KR101899361B1 - 배터리 케이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 케이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1방수구조물을 구비하므로, 흡기구 내부로 수분 및 이물질이 유입되는 것을 방지하여 배터리 케이스 내부의 배터리 모듈의 단락 및 안전사고를 예방하는 효과가 있는 배터리 케이스에 관한 것이다.

Description

배터리 케이스 {Battery Case}
본 발명은 배터리의 케이스의 방수구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1방수구조물을 통해 배터리의 냉각을 위한 흡기구로 수분 및 이물질이 유입되지 않도록 하는 배터리 케이스에 관한 것이다.
화석 연료를 사용하는 자동차의 환경오염을 해결하기 위한 방안으로서 차량의 동력원을 충방전이 가능한 이차전지로 사용하는 기술이 관심을 끌고 있다. 따라서 배터리만으로 운행될 수 있는 전기 자동차(EV)와, 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 자동차(HEV) 등이 개발되었고 일부는 상용화되어 있다. 상기 하이브리드 자동차의 동력원으로는 작동 전압이 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수한 리튬 이차 전지가 사용된다.
이러한 이차전지가 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 동력원으로 사용되기 위해서는 고출력 대용량이 요구되기 때문에 다수의 소형 단위전지(battery cell)들을 직렬 또는 병렬로 연결하여 배터리 셀 모듈을 형성하고 상기 배터리 셀 모듈을 다수 병렬 또는 직렬로 연결하여 하나의 배터리 팩을 형성하여 사용하고 있다.
이와 같은 고출력 대용량 이차전지는 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시키기 때문에 충방전 과정에서 발생한 단위전지의 열이 효과적으로 제거되지 못할 경우, 열축적이 일어나고 결과적으로 단위전지의 열화를 초래한다. 따라서 고출력 대용량의 차량용 배터리 팩에는 냉각 시스템이 필요하다.
그러나, 차량의 내부에 상기와 같은 배터리 팩을 장착하게 되면, 차량 내부의 한정된 공간에 장착되어야 하므로 구조적 제한이 따르고, 냉각 시스템의 구동에 따른 소음이 탑승공간으로 전달될 수 있으며, 배터리 팩의 비정상적인 작동으로 유발되는 화재 및 폭발 시 화염이나 유독가스가 탑승공간으로 역류될 수 있는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 하이브리드 차량의 배터리는 차량의 외부에 주로 설치되는데, 배터리의 냉각을 위해 형성되는 통기구를 통해 차량 외부의 수분이나 먼지가 배터리 팩 내부로 유입되어 전장부가 손상될 수 있는 문제점이 발생한다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 한국공개특허 제2010-0059126호가 개시된 바 있다.
한국공개특허 제2010-0059126호(특허 공개일 2010.06.04)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 배터리 케이스의 흡기구를 감싸도록 구성되는 공기커버의 개방면에 인접하도록 제1방수구조물을 구비하여 배터리 케이스 내부로 수분 및 이물질이 유입되는 것을 방지하여 배터리 모듈의 단락 및 안전사고를 예방하는 효과가 있는 배터리 케이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 배터리 케이스는 내부에 배터리 모듈을 수용할 수 있도록 공간부를 구비하는 몸체부;와, 상기 몸체부의 일측에 형성되는 흡기구;와, 상기 흡기구를 감싸도록 구성되되 하측면이 개방되도록 형성되는 공기커버; 및 상기 공기커버의 개방면에 인접하도록 상기 몸체부의 측면에 형성되는 제1방수구조물;을 포함한다.
또한, 상기 제1방수구조물은 상기 공기커버의 하측면에서 하방으로 일정거리 이격 형성되되, 상기 공기커버의 길이 방향을 따라 상기 몸체부의 외측으로 돌출 형성된다.
또한, 상기 제1방수구조물은 상기 몸체부에 결합되는 제1결합면과, 제1결합면의 일면에 상기 몸체부의 외측으로 돌출되도록 결합되는 제1돌출면을 포함하되, 상기 제1돌출면의 결합위치 조정이 가능하도록 형성된다.
또한, 상기 제1방수구조물은 상기 제1결합면과 제1돌출면이 서로 분리가능하게 결합되고, 상기 제1돌출면을 고정하는 적어도 하나의 고정홈이 형성되며 상기 제1결합면의 양단부에 형성되는 고정부를 포함하며, 상기 제1돌출면의 양단부에 상기 고정홈과 대응되는 고정돌기가 형성된다.
또한, 상기 고정부는 복수 개의 상기 고정홈이 각각 일정한 각도를 이루도록 형성되어, 상기 고정홈의 각도에 따라 상기 제1결합면과 제1돌출면이 일정한 각도로 결합된다.
또한, 상기 배터리 케이스는 상기 공기커버의 개방면에 인접하도록 형성되며, 상기 공기커버의 길이 방향을 따라 외측으로 돌출되도록 형성되는 제2방수구조물을 포함한다.
또한, 상기 제2방수구조물은 상기 공기커버에 결합되는 제2결합면과, 일단부가 상기 제2결합면의 상단에서 상기 공기커버의 외측으로 연장 형성되는 제2돌출면을 포함하며, 상기 제2결합면과 상기 제2돌출면이 일정한 각도를 이루되, 상기 제2돌출면의 타단부가 지면을 향한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 배터리 케이스는 제1방수구조물을 구비하여 상기 배터리 케이스의 흡기구로 유입되는 수분 및 이물질을 방지하여, 수분 및 이물질 유입으로 인해 발생하는 배터리의 감전, 단락 및 화재를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 배터리 케이스는 상기 제1방수구조물이 이루는 각도의 변형이 가능하여 흡기구로 흡기되는 공기의 유압 조절이 가능하므로, 냉각성능이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 배터리 케이스는 제1방수구조물을 구비하는 것만으로도 수분 및 이물질의 유입을 방지할 수 있으므로, 장치의 구성이 간소화되고 제작비용이 절감되며, 배터리 종류에 관계없이 사용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스의 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스의 제1방수구조물을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스의 부분확대도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스의 다양한 각도를 이루는 제1방수구조물을 나타낸 부분확대도.
도 5는 본 발명의 배터리 케이스의 제1방수구조물이 이루는 각도에 따른 냉각성능을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 케이스의 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 다른 배터리 케이스의 부분확대도.
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스(1000)는 몸체부(100), 흡기구(200), 배기구, 공기커버(300) 및 제1방수구조물(500)을 포함하여 형성된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스(1000)를 나타낸 사시도로, 도 1을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스(1000)를 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스(1000)는 몸체부(100) 내부에 배터리 모듈을 수용할 수 있도록 공간부가 형성되며, 몸체부(100) 내부에 수용 된 배터리 모듈을 냉각시키기 위해 냉각유체가 유입 및 유출될 수 있도록 흡기구(200)와 배기구가 형성된다. 이 때, 차량 외부의 수분이나 먼지가 배터리 케이스(1000) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해 차량 진행 방향의 좌측 또는 우측 측면의 몸체부(100) 상에 흡기구(200)가 형성되며, 차량의 후측 측면의 몸체부(100) 상에 배기구가 형성된다.
공기커버(300)는 흡기구(200)를 감싸도록 몸체부(100) 상에 형성되며, 상단부가 몸체부(100)에 볼트 또는 너트 조립될 수 있다. 공기커버(300)의 하측면은 흡기구(200)로 공기가 유입되도록 아래 방향으로 개방 형성되는 것이 바람직하며, 이는 중력에 의한 이물질 또는 수분 유입의 최소화 구조를 갖기 위함이다.
또한, 배기구에 인접하도록 배기공기커버(400)가 형성되며, 배기공기커버(400)는 배기구를 감싸도록 몸체부(100) 상에 형성되며, 중력에 의한 이물질 또는 수분 유입이 최소화되되, 냉각유체가 배출될 수 있도록 하측면이 아래 방향으로 개방 형성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스(1000)의 제1방수구조물(500)은 공기커버(300)의 개방면에 인접하도록 상기 몸체부(100)의 측면에 형성된다. 제1방수구조물(500)은 상기 공기커버(300)의 하측면에서 하방으로 일정거리 이격 형성되되, 상기 공기커버(300)의 길이 방향을 따라 상기 몸체부(100)의 외측으로 돌출되도록 형성된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스(1000)의 제1방수구조물(500)을 나타낸 사시도로 도 2를 참조하여 제1방수구조물(500)을 더욱 상세히 설명한다.
제1방수구조물(500)은 몸체부(100)에 결합되는 제1결합면(510)과, 제1결합면(510)의 일면에 몸체부(100)의 외측으로 돌출되도록 결합되는 제1돌출면(520)을 포함하며, 제1돌출면(520)이 이동가능하게 결합된다. 제1방수구조물(500)은 제1돌출면(520)이 이동가능하게 하기 위하여, 제1결합면(510)과 제1돌출면(520)이 서로 분리가능하게 결합된다.
또한, 제1방수구조물(500)은 제1돌출면(520)을 고정하기 위한 고정부(530)를 포함하며, 고정부(530)는 제1돌출면(520)을 고정하는 고정홈(531)이 적어도 하나 이상 형성되며, 제1결합면(510)의 양측에 형성된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제1방수구조물(500)은 복수 개의 고정홈(531)을 가진다. 제1돌출면(520)은 제1돌출면(520)이 제1결합면(510)과 끼움결합 가능하도록 양측에 고정홈(531)에 대응되는 고정돌기(521)가 형성된다.
또한, 제1방수구조물(500)은 제1돌출면(520)이 배터리 케이스(1000)의 외측으로 돌출되도록 결합되되, 제1결합면(510)과 제1돌출면(520)이 이루는 각도가 고정홈(531)에 따라 각각 다른 각도를 이루도록 결합된다. 제1방수구조물(500)은 4개의 고정홈(531)이 각각 제1결합면(510)과 제1돌출면(520)이 대략 순차적으로 45~90°를 이루도록 결합되며, 각각의 제1결합면(510)과 제1돌출면(520)이 이루는 각도에 따라 흡기구(200)로 흡기되는 공기의 유량 및 유압이 조절되어 배터리 케이스(1000) 내부에 수용된 배터리의 냉각 성능을 조절한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 제1방수구조물(500)은 고정부(530)를 구비하여 제1결합면(510)과 제1돌출면(520)이 일정한 각도를 이루도록 구성하였으나, 제1결합면(510)과 제1돌출면(520)이 힌지 결합되는 등, 제1방수구조물(500)의 구성은 제1결합면(510)과 제1돌출면(520)이 일정한 각도를 가지고 고정되는 본 발명의 목적에 벗어남 없이 다양하게 변형실시 가능하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스(1000)의 제1방수구조물(500)을 나타낸 부분 확대도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 다른 배터리 케이스(1000)의 다양한 각도를 가진 제1방수구조물(500)의 부분 확대도로, 도 3 및 도 4는 공기의 흐름을 함께 도시하였다. 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스(1000)의 공기의 흐름을 설명한다.
배터리 케이스(1000)는 내부의 배터리 모듈을 냉각하기 위하여 외부 공기가 냉각유체로 유입되는 흡기구(200)와, 흡기구(200)를 감싸는 공기커버(300)가 형성된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 냉각유체인 외부 공기는 공기커버(300)의 하측 개방면으로 유입되어 공기커버(300)를 통과해 흡기구(200)로 유입된다. 이 때, 냉각유체 내부의 수분 및 이물질은 공기커버(300)의 개방면으로 유입되지 않고 제1방수구조물(500)을 따라 흘러 외부로 배출된다.
또한, 배터리 케이스(1000)는 제1방수구조물(500)이 형성되어 공기가 유입될 수 있는 면적이 감소하게 된다. 즉, 제1방수구조물(500)이 구비되지 않을 경우, 외부 공기가 공기커버(300)로 유입될 수 있는 면적에 제한이 없으나, 제1방수구조물(500)이 구비될 경우, 공기커버(300)의 개방면과 제1방수구조물(500) 사이의 거리(A)가 외부 공기가 유입될 수 있는 면적을 이루므로 외부 공기가 유입될 수 있는 면적이 감소된다. 따라서, 유입되는 공기의 유압이 증가하게 되어 내부로 유입될 수 있는 공기의 양이 줄어들게 된다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1방수구조물(500)은 제1돌출면(520)의 결합위치의 조정이 가능하며, 제1결합면(510)과 제1돌출면(520)이 이루는 각도에 따라 공기커버(300)의 개방면과 제1방수구조물(500) 사이의 거리(A)를 조절할 수 있어, 공기커버(300)로 유입되는 외부 공기의 유압을 조절할 수 있다. 즉, 제1결합면(510)과 제1돌출면(520)이 이루는 각도가 작아질수록 공기커버(300)의 개방면과 제1방수구조물(500) 사이의 거리(A)는 길어지며, 이에 따라, 외부 공기가 유입될 수 있는 면적 또한 넓어져 공기커버(300)로 유입되는 외부 공기의 유압이 낮아져 더 많은 양의 외부 공기가 공기커버(300) 내부로 유입될 수 있다.
따라서, 제1방수구조물(500)은 외부의 수분 및 이물질은 효과적으로 차단하되, 제1결합면(510)과 제1돌출면(520)이 이루는 각도의 변형이 가능하여 유입되는 외부 공기의 유압을 조절할 수 있으므로, 사용자가 배터리 케이스(1000) 내부의 배터리 모듈의 온도에 따라 배터리 모듈의 냉각 정도를 조절할 수 있어, 배터리 모듈의 냉각 또한 효율적으로 이루어질 수 있는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스(1000)의 제1방수구조물(500)의 형태에 따른 냉각성능을 나타낸 것으로, 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 제1방수구조물(500)의 형태에 따른 냉각성능에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 제1방수구조물(500)은 제1결합면(510)과 제1돌출면(520)이 이루는 각도의 조절이 가능하여, 배터리 케이스(1000) 내부의 배터리 모듈의 냉각성능을 조절할 수 있다. 도 5는 제1결합면(510)과 제1돌출면(520)이 이루는 각도에 따른 배터리 모듈의 냉각성능을 도시한 것이다.
도 5(A)는 종래의 배터리 케이스와 제1방수구조물(500)의 제1결합면(510)과 제1돌출면(520)이 이루는 각도가 90°인 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스(1000)의 냉각성능을 나타낸 그래프이며, 도 5(B)는 종래의 배터리 케이스와 제1방수구조물(500)의 제1결합면(510)과 제1돌출면(520)이 이루는 각도가 70°인 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스(1000)의 냉각성능을 타나낸 그래프이다.
도 5(A)에 도시한 바와 같이, 제1방수구조물(500)이 이루는 각도가 90°인 경우, 종래의 배터리 케이스와 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스(1000)의 최대 온도 차이는 12.2℃이며, 도 5(B)에 도시한 바와 같이, 제1방수구조물(500)이 이루는 각도가 70°인 경우, 종래의 배터리 케이스와 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 케이스(1000)의 최대 온도 차이는 11.8℃인 것을 알 수 있다. 이에 따라, 제1방수구조물(500)의 이루는 각도가 작을수록 냉각성능이 향상되는 것을 알 수 있다.
즉, 제1방수구조물(500)이 이루는 각도가 작아질 수록 공기커버(300)의 개방면과 제1방수구조물(500)의 거리가 길어지며, 외부 공기가 유입될 수 있는 면적이 증가하게 되므로 냉각성능이 향상되는 것이다.
도 6은 제2방수구조물(600)이 형성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 케이스(1000)의 사시도를 나타낸 것이며, 도 7은 제2방수구조물(600)이 형성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 케이스(1000)의 부분확대도 및 공기흐름을 나타낸 것이다. 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 케이스(1000)를 상세히 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 케이스(1000)는 공기커버(300)의 개방면에 인접하도록 형성되며, 상기 공기커버(300)의 길이 방향을 따라 외측으로 돌출되도록 형성되는 제2방수구조물(600)을 더 포함할 수 있다.
제2방수구조물(600)은 공기커버(300)에 결합되는 제2결합면(610)과, 일단부가 상기 제2결합면(610)의 상단에서 상기 공기커버(300)의 외측으로 연장 형성되는 제2돌출면(620)을 포함한다. 제2방수구조물(600)은 제2결합면(610)과 상기 제2돌출면(620)이 일정한 각도를 이루되, 상기 제2돌출면(620)의 타단부가 지면을 향하도록 형성되어 ‘ㄱ’자 형상을 이룬다.
제2방수구조물(600)은 공기커버(300)의 상측에서 하측으로 이동하는 수분 및 이물질을 걸러낸다. 즉, 제2방수구조물(600)을 통해 1차적으로 외부 공기 내부의 수분 및 이물질이 걸러지며, 제1방수구조물(500)을 통해 공기커버(300)의 개방면으로 유입되는 것을 방지한다. 따라서, 배터리 케이스(1000)는 이중으로 수분 및 이물질을 걸러냄으로써, 배터리 케이스(1000) 내부로 수분 및 이물질이 유입되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 제2방수구조물(600)은 공기커버(300)의 형태를 변형하는 것이 아닌, 기존의 공기커버(300)에 제2방수구조물(600)을 결합하는 것으로, 생산 공정은 그대로 유지하되 제2방수구조물(600)을 추가하는 것만으로 수분 및 이물질의 유입을 방지할 수 있는 효과를 가질 수 있어, 생산성이 향상되며 경제적인 효과가 있다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
1000 : 배터리 케이스
100 : 몸체부
200 : 흡기구
300 : 공기커버
400 : 배기공기커버
500 : 제1방수구조물 510 : 제1결합면
520 : 제1돌출면 521 : 고정돌기
530 : 고정부 531 : 고정홈
600 : 제2방수구조물 610 : 제2결합면
620 : 제2돌출면

Claims (7)

  1. 내부에 배터리 모듈을 수용할 수 있도록 공간부를 구비하는 몸체부;
    상기 몸체부의 일측에 형성되는 흡기구;
    상기 흡기구를 감싸도록 구성되되 하측면이 개방되도록 형성되는 공기커버; 및
    상기 공기커버의 개방면에 인접하도록 상기 몸체부의 측면에 형성되는 제1방수구조물;을 포함하고,
    상기 제1방수구조물은 상기 공기커버의 하측면에서 하방으로 일정거리 이격 형성되고, 상기 몸체부에 결합되는 제1결합면과, 제1결합면의 일면에 상기 몸체부의 외측으로 돌출되도록 결합되는 제1돌출면을 포함하되,
    상기 제1결합면에서 상기 제1돌출면의 결합위치 조정이 가능하도록 형성되어,
    상기 제1돌출면이 제1결합면과 결합되는 위치와 상기 공기커버의 개방면 사이의 거리 조정이 가능한 배터리 케이스.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1방수구조물은 상기 제1결합면과 제1돌출면이 서로 분리가능하게 결합되고, 상기 제1돌출면을 고정하는 적어도 하나의 고정홈이 형성되며 상기 제1결합면의 양단부에 형성되는 고정부를 포함하며, 상기 제1돌출면의 양단부에 상기 고정홈과 대응되는 고정돌기가 형성되는 배터리 케이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고정부는 복수 개의 상기 고정홈이 각각 일정한 각도를 이루도록 형성되어, 상기 고정홈의 각도에 따라 상기 제1결합면과 제1돌출면이 일정한 각도로 결합되는 배터리 케이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 케이스는 상기 공기커버의 개방면에 인접하도록 형성되며, 상기 공기커버의 길이 방향을 따라 외측으로 돌출되도록 형성되는 제2방수구조물을 포함하는 배터리 케이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2방수구조물은 상기 공기커버에 결합되는 제2결합면과, 일단부가 상기 제2결합면의 상단에서 상기 공기커버의 외측으로 연장 형성되는 제2돌출면을 포함하며, 상기 제2결합면과 상기 제2돌출면이 일정한 각도를 이루되, 상기 제2돌출면의 타단부가 지면을 향하는 배터리 케이스.
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