JP7321382B2 - クーラントポートアセンブリー - Google Patents

Description

本発明は、クーラントポートアセンブリーに関し、より具体的には、冷却水の供給または排出のためにバッテリーパックに組み立てられるクーラントポートアセンブリーに関する。

本出願は、２０２０年１１月０５日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－０１４６８３１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、すべて本出願に組み込まれる。

二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充放電が可能な電池をいい、携帯電話、ＰＤＡ、ノートブックＰＣなどの小型先端電子機器分野だけではなく、電気自動車（ＥＶ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ）のエネルギー源として使用されている。

このような二次電池は、充電と放電時に伴う熱を効率的に冷却させないと、寿命が短くなり、誤作動を起こすなど、安全性が大きく低下する問題がある。このために電気自動車のエネルギー源として二次電池を適用するためには、例えば、複数個のリチウムイオン二次電池を直列及び／または並列に接続したバッテリーモジュールを構成し、通常、直列にバッテリーモジュールを接続して、バッテリーモジュールの温度を適正に管理可能な冷却システムを含むバッテリーパックを構成する。

多様な冷却システムがあるが、最近、冷却水を用いる方式として、バッテリーモジュールと内部に流路を備えるヒートシンクを接触させてバッテリーモジュールの熱を吸収する冷却システムが広く使用されている。このような水冷式冷却システムを適用したバッテリーパックには、ヒートシンクに冷却水を供給するために連結ホースと、図１に示したように、クーラントポート１などが必要である。

クーラントポート１のような部品は、水密性の確保のために通常、ガスケット４を備える。例えば、クーラントポート１の本体２に溝３を加工し、ガスケット４を溝３に締まりばめ方式で組み立てる。ところが、前述した方式でガスケット４をクーラントポート１に組み立てたとき、部品の運送過程やパック組立過程中にガスケット４が正位置から外れて動くか、または脱去される現象がしばしば発生した。

この場合、ガスケット４の再組立または再整列が必要になり、これは、バッテリーパックの組立工程の効率性のみならずクーラントポートの水密性能の信頼性を低下させる要因となり、問題になる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、シーリングガスケットが組み立てられた状態で提供されるクーラントポートのシーリングガスケットの離脱問題を解決することを目的とする。

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

本発明の一実施例によると、所定の長さで延びて形成されたパイプ状のポート部と、ポート部の外周縁の一側にポート部の長手方向に交差する方向へ拡張して形成された板状のマウンティングブラケット部と、を備えるクーラントポートと、ポート部の外周を囲むリング状で設けられたシーリングガスケットと、シーリングガスケットの一部を加圧してシーリングガスケットと共にマウンティングブラケット部に密着して結合するように設けられたガスケットカバーと、を含むクーラントポートアセンブリーが提供され得る。

ガスケットカバーは、シーリングガスケットの外周縁領域を覆い、マウンティングブラケット部に密着するように設けられ得る。

ガスケットカバーは、前面から見るとき、直径がシーリングガスケットの内径より大きく、かつシーリングガスケットの外径より小さく形成された貫通孔を備え、貫通孔の内径は、ガスケットカバーの厚さ方向へ次第に拡大されるように構成され得る。

マウンティングブラケット部は、シーリングガスケットの内径に対応する直径を有して突出して形成され、周りにシーリングガスケットが嵌められるように設けられたガスケット嵌合部を備え得る。

マウンティングブラケット部は、ガスケットカバーと形合わせになるように凹んだカバー装着部と、カバー装着部を間に置いてポート部の長手方向に交差する方向へ延びて形成され、ボルト締結孔を備えた二つ以上のサイド部と、を含み得る。

サイド部は、カバー装着部よりもガスケットカバーの厚さ分だけ厚く形成され得る。

カバー装着部は、上端及び下端の少なくとも一端にフックが設けられ、ガスケットカバーは、上端及び下端の少なくとも一端にフックに係合する係止孔を備え得る。

シーリングガスケットは、ゴム材質またはシリコーン材質から形成され得る。

シーリングガスケットは、周り方向に沿って所定の間隔毎に厚さがより厚く形成される節目部を備え得る。

なお、本発明の他の様態によると、前述したクーラントポートアセンブリーを含むバッテリーパックが提供され得る。

本発明の一面によると、シーリングガスケットの動き防止及び脱去防止によるシーリング性能安定化と、バッテリーパックへの適用時、組立工程の効率化を図ることができるクーラントポートアセンブリーが提供され得る。

本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者により明らかに理解されるだろう。

従来技術によるクーラントポートアセンブリーの一例を示した図である。 本発明の一実施例によるクーラントポートアセンブリーを示した図である。 図２のクーラントポートアセンブリーの分解斜視図である。 図２のクーラントポートアセンブリーの正面図である。 図２のクーラントポートアセンブリーの断面図である。 図５の部分拡大図である。 本発明の一実施例によるクーラントポートアセンブリーの使用例を示した図である。 本発明の他の実施例によるクーラントポートアセンブリーの正面図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。

したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

本明細書でクーラントポートアセンブリーとは、冷却水供給／排出ライン系統の部品を意味する。以下では、水冷式バッテリーパックにクーラントポートアセンブリーが適用されることを前提に説明する。しかし、本発明のクーラントポートアセンブリーの用途が水冷式バッテリーパックに限定されることではない。即ち、クーラントポートアセンブリーは、水冷式バッテリーパックの外にも、他の装置の冷却水供給／排出ラインに適用可能である。

図２は、本発明の一実施例によるクーラントポートアセンブリーを示した図であり、図３は、図２のクーラントポートアセンブリーの分解斜視図であり、図４は、図２のクーラントポートアセンブリーの正面図である。

本発明の一実施例によるクーラントポートアセンブリー１００は主要構成であって、クーラントポート１０と、シーリングガスケット２０と、ガスケットカバー３０と、を含む。

クーラントポート１０は、図２及び図３に示したように、所定の長さで延びて形成されたパイプ状のポート部１１と、ポート部１１の外周縁の一側にポート部１１の長手方向に交差する方向へ拡張して形成された板状のマウンティングブラケット部１２と、を備える。

ポート部１１は、例えば、バッテリーパックの内外部にわたって設定され、バッテリーパックの内部連結チューブ２２０と外部連結チューブ２３０とを連結するための媒介手段であり、マウンティングブラケット部１２は、このようなポート部１１をパックケースに堅固に固定するための手段である。

ポート部１１の直径は、これに連結される内部連結チューブ２２０、外部連結チューブ２３０またはパックケースのポートホール２１０ａの直径に応じて変更でき、その長さも必要に応じて本実施例よりも長くまたは短く変更可能である。また、ポート部１１に内部連結チューブ２２０または外部連結チューブ２３０を連結した後、これらが分離されにくくなるようにポート部１１の外周縁にしわパターンなどが設けられ得る。

マウンティングブラケット部１２は、例えば、ボルト締結孔Ｈ１、Ｈ２を備え、パックケースの壁面２１０への付着が容易な板状体の形態で設けられ得る。マウンティングブラケット部１２は、ボルト締結作業に際し、ポート部１１に干渉されないように、ポート部１１から左右方向（または上下方向）へ所定の距離で離れた位置にボルト締結孔Ｈ１、Ｈ２を備え、パックケースの壁面２１０へのボルト締結時にトルクによって破損しないように、所定の厚さを有するように製作することが望ましい。また、ボルト締結時、ボルト締結孔Ｈ１、Ｈ２のクラック防止の面でブッシングＢをボルト締結孔Ｈ１、Ｈ２に追加することが望ましい。

一方、本実施例は、長方形状でマウンティングブラケット部１２を具現したが、このような形状に本発明の権利範囲が限定されることではない。マウンティングブラケット部１２は、円板形、多角板形、楕円板形などの多様な形態で具現可能である。

ポート部１１とマウンティングブラケット部１２は、プラスチック樹脂を金型に注入して射出成形工法によって一体で製作され得る。インサート射出成形工法を用いてポート部１１及びマウンティングブラケット部１２のいずれか一つはプラスチック材質から形成し、他の一つは金属材質から形成することも可能である。

シーリングガスケット２０は、クーラントポート１０をパックケースに装着するに際し、ポートホール２１０ａとポート部１１との直径差による隙間からバッテリーパックの内部へ異物や水分が浸透しないように当該部位の気密性または水密性を確保するための手段として使用される。

このようなシーリングガスケット２０は、ゴムまたはシリコーン材質からなったリング状で設けられ得る。本実施例は、シーリングガスケット２０が円形であるが、四角リングまたは多角リングの形態にも具現可能である。

シーリングガスケット２０は、内径Ｄ１がポート部１１よりも大きく形成され、ポート部１１の外周を囲んでマウンティングブラケット部１２の前面に密着して配置され得る。図３に示したように、マウンティングブラケット部１２は、シーリングガスケット２０が嵌められるガスケット嵌合部１３を備え得る。ガスケット嵌合部１３は、シーリングガスケット２０の内径に対応する直径を有して突出した円板状で設けられ、ガスケット嵌合部１３の突出程度はシーリングガスケット２０の厚さよりは薄く設けられる。

本実施例のシーリングガスケット２０は、ゴム材質またはシリコーン材質であることから伸縮性を有する。したがって、例えば、シーリングガスケット２０の周りの一部をガスケット嵌合部１３にかけ、残りの周り部分を引っ張る方式でシーリングガスケット２０をガスケット嵌合部１３に嵌め得る。このようにガスケット嵌合部１３にシーリングガスケット２０を嵌めることで、シーリングガスケット２０の固定性がある程度確保できる。

ガスケットカバー３０は、運搬過程またはパックケースにクーラントポート１０を組み立てる過程で衝撃などによってシーリングガスケット２０が正位置から離脱または脱去されることを防止するための手段として使用される。

具体的には、本実施例によるガスケットカバー３０は、図３のように、中心部に貫通孔３２を備えた板状の本体部３１と、本体部３１の上部エッジからマウンティングブラケット部１２の前面に向かって折り曲げられた上端折曲部３５と、本体部３１の下部エッジからマウンティングブラケット部１２の前面に向かって折り曲げられた下端折曲部３７と、を備える。

マウンティングブラケット部１２は、ガスケットカバー３０と形合わせになるように凹んだカバー装着部１４と、カバー装着部１４を間に置いてポート部１１の長手方向に交差する方向へ延びて形成され、ボルト締結孔Ｈ１、Ｈ２を備えた二つ以上のサイド部１５、１６と、を含み得る。サイド部１５、１６は、カバー装着部１４よりガスケットカバー３０の厚さ分だけ厚く形成され得る。

カバー装着部１４は、上端と下端に各々二つずつのフック１４ａを備え、ガスケットカバー３０は、上端折曲部３５と下端折曲部３７に各々、二つのフック１４ａに係合する二つずつの係止孔３６を備え得る。

上記の構成によって、ガスケットカバー３０は、図２のようにマウンティングブラケット部１２のカバー装着部１４に密着して結合でき、この際、本体部３１の前面は、サイド部１５、１６の前面と同じ平面上に置かれ、シーリングガスケット２０は、ガスケットカバー３０の本体部３１の前面とサイド部１５、１６の前面よりも前方へ突出する形態であり得る。

特に、ガスケットカバー３０は、シーリングガスケット２０の一部を加圧してシーリングガスケット２０と共にマウンティングブラケット部１２に密着して結合し得る。

ガスケットカバー３０の貫通孔３２は、クーラントポート１０を前面から見るとき、直径Ｏがシーリングガスケット２０の内径Ｄ１よりも大きく、かつシーリングガスケット２０の外径Ｄ２よりも小さく形成され得る。この場合、シーリングガスケット２０は、図４及び図５に示したように、ガスケットカバー３０をカバー装着部１４に密着する過程でシーリングガスケット２０の外周縁領域がガスケットカバー３０によって押し付けられ得る。ここで、シーリングガスケット２０の外周縁領域は、図４において、点線とそれに近接した内側実線との間の領域を意味する。

また、ガスケットカバー３０の貫通孔３２は、図６のように、ガスケットカバー３０の厚さ方向へ次第に拡大されるように形成され得る。即ち、貫通孔３２は、ガスケットカバー３０の前面から後面へ進むほど微細に拡張された内周縁３３を有するように設けられ得る。

このような構成によると、シーリングガスケットの外側２３の外縁領域を押しながらガスケットカバー３０の本体部３１の後面をカバー装着部１４の前面に接触させることで、ガスケットカバー３０とサイド部１５、１６との間に段差が形成されないようにし、シーリングガスケット２０の損傷を減らすことができる。また、シーリングガスケットの内側２１の内縁領域はガスケット嵌合部１３に接触し、シーリングガスケットの外側２３の外縁領域はガスケットカバー３０によって押し付けられた状態になることによって、シーリングガスケット２０の固定性がより強く確保できる。

このようにガスケットカバー３０をマウンティングブラケット部１２に装着すると、クーラントポート１０の運搬過程やクーラントポート１０をパックケースに組み立てる過程で強い衝撃などが発生しても、シーリングガスケット２０が正位置から離脱または脱去されない。

したがって、本発明によるクーラントポートアセンブリー１００のバッテリーパックへの適用時、シーリングガスケット２０の動き防止及び脱去防止によるシーリング性能の安定化と、組立工程の効率化を図ることができる。

なお、本発明のクーラントポートアセンブリー１００は、図７に示したように、パックケースの壁面２１０に設けられ得る。例えば、シーリングガスケット２０がパックケースの壁面に接触するまでポート部１１の前端部をパックケースのポートホールに挿入する。その後、ボルト（図示せず）を使用してパックケースの壁面２１０にマウンティングブラケット部１２を固定する。この際、ポートホール２１０ａの外周側のパックケースの壁面２１０にシーリングガスケット２０が強く密着することで、ポートホール２１０ａとポート部１１との間に隙間があったとしてもポートホール２１０ａの気密性と水密性を信頼性よく確保できる。

一方、バッテリーパックの内部連結チューブ２２０は、バッテリーパックの組立過程でクーラントポート１０の前端部に連結され、外部連結チューブ２３０は、必要な時にポート部１１の後端部に連結され得る。内部連結チューブ２２０は、バッテリーパック内部で各バッテリーモジュールと接触するヒートシンクの流路入口までつながり、外部連結チューブ２３０は、バッテリーパックの外部の冷却水水槽にまでつながり得る。

図８は、本発明の他の実施例によるクーラントポートアセンブリーの正面図である。

続いて、図８を参照して本発明の他の実施例を簡略に説明する。前述した実施例と同じ部材番号は同じ部材を示し、同じ部材に対する重複する説明は省略する。

本発明の他の実施例によるクーラントポートアセンブリーは、前述した実施例と比較して、シーリングガスケット２０の構成が相違する。

本実施例によるシーリングガスケット２０は、周り方向に沿って所定の間隔毎に厚さが厚く形成される節目部２５をさらに備える。節目部２５は、シーリングガスケット２０の耐久性を高めて、ガスケット嵌合部１３及びガスケットカバー３０との密着力を高めるための構成といえる。

図８に示したように、シーリングガスケット２０において、節目部２５の内側面部がガスケット嵌合部１３に強く接触し、節目部２５の外側面部はガスケットカバー３０の貫通孔３２の内周縁に強く接触する。このような節目部２５の内側面部と外側面部は各々、ガスケット嵌合部１３とガスケットカバー３０の内周縁によってより強く押し付けられて固定性が確保できる。

一方、本発明によるバッテリーパックは、水冷式バッテリーパックとして、上述したクーラントポートアセンブリー１００を一つ以上含んで構成され得る。バッテリーパックは、クーラントポートアセンブリー１００の外にもバッテリーセルの集合体であるバッテリーモジュールとバッテリーモジュールの電圧及び温度に基づいて、充放電及び電流の流れを制御するための制御装置として、ＢＭＳ、ヒューズ、リレー、そしてバッテリーモジュールを冷却するためのヒートシンクのような冷却部品をさらに含み得る。

以上、本発明の望ましい実施例について図示及び説明したが、本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されず、請求範囲で請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者であれば、だれでも多様に変形できることは言うまでもなく、かかる変形は特許請求の範囲内に含まれる。

なお、本明細書において、上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は相対的な位置を示し、説明の便宜のためのものであるだけで、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わり得ることは、当業者にとって自明である。

１０ クーラントポート
１１ ポート部
１２ マウンティングブラケット部
２０ シーリングガスケット
３０ ガスケットカバー
１００ クーラントポートアセンブリー

Claims (10)

1. 所定の長さで延びて形成されたパイプ状のポート部と、前記ポート部の外周縁の一側に前記ポート部の長手方向に交差する方向へ拡張して形成された板状のマウンティングブラケット部と、を備えるクーラントポートと、
   前記ポート部の外周を囲むリング状で設けられたシーリングガスケットと、
   前記シーリングガスケットの一部を加圧して前記シーリングガスケットと共に前記マウンティングブラケット部に密着して結合するように設けられたガスケットカバーと、
   を含むことを特徴とする、クーラントポートアセンブリー。
2. 前記ガスケットカバーは、前記シーリングガスケットの外周縁領域を覆い、前記マウンティングブラケット部に密着するように設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のクーラントポートアセンブリー。
3. 前記ガスケットカバーは、
   前面から見るとき、直径が前記シーリングガスケットの内径より大きく、かつ前記シーリングガスケットの外径より小さく形成された貫通孔を備え、
   前記貫通孔の内径は、前記ガスケットカバーの厚さ方向へ次第に拡大されるように形成されたことを特徴とする、請求項１または２に記載のクーラントポートアセンブリー。
4. 前記マウンティングブラケット部は、ガスケット嵌合部を備え、
   前記ガスケット嵌合部は、前記シーリングガスケットの内径に対応する直径を有して突出して形成されて、前記ガスケット嵌合部の周りに前記シーリングガスケットが嵌められるようにすることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のクーラントポートアセンブリー。
5. 前記マウンティングブラケット部は、
   前記ガスケットカバーと形合わせになるように凹んだカバー装着部と、
   前記カバー装着部を間に置いて前記ポート部の長手方向に交差する方向へ延びて形成され、ボルト締結孔を備えた二つ以上のサイド部と、
   を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のクーラントポートアセンブリー。
6. 前記サイド部は、前記カバー装着部よりも前記ガスケットカバーの厚さ分だけ厚く形成されたことを特徴とする、請求項５に記載のクーラントポートアセンブリー。
7. 前記カバー装着部は、その上端及び下端の少なくとも一端にフックが設けられ、
   前記ガスケットカバーは、その上端及び下端の少なくとも一端に前記フックに係合する係止孔を備えることを特徴とする、請求項５または６に記載のクーラントポートアセンブリー。
8. 前記シーリングガスケットは、ゴム材質またはシリコーン材質から形成されたことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のクーラントポートアセンブリー。
9. 前記シーリングガスケットは、周り方向に沿って所定の間隔毎に厚さがより厚く形成される節目部を備えることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のクーラントポートアセンブリー。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のクーラントポートアセンブリーを含むことを特徴とする、バッテリーパック。

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