요소(45)에 개방된 메시(mesh) 또는 격자(lattice)의 외관을 제공한다. 상기 격자 요소(45)는 상기 측벽(43)의 대향하는 단부들에 대해 리세스되고, 외부 커버(32)는 외측으로 향하는 리세스 내에 위치하도록 상기 격자 요소의 외측으로 향하는 면(46) 위에 놓인다.
중간 프레임(42)은 셀들(20)에 대한 원하는 위치에서 셀 결합 시스템(CSS)을 포함하는 일부 모듈 구성요소들을 지지한다. 이를 위해, 격자 요소(45)에 형성된 일부 개구들(41)이 내부 프레임(62)의 액세스 개구들(61)의 위치들에 대응하고, 차례로 셀들(20)의 단자들(25, 26) 및 벤트들(27)의 위치들에 대응하도록 위치된다. 특히, 격자 요소 개구들(41) 및 내부 프레임 액세스 개구들(61) 중 적어도 일부는 격자 요소(45)의 내측 및 외측으로 향하는 면들(46, 47)에 수직인 방향을 따라 정렬되어 있다.
중간 프레임(42)은 측벽(43)의 내부 프레임에 대면하는 단부에 의존하는 프레임 래치들(48)을 포함한다. 특히, 프레임 래치들(48)은 격자 요소(45)의 내측으로 향하는 면(47)에 수직인 방향으로 돌출하고, 내부 프레임(62)의 스커트(67)를 따라 제공된 래치 개구들(70) 내에 수용되어 결합되도록 구성된 후크형 단부(49)에서 종결된다. 후크형 단부들(49)은 중간 프레임(42)을 내부 프레임(62)의 외측으로 향하는 면(64) 상에 유지하기 위해 스냅 핏 결합에 의해 래치 개구들(70)과 협력한다.
내부 프레임(62)은 외부 커버(32) 및 중간 프레임(42)을 지지하며, 셀 어레이(29)를 배터리 팩 하우징(100)에 고정하기 위해 사용된다. 내부 프레임(62)은 내측 플레이트(63), 상기 내측 플레이트(63)의 주변 에지(66)를 둘러싸는 스커트(67), 및 상기 스커트(67)로부터 외측으로 돌출하는 풋들(feet)(72)을 포함한다. 상기 내측 플레이트(63)는 셀 어레이(29)의 상단부의 형상에 대응하도록 대체로 장방형이다. 상기 내측 플레이트(63)는 중간 프레임(42)과 대면하는 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면(64), 및 셀 어레이(29)를 대면하는 반대쪽 내측 플레이트의 내측으로 향하는 면(65)을 갖는다. 또한, 내측 플레이트 주변 에지(66)로부터 이격된 내측 플레이트(63) 내에 액세스 개구들(61)이 형성된다. 예시된 실시예에서, 액세스 개구(61)는 각각의 셀(20)의 벤트(27)뿐만 아니라 각각의 셀(20)의 각 단자(25, 26)에 제공되어, 그 위에 놓인다. 상기 개구(61)는 중첩하는 구조(단자 또는 벤트)의 것에 대체로 대응하거나 또는 그보다 약간 크게 되도록 형성되고 치수가 정해진다.
상기 스커트(67)는 내측 플레이트의 내측으로 향하는 면(65)에 수직인 방향으로 내측 플레이트 주변 에지(66)로부터 돌출한다. 예를 들어, 예시된 방향의 스커트(67)는 내측 플레이트 주변 에지(66)에 의존한다. 상기 스커트(67)는 내측 플레이트 주변 에지(66)에 연결되는 스커트의 내측으로 향하는 면(69), 및 상기 스커트의 내측으로 향하는 면(69)에 반대쪽인 스커트의 외측으로 향하는 면(68)을 포함한다. 스냅 핏 결합으로 프레임 래치들(48)의 후크형 단부들(49)을 수용하여 결합하도록 구성된 이격된 래치 개구들(70)이 상기 스커트(67) 내에 형성되어, 중간 프레임(42)이 내부 프레임(62)에 고정된다.
중간 프레임 측벽(43)은, 프레임 래치들(48)이 상기 스커트의 외측으로 향하는 면(68)과 대면하면서 상기 프레임 래치들(48)의 후크형 단부들(49)이 상기 래치 개구들(70) 내에 수용되어 결합되도록, 내부 프레임(62)의 주변 치수(peripheral dimension)와 대체로 동일한 치수들이 되도록 치수가 정해진다.
내부 프레임(62)은 내측 플레이트(63)의 각 모서리에 하나씩 4 개의 풋들(feet)(72)을 포함한다. 각각의 풋(foot)(72)은 스커트의 외측으로 향하는 면(68)으로부터 외측으로 연장되고, 내측 플레이트(63)에 대향하는 스커트(67)의 단부 상에 위치된다. 따라서, 각각의 풋(72)은 내측 플레이트(63)로부터 이격되고, 풋 오프셋(foot offset)(of)(도 1)은 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면(64)에 수직인 방향으로 각각의 풋(72)과 내측 플레이트(63) 사이의 거리로서 정의된다.
각각의 풋(72)은 내측 플레이트(63)에 평행한 방향으로 외측으로 연장되고, 삼각 거셋(triangular gusset)(74)에 의해 스커트(67)에 대해 지지된다. 특히, 두 개의 풋들(72(1), 72(2))은 내부 프레임(62)의 한 단부, 예를 들어 제 1 단부 플레이트(14)의 위치에 대응하는 단부로부터 제 1 방향으로 외측으로 연장된다. 또한, 두 개의 풋들(72(3), 72(4))은 내부 프레임(62)의 반대쪽 단부, 예를 들어 제 2 단부 플레이트(16)의 위치에 대응하는 단부로부터 제 2 방향으로 외측으로 연장된다. 각각의 풋(72)은 내부 프레임(62)이 지지 구조체에 고정되게 하는 나사와 같은 패스너(fastener)를 수용하도록 구성된 개구(73)를 포함한다.
사용시, 각각의 풋(72)은 패스너(도시되지 않음)를 사용하여 배터리 팩 하우징(100)의 레일들(101, 102)에 고정된다. 특히, 각각의 풋(72)은 대응하는 레일(101, 102)의 지지 면(104)에 고정된다.
일부 실시예들에서, 셀 어레이(29)의 셀들(20)의 제 1 단부들(22)에 압축력을 가하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 내부 프레임(62)은 풋 오프셋(Of)과 지지 오프셋(os)의 합이 셀 높이(hc)보다 작아지도록 구성되어, 내부 프레임(62)이 셀 어레이(29)에 압축력을 가하게 된다. 또한, 내부 프레임(62)의 액세스 개구(61)가 각각의 셀(20)의 벤트(27) 및 단자들(25, 26)보다 약간 크게 정렬되기 때문에, 상기 힘은 각 셀(20)의 벤트(27) 또는 단자들(25, 26)보다 셀 하우징(21)에 가해진다.
내부 프레임(62)은 강성의 하중 부담 및 분포 부재(rigid, load carrying and distributing member)이다. 이러한 이유로, 일부 실시예들에서, 내부 프레임은 예를 들어 강철(steel) 또는 다른 적절한 재료로 형성된다. 중간 프레임(42)은 셀들의 제 1 단부에 대해 CSS 및 다른 보조 구조물을 지지하는 지지대(scaffold)로서의 역할을 한다. 외부 커버(32)와 지지하는 내부 프레임(62) 사이에 배치되기 때문에, 중간 프레임(42)은 예를 들어 플라스틱 또는 다른 적절한 재료와 같은 얇고 가벼운 재료로 형성될 수 있다.
배터리 팩 하우징(100) 내의 셀 어레이를 지지하는 방법은 모듈 하우징(3) 내에 셀들(20)을 배치하는 단계, 및 배터리 팩 하우징(100)의 한 쌍의 레일들(101, 102) 사이에서 모듈 하우징(3)을 배터리 팩 하우징(100) 내에 배치하는 단계를 포함한다. 전술한 바와 같이, 하나의 셀(20)의 측벽(24)이 인접한 셀(20)의 측벽(24)과 대면하고 셀 어레이의 가장 바깥쪽 셀들(20)의 측벽들(24)이 대응 단부 플레이트(14, 16)와 대면하도록 모듈 하우징(3) 내에 셀들(20)이 배열된다. 밴드(4)는 셀 어레이의 하단부 및 단부 플레이트들(14, 16)을 둘러싸고 있다. 또한, 내부 프레임(62)이 셀들(20)의 제 1 단부 위에 놓이고 단부 플레이트들(14, 16)의 일부 및 셀들(20)의 측벽(24)을 부분적으로 둘러싸도록 셀 어레이 상에 커버 어셈블리(30)가 배치된다. 내부 프레임(62)의 각각의 풋(72)은 대응하는 레일 지지 면(104)에 고정된다. 풋 오프셋(of)과 지지 오프셋(os)의 합이 셀 높이(hc)보다 작도록 지지 오프셋(os)과 풋 오프셋(of)의 치수를 조절함으로써, 내부 프레임(62)은 셀 어레이(29)의 셀들(20)의 제 1 단부에 압축력을 가할 수 있다. 또한, 중간 프레임(42) 및 외부 커버(32)는 내부 프레임(62)의 외측으로 향하는 면에 고정되기 때문에, 외부 커버(32) 및 중간 프레임(42)은 셀 어레이(29)의 셀들(20)의 제 1 단부에 가해진 압축력과는 무관하다. 이러한 배열은 커버 어셈블리(30) 내에서 지지되는 보조 구조물의 기능, 내구성 및 신뢰성을 향상시킨다.
셀들(20)은 젤리 롤 전극 구성을 갖는 전극 어셈블리(4)를 수용하는 것으로 기술되지만, 전극 어셈블리(4)는 이러한 전극 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전극 어셈블리(4)는 적층된 또는 접힌 전극 플레이트들의 배열 또는 다른 적절한 전극 배열을 포함할 수 있다.
셀들(20)이 리튬 이온 셀들로 기술되지만, 셀들(20)은 이러한 유형의 셀들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 셀들(20)은 납-산(lead-acid), 니켈 카드뮴(NiCd), 니켈 금속 수소화물(NiMH), 및 리튬 이온 중합체를 포함하는 전극 물질과 전해질의 상이한 조합들을 포함할 수 있다.
예시된 실시예가 셀 어레이(29) 내에 14 개의 셀들(20)을 포함하지만, 배터리 모듈(2)은 14 개의 셀들(20)을 갖는 것으로 한정되지 않는다. 사용되는 셀들(20)의 수는 14 개보다 많거나 적을 수 있으며, 특정 애플리케이션의 요건들에 의해 결정된다.
배터리 팩, 배터리 모듈 및 셀을 포함하는 배터리 시스템의 선택적 예시적인 실시예들이 위에서 부분적으로 상세히 설명되었다. 이들 디바이스들을 명확히 하기 위해 필요한 것으로 고려된 구조들만이 본원에 기술되었다는 것을 이해해야한다. 다른 종래의 구조들 및 배터리 시스템의 보조 및 부가적 구성요소들의 구조들이 당업자에게 공지되고 이해되는 것으로 가정된다. 또한, 배터리 시스템의 실시예들이 상술한 바와 같이 기술되었지만, 배터리 시스템은 상술한 실시예들에 한정되지 않고, 다양한 설계 변경들이 청구범위에 기재된 장치들로부터 벗어나지 않고서 실행될 수 있다.

Claims (19)

  1. 전기화학 셀들의 어레이를 지지하도록 구성된 배터리 모듈에 있어서,
    상기 모듈은 커버 어셈블리를 포함하고,
    상기 커버 어셈블리는:
    외부 커버;
    내부 프레임으로서,
    내측 플레이트 주변 에지에 의해 경계 지어지는 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면(inner plate outward-facing surface)을 갖는 내측 플레이트로서, 상기 내측 플레이트 주변 에지로부터 이격된 상기 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면에 형성된 액세스 개구들(access openings)을 갖는, 상기 내측 플레이트,
    상기 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 내측 플레이트 주변 에지로부터 돌출하는 스커트(skirt)로서, 상기 내측 플레이트 주변 에지에 연결되는 스커트의 내측으로 향하는 면, 및 상기 스커트의 내측으로 향하는 면에 반대쪽인 스커트의 외측으로 향하는 면을 포함하는, 상기 스커트, 및
    상기 스커트의 외측으로 향하는 면으로부터 외측으로 연장되는 풋(foot)으로서, 상기 내측 플레이트에 평행한 방향으로 연장되는, 상기 풋을 포함하는, 상기 내부 프레임; 및
    상기 외부 커버와 상기 내부 프레임 사이에 배치된 중간 프레임을 포함하며,
    상기 중간 프레임은 제 1 스냅 핏 결합(snap-fit connection)에 의해 상기 내부 프레임에 고정되고, 상기 외부 커버는 제 2 스냅 핏 결합에 의해 상기 중간 프레임에 고정되는, 전기화학 셀들의 어레이를 지지하도록 구성된 배터리 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 프레임은:
    측벽; 및
    상기 측벽의 대향하는 내부 면들 사이에서 연장되는 격자 요소로서, 상기 외부 커버와 대면하는 제 1 면 및 상기 내부 프레임과 대면하는 제 2 면을 포함하는, 상기 격자 요소를 포함하고,
    상기 격자 요소는 상기 제 1 면에 수직인 방향으로 상기 액세스 개구들과 정렬하는 격자 개구들을 포함하는, 전기화학 셀들의 어레이를 지지하도록 구성된 배터리 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 프레임은:
    측벽;
    상기 측벽의 대향하는 내부 면들 사이에서 연장되는 격자 요소로서, 상기 외부 커버와 대면하는 제 1 면 및 상기 내부 프레임과 대면하는 제 2 면을 포함하는, 상기 격자 요소; 및
    상기 제 2 면에 수직인 방향으로 상기 측벽에 의존하는 프레임 래치들(frame latches)을 포함하고, 상기 프레임 래치들은 상기 제 1 스냅 핏 결합의 일부분을 제공하는, 전기화학 셀들의 어레이를 지지하도록 구성된 배터리 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스커트는 상기 제 1 스냅 핏 결합의 다른 부분을 제공하고 상기 프레임 래치들을 수용하여 결합하도록 구성된 이격된 래치 개구들(spaced-apart latch openings)을 포함하여, 상기 중간 프레임이 상기 내부 프레임에 고정되는, 전기화학 셀들의 어레이를 지지하도록 구성된 배터리 모듈.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 외부 커버는:
    외측 플레이트로서, 외측 플레이트의 외측으로 향하는 면, 상기 외측 플레이트의 외측으로 향하는 면 반대쪽에 있고 상기 중간 프레임과 대면하는 외측 플레이트의 내측으로 향하는 면, 및 상기 외측 플레이트의 외측으로 향하는 면과 상기 외측 플레이트의 내측으로 향하는 면 사이에서 연장되는 외측 플레이트 주변 에지를 갖는, 상기 외측 플레이트; 및
    상기 외측 플레이트의 내측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 외측 플레이트 주변 에지에 의존하는 외부 커버 래치들을 포함하고, 상기 외부 커버 래치들은 상기 제 2 스냅 핏 결합의 일부분을 제공하고,
    상기 외측 플레이트 주변 에지는 상기 중간 프레임 측벽의 내부 면과 대면하고, 상기 외부 커버 래치들은 상기 중간 프레임 측벽의 에지에 형성된 리세스들에 수용되어 결합되고, 상기 리세스들은 상기 제 2 스냅 핏 결합의 다른 부분을 제공하는, 전기화학 셀들의 어레이를 지지하도록 구성된 배터리 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    거셋(gusset)이 상기 스커트와 상기 풋 사이에 연장되는, 전기화학 셀들의 어레이를 지지하도록 구성된 배터리 모듈.
  7. 배터리 팩에 있어서:
    배터리 팩 하우징; 및
    상기 배터리 팩 하우징 내에 배치된 배터리 모듈로서, 커버 어셈블리를 포함하는, 상기 배터리 모듈을 포함하고,
    상기 커버 어셈블리는:
    외부 커버;
    내부 프레임으로서,
    내측 플레이트 주변 에지에 의해 경계 지어지는 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면을 갖는 내측 플레이트로서, 상기 내측 플레이트 주변 에지로부터 이격된 상기 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면에 형성된 액세스 개구들을 갖는, 상기 내측 플레이트,
    상기 내측 플레이트의 외측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 내측 플레이트 주변 에지로부터 돌출하는 스커트로서, 상기 내측 플레이트 주변 에지에 연결되는 스커트의 내측으로 향하는 면, 및 상기 스커트의 내측으로 향하는 면에 반대쪽인 스커트의 외측으로 향하는 면을 포함하는, 상기 스커트, 및
    상기 스커트의 외측으로 향하는 면으로부터 외측으로 연장되는 풋으로서, 상기 내측 플레이트에 평행한 방향으로 연장되는, 상기 풋을 포함하는, 상기 내부 프레임; 및
    상기 외부 커버와 상기 내부 프레임 사이에 배치된 중간 프레임을 포함하며,
    상기 중간 프레임은 제 1 스냅 핏 결합에 의해 상기 내부 프레임에 고정되고, 상기 외부 커버는 제 2 스냅 핏 결합에 의해 상기 중간 프레임에 고정되는, 배터리 팩.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 중간 프레임은:
    측벽; 및
    상기 측벽의 대향하는 내부 면들 사이에서 연장되는 격자 요소로서, 상기 외부 커버와 대면하는 제 1 면 및 상기 내부 프레임과 대면하는 제 2 면을 포함하는, 상기 격자 요소를 포함하고,
    상기 격자 요소는 상기 제 1 면에 수직인 방향으로 상기 액세스 개구들과 정렬하는 격자 개구들을 포함하는, 배터리 팩.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 중간 프레임은:
    측벽;
    상기 측벽의 대향하는 내부 면들 사이에서 연장되는 격자 요소로서, 상기 외부 커버와 대면하는 제 1 면 및 상기 내부 프레임과 대면하는 제 2 면을 포함하는, 상기 격자 요소; 및
    상기 제 2 면에 수직인 방향으로 상기 측벽에 의존하는 프레임 래치들을 포함하고, 상기 프레임 래치들은 상기 제 1 스냅 핏 결합의 일부분을 제공하는, 배터리 팩.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스커트는 상기 제 1 스냅 핏 결합의 다른 부분을 제공하고 상기 프레임 래치들을 수용하여 결합하도록 구성된 이격된 래치 개구들을 포함하여, 상기 중간 프레임이 상기 내부 프레임에 고정되는, 배터리 팩.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 외부 커버는:
    외측 플레이트로서, 외측 플레이트의 외측으로 향하는 면, 상기 외측 플레이트의 외측으로 향하는 면 반대쪽에 있고 상기 중간 프레임과 대면하는 외측 플레이트의 내측으로 향하는 면, 및 상기 외측 플레이트의 외측으로 향하는 면과 상기 외측 플레이트의 내측으로 향하는 면 사이에서 연장되는 외측 플레이트 주변 에지를 갖는, 상기 외측 플레이트; 및
    상기 외측 플레이트의 내측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 외측 플레이트 주변 에지에 의존하는 외부 커버 래치들을 포함하고, 상기 외부 커버 래치들은 상기 제 2 스냅 핏 결합의 일부분을 제공하고,
    상기 외측 플레이트 주변 에지는 상기 중간 프레임 측벽의 내부 면과 대면하고, 상기 외부 커버 래치들은 상기 중간 프레임 측벽의 에지에 형성된 리세스들에 수용되어 결합되고, 상기 리세스들은 상기 제 2 스냅 핏 결합의 다른 부분을 제공하는, 배터리 팩.
  12. 제 7 항에 있어서,
    거셋이 상기 스커트와 상기 풋 사이에 연장되는, 배터리 팩.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 배터리 팩 하우징은 전기화학 셀들의 어레이를 지지하도록 상기 커버 어셈블리와 협력하는, 배터리 팩.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 배터리 팩 하우징은:
    모듈 하우징 내에 배치된 전기화학 셀들;
    상기 전기화학 셀들의 어레이가 지지되는 베이스; 및
    상기 내측 플레이트와 상기 베이스 사이에 배치되는 지지 면을 포함하고,
    상기 플레이트의 외측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 지지 면과 상기 베이스 사이의 거리에 의해 지지 오프셋이 정의되고,
    상기 풋은 상기 지지 면에 고정되고,
    상기 플레이트의 외측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 풋과 상기 내측 플레이트 사이의 거리에 의해 풋 오프셋이 정의되고,
    상기 풋 오프셋과 지지 오프셋의 합은 상기 플레이트의 외측으로 향하는 면에 수직인 방향으로 상기 전기화학 셀들 중 하나의 치수보다 작게 되어, 상기 내부 프레임이 상기 전기화학 셀들에 압축 힘을 가하게 되는, 배터리 팩.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 지지 오프셋은 0보다 큰 값을 갖는, 배터리 팩.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기화학 셀들은 상기 베이스와 직접 접촉하는, 배터리 팩.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
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