KR20230021707A - 배터리 팩 및 전기 차량 - Google Patents

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KR20230021707A
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cooling
battery pack
vapor chamber
pipe
tray
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KR1020237000413A
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량원 탄
징 탄
원후이 천
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비와이디 컴퍼니 리미티드
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Publication date
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Abstract

배터리 팩(100) 및 전기 차량. 배터리 팩(100)은 트레이(11) 및 증기 챔버(12)를 포함하고; 트레이(11)는 수용 공간(110)을 갖고; 수용 공간(110)은 상부 개구를 갖고; 증기 챔버(12)는 수용 공간(110)의 상부 개구에 제공되고; 증기 챔버(12)는 수용 공간(110)에 대면하는 내측 표면 및 내측 표면에 대향하는 외측 표면을 포함하고; 순차적으로 배열되는 복수의 냉각 파이프라인들(14)이 증기 챔버(12)의 외측 표면 상에 제공된다.

Description

배터리 팩 및 전기 차량
<관련 출원들에 대한 상호-참조>
본 출원은 2020년 6월 9일자로 출원된 중국 특허 출원 제202010515671.7호에 대한 우선권 및 혜택들을 주장한다. 전술한 출원의 전체 내용은 참조로 본 명세서에 원용된다.
<기술 분야>
본 출원은 배터리들의 분야에, 특히, 배터리 팩 및 전기 차량에 관련된다.
배터리 팩은 신규-에너지 전기 차량들의 주요 전원이고, 그 품질은 전기 차량들의 사용 성능 및 안전 성능에 직접적으로 영향을 미친다. 배터리 팩 구조에서, 전력 배터리를 운반하기 위해 트레이가 일반적으로 사용되고, 다음으로 트레이는 배터리 팩을 형성하기 위해 트레이 커버로 밀봉된다. 다음으로, 배터리 팩이 전기 차량에 장착된다.
배터리 팩은 작동하는 동안 열을 생성함에 따라, 배터리 팩에서의 배터리들의 서비스 수명을 연장시키기 위해 배터리 팩으로부터 열이 발산될 필요가 있다. 또한, 배터리 팩이 낮은 주위 온도에서 작동하면, 저온 환경에서의 배터리의 서비스 수명이 또한 심각하게 단축된다. 관련 분야들에서, 배터리 팩에는 열 발산을 위한 냉각 시스템이 추가적으로 구비되고, 배터리 팩을 가열하기 위해 가열 모듈이 제공된다. 냉각 시스템 및 가열 모듈의 추가는 배터리 팩의 공간 활용도를 낮춘다. 따라서, 냉각 및 가열 기능들을 보장하면서 배터리 팩의 공간 활용도를 어떻게 개선할 것인지가 긴급히 해결될 필요가 있는 기술적 문제가 되었다.
본 출원은 배터리 팩의 열 발산 요건들을 충족시킬 수 있을 뿐만 아니라, 저온 환경에서 배터리 팩을 가열할 필요성을 또한 충족시키고 배터리 팩의 공간 활용도를 개선할 수 있는 배터리 팩을 제공하는 것에 의해 관련 분야들에서의 기술적 문제들 중 하나를 적어도 해결하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 출원은, 차량에 전력을 제공하도록 구성되고 트레이 및 증기 챔버를 포함하는, 배터리 팩을 제안한다.
트레이는 수용 공간을 갖는다. 수용 공간은 상부 개구를 갖는다. 증기 챔버는 수용 공간의 상부 개구에 배치된다. 증기 챔버는 수용 공간에 대면하는 내측 표면 및 내측 표면에 대향하는 외측 표면을 포함한다. 순차적으로 배열되는 복수의 냉각 파이프들이 증기 챔버의 외측 표면 상에 배치된다. 2개의 인접한 냉각 파이프들 사이에 가열 부재가 배치된다.
본 출원의 실시예에서, 증기 챔버는 서로 대향하는 2개의 제1 에지 부분들을 포함하고, 냉각 파이프는 가늘고 긴 파이프이고, 냉각 파이프의 길이는 제1 에지 부분들 중 하나로부터 다른 제1 에지 부분으로의 방향을 따라 연장된다.
본 출원의 실시예에서, 증기 챔버의 폭은 제1 방향을 따라 연장되고, 증기 챔버의 길이는 제2 방향을 따라 연장되고, 2개의 제1 에지 부분들은 제2 방향을 따른 증기 챔버의 2개의 대향 사이드들이고, 복수의 냉각 파이프들은 제1 방향을 따라 순차적으로 배열되고;
냉각 파이프의 하나의 단부는 제1 에지 부분들 중 하나 상에 배치되고, 냉각 파이프의 다른 단부는 다른 제1 에지 부분 상에 배치되고; 냉각 파이프들은 서로 연통하여 냉각 루프를 형성한다.
본 출원의 실시예에서, 배터리 팩은 입구 파이프, 출구 파이프 및 전이 파이프를 추가로 포함하고, 복수의 냉각 파이프들은 적어도 하나의 냉각 유닛으로 그룹화되고, 각각의 냉각 유닛은 2개의 냉각 파이프들을 포함하고, 2개의 냉각 파이프들은 각각 제1 냉각 파이프 및 제2 냉각 파이프이고;
제1 냉각 파이프의 입구는 입구 파이프와 연통하고, 제1 냉각 파이프의 출구 및 제2 냉각 파이프의 입구는 양자 모두 동일한 전이 파이프에 연결되고, 제2 냉각 파이프의 출구는 출구 파이프와 연통한다.
본 출원의 실시예에서, 복수의 냉각 유닛들이 존재하고, 복수의 냉각 유닛들은 제1 방향을 따라 순차적으로 배열되고, 모든 2개의 냉각 유닛들은 하나의 그룹을 구성하고;
동일한 그룹의 2개의 냉각 유닛들의 제1 냉각 파이프들은 동일한 입구 파이프와 연통하고, 동일한 그룹의 2개의 냉각 유닛들의 제2 냉각 파이프들은 동일한 출구 파이프와 연통하고, 상이한 그룹들의 냉각 유닛들의 제1 냉각 파이프들은 상이한 입구 파이프들과 연통하고, 상이한 그룹들의 냉각 유닛들의 제2 냉각 파이프들은 상이한 출구 파이프들과 연통하고, 모든 냉각 유닛은 하나의 전이 파이프에 대응한다.
본 출원의 실시예에서, 배터리 팩은 수용 공간에 배치되는 복수의 셀들을 추가로 포함하고, 복수의 셀들은 제2 방향을 따라 순차적으로 배열되고, 복수의 셀들 각각의 길이는 제1 방향을 따라 연장된다.
본 출원의 실시예에서, 가열 부재는 가늘고 긴 가열 부재이고, 가열 부재의 길이는 제1 에지 부분들 중 하나로부터 다른 제1 에지 부분으로의 방향을 따라 연장되고;
가열 부재는 가열 필름이다.
본 출원의 실시예에서, 냉각 파이프의 두께는 가열 부재의 두께보다 크고;
증기 챔버는 냉각 파이프와 함께 일체로 압출 성형된다.
본 출원의 실시예에서, 트레이는 수용 공간을 정의하기 위한 2개의 제1 사이드 빔들 및 2개의 제2 사이드 빔들을 포함하고, 2개의 제1 사이드 빔들은 제2 방향을 따라 트레이의 2개의 대향하는 사이드들 상에 위치되고, 2개의 제2 사이드 빔들은 제1 방향을 따라 트레이의 2개의 대향하는 사이드들 상에 위치되고;
트레이는 보강 빔을 추가로 포함하고, 보강 빔은 수용 공간에 배치되고 제1 사이드 빔에 평행하며, 증기 챔버는 보강 빔에 연결된다.
본 출원의 실시예에서, 증기 챔버는 냉각 파이프 및 가열 부재를 배치하기 위한 운반 영역, 및 운반 영역 이외의 연결 영역을 포함하고;
연결 영역의 두께는 운반 영역의 두께보다 크고, 증기 챔버가 보강 빔에 연결되는 위치는 연결 영역에 위치되고;
수용 공간에 대면하는 증기 챔버의 내측 표면에 2개의 보스들이 배치되고, 2개의 보스들은 2개의 제2 사이드 빔들에 각각 가까운 보강 빔의 단부 표면들에 각각 접한다.
본 출원의 실시예에서, 증기 챔버는 서로 대향하는 2개의 제2 에지 부분들을 추가로 포함하고, 2개의 제2 에지 부분들은 2개의 제2 사이드 빔들 상에 각각 장착된다.
수용 공간에 대면하는 제2 사이드 빔 및 제2 에지 부분 중 하나의 내측 표면에는 홈이 제공되고, 제2 사이드 빔 및 제2 에지 부분 중 다른 하나는 홈 내에 삽입된다.
본 출원의 실시예에서, 수용 공간에 대면하는 제2 사이드 빔 및 제2 에지 부분 중 하나의 내측 표면에는 홈이 제공되고, 제2 사이드 빔 및 제2 에지 부분 중 다른 하나는 홈 내에 삽입된다.
본 출원의 실시예에서, 제2 에지 부분은 접착에 의해 제2 사이드 빔에 고정된다.
본 출원의 실시예에서, 배터리 팩은 밀봉 커버를 추가로 포함하고, 밀봉 커버는 증기 챔버 상에 위치되고, 트레이의 상부 개구를 밀봉하도록 트레이에 연결된다.
본 출원의 실시예에서, 배터리 팩은 밀봉 폼을 추가로 포함하고, 밀봉 폼은 밀봉 커버와 트레이 사이에 위치된다.
본 출원의 실시예에서, 밀봉 커버에 대면하는 제1 사이드 빔 및 제2 사이드 빔의 상부 표면들 상에 제1 나사형 구멍들이 제공되고, 밀봉 커버에는 제1 나사형 구멍들에 대응하는 제2 나사형 구멍들이 제공된다.
본 출원의 실시예에서, 증기 챔버에는 차량의 차체에 연결되도록 구성되는 연결 부재가 제공되고, 연결 부재는 차량에서의 시트의 횡방향 빔에 연결된다.
본 출원의 실시예에서, 트레이에는 리프팅 러그들이 제공되고, 리프팅 러그들 각각에는 패스너가 통과하기 위한 장착 구멍이 제공되고, 패스너는 트레이를 차량의 차체에 고정하기 위해 장착 구멍을 통과한다.
본 출원의 실시예에서, 제2 사이드 빔은 서로 연결되는 수직 프레임 및 수평 프레임을 포함하고, 셀의 하부는 구조적 접착제에 의해 수평 프레임에 연결된다.
본 출원은, 위 실시예들 중 어느 하나에 따른 배터리 팩을 포함하는, 전기 차량을 또한 제공한다.
본 출원의 실시예에 따른 배터리 팩에서, 순차적으로 배열되는 복수의 냉각 파이프들이 증기 챔버 상에 배치되어, 배터리 팩으로부터 열을 발산하는 기능이 냉각 파이프를 사용하여 달성될 수 있고; 인접한 냉각 파이프들 사이에 가열 부재가 배치되어, 배터리 팩을 가열하는 기능이 달성될 수 있다. 가열 부재가 냉각 파이프 사이에 배치되도록 냉각 파이프들 및 가열 부재를 증기 챔버 상에 일체화하는 것에 의해, 배터리 팩은 증기 챔버의 공간을 완전히 사용하고, 이는 냉각 파이프들 및 가열 부재에 의해 점유되는 배터리 팩의 공간을 감소시킬 수 있고, 그렇게 함으로써 배터리 팩의 공간 활용도를 개선한다.
본 출원의 다른 양태들 및 이점들이 다음 설명에서 주어질 것이며, 그 중 일부는 다음 설명으로부터 명백해질 수 있거나 또는 본 출원의 실시들로부터 학습될 수 있다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 배터리 팩의 개략적인 구조도이다.
도 2는 방향 AB를 따라 취해지는 도 1에 도시되는 배터리 팩의 단면도이다.
도 3은 도 2에서의 점선 박스 C의 개략적인 확대도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 배터리 팩의 개략적인 분해도이다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따라 냉각 파이프들이 증기 챔버 상에 일체화된다는 점을 도시하는 개략도이다.
도 6은 본 출원의 실시예에 따라 냉각 파이프들 및 가열 부재가 증기 챔버 상에 일체화된다는 점을 도시하는 개략도이다.
도 7은 본 출원의 실시예에 따른 트레이의 개략적인 구조도이다.
도 8은 본 출원의 실시예에 따른 차량의 개략적인 구조도이다.
참조 번호들의 리스트:
배터리 팩 100
11: 트레이; 110: 수용 공간; 111: 제1 사이드 빔; 112: 제2 사이드 빔; 1121: 홈; 1122: 수직 프레임; 1123: 수평 프레임; 113: 보강 빔; 1131: 단부 표면; 114: 리프팅 러그; 12: 증기 챔버; 121: 제1 에지 부분; 122: 제2 에지 부분; 123: 연결 부재; 124: 보스; 13: 셀; 14: 냉각 파이프; 15: 가열 부재; 161: 입구 파이프; 162: 출구 파이프; 163: 전이 파이프; 17: 밀봉 커버; 171, 21, 26: 볼트; 172: 관통 구멍; 18: 밀봉 폼; 20: 열 전도성 구조적 접착제; 22: 베이스 플레이트; 23: 보호 플레이트; 24, 25: 구조적 접착제; 100: 차량.
본 출원의 실시예들이 아래에 상세히 설명되고, 실시예들의 예들이 첨부 도면들에 도시되며, 설명 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 요소들 또는 동일한 또는 유사한 기능들을 갖는 요소들은 동일한 또는 유사한 참조 번호들에 의해 표기된다. 첨부 도면들을 참조하여 아래에 설명되는 실시예들은 예시적이고 본 출원을 설명하기 위해서만 단지 사용되며, 본 출원에 대한 제한으로서 해석되어서는 안된다.
본 출원의 설명에서, "중심(center)", "종방향(longitudinal)", "횡방향(transverse)", "길이(length)", "폭(width)", "두께(thickness)", "상(on)", "아래(below)", "전방(front)", "후방(back)", "좌측(left)", "우측(right)", "수직(vertical)", "수평(horizontal)", "상부(top)", "하부(bottom)", "내부(inside)", "외부(outside)", "시계방향(clockwise)", "반시계방향(anticlockwise)", "축 방향(axial direction)", "반경 방향(radial direction)" 및 "원주 방향(circumferential direction)"과 같은 용어들에 의해 표시되는 배향 또는 위치 관계들은 첨부 도면에 도시되는 배향 또는 위치 관계에 기초하고, 언급된 장치 또는 컴포넌트가 특정 배향을 가져야 하거나 또는 특정 배향으로 구성되고 동작되어야 한다는 것을 표시하거나 또는 암시하는 것이 아니라, 단지 예시 및 설명의 용이성 및 간결성을 위해 사용된다는 점이 이해되어야 한다. 따라서, 이러한 용어들은 본 출원을 제한하는 것으로서 해석되어서는 안된다. 또한, "제1(first)" 또는 "제2(second)"인 것으로 정의되는 특징은 명시적으로 또는 암시적으로 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 본 출원의 설명에서, 달리 진술되지 않는 한, "복수의(a plurality of)"는 2개 또는 2개 초과를 의미한다.
본 출원의 설명에서, "장착하다(mount)", "설치하다(install)", "연결하다(connect)" 및 "연결(connection)"과 같은 용어들은, 달리 명시적으로 명시되거나 또는 정의되지 않는 한, 넓은 의미로 이해하여야 한다는 점이 주목되어야 한다. 예를 들어, 연결은 고정된 연결, 분리가능한 연결, 또는 일체형 연결일 수 있거나; 또는 연결은 기계적 연결 또는 전기적 연결일 수 있거나; 또는 연결은 직접 연결, 중개를 통한 간접 연결, 또는 2개의 컴포넌트들 사이의 내부 연통일 수 있다. 해당 분야에서의 통상의 기술자들은 구체적인 상황들에 따라 본 출원에서의 용어들의 구체적인 의미들을 이해할 수 있다.
본 출원의 실시예들의 배터리 팩이 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 아래에 설명될 것이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 출원에 의해 제공되는 배터리 팩 실시예에서, 배터리 팩(100)은 전기 차량에 전력을 제공하도록 구성되고 트레이(11) 및 증기 챔버(12)를 포함한다. 트레이(11)는 수용 공간(110)을 갖는다. 수용 공간(110)은 셀(13)을 수용하도록 구성된다. 수용 공간(110)은 상부 개구를 갖는다. 증기 챔버(12)는 수용 공간(110)의 상부 개구에 배치되어, 증기 챔버(12)는 수용 공간(110)의 상부 개구를 커버할 수 있다. 배터리 팩(100)은 복수의 셀들(13)을 추가로 포함한다. 복수의 셀들(13)은 수용 공간(110)에 배치된다.
증기 챔버(12)는 수용 공간(110)에 대면하는 내측 표면 및 내측 표면에 대향하는 외측 표면을 포함한다. 순차적으로 배열되는 복수의 냉각 파이프들(14)이 증기 챔버(12)의 외측 표면 상에 배치된다. 2개의 인접한 냉각 파이프들(14) 사이에 가열 부재(15)가 배치된다. 따라서, 냉각 파이프들(14)은 배터리 팩(100)으로부터 열을 발산시키는 기능을 달성할 수 있고, 가열 부재(15)는 저온 환경에서 배터리 팩(100)을 가열하는 기능을 달성할 수 있어, 셀들의 성능 및 서비스 수명을 보장한다. 또한, 냉각 파이프들(14) 및 가열 부재(15)를 증기 챔버(12) 상에 일체화하는 것에 의해, 본 출원의 실시예들은 냉각 파이프들(14) 사이의 공간을 완전히 사용하여 가열 부재(15)를 배치하고, 이는 냉각 파이프들(14) 및 가열 부재(15)에 의해 점유되는 배터리 팩(100)의 공간을 감소시킬 수 있고, 그렇게 함으로써 배터리 팩(100)의 공간 활용도를 개선한다.
배터리 팩(100)은 열 전도성 구조적 접착제(20)를 추가로 포함할 수 있다. 열 전도성 구조적 접착제(20)는 증기 챔버(12)의 내측 표면과 셀(13) 사이에 연결되어, 셀(13)로부터 증기 챔버(12)로의 열의 전달을 용이하게 한다.
가열 부재(15)는 가열 필름일 수 있고, 접착에 의해 증기 챔버(12) 상에 고정될 수 있다.
본 출원의 일부 실시예들에서, 배터리 팩(100)은 정사각형 배터리 팩이고, 대응하여, 트레이(11) 및 증기 챔버(12)는 양자 모두 정사각형이다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 증기 챔버(12)는 서로 대향하는 2개의 제1 에지 부분들(121)을 포함한다. 냉각 파이프(14)는 가늘고 긴 파이프이다. 냉각 파이프(14)의 길이는 제1 에지 부분들(121) 중 하나로부터 다른 제1 에지 부분(121)으로의 방향을 따라 연장된다. 즉, 냉각 파이프(14)는 제2 방향 Z를 따라 증기 챔버(12)를 실질적으로 커버한다.
추가로, 증기 챔버(12)의 폭은 제1 방향을 따라 연장된다. 제1 방향은 트레이(11)의 폭 방향이다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 제1 방향은 방향 X이다. 증기 챔버(12)의 길이는 제2 방향을 따라 연장된다. 제2 방향은 트레이(11)의 길이 방향이다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 제2 방향은 방향 Z이다. 2개의 제1 에지 부분들(121)은 제2 방향 Z를 따른 증기 챔버(12)의 2개의 대향 사이드들이고, 복수의 냉각 파이프들(14)은 제1 방향 X를 따라 순차적으로 배열된다.
냉각 파이프(14)의 하나의 단부가 제1 에지 부분들(121) 중 하나 상에 배치되고, 냉각 파이프(14)의 다른 단부가 다른 제1 에지 부분(121) 상에 배치된다. 냉각 파이프(14)는 서로 연통하여 냉각 루프를 형성한다.
구체적으로, 배터리 팩(100)은 입구 파이프(161), 출구 파이프(162) 및 전이 파이프(163)를 추가로 포함한다. 복수의 냉각 파이프들(14)은 적어도 하나의 냉각 유닛으로 그룹화된다. 각각의 냉각 유닛은 2개의 냉각 파이프들, 즉, 각각 제1 냉각 파이프 및 제2 냉각 파이프를 포함한다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 복수의 냉각 파이프들(14)은 4개의 냉각 유닛들로 그룹화된다. 제1 냉각 파이프의 입구는 입구 파이프(161)와 연통하고, 제1 냉각 파이프의 출구 및 제2 냉각 파이프의 입구는 양자 모두 동일한 전이 파이프(163)에 연결되고, 제2 냉각 파이프의 출구는 출구 파이프(162)와 연통한다. 따라서, 냉각제가 입구 파이프(161)로부터 제1 냉각 파이프에 진입하고, 다음으로 전이 파이프(163)를 통해 제2 냉각 파이프로 흐르고, 다음으로 출구 파이프(162)로부터 흘러 나오고, 따라서 배터리 팩(100)을 냉각하는 기능을 달성한다.
복수의 냉각 유닛들이 제1 방향 X를 따라 순차적으로 배열되고, 모든 2개의 냉각 유닛들이 하나의 그룹을 구성한다. 동일한 그룹의 2개의 냉각 유닛들의 제1 냉각 파이프들은 동일한 입구 파이프(161)와 연통한다. 동일한 그룹의 2개의 냉각 유닛들의 제2 냉각 파이프들은 동일한 출구 파이프(162)와 연통한다. 상이한 그룹들의 냉각 유닛들의 제1 냉각 파이프들은 상이한 입구 파이프들과 연통한다. 상이한 그룹들의 냉각 유닛들의 제2 냉각 파이프들은 상이한 출구 파이프들과 연통한다. 모든 냉각 유닛은 하나의 전이 파이프에 대응한다. 위 방법에 의해, 냉각제의 순환 냉각이 실현될 수 있다. 또한, 입구 파이프(161)로부터 출구 파이프(162)로 흐르는 냉각제의 흐름 경로는 2개의 냉각 파이프들만을 단지 통과하고, 적은 수의 냉각 파이프들은 냉각제가 후자의 냉각 파이프 내로 흐를 때 낮은 온도를 여전히 갖는 것을 허용하고, 그렇게 함으로써 냉각제의 냉각 효과를 개선한다.
본 출원의 실시예에서, 냉각 파이프(14) 및 증기 챔버(12)는 알루미늄 재료로부터 일체로 압출-성형될 수 있거나, 또는 냉각 파이프(14) 및 증기 챔버(12)는 또한 별도로 배치될 수 있다. 별도로 배치될 때, 냉각 파이프(14)는 열 전도성 접착제를 통해 증기 챔버(12)에 연결될 수 있다.
본 출원의 실시예에서, 복수의 셀들(13)은 제2 방향 Z를 따라 순차적으로 배열되고, 즉, 복수의 셀들(13)은 트레이(11)의 길이 방향을 따라 순차적으로 배열되고, 복수의 셀들(13) 각각의 길이는 제1 방향 X를 따라 연장된다. 따라서, 냉각 파이프(14)에 대해, 각각의 냉각 파이프(14)는 모든 셀들(13)을 커버하고, 이는 열 발산 효과를 개선하는 것을 돕는다. 물론, 다른 실시예들에서, 복수의 셀들(13)은 또한 제1 방향 X를 따라 순차적으로 배열될 수 있고, 셀(13)의 길이는 제2 방향 Z를 따라 연장된다.
본 출원의 실시예에서, 도 6에 도시되는 바와 같이, 가열 부재(15)는 가늘고 긴 가열 부재이고, 가열 부재(15)의 길이는 제1 에지 부분들(121) 중 하나로부터 다른 제1 에지 부분(121)으로의 방향을 따라 연장되고, 즉, 가열 부재(15)는 제2 방향 Z에서 증기 챔버(12)를 실질적으로 커버한다.
본 출원의 실시예에서, 도 4에 도시되는 바와 같이, 배터리 팩(100)은 밀봉 커버(17) 및 밀봉 폼(18)을 추가로 포함한다. 밀봉 커버(17)는 증기 챔버(12) 상에 위치되고, 트레이(11)의 상부 개구를 밀봉하도록 트레이(11)에 연결된다. 밀봉 폼(18)은 밀봉 커버(17)와 트레이(11) 사이의 밀봉을 강화하기 위해 밀봉 커버(17)와 트레이(11) 사이에 위치된다. 추가로, 밀봉 커버(17)는 볼트들(171)에 의해 트레이(11)에 고정될 수 있거나, 또는 밀봉 커버(17)는 또한 리벳팅, 용접 또는 다른 수단들에 의해 트레이(11)에 고정될 수 있다. 또한, 밀봉 폼(18)은 탄성이 있다.
본 출원의 실시예에서, 냉각 파이프(14)의 두께는 가열 부재(15)의 두께보다 크다. 냉각 파이프(14) 및 가열 부재(15)의 두께는 제3 방향 Y를 따르는 두께라는 점이 주목되어야 한다. 제3 방향은 트레이(11)의 높이 (두께) 방향이다. 즉, 도 4에 도시되는 도면에 기초하여, 냉각 파이프(14)의 두께 및 가열 부재(15)의 두께는 제3 방향 Y를 따라 연장된다. 냉각 파이프(14)의 두께를 가열 부재(15)의 두께보다 크게 하는 것은 밀봉 커버(17)와 가열 부재(15) 사이의 마찰을 효과적으로 방지할 수 있어, 가열 부재(15)를 보호하는 효과를 제공한다.
본 출원의 실시예에서, 도 4, 도 5 및 도 7을 참조하면, 트레이(11)는 수용 공간(110)을 정의하기 위한 2개의 제1 사이드 빔들(111) 및 2개의 제2 사이드 빔들(112)을 포함하고, 2개의 제1 사이드 빔들(111)은 제2 방향 Z를 따라 트레이(11)의 2개의 대향 사이드들 상에 위치되고, 2개의 제2 사이드 빔들(112)은 제1 방향 X를 따라 트레이(11)의 2개의 대향 사이드들 상에 위치되고, 제1 사이드 빔들(111) 및 제2 사이드 빔들(112)은 정사각형 트레이(11)를 형성하도록 연결된다. 또한, 증기 챔버(12)는 서로 대향하는 2개의 제2 에지 부분들(122)을 추가로 포함하고, 증기 챔버(12)의 2개의 제1 에지 부분들(121)의 위치들은 트레이(11)의 2개의 제1 사이드 빔들(111)의 것들에 일-대-일 대응하고, 2개의 제2 에지 부분들(122)의 위치들은 트레이(11)의 2개의 제2 사이드 빔들(112)의 것들에 일-대-일 대응하고, 제2 에지 부분들(122)은 대응하는 제2 사이드 빔들(112) 상에 장착된다.
밀봉 커버(17)에 대면하는 제1 사이드 빔(111) 및 제2 사이드 빔(112)의 상부 표면들 상에 나사형 구멍들이 제공될 수 있고, 밀봉 커버(17)에 또한 대응하는 나사형 구멍들이 제공되어, 볼트들(171)이 제1 사이드 빔(111), 제2 사이드 빔(112), 및 밀봉 커버(17) 상의 나사형 구멍들의 나사형 구멍들과 맞물려서, 밀봉 커버(17)를 트레이(11)에 고정시킨다.
트레이(11)는 보강 빔(113)을 추가로 포함한다. 보강 빔(113)은 수용 공간(110)에 배치되고, 제1 사이드 빔(111)에 평행하다. 추가로, 2개의 보강 빔들(113)이 존재할 수 있고, 하나의 보강 빔(113)은 제1 사이드 빔들(111) 중 하나에 인접하여 배치되고, 다른 보강 빔(113)은 다른 제1 사이드 빔(111)에 인접하여 배치된다. 트레이(11)의 강도는 보강 빔(113)에 의해 강화될 수 있다.
증기 챔버(12)는 보강 빔(113)에 연결된다. 구체적으로, 증기 챔버(12)의 내측 표면은 증기 챔버(12)에 대면하는 보강 빔(113)의 상부 표면에 연결된다. 예를 들어, 증기 챔버(12) 및 보강 빔(113)은 볼트(21)에 의해 서로 고정될 수 있다. 구체적으로, 나사형 구멍들이 보강 빔(113)에 대응하는 증기 챔버(12)의 상부 표면 상에 제공되고, 대응하는 나사형 구멍들이 또한 보강 빔(113)의 상부 표면 상에 제공되어, 증기 챔버(12) 및 보강 빔(113)은 볼트들(21)과 나사형 구멍들의 맞물림을 통해 서로 고정된다. 대안적으로, 다른 실시예들에서, 증기 챔버(12)는 또한 용접에 의해 보강 빔(113)에 연결될 수 있다.
본 출원의 실시예에서, 증기 챔버(12)는 냉각 파이프(14) 및 가열 부재(15)를 배치하기 위한 운반 영역 및 운반 영역 이외의 연결 영역을 포함하고, 연결 영역의 두께는 운반 영역의 두께보다 크다. 즉, 증기 챔버(12)는 2개의 영역들로 분할되고, 하나의 부분은 냉각 파이프들(14) 및 가열 부재(15)를 배치하기 위해 사용되고, 다른 부분은 연결 영역으로서 사용된다. 증기 챔버(12)가 보강 빔(113)에 연결되는 위치는 더 큰 두께를 갖는 연결 영역에 위치되고, 이는 증기 챔버(12)가 보강 빔(113)에 연결되는 위치에서 강도를 강화하는 것을 돕고, 다수회의 충전 및 방전 후에 셀(13)이 팽창하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
증기 챔버(12)에는 연결 부재(123)가 추가로 제공된다. 연결 부재(123)는 차량의 차체에 연결되도록 구성된다. 배터리 팩 이외의 전기 차량에서의 임의의 구조가 차량의 차체의 일부로서 고려될 수 있다. 예를 들어, 연결 부재(123)는 배터리 팩(100)의 진동 모드들을 증가시키기 위해 차량에서의 시트의 횡방향 빔에 연결된다. 더 구체적으로, 도 4에 도시되는 것과 같이, 관통 구멍(172)이 증기 챔버(12)의 연결 부재(123)에 대응하는 위치에서 밀봉 커버(17) 상에 제공되고, 연결 부재(123)는 관통 구멍(172)을 통해 배터리 팩(100)의 외부로 연장되어, 차량 차체에 연결된다. 연결 부재(123)는, 예를 들어, 고정 너트일 수 있다. 각각의 고정 너트는 밀봉 링과 슬리브된다. 고정 너트는 브레이징에 의해 차체에 연결될 수 있다.
또한, 연결 부재(123)는 증기 챔버(12)의 연결 영역에 배치될 수 있고, 즉, 증기 챔버(12)가 차체에 연결되는 위치가 더 큰 두께를 갖는 연결 영역에 위치되어, 차량에 대한 배터리 팩(100)의 견고성을 개선하는 것을 돕는다.
본 출원의 실시예에서, 도 7에 도시되는 바와 같이, 트레이(11)에는 리프팅 러그(114)가 추가로 제공된다. 리프팅 러그(114)는 장착 구멍을 제공받고, 트레이(11)를 차체 상에 장착하기 위해, 장착 구멍을 통해 그리고, 예를 들어, 볼트를 사용하여 차량의 차체에 고정된다. 따라서, 트레이(11)를 차체에 고정하고 증기 챔버(12)를 차체에 고정하는 것에 의해, 차량 상의 배터리 팩(100)의 견고성이 추가로 개선될 수 있고, 그렇게 함으로써 차량의 주행 동안 배터리 팩의 흔들림을 추가로 감소시킨다.
본 출원의 실시예에서, 도 5에 도시되는 바와 같이, 수용 공간(110)에 대면하는 증기 챔버(12)의 내측 표면 상에 2개의 보스들(124)이 배치되고, 2개의 보스들(124)은 2개의 제2 에지 부분들(122) 상에 각각 위치되고, 2개의 제2 사이드 빔들(112)에 각각 가까운 보강 빔(113)의 단부 표면(1131)에 각각 접한다. 구체적으로, 보강 빔(113)은 제2 사이드 빔들(112)에 각각 대면하는 2개의 단부 표면들(1131)을 포함하고, 증기 챔버(12)의 보스들(124) 중 하나는 단부 표면들(1131) 중 하나에 접하고, 다른 보스(124)는 다른 단부 표면(1131)에 접한다. 따라서, 증기 챔버(12)의 사이드가 외부 힘에 의해 압축되거나 또는 충돌될 때, 힘의 일부가 보강 빔(113)으로 전달될 수 있고, 이는 증기 챔버(12)가 접선 변위되는 것을 방지하는 것을 돕는다.
보스(124)는 증기 챔버(12)의 내측 표면으로부터 외측으로 돌출하는 보스 구조이고, 즉, 보스(124) 및 증기 챔버(12)는 일체로 형성된다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 수용 공간(110)에 대면하는 제2 사이드 빔(112)의 내측 표면에는 홈(1121)이 제공되고, 증기 챔버(12)의 제2 에지 부분(122)은 홈(1121) 내에 삽입된다. 홈(1121)은, 예를 들어, 도면에 도시되는 바와 같이 L-형상 홈일 수 있거나, 또는 또한 리세스 구조일 수 있다. 따라서, 홈(1121)의 구성에 의해, 증기 챔버(12)의 에지가 홈(1121) 내에 삽입되어, 제2 사이드 빔(112)이 압축되거나 또는 충돌될 때, 제2 사이드 빔(112)에 의해 증기 챔버(12)에 힘이 전달되어, 증기 챔버(12)를 사용하여 제2 사이드 빔(112)의 압축 저항을 개선할 수 있고, 그렇게 함으로써 압축으로 인한 제2 사이드 빔(112)의 변형의 가능성을 감소시킨다.
본 출원에서, 증기 챔버(12)의 제2 에지 부분(122) 및 제2 사이드 빔(112)은 함께 추가로 접착된다.
또한, 본 출원의 복수의 셀들(13) 각각의 길이는 제1 방향 X를 따라 연장된다. 셀(13)은 전류를 출력하기 위한 극들을 포함한다. 극들은 제1 방향을 따라 셀(13)의 하나 이상의 단부에 위치된다. 양의 그리고 음의 극들이 제1 방향 X를 따라 셀(13)의 동일한 단부에 위치될 수 있거나, 또는 제1 방향 X를 따라 셀(13)의 대향 단부들에 위치될 수 있고, 즉, 셀(13)의 극들은 제2 사이드 빔(112)에 대면하여 배치된다. 증기 챔버(12)에 연결하기 위해 제2 사이드 빔(112) 상에 홈(1121)을 제공하는 것에 의해, 제2 사이드 빔(112)이 압축되거나 또는 충돌될 때, 충돌력은 증기 챔버(12)로 전달될 수 있고, 충돌력은 열 전도성 구조적 접착제(20)에 의해 증기 챔버(12)로부터 셀들(13)의 케이싱들로 전달되고, 그렇게 함으로써 제2 사이드 빔(112)의 압축 저항을 개선하여 제2 사이드 빔(112)이 셀들(13)의 극들을 변형 및 압축하여 셀들(13) 사이의 단락을 유발하는 것을 방지한다.
일부 다른 실시예들에서, 증기 챔버(12)의 제2 에지 부분(122)에는 홈이 제공될 수 있고, 제2 사이드 빔(112)의 상부는 제2 에지 부분(122)의 홈 내로 삽입된다. 이러한 방식으로, 제2 사이드 빔(112)에 의해 수신되는 충돌력이 또한 증기 챔버(12)로 전달될 수 있고, 그렇게 함으로써 제2 사이드 빔(112)의 압축 저항을 개선한다.
본 출원의 실시예에서, 제2 사이드 빔(112)은, 수직 프레임(1122) 및 수평 프레임(1123)을 포함하는, L-형상 구조일 수 있다. 수평 프레임(1123)은 수용 공간(110)의 하부 개구에 위치되고, 2개의 제2 사이드 빔들(112)의 수평 프레임들(1123)은 수용 공간(110)의 하부 개구를 공동으로 정의하도록 서로 대향하여 배치된다. 수용 공간(110)의 상부 개구와 하부 개구는 제3 방향을 따라 서로 대향하여 배치된다. 제3 방향은 도 4에 도시되는 방향 Y이다. 배터리 팩(100)은 베이스 플레이트(22) 및 보호 플레이트(23)를 추가로 포함한다. 베이스 플레이트(22)는 수용 공간(110)의 하부 개구를 폐쇄하도록 수평 프레임(1123)에 연결되고, 셀들(13)을 공동으로 운반하도록 수평 프레임(1123)과 동일 평면 상에 있다.
배터리 팩(100)은 구조적 접착제들(24 및 25)을 추가로 포함한다. 셀(13)의 하부는 구조적 접착제(25)에 의해 수평 프레임(1123)에 연결되고, 베이스 플레이트(22)는 구조적 접착제(24)에 의해 수평 프레임(1123)에 연결되어, 수용 공간(110)의 하부 개구를 밀봉한다. 보호 플레이트(23)는 셀(13)로부터 떨어져 대면하는 베이스 플레이트(22)의 사이드 상에 위치되고, 수평 프레임(1123)에 고정되며, 예를 들어, 볼트들(26)에 의해 수평 프레임(1123)에 나사형으로 연결된다.
셀(13)을 베이스 플레이트(22)에 접착하고 다음으로 베이스 플레이트(22)를 수평 프레임(1123)에 접착하는 것에 의해, 제2 사이드 빔(112)에 의해 수신되는 압축력이 셀(13)의 케이싱에 전달될 수 있고, 이는 트레이(11)의 압축 저항을 추가로 개선할 수 있다.
본 출원의 실시예는, 배터리 팩을 포함하는, 전기 차량을 또한 제공한다. 배터리 팩은 위 실시예들 중 어느 하나에서 설명되는 배터리 팩이다.
본 명세서의 설명들에서, 참조 용어들 "실시예(an embodiment)", "일부 실시예(some embodiments)들", "예시적인 실시예(an exemplary embodiment)", "예(an example)", "구체적인 예(a specific example)" 또는 "일부 예들(some examples)"을 사용하는 설명들은, 실시예 또는 예를 참조하여 설명되는 구체적인 특성들, 구조들, 재료들, 또는 특징들이 본 출원의 적어도 하나의 실시예 또는 예에 포함된다는 점을 의미한다. 본 명세서에서, 전술한 용어들의 개략적인 설명들이 반드시 동일한 실시예 또는 예에 관한 것은 아니다. 더욱이, 설명되는 구체적인 특징들, 구조들, 재료들, 또는 특성들은 임의의 하나 이상의 실시예 또는 예에서 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
본 출원의 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 해당 분야에서의 통상의 기술자들은 본 출원의 원리들 및 사상을 벗어나지 않고 실시예들에 다양한 변경들, 수정들, 대체들 및 변형들이 이루어질 수 있다는 점을 이해해야 하며, 본 출원의 범위는 첨부된 청구항들 및 이들의 균등물들에 의해 정의된다.

Claims (20)

  1. 배터리 팩으로서,
    트레이- 상기 트레이는 수용 공간을 갖고, 상기 수용 공간은 상부 개구를 가짐 -;
    상기 상부 개구에 배치되는 증기 챔버- 상기 증기 챔버는 상기 수용 공간에 대면하는 내측 표면 및 상기 내측 표면에 대향하는 외측 표면을 포함하고, 상기 증기 챔버의 외측 표면 상에 복수의 냉각 파이프들이 순차적으로 배치되고, 2개의 인접한 냉각 파이프들 사이에 가열 부재가 배치됨 -를 포함하는 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서, 상기 증기 챔버는 서로 대향하는 2개의 제1 에지 부분들을 포함하고, 상기 냉각 파이프는 가늘고 긴 파이프이고, 상기 냉각 파이프의 길이는 상기 제1 에지 부분들 중 하나로부터 다른 제1 에지 부분으로의 방향을 따라 연장되는 배터리 팩.
  3. 제2항에 있어서, 상기 증기 챔버의 폭은 제1 방향을 따라 연장되고, 상기 증기 챔버의 길이는 제2 방향을 따라 연장되고, 상기 2개의 제1 에지 부분들은 상기 제2 방향을 따른 상기 증기 챔버의 2개의 대향 사이드들이고, 상기 복수의 냉각 파이프들은 상기 제1 방향을 따라 순차적으로 배열되고;
    상기 냉각 파이프의 하나의 단부는 상기 제1 에지 부분들 중 하나 상에 배치되고, 상기 냉각 파이프의 다른 단부는 다른 제1 에지 부분 상에 배치되는 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서, 상기 배터리 팩은 입구 파이프, 출구 파이프 및 전이 파이프를 추가로 포함하고, 상기 복수의 냉각 파이프들은 적어도 하나의 냉각 유닛으로 그룹화되고, 각각의 냉각 유닛은 2개의 냉각 파이프들을 포함하고, 상기 2개의 냉각 파이프들은 각각 제1 냉각 파이프 및 제2 냉각 파이프이고;
    상기 제1 냉각 파이프의 입구는 상기 입구 파이프와 연통하고, 상기 제1 냉각 파이프의 출구 및 상기 제2 냉각 파이프의 입구는 양자 모두 동일한 전이 파이프에 연결되고, 상기 제2 냉각 파이프의 출구는 상기 출구 파이프와 연통하는 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서, 복수의 냉각 유닛들이 존재하고, 상기 복수의 냉각 유닛들은 상기 제1 방향을 따라 순차적으로 배열되고, 모든 2개의 냉각 유닛들은 하나의 그룹을 구성하고;
    동일한 그룹의 2개의 냉각 유닛들의 제1 냉각 파이프들은 동일한 입구 파이프와 연통하고, 동일한 그룹의 2개의 냉각 유닛들의 제2 냉각 파이프들은 동일한 출구 파이프와 연통하고, 상이한 그룹들의 냉각 유닛들의 제1 냉각 파이프들은 상이한 입구 파이프들과 연통하고, 상이한 그룹들의 냉각 유닛들의 제2 냉각 파이프들은 상이한 출구 파이프들과 연통하고, 모든 냉각 유닛은 하나의 전이 파이프에 대응하는 배터리 팩.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 팩은 상기 수용 공간에 배치되는 복수의 셀들을 추가로 포함하고, 상기 복수의 셀들은 상기 제2 방향을 따라 순차적으로 배열되고, 상기 복수의 셀들 각각의 길이는 상기 제1 방향을 따라 연장되는 배터리 팩.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 부재는 가늘고 긴 가열 부재이고, 상기 가열 부재의 길이는 상기 제1 에지 부분들 중 하나로부터 다른 제1 에지 부분으로의 방향을 따라 연장되고;
    상기 가열 부재는 가열 필름인 배터리 팩.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각 파이프의 두께는 상기 가열 부재의 두께보다 크고;
    상기 증기 챔버는 상기 냉각 파이프와 함께 압출 성형되는 배터리 팩.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트레이는 상기 수용 공간을 정의하기 위한 2개의 제1 사이드 빔들 및 2개의 제2 사이드 빔들을 포함하고, 상기 2개의 제1 사이드 빔들은 상기 제2 방향을 따라 상기 트레이의 2개의 대향하는 사이드들 상에 위치되고, 상기 2개의 제2 사이드 빔들은 상기 제1 방향을 따라 상기 트레이의 2개의 대향하는 사이드들 상에 위치되고;
    상기 트레이는 보강 빔을 추가로 포함하고, 상기 보강 빔은 상기 수용 공간에 배치되고 상기 제1 사이드 빔에 평행하며, 상기 증기 챔버는 상기 보강 빔에 연결되는 배터리 팩.
  10. 제9항에 있어서, 상기 증기 챔버는 상기 냉각 파이프 및 상기 가열 부재를 배치하기 위한 운반 영역, 및 상기 운반 영역 이외의 연결 영역을 포함하고;
    상기 연결 영역의 두께는 상기 운반 영역의 두께보다 크고, 상기 증기 챔버가 상기 보강 빔에 연결되는 위치는 상기 연결 영역에 위치되고;
    상기 수용 공간에 대면하는 상기 증기 챔버의 내측 표면에 2개의 보스들이 배치되고, 상기 2개의 보스들은 상기 2개의 제2 사이드 빔들에 각각 가까운 상기 보강 빔의 단부 표면들에 각각 접하는 배터리 팩.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 증기 챔버는 서로 대향하는 2개의 제2 에지 부분들을 추가로 포함하고, 상기 2개의 제2 에지 부분들은 상기 2개의 제2 사이드 빔들 상에 각각 장착되는 배터리 팩.
  12. 제11항에 있어서, 상기 수용 공간에 대면하는 상기 제2 사이드 빔 및 상기 제2 에지 부분 중 하나의 내측 표면에는 홈이 제공되고, 상기 제2 사이드 빔 및 상기 제2 에지 부분 중 다른 하나는 상기 홈 내에 삽입되는 배터리 팩.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 에지 부분은 접착에 의해 상기 제2 사이드 빔에 고정되는 배터리 팩.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 밀봉 커버를 추가로 포함하고, 상기 밀봉 커버는 상기 증기 챔버 상에 위치되고, 상기 트레이의 상부 개구를 밀봉하도록 상기 트레이에 연결되는 배터리 팩.
  15. 제14항에 있어서, 밀봉 폼을 추가로 포함하고, 상기 밀봉 폼은 상기 밀봉 커버와 상기 트레이 사이에 위치되는 배터리 팩.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 밀봉 커버에 대면하는 상기 제1 사이드 빔 및 상기 제2 사이드 빔의 상부 표면들 상에 제1 나사형 구멍들이 제공되고, 상기 밀봉 커버에는 상기 제1 나사형 구멍들에 대응하는 제2 나사형 구멍들이 제공되는 배터리 팩.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증기 챔버에는 차량의 차체에 연결되도록 구성되는 연결 부재가 제공되고, 상기 연결 부재는 상기 차량에서의 시트의 횡방향 빔에 연결되는 배터리 팩.
  18. 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트레이에는 리프팅 러그들이 제공되고, 상기 리프팅 러그들 각각에는 패스너가 통과하기 위한 장착 구멍이 제공되고, 상기 패스너는 상기 트레이를 상기 차량의 차체에 고정하기 위해 상기 장착 구멍을 통과하는 배터리 팩.
  19. 제9항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 사이드 빔은 서로 연결되는 수직 프레임 및 수평 프레임을 포함하고, 상기 셀의 하부는 구조적 접착제에 의해 상기 수평 프레임에 연결되는 배터리 팩.
  20. 전기 차량으로서, 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩을 포함하는 전기 차량.
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