KR20210134972A - 전력 배터리 팩, 에너지 저장 디바이스 및 전기 차량 - Google Patents

전력 배터리 팩, 에너지 저장 디바이스 및 전기 차량 Download PDF

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KR20210134972A
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cell
cells
power battery
battery pack
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KR1020217032151A
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화쥔 쑨
즈페이 루
장룽 탕
원펑 장
옌 주
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비와이디 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 개시내용은 전력 배터리 팩, 에너지 저장 디바이스 및 전기 차량에 관한 것이다. 전력 배터리 팩은 수용 디바이스(200) 및 복수의 단일 배터리들(100)을 포함하고; 수용 디바이스(200)는 복수의 수용 영역들을 갖고, 각각의 수용 영역에는 제1 프레임(201) 및 제2 프레임(202)뿐만 아니라 이 둘 사이에 제공된 단일 배터리들(100)이 각각 제공된다. 상이한 수용 영역들에서, 제1 방향을 따르는 제1 프레임(201)과 제2 프레임(202) 사이의 간격은 상이하고, 각각의 단일 배터리(100)는 제1 단부 및 제2 단부를 포함하고, 제1 단부로부터 제2 단부까지의 거리는 대응하는 제1 프레임(201)과 제2 프레임(202) 사이의 거리와 매칭된다.

Description

전력 배터리 팩, 에너지 저장 디바이스 및 전기 차량
관련 출원에 대한 상호 참조
본 개시내용은 2019년 3월 8일자로 출원된 중국 특허 출원 제201910176889.1호에 기초하고 그에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
분야
본 개시내용은 전력 배터리 팩(power battery pack) 기술 분야에 관한 것이고, 구체적으로, 전력 배터리 팩, 전력 배터리 팩을 사용하는 에너지 저장 디바이스, 및 전력 배터리 팩을 사용하는 전기 차량에 관한 것이다.
관련 기술에서, 전력 배터리 팩은 주로 수용 디바이스(accommodating device) 및 수용 디바이스에 장착된 복수의 배터리 모듈을 포함한다. 배터리 모듈은 주로 복수의 셀들을 사용하여 조립되고, 수용 디바이스는 보통 하단 플레이트 및 측면 빔들을 포함하고, 측면 빔들은 하단 플레이트 주위에 배열된다. 수용 디바이스가 충분한 강도를 갖게 하기 위해, 그리고 배터리 모듈을 장착하는 편의를 위해, 복수의 가로 빔 및 세로 빔이 측면 빔들 사이에 배치된다. 복수의 가로 빔 및 세로 빔, 측면 빔, 및 하단 플레이트는 함께 배터리 모듈들을 수용하기 위한 복수의 수용 공간을 정의하고, 각각의 배터리 모듈은 대응하는 수용 공간에 배열된다.
전력 배터리 팩은 적어도 다음의 결함들을 갖는다:
1. 가로 빔 및 세로 빔의 존재로 인해, 수용 디바이스의 체적 활용률이 약 40%로 비교적 낮고, 장착될 수 있는 셀의 수량이 제한된다. 그 결과, 전력 배터리 팩의 내구성 능력이 효과적으로 개선될 수 없다.
2. 종래의 전력 배터리 팩은 비교적 많은 수량의 배터리 모듈들을 포함한다. 조립 공정에서, 각각의 배터리 모듈은 가로 빔에 고정될 필요가 있다. 모듈들을 단단히 고정하기 위해 나사와 같은 대량의 파스너(fastener)가 사용될 필요가 있다. 또한, 가로 빔 또는 세로 빔은 특정 중량을 가지며, 이는 수용 디바이스의 중량 증가로 이어진다.
3. 가로 빔들과 세로 빔들은 수용 디바이스 내에 배치되고, 구조가 복잡하고, 이는 수용 디바이스의 제조 공정의 복잡성을 증가시킨다.
4. 셀들은 수용 디바이스에 배열되기 전에 배터리 모듈로 조립될 필요가 있다. 동작 단계들이 복잡하다.
또한, 배터리 모듈의 배열을 용이하게 하기 위해, 수용 디바이스는 일반적으로 정사각형 또는 직사각형이 되도록 설계되며, 이는 차체(vehicle body)의 섀시의 형상과 비교적 낮은 정합도를 갖고 차체의 섀시의 비교적 낮은 장착 영역 활용률을 갖는다. 그 결과, 차체에 장착되는 셀의 수량이 감소되고, 차량의 내구성 능력이 약화된다.
본 개시내용은 전력 배터리 팩, 전력 배터리 팩을 사용하는 에너지 저장 디바이스, 및 전력 배터리 팩을 사용하는 전기 차량을 제공한다. 전력 배터리 팩은 수용 디바이스의 체적 활용률을 효과적으로 향상시킬 수 있고, 그에 의해 전력 배터리 팩의 내구성 전력 능력(endurance power capability)을 향상시킨다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 개시내용은 전력 배터리 팩을 제공하며, 이 전력 배터리 팩은, 수용 디바이스 및 수용 디바이스에 배치된 복수의 셀들을 포함하고, 수용 디바이스는 복수의 수용 영역들을 포함하고, 각각의 수용 영역은 제1 방향을 따라 서로 대향하여 배치된 제1 측면 에지 및 제2 측면 에지와, 제1 측면 에지와 제2 측면 에지 사이에 배치된 셀들을 갖고, 제1 방향을 따르는 제1 측면 에지와 제2 측면 에지 사이의 거리는 상이한 수용 영역들에 따라 달라지고, 각각의 셀은 서로 대향하는 제1 단부 및 제2 단부를 포함하고, 적어도 하나의 셀의 제1 단부와 제2 단부 사이의 거리는 대응하는 제1 측면 에지와 대응하는 제2 측면 에지 사이의 거리와 매칭된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 셀의 제1 단부는 대응하는 제1 측면 에지 상에 지지되고, 그 셀의 제2 단부는 대응하는 제2 측면 에지 상에 지지된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 셀의 길이 방향은 제1 측면 에지 및 제2 측면 에지에 실질적으로 수직이고; 각각의 수용 영역에서, 셀의 제1 단부와 제2 단부 사이의 거리는 L1이고, 제1 측면 에지의 내부 표면과 제2 측면 에지의 내부 표면 사이의 거리는 L2이며, 여기서 L1/L2≥50%이다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 복수의 수용 영역들은 중심 영역 및 중심 영역의 2개의 대향 측면에 위치된 2개의 측면 영역을 포함하고, 중심 영역에서 제1 측면 에지와 제2 측면 에지 사이의 거리는 2개의 측면 영역에서 제1 측면 에지와 제2 측면 에지 사이의 거리보다 크므로, 복수의 수용 영역들은 십자형 구조를 형성한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 복수의 수용 영역들은 제1 영역 및 제1 영역의 한 측면에 위치한 제2 영역을 포함하고, 제1 영역에서 제1 측면 에지와 제2 측면 에지 사이의 거리는 제2 영역에서 제1 측면 에지와 제2 측면 에지 사이의 거리보다 크므로, 복수의 수용 영역들은 T자형 구조를 형성한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 상이한 수용 영역들에서의 셀들은 동일한 체적 및/또는 동일한 용량을 갖는다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 셀은 각기둥형 셀이고, 길이, 두께, 및 길이와 두께 사이의 높이를 갖고, 셀은 측방향으로 그리고 수직으로 배치되고, 셀은 제1 방향인 길이 방향, 제2 방향인 두께 방향, 및 제3 방향인 높이 방향을 갖고, 상이한 수용 영역들에서의 셀들의 높이들은 동일하고, 셀들의 길이들 사이의 비율과 셀들의 두께들 사이의 비율은 서로의 역수이다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 수용 디바이스는 차량 트레이(vehicle tray)이다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 셀의 길이는 500 mm 내지 1000 mm의 범위이다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 수용 디바이스는 전기 차량 상에 형성된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 수용 디바이스는 하향으로 리세스된 챔버(chamber recessed downward)를 포함한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 챔버는 서로 대향하는 제1 측벽 및 제2 측벽을 포함하고, 제1 측면 에지는 챔버의 제1 측벽 및 제1 측벽의 연장 부분이고, 제2 측면 에지는 챔버의 제2 측벽 및 제2 측벽의 연장 부분이다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 챔버의 하단 부분들은 제1 측벽의 연장 부분 및 제2 측벽의 연장 부분에 의해 형성된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 80%≤L1/L2≤97%이다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 복수의 셀들은 제1 방향과 상이한 제2 방향을 따라 배열된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 전력 배터리 팩은 제3 방향을 따르는 셀들의 복수의 층들을 포함하고, 각각의 층 내의 모든 복수의 셀들은 제1 측면 에지와 제2 측면 에지 사이에 위치된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 복수의 셀들 각각의 길이 방향은 제1 방향에 평행하다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 수용 디바이스는 제1 방향과 상이한 제2 방향을 따라 배치된 제3 측면 에지들 및 제4 측면 에지들을 추가로 포함하고, 2개의 측면 영역의 중심 영역으로부터 먼 제1 측면 에지의 일 단부와 중심 영역으로부터 먼 제2 측면 에지의 일 단부는 제3 측면 에지에 의해 연결되고, 2개의 측면 영역의 중심 영역에 가까운 제1 측면 에지의 일 단부와 중심 영역에 가까운 제2 측면 에지의 일 단부는 제4 측면 에지에 의해 중심 영역의 제1 측면 에지 및 제2 측면 에지에 각각 연결되고, 2개의 측면 영역에서의 셀들은 제2 방향을 따라 제3 측면 에지와 제4 측면 에지 사이에 배열되고, 중심 영역에서의 셀은 제2 방향을 따라 제4 측면 에지들 사이에 배열된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 제3 측면 에지는 제3 측면 에지에 인접하여 배치된 셀에 2개의 측면 영역을 향하는 힘을 가하고, 제4 측면 에지는 제4 측면 에지에 인접하여 배치된 셀에 중심 영역을 향하는 힘을 가한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 각각의 셀의 제1 단부는 대응하는 제1 측면 에지에 고정되고, 각각의 셀의 제2 단부는 대응하는 제2 측면 에지에 고정된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 각각의 수용 영역에서, 복수의 셀들 중 적어도 일부 셀의 제1 단부들과 제1 측면 에지 사이에 제1 단부 플레이트가 배치되고; 복수의 셀들 중 적어도 일부 셀의 제2 단부들과 제2 측면 에지 사이에 제2 단부 플레이트가 배치되고; 적어도 일부 셀의 제1 단부들은 제1 단부 플레이트를 통해 제1 측면 에지 상에 지지되고, 적어도 일부 셀의 제2 단부들은 제2 단부 플레이트를 통해 제2 측면 에지 상에 지지되고; 제1 단부 플레이트, 제2 단부 플레이트, 및 적어도 일부 셀은 배터리 모듈을 형성한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 각각의 수용 영역에서, 복수의 셀들 중 적어도 일부 셀 아래에 모듈 하단 플레이트가 배치되고, 모듈 하단 플레이트는 제1 단부 플레이트와 제2 단부 플레이트 사이에 연결되고, 모듈 하단 플레이트, 제1 단부 플레이트, 제2 단부 플레이트, 및 적어도 일부 셀은 배터리 모듈을 형성한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 각각의 수용 영역에서, 복수의 셀들 중 적어도 일부 셀 위에 모듈 상단 플레이트가 배치되고, 모듈 상단 플레이트는 제1 단부 플레이트와 제2 단부 플레이트 사이에 연결되고, 모듈 상단 플레이트, 모듈 하단 플레이트, 제1 단부 플레이트, 제2 단부 플레이트, 및 적어도 일부 셀은 배터리 모듈을 형성한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 각각의 수용 영역에서, 제1 단부 플레이트와 제2 단부 플레이트 사이에 서로 대향하는 제1 측면 플레이트와 제2 측면 플레이트가 배치되고, 제1 단부 플레이트, 제2 단부 플레이트, 제1 측면 플레이트, 제2 측면 플레이트, 모듈 상단 플레이트, 모듈 하단 플레이트, 및 적어도 일부 셀은 배터리 모듈을 형성한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 각각의 수용 영역에서, 복수의 셀들 중 적어도 일부 셀 아래에 모듈 하단 플레이트가 배치되고, 적어도 일부 셀은 모듈 하단 플레이트를 통해 제1 측면 에지 및 제2 측면 에지 상에 지지되고; 모듈 하단 플레이트 및 적어도 일부 셀은 배터리 모듈을 형성한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 제1 방향과 상이한 제2 방향을 따라 각각의 수용 영역에 적어도 2개의 배터리 모듈이 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 전력 배터리 팩은 제3 방향을 따라 배터리 모듈들의 복수의 층들을 포함한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 셀은 직육면체 구조를 갖는 각기둥형 셀이고, 길이, 두께, 및 길이와 두께 사이의 높이를 갖는다. 각각의 셀은 측방향으로 그리고 수직으로 배치된다. 각각의 셀은 제1 방향인 길이 방향, 제2 방향인 두께 방향, 및 제3 방향인 높이 방향을 갖는다. 각각의 수용 영역에서의 2개의 인접한 셀은 그것의 넓은 표면들이 서로 대면하도록 배열된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 셀의 두께(D)에 대한 길이(L)의 비율은 50≤L/D≤70을 충족시킨다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 셀의 체적(V)에 대한 표면적(S)의 비율은 0.15≤S/V≤0.2를 충족시킨다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 셀의 에너지(E)에 대한 표면적(S)의 비율은 250≤S/E≤400을 충족시킨다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 각각의 수용 영역에서, 제1 측면 에지에는 제1 지지 단차(supporting step)가 제공되고, 제2 측면 에지에는 제2 지지 단차가 제공되며; 각각의 셀의 제1 단부는 대응하는 제1 지지 단차 상에 지지되고, 각각의 셀의 제2 단부는 대응하는 제2 지지 단차 상에 지지된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 제1 측면 에지에는 제1 고정 부분이 제공되고, 제2 측면 에지에는 제2 고정 부분이 제공되고; 각각의 셀의 제1 단부는 제1 고정 부분에 고정되고, 각각의 셀의 제2 단부는 제2 고정 부분에 고정된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 셀은 금속 하우징을 갖는 각기둥형 셀이다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 모듈 하단 플레이트와 셀 사이에 열 절연 층이 배치된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 모듈 상단 플레이트와 셀 사이에 열 전도 플레이트가 배치된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 모듈 상단 플레이트는 냉각 구조체가 배치되는 액체 냉각 플레이트 또는 직접 냉각 플레이트이다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 셀의 제1 전극은 제1 측면 에지와 대면하는 셀의 제1 단부로부터 이어지고, 셀의 제2 전극은 제2 측면 에지와 대면하는 셀의 제2 단부로부터 이어진다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 제1 측면 에지와 대면하는 셀의 제1 단부 상에 방폭 밸브(explosion-proof valve)가 배치되고, 제1 측면 에지 내부에 배기 채널(exhaust channel)이 제공되고, 각각의 셀의 방폭 밸브에 대응하는 위치에서 제1 측면 에지 상에 공기 유입구(air inlet)가 제공되고, 공기 유입구는 배기 채널과 연통되고, 수용 디바이스에는 배기 채널과 연통되는 배기 구멍이 제공되거나; 또는 제2 측면 에지와 대면하는 셀의 제2 단부 상에 방폭 밸브가 배치되고, 제2 측면 에지 내부에 배기 채널이 제공되고, 각각의 셀의 방폭 밸브에 대응하는 위치에서 제2 측면 에지 상에 공기 유입구가 제공되고, 공기 유입구는 배기 채널과 연통되고, 수용 디바이스에는 배기 채널과 연통되는 배기 구멍이 제공되거나; 또는 제1 측면 에지 및 제2 측면 에지와 각각 대면하는 셀의 제1 단부 및 제2 단부 각각 상에 방폭 밸브가 배치되고, 제1 측면 에지 및 제2 측면 에지 각각의 내부에 배기 채널이 제공되고, 각각의 셀의 방폭 밸브에 대응하는 위치에서 제1 측면 에지 상에 공기 유입구가 제공되고, 각각의 셀의 방폭 밸브에 대응하는 위치에서 제2 측면 에지 상에도 공기 유입구가 제공되고, 공기 유입구들은 대응하는 배기 채널들과 연통되고, 수용 디바이스에는 배기 채널들과 연통되는 배기 구멍들이 제공된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 제1 방향은 차체의 폭 방향이고, 제2 방향은 차체의 길이 방향이거나; 또는 제1 방향은 차체의 길이 방향이고, 제2 방향은 차체의 폭 방향이다.
전술한 기술적 해결책들을 사용함으로써, 본 개시내용에서, 셀의 제1 단부 및 제2 단부가 제1 측면 에지 및 제2 측면 에지에 피팅(fit)되며, 즉, 셀은 수용 디바이스에서 서로 대향하여 배치된 제1 측면 에지와 제2 측면 에지 사이에서 연장되므로, 관련 기술의 수용 디바이스에서 더 적은 가로 빔들 및/또는 세로 빔들을 사용하고, 심지어 수용 디바이스에서 가로 빔 및/또는 세로 빔을 사용하지 않는다. 따라서, 수용 디바이스에서 가로 빔 및/또는 세로 빔에 의해 점유되는 공간이 감소되고, 수용 디바이스의 공간 활용률이 향상되고, 수용 디바이스에 더 많은 셀이 배열될 수 있어, 전체 전력 배터리 팩의 용량, 전압 및 내구성 능력을 향상시킨다. 예를 들어, 전기 차량에서, 이 설계는 공간 활용률을 약 40%의 원래 공간 활용률로부터 60% 초과로 또는 훨씬 더 높게, 예를 들어, 80% 초과로 증가시킬 수 있다.
또한, 수용 디바이스에 가로 빔 또는 세로 빔을 배열할 필요가 없기 때문에, 한편으로는, 수용 디바이스의 제조 공정이 단순화되고, 셀의 조립 복잡성이 감소되고, 생산 비용이 감소되며; 다른 한편으로는, 수용 디바이스 및 전체 전력 배터리 팩의 중량이 감소되어, 전력 배터리 팩이 경량화된다. 특히, 전력 배터리 팩이 전기 차량에 장착되면, 전기 차량의 내구성 능력이 더 향상될 수 있고, 전기 차량은 경량화된다.
또한, 관련 기술의 셀과 비교하여, 본 개시내용에서 제공되는 셀은 제1 측면 에지와 제2 측면 에지 사이에 연장되므로, 셀은 수용 디바이스의 구조적 강도를 보강하는 가로 빔 및/또는 세로 빔으로서 사용될 수 있다. 다시 말해서, 수용 디바이스의 구조적 강도를 보강하기 위해 수용 디바이스 내에 보강 구조체를 추가로 배치할 필요가 없고, 보강 구조체의 대체물로서, 셀은 수용 디바이스의 구조적 강도를 보장하기 위해 직접 사용될 수 있으므로, 수용 디바이스가 외력의 작용 하에서 쉽게 변형되지 않는 것을 보장한다. 게다가, 일정한 체적의 경우에, 관련 기술의 셀은 비교적 작은 크기 및 비교적 짧은 길이를 갖기 때문에, 셀의 2개의 대향 단부는 수용 디바이스에서 서로 대향하여 배치된 2개의 측면 에지에 피팅될 수 없다. 그러나, 본 개시내용의 셀은 제1 방향을 따라 비교적 긴 길이를 갖고, 제1 방향과 상이한 제2 방향을 따르는 셀의 두께는 비교적 작을 수 있으므로, 단일 셀의 표면적은 관련 기술의 셀의 표면적보다 더 크다. 따라서, 셀의 방열 면적이 증가될 수 있고, 셀의 방열율(heat dissipation rate)이 증가됨으로써, 전체 전력 배터리 팩의 보안을 향상시키고, 전력 배터리 팩을 더 안전하고 더 신뢰성 있게 만들 수 있다.
또한, 본 개시내용에서, 수용 디바이스는 복수의 수용 영역들을 추가로 포함하고, 제1 방향을 따르는 제1 측면 에지와 제2 측면 에지 사이의 거리는 각각의 수용 영역에 따라 달라지며, 즉, 수용 디바이스는 상이한 형상 및 크기를 갖는 복수의 수용 영역들을 갖는다. 전력 배터리 팩이 전기 차량에 장착될 때, 수용 디바이스의 구조 및 형상은 전기 차량 상의 전력 배터리 팩의 장착 공간의 구조 및 형상에 피팅될 수 있다. 예를 들어, 전력 배터리 팩이 차체의 섀시 상에 장착될 때, 수용 디바이스의 형상은 차체의 섀시의 형상에 피팅될 수 있으므로, 가능한 한 많은 셀들이 배열되어, 전기 차량의 내구성 능력을 향상시킨다.
본 개시내용의 다른 양태에 따르면, 전기 차량이 제공되고, 전기 차량은 전술한 전력 배터리 팩을 포함한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 전력 배터리 팩은 전기 차량의 하단에 배치되고, 수용 디바이스는 전기 차량의 섀시에 고정된다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 전기 차량은 전기 차량의 하단에 배치된 전력 배터리 팩을 포함하고, 수용 디바이스는 전기 차량의 섀시에 고정되고, 복수의 셀들은 제1 방향과 상이한 제2 방향을 따라 배열되고, 제1 방향은 전기 차량의 차체의 폭 방향이고, 제2 방향은 전기 차량의 차체의 길이 방향이다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 복수의 수용 영역들은 중심 영역 및 중심 영역의 2개의 대향 측면에 위치된 2개의 측면 영역을 포함하고, 중심 영역에서 제1 측면 에지와 제2 측면 에지 사이의 거리는 2개의 측면 영역에서 제1 측면 에지와 제2 측면 에지 사이의 거리보다 크므로, 복수의 수용 영역들은 십자형 구조를 형성하고, 제2 방향을 따르는 2개의 측면 영역의 외부 측면들은 전기 차량의 바퀴 영역들에 대응한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 차체 폭(W)에 대한 제1 방향을 따르는 중심 영역의 폭(L3)의 비율은 50%≤L3/W≤80%를 충족시킨다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 차체 폭(W)에 대한 제1 방향을 따르는 중심 영역에서의 셀의 길이(L4)의 비율은 40%≤L4/W≤70%를 충족시킨다.
본 개시내용의 또 다른 양태에 따르면, 에너지 저장 디바이스가 제공되고, 에너지 저장 디바이스는 전술한 전력 배터리 팩을 포함한다.
본 개시내용의 다른 특징들 및 이점들은 다음의 상세한 설명 부분에서 상세히 설명될 것이다.
첨부 도면들은 본 개시내용의 이해를 제공하고 본 명세서의 일부를 구성하도록 의도된다. 첨부 도면들 및 아래의 특정 구현들은 본 개시내용에 대한 제한을 구성하기보다는 본 개시내용을 설명하기 위해 함께 사용된다. 첨부 도면들에서:
도 1은 관련 기술에서 제공되는 전력 배터리 팩의 개략적인 분해도이고;
도 2는 본 개시내용의 구현에 따른 셀의 개략적인 3차원 구조도이고;
도 3은 본 개시내용의 구현에 따른 전력 배터리 팩의 개략적인 3차원 구조도이고;
도 4는 본 개시내용의 구현에 따른 전력 배터리 팩의 평면도이고;
도 5는 본 개시내용의 구현에 따른 전력 배터리 팩의 분해도이고;
도 6은 본 개시내용의 구현에 따른 수용 디바이스의 개략적인 3차원 구조도이고;
도 7은 본 개시내용의 다른 구현에 따른 수용 디바이스의 개략적인 3차원 구조도이고;
도 8은 도 7의 부분 A의 확대도이고;
도 9는 본 개시내용의 구현에 따른 배터리 모듈의 개략적인 3차원 구조도이고;
도 10은 본 개시내용의 다른 구현에 따른 전력 배터리 팩의 개략적인 3차원 구조도이고, 각각의 수용 영역에 복수의 배터리 모듈들이 있고;
도 11은 본 개시내용의 또 다른 구현에 따른 전력 배터리 팩의 개략적인 3차원 구조도이고, 각각의 수용 영역에 배터리 모듈들의 복수의 층들이 있고;
도 12는 본 개시내용의 구현에 따른 전력 배터리 팩의 3차원 단면도이고;
도 13은 도 12의 부분 B의 확대도이고;
도 14는 본 개시내용의 구현에 따른 배터리 모듈의 분해도이고;
도 15는 본 개시내용의 구현에 따른 제1 측면 플레이트 또는 제2 측면 플레이트의 개략적인 3차원 구조도이고;
도 16은 본 개시내용의 구현에 따른 제1 단부 플레이트 또는 제2 단부 플레이트의 개략적인 3차원 구조도이고;
도 17은 본 개시내용의 구현에 따른 전력 배터리 팩의 단면도이고, 제1 측면 에지 및 제2 측면 에지가 도시되어 있지 않고;
도 18은 본 개시내용의 구현에 따른 전기 차량 상에 형성되는 수용 디바이스(챔버를 포함함)의 개략적인 3차원 구조도이고;
도 19는 본 개시내용의 구현에 따른 챔버의 단면도이고;
도 20은 본 개시내용의 구현에 따른 전기 차량에 고정되는 수용 디바이스(차량 트레이)의 분해도이고;
도 21은 본 개시내용에 따른 전기 차량의 개략적인 구조도이고;
도 22는 본 개시내용에 따른 에너지 저장 디바이스의 개략적인 구조도이다.
본 개시내용의 특정 구현들이 첨부 도면들을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다. 본 명세서에서 설명되는 특정 구현들은 단지 본 개시내용을 기술하고 설명하기 위해 사용되며, 본 개시내용을 제한하려는 의도가 아님을 이해해야 한다.
본 개시내용에서, 달리 명시되지 않는 한, "위, 아래, 좌측, 우측, 상단, 및 하단"과 같은 배향 용어들에 의해 표시된 배향 또는 위치 관계들은 첨부 도면들에 도시된 배향 또는 위치 관계들에 기초하고, 언급된 장치 또는 컴포넌트가 특정 배향을 가질 필요가 있거나 특정 배향으로 구성되고 동작될 필요가 있다는 것을 표시하거나 암시하기보다는, 본 개시내용의 예시 및 설명의 용이성 및 간결성을 위해서만 사용된다. 따라서, 이러한 용어들은 본 개시내용을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. "내부" 및 "외부"는 대응하는 컴포넌트 및 구조체의 윤곽의 내부 및 외부를 지칭한다.
또한, "제1" 및 "제2"라는 용어들은 목적을 설명하기 위해 사용되는 것일 뿐이고, 상대적 중요성을 표시하거나 암시하거나 또는 표시된 기술적 특징들의 수량을 암시하는 것으로 이해될 수 없다.
또한, 본 개시내용에서, "전방, 후방, 좌측, 및 우측"과 같은 전기 차량을 설명하기 위해 사용되는 배향 용어들은 보통 차량의 전방, 후방, 좌측, 및 우측을 지칭한다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 좌측 바퀴를 향한 방향은 좌측이고, 우측 바퀴를 향한 방향은 우측이고, 차량의 헤드를 향한 방향은 전방이고, 차량의 후미를 향한 방향은 후방이다.
도 2 내지 도 20에 도시된 바와 같이, 본 개시내용의 양태에 따르면, 전력 배터리 팩(700)이 제공되며, 이 전력 배터리 팩(700)은: 수용 디바이스(200) 및 수용 디바이스(200)에 배치된 복수의 셀들(100)을 포함하고, 수용 디바이스(200)는 복수의 수용 영역들을 포함하고, 각각의 수용 영역은 제1 방향(A1)을 따라 서로 대향하여 배치된 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)와, 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이에 배치된 셀들(100)을 갖고, 상이한 형상 및 크기를 갖는 수용 영역들을 형성하기 위해, 제1 방향(A1)을 따르는 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이의 거리는 상이한 수용 영역들에 따라 달라지고, 각각의 셀(100)은 서로 대향하는 제1 단부 및 제2 단부를 포함하고, 적어도 하나의 셀(100)의 제1 단부와 제2 단부 사이의 거리는 대응하는 제1 측면 에지(201)와 대응하는 제2 측면 에지(202) 사이의 거리와 매칭된다.
다시 말해서, 각각의 셀(100)은 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이에서 연장된다. 복수의 셀들(100)은 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)의 길이 방향을 따라, 즉, 제2 방향(A2)을 따라 배열된다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 하나 이상의 수용 디바이스(200)가 있을 수 있다. 여기서, 위에서 설명한 매칭은, 아래에 설명되는 2개의 측면 에지 또는 2개의 측벽 사이의 거리가 하나의 셀(100)의 장착에 있어서 매칭될 수 있다는 것을 의미한다. 매칭은 본 개시내용의 목적들을 달성하기 위해, 클리어런스 매칭(clearance matching), 간섭 매칭(interference matching), 타이트 매칭(tight matching), 및 고정 매칭(stationary matching)과 같은 다양한 매칭 방식들일 수 있다.
관련 기술에서, 셀은 비교적 작은 크기 및 비교적 짧은 길이를 갖기 때문에, 셀의 2개의 대향 단부는 수용 디바이스(200)에서 서로 대향하여 배치된 2개의 측면 빔에 피팅될 수 없다. 따라서, (도 1에 도시된 바와 같은) 가로 빔(500) 또는 세로 빔(600)이 셀의 조립을 용이하게 하기 위해 수용 디바이스(200) 내에 배치될 필요가 있다. 배터리 모듈(400)을 사용하여 수용 디바이스(200)에 셀들이 장착된 후, 수용 디바이스(200)의 제1 방향(A1)을 따라 복수의 셀들이 존재한다. 다시 말해서, 셀은 서로 대향하여 배치된 2개의 측면 에지 사이에서 연장되지 않지만, 서로 대향하여 또는 세로 빔(600)을 따라 배치된 2개의 가로 빔(500) 사이에서 연장된다. 배터리 모듈(400)은 파스너들을 사용하여 인접한 가로 빔들(500)에 고정되거나, 또는 배터리 모듈(400)은 파스너를 사용하여 인접한 세로 빔(600)에 고정되거나, 또는 배터리 모듈(400)은 파스너들을 사용하여 인접한 가로 빔들(500) 및 세로 빔(600)에 고정된다.
관련 기술에서는 가로 빔(500) 또는 세로 빔(600)이 수용 디바이스(200) 내에 배치되기 때문에, 가로 빔(500) 또는 세로 빔(600)은 수용 디바이스(200) 내에 셀을 수용하기 위해 사용되는 큰 장착 공간을 점유하여, 수용 디바이스(200)의 낮은 체적 활용률을 초래한다. 일반적으로, 수용 디바이스(200)의 체적 활용률은 약 40% 또는 훨씬 더 낮다. 다시 말해서, 관련 기술에서는, 수용 디바이스(200) 내의 공간의 약 40%만이 셀들을 장착하기 위해 사용될 수 있어, 제한된 수량의 셀들이 수용 디바이스(200) 내에 수용되고, 전체 전력 배터리 팩(700)의 용량 및 전압을 제한하고, 전력 배터리 팩(700)의 불량한 내구성 능력을 야기한다.
그러나, 본 개시내용에서, 셀(100)의 제1 단부 및 제2 단부는 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 피팅되며, 즉, 셀(100)은 수용 디바이스(200)에서 서로 대향하여 배치된 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이에서 연장되므로, 관련 기술의 수용 디바이스(200)에서 더 적은 가로 빔들(500) 또는 세로 빔들(600)을 사용하고, 심지어 수용 디바이스(200)에서 가로 빔(500) 또는 세로 빔(600)을 사용하지 않는다. 따라서, 수용 디바이스(200)에서 가로 빔(500) 또는 세로 빔(600)에 의해 점유되는 공간이 감소되고, 수용 디바이스(200)의 공간 활용률이 향상되고, 수용 디바이스(200)에 더 많은 셀(100)이 배열될 수 있어, 전체 전력 배터리 팩(700)의 용량, 전압 및 내구성 능력을 향상시킨다. 예를 들어, 전기 차량(800)에서, 이 설계는 공간 활용률을 약 40%의 원래 공간 활용률로부터 60% 초과로 또는 훨씬 더 높게, 예를 들어, 80% 초과로 증가시킬 수 있다.
또한, 수용 디바이스(200)에 가로 빔(500) 또는 세로 빔(600)을 배열할 필요가 없기 때문에, 한편으로는, 수용 디바이스(200)의 제조 공정이 단순화되고, 셀(100)의 조립 복잡성이 감소되고, 생산 비용이 감소되며; 다른 한편으로는, 수용 디바이스(200) 및 전체 전력 배터리 팩(700)의 중량이 감소되어, 전력 배터리 팩(700)이 경량화된다. 특히, 전력 배터리 팩(700)이 전기 차량(800)에 장착되면, 전기 차량(800)의 내구성 능력이 더 향상될 수 있고, 전기 차량(800)은 경량화된다.
또한, 관련 기술의 셀과 비교하여, 본 개시내용에서 제공되는 셀(100)은 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이에 연장되므로, 셀(100)은 수용 디바이스(200)의 구조적 강도를 보강하는 가로 빔 및/또는 세로 빔으로서 사용될 수 있다. 다시 말해서, 수용 디바이스의 구조적 강도를 보강하기 위해 수용 디바이스 내에 보강 구조체를 추가로 배치할 필요가 없고, 보강 구조체의 대체물로서, 셀(100)은 수용 디바이스(200)의 구조적 강도를 보장하기 위해 직접 사용될 수 있으므로, 수용 디바이스(200)가 외력의 작용 하에서 쉽게 변형되지 않는 것을 보장한다. 게다가, 일정한 체적의 경우에, 관련 기술의 셀은 비교적 작은 크기 및 비교적 짧은 길이를 갖기 때문에, 셀(100)의 2개의 대향 단부는 수용 디바이스(200)에서 서로 대향하여 배치된 2개의 측면 에지에 피팅될 수 없다. 그러나, 본 개시내용의 셀(100)은 제1 방향(A1)을 따라 비교적 긴 길이를 갖고, 제1 방향(A1)과 상이한 제2 방향(A2)을 따르는 셀의 두께는 비교적 작을 수 있으므로, 단일 셀(100)의 표면적은 관련 기술의 셀의 표면적보다 더 크다. 따라서, 셀(100)의 방열 면적이 증가될 수 있고, 셀(100)의 방열율(heat dissipation rate)이 증가됨으로써, 전체 전력 배터리 팩(700)의 보안을 향상시키고, 전력 배터리 팩(700)을 더 안전하고 더 신뢰성 있게 만들 수 있다.
또한, 본 개시내용에서, 수용 디바이스(200)는 복수의 수용 영역들을 추가로 포함하고, 제1 방향(A1)을 따르는 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이의 거리는 각각의 수용 영역에 따라 달라지며, 즉, 수용 디바이스(200)는 상이한 형상 및 크기를 갖는 복수의 수용 영역들을 갖는다. 전력 배터리 팩(700)이 전기 차량(800)에 장착될 때, 수용 디바이스(200)의 구조 및 형상은 전기 차량(800) 상의 전력 배터리 팩(700)의 장착 공간의 구조 및 형상에 피팅될 수 있다. 예를 들어, 전력 배터리 팩(700)이 차체의 섀시 상에 장착될 때, 수용 디바이스(200)의 형상은 차체의 섀시의 형상에 피팅될 수 있으므로, 가능한 한 많은 셀들(100)이 배열되어, 전기 차량(800)의 내구성 능력을 향상시킨다.
본 개시내용의 일부 구현들에서, 적어도 하나의 셀(100)의 제1 단부는 대응하는 제1 측면 에지(201) 상에 지지되고, 그 셀(100)의 제2 단부는 대응하는 제2 측면 에지(202) 상에 지지된다. 셀(100)의 제1 단부 및 제2 단부는 각각 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 배치될 수 있거나, 또는 아래에 상세히 설명되는 특정 고정 방식으로 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 고정될 수 있다. 특정 지지 방식 및 고정 방식은 본 개시내용에서 제한되지 않는다.
지지는 직접 지지 또는 간접 지지일 수 있다. 직접 지지는 셀(100)의 제1 단부가 제1 측면 에지(201)와 직접 접촉하고, 그에 피팅되며, 그에 의해 지지되고, 셀(100)의 제2 단부가 제2 측면 에지(202)와 직접 접촉하고 그에 피팅되는 것을 의미하며; 간접 지지는, 예를 들어, 일부 실시예들에서, 셀(100)의 제1 단부가 제1 단부 플레이트(205)를 통해 제1 측면 에지(201)에 피팅되고 그 상에 지지되며, 셀(100)의 제2 단부가 제2 단부 플레이트(206)를 통해 제2 측면 에지(202)에 피팅되고 그 상에 지지되는 것을 의미한다.
본 개시내용에 제공되는 일부 예시적인 구현들에서, 각각의 셀(100)의 제1 단부는 대응하는 제1 측면 에지(201)에 고정되고, 각각의 셀(100)의 제2 단부는 대응하는 제2 측면 에지(202)에 고정된다. 한편, 셀(100)은 고정 연결 방식으로 제3 방향(A3)을 따라 지지될 수 있다. 다른 한편으로, 전체 구조체의 안정성 및 견고성은 고정 연결 방식으로 향상될 수 있다. 여기서는 복수의 고정 방식이 있다. 예를 들어, 각각의 셀(100)의 제1 단부는 파스너를 통해 제1 측면 에지(201)에 분리가능하게 고정되고, 제2 단부는 파스너를 통해 제2 측면 에지(202)에 분리가능하게 고정되거나; 또는 각각의 셀(100)의 제1 단부 및 제2 단부는 용접을 통해 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 각각 고정되거나; 또는 각각의 셀(100)의 제1 단부 및 제2 단부는 접착제 분배를 통해 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 각각 고정된다.
위에서 및 아래에서 설명되는 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)는 서로 대향하여 배치되고, 이는 제1 측면 에지(201)가 서로 평행할 수 있거나, 비스듬히 배치될 수 있고, 직선 구조 또는 곡선 구조일 수 있다는 것을 의미한다는 점에 유의해야 한다. 셀(100)은 제1 측면 에지(201)에 수직일 수 있거나, 또는 셀(100)은 제2 측면 에지(202)에 수직이거나, 또는 셀(100)은 제1 측면 에지(201)와 예각 또는 둔각으로 배치되거나, 또는 셀(100)은 제2 측면 에지(202)와 예각 또는 둔각으로 배치된다. 예를 들어, 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202)가 서로 평행할 때, 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202)에 의해 형성된 수용 디바이스(200)는 직사각형, 정사각형, 평행사변형, 원형 섹터, 또는 다른 구조체일 수 있다. 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202)가 비스듬할 때, 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202)에 의해 형성된 수용 디바이스(200)는 사다리꼴, 삼각형, 또는 다른 구조체일 수 있다. 본 개시내용에서, 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이의 각도 관계, 및 셀(100)과 제1 측면 에지(201)뿐만 아니라 제2 측면 에지(202) 사이의 각도 관계는 제한되지 않는다.
제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202)가 서로 평행한 실시예의 경우, 상이한 수용 영역들에서, 제1 측면 에지들(201)과 제2 측면 에지들(202) 사이의 거리들은 크기들이 갑자기 변화된다. 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202)가 비스듬한 실시예의 경우, 상이한 수용 영역들에서, 제1 측면 에지들(201)과 제2 측면 에지들(202) 사이의 거리들은 크기들이 점진적으로 변화된다. 이 경우, 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이의 거리는 수용 영역들에서의 제1 측면 에지들(201)과 제2 측면 에지들(202) 사이의 거리들의 평균 값이다.
또한, 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)가 제1 방향(A1)을 따라 수용 디바이스(200)의 2개의 대향 측면 상에 위치된다는 것은 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)가 제1 방향(A1)을 따라 수용 디바이스(200)의 측면들 상에 위치된다는 것, 즉, 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)가 수용 디바이스(200)의 가장 바깥쪽 측면들이라는 것을 의미한다.
또한, 위에서 및 아래에서 언급되는 셀(100)의 "제1 단부" 및 "제2 단부"는 셀(100)의 배향을 설명하기 위해 사용되지만, 셀(100)의 특정 구조를 정의하고 설명하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 제1 단부 및 제2 단부는 셀(100)의 양의 전극 및 음의 전극을 정의하고 설명하기 위해 사용되지 않는다. 다시 말해서, 본 개시내용에서, 제1 측면 에지(201)와 매칭되는 셀(100)의 한 단부는 제1 단부이고, 제2 측면 에지(202)와 매칭되는 셀(100)의 다른 단부는 제2 단부이다.
셀(100)은 다양한 구현들을 통해 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이에 조립될 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용의 일부 구현들에서, 각각의 셀(100)의 제1 단부는 대응하는 제1 측면 에지(201) 상에 지지되고, 각각의 셀(100)의 제2 단부는 대응하는 제2 측면 에지(202) 상에 지지된다. 셀(100)의 제1 단부 및 제2 단부는 각각 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 배치될 수 있거나, 또는 아래에 상세히 설명되는 특정 고정 방식으로 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 고정될 수 있다. 특정 지지 방식 및 고정 방식은 본 개시내용에서 제한되지 않는다.
지지는 직접 지지 또는 간접 지지일 수 있다. 직접 지지는 셀(100)의 제1 단부가 제1 측면 에지(201)와 직접 접촉하고, 그에 피팅되며, 그에 의해 지지되고, 셀(100)의 제2 단부가 제2 측면 에지(202)와 직접 접촉하고 그에 피팅되는 것을 의미하며; 간접 지지는, 예를 들어, 일부 실시예들에서, 셀(100)의 제1 단부가 제1 단부 플레이트(205)를 통해 제1 측면 에지(201)에 피팅되고 그 상에 지지되며, 셀(100)의 제2 단부가 제2 단부 플레이트(206)를 통해 제2 측면 에지(202)에 피팅되고 그 상에 지지되는 것을 의미한다.
본 개시내용에 제공되는 일부 예시적인 구현들에서, 각각의 셀(100)의 제1 단부는 대응하는 제1 측면 에지(201)에 고정되고, 각각의 셀(100)의 제2 단부는 대응하는 제2 측면 에지(202)에 고정된다. 한편, 셀(100)은 고정 연결 방식으로 제3 방향(A3)을 따라 지지될 수 있다. 다른 한편으로, 전체 구조체의 안정성 및 견고성은 고정 연결 방식으로 향상될 수 있다. 여기서는 복수의 고정 방식이 있다. 예를 들어, 각각의 셀(100)의 제1 단부는 파스너를 통해 제1 측면 에지(201)에 분리가능하게 고정되고, 제2 단부는 파스너를 통해 제2 측면 에지(202)에 분리가능하게 고정되거나; 또는 각각의 셀(100)의 제1 단부 및 제2 단부는 용접을 통해 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 각각 고정되거나; 또는 각각의 셀(100)의 제1 단부 및 제2 단부는 접착제 분배를 통해 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 각각 고정된다.
또한, 복수의 수용 영역들에 의해 형성된 수용 디바이스(200)는 임의의 적절한 구조 및 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용에 제공된 구현에서, 복수의 수용 영역들은 중심 영역(221) 및 중심 영역(221)의 2개의 대향 측면에 위치된 2개의 측면 영역(222)을 포함하고, 중심 영역(221)에서 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이의 거리는 2개의 측면 영역(222)에서 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이의 거리보다 크므로, 복수의 수용 영역들은 십자형 구조를 형성한다. 이러한 방식으로, 수용 디바이스(200)가 전기 차량(800)의 하단에 장착될 때, 2개의 측면 영역(222) 중 하나는 전방 좌측 바퀴와 전방 우측 바퀴 사이에 위치될 수 있고, 2개의 측면 영역(222) 중 다른 하나는 후방 좌측 바퀴와 후방 우측 바퀴 사이에 위치될 수 있고, 중심 영역(221)은 전방 바퀴들(전방 좌측 바퀴와 전방 우측 바퀴를 포함함)과 후방 바퀴들(후방 좌측 바퀴와 후방 우측 바퀴를 포함함) 사이에 위치될 수 있으므로, 전기 차량(800)의 하단의 장착 공간들이 가능한 한 많이 사용되고, 수용 디바이스(200)의 면적이 확장되고, 더 많은 셀(100)이 전기 차량(800) 상에 배열될 수 있어, 전기 차량(800)의 내구성 능력을 향상시킨다. 중심 영역(221)의 2개의 측면에 위치된 2개의 측면 영역(222)에서의 제1 측면 에지들(201)과 제2 측면 에지들(202) 사이의 거리들은 동일할 수 있거나 상이할 수 있다. 이것은 본 개시내용에서 제한되지 않는다.
본 개시내용에 제공된 다른 구현에서, 복수의 수용 영역들은 제1 영역 및 제1 영역의 한 측면에 위치한 제2 영역을 포함하고, 제1 영역에서 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이의 거리는 제2 영역에서 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이의 거리보다 크므로, 복수의 수용 영역들은 T자형 구조를 형성한다. 이러한 방식으로, 수용 디바이스(200)가 전기 차량(800)의 하단에 장착될 때, 제2 영역은 전방 좌측 바퀴와 전방 우측 바퀴 사이의 영역 또는 후방 좌측 바퀴와 후방 우측 바퀴 사이의 영역 내로 연장하여, 전기 차량(800)의 하단의 바퀴들 사이의 장착 영역을 합리적으로 사용하고 수용 디바이스(200)의 면적을 가능한 한 많이 향상시킬 수 있다. 다른 구현에서, 복수의 수용 영역들은 대안적으로 삼각형, 사다리꼴, 마름모, 평행사변형 등을 형성할 수 있고, 복수의 수용 영역들에 의해 형성되는 특정 형상은 전기 차량(800)의 하단의 장착 공간에 따라 설정될 수 있다.
또한, 상이한 수용 영역들에서의 셀들(100) 사이의 일관성을 보장하기 위해, 본 개시내용에 제공된 구현에서, 상이한 수용 영역들에서의 셀들(100)은 동일한 체적, 또는 동일한 용량, 또는 동일한 체적과 용량을 갖는다. 전력 배터리 팩(700)에서, 셀들(100)은 일반적으로 직렬로 연결되므로, 전력 배터리 팩(700)은 전기 차량(800)을 주행시키기에 충분한 전압을 갖는다. 상이한 수용 영역들에서의 제1 측면 에지들(201)과 제2 측면 에지들(202) 사이의 거리들은 상이하기 때문에, 제1 셀들(100)의 제1 단부들과 제2 단부들 사이의 거리들도 상이하며, 즉, 상이한 수용 영역들에서의 셀들(100)의 형상들 및 크기들이 상이하다. 일반적으로, 각각의 셀(100)의 전압은 동일하다. 상이한 수용 영역들에서의 셀들(100) 사이의 일관성을 보장하기 위해, 즉, 상이한 수용 영역들에서의 셀들(100)의 동일한 전력량을 보장하기 위해, 각각의 셀의 용량이 동일한 것(전력량은 용량과 전압의 곱과 같음)을 보장할 필요가 있다. 각각의 셀(100)이 동일한 재료를 채택할 때, 용량은 셀(100)의 전압에 비례하기 때문에, 각각의 셀(100)의 동일한 체적이 보장되고 각각의 셀의 동일한 전력량이 또한 달성될 수 있다. 이러한 방식으로, 상이한 수용 영역들에서의 셀들(100)이 동일한 충전 시간 내에 동일한 상태로 충전될 수 있는 것이 보장될 수 있어, 예를 들어, 하나의 셀(100)은 완전히 충전되지만 다른 셀(100)은 완전히 충전되지 않는 상황의 발생을 회피할 수 있다.
상이한 수용 영역들에서의 셀들(100)의 용량들에 대한 체적들의 비율이 동일하도록 보장하기 위해, 본 개시내용에 제공된 예시적인 구현에서, 셀(100)은 직육면체 구조를 갖는 각기둥형 셀이고, 길이 L, 두께 D, 및 길이 L과 두께 D 사이의 높이 H를 갖는다. 각각의 셀(100)은 측방향으로 그리고 수직으로 배치된다. 각각의 셀(100)은 제1 방향(A1)인 길이 방향, 제2 방향(A2)인 두께 방향, 및 제3 방향(A3)인 높이 방향을 갖는다. 상이한 수용 영역들에서의 셀들(100)의 높이들(H)은 동일하고, 셀들의 길이들(L) 사이의 비율 및 셀들의 두께들(D) 사이의 비율은 서로의 역수이므로, 상이한 수용 영역들에서의 셀들(100)의 용량들에 대한 체적들의 비율들은 동일하다. 여기서, 복수의 수용 영역들이 십자 형상을 형성하고 2개의 측면 영역(222)에서 제1 측면 에지들(201)과 제2 측면 에지들(202) 사이의 거리들이 동일한 실시예가 설명을 위한 예로서 사용되며, 중심 영역(221)에서의 셀(100)의 길이가 2개의 측면 영역(222)에서의 셀(100)의 길이의 2배일 때, 2개의 측면 영역(222)에서의 셀(100)의 두께는 중심 영역(221)에서의 셀(100)의 두께의 2배이므로, 중심 영역(221)에서의 셀(100)의 체적이 2개의 측면 영역(222)에서의 셀(100)의 체적과 동일한 것을 보장함으로써, 동일한 전력량을 갖고 중심 영역(221)에서의 셀(100)과 2개의 측면 영역(222)에서의 셀(100) 사이의 일관성을 보장한다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 개시내용에 제공된 구현에서, 수용 디바이스(200)는 차량 트레이이고, 차량 트레이는 셀(100)을 수용하고 장착하기 위한 별도로 생산된 차량 트레이이다. 셀(100)이 차량 트레이에 장착된 후, 차량 트레이는, 예를 들어, 전기 차량(800)의 섀시에 매달린 파스너를 통해 차체에 장착될 수 있다.
차량 트레이에서, 차체는 1.2m 내지 2m와 같은 비교적 큰 폭을 갖고, 2m 내지 5m와 같은 비교적 큰 길이를 갖는다. 상이한 차량 모델에 대해, 대응하는 차체의 폭 및 길이는 상이하다. 비교적 큰 차체 폭 및 길이로 인해, 차체의 하단에 배치된 트레이는 비교적 큰 전체 크기를 갖는다. 트레이의 비교적 큰 크기로 인해, 관련 기술에서는, 내부 셀들을 위한 충분한 지지력 및 구조적 강도를 제공하기 위해, 가로 빔들(500)이 트레이의 측면들 상에 배치되는 측면 에지들에 추가하여 트레이 내에 추가로 배치될 필요가 있다. 가로 빔들(500)이 차량 트레이에 추가된 후, 전체 차량 트레이의 중량 및 내부 공간이 점유된다. 결과적으로, 트레이 내부에는 유효하게 사용될 수 있는 작은 공간만이 존재한다. 또한, 가로 빔들(500)의 존재로 인해, 가로 빔들(500)의 장착과 조화를 이루기 위해서는, 복수의 배터리 모듈들(400)이 폭 방향 및 길이 방향으로 트레이 내부에 배치될 필요가 있다. 장착은 복잡하고, 많은 장착 구조 부재가 요구된다.
그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 가로 빔들(500)이 제거되면, 관련 기술에서의 모듈 레이아웃 방식 및 셀 레이아웃 방식은 배터리 모듈(400)에 대한 충분한 구조적 강도를 제공할 수 없고, 트레이는 충분한 중량 용량(weight capacity)을 제공할 수 없다.
그러나, 본 개시내용에서는, 셀(100)의 2개의 단부가 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 지지되거나, 셀(100)의 2개의 단부가 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 고정되게 지지되고, 셀(100)의 중량은 2개의 측면 상에서 트레이의 측면 에지들에 분산된다. 가로 빔들(500)이 제거되면, 트레이의 중량 용량이 효과적으로 향상된다. 또한, 셀(100)은 전력 배터리 팩(700)의 전체 보강 구조체로도 사용될 수 있어, 전력 배터리 팩(700)의 전체 구조적 강도를 향상시킨다.
일부 실시예들에서, 전력 배터리 팩(700)이 전기 에너지를 제공하기 위해 차량에 사용되는 전력 배터리 팩(700)으로서 사용될 때, 셀(100)의 제1 방향(A1)은 차량의 폭 방향, 즉, 차량의 좌우 방향으로서 사용될 수 있다. 선택적 구현으로서, 제1 방향(A1)을 따르는 셀(100)의 길이는 500 mm 내지 1000 mm의 범위일 수 있으므로, 셀(100)의 길이는 차량의 폭에 피팅될 수 있다. 상이한 수용 영역들에 대해, 제1 방향(A1)을 따르는 각각의 수용 영역에서의 셀(100)의 길이는 500 mm 내지 1000 mm의 범위이다.
본 개시내용에 제공된 다른 구현에서, 도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 수용 디바이스(200)는 대안적으로 전기 차량(800) 상에 직접 형성될 수 있다. 다시 말해서, 수용 디바이스(200)는 전기 차량(800) 상의 임의의 적절한 위치에 형성되고 셀(100)이 장착되는 디바이스이다. 예를 들어, 수용 디바이스(200)는 전기 차량(800)의 섀시 상에 형성될 수 있다.
일 실시예로서, 수용 디바이스(200)는 셀(100)의 조립을 돕기 위해 하향으로 리세스된 챔버(300)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 수용 디바이스(200)는 전기 차량(800)의 섀시와 일체로 형성될 수 있고, 섀시로부터 하향으로 리세스된 챔버(300)로서 형성될 수 있다.
본 개시내용에 제공된 특정 구현에서, 챔버(300)는 서로 대향하여 배치된 제1 측벽(301) 및 제2 측벽(302)을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 제1 측면 에지(201)는 전기 차량(800)의 섀시를 하향 연장함으로써 획득될 수 있거나, 제2 측면 에지(202)는 전기 차량(800)의 섀시를 하향 연장함으로써 획득될 수 있다. 제1 측면 에지(201)는 챔버(300)의 제1 측벽(301) 및 제1 측벽(301)의 연장 부분이고, 제2 측면 에지(202)는 챔버(300)의 제2 측벽(302) 및 제2 측벽(302)의 연장 부분이다. 이러한 방식으로, 본 개시내용의 일부 실시예들에서, 셀(100)의 제1 단부는 제1 측벽(301)의 연장 부분 상에 지지될 수 있고, 셀(100)의 제2 단부는 제2 측벽(302)의 연장 부분 상에 지지될 수 있다. 즉, 본 개시내용은 전술한 기술적 해결책에 따라 셀들(100)이 배열될 수 있는 전기 차량(800)을 추가로 제공하고, 별개의 차량 트레이와 동일한 특성을 갖는 챔버(300)가 전기 차량(800) 상에 형성됨으로써, 본 개시내용에 제공된 배터리 수용 디바이스(200)를 형성한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 챔버(300)의 하단 부분들(303)은 제1 측벽(301)의 연장 부분 및 제2 측벽(302)의 연장 부분에 의해 형성될 수 있다. 일 구현에서, 제1 측벽(301)의 연장 부분은 제2 측벽(302)의 연장 부분에 연결되어, 챔버(300)는 하향 리세스된 U자형 홈을 갖는 챔버(300)로서 형성된다. 셀(100)은 챔버(300)의 하단 부분들(303)에 의해 지지될 수 있다. 다른 구현에서, 대안적으로, 제1 측벽(301)의 연장 부분은 특정 거리만큼 제2 측벽(302)의 연장 부분으로부터 이격될 수 있다.
도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 셀(100)이 다시 설명된다. 일부 실시예들에서, 셀(100)은 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 수직이고, 셀(100)의 제1 단부와 제2 단부 사이의 거리는 L1이고, 제1 측면 에지(201)의 내부 표면과 제2 측면 에지(202)의 내부 표면 사이의 거리는 L2이다. L1 대 L2의 비율은 L1/L2≥50%를 충족시킨다. 다시 말해서, 제1 방향(A1)을 따라, 하나의 셀(100)만이 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이에 배열된다. 셀(100) 및 2개의 측면 에지는 이러한 방식으로 제1 방향(A1)을 따라 배열되므로, 셀(100)은 가로 빔(500) 또는 세로 빔(600)으로서 사용될 수 있다. 다른 가능한 구현들에서, 이러한 치수 비율이 충족되는 경우에, 본 개시내용의 개념 하에, 2개 이상의 셀(100)이 제1 방향(A1)을 따라 추가로 배치되어, 수용 디바이스(200)의 공간을 적어도 완전히 활용할 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, L1 대 L2의 비율은 80%≤L1/L2≤97%를 충족시킬 수 있으므로, 셀(100)의 제1 단부 및 제2 단부는 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 가능한 한 가깝고, 심지어 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 인접하여, 셀(100)의 구조를 통한 힘의 분산 및 전달을 용이하게 함으로써, 셀(100)이 수용 디바이스(200)의 구조적 강도를 강화하기 위한 가로 빔(500) 또는 세로 빔(600)으로서 사용될 수 있는 것을 보장하고, 수용 디바이스(200)가 외력에 의해 야기되는 변형에 저항하기에 충분한 강도를 갖는 것을 보장한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 셀들(100)은 다양한 방식으로 수용 디바이스(200)에 배열될 수 있다. 본 개시내용에 제공된 구현에서, 복수의 셀들(100)은 제1 방향(A1)과 상이한 제2 방향(A2)을 따라 배열된다. 복수의 셀들(100)은 제2 방향(A2)을 따라 간격을 두고 배열되거나, 타이트하게 배열될 수 있다. 이 구현에서, 복수의 셀들은 공간을 완전히 활용하기 위해, 제1 방향(A1)에 수직인 제2 방향(A2)을 따라 타이트하게 배열된다.
본 개시내용에 제공된 특정 구현에서, 제1 방향(A1)은 제2 방향(A2)에 수직일 수 있고, 제1 방향(A1)은 각각의 셀(100)의 길이 방향이고, 제2 방향(A2)은 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)의 길이 방향, 즉, 각각의 셀(100)의 두께 방향이다. 다시 말해서, 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)는 셀(100)에 수직이고, 길이 방향에서의 각각의 셀(100)의 2개의 단부는 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 지지된다. 이러한 방식으로, 제1 측면 에지(201)가 외력에 의해 충격을 받을 때, 또는 제2 측면 에지(202)가 외력에 의해 충격을 받을 때, 또는 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)가 동시에 외력에 충격을 받을 때, 복수의 셀들(100)이 힘을 전도 및 분산시켜, 구조를 더 양호하게 보강함으로써, 외력에 의해 야기된 변형에 저항함에 있어서 수용 디바이스(200)의 능력을 향상시킬 수 있다. 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)는 선형 구조체들이고, 제2 방향(A2)은 선형 방향이다. 일부 가능한 구현들에서, 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)는 곡선 구조체들일 수 있다. 이 경우, 제1 방향(A1)은 대안적으로 원주 방향일 수 있고, 대응하는 제2 방향(A2)은 반경 방향이다.
일부 다른 실시예들에서, 전력 배터리 팩(700)에는 제3 방향(A3)을 따라 셀들(100)의 복수의 층들이 제공된다. 다시 말해서, 복수의 셀들(100)은 제3 방향(A3)을 따라 적층된 복수의 층들로 배열된다. 각각의 층 내의 복수의 셀들(100)은 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이에 위치된다. 셀들(100)의 층들의 수량은 수용 디바이스(200)의 크기에 따라 설정될 수 있다. 이러한 방식으로, 수용 디바이스(200)의 체적 활용률을 향상시키고 전력 배터리 팩(700)의 용량, 전압, 및 내구성 능력을 향상시키기 위해, 수용 디바이스(200)의 제한된 공간에 가능한 한 많은 셀들(100)이 배열될 수 있다. 일 구현에서, 제1 방향(A1) 및 제2 방향(A2)은 서로 수직일 수 있고, 제3 방향(A3)은 제1 방향(A1) 및 제2 방향(A2)에 수직일 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 제1 방향(A1) 및 제2 방향(A2)은 수평 방향에서의 전후 방향 및 좌우 방향이고, 제3 방향(A3)은 수직 방향이다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 각각의 층 내의 셀들(100)은 서로 연결되거나 연결되지 않을 수 있다. 이것은 본 개시내용에서 제한되지 않는다.
전술한 실시예에서, 제3 방향(A3)을 따라 적층된 셀들(100)은 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 피팅되는 2개의 단부를 갖는 셀들(100)일 수 있거나, 셀들(100)의 다음 층의 상단에 직접 배치될 수 있고 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 피팅되지 않거나, 지지되지 않거나, 연결되지 않는다.
일 구현에서, 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 셀(100)의 제1 전극(101)은 제1 측면 에지(201)와 대면하는 셀(100)의 제1 단부로부터 이어지고, 셀(100)의 제2 전극(102)은 제2 측면 에지(202)와 대면하는 셀(100)의 제2 단부로부터 이어진다. 다시 말해서, 셀(100)의 길이 방향은 셀(100) 내부의 전류 방향일 수 있고, 즉, 셀(100) 내부의 전류 방향은 제1 방향(A1)이다. 이러한 방식으로, 전류 방향이 셀(100)의 길이 방향과 동일하기 때문에, 셀(100)은 보다 큰 유효 방열 면적 및 보다 나은 방열 효율을 갖는다. 여기서, 제1 전극(101)은 셀(100)의 양의 전극일 수 있고, 제2 전극(102)은 셀(100)의 음의 전극이다. 대안적으로, 제1 전극(101)은 셀(100)의 음의 전극이고, 제2 전극(102)은 셀(100)의 양의 전극이다.
또한, 셀(100)은 임의의 적절한 구조 및 형상을 가질 수 있다. 본 개시내용에 제공된 구현에서, 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 셀(100)은 직육면체 구조를 갖는 각기둥형 셀이고, 길이 L, 두께 D, 및 길이 L과 두께 D 사이의 높이 H를 갖는다. 각각의 셀(100)은 측방향으로 그리고 수직으로 배치된다. 각각의 셀(100)은 제1 방향(A1)인 길이 방향, 제2 방향(A2)인 두께 방향, 및 제3 방향(A3)인 높이 방향을 갖는다. 2개의 인접한 셀(100)은 그것의 넓은 표면들이 서로 대면하도록 배열된다. 다시 말해서, 직육면체는 길이 방향에서의 길이 L, 길이 방향에 수직인 두께 방향에서의 두께 D, 및 높이 방향에서의 높이 H를 갖는다. 높이 H는 길이 L과 두께 D 사이에 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 셀(100)은 넓은 표면, 좁은 표면, 및 단부 표면을 갖는다. 넓은 표면의 긴 변은 전술한 길이 L을 갖고, 짧은 변은 전술한 높이 H를 갖는다. 좁은 표면의 긴 변은 전술한 길이 L을 갖고, 짧은 변은 전술한 두께 D를 갖는다. 단부 표면의 긴 변은 전술한 높이 H를 갖고, 그것의 짧은 변은 전술한 두께 D를 갖는다. 셀(100)이 측방향으로 그리고 수직으로 배치된다는 것은 셀(100)의 2개의 단부 표면이 각각 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)를 향해 대면하고 2개의 인접한 셀(100)의 넓은 표면들이 서로를 향해 대면한다는 것을 의미하므로, 셀(100)이 가로 빔(500)을 대체하고 더 나은 효과 및 더 높은 강도를 달성할 수 있다. 다른 구현에서, 셀(100)은 대안적으로 원통형 셀일 수 있다.
관련 기술에서, 셀이 적절한 배터리 용량과 양호한 방열 효과 양자 모두를 갖도록 셀의 형상 및 크기를 설계하는 방법은 항상 배터리 기술 분야에서 해결되어야 할 문제였다.
본 개시내용에 제공된 구현에서, 셀(100)의 두께(D)에 대한 길이(L)의 비율은 50≤L/D≤70을 충족시킨다. 이 비율에서, 더 길고 더 얇은 셀(100)이 획득될 수 있다. 이러한 방식으로, 셀(100)의 길이가 제1 방향(A1)으로 연장될 때, 적절한 저항 값, 비교적 높은 방열 면적, 및 양호한 방열 효율이 유지될 수 있으므로, 셀은 다양한 차량 모델들에 잘 적응된다.
본 개시내용에 제공된 다른 구현에서, 셀(100)의 체적(V)에 대한 표면적(S)의 비율은 0.15≤S/V≤0.2를 충족시킨다. 이 비율은 전술한 더 길고 더 얇은 셀(100)을 통해 또는 크기 조정을 통해 달성될 수 있다. 셀(100)의 체적(V)에 대한 표면적(S)의 비율을 제어함으로써, 셀(100)의 길이가 제1 방향(A1)을 따라 연장될 때, 셀은 셀(100)의 방열 효과를 보장하기에 충분한 방열 면적을 갖는 것이 보장될 수 있다.
본 개시내용에 제공된 또 다른 구현에서, 셀(100)의 에너지(E)에 대한 표면적(S)의 비율은 250≤S/E≤400을 충족시킨다. 이 비율에서, 더 길고 더 얇은 셀(100)이 여전히 획득될 수 있다. 유사하게, 이 비율은 전술한 더 길고 더 얇은 셀(100)을 통해 달성될 수 있거나 다른 치수 조정들을 통해 달성될 수 있다. 셀(100)의 에너지(E)에 대한 표면적(S)의 비율을 제어함으로써, 셀(100)이 비에너지(specific energy)(E)를 가질 때, 셀의 표면적(S)이 방열 요건들을 충족시킬 수 있는 것이 보장될 수 있다.
일부 실시예들에서, 셀(100)은 금속 하우징을 갖는 각기둥형 셀일 수 있다. 다시 말해서, 셀(100)의 하우징은 금속 재료로 만들어지고, 금속은 더 나은 열 전도 성능을 가져서, 셀(100)의 방열 효율을 더 향상시키고 방열 효과를 최적화한다. 본 개시내용에 제공된 다른 구현에서, 셀(100)은 파우치 배터리(pouch battery)일 수 있다. 파우치 배터리는 중합체 하우징의 층으로 피복되고 구조적으로 알루미늄 플라스틱 필름으로 랩핑된 액체 리튬-이온 배터리를 지칭한다. 안전 위험이 발생할 때, 파우치 배터리는 폭발 없이 팽창하여, 셀(100)의 안전 성능을 향상시킨다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 수용 디바이스(200)의 특정 구조가 다시 설명되고, 복수의 수용 영역들이 십자 형상을 형성하는 실시예가 예로서 사용된다. 본 개시내용에 제공된 구현에서, 수용 디바이스(200)는 제1 방향(A1)과 상이한 제2 방향(A2)을 따라 배치된 제3 측면 에지들(203) 및 제4 측면 에지들(204)을 추가로 포함하고, 2개의 측면 영역(222)의 중심 영역(221)으로부터 먼 제1 측면 에지(201)의 일 단부와 중심 영역(221)으로부터 먼 제2 측면 에지(202)의 일 단부는 제3 측면 에지(203)에 의해 연결되고, 2개의 측면 영역(222)의 중심 영역(221)에 가까운 제1 측면 에지(201)의 일 단부와 중심 영역(221)에 가까운 제2 측면 에지(202)의 일 단부는 제4 측면 에지(204)에 의해 중심 영역(221)의 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 각각 연결되고, 2개의 측면 영역(222)에서의 셀들(100)은 제2 방향(A2)을 따라 제3 측면 에지(203)와 제4 측면 에지(204) 사이에 배열되고, 중심 영역(221)에서의 셀(100)은 제2 방향(A2)을 따라 제4 측면 에지들(204) 사이에 배열된다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)는 제3 측면 에지(203) 및 제4 측면 에지(204)에 수직이고 그에 연결된다.
수용 디바이스(200)가 셀(100)을 수용 및 장착하기 위한 별도로 생산된 차량 트레이인지 또는 전기 차량(800)의 섀시와 일체로 형성된 챔버(300)인지에 관계없이, 그 형상 및 구조는 실질적으로 동일하게 유지된다는 점에 유의해야 한다. 차량 트레이와 셀(100) 사이의 크기 관계는 또한 챔버(300) 및 셀(100)에 적용가능하다.
일부 실시예들에서, 도 3 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 제3 측면 에지(203)는 제3 측면 에지(203)에 인접하여 배치된 셀(100)에 2개의 측면 영역(222)을 향하는 힘을 가할 수 있고, 제4 측면 에지는 제4 측면 에지(204)에 인접하여 배치된 셀(100)에 중심 영역(221)을 향하는 힘을 가할 수 있다. 따라서, 복수의 셀들(100)은 제2 방향(A2)을 따라 타이트하게 배열될 수 있고, 복수의 셀들(100)은 서로 피팅될 수 있다. 또한, 제3 측면 에지(203) 및 제4 측면 에지(204)는 제2 방향(A2)에서 복수의 셀들(100)을 제한할 수 있다. 특히, 셀들(100)이 약간 팽창할 때, 셀들(100)은 완충되고 내압이 제공되어 셀들(100)이 과도하게 팽창 및 변형되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 셀(100)에 방폭 밸브(103) 및 전류 차단 디바이스(CID)가 제공될 때, 제3 측면 에지(203) 및 제4 측면 에지(204)는 셀(100)의 팽창을 효과적으로 제한할 수 있으므로, 셀(100)이 고장나고 팽창할 때, 셀 내부에 충분한 공기압이 발생하여 방폭 밸브(103) 또는 CID의 플립 시트를 뚫고, 셀(100)을 단락시켜, 셀(100)의 안전을 보장하고, 셀(100)이 폭발하는 것을 방지한다.
일부 구현들에서, 제1 측면 에지(201)와 대면하는 셀(100)의 제1 단부 상에 방폭 밸브(103)가 배치되고, 제1 측면 에지(201) 내부에 배기 채널(220)이 제공되고, 각각의 셀(100)의 방폭 밸브(103)에 대응하는 위치에서 제1 측면 에지(201) 상에 공기 유입구(219)가 제공되고, 공기 유입구(219)는 배기 채널(220)과 연통되고, 수용 디바이스(200)에는 배기 채널(220)과 연통되는 배기 구멍이 제공되거나; 또는 제2 측면 에지(202)와 대면하는 셀(100)의 제2 단부 상에 방폭 밸브(103)가 배치되고, 제2 측면 에지(202) 내부에 배기 채널(220)이 제공되고, 각각의 셀(100)의 방폭 밸브(103)에 대응하는 위치에서 제2 측면 에지(202) 상에 공기 유입구(219)가 제공되고, 공기 유입구(219)는 배기 채널(220)과 연통되고, 수용 디바이스(200)에는 배기 채널(220)과 연통되는 배기 구멍이 제공되거나; 또는 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)와 각각 대면하는 셀(100)의 제1 단부 및 제2 단부 각각 상에 방폭 밸브(103)가 배치되고, 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 각각의 내부에 배기 채널(220)이 제공되고, 각각의 셀(100)의 방폭 밸브(103)에 대응하는 위치에서 제1 측면 에지(201) 상에 공기 유입구(219)가 제공되고, 각각의 셀(100)의 방폭 밸브(103)에 대응하는 위치에서 제2 측면 에지(202) 상에 공기 유입구(219)가 제공되고, 공기 유입구들(219)은 대응하는 배기 채널들(220)과 연통되고, 수용 디바이스(200)에는 배기 채널들(220)과 연통되는 배기 구멍들이 제공된다.
다른 구현에서, 도 12에 도시된 바와 같이, 공기 유입구들(219)은 대안적으로 제1 측면 에지(201) 및 아래에 언급되는 제1 단부 플레이트(205) 상에 형성될 수 있거나, 또는 공기 유입구들(219)은 제2 측면 에지(202) 및 아래에 언급되는 제2 단부 플레이트(206) 상에 형성되거나, 또는 제1 측면 에지(201), 제2 측면 에지(202), 아래에 언급되는 제1 단부 플레이트(205), 및 아래에 언급되는 제2 단부 플레이트(206)가 모두 공기 유입구들(219)에 제공된다.
관련 기술에서, 셀을 사용하는 동안, 셀 내부의 공기압이 특정 정도로 증가하는 경우, 방폭 밸브가 개방된다. 셀 내부의 화염, 연기, 또는 가스는 방폭 밸브를 통해 배출된다. 화염, 연기, 또는 가스가 전력 배터리 팩(700) 내부에 모이며 적시에 배출되지 않으면 셀에 2차 손상을 일으킨다. 그러나, 본 개시내용에서는, 각각의 셀(100)의 방폭 밸브(103)에 대응하는 공기 유입구(219)가 제1 측면 에지(201) 또는 제2 측면 에지(202) 상에 제공되고, 배기 채널(220)이 제1 측면 에지(201) 또는 제2 측면 에지(202) 내부에 제공되기 때문에, 셀(100) 내부의 공기압이 증가할 때, 셀의 방폭 밸브(103)가 개방된다. 셀 내부의 화염, 연기, 또는 가스는 공기 유입구(219)를 통해 직접 제1 측면 에지(201)의 배기 채널(220)에 들어가거나 제2 측면 에지(202)의 배기 채널(220)에 들어가고, 배기 구멍을 통해 제1 측면 에지(201) 또는 제2 측면 에지(202) 밖으로, 예를 들어, 배기 구멍을 통해 대기중으로 배기된다. 이러한 방식으로, 화염, 연기, 또는 가스가 수용 디바이스(200) 내부에 모이지 않아, 화염, 연기 또는 가스가 셀(100)에 2차 손상을 일으키는 것을 방지한다.
또한, 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 복수의 셀들(100)은 대안적으로 먼저 적어도 하나의 배터리 모듈(400)로 조립될 수 있고, 그 다음, 배터리 모듈은 수용 디바이스(200)에 장착된다. 이러한 방식으로, 본 개시내용의 기술적 개념에 기초하여, 본 개시내용의 기술적 효과는 또한 배터리 모듈(400)의 외부 구조체와 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 사이의 피팅 관계를 통해 구현될 수 있다.
예를 들어, 제1 구현에서, 각각의 수용 영역에서, 복수의 셀들(100) 중 적어도 일부 셀(100)의 제1 단부들과 제1 측면 에지(201) 사이에 제1 단부 플레이트(205)가 배치된다. 복수의 셀들(100) 중 적어도 일부 셀(100)의 제2 단부들과 제2 측면 에지(202) 사이에 제2 단부 플레이트(206)가 배치된다. 적어도 일부 셀(100)의 제1 단부들은 제1 단부 플레이트(205)를 통해 제1 측면 에지(201) 상에 지지되고, 적어도 일부 셀(100)의 제2 단부들은 제2 단부 플레이트(206)를 통해 제2 측면 에지(202) 상에 지지된다. 제1 단부 플레이트(205), 제2 단부 플레이트(206), 및 적어도 일부 셀(100)은 배터리 모듈(400)을 형성한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 각각의 수용 영역에는, 하나의 제1 단부 플레이트(205) 및 하나의 제2 단부 플레이트(206)가 존재할 수 있다. 제1 단부 플레이트(205), 제2 단부 플레이트(206), 및 복수의 셀들(100)은 하나의 배터리 모듈(400)을 형성한다. 셀(100)의 제1 단부 및 제2 단부는 각각 제1 단부 플레이트(205) 및 제2 단부 플레이트(206)를 통해 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 지지되거나 또는 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 고정될 수 있다. 복수의 제1 단부 플레이트들(205) 및 복수의 제2 단부 플레이트들(206)이 있을 수 있다. 제1 단부 플레이트들(205), 제2 단부 플레이트들(206), 및 복수의 셀들(100)은 복수의 배터리 모듈들(400)을 형성한다. 각각의 배터리 모듈(400)은 대응하는 제1 단부 플레이트(205) 및 대응하는 제2 단부 플레이트(206)를 통해 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 지지된다. 다시 말해서, 일 구현으로서, 제1 방향(A1)과 상이한 제2 방향(A2)을 따라 각각의 수용 영역에 적어도 2개의 배터리 모듈(400)이 있을 수 있다. 제1 단부 플레이트(205)의 수량 및 제2 단부 플레이트(206)의 수량, 즉, 배터리 모듈(400)의 수량은 본 개시내용에서 제한되지 않는다.
제2 구현에서, 각각의 수용 영역에서, 복수의 셀들(100) 중 적어도 일부 셀(100) 아래에 모듈 하단 플레이트(209)가 추가로 배치될 수 있고, 모듈 하단 플레이트(209)는 제1 단부 플레이트(205)와 제2 단부 플레이트(206) 사이에 연결되고, 모듈 하단 플레이트(209), 제1 단부 플레이트(205), 제2 단부 플레이트(206), 및 적어도 일부 셀(100)은 배터리 모듈(400)을 형성한다. 다시 말해서, 모듈 하단 플레이트(209)는 복수의 셀들(100)의 적어도 일부 아래에 배치되어 셀들(100)을 지지한다. 모듈 하단 플레이트(209)는 제1 단부 플레이트(205)에 연결되고, 모듈 하단 플레이트(209)는 제2 단부 플레이트(206)에 연결된다. 모듈 하단 플레이트(209), 제1 단부 플레이트(205), 제2 단부 플레이트(206), 및 복수의 셀들(100)의 적어도 일부는 배터리 모듈(400)을 형성한다. 하나 이상의 모듈 하단 플레이트(209)가 있을 수 있다. 각각의 수용 영역에 복수의 배터리 모듈들(400)이 배치되는 실시예의 경우, 2개의 인접한 배터리 모듈(400)의 모듈 하단 플레이트들(209)은 서로 연결되거나 하나의 모듈 하단 플레이트(209)로서 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로, 복수의 수용 영역들에서의 모듈 하단 플레이트들(209)은 하나의 모듈 하단 플레이트(209)로서 일체로 형성된다. 예를 들어, 복수의 수용 영역들이 십자형 구조를 형성하는 실시예의 경우, 모듈 하단 플레이트들(209)은 십자 형상일 수 있다.
제3 구현에서, 복수의 셀들(100) 중 적어도 일부 셀(100) 위에 모듈 상단 플레이트(210)가 추가로 배치될 수 있고, 모듈 상단 플레이트(210)는 제1 단부 플레이트(205)와 제2 단부 플레이트(206) 사이에 연결되고, 모듈 상단 플레이트(210), 모듈 하단 플레이트(209), 제1 단부 플레이트(205), 제2 단부 플레이트(206), 및 적어도 일부 셀(100)은 배터리 모듈(400)을 형성한다. 이러한 방식으로, 셀(100)은 모듈 상단 플레이트(210)와 모듈 하단 플레이트(209) 사이에 위치된다. 모듈 상단 플레이트(210) 및 모듈 하단 플레이트(209)는 셀(100)이 상하로 이동하는 것을 방지하여, 셀(100)의 안정성을 증가시킬 수 있다. 하나 이상의 모듈 상단 플레이트(210)가 있을 수 있다. 각각의 수용 영역에 복수의 배터리 모듈들(400)이 배치되는 실시예의 경우, 2개의 인접한 배터리 모듈(400)의 모듈 상단 플레이트들(210)은 서로 연결되거나 하나의 모듈 상단 플레이트(210)로서 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로, 복수의 수용 영역들에서의 모듈 상단 플레이트들(210)은 하나의 모듈 상단 플레이트(210)로서 일체로 형성된다. 예를 들어, 복수의 수용 영역들이 십자형 구조를 형성하는 실시예의 경우, 모듈 상단 플레이트들(210)은 십자 형상일 수 있다.
제4 구현에서, 각각의 수용 영역에서, 제1 단부 플레이트(205)와 제2 단부 플레이트(206) 사이에 서로 대향하는 제1 측면 플레이트(207)와 제2 측면 플레이트(208)가 추가로 배치될 수 있고, 제1 단부 플레이트(205), 제2 단부 플레이트(206), 제1 측면 플레이트(207), 제2 측면 플레이트(208), 모듈 상단 플레이트(210), 모듈 하단 플레이트(209), 및 적어도 일부 셀(100)은 배터리 모듈(400)을 형성한다. 예를 들어, 복수의 수용 영역들이 십자형 구조를 형성하는 실시예에서, 중심 영역(221)에서의 제1 측면 플레이트(207)는 제4 측면 에지들(204) 중 하나에 가까울 수 있고, 중심 영역(221)에서의 제2 측면 플레이트(208)는 제4 측면 에지들(204) 중 다른 하나에 가까울 수 있고, 2개의 측면 영역(222)에서의 제1 측면 플레이트(207)는 제3 측면 에지(203)에 가까울 수 있고, 2개의 측면 영역(222)에서의 제2 측면 플레이트(208)는 제4 측면 에지(204)에 가까울 수 있다. 즉, 중심 영역(221)에서의 제1 측면 플레이트(207)는 2개의 측면 영역(222)에서의 제2 측면 플레이트(208)에 인접할 수 있다. 제1 측면 플레이트(207) 및 제2 측면 플레이트(208)는 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 지지될 수 있거나, 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 고정될 수 있거나, 모듈 하단 플레이트(209)에 고정될 수 있다.
제5 구현에서, 각각의 수용 영역에서, 복수의 셀들(100) 중 적어도 일부 셀(100) 아래에 모듈 하단 플레이트(209)가 배치되고, 적어도 일부 셀은 모듈 하단 플레이트(209)를 통해 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 지지되고; 모듈 하단 플레이트(209) 및 적어도 일부 셀(100)은 배터리 모듈(400)을 형성한다. 여기서, 모듈 하단 플레이트(209)는 주로 셀(100)의 하단을 덮도록 구성되고, 셀(100)의 하단은 모듈 하단 플레이트(209)와 접촉할 수 있거나 모듈 하단 플레이트(209)로부터 이격될 수 있으므로, 모듈 하단 플레이트(209)와 셀(100) 사이에 열 절연 층(215) 또는 열 보존 층이 배치된다. 이 구현에서, 복수의 셀들(100)은 모듈 하단 플레이트(209)를 통해 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 지지되어, 배터리 모듈(400)의 구조를 단순화하고 전력 배터리 팩(700)의 경량의 달성을 용이하게 한다.
전술한 실시예에서, 제1 단부 플레이트(205) 및 제2 단부 플레이트(206), 또는 모듈 하단 플레이트(209)는 다양한 구현들을 통해 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 지지될 수 있으며, 이는 본 개시내용에서 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 단부 플레이트 및 제2 단부 플레이트, 또는 모듈 하단 플레이트는 파스너를 통해 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 분리가능하게 체결되거나, 용접을 통해 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 고정되거나, 접착제 분배를 통해 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 연결되거나, 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 직접 배치되어 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 의해 지지될 수 있다.
셀들(100)이 배터리 모듈들(400)을 통해 수용 디바이스(200)에 배치되는 실시예의 경우, 배터리 모듈들(400)의 복수의 층들이 전력 배터리 팩(700)에 제3 방향(A3)을 따라 배치된다. 이러한 방식으로, 수용 디바이스(200)의 체적 활용률이 향상될 수 있어, 전력 배터리 팩(700)의 내구성 능력을 향상시킬 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 제3 방향(A3)을 따라 적층된 배터리 모듈들(400)은 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)에 피팅되는 2개의 단부를 갖는 배터리 모듈들(400)일 수 있거나, 또는 배터리 모듈들(400)의 하부 층의 상단에 직접 배치될 수 있고, 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 지지되지 않거나, 피팅 방식으로 지지되지 않거나, 그에 연결되지 않는다.
수용 디바이스(200)가 셀(100)을 수용 및 장착하기 위한 별도로 생산된 차량 트레이인지 또는 전기 차량(800)의 섀시와 일체로 형성된 챔버(300)인지에 관계없이, 그 형상 및 구조는 실질적으로 동일하게 유지된다는 점에 유의해야 한다. 차량 트레이에 장착된 위에서 언급한 제1 단부 플레이트(205), 제2 단부 플레이트(206), 제1 측면 플레이트(207), 및 제2 측면 플레이트(208)와 같은 구조체들이 또한 챔버(300)에 적용가능하다.
전술한 실시예들에서, 배터리 모듈(400)이 모듈 하단 플레이트(209)를 포함하는 실시예의 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 모듈 하단 플레이트(209)와 셀(100) 사이에 열 절연 층(215)이 배치되어, 셀(100)과 외부 사이의 열 전달을 절연하여 셀(100)의 열 보존을 달성하고 수용 디바이스(200)의 외부 환경과 수용 디바이스(200) 내부의 셀(100) 사이의 열 간섭을 방지할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 열 절연 층(215)은 열 절연 및 열 보존 기능들을 갖는 재료로 만들어질 수 있고, 예를 들어, 열 절연 코튼(heat insulation cotton)으로 만들어질 수 있다.
배터리 모듈(400)이 모듈 상단 플레이트(210)를 포함하는 실시예의 경우, 모듈 상단 플레이트(210)와 셀(100) 사이에 열 전도 플레이트(216)가 배치되어 셀(100)의 방열을 용이하게 하고 복수의 셀들(100) 사이의 과도하게 큰 온도 차이를 회피할 수 있다. 열 전도 플레이트(216)는 양호한 열 전도율을 갖는 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 열 전도 플레이트(216)는 높은 열 전도율을 갖는 구리 또는 알루미늄과 같은 재료로 만들어질 수 있다.
일 구현에서, 모듈 상단 플레이트(210)는 냉각 구조체가 배치되는 액체 냉각 플레이트(217)이다. 액체 냉각 플레이트(217) 내에 냉각 액체가 제공되므로, 냉각 액체를 통해 셀(100)의 온도가 감소하여, 셀(100)을 적합한 동작 온도로 유지한다. 열 전도 플레이트(216)가 액체 냉각 플레이트(217)와 셀(100) 사이에 배치되기 때문에, 셀(100)이 냉각 액체를 통해 냉각될 때, 액체 냉각 플레이트(217)의 상이한 위치들 사이의 온도 차이들은 열 전도 플레이트(216)를 통해 균형을 이룰 수 있어, 복수의 셀들(100) 사이의 온도 차이들을 1℃ 이내가 되도록 제어한다.
액체 냉각 플레이트(217)의 냉각 효과를 향상시키기 위해, 액체 냉각 플레이트(217)의 상류에 기체-액체 분리기(gas-liquid separator)가 배치될 수 있다. 액체 냉각 플레이트(217) 내의 냉각 액체는 차량의 다른 열 관리 루프로부터 올 수 있기 때문에, 냉각 액체는 기체-액체 냉각 액체(gas-liquid cooling liquid)일 수 있다. 기체-액체 냉각 액체가 기체-액체 분리기에 의해 기체와 액체로 분리된 후, 순수한 액체상(pure liquid phase)의 냉각 액체가 액체 냉각 플레이트(217)에 들어가서 셀(100)을 냉각시키는 것이 보장될 수 있어, 냉각 효과를 보장할 수 있다.
다른 구현에서, 셀(100)은 냉각 매체를 통해 추가로 냉각될 수 있고, 모듈 상단 플레이트(210)는 냉각 구조체가 배치되는 직접 냉각 플레이트(218)이고, 직접 냉각 플레이트(218) 내에 냉각 매체가 제공된다. 냉각 매체는 차량 에어-컨디셔닝 시스템에 의한 방열을 통해 냉각되는 냉각 매체일 수 있다. 저온 냉각 매체는 셀(100)의 열을 효과적으로 흡수하고 셀(100)의 온도를 적절한 온도 값으로 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 수용 디바이스(200)의 특정 구조가 다시 설명된다. 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)가 셀(100)에 대한 지지력을 제공할 수 있게 하기 위해, 본 개시내용에 제공된 구현에서, 도 9, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 각각의 수용 영역에서, 제1 측면 에지(201)에는 제1 지지 단차(211)가 제공되고, 제2 측면 에지(202)에는 제2 지지 단차(212)가 제공된다. 각각의 셀(100)의 제1 단부는 대응하는 제1 지지 단차(211) 상에 지지되고, 각각의 셀(100)의 제2 단부는 대응하는 제2 지지 단차(212) 상에 지지된다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 제1 지지 단차(211)는 제1 측면 에지(201)의 하단으로부터 내측으로 돌출할 수 있고, 제2 지지 단차(212)는 제2 측면 에지(202)의 하단으로부터 내측으로 돌출할 수 있다. 관련 기술에서 수용 디바이스의 하단 플레이트를 사용하여 셀이 지지되는 기술적 해결책과 비교하여, 본 개시내용에서는, 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 배치된 제1 지지 단차(211) 및 제2 지지 단차(212)를 사용하여 셀(100)이 지지되고, 이는 본 개시내용에 제공된 수용 디바이스(200)의 구조를 단순화하고, 수용 디바이스(200)의 중량을 감소시킬 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 절연 플레이트들은 제1 지지 단차(211) 및 제2 지지 단차(212) 상에 배치될 수 있고, 절연 플레이트들은 셀(100)과 제1 지지 단차(211) 사이에, 그리고 셀(100)과 제2 지지 단차(212) 사이에 위치된다.
일부 실시예들에서, 제1 측면 에지(201)에는 제1 고정 부분(213)이 추가로 제공되고, 제2 측면 에지(202)에는 제2 고정 부분(214)이 추가로 제공된다. 각각의 셀(100)의 제1 단부는 제1 고정 부분(213)에 고정되고, 각각의 셀(100)의 제2 단부는 제2 고정 부분(214)에 고정된다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 제1 고정 부분(213)은 제1 측면 에지(201) 상에 배치된 제3 지지 단차일 수 있고, 제3 지지 단차는 제1 지지 단차(211) 위에 위치된다. 제2 고정 부분(214)은 제2 측면 에지(202) 상에 배치된 제4 지지 단차일 수 있고, 제4 지지 단차는 제2 지지 단차(212) 위에 위치된다. 셀의 제1 단부 및 제2 단부는 파스너를 통해 제1 고정 부분(213) 및 제2 고정 부분(214)에 고정되거나, 제1 고정 부분(213) 및 제2 고정 부분(214) 상에 용접될 수 있다.
셀(100)이 배터리 모듈(400)을 사용하여 수용 디바이스(200)에 장착되고, 배터리 모듈(400)은 제1 측면 에지(201)에 인접하게 배치된 제1 단부 플레이트(205) 및 제2 측면 에지(202)에 인접하게 배치된 제2 단부 플레이트(206)를 포함하는 실시예의 경우, 제1 단부 플레이트(205)의 하단은 제1 지지 단차(211) 상에 지지될 수 있고, 제1 단부 플레이트(205)의 상단 또는 측벽은 제1 고정 부분(213)에 고정될 수 있다. 제2 단부 플레이트(206)의 하단은 제2 지지 단차(212) 상에 지지될 수 있고, 제2 단부 플레이트(206)의 상단 또는 측벽은 제2 고정 부분(214)에 고정될 수 있다.
본 개시내용에서 제공되는 전력 배터리 팩(700)이 전기 차량(800) 상에 배열될 때, 일 구현에서, 전술한 제1 방향(A1)은 차체의 폭 방향, 즉, 차량의 좌우 방향일 수 있고, 제2 방향(A2)은 차량의 차체의 길이 방향, 즉, 차량의 전후 방향일 수 있다. 이러한 방식으로, 셀(100)이 제1 방향(A1)을 따라 연장되기 때문에, 셀(100)은 수용 디바이스(200)에서 가로 보강 빔으로서 사용된다. 본 개시내용에 제공된 다른 구현에서, 전술한 제1 방향(A1)은 차량의 차체의 길이 방향, 즉, 차량의 전후 방향일 수 있고, 제2 방향(A2)은 차체의 폭 방향, 즉, 차량의 좌우 방향일 수 있다. 이러한 방식으로, 셀(100)이 제1 방향(A1)을 따라 연장되기 때문에, 셀(100)은 수용 디바이스(200)에서 세로 보강 빔으로서 사용된다.
본 개시내용의 다른 양태에 따르면, 에너지 저장 디바이스(900)가 제공되고, 에너지 저장 디바이스(900)는 전술한 전력 배터리 팩(700)을 포함한다. 에너지 저장 디바이스(900)는 승용 차량뿐만 아니라, 상용 차량, 특수 차량, 선박, 백업 전원들(dps, ups), 전기 자전거, 전기 모터사이클, 및 전기 스쿠터와 같이, 디바이스들에 전기 에너지를 제공하기 위해 셀(100)을 사용할 필요가 있는 디바이스들에도 사용될 수 있다.
본 개시내용의 또 다른 양태에 따르면, 전술한 전력 배터리 팩(700)을 포함하는 전기 차량(800)이 제공된다. 적어도 하나의 수용 디바이스(200200)가 전기 차량(800) 상에 형성되고, 수용 디바이스(200)는 전기 차량(800) 상에 일체로 형성된 전술한 챔버(300300)를 포함한다.
본 개시내용의 또 다른 양태에 따르면, 전술한 전력 배터리 팩(700)을 포함하는 전기 차량(800)이 제공된다. 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 전력 배터리 팩(700) 내의 수용 디바이스(200)는 셀(100)을 수용하고 장착하기 위한 별도로 생산된 차량 트레이이다.
본 명세서에서의 전기 차량(800)은 전기 차량들을 주행시키기 위한 전기 에너지를 제공하기 위해 전력 배터리 팩(700)을 필요로 하는 전기 차량들(800), 예컨대 상용 차량, 특수 차량, 전기 자전거, 전기 모터사이클, 및 전기 스쿠터를 포함할 수 있다.
일 구현으로서, 전력 배터리 팩(700)은 전기 차량(800)의 하단에 배치되고, 수용 디바이스(200)는 전기 차량(800)의 섀시에 고정된다. 전기 차량(800)의 섀시가 비교적 큰 장착 공간을 갖기 때문에, 전기 차량(800)의 섀시 상에 전력 배터리 팩(700)을 배치함으로써 가능한 한 많은 셀들(100)이 수용될 수 있어, 전기 차량(800)의 내구성 능력을 향상시킨다. 여기서, 전기 차량(800)의 하단에 배치된 하나 이상의 전력 배터리 팩(700)이 있을 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 전기 차량(800)은 전기 차량(800)의 하단에 배치된 전력 배터리 팩(700)을 포함하고, 수용 디바이스(200)는 전기 차량(800)의 섀시에 고정되고, 복수의 셀들(100)은 제1 방향(A1)과 상이한 제2 방향(A2)을 따라 배열되고, 제1 방향(A1)은 전기 차량(800)의 차체의 폭 방향이고, 제2 방향(A2)은 전기 차량(800)의 차체의 길이 방향이다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 전기 차량(800)은 전기 차량(800)의 하단에 배치된 복수의 전력 배터리 팩들(700)을 포함할 수 있다. 복수의 전력 배터리 팩들(700)은 동일하거나 상이한 형상들 및 크기들을 가질 수 있다. 구체적으로, 각각의 전력 배터리 팩(700)은 전기 차량(800)의 섀시의 형상 및 크기에 따라 조정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 수용 영역들은 중심 영역(221) 및 중심 영역(221)의 2개의 대향 측면에 위치된 2개의 측면 영역(222)을 포함하고, 중심 영역(221)에서 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이의 거리는 2개의 측면 영역(222)에서 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이의 거리보다 크므로, 수용 영역들은 십자형 구조를 형성하고, 제2 방향(A2)을 따르는 2개의 측면 영역(222)의 외부 측면들은 전기 차량(800)의 바퀴 영역들에 대응한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 차체 폭(W)에 대한 제1 방향(A1)을 따르는 중심 영역(221)의 폭(L3)의 비율은 50%≤L3/W≤80%를 충족시키고, 이 비율은 차체의 폭 방향을 따라 하나의 수용 디바이스(200)만을 배치함으로써 달성될 수 있다. 일반적으로, 대부분의 차량들의 경우, 차체 폭은 500 mm 내지 2000 mm, 예를 들어, 500 mm, 1600 mm, 1800 mm, 2000 mm이고; 차체 길이는 500 mm 내지 5000 mm이다. 승용 차량의 경우, 승용 차량의 폭은 보통 500 mm 내지 1800 mm이고, 차체의 길이는 500 mm 내지 4000 mm이다.
본 개시내용에 제공된 예시적인 구현에서, 차체 폭(W)에 대한 중심 영역(221)에서의 제1 방향(A1)을 따르는 셀(100)의 길이(L4)의 비율은 40%≤L4/W≤70%를 충족시킨다. 수용 디바이스(200)의 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)의 두께를 고려하여, 차체 폭(W)에 대한 제1 방향(A1)에서의 셀(100100)의 길이(L4)의 비율이 40%≤L4/W≤70%를 충족할 때, 비율은 차체의 폭 방향을 따라 하나의 셀(100)만을 배치함으로써 달성될 수 있다. 다른 가능한 구현에서, 이러한 크기 요건이 충족되는 경우에, 비율은 길이 방향으로 복수의 배터리 모듈들(400) 또는 복수의 셀들(100)을 배치함으로써 달성될 수 있다. 일 구현으로서, 제1 방향(A1)에서의 셀(100)의 길이(L4)는 500 mm 내지 1000 mm이다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 셀(100)의 2개의 단부가 피팅을 통해 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202) 상에 각각 지지되는 해결책이 개시되지만, 실제 생산 공정에서는, 차체의 폭과 매칭되는 길이를 갖는 셀(100)이 제조되지 않을 수 있다는 점에 유의해야 한다. 다시 말해서, 셀(100)은 일부 이유로 인해 예상 길이를 갖도록 처리될 수 없다. 이는 전기 차량(800)이 셀(100)의 전압 플랫폼에 대해 일부 요건을 갖기 때문이다. 고정된 재료 시스템으로, 특정 전압 플랫폼을 달성하기 위해, 셀(100)은 고정된 체적을 가질 것이 요구된다. 따라서, 셀(100)의 길이가 증가되면, 그 두께 또는 폭은 감소될 필요가 있다. 또한, 전체 셀의 표면적은 방열을 향상시키기 위해 보장되어야 한다. 전제하에서, 셀(100)의 길이는 셀(100)의 폭(높이)을 감소시키는 것에 의해 증가될 수 없다. 이 경우, 차체 내의 셀의 높이 공간이 제한적으로 활용된다. 효과를 최대한 감소시키기 위해, 셀(100)의 폭(높이)은 일반적으로 조정되지 않는다. 따라서, 전체 셀(100)의 표면적은 단지 제1 방향(A1)을 따르는 셀(100)의 길이 및 제2 방향(A2)을 따르는 그의 두께를 변경함으로써 변경된다. 따라서, 길이를 증가시키기 위해, 두께는 아마도 감소된다. 실제로, 폴 코어(pole core) 및 관련 재료들이 셀(100)의 내부에 추가될 필요가 있기 때문에, 셀의 두께는 하한값을 갖는다. 그 결과, 제1 방향(A1)을 따르는 셀(100)의 길이는 셀의 두께의 한계 값으로 인해 제한된 범위 내에서만 변경될 수 있고, 무한대로 증가될 수 없다.
따라서, 일부 실시예들에서, 전술한 문제는 제1 방향(A1)을 따라 2개의 셀(100)을 배치함으로써 해결된다. 예를 들어, 하나의 셀(100)이 제1 방향(A1)을 따라 배치되는 원래의 해결책에서, 제1 방향(A1)을 따르는 셀(100)의 길이는 1000 mm이다. 해결책이 사용된 후에, 2개의 셀(100)이 제1 방향(A1)을 따라 배치되고, 각각의 셀(100)의 길이는 약 450 mm이다. 셀의 길이는 장착 위치가 중간에 추가될 필요가 있기 때문에 1000 mm의 절반 미만이다.
본 개시내용의 일부 특정 구현들이 첨부 도면들을 참조하여 위에서 상세히 설명되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 전술한 구현들의 특정한 상세사항들로 제한되지 않으며, 본 개시내용의 기술적 개념의 범위 내에서 본 개시내용의 기술적 해결책에 대해 복수의 단순 변형이 이루어질 수 있고, 이들 단순 변형은 본 개시내용의 보호 범위 내에 든다.
위의 특정한 구현들에서 설명된 특정한 기술적 특징들은 모순 없이 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다는 점에 더 유의해야 한다. 불필요한 반복을 피하기 위해, 다양한 가능한 조합에 대해서는 본 개시내용에서 추가로 설명되지 않는다.
또한, 본 개시내용의 상이한 구현들도 역시 본 개시내용의 사상으로부터 벗어나지 않고 임의로 조합될 수 있으며, 이들 조합은 여전히 본 개시내용에 개시된 내용으로서 간주되어야 한다.
100: 셀 101: 제1 전극
102: 제2 전극 103: 방폭 밸브
200: 수용 디바이스 201: 제1 측면 에지
202: 제2 측면 에지 203: 제3 측면 에지
204: 제4 측면 에지 205: 제1 단부 플레이트
206: 제2 단부 플레이트 207: 제1 측면 플레이트
208: 제2 측면 플레이트 209: 모듈 하단 플레이트
210: 모듈 상단 플레이트 211: 제1 지지 단차
212: 제2 지지 단차 213: 제1 고정 부분
214: 제2 고정 부분 215: 열 절연 층
216: 열 전도 플레이트 217: 액체 냉각 플레이트
218: 직접 냉각 플레이트 219: 공기 유입구
220: 배기 채널 221: 중심 영역
222: 2개의 측면 영역
300: 챔버 301: 제1 측벽
302: 제2 측벽 303: 챔버의 하단 부분
400: 배터리 모듈 500: 가로 빔
600: 세로 빔 700: 전력 배터리 팩
800: 전기 차량 900: 에너지 저장 디바이스
A1: 제1 방향 A2: 제2 방향
A3: 제3 방향
L: 셀의 길이 D: 셀의 두께
H: 셀의 높이
L1: 셀의 제1 단부와 제2 단부 사이의 거리/제1 방향을 따르는 셀의 길이
L2: 제1 측면 에지의 내부 표면과 제2 측면 에지의 내부 표면 사이의 거리/제1 방향을 따르는 제1 측벽과 제2 측벽 사이의 거리
L3: 제1 방향을 따르는 수용 디바이스의 폭
L4: 제1 방향을 따르는 셀의 길이

Claims (47)

  1. 전력 배터리 팩(power battery pack)으로서, 수용 디바이스(200) 및 상기 수용 디바이스(200)에 배치된 복수의 셀들(100)을 포함하고, 상기 수용 디바이스(200)는 복수의 수용 영역들을 포함하고, 각각의 수용 영역은 제1 방향(A1)을 따라 서로 대향하여 배치된 제1 측면 에지(201) 및 제2 측면 에지(202)와, 상기 제1 측면 에지(201)와 상기 제2 측면 에지(202) 사이에 배치된 셀들(100)을 갖고, 상기 제1 방향(A1)을 따르는 상기 제1 측면 에지(201)와 상기 제2 측면 에지(202) 사이의 거리는 상이한 수용 영역들에 따라 달라지고, 각각의 셀(100)은 서로 대향하는 제1 단부 및 제2 단부를 포함하고, 적어도 하나의 셀(100)의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이의 거리는 대응하는 제1 측면 에지(201)와 대응하는 제2 측면 에지(202) 사이의 거리와 매칭되는, 전력 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 셀(100)의 제1 단부는 대응하는 제1 측면 에지(201) 상에 지지되고, 상기 셀(100)의 제2 단부는 대응하는 제2 측면 에지(202) 상에 지지되는, 전력 배터리 팩.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 셀(100)의 길이 방향은 상기 제1 측면 에지(201) 및 상기 제2 측면 에지(202)에 실질적으로 수직이고; 각각의 수용 영역에서, 상기 셀(100)의 제1 단부와 제2 단부 사이의 거리는 L1이고, 상기 제1 측면 에지(201)의 내부 표면과 상기 제2 측면 에지(202)의 내부 표면 사이의 거리는 L2이고, L1/L2≥50%인, 전력 배터리 팩.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 수용 영역들은 중심 영역(221) 및 상기 중심 영역(221)의 2개의 대향 측면에 위치된 2개의 측면 영역(222)을 포함하고, 상기 중심 영역(221)에서 상기 제1 측면 에지(201)와 상기 제2 측면 에지(202) 사이의 거리는 상기 2개의 측면 영역(222)에서 상기 제1 측면 에지(201)와 상기 제2 측면 에지(202) 사이의 거리보다 크므로, 상기 복수의 수용 영역들은 십자형 구조를 형성하는, 전력 배터리 팩.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 수용 영역들은 제1 영역 및 상기 제1 영역의 한 측면에 위치한 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역에서 상기 제1 측면 에지(201)와 상기 제2 측면 에지(202) 사이의 거리는 상기 제2 영역에서 상기 제1 측면 에지(201)와 상기 제2 측면 에지(202) 사이의 거리보다 크므로, 상기 복수의 수용 영역들은 T자형 구조를 형성하는, 전력 배터리 팩.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상이한 수용 영역들에서의 셀들(100)은 동일한 체적 및/또는 동일한 용량을 갖는, 전력 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서, 상기 셀(100)은 각기둥형 셀이고, 길이(L), 두께(D), 및 상기 길이(L)와 상기 두께(D) 사이의 높이(H)를 갖고, 상기 셀(100)은 측방향으로 그리고 수직으로 있고, 상기 셀(100)은 상기 제1 방향(A1)인 길이 방향, 제2 방향(A2)인 두께 방향, 및 제3 방향(A3)인 높이 방향을 갖고, 상기 상이한 수용 영역들에서의 셀들(100)의 높이들은 동일하고, 상기 셀들(100)의 길이들(L) 사이의 비율과 상기 셀들(100)의 두께들(D) 사이의 비율은 서로의 역수인, 전력 배터리 팩.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용 디바이스(200)는 차량 트레이(vehicle tray)인, 전력 배터리 팩.
  9. 제8항에 있어서, 상기 셀(100)의 길이는 500 mm 내지 1000 mm의 범위인, 전력 배터리 팩.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용 디바이스(200)는 전기 차량 상에 형성되는, 전력 배터리 팩.
  11. 제10항에 있어서, 상기 수용 디바이스(200)는 하향으로 리세스된(recessed downward) 챔버(300)를 포함하는, 전력 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서, 상기 챔버(300)는 서로 대향하는 제1 측벽(301) 및 제2 측벽(302)을 포함하고, 상기 제1 측면 에지(201)는 상기 챔버(300)의 제1 측벽(301) 및 상기 제1 측벽(301)의 연장 부분이고, 상기 제2 측면 에지(202)는 상기 챔버(300)의 제2 측벽(302) 및 상기 제2 측벽(302)의 연장 부분인, 전력 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서, 상기 챔버(300)의 하단 부분들(303)은 상기 제1 측벽(301)의 연장 부분 및 상기 제2 측벽(302)의 연장 부분에 의해 형성되는, 전력 배터리 팩.
  14. 제3항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 80%≤L1/L2≤97%인, 전력 배터리 팩.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 셀들(100)은 상기 제1 방향(A1)과 상이한 제2 방향(A2)을 따라 배열되는, 전력 배터리 팩.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전력 배터리 팩은 제3 방향(A3)을 따르는 셀들(100)의 복수의 층들을 포함하고, 각각의 층 내의 모든 상기 셀들(100)은 상기 제1 측면 에지(201)와 상기 제2 측면 에지(202) 사이에 위치되는, 전력 배터리 팩.
  17. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 셀들(100) 각각의 길이 방향은 상기 제1 방향(A1)에 평행한, 전력 배터리 팩.
  18. 제4항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용 디바이스(200)는 상기 제1 방향(A1)과 상이한 제2 방향(A2)을 따라 배치된 제3 측면 에지들(203) 및 제4 측면 에지들(204)을 추가로 포함하고, 상기 2개의 측면 영역(222)의 상기 중심 영역(221)으로부터 먼 상기 제1 측면 에지(201)의 일 단부와 상기 중심 영역(221)으로부터 먼 상기 제2 측면 에지(202)의 일 단부는 상기 제3 측면 에지(203)에 의해 연결되고, 상기 2개의 측면 영역(222)의 상기 중심 영역(221)에 가까운 상기 제1 측면 에지(201)의 일 단부와 상기 중심 영역(221)에 가까운 상기 제2 측면 에지(202)의 일 단부는 상기 제4 측면 에지(204)에 의해 상기 중심 영역(221)의 상기 제1 측면 에지(201) 및 상기 제2 측면 에지(202)에 각각 연결되고, 상기 2개의 측면 영역(222)에서의 셀들(100)은 상기 제2 방향(A2)을 따라 상기 제3 측면 에지(203)와 상기 제4 측면 에지(204) 사이에 배열되고, 상기 중심 영역(221)에서의 셀(100)은 상기 제2 방향(A2)을 따라 상기 제4 측면 에지들(204) 사이에 배열되는, 전력 배터리 팩.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제3 측면 에지(203)는 상기 제3 측면 에지(203)에 인접하여 배치된 셀(100)에 상기 2개의 측면 영역(222)을 향하는 힘을 가하고, 상기 제4 측면 에지(204)는 상기 제4 측면 에지(204)에 인접하여 배치된 셀(100)에 상기 중심 영역(221)을 향하는 힘을 가하는, 전력 배터리 팩.
  20. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 셀(100)의 상기 제1 단부는 대응하는 제1 측면 에지(201)에 고정되고, 각각의 셀(100)의 상기 제2 단부는 대응하는 제2 측면 에지(202)에 고정되는, 전력 배터리 팩.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 수용 영역에서, 상기 복수의 셀들(100) 중 적어도 일부 셀(100)의 제1 단부들과 상기 제1 측면 에지(201) 사이에 제1 단부 플레이트(205)가 배치되고, 상기 복수의 셀들(100) 중 상기 적어도 일부 셀(100)의 제2 단부들과 상기 제2 측면 에지(202) 사이에 제2 단부 플레이트(206)가 배치되고, 상기 적어도 일부 셀(100)의 제1 단부들은 상기 제1 단부 플레이트(205)를 통해 상기 제1 측면 에지(201) 상에 지지되고, 상기 적어도 일부 셀(100)의 제2 단부들은 상기 제2 단부 플레이트(206)를 통해 상기 제2 측면 에지(202) 상에 지지되는, 전력 배터리 팩.
  22. 제21항에 있어서, 각각의 수용 영역에서, 상기 복수의 셀들(100) 중 상기 적어도 일부 셀(100) 아래에 모듈 하단 플레이트(209)가 배치되고, 상기 모듈 하단 플레이트(209)는 상기 제1 단부 플레이트(205)와 상기 제2 단부 플레이트(206) 사이에 연결되고, 상기 모듈 하단 플레이트(209), 상기 제1 단부 플레이트(205), 상기 제2 단부 플레이트(206), 및 상기 적어도 일부 셀(100)은 상기 배터리 모듈(400)을 형성하는, 전력 배터리 팩.
  23. 제22항에 있어서, 각각의 수용 영역에서, 복수의 셀들(100) 중 적어도 일부 셀(100) 위에 모듈 상단 플레이트(210)가 배치되고, 상기 모듈 상단 플레이트(210)는 상기 제1 단부 플레이트(205)와 상기 제2 단부 플레이트(206) 사이에 연결되고, 상기 모듈 상단 플레이트(210), 상기 모듈 하단 플레이트(209), 상기 제1 단부 플레이트(205), 상기 제2 단부 플레이트(206), 및 상기 적어도 일부 셀(100)은 상기 배터리 모듈(400)을 형성하는, 전력 배터리 팩.
  24. 제23항에 있어서, 각각의 수용 영역에서, 상기 제1 단부 플레이트(205)와 상기 제2 단부 플레이트(206) 사이에 서로 대향하는 제1 측면 플레이트(207)와 제2 측면 플레이트(208)가 배치되고, 상기 제1 단부 플레이트(205), 상기 제2 단부 플레이트(206), 상기 제1 측면 플레이트(207), 상기 제2 측면 플레이트(208), 상기 모듈 상단 플레이트(210), 상기 모듈 하단 플레이트(209), 및 상기 적어도 일부 셀(100)은 상기 배터리 모듈(400)을 형성하는, 전력 배터리 팩.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 수용 영역에서, 상기 복수의 셀들(100) 중 상기 적어도 일부 셀(100) 아래에 상기 모듈 하단 플레이트(209)가 배치되고, 상기 적어도 일부 셀은 상기 모듈 하단 플레이트(209)를 통해 상기 제1 측면 에지(201) 및 상기 제2 측면 에지(202) 상에 지지되고; 상기 모듈 하단 플레이트(209) 및 상기 적어도 일부 셀(100)은 상기 배터리 모듈(400)을 형성하는, 전력 배터리 팩.
  26. 제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 방향(A1)과 상이한 제2 방향(A2)을 따라 각각의 수용 영역에 적어도 2개의 배터리 모듈(400)이 있는, 전력 배터리 팩.
  27. 제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 배터리 팩은 제3 방향(A3)을 따라 배터리 모듈들(400)의 복수의 층들을 포함하는, 전력 배터리 팩.
  28. 제15항 또는 제16항에 있어서, 셀(100)은 직육면체 구조를 갖는 각기둥형 셀이고, 길이(L), 두께(D), 및 상기 길이(L)와 상기 두께(D) 사이의 높이(H)를 갖고, 각각의 셀(100)은 측방향으로 그리고 수직으로 있고, 각각의 셀(100)은 상기 제1 방향(A1)인 길이 방향, 상기 제2 방향(A2)인 두께 방향, 및 상기 제3 방향(A3)인 높이 방향을 갖고, 각각의 수용 영역에서의 2개의 인접한 셀(100)은 그것의 넓은 표면들이 서로 대면하도록 배열되는, 전력 배터리 팩.
  29. 제28항에 있어서, 상기 셀(100)의 두께(D)에 대한 길이(L)의 비율은 50≤L/D≤70을 충족시키는, 전력 배터리 팩.
  30. 제28항 또는 제29항에 있어서, 상기 셀(100)의 체적(V)에 대한 표면적(S)의 비율은 0.15≤S/V≤0.2를 충족시키는, 전력 배터리 팩.
  31. 제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀(100)의 에너지(E)에 대한 표면적(S)의 비율은 250≤S/E≤400을 충족시키는, 전력 배터리 팩.
  32. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 수용 영역에서, 상기 제1 측면 에지(201)에는 제1 지지 단차(supporting step)(211)가 제공되고, 상기 제2 측면 에지(202)에는 제2 지지 단차(212)가 제공되며; 각각의 셀(100)의 제1 단부는 대응하는 제1 지지 단차(211) 상에 지지되고, 각각의 셀(100)의 제2 단부는 대응하는 제2 지지 단차(212) 상에 지지되는, 전력 배터리 팩.
  33. 제32항에 있어서, 상기 제1 측면 에지(201)에는 제1 고정 부분(213)이 제공되고, 상기 제2 측면 에지(202)에는 제2 고정 부분(214)이 제공되고; 각각의 셀(100)의 제1 단부는 상기 제1 고정 부분(213)에 고정되고, 각각의 셀(100)의 제2 단부는 상기 제2 고정 부분(214)에 고정되는, 전력 배터리 팩.
  34. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀(100)은 금속 하우징을 갖는 각기둥형 셀인, 전력 배터리 팩.
  35. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모듈 하단 플레이트와 상기 셀(100) 사이에 배치된 열 절연 층(215)을 추가로 포함하는, 전력 배터리 팩.
  36. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 모듈 상단 플레이트(210)와 상기 셀(100) 사이에 배치된 열 전도 플레이트(216)를 추가로 포함하는, 전력 배터리 팩.
  37. 제36항에 있어서, 상기 모듈 상단 플레이트(210)는 냉각 구조체가 배치되는 액체 냉각 플레이트(217) 또는 직접 냉각 플레이트(218)인, 전력 배터리 팩.
  38. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀(100)의 제1 전극(101)은 상기 제1 측면 에지(201)와 대면하는 상기 셀(100)의 제1 단부로부터 이어지고, 상기 셀(100)의 제2 전극(102)은 상기 제2 측면 에지(202)와 대면하는 상기 셀(100)의 제2 단부로부터 이어지는, 전력 배터리 팩.
  39. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 측면 에지(201)와 대면하는 상기 셀(100)의 제1 단부 상에 방폭 밸브(103)가 배치되고, 상기 제1 측면 에지(201) 내부에 배기 채널(220)이 제공되고, 각각의 셀(100)의 상기 방폭 밸브(103)에 대응하는 위치에서 상기 제1 측면 에지(201) 상에 공기 유입구(219)가 제공되고, 상기 공기 유입구(219)는 상기 배기 채널(220)과 연통되고, 상기 수용 디바이스(200)에는 상기 배기 채널(220)과 연통되는 배기 구멍이 제공되거나; 또는
    상기 제2 측면 에지(202)와 대면하는 상기 셀(100)의 제2 단부 상에 방폭 밸브(103)가 배치되고, 상기 제2 측면 에지(202) 내부에 배기 채널(220)이 제공되고, 각각의 셀(100)의 상기 방폭 밸브(103)에 대응하는 위치에서 상기 제2 측면 에지(202) 상에 공기 유입구(219)가 제공되고, 상기 공기 유입구(219)는 상기 배기 채널(220)과 연통되고, 상기 수용 디바이스(200)에는 상기 배기 채널(220)과 연통되는 배기 구멍이 제공되거나; 또는
    상기 제1 측면 에지(201) 및 상기 제2 측면 에지(202)와 각각 대면하는 상기 셀(100)의 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 각각 상에 방폭 밸브(103)가 배치되고, 상기 제1 측면 에지(201) 및 상기 제2 측면 에지(202) 각각의 내부에 배기 채널(220)이 제공되고, 각각의 셀(100)의 상기 방폭 밸브(103)에 대응하는 위치에서 상기 제1 측면 에지(201) 상에 공기 유입구(219)가 제공되고, 각각의 셀(100)의 상기 방폭 밸브(103)에 대응하는 위치에서 상기 제2 측면 에지(202) 상에 공기 유입구(219)가 제공되고, 상기 공기 유입구들(219)은 대응하는 배기 채널들(220)과 연통되고, 상기 수용 디바이스(200)에는 상기 배기 채널들(220)과 연통되는 배기 구멍들이 제공되는, 전력 배터리 팩.
  40. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 제1 방향(A1)은 차체의 폭 방향이고, 상기 제2 방향(A2)은 상기 차체의 길이 방향이거나; 또는 상기 제1 방향(A1)은 차체의 길이 방향이고, 상기 제2 방향(A2)은 상기 차체의 폭 방향인, 전력 배터리 팩.
  41. 제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 따른 전력 배터리 팩을 포함하는, 전기 차량.
  42. 제41항에 있어서, 상기 전력 배터리 팩은 상기 전기 차량의 하단에 배치되고, 상기 수용 디바이스(200)는 상기 전기 차량의 섀시에 고정되는, 전기 차량.
  43. 제41항 또는 제42항에 있어서, 상기 전력 배터리 팩은 상기 전기 차량의 하단에 배치되고, 상기 수용 디바이스(200)는 상기 전기 차량의 섀시에 고정되고, 상기 복수의 셀들(100)은 상기 제1 방향(A1)과 상이한 제2 방향(A2)을 따라 배열되고, 상기 제1 방향(A1)은 상기 전기 차량의 차체의 폭 방향이고, 상기 제2 방향(A2)은 상기 전기 차량의 차체의 길이 방향인, 전기 차량.
  44. 제43항에 있어서, 상기 복수의 수용 영역들은 중심 영역(221) 및 상기 중심 영역(221)의 2개의 대향 측면에 위치된 2개의 측면 영역(222)을 포함하고, 상기 중심 영역(221)에서 제1 측면 에지(201)와 제2 측면 에지(202) 사이의 거리는 상기 2개의 측면 영역(222)에서 상기 제1 측면 에지(201)와 상기 제2 측면 에지(202) 사이의 거리보다 크므로, 상기 수용 영역들은 십자형 구조를 형성하고, 상기 제2 방향(A2)을 따르는 상기 2개의 측면 영역(222)의 외부 측면들은 상기 전기 차량의 바퀴 영역들에 대응하는, 전기 차량.
  45. 제44항에 있어서, 차체 폭(W)에 대한 상기 제1 방향(A1)을 따르는 상기 중심 영역(221)의 폭(L3)의 비율은 50%≤L3/W≤80%를 충족시키는, 전기 차량.
  46. 제44항 또는 제45항에 있어서, 상기 차체 폭(W)에 대한 상기 제1 방향(A1)을 따르는 상기 중심 영역(221)에서의 상기 셀(100)의 길이(L4)의 비율은 40%≤L4/W≤70%를 충족시키는, 전기 차량.
  47. 제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 따른 전력 배터리 팩을 포함하는, 에너지 저장 디바이스.
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