KR20170022935A - 배터리 조립체, 배터리 격납 장치, 및 관련된 제조 방법 - Google Patents

배터리 조립체, 배터리 격납 장치, 및 관련된 제조 방법 Download PDF

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Abstract

배터리 조립체가 제공된다. 이 조립체는 샤시 베이스 및 샤시 베이스에 커플링되는 디바이더 시트들을 포함하는 배터리 격납 장치를 포함하며, 디바이더 시트들은 서로 이격되어 배터리 셀 슬롯이 인접한 디바이더 시트들 사이에 규정된다. 이 장치는, 장치의 대향 단부들에서 디바이더 시트에 커플링되는 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트를 포함하는 압축 플레이트 조립체, 및 제 1 압축 플레이트와 제 2 압축 플레이트 사이에 커플링되는 장력 조정 부재를 더 포함한다. 배터리 셀은 복수 개의 배터리 셀들을 규정하는 각각의 배터리 셀 슬롯 내에 위치되며, 제 1 압축 플레이트와 제 2 압축 플레이트는 디바이더 시트들 사이에서 배터리 셀들을 압축하여 유지한다. 샤시 베이스 및 압축 플레이트 조립체 중 적어도 하나는 열 가소성 재료로 형성된다.

Description

배터리 조립체, 배터리 격납 장치, 및 관련된 제조 방법 {BATTERY ASSEMBLY, BATTERY CONTAINMENT APPARATUS, AND RELATED METHODS OF MANUFACTURE}
본 개시의 분야는, 일반적으로, 배터리 시스템들에 관한 것으로, 보다 자세하게는, 우주선(spacecraft) 및 다른 운송수단들(vehicles)에서 복수 개의 배터리 셀들을 수납하기 위한 경량의 배터리 격납 장치(lightweight battery containment apparatus)에 관한 것이다.
적어도 일부 공지된 운송수단들은 운송수단들의 전기 시스템들에 파워를 제공하기 위해 하나 또는 그 초과의 배터리 팩들(battery packs)을 포함한다. 배터리 팩들은, 일반적으로, 배터리 격납 장치 내에 위치되는 복수 개의 개별 배터리 셀들을 포함한다. 배터리 셀들은, 운송수단의 전기 시스템들에 파워를 제공하도록, 직렬로(in series) 또는 병렬로(in series), 함께 커플링된다. 항공우주 산업(aerospace industry)에서, 배터리 격납 장치는, 운송수단의 효율적인 작동을 용이하게 하는 다양한 고려사항들을 감안하도록(account for) 설계된다. 예컨대, 적어도 일부가 공지된 우주선에 사용될 때, 배터리 격납 장치는 경량이고 배터리 셀들을 단열(thermally insulating)시키는 것이 가능하며, 그리고 배터리 셀들과 거의 비슷한(closely matched) 열 팽창 계수를 갖는 재료로 형성되도록 설계된다. 이렇게 하여, 배터리 격납 장치의 컴포넌트들은, 전형적으로, 알루미늄과 같은 금속성 재료로 형성된다. 금속성 재료들로 형성된 컴포넌트들은 일반적으로 가공물을 소망하는 형상으로 기계가공함으로써 제작된다. 그러나, 금속성 가공물을 기계가공하는 것은, 시간을 소모하고(time-consuming) 그리고 힘든 작업(laborious task)일 수 있으며, 최종 제품의 형상은 일반적으로 기계가공 프로세스에 의해 제한된다. 게다가, 금속성 재료로 형성된 컴포넌트들은, 일반적으로 양호한 열 전도체들이며, 이들은 때때로 연관된 운송수단으로부터 배터리 셀들의 열적 고립(thermally isolating)을 필요로 한다. 게다가, 금속성 재료는, 일반적으로 전기 전도성이 있으며, 이는 배터리 셀 내에서 전기적 단락(electrical short)들의 형성을 유발할 수 있다.
하나의 공지된 항공우주 적용 분야, 이를테면 전전기 추진(all-electric propulsion)을 활용하는 우주선에서, 배터리 셀 조립체의 질량 효율(mass efficiency)이 특히 중요하다. 전형적으로, 이온 추진 시스템들은 극도로 효율적이지만, 또한 매우 낮은 추력 능력들(thrust capabilities)을 갖는다. 이는, 지구 정지 궤도(geosynchronous orbit)에 대해 긴 천이 궤도 기간을 유발할 수 있으며, 이는 위성의 서비스 시작 시기(service start date)를 지연시킬 수 있다. 이렇게 하여, 적어도 일부 공지된 우주선에 대한 전체적인 설계 목적은, 천이 궤도 기간을 증가시키지 않고 추가의 수익 발생 페이로드(additional revenue generating payload)의 수용을 가능케 하도록 그 위에 탑재되는 컴포넌트들의 질량을 감소시키는 것이다.
일 양태에서, 배터리 조립체(battery assembly)가 제공된다. 이 조립체는, 샤시 베이스(chassis base) 및 샤시 베이스에 커플링되는 복수 개의 디바이더 시트(divider sheet)들을 포함하는 배터리 격납 장치(battery containment apparatus)를 포함하며, 복수 개의 디바이더 시트들은 배터리 셀 슬롯(battery cell slot)이 인접한 디바이더 시트들 사이에 규정되도록 서로 이격된다. 이 장치는, 배터리 격납 장치의 대향 단부들에서 복수 개의 디바이더 시트 중 적어도 하나의 디바이더 시트에 커플링되는 제 1 압축 플레이트(compression plate) 및 제 2 압축 플레이트를 포함하는 압축 플레이트 조립체, 및 제 1 압축 플레이트와 제 2 압축 플레이트 사이에 커플링되는 적어도 하나의 장력 조정 부재(tensioning member)를 더 포함한다. 적어도 하나의 배터리 셀(battery cell)이 각각의 배터리 셀 슬롯 내에 위치되어 이에 의해 복수 개의 배터리 셀들이 규정되고, 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트는 복수 개의 디바이더 시트들 사이에서 복수 개의 배터리 셀들을 압축하여 유지(compressively hold)하도록 구성된다. 샤시 베이스 및 압축 플레이트 조립체 중 적어도 하나는 열 가소성 재료로 형성된다.
다른 양태에서, 위성(satellite)이 제공된다. 이 위성은 위성에 파워를 공급하도록 구성되는 배터리 조립체를 포함한다. 배터리 조립체는, 샤시 베이스 및 샤시 베이스에 커플링되는 복수 개의 디바이더 시트들을 포함하는 배터리 격납 장치를 포함하며, 복수 개의 디바이더 시트들은 배터리 셀 슬롯이 인접한 디바이더 시트들 사이에 규정되도록 서로 이격된다. 이 장치는, 배터리 격납 장치의 대향 단부들에서 복수 개의 디바이더 시트 중 적어도 하나의 디바이더 시트에 커플링되는 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트를 포함하는 압축 플레이트 조립체, 및 제 1 압축 플레이트와 제 2 압축 플레이트 사이에 커플링되는 적어도 하나의 장력 조정 부재를 더 포함한다. 적어도 하나의 배터리 셀이 각각의 배터리 셀 슬롯 내에 위치되어 이에 의해 복수 개의 배터리 셀들이 규정되고, 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트는 복수 개의 디바이더 시트들 사이에서 복수 개의 배터리 셀들을 압축하여 유지하도록 구성된다. 샤시 베이스 및 압축 플레이트 조립체 중 적어도 하나는 열 가소성 재료로 형성된다.
다른 양태에서, 배터리 조립체를 형성하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 복수 개의 디바이더 시트들을 샤시 베이스에 커플링하는 단계를 포함하고, 복수 개의 디바이더 시트들은 배터리 셀 슬롯이 인접한 디바이더 시트들 사이에 규정되도록 서로 이격된다. 이 방법은, 배터리 셀 조립체의 대향 단부들에서 복수 개의 디바이더 시트 중 적어도 하나의 디바이더 시트에 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트를 커플링하는 단계, 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트 사이에 적어도 하나의 장력 조정 부재를 커플링하는 단계, 및 각각의 배터리 셀 슬롯 내에 적어도 하나의 배터리 셀을 위치시켜 이에 의해 복수 개의 배터리 셀들을 규정하는 단계를 더 포함한다. 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트는 복수 개의 디바이더 시트들 사이에서 복수 개의 배터리 셀들을 압축하여 유지하도록 구성된다. 샤시 베이스 및 제 1 압축 플레이트 그리고 제 2 압축 플레이트 중 적어도 하나는 열 가소성 재료로 형성된다.
또 다른 양태에서, 배터리 격납 장치에서의 사용을 위해 압축 플레이트를 형성하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 제 1 페이스 시트(face sheet), 대향하는 제 2 페이스 시트, 및 이들 사이를 연장하는 적어도 하나의 리브 구조를 포함하는 압축 플레이트를 형성하도록 프로그래밍된 명령들을 발생시키는 단계를 포함한다. 프로그래밍된 명령들은 압축 플레이트를 나타내는 가상 모델에 기초하여 생성된다. 이 방법은, 압축 플레이트의 피처들이 가상 모델에 대응할 때까지, 열가소성 재료의 하나 또는 그 초과의 층들이 연속적으로 생성되는 압축 플레이트의 적층 가공을 지시하도록 프로그래밍된 명령들을 실행하는 단계를 더 포함한다.
도 1은 예시적 항공기 생산 및 서비스 방법의 흐름 선도이다.
도 2는 예시적 항공기의 블록 선도이다.
도 3은 예시적 배터리 조립체의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 배터리 조립체의 대안의 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 배터리 조립체와 함께 사용될 수 있는 예시적 압축 플레이트의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 압축 플레이트의 부분 투과 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 압축 플레이트의 단면도이다.
도 8은 예시적 적층 가공 시스템(additive manufacturing system)의 개략적 예시이다.
도 9는 배터리 조립체를 형성하는 예시적 방법을 예시하는 흐름 선도이다.
도 10은 배터리 격납 장치에서의 사용을 위해 압축 플레이트를 형성하는 예시적 방법을 예시하는 흐름 선도이다.
본원에서 설명된 구현예들은, 배터리 조립체, 배터리 격납 장치, 및 관련된 제조 방법들에 관한 것이다. 배터리 셀은 샤시 베이스, 복수 개의 디바이더 시트들, 인접한 디바이더 시트들 사이에 위치되는 배터리 셀, 및 배터리 격납 장치의 대향 단부들 상에 압축 플레이트들을 포함한다. 샤시 베이스 및 압축 플레이트들 중 적어도 하나는, 그 내부에 탄소 섬유 재료가 분산되어 있는 열가소성 재료, 이를테면 폴리에테르케톤케톤 재료로 제조된다. 열가소성 재료에 의해서 배터리 격납 장치의 컴포넌트들을 형성하는 것은, 배터리 격납 장치의 질량을 감소시키는 것을 용이하게 하며, 이에 의해 배터리 셀들을 포함하는 배터리 조립체의 질량 효율을 증가시킨다. 열가소성 재료는, 배터리 조립체를 구현하는 운송수단의 효율적인 작동을 용이하게 하는 하나 또는 그 초과의 특징들을 갖는다. 예컨대, 열가소성 재료는 경량이며 단열성이고, 그리고 정전하 소멸(dissipating static charge)을 용이하는 전기 전도성이다. 게다가, 열가소성 재료로 컴포넌트들을 형성하는 것은, 이들 컴포넌트들이 하나 또는 그 초과의 적층 가공 기술들을 통해 제조되는 것을 가능케한다. 이렇게 하여, 하기에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 컴포넌트들 중 하나 또는 그 초과 컴포넌트에는, 배터리 격납 장치가 그 내부에서 보다 효율적인 방식으로 배터리 셀들을 압축하여 유지할 수 있게 하는 피처들을 각제 형성될 수 있다.
도면들을 참조하면, 개시의 구현예들은 항공기 제조 및 서비스 방법(100)(도 1에 도시됨)의 맥락에서 그리고 항공기(102)(도 2에 도시됨)를 통해 설명될 수 있다. 사전 제작 (pre-production)중, 제조 공정 중에 항공기(102)의 사양 및 설계(104) 데이터를 포함하는 것이 사용될 수 있으며, 기체(airframe)와 관련된 다른 재료들이 조달될 수 있다(106). 제작 중, 항공기(102)의 컴포넌트 및 서브 조립체 제조(108) 및 시스템 통합(110)은 항공기(102)가 그의 인증 및 납품 공정(112)에 진입하기 이전에 발생한다. 기체 인증의 성공적인 만족 및 완료시, 항공기(102)는 운항(in service)(114)에 배치될 수 있다. 고객에 의한 운항 동안, 항공기(102)는 주기적이고 일상적이며 예정된 유지보수 및 서비스(116)(예컨대 임의의 수정, 재구성, 및/또는 수리를 포함함)가 예정된다. 대안의 구현예들에서, 제조 및 서비스 방법(100)은 항공기 이외의 플랫폼들을 통해 구현될 수 있다.
항공기 제조 및/또는 서비스(100)와 연관된 각각의 부분 및 프로세스는 시스템 통합자(system integrator), 제 3 자, 및/또는 조작자(operator)(예컨대, 고객)에 의해 수행되거나 완료될 수 있다. 이 설명의 목적들을 위해, 시스템 통합자는, 제한 없이, 임의의 수의 항공기 제조사들 및 주요 시스템 하청업체(subcontractor)들을 포함할 수 있고; 제 3 자는, 제한 없이, 임의의 수의 판매사(vendor)들, 하청업체(subcontractor)들 및 공급업체(supplier)들을 포함할 수 있고; 조작자는 항공사, 리스 회사, 군사 기업, 서비스 조직 등일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 방법(100)을 통해 제작된 항공기(102)는, 복수 개의 시스템들(120) 및 인테리어(122)와 함께 기체(118)를 포함할 수 있다. 고도의 시스템들(120)의 예들은, 추진 시스템(124), 전기 시스템(126), 유압 시스템(128) 및/또는 환경 시스템(130) 중 하나 또는 그 초과의 시스템을 포함한다. 임의의 수의 다른 시스템들이 포함될 수 있다.
본원에서 구체화된 장치 및 방법들은 방법(100)의 단계들 중 하나 또는 그 초과의 단계 동안 채용될 수 있다. 예컨대, 컴포넌트 및 하위 조립체 제조 프로세스(108)에 대응하는 컴포넌트들 또는 하위 조립체들은 항공기(102)가 운항중(114)일 때 생산된 컴포넌트들 또는 하위 조립체들과 유사한 방식으로 제작되거나 제조될 수 있다. 또한, 장치 구현예들, 방법 구현예들 또는 이들의 조합 중 하나 또는 그 초과의 구현예들이 예컨대 항공기(102)의 조립을 실질적으로 촉진시키고, 그리고/또는 항공기(102)의 조립 비용을 감소시킴으로써, 제조 단계들(108 및 110) 동안 활용될 수 있다. 유사하게는, 장치 구현예들, 방법 구현예들, 또는 이들의 조합 중 하나 또는 그 초과의 구현예들이, 항공기(102)가 서비스 또는 유지보수되는 동안, 예컨대, 예정된 유지 보수 및 서비스(116) 동안, 활용될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "항공기"는, 우주선(spacecraft), 비행기(airplane)들, 무인 항공기(UAV; unmanned aerial vehicle)들, 글라이더들, 헬리콥터들, 및/또는 영공(airspace)을 통해 이동하는 임의의 다른 대상을 포함할 수 있지만, 단지 이것으로 제한하는 것은 아니다. 게다가, 대안의 구현예에서, 본원에 설명된 항공기 제조 및 서비스 방법은, 임의의 제조 및/또는 서비스 작동에서 사용될 수 있다.
도 3은 예시적 배터리 조립체(200)의 사시도이며, 도 4는 배터리 조립체(200)의 대안의 사시도이다. 예시적 구현예에서, 배터리 조립체(200)는 배터리 격납 장치(202) 및 배터리 격납 장치(202) 내에 위치되는 복수 개의 배터리 셀들(204)을 포함한다. 배터리 격납 장치(202)는 샤시 베이스(206), 샤시 베이스(206)에 커플링되는 복수 개의 디바이더 시트들(208), 압축 플레이트 조립체(210), 및 적어도 하나의 장력 조정(tensioning) 부재(212)를 포함한다. 복수 개의 디바이더 시트들(208)은, 배터리 셀 슬롯(214)이 인접한 디바이더 시트들(208) 사이에 규정되도록 샤시 베이스(206)를 따라 서로 이격된다. 적어도 하나의 배터리 셀(204)은, 각각의 배터리 셀 슬롯(214) 내에 위치되며, 이에 의해 복수 개의 배터리 셀들(204)을 규정한다.
압축 플레이트 조립체(210)는, 배터리 격납 장치(202)의 대향 단부(opposing end)들에서 복수 개의 디바이더 시트 중 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 커플링되는 제 2 압축 플레이트(218) 및 제 1 압축 플레이트(216)를 포함한다. 보다 상세하게는, 제 1 압축 플레이트(216)는 배터리 격납 장치(202)의 제 1 단부(220)에서 디바이더 시트(208)에 커플링되며, 제 2 압축 플레이트(218)는 배터리 격납 장치(202)의 대향하는 제 2 단부(222)에서 디바이더 시트(208)에 커플링된다. 이렇게 하여, 하기에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 장력 조정 부재들(212)이 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218) 사이에 커플링되어, 복수 개의 디바이더 시트들(208) 사이에서 복수 개의 배터리 셀들(204)을 압축하여 유지한다.
예시적 구현예에서, 배터리 격납 장치(202)는, 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 각각 커플링되며 인접한 디바이더 시트들(208) 사이를 연장하는 복수 개의 열 전도성 핀들(thermally conductive fins)(224)을 더 포함한다. 일 구현예에서, 열 전도성 핀들(224)은 각각의 디바이더 시트(208)에 일체로 형성된다. 복수 개의 열 전도성 핀들(224)은, 복수 개의 배터리 셀들(204)에 의해서 발생된 열을 방출하도록(radiate) 위치된다. 보다 자세하게는, 각각의 배터리 셀(204)은, 샤시 베이스(206)에 커플링되는 제 1 단부(226), 및 대향하는 제 2 단부(228)를 포함한다. 복수 개의 열 전도성 핀들(224)은 복수 개의 배터리 셀들(204)의 제 2 단부들(228)에 인접하게 위치된다. 인접한 디바이더 시트들(208) 사이를 연장함으로써, 열 전도성 핀들(224)은 적어도 부분적으로 배터리 슬롯들(214)을 규정하며, 배터리 조립체(200) 내로부터 열 전도성 핀들(224)을 향한 열 방출을 용이하게 한다.
도 4를 참조하면, 샤시 베이스(206)는 적어도 하나의 배터리 셀(204)을 내부에 수용하도록 크기가 정해지는 복수 개의 배터리 셀 개구들(230)을 포함한다. 보다 자세하게는, 각각의 배터리 셀(204)의 제 1 단부들(226)은 배터리 셀 개구들(230)을 통해 적어도 부분적으로 연장하여, 배터리 셀 전극들(232)은 샤시 베이스(206)의 하부측 상에 노출된다. 이렇게 하여, 복수 개의 배터리 셀들(204)은 운송수단, 이를 테면 항공기(102)의 전기 시스템들에 파워를 제공하도록, 직렬(in series) 또는 병렬로(in parallel) 함께 커플링될 수 있다.
배터리 격납 장치(202)는, 배터리 조립체(200)가 본원에서 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 재료로부터 제작될 수 있다. 보다 자세하게는, 샤시 베이스(206) 및 압축 플레이트 조립체(210) 중 적어도 하나는 배터리 조립체(200)가 적어도 약 80 % 질량 효율(mass efficient)이 있으며, 보다 자세하게는 적어도 약 85 % 질량 효율이 있도록 열가소성 재료로 형성된다. 본원에서 사용된 바와 같이, "질량 효율"은 배터리 조립체(200)의 전체 질량의 퍼센트로서 배터리 셀들(204)의 질량을 지칭한다. 이렇게 하여, 샤시 베이스(206) 및 압축 플레이트 조립체(210) 중 적어도 하나는 복수 개의 배터리 셀들(204)의 질량이 배터리 조립체(200)의 전체 질량의 약 80 % 보다 더 크도록 열가소성 재료로 형성된다. 일 구현예에서, 배터리 셀들(204)은 GS Yuasa™("GS Yuasa"는 일본 교토시의 GS Yuasa Corporation의 등록 상표임)에 의해 제조되는 LSE 시리즈 리튬 이온 배터리 셀들이다.
게다가, 샤시 베이스(206) 및 압축 플레이트 조립체(210) 중 적어도 하나는, 약 10.0 (10-6 in/(in*℉)) 내지 약 20.0 (10-6 in/(in*℉)) 범위 내에서 규정되는 열 팽창 계수를 갖는 열가소성 재료로 형성된다. 예컨대, 예시적 구현예에서, 배터리 셀들(204)은 제 1 열 팽창 계수를 갖는 재료로 형성되는 외부 케이싱(234)을 포함하며, 열가소성 재료는 제 2 열 팽창 계수를 갖는다. 보다 자세하게는, 외부 케이싱(234)은 약 12.3 (10-6 in/(in*℉))의 열 팽창 계수를 갖는 알루미늄과 같은 금속성 재료로 적어도 부분적으로 형성될 수 있고, 열 가소성 재료는 제 1 열 팽창 계수 및 제 2 열 팽창 계수 사이의 차이가 미리 정해진 임계값(predetermined threshold) 내에 있도록 선택된다. 일 구현예에서, 미리 정해진 임계값은 약 25%이다. 예시적 열가소성 재료는, 폴레에테르케톤케톤(PEKK) 재료 및 폴리에테르이미드 재료를 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는다. 보다 자세하게는, PEKK 재료는 내부에 분산된 탄소 섬유 재료(도시 생략)를 포함하며, 이에 의해 약 15.0 (10-6 in/(in*℉))의 열 팽창 계수를 갖는 탄소 섬유 보강 중합체(CFRP) 재료를 형성한다. 일 실시예에서, CFRP 재료는, CFRP 재료 내에서 약 15%의 중량 %를 갖는 탄소 섬유를 포함한다. 이렇게 하여, CFRP 재료는 전기 단락들(electrical shorts)의 가능성을 감소시키는 것을 용이하게 하도록 높은 전기 전도없이 배터리 셀들(204)에 의해서 생성되는 정전하(static charge)를 블리딩(bleeding) 가능하며, 배터리 셀들(204)의 열 팽창 계수와 근접하게 들어맞는 열 팽창 계수를 갖는다. 게다가, CFRP 재료는 단열되어(thermally insulative), 배터리 셀들(204)에 의해 생성된 열이 열 전도성 핀들(224)을 통해서 배터리 격납 장치(202)로부터 방출된다. 대안의 구현예에서, 열가소성 재료는, 열 팽창 계수들의 차이가 미리 정해진 임계값보다 더 크도록 열 팽창 계수를 가지며, 추가 컴포넌트들은 2 개의 재료들 사이에서의 팽창 부조화(mismatch)들을 보상하도록 활용된다.
열 전도성 핀들(224)은, 배터리 조립체(200)가 본원에서 설명된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 재료로 제작될 수 있다. 보다 자세하게는, 열 전도성 핀들(224)은, 배터리 격납 장치(202)를 제작하는데 사용되는 재료보다 더 큰 열 전도성을 갖는 재료로 제작될 수 있다. 예컨대, 일 구현예에서, 열 전도성 핀들(224)은, 복수 개의 열 전도성 핀들(224)의 외부 표면에 적용되는 고 방사(high-emittance) 코팅 재료의 적어도 하나의 층(236)을 갖는 금속성 재료로 제작된다. 고 방사 코팅 재료는, 열 전도성 핀들(224)을 제작하는데 사용되는 금속성 재료의 열 전도성을 증가시키는 것을 용이하게 한다.
도 5는 배터리 조립체(200)(도 3에 도시됨)에 사용될 수 있는 예시적 압축 플레이트(216/218)의 사시도이며, 도 6은 압축 플레이트(216/218)의 부분 투명 사시도이며, 도 7은 압축 플레이트(216/218)의 단면도이다. 예시적 구현예에서, 압축 플레이트(216/218)는 디바이더 시트들(208)(도 3에 도시됨)에 커플링하기 위한 제 1 페이스 시트(238), 대향하는 제 2 페이스 시트(240), 및 이들 사이를 연장하는 적어도 하나의 리브 구조(244)를 포함한다. 제 1 페이스 시트(238) 및 제 2 페이스 시트(240)는, 적어도 하나의 대류 공동(convection cavity)(242)이 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218) 내에 적어도 하나의 리브 구조(244)와 제 1 페이스 시트(238) 및 제 2 페이스 시트(240)에 의해 규정되도록 소정 거리만큼 서로 분리된다. 적어도 하나의 리브 구조(244)는 압축 플레이트(216/218)를 위한 강도(strength) 및 구조적 강성(structural stiffness)을 제공하며, 대류 공동(242)은 배터리 격납 장치(202) 내에서 배터리 셀들(204)을 단열시키는 것을 용이하게 한다(도 3에 각각 도시됨).
제 1 페이스 시트(238) 및 제 2 페이스 시트(240)는, 또한 배터리 조립체(200)에 대한 마이크로메테로이드 및 드브리스(MMOD: micrometeroid and debris) 방지를 제공하는 것을 용이하게 하도록 소정의 거리만큼 서로 분리된다. 보다 자세하게는, 제 1 페이스 시트(238)의 적어도 일부는, 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 커플링되며, 제 2 페이스 시트(240)는 적어도 하나의 디바이더 시트(208)로부터 거리를 두고 위치된다. 이렇게 하여, 마이크로메테로이드 또는 드브리스에 의해서 충격을 받게될 때, 제 2 페이스 시트(240)는 마이크로메테로이드 또는 드브리스를 세분화(fragmenting)하는 것을 용이하게 하고, 제 1 페이스 시트(238)는 이를 통해 관통하는 파편(fragment)들을 차단할 수 있다.
게다가, 예시적 구현예에서, 압축 플레이트(216/218)는 하기에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 적어도 하나의 디바이더 시트(208)로의 커플링을 위한 중심 부분(246) 및 중심 부분(246)의 사이드 에지(250)로부터 연장하고 적어도 하나의 디바이더 시트(208)로부터 외측방으로 연장하는 적어도 하나의 외부 부분(248)을 포함한다. 상기 설명된 바와 같이, 장력 조정 부재들(212)은, 복수 개의 디바이더 시트들(208) 사이에서 복수 개의 배터리 셀들(204)을 압축하여 유지하도록 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218) 사이에 커플링된다. 보다 자세하게는, 각각의 외부 부분(248)은 그를 통해 적어도 하나의 장력 조정 부재(212)를 수용하도록 크기가 정해지는 틈새(aperture)(252)를 포함한다. 이렇게 하여, 적어도 하나의 외부 부분(248)은, 적어도 하나의 장력 조정 부재(212)에 의해서 장력을 받게 될 때, 적어도 하나의 디바이더 시트(208)를 향해 구부러지도록 구성되어서, 중심 부분(246)이 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 맞닿게 압축하여 유지된다.
도 7을 참조하면, 제 1 페이스 시트(238)는, 압축 플레이트(216/218)의 중심 부분(246)을 따라 연장하는 제 1 부분(254) 및 압축 플레이트(216/218)의 외부 부분들(248)을 따라 연장하는 제 2 부분(256)을 포함한다. 상기 설명된 바와 같이, 압축 플레이트(216/218)가 디바이더 시트에 커플링될 때, 외부 부분(248)은 적어도 하나의 디바이더 시트(208)로부터 외측방으로 연장한다. 보다 자세하게는, 제 1 페이스 시트(238)는 제 2 부분(256)이 제 1 부분(254)에 대해 경사 배향으로 연장하도록 비평탄 구성을 갖는다. 이렇게 하여, 적어도 하나의 장력 조정 부재(212)에 의해서 장력을 받게 될 때, 압축 플레이트(216/218)의 중심 부분(246)은 복수 개의 배터리 셀들(204)에 걸쳐 보다 균일하고 중심에 위치되는 압력 분포를 제공한다. 대안의 구현예에서, 제 1 페이스 시트(238)는 볼록한 외부 만곡부(convex outer curvature)를 갖는다.
도 8은 예시적 적층 가공 시스템(additive manufacturing system)(258)의 개략적 예시이다. 예시적 구현예에서, 적층 가공 시스템(258)은 로봇 디바이스(262)와 통신하게 커플링되는 제어기(260)를 포함한다. 로봇 디바이스(262)는 대상물, 이를테면 압축 플레이트(216/218)를 형성하도록 열가소성 재료의 하나 또는 그 초과의 층들을 연속적으로 생성하는 것을 용이하게 하는 임의의 적절한 컴퓨터 수치 제어식(computer numerically controlled) 디바이스이다. 제어기(260)는, 메모리(264)(즉, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체) 및 프로그래밍된 명령들을 실행하기 위해 메모리(264)에 커플링되는 프로세서(266)를 포함한다. 프로세서(266)는, (예컨대, 멀티-코어 구성으로) 하나 또는 그 초과의 프로세싱 유닛들을 포함할 수 있고 그리고/또는 암호화 가속기(cryptographic accelerator)(도시 생략)를 포함할 수 있다. 제어기(260)는 메모리(264) 및/또는 프로세서(266)를 프로그래밍함으로써 본원에서 설명된 하나 또는 그 초과의 작동들을 수행하도록 프로그래밍가능하다. 예컨대, 프로세서(266)는 실행가능한 명령들로서 작동을 인코팅(encoding)함으로써 그리고 메모리(264)에 실행가능한 명령들을 제공함으로써 프로그래밍될 수 있다.
프로세서(266)는, 범용 중앙 처리 장치(CPU; central processing unit), 마이크로컨트롤러(microcontroller), 축소 명령형 컴퓨터(RISC; reduced instruction set computer) 프로세서, 오픈 미디어 어플리케이션 플랫폼(OMAP; open media application platform), 용용 주문형 집적 회로(ASIC; application specific integrated circuit), 프로그램 가능 논리 회로(PLC; programmable logic circuit), 및/또는 본원에서 설명된 기능들을 실행할 수 있는 임의의 다른 회로 또는 프로세서를 포함할 수 있지만, 이것으로 제한되지 않는다. 본원에서 설명된 방법들은, 제한하는 것은 아니지만, 저장 디바이스 및/또는 메모리 디바이스를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체에서 구체화되는 실행가능한 명령들로서 인코딩될 수 있다. 프로세서(266)에 의해서 실행될 때, 이러한 명령들은 프로세서(266)가 본원에서 설명된 기능들의 적어도 일부를 수행하는 것을 유발한다. 상기 예들은, 단지 예시적이며, 그리고 이에 따라 용어 "프로세서"의 정의 및/또는 의미를 임의의 방식으로 제한하고자 의도되지는 않는다.
메모리(264)는 실행가능한 명령들 및/또는 다른 데이터와 같은 정보가 저장되고 검색되는 것을 가능케 하는 하나 또는 그 초과의 디바이스들이다. 메모리(264)는, 하나 또는 그 초과의 컴퓨터-판독가능 매체, 이를테면, 제한하는 것은 아니지만, 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM; dynamic random access memory), 동기식 동적 랜덤 액세스 메모리(SDRAM; synchronous dynamic random access memory), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM; static random access memory), 솔리드 스테이트 디스크(solid state disk), 및/또는 하드 디스크를 포함할 수 있다. 메모리(264)는, 제한하는 것은 아니지만, 실행가능한 명령들, 운영 체제들, 어플리케이션들, 리소스들, 인스톨레이션 스크립트(installation script)들 및/또는 본원에서 설명된 방법들 및 시스템들에 사용하기에 적절한 임의의 다른 유형의 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다.
시스템들 및 어플리케이션들을 작동하기 위한 명령들은, 본원에서 설명된 프로세스들 중 하나 또는 그 초과의 프로세스를 수행하도록 프로세서(266)에 의한 실행을 위해 비일시적 메모리(264) 상에 기능적 형태(functional form)로 로케이팅된다. 상이한 구현예들에서의 이들 명령들은, 상이한 물리적 또는 유형의 컴퓨터-판독 가능 매체(tangible computer-readable media), 이를테면, 메모리(264), 또는, 다른 메모리, 이를테면, 제한하는 것은 아니지만, 플래시 드라이브(flash drive) 및/또는 썸 드라이브(thumb drive)를 포함할 수 있는 컴퓨터 판독 가능 매체(도시 생략) 상에서 구체화될 수 있다. 게다가, 명령들은, 제한하는 것은 아니지만, 스마트 미디어(SM; smart-media) 메모리, 컴팩트 플래시(CF; compact flash) 메모리, 시큐어 디지털(SD; secure digital) 메모리, 메모리 스틱(MS; memory stick) 메모리, 멀티미디어 카드(MMC; multimedia card) 메모리, 임베디드-멀티미디어 카드(e-MMC; embedded-multimedia card), 및 마이크로-드라이브(micro-drive) 메모리를 포함할 수 있는 비일시적 컴퓨터-판독가능 매체 상에 기능적 형태로 로케이팅될 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 프로세서(266)에 의한 접근 및/또는 실행을 허용하도록 제어기(260)로부터 선택적으로 제거가능하고 그리고/또는 삽입가능할 수 있다. 대안의 구현예에서, 컴퓨터-판독 가능 매체는 제거가능하지 않다.
예시적 구현예에서, 샤시 베이스(206) 및 압축 플레이트(216 및 218) 중 적어도 하나는, 적층 가공 기술(additive manufacturing technique) 또는 3D 프린팅 기술, 이를 테면 선택적 레이저 소결(SLS; selective laser sintering) 또는 용융 용착 모델링(FDM; fusion deposition modeling)을 사용하여 제작된다. 적층 가공 기술을 활용하는 것은, 전형적으로, 용접 또는 브레이징(brazing)을 요구하는 형성될 컴포넌트의 별개의 부분들 사이에서 규정될, 복잡한 조인트들 및 구조들을 제거하며, 그리고 컴포넌트의 설계 유연성(design flexibility)을 증가시킨다. 보다 자세하게는, SLS는 분말식 화합물로부터 재료를 생성하기 위한 프로세스이다. SLS 프로세스에서, 분말식 화합물은 작업 표면 상에 분배되고, 레이저와 같은 디바이스가 분말의 적어도 일 부분 상으로 지향되어, 이러한 분말 입자들을 용융(fusing)시켜서 소결된 재료의 일부를 형성한다. 분말의 연속 층들은, 표면 상에 분배되고, 레이저 소결 프로세스가 계속되어, 레이저 소결된 재료의 용융 층들이 재료의 의도된 용도에 적절한 형상 및 두께가 될때까지 층들 내로 그리고 인접한 층들과 함께 분말식 재료의 입자들 양자 모두를 용융시킨다. FDM은, 일반적으로, 가열식 압출 노즐(heated extrusion nozzle)을 통해 공급되는, 플라스틱 스레드들 또는 필라멘트들을 형성하는 것을 포함하는 프로세스이다. 노즐은 적어도 부분적으로 필라멘트들을 용융시키며, 필라멘트들은 작업 표면 상으로 압출된다(extruded). 얇은 플라스틱 필라멘트가 표면 상에서 냉각되어 경화되고, 이후, 필라멘트들의 연속 층들이 경화된 플라스틱 상으로 압출된다.
예컨대, 일 구현예에서, 제어기(260)는, 압축 플레이트(216/218)를 나타내는 가상 모델(virtual model)에 기초하여 압축 플레이트(216/218)를 형성하기 위해서 프로그래밍된 명령들을 발생시킨다. 가상 모델은 제어기(260)에 의해서 생성되거나, 또는 원격의 소스로부터 가져올 수도 있다. 이후, 제어기(260)는 압축 플레이트(216/218)의 적층 가공을 지시하도록 프로그래밍된 명령들을 실행하며, 압축 플레이트(216/218)의 피처들이 가상 모델에 대응할 때까지, 열가소성 재료의 하나 또는 그 초과의 층들이 연속적으로 생성된다. 보다 자세하게는, 프로그래밍된 명령들은 그의 실행을 위해서 로봇 디바이스(262)로 전송된다.
배터리 조립체(200)를 형성하는 방법(300)이 본원에서 설명된다. 이 방법은, 복수 개의 디바이더 시트들(208)을 샤시 베이스(206)에 커플링하는 것(302)을 포함하고, 복수 개의 디바이더 시트들(208)은 배터리 셀 슬롯(214)이 인접한 디바이더 시트들(208) 사이에 규정되도록 서로 이격된다. 이 방법은, 또한, 배터리 조립체(200)의 대향 단부들에서 복수 개의 디바이더 시트(208) 중 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218)를 커플링하는 것(304), 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218) 사이에 적어도 하나의 장력 조정 부재(212)를 커플링하는 것(306), 및 각각의 배터리 셀 슬롯(214) 내에 적어도 하나의 배터리 셀(204)을 위치시켜 이에 의해 복수 개의 배터리 셀들(204)을 규정하는 것(308)을 포함하며, 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218)는 복수 개의 디바이더 시트들(208) 사이에서 복수 개의 배터리 셀들(204)을 압축하여 유지하도록 구성된다. 샤시 베이스(206) 및 제 1 압축 플레이트(216) 그리고 제 2 압축 플레이트(218) 중 적어도 하나는 복수 개의 배터리 셀들(204)의 질량이 배터리 조립체(200)의 질량의 약 80 % 보다 더 크도록 열가소성 재료로 형성된다.
일 구현예에서, 적어도 하나의 배터리 셀(204)은 제 1 열 팽창 계수를 갖는 재료로 형성되는 외부 케이싱(234)을 포함한다. 이 방법은, 제 2 열 팽창 계수를 갖는 열가소성 재료로부터 샤시 베이스(206) 및 제 1 압축 플레이트(216) 그리고 제 2 압축 플레이트(218) 중 적어도 하나를 형성하는 것을 더 포함하여, 제 1 열 팽창 계수 및 제 2 열 팽창 계수 사이의 차이가 미리 정해진 임계값 내에 있다. 이 방법은, 폴리에테르케톤케톤(PEKK) 재료로 제 1 압축 플레이트(216) 그리고 제 2 압축 플레이트(218), 복수 개의 디바이더 시트들(208), 및 샤시 베이스(206) 중 적어도 하나를 형성하는 것을 더 포함한다. 이 방법은, 내부에 분산된 탄소 섬유 재료를 가지며 이에 의해 탄소 섬유 보강 중합체(CFRP) 재료를 형성하는 폴리에테르케톤케톤(PEKK) 재료로 제 1 압축 플레이트(216) 그리고 제 2 압축 플레이트(218) 및 샤시 베이스(206) 중 적어도 하나를 형성하는 것을 더 포함한다.
이 방법은, 열 전도성 핀(224)을 복수 개의 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 커플링하는 단계를 더 포함하며, 열 전도성 핀(224)은 인접한 디바이더 시트들(208) 사이에 적어도 부분적으로 연장하고 복수 개의 배터리 셀들(204)에 의해 생성된 열을 방출하도록 구성된다. 열 전도성 핀(224)은, 거기에 적용되는 고 방사(high-emittance) 코팅 재료의 적어도 하나의 층(236)을 갖는 금속성 재료로 형성된다.
적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218)를 커플링하는 것은 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218)의 중심 부분(246)을 커플링하는 것, 및 중심 부분(246)의 사이드 에지(250)로부터 적어도 하나의 외부 부분(248)을 연장하는 것을 포함하며, 적어도 하나의 외부 부분(248)은 적어도 하나의 디바이더 시트(208)로부터 외측방으로 연장한다. 적어도 하나의 장력 조정 부재(212)는, 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218)의 적어도 하나의 외부 부분(248) 사이에서 커플링되며, 적어도 하나의 장력 조정 부재(212)에 의해서 장력을 받게 될 때, 적어도 하나의 외부 부분(248)이 적어도 하나의 디바이더 시트(208)를 향해 구부러지도록 중심 부분(246)이 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 맞닿게 압축하여 유지된다.
배터리 격납 장치에서의 사용을 위해 압축 플레이트를 형성하는 방법(400)이 또한 본원에서 설명된다. 이 방법은, 제 1 페이스 시트(238), 대향하는 제 2 페이스 시트(240), 및 이들 사이를 연장하는 적어도 하나의 리브 구조(244)를 포함하는 압축 플레이트(216/218)를 형성하기 위해 프로그래밍된 명령들을 발생시키는 것(402)을 포함하며, 프로그래밍된 명령들이 압축 플레이트(216/218)를 나타내는 가상 모델에 기초하여 생성된다. 이 방법은, 또한 압축 플레이트(216/218)의 적층 가공을 지시하도록 프로그래밍된 명령들을 실행하는 것(404)을 포함하며, 압축 플레이트(216/218)의 피처들이 가상 모델에 대응할 때까지, 열가소성 재료의 하나 또는 그 초과의 층들이 연속적으로 생성된다.
일 구현예에서, 프로그래밍된 명령들을 실행하는 것은, 선택적 레이저 소결(SLS; selective laser sintering) 적층 가공 기술 및 용융 용착 모델링(FDM; fusion deposition modeling) 적층 가공 기술 중 적어도 하나를 통해 압축 플레이트(216/218)를 형성하는 것을 포함한다. 이 방법은, 또한 내부에 분산된 탄소 섬유 재료를 갖는 폴리에테르케톤케톤(PEKK) 재료의 하나 또는 그 초과의 층들을 연속적으로 생성하는 것을 포함한다.
프로그래밍된 명령들을 실행하는 것은, 압축 플레이트(216/218)의 중심 부분(246)을 형성하는 것, 그리고 중심 부분(246)의 사이드 에지(250)로부터 연장하는 적어도 하나의 외부 부분(248)을 형성하는 것을 더 포함한다. 이 방법은, 중심 부분(246)을 따라 연장하는 제 1 페이스 시트(238)의 제 1 부분(254)을 형성하는 것, 그리고 적어도 하나의 외부 부분(248)을 따라 연장하는 제 1 페이스 시트(238)의 제 2 부분(256)을 형성하는 것을 더 포함하며, 제 2 부분(256)은 제 1 부분(254)에 대해 경사 배향으로 연장한다. 이 방법은, 적어도 하나의 외부 부분(248)에서 틈새를 규정하는 것을 더 포함하고, 틈새(252)는 이를 통해 적어도 하나의 장력 조정 부재(212)를 수용하도록 크기가 정해진다. 프로그래밍된 명령들을 실행하는 것은, 적어도 하나의 대류 공동(242)이 압축 플레이트(216/218) 내에 적어도 하나의 리브 구조(244) 및 제 1 페이스 시트(238) 그리고 제 2 페이스 시트(240)에 의해 규정되도록 제 1 페이스 시트(238) 및 제 2 페이스 시트(240)를 서로 거리를 두고 형성하는 것을 더 포함한다. 프로그래밍된 명령들을 실행하는 것은, 압축 플레이트(216/218) 내에서 복수 개의 대류 공동들(242)을 적어도 부분적으로 규정하도록 상호연결하는 복수 개의 리브 구조들(244)을 형성하는 것을 더 포함한다.
게다가, 개시는 하기 항목들에 따른 예들을 포함한다.
항목 1. 배터리 조립체로서, 배터리 격납 장치―배터리 격납 장치는, 샤시 베이스, 상기 샤시 베이스에 커플링되고 서로 이격되어 배터리 셀 슬롯이 인접한 디바이더 시트들 사이에서 규정되는 복수 개의 디바이더 시트들, 상기 배터리 격납 장치의 대향 단부들에서 상기 복수 개의 디바이더 시트 중 적어도 하나의 디바이더 시트에 커플링되는 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트를 포함하는 압축 플레이트 조립체, 및 상기 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트 사이에서 커플링되는 적어도 하나의 장력 조정 부재를 포함함―; 및 각각의 배터리 셀 슬롯 내에 위치되어 이에 의해 복수 개의 배터리 셀들을 규정하는 배터리 셀을 포함하고, 상기 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트는 상기 복수 개의 디바이더 시트들 사이에서 상기 복수 개의 배터리 셀들을 압축하여 유지하도록 구성되며, 상기 샤시 베이스 및 상기 압축 플레이트 조립체 중 적어도 하나는 열가소성 재료로 형성되는, 배터리 조립체.
항목 2. 항목 1에 따른 조립체에 있어서, 상기 샤시 베이스, 상기 복수 개의 디바이더 시트들 및 상기 압축 플레이트 조립체 중 적어도 하나는 상기 복수 개의 배터리 셀들의 질량이 배터리 조립체의 질량의 약 80 % 보다 더 크도록 열가소성 재료로 형성된다.
항목 3. 항목 1에 따른 조립체에 있어서, 상기 배터리 셀은 제 1 열 팽창 계수를 갖는 재료로 형성된 외부 케이싱을 포함하고, 열가소성 재료는 제 2 열 팽창 계수를 가지며, 제 1 열 팽창 계수 및 제 2 열 팽창 계수 사이의 차이는 미리 정해진 임계값 내에 있다.
항목 4. 항목 1에 따른 조립체에 있어서, 열가소성 재료는 내부에 분산된 탄소 섬유 재료를 갖는 폴리에테르케톤케톤(PEKK) 재료를 포함하는 탄소 섬유 보강 중합체(CFRP; carbon fiber reinforced polymer) 재료를 포함한다.
항목 5. 항목 1에 따른 조립체에 있어서, 상기 복수 개의 배터리 셀들에 의해 생성된 열을 방출하도록 구성되는 복수 개의 열 전도성 핀들을 더 포함하고, 각각의 열 전도성 핀은 적어도 하나의 디바이더 시트에 커플링되며, 인접한 디바이더 시트들 사이에 적어도 부분적으로 연장한다.
항목 6. 항목 5에 따른 조립체에 있어서, 상기 복수 개의 배터리 셀들은 상기 샤시 베이스에 커플링되는 제 1 단부 및 대향하는 제 2 단부를 포함하며, 상기 복수 개의 열 전도성 핀들은 상기 복수 개의 배터리 셀들의 상기 제 2 단부에 인접하게 위치된다.
항목 7. 항목 1에 따른 조립체에 있어서, 상기 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트 각각은 상기 적어도 하나의 디바이더 시트에 커플링되는 제 1 페이스 시트, 대향하는 제 2 페이스 시트 및 이들 사이를 연장하는 적어도 하나의 리브 구조를 포함하며, 상기 제 1 페이스 시트 및 제 2 페이스 시트는, 적어도 하나의 대류 공동이 상기 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트 내에서 상기 제 1 페이스 시트 및 제 2 페이스 시트들 그리고 상기 적어도 하나의 리브 구조에 의해서 규정되도록 거리를 두고 서로 이격된다.
항목 8. 항목 1에 따른 조립체에 있어서, 상기 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트 각각은, 상기 적어도 하나의 디바이더 시트에 커플링되는 중심 부분; 및 상기 중심 부분의 사이드 에지로부터 연장하고 상기 적어도 하나의 디바이더 시트로부터 외측방으로 연장하는 적어도 하나의 외부 부분을 포함하고, 상기 적어도 하나의 장력 조정 부재에 의해서 장력을 받게 될 때, 상기 적어도 하나의 외부 부분은 상기 중심 부분이 상기 적어도 하나의 디바이더 시트에 맞닿게 압축하여 유지되도록 상기 적어도 하나의 디바이더 시트를 향해 구부러지도록 구성된다.
항목 9. 위성에 파워를 공급하도록(power) 구성되는 배터리 조립체를 포함하는 위성으로서, 상기 배터리 조립체는, 배터리 격납 장치―상기 배터리 격납 장치는 샤시 베이스, 상기 새시 베이스에 커플링되고 서로 이격되어 배터리 셀 슬롯이 인접한 디바이더 시트들 사이에서 규정되는 복수 개의 디바이더 시트들, 상기 배터리 격납 장치의 대향 단부들에서 상기 복수 개의 디바이더 시트 중 적어도 하나의 디바이더 시트에 커플링되는 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트를 포함하는 압축 플레이트 조립체, 및 상기 제 1 압축 플레이트와 제 2 압축 플레이트들 사이에서 커플링되는 적어도 하나의 장력 조정 부재를 포함함―; 및 각각의 배터리 셀 슬롯 내에 위치되어 이에 의해 복수 개의 배터리 셀들을 규정하는 배터리 셀을 포함하고, 상기 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트는 상기 복수 개의 디바이더 시트들 사이에서 상기 복수 개의 배터리 셀들을 압축하여 유지하도록 구성되며, 상기 샤시 베이스 및 상기 압축 플레이트 조립체 중 적어도 하나는 열가소성 재료로 형성되는, 배터리 조립체를 포함하는 위성.
항목 10. 항목 9에 따른 위성에 있어서, 상기 샤시 베이스 및 상기 압축 플레이트 조립체 중 적어도 하나는, 약 10.0 (10-6 in/(in*℉)) 내지 약 20.0 (10-6 in/(in*℉)) 범위 내에서 규정되는 열 팽창 계수를 갖는 열가소성 재료로 형성된다.
항목 11. 항목 9에 따른 위성에 있어서, 열가소성 재료는 내부에 분산된 탄소 섬유 재료를 갖는 폴리에테르케톤케톤(PEKK) 재료를 포함하는 탄소 섬유 보강 중합체(CFRP; carbon fiber reinforced polymer) 재료를 포함한다.
항목 12. 항목 9에 따른 위성에 있어서, 복수 개의 열 전도성 핀들을 더 포함하고, 각각의 열 전도성 핀은 적어도 하나의 디바이더 시트에 커플링되며, 인접한 디바이더 시트들 사이에 적어도 부분적으로 연장한다.
항목 13. 항목 12에 따른 위성에 있어서, 상기 복수 개의 열 전도성 핀들은 거기에 적용되는 고 방사(high-emittance) 코팅 재료의 적어도 하나의 층을 갖는 금속성 재료로 제작된다.
항목 14. 항목 9에 따른 위성에 있어서, 상기 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트 각각은 상기 적어도 하나의 디바이더 시트에 커플링되는 제 1 페이스 시트, 대향하는 제 2 페이스 시트 및 이들 사이를 연장하는 적어도 하나의 리브 구조를 포함하며, 상기 제 1 페이스 시트 및 제 2 페이스 시트는 적어도 하나의 대류 공동이 상기 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트 내에서 상기 제 1 페이스 시트 및 제 2 페이스 시트 그리고 상기 적어도 하나의 리브 구조에 의해서 규정되도록 거리를 두고 서로 이격된다.
항목 15. 항목 9에 따른 위성에 있어서, 상기 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트 각각은, 상기 적어도 하나의 디바이더 시트에 커플링되는 중심 부분; 및 상기 중심 부분의 사이드 에지로부터 연장하고 상기 적어도 하나의 디바이더 시트로부터 외측방으로 연장하는 적어도 하나의 외부 부분을 포함하고, 상기 적어도 하나의 장력 조정 부재에 의해서 장력을 받게 될 때, 상기 적어도 하나의 외부 부분은 상기 중심 부분이 상기 적어도 하나의 디바이더 시트에 맞닿게 압축하여 유지되도록 상기 적어도 하나의 디바이더 시트를 향해 구부러지도록 구성된다.
항목 16. 배터리 조립체를 형성하는 방법으로서, 상기 방법은 샤시 베이스에 복수 개의 디바이더 시트들을 커플링하는 단계―복수 개의 디바이더 시트들은 배터리 셀 슬롯이 인접한 디바이더 시트들 사이에 규정되도록 서로 이격됨―; 배터리 셀 조립체의 대향 단부들에서 복수 개의 디바이더 시트 중 적어도 하나의 디바이더 시트에 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트를 커플링하는 단계; 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트 사이에 적어도 하나의 장력 조정 부재를 커플링하는 단계; 및 각각의 배터리 셀 슬롯 내에서 배터리 셀을 위치시켜 이에 의해 복수 개의 배터리 셀들을 규정하는 단계를 포함하고, 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트는 복수 개의 디바이더 시트들 사이에서 복수 개의 배터리 셀들을 압축하여 유지하도록 구성되고, 샤시 베이스 및 제 1 압축 플레이트 그리고 제 2 압축 플레이트 중 적어도 하나는 열 가소성 재료로 형성되는, 배터리 조립체를 형성하는 방법.
항목 17. 제 16 항에 따른 방법에 있어서, 상기 복수 개의 배터리 셀들의 질량이 배터리 조립체의 질량의 약 80 % 보다 더 크도록 열 가소성 재료로부터 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트, 상기 복수 개의 디바이더 시트들 및 상기 샤시 베이스 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 더 포함한다.
항목 18. 항목 16에 따른 방법에 있어서, 상기 배터리 셀은 제 1 열 팽창 계수를 갖는 재료로 형성된 외부 케이싱을 포함하고, 상기 방법은 제 1 열 팽창 계수 및 제 2 열 팽창 계수 사이의 차이가 미리 정해진 임계값 내에 있도록 제 2 열 팽창 계수를 가지는 열 가소성 재료로 제 1 압축 플레이트 그리고 제 2 압축 플레이트 및 샤시 베이스 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 더 포함한다.
항목 19. 항목 16에 따른 방법에 있어서, 내부에 분산된 탄소 섬유 재료를 갖는 폴리에테르케톤케톤(PEKK) 재료를 포함하는 탄소 섬유 보강 중합체(CFRP; carbon fiber reinforced polymer) 재료로 제 1 압축 플레이트 그리고 제 2 압축 플레이트 및 샤시 베이스 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 더 포함한다.
항목 20. 항목 16에 따른 방법에 있어서, 열 전도성 핀을 복수 개의 디바이더 시트 중 적어도 하나의 디바이더 시트에 커플링하는 단계를 더 포함하며, 상기 열 전도성 핀은 인접한 디바이더 시트들 사이에 적어도 부분적으로 연장하고 상기 복수 개의 배터리 셀들에 의해 생성된 열을 방출하도록 구성된다.
항목 21. 항목 16에 따른 방법에 있어서, 적어도 하나의 디바이더 시트에 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트를 커플링하는 단계는 적어도 하나의 디바이더 시트에 상기 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트의 중심 부분을 커플링하는 단계; 상기 중심 부분의 사이드 에지로부터 적어도 하나의 외부 부분을 연장하는 단계―상기 적어도 하나의 외부 부분은 적어도 하나의 디바이더 시트로부터 외측방으로 연장함―; 및 상기 제 1 압축 플레이트 및 제 2 압축 플레이트의 적어도 하나의 외부 부분 사이에 적어도 하나의 장력 조정 부재를 커플링하는 단계를 포함하며, 적어도 하나의 장력 조정 부재에 의해서 장력을 받게 될 때, 상기 적어도 하나의 외부 부분이 상기 적어도 하나의 디바이더 시트를 향해 구부러지도록 상기 중심 부분이 상기 적어도 하나의 디바이더 시트에 맞닿게 압축하여 유지된다.
항목 22. 배터리 격납 장치에서 사용하기 위한 압축 플레이트를 형성하는 방법으로서, 상기 방법은 제 1 페이스 시트, 대향하는 제 2 페이스 시트, 및 이들 사이를 연장하는 적어도 하나의 리브 구조를 포함하는 압축 플레이트를 형성하기 위해 프로그래밍된 명령들을 발생시키는 단계―상기 프로그래밍된 명령들은 압축 플레이트를 나타내는 가상 모델에 기초하여 생성됨―; 및 압축 플레이트의 피처들이 가상 모델에 대응할 때까지 열 가소성 재료의 하나 또는 그 초과의 층들이 연속적으로 생성되는 압축 플레이트의 적층 가공을 지시하도록 프로그래밍된 명령들을 실행하는 단계를 포함하는, 배터리 격납 장치에서 사용하기 위한 압축 플레이트를 형성하는 방법.
항목 23. 항목 22에 따른 방법에 있어서, 프로그래밍된 명령들을 실행하는 단계는, 선택적 레이저 소결(SLS; selective laser sintering) 적층 가공 기술 및 용융 용착 모델링(FDM; fusion deposition modeling) 적층 가공 기술 중 적어도 하나를 통해 압축 플레이트를 형성하는 단계를 포함한다.
항목 24. 항목 22에 따른 방법에 있어서, 프로그래밍된 명령들을 실행하는 단계는, 내부에 분산된 탄소 섬유 재료를 갖는 폴리에테르케톤케톤(PEKK) 재료의 하나 또는 그 초과의 층들을 연속적으로 생성하는 단계를 포함한다.
항목 25. 항목 22에 따른 방법에 있어서, 프로그래밍된 명령들을 실행하는 단계는, 압축 플레이트의 중심 부분을 형성하는 단계, 중심 부분의 사이드 에지로부터 연장하는 적어도 하나의 외부 부분을 형성하는 단계; 및 적어도 하나의 외부 부분에 틈새를 규정하는 단계를 더 포함하고, 틈새는 이를 통해 적어도 하나의 장력 조정 부재를 수용하도록 크기가 정해진다.
항목 26. 항목 25에 따른 방법에 있어서, 중심 부분을 따라 연장하는 제 1 페이스 시트의 제 1 부분을 형성하는 단계, 그리고 적어도 하나의 외부 부분을 따라 연장하는 제 1 페이스 시트의 제 2 부분을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 2 부분은 제 1 부분에 대해 경사 배향으로 연장한다.
항목 27. 항목 22에 따른 방법에 있어서, 프로그래밍된 명령들을 실행하는 단계는, 적어도 하나의 대류 공동이 압축 플레이트 내에 적어도 하나의 리브 구조 및 제 1 페이스 시트 그리고 제 2 페이스 시트에 의해 규정되도록 서로 거리를 두고 제 1 페이스 시트 및 제 2 페이스 시트를 형성하는 단계; 및 상기 압축 플레이트 내에서 복수 개의 대류 공동들을 적어도 부분적으로 규정하도록 상호 연결되는 복수 개의 리브 구조들을 형성하는 단계를 포함한다.
이렇게 기록된 설명은, 최적의 모드를 포함하는 다양한 구현예들을 개시하고, 그리고 또한 임의의 당업자가 임의의 장치들 또는 시스템들을 만들고 사용하는 것 및 임의로 포함되는 방법들을 수행하는 것을 포함하여 다양한 구현예들을 실행하는 것을 가능케 하도록 예시들을 사용한다. 개시의 특허가능한 범위는, 청구항들에 의해 규정되며, 당업자들에게 발생하는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은, 이들이 청구항들의 문헌적 언어와 상이하지 않은 구조 요소들을 갖는다면, 또는 이들이 청구항들의 문헌적 언어와 비실체적인 차이들을 갖는 등가의 구조 요소들을 포함한다면 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (14)

  1. 배터리 조립체(200)로서,
    배터리 격납 장치(battery containment apparatus)(202)―상기 배터리 격납 장치(202)는, 샤시 베이스(chassis base)(206), 상기 샤시 베이스(206)에 커플링되고 서로 이격되어 배터리 셀(battery cell)(204) 슬롯(214)이 인접한 디바이더 시트들(208) 사이에 규정되는 복수 개의 디바이더 시트들(divider sheets)(208), 상기 배터리 격납 장치(202)의 대향 단부(opposing end)들에서 상기 복수 개의 디바이더 시트(208) 중 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 커플링되는 제 2 압축 플레이트(compression plate)(218) 및 제 1 압축 플레이트(216)를 포함하는 압축 플레이트 조립체(210), 및 상기 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218) 사이에 커플링되는 적어도 하나의 장력 조정 부재(tensioning member)(212)를 포함함―; 및
    각각의 배터리 셀(204) 슬롯(214) 내에 위치되어 이에 의해 복수 개의 배터리 셀들(204)을 규정하는 배터리 셀(204)을 포함하며,
    상기 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218)는 상기 복수 개의 디바이더 시트들(208) 사이에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(204)을 압축하여 유지하도록 구성되고,
    상기 샤시 베이스(206) 및 상기 압축 플레이트 조립체(210) 중 적어도 하나는 열 가소성 재료로 형성되는,
    배터리 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 샤시 베이스(206), 상기 복수 개의 디바이더 시트들(208) 및 상기 압축 플레이트 조립체(210) 중 적어도 하나는 상기 복수 개의 배터리 셀들(204)의 질량이 상기 배터리 조립체(200)의 질량의 약 80 % 보다 더 크도록 열가소성 재료로 형성되는,
    배터리 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 셀(204)은 제 1 열 팽창 계수를 갖는 재료로 형성된 외부 케이싱(outer casing)(234)을 포함하고, 상기 열가소성 재료는 제 2 열 팽창 계수를 가지며, 상기 제 1 열 팽창 계수 및 제 2 열 팽창 계수 사이의 차이는 미리 정해진 임계값 내에 있는,
    배터리 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 재료는 내부에 탄소 섬유 재료가 분산되어 있는 폴리에테르케톤케톤(PEKK) 재료를 포함하는 탄소 섬유 보강 중합체(CFRP; carbon fiber reinforced polymer) 재료를 포함하는,
    배터리 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀들(204)에 의해 생성된 열을 방출하도록 구성되는 복수 개의 열 전도성 핀들(thermally conductive fins)(224)을 더 포함하고,
    상기 각각의 열 전도성 핀(224)은 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 커플링되며, 인접한 디바이더 시트들(208) 사이에 적어도 부분적으로 연장하는,
    배터리 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀들(204)은 상기 샤시 베이스(206)에 커플링되는 제 1 단부(226) 및 대향하는 제 2 단부(228)를 포함하며,
    상기 복수 개의 열 전도성 핀들(224)은 상기 복수 개의 배터리 셀들(204)의 상기 제 2 단부(228)에 인접하게 위치되는,
    배터리 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218) 각각은 상기 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 커플링되는 제 1 페이스 시트(first face sheet)(238), 대향하는 제 2 페이스 시트(240) 및 이들 사이를 연장하는 적어도 하나의 리브 구조(rib structure)(244)를 포함하며,
    상기 제 1 페이스 시트(238) 및 제 2 페이스 시트(240)는, 적어도 하나의 대류 공동(convection cavity)(242)이 상기 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218) 내에서 상기 적어도 하나의 리브 구조(244) 및 상기 제 1 페이스 시트(238) 그리고 제 2 페이스 시트(240)에 의해서 규정되도록 거리를 두고 서로 분리되는,
    배터리 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218) 각각은,
    상기 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 커플링되는 중심 부분(246); 및
    상기 중심 부분(246)의 사이드 에지(250)로부터 연장하고 상기 적어도 하나의 디바이더 시트(208)로부터 외측방으로 연장하는 적어도 하나의 외부 부분(248)을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 장력 조정 부재(212)에 의해서 장력을 받게 될 때, 상기 적어도 하나의 외부 부분(248)은 상기 중심 부분(246)이 상기 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 맞닿게 압축하여 유지되도록 상기 적어도 하나의 디바이더 시트(208)를 향해 구부러지게 구성되는,
    배터리 조립체.
  9. 배터리 조립체(200)를 형성하는 방법으로서, 상기 방법은,
    복수 개의 디바이더 시트들(208)을 샤시 베이스(206)에 커플링하는 단계―배터리 셀(204) 슬롯(214)이 인접한 디바이더 시트들(208) 사이에 규정되도록 상기 복수 개의 디바이더 시트들(208)은 서로 이격됨―;
    상기 배터리 셀(204) 조립체의 대향 단부(opposing end)들에서 복수 개의 디바이더 시트(208) 중 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218)를 커플링하는 단계;
    상기 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218) 사이에 적어도 하나의 장력 조정 부재(212)를 커플링하는 단계; 및
    각각의 배터리 셀(204) 슬롯(214) 내에서 배터리 셀(204)이 위치되어 이에 의해 복수 개의 배터리 셀들(204)을 규정하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218)는 상기 복수 개의 디바이더 시트들(208) 사이에서 상기 복수 개의 배터리 셀들(204)을 압축하여 유지하도록 구성되고,
    상기 샤시 베이스(206) 및 상기 제 1 압축 플레이트(216) 그리고 제 2 압축 플레이트(218) 중 적어도 하나는 열 가소성 재료로 형성되는,
    배터리 조립체를 형성하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수 개의 배터리 셀들(204)의 질량이 배터리 조립체(200)의 질량의 약 80 % 보다 더 크도록 열 가소성 재료로 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218), 상기 복수 개의 디바이더 시트들(208) 및 상기 샤시 베이스(206) 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 더 포함하는,
    배터리 조립체를 형성하는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 배터리 셀(204)은 제 1 열 팽창 계수를 갖는 재료로 형성된 외부 케이싱(234)을 포함하고,
    상기 방법은 제 1 열 팽창 계수 및 제 2 열 팽창 계수 사이의 차이가 미리 정해진 임계값 내에 있도록 제 2 열 팽창 계수를 가지는 열 가소성 재료로 제 1 압축 플레이트(216) 그리고 제 2 압축 플레이트(218) 및 샤시 베이스(206) 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 더 포함하는,
    배터리 조립체를 형성하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    내부에 탄소 섬유 재료가 분산되어 있는 폴리에테르케톤케톤(PEKK) 재료를 포함하는 탄소 섬유 보강 중합체(CFRP; carbon fiber reinforced polymer) 재료로 제 1 압축 플레이트(216) 그리고 제 2 압축 플레이트(218) 및 샤시 베이스(206) 중 적어도 하나를 형성하는 단계를 더 포함하는,
    배터리 조립체를 형성하는 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수 개의 디바이더 시트(208) 중 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 열 전도성 핀을 커플링하는 단계를 더 포함하며,
    상기 열 전도성 핀은 인접한 디바이더 시트들(208) 사이에 적어도 부분적으로 연장하고 상기 복수 개의 배터리 셀들(204)에 의해 생성된 열을 방출하도록 구성되는,
    배터리 조립체를 형성하는 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218)를 커플링하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218)의 중심 부분(246)을 커플링하는 단계;
    상기 중심 부분(246)의 사이드 에지(250)로부터 적어도 하나의 외부 부분(248)을 연장하는 단계-상기 적어도 하나의 외부 부분(248)은 상기 적어도 하나의 디바이더 시트(208)로부터 외측방으로 연장함-; 및
    상기 제 1 압축 플레이트(216) 및 제 2 압축 플레이트(218)의 적어도 하나의 외부 부분(248) 사이에서 상기 적어도 하나의 장력 조정 부재(212)를 커플링하는 단계를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 장력 조정 부재(212)에 의해서 장력을 받게 될 때, 상기 적어도 하나의 외부 부분(248)이 상기 적어도 하나의 디바이더 시트(208)를 향해 구부러지도록 상기 중심 부분(246)이 상기 적어도 하나의 디바이더 시트(208)에 맞닿게 압축하여 유지되는,
    배터리 조립체를 형성하는 방법.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3050326B1 (fr) * 2016-04-14 2021-12-24 Accumulateurs Fixes Assemblage d'elements electrochimiques par un procede de fabrication additive
US10906290B2 (en) * 2017-03-30 2021-02-02 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Systems and methods for on-orbit fabrication of structures by 3D printing
CA3081330A1 (en) 2017-10-31 2019-05-09 MELD Manufacturing Corporation Solid-state additive manufacturing system and material compositions and structures
DE102018204420A1 (de) * 2018-03-22 2019-09-26 Airbus Defence and Space GmbH Batterieanordnung zur lasttragenden strukturellen Integration von Batterien in ein Fahrzeug
US11242161B1 (en) * 2018-05-24 2022-02-08 David Michael White Cube-shaped primary structure module
CA3112446A1 (en) * 2018-09-11 2020-03-19 MELD Manufacturing Corporation Solid-state additive manufacturing methods for compounding conductive polymer compositions, fabrication of conductive plastic parts and conductive coatings
KR102520061B1 (ko) * 2019-02-01 2023-04-07 주식회사 엘지에너지솔루션 자석을 포함하는 가압 지그 및 이를 포함하는 전지모듈
KR102607280B1 (ko) * 2019-02-01 2023-11-27 주식회사 엘지에너지솔루션 기계적 가압 및 자성에 의한 가압의 동시 부가가 가능한 전지셀을 포함하는 전지 조립체
US11834205B1 (en) * 2019-11-10 2023-12-05 Space Exploration Technologies Corp. Spacecraft chassis and component configuration
CN112078833A (zh) * 2020-07-27 2020-12-15 上海空间电源研究所 一种运载火箭用高功率锂电池控制温升的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012057322A1 (ja) * 2010-10-30 2012-05-03 三洋電機株式会社 組電池及びこれを用いた車両
KR20120119405A (ko) * 2011-04-21 2012-10-31 에스비리모티브 주식회사 배터리 모듈
JP2013125617A (ja) * 2011-12-13 2013-06-24 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置
WO2014034107A1 (ja) * 2012-08-30 2014-03-06 三洋電機株式会社 電源装置及び電源装置を備える電動車両並びに蓄電装置
JP2015149238A (ja) * 2014-02-07 2015-08-20 株式会社日本自動車部品総合研究所 組電池

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4275130A (en) * 1979-09-27 1981-06-23 California Institute Of Technology Bipolar battery construction
US6207315B1 (en) * 1998-06-15 2001-03-27 Space Systems/Loral, Inc. Three dimensional battery for space applications
US6255015B1 (en) * 1998-08-23 2001-07-03 Ovonic Battery Company, Inc. Monoblock battery assembly
US20030219646A1 (en) * 2002-05-23 2003-11-27 Lecostaouec Jean-Francois Carbon fiber reinforced plastic bipolar plates with continuous electrical pathways
WO2005114810A1 (en) * 2004-05-17 2005-12-01 Railpower Technologies Corp. Automated battery cell shunt pypass
JP2007048750A (ja) * 2005-08-10 2007-02-22 Samsung Sdi Co Ltd 電池モジュール
JP5096038B2 (ja) * 2007-05-09 2012-12-12 トヨタ自動車株式会社 バッテリパック構造
US20090025293A1 (en) * 2007-07-25 2009-01-29 John Patton Apparatus, system, and method for processing hydrogen gas
CN101719567A (zh) * 2008-10-09 2010-06-02 比亚迪股份有限公司 动力电池组
DE102010029872A1 (de) * 2009-07-03 2011-01-05 Visteon Global Technologies, Inc., Van Buren Township Batteriebaugruppe für Hybrid- oder Elektrofahrzeuge
JP5535794B2 (ja) 2010-06-30 2014-07-02 三洋電機株式会社 組電池
RU103675U1 (ru) 2010-12-09 2011-04-20 Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" Литий-ионная аккумуляторная батарея
US8916282B1 (en) * 2011-02-23 2014-12-23 The Boeing Company Battery cell isolation system
CN102881846B (zh) * 2011-07-13 2014-12-17 北汽福田汽车股份有限公司 电池模块
AT512028B1 (de) * 2011-10-13 2015-06-15 Avl List Gmbh Elektrischer energiespeicher
DE102011119212A1 (de) * 2011-11-23 2013-05-23 Li-Tec Battery Gmbh Elektroenergie-Speichervorrichtung mit flachen Speicherzellen
CN102593393B (zh) * 2012-02-15 2014-10-22 中国电力科学研究院 一种软包装电池组
CN202633407U (zh) 2012-02-15 2012-12-26 中国电力科学研究院 一种用于软包装电池组的连接件
DE102012211180A1 (de) 2012-06-28 2014-04-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energiespeichermodul aus mehreren prismatischen Speicherzellen
CN203085661U (zh) 2013-01-09 2013-07-24 深圳中聚新能源科技有限公司 电池固定装置
US8973871B2 (en) * 2013-01-26 2015-03-10 The Boeing Company Box structures for carrying loads and methods of making the same
DE102013210585A1 (de) * 2013-06-07 2014-12-11 Robert Bosch Gmbh Gehäusevorrichtung für zumindest eine Energiespeicherzelle und Verfahren zum Herstellen einer Gehäusevorrichtung für zumindest eine Energiespeicherzelle
CN204315648U (zh) * 2014-12-29 2015-05-06 合肥国轩高科动力能源股份公司 一种方形锂电池模块固定盒体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012057322A1 (ja) * 2010-10-30 2012-05-03 三洋電機株式会社 組電池及びこれを用いた車両
KR20120119405A (ko) * 2011-04-21 2012-10-31 에스비리모티브 주식회사 배터리 모듈
JP2013125617A (ja) * 2011-12-13 2013-06-24 Sanyo Electric Co Ltd 電源装置及びこれを備える車両並びに蓄電装置
WO2014034107A1 (ja) * 2012-08-30 2014-03-06 三洋電機株式会社 電源装置及び電源装置を備える電動車両並びに蓄電装置
JP2015149238A (ja) * 2014-02-07 2015-08-20 株式会社日本自動車部品総合研究所 組電池

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