KR101595407B1 - 축전장치 및 차량 - Google Patents

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시게루 후쿠다
시게토 오자키
야스토시 미즈노
도시유키 하라
다카노리 구마가이
겐지 이이다
이사오 나카가와
마코토 고바야시
시게유키 오가사와라
신스케 아즈마
요시아키 후지와라
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도요타 지도샤（주）
야자키 소교 가부시키가이샤
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Abstract

본 축전장치는 제1방향으로 정렬되는 복수의 셀들을 포함하는 제1전지스택(15); 상기 제1방향과는 다른 제2방향으로 정렬되는 복수의 셀들을 포함하되, 상기 제1전지스택 하방에 배치되는 제2전지스택(11 내지 14); 및 냉각제용 덕트를 포함한다. 상기 덕트는, 상기 제1전지스택을 따라 배치되고, 상기 제1전지스택과 상기 제2전지스택 사이에 위치하는 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. 복수의 전지 스택들이 사용되는 경우에는, 복수의 전지 스택들이 동일 평면에 정렬된다(예를 들면, 일본특허출원공보 제2005-019231호, 제2006-100156호, 및 제2009-181896호(JP-A-2005-019231, JP-A-2006-100156, 및 JP-A-2009-181896) 참조).
복수의 전지 스택들이 사용되는 경우, 소정의 경우들에서는 복수의 전지 스택들이 상하 방향으로 정렬된다. 소정의 경우들에 있어서 상방으로부터 보는 경우에는, 복수의 전지 스택들이 서로 교차하도록 배치된다. 이 경우, 하부 전지 스택(들)에 의해 발생되는 열이 상승할 수 있어, 상부 전지 스택(들)에 도달할 수 있게 된다.
복수의 전지 스택들이 서로 교차하도록 배치되어 있는 경우, 하부 전지 스택(들)로부터의 열은 상부 전지 스택(들)의 일부에만 도달하게 된다. 다시 말해, 상부 전지 스택(들)은, 하부 전지 스택(들)로부터의 열에 의해 영향을 받는 유닛셀 및 하부 전지 스택(들)로부터의 열에 의해 영향을 받지 않는 유닛셀을 포함한다. 이 경우, 상기 상부 전지 스택의 정렬 방향에 있어서는, 상기 유닛셀들의 온도 편차(nonuniformity)가 발생한다. 상기 유닛셀들의 온도 편차가 발생하면, 상기 유닛셀들의 열화 상태들에서도 편차가 발생할 우려가 있다.
본 발명의 일 형태에 따른 축전장치는, 제1방향으로 정렬되는 복수의 셀들을 포함하는 제1전지스택; 상기 제1방향과는 다른 제2방향으로 정렬되는 복수의 셀들을 포함하되, 상기 제1전지스택 하방에 배치되어 있는 제2전지스택; 및 냉각제용 덕트를 포함한다. 상기 덕트는 상기 제1전지스택에 따라 배치되어, 상기 제1전지스택과 상기 제2전지스택 사이에 위치되어 있다.
복수의 제2전지스택들이 제공될 수도 있다. 상기 복수의 제2전지스택들은 제1방향으로 정렬될 수도 있다. 상기 덕트는, 상기 제2전지스택들 각각에 접속될 수도 있고, 상기 제2전지스택들에 냉각제를 공급할 수도 있다.
상기 제2전지스택들에 접속된 덕트들은, 상기 냉각제의 유로의 상류에서 함께 결합(join)될 수도 있다. 바꿔 말하면, 상기 덕트가 분기될 수도 있어, 상기 제2전지스택들 각각에 접속될 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 복수의 덕트들이 함께 결합되지 않는 경우에 비해 상기 덕트가 간소화된다. 상기 축전장치는, 축전장치의 충방전을 제어하는데 사용되는 전자기기를 더 포함하되, 상기 전자기기는 전자기기가 복수의 덕트들에 대향하도록 하는 위치에서 복수의 덕트들 하방에 배치되어 있다. 상기 제1방향 및 제2방향은 서로 직교될 수도 있다.
도전성을 가지는 재료로 지지 부재가 형성될 수도 있고, 와이어 하니스(wire harness)의 실드선(shielded wire)이 상기 지지 부재에 접속될 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 지지 부재 및 보강 프레임이 상기 실드선의 기능을 갖게 되고, 상기 실드선이 접지된다. 또한, 상기 지지 부재 및 보강 프레임이 사용되면, 상기 실드선을 짧게 할 수 있게 된다. 상기 와이어 하니스는, 상기 제1전지스택 및 상기 제2전지스택의 충방전에 사용된다.
본 발명의 축전장치는 차량 상에 탑재될 수도 있다. 상기 축전장치로부터의 전력이 모터/제너레이터에 공급되는 경우, 상기 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 발명에 따르면, 제1전지스택 및 제2전지스택 사이에 덕트가 배치되므로, 상기 제2전지스택에 의해 발생되는 열이 상기 제1전지스택에 도달하는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, 상기 제2전지스택에 의해 발생되는 열에 의해, 상기 제1전지스택이 부분적으로 가열되는 것을 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 흡기 덕트 및 분기 덕트들의 평면도;
도 11은 흡기 덕트 및 분기 덕트들의 측면도;
도 12는 전지 유닛의 내부 구조를 설명하기 위한 외관도;
도 13은 상부 전지 스택의 단면도;
도 14는 전지 유닛의 회로 구성을 도시한 도면;
도 15는 유닛셀들이 병렬로 접속되는 전지 스택의 구성을 도시한 개략도;
도 16은 병렬로 접속되는 유닛셀들을 포함하는 전지 스택의 일부를 도시한 평면도;
도 17은 병렬 접속에 사용되는 버스 바아(bus bar) 및 와이어 하니스의 접속 구조를 도시한 도면;
도 18은 전지 유닛의 내부 구조를 도시한 측면도;
도 19는 전지 스택에 있어서의 공기의 유로를 설명하기 위한 도면; 및
도 20은 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 있고, 상기 모터/제너레이터는 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 흡기 덕트(102)는 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 프레임(222) 및 하부 캐리어(221)를 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 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. 프레임(222)(도 5 참조)의 일부가 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. 상기 전지 스택(11 내지 14)은, 브래킷(116, 120, 130, 140) 뿐만 아니라, 브래킷(30)(도 12 참조)을 사용하여 하부 케이스(22)에도 고정된다.
도 9 및 도 10에 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 도면이고, 도 10은 분기 덕트(51 내지 54)의 평면도이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 상기 분기 덕트(52)는 돌출부(projection; 52b)를 구비하고, 흡기 덕트(102)는 상기 돌출부(52b)와 맞물리는 오목부(102c)를 구비한다. 상기 돌출부(52b) 및 상기 오목부(102c)는 서로 맞물리므로, 상기 분기 덕트(52)가 상기 흡기 덕트(102)에 고정되게 된다. 도 11은 도 10의 화살표 D1의 방향을 따라 볼 때의 도면이다.
상기 분기 덕트(51, 53, 54)는 또한 상기 분기 덕트(52)의 돌출부(52b)에 대응하는 돌출부들을 구비하고, 상기 돌출부들은 상기 흡기 덕트(102)의 오목부(102c)와 맞물린다. 이러한 방식으로, 상기 분기 덕트(51, 53, 54)는 상기 흡기 덕트(102)에 접속된다. 상기 흡기 덕트(102)로부터의 공기는 4개의 분기 덕트(51 내지 54)로 이동한다. 도 10 및 도 11의 점선으로 도시된 화살표들은 공기의 이동 방향을 나타낸다.
상기 분기 덕트(51)의 접속구(51a)는, 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 12에 나타내는 바와 같이, 상기 분기 덕트(51 내지 54)의 상부에는, 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, 하방으로 연장되는 레그(leg; 도시 생략)를 구비하고, 상기 레그의 선단이 상기 하부 케이스(22)에 고정된다. 이러한 레그에 의하면, 상기 분기 덕트(51 내지 54)의 상부에 있어서 상기 베이스(80)를 위치결정할 수 있게 된다. 본 실시예에서는, 레그를 사용하여 베이스(80)가 고정되어 있지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 이웃하는 2개의 전지 스택(11 내지 14) 사이에는 브래킷이 배치될 수도 있고, 상기 브래킷에 베이스가 고정될 수도 있다.
상기 베이스(80)의 상면에는 복수의 스터드 볼트(stud bolts; 81)가 설치되어 있고, 각각의 스터드 볼트(81)에는 나사 홈이 형성되어 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.
도 13에 나타내는 바와 같이, 상기 흡기 챔버(154)는 와이어 하니스(70)를 유지하는 유지부(154b)를 구비한다. 상기 유지부(154b)는, 상기 흡기 챔버(154) 상부에 설치되어 있고, 상기 유닛셀(151)들을 향해 움푹 패어 있다. 상기 와이어 하니스(70)는, 상기 유지부(154b)에 수용되고, 상기 흡기 챔버(154)로부터 돌출되어 있지 않다. 상기 유지부(154b)들은 복수로 설치되어 있고, 상기 복수의 유지부(154b)들은 상기 흡기 챔버(154)의 길이 방향(차량(100)의 전후 방향)으로 간격을 두고 배치되어 있다.
상기 배기 챔버(155)는, 상기 와이어 하니스(70)를 유지하는 유지부(155b)를 구비한다. 상기 유지부(155b)는, 상기 배기 챔버(155) 상부에 설치되어 있고, 상기 유닛셀(151)들을 향해 움푹 패어 있다. 상기 와이어 하니스(70)는, 상기 유지부(155b)에 수용되고, 상기 배기 챔버(155)로부터 돌출되어 있지 않다. 상기 유지부(155b)들은 복수로 설치되어 있고, 상기 복수의 유지부(155b)들은 상기 배기 챔버(155)의 길이 방향(차량(100)의 전후 방향)으로 간격을 두고 배치되어 있다.
상기 유지부(154b, 155b)들을 사용함으로써, 상기 와이어 하니스(70)가 상기 전지 스택(15)에 고정된다. 상기 와이어 하니스(70)를 상기 전지 스택(15)에 고정함으로써, 상기 와이어 하니스(70) 및 상기 전지 스택(15)의 취급이 용이해지므로, 상기 전지 유닛(1)을 용이하게 조립할 수 있게 된다. 또한, 상기 와이어 하니스(70)를 상기 유지부(154b, 155b)에 수용시킴으로써, 도 13의 좌우 방향으로 상기 전지 유닛(1)이 대형화되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 실시예에서는, 상기 전지 스택(15)의 흡기 챔버(154) 및 배기 챔버(155)에 유지부(154b, 155b)가 설치되어 있지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다. 상기 전지 스택(11 내지 14)들의 흡기 챔버 및 배기 챔버에는, 상기 유지부(154b, 155b)들에 상당하는 부분들이 설치될 수도 있다. 상기 흡기 챔버 및 상기 배기 챔버의 일방에는, 상기 유지부(154b, 155b)들에 상당하는 부분들이 설치될 수도 있다.
브래킷(157)은 복수의 유닛셀(151)들의 정렬 방향으로 연장되고, 상기 배기 챔버(155)에 고정되어 있다. 상기 베이스(80)의 스터드 볼트(81)는 상기 브래킷(157)을 관통하고, 너트(159b)들과 맞물린다. 도 12에는 도시되어 있지 않지만, 상기 흡기 챔버(154)에도 브래킷(157)이 고정되어 있다. 3종류의 브래킷(156 내지 158)을 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)들의 일방 부근에는 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 14를 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 12에 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.
본 실시예에서는, 상기 전지 스택(13)에 포함되는 2개의 유닛셀들이 전기적으로 병렬 접속되어 있다. 이러한 구조에 대해서 도 15 및 도 16을 참조하여 설명하기로 한다. 도 15는 전지 스택(13)의 구성을 도시한 개략도이며, 도 16은 전지 스택(13)에 있어서의 버스 바아들의 접속 구조를 나타내는 도면이다. 도 15에서는, 전지 스택(13)의 유닛셀들의 예시가 생략되어 있다.
도 15에 있어서, 상기 전지 스택(13)의 양단에 위치하는 2개의 유닛셀들에서는, 각 정극 단자(131a)에 와이어 하니스(70)가 접속되어 있다. 도 14를 참조하여 설명하는 바와 같이, 2개의 와이어 하니스(70) 중 일방은 상기 전지 스택(12)의 일단에 위치하는 유닛셀의 부극 단자에 접속되어 있다. 타방의 와이어 하니스(70)는, 상기 전지 스택(11)의 일단에 위치하는 유닛셀(111)의 부극 단자에 접속되어 있다.
상기 전지 스택(13)에서는, 2종류의 버스 바아(132, 133)들이 이용되고 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 버스 바아(132, 133)들은 수지와 같은 절연성을 가지는 재료로 형성된 홀더에 유지되어, 버스 바아 모듈을 구성하게 된다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 제1버스바아(132)는, 일방의 유닛셀(131)의 정극 단자(131a) 및 타방의 유닛셀(131)의 부극 단자(13lb)에 접속되어 있다. 상기 제1버스바아(132)와 유사한 버스 바아는 상기 전지 스택(11, 12, 14, 15)들에서도 사용된다.
상기 제2버스바아(133)는, 2개의 접속부(133a, 133b)를 구비하고, 2개의 부극 단자(131b)에 접속되어 있다. 구체적으로, 상기 접속부(133a)는, 이웃하여 배치된 2개의 유닛셀(131) 중 일방의 부극 단자(131b)에 접속되어 있다. 상기 접속부(133b)는, 타방의 유닛셀(131)의 부극 단자(131b)에 접속되어 있다. 상기 제2버스바아(133)에는 상기 와이어 하니스(70)의 단자(70a)가 접속되어 있다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 상기 제2버스바아(133)는 볼트(133c)를 구비한다. 도 17은 도 16의 C-C 선을 따라 취한 단면도이다. 상기 볼트(133c)는, 상기 와이어 하니스(70)의 단자(70a)를 관통하여, 너트(133d)와 맞물린다. 이러한 방식으로, 상기 단자(70a)는 상기 제2버스바아(133)에 고정된다. 상기 홀더(136)는 상기 제2버스바아(133)를 유지하고, 절연성을 가지는 재료로 형성되어 있다. 상기 볼트(133c) 및 단자(70a)는 커버(137)에 의해 덮어지고, 상기 커버(137)는 상기 홀더(136)에 부착된다.
상기 볼트(133c)의 하방에는 분리판(134)이 위치되어 있다. 볼트(133c)와 단자(70a)를 접속할 때에 하방향으로 외력이 인가되면, 상기 홀더(136)의 하면은 상기 분리판(134)의 상면에 접촉한다. 이에 따라, 상기 볼트(133c) 및 상기 단자(70a)를 접속할 때의 부하가 상기 유닛셀(131)들에 인가되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기 분리판(134)은, 이웃하는 2개의 유닛셀(131) 사이에 배치되어, 상기 유닛셀(131)들의 표면들 각각에 공간을 형성하게 된다. 이러한 공간을 통하여, 후술하는 바와 같이, 상기 유닛셀(131)들의 온도를 조절하기 위한 공기가 이동한다. 상기 분리판(134)은 복수의 돌기부(134a)를 구비하고, 그 선단들이 상기 유닛셀(131)들에 접촉함으로써, 상기 유닛셀(131)들의 표면들 각각에 공간을 형성하게 된다.
본 실시예에서는, 상기 돌기부(134a)들이 도 17의 좌우 방향으로 연장되어 있고, 상기 복수의 돌기부(134a)들은 도 17의 상하 방향으로 배열되어 있다. 상기 돌기부(134a)의 형상은 도 17에 도시된 형상으로 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 상기 유닛셀(131)들의 표면들 각각에, 공기를 이동시키는 공간이 형성되어 있는 것으로 충분하다. 한편, 상기 분리판(134) 상방 및 하방에는, 상기 유닛셀(131)들에 대하여 구속력을 가하기 위한 구속 밴드(135)가 배치되어 있다.
상기 제2버스바아(133)를 사용함으로써, 이웃하여 배치된 2개의 유닛셀(131)들을 전기적으로 병렬 접속할 수 있게 된다. 이러한 방식으로, 상기 전지 스택(13)을 구성하는 복수의 유닛셀(131)들을, 병렬로 접속되어 있는 2개의 전지 팩(91, 92)들로 분할할 수 있게 된다. 또한, 상기 제2버스바아(133)가 접속되는 위치들이 자유롭게 변경될 수 있기 때문에, 전기적으로 병렬로 접속되는 2개의 유닛셀(131)들을 선택할 수 있게 된다.
본 실시예에서는, 제2버스바아(133)가 2개의 부극 단자(131b)에 접속되어 있지만, 상기 제2버스바아(133)는 2개의 정극 단자(131a)에 접속될 수도 있다. 이 경우, 도 14에 도시된 전지 팩(91, 92)의 정극 및 부극들이 반전된다. 상기 제2버스바아(133)의 형상은, 도 15 및 도 16에 도시된 형상으로 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 상기 제2버스바아(133)가 동일 극성의 단자에 접속되어 있는 동시에, 상기 와이어 하니스(70)에 접속되어 있기만 하면 충분하다.
다음으로, 전지 유닛(1)에 공급되는 공기의 흐름에 대해서, 도 18 내지 20을 참조하여 설명하기로 한다.
도 18에 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 19의 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 전지 스택(13, 14)들은 상기 차량(100)의 전후 방향으로 서로 근접한다. 상기 전지 스택(13, 14)들 간의 간격은, 상기 전지 스택(11, 12)들 간의 간격과 상기 전지 스택(11, 13) 간의 간격 양자 모두보다도 좁다. 이러한 방식으로 전지 스택(13, 14)들이 서로 근접하여 배치되면, 상기 전지 스택(13)의 폐열(waste heat)이 상기 전지 스택(14)의 유닛셀들에 도달할 우려가 있다.
본 실시예에서는, 상기 전지 스택(13, 14)들의 배기 챔버들이 서로 대향하고 있으므로, 예를 들면 상기 전지 스택(13)의 배기 챔버로부터의 열만이 상기 전지 스택(14)의 배기 챔버에 도달하게 된다. 상기 전지 스택(13)로부터의 열이 상기 전지 스택(14)의 배기 챔버에 도달하는 경우에도, 단지 상기 열만이 상기 전지 스택(14)의 배기 챔버를 통해 배출된다. 따라서, 상기 전지 스택(13)로부터의 열이 상기 전지 스택(14)의 유닛셀들에 도달하는 것을 방지할 수 있게 된다.
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 18 내지 도 20에 나타내는 바와 같이, 상기 전지 스택(15) 하방에는 상기 전자기기(60)가 배치되므로, 상기 전자기기(60)에 의해 발생되는 열이 상승하여 도달하는 곳에 상기 전지 스택(15)이 위치하게 된다. 하지만, 본 실시예에서는, 상기 전지 스택(15) 및 상기 흡기 덕트(102) 간의 접속 부분이 상기 전자기기(60) 상방에 위치하게 된다. 또한, 상기 전자기기(60)는 연직 방향을 따라 모든 분기 덕트(51 내지 54)들과 대향하고 있다. 따라서, 상기 전자기기(60)의 열이 도달하기 쉬운 상기 전지 스택(15)의 부분에 상기 흡기 덕트(102)로부터의 공기가 도달하게 된다. 따라서, 상기 전지 스택(15)의 일부분만이 상기 전자기기(60)의 열에 의해 가열되는 것을 억제할 수 있게 된다. 따라서, 복수의 유닛셀(151)들의 정렬 방향으로 상기 유닛셀(151)들의 온도 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예에서는, 도 19에 나타내는 바와 같이, 상방으로부터 보았을 때, 상기 전지 스택(15) 및 상기 전지 스택(11 내지 14)들이 교차하도록 배치되어 있다. 이러한 구성의 경우, 상기 전지 스택(11 내지 14)들에 의해 발생된 열은 상기 전지 스택(15)을 향해 상승할 수 있다. 예를 들면, 상기 전지 스택(11)에 의해 발생된 열은 상기 전지 스택(15)에 포함된 상기 유닛셀(151)들의 일부를 향해 상승한다. 상기 유닛셀(151)의 일부에만 열이 인가되면, 상기 전지 스택(15)의 정렬 방향으로의 상기 유닛셀(151)들의 온도 편차가 발생한다.
본 실시예에서는, 상기 전지 스택(15) 및 상기 전지 스택(11 내지 14)들 사이에 분기 덕트(51, 53, 54)들이 배치되어 있다. 구체적으로는, 상기 전지 스택(11) 상방에 상기 전지 스택(13, 14)에 접속되는 분기 덕트(53, 54)들이 위치되어 있다. 상기 전지 스택(12) 상방에는 상기 전지 스택(11, 13, 14)들에 접속되는 분기 덕트(51, 53, 54)들이 위치되어 있다. 상기 전지 스택(13) 상방에는 상기 전지 스택(14)에 접속되는 분기 덕트(54)가 위치되어 있다. 상기 전지 스택(14)의 상방에는 상기 전지 스택(14)에 접속되는 분기 덕트(54)가 위치되어 있다.
이러한 방식으로 배치되는 분기 덕트(51, 53, 54)들에 의해, 상기 전지 스택(11 내지 14)들에 의해 발생된 열이 상기 전지 스택(15)에 도달하는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 분기 덕트(51, 53, 54)를 통해 냉각용 공기가 유동하므로, 상기 전지 스택(11 내지 14)들의 열이 분기 덕트(51, 53, 54)들에 도달하는 경우에도, 상기 분기 덕트(51, 53, 54)들에 열이 머무르지 않게 된다.
상술된 바와 같이, 본 실시예는 상기 전지 스택(11 내지 14)들의 열이 상기 전지 스택(15)을 부분적으로 가열하는 것을 방지하고, 상기 전지 스택(15)의 정렬 방향으로의 상기 유닛셀(151)들의 온도 편차를 억제한다. 상기 유닛셀(151)들의 온도의 편차를 억제함으로써, 온도에 기인하는 상기 유닛셀(151)들의 열화의 변동들을 억제할 수 있게 한다. 이에 따라, 상기 전지 스택(15) 내의 모든 유닛셀(151)들의 수명을 균등화할 수 있고, 모든 유닛셀(151)들을 수명이 다할 때까지 사용할 수 있게 된다.
본 실시예에서는, 상기 전지 유닛(1)이 상방으로부터 보았을 때, 상기 분기 덕트(51 내지 54)가 상기 전지 스택(15)의 배치 영역 내에 위치되어 있다. 구체적으로는, 상방으로부터 보았을 때, 상기 분기 덕트(51 내지 54)가 상기 전지 스택(15)에서 벗어나 연장되어 있지 않다. 이에 따라, 상기 전지 스택(15)과 상기 전지 스택(11 내지 14)들 사이에 형성된 공간에 상기 분기 덕트(51 내지 54)들이 효율적으로 배치되므로, 상기 전지 유닛(1)의 대형화를 억제할 수 있게 된다.
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 14를 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.
상기 전지 스택(15) 하방에는, 상기 전지 스택(11 내지 14) 및 상기 전자기기(60)가 배치되어 있지만, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 전지 스택(15) 하방에는 전자기기(60)만이 배치될 수도 있다. 상기 전지 스택(15)은 복수의 유닛셀(151) 등을 포함하므로, 상기 전자기기(60)보다 크게 된다. 따라서, 상기 전지 스택(15)을 상기 플로어 패널(101)을 따라 배치하는 동시에, 상기 전지 스택(15) 하방에 상기 전자기기(60)를 배치함으로써, 상기 전지 스택(15) 및 상기 전자기기(60)를 상기 플로어 패널(101)에 대하여 효율적으로 배치할 수 있게 된다. 상기 전자기기(60)가 상기 전지 스택(15) 상방에 배치되면, 상기 전지 스택(15) 및 상기 전자기기(60) 사이에 비사용 공간(dead space)이 생기기 쉽다. 본 실시예와 마찬가지로, 상기 전자기기(60)를 상기 전지 스택(15) 하방에 배치함으로써, 비사용 공간의 발생을 억제할 수 있게 된다.
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 19 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)과 상기 전지 스택(11 내지 14)들이 서로 교차하도록 배치되어 있는 것으로 충분하다.
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 (8)

  1. 축전장치(1)로서,
    제1방향으로 정렬되는 복수의 셀(151)을 포함하는 제1전지스택(15);
    상기 제1방향과는 다른 제2방향으로 정렬되는 복수의 셀(111, 131)을 포함하되, 상기 제1전지스택(15)의 하방에 배치되는 제2전지스택(11 내지 14); 및
    냉각제를 위한 덕트(102, 51 내지 54)를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 덕트(102, 51 내지 54)는, 상기 제1전지스택(15)을 따라 배치되고, 상기 제1전지스택(15)과 상기 제2전지스택(11 내지 14) 사이에 위치하는 축전장치(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 축전장치(1)는 복수의 제2전지스택(11 내지 14)을 포함하는 축전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제2전지스택(11 내지 14)은 상기 제1방향으로 정렬되는 축전장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 덕트(102, 51 내지 54)는, 상기 제2전지스택(11 내지 14) 각각에 접속되어 있고, 상기 제2전지스택(11 내지 14)에 냉각제를 공급하는 축전장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2전지스택(11 내지 14)에 접속된 덕트(102, 51 내지 54)는, 상기 냉각제의 유로의 상류측에서 함께 결합되는 축전장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 축전장치(1)의 충방전을 제어하기 위하여 사용되는 전자기기(60)를 더 포함하여 이루어지고, 상기 전자기기(60)는, 상기 전자기기(60)가 상기 복수의 덕트(51 내지 54)와 대향하도록 하는 위치에서 상기 복수의 덕트(51 내지 54)의 하방에 배치되는 축전장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1방향 및 상기 제2방향은 서로 직교하는 축전장치.
  8. 차량(100)으로서,
    제1항 내지 제3항 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).
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Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012140727A1 (ja) * 2011-04-12 2012-10-18 日立ビークルエナジー株式会社 二次電池モジュール
US9216638B2 (en) * 2011-12-09 2015-12-22 Honda Motor Co., Ltd. Structure for mounting battery pack on vehicle
JP5966371B2 (ja) * 2012-01-16 2016-08-10 株式会社Ｇｓユアサ 電源装置
JP6020959B2 (ja) 2012-07-13 2016-11-02 三菱自動車工業株式会社 車両の電池パック
DE102012217248A1 (de) * 2012-09-25 2014-03-27 Zf Friedrichshafen Ag Anordnung zum Befestigen zumindest eines elektrischen Energie-Speichermoduls
KR20140084822A (ko) * 2012-12-27 2014-07-07 현대자동차주식회사 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치
DE102013105818B4 (de) * 2013-06-06 2017-01-26 Von Ardenne Gmbh Gehäuse zum Aufnehmen einer Mehrzahl von plattenförmigen Substraten
KR101709555B1 (ko) * 2013-07-31 2017-02-23 주식회사 엘지화학 냉매 유로를 포함하는 전지모듈 어셈블리
US9306381B2 (en) 2013-11-15 2016-04-05 Yazaki North America, Inc. Electrical device having busbar with flexible weld crimp
DE102014200877A1 (de) 2014-01-20 2015-07-23 Robert Bosch Gmbh Modulträger für Batteriezellen und Verfahren zur Herstellung des Modulträgers sowie Batteriemodul, Batteriepack, Batterie und Batteriesystem
DE102014200989A1 (de) 2014-01-21 2015-07-23 Robert Bosch Gmbh Temperiervorrichtung für Batteriezellen und Verfahren zur Temperierung von Batteriezellen sowie Batteriemodul, Batteriepack, Batterie und Batteriesystem
DE102014200978A1 (de) 2014-01-21 2015-07-23 Robert Bosch Gmbh Temperiervorrichtung für Batteriezellen und Verfahren zur Temperierung von Batteriezellen sowie Batteriemodul, Batteriepack, Batterie und Batteriesystem
JP6171946B2 (ja) * 2014-01-22 2017-08-02 トヨタ自動車株式会社 電池パックを搭載した自動車
US9444183B2 (en) 2014-02-10 2016-09-13 Yazaki North America, Inc. Bused electrical center for electric or hybrid electric vehicle
JP2015158979A (ja) * 2014-02-21 2015-09-03 富士重工業株式会社 車載用バッテリー
JP6287375B2 (ja) * 2014-03-11 2018-03-07 三菱自動車工業株式会社 電池パック温調装置
US9853337B2 (en) * 2014-03-20 2017-12-26 Ford Global Technologies, Llc Battery thermal management system including bimetallic member
JP6213331B2 (ja) * 2014-03-24 2017-10-18 トヨタ自動車株式会社 電動車両
DE102014105123A1 (de) * 2014-04-10 2015-10-15 Conti Temic Microelectronic Gmbh Batteriesystem und Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems
DE102014108160A1 (de) * 2014-06-11 2015-12-17 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Unterbodeneinheit für ein Kraftfahrzeug
CN106134070B (zh) * 2014-07-25 2018-05-22 积水化学工业株式会社 一种包括二次电池的发电装置
KR102306445B1 (ko) * 2014-10-07 2021-09-28 삼성에스디아이 주식회사 에너지 저장 장치
CN104393209B (zh) * 2014-11-19 2016-09-28 湖南大学 利用下车体作为电池箱体的可增减的电动车电池系统
JP6011949B2 (ja) 2015-01-16 2016-10-25 富士重工業株式会社 車載用バッテリー
JP6476906B2 (ja) * 2015-01-23 2019-03-06 スズキ株式会社 車両用バッテリパックの冷却構造
JP6550247B2 (ja) * 2015-03-24 2019-07-24 本田技研工業株式会社 車両用電源装置
CN107710495B (zh) * 2015-07-24 2020-12-01 松下知识产权经营株式会社 温度调节单元、温度调节系统、车辆
CN107615565B (zh) * 2015-10-02 2020-06-12 株式会社Lg化学 具有改进的冷却管道密封特性的电池模块
US10573863B2 (en) * 2016-02-24 2020-02-25 Phillips & Temro Industries Inc. Battery and auxiliary power unit mounting system
DE102016203209B4 (de) * 2016-02-29 2020-11-19 Ford Global Technologies, Llc Zumindest teilweise elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug
US10160492B2 (en) * 2016-10-14 2018-12-25 Inevit Llc Battery junction box housing configured to direct crash forces in an electric vehicle
US10112470B2 (en) * 2017-01-11 2018-10-30 GM Global Technology Operations LLC Structural enhancements of an electric vehicle
WO2018170501A1 (en) 2017-03-17 2018-09-20 Renew Group Private Limited Power pack
FR3067862A1 (fr) * 2017-06-14 2018-12-21 Renault S.A.S Dispositif d'encapsulation et de coupure d'alimentation d'une batterie
JP7091775B2 (ja) 2018-03-30 2022-06-28 トヨタ自動車株式会社 電池パック
DE102018205962A1 (de) 2018-04-19 2019-10-24 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Traktionsbatterie für ein elektrisch oder teilelektrisch antreibbares Fahrzeug
JP6683779B2 (ja) 2018-08-31 2020-04-22 本田技研工業株式会社 バッテリパックの冷却構造
DE112019005708T5 (de) * 2018-11-13 2021-07-22 Rivian IP Holdings, LLC. Modularer Batteriesatzrahmen für Elektrofahrzeuge mit extrudierten Aluminium-Strukturbauteilen
US10886512B2 (en) 2019-01-07 2021-01-05 Canoo Inc. Methods and systems for battery pack thermal management
JP7077988B2 (ja) * 2019-02-20 2022-05-31 トヨタ自動車株式会社 車両用のバッテリパック
CA3141572C (en) 2019-05-20 2024-02-27 Canoo Technologies Inc. Electric vehicle platform
US11318995B2 (en) 2019-07-02 2022-05-03 Canoo Technologies Inc. Impact features
CA3153952A1 (en) 2019-09-09 2021-03-18 Canoo Technologies Inc. Suspension system
WO2021055978A1 (en) 2019-09-20 2021-03-25 Canoo Inc. Vehicle seating systems
EP4031390A4 (en) 2019-09-20 2023-12-06 Canoo Technologies Inc. BATTERY HOUSING FOR AN ELECTRIC VEHICLE
JP7288384B2 (ja) * 2019-10-07 2023-06-07 カワサキモータース株式会社 電池パック
JP7097343B2 (ja) * 2019-11-15 2022-07-07 本田技研工業株式会社 蓄電装置
KR20210074779A (ko) * 2019-12-12 2021-06-22 주식회사 엘지에너지솔루션 인근 모듈로의 가스 이동을 방지할 수 있는 전지 모듈
FR3107008B1 (fr) * 2020-02-11 2022-01-07 Renault Sas Agencement d’une partie arrière de véhicule comportant un dispositif de régulation thermique d’une batterie
JP7509056B2 (ja) * 2021-02-26 2024-07-02 スズキ株式会社 ワイヤハーネスの保護構造
JP7521456B2 (ja) * 2021-02-26 2024-07-24 スズキ株式会社 電装装置
KR20220161716A (ko) * 2021-05-31 2022-12-07 현대자동차주식회사 연료전지 시스템 및 이를 사용하는 연료전지 차량

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001097048A (ja) * 1999-09-28 2001-04-10 Fuji Heavy Ind Ltd 電気自動車の車体構造
JP2008114706A (ja) * 2006-11-02 2008-05-22 Toyota Motor Corp 蓄電装置および自動車

Family Cites Families (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1964564A (en) 1932-03-11 1934-06-26 Rca Corp Support for automotive radios
JPS5982958U (ja) * 1982-11-26 1984-06-05 オリンパス光学工業株式会社 ストロボ用電池収納装置
JP3125198B2 (ja) 1991-12-04 2001-01-15 本田技研工業株式会社 電気自動車におけるバッテリ温度制御装置
JPH05169981A (ja) 1991-12-20 1993-07-09 Honda Motor Co Ltd 電気自動車におけるバッテリ冷却装置
JP3292206B2 (ja) 1992-06-30 2002-06-17 株式会社ユアサコーポレーション ニッケル亜鉛蓄電池
US5378555A (en) 1993-12-27 1995-01-03 General Motors Corporation Electric vehicle battery pack
KR970065032A (ko) * 1996-03-13 1997-10-13 김영귀 차량의 공기 조화 시스템
US5948298A (en) 1996-04-26 1999-09-07 Ford Global Technologies, Inc. Battery heating system
US5639571A (en) 1996-06-24 1997-06-17 General Motors Corporation Battery pack
JPH10138956A (ja) 1996-11-08 1998-05-26 Suzuki Motor Corp 電気自動車の車体構造
JPH10149805A (ja) 1996-11-20 1998-06-02 Suzuki Motor Corp 電気自動車のバッテリー固定構造
JP3606415B2 (ja) 1996-11-27 2005-01-05 スズキ株式会社 バッテリートレー
JP3509517B2 (ja) 1997-12-18 2004-03-22 本田技研工業株式会社 電気自動車におけるバッテリおよび電気部品の冷却構造
US6569556B2 (en) 2001-01-29 2003-05-27 General Motors Corporation Cooling system for a battery pack
JP3652634B2 (ja) 2001-10-05 2005-05-25 本田技研工業株式会社 高圧電装部品の冷却構造
JP4242665B2 (ja) 2002-05-13 2009-03-25 パナソニック株式会社 組電池の冷却装置及び二次電池
JP4366100B2 (ja) * 2003-03-24 2009-11-18 パナソニックＥｖエナジー株式会社 電池パック
JP2004306726A (ja) 2003-04-04 2004-11-04 Toyota Motor Corp バッテリパック冷却構造
JP4374925B2 (ja) * 2003-06-26 2009-12-02 トヨタ自動車株式会社 バッテリパックの冷却構造
JP4359200B2 (ja) 2004-07-23 2009-11-04 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
US7353900B2 (en) 2004-09-21 2008-04-08 Nissan Motor Co., Ltd. Battery cooling system
JP4565950B2 (ja) 2004-09-30 2010-10-20 三洋電機株式会社 電源装置
JP4385020B2 (ja) * 2005-06-02 2009-12-16 本田技研工業株式会社 車両用電源装置
CN101340013B (zh) * 2005-06-02 2011-07-06 本田技研工业株式会社 车辆用电源装置以及电池的冷却结构
JP4274165B2 (ja) 2005-10-06 2009-06-03 トヨタ自動車株式会社 車両搭載機器の冷却装置
JP4783137B2 (ja) 2005-12-15 2011-09-28 日立ビークルエナジー株式会社 電池モジュール
JP4917307B2 (ja) 2005-12-20 2012-04-18 プライムアースＥｖエナジー株式会社 電池パック
JP2007179872A (ja) 2005-12-28 2007-07-12 Showa Aircraft Ind Co Ltd バッテリー
US8187736B2 (en) 2006-02-02 2012-05-29 Halla Climate Control Corp. Cooling system for hybrid vehicles
US8026698B2 (en) 2006-02-09 2011-09-27 Scheucher Karl F Scalable intelligent power supply system and method
JP5019766B2 (ja) 2006-03-22 2012-09-05 パナソニック株式会社 電動自転車
JP4940749B2 (ja) 2006-04-28 2012-05-30 トヨタ自動車株式会社 電源装置の車両搭載構造
JP2008080930A (ja) 2006-09-27 2008-04-10 Hino Motors Ltd 車載電源装置の搭載構造
JP2008192551A (ja) 2007-02-07 2008-08-21 Toyota Motor Corp バッテリパック構造
JP4337905B2 (ja) 2007-04-18 2009-09-30 トヨタ自動車株式会社 車両に搭載された電気機器の冷却装置
JP2008269985A (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 Toyota Motor Corp 蓄電装置
JP5198003B2 (ja) * 2007-06-25 2013-05-15 トヨタ自動車株式会社 バッテリパック構造
JP5092657B2 (ja) * 2007-09-28 2012-12-05 三菱自動車工業株式会社 バッテリユニット
JP5125369B2 (ja) 2007-09-28 2013-01-23 三菱自動車工業株式会社 バッテリユニット
JP4535110B2 (ja) 2007-09-28 2010-09-01 三菱自動車工業株式会社 電気自動車
JP4386131B2 (ja) 2007-12-05 2009-12-16 三菱自動車工業株式会社 電気自動車
JP4787279B2 (ja) 2008-01-31 2011-10-05 三菱自動車工業株式会社 電池モジュールケース及び電池モジュールケースの使用方法
TWI338642B (en) 2008-02-07 2011-03-11 Honda Motor Co Ltd Vehicular power supply system
JP5242220B2 (ja) * 2008-03-31 2013-07-24 日立ビークルエナジー株式会社 組電池
JP5362269B2 (ja) 2008-07-02 2013-12-11 三洋電機株式会社 車両用の組電池
KR20100007431A (ko) * 2008-07-14 2010-01-22 한라공조주식회사 차량용 공조장치의 시트 냉난방장치
DE102008051085A1 (de) 2008-10-09 2010-04-15 Dr.Ing.H.C.F.Porsche Aktiengesellschaft Batterieanordnung
WO2010061063A1 (fr) * 2008-11-28 2010-06-03 Siemens Transportation Systems Sas Systeme d'assemblage de modules d'energie electrique
JP5447676B2 (ja) * 2010-08-31 2014-03-19 トヨタ自動車株式会社 車両および蓄電装置
JP5321554B2 (ja) * 2010-08-31 2013-10-23 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置および車両

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001097048A (ja) * 1999-09-28 2001-04-10 Fuji Heavy Ind Ltd 電気自動車の車体構造
JP2008114706A (ja) * 2006-11-02 2008-05-22 Toyota Motor Corp 蓄電装置および自動車

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