KR20100003137A - 열 교환기를 가지고 있는 전지셀 어셈블리를 포함하는전지모듈 - Google Patents

열 교환기를 가지고 있는 전지셀 어셈블리를 포함하는전지모듈 Download PDF

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Abstract

열 교환기를 가진 전지셀 어셈블리를 포함하는 전지모듈이 제공된다. 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 제 1 전지셀을 포함한다. 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 제 2 전지셀을 더 포함한다. 제 2 전지셀의 제 1 측면은 제 1 전지셀의 제 2 측면과 접촉한다. 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 열 교환기를 더 포함한다. 열 교환기의 제 1 측면은 제 2 전지셀의 제 2 측면과 접촉한다. 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 3 전지셀을 더 포함한다. 제 3 전지셀의 제 1 측면은 열 교환기의 제 2 측면과 접촉한다. 열 교환기는 제 1, 제 2, 및 제 3 전지셀들을 실질적으로 소망하는 온도롤 유지하기 위해 제 1, 제 2, 및 제 3 전지셀들로부터 열 에너지를 제거하도록 형성된다.

Description

열 교환기를 가지고 있는 전지셀 어셈블리를 포함하는 전지모듈 {Battery Module Having Battery Cell Assembly with Heat Exchanger}
본 발명은 전반적으로 열 교환기를 가지고 있는 전지셀 어셈블리를 포함하는 전지모듈에 관련된 것이다.
전지팩들은 사용하는 동안 열을 발생시킨다. 전지팩들의 저하를 방지하기 위해, 전지팩들은 냉각되어야 한다. 그러나, 다른 냉각 시스템은 전지팩 내부에서 전지셀들을 균일하게 냉각하지 못한다. 이에 발명자들은 만약 전지팩 내부의 전지셀들이 균일하게 냉각되지 못한다면, 전지셀들이 바람직하지 않게 출력 전압들이 다른 것과 같이 다른 작동 특성들을 가진다는 것을 인식하게 되었다.
따라서, 이에 발명자들은 상기에 언급된 결점을 최소화 및/또는 제거하는 개선된 전지모듈의 필요성을 인식하게 되었다.
본 발명은 종래기술의 문제점들과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 일거에 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지팩 내부의 전지셀들을 균일하게 냉각할 수 있도록 열 교환기를 가지고 있는 전지셀 어셈블리를 포함하는 전지모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀이 제공된다. 전지셀은 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 제 1 전지셀을 포함한다. 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 제 2 전지셀을 더 포함한다. 제 2 전지셀의 제 1 측면은 제 1 전지셀의 제 2 측면과 접촉한다. 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 열 교환기를 더 포함한다. 열 교환기의 제 1 측면은 제 2 전지셀의 제 2 측면과 접촉한다. 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 제 3 전지셀을 더 포함한다. 제 3 전지셀의 제 1 측면은 열 교환기의 제 2 측면과 접촉한다. 열 교환기는 제 1, 제 2, 및 제 3 전지셀들을 실질적으로 소망하는 온도로 유지하기 위해 제 1, 제 2, 및 제 3 전지셀들로부터 열 에너지를 제거하도록 형성된다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈이 제공된다. 전지모듈은 제 1 측면 및 제 2 측면을 가진 제 1 전지셀을 가지고 있는 제 1 전지셀 어셈블리를 포함 한다. 제 1 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가진 제 2 전지셀을 더 포함한다. 제 2 전지셀의 제 1 측면은 제 1 전지셀의 제 2 측면과 접촉한다. 제 1 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가진 제 1 열 교환기를 더 포함한다. 제 1 열 교환기의 제 1 측면은 제 2 전지셀의 제 2 측면과 접촉한다. 제 1 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가진 제 3 전지셀을 더 포함한다. 제 3 전지셀의 제 1 측면은 제 1 열 교환기의 제 2 측면과 접촉한다. 제 1 열 교환기는 제 1, 제 2, 및 제 3 전지셀들을 실질적으로 소망하는 온도로 유지하기 위해 제 1, 제 2, 및 제 3 전지셀들로부터 열 에너지를 제거하도록 형성된다. 전지모듈은 제 1 측면 및 제 2 측면을 가진 제 4 전지셀을 가지고 있는 제 2 전지셀 어셈블리를 더 포함한다. 제 4 전지셀의 제 1 측면은 제 1 전지셀 어셈블리의 제 3 전지셀의 제 2 측면과 접촉한다. 제 2 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가진 제 2 열 교환기를 더 포함한다. 제 2 열 교환기의 제 1 측면은 제 4 전지셀의 제 2 측면과 접촉한다. 제 2 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가진 제 5 전지셀을 더 포함한다. 제 5 전지셀의 제 1 측면은 제 2 열 교환기의 제 2 측면과 접촉한다. 제 2 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가진 제 6 전지셀을 더 포함한다. 제 6 전지셀의 제 1 측면은 제 5 전지셀의 제 2 측면과 접촉한다. 제 2 열 교환기는 제 4, 제 5, 및 제 6 전지셀들을 실질적으로 소망하는 온도로 유지하기 위해 제 4, 제 5, 및 제 6 전지셀들로부터 열 에너지를 제거하도록 형성된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 내용을 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전력을 제공하기 위한 전지모듈(20)이 제공된다. 전지모듈(20)은 전지셀 어셈블리들(30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44), 열 교환기들(50, 52, 54, 56), 측면 플레이트들(60, 62, 64, 66), 결합 플레이트들(70, 72), 상호 결합(interconnect) 어셈블리(74), 커버(76), 및 냉각 매니폴드들(78, 80)을 포함하고 있다. 전지셀 어셈블리는 내부에 전지셀을 가지는 하우징을 포함하고 있다. 전지모듈은 서로 결합되는 적어도 2 개의 전지셀 어셈블리들을 포함하고 있다.
전지셀 어셈블리들(30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44)은 상호결합 어셈블리(74)를 이용하기 위해 함께 전기적 결합되어 있다. 특히, 상호결합 어셈블리(74)는 전류와 전압을 제공하기 위해 소망하는 형상으로 전지셀 어셈블리들로부터 전기 단자들과 함께 결합되어 있다.
열 교환기들(50, 52, 54, 56)은 전지셀 어셈블리들의 냉각을 위해 냉각 매니폴드(78)로부터 유체를 수용하고 있다. 열 교환기들(50, 52, 54, 56)로부터 가열된 유체는 냉각 매니폴드(80)에 의해 수용된다.
측면 플레이트들(60, 62, 64, 66)은 전지셀 어셈블리들을 위해 추가된 지지체를 제공하기 위해 전지셀 어셈블리들과 결합되어 있다. 결합부재들(70, 72)은 전지셀 어셈블리들을 위해 추가된 지지체를 제공하기 위해 측면 플레이트들(64, 66)을 결합하도록 제공된다. 커버 플레이트(76)은 상호결합 어셈블리(74)를 커버하기 위해 제공된다.
도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 및 도 7을 참조하면, 전지모듈(20)에 이용되는 하나의 실시 예에 따른 전지셀 어셈블리(32)가 설명될 것이다. 전지셀 어셈블리(32)는 장방형 링-형상 프레임 부재(90), 전지셀(92), 고정용 링-형상 부재(94), 전지셀(96), 장방형 링-형상 프레임 부재(98), 열 교환기(100), 고정용 링-형상 부재(102), 전지셀(104), 및 장방형 링-형상 프레임 부재(106)를 포함하고 있다. 전지셀 어셈블리(32)의 장점은 단일 열 교환기(100)가 전지셀들을 소망하는 온도로 유지하기 위해 전지셀들(92, 96, 104)을 냉각할 수 있도록, 어셈블리(32)가 패키지화되어 있는 것이다. 더욱이, 장방형 링-형상 프레임 부재들(90, 98, 106)은 상호간의 프레임 부재들(90, 98, 106)의 부정확한 정렬 및 배치를 방지하기 위해 프레임 부재들(90, 98, 106)과 함께 용이하게 결합되도록 정렬-결합 요소들을 가지고 있다.
도 3, 도 8, 도 9, 도 10 및 도 11을 참조하면, 장방형 링-형상 프레임 부재(90)는 전지셀(92), 고정용 링-형상 부재(94), 및 전지셀(96)을 사이에 지지하기 위해 장방형 링-형상 프레임 부재(98)에 결합되도록 형성되어 있다. 장방형 링-형상 프레임 부재(90)는 측면(110)과 대향 측면(112)을 포함하고 있다. 더욱이, 하나의 실시 예에서, 프레임 부재(90)는 측벽들(114, 116), 하부 벽(118), 및 상부 벽(120)을 포함하고 있다. 측벽들(114, 116)은 서로 이격되어 장착되고, 실질적으로 서로 평행하다. 하부 벽(118)은 측벽들(114, 116) 사이에 연장되어 있다. 더욱이, 상부 벽(120)은 측벽들(114, 116) 사이에 연장되어 있다. 측벽들(114, 116), 하부 벽(118), 및 상부 벽(120)은 개구 영역(open region: 122)을 사이에 포함하고 있다.
도 3, 도 8, 도 9 및 도 10을 참조하면, 측면(110) 상의 장방형 링-형상 프레임 부재(90)의 요소들이 이제 논의될 것이다. 하부 벽(118)은 하부 벽(119)의 대향 단부에 장착된 정렬-결합 요소들(130, 132)을 포함하고 있다. 더욱이, 상부 벽(120)은 상부 벽(120)의 대향 단부에 장착되어 있는 정렬-결합 요소들(130, 132)을 포함하고 있다. 정렬-결합 요소들(130, 132, 134, 136)은 도 2에 나타낸 전지셀 어셈블리(30)의 특정 정렬-결합 요소들과 결합 및 정렬되어 형성되어 있다. 더욱이, 측벽들(114, 116), 하부벽(118), 및 상부 벽(120)은 돌출부(ledge portion: 139)를 포함한다. 더욱이, 측벽들(114, 116)은 도 2에서 상부에 나타낸 열 교환기(50)의 유입구와 배출구의 일부를 각각 수용하기 위해 수평 그루브들(137, 138)을 가지고 있다.
도 3, 도 11, 도 12 및 도 13을 참조하면, 측면(112) 상에 위치한 장방형 링-형상 부재(90)의 요소들이 이제 논의될 것이다. 하부 벽(118)은 하부 벽(118)의 대향 단부들에 장착되어 있는 정렬-결합 요소들(140, 142)을 포함하고 있다. 더욱이, 상부 벽(120)은 상부 벽(120)의 대향 단부들에 장착되어 있는 정렬-결합 요소들(144, 146)을 포함하고 있다. 정렬-결합 요소들(140, 142, 144, 146)은 도 18의 전지셀 어셈블리(98) 상의 정렬-결합 요소들(232, 230, 236, 234)과 각각 결합하고 정렬하도록 형성되어 있다. 더욱이, 측벽들(114, 116) 및 하부 벽(118)과 상부 벽(120)은 전지셀(92)의 일부를 수용하기 위해 돌출부(150)를 포함하고 있다. 마지막으로, 도 11 및 도 18을 참조하면, 측면(112)을 나타내는 측면 결합 식별자 (side coupling identifier) "B"를 포함하는 프레임 부재(98)의 측면(112)이 측면 결합 식별자 "B"를 가지는 프레임 부재(98)의 측면(200)과 결합된다.
도 3, 도 14 및 도 15를 참조하면, 전지셀(92)은 전극단자들(164, 166) 사이의 작동 전압을 출력하기 위해 제공된다. 전지셀(92)은 본체부(160) 및 본체부(160) 주변에 연장된 외주 립 부위(162), 및 본체부(160)로부터 연장된 전극 단자들(164, 166)을 포함하고 있다. 전지셀(92)은 전반적으로 장방형-형상이고 측면(156)과 측면(156)에 대향하는 측면(158)을 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 전지셀(92)은 리튬 전지셀이다. 물론, 다른 실시 예들에서, 전지셀(92)은 당업자들에게 알려진 다른 유형의 전지셀들로 구성될 수 있다. 외주 립 부위(162)의 크기는 프레임 부재(90)가 전지셀(92)의 외부 립 부위(162)를 커버하도록 장방형 링-형상 프레임 부재(90)의 크기보다 작다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 전지셀(92)은 프레임 부재(90)와 고정용 링-형상 부재(94)의 일부 부위 및 전지셀(96) 사이에 장착되어 있다.
도 3, 도 16 및 도 17을 참조하면, 고정용 링-형상 부재(94)는 장방형 링-형상 부재들(90, 98) 사이의 전지셀들(92, 96)을 더 고정하기 위해 제공된다. 고정용 링-형상 부재(94)는 측면(180)과 대향 단면(182)를 포함하고 있다. 더욱이, 고정용 링-형상 부재(94)는 서로 이격되어 장착되고 실질적으로 평행한 측벽들(186, 188)을 포함하고 있다. 더욱이, 고정용 링-형상 부재(94)는 측벽들(186, 188) 사이에 연장된 상부 벽(190)과 하부 벽(192)를 포함하고 있다. 측벽들(186, 188), 상부 벽(190) 및 하부 벽(192) 사이에는 개구 영역(193)이 포함되어 있다. 고정용 링-형 상 부재(94)의 외주면 크기는 장방형 링-형상 부재(90)의 외주면 크기보다 작고, 장방형 링-형상 부재(98)의 외주면 크기보다 작다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 고정용 링-형상 부재(94)는 전지셀들(92, 96)을 더 지지하기 위해 전지셀들(92, 96)의 외주 립 부위들 사이에 장착되어 있다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 전지셀(96)은 장방형 링-형상 프레임 부재(98)와 전지셀(92) 및 고정용 링-형상 부재(94)의 일부 사이에 장착되어 있다. 전지셀(96)의 구조는 전지셀(92)과 실질적으로 유사하다.
도 3, 도 18, 도 19, 도 20 및 도 21을 참조하면, 장방형 링-형상 프레임 부재(98)는 전지셀(92)을 지지하기 위한 장방형 링-형상 프레임 부재(90), 고정용 링-형상 부재(94), 및 전지셀(96)들 사이에 결합되도록 형성되어 있다. 더욱이, 장방형 링-형상 프레임 부재(98)는 열 교환기(100)를 지지하기 위한 장방형 링-형상 프레임 부재(106), 고정용 링-형상 부재(102), 및 전지셀(104)들 사이에 결합하기 위해 제공된다. 장방형 링-형상 프레임 부재(98)는 측면(200) 및 대향 측면(202)을 포함하고 있다. 더욱이, 하나의 실시 예에서, 프레임 부재(98)는 측벽들(214, 216), 하부 벽(218), 및 상부 벽(220)을 포함하고 있다. 측벽들(214, 216)은 서로 이격되어 장착되고 서로 실질적으로 평행하다. 하부 벽(218)은 측벽들(214, 216) 사이에 연장되어 있다. 더욱이, 상부 벽(220)은 측벽들(214, 216) 사이에 연장되어 있다. 측벽들(214, 216), 하부 벽(218), 및 상부 벽(220)는 사이에 개구 영역(222)을 포함하고 있다.
도 3, 도 18, 도 19 및 도 20을 참조하면, 측면(200) 상의 장방형 링-형상 프레임 부재(98)의 요소들이 이제 논의될 것이다. 하부 벽(218)은 하부 벽(218)의 대향 단부들에 장착되어 있는 정렬-결합 요소들(230, 232)을 포함하고 있다. 더욱이, 상부 벽(220)은 상부 벽(220)의 대향 단부들에 장착되어 있는 정렬-결합 요소들(234, 236)을 포함하고 있다. 정렬-결합 요소들(230, 232, 234, 236)은 도 11의 장방형 링-형상 프레임 부재(90)의 측면(112) 상의 정렬-결합 요소들(142, 140, 146, 144)과 결합하고 정렬하기 위해 형성되어 있다. 더욱이, 측벽들(214, 216), 하부 벽(218), 및 상부 벽(220)은 돌출부(238)를 포함하고 있다. 마지막으로, 도 18 및 도 11을 참조하면, 측면(200)을 나타내는 측면 결합 식별자 "B"를 포함하는 프레임 부재(98)의 측면(200)은 측면 결합 식별자 "B"를 가지는 프레임 부재(90)의 측면(112)과 결합되어 있다.
도 3, 도 21, 도 22 및 도 23을 참조하면, 측면(202) 상의 장방형 링-형상 프레임 부재(98)의 요소들이 이제 논의될 것이다. 하부 벽(218)은 하부 벽(218)의 대향 단부들에 장착되어 있는 정렬-결합 요소들(240, 242)을 포함하고 있다. 더욱이, 상부 벽(220)은 상부 벽(220)의 대향 단부들에 장착되어 있는 정렬-결합 요소들(244, 246)을 포함하고 있다. 정렬-결합 요소들(240, 242, 244, 246)은 도 29의 전지셀 어셈블리(106) 상의 정렬-결합 요소들(432, 430, 436, 434)과 결합하고 정렬하기 위해 형성되어 있다. 더욱이, 측벽들(214, 216), 하부 벽(218), 및 상부 벽(220)은 상부에 열 교환기(100)의 일부 부위를 수용하기 위한 돌출부(250)를 포함하고 있다. 더욱이, 측벽들(114, 116)은 열 교환기(100)의 배출구와 유입구의 일부를 상부에 각각 수용하기 위해 각각의 수평 그루브들(247, 248)을 가지고 있다. 마지막으로, 도 21 및 도 29를 참조하면, 측면(202)을 나타내는 측면 결합 식별자 "A"를 포함하는 프레임 부재(98)의 측면(202)은 측면 결합 식별자 "A"를 가지는 프레임 부재(106)의 측면(400)과 결합되어 있다.
도 3, 도 6, 도 7, 도 24, 및 도 25를 참조하면, 열 교환기(100)는 전지셀들을 소망하는 온도로 유지하기 위해 전지셀들(92, 96, 104)를 냉각하도록 형성되어 있다. 열 교환기(100)은 (i) 전지셀(96)과 장방형 링-형상 프레임 부재(98)의 일부 부위, 및 (ii) 전지셀(104)과 고정용 링-형상 부재(102)의 일부 부위 사이에 장착되어 있다. 열 교환기(100)는 측면(256)과 대향 측면(28)을 포함하고 있다. 열 교환기(100)는 하우징(260), 유입구(262), 및 배출구(264)를 더 포함하고 있다. 하우징(260)은 유입구(262)로부터 배출구(264)로 연장된 유로(266)를 포함하고 있다. 작동하는 동안, 유체는 냉각 매니폴드(78)로부터 유입구(262)를 관통하여 열 교환기(100)의 내부로 흐른다. 다음으로, 유체는 유로(266)을 통과하여 배출구(264)로 흐른다. 유체는 유로(266)를 통과하여 흐르는 동안, 전지셀들을 냉각하기 위해 전지셀들(92, 96, 104)로부터 열 에너지를 추출한다. 가열된 유체는 배출구(264)로부터 냉각 매니폴드(80)로 흐른다.
도 3, 도 27 및 도 28을 참조하면, 고정용 링-형상 부재(102)는 열 교환기(100)와 전지셀(104)을 장방형 링-형상 부재들(90, 106) 사이에 더 고정하기 위해 제공된다. 고정용 링-형상 부재(102)는 측면(280)과 대향 측면(282)을 포함하고 있다. 더욱이, 고정용 링-형상 부재(102)는 서로 이격되어 장착되고 실질적으로 평행한 측벽들(286, 288)을 포함하고 있다. 더욱이, 고정용 링-형상 부재(102)는 측 벽들(286, 288) 사이에 연장된 상부 벽(290)과 하부 벽(292)을 포함하고 있다. 측벽들(286, 288), 상부 벽(290) 및 하부 벽(292)은 사이에 개구 영역(293)을 포함하고 있다. 측면(280) 상의 측벽들(286, 288)은 각각 열 교환기(100) 상부의 유입구(262)와 배출구(264)를 수용하기 위해 그루브들(300, 302)을 각각 포함하고 있다. 고정용 링-형상 부재(102)의 외주면 크기는 장방형 링-형상 프레임 부재(98)의 외주면 크기보다 작고, 장방형 링-형상 프레임 부재(106)의 외주면 크기보다 작다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 고정용 링-형상 부재(102)는 장방형 링-형상 프레임 부재(98)와 전지셀(104)의 외주 립 부위(162) 사이에 장착되어 있다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 전지셀(104)은 장방형 링-형상 프레임 부재(106)와 열 교환기(100) 및 고정용 링-형상 부재(102)의 일부 부위 사이에 장착되어 있다. 전지셀(104)의 구조는 실질적으로 전지셀(92)과 유사하다.
도 3, 도 29, 도 30, 도 31 및 도 32를 참조하면, 장방형 링-형상 프레임 부재(106)는 열 교환기(100), 고정용 링-형상 부재(102), 및 전지셀(104)을 지지하기 위해 장방형 링-형상 부재(98)에 결합하도록 형성되어 있다. 더욱이, 도 35의 전지셀 어셈블리(34)와 결합하도록 제공되는 장방형 링-형상 프레임 부재(106)가 하기에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 장방형 링-형상 프레임 부재(106)는 측면(400), 대향 측면(402)을 포함하고 있다. 더욱이, 하나의 실시 예에서, 프레임 부재(106)는 측벽들(414, 416), 하부 벽(418), 및 상부 벽(420)을 포함하고 있다. 측벽들(414, 416)은 서로 이격되어 장착되어 있고 실질적으로 서로 평행하다. 측벽(418)은 측벽들(414, 416) 사이에 연장되어 있다. 더욱이, 상부 벽(420)은 측벽 들(414, 416) 사이에 연장되어 있다. 측벽들(414, 416), 하부 벽(418), 및 상부 벽(420)은 사이에 개구 영역(422)을 포함하고 있다. 더욱이, 측벽들(414, 416), 하부 벽(418), 및 상부 벽(420)은 돌출부(238)를 포함하고 있다.
도 3, 도 29, 도 30 및 도 31을 참조하면, 측면(400) 상의 장방형 링-형상 프레임 부재(106)의 요소들이 이제 논의될 것이다. 하부 벽(418)은 하부 벽(418)의 대향 단부들에 장착된 정렬-결합 요소들(430, 432)을 포함하고 있다. 더욱이, 상부 벽(420)은 상부 벽(420)의 대향 단부들 상에 장착된 정렬-결합 요소들(434, 436)을 포함하고 있다. 정렬-결합 요소들(430, 432, 434, 436)은 도 21에 나타낸 장방형 링-형상 프레임 부재(98)의 측면(202) 상에 각각 정렬-결합 요소들(242, 240, 246, 244)과 결합 및 정렬하도록 형성되어 있다. 더욱이, 측벽들(414, 416), 하부 벽(418), 및 상부 벽(420)은 돌출부(439)를 포함하고 있다. 마지막으로, 도 21 및 도 29를 참조하면, 측면(400)을 나타내는 측면 결합 식별자 "A"를 포함하는 프레임 부재(106)의 측면(400)은 측면 결합 식별자 "A"를 가지는 프레임 부재(98)의 측면(202)과 결합되어 있다.
도 3, 도 32, 도 33 및 도 34를 참조하면, 측면(402) 상의 장방형 링-형상 프레임 부재(106)의 요소들이 이제 논의될 것이다. 하부 벽(418)은 하부 벽(418)의 대향 단부들에 장착된 정렬-결합 요소들(440, 442)을 포함하고 있다. 더욱이, 상부 벽(420)은 상부 벽(420)의 대향 단부들 상에 장착된 정렬-결합 요소들(444, 446)을 포함하고 있다. 정렬-결합 요소들(440, 442, 444, 446)은 도 34에 나타낸 전지셀 어셈블리(34) 상에 각각 정렬-결합 요소들(532, 530, 536, 534)과 결합 및 정렬하 도록 형성되어 있다. 마지막으로, 도 32 및 도 35를 참조하면, 측면(402)을 나타내는 측면 결합 식별자 "C"를 포함하는 프레임 부재(106)의 측면(402)은 측면 결합 식별자 "C"를 가지는 프레임 부재(450)의 측면(402)과 결합되어 있다.
도 3을 참조하면, 각 장방형 링-형상 프레임 부재들(90, 98, 106)의 정렬-결합 요소들은 각각의 장방형 링-형상 프레임 부재들(90, 98, 106)의 특정 측면이 다른 장방형 링-형상 프레임 부재들(90, 98, 106)중 특정 측면 중 하나와 정렬하고 결합할 수 있도록 서로 다른 형상을 가지고 있다는 점에 주목해야 한다.
도 2 및 도 35를 참조하면, 전지셀 어셈블리(34)는 전지모듈(20) 내부의 전지셀 어셈블리(32)와 결합되도록 형성되어 있다. 전지셀 어셈블리(34)는 장방형 링-형상 프레임 부재들(450, 452, 454)을 포함하고 있다. 더욱이, 전지셀 어셈블리(34)는 2 개의 전지셀들, 2 개의 고정용 프레임 부재들 및 프레임 부재들(450, 452, 454) 내부에 포함된 1 개의 열 교환기를 포함하고 있다. 장방형 링-형상 프레임 부재(450)는 측벽들(514, 516), 하부 벽(518), 및 상부 벽(520)을 포함하고 있다. 측벽들(514, 416)은 서로 이격되어 장착되고, 서로 실질적으로 평행하다. 하부 벽(518)은 측벽들(514, 516) 사이에 연장되어 있다. 더욱이, 상부 벽(520)은 측벽들(514, 516) 사이에 연장되어 있다. 측벽들(514, 516), 하부 벽(518), 및 상부 벽(520)은 사이에 개구 영역을 포함하고 있다. 하부 벽(518)은 하부 벽(518)의 대향 단부들에 장착된 정렬-결합 요소들(530, 532)을 포함하고 있다. 더욱이, 상부 벽(520)은 상부 벽(520)의 대향 단부들에 장착된 정렬-결합 요소들(534, 536)을 포함하고 있다. 정렬-결합 요소들(530, 532, 534, 536)은 도 32의 장방형 링-형상 프 레임 부재(106)의 측면(402) 상에서 각각 정렬-결합 요소들(442, 440, 446, 444)과 결합 및 정렬하도록 형성되어 있다.
도 1 및 도 36을 참조하면, 냉각 매니폴드(78)가 더욱 상세히 설명될 것이다. 특히, 냉각 매니폴드(78)는 유체가 열 교환기들(50, 52, 54, 56) 상의 유입구들 및 전지셀 어셈블리들(30, 32, 34, 36, 40, 42, 44)들 내부의 열 교환기들로 흐르도록 형성되어 있다. 냉각 매니폴드(78)는 관상 부재(tubular member: 600), 유입구(602), 및 배출구들(604, 606, 608, 610, 612, 614, 616, 618, 620, 622, 624, 626, 628, 630, 632)을 포함하고 있다. 유체를 유체 저장소(fluid reservoir)로부터 관상 부재(600) 내부로 수용하기 위해 유입구(602)가 제공된다. 관상 부재(600)는 유체가 배출구들(604, 606, 608, 610, 612, 614, 616, 618, 620, 622, 624, 626, 628, 630, 632)을 관통하여 전지모듈(20) 내부의 열 교환기들의 각각의 유입구들로 흐르도록 한다. 냉각 매니폴드(78)는 고무 또는 고무 복합체(rubber compound )로 구성될 수 있다. 물론, 또 다른 실시 예로서, 냉각 매니폴드(78)는 플라스틱, 금속, 또는 세라믹들과 같은 다른 물질로 구성될 수 있다. 냉각 매니폴드(80)는 실질적으로 냉각 매니폴드(78)와 유사한 구조를 가지고 있다. 냉각 매니폴드(80)는 가열된 유체를 전지모듈(20) 내부에서 열 교환기들의 배출구들로부터 수용하고 가열된 유체를 유체 저장소로 보내기 위해 형성되어 있다.
전지모듈(20)은 다른 전지들에 비해 실질적인 장점을 제공하는 전지셀 어셈 블리를 가지고 있다. 특히, 전지셀 어셈블리는 전지셀들을 소망하는 온도로 유지하기 위해 열 교환기의 양 측면에 장착된 냉각 전지셀들의 기술적 효과를 제공한다.
한편, 본 발명은 참조로서 실시 예를 기재하고 있고, 그것은 당업자에 의해 다양한 변경이 만들어지고, 균등물들은 발명의 범위를 벗어남이 없이 그것의 요소들이 대치될 수 있다. 게다가, 많은 변경들은 그것의 필수적 범위를 벗어남이 없이 본 발명의 교시에 대한 특정 상황 또는 소재에 적합하도록 만들어 질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 이 발명을 수행하기 위해 개시된 특정 실시 예에 제한되는 것이 아니라, 첨부 청구항들의 범위 이내에 포함되는 모든 실시 예들을 포함할 것이다. 게다가, 제 1, 제 2, 등과 같은 용어의 사용은 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용된다. 더욱이 하나 등과 같은 용어의 사용은 양의 제한을 표시하는 것이 아니라 참조항목들 중 적어도 하나의 예를 표시하는 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈의 모식도이다;
도 2는 도 1의 전지모듈의 일부 부위를 나타내는 전개 모식도이다;
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 2의 전지모듈 내부에서 이용되는 전지셀 어셈블리의 전개 모식도이다;
도 4는 도 3의 전지셀 어셈블리의 또 다른 모식도이다;
도 5는 도 3의 전지셀 어셈블리의 또 다른 모식도이다;
도 6은 도 3의 전지셀 어셈블리의 상부 부위의 단면 모식도이다;
도 7은 도 3의 전지셀 어셈블리의 하부 부위의 단면 모식도이다;
도 8은 도 3의 전지셀 어셈블리 내부에서 사용되는 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1 측면의 모식도이다;
도 9는 도 8의 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1 측면의 하부 부위의 모식도이다;
도 10은 도 8의 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1 측면의 상부 부위의 모식도이다;
도 11은 도 8의 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2 측면의 모식도이다;
도 12는 도 11의 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2 측면의 하부 부위의 모식도이다;
도 13은 도 11의 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2 측면의 상부 부위 의 모식도이다;
도 14는 도 3의 전지셀 어셈블리 내부에서 이용되는 제 1 전지셀의 제 1 측면의 모식도이다;
도 15는 도 14의 제 1 전지셀의 제 2 측면의 모식도이다;
도 16은 도 3의 전지셀 어셈블리 내부에서 이용되는 제 1 고정용 링-형상 부재의 제 1 측면의 모식도이다;
도 17은 도 16의 제 1 고정용 링-형상 부재의 제 2 측면의 모식도이다;
도 18은 도 3의 전지셀 어셈블리 내부에서 이용되는 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1 측면의 모식도이다;
도 19는 도 18의 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1 측면의 하부 부위 모식도이다;
도 20은 도 18의 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1 측면의 상부 부위의 모식도이다;
도 21은 도 18의 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2 측면의 모식도이다;
도 22는 도 21의 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2 측면의 하부 부위의 모식도이다;
도 23은 도 21의 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2 측면의 상부 부위의 모식도이다;
도 24는 도 3의 전지셀 어셈블리 내부에서 열 교환기의 제 1측면의 모식도이 다;
도 25는 도 24의 열 교환기의 제 2측면의 모식도이다;
도 26은 도 24의 열 교환기의 단면 모식도이다;
도 27은 도 3의 전지셀 어셈블리 내부에서 이용되는 제 2 고정용 링-형상 부재의 제 1측면의 모식도이다;
도 28은 도 27의 제 2 고정용 링-형상 부재의 제 2측면의 모식도이다;
도 29는 도 3의 전지셀 어셈블리 내부에서 이용되는 제 3 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1측면의 모식도이다;
도 30은 도 29의 제 3 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1측면의 하부 부위의 모식도이다;
도 31은 도 29의 제 3 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1측면의 상부 부위의 모식도이다;
도 32는 도 29의 제 3 장방형 링-형상 부재의 제 2측면의 모식도이다;
도 33은 도 32의 제 3 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2측면의 하부 부위의 모식도이다;
도 34는 도 21의 제 3 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2측면의 상부 부위의 모식도이다;
도 35는 도 2의 전지모듈 내부에서 이용되는 또 다른 전지셀 어셈블리의 모식도이다; 및
도 36은 도 1의 전지모듈 내부에서 이용되는 냉각 매니폴드의 모식도이다.

Claims (14)

  1. 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 제 1 전지셀;
    제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있으며, 상기 제 1 측면이 상기 제 1 전지셀의 제 2 측면과 접촉하는 제 2 전지셀;
    제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있으며, 상기 제 1 측면이 제 2 전지셀의 제 2 측면과 접촉하는 열 교환기; 및
    제 1 측면과 제 2 측면을 가지고 있으며, 상기 제 1 측면이, 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 전지셀들을 실질적으로 소망하는 온도로 유지하기 위해 제 1, 제 2, 및 제 3 전지셀들로부터 열 에너지를 제거하도록 구성된 열 교환기의 제 2 측면과 접촉하는 제 3 전지셀;
    로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재를 더 포함하고 있고, 상기 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2 측면은 상기 제 1 전지셀의 제 1 측면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서, 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재를 더 포함하고 있고, 상기 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1 측면은 상기 제 1 장방형 링-형상 부재의 제 2 측면 및 상기 제 2 전지셀의 제 2 측면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서, 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 제 1 고정용 링-형상 부재를 더 포함하고 있고, 상기 제 1 고정용 링-형상 부재는 외주면 크기가 상기 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재의 외주면 크기보다 작고, 상기 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재와 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재 사이에서 상기 제 1 전지셀 및 제 2 전지셀들을 더 고정하기 위해, 상기 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2 측면과 상기 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1 측면 사이에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  5. 제 3 항에 있어서, 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 제 3 장방형 링-형상 프레임 부재를 더 포함하고 있고, 상기 제 3 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1 측면은 상기 제 2 장방형 링-형상 부재의 제 2 측면 및 상기 제 3 전지셀의 제 2 측면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서, 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 제 1 고정용 링-형상 부재를 더 포함하고 있고, 상기 제 1 고정용 링-형상 부재는 외주면 크기가 상기 제3 장방형 링-형상 프레임 부재의 외주면 크기보다 작고, 상기 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재와 제 3 장방형 링-형상 프레임 부재 사이에서 상기 제 3 전지 셀을 더 고정하기 위해, 상기 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2 측면과 상기 제 3 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1 측면 사이에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전지셀은 리튬-이온 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지셀 어셈블리.
  8. 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 1 전지셀을 포함하는 제 1 전지셀 어셈블리; 및 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 4 전지셀을 포함하고, 상기 제 4 전지셀의 제 1 측면은 상기 제 1 전지셀 어셈블리의 제 3 전지셀의 제 2 측면과 접촉하고 있는 제 2 전지셀 어셈블리; 로 구성되어 있는 전지모듈로서,
    상기 제 1 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 2 전지셀을 더 포함하고, 상기 제 2 전지셀의 제 1 측면은 상기 제 1 전지셀의 제 2 측면과 접촉하고 있으며;
    상기 제 1 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 1 열 교환기를 더 포함하고, 상기 제 1 열 교환기의 제 1 측면은 상기 제 2 전지셀의 제 2 측면과 접촉하고 있으며;
    상기 제 1 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 3 전지셀을 더 포함하고, 상기 제 3 전지셀의 제 1 측면은 상기 제 1 열 교환기의 제 2 측면과 접촉하고 있으며, 상기 제 1 열 교환기는 제 1 전지셀, 제 2 전지셀, 및 제 3 전지셀들을 실질적으로 소망하는 온도로 유지하기 위해 상기 제 1 전지셀, 제 2 전지셀, 및 제 3 전지셀들로부터 열 에너지를 제거하도록 형성되어 있고;
    상기 제 1 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 3 전지셀을 더 포함하고, 상기 제 3 전지셀의 제 1 측면은 상기 제 1 열 교환기의 제 2 측면과 접촉하고 있으며, 상기 제 1 열 교환기는 제 1 전지셀, 제 2 전지셀, 및 제 3 전지셀들을 실질적으로 소망하는 온도로 유지하기 위해 상기 제 1 전지셀, 제 2 전지셀, 및 제 3 전지셀들로부터 열 에너지를 제거하도록 형성되어 있고;
    상기 제 2 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 2 열 교환기를 더 포함하고, 상기 제 2 열 교환기의 제 1 측면은 상기 제 4 전지셀의 제 2 측면과 접촉하고 있고;
    상기 제 2 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 5 전지셀을 더 포함하고, 상기 제 5 전지셀의 제 1 측면은 상기 제 2 열 교환기의 제 2 측면과 접촉하고 있으며;
    상기 제 2 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 6 전지셀을 더 포함하고, 상기 제 6 전지셀의 제 1 측면은 상기 제 5 전지셀의 제 2 측면과 접촉하고 있으며, 상기 제 2 열 교환기는 상기 제 4 전지셀, 제 5 전지셀, 및 제 6 전지셀들을 실질적으로 소망하는 온도로 유지하기 위해 상기 제 4 전지셀, 제 5 전지셀, 및 제 6 전지셀들로부터 열 에너지를 제거하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재를 더 포함하고 있고, 상기 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2 측면은 상기 제 1 전지셀의 제 1 측면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지는 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재를 더 포함하고 있고, 상기 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1 측면은 상기 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2 측면과 제 2 전지셀의 제 2 측면에 접촉하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  11. 제 10 항에 있어서, 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 제 1 고정용 링-형상 부재를 더 포함하고 있고, 상기 제 1 고정용 링-형상 부재는 외주면 크기가 상기 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재의 외주면 크기보다 작고, 상기 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재와 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재 사이에서 상기 제 1 전지셀 및 제 2 전지셀들을 더 고정하기 위해, 상기 제 1 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2 측면과 상기 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1 측면 사이에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 전지셀 어셈블리는 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 제 3 장방형 링-형상 프레임 부재를 더 포함하고 있고, 상기 제 3 장 방형 링-형상 프레임 부재의 제 1 측면은 상기 제 2 장방형 링-형상 부재의 제 2 측면 및 상기 제 3 전지셀의 제 2 측면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  13. 제 12 항에 있어서, 제 1 측면 및 제 2 측면을 가지고 있는 제 1 고정용 링-형상 부재를 더 포함하고 있고, 상기 제 1 고정용 링-형상 부재는 외주면 크기가 상기 제 3 장방형 링-형상 프레임 부재의 외주면 크기보다 작고, 상기 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재와 제 3 장방형 링-형상 프레임 부재 사이에서 상기 제 3 전지셀을 더 고정하기 위해, 상기 제 2 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 2 측면과 상기 제 3 장방형 링-형상 프레임 부재의 제 1 측면 사이에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 전지셀은 리튬-이온 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지모듈.
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