KR101448179B1 - 축전장치 및 차량 - Google Patents

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아키히로 고사키
시게루 후쿠다
시게토 오자키
가오루 츠게
겐지 이이다
다케노리 고바야시
모토나리 데지마
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

본 축전장치는, 제1전지스택(15), 제2전지스택(11 내지 14), 및 상기 제1전지스택 및 상기 제2전지스택을 수용하는 케이스(22)를 포함한다. 상기 제1전지스택 및 상기 제2전지스택 각각은 정렬되는 복수의 셀(151)들을 포함하고, 상기 제2전지스택은 상기 제1전지스택 하방에 배치된다. 상기 제1전지스택을 지지하는 지지 부재(80)는, 상기 제1전지스택과 상기 제2전지스택 사이에 배치되고, 상기 케이스에 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

축전장치 및 차량{ELECTRICITY STORAGE DEVICE AND VEHICLE}
본 발명은 복수의 셀(cell)들을 각각 포함하는 복수의 전지 스택(battery stack)들을 포함한 축전장치, 및 이를 포함하는 차량에 관한 것이다.
소정의 경우들에 있어서는 복수의 전지 스택들이 차량 등에 탑재된다. 상기 전지 스택은, 복수의 유닛셀(unit cell)들을 일 방향으로 정렬되어 구성되고, 상기 차량의 주행에 사용되는 에너지를 출력한다. 더욱이, 복수의 전지 스택들은 케이스 내에 정렬된다(예를 들면, 일본특허출원공보 제2009-181896호(JP-A-2009-181896) 참조).
복수의 전지 스택들이 정렬되는 경우, 이웃하여 배치된 2개의 전지 스택들 사이에 열이 남아있는 경우가 있다. 이러한 여열(remaining heat)은 유닛셀들의 입/출력 특성들에 악영향을 줄 수 있다.
본 발명의 일 형태에 따른 축전장치는, 제1전지스택, 제2전지스택, 및 상기 제1전지스택 및 상기 제2전지스택을 수용하는 케이스를 포함한다. 상기 제1전지스택 및 상기 제2전지스택 각각은, 정렬되는 복수의 셀들을 포함하고, 상기 제2전지스택은 상기 제1전지스택 하방으로 배치되어 있다. 상기 제1전지스택을 지지하는 지지 부재는, 상기 제1전지스택과 상기 제2전지스택 사이에 배치되어 있는 동시에, 상기 케이스에 고정되어 있다.
상기 케이스는, 절연성을 가지는 재료로 형성된 내벽 및 금속으로 형성된 보강 프레임을 포함할 수도 있다. 상기 지지 부재는 금속으로 형성될 수도 있고, 상기 내벽을 관통시킬 수도 있으며, 상기 보강 프레임과 접촉할 수도 있다. 절연성을 가지는 재료로서, 예를 들면 수지가 사용될 수도 있다. 상기 케이스의 내벽이 수지로 형성되는 경우, 상기 케이스 내의 열은 상기 케이스로부터 빠져나가기 곤란해진다. 따라서, 금속으로 형성된 지지 부재가 상기 케이스의 내벽을 관통하고, 금속성 보강 프레임과 접촉됨으로써, 상기 케이스 내의 열을 상기 지지 부재로부터 상기 보강 프레임으로 전달시켜, 상기 케이스의 외부로 열이 방출되게 된다.
실드선(shield wire)을 포함하는 와이어 하니스(wire harness)가 사용되는 경우, 상기 지지 부재가 상기 보강 프레임과 접촉되는 부분과는 다른 부분에서 상기 실드선이 상기 지지 부재에 접속될 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 금속성 지지 부재 및 금속성 보강 부재를 통해 상기 실드선이 접지된다. 또한, 지지 부재 및 보강 부재를 사용함으로써, 상기 실드선을 짧게 만들 수 있게 된다. 상기 와이어 하니스는, 제1전지스택 및 제2전지스택의 충방전을 행하기 위한 케이블로서 사용될 수도 있다.
복수의 제2전지스택들은 제1전지스택을 따라 정렬될 수도 있다. 서로 이웃하는 2개의 제2전지스택들 사이에는 상기 보강 프레임이 위치할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 보강 프레임 및 지지 부재가 서로 접촉하는 부분이, 서로 이웃하는 2개의 제2전지스택들 사이에 위치하게 된다. 이웃하는 2개의 제2전지스택들 사이에 형성된 공간에는 열이 남아있는 경향이 있으므로, 이러한 공간에, 보강 프레임 및 지지 부재가 서로 접촉하는 부분이 위치하면, 상기 보강 프레임에 열을 효율적으로 전달할 수 있게 된다.
제1전지스택 및 제2전지스택 상방으로부터 보았을 때, 상기 제1전지스택 및 상기 제2축전 스택은 서로 직교하도록 배치될 수도 있다.
본 발명의 일 형태에 따른 축전장치는 차량에 탑재될 수도 있다. 상기 축전장치로부터의 전력이 모터/제너레이터에 공급되면, 차량을 주행시키기 위한 운동 에너지가 생성된다. 또한, 상기 모터/제너레이터는, 차량의 회생 시에 발생되는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있고, 이러한 전기 에너지를 상기 축전장치가 축적할 수 있다.
본 발명에서는, 제1전지스택을 지지하는 지지 부재가 제1전지스택과 제2전지스택 사이에 배치되고, 케이스에 고정되어 있다. 상기 제1전지스택과 상기 제2전지스택 사이에 형성된 공간에 열이 남아 있다면, 상기 지지 부재를 통해 상기 케이스에 열이 전달된다. 따라서, 제1전지스택 및 제2전지스택 사이에 열이 남아있는 것을 방지할 수 있으므로, 상기 제1전지스택 및 상기 제2전지스택의 온도 상승을 억제할 수 있게 된다.
본 발명의 예시적인 실시예들의 특징, 장점 그리고 기술적 및 산업적 현저성은, 동일한 부호들이 동일한 요소들을 표시하는 첨부도면들을 참조하여 후술하기로 한다.
도 1은 전지 유닛을 구비한 차량의 측면도;
도 2는 전지 유닛의 외관도;
도 3은 차량의 전방으로부터 볼 때 전지 유닛 및 플로어 패널(floor panel)의 개략도;
도 4는 전지 유닛의 분해도;
도 5는 하부 케이스(lower case)의 분해도;
도 6은 전지 스택의 분해도;
도 7은 전지 스택의 고정 구조(fixation structure)의 외관도;
도 8은 전지 유닛의 내부 구조의 외관도;
도 9는 전지 유닛의 내부 구조를 설명하기 위한 외관도;
도 10은 전지 유닛의 내부 구조의 외관도;
도 11은 베이스를 고정하기 위한 구조를 도시한 평면도;
도 12는 전지 유닛의 회로 구성을 도시한 도면;
도 13은 전지 유닛의 내부 구조를 도시한 측면도;
도 14는 전지 스택에 있어서의 공기의 유로를 설명하기 위한 도면; 및
도 15는 전지 스택에 있어서의 공기의 유로를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예인 축전장치로서의 역할을 하는 전지 유닛에 대해서 설명하기로 한다. 본 실시예의 전지 유닛을 구비한 차량에 대해서 도 1을 참조하여 설명하기로 한다. 도 1은 전지 유닛 및 상기 전지 유닛의 온도를 조절하는 기구를 주로 도시한 차량의 측면도이다. 도 1에서, 화살표 UP는, 차량에 대한 상방향을 의미하고, 화살표 FR은 차량에 대한 전진 방향을 의미한다.
본 실시예의 차량(100)은 플로어 패널(101)을 포함하되, 상기 플로어 패널(101)의 하면에는 상기 전지 유닛(1)이 설치되어 있다. 상기 플로어 패널(101)의 상면은 차실(cabin)의 일부를 형성하고 있으므로, 상기 전지 유닛(1)은 차실의 외부에 배치된다. 상기 차실은 탑승자 또는 탑승자들을 위한 공간이다. 상기 플로어 패널(101)은 차량(100)의 바디의 일부이다.
상기 전지 유닛(1)이 탑재되는 차량(100)의 예로는, 하이브리드 자동차 및 순수 전기 자동차들을 들 수 있다. 상기 하이브리드 자동차는, 차량(100)을 주행시키는 동력원으로서, 상기 전지 유닛(1) 이외에도, 내연기관 또는 연료전지를 구비한 차량이다. 상기 순수 전기 자동차는, 상기 차량(100)의 동력원으로서 상기 전지 유닛(1)만을 구비한 차량이다.
상기 전지 유닛(1)은, 모터/제너레이터(도시 생략)에 접속되어 있되, 이는 전지 유닛(1)으로부터의 출력을 받아, 상기 차량(100)을 주행시키기 위한 운동 에너지를 생성하게 된다. 상기 모터/제너레이터로부터의 회전력은 동력전달기구를 통해 차륜들에 전달된다.
상기 전지 유닛(1) 및 모터/제너레이터 사이에는, 승압회로(step-up circuit) 및 인버터가 배치될 수도 있다. 상기 승압회로가 배치되면, 상기 전지 유닛(1)의 출력 전압을 승압 또는 상승시킬 수 있다. 상기 인버터가 사용되면, 상기 전지 유닛(1)으로부터 출력된 직류(DC)전력을 교류(AC)전력으로 변환할 수 있어, 상기 모터/제너레이터로서 삼상AC모터를 사용할 수 있게 된다. 상기 모터/제너레이터는, 상기 차량(100)의 제동 시에 생성되는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 상기 전기 에너지를 상기 전지 유닛(1)에 출력한다. 상기 전지 유닛(1)은 모터/제너레이터로부터 공급되는 전력을 축적한다.
상기 전지 유닛(1)에는 흡기 덕트(102)가 접속되어 있고, 상기 차량(100) 내의 전지 유닛(1)의 전방에 배치되어 있다. 상기 흡기 덕트(102)의 일단에는 흡기구(102a)가 설치되어 있고, 상기 흡기구(102a)를 통해 공기가 취해진다. 상기 흡기 덕트(102)의 타단(102b)은 상기 전지 유닛(1)에 접속되어 있다.
송풍기(103)는 흡기 덕트(102)에 설치되어 있고, 상기 송풍기(103)를 구동함으로써 상기 흡기 덕트(102)의 흡기구(102a)로부터 상기 전지 유닛(1)을 향해 공기가 이동된다. 본 실시예에서는 상기 송풍기(103)가 상기 흡기 덕트(102)에 설치되어 있지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다. 상기 흡기 덕트(102)의 흡기구(102a)로부터 상기 전지 유닛(1)을 향해 공기가 흐르면 충분하다. 예를 들면, 후술하는 배기 덕트(106)에 상기 송풍기(103)가 설치될 수도 있다.
에어 클리너(104)는 흡기 덕트(102)에 설치되어 있고, 상기 흡기 덕트(102)의 흡기구(102a)를 통해 취해지는 공기를 정화한다. 구체적으로, 상기 에어 클리너(104)는, 필터를 사용하여 상기 공기에 포함되어 있는 이물질을 제거한다. 상기 송풍기(103) 및 에어 클리너(104)는, 상기 차량(100)의 대시보드(dashboard; 105)의 전방에 설치된 공간에 배치되어 있다. 이러한 공간은, 상기 차량(100)이 엔진을 구비한 자동차인 경우에 엔진실에 상당한다.
상기 흡기 덕트(102)로부터 상기 전지 유닛(1)에 유도되는 공기는, 상기 전지 유닛(1)의 내부를 통과한 다음 상기 배기 덕트(106)에 진입한다. 상기 전지 유닛(1)의 내부를 공기가 통과함으로써, 상기 전지 유닛(1)의 온도를 조절할 수 있게 된다. 예를 들면, 공기가 전지 유닛(1)으로부터 열을 취하여, 상기 전지 유닛(1)이 냉각되게 된다. 상기 전지 유닛(1)에 있어서의 공기의 흐름에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 배기 덕트(106)의 일단(106a)은 상기 전지 유닛(1)에 접속되어 있다. 상기 배기 덕트(106)의 타단에는 배기구(106b)가 형성되어 있다. 상기 배기 덕트(106)의 타단은 리어 범퍼 케이스(rear bumper case; 107) 내부에 배치되어 있다. 상기 배기구(106b)를 통해 배출된 공기는 상기 리어 범퍼 케이스(107)에 형성된 공간으로 이동한다.
다음으로, 상기 전지 유닛(1)의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 2는 전지 유닛(1)의 외관도이다. 도 3은 전지 유닛(1) 및 플로어 패널(101)을 차량(100)의 전방으로부터 보았을 때의 개략도이다. 도 4는 전지 유닛(1)의 분해도이다. 도 2에서, 화살표 RH는 차량(100)의 전진 방향 FR을 향하는 경우의 우측 방향을 의미한다. 도 4에서, 화살표 LH는 차량(100)의 전진 방향을 향하는 경우의 좌측 방향을 의미한다.
상기 전지 유닛(1)은, 5개의 전지 스택(11 내지 15)을 포함하되, 그 각각은 전지 스택으로서의 역할을 하고, 상기 전지 스택(11 내지 15)을 수용하는 팩 케이스(pack case; 20)를 포함한다. 상기 팩 케이스(20)의 외주에는, 복수의 체결부(20a)가 설치되어 있고, 상기 전지 유닛(1)을 상기 플로어 패널(101)에 고정하는데 사용된다.
상기 팩 케이스(20)의 상면에는 돌기부(20b)가 형성되어 있다. 상기 돌기부(20b)는 상방을 향해 돌출하는 동시에, 상기 차량(100)의 전후 방향으로 연장되어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 상기 팩 케이스(20)의 상면은 상기 플로어 패널(101)에 따라 배치된다. 상기 플로어 패널(101)은 센터 터널(101a)을 구비하고 있다.
상기 센터 터널(101a)은 상방을 향해 돌출하는 동시에, 상기 차량(100)의 전후 방향으로 연장되어 있다. 상기 센터 터널(101a)은, 상기 차량(100)의 좌우 방향에 있어서, 운전석 및 조수석 사이에 설치되어 있다. 상기 센터 터널(101a)의 내측에는 상기 팩 케이스(20)의 돌기부(20b)가 위치되어 있다. 상기 팩 케이스(20)의 상면에는, 후술하는 전류차단기를 통과하기 위해 설치되어 있는 개구부(20c)가 형성되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 전지 유닛(1)은 5개의 전지 스택(11 내지 15)을 구비하고 있는데, 이는 상부 케이스(21) 및 하부 케이스(22)에 의해 커버되어 있다. 상기 상부 케이스(21)는, 복수의 볼트(23)들을 통해 하부 케이스(22)에 고정된다. 상기 상부 케이스(21)는, 예를 들면 유리 섬유들을 포함하는 수지로 형성될 수도 있다.
상기 전지 스택(11 내지 14)들은 상기 차량(100)의 좌우 방향으로 연장되어 있고, 4개의 전지 스택(11 내지 14)들은 상기 차량(100)의 전후 방향으로 정렬되어 있다. 제2전지스택으로서의 역할을 하는 상기 4개의 전지 스택(11 내지 14) 상방에는, 제1전지스택으로서의 역할을 하는 전지 스택(15)이 배치되어 있고, 상기 전지 스택(15)은 상기 차량(100)의 전후 방향으로 연장되어 있다. 상기 전지 스택(15)은, 상기 팩 케이스(20)의 돌기부(20b)에 대응하는 위치에 배치된다. 구체적으로, 상기 전지 스택(15)은 센터 터널(101a) 내부에 위치되어 있다.
상기 하부 케이스(22)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 보강 프레임으로서의 역할을 하는 하부 캐리어(221) 및 프레임(222)을 구비한다. 상기 전지 스택(11 내지 15)들은 상기 하부 캐리어(221)에 고정된다. 상기 하부 캐리어(221)는 복수의 볼트(24)들을 통해 상기 프레임(222)에 고정된다. 상기 하부 캐리어(221)는, 예를 들면 유리 섬유들을 포함하는 수지로 형성될 수도 있다. 상기 프레임(222)은 철과 같은 금속으로 형성될 수도 있다. 상기 프레임(222)은 상기 하부 케이스(22)의 강도를 확보하기 위해 사용되고, 상기 차량(100)의 좌우 방향으로 연장되는 보강재(reinforcements; 222a, 222b)들을 구비한다. 상기 프레임(222)은 상기 플로어 패널(101)에 고정된다.
다음으로, 각각의 전지 스택(11 내지 15)의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 6은 전지 스택(11)의 분해도이다. 상기 전지 스택(11)은, 일 방향으로 정렬되어 있는 셀로서의 역할을 하는 복수의 유닛셀(111)들을 구비한다. 상기 유닛셀(111)로서는 직사각형의 유닛셀이 사용되고 있다. 본 실시예에서는, 각각의 전지 스택(11 내지 15)들을 구성하는 유닛셀들의 수가 서로 다르다.
각각의 전지 스택(11 내지 15)들을 구성하는 유닛셀들의 수는 적절히 설정될 수도 있다. 본 실시예에서는, 상기 하부 케이스(22)의 형상에 따라 각각의 전지 스택(11 내지 15)들을 구성하는 유닛셀들의 수가 설정된다. 또한, 이웃하는 2개의 유닛셀(111)들 사이에는, 분리판(separator plate)이 배치되어 있다. 상기 분리판은, 수지와 같은 절연성을 가지는 재료로 형성되어 있고, 상기 유닛셀(111)들의 각 표면 상에 공간을 형성하는데 사용된다.
상기 유닛셀(111)로서는, 니켈 수소 전지나 리튬 이온 전지 등의 이차 전지가 사용될 수도 있다. 상기 이차 전지 대신에, 전기 이중층 커패시터(콘덴서)가 사용될 수도 있다. 본 실시예의 전지 스택(11 내지 15)들 각각에 있어서는, 복수의 유닛셀들이 일 방향으로 정렬되어 있지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 복수의 유닛셀들이 사용되어 1개의 전지 모듈을 형성하는데 사용되고, 복수의 전지 모듈들이 일 방향으로 정렬되는 구성이 채택될 수도 있다.
상기 유닛셀(111)에는 발전 요소(electricity generating element)가 하우징된다. 상기 발전 요소는 충방전을 행할 수 있는 요소이다. 상기 발전 요소는, 예를 들면 정극 소자, 부극 소자, 및 상기 정극 소자와 상기 부극 소자 사이에 배치되는 전해액을 포함한 세퍼레이터(separator)를 포함할 수도 있다. 상기 정극 소자는, 집전판(current collector)의 표면에 정극활물질층(cathode active material layer)을 형성하여 얻어진다. 상기 부극 소자는, 집전판의 표면에 부극활물질층(anode active material layer)을 형성하여 얻어진다.
상기 유닛셀(111)의 상면에는, 정극 단자(111a) 및 부극 단자(111b)가 설치되어 있다. 상기 정극 단자(111a)는, 발전 요소의 정극 소자와 전기적으로 접속되어 있다. 상기 부극 단자(111b)는, 발전 요소의 부극 소자와 전기적으로 접속되어 있다. 이웃하는 2개의 유닛셀(111)은, 버스 바아를 통해 서로 전기적으로 접속되어 있다.
본 실시예에서는, 복수의 버스 바아들이 일체형인 버스 바아 모듈(110)이 사용된다. 상기 버스 바아 모듈(110)은 상기 전지 스택(11)의 상면에 배치된다. 상기 버스 바아 모듈(110)은 복수의 버스 바아들과 상기 버스 바아들을 유지하는 홀더를 구비한다. 상기 홀더는, 수지와 같은 절연성을 가지는 재료로 형성되어 있다. 각각의 버스 바아는, 수지 커버와 같은 절연성 커버로 커버될 수도 있고, 상기 커버는 상기 홀더에 부착될 수도 있다.
상기 전지 스택(11)의 양단에는, 한 쌍의 단판(end plates; 112)이 배치되어 있다. 구속 밴드(restraining band; 113)는, 복수의 유닛셀(111)들의 정렬 방향으로 연장되어 있고, 상기 구속 밴드(113)의 양단부들이 한 쌍의 단판(112)들에 고정되어 있다. 상기 전지 스택(11)의 상면에는 2개의 구속 밴드(113)가 배치되고, 상기 전지 스택(11)의 하면에는 2개의 구속 밴드(113)가 배치되어 있다.
상기 구속 밴드(113)가 상기 단판(112)에 고정되는 경우, 한 쌍의 단판(112)이 서로 접근되도록 하는 방향들로 변위된다. 이러한 방식으로, 한 쌍의 단판(112)들 사이에 끼워져 있는 복수의 유닛셀(111)들에 대하여 구속력이 가해진다. 이웃하는 2개의 유닛셀(111) 사이에는 스페이서(spacer)가 배치되고, 이웃하는 2개의 유닛셀(111) 사이에는 공기가 진입할 수 있다.
흡기 챔버(114) 및 배기 챔버(115)는 상기 전지 스택(11)의 양측면에 배치된다. 구체적으로, 상기 흡기 챔버(114) 및 상기 배기 챔버(115)는, 흡기 챔버(114) 및 배기 챔버(115)가 복수의 유닛셀(111)들의 정렬 방향과 직교하는 방향으로, 복수의 유닛셀(111)을 사이에 두도록 하는 위치에 배치된다. 상기 흡기 챔버(114)는 접속구(114a)를 구비하되, 이를 통해 흡기 덕트(102)로부터의 공기가 진입한다. 상기 흡기 챔버(114) 안으로 이동하는 공기는, 이웃하는 2개의 유닛셀(111) 사이에 형성된 공간으로 진입한다. 공기는 상기 흡기 챔버(114)로부터 상기 배기 챔버(115)를 향해 이동한다.
공기 및 유닛셀(111)들 사이에서 열교환이 이루어지므로, 상기 유닛셀(111)들의 온도를 조절할 수 있게 된다. 상기 유닛셀(111)들이 충방전되어 발열하고 있는 경우에는, 공기가 상기 유닛셀(111)들로부터 열을 취하므로, 상기 유닛셀(111)들의 온도 상승을 억제할 수 있게 된다. 상기 2개의 유닛셀(111) 사이를 통과한 공기는 상기 배기 챔버(115)로 이동한다. 상기 배기 챔버(115)의 양단에는, 배기구(115a)들이 설치되어 있고, 열교환 이후의 공기는 상기 배기구(115a)를 통해 배출된다. 상기 배기구(115a)로부터 배출된 공기는, 상기 상부 케이스(21)와 상기 하부 케이스(22) 사이에 형성된 공간 안으로 이동한다.
상기 전지 스택(12 내지 15)의 구성은 기본적으로 상기 전지 스택(11)의 구성과 유사하다. 전지 스택(11 내지 15)을 구성하는 유닛셀들의 수는 서로 다르다. 각각의 전지 스택(11 내지 14)을 구성하는 복수의 유닛셀들은 상기 차량(100)의 좌우 방향으로 정렬되고, 상기 전지 스택(15)을 구성하는 복수의 유닛셀들은 상기 차량(100)의 전후 방향으로 정렬되어 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 상기 전지 스택(11)의 단판(112)들에는 볼트(117)들을 통해 브래킷(116)이 고정된다. 상기 브래킷(116)은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 볼트(118)들을 통해 하부 케이스(22)에 고정된다. 이러한 방식으로, 상기 전지 스택(11)은 하부 케이스(22)에 고정된다.
브래킷(120)은, 전지 스택(12)을 하부 케이스(22)에 고정하기 위해 사용된다. 구체적으로, 상기 브래킷(120)은 상기 전지 스택(12)의 한 쌍의 단판에 고정되는 동시에, 상기 하부 케이스(22)에 고정된다. 브래킷(130)은, 전지 스택(13)을 하부 케이스(22)에 고정하기 위해 사용된다.
구체적으로, 상기 브래킷(130)은 상기 전지 스택(13)의 한 쌍의 단판에 고정되는 동시에, 상기 하부 케이스(22)에 고정된다. 브래킷(140)은 전지 스택(14)을 하부 케이스(22)에 고정하기 위해 사용된다. 구체적으로, 상기 브래킷(140)은 상기 전지 스택(14)의 한 쌍의 단판에 고정되는 동시에, 상기 하부 케이스(22)에 고정된다. 상기 전지 스택(11 내지 14)들은, 브래킷(116, 120, 130, 140)들 뿐만 아니라, 브래킷(30)(도 10 참조)들을 통해서도 상기 하부 케이스(22)에 고정된다.
상기 하부 케이스(22)는 2개의 리브(rib; 22a, 22b)를 구비한다. 상기 리브(22a, 22b)들은 상방을 향해 돌출하고, 상기 차량(100)의 좌우 방향으로 연장되어 있다. 도 5에 도시된 프레임(222)의 일부(보강재 222a 및 222b)가 상기 리브(22a, 22b)를 형성한다. 상기 리브(22a)보다 상기 차량(100)에 대해 더 전방에 위치하는 제1영역 S1에는 전지 스택(12)이 탑재된다. 상기 리브(22a) 및 상기 리브(22b) 사이에 위치하는 제2영역 S2에는 전지 스택(11)이 탑재된다. 상기 리브(22b)보다 상기 차량(100)에 대해 더 후방에 위치하는 제3영역 S3에는 전지 스택(13, 14)이 탑재된다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 상기 흡기 덕트(102)에는 4개의 분기 덕트(51 내지 54)가 접속되어 있다. 도 9는 분기 덕트(51 내지 54)의 배치를 나타내는 도면이다. 상기 흡기 덕트(102)로부터의 공기는 4개의 분기 덕트(51 내지 54)로 이동한다.
상기 분기 덕트(51)의 접속구는, 상기 전지 스택(11)에 설치된 흡기 챔버(114)의 접속구(114a)와 접속되어 있다. 상기 분기 덕트(51)는, 상기 차량(100)에 대하여 상기 전지 스택(11)의 전방측에 접속되어 있다. 상기 분기 덕트(51)의 공기는, 상기 전지 스택(11)의 유닛셀(111)에 공급된다. 상기 분기 덕트(52)의 접속구(52a)는 상기 전지 스택(12)에 설치된 흡기 챔버와 접속되어 있고, 상기 분기 덕트(52)의 공기는 상기 전지 스택(12)의 유닛셀에 공급된다. 상기 분기 덕트(52)는, 상기 차량(100)에 대하여 상기 전지 스택(12)의 전방측에 접속되어 있다.
상기 분기 덕트(53)의 접속구(53a)는, 상기 전지 스택(13)에 설치된 흡기 챔버와 접속되어 있고, 상기 분기 덕트(53)의 공기는 상기 전지 스택(13)의 유닛셀에 공급된다. 상기 분기 덕트(53)는, 상기 차량(100)에 대하여 상기 전지 스택(13)의 전방측에 접속되어 있다. 상기 분기 덕트(54)의 접속구(54a)는 상기 전지 스택(14)의 흡기 챔버와 접속되어 있고, 상기 분기 덕트(54)의 공기는 상기 전지 스택(14)의 유닛셀에 공급된다. 상기 분기 덕트(54)는, 상기 차량(100)에 대하여 상기 전지 스택(12)의 후방측에 접속되어 있다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 상기 흡기 덕트(102) 하방에는, 전자기기(60)가 배치되어 있다. 상기 전자기기(60)는 상기 하부 케이스(22)에 고정되어 있다. 상기 전자기기(60)는 상기 전지 스택(11 내지 15)들의 충방전을 제어하기 위해 사용된다. 상기 전자기기(60)의 예로는, 시스템 메인 릴레이 및 레지스터를 들 수 있다. 상기 시스템 메인 릴레이는, 상기 전지 스택(11 내지 15)들의 충방전을 허용하거나 금지시킨다. 상기 시스템 메인 릴레이 및 레지스터는 정션 박스(junction box)에 부착된다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 상기 분기 덕트(51 내지 54)의 상부에는, 철과 같은 금속으로 형성되는 지지 부재의 일부로서의 역할을 하는 베이스(80)가 배치된다. 상기 베이스(80)는 상기 흡기 덕트(102)의 일부 상부에도 존재한다. 상방으로부터 본 경우에는, 상기 베이스(80) 및 상기 분기 덕트(51 내지 54)가 서로 겹치고 있다. 상기 베이스(80)는 브래킷(도시 생략)을 통해 상기 하부 케이스(22)에 고정되어 있다. 이러한 레그에 의하면, 상기 분기 덕트(51 내지 54)들 상부에 상기 베이스(80)를 위치결정할 수 있게 된다.
상기 베이스(80)를 상기 하부 케이스(22)에 고정하기 위한 구조는 적절히 선택될 수도 있다. 구체적으로는, 상기 베이스(80)가 상기 분기 덕트(51 내지 54)들 상방에 고정되기만 하면 충분하다. 본 실시예에서는, 베이스(80) 및 브래킷이 서로 분리되어 있지만, 상기 베이스(80) 및 상기 브래킷은 일체형 부재일 수도 있다.
상기 베이스(80)의 상면에는 복수의 스터드 볼트(stud bolts; 81)가 설치되어 있다. 상기 베이스(80)의 상면에는 상기 전지 스택(15)이 배치된다. 상기 전지 스택(15)은 복수의 유닛셀(151)을 구비하고, 이는 일 방향(차량(100)의 전후 방향)으로 정렬되어 있다.
상기 전지 스택(15)의 양단에는, 한 쌍의 단판(152)이 배치되어 있다. 구속 밴드(153)는, 차량(100)의 전후 방향으로 연장되어 있고, 상기 구속 밴드(153)의 양단은 한 쌍의 단판(152)에 고정된다. 상기 전지 스택(15)의 상면에는 2개의 구속 밴드(153)가 배치되고, 상기 전지 스택(15)의 하면에는 2개의 구속 밴드(153)가 배치되어 있다. 상기 구속 밴드(153) 및 단판(152)들을 사용함으로써, 복수의 유닛셀(151)들에 대하여 구속력이 가해진다.
2개의 브래킷(156, 158)은 볼트(159a)를 통해 단판(152)들에 고정된다. 상기 베이스(80)의 스터드 볼트(81)들은, 상기 브래킷(156, 158)들을 관통하고, 너트(159b)들로 맞물린다.
상기 전지 스택(15)의 양측면에는, 흡기 챔버(154) 및 배기 챔버(155)가 배치되어 있다. 상기 흡기 챔버(154)는, 복수의 유닛셀(151)들의 정렬 방향으로 연장되어 있고, 상기 흡기 챔버(154)의 일단에는 접속구(154a)가 설치되어 있다. 상기 흡기 챔버(154)의 타단은 폐쇄되어 있다. 상기 배기 챔버(155)는, 복수의 유닛셀(151)들의 정렬 방향으로 연장되어 있고, 상기 배기 챔버(155)의 일단에는 배기구(155a)가 설치되어 있다. 상기 배기 챔버(155)의 타단은 폐쇄되어 있다. 상기 접속구(154a)는, 상기 차량(100)의 전후 방향에 있어서 상기 전지 스택(15)의 일단에 설치되고, 상기 배기구(155a)는 상기 차량(100)의 전후 방향에 있어서 상기 전지 스택(15)의 타단에 설치되어 있다. 상기 접속구(154a)는 상기 흡기 덕트(102)와 접속되고, 상기 흡기 덕트(102)로부터의 공기가 상기 흡기 챔버(154)에 진입한다.
한편, 도 11에 나타내는 바와 같이, 상기 베이스(80)는, 상기 지지 부재의 일부로서의 역할을 하는 복수의 브래킷(82a 내지 82c)들을 통해 상기 하부 케이스(22)에 고정된다. 상기 브래킷(82a 내지 82c)들은 철 등의 금속으로 형성되어 있다. 상기 브래킷(82a)들은, 상기 하부 케이스(22)의 하부 캐리어(221)와 접촉하고, 2개의 브래킷(82a)들 중 하나에는, 상기 전자기기(60)에 포함되는 실드선(61)(와이어 하니스(70)의 실드선)이 접속되어 있다.
상기 와이어 하니스(70)는, 상기 전지 스택(11 내지 15)들의 충방전에 사용되고, 노이즈를 차단하기 위한 실드선(61)을 포함하고 있다. 상기 실드선(61) 및 상기 브래킷(82a)은, 동일한 체결 부재를 통해 상기 하부 케이스(22)에 고정되어 있다. 상기 브래킷(82b)들은 상기 하부 케이스(22)의 리브(22a)(도 8 참조)에 고정되고, 상기 브래킷(82c)들은 상기 하부 케이스(22)의 리브(22b)(도 8 참조)에 고정되어 있다.
상기 브래킷(82b)들은 상기 하부 케이스(22)의 하부 캐리어(221)를 관통하고, 상기 프레임(222)의 보강재(222a)(도 5 참조)와 접촉하고 있다. 상기 브래킷(82c)들은 상기 하부 케이스(22)의 하부 캐리어(221)를 관통하고, 상기 프레임(222)의 보강재(222b)(도 5 참조)와 접촉하고 있다.
브래킷(157)은 복수의 유닛셀(151)들의 정렬 방향으로 연장되고, LH 측에서 상기 전지 스택(15)에 고정되어 있다. 상기 베이스(80)의 스터드 볼트(81)들은 상기 브래킷(157)을 관통하고, 너트(159b)들과 맞물린다. 도 10에는 도시되어 있지 않지만, 상기 브래킷(157) 또한 RH 측에서 상기 전지 스택(15)에 고정되어 있다. 3종류의 브래킷(156 내지 158)들을 사용함으로써, 상기 전지 스택(15)이 상기 베이스(80)에 고정된다. 도 6을 참조하여 설명하는 바와 같이, 상기 전지 스택(15)의 상면에는 버스 바아 모듈이 배치된다.
상기 전지 스택(12 내지 14)들은 브래킷(30)들에 의해 상기 하부 케이스(22)에 대하여 가압된다. 상기 브래킷(30)들의 형상들은 상기 전지 스택(12 내지 14)에 따라 서로 다르다. 5개의 전지 스택(11 내지 15)들은 상기 와이어 하니스(70)를 통해서 전기적으로 접속되어 있다. 상기 하부 케이스(22)의 측벽에는 개구부(22c)가 형성되어, 상기 개구부(22c)를 통해 상기 전지 스택(11 내지 15)들과 부하 간의 접속을 위한 케이블을 통과시키게 된다.
2개의 전지 감시 유닛(40)들 중 하나에는 전류차단기(71)가 배치되어 있다. 상기 전류차단기(71)는 상기 전지 스택(11 내지 15)들의 라인을 차단하는데 사용된다. 상기 전류차단기(71)는, 플러그 및 상기 플러그가 삽입되는 소켓을 포함하고, 상기 소켓으로부터 상기 플러그를 제거하여 상기 라인을 차단할 수 있게 된다.
상기 전류차단기(71)는, 상기 팩 케이스(20)의 개구부(20c)(도 2 참조)를 관통하는 동시에, 상기 플로어 패널(101)에 형성된 개구부를 관통한다. 이에 따라, 상기 전류차단기(71)가 차실 안으로 돌출되고, 작업자가 차실 내에서 상기 전류차단기(71)를 조작할 수 있게 된다. 상기 전류차단기(71)는, 시트 쿠션 하방에 형성된 공간에 위치될 수도 있다. 또한, 상기 팩 케이스(20)의 개구부(20c) 및 상기 플로어 패널(101) 사이의 밀폐성을 확보하기 위하여 시일 부재가 사용될 수도 있다.
다음으로, 전지 유닛(1)의 회로 구성에 대해서 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.
본 실시예에서는, 2개의 전지 팩(91, 92)들이 5개의 전지 스택(11 내지 15)들로 형성되고, 전기적으로 병렬 접속되어 있다. 전지 팩(91)을 구성하는 유닛셀들의 수와 전지 팩(92)을 구성하는 유닛셀들의 수는 서로 동일하다. 상기 전지 팩(91, 92)은 부하에 접속되어 있다. 상기 부하의 예로는, 모터 제너레이터, 승압 회로, 및 인버터를 들 수 있다.
도 10에 도시된 2개의 전지 감시 유닛(40)의 일방은, 전지 팩(91)의 상태를 감시하기 위해서 사용되고, 타방의 전지 감시 유닛(40)은 전지 팩(92)의 상태를 감시하기 위해서 사용된다. 상기 전지 팩(91, 92)들의 상태의 파라미터들은 전류, 전압, 및 온도들을 포함한다. 상기 전압은, 각 전지 팩(91, 92)의 전압, 각 유닛셀의 전압, 전지 팩(91, 92)들을 구성하는 복수의 유닛셀들이 분할되는 복수의 블록들의 전압들을 포함한다. 각 블록은 2개 이상의 유닛셀들을 포함한다. 상기 온도는 각 전지 팩(91, 92)의 1이상의 지점들을 측정하여 얻어지는 것들을 포함한다.
상기 전지 감시 유닛(40)들로 감시되는 전류, 전압 및 온도들은, 상기 전지 스택(11 내지 15)들의 충방전을 제어하기 위해서 사용된다. 예를 들어, 상기 전류들은, 상기 전지 스택(11 내지 15)들의 충전 상태(SOC)를 추정하기 위해서 사용되고, 상기 전지 스택(11 내지 15)들의 열화 상태들을 추정하기 위해서 사용된다. 예컨대, 상기 전압들은, 상기 전지 스택(11 내지 15)들의 과충전 및 과방전을 억제하기 위해서 사용된다.
상기 전지 팩(91)은, 2개의 전지 스택(11, 15) 및 전지 스택(13)의 일부로 구성되어 있고, 상기 전지 스택(11, 15, 13)들의 유닛셀들이 전기적으로 직렬 접속되어 있다. 상기 전지 팩(92)은, 2개의 전지 스택(12, 14) 및 전지 스택(13)의 일부로 구성되어 있고, 상기 전지 스택(12, 14, 13)의 유닛셀들이 전기적으로 직렬 접속되어 있다.
각 전지 스택(11 내지 15)들은 퓨즈(72)를 구비한다. 상기 전지 스택(11 및 15)들 사이에는 전류차단기(71)가 설치되어 있고, 상기 전지 스택(12 및 14)들 사이에도 전류차단기(71)가 설치되어 있다. 2개의 전류차단기(71)는 일체형으로 구성되어, 상기 전류차단기(71)의 플러그를 제거하여 상기 전지 팩(91, 92) 양자 모두의 라인을 동시에 차단할 수 있게 된다.
상기 전지 팩(91)의 양의 단자에는 시스템 메인 릴레이 SMR_B1이 접속되어 있고, 상기 전지 팩(92)의 양의 단자에는 시스템 메인 릴레이 SMR_B2가 접속되어 있다. 상기 전지 팩(91, 92)의 음의 단자들에는 시스템 메인 릴레이 SMR_G가 접속되어 있다. 시스템 메인 릴레이 SMR_P 및 저항(73)은 시스템 메인 릴레이 SMR_G와 병렬로 접속되어 있다. 시스템 메인 릴레이 SMR_B1, B2, G, 및 P는 상기 전자기기(60)에 포함된다.
상기 전지 팩(91, 92) 및 부하를 전기적으로 접속하기 위하여, 우선 시스템 메인 릴레이 SMR_B1 및 B2, 그리고 시스템 메인 릴레이 SMR_P는 오프에서 온으로 전환된다. 다음으로, 시스템 메인 릴레이 SMR_G를 오프에서 온으로 전환한 후, 시스템 메인 릴레이 SMR_P가 온에서 오프로 전환된다. 이러한 방식으로, 상기 전지 팩(91, 92)의 충방전을 행할 수 있게 된다. 상기 전지 팩(91, 92)을 DC 전원 또는 AC 전원과 접속시킴으로써, 상기 전지 팩(91, 92)의 충전을 행할 수 있게 된다.
다음으로, 전지 유닛(1)에 공급되는 공기의 흐름에 대해서, 도 13 내지 15를 참조하여 설명하기로 한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 흡기 덕트(102)로부터의 공기는 상기 전지 스택(15)에 유도되는 동시에, 상기 분기 덕트(51 내지 54)를 통해 상기 전지 스택(11 내지 14)들 안으로 유도된다. 공기가 전지 스택(15) 안으로 이동하면, 도 14의 화살표로 도시된 바와 같이, 공기가 흡기 챔버(154)를 따라 이동하는 동시에, 이웃하는 2개의 유닛셀(151)들 사이에 형성된 공간으로 진입한다. 공기 및 유닛셀(151)들 간에 열교환이 이루어짐으로써, 상기 유닛셀(151)들의 온도가 조절되도록 한다.
상기 전지 스택(15) 안으로 유도된 공기는 상기 흡기 챔버(154)로부터 상기 배기 챔버(155)를 향해 이동한다. 열교환 이후의 공기는 상기 배기 챔버(155) 안으로 이동하고, 상기 배기 챔버(155)의 배기구(155a)를 통해 배출된다. 상기 배기구(155a)를 통해 배출된 공기는, 상부 케이스(21) 및 하부 케이스(22)로 둘러싸인 공간(전지 스택(11 내지 15)들이 수용되는 공간) 안으로 이동한다.
상기 분기 덕트(51)를 통과하는 공기는 상기 전지 스택(11) 안으로 유도된다. 상기 전지 스택(11) 안으로 유도된 공기는 상기 흡기 챔버(114)를 통해 이동한다. 상기 공기는 상기 전지 스택(11)의 양단을 향해 이동한다. 상기 공기는 상기 전지 스택(11)의 정렬 방향을 따라 이동하는 동시에, 이웃하는 2개의 유닛셀(111)들 사이에 형성된 공간으로 진입한다. 공기와 유닛셀(111)들 사이에서 열교환이 이루어지므로, 상기 유닛셀(111)들의 온도가 조절되게 된다. 열교환 이후의 공기는 상기 배기 챔버(115) 안으로 이동하고, 상기 전지 스택(11)의 양단에 설치된 배기구(115a)를 통해 배출된다. 상기 배기구(115a)를 통해 배출된 공기는, 상부 케이스(21) 및 하부 케이스(22)로 둘러싸인 공간 안으로 이동한다.
상기 분기 덕트(52)로부터 상기 전지 스택(12) 안으로 유도된 공기는, 상기 흡기 챔버 내에서 상기 전지 스택(12)의 양단을 향해 이동하는 동시에, 이웃하는 2개의 유닛셀들 사이에 형성된 공간 안으로 이동한다. 상기 유닛셀들과의 열교환이 행하여진 공기는 상기 배기 챔버 안으로 이동하고, 상기 전지 스택(12)의 양단에 설치된 배기구들 안으로 배출된다. 상기 전지 스택(12)의 배기구들을 통해 배출된 공기는, 상부 케이스(21) 및 하부 케이스(22)로 둘러싸인 공간 안으로 이동한다.
상기 분기 덕트(53)로부터 상기 전지 스택(13) 안으로 유도된 공기는, 상기 흡기 챔버 내에서 상기 전지 스택(13)의 양단을 향해 이동하는 동시에, 이웃하는 2개의 유닛셀들 사이에 형성된 공간 안으로 이동한다. 상기 유닛셀들과의 열교환이 행하여진 이후의 공기는 상기 배기 챔버 안으로 이동하고, 상기 전지 스택(13)의 양단에 설치된 배기구들을 통해 배출된다. 상기 전지 스택(13)의 배기구들을 통해 배출된 공기는, 상부 케이스(21) 및 하부 케이스(22)로 둘러싸인 공간 안으로 이동한다.
상기 분기 덕트(54)로부터 상기 전지 스택(14) 안으로 유도된 공기는, 상기 흡기 챔버 내에서 상기 전지 스택(14)의 양단을 향해 이동하는 동시에, 이웃하는 2개의 유닛셀들 사이에 형성된 공간 안으로 이동한다. 상기 유닛셀과의 열교환이 행하여진 이후의 공기는 상기 배기 챔버 안으로 이동하고, 상기 전지 스택(14)의 양단에 설치된 배기구들을 통해 배출된다. 상기 전지 스택(14)의 배기구들을 통하여 배출된 공기는, 상부 케이스(21) 및 하부 케이스(22)로 둘러싸인 공간 안으로 이동한다. 상기 전지 스택(13)의 배기 챔버 및 상기 전지 스택(14)의 배기 챔버는 상기 차량(100)의 전후 방향으로 서로 마주보고 있다.
상기 팩 케이스(20)의 내부에 존재하는 공기(열교환 이후의 공기)는 상기 배기 덕트(106) 안으로 유도되어, 상기 팩 케이스(20)의 외부로 이동한다. 상기 배기 덕트(106)에 진입한 공기는 상기 배기 덕트(106)를 따라 이동하고, 상기 배기구(106b)(도 1 참조)를 통해 상기 차량(100)의 외부로 배출된다.
도 11을 참조하여 설명하는 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 상기 브래킷(82a)들, 베이스(80), 및 브래킷(82b, 82c)들을 통해 실드선(61)을 접지시킬 수 있다. 상기 실드선(61)을 상기 보강재(222a, 222b)들까지 연장시킬 수도 있지만, 이 경우에는, 상기 실드선(61)의 배선이 복잡해진다. 본 실시예에서는, 브래킷(82a 내지 82c) 및 베이스(80)를 통해 실드선(61)의 접지 경로가 형성되어, 상기 실드선(61)을 짧게 만들 수 있게 된다.
상기 베이스(80)는 가열되기 쉬운데, 그 이유는 상기 전지 스택(15)과 상기 전지 스택(11 내지 14) 사이에 배치되어 있기 때문이다. 상기 베이스(80)가 배치되는 공간은, 상기 전지 스택(15)과 상기 전지 스택(11 내지 14) 사이에 끼워져 있으므로, 이 공간에 열이 남아있기 쉽게 된다. 예를 들면, 상기 전지 스택(11 내지 14)들에 의해 발생된 열이 상승하여, 상기 베이스(80)에 도달함으로써, 상기 베이스(80)에 열이 남아있는 경우가 있다. 더욱이, 상기 베이스(80) 하방에는, 상기 전자기기(60)가 배치되어 있기 때문에, 상기 전자기기(60)에 의해 발생된 열이 상승하여, 상기 베이스(80)에 도달할 수 있다. 상기 베이스(80)에 열이 계속 남아 있다면, 상기 베이스(80)의 열에 의해 상기 전지 스택(11 내지 15)들이 악영향을 받게 될 우려가 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 베이스(80)는, 상기 브래킷(82b, 82c)들을 통해 상기 하부 케이스(22)의 프레임(222)(보강재 222a 및 222b)에 접속되므로, 상기 베이스(80)의 열이 상기 프레임(222)으로 방출되게 된다. 상기 프레임(222)에 전달된 열은 대기 중으로 방출된다. 이러한 방식으로, 상기 베이스(80)에 열이 남아있는 것을 방지할 수 있게 된다. 본 실시예에서는, 상기 베이스(80), 브래킷(82b, 82c) 및 프레임(222)이 방열 경로를 형성하여, 상기 팩 케이스(20) 내의 열을 상기 팩 케이스(20) 외부로 방출할 수 있게 된다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 상기 브래킷(82b, 82c)들은 상기 베이스(80)의 길이 방향(FR 방향)으로 중앙부에 위치하는 동시에, 상기 전지 스택(11 내지 13)들의 길이 방향(RH 방향)으로 중앙부에 위치하고 있다. 상기 브래킷들이 배치되는 영역은 상기 팩 케이스(20) 내의 공간의 중앙부에 상당하므로, 이 영역이 열이 빠져나가기 가장 어려운 곳이 된다. 이러한 영역들에 상기 브래킷(82b, 82c)들이 배치되므로, 상기 팩 케이스(20) 내의 열을 상기 브래킷(82b, 82c)들을 통해 상기 팩 케이스(20)의 외부에 효율적으로 방출시킬 수 있게 된다.
또한, 도 10에 나타내는 바와 같이, 상기 전지 스택(11) 상방에는 상기 전지 감시 유닛(40)이 배치되어 있지만, 상기 전지 스택(11)을 사이에 끼우는 위치들에서 상기 브래킷(82b, 82c)들이 배치되기 때문에, 상기 전지 감시 유닛(40)의 주위에 존재하는 열을 상기 브래킷(82b, 82c)들을 통해 상기 팩 케이스(20)의 외부에 방출시킬 수 있게 된다. 이러한 방식으로, 상기 전지 감시 유닛(40)의 온도 상승을 억제할 수 있게 된다.
본 실시예에서는, 상기 브래킷(82a 내지 82c)들을 통해 상기 베이스(80)가 상기 하부 케이스(22)에 고정되어 있지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 베이스(80)는 상기 상부 케이스(21)에 고정될 수도 있다. 이 경우, 상기 프레임(222)에 상당하는 부재를 상기 상부 케이스(21)에 설치할 필요가 있게 된다.
한편, 본 실시예와 마찬가지로, 상기 센터 터널(101a) 내에 전지 스택(15)을 배치함으로써, 보다 많은 수의 전지 스택(11 내지 15)들을 사용하여 전지 유닛(1)을 구성할 수 있게 한다. 상기 센터 터널(101a)은 운전석 및 조수석 사이에 위치되어 있으므로, 상기 센터 터널(101a)이 설치되는 경우에도, 차실 내의 안락함에 악영향을 주지 않게 된다.
또한, 상기 전지 스택(15)을 상기 센터 터널(101a) 안에 배치하는 동시에, 상기 전자기기(60) 및 상기 전지 스택(11 내지 14)들을 동일면에 배치함으로써, 상기 플로어 패널(101)을 따라 상기 전지 유닛(1)을 배치할 수 있게 된다. 바꿔 말하면, 상기 전지 유닛(1)이 상기 차량(100)의 외면을 따라 효율적으로 배치되고, 상기 전지 유닛(1)이 상기 차량(100)의 상하 방향으로 대형화되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 실시예에서는, 플로어 패널(101)의 센터 터널(101a)에 1개의 전지 스택(15)이 배치되어 있지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 복수의 전지 스택들이 센터 터널(101a)에 배치될 수도 있다. 상기 센터 터널(101a) 안에 배치되는 복수의 전지 스택들은, 상기 차량(100)의 전후 방향으로 또는 상기 차량(100)의 좌우 방향으로 정렬될 수도 있다. 상기 전지 스택(15) 전체가 반드시 상기 센터 터널(101a) 내에 위치할 필요는 없다. 상기 전지 스택(15)의 일부가 상기 센터 터널(101a) 내에 배치될 수도 있다.
본 실시예에서는, 도 12를 참조하여 설명한 바와 같이, 2개의 전지 팩(91, 92)이 전기적으로 병렬 접속되어 있지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 전지 팩(91, 92)들은 직렬 접속될 수도 있다. 대안적으로는, 전지 스택(11 내지 15)들을 사용하여 3이상의 전지 팩들이 구성되고, 이들 전지 팩들이 전기적으로 병렬 접속되는 구성이 채택될 수도 있다. 한편, 본 실시예에서는, 차량(100) 외부에 존재하는 공기가 전지 유닛(1)에 공급되지만, 차실 내의 공기가 전지 유닛(1)에 공급될 수도 있다. 공기 대신에, 다른 냉각제(기체)가 사용될 수도 있다.
본 실시예에서는, 상기 전지 스택(15) 하방에 4개의 전지 스택(11 내지 14)이 배치되어 있지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 상기 전지 스택(15) 하방에 배치되는 전지 스택들의 수가 1개 이상일 수도 있다. 또한 본 실시예에서는, 상방으로부터 보았을 때(도 14 참조), 상기 전지 스택(15)과 상기 전지 스택(11 내지 14)들이 서로 직교하도록 배치되어 있지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다. 상기 전지 스택(15) 및 상기 전지 스택(11 내지 14)들은 서로 교차하도록 배치될 수도 있다. 상기 전지 스택(15) 하방에 배치되는 전지 스택들은, 상기 전지 스택(15)과 동일한 방향으로 배향되도록 정렬될 수도 있다.
상술된 바와 같이 적어도 2개의 전지 스택들이 상하 방향으로 적층되는 경우, 본 실시예에서 설명된 베이스(80) 및 브래킷(82b, 82c)들은 이웃하는 2개의 전지 스택들 사이에 배치될 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 상부 전지 스택은 상기 베이스(80)에 의해 지지되고, 상기 베이스(80) 등에 의해 방열 경로가 형성된다.
지금까지 본 발명을 단지 예시의 목적을 위하여 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였다. 하지만, 상기 설명이 본 발명의 형태를 배제하거나 제한하려는 의도는 전혀 없으며, 본 발명이 다른 시스템들과 어플리케이션들에 사용하기 위해 적응될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 당업자가 생각해볼 수 있는 다양한 변형예 및 등가 형태들을 포괄한다.

Claims (6)

  1. 축전장치(1)로서,
    정렬되는 복수의 셀(151)을 포함하는 제1전지스택(15);
    정렬되는 복수의 셀(111)을 포함하고, 상기 제1전지스택(15)의 하방에 배치되는 제2전지스택(11 내지 14);
    상기 제1전지스택(15) 및 상기 제2전지스택(11 내지 14)을 수용하는 케이스(20); 및
    상기 케이스(20)에 고정되어 상기 제1전지스택(15)을 지지하되, 상기 제1전지스택(15)과 상기 제2전지스택(11 내지 14) 사이에 배치되어 있는 지지 부재(80,82a 내지 82c)를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 케이스(20)는, 절연성을 가지는 재료로 형성된 내벽(221) 및 상기 케이스(20)의 외부에 노출되어 금속으로 형성된 보강 프레임(222)을 포함하고,
    상기 지지 부재(80, 82a 내지 82c)는, 금속으로 형성되고, 상기 내벽(221)을 관통하며, 상기 보강 프레임(222)에 접촉되어 있는 축전장치(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1전지스택(15) 및 상기 제2전지스택(11 내지 14)의 충방전에 사용되고, 실드선(61)을 포함하는 와이어 하니스(70)를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 실드선(61)은, 상기 지지 부재(80, 82a 내지 82c)가 상기 보강 프레임(222)과 접촉되어 있는 부분과는 다른 부분에서 상기 지지 부재(80, 82a 내지 82c)에 접속되는 축전장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    복수의 제2전지스택(11 내지 14)은 상기 제1전지스택(15)을 따라 정렬되고,
    상기 보강 프레임(222)은, 이웃하는 2개의 제2전지스택(11 내지 14) 사이에 위치하는 축전장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1전지스택(15) 및 상기 제2전지스택(11 내지 14)을 상방으로부터 볼 때, 상기 제1전지스택(15) 및 상기 제2전지스택(11 내지 14)은 서로 직교하도록 배치되어 있는 축전장치.
  5. 축전장치(1)로서,
    정렬되는 복수의 셀(151)을 포함하는 제1전지스택(15);
    정렬되는 복수의 셀(111)을 포함하고, 상기 제1전지스택(15) 하방에 배치되는 제2전지스택(11 내지 14);
    상기 제1전지스택(15) 및 상기 제2전지스택(11 내지 14)을 수용하는 케이스(20);
    상기 케이스(20)에 고정되어 상기 제1전지스택(15)을 지지하되, 상기 제1전지스택(15)과 상기 제2전지스택(11 내지 14) 사이에 배치되어 있는 지지 부재(80,82a 내지 82c); 및
    상기 케이스(20)의 내부의 열을 상기 케이스(20)의 외부로 방출하도록, 상기 지지 부재(80,82a 내지 82c)와 접촉되어 있고, 상기 케이스(20)의 외부에 노출되어 있는 보강 프레임(222)을 포함하는 것을 특징으로 하는 축전장치.
  6. 차량(100)으로서,
    제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 축전장치(1); 및
    상기 축전장치(1)로부터 전력을 받아, 상기 차량(100)을 주행시키는 운동 에너지를 생성하게 되는 모터/제너레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량(100).
KR1020137004850A 2010-08-31 2011-08-30 축전장치 및 차량 KR101448179B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

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