JP6694055B2 - 冷却ダクトの封止性が改善した電池モジュール - Google Patents
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Description
本出願は、2015年10月2日出願の韓国特許出願第10−2015−0139154号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
前記ハーネスは、一つの単位で束ねたワイヤと、これらを囲む樹脂材質の被覆を有する。前記ハーネスの断面は、ハーネスの長手方向に沿って一定でない。前記ハーネスの内部でワイヤの捩じれ及び/または偏りによりワイヤの断面形状が位置によって変わるためである。
望ましくは、前記電池モジュールは、複数のワイヤを含む内蔵ハーネスと、前記複数のワイヤに各々連結される複数の対応ワイヤを含む外蔵ハーネスと、を含み、前記複数のワイヤまたは前記複数の対応ワイヤは、前記複数のワイヤ収容ホールの一側に挿入されて他側へ突出する。
望ましくは、前記空気流路の入口に結合した冷却ダクトと、前記空気流路の出口に結合した冷却ダクトとは、前記電池積層体をサンドイッチ構造で囲む。
また、各々のダクトハウジングは、前記電池積層体に向けて開口し、前記電池積層体の反対側に向けて凸形状を有し、前記電池積層体の側壁に密着して前記空気流路と連通する。
一面によれば、前記プラグ収容部を備えるダクトハウジングは、上部の角に前記貫通孔を定義する。
望ましくは、前記ハーネス収容プラグは、軟性及び弾性を有する物質からなる。一例として、前記軟性物質は、シリコーンまたはゴムであり得るが、これらに限定されない。
望ましくは、前記ハーネス収容プラグが、係止段と、前記係止段の上部から所定の高さで突出した挿入部と、を含む。前記係止段は、挿入部の下に位置し、前記挿入部の下端から外側へ突出して延び、前記挿入部は、外周面の周りに沿って前記貫通孔の内面と接触する凹凸を有する。
望ましくは、前記挿入部は、前記貫通孔を通して締まりばめ(frictionally engaged)方式で挿入される。
望ましくは、前記係止段は、前記ダクトハウジングの内部において前記プラグ収容部の前記貫通孔の下で前記プラグ収容部の下部縁にかかって前記貫通孔を遮蔽する。また、前記挿入部は、前記プラグ収容部の前記貫通孔に挿入されて前記貫通孔から突出し、前記ダクトハウジングの外部に露出する。
望ましくは、前記複数のワイヤ収容ホールは、各々を通過するワイヤの表面を気密に囲む。
望ましくは、前記複数のワイヤ収容ホールの内径は、各々を通過するワイヤの外径よりも若干小さい。したがって、前記ハーネス収容プラグの軟性及び弾性によって相互対応するワイヤとワイヤ収容ホールとが気密に接触可能となる。
一面によれば、前記内蔵ハーネスは、前記ダクトハウジングの内壁に設けられた送風ファンを駆動する駆動モーターに電気的に接続する。
他面によれば、前記内蔵ハーネスは、前記ダクトハウジングの内壁に設けられた温度センサーに電気的に接続する。
望ましくは、前記内蔵ハーネスと前記外蔵ハーネスとが、前記ハーネス収容プラグの周辺で相互連結される。
望ましくは、前記外蔵ハーネスの端部に接続したコネクターをさらに含む。前記コネクターには、バッテリー管理システムが連結され得る。
その結果、冷却ダクトを通して流れる空気の流速を増加させ、電池モジュールの冷却性能を向上させることができる。また、ハーネス収容プラグの使用は、ハーネスと冷却ダクトとの組立を容易にする。
また、外蔵ハーネスと内蔵ハーネスとがハーネス収容プラグを媒介として電気的に結合するため、ハーネスの維持補修が容易となる。
また、ハーネス収容プラグとハーネスとが気密に密着するため、水分や湿気が冷却ダクト内へ浸透することを効果的に防止することができる。
図1を参照すれば、前記電池モジュール110は、電池積層体9と、複数の冷却ダクト20、40、70、90と、バッテリー管理システム100と、を含む。前記電池積層体9は、上下に積層された複数のカートリッジ3と各カートリッジ3に収容された電池セル6を含む。
前記複数の冷却ダクト20、40、70、90は、複数のダクトハウジング20A、40A、59、90Aを各々有する。前記複数の冷却ダクト20、40、70、90は、複数のダクトハウジング20A、40A、59、90Aの縁部によって電池積層体9の両側壁に密着できる。
前記複数の冷却ダクト20、40、70、90は、電池積層体9の周辺で二つずつ一組を成して電池積層体9の一側部と他側部に位置される。
前記冷却ダクト40は、電池積層体9の一側部を見たとき、右側に位置し、冷却ダクト20に隣接し、ダクトハウジング40Aの上部側に空気流入口35を有する。
前記冷却ダクト70は、電池積層体9の他側部を見たとき、右側に位置し、ダクトハウジング59の上部側に空気排出口58を有する。
前記冷却ダクト90は、電池積層体9の他側部を見たとき、左側に位置し、冷却ダクト70に隣接し、ダクトハウジング90Aの上部側に空気排出口85を有する。
前記複数の冷却ダクト20、40、70、90は、電池積層体9に空気を流入し、かつ電池積層体9から抜け出す空気を外部へ排出する。
前記バッテリー管理システム100は、電池積層体9と冷却ダクト70、90に電気的に接続する。したがって、前記バッテリー管理システム100は、電池セル6の反復的な充電及び放電を制御し、冷却ダクト20、40を通して流入する空気量及び冷却ダクト70、90から排出する空気量を調節する。
図2を参照すれば、前記冷却ダクト70は、電池積層体(図1の9)に向けて開口し、電池積層体9の反対側に向けて凸形状を有するダクトハウジング59を有する。前記ダクトハウジング59の開口方向及び凸形状は、図1のダクトハウジング20A、40A、90Aの各々にも実質的に同一に適用可能である。
前記複数の駆動モーター53は、複数の送風ファン55を各々駆動するように構成される。前記ハーネスHは、ダクトハウジング59の内部から外部に向けて延びる。望ましくは、前記ハーネスHは、ダクトハウジング59の内部に備えられる内蔵ハーネス(internal harness)H1とダクトハウジング59の外部に備えられる外蔵ハーネス(external harness)H2からなる。
なお、前記ダクトハウジング59は、内蔵ハーネスH1から分岐してダクトハウジング59の内部に空気の温度を測定する温度センサー(図7のT)をさらに有し得る。前記温度センサーTは、冷却ダクト90のダクトハウジング(90A)にも適用可能である。
図3を参照すれば、前記冷却ダクト70は、ダクトハウジング59の縁部でダクトハウジング59を貫通するハーネス収容プラグ68とハーネスHとを有する。前記ハーネス収容プラグ68は、ダクトハウジング59の縁部でプラグ収容部57の貫通孔56に位置される。
望ましくは、前記ハーネス収容プラグ68は、プラグ収容部57の貫通孔56を充分に満たしてプラグ収容部57から上部が突出する。前記ハーネス収容プラグ68は、ダクトハウジング59、例えば、プラグ収容部57よりも軟らかい物質、例えば、シリコーンまたはゴムからなる。前記ハーネス収容プラグを構成する材質としては、軟性及び弾性を有する物質であれば、特に制限されない。
前記ダクトハウジング59においてプラグ収容部57、ハーネス収容プラグ68とハーネスHとの結合関係は、図1の冷却ダクト90のダクトハウジング90Aにおいても同様に具現可能である。
図4を参照すれば、ダクトハウジング59が図1の電池積層体9及びダクトハウジング20A、40A、90Aとともに設けられ得る。前記ダクトハウジング59は、複数の駆動モーター53と複数の送風ファン55とを有し、上部の角にプラグ収容部57を有する。前記複数の駆動モーター53は、接続部51の内部回路に電気的に接続され得る。望ましくは、前記駆動モーター53は、送風ファン55を駆動し得る。前記プラグ収容部57は、ダクトハウジング59の内部を外部に露出させる貫通孔56を有する。このような構造は、前記ダクトハウジング90Aにも適用可能である。
前記挿入部66は、係止段62の上で係止段62の占有面積内に位置される。望ましくは、前記挿入部66は、外周面で下部側から上部側に向けて反復的な凹凸形状を有する。ここで、前記係止段62と挿入部66は、複数のワイヤ収容ホール64を限定する。前記複数のワイヤ収容ホール64は、係止段62と挿入部66とを順次貫通する。
図6を参照すれば、内蔵ハーネスH1及び外蔵ハーネスH2を設けることができる。前記内蔵ハーネスH1の被覆は一端部で切断され得る。前記内蔵ハーネスH1の被覆が切断された後、前記内蔵ハーネスH1は被覆によって一端部で複数の第1ワイヤL1を外部に露出できる。
続いて、前記内蔵ハーネスH1は、ハーネス収容プラグ68に挿入できる。詳しくは、前記内蔵ハーネスH1の複数の第1ワイヤL1は、ハーネス収容プラグ68の係止段62の下で複数のワイヤ収容ホール64に各々挿入され、複数のワイヤ収容ホール64を経由してハーネス収容プラグ68の挿入部66から上部へ突出し得る。
前記複数の第1ワイヤL1は、複数のワイヤ収容ホール64を各々充分に満たす。これによって、前記ハーネス収容プラグ68は、複数のワイヤ収容ホール64を通じて複数の第1ワイヤL1を気密に囲むことができる。
各第1ワイヤL1の直径は、対応するワイヤ収容ホール64の内径よりも若干大きい。この場合、ハーネス収容プラグ68の軟性と弾性によって各第1ワイヤL1の外部面が対応するワイヤ収容ホール64の内壁と気密に密着可能である。
詳しくは、前記ハーネス収容プラグ68は、ダクトハウジング59の内部でプラグ収容部57の貫通孔56に挿入され、プラグ収容部57の貫通孔を経由してプラグ収容部57から上部へ突出し得る。この場合、前記ハーネス収容プラグ68の係止段62は、ダクトハウジング59の内部でプラグ収容部57の貫通孔56の下でプラグ収容部57の下端縁にかかって貫通孔56を遮蔽し、前記ハーネス収容プラグ68の挿入部66は、プラグ収容部57の貫通孔56に挿入されて貫通孔56から突出し、ダクトハウジング59の外部へ露出する。
望ましくは、前記凹凸形状が存在する部分の周りによって形成される面積は、貫通孔56の断面が成す面積よりも若干大きい。この場合、前記ハーネス収容プラグ68が貫通孔56に挿入されるとき、ハーネス収容プラグ68の軟性及び弾性によって前記凹凸形状が存在する部分が貫通孔56の内壁に気密に密着できる。
前記ハーネス収容プラグ68がプラグ収容部57の貫通孔56に挿入された後、前記内蔵ハーネスH1は、他端部によってダクトハウジング59の接続部51に連結され得る。
前記複数の第2ワイヤL2の個数は、複数の第1ワイヤL1の個数と同一である。前記複数の第2ワイヤL2は、ハーネス収容プラグ68の上部で複数の第1ワイヤL1に各々連結され得る。前記複数の第1ワイヤL1と複数の第2ワイヤL2との結合部位は、周辺構造物との接触を未然に防止するために、熱収縮テープのような絶縁性被覆で覆われ得る。
前記外蔵ハーネスH2は、他端部で、例えば、ハーネス収容プラグ68の反対側で、図7のようにコネクターCに連結され得る。これによって、前記外蔵ハーネスH2は、内蔵ハーネスH1とともに図7のハーネスHを構成できる。前記ハーネスH、ダクトハウジング59及びハーネス収容プラグ68は、図2または図7の冷却ダクト70を構成できる。
前記冷却ダクト70の組立方法は、ハーネスが結合する冷却ダクト、例えば、図1の冷却ダクト90の組立に際しても類似に適用可能である。ただ、ハーネスが結合しない冷却ダクト20、40は、ハーネス収容プラグ68とダクトハウジングとの結合過程を省略してもよい。
前記変形例において、各第2ワイヤL2の直径は、対応するワイヤ収容ホール64の内径よりも若干大きい。この場合、ハーネス収容プラグ68の軟性及び弾性によって各第2ワイヤL2の外部面が対応するワイヤ収容ホール64の内壁と気密に密着できる。
前記冷却ダクト70は、図1で残りの冷却ダクト20、40、90とともに電池積層体9と結合できる。即ち、前記複数のダクトハウジング20A、40A、59、90Aは、電池積層体9の側部に密着して電池積層体9のカートリッジ3の空気流路と連通できる。
一面によれば、前記冷却ダクト20、40、70、90が接触する電池積層体9の部位には、ゴム材質であり、かつリング状の封止ガスケットGが適用できる。
また、前記冷却ダクト20、40、70、90の縁部には、複数のホールBが形成され得る。前記冷却ダクト20、40、70、90は、前記複数のホールBを用いて電池積層体9の側部にボルト結合できる。
このために、前記複数のホールBと対応する電池積層体9の部位にはボルトが締結されるように内壁にねじ山が形成されたボルト締結具を形成してもよい。
この場合、前記冷却ダクト20、40、70、90が結合する電池積層体9の部位80には、図8に示したようにロッド81が突出され得、各冷却ダクトの角部分82に形成されたホールBが、前記ロッド81に挿入され得る。そして、前記ロード82の端部に熱(矢印参照)を加えて形状を変形させてホールBが形成された角部分82を、図9に示したように電池積層体90に堅固に結合することもできる。
このために、前記ホールBと対応する電池積層体9の部位80は、プラスチック材質からなることが望ましい。一例で、前記電池積層体9の部位80は、カートリッジであり得る。
前記バッテリー管理システム100は、ハーネスHを介して複数の駆動モーター53にモーター駆動信号を伝達できる。前記複数駆動モーター53は、モーター駆動信号に対応して複数の送風ファン55を一方向(one direction)Rへ各々回転させ得る。
前記冷却ダクト70に備えられた複数の送風ファン55と、前記冷却ダクト90に備えられた複数の送風ファンは、電池積層体9と複数の冷却ダクト20、40、70、90との間に図1のように空気の流れF1、F2、F3、F8を形成できる。
前記冷却ダクト70は、電池積層体3から排出される空気の流れF3を複数の空気の流れF4、F5、F6へ分散させる。
前記空気の流れF4の多くは、ダクトハウジング59の縁部に位置されるハーネス収容プラグ68に向わない。前記空気の流れF4は、ダクトハウジング59とハーネス収容プラグ68との間、及び、ハーネス収容プラグ68と内蔵ハーネスH1の複数の第1ワイヤL1との間を除いた残りの領域に主に形成される。
前記空気の流れF4、F5、F6は、複数の送風ファン55によってダクトハウジング59の空気排出口58を経由しながら一つの空気の流れF7に統合される。
類似に、図1の空気流れF8は、冷却ダクト90においてダクトハウジング90Aの内部に位置される複数の駆動モーター及び複数の送風ファン(図1参照)によってダクトハウジング90Aの空気排出口85を経由して空気の流れF9を形成できる。
上述の実施例において、送風ファンは、空気を外部へ排出する冷却ダクト70、90に備えられる。しかし、送風ファンは、空気を流入する冷却ダクト20、40にもさらに設置可能である。この場合、電池モジュールに対する冷却性能がさらに向上する。
その結果、冷却ダクトを通して流れる空気の流速を増加させ、電池モジュールの冷却性能を向上させることができる。また、ハーネス収容プラグの使用は、ハーネスと冷却ダクトとの組立を容易にする。
また、外蔵ハーネスと内蔵ハーネスとがハーネス収容プラグを媒介として電気的に結合するため、ハーネスの維持補修が容易となる。
また、ハーネス収容プラグとハーネスとが気密に密着するため、水分や湿気が冷却ダクト内へ浸透することを効果的に防止することができる。
15、35 空気流入口
20、40、70、90 冷却ダクト
56 貫通孔
57 プラグ収容部
58、85 空気排出口
64 ワイヤ収容ホール
68 ハーネス収容プラグ
110 電池モジュール
H1 内蔵ハーネス
H2 外蔵ハーネス
L1 第1ワイヤ
L2 第2ワイヤ
Claims (14)
- 一側には空気流路の入口が、他側には空気流路の出口が開口している電池積層体と、前記空気流路の入口及び前記空気流路の出口に各々連通するように前記電池積層体の両側部に結合した複数の冷却ダクトと、を含む電池モジュールであって、
前記複数の冷却ダクトが、各々ダクトハウジングを有し、
複数の冷却ハウジングのうち少なくとも一つが、貫通孔を定義するプラグ収容部と、前記貫通孔に気密に挿入され、複数のワイヤ収容ホールが形成されたハーネス収容プラグと、を備え、
内蔵ハーネスと外蔵ハーネスとが結合したハーネスが、前記ハーネス収容プラグを通過してダクトハウジングの外部から内部まで延び、
内蔵ハーネスの複数のワイヤまたは外蔵ハーネスの複数の対応ワイヤが、前記複数のワイヤ収容ホールの一側に挿入されて他側へ突出し、前記複数のワイヤと前記複数の対応ワイヤとが、電気的に結合し、
前記プラグ収容部が、前記ダクトハウジングの表面から、前記プラグ収容部の前記貫通孔の延在方向に突出しており、前記ハーネス収容プラグが、前記貫通孔の中を通過して前記貫通孔から突出しており、
前記ハーネス収容プラグが、係止段と、前記係止段の上部から所定の高さで突出した挿入部と、を含み、
前記係止段が、挿入部の下に位置し、前記挿入部の下端から外側へ突出して延び、
前記挿入部が、外周面の周りに沿って前記貫通孔の内面と接触する凹凸を有することを特徴とする電池モジュール。 - 前記空気流路の入口に結合した冷却ダクトと、前記空気流路の出口に結合した冷却ダクトとが、前記電池積層体をサンドイッチ構造で囲むことを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
- 各々のダクトハウジングが、前記電池積層体に向けて開口し、前記電池積層体の反対側に向けて凸形状を有し、前記電池積層体の側壁に密着して前記空気流路と連通することを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
- 前記プラグ収容部を備えるダクトハウジングが、上部の角に前記貫通孔を定義することを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
- 前記ハーネス収容プラグが、軟性物質からなることを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
- 前記軟性物質が、シリコーンまたはゴムであることを特徴とする請求項5に記載の電池モジュール。
- 挿入部が、前記貫通孔を通して締まりばめになることを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
- 前記係止段が、前記ダクトハウジングの内部において前記プラグ収容部の前記貫通孔の下で前記プラグ収容部の下部縁にかかって前記貫通孔を遮蔽し、
前記挿入部が、前記プラグ収容部の前記貫通孔に挿入されて前記貫通孔から突出し、前記ダクトハウジングの外部に露出することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の電池モジュール。 - 前記複数のワイヤ収容ホールが、各々を通過するワイヤの表面を気密に囲むことを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
- 前記内蔵ハーネスが、前記ダクトハウジングの内壁に設けられた送風ファンを駆動する駆動モーターに電気的に接続することを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
- 前記内蔵ハーネスが、前記ダクトハウジングの内壁に設けられた温度センサーに電気的に接続することを特徴とする請求項10に記載の電池モジュール。
- 前記内蔵ハーネスと前記外蔵ハーネスとが、前記ハーネス収容プラグの周辺で相互電気的に接続することを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
- 前記外蔵ハーネスの端部に接続したコネクターをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
- 前記コネクターに接続したバッテリー管理システムをさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の電池モジュール。
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