KR20230163449A - 배터리 장착 시스템 - Google Patents
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Abstract
전기적으로 급전되는 차량 내에 복수 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)을 수납하기 위한 배터리 수납 시스템(100)으로서,
복수 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)을 수납하기 위한 수납 하우징(103); 상기 수납 하우징(103) 내에 수납된 복수 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) - 상기 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)은 서로 평행하게 배치된 복수 개의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 내에 배치되고, 상기 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)은 길이 방향(121)을 따라서 연장됨 -; 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 전기적 직렬 연결을 제공하기 위하여, 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 서로 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 각각을 전기적으로 상호연결하는 복수 개의 전기 연결 요소(111, 111-1); 및 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 배치되고, 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 두 개의 인접한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 열보호 장벽을 제공하도록 설계된 적어도 하나의 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)를 포함하는, 배터리 장착 시스템.
복수 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)을 수납하기 위한 수납 하우징(103); 상기 수납 하우징(103) 내에 수납된 복수 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) - 상기 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)은 서로 평행하게 배치된 복수 개의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 내에 배치되고, 상기 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)은 길이 방향(121)을 따라서 연장됨 -; 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 전기적 직렬 연결을 제공하기 위하여, 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 서로 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 각각을 전기적으로 상호연결하는 복수 개의 전기 연결 요소(111, 111-1); 및 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 배치되고, 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 두 개의 인접한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 열보호 장벽을 제공하도록 설계된 적어도 하나의 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)를 포함하는, 배터리 장착 시스템.
Description
본 발명은 전기적으로 구동가능한 차량 내에 복수 개의 배터리 셀을 장착하기 위한 배터리 장착 시스템에 관한 것이다.
배터리 장착 시스템은 전기적으로 구동가능한 차량을 구동하기 위해서 요구되는 전기 에너지를 제공하는 복수 개의 배터리 셀을 홀딩하기 위해서 종래의 전기 구동 차량 내에서 사용된다. 통상적으로는 리튬-이온 기술에 기반한 배터리 셀이 사용되지만, 이것은 과열, 과충전 및/또는 기계적 손상과 같은 특정한 외부 영향에 의해서 열적으로 불안정한 상태로 변환될 수 있다.
복수 개의 배터리 셀 내의 하나의 배터리 셀이 열적으로 불안정한 상태로 변환되면, 많은 양의 고온 가스가 고압으로 배터리 셀의 압력 완화 밸브를 통하여 짧은 시간 내에 배터리 셀의 주변으로 방출된다. 배터리 셀이 배터리 장착 시스템 내에서 보통 고밀도로 패킹되기 때문에, 열적으로 불안정한 배터리 셀로부터 방출된 고온 가스도 역시 인접한 배터리 셀을 열적으로 불안정한 상태로 만들 수 있다. 특정 상황에서는, 이것이 많은 수의 배터리 셀에 심각하게 손상을 주거나 심지어 파괴할 수 있는 연쇄 반응을 초래할 수 있다.
본 발명의 목적은 하나의 배터리의 열적으로 불안정한 상태가 발생할 경우에 배터리 장착 시스템의 인접한 배터리를 손상으로부터 보호하는, 전기 구동 차량의 배터리 장착 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은, 배터리 장착 시스템의 열보호 장벽이 열적으로 불안정한 배터리 셀로부터 방출된 고온 가스가 인접한 배터리 셀을 열적으로 여기시킬 수 없는 것을 보장한다는 이해에 기반하고 있다.
이러한 경우에, 배터리 장착 시스템 내에 홀딩된 배터리 셀은 서로 평행하게 위치된 복수 개의 배터리 셀 행 내에 배치되고, 각각의 배터리 셀 행의 배터리 셀들은 복수 개의 전기 연결 요소에 의해서 직렬로 전기적으로 연결된다.
열보호 장벽은 적어도 하나의 열보호 요소에 의해서 제공되는데, 이것은 각각의 배터리 셀 행의 두 개의 인접한 배터리 셀들 사이에 배치되고 두 개의 인접한 배터리 셀들 사이에 열장벽을 제공한다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 이러한 목적은 전기적으로 구동가능한 차량 내에 복수 개의 배터리 셀을 홀딩하기 위한 배터리 장착 시스템으로서, 복수 개의 배터리 셀을 홀딩하기 위한 장착 하우징, 상기 장착 하우징 내에 홀딩된 복수 개의 배터리 셀 - 상기 배터리 셀은 서로 평행하게 배치된 복수 개의 배터리 셀 행 내에 배치되고, 상기 배터리 셀 행의 배터리 셀은 길이 방향을 따라서 연장됨 -, 각각의 배터리 셀 행의 전기적 직렬 연결을 제공하도록, 각각의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 서로 인접한 두 개의 배터리 셀을 전도성으로 각각 연결하는 복수 개의 전기 연결 요소, 및 각각의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀 사이에 배치되고, 각각의 배터리 셀 행의 상기 두 개의 인접한 배터리 셀 사이에 열보호 장벽을 제공하도록 되어 있는 적어도 하나의 열보호 요소를 포함하는, 배터리 장착 시스템에 의해서 해결된다.
이를 통하여, 적어도 하나의 열보호 요소가 각각의 배터리 셀 행의 두 개의 인접한 배터리 셀 사이에 효과적인 열보호 장벽을 제공함으로써, 두 개의 인접한 배터리 셀 중 하나가 열적으로 불안정한 상태로 변환된다면, 두 개의 인접한 배터리 셀 중 다른 것이 열적으로 불안정한 상태로 함께 변환되는 것이 방지되는 기술적인 장점이 획득된다.
열보호 요소는 높은 열저항 및 압력에 대한 높은 저항을 가지는 재료를 사용하여 형성된다. 특히, 열보호 요소의 재료는 적어도 하나의 금속, 특히 강철, 철 및/또는 알루미늄을 포함한다. 특히, 열보호 요소는 열보호 플레이트로서 형성된다. 특히, 열보호 플레이트는 적어도 하나의 돌출부 및/또는 적어도 하나의 함몰부를 가진다.
특히, 적어도 하나의 열보호 요소는 복수 개의 열보호 요소를 포함할 수 있는데, 복수 개의 열보호 요소 중 하나의 열보호 요소는 각각의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 각각의 두 개의 배터리 셀 사이에 배치되고, 각각의 배터리 셀 행의 두 개의 인접한 배터리 셀 사이에 열보호 장벽을 제공하도록 구성된다. 따라서, 복수 개의 열보호 요소는 하나의 배터리 셀 행, 또는 서로 평행하게 위치된 복수 개의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 복수 개의 배터리 셀 사이에 복수 개의 효과적인 열보호 장벽이 생기는 것을 보장할 수 있다.
특히, 적어도 하나의 열보호 요소는 각각의 배터리 셀 행을 넘어서 연장될 수 있고, 서로 평행하게 위치된 복수 개의 배터리 셀 행 내 중 길이 방향을 따라 서로 인접한 배터리 셀 사이에 배치된다.
특히, 적어도 하나의 열보호 요소는 장착 하우징 내에서 길이 방향을 가로지르는 횡방향을 따라서 적어도 부분적으로, 특히 전체적으로 연장될 수 있고, 및/또는 적어도 하나의 열보호 요소는 장착 하우징 내에서 길이 방향을 가로지르고 횡방향을 가로지르는 상향 방향을 따라서 적어도 부분적으로, 특히 전체적으로 연장될 수 있다.
따라서, 적어도 하나의 열보호 요소는 특히, 장착 하우징 내부의 표면에 걸쳐서 연장되는 효과적인 열보호 장벽을 제공한다.
특히, 각각의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀은 각각의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀 사이의 전기적 연결을 각각의 전기 연결 요소를 이용하여 가능하게 하기 위한 적어도 하나의 개구를 가진다.
본 명세서의 문맥에서, 길이 방향을 따라 서로 "인접한" 배터리 셀이란 단일 배터리 셀 행의 인접한 배터리 셀을 가리킨다.
본 발명에 따른 배터리 셀들은 반대 극, 특히 플러스 극 및 마이너스 극을 각각 포함한다. 여기에서, 특히, 각각의 배터리 셀 행 중 두 개의 길이 방향을 따라 인접한 배터리 셀 중 하나의 셀의 하나의 극, 특히 플러스 극 또는 마이너스 극은 각각의 전기 연결 요소에 의해서 두 개의 길이 방향을 따라 인접한 배터리 셀 중 다른 것의 반대 극, 특히 마이너스 극 또는 플러스 극에 전기적으로 연결된다.
각각의 배터리 셀 행 내의 인접한 배터리 셀을 길이 방향으로 전기적으로 연결하는 전기 연결 요소가 복수 개 존재하기 때문에, 각각의 배터리 셀 행의 효과적인 전기적 직렬 연결이 달성될 수 있다. 장착 하우징 내에서 서로 평행하게 위치된, 각각의 전기적으로 직렬-연결된 복수 개의 배터리 셀 행은 전체 배터리 장착 시스템의 효율적인 에너지 밀도가 가능해지게 한다.
본 명세서의 문맥에서, "나란한(side-by-side)" 배터리 셀은 서로 평행하게 위치된 상이한 배터리 셀 행들 내의 배터리 셀들을 가리킨다.
특히, 장착 하우징 내의 서로 평행하게 위치된 배터리 셀들의 행들은 서로 이격되거나, 장착 하우징 내의 서로 평행하게 위치된 배터리 셀들의 행들은 서로 인접한다.
특히, 서로 평행하게 위치된 상이한 배터리 셀 행들로부터의 서로의 옆에 배치된 배터리 셀들은 길이 방향에 따른 오프셋이 없이 위치된다. 특히, 서로 평행하게 위치된 서로 상이한 배터리 셀 행들로부터의 서로의 옆에 배치된 배터리 셀들은 길이 방향에 따른 오프셋을 가지고 위치된다.
특히, 본 발명에 따른 배터리 셀은 원형 셀을 포함한다.
따라서, 본 발명에 따른 적어도 하나의 열보호 요소는 배터리 장착 시스템 내의 복수 개의 배터리 셀의 열적으로 불안정한 상태가 전파되는 것을 효과적으로 방지함으로써, 특히 높은 에너지 밀도를 가지는 리튬-이온 기술 기반 배터리 셀들이 여전히 사용될 수 있게 한다.
본 발명에 따른 적어도 하나의 열보호 요소에 따르면, 특히 배터리 장착 시스템 내의 배터리 셀들의 타이트한 패킹이 서로 평행하게 위치된 복수 개의 배터리 셀 행에 의하여, 열적으로 불안정한 상태가 이웃하는 배터리 셀로 확산될 위험이 없이 추가적으로 보장될 수 있다. 따라서, 설치 공간이 최적화된 배터리 장착 시스템이 제공될 수 있다.
일 실시형태에서, 적어도 하나의 열보호 요소는 복수 개의 전기 연결 요소 중 각각의 전기 연결 요소 및 각각의 배터리 셀 행의 두 개의 인접한 배터리 셀 중 하나 사이에 배치된다.
그러면, 배터리 장착 시스템의 특히 유리한 생산이 보장되는 기술적 장점이 얻어진다.
특히, 각각의 전기 연결 요소는 각각의 배터리 셀 행의 두 개의 인접한 배터리 셀 중 하나에 견고하게 결합된 방식으로 연결되고, 각각의 전기 연결 요소는 각각의 배터리 셀 행의 두 개의 인접한 배터리 셀 중 다른 것에 비-포지티브(non-positive) 및/또는 포지티브 방식으로 연결되는데, 특히 적어도 하나의 열보호 요소는 각각의 전기 연결 요소 및 각각의 배터리 셀 행의 견고하게 결합된 배터리 셀 사이에 배치된다.
그러면, 바람직하게는 열보호 요소가 먼저 위치된 후에 연결 요소가 두 개의 인접한 배터리 셀 중 다른 것에 비-포지티브(non-positive) 및/또는 포지티브 방식으로 연결되며, 그 뒤에 연결 요소가 두 개의 인접한 배터리 셀 중 하나에 견고하게 결합된 방식으로 연결되는 유리한 어셈블리 시퀀스가 보장될 수 있다는 기술적 장점이 얻어진다.
일 실시형태에서, 각각의 배터리 셀 행 중 길이 방향 연장을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀 사이에 배치된 열보호 요소는 길이 방향을 가로지르는 횡방향을 따라서 연장된다.
그러면, 장착 하우징 내에서의 적어도 하나의 열보호 요소의 특히 효과적으로 위치된 구성이 보장될 수 있다는 기술적 장점이 얻어진다.
일 실시형태에서, 상기 열보호 요소는 적어도 하나의 개구를 가지고, 각각의 배터리 셀 행의 상기 두 개의 인접하게 배치된 배터리 셀 중 하나의 배터리 셀, 특히 해당 배터리 셀의 극은 적어도 부분적으로 상기 개구 내에 수용되고, 또는 상기 복수 개의 전기 연결 요소 중 하나의 전기 연결 요소는 각각의 배터리 셀 행의 상기 두 개의 인접한 배터리 셀 사이에 전도성 연결을 제공하기 위하여 적어도 부분적으로 상기 개구 내에 배치된다.
그러면, 적어도 하나의 열보호 요소의 개구가 두 개의 인접한 배터리 셀들 사이에 전도성 연결이 여전히 존재하는 것을 보장하는 기술적 장점이 얻어진다.
서로 인접하게 배치된 두 개의 배터리 셀 중 하나의 배터리 셀, 특히 해당 배터리 셀의 극이 개구 내에 배치될 수 있고, 또는 전기 연결 요소가 개구 내에 배치될 수 있다.
특히, 열보호 요소 및 배터리 셀 사이에 고온 가스가 통과할 수 있는 갭이 존재하지 않는 것을 보장하기 위하여, 이러한 개구를 규정하는 개구 에지는 적어도 부분적으로 상기 개구 내에 수용된 배터리 셀과 접경할 수 있다.
특히, 열보호 요소 및 전기 연결 요소 사이에 고온 가스가 통과할 수 있는 갭이 존재하지 않는 것을 보장하기 위하여, 이러한 개구를 규정하는 개구 에지는 적어도 부분적으로 상기 개구 내에 배치된 전기 연결 요소와 접경할 수 있다.
일 실시형태에서, 적어도 하나의 열보호 요소는 열보호 플레이트를 포함한다.
그러면, 효과적인 열보호 장벽이 제공될 수 있다는 기술적 장점이 얻어진다. 특히, 열보호 플레이트는 적어도 하나의 돌출부 및/또는 적어도 하나의 함몰부를 가진다.
일 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 열보호 요소는 서로 평행하게 위치된 복수 개의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀 사이에 배치되고, 상기 적어도 하나의 열보호 요소는 특히, 서로 평행하게 위치된 모든 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 각각의 배터리 셀 행들 사이에 배치된다.
그러면, 적어도 하나의 열보호 요소가 한 번에 하나의 배터리 셀 행을 넘어서 연장되고, 적어도 하나의 열보호 요소가 상기 배터리 셀 행에 인접하게 배치된 대응하는 배터리 셀 행(들) 내로 연장된다는 기술적 장점이 얻어진다. 특히, 적어도 하나의 열보호 요소는 길이 방향을 가로질러서 연장되는 횡방향을 따라서 및/또는 길이 방향을 가로지르고 횡방향을 가로질러서 연장되는 수직 방향을 따라서 연장된다.
따라서, 적어도 하나의 열보호 요소는 각각의 배터리 셀 행 내의 서로에게 인접하게 각각 배치된 복수 개의 배터리 셀 사이에서 길이 방향을 따라서 배열될 수 있어서, 복수 개의 배터리 셀 행에 대한 효과적인 열보호 장벽이 하나의 열보호 요소에 의해서 가능해질 수 있게 한다.
일 실시형태에서, 서로 평행하게 위치된 배터리 셀 행들은 동일한 극성을 가지고, 및/또는 배터리 셀 행들 중 서로 평행하게 위치된 두 개의 배터리 셀 행은 상이한 극성을 가진다.
그러면 배터리 장착 시스템의 탄력적 적응을 허용하는 기술적 장점이 얻어진다.
서로 평행하게 위치된 배터리 셀 행이 동일한 극성을 가지면, 서로 상이한 배터리 셀 행 내에서 서로의 옆에 배치된 배터리 셀의 극은 동일하고, 즉 동일한 극성을 가진 대응하는 배터리 셀 행 내에서 플러스 및 마이너스 극의 배치는 대칭적이다.
반면에, 서로 평행하게 위치된 배터리 셀 행이 상이한 극성을 가지면, 상이한 배터리 셀 행 내에서 서로의 옆에 배치된 배터리 셀의 극은 다르고, 즉 상이한 극성을 가지는 대응하는 배터리 셀 행 내에서는 마이너스 극이 상이한 배터리 셀 행 내에서 그 옆에 배치된 배터리 셀 내의 배터리 셀의 플러스 극 옆에 존재하고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
특히, 서로 평행하게 위치된 모든 배터리 셀 행은 동일한 극성을 가진다.
특히, 서로의 옆에 배치된 두 개의 배터리 셀 행은 서로 평행하게 위치된 모든 배터리 셀 행 내에서 상이한 극성을 가진다.
특히, 서로 평행하게 위치된 배터리 셀 행 중 적어도 일부는 동일한 극성을 가지고, 각각의 경우에 서로의 옆에 배치된 두 개의 배터리 셀 행은 서로 평행하게 위치된 배터리 셀 행 중 적어도 일부 내에서 상이한 극성을 가진다.
일 실시형태에서, 서로 상이한 배터리 셀 행 내에서 서로의 옆에 배치된 두 개의 배터리 셀은 서로에 대한 오프셋이 없이 배치되고, 및/또는 서로 상이한 배터리 셀 행 내에서 서로의 옆에 배치된 두 개의 배터리 셀은 서로에 대한 오프셋을 가지고 배치되며, 오프셋은 특히 배터리 셀 행의 길이 방향을 따라 연장된다.
그러면, 서로 상이한 배터리 셀 행 내에서 서로의 옆에 배치된 배터리 셀이 서로에 대한 오프셋을 가지거나 가지지 않고 배치되는지 여부에 의존하여, 배터리 장착 시스템이, 특히 각각의 배터리 셀 행의 단부에 위치된 배터리 장착 시스템의 콘택들에 대해서 탄력적으로 적응될 수 있는 기술적 장점이 얻어진다.
일 실시형태에서, 서로 상이한 배터리 셀 행 내에서 서로의 옆에 배치된 두 개의 배터리 셀은 서로로부터 오프셋되어 배치되는데, 배터리 장착 시스템은, 각각의 경우에 각각의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀 사이에서 서로로부터 특히 오프셋 대 오프셋으로 오프셋되어 배치되는 적어도 하나의 제 1 열보호 요소 및 적어도 하나의 제 2 열보호 요소를 포함한다.
그러면, 서로 상이한 배터리 셀 행 내에서 서로의 옆에 배치된 두 개의 배터리 셀이 서로로부터 오프셋되면, 길이 방향에 따른 오프셋에도 불구하고 효과적인 열보호가 각각의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 상이한 열보호 요소 사이에 제공될 수 있는 것을 보장하기 위해서 두 개의 상이한 열보호 요소가 요구된다는 기술적 장점이 얻어진다.
일 실시형태에서, 제 1 및 제 2 열보호 요소는, 각각의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀 중 하나의 극, 특히 양극이 그 안에서 적어도 부분적으로 수용되는 적어도 하나의 제 1 개구를 각각 가지고, 및/또는 제 1 및 제 2 열보호 요소는, 각각의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀 중 하나가 그 안에서 적어도 부분적으로 수용되는 적어도 하나의 제 2 개구를 각각 가진다.
그러면, 제 1 및 제 2 열보호 요소의 두 개의 상이한 개구가 배터리 셀의 극을 수용하도록 구체적으로 성형되거나, 배터리 셀을 수용하도록 구체적으로 성형됨으로써, 두 개의 인접한 배터리 셀 행 사이의 오프셋에도 불구하고 효과적인 열보호 장벽이 인접한 배터리 셀들 사이에서 보장될 수 있는 기술적 장점이 얻어진다.
특히, 제 1 개구는 극, 특히 양극에 연결된 전기 연결 요소를 적어도 부분적으로 수용하도록 설계된다.
특히, 극, 특히 양극, 또는 전기 연결 요소를 수용하기 위한 제 1 개구는 배터리 셀을 수용하기 위한 제 2 개구보다 작은 직경을 가진다.
일 실시형태에서, 복수 개의 전기 연결 요소 중 각각의 전기 연결 요소는, 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀 중 하나의 배터리 셀의 하나의 극, 특히 양극에 전도성으로 연결되고, 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀 중 다른 배터리 셀의 다른 극, 특히 음극에 전도성으로 연결되는 접촉 구역을 가진다.
그러면, 접촉 영역이 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀의 상이한 극들 사이에 효과적인 전도성 연결이 이루어지게 한다는 기술적 장점이 얻어진다.
일 실시형태에서, 접촉 영역은 적어도 하나의 극, 특히 양극에 견고하게 결합, 특히 용접, 납땜 및/또는 접착되는데, 특히 적어도 하나의 열보호는 복수 개의 전기 연결 요소의 각각의 전기 연결 요소와 상기 극 사이에 배치된다.
그러면, 접촉 영역을 통하여 전기 연결 요소가 두 개의 배터리 셀 중 적어도 하나의 적어도 하나의 극에 특히 안정되게 부착된다는 기술적 장점이 얻어진다.
특히, 접촉 영역은 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀 중 하나의 오직 하나의 극, 특히 양극에 견고하게 결합된다. 대안적으로, 접촉 영역은 길이 방향을 따라 인접한 양자 모두의 배터리 셀의 하나의 극, 특히 양극 및 음극에 각각 견고하게 결합된다.
일 실시형태에서, 복수 개의 장착 요소, 특히 장착 티쓰부(mounting teeth)가 접촉 영역 상에 배치되고, 이것은 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀 중 적어도 하나의 셀 단부를 수용한다.
그러면, 장착 요소가 각각의 셀 단부의 효과적인, 특히 비-포지티브(non-positive) 방식의 장착을 가능하게 함으로써, 대응하는 배터리 셀은 효과적인 고정을 보장하기 위해서 장착 요소들 사이에 단지 삽입되기만 하면 되게 된다는 기술적 장점이 얻어진다.
일 실시형태에서, 배터리 장착 시스템은 서로 이격된, 특히 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 서로 이격된 복수 개의 열보호 요소를 장착 하우징 내에 포함하는데, 복수 개의 열보호 요소의 각각의 열보호 요소는 각각의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 상이한 배터리 셀 사이에 각각 배치되어, 각각의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 복수 개의 배터리 셀 사이에 열보호 장벽이 생기도록 보장한다.
그러면, 복수 개의 열보호 요소가 각각의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 상이한 배터리 셀에 대하여 효과적인 열보호 장벽이 제공되는 것을 보장하는 기술적 장점이 얻어진다.
대응하도록 이격된 열보호 요소들 사이의 거리는, 특히 배터리 셀의 길이에 대응한다.
일 실시형태에서, 적어도 하나의 열보호 요소는 각각의 배터리 셀 행 중 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀 중 적어도 하나에 견고하게 결합된 비-포지티브(non-positive) 및/또는 포지티브 방식으로 연결된다.
그러면, 적어도 하나의 열보호 요소가 두 개의 배터리 셀 중 적어도 하나에, 특히 양자 모두의 배터리 셀에도 효과적으로 부착할 수 있게 하는 기술적 장점이 얻어진다.
특히, 적어도 하나의 열보호 요소는 복수 개의 전기 연결 요소의 적어도 하나의 전기 연결 요소에 견고하게 결합된 비-포지티브(non-positive) 및/또는 포지티브 방식으로 연결된다.
일 실시형태에서, 배터리 셀은 적어도 하나의 탈가스 밸브를 각각 가지는데, 이것은 각각의 배터리 셀의 과잉 압력의 경우에 배터리 셀로부터 가스를 방출하도록 설계되고, 적어도 하나의 탈가스 밸브는, 특히 각각의 배터리 셀의 극, 특히 플러스 극 또는 마이너스 극의 공간적 근방 내에 배치된다.
그러면, 배터리 셀이 폭발하는 것을 방지하기 위하여, 가스가 배터리 셀의 열적으로 불안정한 상태의 경우에 탈가스 밸브를 통하여 배터리의 주변으로 유리하게 방출될 수 있다는 기술적 장점이 얻어진다.
특히, 탈가스 밸브는 각각의 배터리 셀의 극, 특히 양극 또는 음극의 공간적 근접성 내에 배치됨으로써, 탈가스 밸브가 길이 방향을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀들 사이에 배치된 적어도 하나의 열보호 요소의 공간적 근접성에 배치되게 하거나, 인접한 배터리 셀의 대응하는 극들 사이에 배치됨으로써, 탈가스 밸브를 통하여 방출된 가스가 적어도 하나의 열보호 요소에 의해서 효과적으로 소산될 수 있게 한다.
본 발명은 실시형태들의 예 및 도면을 참조하여 상세하게 후술된다. 도면은 다음을 도시한다:
도 1은 비교예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 도시한다;
도 2는 실시형태의 예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 횡단면도로 도시한다;
도 3은 실시형태의 예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 종단면도로 도시한다;
도 4는 실시형태 예에 따른 배터리 장착 시스템의 두 개의 배터리 셀들 사이의 연결 영역의 개략도를 도시한다;
도 5는 실시형태의 예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 사시도로 도시한다; 그리고
도 6은 실시형태의 예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 다른 사시도로 도시한다.
도 1은 비교예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 도시한다;
도 2는 실시형태의 예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 횡단면도로 도시한다;
도 3은 실시형태의 예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 종단면도로 도시한다;
도 4는 실시형태 예에 따른 배터리 장착 시스템의 두 개의 배터리 셀들 사이의 연결 영역의 개략도를 도시한다;
도 5는 실시형태의 예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 사시도로 도시한다; 그리고
도 6은 실시형태의 예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 다른 사시도로 도시한다.
후속하는 상세한 설명에서, 본 명세서의 일부이고 예시를 통해 본 발명이 실시될 수 있는 특정한 실시형태들을 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 개념에서 벗어나지 않으면서 다른 실시형태들이 이용될 수도 있고, 구조적 또는 노리적인 변경이 이루어질 수 있다는 것이 이해된다. 그러므로, 후속하는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 한정된 의미에서 이해되어서는 안 된다. 그렇지 않다고 구체적으로 진술되지 않으면, 본 명세서에서 설명되는 다양한 실시형태들의 특징들이 서로 결합될 수 있다는 것이 더 이해된다.
본 발명의 양태 및 실시형태는 도면을 참조하여 설명되고, 도면에서 동일한 레퍼런스 부호는 일반적으로 동일한 요소를 가리킨다. 다음의 설명에서, 본 발명의 양태의 심도 있는 이해를 제공하기 위해서 다수의 특정한 세부사항들이 예시를 위해서 진술된다.
도 1은 비교예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 도시한다.
도 1에서 개략적으로만 도시된 배터리 장착 시스템(100)은 복수 개의 배터리 셀(101)이 전기적으로 구동가능한 차량 내에 장착될 수 있게 한다. 배터리 장착 시스템(100)은 장착 하우징(103)을 가지는데, 이것은 도 1에서 복수 개의 배터리 셀(101)을 장착하기 위한 것으로만 표시된다.
종래의 전기적으로 구동가능한 차량에서는, 차량을 구동하기 위한 충분한 전기 에너지를 제공하기 위해서 많은 수의 배터리 셀(101)이 요구된다. 보통, 리튬-이온 기술에 기반한 배터리 셀(101)이 이러한 목적을 위하여 사용되지만, 이것은 특정한 동작 조건에서는 열적으로 불안정한 상태로 변환될 수 있다.
예를 들어, 배터리 셀(101)이 과충전되고, 배터리 셀(101)이 과열되고, 및/또는 배터리 셀(101)이 기계적으로 손상되면, 배터리 셀의 내부 단락 회로가 생길 수 있고, 이것은 많은 양의 열 에너지를 배터리 셀(101) 내에 방출할 수 있으며, 그러면 이제 배터리 셀(101) 내부의 압력이 크게 증가될 수 있다.
이러한 경우에, 도 1에서 화살표 마킹에 의해서 개략적으로 도시된 바와 같이, 배터리 셀(101) 내에 배치될 수 있는 압력 완화 밸브가 열리고 상당량의 고온 가스를 배터리 셀(101)의 바로 근처로 방출할 수 있다. 종래에 사용된 장착 하우징(103) 내에서는 배터리 셀(101)이 흔히 매우 조밀하게 패킹되기 때문에, 대응하도록 방출된 고온 가스는 이웃하는 다른 배터리 셀(101)을 열적으로 여기시킬 수 있고, 따라서 이웃하는 다른 배터리 셀(101)도 특정 상황에서는 열적으로 불안정한 상태가 될 수 있다.
특정 상황에서는, 이것이 많은 수의 배터리 셀(101)이 열적으로 불안정한 상태가 되는 수준까지 연쇄 반응을 초래할 수 있고("열 전파(thermal propagation)"), 그 결과 전기적으로 구동가능한 차량의 전체 배터리 유닛이 심각하게 손상되거나 심지어 파괴될 수 있다.
이러한 이유로, 종래의 배터리 구조로부터 시작하여, 본 발명의 과제는, 단일 배터리 셀(101)의 손상 및 그로부터의 결과적인 열 에너지의 방출이 일어나는 경우에 이웃하는 배터리 셀(101)도 열적으로 불안정한 상태로 변환되는 것을 방지하기 위하여 이웃하는 배터리 셀(101) 사이에 효과적인 열보호를 보장하는 것이다.
도 2는 실시형태의 예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 횡단면도로 도시한다.
배터리 장착 시스템(100)은 복수 개의 배터리 셀(101)을 홀딩하기 위한, 도 2에 개략적으로만 도시된 장착 하우징(103)을 가진다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 배터리 셀(101)은 서로 평행하게 위치된 복수 개의 배터리 셀 행(105) 내에서 장착 하우징(103) 내에 배치된다. 도 2는 제 1 배터리 셀 행(105-1), 이것에 평행하게 위치된 제 2 배터리 셀 행(105-2) 및 이것에 평행하게 위치된 제 3 배터리 셀 행(105-3)만을 포함하는 장착 하우징(103)의 단면도를 도시한다.
도 2에 도시되는 배터리 셀 행(105)이 단일 수평 배터리 셀 평면(107-1) 내에 배치되지만, 장착 하우징(103)은 특히 상하로 배치된 복수 개의 수평 배터리 셀 평면(107-1)을 포함하고, 서로 평행하게 위치된 복수 개의 배터리 셀 행(105)은 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개의 수평 배터리 셀 평면(107-1)의 각각의 수평 배터리 셀 평면(107-1) 내에 배치된다.
대응하는 3-차원의 배터리 장착 시스템(100)에 대해서는 도 3을 참조한다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 배터리 셀(101)은 전기 직렬 회로로 배치된다. 이것은 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 두 개의 인접한 배터리 셀(101)이 길이 방향(121)을 따라서 서로 전도성으로 연결된다는 것을 의미한다.
도 2에서는, 각각의 배터리 셀 행(105-1) 내의 제 1 배터리 셀(101-1) 및 길이 방향(121)을 따라서 제 1 배터리 셀(101-1)에 인접한 제 2 배터리 셀(101-2)이 예시적으로 도시된다.
예를 들어, 제 1 배터리 셀(101-1)의 전기 극성(109), 특히 마이너스 극(109-1)이 제 2 배터리 셀(101-2)의 반대인 전기 극성(109), 특히 플러스 극(109-2)에 전도성으로 연결된다.
비록 도 2에는 도시되지 않지만, 대안적으로, 제 1 배터리 셀(101-1)의 전기 극성(109), 특히 플러스 극(109-2)은 제 2 배터리 셀(101-2)의 반대 전기 극성(109), 특히 마이너스 극(109-1)에 전도성으로 연결될 수 있다.
각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 두 개의 인접한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 효과적인 전도성 연결이 가능해지게 하기 위해서, 배터리 장착 시스템(100)은 복수 개의 전기 연결 요소(111)를 포함한다. 각각의 경우에, 복수 개의 전기 연결 요소(111) 중 하나의 전기 연결 요소(111)는 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 두 개의 인접한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)을 길이 방향(121)을 따라서 전도성으로 연결한다.
도 2에는 제 1 배터리 셀(101-1)을 제 1 배터리 셀 행(105-1) 내에서 길이 방향(121)을 따라서 이에 인접하게 배치된 제 2 배터리 셀(101-2)에 전도성으로 연결하는 제 1 전기 연결 요소(111)가 강조되었다.
도 2에는 개략적으로만 도시되지만, 전기 연결 요소(111)는, 두 개의 인접한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 중 하나의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)의 극(109), 특히 플러스 극(109-2)에 전도성으로 연결되고, 두 개의 인접한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 중 다른 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)의 반대 극(109), 특히 마이너스 극(109-1)에 전기적으로 연결되는 접촉 영역(113)을 각각 가진다.
도 2의 선택된 예시에서는, 제 1 배터리 셀(101-1)의 마이너스 극(109-1) 및 제 2 배터리 셀(101-2)의 플러스 극(109-2)에 전도성으로 연결된 제 1 전기 연결 요소(111)의 접촉 영역(113)만이 개략적으로 도시된다.
도 2에서, 접촉 영역(113)에 배치된 장착 요소(115), 특히 장착 티쓰부(mounting teeth)가 도시되는데, 이것은 적어도 하나의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)을 수용하기 위하여 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 중 적어도 하나의 셀 단부(117)를 밀봉한다.
도 2의 선택된 표현에서는, 장착 요소(115)가 제 1 배터리 셀(101-1)의 효과적인 장착을 보장하기 위해서 제 1 배터리 셀(101-1)의 셀 단부(117)를 밀봉한다. 도 2에는 도시되지 않지만, 전기 연결 요소(111)의 접촉 영역(113)은 제 2 배터리 셀(101-2)의 극(109), 특히 플러스 극(109-2)에 견고하게 결합, 특히 용접된다.
따라서, 각각의 경우에 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 배치된 전기 연결 요소(111, 111-1)는, 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 내의 모든 인접한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이의 효과적인 전도성 연결을 보장한다.
서로 평행하게 위치된 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3), 특히 서로 평행하게 위치된 모든 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)이 동일한 극성을 가짐으로써, 서로 평행하게 위치된 배터리 셀 행(105) 내의 극(109, 109-1, 109-2, 105-3)이 동일한 방향으로 배치된다는 것을 도 2로부터 알 수 있다. 특히, 서로 상이한 배터리 셀 행(105) 내에서 서로의 옆에 배치된 두 개의 배터리 셀(101)은 길이 방향(121)을 따라서 서로에 대하여 임의의 오프셋을 가지지 않는다.
도 2에 더 표시되는 바와 같이, 배터리 장착 시스템(100)은, 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 배치되고 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 두 개의 인접한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 열보호 장벽을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 열보호 요소(119), 특히 열보호 플레이트를 포함한다.
도 2에 개략적으로만 도시된 바와 같이, 열보호 요소(119)는 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이의 물리적 분리를 보장함으로써, 열적 과부하의 경우에, 하나의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)로부터 탈출하는 고온 가스가 열보호 요소(119)에 의하여 다른 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)로부터 보존될 수 있게 한다. 그러면 이웃하는 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)도 열적으로 불안정한 상태로 변환되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이러한 경우에, 열보호 요소(119)는 탈출하는 고온 가스를 견디기 위해서 특히 높은 온도 및 압력에 내성을 가지는 재료로 제작되고, 특히 강철, 철 및/또는 알루미늄을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)은 길이 방향(121)을 따라서 연장되고, 열보호 요소(119)는 길이 방향(121)을 가로지르는 횡방향(123)을 따라서 연장된다.
따라서, 열보호 요소(119)는 각각의 경우에 단일 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에만 배치되는 것이 아니고, 열보호 요소(119)는 특히, 각각의 경우에 복수 개의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접하고 서로 평행하게 위치된 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에도 배치된다.
도 2에는 하나의 수평 배터리 셀 평면(107-1)만이 도시되지만, 열보호 요소(119)는 특히 적어도 부분적으로, 특히 전체적으로, 장착 하우징(103) 내에서 길이 방향(121)을 가로지르고 연장되는 횡방향(123)을 따라서 연장되고 및/또는 열보호 요소(119)는 특히 적어도 부분적으로, 특히 전체적으로, 장착 하우징(103) 내에서 길이 방향(121)을 가로지르고, 그리고 횡방향(123)을 가로지르면서 연장되는 수직 방향을 따라서 연장되며, 수직 방향은 도 2에는 도시되지 않는다.
따라서, 특히 열보호 요소(119)는 각각의 경우에 모든 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접하고 서로 평행하게 위치된 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 배치될 수 있다.
도 2에 도시되는 열보호 요소(119)는 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 열보호 장벽을 제공할 수 있다.
도 2에는 도시되지 않지만, 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)은 길이 방향(121)을 따라서 배치된 복수 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)을 포함함으로써, 배터리 장착 시스템(100)은 특히, 도 2에는 도시되지 않고 서로 이격되게 배치되는, 특히 장착 하우징(103) 내에서 길이 방향(121)을 따라서 서로 이격되게 배치되는 복수 개의 추가적 열보호 요소(119)를 포함할 수 있게 된다.
추가적인 열보호 요소(119) 각각은 여기에서 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 상이한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 배치됨으로써, 길이 방향(121)을 따라 인접한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 중 복수 개, 특히 전부가 열보호 장벽에 의하여 서로로부터 효과적으로 열적 디커플링될 수 있게 된다.
적어도 하나의 열보호 요소(119)가 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 배치되기 때문에, 적어도 하나의 열보호 요소(119)는 각각의 경우에 도 2에는 도시되지 않는 적어도 하나의 개구(125), 특히 복수 개의 개구(125)를 가진다.
서로에게 인접하게 배치된 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이의 전도성 연결이 열보호 요소(119)를 통해서 가능해지게 하기 위해서, 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 서로에게 인접하게 배치된 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 중 한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)은 적어도 부분적으로 각각의 열보호 요소(119)의 개구(125)를 통해서 수용될 수 있다.
길이 방향(121)을 따라서 서로에게 인접하게 배치된 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이의 전도성 연결이 열보호 요소(119)를 통해서 가능해지게 하기 위하여, 복수 개의 전기 연결 요소(111)의 전기 연결 요소(111)는 적어도 부분적으로 각각의 열보호 요소(119)의 개구(125) 내에 배치될 수 있다.
따라서, 적어도 하나의 열보호 요소(119)는 각각의 배터리 셀 행(105)의 인접하게 배치된 배터리 셀(101) 사이에 효과적인 열보호 장벽이 생기게 할 수 있다.
추가적인 세부사항에 대해서는 다음의 설명을 참조한다.
도 3은 실시형태의 예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 종단면도로 도시한다.
도 3에 도시되는 배터리 장착 시스템(100)은 도 2에 도시되는 배터리 장착 시스템(100)에 대응하는데, 도 3에서는 종단면도가 도시된다.
따라서, 도 3에 도시되는 도면의 평면은 도 3에 개략적으로만 도시된 복수 개의 수평 배터리 셀 평면(107-1)과 교차하는 수직 배터리 셀 평면(107-2)에 대응한다.
도 3은 각각의 경우에, 서로 평행하게 위치된 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 두 개의 인접하게 배치된 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)이 상이한 극성을 가진다는 것, 그리고 각각의 경우에, 서로 상이한 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2)에서 서로의 옆에 배치된 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)이 특히 서로에 대하여 오프셋(127)을 가지고 배치된다는 것을 보여준다. 오프셋(127)은 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라서 연장된다.
도 3으로부터, 제 1 배터리 셀 행(105, 105-1) 및 제 3 배터리 셀 행(105, 105-3)이 동일한 극성을 가지고 서로에 대한 오프셋(127)이 없이 배치된다는 것, 및 제 2 배터리 셀 행(105, 105-2)이 인접한 제 1 배터리 셀 행(105, 105-1) 및 인접한 제 3 배터리 셀 행(105, 105-3)과 다른 극성을 가진다는 것을 알 수 있다.
제 2 배터리 셀 행(105, 105-2)은 제 1 및 제 3 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-3)과 반대로, 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2)의 길이 방향(121)을 따라 오프셋(127)을 가지고 배치된다.
도 3에 도시되는 구성에서 배터리 셀(101)의 모든 극(109)을 효과적으로 커버하기 위해서, 특히 제 1 열보호 요소(119-1) 및 제 2 열보호 요소(119-2)가 필요한데, 이들은 서로 오프셋되어, 특히 서로에 대하여 오프셋(127)만큼 오프셋되어, 각각의 경우에 각각의 배터리 셀 행(105) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101) 사이에 배치된다.
도 3으로부터, 각각의 제 1 또는 제 2 열보호 요소(119-1, 119-2)의 각각의 개구(125)의 직경이 배터리 셀(101) 또는 전기 연결 요소(111) 중 어느 하나의 각각의 극(109)을 수용하도록 다르게 성형된다는 것을 알 수 있다.
특히, 플러스 극(109-2)을 포함하는 배터리 셀(101)의 셀 단부(117)는 제 1 또는 제 2 열보호 요소(119-1, 119-2)의 제 1 개구(125-1) 내에 수용된다. 특히, 배터리 셀(101) 자체가 제 1 및 제 2 열보호 요소(119-1, 119-2)의 제 2 개구(125-2) 내에 수용되고, 제 2 개구(125-2)는 특히 제 1 개구(125-1)보다 큰 직경을 가진다.
도 4는 실시형태 예에 따른 배터리 장착 시스템의 두 개의 배터리 셀들 사이의 연결 영역의 개략도를 도시한다.
도 4에 도시되는 예시에서, 단일 배터리 셀 행(105) 내에서 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101) 사이의 전기 연결 영역은 두 개의 배터리 셀(101) 중 하나의 열적으로 불안정한 상태 도중에 도시된다.
제 1 배터리 셀(101-1)은 제 2 배터리 셀(101-2)에 전기 연결 요소(111)에 의하여 전도성으로 연결된다. 전기 연결 요소(111)의 접촉 영역(113)은 제 1 배터리 셀(101-1)의 극(109), 특히 마이너스 극(109-1)과 제 2 배터리 셀(101-2)의 극(109), 특히 플러스 극(109-2)사이에 접촉을 형성한다.
도 4는 제 1 및 제 2 배터리 셀(101-1, 101-2) 사이에 배치된 열보호 요소(119)를 더 도시하는데, 극(109), 특히 플러스 극(109-2), 또는 전기 연결 요소(111)가 적어도 부분적으로 열보호 요소(119)의 개구(125), 특히 제 1 개구(125-1) 내에 수용된다.
도 4에 개략적으로만 도시된 제 2 배터리 셀(101-2)의 탈가스 밸브(129)는 제 2 배터리 셀(101-2)의 열적으로 불안정한 상태에 기인하여 열리고, 고온 가스가 제 2 배터리 셀(101-2)의 내부로부터 탈출하고 열보호 요소(119)를 통하여 효과적으로 방출될 수 있게 함으로써 제 1 배터리 셀(101-1)의 열적 안정성의 열화가 방지될 수 있게 한다.
도 5는 실시형태의 예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 사시도로 도시한다.
도 5는 배터리 장착 시스템(100)의 사시도를 도시하는데, 특히 열보호 요소(119)의 높이 및 폭의 연장을 보여준다. 도 2에 도시되는 수평 배터리 셀 평면(107-1) 및 도 3에 도시되는 수직 배터리 셀 평면(107-2)이 도 5에 개략적으로 도시된다.
도 5는 도 3에 도시된 제 1 열보호 요소(119-1)를 보여준다.
열보호 요소(119, 119-1)는, 각각의 배터리 셀 행(105) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101) 사이에 배치되고, 인접한 배터리 셀(101)이 통과해서 전기적으로 연결되는 개구(125)를 가진다.
도 3에 도시되는 오프셋(127)에 기인하여, 도 5에 도시되는 제 1 열보호 요소(119-1)는 더 작은 직경의 제 1 개구(125-1)를 가지는데, 극(109), 특히 플러스 극(109-2), 또는 극(109), 특히 플러스 극(109-2)에 연결된 전기 연결 요소(111)가 적어도 부분적으로 그 안에 수용된다. 전기 연결 요소(111)는 접촉 영역(113) 및 접촉 영역(113) 상에 배치된 장착 요소(115)를 가지는데, 장착 요소는 제 2 배터리 셀(101-2)의 셀 단부(117)를 수용한다.
도 3에 도시되는 오프셋(127)에 기인하여, 도 5에 도시되는 제 1 열보호 요소(119-1)는 큰 직경의 제 2 개구(125-2)를 가지는데, 이들 각각 내에, 각각의 배터리 셀 행(105) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101) 중 하나가 적어도 부분적으로 수용된다.
도 5에서는 제 1 배터리 셀(101-1) 및 제 2 배터리 셀(101-2) 사이의 제 1 열보호 요소(119-1)만이 도시되고, 여기에서 추가적인 제 2 배터리 셀(101-2)은 도 5의 선택된 표현 내에 도시되지 않는다. 특히, 열보호 요소(119)는 비-포지티브(non-positive), 포지티브 및/또는 견고하게 결합된 방식으로, 각각의 배터리 셀 행(105)의 서로 인접하게 배치된 인접한 배터리 셀(101)에, 특히 레이저 용접에 의해서 연결된다.
도 6은 실시형태의 예에 따른 배터리 장착 시스템의 개략도를 다른 사시도로 도시한다.
도 6은 배터리 장착 시스템(100)의 사시도를 도시하는데, 특히 열보호 요소(119)의 높이 및 폭의 연장을 보여준다. 도 2에 도시되는 수평 배터리 셀 평면(107-1) 및 도 3에 도시되는 수직 배터리 셀 평면(107-2)이 도 6에 개략적으로 도시된다.
도 6은 도 3에 도시된 제 2 열보호 요소(119-2)를 보여준다.
열보호 요소(119, 119-2)는, 각각의 배터리 셀 행(105) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101) 사이에 배치되고, 인접한 배터리 셀(101)이 통과해서 전기적으로 연결되는, 도 6에는 도시되지 않는 개구(125)를 가진다.
기술적인 이유로, 각각의 제 2 수평 배터리 셀 레벨(107-1)의 배터리 셀(101), 특히 제 2 배터리 셀(101-2)만이 도 6에 도시되는데, 여기에서는 제 2 배터리 셀(101-2)이 없이, 전기 연결 요소(111), 특히 접촉 영역(113)만이 그 사이에 배치된 수평 배터리 셀 레벨(107-1) 내에 도시된다.
도 6에 도시되는 제 2 열보호 요소(119-2)는 각각의 경우에, 복수 개의 배터리 셀 행(105)의 서로 평행하게 위치되고 길이 방향(121)을 따라서 이격된 두 개의 배터리 셀(101) 사이에 배치된다.
따라서, 실시형태의 예에 도시된 열보호 요소(119), 특히 제 1 및/또는 제 2 열보호 요소(119-1, 119-2)는 길이 방향(121)을 따라 인접한 배터리 셀(101) 사이에 효과적인 열적 경계가 생기도록 보장할 수 있다.
참조 번호들의 목록
100 배터리 장착 시스템
101 배터리 셀
101-1 제 1 배터리 셀
101-2 제 2 배터리 셀
103 장착 하우징
105 배터리 셀 행
105-1 제 1 배터리 셀 행
105-2 제 2 배터리 셀 행
105-3 제 3 배터리 셀 행
107-1 수평 배터리 셀 평면
107-2 수직 배터리 셀 평면
109 전기 극성
109-1 마이너스 극
109-2 플러스 극
111 전기 연결 요소
111-1 제 1 전기 연결 요소
113 접촉 영역
115 장착 요소
117 셀 단부
119 열 보호 요소
119-1 제 1 열보호 요소
119-2 제 2 열보호 요소
121 길이 방향
123 횡방향
125 개구
125-1 제 1 개구
125-2 제 2 개구
127 오프셋
129 탈가스 밸브
100 배터리 장착 시스템
101 배터리 셀
101-1 제 1 배터리 셀
101-2 제 2 배터리 셀
103 장착 하우징
105 배터리 셀 행
105-1 제 1 배터리 셀 행
105-2 제 2 배터리 셀 행
105-3 제 3 배터리 셀 행
107-1 수평 배터리 셀 평면
107-2 수직 배터리 셀 평면
109 전기 극성
109-1 마이너스 극
109-2 플러스 극
111 전기 연결 요소
111-1 제 1 전기 연결 요소
113 접촉 영역
115 장착 요소
117 셀 단부
119 열 보호 요소
119-1 제 1 열보호 요소
119-2 제 2 열보호 요소
121 길이 방향
123 횡방향
125 개구
125-1 제 1 개구
125-2 제 2 개구
127 오프셋
129 탈가스 밸브
Claims (15)
- 전기적으로 구동가능한 차량 내에 복수 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)을 장착하기 위한 배터리 장착 시스템(100)으로서,
복수 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)을 수용하기 위한 장착 하우징(103) - 복수 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)은 상기 장착 하우징(103) 내에 수용되며, 상기 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)은 서로 평행하게 배치된 복수 개의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)으로 배치되고, 상기 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)은 길이 방향(121)을 따라서 연장됨 -;
각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 전기적 직렬 연결을 제공하도록, 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 서로 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)을 전도성으로 각각 연결하는 복수 개의 전기 연결 요소(111, 111-1); 및
각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 배치되고, 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 상기 두 개의 인접한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 열보호 장벽을 제공하도록 형성된 적어도 하나의 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)
를 포함하는, 배터리 장착 시스템(100). - 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)는, 복수 개의 전기 연결 요소(111, 111-1)의 각각의 전기 연결 요소(111, 111-1)와 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 상기 두 개의 인접한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 중 하나 사이에 배치된, 배터리 장착 시스템(100). - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 배치된 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)는, 상기 길이 방향(121)을 가로지르는 횡방향(123)을 따라서 연장된, 배터리 장착 시스템(100). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)는 적어도 하나의 개구(125, 125-1, 125-2)를 가지고,
각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 두 개의 인접하게 배치된 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 중 하나의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)은 적어도 부분적으로(in sections) 상기 개구(125, 125-1, 125-2) 내에 수용되거나, 상기 복수 개의 전기 연결 요소(111, 111-1) 중 하나의 전기 연결 요소(111, 111-1)는 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 상기 두 개의 인접한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 전도성 연결을 제공하기 위하여 적어도 부분적으로 상기 개구(125, 125-1, 125-2) 내에 배치된, 배터리 장착 시스템(100). - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)는 열보호 플레이트를 포함하는, 배터리 장착 시스템(100). - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)는 각각의 경우에, 서로 평행하게 위치된 복수 개의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 배치되고,
상기 적어도 하나의 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)는 각각의 경우에, 서로 평행하게 위치된 모든 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 특히 배치된, 배터리 장착 시스템(100). - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
서로 평행하게 위치된 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)은 동일한 극성을 가지고, 및/또는
각각의 경우에, 서로 평행하게 위치된 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 두 개의 인접하게 배치된 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)은 상이한 극성을 가지는, 배터리 장착 시스템(100). - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 경우에, 서로 상이한 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 내에서 서로의 옆에 배치된 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)은 서로에 대해 오프셋(127)이 없이 배치되고, 및/또는
각각의 경우에, 서로 상이한 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 내에서 서로의 옆에 배치된 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)은 서로에 대해 오프셋(127)을 가지고 배치되며,
상기 오프셋(127)은 상기 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3)의 길이 방향(121)을 따라서 특히 연장되는, 배터리 장착 시스템(100). - 제 8 항에 있어서,
각각의 경우에, 서로 상이한 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 내에서 서로의 옆에 배치된 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)은, 서로에 대해 오프셋(127)을 가지고 배치되고,
상기 배터리 장착 시스템(100)은, 각각의 경우에, 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에서 서로에 대해 오프셋되어 배치된, 특히 오프셋(127)만큼 오프셋되어 배치된 적어도 하나의 제 1 열보호 요소(119, 119-1) 및 적어도 하나의 제 2 열보호 요소(119, 119-2)를 가지는, 배터리 장착 시스템(100). - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)는, 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 중 하나의 배터리 셀의 극(109, 109-1, 109-2), 특히 플러스 극(109-2)이 적어도 부분적으로 수용되는 적어도 하나의 제 1 개구(125, 125-1)를 각각 가지고, 및/또는
상기 제 1 및 제 2 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)는, 각각의 경우에 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 중 하나가 적어도 부분적으로 수용되는 적어도 하나의 제 2 개구(125, 125-2)를 각각 가지는, 배터리 장착 시스템(100). - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수 개의 전기 연결 요소(111, 111-1) 중 하나의 전기 연결 요소(111, 111-1)는 각각의 경우에, 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 중 하나의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)의 극(109, 109-1, 109-2), 특히 플러스 극(109-2)에 전도성으로 연결되고, 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 중 다른 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)의 다른 극(109, 109-1, 109-2), 특히 마이너스 극(109-1)에 전도성으로 연결되는 접촉 영역(113)을 가지는, 배터리 장착 시스템(100). - 제 11 항에 있어서,
상기 접촉 영역(113)은 적어도 하나의 극(109), 특히 플러스 극(109-2)에 견고하게 결합, 특히 용접, 납땜 및/또는 접착되고,
특히 상기 적어도 하나의 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)는 상기 복수 개의 전기 연결 요소(111, 111-1)의 각각의 전기 연결 요소(111, 111-1)와 상기 극(109, 109-1, 109-2) 사이에 배치된, 배터리 장착 시스템(100). - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배터리 장착 시스템(100)은, 서로로부터 이격되게 배치된, 특히 상기 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 서로로부터 이격되게 배치된 복수 개의 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)를 상기 장착 하우징(103) 내에 포함하고,
상기 복수 개의 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)의 각각의 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)는 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 복수 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이의 열보호 장벽을 보장하도록, 각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 상이한 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 사이에 각각 배치된, 배터리 장착 시스템(100). - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 열보호 요소(119, 119-1, 119-2)는,
각각의 배터리 셀 행(105, 105-1, 105-2, 105-3) 중 길이 방향(121)을 따라 인접한 두 개의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2) 중 적어도 하나에, 견고하게 결합된 비-포지티브(non-positive) 및/또는 포지티브 방식으로 연결된, 배터리 장착 시스템(100). - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)은,
각각의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2), 101-2) 내의 과잉 압력의 경우에 상기 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)로부터 가스를 방출하도록 설계된 적어도 하나의 탈가스 밸브(129)를 각각 가지고,
상기 적어도 하나의 탈가스 밸브(129)는, 특히 각각의 배터리 셀(101, 101-1, 101-2)의 극(109), 특히 플러스 극(109-2) 또는 마이너스 극(109-1)의 공간적 근방 내에 배치된, 배터리 장착 시스템(100).
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