KR101252211B1 - 차량용 고전압 배터리팩 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 고전압 배터리팩 장치에 관한 것으로, 제1,2배터리팩(20,30)을 포함한 냉각장치(60)가 센터콘솔(10)내에 설치되고, 분배덕트(64)를 통해 제1,2배터리팩(20,30)을 균일하게 냉각시킬 수 있어서 냉각성능의 향상을 이룩할 수 있으며, 냉각팬(61)의 개수를 최소화 및 배출덕트를 사용하지 않음에 따라 중량 감소와 원가 절감을 도모할 수 있도록 된 것이다.

Description

차량용 고전압 배터리팩 장치{HIGH VOLTAGE BATTERY PACK APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 고전압 배터리팩 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센터콘솔내에 배터리팩이 설치된 차량용 고전압 배터리 장치에 관한 기술이다.
일반적으로, 하이브리드 전기 자동차와 연료전지 자동차 그리고 전기 자동차는 모두 전기모터를 이용하여 차량을 구동시키는 차량으로서, 전기모터에 구동전력을 제공하는 고전압 배터리팩이 필수적으로 장착되어 있다.
종래의 고전압 배터리팩 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 배터리팩(1)이 트렁크룸(2)의 공간에 설치된 구조가 주를 이루고 있는 바, 이로 인해 트렁크룸(2)에 배터리팩(1)을 설치하기 위한 공간을 별도로 마련해야 하는 단점이 있고, 특히 배터리팩(1)으로 인해 트렁크룸(2)의 공간을 적극적으로 활용하지 못함에 따라 차량에 대한 상품성이 감소하는 단점이 있다.
또한, 고전압 배터리팩(3)을 실외측에서 언더 플로어패널의 차체멤버에 고정 설치하는 구조도 있으나, 이럴 경우 별도로 방수처리를 해야 하고 특히 외부의 충격에 견딜 수 있는 별도의 안전장치를 마련해야 하는 등 원가가 크게 상승하는 단점이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
이에 본 발명은, 고전압 배터리팩을 차량 실내에 위치한 센터콘솔내에 설치함으로써 차량의 트렁크룸을 보다 효율적으로 활용할 수 있도록 하고, 이를 통해 차량의 상품성 향상을 도모할 수 있도록 하며, 특히 배터리팩의 냉각장치의 구성을 컴팩트하게 구성할 수 있게 됨으로써 중량 감소 및 원가 절감에 크게 기여할 수 있도록 된 차량용 고전압 배터리팩 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 고전압 배터리팩 장치는, 센터콘솔내에서 서로 이격 설치된 제1배터리팩과 제2배터리팩; 상기 제1,2배터리팩을 감싸면서 플로어패널에 고정 설치된 배터리 케이스; 및 상기 센터콘솔의 전방쪽에서 흡입된 냉각공기를 이용해 상기 제1,2배터리팩을 냉각시킨 다음 상기 센터콘솔의 후방쪽으로 냉각공기를 배출하는 냉각공기 흐름 루트를 구비하도록 상기 센터콘솔내에 설치된 냉각장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1,2배터리팩을 냉각시킨 후 상기 제1,2배터리팩의 후방쪽으로 배출된 냉각공기가 상기 센터콘솔내에서 전방쪽으로 이동하는 것을 차단할 수 있도록 상기 배터리 케이스의 상부면과 상기 센터콘솔의 윗면을 연결하는 상부패드 및 상기 배터리 케이스의 하부면과 상기 플로어패널을 연결하는 하부패드;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센터콘솔의 내부공간이 상기 제1,2배터리팩이 설치되는 제1챔버 및 냉각공기의 배출을 위한 제2챔버로 분할되도록 상기 센터콘솔의 후방면과 상기 제1,2배터리팩의 후방면 사이에 설치된 격판부재를 더 포함하고; 상기 격판부재의 상하단에는 상기 제1,2챔버를 연결하는 상부그릴 및 하부그릴이 각각 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1배터리팩의 윗면과 상기 센터콘솔의 윗면사이의 공간 및 상기 제2배터리팩의 밑면과 상기 플로어패널사이의 공간에는 상기 제1,2배터리팩을 냉각시킨 냉각공기가 상기 센터콘솔의 후방쪽으로 원활히 이동할 수 있도록 냉각공기의 흐름을 안내하는 상부통로와 하부통로가 각각 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 제1,2배터리팩을 냉각시킨 냉각공기가 상기 센터콘솔의 후방면 아래쪽에서 배출될 수 있도록 상기 센터콘솔의 후방면 하단과 상기 플로어패널사이에는 냉각공기배출홀이 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 제1,2배터리팩은 상하 적층된 구조로 상기 배터리 케이스에 고정 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 냉각장치는 상기 제1,2배터리팩의 전방에 위치하도록 고정 설치되고 내부에 냉각팬이 회전 가능하게 구비된 냉각팬하우징; 상기 냉각팬하우징의 전방쪽에 연결되어서 외부로부터 냉각공기를 흡입하는 흡입덕트; 및 상기 냉각팬하우징에 일단이 연결되고 상기 제1,2배터리팩사이의 공간으로 타단이 배치되게 설치되어서 외부공기를 상기 제1,2배터리팩으로 분배 공급하는 분배덕트;로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 흡입덕트는 상기 냉각팬하우징의 전방쪽에 일단이 연결되고 상기 센터콘솔의 전방쪽으로 타단이 배치되게 설치된 전방덕트; 및 상기 전방덕트에 일단이 연결되고 상기 센터콘솔의 양쪽 측면부에 타단이 각각 관통하도록 설치되어서 차량 내부공기를 흡입하는 한 쌍의 측방덕트;로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 분배덕트에는 상기 제1,2배터리팩으로 냉각공기를 분배 공급하기 위한 다수개의 분배용홀이 상하로 개구되게 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 전방덕트는 차량 공조장치의 덕트와 연결되게 설치된 것이 바람직하다.
상기 분배용홀사이의 간격은 상기 제1,2배터리팩을 구성하는 배터리 셀(cell)과 동일 간격을 유지하도록 형성된 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 차량용 고전압 배터리팩 장치는, 제1,2배터리팩을 포함한 냉각장치가 센터콘솔내에 설치됨에 따라 차량의 트렁크룸을 보다 효율적으로 활용할 수 있게 되고, 분배덕트를 통해 제1,2배터리팩을 균일하게 냉각시킬 수 있게 됨으로써 보다 효율적인 냉각 및 냉각성능의 향상을 이룩할 수 있게 되며, 특히 1개의 냉각팬을 사용해서 제1,2배터리팩을 동시에 냉각시킬 수 있는 구성으로 냉각팬의 개수를 최소화할 수 있게 되고, 더 나아가 냉각공기의 배출을 위한 배출덕트가 필요없는 구성으로 이를 통해 중량 감소 및 원가 절감을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 구조에 따라 차량용 고전압 배터리팩 장치가 설치된 상태를 보여주기 위한 도면,
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 차량용 고전압 배터리팩 장치의 사시도와 측면도 및 평면도,
도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도,
도 6은 도 2에서 센터콘솔을 제거한 상태의 도면,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 고전압 배터리팩 장치에서 냉각장치의 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 차량용 고전압 배터리팩 장치에서 냉각공기배출홀을 보여주기 위한 배면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 고전압 배터리팩 장치에 대해 살펴본다.
본 발명에 따른 차량용 고전압 배터리팩 장치는 차량 실내에 구비된 센터콘솔내에 설치된 구조이다.
즉, 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이 센터콘솔(10)내에서 서로 이격 설치된 제1배터리팩(20)과 제2배터리팩(30)과, 상기 제1,2배터리팩(20,30)을 감싸면서 플로어패널(40)에 고정 설치된 배터리 케이스(50)와, 상기 센터콘솔(10)의 전방쪽에서 흡입된 냉각공기를 이용해 상기 제1,2배터리팩(20,30)을 냉각시킨 다음 상기 센터콘솔(10)의 후방쪽으로 냉각공기를 배출하는 냉각공기 흐름 루트를 구비하도록 상기 센터콘솔(10)내에 설치된 냉각장치(60)와, 상기 제1,2배터리팩(20,30)을 냉각시킨 후 상기 제1,2배터리팩(20,30)의 후방쪽으로 배출된 냉각공기가 상기 센터콘솔(10)내에서 전방쪽으로 이동하는 것을 차단할 수 있도록 상기 배터리 케이스(50)의 상부면과 상기 센터콘솔(10)의 윗면을 연결하는 상부패드(70) 및 상기 배터리 케이스(50)의 하부면과 상기 플로어패널(40)을 연결하는 하부패드(80)와, 상기 센터콘솔(10)의 내부공간이 상기 제1,2배터리팩(20,30)이 설치되는 제1챔버(11) 및 냉각공기의 배출을 위한 제2챔버(12)로 분할되도록 상기 센터콘솔(10)의 후방면과 상기 제1,2배터리팩(20,30)의 후방면 사이에 설치된 격판부재(90)를 포함하여 이루어진 구성이다.
상기 격판부재(90)의 상하단에는 상기 제1,2챔버(11,12)를 연결하는 상부그릴(91) 및 하부그릴(92)이 각각 형성된다.
상기 제1배터리팩(20)의 윗면과 상기 센터콘솔(10)의 윗면사이의 공간 및 상기 제2배터리팩(30)의 밑면과 상기 플로어패널(40)사이의 공간에는 상기 제1,2배터리팩(20,30)을 냉각시킨 냉각공기가 상기 센터콘솔(10)의 후방쪽으로 원활히 이동할 수 있도록 냉각공기의 흐름을 안내하는 상부통로(13)와 하부통로(14)가 각각 마련된다.
즉, 상기 상부통로(13)에 상부패드(70)가 설치되고, 상기 하부통로(14)에 하부패드(80)가 설치된 구조인 것이다.
상기 제1,2배터리팩(20.30)을 냉각시킨 냉각공기가 상기 센터콘솔(10)의 후방면 아래쪽에서 배출될 수 있도록 상기 센터콘솔(10)의 후방면 하단과 상기 플로어패널(40)사이에는 냉각공기배출홀(93)이 마련된다.
따라서, 본 발명에 따른 장치는 냉각장치(60)를 통해 흡입된 냉각공기가 제1,2배터리팩(20,30)으로 분배되어 통과하면서 상기 제1,2배터리팩(20,30)을 냉각시키게 되고, 상기 제1,2배터리팩(20,30)을 통과한 공기는 상,하부통로(13,14)를 통해 센터콘솔(10)의 후방쪽으로 이동한 후, 상기 제1,2배터리팩(20,30)과 격판부재(90)사이에 마련된 후방통로(15) 및 상기 센터콘솔(10)의 후방면과 격판부재(90)사이에 마련된 제2챔버(12)를 통해 이동하게 되며, 최종적으로는 상기 센터콘솔(10)의 후방면의 하단과 플로어패널(40)사이에 마련된 냉각공기배출홀(93)을 통해서 후방쪽으로 배출되는 구조인 것이다.
여기서, 격판부재(90)에 형성된 상부그릴(91)은 상부통로(13)와 제2챔버(12)를 연결하고, 상기 격판부재(90)에 형성된 하부그릴(92)은 하부통로(14)와 제2챔버(12)를 연결한 구조가 되는 것이다.
한편, 상기 제1,2배터리팩(20,30)은 상하 적층된 구조로 상기 배터리 케이스(50)에 고정 설치된 구조가 된다.
그리고, 상기 냉각장치(60)는 상기 제1,2배터리팩(20,30)의 전방에 위치하도록 고정 설치되고 내부에 냉각팬(61)이 회전 가능하게 구비된 냉각팬하우징(62)과, 상기 냉각팬하우징(62)의 전방쪽에 연결되어서 외부로부터 냉각공기를 흡입하는 흡입덕트(63)와, 상기 냉각팬하우징(62)에 일단이 연결되고 상기 제1,2배터리팩(20,30)사이의 공간으로 타단이 배치되게 설치되어서 외부공기를 상기 제1,2배터리팩(20,30)으로 분배 공급하는 분배덕트(64)로 구성된다.
여기서, 상기 냉각팬하우징(62)은 하우징브라켓(62a)을 매개로 배터리케이스(50)와 연결되게 고정 설치된 구조이다.
상기 흡입덕트(63)는 상기 냉각팬하우징(62)의 전방쪽에 일단이 연결되고 상기 센터콘솔(10)의 전방쪽으로 타단이 배치되게 설치된 전방덕트(63a)와, 상기 전방덕트(63a)에 일단이 연결되고 상기 센터콘솔(10)의 양쪽 측면부에 타단이 각각 관통하도록 설치되어서 차량 내부공기를 흡입하는 한 쌍의 측방덕트(63b)로 구성된다.
상기 센터콘솔(10)의 양쪽 측면부에는 각각 덕트그릴(16)이 일체로 구비되어 잇는 바, 상기 측방덕트(63b)의 각 끝단은 상기 덕트그릴(16)과 연결된 구조로 설치되며, 상기 덕트그릴(16)에 의해 측방덕트(63b)의 내부로는 이물질 침입이 방지된다.
상기 전방덕트(63a)는 차량 공조장치의 덕트와 연결되게 설치되게 설치된 것이 바람직하다.
즉, 측방덕트(63b)를 통해서는 차량의 내부공기가 흡입되는데, 차량 내부공기는 실내환경에 따라 제1,2배터리팩(20,30)을 충분히 냉각시킬 수 없는 상황이 발생하기도 한다.
따라서, 차량 공조장치로부터 배출되는 차가운 공기를 필요에 따라 전방덕트(63a)를 통해 흡입함으로써 보다 효율적으로 제1,2배터리팩(20,30)을 냉각시킬 수 있도록 된 것이다.
그리고, 상기 분배덕트(64)에는 상기 제1,2배터리팩(20,30)으로 냉각공기를 분배 공급하기 위한 다수개의 분배용홀(64a)이 상하로 개구되게 구비된다.
상기 분배용홀(64a)은 제1,2배터리팩(20,30)을 향해 각각 개구된 구조로, 상기 분배용홀(64a)사이의 간격은 상기 제1,2배터리팩(20,30)을 구성하는 배터리 셀(cell)과 동일 간격을 유지하도록 형성된 것이 바람직하다.
즉, 배터리팩(20,30)은 각각 다수개의 배터리 셀이 일정한 패턴으로 결합되어 이루어진 것인 바, 상기 분배용홀(64a)사이의 간격이 배터리 셀과 동일하면, 상기 분배용홀(64a)은 제1,2배터리팩(20,30)을 구성하는 각각의 배터리 셀과 마주 대하는 구조가 된다.
따라서, 분배용홀(64a)을 통해 배출되는 냉각공기는 제1,2배터리팩(20,30)을 구성하는 각각의 배터리 셀을 직접 냉각시킬 수 있게 됨으로써, 제1,2배터리팩(20,30)을 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있게 되고, 이를 통해 냉각성능의 향상을 도모할 수 있게 되는 것이다.
냉각장치(60)가 작동을 시작하면 냉각팬(61)의 회전에 의해 흡입덕트(63)로 냉각공기가 흡입되고, 흡입된 냉각공기는 냉각팬하우징(62)을 통과한 후 분배덕트(64)로 이동하게 된다.
분배덕트(64)로 이동된 냉각공기는 분배용홀(64)을 통해 제1,2배터리팩(20,30)을 향해 배출되는 바, 이때 분배용홀(64)을 통해 배출된 냉각공기는 제1,2배터리팩(20,30)을 구성하는 배터리 셀을 직접 통과하면서 상기 제1,2배터리팩(20,30)을 냉각시키게 된다.
그리고, 상기 제1,2배터리팩(20,30)을 통과한 냉각공기는 상,하부통로(13,14)를 통해 센터콘솔(10)의 후방쪽으로 이동을 하게 되며, 이후 냉각공기의 배출과정은 전술한 바와 동일하기에 설명을 생략한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 고전압 배터리팩 장치는, 제1,2배터리팩(20,30)을 포함한 냉각장치(60)가 센터콘솔(10)내에 설치된 구조로, 차량의 트렁크룸이나 또는 차량 외부의 언더 플로어패널에 설치하지 않아도 되는 바, 이로 인해 차량의 트렁크룸을 보다 효율적으로 활용할 수 있게 되고, 또한 별도의 방수처리 및 충격보호를 위한 장치를 사용하지 않아도 되므로 중량 감소 및 원가 절감을 도모할 수 있는 장점이 있다.
또한, 센터콘솔(10)내에 설치된 구조로 인해 컴팩트하게 구성할 수 있는 장점도 있다.
또한, 분배덕트(64)를 통해 제1,2배터리팩(20,30)을 균일하게 냉각시킬 수 있음에 따라 보다 효율적인 냉각이 가능해지고, 더 나아가 냉각성능을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 1개의 냉각팬(61)을 사용해서 제1,2배터리팩(20,30)을 동시에 냉각시킬 수 있는 구성으로 냉각팬(61)의 개수를 최소화할 수 있게 되고, 특히 냉각공기의 배출을 위한 배출덕트가 필요없는 구성인 바, 이를 통해 중량 감소 및 원가 절감을 도모할 수 있는 장점도 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 - 센터콘솔 20 - 제1배터리팩
30 - 제2배터리팩 40 - 플로어패널
50 - 배터리 케이스 70 - 상부패드
80 - 하부패드 90 - 격판부재

Claims (11)

  1. 센터콘솔(10)내에서 서로 이격 설치된 제1배터리팩(20)과 제2배터리팩(30);
    상기 제1,2배터리팩(20,30)을 감싸면서 플로어패널(40)에 고정 설치된 배터리 케이스(50); 및
    상기 센터콘솔(10)의 전방쪽에서 흡입된 냉각공기를 이용해 상기 제1,2배터리팩(20,30)을 냉각시킨 다음 상기 센터콘솔(10)의 후방쪽으로 냉각공기를 배출하는 냉각공기 흐름 루트를 구비하도록 상기 센터콘솔(10)내에 설치된 냉각장치(60)를 포함하고;
    상기 제1,2배터리팩(20,30)을 냉각시킨 냉각공기가 상기 센터콘솔(10)의 후방면 아래쪽에서 배출될 수 있도록 상기 센터콘솔(10)의 후방면 하단과 상기 플로어패널(40)사이에는 냉각공기배출홀(93)이 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리팩 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1,2배터리팩(20,30)을 냉각시킨 후 상기 제1,2배터리팩(20,30)의 후방쪽으로 배출된 냉각공기가 상기 센터콘솔(10)내에서 전방쪽으로 이동하는 것을 차단할 수 있도록 상기 배터리 케이스(50)의 상부면과 상기 센터콘솔(10)의 윗면을 연결하는 상부패드(70) 및 상기 배터리 케이스(50)의 하부면과 상기 플로어패널(40)을 연결하는 하부패드(80);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리팩 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 센터콘솔(10)의 내부공간이 상기 제1,2배터리팩(20,30)이 설치되는 제1챔버(11) 및 냉각공기의 배출을 위한 제2챔버(12)로 분할되도록 상기 센터콘솔(10)의 후방면과 상기 제1,2배터리팩(20,30)의 후방면 사이에 설치된 격판부재(90)를 더 포함하고;
    상기 격판부재(90)의 상하단에는 상기 제1,2챔버(11,12)를 연결하는 상부그릴(91) 및 하부그릴(92)이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리팩 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1배터리팩(20)의 윗면과 상기 센터콘솔(10)의 윗면사이의 공간 및 상기 제2배터리팩(30)의 밑면과 상기 플로어패널(40)사이의 공간에는 상기 제1,2배터리팩(20,30)을 냉각시킨 냉각공기가 상기 센터콘솔(10)의 후방쪽으로 원활히 이동할 수 있도록 냉각공기의 흐름을 안내하는 상부통로(13)와 하부통로(14)가 각각 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리팩 장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1,2배터리팩(20,30)은 상하 적층된 구조로 상기 배터리 케이스(50)에 고정 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리팩 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각장치(60)는 상기 제1,2배터리팩(20,30)의 전방에 위치하도록 고정 설치되고 내부에 냉각팬(61)이 회전 가능하게 구비된 냉각팬하우징(62);
    상기 냉각팬하우징(62)의 전방쪽에 연결되어서 외부로부터 냉각공기를 흡입하는 흡입덕트(63); 및
    상기 냉각팬하우징(62)에 일단이 연결되고 상기 제1,2배터리팩(20,30)사이의 공간으로 타단이 배치되게 설치되어서 외부공기를 상기 제1,2배터리팩(20,30)으로 분배 공급하는 분배덕트(64);로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리팩 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 흡입덕트(63)는 상기 냉각팬하우징(62)의 전방쪽에 일단이 연결되고 상기 센터콘솔(10)의 전방쪽으로 타단이 배치되게 설치된 전방덕트(63a); 및
    상기 전방덕트(63a)에 일단이 연결되고 상기 센터콘솔(10)의 양쪽 측면부에 타단이 각각 관통하도록 설치되어서 차량 내부공기를 흡입하는 한 쌍의 측방덕트(63b);로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리팩 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 분배덕트(64)에는 상기 제1,2배터리팩(20,30)으로 냉각공기를 분배 공급하기 위한 다수개의 분배용홀(64a)이 상하로 개구되게 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리팩 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 전방덕트(63a)는 차량 공조장치의 덕트와 연결되게 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리팩 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 분배용홀(64a)사이의 간격은 상기 제1,2배터리팩(20,30)을 구성하는 배터리 셀(cell)과 동일 간격을 유지하도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리팩 장치.
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