KR20210047803A - 차량의 배터리 모듈들의 전기-기계적 연결 - Google Patents

차량의 배터리 모듈들의 전기-기계적 연결 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량(1)을 위한 전기 에너지 저장 장치(10)에 관한 것으로,
- 각각 모듈 하우징(14) 및 그 안에 수용된 적어도 하나의 배터리 셀(13)을 포함하고, 각각 차량(1)의 구조 부품(7)에 연결될 수 있는 서로 나란히 배치된 복수의 모듈(12); 및
- 모듈(12) 중 인접한 2개를 분리 가능하게 서로 연결하는 적어도 하나의 연결 부재(16)를 포함하고,
상기 연결 부재(16)는 탄성 변형 가능하고, 탄성 변형의 결과로서 연결된 모듈(12)을 서로를 향해 미는 연결력(F)을 생성하도록 구성된다. 연결 부재(16)는 또한 모듈들(12)을 전기 전도성으로 서로 연결한다.
또한, 본 발명은 전기 에너지 저장 장치(10)를 구비한 차량(1), 연결 부재(16) 및 차량(1)용 전기 에너지 저장 장치(10)를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

차량의 배터리 모듈들의 전기-기계적 연결{ELECTRO-MECHANICAL CONNECTION OF BATTERY MODULES IN MOTOR VEHICLES}
본 발명은 전기 에너지 저장 장치(즉, 전기 에너지용 저장 장치, 예를 들어 배터리 및 특히 트랙션 배터리)에 관한 것이다. 에너지 저장 장치는 차량을 위해 제공되고, 에너지 저장 장치의 모듈을 위한 적어도 하나의 연결 부재를 갖는다. 본 발명은 또한 차량 및 차량용 전기 에너지 저장 장치를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 차량은 예를 들어 승용차 또는 화물차일 수 있다. 일반적으로, 차량은 적어도 부분적으로 또는 전체적으로도 전기 에너지에 의해 구동될 수 있고, 트랙선 에너지는, 예를 들어 적어도 하나의 전기 트랙션 모터에 의해, 전기 에너지를 변환함으로써 생성될 수 있다.
차량, 특히 전기 구동 차량의 경우에 모듈식으로 구성된 전기 에너지 저장 장치의 사용이 공개되어 있다. 예를 들어, 에너지 저장 장치의 모듈들은 각각 다수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 생산 요건 또는 비용상의 이유로, 결함이 있거나 성능이 충분하지 않은 배터리 셀을 교체할 수 있기 위해, 전체 에너지 저장 장치에 비해 작은 다수의 모듈이 제공되며, 각 모듈은 배터리 셀 및 배터리 셀을 둘러싸는 모듈 하우징을 포함한다. 모듈들은 서로 밀착하도록 및/또는 에너지 저장 장치 내에서 지지 구조에 고정된다.
이를 위해 예를 들어 DE 10 2017 202 354 A1호에, 인접한 모듈들을 (예를 들어 도브테일 가이드 형상의) 형상 끼워맞춤 결합-프로파일을 통해 서로 연결하는 것이 공개되어 있다. DE 10 2017 201 710 A1호는 개별 하우징 플레이트가 서로 연결되고 그 사이에 배터리 셀을 수용하는, 다수의 부분으로 이루어진 하우징 구조를 교시한다. DE 10 2016 209 853 A1호는 다수의 배터리 셀을 수용하는데 이용되는 하부 쉘을 공개한다.
발명자들은, 예를 들어 연결- 또는 지지 구조들이 원치 않게 많은 공간을 차지하기 때문에, 공개된 해결 방법들에 의해 높은 배터리 셀 밀도 및 에너지 저장 장치의 에너지 밀도가 항상 가능하지 않다는 사실을 파악하고 있다. 또한, 기존의 해결 방법은 배터리 셀 또는 모듈의 덜 복잡한 조립 및 분해 (예를 들어 수리 목적)도 항상 허용하지 않는다. 또한, 기존의 해결 방법은, 충돌 시 모듈 또는 배터리 셀들의 연결 구조들이 이들 내로 밀어 넣어질 수 있기 때문에, 만족스럽지 않은 충돌 거동으로 특징될 수 있다.
본 발명의 과제는 차량용 전기 에너지 저장 장치를 이러한 단점 중 적어도 일부를 방지하기 위해 개선하는 것이다.
상기 과제는 첨부된 독립 청구항들의 대상들에 의해 해결된다. 바람직한 개선예는 첨부된 종속 청구항들에 명시된다. 달리 명시되지 않거나 명백하다면, 전술한 모든 진술 및 특징들은 본 해결 방법에도 적용되거나 이러한 해결 방법에서 고려될 수 있다.
본 발명은 일반적으로, 전기 에너지 저장 장치의 개별 모듈을 (정확하게는 적어도 하나의) 연결 부재를 사용하여 서로 고정하는 것을 제안한다. 이 경우 이들은 모듈들을 직접 서로 잇닿게 고정하는 단일 연결 부재일 수 있다. 또한, 이러한 연결 부재는 바람직하게는 탄성 변형 가능하고, 탄성 변형 시 모듈들을 서로 밀착하도록 밀 수 있거나 복귀력을 생성할 수 있고, 상기 복귀력은 모듈들을 서로를 향해 밀어 서로 밀착 지지한다.
아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 이러한 연결 부재들은 또한 전기 전도성이다. 이들은 이를 통해 서로 잇닿게 고정된 모듈들의 전기 전도성 연결을 가능하게 한다. 예를 들어, 인접한 모듈들의(고전압-) 접속부들은 연결 부재를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
전기적 연결은 기능 통합을 가능하게 한다. 더 정확하게는 연결 부재는 기계적 연결 외에 전기적 연결 기능도 제공할 수 있다. 이로 인해 인접한 모듈들 사이의 추가적인 전기적 연결을 생략하거나 적어도 단순화하는 가능성이 제공된다. 이로 인해 비용 절감, 무엇보다도 공간 절약도 수반될 수 있다. 인접한 모듈들 사이의 고전압 연결부가 이전에 차지했던 비워지는 공간은 배터리 셀로 채워질 수 있다. 이로써 부품 수의 감소 외에도, 본 발명에 따라 모듈들의 전기-기계적 연결을 위한 더 적게 및/또는 작게 구성되는 부품들이 이용되기 때문에, 에너지 저장 장치의 에너지 밀도를 높이는 가능성도 제공된다.
기존의 고전압 연결부는 종종 차량 바닥을 향한 에너지 저장 장치의 상부면에 위치 설정되기 때문에, 에너지 저장 장치의 수직 전체 높이도 상응하게 감소한다[즉, 소위 Z-체인식 표시(chain dimensioning), Z-축은 차량 높이 축 및/또는 일반적으로 수직 공간 축에 해당함].
공개된 연결 부재들에 의한 전기-기계적 기능 통합은 또한 예를 들어 수리 목적으로 개별 모듈들의 해체를 더 간단하게 할 수 있다. 본 발명에 따르면, 하나의 부품만(연결 부재) 분리되면 되고, 별도로 제공된 전기 연결은 추가로 분리되지 않아도 된다.
일반적으로, 모듈들의 전기적 연결은 선행 기술에서 이미 공개된 원리에 따라 이들의 전기적인 상호 연결을 가능하게 한다. 기존의 해결 방법과 달리, 이러한 전기적 연결은 기계적으로 연결되어 바람직하게 현저하게 부하를 견딜 수 있는 연결 부재를 통해 제공된다.
연결 부재들의 설치 시 탄성 변형이 이루어질 수 있고, 에너지 저장 장치의 작동 수명 동안 실질적으로 영구적으로 유지될 수 있다(예를 들어, 모듈들에 상기 모듈들을 서로 밀착하도록 밀고 및/또는 연결 부재들의 탄성 변형을 적어도 부분적으로 무효화하는 예상치 못한 외부 힘이 작용하지 않는 경우). 이로 인해, 바람직하게는 영구적으로 인가하는 연결력이 생성될 수 있고, 상기 연결력은 예를 들어 모듈들의 상대 이동에 따라 달라질 수도 있다. 대안으로서 연결 부재들은 예를 들어, 모듈에 작용하는 상당한 외부 힘이 존재하지 않는 정상 작동 중에는 실질적으로 탄성 변형되지 않을 수 있다. 모듈에 연결 부재의 소정의 힘을 야기하는 탄성 변형은, 예를 들어 외부 하중으로 인해 모듈들이 서로 멀어지는 경우에만 발생할 수 있다. 이 경우에도 연결 부재들은 이러한 상대 이동에 따라 탄성 변형될 수 있으며 대응하는 대항력을 생성할 수 있다.
아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 예를 들어 연결 부재들은 바람직하게는 평행하게 연장되는 및/또는 서로 마주 놓이게 위치 설정된 2개의 클램프 섹션을 포함하기 때문에, 상기 연결 부재들은 바람직하게는 클램프 형태로 또는 클램프 방식으로 형성된다. 연결 부재들 및 특히 그것의 가능한 클램프 섹션들은 예를 들어 조립 동안 또는 전기 에너지 저장 장치에 삽입하는 동안 적어도 일시적으로 탄성 변형될 수 있으며, 전술한 바와 같이, 이러한 변형은 영구적으로 유지될 수 있다(또는 연결될 모듈들의 상대 이동에 따라 추가로 변형될 수 있다). 대안으로서 또는 추가로, 이들은 조립 후에 먼저 변형될 수 없고, 모듈의 상대 이동에 의해서야 탄성 변형될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 연결 부재는 연결력을 생성하기 위한 변위 가능한 구성요소를 포함하는 것이 제안된다. 이러한 경우에 연결 부재도 탄성 변형 가능할 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 그 대신, 변위 가능한 구성요소는 바람직하게 리세스에 삽입 후에 변위(예컨대, 회전 또는 이동)될 수 있다. 그 결과 연결 부재가 바람직하게 이미 설치거나 삽입된 상태에서, 예컨대 변위 가능한 구성요소에 의해 모듈들을 클램핑함으로써 소정의 연결력이 생성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 다음을 포함하는 차량용 전기 에너지 저장 장치를 제안한다:
- 각각 모듈 하우징 및 그 안에 수용된 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하고 각각 차량의 구조 부품에 연결될 수 있는 (바람직하게는 병렬로) 서로 나란히 배치된 복수의 모듈; 및
- (바로 또는 직접) 모듈 중 인접한 2개를 분리 가능하게 서로 연결하는 적어도 하나의 연결 부재;
상기 연결 부재는 (적어도 일시적으로, 예컨대 조립 시 또는 모듈들의 상대적인 이동으로 인해 일시적으로, 또는 예컨대 조립 중에 확장에 의해 영구적으로) 탄성 변형 가능하고, 탄성 변형의 결과로서 연결된 모듈들을 서로 (또는 달리 표현하면 서로를 향해 및/또는 서로 밀착하도록) 미는 힘을 생성하도록 구성되고, 상기 연결 부재는 추가로, 모듈들을 전기 전도성으로 서로 연결하도록 구성된다.
전기 전도성 연결은 예컨대, 특히 모듈들과 접촉할 수 있는 연결 부재들의 각각의 섹션들(접촉 섹션들) 사이의 전기 전도성 연결의 제공에 의해, 연결 부재가 모듈들 사이에 전기 전도성 연결 경로를 제공 또는 형성함으로써 제공될 수 있다.
따라서 연결 부재는 적어도 부분적으로 전기 전도성일 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 연결 부재는 바람직하게 주변 및/또는 모듈 하우징에 대해 전기 절연된다. 그 대신, 상기 연결 부재는 모듈 내로, 더 정확하게는 모듈 하우징 내로 돌출할 수 있고, 거기에서 모듈의 접촉 지점과 (예를 들어 연결 부재의 아래에 설명되는 접촉 섹션들에 의해) 전기 전도성으로 접촉할 수 있다.
실시예에 따르면, 연결 부재는 모듈 또는 모듈 하우징의 내부에 있는 접촉 지점과 전기 전도성 플러그 연결을 형성한다.
다른 한편으로, 연결 부재는 바람직하게, 탄성 변형의 결과로서 복원력을 생성하도록 구성되며, 상기 복원력은 모듈들 사이의 거리가 증가할 모듈들의 상대 이동을 저지한다. 따라서 연결 부재는 일반적으로, 모듈들을 서로 밀착 지지하도록 및/또는 모듈 간의 거리 증가를 제한하도록 구성된다.
탄성 변형성은 공개된 방식으로 적합한 재료 선택 (특히 적합한 금속 재료)에 의해 및/또는 연결 부재의 적절한 구조 또는 형상에 의해 달성될 수 있다. 이러한 매개 변수를 사용하여 예를 들어 연결 부재의 소정의 스프링 상수 또는 일반적으로 소정의 탄성 변형 거동을 설정할 수 있다.
연결 부재는 바로 인접한 2개의 모듈을 서로 연결할 수 있다(즉, 사이에 다른 모듈이 없는 2개의 모듈). 연결 부재는 일반적으로 모듈들의 분리 가능한 연결을 제공할 수 있다. 상기 연결 부재는 공구 없이 설치 및/또는 제거될 수 있다. 그러나 실시예에 따르면, 상기 연결 부재는, 특히 제거를 용이하게 하기 위해, 공구를 위한 수용 구조 또는 결합 구조(예를 들어 나사산 로드)를 갖는다.
모듈들은 서로 개별적으로 각각 양 단부에서 차체 구조에 분리 가능하게 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 모듈은 차체 구조의 프레임형 영역에 고정될 수 있고 및/또는 차체 구조의 마주 놓인 영역들을 서로 연결할 수 있다. 고정을 위해 예를 들어 나사 결합이 제공될 수 있다. 구조 부품들은 차량의 차체 구조의 구성부인 부품일 수 있다. 따라서 상기 구조 부품들은 하중을 흡수하도록 및/또는 추가 구성요소를 지지하도록 구성될 수 있다. 이것은 예를 들어, 프레임형 부품들 (구성부)이거나 일반적으로 지지체일 수 있다.
바람직하게 각각의 모듈은 여기에 설명된 유형의 적어도 하나의 연결 부재를 통해 바로 인접한 모듈에 연결된다. 일반적으로, 다른 유형의 연결 부재들, 즉 전기 전도성은 물론 비(非)전기 전도성이고, 바람직하게 여기에 개시된 탄성 변형성을 갖는 연결 부재들도 제공될 수 있다. 바로 인접한 모듈들은 적어도 하나의 전기 전도성 연결 부재뿐만 아니라 적어도 하나의 전기적으로 비(非)전도성 (바람직하게는 탄성 변형 가능한) 연결 부재를 통해 연결될 수 있다.
적어도 하나의 전기 전도성 연결 부재는 바람직하게는 중앙에 그리고 예를 들어 차량의 중앙 평면을 통해 차량의 길이 방향으로 (즉, 후방으로부터 전방으로) 연장되는 차량 종축의 영역에 직접 또는 가깝게 위치 설정된다. 어쨌든 바람직하게 접속 영역, 접촉 지점 및 특히 소위 중간 접속 블록이 모듈 내부에 위치하는 곳에 상기 연결 부재들이 설치된다. 그와 달리 전기적으로 비전도성 연결 부재들은 모듈의 중앙에서 벗어나서 및/또는 외측 단부에 더 가깝게 위치 설정될 수 있다. 특히, 2개의 전기적으로 비전도성 연결 부재는 그들 사이에 전기 전도성 연결 부재를 수용하거나 포함할 수 있다(예를 들어 차량 가로 방향으로 볼 때).
일반적으로 모든 유형의 연결 부재들이 모듈 단부와 특히 그것의 하우징 단부들 사이의 영역에 배치될 수 있다. 연결 부재들 중 적어도 하나는 (바람직하게는 전기 전도성 연결 부재) 상기 단부들 사이에 실질적으로 중앙에 위치 설정될 수 있다.
모듈들은 (차량 내에 전기 에너지 저장 장치의 설치 시) 차량 종축에 대해 가로 방향으로 및/또는 수평 평면에서 연장될 수 있다. 연결 부재는 그와 달리 실질적으로 수직으로 정렬될 수 있고 및/또는 설치를 위해 예를 들어 모듈들의 수용 구조 또는 리세스에 수직으로 삽입될 수 있다. 특히, 이러한 리세스는 대부분 (즉, 최대 치수로) 수직으로 연장될 수 있다.
일반적으로, 연결 부재 (및 바람직하게 가능한 연결 부재 전체)는 차량으로부터 떨어져 있거나 노면을 향한 에너지 저장 장치의 하부면에서 사용된다. 연결 부재들은 그러나 수직으로 위로 연장되어 모듈 또는 모듈 하우징 내로 돌출하거나 거기에 끼워질 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 연결 부재는 모듈 중 각각 하나와 전기 전도성으로 접촉할 수 있는 적어도 2개의 전기 접촉 섹션을 포함한다. 특히, 제1 접촉 섹션은 모듈 중 제1 모듈과 전기 전도성으로 접촉할 수 있고, 제2 접촉 섹션은 모듈 중 제2 모듈과 접촉할 수 있다(즉, 접촉 섹션들은 바람직하게 바로 인접한 서로 다른 모듈들과 접촉할 수 있다). 접촉 섹션들은 접촉 핑거라고도 할 수 있다. 이것은 긴 및/또는 원통형 섹션일 수 있다. 상기 섹션은 베이스 바디로부터 연결 부재를 돌출할 수 있고, 특히 후술되는 연결 부재의 가능한 클램프 섹션으로부터 돌출할 수 있다. 에너지 저장 장치에 삽입된 상태에서, 접촉 섹션들은 바람직하게 수직 방향으로 연장된다(즉, 예를 들어 클램프 섹션으로부터 수직으로 위쪽으로 돌출함). 이러한 디자인은 플러그 연결의 간단한 형성과 연결 부재들의 간단한 수동 조립을 가능하게 한다.
연결 부재들의 접촉 섹션들이 접촉하는 모듈들의 (바람직하게 모듈 하우징 내의) 접촉 지점 및/또는 접속 영역은 고전압 접속부일 수 있다. 이들은 리세스, 개구, 보어 또는 일반적인 수용 구조를 포함할 수 있으며, 여기에 각각의 접촉 섹션이 삽입 및/또는 수용될 수 있다. 즉 접촉 지점/접속 영역과 그 안에 삽입된 연결 부재의 접촉 섹션들 사이의 형상 끼워맞춤 결합이, 바람직하게는 모듈 내에 형성될 수 있다. 그 결과 간단하게 (바람직하게 수동으로) 내부에 삽입함으로써 신뢰적인 전기 전도성 연결이 형성될 수 있다.
개선예는, 연결 부재가 클램프 형태로 형성되고 및/또는 적어도 하나의 클램프 섹션을 포함하는 것을 제공하며, 이 경우, 상기 클램프 섹션의 정렬은 연결 부재의 탄성 변형 시 변경될 수 있는 것이 바람직하다. 접촉 섹션 중 하나가 바람직하게 각각의 클램프 섹션에 배치되고, 더 정확히는 클램프 섹션으로부터 연장된다. 특히, 서로 간의 정렬이 탄성 변형의 범위에서 변경될 수 있는 2개의 클램프 섹션이 제공될 수 있다. 결과적으로 연결 부재는 연결 클램프로도 지칭될 수 있다. 이것은 바람직하게, 상대 이동을 최소화하기 위해, 인접한 모듈의 가능한 한 견고한 연결을 가능하게 한다.
특히, 연결 부재는 적어도 2개의 레그, 또는 다시 말해서 클램프 섹션을 포함할 수 있고, 이들은 적어도 변형되지 않은 상태에서 바람직하게 서로 평행하게 연장된다. 탄성 변형의 결과로서, 이러한 레그/클램프 섹션들 사이의 거리 및 특히 각도가 커질 수 있다. 따라서 연결 부재가 특히 클램프 형태로 설계된 경우, 상기 부재는 일반적으로 탄성 변형의 결과로서로 확장될 수 있다.
레그/클램프 섹션들은 연결 섹션을 통해 서로 연결될 수 있다. 상기 연결 섹션은 연결 부재들이 설치된 상태에서 바람직하게 실질적으로 수평면에서 연장된다. 레그/클램프 섹션들 및 전기 접촉 섹션들도 그와 달리 실질적으로 수직으로 연장될 수 있다. 각각의 레그/클램프 섹션은 모듈 중 하나 및 특히 모듈 하우징과 접촉할 수 있다. 특히, 이것과 함께 각각의 레그/클램프 섹션은 형상 끼워맞춤 결합을 형성할 수 있고 및/또는 모듈 또는 모듈 하우징을 적어도 부분적으로 포함할 수 있다. 클램프 섹션들은 여기에 설명된 리세스의 에지 영역 또는 모듈 하우징의 다른 윤곽을 포함할 수 있는 언더컷을 가질 수 있다.
그러나 원칙적으로, 하나의 레그/섹션을 실질적으로 탄성 변형 가능하게 형성하거나 추가 레그/섹션보다 적어도 덜 탄성 변형 가능하게 형성하는 것도 가능하다. 실제 클램프 섹션을 형성할 수 있는 이러한 추가 섹션은 탄성 변형으로 인해 처음 언급한 섹션으로부터 밀려날 수 있다.
레그/클램프 섹션들 및 바람직하게 그 위에 배치된 접촉 섹션들은 연결 부재들의 아래에 설명된 삽입 섹션들을 형성할 수 있으며, 이는 다음의 경우 각각에서 별도로 반복되지 않는다.
바람직하게 접촉 섹션들은 모듈 하우징에 대해 전기 절연된다. 예를 들어 상기 섹션들은 모듈 하우징에 전기 전도성으로 연결될 수 없다. 그 대신 상기 섹션들은 연결 부재들의 전기적으로 비전도성 영역들로부터 돌출할 수 있으며, 이 경우 이러한 전기적으로 비전도성 영역들은 모듈 하우징과 접촉하거나 적어도 거기에 지지될 수 있다. 특히, 접촉 섹션들은 모듈 하우징 내의 영역에서만 클램프 섹션들로부터 연장될 수 있으므로, 모듈 하우징(적어도 그 외부면)과의 접촉이 확실하게 방지될 수 있다.
변형예에 따르면 밀봉부가 제공되고, 상기 밀봉부는, 예를 들어 별도로 취급 가능한 부품(예를 들어 고무 밀봉부) 또는 밀봉 층(예를 들어 플라스틱층)으로서 모듈 하우징 및/또는 연결 부재 상에 설치될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 특히 배터리 셀을 수용하는 공동부 내로 습기가 침투하는 것을 방지하기 위해, 모듈들의 아래에 설명된 가능한 공동부들을 서로 분리하는 중간 벽에 밀봉부가 설치되거나 설치 가능할 수 있다.
밀봉부는 모듈 하우징의 내부 및 특히 거기에 바람직하게 위치 설정된 접촉 섹션들을 습기로부터 보호할 수 있다. 선택적으로 밀봉부는 전기 절연될 수도 있다. 변형예에 따르면, 연결 부재와 인접하는 모듈, 모듈 공동부 및/또는 모듈 하우징 사이에서 적어도 부분적으로 연장되는 전기 절연- 및 밀봉 층이 제공된다. 이로 인해 연결 부재 또는 그것의 접촉 섹션으로부터 모듈 하우징으로 원하지 않는 전류 전송이 방지될 수 있다.
대안으로서 또는 추가로, 접촉 섹션들은 전기 전도성 도체 섹션에 의해 서로 연결될 수 있고, 상기 도체 섹션은 주변으로부터 적어도 부분적으로 전기 절연되어 연결 부재 내에 수용된다. 특히, 도체 섹션은 전기 도체를 그리고 추가로 특히 와이어 또는 케이블을 포함할 수 있다. 그러나 그것은 평평하고 및/또는 유연하지 않을 수 있지만, 반드시 케이블 모양의 라인은 아니다. 도체 섹션은 연결 부재의 비 도전성 베이스 바디 및/또는 연결 섹션 내에 통합되고 및/또는 거기에 수용될 수 있다.
특히, 접촉 섹션과 도체 섹션을 제외하고 연결 부재는 비전기 전도성이고, 예를 들어 플라스틱으로 제조될 수 있다. 이것은 클램프 섹션에도 적용되지만, 상기 클램프 섹션은 여전히 바람직하게 탄성 변형될 수 있다. 접촉 섹션 및/또는 도체 섹션과 접촉하는 연결 부재의 영역들은 적어도 비전기 전도성일 수 있고, 바람직하게는 플라스틱으로 제조될 수 있다.
전반적으로 이로 인해 접촉 섹션들로부터 연결 부재로, 특히 외부에서 접근할 수 있는 연결 부재의 영역으로 원하지 않는 전류 전송이 방지된다. 적어도 연결 부재들의 삽입된 상태에서 접촉 섹션들 및/또는 가능한 도체 섹션이 (또는 일반적으로 모든 전류 전달 섹션들) 외부에서 접근할 수 없거나 연결 부재의 전기적으로 비전도성 영역에 의해 차폐되는 것이 일반적으로 바람직하다. 이는 안전성을 높이고 주변으로 원하지 않는 전류 유출을 방지한다.
추가 양태에 따르면, 접촉 섹션들은 연결 부재 내에 분리 가능하게 수용되고 및/또는 분리 가능하게 여기에 연결된다. 특히 이들은 이미 모듈들을 연결하고 있는 연결 부재 내로 추후에야 삽입될 수 있다. 예를 들어, 접촉 섹션들은 연결 부재 내의 보어에 삽입되거나 삽입 가능할 수 있다. 일반적으로 연결 부재는, 예를 들어 클램프 섹션들 및/또는 클램프 섹션들을 연결하는 연결 섹션을 포함할 수 있는 바람직하게는 전기적으로 비전도성 베이스 바디를 가질 수 있다. 접촉 섹션들은 베이스 바디에 분리 가능하게 연결될 수 있다.
분리 가능한 연결에 의해 조립 공정이 간단해질 수 있는데, 그 이유는 연결 부재들을 통한 기계적 연결의 형성은 물론 모듈 내의 접속부에 접촉 섹션들의 수용이 동시에 실행되지 않아도 되기 때문이다. 그 대신 조립 작업은 소위 차례로 완료될 수 있다.
특히 이와 관련해서, 접촉 섹션들은 연결 부재에 삽입 가능한 스크루에 (또는 스크루로서) 형성되는 것이 제공될 수 있다. 접촉 섹션들은 예를 들어, 이러한 스크루의 뾰족한 또는 자유 단부를 형성할 수 있고, 상기 스크루는 연결 부재 및/또는 그것의 돌출한 베이스 바디를 통해 (예를 들어, 전기 전도성 및 전기적으로 서로 연결된 보어를 통해) 모듈 및 특히 모듈 하우징 내로 밀어 넣어질 수 있다. 그런 다음 이들은 거기에서 나사산 보어에 수용될 수 있고, 이러한 나사산 보어는 전기 전도성이며 본 개시 내용의 의미에서 접속 영역을 형성한다. 그 결과 신뢰적이고 기계적으로 부하를 견딜 수 있는 전기적 연결이 형성될 수 있다.
개선예는, 연결 부재(및 특히 경우에 따라서 그것의 가능한 베이스 바디)는 에지 영역을 갖고, 상기 영역은 접촉 섹션을 넘어 측방으로 돌출하는 것을 제공한다. 특히, 상기 영역은 모듈 하우징 중 적어도 하나와 접촉할 수 있고 및/또는 거기에 적어도 지지될 수 있다. 상기 영역은 정지 기능 및/또는 센터링 기능을 제공할 수 있다. 특히, 상기 영역은, 조립 또는 분해 시 접촉 섹션들이 실수로 모듈 하우징과 접촉하거나 거기에 부딪힐 위험을 줄일 수 있다.
에지 영역은 연결 부재의 베이스 영역 또는 외부 윤곽을 형성하고 및/또는 이것으로 둘러싸일 수 있다. 에지 영역은 수평 공간 평면에서 및/또는 접촉 섹션의 길이 방향에 대해 직각으로 연장되는 평면에서 측방으로 돌출할 수 있다. 특히, 에지 영역은 이러한 평면 내에서 연결 부재 및/또는 그것의 윤곽의 최대 치수를 정의할 수 있다. 달리 표현하면, 접촉 섹션들은 에지 영역에 대해 내측으로 오프셋될 수 있거나 연결 부재의 기하학적 중심에 가깝게 위치 설정될 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 연결된 모듈들의 모듈 하우징들은 각각 (적어도 하나의) 리세스를 포함하고, 상기 리세스에 연결 부재의 적어도 하나의 섹션(예를 들어 배치된 접촉 섹션을 포함하는 레그/클램프 섹션)이 각각 삽입될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이로 인해 특히 섹션들을 수직으로 삽입 또는 밀어 넣는 것이 가능해질 수 있다. 인접한 모듈들의 리세스들은 동일한 방식으로 치수 설정되고(예를 들어 동일한 높이에) 위치 설정될 수 있다. 상기 리세스들은 서로 마주 놓인 에지 영역 및/또는 일반적으로 적어도 부분적으로 관련 모듈 하우징의 하부면에 형성될 수 있다. 상기 리세스들은 결합되어 연결 부재들을 위한 상응하게 더 크게 치수 설정된 공통의 자유 공간 또는 수용 공간을 형성할 수 있다.
또한, 이와 관련하여, 연결 부재의 접촉 섹션들을 제외하고 삽입 섹션들은 관련 모듈 하우징의 내부면에 접촉하는 것이 제공될 수 있다. 이를 위해, 모듈 하우징들은 예를 들어 내부 공동부를 제공할 수 있고 및/또는 삽입 섹션들은 외부에서 모듈 하우징들의 내부 공동부 내로 밀어 넣어질 수 있다. 접촉 섹션들은 그와 달리 모듈 하우징 내에서 그곳의 접속 영역으로 연장될 수 있고, 전기 전도성 연결을 형성하기 위해 바람직하게 그 안으로 밀어 넣어질 수 있다.
변형예에 따르면, 모듈 하우징들은 바람직하게는 길게 연장된 적어도 2개의 공동부 또는 다시 말해서 챔버를 갖는다. 비교적 바람직하게 더 크게 치수 설정된 제1 공동부는 배터리 셀들을 수용하는데 이용된다. 비교적 바람직하게 더 작게 치수 설정된 제2 공동부는 바람직하게는 대부분 또는 완전히 비어 있으며, (예를 들어 볼라드(bollard)와 같은 지면 돌출부에 부딪힐 때) 충돌을 위한 변형 구역으로서 이용된다. 공동부들은 서로 인접하거나 공통의 중간벽에 의해 서로 분리될 수 있다. 차량에 에너지 저장 장치를 설치할 때, 제2 공동부는 바람직하게는 아래쪽을 향하거나 에너지 저장 장치의 바람직하게는 전체 차량의 하부면을 형성한다(즉, 노면을 향한다).
이와 관련하여 모듈 하우징들의 리세스는, 바람직하게 클램프 섹션들이 수용될 수 있는 제2 공동부 내로 상기 리세스가 연장되도록 위치 설정될 수 있다. 그러나 리세스들은 또한 제1 공동부 내에까지 연장될 수 있다. 그런 다음 거기에 접촉 섹션들이 위치 설정되고, 접속 영역과 전기 전도적으로 접촉할 수 있다. 특히, 연결 부재의 클램프 섹션들은 경우에 따라서 제2 공동부에 삽입될 수 있고, 거기에서 예를 들어 그것의 내부면에 접촉할 수 있지만, 제1 공동부에는 삽입될 수 없다. 이는 달성 가능한 에너지 밀도와 관련하여 장점을 제공하는데, 그 이유는 제1 공동부는 예를 들어 최대한 배터리 셀로 채워질 수 있고 및/또는 연결 부재들(적어도 그것의 클램프 섹션)은 거기에 간섭 윤곽을 형성하지 않기 때문이다. 또한, 충돌 시 연결 부재들이 변위되거나 이동되는 경우, 배터리 셀들이 연결 부재들에 의해 (또는 적어도 그것의 클램프 섹션들에 의해) 손상으로부터 보호된다.
요약하면, 본 발명의 개선예는, 모듈 하우징이 (예를 들어 실질적으로 폐쇄된 또는 국부적으로만 천공된 중간벽에 의해) (전술한 변형예 중 임의의 것에 따른) 서로 분리된 적어도 2개의 공동부를 포함하고, 공동부들 중 하나는 적어도 하나의 배터리 셀을 수용하는 것을 제공한다. 연결 부재의 클램프 섹션들은 추가 공동부 근처에 [또는 즉, 배터리 셀(들)을 수용하는 공동부보다 추가 공동부에 더 가깝게] 위치 설정될 수 있고 및/또는 상기 추가 공동부 내로 적어도 부분적으로 (예를 들어 설명된 리세스를 통해) 돌출할 수 있다. 상기 섹션들은 그와 달리 배터리 셀을 수용하는 제1 공동부 내로 돌출할 수 없고, 이는 바람직하게 경우에 따라서 는 전기 접촉 섹션에 해당한다. 공동부들은, 특히 차량의 높이 축을 따라(즉, 수직 공간축을 따라), 인접하거나 및/또는 서로 나란히 줄지어 있을 수 있다. 추가 공동부는 바람직하게 더 아래에 또는 처음 언급된 공동부 아래에 위치 설정된다.
공동부들은 적어도 부분적으로 바람직하게 대부분 또는 완전히 폐쇄된 횡단면 프로파일을 갖도록 형성되지만, 보어와 같은 개별 홈, 또는 적어도 부분적으로 예를 들어 한 면이 개방된 영역을 가질 수도 있다. 공동부들은 모듈 하우징의 (공통의) 중간벽을 통해 분리될 수 있으며, 상기 벽은 바람직하게 2개의 공동부를 적어도 부분적으로 제한한다.
또한, (연결 부재의) 삽입 섹션들 중 적어도 하나는, 이 섹션이 삽입되는 리세스를 갖는 모듈 하우징과 형상 끼워맞춤 결합 및/또는 마찰 결합을 형성하도록 구성되는 것이 제공될 수 있다. 이는 특히 연결 부재의 클램프 섹션에 적용될 수 있다. 접촉 섹션은 그와 달리 바람직하게 모듈 하우징과 접촉하지 않고, 경우에 따라서 모듈 하우징 내의 (고전압-) 접속 영역과 접촉한다.
특히, 형상 끼워맞춤 결합의 형성을 위해 삽입 섹션(예컨대 클램프 섹션)이 결합할 수 있는 돌출부, 홈 또는 일반적인 결합 구조와 같은 구조들이 모듈 또는 모듈 하우징의 내부면에 제공될 수 있다. 마찰 결합을 형성하도록 그와 달리, 예컨대 내측면에 접촉으로 충분할 수 있다. 상기 섹션은 내벽에 대한 접촉 영역에서 적절하게 프로파일링될 수 있다(예컨대 스파이크, 톱니 또는 팁을 가질 수 있다).
이러한 변형예에 의해 연결 부재들의 지지가 개선되어 형성된 연결의 신뢰성이 높아진다. 특히, 형상 끼워맞춤 결합 및/또는 마찰 결합에 의해 리세스로부터 연결 부재들의 원하지 않는 분리 또는 이탈이 방지될 수 있다.
또한, 실시예에 따르면, 삽입 섹션들을 연결하는 연결 부재의(연결 섹션의) 섹션은 외부에서 (즉, 에너지 저장 장치 외부에서 및 바람직하게는 에너지 저장 장치를 분해하지 않고) 접근할 수 있고, 특히 모듈 하우징들 중 적어도 하나의 외부면에 접촉하고 및/또는 적어도 부분적으로 이에 대해 평행하게 연장되는 것이 제공된다. 이는, 예를 들어 차량에 에너지 저장 장치를 설치한 후에 수리를 위해 개별 모듈을 분리하도록, 연결 부재의 간단한 제거를 가능하게 한다. 따라서, 에너지 저장 장치가 설치된 상태에서 연결 부재들은 에너지 저장 장치 및/또는 차량의 하부면에 배치되는 것이 바람직하다. 그러나 차량은 먼저 제거되어야 하는 패널(예를 들어 차량 바닥면 패널)을 포함한다는 사실을 배제할 수 없다.
개선예는, 연결 부재가 제거력을 가하는 공구(예를 들어 나사산 로드)를 수용하기 위한 홈, 특히 나사산 보어를 포함하는 것을 제공한다. 홈은 또한 외부에서 접근할 수 있고, 특히 연결 부재의 외부면에 형성될 수 있다. 이 경우 연결 부재의 연결 섹션의 외부면일 수 있다. 전반적으로 이는, 예를 들어 수리를 위해 모듈을 에너지 저장 장치로부터 분리해야 하는 경우, 연결 부재들의 간단한 제거를 가능하게 한다.
본 발명은 또한 다음을 포함하는 차량용 전기 에너지 저장 장치에 관한 것이다:
- 각각 모듈 하우징 및 그 안에 수용된 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하고 각각은 차량의 구조 부품에 연결될 수 있는 서로 나란히 배치된 복수의 모듈; 및
- 인접한 2개의 모듈을 서로 연결하는 적어도 하나의 연결 부재;
상기 연결 부재는 변위 가능한 구성요소를 포함하고, 상기 구성요소는 연결력을 생성하기 위해 변위될 수 있다. 연결 부재는 또한 바람직하게, 모듈들을 전기 전도성으로 서로 연결하도록 구성된다.
변형 가능한 연결 부재들을 포함하는 변형예의 동일하게 명시된 특징들에 관한 전술한 모든 설명 및 개선예는 본 (변위 가능한) 변형예에도 적용된다. 본 경우에도 연결 부재는 탄성 변형 가능할 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다.
변위 가능한 구성요소는 예컨대 회전 가능하거나 및/또는 밀려날 수 있다. 이를 위해 상기 구성요소는, 예를 들어 회전 조인트(핀)를 사용하여, 연결 부재에 적절하게 고정될 수 있다. 특히 변위 가능한 구성요소는 변위로 인해 클램핑 접점을 형성하거나 인접한 모듈에 연결 부재의 클램핑을 야기할 수 있다.
변위 가능한 구성요소는 이를 위해, 예를 들어 변위로 인해 바람직하게는 모듈 하우징 중 하나의 내벽과 접촉한 다음 추가 변위 시 상기 모듈 하우징에 클램핑력을 가할 수 있다.
변위 가능한 구성요소에 대한 반대편에 바람직하게는 일종의 카운터 베어링으로서 이용될 수 있는 연결 부재의 고정적인 (또는 부동 및/또는 변위 불가능한) 섹션이 위치한다. 이러한 섹션은 바람직하게는 대응하는 다른 모듈의 내벽에 (즉, 변위 가능한 구성요소가 직접 지지되지 않거나 이와 접촉하지 않는 인접한 다른 모듈에) 접촉할 수 있다. 변위로 인해 이러한 고정적인 영역과 변위 가능한 구성요소 사이의 거리 또는 간극이 감소할 수 있다. 인접한 모듈 및 특히 그것의 측벽이 적어도 부분적으로 상기 간극에 수용될 수 있다. 결과적으로 변위 가능한 구성요소는 그것의 변위로 인해 모듈들을 점점 더 서로 밀착되도록 밀고 따라서 상호 클램핑될 수 있다.
변위 가능한 구성요소는 캠 형상으로 형성될 수 있고 및/또는 편심 지지되는 회전 가능한 구성요소일 수 있다. 상기 구성요소는 회전 가능할 수 있고, 예컨대 회전에 의한 편심 지지로 인해 간극의 축소 또는 설명된 거리 감소를 야기할 수 있다.
본 발명은 또한 전술한 양태들 중 하나에 따른 전기 에너지 저장 장치를 구비한 차량에 관한 것으로, 이 경우 차량의 차체 구조의 수용 샤프트에 모듈들이 평행하게 서로 나란히 배치되고, 모듈 하우징들은 서로 개별적으로 양 단부에서 차체 구조에 분리 가능하게 고정되고, 그 하우징 단부들 사이의 영역에서 적어도 하나의 연결 부재에 의해 분리 가능하게 서로 연결된다.
또한, 본 발명은 전기 에너지 저장 장치의 모듈들의 전기 전도성 연결을 위한 연결 부재에 관한 것으로, 상기 연결 부재는 탄성 변형 가능하고, 2개의 클램프 섹션을 포함하며, 상기 섹션들의 서로 간의 정렬은 탄성 변형의 범위에서 변경될 수 있고, 상기 연결 부재는 적어도 2개의 전기 접촉 섹션을 포함하며, 상기 접촉 섹션들은 모듈들 사이의 전기적 연결의 형성 하에 연결될 모듈들 중 각각 하나와 접촉할 수 있다. 일반적으로 연결 부재는 연결 부재들과 관련하여 여기에 설명된 임의의 추가 특징들을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 차량용 전기 에너지 저장 장치를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 전기 에너지 저장 장치는 서로 나란히 배치된 복수의 모듈을 포함하고, 상기 모듈들은 각각 모듈 하우징 및 그 안에 수용된 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하며, 차량의 구조 부품에 각각 연결될 수 있고, 상기 방법은 다음을 포함한다:
- 적어도 하나의 연결 부재에 의해 모듈 중 인접한 2개를 분리 가능하게 연결하는 단계;
상기 연결 부재는 전기 전도성이고 탄성 변형 가능하며, 탄성 변형의 결과로서 연결된 모듈들을 서로 미는 연결력을 생성하도록 구성된다.
연결 부재를 전술한 리세스에 삽입함으로써 연결이 이루어질 수 있다. 일반적으로 전술한 및 다음의 변형예, 개선예 및 특히 동일하게 명시된 장치 특징들에 관한 설명 전체는, 방법 및 상기 방법의 특징들에도 적용되거나 여기에서 고려될 수 있다. 예컨대, 방법은 여기에 설명된 임의의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 장치의 제조를 가능하게 할 수 있다. 이를 위해, 여기에 설명된 임의의 에너지 저장 장치를 제조하고 및/또는 일반적으로 여기에 설명된 임의의 작동 상태 또는 효과를 제공하는데 필요한 모든 추가 방법 단계들이 제공될 수 있다. 또한, 방법은 분리 가능한 연결과 관련해서 연결 부재를 탄성 변형하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 아래에 설명된다. 동일하거나 동일한 효과를 갖는 특징들은 도면 전체에서 동일한 도면 부호를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 에너지 저장 장치를 구비한 본 발명의 실시예에 따른 차량의 개략도를 도시한 도면.
도 2 내지 도 5는 제1 실시예에 따른 연결 부재를 포함하는 도 1의 에너지 저장 장치의 부분도 및 도 3에 이와 같은 연결 부재를 도시한 도면.
도 6 및 도 7은 다른 실시예에 따른 연결 부재를 포함하는 본 발명에 따른 에너지 저장 장치의 부분도를 도시한 도면.
도 8 및 도 9는 다른 실시예에 따른 연결 부재를 포함하는 본 발명에 따른 에너지 저장 장치의 부분도를 도시한 도면.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장 장치(10)를 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 차량(1)의 하부면을 도시하고, 상기 에너지 저장 장치(10)는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되었다.
에너지 저장 장치(10)는 트랙션 배터리이고 전기 에너지를 저장하며, 상기 전기 에너지는 도시되지 않은 트랙션 모터에 의해 차량(1)의 이동을 위한 견인력으로 변환될 수 있다. 또한, 견인력을 발생시키는데 이용되지 않는 차량(1)의 다른 전기 컨슈머, 예를 들어 에어 컨디셔닝 시스템, 인포테인먼트 시스템 또는 차량 조명도 에너지 저장 장치(10)로부터 전기 에너지를 공급 받을 수 있다.
차량(1)은 매우 간단하게 도시된다. 각각 2개의 차량 휠(4)이 배치된 전방 및 후방 차축(2, 3)을 볼 수 있다. 차축(2, 3)은 통상적인 방식으로 차량 종축(L)을 따라 서로 이격되어 있다. 또한, 차체 구조(5)가 도시된다. 상기 차체 구조는 차축(2, 3) 사이의 영역에 전기 에너지 저장 장치(10)를 위한 수용 샤프트(17)를 한정하거나 규정하는 프레임형 영역(6)을 갖는다. 에너지 저장 장치(10)는 십자형 고정 부재(11)(예컨대 스크루)에 의해 개략적으로 나타낸 바와 같이, 차량 종축(L)에 대해 실질적으로 평행하게 연장되며 서로 마주 놓인 2개의 지지체(7)에 고정된다.
에너지 저장 장치(10)는 다수의 개별 모듈(12)을 포함하고, 도 1에서는 예를 들어 4개의 개별 모듈(12)만을 포함한다. 이들은 각각 다른 도면에 더 상세히 설명된 모듈 하우징(14)을 갖고, 상기 모듈 하우징 내에 매우 개략적으로만 도시된 배터리 셀들(13)이 수용된다(도 3 참조). 또한, 각각의 (또는 적어도 하나의) 모듈(12)이 자체 고전압 접속부를 가지고 있어서, 전기 에너지가 이들(또는 적어도 하나)의 모듈(12)의 배터리 셀로부터 빼내질 수 있음은 물론 공급될 수 있는 것은 도시되지 않는다. 예를 들어 이러한 고전압 접속부는 차량 메인 라인과 연결하기 위해 제공된다. 바람직하게 고전압 접속부는 다음에 나오는 연결 클램프에 통합된다. 어쨌든, 모듈들(12)은 연결 클램프에 의해 아래에 설명된 방식으로 전기적으로 서로 연결되고, 이로써 이들은 바람직하게 직렬로 연결된다.
모듈들(12)은 서로 평행하게 그리고 차량 종축(L)에 대해 실질적으로 가로 방향으로 연장되고, 상기 모듈의 서로 마주 놓인 2개의 단부들은 전술한 고정 부재(11)를 통해 구조 부품의 예인 지지체(7)에 고정된다. 바람직하게 이것은 차체 구조(5) 상의 모듈들(12)의 유일한 고정이고, 이 경우 모듈들(12)의 2개의 단부에 지지체(7)와의 다수의 개별 나사 결합이 제공될 수 있다.
모듈들(12)은 또한 차량 종축(L)을 따라 나란히 줄지어 놓인다. 따라서 모듈들은 각각 적어도 하나의 직접 인접한 모듈(12)을 갖는다. 서로 인접한 모듈들(12)은 아래에서 더 자세히 설명되는 연결 부재들(16)에 의해 서로 연결된다. 연결 부재들(16)은 도 1에서 단순한 선으로 개략적으로 표시된다. 명료함을 위해, 각각의 연결 부재(16)에는 각자의 도면 번호가 제공되지 않고, 선택된 인접한 모듈들(12)의 쌍의 연결 부재들(16)에만 제공된다.
연결 부재들(16) 중 하나는 중앙에 위치 설정되고(바람직하게는 전기 전도성이고), 바람직하게는 차량 종축(L)에 놓여 있는 것을 알 수 있다. 2개의 추가 연결 부재(16)는 중앙 연결 부재(16)의 양측에 위치 설정되고, 바람직하게는 고정 부재들(11)과 중앙 연결 부재(16)의 중간 지점에 위치 설정된다. 이들은 전기 전도성이거나 비전기 전도성일 수 있다. 연결 부재(16) 전체는 바람직하게 여기에 설명된 방식으로 변형 가능하다.
본 발명에 따라 그리고 실시예의 추가 세부 사항으로 제한되지 않고, 인접한 모듈들(12)의 쌍마다 하나의 연결 부재(16)만이 제공될 수 있다. 이 경우 바람직하게는 중앙에 위치 설정된 연결 부재(16)이다.
에너지 저장 장치(10)의 하부면에 연결 부재들(16)이 배치되고, 상기 하부면은 차량(1)의 하부면도 형성하며 도 1에서 관찰자를 향하는 것에 주목해야 한다. 선택적으로 하부 바닥 패널도 제공될 수 있다. 또한, 도 1의 모듈들(12)은 예시적으로만 차량 종축(L)을 따라 서로 약간 이격되어 도시된다. 바람직하게는, 모듈들(12)은 서로 접촉하고, 이 위치에서 연결 부재들(16)에 의해 지지된다.
도 2에 모듈(12) 중 인접한 2개의 부분 섹션이 사시도로 도시된다. 보다 정확하게는, 각각의 모듈 하우징(14)에 그리고 보다 정확하게는 그것의 하부면에 형성된 리세스(24)를 볼 수 있다. 인접한 모듈 하우징(14)의 리세스(24)는 서로 합쳐 지거나 후술되는 연결 부재들(16) 중 하나를 수용하기 위한 공통의 자유 공간을 규정한다. 단지 예시적으로, 리세스들(24)은 도시된 경우에 함께 타원형 리세스를 형성한다. 직사각형 또는 원형 모양도 가능하다.
도 4에 모듈(12) 중 인접한 2개의 횡단면이 도시된다. 먼저, 모듈(12) 및 보다 정확하게는 모듈 하우징(14)은 길게 연장된 중공 프로파일 및 바람직하게는 압출 프로파일로서 형성되는 것을 알 수 있다. 이들은 바람직하게 2개의 공동부 또는 챔버(26)를 갖는다. 단지 예시적으로, 이들은 도 3에서 거의 동일한 크기로 치수 설정된다. 바람직하게, 상부 공동부(26)는 하부 공동부(26)보다 크다.
하부 공동부(26)는 전기 에너지 저장 장치(10)의 하부면에 더 가깝게 위치 설정되거나 차량 바닥을 향한다. 상기 공동부는, 예를 들어 차량(1)가 의도하지 않게 볼라드와 같은 지면 돌출부에 부딪히는 경우처럼, 충돌 시를 위한 변형 구역으로서 이용된다.
상부 공동부(26)는 하부 공동부(26) 형태의 변형 구역에 의해 충돌 시 손상에 대해 보호되는 개략적으로 표시된 배터리 셀(13)을 수용하는데 이용된다. 또한, 거기에, 예컨대 고전압 접속부일 수 있는 접속 영역들(100)(예컨대 원통형 보어)이 제공된다. 접속 영역(100)은 후술되는 연결 부재들(16)의 접촉 섹션(102)과 함께 전기 전도성 플러그 연결을 형성할 수 있다. 인접한 모듈들(12)의 배터리 셀들(13) 중 적어도 일부는 이러한 방식으로 전기 전도성으로 서로 연결될 수 있다.
도 4에서, 삽입된 상태에서 도시된 연결 부재(16)를 수용하는데 이용되는 리세스(24)의 영역도 볼 수 있다. 리세스(24)는 모듈(12) 또는 모듈 하우징(14)의 하부면으로부터 하부 공동부(26) 내로 연장된다. 동일한 수직 축을 따라[즉, 리세스(24)에 대해 동심으로 또는 중첩하여], 각각의 모듈(12)에, 모듈(12)의 관련 공동부(26)를 서로 분리하는 중간벽(104) 내에 개구(예를 들어, 보어)(106)가 형성된다. 연결 부재(16)의 길게 연장된 각각의 원통형 접촉 섹션(102)이 상기 개구(106)를 통해 상부 공동부(26) 내로 삽입될 수 있다. 이러한 접촉 섹션(102)을 제외하고, 연결 부재(16)는 상부 공동부(26) 내로 돌출하지 않는다. 이로 인해, 특히 충돌 시 연결 부재(16)가 배터리 셀(13)에 지지되고, 손상을 유발할 수 있는 상당한 힘이 거기에 도입될 수 있다.
도 3에 개별 부분도로 도시된 연결 부재(16)는 클램프 형태로 형성된다. 상기 연결 부재는 수평으로 연장되는 연결 섹션(32) 및 그로부터 돌출하는 구부러진 2개의 클램프 섹션(또는 레그도)(30)을 갖는다. 후자는 적어도 부분적으로 수직으로 연장되어 리세스(24) 및 특히 하부 공동부(26) 내로 돌출한다. 이들은 거기서 하부 공동부(26)의 관련 내벽과 접촉한다.
길게 연장된 원통형 접촉 섹션들(102)은 클램프 섹션(30)으로부터 각각 수직 방향으로 위로 [즉, 차량(1)의 방향으로] 연장된다. 상기 접촉 섹션들은 전기 전도성 재료로 제조된다. 이들 접촉 섹션들(102)을 전기적으로 서로 연결하는 도체 섹션(108)도 점선으로 표시된다. 따라서 연결 부재(16)에 의해 인접한 모듈들(12)의 접속 영역들(100) 사이의 접촉 섹션(102) 및 도체 섹션(108)을 통한 전기 전도성 연결이 제공된다.
도시된 예에서, 연결 섹션(32) 및 클램프 섹션들(30)은 (예컨대 플라스틱으로 제조된) 연결 부재(16)의 전기적으로 비전도성 베이스 바디(110)에 의해 둘러싸여 있다. 도체 섹션(108)은 이러한 베이스 바디(110)에 수용되고, 주변으로부터 전기적으로 절연된다(예컨대, 그 내부에 주조됨). 접촉 섹션들(102)은 모듈(12)의 내부에서만 노출되며, 그 결과 주변으로 원하지 않는 전류 전송이 방지될 수 있다.
별도로 도시되지 않았지만, 접촉 섹션들(102)은 베이스 바디(110) 내에 수동으로 끼워 넣어지고, 예컨대 볼트 스크루로서 이를 통해 안내되어 접속 영역(100)에 나사로 고정될 수 있다. 바람직하게는 그 다음, 전기 전도성 슬리브가 베이스 바디(110) 내의 보어에 삽입되어, 접촉 섹션들(102)이 연결 부재(16)를 통해 전기 전도성으로 서로 연결될 수 있다. 대안으로서, 접촉 섹션(102)뿐만 아니라 도체 섹션(108)도 베이스 바디(110) 내에 주조되거나 이것에 의해 압출 성형된다.
다양한 전기 절연 밀봉부 또는 밀봉 층(112)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 이들은, 접촉 섹션(102)으로부터 모듈 하우징(14)으로 전류 유출을 저지하기 위해, 개구(106)의 내벽에 제공되거나 슬리브 인서트로서 그 안에 배치될 수 있다. 이러한 밀봉부(112)가 접촉 섹션(102)을 촘촘하게 둘러싸면, 상부 공동부(26) 내로 습기 전달도 저지될 수 있다.
도 4에 클램프 섹션들(30)의 서로 마주 놓인 내측면 또는 단부들 사이의 수평 거리(A)도 표시된다. 연결 부재(16)가 삽입되지 않은 상태에서 상기 거리는 클램프 섹션들(30)이 접촉하는 내벽들 사이의 거리보다 작다. 후자는 도시된 경우에 모듈 하우징(14)의 서로 접촉하는 측벽의 벽 두께의 두 배에 해당한다. 그 결과, 클램프 섹션들(30)은 리세스(24) 내에 삽입 시 그리고 대응하는 내벽과 접촉한 후에 서로로부터 밀어내고, 이로써 연결 부재(16)는 전체적으로 확장된다. 이는 연결 부재(16)의 탄성 변형을 초래하여, 클램프 섹션들(30)을 서로를 향해 밀어낼 탄성 복원력(F)이 발생한다. 결과적으로, 클램프 섹션들(30)은 모듈 하우징(14)의 내벽에 대해 가압되고 마찰 결합이 형성되고, 이러한 마찰 결합은 연결 부재(16)가 리세스(24)로부터 분리되는 것을 방지한다.
특히, 복원력(F)은 모듈들(12)을 서로 밀착하도록 밀고 또한 작동 중에 서로 밀착 지지하는 연결력으로서 작용한다. 그 결과 특히 서로 충돌 시 모듈들(12)의 상대적 변위가 제한되고, 이때 연결 부재(16)로부터 배터리 셀의 손상 위험을 증가시키지 않는다. 후자는, 예를 들어 하부 공동부(26)가 제공되지 않고 연결 부재들(16)이 배터리 셀에 인접하게 배치된 경우라도, 탄성 변형성 때문에 유효하다. 충돌 시 연결 부재들(16)은 예를 들어 적어도 부분적으로 더 탄성 변형될 수 있고 및/또는 배터리 셀을 적어도 미미하게 회피할 수 있고, 따라서 상기 셀 내로 밀어 넣어질 수 없거나 제한된 정도로만 밀어 넣어질 수 있다.
도입부에 설명된 바와 같이, 예를 들어 모듈들(12) 사이의 (특히 수평) 거리 증가가 발생하는 경우, 작동 중에도 상당한 복원력 또는 연결력(F)이 생성될 수 있다. 예를 들어 상당한 및/또는 영구적으로 인가하는 연결력(F)을 생성하기 위해서가 아니라, 마찰 결합에 의해 내벽에서만 지지를 달성하기 위해, 연결 부재(16)의 탄성 변형은 정상 작동 중에 또는 처음으로 사용 시에도 매우 미미하게만 발생할 수 있다. 처음에 연결 부재들(16)의 눈에 띄는 탄성 변형이 이루어지지 않을 수도 있다. 이 경우 연결 부재들(16)은 바람직하게 후술되는 형상 끼워맞춤 결합에 의해 모듈들(12) 상에 또는 내에 지지될 수 있다.
도 3은 또한, 연결 부재(16)의 베이스 바디(110)가 각각의 접촉 섹션(102)에 대해 측방으로 외부로 돌출하는 에지 영역(114)을 갖는 것을 도시한다. 이는 특히 접촉 섹션들(102)의 종축(X)에 직교하는 (가상) 평면에서 적용된다. 따라서 에지 영역(114)은, 리세스(24)에 삽입 시 이와 접촉할 수 있고 및/또는 그 안에서 지지될 수 있는 측방 돌출부를 형성하고, 이 경우 접촉 섹션들(102)은 반드시 이를 수행하지 않아도 된다. 이로 인해 모듈 하우징(14)과 접촉 섹션들(102)의 원하지 않는 충돌이 방지될 수 있다.
도 5에 결론적으로 에너지 저장 장치(10)의 부분 섹션이 도시되고, 보다 정확하게는 그 하부면이 도시된다. 이 경우 인접한 3개의 모듈(12)의 영역들을 볼 수 있으며, 직접 인접한 각각 2개의 모듈(12)은 연결 부재들(16)에 의해 서로 (즉, 중앙 모듈은 왼쪽 모듈과 오른쪽 모듈에) 연결된다. 도 2 및 도 3의 리세스(24)는 그 안에 삽입된 연결 부재들(16)의 각각의 연결 섹션(32)에 의해 커버된다.
관찰자를 향한 연결 부재들(16)의 또는 그것의 연결 섹션들(32)의 하부면에 대한 선택적인 결합 구조(34)를 추가로 볼 수 있다. 이 경우 공구(예컨대 나사산 로드)의 대응하는 대응물이 조여질 수 있는 나사산 보어이다. 그 결과, 연결 부재(16)는 적절한 제거력(예컨대 틸팅력)의 적용이 더 간단해짐으로써 모듈들(12)로부터 다시 분리될 수 있다.
다음의 도 6 내지 도 9에 연결 부재들(16)의 추가 실시예가 도시된다. 여기에는 전술한 접촉 섹션들(102) 및 도 3 및 도 4를 참조하여 전술한 모듈들(12)의 공동부들(26) 사이의 개구들(106)도 표시된다. 반복을 피하기 위해 이러한 특징들에 대해 아래에서 다시 별도로 설명되지 않는다.
도 6 및 도 7에 연결 부재들(16)의 대안적인 실시예가 도시되며, 이 경우 도시된 단면도는 도 3의 단면도와 유사하다. 특히 연결 부재들(16)은 또한 리세스(24)에 삽입되고 (선택적인) 하부 공동부(26)의 내벽에 접촉한다.
도 6의 경우에, 연결 부재(16)와 각각의 모듈 또는 모듈 하우징(12, 14) 사이에 형상 끼워맞춤 결합이 형성된다. 이를 위해 상기 부재들 사이의 기계적 결합이 형성된다. 모듈 하우징(14)의 내벽과 연결 부재들(16)은 대응하는 결합 구조를 갖는다.
도시된 예에서, 연결 부재(16)는 바람직하게 클램프 섹션들(30)의 서로 마주 놓인 내측면에 각각 (예를 들어 그루브 또는 국부적인 함몰부의 형태의) 홈(50)을 포함한다. 상응하게 치수 설정된 돌출부(52)가 각각 모듈 하우징(14)의 내벽에 형성된다. 연결 부재(16)를 삽입 또는 밀어 넣음으로써 및 클램프 섹션들(30)이 적어도 일시적으로 탄성적으로 서로 멀어지게 밀리면서 상기 돌출부가 홈(50) 내에 수용될 수 있다. 클램프 섹션들(30) 상의 돌출부가 모듈 하우징(14)의 내벽에 있는 리세스에 맞물리는 반대의 경우도 가능하다.
그러나 도 4의 논의와 유사하게, 형상 끼워맞춤 결합의 형성 후에도 연결 부재(16)의 탄성 변형이 예를 들어 그것의 확장에 의해 영구적으로 유지되는 것도 가능하다.
도 7은 마찰 결합의 개선된 (즉, 더 효과적이거나 더 확실한) 형성을 위한 가능성을 도시한다. 이를 위해, 복수의 돌출한 스파이크(즉, 뾰족한 및/또는 날카로운 돌출부)를 갖는 스파이크 형상의 구조(60)가 클램프 섹션들(30)의 서로를 향한 내부면에 각각 도시된다. 이러한 구조는 예컨대 모듈 하우징(14)의 표면에 미세한 결합에 의해 예컨대 도 3의 경우보다 더 확실한 마찰 결합을 야기할 수 있다.
[예를 들어, 소위 연이어 구조(50, 60)를 가지며 접촉에 의해 연장되는 클램프 섹션들(30)에 의해] 도 6 및 도 7의 변형예를 서로 결합하는 것도 가능하다. 클램프 섹션들(30) 중 하나만이 도 6 및 도 7의 변형예에 따라 형성될 수 있고, 다른 하나는 도 6 및 도 7의 각각 다른 예에 따라 또는 도 4의 변형예에 따라 형성될 수 있다.
또한, 도 6 및 도 7의 경우에도, 연결 부재(16)가 삽입 후에 먼저 탄성 변형되지 않는 것과[예를 들어, 모듈 하우징들(14)의 원하지 않는 간격 증가가 발생하지 않는 한], 또는 상응하게 일정하게 작용하는 연결력을 생성하기 위해, 소위 영구적으로 탄성 변형되는 것도 가능하다.
또한, 도 4, 도 6 및 도 7과 유사한 도면을 포함하는 도 8에는, 결론적으로 인접한 모듈 하우징들(14)의 리세스(24)에 또한 삽입되어 상기 모듈 하우징의 내벽에 접촉하는 연결 부재(16)의 또 다른 변형예가 도시된다. 도 8은 연결 부재(16)를 개별 사시도에 도시한다.
이 변형예의 연결 부재(16)는 반드시 탄성 변형 가능한 것은 아니지만, 이것은 또한 고려될 수 있다. 상기 연결 부재는 고정적인 (즉, 바람직하게는 일반적으로 변형 불가능한 및/또는 변위 불가능한) 섹션(70)을 갖는다. 상기 섹션은 연결 부재(16)의 제1 단부에 위치 설정된다. 연결 부재(16)의 마주 놓인 단부에는 변위 가능한 구성요소(72)가 위치한다. 변위 가능한 구성요소는 캠 형태로 형성된다. 이 구성요소는 핀(74)에 의해 연결 부재 또는 그것의 베이스 바디(71)에 회전 가능하게 장착된다. 베이스 바디(71)는 일반적으로 고정되어 바람직하게는 고정 섹션(70)과 일체로 형성된다.
변위 가능한 구성요소(72)가 회전할 수 있는 회전축(R)은 도 8 및 도 9에서 일반적으로 수직으로, 특히 도 1의 차량 종축(L)에 대해 가로 방향으로 (즉, 거기에서 시트의 평면 내로) 연장되어 표시된다
변위 가능한 구성요소(72)는 핀(74)에 회전 불가능하게 고정되고, 핀(74)은 예를 들어 별도로 도시되지 않은 결합 구조(34)에 의해 연결 부재(16)의 하부면에서 회전될 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 결합 구조(34)는 핀(74) 내부에 암나부로서 또는 비원형 횡단면으로 형성된 보어로서 실현될 수 있다. 수나사부를 갖거나 상응하게 프로파일링된 공구는 이 결합 구조(34)에 맞물리고 핀(74) 및 변위 가능한 구성요소(72)를 소위 외부에서 회전시킬 수 있다. 특히, 이로 인해 구성요소(72)는 리세스(24)에 삽입 후에도 추후에 회전될 수 있다.
변위 가능한 구성요소(72)의 형태로 인해, 특히 도 9에서 볼 수 있는 핀(74)과의 편심 연결로 인해 고정적인 섹션(70)의 마주 놓인 영역과의 거리(A)는 구성요소(72)의 회전에 따라 변경될 수 있고, 특히 감소할 수 있다.
이러한 거리(A)는, 연결 부재(16)를 리세스(24)에 삽입할 수 있고 모듈 하우징(14)의 벽을 수용할 수 있기 위해, 바람직하게 처음에는 비교적 크다. 이어서 변위 가능한 구성요소(72)는 거리가 감소함에 따라 회전되고, 대응하는 모듈 하우징(14)의 마주 놓인 내벽과 접촉하게 된다. 동일한 방향으로 구성요소(72)의 각각의 추가 회전은 클램핑하는 연결력(F)의 생성 및 특히 고정적인 섹션(70)과 변위 가능한 구성요소(72) 사이에 배치된 모듈 하우징들(14)의 대응하는 벽 영역들의 클램핑을 야기한다. 결과적으로, 모듈 하우징들(14)은, 상대 이동을 저지하기 위해, 서로 밀착하도록 밀고 서로 밀착 지지된다.
공간 절약과 최대 에너지 밀도 및 충돌 시 바람직한 변형 거동과 관련해서 전술한 장점들이 이 변형예에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명 및 특히 전술한 실시예들 전체의 다른 일반적인 장점은 또한 연결 부재들(16)의 덜 복잡한 조립 및 분해이다. 예를 들어 리세스(24)의 도입에 의해, 예를 들어 모듈 자체가 약간만 변형되면 되기 때문에, 제조 비용도 제한될 수 있다. 특히 변형 가능한 연결 부재들(16)은 또한 비교적 저렴하게 제조될 수 있다.
1 : 차량 2 : 전방 차축
3 : 후방 차축 4 : 차량 휠
5 : 차체 구조 6 : 프레임형 영역
7 : 지지체/구조 부품 10 : 에너지 저장 장치
11 : 고정 부재 12 : 모듈
13 : 배터리 셀 14 : 모듈 하우징
16 : 연결 부재 17 : 수용 샤프트
24 : 리세스 26 : 상부 공동부, 하부 공동부
30 : 클램프 섹션 32 : 연결 섹션
34 : 결합 구조 50 : 리세스
52 : 돌출부 60 : 스파이크 형상의 구조
70 : 고정적인 섹션 71 : 베이스 바디
72 : 변위 가능한 구성요소 74 : 핀
100 : 접속 영역 102 : 접촉 섹션
104 : 중간벽 106 : 개구
108 : 도체 섹션 110 : 베이스 바디
112 : 밀봉부 114 : 에지 영역
R : 회전축 L : 차량 종축
F : 연결력 X : 접촉 섹션-종축

Claims (10)

  1. 차량(1)용 전기 에너지 저장 장치(10)로서,
    - 각각 모듈 하우징(14) 및 그 안에 수용된 적어도 하나의 배터리 셀(13)을 포함하고, 각각 상기 차량(1)의 구조 부품(7)에 연결될 수 있는 서로 나란히 배치된 복수의 모듈(12); 및
    - 모듈(12) 중 인접한 2개를 분리 가능하게 서로 연결하는 적어도 하나의 연결 부재(16)
    를 포함하고,
    상기 연결 부재(16)는 탄성 변형 가능하고, 탄성 변형의 결과로서 연결된 모듈들(12)을 서로를 향해 미는 연결력(F)을 생성하도록 구성되는 것인 전기 에너지 저장 장치에 있어서,
    상기 연결 부재(16)는 추가로, 상기 모듈들(12)을 전기 전도성으로 서로 연결하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연결 부재(16)는 적어도 2개의 전기 접촉 섹션(102)을 포함하고, 상기 접촉 섹션들은 모듈(12) 중 각각 하나와 전기 전도성으로 접촉할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연결 부재(16)는 2개의 클램프 섹션(30)을 포함하고, 접촉 섹션들(102) 중 하나가 각각의 상기 클램프 섹션(30)에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치.
  4. 제3항에 있어서, 클램프 섹션들(30) 중 적어도 하나의 정렬은 상기 연결 부재(16)의 탄성 변형 시 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉 섹션들(102)은 상기 모듈 하우징(14)에 대해 전기 절연되거나, 또는
    상기 접촉 섹션들(102)은 전기 전도성 도체 섹션(108)에 의해 서로 연결되고, 상기 도체 섹션(108)은 적어도 부분적으로 주변으로부터 전기 절연되어 상기 연결 부재(16) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치.
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉 섹션들(102)은 상기 연결 부재(16) 내에 분리 가능하게 수용되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치.
  7. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 부재(16)는 상기 접촉 섹션들(102)을 넘어 측방으로 돌출하는 에지 영역(114)을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 전기 에너지 저장 장치(10)를 구비한 차량(1)으로서,
    차량(1)의 차체 구조(5)의 수용 샤프트(17)에 모듈들(12)이 평행하게 서로 나란히 배치되고, 상기 모듈 하우징들(14)은 서로 개별적으로 각각 양 단부에서 차체 구조(5)에 분리 가능하게 고정되고, 그 하우징 단부들 사이의 영역에서 적어도 하나의 연결 부재(16)에 의해 분리 가능하게 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량.
  9. 전기 에너지 저장 장치(10)의 모듈들(12)의 전기 전도성 연결을 위한 연결 부재(16)로서,
    상기 연결 부재(16)는 탄성 변형 가능하고, 2개의 클램프 섹션(30)을 포함하고, 상기 클램프 섹션들의 서로 간의 정렬은 탄성 변형의 범위에서 변경 가능하며,
    상기 연결 부재(16)는 적어도 2개의 전기 전도성 접촉 섹션(102)을 포함하고, 상기 접촉 섹션들은 모듈들(16) 사이의 전기적 연결의 형성 하에 연결될 모듈들(16) 중 각각 하나와 접촉할 수 있는 것인 연결 부재.
  10. 차량(1)용 전기 에너지 저장 장치(10)를 제조하기 위한 방법으로서,
    상기 전기 에너지 저장 장치(10)는 서로 나란히 배치된 복수의 모듈(12)을 포함하고, 상기 모듈들은 각각 모듈 하우징(14) 및 그 안에 수용된 적어도 하나의 배터리 셀(13)을 포함하며, 상기 차량(1)의 구조 부품(7)에 각각 연결될 수 있고;
    상기 방법은,
    - 적어도 하나의 연결 부재(16)에 의해 모듈(12) 중 인접한 2개를 전기 전도성으로 그리고 분리 가능하게 연결하는 단계
    를 포함하고,
    상기 연결 부재(16)는 전기 전도성이고 탄성 변형 가능하며, 탄성 변형의 결과로서 연결된 모듈들(12)을 서로를 향해 미는 연결력(F)을 생성하도록 구성되는 것인 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022209041A1 (de) 2022-08-31 2024-02-29 Mahle International Gmbh Gehäuse und Anordnung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110089443A (ko) * 2008-11-28 2011-08-08 지멘스 에스에이에스 전기 에너지 모듈을 조립하기 위한 시스템
JP5646386B2 (ja) * 2011-03-31 2014-12-24 小島プレス工業株式会社 車両用電池パック

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1053027A (ko) * 1963-03-14
GB9309096D0 (en) * 1993-05-01 1993-06-16 Gen Motors France Electrical connector for battery terminals
CN102635190B (zh) * 2012-05-07 2014-04-09 深圳市华星光电技术有限公司 一种隔板组件
DE102014209273A1 (de) * 2014-05-16 2015-11-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verbindung zwischen zwei Batteriemodulen eines Batteriesystems
DE102014017081A1 (de) * 2014-11-19 2016-05-19 Daimler Ag Anschlussanordnung zum elektrischen Kontaktieren eines Batteriemoduls, Koppelelement zum elektrischen Verbinden von Batteriemodulen, Batteriemodul, Batterie für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
DE102016202873A1 (de) * 2016-02-24 2017-08-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Verbindungselements und Verbindungselement für Batteriezellen
KR102209825B1 (ko) * 2016-07-21 2021-01-29 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈
KR102065103B1 (ko) * 2016-11-04 2020-01-10 주식회사 엘지화학 배터리 팩
DE202017105488U1 (de) * 2017-07-18 2018-10-24 Mahle International Gmbh Batteriezellenanordnung
CN107863471A (zh) * 2017-11-02 2018-03-30 联华聚能科技股份有限公司 组合式电池包
DE102018205628A1 (de) * 2018-04-13 2019-10-17 Ford Global Technologies, Llc Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110089443A (ko) * 2008-11-28 2011-08-08 지멘스 에스에이에스 전기 에너지 모듈을 조립하기 위한 시스템
JP5646386B2 (ja) * 2011-03-31 2014-12-24 小島プレス工業株式会社 車両用電池パック

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