KR100503853B1 - 배터리 수납용 트레이 어셈블리 - Google Patents

배터리 수납용 트레이 어셈블리 Download PDF

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현대에너셀 주식회사
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Abstract

본 발명은 배터리 수납용 트레이 어셈블리에 관한 것으로, 설치 공간을 최대한 축소시키고 우수한 냉각 효율을 가짐과 동시에 전선을 가지런히 정돈할 수 있는 배터리 수납용 트레이 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명은 배터리 모듈을 수납하는 트레이와, 이 트레이가 내장되도록 벽체를 가지는 외부케이스로 이루어지고, 상기 트레이는 벽판과, 통기공이 형성된 바닥판 및 상기 바닥판 아래에 경사를 이루며 착설된 공기유입판으로 구성된 배터리 수납용 트레이 어셈블리에 있어서, 상기 외부케이스의 내부에 2개의 트레이가 적층 내장되고, 이 트레이의 벽판에는 상기 외부케이스에 트레이를 고정할 수 있는 결착대가 설치되고, 이 결착대는 전선이 삽입될 수 있는 전선 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납용 트레이 어셈블리를 제공한다. 이에 따라 본 발명은 트레이를 2층으로 적층 구성함으로써 트레이 어셈블리의 길이를 짧게 하여 설치 공간을 최대한 축소시키고 우수한 냉각 효율을 갖게 하는 효과가 있으며, 트레이에 전선 삽입홈이 형성된 결착대를 설치함으로써 트레이와 외부케이스가 견고하게 조립되게 함과 동시에 전선을 가지런히 정돈할 수 있는 효과가 있다.

Description

배터리 수납용 트레이 어셈블리 {Tray assembly for packing battery}
본 발명은 배터리 수납용 트레이 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 모듈을 다수 개 수납하는 트레이 어셈블리에 있어서 배터리에서 발생하는 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있도록 트레이를 구성함과 아울러 트레이를 2층으로 적층하여 공간을 최대한 축소시키고 전선이 삽입될 수 있는 공간을 마련하여 전선을 가지런히 정돈할 수 있는 배터리 수납용 트레이 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차 및 태양광 자동차를 포함한 자동차에는 엔진의 시동 또는 동력을 공급할 목적으로 도 1에 보인 바와 같은 배터리 모듈(1)이 여러 개 내장되고 있다. 배터리 모듈(1)은 다수 개의 배터리(1a)가 직렬로 연결되어 구성되는 데, 양측 말단의 완충부재(1b)의 사이에 다수 개의 배터리(1a)를 적층한 다음 밴드(1c)를 감은 상태에서 나사(1d) 조립하여 구성된다. 이러한 배터리 모듈(1)은 일반적으로 자동차의 뒷트렁크나 좌석 밑에 장착되는 데, 엔진의 진동이나 주행 시 차체의 유동에도 흔들리지 않고 견고한 고정상태를 유지하는 것이 중요하다. 또한, 배터리(1a)에서는 동력을 발생하는 과정에서 다량의 열이 발생되는 데, 이러한 열은 배터리(1a)의 전기화학적인 성능을 감소시키므로 냉각되어져야 한다. 이를 위해 배터리 모듈(1)을 수납 고정할 수 있으면서도 공기를 유입시켜 열을 냉각시킬 수 있는 구조를 가지는 트레이 어셈블리(tray assembly)가 사용되고 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 배터리 수납용 트레이 어셈블리를 보인 단면 구성이다. 종래의 트레이 어셈블리 중에서도 도 2에 보인 트레이 어셈블리는 배터리(1a)를 냉각시키는 효율 면에서 종래의 다른 기술보다 비교적 바람직한 구조를 갖는다. 이를 도 2를 참조하여 설명하면, 트레이 어셈블리는 배터리 모듈(1)이 수납 고정되는 트레이(10)와, 이 트레이(10)가 내장되는 외부케이스(20)로 이루어진다.
상기 트레이(10)는 벽판(12)과 바닥판(14) 그리고 이 바닥판(14) 아래에 경사진 공기유입통로(18)를 갖도록 경사지게 착설된 공기유입판(16)을 갖는다. 그리고, 일측(도 2에서 좌측)에는 공기유입구(15)가 형성되어 있으며, 이 공기유입구(15)로 인입된 공기가 배터리 모듈(1)의 사이를 관통할 수 있도록 상기 바닥판(14)에는 다수의 통기공(14a)이 형성되어 있다.
또한, 상기 외부케이스(20)는 벽체(22)와 상판(24)을 가지며, 이 상판(24)은 경사진 공기배출통로(28)를 갖도록 경사를 이루되 트레이(10)의 공기 유입구(15)와 대향한 그 일측방(도 2에서 우측)에는 공기배출구(25)가 형성되어 있다. 그리고 상기 공기배출구(25)가 형성된 부분에는 흡입팬(도시하지 않음)이 설치된다.
따라서, 외부의 공기가 흡입팬의 흡입력에 의해 공기유입구(15)를 통하여 인입된 다음 통기공(14a)을 관통하여 배터리(1a) 및 배터리 모듈(1) 사이사이를 통과하여 냉각시킨 후 공기배출구(25)를 통하여 외부로 배출된다.
위와 같은 종래 기술(도 2)에 따른 트레이 어셈블리는 여러 개의 배터리 모듈(1)을 수납 고정함과 동시에 공기유입구(15) 및 공기배출구(25) 쪽으로 확개된 공기유입통로(18) 및 공기배출통로(28)를 갖도록 공기유입판(16)과 상판(24)이 경사지게 형성되어 공기의 유입/배출이 자유롭고 종래의 다른 기술에 비해서 냉각 효율이 좋다.
그러나, 도 2에서는 비교적 적은 수의 배터리 모듈(1)이 수납된 모습을 보였으나, 특히 하이브리드 전기자동차의 경우에는 대용량의 동력을 필요로 하여 많은 수의 배터리 모듈(1)이 내장된다. 이와 같이 많은 수의 배터리 모듈(1)이 수납되는 경우 트레이 어셈블리의 길이방향(도 2에서 좌우방향)이 길어져 차체 내에 내장 시 많은 공간을 차지하는 문제점이 있었다. 그리고, 상기와 같이 길이가 길어짐에 따라 공기유입통로(18)도 길어져 유입된 공기가 모든 배터리(1a)에 대해서 통과하지 못하고 한쪽 편방으로 치우치는 경우가 발생하여 우수한 냉각 효율을 갖지는 못하였다.
또한, 배터리(1a) 및 배터리 모듈(1)에는 차체에 연결되는 전선, 트레이 어셈블리에 착설된 PCB 기판에 연결되는 온도감지전선, 전압감지전선 및 전류감지전선 등의 많은 전선들이 연결되고 있는 데, 종래에는 상기와 같은 전선들을 가지런히 정리할 수 있는 별도의 수단을 마련하지 못하여 미관상 좋지 못할 뿐만 아니라 전선들이 외부로 노출되어 트레이 어셈블리를 차체에 설치 및 해체하는 과정에서의 부주위 및 외부 노출에 따른 노화로 인하여 전선이 끊어지거나 접속 불량이 발생되는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 트레이를 2층으로 적층 구성함으로써 길이를 짧게 하여 설치 공간을 최대한 축소시키고 우수한 냉각 효율을 갖는 배터리 수납용 트레이 어셈블리를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 트레이에 전선 삽입홈이 형성된 결착대를 설치함으로써 트레이가 2층으로 적층 조립되게 함과 동시에 전선을 가지런히 정돈할 수 있는 배터리 수납용 트레이 어셈블리를 제공하는 데에 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 배터리 모듈을 수납하는 트레이와, 이 트레이가 내장되도록 벽체를 가지는 외부케이스로 이루어지고, 상기 트레이는 벽판과, 통기공이 형성된 바닥판 및 상기 바닥판 아래에 경사를 이루며 착설된 공기유입판으로 구성된 배터리 수납용 트레이 어셈블리에 있어서,
상기 외부케이스의 내부에 2개의 트레이가 적층 내장되고, 이 트레이의 벽판에는 상기 외부케이스에 트레이를 고정할 수 있는 결착대가 설치되고, 이 결착대는 전선이 삽입될 수 있는 전선 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납용 트레이 어셈블리를 제공한다. 그리고, 상기 외부케이스의 벽체 내부면에는 상기 결착대가 안착되는 받침대가 부착될 수 있다.
상기 본 발명에 따른 트레이 어셈블리는 배터리를 냉각시킬 수 있도록 공기유입통로 및 유입배출통로를 가지는 데, 이러한 공기유입통로 및 유입배출통로는 바람직하게는 경사진 구조이다.
따라서, 본 발명은 외부케이스 내부에 2개의 트레이를 적층 내장함으로써 외부케이스의 길이가 짧게 되어 차체 내의 설치 공간이 최대한 축소되고, 이와 동시에 길이가 짧아짐에 따라 공기유입통로 및 공기배출통로가 짧아져 모든 배터리에 대하여 공기가 통과할 수 있게 되어 우수한 냉각 효율을 갖는 특징이 있다. 또한, 상기 트레이에는 결착대가 설치되어 외부케이스에 조립됨과 동시에 상기 결착대에는 전선이 삽입되는 전선 삽입홈을 형성시켜 전선을 가지런히 정돈할 수 있게 한 것임에 특징이 있다. 그리고, 상기 외부케이스에 받침대가 부착되는 경우 이 받침대에 트레이의 결착대가 안착되어 많은 수의 배터리 모듈이 수납하더라도 그 무게를 충분히 견딜 수 있어 구조적으로 튼튼한 구성을 갖는 특징이 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 수납용 트레이 어셈블리의 분해된 모습의 사시 구성도이고, 도 4는 상기 도 3이 조립된 모습의 A-A선 단면 구성도이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 수납용 트레이 어셈블리의 단면 구성도로서, 상기 도 3이 조립된 모습의 B-B선에 해당하는 부분을 도시한 단면 구성도이다.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 배터리 수납용 트레이 어셈블리는 배터리 모듈(1, 도 1 참조)을 수납하는 2개의 트레이(100)(100')와, 이 트레이(100)(100')가 내장되는 1개의 외부케이스(200)로 이루어진다. 도 3에서는 외부케이스(200) 내에 1개의 트레이(100)는 내장되어 있고, 나머지는 1개의 트레이(100')는 분해되어 있는 모습을 도시하였다.
상기 외부케이스(200)의 벽체(210) 내부면에는 본 발명의 실시예에 따라서 받침대(250)가 부착된다. 이때, 외부케이스(200)는 도시된 바와 같이 4개의 벽체(210)와 상판 및 하판을 가지는 직육면체 형상이며, 상기 받침대(250)는 적어도 1개 이상의 벽체(210)에 부착된다. 그리고, 외부케이스(200)에는 2개의 트레이(100)(100')가 내장되도록 1개의 벽체(210)에는 2개의 받침대(250)가 부착된다.
또한, 상기 외부케이스(200)의 일측(도 4에서 좌측)의 벽체(210)에는 1개 이상의 공기흡입공(270)이 형성되고, 이에 대향한 타측(도 4에서 우측)의 벽체(210)에는 흡입팬(도시하지 않음)의 수와 동일한 개수의 공기배출공(280)이 형성된다. 이때, 상기 공기흡입공(270)은 벽체(210)의 하단과 중단에 형성되며, 상기 공기배출공(280)은 벽체(210)의 중단과 상단에 형성된다.
상기 2개의 트레이(100)(100')는 각각 4개의 벽판(120)(120')과, 통기공(145)(145')이 형성된 바닥판(140)(140'), 및 상기 바닥판(140)(140') 아래에 경사를 이루며 착설된 공기유입판(160)(160')으로 구성된다. 또한, 트레이(100)(100')는 그 일측(도 4에서 좌측)에 공기유입구(170)(170')가 마련되고, 이에 대향한 타측(도 4에서 우측)의 벽판(120)(120')에는 공기배출구(180)(180')가 형성된다. 그리고, 상기 공기배출구(180)(180')는 가능한 한 벽판(120)(120')의 상부에 형성되며, 이 공기배출구(180)(180')에 근접하여 흡입팬(도시하지 않음)이 장착된다.
또한, 상기 트레이(100)(100')의 벽판(120)(120')에는 결착대(150)(150')가 설치되며, 이 결착대(150)(150')에는 전선이 삽입될 수 있는 전선 삽입홈(155)(155')이 형성된다. 도면에서는 상기 결착대(150)(150')가 "ㄷ"자형의 단면을 갖는 전선 삽입홈(155)(155')이 형성된 모습을 예시하였다. 이러한 결착대(150)(150')는 외부케이스(200)에 내장 시 상기 받침대(250) 위에 안착되며, 그 수는 받침대(250)의 개수와 같다.
그리고, 상기 결착대(150)(150')는 사각 벽면을 구성하는 4개의 벽판(120)(120')에 나사 조립되어 설치될 수 있는 데, 도면에 도시한 바와 같이 3개의 벽판(120)(120')에는 상부에 설치하고 공기배출구(180)(180')가 형성된 벽판(120)(120')에는 가능한 한 공기배출구(180)(180')가 벽판(120)(120')의 상부에 위치되도록 이 벽판(120)(120')에는 하부에 설치하는 것이 바람직하다. 이에 대응하여 상기 외부케이스(200)의 공기배출공(280)이 형성된 벽체(210)에 부착되는 받침대(250)는 이 벽체(210)의 하부에 부착된다.
또한, 상기 결착대(150)(150')는 외부케이스(200)의 벽체(210)에 나사 결합되어 견고하게 고정되도록 나사공(150a)(150a')이 형성될 수 있다.
아울러, 배터리 모듈(1)에는 통상적으로 나사(1d, 도 1 참조)가 돌출 결합되어 있는데, 상기 트레이(100)(100')의 벽판(120)(120')에는 배터리 모듈(1)에 결합된 나사(1d)가 벽판(120)(120')에 맞닿지 않고 벽판(120)(120') 밖으로 노출되도록 다수의 슬롯(slot)(122)(122')을 형성시키는 것이 바람직하다. 이러한 슬롯(122)(122')은 도시된 바와 같이 전후방 두 개의 벽판(120)(120')에 상하 방향으로 길게 형성되며, 배터리 모듈(1)에 결합된 나사(1d)가 벽판(120)(120')과 맞닿지 않도록 하게 한다. 아울러, 상기 벽판(120)(120')에는 다수의 체결공(120a)(120a')을 형성시키는 것이 바람직하다. 이러한 체결공(120a)(120a')은 여기에 나사, 피스 등의 고정구를 끼워 트레이(100)(100')와 배터리 모듈(1)을 견고하게 고정시킬 수 있다.
도 3에서 미설명 부호 205는 외부케이스(200)를 구성하는 다수의 금속플레이트가 조립되도록 나사/피스가 삽입되는 구멍이고, 미설명 부호 206은 벽체(210)와 받침대(250) 또는 벽체(210)와 결착대(150)(150') 간을 조립하도록 나사/피스가 삽입되는 구멍이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 상기 도 3이 조립된 모습의 B-B선에 해당하는 부분을 도시한 단면 구성도이다. 도 5에 보인 바와 같이 외부케이스(200)의 벽체(210)에 받침대(250)를 부착하지 않고 트레이(100)(100')의 결착대(150)(150')와 외부케이스(200)의 벽체(210)를 나사 조립하여 트레이(100)(100')와 외부케이스(200)를 고정시킬 수 있다. 이는 적은 수의 배터리 모듈(1)을 수납하는 경우에 유용하다.
또한, 도 5에 보인 바와 같이 상기 외부케이스(200)의 내부에 수직격판(230) 및 차단기홀더(240) 설치하여 다수의 격실(290)을 구비할 수 있다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이 트레이(100)(100')의 일측(도 5에서 우측)에 설치된 결착대(150)(150')는 수직격판(230)에 고정된다. 이와 같이 격실(290)이 구비된 경우 여기에 PCB기판, BMS(Battery Management System), 전원 차단기, 각종 센서 등의 전자부품을 내장할 수 있고, 특히 전원 차단기는 차단기홀더(240)에 장착할 수 있어 차체에 내장되는 동력원 시스템을 컴팩트화 할 수 있는 이점이 있다. 도 5에서 미설명 부호 215 및 216은 전선이 통과하는 구멍이다.
따라서, 도 4를 참조하여 설명하면 본 발명의 트레이 어셈블리는 외부케이스(200) 내부에 2개의 트레이(100)(100')가 내장되어 동일 용량을 갖게 하는 종래의 기술(도 2)과 대비하여 그 길이(도 4에서 좌우방향의 길이)가 짧아져 차체 내의 설치 공간이 최대한 축소됨과 동시에 길이가 짧아짐에 따라 경사진 공기유입통로(50) 및 공기배출통로(60)의 길이가 짧아져 편심 현상이 없어 모든 배터리에 대하여 공기가 통과하고, 우수한 냉각 효율을 갖는다.
또한, 외부케이스(200) 내부에 2개의 트레이(100)(100')를 적층 내장함에 있어서, 트레이(100)(100')에 결착대(150)(150')를 설치하여 2층으로 조립되게 하고, 상기 결착대(150)(150')에는 전선 삽입홈(155)(155')을 형성하여 전선들을 가지런히 정돈할 수 있음과 동시에 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 도 3 및 도 4에서와 같이 상기 외부케이스(200)의 벽체(210) 내부면에 받침대(250)를 부착하고 이 받침대(250)에 트레이(100)(100')가 안착되도록 하여 많은 수의 배터리 모듈(1)의 무게를 충분히 견딜 수 있게 하여 구조적으로 튼튼하다.
아울러, 도 5에 보인 바와 같이 상기 외부케이스(200)에 격실(290)이 구비되어 각종의 전자부품을 내장할 수 있어 차체에 내장되는 동력원 시스템을 컴팩트(compact)화 할 수 있는 이점이 있다.
전술한 바와 같이 본 발명은 트레이(100)(100')를 2층으로 적층 구성함으로써 트레이 어셈블리의 길이를 짧게 하여 설치 공간을 최대한 축소시키고 우수한 냉각 효율을 갖게 하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 트레이(100)(100')에 전선 삽입홈(155)(155')이 형성된 결착대(150)(150')를 설치함으로써 트레이(100)(100')와 외부케이스(200)가 견고하게 조립되게 함과 동시에 전선을 가지런히 정돈할 수 있는 효과가 있다.
이에 더하여, 본 발명은 상기 외부케이스(200)의 벽체(210) 내부면에 받침대(250)를 부착함으로써 이 받침대(250)에 트레이(100)(100')의 결착대(150)(150')가 안착되도록 하여 많은 수의 배터리 모듈(1)을 수납하더라도 그 무게를 충분히 견딜 수 있는 효과를 갖는다. 아울러, 상기 외부케이스(200)에 격실(290)을 구비함으로써 각종의 전자부품을 내장할 수 있어 차체에 내장되는 동력원 시스템을 컴팩트화 할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 배터리 모듈을 보인 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 배터리 수납용 트레이 어셈블리의 단면 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 수납용 트레이 어셈블리의 분해된 모습의 사시 구성도.
도 4는 상기 도 3이 조립된 모습의 A-A선 단면 구성도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 수납용 트레이 어셈블리의 단면 구성도로서, 상기 도 3이 조립된 모습의 B-B선에 해당하는 부분을 도시한 단면 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
50 : 공기유입통로 60 : 공기배출통로
100, 100' : 트레이 120, 120' : 트레이 벽판
120a, 120a' : 체결공 122, 122' : 슬롯(slot)
140, 140' : 바닥판 145, 145' : 통기공
150, 150' : 결착대 150a, 150a' : 나사공
155, 155' : 전선 삽입홈 160, 160' : 공기유입판
170, 170' : 공기유입구 180, 180' : 공기배출구
200 : 외부케이스 210 : 벽체
230 : 수직격판 240 : 차단기홀더
250 : 받침대 270 : 공기흡입공
280 : 공기배출공 290 : 격실

Claims (6)

  1. 배터리 모듈(1)을 수납하는 트레이(100)(100')와, 이 트레이(100)(100')가 내장되도록 벽체(210)를 가지는 외부케이스(200)로 이루어지고, 상기 트레이(100)(100')는 벽판(120)(120')과, 통기공(145)(145')이 형성된 바닥판(140)(140') 및 상기 바닥판(140)(140')의 아래에 경사를 이루며 착설된 공기유입판(160)(160')으로 구성된 배터리 수납용 트레이 어셈블리에 있어서,
    상기 외부케이스(200)의 내부에 2개의 트레이(100)(100')가 적층 내장되고, 이 트레이(100)(100')의 벽판(120)(120')에는 상기 외부케이스(200)에 트레이(100)(100')를 고정할 수 있는 결착대(150)(150')가 설치되고, 이 결착대(150)(150')는 전선이 삽입될 수 있는 전선 삽입홈(155)(155')이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납용 트레이 어셈블리.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 외부케이스(200)의 벽체(210) 내부면에 상기 트레이(100)(100')의 결착대(150)(150')가 안착되는 받침대(250)가 부착된 것을 특징으로 하는 배터리 수납용 트레이 어셈블리.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 결착대(150)(150)는 외부케이스(200)의 벽체(210)에 나사 결합되도록 나사공(150a)(150a')이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납용 트레이 어셈블리.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 트레이(100)(100')의 벽판(120)(120')에 배터리 모듈(1)에 결합된 나사가 밖으로 노출되도록 슬롯(122)(122')이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납용 트레이 어셈블리.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 외부케이스(200)의 내부에 수직격판(230) 및 차단기홀더(240)가 설치되어 격실(290)이 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 수납용 트레이 어셈블리.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 트레이(100)(100')의 벽판(120)(120')에 배터리 모듈(1)을 고정할 수 있도록 체결공(120a)(120a')이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 수납용 트레이 어셈블리.
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