KR101210143B1 - 하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템에 관한 것으로, 배터리 팩(30)에 구비된 모든 배터리 셀간 온도 편차를 없앨 수 있게 됨으로써 배터리 셀의 냉각 효과 향상을 이룩할 수 있게 되고 이를 통해 배터리 셀의 성능 향상 및 내구 향상을 도모할 수 있으며, 배터리 팩(30)이 연료전지 차량에서 불용 공간에 해당하는 프런트 시트(2)의 하부위치에 설치됨으로써 트렁크 룸의 공간을 최대한 확장시킬 수 있어서 차량의 상품성 향상 및 사용자의 편의성 향상을 도모할 수 있고, 구동시 소음이 발생하는 냉각팬(50)이 차량의 외부의 밀폐공간(23)에 설치됨으로써 차량의 실내소음을 크게 줄일 수 있도록 된 것이다.

Description

하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템{Battery system of hybrid fuel cell vehicle}
본 발명은 하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템에 관한 기술이다.
일반적으로, 하이브리드 연료전지 차량에 구비된 배터리 시스템은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 배터리 팩(11), 인렛 덕트(12), 냉각팬(13), 아웃렛 덕트(14)를 구비한 구성으로, 상기 배터리 팩(11)은 리어 시트(1)의 후방쪽 트렁크 룸 내부에 고정 설치되며 그 내부에는 다수개의 배터리 셀(11a)이 차체의 좌우방향으로 일렬로 정렬된 구조로 배치되어 있다.
상기 배터리 팩(11)에는 차가운 실내 공기의 유입을 위해 상기 인렛 덕트(12)가 연결되는데, 상기 인렛 덕트(12)는 상기 배터리 팩(11)의 일단쪽 상부에 연결된 구조이다.
상기 배터리 팩(11)의 타단쪽 측면에는 상기 냉각팬(13)이 설치되고, 상기 냉각팬(13)에는 상기 아웃렛 덕트(14)의 일단이 연결되며, 상기 아웃렛 덕트(14)의 타단은 트렁크 룸내에 위치하는 구조로 설치되어 있다.
따라서, 실내의 차가운 공기는 인렛 덕트(12)를 통해 배터리 팩(11)으로 유입되어서 배터리 셀(11a)을 냉각시키게 되며, 상기 배터리 셀(11a)을 냉각함에 따라 온도가 상승된 공기는 냉각팬(13)과 아웃렛 덕트(14)를 통해 트렁크 룸으로 배출된 후 최종적으로 차량의 외부로 배출된다.
그런데, 상기와 같은 종래의 배터리 시스템은 배터리 팩(11)이 리어 시트(1)의 후방쪽에서 트렁크 룸 내부에 고정 설치된 구조여서 트렁크 룸의 공간을 협소하게 하는 단점이 있다.
또한, 냉각팬(13)의 구동 소음이 리어 시트(1)를 통과하여 실내로 쉽게 전달되는 구조여서 소음에 불리한 단점도 있다.
또한, 인렛 덕트(12)가 배터리 팩(11)의 일단쪽 상부에 연결된 구조이기에 상기 배터리 팩(11)의 내부로 유입된 냉각공기가 모든 배터리 셀(11a) 사이로 균일하게 배분되지 못하는 단점이 있으며, 이로 인해 인렛 덕트(12)쪽에 위치한 배터리 셀(11a)과 아웃렛 덕트(14)쪽에 위치한 배터리 셀(11a)간 온도 편차가 심하여 상기 배터리 셀(11a)의 성능 저하 및 내구 저하가 촉진되는 단점도 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 모든 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 팩의 설치위치를 불용 공간인 프런트 시트의 하부로 변경하여 트렁크 룸의 공간을 최대한 확장시킴으로써 상품성 및 편의성 향상을 도모할 수 있도록 하고, 실내로 전달되는 냉각팬의 구동 소음을 최대한 없앨 수 있도록 함으로써 소음에 유리한 구조를 갖춘 하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 인렉 덕트를 통해 배터리 팩으로 유입된 냉각공기가 모든 배터리 셀로 균일하게 배분되도록 함으로써 상기 배터리 셀의 냉각 효과를 향상시킬 수 있도록 하고, 이를 통해 상기 배터리 셀의 성능 향상 및 내구 향상을 도모할 수 있도록 하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템은, 차량 밖에서 프런트 시트 아래쪽에 위치한 언더 플로어에 고정 설치됨과 더불어 내부에 밀폐공간이 마련된 배터리 케이스와; 상기 배터리 케이스의 밀폐공간에 고정 설치되는 한편 일렬로 정렬된 다수개의 좌측 배터리 셀 및 다수개의 우측 배터리 셀이 서로 분리된 상태로 구비된 배터리 팩과; 상기 배터리 팩과 차량의 실내공간을 연결하도록 설치되어서 실내의 차가운 공기를 상기 좌측 배터리 셀과 상기 우측 배터리 셀로 분할 공급하는 인렛 덕트와; 상기 밀폐공간속에서 상기 배터리 팩과 연결되게 설치되어서 상기 배터리 팩을 통과한 더운 공기를 흡입하는 냉각팬과; 상기 냉각팬이 흡입한 더운 공기를 차량 외부로 배출할 수 있도록 일단이 상기 냉각팬과 연결되게 설치된 아웃렛 덕트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 배터리 케이스는 상기 밀폐공간이 내부에 마련되도록 서로 결합되는 상부커버 및 하부커버로 구성되고; 상기 하부커버의 밑면은 언더커버와 결합되며; 상기 언더커버는 상기 언더 플로어에 결합되어 고정 설치된다.
상기 언더 플로어에서 상기 배터리 케이스가 설치되는 부위는 차량의 실내쪽으로 돌출된 오목홈부로 구성되고; 상기 오목홈부에 상기 배터리 케이스의 상부커버가 삽입되는 형태로 설치된 구조이다.
상기 인렛 덕트는 상기 언더 플로어와 상기 배터리 케이스를 일체로 관통하면서 고정 설치된 덕트몸체와; 상기 덕트몸체로 유입된 실내의 차가운 공기가 상기 좌측 배터리 셀 및 상기 우측 배터리 셀로 분할되어 공급될 수 있도록 상기 덕트몸체로부터 분기되어 형성된 한 쌍의 분할 덕트로 구성된다.
상기 냉각팬과 연결된 상기 아웃렛 덕트는 상기 배터리 케이스를 관통한 후 차체의 후방으로 연장되어서 트렁크 룸으로 개구되게 설치된 구조이다.
본 발명에 의한 하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템은, 배터리 팩에 구비된 모든 배터리 셀간 온도 편차를 없앨 수 있게 됨으로써 배터리 셀의 냉각 효과 향상을 이룩할 수 있게 되고 이를 통해 배터리 셀의 성능 향상 및 내구 향상을 도모할 수 있으며, 배터리 팩이 연료전지 차량에서 불용 공간에 해당하는 프런트 시트의 하부위치에 설치됨으로써 트렁크 룸의 공간을 최대한 확장시킬 수 있어서 차량의 상품성 향상 및 사용자의 편의성 향상을 도모할 수 있고, 구동시 소음이 발생하는 냉각팬이 차량의 외부의 밀폐공간에 설치됨으로써 차량의 실내소음을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 2는 배터리 팩을 기준으로 도 1을 절개한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템의 도면,
도 4와 도 5는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선 및 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 6은 배터리 케이스 내부의 구성상태를 보여주기 위한 도면이다.
이하 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템은 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 크게 배터리 케이스(20), 배터리 팩(30), 인렛 덕트(40), 냉각팬(50), 아웃렛 덕트(60)를 포함하여 구성된다.
상기 배터리 케이스(20)는 차량 밖에서 프런트 시트(2)의 아래쪽에 위치한 언더 플로어(3)에 결합되어서 고정 설치되는 것으로, 상부커버(21)와 하부커버(22)의 결합체로 이루어지고, 상기 상부커버(21)와 하부커버(22)의 결합에 의해 마련된 내부공간은 밀폐공간(23)으로 형성된다.
즉, 상기 배터리 케이스(20)는 상기 하부커버(22)의 밑면에 언더커버(24)가 결합되는데, 상기 언더커버(24)는 상기 배터리 케이스(20)를 충분히 보호할 수 있는 크기로 형성되며, 상기 언더커버(24)는 좌우측의 양단부에 각각 마운팅멤버(25)가 일체로 결합되고, 상기 마운팅멤버(25)가 상기 언더 플로어(3)에 볼트와 같은 결합부재(26)를 매개로 결합되어서 고정 설치된 구조인 것이다.
한편, 상기 언더 플로어(3)에서 상기 배터리 케이스(20)가 설치되는 부위는 차량의 실내쪽으로 돌출된 오목홈부(3a)로 구성되는 바, 상기 오목홈부(3a)에 상기 배터리 케이스(20)의 상부커버(21)가 삽입되는 형태로 설치된다.
상기와 같이 언더 플로어(3)에 오목홈부(3a)가 형성되고, 상기 오목홈부(3a)에 배터리 케이스(20)의 상부커버(21)가 삽입되는 형태로 설치되는 이유는, 상기 배터리 케이스(20)와 지면과의 간격 즉 차량의 지상고를 높이기 위함이며, 이를 통해 상기 배터리 케이스(20)의 불필요한 파손을 방지하기 위함이다.
상기 배터리 팩(30)은 상기 배터리 케이스(20)의 밀폐공간(23)에 고정 설치되며, 그 내부에는 일렬로 정렬된 다수개의 좌측 배터리 셀(31) 및 다수개의 우측 배터리 셀(32)이 서로 분리된 상태로 구비된다.
여기서, 상기 좌측 배터리 셀(31)과 상기 우측 배터리 셀(32)은 차체의 좌우방향으로 이격되어 설치되며, 각각 일렬로 정렬된 개수는 서로 동일하게 구비되는 것을 원칙으로 한다.
상기 인렛 덕트(40)는 상기 배터리 팩(30)과 차량의 실내공간을 연결하도록 설치되어서 실내의 차가운 공기를 상기 좌측 배터리 셀(31)과 상기 우측 배터리 셀(32)로 분할 공급할 수 있는 구조로 되어 있다.
즉, 상기 인렛 덕트(40)는 상기 언더 플로어(3)의 오목홈부(3a)와 상기 배터리 케이스(20)의 상부커버(21)를 일체로 관통하면서 고정 설치된 덕트몸체(41)와, 상기 덕트몸체(41)로 유입된 실내의 차가운 공기가 상기 좌측 배터리 셀(31) 및 상기 우측 배터리 셀(32)로 분할되어 공급될 수 있도록 상기 덕트몸체(41)로부터 분기되어 형성된 한 쌍의 분할 덕트(42)로 구성된다.
또한, 상기 덕트몸체(41)의 내부에는 한 개의 통로로 이루어진 상기 덕트몸체(41)의 내부통로를 상기 한 쌍의 분할 덕트(42)와 각각 연결되는 두 개의 분할통로로 분할하기 위한 격벽(43)이 상기 덕트몸체(41)의 길이방향을 따라 일체로 구비된다.
상기 격벽(43)은 덕트몸체(41)로 유입되는 실내 공기를 동일한 양으로서 배분하는 역할을 하게 된다.
상기 냉각팬(50)은 상기 배터리 케이스(20)의 밀폐공간(23)에서 상기 배터리 팩(30)의 측부에 고정 설치되며, 또한 상기 좌측 배터리 셀(31) 및 상기 우측 배터리 셀(32)과는 각각 중간 덕트(51)를 매개로 연결되게 설치되어서 상기 배터리 팩(30)을 통과한 더운 공기를 흡입하게 된다.
상기 아웃렛 덕트(60)는 일단이 상기 냉각팬(50)과 연결되고 타단은 상기 배터리 케이스(20)를 관통한 후 차체의 후방으로 연장되어서 트렁크 룸으로 개구된 설치구조를 가지며, 이에 따라 상기 냉각팬(50)이 흡입한 더운 공기는 아웃렛 덕트(60)를 통해 트렁크 룸으로 배출되고, 상기 트렁크 룸은 차량 외부와 연결된 통로가 있어서 트렁크 룸으로 배출된 더운 공기는 최종적으로 차량 외부로 배출된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따라 배터리 팩(30)이 프런트 시트(2)의 하부 공간으로 설치되면, 리어시트(1)의 하부 공간에는 수소탱크(70)가 설치되는 바, 상기 아웃렛 덕트(60)는 상기 수소탱크(70)와 상기 언더플로어(3) 사이의 공간을 통과하는 설치구조를 갖는다.
따라서, 차량 실내의 차가운 공기가 인렛 덕트(40)로 유입될 때 격벽(43)에 의해 동일한 양으로 배분되면서 덕트몸체(41)로 유입되고, 상기 덕트몸체(41)로 유입된 공기는 한 쌍으로 된 분할덕트(42)에 의해 배분되어서 좌측 배터리 셀(31)과 우측 배터리 셀(32)로 각각 공급되며, 상기 좌측 배터리 셀(31)과 상기 우측 배터리 셀(32)로 공급된 공기는 각각 상기 좌측 배터리 셀(31)과 상기 우측 배터리 셀(32)을 통과하면서 상기 좌측 배터리 셀(31)과 상기 우측 배터리 셀(32)을 냉각시키게 된다.
한편, 본 발명은 배터리 셀이 좌측 배터리 셀(31)과 우측 배터리 셀(32)로 분리된 구성이고, 상기 좌측 배터리 셀(31)과 상기 우측 배터리 셀(32) 사이에 인렛 덕트(40)가 위치하면서, 상기 인렛 덕트(40)의 분할덕트(42)에 의해 실내의 차가운 공기가 상기 좌측 배터리 셀(31)과 상기 우측 배터리 셀(32)로 분배되어 각각 공급되는 구성인 바, 이에 따라 배터리 팩(30)으로 공급되는 실내의 차가운 공기는 상기 좌측 배터리 셀(31)과 상기 우측 배터리 셀(32) 사이로 균일하게 배분된다.
이와 같이, 균일하게 배분되어 공급되는 실내의 차가운 공기에 의해 상기 좌측 배터리 셀(31)과 상기 우측 배터리 셀(32)은 배터리 셀간 온도 편차가 거의 없게 되는 바, 이 결과 본 발명의 실시예는 배터리 셀의 냉각 효과를 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 모든 배터리 셀의 성능 향상 및 내구 향상을 도모할 수 있게 된다.
그리고, 배터리 팩(30)을 통과하면서 좌측 배터리 셀(31)과 우측 배터리 셀(32)을 냉각시키고 난 더운 공기는 중간 덕트(51)를 통해 냉각팬(50)으로 흡입된 후, 아웃렛 덕트(60)를 통해 트렁크 룸으로 배출된 다음 최종적으로 차량의 외부로 배출된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 배터리 시스템은 배터리 팩(30)이 연료전지 차량에서 불용 공간에 해당하는 프런트 시트(2)의 하부위치에 설치됨으로써, 트렁크 룸에 설치되던 종래의 구조에 비해 트렁크 룸의 공간을 최대한 확장시킬 수 있는 장점이 있으며, 이를 통해 차량의 상품성 향상 및 사용자의 편의성 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 구동시 소음이 발생하는 냉각팬(50)이 차량의 외부에 위치함과 더불어 배터리 케이스(20)의 밀폐공간(23)속에 설치되는 구조인 바, 이로 인해 상기 냉각팬(50)의 소음이 실내로 쉽게 전달되지 못하게 되며, 이 결과 차량의 실내소음을 크게 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 전술한 바와 같이 배터리 팩(30)에 구비된 모든 배터리 셀간 온도 편차를 없앨 수 있게 됨으로써, 배터리 셀의 냉각 효과 향상을 이룩할 수 있게 되고, 이를 통해 배터리 셀의 성능 향상 및 내구 향상을 도모할 수 있는 장점도 있다.
1 - 리어 시트 2 - 프런트 시트
3 - 언더 플로어 20 - 배터리 케이스
30 - 배터리 팩 40 - 인렛 덕트
50 - 냉각팬 60 - 아웃렛 덕트

Claims (6)

  1. 차량 밖에서 프런트 시트 아래쪽에 위치한 언더 플로어에 고정 설치됨과 더불어 내부에 밀폐공간이 마련된 배터리 케이스와;
    상기 배터리 케이스의 밀폐공간에 고정 설치되는 한편 일렬로 정렬된 다수개의 좌측 배터리 셀 및 다수개의 우측 배터리 셀이 서로 분리된 상태로 구비된 배터리 팩과;
    상기 배터리 팩과 차량의 실내공간을 연결하도록 설치되어서 실내의 차가운 공기를 상기 좌측 배터리 셀과 상기 우측 배터리 셀로 분할 공급하는 인렛 덕트와;
    상기 밀폐공간속에서 상기 배터리 팩과 연결되게 설치되어서 상기 배터리 팩을 통과한 더운 공기를 흡입하는 냉각팬과;
    상기 냉각팬이 흡입한 더운 공기를 차량 외부로 배출할 수 있도록 일단이 상기 냉각팬과 연결되게 설치된 아웃렛 덕트를 포함하고,
    상기 배터리 케이스는 상기 밀폐공간이 내부에 마련되도록 서로 결합되는 상부커버 및 하부커버로 구성되고;
    상기 하부커버의 밑면은 언더커버와 결합되며;
    상기 언더커버는 상기 언더 플로어에 결합되어 고정 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 언더 플로어에서 상기 배터리 케이스가 설치되는 부위는 차량의 실내쪽으로 돌출된 오목홈부로 구성되고;
    상기 오목홈부에 상기 배터리 케이스의 상부커버가 삽입되는 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 인렛 덕트는
    상기 언더 플로어와 상기 배터리 케이스를 일체로 관통하면서 고정 설치된 덕트몸체와;
    상기 덕트몸체로 유입된 실내의 차가운 공기가 상기 좌측 배터리 셀 및 상기 우측 배터리 셀로 분할되어 공급될 수 있도록 상기 덕트몸체로부터 분기되어 형성된 한 쌍의 분할 덕트로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 덕트몸체의 내부에는 한 개의 통로로 이루어진 상기 덕트몸체의 내부통로를 상기 한 쌍의 분할 덕트와 각각 연결되는 두 개의 분할통로로 분할하기 위한 격벽이 상기 덕트몸체의 길이방향을 따라 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 냉각팬과 연결된 상기 아웃렛 덕트는 상기 배터리 케이스를 관통한 후 차체의 후방으로 연장되어서 트렁크 룸으로 개구되게 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 연료전지 차량의 배터리 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005183217A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置

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