KR101051446B1

KR101051446B1 - 배터리 케이스

Info

Publication number: KR101051446B1
Application number: KR1020090061421A
Authority: KR
Inventors: 이정일; 황상문; 엄제식; 김양균
Original assignee: 주식회사 프로파워
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2011-07-22
Also published as: KR20110003912A

Abstract

본 발명은 전기 자동차나 전기 스쿠터 등과 같이 전기 에너지를 동력원으로 하는 장치에 장착되는 배터리 팩을 진동이나 충격 및 발생열로부터 안전하게 보호하게 되는 배터리 케이스에 관한 것이다.

본 발명은, 배터리 팩이 조밀하게 수납되는 내부 케이스와, 상기 배터리 팩의 배터리를 제어하는 제어부품이 설치될 설치부를 구비함과 아울러 상기 내부 케이스를 수용하는 외부 케이스와, 상기 외부 케이스의 내측 벽면에 설치되어 상기 내부 케이스를 탄성적으로 지지하는 탄성부재와, 상기 외부 케이스에 설치되어 상기 내부 케이스에 수납된 배터리 팩을 냉각시키는 쿨링 팬을 포함하여 이루어진 배터리 케이스를 제공한다.

위와 같이 구성된 본 발명에 따른 배터리 케이스는, 수납된 배터리를 진동이나 외부로의 충격으로부터 안전하게 보호할 뿐만 아니라, 배터리의 충전 및 방전 등에 따른 발생 열을 충분히 냉각시킴으로써, 배터리의 수명과 안전성을 크게 향상시키는 효과가 있다.

배터리, 케이스, 완충, 판스프링, 냉각, 팬, 안전성

Description

배터리 케이스{Battery case}

본 발명은 배터리 케이스에 관한 것으로서, 특히 전기 자동차나 전기 스쿠터 등과 같이 전기 에너지를 동력원으로 하는 장치에 장착되는 배터리 팩을 진동이나 충격 및 발생열로부터 안전하게 보호하게 되는 배터리 케이스에 관한 것이다.

전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차 및 전기 스쿠터 등(편의상 '배터리 이용장치'로 통칭함)에는 통상적으로 대용량의 배터리가 장착이 되는데, 예를 들면 니켈-수소, 리튬-폴리머 계열의 배터리들이 잘 알려져 있다. 이러한 배터리는 복수 개가 직렬 또는 병렬로 조합된 배터리 팩으로 구성되어 케이스에 수납된 상태에서 배터리 이용장치에 설치가 된다.

그런데, 종래에는 조합된 배터리 팩이 케이스에 직접적으로 접촉하게 되고, 이러한 상태에서 케이스가 배터리 이용장치의 몸통에 체결되기 때문에, 배터리 이용장치의 운행시 발생하는 진동이나 외부로부터의 충격이 그대로 배터리 팩으로 전달이 된다. 이에 따라, 배터리의 수명이 감소하고, 배터리의 형태가 변형되거나 발 열 및 발화 등의 위험한 상황이 발생하기도 한다.

한편, 배터리의 충전이나 방전시 발생하는 열이 냉각되지 못하고 배터리 팩 내에 머물게 되어 배터리가 발화하거나 폭발하게 될 우려도 있기 때문에, 배터리로부터 발생하는 열을 원활하게 냉각시켜 줄 수단이 요구되기도 한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로서, 그 목적은, 케이스에 내장되는 배터리를 배터리 이용장치의 운행에 따른 진동이나 외부로의 충격으로부터 안전하게 보호함과 아울러, 배터리의 충전 및 방전 등에 따른 발생 열을 충분히 냉각시켜 줄 수 있는 배터리 케이스를 제공하는 데에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배터리 팩이 조밀하게 수납되는 내부 케이스와, 상기 배터리 팩의 배터리를 제어하는 제어부품이 설치될 설치부를 구비함과 아울러 상기 내부 케이스를 수용하는 외부 케이스와, 상기 외부 케이스의 내측 벽면에 설치되어 상기 내부 케이스를 탄성적으로 지지하는 탄성부재와, 상기 외부 케이스에 설치되어 상기 내부 케이스에 수납된 배터리 팩을 냉각시키는 쿨링 팬을 포함하여 이루어진 배터리 케이스를 제공한다.

상기 탄성부재는 판 스프링으로 이루어져, 양단부가 상기 외부 케이스의 내측 벽면에 고정되고, 중간 부위는 상기 내부 케이스의 외측면에 밀착되는 구성으로 이루어질 수 있다.

또, 상기 탄성부재는 상기 외부 케이스의 내측 벽면들 중, 상부와 하부 및 측부에 모두 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부품이 설치될 설치부에는 상기 쿨링 팬으로부터 송풍되는 에어가 상기 내부 케이스로 향하도록 하는 통풍로가 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 배터리 케이스는, 수납된 배터리를 진동이나 외부로의 충격으로부터 안전하게 보호할 뿐만 아니라, 배터리의 충전 및 방전 등에 따른 발생 열을 충분히 냉각시킴으로써, 배터리의 수명과 안전성을 크게 향상시키는 효과가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1 내지 도 3은 각각 본 발명에 따른 배터리 케이스의 실시예를 나타낸 분해 사시도와 평면도 및 정면부 단면도이다.

상기 도면들에 나타난 바와 같이, 본 발명 실시예의 배터리 케이스는, 내부 케이스(10)와 외부 케이스(20) 및 탄성부재(30)와 쿨링 팬(40)을 구비한 구성으로 이루어져 있으며, 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 복수 개의 배터리들이 직렬 또는 병렬로 조합되어 하나의 배터리 팩(P)으로 구성이 되는데, 상기 내부 케이스(10)는 이 배터리 팩(P)을 수납하게 된다. 도면에 예시된 내부 케이스(10)는 직육면체 형태로 이루어진 케이스로서, 그 내부에 배터리 팩(P)이 유동됨이 없이 조밀한 상태로 수납이 되는 크기로 만들어진다. 그리고, 내부 케이스(10)의 재질은 열전도율이 우수한 금속이나 합성수지 소재로 이루어짐으로써, 배터리 팩(P)으로부터 발생하는 열이 외부로 쉽게 방출될 수 있게 된다.

외부 케이스(20)는 상기 내부 케이스(10)를 수용하는 공간을 가짐과 아울러, 배터리 팩(P)의 배터리를 제어하기 위한 통상적인 제어부품(50)들인 배터리 관리 시스템(Battery Management System : BMS)과 배터리 보호 회로(Batter Circuit Module : BCM) 및 스위치 등이 설치될 제어부품 설치부(21)를 구비하고 있다. 도면에 예시된 외부 케이스(20)는 상기 내부 케이스(10)를 수용하는 공간과 제어부품 설치부(21)가 일직선으로 나란히 구비된 직육면체 형태로 이루어져 있다. 그리고, 제어부품 설치부(21)에 설치된 제어부품(50)들 사이에는 내부 케이스(10)로 향하는 통풍로(21a)가 형성되어 있다.

상기 탄성부재(30)는 외부 케이스(20)의 내측 벽면에 설치되어 내부 케이스(10)를 탄성적으로 지지하는 구성 요소로서, 본 실시예에서는 판 스프링으로 예시되어 있다. 즉, 판 스프링으로 예시된 탄성부재(30)는 외부 케이스(20)의 내측 벽면들 중, 상부와 하부 및 측부에 모두 설치되는데, 판 스프링의 양단부는 외부 케이스(20)의 내측 벽면에 볼트나 스크류와 같은 체결부재(31)로 고정되거나 혹은 용접이나 접합에 의해 고정이 되고, 판 스프링의 중간 부위는 내부 케이스(10)의 외측면에 밀착이 되도록 되어 있다. 따라서, 외부 케이스(20)의 내측 벽면들에 탄성부재(30)가 모두 설치된 상태에서, 배터리 팩(P)이 수납된 내부 케이스(10)를 외부 케이스(20)에 수용하게 되면, 탄성부재(30)의 중간 부위가 내부 케이스(10)의 외측면에 밀착되면서 내부 케이스(10)를 탄성적으로 지지하게 된다. 이에 따라, 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차 및 전기 스쿠터 등과 같은 배터리 이용장치의 운행시 발생하는 진동이나 외부로부터의 충격이 배터리 케이스로 전달될 때, 탄성부재(30)가 탄성적으로 변형과 복원을 반복하면서 그 진동이나 충격력을 흡수하여 내부 케이스(10)를 지지하게 되므로, 외부 케이스(20)로부터 배터리 팩(P)이 수납된 내부 케이스(10)로 진동과 충격력이 직접 전달되는 것을 방지하면서 진동과 충격력을 크게 완화하게 된다.

상기 쿨링 팬(40)은 외부 케이스(20)에 설치된 상태에서 내부 케이스(10)에 수납된 배터리 팩(P)을 냉각시키게 되는데, 본 실시예에서 쿨링 팬(40)은 외부 케이스(20)의 제어부품 설치부(21) 쪽에 하나가 설치되고, 이와 일직선으로 연장된 위치의 외부 케이스(20) 벽면에 또 하나가 설치된다. 제어부품 설치부(21) 쪽에 설치된 쿨링 팬(40)은 제어부품 설치부(21)에 형성되어 있는 통풍로(21a)를 통해 내부 케이스(10)로 송풍을 하게 되고, 나머지 하나의 쿨링 팬(40)은 내부 케이스(10)로부터 외부로 송풍을 하게 되는데, 내부 케이스(10)로 송풍되는 바람은 탄성부재(30)의 중간 부위에 벌어진 틈을 통해 내부 케이스(10) 표면으로 도달하게 된다. 따라서, 내부 케이스(10)에 수납되어 있는 배터리 팩(P)으로부터 발생하는 열에 의해 온도가 상승한 내부 케이스(10)가 쿨링 팬(40)의 송풍되는 바람에 의해 냉각됨으로써, 배터리의 발열로 인한 변형이나 발화 등의 위험을 감소시키게 된다.

한편, 본 발명의 발명자가 본 발명의 배터리 케이스와 종래의 배터리 케이스를 대상으로 하여 진동 테스트와 온도 테스트를 수행하였다. 즉, 본 발명의 배터리 케이스와 종래의 배터리 케이스에 각각 배터리 팩을 수납한 상태에서 진동 테스터기를 이용하여 진동 실험을 한 결과, 종래의 배터리 케이스는 외부로부터의 진동을 배터리 케이스 내부의 배터리 팩으로 그대로 전달하는 결과를 보였으나, 본 발명의 배터리 케이스는 탄성부재(30)에 의해 진동이 흡수되어 종래의 경우보다 70% 이상 완충된 결과를 보였다. 또한, 배터리의 충전 및 방전시 열화상 카메라로 배터리 팩의 온도를 측정한 결과, 종래의 배터리 케이스에 수납된 배터리 팩에서는 온도가 계속하여 상승하였으나, 본 발명의 배터리 케이스에 수납된 배터리 팩은 쿨링 팩(40)에 의한 냉각으로 인해 거의 상온을 유지하는 결과를 보였다. 따라서, 본 발명에 따른 배터리 케이스는 수납된 배터리를 진동이나 외부로의 충격으로부터 안전하게 보호할 수 있고, 배터리의 충전 및 방전 등에 따른 발생 열을 충분히 냉각시킴으로써, 배터리의 안전성을 한층 향상시킨다는 것을 알 수 있다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 케이스의 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.

도 2는 도 1의 실시예에 대한 평면부 단면도이다.

도 3은 도 1의 실시예에 대한 정면부 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 내부 케이스 20 : 외부 케이스

21 : 제어부품 설치부 21a : 통풍로

30 : 탄성부재 40 : 쿨링 팬

50 : 제어부품 P : 배터리 팩

Claims

배터리 팩이 유동되지 않을 정도로 조밀하게 수납되는 내부 케이스;

상기 배터리 팩의 배터리를 제어하는 제어부품이 설치될 설치부를 구비함과 아울러 상기 내부 케이스를 수용하는 외부 케이스;

상기 외부 케이스의 내측 벽면에 설치되어 상기 내부 케이스를 탄성적으로 지지하는 탄성부재;

상기 외부 케이스에 설치되어 상기 내부 케이스에 수납된 배터리 팩을 냉각시키는 쿨링 팬을 포함하여 이루어진 배터리 케이스.
제1항에 있어서,

상기 탄성부재는 판 스프링으로 이루어져, 양단부가 상기 외부 케이스의 내측 벽면에 고정되고, 중간 부위는 상기 내부 케이스의 외측면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 탄성부재는 상기 외부 케이스의 내측 벽면들 중, 상부와 하부 및 측부에 모두 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스.
제1항에 있어서,

상기 제어부품이 설치될 설치부에는 상기 쿨링 팬으로부터 송풍되는 에어가 상기 내부 케이스로 향하도록 하는 통풍로가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스.