KR101355584B1

KR101355584B1 - 차량의 배터리 냉각장치

Info

Publication number: KR101355584B1
Application number: KR1020110115268A
Authority: KR
Inventors: 임해규
Original assignee: 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2014-01-28
Also published as: KR20130050104A

Abstract

차량의 하부 프레임을 구성하며, 폐단면을 가지고 차량 플로어를 폭방향으로 가로지르도록 설치되어 차량 강성을 확보하는 플로어 리인포스 프레임; 차량의 플로어에 설치되어 공조장치로부터 냉각풍을 받아 실내 하부로 토출하며, 유로 중 일부가 상기 플로어 리인포스 프레임에 연결되어 냉각풍이 플로어 리인포스 프레임의 내부공간으로도 유통되도록 하는 플로어덕트; 일단부가 상기 플로어 리인포스 프레임에 연통되도록 연결되고 타단부가 배터리팩에 연통되도록 연결된 배터리덕트; 및 상기 배터리팩에 마련된 블로워;를 포함하는 차량의 배터리 냉각장치가 소개된다.

Description

차량의 배터리 냉각장치 {APPARATUS FOR COOLING BATTERY FOR VEHICLE}

본 발명은 공조장치의 냉각풍을 차체의 리저버(폐공간)를 이용한 기구적인 구조로 배터리팩 냉각이 필요한 경우에 유입할 수 있는 차량의 배터리 냉각장치에 관한 것이다.

본 발명은 전기 차량, 하이브리드차량, 연료전지차량 등의 배터리시스템 냉각성능의 확보를 위한 배터리팩 냉각 흡입구 구조에 관한 것이다.

일반적으로 배터리팩은 냉각을 위해 실내공기를 이용하여 공냉각을 하고 있으나 배터리모듈 냉각을 위한 최적의 온도까지 실내공기 온도가 내려가기는 에어컨 성능 및 배터리팩 냉각 흡입구 위치에 의해 한계가 있다.

이에 본 발명은 에어컨 냉각공기를 이용할 수 있는 방안으로 기존의 에어컨분기덕트를 직접 배터리흡입구 덕트와 연결하여 연동냉각하는 것이 아닌 차체의 센터 플로어 리인포스 프레임의 폐공간에 에어컨 분기덕트를 이용하여 냉각공기를 폐공간에 분기할 수 있는 홀을 반영함으로써 리인포스 프레임 공간에 저장된 냉각공기를 이용하여 배터리팩을 냉각하는 방안이다.

종래기술은 냉각성능의 향상을 위해 에어컨의 분기덕트를 배터리에 직접 연동하여 배터리팩 냉각을 하고 있다. 이 경우 에어컨에서 분기되는 냉각공기를 배터리팩에 직접 연결하는 것으로서, 실내공기와 에어컨공기를 개폐제어 밸브를 이용하여 냉각하는 방안도 있다.

그러나 상기 기술은 에어컨을 배터리팩에 직접 연결하여 차량 실내의 냉각 및 난방 성능을 저하시키게 되는 단점이 있어 상품성 저하를 가져올 수 있는 문제점을 가지고 있었다. 그리고 개폐제어 밸브를 적용하여 실내공기와 에어컨의 공기를 혼입하는 방안은 원가상승 및 냉각 제어적인 문제점으로 인하여 냉각성능의 저하를 가져올 수 있는 문제가 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 공조장치의 냉각풍을 차체의 리저버(폐공간)를 이용한 기구적인 구조로 배터리팩 냉각이 필요한 경우에 유입할 수 있는 차량의 배터리 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 배터리 냉각장치는, 차량의 하부 프레임을 구성하며, 폐단면을 가지고 차량 플로어를 폭방향으로 가로지르도록 설치되어 차량 강성을 확보하는 플로어 리인포스 프레임; 차량의 플로어에 설치되어 공조장치로부터 냉각풍을 받아 실내 하부로 토출하며, 유로 중 일부가 상기 플로어 리인포스 프레임에 연결되어 냉각풍이 플로어 리인포스 프레임의 내부공간으로도 유통되도록 하는 플로어덕트; 일단부가 상기 플로어 리인포스 프레임에 연통되도록 연결되고 타단부가 배터리팩에 연통되도록 연결된 배터리덕트; 및 상기 배터리팩에 마련된 블로워;를 포함한다.

상기 배터리팩의 온도에 따라 블로워의 작동을 제어하는 제어부;를 더 포함한다.

상기 플로어덕트는 차량의 길이방향으로 연장되어 상기 플로어 리인포스 프레임과 교차되되, 플로어 리인포스 프레임의 상단부를 지나가며 교차지점에서 상호 연통되도록 연결될 수 있다.

상기 플로어덕트는 차량의 길이방향으로 연장되어 상기 플로어 리인포스 프레임과 교차되되, 플로어 리인포스 프레임을 관통하며 교차지점에서 상호 연통되도록 연결될 수 있다.

상기 플로어 리인포스 프레임은 차량의 하부를 아우르는 플로어 패널의 상면에 폭방향으로 마련되며, 상기 배터리팩은 플로어 리인포스 프레임의 후방으로 플로어 패널의 하면에 설치되고, 배터리덕트는 플로어 리인포스 프레임과 배터리팩을 수직으로 연결할 수 있다.

상기 플로어 리인포스 프레임은 차량의 하부를 아우르는 플로어 패널의 상면에 폭방향으로 마련되며, 상기 배터리팩은 플로어 리인포스 프레임의 후방으로 플로어 패널의 상면에 설치되고, 배터리덕트는 플로어 리인포스 프레임과 배터리팩을 수평으로 연결할 수 있다.

상기 플로어덕트, 플로어 리인포스 프레임, 배터리덕트 및 배터리팩간에는 개폐도어의 설치됨이 없이 연통되도록 연결할 수 있다.

상기 배터리팩은 블로워의 미작동시 냉각풍이 유통되지 않고, 블로워의 작동시 플로어덕트, 플로어 리인포스 프레임 및 배터리덕트를 통해 냉각풍이 유통될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 배터리 냉각장치에 따르면, 공조장치의 분기 덕트를 배터리팩에 직접 연결하는 것이 아닌, 차체의 센터 플로어 리인포스 프레임의 폐공간에 냉각공기를 부분적으로 분기하여 폐공간의 냉각공기를 배터리팩이 냉각이 필요할 경우에 흡입하여 냉각시킴으로써, 실내 차량의 냉각 또는 난방성능은 유지하고 배터리팩의 냉각성능을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 배터리팩의 냉각팬의 작동시 폐공간의 냉각공기를 흡입하게 되며, 냉각팬의 단수, 즉 필요한 풍량에 따라 리저버 냉각공기를 더 끌어들일 수 있어 실내 배출공기와 가변적으로 조절 흡입을 할 수 있다. 즉, 폐공간이 배터리팩의 필요 풍량에 따라 실내배출공기량을 조절할 수 있는 역할을 할 수 있다.

그리고, 배터리팩 냉각팬의 미작동시 리저버에 차있는 냉각공기의 압력에 의해 외부로 배출되지 않고 에어컨 냉각공기의 대부분이 차량 실내 냉각을 위해 배출 사용됨으로써 차량 실내 냉각성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량의 배터리 냉각장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 차량의 배터리 냉각장치의 A-A선을 따라 절개한 도면.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량의 배터리 냉각장치를 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 도시된 차량의 배터리 냉각장치의 B-B선을 따라 절개한 도면.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 차량의 배터리 냉각장치를 나타낸 도면.
도 6는 본 발명의 제4실시예에 따른 차량의 배터리 냉각장치를 나타낸 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 배터리 냉각장치에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량의 배터리 냉각장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 차량의 배터리 냉각장치의 A-A선을 따라 절개한 도면이다.

본 발명의 차량의 배터리 냉각장치는, 차량의 하부 프레임을 구성하며, 폐단면을 가지고 차량 플로어를 폭방향으로 가로지르도록 설치되어 차량 강성을 확보하는 플로어 리인포스 프레임(100); 차량의 플로어에 설치되어 공조장치로부터 냉각풍을 받아 실내 하부로 토출하며, 유로 중 일부가 상기 플로어 리인포스 프레임(100)에 연결되어 냉각풍이 플로어 리인포스 프레임(100)의 내부공간으로도 유통되도록 하는 플로어덕트(300); 일단부가 상기 플로어 리인포스 프레임(100)에 연통되도록 연결되고 타단부가 배터리팩(B)에 연통되도록 연결된 배터리덕트(500); 및 상기 배터리팩(B)에 마련된 블로워;를 포함한다.

본래 차량의 경우 도시된 바와 같이 플로어 패널(F)이 차량의 하부를 아우르도록 마련되고, 그 플로어 패널(F)의 상면에 폐단면을 가지고 차량 플로어를 폭방향으로 가로지르도록 설치되어 차량 강성을 확보하는 플로어 리인포스 프레임(100)이 설치된다. 이러한 플로어 리인포스 프레임(100)은 폐단면을 가지고 있어 중량 대비 차량의 강성을 확보하는데 매우 유리한 구조이다.

본 발명은 이러한 폐단면의 플로어 리인포스 프레임(100)이 가지고 있는 내부의 공간을 활용하는 것으로서, 레이아웃이 매우 간단해지고 부품비용이 매우 절약되는 것이 특징이다. 아울러, 필요시에만 공조장치의 냉각풍을 이용하기 때문에, 실내 냉난방 성능이 우수해지는 장점이 있다.

한편, 플로어덕트(300)는 차량의 공조장치에서 연장되고 차량의 플로어에 설치되어 공조장치로부터 냉각풍을 받아 실내 하부로 토출하는 것이다. 이러한 플로어덕트(300)는 플로어 패널(F)의 상면에 마련되어 차량 전방에서 후장으로 연장되고 후석의 플로어에 냉각구(320)를 통해 냉각풍을 토출하도록 한다. 이러한 플로어덕트(300)의 유로 중 일부는 상기 플로어 리인포스 프레임(100)에 연결되어 냉각풍이 플로어 리인포스 프레임(100)의 내부공간으로도 유통되도록 한다. 즉, 공조장치의 가동시에는 냉각풍이 기본적으로는 플로어덕트(300)를 통해 공급되나, 그 중 일부는 플로어 리인포스 프레임(100)의 내부공간에도 충진되는 것이다.

그리고, 배터리덕트(500)는 일단부가 상기 플로어 리인포스 프레임(100)에 연통되도록 연결되고 타단부가 배터리팩(B)에 연통되도록 연결됨으로써 플로어 리인포스 프레임(100)의 내부공간에 충진된 냉각풍을 배터리팩(B)으로 유통되도록 한다. 한편, 배터리팩(B)에는 블로워가 마련되어 블로워의 작동시에는 냉각풍을 빨아들임으로써 플로어 리인포스 프레임(100)을 통해 지속적으로 냉각풍을 유입받는 것이며 블로워의 정지시에는 냉각풍이 플로어 리인포스 프레임(100)에 충진되고 그대로 유지됨으로써 냉각풍은 더 이상 플로어 리인포스 프레임(100)으로 들어가지 못하고 플로어덕트(300)를 통해 실내 측으로만 토출되는 것이다. 이를 통해 에너지의 낭비 없이 최적으로 실내의 냉난방을 수행할 수 있게 된다.

한편, 상기 배터리팩(B)의 온도에 따라 블로워의 작동을 제어하는 제어부;를 더 포함하여, 배터리의 냉각이 필요할 경우에만 블로워를 작동시키고, 냉각의 필요에 따라 블로워의 단수를 조절할 경우 더 많은 냉각풍이 유입되도록 할 수 있다. 또한 실내의 냉각 역시 독립적으로 이루어질 수 있는바, 블로워를 오프한 상태에서는 실내측 공조를 독립적으로 수행할 수 있게 된다.

도 1 및 2를 참고하여 제1실시예를 설명하면, 상기 플로어덕트(300)는 차량의 길이방향으로 연장되어 상기 플로어 리인포스 프레임(100)과 교차되되, 플로어 리인포스 프레임(100)의 상단부를 지나가며 교차지점에서 상호 연통되도록 연결될 수 있다. 또한, 상기 플로어 리인포스 프레임(100)은 차량의 하부를 아우르는 플로어 패널(F)의 상면에 폭방향으로 마련되며, 상기 배터리팩(B)은 플로어 리인포스 프레임(100)의 후방으로 플로어 패널(F)의 상면에 설치되고, 배터리덕트(500)는 플로어 리인포스 프레임(100)과 배터리팩(B)을 수평으로 연결하도록 설치될 수 있다.

즉, 도 2의 단면도에서 볼 수 있듯이, 공조장치에서 토출된 냉각풍은 플로어 패널(F)을 통해 공급되고 그 냉각풍은 배터리팩(B) 블로워의 작동시 플로어덕트(300), 플로어 리인포스 프레임(100), 배터리덕트(500)를 통해 유입되는 것이다. 여기서, 상기 플로어덕트(300), 플로어 리인포스 프레임(100), 배터리덕트(500) 및 배터리팩(B)간에는 개폐도어의 설치됨이 없이 연통되도록 연결되기 때문에 구성이 매우 간단하고 제조비용이 많이 소요되지 않는다.

한편, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량의 배터리 냉각장치를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 차량의 배터리 냉각장치의 B-B선을 따라 절개한 도면이다.

이 경우에는 상기 플로어덕트(300)는 차량의 길이방향으로 연장되어 상기 플로어 리인포스 프레임(100)과 교차되되, 플로어 리인포스 프레임(100)을 관통하며 교차지점에서 상호 연통되도록 연결되고, 상기 플로어 리인포스 프레임(100)은 차량의 하부를 아우르는 플로어 패널(F)의 상면에 폭방향으로 마련되며, 상기 배터리팩(B)은 플로어 리인포스 프레임(100)의 후방으로 플로어 패널(F)의 상면에 설치되고, 배터리덕트(500)는 플로어 리인포스 프레임(100)과 배터리팩(B)을 수평으로 연결하는 경우이다. 이 경우에는 플로어 리인포스 프레임(100)을 관통하는 플로어덕트에 유통홀(340)이 형성되어 냉각풍을 공급하는 구조이다.

한편, 도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 차량의 배터리 냉각장치를 나타낸 도면으로서, 상기 플로어덕트(300)는 차량의 길이방향으로 연장되어 상기 플로어 리인포스 프레임(100)과 교차되되, 플로어 리인포스 프레임(100)의 상단부를 지나가며 교차지점에서 상호 연통되도록 연결되고, 상기 플로어 리인포스 프레임(100)은 차량의 하부를 아우르는 플로어 패널(F)의 상면에 폭방향으로 마련되며, 상기 배터리팩(B)은 플로어 리인포스 프레임(100)의 후방으로 플로어 패널(F)의 하면에 설치되고, 배터리덕트(500)는 플로어 리인포스 프레임(100)과 배터리팩(B)을 수직으로 연결하도록 하는 경우이다.

또한, 도 6는 본 발명의 제4실시예에 따른 차량의 배터리 냉각장치를 나타낸 도면으로서, 이 경우는 상기 플로어덕트(300)는 차량의 길이방향으로 연장되어 상기 플로어 리인포스 프레임(100)과 교차되되, 플로어 리인포스 프레임(100)을 관통하며 교차지점에서 상호 연통되도록 연결되고, 상기 플로어 리인포스 프레임(100)은 차량의 하부를 아우르는 플로어 패널(F)의 상면에 폭방향으로 마련되며, 상기 배터리팩(B)은 플로어 리인포스 프레임(100)의 후방으로 플로어 패널(F)의 상면에 설치되고, 배터리덕트(500)는 플로어 리인포스 프레임(100)과 배터리팩(B)을 수평으로 연결하는 경우이다. 이 경우 역시 플로어 리인포스 프레임(100)을 관통하는 플로어덕트에 유통홀(340)이 형성되어 냉각풍을 공급하는 구조이다.

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 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

F : 플로어패널 B : 배터리팩
100 : 플로어 리인포스 프레임 300 : 플로어덕트
500 : 배터리덕트

Claims

차량의 하부 프레임을 구성하며, 폐단면을 가지고 차량 플로어를 폭방향으로 가로지르도록 설치되어 차량 강성을 확보하는 플로어 리인포스 프레임(100);
차량의 플로어에 설치되어 공조장치로부터 냉각풍을 받아 실내 하부로 토출하며, 유로 중 일부가 상기 플로어 리인포스 프레임(100)에 연결되어 냉각풍이 플로어 리인포스 프레임(100)의 내부공간으로도 유통되도록 하는 플로어덕트(300);
일단부가 상기 플로어 리인포스 프레임(100)에 연통되도록 연결되고 타단부가 배터리팩(B)에 연통되도록 연결되며, 리인포스 프레임(100)의 내부공간에 충진된 냉각풍이 유통되는 배터리덕트(500); 및
상기 배터리팩(B)에 마련된 블로워;를 포함하고,
상기 플로어덕트(300), 플로어 리인포스 프레임(100), 배터리덕트(500) 및 배터리팩(B)간에는 개폐도어의 설치됨이 없이 연통되도록 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각장치.
청구항 1에 있어서,
상기 배터리팩(B)의 온도에 따라 블로워의 작동을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각장치.
청구항 1에 있어서,
상기 플로어덕트(300)는 차량의 길이방향으로 연장되어 상기 플로어 리인포스 프레임(100)과 교차되되, 플로어 리인포스 프레임(100)의 상단부를 지나가며 교차지점에서 상호 연통되도록 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각장치.
청구항 1에 있어서,
상기 플로어덕트(300)는 차량의 길이방향으로 연장되어 상기 플로어 리인포스 프레임(100)과 교차되되, 플로어 리인포스 프레임(100)을 관통하며 교차지점에서 상호 연통되도록 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각장치.
청구항 1에 있어서,
상기 플로어 리인포스 프레임(100)은 차량의 하부를 아우르는 플로어 패널(F)의 상면에 폭방향으로 마련되며, 상기 배터리팩(B)은 플로어 리인포스 프레임(100)의 후방으로 플로어 패널(F)의 하면에 설치되고, 배터리덕트(500)는 플로어 리인포스 프레임(100)과 배터리팩(B)을 수직으로 연결하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각장치.
청구항 1에 있어서,
상기 플로어 리인포스 프레임(100)은 차량의 하부를 아우르는 플로어 패널(F)의 상면에 폭방향으로 마련되며, 상기 배터리팩(B)은 플로어 리인포스 프레임(100)의 후방으로 플로어 패널(F)의 상면에 설치되고, 배터리덕트(500)는 플로어 리인포스 프레임(100)과 배터리팩(B)을 수평으로 연결하는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 배터리팩(B)은 블로워의 미작동시 냉각풍이 유통되지 않고, 블로워의 작동시 플로어덕트(300), 플로어 리인포스 프레임(100) 및 배터리덕트(500)를 통해 냉각풍이 유통되는 것을 특징으로 하는 차량의 배터리 냉각장치.