KR102524996B1 - 배터리용 셀 접촉 디바이스 및 배터리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터 차량의 배터리(0)의 배터리 모듈(1), 특히 하이브리드 또는 전기 모터 차량의 트랙션 배터리(0)의 트랙션 배터리 모듈(1)을 위한 전기 기계식 셀 접촉 장치(20)에 관한 것으로, 셀-접촉 장치(20)는 배터리 모듈(1)의 저장-셀 모듈(10) 상에 끼워맞춤될 수 있는 기계적 셀-커넥터 지지부(200) 및 적어도 하나의 전기 기계적 셀-커넥터 시트 (300)를 포함하며, 관련 셀-커넥터 시트(300)는 셀-커넥터 지지부(200)의 적어도 하나의 스냅-핏 배열체(205)에 의해 셀-커넥터 지지부(200) 상에 장착되거나 그 내부에 장착될 수 있어, 결과적으로, 셀-커넥터 시트(300)는 실질적으로 폼-핏팅 방식으로 셀-커넥터 지지부(200) 상에/그 내부에 부분적으로 설치될 수 있거나 설치된다.

Description

배터리용 셀 접촉 디바이스 및 배터리 {CELL-CONTACTING DEVICE FOR A BATTERY AND BATTERY}
본 발명은 자동차의 배터리(battery)의 배터리 모듈(battery module), 특히 하이브리드(hybrid) 또는 전기 자동차의 트랙션 배터리(traction battery)의 트랙션-배터리 모듈(traction-battery module)을 위한 전기기계적 셀 접촉 디바이스(electromechanical cell-contacting device)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 배터리 모듈 및 그러한 배터리에 관한 것이다.
전기 산업(전자 공학, 전기 공학, 전기 장비, 전력 공학 등)에서, 광범위한 전류들, 전압들, 주파수들 및/또는 데이터 속도들을 갖는 전기 전류들, 전압들, 신호들 및/또는 데이터를 전송하는 역할을 하는 다수의 전기 커넥터 디바이스들(electrical connector devices) 또는 커넥터 유닛들(connector units), 따라서 커넥터들이 알려져 있다. 저전압, 중전압 또는 고전압 및/또는 저전류, 중전류 또는 고전류 범위에서, 특히 자동차 산업에서, 그러한 커넥터들은, 기계적 응력 환경, 따뜻한, 가능하게는 고온 환경, 오염된 환경, 습한 환경 및/또는 화학적으로 공격적인 환경들에서, 영구적으로, 반복적으로 및/또는 비교적 장기간의 비활동 후에 촉박하게, 전력, 신호들 및/또는 데이터를 전송하는 것을 보장해야 한다. 광범위한 응용들로 인해, 다수의 특별히 구성된 커넥터들이 알려져 있다.
환경 영향들을 저감하려는 시도들 및 높은 연료 비용들은, 예를 들어, 자동차 산업에서 전기 및 하이브리드 자동차들을 필요로 한다. 그러한 자동차의 일 양태는 높은 전기 작동 전류들 및/또는 전압들을 핸들링(handling)하는 것이며, 예를 들어, 배터리와 같은 관련 구성요소가 그에 맞춰 레이아웃될 필요가 있다. 그러한 배터리는 통상적으로, 전기 구동 에너지를 자동차의 전기 트랙션 엔진에 이용 가능하게 하는 역할을 하는 소위 트랙션 배터리로서 설계된다. 배터리는 예를 들어, 전기기계적 셀 접촉 디바이스에 의해 상호연결된 전기화학적 저장-셀 모듈들(electrochemical storage-cell modules)의 전기적 상호연결부를 갖는다.
DE 10 2014 219 178 A1은 자동차, 특히 전기 또는 하이브리드 자동차의 배터리의 배터리 모듈의 셀 접촉 디바이스를 개시하고 있다. 셀 접촉 디바이스는 특히 실질적으로 플레이트형의 지지 구조물 및 각각의 경우에 배터리 모듈의 정확하게 2 개의 상호 바로 인접한 저장-셀 모듈들을 전기적으로 접촉시키기 위한 몇 개의 별도로 형성된 전기기계적 접촉 요소들을 갖는다. 접촉 요소들은 열들로 나란히 배열되고, 각각의 경우에, 일측 상에서, 지지 구조물의 지지 섹션들(supporting sections)에 체결된다. 지지 섹션과 관련 접촉 요소 사이의 기계적 연결은 가장자리 용접점(marginal weld point)을 통해 이루어지며, 각각의 경우에 용접점과 반대측의 접촉 요소들의 영역은 자유롭게 이동 가능하다.
전기 또는 하이브리드 자동차의 전기 구동부는 촉박하게 고전류를 요구할 수 있기 때문에, 배터리의 저장-셀 모듈들 사이에 삽입된 접촉 요소들은 대응하는 전기 전도성을 가져야 하고, 제조 공차들로 인한 저장-셀 모듈들 사이의 가변 거리들을 보상하는 능력을 가져야 한다. 또한, 접촉 요소들은, 진동들이 있는 경우, 저장-셀 모듈의 접촉 메커니즘들(contact mechanisms)(양극들(anodes), 음극들(cathodes))과 안전하게, 즉 중단들 없이 접촉해야 한다. 또한, 접촉 요소들은 장착이 간단하고 저렴하게 제조될 수 있어야 한다. 본 발명의 과제는 자동차의 배터리의 배터리 모듈, 특히 하이브리드 또는 전기 자동차의 트랙션 배터리의 트랙션-배터리 모듈을 위한 개선된 전기기계적 셀 접촉 디바이스를 명시하는 것이다.
본 발명의 과제는, 독립 청구항들에 따르면, 자동차의 배터리의 배터리 모듈, 특히 하이브리드 또는 전기 자동차의 트랙션 배터리의 트랙션-배터리 모듈을 위한 전기기계적 셀 접촉 디바이스; 및 자동차를 위한 배터리 모듈 또는 배터리, 특히 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차를 위한 트랙션-배터리 모듈 또는 트랙션 배터리에 의해 해결된다. - 본 발명의 유리한 다른 개발들, 추가 특징들 및/또는 장점들은 종속 청구항들 및 하기의 설명으로부터 비롯된다.
본 발명에 따른 셀 접촉 디바이스는 배터리 모듈의 저장-셀 모듈 상에 끼워맞춰질 수 있는 기계적 셀-커넥터 지지체(mechanical cell-connector support) 및 적어도 하나의 전기기계적 셀-커넥터 시트(electromechanical cell-connector sheet)를 포함하며, 관련 셀-커넥터 시트는 셀-커넥터 지지체의 적어도 하나의 스냅-끼워맞춤 배열체(snap-fit arrangement)에 의해 셀-커넥터 지지체 상에/셀-커넥터 지지체 내에 장착될 수 있거나 장착된다. 이러한 방식으로, 셀-커넥터 시트는 실질적으로 형태-끼워맞춤 방식(form-fitting manner)으로 셀-커넥터 지지체 상에/셀-커넥터 지지체 내에 바람직하게는 섹션별로(in sections) 설치될 수 있거나 설치된다.
그러한 셀 접촉 디바이스는 종종 셀-접촉 시스템(cell-contacting system)으로도 지칭된다. 또한, 배터리 또는 배터리 모듈은 또한 축전지(accumulator) 또는 축전지 모듈(accumulator module)로도 지칭될 수 있다. - 본 발명에 따르면, 셀 접촉 디바이스는 배터리 모듈의 모든 저장-셀 모듈들 또는 저장-셀 모듈들의 일부에 대해서만 레이아웃될 수 있고, 즉 예를 들어, 종종 배터리 패키지(battery package)로도 지칭되는 배터리 모듈에 대해 레이아웃될 수 있다. 이것은 또한 배터리가 단일의 배터리 모듈 또는 복수의 배터리 모듈들을 포함할 수 있다는 것을 의미한다. - 단일의 저장-셀 모듈은 단일의 저장 셀 또는 복수의 저장 셀들을 포함할 수 있다. - 적어도 2 개의 저장-셀 모듈들의 적어도 2 개의 바람직하게는 상호 바로 인접한 전기기계적 셀 극들(electromechanical cell poles)은 단일의 셀-커넥터 시트에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있거나 전기적으로 연결된다.
스냅-끼워맞춤 배열체에 의한 셀-커넥터 지지체 상에/셀-커넥터 지지체 내에의 셀-커넥터 시트의 섹션별 형태-끼워맞춤 설치('장착 가능함', 장착 가능성) 또는 설치된 상태('장착됨', 장착성)는 하기의 일반적인 주로 또는 실질적으로 2 차원 구성을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. - 셀-커넥터 시트는 적어도 하나의 경계부, 바람직하게는 외부 경계부를 가지며, 셀-커넥터 지지체는 이러한 외부 경계부와 관련된 적어도 하나의 경계부, 바람직하게는 내부 경계부를 가지며, 여기서 2 개의 경계부들은 주로 또는 실질적으로 동일한 프로파일을 가진다. 이러한 경우에, 선택적으로 설치된 갭(gap) 및/또는 공차들(레이아웃, 제조 공차들 등)이 고려되지 않을 것이다.
이러한 경우에, 하나의 경계부는 주로 또는 실질적으로 다른 경계부의 음각(negative) 또는 양각(positive)에 대해 양각 또는 음각과 같이 형성된다(형태-끼워맞춤 연결부). 이것은 경계부들이 상보적인 방식으로 형성되고, 경계부들의 단순한 프로파일이 직선형 프로파일이라는 것을 의미한다. 이것은 또한 본 발명을 위한 바람직한 형태이다. 그러한 경우에, 이것은 2 개의 경계부들이 실질적으로 서로 평행하게 놓여 있다는 것을 의미한다. 물론, 2 개의 관련 경계부들의 다른 공통 프로파일이 적용될 수 있다. - 또한, 단어 '섹션별로의 형태-끼워맞춤 방식으로'는 또한 '적어도 섹션별로의 형태-끼워맞춤 방식으로"을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 셀 접촉 디바이스 내부의 셀-커넥터 시트들을 위한 셀-커넥터 지지체에 적어도 하나의 스냅-끼워맞춤 배열체를 갖는 로킹 메커니즘(locking mechanism)을 개시한다. 형태-끼워맞춤 연결부는 셀-커넥터 시트들이 용접될 수 있거나 용접되는, 배터리 모듈 또는 배터리의 저장-셀 모듈들의 셀 극들의 위치 공차들에 적합화시키는 역할을 한다. 그러한 로킹 기하형상을 사용하여, 셀-커넥터 시트들이 또한 반송 동안에 고정될 수 있다.
일 실시예에서, 셀-커넥터 시트는, 상호 대향하는 2 개의 측부들에서, 각각의 경우에 실질적으로 형태-끼워맞춤 방식으로 셀-커넥터 지지체 상에/셀-커넥터 지지체 내에 섹션별로 설치될 수 있거나 설치된다. 이들 2 개의 측부들은, 예를 들어, 종방향으로 연장되는 셀-커넥터 시트의 종방향 측부들이다(예를 들어, 횡방향 측부들도 가능함). 또한, 셀-커넥터 시트는, 추가로 제3 측부 및 선택적으로 추가로 제4 측부에서, 각각의 경우에 실질적으로 형태-끼워맞춤 방식으로 셀-커넥터 지지체 상에/셀-커넥터 지지체 내에 섹션별로 설치될 수 있거나 설치된다. 이들 2 개의 측부들은, 예를 들어, 횡방향으로 연장되는 셀-커넥터 시트의 횡방향 측부들이다(예를 들어, 종방향 측부들도 가능함).
스냅-끼워맞춤 배열체는 저장-셀 모듈들의 전기적 셀 극들(cell poles)로부터의 위치 공차들이 보상될 수 있도록 하는 방식으로 형성되고, 그리고/또는 셀-커넥터 시트와 셀-커넥터 지지체 사이의 형태-끼워맞춤 연결부는 저장-셀 모듈들의 전기적 셀 극들로부터의 위치 공차들이 보상될 수 있는 것을 허용한다. 그러한 위치 공차들은, 예를 들어, 배터리 모듈의 수직방향으로 존재하며, 그에 따라 한편으로는 스냅-끼워맞춤 배열체는 여기서 셀-커넥터 시트의 특정 이동성을 허용해야 하고, 및/또는 다른 한편으로는 형태-끼워맞춤 연결부는 그에 수직인 평면(상기와 유사하게, 예를 들어, 종방향 및 횡방향에 걸쳐 있음)에 설치된다. 이러한 경우에, 스냅-끼워맞춤 배열체 및/또는 형태-끼워맞춤 연결부는 또한 반송 동안에 셀-커넥터 시트에 대한 고정 수단으로서 기능한다.
일 실시예에서, 셀-커넥터 지지체의 2 차원 내부 윤곽은 셀-커넥터 시트의 관련 2 차원 외부 윤곽과 실질적으로 유사하도록 형성될 수 있다. 또한, 셀-커넥터 지지체의 방해받지 않는 내부 형상은 적어도 섹션별로 또는 실질적으로 완전히 셀-커넥터 시트의 방해받지 않는 외부 형상과 실질적으로 유사하도록 형성될 수 있다. 또한, 셀 접촉 디바이스는, 이러한 방식으로 복수(적어도 2 개) 또는 다수(적어도 3 개, 4 개, 5 개, 6 개, 7 개, 8 개, 9 개, 10 개 등)의 셀-커넥터 시트들이 형태-끼워맞춤 방식으로 셀-커넥터 지지체 상에/셀-커넥터 지지체 내에 설치될 수 있거나 설치되도록 하는 방식으로 형성될 수 있다. - 셀-커넥터 지지체는 실질적으로 셀 접촉 디바이스의 종방향 및 횡방향으로 평면적으로 연장될 수 있다.
셀-커넥터 시트는 실질적으로 셀 접촉 디바이스의 종방향, 횡방향 및/또는 수직방향으로의 선형 이동에 의해 셀 접촉 디바이스 상에/셀 접촉 디바이스 내에 설치될 수 있거나 설치된다. - 이것은, 예를 들어, 셀-커넥터 지지체 상으로/셀-커넥터 지지체 내로의 셀-커넥터 시트의 실질적으로 선형 측방향 플러깅(plugging)에 의해 일어난다. 또한, 이것은, 예를 들어, 셀-커넥터 시트가 셀 접촉 디바이스 상에/셀 접촉 디바이스 내에 수직방향으로 실질적으로 선형으로 설치될 수 있거나 설치되는 위로부터의 장착일 수 있다. 물론, 선택적으로 구성된 선형 이동의 다른 형태를 적용하는 것이 가능하다.
셀-커넥터 시트는 실질적으로 셀 접촉 디바이스의 종축, 횡축 및/또는 수직축을 중심으로 한 회전 이동에 의해 셀 접촉 디바이스 상에/셀 접촉 디바이스 내에 설치 가능할 수 있거나 설치될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 셀 접촉 디바이스 상에서의 셀-커넥터 시트의 피봇 이동(pivoting movement)에 의해 일어날 수 있다. 물론, 선택적으로 구성된 회전 이동의 다른 형태를 적용하는 것이 가능하다. - 물론, 이러한 경우에, 적어도 하나의 선형 이동은 적어도 하나의 회전 이동과 조합되고, 그리고/또는 적어도 하나의 회전 이동에 동시에 결합될 수 있다.
시간순으로 장착 종료 섹션에서, 스냅-끼워맞춤 배열체는 폐쇄 상태로 스냅 결합되고, 즉 셀-커넥터 시트를 셀 접촉 디바이스에/셀 접촉 디바이스 내에 로킹시킨다. - 셀-커넥터 지지체 및 셀-커넥터 시트는, 셀-커넥터 지지체 상에/셀-커넥터 지지체 내에 셀-커넥터 시트를 장착할 때, 셀-커넥터 시트의 외부 경계부, 특히 외부 종방향 경계부가 먼저 셀-커넥터 지지체에/셀-커넥터 지지체 상에 배치될 수 있고, 이어서 셀-커넥터 시트가 셀-커넥터 지지체를 향해 셀-커넥터 지지체 상으로 그리고 셀-커넥터 지지체 내로 피봇될 수 있고, 그리고 이어서 셀-커넥터 지지체의 평면에서 변위될 수 있도록 하는 방식으로 서로에 대해 형성될 수 있다.
예를 들어, 셀-커넥터 지지체 상에/셀-커넥터 지지체 내에의 셀-커넥터 시트의 형태-끼워맞춤 설치를 보장하기 위해, 셀-커넥터 지지체(이러한 경우에는 셀-커넥터 지지체는 정지 상태로 유지됨)를 향한 셀-커넥터 시트의, 서로 구별 가능하고 서로 바로 인접하고 그리고/또는 서로 병합되는 3 개의 이동들(셀-커넥터 시트의 끼워맞춤/삽입, 피봇팅(pivoting), 변위)에 의해, 셀-커넥터 시트의 로킹이 일어난다. 이러한 장착 이동은, 셀-커넥터 시트의 기하형상과 조합하여, 셀-커넥터 시트 상의 매끈한 에지들을 허용한다. 최종 단계(셀-커넥터 지지체의 평면에서의 셀-커넥터 시트의 변위)에서, 스냅-끼워맞춤 배열체는 폐쇄 상태로 스냅 결합되고, 셀-커넥터 시트를 셀-커넥터 지지체 상에/셀-커넥터 지지체 내에 로킹시킨다.
일 실시예에서, 스냅-끼워맞춤 배열체는 적어도 하나의 실질적으로 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘(spring-loadable latching mechanism) 및 적어도 하나의 실질적으로 강성 래치 결합 디바이스(rigid latching device)를 갖는다. 이러한 경우에, 셀-커넥터 시트는 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘과 강성 래치 결합 디바이스 사이에 설치될 수 있거나 설치되며, 래치 결합 메커니즘 및 래치 결합 디바이스는 셀-커넥터 시트가 셀-커넥터 지지체로부터 이탈하지 않게 고정되도록 하는 방식으로 상호작용하도록 형성된다.
실질적으로 강성 래치 결합 디바이스는, 예를 들어, 벽, 래치 결합 요소(latching element), 래치 결합 돌출부, 래치 결합 러그(latching lug), 래치 결합 숄더(latching shoulder), 래치 결합 경계부(latching border), 래치 결합 에지(latching edge), 래치 결합 리세스(latching recess) 등으로서 형성될 수 있다. - 강성 래치 결합 디바이스와 상호 작용할 수 있거나 상호 작용하는 실질적으로 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘들은, 예를 들어, 래치 결합 스프링(latching spring), 래치 결합 아암(latching arm), 래치 결합 탭(latching tap) 등으로서 형성될 수 있다. 스냅-끼워맞춤 배열체 또는 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘은, 한편으로는 셀-커넥터 시트의 장착 동안에 변위되고, 다른 한편으로는 추후에 또한 필요한 유지력(반송 등)을 보장하기에 충분한 정도로 가요성이거나 스프링-부하식이다.
일 실시예에서, 셀-커넥터 지지체는 적어도 하나의 지지 프레임(support frame)을 포함하며, 지지 프레임 상에/지지 프레임 내에는, 적어도 하나의 셀-커넥터 시트가 적어도 하나의 스냅-끼워맞춤 배열체에 의해 장착될 수 있거나 장착된다. 이러한 경우에, 셀-커넥터 지지체는 지지 프레임과 실질적으로 동일할 수 있다. 바람직하게는, 셀-커넥터 지지체는 정확하게 2 개의 지지 프레임들을 가지며, 하나는 배터리 모듈의 양극들을 위한 것이고, 다른 하나는 배터리 모듈의 음극들을 위한 것이다. 물론, 다른 개수가 설치될 수 있다. 또한, 셀-커넥터 지지체는, 지지 프레임 외에, 적어도 하나의 추가 디바이스 및/또는 메커니즘을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 지지 프레임은 셀-커넥터 지지체의 베이스 바아(base bar) 상에 제공될 수 있으며, 베이스 바아는 바람직하게는 저장-셀 모듈들의 각각의 2 개의 셀 극들 사이에 제공될 수 있거나 제공된다. 또한, 지지 프레임은 베이스 바아를 일 측부로 하여, 적어도 부분적으로 또는 완전히 둘레방향으로 형성될 수 있다. - 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘은 횡방향 또는 종방향으로 스프링-부하식인 래치 결합 스프링을 가질 수 있다. 또한, 상기 래치 결합 스프링/래치 결합 스프링은 횡방향 또는 종방향에 실질적으로 평행하게 스프링-부하식이도록 설치될 수 있다. 더욱이, 상기 래치 결합 스프링/래치 결합 스프링은 베이스 바아 또는 지지 프레임 상에 형성될 수 있다. 게다가, 상기 래치 결합 스프링/래치 결합 스프링은 판 스프링(leaf spring), 특히 단층 판 스프링(single-layer leaf spring)으로서 형성될 수 있다.
래치 결합 스프링의 스프링 아암(spring arm)의 부착된 종방향 단부 섹션은 셀-커넥터 지지체에 링크 연결될 수 있다. 이러한 경우에, 부착된 종방향 단부 섹션은 바람직하게는 셀-커넥터 지지체와 일체형이도록 형성된다. 바람직하게는, 부착된 종방향 단부 섹션은 베이스 바아 상에 제공되지만, 물론, 지지 프레임 상에도 제공될 수 있다. 실질적으로 강성 래치 결합 디바이스가 스프링 아암/상기 스프링 아암의 종방향 자유 단부 섹션 상에 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 래치 결합 디바이스는 또한 종방향 자유 단부 섹션의 신장부(elongation)(연장부(prolongation), 바아 등)(도 2 및 도 3, 연결 바아(connecting bar) 참조) 상에 형성될 수 있다(하기 참조). 래치 결합 디바이스(실질적으로 강성 래치 결합 디바이스)를 형성하기 위해서는, 상기 참조.
스프링 아암의 실질적으로 스프링-부하식 스프링 영역은 래치 결합 스프링의 아크 섹션(arc section)으로서 형성될 수 있다. 결과적으로, 이러한 스프링 영역은 부착된 종방향 단부 섹션과 스프링 아암의 종방향 자유 단부 섹션 사이에 설치된다. 바람직하게는, 이러한 경우에, 판 스프링은 90° 내지 270°의 래치 결합 스프링(판 스프링), 특히 180°의 래치 결합 스프링으로서 형성되며, 여기서 각도들의 정보는 판 스프링의 스프링 영역의 총 아크 길이(실질적으로 원형 아크 또는 타원형 아크)를 특정한다.
일 실시예에서, 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘은 복수의 래치 결합 스프링들을 포함할 수 있으며, 정확하게 2 개의 래치 결합 스프링들이 바람직하다. 래치 결합 스프링들은 종방향 자유 단부 섹션에서 기계적으로 상호연결될 수 있거나, 스프링 아암들은 연결 바아를 통해 기계적으로 상호연결될 수 있다. 이러한 경우에, 종방향 자유 단부 섹션들 또는 스프링 아암들은 바람직하게는 연결 바아를 통해 서로 일체로 연결된다. 연결 바아는 정확하게 하나의 실질적으로 강성 래치 결합 디바이스/상기 단일의 실질적으로 강성 래치 결합 디바이스 또는 복수의 실질적으로 강성 래치 결합 디바이스들을 가질 수 있다. 래치 결합 디바이스를 형성하기 위해서는, 다시 한번 상기 참조. 이러한 경우에, 정확하게 2 개의 래치 결합 디바이스들이 바람직하다.
강성 래치 결합 디바이스는 횡방향 또는 종방향으로 연장되는 돌출부 또는 숄더로서 형성될 수 있다. 돌출부 또는 숄더는 지지 프레임 또는 베이스 바아 상에 형성될 수 있다. 또한, 돌출부는 브래킷(bracket), 특히 단층 브래킷(single-layer bracket)으로서 형성될 수 있다. 더욱이, 브래킷의 2 개의 부착된 종방향 단부 섹션들은 셀-커넥터 지지체에 링크 연결될 수 있다. 이러한 경우에, 부착된 종방향 단부 섹션들은 바람직하게는 셀-커넥터 지지체와 일체형이도록 형성되고; 이들 사이에는 브래킷의 중간 부분이 위치되고, 브래킷의 중간 부분은 바람직하게는 셀-커넥터 지지체로부터 소정 거리에 제공된다. 바람직하게는, 부착된 종방향 단부 섹션들은 지지 프레임 상에 제공되지만, 물론, 베이스 바아 상에 제공될 수도 있다.
일 실시예에서, 셀-커넥터 시트는 복수의 상호 교대하는 전기기계적 접촉 메커니즘들 및 기계적 브리징 영역들(mechanical bridging regions)을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 상호 교대하는 접촉 메커니즘들 및 브리징 영역들은 바람직하게는 셀-커넥터 시트(따라서 바람직하게는 실질적으로 직사각형)로서 선형으로 정렬되도록 형성되며, 이러한 배열은 바람직하게는 종방향으로 연장된다. 브리징 영역들은 셀-커넥터 시트의 기계적 및 열적 보상 메커니즘들(compensation mechanisms)로서 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 각각의 브리징 영역 또는 각각의 보상 메커니즘은 셀 극들의 위치 공차들, 및/또는 셀-커넥터 시트 및/또는 셀 극들의 열 거리 변화들에 대항하는 역할을 하며, 횡방향 단면이 예를 들어, l-자형, u-자형, v-자형, s-자형, z-자형 등으로 형성될 수 있다.
각각의 접촉 메커니즘은 측정 리세스(measuring recess), 특히 측정 관통-리세스(measuring through-recess)(측정 아이(measuring eye)), 및/또는 용접 영역, 특히 용접 표면을 가질 수 있다. 또한, 셀-커넥터 시트는 그 가장자리 접촉 메커니즘들 중 적어도 하나 상에 셀-커넥터 시트의 전류-탭 메커니즘(current-tap mechanism)을 가질 수 있다. 그러한 전류-탭 메커니즘은, 예를 들어, 관련 접촉 메커니즘 상에 바람직하게는 일체형 탭으로서 제공되거나 형성될 수 있다. 물론, 상이하게 형성된 전류-탭 메커니즘이 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 지지 프레임은 각각의 경우에 적어도 하나의 접촉 메커니즘이 수용될 수 있는 적어도 하나의 윈도우(window) 또는 복수의 윈도우들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 단일의 접촉 메커니즘은 단일의 윈도우 내에 수용되며, 복수 또는 다수의 윈도우들 및 접촉 메커니즘들이 지지 프레임마다 적용된다. 또한, 지지 프레임은 지지 프레임 내에 복수의 상호 교대하는 윈도우들 및 바아들을 포함할 수 있다. 더욱이, 관련 브리징 영역 또는 관련 보상 메커니즘은 각각의 바아 상에 수용될 수 있거나 수용된다.
일 실시예에서, 적어도 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘의 스프링 경로로 인해, 셀-커넥터 시트의 기계적 유격이 횡방향 또는 종방향으로 존재할 수 있다(횡방향으로의 셀 극들의 위치 공차들의 보상). 또한, 대안적으로 또는 추가적으로, 강성 래치 결합 디바이스와 셀-커넥터 시트 사이의 수직방향으로의 기계적 유격은 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘과 셀-커넥터 시트 사이의 기계적 유격보다 크거나 동일할 수 있다(수직방향으로의 셀 극들의 위치 공차들의 보상).
셀-커넥터 지지체는 주조 부품, 특히 사출 성형 부품으로서 형성될 수 있다. 즉, 셀-커넥터 지지체는 바람직하게는 플라스틱으로 제조된다. 또한, 셀-커넥터 지지체는 바람직하게는 물질적으로 일체형으로 또는 일체 방식으로 형성된다. 센서 시스템(sensor system) 및/또는 전자기기 조립체(electronics assembly)가 셀-커넥터 지지체에 통합될 수 있다. 그러한 센서 시스템은, 예를 들어, 전압 및/또는 온도 센서 시스템으로서 형성된다. 또한, 그러한 전자기기 조립체는, 예를 들어, 모니터링 전자기기 조립체로서 형성될 수 있다. 케이블 채널(cable channel)이 셀-커넥터 지지체에 통합될 수 있다. 그러한 케이블 채널은, 예를 들어, 센서 시스템 및/또는 전자기기 조립체의 케이블 또는 케이블 하니스(cable harness)를 배치하는 역할을 한다. 케이블 채널은 바람직하게는 베이스 바아 내에 위치된다.
셀-커넥터 시트는 스탬핑된 부품(stamped part), 특히 스탬핑된 절곡 부품으로서 형성될 수 있다. 셀-커넥터 시트는 바람직하게는 물질적으로 일체형으로 또는 일체 방식으로 형성된다. - 게다가, 셀-커넥터 시트는 또한 스냅-끼워맞춤 배열체에 의해 강제-끼워맞춤 방식(force-fitting manner)으로 셀-커넥터 지지체 상에/셀-커넥터 지지체 내에 섹션별로 설치될 수 있거나 설치된다. 이것의 결과로서, 스냅-끼워맞춤 배열체는, 게다가, (바람직하게는, 상기와 유사하게 종방향 및 횡방향에 걸쳐 있는 평면에서) 셀-커넥터 시트 상에의 바람직하게는 작은 기계적 바이어스 전압(bias voltage)을 갖는 클램핑 연결부가 된다. 작은 기계적 바이어스 전압은, 이러한 경우에, 셀-커넥터 지지체와 비교하여 강성인 셀-커넥터 시트로부터의 기계적 반력으로 인해 셀-커넥터 지지체가 실질적으로 변형되지 않는다는 것을 의미하는 것으로 의도된다.
본 발명에 따른 배터리 모듈 및 본 발명에 따른 배터리에서, 배터리 모듈 또는 배터리의 저장-셀 모듈들은 그 위에 배열된 전기기계적 셀 접촉 디바이스에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있거나 전기적으로 연결되며, 셀 접촉 디바이스는 본 발명에 따른 셀 접촉 디바이스로서 형성된다. 이러한 경우에, 셀 접촉 디바이스는 저장-셀 모듈들 상에 2 개의 상이한 상태들로 배열될 수 있다.
우선, 저장-셀 모듈들 상에의 셀 접촉 디바이스의 장착 후에(직후에), 적어도 하나의 셀-커넥터 시트는 저장-셀 모듈들에 고정적으로 연결되지 않고서, 저장-셀 모듈들의 관련 셀 극들 상에 놓인다('전기적 연결 가능성'). 이러한 경우에, 셀 접촉 디바이스는, 예를 들어, 배터리 모듈 또는 배터리에 기계적으로 고정적으로 연결될 수 있다. 시간순으로, 예를 들어, 배터리 모듈 또는 배터리의 반송 후에, 셀-커넥터 시트는 저장-셀 모듈들의 관련 셀 극들에 고정적으로 연결될 수 있고, 특히 용접될 수 있다(기계적 고정의 의미에서도, '전기적 연결성'). - 또한, 셀 접촉 디바이스는 커버(cover)에 의해 위로 덮여질 수 있다. 이러한 커버는 또한 동시에 배터리 모듈 또는 배터리의 외부 커버일 수도 있다.
본 발명은 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여 예시적인 실시예들을 사용하여 하기에서 보다 상세하게 설명되며, 도면들은 일정한 비율로 되어 있지 않다. 동일하거나, 일의적이거나 유사한 형태 및/또는 기능을 가지는 섹션들, 요소들, 구성요소들, 유닛들(units), 다이어그램들(diagrams) 및/또는 구성물들은 도면의 설명(하기 참조), 부호의 설명, 청구범위 및 도면에서의 도면들(도)에서 동일한 참조 부호들에 의해 식별된다. 본 발명의 설명(상기 참조)에서 설명되지 않고, 도면에 도시되지 않으며, 그리고/또는 배타적이지 않은, 본 발명의 예시적인 실시예들, 또는 그것의 구성물, 다이어그램, 유닛, 구성요소, 요소 또는 섹션에 대한 가능한 대안, 정상 상태 및/또는 운동학적 반전(steady-state and/or kinematic reversal), 조합 등이 또한 부호의 설명 및/또는 도면의 설명으로부터 도출될 수 있다.
본 발명의 경우에, 특징(섹션, 요소, 구성요소, 유닛, 구성물, 기능, 크기 등)은 긍정적으로 구성되고, 즉 존재하거나, 또는 부정적으로 구성되고, 즉 존재하지 않을 수 있으며, 부정적인 특징은, 본 발명에 따르면, 그것이 존재하지 않는다는 사실이 중요하지 않고, 따라서 실제로 이루어지고 종래 기술에 의해 구성되지 않은 본 발명이 그러한 특징을 생략하는 것에 있는 경우, 특징으로서 명시적으로 설명되지 않는다. 본 명세서의 특징(발명의 설명, 부호의 설명, 청구범위, 도면)은 특정된 방식으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다른 방식(분리, 요약, 대체, 추가, 고유(uniqueness), 생략 등)으로 적용될 수도 있다. 특히, 발명의 설명, 부호의 설명, 청구범위 및/또는 도면에서, 참조 부호 및 이것과 연관된 특징을 사용하거나, 반대로 특징 및 이것과 연관된 참조 부호를 사용하여, 청구범위 및/또는 발명의 설명의 특징을 대체하거나, 추가하거나 생략하는 것이 가능하다. 또한, 결과적으로, 청구범위에서 특징이 보다 상세하게 설명 및/또는 특정될 수 있다.
이러한 발명의 설명의 특징들((초기에 거의 알려지지 않은) 종래 기술을 고려함)은 또한 선택적 특징들로서 해석될 수 있으며; 즉, 모든 특징은 선택적, 임의적 또는 바람직한 특징으로서, 즉 비-결합 특징으로서 간주될 수 있다. 따라서, 가능하게는 그 주변을 포함하는 특징을 예시적인 실시예로부터 분리하는 것이 가능하며, 그러면 이러한 특징은 일반화된 발명 개념으로 전달 가능하다. 예시적인 실시예에서의 특징의 결여(부정적인 특징)는, 그 특징이 본 발명과 관련하여 선택적이라는 것을 보여준다. 또한, 특징에 대한 유형 용어(type term)의 경우에, 그 특징에 대해 일반적인 용어가 추론될 수도 있으며(예를 들어, 하위 계층으로의 적절한 추가 계층적 분할 등), 그 결과, 예를 들어, 동등한 효과 및/또는 등가성을 고려하여, 특징의 일반화가 가능하다.
도 1은 배터리를 위한 배터리 모듈과, 이러한 배터리 모듈을 위한 본 발명에 따른 셀 접촉 디바이스의 제1 실시예의 셀-커넥터 지지체 및 5 개의 셀-커넥터 시트들을 3 차원 분해도로 도시하고;
도 2는 장착된 상태에서 배터리의 배터리 모듈을 위한 본 발명에 따른 셀 접촉 디바이스의 제2 실시예를 위에서 본 경사 사시도로 도시하고, 여기서 셀-커넥터 지지체 상에/셀-커넥터 지지체 내에의 셀-커넥터 시트의 설치가 도시되어 있으며;
도 3은 마찬가지로, 도 1에 따른 장착된 셀 접촉 디바이스의 양측 절취되고 확대된 절결부를 위에서 본 경사 사시도로 도시하며;
도 4 및 도 5는 배터리 모듈 위에 각각 장착된 상태(도 4) 및 배터리 모듈 상의 의도된 위치(도 5)에 있는 본 발명에 따른 셀 접촉 디바이스를, 도 1과 유사한 사시도들로 도시한다.
이하, 본 발명은, 자동차의 전기화학적 배터리(0) 또는 전기화학적 축전지(0)의 전기화학적 배터리 모듈(1) 또는 전기화학적 축전지 모듈(1)을 위한, 종종 셀-접촉 시스템(20)으로도 지칭되는 전기기계적 셀 접촉 디바이스(20)의 변형 실시예(도 1 내지 도 5)의 예시적인 실시예들을 사용하여 보다 상세하게 설명된다. 특히, 본 발명은 하이브리드 또는 전기 자동차의 트랙션 배터리(0)의 트랙션-배터리 모듈(1)에 적용될 수 있다.
본 발명이 바람직한 예시적인 실시예들에 의해 보다 면밀하고 보다 상세하게 설명 및 도시되어 있지만, 이러한 방식으로, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예들에 의해 제한되지 않고, 근본적인 특질을 갖는다. 본 발명의 보호 범위를 벗어남이 없이 이들 및/또는 상기(발명의 설명)로부터 다른 변형예들이 도출될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 일반적으로 배터리 모듈들 또는 배터리들, 및/또는 전기 공학 산업 또는 전력 공학 산업 등과 같은 비-자동차 산업, 및 매우 일반적으로 공학에 적용될 수 있다.
도면들에는, 본 발명의 이해에 필요한 본 발명의 주제의 그러한 공간적인 섹션들만이 도시되어 있다. 이하의 본 발명의 설명(좌표계)은 배터리 모듈(1) 또는 셀 접촉 디바이스(20)의 종방향(Lr) 및/또는 종축(Lr)(길이), 횡방향(Qr) 및/또는 횡축(Qr)(폭), 및 수직방향(Hr) 및/또는 수직축(Hr)(높이)과 관련된다. 엔티티(entity) 배터리 모듈(1)은 엔티티들 배터리 패키지, 배터리 팩(battery pack), 배터리 등을 의미하는 것으로 이해된다(상기 참조).
도 1 및 도 3 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예의 적용을 예로서 도시하며, 여기서 다수의(여기서는 20 개의) 전기화학적 저장-셀 모듈들(10)은 배터리 모듈(1)을 형성하도록 전기적으로 및 기계적으로 결합된다. 이러한 경우에, 저장-셀 모듈들(10)의 수는 적어도 2 개 또는 3 개이다. 저장-셀 모듈들(10)의 서로의 추가적인 기계적 유지는 하우징, 케이지(cage), 트레이(tray) 및/또는 커버 등(도시되지 않음)에 의해 추가적으로 이루어질 수 있다.
단일의 저장-셀 모듈(10)은 바람직하게는 주로 또는 실질적으로 프리즘형, 특히 주로 또는 실질적으로 직육면체의 셀 하우징(cell housing)(100)을 갖는다. 셀 하우징(100)은 바람직하게는 양극으로서 형성된 (적어도 또는 정확하게) 하나의 셀 극(111/112)을 갖고, 바람직하게는 음극으로서 형성된 (적어도 또는 정확하게) 하나의 셀 극(112/111)을 갖는다. 이러한 경우에, 관련 셀 극(111, 112)은 셀 하우징(100)의 외부 상에 제공되며, 이러한 경우에, 예를 들어, 셀 하우징(100) 또는 셀 하우징(100)의 커버를 통과할 수 있다.
셀 극들(111, 112) 또는 이들 중 일부(도시되지 않음)만이 셀 접촉 디바이스(20)에 의해 배터리 모듈(1)에 전기적으로 및 기계적으로 상호연결될 수 있다. 이러한 경우에, 셀 극들(111, 112)의 모두(도시되지 않음) 또는 (각각의 경우에) 일부분(여기서는 5 개의 부분들)은 결국 서로 전기적으로 연결될 수 있다. - 이러한 목적을 위해, 바람직하게는 주로 또는 실질적으로 횡방향(Qr) 및 종방향(Lr)으로 평면적으로 연장되는 셀 접촉 디바이스(20)는 적어도 하나의 기계적 셀-커넥터 지지체(200) 및 적어도 하나의 전기기계적 셀-커넥터 시트(300)를 포함한다. 이러한 경우에, 단일의 셀-커넥터 지지체(200)에는, 적어도 하나의 셀-커넥터 시트(300)(도 2 참조), 바람직하게는 복수의 셀-커넥터 시트들(300)이 할당된다.
바람직하게는 주로 또는 실질적으로 횡방향(Qr) 및 종방향(Lr)으로 연장되는 격자형 셀-커넥터 지지체(200)는 이러한 경우에, 바람직하게는 베이스 바아(202) 상에 제공되는 적어도 하나의 지지 프레임(204)을 포함하며, 베이스 바아(202), 특히 베이스 바아(202)의 내부 경계부는 도시된 바와 같이, 지지 프레임(204)의 섹션을 형성할 수 있다. 관련 지지 프레임(204)은 바람직하게는 복수의 윈도우들(242)을 포함하며, 복수의 윈도우들(242)은 바람직하게는, 지지 프레임(204)을 내부에서 완전히 브리징(bridging)하는 복수의 바아들(244)로 구성된다. 또한, 셀-커넥터 지지체(200) 또는 셀 접촉 디바이스(20)는 센서 시스템, 전자기기 조립체, 케이블 채널 등(도시되지 않음)을 가질 수 있다.
바람직하게는 횡방향(Qr) 및 종방향(Lr)으로 평면적으로 연장되는 관련 셀-커넥터 시트(300)는 바람직하게는, 적어도 하나의 셀 극(111/112)에 대한 복수의(적어도 2 개 또는 3 개의) 전기기계적 접촉 메커니즘들(310) 및 적어도 하나, 그렇지만 특히 복수의(적어도 2 개의) 기계적 브리징 영역들(320)을 상호 교대 방식으로 포함한다. 이러한 경우에, 셀-커넥터 시트(300)는 바람직하게는 주로 또는 실질적으로 직사각형으로 형성된다. 물론, 다른 형상들이 적용될 수 있다.
단일의 접촉 메커니즘(310)(여기서는 이들은 각각의 경우에 단일의 셀 극(111/112)에 대해 레이아웃됨(도면들 참조))은, 브리징 영역(320)에 의해 기계적으로 중단되지 않고서, 2 개 이상의 셀 극들(111, 111, .../112, 112, ...)에 대해 레이아웃될 수도 있다. 물론, 셀-커넥터 시트(300)마다 상이한 그러한 접촉 메커니즘들(310)의 적용이 가능하다. - 바람직하게는, 단일의 접촉 메커니즘(310)은, 인접하여 있는 셀 극들(111, 111, .../112, 112, ...)의 수에 따라, 바람직하게는 각각의 경우에 측정 리세스(311)(측정 아이(311)), 특히 측정 관통-리세스(311), 및/또는 바람직하게는 각각의 경우에 용접 영역(313), 특히 용접 표면(313)을 갖는다. 여기서, 관련된 단일의 접촉 메커니즘(310)은 각각의 경우에, 단일의 그러한 측정 리세스(311) 및 단일의 그러한 용접 영역(313)을 갖는다. 용접 영역(313)은 접촉 메커니즘(310)에/접촉 메커니즘(310) 상에 특정 구성(도시되지 않음)을 가질 수 있다.
또한, 특히 배터리 모듈(1)의 양극들에 대하여, 관련 셀-커넥터 시트(300)는 접촉 메커니즘(310)(도 1, 도 4 및 도 5 참조) 또는 브리징 영역(320)(도시되지 않음)에 전류-탭 메커니즘(312)을 가질 수 있다. 이러한 경우에, 전류-탭 메커니즘(312)은 예를 들어, 탭(tap) 형상으로 형성될 수 있으며; 물론, 다른 형태들(나사 연결, 클램프(clamp) 등)이 적용될 수 있다. 전류-탭 메커니즘(312)은 이러한 경우에, 셀-커넥터 시트(300)로부터 종방향(Lr), 횡방향(Qr) 및/또는 수직방향(Hr)으로 튀어나올 수 있다. 바람직하게는, 관련 전류-탭 메커니즘(312)은 셀-커넥터 시트(300) 또는 셀-커넥터 지지체(200)로부터 측방향으로 튀어나온다.
브리징 영역(320)은 셀 극들(111/112)의 위치 공차들, 및/또는 셀-커넥터 시트(300) 및/또는 셀 극들(111/112)(예시적인 단면은 상기 참조)의 열 거리 변화들에 대한 셀-커넥터 시트(300)의 기계적 및/또는 열적 보상 메커니즘(320)으로서 기능할 수 있다. 이러한 경우에, 이러한 방식으로 셀-커넥터 시트(300)의 적어도 하나, 복수의 또는 모든 브리징 영역들(320)이 형성될 수 있다. - 셀-커넥터 지지체(200) 상에/셀-커넥터 지지체(200) 내에의 셀-커넥터 시트(300)의 장착된 상태에서, 접촉 메커니즘들(310)은 윈도우들(242) 내에 배열되고, 브리징 영역들(320)은 바아들(244) 상에 배열된다.
본 발명에 따르면, 단일의 셀-커넥터 시트(300)는 셀-커넥터 지지체(200)의 적어도 하나의 스냅-끼워맞춤 배열체(205)에 의해 셀-커넥터 지지체(200)에 고정될 수 있거나(도 1) 고정된다(도 2 내지 도 5). 이러한 경우에, 셀-커넥터 시트(300)는 실질적으로 형태-끼워맞춤 방식으로(상기 참조) 셀-커넥터 지지체(200)에/셀-커넥터 지지체(200) 내에 적어도 섹션별로 고정될 수 있거나 고정된다. 또한, 적어도 하나의 스냅-끼워맞춤 배열체(205)는 셀-커넥터 시트(300)가 강제-끼워맞춤 방식으로 셀-커넥터 지지체(200)에/셀-커넥터 지지체(200) 내에 섹션별로 고정될 수 있거나 고정되도록 하는 방식으로 형성될 수 있다.
이러한 경우에, 셀-커넥터 지지체(200)에/셀-커넥터 지지체(200) 내에의 관련 셀-커넥터 시트(300)의 적어도 섹션별의 형태-끼워맞춤 연결부는 종방향(Lr) 및 횡방향(Qr)에 걸쳐 있는 평면에서 설치된다. 이러한 목적을 위해, 수직방향들(Hr) 둘 모두에서, 관련 셀-커넥터 시트(300)는 래치 결합 디바이스(210)에 의해, 그리고 스냅-끼워맞춤 배열체(205)의 래치 결합 디바이스(229)(하기 참조) 및 바아들(244)에 의해 유지된다. 바아들(244), 및 선택적으로 셀-커넥터 지지체(200)의 종방향 단부들에 있는 바아들(244)은 셀-커넥터 지지체(200)로부터 외부로 측방향으로 슬라이딩하는 것에 대해 관련 셀-커넥터 시트(300)를 고정시킨다.
관련 스냅-끼워맞춤 배열체(205)는 지지 프레임(204), 특히 지지 프레임(204)의 외부 경계부와 베이스 바아(202) 사이의 지지 프레임(204)에서 셀-커넥터 지지체(200) 상에/셀-커넥터 지지체(200) 내에 설치된다. 단일의 스냅-끼워맞춤 배열체(205)는 바람직하게는 적어도 하나의 실질적으로 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘(220) 및 적어도 하나의 실질적으로 강성 래치 결합 디바이스(210)를 갖는다. 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘(220) 및/또는 강성 래치 결합 디바이스(210)를 형성하기 위해, 또한 상기 참조. - 스냅-끼워맞춤 배열체(205)를 2 개의 실질적으로 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘들(220)(하기 참조) 또는 2 개의 실질적으로 강성 래치 결합 디바이스(210)(하기 참조)로 구성하는 것도 가능하다.
셀 접촉 디바이스(20), 또는 셀-커넥터 지지체(200) 및 각각의 셀-커넥터 시트(300), 또는 지지 프레임(204) 및 또한 베이스 바아(202) 및 각각의 셀-커넥터 시트(300), 또는 적어도 하나의 스냅-끼워맞춤 배열체(205)는 셀-커넥터 지지체(200) 상으로의 셀-커넥터 시트(300)의 장착 이동(들)(도 2 참조: I, II 및 III)이 셀-커넥터 시트(300)에 의해 수행될 수 있도록 하는 방식으로 형성된다. 이러한 경우에, 셀-커넥터 시트(300)는 셀-커넥터 지지체(200) 상에/셀-커넥터 지지체(200) 내에 장착될 수 있으며, 그 결과, 셀-커넥터 시트(300)는 실질적으로 형태-끼워맞춤 방식으로 셀-커넥터 지지체(200) 상에/셀-커넥터 지지체(200) 내에 섹션별로 설치될 수 있다.
여기서, 실질적으로 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘(220)(도 3 참조)은 바람직하게는 판 스프링들(222)로서 형성된 2 개의 래치 결합 스프링들(222)을 포함하고, 판 스프링들(222)은 바람직하게는 연결 바아(228)에 의해 2 개의 스프링 아암(224)에 기계적으로 상호연결된다. 연결 바아(228)는 적어도 하나의 실질적으로 강성 래치 결합 디바이스(229)(상기 참조)를 갖는다. 2 개의 래치 결합 디바이스들(229)이 바람직하다. 이러한 경우에, 래치 결합 메커니즘(220)은 관련 윈도우(242) 내로 또는 그것을 넘어서 멀리 돌출되며, 종방향(Lr) 및 횡방향(Qr)에 걸쳐 있는 윈도우(242)의 평면에서 앞뒤로의 스프링-부하식으로 형성된다. 또한, 래치 결합 메커니즘(220)의 각각의 판 스프링(222)은 바람직하게는 90° 내지 270°의 판 스프링(222), 특히 180°의 판 스프링(222)(상기 참조)으로서 형성된다.
단일의 래치 결합 스프링(222) 또는 판 스프링(222)은 바람직하게는 스프링 아암(224)을 포함하며, 스프링 아암(224)의 부착된 종방향 단부 섹션(225)은 셀-커넥터 지지체(200) 또는 베이스 바아(202)(지지 프레임(204)도 가능) 상에 제공되거나 형성된다. 스프링 아암(224)의 실질적으로 스프링-부하식 스프링 영역(226)은 이러한 부착된 종방향 단부 섹션(225)에 접하고, 스프링 영역(226)은 스프링 아암(224)의 종방향 자유 단부 섹션(227)으로 이어지고, 이 종방향 자유 단부 섹션(227)은 그에 바로 인접한 다른 래치 결합 스프링(222)의 종방향 자유 단부 섹션(227)에 연결 바아(228)를 통해 기계적으로 연결된다. - 여기서, 래치 결합 메커니즘(220)의 모든 기계적 연결들은 이러한 경우에 일체형의 기계적 연결들이다.
실질적으로 강성 래치 결합 디바이스(210)는 여기서는 셀-커넥터 지지체(200) 또는 지지 프레임(204)(베이스 바아(202)도 가능) 상에 제공되거나 형성되는 돌출부(212)(도 3 참조)로서 형성된다. 여기서, 돌출부(212)는 또한 브래킷(212)으로서 형성되며, 브래킷(212)의 부착된 (제1) 종방향 단부 섹션(214) 및 부착된 (제2) 종방향 단부 섹션(216)은 셀-커넥터 지지체(200) 또는 지지 프레임(204)(베이스 바아(202)도 가능) 상에 제공되거나 형성된다. 이들 사이에는 브래킷(212)의 중간 섹션(215)이 위치되며, 중간 섹션(215)은 실질적으로 견고하게 형성된 방식으로 종방향(Lr) 및 횡방향(Qr)으로 관련 윈도우(242)를 넘어서 돌출한다. - 여기서, 래치 결합 디바이스(210)의 모든 기계적 연결들은 이러한 경우에 일체형의 기계적 연결들이다.
제1 실시예의 전기기계적 셀 접촉 디바이스(20)(도 1, 도 3 내지 도 5 참조)는 단일의 기계적 셀-커넥터 지지체(200) 및 5 개의 전기기계적 셀-커넥터 시트들(300)을 포함하고, 5 개의 전기기계적 셀-커넥터 시트들(300) 중 3 개는 배터리 모듈(1)의 양극들에 대해 제공되고 및 2 개는 음극들에 대해 제공된다. 이러한 경우에, 종방향(Lr)으로 외부 상에 놓인 셀-커넥터 시트들(300)은 각각의 경우에, 측방향으로, 바람직하게 종방향(Lr)으로 튀어나오는 전류-탭 메커니즘(312)을 가진다. 제2 실시예의 전기기계적 셀 접촉 디바이스(20)(도 2 참조)는 단일의 기계적 셀-커넥터 지지체(200), 및 배터리 모듈(1)의 양극 또는 음극에 대한 단일의 셀-커넥터 시트(300)를 포함한다. 이러한 경우에, 제2 실시예의 셀 접촉 디바이스(20)는 또한 본 발명의 상이한 실시예의 일부로 간주될 수 있다.
도시된 실시예들(도면들)에서, 셀-커넥터 지지체(200) 상에/셀-커넥터 지지체(200) 내에의 관련 셀-커넥터 시트(300)의 장착 또는 설치는 도 2 및 도 3을 참조하여 하기에서 보다 상세하게 설명된다. - 제1 단계(I)에서, 셀-커넥터 지지체(200) 상으로의 셀-커넥터 시트(300)의 제1 장착 이동(I)이 일어나고, 전체적으로 부착되지 않거나 자유로운(유지로부터 벗어난) 셀-커넥터 시트(300)는 그 내측의 외부 경계부(302), 특히 그 내측의 외부 종방향 경계부(302)가, 바람직하게는 스냅-끼워맞춤 배열체(들)(205)의 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘(들)(220)을 향해 선형으로 급하게 전방으로 이동된다. 이러한 경우에, 셀-커넥터 시트(300)는 외부 경계부(302)가 이러한 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘(들)(220) 상에 안착되어 압축하는 정도까지 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘(들)(220)을 향해 이동된다.
시간순으로 제1 단계(I) 이후의 제2 단계(II)에서, 셀-커넥터 지지체(200)를 향한 셀-커넥터 시트(300)의 제2 장착 이동(II)이 일어나고, 일 측부(내측의 외부 경계부(302)) 상에서, 특히 길이 방향(내부 외측 종방향 경계부(302))으로 부착된 셀-커넥터 시트(300)는 셀-커넥터 지지체(200)를 향해 그리고 이러한 셀-커넥터 지지체(200) 내로 피봇된다. 이러한 경우, 접촉 메커니즘(310)은 윈도우들(242) 내에 배치되고, 브리징 영역(320)은 바아들(244) 상에 배치된다. 이러한 경우에, 스냅-끼워맞춤 배열체(205)의 강성 래치 결합 메커니즘(들)(210)은 아직 "활성화"되지 않거나, 셀-커넥터 시트(300)와의 래치 결합 기능을 아직 달성하지 못한다.
시간순으로 제2 단계(II) 이후의 제3 단계(III)에서, 셀-커넥터 지지체(200)를 향한 셀-커넥터 시트(300)의 제3 장착 이동(III)이 일어나고, 셀-커넥터 지지체(200)의 평면에 배열된 셀-커넥터 시트(300)는 셀-커넥터 지지체(200) 내부에서 실질적으로 선형 방식(횡방향(Qr))으로 변위된다. 이것은 리바운딩(rebounding)하는 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘(들)(220)으로 인해서만 일어날 수 있다. 이러한 경우, 셀-커넥터 시트(300)는 셀-커넥터 지지체(200) 상의/셀-커넥터 지지체(200) 내의 장착된 위치 또는 설치된 위치에 도달한다. 스냅-끼워맞춤 배열체(205)의 강성 래치 결합 메커니즘(들)(210)은 셀-커넥터 시트(300)와의 래치 결합 기능(들)을 활성화하거나 달성한다. - 각각의 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘(220)에는, 단일의 강성 래치 결합 디바이스(210)(도시되지 않음) 또는 복수의 강성 래치 결합 디바이스들(210)(선택적으로 모든 실시예들)이 할당될 수 있다.
셀-커넥터 지지체(200)와 관련 셀-커넥터 시트(300) 사이의 적어도 섹션별의 실질적으로 형태-끼워맞춤 연결부가 설정된다. - 물론, 이들 장착 이동들(I, II, III)을 조합하여 단일 또는 2 개의 장착 이동들을 이루는 것이 가능하다. - 또한, 셀 접촉 디바이스(20)의 형태에 따라, (종방향(Lr), 횡방향(Qr) 및/또는 수직방향(Hr)으로의) 적어도 하나의 상이한 선형 이동, 및/또는 (종축(Lr), 횡축(Qr) 및/또는 수직축(Hr)을 중심으로 한) 적어도 하나의 상이한 회전 이동(또한, 피봇팅(pivoting))을 적용하는 것이 물론 가능하다.
0 : (전기화학적) 배터리
1 : (전기화학적) 배터리 모듈
10 : (전기화학적) 저장-셀 모듈
20 : (전기기계적) 셀 접촉 디바이스
100 : 셀 하우징
111 : (전기기계적) 셀 극
112 : (전기기계적) 셀 극
200 : (기계적) 셀-커넥터 지지체
202 : 베이스 바아
204 : 지지 프레임
205 : 스냅-끼워맞춤 배열체
210 : 스냅-끼워맞춤 배열체(205)의 (실질적으로 강성) 래치 결합 디바이스
212 : 래치 결합 디바이스(210)의 돌출부
214 : 래치 결합 디바이스(210)의 부착된 (제1) 종방향 단부 섹션
215 : 래치 결합 디바이스(210)의 중간 섹션
216 : 래치 결합 디바이스(210)의 부착된 (제2) 종방향 단부 섹션
220 : 스냅-끼워맞춤 배열체(205)의 (실질적으로 스프링-부하식) 래치 결합 메커니즘
222 : 래치 결합 메커니즘(220)의 래치 결합 스프링
224 : 스프링 아암
225 : 스프링 아암(224)의 부착된 종방향 단부 섹션
226 : 스프링 아암(224)의 (실질적으로 스프링-부하식) 스프링 영역
227 : 스프링 아암(224)의 종방향 자유 단부 섹션
228 : 단일의 래치 결합 메커니즘(220)의 2 개의 스프링 아암들(224)의 연결 바아
229 : (실질적으로 강성) 래치 결합 디바이스
242 : 지지 프레임(204)의 윈도우
244 : 지지 프레임(204)의 바아
300 : (전기기계적) 셀-커넥터 시트
302 : (내측) 외부 경계부, 외부 종방향 경계부
304 : (외측) 외부 경계부, 외부 종방향 경계부
310 : 셀-커넥터 시트(300)의 (전기기계적) 접촉 메커니즘
311 : 접촉 메커니즘(310)의 측정 리세스
312 : 셀-커넥터 시트(300)의 전류-탭 메커니즘
313 : 접촉 메커니즘(310)의 용접 영역
320 : 셀-커넥터 시트(300)의 (기계적 및 선택적으로 열적) 브리징 영역
Hr : 수직방향(들), 수직축, 높이
Lr : 종방향(들), 종축, 길이
Qr : 횡방향(들), 횡축, 폭
I : 셀-커넥터 지지체(200)를 향한 셀-커넥터 시트(300)의 제1 장착 이동
II : 셀-커넥터 지지체(200)를 향한 셀-커넥터 시트(300)의 제2 장착 이동
III : 셀-커넥터 지지체(200)를 향한 셀-커넥터 시트(300)의 제3 장착 이동

Claims (23)

  1. 배터리 모듈용 셀 접촉 디바이스(cell-contacting device)로서,
    배터리 모듈의 복수의 저장-셀 모듈들(storage-cell modules) 상으로 끼워맞춰진 셀-커넥터 지지체(cell-connector support) ― 상기 셀-커넥터 지지체는 스냅-끼워맞춤 배열체(snap-fit arrangement)를 가지고, 상기 스냅-끼워맞춤 배열체는 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘(spring-loadable latching mechanism) 및 강성 래치 결합 디바이스(rigid latching device)를 가짐 ―; 및
    상기 스냅-끼워맞춤 배열체에 의해 형태-끼워맞춤 방식(form-fitting manner)으로 상기 셀-커넥터 지지체 상에 또는 상기 셀-커넥터 지지체 내에 장착된 셀-커넥터 시트(cell-connector sheet);를 포함하고,
    상기 셀-커넥터 시트는 상기 스프링-부하식 래치 결합 메카니즘과 상기 래치 결합 디바이스 사이에 설치되고 고정된,
    셀 접촉 디바이스.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 셀-커넥터 시트는 형태-끼워맞춤 방식으로 상기 셀-커넥터 지지체 상에 또는 상기 셀-커넥터 지지체 내에 설치된 한 쌍의 상호 대향하는 2 개의 측부들을 갖는,
    셀 접촉 디바이스.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 셀-커넥터 시트의 제3 측부 및 제4 측부 중 하나 이상은 형태-끼워맞춤 방식으로 상기 셀-커넥터 지지체 상에 또는 상기 셀-커넥터 지지체 내에 설치된,
    셀 접촉 디바이스.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 스냅-끼워맞춤 배열체는 일정한 방향으로 기계적 유격(mechanical play)을 갖고 상기 셀-커넥터 지지체 상에 또는 상기 셀-커넥터 지지체 내에 상기 셀-커넥터 시트를 유지하는(hold),
    셀 접촉 디바이스.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 셀-커넥터 지지체는 종방향 및 횡방향으로 연장되고, 상기 셀-커넥터 시트는 상기 셀 접촉 디바이스의 종방향, 횡방향 및/또는 수직방향으로의 선형 이동에 의해 상기 셀-커넥터 지지체 상에 또는 상기 셀-커넥터 지지체 내에 설치된,
    셀 접촉 디바이스.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 셀-커넥터 시트는 상기 셀 접촉 디바이스의 종방향, 횡방향 및/또는 수직방향을 중심으로 한 회전 이동에 의해 상기 셀 접촉 디바이스 상에 또는 상기 셀 접촉 디바이스 내에 설치된,
    셀 접촉 디바이스.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 셀-커넥터 시트를 상기 셀-커넥터 지지체 상에 또는 상기 셀-커넥터 지지체 내에 장착할 경우, 상기 셀-커넥터 시트는 상기 셀-커넥터 지지체에서 상기 셀-커넥터 시트의 외부 경계부와 함께 배치되고, 상기 셀-커넥터 시트는 상기 셀-커넥터 지지체 상으로 상기 셀-커넥터 지지체를 향해 그리고 상기 셀-커넥터 지지체 내로 피봇되며, 그리고 상기 셀-커넥터 시트가 상기 셀-커넥터 지지체의 평면에서 변위되는,
    셀 접촉 디바이스.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 셀-커넥터 지지체는 주조 부품이고, 상기 셀-커넥터 시트는 스탬핑된 부품(stamped part)인,
    셀 접촉 디바이스.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 셀-커넥터 지지체는 지지 프레임(support frame)을 가지고, 상기 지지 프레임 상에 또는 내부에 상기 셀-커넥터 시트가 상기 스냅-끼워맞춤 배열체에 의해 장착되고, 상기 지지 프레임은 상기 셀-커넥터 지지체의 베이스 바아 상에 제공되고, 상기 베이스 바아는 상기 저장-셀 모듈들의 한 쌍의 셀 극들(cell poles) 사이에 배치된,
    셀 접촉 디바이스.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 지지 프레임은 베이스 바아를 일 측부로 하여, 적어도 부분적으로 둘레방향으로 형성된,
    셀 접촉 디바이스.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘은 횡방향 또는 종방향에 평행하게 스프링-부하식인 래치 결합 스프링을 갖고, 상기 래치 결합 스프링은 상기 베이스 바아 또는 상기 지지 프레임 상에 형성된,
    셀 접촉 디바이스.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 래치 결합 스프링은 판 스프링(leaf spring)인,
    셀 접촉 디바이스.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 래치 결합 스프링의 스프링 아암(spring arm)의 종방향 단부 섹션은 셀-커넥터 지지체에 부착되는 것, 상기 스프링 아암의 종방향 단부 섹션 상에 래치 결합 디바이스가 배치되는 것, 및 상기 스프링 아암의 스프링-부하식 스프링 영역은 래치 결합 스프링의 아크 섹션(arc section)으로서 형성되는 것 중 하나 이상의 특징을 갖는,
    셀 접촉 디바이스.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘은 복수의 래치 결합 스프링들을 가지고, 상기 복수의 래치 결합 스프링들은 종방향 단부 섹션들에서 기계적으로 상호연결된,
    셀 접촉 디바이스.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘은 복수의 래치 결합 스프링들을 가지고, 상기 복수의 래치 결합 스프링들의 스프링 아암들은 상기 래치 결합 디바이스를 갖는 연결 바아에 의해 연결된,
    셀 접촉 디바이스.
  16. 제9 항에 있어서,
    상기 강성 래치 결합 디바이스는 횡방향 또는 종방향으로 연장되는 돌출부이고, 상기 돌출부는 상기 지지 프레임 상에 또는 상기 베이스 바아 상에 형성된,
    셀 접촉 디바이스.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 돌출부는 브래킷(bracket)으로서 형성되고, 상기 브래킷의 한 쌍의 종방향 단부 섹션들은 상기 셀-커넥터 지지체에 링크 연결된,
    셀 접촉 디바이스.
  18. 제9 항에 있어서,
    상기 셀-커넥터 시트는 복수의 접촉 메커니즘들 및 복수의 브리징 영역들(mechanical bridging regions)을 갖고, 각각의 접촉 메커니즘은 측정 리세스(measuring recess) 및 용접 영역 중 하나 이상을 갖는,
    셀 접촉 디바이스.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 셀-커넥터 시트는 상기 접촉 메커니즘들 중 하나 이상의 접축 메커니즘 상에 전류-탭 메커니즘(current-tap mechanism)을 갖는,
    셀 접촉 디바이스.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 지지 프레임은 복수의 상호 교대하는 윈도우들 및 바아들을 갖고, 상기 윈도우들의 하나 이상은 상기 접촉 메카니즘들 중 하나를 수용하는,
    셀 접촉 디바이스.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 브리징 영역들 중 하나 이상은 상기 바아들 중 하나 상에 수용된,
    셀 접촉 디바이스.
  22. 제1 항에 있어서,
    상기 강성 래치 결합 디바이스와 상기 셀-커넥터 시트 사이의 수직방향으로의 기계적 유격은 상기 스프링-부하식 래치 결합 메커니즘과 상기 셀-커넥터 시트 사이의 수직방향으로의 기계적 유격보다 크거나 동일한.
    셀 접촉 디바이스.
  23. 배터리 모듈로서,
    셀 접촉 디바이스에 의해 전기적으로 연결된 복수의 저장-셀 모듈들을 포함하고,
    상기 셀 접촉 디바이스는 상기 저장-셀 모듈들 상에 끼워맞춰진 셀-커넥터 지지체를 포함하고, 상기 셀-커넥터 지지체는 스냅-끼워맞춤 배열체, 및 형태-끼워맞춤 방식으로 상기 스냅-끼워맞춤 배열체에 의해 상기 셀-커넥터 지지체 상에 또는 상기 셀-커넥터 지지체 내에 장착된 셀-커넥터 시트를 가지고, 상기 스냅-끼워맞춤 배열체는 스프링 부하식 래치 결합 메커니즘 및 강성 래치 결합 디바이스를 갖고, 상기 셀-커넥터 시트는 상기 스프링 부하식 래치 결합 메커니즘과 상기 강성 래치 결합 디바이스 사이에 설치되고 고정된,
    배터리 모듈.
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