KR101388621B1

KR101388621B1 - 배터리 팩 유닛

Info

Publication number: KR101388621B1
Application number: KR1020120149989A
Authority: KR
Inventors: 박현석; 유성목; 조진호
Original assignee: 현대오트론 주식회사
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-04-24

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 유닛은 배터리 셀 유닛이 내장되고 상기 배터리 셀 유닛을 냉각시키기 위한 공기가 유입되는 공기 흡입구와 상기 배터리 셀 유닛을 냉각시킨 공기가 배출되는 공기 배출구가 형성된 배터리 팩, 상기 공기 흡입구와 연통되고 상기 배터리 셀 유닛을 냉각시키기 위한 공기를 상기 공기 흡입구로 안내되는 흡입 덕트, 상기 공기 토출구와 연통되어 상기 공기 배출구로 배출된 공기가 안내되는 토출 덕트 및 상기 토출 덕트 내에 설치되어서, 가상 엔진음을 발생시키고, 공기를 대기로 배기되게 하는 가상 음향 발생장치를 포함하고, 상기 가상 음향 발생장치는 공기유동을 발생시키고, 공기가 상기 흡입 덕트와, 배터리 팩과 토출 덕트를 차례로 통과한 후 대기로 배기되게 하는 공기유동부, 상기 공기유동부에서 발생된 공기유동이 내부로 유입되어 가속되는 공기가속부, 상기 공기가속부에 연통되어 상기 공기가속부에서 가속된 공기가 외부로 토출되도록 안내하는 토출안내부 및 상기 토출안내부의 내부에 설치되어 상기 토출안내부를 통과하는 공기에 의해 특정 파장의 소리를 발생시키는 소리발생부를 포함하여서, 단순한 구조로 가상 엔진음을 발생시킬 수 있다.

Description

배터리 팩 유닛{Battery pack unit}

본 발명은 배터리 팩 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구조가 간단하고 전기 자동차의 배터리를 공냉하는 기능과 가상엔진음 발생기능을 가지는 배터리 팩 유닛에 관한 것이다.

자동차는 자체 엔진에서 동력을 생산해 바퀴에 전달하여 도로 상에서 승객이나 화물을 운반하는 교통 수단이다. 자동차는 크게 외관을 형성하는 차체(body)와 각종 장치들이 유기적으로 연결된 섀시(chassis)로 나눌 수 있다. 섀시는 주행의 원동력이 되는 자동차 엔진을 비롯하여 동력전달 장치, 조향 장치, 현가 장치, 제동 장치 등 주요 장치를 포함한다.

엔진은 자동차를 달리게 하는 원동력이다. 대부분의 자동차 엔진은 4행정 내연기관이다. 4행정 내연기관은 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정에 의해 한 주기를 끝내는 내연기관으로 왕복운동 엔진의 가장 일반적인 예이다. 주로 휘발성 연료를 사용하는 내연기관은 연료를 공기 중의 산소와 완전연소가 이루어지도록 잘 혼합된 상태에서 압축을 한 다음 연소를 시킬 때 발생하는 열에너지를 직접 이용해 운동에너지를 얻는다.

이러한 휘발성 연료를 사용하는 내연기관은 배기 가스로 인한 환경 오염과 석유 자원의 고갈을 일으켜 그 대안으로 전기를 동력으로 움직이는 전기자동차가 대두되었다.

전기자동차(Electric vehicle, EV)는 주로 배터리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC 모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차로서, 크게 배터리전용 전기자동차와 하이브리드 전기자동차로 분류되며, 배터리전용 전기자동차는 배터리의 전원을 이용하여 모터를 구동하고 전원이 다 소모되면 재충전하고, 하이브리드 전기자동차는 엔진을 가동하여 전기발전을 하여 배터리에 충전을 하고 이 전기를 이용하여 전기모터를 구동하여 차를 움직이게 할 수 있다.

그러나, 이러한 친환경 차량의 EV주행 모드 즉, 모터의 동력으로 주행하는 모드에서는 주행 소음이 매우 낮은 저소음 상태가 됨에 따라, 차량 주변의 보행자(특히, 시각 장애인)들이 차량 접근을 미처 인지하지 못하여 안전사고 가 발생될 우려가 있다.

이를 위해, 가상의 소음을 스피커를 통해 차량의 외부로 재생하여 출력함으로써, 보행자들이 차량 접근 상태를 용이하게 인지할 수 있도록 한 가상 엔진사운드 시스템(VESS: Virtual Engine Sound System)이 친환경 차량에 탑재되고 있다.

이러한 가상 엔진사운드 시스템용 스피커는 차량의 앞쪽 범퍼나 엔진룸 안에 설치하여 가상의 엔진 유사음이나 모터음 등을 주로 발생시킨다.

그러나, 최근에 주로 소형으로 제작되고 있는 전기자동차는 그 엔진룸이 매우 협소하여 저주파 대역의 소리를 발생시키는 대용량 스피커를 설치하는데 어려움이 있다.

즉, 기존의 가상 엔진사운드 시스템은 보행자가 차량 접근 상태를 쉽게 인지할 수 있도록 가상 엔진음이나 기타 인지음을 엔진룸 안의 차외 스피커를 통해 발생시키지만, 엔진룸이 협소한 관계로 차외 스피커의 크기가 제한되어 물리적으로 저주파음을 재생하는데 한계가 있다.

또한, 보행자가 차량 접근 상태를 쉽게 인지할 수 있도록 재생의 볼륨을 높이는 것에도 한계가 있고, 스피커장착 위치에 따라 방향별 인지성도 달라지는 점을 감안하여, 다중의 스피커를 사용하기도 하는데, 이는 스피커로만 재생한 소리여서 실제 엔진이나 모터에서 나는 소리와 달라 이질감을 느껴질 수 있고, 스피커별 제어기를 별도로 추가해야 하는 원가 상승 문제도 따른다.

또한, 스피커의 소리를 조정하고, 제어인자를 연산하기 위해서 ECU에 부담이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 전기 자동차의 배터리는 열이 발생하게 되어서 냉각이 필요한 문제점이 있다.

공개특허 10-2013-0137928, 공개특허 10-2013-0140245

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 간단한 구조를 가지면서, ECU에 부담을 주지 않는 배터리 팩 유닛을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전기 자동차의 배터리 팩을 공냉하면서, 가상 엔진음을 발생시키는 배터리 팩 유닛을 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 유닛은 배터리 셀 유닛이 내장되고 상기 배터리 셀 유닛을 냉각시키기 위한 공기가 유입되는 공기 흡입구와 상기 배터리 셀 유닛을 냉각시킨 공기가 배출되는 공기 배출구가 형성된 배터리 팩, 상기 공기 흡입구와 연통되고 상기 배터리 셀 유닛을 냉각시키기 위한 공기를 상기 공기 흡입구로 안내되는 흡입 덕트, 상기 공기 토출구와 연통되어 상기 공기 배출구로 배출된 공기가 안내되는 토출 덕트 및 상기 토출 덕트 내에 설치되어서, 가상 엔진음을 발생시키고, 공기를 대기로 배기되게 하는 가상 음향 발생장치를 포함하고, 상기 가상 음향 발생장치는 공기유동을 발생시키고, 공기가 상기 흡입 덕트와, 배터리 팩과 토출 덕트를 차례로 통과한 후 대기로 배기되게 하는 공기유동부, 상기 공기유동부에서 발생된 공기유동이 내부로 유입되어 가속되는 공기가속부, 상기 공기가속부에 연통되어 상기 공기가속부에서 가속된 공기가 외부로 토출되도록 안내하는 토출안내부 및 상기 토출안내부의 내부에 설치되어 상기 토출안내부를 통과하는 공기에 의해 특정 파장의 소리를 발생시키는 소리발생부를 포함한다.

또한, 상기 공기가속부는 자동차의 전방에서 후방으로 진행할수록 단면적이 작아지는 형상을 가질 수 있다.

한편, 상기 토출안내부는 상기 소리발생부에서 발생하는 소리가 진동되는 진동부와, 상기 진동부에서 발생되는 소리를 증폭시키는 증폭부를 포함할 수 있다.

또한, 소리발생부는 공기가 통과하는 홀이 형성되고, 상기 토출안내부에 내에 배치되는 제1리드판과, 상기 제1리드판에 일측이 결합되고, 상기 제1리드판의 홀을 통과하는 공기에 저항하며 진동되는 제2리드판을 포함할 수 있다.

본 발명의 배터리 팩 유닛에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

종래의 가상 엔진음 구현기술이 마이크, 스피커, 앰프, 제어기 등 여러 가지 부품이 필요하고, 별도의 프로그램 개발 기간이 필요하고, 가상의 사운드를 발생시키는 것인 반면 실시예는 간단한 구조로 가상 엔진음 발생시킬 수 있는 효과를 가진다.

또한, 실시예는 종래 가상 엔진음 구현장치 보다 비용이 절감되고, 신뢰성면에서 우수한 효과를 가진다.

또한, 비교적 간단한 구조로 구현이 가능하므로, 생산 원가 부담을 줄일 수 있다.

또한, 배터리을 공냉시키기 위한 장치와 가상 엔진음 발생장치를 결합하여서 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 스피커에 의한 소리보다 큰 소리가 발생하여서, 자동차의 주변에 경고하는 효과가 우수한 이점이 존재한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 유닛이 차체에 설치되기 전의 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 유닛의 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 유닛의 측단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 배터리 팩 유닛에 가상 엔진음 발생 장치가 설치된 모습을 도시한 측단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 배터리 팩 유닛의 작동 상태를 나타내는 설명도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소리발생부를 확대한 단면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소리발생부를 확대한 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

또한, 실시예의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 실시예를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 자동차를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 유닛이 차체에 설치되기 전의 분해 사시도이다.

본 실시예에 따른 전기자동차는 차체(2)와, 차륜과, 차륜을 회전시키는 구동력을 발생하는 모터와, 모터 구동에 필요한 전원을 공급하는 배터리 팩 유닛(400)을 포함한다.

차체(2)는 모터 및 동력 전달 계통의 부품을 탑재하는 전방차체(100)와, 탑승자가 승차하여 착석할 수 있는 중앙차체(200), 스페어 타이어 및 기타 물건 등을 보관할 수 있는 후방차체(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

차체(2)는 닫힌 공간을 만들어 그 내부에 각종 장치를 배치하고, 탑승자나 화물을 수용하며, 일부를 개폐시켜 탑승자나 화물의 출입, 각종 장치의 유지 보수를 용이하게 할 수 있다.

차체(2)는 형상 그대로 자동차의 외관 형상이 될 수 있다.

전방차체(100)는 모터와 변속기 등의 동력전달계통의 부품이 구비될 수 있다.

전방차체(100)는 전기자동차의 진행 방향을 바꾸기 위하여 전륜의 회전축 방향을 조절하는 조향장치와, 노면의 진동이 직접 차체에 닿지 않도록 하는 전륜현가장치가 구비될 수 있다.

전방차체(100)는 사고 등에 의해 충격을 받을 경우 파손되어 충격을 흡수함에 따라 차실에 큰 충격이 전달되지 않게 한다.

중앙차체(200)는 대부분 차실, 즉 탑승자 등이 탑승하는 장소로 되어 있기 때문에 내부 공간은 될수록 크게 한다.

중앙차체(200)는 전기자동차의 바닥면을 이루는 플로어(210)와, 플로어(210)의 중앙에 형성된 중앙 터널(230)을 포함한다.

플로어(210)는 차실 내의 바닥면으로서, 면적이 넓은 패널이다.

중앙 터널(230)은 상방으로 인입되어 형성되고, 전후방향으로 길게 형성된다. 중앙 터널(230)은 플로어(210)에 일체로 형성되는 것도 가능하고, 별도로 이루어져 용접 등에 의해 결합되는 것도 가능하다.

후방차체(300)는 스페어 타이어 및 기타 물건 등을 보관되는 트렁크와, 트렁크를 덮는 트렁크 도어가 연결될 수 있다.

후방차체(300)에는 노면의 진동이 직접 차체에 닿지 않도록 후륜현가장치가 구비될 수 있다.

배터리 팩 유닛(400)은 차체(2)의 중앙차체(200)와 후방차체(300) 중 적어도 일측에 설치될 수 있다.

배터리 팩 유닛(400)은 차체(2)의 하측에 설치될 수 있고, 차체(2)의 중앙차체(200)에 설치될 경우 중앙차체(200)의 하측에 설치되는 것이 바람직하며, 차체(2)의 후방차체(300)에 설치될 경우, 후방차체(300)의 하측 또는 트렁크에 설치되는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 유닛의 사시도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 유닛의 측단면도이다.

배터리 팩 유닛(400)은 배터리 팩과, 흡입 덕트(430)와, 토출덕트(440)와, 토출덕트(440)에 설치되는 가상 음향 발생장치(10)를 포함한다.

배터리 팩은 모터의 구동에 필요한 전원을 공급하는 배터리 셀 유닛(402)이 적어도 하나 내장된다.

배터리 팩은 적어도 하나의 배터리 셀 유닛(402)을 보호하는 배터리 케이스(410)를 포함할 수 있다.

배터리 셀 유닛(402)은 복수개가 적층되어 배치될 수 있고, 적층된 복수개의 배터리 셀 유닛(402)의 그룹은 복수 그룹이 전후 또는 좌우 방향으로 이격되게 배치될 수 있다.

배터리 케이스(410)는 복수개의 배터리 셀 유닛(402)이 배치되는 캐리어(412)와, 캐리어(412)에 결합되어 캐리어(412)와 함께 배터리 셀 유닛의 수용 공간을 형성하고 배터리 셀 유닛(402)을 보호하는 배터리 커버(414)를 포함할 수 있다.

배터리 팩은 캐리어(412)가 볼트 등의 체결부재로 차체(2)에 체결될 수 있고, 배터리 커버(414)가 볼트 등의 체결부재로 캐리어(412)에 체결될 수 있다.

배터리 팩 유닛(400)은 공기가 배터리 팩 유닛(400) 내부로 유동되어 배터리 셀 유닛(402)을 냉각시키고 외부로 배출되는 공랭식으로 냉각된다.

배터리 팩은 배터리 셀 유닛(402)을 냉각시키기 위한 공기(A)가 유입되는 공기 흡입구(420)와 배터리 셀 유닛(402)을 냉각시킨 공기가 배출되는 공기 배출구(422)가 형성된다.

배터리 팩은 공기 흡입구(420)와 공기 배출구(422)가 배터리 케이스(410)에 형성될 수 있고, 특히 배터리 커버(414)에 형성될 수 있다.

전기자동차는 전기자동차 외부의 공기를 배터리 팩 유닛(400)으로 유입시켜 배터리 셀 유닛(402)을 공냉시키는 것이 가능하고, 차실의 공기를 배터리 팩 유닛(400)으로 유입시켜 배터리 셀 유닛(402)을 공냉시키는 것이 가능하며, 트렁크의 공기를 배터리 팩 유닛(400)으로 유입시켜 배터리 셀 유닛(402)을 공냉시키는 것이 가능하다.

전기자동차는 배터리 셀 유닛(402)으로 실외의 공기를 배터리 팩 유닛(400)으로 유입시키는 것이 바람직하고, 이하 실외의 공기를 배터리 팩 유닛(400)으로 유입시키는 것으로 설명한다.

배터리 팩 유닛(400)은 공기 흡입구(420)와 연통되고 배터리 셀 유닛(402)을 냉각시키기 위한 공기를 공기 흡입구(420)로 안내되는 흡입 덕트(430)와; 공기 토출구(422)와 연통되어 공기 배출구(422)로 배출된 공기가 안내되는 토출 덕트(440)와; 토출덕트(440) 내에 설치되어서, 가상 엔진음을 발생시키고, 공기를 대기로 배기되게 하는 가상 음향 발생장치(10)를 포함한다.

흡입덕트(430)는 외부와 연통되게 배치되고, 배터리 팩에 형성된 공기 흡입구(420)와 연통되게 형성된다.

흡입덕트(430)는 외부와 배터리 팩 유닛(400)을 연통시키는 것으로서, 배터리 팩 유닛(400)에 외부의 공기를 공급한다.

흡입 덕트(430)는 바람직하게는 차체(2)의 전방에 위치될 수 있다. 이는 차량의 진행에 의해 발생하는 공기를 흡입하기 위함이다.

한편, 배터리 팩 유닛(400)은 배터리 팩 유닛(400)의 하면이 외부에 노출되고, 배터리 팩 유닛(400)의 상면이 차체(2)의 저면을 향하므로, 공기 흡입구(420)가 배터리 팩 유닛(400)의 전방부 상면에 형성되고, 공기 토출구(412)가 배터리 팩 유닛(400)의 후방부 상면에 형성될 수 있다.

토출덕트(440)는 배터리 팩에 형성된 공기 배출구(422)에 연통되어 외부로 공기를 배출하게 된다.

토출덕트(440)는 외부와 배터리 팩 유닛(400)을 연통시키는 것으로서, 배터리 팩 유닛(400)에서 열교환된 공기를 외부로 배출한다.

토출덕트(440)는 차체(2)의 후방에 위치될 수 있다. 이는 차량의 진행에 의해 발생하는 공기유동의 방해를 받지않고 열교환된 공기를 배출하기 위함이다.

흡입덕트(430)는 배터리 팩 유닛(400)의 전방부 상측에 배치될 수 있고, 토출덕트(440)는 배터리 팩 유닛(400)의 후방부 상측에 연결될 수 있다.

가상 음향 발생장치(10)는 토출덕트(440) 내에 설치되어서, 가상 엔진음을 발생시키고, 공기를 대기로 배기되게 하는 역할을 한다. 즉, 가상 음향 발생장치(10)는 배터리 팩 유닛(400) 내의 공기가 일방향으로 진행되도록 흡입력과 토출력을 발생시키고, 외부에 경고하는 소리를 발생시키는 역할을 한다. 그리고, 가상 음향 발생장치(10)는 배터리 팩의 후방에 위치되는 것이 바람직하다.

가상 음향 발생장치(10)의 자세한 구성은 후술하도록 한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전기자동차의 주행시, 가상 음향 발생장치(10)가 구동되면, 토출덕트(440)와 배터리 팩과 흡입 덕트(430)의 내부에는 흡입력이 발생되고, 외부의 공기는 흡입 덕트(430)로 흡입된다.

흡입 덕트(430)로 흡입된 공기는 배터리 팩의 내부로 흡입된다. 배터리 팩의 내부로 흡입된 공기는 배터리 셀 유닛(402)와 접촉되면서 배터리 셀 유닛(402)를 공랭식으로 냉각시키고, 이후 토출 덕트(440)으로 흡입된다.

토출 덕트(440)로 흡입된 공기는 가상 음향 발생장치(10)로 흡입되고, 이후 가상 음향 발생장치(10)를 통과하여 전기자동차 외부로 배기되면서, 가상 엔진음을 발생시킨다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 배터리 팩 유닛에 가상 엔진음 발생 장치가 설치된 모습을 도시한 측단면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 배터리 팩 유닛의 작동 상태를 나타내는 설명도이다.

도 4를 참조하면, 실시예에 따른 가상 엔진음 발생 장치(10)는 공기유동을 발생시키고, 공기가 흡입 덕트(430) 와, 배터리 팩과 토출덕트(440)를 차례로 통과한 후 대기로 배기되게 하는 공기유동부, 공기유동부에서 발생된 공기유동이 내부로 유입되어 가속되는 공기가속부(20), 공기가속부(20)에 연통되어 공기가속부(20)에서 가속된 공기가 외부로 토출되도록 안내하는 토출안내부(30) 및 토출안내부(30)의 내부에 설치되어 토출안내부(30)를 통과하는 공기에 의해 특정 파장의 소리를 발생시키는 소리발생부(40)를 포함한다.

가상 엔진음 발생 장치(10)는 외관을 형성하는 토출덕트(440)내에 구비될 수 있다.

공기유동부는 자동차에서 구동력을 입력 받아 공기유동을 발생시킨다. 즉, 전기 자동차의 배터리 셀 유닛(402)에서 발생된 전기를 입력 받아 공기유동을 발생시킬 수 있다.

공기유동부는 구동력을 발생시키는 모터(미도시)와, 모터에 연결되어서 회전하며 공기유동을 발생시키는 팬(63)을 포함할 수 있다.

팬(63)은 공기유동 피동기어(61)에 연결되어서 회전하며 공기유동을 발생시킨다. 즉, 팬(63)은 회전력에 의해 공기를 일정방향으로 유동시키는 장치이다.

소리발생부(40)에서 발생되는 소리의 크기는 모터의 회전수에 의해 조절된다.

공기유동부는 공기가속부(20)의 입구(21)에 인접하여 배치되거나, 공기가속부(20)의 내부에 배치될 수 있다. 도 4에서는 공기가속부(20)의 입구(21)의 내측에 위치하도록 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

팬(63)은 모터에 연결되어서 회전하며 공기유동을 발생시킨다. 즉, 팬(63)은 회전력에 의해 공기를 일정방향으로 유동시키는 장치이다. 팬(63)은 배터리 팩을 냉각시키기 위한 공기를 흡입하는 흡입력을 제공하고, 동시에 소리발생부(40)가 일정한 소리를 발생시킬 수 있는 공기유동을 제공하게 된다.

소리발생부(40)에서 발생되는 소리의 크기는 팬(63)의 회전수에 의해 조절된다. 즉, 팬(63)의 회전수가 많아지면, 상대적으로 큰 소음이 발생되고, 팬(63)의 회전수가 적어지면, 상대적으로 작은 소음이 발생된다.

팬(63)의 회전속도는 배터리 팩의 냉각용량에 따라 달라지게 된다. 즉, 배터리 팩의 온도가 높아서 큰 냉각용량을 요구하는 경우, 팬(63)의 회전속도는 빨라지고, 결과적으로 소리발생부(40)에서 발생되는 소리는 커지게 된다.

공기유동부가 전기 자동차의 배터리 팩에 외부공기를 공급하는 역할을 함과 동시에 외부의 보행자에게 경보음을 생성하는 역할을 동시에 할 수 있다.

공기가속부(20)는 공기유동부에서 발생된 공기유동이 내부로 유입되어 가속시킨다.. 즉, 공기가속부(20)는 공기유동부에서 발생된 공기유동을 가속시킨다.

공기가속부(20)는 내부에 공기가 유동되는 공간을 가지게 형성된다.

공기가속부(20)는 공기유동부에서 유입되는 공기를 가속할 수 있는 모든 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 공기가속부(20)는 공기가속부(20)에서 토출안내부(30) 방향으로 진행할수록 단면적이 작아지는 형상을 가질 수 있다. 베르누이의 법칙 상 단면적의 변화로 인해 공기의 압력에너지가 속도에너지로 변환되어서 공기가속부(20)의 후방에서는 전방보다 공기의 속도가 증가하게 된다. 여기서, "단면적"은 공기의 진행방향에 수직인 임의선을 따라 자른 면적을 의미한다. 바람직하게는 공기가속부(20)는 원추 형상을 가질 수 있다.

공기가속부(20)는 공기유동부의 팬(63)이 저속으로 회전되라도, 토출안내부(30)로 유입되는 공기를 가속시켜서, 가상 엔진음 발생 장치(10)가 작동할 수 있도록 하는 역할을 한다.

토출안내부(30)는 공기가속부(20)에 연통되어 공기가속부(20)에서 가속된 공기가 외부로 토출되도록 안내한다. 또한, 토출안내부(30)는 소리발생부(40)에서 발생된 공기의 파장을 진동시키고, 증폭한다.

토출안내부(30)는 소리발생부(40)에서 발생하는 소리가 진동되는 진동부(31)와, 진동부(31)에서 발생되는 소리를 증폭시키는 증폭부(32)를 포함할 수 있다.

진동부(31)는 공기가속부(20)의 평균단면적보다 작은 단면적을 가질 수 있다. 바람직하게는 진동부(31)는 공기가속부(20)의 후방의 단면적에 대응되는 단면적을 가질 수 있다.

진동부(31)는 대략적인 원통 형상을 가질 수 있고, 바람직하게는 진동부(31)는 저주파음이 발생되는 부피 또는 길이를 가질 수 있다. 여기서 저주파음은 대략20~100Hz 정도의 음을 의미한다. 즉, 토출안내부(30)는 대략 20~100Hz 정도의 음을 발생시킬 수 있는 부피 또는 길이를 가질 수 있다. 따라서, 자동차의 엔진음과 유사하고 무게감 있는 소리를 발생시킬 수 있으므로, 생동감 있는 가상 엔진음을 발생시킬 수 있다. 다만, 토출안내부(30)의 형상은 이에 한정되지 않고, 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.

즉, 진동부(31)의 길이가 길면 저주파 영역의 소리가 발생하게 되고, 진동부(31)의 길이가 짧으면 고주파 영역의 소리가 발생하게 된다.

진동부(31)의 재질은 제한이 없고, 금속 재질 또는 합성수지 재질을 포함할 수 있다.

증폭부(32)는 진동부(31)에서 진동되는 소리를 증폭시킨다. 증폭부(32)는 자동차의 전방에서 자동차의 후방으로 진행할수록 단면적이 커지는 형상을 가진다.

증폭부(32)는 원추 형상을 가길 수 있지만, 이에 한정되지 않고 다양한 형상을 가질 수 있다.

또한, 자동차의 측면에 위치한 보행자에게 엔진음을 들려줄 수 있도록, 증폭부(32)의 후단은 자동차의 측면을 향해 벤딩될 수 있다.

도 5를 참조하면, 공기유동부에서 발생한 공기의 유동이 공기가속부(20)로 유입된다. 유입된 공기는 배터리 팩에서 열교환된 공기이다. 공기가속부(20)를 통과한 공기는 가속되어 토출안내부(30)로 안내되고, 소리발생부(40)에서 소리를 발생시킨 후 토출안내부(30)를 울리며 외부로 빠져나가며 자동차 주변에 가상 엔진음을 발생시키게 된다.

따라서, 종래의 가상 엔진음 구현기술이 마이크, 스피커, 앰프, 제어기 등 여러 가지 부품이 필요하고, 별도의 프로그램 개발 기간이 필요하고, 가상의 사운드를 발생시키는 것인 반면 실시예는 간단한 구조로 가상 엔진음 발생시킬 수 있는 효과를 가진다. 또한, 실시예는 종래 가상 엔진음 구현장치 보다 비용이 절감되고, 신뢰성면에서 우수한 효과를 가진다.

또한, 전기 자동차의 냉각장치에 흡입력을 제공함과 동시에, 외부의 보행자에게 경고음을 발생시키므로, 에너지를 절약하는 이점이 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소리발생부를 확대한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 소리발생부(40)는 토출안내부(30)의 내부에 설치되어 토출안내부(30)를 통과하는 공기에 의해 특정 파장의 소리를 발생시킨다.

소리발생부(40)에서 발생되는 소리의 파장은 제한이 없지만, 바람직하게는 엔진음과 유사한 음을 발생시키기 위해 상술한 저주파 영역의 음을 발생시키는 것이 바람직하다.

이를 위해, 소리발생부(40)는 진동부(31)에 배치되고, 소리발생부(40)는 공기가속부(20)에 인접하여 배치될 수 있다. 다시 설명하면, 소리발생부(40)가 공기가속부(20)에 인접하게 위치되면, 진동부(31) 내에서 소리발생부(40)에서 발생된 공기의 파장이 진동할 수 있는 공간이 길어지므로, 저주파 영역의 소리 발생되게 된다.

소리발생부(40)는 다양한 구성을 가질 수 있지만, 제1리드판(41)과 제2리드판(42)을 포함할 수 있다.

제1리드판(41)은 토출안내부(30)에 배치된다. 바람직하게는 진동부(31)의 내측에 배치된다. 즉, 제1리드판(41)은 진동부(31)의 내측을 이동하는 공기의 이동을 방해하는 판 형상으로, 진동부(31)에 수직적으로 설치된다.

제1리드판(41)에는 적어도 하나 이상의 홀(42)이 형성된다. 홀(42)은 진동부(31) 내의 공기가 지나가는 통로가 되고, 공기가 좁은 공간을 통과하게 되면서 소리가 발생하게 된다.

제2리드판(42)은 제1리드판(41)에 일측이 결합되고, 제1리드판(41)의 홀(42)을 통과하는 공기에 저항하며 진동된다. 즉, 제2리드판(42)은 제1리드판(41)의 홀(42)을 통과하는 공기에 의해 진동되어서, 공기의 파장을 발생시킨다. 이는 제1리드판(41)에 홀(42)만 형성된 경우 보다 큰 소리를 낼 수 있다.

제2리드판(42)은 제1리드판(41)에서 이격되어 제1리드판(41)에 형성된 홀(42)과 수평적으로 중첩된다. 제2리드판(42)은 제1리드판(41)에 형성된 홀(42)을 가리게 형성된다. 따라서, 진동부(31) 내에서 흐르는 공기가 제1리드판(41)에 형성된 홀(42)을 통과하면서, 홀(42) 앞의 제2리드판(42)을 진동시키면서, 공기의 파장을 발생시킨다. 제2리드판(42)은 제1리드판(41)에 이격되어서 진동이 발생하게 된다.

실시예는 복잡한 제어방법을 사용하기 않고, 자동차의 속도에 따라 다른 가상 엔진음을 구현할 수 있고, 자동차의 ECU(electronic control unit)에 부담도 줄일 수 있다.

또한, 비대칭성 질량의 진동에 의한 소리보다 큰 소리가 발생하여서, 자동차의 주변에 경고하는 효과가 우수한 이점이 존재한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소리발생부를 확대한 단면도이다.

실시예에 따른 가상 엔진음 발생 장치(10)는 도 6의 실시예와 비교하면, 제1리드판(41)의 결합형태에 차이점이 존재한다. 이하에서는 이전에 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하도록 한다.

제1리드판(41)은 토출안내부(30)의 내측에 형성된 홈에 유동 가능하게 결합될 수 있다. 토출안내부(30)의 내측에 형성된 홈은 제1리드판(41)의 두께보다 큰 폭을 가지게 되어서 제1리드판(41)이 전후로 움직이면서 소리를 발생하게 된다. 따라서, 제2리드판(42)의 진동에 의해 발생하는 파장 외에 제1리드판(41)의 진동에 의해 다른 파장이 발생하게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

<부호의 설명>

20 : 공기가속부 30 : 토출안내부

40 : 소리발생부

Claims

배터리 셀 유닛이 내장되고 상기 배터리 셀 유닛을 냉각시키기 위한 공기가 유입되는 공기 흡입구와 상기 배터리 셀 유닛을 냉각시킨 공기가 배출되는 공기 배출구가 형성된 배터리 팩;
상기 공기 흡입구와 연통되고 상기 배터리 셀 유닛을 냉각시키기 위한 공기를 상기 공기 흡입구로 안내되는 흡입 덕트;
상기 공기 토출구와 연통되어 상기 공기 배출구로 배출된 공기가 안내되는 토출 덕트; 및
상기 토출 덕트 내에 설치되어서, 가상 엔진음을 발생시키고, 공기를 대기로 배기되게 하는 가상 음향 발생장치를 포함하고,
상기 가상 음향 발생장치는,
공기유동을 발생시키고, 공기가 상기 흡입 덕트와, 배터리 팩과 토출 덕트를 차례로 통과한 후 대기로 배기되게 하는 공기유동부;
상기 공기유동부에서 발생된 공기유동이 내부로 유입되어 가속되는 공기가속부;
상기 공기가속부에 연통되어 상기 공기가속부에서 가속된 공기가 외부로 토출되도록 안내하는 토출안내부; 및
상기 토출안내부의 내부에 설치되어 상기 토출안내부를 통과하는 공기에 의해 특정 파장의 소리를 발생시키는 소리발생부를 포함하는 배터리 팩 유닛.
제1항에 있어서,
상기 공기 흡입구는 상기 배터리 팩의 전방부 상면에 형성되고,
상기 흡입덕트는 상기 배터리 팩의 전방부 상측에 연결되는 배터리 팩 유닛.
제2항에 있어서,
상기 공기 토출구는 상기 배터리 팩의 후방부 상면에 형성되고,
상기 토출덕트는 상기 배터리 팩의 후방부 상측에 연결되는 배터리 팩 유닛.
제1항에 있어서,
상기 가상 음향 발생 장치는 상기 배터리 팩의 후방에 위치되는 배터리 팩 유닛.
제1항에 있어서,
상기 공기유동부는,
구동력을 발생시키는 모터와,
상기 모터에 연결되어서 회전하며 공기유동을 발생시키는 팬을 포함하는 배터리 팩 유닛.
제5항에 있어서,
상기 소리발생부에서 발생되는 소리의 크기는 상기 모터의 회전수에 의해 조절되는 배터리 팩 유닛.
제1항에 있어서,
상기 공기가속부는,
상기 공기유동부에서 상기 토출안내부 방향으로 진행할수록 단면적이 작아지는 형상을 가지는 배터리 팩 유닛.
제1항에 있어서,
상기 토출안내부는,
상기 소리발생부에서 발생하는 소리가 진동되는 진동부와,
상기 진동부에서 발생되는 소리를 증폭시키는 증폭부를 포함하는 배터리 팩 유닛.
제8항에 있어서,
상기 소리발생부는 진동부에 배치되는 배터리 팩 유닛.
제9항에 있어서,
상기 소리발생부는 상기 공기가속부에 인접하여 배치되는 배터리 팩 유닛.
제10항에 있어서,
상기 진동부는,
상기 공기가속부의 평균단면적보다 작은 단면적을 가지는 배터리 팩 유닛.
제10항에 있어서,
상기 진동부는 원통 형상인 배터리 팩 유닛..
제8항에 있어서,
상기 진동부는 저주파음이 발생되는 부피 또는 길이를 가지는 배터리 팩 유닛.
제1항에 있어서,
소리발생부는
공기가 통과하는 홀이 형성되고, 상기 토출안내부에 내에 배치되는 제1리드판과,
상기 제1리드판에 일측이 결합되고, 상기 제1리드판의 홀을 통과하는 공기에 저항하며 진동되는 제2리드판을 포함하는 배터리 팩 유닛.
제14항에 있어서,
상기 제1리드판은 상기 토출안내부의 내측에 형성된 홈에 유동 가능하게 결합되는 배터리 팩 유닛.
제14항에 있어서,
상기 제2리드판은 상기 제1리드판에서 이격되어 상기 제1리드판에 형성된 홀과 수평적으로 중첩되는 배터리 팩 유닛.
배터리 팩 유닛을 포함하는 전기 자동차에 있어서,
상기 배터리 팩 유닛은,
배터리 셀 유닛이 내장되고 상기 배터리 셀 유닛을 냉각시키기 위한 공기가 유입되는 공기 흡입구와 상기 배터리 셀 유닛을 냉각시킨 공기가 배출되는 공기 배출구가 형성된 배터리 팩;
상기 공기 흡입구와 연통되고 상기 배터리 셀 유닛을 냉각시키기 위한 공기를 상기 공기 흡입구로 안내되는 흡입 덕트;
상기 공기 토출구와 연통되어 상기 공기 배출구로 배출된 공기가 안내되는 토출 덕트; 및
상기 토출 덕트 내에 설치되어서, 가상 엔진음을 발생시키고, 공기를 대기로 배기되게 하는 가상 음향 발생장치를 포함하고,
상기 가상 음향 발생장치는,
공기유동을 발생시키고, 공기가 상기 흡입 덕트와, 배터리 팩과 토출 덕트를 차례로 통과한 후 대기로 배기되게 하는 공기유동부;
상기 공기유동부에서 발생된 공기유동이 내부로 유입되어 가속되는 공기가속부;
상기 공기가속부에 연통되어 상기 공기가속부에서 가속된 공기가 외부로 토출되도록 안내하는 토출안내부; 및
상기 토출안내부의 내부에 설치되어 상기 토출안내부를 통과하는 공기에 의해 특정 파장의 소리를 발생시키는 소리발생부를 포함하는 전기 자동차.
제17항에 있어서,
상기 배터리 팩 유닛은 차체의 하측에 설치되는 전기 자동차.
제18항에 있어서,
상기 홉입덕트는 차체의 전방에 설치되고, 상기 토출덕트는 차체의 후방에 설치되는 전기 자동차.
제17항에 있어서,
상기 공기유동부는,
구동력을 발생시키는 모터와,
상기 모터에 연결되어서 회전하며 공기유동을 발생시키는 팬을 포함하는 전기 자동차.