KR102406929B1 - 배터리 모듈 및 배터리 모듈을 조립하는 방법 - Google Patents

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Abstract

제 1 및 제 2 배터리 셀, u-형상 프레임 부재, 열 전도 층, 상부 커버 플레이트, 상부 커버 플레이트, 제 1 및 제 2 사이드 커버 플레이트를 구비하는 배터리 모듈이 제공된다. 상기 u-형상 프레임 부재는 하부 벽과 상기 하부 벽에 결합되고 상기 하부 벽으로부터 위쪽으로 연장되는 제 1 및 제 2 측벽을 갖는다. 상기 u-형상 프레임 부재는 상기 제 1 및 제 2 배터리 셀을 내부에 유지하는 내부 공간을 규정한다. 상기 제 1 및 제 2 배터리 셀은 상기 열 전도 층 상에 직접 배치된다. 상기 상부 커버 플레이트는 상기 u-형상 프레임 부재의 상부 개방 영역을 둘러싸도록 상기 u-형상 프레임 부재의 상기 제 1 및 제 2 측벽에 결합된다. 상기 제 1 사이드 커버 플레이트는 상기 u-형상 프레임 부재의 상부 개방 영역을 둘러싸도록 상기 상부 커버 플레이트 및 상기 하부 벽에 결합된다.

Description

배터리 모듈 및 배터리 모듈을 조립하는 방법
본 출원은 2017년 10월 30 일자 미국 특허 출원 제15/797,333호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 미국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 배터리 모듈 및 배터리 모듈을 조립하는 방법에 관한 것이다.
종래의 배터리 모듈은 상부 개방 단부만을 갖는 박스-형상 프레임 부재를 사용하기 때문에 배터리 모듈의 조립시 배터리 셀을 박스-형상 프레임 부재에 수납하는 것이 용이하지 않았다.
이에, 본 발명자들은 보다 용이하게 조립될 수 있는 개선된 배터리 모듈에 대한 필요성을 인식하였다.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험들을 계속한 끝에, 배터리 모듈의 조립시에 배터리 셀을 수용하기 쉬운 U-형상 프레임 부재를 이용할 경우, 배터리 모듈보다 조립이 용이함을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
예시적인 실시 예에 따른 배터리 모듈이 제공된다. 상기 배터리 모듈은 제1 및 제2 주 측면 (main side surface), 제1 하단부 및 제1 상단부를 갖는 제1 직사각형 하우징을 갖는 제1 배터리 셀을 포함한다. 상기 배터리 모듈은 제3 및 제4 주 측면, 제2 하단부 및 제2 상단부를 갖는 제2 직사각형 하우징을 갖는 제2 배터리 셀을 포함한다. 상기 제1 및 제2 배터리 셀은 상기 제1 배터리 셀의 상기 제2 주 측면이 상기 제2 배터리 셀의 상기 제3 주 측면에 대향하여 배치되도록 서로 적층된다. 상기 배터리 모듈은 하부 벽과 상기 하부 벽에 결합되고 상기 하부 벽으로부터 위쪽으로 연장되는 제1 및 제2 측벽 (side wall)을 갖는 u-형상 프레임 부재를 더 포함한다. 상기 u -형상 프레임 부재는 상기 하부 벽과 상기 제1 및 제2 측벽 사이의 내부 공간을 규정하며, 상기 제1 및 제2 측벽은 상기 제1 및 제2 배터리 셀을 내부에 유지하도록 크기 및 형상을 갖는다. 상기 배터리 모듈은 상기 하부 벽 상에 배치되고 상기 내부 공간과 연통하는 열 전도층을 더 포함한다. 상기 제1 배터리 셀의 상기 제1 하단부와 상기 제2 배터리 셀의 상기 제2 하단부가 상기 열 전도층 상에 직접 배치되도록 상기 제1 및 제2 배터리 셀은 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 제3 및 제4 주 측면은 상기 하부 벽에 실질적으로 수직하게 배치된다. 상기 배터리 모듈은 상기 u-형상 프레임 부재의 상부 개방 영역을 둘러싸도록 상기 u-형상 프레임 부재의 상기 제1 및 제2 측벽에 결합되는 상부 커버 플레이트를 더 포함한다. 상기 배터리 모듈은 상기 u-형상 프레임 부재의 제1 측면 개방 영역을 둘러싸도록 상기 상부 커버 플레이트 및 상기 하부 벽에 결합되는 제1 사이드 커버 플레이트를 더 포함한다. 상기 배터리 모듈은 상기 u-형상 프레임 부재의 상기 제2 측면 개방 영역을 둘러싸도록 상기 상부 커버 플레이트 및 상기 하부 벽에 결합되는 제2 사이드 커버 플레이트를 더 포함한다.
다른 실시 예에 따른 배터리 모듈을 조립하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 제1 및 제2 배터리 셀을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 제1 배터리 셀은 제1 및 제2 주 측면, 제1 하단부 및 제1 상단부를 갖는 제1 직사각형 하우징을 갖는다. 상기 제2 배터리 셀은 제3 및 제4 주 측면, 제2 하단부 및 제2 상단부를 갖는 제2 직사각형 하우징을 갖는다. 상기 제1 및 제2 배터리 셀은 상기 제1 배터리 셀의 상기 제2 주 측면이 상기 제2 배터리 셀의 상기 제3 주 측면에 대향하여 배치되도록 서로 적층된다. 상기 방법은 하부 벽과 상기 하부 벽에 결합되고 상기 하부 벽으로부터 위쪽으로 연장되는 제1 및 제2 측벽을 갖는 u-형상 프레임 부재를 제공하는 단계를 더 포함한다. 상기 u-형상 프레임 부재는 상기 하부 벽과 상기 제1 및 제2 측벽 사이의 내부 공간을 규정한다. 상기 방법은 열 전도층이 상기 내부 공간과 연통하도록 상기 열 전도층을 상기 하부 벽 상에 배치하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 상기 제1 배터리 셀의 상기 제1 하단부와 상기 제2 배터리 셀의 상기 제2 하단부가 상기 열 전도층 상에 직접 배치되고, 상기 제3 및 제4 주 측면은 상기 하부 벽에 실질적으로 수직하게 배치되도록 상기 제1 및 제2 배터리 셀을 상기 내부 공간에 배치하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 상기 u-형상 프레임 부재의 상부 개방 영역을 둘러싸도록 상기 u-형상 프레임 부재의 상기 제1 및 제2 측벽에 상부 커버 플레이트를 결합하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 상기 u-형상 프레임 부재의 제1 측면 개방 영역을 둘러싸도록 상기 상부 커버 플레이트 및 상기 하부 벽에 제1 사이드 커버 플레이트를 결합하는 단계를 더 포함한다. 상기 u-형상 프레임 부재의 상기 제2 측면 개방 영역을 둘러싸도록 상기 상부 커버 플레이트 및 상기 하부 벽에 제2 사이드 커버 플레이트를 결합하는 단계를 더 포함한다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른 배터리 모듈 및 냉각 플레이트를 갖는 배터리 시스템의 개략도이다;
도 2는 도 1의 배터리 모듈의 다른 개략도이다;
도 3은 도 1의 배터리 모듈의 다른 개략도이다;
도 4는 도 1의 배터리 모듈의 분해도이다;
도 5는 도 1의 배터리 모듈의 평면도이다;
도 6은 도 1의 배터리 모듈의 일부의 측면도이고, 내부에 제1 상호 연결 조립체를 도시한다;
도 7은 도 6의 배터리 모듈의 다른 부분의 측면도이고, 내부에 제2 상호 연결 조립체를 도시한다;
도 8은 라인 8-8을 따라 도 1의 배터리 모듈의 절취된 단면도이다;
도 9는 라인 9-9를 따라 절취된 도 1의 배터리 모듈의 단면도이다;
도 10은 라인 10-10을 따라 절취된 도 1의 배터리 모듈의 단면도이다;
도 11은 라인 11-11을 따라 절취된 도 2의 배터리 모듈의 단면도이다;
도 12는 라인 12-12를 따라 절취된 도 2의 배터리 모듈의 단면도이다;
도 13은 도 1의 배터리 모듈에 사용된 u-형상 프레임 부재 및 열 전도층의 개략도이다;
도 14는 도 13의 u-형상 프레임 부재의 다른 개략도이다;
도 15는 도 1의 배터리 모듈에 사용된 제1 상호 연결 조립체의 개략도이다;
도 16은 도 15의 제1 상호 연결 조립체의 다른 개략도이다;
도 17은 도 1의 배터리 모듈의 부분 절취도이고, 도 15의 제1 상호 연결 조립체를 도시한다;
도 18은 도 1의 배터리 모듈의 다른 부분 절취도이고, 상부 커버 플레이트에 결합된 도 15의 제1 상호 연결 조립체의 상부 부분을 도시한다;
도 19는 도 1의 배터리 모듈의 다른 부분 절취도이고, u-형상 프레임 부재의 하부 벽에 결합된 도 15의 제1 상호 연결 조립체의 하부 부분을 도시한다;
도 20은 도 1의 배터리 모듈에 사용된 제2 상호 연결 조립체의 개략도이다;
도 21은 도 20의 제2 상호 연결 조립체의 다른 개략도이다;
도 22는 도 1의 배터리 모듈에 사용된 상부 커버 플레이트의 개략도이다;
도 23은 도 22의 상부 커버 플레이트의 다른 개략도이다;
도 24는 도 1의 배터리 모듈에 사용된 제1 사이드 커버 플레이트의 개략도이다;
도 25는 도 24의 제1 사이드 커버 플레이트의 다른 개략도이다;
도 26은 도 1의 배터리 모듈에 사용된 제2 사이드 커버 플레이트의 개략도이다;
도 27은 도 26의 제2 사이드 커버 플레이트의 다른 개략도이다;
도 28은 도 1의 배터리 모듈에 사용된 복수의 배터리 셀의 개략도이다;
도 29는 도 13의 u-형상 프레임 부재의 다른 개략도이다;
도 30은 도 13의 u-형상 프레임 부재의 다른 개략도이고, u-형상 프레임 상에 배치된 열 전도 층을 구비한다;
도 31은 도 28의 복수의 배터리 셀의 개략도이고, u-형상 프레임 부재의 내부 공간에 배터리 셀의 적층을 배치하여 도 30의 u-형상 프레임 부재 내에 배치된다;
도 32는 도 15의 제1 상호 연결 조립체 및 도 20의 제2 상호 연결 조립체의 개략도이고, 도 31의 u-형상 프레임 부재에 결합된다;
도 33은 u-형상 프레임 부재에 결합된 도 23의 상부 커버 플레이트 및 도 32의 제1 및 제2 상호 연결 조립체의 개략도이다;
도 34는 상부 커버 플레이트에 결합된 제1 및 제2 사이드 커버 플레이트, 도 33의 u-형상 프레임 부재 및 제2 상호 연결 조립체의 개략도이다.
도 35는 완전히 조립된 배터리 모듈의 개략도이다;
도 36은 제조 시스템의 블록도이다; 그리고
도 37 및 도 38은 다른 실시 예에 따라 배터리 모듈을 조립하는 방법의 흐름도이다.
도 1-4를 참조하면, 배터리 시스템 (10)이 제공된다. 배터리 시스템 (10)은 예시적인 실시 예에 따른 배터리 모듈 (30)과 냉각 플레이트 (40)을 포함한다. 배터리 모듈 (30)의 장점은 배터리 모듈 (30)이 다른 배터리 모듈 u-형상 프레임 부재 (128)는 배터리 모듈 (30)을 조립하는 동안 배터리 셀을 쉽게 수용할 수 있다.
도 1, 도 4, 도 8 및 도 34에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈 (30)은 배터리 셀 (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64 ,66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80), u-형상 프레임 부재 (120), 열 전도 층 (130), 상호 결합 조립체 (140, 142), 상부 커버 플레이트 (150), 사이드 커버 플레이트 (160, 162) 및 볼트 (164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171)를 포함한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 배터리 셀 (50)은 직사각형 하우징 (180)과 직사각형 하우징 (180)으로부터 외측으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (180)은 주 측면 (184, 185), 하단부 (187) 및 상단부 (189)를 포함한다. 주 측면 (184)은 하단부 (187)와 상단부 (189) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (185)은 주 측면 (184)에 실질적으로 평행하게 연장되고 하단부 (187)와 상단부 배터리 셀 (50)의 주 측면 (184)은 발포 층 (90)에 대향하여 배치된다. 발포 층 (90)은 u-형상 프레임 부재 (120)의 주 측면 (184)과 제1 측벽 (522) 사이에 배치된다. 주 측면 (185)은 배터리 셀 (50)이 배터리 셀 (52)의 주 측면 (204)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (52)은 직사각형 하우징 (200)과 직사각형 하우징 (200)으로부터 외측으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (200)은 주 측면 (204, 205), 하단부 (207) 및 상단부 (209)를 포함한다. 주 측면 (204)은 하단부 (207)와 상단부 (209) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (205)은 주 측면 (204)에 실질적으로 평행하게 연장되고, 하단부 (207)와 상단부 (209) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (52)의 주 측면 (204)은 배터리 셀 (50)의 주 측면 (185)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (52)의 주 측면 (205)은 발포 층 (92)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (54)은 직사각형 하우징 (220) 및 직사각형 하우징 (220)으로부터 외측으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (220)은 주 측면 (224, 225), 하단부 (227) 및 상단부 (229)를 포함한다. 주 측면 (224)은 하단부(227)와 상단부 (229) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (225)은 주 측면 (224)에 실질적으로 평행하게 연장되고, 하단부 (227)와 상단부 (229) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (54)의 주 측면 (224)은 발포 층 (92)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (54)의 주 측면 (225)은 배터리 셀 (56)의 주 측면 (244)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (56)은 직사각형 하우징 (240) 및 직사각형 하우징 (240)으로부터 외측으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (240)은 주 측면 (244, 245), 하단부 (247) 및 상단부 (249)를 포함한다. 주 측면 (244)은 하단부 (247)와 상단부 (249) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (245)은 주 측면 (244)에 실질적으로 평행하게 연장되어 하단부 (247)와 상단부 (249) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (56)의 주 측면 (244)은 배터리 셀 (54)의 주 측면 (225)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (56)의 주 측면 (245)은 발포 층 (94)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (58)은 직사각형 하우징 (260)과 직사각형 하우징 (260)으로부터 외측으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (260)은 주 측면 (264, 265), 하단부 (267) 및 상단부 (269)를 포함한다. 주 측면 (264)은 하단부 (267)와 상단부 (269) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (265)은 주 측면 (264)에 실질적으로 평행하게 연장되고 하단부 (267)와 상단부 (269) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (58)의 주 측면 (264)은 발포 층 (94)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (58)의 주 측면 (265)은 배터리 셀 (60)의 주 측면 (284)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (60)은 직사각형 하우징 (280)과 직사각형 하우징 (280)으로부터 외측으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (280)은 주 측면 (284, 285), 하단부 (287) 및 상단부 (284)를 포함한다. 주 측면 (284)은 하단부 (287)와 상단부 (289) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (285)은 주 측면 (284)에 실질적으로 평행하게 연장되어 하단부 (287)와 상단부 (289) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (60)의 주 측면 (284)은 배터리 셀 (58)의 주 측면 (265)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (60)의 주 측면 (285)은 발포 층 (96)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (62)은 직사각형 하우징 (300) 및 직사각형 하우징 (300)으로부터 외측으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (300)은 주 측면 (304, 305), 하단부 (307) 및 상단부 (309)를 포함한다. 주 측면 (304)은 하단부 (307)와 상단부 (309) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (305)은 주 측면 (304)에 실질적으로 평행하게 연장되고, 하단부 (307)와 상단부 (309) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (62)의 주 측면 (304)은 발포 층 (96)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (62)의 주 측면 (305)은 배터리 셀 (64)의 주 측면 (324)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (64)은 직사각형 하우징 (320) 및 직사각형 하우징 (320)으로부터 외측으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (320)은 주 측면 (324, 325), 하단부 (327) 및 상단부 (324)를 포함한다. 주 측면 (324)은 하단부 (327)와 상단부 (329) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (325)은 주 측면 (324)에 실질적으로 평행하게 연장되고 하단부 (327)와 상단부 (329) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (64)의 주 측면 (324)은 배터리 셀 (62)의 주 측면 (305)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (64)의 주 측면 (325)은 발포 층 (98)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (66)은 직사각형 하우징 (340) 및 직사각형 하우징 (340)으로부터 외측으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (340)은 주 측면 (344, 345), 하단부 (347) 및 상단부 (349)를 포함한다. 주 측면 (344)은 하단부 (347)와 상단부 (349) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면부 (345)는 주 측면부 (344)에 실질적으로 평행하게 연장되고 하단부 (347)와 상단부 (349) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (66)의 주 측면 (344)은 발포 층 (98)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (66)의 주 측면 (345)은 배터리 셀 (68)의 주 측면 (364)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (68)은 직사각형 하우징 (360) 및 직사각형 하우징 (360)으로부터 외측으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (360)은 주 측면 (364, 365), 하단부 (367) 및 상단부 (369)를 포함한다. 주 측면 (364)은 하단부 (367)와 상단부 (369) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (365)은 주 측면 (364)에 실질적으로 평행하게 연장되고 하단부 (367)와 상단부 (369) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (68)의 주 측면 (364)은 배터리 셀 (66)의 주 측면 (345)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (68)의 주 측면 (365)은 발포 층 (100)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (70)은 직사각형 하우징 (380)과 직사각형 하우징 (380)으로부터 외측으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (380)은 주 측면 (384, 385), 하단부 (387) 및 상단부 (389)를 포함한다. 주 측면 (384)은 하단부 (387)와 상단부 (389) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (385)은 주 측면 (384)에 실질적으로 평행하게 연장되고 하단부 (387)와 상단부 (389) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (70)의 주 측면 (384)은 발포 층 (100)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (70)의 주 측면 (385)은 배터리 셀 (72)의 주 측면 (404)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (72)은 직사각형 하우징 (400)과 직사각형 하우징 (400)으로부터 외측으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (400)은 주 측면 (404, 405), 하단부 (407) 및 상단부 (409)를 포함한다. 주 측면 (404)은 하단부 (407)와 상단부 (409) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (405)은 주 측면 (404)에 실질적으로 평행하게 연장되고 하단부 (407)와 상단부 (409) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (72)의 주 측면 (404)은 배터리 셀 (70)의 주 측면 (385)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (72)의 주 측면 (405)은 발포 층 (102)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (74)은 직사각형 하우징 (420) 및 직사각형 하우징 (420)으로부터 바깥쪽으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (420)은 주 측면 (424, 425), 하단부 (427) 및 상단부 (424)를 포함한다. 주 측면 (424)은 하단부 (427)와 상단부 (429) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (425)은 주 측면 (424)에 실질적으로 평행하게 연장되고 하단부 (427)와 상단부 (429) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (74)의 주 측면 (424)은 발포 층 (102)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (74)의 주 측면 (425)은 배터리 셀 (76)의 주 측면 (444)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (76)은 직사각형 하우징 (440) 및 직사각형 하우징 (440)으로부터 외측으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (440)은 주 측면 (444, 445), 하단부 (447) 및 상단부 (444)를 포함한다. 주 측면 (444)은 하단부 (447)와 상단부 (449) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (445)은 주 측면 (444)에 실질적으로 평행하게 연장되고 하단부 (447)와 상단부 (449) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (76)의 주 측면 (444)은 배터리 셀 (74)의 주 측면 (425)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (76)의 주 측면 (445)은 발포 층 (104)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (78)은 직사각형 하우징 (460) 및 직사각형 하우징 (460)으로부터 바깥쪽으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (460)은 주 측면 (464, 465), 하단부 (467) 및 상단부 (469)를 포함한다. 주 측면 (464)은 하단부 (467)와 상단부 (469) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (465)은 주 측면 (464)에 실질적으로 평행하게 연장되고, 하단부 (467)와 상단부 (469) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (78)의 주 측면 (464)은 발포 층 (104)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (78)의 주 측면 (465)은 배터리 셀 (80)의 주 측면 (484)에 대향하여 배치된다.
배터리 셀 (80)은 직사각형 하우징 (480) 및 직사각형 하우징 (480)으로부터 외측으로 연장되는 제1 및 제2 전기 단자를 포함한다. 직사각형 하우징 (480)은 주 측면 (484, 485), 하단부 (487) 및 상단부 (489)를 포함한다. 주 측면 (484)은 하단부 (487)와 상단부 (489) 사이에 배치된다. 또한, 주 측면 (485)은 주 측면 (484)에 실질적으로 평행하게 연장되고 하단부 (487)와 상단부 (489) 사이에 배치된다. 배터리 셀 (80)의 주 측면 (484)은 배터리 셀 (78)의 주 측면 (465)에 대향하여 배치된다. 배터리 셀 (80)의 주 측면 (485)은 발포 층 (106)에 대향하여 배치된다. 발포 층 (106)은 배터리 (80) 및 u-형상 프레임 부재 (120)의 제2 측벽 (524) 사이에 배치된다.
도 8, 도 9, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, u-형상 프레임 부재 (120)는 배터리 셀 (50-80)과 발포 층 (90-106)을 수용하기 위해 제공된다. u-형상 프레임 부재 (120)는 하부 벽 (520)과, 하부 벽 (520)에 결합되고 하부 벽 (520)으로부터 위쪽으로 연장하여 하부 벽 (520)에 수직인 제1 및 제2 측벽 (522, 524)을 포함한다. u-형상 프레임 부재는 배터리 셀 (50-80) 및 발포 층 (90-106)을 내부에 유지하도록 크기 및 형상을 갖는 하부 벽 (520)과 제1 및 제2 측벽 (522, 524) 사이의 내부 공간 (526)을 규정한다. 예시적인 실시 예에서, u-형상 프레임 부재 (120)는 예를 들어 알루미늄, 철강 (steel)또는 스테인리스 철강과 같은 금속으로 구성된다. u-형상 프레임 부재 (120)는 열 전도성이고 배터리 셀 (50-80)로부터 냉각 플레이트 (40)로 열 에너지를 전달한다 (도 1에 도시됨).
도 9 및 도 14에 도시된 바와 같이, 하부 벽 (520)은 직사각형 형상이고 내부에 연통하는 홈 (530, 532, 534, 536, 538, 540, 542, 544, 546, 548, 550, 552, 554, 556, 558, 560)을 포함한다. 하부 벽 (520)은 관통하여 볼트를 수용하기 위해 관통하여 연장되는 개구 (580, 582, 584, 586, 588, 590, 592, 594, 596, 598)를 더 포함한다.
제1 측벽 (522)은 직사각형 플레이트 부분 (620) 및 결합 단부 부분 (622)을 포함한다. 직사각형 플레이트 부분 (620)의 제1 단부는 하부 벽 (520)에 결합된다. 직사각형 플레이트 부분 (620)의 제2 단부는 결합 단부(622)에 결합된다. 결합 단부 (622)는 실질적으로 c-형상이며 상부 커버 플레이트 (150)의 결합 단부 (1002)에 제거 가능하게 결합되도록 크기 및 형상이 정해진다 (도 9에 도시됨).
제2 측벽 (524)은 직사각형 플레이트 부분 (630) 및 결합 단부 (632)를 포함한다. 직사각형 플레이트 부분 (630)의 제1 단부는 하부 벽 (520)에 결합된다. 직사각형 플레이트 부분 (630)의 제2 단부는 결합 단부 (632)에 결합된다. 결합 단부 (632)는 실질적으로 c-형상이며, 상부 커버 플레이트 (150)의 결합 단부 (1004)에 제거 가능하게 결합되도록 크기 및 형상이 정해진다 (도 9에 도시됨).
도 4, 도 8, 도 9 및 도 15 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 상호 결합 조립체 (140)는 배터리 셀들 (50-80)의 직사각형 하우징들의 제1 단부와 사이드 커버 플레이트 (160) 사이의 내부 공간 (526)에 배치된다. 상호 결합 조립체 (140)는 u-형 프레임 부재 (120)의 상부 커버 플레이트 (150) 및 하부 벽 (520)에 결합된다. 상호 결합 조립체 (140)는 배터리 셀 (50-80)의 제1 단부상의 전기 단자에 전기적으로 더 결합된다.
상호 결합 조립체 (140)는 페이스 플레이트 (faceplate, 660), 상호 결합 부재 (662, 664, 666, 668, 670, 672,674), 버스 바 (680,682), 가요성 회로 기판 (690), 전기 포스트 (692,694) 및 전기 커넥터 (700)를 포함한다.
페이스 플레이트 (660)는 직사각형 벽 (740), 리브 부분 (742,744,746), 결합 탭 부재 (760,762,764,766,768,770) 및 연장부 (774)를 포함한다. 예시적인 실시 예에서, 페이스 플레이트 (660)는 플라스틱으로 구성된다.
직사각형 벽 (740)은 관통하여 연장되는 홈 (780, 782, 784, 786)을 포함한다.
리브 부분 (742, 744, 746)은 직사각형 벽 (740)의 제1 측에 수직으로 결합되고 실질적으로 서로 평행하게 연장된다. 또한, 리브 부분 (742, 744, 746)은 서로 이격되어 있다.
결합 탭 부재 (760)는 상호 결합 조립체 (140)를 u-형상 프레임 부재 (120)에 결합하도록 제공된다. 결합 탭 부재 (760)는 리브 부분 (742)의 하단부에 결합되어 아래쪽으로 연장된다. 결합 탭 부재 (760)는 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 있는 개구 (580)로 연장되어 상호 결합 조립체 (140)를 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 결합한다. DeletedTexts
결합 탭 부재 (762)는 상호 결합 조립체 (140)를 u-형상 프레임 부재 (120)에 결합하기 위해 제공된다. 결합 탭 부재 (762)는 리브 부분 (744)의 하단부에 결합되어 아래쪽으로 연장된다. 결합 탭 부재 (762)는 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 있는 개구 (584)로 연장되어 상호 결합 조립체 (140)를 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 결합한다.
결합 탭 부재 (764)는 상호 결합 조립체 (140)를 u-형상 프레임 부재 (120)에 결합하기 위해 제공된다. 결합 탭 부재 (764)는 리브 부분 (746)의 하단부에 결합되어 아래쪽으로 연장된다. 결합 탭 부재 (764)는 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 있는 개구 (588)로 연장되어 상호 결합 조립체 (140)를 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 결합한다.
결합 탭 부재 (766)는 상호 결합 조립체 (140)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합하기 위해 제공된다. 결합 탭 부재 (766)는 리브 부분 (742)의 상단부에 결합되어 위쪽으로 연장된다. 결합 탭 부재 (766)는 상부 커버 플레이트 (150)에 있는 개구 (1010)로 연장되어 상호 결합 조립체 (140)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합한다.
결합 탭 부재 (768)는 상호 결합 조립체 (140)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합하기 위해 제공된다. 결합 탭 부재 (768)는 리브 부분 (744)의 상단부에 결합되어 위쪽 방향으로 연장된다. 결합 탭 부재 (768)는 상부 커버 플레이트 (150)의 개구 (1014)로 연장되어 상호 결합 조립체 (140)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합한다.
결합 탭 부재 (770)는 상호 결합 조립체 (140)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합하기 위해 제공된다. 결합 탭 부재 (770)는 리브 부분 (746)의 상단부에 결합되어 위쪽 방향으로 연장된다. 결합 탭 부재 (770)는 상부 커버 플레이트 (150)의 개구 (108)로 연장되어 상호 결합 조립체 (140)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합한다.
연장 부 (774)는 직사각형 벽 (740)의 상단부에 결합되고 직사각형 벽 (740)에 실질적으로 수직으로 연장된다. 연장 부 (774)는 온도 센서를 그 위에 유지하도록 적응(adapt)된다.
상호 결합 부재 (662, 664, 666, 668, 670, 672, 674)는 페이스 플레이트 (660)에 결합된다. 상호 결합 부재 (662-674)는 각각 전기 전도성 금속으로 구성된다. 상호 결합 부재 (662-674)는 서로 직렬로 배터리 셀 (50-80)을 전기적으로 결합하기 위해 배터리 셀 (50-80)의 제1 단부상의 전기 단자에 전기적으로 결합된다.
버스 바 (680, 682)는 페이스 플레이트 (660)에 결합되고 전기 포스트 (692, 694)에 각각 전기적으로 결합된다. 배터리 셀 (50-80)에 의해 생성된 동작 전압이 포스트 (692, 694) 사이에 인가되도록 버스 바 (680, 682)는 배터리 셀 (50-80)의 대향 단부에 전기적으로 더 결합되고, 페이스 플레이트 (660)에 결합된다.
(가요성 인쇄 회로로도 알려진) 가요성 회로 기판 (690)은 페이스 플레이트 (660)에 결합되고, 진단 목적으로 배터리 셀 (50-80)로부터 전기 커넥터 (700)로 전압을 라우팅하도록 제공된다. 가요성 회로 기판 (690)은 배터리 셀 전압 센싱 및 배터리 셀 온도 센싱을 위한 센서들을 포함한다. 전기 커넥터 (700)는 페이스 플레이트 (660)에 결합된다.
전기 커넥터 (700)는 배터리 셀 (50-80)의 배터리 셀 전압 및 배터리 셀 (50-80)의 배터리 셀 온도를 나타내는 전압을 마이크로 컨트롤러 (미도시)로 라우팅하도록 제공된다. 전기 커넥터 (700)는 페이스 플레이트 (660)에 결합된다.
도 4, 도 8, 도 10, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 상호 결합 조립체 (142)는 배터리 셀 (50-80)의 직사각형 하우징들의 제2 단부와 사이드 커버 플레이트 (162) 사이의 내부 공간 (526)에 배치된다. 상호 결합 조립체 (142)는 u-형상 프레임 부재 (120)의 상부 커버 플레이트 (150) 및 하부 벽 (520)에 결합된다. 상호 결합 조립체 (142)는 배터리 셀 (50-80)의 제2 단부상의 전기 단자에 전기적으로 더 결합된다.
상호 결합 조립체(142)는 페이스 플레이트 (860), 상호 결합 부재 (862, 864, 866, 868, 870, 872, 874, 876), 가요성 회로 기판 (890) 및 전기 커넥터 (900)를 포함한다.
페이스 플레이트 (860)는 직사각형 벽 (940), 리브 부분 (942,944,946), 결합 탭 부재 (960,962,964,966,968,970) 및 연장부(974)를 포함한다. 예시적인 실시 예에서, 페이스 플레이트 (860)는 플라스틱으로 구성된다.
직사각형 벽 (940)은 관통하여 연장되는 홈 (980, 982, 984, 986)을 포함한다.
리브 부분 (942, 944, 946)은 직사각형 벽 (940)의 제1 사이드에 결합되고 수직으로 실질적으로 서로 평행하게 연장된다. 또한, 리브 부분 (942, 944, 946)은 서로 이격되어 있다.
결합 탭 부재 (960)는 상호 결합 조립체 (142)를 u-형상 프레임 부재 (120)에 결합하기 위해 제공된다. 결합 탭 부재 (960)는 리브 부분 (942)의 하단부에 결합되어 아래쪽으로 연장된다. 결합 탭 부재 (960)는 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 있는 개구 (598)로 연장되어 상호 결합 조립체 (142)를 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 결합된다.
결합 탭 부재 (962)는 상호 결합 조립체 (142)를 u-형상 프레임 부재 (120)에 결합하기 위해 제공된다. 결합 탭 부재 (962)는 리브 부분 (944)의 하단부에 결합되어 아래쪽으로 연장된다. 결합 탭 부재 (962)는 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 있는 개구 (594)로 연장되어 상호 결합 조립체 (142)를 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 결합한다.
결합 탭 부재 (964)는 상호 결합 조립체 (142)를 u-형상 프레임 부재 (120)에 결합하기 위해 제공된다. 결합 탭 부재 (964)는 리브 부분 (946)의 하단부에 결합되어 아래쪽으로 연장된다. 결합 탭 부재 (964)는 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 있는 개구 (590)로 연장되어 상호 결합 조립체 (142)를 결합시키는 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 결합한다.
결합 탭 부재 (966)는 상호 결합 조립체 (142)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합하기 위해 제공된다. 결합 탭 부재 (966)는 리브 부분 (942)의 상단부에 결합되어 위쪽 방향으로 연장된다. 결합 탭 부재 (966)는 상부 커버 플레이트 (150)에 있는 개구 (1028)로 연장되어 상호 결합 조립체 (142)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합한다.
결합 탭 부재 (968)는 상호 결합 조립체 (142)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합하기 위해 제공된다. 결합 탭 부재 (968)는 리브 부분 (944)의 상단부에 결합되어 위쪽으로 연장된다. 결합 탭 부재 (968)는 상부 커버 플레이트 (150)에 있는 개구 (1024)로 연장되어 상호 결합 조립체 (142)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합한다.
결합 탭 부재 (970)는 상호 결합 조립체 (142)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합하기 위해 제공된다. 결합 탭 부재 (970)는 리브 부 (946)의 상단부에 결합되어 위쪽으로 연장된다. 결합 탭 부재 (970)는 상부 커버 플레이트 (150)에 있는 개구 (1024)로 연장되어 상호 결합 조립체 (140)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합한다.
연장 부 (974)는 직사각형 벽 (940)의 상단부에 결합되고 직사각형 벽 (940)에 실질적으로 수직으로 연장된다. 연장 부 (974)는 온도 센서를 그 위에 유지하도록 적응된다.
상호 결합 부재 (862, 864, 866, 868, 870, 872, 874, 876)는 페이스 플레이트(860)에 결합된다. 상호 결합 부재 (862-876)는 각각 전기 전도성 금속으로 구성된다. 상호 결합 부재 (862-876)는 서로 직렬로 배터리 셀 (50-80)을 전기적으로 결합하기 위해 배터리 셀 (50-80)의 제2 단부상의 전기 단자에 전기적으로 결합된다.
(가요성 인쇄 회로로도 알려진)은 가요성 회로 기판 (890) 페이스 플레이트 (860)에 결합되고, 진단 목적으로 배터리 셀 (50-80)로부터 전기 커넥터 (900)로 전압을 라우팅하도록 제공된다. 가요성 회로 기판 (890)은 배터리 셀 전압 센싱 및 배터리 셀 온도 센싱을 위한 센서들을 포함한다. 전기 커넥터 (900)는 페이스 플레이트 (860)에 결합된다.
전기 커넥터 (900)는 배터리 셀 (50-80)의 배터리 셀 전압 및 배터리 셀 (50-80)의 배터리 셀 온도를 나타내는 전압을 마이크로 컨트롤러 (미도시)로 라우팅하도록 제공된다. 전기 커넥터 (900)는 페이스 플레이트 (860)에 결합된다.
도 4, 도 9, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 상부 커버 플레이트 (150)는 u-형상 프레임 부재 (120)의 상부 개방 영역을 둘러싸도록 제공된다. 상부 커버 플레이트 (150)는 직사각형 벽 (1000) 및 결합 단부 (1002, 1004)를 포함한다. 직사각형 벽 (1000)의 제1 단부는 결합 단부 (1002)에 결합된다. 직사각형 벽 (1000)은 개구 (1010, 1012, 1014, 1016, 1018, 1020, 1022, 1024, 1026, 1028)를 포함한다. 직사각형 벽 (1000)의 제1 단부는 결합 단부 (1002)에 결합된다. 직사각형 벽 (1000)의 제2 단부는 결합 단부 (1004)에 결합된다. 결합 단부 (1002)는 실질적으로 c-형상이며, u-형상 프레임 부재 (120)의 제1 측벽 (522)의 결합 단부 (622) (도 9에 도시됨)에 제거 가능하게 결합되는 크기 및 형상을 갖는다. 또한, 결합 단부 (1004)는 실질적으로 c-형상이며, u-형상 프레임 부재 (120)의 제2 측벽 (524)의 결합 단부 (632) (도 9에 도시됨)에 제거 가능하게 결합되는 크기 및 형상을 갖는다. 예시적인 실시 예에서, 상부 커버 플레이트 (150)는 플라스틱으로 구성된다.
도 4, 도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이, 사이드 커버 플레이트 (160)는 사이드 커버 플레이트 (160)와 배터리 셀 (50-80) 사이의 상호 결합 조립체 (140)를 둘러싸도록 제공된다. 사이드 커버 플레이트 (160)는 u-형상 프레임 부재 (160) 및 배터리 셀 (50-80)에 부착된다. 사이드 커버 플레이트 (160)는 사각형 벽 (1100), 하부 사이드 커버 플레이트 벽 (1102), 상부 커버 플레이트 벽 (1104), 측벽 (1106, 1108), 볼트 수용 부재 (1120, 1122, 1124, 1126) 및 마운팅 패드 (1140, 1142)를 포함한다. 일 실시 예에서, 사이드 커버 플레이트 (160)는 플라스틱으로 구성된다.
도 1, 도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이, 직사각형 벽 (1100)은 이를 통해 연장되는 개구 (1150, 1152 및 1154)를 포함한다. 개구 (1150)는 내부를 관통하여 전기 포스트 (692)를 수용하기 위한 크기 및 형상을 갖는다. 개구 (1152)는 내부를 관통하여 전기 커넥터 (700)를 수용하기 위한 크기 및 형상을 갖는다. 개구 (1154)는 내부를 관통하여 전기 포스트 (694)를 수용하기 위한 크기 및 형상을 갖는다.
하부 사이드 커버 플레이트 벽 (1102)은 직사각형 벽 (1100)의 하단부에 결합되고 벽 (1100)에 수직인 제1 방향으로 연장된다.
상부 커버 플레이트 벽 (1104)은 직사각형 벽 (1100)의 상단부에 결합되고 벽 (1100)에 수직인 제1 방향으로 연장된다. 또한, 상부 커버 플레이트 벽 (1104)은 하부 사이드 커버 플레이트 벽 (1102)에 실질적으로 평행하게 연장된다.
측벽 (1106)은 직사각형 벽 (1100)의 제1 사이드 단부에 결합되고 벽 (1100)에 수직인 제1 방향으로 연장된다. 또한, 측벽 (1106)은 하부 사이드 커버 플레이트 벽 (1102) 및 상부 커버 플레이트 벽 (1104) 사이에 결합되고 연장된다.
측벽 (1108)은 직사각형 벽 (1100)의 제2 측 단부에 결합되고 벽 (1100)에 수직인 제1 방향으로 연장된다. 또한, 측벽 (1108)은 하부 사이드 커버 플레이트 벽 (1102) 및 상부 커버 플레이트 벽 (1104) 사이에 결합되고 연장된다. 또한, 측벽 (1108)은 측벽 (1106)에 실질적으로 평행하게 연장된다.
도 9, 도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이, 볼트 수용 부재 (1120)는 하부 사이드 커버 플레이트 벽 (1102)에 제1 방향으로 결합되어 외측으로 연장된다. 볼트 수용 부재 (1120)는 내부에 연장된 개구 (1130)를 포함한다. 볼트 (165)는 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 있는 개구 (586)를 통해 볼트 수용 부재 (1120)의 개구 (1130) 로 연장되어 사이드 커버 플레이트 (160)을 u-형상 프레임 부재 (120)에 결합한다.
볼트 수용 부재 (1122)는 하부 사이드 커버 플레이트 벽 (1102)에 제1 방향으로 결합되어 외측으로 연장된다. 볼트 수용 부재 (1122)는 내부에 연장된 개구 (1132)를 포함한다. 볼트 (164)는 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)의 개구 (582)를 통해 볼트 수용 부재 (1122)의 개구 (1132) 로 연장되어 사이드 커버 플레이트 (160)를 u-형상 프레임 부재에 결합한다.
볼트 수용 부재 (1124)는 상부 커버 플레이트 벽 (1104)에 제1 방향으로 결합되어 외측으로 연장된다. 볼트 수용 부재 (1124)는 내부에 연장된 개구 (1134)를 포함한다. 볼트 (167)는 상부 커버 플레이트 (150)에 있는 개구 (1016)를 통해 볼트 수용 부재 (1124)의 개구 (1134)로 연장되어 사이드 커버 플레이트 (160)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합한다.
볼트 수용 부재 (1126)는 상부 커버 플레이트 벽 (1104)에 제1 방향으로 결합되어 외측으로 연장한다. 볼트 수용 부재 (1126)는 내부에 연장된 개구 (1136)를 포함한다. 볼트 (166)는 상부 커버 플레이트 (150)에 있는 개구 (1012)를 통해 볼트 수용 부재 (1126)의 개구 (1136) 로 연장되어 사이드 커버 플레이트 (160)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합한다.
마운팅 패드 (1140, 1142)는 직사각형 벽 (1100)에 제2 방향으로 결합되어 외측으로 연장된다. 마운팅 패드 (1140, 1142)는 각각 제1 및 제2 볼트를 사용하여 배터리 모듈 (30)을 냉각 플레이트 (40)에 결합하는 데 사용된다.
도 4, 도 10, 도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이, 사이드 커버 플레이트 (162)는 사이드 커버 플레이트 (162)와 배터리 셀 (50-80) 사이의 상호 결합 조립체 (142)를 둘러싸도록 제공된다. 사이드 커버 플레이트 (162)는 u-형상 프레임 부재 (120) 및 상부 플레이트 (150)에 부착된다. 사이드 커버 플레이트 (162)는 직사각형 벽 (1200), 하부 벽 (1202), 상부 벽 (1204), 측벽 (1206, 1208), 볼트 수용 부재 (1220, 1222, 1224, 1226) 및 마운팅 패드 (1240, 1242)를 포함한다. 예시적인 실시 예에서, 사이드 커버 플레이트 (162)는 플라스틱으로 구성된다.
도 2, 도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이, 직사각형 벽 (1200)은 내부를 관통하여 연장되는 개구 (1250)를 포함한다. 개구 (1250)는 전기 커넥터 (900)를 수용하기 위한 크기 및 형상을 갖는다.
하부 벽 (1202)은 직사각형 벽 (1200)의 하단부에 결합되고 벽 (1200)에 수직인 제1 방향으로 연장된다.
상부 벽 (1204)은 직사각형 벽 (1200)의 상단부에 결합되고 벽 (1200)에 수직인 제1 방향으로 연장된다. 또한, 상부 벽 (1204)은 하부 벽 (1202)에 실질적으로 평행하게 연장된다.
측벽 (1206)은 직사각형 벽 (1200)의 제1 사이드 단부에 결합되고 벽 (1200)에 수직인 제1 방향으로 연장된다. 또한, 측벽 (1206)은 하부 벽 (1202)과 상부 벽 (1204) 사이에 결합되어 연장된다.
측벽 (1208)은 사각형 벽 (1200)의 제2 측 단부에 연결되고 벽 (1100)에 수직인 제1 방향으로 연장된다. 또한, 측벽 (1208)은 하부 벽 (1202)과 상부 벽 (1204) 사이에 결합되어 연장된다. 또한, 측벽 (1208)은 측벽 (1206)에 실질적으로 평행하게 연장된다.
도 10, 도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이, 볼트 수용 부재 (1220)는 하부 벽 (1202)에 제1 방향으로 결합되어 외측으로 연장된다. 볼트 수용 부재 (1220)는 내부에 연장된 개구 (1230)를 포함한다. 볼트 (168)는 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 있는 개구 (592)를 통해 볼트 수용 부재 (1220)의 개구 (1230)로 연장되어 사이드 커버 플레이트 (162)를 u-형상 프레임 부재 (120)에 결합한다.
볼트 수용 부재 (1222)는 하부 벽 (1202)에 제1 방향으로 결합되어 외측으로 연장된다. 볼트 수용 부재 (1222)는 내부에 연장된 개구 (1232)를 포함한다. 볼트 (169)는 u-형상 프레임 부재 (120)의 하부 벽 (520)에 있는 개구 (596)를 통해 볼트 수용 부재 (1222)의 개구 (1232)내로 연장되어 사이트 커버 플레이트 (162)를 u-형상 프레임 부재 (120)에 결합한다.
볼트 수용 부재 (1224)는 상부 벽 (1204)에 제1 방향으로 결합되어 외측으로 연장된다. 볼트 수용 부재 (1224)는 내부에 연장된 개구 (1234)를 포함한다. 볼트 (170)는 상부 커버 플레이트 (150)에 있는 개구 (1022)를 통해 볼트 수용 부재 (1224)의 개구 (1234) 로 연장되어 사이드 커버 플레이트 (162)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합한다.
볼트 수용 부재 (1226)는 상부 벽 (1204)에 제1 방향으로 결합되어 외측으로 연장된다. 볼트 수용 부재 (1226)는 내부에 연장된 개구 (1236)를 포함한다. 볼트 (171)는 상부 커버 플레이트 (150)에 있는 개구 (1026)를 통해 볼트 수용 부재 (1226)의 개구 (1236) 로 연장되어 사이드 커버 플레이트 (162)를 상부 커버 플레이트 (150)에 결합한다.
마운팅 패드 (1240, 1242)는 직사각형 벽 (1200)에 제2 방향으로 결합되어 외측으로 연장된다. 마운팅 패드 (1240, 1242)는 각각 제1 및 제2 볼트를 사용하여 배터리 모듈 (30)을 냉각 플레이트 (40)에 결합하는데 사용된다.
도 28 내지 도 38을 참조하면, 다른 예시적인 실시 예에 따른 배터리 모듈 (30)을 조립하는 방법의 흐름도가 제공된다. 단순화를 위해 도 28에 도시된 배터리 셀 스택 (예컨대, 복수의 배터리 셀)이 이용될 수 있지만, 상기 방법은 2 개의 배터리 셀을 이용하여 설명될 것이다. 예시적인 실시 예에서, 제조 시스템 (1500)은 배터리 모듈 (30)을 조립하는데 사용된다. 제조 시스템 (1500)은 본 명세서에 설명된 바와 같이, 배터리 셀 (50, 52) 및 배터리 모듈 (30)의 다른 구성 요소를 핸들링하고 이동시키기 위한 적어도 하나의 로봇 또는 제조 고정구(manufacturing fixture)를 포함할 수 있고, 배터리 모듈 (30)의 구성 요소들을 함께 조립하고 결합하도록 구성될 수 있다.
단계 1400에서, (도 36에 도시된) 제조 시스템 (1500)은 (도 8에 도시된) 배터리 셀 (50, 52)을 제공한다. 배터리 셀 (180)은 주 측면 (185, 184)을 갖는 직사각형 하우징 (180), 하부 단부 (187) 및 상부 단부 (189)를 구비한다. 배터리 셀 (52)은 주 측면 (204, 205)을 갖는 직사각형 하우징 (200), 하부 단부 (207) 및 상부 단부 (209)를 구비한다. 배터리 셀 (50, 52)은 배터리 셀 (50)의 주 측면 (185)이 배터리 셀 (52)의 주 측면 (204)에 대향하여 배치되도록 서로 적층된다.
단계 1402에서, 제조 시스템 (1500)은 하부 벽 (520) 및 하부 벽 (520)에 결합되고 하부 벽 (520)으로부터 위쪽으로 연장되는 측벽 (522, 524)을 갖는 u-형상 프레임 부재 (120)를 제공한다. u-형상 프레임 부재 (520)은 하부 벽 (520)과 측벽 (522, 524) 사이의 내부 공간 (526)을 규정한다.
단계 1404에서, 제조 시스템 (1500)은 열 전도 층 (130)이 내부 공간 (526)과 연통하도록 하부 벽 (520) 상에 열 전도 층 (130)을 배치한다.
단계 1406에서, 제조 시스템 (1500)은 배터리 셀 (50)의 하단부 (187) 및 배터리 셀 (52)의 하단부 (207)가 열 전도 층(130) 상에 직접 배치되도록 내부 공간(526)에 배터리 셀(50, 52)를 배치한다. 주 측면 (185, 184, 224, 225)은 하부 벽 (520)에 실질적으로 수직으로 배치된다
단계 1408에서, 제조 시스템 (1500)은 상호 연결 조립체 (140)를 상부 커버 플레이트 (150) 및 하부 벽 (520)에 결합하고, 상호 연결 조립체 (140)를 배터리 셀 (50, 52)에 전기적으로 결합한다.
단계 1410에서, 제조 시스템 (1500)은 상호 연결 조립체 (142)를 상부 커버 플레이트 (150) 및 하부 벽 (520)에 결합하고, 상호 연결 조립체 (142)를 배터리 셀 (50, 52)에 전기적으로 결합한다.
단계 1412에서, 제조 시스템 (1500)은 u-형상 프레임 부재 (120)의 상부 개방 영역을 둘러싸도록 상부 커버 플레이트 (150)를 u-형상 프레임 부재 (120)의 측벽 (522, 524)에 결합한다.
단계 1414에서, 상호 연결 조립체(140)가 배터리 셀(50, 520)의 제1 단부 및 사이드 커버 플레이트 (160) 사이에 배치되도록, 제조 시스템 (1500)은 사이드 커버 플레이트 (160)를 상부 커버 플레이트 (150) 및 하부 벽(520)에 결합하여 u-형상 프레임 부재 (120)의 제1 측면 개방 영역을 둘러싸도록 한다.
단계 1416에서, 상호 연결 조립체(142)가 배터리 셀(50, 520)의 제2 단부 및 사이드 커버 플레이트 (162) 사이에 배치되도록, 제조 시스템 (1500)은 사이드 커버 플레이트 (162)를 상부 커버 플레이트 (150) 및 하부 벽(520)에 결합하여 u-형상 프레임 부재 (120)의 제2 측면 개방 영역을 둘러싸도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 모듈의 이점은 상부 개방 단부만을 갖는 박스-형상 프레임 부재와 비교하여, 배터리 모듈의 조립시에 배터리 셀을 수용하기 쉬운 U-형상 프레임 부재를 이용하기 때문에, 상기 배터리 모듈은 다른 배터리 모듈보다 조립이 용이하다는 것이다.
비록 본 발명은 단지 제한된 수의 예시에만 관련하여 구체적으로 기술되었지만, 본 발명이 상기에 표현된 예시에만 한정되는 것은 아니라는 점을 인식해야 한다. 오히려, 본 발명은 변형, 변경, 교체 또는 여기에 표현된 것뿐만 아니라 본 발명의 의도와 범주에 적합하도록 상응하는 조합으로 얼마든지 부합하도록 수정될 수 있다. 더욱이, 비록 본 발명의 다양한 예시들이 표현되었지만, 본 발명의 양상은 단지 표현된 예시의 일부만을 포함할 수 있다는 점을 인식해야 한다. 따라서, 본 발명은 상기 표현에 의해 한정되는 것은 아니다.

Claims (15)

  1. 배터리 모듈에 있어서,
    제1 하단부를 갖는 제1 직사각형 하우징을 갖는 제1 배터리 셀;
    제2 하단부를 갖는 제2 직사각형 하우징을 갖는 제2 배터리 셀;
    하부 벽과 상기 하부 벽에 결합되는 제1 및 제2 측벽을 갖는 u-형상 프레임 부재; 및
    상기 하부 벽 상에 배치되고 상기 u-형상 프레임 부재의 내부 공간과 연통하는 열 전도층을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 배터리 셀은 서로 적층되고,
    상기 하부 벽과 상기 제1 및 제2 측벽은 상기 제1 및 제2 배터리 셀을 내부에 유지하도록 크기 및 형상을 갖는 상기 u-형상 프레임 부재의 내부 공간을 규정하며,
    상기 제1 하단부와 상기 제2 하단부가 상기 열 전도층 상에 직접 배치되도록 상기 제1 및 제2 배터리 셀은 상기 내부 공간에 배치되고,
    상기 u-형상 프레임 부재의 상기 제1 및 제2 측벽에 결합되고, 상기 u-형상 프레임 부재의 상부 개방 영역을 덮는 상부 커버 플레이트와, 제1 및 제2 결합 탭 부재를 갖는 제1 상호 결합 조립체를 더 포함하고,
    상기 제1 결합 탭 부재는 상기 상부 커버 플레이트의 제1 개구를 통해 연장되어 상기 제1 상호 결합 조립체를 상기 상부 커버 플레이트에 결합하고, 상기 제2 결합 탭 부재는 상기 u-형상 프레임 부재의 상기 하부 벽의 제2 개구를 통해 연장되어 상기 제1 상호 결합 조립체를 상기 하부 벽에 결합하며,
    상기 제1 상호 결합 조립체는 제1, 2 배터리 셀을 서로 전기적으로 결합하기 위해, 상기 제1, 2 배터리 셀의 제1 단부 상에서 전기 단자들을 전기적으로 연결하고,
    상기 u-형상 프레임 부재의 제1 사이드 개방 영역을 덮도록 상기 상부 커버 플레이트와 상기 하부 벽을 결합하는 제1 사이드 커버 플레이트를 더 포함하여, 상기 제1 상호 결합 조립체가 제1 사이드 커버 플레이트와 상기 제1, 2 배터리 셀의 상기 제1 단부 사이의 내부 공간에 배치되도록 하는 배터리 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서, 제2 사이드 커버 플레이트와 상기 제1, 2 배터리 셀의 제2 단부 사이의 상기 내부 공간에 배치되는 제2 상호 결합 조립체를 더 포함하고, 상기 제2 상호 결합 조립체는 상기 상부 커버 플레이트와 상기 하부 벽에 결합되는, 배터리 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 상호 결합 조립체는 제3 및 제4 결합 탭 부재를 포함하고, 상기 제3 결합 탭 부재는 상기 상부 커버 플레이트의 제1 개구를 통해 배치되어 상기 제2 상호 결합 조립체를 상기 상부 커버 플레이트에 결합하고, 상기 제4 결합 탭 부재는 상기 u-형상 프레임 부재의 상기 하부 벽의 제2 개구를 통해 배치되어 상기 제2 상호 결합 조립체를 상기 하부 벽에 결합하는, 배터리 모듈.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 제1 사이드 커버 플레이트는 제1, 2 볼트 수용 부재를 구비하고,
    제1 볼트는 상기 상부 커버 플레이트의 제3 개구 및 상기 제1 볼트 수용 부재의 제4 개구를 통해 연장되어 상기 제1 사이드 커버 플레이트를 상기 상부 커버 플레이트에 결합하고; 그리고
    제2 볼트는 상기 u-형상 프레임 부재의 상기 하부 벽의 제5 개구 및 상기 제2 볼트 수용 부재의 제6 개구를 통해 연장되어 상기 제1 사이드 커버 플레이트를 상기 u-형상 프레임 부재를 결합하는, 배터리 모듈.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 u-형상 프레임 부재의 종 방향(longitudinal) 길이는 상기 제1 배터리 셀의 상기 제1 직사각형 하우징의 종 방향 길이보다 더 긴, 배터리 모듈.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 u-형상 프레임 부재는 알루미늄 u-형상 프레임 부재인, 배터리 모듈.
  9. 제1 항에 있어서, 상부 커버 플레이트는 알루미늄 상부 커버 플레이트이고, 상기 제1 사이드 커버 플레이트는 플라스틱 사이드 커버 플레이트인, 배터리 모듈.
  10. 삭제
  11. 배터리 모듈을 조립하는 방법에 있어서,
    제1 및 제2 배터리 셀, 상부 커버 플레이트, 및 제1 상호 연결 조립체를 제공하며, 상기 제1 배터리 셀은 제1 하단부를 갖는 제1 직사각형 하우징을 가지고, 상기 제2 배터리 셀은 제2 하단부를 갖는 제2 직사각형 하우징을 가지고, 상기 제1 및 제2 배터리 셀은 서로 적층되는 단계;
    내부 공간을 규정하는 하부 벽과 상기 하부 벽에 결합되는 제1 및 제2 측벽을 갖는 u-형상 프레임 부재를 제공하는 단계;
    열 전도층이 상기 내부 공간과 연통하도록 상기 열 전도층을 상기 하부 벽 상에 배치하는 단계;
    상기 제1 하단부와 상기 제2 하단부가 상기 열 전도층 상에 직접 배치되도록 상기 제1 및 제2 배터리 셀을 상기 내부 공간에 배치하는 단계;
    상기 제1, 2 배터리 셀의 제1 단부 상에서 전기 단자들을, 제1, 2 결합 탭 부재를 갖는 상기 제1 상호 결합 조립체에 전기적으로 결합하는 단계;
    상기 제1 결합 탭 부재가 상기 상부 커버 플레이트의 제1 개구로 연장되어 상기 제1 상호 연결 조립체가 상기 상부 커버 플레이트에 결합하도록 하는 단계; 및
    상기 제2 결합 탭 부재가 상기 u-형상 프레임 부재의 하부 벽의 제2 개구로 연장되어 상기 제1 상호 연결 조립체가 상기 하부 벽에 결합하도록 하는 단계를 포함하는 배터리 모듈 조립 방법.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 제1 배터리 셀의 상기 제1 직사각형 하우징은 제1 및 제2 주 측면을 가지고,
    상기 제2 배터리 셀의 상기 제2 직사각형 하우징은 제3 및 제4 주 측면을 가지며,
    상기 제1 배터리 셀의 상기 제2 주 측면이 상기 제2 배터리 셀의 상기 제3 주 측면에 대향하여 배치되도록 상기 제1 및 제2 배터리 셀은 서로 적층되고;
    상기 u-형상 프레임 부재의 상기 제1 및 제2 측벽은 상기 하부 벽으로부터 위쪽으로 연장되며; 그리고,
    상기 제1 , 제2, 제3 및 제4 주 측면은 상기 하부 벽에 실질적으로 수직하게 배치되는, 배터리 모듈.
  13. 제1 항에 있어서, 상기 u-형상 프레임 부재의 제1 측면 개방 영역을 둘러싸도록 상기 상부 커버 플레이트 및 상기 하부 벽에 결합되는 제1 사이드 커버 플레이트;
    상기 u-형상 프레임 부재의 제2 측면 개방 영역을 둘러싸도록 상기 상부 커버 플레이트 및 상기 하부 벽에 결합되는 제2 사이드 커버 플레이트를 포함하는, 배터리 모듈.
  14. 제11 항에 있어서, 상기 제1 배터리 셀의 상기 제1 직사각형 하우징은 제1 및 제2 주 측면을 가지고,
    상기 제2 배터리 셀의 상기 제2 직사각형 하우징은 제3 및 제4 주 측면을 가지며,
    상기 제1 배터리 셀의 상기 제2 주 측면이 상기 제2 배터리 셀의 상기 제3 주 측면에 대향하여 배치되도록 상기 제1 및 제2 배터리 셀은 서로 적층되고;
    상기 u-형상 프레임 부재의 상기 제1 및 제2 측벽은 상기 하부 벽으로부터 위쪽으로 연장되며; 그리고,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 주 측면은 상기 하부 벽에 실질적으로 수직하게 배치되는, 배터리 모듈 조립 방법.
  15. 제11 항에 있어서, 상기 u-형상 프레임 부재의 상부 개방 영역을 둘러싸도록 상기 u-형상 프레임 부재의 상기 제1 및 제2 측벽에 상부 커버 플레이트를 결합하는 단계;
    상기 u-형상 프레임 부재의 제1 측면 개방 영역을 둘러싸도록 상기 상부 커버 플레이트 및 상기 하부 벽에 제1 사이드 커버 플레이트를 결합하는 단계; 및
    상기 u-형상 프레임 부재의 제2 측면 개방 영역을 둘러싸도록 상기 상부 커버 플레이트 및 상기 하부 벽에 제2 사이드 커버 플레이트를 결합하는 단계를 더 포함하는, 배터리 모듈 조립 방법.
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