KR100820422B1 - 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈 - Google Patents

하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈에 관한 것으로서, 고전압 배터리 및 그와 관련된 전장품을 하나의 통합된 케이스 내에 장착하여 통합형 모듈로 구성함으로써, 고전압 배터리 및 그 관련 부품이 하나의 단품 형태로 제공될 수 있게 되고, 이에 따라 전체적인 부품수가 축소될 수 있는 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈에 관한 것이다. 또한 본 발명은 리어 크로스 멤버와 일체형인 통합형 배터리 모듈 형태로 제공됨으로써, 차체에 조립하기 위한 인라인 공정에서 전체적인 작업공수 및 작업시간이 축소될 수 있는 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈에 관한 것이다.
하이브리드 전기 차량, 통합형, 배터리, 모듈, 리어 크로스 멤버, 일체형, 부품수 축소

Description

하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈 {Unified battery system of hybrid electric vehicle}
도 1은 LPG를 연료로 사용하는 하이브리드 전기 차량의 배터리 장착상태를 도시한 개략도,
도 2는 LPG 하이브리드 전기 차량에서 통합 배터리가 리어 크로스 멤버 상측에 분리형으로 위치되는 구조를 개략적으로 나타낸 도면,
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 리어 크로스 멤버와 일체로 된 통합형 배터리 모듈을 도시한 평면사시도와 저면사시도,
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈을 도시한 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈의 설치상태를 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 통합형 배터리 모듈 11 : 케이스
12 : 배터리 18 : 냉각덕트
19 : 냉각팬 유닛 22 : 언더 플로어
23 : 리어 크로스 멤버
본 발명은 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고전압 배터리 및 그와 관련된 전장품을 하나의 통합된 케이스 내에 장착하여 통합형 모듈로 구성하고, 상기 케이스가 리어 크로스 멤버와 하나의 프레임 구조를 형성하도록 구성함으로써, 전체적인 부품수가 축소될 수 있고, 차체에 조립하기 위한 인라인 공정에서 전체적인 작업공수 및 작업시간이 축소될 수 있는 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료를 사용하는 엔진과 배터리의 전력으로 구동되는 전기모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 의미하며, 이를 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)라 부르고 있다.
상기한 하이브리드 전기 차량은 엔진과 전기모터를 동력원으로 하여 다양한 구조를 형성할 수 있는데, 현재까지 연구되고 있는 대부분의 차량은 병렬형이나 직렬형 중에서 하나를 채택하고 있다.
이 중에서 병렬형은 엔진이 배터리를 충전시키기도 하나 전기모터와 함께 차 량을 직접 구동시키도록 되어 있는 것으로, 구조가 직렬형보다 상대적으로 복잡하고 제어로직이 복잡하다는 단점은 있지만, 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기에너지를 동시에 사용할 수 있어 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다는 장점 때문에 승용차 등에 널리 채택되고 있는 구조이다.
특히, 엔진과 전기모터의 최적 작동영역을 이용하므로 구동 시스템 전체의 연비를 향상시킴은 물론 제동시에는 전기모터로 에너지를 회수하므로 효율적인 에너지의 이용이 가능하다.
이러한 하이브리드 전기 차량에는 전기모터의 구동전력을 제공하는 고전압 배터리가 필수적으로 장착되는데, 상기 고전압 배터리는 차량 운행 중에 충/방전을 반복하면서 필요한 전력을 공급하게 된다.
한편, 첨부한 도 1은 LPG를 연료로 사용하는 LPG 하이브리드 전기 차량의 배터리 장착상태를 도시한 개략도로서, 이에 도시된 바와 같이, 통상적인 하이브리드 전기 차량의 경우, 전기모터(1)와 인버터(2)는 엔진(3) 및 변속기(4)와 함께 엔진룸에, 고전압 배터리(5)는 차량 실내 뒷좌석의 시트 밑 위치에 탑재된다.
그리고, 차량 실내 뒷좌석 쪽으로 탑재된 고전압 배터리(5)와 엔진룸의 전기동력부품 간에는 파워 케이블(6)로 연결된다.
최근 하이브리드 전기 차량에서 고전압 배터리(5)는 인버터, LDC(Low DC-DC Converter) 등 배터리 관련 단품을 포함시켜 통합 배터리 형식으로 장착하고 있는데, LPG 하이브리드 전기 차량의 경우 트렁크룸 내에 설치된 연료탱크, 즉 LPG 봄베(7)와의 간섭을 피하기 위하여 뒷좌석 시트 밑에서도 첨부한 도 2에 나타낸 바와 같이 언더 플로어 하측 및 리어 크로스 멤버(8) 상측으로 위치되게 설치된다.
도 2는 LPG 하이브리드 전기 차량에서 통합 배터리(5)가 리어 크로스 멤버(8) 상측에 분리형으로 구성된 구조를 나타낸 도면이다.
그러나, 종래의 통합 배터리는 관련 단품 등의 여전히 많은 부품수로 인하여 조립라인에서의 총 작업공수 및 작업시간이 과다하다는 문제점이 있는 바, 이를 개선할 필요가 있게 되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 고전압 배터리 및 그와 관련된 전장품을 하나의 통합된 케이스 내에 장착하여 통합형 모듈로 구성함으로써, 고전압 배터리 및 그 관련 부품이 하나의 단품 형태로 제공될 수 있게 되고, 이에 따라 전체적인 부품수가 축소될 수 있는 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 리어 크로스 멤버와 일체형인 통합형 배터리 모듈 형태로 제공됨으로써, 차체에 조립하기 위한 인라인 공정에서 전체적인 작업공수 및 작업시간이 축소될 수 있는 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 하이브리드 전기 차량의 고전압 배터리를 포함하는 고전압 배터리 관련 전장품을 하나의 케이스 내에 통합 설치하여 구성되고, 상기 케이스를 차체에 체결되는 리어 크로스 멤버와 일체형으로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈을 제공한다.
여기서, 상기 고전압 배터리는 전측부의 높이에 비해 후측부의 높이가 높은 계단 형상으로 구비되고, 상기 케이스 내부에서 부피가 상대적으로 큰 고전압 배터리는 후방에, 이를 제외한 상기 관련 전장품들은 고전압 배터리의 전측부 상측에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 케이스 내부에서 상기 고전압 배터리의 전방에 케이스 전측의 공기유입구를 통해 유입된 공기를 고전압 배터리로 후방 안내하는 냉각덕트가 설치되고, 상기 케이스의 상부에는 공기를 흡입하여 상기 고전압 배터리를 통과시키기 위한 냉각팬 유닛이 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 케이스의 하부면 후측부와 리어 크로스 멤버가 일체로 형성되어 상기 케이스와 리어 크로스 멤버가 하나의 프레임 구조를 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 3과 도 4는 본 발명에 따른 리어 크로스 멤버와 일체로 된 통합형 배터리 모듈을 도시한 평면사시도와 저면사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 하이 브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈을 도시한 평면도이다.
또한 첨부한 도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈의 설치상태를 도시한 단면도이다.
본 발명은 하나의 케이스(11) 내에 배터리(12) 및 배터리 관련 단품들을 통합 설치하여 구성되고 상기 케이스(11)가 리어 크로스 멤버(23)와 일체형으로 구성된 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈(10)에 관한 것이다.
특히, 본 발명의 통합형 배터리 모듈(10)은 고전압 배터리(12), 인버터(13a,13b), LDC(Low DC-DC Converter)(14), BMS(Battery Management System)(15), PRA(Power Relay Assembly)(16) 및 배터리 관련 각종 전장품을 하나의 케이스(11) 내에 통합 설치하여 구성되고, 이와 더불어 차체 언더 플로어(22) 하측으로 설치하되, 상기 케이스(11)를 리어 크로스 멤버(23)와 일체형으로 구성하여서 된 것이다.
도 6에서 도면부호 21은 LPG 봄베를 나타낸다.
우선, 도 5에 도시된 바와 같이, 고전압 배터리(12), 인버터(13a,13b), LDC(14), BMS(15), PRA(16) 및 그 밖의 배터리 관련 각종 전장품들이 하나의 케이스(11) 내부에 설치되어 구성된다.
그리고, 상기 케이스(11) 내부의 후방에 설치되는 고전압 배터리(12)는 종래의 육면체 형상에서 계단 형상, 즉 전측부의 높이에 비해 후측부의 높이를 높게 하여 전후 단차진 형상으로 변경된다.
이때, 도 5와 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 케이스(11) 내부에서 부피가 상대적으로 큰 고전압 배터리(12)는 후방에, 이를 제외한 나머지 PRA(16), BMS(15), A/C 인버터(13a), 인버터(13b), LDC(14) 등의 각종 전장품(17)들은 고전압 배터리의 전방으로 상측에 배치된다.
또한 공기를 흡입하여 이 공기에 의해 고전압 배터리(12)를 냉각하기 위한 구성부로서, 케이스(11) 내부에서 고전압 배터리(12)의 전방에는 상기 케이스(11) 전측의 공기유입구(11a)를 통해 유입된 공기를 고전압 배터리(12)로 후방 안내하는 냉각덕트(18)가 설치되고, 상기 케이스(11)의 상부에는 냉각팬 유닛(19)이 설치된다.
이에 따라, 상기 냉각팬 유닛(19)이 구동되면, 팬 흡입력에 의해 케이스(11) 전측의 공기유입구(11a)를 통해 공기가 흡입되며, 결국 이때 흡입된 공기가 케이스(11) 내부에서 냉각덕트(18)를 통해 고전압 배터리(12)로 안내된 후 고전압 배터리를 통과하여 최종적으로는 냉각팬 유닛(19)을 통해 케이스(11) 외부로 배출되게 된다.
고전압 배터리(12)는 내부를 통과하는 공기에 의해 냉각되게 된다.
그리고, 상기와 같이 구성된 본 발명의 통합형 배터리 모듈(10)은 그 케이스(11)에 차량의 리어 크로스 멤버(23)를 일체형으로 구성하여 케이스(11)와 일체형으로 구성된 리어 크로스 멤버(23)를 매개로 차체에 장착된다.
이와 같이 본 발명의 통합형 배터리 모듈(10)과 차량의 리어 크로스 멤버(23)가 일체형으로 구성되는 것이며, 이에 본 발명의 통합형 배터리 모듈(10)은 리어 크로스 멤버(23)와 일체형인 상태로 차체 언더 플로어(22)의 하측에 위치되도 록 장착되어진다.
종래에는 통합 배터리가 차량의 리어 크로스 멤버 상측에 분리형으로 위치되었으나, 본 발명에서는 상기와 같이 구성된 통합형 배터리 모듈(10)의 케이스(11)와 리어 크로스 멤버(23)가 하나의 프레임 구조를 형성하게 되며, 여기서 케이스(11)의 하부면 후측부에 차체에 체결되는 리어 크로스 멤버(23)를 구성하여 리어 크로스 멤버(23)와 케이스(11)를 일체화시킨다.
이와 같이 케이스(11)의 후방 부분과 리어 크로스 멤버(23)가 일체화됨으로써 본 발명의 통합형 배터리 모듈(10)과 리어 크로스 멤버(23)가 하나의 부품으로 모듈(10)화되어 차체에 조립되며, 이에 따라 전체적인 부품수 감소와 함께 조립공정의 단순화가 가능해진다.
즉, 리어 크로스 멤버(23)와 일체형인 통합형 배터리 모듈(10)이 제공됨으로써, 전체적인 부품수가 감소하는 효과가 있게 되고, 인라인 조립공정에서 케이스(11)와 일체인 리어 크로스 멤버(23)를 차체에 결합하기 위한 볼트 체결 작업만이 필요하여 전체적인 볼트 체결 공수가 대폭 줄어들게 된다.
예컨대, 모듈 구성 부품수가 종래 2개 이상에서 1개로 감소하게 되며, 또한 인라인 조립시에 종래에는 통합 배터리와 리어 크로스 멤버를 차체에 각각 고정하기 위한 볼트 체결 작업수 8곳이 필요하였으나, 발명에 따르면 통합형 배터리 모듈과 일체로 된 리어 크로스 멤버를 차체에 체결하기 위한 볼트 체결 작업수 4곳만이 필요하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈에 의하면, 다음과 같은 장점이 있게 된다.
1) 고전압 배터리 및 그와 관련된 전장품을 하나의 통합된 케이스 내에 장착하여 통합형 모듈로 구성함으로써, 고전압 배터리 및 그 관련 부품이 하나의 단품 형태로 제공될 수 있게 되면서 전체적인 부품수를 축소할 수 있게 된다.
2) 리어 크로스 멤버와 일체형인 통합형 배터리 모듈 형태로 제공되어 차체에 조립되어짐으로써, 인라인 조립공정에서의 전체적인 작업공수 및 작업시간을 축소할 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 하이브리드 전기 차량의 고전압 배터리를 포함하는 고전압 배터리 관련 전장품을 하나의 케이스 내에 통합 설치하여 구성되고, 상기 케이스를 차체에 체결되는 리어 크로스 멤버와 일체형으로 구성하여서 된 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈에 있어서,
    상기 고전압 배터리는 전측부의 높이에 비해 후측부의 높이가 높은 계단 형상으로 구비되고, 상기 케이스 내부에서 부피가 상대적으로 큰 고전압 배터리는 후방에, 이를 제외한 상기 관련 전장품들은 고전압 배터리의 전측부 상측에 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 케이스 내부에서 상기 고전압 배터리의 전방에 케이스 전측의 공기유입구를 통해 유입된 공기를 고전압 배터리로 후방 안내하는 냉각덕트가 설치되고, 상기 케이스의 상부에는 공기를 흡입하여 상기 고전압 배터리를 통과시키기 위한 냉각팬 유닛이 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 차량의 통합형 배터리 모듈.
  4. 삭제
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