KR20230134572A - 소형 셀 커넥터 어셈블리의 고전압 저장 장치 - Google Patents

소형 셀 커넥터 어셈블리의 고전압 저장 장치 Download PDF

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KR20230134572A
KR20230134572A KR1020237028582A KR20237028582A KR20230134572A KR 20230134572 A KR20230134572 A KR 20230134572A KR 1020237028582 A KR1020237028582 A KR 1020237028582A KR 20237028582 A KR20237028582 A KR 20237028582A KR 20230134572 A KR20230134572 A KR 20230134572A
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KR1020237028582A
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마누엘 빈클러
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바이에리쉐 모토렌 베르케 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은, 배터리 셀 어셈블리의 배터리 셀용 셀 커넥터 어셈블리에 관한 것으로, 이 어셈블리는 배터리 셀의 원형 링 형상의 링 폴을 그 어셈블리의 적어도 하나의 또 다른 배터리 셀의 동일하지 않은 부호(sign)의 내부 폴과 전기적으로 연결하기 위한 직렬 커넥터, 및 링 폴을 각각 적어도 하나의 또 다른 배터리 셀의 동일한 부호의 링 폴과 연결하기 위한 적어도 하나의 병렬 커넥터를 구비하며, 이때 직렬 커넥터 및 병렬 커넥터들 중 하나 이상 및/또는 병렬 커넥터들 중 2개 이상은 원주 방향으로 링 폴 상에 상호 간격을 두고 배열되어 있다. 또한, 본 발명은, 각각 하나의 내부 폴 및 이 내부 폴 둘레에 방사상으로 배열된 원형 링 형상의 링 폴을 구비하는 복수의 배터리 셀을 갖는 다중 셀-고전압 저장 장치에 관한 것이며, 이 저장 장치는, 고전압 저장 장치의 배터리 셀들을 함께 연결하도록 설계된 복수의 셀 커넥터를 갖는 셀 커넥터 세트를 구비한다.

Description

소형 셀 커넥터 어셈블리의 고전압 저장 장치
본 발명은, 복수의 원통형 라운드 셀 및 적어도 하나의 셀 커넥터 세트를 갖는 다중 셀-고전압 저장 장치에 관한 것이다.
배터리 전기식으로(BEV) 그리고 플러그인 하이브리드 방식으로(PHEV) 구동되는 다양한 자동차 내에는, 라운드 셀을 갖는 다중 셀-고전압 저장 장치가 트랙션 배터리(traction battery)로서 설치되어 있다. 이 경우 개별 배터리 셀은 자주, 하나의 평면에 배열된 고전압 저장 장치의 셀들의 단자 측에서 셀들 간의 모든 또는 적어도 다수의 직렬(s) 및 병렬(p) 전기식 연결을 담당하는, 비교적 면적이 큰 납작한 셀 커넥터-판금 구조를 통해 서로 연결되어 있다.
점점 더 큰 라인 횡단면이 요구되기 때문에, 이 경우 셀 커넥터는 점점 더 폭이 넓어지고 셀 표면의 점점 더 큰 영역을 덮게 된다. 추가로, 이와 같은 셀 커넥터는 제조하기가 복잡하고, 높은 재료 사용량을 요구하며, 이로써 또한 무겁다.
DE 10 2018 208 896 A1호로부터는, T자 형상으로 그리고 십자형으로 형성된 셀 커넥터를 갖는 배터리 모듈이 공지되어 있다. 하지만, 하나의 배터리 모듈을 위해서는 이와 같은 셀 커넥터의 다수의 상이한 구성 방식이 필요하다.
상기와 같은 내용을 배경으로 하는 본 발명의 과제는, 다중 셀-고전압 저장 장치의 셀 연결을 개선하는 것이다.
독립 청구항은 자체 특징부에 의해서, 상기 과제를 해결하는 대상을 결정한다. 종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 개선예들과 관련이 있다.
일 양태에 따르면, 특히 다중 셀-고전압 저장 장치의 패킹(packing) 평면에 육각형으로 배열된 원통형의 라운드-배터리 셀 결합체의 일 배터리 셀을 위한 셀 커넥터 어셈블리가 개시되며, 이 어셈블리는 다음과 같은 부재들을 구비한다: (a) 배터리 셀의 원형 링 형상의 링 폴을 이 배터리 셀 결합체의 적어도 하나의 또 다른 배터리 셀의 동일하지 않은 부호(sign)의 내부 폴과 전기적으로 연결하기 위한 직렬 커넥터, 및 (b) 링 폴을 각각 적어도 하나의 또 다른 배터리 셀의 동일한 부호의 링 폴과 연결하기 위한 적어도 하나의 병렬 커넥터.
직렬 커넥터 및 병렬 커넥터들 중 하나 이상 및/또는 병렬 커넥터들 중 2개 이상은 원주 방향으로 링 폴 상에 상호 간격을 두고 배열되어 있다.
특히, 상호 이격된 직렬- 및/또는 병렬 커넥터의 연결 지점들 사이에 간격이 존재함으로써, 결과적으로 특히 링 폴 상에 간격을 두고 배열된 셀 커넥터들 간의 전류 전도는 오로지 링 폴 자체를 통해서만 이루어질 수 있다.
셀 커넥터 어셈블리의 상이한 직렬- 및/또는 병렬 커넥터가 상호 간격을 두고 링 폴과 연결되어 있기 때문에, 다중 셀-고전압 저장 장치의 경우에 라운드 셀의 개별 링 폴은 셀을 연결할 때에 전기 전도를 목적으로 사용된다. 이로 인해, 직렬- 및/또는 병렬 커넥터는 더 작게 형성될 수 있다. 재료도 절약될 수 있다. 소형 디자인에 의해서는, 또한 예를 들어 셀 결합체를 접착 및/또는 캐스팅하기 위해 라운드 셀에 접근할 수 있는 더 우수한 접근 가능성이 유지된다.
링 폴을 연결 도체로서 이용함으로써, 종래의 라운드 셀 고전압 저장 장치에서와 같이 각각 다수의 라운드 셀에 대해 면적이 큰 그리고/또는 제조하기 복잡한 하나 또는 소수의 셀 커넥터를 사용하는 대신에, 상대적으로 많은 수의 소형 셀 커넥터로 이루어진 셀 커넥터 세트가 가능해진다. 개별 소형 셀 커넥터는 훨씬 덜 복잡하게 제조될 수 있다. 또한, 이와 같은 소형 셀 커넥터의 사용이 훨씬 더 유연하게 이루어질 수 있음으로써, 결과적으로는 부품 수 효과에 도달할 수 있게 되는데, 그 이유는 동일한 셀 커넥터가 상이한 병렬 상호 연결 패턴을 위해 사용될 수 있기 때문이며, 경우에 따라서는 심지어 셀의 기하학적 구조가 약간 상이한 경우에도 사용될 수 있기 때문이다.
본원에서 '배터리 셀의 결합체'란, 특히 다중 셀-고전압 저장 장치의 하나의 공통 패킹 평면 또는 이 패킹 평면의 하나의 부분, 특히 하나의 셀 팩을 형성하는 다수의 배터리 셀로 이해되어야만 하며, 이 목적을 위해 이들 배터리 셀의 위치 및 서로에 대한 정렬은 확정되어 있다.
또 다른 일 양태에 따르면, - 각각 동일한 실린더 헤드 측에 - 내부 폴 및 이 내부 폴 둘레에 방사상으로 배열된 원형 링 형상의 링 폴을 구비하는 복수의, 특히 육각형으로 배열된 다수의 원통형 라운드-배터리 셀을 갖는 다중 셀-고전압 저장 장치가 개시된다.
다중 셀-고전압 저장 장치가 특히 셀 커넥터의 상호 작용 중에 고전압 저장 장치의 배터리 셀을 특히 상호 연결 규정에 따라 상호 연결하도록 설계된 복수의 셀 커넥터를 갖는 셀 커넥터 세트를 구비함으로써, 결과적으로는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 커넥터 어셈블리가 나타나게 되는데, 말하자면 특히 이 셀 커넥터 세트의 셀 커넥터의 직렬 커넥터 및/또는 병렬 커넥터는, 설치된 상태에서 개별 배터리 셀의 링 폴 상에 원주 방향으로 상호 간격을 둔 상태로 배열되도록 설계되어 있다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 직렬 커넥터와 하나의 병렬 커넥터는 특히 셀 커넥터 세트의 하나의 셀 커넥터로서 일체형으로 함께 형성되어 있다.
따라서, 특히 셀 커넥터가 실제로 라운드 셀들 중 하나를 오로지 다른 일 라운드 셀과만 직렬로 연결하고, 최대 1개 또는 2개 또는 3개의 다른 라운드 셀과는 병렬로 연결하는 경우에는, 콤팩트한 셀 커넥터-기본 유닛이 제작될 수 있다.
본 발명은 다른 무엇보다도, 공지된 셀 커넥터의 경우에는 복수의 셀의 p-연결이 이 p-연결 전용의 커넥터를 통해서 실현된다는 생각에 기초하고 있다. 이 경우, 공지된 솔루션에서 각각의 p-연결은 이 p-연결 전용의 자체 커넥터를 갖고 있다.
상기와 같은 상황은, p-상호 연결을 위한 커넥터의 높은 수준의 복잡성, 상대적으로 높은 재료 사용량을 요구하며, 그리고 일 커넥터를 설계할 때에는 항상 특정 p-상호 연결-체계에 대한 확정도 이루어진다.
본 발명은 이제 다른 무엇보다도, 공지된 솔루션에서의 다중-p-연결의 복잡한 대형 커넥터를 더 작은 서브 커넥터로 분할하는 아이디어를 기반으로 한다.
상기와 같은 아이디어에서는, 라운드 셀의 다중-p-상호 연결을 위한 개별 셀 커넥터의 크기의 감소(복잡성이 비슷한 상태에서 더욱 간단한 제조 가능성)가 이루어진다. 이때, 셀 - 특별히 이 셀의 원형 링 형상의 폴 - 은 전도체로서 이용되며, 그리고 재료가 절약될 수 있다. 다양한 p-연결이 항상 동일한 커넥터 세트로써 실현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 셀 커넥터 세트는 특히 육각형으로 배열된 4개 또는 3개 또는 2개의 라운드 셀 당 적어도 하나의 일체형 직렬- 및 병렬 커넥터를 구비한다. 이로써, 전술된 장점을 갖는 소형 셀 커넥터 컨셉이 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 일체형 직렬- 및 병렬 커넥터는 일 라운드 셀의 내부 폴을 인접한 라운드 셀의 정확히 2개 또는 3개의 링 폴과 연결한다. 이와 같은 셀 커넥터는 개별 연결 상황에 대해 최대로 작게 구성된다. 특히, 정확히 2개의 링 폴 또는 정확히 3개의 링 폴과의 연결은, 최소 구조 크기의 다양한 병렬 상호 연결-구성(예를 들어 Xs2p, Xs3p, Xs4p, Xs5p, Xs6p, Xs7p, Xs8p)에서 사용될 수 있다. 이 경우, 더 작은 수의 셀(예를 들어 2p, 3p, 4p)이 병렬로 상호 연결된 경우에는 오히려 하나의 셀 커넥터와 2개 링 폴의 연결로부터 출발하는 경향이 있고, 더 큰 수의 셀(예를 들어 5p, 6p, 7p, 8p)이 병렬로 상호 연결된 경우에는 오히려 3개 또는 심지어 4개 또는 5개 링 폴의 연결로부터 출발하는 경향이 있다. 그러나 하나의 셀 커넥터와 연결된 링 폴의 수는, 제안된 병렬 상호 연결 패턴과는 무관하며, 개별적인 경우에는 또한 제안된 병렬 상호 연결 패턴과 별개로 다른 적용 분야 고유의 상황에 따라 달라진다.
일 실시예에 따르면, 셀 커넥터 세트는, 이로써 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 커넥터 어셈블리에 도달하기 위하여, 2개 이상이 아닌 상이한 직렬- 및 병렬 커넥터 또는 단 한 가지 유형의 일체형 직렬- 및 병렬 커넥터를 구비한다. 다중 셀-고전압 저장 장치 내에서 소형 s-/p-셀 커넥터를 셀 커넥터의 기본 유형으로서 사용하는 것은, 고전압 저장 장치 내에서 요구되는 셀 연결의 간단한 제조를 가능하게 한다. 특히, 1행의 병렬 상호 연결 패턴 및/또는 적은 p-수(예를 들어 Xs2p-구성 및 대부분의 Xs3p-구성)를 갖는 고전압 저장 장치는 - 고전압 저장 장치의 전류 단자와 관련된 연결 커넥터와 별개로 - 단 한 가지 유형의 s-/p-셀 커넥터만으로도 충분할 수 있다. 2행의 6p-구성(또는 상호 병렬 연결된 2개 이상의 혹은 3개의 셀을 갖는 다른 p-구성)을 갖는 고전압 저장 장치는 특히 두 가지 유형의 s-/p-셀 커넥터만으로 충분할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 일체형 직렬- 및 병렬 커넥터의 한 가지 유형은 특히 라운드 셀 쪽으로 상이하게 납작한 측을 갖는 2개 이상의 상이한 설치 위치에 배열되어 있다. 이로써, 특정 구성에서는, 2개의 상이한 반사 대칭의 설치 위치를 갖는 특히 평탄한 비대칭의 셀 커넥터가 설치될 수 있음으로써, 결과적으로는 기하학적으로 상이한 2개 셀 커넥터가 반드시 필요함에도 불구하고 한 가지 유형의 셀 커넥터가 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 셀 커넥터 세트는 라운드 셀의 절반 내지 3/4, 특히 2/3 수만큼의 셀 커넥터를 구비하는데, 말하자면 라운드 셀의 수만큼의 셀 커넥터를 구비한다. 이와 같은 비율, 특히 2/3는 가급적 소형인 셀 커넥터의 사용으로부터 나타나고, 최대의 재료 절약, 부품 수 효과, 및 낮은 제조 복잡성을 가능하게 한다.
일 실시예에 따르면, 다중 셀-고전압 저장 장치 내에서는, 특히 하나의 셀 평면에서는, 원하는 출력 전압을 얻기 위하여 8개 이상의 또는 10개의 또는 12개의 셀 또는 병렬로 접속된 셀 팩이 직렬로 접속되어 있다.
일 실시예에 따르면, 다중 셀-고전압 저장 장치 내에서는, 특히 하나의 셀 평면에서는, 원하는 출력 전류 세기를 얻기 위하여 각각 2개 이상의 또는 3개의 셀이 병렬로 접속되어 셀 팩을 형성하고 있다.
일 실시예에 따르면, 셀 커넥터 세트는 순수한 직렬 커넥터뿐만 아니라 일체형의 직렬- 및 병렬 커넥터도 구비한다. 이로써, 또 다른 상호 연결 컨셉이 실현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 병렬 커넥터들 중 하나 이상은 안전 장치, 특히 안전 리세스를 구비한다. 이로써, 자체 측에서의 다중 병렬 배열로 인해 다만 비교적 낮은 전류 흐름에 대해서만 보호 작용을 하면 되고, 따라서 특히 예를 들어 하나의 리세스를 이용한 순수한 횡단면 축소부로서 설계될 수 있는 매우 간단한 병렬 안전 장치에 도달할 수 있게 된다.
또 다른 일 양태에 따르면, 고전압 저장 장치의 하나의 셀 평면에 또는 각각 복수의 셀 평면에 복수의, 특히 다수의 원통형 라운드 셀을 갖는 다중 셀-고전압 저장 장치가 개시된다. 특히, 일 셀 평면의 원통형 라운드 셀은 평행한 실린더 중심축을 구비하여 서로에 대해 육각형으로 배열되어 있다. 라운드 셀을 서로 전기적으로 접촉시키기 위해, 다중 셀-고전압 저장 장치는 2개 이상의, 특히 복수의 셀 커넥터를 갖는 적어도 하나의 셀 커넥터 세트를 구비하며, 이들 셀 커넥터 각각은, 특히 라운드 셀의 헤드 측 외부에 방사상으로 각각 배열된 라운드 셀들 중 일 라운드 셀의 원형 링 형상의 하나의 링 폴을, 제1 라운드 셀에 인접하여 육각형으로 배열된, 특히 제1 라운드 셀 둘레에 육각형으로 배열된 또는 동일하게 정렬된 다음 셀 행에, 다시 말해 다음다음 셀 행에 배열된 또 다른 라운드 셀들과 전기적으로 연결하도록 설계되어 있다. 본 양태에 따른 일 실시예에서, 셀 커넥터 세트의 2개 이상의 셀 커넥터 각각은 적어도 다음과 같은 부재들을 구비한다: (ⅰ) 링 폴을 또 다른 라운드 셀들 중 적어도 하나의 라운드 폴의 동일하지 않은 부호의(다시 말해 플러스 대신에 마이너스의 또는 그 반대의) 내부 폴과 연결하기 위한 직렬 커넥터, 및 (ⅱ) 링 폴을 또 다른 라운드 셀들 중 적어도 하나의 라운드 셀의 동일한 부호의 링 폴과(다시 말해 마이너스 대 마이너스로 또는 플러스 대 플러스로) 연결하기 위한 적어도 하나의 병렬 커넥터. 직렬 커넥터 및 적어도 하나의 병렬 커넥터 및/또는 2개 이상의 병렬 커넥터는 원주 방향으로 상호 간격을 두고 연결 폴-원형 링 상에 배열되어 있다.
본 발명의 또 다른 장점 및 적용 가능성은 각각의 도면과 관련된 이하의 상세한 설명으로부터 드러난다:
도 1은 Xs2p-상호 연결부를 갖는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 셀-고전압 저장 장치를 도시하며,
도 2는 Xs3p-상호 연결부를 갖는 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 셀-고전압 저장 장치를 도시하고,
도 3은 Xs3p-상호 연결부를 갖는 본 발명의 제3 실시예에 따른 다중 셀-고전압 저장 장치를 도시하며, 그리고
도 4는 Xs6p-상호 연결부를 갖는 본 발명의 제4 실시예에 따른 다중 셀-고전압 저장 장치를 도시한다.
도 1에는, 복수의 배터리 셀(1)의, 여기에서는 원통형 라운드 셀의 Xs2p-상호 연결부를 갖는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다중 셀-고전압 저장 장치(100)의 일 단면이 도시되어 있다.
원통형 배터리 셀(1)은 서로에 대해 육각형 패킹으로 배열되어 있는데, 다시 말해 배터리 셀(1)은 (도시 평면에 대해 수직인) 자체 주 종축에 대하여 서로 평행하게 배열되어 있으며, 이 경우 각각의 배터리 셀(1)은, 중앙 배터리 셀(1)의 주 종축 둘레의 가상의 원형 라인에 균일하게 분포 배열된 6개의 또 다른 배터리 셀에 의해 둘러싸여 있다. 물론, 각각의 배터리 셀(1)이 실제로는 6개의 또 다른 배터리 셀에 의해 둘러싸여 있지 않다 - 이와 같은 이미지는 다만 배열 방식을 명확하게 설명하기 위한 것에 불과하다.
각각의 배터리 셀(1)은, 본 실시예에서 배터리 셀의 주 종축 둘레의 원통형 연장부의 단부 면들 중 하나에 중앙 폴로서 형성되어 있는 내부 폴(3)을 구비한다. 내부 폴(3)의 방사상 외부에서는, 각각의 배터리 셀(1)이 내부 폴(3)과 동일하지 않은 부호로 형성된, 말하자면 다른 DC-분극을 갖는 원형 링 형상의 링 폴(4)을 구비한다.
Xs2p-상호 연결부 내에서는, 각각 2개의 원통형 배터리 셀(1)이 상호 병렬로 연결되어 하나의 셀 팩(2.1)을 형성한다. 미리 결정된 수의 - 말하자면 X개의 - 셀 팩(2.1)이 서로 직렬로 연결되어 있다.
고전압 저장 장치(100)가 Xs2p-상호 연결을 가능하게 하는 셀 커넥터 어셈블리(101)를 구비함으로써, 결과적으로 적어도 주변에 대한 상호 연결 인터페이스에 배열되지 않은 각각의 배터리 셀(1)(다시 말해 적어도 고전압 저장 장치의 각각의 표준-상호 연결된 배터리 셀)에서는, 인접한 일 배터리 셀의 내부 폴과 연결하기 위한 직렬 커넥터(110) 그리고 다른 인접한 일 배터리 셀의 링 폴과 연결하기 위한 병렬 커넥터(120)가 링 폴(4)에 배열되어 있다.
직렬 커넥터(110) 및 병렬 커넥터(120)는 링 폴(4) 상에 원주 방향(U)으로 최소 간격(A)을 두고 상호 이격된 방식으로 배열되어 있다.
또한, 배터리 셀(1)의 내부 폴(3)에는, 또 다른 일 배터리 셀의 링 폴과의 전기적 연결을 위한 또 다른 직렬 커넥터(112)가 배열되어 있다.
셀 커넥터 어셈블리(101)는, 본 실시예에서 다만 두 가지 유형의 셀 커넥터(140 및 150)만을 구비하는 셀 커넥터 세트(130)에 의해서 달성된다.
셀 커넥터 유형(140)은, 자체 링 폴(4)에 있는 일 배터리 셀(1)을 인접한 일 배터리 셀의 일 내부 폴과 직렬로 연결하도록 설계되어 있을 뿐만 아니라, 또한 다른 인접한 일 배터리 셀의 링 폴과 병렬로도 연결하도록 설계되어 있다. 셀 커넥터 유형(140)은, 단 하나의 부품으로서 직렬 커넥터(110) 및 병렬 커넥터(120)를 형성한다.
셀 커넥터 유형(150)은, 자체 링 폴(4)에 있는 일 배터리 셀(1)을 오로지 인접한 일 배터리 셀의 일 내부 폴과 직렬로만 연결하도록 설계되어 있다. 셀 커넥터 유형(150)은 단 하나의 부품으로서 직렬 커넥터(112)를 형성한다.
고전압 저장 장치(100) 내에서는, 셀 커넥터 유형(140)이 제1 설치 위치(142)에서 그리고 이 위치와 반대인 제2 설치 위치(144)에서 사용되고, 셀 커넥터 유형(150)이 제1 설치 위치(152)에서 그리고 이 위치와 반대인 제2 설치 위치(154)에서 사용됨으로써, 셀 커넥터 어셈블리(101)가 달성된다.
셀 커넥터 세트(130)를 이용하여, 셀 커넥터 어셈블리(101)는 셀 접촉 시스템을 구성하기 위해 다수의 소형 셀 커넥터의 사용을 가능하게 하며, 이들 커넥터가 모두 다만 2개의 상이한 셀 커넥터 유형(140 및 150)에만 할당될 수 있음으로써, 결과적으로는 역시 매우 단순하고 높은 부품 수로 제조될 수 있는 2개의 상이한 부품이 사용되기만 하면 된다.
본 실시예에는, 셀 커넥터 어셈블리(101)의 의미에서 4개의 셀 커넥터에 의해 상호 연결된 6개의 배터리 셀(1)이 도시되어 있다. 4개의 셀 커넥터 중 2개는 유형 140이다(상이한 설치 위치(142 및 144)에 설치되어 있음). 4개의 셀 커넥터 중 다른 2개는 유형 150이다(상이한 설치 위치(152 및 154)에 설치되어 있음).
도 2에는, Xs3p-상호 연결부를 갖는 본 발명의 제2 실시예에 따른 다중 셀-고전압 저장 장치(200)의 일 단면이 도시되어 있다.
고전압 저장 장치(200)는, 특히 개별 셀 팩(2.2)이 상호 병렬로 연결된 3개의 배터리 셀(1)을 구비한다는 점에서 도 1에 따른 고전압 저장 장치(100)와 상이하다.
도 1의 도시와 비교할 때, 다만 각각 3개의 배터리 셀이 상호 병렬로 연결되어 셀 팩(2.2)을 형성한다는 점에서만 고전압 저장 장치(200)의 셀 커넥터 어셈블리(201)가 도 1의 셀 커넥터 어셈블리(101)에 실질적으로 상응한다는 사실이 눈에 띈다.
본 실시예에는, 셀 커넥터 어셈블리(201)의 의미에서 6개의 셀 커넥터에 의해 상호 연결된 9개의 배터리 셀(1)이 도시되어 있다. 6개의 셀 커넥터 중 4개는 유형 140이다(상이한 설치 위치(142 및 144)에 설치되어 있음). 6개의 셀 커넥터 중 다른 2개는 유형 150이다(상이한 설치 위치(152 및 154)에 설치되어 있음).
기하학적으로 약간 변형된 상태에서, 도 3에 설명된 예시적인 실시예에 따른 고전압 저장 장치(300)의 셀 커넥터 어셈블리(301)는 도 2의 고전압 저장 장치(200)의 셀 커넥터 어셈블리(201)에 상응한다.
도 3에는 또 다른 일 변형예가 예시적으로 도시되어 있다: 유형(340)의 셀 커넥터는 전술된 기하학적 변형 외에는 도 1 및 도 2의 유형(140)에 기능적으로 상응한다; 그러나 여기에서는 추가로, 배터리 셀(1)의 상호 병렬 연결을 위한 과부하 전류 안전 장치(341)로서 이용되는, 횡단면을 제한하기 위한 리세스가 형성되어 있다.
도 4에는, Xs6p-상호 연결부를 갖는 본 발명의 제4 실시예에 따른 다중 셀-고전압 저장 장치(400)의 일 단면이 도시되어 있다.
Xs6p-상호 연결부 내에서는, 각각 6개의 원통형 배터리 셀(1)이 상호 병렬로 연결되어 하나의 셀 팩(2.4)을 형성한다. 미리 결정된 수의 - 말하자면 X개의 - 셀 팩(2.4)이 서로 직렬로 연결되어 있다.
고전압 저장 장치(400)가 Xs6p-상호 연결부를 가능하게 하는 셀 커넥터 어셈블리(401)를 구비함으로써, 결과적으로는 복수의 3×2-셀 팩(2.4)이 서로에 대해 상호 연결될 수 있다. 이와 같은 어셈블리에서는, 배터리 셀이 직접 인접한 셀 행에 있는 배터리 셀과 연결될 필요가 있을 뿐만 아니라 다음다음 셀 행에 있는 배터리 셀과도 연결될 필요가 있다.
이 목적을 위해, 매 짝수 셀 행(G)에 있는 배터리 셀은 또한 서로 병렬로도 연결되는 반면, 매 홀수 셀 행(U)에 있는 배터리 셀은 다만 직렬로만 연결된다.
다시 말하자면, 하나의 짝수 셀 행의 일 배터리 셀(1)의 링 폴(4)에는, 동일한 셀 행에 있는 2개의 인접한 배터리 셀과 연결하기 위한 2개의 병렬 커넥터(420 및 422)가 배열되어 있으며, 그리고 다음다음 셀 행에 있는 일 배터리 셀의 내부 폴과 연결하기 위한 하나의 직렬 커넥터(410)가 배열되어 있다. 3개의 모든 커넥터(410, 420 및 422)는, 직렬 커넥터(410)와 각각의 병렬 커넥터(420 및 422) 사이에 각각 간격(A*)이 존재하도록, 링 폴(4)의 원주 방향으로 상호 간격을 두고 배열되어 있다.
또한, 배터리 셀(1)의 내부 폴(3)에는, 반대쪽 다음다음 셀 행에 있는 또 다른 일 배터리 셀의 링 폴과 전기적으로 연결하기 위한 또 다른 하나의 직렬 커넥터(412)가 배열되어 있다.
홀수 셀 행의 일 배터리 셀은 다만 자신의 링 폴에만 그리고 자신의 내부 폴에만 직렬 커넥터(412 또는 414)를 각각 하나씩 구비하고 있다.
셀 커넥터 어셈블리(401)는, 본 실시예에서 다만 두 가지 유형의 셀 커넥터(440 및 450)만을 구비하는 셀 커넥터 세트(430)에 의해서 달성된다.
셀 커넥터 유형(440)은, 짝수 셀 행(G)에 있는 일 배터리 셀을 이 배터리 셀의 링 폴(4)에서 2개의 인접한 홀수 셀 행(U)에 있는 각각 하나의 배터리 셀의 내부 폴과 직렬로 연결하도록 설계되어 있을 뿐만 아니라, 또한 동일한 짝수 셀 행(G)에 있는 인접한 일 배터리 셀의 일 링 폴과 병렬로도 연결하도록 설계되어 있다. 따라서, 셀 커넥터 유형(440)은 단 하나의 부품으로서 각각 하나의 직렬 커넥터(410 및 412) 그리고 각각 하나의 병렬 커넥터(420 및 422)를 형성한다.
그와 달리, 셀 커넥터 유형(450)은, 홀수 셀 행(U)에 있는 일 배터리 셀을 이 배터리 셀의 링 폴에서 다음다음 셀 행에 있는, 말하자면 다음 홀수 셀 행(U)에 있는 일 배터리 셀의 내부 폴과 직렬로 연결하도록 설계되어 있다. 따라서, 셀 커넥터 유형(150)은 단 하나의 부품으로서 직렬 커넥터(414)를 형성한다.
셀 커넥터 세트(430)를 이용하여, 셀 커넥터 어셈블리(401)는 셀 접촉 시스템을 구성하기 위해 다수의 소형 셀 커넥터의 사용을 가능하게 하며, 이들 커넥터가 모두 다만 2개의 상이한 셀 커넥터 유형(440 및 450)에만 할당될 수 있음으로써, 결과적으로는 역시 매우 단순하고 높은 부품 수로 제조될 수 있는 2개의 상이한 부품이 사용되기만 하면 된다.
본 실시예에서는, 셀 커넥터 어셈블리(401)의 의미에서 12개의 셀 커넥터에 의해 상호 연결된 18개의 배터리 셀(1)이 도시되어 있다. 12개의 셀 커넥터 중 각각 6개는 유형 440 또는 유형 450이다.
1: 배터리 셀, 여기에서는 원통형 라운드 셀
2: 셀 팩
3: 일 배터리 셀의 내부 폴, 여기에서는 중앙 폴
4: 일 배터리 셀의 링 폴
100, 200, 300, 400: 다중 셀-고전압 저장 장치
101, 201, 301, 401: 셀 커넥터 어셈블리
110, 112, 410, 412, 414: 직렬 커넥터
142, 144: 유형 140의 일 셀 커넥터의 설치 위치
152, 154: 유형 150의 일 셀 커넥터의 설치 위치
120, 420, 422: 병렬 커넥터
130, 230, 330, 430: 셀 커넥터 세트
140, 150, 440, 450: 셀 커넥터 유형
341: 과부하 전류 안전 장치
A, A*: 일 링 폴에 있는 2개 셀 커넥터 사이의 최소 간격
G: 짝수 셀 행
U: 홀수 셀 행

Claims (10)

  1. 배터리 셀 어셈블리의, 특히 일 셀 팩(2)의 배터리 셀(1)용 셀 커넥터 어셈블리(101, 201, 301, 401)로서,
    배터리 셀의 원형 링 형상의 링 폴(4)을 동일 어셈블리의 적어도 하나의 또 다른 배터리 셀의 동일하지 않은 부호의 내부 폴(3)과 전기적으로 연결하기 위한 직렬 커넥터(110, 112, 410, 412, 414), 및 링 폴을 각각 적어도 하나의 또 다른 배터리 셀의 동일한 부호의 링 폴과 연결하기 위한 적어도 하나의 병렬 커넥터(120, 420, 422)를 포함하되,
    상기 직렬 커넥터 및 상기 병렬 커넥터들 중 하나 이상 및/또는 상기 병렬 커넥터들 중 2개 이상이 원주 방향으로 상기 링 폴 상에 상호 간격(A, A*)을 두고 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 셀 커넥터 어셈블리(101, 201, 301, 401).
  2. 다중 셀-고전압 저장 장치(100, 200, 300, 400)로서,
    각각 하나의 내부 폴(3) 및 상기 내부 폴 둘레에 방사상으로 배열된 원형 링 형상의 링 폴(4)을 구비하는 복수의 배터리 셀(1)을 포함하되,
    상기 고전압 저장 장치의 배터리 셀들을 함께 연결하도록 설계된 복수의 셀 커넥터(140, 150, 440, 450)를 갖는 셀 커넥터 세트(130, 230, 330, 430)를 구비함으로써, 결과적으로 제1항에 따른 셀 커넥터 어셈블리(101, 201, 301, 401)가 나타나는 것을 특징으로 하는, 다중 셀-고전압 저장 장치(100, 200, 300, 400).
  3. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 직렬 커넥터와 하나의 병렬 커넥터가 일체형으로 함께 하나의 셀 커넥터로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 다중 셀-고전압 저장 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 셀 커넥터 세트(130, 230, 330, 430)가 4개 또는 3개 또는 2개의 배터리 셀 당 적어도 하나의 일체형 직렬- 및 병렬 커넥터(140, 150, 440, 450)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 다중 셀-고전압 저장 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 일체형 직렬- 및 병렬 커넥터가 일 라운드 셀의 내부 폴(3)을 인접한 라운드 셀의 정확히 2개 또는 3개의 링 폴(4)과 연결하는 것을 특징으로 하는, 다중 셀-고전압 저장 장치.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀 커넥터 세트(130, 230, 330, 430)가 2개 이상이 아닌 상이한 직렬- 및 병렬 커넥터(140, 150, 440, 450) 또는 단 한 가지 유형의 일체형 직렬- 및 병렬 커넥터(140, 150, 440, 450)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 다중 셀-고전압 저장 장치.
  7. 제6항에 있어서, 일체형 직렬- 및 병렬 커넥터(140, 150, 440, 450)의 한 가지 유형은 특히 라운드 셀 쪽으로 상이하게 납작한 측을 갖는 2개 이상의 상이한 설치 위치(142, 144; 152, 154)에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 다중 셀-고전압 저장 장치.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀 커넥터 세트가 배터리 셀(1)의 절반 내지 3/4, 특히 2/3 수만큼의 셀 커넥터(140, 150, 440, 450)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 다중 셀-고전압 저장 장치.
  9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀 커넥터 세트(130, 230, 330, 430)가 순수한 직렬 커넥터(150, 450)뿐만 아니라 일체형의 직렬- 및 병렬 커넥터(140, 440)도 구비하는 것을 특징으로 하는, 다중 셀-고전압 저장 장치.
  10. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 병렬 커넥터가 안전 장치(341), 특히 안전 리세스를 구비하는 것을 특징으로 하는, 다중 셀-고전압 저장 장치.
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