KR20170080516A - 전기 차량을 위한 배터리 패키징 및 인서트 몰딩 - Google Patents

전기 차량을 위한 배터리 패키징 및 인서트 몰딩 Download PDF

Info

Publication number
KR20170080516A
KR20170080516A KR1020160183035A KR20160183035A KR20170080516A KR 20170080516 A KR20170080516 A KR 20170080516A KR 1020160183035 A KR1020160183035 A KR 1020160183035A KR 20160183035 A KR20160183035 A KR 20160183035A KR 20170080516 A KR20170080516 A KR 20170080516A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery cells
battery
coolant loop
molding insert
injection mold
Prior art date
Application number
KR1020160183035A
Other languages
English (en)
Inventor
양 융-캉
Original Assignee
썬더 파워 뉴 에너지 비이클 디벨롭먼트 컴퍼니 리미티드.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 썬더 파워 뉴 에너지 비이클 디벨롭먼트 컴퍼니 리미티드. filed Critical 썬더 파워 뉴 에너지 비이클 디벨롭먼트 컴퍼니 리미티드.
Publication of KR20170080516A publication Critical patent/KR20170080516A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M2/1077—
    • B60L11/1877—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/66—Arrangements of batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/643—Cylindrical cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • H01M2/1072—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/227—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y02E60/12—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 출원은 전기 차량에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전기 차량의 배터리 패키징 및 인서트 몰딩에 관한 것이다. 본 발명은 전기 차량을 위한 배터리 팩은 하나 이상의 행으로 배열된 복수의 배터리 셀들 및 냉각제 루프; 및 상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 냉각제 루프가 서로에 대해 고정되도록 상기 복수의 셀들 및 상기 냉각제 루프를 둘러싸는 몰딩 인서트(molded insert)를 포함할 수 있다.

Description

전기 차량을 위한 배터리 패키징 및 인서트 몰딩{BATTERY PACKAGING AND INSERT MOLDING FOR ELECTRIC VEHICLES}
본 출원은 전기 차량에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전기 차량의 배터리 패키징 및 인서트 몰딩에 관한 것이다.
전기 차량은 재충전 가능한 배터리 팩에 저장된 전기에너지에 의해 구동되는 하나 이상의 전기 모터를 사용한다. 리튬계 배터리는 그 높은 파워와 에너지 밀도 때문에 많이 선택된다. 전기 차량이 효과적이고 안전하게 동작하는 것을 보장하기 위해, 배터리 팩의 온도는 최적의 온도의 정의된 범위 내에서 유지되어야 한다. 전기 차량의 냉각제 시스템(coolant system)은 과도한 열을 제거하기 위해 배터리 팩까지 물리적으로 연장될 수 있어, 배터리 팩의 서비스 수명을 증가시키고 한 번의 충전으로 이동할 수 있는 거리를 증가시킬 수 있다.
전기 차량의 인기가 높아짐에 따라, 제조 공정의 효율이 더 중요하게 될 것이다. 신뢰성과 안전성을 증가시키면서도 동시에 배터리 팩 제조 비용을 감소시키는 공정과 장치가 고객이 수요를 만족시킬 수 있는 핵심 요소가 될 것이다. 특히, 개별 배터리 셀들 사이의 신뢰성 있는 전기적 접속을 보장하고, 배터리 팩을 효율적으로 냉각시키며, 필요 시 장착되고 교체될 수 있으며 천 개의 개별 배터리 셀들을 모듈화된 팩들로 조립하는(assemble) 제조 공정에 도움을 주는 공정과 장치에 대한 수요가 존재한다.
본 발명의 목적은 신뢰성과 안전성을 증가시키면서도 동시에 배터리 팩 제조 비용을 감소시킬 수 있는 전기 차량을 위한 배터리 패키징 및 인서트 몰딩을 제공함에 있다.
일부 실시예들에서, 전기 차량을 위한 배터리 팩은 하나 이상의 행으로 배열된 복수의 배터리 셀들 및 냉각제 루프; 및 상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 냉각제 루프가 서로에 대해 고정되도록 상기 복수의 셀들 및 상기 냉각제 루프를 둘러싸는 몰딩 인서트(molded insert)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전기 차량을 위한 배터리 팩의 제조 방법은 인젝션 몰드를 제공하는 단계, 및 하나 이상의 행들로 배열된 복수의 배터리 셀들을 인젝션 몰드에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 또한 냉각제 루프로 상기 인젝션 몰드 내의 상기 복수의 배터리 셀들의 하나 이상의 열을 라우팅(routing)하는 단계 및 상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 냉각제 루프가 서로에 대해 고정되도록 상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 냉각제 루프를 둘러싸는 몰딩 인서트를 인젝션 몰딩(injection molding)하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 실시예들 각각에서, 하나 이상의 아래의 특징들이 임의의 조합으로 한정없이 나타날 수 있다. 몰딩 인서트는 인젝션 몰드(injection mold)를 이용하여 상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 냉각제 루프 주위로 인젝션 몰딩될 수 있다. 인젝션 몰드는 냉각제 루프가 인젝션 몰드를 나가도록(exit) 하는 홀들(holes)을 포함할 수 있다. 몰딩 인서트는 몰딩 인서트가 인젝션 몰딩되고 난 후 응고하는데 10분 미만이 소요될 수 있다. 몰딩 인서트는 하나 이상의 플라스틱 또는 에폭시(epoxies)를 포함할 수 있다. 몰딩 인서트는 냉각제 루프와 상기 복수의 배터리 셀들 사이의 갭(gap)을 채울 수 있다. 몰딩 인서트는 복수의 배터리 셀들의 상부 및 하부를 노출시킬 수 있다. 몰딩 인서트의 상부는 상기 복수의 배터리 셀들의 상부와 높이가 같을 수 있다. 몰딩 인서트의 상부는 상기 복수의 배터리 셀들의 상부에서 적어도 5mm 아래까지일 수 있다.
본 발명에 따른 실시예들은 신뢰성과 안전성을 증가시키면서도 동시에 배터리 팩 제조 효율을 높이는 공정과 장치를 제공한다.
본 발명의 본질(nature) 및 장점에 대한 추가적인 이해는 이하의 명세서 및 도면들을 참조함으로써 실현할 수 있으며, 여기서 여러 도면에 걸쳐 사용되는 유사한 참조 번호는 유사한 구성요소들을 지칭하기 위해 사용된다. 몇몇 경우에서는, 복수의 유사한 구성요소 중의 하나를 나타내기 위해 서브 라벨(sub-label)이 참조 번호와 연관될 수 있다. 존재하는 서브 라벨에 대한 설명없이 참조가 참조 번호에 대해 이루어진다면, 그러한 복수의 유사한 구성요소들 모두를 지칭하기 위한 의도이다.
도 1은 일부 실시예에 따른 재충전 가능한 배터리 시스템이 있는 전기 차량의 개략적인 다이어그램을 도시한다.
도 2는 일부 실시예에 따른 전기 차량에 사용될 수 있는 리튬계 배터리를 도시한다.
도 3은 일부 실시예에 따른 냉각제 루프가 있는 배터리 팩을 도시한다.
도 4는 일부 실시예에 따른 열-결합 슬리브(thermal-coupling sleeve)가 있는 냉각제 루프를 도시한다.
도 5는 일부 실시예에 따른 부분적 몰딩 인서트를 구비한 배터리 팩을 도시한다.
도 6은 일부 실시예에 따른 완전한 몰딩 인서트를 구비한 배터리 팩을 도시한다.
도 7A은 일부 실시예에 따른 몰딩 인서트를 구비한 배터리 팩을 도시한다.
도 7B는 일부 실시예에 따른 몰딩 인서트를 적용하기 위해 인젝션 몰드(injection mold)에 피팅되는(fitted) 배터리 팩 및 냉각제 루프를 도시한다.
도 8은 일부 실시예에 따른 몰딩 인서트를 배터리 팩에 적용하기 위한 인젝션 몰딩 시스템을 도시한다.
도 9는 일부 실시예에 따른 몰딩 인서트를 배터리 팩에 적용하기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다.
본 출원은 2015년 12월 30일에 출원된 "BATTERY PACKAGING AND INSERT MOLDING FOR ELECTRIC VEHICLES"라는 명칭의 미국 출원 62/272,711의 정규출원에 관련된 것이며, 이에 대해 우선권을 주장한다. 2015년 12월 30일에 출원된 "BATTERY PACKAGING AND INSERT MOLDING FOR ELECTRIC VEHICLES"라는 명칭의 미국 출원 62/272,712 및 2015년 12월 30일에 출원된 "INTEGRATED BUSBAR AND BATTERY CONNECTION FOR ELECTRIC VEHICLE BATTERY PACKS"라는 명칭의 미국 출원 62/272,713의 내용은 본 출원을 설명하기 위한 참조 자료로써 본 출원에 병합된다.
몰딩 인서트(molded inserted)를 배터리 팩에 적용하기 위한 장치 및 공정들의 실시예가 여기에 설명된다. 복수의 배터리 셀들은 통합된 냉각제 루프(coolant loops)와 함께 모듈화된 팩에 배열될 수 있다. 각각의 배터리 셀들을 그 자리에 고정시키기 위해, 몰딩 인서트가 응고되는데 걸리는 시간을 최소화시키도록 특별히 제작되고 설계된 물질을 이용하여 몰딩된 인젝션(molded injection)을 통해 몰딩 인서트(molded insert)가 적용될 수 있다. 예를 들어, 재충전 가능한 배터리 시스템의 각 모듈화된 배터리 팩은 500개에서 1000개 사이의 개별 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 이 각각의 배터리 셀들은 인젝션 시스템(injection system)의 픽스처(fixture)로 배치될 수 있으며, 하나 이상의 플라스틱 화합물이 배터리 팩으로 인젝션될 수 있다. 이 인젝션의 온도 및 압력은 에폭시 또는 자외선 글루(glue)의 온도 및 압력보다 낮으며, 3분 정도의 짧은 시간 내에 비교적 빨리 응고한다. 결과적으로 만들어진 고체의 모듈화된 배터리 팩은 전기 차량을 위한 배터리 시스템을 제조하는데 요구되는 비용과 시간을 상당히 감소시킨다.
도 1은 일부 실시예에 따라, 재충전 가능한 배터리 시스템(104)이 있는 전기 차량(102)의 개략 다이어그램(100)을 도시한다. 재충전 가능한 배터리 시스템(104)은 하나 이상의 배터리 팩(106)으로 구성될 수 있다. 배터리 팩은 전기 차량(102)에 특정 전압/전류를 제공하기 위해 전기적으로 연결된 복수의 각각의 배터리 셀들로 구성될 수 있다. 실시예에 따라, 전기 차량(102)은 저장된 전력으로 전적으로 동작하는 완전한 전기 차량뿐만 아니라 연소와 저장된 전력을 모두 이용하여 동작하는 하이브리드(hybrid) 차량을 포함할 수 있다.
재충전 가능한 배터리 시스템(104)은 사이즈, 무게 및 비용 면에서 전기 차량의 주요한 구성요소를 대표한다. 승객의 안전을 보장하면서도 전기 차량(102)에서 사용되는 공간의 크기를 최소화하기 위해 많은 노력이 재충전 가능한 배터리 시스템(104)의 설계 및 형태에 투입된다. 일부 전기 차량에서, 재충전 가능한 배터리 시스템(104)은 도 1에 도시된 바와 같이 승객 객실 바닥 아래에 위치한다. 다른 전기 차량에서, 재충전 가능한 배터리 시스템(104)은 전기 차량의 트렁크 또는 후드(hood) 에 위치될 수 있다.
더 적은 수의 더 큰 배터리 셀들이 보다 에너지-효율적일 수 있지만, 이러한 더 큰 배터리들의 사이즈 및 비용은 굉장히 비싸다. 나아가, 더 큰 배터리는 전기 차량(102)내에서 보다 연속적인 블록 공간들을 요구한다. 이는 더 큰 배터리들이 도 1에 도시된 바와 같이 승객 객실 바닥과 같은 위치에 저장되는 것을 막는다. 따라서, 일부 실시예는 하나의 더 큰 셀들과 동동한 전기적 특성을 발생하기 위해 함께 연결된 많은 수의 더 작은 배터리 셀들을 이용한다. 더 작은 배터리 셀들은, 예를 들어, 기존의 AA/AAA 배터리 사이즈일 수 있으며, 함께 모여 복수의 배터리 팩들(106)을 구성할 수 있다. 각 배터리 팩은 많은 수의 개별 배터리 셀들을 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 각각의 리튬-이온 배터리들은 함께 모여 하나의 배터리 팩(106a)을 구성하며, 재충전 가능한 배터리 시스템(104)은 전기 차량(102)의 전기적 요건이 만족 될 때까지 병렬 또는 직렬로 연결된 네 개의 배터리 팩(106), 여덟 개의 배터리 팩, 열여섯 개의 배터리 팩 및/또는 기타를 포함할 수 있다. 각 배터리 팩(106)에 포함된 각각의 배터리 셀은 하나의 전기 차량(102)내에서 통틀어 수천 개일 수 있다.
도 2는 일부 실시예에 따라, 전기 차량에 사용될 수 있는 리튬계 배터리(202)의 다이아그램(200)을 도시한다. 여기에 사용되는 용어인 "배터리", "셀" 및 "배터리 셀"은 배터리 시스템에 사용되는 임의 종류의 각 배터리 요소를 지칭하기 위해 교환되어 사용될 수 있다. 여기에 설명되는 배터리는 일반적으로 리튬계 배터리들을 포함하지만, 철인산염(iron phosphate), 메탈 옥사이드(metal oxide), 리튬 이온 폴리머(lithium-ion polymer), 니켈 메탈 하이브리드(nickel metal hydride), 니켈 카드뮴(nickel cadmium), 니켈류 배터리(수소, 아연, 카드뮴 등)을 포함하는 다양한 화학 물질 및 구성 및 전기 차량과 호환 가능한 다른 배터리 종류들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서는 파나소닉의 6831 NCR 18650 배터리 셀 또는 6.5cm x 1.8cm 및 약 45g의 18650 폼 팩터(form-factor)상의 변화를 포함할 수 있다.
도 3은 일부 실시예에 따라, 냉각제 루프(306)가 있는 배터리 팩(304)의 탑 뷰(300) 및 등각 투상도(isometric view)(302)를 도시한다. 도 3에 도시된 배터리 팩(304)은 전기 차량에 사용되는 실제 배터리 팩에서 크게 간소화된 것이다. 본 발명의 요소를 간략하고 명확하게 기술하기 위해 배터리 셀 및 셀 행(row)들의 수는 크게 감소되었다. 실제 배터리 팩은 훨씬 더 많은 배터리 셀들 및 더 복잡한 냉각제 루프(306)의 경로를 포함할 것임은 이해될 것이다.
배터리 팩(304)의 각각의 배터리 셀은 연속적인 행들로 선형적으로 배열되어 있으며, 각각의 배터리 셀은 그 행의 다른 배터리 셀과 인접하고 있다. 일부 실시예들에서, 한 행에서 각 배터리 셀 사이의 눈에 띄는 간격은 없을 것이다. 단위 체적당 개별 배터리 셀들의 수를 최대화하기 위해 배터리 셀들의 인접한 행들은 약 하나의 개별 배터리 셀의 직경 만큼 오프셋(offset)된다. 제1 행의 각 배터리 셀이 제2 행의 두 개의 배터리 셀들과 인접하거나 접촉하도록, 인접한 행들은 도 3에 도시된 오프셋 위치에서 나란히 배치되어 있다. 일부 실시예에서(도시되지는 않았지만), 세 개 이상의 행들은 그들 사이의 눈에 띄는 간격 없이 서로 인접하게 배치된다.
도 3의 배터리 팩(304)은 냉각제 루프(306)에 의해 분리된 인접한 행들의 한쌍을 포함한다. 전기 차량은 배터리 팩(304)의 열을 라디에이터나 다른 열 교환 시스템으로 전달하기 위해 액체 냉각제를 냉각제 루프를 통해 퍼올리도록(pump) 구성될 수 있다. 냉각제 루프(306)는 냉각제가 순환될 수 있는 하나 이상의 냉각제 튜브(308)를 포함할 수 있다. 다를 실시예들에서 기존의 엔진 냉각제 시스템을 사용하는 반면, 일부 실시예들에서는 배터리 팩(304)을 위한 전용 냉각제 루프를 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서 냉각제 루프(306)는 난방 시스템과 연결되어, 극한의 추위가 주위 온도를 각 배터리 셀들의 적절한 작동 온도 범위 밑으로 떨어뜨릴 때 배터리 팩(304)이 따뜻해질 수 있도록 한다.
냉각제 루프(306)는 배터리 팩(304)의 각 배터리 셀들의 행들을 라우팅(route)할 수 있다. 각 배터리 팩은 냉각제 루프(306)에 대한 유입구(inlet)와 유출구(outlet)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 각 배터리 셀이 냉각제 루프의 적어도 일부분과 인접할 수 있도록 냉각제 루프는 각 배터리 셀 행들의 쌍을 둘러쌀(wrapped) 수 있다. 도 3에 도시되지는 않았지만, 일부 냉각제 루프는 각 행의 원형의 개별 배터리 셀들의 윤곽과 일치하는 물결 모양의 프로파일(wave profile) 또는 스캘럽 프로파일(scalloped profile)을 가질 수 있다. 이런 유형의 냉각제 루프의 예는 미국 특허 번호 8,541,127에 도시되어 있으며, 이하에서 기술될 몰딩 인서트와 호환가능하다. 도 3에 도시된 실시예와 같은 다른 실시예들에서, 냉각제 루프(306)는 대체로 직선 방식으로 유지될 수 있다.
도 4는 방열 패드(thermal pad)(410)를 구비하는 냉각제 루프(406)의 탑 뷰(400) 및 등각 투상도(402)를 나타낸다. 배터리 팩의 배터리 셀들의 곡면과 일치시키기 위해 냉각제 루프(406)를 물결 모양의 프로파일(wave profile) 또는 스캘럽 프로파일(scalloped profile)로 크림핑(crimp)시킬 필요가 있는 것에 대신하여, 방열 패드(410)는 냉각제 루프(406)와 개별 배터리 셀들 사이에 삽입될 수 있다. 방열 패드는 임의의 열 전도성 물질로 구성될 수 있으며 한쪽은 개별 배터리 셀들이 곡면과 일치하는 스캘럽 에지(edge)를, 다른 한쪽은 냉각제 루프(406)와 본딩(bond)되도록 직선 에지를 갖도록 미리 형성될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 이하에서 기술되는 몰딩 인서트는 방열 패드(410)를 구비하거나 구비하지 않는 냉각제 루프(406)의 임의의 구성과 호환될 수 있다.
도 5는 일부 실시예에 따라 부분적 몰딩 인서트(partial molded insert)(512)를 구비하는 배터리 팩의 탑 뷰(500)와 등각 투상도(502)를 도시한다. 냉각제 루프와 개별 배터리 셀들 주변에의 고체 몰딩의 적용은 이러한 개별 구성요소들을 고된 지속적 차량 사용에 견딜 수 있는 고체 배터리 팩으로 변환시키는 역할을 한다. 고체 몰딩은 개별 배터리 셀들이 그 자리에 유지되고 전기적 접속이 진동이나 움직임에 의해 방해받지 않는 것을 보장한다. 고체 몰딩은 또한 재충전 가능한 배터리 시스템의 제조 공정 및 전기 차량의 사용기간 동안 쉽게 이동, 장착 및/또는 대체될 수 있는 모듈 유닛을 형성한다. 일 실시예에서, 750개의 배터리 셀들은 하나 이상의 전류 루프(current loop)와 결합되어, 고체 몰딩에 매입되는(encased) 배터리 팩을 형성할 수 있다.
본 개시 이전에, 고체 몰딩은 응고시키기 위해 12시간까지의 시간을 필요로했기 때문에 사용하기가 힘들었다. 한 전기 차량에 요구되는 개별 배터리 셀들의 수만을 고려하더라도, 대량 생산 공정 동안의 이러한 지체(delay)는 용납될 수 없다. 그러나 여기에 기술되는 실시예들은 배터리 팩에 적용된 지 3분 이내에 응고할 수 있는 물질의 조합물을 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서 물질은 플라스틱, 에폭시, 글루 및/또는 신속 경화(fast cure)되는 기타 물질의 조합일 수 있다.
도 5에 도시된 부분적 몰딩 인서트(512)는 배터리 팩 외부에만 적용되기 때문에 "부분적"이라고 지칭된다. 일부 실시예에서, 이는 전기 차량에 확실하게 장착되고 사용될 수 있는 고체 배터리 팩을 형성하는데 충분할 수 있다.
도 6은 일부 실시예에 따라 완전한 몰딩 인서트(full molded insert)(614)를 구비한 배터리 팩의 상면 등각 투상도(top isometric view)(600) 및 저면 등각 투상도(bottom isometric view )(602)를 도시한다. 보다 전형적인 실시예에서, 상술한 몰딩 물질은 인젝션 몰드에 주입될 수 있으며, 개별 배터리 셀들과 냉각제 루프(606)와 관련된 임의의 구성 요소 사이의 임의의 빈 공간(cavity) 및 주위를 흐를 수 있다. 일부 실시예들에서, 인젝션 몰드는 배터리 팩과 재충전 가능한 배터리 시스템의 나머지 부분을 연결하는 임의의 전자기기 또는 전기적 접속과 함께, 냉각제 루프(606)로 하여금 몰딩 인서트(614)를 나가도록 하는 몰드 내의 빈 공간(cavities)(도시되지는 않음)을 포함할 수 있다.
이 실시예에서, 완전한(full) 몰딩 인서트(614)는 각 배터리 셀들의 상부와 그 높이가 갖도록 적용된다. 그러나 완전한 몰딩 인서트(614)는 각 배터리 셀들의 상부 또는 각 배터리 셀들의 하부를 덮지는 않는다. 대신에, 각 배터리 셀들의 이러한 영역들은, 몰딩 인서트가 적용된 후 각 배터리 셀들 사이에 전기적 접속이 만들어질 수 있도록 노출된다. 예를 들어, 배터리 팩에서 더 많은 전류를 제공하기 위해, 각 배터리 셀들의 상부(또는 "+") 단자는 제1 금속재 버스 바(bus bar)를 사용하여 함께 연결될 수 있다. 유사하게, 각 배터리 셀들의 하부(또는 "-") 단자는 제2 금속재 버스 바를 사용하여 함께 연결될 수 있다. 제1 및 제2 금속재 버스 바의 전기적 접속은 배터리 팩으로부터의 많은 양의 전류로 가능한 전력을 제공하도록 배터리 팩으로부터 제공될 수 있다. 당업자는 용이하게 인식할 수 있는 바와 같이, 각 배터리 셀들은 배터리 팩으로부터 더 큰 전압을 생성하도록 직렬 또는 직렬 및 병렬의 조합으로 연결될 수 있다. 이러한 유형의 연결들은 각 배터리 셀들의 상부 및 하부 단자를 완전한 몰딩 인서트(614)에 의해 노출되게 함으로써 가능하다.
도 7A은 일부 실시예에 따른 몰딩 인서트(716)를 구비한 배터리 팩의 측면도(700) 및 저면 등각 투상도(bottom isometric view )(702)를 도시한다. 이 실시예들은 도 6의 실시예와 유사하며, 차이점은 몰딩 인서트(716)가 배터리 팩의 상부 단자 및/또는 하부 단자까지 연장되어 있지는 않다는 점이다. 도 5의 실시예와는 달리, 몰딩 물질은 각 배터리 셀들 및/또는 냉각제 루프와 연관된 구성요소들 사이의 빈 공간으로 흐르게 된다. 그러나 인젝션 몰드는 상부 단자의 일부 및 하부 단자의 일부가 노출되도록 각 배터리 셀들에 대해 빈공간(cavities)을 갖도록 주조(cast)된다. 일부 실시예들에서, 각 배터리 셀들의 노출된 부분은 1mm 에서 15mm사이 일 수 있다. 노출될 각 배터리 셀의 양은 각 배터리 셀들의 상부 및 하부에 따라 다를 수 있다. 각 배터리 셀들의 일부를 노출 시킴으로써, 각 배터리 셀들로의 일부 유형의 전기적 접속은 보다 쉽게 적용될 수 있다.
도 7B는 일부 실시예들에 따라, 몰딩 인서트(716)를 적용하기 위해 인젝션 몰드(718)에 피팅되는 배터리 셀들(704)과 냉각제 루프(706)를 도시한다. 상술한 바와 같이, 각 배터리 셀들(704)은 냉각제 루프(706)와 결합될 수 있다. 냉각제 루프(706)가 각 배터리 셀들(704)을 라우팅하도록, 이 각 배터리 셀들은 이 배터리 셀들(704)을 적절한 위치로 유지하는 픽스처(fixture)에 위치될 수 있다. 냉각제 루프(706)는 각 배터리 셀들(704)을 라우팅할 수 있다. 인젝션 몰드(718)는 각 배터리 셀들(704)과 냉각제 루프(706)를 수용하기에 충분히 크며 몰딩 인서트(716)가 양쪽을 덮을 수 있는 공간을 남기는 빈공간(722)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 인젝션 몰드(718)는 상부 반쪽 및 하부 반쪽으로 나누어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 각 배터리 셀들(704)을 위치시키는데 사용되는 픽스처(fixture)는 인젝션 몰드(718)의 통합된 부분일 것이다. 그 대신에, 각 배터리 셀들(704)을 위치시키는데 사용되는 픽스처는 인젝션 몰드(718)와 분리되어 있으며, 인젝션 몰딩 공정 동안 각 배터리 셀들 및/또는 냉각제 루프(706)를 그 자리에 유지시키기 위해 인젝션 몰드(718) 내에 위치될 수도 있다.
몰딩 인서트(716)가 각 배터리 셀들(704)의 상부까지 연장되어 있지 않은 실시예들에서, 빈공간(720)이 인젝션 몰드(718)에 위치되어 몰딩 인서트가 각 배터리 셀들(704)의 상부까지 연장되는 것을 방지한다. 이러한 실시예들에서, 인젝션 몰드(718)는 상술한 바와 같이 어셈블리 픽스처(assembly fixture)로 사용될 수 있다. 결과적으로 만들어진 몰딩 인서트(716)는 각 배터리 셀들(704)의 상부는 노출시키면서, 냉각제 루프(706) 및 각 배터리 셀들(704)의 많은 부분을 덮는다.
도 8은 일부 실시예에 따른 몰딩 인서트(814)를 배터리 팩에 적용하기 위한 인젝션 몰드(818)의 폐쇄도(closed view)(800) 및 개방도(open view)(802)를 도시한다. 인젝션 몰드는 배터리 팩이 위치될 수 있는 두 부분으로 구성된다. 이 실시예에서, 인젝션 몰드는 상부 반쪽과 하부 반쪽으로 나뉜다. 각 배터리 셀과 냉각제 루프와 연관되는 구성요소들은 인젝션 몰드(818)에 삽입될 수 있으며, 몰딩을 위한 재료는 주입되어 인젝션 몰드의 두 부분이 분리되고 배터리 팩이 제거되기 전까지 몇 분간 경화된다.
일부 실시예들에서, 인젝션 몰드(818)는 냉각제 루프와 관련된 구성요소들이 인젝션 몰드(818)를 나갈(exit) 수 있도록 하는 하나 이상의 개구(820)를 가질 수 있다. 명확하게 도시되지는 않았지만, 전기적 또는 그 밖의 다른 연결들이 인젝션 몰드(818)를 나갈 수 있도록 다른 개구들이 제공될 수 있다. 이 결과는 재충전 가능한 배터리 시스템의 냉각 시스템과 연결될 수 있도록 몰딩 인서트(814)를 나가고(exiting) 들어갈(entering) 수 있는 냉각제 루프를 구비한 몰딩 인서트(814)에 둘러쌓인 배터리 팩이다.
도 9는 일부 실시예에 따른 몰딩 인서트를 배터리 팩에 적용하기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다. 방법은 인젝션 몰드를 제공하는 단계(902)를 포함할 수 있다. 인젝션 몰드는 각각의 배터리 셀들이 배치되는 오목부(recesses)를 포함할 수 있다. 인젝션 몰드는 또한 냉각제 루프를 라우팅(routing)하기 위한 빈공간 또는 마커(marker)를 가질 수 있다. 따라서, 사용자는 단순히 배터리 셀들을 인젝션 몰드 내의 오목부에 삽입하고 상기 도면들에 도시된 바와 같이 냉각제 루프로 각 배터리 셀들의 행들 주위를 라우팅할 수 있어, 그 인젝션 몰드로 제조되는 모든 배터리 팩이 거의 동일하도록 보장한다. 방법은 또한 하나 이상의 행들로 배열된 복수의 배터리 셀들을 인젝션 몰드에 배치하는 단계(904), 및 냉각제 루프로 인젝션 몰드 내의 복수의 배터리 셀들의 하나 이상의 열을 라우팅하는 단계(906)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 인젝션 몰드는 냉각제 루프가 인젝션 몰드를 나갈 수 있게 하는 구멍들을 포함하여, 냉각제 루프가 냉각 시스템과의 연결을 위해 인젝션 몰드 밖으로 라우팅될 수 있도록 한다.
방법은 복수의 셀들 및 냉각제 루프가 서로에 대해 고정되도록 복수의 셀들 및 냉각제 루프를 둘러싸는 몰딩 인서트를 인젝션 몰딩하는 단계(908)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 몰딩 인서트는 플라스틱 또는 몰딩 인서트가 주입된 후 응고하는데 10분 미만의 시간이 걸리는 플라스틱 조합물로 구성될 수 있다. 일부 실이예들에서, 몰딩 인서트는 응고하는데 3분 내지 5분의 시간이 걸릴 수 있다. 배터리 팩의 내부가 몰딩 인서트로 채워지지 않도록 몰딩 인서트는 배터리 팩의 주변부에만 주입될 수 있다. 다른 실시예들에서, 몰딩 인서트가 각각의 배터리 셀들 사이의 갭(gap)을 채우도록 몰딩 인서트가 주입될 수 있다. 몰딩 인서트는 또한 냉각제 루프와 복수의 각 배터리 셀들 사이의 갭을 채우도록 몰딩 인서트가 주입될 수 있다.
일부 실시예들에서, 각각의 배터리 셀들의 상부 및/또는 하부는 몰딩 인서트가 굳은 후에 노출된 상태일 수 있다. 이는 납땜 와이어 또는 다른 형태의 버스바를 통해 각각의 배터리 셀들로의 전기적 접속을 가능하게 한다. 다른 실시예들에서, 각각의 배터리 셀들 사이의 전기적 접속은 인젝션 몰드로의 삽입 이전에 이뤄질 수 있다. 이 실시예들에서, 몰딩 인서트는 각각의 배터리 셀들의 상부 및/또는 하부를 덮을 수 있다. 일부 실시예들에서, 몰딩 인서트의 상부 및/또는 하부는 위의 도 7에서 묘사된 바와 같이 개별 배터리 셀들의 상부 및/또는 하부까지 안 갈 수 있다. 이러한 실시예들에서, 몰딩 인서트는 각각의 배터리 셀들의 상부 및/또는 하부로부터 1 mm, 3 mm, 5 mm, 7 mm, 10 mm, 12 mm, 15 mm 및/또는 1 mm에서 20mm 사이의 지점에서 그칠 수 있다.
도 9에 도시된 특정 단계들은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 차량을 위한 배터리 팩의 몰딩 인서트를 제공하는 특정 방법을 제공하는 것임을 인식하여야 한다. 대체 실시예들에 따라 다른 순서의 단계들이 수행될 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 대체 실시예들이 위에 서술된 단계들을 다른 순서로 실행할 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 각각의 단계들은 각 단계에 대해 적절한 다양한 순서로 실행되는 복수의 서브 단계들을 포함할 수 있다. 나아가, 특정한 응용예에 따라 부가적인 단계들이 부가되거나 삭제될 수 있다. 당업자는 변형, 수정 및 대안들을 인식할 것이다.
이상의 설명에서, 본 발명의 다양한 실시 예들의 전반적인 이해를 제공하기 위하여, 많은 구체적인 세부내용들이 설명되었다. 그러나 본 출원의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 이러한 구체적인 세부내용들 없이도 구현 가능할 것이다. 다른 예로, 잘 알려진 구조 및 장치는 블록도의 형태로 도시된다.
이상의 설명은 예시적인 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로만 제공되는 것이며, 본 출원의 기술적 사상의 범위, 적용성 또는 구성을 한정하기 위한 목적이 없음이 이해될 것이다. 오히려, 예시적인 실시예들에 대한 이상의 설명은 당업자에게 예시적인 실시예를 구현할 수 있도록 하는 실시가능한 개시를 제공한다. 본 출원의 청구항에서 제시된 본 출원의 기술적 사상의 범주를 벗어나지 않은 채로, 구성요소들의 기능 및 배치에 대한 다양한 변경들이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.
구체적 세부내용들이 실시 예들의 전반적인 이해를 제공하기 위하여 이상의 설명에서 제동된다. 그러나 본 출원의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이러한 구체적 세부내용들 없이도 실시 예들을 구현할 수도 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 회로, 시스템, 네트워크, 프로세스 및 다른 구성요소들은 불필요한 자세한 설명으로 실시예들을 모호하지 않게 하기 위해 블록도의 형태의 구성요소들로 나타냈을 것이다. 다른 예에 있어서, 잘 알려진 회로, 프로세스, 알고리즘, 구조 및 테크닉이 불필요할 정도로 자세히 나타내지 않았을 것이며, 이는 실시 예들을 모호하게 하는 것을 피하기 위함이다.
또한, 개별적인 실시 예들이 순서도(flow chart), 플로우 다이어그램(flow diagram), 데이터 플로우 다이어그램(data flow diagram), 구조 다이어그램(structure diagram), 또는 블록 다이어그램(block diagram)으로 묘사되는 프로세스로써 제공되었을 것이다. 비록 순서도가 동작들을 순차적 프로세스인 것으로 묘사한다고 하더라도, 동작들의 많은 부분들이 병렬적으로 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 동작들의 순서 역시 재-설정될 수 있다. 프로세스는 그 동작들이 완료되었을 때에 종료되나, 도면에 포함되지 않은 추가적인 단계들이 더 포함될 수도 있다. 프로세스는 방법(method), 함수(function), 절차(procedure), 서브루틴(subroutine), 서브프로그램(subprogram) 등에 대응할 것이다. 프로세스가 함수에 대응할 때, 그 종료는 요청 함수(calling function) 또는 메인 함수에 대한 함수의 리턴(return)에 대응할 수 있다.
이상의 설명에서, 본 발명의 양태들이 그 특정 실시예들을 참조하여 설명되었으나, 당업자는 본 발명이 이들에 한정되지 않는다는 것을 인식할 것이다. 상술된 발명의 다양한 특징 및 양태들은 개별적으로 또는 같이 사용될 수 있다. 또한, 실시예들은 명세서의 넓은 사상 및 범주를 벗어나지 않는 한 여기에 개시되지 않은 많은 환경 및 응용에 사용될 수 있을 것이다. 따라서 명세서 및 도면들은 한정이 아닌 예시로 여겨진다.

Claims (20)

  1. 전기 차량을 위한 배터리 팩으로서,
    하나 이상의 행으로 배열된 복수의 배터리 셀들;
    냉각제 루프; 및
    상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 냉각제 루프가 서로에 대해 고정되도록 상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 냉각제 루프를 둘러싸는 몰딩 인서트(molded insert)를 포함하는, 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트는 인젝션 몰드(injection mold)를 이용하여 상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 냉각제 루프 주위로 인젝션 몰딩되는, 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인젝션 몰드는 상기 냉각제 루프가 상기 인젝션 몰드를 나가도록(exit) 하는 홀들(holes)을 포함하는, 배터리 팩.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트는 상기 몰딩 인서트가 인젝션 몰딩되고 난 후 응고하는데 10분 미만이 소요되는, 배터리 팩.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트는 하나 이상의 플라스틱 또는 에폭시(epoxies)로 구성되는, 배터리 팩.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트는 상기 냉각제 루프와 상기 복수의 배터리 셀들 사이의 갭(gap)을 채우는, 배터리 팩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트는 상기 복수의 배터리 셀들의 상부 및 하부를 노출시키는, 배터리 팩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트는 상기 복수의 배터리 셀들 사의 갭들을 채우는, 배터리 팩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트의 상부는 상기 복수의 배터리 셀들의 상부와 높이가 같은, 배터리 팩.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트의 상부는 상기 복수의 배터리 셀들의 상부에서 적어도 5mm 아래까지인, 배터리 팩.
  11. 전기 차량을 위한 배터리 팩의 제조 방법으로서,
    인젝션 몰드를 제공하는 단계;
    하나 이상의 행들로 배열된 복수의 배터리 셀들을 상기 인젝션 몰드에 배치하는 단계;
    냉각제 루프로 상기 인젝션 몰드 내의 상기 복수의 배터리 셀들의 하나 이상의 열을 라우팅(routing)하는 단계; 및
    상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 냉각제 루프가 서로에 대해 고정되도록 상기 복수의 배터리 셀들 및 상기 냉각제 루프를 둘러싸는 몰딩 인서트를 인젝션 몰딩(injection molding)하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 냉각제 루프는 상기 인젝션 몰드 밖으로 라우팅되는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인젝션 몰드는 상기 냉각제 루프가 상기 인젝션 몰드를 나가도록 하는 홀들을 포함하는, 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트는 상기 몰딩 인서트가 인젝션 몰딩되고 난 후 응고하는데 10분 미만이 소요되는, 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트는 하나 이상의 플라스틱 또는 에폭시로 구성되는, 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트는 상기 냉각제 루프와 상기 복수의 배터리 셀들 사이의 갭을 채우는, 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트는 상기 복수의 배터리 셀들의 상부 및 하부를 노출시키는, 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트는 상기 복수의 배터리 셀들 사의 갭들을 채우는, 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트의 상부는 상기 복수의 배터리 셀들의 상부와 높이가 같은, 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 몰딩 인서트의 상부는 상기 복수의 배터리 셀들의 상부에서 적어도 5mm 아래까지인, 방법.
KR1020160183035A 2015-12-30 2016-12-29 전기 차량을 위한 배터리 패키징 및 인서트 몰딩 KR20170080516A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562272711P 2015-12-30 2015-12-30
US62/272,711 2015-12-30
US15/191,217 US10312558B2 (en) 2015-12-30 2016-06-23 Battery packaging and insert molding for electric vehicles
US15/191,217 2016-06-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170080516A true KR20170080516A (ko) 2017-07-10

Family

ID=57681447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160183035A KR20170080516A (ko) 2015-12-30 2016-12-29 전기 차량을 위한 배터리 패키징 및 인서트 몰딩

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10312558B2 (ko)
EP (1) EP3188279B1 (ko)
KR (1) KR20170080516A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023200052A1 (ko) * 2022-04-15 2023-10-19 코스본 주식회사 수지 성형 방식을 적용한 배터리 팩의 제조방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10847760B2 (en) * 2017-11-13 2020-11-24 Lg Chem, Ltd. Battery module having heat pipe and battery pack including the same
GB2578738B (en) 2018-11-05 2020-12-09 Xerotech Ltd Thermal management system for a battery
US10950831B2 (en) * 2018-11-13 2021-03-16 International Business Machines Corporation Pressure-induced battery pack venting with filtering
US11901570B2 (en) * 2019-09-16 2024-02-13 Black & Decker Inc. Battery pack
US11431056B2 (en) 2019-11-13 2022-08-30 Ford Global Technologies, Llc Systematic layouts for electrified vehicle traction battery packs
JP2023502274A (ja) * 2019-11-21 2023-01-23 テスラ，インコーポレイテッド 統合されたエネルギー貯蔵システム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004043828B4 (de) 2004-09-10 2018-09-13 Robert Bosch Gmbh Batteriepack
US8541127B2 (en) 2007-06-18 2013-09-24 Tesla Motors, Inc. Overmolded thermal interface for use with a battery cooling system
DE102008040811A1 (de) 2008-07-29 2010-02-04 Robert Bosch Gmbh Akkumulator
US9337456B2 (en) * 2009-04-20 2016-05-10 Lg Chem, Ltd. Frame member, frame assembly and battery cell assembly made therefrom and methods of making the same
DE102012000996B4 (de) 2012-01-20 2022-01-27 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Anordnung mit einer Leiterplatte und Bauelementen
TWI474537B (zh) * 2012-03-01 2015-02-21 Delta Electronics Inc 電池模組
US20160248060A1 (en) 2013-10-02 2016-08-25 Covestro Deutschland Ag Battery module with escape region, battery pack, and electric vehicle
US9865905B2 (en) * 2015-12-30 2018-01-09 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery coolant loop pad for electric vehicles

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023200052A1 (ko) * 2022-04-15 2023-10-19 코스본 주식회사 수지 성형 방식을 적용한 배터리 팩의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US10312558B2 (en) 2019-06-04
EP3188279A1 (en) 2017-07-05
EP3188279B1 (en) 2019-07-24
US20170194675A1 (en) 2017-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170080516A (ko) 전기 차량을 위한 배터리 패키징 및 인서트 몰딩
US10734692B2 (en) Battery coolant loop pad for electric vehicles
US10840570B2 (en) Battery pack containing phase change material
US9912023B1 (en) Battery system housing with integrated cooling pipe
EP3293794B1 (en) Methods and systems for busbar cooling
EP3293805B1 (en) Battery pack assembly press and process of manufacturing a battery pack
US20180069277A1 (en) Battery system housing with internal busbar
CN107546405B (zh) 电池系统组装过程和电池系统组件
US20180069212A1 (en) Battery system housing with bonded rib fixation
CN102027629A (zh) 电池组件
KR102388127B1 (ko) 탑 커버, 이를 구비한 배터리 모듈, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
US10784487B2 (en) Integrated busbar and battery connection for electric vehicle battery packs
EP3424096B1 (en) Fixation of electrochemical cells in a housing of a battery module
JP7485381B2 (ja) バッテリーモジュールの電装品ハウジング
CN110783504A (zh) 电池模块及电池模块壳体的形成方法
JP2018524770A (ja) 熱可塑性樹脂による固定構造を含む電池パックの製造方法および製造装置
CN107039710A (zh) 电动车辆的电池冷却剂回路垫
US10700335B2 (en) Battery system housing with internal busbar
US10118504B2 (en) Battery system housing with fastener
CN109980138A (zh) 电池模块
CN206595363U (zh) 用于电动车辆的电池组
CN218975680U (zh) 高压电池模块
US20240162556A1 (en) High-Voltage Accumulator Module Having a Multiplicity of Battery Cells
CN117157814A (zh) 用于电动自行车的电池组

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant