KR101278363B1 - 하이브리드 차량용 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 배터리가 진동과 충격을 인가받는 경우에도 한쪽으로 쏠리지 않고 쉽게 유지 보수할 수 있는 하이브리드 차량용 배터리 팩에 관한 것으로 다수의 배터리셀로부터 각각 발생되는 열을 공기냉각 시키며 윗면을 부분적으로 개방시키는 하나 이상의 뚜껑이 포함되는 하이브리드 상자부 및 하이브리드 상자부의 내부에 위치하여 외부로부터 인가되는 진동과 충격을 흡수하고 다수의 배터리 모듈을 고정시켜 결합시키는 하나 이상의 배터리 어레이부를 포함하고, 배터리 모듈은 다수의 배터리셀을 포함하며, 하이브리드 상자부는 배터리 어레이부들을 윗면이 개방된 상자의 내부 바닥에 결합시키고 외부의 공기를 내부에 강제로 유입시키며 다시 외부로 배기시키는 상자바닥부 및 상자바닥부의 개방된 윗면을 막으면서 부분적으로 개방시키며 공기를 원활하게 유입과 배기시키는 상자뚜껑부를 포함한다.

Description

하이브리드 차량용 배터리 팩{Battery pack for hybrid vehicle}

본 발명은 하이브리드 차량용 배터리 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 배터리가 진동과 충격을 인가받는 경우에도 한쪽으로 쏠리지 않고 쉽게 유지 보수할 수 있게 하는 하이브리드 차량용 배터리 팩에 관한 것이다.

버스를 포함하는 차량은 인간의 활동 범위를 넓혀주는 편리한 교통수단이고 석유, 휘발유 등의 화석연료를 에너지원으로 이용하는 내연기관을 동력원 또는 엔진(engine)으로 사용하는 것이 일반적이다.

내연기관의 엔진은 에너지의 이용효율이 비교적 낮고 오염물질을 다량 배출하며, 전기 자동차의 전기모터는 전기를 에너지원으로 이용하고 그 에너지의 이용효율이 높으며 오염물질이 배출되지 않는다.

내연기관이 오염물질을 다량 배출하고 에너지의 이용효율이 낮은 등의 문제점을 일부 개선한 기술로써 내연기관과 전기모터를 차량에 모두 구비하고 선택적으로 구동시키는 하이브리드 차량의 기술이 제시되고 있다.

하이브리드 차량(hybrid vehicle)은 내연기관을 동력원으로 하여 운행하는 동안에 내연기관에 연결된 발전기를 구동시켜 전기를 발전하고 그 발전된 전기를 배터리에 저장시킨다. 또한, 하이브리드 차량은 내연기관으로 운행하지 않는 경우 그 배터리에 저장된 전기 에너지로 전기모터를 구동시켜 운행할 수 있다.

전기모터를 동력원으로 사용하는 차량 또는 하이브리드 차량은 많은 전기 에너지를 공급할 수 있어야 하므로 다수의 배터리를 포함시킨다.

하이브리드 차량에 쓰이는 배터리는 이차전지를 주로 사용한다. 이차전지란 화학에너지가 전기에너지로 변환되는 방전과 역방향인 충전 과정을 통하여 반복적으로 사용할 수 있는 전지를 말한다.

이차전지의 예로 니켈카드뮴전지, 니켈수소전지, 리튬이온전지 및 리튬이온폴리머전지 등이 있다.

종래 기술은 다수 배터리를 보관하는 상자의 크기가 커지면서 그 뚜껑의 무게가 커져 개폐가 어렵고 그 작업이 위험할 수 있으며 배터리의 유지보수가 어렵게 되는 문제가 있다.

차량들은 운행하는 과정에서 여러 가지의 원인에 의하여 진동과 충격이 발생되며 이러한 진동과 충격은 구비된 다수의 배터리를 어느 한쪽 방향으로 쏠리게 하여 차량의 무게중심을 변하게 할 수 있다. 차량은 무게 중심이 변하면 안전운행에 심각한 영향을 줄 수 있다.

그러므로 종래 기술은 차량의 진동과 충격에 의하여 다수의 배터리들이 어느 한쪽으로 쏠리게 되고, 각 배터리들이 서로 충돌하여 그 케이스를 파손시키거나 그 수명을 단축시키는 문제가 있다.

따라서 하이브리드 차량은 진동과 충격 속에서 배터리들이 어느 한쪽 방향으로 쏠리지 않도록 고정시키며 쉽고 간편하게 유지보수 할 수 있도록 하는 기술을 개발할 필요가 있다.

또한, 하이브리드 차량은 배터리를 보관하는 상자의 뚜껑을 적은 힘으로 간편하게 개폐할 수 있도록 하는 기술을 개발할 필요가 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 본 발명은 하이브리드 차량에서 진동 및 충격 등에 의하여 다수의 배터리가 서로 충돌하거나 한쪽 방향으로 쏠리지 않도록 하는 하이브리드 차량용 배터리 팩을 제공한다.

또한, 본 발명은 다수 배터리를 보관하는 상자의 뚜껑을 분리하고 각각을 경첩으로 고정하므로 배터리를 유지보수하는 하이브리드 차량용 배터리 팩을 제공한다.

본 발명에 따르면 하이브리드 차량용 배터리 팩은 다수의 배터리셀로부터 각각 발생되는 열을 냉각 시키며 윗면을 부분적으로 개방시키는 하나 이상의 뚜껑이 포함되는 하이브리드 상자부 및 상기 하이브리드 상자부의 내부에 위치하여 외부로부터 인가되는 진동과 충격을 흡수하고 다수의 배터리 모듈을 고정시켜 결합시키는 하나 이상의 배터리 어레이부를 포함하고, 상기 배터리 모듈은 다수의 배터리셀을 포함하며, 상기 하이브리드 상자부는 상기 배터리 어레이부들을 윗면이 개방된 상자의 내부 바닥에 결합시키고 외부의 공기를 내부에 강제로 유입시키며 다시 외부로 배기시키는 상자바닥부 및 상기 상자바닥부의 개방된 윗면을 막으면서 부분적으로 개방시키며 공기를 원활하게 유입과 배기시키는 상자뚜껑부를 포함할 수 있다.

상기 배터리 어레이부는 상기 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈들을 일정한 간격을 유지시켜 결합시키는 다수의 쏠림차단막대: 상기 쏠림차단막대에 의하여 결합된 다수의 배터리 모듈을 내부에 보관하는 어레이상자 및 상기 어레이상자의 바닥과 상기 배터리 모듈들 사이에 배치되어 상기 배터리 모듈들에 인가되는 외부의 충격과 진동을 흡수하는 진동흡수판을 포함할 수 있다.

상기 배터리 모듈은 일렬로 정렬된 다수의 배터리셀; 상기 배터리셀이 일렬 정렬된 양쪽 끝단에 각각 배치되고 쏠림차단막대와 나사결합하는 나사홈을 상면에 포함하는 한 쌍의 칸막이 및 상기 칸막이의 측면과 나사결합하여 상기 배터리셀들이 일렬 정렬된 상태를 유지시키는 다수의 측면정렬막대를 포함하고, 상기 측면정렬막대는 상기 칸막이의 측면과 체결나사로 나사결합 할 수 있다.

상기 어레이상자는 상기 쏠림차단막대와 나사결합되는 고정턱을 내부의 마주보는 양쪽 벽면에 각각 포함하고, 상기 쏠림차단막대는 상기 배터리 모듈과 배터리 모듈의 사이 또는 상기 배터리 모듈과 고정턱의 사이를 다수의 고정볼트로 나사결합 할 수 있다.

상기 쏠림차단막대는 절단된 단면이 알파벳의 티(T)자 형상을 하고 상기 배터리 모듈이 결합하는 간격을 일정하게 유지시키는 다수의 고정홀을 포함할 수 있다.

상기 상자바닥부는 상기 배터리 어레이부들을 바닥에 결합시키고 육면체 형상을 하며 윗면이 개방된 상자몸체부; 상기 상자몸체부의 마주보는 양쪽 벽면에 배치되고 내부의 공기를 외부로 각각 배출시키는 다수의 배기구멍; 상기 배기구멍에 각각 설치되고 내부의 공기를 해당 제어신호에 의하여 외부로 강제 배출시키는 다수의 배기팬 및 상기 상자몸체부의 마주보는 다른 양쪽 벽면에 배치되고 외부의 공기를 내부로 유입시키는 다수의 흡기구멍을 포함할 수 있다.

상기 상자뚜껑부는 상기 상자바닥부의 개방된 윗면을 부분적으로 막으면서 상기 상자바닥부의 윗면을 부분적으로 개방시키는 다수의 개폐문; 상기 개폐문들과 함께 상기 상자바닥부의 개방된 윗면을 막으면서 상기 상자바닥부와 결합하는 고정부 및 상기 고정부와 상기 개폐문 사이에 회전결합되어 상기 개폐문을 회전시키는 경첩부를 포함하고, 상기 개폐문은 상기 상자바닥부의 배기구멍과 흡기구멍에 대응하는 위치에서 상기 배기구멍 및 흡기구멍에 대응하는 각각의 배기구멍 및 흡기구멍을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 하이브리드 차량의 규격화된 다수 배터리 모듈을 모두 결합시켜 고정하므로 진동 및 충격 등에 의하여 각 배터리가 충돌하거나 어느 한쪽 방향으로 쏠리지 않게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 다수 배터리를 보관하는 상자의 뚜껑을 다수로 분리하고 각각 경첩을 설치하여 적은 힘으로 용이하게 열고 닫을 수 있도록 하므로 배터리의 유지보수를 쉽고 간편하게 할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 하이브리드 차량의 측면도,
도 2 는 본 발명의 일실시예에 의한 배터리보관장치의 뚜껑을 일부 개방한 상태의 사시도,
도 3 은 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 상자부의 조립상태를 설명하기 위한 사시도,
도 4 는 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 상자부의 측면도에서 배기구멍과 배기팬의 결합상태를 설명하기 위한 부분 확대 투시도,
도 5 는 본 발명의 일실시예에 의하여 배터리 모듈의 조립상태를 설명하는 사시도,
도 6 은 본 발명의 일실시예에 의하여 다수의 배터리 모듈이 쏠림차단막대에 의하여 결합되는 상태를 설명하는 부분 사시도,
도 7 은 본 발명의 일실시예에 의하여 배터리 모듈과 쏠림차단막대가 결합되는 상태를 설명하는 조립도,
도 8 은 본 발명의 일실시예에 의한 쏠림차단막대의 사시도,
도 9 는 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 어레이부의 조립상태를 설명하기 위한 사시도,
도 10 은 본 발명의 일실시예에 의하여 배터리 보관장치의 개폐문을 열고 닫는 상태를 설명하는 사시도 이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 설명에서 배터리셀은 최소 단위 또는 개별 단위의 배터리를 의미하고 배터리셀과 배터리는 같은 의미이므로 문맥에 적합하게 혼용할 수 있다.

그리고 특정하지 않은 숫자에 의한 다수의 배터리셀들이 모여서 1 차로 규격화되어 배터리 모듈(module)이 되고, 특정하지 않은 숫자에 의한 다수의 배터리 모듈들이 모여서 2 차로 규격화되어 배터리 어레이(array)가 되는 것으로 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 하이브리드 차량의 측면도 이다.

이하, 도 1 을 참조하여 상세히 설명하면 하이브리드 차량(1)으로 버스(bus)를 도시하고 있다.

하이브리드 차량(1)은 동력을 발생하는 엔진으로 석유, 휘발유 등의 화석연료를 에너지원으로 사용하는 내연기관과 전기를 에너지원으로 사용하는 전기모터를 모두 설치하고 운행환경에 적합하게 선택적으로 구동한다.

하이브리드 차량(1)이 내연기관을 구동하는 경우 기존 방식의 유류 탱크로부터 유류를 에너지로 공급받지만, 전기모터를 구동하는 경우에는 차량용 배터리로부터 전기를 에너지로 공급받는다.

하이브리드 차량(1)은 내연기관으로 운행하는 경우 운행하면서 발전기를 구동시키고 구동된 발전기가 발전한 전기로 배터리를 충전시키며, 전기모터로 운행하는 경우에는 배터리에 충전된 전기를 사용한다.

하이브리드 차량(1)이 전기모터에 많은 량의 전기에너지를 오랜 시간 동안 공급하려면 배터리의 용량이 커야 하고 배터리의 용량을 크게 키우기 위하여 다수의 배터리를 설치하여야 한다.

즉, 하이브리드 차량(1)이 전기모터를 구동하는 상태에서 먼 거리를 이동하려면 배터리로부터 많은 량의 전기에너지를 공급받아야 하므로 다수의 배터리가 필요하다.

하이브리드 차량에 쓰이는 배터리는 이차전지를 주로 사용한다. 이차전지란 화학에너지가 전기에너지로 변환되는 방전과 역방향인 충전 과정을 통하여 반복적으로 사용할 수 있는 전지를 말한다.

하이브리드 차량의 동력에 필요한 기전력을 확보하기 위해서 다수의 배터리가 사용되므로 배터리가 차지하는 무게가 커지게 된다.

따라서 다수의 배터리를 무게중심을 맞추어 고르게 분산하여 배치하는 것이 필요하다.

한편, 하이브리드 차량(1)은 도로를 운행하는 과정에서 다양한 원인에 의하여 진동과 충격이 발생하며 배터리보관장치(10)에 보관중인 다수의 배터리는 이러한 진동과 충격이 반복되면서 어느 한쪽으로 쏠릴 수 있다. 또한, 이러한 진동과 충격에 의하여 배터리들이 어느 한쪽으로 쏠리면서 차량의 무게중심이 변하여 안전운행을 어렵게 하고 각 배터리는 서로 충돌되면서 파손될 수 있다.

하이브리드 차량(1)의 배터리보관장치(10)는 운행하는 과정에서 발생하는 진동과 충격이 보관중인 다수의 배터리에 직접적으로 인가되지 않고 배터리가 한쪽으로 쏠리지 않으며 파손되지 않도록 한다. 또한, 다수의 배터리를 쉽게 유지 보수할 수 있도록 한다.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 의한 배터리보관장치의 뚜껑을 일부 개방한 상태의 사시도 이다.

이하, 도 2 를 참조하여 상세히 설명하면 배터리보관장치(10)는 하이브리드 상자부(20)와 규격화된 다수의 배터리 어레이부(30)를 포함한다.

하이브리드 상자부(20)는 하이브리드 차량의 천장 외부에 얹힌 상태로 설치되고 내부에 규격화된 다수의 배터리 어레이부(30)를 설치하며 각 배터리 어레이부(30)는 다수의 배터리 모듈이 포함된다. 각 배터리 모듈은 다수의 배터리셀을 포함하고, 배터리셀의 작동에 의해 발열이 일어난다. 이때, 강제로 배기되어 환기되는 공기를 이용하여 각 배터리셀들을 공기냉각(공냉) 시킬 수 있다.

또한, 하이브리드 상자부(20)는 구분된 다수의 뚜껑에 의하여 윗면이 부분적으로 열리고 닫히므로 규격화된 배터리 어레이부(30)와 규격화된 각각의 배터리 모듈 및 배터리셀의 유지보수를 쉽고 간편하게 한다.

도 2 에서는 열리고 닫히는 뚜껑이 2 개인 것으로 도시되어 있으나, 필요에 의하여 그 숫자를 더하고 뺄 수 있음은 당연하다. 그리고 각 뚜껑은 열고 닫기 쉽게 손잡이를 포함할 수 있고, 그 열리거나 닫힌 상태는 진동 및 충격이 인가되는 경우에도 유지되도록 하는 해당 고정장치 또는 잠금장치를 각각 포함할 수 있다. 이러한 손잡이와 잠금장치는 본 발명의 중요한 부분에 해당하지 않으므로 도면에 도시 및 설명하지 않기로 하며 이하에서 동일하다.

배터리 어레이부(30)는 다수의 배터리 모듈 및 배터리셀에 충격과 진동이 직접 인가되지 않도록 흡수 또는 완충시키고 고정되도록 결합시킨다. 그러므로 충격 및 진동에 의하여 각 배터리 모듈 및 배터리셀이 어느 한쪽 방향으로 쏠리거나 충돌하여 파손되지 않도록 한다.

도 3 은 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 상자부의 조립상태를 설명하기 위한 사시도 이고, 도 4 는 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 상자부의 측면도에서 배기구멍과 배기팬의 결합상태를 설명하기 위한 부분 확대 투시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 하이브리드 상자부(20)는 내부에 규격화된 다수의 배터리 모듈로 이루어지는 배터리 어레이부를 다수 설치하여 보관할 수 있다. 즉, 각 배터리 어레이부는 규격화된 다수의 배터리 모듈로 이루어지고 각 배터리 모듈은 규격화된 다수의 배터리셀을 포함하며 각 배터리셀은 사용과정에서 충전과 방전을 반복한다. 각 배터리셀은 충전과 방전이 반복되면서 열을 발생하게 된다.

그러므로 차량의 지붕에 설치된 하이브리드 상자부(20)는 내부의 배터리셀들로부터 발생된 열을 외부로 강제 배출 또는 배기시켜 배터리를 냉각시킬 필요가 있다.

따라서, 하이브리드 상자부(20)는 공기를 이용하여 배터리 셀을 냉각시키는 공기냉각 방식을 사용할 수 있다. 한편, 하이브리드 상자부(20)는 다수의 배터리를 보관하고 그 유지보수는 부분적으로 진행하는 것이 바람직하다.

이러한 하이브리드 상자부(20)는 상자바닥부(210)와 상자뚜껑부(220)를 포함한다.

상자바닥부(210)는 육면체 형상을 하며 윗면이 개방되고 다수의 배터리 어레이부를 그 내부의 바닥에 고정시키는 상태로 각각 설치시킨다. 또한, 상자바닥부(210)는 외부의 공기를 강제로 유입시켜 배터리셀을 냉각시키기 위하여 환기를 시킨다.

배터리 어레이부는 규격화된 다수의 배터리 모듈이 모여서 다시 더 큰 규모로 규격화되는 것으로 이하에서 상세히 다시 설명하기로 한다.

이러한 상자바닥부(210)는 상자몸체부(211), 배기구멍(212), 배기팬(213), 흡기구멍(214)을 포함한다.

상자몸체부(211)는 버스가 포함되는 차량의 천장 외부에 얹히는 상태로 설치되는 것으로 네모난 상자형 또는 육면체 형상을 할 수 있고 윗면이 개방되며 그 내부의 바닥면에는 배터리 어레이부가 고정 상태로 설치된다.

여기서 상자몸체부(211)는 배터리 어레이부를 그 내부에 설치하기 위하여 용접, 나사, 리벳 등의 방식을 이용할 수 있으며 이하의 설명에서 동일하다.

배기구멍(212)은 상자몸체부(211)의 마주 보는 양쪽 측 벽면에 동일한 숫자로 다수가 형성되어 상자몸체부(211)의 내부 공기를 외부로 배기시킨다. 배기구멍(212)은 관통되어 있으나 그물망을 포함하는 것이 바람직하다.

배기팬(213)은 모든 배기구멍(212)에 하나씩 구비되고 해당 제어신호에 의하여 동작하며 배기구멍(212)을 통하여 상자몸체부(211)의 내부 공기를 외부로 강제 배기시킨다. 여기서 배기팬(213)은 상자몸체부(211)의 내부에서 각 배기구멍(212)에 하나씩 배치되어 설치되는 것이 바람직하다.

흡기구멍(214)은 상자몸체부(211)의 마주보는 다른 양쪽 벽면에서 동일한 숫자로 다수가 형성되어 외부의 공기를 상자몸체부(211)의 내부로 유입시킨다.

한편, 상자뚜껑부(220)는 상자바닥부(210)의 개방된 윗면을 막으면서 부분적으로 개방시키고 환기를 위하여 공기의 유입과 배기를 원활히 하는 것으로 개폐문(221), 고정부(222), 경첩부(223), 배기구멍(224), 흡기구멍(225)이 포함된다.

개폐문(221)은 하나 이상의 다수로 이루어지고 상자바닥부(210)의 개방된 윗면을 부분적으로 막으면서 부분적으로 쉽고 용이하게 개방시킬 수 있다. 즉, 각 개폐문(221)은 상자바닥부(210)의 개방된 윗면을 부분적으로 막는 동시에 모든 개폐문(221)을 사용하는 경우에도 상자바닥부(210)의 개방된 윗면을 전체적으로 막을 수 없는 크기이다. 그러므로 개폐문(221)이 막지 못하는 상자바닥부(210)의 개방된 윗면의 일부분을 고정부(222)로 막는다.

고정부(222)는 다수로 이루어지는 개폐문(221)이 막지 못하는 상자바닥부(210)의 개방된 윗면을 부분적으로 막는 동시에 상자바닥부(210)와 분리 가능한 상태로 결합하여 고정 상태로 설치된다. 이러한 설치방식에는 나사결합, 체결장치 등이 있을 수 있고, 고정부(222)의 벽면과 상자몸체부(211)의 벽면이 결합되도록 설치하는 것이 바람직하다. 고정부(222)는 상자바닥부(210)의 개방된 윗면의 중간부분을 막는 것이 바람직하다.

경첩부(223)는 고정부(222)와 개폐문(221) 사이에서 상기 고정부(222)와 상기 개폐문(221)을 회전상태로 결합한다. 이러한 경첩부(223)는 하나로 이루어지거나 2 개 이상의 다수로 이루어질 수 있다.

배기구멍(224)과 흡기구멍(225)은 상자바닥부(210)의 배기구멍(212)과 흡기구멍(214)의 구성 및 기능과 동일 유사하게 대응되므로 중복 설명을 하지 않기로 한다.

도 5 는 본 발명의 일실시예에 의하여 배터리 모듈의 조립상태를 설명하는 사시도 이고, 도 6 은 본 발명의 일실시예에 의하여 다수의 배터리 모듈이 쏠림차단막대에 의하여 결합되는 상태를 설명하는 부분 사시도 이며, 도 7 은 본 발명의 일실시예에 의하여 배터리 모듈과 쏠림차단막대가 결합되는 상태를 설명하는 조립도 이고, 도 8 은 본 발명의 일실시예에 의한 쏠림차단막대의 사시도 이며, 도 9 는 본 발명의 일실시예에 의한 배터리 어레이부의 조립상태를 설명하기 위한 사시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 배터리 어레이부(30)는 규격화되어 하이브리드 상자부(20, 도 2에 도시함)의 내부에 고정 설치되는 것으로 배터리 모듈(310), 쏠림차단막대(320), 어레이상자(330), 진동흡수판(340)을 포함한다.

배터리 모듈(310)은 다수의 배터리셀(311)을 임의 설정된 숫자로 모아 1 차로 규격화한 것이고, 배터리 어레이부(30)는 다수의 배터리 모듈(310)을 다시 임의 설정된 숫자로 모아 2 차로 규격화한 것이다. 그러므로 각각의 배터리 모듈(310) 및 배터리 어레이부(30)는 하나의 용량이 큰 배터리셀과 같이 작용할 수 있다.

즉, 배터리셀(311)이 임의 선택된 숫자로 모여 배터리 모듈(310)이 되고, 다시 배터리 모듈(310)이 임의 선택된 숫자로 모여 배터리 어레이부(30)가 된다.

배터리 모듈(310)은 다수의 배터리셀(311), 칸막이(312), 측면정렬막대(314) 및 체결나사(315)를 포함한다.

배터리셀(311)은 니켈 수소전지이고 약 1.2 볼트의 직류(DC) 전압을 출력하며 그 전류는 구성된 해당 전극의 면적 등에 의하여 차이가 있고 그 외형적인 크기는 일정하도록 규격화되는 것이 일반적이다.

일실시예로 직류 12 볼트를 출력하려면 셀(cell) 단위로 개별화된 배터리셀(311)을 직렬로 10 개 연결하여야 한다. 또한, 출력되는 전류의 량은 병렬로 연결하여 늘릴 수 있다. 그러므로 필요한 전압과 전류가 결정되면 직렬과 병렬로 연결할 수 있는 배터리셀(311)의 숫자를 연산할 수 있다.

배터리 모듈(310)은 선택된 숫자의 배터리셀(311)을 직렬 연결하여 규격화한 것으로, 일실시예로 10 개의 배터리셀(311)을 직렬 연결하는 경우 약 12 볼트의 직류 전압을 출력할 수 있다.

각 배터리 모듈(310)은 상기에서 예시한 숫자나 배열방식에 구속되지 않고, 필요에 의하여 연결된 숫자를 더하거나 뺄 수 있고, 규격화에 의하여 필요한 전압과 전류가 출력되도록 하는 연결될 숫자를 쉽고 빠르게 연산할 수 있으며 그 관리 및 유지보수 또한 간편하다.

배터리 모듈(310)은 전압의 출력 단위를 높게 규격화시킨 또 하나의 새로운 용량에 의한 배터리셀과 같이 취급될 수 있다.

따라서 하이브리드 차량과 같이 해당 전기모터를 구동하는 경우 대용량의 전압과 전류가 필요하므로 규격화된 배터리 모듈(310)을 다수 사용하여 필요한 전압과 전류가 출력되도록 하는 작업을 쉽게 진행할 수 있다.

배터리 모듈(310)은 직렬 연결된 다수의 배터리셀(311)을 고정시키기 위하여 양쪽 끝단에 칸막이(312)를 각각 배치시키고, 칸막이(312)의 양쪽 측면에 측면정렬막대(314)를 설치시킨다.

칸막이(312)는 상면에 고정볼트(324)와 나사결합되는 복수의 나사홈(313)을 배치하고 각각의 양쪽 측면에는 체결나사(315)와 나사결합되는 다수의 나사홈을 배치시킨다.

측면정렬막대(314)는 양쪽 끝단에 각각 형성된 복수의 홀을 통하여 체결나사(315)를 삽입시키고, 삽입된 체결나사(315)는 칸막이(312)의 양쪽 측면에 형성된 나사홈과 나사결합된다.

즉, 한 쌍의 칸막이(312)는 다수의 배터리셀(311)을 가운데에 배치하고 그 양쪽 측면에 각각 설치된다. 또한, 한 쌍의 칸막이(312)는 해당 양쪽 측면에 한 쌍의 측면정렬막대(314)를 각각 배치시키고 체결나사(315)를 사용하여 나사결합시키므로 다수의 배터리셀(311)을 움직이지 않도록 고정시킨다.

도면에서는 규격화된 하나의 배터리 모듈(310)에 10 개의 배터리셀(311)을 배치하고 고정시킨 것으로 도시되어 있으나 그 숫자는 규격을 바꾸는 경우 더 하거나 뺄 수 있다.

쏠림차단막대(320)는 그 단면이 알파벳의 티(T)자 형상을 하고 선택된 크기의 일정한 폭을 유지하며 다수의 고정홀(322)을 균일한 간격으로 형성하며 중앙부분 하부에 돌기부(326)를 형성한다. 쏠림차단막대(320)는 다수의 배터리 모듈(310)을 돌기부(326)가 형성하는 간격을 유지시키면서 결합시킨다.

고정홀(322)은 칸막이(312)에 형성된 나사홈(313)의 위치와 일치되도록 형성되고 고정볼트(324)가 삽입되어 쏠림차단막대(320)와 배터리모듈(310)을 결합시킨다.

고정볼트(324)는 각 고정홀(322)을 통하여 각 배터리 모듈(310)의 나사홈과 나사결합되고, 돌기부(326)는 결합되는 배터리 모듈(310)과 배터리 모듈(310) 사이의 간격을 유지시킨다.

즉, 쏠림차단막대(320)는 다수의 고정홀(322)을 일정한 간격으로 배치하고 고정볼트(324)를 이용하여 다수의 배터리 모듈(310)을 일정한 간격이 유지되도록 설치하여 결합 및 고정시킨다.

또한, 쏠림차단막대(320)는 일정한 간격이 유지된 상태로 결합된 다수의 배터리 모듈(310)을 어레이상자(330)에 고정시킨다.

어레이상자(330)는 다수의 배터리 모듈(310)을 담을 수 있으며 내부에서 마주보는 각각의 벽면에 고정턱(332)을 포함한다.

고정턱(332)은 쏠림차단막대(320)에 의하여 일정한 간격으로 결합된 다수의 배터리 모듈(310)을 어레이상자(330)의 내부에 고정상태로 결합시킨다.

진동흡수판(340)은 고무류, 합성수지류, 스펀지류 등으로 이루어지고 외부로부터 인가되는 충격과 진동을 완충시키는 것으로, 어레이상자(330)의 바닥에 깔리고 그 위에 다수의 배터리 모듈(310)이 얹힌다.

배터리 어레이부(30)는 그 내부에 임의 선택된 숫자의 배터리 모듈(310)을 설치할 수 있고 규격화되므로 출력되는 전압과 전류가 일정하여 큰 용량으로 규격화된 배터리셀과 같은 기능을 할 수도 있다.

하이브리드 차량은 운행하면서 발생된 진동과 충격을 다수의 배터리 모듈(310)에 전달하지만 다수의 배터리 모듈(310)은 쏠림차단막대(320)에 의하여 서로 결합 및 어레이상자(330)의 진동흡수판(340) 위에 고정된다. 그러므로 다수의 배터리 모듈(310), 쏠림차단막대(320), 어레이상자(330), 진동흡수판(340)을 포함하는 배터리어레이(30)는 진동과 충격이 인가되는 경우에도 배터리셀(311)이 어느 한쪽으로 쏠리거나 파손되지 않는다.

도 10 은 본 발명의 일실시예에 의하여 배터리 보관장치의 개폐문을 열고 닫는 상태를 설명하는 사시도 이다.

도 10 을 참조하여 상세히 설명하면 배터리보관장치(10)는 하이브리드 상자부(20)의 개폐문(221)이 2 개로 도시되어 있고, 각 개폐문(221)을 열면 2 개의 배터리 어레이부(30)가 설치되어 있는 것으로 도시되어 있다.

하이브리드 상자부(20)는 개폐문(221)의 숫자를 더 늘리거나 줄일 수 있다. 각 개폐문(221)은 진동과 충격이 인가되는 경우에도 열리거나 닫힌 상태를 유지시키는 고정장치와 열고 닫기 편하게 하는 손잡이를 포함할 수 있다.

하이브리드 상자부(20)는 그 크기를 다르게 하므로 보관되는 배터리 어레이부(30)의 숫자를 더 늘리거나 줄일 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

1 : 하이브리드 차량 10 : 배터리보관장치
20 : 하이브리드 상자부 30 : 배터리어레이
210 : 상자바닥부 211 : 상자몸체부
212 : 배기구멍 213 : 배기팬
214 : 흡기구멍 220 : 상자뚜껑부
221 : 개폐문 222 : 고정부
223 : 경첩부 224 : 배기구멍
225 : 흡기구멍 310 : 배터리모듈
311 : 배터리셀 312 : 칸막이
313 : 나사홈 314 : 측면정렬막대
315 : 체결나사 320 : 쏠림차단막대
322 : 고정홀 324 : 고정볼트
326 : 돌기부 330 : 어레이상자
332 : 고정턱 340 : 진동흡수판

Claims (7)

1. 다수의 배터리셀로부터 각각 발생되는 열을 냉각 시키며 윗면을 부분적으로 개방시키는 하나 이상의 뚜껑이 포함되는 하이브리드 상자부; 및
   상기 하이브리드 상자부의 내부에 위치하여 외부로부터 인가되는 진동과 충격을 흡수하고 다수의 배터리 모듈을 고정시켜 결합시키는 하나 이상의 배터리 어레이부: 를 포함하고,
   상기 배터리 모듈은 다수의 배터리셀을 포함하며,
   상기 하이브리드 상자부는,
   상기 배터리 어레이부들을 윗면이 개방된 상자의 내부 바닥에 결합시키고 외부의 공기를 내부에 강제로 유입시키며 다시 외부로 배기시키는 상자바닥부; 및
   상기 상자바닥부의 개방된 윗면을 막으면서 부분적으로 개방시키며 공기를 원활하게 유입과 배기시키는 상자뚜껑부; 를 포함하고
   상기 배터리 모듈은,
   일렬로 정렬된 다수의 배터리셀;
   상기 배터리셀이 일렬 정렬된 양쪽 끝단에 각각 배치되고 쏠림차단막대와 나사결합하는 나사홈을 상면에 포함하는 한 쌍의 칸막이; 및
   상기 칸막이의 측면과 나사결합하여 상기 배터리셀들이 일렬 정렬된 상태를 유지시키는 다수의 측면정렬막대; 를 포함하고,
   상기 측면정렬막대는 상기 칸막이의 측면과 체결나사로 나사결합하는 하이브리드 차량용 배터리 팩.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 배터리 어레이부는,
   상기 배터리 모듈;
   상기 배터리 모듈들을 간격을 유지시켜 결합시키는 다수의 쏠림차단막대:
   상기 쏠림차단막대에 의하여 결합된 다수의 배터리 모듈을 내부에 보관하는 어레이상자; 및
   상기 어레이상자의 바닥과 상기 배터리 모듈들 사이에 배치되어 상기 배터리 모듈들에 인가되는 외부의 충격과 진동을 흡수하는 진동흡수판; 을 포함하는 하이브리드 차량용 배터리 팩.
3. 삭제
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 어레이상자는 상기 쏠림차단막대와 나사결합되는 고정턱을 내부의 마주보는 양쪽 벽면에 각각 포함하고,
   상기 쏠림차단막대는 상기 배터리 모듈과 배터리 모듈의 사이 또는 상기 배터리 모듈과 고정턱의 사이를 다수의 고정볼트로 나사결합하는 하이브리드 차량용 배터리 팩.
5. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 쏠림차단막대는 절단된 단면이 알파벳의 티(T)자 형상을 하고 상기 배터리 모듈이 결합하는 간격을 일정하게 유지시키는 다수의 고정홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 배터리 팩.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 상자바닥부는,
   상기 배터리 어레이부들을 바닥에 결합시키고 육면체 형상을 하며 윗면이 개방된 상자몸체부;
   상기 상자몸체부의 마주보는 양쪽 벽면에 배치되고 내부의 공기를 외부로 각각 배출시키는 다수의 배기구멍;
   상기 배기구멍에 각각 설치되고 내부의 공기를 해당 제어신호에 의하여 외부로 강제 배출시키는 다수의 배기팬; 및
   상기 상자몸체부의 마주보는 다른 양쪽 벽면에 배치되고 외부의 공기를 내부로 유입시키는 다수의 흡기구멍; 을 포함하는 하이브리드 차량용 배터리 팩.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 상자뚜껑부는,
   상기 상자바닥부의 개방된 윗면을 부분적으로 막으면서 상기 상자바닥부의 윗면을 부분적으로 개방시키는 다수의 개폐문;
   상기 개폐문들과 함께 상기 상자바닥부의 개방된 윗면을 막으면서 상기 상자바닥부와 결합하는 고정부; 및
   상기 고정부와 상기 개폐문 사이에 회전결합되어 상기 개폐문을 회전시키는 경첩부; 를 포함하고,
   상기 개폐문은 상기 상자바닥부의 배기구멍과 흡기구멍에 대응하는 위치에서 상기 배기구멍 및 흡기구멍에 대응하는 각각의 배기구멍 및 흡기구멍을 포함하는 하이브리드 차량용 배터리 팩.
   

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