WO2010002140A2 - 전지 탑재 시스템 - Google Patents

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WO2010002140A2
WO2010002140A2 PCT/KR2009/003432 KR2009003432W WO2010002140A2 WO 2010002140 A2 WO2010002140 A2 WO 2010002140A2 KR 2009003432 W KR2009003432 W KR 2009003432W WO 2010002140 A2 WO2010002140 A2 WO 2010002140A2
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battery
mounting system
retainer
clamp
battery mounting
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니드즈윅키마크
제이. 클라인마틴
커팅윌리엄
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a general battery mounting system, and more particularly to a mounting system for a plurality of battery modules.
  • these batteries are typically assembled into a plurality of small battery cells (unit cells) that are interconnected in series or in parallel to form a battery module.
  • the plurality of battery modules are interconnected to form a battery pack having desired output and capacity characteristics.
  • battery mounts that can be used to protect battery packs and to protect battery modules that form battery packs in devices that perform power communication.
  • Using a mount to protect the battery packs and modules of the mentioned manner enables the electrical interconnection of the battery pack with the device in power communication.
  • Battery mounts are known for mounting different types of cells, including specific cover mounts, and such mounts can be used to mount individual battery modules, while such individual mounts are intended to protect battery modules individually. As necessary, it is generally not preferred for use in a plurality of battery modules associated with the battery pack. Therefore, development of a mounting system for mounting a plurality of battery modules by being used in the above-described type of battery pack is required.
  • An object of the present invention is to provide a battery mounting system for mounting a plurality of battery modules.
  • the invention can also accommodate a plurality of battery modules for forming a battery pack, while the individual batteries from the battery pack, both during assembly of the battery pack and during its operation after being connected to the service.
  • An object of the present invention is to provide a battery tray formed of a combination of fixing and detachable retainers capable of removing a module and inserting individual battery modules into a battery pack.
  • the present invention provides a battery mounting system for mounting a plurality of battery modules.
  • the invention can accommodate a plurality of battery modules for forming a battery pack, while the individual battery modules from the battery pack, both during the assembly process of the battery pack and during its operation after being connected to the service
  • the present invention provides a battery tray formed of a combination of fixing and detachable retainers capable of removing and inserting individual battery modules into a battery pack.
  • the battery tray may be disposed on a base plate to enable coupling of one or more battery trays as well as coupling the associated battery module to the battery pack, and to provide additional support for the battery tray.
  • the battery trays may be arranged on the base plate in different directions.
  • the present invention provides a package of a battery module into a battery pack that can be mounted in a battery mounting system for a module assembly and, for example, an automobile or other apparatus requiring battery pack assembly of a module.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an exemplary embodiment of a battery mounting system of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a specific combination of the components of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a partial front view of the combination of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a top perspective view of the battery tray of FIG. 1;
  • FIG. 5 is a bottom perspective view of the battery tray of FIG. 1;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a 6-6 site in the battery tray of FIG. 4;
  • FIG. 7 is a top perspective view of the battery clamp of FIG. 1;
  • FIG. 8 is a perspective view of an exemplary embodiment of the side ribs of FIG. 1;
  • FIG. 9 is a perspective view of another exemplary embodiment of the side ribs of FIG. 1;
  • FIG. 10 is a partial perspective view of the mounting system of FIG. 1 with a battery module mounted;
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view of the assembly of FIG. 10;
  • FIG. 12 is a partial perspective view of the mounting system of FIG. 2 with two battery modules mounted;
  • FIG. 13 is a perspective view of the assembly of the components of FIG. 1 showing a plurality of battery modules mounted.
  • the present invention provides a battery mounting system for mounting a plurality of battery modules.
  • the present invention is capable of accommodating a plurality of battery modules to form a battery pack, while also providing individual battery modules from a battery pack both during assembly of the battery pack and during its operation after being connected to a service.
  • the present invention provides a battery tray provided in a fixed and removable combination with retainers capable of removing and inserting and retaining individual battery modules into a battery pack.
  • the battery tray may be disposed on a base plate to enable coupling of one or more battery trays as well as coupling the battery module associated therewith to the battery pack, and to provide additional support for the battery tray.
  • the battery mounting system of the present invention is a battery pack as a battery pack that can be used in a variety of devices including, for example, a device that performs exercise in power communication with the battery pack, such as various motor vehicles, airplanes, ships, trains, etc.
  • a system for mounting a module assembly is provided.
  • an exemplary embodiment of the present invention includes a battery mounting system 10.
  • the battery mounting system 10 includes a battery tray 12.
  • the battery mounting system 10 may also include one or more battery trays 12, where the trays may have the same shape when one or more battery trays 12 are used, or It may have other forms.
  • 1 and 2 illustrate different types of battery trays of battery tray 12 and battery tray 12.1.
  • the battery tray 12 and the battery tray 12.1 have substantially the same features, as described further below, although they have different sizes, including different lengths and widths. However, they can also be combined with distinguishing features, such as extensions 14 shown in battery tray 12.1 (see FIGS. 1 and 2).
  • the battery tray 12 and the battery tray 12.1 each have a base 12, a retainer portion 18, and an attachment portion 20, respectively.
  • the retainer portion 18 opposes the attachment portion 20 across the width of the battery trays 12, 12.1.
  • the battery tray 12 and the battery tray 12.1 each have a length effective for accommodating the plurality of battery modules 22, as can be understood from FIGS. 10-12, which are particularly shown in FIG. .
  • the base 16 supports the battery module 22 and is particularly adapted for pressing engagement with the module base 36.
  • Base 16 may include a strengthening rib 38 extending along base 16 in the longitudinal direction. This may include a plurality of ribs 38, as shown in FIGS. 1-5, and also like the two ribs 38 shown in these figures. In addition to the number of ribs 38, its position, space, width and height can provide the stiffness and strength required for the battery tray 22 and the base 16 along its length. You can choose to.
  • Base 16 may also introduce one or more incisions or openings 40 along its length. Incisions 40 are used to reduce the weight of a battery tray, such as battery trays 12, 12.1.
  • the incisions 40 include the number, size, shape, including the number thereof, so as to achieve the strength characteristics required for the base 16 and the battery tray while satisfying the design requirements for the weight of the battery tray such as minimizing the weight. Arrangements, and other elements, can be selected and introduced.
  • the retainer portion 18 includes a retainer 24 extending at least partially along the length of the trays 12, 12.1, as shown in FIGS. 1-6. As shown in FIGS. 1-2, the retainer 24 extends only partially along the length of the battery tray 12.1, while the retainer 24 extends along the entire length of the battery tray 12. In many cases the retainer 24 may extend substantially along the entire length of the battery tray, but may be at least partially minimally extended along the length of the battery tray. As shown in FIGS. 10-13, like one of a pair of opposing tapered flanges 26, the retainer 24 is effective to obtain retention characteristics of the battery module 22. Each of the tapered flanges 26 may have a retention surface 27 that is effective to withstand engagement with the retainer 24, as shown in FIGS. 10-11.
  • Retainer 24 may have a suitable shape to retain the retention characteristics of battery module 22, including tapered walls 28 extending inwardly and upwardly.
  • the tapered wall 28 may preferably be suitable for pressing in response to the tapered flange 26.
  • the tapered wall 28 may also be adjusted to include a vertical wall portion 30 suitable for the vertical wall 32 of the battery module 22. As shown in FIG. 6, the tapered wall 28 has a taper angle ⁇ suitable for the taper angle ⁇ that the tapered fringes 26 make with the base of the battery module 22, as in FIG. 11. .
  • the taper angle [theta] is applied to match the taper angle [beta] of the tapered fringes 26 so as to be able to contact along substantially the entire surface of the tapered wall 28 except for the vertical wall portion 30, or
  • the taper angle ⁇ can be selected to allow for line contact between the tapered fringe 26 and the tapered wall 28.
  • the taper angle ⁇ may be any suitable angle, but may generally be selected to be about 60 Hz or less, more preferably about 45 Hz or less. Therefore, the taper angle ⁇ can also be generally selected within this range.
  • a smaller taper angle ⁇ is advantageous in that it reduces the contact area marks of the battery module 22.
  • Retainer 24 may be introduced by any suitable method or means.
  • the retainer 24 may be formed as a taper wall 28 from the integral sheet used to form the battery tray.
  • the retainer 24 may be added to the base 16 on the retainer portion 18, such as by welding the tapered elements to the base 16 including the tapered wall 28.
  • retainer 24 also includes a plurality of inwardly projecting retainer gussets 34, positioned between tapered wall 28 and base 16. can do.
  • the retainer joints 34 are introduced by forming retainer joints 34 at spaced intervals along the taper wall 28 by deformations associated with the taper wall 28, the base 16, or both portions thereof. Can be. Retainer joints 34 reinforce the tapered wall 28 and relate to the lateral force and bending moments that may be applied thereto during the top installation of the battery module 22 or during use of the battery pack. Increase the resistance to refraction. In this regard, the retainer joints 34 act like a reinforcing rib inserted between the taper wall 28 and the base 16.
  • the battery tray may also introduce an attachment structure 42 on the attachment portion 20.
  • the attachment structure 42 is effective for attaching and detaching the retainer plate 44 (see FIGS. 1, 2 and 7).
  • the attachment structure 42 includes a plurality of spaced bores 46 positioned along the length of the battery tray on the attachment portion 20.
  • the attachment structure 42 is preferably a protruding structure.
  • This can be accomplished by forming the attachment portion 20 such that the upper surface 48 of the 42 is protruded. This can be achieved, for example, by forming a plurality of raised pockets 52.
  • Protruding pockets 52 introduce spaced apertures 46 to provide attachment structure 42.
  • the protruding pockets 52 also have a spiral, such as a spiral bolt (not shown), on the bottom 50 in a substantially axial arrangement with the drilling tools 46 for attachment of the retainer plate 44 at the site shown. It is possible to introduce a plurality of corresponding welding nuts 51 (see FIG.
  • Protruding pockets 52 may be formed such that the pockets have upper pocket surfaces 54 tapered outwardly and downwardly in the direction of attachment 20, respectively.
  • the front pocket surfaces 56 of the protruding pockets 52 may also taper downward and inward in the direction of the reinforcement ribs 38.
  • the upper surface 54 and the front surface 56 are attachment surfaces to which the bottom 58 of each retainer plate 44 is attached.
  • the taper angles (i.e. horizontal angles) of the top surface 54 and the front surface 56 may be adjusted by placing the retainer plate 44 in place prior to insertion of a connector, such as a spiral bolt for holding the battery module 22. It can be selected for cradles and pre-positions.
  • the battery tray can be formed from any possible material, including various iron alloys such as steel.
  • the battery tray may be made of moldable and high strength steel, such as ASTM 1020.
  • ASTM 1020 As mentioned, the battery tray may have an appropriate size, including length and width, and an appropriate thickness.
  • the battery trays 12, 12.1 are made of 1.5 mm thick high strength steel, ASTM 1020, and retainer 24, with tapered walls 28, as shown in FIGS. It was machined by stamping to include an attachment structure 42 including two reinforcing ribs 38, incisions 40 and a plurality of protruding pockets 52.
  • the battery mounting system 10 may also include a base plate 60.
  • Base plate 60 may be provided for receiving one or more battery trays and for joining respective battery trays when one or more battery trays are used.
  • the battery trays are arranged in their length or longitudinal axis 62 so that the battery trays exist in as many different directions as possible in the same direction or in different directions, if otherwise. Can be oriented.
  • one battery tray may be assembled in other forms, including curved (eg, intersecting straight sections), curved or in various closed forms (eg, triangles, squares, circles, various polyhedrons),
  • the longitudinal axis may thus be curved, or may have multiple straight sections with one or more longitudinal axes, or axes extending in other directions.
  • base plate 60 is used to receive and combine two battery trays 12, 12.1, which have their longitudinal axes 62 substantially perpendicular to each other. Are arranged and arranged as much as possible.
  • Base plate 60 has a top face 64 and a bottom face 66.
  • the battery trays are disposed on the upper surface 64 by attaching the bottom surface 50 of the battery trays 12 and 12.1 thereto.
  • the attachment may be a removable attachment such as using a variety of removable fasteners (e.g., passing a spiral bolt through a hole in both the battery trays and the base plate with a spiral nut) or as a fixed attachment. And permanently joining the base plates together (eg, using various welding, soldering, bonding, etc.).
  • the base plate can have any size and shape suitable for receiving battery trays. The size and shape may be associated with the size, shape and arrangement of the battery trays received, or may have other shapes. As shown in FIGS. 1 and 2, the base plate 60 may have a substantially T-shaped shape.
  • the T-type battery mounting system 10 is relatively compact and is typically vehicle or other because it can be arranged symmetrically about such center plane by appropriate arrangement in the plane of the longitudinal axis 62 of the battery tray 12.1. This shape is particularly useful for various motor vehicle devices, or other types of craft devices, where the craft is substantially symmetrical about the center plane, or where weight distribution is desirable for the centerline or face.
  • d gudxadmfhTj the sides of the T-type system connected to the battery tray 12 are arranged side by side of the vehicle or craft, including bulkheads arranged in various sides, such as a vehicle firewall, front or rear seats, or the like. Can be associated with a modified form.
  • the base plate may be formed of any suitable material, including various iron alloys such as steel.
  • the base plate was made of moldable high strength steel, ASTM 1020.
  • ASTM 1020 As mentioned, the base plate can have any suitable size and shape, including length and width.
  • the base plate 60 was made of 1.0 mm thick high strength steel, ASTM 1020, and processed by stamping as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the battery trays 12, 12. 1 may be arranged on the base plate 60 by welding.
  • the mounting system 10 may introduce one or more side ribs 68 disposed on the bottom face 66 of the base plate 60.
  • Side ribs 68 may be introduced for the reinforced and reinforced cell mount system 10, and may be introduced, in particular, across the width of the cell mount system 10 and the battery trays 12, 12.1.
  • An appropriate number of side ribs 68 can be used to provide the desired mounting stiffness to the battery mounting system 10 and the base plate 60. 1 and 2, five can be introduced along the length of the battery tray 12.1, two can be introduced along the length of the battery tray 12, and one side rib 69 is Sharing between them and referring to two cell trays as in FIG. 9, this forms a laterally extending channel 70.
  • the side ribs 68 may have a suitable shape to provide rigidity as mentioned above.
  • the side ribs 68 may introduce two channels 70 having a curved cross section formed in a flat sheet 72 by stamping.
  • the side ribs 68 may also introduce a plurality of rib cuts 74 along its length.
  • the side ribs 68 may suitably have a size including their length and width, but may generally be selected to complement the width of the base plate 60 mentioned herein. It is also contemplated that all or part of the rib structure formed by separating the side ribs 68 can be disposed on the base plate 60 by forming such a structure directly in the base plate 60.
  • the side ribs can be formed of any suitable material, including various iron alloys such as steel.
  • the side ribs are made of moldable, high strength steel, such as ASTM 1030.
  • ASTM 1030 the side ribs can have a suitable size, including length and width, and can have a suitable thickness.
  • the side ribs 26 were made of 1.6 mm thick high strength steel, ASTM 1030.
  • Side ribs 68 were machined by stamping to include channel 70 and rib incisions 74 as shown in FIG. Side ribs 68 and 69 may be disposed on base plate 60 by welding.
  • the base plate, battery trays and side ribs can be assembled to form a base plate subassembly in the manner mentioned herein.
  • the base plate subassembly can include a corrosion resistant and electrically insulating coating such as a powder coating.
  • the battery mounting system 10 may also introduce an elastic sheet.
  • the elastic sheet 76 acts as a vibration dampening element to reduce the tendency for vibration to exchange between the battery mounting system 10 and the battery module 22 mounted thereon.
  • the elastic sheet 76 may include a plurality of elastic sheets 76 disposed on the upper surface 48 of the battery tray such as the battery trays 12 and 12.1.
  • the elastic sheets 76 may preferably be disposed on the top surface 48 of the attachment structure 42 between the reinforcing ribs 38 and the retainer 24 on one side of the battery tray and on the other side.
  • the elastic sheets 76 may typically extend at least partially along the length of the battery tray and may extend substantially along the entire length of the battery tray, as shown in FIGS. 1-3.
  • the elastic sheets 76 may suitably have a size, shape, and thickness, including length and width. In this aspect, the elastic sheets 76 may typically be selected in relation to the overall size and shape of the battery mounting system 10 as well as the battery module 22.
  • the elastic sheet 76 may be formed of any suitable material including various elastic bodies such as natural or synthetic rubber, silicone, and the like.
  • the elastic sheets 76 are made of synthetic rubber.
  • the elastic sheets may have a suitable size and appropriate thickness, including length and width.
  • the elastic sheets were made of synthetic rubber 1-3 mm thick and processed by cutting a rectangle representing a pre-formed sheet of the material of large size.
  • the elastic sheets 76 may be attached to the battery trays using a suitable adhesive.
  • the battery mounting system 10 may also include one or more battery clamps 44 for clamping the battery module or portions thereof.
  • a plurality of battery clamps 44 were used.
  • Each of the battery clamps 44 has a clamp retainer end 78 and an attachment end 80.
  • the clamp retainer end 78 has a clamp retainer 82.
  • the clamp retainer 82 is effective for obtaining retention characteristics of the battery module 22, such as one of the pair of opposing tapered fringes 26 shown in FIGS. 10-13.
  • Each of the tapered fringes 26 may have a retention surface 27 to be effective for withstanding engagement with the clamp retainer 82.
  • Clamp retainer 82 may have a form suitable for maintaining the retention characteristics of battery module 22, including inward and upwardly extending clamp taper walls 94.
  • Clamp taper wall 94 may preferably be employed to form a pressure fastening to tapered fringe 26.
  • the clamp taper wall 94 may also be adjusted to include a clamp vertical wall portion 96 suitable for the vertical wall 32 of the battery module 22.
  • Clamp taper wall as shown in FIG. 6, to achieve an installation taper angle ⁇ ′ that is suitable for the taper angle ⁇ that the tapered fringe 26 makes with the base of the battery module 22 as in FIG. 11.
  • 94 has a taper angle that develops with respect to the inclined surface of the upper surface 54.
  • the installation taper angle [theta] ' is to be matched with the taper angle [beta] of the tapered fringes 26 so as to form a contact along the substantially front surface of the clamp taper wall 94 except for the vertical wall 96.
  • the installation taper angle [theta] ' may be selected to effect line contact between the tapered fringe 26 and the taper wall 28.
  • the installation taper angle [theta] ' may have an appropriate angle, but may be selected to be typically about 60 kPa or less, more preferably about 45 kPa or less. Therefore, the taper angle ⁇ can also be normally selected within this range.
  • the clamp retainer 82 is formed substantially as a v-shaped recess 84 in the plate structure that forms the battery clamp 44.
  • One or more inwardly projecting clamp gussets 86 may be formed in the v-shaped recess 84.
  • Clamp joints 86 provide additional rigidity and strength to the clamp retainer 82 by placing the clamp retainer 82 in contact with the tapered fringe 26 of the battery module 22 and forming a pressure clamp. do.
  • Clamp retainer 82 may be introduced by any suitable method or means.
  • the clamp retainer 82 may be formed as a v-shaped recess from the entire sheet used to form the battery clamp 44.
  • Each of the clamp attachment ends 80 of the battery clamps 44 introduces a clamp attachment structure 87.
  • the clamp attachment structure may include a plurality of clamp bores 88, such as the two drill holes shown in FIG. 7.
  • the clamp drilling tools 88 are effective to receive a plurality of corresponding connectors (not shown) that are inserted through the clamp drilling tools 88 and attached to the attachment structure 42 in the manner described herein.
  • This is a connector that penetrates into the attachment structure 42, such as the plurality of welding nuts 51 described in connection with the attachment structure 42, and may include a plurality of spiral bolts (not shown).
  • the spiral bolts are inserted in the manner described and tighten the upper clamp surface 90 so that the clamp retainer 82 can withstand the pressing against the holding surface 27 of the battery module 22.
  • This clamping pressure is used to hold the battery module 22 in the battery trays 12, 12.1.
  • a plurality of battery clamps 44 may be employed in each battery module 22.
  • a clamp elastic sheet 92 may be disposed on the clamp taper wall 94 of the battery clamp 44.
  • the clamp elastic sheet 92 provides vibration damping in a similar manner as mentioned above with respect to the elastic sheet 76. It can be placed on the clamp taper wall 94 by an adhesive.
  • the battery clamps 44 may be the same, for example or for application to different battery trays adapted to accommodate battery modules having different shapes, They may be different.
  • the battery clamp can be formed from any suitable material, including various iron alloys such as steel.
  • the cell clamp is made of moldable high strength steel such as ASTM 1020.
  • the battery clamp may have a suitable size and appropriate thickness, including length and width.
  • the side ribs 26 were made of 2 mm thick high strength steel, ASTM 1030.
  • the cell clamps 44 were processed by stamping to include a clamp seam 86 and a clamp drilling tool 88 as shown in FIG.
  • the cell clamp may include a corrosion resistant and electrically insulating coating such as a powder coating.
  • the battery mounting system 10 may also include a cover 98, as shown in FIGS. 1 and 13.
  • the cover 98 has an internal cavity suitable for accommodating the plurality of battery modules 22 as shown in FIG. 13 and substantially covers the front surface of the base plate 60 including the battery trays.
  • the cover is disposed on the base plate 60 and is detachably attached to the base plate 60 with a plurality of fasteners, preferably a spiral bolt and associated spiral nuts. Removable attachment allows the cover 98 to be secured to the base plate 60 during manufacture and use of the battery pack, but permits removal and replacement of individual battery modules through its separation.
  • the cover 98 may be made of a material of sufficient strength such that the cover 98 serves as a protective cover for the battery module 22 as well as a strengthening structural member of the battery mounting system 10.
  • the cover 98 may be formed of any suitable material, including various engineering thermoplastics and reinforced composites thereof.
  • cover 98 was made of a sheet molding compound (SMC) comprising vinyl ester.
  • SMC sheet molding compound
  • the cell clamp may have a suitable size and appropriate thickness, including length and width.

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Abstract

전지팩을 형성하는데 요구되는 복수 개의 전지 모듈용 탑재 시스템으로서, 전지팩의 조립 과정과 장치(service)에 연결된 후 그것의 작동 과정 동안에, 개개의 전지 모듈을 전지팩으로부터 삽입/제거 가능한 리테이너가 고정 및 탈착 가능한 조합으로 구비된 전지 트레이를 포함한다. 상기 전지 트레이는, 부가적인 지지(support) 뿐만 아니라 하나 이상의 전지 트레이의 결합 및 관련 모듈들의 전지팩으로의 결합을 위해, 베이스 플레이트 상에 배치될 수 있다. 커버가 부가적인 지지 및 전지 모듈의 보호를 위해 추가될 수 있다. 다수의 전지 트레이가 베이스 플레이트 상에 합체되는 경우, 상기 전지 트레이는 베이스 플레이트 상에서 서로 다른 방향으로 배열될 수 있다. 상기 전지 탑재 시스템은 자동차 또는 기타 전지팩을 사용하는 장치에 사용될 수 있다.

Description

전지 탑재 시스템
본 발명은 일반적인 전지 탑재 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수 개의 전지 모듈용 탑재 시스템에 대한 것이다.
가솔린이나 디젤 오일 같은 화석 연료를 사용하는 자동차는 일반적으로 다양한 오염물질을 포함하는 배기 가스를 발생킨다. 충방전이 가능한 축전지 또는 2차 전지를 자동차용 전력원으로서 사용하는 기술이 상기 언급한 문제를 해결하기 위한 하나의 방법으로서, 상당한 관심을 끌고 있다. 그 결과 오직 전지만을 사용하여 작동하는 전기 자동차(EV), 및 전지 및 종래의 연소 엔진을 함께 사용하는 하이브리드 전기 자동차(HEV)가 개발되었고, 일부는 현재 상업적으로 사용되고 있다. 다양한 니켈-금속 수소(NiMH) 이차 전지가 EV 및 HEV의 전력원으로서 광범위하게 사용되고 있다. 그러나, 더욱 최근에는 리튬 이온 이차전지의 사용이 제안되고 있다.
전력원으로서 사용되기 위해 고출력 및 대용량이 이러한 이차전지에 요구된다. 이러한 이유로 이러한 전지들은 전형적으로, 직렬 또는 병렬로 상호 연결되어 전지 모듈을 형성하는, 복수 개의 작은 전지셀(단위 전지)로 조립된다. 복수 개의 전지 모듈은 상호 연결되어 소망하는 출력 및 용량 특성을 갖는 전지팩을 이룬다.
예를 들어, 다양한 모터 비히클, 비행기, 배, 기차 등과 같이 전지팩과의 전력 통신(power communication)으로 운동을 수행하는 디바이스를 포함한 다양한 장치에, 상기에서 언급한 타입의 전지팩을 사용하기 위해서는, 전력 통신을 하는 디바이스에 전지팩을 보호하고, 또한 상호 간 전지팩을 이루는 전지 모듈을 보호하기 위해 사용될 수 있는 전지 탑재를 설치하는 것이 일반적으로 바람직하다. 언급된 방식의 전지팩 및 모듈을 보호하기 위한 탑재를 사용하는 것은, 전력 통신을 하는 장치와 전지팩의 전기적 상호 연결을 가능하게 한다. 일부 적용 예에서는, 또한 전지 모듈이 커버되도록 전지팩을 물리적으로 보호하는 탑재를 형성하는 것이 바람직하다. 특정한 커버 탑재를 포함한 다양한 타입의 각각의 전지를 탑재하기 위한 전지 탑재가 공지되어 있고, 이러한 탑재는 각각의 전지 모듈을 탑재하기 위해 사용될 수 있는 반면, 이러한 개별적인 탑재는 전지 모듈을 개별적으로 보호하는 것이 필요함으로써, 전지팩과 관련된 복수 개의 전지 모듈에 사용하기에는 일반적으로 바람직하지 않다. 따라서, 상기 언급한 타입의 전지팩에 사용됨으로써 복수 개의 전지 모듈을 탑재하는 탑재 시스템에 대한 개발이 요구된다.
본 발명은 복수 개의 전지 모듈을 탑재하기 위한 전지 탑재 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 전지 팩을 형성하기 위한 복수 개의 전지 모듈을 수용할 수 있고, 한편, 전지팩의 조립 과정 동안 및 장치(service)에 연결된 후 그것의 작동 과정 동안 모두에서, 전지팩으로부터 개개의 전지 모듈의 제거 및 전지팩으로 개개의 전지 모듈의 삽입이 가능한 리테이너가 고정 및 탈착가능한 조합으로 형성된 전지 트레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일반적 용어로서, 본 발명은 복수 개의 전지 모듈을 탑재하기 위한 전지 탑재 시스템을 제공한다. 본 발명은 전지 팩을 형성하기 위한 복수 개의 전지 모듈을 수용할 수 있고, 한편, 전지팩의 조립 과정 동안 및 장치(service)에 연결된 후 그것의 작동 과정 동안 모두에서, 전지팩으로부터 개개의 전지 모듈의 제거 및 전지팩으로 개개의 전지 모듈의 삽입이 가능한 리테이너가 고정 및 탈착가능한 조합으로 형성된 전지 트레이를 제공한다.
상기 전지 트레이는 그와 연계된 전지 모듈을 전지팩으로의 결합 뿐 아니라 하나 이상의 전지 트레이의 결합을 가능하게 하고, 전지 트레이에 대해 부가적인 지지를 제공하기 위해, 베이스 플레이트 상에 배치될 수 있다. 다수의 전지 트레이들이 베이스 플레이트 상에 합체되는 경우, 상기 전지 트레이들은 서로 다른 방향으로 베이스 플레이트 상에 배열될 수 있다. 본 발명은 모듈 조립체용 전지 탑재 시스템 및 예를 들어, 자동차 또는 모듈의 전지팩 조립을 필요로 하는 다른 장치에 탑재될 수 있는 전지팩으로의 전지 모듈의 팩키지를 제공한다.
이들 및 본 발명의 다른 특징과 이점은 바람직한 실시예의 상세한 기재로부터 당업자에게 명백해질 것이다. 상세한 설명과 함께 도면을 이하에서 상술한다.
도 1은 본 발명의 전지 탑재 시스템의 예시적인 실시예에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 도 1의 구성요소의 특정한 조합의 사시도이다;
도 3은 도 2의 조합의 부분 정면도이다;
도 4는 도 1의 전지 트레이의 상부 사시도이다;
도 5는 도 1의 전지 트레이의 하부 사시도이다;
도 6은 도 4의 전지 트레이에서 6-6 부위의 절단면도이다;
도 7은 도 1의 전지 클램프의 상부 사시도이다;
도 8은 도 1의 측면 리브의 예시적인 실시예의 사시도이다;
도 9는 도 1의 측면 리브의 또 다른 예시적인 실시예의 사시도이다;
도 10은 전지 모듈이 장착된 도 1의 탑재 시스템의 부분 사시도이다;
도 11은 도 10의 어셈블리의 부분 단면도이다;
도 12는 두 개의 전지 모듈이 장착된 도 2의 탑재 시스템의 부분 사시도이다;
도 13은 복수 개의 전지 모듈이 장착된 것을 나타낸 도 1의 구성요소의 어셈블리의 사시도이다.
일반적 용어로서, 본 발명은 복수 개의 전지 모듈을 탑재하기 위한 전지 탑재 시스템을 제공한다. 본 발명은 복수 개의 전지 모듈을 수용하여 전지 팩을 형성할 수 있으면서, 또한, 전지팩의 조립 과정 동안 및 장치(service)에 연결된 후 그것의 작동 과정 동안 모두에서, 전지팩으로부터 개개의 전지 모듈을 제거하고, 개개의 전지 모듈을 전지팩으로 삽입 및 보유할 수 있는 리테이너가 고정 및 착탈가능한 조합으로 구비된 전지 트레이를 제공한다. 상기 전지 트레이는 그와 연계된 전지 모듈의 전지팩으로의 결합 뿐 아니라 하나 이상의 전지 트레이의 결합을 가능하게 하고, 전지 트레이를 위한 부가적인 지지를 제공하기 위해, 베이스 플레이트 상에 배치될 수 있다. 다수의 전지 트레이들이 베이스 플레이트 상에 결합되는 경우, 상기 전지 트레이들은 서로 다른 방향으로 베이스 플레이트 상에 배열될 수 있다. 본 발명의 전지 탑재 시스템은 예를 들어, 다양한 모터 비히클, 비행기, 배, 기차 등과 같이 전지팩과의 전력 통신으로 운동을 수행하는 디바이스의 경우를 포함한 다양한 장치에 사용될 수 있는 전지팩으로서 전지 모듈들의 모듈 조립체를 탑재하기 위한 시스템을 제공한다.
도 1-13을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예는 전지 탑재 시스템(10)을 포함한다. 특히 도 1-6을 참조하면, 전지 탑재 시스템(10)은 전지 트레이(12)를 포함한다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 전지 탑재 시스템(10)은 또한 하나 이상의 전지 트레이(12)를 포함할 수 있고, 하나 이상의 전지 트레이(12)가 사용되는 경우 트레이들은 동일한 형태를 가질 수도 있고, 다른 형태를 가질 수도 있다. 도 1 및 2에는 전지 트레이(12) 및 전지 트레이(12.1)의 서로 다른 형태의 전지 트레이들이 도시되어 있다. 전지 트레이(12) 및 전지트레이(12.1)은 비록 서로 다른 길이 및 폭을 포함한 서로 다른 크기를 가짐에도 불구하고, 하기에서 추가적으로 설명된 바와 같이, 실질적으로 동일한 특징을 갖는다. 그러나, 이들은 또한 전지 트레이(12.1)에 나타난 연장부(extension; 14)와 같이, 차별되는 특징과 결합될 수 있다(도 1 및 2 참조). 전지 트레이 (12) 및 전지 트레이 (12.1)는 각각 베이스(12), 리테이너부(18) 및 부착부(20)을 갖고 있다. 리테이너부(18)는 전지 트레이들(12, 12.1)의 폭을 가로질러 부착부(20)와 대향하고 있다. 전지 트레이(12) 및 전지 트레이(12.1)는 도 10-12로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 각각 복수 개의 전지 모듈(22)를 수용하기에 유효한 길이를 가지고 있고, 이는 특히 도 13에 도시되어 있다.
베이스(16)는 전지 모듈(22)을 지지하고, 특히 모듈 베이스(36)와의 가압 체결(pressing engagement)을 위해 채택된다. 베이스(16)는 길이 방향으로 베이스(16)를 따라 연장된 강화 리브(strengthening rib; 38)를 포함할 수 있다. 이는 도 1-5에 도시된 바와 같이, 또한 이들 도면에서 나타난 두 개의 리브(38)와 같이 복수 개의 리브(38)들을 포함할 수 있다. 리브(38)의 개수 뿐만 아니라, 그것의 위치, 공간, 폭 및 높이는 그것의 길이를 따라 전지트레이(22) 및 베이스(16)에 대해 요구되는 강성(stiffness) 및 강도(strength)를 제공할 수 있도록 선택할 수 있다. 베이스(16)는 또한 그것의 길이를 따라 하나 이상의 절개부들 또는 개구들(40)을 도입할 수 있다. 절개부들(40)은 전지 트레이들(12, 12.1)와 같은 전지 트레이의 중량을 감소시키기 위해 사용된다. 절개부들(40)은 중량의 최소화와 같이 전지 트레이의 중량에 대한 디자인 요건을 만족시키면서도, 베이스(16) 및 전지 트레이에 요구되는 강도 특성을 얻을 수 있도록, 그것의 개수를 포함한, 크기, 형태, 배열, 및 기타의 요소들을 선택하고 도입할 수 있다.
리테이너부(18)는 도 1-6에 도시된 바와 같이, 트레이들(12, 12.1)의 길이를 따라 적어도 부분적으로 연장되어 있는 리테이너(24)를 포함한다. 도 1-2에 나타난 바와 같이, 리테이너(24)는 전지 트레이(12.1)의 길이를 따라 단지 부분적으로 연장되어 있는 반면, 리테이너(24)는 전지 트레이(12)의 전체 길이를 따라 연장되어 있다. 많은 경우 리테이너(24)는 전지 트레이의 길이의 실질적으로 전부를 따라 연장될 수 있지만, 전지 트레이의 길이를 따라 적어도 부분적으로 최소한으로 연장이 될 수 있다. 도 10-13에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 대향하는 테이퍼된 플린지들(tapered flanges; 26) 중 하나와 같이, 리테이너(24)는 전지 모듈(22)의 보유 특징을 얻기에 유효하다. 테이퍼된 플리지들(26) 각각은, 도 10-11에 나타난 바와 같이, 리테이너(24)와의 체결을 견디는 데 유효한 보유면(27)을 가지고 있을 수 있다. 리테이너(24)는 내향 및 상향 연장된 테이퍼 벽(tapered wall; 28)을 포함한, 전지 모듈(22)의 보유 특징을 보유하기 위해 적절한 형태를 가질 수 있다. 테이퍼 벽(28)은 바람직하게는 테이퍼된 플리지(26)에 대응하여 가압 체결을 하기에 적합할 수 있다. 테이퍼 벽(28)은 또한, 전지 모듈(22)의 수직벽(32)에 적합한 수직 벽부(30)를 포함하도록 조절될 수 있다. 도 6에서 보는 바와 같이, 테이퍼 벽(28)은 도 11에서와 같이, 테이퍼된 플린지(26)가 전지 모듈(22)의 베이스와 이루는 테이퍼 각(β)에 적합한 테이퍼 각(θ)을 갖는다. 테이퍼 각(θ)은 수직 벽부(30)를 제외한 테이퍼 벽(28)의 실질적으로 표면 전체를 따라 접촉할 수 있도록, 테이퍼된 플린지(26)의 테이퍼 각(β)과 매치되도록 적용되거나, 또는 테이퍼 각(θ)은 테이퍼된 플린지(26) 및 테이퍼 벽(28) 사이에서 선접촉을 이룰 수 있도록 선택될 수 있다. 테이퍼 각(θ)은 적절한 각도일 수 있으나, 일반적으로 약 60ㅀ 이하, 더욱 바람직하게는 약 45ㅀ 이하가 되도록 선택될 수 있다. 따라서, 테이퍼 각(β) 또한 일반적으로 이러한 범위 내에서 선택될 수 있다.
전지 모듈(22)의 선적 및 용량 뿐만 아니라 전지 탑재 시스템(10)의 크기를 모두 고려할 때, 더 작은 테이퍼 각(β)이 전지 모듈(22)의 접촉 부위 자국을 감소시키는 점에서 유리하다.
리테이너(24)는 어떠한 적합한 방법 또는 수단으로도 도입될 수 있다. 예를 들어, 리테이너(24)는 전지 트레이를 형성하기 위해 사용되는 전체 시트(integral sheet)로부터 테이퍼 벽(28)으로써 형성될 수 있다. 그러나, 리테이너(24)는 테이퍼 벽(28)을 포함하는 베이스(16)에 테이퍼된 요소를 용접하는 것과 같이, 리테이너부(18) 상의 베이스(16)에 부가될 수도 있다고 여겨진다. 그러나, 그러한 부가 방법은 통상 기형성된 리테이너(24) 구조와 비용 경쟁이 될 것으로 예상되지 않는다. 도 1, 2, 4 및 5에 도시된 바와 같이, 리테이너(24)는 또한 테이퍼 벽(28) 및 베이스(16) 사이에 위치된, 복수 개의 내향 돌출된 리테이너 이음부들(gussets; 34)을 포함할 수 있다. 상기 리테이너 이음부들(34)은 테이퍼 벽(28), 베이스(16), 또는 이들 양 부위와 연계된 변형에 의해 테이퍼 벽(28)을 따라 이격된 간격으로 리테이너 이음부들(34)를 형성함으로써 도입될 수 있다. 리테이너 이음부들(34)은 테이퍼 벽(28)을 강화하고, 전지 모듈(22)의 상부 설치, 또는 전지팩의 사용 동안 거기에 가해질 수 있는 횡력(lateral force) 및 굽힘 모멘트(bending moment)와 관련한 굴절에 대한 저항을 더욱 크게 한다. 이와 관련하여, 리테이너 이음부들(34)은 테이퍼 벽(28)과 베이스(16) 사이에 삽입된 강화 리브와 같은 작용을 한다.
전지 트레이는 또한 부착부(20) 상에 부착 구조(42)를 도입할 수 있다. 부착 구조(42)는 리테이너 플레이트(44)의 탈부착에 유효하다 (도 1, 2 및 7 참조). 부착 구조(42)는 부착부(20) 상에 전지 트레이의 길이를 따라 위치하는 복수 개의 이격된 천공구들(spaced bores; 46)를 포함한다.
부착 구조(42)에 리테이너 플레이트(44)를 부착하기 위한 나선 볼트(threaded bolt)와 같은 커넥터의 사용에 충분한 두께를 제공하기 위해, 부착 구조(42)는 바람직하게는 돌출 구조이다.
이는 부착 구조(42), 더욱 일반적으로는 전지 트레이의 평평한 저면(50)을 유지하면서, 리테이너부(20)의 두께를 증가시키거나, 또는 나선 고정구(threaded fastener)의 사용이 충분히 가능하도록 부착 구조(42)의 상면(48)이 돌출되도록 부착부(20)를 형성함으로써 달성될 수 있다. 이는, 예를 들어 복수 개의 돌출된 포켓들 (raised pockets; 52)을 형성함으로써 달성될 수 있다. 돌출된 포켓들(52)은 부착 구조(42)를 제공하기 위해 이격된 천공구(46)를 도입한다. 돌출된 포켓들(52)은 또한, 보여진 부위에서 리테이너 플레이트(44)의 부착을 위해, 천공구들(46)과 대략 축 배열로 저면(50)에, 나선 볼트(도시되지 않음)와 같은 나선 커넥터를 수용하기에 적합한 나선 천공구를 갖는 복수 개의 대응 용접 너트들(51, 도 6 참조)을 도입할 수 있다. 포켓들이 각각 부착부(20) 방향으로 외향 및 하향 테이퍼된 상부 포켓 표면(54)을 갖도록, 돌출된 포켓들(52)을 형성할 수 있다. 돌출된 포켓들(52)의 전면 포켓 표면들(front pocket surfaces; 56)은 또한, 강화 리브(38) 방향으로 하향 및 내향 테이퍼될 수 있다. 상면(upper surface; 54) 및 전면(front surface; 56)은 각각의 리테이너 플레이트(44)의 저면(58)이 부착되는 부착 표면이다. 상기 상면(54) 및 전면(56)의 테이퍼 각(즉, 수평에서의 각도)은 전지 모듈(22)의 보유를 위한 나선 볼트와 같은 커넥터의 삽입 전에, 리테이너 플레이트(44)을 제자리에 위치시킴으로써 받침대(cradle) 및 전-배치(pre-position)를 위해 선택될 수 있다.
전지 트레이는 강철과 같은 다양한 철 합금을 포함한 가능한 어떤 소재로도 형성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 전지 트레이는 ASTM 1020과 같은 성형가능하고 고강도 강철로 제조될 수 있다. 언급한 바와 같이, 상기 전지 트레이는 길이 및 폭을 포함한 적절한 크기와, 적절한 두께를 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 전지 트레이들(12,12.1)은 1.5 mm 두께의 고강도 강철, ASTM 1020로 제조되었고, 도 1-6에 나타난 바와 같이, 테이퍼 벽(28)을 갖는 리테이너(24), 두 개의 강화 리브(38), 절개부들(40) 및 복수 개의 돌출된 포켓들(52)을 포함한 부착 구조(42)를 포함하기 위해 스템핑에 의해 가공되었다.
도 1, 2, 10-13에서 예시적인 실시예에서 나타난 것과 같이, 전지 탑재 시스템(10)은 또한 베이스 플레이트(60)를 포함할 수 있다. 베이스 플레이트(60)는 하나 이상의 전지 트레이를 수용하고, 하나 이상의 전지 트레이들이 사용되는 경우, 각각의 전지 트레이들을 결합하기 위해 제공될 수 있다. 베이스 플레이트(60)가 다수의 전지 트레이들을 결합하는 경우, 상기 전지 트레이들은 동일한 방향 또는 다른 방향, 만약 다른 방향이라면 전지 트레이들이 가능한 많이 다른 방향으로 존재하도록, 배열된 그들의 길이 또는 세로 축(62)으로 배향될 수 있다. 또한, 하나의 전지 트레이는 굽은형(예, 교차 직선 부분; intersecting straight section), 곡선 또는 다양한 폐쇄형 형태 (예, 삼각형, 사각형, 원형, 다양한 다면체들)을 포함한 다른 형태로 조립될 수 있고, 그에 따라 하나 이상의 세로축들, 또는 다른 방향으로 늘어난 축들을 갖는 다수의 직선 부분들(straight sections)을 가지거나, 또는 그에 따라 세로축이 만곡될 수 있다. 도 1, 2, 10-13에 나타난 바와 같이, 베이스 플레이트(60)는 두 개의 전지 트레이들 (12, 12.1)을 수용하고 결합하는데 사용되고, 이들 트레이들은 그들의 세로축(62)이 실질적으로 서로 직각이 되도록 배치 및 배열된다. 베이스 플레이트(60)는 상면(64) 및 저면(66)을 갖는다. 전지 트레이들은 전지 트레이들(12,12.1)의 저면(50)을 거기에 부착함으로써 상면(64) 상에 배치된다. 상기 부착은 다양한 탈착가능한 고정구들(예, 나선 너트와 함께 전지 트레이들 및 베이스 플레이트 모두에 천공구를 통해 나선 볼트를 통과시킴)을 사용하는 것과 같은 탈착가능한 부착이거나, 또는 고정 부착으로서 전지 트레이들 및 베이스 플레이트를 함께 영구적으로 결합(예, 다양한 용접, 납땜, 접착 등을 사용)시킴으로써 이루어질 수 있다. 베이스 플레이트는 전지 트레이들을 수용하기에 적절한 어떠한 크기 및 형태도 가질 수 있다. 상기 크기 및 형태는 수용되는 상기 전지 트레이들의 크기, 형태 및 배열과 연관될 수도 있고, 또는 다른 형태를 가질 수 있다. 도 1 및 2에 도시된 것과 같이, 베이스 플레이트(60)는 실질적으로 T-형 형상을 가질 수 있다. T-형 전지 탑재 시스템(10)은 상대적으로 컴팩트하고, 통상 전지 트레이(12.1)의 세로축(62)의 평면 내 적절한 배열에 의해 그러한 중심면에 대해 대칭적으로 배열될 수 있기 때문에, 비히클 또는 다른 크래프트가 실질적으로 중앙면에 대하여 대략 대칭되는 경우 또는 중심선 또는 면에 대하여 무게가 분포가 바람직한 경우, 다양한 모터 비히클 장치, 또는 다른 타입의 크래프트(craft) 장치에 이러한 형상이 특히 유용하다. d gudxadmfhTj 또한, 전지 트레이(12)와 연결된 T-형 시스템의 측부는, 비히클 방화벽(firewall), 전 또는 후 시트 등과 같이 다양한 측면으로 배열된 격벽들(bulkheads)을 포함한 비히클 또는 크래프트의 측면으로 배열된 형태와 연결될 수 있다.
베이스 플레이트는 강철과 같은 다양한 철 합금을 포함한, 어떠한 적절한 재료로도 형성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 베이스 플레이트는 성형가능한 고강도 강철, ASTM 1020로 제조되었다. 언급한 것처럼, 베이스 플레이트는 길이와 폭을 포함한 적절한 크기 및 형태를 가질 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 베이스 플레이트(60)는 1.0 mm 두께의 고강도 강철, ASTM 1020으로 만들었고, 도 1 및 2에서 나타난 것과 같이 스탬핑에 의해 가공되었다. 전지 트레이들 (12,12.1)은 용접에 의해 베이스 플레이트(60) 에 배치될 수 있다.
도 1, 2 및 8을 참조하면, 탑재 시스템(10)은 베이스 플레이트(60)의 저면(66)에 배치된 하나 이상의 측면 리브들(68)을 도입할 수 있다. 측면 리브들(68)은 강화 및 보강된 전지 탑재 시스템(10)을 위해 도입될 수 있고, 특히 전지 탑재 시스템(10) 및 전지 트레이들(12, 12.1)의 폭을 가로질러서 도입될 수 있다. 전지 탑재 시스템(10) 및 베이스 플레이트(60)에 소망하는 강성을 제공하기에 적절한 수의 측면 리브들(68)이 사용될 수 있다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 다섯 개가 전지 트레이(12.1)의 길이를 따라 도입될 수 있고, 두 개가 전지 트레이(12)의 길이를 따라 도입될 수 있으며, 하나의 측면 리브(69)는 이들 사이를 공유하고, 도 9에서와 같은 두 개의 전지 트레이들을 참조하면, 이는 측면 연장 채널(laterally extending channel; 70)을 형성한다. 측면 리브들(68)은 상기 언급한 바와 같은 강성을 제공하기 위한 적절한 형상을 가질 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 측면 리브들(68)은 스템핑에 의해 플랫 시트(flat sheet; 72)에 형성된 굽은 횡단면을 갖는 두 개의 채널(70)을 도입할 수 있다. 측면 리브들(68)는 또한 그것의 길이를 따라 복수 개의 리브 절개부들(74)을 도입할 수 있다. 측면 리브들(68)은 그것의 길이 및 폭을 포함한 크기를 적절하게 가질 수 있으나, 일반적으로 여기서 언급한 베이스 플레이트(60)의 폭을 보완하기 위하여 선택될 수 있다. 또한, 측면 리브들(68)을 분리함으로써 형성된 전체 또는 일부의 리브 구조는, 베이스 플레이트(60) 내에 직접적으로 이러한 구조를 형성함으로써 베이스 플레이트(60) 상에 배치될 수 있다고 여겨진다.
측면 리브들은 강철과 같은 다양한 철 합금을 포함한 어떠한 적절한 소재로도 형성될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 측면 리브들은 ASTM 1030과 같은 성형 가능하고, 고강도의 강철로 만든다. 언급한 것처럼, 측면 리브들은 길이 및 폭을 포함한 적절한 크기를 가질 수 있고, 적절한 두께를 가질 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 측면 리브들(26)은 1.6 mm 두께의 고강도 강철, ASTM 1030으로 제조되었다. 측면 리브들(68)은 도 8에 도시된 바와 같이 채널(70) 및 리브 절개부들(74)을 포함하기 위해 스템핑에 의해 가공되었다. 측면 리브들(68 및69)은 용접에 의해 베이스 플레이트(60)에 배치될 수 있다.
상기 베이스 플레이트, 전지 트레이들 및 측면 리브들은 여기서 언급된 방법으로 베이스 플레이트 서브 어셈블리(subassembly)를 형성하기 위해 조립될 수 있다. 상기 베이스 플레이트 서브 어셈블리는 파우더 코팅과 같은 내부식성 및 전기적 절연성 코팅을 포함할 수 있다.
도 1-3을 참조하면, 전지 탑재 시스템(10)은 또한 탄성 시트를 도입할 수 있다. 탄성 시트(76)는 진동이 거기에 탑재된 전지 탑재 시스템(10) 및 전지 모듈(22) 사이를 교환하는 경향을 감소시키기 위한 진동 댐핑 요소(vibration dampening element)로서 작용한다. 탄성 시트(76)는 전지 트레이들(12, 12.1)와 같은 전지 트레이의 상면(48)에 배치된 복수 개의 탄성 시트들(76)을 포함할 수 있다. 탄성 시트들(76)은 바람직하게는 전지 트레이의 일 면에 있는 강화 리브(38)와 리테이너(24) 사이 및 타면 상에 있는 부착 구조(42)의 상면(48)에 배치될 수 있다. 탄성 시트들(76)은 통상 적어도 부분적으로 전지 트레이의 길이를 따라 연장될 수 있고, 도 1-3에 도시된 바와 같이, 실질적으로 전지 트레이의 전체 길이를 따라 연장될 수도 있다. 탄성 시트들(76)은 길이 및 폭을 포함한 크기, 형태 및 두께를 적절하게 가질 수 있다. 이러한 측면에서 탄성 시트들(76)은 통상 전지 모듈(22) 뿐만 아니라, 전지 탑재 시스템(10)의 전체 크기 및 형태와 관련하여 선택될 수 있다.
탄성 시트(76)는 천연 또는 합성 고무, 실리콘 등과 같은 다양한 탄성체를 포함한 적절한 소재로 형성될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 탄성 시트들(76)은 합성 고무로 제조되었다. 언급한 것처럼, 탄성 시트들은 길이 및 폭을 포함한 적절한 크기 및 적절한 두께를 가질 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 탄성 시트들은 1-3 mm 두께의 합성 고무로 만들어졌고, 큰 크기의 상기 소재의 성형 전 시트(pre-formed sheet)를 나타내는 사각형을 절개하여 가공되었다. 탄성 시트들(76)은 적절한 접착제를 사용하여 전지 트레이들에 부착될 수 있다.
전지 탑재 시스템(10)은 또한 전지 모듈 또는 그것의 일부를 클램핑하기 위한 하나 이상의 전지 클램프(44)를 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 도 1-3 및 7에 도시된 바와 같이, 복수 개의 전지 클램프들(44)이 사용되었다. 전지 클램프들(44) 각각은 클램프 리테이너 단부(78) 및 부착 단부(80)를 갖는다. 상기 클램프 리테이너 단부(78)는 클램프 리테이너(82)를 갖는다. 클램프 리테이너(82)는 도 10-13에 도시된 한 쌍의 대향하는 테이퍼된 플린지들(26) 중 하나와 같이, 전지 모듈(22)의 보유 특징을 얻는데 유효하다. 테이퍼된 플린지들(26) 각각은 클램프 리테이너(82)와의 체결을 견디는데 유효하도록 보유면(27)을 가질 수 있다. 클램프 리테이너(82)는 내향 및 상향 연장된 클램프 테이퍼 벽(94)을 포함한 전지 모듈(22)의 보유 특징을 유지하는데 적절한 형태를 가질 수 있다. 클램프 테이퍼 벽(94)은 바람직하게는 테이퍼된 플린지(26)에 대한 가압 체결을 형성하기 위해 채택될 수 있다. 클램프 테이퍼 벽(94)은 또한, 전지 모듈(22)의 수직 벽(32)에 적합한 클램프 수직 벽부(96)를 포함하기 위해 조절될 수 있다. 도 11에서와 같이 테이퍼된 플린지(26)가 전지 모듈(22)의 베이스와 이루는 테이퍼 각(β)에 적합한 인스톨 테이퍼 각(θ')을 이루기 위해, 도 6에 도시된 것처럼, 클램프 테이퍼 벽(94)은 상면(54)의 경사면과 관련하여 전개되는 테이퍼 각을 갖는다.
인스톨 테이퍼 각(θ')은 수직 벽부(96)를 제외한 클램프 테이퍼 벽(94)의 실질적인 전면을 따라 접촉을 형성할 수 있도록, 테이퍼된 플린지(26)의 테이퍼 각(β)과 매치되게 맞춰질 수 있고, 또는 인스톨 테이퍼 각(θ')은 테이퍼된 플린지(26) 및 테이퍼 벽(28) 사이의 선접촉을 이룰 수 있도록 선택될 수도 있다. 인스톨 테이퍼 각(θ')은 적절한 각도를 가질 수 있으나, 통상 약 60ㅀ 이하, 더욱 바람직하게는 약 45ㅀ 이하가 되도록 선택될 수 있다. 따라서, 상기 테이퍼 각(β) 또한 이러한 범위 내에서 통상 선택될 수 있다. 클램프 리테이너(82)는 전지 클램프(44)를 이루는 플레이트 구조에서 실질적으로 v-형 오목부(recess; 84)로서 형성된다. v-형 오목부(84) 내에 하나 이상의 내향 돌출된 클램프 이음부들(gussets; 86)이 형성될 수 있다. 클램프 이음부들(86)은 클램프 리테이너(82)를 전지 모듈(22)의 테이퍼된 플린지(26)와 접촉하도록 위치시키고 가압 체결을 형성함으로써, 클램프 리테이너(82)에 부가적인 강성 및 강도를 제공한다. 클램프 리테이너(82)는 적절한 방법 또는 수단으로 도입될 수 있다. 예를 들어, 클램프 리테이너(82)는 전지 클램프(44)를 형성하기 위해 사용되는 전체 시트로부터 v-형 오목부로서 형성될 수 있다. 전지 클램프들(44)의 클램프 부착 단부들(80) 각각은 클램프 부착 구조(87)를 도입한다. 클램프 부착 구조는 도 7에 도시된 두 개의 천공구와 같이, 복수 개의 클램프 천공구들(bores; 88)을 포함할 수 있다. 클램프 천공구들(88)은 클램프 천공구들(88)를 통해 삽입 및 여기에 기술된 방법으로 부착 구조(42)에 부착되는 복수 개의 대응 커넥터들(도시되지 않음)을 수용하기에 유효하다. 이는 부착 구조(42)와 관련하여 설명된 복수 개의 용접 너트들(51)과 같은 부착 구조(42)로 관통되는 커넥터로서, 복수 개의 나선 볼트들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 클램프 리테이너(82)가 전지 모듈(22)의 보유면(27)에 대하여 가압을 견딜 수 있도록, 나선 볼트들은 기술된 방법으로 삽입되고 상부 클램프 표면(90)을 조인다. 이러한 클램핑 가압은 전지 트레이들 (12, 12.1)에 전지 모듈(22)을 보유하기 위해 사용된다. 복수 개의 전지 클램프들(44)이 각각의 전지 모듈(22)에 채택될 수 있다. 클램프 탄성 시트(92)가 전지 클램프(44)의 클램프 테이퍼 벽(94) 상에 배치될 수 있다. 클램프 탄성 시트(92)는 탄성 시트(76)과 관련하여 상기 언급된 바와 유사한 방법으로 진동 댐핑을 제공한다. 이는 접착제에 의해 클램프 테이퍼 벽(94) 상에 배치될 수 있다. 제안된 전지 탑재 시스템(10)에 대해, 전지 클램프들(44)는 동일할 수도 있고, 예를 들어 또는 서로 다른 형태를 갖는 전지 모듈을 수용하기 위해 채택된 서로 다른 전지 트레이들에 적용하기 위해, 이들이 서로 다를 수 있다.
전지 클램프는 강철과 같은 다양한 철 합금을 포함한 적절한 어떤 소재로도 형성될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 전지 클램프는 ASTM 1020 와 같은 성형가능한 고강도 강철로 제조된다. 언급한 것처럼, 전지 클램프는 길이 및 폭을 포함한 적절한 크기 및 적절한 두께를 가질 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 측면 리브들(26)을 2 mm 두께의 고강도 강철, ASTM 1030로 만들었다. 전지 클램프들(44)은 도 7에 도시된 바와 같이 클램프 이음부(86) 및 클램프 천공구(88)를 포함하기 위해 스템핑에 의해 가공되었다. 전지 클램프는 파우더 코팅과 같은 내부식성 및 전기적 절연성 코팅을 포함할 수 있다.
전지 탑재 시스템(10)은 도 1 및 13에 도시된 바와 같이, 커버(98)를 또한 포함할 수 있다. 커버(98)는 도 13에 도시된 것과 같이 복수 개의 전지 모듈(22)을 수용하기에 적합한 내부 공간(internal cavity)을 갖고, 실질적으로 전지 트레이들을 포함한 베이스 플레이트(60)의 전면을 커버한다. 커버는 베이스 플레이트(60) 상에 배치되고, 바람직하게는 나선 볼트 및 그와 관련된 나선 너트와 같이, 복수 개의 고정구(fastener)로 베이스 플레이트(60)에 탈착가능하게 부착된다. 탈착가능한 부착은 전지팩의 제조 및 사용 동안에 커버(98)가 베이스 플레이트(60)에 고정되도록 하지만, 그것의 분리를 통해 개개의 전지 모듈의 제거 및 교체를 허용한다. 커버(98)가 전지 모듈(22)용 보호 커버 뿐만 아니라 전지 탑재 시스템(10)의 구조 강화 부재(strengthening structural member)로서 작용하도록, 커버(98)는 충분한 강도의 소재로 제조될 수 있다.
커버(98)는 다양한 엔지니어링 열가소성수지 및 그것의 강화된 복합체를 포함한 적절한 소재로 형성될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 커버(98)는 비닐 에스테르를 포함하는 시트 몰딩 화합물(sheet molding compound; SMC)로 제조되었다. 설명한 것처럼, 전지 클램프는 길이 및 폭을 포함한 적절한 크기와 적절한 두께를 가질 수 있다.
이상 본 발명을 관련 법적인 기준에 따라 설명하였고, 그에 따라 상기 설명은 그것의 본질을 제한하기 보다는 예시적인 것이다. 개시된 실시예에 대한 응용(variation) 및 변형(modification)이 당업자에게 명백할 수 있고, 본 발명의 범위 내가 된다. 따라서, 본 발명에 부여되는 법적 보호의 범위는 하기 청구항들의 연구에 의해서만 결정될 수 있다.

Claims (28)

  1. 베이스(base), 그것의 폭을 가로질러 대향하는 리테이너부(retainer side) 및 부착부(attachment side)를 포함하는 전지 트레이로 구성되어 있고,
    상기 전지 트레이는 다수의 전지모듈들을 수용하기에 유효한 길이를 가지고, 상기 리테이너부는 상기 트레이의 길이를 따라 적어도 부분적으로 연장된 리테이너(retainer)를 가지고 있으며, 상기 부착부는 상기 트레이의 길이를 따라 적어도 부분적으로 연장된 부착 구조(attachment structure)를 가지고 있고, 상기 리테이너는 다수의 전지모듈들 각각에 연계된 제 1 보유면(retention surface)과 체결되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 리테이너는 테이퍼 각(taper angle)으로 내향 및 상향 연장된 테이퍼 벽(tapered wall)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 리테이너는 전지 트레이의 길이를 따라 테이퍼 벽 및 베이스와 결합하는 다수의 이격된 이음부(gusset)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전지 트레이는 베이스를 따라 길이 방향으로 연장된 리브(rib)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스는 길이를 따라 위치하는 다수의 이격된 절개부들(cut-outs)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 부착 구조는 다수의 이격된 천공구들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 이격된 천공구들은 상기 부착 구조의 돌출부(raised portion)에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 돌출부는 다수의 돌출된 포켓들로 구성되어 있고, 상기 천공구들은 상기 포켓에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 각각의 포켓은 부착부 방향으로 외향 및 하향 테이퍼되어 있는 상면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상면 및 저면을 가진 베이스 플레이트(base plate)을 더 포함하고 있고, 상기 전지 트레이의 저면은 베이스 플레이트의 상면에 배치되는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 베이스 플레이트의 저면에 배치되어 있는 다수의 측면 리브들(lateral ribs)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 플레이트의 상면에 배치되고 다수의 전지모듈들을 감싸기에 유효한 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 전지 트레이의 상면에 부착되는 탄성 시트(resilient sheet)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서, 전지 트레이의 상면에 배치된 다수의 탄성 시트들을 더 포함하고 있고, 제 1 탄성 시트는 시트의 길이를 따라 적어도 부분적으로 리테이너에 인접하여 배치되고, 제 2 탄성 시트는 시트의 길이를 따라 적어도 부분적으로 부착 구조에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 리테이너는 내향 및 상향으로 연장된 테이퍼 벽을 포함하고 있고, 상기 제 1 탄성 시트는 상기 테이퍼 벽 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서, 각각 리테이너 단부 및 부착 단부를 가진 다수의 전지 클램프들을 포함하고 있으며, 상기 리테이너 단부는 플레이트 리테이너를 가지고 있고, 상기 부착 단부는 클램프 부착 구조를 가지고 있으며, 플레이트 부착 구조는 커넥터를 통해 전지 트레이의 부착 구조에 탈부착 가능한 부착에 유효한 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 플레이트 리테이너는 테이퍼 각으로 내향 및 상향 연장된 테이퍼 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  18. 제 2 항에 있어서, 각각 리테이너 단부 및 부착 단부를 가진 다수의 전지 클램프들을 포함하고 있으며, 상기 리테이너 단부는 클램프 리테이너를 포함하고 있고, 상기 클램프 부착 단부는 클램프 부착 구조를 포함하고 있으며, 클램프 부착 구조는 커넥터를 통해 전지 트레이의 부착 구조에 탈부착 가능한 부착에 유효한 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 클램프 리테이너는 인스톨 테이퍼 각(installed taper angle)으로 내향 및 상향 연장된 클램프 테이퍼 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 테이퍼 각과 인스톨 테이퍼 각은 동일한 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 클램프 테이퍼 벽에 배치된 탄성 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  22. 베이스, 그것의 폭을 가로질러 대향하는 리테이너부 및 부착면을 포함하고 있고, 다수의 전지모듈들을 수용하기에 유효한 길이를 가지며, 상기 리테이너부는 적어도 부분적으로 트레이의 길이를 따라 연장된 리테이너를 가고 있고, 상기 부착부는 적어도 부분적으로 트레이의 길이를 따라 연장된 부착 구조를 가지며, 상기 리테이너는 다수의 전지모듈 각각에 연계된 제 1 보유면과 체결하는 구조로 되어 있는 전지 트레이,
    상면 및 저면을 갖고, 상면에 전지 트레이의 저면이 배치되는 베이스 플레이트, 및
    각각 클램프 리테이너 단부 및 클램프 부착 단부를 포함하고, 상기 클램프 리테이너 단부는 클램프 리테이너를 포함하고, 클램프 부착 단부는 클램프 부착 구조를 포함하며, 상기 각각의 부착 플레이트의 클램프 부착 구조는 커넥터를 통해 각각 다수의 전지모듈에 형성된 제 2 보유면과 체결되기에 유효한 다수의 전지 클램프;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서, 베이스 플레이트의 상면에 배치되고 다수의 전지모듈들을 감싸도록 되어있는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 전지 트레이의 상면에 부착되는 탄성 시트를 더 포함하는 전지 탑재 시스템.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 베이스 플레이트의 저면에 배치되는 다수의 측면 리브들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  26. 제 22 항에 있어서, 상기 리테이너는 제 1 테이퍼 각으로 내향 및 상향 연장된 테이퍼 벽을 포함하고 있고, 상기 플레이트 리테이너는 제 2 테이퍼 각으로 내향 및 상향 연장된 테이퍼 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  27. 제 22 항에 있어서, 전지 트레이, 베이스 플레이트 및 전지 클램프의 노출 부위에 부가된 내부식성 및 전기 절연성 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
  28. 제 22 항에 있어서, 상기 베이스 플레이트는 T-형상인 것을 특징으로 하는 전지 탑재 시스템.
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