KR20210005943A - Sealing segments to control the temperature of fluid cooled batteries - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 2개의 주 면(11, 12) 및 하나의 관통 개구(3)를 갖는 밀봉 세그먼트(1)에 관한 것으로, 이 경우 하나의 주 면에 의해 투영 평면에 접하는 밀봉 세그먼트의 직교 투영은, 세그먼트 투영면(APS)를 둘러싸는 세그먼트 투영 윤곽 및 개구 투영 (전체) 면(APF)을 둘러싸는 하나 이상의 개구 투영 윤곽을 정의하고, APF 대 APS 비율은 0.001 내지 0.20의 범위 내에 놓이며, 전체 개구 투영 윤곽점들은 세그먼트 투영 윤곽으로부터 이격되고 주연 세그먼트 투영 영역 내에 놓이며, 세그먼트 투영 영역은 세그먼트 투영 윤곽에 의해 외부로 제한되고, 세그먼트 투영 영역이 세그먼트 투영면(APS)의 75%를 차지하도록 선택된, 주연 방향으로 일정한 폭을 가지며, 이 경우 밀봉 세그먼트는 흑연 포일 층(5)을 포함한다.The invention relates to a sealing segment (1) having two main faces (11, 12) and one through opening (3), in which case the orthogonal projection of the sealing segment tangent to the projection plane by one main face is , Defining a segment projection contour surrounding the segmented projection plane (A PS ) and one or more aperture projection contours surrounding the apertured projection (full) plane (A PF ), and A PF The to APS ratio lies in the range of 0.001 to 0.20, the entire aperture projection contour points are spaced from the segment projection contour and lie within the peripheral segment projection area, the segment projection area is limited to the outside by the segment projection contour, and the segment projection The area has a constant width in the circumferential direction, selected to occupy 75% of the segment projection surface A PS , in which case the sealing segment comprises a graphite foil layer 5.

Description

유체 냉각식 배터리의 온도를 제어하기 위한 밀봉 세그먼트Sealing segments to control the temperature of fluid cooled batteries

본 발명은, 유체 냉각식 배터리용 밀봉 세그먼트 및 밀봉 세그먼트/배터리 셀 유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a sealing segment and a sealing segment/battery cell unit for a fluid cooled battery.

배터리 셀 및 열 방출 시스템으로부터 분리된 냉각 회로를 형성하는 복잡한 냉각 파이프 라인 시스템을 구비한 배터리 모듈이 공지되어 있다(US2010279152A호). 이와 같은 배터리 모듈은, 시간이 지남에 따라 누출될 수 있는 복수의 씰(seal)이 필요하고, 다른 한 편으로 열 방출 시스템과 냉각제 사이에 열 저항이 존재한다는 단점이 있다. 복잡하고 구불구불한 미세 분기 파이프 라인 시스템은 제조하기가 복잡하다.A battery module is known (US2010279152A) with a complex cooling pipeline system that forms a cooling circuit separate from the battery cell and the heat dissipation system. Such a battery module has a disadvantage in that it requires a plurality of seals that may leak over time, and on the other hand, thermal resistance exists between the heat dissipation system and the coolant. Complex and serpentine fine branch pipeline systems are complex to manufacture.

DE 10 2011 100 172 A1호는, 배터리 셀들과 냉각 리브들로 이루어진 스택을 포함하는 배터리 세트를 기술한다. 액체 냉각/액체 가열을 위해, 각각의 리브는 2개의 용접된 금속 시트 사이의 냉각 채널; 그리고 리브로부터 귀 형상 특징부들로 연장되는 냉각제 입구 및 냉각제 출구;를 구비한다. 냉각제는 상기 입구를 통해 유입된다. 입구가 위치한 제1 귀 형상 특징부로부터 냉각제는 냉각 리브 내부의 긴 냉각제 채널 내에서 출구가 위치한 또 다른 귀 형상 특징부로 흐르며, 그곳에서 냉각 리브의 외부로 배출된다. 연속하는 리브의 귀 형상 특징부들 사이에서 높은 밀봉 비용이 발생한다. 리브들 사이의 갭을 채우고 정상적인 냉각제 밀봉을 제공하기 위해, 귀 형태의 연장부를 밀봉 가능한 플라스틱으로 성형하는 구성이 제안된다. 대안적으로 고무 씰이 사용된다.DE 10 2011 100 172 A1 describes a set of batteries comprising a stack of battery cells and cooling ribs. For liquid cooling/liquid heating, each rib comprises a cooling channel between two welded metal sheets; And a coolant inlet and a coolant outlet extending from the ribs to the ear-shaped features. Coolant is introduced through the inlet. Coolant from the first ear-shaped feature in which the inlet is located flows within the long coolant channel inside the cooling rib to another ear-shaped feature in which the outlet is located, where it is discharged out of the cooling rib. A high sealing cost occurs between the ear-shaped features of successive ribs. In order to fill the gaps between the ribs and provide a normal coolant seal, a configuration is proposed in which the ear-shaped extension is molded from sealable plastic. Alternatively, rubber seals are used.

DE 10 2011 109 306 A1호는, 냉각 유체 채널을 갖는 U자 형상의 요소를 제안한다. U자 형상의 요소에는, 냉각 유체 채널을 통해 흐르는 유체가 캐리어 플레이트의 표면을 따라 흘러서 캐리어 플레이트로부터 열을 제거하는 방식으로, 배터리 셀이 부착된 캐리어 플레이트가 배치된다. 여기서, 냉각 유체 채널들은 각각 U자 형상의 요소와 캐리어 플레이트 사이에 형성된다. 즉, 실질적으로 냉각제 채널의 전체 길이에 걸쳐 밀봉이 필요하다. 밀봉을 달성하기 위해, 접착제를 넓은 면에 걸쳐 도포하거나, U자 형상의 요소를 캐리어 플레이트 상에 직접 주조하는 방법이 제안된다. 따라서, 매우 복잡하게만 밀봉이 가능할 수 있고, 밀봉부의 길이로 인해 상당한 누출 위험이 존재한다.DE 10 2011 109 306 A1 proposes a U-shaped element with cooling fluid channels. In the U-shaped element, the carrier plate to which the battery cells are attached is arranged in such a way that the fluid flowing through the cooling fluid channel flows along the surface of the carrier plate to remove heat from the carrier plate. Here, the cooling fluid channels are respectively formed between the U-shaped element and the carrier plate. That is, sealing is required substantially over the entire length of the coolant channel. In order to achieve sealing, a method of applying an adhesive over a large surface or casting a U-shaped element directly onto a carrier plate is proposed. Thus, only very complicated sealing can be possible, and there is a significant risk of leakage due to the length of the seal.

본 발명의 과제는, 예컨대 승용차(BEV 또는 HEV)와 같은 차량, 항공기 또는 선박의 구동을 야기하고, 자동차 내에 존재하는 공간 조건들에 가급적 유연하게 적응될 수 있으며, 간단한 배터리 구조에서 냉각제 배출 위험을 증가시키지 않으면서 효율적인 냉각 및 높은 에너지 밀도를 달성하는 배터리를 위한 밀봉 세그먼트를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to cause driving of a vehicle, aircraft or ship such as a passenger car (BEV or HEV), and can be flexibly adapted to the space conditions existing in the vehicle, and reduce the risk of coolant discharge in a simple battery structure. It is to provide a sealing segment for the battery that achieves efficient cooling and high energy density without increasing it.

상기 과제는, 밀봉 세그먼트의 에지에서 서로 이어지는 제1 주 면(main surface)(예컨대 전면으로서 간주될 수 있음) 및 제2 주 면(예컨대 후면으로서 간주될 수 있음), 그리고 제1 주 면으로부터 제2 주 면 쪽으로 밀봉 세그먼트를 관통하는 하나 이상의 관통 개구를 구비하는 밀봉 세그먼트에 의해 해결되며, 이 경우 주 면에 의해 투영 평면에 접하는 밀봉 세그먼트의 직교 투영이, 세그먼트 투영면(APS)을 둘러싸는 세그먼트 투영 윤곽 및 개구 투영 (전체) 면(APF)을 둘러싸는 하나 이상의 개구 투영 윤곽을 정의하고, APF 대 APS 비율은 0.001 내지 0.20의 범위 내에 놓이며, 전체 개구 투영 윤곽점들이 세그먼트 투영 윤곽으로부터 이격되고 주연 세그먼트 투영 영역 내에 놓이며, 세그먼트 투영 영역은 세그먼트 투영 윤곽에 의해 외부로 제한되고, 세그먼트 투영 영역이 세그먼트 투영면(APS)의 75%를 차지하도록 선택된 주연 방향으로 일정한 폭을 가지며, 이 경우 밀봉 세그먼트는 흑연 포일 층을 포함한다.The task is a first main surface (which can be regarded as a front surface) and a second main surface (such as a rear surface) that are connected to each other at the edge of the sealing segment, and from the first main surface. 2 Solved by a sealing segment with one or more through openings penetrating the sealing segment towards the main face, in which case the orthogonal projection of the sealing segment tangent to the projection plane by the main face is the segment surrounding the segment projection plane (A PS ) Defines the projection contour and one or more aperture projection contours surrounding the aperture projection (overall) plane (A PF ), and A PF The to A PS ratio lies in the range of 0.001 to 0.20, the entire aperture projection contour points are spaced from the segment projection contour and lie within the peripheral segment projection area, the segment projection area is limited to the outside by the segment projection contour, and the segment projection The region has a constant width in the circumferential direction selected to occupy 75% of the segment projection surface A PS , in which case the sealing segment comprises a layer of graphite foil.

직교 투영은, 밀봉 세그먼트의 한 점과 이 점의 이미지 사이의 연결선이 투영 평면과 직각을 형성하도록, 밀봉 세그먼트를 투영 평면에 맵핑하는 것을 의미한다. 이는, 밀봉 세그먼트의 각각의 지점 및 이 지점의 이미지로 이어지는 연결선에 적용된다. 따라서, 이것은 평행 투영의 특수 형태이다. 직교 투영의 경우, 주 면에 의해 투영 평면에 접하는 밀봉 세그먼트는, 세그먼트 투영면(APS)이 가급적 크도록 정렬된다. 주 면의 형태에 따라, 주 면은 예컨대 투영 평면에 완전히 접하거나(평평한 주 면의 경우), 주 면의 일부에 의해서만 접하거나, 주 면의 하나 또는 복수의 점에 의해서만 접한다(주 면이 완전히 평평하지 않은 경우).Orthogonal projection means mapping the sealing segment to the projection plane such that the connecting line between a point of the sealing segment and the image of this point forms a right angle to the projection plane. This applies to each point of the sealing segment and to the connecting line leading to the image of this point. Thus, this is a special form of parallel projection. In the case of orthogonal projection, the sealing segments that are in contact with the projection plane by the main surface are aligned so that the segment projection surface A PS is as large as possible. Depending on the shape of the main face, the main face is, for example, completely in contact with the projection plane (in the case of a flat main face), only by a portion of the main face, or only by one or more points of the main face (the main face is completely If it is not flat).

2개의 주 면은 밀봉 세그먼트 에지에서 그리고 관통 개구의 에지에서 서로 이어진다. 이와 같은 전이부들은 밀봉 세그먼트 에지와 개구 에지에 단부면들을 포함할 수 있는데, 이는 예컨대 도 1b 및 도 1c에서 볼 수 있다. 단부면들은 전형적으로 제1 및 제2 주 면에 대해 대략 직각으로 연장되며, 예컨대 밀봉 세그먼트를 구성하는 평면 재료가 절단, 워터 젯 절단, 레이저 절단 또는 펀칭에 의해 가공됨으로써 형성된다. 또는 에지 영역들이 다른 형상도 가질 수 있으며, 예컨대 주 면으로 넘어가는 굴곡 전이부를 갖는 단부면을 포함할 수 있다.The two major faces connect to each other at the edge of the sealing segment and at the edge of the through opening. Such transitions may include end faces at the sealing segment edge and the opening edge, which can be seen for example in FIGS. 1B and 1C. The end faces typically extend approximately at right angles to the first and second major faces, for example formed by processing the planar material constituting the sealing segment by cutting, water jet cutting, laser cutting or punching. Alternatively, the edge regions may have other shapes, and for example, may include an end surface having a bend transition portion extending to the main surface.

하나의 주 면에 의해 투영 평면에 접하는 밀봉 세그먼트의 직교 투영이 세그먼트 투영 윤곽을 정의한다. 세그먼트 투영 윤곽은 세그먼트 투영면(APS)을 둘러싼다. 직교 투영은 하나 이상의 개구 투영 윤곽도 정의한다. 하나 이상의 개구 투영 윤곽은 개구 투영 (전체) 면(APF)을 둘러싼다. 단 하나의 관통 개구만 존재하고, 이로써 단 하나의 개구 투영 윤곽만 존재하는 경우, 개구 투영면(APF)이라고 한다. 복수의 관통 개구가 존재하고, 이로써 복수의 개구 투영 윤곽이 존재하는 경우, 개구 투영 전체 면(APF)이라고 한다.The orthogonal projection of the sealing segment tangent to the projection plane by one major face defines the segment projection contour. The segment projection contour surrounds the segment projection plane A PS . Orthogonal projection also defines one or more aperture projection contours. One or more aperture projection contours surround the aperture projection (overall) plane A PF . When only one through opening exists, and thus only one opening projection contour is present, it is referred to as an opening projection surface A PF . When a plurality of through openings exist, and thus a plurality of aperture projection contours exist, it is referred to as an aperture projection entire surface A PF .

세그먼트 투영면(APS)은 개구 투영 (전체) 면(APF)을 포함하는데, 그 이유는 하나 이상의 개구 투영 윤곽이 완전히 세그먼트 투영 윤곽 내부에서 연장되기 때문이다.The segment projection surface A PS includes an aperture projection (overall) surface A PF because one or more aperture projection contours extend completely within the segment projection contour.

밀봉 세그먼트는 흑연 포일 층을 포함한다. 흑연 포일 층은 밀봉 세그먼트 내에서 연장된다. 평면 내 흑연 포일의 높은 열 전도도로 인해, 밀봉 세그먼트 내에서의 평면형 열분포가 가속화된다. 또한, 흑연 포일의 압축성도 장점을 제공한다. 흑연 포일은 프레임과 밀봉 세그먼트 사이의 영역에서 배터리의 밀봉성을 증대시킨다. 밀봉 세그먼트에 접하는 배터리 셀, 예컨대 파우치 셀의 용적 팽창은 흑연 포일에 의해 적어도 부분적으로 보상된다. 이러한 점에서, 흑연 포일 층이 밀봉 세그먼트 에지까지 연장되는 것이 유리하다. 또한, 흑연 포일 층이 밀봉 세그먼트 내에서 연장되되, 직교 투영에서 세그먼트 투영면의 중심에 가장 가까운 개구 투영 윤곽점보다 세그먼트 투영면의 중심에 더 가까이 놓여 있는 지점까지 연장되는 것이 바람직하다. 그러면 이 지점에서는 배터리 셀의 용적 변화가 흑연 포일에 의해 적어도 부분적으로 보상될 수 있다.The sealing segment comprises a layer of graphite foil. The graphite foil layer extends within the sealing segment. Due to the high thermal conductivity of the in-plane graphite foil, the planar heat distribution in the sealing segment is accelerated. In addition, the compressibility of the graphite foil also provides an advantage. The graphite foil increases the sealing properties of the battery in the area between the frame and the sealing segment. The volumetric expansion of the battery cell, such as a pouch cell, abutting the sealing segment is at least partially compensated for by the graphite foil. In this respect, it is advantageous for the graphite foil layer to extend to the sealing segment edge. It is also preferred that the graphite foil layer extends within the sealing segment, to a point lying closer to the center of the segment projection surface than the aperture projection contour point closest to the center of the segment projection surface in the orthogonal projection. Then at this point the volume change of the battery cell can be at least partially compensated by the graphite foil.

본 발명에 따른 아주 특히 바람직한 밀봉 세그먼트 내에서는, 직교 투영에서 흑연 포일의 투영면이 세그먼트 투영면(APS)의 90% 이상, 특히 95% 이상, 예컨대 98% 이상을 차지한다.In a very particularly preferred sealing segment according to the invention, the projection surface of the graphite foil in an orthogonal projection occupies at least 90%, in particular at least 95%, for example at least 98% of the segment projection surface A PS .

흑연 포일 층은, 중합체를 기반으로 형성된 합성 흑연 포일 층일 수 있다. 또는 바람직하게 흑연 포일 층이 부분 압축 흑연 팽창물을 포함한다.The graphite foil layer may be a synthetic graphite foil layer formed based on a polymer. Or preferably the graphite foil layer comprises partially compressed graphite expansion.

부분 압축 흑연 팽창물을 포함하는 흑연 포일 층의 제조는 일반적으로 공지되어 있다. 공지된 바와 같이, 흑연 포일 층은 흑연을 특정 산(acid)으로 처리하여 제조될 수 있으며, 이 경우 흑연 층들 사이에 층간 삽입된 산 음이온에 의해 흑연 염이 형성된다. 그런 다음, 흑연 염이 예컨대 800℃의 고온에 노출됨으로써 팽창된다. 예를 들어, 벌레 모양 구조를 갖는 팽창 흑연(expanded graphite)의 제조를 위해서는, 통상적으로 천연 흑연과 같은 흑연이 예를 들어 질산 또는 황산과 같은 삽입물(intercalate)과 혼합되고, 예컨대 600℃ 내지 1200℃의 고온에서 열처리 된다(DE10003927A1호 참조).The production of graphite foil layers comprising partially compressed graphite expansion products is generally known. As is known, the graphite foil layer can be prepared by treating graphite with a specific acid, in which case a graphite salt is formed by an acid anion intercalated between the graphite layers. The graphite salt is then expanded by exposure to a high temperature, for example 800°C. For example, for the production of expanded graphite having a worm-like structure, graphite such as natural graphite is usually mixed with an intercalate such as nitric acid or sulfuric acid, for example 600° C. to 1200° C. It is heat treated at a high temperature (see DE10003927A1).

그에 이어서, 팽창 시 수득된 흑연 팽창물이 흑연 포일로 압축된다. 흑연 포일을 제조하기 위한 방법은 예컨대 EP 1 120 378 B1호에 기술되어 있다. 또한, DE 10 2012 202 748 A1호도 흑연 포일을 제조하기 위한 방법을 기술하고 있다.Subsequently, the graphite expansion product obtained upon expansion is compressed into graphite foil. A method for producing graphite foils is described for example in EP 1 120 378 B1. In addition, DE 10 2012 202 748 A1 describes a method for making graphite foils.

압축은, 매우 강한 흑연 포일이 수득되도록 제어될 수 있다. 흑연 팽창물이 약간만(예를 들어 0.2 내지 0.7g/㎤의 범위 내 밀도까지) 압축되면, 예를 들어 두께가 0.5㎜일 때 비교적 유연한 흑연 포일 층이 얻어진다. 예컨대 1.5 내지 1.9g/㎤의 더 높은 밀도까지 압축되면, 수득된 흑연 포일 층은 동일한 두께에서 실질적으로 유연하지 않고 플레이트 형태이다.Compression can be controlled so that a very strong graphite foil is obtained. If the graphite expansion product is compressed only slightly (for example to a density in the range of 0.2 to 0.7 g/cm 3 ), a relatively flexible graphite foil layer is obtained, for example when the thickness is 0.5 mm. When compressed to a higher density, for example 1.5 to 1.9 g/cm 3, the obtained graphite foil layer is substantially inflexible at the same thickness and in the form of a plate.

밀봉 세그먼트는 바람직하게 하나 이상의 주 면상에 전기 절연 코팅을 구비한다. 이 코팅은 예컨대 플라스틱으로 형성될 수 있는데, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 PTFE, 예컨대 팽창된 PTFE(ePTFE)로 형성될 수 있다. 이는, 배터리 셀의 손상 시에도 밀봉 세그먼트의 원치 않는 전기 충전이 회피되는 장점이 있다.The sealing segment preferably has an electrically insulating coating on at least one major surface. This coating can be formed, for example, of plastic, preferably polyethylene terephthalate (PET) or PTFE, such as expanded PTFE (ePTFE). This has the advantage that unwanted electrical charging of the sealing segment is avoided even in case of damage to the battery cell.

전기 절연 코팅은 2개의 주 면을 실질적으로 완전히, 예컨대 90% 이상까지 덮을 수 있다. 관통 개구의 에지는 전기 절연 코팅에 의해 완전히 덮일 수 있다. 이는, 관통 개구를 통과해서 흐르며 냉각을 위해 사용되는 유체가 개구 영역에서 밀봉 세그먼트 내로 침투할 수 없다는 장점을 갖는다. 이 경우, 밀봉 세그먼트가 더 오래 유지되며, 더 적은 빈도로 교체되어야 한다.The electrically insulating coating can cover the two major faces substantially completely, for example up to 90% or more. The edge of the through opening can be completely covered by an electrically insulating coating. This has the advantage that the fluid flowing through the through opening and used for cooling cannot penetrate into the sealing segment in the opening area. In this case, the sealing segment is kept longer and has to be replaced less frequently.

특히 바람직한 일 실시예에서, 밀봉 세그먼트는 WO 2011/101391 A1호에 명시되어 있는 팽창 흑연을 함유하는 편평한 재료로 이루어진다. 이로 인해, 표면 방향으로 우수한 열전도도가 달성되는 동시에 양방향(용적 팽창 방향 및 용적 감소 방향)으로 배터리 셀의 용적 변화에 대한 매칭 가능성이 달성될 수 있다. 또한, 흑연을 함유하는, 밀봉 세그먼트의 편평한 재료는 매우 다양한 배터리 셀 형태에 특히 잘 매칭될 수 있다.In one particularly preferred embodiment, the sealing segment is made of a flat material containing expanded graphite as specified in WO 2011/101391 A1. Due to this, excellent thermal conductivity in the surface direction can be achieved, and at the same time, the possibility of matching for the volume change of the battery cell can be achieved in both directions (volume expansion direction and volume reduction direction). In addition, the flat material of the sealing segment, containing graphite, can be particularly well matched to a wide variety of battery cell types.

본 발명의 일 실시예에서, 밀봉 세그먼트는 0.6 내지 1.9g/㎤, 바람직하게는 0.7 내지 1.4g/㎤, 특히 바람직하게는 0.9 내지 1.1g/㎤의 밀도, 예컨대 유리하게는 1.0g/㎤의 밀도를 갖는다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에서, 밀봉 세그먼트는 표면 방향으로 120 내지 500W/(m K), 바람직하게는 130 내지 480W/(m K), 특히 바람직하게는 250 내지 450W/(m K)의 열전도도를 갖는다. 열전도도는 옹스트롬법(Ångstroem's Method of Measuring Thermal Conductivity; Amy L. Lytle, Physics Department, The College of Wooster, Theses)을 사용해서 결정된다.In one embodiment of the invention, the sealing segment has a density of 0.6 to 1.9 g/cm 3, preferably 0.7 to 1.4 g/cm 3 and particularly preferably 0.9 to 1.1 g/cm 3, such as advantageously of 1.0 g/cm 3 Have a density In another embodiment of the invention, the sealing segment is in the surface direction of 120 to 500 W/(m K), preferably 130 to 480 W/(m K), particularly preferably 250 to 450 W/(m K). It has thermal conductivity. Thermal conductivity is determined using the Ångstroem's Method of Measuring Thermal Conductivity (Amy L. Lytle, Physics Department, The College of Wooster, Theses).

본 발명의 일 실시예에서, 밀봉 세그먼트는 두께 방향으로 전체 면에서 자체 초기 두께를 기준으로 2 내지 6%, 바람직하게는 2.5 내지 5.5% 그리고 특히 바람직하게는 3 내지 5%의 스프링백(springback)을 갖는다. 스프링백은 DIN 28090-2:1995-09의 섹션 9.1, 9.2 및 9.2.1에 따라 결정된다. 이는, 밀봉 세그먼트가 프레임에 접하는 영역에서 냉각 유체의 원치 않는 유출을 효과적으로 방지하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 이 경우, 예컨대 폴리머를 기재로 하는 플라스틱 프레임과 같은 프레임을 위해 높은 열팽창 계수를 갖는 재료가 사용될 수도 있다. 밀봉 세그먼트의 스프링백은 국부적인 온도 변동과 결부되는 프레임의 뒤틀림을 보상하고, 이로써 예컨대 특히 낮은 외부 온도에서의 차량 시동 시에도 높은 수준의 밀봉성을 보장한다.In one embodiment of the invention, the sealing segment has a springback of 2 to 6%, preferably 2.5 to 5.5% and particularly preferably 3 to 5%, based on its initial thickness on the entire surface in the thickness direction. Has. The springback is determined according to sections 9.1, 9.2 and 9.2.1 of DIN 28090-2:1995-09. It has been found that this effectively prevents unwanted outflow of cooling fluid in the area where the sealing segment abuts the frame. Further, in this case, a material having a high coefficient of thermal expansion may also be used for a frame such as a plastic frame based on a polymer. The springback of the sealing segment compensates for distortion of the frame associated with localized temperature fluctuations, thereby ensuring a high level of sealing, for example even at vehicle start-up at low external temperatures.

이는, 밀봉 세그먼트를 프레임 사이에 고정할 때 프레임에 접하는 밀봉 세그먼트 에지들에서 원하는 국부 압축을 가능하게 한다. 이로 인해, 원치 않는 냉각 유체 유출이 더욱 어려워진다. 이 경우, 프레임은 더 높은 제조 공차로 제조될 수 있으며, 비평탄성이 압축 밀봉 세그먼트들에 의해 매우 우수하게 보상된다. 플라스틱 프레임의 사출 성형 시, 더 높은 제조 효율성을 위해 비교적 높은 제조 공차가 원하는 대로 용인된다. 따라서, 본 발명에 따라 사용될 수 있는 밀봉 세그먼트는 특히 효율적인 배터리 제조를 가능하게 하고, 바람직하게는 플라스틱 사출 성형 프레임과 함께 사용된다.This enables the desired local compression at the sealing segment edges abutting the frame when securing the sealing segment between frames. This makes unwanted cooling fluid outflow more difficult. In this case, the frame can be manufactured with higher manufacturing tolerances, and the unevenness is compensated very well by the compression sealing segments. When injection molding plastic frames, relatively high manufacturing tolerances are tolerated as desired for higher manufacturing efficiency. Thus, the sealing segments that can be used according to the invention enable particularly efficient battery production, and are preferably used with plastic injection molded frames.

바람직하게, 밀봉 세그먼트는 압축된 흑연 팽창물로 이루어질 수 있다. 대안적인 일 실시예에서, 밀봉 세그먼트는 압축 전에 형성된 혼합물, 즉, 전반적으로 균일하게 혼합된 흑연 팽창물과 플라스틱 입자로 구성된 혼합물로 이루어질 수 있다. 또 다른 대안적인 일 실시예에서는, 밀봉 세그먼트가 압축 후에 제공되는 플라스틱에 의해 밀봉 세그먼트의 표면에서 또는 코어 영역 내부까지 함침될 수 있다. 이와 같은 실시예들에 의해, 바람직하게 매우 형상 안정적이고 취급이 용이한 밀봉 세그먼트가 형성될 수 있다. 바람직하게는, 열가소성 수지, 열경화성 수지 또는 엘라스토머가 플라스틱으로서 사용될 수 있으며, 특히 플루오르폴리머, PE, PVC, PP, PVDF, PEEK, 벤조악신 및/또는 에폭시 수지가 플라스틱으로서 사용될 수 있다.Preferably, the sealing segment may consist of compressed graphite expansion. In an alternative embodiment, the sealing segment may consist of a mixture formed prior to compression, ie a mixture composed of graphite expandables and plastic particles uniformly mixed throughout. In another alternative embodiment, the sealing segment may be impregnated at the surface of the sealing segment or into the core region by means of a plastic provided after compression. By means of such embodiments, a sealing segment can be formed which is preferably very shape stable and easy to handle. Preferably, thermoplastic resins, thermosetting resins or elastomers can be used as plastics, in particular fluoropolymers, PE, PVC, PP, PVDF, PEEK, benzoaxine and/or epoxy resins can be used as plastics.

배터리 셀로부터 밀봉 세그먼트로의 특히 우수한 열 전달을 가능하게 하기 위해, 밀봉 세그먼트가 배터리 셀의 외부 윤곽에 매칭될 수 있다. 예를 들어, 밀봉 세그먼트는 배터리의 외표면의 일부분을 형상 결합 방식으로 수용하기 위한 홈을 구비할 수 있으며, 이 경우 홈은, 밀봉 세그먼트의 주 면에 대한 배터리의 가급적 대면적에 걸친 밀착을 가능하게 하기 위해, 특정의 원통형 또는 프리즘형 배터리의 부분 수용에 특화되어 형성될 수 있다.In order to enable particularly good heat transfer from the battery cell to the sealing segment, the sealing segment can be matched to the outer contour of the battery cell. For example, the sealing segment may have a groove for accommodating a portion of the outer surface of the battery in a form-fitting manner, in which case the groove enables close contact over a large area as possible of the battery to the main surface of the sealing segment. In order to be able to do so, it may be formed specially for accommodating portions of a specific cylindrical or prismatic battery.

바람직한 일 밀봉 세그먼트에서는, 하나 또는 2개의 주 면이 실질적으로 평평하다. 이는, 파우치 셀의 실질적으로 평평한 표면이 열교환 면에 접할 수 있음으로써, 효율적인 열 전달이 보장된다는 장점을 갖는다.In one preferred sealing segment, one or two major faces are substantially flat. This has the advantage that efficient heat transfer is ensured by allowing the substantially flat surface of the pouch cell to contact the heat exchange surface.

배터리 셀, 예컨대 파우치 셀의 작동 시 비로소 발생하는 용적 팽창을 방해하지 않기 위해, 밀봉 세그먼트와 배터리 셀은 에너지 저장 장치의 유휴 및 방전 상태에서 바람직하게, 밀봉 세그먼트가 두께 방향으로 약하게만, 바람직하게는 자체 초기 두께를 기준으로 최대 1%만큼만 압축되도록, 서로 압착될 수 있다. In order not to interfere with the volumetric expansion that only occurs during operation of the battery cell, such as a pouch cell, the sealing segment and the battery cell are preferably in the idle and discharged state of the energy storage device, and the sealing segment is only weakly in the thickness direction, preferably They can be pressed together so that they are compressed only by up to 1% based on their initial thickness.

관통 개구의 수는 제한되어 있지 않다. 관통 개구의 수는 1개, 2개, 3개, 4개, 5개 또는 6개일 수 있고, 바람직하게는 1개, 2개, 3개, 4개 또는 5개일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1개, 2개, 3개 또는 4개, 특히 바람직하게는 1개, 2개 또는 3개, 예를 들어 1개 또는 2개일 수 있다. 본 발명에 따른 아주 특히 바람직한 한 밀봉 세그먼트에서는 관통 개구의 수가 1개이다.The number of through openings is not limited. The number of through openings may be 1, 2, 3, 4, 5 or 6, preferably 1, 2, 3, 4 or 5, more preferably 1 It may be dogs, two, three or four, particularly preferably one, two or three, for example one or two. In one very particularly preferred sealing segment according to the invention the number of through openings is one.

모든 개구 투영 윤곽점은 세그먼트 투영 윤곽으로부터 이격되어 있다.All aperture projection contour points are spaced apart from the segment projection contour.

밀봉 세그먼트가 하나 이상의 관통 개구를 구비할 경우, 관통 개구들은 바람직하게 서로 가깝게 그룹핑되거나 상호 멀리 떨어져서 놓인다.If the sealing segment has more than one through opening, the through openings are preferably grouped close to each other or lie apart from each other.

관통 개구들을 서로 가깝게 그룹핑하면, 관류 시 낮은 유동 속도에서도 냉각 유체의 난류가 촉진된다는 장점이 있다. 이는, 어떤 경우든 그 개구 투영면이 그룹핑된 관통 면들의 합산된 개구 투영면에 상응하는 단일 관통 개구와 비교해서 적용된다.Grouping the through openings close to each other has the advantage that turbulence of the cooling fluid is promoted even at a low flow rate during perfusion. This applies in any case in comparison with a single through opening whose aperture projection surface corresponds to the summed aperture projection surface of the grouped through faces.

다른 한 편으로, 복수의 관통 개구(또는 관통 개구 그룹)가 존재하는 경우, 이들 관통 개구는 가급적 상호 멀리 떨어져 있어야 한다. 그 이유는, 궁극적으로 이로 인해 비로소, 냉각 유체가 밀봉 세그먼트들 사이의 더 긴 구간에 걸쳐 이들 밀봉 세그먼트의 표면을 따라 흐르도록, 배터리 셀 스택 내에서 후속하는 밀봉 세그먼트의 관통 개구를 2개의 관통 개구 사이마다 중앙에 배치할 수 있는 가능성이 제공되기 때문이다. 이는 본 발명이 특히, 냉각 유체가 밀봉 세그먼트 표면을 따라 의도한 대로 안내됨으로써, 효과적인 냉각을 가능하게 하기 때문이다.On the other hand, if a plurality of through openings (or groups of through openings) are present, these through openings should be as far apart from each other as possible. The reason is that, ultimately, only two through openings in the subsequent sealing segments in the battery cell stack so that the cooling fluid flows along the surface of these sealing segments over the longer intervals between the sealing segments. This is because it offers the possibility of placing it in the center of each space. This is because the invention makes effective cooling possible, in particular, as the cooling fluid is guided as intended along the sealing segment surface.

선행하는 3개의 단락에 명시된 관통 개구의 바람직한 간격은 다음과 같이 규정할 수 있다:The preferred spacing of through openings specified in the preceding three paragraphs can be defined as follows:

일 개구 투영 윤곽의 어느 개구 투영 윤곽점도 다른 개구 투영 윤곽의 개구 투영 윤곽점에 대해, 세그먼트 투영 윤곽 길이의 5%, 특히 8%, 특히 바람직하게는 10%, 예컨대 15% 미만의 간격보다 더 가까이 놓이지 않는다. 이는 서로 그룹핑된 관통 개구들의 개구 투영 윤곽에 관련해서만 적용되지 않는다. 일 관통 개구의 전체 개구 투영 윤곽점이 하나 이상의 다른 관통 개구의 개구 투영 윤곽의 개구 투영 윤곽점에 대해 세그먼트 투영 윤곽 길이의 4% 미만의 간격을 취하는 경우에, 관통 개구들이 그룹핑된 것으로서 간주된다. 개구 투영 윤곽점이란, 개구 투영 윤곽을 형성하는 지점을 의미하거나, 복수의 관통 개구가 존재하는 경우에는 개구 투영 윤곽들을 형성하는 지점을 의미하는 것으로 이해된다.Any aperture projection contour point of one aperture projection contour is closer to an aperture projection contour point of another aperture projection contour than an interval of less than 5%, in particular 8%, particularly preferably 10%, such as 15% of the length of the segment projection contour. Not placed. This does not apply only in relation to the aperture projection contour of the through apertures grouped together. If the total aperture projection contour point of one through opening takes a spacing of less than 4% of the segment projection contour length to the aperture projection contour point of the aperture projection contour of one or more other through openings, the through openings are considered grouped. The opening projection contour point is understood to mean a point at which an opening projection contour is formed, or when a plurality of through openings exist, a point at which opening projection contours are formed.

모든 개구 투영 윤곽점은 주연 세그먼트 투영 영역 내부에 놓여 있다.All aperture projection contour points lie inside the peripheral segment projection area.

주연 세그먼트 투영 영역은 세그먼트 투영 윤곽에 의해 외부로 제한된다. 주연 세그먼트 투영 영역은 주연 방향으로 일정한 폭을 갖는다. 이 폭은, 주연 세그먼트 투영 영역이 세그먼트 투영면(APS)의 75%, 바람직하게는 65%, 더욱 바람직하게는 55%, 특히 바람직하게는 45%, 아주 특히 바람직하게는 35%, 예컨대 30%를 차지하도록 선택된다. 도 4a 내지 도 4d에 예시적으로 도시된 바와 같이, 각각의 세그먼트 투영 윤곽에 대해 일정한 폭의 주연 세그먼트 투영 영역이 명시될 수 있다.The peripheral segment projection area is externally limited by the segment projection contour. The peripheral segment projection area has a constant width in the peripheral direction. This width means that the peripheral segment projection area is 75%, preferably 65%, more preferably 55%, particularly preferably 45%, very particularly preferably 35%, such as 30% of the segment projection surface A PS Is chosen to occupy. As exemplarily shown in FIGS. 4A to 4D, a peripheral segment projection area having a constant width may be specified for each segment projection contour.

즉, 본 발명에 따르면, 관통 개구(들)는, 직교 투영 및 주연 세그먼트 투영 영역을 이용하여 한정된, 밀봉 세그먼트의 한 외부 영역에 있다. 이로 인해, 외부 영역에 의해 둘러싸인 밀봉 세그먼트의 내부 영역이 배터리 셀(들)과 주 면(들) 간의 면대면 열 접촉을 위해 사용할 수 있다.That is, according to the invention, the through opening(s) are in one outer area of the sealing segment, defined using the orthogonal projection and the peripheral segment projection area. Due to this, the inner area of the sealing segment surrounded by the outer area can be used for face-to-face thermal contact between the battery cell(s) and the main side(s).

본 발명에 따른 밀봉 세그먼트들로 구성된 배터리는, 자동차 내에 존재하는 공간 조건에 유연하게 적응될 수 있다. 밀봉 세그먼트는, 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이, 배터리의 스택 형상 구조를 가능하게 한다. 이 경우, 밀봉 세그먼트의 형상 및 개별 스택의 길이가 실질적으로 자유롭게 선택될 수 있음으로써, 특정 자동차 타입에서 트랙션 배터리를 위한 가용 공동(hollow)이 가급적 완전히 활용될 수 있다.The battery composed of sealing segments according to the invention can be flexibly adapted to the spatial conditions present in the vehicle. The sealing segment enables a stack-like structure of the battery, for example as shown in FIG. 7. In this case, the shape of the sealing segments and the length of the individual stacks can be selected substantially freely, so that the available hollows for the traction battery in a particular vehicle type can be utilized as fully as possible.

예를 들어, 승용차 시트들 사이의 융기부, 예컨대 카단 터널은 사전 설정된 형상을 가지며, 임의로 객실 내부로 확장될 수 없다. 그곳에 존재하는 장착 공간을 가급적 완전히 이용하기 위해, 예컨대 사다리 형상의 밀봉 세그먼트들에 기반하는 배터리가 구성될 수 있다. 또한, 실질적으로 직사각형, 삼각형, 타원형 또는 원형의 세그먼트 투영면을 갖는 밀봉 세그먼트도 고려될 수 있다.For example, the ridges between passenger car seats, such as the cardan tunnel, have a preset shape and cannot be arbitrarily extended into the interior of the cabin. In order to make use of the mounting space present there as completely as possible, a battery can be constructed, for example based on ladder-shaped sealing segments. In addition, sealing segments having a segment projection surface of substantially rectangular, triangular, elliptical or circular can also be considered.

다른 위치에서 복수의 배터리가 직접 나란히 또는 위·아래로 적층 배열되어야 하는 경우에는, 배터리들 사이의 공동이 일반적으로 바람직하지 않은데, 그 이유는 이러한 공간은 달리 활용되기가 어렵기 때문이다. 이 경우, 실질적으로 직사각형인 세그먼트 투영면을 갖는 밀봉 세그먼트가 권장되는데, 그 이유는 이와 같은 밀봉 세그먼트들로 구성된 스택은 거의 바람직하지 못한 공동 없이 나란히 배열될 수 있기 때문이다.When a plurality of batteries in different locations are to be arranged directly side by side or stacked up and down, the cavities between the batteries are generally undesirable, because such spaces are difficult to utilize otherwise. In this case, a sealing segment having a substantially rectangular segment projection surface is recommended, since a stack consisting of such sealing segments can be arranged side by side with little undesirable cavities.

본 발명에 따른 밀봉 세그먼트에 의해, 단순한 설계로도 효율적인 냉각 및 높은 에너지 밀도가 달성된다. 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트들로 구성될 수 있는 배터리의 다양한 요소들에 의해, 밀봉 세그먼트들은 이하의 단락들에 기술되는 바와 같은 시너지 효과를 야기한다.With the sealing segment according to the invention, efficient cooling and high energy density are achieved even with a simple design. By means of the various elements of the battery which can be composed of the sealing segments according to the invention, the sealing segments cause a synergistic effect as described in the following paragraphs.

밀봉 세그먼트들은 프레임에 직접 연결될 수 있음으로써 밀봉을 구현하는데, 이때 밀봉 세그먼트들은 프레임들 사이에 고정(clamping)될 수 있다(밀봉 기능). 또한, 밀봉 세그먼트들은 배터리 셀들을 셀 스택 내의 원하는 위치에 배치한다(위치 결정 기능). 이들 밀봉 세그먼트는, 관통 개구들을 통과하는 냉각 유체의 정의된 점형 관통을 가능하게 하고, 스택 방향으로 관통 개구들 사이에 연장되는 채널 섹션들을 제한한다(유체 안내 기능). 동시에, 배터리 셀의 과잉 열은 직접 밀봉 세그먼트들로 전달된다. 이 열은 밀봉 세그먼트 내에서 더 바깥쪽에 놓인 영역 내로도 분배되며, 이 영역에서 밀봉 세그먼트의 하나 또는 복수의 주 면이 냉각 유체와 접촉되며, 상기 냉각 유체로 열이 전달된다(열 전도 기능).The sealing segments can be connected directly to the frame to achieve sealing, in which the sealing segments can be clamped between the frames (seal function). In addition, the sealing segments place the battery cells at a desired location in the cell stack (positioning function). These sealing segments enable defined point-like penetration of the cooling fluid through the through openings and limit the channel sections extending between the through openings in the stack direction (fluid guiding function). At the same time, excess heat of the battery cell is transferred directly to the sealing segments. This heat is also distributed within the sealing segment into an outermost area, in which one or more major faces of the sealing segment are brought into contact with the cooling fluid, and heat is transferred to the cooling fluid (heat conduction function).

밀봉 세그먼트들이 프레임들 사이에 단단히 고정되어 있으면, 배터리는 프레임을 통해 자동차 내에 고정될 수 있는 단일 고정 바디처럼 거동한다(위치 결정 기능). 프레임이 냉각 채널의 벽을 형성함으로써, 냉각 유체가 냉각 채널 내에서 프레임의 표면을 따라 흐를 수 있게 된다(유체 안내 기능).If the sealing segments are firmly fixed between the frames, the battery behaves like a single fixed body that can be fixed in the vehicle via the frame (positioning function). By the frame forming the walls of the cooling channel, it is possible for the cooling fluid to flow along the surface of the frame within the cooling channel (fluid guiding function).

본 발명에서 배터리 셀들은 전기 에너지를 공급하기 위해 이용될 뿐만 아니라 그와 동시에 냉각 채널을 제한한다. 배터리 셀들은, 유체가 배터리 셀을 따라 안내되게 하는 데 기여한다(유체 안내 기능). 이는 동시에 효율적인 냉각을 야기하는데, 그 이유는 냉각 유체가 셀 표면을 따라 흐르기 때문이다.In the present invention, battery cells are used not only to supply electrical energy, but at the same time limit the cooling channel. The battery cells contribute to causing the fluid to be guided along the battery cell (fluid guiding function). This simultaneously results in efficient cooling, since the cooling fluid flows along the cell surface.

밀봉 세그먼트에 의해, 종래 기술에 따라 요구되기도 했던 부품들이 없어도 된다. 배터리의 스택 형상 구조의 전체 길이에 걸쳐 연장되고 개별 배터리 셀을 둘러싸는 냉각 채널은, 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트의 사용 시, 별도의 전용 부품을 요구하지 않으면서, 통상적인 경우처럼 프레임, 밀봉 세그먼트 및 배터리 셀에 의해 정의된다(특히 도 3, 도 4 및 도 5 참조). 이는 특히 단순한 디자인을 보장한다.By means of the sealing segment, there is no need for parts that have also been required according to the prior art. The cooling channel extending over the entire length of the stacked structure of the battery and surrounding the individual battery cells, when using the sealing segment according to the present invention, does not require a separate dedicated component, and the frame, sealing segment And a battery cell (see in particular FIGS. 3, 4 and 5). This ensures a particularly simple design.

이로써, 동시에 배터리 셀의 매우 효율적인 냉각이 달성된다. 과잉 열은, 위에서 기술된 바와 같이 배터리 셀로부터 밀봉 세그먼트를 거쳐 냉각 유체로 전달된다(제1 열 경로). 추가로, 밀봉 세그먼트들 및 이들의 관통 개구들에 의해 정의된 냉각 채널이 배터리 셀을 따라 흐르기 때문에, 과잉 열은 배터리 셀로부터 냉각 유체로 직접 전달된다(제2 열 경로). 열이 배터리 셀들로부터 동시에 복수의 열 경로를 통해 누출되기 때문에, 상대적으로 적은 냉각 유체 용적 흐름으로도 또는 덜 차가운 냉각 유체로도 충분한 냉각이 가능하다. 이러한 점에서, 밀봉 세그먼트는 본 발명에 따라 온도 조절을 위해 이용된다. 따라서, 냉각 비용이 상대적으로덜 요구된다. 또한, 냉각 유체는 일 배터리 셀로부터 다음 배터리 셀로 넘어갈 때 중단 없이 열 흡수를 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트들은, 배터리 셀 둘레로의 연속 유동이 가능하도록 배치될 수 있고, 이로 인해 관통 개구들도 그와 같은 방식으로 위치 결정될 수 있다. 이를 통해, 배터리 셀로부터 열을 흡수하기 위한 냉각 유체가 사용될 수 없는 사용적(dead volume)이 최소로 제한된다. 이로써 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트는 궁극적으로 냉각 유체의 열 흡수 용량의 매우 경제적인 이용을 가능하게 하며, 이는 매우 작은 냉각제 용적의 사용을 가능하게 한다.In this way, at the same time very efficient cooling of the battery cells is achieved. Excess heat is transferred from the battery cell via the sealing segment to the cooling fluid as described above (first heat path). Additionally, since the cooling channel defined by the sealing segments and their through openings flows along the battery cell, excess heat is transferred directly from the battery cell to the cooling fluid (second heat path). Since heat is leaked from the battery cells through a plurality of heat paths at the same time, sufficient cooling is possible with a relatively small volume of cooling fluid flow or with a less cold cooling fluid. In this respect, the sealing segment is used according to the invention for temperature control. Thus, relatively less cooling costs are required. In addition, the cooling fluid can be used for heat absorption without interruption when passing from one battery cell to the next. The sealing segments according to the invention can be arranged so as to allow a continuous flow around the battery cell, whereby the through openings can also be positioned in such a way. Through this, the dead volume in which the cooling fluid for absorbing heat from the battery cell cannot be used is limited to a minimum. The sealing segment according to the invention thereby ultimately allows a very economical use of the heat absorption capacity of the cooling fluid, which allows the use of very small coolant volumes.

따라서, 냉각제를 포함한 전체 배터리와 관련하여 매우 높은 에너지 밀도가 도출된다.Thus, a very high energy density is derived with respect to the entire battery including the coolant.

APF 대 APS의 비율은 0.001 내지 0.20, 바람직하게는 0.003 내지 0.175, 더욱 바람직하게는 0.004 내지 0.15, 특히 바람직하게는 0.004 내지 0.125의 범위 내에 놓인다. 이들 면적의 비율이 훨씬 더 작은 경우에는, 소수의 밀봉 세그먼트만을 갖는 짧은 스택에서도 냉각 유체의 유동 저항이 지나치게 커진다. 예컨대 펌프와 같은 유체 이송 장치는, 스택을 통해 충분한 양의 냉각 유체를 이송하기 위해 지나치게 많은 에너지를 소비할 것이다. 상기 면적의 비율이 훨씬 더 큰 경우에는 배터리 셀로부터의 열 방출이 지나치게 악화되는데, 그 이유는 이 경우 열 교환(흑연 포일 층 내에서의 열 전도)을 위해 가용한 면적의 지나치게 큰 비율이 관통 개구(들)에 의해 사용되기 때문이다.The ratio of A PF to A PS lies in the range of 0.001 to 0.20, preferably 0.003 to 0.175, more preferably 0.004 to 0.15, particularly preferably 0.004 to 0.125. When the ratio of these areas is much smaller, the flow resistance of the cooling fluid becomes too large even in a short stack with only a few sealing segments. Fluid delivery devices such as pumps, for example, will consume too much energy to deliver a sufficient amount of cooling fluid through the stack. If the area ratio is much larger, the heat dissipation from the battery cell is excessively deteriorated, because in this case an excessively large proportion of the available area for heat exchange (heat conduction in the graphite foil layer) is through openings Because it is used by (s).

밀봉 세그먼트의 형상은 제한되어 있지 않다. 원칙적으로는 모든 형상이 고려될 수 있다. 자동차의 특정 공동에 딱 맞는 트랙션 배터리를 형성하기 위해서는 특수한 형상이 필요할 수 있다. 하지만, 일반적으로는 밀봉 세그먼트 에지들이 짧은 형상이 선호되는데, 그 이유는 그러한 형상이 단부면들을 통한 냉각 유체 흡수로 인해 냉각 유체 배출 및 밀봉 세그먼트 팽창의 가능성을 더욱 감소시키기 때문이다. 예를 들어, 세그먼트 투영 윤곽의 길이는 세그먼트 투영면(APS)에 상응하는 면적을 갖는 사각형의 둘레를 최대 65%만큼, 바람직하게는 최대 30%만큼, 특히 바람직하게는 최대 10%만큼 초과한다.The shape of the sealing segment is not limited. In principle, any shape can be considered. Special shapes may be required to form a traction battery that fits perfectly into a specific cavity in a vehicle. However, in general a shape with short sealing segment edges is preferred, since such shape further reduces the likelihood of cooling fluid drainage and sealing segment expansion due to cooling fluid absorption through the end faces. For example, the length of the segment projection contour exceeds the perimeter of a rectangle having an area corresponding to the segment projection plane A PS by at most 65%, preferably by at most 30% and particularly preferably by at most 10%.

바람직한 방식으로, 세그먼트 투영 윤곽은 오목한 섹션을 포함하지 않는다. 오목한 섹션은, 하나의 직선이 2개 이상의 지점에서 세그먼트 투영 윤곽과 교차하고 이 직선과 세그먼트 투영 윤곽 사이에 포함된 세그먼트 투영면의 부분 면적이 APS의 3% 이상이 되도록, 상기 직선이 세그먼트 투영 윤곽 내에 배치될 수 있는 경우에 존재한다. In a preferred manner, the segmented projection contour does not include concave sections. The concave section is such that one straight line intersects the segment projection contour at two or more points, and the partial area of the segment projection surface contained between this straight line and the segment projection contour is at least 3% of A PS . It exists when it can be placed within.

관통 개구가 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트의 주변 영역에 놓여 있는 경우는 덜 선호된다. 규칙적인 바닥면으로부터 돌출하는 주변 러그 내에 관통 개구가 존재하는, 덜 선호되는 밀봉 세그먼트의 직교 투영들이 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있다. 본 발명에 따른 바람직한 밀봉 세그먼트들은, 관통 개구의 선호 위치를 정의하기 위해 이용되는 다각형을 이용하여 상기 밀봉 세그먼트와 구분된다. 본 발명에 따르면, 등변 및 등각 다각형, 예컨대 그 면적이 APS의 8분의 1, 일반적으로는 6분의 1, 바람직하게는 5분의 1, 더욱 바람직하게는 4분의 1 그리고 특히 바람직하게는 3분의 1인 정사각형이 세그먼트 투영 윤곽 내부에서 정렬되되, 개구 투영 윤곽이 완전히 상기 다각형 내부에 놓이도록 정렬될 수 있는 방식으로, 개구 투영 윤곽이 세그먼트 투영 윤곽 내에 놓여 있는 경우가 바람직하다.It is less preferred if the through opening lies in the peripheral region of the sealing segment according to the invention. Orthogonal projections of the less preferred sealing segment, with through openings in the peripheral lugs projecting from the regular bottom surface, are shown in FIGS. 3A and 3B. Preferred sealing segments according to the invention are distinguished from the sealing segments by means of a polygon used to define the preferred position of the through opening. According to the invention, equilateral and conformal polygons, such as an area of which are equal to one eighth, generally one sixth, preferably one fifth, more preferably one quarter and particularly preferably of A PS It is preferred if the aperture projection contour lies within the segment projection contour in such a way that a third square can be aligned inside the segment projection contour, but the aperture projection contour lies entirely inside the polygon.

본 발명에 따라 밀봉 세그먼트 내에서 덜 선호되는 관통 개구의 위치가, 다각형 또는 정사각형을 이용하여 명시될 수 있을 뿐만 아니라, 다각형 대신 또는 다각형의 보완으로 하나 또는 복수의 지점에서 개구 투영 윤곽과 교차하는 직선 군(群)을 이용해서도 명시될 수 있다. 바람직하게는, 하나 또는 복수의 지점에서 개구 투영 윤곽과 교차하는 직선이 2개 이상의 지점에서 제1 세그먼트 투영 윤곽과 교차하지 않도록, 개구 투영 윤곽이 세그먼트 투영 윤곽 내에 놓인다.In accordance with the invention the position of the less preferred through opening in the sealing segment can be specified using a polygon or a square, as well as a straight line intersecting the opening projection contour at one or more points instead of a polygon or as a complement of a polygon It can also be specified using a group. Preferably, the aperture projection contour lies within the segment projection contour such that a straight line intersecting the aperture projection contour at one or more points does not intersect the first segment projection contour at two or more points.

관통 개구가 밀봉 세그먼트의 주변 영역에 위치하지 않는 경우, 냉각 유체가 관통 개구를 거쳐 밀봉 세그먼트를 통과해서 흐르도록 하기 위해 주변 영역으로 안내될 필요가 없기 때문에, 유동 저항이 감소한다.If the through opening is not located in the peripheral region of the sealing segment, the flow resistance is reduced because it is not necessary to be guided to the peripheral region in order for the cooling fluid to flow through the through opening and through the sealing segment.

본 발명에 따르면, 개구 투영 윤곽으로부터 세그먼트 투영 윤곽까지의 거리는 어디에서도 밀봉 세그먼트 두께의 50%, 바람직하게는 75%, 특히 바람직하게는 100%에 미달하지 않는다. 이는, 관통 개구와 세그먼트 에지 사이에 연장되는 밀봉 세그먼트의 영역이 전반적으로 충분히 넓고, 압착 시 다른 방식의 이탈 운동을 수행하거나 꼬이는 일이 없이 프레임 사이에 클램핑될 수 있다는 장점이 있다. 이렇게 함으로써 원치 않는 냉각제 배출의 위험이 줄어든다. 개구 투영 윤곽으로부터 세그먼트 투영 윤곽까지의 거리는 직교 투영에서 측정된다. 밀봉 세그먼트 두께는 DIN EN ISO 5084(1996년 10월)에 따라 결정된다. 밀봉 세그먼트 두께는 직교 투영 방향으로 측정된다. 원형의 테스트 면을 갖는 압력 스탬프가 사용되며, 이 압력 스탬프의 직경은 개구 투영 윤곽으로부터 세그먼트 투영 윤곽까지의 최단 거리에 상응하고, 이 경우 세그먼트 투영 윤곽은, 두께 측정 시마다 개구 투영 윤곽으로부터 세그먼트 투영 윤곽까지의 개별 거리를 측정할 때 따르는 선이 테스트 면을 2개의 동일한 크기의 절반부들로 분할하도록 배치된다. 밀봉 세그먼트 두께는 0.1kPa의 압력에서 결정되며, 이 압력 표시는 압력 스탬프의 원형 테스트 면과 관련된다.According to the invention, the distance from the aperture projection contour to the segment projection contour does not anywhere below reach 50%, preferably 75% and particularly preferably 100% of the sealing segment thickness. This has the advantage that the area of the sealing segment extending between the through opening and the segment edge is generally sufficiently wide and can be clamped between the frames without twisting or performing other types of disengagement movements upon pressing. This reduces the risk of unwanted coolant emissions. The distance from the aperture projection contour to the segment projection contour is measured in the orthogonal projection. The sealing segment thickness is determined according to DIN EN ISO 5084 (October 1996). The sealing segment thickness is measured in the orthogonal projection direction. A pressure stamp with a circular test face is used, and the diameter of this pressure stamp corresponds to the shortest distance from the aperture projection contour to the segment projection contour, in this case the segment projection contour is, for each thickness measurement, the segment projection contour from the aperture projection contour. When measuring individual distances to, the following line is arranged to divide the test surface into two equally sized halves. The sealing segment thickness is determined at a pressure of 0.1 kPa, and this pressure indication relates to the circular test side of the pressure stamp.

바람직하게, 밀봉 세그먼트 에지의 하나 이상의 제1 및 제3 섹션은 서로 평행하게 연장된다. 이 경우, 밀봉 세그먼트가 2개의 평행하게 연장되는 프레임 사이에서 매우 용이하게 안내될 수 있다는 장점이 도출되며, 이로 인해 밀봉 세그먼트 및 필요에 따라 그에 부착되는 배터리 셀과 같은 배터리의 개별 구성 부품들의 교체가 특히 매우 간단하게 가능하다.Preferably, at least one first and third sections of the sealing segment edge extend parallel to each other. In this case, the advantage is derived that the sealing segment can be guided very easily between two parallel extending frames, which makes it possible to replace the individual component parts of the battery, such as the sealing segment and the battery cell attached to it as necessary. In particular, it is possible very simply.

또한, 밀봉 세그먼트 에지의 제1 섹션과 제3 섹션을 연결하는 밀봉 세그먼트 에지의 하나 이상의 영역이, 밀봉 세그먼트 에지의 제1 섹션 및 제3 섹션에 대해 직각으로 연장되는 밀봉 세그먼트 에지의 제2 섹션을 포함하는 것이 바람직하다.Further, at least one region of the sealing segment edge connecting the first section and the third section of the sealing segment edge defines a second section of the sealing segment edge extending at right angles to the first section and the third section of the sealing segment edge. It is preferable to include.

밀봉 세그먼트 에지의 제1 섹션과 제3 섹션을 연결하는 밀봉 세그먼트 에지의 또 다른 영역은, 밀봉 세그먼트 에지의 제2 섹션에 대해 평행하게 연장되는 밀봉 세그먼트 에지의 제4 섹션을 포함한다.Another region of the sealing segment edge connecting the first section and the third section of the sealing segment edge includes a fourth section of the sealing segment edge extending parallel to the second section of the sealing segment edge.

바람직하게, 밀봉 세그먼트 에지는 4개 이상의 직선 섹션을 구비하며, 이들 섹션과 일치하는 4개의 직선이 하나의 사각형을 정의한다.Preferably, the sealing segment edge has four or more straight sections, and four straight lines coincident with these sections define a square.

바람직하게 세그먼트 면은 상기 사각형 위로 돌출하지 않는다. 예를 들어, 밀봉 세그먼트 에지의 제1, 제2, 제3 및 제4 섹션과 일치하는 직선이 하나의 직사각형을 정의하고, 세그먼트 면은 이 직사각형 위로 돌출하지 않는다. 이로써, 세그먼트 면에 비해 세그먼트 에지가 짧은 점이 보장되고, 이로 인해, 주어진 냉각 용량에서 냉각 유체의 원치 않는 배출 위험이 비교적 낮아지고, 덜 위험한 자동차 작동이 보장된다.Preferably the segment face does not protrude above the rectangle. For example, a straight line coinciding with the first, second, third and fourth sections of the sealing segment edge defines one rectangle, and the segment face does not project above this rectangle. This ensures that the segment edges are short compared to the segment faces, whereby the risk of unwanted discharge of cooling fluid at a given cooling capacity is relatively low, and less hazardous motor vehicle operation is assured.

밀봉 세그먼트는 다음 조건을 충족할 수 있다.The sealing segment can meet the following conditions.

d1 = x·d3, 그리고d 1 = x·d 3 , and

d2 = y·d4.d 2 = y·d 4 .

상기 조건에서, d1은 개구 에지로부터 밀봉 세그먼트 에지의 제1 섹션까지의 거리를 나타내고, d2는 개구 에지로부터 밀봉 세그먼트 에지의 제2 섹션까지의 거리를 나타내며, d3는 개구 에지로부터 밀봉 세그먼트 에지의 제3 섹션까지의 거리를 나타내고, d4는 개구 에지로부터 밀봉 세그먼트 에지의 제4 섹션까지의 거리를 나타내며, x는 0.25 내지 4의 범위 내 숫자를 나타내고, y는 3 내지 50의 범위 내 숫자를 나타낸다. 이는, 관통 개구가 제2 섹션에 가까이 놓이고 제4 섹션으로부터는 멀리 떨어져서 놓이는 점을 보장한다.In the above condition, d 1 represents the distance from the opening edge to the first section of the sealing segment edge, d 2 represents the distance from the opening edge to the second section of the sealing segment edge, and d 3 is the sealing segment from the opening edge. Represents the distance to the third section of the edge, d 4 represents the distance from the opening edge to the fourth section of the sealing segment edge, x represents a number in the range of 0.25 to 4, and y is in the range of 3 to 50 Represents a number. This ensures that the through opening lies close to the second section and far away from the fourth section.

바람직하게, 제1 섹션으로부터 제3 섹션까지의 거리가 제2 섹션으로부터 제4 섹션까지의 거리보다 크다.Preferably, the distance from the first section to the third section is greater than the distance from the second section to the fourth section.

본 발명은, 배터리 셀을 포함하는 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛과도 관련이 있으며, 이 경우 상기 배터리 셀은 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트의 주 면과 열 접촉한다. 열 접촉은, 배터리 셀이 밀봉 세그먼트의 주 면들 중 하나와 물리적으로 접촉하거나, 상기 주 면에 배치된 전기 절연 코팅과 물리적으로 접촉하도록 형성될 수 있으며, 이 경우 배터리 셀은 관통 개구와 중첩되지 않는다. 직교 투영에서 배터리 셀의 투영 윤곽 내에 개구 투영 윤곽점이 놓이지 않으면, 배터리 셀은 관통 개구와 중첩되지 않는다.The invention also relates to a sealed segment battery cell unit comprising a battery cell, in which case the battery cell is in thermal contact with the main surface of the sealing segment according to the invention. Thermal contact may be formed such that the battery cell is in physical contact with one of the major faces of the sealing segment, or with an electrically insulating coating disposed on the major face, in which case the battery cell does not overlap with the through opening. . If the aperture projection contour point is not placed within the projection contour of the battery cell in the orthogonal projection, the battery cell does not overlap the through opening.

배터리 셀은 바람직하게 프리즘형 셀, 파우치 셀 및 원통형 셀 중에서 선택된다. 특히 바람직한 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛은 밀봉 세그먼트 파우치 셀 유닛이다. 즉, 특히 바람직한 배터리 셀은 파우치 셀이다.The battery cell is preferably selected from prismatic cells, pouch cells and cylindrical cells. A particularly preferred sealed segment battery cell unit is a sealed segment pouch cell unit. That is, a particularly preferred battery cell is a pouch cell.

배터리 셀, 예컨대 파우치 셀은 전지 화학(cell chemistry)의 측면에서 제한되지 않는다. 바람직하게, 리튬의 Li+ 양이온으로의 가역적 산화가 전류 공급에 관여한다.Battery cells, such as pouch cells, are not limited in terms of cell chemistry. Preferably, the reversible oxidation of lithium to Li + cations is involved in the current supply.

바람직하게, 파우치 셀은 실질적으로 평평하고 서로 평행하게 연장되는 전면 및 후면을 갖는다. 전면과 후면은, 파우치 셀을 외부에 대해 폐쇄하는 부품의 전체 표면의 적어도 50%, 예컨대 적어도 60%, 바람직하게는 적어도 70%를 차지한다.Preferably, the pouch cells are substantially flat and have a front side and a rear side extending parallel to each other. The front and rear surfaces occupy at least 50%, such as at least 60%, preferably at least 70%, of the total surface of the part that closes the pouch cell to the outside.

바람직하게 프레임은, 배터리 셀, 밀봉 세그먼트 및 프레임에 의해 제한되는, 그리고 유체가 관통 개구를 통과해서 그 내부로 유입될 수 있는 채널이 형성되도록, 배터리 셀과 열 접촉하는 주 면에 (또는 전기 절연 코팅에) 인접한다.Preferably the frame is in thermal contact with the battery cell (or electrical insulation) so that a channel is formed which is limited by the battery cell, the sealing segment and the frame, and through which fluid can enter through the through opening. Adjacent to the coating).

바람직하게 채널은 환형이며, 다시 말해 배터리의 투영 윤곽이 직교 투영에서 프레임의 투영 윤곽에 대해 정의된 거리를 유지한다. 바람직하게, 배터리의 투영 윤곽의 각각의 지점은 프레임의 투영 윤곽에 대해 세그먼트 투영 윤곽의 길이의 최대 20%, 예컨대 세그먼트 투영 윤곽의 길이의 최대 10%에 달하는 거리를 유지한다. 또한, 바람직하게 배터리의 투영 윤곽의 각각의 지점은 프레임의 투영 윤곽에 대해 세그먼트 투영 윤곽의 길이의 적어도 0,1%, 예컨대 세그먼트 투영 윤곽의 길이의 적어도 0.5%이다. 이는, 냉각 유체가 냉각 채널의 특히 좁은 영역도 방해받지 않고 관류할 수 있는 동시에, 냉각 유체 흐름이 특히 넓은 채널 영역에서 중지되지 않는 점을 보장한다. 이는 열 수송을 증가시키고, 이를 통해 궁극적으로는 배터리의 에너지 밀도 및/또는 배터리 셀의 수명을 증대시킨다.Preferably the channel is annular, ie the projection contour of the battery maintains a defined distance to the projection contour of the frame in an orthogonal projection. Preferably, each point of the projection contour of the battery maintains a distance of up to 20% of the length of the segmented projection contour to the projection contour of the frame, for example up to 10% of the length of the segmented projection contour. Further, preferably each point of the projection contour of the battery is at least 0,1% of the length of the segment projection contour relative to the projection contour of the frame, for example at least 0.5% of the length of the segment projection contour. This ensures that the cooling fluid can flow through even a particularly narrow area of the cooling channel unobstructed, while at the same time, the cooling fluid flow is not stopped in a particularly large channel area. This increases heat transport, which ultimately increases the energy density of the battery and/or the life of the battery cell.

특히 바람직한 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛은 본 발명에 따른 제2 밀봉 세그먼트를 포함하며, 이 경우 제2 밀봉 세그먼트의 주 면은, 일 밀봉 세그먼트의 관통 개구를 통과해서 채널 내로 유입될 수 있는 유체가 제2 밀봉 세그먼트의 관통 개구를 통과해서 채널 밖으로 배출될 수 있도록 프레임에 접한다.A particularly preferred sealing segment battery cell unit comprises a second sealing segment according to the invention, in which case the main face of the second sealing segment is a second fluid through which a fluid can enter the channel through the through opening of one sealing segment. Abuts the frame so that it can be discharged out of the channel through the through opening of the sealing segment.

제1 및 제2 밀봉 세그먼트는 일반적으로, 파우치 셀이 밀봉 세그먼트들 사이에서 미끄러져 빠지지 않도록 파우치 셀에 단단히 접해 있다.The first and second sealing segments are generally tightly abutting the pouch cell so that the pouch cell does not slip out between the sealing segments.

바람직하게, 직교 투영에서는, 제2 밀봉 세그먼트의 세그먼트 투영 윤곽이 제1 밀봉 세그먼트의 세그먼트 투영 윤곽과 일치한다. 이는, 제2 밀봉 세그먼트의 세그먼트 투영면의 적어도 95%, 바람직하게는 적어도 98%가 세그먼트 투영면(APS)에 속하고, 세그먼트 투영면(APS)의 적어도 95%, 바람직하게는 적어도 98%가 제2 밀봉 세그먼트의 세그먼트 투영면에 속한다는 것을 의미한다.Preferably, in an orthogonal projection, the segment projection contour of the second sealing segment coincides with the segment projection contour of the first sealing segment. This, the second, at least 95% of the segment, the projection surface of the seal segment, preferably at least 98%, at least 95% of the segment plane, A and segment plane (A PS) to (A PS), preferably at least 98% of the 2 means that the sealing segment belongs to the segment projection plane.

직교 투영에서, 제1 밀봉 세그먼트의 각각의 개구 투영면은 제2 밀봉 세그먼트의 각각의 개구 투영면에 대해 일반적으로 임의의 거리를 유지한다. 이 거리는 바람직하게 제1 밀봉 세그먼트의 세그먼트 투영 윤곽의 길이의 적어도 50분의 1, 특히 바람직하게는 적어도 20분의 1, 예컨대 적어도 1/10이다.In an orthogonal projection, each aperture projection surface of the first sealing segment maintains a generally arbitrary distance to each aperture projection surface of the second sealing segment. This distance is preferably at least one fifty, particularly preferably at least one twenty, such as at least one tenth of the length of the segment projection contour of the first sealing segment.

바람직하게, 제1 밀봉 세그먼트의 관통 개구와 제2 밀봉 세그먼트의 관통 개구는 채널의 동일한 길이의 2개 섹션을 통해 연결되어 있다. 채널 섹션의 길이는 직교 투영에서 결정되며, 이를 위해 개구 투영면들의 양측 면 중심을 통과하는 보조 직선이 배치된다. 이때, 채널의 일 섹션의 투영은 보조 직선의 일 측에서 진행되고, 채널의 다른 섹션의 투영은 보조 직선의 타측에서 진행된다. 채널의 일 섹션의 길이는, 일 밀봉 세그먼트의 개구 투영 윤곽으로부터 배터리 셀의 투영 윤곽과 교차하지 않는 다른 밀봉 세그먼트의 개구 투영 윤곽까지의 최단 연결이다. 상대적으로 더 긴 섹션이 상대적으로 더 짧은 섹션보다 최대 50%, 바람직하게는 최대 15% 더 긴 경우, 2개의 동일한 길이의 섹션이 제공된다. 이는, 밀봉 세그먼트의 외부 영역의 전체 부분에서 거의 같은 양의 열이 냉각 유체로 전달되고, 이로써 셀의 모든 부분으로부터 균일한 열 방출이 이루어지도록 촉진한다. 이때, 배터리 셀을 손상시키는 소위 핫 스팟은 덜 두드러진다. 궁극적으로, 이는 배터리 셀들의 수명 및 배터리 셀들로 구성된 트랙션 배터리의 수명을 연장한다.Preferably, the through opening of the first sealing segment and the through opening of the second sealing segment are connected via two equal length sections of the channel. The length of the channel section is determined in the orthogonal projection, for this purpose an auxiliary straight line passing through the center of both sides of the aperture projection surfaces is arranged. At this time, projection of one section of the channel proceeds from one side of the auxiliary straight line, and projection of the other section of the channel proceeds from the other side of the auxiliary straight line. The length of one section of the channel is the shortest connection from the aperture projection contour of one sealing segment to the aperture projection contour of the other sealing segment that does not intersect the projection contour of the battery cell. If the relatively longer section is at most 50%, preferably at most 15% longer than the relatively shorter section, then two equal length sections are provided. This promotes the transfer of approximately the same amount of heat to the cooling fluid in the entire portion of the outer region of the sealing segment, whereby a uniform heat dissipation from all portions of the cell is achieved. At this time, so-called hot spots damaging the battery cells are less pronounced. Ultimately, this extends the life of the battery cells and the life of a traction battery composed of battery cells.

밀봉 세그먼트는, 배터리 셀들에 대한 밀봉 세그먼트의 안전한 열전도성 연결을 위해, 밀봉 세그먼트에 밀착할 수 있는 배터리 셀의 용적이 팽창할 때 밀봉 세그먼트가 휘어지고, 배터리 셀의 용적이 감소할 때에는 밀봉 세그먼트가 팽창하도록 형성될 수 있다. 배터리 셀의 작동 시에 비로소 발생하는 용적 팽창을 방해하지 않기 위해, 밀봉 세그먼트와 배터리 셀은 에너지 저장 장치의 비작동 상태에서 바람직하게 서로 압착될 수 있으며, 이로써 밀봉 세그먼트(들)의 밀봉 세그먼트는 초기 두께를 기준으로 두께 방향으로 약하게만, 바람직하게는 최대 1%만큼만 압축된다.The sealing segment bends when the volume of the battery cell that can adhere to the sealing segment expands, and when the volume of the battery cell decreases, the sealing segment bends for a safe thermally conductive connection of the sealing segment to the battery cells. It can be formed to expand. In order not to interfere with the volumetric expansion that only occurs during operation of the battery cell, the sealing segment and the battery cell can preferably be pressed together in the non-operating state of the energy storage device, whereby the sealing segment of the sealing segment(s) is initially It is compressed only weakly in the thickness direction based on the thickness, preferably by at most 1%.

본 발명에 따른 밀봉 세그먼트는 완전히 상이한 배터리 내에서의 온도 조절에 적합하다. 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트는, 예컨대 BEV 또는 HEV 내의 트랙션 배터리와 같은 고성능 배터리에서의 온도 조절 특히 우수하게 적합하다. BEV는, 전기 모터에 의해 구동되고, 전진 이동에 필요한 전기 에너지를 트랙션 배터리로부터 끌어 오는, 사람 및/또는 물건을 이송하기 위한 자동차를 지칭한다. HEV는, 전기 모터 및 또 다른 에너지 변환기에 의해 구동되고, 전진 이동에 필요한 전기 에너지를 일부 트랙션 배터리로부터 끌어 오는, 사람 및/또는 물건을 이송하기 위한 자동차를 지칭한다.The sealing segment according to the invention is suitable for temperature control in completely different batteries. The sealing segment according to the invention is particularly well suited for temperature control in high performance batteries, for example traction batteries in BEVs or HEVs. BEV refers to a vehicle for transporting people and/or objects, driven by an electric motor and drawing electrical energy required for forward movement from a traction battery. HEV refers to a vehicle for transporting people and/or objects, driven by an electric motor and another energy converter, and drawing electrical energy required for forward movement from some traction batteries.

추가 현수 요소(suspension element)가 필요치 않도록, 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트들 사이에 배터리 셀을 클램핑하는 동시에, 전류 전도 요소를 이용하여 배터리 셀을 정렬하는 것이 가능하다. 이것이 장점인 이유는, 배터리가 특히 간단한 방식으로, 다시 말해 소수의 간단한 부품들로써 조립될 수 있기 때문이다.In order that no additional suspension element is required, it is possible to clamp the battery cell between the sealing segments according to the invention, while at the same time aligning the battery cell with a current conducting element. The reason this is an advantage is that the battery can be assembled in a particularly simple way, that is to say from a few simple parts.

대안적으로, 제1 및/또는 제2 주 면에, 또는 상기 주 면(들)에 부착된 전기 절연 코팅에 현수 요소가 배치될 수 있으며, 이 경우 상기 현수 요소는 예를 들어 주 면으로부터 돌출한다. 현수 요소는 예컨대 폼 재료, 흑연 및/또는 고체 금속(예컨대 강 또는 알루미늄)을 포함할 수 있다. 이 현수 요소에 의해, 주 면 또는 전기 절연 코팅에 배치된 배터리 셀이 미끄러져 빠지는 일이 더 어려워진다.Alternatively, a suspension element can be arranged on the first and/or second main face, or in an electrically insulating coating affixed to the main face(s), in which case the suspension element protrudes from the main face, for example do. Suspension elements may include, for example, foam materials, graphite and/or solid metals (eg steel or aluminum). With this suspension element, it becomes more difficult for the battery cells placed on the main surface or the electrically insulating coating to slip out.

현수 요소는, 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트들 사이에서 배터리 셀이 현수되어 있는 브래킷일 수 있다. 브래킷은 예컨대 전류 전도 요소들과 함께 프레임 외부에 놓여 있는 영역 내로 연장될 수 있다. 브래킷은 2개의 밀봉 세그먼트 사이에 배치된 배터리 셀, 예컨대 파우치 셀의 둘레에 연장될 수 있다.The suspension element may be a bracket on which the battery cell is suspended between the sealing segments according to the invention. The bracket can, for example, extend into an area lying outside the frame with current conducting elements. The bracket may extend around a battery cell, such as a pouch cell, disposed between the two sealing segments.

또한, 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛의 스택을 포함하는 트랙션 배터리도 본 발명의 대상이다.Also a subject of the invention is a traction battery comprising a stack of sealed segment battery cell units according to the invention.

본 발명은, 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트, 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛, 또는 본 발명에 따른 트랙션 배터리로부터 열을 방출하기 위한, 전기 비전도성 액체의 사용과도 관련이 있다.The invention also relates to the use of an electrically non-conductive liquid for dissipating heat from a sealing segment according to the invention, a sealing segment battery cell unit according to the invention, or a traction battery according to the invention.

전기 비전도성이란 액체가 전류를 전도하지 않음을 의미한다. 각각 25℃에서 측정된 전도도는 최대 10-8 S·㎝-1이고, 전기 비저항(比抵抗)은 108 Ω·㎝이다. 전기 비저항은 DIN EN 60247:2004에 따라 측정된다.Electrically non-conductive means that the liquid does not conduct current. The conductivity measured at each 25°C is 10 -8 S·cm -1 at the maximum, and the electrical resistivity is 10 8 Ω·cm. The electrical resistivity is measured according to DIN EN 60247:2004.

전기 비전도성 액체를 냉각 유체로서 사용하면, 경우에 따른 배터리 셀의 손상 및 열 폭주(thermal runaway)의 발생 시 단락이 초래되지 않는 장점이 있는다.When an electrically non-conductive liquid is used as a cooling fluid, there is an advantage in that a short circuit is not caused in case of damage to the battery cell and thermal runaway in some cases.

전기 비전도성 액체는 바람직하게 플루오르화 유기 화합물, 예컨대 완전 플루오르화 케톤 또는 부분 플루오르화 에테르와 같은, 예컨대 완전 플루오르화 유기 화합물 또는 부분 플루오르화 유기 화합물을 함유한다. 1바아의 압력에서 측정된 화합물의 비등점은 예를 들어 45 내지 150℃의 범위 내에, 바람직하게는 55℃ 내지 100℃의 범위 내에 놓일 수 있다. 완전 플루오르화 케톤의 경우, 케토 탄소에 7중 플루오르화 이소프로필 그룹 및 5중 불소화 에틸 그룹이 결합될 수 있다.The electrically non-conductive liquid preferably contains a fluorinated organic compound, such as a fully fluorinated organic compound or a partially fluorinated organic compound, such as a fully fluorinated ketone or a partially fluorinated ether. The boiling point of the compound, measured at a pressure of 1 bar, may for example lie in the range of 45 to 150°C, preferably in the range of 55 to 100°C. In the case of a fully fluorinated ketone, a seven-fold fluorinated isopropyl group and a five-fold fluorinated ethyl group may be attached to the keto carbon.

본 발명의 또 다른 세부 사항 및 장점들은, 도면을 토대로 한 하기의 실시예들의 설명을 참조한다.Further details and advantages of the present invention refer to the description of the following embodiments based on the drawings.

도 1a는 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트를 도시한 도면이다.
도 1b 및 도 1c는, 도 1a에 도시된 밀봉 세그먼트의 모서리 영역에 대한 두 가지 상이한 사시도이다(모서리 영역은 도 1a의 우측 상단에 직사각형으로 표시되어 있음).
도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트의 직교 투영도들이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3b의 직교 투영의 예에서 주연 세그먼트 에지 영역의 정의를 도시한 도면들이다.
도 5는 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛들로 구성된 트랙션 배터리의 부분도이다.
1a shows a sealing segment according to the invention.
1B and 1C are two different perspective views of the corner area of the sealing segment shown in FIG. 1A (the corner area is indicated by a rectangle in the upper right corner of FIG. 1A).
2, 3a, 3b and 3c are orthogonal projections of a sealing segment according to the invention.
4A to 4D are diagrams illustrating a definition of a peripheral segment edge region in the example of the orthogonal projection of FIG. 3B.
5 is a view showing a sealed segment battery cell unit according to the invention.
6 is a cross-sectional view of a sealed segment battery cell unit according to the invention.
7 is a partial view of a traction battery composed of sealed segment battery cell units according to the invention.

도 1a는, 유체 냉각식 배터리의 온도 제어를 위한 밀봉 세그먼트(1)를 보여준다. 밀봉 세그먼트(1)는 제1 주 면(11) 및 제2 주 면(12)을 구비한다. 또한, 밀봉 세그먼트(1)는 제1 주 면(11)으로부터 제2 주 면(12) 쪽으로 밀봉 세그먼트를 관통하는 관통 개구(3)를 구비한다. 제2 주 면(12)은 도 1a에서는 볼 수 없는데, 그 이유는 도 1c에 도시된 사시도에서 알 수 있듯이 제2 주 면이 관찰자로부터 먼 쪽을 향하고 있고, 제1 주 면(11)에 대해 실질적으로 평행하게 연장되기 때문이다. 도 1c에 도시된 사시도에서, 2개의 주 면은 모두 관찰자를 바라보고 있다.1A shows a sealing segment 1 for temperature control of a fluid cooled battery. The sealing segment 1 has a first major side 11 and a second major side 12. In addition, the sealing segment 1 has a through opening 3 penetrating the sealing segment from the first main face 11 toward the second main face 12. The second main surface 12 is not visible in FIG. 1A, because as can be seen from the perspective view shown in FIG. 1C, the second main surface faces away from the observer, and with respect to the first main surface 11 This is because it extends substantially parallel. In the perspective view shown in Fig. 1C, both main surfaces face the observer.

2개의 주 면(11, 12)은 밀봉 세그먼트 에지(2)에서 그리고 개구 에지(4)에서 서로 이어진다. 도 1b는 예를 들어, 주 면들(11, 12)이 밀봉 세그먼트 에지에서 어떻게 서로 이어질 수 있는지를 보여준다. 여기서, 에지(2)는, 주 면(11 및 12)에 대해 실질적으로 직각으로 연장되는 면을 형성한다. 그러나 에지 영역에서 주 면(11, 12)의 다른 모든 유형의 전이, 예를 들어 곡면 에지를 통한 전이도 고려할 수 있다. 개구 에지(4)는 관통면을 둘러싼다.The two main faces 11 and 12 connect to each other at the sealing segment edge 2 and at the opening edge 4. Figure 1b shows, for example, how the major faces 11, 12 can connect to each other at the sealing segment edge. Here, the edge 2 forms a surface extending substantially perpendicular to the main surfaces 11 and 12. However, all other types of transitions of the major faces 11 and 12 in the edge region can also be considered, for example transitions through curved edges. The opening edge 4 surrounds the through surface.

도 1a에 도시된 밀봉 세그먼트는, 1.5g/㎤의 밀도로 부분 압축된, 실질적으로 압축 흑연 팽창물로 형성된 흑연 포일(5)로 이루어진다. 즉, 밀봉 세그먼트는 흑연 포일 층을 포함한다.The sealing segment shown in FIG. 1A consists of a graphite foil 5 formed substantially of compressed graphite expansion, partially compressed to a density of 1.5 g/cm 3. That is, the sealing segment comprises a layer of graphite foil.

밀봉 세그먼트 내에서 관통 개구(4)의 위치는 직교 투영을 통해 정의된다. 이는, 도시되지 않은 4개의 다양한 밀봉 세그먼트에 대한 예로서의 도 2, 도 3a, 도 3b, 도 3c에 도시된 직교 투영들(1P)에 의해 보여지며, 이때 2개의 주 면(11 및 12)은 각각 평평하고, 서로에 대해 그리고 도면에 도시되지 않은 투영 평면에 대해 실질적으로 평행하게 연장된다. 도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 3c에는 개별 세그먼트 투영 윤곽(2P)이 도시되어 있으며, 이 세그먼트 투영 윤곽도 마찬가지로 도면에 도시된 개별 세그먼트 투영면(APS)을 둘러싼다. 또한, 개구 투영 윤곽(4P) 및 이 윤곽에 의해 각각 둘러싸인 개구 투영면(APF)이 각각 도시되어 있다. 이들 예에서는 APS 대 APF의 비율이 0.004 미만이 아니고 0.10을 초과하지 않는다는 점, 그리고 모든 예에서 개구 투영 윤곽(4P)의 모든 지점(즉, 모든 개구 투영 윤곽점)이 세그먼트 투영 윤곽(2P)으로부터 이격되어 있다는 점을 알 수 있다.The position of the through opening 4 in the sealing segment is defined via an orthogonal projection. This is shown by the orthogonal projections 1 P shown in Figs. 2, 3a, 3b, 3c as an example for four different sealing segments not shown, where the two main faces 11 and 12 are Each is flat and extends substantially parallel to each other and to a projection plane not shown in the figure. In Figs. 2, 3a, 3b and 3c an individual segment projection contour 2 P is shown, which likewise surrounds the individual segment projection surface A PS shown in the figure. Further, the aperture projection contour 4P and the aperture projection surface A PF each surrounded by the outline are shown, respectively. In these examples, the ratio of A PS to A PF is not less than 0.004 and does not exceed 0.10, and in all examples, all points of the aperture projection contour 4 P (i.e., all aperture projection contour points) are segmented projection contours ( It can be seen that it is separated from 2 P ).

또한, 도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 도시된 투영들에서, 모든 개구 투영 윤곽점이 주연 세그먼트 투영 영역(0P) 내에 놓여 있으며, 이 주연 세그먼트 투영 영역은 주연 방향으로 일정한 폭(b)을 갖고, 세그먼트 투영 윤곽(2P)에 의해 외부로 제한되어 있다. 도 2에서, 주연 방향으로 일정한 폭(b)을 갖는 세그먼트 투영 영역(0P)은 교차된 빗금으로 표시되어 있다. 폭(b)은, 세그먼트 투영 영역(OP)이 세그먼트 투영면(APS)의 75%를 차지하도록 선택되었다.Further, in the projections shown in FIGS. 2, 3A, 3B and 3C, all aperture projection contour points lie within the peripheral segment projection area 0 P , and this peripheral segment projection area has a constant width b in the peripheral direction. ) to have, it is limited to the outside by a projection contour segment (P 2). In Fig. 2, a segment projection area 0 P having a constant width b in the peripheral direction is indicated by crossed hatches. The width b was selected so that the segmented projection area O P occupied 75% of the segmented projection surface A PS .

모든 개구 투영 윤곽점이 상기 주연 세그먼트 투영 영역(OP) 내에 있는지의 여부는 다음과 같이 결정된다(이하의 단계들은 도 3b에 도시된 직교 투영에 대한 도 4a 내지 도 4d에 도시되어 있음):Whether all aperture projection contour points are within the peripheral segment projection area O P is determined as follows (the following steps are shown in Figs. 4A-4D for the orthogonal projection shown in Fig. 3B):

- 먼저, 개구 투영 윤곽의 다른 모든 지점보다 세그먼트 투영 윤곽으로부터 더 멀리 또는 동일한 거리에 떨어져 있는 개구 투영 윤곽의 지점(X)이 결정된다(도 4a의 X 참조). 필요에 따라, 밀봉 세그먼트가 복수의 관통 개구를 구비한 경우에는, 복수의 개구 투영 윤곽의 모든 지점이 고려되어야 한다.First, a point X of the aperture projection contour which is farther away from the segment projection contour or at the same distance from all other points of the aperture projection contour is determined (see X in Fig. 4A). If necessary, if the sealing segment is provided with a plurality of through openings, all points of the plurality of aperture projection contours have to be considered.

- 그 다음에, 세그먼트 투영 윤곽으로부터 상기 지점(X)의 거리가 측정된다(도 4b의 이중 화살표 참조).-Then the distance of the point X from the segment projection contour is measured (see double arrows in Fig. 4b).

- 세그먼트 투영 윤곽에 대해 상기 거리를 유지하는 라인이 세그먼트 투영 윤곽 내부에 그려진다. 이러한 라인은 예컨대 컴퍼스를 이용하여, 그 중심이 세그먼트 투영 윤곽 상에 놓이고 그 반경이 도 4b에 도시된 거리에 상응하는 복수의 원으로 도시될 수 있다(도 4c, 도 4d 참조). 좌측으로 향하는 화살표는 라인의 좌측피크를 지시하며, 이 피크는 도 4d에서 명확하게 볼 수 있다.-A line holding the distance to the segmented projection contour is drawn inside the segmented projection contour. Such a line can be illustrated as a plurality of circles, with its center lying on the segment projection contour, for example using a compass and its radius corresponding to the distance shown in Fig. 4b (see Figs. 4c, 4d). The arrow pointing to the left indicates the peak to the left of the line, which peak can be clearly seen in FIG. 4D.

- 이어서, 상기 라인과 세그먼트 투영 윤곽 사이에 포함된 면 대 세그먼트 투영면의 비율이 결정된다. 상기 두 면의 비율이 최대 0.75이면, 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트가 존재하게 된다. 도 4d로부터, 거기에 도시된 경우에는 상기 비율이 0.75 미만이라는 것을 쉽게 알 수 있다.-Then, the ratio of the plane to the segment projection surface contained between the line and the segment projection contour is determined. If the ratio of the two sides is at most 0.75, then the sealing segment according to the invention is present. From Fig. 4D, it can be easily seen that the ratio is less than 0.75 in the case shown there.

도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 도시된 직교 투영들에서는, 세그먼트 투영 윤곽(2P)의 길이가 세그먼트 투영면(APS)에 상응하는 면적을 가진 정사각형의 주연을 단지 약간 초과한다. 세그먼트 투영면(APS)은 도 2에서 직사각형 형상을 가지며, 이 경우 이 직사각형의 길이 대 폭의 비율은 2:3이다. 길이 대 폭의 비율이 2:3인 직사각형의 경우, 에지는 동일한 면적을 가진 정사각형의 경우보다 단지 약 2% 더 길다. 도 3b에서, 세그먼트 투영면(APS)은 서로 접하는 상이한 크기의 2개의 직사각형 형상을 가지며, 길이 대 폭의 비율은 각각 5:6이고, 이 경우 하나의 직사각형의 면적이 다른 직사각형의 면적의 15배에 해당한다. 이 경우, 세그먼트 투영 윤곽(2P)은 동일한 면적을 갖는 정사각형에서보다 약 28% 더 길다.In the orthogonal projections shown in Figs. 2, 3A, 3B and 3C, the length of the segment projection contour 2 P only slightly exceeds the periphery of the square having an area corresponding to the segment projection surface A PS . The segment projection plane A PS has a rectangular shape in FIG. 2, in which case the ratio of the length to width of this rectangle is 2:3. For a rectangle with a length to width ratio of 2:3, the edges are only about 2% longer than for a square with the same area. In Fig. 3b, the segment projection plane A PS has two rectangular shapes of different sizes in contact with each other, and the ratio of length to width is 5:6, respectively, in which case the area of one rectangle is 15 times the area of the other rectangle. Corresponds to. In this case, the segment projection contour 2 P is about 28% longer than in a square with the same area.

도 2에서, 세그먼트 투영 윤곽(2P) 내에서 개구 투영 윤곽(4P)은, 이 개구 투영 윤곽(4P)이 완전히 정사각형(P2) 내부에 놓이도록, APS의 6분의 1에 해당하는 면적을 갖는 정사각형(P2)이 세그먼트 투영 윤곽(2P) 내부에서 정렬되는 방식으로 놓여 있다. APS의 5분의 1에 해당하는 면적을 갖는 정사각형(P3) 및 APS의 8분의 1에 해당하는 면적을 갖는 정사각형(P1)도 그와 똑같이 정렬된다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 직교 투영들은, 이들 도면에 도시된 정사각형들에서 알 수 있듯이, 상기 조건을 충족하지 않는다.2, the segment projection outline (2 P) opening projection contours (4 P) inside is, in one-sixth of the opening projected onto the contour (4 P) is such that fully placed inside the square (P 2), A PS A square P 2 with the corresponding area is laid in such a way that it is aligned inside the segment projection contour 2 P. Square having an area that corresponds to one-fifth of the A PS (P 3), and a square having an area corresponding to one-eighth of the A PS (P 1) is also aligned with the same. The orthogonal projections shown in FIGS. 3A and 3B do not satisfy the above condition, as can be seen from the squares shown in these figures.

제1 주 면(11) 및/또는 제2 주 면(12)에는 현수 요소가 배치될 수 있다. 각각의 도면에 도시된 예들에는 현수 요소가 도시되어 있지 않다. 현수 요소는 주 면으로부터 돌출할 수 있다. 현수 요소는 주 면에 배터리 셀을 현수하는 데 이용된다. 예를 들면, 주 면(11 또는 12)으로부터 돌출하는 모든 유형의 재료가 현수 요소로서 이용될 수 있는데, 이 현수 요소에 의해 주 면에 배치된 배터리 셀이 미끄러져 빠지는 일이 어려워진다. 현수 요소는 예컨대 폼 재료, 흑연 및/또는 예컨대 강 또는 알루미늄과 같은 금속을 포함할 수 있다. 이 현수 요소에 의해, 주 면에 배치된 배터리 셀이 미끄러져 빠지는 일이 어려워진다.Suspension elements may be arranged on the first main surface 11 and/or the second main surface 12. In the examples shown in each figure, no suspension element is shown. The suspension element can protrude from the main face. Suspension elements are used to suspend battery cells on the main surface. For example, any type of material protruding from the main surface 11 or 12 can be used as the suspension element, which makes it difficult for the battery cells disposed on the main surface to slip out. The suspension element may comprise, for example, a foam material, graphite and/or a metal such as, for example, steel or aluminum. This suspension element makes it difficult for the battery cells arranged on the main surface to slide off.

도 1a에 도시된 밀봉 세그먼트(1) 내에서는, 밀봉 세그먼트 에지(2)의 제1 섹션(21)과 제3 섹션(23)이 서로 평행하게 연장된다.In the sealing segment 1 shown in FIG. 1A, the first section 21 and the third section 23 of the sealing segment edge 2 extend parallel to each other.

밀봉 세그먼트(2)의 제1 섹션(21)과 제3 섹션(23)을 연결하는 밀봉 세그먼트 에지(2)의 영역은, 제1 섹션(21) 및 제3 섹션(23)에 대해 직각으로 연장되는, 밀봉 세그먼트 에지(2)의 제2 섹션(22)을 포함한다. 밀봉 세그먼트 에지(2)의 제1 섹션(21)과 제3 섹션(23)을 연결하는 밀봉 세그먼트 에지(2)의 또 다른 영역은, 밀봉 세그먼트 에지(2)의 제2 섹션(22)에 대해 평행하게 연장되는, 밀봉 세그먼트 에지(2)의 제4 섹션(24)을 포함한다. 밀봉 세그먼트 에지(2)의 제1, 제2, 제3 및 제4 섹션과 일치하는 4개의 직선은 하나의 직사각형을 정의한다. 도 1a에서 직선 섹션들(21, 22, 23, 24)이 서로 이어지며, 따라서 밀봉 세그먼트 에지(2)가 상기 직사각형과 일치하게 된다.The area of the sealing segment edge 2 connecting the first section 21 and the third section 23 of the sealing segment 2 extends at right angles to the first section 21 and the third section 23 And a second section 22 of the sealing segment edge 2. Another area of the sealing segment edge 2 connecting the first section 21 and the third section 23 of the sealing segment edge 2 is relative to the second section 22 of the sealing segment edge 2 It comprises a fourth section 24 of the sealing segment edge 2 extending in parallel. Four straight lines coincident with the first, second, third and fourth sections of the sealing segment edge 2 define one rectangle. In FIG. 1a the straight sections 21, 22, 23, 24 connect to each other, so that the sealing segment edge 2 coincides with the rectangle.

도 5는, 파우치 셀(40)을 포함하는 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛(31)을 보여준다. 파우치 셀은 주 면(11)과 물리적으로 접촉한다. 본 도면에 도시된 예에서, 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛(31)은, 파우치 셀(40), 밀봉 세그먼트(1) 및 프레임(50)에 의해서 제한된, 유체가 관통 개구(3)를 통해 그 내부로 유입될 수 있는 채널(K)이 형성되도록, 파우치 셀(40)과 접촉하는 주 면(11)에 접하는 프레임(50)을 구비한다. 파우치 셀은, 관찰자를 향하고 있는 면(41) 및 전기 절연된 전류 전도 요소(43)를 구비한다. 면(41)에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는, 본 도면에서는 볼 수 없는 면에 의해, 파우치 셀(40)이 밀봉 세그먼트(1)의 주 면(11)에 접한다. 관통 개구(3)는 여기에 도시된 도면에서 좌측에 위치한다. 프레임(50)은 4개의 주연 표면(51, 53, 54)을 갖는 하나의 직사각형 프로파일을 갖는다. 4개의 주연 표면 중 하나는 밀봉 요소(1)의 주 면(11)에 접한다. 표면(53)은 내측으로 파우치 셀(40)을 향해 배향되어 있고, 파우치 셀(40)로부터 이격되어 있다. 표면(54)은 프레임을 외부로 폐쇄한다. 표면(51)에는 또 다른 밀봉 요소, 예컨대 이하에서 기술되는 도 6에서와 같이, 본 발명에 따른 또 다른 밀봉 요소(101)의 주 면(112)이 접할 수 있다.5 shows a sealed segment battery cell unit 31 comprising a pouch cell 40. The pouch cell is in physical contact with the main surface 11. In the example shown in this figure, the sealing segment battery cell unit 31 is limited by the pouch cell 40, the sealing segment 1 and the frame 50, through which the fluid is passed through the through opening 3 to the inside thereof. A frame 50 in contact with the main surface 11 in contact with the pouch cell 40 is provided so that a channel K through which the flow can be introduced is formed. The pouch cell has a face 41 facing the viewer and an electrically insulated current conducting element 43. The pouch cell 40 abuts the main face 11 of the sealing segment 1 by means of a face not visible in this figure, extending substantially parallel to the face 41. The through opening 3 is located on the left side in the figure shown here. Frame 50 has one rectangular profile with four peripheral surfaces 51, 53, 54. One of the four peripheral surfaces abuts the major surface 11 of the sealing element 1. The surface 53 is oriented inwardly toward the pouch cell 40 and is spaced apart from the pouch cell 40. Surface 54 closes the frame outward. The surface 51 can be abutted by another sealing element, for example a major surface 112 of another sealing element 101 according to the invention, as in FIG. 6 described below.

도 6은, 본 발명에 따른 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛(31)의 단면을 보여준다. 이 배터리 셀 유닛은 본 발명에 따른 또 다른 밀봉 세그먼트(101)를 포함하며, 도면에는 이 밀봉 세그먼트의 일 섹션만 도시되어 있다. 밀봉 세그먼트(101)는 마찬가지로 단 하나의 관통 개구(103)를 구비한다. 상기 제2 밀봉 세그먼트(101)의 주 면(112)은, 상기 일 밀봉 세그먼트(1)의 관통 개구(3)를 통해 채널(K) 내부로 유입될 수 있는 유체가 제2 밀봉 세그먼트(101)의 관통 개구(103)를 통해 채널(K) 외부로 배출될 수 있도록 프레임(50)에 접해 있다.6 shows a cross section of a sealed segment battery cell unit 31 according to the invention. This battery cell unit comprises another sealing segment 101 according to the invention, in which only one section of this sealing segment is shown. The sealing segment 101 likewise has only one through opening 103. The main surface 112 of the second sealing segment 101 is the second sealing segment 101 with a fluid that can flow into the channel K through the through opening 3 of the one sealing segment 1. It is in contact with the frame 50 so that it can be discharged to the outside of the channel K through the through opening 103 of the.

본 도면에 도시된 예에서는, 파우치 셀(40)이 밀봉 세그먼트들(1과 101) 사이에 배치되어 있고, 표면(53), 밀봉 세그먼트들(1, 101)은, 파우치 셀(40) 및 밀봉 세그먼트들(1, 101) 사이에 관통 개구(1)와 연통하는 채널(K)이 형성되도록 프레임에 연결되어 있다. 채널은 제2 밀봉 세그먼트(101)의 관통 개구(103)와도 연통한다. 도 6에서는 채널 연장부를 명확하게 볼 수 있는데, 그 이유는 밀봉 세그먼트(101) 중에서 관통 개구(103) 및 주 면(111)의 일부분을 포함한 섹션만이 도시되어 있기 때문이다.In the example shown in this figure, the pouch cell 40 is disposed between the sealing segments 1 and 101, the surface 53, the sealing segments 1, 101, the pouch cell 40 and the sealing It is connected to the frame so that a channel K communicating with the through opening 1 is formed between the segments 1 and 101. The channel also communicates with the through opening 103 of the second sealing segment 101. In FIG. 6, the channel extension can be clearly seen because only the section of the sealing segment 101 including the through opening 103 and a portion of the main surface 111 is shown.

도 6에서 2개의 관통 개구(3, 103)는 모두, 이들이 냉각 채널의 실질적으로 동일한 길이의 두 섹션을 통해 연통하도록 배치되어 있다. 본 도면에 도시된 예에서, 냉각 채널의 2개의 섹션은 파우치 셀(40)의 서로 대향 배치된 측에서 연장된다. 냉각 채널의 일 섹션은 도 6에서 명확하게 볼 수 있다. 이 섹션은 전류 전도 요소(43)로부터 먼 쪽을 향하는 측에서 파우치 셀 둘레에 연장된다. 냉각 채널의 또 다른 섹션은, 도 6에 절개되어 도시된 영역을 지난다. 이 섹션은 도 5에 도시된 전류 전도 요소(43)를 따라서 안내된다.In FIG. 6 the two through openings 3, 103 are both arranged so that they communicate through two sections of substantially the same length of the cooling channel. In the example shown in this figure, the two sections of the cooling channel extend on oppositely disposed sides of the pouch cell 40. One section of the cooling channel can be clearly seen in FIG. 6. This section extends around the pouch cell on the side facing away from the current conducting element 43. Another section of the cooling channel passes through the area shown by cutting in FIG. 6. This section is guided along the current conducting element 43 shown in FIG. 5.

도 6에서는, 제1 밀봉 세그먼트(1)의 관통 개구(3)를 통해 냉각 채널 내로 유입될 수 있는 냉각 유체가, 제2 밀봉 세그먼트(101)의 관통 개구(103)를 통해 상기 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛(31)의 냉각 채널 외부로 배출될 수 있게 되기 전에, 냉각 채널 내에서 세그먼트 투영 윤곽(2P)의 길이의 20분의 1보다 훨씬 더 긴 구간을 통과해야 한다는 것을 알 수 있다. In FIG. 6, the cooling fluid which can be introduced into the cooling channel through the through opening 3 of the first sealing segment 1, through the through opening 103 of the second sealing segment 101, is the sealing segment battery cell. It can be seen that before it can be discharged out of the cooling channel of the unit 31, it has to pass a section in the cooling channel that is much longer than one twentieth the length of the segment projection contour 2 P.

도 7에 도시된 트랙션 배터리의 부분은 복수의 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛(31, 131, 231, 331, 431)을 구비한다. 밀봉 세그먼트(101, 201, 301, 401)는 하나의 파우치 셀을 가진 일측 주 면 및 또 다른 파우치 셀을 갖는 타측 주 면과 각각 접촉한다. 파우치 셀들은, 일 밀봉 세그먼트의 주 면을 가진 일측 표면 및 또 다른 밀봉 세그먼트의 주 면을 가진 타측 표면과 각각 접촉한다.The portion of the traction battery shown in FIG. 7 has a plurality of sealed segment battery cell units 31, 131, 231, 331, 431. The sealing segments 101, 201, 301, and 401 contact one main surface with one pouch cell and the other main surface with another pouch cell, respectively. The pouch cells are in contact with one surface with a major side of one sealing segment and the other surface with a major side of another sealing segment, respectively.

축척에 맞지 않는 도 7에서 밀봉 세그먼트의 두께는 5㎜ 미만이다.The thickness of the sealing segment in FIG. 7 not to scale is less than 5 mm.

도 6 및 도 7에서 알 수 있듯이, 적층 방향으로 서로 연속하지 않는 밀봉 세그먼트들 내의 관통 개구들이 중첩된다. 도 7에서, 관통 개구들(3, 203, 403)은 관찰자를 향하는 배터리 측에 배열되어 있는 한편, 관통 개구들(103, 303, 503)은 관찰자로부터 먼 쪽을 향하는 배터리 측에 배열되어 있다.As can be seen in FIGS. 6 and 7, through openings in sealing segments that are not continuous with each other in the lamination direction overlap. In Fig. 7, the through openings 3, 203, and 403 are arranged on the side of the battery facing the observer, while the through openings 103, 303, 503 are arranged on the side of the battery facing away from the observer.

열전도성 밀봉 세그먼트 1, 101, 201, 301, 401, 501
밀봉 세그먼트 에지 및 세그먼트 투영 윤곽 2 및 2P
관통 개구 3, 103, 203, 303, 403, 503
개구 에지 및 개구 투영 윤곽 4 및 4P
제1 주 면 11, 111, 511
제2 주 면 12, 112
밀봉 세그먼트 에지의 제1 섹션 21
밀봉 세그먼트 에지의 제2 섹션 22
밀봉 세그먼트 에지의 제3 섹션 23
밀봉 세그먼트 에지의 제4 섹션 24
밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛 31, 131, 231, 331, 431
파우치 셀 40
파우치 셀의 표면 41
전류 전도 요소 43
프레임 50
프레임의 표면 51, 53, 54
개구 투영면 APF
세그먼트 투영면 APS
세그먼트 투영면의 중심 SP
다각형 P1, P2, P3
Thermally conductive sealing segment 1, 101, 201, 301, 401, 501
Sealed segment edge and segment projection contour 2 and 2 P
Through opening 3, 103, 203, 303, 403, 503
Aperture edges and aperture projection contours 4 and 4 P
Week 1 Scenes 11, 111, 511
Week 2, pages 12, 112
First section 21 of the sealing segment edge
Second section 22 of the sealing segment edge
Third section 23 of the sealing segment edge
4th section 24 of the sealing segment edge
Sealed segment battery cell units 31, 131, 231, 331, 431
Pouch cell 40
Surface of the pouch cell 41
Current conducting element 43
Frame 50
Frame surface 51, 53, 54
Aperture projection surface A PF
Segment projection plane A PS
Center of the segment projection plane S P
Polygons P 1 , P 2 , P 3

Claims (15)

밀봉 세그먼트 에지(2)에서 서로 이어지는 제1 주 면(11) 및 제2 주 면(12), 그리고 제1 주 면(11)으로부터 제2 주 면(12) 쪽으로 밀봉 세그먼트(1)를 관통하는 하나 이상의 관통 개구(3)를 구비한 밀봉 세그먼트(1)로서,
주 면에 의해 투영 평면에 접하는 밀봉 세그먼트의 직교 투영(1P)이, 세그먼트 투영면(APS)을 둘러싸는 세그먼트 투영 윤곽(2P) 및 개구 투영 (전체) 면(APF)을 둘러싸는 하나 이상의 개구 투영 윤곽(4P)을 정의하고,
APF 대 APS 비율이 0.001 내지 0.20의 범위 내에 놓이며,
전체 개구 투영 윤곽점들이 세그먼트 투영 윤곽(2P)으로부터 이격되고 주연 세그먼트 투영 영역(OP) 내에 놓이며,
세그먼트 투영 영역(OP)은 세그먼트 투영 윤곽(2P)에 의해 외부로 제한되고, 세그먼트 투영 영역(OP)이 세그먼트 투영면(APS)의 75%를 차지하도록 선택된, 주연 방향으로 일정한 폭(b)을 갖는, 밀봉 세그먼트(1)에 있어서,
상기 밀봉 세그먼트가 흑연 포일 층(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트(1).
The first and second main faces (11) and second main faces (12), which are connected to each other at the sealing segment edge (2), and through the sealing segment (1) from the first main face (11) to the second main face (12). A sealing segment (1) with at least one through opening (3),
An orthogonal projection (1 P ) of the sealing segment tangent to the projection plane by the main face, one surrounding the segment projection contour (2 P ) and the aperture projection (total) plane (A PF ) surrounding the segment projection plane (A PS ) Define the above aperture projection contour ( 4P ),
A PF The ratio of PS to A lies in the range of 0.001 to 0.20,
The entire aperture projection contour points are spaced apart from the segment projection contour (2 P ) and lie within the peripheral segment projection area (O P ),
The segment projection area (O P ) is externally limited by the segment projection contour (2 P ), and the segment projection area (O P ) is selected to occupy 75% of the segment projection surface (A PS ), with a constant width ( In the sealing segment (1) with b),
Sealing segment (1), characterized in that the sealing segment comprises a layer of graphite foil (5).
제1항에 있어서, 관통 개구의 수가 1개, 2개 또는 3개인 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트(1).The sealing segment (1) according to claim 1, characterized in that the number of through openings is one, two or three. 제1항에 있어서, 일 개구 투영 윤곽의 어떠한 개구 투영 윤곽점도 다른 개구 투영 윤곽의 개구 투영 윤곽점에 대해, 세그먼트 투영 윤곽 길이의 5% 미만의 간격보다 더 가까이 놓이지 않고, 이는 그룹핑된 관통 개구들의 개구 투영 윤곽에 관련해서만 적용되지 않으며; 일 관통 개구의 전체 개구 투영 윤곽점이 하나 이상의 다른 관통 개구의 개구 투영 윤곽의 개구 투영 윤곽점에 대해 세그먼트 투영 윤곽 길이의 4% 미만의 간격을 취하는 경우에, 관통 개구들이 그룹핑된 것으로서 간주되는; 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트(1).The method of claim 1, wherein no aperture projection contour point of one aperture projection contour lies closer to the aperture projection contour point of another aperture projection contour than a spacing less than 5% of the segment projection contour length, which It does not apply only in relation to the aperture projection contour; The through openings are considered grouped if the total aperture projection contour point of one through opening takes a spacing of less than 4% of the segment projection contour length to the aperture projection contour point of the aperture projection contour of one or more other through openings; Sealing segment (1), characterized in that. 제1항에 있어서, 흑연 포일 층(5)이 밀봉 세그먼트 에지(2)까지 연장되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트(1).The sealing segment (1) according to claim 1, characterized in that the graphite foil layer (5) extends to the sealing segment edge (2). 제1항에 있어서, 흑연 포일 층(5)이 밀봉 세그먼트(1) 내에서 연장되되, 직교 투영(1P) 내에서 세그먼트 투영면의 중심(SP)에 가장 가까운 개구 투영 윤곽점보다 세그먼트 투영면의 중심(SP)에 더 가까이 놓여 있는 지점까지 연장되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트(1).The segment projection surface according to claim 1, wherein the graphite foil layer (5) extends within the sealing segment (1), but in an orthogonal projection (1 P ) than the aperture projection contour point closest to the center of the segment projection surface (S P ). Sealing segment (1), characterized in that it extends to a point lying closer to the center (S P ). 제1항에 있어서, 흑연 포일 층(5)이 부분 압축 흑연 팽창물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트(1).The sealing segment (1) according to claim 1, characterized in that the graphite foil layer (5) comprises partially compressed graphite expansion. 제1항에 있어서, 주 면들 중 하나 이상에 전기 절연 코팅(6)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트(1).The sealing segment (1) according to claim 1, characterized in that at least one of the major faces is provided with an electrically insulating coating (6). 제1항에 있어서, APF 대 APS 비율이 0.004 내지 0.10의 범위 내에 놓이는 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트(1).The method of claim 1, A PF The sealing segment (1), characterized in that the ratio of PS to A lies in the range of 0.004 to 0.10. 제1항에 있어서, 세그먼트 투영 윤곽(2P) 내에서 개구 투영 윤곽(4P)은, 이 개구 투영 윤곽(4P)이 완전히 다각형(P2) 내부에 놓이도록, APS의 6분의 1인 면적을 갖는 등변 및 등각 다각형(P2)이 세그먼트 투영 윤곽(2P) 내부에서 정렬될 수 있게 놓이는 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트(1).The method of claim 1, wherein the segment projection outline (2 P) opening projecting contour in the (4 P) is an opening projecting contour (4 P) of 2/6, A PS so completely placed inside the polygon (P 2) A sealing segment (1), characterized in that equilateral and conformal polygons (P 2 ) having an area of 1 are laid so as to be aligned inside the segment projection contour (2 P ). 제1항에 있어서, 세그먼트 투영 윤곽(2P) 내에서 개구 투영 윤곽(4P)은, 하나 또는 복수의 지점에서 개구 투영 윤곽(4P)과 교차하는 직선이 2개 이상의 지점에서 제1 세그먼트 투영 윤곽(2P)과 교차하지 않도록 놓이는 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트(1).The first segment according to claim 1, wherein within the segment projection contour (2 P ) the aperture projection contour (4 P ) is a first segment at two or more points where a straight line intersects the aperture projection contour (4 P ) at one or more points. The sealing segment (1), characterized in that it lies so as not to intersect the projection contour (2 P ). 배터리 셀(40)을 포함하는, 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛(31)에 있어서,
배터리 셀(40)이 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 밀봉 세그먼트(1)의 주 면(11)과 열 접촉되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛(31).
In the sealed segment battery cell unit 31 comprising a battery cell 40,
Sealed segment battery cell unit (31), characterized in that the battery cell (40) is in thermal contact with the main face (11) of the sealing segment (1) according to any one of the preceding claims.
제11항에 있어서, 상기 열 접촉은, 배터리 셀(40)이 밀봉 세그먼트(1)의 주 면들 중 하나(11)와 물리적으로 접촉함으로써 형성되며, 이때 배터리 셀(40)은 관통 개구(3)와 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛(31).12. The method of claim 11, wherein the thermal contact is formed by physical contact of the battery cell (40) with one of the major faces (11) of the sealing segment (1), wherein the battery cell (40) is a through opening (3) Sealed segment battery cell unit 31, characterized in that it does not overlap with. 제11항에 있어서, 주 면(11)에 접하는 프레임(50)이 구비되며, 상기 주 면은, 배터리 셀(40), 밀봉 세그먼트(1) 및 프레임(50)에 의해 제한되는, 그리고 유체가 관통 개구(3)를 통해 그 내부로 유입될 수 있는 채널(K)이 형성되도록, 배터리 셀(40)과 열 접촉하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛(31).12. The method of claim 11, wherein a frame (50) abutting the main surface (11) is provided, which is limited by the battery cell (40), the sealing segment (1) and the frame (50), and the fluid is A sealed segment battery cell unit (31), characterized in that it is in thermal contact with the battery cell (40) so that a channel (K) that can be introduced into it through the through opening (3) is formed. 제13항에 있어서, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 제2 밀봉 세그먼트(101)가 구비되며, 이 경우 일 밀봉 세그먼트(1)의 관통 개구(3)를 통해 채널(K) 내로 유입될 수 있는 유체가 제2 밀봉 세그먼트(101)의 관통 개구(103)를 통해 채널(K) 외부로 배출될 수 있도록, 제2 밀봉 세그먼트(101)의 주 면(112)이 프레임(50)에 접하는 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛(31).14. A channel (K) according to claim 13, provided with a second sealing segment (101) according to any one of claims 1 to 11, in which case through the through opening (3) of one sealing segment (1) The main surface 112 of the second sealing segment 101 is frame 50 so that fluid that can flow into it can be discharged to the outside of the channel K through the through opening 103 of the second sealing segment 101. A sealed segment battery cell unit (31), characterized in that it contacts ). 제14항에 있어서, 2개의 관통 개구(3, 103)는, 이들 관통 개구가 채널(K)의 동일한 길이의 2개의 섹션(KA1, KA2)을 통해 연결되도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 밀봉 세그먼트 배터리 셀 유닛(31).15. The method according to claim 14, characterized in that the two through openings (3, 103) are arranged such that these through openings are connected via two sections (K A1 , K A2 ) of equal length of the channel (K). Sealed segment battery cell unit (31).
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