KR101586641B1 - 전지팩 모듈 하우징 - Google Patents

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노진우
손창근
강경완
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Abstract

본 발명은 전지팩 모듈 하우징에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다 수개의 전지팩이 수용된 하우징을 전지팩의 수납과 조립과정의 편의성을 향상시키고, 방열효과가 우수한 전지팩 모듈 하우징에 관한 것이다.

Description

전지팩 모듈 하우징{BATTERY PACK MODULE HOUSING}
본 발명은 전지팩 모듈 하우징에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다 수개의 전지팩이 수용된 하우징을 전지팩의 수납과 조립과정의 편의성을 향상시키고, 방열효과가 우수한 전지팩 모듈 하우징에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 리튬이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있으며 또한, 화석 연료를 사용하던 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로도 주목받고 있다.
특히, 전기 자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 시스템이 사용되며, 요구되는 출력량 및 에너지 밀도가 점차 높아짐에 따라 중대형 이차 전지에 포함되는 단위모듈의 수가 점차 증가하게 된다.
이러한 중대형 전지 시스템에 단위전지로서 많이 사용되는 파우치형 리튬이온 폴리머 이차전지는 소형 디바이스에 사용되는 동일 계열의 전지에 비해 상대적으로 큰 크기를 가지고 있다. 또한, 전기 자동차, plug-in 및 hybrid 자동차 등의 전원으로 사용되는 중대형의 리튬 이차전지의 팩 설계 시에는 높은 출력 뿐만 아니라 높은 에너지 또한 고려하여야 하기 때문에 이를 위해서는 한정된 스페이스에 큰 용량의 전지가 탑재되어야 하며, 이를 위해 현재는 많은 수의 단위 셀들을 하나의 리튬이차전지 내에 패키징하여 사용해야 하는바, 하나의 배터리에 점차 포함되는 단위셀의 개수가 늘어나거나 셀의 크기가 매우 커지게 된다.
따라서 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 리튬 이차 전지의 경우 그 패키징 공정이 복잡해지는 것은 물론 패키징의 두께도 늘어나게 되어 결과적으로 제조 공정상의 어려움과 성능 감소 및 공간의 효율성 감소등으로 인해 리튬 이차 전지의 효과가 저하되는 문제 등이 발생할 우려가 있다.
따라서 대용량의 전지팩을 만들기 위한 셀 패키징 방법에 있어서, 간편하면서도 효율적인 리튬이차전지의 패키징 방식에 대한 연구의 필요성이 높아지고 있는 것이 현실이다.
그러므로 종래에는 전기자동차의 동력원으로서 다 수개의 이차전지를 직렬 또는 병렬로서 연결시켜 하나의 하우징에 장착하는 전지팩 모듈이 다 수 제시되었다. 하지만, 종래의 전지팩 모듈은 다 수개의 이차전지에서 발열된 열을 방출하기 위한 방열구조를 갖도록 고안되었으나, 그 구조가 복잡하고, 특히 냉각팬과 같은 고가의 부속을 장착함에 따라 제조비용이 상승되는 문제점이 있었다.
또한 종래에는 다 수개의 이차전지를 직렬 또는 병렬로 연결함에 따라서 BMS와 같은 이차전지의 이상을 감지하는 BMS와 같은 전장부품이 설치되는 회로기판과, 통전을 위한 버스바등 다 수의 부품이 설치됨에 따라 내부 구조가 복잡하고, 이차전지 내지 커넥터에 연결되는 배선의 연결구조가 복잡하기에 부피가 증가됨에 따라 소형 전기차에 장착될 경우에 협소한 공간으로 인하여 설계가 용이하지 않은 문제점이 있었다.
공개특허공보 제10-2011-0108010호(2011.10.05 공개) 공개특허공보 제10-2012-0048937호(2012.05.16 공개)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다 수개의 전지를 수용하는 전지팩 모듈의 하우징에서 간단한 구조로서 방열장치를 구비할 수 있는 전지팩 모듈의 하우징을 제공함에 있다.
또한 본 발명은 이차전지와 상기 이차전지를 안정적으로 동작시키기 위한 전장부품의 설치 및 전원선의 배선구조가 간단하게 연결 및 정리가능하여 소형 전기차에 적합한 전지팩 모듈 하우징을 제공함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.
본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징의 바람직한 실시예는 다 수개의 이차전지를 수납하고, 상면에서 상기 이차전지를 직렬 또는 병렬로서 연결시키는 회로 패턴이 형성되는 센싱보드가 설치되는 하나 이상의 전지팩 수납부; 상기 이차전지의 이상 여부의 감지 및 통전을 제어하는 전장부품이 실장되는 회로기판을 지지하는 부품지지부; 상기 전지팩 수납부와 부품지지부가 수납되는 공간을 이루는 외부하우징; 및 상기 전지팩 수납부와 부품지지부가 고정된 외부하우징을 밀폐시키는 외부커버를 포함하고, 상기 전지팩 수납부는 열전도성 재질의 금속판으로 이루어진 하나 이상의 열로서 정렬된 이차전지 사이에서 고정되는 하나 이상의 방열판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 전지팩 수납부는 상기 이차전지가 수납되는 바닥면을 이루는 모듈바닥판의 전후측 테두리에서 직립된 모듈수직판이 일체로 형성되어 양측이 개방된 제1조립모듈; 및 상기 제1조립모듈의 개방된 양측에서 고정되는 수직판과, 상기 수직판에서 외측으로 절곡되어 상기 모듈수직판의 내면에 고정되는 외측결합단과, 상기 수직판의 하단에서 외측으로 절곡되어 상기 외부하우징의 하우징바닥판에 고정되는 모듈고정단을 구비한 제2조립모듈을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 제1조립모듈은 상기 모듈수직판의 상단에서 내측으로 절곡되어 상기 이차전지의 상면을 지지하는 제1지지단을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 제2조립모듈은 상기 수직판의 상단에서 수평으로 절곡되어 상기 이차전지의 상면을 지지하는 제2지지단을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 내면에 절연재가 부착되고, 외면이 절연 도금되어 상기 외부하우징의 상면을 밀폐시키는 커버상판; 및 내면에 절연재가 부착되고, 외면이 절연도금되어 상기 커버상판에서 하향 연장된 커버수직판을 포함하고, 상기 커버수직판은 하단에서 바닥면에 밀착되도록 절곡된 수평단과, 상기 수평단에서 하나 이상이 관통형성되어 상기 모듈 하우징을 바닥면에 고정시키는 고정수단이 삽입되는 바닥고정공을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 외부하우징은 상기 전지팩 수납부 및 부품지지부가 적재되는 하우징바닥판을 포함하고, 상기 하우징바닥판은 일측에서 상향 돌출 및 절곡되어 타측에서 전원선이 인입되도록 개방형성된 고정대를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 외부하우징은 횡방향으로 연장되어 상기 전지팩 수납부 및 부품지지부가 고정되는 하우징바닥판과, 상기 하우징바닥판의 끝단에서 직립된 외부수직판을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 부품지지부는 상기 센싱보드로부터 연장된 버스바가 고정되는 부품상판; 및 상기 부품상판에서 하향 연장되어 상기 회로기판이 고정되는 벽면을 이루어 상기 외부하우징의 바닥면에 고정되는 부품수직판을 포함한다.
본 발명은 다 수개의 전지를 수용하는 전지팩 모듈의 하우징에서 직립된 판 형상의 방열판을 전지팩 사이에 끼울 수 있고, 열전달이 우수한 금속재질로 하우징을 구성함에 따라 보다 간단한 구조로서 방열이 가능함에 따라 제조비용이 절감되는 효과가 있다.
또한 본 발명은 전지팩 모듈의 하우징 내부에서 전지팩을 수용하는 구성과 회로기판이 설치되는 구성을 별도로 구성함에 따라 배선의 연결 및 내부장치의 설치 및 조립이 용이하여 조립시간이 단축될 수 있고, 배선연결이 간단한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징의 설치예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징의 분해 사시도,
도 4a는 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징에서 전지팩 수납부를 도시한 평면도,
도 4b는 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징에서 전지팩 수납부를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징에서 전지팩 수납부를 도시한 분해 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징에서 부품지지부를 도시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징에서 전원선을 고정상태를 도시한 단면도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징의 설치예를 도시한 도면, 도 2는 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징을 도시한 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징은, 일예로 골프장에서 사용되는 골프카에 장착되어 구동력을 공급할 수 있다. 상기 골프카는 전기를 에너지로하여 저속으로 골프장에서 운행된다. 여기서 상기 전지팩 모듈 하우징은 다 수개의 이차전지가 직렬 또는 병렬로 연결되어 상기 골프카의 부하에 전원을 공급한다. 이와 같은 전지팩 모듈은 일예로서 도시된 바와 같이 상기 골프카의 좌석 하단에 설치되거나, 또는 별도의 수용함에 설치된다.
상기 골프카등에 전원을 공급하는 전지팩 모듈은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 전지팩 모듈 하우징(1)에 수용되며, 상기 전지팩 모듈 하우징(1)은 외면에서 전기차의 부하에 연결된 전원케이블이 접속되는 전원커넥터(113)와, 출력 전원의 레벨을 선택하는 선택스위치(111)와, 비상시에 전원을 오프시키는 전원스위치(112)가 구비된다.
아울러 상기 전지팩 모듈 하우징(1)은 다 수개의 이차전지를 수납하는 하나 이상의 전지팩 수납부(300)와, 상기 이차전지의 이상여부의 감지 및 통전을 제어하는 전장부품이 실장되는 회로기판(600)과, 상기 회로기판(600)을 지지하는 부품지지부(400)와, 이차전지와 전장부품간을 통전시키는 버스바(700)와, 상기 전지팩 수납부(300)의 이차전지를 직렬 또는 병렬로 연결시키는 센싱보드(500)와, 상기 전지팩 수납부(300) 내지 센싱보드(500)를 내측에 수용하는 외부하우징(100)을 포함한다.
상기 외부하우징(100)은 수평으로 연장되어 바닥면을 이루는 하우징바닥판(120)과, 상기 하우징바닥판(120)의 양측 끝단에서 각각 수직으로 직립되는 외부수직판(110)과, 상면과 양측면을 이루어 상기 외부수직판(110)에 체결되어 상측과 전후면을 밀폐시키는 외부커버(200)를 포함한다.
상기 외부수직판(110)은 상기 하우징바닥판(120)의 양쪽 끝단에서 직립된 수직판으로 형성되어 상기 외부하우징(100)의 양측면을 형성하며, 외면에서 상기 케이블 커넥터, 전원스위치(112), 선택스위치(111)가 설치된다. 여기서 상기 외부수직판(110)은 내측에서 상기 전지팩 수납부(300)와 이격된 간격을 갖도록 형성되며, 상기 센싱보드(500)와 부품지지부(400)로부터 연장되는 전원선이 후면으로 연결되어 상기 전원커넥터(113) 내지 선택스위치(111)에 각각 연결된다.
또한 상기 외부수직판(110)은 상단과 양측단에서 각각 전지팩 수납부(300)가 설치되는 내측으로 평면 및 수직단면을 이루도록 절곡된 결합단(114)을 형성한다. 상기 결합단(114)은 상기 외부수직판(110)의 상단에서 수평면을 이루도록 절곡되거나 또는 상기 외부수직판(110)의 양측 단면에서 내측방향으로 절곡형성된다. 상기 결합단(114)은 고정수단(도시되지 않음)이 연통삽입되어 상기 외부커버(200)가 체결될 수 있도록 하나 이상의 외부결합공(114a, 114b)이 형성된다.
상기 하우징바닥판(120)은 상기 외부수직판(110) 사이에서 전기차의 바닥면에 밀착되도록 수평으로 연장되어 상기 전지팩 수납부(300)와 부품지지부(400)가 설치되는 공간을 형성한다. 여기서 상기 하우징바닥판(120)은 바닥면에서 배선된 전원선을 고정시킬 수 있도록 측방으로 개방된 형상으로 상방을 돌출 형성된 고정대(121)(도 7 참조)를 포함한다. 상기 고정대(121)는 상기 하우징바닥판(120)의 전방 및/또는 후방측 테두리에서 배선된 전원선을 지지한다.
이를 위하여 상기 하우징바닥판(120)은 상기 전지팩 수용부의 폭보다 넓게 형성되어 상기 전지팩 수납부(300) 사이의 빈공간을 형성하여 상기 전원선이 배선되는 공간을 형성한다. 즉, 상기 고정대(121)는 상기 전지팩 수납부(300) 사이의 바닥면에서 상방으로 돌출형성된다.
상기 외부커버(200)는 상기 외부하우징(100)의 개방된 상부를 밀폐시키도록 수평으로 연장된 커버상판(220)과, 상기 외부하우징(100)에서 개방된 전후면을 밀폐시키도록 상기 커버상판(220)의 양측에서 각각 하향 절곡형성된 커버수직판(210)을 포함한다.
여기서 상기 외부커버(200)는 상기 외부수직판(110)에 체결되도록 상기 커버상판(220)의 양측 테두리와 상기 커버수직판(210)의 양측 테두리에 상기 외부결합공(114a, 114b)에 일치되는 하나 이상의 커버결합공(211. 221)을 더 포함한다. 또한 상기 외부커버(200)는 상기 커버수직판(210)의 끝단에서 수평으로 연장되어 전기차의 바닥면에 고정되는 수평단(212)을 더 포함한다.
상기 커버상판(220)은 수평으로 연장되어 양측 테두리에 각각 형성되는 하나 이상의 커버결합공(211, 221)에 결합수단(예를 들면, 나사 또는 리벳)이 상기 외부결합공(114a, 114b)으로 연통 고정됨에 따라 상기 외부하우징(100)의 상측을 밀폐시킨다.
상기 커버수직판(210)은 상기 커버결합공(211, 221)에 삽입된 나사 또는 리벳이 상기 외부결합공(114a, 114b)에 연통되어 고정됨에 따라 상기 외부하우징(100)의 전방과 후방을 각각 밀폐시킨다.
즉, 상기 외부커버(200)는 수평으로 연장된 커버상판(220)의 전방과 후방측에서 각각 하향 절곡된 커버수직판(210)이 형성되어 상기 외부수직판(110)에 의해 전면과 후면이 형성된 외부하우징(100)의 상측과 전방과 후방을 밀폐시킨다.
또한 상기 외부커버(200)는 상기 커버수직판(210)의 끝단에서 수평으로 연장된 수평단(212)에 형성된 바닥고정공(212a)에 나사 또는 리벳이 삽입되어 상기 전기착의 바닥면에 고정된다.
즉, 상기 외부커버(200)는 상기 외부하우징(100)의 상면과 전후면을 밀폐함과 동시에 상기 외부하우징(100)을 상기 전기차의 바닥면에 고정시킬 수 있다.
또한 상기 외부커버(200)는 상기 커버상판(220)과 커버수직판(210)의 내면에서 절연재(도시되지 않음)가 부착되고, 외면에 절연 도금되는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게로는 상기 외부커버(200) 뿐만 아니라 상기 외부하우징(100) 역시 내면에서 절연재가 부착되거나, 외면에서 절연도금되는 것이 바람직하다.
상기 절연도금 및 절연재는 일반적으로 공지된 기술을 적용함에 따라 상세한 설명을 생략한다.
상기 센싱보드(500)는 상기 전지팩 수납부(300)의 상면에 고정되어 상기 이차전지를 직렬 또는 병렬로 연결시키도록 상기 이차전지(800, 도 4a 참조)의 극주(810, 도 4a 참조)에 통전가능한 단자(도시되지 않음)와, 각 단자 사이를 회로패턴으로 연결하여 직렬 또는 병렬로서 상호 전기적 통전이 가능하도록 연결한다. 또한 상기 센싱보드(500)는 온도센서(도시되지 않음) 또는 전압센서(도시되지 않음)와 같은 이차전지의 이상여부를 감지하는 장치가 실장됨도 가능하다. 여기서 상기 센싱보드(500)는 상기 온도센서 또는 전압센서가 실장될 경우에 상기 온도센서와 전압센서에서 감지된 신호를 상기 회로기판에 실장된 전장부품(예를 들면, BMS:Battery Management System)으로 전달하는 케이블이 접속된 케이블커넥터(도시되지 않음3)가 추가됨도 가능하고, 상기 케이블커넥터(도시되지 않음)에 회로패턴 또는 버스바(700)로 통전 회로가 형성됨도 가능하다. 상기 센싱보드(500)는 일반적으로 공지된 구성을 적용함에 따라 그 상세한 설명을 생략한다.
상기 버스바(700)는 상기 센싱보드(500)에서 출력된 전원을 상기 부품지지부(400)에 고정된 회로기판(600) 및/또는 전원커넥터(113)에 전달한다. 여기서 상기 버스바(700)에서 회로기판(600), 상기 버스바(700)에서 전원커넥터(113)에 연결되는 전기적 연결구성은 일반적으로 공지된 기술을 적용함에 따라 그 상세한 설명 및 도면에서 생략하였다.
상기 전지팩 수납부(300)는 하나 이상으로서 도면에 도시된 바를 일예로 들어 설명하자면, 상기 하우징바닥판(120)의 양측에서 상기 부품지지부(400)를 사이에 두고 각각 고정된다. 여기서 상기 전지팩 수납부(300)는 하나 이상의 이차전지를 수용하며 이는 도 4a와, 도 4b 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4a는 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징에서 전지팩 수납부를 도시한 평면도, 도 4b는 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징에서 전지팩 수납부를 도시한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 전지팩 수납부(300)는 내측 공간에서 일방향으로 연장되는 판재로서 이루어진 하나 이상의 방열판(310)과, 상기 방열판(310) 및 이차전지를 수용하는 내측공간에서 바닥면과 전후면이 일체로 이루어진 제1조립모듈(320)과, 상기 제1조립모듈(320)의 양측에 체결되어 양측면을 이루는 제2조립모듈(330)을 포함한다.
상기 방열판(310)은 상기 제1조립모듈(320)과 제2조립모듈(330)에 의하여 형성된 수납공간에 정렬된 이차전지(800) 사이에 고정되어 상기 이차전지(800)에서 발열된 열을 방열시켜 내부온도가 과열됨을 방지한다. 여기서 상기 방열판(310)은 열전도도가 높은 금속재질의 판재로서 형성된다. 더욱 바람직하게로는 상기 제1조립모듈(320)과 제2조립모듈(330) 역시 열전도도가 높은 금속재질로 이루어진 판재로 형성된다.
또한 상기 방열판(310)은 별도의 고정구성없이 상기 이차전지 사이로 인입되어 사용될 수 있고, 또는 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 제1조립모듈(320)의 모듈바닥판(321)에서 일방향으로 하향된 삽입홈(321a)에 하측 끝단이 삽입되어 고정됨도 가능하다.
상기 제1조립모듈(320)과 제2조립모듈(330)은 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징에서 전지팩 수납부를 도시한 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 제1조립모듈(320)은 상기 방열판(310) 및 이차전지가 설치되는 모듈바닥판(321)과, 상기 모듈바닥판(321)의 전방과 후방측 테두리에서 각각 직립형성된 모듈수직판(322)을 포함한다. 여기서 상기 모듈바닥판(321)과 모듈수직판(322)은 일체로 형성됨이 바람직하다.
상기 모듈바닥판(321)은 하나 이상의 이차전지가 하나 이상의 열로서 횡방으로 정렬되어 수납되도록 편평한 일방으로 연장되는 편평한 평면으로 이루어진다. 여기서 상기 모듈바닥판(321)은 상기 방열판(310)의 하측 끝단이 삽입되도록 상호 이격된 하나 이상의 삽입홈(321a)이 형성된다.
상기 모듈수직판(322)은 상기 모듈바닥판(321)의 전방과 후방측 테두리에서 직립 형성되도록 일체로 형성된다. 이때 상기 모듈수직판(322)은 상단에서 내측으로 수평 절곡되어 내측에 수용된 이차전지(800)를 가압하여 진동이나 흔들림에 의한 이탈을 방지함과 동시에 상측에서 설치되는 센싱보드(500)를 지지하는 제1지지단(322a)과, 양측 테두리에서 하나 이상이 관통형성되는 제1모듈결합공(322b)을 포함한다.
또한 상기 모듈수직판(322)은 양측 끝단이 상기 모듈바닥판(321)의 끝단에서 돌출되도록 형성되어 상기 제2조립모듈(330)이 그 사이로 인입되어 고정될 수 있도록 한다. 즉, 상기 모듈수직판(322)은 상기 모듈바닥판(321)의 측방향 길이보다 더 길게 형성되어 상기 제2조립모듈(330)이 그 사이로 인입되어 고정될 수 있도록 형성된다.
상기 제2조립모듈(330)은 한 쌍으로서 상기 제1조립모듈(320)의 개방된 양측에서 각각 체결되도록 직립된 수직판(331)으로 형성된다. 이를 위하여 상기 제2조립모듈(330)은 상단에서 상기 제1조립모듈(320)의 내측 방향으로 수평 절곡되는 제2지지단(332)과, 양측 테두리에서 외측으로 절곡된 외측결합단(333)과, 상기 수직판(331)의 하단에서 외측으로 절곡되는 내부고정단(334)을 포함한다.
상기 제2지지단(332)은 상기 제2조립모듈(330)의 상단에서 내측으로 절곡된 상기 모듈바닥판(321)의 상면에서 정렬된 다 수개의 이차전지(800)의 상단을 지지한다. 여기서 상기 제2지지단(332)은 상기 이차전지(800)뿐만 아니라 상기 방열판(310)의 상측에 밀착되어 방열판(310) 및 이차전지(800)가 흔들리지 않도록 고정시킬 수 있다.
상기 외측결합단(333)은 상기 제2조립모듈(330)의 직립된 판재의 양측 테두리에서 외측으로 절곡되어 상기 모듈수직판(322)의 내면에 밀착된다. 여기서 상기 외측결합단(333)은 상기 모듈수직판(322)의 양측 테두리에 하나 이상이 관통형성된 제1모듈결합공(322b)에 일치되는 제2모듈결합공(333a)을 포함한다.
또한 상기 외측결합단(333)은 외측으로 절곡됨에 따라서 상기 모듈수직판(322)의 내측 테두리에 각각 밀착된다.
상기 내부고정단(334)은 상기 제2조립모듈(330)의 하단에서 외측으로 수평 절곡되어 상기 외부하우징(100)의 하우징바닥판(120)에 밀착된다. 상기 내부고정단(334)은 상기 외부하우징(100)의 하우징바닥판(120)에 나사나 리벳과 같은 고정수단(도시되지 않음)이 연통됨에 따라 상기 전지팩 수납부(300)를 상기 외부하우징(100)에 고정시킨다.
즉, 상기 제2조립모듈(330)은 상기 제1조립모듈(320)에서 상호 이격된 모듈수직판(322) 사이의 내측 테두리에 상기 외측결합단(333)의 외면이 밀착되도록 인입되어 상기 제1모듈결합공(322b)과 제2모듈결합공(333a)을 연통하는 나사나 리벳과 같은 고정수단(도시되지 않음)에 의하여 체결된다. 여기서 상기 모듈바닥판(321)은 수평 길이가 상기 모듈수직판(322)에 비하여 짧기 때문에 그 사이로 상기 제2조립모듈(330)이 인입될 수 있다.
또한 상기 제2조립모듈(330)은 상기 내부고정단(334)에 형성된 하나 이상의 제3모듈결합공(334a)에 나사 또는 리벳과 같은 고정수단(도시되지 않음)이 삽입됨에 따라 상기 외부하우징(100)의 내측에 상기 전지팩 수납부(300)를 고정시킬 수 있다.
상기 부품지지부(400)는 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징에서 부품지지부(400)를 도시한 사시도이다.
도 6를 참조하면, 상기 부품지지부(400)는 상기 버스바(700)가 고정되는 부품상판(410)과, 상기 부품상판(410)에서 전후측 테두리에서 하향 연장되어 전장부품이 실장되는 회로기판(600)이 고정되는 부품수직판(420)을 포함한다.
상기 부품상판(410)은 양측의 전지팩 수납부(300)에서 연결되는 버스바(700)의 한쪽 끝단이 고정될 수 있도록 관통형성된 하나 이상의 고정공(411)이 형성된다. 여기서 상기 버스바(700)는 상기 전지팩 수납부(300)에 고정되는 센싱보드(500)에 형성되는 패턴과 상기 부품상판(410) 사이에 전원의 통전을 위하여 설치되며, 상기 버스바(700) 및 센싱보드(500)와 그리고 상기 외부하우징(100)의 일면에 형성되는 전원커넥터(113)간의 전원선 연결은 일반적으로 공지된 바를 적용할 수 있기에 그 상세한 설명과 도면을 생략하였다.
상기 부품수직판(420)은 상기 부품상판(410)에서 전후측 테두리에서 하향 연장되는 직립된 벽면으로 형되어 전장부품이 실장된 회로기판(600)이 고정될 수 있도록 관통형성된 하나 이상의 기판고정공(421)과, 하단에서 수평으로 절곡되어 상기 하우징바닥판(120)의 상면에 밀착되는 지지고정단(422)을 포함한다.
상기 기판고정공(421)은 상기 회로기판(600)에 형성되는 고정공(411)과 일치되도록 하나 이상이 형성되어 나사 또는 리벳과 같은 고정수단(도시되지 않음)이 연통된다. 상기 회로기판(600)은 상기 기판고정공(421)에 일치되는 하나 이상의 고정공(411)이 형성되어 상기 나사 또는 리벳과 같은 고정수단(도시되지 않음)이 연통됨에 따라 상기 부품수직판(420)에 고정된다.
상기 지지고정단(422)은 상기 부품수직판(420)의 하단에서 수평으로 절곡되어 바닥면이 상기 하우징바닥판(120)의 상면에 밀착된다. 아울러 상기 지지고정단(422)은 나사나 리벳과 같은 고정수단(도시되지 않음)이 연통되도록 제4모듈결합공(422a)이 형성된다. 즉, 상기 부품수직판(420)은 상기 지지고정단(422)에 형성된 제4모듈결합공(422a)에 삽입된 고정수단(도시되지 않음)에 의하여 상기 하우징바닥판(120)에 고정된다.
본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며 이하에서는 상기와 같은 구성의 조립과정에 대한 상세한 설명을 통하여 본원 발명의 작용을 설명한다.
먼저, 작업자는 상기 제1조립모듈(320)의 내측에서 이차전지를 일방향으로 정렬시키도록 수납한다. 그리고 작업자는 상기 제1조립모듈(320)의 모듈바닥판(321)에 형성되는 삽입홈(321a)에 상기 방열판(310)을 끼움식으로 고정시킨다. 따라서 상기 제1조립모듈(320)의 바닥판에 횡방향으로 하나 이상의 방열판(310)이 설치됨에 따라서 횡방향으로 정렬되는 하나 이상의 이차전지(800)의 열 사이로 각각 방열판(310)이 설치된다.
이때 상기 이차전지(800)는 상기 모듈수직판(322)의 상단에서 절곡된 제1지지단(322a)에 상면에 밀착되어 외부에서 진동이 가해지거나 기울어진 하더라도 상기 제1지지단(322a)에 의하여 지지될 수 있어 고정상태를 유지할 수 있다.
그리고 작업자는 상기 제2조립모듈(330)을 상기 제1조립모듈(320)의 개방된 양측으로 인입시킨다. 이때 상기 제2조립모듈(330)은 상단에서 제1조립모듈(320)의 상측방향으로 절곡된 제2지지단(332)이 상기 이차전지(800)의 상면에 밀착되고, 외측결합단(333)이 상기 모듈수직판(322)의 내면에 밀착되도록 인입된다.
그러므로 작업자는 상기 모듈수직판(322)의 제1모듈결합공(322b)과 외측결합단(333)의 제2모듈결합공(333a)을 연통하도록 고정수단(도시되지 않음)을 삽입한다. 따라서 상기 제1조립모듈(320)과 제2조립모듈(330)은 결합되어 내측에 이차전지를 수납공간을 갖도록 조립된다.
작업자는 상기와 같이 제1조립모듈(320)과 제2조립모듈(330)을 조립한 뒤에 상기 제2조립모듈(330)의 하단에서 하우징바닥판(120)에 밀착된 내부고정단(334)에 형성된 제3모듈결합공(334a)에 상기 고정수단(도시되지 않음)을 인입하여 상기 하우징바닥판(120)에 상기 전지팩 수납부(300)를 고정시킨다.
그리고 작업자는 상기와 같은 과정을 통하여 상기 전지팩 수납부(300)를 상기 하우징바닥판(120)에 고정시킨 뒤에 상기 부품지지부(400)를 고정시킨다. 물론 부품지지부(400)를 먼저 하우징바닥판(120)에 먼저 고정시킨 뒤에 상기 전지팩 수납부(300)를 고정시킴도 가능하다.
상기 부품지지부(400)는 상기 부품상판(410)을 상기 전지팩 수납부(300) 사이에 위치되도록 하우징바닥판(120)에 설치한 뒤에 상기 지지고정단(422)에 형성된 제4모듈결합공(422a)에 고정수단(도시되지 않음)을 삽입하여 상기 하우징바닥판(120)에 고정시킨다. 이때, 상기 부품수직판(420)은 상기 회로기판(600)이 고정된 상태이거나 또는 상기 부품수직판(420)이 상기 하우징바닥판(120)에 고정되기 이전에 상기 회로기판(600)이 고정됨도 가능하다.
작업자는 상기와 같이 전지팩 수납부(300) 및 부품지지부(400)가 상기 하우징바닥판(120)을 고정시키는 작업이 완료되면, 상기 전지팩 수납부(300)에 센싱보드(500)를 고정시킨 뒤에 상기 버스바(700)를 고정시킨다. 여기서 상기 이차전지는 각각 양과 음의 전원을 출력하는 극주(810)가 포함되며, 상기 극주(810)는 상기 센싱보드(500)에 형성되는 단자(예를 들면, 버스바를 이용한 단자)에 끼움 또는 접착되어 이차전지(800)에서 출력된 전원의 통전이 가능하도록 상기 센싱보드(500)에 연결된다.
이와 같은 이차전지(800)와 센싱보드(500)간의 전기적 통전이 가능한 연결과, 회로기판(600) 및 전장부품(도시되지 않음), 전원커넥터(113) 내지 선택스위치(111)간의 배선구조는 일반적으로 공지된 구성을 적용함에 따라 그 상세한 설명을 생략하였다.
그리고 작업자는 상기 회로기판(600)에 포함된 커넥터에 상기 전원스위치(112) 및 선택스위치(111)에 연결되는 전원선과, 상기 센싱보드(500)에 설치되는 온도센서와 같은 전장부품에 연결되는 전원선을 상기 회로기판(600)에 연결되는 작업을 진행한다. 이는 도 7에 도시된 바와 같다.
도 7은 본 발명에 따른 전지팩 모듈 하우징의 실시예를 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 모듈바닥판(321)은 상기 하우징바닥판(120)의 폭 보다 좁게 형성되어 상기 하우징바닥판(120)에 상기 전지팩 수납부(300)가 고정된 이후에 상기 전원커넥터(113) 및 전장부품에 연결되는 전원선이 수납되는 전원선수납공간을 형성하고, 상기 고정대(121)의 하측으로 전원선을 인입시킨다.
이와 같이 본 발명은 전원선의 연결 및 수납과정에서 별도의 전원선 수납공간을 형성함에 따라 작업자가 전지팩 수납부(300)를 조립 후에 실시되는 회로기판(600)과 센싱보드(500) 및 전원커넥터(113) 내지 전원스위치(112)의 배선작업을 용이하게 하고, 연결된 전원선이 복잡하게 서로 엉키지 않도록 정리가 가능하다.
작업자는 상기와 같이 전원선의 연결 및 수납과정이 완료되면, 상기 외부커버(200)를 상기 외부하우징(100)에 고정시킨다. 즉, 상기 외부커버(200)는 커버상판(220)과 상기 커버수직판(210)의 각각 형성되는 커버결합공(211, 221)과 상기 외부수직판(110)의 외부결합공(114a, 114b)에 일치되도록 상기 제1외부하우징(100)에 체결된다. 따라서 상기 외부커버(200)는 상기 커버결합공(211, 221)에 삽입된 고정수단(도시되지 않음)이 상기 외부결합공(114a, 114b)에 연통됨에 따라 외부하우징(100)의 상면과 전후면을 밀폐시킨다.
이와 같이 외부커버(200)와 외부하우징(100)이 조립되면, 작업자는 상기 전기차에 설정된 공간에 상기 전지팩 모듈 하우징을 위치시킨 뒤에 상기 커버수직판(210)의 끝단에 형성된 수평단(212)에 고정수단(도시되지 않음)을 삽입한다. 여기서 상기 고정수단(도시되지 않음)은 상기 수평단(212)의 바닥고정공(212a)을 통하여 삽입되어 상기 전기차의 바닥면으로 연통삽입됨에 따라 상기 전지팩 모듈 하우징(1)을 상기 전기차에 고정시킨다.
이후 작업자는 상기와 같이 전지팩 모듈 하우징(1)을 전기차의 수납공간에 설치한 뒤에 부하에 연결된 케이블을 상기 전원커넥터(113)에 연결하고, 선택스위치(111)를 통하여 연결된 부하의 구동전원 레벨에 맞는 전원레벨(예를 들면, 12V 또는 24V)을 선택한다. 그리고 작업자는 상기 전원스위치(112)를 온하여 상기 전지팩 모듈의 전지팩 수납부에 수납된 이차전지(800)로부터 전원을 출력하도록 한다.
이와 같이 본 발명은 다 수개의 이차전지를 수납하는 전지팩 수납부(300)에 이차전지에서 발열된 열을 방열시키기 위한 방열판(310)을 열전도도가 높은 금속판재로서 구성하고, 상기 방열판(310)을 이차전지 사이로 끼움식으로 고정시킴에 따라 종래에 비하여 보다 간략한 구조를 갖는 방열장치를 구비할 수 있어 제조비용 및 조립시간의 절감이 가능하다.
또한 본 발명은 이차전지와 전장부품에 연결되는 전원선을 정리할 수 있도록 내측에 전원선 수납공간을 형성함에 따라 내부 배선정리가 용이하다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
100 : 외부하우징 110 : 외부수직판
111 : 선택스위치 112 : 전원스위치
113 : 전원커넥터 114 : 결합단
114a. 114b : 외부결합공
120 : 하우징바닥판 121 : 고정대
200 : 외부커버 210 : 커버수직판
211, 221 : 커버결합공 212 : 수평단
212a : 바닥고정공 220 : 커버상판
300 : 전지팩 수납부 310 : 방열판
320 : 제1조립모듈 321 : 모듈바닥판
321a : 삽입홈 322 : 모듈수직판
322a : 제1지지단 322b : 제1모듈결합공
330 : 제2조립모듈 331 : 수직판
332 : 제2지지단 333 : 외측결합단
333a : 제2모듈결합공 334 : 내부고정단
334a : 제3모듈결합공 400 : 부품지지부
410 : 부품상판 411 : 고정공
420 : 부품수직판 421 : 기판고정공
422 : 지지고정단 422a : 제4모듈결합공
500 : 센싱보드 600 : 회로기판
700 : 버스바 800 : 이차전지
810 : 극주

Claims (8)

  1. 다 수개의 이차전지를 수납하고, 상면에서 상기 이차전지를 직렬 또는 병렬로서 연결시키는 회로 패턴이 형성되는 센싱보드가 설치되는 하나 이상의 전지팩 수납부;
    상기 이차전지의 이상 여부의 감지 및 통전을 제어하는 전장부품이 실장되는 회로기판을 지지하는 부품지지부;
    일방향으로 연장되어 상기 전지팩 수납부와 부품지지부가 수납 및 고정되는 하우징 바닥판과, 상기 하우징바닥판의 양측에서 직립된 외부수직판을 구비하는 외부하우징; 및
    상기 외부수직판에 체결되어 상기 외부하우징의 상면을 밀폐시키는 커버상판과, 상기 커버상판에서 하향 연장되어 상기 외부하우징의 양측면을 밀폐시키는 외부커버를 포함하고,
    상기 전지팩 수납부는 하나 이상이 정렬되는 이차전지 사이에 고정되는 열전도성 재질의 금속판으로 이루어진 하나 이상의 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩 모듈 하우징.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전지팩 수납부는
    상기 이차전지가 수납되는 바닥면을 이루는 모듈바닥판의 전후측 테두리에서 직립된 모듈수직판이 일체로 형성되어 양측이 개방된 제1조립모듈; 및
    상기 제1조립모듈의 개방된 양측에서 고정되는 수직판과, 상기 수직판에서 외측으로 절곡되어 상기 모듈수직판의 내면에 고정되는 외측결합단과, 상기 수직판의 하단에서 외측으로 절곡되어 상기 외부하우징의 하우징바닥판에 고정되는 모듈고정단을 구비한 제2조립모듈을 포함하는 전지팩 모듈 하우징.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1조립모듈은 상기 모듈수직판의 상단에서 내측으로 절곡되어 상기 이차전지의 상면을 지지하는 제1지지단을 더 포함하는 전지팩 모듈 하우징.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2조립모듈은
    상기 수직판의 상단에서 수평으로 절곡되어 상기 이차전지의 상면을 지지하는 제2지지단을 더 포함하는 전지팩 모듈 하우징.
  5. 제1항에 있어서, 상기 외부커버는 내면에 절연재가 부착되고, 외면이 절연 도금되고,
    상기 커버수직판은 하단에서 바닥면에 밀착되도록 절곡된 수평단과, 상기 수평단에서 하나 이상이 관통형성되어 상기 외부하우징을 바닥면에 고정시키는 고정수단이 삽입되는 바닥고정공을 더 포함하는 전지팩 모듈 하우징.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하우징바닥판은
    일측에서 상향 돌출 및 절곡되어 타측에서 전원선이 인입되도록 개방형성된 고정대를 포함하는 전지팩 모듈 하우징.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 부품지지부는
    상기 센싱보드로부터 연장된 버스바가 고정되는 부품상판; 및
    상기 부품상판에서 하향 연장되어 상기 회로기판이 고정되는 벽면을 이루어 상기 외부하우징의 바닥면에 고정되는 부품수직판을 포함하는 전지팩 모듈 하우징.
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