WO2015046788A1 - 전지모듈 및 전지셀 - Google Patents

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장성균
염주일
양희국
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 제 1 및 제 2 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈을 제공한다. 상기 제 1 전지셀은 하우징 및 제 1 및 제 2 전기단자들을 포함하고 있다. 상기 하우징은 제 1 축을 따라 세로로 연장되어 있고 제 2 축을 따라 수직으로 연장되어 있다. 상기 하우징은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 단부들을 포함하고 있다. 상기 제 1 전기단자는 제 1 축에 평행한 방향에서 제 3 단부로부터 연장되어 있고, 상기 제 1 축에 대해 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지들을 포함하고 있다.

Description

전지모듈 및 전지셀
본 발명은 에너지 밀도를 높인 전지모듈 및 전지셀에 관한 것이다.
본 발명은 미국 특허 가출원 2013년 9월 26일에 출원된 제61/882,772호를 우선권으로 청구하고, 상기 가출원의 전체 내용은 본 출원에 참조로서 합체된다.
고에너지 밀도와 상대적으로 낮은 비용의 결과를 발생시킬 수 있는 전지셀용의 새로운 물질들은 여러 해 동안 연구되고 조사되어 왔다. 그러나, 전지셀의 화학은 20년이 넘도록 크게 변화되지 않고 있다. 비록 Li2MnO3의 구조를 포함하는 층상(layer-layer)인 Li-rich의 물질들 또는 Si계 물질들 등의 몇몇 물질들은 에너지 밀도를 증가시키는 것이 가능할 것이나, 그 물질들은 여러 해 동안 상업적으로 이용가능하지 않을 것이다. 본 출원의 발명자들은, 전기자동차의 다양성을 증가시키기 위해, 본 발명에서 설명하는 바와 같이 전지모듈의 공간을 줄인다면 전지모듈 에너지 밀도를 상대적으로 낮은 비용으로 증가시킬 수 있다고 인식하였다.
특히, 본 출원의 발명자들은 전기시스템의 불필요한 공간을 줄임으로써 전지시스템의 에너지 밀도를 최대화하기 위해, 상호접속 보드들(interconnect board) 및 와이어 하니스(wire harnesses)와 같은 전기 장치들의 향상된 배치를 가능하게하는 전기단자들의 향상된 배치를 가지는 전지셀 및 전지모듈에 대한 요구를 인식하고 있다. 높은 에너지 밀도의 전지모듈은 본 발명에서 묘사하는 전지셀 및 전지모듈을 이용하는 것에 의해 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지모듈 및 전지셀의 내부 구성들을 최대한 유지하면서 일부 구성의 설계 변경으로 전기시스템의 불필요한 공간을 줄임으로써, 에너지 밀도가 최대화된 전지모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 제공한다. 상기 전지셀은 실질적으로 각형의 하우징과 제 1 및 제 2 전기단자들을 포함하고 있다. 상기 하우징은 제 1 축을 따라 세로로 연장되어 있고 제 2 축을 따라 수직으로 연장되어 있다. 상기 제 2 축은 제 1 축에 대해 실질적으로 직각이다. 상기 하우징은 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 단부들을 포함하고 있다. 상기 제 1 및 제 2 단부들은 제 1 축에 대해 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 상기 제 3 및 제 4 단부들은 제 2 축에 대해 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 상기 제 1 축에 평행한 방향에서 하우징과 제 1 및 제 2 전기단자들의 합한 길이는 제 2 축에 평행한 방향에서 하우징의 길이보다 적어도 2배 이상 크다. 상기 제 1 전기단자는 제 1 축에 대해 실질적으로 평행한 방향에서 하우징의 제 3 단부로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 상기 제 1 전기단자는 제 1 축에 대해 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지들을 포함하고 있다. 상기 제 1 전기단자의 제 1 엣지는 제 1 전기단자의 제 2 엣지 보다 하우징의 제 1 단부에 더 가깝게 위치해 있다. 상기 제 1 전기단자의 제 1 엣지는 하우징의 제 1 단부와 동일 선상에 있지 않다. 상기 하우징의 제 2 단부로부터 제 1 전기단자의 제 2 엣지까지의 거리는 하우징의 제 1 단부로부터 제 1 전기단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 크다. 상기 제 2 전기단자는 제 1 축에 대해 실질적으로 평행한 방향에서 하우징의 제 4 단부로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 상기 제 2 전기단자는 제 1 축에 대해 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지들을 포함하고 있다. 상기 제 2 전기단자의 제 2 엣지는 제 2 전기단자의 제 1 엣지 보다 하우징의 제 2 단부에 더 가깝게 위치해 있다. 상기 제 2 전기단자의 제 2 엣지는 하우징의 제 2 단부와 동일 선상에 있지 않다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전지모듈을 제공한다. 상기 전지모듈은 제 1 및 제 2 면들(sides)을 포함하는 프레임 부재를 포함하고 있다. 상기 전지모듈은 상기 프레임 부재의 각각의 제 1 및 제 2 면들 상에 위치해 있는 제 1 및 제 2 전지셀들을 추가로 포함하고 있다. 상기 제 1 전지셀은 제 1 하우징 및 제 1 및 제 2 전기단자들을 포함하고 있다. 상기 제 1 하우징은 실질적으로 각형이고 제 1 축을 따라 세로로 연장되어 있으며 제 2 축을 따라 수직으로 연장되어 있다. 상기 제 2 축은 제 1 축에 대해 실질적으로 수직이다. 상기 제 1 하우징은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 단부들을 포함하고 있다. 상기 제 1 하우징의 제 1 및 제 2 단부들은 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 상기 제 1 하우징의 제 3 및 제 4 단부들은 제 2 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 상기 제 1 축에 평행한 방향에서 제 1 하우징과 제 1 및 제 2 전기단자들의 합한 길이는 제 2 축에 평행한 방향에서 제 1 하우징의 길이보다 적어도 2배 이상 크다. 상기 제 1 전기단자는 제 1 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 1 하우징의 제 3 단부로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 상기 제 1 전기단자는 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지들을 포함하고 있다. 상기 제 1 전기단자의 제 1 엣지는 제 1 전기단자의 제 2 엣지 보다 제 1 하우징의 제 1 단부에 더 가깝게 위치해 있다. 상기 제 1 전기단자의 제 1 엣지는 제 1 하우징의 제 1 단부와 동일 선상에 있지 않다. 상기 제 1 하우징의 제 2 단부로부터 제 1 전기단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단부로부터 제 1 전기단자의 제 1 엣지까지의 거리 보다 크다. 상기 제 2 전기단자는 제 1 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 1 하우징의 제 4 단부로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 상기 제 2 전기단자는 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지를 포함하고 있다. 상기 제 2 전기단자의 제 2 엣지는 제 2 전기단자의 제 1 엣지 보다 상기 제 1 하우징의 제 2 단부에 더 가깝게 위치해 있다. 상기 제 2 전기단자의 제 2 엣지는 제 1 하우징의 제 2 단부와 동일 선상에 있지 않다. 상기 제 1 하우징의 제 1 단부로부터 제 2 전기단자의 제 1 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 2 단부로부터 제 2 전기단자의 제 2 엣지까지의 거리보다 크다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 전지모듈에 대한 도면이다;
도 2는 도 1의 전지모듈의 단면도이다;
도 3은 도 1의 전지모듈의 측면도이다;
도 4는 도 1의 전지모듈의 또 다른 측면도이다;
도 5는 도 1의 전지모듈에 사용되고 있는 제 1 전지셀의 측면도이다;
도 6은 도 5의 전지셀의 좀더 상세한 도면이다;
도 7은 도 1의 전지모듈에 사용되고 있는 제 2 전지셀의 측면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지모듈(10)이 도시되어 있다. 전지모듈(10)의 이점은 전지모듈이 상호연결 보드(interconnect board)를 그 안에 수용하기 위한 개구부들(open region: 110, 120)을 포함하도록, 전지모듈(10)이 전기단자들의 향상된 배치를 가지고 있는 것이다. 따라서, 이러한 전지모듈(10)은 전기자동차 내에 좀더 쉽게 설치되는 향상된 구조적인 배치를 가진다. 전지모듈(10)은 프레임 부재들(20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34), 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80), 및 상호연결 보드들(100, 102)을 포함하고 있다.
이러한 프레임 부재들(20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34)은 그 내부에 전지셀들을 고정하기 위해 구성되어 있다. 하나의 실시예에서, 프레임 부재들(20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34)은 플라스틱으로 이루어져 있다.
도 2를 참조하면, 프레임 부재(20)는 플레이트부(plate portion: 150)와 플랜지부들(flange portion: 152, 154)을 포함하고 있다. 이러한 플랜지부들(152, 154)은 플레이트부(150)의 각각의 제 1 및 제 2 단부들에 결합되어있고 플레이트부(150)에 실질적으로 직각으로 연장되어 있다. 프레임 부재(frame member:20)는 일면(156)과 이러한 일면(156)과 대향하여 배치되어 있는 일면(158)을 포함하고 있다. 전지셀(50)은 프레임 부재(20)의 일면(156) 상에 배치되어있고, 전지셀(52)은 프레임 부재(20)의 일면(158) 상에 배치되어 있다.
프레임 부재(22)는 플레이트부(170)와 플랜지부들(172, 174)을 포함하고 있다. 이러한 플랜지부들(172, 174)은 플레이트부(170)의 각각의 제 1 및 제 2 단부들에 결합되어있고 플레이트부(170)에 실질적으로 직각으로 연장되어 있다. 프레임 부재(22)는 일면(176)과 이러한 일면(176)과 대향하여 배치되어 있는 일면(178)을 포함하고 있다. 전지셀(54)은 전지셀(53)과 인접하여 프레임 부재(22)의 일면(176) 상에 배치되어 있고, 전지셀(56)은 프레임 부재(22)의 일면(178) 상에 배치되어 있다. 이러한 프레임 부재(22)는 프레임 부재(20) 및 프레임 부재(24) 둘 모두에 결합되어 있다.
프레임 부재(24)는 플레이트부(190)와 플랜지부들(192, 194)을 포함하고 있다. 플랜지부들(192, 194)은 플레이트부(190)의 각각의 제 1 및 제 2 단부들에 결합되어 있고 플레이트부(190)의 실질적으로 직각으로 연장되어 있다. 프레임 부재(24)는 일면(196)과 이러한 일면(196)과 대향하여 배치되어 있는 일면(198)을 포함하고 있다. 전지셀(58)은 전지셀(56)에 인접하여 프레임 부재(24)의 일면(196) 상에 배치되어 있고, 전지셀(60)은 프레임 부재(24)의 일면(198) 상에 배치되어있다. 프레임 부재(24)는 프레임 부재(22) 및 프레임 부재(26) 모두에 결합되어 있다.
프레임 부재(26)는 플레이트부(210) 및 플랜지부들(212, 214)을 포함하고 있다. 플랜지부들(212, 214)은 플레이트부(210)의 각각의 제 1 및 제 2 단부들에 결합되어 있고 플레이트부(210)에 실질적으로 직각으로 연장되어 있다. 프레임 부재(26)는 일면(216) 및 이러한 일면(216)에 대향하여 배치되어 있는 일면(218)을 포함하고 있다. 전지셀(62)은 전지셀(60)에 인접하여 프레임 부재(26)의 일면(216) 상에 배치되어 있고, 전지셀(64)은 프레임 부재(26)의 일면(218) 상에 배치되어 있다. 프레임 부재(26)는 프레임 부재(24) 및 프레임 부재(28) 모두에 결합되어 있다.
프레임 부재(28)는 플레이트부(230) 및 플랜지부들(232, 234)을 포함하고 있다. 플랜지부들(232, 234)은 플레이트부(230)의 각각의 제 1 및 제 2 단부들에 결합되어 있고 플레이트부(230)에 실질적으로 직각으로 연장되어 있다. 프레임 부재(28)는 일면(236) 및 이러한 일면(236)에 대향하여 배치되어 있는 일면(238)을 포함하고 있다. 전지셀(66)은 전지셀(64)에 인접하여 프레임 부재(28)의 일면(236) 상에 배치되어 있고, 전지셀(68)은 프레임 부재(28)의 일면(238) 상에 배치되어 있다. 프레임 부재(28)는 프레임 부재(26) 및 프레임 부재(30) 모두에 결합되어 있다.
프레임 부재(30)는 플레이트부(250) 및 플랜지부들(252, 254)을 포함하고 있다. 플랜지부들(252, 254)은 플레이트부(250)에 실질적으로 직각으로 연장되어 있고 플레이트부(250)의 각각의 제 1 및 제 2 단부들에 결합되어 있다. 프레임 부재(30)는 일면(256) 및 이러한 일면(256)에 대향하여 배치되어 있는 일면(258)을 포함하고 있다. 전지셀(70)은 전지셀(68)과 인접하여 프레임 부재(30)의 일면(256) 상에 배치되어 있고, 전지셀(72)은 프레임 부재(30)의 일면(258) 상에 배치되어 있다. 프레임 부재(30)는 프레임 부재(28) 및 프레임 부재(32) 모두에 결합되어 있다.
프레임 부재(32)는 플레이트부(270) 및 플랜지부들(272, 274)을 포함하고 있다. 플랜지부들(272, 274)은 플레이트부(270)에 실질적으로 직각으로 연장되어 있고 플레이트부(270)의 각각의 제 1 및 제 2 단부들에 결합되어 있다. 프레임 부재(32)는 일면(276) 및 이러한 일면(276)에 대향하여 배치되어 있는 일면(278)을 포함하고 있다. 전지셀(74)은 전지셀(72)에 인접하여 프레임 부재(32)의 일면(276) 상에 배치되어 있고, 전지셀(76)은 프레임 부재(32)의 일면(278) 상에 배치되어 있다. 프레임 부재(32)는 프레임 부재(30) 및 프레임 부재(34) 모두에 결합되어 있다.
프레임 부재(34)는 플레이트부(290) 및 플랜지부들(292, 294)를 포함하고 있다. 플랜지부들(292, 294)은 플레이트부(290)의 각각의 제 1 및 제 2 단부들에 결합되어 있고 플레이트부(290)에 실질적으로 직각으로 연장되어 있다. 프레임 부재(34)는 일면(296) 및 이러한 일면(296)에 대향하여 배치되어 있는 일면(298)을 포함하고 있다. 전지셀(78)은 전지셀(76)에 인접하고 프레임 부재(34)의 일면(296) 상에 배치되어 있고, 전지셀(80)은 프레임 부재(34)의 일면(298) 상에 배치되어 있다. 프레임 부재(34)는 프레임 부재(32)에 결합되어 있다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80)은 작동전압들을 발생시키도록 구성되어 있다. 하나의 실시예에서, 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80)은 상호연결 보드들(100, 102)을 사용하여 전기적으로 직렬 연결되어 있다. 각각의 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80)은 동일한 구조를 가지고 있기 때문에, 오직 전지셀들(62, 64)만을 아래에서 구체적으로 묘사하도록 하겠다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 전지셀(64)이 도시되어 있다. 전지셀(64)은 하우징(400) 및 제 1 및 제 2 전기단자들(404, 406)을 포함하고 있다. 하우징(400)은 제 1 및 제 2 전기단자들(404, 406)에 작동전압을 발생시키기 위해 구성되어 있는 활물질(active material)을 그 내부에 수용하도록 구성되어 있다.
하나의 실시예에서, 하우징(400)은 플라스틱으로 이루어져있고 실질적으로 각형의 파우치-타입의 하우징이다. 하우징은 제 1 축(410)을 따라 세로로 연장되어 있고 제 2 축(412)을 따라 수직으로 연장되어 있다. 제 2 축(412)은 제 1 축(410)에 대해 실질적으로 직각이다. 하우징(400)은 본체부(420), 플랜지부(422), 제 1 단부(431), 제 2 단부(432), 제 3 단부(433), 및 제 4 단부(434)를 포함하고 있다. 하나의 실시예에서, 본체부(420)는 제 1 및 제 2 전기단자들(404, 406) 사이에 전압이 발생되도록 구성되어 있는 리튬-이온 활물질을 그 내부에 수용하고 있다.
또한, 본체부(420)는 실질적으로 각형의 본체부이고, 플랜지부(422)는 실질적으로 각형의 본체부의 주변을 따라 연장되어있다. 제 1 및 제 2 단부들(431, 432)은 제 1 축(410)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 제 3 및 제 4 단부들(433, 434)은 제 2 축(412)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 제 1 축(410)에 평행한 방향에서 하우징(400)과 전기단자들(404, 406)의 합한 길이(예를 들면, B1의 길이)는 제 2 축(412)에 평행한 방향에서 하우징(400)의 길이(예를 들면, A1의 길이) 보다 적어도 2배 이상 크다.
제 1 전기단자(404)는 하우징(400)의 제 1 축(410)에 실질적으로 평행한 방향에서 하우징(400)의 제 3 단부(433)로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 제 1 전기단자(404)는 제 1 축(410)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지들(451, 452)을 포함하고 있다. 제 1 전기단자(404)의 제 1 엣지(451)는 제 1 전기단자(404)의 제 2 엣지(452) 보다 하우징(400)의 제 1 단부(431)에 더 가깝게 위치해 있다. 하나의 실시예에서, 제 1 전기단자(404)의 제 1 엣지는(451)은 하우징(400)의 제 1 단부(431)와 동일 선상에 있지 않다.
하우징(400)의 제 2 단부(432)로부터 제 1 전기단자(404)의 제 2 엣지(452)까지의 거리(예를 들면, C1의 거리)는 하우징(400)의 제 1 단부(431)로부터 제 1 전기단자(404)의 제 1 엣지(451)까지의 거리 보다 크다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, 하우징(400)의 제 2 단부(432)로부터 제 1 전기단자(404)의 제 2 엣지(452)까지의 거리는 하우징(400)의 제 1 단부(431)로부터 제 1 전기단자(404)의 제 1 엣지(451)까지의 거리 보다 적어도 2배 이상 크다.
제 2 전기단자(406)는 제 1 축(410)에 실질적으로 평행한 방향에서 하우징(400)의 제 4 단부(434)로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 제 2 전기단자(406)는 제 1 축(410)에 실질적으로 평행한 방향으로 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지들(461, 462)을 포함하고 있다. 제 2 전기단자(406)의 제 2 엣지(462)는 제 2 전기단자(406)의 제 1 엣지(461) 보다 하우징(400)의 제 2 단부(432)에 더 가깝게 위치해 있다. 하나의 실시예에서, 제 2 전기단자(406)의 제 2 엣지(462)는 하우징(400)의 제 2 단부(432)와 동일 선상에 있지 않다.
하우징(400)의 제 1 단부(431)로부터 제 2 전기단자(406)의 제 1 엣지(461)까지의 거리(예를 들면, D2의 거리)는 하우징(400)의 제 2 단부(432)로부터 제 2 전기단자(406)의 제 2 엣지(462)까지의 거리(예를 들면, C2의 거리)보다 크다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, 하우징(400)의 제 1 단부(431)로부터 제 2 전기단자(406)의 제 1 엣지(461)까지의 거리는 하우징(400)의 제 2 단부(432)로부터 제 2 전기단자(406)의 제 2 엣지(462)까지의 거리보다 적어도 2배 이상 크다.
도 7을 참조하면, 전지셀(62)이 도시되어 있다. 전지셀(62)은 하우징(500) 및 제 1 및 제 2 전기단자들(504, 506)을 포함하고 있다. 하우징(500)은 제 1 및 제 2 전기단자들(504, 506)에 작동전압을 발생시키도록 구성되어 있는 활물질을 그 내부에 수용하도록 구성되어 있다. 하나의 실시예에서, 하우징(500)은 플라스틱으로 구성되어 있고 실질적으로 각형의 파우치-타입의 하우징이다. 하우징(500)은 제 1 축(510)을 따라 세로로 연장되어 있고 제 2 축(512)을 따라 수직으로 연장되어 있다. 제 2 축(512)은 제 1 축(510)에 대해 실질적으로 직각이다. 하우징(500)은 제 1 단부(531), 제 2 단부(532), 제 3 단부(533), 및 제 4 단부(534)를 포함하고 있다. 제 1 및 제 2 단부들(531, 532)은 제 1 축(510)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 제 3 및 제 4 단부들(533, 534)은 제 2 축(512)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있다. 제 1 축(510)에 평행한 방향에서 하우징(500) 및 전기단자들(504, 506)의 합한 길이(예를 들면, B3의 길이)는 제 2 축(512)에 평행한 방향에서 하우징(500)의 길이(예를 들면, A3의 길이)보다 적어도 2배 이상 크다.
제 1 전기단자(504)는 제 1 축(510)에 실질적으로 평행한 방향에서 하우징(500)의 제 3 단부(533)로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 제 1 전기단자(504)는 제 1 축(510)에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지들(551, 552)을 포함하고 있다. 제 1 전기단자(504)의 제 1 엣지(551)는 제 1 전기단자(504)의 제 2 엣지(552) 보다 하우징(500)의 제 1 단부(531)에 더 가깝게 위치해 있다. 하나의 실시예에서, 제 1 전기단자(504)의 제 1 엣지(551)는 하우징(500)의 제 1 단부(531)와 동일 선상에 있지 않다.
하우징(500)의 제 2 단부(532)로부터 제 1 전기단자(504)의 제 2 엣지(552)까지의 거리(예를 들면, C3의 거리)는 하우징(500)의 제 1 단부(531)로부터 제 1 전기단자(504)의 제 1 엣지(551)까지의 거리(예를 들면, D3의 거리)보다 크다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, 하우징(500)의 제 2 단부(532)로부터 제 1 전기단자(504)의 제 2 엣지(552)까지의 거리는 하우징(500)의 제 1 단부(531)로부터 제 1 전기단자(504)의 제 1 엣지(551)까지의 거리보다 적어도 2배 이상 크다.
제 2 전기단자(506)는 제 1 축(510)에 실질적으로 평행한 방향에서 하우징(500)의 제 4 단부(534)로부터 바깥쪽으로 연장되어 있다. 제 2 전기단자(506)는 제 1 축(510)에 대해 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지들(561, 562)을 포함하고 있다. 제 2 전기단자(506)의 제 2 엣지(562)는 제 2 전기단자(506)의 제 1 엣지(561) 보다 하우징(500)의 제 2 단부(532)에 더 가깝게 위치해 있다. 하나의 실시예에서, 제 2 전기단자(506)의 제 2 엣지(562)는 하우징(500)의 제 2 단부(532)와 동일 선상에 있지 않다.
하우징(500)의 제 1 단부(531)로부터 제 2 전기단자(506)의 제 1 엣지(561)까지의 거리(예를 들면, D4의 거리)는 하우징(500)의 제 2 단부(532)로부터 제 2 전기단자(506)의 제 2 엣지(562)까지의 거리(예를 들면, C4의 거리)보다 크다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, 하우징(500)의 제 1 단부(531)로부터 제 2 전기단자(506)의 제 1 엣지(561)까지의 거리는 하우징(500)의 제 2 단부(532)로부터 제 2 전기단자(406)의 제 2 엣지(562)까지의 거리보다 적어도 2배 이상 크다.
도 1 및 도 5 내지 도 7을 참조하면, 제 1 전기단자들의 제 2 엣지들을 통해 연장되어 있는 평면(497, 도 5에 도시됨)과 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80)의 제 2 단부들(예를 들면, 상단부들)을 통해 연장되어 있는 평면(499, 도 5에 도시됨) 사이에 제 1 개구부(110)가 형성되도록, 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80)의 제 1 전기단자들의 제 2 엣지들(예를 들면, 상부 엣지들)은 서로 동일 평면상에 위치해 있다. 예를 들면, 전기단자들(404, 504)의 제 2 엣지들을 통해 연장되어 있는 평면(497, 도 5에 도시됨)과 전지셀들(64, 62)의 제 2 단부들을 통해 연장되어 있는 평면(499, 도 5에 도시됨) 사이에 제 1 개구부(110)가 형성되도록, 전지셀들(64)의 제 1 전기단자(404)의 제 2 엣지(452)는 전지셀(62)의 제 1 전기단자(504)의 제 2 엣지(552)와 동일 평면상에 위치해 있다.
또한, 제 2 전기단자들의 제 1 엣지들을 통해 연장되어 있는 평면(599, 도 7에 도시됨)과 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80)의 제 1 단부들(예를 들면, 하단부)을 통해 연장되어 있는 평면(601, 도 7에 도시됨) 사이에 제 2 개구부(120)가 형성되도록, 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80)의 제 2 전기단자들의 제 1 엣지들(예를 들면, 하부 엣지들)은 서로 동일 평면상에 위치해 있다. 예를 들면, 전기단자들(406, 506)의 제 1 엣지들을 통해 연장되어 있는 평면(599, 도 7에 도시됨)과 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80)의 제 1 단부들을 통해 연장되어 있는 평면(601, 도 7에 도시됨) 사이에 제 2 개구부(120)가 형성되도록, 전지셀들(64)의 제 2 전기단자(406)의 제 1 엣지(461)는 전지셀(62)의 제 2 전기단자(506)의 제 1 엣지(561)와 동일 평면상에 위치해 있다.
상호연결 보드(100)는 제 1 개구부(110) 안에서 프레임 부재들과 결합되고 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80) 서로를 전기적으로 연결(couple)한다. 하나의 실시예에서, 상호연결 보드(100)는 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80) 서로를 전기적으로 직렬 연결한다. 또 하나의 실시예에서, 상호연결 보드(100)는 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80) 서로를 전기적으로 병렬 연결한다. 게다가, 상호연결 보드(100)는 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80)의 운전 파라 미터들을 모니터 할 수 있는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.
상호연결 보드(102)는 제 2 개구부(120) 안에서 프레임 부재들과 결합되어 있고 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80) 서로를 전기적으로 연결(couple)한다. 하나의 실시예에서, 상호연결 보드(102)는 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80) 서로를 전기적으로 직렬 연결한다. 또 하나의 실시예에서, 상호연결 보드(102)는 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80) 서로를 전기적으로 병렬 연결한다. 게다가, 상호연결 보드(102)는 전지셀들(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80)의 운전 파라미터들을 모니터 할 수 있는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명에서 묘사하고 있는 전지모듈 및 전지셀은 다른 전지셀들 및 전지모듈들에 비해 상당한 이점을 제공한다. 특히, 본 발명의 전지모듈은, 전기 요소들이 전지모듈 상에 손쉽게 설치될 수 있고, 전지모듈이 전기자동차 내부에 좀더 용이하게 설치될 수 있도록, 전지셀의 각각의 제 1 및 제 2 엣지들에 가깝게 위치하고 전지셀의 반대편 단부들 상에 위치하고 있는 제 1 및 제 2 전기단자들을 사용하는 기술적 효과를 제공한다.
이상 본 발명을 단지 몇 가지의 한정된 수의 실시예와 연관 지어 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 국한되지 않음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 오히려, 본 발명은, 언급되진 않았지만 본 발명의 범주와 내용에 상응하는, 그 어떠한 변형, 변경, 대체 또는 동등한 배열을 결합함으로써 수정이 가능할 것이다. 추가로, 본 발명의 다양한 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 형태들은 전술된 단지 몇 개의 실시예들만을 포함하는 것으로 해석될 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기의 설명만으로 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지모듈은 내부 구성을 최대한 유지하면서 일부 구성의 설계 변경으로 전기시스템의 불필요한 공간을 줄임으로써, 에너지 밀도가 최대화된 전지모듈을 제공하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 전지모듈은 전기 요소들이 전지모듈 상에 손쉽게 설치될 수 있고, 전지모듈이 전기자동차 내부에 좀더 용이하게 설치될 수 있도록, 전지셀의 각각의 제 1 및 제 2 엣지들에 가깝게 위치하고 전지셀의 대향 단부들 상에 위치하고 있는 제 1 및 제 2 전기단자들을 사용하는 기술적 효과를 제공한다.

Claims (14)

  1. 전지셀은 실질적으로 각형의 하우징(housing)과 제 1 및 제 2 전기단자들(electrical terminal)을 포함하고 있고, 상기 하우징은 제 1 축을 따라 세로로 연장되어 있고 제 2 축을 따라 수직으로 연장되어 있으며; 상기 제 2 축은 제 1 축에 대해 실질적으로 직각이고, 상기 하우징은 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 단부들을 포함하고 있으며, 상기 제 1 및 제 2 단부들은 제 1 축에 대해 실질적으로 평행하게 연장되어 있고, 상기 제 3 및 제 4 단부들은 제 2 축에 대해 실질적으로 평행하게 연장되어 있으며; 상기 제 1 축에 평행한 방향에서 하우징과 제 1 및 제 2 전기단자들의 합한 길이는 제 2 축에 평행한 방향에서 하우징의 길이보다 적어도 2배 이상 크고;
    상기 제 1 전기단자는 제 1 축에 대해 실질적으로 평행한 방향에서 하우징의 제 3 단부로부터 바깥쪽으로 연장되어 있고, 상기 제 1 전기단자는 제 1 축에 대해 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지들(edges)을 포함하고 있으며, 상기 제 1 전기단자의 제 1 엣지는 제 1 전기단자의 제 2 엣지 보다 하우징의 제 1 단부에 더 가깝게 위치해 있고, 상기 제 1 전기단자의 제 1 엣지는 하우징의 제 1 단부와 동일 선상에 있지 않으며;
    상기 하우징의 제 2 단부로부터 제 1 전기단자의 제 2 엣지까지의 거리는 하우징의 제 1 단부로부터 제 1 전기단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 크고;
    상기 제 2 전기단자는 제 1 축에 대해 실질적으로 평행한 방향에서 하우징의 제 4 단부로부터 바깥쪽으로 연장되어 있고, 상기 제 2 전기단자는 제 1 축에 대해 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지들을 포함하고 있으며, 상기 제 2 전기단자의 제 2 엣지는 제 2 전기단자의 제 1 엣지 보다 하우징의 제 2 단부에 더 가깝게 위치해 있고, 상기 제 2 전기단자의 제 2 엣지는 하우징의 제 2 단부와 동일 선상에 있지 않으며;
    상기 하우징의 제 1 단부로부터 제 2 전기단자의 제 1 엣지까지의 거리는 하우징의 제 2 단부로부터 제 2 전기단자의 제 2 엣지까지의 거리 보다 큰 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 실질적으로 각형의 하우징은 실질적으로 각형의 파우치-타입(pouch-type)의 하우징을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 실질적으로 각형의 하우징은 실질적으로 각형의 본체부(substantially rectangular-shaped central body portion) 및 상기 실질적으로 각형의 본체부의 주변을 따라 연장되어있는 플랜지부(flange portion)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징의 제 2 단부로부터 제 1 전기단자의 제 2 엣지까지의 거리는 하우징의 제 1 단부로부터 제 1 전기단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 적어도 2배 이상 큰 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징의 제 1 단부로부터 제 2 전기단자의 제 1 엣지까지의 거리는 하우징의 제 2 단부로부터 제 2 전기단자의 제 2 엣지까지의 거리보다 적어도 2배 이상 큰 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 전지모듈은,
    제 1 및 제 2 면들(sides)을 포함하는 프레임 부재; 및
    상기 프레임 부재의 각각의 제 1 및 제 2 면들 상에 위치해 있는 제 1 및 제 2 전지셀들;
    을 포함하고 있고,
    상기 제 1 전지셀은 제 1 하우징 및 제 1 및 제 2 전기단자들을 포함하고 있으며, 상기 제 1 하우징은 실질적으로 각형이고 제 1 축을 따라 세로로 연장되어 있으며 제 2 축을 따라 수직으로 연장되어 있고; 상기 제 2 축은 제 1 축에 대해 실질적으로 수직이고, 상기 제 1 하우징은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 단부들을 포함하고 있으며, 상기 제 1 하우징의 제 1 및 제 2 단부들은 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있고, 상기 제 1 하우징의 제 3 및 제 4 단부들은 제 2 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있으며; 상기 제 1 축에 평행한 방향에서 제 1 하우징과 제 1 및 제 2 전기단자들의 합한 길이는 제 2 축에 평행한 방향에서 제 1 하우징의 길이보다 적어도 2배 이상 크고;
    상기 제 1 전기단자는 제 1 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 1 하우징의 제 3 단부로부터 바깥쪽으로 연장되어 있으며, 상기 제 1 전기단자는 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지들을 포함하고 있고, 상기 제 1 전기단자의 제 1 엣지는 제 1 전기단자의 제 2 엣지 보다 제 1 하우징의 제 1 단부에 더 가깝게 위치해 있으며, 상기 제 1 전기단자의 제 1 엣지는 제 1 하우징의 제 1 단부와 동일 선상에 있지 않으며;
    상기 제 1 하우징의 제 2 단부로부터 제 1 전기단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단부로부터 제 1 전기단자의 제 1 엣지까지의 거리 보다 크고;
    상기 제 2 전기단자는 제 1 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 1 하우징의 제 4 단부로부터 바깥쪽으로 연장되어 있고, 상기 제 2 전기단자는 제 1 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지를 포함하고 있으며, 상기 제 2 전기단자의 제 2 엣지는 제 2 전기단자의 제 1 엣지 보다 상기 제 1 하우징의 제 2 단부에 더 가깝게 위치해 있고, 상기 제 2 전기단자의 제 2 엣지는 제 1 하우징의 제 2 단부와 동일 선상에 있지 않으며; 및
    상기 제 1 하우징의 제 1 단부로부터 제 2 전기단자의 제 1 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 2 단부로부터 제 2 전기단자의 제 2 엣지까지의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 하우징은 실질적으로 각형의 파우치-타입 하우징을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 하우징은 실질적으로 각형의 본체부와, 상기 실질적으로 각형의 본체부의 주변을 따라 연장되어 있는 플랜지부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 전지셀은 제 2 하우징 및 제 3 및 제 4 전기단자들을 포함하고 있고, 상기 제 2 하우징은 실질적으로 각형이고 제 3 축을 따라 세로로 연장되어 있으며 제 4 축을 따라 수직으로 연장되어 있고, 상기 제 4 축은 제 3 축에 실질적으로 직각이고, 상기 제 2 하우징은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 단부들을 포함하고 있으며, 상기 제 2 하우징의 제 1 및 제 2 단부들은 제 3 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있고, 상기 제 3 및 제 4 단부들은 제 4 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있으며; 상기 제 3 축에 평행한 방향에서 제 2 하우징과 제 3 및 제 4 전기단자들의 합한 길이는 제 4 축에 평행한 방향에서 제 2 하우징의 길이보다 적어도 2배 이상 크고;
    상기 제 3 전기단자는 제 3 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 2 하우징의 제 3 단부로부터 바깥쪽으로 연장되어 있으며, 상기 제 3 전기단자는 제 3 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지들을 포함하고 있고, 상기 제 3 전기단자의 제 1 엣지는 제 3 전기단자의 제 2 엣지 보다 제 2 하우징의 제 1 단부에 더 가깝게 위치해 있으며, 상기 제 3 전기단자의 제 1 엣지는 제 2 하우징의 제 1 단부와 동일 선상에 있지 않고;
    상기 제 2 하우징의 제 2 단부로부터 제 3 전기단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 2 하우징의 제 1 단부로부터 제 3 전기단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 크며;
    상기 제 4 전기단자는 제 3 축에 실질적으로 평행한 방향에서 제 2 하우징의 제 4 단부로부터 바깥쪽으로 연장되어 있고, 상기 제 4 전기단자는 제 3 축에 실질적으로 평행하게 연장되어 있는 제 1 및 제 2 엣지들을 포함하고 있으며, 상기 제 4 전기단자의 제 2 엣지는 제 4 전기단자의 제 1 엣지 보다 제 2 하우징의 제 2 단부에 더 가깝게 위치해 있고, 상기 제 4 전기단자의 제 2 엣지는 제 2 하우징의 제 2 단부와 동일 선상에 있지 않으며;
    상기 제 2 하우징의 제 1 단부로부터 제 4 전기단자의 제 1 엣지까지의 거리는 제 2 하우징의 제 2 단부로부터 제 4 전기단자의 제 2 엣지까지의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 3 전기단자들의 각각의 제 2 엣지들을 통해 연장되어 있는 평면(plane)과 제 1 및 제 2 전지셀들의 각각의 제 2 단부들을 통해 연장되어 있는 또 다른 평면 사이에 제 1 개구부(open region)가 형성되도록, 상기 제 1 전기셀의 제 1 전기단자의 제 2 엣지는 제 2 전지셀의 제 3 전기단자의 제 2 엣지와 동일 평면상에 위치해 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 개구부에는 상호연결 보드(interconnect board)의 일부분이 위치해 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 및 제 4 전기단자들의 각각의 제 1 엣지들을 통해 연장되어 있는 평면과 제 1 및 제 2 전지셀들의 각각의 제 1 단부들을 통해 연장되어 있는 또 다른 평면 사이에 제 2 개구부가 형성되도록, 상기 제 1 전기셀의 제 2 전기단자의 제 1 엣지는 제 2 전지셀의 제 4 전기단자의 제 1 엣지와 동일 평면상에 위치해 있는 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  13. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 하우징의 제 2 단부로부터 제 1 전기단자의 제 2 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 1 단부로부터 제 1 전기단자의 제 1 엣지까지의 거리보다 적어도 2배 이상 큰 것을 특징으로 하는 전지모듈.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 하우징의 제 1 단부로부터 제 2 전기단자의 제 1 엣지까지의 거리는 제 1 하우징의 제 2 단부로부터 제 2 전기단자의 제 2 엣지까지의 거리보다 적어도 2배 이상 큰 것을 특징으로 하는 전지모듈.
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