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KR102107530B1 - 배터리 시스템 - Google Patents

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KR102107530B1
KR102107530B1 KR1020177011383A KR20177011383A KR102107530B1 KR 102107530 B1 KR102107530 B1 KR 102107530B1 KR 1020177011383 A KR1020177011383 A KR 1020177011383A KR 20177011383 A KR20177011383 A KR 20177011383A KR 102107530 B1 KR102107530 B1 KR 102107530B1
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KR
South Korea
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battery system
container
cell block
pressure bag
housing
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프랭크 오브리스트
마틴 그라츠
요헨 본트
Original Assignee
오브리스트 테크놀로지스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 하우징(11) 및 이 하우징(11) 내에 배치된 복수의 배터리 셀(21)을 포함하는 특히 하이브리드 구동부용 배터리 시스템(10)에 관한 것으로, 상기 셀들은 결합되어 셀 블록(20)을 제공하고, 여기서 셀 블록(20)과 하나 이상의 하우징 벽(12) 사이에 가변 내부 체적을 갖는 컨테이너가 배치되고, 이 컨테이너에 의해 셀 블록(20)은 상기 하우징(11)에 대해 브레이싱될 수 있고, 여기서 컨테이너는 경화가능하거나 경화된 매질로 충전된다.

Description

배터리 시스템{BATTERY SYSTEM}
본 발명은 특히 청구항 1의 전제부에 따른 하이브리드 구동부용 배터리 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 유형의 배터리 시스템을 포함하는 자동차 및 제조 방법에 관한 것이다. 최초에 언급된 유형의 배터리 시스템은, 예를 들면, 본 출원인에게 소급되는 문헌 EP 2 744 034 A로부터 공지되어 있다.
전술한 문헌 EP 2 744 034 A1은 하우징 내에 배치된 배터리 셀로 형성된 복수의 셀 블록을 갖는 배터리 시스템을 기술하고 있고, 압력 포켓이 셀 블록과 하우징 사이에 배치되고, 공기 또는 질소로 충전될 수 있다. 따라서, 일반적으로 가변 내부 체적을 갖는 컨테이너가 제공되고, 이것은 하우징에 대해 셀 블록을 브레이싱(bracing)하기 위해 압축가능한 매체로 충전된다. 배터리 시스템의 개별 컴포넌트의 이러한 유형의 브레이싱이 완전히 유리하지만, 이 배터리 시스템의 연속 생산의 경우에 위험이 존재한다는 것이 이 배터리 시스템의 추가의 개발 과정에서 밝혀졌다. 예로서, 압력 포켓 내의 압력이 온도 변화로 인해 변화됨으로써, 셀 블록에 상이한 브레이싱 힘이 작용하게 될 위험이 있다. 또한 압력 포켓이, 예를 들면, 노화 효과로 인해 자신의 실링을 상실함으로써 가압 기능을 상실하게 될 위험이 있다. 따라서, 전체적으로, 장기간 안정한 배터리 시스템 내의 브레이싱을 확보하는 것이 불가능하다.
본 발명의 하나의 목적은 개별 컴포넌트의 영구적으로 안정한 브레이싱을 구비하는 배터리 시스템을 특정하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 이러한 유형의 배터리 시스템을 포함하는 자동차, 이 배터리 시스템을 조립하기 위한 방법, 및 이 배터리 시스템을 위한 압력 백을 제조하기 위한 방법을 특정하는 것이다.
본 발명에 따르면, 배터리 시스템에 관한 목적은 청구항 1의 요지에 의해 달성되고, 자동차에 관한 목적은 청구항 11의 요지에 의해 달성되고, 배터리 시스템을 위한 조립 방법에 관한 목적은 청구항 12의 요지에 의해 달성되고, 배터리 시스템의 압력 백을 제조하기 위한 방법에 관한 목적은 청구항 15의 요지에 의해 달성된다.
본 발명은 특히 하이브리드 구동부용 배터리 시스템을 특정하는 개념에 기초하고, 여기서 이 배터리 시스템은 하우징 및 이 하우징 내에 배치된 복수의 배터리 셀을 포함한다. 배터리 셀은 결합되어 셀 블록을 제공한다. 가변 내부 체적을 갖는 컨테이너가 블록과 하우징의 하나 이상의 하우징 벽 사이에 배치된다. 셀 블록은 컨테이너에 의해 하우징에 대해 브레이싱될 수 있다. 본 발명에 따르면, 컨테이너는 경화가능한 또는 경화된 플라스틱으로 충전된다.
서두에서 기술된 배터리 시스템의 현재의 개발에서, 가변 내부 체적을 가진 컨테이너는 경화될 수 있는 매체로 충전된다. 이는 배터리 시스템의 조립 중에 셀 블록에 예비 브레이싱(pre-bracing)이 적용되도록 압력 하에서 수행되는 것이 바람직하다. 특히, 셀 블록은 하우징 벽에 대해 브레이싱된다. 경화가능한 매체의 사용으로 인해, 예비 브레이싱은 일단 매체가 경화된 후에 셀 블록 상에 일정하게 작용된다. 경화된 매체는 바람직하게는 압축불가능하므로, 예를 들면, 온도 변화는 셀 블록에 대한 압력 부하에 거의 영향을 미치지 않는다. 마지막으로, 경화된 매체는 치수적으로 안정하므로 누출의 위험이 또한 제거된다. 따라서, 컨테이너에 손상이 유발된 경우에도 예비 브레이싱 압력이 유지된다.
컨테이너는 바람직하게는 압력 백이다. 이 압력 백은 특히 그 연부가 용접된 2 매의 막으로 형성될 수 있다. 이 컨테이너는 특히 용이하고 경제적으로 압력 백의 형태로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 특히 바람직한 변형례에서, 하우징 벽은 외방으로 변형되며, 특히 만곡된다. 여기서, 하우징 벽은 셀 블록 상으로 하우징 내부로 지향되는 브레이싱 힘을 발휘한다. 이 브레이싱 힘은 컨테이너 또는 압력 백을 통해 셀 블록 상에 가해진다. 따라서 셀 블록 상에 영구적으로 작용하는 예비 브레이싱 힘은 컨테이너 또는 경화가능한 매체로부터 발산하지 않고, 하우징에 의해 영구적으로 가해진다. 가압 하에서 컨테이너 또는 압력 백 내에 충전되는 경화가능한 매체는 하우징 벽을 탄성적으로 변형시키고, 여기서 하우징 벽의 복원력은 하우징 내부로 향하는 브레이싱 힘을 유발한다. 이 브레이싱 힘은 치수적으로 안정한 방식으로 경화가능한 매체로 충전된 컨테이너 또는 압력 백으로부터 셀 블록으로 전달된다. 셀 블록에 예비 브레이싱 힘을 가하는 이러한 원리는 특히 내구성이 있다. 외방으로 변형된 하우징 벽은 근본적으로 판 스프링의 방식으로 작용하며, 경화가능한 매체로 충전된 컨테이너 상에 가압되고, 이 컨테이너는 이 브레이싱 힘을 셀 블록으로 전달한다.
컨테이너, 특히 압력 백은 셀 블록의 4 면을 둘러 쌀 수 있다. 컨테이너 또는 압력 백은 셀 블록의 상면, 하면, 횡단면 및 단부면을 둘러 쌀 수 있다. 컨테이너 또는 압력 백의 이러한 배치는, 한편으로는 모든 면으로부터 셀 블록 상에 예비 브레이싱을 달성하기 위해, 그리고 다른 한편으로는 컨테이너 또는 압력 백의 설계를 가능한 한 간단히 하기 위해 특히 효율적이다. 특히, 셀 블록의 상면 및 반대측의 하면 상에 컨테이너 또는 압력 백을 배치하는 것은 배터리 시스템의 조립에 관한 장점을 유발한다. 컨테이너 또는 압력 백의 양면 배치로 인해, 이 컨테이너 또는 압력 백이 경화가능한 매체로 충전될 때, 셀 블록은 하우징 내에서 확실하게 변위되지 않는다.
컨테이너 또는 압력 백은 1.5 bar 이상의 압축 강도를 가지는 것이 바람직하다. 컨테이너 또는 압력 백의 압축 강도가 2 bar 이상, 특히 2.5 bar 이상인 경우에 특히 바람직하다. 따라서, 컨테이너 또는 압력 백은 경화가능한 매체가 완전히 경화될 때까지 이 매체에 의한 압력에 견딜 수 있다.
컨테이너가 연부에서 서로 용접된 2 매의 복합재 막에 의해 형성되므로 컨테이너, 특히 압력 백의 특히 간단한 제조가 달성된다. 2 매의 복합재 막은 실질적으로 동일한 층 구조를 가질 수 있거나, 또는 제조 방법을 더 단순화하기 위해 동일하게 형성될 수 있다.
유리하게는 이 복합재 막은 특히 폴리프로필렌으로 제조된 연결층 및 특히 폴리아미드로 제조된 지지층을 갖는다. 연결층이 용접될 수 있다면 편리하며, 폴리프로필렌은 이 목적을 위해 특히 적합하다. 지지층은 특히 복합재 막의 구조를 안정화시키거나 형성하는 역할을 한다. 컨테이너 또는 압력 백을 제조할 때, 2 매의 복합재 막은 바람직하게는 그 연결층들이 서로 마주 보도록 배치되고, 레이저 빔에 의해 서로 용접된다. 여기서, 특히 신속한 스캐너 레이저 용접법이 사용될 수 있으므로, 컨테이너 또는 압력 백의 제조 공정이 가속화된다.
컨테이너 또는 압력 백은 바람직하게는 공급 밸브를 포함한다. 이 공급 밸브는 셀 블록의 단부면 상에 배치될 수 있거나 배치된다. 공급 밸브는 핀치 밸브 또는 체크 밸브일 수 있다. 셀 블록의 단부면 상에 공급 밸브를 배치하는 것은 제조 상의 이유로 유리하다. 따라서, 셀 블록은 충전되지 않은 컨테이너 또는 압력 백과 함께 배터리 시스템의 하우징 내에 삽입될 수 있다. 다음에 경화가능한 매체가 하우징의 단부면 내의 개구를 통해 컨테이너 내에 충전될 수 있다. 그 때, 컨테이너는 하우징의 하우징 벽을 팽창 및 신장시킴으로써 이것을 외방으로 만곡시키고 예비 브레이싱시킨다. 충분한 양의 경화가능한 매체가 컨테이너 내로 충전되자마자 경화가능한 매체용 공급 튜브는 공급 밸브로부터 제거될 수 있다. 공급 밸브가 체크 밸브로 형성되는 경우, 이것은 매체가 유출되는 것을 자동으로 방지한다. 다음에 배터리 시스템이 완전히 조립되도록 하우징은 종단 커버에 의해 단부면 상에서 폐쇄될 수 있다.
경화가능한 또는 경화된 매체는 바람직하게는 플라스틱이다. 특히, 매체는 발포체, 바람직하게는 고강도 발포체, 수지, 바람직하게는 에폭시 수지, 또는 겔일 수 있다. 발포체를 사용하면 매체가 충전되면 매체가 자동으로 팽창하여 하우징 벽 상에 추가의 압력을 가함으로써 이것을 예비 브레이싱한다는 특별한 이점을 갖는다. 대조적으로, 수지는 누출에 대한 보호의 측면에서 이점을 갖는다. 심지어, 예를 들면, 노후화로 인해 컨테이너 또는 압력 백이 손상되거나 투과가능해지는 경우에도 수지는 견고한 블록을 형성하여 하우징 벽 상에 예비 브레이싱을 유지한다.
하우징은 2 mm 내지 5 mm의 벽 두께를 갖는 강 시트로 형성될 수 있다. 특히, 강 시트의 벽 두께는 2.5 mm 내지 4 mm일 수 있다. 3 mm의 벽 두께를 갖는 강 시트를 사용하면 특히 유리하다. 강 시트는 셀 블록 상에 탄성의 예비 브레이싱 힘을 가할 수 있도록 스프링 강으로 제조되는 것이 바람직하다. 하우징용 재료로서는 고강도의 미세한 결정립 구조강을 사용하는 것이 특히 고려될 수 있다. 일반적으로, 하우징용으로 사용되는 강 시트는 500을 초과하는 최소 항복점(Rp0 . 2)을 가져야 한다. 인장 강도 Rm은 400 이상이어야 한다. 셀 블록을 예비 브레이싱하기에 적합한 특히 우수한 탄력성은 표준 DIN EN 10027-2:2013-09에 따른 재료 번호 1.0060을 갖는 강이 소유한다. 이러한 유형의 강은 약어 ST60-2 및 E335로서도 알려져 있다.
협조적 양태에 따르면, 본 발명은 하나 이상의의 전술한 배터리 시스템을 포함하는 자동차, 특히 하이브리드 차량을 특정하는 개념에 기초한다.
본 발명의 추가의 협조적 양태는 전술한 배터리 시스템을 조립하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법에서 다음의 단계들이 실시된다.
a) 셀 블록의 횡단면 상에 상기 컨테이너, 특히 상기 압력 백의 중간 영역을 배치하는 단계;
b) 상기 상면을 초과하여 돌출하는 상기 컨테이너, 특히 상기 압력 백의 연부 영역을 절첩하고, 하나의 연부 영역은 상기 셀 블록의 상면 상에 배치하고, 하나의 연부 영역은 상기 셀 블록의 하면 상에 배치하는 단계;
c) 상기 중간 영역을 초과하여 돌출하는 상기 컨테이너, 특히 상기 압력 백의 전방 영역을 절첩하고, 상기 전방 영역을 상기 셀 블록의 단부면에 접촉하여 배치하는 단계;
d) 상기 상기 컨테이너, 특히 상기 압력 백에 의해 둘러싸인 상기 셀 블록을 상기 하우징 내에 배치하는 단계;
e) 가압 하에서 상기 컨테이너, 특히 상기 압력 백 내에 경화가능한 매체를 충전하는 단계; 및
f) 상기 매체를 경화시키는 단계.
본 발명에 따른 방법은 특히 간단한 방법으로 하우징 내의 셀 블록이 브레이싱된 배터리 시스템을 제조하는 것을 가능하게 한다. 여기서, 셀 블록에 작용하는 브레이싱 힘은 하우징에 의해 영구적으로 발휘된다. 경화가능한 매체의 충전은 매체에 의해 유발되는 실제로 컨테이너 내의 일시적 압력 증가를 유발한다. 또한, 매체의 경화 공정을 통해 추가의 압력이 발휘될 수 있다. 컨테이너 내의 압력은 하우징의 팽창을 유발하며, 하우징은 이러한 방식으로 탄성적으로 예비 브레이싱된다. 하우징 또는 하우징 벽은 원상태로 역방향으로 가압함으로써 셀 블록 상에 브레이싱 힘을 가한다.
경화가능한 매체는 바람직하게는 0.3 bar 내지 2 bar의 압력으로 충전된다. 특히, 경화가능한 매체가 충전될 때의 압력은 0.35 bar 내지 1.5 bar, 특히 0.4 bar 내지 1 bar, 바람직하게는 0.45 bar 내지 0.7 bar, 및 특히 유리하게는 0.5 bar의 충전 압력에 대응한다.
경화가능한 매체를 충전 및/또는 경화시키는 경우, 하우징은 유리하게는 탄성적으로 변형된다. 탄성 변형은 특히 컨테이너 또는 압력 백의 연부 영역과 관련된 하우징 벽에서 발생된다. 구체적으로는, 하우징의 상면 및 하면은 하우징 내부에서 작용하는 브레이싱 힘을 트리거하기 위해 탄성적으로 변형된다.
본 발명의 범위 내에서, 도입부에 기술된 압력 백 또는 배터리 시스템을 제조하기 위한 방법이 또한 개시되고, 청구되며, 이 방법에서 2 매의 복합재 막이 서로 실질적으로 합동적으로 배치되고, 그들의 연부에서 서로 용접된다. 용접은 레이저 빔에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 이 제조 방법은 특히 간단하고 경제적인 방식으로 구현될 수 있고, 따라서 연속 제조를 위해 적합하다.
복합재 막의 연부는 스캐너 레이저 용접법으로 용접될 수 있다. 여기서, 2 개의 용접 시임(seam)으로 복합재 막을 연결할 수 있고, 용접 시임은 서로로부터 일정한 거리로 연장된다. 이는 누설을 방지하는 추가의 보호 수단을 형성한다. 특히, 용접 시임 중 하나가 누출되는 경우에도 압력 백의 기밀이 보장되도록 중복 시임이 형성된다.
본 발명은 첨부된 개략도를 참조하여 예시적인 실시형태에 기초하여 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 시스템을 위한 컨테이너, 특히 압력 백의 사시도를 도시하고,
도 2는 도 1에 따른 컨테이너 또는 압력 백을 구비한 본 발명에 따른 배터리 시스템의 셀 블록의 사시도를 도시하고;
도 3은 도 2에 따른 셀 블록의 정면도를 도시하고;
도 4a는 압력 백 내에 경화가능한 매체를 충전하기 전에 도 2에 따른 셀 블록을 구비한 배터리 시스템의 하우징의 단면도를 도시하고;
도 4b는 경화가능한 매체가 압력 백 내에 충전된 후에 도 2에 따른 셀 블록을 구비한 배터리 시스템의 하우징의 단면도를 도시하고;
도 5는 도 2에 따른 배터리 시스템의 셀 블록의 분해 사시도를 도시한다.
가변 내부 체적을 가지며, 바람직하게는 압력 백(30)으로서 형성되는 컨테이너가 도 1에 일례로서 도시되어 있다. 압력 백(30)은 실질적으로 포켓형 또는 쿠션형이며, 그 연부에서 서로 용접된 2 매의 복합재 막에 의해 형성된다. 압력 백(30)은 중간 영역(31), 2 개의 연부 영역(32), 및 전방 영역(33)으로 분할될 수 있는 형상을 갖는다. 전방 영역(33)은 연부 영역(32) 중 하나로부터 시작된다. 연부 영역(32)은 중간 영역(31)에 의해 서로로부터 분리된다. 전방 영역(33)에는 공급 밸브(34)가 배치된다. 공급 밸브(34)는 실질적으로 체크 밸브로서 형성되며, 압력 백(30)에 고정되도록 연결되고, 예를 들면, 접착되거나 또는 용접된다.
압력 백은 경화가능한 매체(35), 바람직하게는 플라스틱으로 충전될 수 있다. 특히, 경화가능한 매체(35)로서 발포체 또는 수지, 예를 들면, 에폭시 수지가 사용된다. 여기서, 압력 백(30)은 팽창하여, 예비 브레이싱 힘의 형태로 매체(35)의 충전 압력을 주변 컴포넌트에 전달한다. 특히, 압력 백(30)은 매체(35)의 충전 압력의 결과로서 배터리 시스템(10)의 하우징(11) 상에 예비 브레이싱 힘을 가할 수 있다.
배터리 시스템(10) 내의 압력 백(30)의 배치는 도 2에서 명백하게 볼 수 있다. 도 2는 배터리 시스템(10)의 셀 블록(20)의 사시도를 도시하며, 이것은 또한 하우징 벽(12)을 갖는 하우징(11)을 포함한다. 도 2는 셀 블록(20)의 주위에 배치된 압력 백(30)을 도시하고 있다. 도 2에 따른 압력 백(30)은 도 1에 도시된 바와 같은 압력 백에 해당한다. 특히, 이 압력 백(30)은 2 개의 연부 영역(32), 중간 영역(31), 및 전방 영역(33)을 포함한다.
배터리 시스템(10)의 조립된 상태에서, 압력 백(30)의 중간 영역(31)은 셀 블록(20)의 횡단면(14) 위로 연장된다.
2 개의 연부 영역(32) 중 하나는 셀 블록(20)의 상면(15) 상에 연장되고, 하나는 하면(16) 상에 연장된다. 연부 영역(32) 중 하나 상에 배치된 전방 영역(33)은 셀 블록(20)의 단부면(17)에 접촉하여 배치되는 방식을 배치되어 있다. 따라서 압력 백(30)은 본질적으로 셀 블록(20) 주위에 절첩된 4 면을 갖고, 하우징(11) 내에서 이것을 효과적으로 브레이싱할 수 있다.
도 2에서 또한 볼 수 있는 바와 같이, 셀 블록(20)의 단부면(17) 상에는 복수의 유체 커넥터(25)가 배치되어 있다. 유체 커넥터(25)는 셀 블록(20) 내에 배치된 냉각 요소(23)에 결합되고, 상기 냉각 요소는 배터리 셀(22)을 냉각시키기 위해 사용된다. 셀 블록(20)의 내부 설계는 도 5와 관련하여 더 상세히 설명한다.
도 3은 셀 블록(20)의 정면도를 도시한 것이며, 여기서 압력 백(30)에 의한 셀 블록(20)의 피복을 마찬가지로 볼 수 있다. 공급 밸브(34)는 전방 영역(33) 상에 배치되고, 따라서 동일한 단부면(17) 상에 유체 커넥터(25)가 설치되어 있다. 따라서 유체가 공급되는 모든 연결부 및 공급 밸브(34)는 모두 셀 블록(20)의 동일 면 상에 제공된다. 바람직하게는 고전압 셀 블록(20)으로서 형성되는 셀 블록(20)의 전기 접속부는 유리하게는 셀 블록(20)의 반대측 단부면 상에 배치된다. 따라서, 고접압 영역과 유체 커넥터 영역 사이의 효율적인 분리가 가능해진다.
도 4a 및 도 4b에 따른 단면도는 도시된 예시적 실시형태에서 구현되는 본 발명의 원리를 설명한다. 여기서, 도 4a는 셀 블록(20)이 배치될 수 있는 내부(18)를 구비한 하우징(11)을 도시하고, 충전되지 않은 압력 백(30)이 상면(15), 하면(16), 및 횡단면(14)의 주위에 설치된다.
일반적으로, 본 발명의 경우에, 압력 백(30)은 경화가능한 매체(35)에 의해 충전되고, 이것은 시간의 경과에 따라, 바람직하게는 수 시간의 기간에 걸쳐 경화됨으로써 견고한 예비 브레이싱 층을 형성한다. 압력 백(30)이 셀 블록(20)의 주위에 배치되고, 셀 블록(20)과 함께 하우징(11) 내에 삽입된 후에 경화가능한 초기에 액체인 매체(35)가 가압 하에서 압력 백(30) 내에 도입된다. 하우징(11)은 압력 백(30) 내의 압력으로 인해 변형된다. 이것은 도 4b에 명확하게 도시되어 있다. 이 도면은 도 4a와 동일한 단면을 도시하고 있고, 여기서 이제 압력 백은 경화가능한 매체로 충전된다. 이제 하우징 벽(12)은 특히 상면(15) 및 하면(16) 상에서 외방으로 만곡된다.
하우징(11)은 바람직하게는 강 시트로 형성된 하우징 벽(12)을 갖는다. 이 강 시트는 압력 백(30) 내에서 가압 하에서 탄성 영역 내에서 팽창되거나, 또는 외방으로 만곡된다. 따라서, 강 시트 또는 하우징 벽(12)은 스프링과 같은 방식으로 예비 브레이싱된다. 이는 하우징(11)의 내부(18)로의 브레이싱 힘으로 작용하는 복원력을 유발한다. 여기서, 특히 하우징(11)의 비교적 더 넓은 상면(15) 및 하면(16)이 외방으로 만곡된다. 상면(15) 및 하면(16)의 외방 만곡은 동시에 압력 백(30)의 중간 영역(31)기 연장되는 횡단면(14) 상에 가해지는 신장력을 유발하며, 이 신장력은 횡단면(14)의 외방 만곡에 대해 반작용한다. 따라서, 도 4b에서 볼 수 있는 바와 같이, 하우징(11)의 횡단면(14)은 경화가능한 매체의 충전에 의해 상당히 변형되지 않는다.
실질적으로 동일한 체적의 압력 백(30)의 2 개의 연부 영역(32)이 상면(15) 및 하면(16)을 따라 배치되므로, 경화가능한 매체(35)가 압력 백(30) 내에 충전될 때, 셀 블록(20)이 하우징 내에서 변위되는 것이 방지된다. 상면(15) 및 하면(16)은 압력 백(30) 내의 압력으로 인해 외방으로 만곡되며, 정점에서의 곡률은 하우징 벽(12)의 적어도 벽 두께에 대응하는 상면(15) 또는 하면의 원래의 평평한 배향에 대한 높이를 갖는다. 다시 말하면, 정점에서의 곡률은 3 mm 이상의 높이를 가질 수 있다. 실제로, 정점에서 외방 곡률의 높이는 약 5 mm이므로 경화가능한 매체로 충전된 후(도 4b)의 하우징의 총 높이는 이것이 경화가능한 매체로 충전되기 전(도 4a)의 것보다 약 10 mm 더 크다는 것이 밝혀졌다.
명확화를 위해, 배터리 시스템(10)의 하우징(11) 내에 결합된 셀 블록(20)의 구조가 도 10에 도시되어 있다. 셀 블록(20)은 2 개의 배터리 층(26)을 포함하고, 이것은 복수의 배터리 셀(21)로부터 조립된다. 이 배터리 셀(21)은 둥근 셀로서 형성되고, 접촉 플레이트(22)에 의해 그 전극에서 서로 기계적 및 전기적으로 연결된다. 여기서, 배터리 셀(21)은 병렬 연결 및 직렬 연결로 서로 결합된다. 셀 블록(20)은 또한 냉각 백의 형태로 3 개의 냉각 요소(23)를 갖고, 각각의 경우에 2 개의 냉각 요소(23)는 이들 사이에 배터리 층(26)을 수용하고 있다. 여기서 냉각 요소(23)는 접촉 플레이트(22) 상에 열전도성 접촉으로 놓여 있다. 그 길이방향 단부에서, 냉각 요소(23)는 냉각 요소(23)와 냉각 회로의 연결을 가능하게 하는 각각 2 개의 유체 커넥터(25)를 포함한다.
채널 구조(24)는 냉각 요소(23) 내에 제공되고, 냉각 요소(23)를 통한 균일한 유동 및 이에 따라 열의 균일한 소산을 보장한다. 냉각 요소(23)는 배터리 셀(21)과 함께 셀 블록(20)을 형성한다. 이것은 배터리 시스템(10)의 조립 시에 압력 백(30)에 의해 4 면 상이 둘러싸이고, 압력 백(30)과 함께 하우징(11) 내에 삽입된다. 다음에 이 압력 백(30)은 경화가능한 매체(25)로 충전되고, 여기서 충전 압력은 하우징 벽(12)의 외방 만곡을 유발하도록 설정된다. 하우징(11)은 하우징 벽(12)에서 복원력으로 인해 브레이싱 힘을 생성하며, 이 브레이싱 힘은 셀 블록(20) 상에 작용하고, 따라서 냉각 요소(23)와 배터리 층(26) 사이에 신뢰할 수 있는 열전도성 접촉을 보장해 준다.
10 배터리 시스템
11 하우징
12 하우징 벽
14 횡단면
15 상면
16 하면
17 단부면
18 내부
20 셀 블록
21 배터리 셀
22 접촉 플레이트
23 냉각 요소
24 채널 구조
25 유체 커넥터
26 배터리 층
30 압력 백
31 중간 영역
32 연부 영역
33 전방 영역
34 공급 밸브

Claims (16)

  1. 하우징(11) 및 상기 하우징(11) 내에 배치된 복수의 배터리 셀(21)을 포함하는 배터리 시스템(10)으로서,
    상기 배터리 셀은 셀 블록(20)을 제공하기 위해 결합되고, 상기 셀 블록(20)과 하나 이상의 하우징 벽(12) 사이에 가변 내부 체적을 갖는 컨테이너가 배치되고, 상기 컨테이너에 의해 상기 셀 블록(20)은 상기 하우징(11)에 대해 브레이싱(bracing)될 수 있고, 상기 컨테이너는 경화가능한 또는 경화된 매체(25)로 충전되고, 상기 하우징 벽(12)은 외방으로 변형되거나, 또는 만곡되고, 컨테이너, 또는 압력 백(30)을 통해 상기 셀 블록(20) 상에 하우징 내부를 향하는 브레이싱 힘을 가하는,
    배터리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨테이너는 압력 백(30)인,
    배터리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨테이너, 또는 상기 압력 백(30)은
    상기 셀 블록의 4 면, 또는
    횡단면(transverse side; 14), 상면(15), 하면(16), 및 단부면(17)을 둘러싸는,
    배터리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨테이너, 또는 상기 압력 백은 1.5 bar 이상, 2 bar 이상, 또는 2.5 bar 이상의 압축 강도를 갖는,
    배터리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨테이너, 또는 상기 압력 백은 연부에서 서로 용접된 2 매의 복합재 막에 의해 형성되는,
    배터리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복합재 막은 각각 연결층 및 지지층을 갖는,
    배터리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨테이너, 또는 상기 압력 백은 상기 셀 블록의 단부면 상에 배치될 수 있거나 배치되는 공급 밸브, 또는 핀치 밸브 또는 체크 밸브를 포함하는,
    배터리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 매체는 플라스틱, 발포체, 수지, 에폭시 수지, 또는 겔인,
    배터리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 2 mm 내지 5 mm, 2.5 mm 내지 4 mm, 또는 3 mm의 벽 두께를 갖는 강 시트로 형성되는,
    배터리 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 배터리 시스템(10)을 포함하는 자동차.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 시스템(10)을 조립하기 위한 방법으로서,
    a) 셀 블록의 횡단면 상에 상기 컨테이너, 또는 상기 압력 백의 중간 영역을 배치하는 단계;
    b) 셀 블록의 상면을 초과하여 돌출하는 상기 컨테이너, 또는 상기 압력 백의 연부 영역을 절첩하고, 하나의 연부 영역은 상기 셀 블록의 상면 상에 배치하고, 하나의 연부 영역은 상기 셀 블록의 하면 상에 배치하는 단계;
    c) 상기 중간 영역을 초과하여 돌출하는 상기 컨테이너, 또는 상기 압력 백의 전방 영역을 절첩하고, 상기 전방 영역을 상기 셀 블록의 단부면에 접촉하여 배치하는 단계;
    d) 상기 상기 컨테이너, 또는 상기 압력 백에 의해 둘러싸인 상기 셀 블록을 상기 하우징 내에 배치하는 단계;
    e) 가압 하에서 상기 컨테이너, 또는 상기 압력 백 내에 경화가능한 매체를 충전하는 단계; 및
    f) 상기 매체를 경화시키는 단계
    를 실시하는,
    배터리 시스템의 조립 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 경화가능한 매체가 충전되는 압력은 0.3 bar 내지 2 bar, 0.35 bar 내지 1.5 bar, 0.4 bar 내지 1 bar, 0.45 bar 내지 0.7 bar, 또는 0.5 bar의 충전 압력에 대응하는,
    배터리 시스템의 조립 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 경화가능한 매체의 충전 및 경화 중 적어도 하나를 수행하는 경우, 상기 하우징은 적어도 상기 컨테이너, 또는 상기 압력 백의 연부 영역과 관련된 상기 하우징 벽에서 탄성적으로 변형되는,
    배터리 시스템의 조립 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 시스템(10)용 압력 백을 제조하기 위한 방법으로서,
    2 매의 복합재 막은 서로 실질적으로 합동적으로 배치되고, 그들의 연부에서 서로 용접되고, 상기 용접은 레이저 빔에 의해 수행되는,
    배터리 시스템용 압력 백의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복합재 막은 서로로부터 일정한 거리로 연장되는 용접 시임(seam)으로 연결되는,
    배터리 시스템용 압력 백의 제조 방법.
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