KR20210116308A - 적어도 하나의 재충전가능 배터리를 하우징하거나 또는 이에 의해 형성되고, 전기 전도에 의해 적어도 하나의 재충전가능 배터리를 버스바 (b1) 에 자기적으로 고정하는 자기 로크를 통합하는 인터페이스 어댑터 - Google Patents

적어도 하나의 재충전가능 배터리를 하우징하거나 또는 이에 의해 형성되고, 전기 전도에 의해 적어도 하나의 재충전가능 배터리를 버스바 (b1) 에 자기적으로 고정하는 자기 로크를 통합하는 인터페이스 어댑터 Download PDF

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조안 르존
피에르 조스뜨
피에르 뻬리숑
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꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
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Abstract

적어도 하나의 재충전가능 배터리 (A) 와 버스바 (B1) 사이의 연결/연결해제 디바이스는, 재충전가능 배터리 또는 배터리들을 하우징하거나 이들에 의해 형성되고, 전기 전도에 의해 배터리를 버스바에 자기적으로 고정하는 자기 로크를 통합하는 인터페이스 어댑터를 포함한다.
본 발명은, 인터페이스 어댑터 내에, 전체 재충전가능 배터리를 하우징하거나 재충전가능 배터리 자체의 패키징에 의해 부분적으로 형성되는 자기 로크를 통합하고, 버스바에 고정된 자기 클로저 플레이트로, 상기 재충전가능 배터리와 버스바 사이에서 자기 록킹/언록킹을 통해 기계적 및 전기적 연결/연결해제를 허용하는 폐쇄된 자기 회로를 형성하는 디바이스에 관한 것이다.

Description

적어도 하나의 재충전가능 배터리를 하우징하거나 또는 이에 의해 형성되고, 전기 전도에 의해 적어도 하나의 재충전가능 배터리를 버스바 (B1) 에 자기적으로 고정하는 자기 로크를 통합하는 인터페이스 어댑터{INTERFACE ADAPTER INCORPORATING A MAGNETIC LOCK THAT HOUSES OR IS FORMED BY AT LEAST ONE RECHARGEABLE BATTERY AND MAGNETICALLY FIXES THE LATTER, WITH ELECTRICAL CONDUCTION, TO A BUSBAR (B1)}
본 발명은 전기화학적 재충전가능 배터리들의 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 금속-이온 재충전가능 배터리들 또는 다른 화학 물질들 (납산 등) 을 갖는 재충전가능 배터리들의 분야에 관한 것이다.
본 발명은 주로 버스바를 갖는 복수의 배터리들 또는 재충전가능 배터리들을 갖는 배터리 팩과 연관된 조립, 비용 및 안전성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 각각의 개별적인 재충전가능 배터리 또는 배터리 팩 내의 재충전가능 배터리들의 브랜치에 대한 연결/연결해제 디바이스들을 자기적으로 록킹/언록킹하는 것을 제안한다.
리튬-이온 재충전가능 배터리를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 임의의 전기화학적 금속-이온 재충전가능 배터리, 즉 나트륨-이온, 마그네슘-이온, 알루미늄-이온, 또는 다른 화학물질들 (납산 등) 등의 재충전가능 배터리에도 적용된다.
도 1 및 도 2 에 개략적으로 도시된 바와 같이, 리튬-이온 배터리 또는 재충전가능 배터리는 일반적으로 양극 또는 캐소드 (2) 와 음극 또는 애노드 (3) 사이의 전해질 성분 (1) 으로 구성된 적어도 하나의 전기화학 셀, 캐소드 (2) 에 연결된 집전체 (4), 애노드 (3) 에 연결된 집전체 (5), 및 최종적으로 집전체들 (4, 5) 의 일부에 의해 통과되면서 완전히 밀봉된 방식으로 전기화학 셀을 수용하도록 배열된 패키징(6) 을 갖는다.
종래의 리튬-이온 배터리들의 아키텍처는 애노드, 캐소드 및 전해질을 갖는다. 몇 가지 유형의 종래의 아키텍처 기하학 구조가 알려져 있다:
- 특허 출원 US 2006/0121348 에 개시된 것과 같은 원통형 기하학 구조,
- 특허들 US 7348098, US 7338733 에 개시된 것과 같은 각기둥형 기하학 구조,
- 특허 출원들 US 2008/060189, US 2008/0057392 및 특허 US 7335448 에 개시된 것과 같은 스택형 기하학 구조.
전해질 성분 (1) 은 고체, 액체 또는 겔 형태일 수도 있다. 최종 형태의 성분은, 리튬 이온을 충전을 위해 캐소드에서 애노드로 이동시키고, 방전을 위해 반대 방향으로 이동시켜 전류를 발생시키는 이온성 액체 유형의 유기 전해질(들)이 함침된, 중합체, 세라믹 또는 미세다공성 복합체로 이루어진 분리기를 포함할 수도 있다. 전해질은 일반적으로 유기 용매, 예를 들어 탄산염의 혼합물이며, 여기에 리튬염, 전형적으로 LiPF6 가 첨가된다.
양극 또는 캐소드 (2) 는 리튬 양이온을 위한 삽입 물질로 이루어지며, 일반적으로 LiFePO4, LiCoO2, LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2 와 같은 조성물이다.
음극 또는 애노드 (3) 는 종종 탄소 흑연 또는 Li4TiO5O12 (티타네이트 물질) 로 이루어지며, 가능하게는 또한 규소 또는 규소계 조성물에 기초한다.
양극에 연결되는 집전체 (4) 는 일반적으로 알루미늄으로 이루어진다.
음극에 연결되는 집전체 (5) 는 일반적으로 구리, 니켈 도금 구리 또는 알루미늄으로 이루어진다.
리튬-이온 배터리 또는 재충전가능 배터리는 물론, 서로 상부에 적층되는 복수의 전기화학 셀들을 가질 수도 있다.
전통적으로, Li-이온 배터리 또는 재충전가능 배터리는 애노드 및 캐소드에서 한 쌍의 재료들을 사용하여, 통상적으로 3.6 볼트와 동일한 높은 전압 레벨에서 동작하도록 한다.
의도된 애플리케이션의 유형에 따라, 얇고 가요성의 리튬-이온 재충전가능 배터리 또는 강성의 재충전가능 배터리 중 어느 하나의 생산이 추구된다: 패키징은 그 후 가요성 또는 강성이고, 후자의 경우, 일종의 케이싱을 형성한다.
가요성 패키징은 일반적으로 하나 이상의 접착 적층 중합체 필름(들)으로 덮인 알루미늄 층의 스택으로 만들어진, 다층 복합 재료로부터 제조된다.
강성 패키징은 그들의 부분에 대해, 의도된 애플리케이션들이 제한적일 때 또는 긴 서비스 수명이 추구될 때, 예를 들어, 훨씬 더 높고 보다 더 엄격하게 요구되는 수준의 밀봉, 전형적으로 10-8 mbar.l/s 미만인 저항될 압력들로, 또는 항공 또는 공간 섹터와 같은 높은 제약을 갖는 환경에서 사용된다.
따라서, 현재 사용되는 강성 패키징은 전형적으로 스테인리스 스틸 (316L 스테인리스 스틸 또는 304 스테인리스 스틸) 또는 알루미늄 (Al 1050 또는 Al 3003), 또는 대안적으로 티타늄으로 제조된 금속 케이싱으로 구성된다.
Li-이온 재충전가능 배터리 패키징을 위한 강성 케이싱의 대부분의 기하학 구조는 원통형인데, 이는 재충전가능 배터리들의 전기화학 셀들의 대부분이 권취 공정 (winding process) 에 의해 원통형 맨드릴 주위에 원통형 기하학적 형상으로 권취되기 때문이다. 각기둥 케이싱 형태는 또한 이미 각기둥 맨드릴 주위의 권취 공정에 의해 제조되었다.
고용량 Li-이온 재충전가능 배터리용으로 일반적으로 제조되는 원통형 형상의 강성 케이싱의 유형들 중 하나가 도 3 에 도시되어 있다.
각기둥 형상의 강성 케이싱이 또한 도 4 에 도시되어 있다.
케이싱 (6) 은 원통형 측면 엔벨로프 (7), 일 단부에서의 저부 (8), 및 다른 단부에서의 커버 (9) 를 가지며, 저부 (8) 및 커버 (9) 는 엔벨로프 (7) 에 결합된다. 커버 (9) 는 극 또는 전류 출력 단자들 (4, 5) 을 지지한다. 상기 출력 단자들 (극들) 중 하나, 예를 들어 음극 단자 (5) 는 상기 커버 (9) 에 용접되는 반면, 다른 출력 단자, 예를 들어 양극 단자 (4) 는 시일 (미도시) 을 개재하여 커버(9) 를 통과하며, 이는 커버에서 양극 단자 (4) 를 전기적으로 절연시킨다.
광범위하게 제작되는 강성 케이싱의 종류는 또한 스탬핑된 컵과 커버로 구성되며, 이들은 그 주변에서 함께 용접된다. 이에 반해, 집전체는 케이싱의 상단으로부터 돌출하여 또한 배터리의 노출된 극으로도 알려진 단자를 형성하는 부분을 갖는 부싱 (bushing) 을 포함한다.
이러한 단자를 제조하는 어려움은 주로 강인한 설계를 위해 배터리의 다양한 컴포넌트들을 조립하는데 있다. 사용되는 물질들의 성질은 또한 특정한 전기화학적 커플들과 양립할 수 있는 것이 중요하다. 특히, Li-이온 기술은, 오염의 존재 및 부식을 초래할 수 있는 전해질의 존재 하에 갈바닉 커플의 발생을 회피하기 위해, 재충전가능 배터리 내에서 알루미늄의 가장 높은 가능한 등급을 선택하는 것이 바람직하게 필요하다.
또한, 밀봉된 부싱 형태의 단자는 기계적으로 강인해야 하고 다음 조건들을 준수해야 한다:
- 재충전가능 배터리를 조립하는 단계 중에 변형되지 않음;
- 재충전가능 배터리와 버스바의 조립을 허용하고, 버스바와 전류의 통과를 보장함;
- 재충전가능 배터리의 적용시 재충전가능 배터리의 서비스 수명 전체에서 일체성을 유지함, 즉 변형 및 누출 없이 진동, 기계적 충격, 온도와 압력의 변화 등에 저항함;
- 전력 응용에서 사용될 수 있도록 하기 위해, 5 Ah 미만의 공칭 용량을 갖는, 단일 재충전가능 배터리의 경우, 50 A 를 초과할 수 있는 고전류를 드레인하는 것이 가능함.
일반적으로, Li-이온 재충전가능 배터리의 출력 단자를 형성하는 밀봉된 부싱은, 음극이 매우 종종 흑연으로 이루어져 구리 상에 코팅되기 때문에 니켈-도금된 구리로 제조되지만, 알루미늄 기판 상에 코팅되는 특별한 특징들을 갖는 티타네이트, 나트륨 또는 실리콘과 같은 재료용의 알루미늄으로 제조될 수도 있다.
특허 출원 FR2989836 은 금속-이온 재충전가능 배터리의 출력 단자를 형성하는 부싱을 개시하고, 이는 전형적으로 약 100 A 의 매우 높은 전류가 순환되도록 할 수 있다.
배터리 팩 (P) 은 서로 및 일반적으로 버스바로 알려진 기계 및 전기적 연결 바 또는 트랙에 의해 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되는, 수천 개에 이르는 다양한 수의 재충전가능 배터리들로 구성된다.
일반적으로, 배터리 팩 (P) 내에는 여러 개의 전기 아키텍처들이 정의될 수 있다. 따라서, 재충전가능 배터리들은 병렬로 함께 연결될 수 있다, 즉, 모든 양극 단자들이 함께 연결되고 모든 음극 단자들이 마찬가지로 함께 연결된다. 이러한 연결들은 다른 브랜치에 직렬로 연결될 수 있는 브랜치를 형성한다. 재충전가능 배터리들이 직렬로 함께 연결되는 것 또한 가능한데, 이는 양극 단자들이 음극 단자들에 연결되는 것을 의미한다. 이러한 연결들은 다른 브랜치에 병렬로 연결될 수 있는 브랜치를 형성한다.
아키텍처에 관계없이, 직렬 또는 병렬의 각각의 브랜치는 일반적으로 2 내지 수십 개의 재충전가능 배터리들을 가질 수도 있다.
배터리 팩 (P) 은 서로 및 일반적으로 버스바로 알려진 일반적으로 연결 바에 의해 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되는, 수천 개에 이르는 다양한 수의 재충전가능 배터리들로 구성된다.
현재 배터리 팩들의 재충전가능 배터리들은 일반적으로 용접, 스크류잉 (screwing) 또는 끼워맞춤 (interference fit) 에 의해 하나 이상의 버스바들 상에 조립된다.
배터리 팩 (P) 의 일 예는 도 5 에 도시된다. 이 팩은 서로 직렬로 연결된 동일한 Li-이온 재충전 가능 배터리들 (A) 의 2 개의 모듈들 (M1, M2) 로 구성되고, 각각의 모듈 (M1, M2) 은 병렬로 연결된 재충전가능 배터리들의 4 개의 행들로 구성되고, 각각의 행은 6 과 동일한 수의 Li-이온 재충전가능 배터리들로 구성된다.
도시된 바와 같이, 하나의 동일한 행에 있는 2 개의 리튬-이온 재충전가능 배터리들 사이의 기계적 및 전기적 연결은 유리하게는 구리로 만들어진 버스바들 (B1) 을 스크류잉함으로써 실현되며, 각각의 버스바는 양극 단자 (4) 를 음극 단자 (5) 에 연결한다. 하나의 동일한 모듈 (M1 또는 M2) 내에서 병렬로 2 개 행의 재충전가능 배터리들 사이의 연결은, 마찬가지로 유리하게는 구리로 제조된 버스바 (B2) 에 의해 보장된다. 2 개의 모듈들 (M1, M2) 사이의 연결은, 마찬가지로 유리하게는 구리로 제조된 버스바 (B3) 에 의해 보장된다.
이러한 조립체는 상대적으로 긴 길이를 가지며, 상대적으로 높은 생산 비용을 갖는다.
또한, 취급이 필요한 실시간 재충전가능 배터리는 운영자가 활선 (live-line) 작업 유형의 제한적인 인가를 획득하게 하는데 필요하다.
특허 CN 2285515 는 저전압 재충전가능 배터리에 대한 자기 지지체를 제시하고, 이는 재충전가능 배터리의 클램핑 (clamping) 없이 신속한 연결의 장점을 갖는다. 이러한 고정은 상이한 충전/방전 등등, 저에너지 재충전가능 배터리들의 응용들에 사용될 수 있다. 그러나, 이는 배터리 팩 내의 버스바에 직렬로 배치된 고전압 충전 배터리와는 호환되지 않는다.
리튬-이온 배터리의 개발 및 제조에서, 각각의 새로운 요청에 특정한 각각의 충전/방전 프로파일에 대해, 어떤 시장 참가자들이든, 이것은 양호한 성능을 갖는 안전한 배터리 팩을 최적으로 설계하기 위해 정확한 치수 (직렬/병렬 전기, 기계, 열 등의 아키텍처) 를 요구한다.
셀, 모듈 또는 팩 스케일 중 어느 것에 있든지 간에, 리튬 전기화학 시스템은 주어진 사이클링 프로파일에 관계없이 발열 반응을 생성한다. 따라서, 개별 재충전가능 배터리의 규모에 따라, 해당 화학물질에 따라, 리튬-이온 재충전가능 배터리의 최적 동작은 특정 온도 범위 내로 제한된다.
재충전가능 배터리는 가스 발생 및 폭발 및/또는 화재가 뒤따를 수도 있는 열 폭주를 피하기 위해, 일반적으로 그 외부 케이싱 표면에서 통상적으로 일반적으로 70 ℃ 미만이 되도록 그 온도를 제어해야 한다.
이와 같이 70 ℃ 미만으로 온도를 유지하면, 재충전가능 배터리의 동작 온도가 높을수록 서비스 수명이 짧아지므로, 서비스 수명을 증가시키는 것이 가능하다.
또한, 어떤 재충전가능 배터리 화학물질들은 주위 온도보다 훨씬 높은 동작 온도를 요구하며, 따라서 재충전가능 배터리들의 초기 예열 (preheating) 에 의해 또는 재충전가능 배터리들의 온도를 영구적으로 유지함으로써 그 온도 레벨을 조절할 필요가 있다.
일반적으로 1kW.h 보다 큰 복수의 고-에너지 Li-이온 재충전가능 배터리들을 갖는 배터리 또는 배터리 팩에서, 복수의 재충전가능 배터리들은 요구되는 전압 레벨을 획득하기 위해 직렬로 배치되고 공급될 전류를 획득하기 위해 병렬로 배치된다. 직렬/병렬의 배치는 재충전가능 배터리들에서, 모듈들에서, 매우 다양한 배선 토폴로지들로 수행될 수도 있다.
더 많거나 더 적은 상이한 재충전가능 배터리들의 직렬 또는 병렬의 배치는 팩의 결과적인 성능 레벨 및 내구성에 대한 결과를 가질 수도 있다.
따라서, 예를 들어 전기 차량의 배터리 팩에서, 에이징 분산액은, 재충전가능 배터리들 사이의 에이징 비대칭성 또는 상이한 사용 조건들 (팩의 중앙과 에지 사이의 열 변화, 전류 구배 등) 의 결과로서, 예를 들어 재충전가능 배터리의 위치에 매우 의존할 수도 있다는 것이 인식된다. 따라서, 하나의 동일한 팩의 재충전가능 배터리들 간에 약 20% 의 건강 SOH 상태의 차이가 관찰될 수도 있다.
따라서, 팩의 조기 에이징 (premature aging) 을 제한하기 위해, 하나의 재충전가능 배터리로부터 다른 배터리로의 동작 온도 및 온도 분산을 최적화하는 것이 필요하다. 다른 재충전가능 배터리들보다 더 신속하게 에이징하는 재충전가능 배터리 (또는 배터리들) 는 전체 배터리 팩의 전기적 성능 레벨들에 직접적인 영향을 미칠 수도 있다.
일반적으로, 배터리 팩에서 하나의 재충전가능 배터리의 고장은 다수의 영향들을 미칠 수도 있다:
- 일부분에서, 상기 팩의 고장난 재충전가능 배터리에 저장된 에너지 및 다른 부분에서, 다른 재충전가능 배터리의 에너지의 방출. 팩에 대해 선택된 토폴로지에 따라, 팩의 다른 재충전가능 배터리들에 의해 공급된 에너지는 재충전가능 배터리 자체에 존재하지 않는 화재 또는 폭발의 위험으로 이어질 수도 있다;
- 재충전가능 배터리들의 중심에서의 전기화학적 반응은 개개의 재충전가능 배터리의 파괴를 초래하고, 재충전가능 배터리 내부의 결함)의 전파 (일반적으로 내부 단락 회로) 를 야기하여, 팩의 폭발을 초래할 수도 있다. 따라서, 내부 컴포넌트들의 열화 에너지가 높을 수도 있다. 이 경우, 팩의 다른 셀들을 보호하기 위하여 BMS (Management System) 에 대한 교체가 필요한 경우도 있으며, 이에 대해서는 후술한다;
- 전체 팩은 더 이상 애플리케이션을 위해 사용되지 않거나 열화된 모드 (예를 들어, 더 낮은 에너지) 에 있을 수도 있다. 따라서, 팩 내의 재충전가능 배터리의 결함이 관찰되면, 이를 신속하게 격리시키고 불활성으로 만들고, 나머지 팩에 대한 서비스의 연속성을 확보하는 것이 중요하다. 예를 들어, 항공기에 통합된 APU 의 리튬-이온 배터리는 상기 항공기의 동작을 방해하지 않아야 하고 비행 동안 최적의 안전을 보장해야 한다.
배터리 팩 내에 고장난 금속-이온 재충전가능 배터리의 바이패스를 생성하기 위한 제안들이 이미 이루어졌다.
따라서, 특허 US 5438173 은 이러한 바이패스를 생성할 수 있는 센서를 제시한다: 이 센서는 배터리의 고장을 검출할 수 있게 하고, 그 후 스위치는 고장난 재충전가능 배터리 주위의 다른 전기 경로를 자동으로 개방하여, 고장을 바이패싱하고 배터리 시스템의 나머지가 계속 동작하게 한다. 재충전가능 배터리의 바이패스 스위치는 보호되는 재충전가능 배터리와 평행하게 배치되도록 설계된다. 이 스위치는 2 개의 피스톤들을 작동시키기 위해 재충전가능 배터리 케이싱의 상단부에 장착되는 2 세트의 전기기계식 액추에이터를 포함한다. 각각의 전기기계식 액추에이터는 액추에이터의 2 개의 전기 단자를 연결하는 브릿징 와이어로 끝나는 보유 와이어의 타이트한 권선에 의해 함께 유지되는 2개의 코일 절반부를 포함한다. 각각의 코일은, 보유 와이어의 권선에 의해, 스프링 플런저를 보유할 수도 있다. 충분한 전류가 단자들 및 브릿징 와이어를 통과할 때, 후자는 가열되고 파손되어, 보유 와이어가 풀리게 하고, 따라서 코일이 분리되어 피스톤을 해제하게 한다.
그 결과, 상기 특허에 기재된 이 기계 시스템은 구현하기에 복잡하고, 재충전가능 배터리 자체에 의해 고장이 검출되게 할 수 없다.
특허 US6093896 는 동일한 단점을 갖는 유사한 시스템을 제시하고, 이는 배터리 팩 내에 직렬로 연결된 고장난 재충전가능 배터리의 자동 바이패스를 확립할 수 있게 한다.
즉, 지금까지, 제안된 배터리 팩 내의 고장난 재충전가능 배터리들을 바이패싱하기 위한 모든 시스템은 기계적이며, 일반적으로 회로의 전기적 바이패스를 작동시키는 재충전가능 배터리 결함 센서를 갖는다.
따라서, 고장난 재충전가능 배터리의 연결해제 및 불활성화 (inerting) 를 결합하는, 재충전가능 배터리에 고유한 시스템이 아직 존재하지 않아, 결함의 팩의 나머지로의 열 전파를 회피한다.
용어 "불활성화 (inerting)" 는 여기에서 그리고 본 발명의 맥락에서, 재충전가능 배터리 내의 원하지 않는 전기화학적 반응들에 의해 생성되는 재충전가능 배터리의 폭주의 정지, 또는 작동 중인 다른 재충전가능 배터리로부터의 적어도 분리를 의미하는 것으로 이해된다.
또한, 예를 들어 일반적으로 0 ℃ 미만의 모듈 및 팩 규모에서, 팩에 필요한 전력을 제한하고 재충전가능 배터리들의 열화를 회피하기 위해 BMS 를 통한 특정 관리에 의존해야 할 수도 있다.
여기서, BMS ("배터리 관리 시스템" 을 의미함) 는 상이한 재충전가능 배터리들의 상태 (각각의 재충전가능 배터리의 전체 전압 또는 전압, 온도, 충전 상태, 방전 깊이, 건강 상태, 냉각수 유량, 전류의 값 등) 를 모니터링하고, 너무 높지 않아야 하는 전류, 부적합한 전위 (너무 높거나 너무 낮음), 한계 온도들과 같은 상이한 안전 요소들을 관리하기 위해 사용되며, 따라서 특히 임계 전압 값들, 즉 2 개의 활성 삽입 재료들 사이의 전위들의 차이에 도달하자마자 전류의 공급을 중단하는 기능을 갖는 것으로 상기될 것이다. 따라서, BMS 는 임계 전압에 도달하자마자 동작 (충전, 방전) 을 중단한다. BMS 는 다음과 같은 배터리 팩의 상이한 요소들의 상태를 모니터링한다:
- 전체 전압 또는 개별적인 재충전가능 배터리들의 전체 전압,
- 온도, 즉, 평균 온도, 냉각제 입구 온도, 냉각제 출구 온도, 또는 각각의 재충전가능 배터리의 온도로부터 선택된 온도들 중 적어도 하나,
- 팩의 충전 레벨을 나타내는 충전 상태 (SOC) 또는 방전 깊이 (DOD),
- 팩의 일반적인 상태의 정의된 측정치인 건강 상태 (SOH),
- 팩 전부 또는 일부를 냉각하기 위한 열전달 유체의 유량,
- 팩 내부 또는 외부의 전류, 등
상부 온도, 전형적으로 약 70 ℃ 이상에서, 전기화학 반응들이 개개의 재충전가능 배터리의 파괴를 초래하고 재충전가능 배터리 내부의 고장, 전형적으로 내부 단락 회로를 배터리 팩의 나머지 컴포넌트들로의 전파를 야기하여, 이는 극단적인 경우에 팩의 폭발을 초래할 수 있기 때문에, 또한 경계하는 것이 필요하다. 이 경우에, 재충전가능 배터리를 보호하기 위하여, BMS 에 의지하는 것이 필요하다. 따라서, 일반적으로 배터리 팩은 전압 밸런스를 생성하기 위해 적어도 하나의 고성능 BMS 를 필요로 한다. 배터리 팩에서, 팩 내에 하나 이상의 BMS, 또는 심지어 재충전가능 배터리 당 하나의 BMS 가 있을 수도 있다.
일반적으로, BMS 가 팩의 재충전가능 배터리를 필요에 따라 스위칭하기 위해 배터리 팩을 관리하는 솔루션이 이미 제안되었다.
따라서, 특허 출원 FR2972306 은 배터리의 충전 및 사용을 최적화하기 위해 배터리의 기본 재충전가능 배터리를 관리하기 위한 디바이스를 제안한다. 스테이지의 각각의 기본 재충전가능 배터리는 그 스테이지 내에서 국부적으로 측정된 정보에 기초하여 관리될 수 있다.
특허 FR2972307B1 은 배터리의 기본 전기화학 셀과 연관된 스위치를 국부적으로 제어하기 위한 수단을 포함하는 배터리를 개시한다. 전력 트랜지스터들의 제어 회로는 해당 스테이지에서 사용가능한 전압을 직접 공급받는다.
마찬가지로, 특허 FR2926168B1 은 특히, 온보드 네트워크를 갖고 소비자 멤버들을 공급하는 자동차용의 전기 회로, 전기 에너지를 발생시키기 위한 수단, 및 가변 전압을 공급할 수 있는 요소들을 갖는 적어도 하나의 스위칭가능한 전기 저장 수단을 제안하고, 상기 스위칭가능한 전기 저장 수단은 또한 스위칭가능한 전기 저장 수단이 조절된 전압을 공급할 수 있도록 연속적으로 스위칭될 수도 있다.
따라서, 이들 특허들은 모두 스위칭이 가능하고 특히 여러 개의 감독 기능을 갖는 전자/전기 디바이스들을 제안한다. 그러나, 그들은 복잡할 수 있고, 많은 리던던시들을 필요로 하며, 이는 고가이며 전자 장치에 의존할 수도 있다.
요약하면, 다음과 같이 개선해야 한다:
- 특히 시간 및 조립 비용을 줄이기 위해, 버스바에 금속-이온 재충전가능 배터리들을 조립하기 위한 솔루션;
- 배터리 팩 내에서 더 많은 고장난 재충전가능 배터리 중 하나를 연결해제하면서 배터리 팩이 완전히 안전하게 계속 동작하도록 보장하기 위한 솔루션.
본 발명의 목적은 이러한 요구들에 적어도 부분적으로 응답하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 그 양태들 중 하나에 따라, 그리고 제 1 대안에 따라, 적어도 하나의 재충전가능 배터리 (A) 와 버스바 (B1) 사이의 연결/연결해제 디바이스에 관한 것으로, 다음을 포함한다:
- 인터페이스 어댑터로서, 상기 인터페이스 어댑터는,
종축 (X) 의 제 1 강자성 피스로서, 상기 제 1 강자성 피스는 블라인드 (blind) 되어, 적어도 하나의 재충전가능 배터리를 위한 하우징을 형성하고, 상기 하우징의 측벽 및/또는 저부의 적어도 하나의 부분은 상기 재충전가능 배터리의 상기 출력 단자들 중 하나와 전기적으로 접촉하는, 상기 제 1 강자성 피스,
상기 제 1 강자성 피스의 상기 종축 (X) 둘레에 분포되는 방식으로 배열된 적어도 하나의 제 2 및 하나의 제 3 강자성 피스,
비자성 재료로 제조되고, 상기 제 1 강자성 피스를 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들에 고정하고, 서로 간에, 자기 직렬의 대향하는 자기 극들로 상기 종축 (X) 둘레에 분포되고, 상기 제 1 강자성 피스에 의해 함께 연결되고 그리고 각각 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스에 연결되어 자기 로크를 형성하는 2 개의 영구 자석이 하우징되는 체적을 형성하는 적어도 하나의 기계적 및 전기적 연결 피스
를 포함하는, 상기 인터페이스 어댑터,
상기 버스바 (B1) 에 고정되어 상기 자기 로크로 자기 회로를 폐쇄하기 위한 플레이트를 형성하는 적어도 하나의 제 4 강자성 피스로서, 폐쇄된 상기 자기 회로는, 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리의 정상 동작 동안, 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리와 상기 버스바 사이의 기계적 및 전기적 연결을 보장하는, 상기 적어도 하나의 제 4 강자성 피스.
본 발명의 또 다른 주제는, 제 2 대안에 따르면, 적어도 하나의 재충전가능 배터리 (A) 와 버스바 (B1) 사이의 연결/연결해제 디바이스이며, 다음을 포함한다:
- 적어도 하나의 재충전가능 배터리로서, 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리는,
제 1 강자성 피스를 형성하는 종축 (X) 의 케이싱,
상기 제 1 강자성 피스의 상기 종축 (X) 둘레에 분포되는 방식으로 배열된 적어도 하나의 제 2 및 하나의 제 3 강자성 피스,
비자성 재료로 제조되고, 상기 제 1 강자성 피스를 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들에 고정하고, 서로 간에, 자기 직렬의 대향하는 자기 극들로 상기 종축 (X) 둘레에 분포되고, 상기 제 1 강자성 피스에 의해 함께 연결되고 그리고 각각 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스에 연결되어 자기 로크를 형성하는 2 개의 영구 자석이 하우징되는 체적을 형성하는 적어도 하나의 전기적 연결 엘리먼트
를 포함하는, 상기 적어도 하나의 재충전 가능 배터리;
- 상기 버스바 (B1) 에 고정되어 상기 자기 로크로 자기 회로를 폐쇄하기 위한 플레이트를 형성하는 적어도 하나의 제 4 강자성 피스로서, 폐쇄된 상기 자기 회로는, 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리의 정상 동작 동안, 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리와 상기 버스바 사이의 기계적 및 전기적 연결을 보장하는, 상기 적어도 하나의 제 4 강자성 피스.
여기서, 그리고 본 발명의 맥락에서, "자기 직렬" 의 표현은, 재충전가능 배터리의 정상 동작 동안, 재충전가능 배터리 (A) 와 버스바 (B1) 사이의 기계적 및 전기적 연결을 보장하기 위해, 자기 로크와 버스바 (B1) 에 고정된 적어도 하나의 강자성 피스 사이에 자체적으로 폐쇄된 자기 회로 내의 자속의 순환을 실현하기 위해, 적어도 2개의 영구 자석들이 그들의 극으로 배열된다는 것을 의미하는 것이 이해된다.
"종축 (X)" 이라는 표현은 본원에서 그리고 본 발명의 맥락에서 블라인드 하우징의 긴 축을 의미하는 것으로 이해된다. 원통형 기하학 구조의 재충전가능 배터리의 경우, 이 종축 (X) 은 실린더의 대칭축, 또는 다시 말해서 중심축을 구성할 수도 있다. 그러나, 상이한 기하학 구조를 갖는 재충전가능 배터리들 또는 재충전가능 배터리들의 그룹의 경우에, 종축은 반드시 이러한 기하학 구조 또는 그룹의 대칭축일 필요는 없으며, 이는 정의에 의해, 하나를 갖지 않을 수도 있다.
따라서, 본 발명은 본질적으로 인터페이스 어댑터 내에, 재충전가능 배터리를 완전히 하우징하고, 버스바에 고정된 자기 클로저 플레이트와 함께, 재충전가능 배터리와 버스바 사이에, 자기 록킹/언록킹에 의해, 기계적 및 전기적 연결/연결해제를 허용하는 폐쇄 자기 회로를 형성하는 자기 로크를 통합하는 것으로 구성된다.
본 발명은 제 1 대안에서 일종의 케이스로서 기능하는 인터페이스 어댑터가 자기 연결 전에 쉽게 하우징할 수 있는 임의의 타입의 기존 재충전가능 배터리에 피팅하는 것을 가능하게 한다.
제 1 및 제 2 대안들에 따른 디바이스들의 자기 및 전기적 동작은 동일하다.
본 발명의 제 2 대안에서, 재충전가능 배터리의 패키징 자체는 자기 로크의 일부를 구성한다. 이 경우, 재충전가능 배터리의 패키징은 자기 물질로 이루어져야 한다. 바람직하게는, 이는 연철 (soft iron) 일 수도 있고, 유리하게는 부식 방지 코팅, 또는 자기 등급을 갖는 스테인리스 스틸로 코팅될 수도 있다.
이러한 제 2 대에 따른 디바이스를 생성하기 위해, 다음의 단계들이 유리하게 수행된다:
- 단계 i/: 재충전가능 배터리 자체를 제조하는 단계. 이 단계는 통상적으로, 예를 들어 강성 케이싱의 나머지 부분에 용접된 커버로 패키징의 폐쇄에 의해 수행된다;
- 단계 ii/: 자기 로크를 완성하기 위해, 재충전가능 배터리 주위에 2 개의 영구 자석들과 통상적으로 연철로 제조된 제 2 및 제 3 강자성 피스들을 피팅하는 단계;
- 단계 iii/: 재충전가능 배터리의 패키징과 버스바 (B1) 사이의 전기 전도성을 보장하기 위해, 바람직하게는 클림핑 (crimping) 에 의해, 전형적으로 알루미늄으로 제조된 전기 전도성 엘러먼트를 재충전가능 배터리의 패키징 및 제 2 및 제 3 강자성 피스에 고정하는 단계.
상기 단계 iii/ 에 따른 클림핑은 출력 단자를 형성하는 재충전가능 배터리의 패키징의 저부에 의해 수행될 수 있거나, 또는 전체 높이에 걸쳐 양호한 기계적 무결성을 보장하기 위해 패키징의 측벽 상에 구현될 수 있다.
따라서 이 클림핑 엘리먼트에 의해 기계적 링크가 보장될 수 있다. 접착제 본딩, 리벳 등과 같은 당업자에게 공지된 다른 수단들이 또한 상상가능하다.
이러한 디바이스는 전기 전도성 패키징 및 따라서 출력 단자를 형성하는 저부를 갖는 강성 케이싱을 갖는 원통형 재충전가능 배터리에 특히 적합하다. 이는 또한 가요성 패키징을 갖는 재충전가능 배터리들에 적합할 수 있으며, 이를 위해 수집기/출력 단자들 중 적어도 하나는 제 1 강자성 피스의 저부와 전기적으로 접촉하도록 의도된 주요 면들 중 하나 상에 미리 배열되어야 한다.
하나의 유리한 변형에 따르면, 제 2 및 제 3 강자성 피스 및 2 개의 영구 자석들은 제 1 강자성 피스의 종축 (X) 을 중심으로 대칭적으로 배열된다.
하나의 유리한 실시형태에 따르면, 디바이스는, 적어도 하나의 재충전가능 배터리가 과열되게 하는 적어도 하나의 재충전가능 배터리의 고장 동안, 2 개의 영구 자석들 중 적어도 하나가 적어도 하나의 재충전가능 배터리와 버스바 사이의 기계적 연결해제를 가져오기 위해 자기 특성들을 상실하는 퀴리 온도까지 가열되어, 적어도 하나의 재충전가능 배터리가 중력에 의해 낙하 또는 이동하게 하거나 또는 적어도 하나의 기계적 수단의 작용으로 이동하게 하도록 구성된다.
하나의 유리한 실시형태에 따르면, 2 개의 영구 자석들 중 적어도 하나의 퀴리 온도는 팩의 재충전가능 배터리들의 자체 가열 온도 (T1) 의 90% 에 가까운 값과 열 폭주 온도 (T2) 의 110% 에 가까운 값 사이에 있도록 선택된다.
열 폭주의 현상과 관련하여, 간행물 [1] 및 그 간행물에 설명된 프로토콜이 참조된다. "자체 가열" 및 "열 폭주" 온도라고 하는 온도는 상기 간행물에서 각각 T1 및 T2 로 표시된다.
간행물의 도 2 에서 일반적으로 70 ℃ 의 온도 (T1) 는 단열 조건 하에서 0.02 ℃/분의 전형적인 속도로 외부 소스 없이 재충전가능 배터리가 가열되는 온도이다.
간행물의 도 2 에서 일반적으로 150 ℃ 의 온도 (T2) 는 단열 조건에서 10 ℃/분의 전형적인 가열 속도로 재충전가능 배터리가 가열되어, 재충전가능 배터리의 전기화학적 조립에서 분리자의 용융, 단락 회로 및 따라서 전압 붕괴를 초래하는 온도이다.
따라서, "열 폭주" 는 여기에서 그리고 본 발명의 맥락에서 가열 온도의 도함수의 값과 최소 0.02 ℃/분 과 동일한 시간의 값 사이의 비율인 것으로 이해될 수도 있다.
간행물들 [2] 및 [3] 에 대한 참조가 이루어질 수도 있으며, 특히 이들 간행물들 각각의 도 1 의 곡선들에 대한 참조가 이루어질 수 있으며, 이는 페라이트들의 자기 특성들이 온도의 함수로서 수정되는 것을 보여준다. 특히, 퀴리 온도를 통과함에 따른 자기 특성들의 붕괴를 명확하게 볼 수 있다.
또한, 이들 간행물 [2] 및 [3] 은 제조 동안 조정될 수 있는 퀴리 온도를 갖는 페라이트를 획득하기 위한 2 개의 상이한 제조 방법들을 설명한다:
- 간행물 [2] 에서, 제조 공정은 하나의 동일한 페라이트 조성물로 수정되어, 퀴리 온도가 130 ℃ 와 250 ℃ 사이에서 변화하게 한다. 또한, 상이한 페라이트 조성으로, 퀴리 온도는 약 100-110 ℃ 일 수 있다는 것이 입증된다.
- 간행물 [3] 에서, 작성자는 재료의 구성을 변경한다. 이들은 35 내지 65 ℃ 의 퀴리 온도를 갖는 페라이트를 획득할 수 있었다. 조성물에 대한 조정들로, 금속-이온 재충전가능 배터리의 환경에 의해 도달될 수 없을 정도로 충분히 높게 유지되면서, 100 ℃ 미만인 퀴리 온도에 도달할 가능성이 매우 높다.
예를 들어, 제조 공정 및/또는 강자성 재료의 조성의 적응에 의해, 80-150 ℃ 범위에서 획득될 퀴리 온도는 팩의 재충전가능 배터리들의 열 폭주 온도와 관련하여 최적일 것이며, 상기 범위의 하부, 즉 80 내지 90 ℃ 사이는 아마도 본 발명의 맥락에서 가열 또는 전류 주입에 의해 관리되는 수단을 최소화하는데 최적일 것이다.
각각의 영구 자석은 소결 자석 또는 플라스토자석 (plastomagnet) 일 수도 있다. 일반적으로 "플라스토자석" 으로 알려진 영구 자석은 열가소성 또는 열경화성 결합제 및 자성 분말로 이루어진 복합 재료이다. 이들 플라스토자석은 냉각 프레스 (열경화성 바인더) 또는 가압 주입 (열가소성 바인더) 에 의해 제조된다. 자화는 몰딩 (이방성 물질) 동안 또는 몰딩 후에 수행될 수도 있다. 획득된 플라스토자석은 플라스틱 재료의 특성, 즉, 몰딩 (moulding) 에 의해 형상화되는 임의의 형상이 주어질 가능성을 가지며, 본질적으로 낮은 비용을 갖는다.
소결 자석 또는 플라스토자석은 희토류를 기반으로 하고, 바람직하게는 사마륨 코발트 또는 네오디뮴 철 붕소, 또는 페라이트로 제조되는 것이 유리하다. 또한, 상기 소결 자석은 알루미늄-니켈-코발트 합금으로 제조될 수도 있다.
하나의 유리한 실시형태에 따르면, 인터페이스 어댑터는, 자기 회로의 폐쇄된 구성에서, 재충전가능 배터리의 출력 단자들과 버스바 사이의 상호 전기 접촉을 보장하도록 배열된, 적어도 하나의 전기 전도성 톱니형 (toothed) 또는 크링클 (crinkle) 와셔를, 전기 전도성 피스로서, 포함한다.
본 발명의 또 다른 주제는, 다음을 포함하는 인터페이스 어댑터이다:
- 종축 (X) 의 제 1 강자성 피스로서, 상기 제 1 강자성 피스는 블라인드되어, 적어도 하나의 재충전가능 배터리를 위한 하우징을 형성하는, 상기 제 1 강자성 피스,
- 상기 제 1 강자성 피스의 상기 종축 (X) 둘레에 분포되는 방식으로 배열된 적어도 하나의 제 2 및 하나의 제 3 강자성 피스,
- 비자성 재료로 제조되고, 상기 제 1 강자성 피스를 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들에 고정하고, 서로 간에, 자기 직렬의 대향하는 자기 극들로 상기 종축 (X) 둘레에 분포되고, 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들에 의해 함께 연결되어 자기 로크를 형성하는 2 개의 영구 자석이 하우징되는 체적을 형성하는 기계적 및 전기적 연결 피스.
하나의 유리한 실시형태에 따르면, 어댑터는, 일 부분에 대해, 재충전가능 배터리의 출력 단자들과 버스바 사이의 상호 전기 접촉을 보장하고, 다른 부분에 대해, 제 2 및 제 3 강자성 피스와 제 4 강자성 피스 사이의 전기 접촉을 보장하도록 배열된 적어도 하나의 전기 전도성 피스를 포함한다.
이 실시형태 및 유리한 실시형태의 변형에 따르면, 인터페이스 어댑터는 전기 전도성 피스로서, 적어도 하나의 전기 전도성 톱니형 또는 크링클 와셔를 포함하며, 상기 와셔는 바람직하게는 구리-인 합금으로 제조된다.
유리하게는, 제 1, 제 2 및 제 3 강자성 피스들은 연철로 제조된다.
또한 유리하게는, 기계적 및 전기적 연결 피스 또는 전기적 연결 엘리먼트는 구리 또는 알루미늄으로 제조되고, 바람직하게는 제 1 강자성 피스와 제 2 및 제 3 강자성 피스들 모두에 용접된다.
본 발명의 또 다른 주제는 다음을 포함하는 배터리 팩 모듈이다:
- 강성 케이싱으로 이루어진 패키징을 갖는 원통형 기하학 구조의 재충전가능 배터리;
- 전술한 것과 같은 인터페이스 어댑터로서, 상기 제 1 강자성 피스는 재충전가능 배터리가 그 강성 케이싱의 저부와 상기 블라인드 실린더의 저부 간의 접촉으로 하우징되는 블라인드 실린더이고, 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들은 상기 재충전가능 배터리와 동심인 하나의 동일한 실린더의 원호형 세그먼트들로서 형상화되고, 상기 영구 자석들은 상기 재충전가능 배터리와 동심인 하나의 동일한 실린더의 원호형 세그먼트들로서 형상화되는, 상기 인터페이스 어댑터.
본 발명의 또 다른 주제는 다음을 포함하는 배터리 팩 모듈이다:
- 강성 케이싱으로 이루어진 패키징을 갖는 원통형 기하학 구조의 복수의 재충전가능 배터리들;
- 전술한 것과 같은 인터페이스 어댑터로서, 제 1 강자성 피스는 복수의 재충전가능 배터리들이 측면 엔벨로프를 통해 서로 간의 접촉으로 그리고 모든 강성 케이싱의 저부와 블라인드 실린더의 저부 간의 접촉으로 하우징되는 블라인드 실린더이고, 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들은 복수의 재충전가능 배터리들의 분배 축 둘레에 하나의 동일한 동심원 실린더의 원호형 세그먼트들로서 형상화되고, 상기 영구 자석들은 복수의 재충전가능 배터리들의 분배 축 둘레에 하나의 동일한 동심원 실린더의 원호형 세그먼트들로서 형성되는, 상기 인터페이스 어댑터.
본 발명의 또 다른 주제는 다음을 포함하는 배터리 팩 모듈이다:
- 출력 단자들 중 하나가 패키징의 주요 면들 중 하나에 배열되는, 각기둥 형상의 가요성 또는 강성 패키징을 갖는 적층형 기하학 구조의 재충전가능 배터리;
- 전술한 것과 같은 인터페이스 어댑터로서, 제 1 강자성 피스는 재충전가능 배터리가 패키징의 주요 면 상의 출력 단자와 블라인드 평행육면체의 저부 간의 접촉으로 하우징되는 블라인드 평행육면체이고, 제 2 및 제 3 강자성 피스는 블라인드 평행육면체의 측면들 중 하나에 각각 평행한 평면 플레이트들로서 형상화되고, 영구 자석들은 블라인드 평행육면체의 측면들 중 하나에 각각 평행한 평면 플레이트들로서 형상화되는, 상기 인터페이스 어댑터.
본 발명의 또 다른 주제는 다음을 포함하는 배터리 팩 모듈이다:
- 출력 단자들 중 하나가 패키징의 주요 면들 중 하나에 배열되는, 각기둥 형상의 가요성 또는 강성 패키징을 갖는 적층형 기하학 구조의 복수의 재충전가능 배터리들;
- 전술한 것과 같은 인터페이스 어댑터로서, 제 1 강자성 피스는 재충전가능 배터리들이 패키징들 중 적어도 하나의 주요 면 상의 출력 단자와 블라인드 평행육면체의 저부 간의 접촉으로 하우징되는 블라인드 평행육면체이고, 제 2 및 제 3 강자성 피스는 블라인드 평행육면체의 측면들 중 하나에 각각 평행한 평면 플레이트들로서 형상화되고, 영구 자석들은 블라인드 평행육면체의 측면들 중 하나에 각각 평행한 평면 플레이트들로서 형상화되는, 상기 인터페이스 어댑터.
본 발명의 또 다른 주제는 다음을 포함하는 재충전가능 배터리 (A) 이다:
- 제 1 강자성 피스를 형성하는 종축 (X) 의 케이싱;
- 상기 제 1 강자성 피스의 상기 종축 (X) 둘레에 분포되는 방식으로 배열된 적어도 하나의 제 2 및 하나의 제 3 강자성 피스,
- 비자성 재료로 제조되고, 상기 제 1 강자성 피스를 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들에 고정하고, 서로 간에, 자기 직렬의 대향하는 자기 극들로 상기 종축 (X) 둘레에 분포되고, 상기 제 1 강자성 피스에 의해 함께 연결되고 그리고 각각 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스에 연결되어 자기 로크를 형성하는 2 개의 영구 자석이 하우징되는 체적을 형성하는 적어도 하나의 기계적 및 전기적 연결 엘리먼트.
유리한 실시형태의 변형에 따르면, 기계적 및 전기적 연결 엘리먼트는 제 2 및 제 3 강자성 피스들 주위에 형상화되고, 바람직하게는 그들 사이 및 영구 자석들 사이에 자유 체적(들)을 채운다. 이 변형은 재충전가능 배터리의 전체 높이에서 어셈블리의 우수한 기계적 무결성을 보장할 수 있다.
유리하게는, 기계적 및 전기적 연결 엘리먼트는 재충전가능 배터리의 케이싱에 클림핑되어, 제 2 및 제 3 강자성 피스들과 2 개의 영구 자석들을 홀딩한다.
마지막으로, 본 발명의 주제는 전술한 것과 같은 강성 케이싱으로 이루어진 패키징을 갖는 원통형 기하학 구조의 복수의 재충전가능 배터리들을 포함하는 배터리 팩 모듈이다.
각각의 재충전가능 배터리는 Li-이온 재충전가능 배터리일 수도 있고, 여기서:
- 음극(들) 물질은 흑연, 리튬, 리튬 티타네이트 산화물 Li4TiO5O12 를 포함하는 그룹으로부터 선택된다;
- 양극(들) 물질은 LiFePO4, LiCoO2, LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2 를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
본 발명의 추가 이점 및 특징은 본 발명의 구현 예들에 대한 상세한 설명을 읽음으로써 더욱 명확해질 것이며, 이는 다음 도면을 참조하여 비-제한적인 예시로 제공된다.
[도 1] 은 리튬 이온 재충전가능 배터리의 상이한 엘리먼트들을 도시하는 개략적인 분해 사시도이다.
[도 2] 는 종래 기술에 따른 가요성 패키징을 갖는 리튬 이온 재충전가능 배터리의 정면도이다.
[도 3] 은 원통 형상의 케이싱으로 구성한 강성 패키징을 갖는 종래 기술에 따른 리튬 이온 재충전가능 배터리의 사시도이다.
[도 4] 은 원통 형상의 케이싱으로 구성한 강성 패키징을 갖는 종래 기술에 따른 리튬 이온 재충전가능 배터리의 사시도이다.
[도 5] 는 배터리 팩을 형성하는, 종래 기술에 따른 리튬 이온 재충전가능 배터리의 버스바에 의한 어셈블리의 사시도이다.
[도 6a] 도 6a 는 일반적으로 1A 미만의 저전류 재충전가능 배터리의 출력 단자와 버스바 사이의 기계적 및 전기적 연결/연결해제를 보장하기 위한 디바이스의 자기적 연결해제를 나타내는 종단면도이다.
[도 6b] 도 6b 는 일반적으로 1A 미만의 저전류 재충전가능 배터리의 출력 단자와 버스바 사이의 기계적 및 전기적 연결/연결해제를 보장하기 위한 디바이스의 자기적 연결을 나타내는 종단면도이다.
[도 7a] 도 7a 는 일반적으로 1A 보다 큰 고전류 재충전가능 배터리의 출력 단자와 버스바 사이의 기계적 및 전기적 연결해제를 보장하기 위한 디바이스의 자기적 연결해제를 나타내는 종단면도이다.
[도 7b] 도 7b 는 일반적으로 1A 보다 큰 고전류 재충전가능 배터리의 출력 단자와 버스바 사이의 기계적 및 전기적 연결을 보장하기 위한 디바이스의 자기적 연결을 나타내는 종단면도이다.
[도 8] 도 8 은 도 7a 및 도 7b 에 따른 디바이스에서 버스바와 출력 단자 중 하나 또는 이에 연결된 전기 전도성 피스 사이의 전기적 접촉을 보장하는 전기 전도성 크링클 와셔의 정면도이다.
[도 8a] 도 8a 는 도 7a 및 도 7b 에 따른 디바이스에서, 버스바와 출력 단자 중 하나 또는 이에 연결된 전기 전도성 피스 사이의 전기적 접촉을 보장하는 전기 전도성 크링클 와셔의 측면도이다.
[도 9] 도 9 는 도 7a 및 도 7b 에 따른 디바이스의 변형의 종단면 개략도이다.
[도 10] 도 10 은 도 7a 및 도 7b 에 따른 디바이스의 유리한 실시형태의 종단면의 개략도이고, 여기서 코일을 통한 자성 피스들 사이의 연결/연결해제의 관리가 가능하다.
[도 11] 도 11 은 도 10 에 따른 디바이스의 유리한 실시형태의 변형의 종단면의 개략도이다.
[도 12] 도 12 는 디바이스의 유리한 실시형태의 종단면의 개략도이며, 이는 도 7a 및 도 7b 의 실시형태의 특정 묘사이다.
[도 13] 도 13 은 디바이스의 유리한 실시형태의 종단면의 개략도이며, 이는 도 10 의 도면에 대한 대안이다.
[도 14] 도 14 는 도 12 의 변형이다.
[도 15] 도 15 는 도 13 의 변형이다.
[도 16] 도 16 은 금속-이온 재충전가능 배터리의 출력 단자를 형성하는 부싱에 전력-전류 디바이스의 일부가 통합된, 전력-전류 디바이스의 유리한 실시형태의 종단면의 개략도이다.
[도 17] 도 17 은 도 16 에 따른 부싱용 클로저 캡을 갖는 메일 (male) 피스의 개략적인 사시도이다.
[도 18] 도 18 은 부싱의 메일 피스의 일 실시형태 변의 개략적인 사시도이다.
[도 19] 도 19 는 재충전가능 배터리 케이싱의 커버에 자기 로크를 갖는 2 개의 출력 단자들을 통합하는 각기둥 형태의 금속-이온 재충전가능 배터리의 개략적인 사시도이다.
[도 20] 도 20 는 재충전가능 배터리 케이싱의 커버에 자기 로크를 갖는 2 개의 출력 단자들을 통합하는 각기둥 형태의 금속-이온 재충전가능 배터리의 개략적인 사시도이다.
[도 21] 도 21 은 도 20 에 따른 금속-이온 재충전가능 배터리의 부분 단면의 개략적인 측면도이며, 강자성 피스가 버스바 내에 삽입되어 재충전가능 배터리의 출력 단자들에 통합된 자기 로크들을 갖는 회로용 클로저 플레이트들을 형성한다.
[도 22] 도 22 는 자기 로크들을 통합한 인터페이스 어댑터를 갖는 각기둥 형태의 기존의 금속-이온 재충전가능 배터리의 개략적인 사시도 및 부분 분해도이다.
[도 23] 도 23 은 재충전가능 배터리의 케이싱 상에 설치된 구성으로, 도 22 에 따른 인터페이스 어댑터를 갖는 재충전가능 배터리의 개략적인 사시도이다.
[도 24] 도 24 는 도 22 및 도 23 에 따른 재충전가능 배터리 및 그 인터페이스 어댑터의 부분 종단면의 개략도이며, 버스바들 내에 삽입된 강자성 피스들과 대면하여 어댑터에 통합된 자기 로크들을 갖는 회로용 클로저 플레이트들을 형성한다.
[도 25] 도 25 는 자기 로크를 통합하는 다른 인터페이스 어댑터의 개략적인 사시도 및 분해도이다.
[도 26] 도 26 은 재충전가능 배터리의 출력 단자 주위에 고정되거나, 피팅되거나 스크류잉될, 도 25 에 따른 인터페이스 어댑터를 갖는 각기둥 형태의 기존 금속-이온 재충전가능 배터리의 개략적인 사시도 및 부분 분해도이다.
[도 27] 도 27 은 버스바 내에 삽입된 강자성 피스와 대면하여 어댑터에 통합된 자기 로크를 갖는 회로용 클로저 플레이트들을 형성하는 인터페이스 어댑터가 주위에 피팅된 재충전가능 배터리의 출력 단자의 부분 종단면의 개략도이다.
[도 28] 도 28 은 2 개의 버스바들 사이에 션트를 보장하도록 의도된, 본 발명에 따른 가요성 블레이드 자기 션트 디바이스의 종단면의 개략도이며; 블레이드는 버스바들 중 하나에 전기적으로 연결되어 고정된다.
[도 29] 도 29 는 도 28 에 따른 디바이스의 유리한 실시형태의 종단면의 개략도이며, 여기서 션트는 복제되지만 각각의 가요성 블레이드가 절연 부분에 고정된다.
[도 30] 도 30 은 도 29 에 따른 자기 션트 디바이스의 변형의 종단면의 개략도이다.
[도 31] 도 31 은 재충전가능 배터리와 버스바 사이의 기계적 및 전기적 연결/연결해제를 보장하기 위한 본 발명에 따른 디바이스의 자기 연결을 나타내는 종단면도이며, 상기 디바이스는 본 발명에 따른 자기 로크를 통합하는 다른 인터페이스 어댑터를 포함하고, 상기 로크는 재충전가능 배터리를 완전히 하우징한다.
[도 31a] 도 31a 는 도 31 에 따른 자기 로크의 평면도이다.
[도 32] 도 32 는 도 31 을 재현하여 디바이스 내부의 자속의 순환을 나타낸다.
[도 32a] 도 32a 는 도 31a 을 재현하여 디바이스 내부의 자속의 순환을 나타낸다.
[도 32b] 도 32b 는 버스바 (B1) 주위의 자속의 순환을 나타내는, 도 31 의 평면도이다.
[도 33] 도 33 은 도 31 을 재현하여 디바이스 내부의 전류의 순환을 나타낸다.
[도 33a] 도 33a 은 도 31a 을 재현하여 디바이스 내부의 전류의 순환을 나타낸다.
[도 34] 도 34 는 도 31 에 따른 디바이스의 변형이다.
[도 35] 도 35 는 본 발명에 따른 대안의 제조에서 제 1 단계를 도시하는 종단면도이며, 여기서 재충전가능 배터리의 케이싱은 본 발명에 따른 자기 로크의 일부를 구성한다.
[도 35a] 도 35a 는 도 35 의 평면도이다.
[도 36] 도 36 는 본 발명에 따른 대안의 제조에서 제 2 단계를 도시하는 종단면도이며, 여기서 재충전가능 배터리의 케이싱은 본 발명에 따른 자기 로크의 일부를 구성한다.
[도 36a] 도 36a 는 도 36 의 평면도이다.
[도 37] 도 37 는 본 발명에 따른 대안의 제조에서 제 3 단계를 도시하는 종단면도이며, 여기서 재충전가능 배터리의 케이싱은 본 발명에 따른 자기 로크의 일부를 구성한다.
[도 37a] 도 37a 는 도 37 의 평면도이다.
도 1 내지 도 5 는 종래 기술에 따른 가요성 패키징 및 재충전가능 배터리 케이싱의 리튬-이온 재충전가능 배터리들 및 배터리 팩의 상이한 예들에 관한 것이다. 이들 도 1 내지 도 5 는 서두에서 이미 논의되었으므로 아래에서 더 이상 논의하지 않을 것이다.
명확성을 위해, 종래 기술 및 본 발명에 따른 동일한 엘리먼트들을 나타내는 동일한 참조들이 도 1 내지 도 33a 모두에서 사용된다.
본 출원 전반에 걸쳐, "하위", "상위", "저부", "상부", "아래" 및 "위" 라는 용어들은 커버가 위에 있는 수직으로 위치한 리튬-이온 재충전가능 배터리 케이싱 및 케이싱의 외부에서 상부를 향해 돌출하는 출력 단자를 형성하는 부싱과 관련하여 이해되어야 한다.
도 6a 및 도 6b 는 저전류 금속-이온 재충전가능 배터리의 출력 단자와 버스바 사이의 기계적 및 전기적 연결/연결해제를 보장하기 위한 자기 연결/연결해제 디바이스 (10) 의 예를 도시한다.
이 경우 디바이스 (10) 는 예를 들어 연철로 만들어진 강자성 피스 (14) 에 형성된 공동 (13) 내부에 하우징된, 예를 들어 네오디뮴 코발트로 만들어진 영구 자석 (12) 을 포함하는 자기 로크 (11) 를 포함한다. 이 강자성 피스는 출력 단자 (여기에 도시되지 않음) 에 전기적으로 연결된다.
또한 연철로 만들어진 또 다른 강자성 피스 (15) 는 버스바 (여기에 도시되지 않음) 를 포함하고 그 전기 전도성 부분과 접촉하는 절연 기판 (16) 내로 삽입된다. 이 다른 플레이트 (15) 는 자기 로크 (11) 를 갖는 자기 회로를 위한 클로저 플레이트를 형성한다.
폐쇄된 자기 회로는 도 6b 에 예시되어 있다: 전류 C 는 강자성 피스들 (14, 15) 을 통과하고 영구 자석 (12) 에 의해 생성된 자속 F 는 자석 (12)과 강자성 피스들 (14, 15) 모두에서 폐쇄 루프로 순환한다.
따라서, 폐쇄된 구성에서, 클로저 플레이트 (15) 는 자석에 의해 생성된 자속 F 의 양호한 순환을 허용하기 위해 강자성 피스 (14) 를 폐쇄한다. 이 자기 회로는 우수한 투자율 (magnetic permeability) 을 나타내고 그 폐쇄는 2 개의 하위 어셈블리들 사이에 상당한 힘을 허용하므로, 출력 단자와 버스바 사이의 기계적 연결을 보장하면서 그 사이의 전기적 접촉을 허용한다.
예시된 예에서, 클로저 플레이트 (15) 는 고체 플레이트이다. 강자성 와셔 형태의 클로저 플레이트는 쉽게 생각할 수 있으며, 따라서 내부 공극이 있지만 강자성 피스 (14) 로 자기 회로를 폐쇄한다.
전력 전류는 매우 강하지 않기 때문에, 피스 (14, 15) 의 강자성 물질을 통과할 수 있으며, 이는 이 구성에서, 디바이스의 2 개의 서브 어셈블리들 사이에 전기 전도 및 전기 접촉을 보장한다. 이 경우, 클로저 플레이트 (15) 는 전력 전류의 전기 전도를 허용하기 위해 하부 강자성 피스 (14) 와 직접 전기적으로 접촉할 필요가 있다.
도 7a 및 도 7b 는 일반적으로 1 A 보다 큰 고전력 전류를 위한 자기 연결/연결해제 디바이스를 도시한다. 이 경우, 전력 전류의 통과와 전기 접점의 품질을 보장하는 전기 전도성 피스들이 중요한 파라미터들이 된다.
따라서, 전기 전도성 피스들이 추가된다. 우선, 상부의 강자성 피스 (15) 가 전기 전도성 버스바 (B1) 에 직접 삽입된다. 일반적으로 연철로 만들어진 강자성 피스 (15) 는 일반적으로 구리로 만들어진 버스바 (B1) 에 강제 피팅되거나 스크류잉되거나 리벳 고정될 수 있다.
다음으로, 저부의 강자성 피스 (14) 는 일반적으로 전기 전도성 피스 (17) 의 공동에 피팅되는 것에 의해 고정된다. 이들 2 개의 전기 전도성 피스들 (B1, 17) 은 일반적으로 구리 또는 알루미늄으로 만들어진 고품질 전기 전도체들이다. 이러한 전도체들의 저항은 피스들 (14, 15) 의 강자성 재료들, 특히 연철의 저항보다 훨씬 낮기 때문에, 대부분의 전력 전류가 이러한 전도체들 (B1, 17) 을 통과할 것이다.
도 7b 에서, 자기 회로는 폐쇄된다: 전력 전류 C 의 순환은 전도성 피스들 (B1, 17) 을 통과한다. 영구 자석의 자속 F 는 자기력을 최대화하기 위해 자기 회로에 의해 폐쇄된다.
이 도 7b 는 강자성 피스들 (14, 15) 사이에 약간의 공극 (e) 이 존재함을 보여 주며, 이는 결합력을 매우 약간 감소시키지만, 유리하게는 이들 피스들 사이에 기능적 간격 (functional clearance) 을 남길 수 있게 한다.
더욱이, 전기 전도성인 크링클 또는 톱니형 와셔 (18) 가 상부 강자성 피스 (15) 주위에 배열된다. 예시된 예에서, 강자성 피스 (15) 는 버스바 (B1) 에 대해 돌출되고, 톱니형 와셔 (18) 는 피스 (15) 의 돌출 부분 주위에 배열된다. 바람직하게, 이 와셔 (18) 는 인산 구리 합금으로 제조된다.
이 와셔 (18) 는 양호한 전기 접촉을 보장하는 것을 가능하게 한다. 특히, 양호한 전기적 접촉은 큰 접촉 면적과 표면 불규칙성을 보상하기 위한 힘을 필요로 한다. 톱니형 와셔 (18) 는 여러 개의 잘 정의된 접촉점들을 확립하여, 힘을 집중시키고 기계적 간격을 보상하는 것을 가능하게 한다.
와셔 (18) 의 돌출부 (19) 는 여러 개의 서로 평행 한 접점을 확립할 수 있게 하여 전도성 피스들 (B1, 17) 사이의 전체적인 전기 저항을 감소시킨다.
본 발명에 따른 톱니형 와셔 (18) 의 유리한 형태의 예가 도 8 및 도 8a 에 도시된다.
도 8 및 도 8a 에 따른 톱니형 와셔 (18) 의 치수의 예는 아래 표 1 에 표시되어 있다. 와셔는 여기서 원형으로 표시되지만, 단자의 형상에 따라 다른 형상들, 일반적으로 정사각형 또는 직사각형을 생각할 수 있다.
Figure pat00001
디바이스 (10) 의 변형이 도 9 에 도시된다: 전술한 저부 강자성 피스 (14) 는 생략되었다. 영구 자석 (12) 의 자속 F 은 이 경우, 공기에 둘러싸여 있으며, 이는 도 7a 및 도 7b 에서와 동일한 결합력을 발휘하기 위한 더 큰 치수를 의미한다.
영구 자석은 예를 들어, 도 9 에 도시된 바와 같이 전도성 피스 (17) 의 전체 공동을 차지할 수도 있다.
방금 설명한 연결 디바이스들 (10) 중 어느 것도 외부의 개입없이 연결해제할 수 없기 때문에, 전압/전류 하에서 재충전가능 배터리 출력 단자와 버스바 사이의 분해를 허용하지 않는다.
이 문제를 해결하기 위해, 도 10 에 도시 된 바와 같이 전류의 공급에 의해 관리되도록 디바이스 (10) 가 수정되었다.
이 경우, 전기 절연 맨드릴 (20) 이 영구 자석 (12) 을 둘러싸고, 코일 (21) 을 형성하는 전기 전도성 와이어가 절연 맨드릴 주위에 감겨진다. 맨드릴 (20) 은 예를 들어 절연 플라스틱, 일반적으로 폴리에틸렌 유형의 열가소성 수지 및 구리 코일 와이어로 만들어질 수도 있다.
따라서 디바이스 (10) 는 다음과 같이 하도록 구성된다:
i/ 코일 (21) 에 초기에 전력이 공급되지 않는 경우, 폐쇄 자기 회로의 구성에서 클로저 플레이트 (15) 상의 영구 자석 (12) 의 자기 인력은 버스바 (B1) 와 전도성 피스 (17) 사이, 따라서 버스바 (B1) 와 출력 단자 사이의 기계적 연결을 유지한다. 그 사이의 전기적 접촉은 와셔 (18) 를 통해 실현된다.
ii/ 코일 (21) 에 주어진 방향으로 전력이 공급될 때, 영구 자석의 인력을 상쇄하기 위해 영구 자석 (12) 과 반대되는 자기장을 생성하고, 그에 의해 버스바 (B1) 와 전도성 피스 (17), 또는 버스바 (B1) 와 출력 단자 사이에 기계적 연결해제를 초래한다. 그 사이의 전기적 접촉이 제거된다.
이 실시형태는 단계 ii/ 와 반대 방향으로 전류를 코일에 주입하고 그에 의해 영구 자석 (12) 과 동일한 방향으로 자계를 생성함으로써 영구 자석 (12) 의 인력을 일시적으로 강화하게 하기 때문에 유리하다. 따라서, 전도성 피스 (B1, 17) 사이의 폐쇄를 보다 정밀하게 관리하거나 단순히 더 쉽게 만들 수 있다.
코일 (21) 대신, 도 11 에 도시된 바와 같이 전기 가열 저항기 (22) 를 설치할 수 있다.
보다 구체적으로, 이 가열 저항기 (22) 는 예를 들어 영구 자석 (12) 을 둘러싸고, 가열 저항기 (22) 에 의해 생성된 열을 영구 자석 (12) 쪽으로 집중시키는 기능을 갖는 열 절연체 (23) 에 의해 둘러싸일 수 있다. 바람직하게는, 열 절연체 (23) 는 전술한 것과 같은 전기 절연 맨드릴 (20) 에 의해 유지될 수 있다. 자석이 충분히 가열되면 다른 기하학적 구성들을 고려할 수 있다.
영구 자석 (12) 은 온도에 민감하고, 퀴리 온도로 알려진 임계 온도 이상에서 자기 특성을 잃는다 (비자성이 된다). 이 온도는 영구 자석용으로 선택한 재료에 의존하며, 100 ℃ 에서 250 ℃ 이상까지 가변할 수 있다. 본 발명의 맥락에서, 영구 자석의 퀴리 온도는 팩의 재충전가능 배터리의 자체 가열 온도 (T1) 의 90% 에 가까운 값과 열 폭주 온도 (T2) 의 110% 에 가까운 값 사이에서 선택된다.
따라서, 전력이 공급되고 있을 때, 가열 저항기 (22) 는 그 온도가 퀴리 온도를 초과하도록 설계된 영구 자석 (12) 을 국부적으로 가열할 것이다.
자석 (12) 이 더 이상 인력을 발휘하지 않는 상태에서, 기계적 및 전기적 연결해제가 전도성 피스들 (B1, 17) 사이에서 발생한다. 영구 자석의 자기소거 (demagnetization) 는 영구적이므로, 이 변형에 따른 연결해제도 마찬가지이다.
디바이스 (10) 의 코일 (21) 또는 전기 가열 저항기 (22) 의 전력 공급에 의해 요구되는 전력 소비는 매우 낮으며, 이는 본질적으로, 전기적으로 자율적 인 금속-이온 재충전가능 배터리에 유리하다.
전기 가열 저항기 (22) 대신, 재충전가능 배터리 자체를 사용하여 자석을 가열할 수 있다. 특히, 금속-이온 재충전가능 배터리의 경우, 열 폭주시 코어 온도는 영구 자석의 자기소거 온도와 호환된다. 따라서, 고장난 재충전가능 배터리의 열 폭주로 인해 수동적으로 전기적 연결해제가 획득될 수 있다.
여러 유형의 영구 자석 (12) 이 존재하고 설명된 디바이스들에 사용할 수 있다. 페라이트 또는 사마륨 코발트로 만든 자석은 고성능 (고 보자력) 이며, 위에서 설명한 디바이스들에 사용되는 자석이다. 이러한 고성능 자석 (잠재적으로 고가임) 은 영구 자석이 작은 부피를 갖기 때문에 본 발명에 따른 장치의 설계에 필요하다.
더욱이, 상기 설명된 디바이스에 도시된 기하학 구조는 예시를 위해 개략적이다.
실제로, 영구 자석 (12) 은 유리하게는 매우 얇아야 한다: 특히, 자기 회로 (C) 의 공극 (air gap) 처럼 거동하고, 이 공극은 플럭스 및 따라서 힘이 최대치가 되도록 가능하면 작아야 한다. 마찬가지로, 영구 자석 (12) 의 직경은 작은 디바이스 크기에 의해 제한된다.
도 12 는 페라이트 또는 사마륨 코발트로 만들어진 영구 자석 (12) 의 일종을 도시하며, 강한 전류의 통과를 위해, 특히 디스크 형태로 생산될 수 있고 본 발명에 따른 디바이스에 배열될 수 있다. 이러한 도 12 에서, 공동을 갖는 강자성 피스가 적절한 형상의 강자성 피스 (14), 즉 상단에 디스크 형태의 자석 (12) 이 지지되는 중앙 벽을 갖는 형상으로 대체된 것이 명백하다. 강자성 피스는 중량을 줄이기 위해 중앙 벽과 빈 주변 벽 사이에 공극을 갖는 것이 바람직하다.
예를 들어, 발명자들은 두께 1 mm, 직경 10 mm 의 디스크 형태의 사마륨 코발트로 만들어진 자석 (12) 의 프로토타입을 생산했으며, 이는 직경 약 20 mm 및 높이 약 20 mm 인 연결/연결해제 디바이스로서 출력 단자용으로 의도된다. 이러한 자석의 유도는 1.1 테슬라이고 이 자석 (12) 으로 획득된 결합력은 18 N 이다.
비교 예로서, 계산에 의해, 직경 10 mm 및 높이 10 mm 의 영구 자석 (12) 은 0.5 N 의 결합력만을 생성한다.
이러한 고성능 소결 영구 자석 (12) 은 본 발명의 맥락에서 원하는 응용에 완벽하게 적합하다.
대조적으로, 이들은 비싸고, 소결된 강자성 재료로 획득할 수 있는 형상들은 작은 크기의 플레이트, 디스크, 링과 같은 단순한 형상으로 제한된다.
이러한 이유로 발명자들은 페라이트 또는 사마륨 코발트로 만들어진 소결 영구 자석 대신 플라스토자석을 배열하는 것을 고려했다.
본 발명에 따른 연결 디바이스 (10) 에서 플라스토자석의 배열의 일 예가 도 13 에 도시된다.
이러한 도 13 에서, 환형의 플라스토자석 (120) 은, 플라스토자석 (120) 이 하우징되는 환형 체적을 서로 간에 형성하는 2 개의 분리된 강자성 피스들 (14, 140) 로 생성된 자기 회로 (F) 와의 접촉의 주변부에 배열된다. 따라서 플라스토자석 (120) 은 두께가 작고 높이가 큰 실린더 형상을 갖는다.
기계적 연결 피스 (100) 는 프레스의 도움으로 강제 피팅되거나 또는 2 개의 강자성 피스들 (14, 140) 사이의 인터페이스에 용접될 수도 있다. 조립 동안 상이한 피스들의 재료들 간의 호환성을 보장하기 위해 주의한다.
이러한 도 13 에서 볼 수 있는 바와 같이, 자속 F 는 플라스토자석 (120) 에서 수평이다.
이러한 플라스토자석 (120) 은 상당한 환형 체적의 장점을 가지면서 작은 공극을 가질 수 있고, 따라서 소결 자석 (12) 보다 낮은 성능을 갖는 자석의 이러한 솔루션을 허용하기 때문에 유리하다.
도 14 는 도 12 에서와 같이 디스크 형태의 자석 (12) 을 갖는 강자성 피스 (14) 의 유리한 실시형태를 도시한다.
강자성 피스 (14) 는 자기 접촉 구역을 획득하고 자기 카커스 (carcass) 의 2 개의 피스들 (14, 15) 사이에, 즉 외부 자기 회로 C 상에 탄성 와셔 (18) 를 통해 양호한 전기적 접촉을 확립하는 것을 가능하게 하는, 높이 (141) 의 차이를 획득하기 위해 숄더와 함께 생산된다. 와셔 (18) 의 배열은 기계적 완전성 (힘의 감소) 에 해로운 공극을 전체 자기 회로에 추가하지 않게 한다.
탄성 와셔 (18) 는 이 구성에서, 충분한 접촉 압력으로 점 전기 접촉을 허용한다. 와셔 (18) 는 접촉 저항을 개선하고 산화를 방지하기 위해, 전형적으로 은 코팅에 기초하여 하나 이상의 적합한 접촉 재료들로 코팅될 수 있다.
도 14 의 구성에서 영구 자석 (12) 은 바람직하게는 소결 자석이다.
따라서, 도 13 및 도 14 의 구성은, 일반적으로 연철로 만들어진 강자성 피스들 (14, 15) 에 의해 형성된 자기 회로가 전기 전도성이 높고, 전도성 탄성 와셔 (18) 에 의해 고강도 전류가 디바이스를 통과하도록 허용할 수 있기 때문에 유리하다. 따라서 클로저 플레이트와 자기 회로 사이의 우수한 전기 전도성을 보장할 수 있다.
도 15 에 도시된 것과 같이, 강한 전류가 비자성의 카커스를 통과하도록 하는 것도 가능하다.
이러한 도 15 에서, 전류는 더 이상 강자성 피스들 (14, 15) 을 통과하지 않고, 오히려 예를 들어 구리로 만들어진 피스들 (17, B1) 에 의해 형성된 비-자성 카커스를 통과한다.
도 15 의 이러한 구성에서, 전기 전도성 피스 (17) 가 공동에 상이한 엘리먼트들을 기계적으로 유지하기 때문에 기계적 연결 피스 (100) 가 생략될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 방금 설명된 자기 연결/연결해제 디바이스는 재충전가능 배터리 출력 단자들에 직접 부분적으로 통합될 수 있다.
이 통합은 적어도 하나의 재충전가능 배터리 출력 단자와 버스바 사이에 자기 로크를 생성하는 것을 목표로 하며, 이 로크는 영구 자석 및 자기 클로저 플레이트와 협력하는 제어 코일을 포함한다.
하기에서 분명하게 알 수 있듯이, 자기 로크는 출력 단자에 통합되고, 클로저 플레이트는 버스바 옆에 있다. 재충전가능 배터리의 전기 션트를 찾는 구성 외에도, 버스바 옆의 로크와 재충전가능 배터리의 출력 단자에 있는 자기 클로저 플레이트를 통합하는 것을 쉽게 고려할 수 있다.
부싱에 의해 형성된 본 발명에 따른 출력 단자 (5) 의 예시적인 실시예가 도 16 에 도시된다.
부싱 (5) 은 2 개의 대향면을 갖는 재충전가능 배터리 (A) 의 케이싱 (6) 의 커버 (9) 의 양측으로 이어지는 관통 구멍을 통해 만들어진다.
부싱 (5) 은 전기 전도성 암형 (female) 피스 (24) 및 영구 자석 (12) 이 하우징되고 마찬가지로 전기 전도성인 클로저 캡 (26) 에 의해 폐쇄되는 공동 (25) 을 포함하는 전기 전도성 수형 (male) 피스 (17) 를 포함한다.
공동 (25) 은 또한 이 경우에, 영구 자석 (12) 을 보완하여 자기 로크를 형성하는 강자성 피스 (14) 를 하우징한다.
수형 피스 (17) 의 일부는 암형 피스 (24) 의 막힌 홀에 단단히 피팅된다.
2 개의 전기 절연 와셔 (27, 28) 는 각각 커버 (9) 의 면들 중 하나와 가압 표면 접촉하는 베어링 부분 및 그 베어링 부분에 대해 돌출되고 구멍의 에지와 접촉하는 가이드 부분을 갖는다.
더욱이, 각각의 전도성 피스 (17, 24) 는 와셔 (27) 의 베어링 부분과 가압 표면 접촉하는 베어링 부분을 갖는다.
도 16 에 도시된 바와 같이, 자기 회로의 폐쇄된 구성에서, 자속 F 는 버스바 (B1) 내로 삽입된 강자성 피스 (14) 와 강자성 피스 (15) 를 통해 단자 (5) 에서 루프 순환하여, 단자 (5) 와 버스바 (B1) 사이에 기계적 연결을 보장한다.
동시에, 전력 전류 (C) 는 버스바 (B1) 로부터 톱니형 와셔 (18) 를 경유하여 캡 (26) 과 단자의 수형 피스 (17) 를 통해 순환한다.
도 17 은 전도성 수형 피스 (17) 를 상세히 도시하며, 그 공동 (25) 은 영구 자석 (12) 을 하우징하고 캡 (26) 에 의해 폐쇄되며, 특히 용접에 의해 고정된다. 캡 (26) 은 바람직하게는 수형 피스 (17) 와 동일한 재료로 제조된다. 이 캡의 두께는 그 적용과 관련하여 원하는 공극에 따라 정의되어야 한다.
도시되지 않았지만, 단자 (5) 의 자기 연결해제를 위한 코일 (21) 또는 전기 가열 저항기 (22) 가 공동 (25) 에 하우징될 수 있다.
수형 피스 (17) 에 제공된 관통 구멍 (29) 은 이러한 코일 또는 전기 가열 저항기에 전력을 공급하는 전선을 통과할 수 있게 한다.
도 17 에 도시된 바와 같이 관통-홀 (29) 로부터 떨어져서 사실상 블라인드 공동 (25) 을 갖는 전도성 수형 피스 (17) 대신에, 도 18 에 도시된 바와 같이 그 주변에 하나 이상의 슬롯들 (170) 을 갖는 전도성 수형 피스 (17) 를 생성하는 것이 가능하다. 이 변형은 일 부분에 대해, 피스 (17) 에 대한 중량을 줄일 수 있고 다른 부분에 대해, 여러 위치에서 코일 또는 전기 가열 저항기에 전력을 공급하기 위해 전선을 통과할 수 있기 때문에 유리하다.
도 19 는 각기둥 형태의 금속-이온 재충전가능 배터리 (A) 를 도시하며, 2 개의 출력 단자 (4, 5) 는 모두 케이싱 (6) 의 커버 (9) 상에 배열되고 영구 자석 (12) 을 갖는 자기 로크를 포함한다. 바람직하게는, 각각의 자기 로크는 버스바들 (B1 및/또는 B2) 로부터 재충전가능 배터리의 가능한 연결해제를 위해 강자성 피스 (14) 및 코일 (21) 또는 전기 가열 저항기 (22) 를 포함한다.
따라서, 각각의 자기 회로의 폐쇄된 구성에서, 2 개의 출력 단자들 (4, 5) 의 각각은 각각 버스바 (B1 및/또는 B2) 에 자기적으로 록킹된다.
이러한 도 19 에서 볼 수 있는 바와 같이, 톱니형 와셔 (18) 는 출력 단자 (4, 5) 에 직접 장착될 수 있다.
재충전가능 배터리 (A) 와 버스바 (B1 및/또는 B2) 사이의 자기 연결해제를 위한 코일 (21) 또는 가열 저항기 (22) 의 전력 공급은, 재충전가능 배터리 (A) 또는 배터리 팩의 다른 재충전가능 배터리의 전력으로부터, 특히 재충전가능 배터리의 고장을 사전에 검출할 수 있게 하는 BMS 에 의해 실현될 수 있다.
도 19 에 도시된 바와 같이, 이러한 BMS (30) 는 케이싱의 커버 (9) 에 직접 고정될 수 있으며, 단자들 (4, 5) 의 수형 피스 (17) 에서 관통 구멍 (29) 을 통과하는 와이어에 의해 직접 전력이 공급될 수 있다.
도 20 및 도 21 은 영구 자석 (12) 을 갖는 자기 로크를 통합하는 2 개의 출력 단자들 (4, 5) 을 갖는 원통형 형태의 금속-이온 재충전가능 배터리 (A) 를 도시하며, 상기 2 개의 출력 단자들 (4, 5) 중 하나는 케이싱 (6) 의 커버 (9) 상에 배열되고 다른 하나는 케이싱 (6) 의 저부에 배열된다.
기존의 재충전가능 배터리에 자기 연결/연결해제 디바이스 (10) 를 채용하는 것이 바람직한 경우에, 도 22 내지 도 24 에 도시된 바와 같이 인터페이스 어댑터 (40) 에 이들을 통합하는 것이 가능하다.
이러한 인터페이스 어댑터 (40) 는 우선 금속-이온 재충전가능 배터리의 케이싱의 저부 (8) 또는 커버 (9) 에 대해 바람직하게는 적어도 부분적으로 상보적인 형상의 바디 (41) 를 포함한다. 따라서 이 바디 (41) 는 저부 (8) 및/또는 커버 (9) 에 연동 방식으로 장착된다.
도 22 내지 도 24 에 예시된 실시형태에서, 바디 (41) 는 2 개의 관통형 하우징 (42) 을 포함하고, 각각 내부에 금속-이온 재충전가능 배터리의 출력 단자 (4, 5) 가 하우징될 수 있다. 바디는 절연체이거나 또는 2 개 단자들 중 하나에서 전기적으로 절연된다.
권선 코일 (21) 과 함께 절연 맨드릴 (20) 로 둘러싸인 영구 자석 (12) 을 각각 포함하는 2 개의 자기 로크들 (11) 이 바디 (41) 에 통합된다. 바디 (41) 는 자기 로크 (11) 주위에 오버몰딩될 수도 있다.
자기 로크 (11) 는 이 경우, 인터페이스 어댑터 (40) 의 측면 단부에, 출력 단자 (4, 5) 의 외부에 그리고 출력 단자 (4, 5) 와 나란히 배열된다.
출력 단자 (4, 5) 와 대면하는 버스바들 (B1 및/또는 B2) 사이의 전기적 연결은, 재충전가능 배터리의 출력 단자에 전기 접촉으로 고정되도록 각각 설계된 전기 전도성 피스들 (43) 에 의해 보장된다. 더욱이, 최적의 전기 접촉을 보장하기 위해, 2 개의 전기 전도성 톱니형 와셔 (18) 가 피스 (43) 의 양측에 배열된다.
인터페이스 어댑터 (40) 의 바디 (41) 내로 BMS (30) 가 삽입될 수 있다. 이 BMS (30) 는 전도성 탭들 (31, 32) 에 의해 2 개의 자기 로크들 (11) 및 출력 단자들 (4, 5) 에 연결된다.
인터페이스 어댑터 (40) 와 함께 자기 로크 (11) 및 출력 단자 (4, 5) 를 나란히 배열하는 것은 레버-효과 션트 동안, 그리고 재충전가능 배터리와 버스바들 (B1 및/또는 B2) 사이에서, 더 클 수도 있는 자기 로크들 (11) 과 강자성 피스들 (15) 사이에 이용가능한 자기 표면으로 인해 더 높은 접촉 압력을 획득할 수 있게 한다.
도 22 내지 도 24 에 따른 인터페이스 어댑터 (40) 는 단자의 기계적 아키텍처에 관계없이, 모든 기존 유형의 재충전가능 배터리에 적용될 수도 있다.
또한, 인터페이스 어댑터 (40) 는 두께를 추가하고, 재충전가능 배터리와 버스바 사이의 인터페이스에서 구현되는 힘을 더 잘 관리할 수 있게 한다.
다른 유형의 인터페이스 어댑터 (40) 가 도 25 내지 도 27 에 도시된다.
이 인터페이스 어댑터 (40) 는 전기 절연 재료, 예를 들어 절연 플라스틱 재료로 제조된 엔벨로프 (44) 를 포함한다. 엔벨로프는 또한 전도성 재료로 만들어질 수도 있으며, 예를 들어 단자와 케이싱 사이와 같은 상이한 전위들에서의 피스들 사이에서 필요한 상이한 절연을 관리하기 위해 주의한다. 엔벨로프의 형상은 원통형, 평행육면체 등일 수도 있는 단자의 형상에 적합하다.
엔벨로프 (44) 는 재충전가능 배터리 (A) 의 출력 단자 주위에 고정, 피팅 또는 스크류잉 또는 용접되도록 설계된 중앙 관통 개구 (45) 및 본 발명에 따른 자기 로크 (11) 를 하우징하도록 설계된 공동 (46) 을 포함하며, 상보적인 형상의 적어도 하나의 강자성 피스 (14) 가 공동 (46) 내부에 연동된다.
폐쇄 캡 (47) 은 자기 로크 (11) 를 하우징하는 엔벨로프 (44) 를 폐쇄한다.
도 27 에 도시된 실시형태에서, 인터페이스 어댑터 (40) 는 권선 코일 (21) 과 함께 절연 맨드릴 (20) 로 둘러싸인 영구 자석 (12) 을 포함하는 자기 로크 (11) 를 포함한다.
이 경우, 인터페이스 어댑터 (40) 는 부싱 (5) 에 의해 형성된 기존 출력 단자 주위에 배열되며, 유리하게는 특허 출원 FR2989836 의 교시에 따라 생산된다.
따라서, 부싱 (5) 은 재충전가능 배터리 (A) 의 케이싱 (6) 의 커버 (9) 의 양측으로 이어지는 관통 구멍을 통해 만들어진다.
부싱 (5) 은 전기 전도성 암형 피스 (24) 및 전기 전도성 수형 피스 (17) 를 포함하며, 그 일부는 암 형 피스 (24) 의 홀에 단단히 피팅된다.
2 개의 전기 절연 와셔 (27, 28) 는 각각 커버 (9) 의 면들 중 하나와 가압 표면 접촉하는 베어링 부분 및 그 베어링 부분에 대해 돌출되고 구멍의 에지와 접촉하는 가이드 부분을 갖는다.
더욱이, 각각의 전도성 피스 (17, 24) 는 와셔 (27) 의 베어링 부분과 가압 표면 접촉하는 베어링 부분을 갖는다.
도 27 의 이러한 구성에서, 자기 로크 (11) 는 출력 단자 (5) 주위에 동심으로 배열된다.
도 27 의 동심 구성에 따른 인터페이스 어댑터 (40) 와 출력 단자 사이의 조립은 후자의 경우 외부 스레드 (도시되지 않음) 가 제공된 출력 단자 (5) 주위에 강제 피팅 또는 용접 또는 스크류잉에 의해 수행될 수도 있다.
또한, 도 25 내지 도 27 에 따른 인터페이스 어댑터 (40) 는 단자의 기계적 아키텍처에 관계없이, 모든 기존 유형의 재충전가능 배터리에 적용될 수도 있다. 특히, 이러한 환형 어댑터 (40) 는 납축 재충전가능 배터리들로 구현될 수도 있고, 그 패키징은 전기 절연 플라스틱 재료로 만들어진다. 도면은 강성 케이싱을 갖는 재충전가능 배터리에 대해 제공된다. 이 유형의 어댑터는 또한, 가요성 패키징을 갖는 재충전가능 배터리들에도 적용된다.
도 28 은 본 발명에 따른 자기 션트 디바이스 (60) 의 일 예를 도시하며, 이는 배터리 팩 내에서 션트를 보장하고 따라서 배터리 팩의 동작의 연속성을 보장하도록 의도된다.
션트 디바이스 (60) 는 그 단부들 중 하나에서 버스바들 중 하나의 전도성 부분 상의 고정점 (62) 에 고정된 가요성 전기 전도성 블레이드 (61) 를 포함한다. 블레이드 (61) 는 구리 베릴륨으로 만들어질 수도 있다.
가요성 블레이드 (61) 의 다른 단부에는 전도성 공동 (17) 을 포함하는 자기 로크 (11) 가 삽입되며, 상기 공동 내부에는 자체적으로 영구 자석 (12) 및 상기 자석 (12) 주위에 코일 (21) 을 수용하는 강자성 피스 (14) 가 하우징된다.
도시된 것과 같은 개방된 위치에서, 전도성 블레이드의 탄성은 강자성 플레이트 상의 자석이 고정된 부분에 끌리는 것을 보상하기에 충분해야 하며, 따라서 디바이스가 개방된 상태로 유지된다.
전도성 피스들 (17, B1) 사이의 접촉을 폐쇄하는 것을 원할 때, 코일에 의해 생성된 자기장이 영구 자석 (12) 의 자기장을 강화하도록, 전류가 적절한 방향으로 코일 (21) 에 인가된다. 따라서 코일과 자석의 결합된 자기장에 의해 생성되는 힘은 가요성 블레이드 (61) 의 힘보다 커야한다. 그 후에, 접촉은 폐쇄될 수 있고, 그 자기 록킹이 고정된 강자성 피스 (15) 와 자기 로크 (11) 에 의해 시행된다.
코일 (21) 의 폐쇄 전류가 차단될 때, 영구 자석 (12) 은 자기 로크 (11) 와 강자성 피스 (15) 사이의 공극이 감소되기 때문에 자체적으로 홀드를 제공할 수 있으며, 이것은 가요성 블레이드 (61) 보다 큰 자기 록킹 힘을 수반한다. 그 후에, 션트 디바이스 (60) 는 제어 코일에 전류가 없는 경우에도 닫힌 위치로 유지된다.
션트 디바이스 (60) 를 개방하기 위해, 코일 (21) 에 반대 전류를 주입하여 코일 (21) 에 의해 생성된 자기장이 영구 자석 (12) 의 자기장과 반대이고 결과적인 자기장을 상쇄하게 할 필요가 있다. 이 결과적인 자기장에 의해 야기되는 유지력이 가요성 블레이드 (61) 의 유지력보다 작아지면, 션트 디바이스 (60) 가 개방될 수 있다.
코일의 개방 전류는 블레이드 (61) 가 초기 위치로 복귀하기 때문에 차단될 수 있으며, 이는 자석 (12) 의 자기 인력이 블레이드 (61) 의 개방력보다 작다는 것을 의미한다.
도 29 는 방금 설명된 변형을 도시하며, 여기서 션트 디바이스 (60) 는 블레이드의 고정과 별개로 복제된다: 2 개의 가요성 블레이드 (61) 는 각각 단부들 중 하나에서 전기 절연 고정점에 고정되고 단부들 중 다른 하나에서 자기 로크 (11) 를 통합한다. 복제된 션트 디바이스 (60) 의 동작은 도 34 를 참조하여 설명된 것과 동일하다.
또한, 복제된 션트 디바이스 (60) 는 재충전가능 배터리의 2 개의 단자들 (4, 5) 의 동시 연결해제를 시행하는 것을 유리하게 가능하게 하는 반면, 도 28 의 예에서는 단 하나의 단자 (5) 만이 로크 시스템에 의해 작동되고, 다른 단자 (4) 는 예를 들어 가요성 케이블 (63) 에 의해 버스바 (B2) 에 연결된다.
션트 디바이스 (60) 의 또 다른 변형이 도 30 에 도시된다: 자기 로크들 (11) 은 이 경우에 고정된 하부 부분 내로 삽입되고, 영구 자석 (12), 코일 (21) 및 강자성 피스들 (17) 을 하우징하기 위한 공동들을 형성하는 전도성 피스들은 그 후에 버스바들 (B1, B2) 또는 그에 연결된 전도성 피스들에서 실현된다. 도 30 의 이러한 변형은 전자 관리 유닛, 특히 재충전가능 배터리의 BMS 에 대한 제어 코일의 연결을 단순화하는 것을 가능하게 할 수도 있다.
방금 설명한 자기 연결/연결해제 디바이스는 해당 전기화학식 재충전가능 배터리 (A) 가 큰 치수들을 가지고 및/또는 재충전가능 배터리의 하나의 동일한 측에 배열된 2 개의 출력 단자로 구성된 경우에 특히 적합하다.
대조적으로, 재충전가능 배터리, 특히 하나의 출력 단자가 재충전가능 배터리의 일 측에 배열되고 다른 단자가 다른 측에 배열된 원통형 배터리들에 대한 적응은 실현하기가 더 어렵다. 이것은 모두 작은 치수의 재충전가능 배터리의 경우에 더 그러하다. 특히, 이것은 반대 극성의 단자의 전기적 연결을 보장하기 위해 가요성 와이어, 이 예에서는 도 28 에 도시된 와이어 (63) 형태의 추가 연결을 필요로 하며, 이는 버스바에 직접 자기적으로 연결되지 않는 것을 의미한다.
이러한 이유로 발명자들은 도 31 내지 도 33a 에 도시된 바와 같이 전체적으로 하나 이상의 재충전가능 배터리의 케이스 역할을 하는, 자기 로크 (11) 를 갖는 다른 인터페이스 어댑터 (40) 를 갖는 디바이스를 생산하는 것을 고려한 것이다.
이러한 인터페이스 어댑터 (40) 는 먼저 블라인드인 중심 축 (X) 의 제 1 강자성 피스 (14) 를 포함한다. 그 공동은 하우징 또는 즉, 금속-이온 재충전가능 배터리 (A) 의 적어도 일부를 위한 케이스를 형성한다. 하우징의 저부는 재충전가능 배터리 케이싱 (6) 의 저부 (8) 와 전기적으로 접촉하며, 재충전가능 배터리 (A) 의 출력 단자들 중 하나를 구성한다. 본 발명의 맥락에서, 하우징의 내부 측벽의 일부는 또한, 그 저부 대신에 또는 저부에 추가하여, 재충전가능 배터리 케이싱 (6) 의 일부와 전기적으로 접촉할 수도 있다.
2 개의 다른 강자성 피스들 (140, 141) 은 재충전가능 배터리 케이싱과 동심인 실린더의, 바람직하게는 동일한 원호형 세그먼트의 형태로, 제 1 강자성 피스 (14) 의 중심 축 (X) 을 중심으로 대칭적으로 분포된 방식으로 배열된다. 강자성 피스들 (14, 140, 141) 은 바람직하게는 연철로 만들어지며, 이는 또한 양호한 전기 전도체이고 따라서 전류의 전도를 보장한다.
비자성 재료로 만들어진 기계적 및 전기적 연결 피스 (100) 는 제 1 강자성 피스 (14) 를 다른 강자성 피스들 (140, 141) 각각에 고정하여 그 사이에 환형 체적을 형성한다.
재충전가능 배터리 케이싱과 동심인 실린더의 바람직하게는 동일한 원호형 세그먼트의 형태의 2 개의 영구 자석 (120, 121) 은 위에서 언급한 환형 체적의 중심축 (X) 을 중심으로 대칭적으로 분포되며, 이들의 대향하는 자기 극들은 서로 대면한다. 2 개의 영구 자석 (120, 121) 은 제 1 강자성 피스 (14) 에 의해 함께 연결되고 다른 강자성 피스 (140, 141) 중 하나 또는 다른 하나에 각각 연결되어 자기 로크 (11) 를 형성한다. 영구 자석 (120, 121) 각각은 바람직하게는 전기 절연성인 페라이트 분말과 플라스틱의 혼합물로 만들어진 플라스토자석이다.
전기 전도성의 크링클 또는 톱니형 와셔 (18) 는 연결된 구성에서 재충전가능 배터리의 출력 단자 (5) 와 버스바 (B1) 사이의 상호 전기적 접촉을 보장한다.
연결 피스 (100) 는 2 개의 자석 (120, 121) 을 션트하지 않도록 비자성 전도성 재료, 바람직하게는 구리 또는 비자성 알루미늄으로 제조된다. 연결 피스 (100) 는 자기 로크 (11) 의 상이한 피스들의 기계적 무결성을 보장한다. 또한 출력 단자를 구성하는 재충전가능 배터리 (A) 의 저부 (8) 및/또는 측면 엔벨로프와 접촉하는 자성 피스 (14) 와, 버스바 (B1) 와 접촉하는 외부 자기 회로의 일부를 형성하는 피스들 (140, 141) 사이의 전기적 연결을 보장한다.
자기 로크 (11) 와 다른 강자성 피스 (15) 사이에서 자체적으로 폐쇄된 자기 회로는 클로저 플레이트를 형성하는 버스바 (B1) 에 고정되어, 재충전가능 배터리의 정상 동작 동안, 재충전가능 배터리 (A) 와 버스바 (B1) 사이의 기계적 및 전기적 연결을 보장한다. 클로저 피스 (15) 는 강자성 재료, 바람직하게는 연철로 만들어진 와셔의 형태일 수도 있다.
강자성 피스 (15) 는 버스바 (B1) 를 포함하는 절연 기판 (16) 에 삽입된다. 이 피스 (15) 는 B1 과 상이한 전위에 있으며, 일반적으로 다른 버스바 (또는 다른 전기 커넥터) 에 연결된다.
도시된 바와 같이, 톱니형 와셔 (18) 는 출력 단자 (5) 와 버스바 (B1) 사이에 배열될 수도 있다. 이 와셔 (18) 는 치수들의 체인을 관리하는 역할을 한다 즉, 크기의 차이를 보상하여 버스바 (B1) 와 강자성 피스 (15) 와의 기계적 및 전기적 접촉이 양호하게 한다. 마찬가지로 자기 회로에 사용되는 강자성 피스 (15) 와의 접촉은 매우 작은 공극으로 실현되어야 한다.
톱니형 와셔 (18) 는 또한 재충전가능 배터리의 저부와 강자성 피스 (14) 의 하우징의 저부 사이에 배열될 수도 있다.
폐쇄된 자기 회로의 플럭스는 도 32, 도 32a 및 도 32b 에서 화살표로 표시된다.
버스바 (B1) 에서 재충전가능 배터리 (A) 를 통해 순환하는 전력 전류 (C) 의 플럭스는 마찬가지로 도 33 및 도 33a 에서 화살표로 표시된다: 전류는 출력 단자 (5) 에서 재충전가능 배터리 (A) 로 전달된 다음, 그 저부를 통해 다른 출력 단자로서 남게 되며, 그 후에 각각 강자성 피스 (14), 연결 피스 (100) 및 주변 강자성 피스 (140, 141) 를 통해 빠져 나가 강자성 피스 (15) 에 주입된다.
따라서 재충전가능 배터리 (A) 의 2 개의 단자들 (5, 8) 과 버스바 (B1) 사이의 전기 전도 기능은 도 24 의 참조 번호 63 으로 설명된 것과 같은 전기 연결 와이어를 채용할 필요없이 실현된다.
따라서, 도 31 내지 도 34 에 따른 어셈블리는 연결 와이어가 있는 구성에 비해 더 간단하다.
디바이스 (1) 는 완전히 수동적인 방식으로, 비정상적인 가열의 경우에 자기 로크에 완전히 하우징된 재충전가능 배터리 (A) 의 전기적 연결해제를 보장할 수 있게 한다. 따라서, 영구 자석 (120, 121) 중 하나 또는 다른 하나의 온도가 퀴리 온도에 도달하면, 자기 특성을 손실하고, 재충전가능 배터리가 버스바 (B1) 에서 연결해제되어 중력에 의해 낙하한다. 도 24 에 도시된 디바이스에서와 같이 전기 연결 와이어 (63) 에 의해 방해되는 중력 하에서 이러한 낙하 위험이 없다.
중력의 영향으로부터 독립하기 위해, 도 34 에 도시된 바와 같이, 출력 단자 (5) 와 로크 (11) 의 자기 회로 사이의 자유 공간에 압축 스프링 (180) 이 배열되는 변형을 제공할 수 있다. 스프링 (180) 은 예를 들어 적절한 직경을 치수화함으로써 어떠한 전기 전도성 부분에도 접촉하지 않는다면, 금속일 수도 있다. 또한 전기 절연 플라스틱 재질로 만들어질 수도 있다.
발명가들은 매우 작은 치수의 자기 로크로도 시뮬레이션을 실행했는데, 이는 기존 Li-이온 재충전가능 배터리의 자기 결합력이 매우 높기 때문에 그 배터리의 원치 않는 분리의 위험이 없음을 보여준다.
예를 들어, 일반적으로:
- 연철 시트 형태의 각 강자성 피스 (14, 140, 141) 의 0.5mm 의 두께와 플라스토자석 영구 자석 (120, 121) 의 1mm 두께 사이에 분포하는, 로크 (11) 의 약 2mm 의 총 두께에 대해, 생성된 자기력은 약 66 N 이다;
- 각각의 연철 시트 (14, 140, 141) 의 0.3 mm 의 두께와 플라스토자석 (120) 의 0.5 mm 두께 사이에 분포하는, 로크 (11) 의 약 1.1 mm 의 총 두께에 대해, 생성된 자기력은 약 16 N 이다;
이러한 힘들은 예를 들어 표준 18650 포맷들 중 하나를 사용하는 기존의 재충전가능 배터리를 지원하기에 매우 충분하다.
본 발명은 방금 기술된 예들로 제한되지 않는다; 특히, 예시되지 않은 변형들 내에서 예시된 예들의 특징들을 서로 결합하는 것이 가능하다.
본 발명의 범위를 벗어나지 않고 추가의 변형들 및 개선들이 예상될 수 있다.
도 31 내지 도 33a 에 예시된 실시형태들에서, 인터페이스 어댑터의 자기 로크는 강성 케이싱을 가진 단일 원통형 재충전가능 배터리를 하우징하지만, 그 일부를 하우징하는 것을 고려할 수 있다. 마찬가지로, 각기둥형 케이싱 또는 가요성 패키징을 갖는 하나 이상의 재충전가능 배터리가 자기 로크에 하우징될 수도 있다.
도 31 내지 도 33a 에 예시된 이 실시형태에 대한 대안은 제 1 강자성 피스를 설치하지 않는 것으로 구성되며, 그 기능은 재충전가능 배터리 케이싱에 의해 직접 보장된다.
따라서 이 대안에 따르면, 재충전가능 배터리 케이싱은 강자성 재료로 만들어진다. 재충전가능 배터리 제조업체는 추가 조립 단계를 제조 공정에 직접 통합할 수 있다 즉, 각각의 경우에 적합한 버스바와 결합하여 자기 연결/연결해제 디바이스를 구성하는 자기 로크를 갖는 즉시 사용가능한 재충전가능 배터리를 제공하기 위해, 강자성 피스들 및 영구 자석들을 갖는 케이싱들 주위에 재충전가능 배터리들을 라이닝한다.
자기 로크를 갖는 이러한 재충전가능 배터리를 제조하는 방법의 일 예가 이제 도 35 내지 도 37a 를 참조하여 설명될 것이다.
- 단계 i/: 재충전가능 배터리 자체를 제조함 (도 35 및 도 35a). 재충전가능 배터리의 케이싱 (14) 은 자성 재료, 예를 들어 자성 등급의 스테인리스 스틸로 제조된다. 케이싱 (14) 은 원통형 측면 엔벨로프 (7), 일 단부에서의 저부 (8), 타 단부에서의 커버 (9) 를 가지며, 저부 (8) 는 엔벨로프 (7) 와 함께, 전기 화학 셀 (C1) 이 하우징되는 컵을 형성한다. 전류 (5) 에 대한 극 또는 출력 단자를 지지하는 커버 (9) 는 레이저 또는 전기적 수단에 의해 생성 된 연속하는 용접 비드에 의해 컵 (7, 8) 에 결합된다. 이렇게 생성된 강성 케이싱 (14) 은 제 1 강자성 피스를 형성한다.
- 단계 ii/: 자기 로크를 완성하기 위해, 재충전가능 배터리의 케이싱 (14) 주위에 옵션적으로 고정하는 것에 의해, 2 개의 영구 자석 (120, 121) 및 일반적으로 연철 또는 자기 스테인리스 스틸로 제조된 제 2 및 제 3 강자성 피스들 (140, 141) 을 설치함 (도 36 및 도 36a).
- 단계 iii/: 재충전가능 배터리의 패키징과 버스바 (B1) 사이의 전기 전도를 보장하기 위해, 예를 들어 클림핑에 의해, 비자성 재료, 일반적으로 알루미늄으로 만들어진 전기 전도성 엘리먼트 (101) 를 재충전가능 배터리의 케이싱 (14) 및 제 2 및 제 3 강자성 피스들 (140, 141) 에 고정함 (도 37 및 도 37a). 엘리먼트 (101) 는 강자성 피스 (15) 와 전기적으로 접촉하도록 의도된 반면, 출력 단자 (5) 는 버스바 (B1) 와 전기적으로 접촉하도록 의도된다.
이 구성에서 영구 자석 (120, 121) 및 제 2 및 제 3 강자성 피스 (140, 141) 를 유지하는 것을 가능하게 하기 위해, 클림핑된 엘리먼트 (101) 는 재충전가능 배터리 (A) 의 전체 높이에 걸쳐 우수한 기계적 무결성을 보장하기 위해, 도 37 에 도시된 것과 같이, 적어도 높이의 일부 또는 전체 높이에 걸쳐 생성된 디바이스들의 측면을 밀접하게 따르도록 설계될 수도 있다.
기계적 무결성을 위해, 다른 변형들이 가능하며, 예를 들어 접착 본딩 또는 리벳팅의 사용이 당업자에게 공지되어 있다.
또한, 도 31 내지 도 33a 에 예시된 실시형태들에서, 사용된 2 개의 영구 자석은 원통형 재충전가능 배터리 케이싱과 동심인 실린더의 원호형 세그먼트 형태의 플라스토자석들이지만, 표면적이 덜 넓지만 자기 성능 수준이 더 높은 2 개의 소결 자석을 고려할 수도 있다.
톱니형 크링클 와셔는 또한 재충전가능 배터리 (A) 의 저부와 강자성 피스 (14) 의 저부 사이에 배열될 수도 있다.
더욱이, 예시된 모든 예들에서, 본 발명에 따른 재충전가능 배터리의 출력 단자는 원통형의 전체 형상을 갖지만, 본 발명은 물론 모든 기하학적 단자 형태들 (정사각형 또는 직사각형, 육각형 단면 등) 에 적용된다.
마찬가지로, 영구 자석의 형상 및 그 배열은 재충전가능 배터리들의 형상과 이를 위해 제공되는 하우징의 형상에 따라 조정될 수 있다. 영구 자석의 형상 및 그 배열에 관계없이, 2 개의 영구 자석들 사이에 자기 직렬의 연결을 유지하는 것이 필요하다.
인용 문헌 목록:
[1] Xuning Fenga, 등 “Key Characteristics for Thermal Runaway of Li-ion Batteries” Energy Procedia, 158 (2019) 4684-4689.
[2] M. Soka 등 “Role of thermomagnetic curves at preparation of Ni Zn ferrites with Fe ions deficiency”, Journal of Electrical Engineering, Vol.61 N°7/s, 2010, pp163-165.
[3] K Murakami “The characteristics of Ferrite cores with low Curie temperature and their application”, IEEE Transactions on magnetics, Volume: 1, Issue: 2, June 1965.

Claims (23)

  1. 적어도 하나의 재충전가능 배터리 (A) 와 버스바 (B1) 사이의 연결/연결해제 디바이스 (1) 로서,
    - 인터페이스 어댑터로서, 상기 인터페이스 어댑터는,
    종축 (X) 의 제 1 강자성 피스 (14) 로서, 상기 제 1 강자성 피스는 블라인드 (blind) 되어, 적어도 하나의 재충전가능 배터리를 위한 하우징을 형성하고, 상기 하우징의 측벽 및/또는 저부의 적어도 하나의 부분은 상기 재충전가능 배터리의 출력 단자들 중 하나와 전기적으로 접촉하는, 상기 제 1 강자성 피스 (14),
    상기 제 1 강자성 피스의 상기 종축 (X) 둘레에 분포되는 방식으로 배열된 적어도 하나의 제 2 및 하나의 제 3 강자성 피스 (140, 141),
    비자성 재료로 제조되고, 상기 제 1 강자성 피스를 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들에 고정하고, 서로 간에, 자기 직렬의 대향하는 자기 극들로 상기 종축 (X) 둘레에 분포되고, 상기 제 1 강자성 피스에 의해 함께 연결되고 그리고 각각 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스에 연결되어 자기 로크 (11) 를 형성하는 2 개의 영구 자석들 (120, 121) 이 하우징되는 체적을 형성하는 적어도 하나의 기계적 및 전기적 연결 피스 (100)
    를 포함하는, 상기 인터페이스 어댑터;
    - 상기 버스바 (B1) 에 고정되어 상기 자기 로크로 자기 회로를 폐쇄하기 위한 플레이트를 형성하는 적어도 하나의 제 4 강자성 피스 (15) 로서, 폐쇄된 상기 자기 회로는, 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리의 정상 동작 동안, 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리와 상기 버스바 사이의 기계적 및 전기적 연결을 보장하는, 상기 적어도 하나의 제 4 강자성 피스 (15)
    를 포함하는, 연결/연결해제 디바이스 (1).
  2. 적어도 하나의 재충전가능 배터리 (A) 와 버스바 (B1) 사이의 연결/연결해제 디바이스 (1) 로서,
    - 인터페이스 어댑터의 자기 로크에 의해 하우징되는 적어도 하나의 재충전가능 배터리로서, 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리는,
    제 1 강자성 피스 (14) 를 형성하는 종축 (X) 의 케이싱,
    상기 제 1 강자성 피스의 상기 종축 (X) 둘레에 분포되는 방식으로 배열된 적어도 하나의 제 2 및 하나의 제 3 강자성 피스 (140, 141),
    비자성 재료로 제조되고, 상기 제 1 강자성 피스를 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들에 고정하고, 서로 간에, 자기 직렬의 대향하는 자기 극들로 상기 종축 (X) 둘레에 분포되고, 상기 제 1 강자성 피스에 의해 함께 연결되고 그리고 각각 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스에 연결되어 자기 로크 (11) 를 형성하는 2 개의 영구 자석들 (120, 121) 이 하우징되는 체적을 형성하는 적어도 하나의 기계적 및 전기적 연결 엘리먼트 (101)
    를 포함하는, 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리;
    - 상기 버스바 (B1) 에 고정되어 상기 자기 로크로 자기 회로를 폐쇄하기 위한 플레이트를 형성하는 적어도 하나의 제 4 강자성 피스 (15) 로서, 폐쇄된 상기 자기 회로는, 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리의 정상 동작 동안, 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리와 상기 버스바 사이의 기계적 및 전기적 연결을 보장하는, 상기 적어도 하나의 제 4 강자성 피스 (15)
    를 포함하는, 연결/연결해제 디바이스 (1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 강자성 피스 및 상기 2 개의 영구 자석들은 상기 제 1 강자성 피스의 상기 종축 (X) 을 중심으로 대칭적으로 배열되는, 연결/연결해제 디바이스 (1).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 디바이스는, 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리가 과열되게 하는 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리의 고장 동안, 상기 2 개의 영구 자석들 중 적어도 하나가 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리와 상기 버스바 사이의 기계적 연결해제를 가져오기 위해 자기 특성들을 상실하는 퀴리 온도 (Curie temperature) 까지 가열되어, 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리가 중력에 의해 낙하 또는 이동하게 하거나 또는 적어도 하나의 기계적 수단의 작용으로 이동하게 하도록 구성되는, 연결/연결해제 디바이스 (1).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 2 개의 영구 자석들 중 적어도 하나의 상기 퀴리 온도는 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리의 자체 가열 온도 (T1) 의 90% 에 가까운 값과 열 폭주 온도 (T2) 의 110% 에 가까운 값 사이에 있도록 선택되는, 연결/연결해제 디바이스 (1).
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 2 개의 영구 자석들의 각각은 소결 자석 또는 플라스토자석 (120, 121) 이고, 상기 소결 자석은 희토류를 기반으로 하고, 사마륨 코발트 또는 네오디뮴 철 붕소, 또는 페라이트 또는 알루미늄-니켈-코발트 합금으로 제조되며, 상기 플라스토자석은 희토류를 기반으로 하고, 사마륨 코발트 또는 네오디뮴 철 붕소, 또는 페라이트로 제조되는, 연결/연결해제 디바이스 (1).
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 인터페이스 어댑터는, 일 부분에 대해, 상기 재충전가능 배터리의 출력 단자들과 버스바 사이의 상호 전기 접촉을 보장하고, 다른 부분에 대해, 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스와 상기 제 4 강자성 피스 (15) 사이의 전기 접촉을 보장하도록 배열된 적어도 하나의 전기 전도성 피스 (18) 를 포함하는, 연결/연결해제 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    전기 전도성 피스로서, 적어도 하나의 전기 전도성의 톱니형 또는 크링클 와셔 (18) 를 포함하는, 연결/연결해제 디바이스.
  9. 인터페이스 어댑터 (40) 로서,
    - 종축 (X) 의 제 1 강자성 피스 (14) 로서, 상기 제 1 강자성 피스는 블라인드되어, 적어도 하나의 재충전가능 배터리를 위한 하우징을 형성하는, 상기 제 1 강자성 피스 (14),
    - 상기 제 1 강자성 피스의 상기 종축 (X) 둘레에 분포되는 방식으로 배열된 적어도 하나의 제 2 및 하나의 제 3 강자성 피스 (140, 141),
    - 비자성 재료로 제조되고, 상기 제 1 강자성 피스를 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들에 고정하고, 서로 간에, 자기 직렬의 대향하는 자기 극들로 상기 종축 (X) 둘레에 분포되고, 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들에 의해 함께 연결되어 자기 로크 (11) 를 형성하는 2 개의 영구 자석들 (120, 121) 이 하우징되는 체적을 형성하는 기계적 및 전기적 연결 피스 (100) 를 포함하는, 인터페이스 어댑터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 2 개의 영구 자석들 중 적어도 하나의 퀴리 온도는 상기 강자성 피스의 상기 하우징에 하우징되도록 의도된 상기 적어도 하나의 재충전가능 배터리의 자체 가열 온도 (T1) 의 90% 에 가까운 값과 열 폭주 온도 (T2) 의 110% 에 가까운 값 사이에 있도록 선택되는, 인터페이스 어댑터.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 2 개의 영구 자석들의 각각은 소결 자석 또는 플라스토자석 (120, 121) 이고, 상기 소결 자석은 희토류를 기반으로 하고, 사마륨 코발트 또는 네오디뮴 철 붕소, 또는 페라이트 또는 알루미늄-니켈-코발트 합금으로 제조되며, 상기 플라스토자석은 희토류를 기반으로 하고, 사마륨 코발트 또는 네오디뮴 철 붕소, 또는 페라이트로 제조되는, 인터페이스 어댑터.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 인터페이스 어댑터는, 일 부분에 대해, 상기 재충전가능 배터리의 출력 단자들과 버스바 사이의 상호 전기 접촉을 보장하고, 다른 부분에 대해, 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스와 제 4 강자성 피스 (15) 사이의 전기 접촉을 보장하도록 배열된 적어도 하나의 전기 전도성 피스 (18) 를 포함하는, 인터페이스 어댑터.
  13. 제 12 항에 있어서,
    전기 전도성 피스로서, 적어도 하나의 전기 전도성의 톱니형 또는 크링클 와셔 (18) 를 포함하고, 상기 와셔는 구리-인 합금으로 제조되는, 인터페이스 어댑터.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 강자성 피스들은 연철로 제조되는, 인터페이스 어댑터.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 기계적 및 전기적 연결 피스는 구리 또는 알루미늄으로 제조되고, 상기 제 1 강자성 피스와 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들 모두에 용접되는, 인터페이스 어댑터.
  16. 배터리 팩 모듈로서,
    - 강성 케이싱으로 이루어진 패키징을 갖는 원통형 기하학 구조의 재충전가능 배터리;
    - 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 인터페이스 어댑터로서, 상기 제 1 강자성 피스는 상기 재충전가능 배터리가 그 강성 케이싱의 저부와 블라인드 실린더의 저부 간의 접촉으로 하우징되는 상기 블라인드 실린더이고, 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들은 상기 재충전가능 배터리와 동심인 하나의 동일한 실린더의 원호형 세그먼트들로서 형상화되고, 상기 영구 자석들은 상기 재충전가능 배터리와 동심인 하나의 동일한 실린더의 원호형 세그먼트들로서 형상화되는, 상기 인터페이스 어댑터를 포함하는, 배터리 팩 모듈.
  17. 배터리 팩 모듈로서,
    - 강성 케이싱으로 이루어진 패키징을 갖는 원통형 기하학 구조의 복수의 재충전가능 배터리들;
    - 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 인터페이스 어댑터로서, 상기 제 1 강자성 피스는 상기 복수의 재충전가능 배터리들이 측면 엔벨로프를 통해 서로 간의 접촉으로 그리고 모든 강성 케이싱들의 저부와 블라인드 실린더의 저부 간의 접촉으로 하우징되는 상기 블라인드 실린더이고, 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들은 상기 복수의 재충전가능 배터리들의 분배 축 둘레에 하나의 동일한 동심원 실린더의 원호형 세그먼트들로서 형상화되고, 상기 영구 자석들은 상기 복수의 재충전가능 배터리들의 분배 축 둘레에 하나의 동일한 동심원 실린더의 원호형 세그먼트들로서 형상화되는, 상기 인터페이스 어댑터를 포함하는, 배터리 팩 모듈.
  18. 배터리 팩 모듈로서,
    - 각기둥 형상의 가요성 또는 강성 패키징을 갖는 적층형 기하학 구조의 재충전가능 배터리로서, 그 출력 단자들 중 하나가 상기 패키징의 주요 면들 중 하나에 배열되는, 상기 재충전가능 배터리;
    - 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 인터페이스 어댑터로서, 상기 제 1 강자성 피스는 상기 재충전가능 배터리가 상기 패키징의 주요 면 상의 출력 단자와 블라인드 평행육면체의 저부 간의 접촉으로 하우징되는 블라인드 평행육면체이고, 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스는 상기 블라인드 평행육면체의 측면들 중 하나에 각각 평행한 평면 플레이트들로서 형상화되고, 상기 영구 자석들은 상기 블라인드 평행육면체의 측면들 중 하나에 각각 평행한 평면 플레이트들로서 형상화되는, 상기 인터페이스 어댑터를 포함하는, 배터리 팩 모듈.
  19. 배터리 팩 모듈로서,
    - 각기둥 형상의 가요성 또는 강성 패키징을 갖는 적층형 기하학 구조의 복수의 재충전가능 배터리들로서, 그 출력 단자들 중 하나가 상기 패키징의 주요 면들 중 하나에 배열되는, 상기 복수의 재충전가능 배터리들;
    - 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 인터페이스 어댑터로서, 상기 제 1 강자성 피스는 상기 재충전가능 배터리들이 상기 패키징들 중 적어도 하나의 주요 면 상의 출력 단자와 블라인드 평행육면체의 저부 간의 접촉으로 하우징되는 블라인드 평행육면체이고, 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스는 상기 블라인드 평행육면체의 측면들 중 하나에 각각 평행한 평면 플레이트들로서 형상화되고, 상기 영구 자석들은 상기 블라인드 평행육면체의 측면들 중 하나에 각각 평행한 평면 플레이트들로서 형상화되는, 상기 인터페이스 어댑터를 포함하는, 배터리 팩 모듈.
  20. 재충전가능 배터리 (A) 로서,
    - 제 1 강자성 피스 (14) 를 형성하는 종축 (X) 의 케이싱;
    - 상기 제 1 강자성 피스의 상기 종축 (X) 둘레에 분포되는 방식으로 배열된 적어도 하나의 제 2 및 하나의 제 3 강자성 피스 (140, 141),
    - 비자성 재료로 제조되고, 상기 제 1 강자성 피스를 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들에 고정하고, 서로 간에, 자기 직렬의 대향하는 자기 극들로 상기 종축 (X) 둘레에 분포되고, 상기 제 1 강자성 피스에 의해 함께 연결되고 그리고 각각 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스에 연결되어 자기 로크 (11) 를 형성하는 2 개의 영구 자석들 (120, 121) 이 하우징되는 체적을 형성하는 적어도 하나의 기계적 및 전기적 연결 엘리먼트 (101) 를 포함하는, 재충전가능 배터리 (A).
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 기계적 및 전기적 연결 엘리먼트 (101) 는 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들 주위에 형상화되고, 그들 사이 및 영구 자석들 사이에 자유 체적(들)을 채우는, 재충전가능 배터리 (A).
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 기계적 및 전기적 연결 엘리먼트 (101) 는 상기 재충전가능 배터리의 케이싱에 클림핑되어, 상기 제 2 및 제 3 강자성 피스들과 상기 2 개의 영구 자석들을 홀딩하는, 재충전가능 배터리 (A).
  23. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 강성 케이싱으로 이루어진 패키징을 갖는 원통형 기하학 구조의 복수의 재충전가능 배터리들을 포함하는 배터리 팩 모듈.
KR1020210032308A 2020-03-12 2021-03-11 적어도 하나의 재충전가능 배터리를 하우징하거나 또는 이에 의해 형성되고, 전기 전도에 의해 적어도 하나의 재충전가능 배터리를 버스바 (b1) 에 자기적으로 고정하는 자기 로크를 통합하는 인터페이스 어댑터 KR20210116308A (ko)

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