KR20180087159A - 복수의 부모듈을 가지는 배터리 모듈 - Google Patents

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마르쿠스 챠혀
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독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은, 특히 차량 구동용 배터리(150)를 위한, 배터리 모듈(100)에 관한 것으로서, 배터리 모듈은 복수의 개별적인 적층 가능 배터리 셀(110), 2개의 모듈 단부 판(106)을 가지며, 배터리 셀(110)은 2개의 모듈 단부 판(106) 사이에 적층되고 유지되며, 배터리 셀들(110)은 서로 전기적으로 결합되고, 2개의 모듈 단부 판(106)은 배터리 셀(110)에 전기적으로 결합되고, 모듈 단부 판의 각각은 배터리 모듈(100)의 연결을 위한 전기 접촉부(107)를 가지며, 배터리 모듈(100)은 적어도 하나의 중간 요소(108)를 가지며, 각각의 중간 요소(108)는 인접 배터리 셀(110)에 전기적으로 결합되고, 각각의 중간 요소(108)는 배터리 모듈(100)을 복수의 부모듈(102, 104)로 분할하며, 각각의 중간 요소(108)는 부모듈들(102, 104)에 전기적으로 연결된다. 본 발명은 또한, 복수의 전술한 배터리 모듈(100)을 가지는, 특히 차량 구동용, 배터리(150)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 전기 구동부 및 전술한 배터리(150)를 가지는 차량에 관한 것이다.

Description

복수의 부모듈을 가지는 배터리 모듈{BATTERY MODULES HAVING A PLURALITY OF SUBMODULES}
본 발명은 복수의 개별적인 적층 가능 배터리 셀, 2개의 모듈 단부 판을 가지는, 특히 차량 구동용 배터리를 위한 배터리 모듈에 관한 것으로서, 배터리 셀은 2개의 모듈 단부 판 사이에 적층되고 유지되며, 배터리 셀들은 서로 전기적으로 결합되고, 2개의 모듈 단부 판은 배터리 셀에 전기적으로 결합되며, 각각의 모듈 단부 판은 배터리 모듈의 연결을 위한 전기 접촉부를 갖는다.
본 발명은 또한, 복수의 전술한 배터리 모듈을 가지는, 특히 차량 구동용, 배터리에 관한 것이다.
본 발명은 또한 전기 구동부 및 전술한 배터리를 가지는 차량에 관한 것이다.
배터리 모듈은, 예를 들어, 전기 차량의 구동을 위한 전력을 공급하기 위해서 자동차 공학에서 이용된다. 이러한 경우에, 차량은, 일반적으로 전기 차량으로 지칭되는 전기 구동부만을 가지는 차량 또는, 전기 구동부에 더하여, 추가적인 구동부, 전형적으로 연소 엔진 형태인 통상적인 구동부를 가지는 차량 모두일 수 있다. 후자의 차량은 종종 하이브리드 차량으로 지칭된다.
큰 저장 용량을 가지는 배터리가 전기 구동부를 위해서 요구되고, 그러한 배터리는 부가적으로 가능한 한 작고 가벼우며 높은 전압 및 큰 전류 모두를 공급할 수 있다. 그에 따라, 복수의 배터리 모듈이 배터리 내에서 일반적으로 이용되고, 그러한 배터리 모듈은 다시 복수의 개별적인 배터리 셀로 형성된다. 배터리 셀은 일반적으로 배터리 모듈 내에서 직렬로 연결되고, 결과적으로 개별적인 셀의 전압들이 부가되어 모듈 전압을 형성한다. 배터리 모듈은 요건에 따라 배터리 내에서 직렬로 및/또는 병렬로 상호 연결될 수 있다.
배터리 모듈을 특정 수의 배터리 셀에 적응(adapt)시키기 위해, 고도의 복잡성이 일반적으로 요구된다. 전형적으로, 희망 배터리 모듈을 획득하기 위해서, 배터리 모듈은 분해되어야 하고 이어서 다시 재조립되어야 한다. 이는, 특히 고도의 변조 및 변화되는 주변 조건에 적응시킬 수 있는 능력이 요구되는 분야에서, 예를 들어 고정형 배터리의 분야에서, 불리하다. 그에 따라, 배터리 모듈을 단순하고 비용-효과적인 방식으로 재구성할 수 있는 것이 바람직하다.
변화된 요건에 대한 적응에 더하여, 배터리 및 배터리 모듈의 단순한 유지보수 및 수리가 또한 바람직하다. 이제까지, 이러한 경우에, 예를 들어, 개별적인, 손상된 배터리 셀을 교체할 수 있게 하기 위해서, 배터리 모듈을 완전히 분해할 필요가 또한 있었다.
또한, 배터리 모듈 내의 양호한 구조적 무결성이 중요하다. 많은 수의 개별적인 배터리 셀을 가지는 배터리 모듈은 어려움을 가지고 이러한 요건을 부분적으로만 만족시킬 수 있다.
도 1은 예시적인 방식으로 종래 기술의 배터리 모듈(10)을 도시한다. 배터리 모듈(10)은 2개의 모듈 단부 판(12)을 포함하고, 그러한 모듈 단부 판들 사이에는 복수의 개별적인 적층 가능 배터리 셀(14)이 배열된다. 배터리 셀(14)이 2개의 모듈 단부 판(12) 사이에서 그에 따라 적층되고 유지된다. 2개의 모듈 단부 판(12)의 각각에서, 나사 단자(16)가 배터리 모듈(10)의 연결을 위한 전기 접촉부로 형성된다. 또한, 2개의 모듈 단부 판(12)의 각각은 각각의 인접 배터리 셀(14)에 대한 전기적 결합을 위한 단자 요소(18)를 갖는다. 배터리 셀(14)은 결합 요소(20)에 의해서 서로 전기적으로 결합된다.
이와 관련하여, DE 10 2014 217 188 A1는 냉매 및 환기 가스가 함께 혼합되는 것을 방지하기 위한 구조물을 가지는 배터리 모듈을 개시한다. 또한, 충전 및 방전될 수 있는 2개 이상의 적층된 배터리 셀을 가지는 배터리 모듈, 및 배터리 적층체를 형성하기 위해서 상응하는 배터리 셀들을 고정하기 위한 카트릿지가 알려져 있다. 카트릿지의 각각은, 배터리 셀과 접촉되는 냉각 핀(cooling fin), 및 냉각 핀을 고정하기 위한 카트릿지 프레임을 갖는다. 냉각 핀은 2개의 냉각 판을 포함하고, 하나의 상태에서 2개의 냉각 판은 카트릿지 프레임의 각각에 결합되며, 냉각 판들은 냉매 유동 채널을 형성하기 위해서 서로 이격된다. 카트릿지의 각각은 개구부를 구비하고, 그러한 개구부는 냉각 판들 사이의 냉매 유동 채널과 연통된다. 또한, 카트릿지 프레임과 배터리 셀 사이에 형성되는 공간을 카트릿지와 인접 카트릿지 사이의 적층 계면에 위치되는 냉매 유동 채널로부터 절연시키기 위해서, 밀봉 요소가 제공된다.
전술한 종래 기술에서 비롯하여, 그에 따라, 본 발명은, 배터리 모듈 및 배터리를 형성하기 위한 배터리 셀의 단순한 구성을 가능하게 하고, 변화된 요건에 용이하게 적응될 수 있으며, 배터리 및 배터리 모듈의 단순한 유지보수 및 수리를 가능하게 하고 양호한 구조적 무결성을 가지는 배터리 및 배터리 모듈을 제공하는, 전술한 유형의 배터리 모듈, 전술한 유형의 배터리 및 전술한 유형의 차량을 구현하는 목적을 기초로 한다.
그 목적은 독립항의 특징에 의해서 본 발명에 따라 달성된다. 본 발명의 유리한 개선점이 종속항에 구체화되어 있다.
본 발명에 따라, 특히 차량 구동용 배터리를 위한, 배터리 모듈이 그에 따라 구현되고, 배터리 모듈은 복수의 개별적인 적층 가능 배터리 셀, 2개의 모듈 단부 판을 가지며, 배터리 셀은 2개의 모듈 단부 판 사이에 적층되고 유지되며, 배터리 셀들은 서로 전기적으로 결합되고, 2개의 모듈 단부 판은 배터리 셀에 전기적으로 결합되고, 모듈 단부 판의 각각은 배터리 모듈의 연결을 위한 전기 접촉부를 가지며, 배터리 모듈은 적어도 하나의 중간 요소를 가지며, 각각의 중간 요소는 인접 배터리 셀에 전기적으로 결합되고, 각각의 중간 요소는 배터리 모듈을 복수의 부모듈로 분할하며, 각각의 중간 요소는 부모듈을 전기적으로 연결한다.
본 발명에 따라, 특히 차량 구동을 위한 배터리가 더 구현되고, 그러한 배터리는 복수의 전술한 배터리 모듈을 갖는다.
본 발명에 따라, 전기 구동부 및 전술한 배터리를 가지는 차량이 또한 구현된다.
그에 따라, 본 발명의 기본적인 개념은, 부모듈을 가지는 그러한 모듈 구성에 의해서, 더 모듈적이고 용이하게 확장 및 축소가 가능한 개별적인 배터리 모듈의 설계를 달성하는 것이다. 이러한 경우에, 중간 요소는 전체적으로, 각각, 2개의 인접한 부모듈의 일부이다. 동시에, 중간 요소에 의해서 배터리 모듈의 안정성이 전체적으로 개선된다. 또한, 배터리 모듈은 조립 뿐만 아니라 유지보수 및 수리가 단순하고 비용-효과적이다. 중간 요소에 의해서 부모듈들을 전기적으로 연결하는 것은, 다른 경우에 필요할 수도 있는, 개별적인 부모듈에 연결되어야 하는 별개의 버스바를 필요 없게 한다. 필요한 전기 접촉부의 수가 그에 따라 감소될 수 있다.
그에 따라, 본 발명에 따른 배터리 모듈은 기본적으로, 인접 배터리 셀에 전기적으로 접촉되는 2개의 모듈 단부 판을 포함한다. 모듈 단부 판은 그에 따라 배터리 셀에 대한 전기 연결을 위한 단자 요소를 가지도록 바람직하게 구현된다. 이러한 목적을 위해서, 인접한 부모듈은 단자 요소에 의해서 각각의 경우에 접촉된다. 외부 버스바 또는 케이블과의 접촉을 위해서, 모듈 단부 판은 전기 접촉부에 상응하는 추가적인 접촉점을 갖는다. 전기 접촉부는 예를 들어 나사 단자 또는 스프링 단자로 실현될 수 있다. 원칙적으로, 외부 버스바 또는 케이블은 또한, 예를 들어 납땜 또는 용접에 의해서, 전기 접촉부에 영구적으로 연결될 수 있다.
원칙적으로, 배터리 셀은 임의의 희망하는 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀은 파우치 셀(pouch cell) 또는 각주형 셀(prismatic cell)로서 구현될 수 있다. 배터리 셀들은 여기에서, 예를 들어 용접 방법에 의해서, 중간 요소에 및/또는 서로 연결될 수 있다. 이러한 경우에, 개별적인 인접한 배터리 셀은 적층체 내의 배열에 따라 서로 각각 전기적으로 연결된다. 각각의 배터리 모듈은 전형적으로 동일한 유형의 배터리 셀로부터 형성된다. 배터리 셀은 배터리 모듈에서 일반적으로 직렬로 연결된다.
원칙적으로, 배터리는 희망하는 기간에 걸쳐 희망하는 전압 및 전류의 조합을 공급할 수 있게 하기 위한 개별적인 배터리 모듈의 다양한 조합을 가질 수 있다. 이러한 경우에, 100 V 이상의 배터리 전압이 가능하다.
차량은 전기 구동부를 가지는 임의의 희망하는 차량일 수 있다. 이러한 경우에, 차량은, 일반적으로 전기 차량으로 지칭되는 전기 구동부만을 가지는 차량 또는, 전기 구동부에 더하여, 추가적인 구동부, 전형적으로 연소 엔진 형태인 통상적인 구동부를 가지는 차량 모두일 수 있다. 후자의 차량은 종종 하이브리드 차량으로 지칭된다.
본 발명의 유리한 개선점에서, 모듈 단부 판 및/또는 적어도 하나의 중간 요소가 배터리 냉각 시스템의 냉각 요소로서 구현된다. 동작 중에, 배터리 셀은 충전 및 방전될 때 가열된다. 이러한 경우에, 배터리의 전력을 희망하는 방식으로 지속적으로 공급할 수 있게 하기 위해서 그리고 배터리의 손상을 방지할 수 있게 하기 위해서, 냉각이 요구된다.
배터리의 가열에서도 마찬가지이다. 특히 이동을 시작할 때 및/또는 낮은 주변 온도에서, 희망하는 방식으로 언제든지 배터리의 전력을 공급할 수 있게 하기 위해서 그리고 배터리의 손상을 방지할 수 있게 하기 위해서, 배터리의 가열이 필요할 수 있다. 배터리 냉각 시스템은 바람직하게 가열 및 냉각을 위해서 구현된다.
본 발명의 유리한 개선점에서, 적어도 하나의 중간 요소는 양 측면 상에서 연결 요소를 가지며, 그러한 연결 요소에 의해서 중간 요소가 인접 배터리 셀에 전기적으로 결합되고, 2개의 연결 요소는 서로 전기 전도적으로 연결된다. 그에 따라, 연결 요소는 각각의 부모듈을 중간 요소에 연결하는 역할을 한다. 연결 요소는, 기능과 관련하여, 모듈 단부 판 상의 단자 요소에 실질적으로 상응하고, 배터리 모듈은 전체적으로 단자 요소에 의해서 접촉되고, 부모듈은 연결 요소에 의해서 접촉된다. 상응하는 배터리 셀 및 연결 요소는, 신뢰성 있는 전기 접촉부를 제공하기 위해서, 바람직하게 용접에 의해서 서로 전기적으로 연결된다. 그에 따라, 부모듈들을 서로 전기적으로 분리하기 위해서, 연결 요소가 장착되는 중간 요소의 기부 판은 절연 재료로 제조될 수 있다.
본 발명의 유리한 개선점에서, 중간 요소는, 2개의 연결 요소를 서로 전기적으로 연결하는, 관통-연결을 갖는다. 그에 따라 통로가 각각의 중간 요소 내에 형성되고, 그러한 통로를 통해서 관통-연결이 연장될 수 있다. 관통-연결은 바람직하게, 인쇄회로기판에서 사용되는 것과 같이, 비아(via)의 방식으로 형성된다. 그에 따라 관통-연결은, 예를 들어, 연결 요소로부터 통로를 통해서 다른 연결 요소까지 연장되고, 그곳에서 예를 들어 납땜 또는 용접에 의해서 다른 연결 요소에 전기적으로 연결된다. 관통-연결은 중실형(solid)이 되도록 또는 슬리브의 방식으로 구현될 수 있다.
본 발명의 유리한 개선점에서, 중간 요소는 2개의 중간 판을 가지며, 각각의 중간 판은 인접한 배터리 셀에 결합되고, 2개의 중간 판이 전기적으로 결합된다. 이는 부모듈들이 별개의 구조적 유닛으로서 제공될 수 있게 한다. 그에 따라, 부모듈들은 전체적으로, 가변적인 후속 사용을 위해서 용이하게 구성될 수 있다. 배터리 모듈은 미리 제조된 부모듈들의 조합에 의해서 용이하게 형성될 수 있다. 그에 따라, 중간 요소는, 배터리 모듈을 형성하기 위해서 개별적인 부모듈을 조립할 때, 인접한 중간 판들로부터 형성된다. 또한, 중간 판들이 서로 고정적으로 연결되고 배터리 셀들이 그 사이에 유지된다는 사실로 인해서, 부모듈은 본질적으로 안정적으로 구현될 수 있다. 2개의 연결 판 사이의 부모듈은 여기에서 배터리 모듈의 중간 모듈로서 역할 한다. 중간 판을 모듈 단부 판에 연결하는 경우에도 마찬가지이다. 배터리 셀이 사이에서 유지되는 상태로 모듈 단부 판과 중간 판을 조합하는 것에 의해서, 미리 구성된 부모듈을 마찬가지로 형성할 수 있고, 그러한 미리 구성된 부모듈은, 단자 모듈로서, 전체적인 배터리 모듈의 전기 연결을 가능하게 한다. 예를 들어, 중간 요소를 참조하여 전술한 바와 같이, 중간 판들이 결합된다.
본 발명의 유리한 개선점에서, 2개의 중간 판이 플러그 연결을 이용하여 서로 기계적으로 연결될 수 있다. 이는 배터리 모듈을 형성하기 위한 특히 단순한 부모듈들의 기계적 조합을 가능하게 한다.
본 발명의 유리한 개선점에서, 2개의 중간 판이 플러그 및 소켓의 상응하는 조합으로 구현되고, 2개의 중간 판은 플러그 및 소켓에 의해서 전기적으로 결합될 수 있다. 이러한 경우에, 플러그 및 소켓은 전기 연결을 형성한다. 그에 따라, 2개의 중간 판에 대한 인접한 부모듈들의 전기 연결은 단지 하나의 전기적 전이부, 즉 플러그와 소켓 사이의 접촉부를 이용하여 생성될 수 있다. 플러그 연결로 인해서, 전기 연결의 생성이 특히 용이하게 이루어질 수 있다.
본 발명의 추가적인 유리한 개선점에서, 플러그 연결은 플러그 및 소켓으로서 일체로 구현되고, 결과적으로 2개의 중간 판의 기계적 연결 및 전기적 결합 모두가 플러그 연결에 의해서 달성될 수 있다.
본 발명의 유리한 개선점에서, 배터리는 배터리 모듈이 내부에 배열된 배터리 하우징을 가지며, 모듈 단부 판 및/또는 적어도 하나의 중간 요소는 배터리 하우징 상에서 유지된다. 결과적으로, 배터리 모듈의 안정성이 더 개선된다. 개별적인 배터리 모듈의 안정성 그리고 또한 그에 따른 전체적인 배터리의 신뢰성 및 안정성이 하우징 상에서 유지되는 중간 요소의 수에 따라 증가된다.
이하에서, 첨부 도면을 참조하여 그리고 바람직한 예시적인 실시예를 기초로 본 발명을 예로서 설명할 것이고, 이하에서 제시되는 특징은, 각각의 경우에 개별적으로 또는 조합적으로, 본 발명의 양태를 구성할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 종래 기술로부터의 배터리 모듈의 정면 및 측면의 개략도를 도시한다.
도 2는 제2의 바람직한 실시예에 따른, 중간 요소를 이용하여 격리된 2개의 부모듈을 가지는 배터리 모듈의 측면 개략도를 도시한다.
도 3은 연결 요소 및 관통-연결을 가지는 도 2의 중간 요소의 정면 개략도를 도시한다.
도 4는 제3의 바람직한 실시예에 따른, 2개의 중간 판을 가지는 중간 요소를 이용하여 격리된 2개의 부모듈을 가지는 배터리 모듈의 측면 개략도를 도시한다.
도 5는 2개의 중간 판을 연결하기 위한 플러그 및 소켓 그리고 연결 요소를 가지는 도 4의 중간 요소의 측면 개략도를 도시한다.
도 6은 연결된 상태, 미-연결 상태 및 중간 상태의 플러그 및 소켓을 가지는, 도 4의 중간 요소의 측면 상세도를 도시한다.
도 7은 도 6의 플러그의 상세부의 전방 및 측면 단면도를 도시한다.
도 8은 중간 판 내의 도 6의 소켓의 상세부의 단면도를 도시한다.
도 9는 제4 실시예에 따른 도 4의 2개의 배터리 모듈을 가지는 배터리의 측면의 개략도를 도시한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제2의 바람직한 실시예에 따른, 본 발명에 따른 배터리 모듈(100)에 관한 것이다.
배터리 모듈(100)은, 2개의 부모듈(102, 104) 내에 적층된 복수의 개별적인 배터리 셀(110)을 가지는 제1 및 제2 부모듈(102, 104)을 포함한다. 원칙적으로, 배터리 셀(110)은 임의의 희망하는 방식으로 구현될 수 있다. 제2 실시예에 따라, 배터리 셀(110)은 파우치 셀 또는 각주형 셀로서 구현된다. 이러한 경우에, 개별적인 인접한 배터리 셀(110)은 적층체 내의 배열에 따라 서로 각각 전기적으로 연결된다. 배터리 모듈(100)은, 배터리 모듈(100) 내에서 직렬로 연결되는 동일한 유형의 배터리 셀들(110)로 형성된다.
배터리 모듈(100)은, 배터리 셀(110)이 사이에서 유지되는, 2개의 모듈 단부 판(106) 및 중간 요소(108)을 더 포함한다. 이러한 경우에, 제1 및 제2 부모듈(102, 104)의 배터리 셀(110)은 각각 모듈 단부 판(106) 중 하나와 중간 요소(108) 사이에서 유지된다. 2개의 모듈 단부 판(106)의 각각은, 배터리 모듈(100)의 연결을 위한 전기 접촉부로서 나사 단자(107)를 갖는다. 배터리 모듈(100)은 나사 단자(107)에 의해서 외부 버스바 또는 케이블(미도시)에 접촉된다.
배터리 모듈(100) 내의 배터리 셀(110)들은 단자 요소(112), 결합 요소(114) 및 연결 요소(116)에 의해서 전기적으로 결합된다. 이러한 경우에, 단자 요소(112)는 각각의 모듈 단부 판(106) 상에 형성되고, 중간 요소(108)는 양 측면 상에서 연결 요소(116)를 갖는다.
단자 요소(112)가 각각의 부모듈(102, 104)의 각각의 인접한 배터리 셀(110)에 접촉된다는 사실로 인해서, 단자 요소(112)는 인접한 부모듈(102, 104)에 각각 접촉된다. 결합 요소(114)는 2개의 부모듈(102, 104) 내의 인접한 배터리 셀들(110) 사이의 전기 연결을 생성한다. 연결 요소(116)가 각각의 부모듈(102, 104)의 각각의 인접한 배터리 셀(110)에 접촉된다는 사실로 인해서, 연결 요소(112)는 인접한 부모듈(102, 104)에 각각 접촉된다. 배터리 셀들(110)은 각각 용접 방법에 의해서 단자 요소(112)에, 결합 요소(114)에, 그리고 연결 요소(116)에 연결된다.
이러한 예시적인 실시예에서, 그에 따라, 모듈 단부 판(106)은 중간 요소(108)와 함께, 각각의 경우에, 각각의 부모듈(102, 104)의 연결을 위한 역할을 한다.
제2 실시예의 중간 요소(108)는, 2개의 연결 요소(116)를 서로 전기적으로 연결하는, 관통-연결(118)을 갖는다. 그에 따라 (명확하게 알아볼 수 없는) 통로가 중간 요소(108) 내에 형성되고, 그러한 통로를 통해서 관통-연결(118)이 연장된다. 관통-연결(118)은, 인쇄회로기판에서 이용되는 바와 같은, 비아(via)의 방식으로 슬리브로서 형성되고, 2개의 연결 요소(116)에 전기적으로 연결된다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 제3의 실시예에 따른, 본 발명에 따른 배터리 모듈(100)에 관한 것이다. 제2 및 제3 실시예의 배터리 모듈(100)은 대략적으로 동일하다. 달리 설명되지 않는 제3 실시예의 배터리 모듈(100)의 특징은, 그에 따라, 필요한 경우에, 제2 실시예의 배터리 모듈(100)에 따라 실현될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제3 실시예의 배터리 모듈(100)은, 2개의 부모듈(102, 104) 내에 적층된 복수의 개별적인 배터리 셀(110)을 가지는 제1 및 제2 부모듈(102, 104)을 포함한다. 배터리 셀(110)은 동일한 유형의 파우치 셀들로서 구현되고, 배터리 모듈(100) 내에서 직렬로 전기적으로 상호 연결된다.
배터리 모듈(100)은, 배터리 셀(110)이 사이에서 유지되는, 2개의 모듈 단부 판(106) 및 중간 요소(108)을 더 포함한다. 제3 실시예의 중간 요소(108)는 2개의 중간 판(120)을 가지고, 각각의 중간 판(120)은, 제2 실시예의 연결 요소(116)를 참조하여 설명한 바와 같이, 인접한 배터리 셀(110)에 전기적으로 결합된다. 그에 따라, 부모듈(102, 104)은 각각의 경우에 별개의 구조적 유닛으로서 중간 판(120)과 모듈 단부 판(106)을 구비한다. 또한, 이러한 방식으로 형성된 구조적 유닛은 본질적으로 안정적인데, 이는 각각의 모듈 단부 판(106) 및 중간 판(120)이 도시되지 않은 방식으로 서로 고정적으로 연결되기 때문이고, 그러한 모듈 단부 판과 중간 판 사이에 위치된 배터리 셀(110)이 그 사이에서 유지되기 때문이다.
2개의 부모듈(102, 104)은 플러그 연결(구체적으로 도시되지 않음)을 이용하여 2개의 중간 판(120)에 의해서 서로 기계적으로 연결된다.
또한, 연결된 상태에서, 2개의 부모듈(102, 104)은 2개의 중간 판(120)에 의해서 전기적으로 결합된다. 이러한 목적을 위해서, 도 5 및 도 6에 구체적으로 도시된 바와 같이, 2개의 중간 판(120)은 플러그(122) 및 소켓(124)의 상응하는 조합을 가지도록 구현된다.
플러그(122)는 도 7에만 도시되어 있고, 절연 슬리브(130) 및, 그러한 절연 슬리브 내에 배열된, 접촉 선단부(132)를 가지는 핀 요소(134)를 포함한다. 접촉 선단부(132)는 상응하는 중간 판(120)의 연결 요소(116)에 전기적으로 연결된다. 소켓(124)은 상응하는 중간 판(120) 내에서 도 8에 도시되어 있고, 절연 요소(140)뿐만 아니라 그 안에 배열된 접촉 슬리브(142)를 포함하고, 그러한 절연 요소는 상응하는 중간 판(120)에 대해서 절연시키고 슬리브의 형상으로 구현된다. 접촉 슬리브(142)는 상응하는 중간 판(120)의 연결 요소(116)에 전기적으로 연결된다.
제3 실시예의 배터리 모듈(100)의 설계의 나머지는 제2 실시예를 참조하여 앞서서 설명된 바와 같다.
이러한 경우에, 제1 및 제2 부모듈(102, 104)의 배터리 셀(110)은 각각 모듈 단부 판(106)과 중간 요소(108)의 중간 판(120) 사이에서 유지된다. 2개의 모듈 단부 판(106)의 각각은, 배터리 모듈(100)의 연결을 위한 전기 접촉부로서 나사 단자(107)를 갖는다. 배터리 모듈(100)은 나사 단자(107)에 의해서 외부 버스바 또는 케이블(미도시)에 접촉된다.
배터리 모듈(100) 내의 배터리 셀(110)들은 단자 요소(112), 결합 요소(114) 및 연결 요소(116)에 의해서 전기적으로 결합된다. 이러한 경우에, 단자 요소(112)는 각각의 모듈 단부 판(106) 상에 형성되고, 중간 요소(108)의 각각의 중간 판(120)은, 이미 전술한 바와 같이, 일 측면 상에서 연결 요소(116)를 갖는다.
각각의 단자 요소(112)는 각각의 부모듈(102, 104)의 인접 배터리 셀(110)에 접촉된다. 결합 요소(114)는 2개의 부모듈(102, 104) 내의 인접한 배터리 셀들(110) 사이의 전기 연결을 생성한다. 각각의 연결 요소(116)는 각각의 부모듈(102, 104)의 인접 배터리 셀(110)에 접촉된다. 배터리 셀들(110)은 각각 용접 방법에 의해서 단자 요소(112)에, 결합 요소(114)에, 그리고 연결 요소(116)에 연결된다.
이러한 예시적인 실시예에서, 그에 따라, 모듈 단부 판(106)은 중간 요소(108)의 중간 판(120)과 함께, 각각의 경우에, 각각의 부모듈(102, 104)의 연결을 위한 역할을 한다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리(150)를 도시한다. 배터리(150)는, 제3 실시예에 따른 도 4에 도시된, 2개의 배터리 모듈(100)을 포함한다. 원칙적으로, 제2 실시예의 배터리 모듈(100)은 또한 제3 실시예의 배터리 모듈(100) 대신 이용될 수 있다.
배터리(150)는 차량을 구동하도록 구현된다. 차량은 전기 구동부를 가지는 차량, 예를 들어 전기 차량 또는 하이브리드 차량이다.
배터리(150)는 배터리 하우징(152)을 가지고, 그러한 배터리 하우징 내에는 2개의 배터리 모듈(100)이 배열된다. 도 9에 개략적으로 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(100)은, 모듈 단부 판(106) 및 중간 요소(108)의 중간 판(120)을 유지하는 장착부(154)를 이용하여 배터리 하우징(152) 내에서 유지된다. 연결된 배터리 모듈들(100)은 배터리 하우징(152) 내에서 올바르게 유지되고, 결과적으로, 그에 따라, 중간 판(120)을 위한 장착부(154)는 연결된 중간 판(120)을 위해서 배열된다.
예를 들어, 파우치 셀 내에서 필요한 셀 프레임 및 셀 전압을 측정하기 위한 탭이 도면에 도시되어 있지 않다. 도면에 마찬가지로 도시되지 않은 배터리 관리 시스템(BMS)을 가지는 배터리(150)가 유사하게 일반적으로 구현된다.

Claims (10)

  1. 복수의 개별적인 적층 가능한 배터리 셀(110),
    2개의 모듈 단부 판(106)을 가지며,
    상기 배터리 셀(110)은 상기 2개의 모듈 단부 판(106) 사이에 적층되고 유지되며,
    상기 배터리 셀들(110)은 서로 전기적으로 결합되고, 그리고
    상기 2개의 모듈 단부 판(106)은 상기 배터리 셀(110)에 전기적으로 결합되고, 상기 배터리 모듈(100)의 연결을 위한 전기 접촉부(107)를 각각 가지는, 특히 차량 구동을 위한 배터리(150)를 위한 배터리 모듈(100)로서,
    상기 배터리 모듈(100)은 적어도 하나의 중간 요소(108)를 가지며,
    각각의 중간 요소(108)는 인접 배터리 셀(110)에 전기적으로 결합되며,
    각각의 중간 요소(108)는 상기 배터리 모듈(100)을 복수의 부모듈(102, 104)로 분할하고, 그리고
    각각의 중간 요소(108)는 상기 부모듈들(102, 104)을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모듈 단부 판(106) 및/또는 상기 적어도 하나의 중간 요소(108)가 배터리 냉각 시스템의 냉각 요소로서 구현되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 중간 요소(108)는 양 측면 상에서 연결 요소(116)를 가지며, 상기 연결 요소에 의해서 상기 중간 요소(108)가 인접 배터리 셀(110)에 전기적으로 결합되고, 상기 2개의 연결 요소(116)는 서로 전기 전도적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈(100).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 중간 요소(108)는, 상기 2개의 연결 요소(116)를 서로 전기적으로 연결하는, 관통-연결(118)을 가지는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈(100).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 요소(108)는 2개의 중간 판(120)을 가지며, 각각의 중간 판(120)은 인접한 배터리 셀(110)에 결합되고, 상기 2개의 중간 판(120)이 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈(100).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 2개의 중간 판(120)은 플러그 연결을 이용하여 서로 기계적으로 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈(100).
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 2개의 중간 판(120)은 플러그(122) 및 소켓(124)의 상응하는 조합으로 구현되고, 그리고
    상기 2개의 중간 판(120)은 상기 플러그(122) 및 상기 소켓(124)에 의해서 전기적으로 결합 가능한 것을 특징으로 하는 배터리 모듈(100).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 복수의 배터리 모듈(100)을 가지는, 특히 차량 구동을 위한, 배터리(150).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배터리(150)는 배터리 하우징(152)을 가지고, 상기 배터리 하우징 내에는 상기 배터리 모듈(100)이 배열되고, 그리고
    상기 모듈 단부 판(106) 및/또는 상기 적어도 하나의 중간 요소(108)가 상기 배터리 하우징(152) 상에서 유지되는 것을 특징으로 하는 배터리(150).
  10. 전기 구동부 및 제8항 또는 제9항에서 청구된 바와 같은 배터리(150)를 가지는 차량.
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