KR102195736B1 - 배터리 모듈 및 배터리 모듈의 냉각 플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 배터리 모듈 및 배터리 모듈의 냉각 플레이트가 개시된다. 상기 배터리 모듈은, 배터리 팩과, 배터리 팩의 냉각을 위한 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체와, 관체의 외주에 끼워져서 관체를 위치 고정해주기 위한 것으로, 서로 반대되는 제1, 제2 면을 포함하는 결속구와, 결속구의 제1 면 상에 형성된 제1 금속 피복층과, 결속구의 제2 면 상에 형성된 제2 금속 피복층;을 포함한다.
본 발명에 의하면, 성형의 작업성이 향상되면서도 방열 성능이 개선되며, 배터리 팩의 수용 공간 내로 성형 공정 상의 오염 물질이 침투하지 않도록 구조가 개선된 배터리 모듈 및 배터리 모듈의 냉각 플레이트가 제공된다.

Description

배터리 모듈 및 배터리 모듈의 냉각 플레이트{Battery module and cooling plate thereof}

본 발명은 배터리 모듈 및 배터리 모듈의 냉각 플레이트에 관한 것이다.

통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 모듈 형태로 사용되기도 한다.

휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지를 포함하는 모듈 형태가 선호되며, 내장된 전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태는, 성형의 작업성이 향상되면서도, 방열 성능이 개선되는 배터리 모듈 및 배터리 모듈의 냉각 플레이트를 포함한다.

본 발명의 다른 실시형태는, 배터리 팩의 수용 공간 내로 성형 공정 상의 오염 물질이 침투하지 않도록 구조가 개선된 배터리 모듈 및 배터리 모듈의 냉각 플레이트를 포함한다.

본 발명의 배터리 모듈은,

배터리 팩;

상기 배터리 팩의 냉각을 위한 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체;

상기 관체의 외주에 끼워져서 상기 관체를 위치 고정해주기 위한 것으로, 서로 반대되는 제1, 제2 면을 포함하는 결속구;

상기 결속구의 제1 면 상에 형성된 제1 금속 피복층; 및

상기 결속구의 제2 면 상에 형성된 제2 금속 피복층;을 포함한다.

예를 들어, 상기 결속구는 이웃한 서로 다른 관체의 외주에 함께 끼워지며 서로 다른 관체를 함께 위치 고정시켜줄 수 있다.

예를 들어, 상기 결속구의 제1, 제2 면은, 관체의 길이 방향과 수직한 단면에서 가장 넓은 면적을 차지하는 주된 면에 해당될 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 모듈은,

상기 결속구의 제1 면에 형성된 제1 지그 홈; 및

상기 제1 금속 피복층에 형성된 제2 지그 홈을 더 포함하며,

상기 제1, 제2 지그 홈은 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 모듈은, 상기 제2 금속 피복층에 형성된 제3 지그 홈을 더 포함하며,

상기 제3 지그 홈은, 상기 제1, 제2 지그 홈과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 지그 홈의 크기는, 제1 지그 홈의 크기 보다 클 수 있다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 지그 홈은 서로 같은 중심을 갖되, 서로 다른 직경을 갖는 동심원 형상의 홈으로 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 지그 홈은 깊이 방향을 따라 연속적으로 형성되며,

상기 제1, 제2 지그 홈의 경계에서는, 상대적으로 크게 형성된 제2 지그 홈으로부터 결속구의 제1 면이 노출된 지그 접촉부가 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 지그 접촉부는 실링부재에 의해 덮여 있을 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 지그 홈 및 제2 지금 홈 중에서 적어도 하나의 지그 홈에는 실링부재가 충진되어 있을 수 있다.

예를 들어, 상기 결속구 및 제1 금속 피복층은 동일한 금속 소재로 형성되며, 상기 실링부재는 비금속 소재로 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 실링부재는, 제1 지그 홈을 채우고, 제1 지그 홈을 벗어나 제2 지그 홈의 적어도 일부를 채울 수 있다.

예를 들어, 상기 결속구의 제2 면에는 지그 홈이 형성되지 않을 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 금속 피복층의 탑면은, 상기 배터리 팩이 안착되는 배터리 팩의 수용 공간을 정의하며,

상기 제2 금속 피복층의 바닥면은, 상기 배터리 모듈 전체의 지지면을 제공할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 금속 피복층의 탑면과 상기 제2 금속 피복층의 바닥면은, 평편하게 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 금속 피복층의 탑면과 상기 제2 금속 피복층의 바닥면은, 각각 하부 하우징의 탑면 및 바닥면에 해당되며,

상기 하부 하우징은 상기 배터리 팩을 사이에 두고 상부 하우징과 결합될 수 있다.

예를 들어, 상기 결속구의 제1 면은 평편하게 형성되며,

상기 결속구의 제2 면은, 관체의 외면을 따라 볼록하게 돌출된 커브진 면을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 금속 피복층은, 상기 제1 금속 피복층의 평편한 탑면과, 상기 결속구의 평편한 제1 면 사이에서 균일한 두께로 형성되며,

상기 제2 금속 피복층은, 상기 제2 금속 피복층의 평편한 바닥면과, 상기 결속구의 커브진 제2 면 사이를 채우도록 서로 다른 두께로 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 결속구의 제1, 제2 면을 포함하는 전체 외부면은, 상기 제1, 제2 금속 피복층을 포함하는 금속 피복층에 의해 전체적으로 둘러싸이되,

상기 결속구의 제1 면 중 일부는 상기 제1 금속 피복층으로부터 노출되는 지그 접촉부를 형성할 수 있다.

예를 들어, 상기 지그 접촉부는 실링부재에 의해 덮여 있을 수 있다.

예를 들어, 상기 결속구 및 제1, 제2 금속 피복층은 서로 같은 금속 소재로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 냉각 플레이트는,

배터리 팩의 냉각을 위한 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체;

상기 관체의 외주에 끼워져서 상기 관체를 위치 고정해주기 위한 것으로, 서로 반대되는 제1, 제2 면을 포함하는 결속구;

상기 결속구의 제1 면 상에 형성된 제1 금속 피복층; 및

상기 결속구의 제2 면 상에 형성된 제2 금속 피복층;을 포함한다.

예를 들어, 상기 결속구는 이웃한 서로 다른 관체의 외주에 함께 끼워지며 서로 다른 관체를 함께 위치 고정시켜줄 수 있다.

예를 들어, 상기 냉각 플레이트는,

상기 결속구의 제1 면에 형성된 제1 지그 홈; 및

상기 제1 금속 피복층에 형성된 제2 지그 홈을 더 포함하며,

상기 제1, 제2 지그 홈은 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 지그 홈 및 제2 지금 홈 중에서 적어도 하나의 지그 홈에는 실링부재가 충진될 수 있다.

본 발명에 의하면, 냉각 매체의 흐름을 수용하기 위한 관체가 매립된 하우징 구조에서, 하우징용 금형 내에서 관체를 견고하게 위치 고정시켜주기 위한 결속구를 적용하면서, 결속구의 제1, 제2 면 상에 가압 접촉되는 제1, 제2 지그를 이용하여 결속구의 위치를 정밀하게 조정함으로써, 금형 내부로 주입되는 용융 금속의 유동 공간을 충분히 확보하면서도 냉각 매체의 방열 성능을 최적으로 유지할 수 있다.

또한, 상기 결속구의 제1, 제2 면을 금형 내부에 매립하되, 결속구의 제1, 제2 면 상에 가압 접촉되는 제1, 제2 지그를 이용하여 결속구의 위치를 정밀하게 조정함으로써, 결속구의 제1, 제2 면 상에 형성되는 제1, 제2 금속 피복층을 요구되는 최적의 두께로 형성하여 절삭과 같은 추가적인 공정을 생략할 수 있고, 배터리 팩의 수용 공간 내로 오염 물질의 침투나 누출을 막기 위해 지그 홈 내부에 실링부재를 충진함으로써, 배터리 팩의 수용 공간이 오염되는 것을 차단할 수 있다.

도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 관한 배터리 모듈이 도시되어 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 내부 구조를 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 3 내지 도 5에는 도 2에 도시된 하부 하우징과, 전후방 냉각 플레이트의 사시도가 도시되어 있다.
도 6에는, 하부 하우징과 전후방 냉각 플레이트 내부에 매립되는 제1 내지 제3 냉각관의 구조가 도시되어 있다.
도 7에는 도 6의 VII 부분을 확대한 도면으로, 도 6에 도시된 결속구와 상기 결속구에 끼워진 관체를 보다 확대하여 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도 8에는 도 7의 VIII-VIII 선을 따라 취한 단면도로서, 결속구가 매립되어 있는 하부 하우징의 단면도가 도시되어 있다.
도 9에는 도 8에 도시된 하부 하우징의 형성을 위한 고압 다이 캐스팅을 설명하기 위한 단면도가 도시되어 있다.
도 10에는 도 7의 VIII-VIII 선을 따라 취한 단면도로서, 제1, 제2 지그 홈에 충진된 실링부재를 보여주는 단면도가 도시되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 모듈에 대해 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 관한 배터리 모듈이 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 배터리 모듈은, 배터리 모듈의 바닥에 배치되는 하부 하우징(P1)과, 상기 하부 하우징(P1) 위에 배치되는 다수의 배터리 팩을 포함할 수 있고, 하부 하우징(P1)과 마주하게 조립되어 배터리 팩의 수용 공간을 형성하고, 다수의 배터리 팩을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 상부 하우징(U)을 포함할 수 있다. 상기 하부 하우징(P1)과 상부 하우징(U)은 서로 마주하게 조립되도록 같은 형태, 예를 들어, 서로 다른 제1 방향(Z1)과 제2 방향(Z2)으로 연장된 T 자 형태로 형성될 수 있다.

도 2에는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 내부 구조를 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다. 그리고, 도 3 내지 도 5에는 도 2에 도시된 하부 하우징과, 전후방 냉각 플레이트의 사시도가 도시되어 있다.

도면들을 참조하면, 상기 하부 하우징(P1) 위로는, 하부 하우징(P1)으로부터 배터리 팩의 수용 공간(g)을 사이에 두고 이격되어 있는 전방 냉각 플레이트(P2)와, 상기 하부 하우징(P1)으로부터 배터리 팩의 수용 공간(g)을 사이에 두고 이격되어 있는 후방 냉각 플레이트(P3)가 배치될 수 있다.

상기 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)는, 각각 배터리 팩(M1,M2,M3)과 직접 접촉되어 배터리 팩(M1,M2,M3)을 방열하는 것으로, 배터리 팩(M1,M2,M3)의 지지 역할과 함께 배터리 팩(M1,M2,M3)을 방열하는 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 하우징(P1)은 배터리 모듈의 바닥에 해당되는 제1 레벨(h1)에 배치되어 제1 군의 배터리 팩(M1)을 지지해주며 이들의 방열을 담당할 수 있다. 또한, 상기 전방 냉각 플레이트(P2)는 제1 레벨(h1)로부터 상방으로 이격된 제2 레벨(h2)에 배치되어 제2 군의 배터리 팩(M2)을 지지해주며 이들의 방열을 담당할 수 있다. 그리고, 상기 후방 냉각 플레이트(P3)는 제1 레벨(h1)로부터 상방으로 이격된 제3 레벨(h3)에 배치되어 제3 군의 배터리 팩(M3)을 지지해주며 이들의 방열을 담당할 수 있다. 참고로, 본 명세서에 첨부된 도면들에서는 이해의 편의를 위하여, 제1 군 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)을 배터리 팩의 장착 개소로 표시하고 있다.

상기 제1 군 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)이란 적어도 하나 이상 다수의 배터리 팩을 포함할 수 있으며, 서로 다른 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 군의 배터리 팩(M1)은 배터리 모듈의 바닥에 해당되는 제1 레벨(h1)에 배치되어 가장 많은 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있고, 상기 제2 군의 배터리 팩(M2)은 가장 적은 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 그리고, 제3 군의 배터리 팩(M3)은 제1 군의 배터리 팩(M1) 보다는 적고, 제2 군의 배터리 팩(M2) 보다는 많은 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 하부 하우징(P1) 위에 배치되는 제1 군의 배터리 팩(M1)은 4개의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 하부 하우징(P1)은 제1 방향(Z1)을 따라 길게 연장되는 종방향부(PZ1)와, 제2 방향(Z2)을 따라 길게 연장되는 횡방향부(PZ2)를 포함할 수 있는데, 상기 종방향부(PZ1) 위로는 제1 방향(Z1)을 따라 2개의 배터리 팩이 배치될 수 있고, 상기 횡방향부(PZ2) 위로는 제2 방향(Z2)을 따라 2개의 배터리 팩이 배치될 수 있다. 그리고, 전방 냉각 플레이트(P2) 위에 배치되는 제2 군의 배터리 팩(M2)은 1개의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 상기 전방 냉각 플레이트(P2)는 제1 방향(Z1)을 따라 길게 연장될 수 있고, 상기 전방 냉각 플레이트(P2) 위로는 제1 방향(Z1)을 따라 1개의 배터리 팩이 배치될 수 있다. 또한, 상기 후방 냉각 플레이트(P3) 위에 배치되는 제3 군의 배터리 팩(M3)은 2개의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 상기 후방 냉각 플레이트(P3)는 제2 방향(Z2)을 따라 길게 연장될 수 있고, 상기 후방 냉각 플레이트(P3) 위로는 제2 방향(Z2)을 따라 2개의 배터리 팩이 배치될 수 있다.

후술하는 바와 같이, 본 발명에서는 다수의 배터리 팩(M1,M2,M3)에 대해 균일한 방열 성능을 제공하도록, 제1 군 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)의 방열을 담당하는 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3, 도 6 참조)의 직경이나 개수, 간격 등을 설계할 수 있다.

다수의 배터리 팩을 포함하는 전체 배터리 모듈에서 일부 배터리 팩(M1,M2,M3)의 방열성이 떨어지면 해당 배터리 팩(M1,M2,M3)의 성능 저하 및 수명 단축이 발생되고, 이는 전체 배터리 모듈의 성능 저하 및 수명 단축으로 이어지므로, 다수의 배터리 팩(M1,M2,M3)에 대해 균일한 방열성을 제공하는 것이 바람직하다.

상기 하부 하우징(P1)은 제1 방향(Z1)으로 길게 연장되어 있는 종방향부(PZ1)와, 상기 제1 방향(Z1)과 다른 방향으로 제2 방향(Z2)으로 길게 연장되어 있는 횡방향부(PZ2)를 포함한다. 예를 들어, 상기 종방향부(PZ1)와 횡방향부(PZ2)는 서로 수직한 제1, 제2 방향(Z1,Z2)으로 길게 연장될 수 있다. 이에 따라, 상기 하부 하우징(P1)은 전체적으로 T 자 형태를 가질 수 있다.

상기 하부 하우징(P1) 중 종방향부(PZ1)의 상방으로는 배터리 팩의 수용 공간(g)을 사이에 두고 서로 이격되어 있는 전방 냉각 플레이트(P2)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 하부 하우징(P1)의 종방향부(PZ1)와 전방 냉각 플레이트(P2)는 제1 방향(Z1)을 따라 서로 나란하게 형성될 수 있다. 상기 하부 하우징(P1) 중 횡방향부(PZ2)의 상방으로는, 배터리 팩의 수용 공간(g)을 사이에 두고 서로 이격되어 있는 후방 냉각 플레이트(P3)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 하부 하우징(P1)의 횡방향부(PZ2)와 후방 냉각 플레이트(P3)는 제2 방향(Z2)을 따라 서로 나란하게 형성될 수 있다. 이때, 상기 전방 냉각 플레이트(P2)와 후방 냉각 플레이트(P3)는 서로로부터 이격되게 배치될 수 있다.

상기 하부 하우징(P1)은, 전체 배터리 모듈의 바닥을 형성할 수 있고, 전체 배터리 모듈의 기반을 제공할 수 있다. 즉, 상기 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)는, 상기 하부 하우징(P1) 위에 다 함께 지지될 수 있다. 이를 위해, 상기 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)에는 상기 하부 하우징(P1)으로부터 상방 위치에서 각각의 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)를 지지해주기 위한 레그(L)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 하부 하우징(P1) 및 전방 냉각 플레이트(P2) 사이와, 상기 하부 하우징(P1) 및 후방 냉각 플레이트(P3) 사이에는 각각의 레그(L)가 형성되어, 하부 하우징(P1)으로부터 배터리 팩의 수용 공간(g)을 사이에 두고, 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)를 지지해줄 수 있다. 상기 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)로부터 돌출된 레그(L)에는 결합공(50)이 형성되고 상기 결합공(50)을 관통하여 하부 하우징(P1)에 체결되는 체결부재(미도시)를 통하여 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)가 위치 고정될 수 있다.

상기 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)가 고정된 하부 하우징(P1) 상에는 상부 하우징(U, 도 1 참조)이 씌워질 수 있다. 상기 상부 하우징(U)은 상기 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3) 상에 배치된 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)을 함께 밀봉하여 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 즉, 상기 하부 하우징(P1)과 상부 하우징(U)이 서로 마주하도록 조립되어 그 내부로 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)이 수용되는 수용 공간(g)을 형성할 수 있다. 상기 하부 하우징(P1)과 상부 하우징(U)은 서로 마주하게 조립되도록 같은 형태, 예를 들어, T 자 형태로 형성될 수 있다.

도 6에는, 상기 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3) 내부에 매립되는 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)의 구조가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)는 배터리 팩(M1,M2,M3)을 지지해주면서, 동시에, 배터리 팩(M1,M2,M3)과 열적으로 접촉하여, 예를 들어, 직접 접촉하여 배터리 팩(M1,M2,M3)을 방열해줄 수 있다. 그리고, 이를 위해, 상기 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3) 내부에는 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이 각각 매립될 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은 상기 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3) 내부에 각각 매립되면서 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)와 일체적으로 형성될 수 있다.

상기 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은, 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)와 다른 이종 금속 소재로 형성될 수 있고, 다이 캐스팅을 통하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이 고정되어 있는 금형(미도시) 내부에, 용융 금속을 주입하는 방식으로, 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)가 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이 일체적으로 매립되어 있는 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)를 각각 얻을 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)과, 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)는 서로 다른 이종 금속 소재로 형성될 수 있는데, 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은 상대적으로 높은 융점을 갖는 SUS 소재로 형성될 수 있고, 상기 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)는 상대적으로 낮은 융점을 갖는 알루미늄 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, SUS 소재의 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이 금형(미도시) 내에 고정된 상태에서, 용융 알루미늄이 주입될 수 있고, 융점의 차이에 따라 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은 고상을 유지하며 관 형체를 유지할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3) 및 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)는, 배터리 팩(M1,M2,M3)과 열적으로 접촉하며, 배터리 팩(M1,M2,M3)의 원활한 방열을 위하여 열전도 특성이 우수하면서 서로 다른 융점을 갖는 SUS 소재와 알루미늄 소재로 형성될 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이, 상기 제1 냉각관(C1)은 하부 하우징(P1) 내에 매립되고, 제2 냉각관(C2)은 전방 플레이트(P2) 내에 매립된다. 또한, 제3 냉각관(C3)은 후방 냉각 플레이트(P3) 내에 매립될 수 있다. 따라서, 제1 냉각관(C1)은 하부 하우징(P1)과 같은 레벨, 즉, 전체 배터리 모듈의 바닥에 해당되는 제1 레벨(h1)에 배치될 수 있고, 제2 냉각관(C2)은 전방 냉각 플레이트(P2)와 같은 레벨, 즉, 전체 배터리 모듈의 바닥 레벨로부터 상승된 제2 레벨(h2)에 배치될 수 있다. 또한, 제3 냉각관(C3)은 후방 냉각 플레이트(P3)와 같은 레벨, 즉, 전체 배터리 모듈의 바닥 레벨로부터 상승된 제3 레벨(h3)에 배치될 수 있다. 이때, 상기 제2 냉각관(C2)의 제2 레벨(h2)과 제3 냉각관(C3)의 제3 레벨(h3)은 서로 같은 높이에 해당될 수 있다.

상기 제1 냉각관(C1)과 제2 냉각관(C2)은 전방 연결부(D1)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 전방 연결부(D1)에는 제1, 제2 냉각관(C1,C2)과 함께 외부 연결관(E)이 연결될 수 있다. 외부 연결관(E)으로부터 유입되는 냉각 매체는 전방 연결부(D1)를 통하여 제1, 제2 냉각관(C1,C2)으로 분배되고, 역으로 제1, 제2 냉각관(C1,C2)으로부터의 냉각 매체는 전방 연결부(D1)에 수집되어 외부 연결관(E)으로 유출될 수 있다. 냉각 매체의 흐름을 살펴보면, 외부 연결관(E)과 전방 연결부(D1)를 통하여 유입된 저온의 냉각 매체는 제1, 제2 냉각관(C1,C2)으로 분기되어 각각 제1, 제2 군의 배터리 팩(M1,M2)과 열교환을 수행하고, 이러한 열교환을 통하여 고온으로 가열된 냉각 매체는 전방 연결부(D1)로 수집된 후, 전방 연결부(D1)와 연결되어 있는 외부 연결관(E)을 통하여 유출될 수 있다.

후술하는 바와 같이, 상기 제1 냉각관(C1)을 흐르는 냉각 매체는 후방 연결부(D2)를 통하여 제3 냉각관(C3)으로 분기될 수 있다. 즉, 전방 연결부(D1)를 통하여 제1 냉각관(C1)으로 유입된 냉각 매체 중 일부는, 제1 군의 배터리 팩(M1)을 방열한 후 바이패스 유로, 예를 들어, 내측 관체(C12)를 경유하여 전방 연결부(D1)로 되돌아오고, 제1 냉각관(C1)으로 유입된 냉각 매체 중 다른 일부는 후방 연결부(D2)를 통하여 제3 냉각관(C3)으로 유입될 수 있다.

상기 전방 연결부(D1)는 전체 배터리 모듈에서 전방 위치에 형성될 수 있고, 상기 후방 연결부(D2)는 전체 배터리 모듈에서 후방 위치에 형성될 수 있다. 참고로 도 2에서 도면번호 D1` 및 도 6에서 도면번호 D1은 모두 전방 연결부를 지칭하는 것이나, 도 2에서는 전방 연결부의 일부(하부)만이 도시되어 있으므로, 각각 서로 다른 도면번호를 부여하였다. 유사하게, 도 2에서 도면번호 D2` 및 도 6에서 도면번호 D2는 모두 후방 연결부를 지칭하는 것이나, 도 2에서는 후방 연결부의 일부(하부)만이 도시되어 있으므로, 각각 서로 다른 도면번호를 부여하였다.

상기 제1 냉각관(C1)과 제3 냉각관(C3)은 후방 연결부(D2)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 후방 연결부(D2)를 통하여 제1 냉각관(C1)의 냉각 매체는 제3 냉각관(C3)으로 유입될 수 있고, 제3 군의 배터리 팩(M3)을 방열한 후, 다시 후방 연결부(D2)를 통하여 제1 냉각관(C1)으로 되돌아올 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각관(C1)을 흐르는 냉각 매체 중에서 일부는 제1 군의 배터리 팩(M1)만을 방열한 후 바이패스 유로, 예를 들어, 내측 관체(C12)를 통하여 후방 연결부(D2)를 거치지 않고 바이패스할 수 있고, 제1 냉각관(C1)을 흐르는 냉각 매체 중 다른 일부는 제1 군의 배터리 팩(M1)을 방열하고 다시 후방 연결부(D2)를 통하여 제3 군의 배터리 팩(M3)을 방열할 수 있다. 이와 같이, 제1 냉각관(C1)의 유로를 따라서는, 바이패스 유로인 내측 관체(C12)와, 후방 연결부(D2)를 경유하는 외측 관체(C11)가 병렬적으로 형성될 수 있다. 이때, 바이패스 유로인 내측 관체(C12)와 후방 연결부(D2)의 유로인 외측 관체(C11)는, 제1 냉각관(C1)의 순환 경로를 따라 시점과 종점을 형성하는 전방 연결부(D1)로부터 서로 분리될 수 있다.

제1 냉각관(C1)의 유로를 따라 바이패스 유로인, 내측 관체(C12)를 형성함으로써, 가장 많은 개수의 배터리 팩을 포함하는 제1 군의 배터리 팩(M1)의 방열이 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다. 예를 들어, 바이패스 유로, 예를 들어, 내측 관체(C12)를 통하여 흐르는 냉각 매체는 어느 정도 낮은 온도를 유지할 수 있고, 전방 연결부(D1)로 되돌아오는 과정에서도 제1 군의 배터리 팩(M1)을 효율적으로 냉각할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은, 하나 이상 다수의 관체들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은, 냉각 매체의 유로를 형성하도록 서로 나란하게 연장되는 다수의 관체들로 형성될 수 있으며, 나란하게 연장되는 적어도 둘 이상의 관체들로 각각의 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 냉각관(C1)은 냉각 매체의 패스를 따라 상대적으로 내측 영역에 형성된 내측 관체(C12)와 상대적으로 외측 영역에 형성된 외측 관체(C11)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 관체는 냉각 매체의 흐름을 수용하여, 냉각 매체의 유로를 형성하는 것으로, 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이나 이들 사이를 연결해주는 전방 연결부(D1) 및 후방 연결부(D2)를 형성하는 어느 하나의 관체 또는 이들 관체 모두를 집합적으로 지칭할 수 있다. 즉, 본 발명에서 관체란, 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P1,P2)에 매립된 냉각 매체의 모든 유로들을 포괄하는 광범위한 개념으로 이해될 수 있다. 상기 관체는, 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)을 직접 냉각하기 위한 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은 물론이고, 이들 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)을 서로 연결해주기 위한 전후방 연결부(D1,D2)를 형성하는 어느 하나의 관체 또는 이들 관체 모두를 집합적으로 지칭할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)은 서로 다른 위치에 배치된 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3) 위에 분산 배치되어 있다. 이렇게 다수의 위치에 분산 배치되어 있는 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)을 균일하게 방열시키기 위하여, 상기 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은 서로 다른 직경으로 형성될 수 있다. 여기서 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)의 직경은, 각각의 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이 서로 나란하게 연장되는 다수의 관체들로 형성될 때, 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)을 형성하는 각각의 관체의 직경을 의미할 수 있다.

상기 제1 냉각관(C1)은 가장 많은 개수의 제1 군의 배터리 팩(M1)의 방열을 담당하므로, 가장 큰 대직경으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 냉각관(C1)은 11mm의 직경으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 냉각관(C2)은 가장 적은 개수의 제2 군의 배터리 팩(M2)의 방열을 담당하면서도 상대적으로 높은 압력의 외부 연결관(E)과 인접한 위치에 배치되어 있다. 이러한 연유로, 제2 냉각관(C2)으로의 냉각 유량을 제한하기 위하여, 상기 제2 냉각관(C2)은 가장 작은 소직경으로 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1 냉각관(C1)은 그 유로를 따라, 후방 연결부(D2)를 경유하는 유로, 예를 들어, 외측 관체(C11)와, 후방 연결부(D2)를 바이패스하는 바이패스 유로, 예를 들어, 내측 관체(C12)를 포함할 수 있다. 이때, 후방 연결부(D2)를 통하여 제3 냉각관(C3)까지 연결되는 가장 긴 유로, 즉, 제1 냉각관(C1)으로부터 제3 냉각관(C3)까지 연결되는 가장 긴 유로, 예를 들어, 외측 관체(C11)는 상대적으로 많은 유량이 공급되도록 가장 큰 대직경, 예를 들어, 11mm의 직경으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 냉각관(C1)의 유로를 따라 후방 연결부(D2)를 바이패스하는 바이패스 유로, 예를 들어, 내측 관체(C12)는 후방 연결부(D2)를 경유하는 외측 관체(C11) 보다는 냉각 매체의 유량이 제한되도록 상대적으로 작은 직경, 예를 들어, 9mm의 직경으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 냉각관(C1) 중에서 바이패스 유로인 내측 관체(C12)는 후방 연결부(D2)의 유로인 외측 관체(C11) 보다는 적은 직경으로 형성됨으로써, 제1 냉각관(C1)으로부터 제3 냉각관(C3)까지 이어져서 상대적으로 방열 수요가 많은 후방 연결부(D2)의 유로인 외측 관체(C11)로 더 많은 유량이 할당되도록 설계될 수 있다. 특히, 제1 냉각관(C1)의 유로 중에서 외부 연결관(E)으로부터 가장 먼 거리에 배치되어 있는 제3 냉각관(C3)까지 이어지는 유로, 즉, 외측 관체(C11)의 직경을 상대적으로 크게 형성함으로써, 냉각 매체의 흐름을 따라 유동 저항을 줄이고 압력 강하를 줄임으로써 적정의 유량이 확보되도록 할 수 있다.

상기 제2 냉각관(C2)은 가장 적은 개수의 제2 군의 배터리 팩(M2)의 방열을 담당하면서도 상대적으로 높은 압력의 외부 연결관(E)과 인접한 위치에 배치되어 있다. 이러한 연유로, 제2 냉각관(C2)으로의 냉각 유량을 제한하기 위하여, 상기 제2 냉각관(C2)은 가장 작은 소직경으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 냉각관(C2)은 6mm의 직경으로 형성될 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 전방 연결부(D1)는, 제1 레벨(h1)에 형성된 제1 연결탱크(11)와 제2 레벨(h2)에 형성된 제2 연결탱크(12)와, 상기 제1, 제2 연결탱크(11,12)를 서로 연결해주는 제1 연결관(13)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1, 제2 연결탱크(11,12)는 각각 하부 하우징(P1)과 전방 냉각 플레이트(P2) 내부에 매립될 수 있다. 즉, 상기 제1 연결탱크(11)는, 제1 냉각관(C1)과 함께, 하부 하우징(P1) 내에 함께 매립될 수 있고, 상기 제2 연결탱크(12)는, 제2 냉각관(C2)과 함께, 전방 냉각 플레이트(C2) 내에 함께 매립될 수 있다. 이때, 상기 제1, 제2 연결탱크(11,12)는 하부 하우징(P1)과 전방 냉각 플레이트(P2) 내부에 매립되어 하부 하우징(P1)과 전방 냉각 플레이트(P2)에 의해 완전히 둘러싸이며, 이 때문에, 제1, 제2 연결탱크(11,12)의 누수가 방지될 수 있고, 누수가 배터리 팩(M1,M2,M3)으로 침투하는 것을 차단할 수 있다.

상기 후방 연결부(D2)는, 제1 레벨(h1)에 형성된 제3 연결탱크(21)와 제3 레벨(h3)에 형성된 제4 연결탱크(22)와, 상기 제3, 제4 연결탱크(21,22)를 서로 연결해주는 제2 연결관(23)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제3, 제4 연결탱크(21,22)는 각각 하부 하우징(P1)과 후방 냉각 플레이트(P3) 내부에 매립될 수 있다. 즉, 상기 제3 연결탱크(21)는 제1 냉각관(C1)과 함께, 하부 하우징(P1) 내에 함께 매립될 수 있고, 상기 제4 연결탱크(22)는 제3 냉각관(C3)과 함께, 후방 냉각 플레이트(P3) 내에 함께 매립될 수 있다. 이때, 상기 제3, 제4 연결탱크(21,22)는 하부 하우징(P1)과 후방 냉각 플레이트(P3) 내부에 매립되어 하부 하우징(P1)과 후방 냉각 플레이트(P3)에 의해 완전히 둘러싸이며, 이 때문에, 제3, 제4 연결탱크(21,22)의 누수가 방지될 수 있고, 누수가 배터리 팩(M1,M2,M3)으로 침투하는 것을 차단할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 연결탱크(11,12) 사이의 제1 연결관(13)은, 하부 하우징(P1)과 전방 냉각 플레이트(P2)에 각각 분산되어 매립될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 연결관(13)은, 제1 연결탱크(11)에 접속된 관체와, 제2 연결탱크(12)에 접속된 관체를 포함할 수 있고, 상기 제1 연결관(13) 중에서 제1 연결탱크(11)에 접속된 관체는, 하부 하우징(P1)의 내부에 매립될 수 있고, 상기 제1 연결관(13) 중에서 제2 연결탱크(12)에 접속된 관체는, 전방 냉각 플레이트(P2)의 내부에 매립될 수 있다. 이를 위해, 상기 하부 하우징(P1)과 전방 냉각 플레이트(P2)에는 상기 제1 연결관(13) 위치에서 돌출된 구조를 가질 수 있고, 상기 제1 연결관(13)은 상기 하부 하우징(P1) 및 전방 냉각 플레이트(P2) 내부에 분산되어 매립되어 있을 수 있다.

유사하게, 상기 제3, 제4 연결탱크(21,22) 사이의 제2 연결관(23)은, 하부 하우징(P1)과 후방 냉각 플레이트(P3)에 각각 분산되어 매립될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 연결관(23)은, 제3 연결탱크(21)에 접속된 관체와, 제4 연결탱크(22)에 접속된 관체를 포함할 수 있고, 상기 제2 연결관(23) 중에서 제3 연결탱크(21)에 접속된 관체는, 하부 하우징(P1)의 내부에 매립될 수 있고, 상기 제2 연결관(23) 중에서 제4 연결탱크(22)에 접속된 관체는, 후방 냉각 플레이트(P3)의 내부에 매립될 수 있다. 이를 위해, 상기 하부 하우징(P1)과 후방 냉각 플레이트(P3)에는 상기 제2 연결관(23) 위치에서 돌출된 구조를 가질 수 있고, 상기 제2 연결관(23)은 상기 하부 하우징(P1) 및 후방 냉각 플레이트(P3) 내부에 분산되어 매립되어 있을 수 있다.

도 7에는 도 6의 VII 부분을 확대한 도면으로, 도 6에 도시된 결속구(FB)와 상기 결속구(FB)에 끼워진 관체(C11,C12)를 보다 확대하여 도시한 사시도가 도시되어 있다. 도 8에는 도 7의 VIII-VIII 선을 따라 취한 단면도로서, 결속구(FB)가 매립되어 있는 하부 하우징(P1)의 단면도가 도시되어 있다. 도 9에는 도 8에 도시된 하부 하우징(P1)의 형성을 위한 고압 다이 캐스팅을 설명하기 위한 단면도가 도시되어 있다.

도면들을 참조하면, 상기 하부 하우징(P1)은, 배터리 팩(M1)의 냉각을 위한 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체(예를 들어, 한 쌍의 외측 관체 C11 및 한 쌍의 내측 관체 C12 이하 같음)와, 상기 관체(C11,C12)의 외주에 끼워져서 관체(C11,C12)를 위치 고정해주기 위한 결속구(FB)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서 상기 결속구(FB)는 서로 이웃하며 나란하게 연장되는 서로 다른 관체(C11,C12)의 외주에 함께 끼워질 수 있으며, 이들 서로 다른 관체(C11,C12)를 동시에 위치 고정시켜줄 수 있다. 다만, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 결속구(FB)는 단일 관체의 외주에 끼워져 단일 관체를 위치 고정해줄 수도 있다.

도 7에서는, 제1 냉각관(C1)을 형성하는 관체(C11,C12)와, 상기 관체(C11,C12)의 외주에 끼워지는 결속구(FB)가 도시되어 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 결속구(FB)는, 제1 냉각관(C1) 외에도, 제2 냉각관(C2)을 형성하는 다수의 관체 및/또는 제3 냉각관(C3)을 형성하는 다수의 관체에도 적용될 수 있다.

상기 결속구(FB)는, 관체(C11,C12)를 사이에 두고 상하 방향(Z3)으로 체결되는 제1, 제2 결속구(FB1,FB2)와, 상기 제1, 제2 결속구(FB1,FB2)를 서로에 대해 체결시키는 체결 수단(FB3)을 포함할 수 있다. 상기 체결 수단(FB3)은 볼트를 포함할 수 있다.

상기 결속구(FB)는 상대적으로 넓은 면적을 갖는 주된 면으로서, 서로 반대되는 제1, 제2 면(S1,S2)을 가질 수 있고, 후술하는 바와 같이, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에는, 각각 제1, 제2 금속 피복층(MC1,MC2)이 형성될 수 있으며, 금형 설비의 제1, 제2 지그(F1,F2, 도 9 참조)가 가압 접촉될 수 있다.

상기 결속구(FB)의 제1 면(S1)은 평편하게 형성될 수 있고, 상기 제2 면(S2)은 관체(C11,C12)의 외면을 따라 볼록하게 돌출된 커브진 면을 포함할 수 있다. 상기 결속구(FB)의 제1 면(S1)과 마주하는 하부 하우징(P1)의 탑면(TS, 제1 금속 피복층 MC1의 탑면에 해당됨) 상에는 배터리 팩(M1)이 안착되는 수용 공간(g)이 형성되므로, 결속구(FB)의 제1 면(S1)은 배터리 팩(M1)을 안정적으로 지지하도록 평편하게 형성될 수 있다. 상기 결속구(FB)의 제2 면(S2)은 결속구(FB)의 중량 감소를 위해 관체(C11,C12)의 외면을 따라 커브진 면을 가질 수 있다. 상기 결속구(FB)의 중량은, 금형(100) 내에서 결속구(FB)를 떠받쳐주는 지그(F1,F2)의 강도에 부담을 주지 않도록 경량화하는 것이 바람직할 수 있다.

도 9를 참조하면, 상기 하부 하우징(P1)은, 관체(C11,C12) 외주에 체결된 결속구(FB)를 금형(100) 내에 위치 고정하고, 금형(100) 내부로 용융 금속을 주입하는 고압 다이 캐스팅 방식으로 형성될 수 있다. 이때, 관체(C11,C12) 외주에 체결된 결속구(FB)가, 하부 하우징용 금형(100) 내부에서 금형 설비의 제1, 제2 지그(F1,F2)에 의해 위치 고정됨으로써, 금형(100) 내부로 주입되는 용융 금속의 고압에도 불구하고 결속구(FB) 및 결속구(FB)에 끼워진 관체(C11,C12)의 위치가 견고하게 고정될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 결속구(FB)에는 제1 지그 홈(JG1)이 형성될 수 있으며, 결속구(FB)의 제1 지그 홈(JG1) 내에, 금형 설비의 제1 지그(F1)가 끼워짐으로써, 결속구(FB)가 금형(100) 내에서 견고하게 위치 고정될 수 있다.

상기 결속구(FB)에 형성된 제1 지그 홈(JG1)은, 금형 설비의 제1 지그(F1)와 정합되는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 금형 설비의 제1 지그(F1)는 원형 단면의 핀 형태로 형성될 수 있으며, 금형 설비로부터 금형(100) 내로 진입되어 결속구(FB)의 제1 지그 홈(JG1)에 끼워질 수 있고, 상기 제1 지그 홈(JG1)에 삽입될 수 있도록 돌출된 핀 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1 지그(F1)와 정합되도록, 상기 결속구(FB)의 제1 지그 홈(JG1)은, 원형 단면의 홈 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이, 원형 단면의 핀 형태로 형성된 제1 지그(F1)가, 상보적인 형태를 갖도록 원형 단면의 홈 형태로 형성된 제1 지그 홈(JG1)에 끼워짐으로써, 결속구(FB) 및 결속구(FB)에 끼워진 관체(C11,C12)가 금형(100)의 평면 방향(ex. Z1, Z2 방향)을 따라 위치 고정될 수 있다. 여기서, 금형(100)의 평면 방향이란, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)의 평면 방향(ex. Z1, Z2 방향)에 해당될 수 있다.

금형 설비의 제1 지그(F1)는 결속구(FB)의 제1 지그 홈(JG1)에 끼워지는 쐐기 형상의 결합부(F11)와, 결속구(FB)의 제1 면(S1), 보다 구체적으로, 지그 접촉부(JP) 상에 압착되는 기둥부(F12)를 포함할 수 있다. 상기 제1 지그(F1)는 전체적으로 원형 단면을 갖되, 상기 결합부(F11)의 단면 보다 기둥부(F12)의 단면이 보다 넓은 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 지그(F1)는 전체적으로 원형 단면을 갖되, 길이 방향을 따라 결합부(F11)와 기둥부(F12)가 서로 다른 단면적을 갖도록, 상기 결합부(F11)와 기둥부(F12)는 불연속적인 단차를 통하여 서로 연결될 수 있다.

상기 결합부(F11)는 결속구(FB)의 제1 지그 홈(JG1)에 용이하게 끼워지도록 상대적으로 소직경을 갖는 쐐기 형상으로 형성될 수 있고, 상기 기둥부(F12)는 상기 결합부(F11) 보다 큰 대직경으로 형성되어, 결합부(F11)로부터 단차진 단부를 형성하고, 기둥부(F12)의 단차진 단부(EP)는 결속구(FB)의 지그 접촉부(JP) 상에 압착될 수 있다.

상기 금형 설비의 제1 지그(F1)는, 결속구(FB)의 제1 지그 홈(JG1)에 끼워지는 결합부(F11)와 함께, 결속구(FB)의 지그 접촉부(JP)에 대해 압착되는 기둥부(F12)의 단차진 단부(EP)를 통하여 결속구(FB)를 금형(100)의 2차원 평면(ex. Z1, Z2 방향) 내에서 견고하게 위치 고정시킬 수 있다. 즉, 상기 금형 설비의 제1 지그(F1)는 전체적으로 원형 단면을 갖되, 제1 지그(F1)의 길이 방향을 따라 결합부(F11)와 기둥부(F12) 사이를 불연속적으로 연결해주는 단차진 단부(EP)를 포함함으로써, 이러한 기둥부(F12)의 단차진 단부(EP)를 이용하여 결속구(FB)의 위치를 한층 견고하게 위치 고정시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서 상기 결속구(FB)는, 하부 하우징(P1)의 금형(100) 내부에서 떠 있는 부유된 상태로 위치 고정되며, 금형(100)의 바닥면(102) 상에 접촉된 상태가 아닌, 금형 설비로부터 금형(100) 내로 진입되는 제2 지그(F2)에 의해 떠받쳐져서 금형(100)의 바닥면(102)으로부터 소정 레벨로 들어 올려짐으로써, 용융 금속의 주입에 따라 금형(100)의 바닥면(102)과 결속구(FB)의 제2 면(S2) 사이에는 제2 금속 피복층(MC2)이 형성된다. 이때, 결속구(FB)를 떠받치는 제2 지그(F2)의 레벨을 조정함으로써, 결속구(FB) 및 관체(C11,C12)의 레벨, 그러니까, 하부 하우징(P1)의 두께 방향(Z3)을 따라 결속구(FB) 및 관체(C11,C12)의 레벨을 용이하게 조정할 수 있다.

하부 하우징(P1)의 두께 방향(Z3)을 따라 금형(100) 내부로 진입되는 금형 설비의 제2 지그(F2)의 레벨을 조정으로써, 금형(100) 내에서 제2 지그(F2)에 의해 떠받쳐지는 결속구(FB) 및 상기 결속구(FB)에 끼워진 관체(C11,C12)의 레벨을 조정할 수 있다.

하부 하우징(P1)의 두께 방향(Z3)으로 결속구(FB) 및 관체(C11,C12)의 레벨을 조정함으로써, 금형(100) 내부에서 용융 금속의 유동성을 확보하기 위한 목적과 배터리 팩(M1)의 방열성을 확보하기 위한 목적을 절충시킬 수 있다.

만일, 결속구(FB) 또는 관체(C11,C12)의 레벨이 너무 상측으로 치우치면, 즉, 결속구(FB)가 금형(100)의 바닥면(102)으로부터 너무 멀리 떨어져 높게 고정되면, 용융 금속이 주입되는 금형(100)의 게이트(미도시) 위치가 상부에 배치된다는 점을 고려할 때, 결속구(FB)의 상측을 통과하는 용융 금속(결속구 FB 상의 제1 금속 피복층 MC1을 형성하기 위한 용융 금속, 도 8 참조)의 유동성이 충분히 확보되지 못하거나 또는 과도한 유동 저항으로 큰 압력 손실이 발생되게 된다. 압력 손실이 크다는 것은, 그 만큼 큰 용량으로 다이 캐스팅의 설비가 증대되어야 한다는 것이며, 과도한 압력 차이에 의해 금형(100) 내부에서 관체(C11,C12)의 변형이나 손상이 야기되어 결과적으로 배터리 팩(M1,M2,M3)의 방열 성능을 떨어뜨릴 수 있다는 것이다.

이와 달리, 결속구(FB) 또는 관체(C11,C12)의 레벨이 너무 하측으로 치우치면, 즉, 관체(C11,C12)가 금형(100)의 바닥면(102)에 너무 가깝게 낮게 고정되면, 하부 하우징(P1)의 상면(TS, 도 8 참조, 제1 금속 피복층 MC1의 탑면에 해당됨)에 안착된 배터리 팩(M1)과의 거리가 증가되어, 방열 성능이 떨어지게 된다.

이와 같이, 하부 하우징(P1)의 성형을 위한 다이 캐스팅의 작업성을 고려하고, 배터리 팩(M1)의 방열 성능을 충분히 확보하기 위해, 금형(100) 내에서 결속구(FB) 또는 관체(C11,C12)의 레벨을 적정하게 조정하는 것이 요구되며, 본 발명의 일 실시형태에서는, 결속구(FB)를 떠받치는 제2 지그(F2)의 레벨을 조정함으로써, 결속구(FB) 및 관체(C11,C12)의 레벨, 그러니까, 하부 하우징(P1)의 두께 방향(Z3)을 따라 결속구(FB) 및 관체(C11,C12)의 레벨을 용이하게 조정할 수 있다.

상기 결속구(FB)는, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)과 각각 마주하는 금형(100)의 탑면(101) 및 바닥면(102)에 대해 접촉된 상태가 아닌, 금형(100)의 탑면(101) 및 바닥면(102)으로부터 이격된 상태로 고정된다. 이에 따라, 상기 결속구(FB)의 제1 면(S1) 및 상기 제1 면(S1)과 마주하는 금형(100)의 탑면(101) 사이는 금형(100) 내부로 주입되는 용융 금속으로 채워지며, 제1 면(S1)과 금형(100)의 탑면(101) 사이에는 제1 금속 피복층(MC1, 도 8 참조)이 형성된다. 유사하게, 상기 결속구(FB)의 제2 면(S2) 및 상기 제2 면(S2)과 마주하는 금형(100)의 바닥면(102) 사이는 금형(100) 내부로 주입되는 용융 금속으로 채워지며, 제2 면(S2)과 금형(100)의 바닥면(102) 사이에는 제2 금속 피복층(MC2, 도 8 참조)이 형성된다.

이와 같이, 본 발명에서 상기 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에는 제1, 제2 금속 피복층(MC1,MC2, 도 8 참조)이 형성되며, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)이 하부 하우징(P1)의 외부로 노출되지 않는다. 즉, 상하 방향(Z3)으로, 서로 마주하는 결속구(FB)의 제1 면(S1) 및 금형(100)의 탑면(101)과, 결속구(FB)의 제2 면(S2) 및 금형(100)의 바닥면(102)은, 서로로부터 이격되어 이들 사이로 용융 금속의 충진을 수용하며, 이러한 용융 금속의 충진에 따라 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상으로는 각각 제1, 제2 금속 피복층(MC1,MC2, 도 8 참조)이 형성되게 된다. 환언하면, 상기 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)은 하부 하우징(P1)의 외부로 노출되지 않고, 하부 하우징(P1)의 내부에 매립된 상태가 된다는 것이다. 이에 대해서는 후에 보다 상세하게 설명하기로 한다.

상기 금형 설비의 제2 지그(F2)는, 제1 지그(F1)와 마주하는 위치에 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1, 제2 지그(F1,F2)는 상하 방향(Z3)으로 서로 마주하는 위치에 형성될 수 있으며, 서로 마주하는 방향으로 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)을 지지해줌으로써, 결속구(FB)의 위치가 안정적으로 고정될 수 있으며, 결속구(FB)가 설정된 레벨에 견고하게 위치 고정될 수 있다. 여기서, 상하 방향(Z3)이란, 금형(100)의 두께 방향에 해당될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1 지그(F1)는 결속구(FB)의 제1 지그 홈(JG1)에 끼워져 금형(100)의 2차원 평면 내에서 서로 다른 2축 방향(Z1,Z2)으로 결속구(FB)를 위치 고정해주고, 상기 제2 지그(F2)는 금형(100)의 바닥면(102)으로부터 상하 방향(Z3)으로 결속구(FB)를 설정된 레벨로 떠받쳐줄 수 있으므로, 금형(100) 내부에서 설정된 레벨로 결속구(FB)를 견고하게 위치 고정하기 위해서는 서로 마주하는 상하 방향(Z3)으로 돌출되는 제1, 제2 지그(F1,F2)의 협력이 필요하다. 즉, 상하 방향(Z3)으로 마주하게 돌출된 제1, 제2 지그(F1,F2)가 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에 밀착됨으로써, 상하 방향(Z3)으로 결속구(FB)의 레벨이 안정적으로 유지될 수 있다.

상기 제1 지그(F1)는, 기둥부(F12)를 통하여 결속구(FB)의 지그 접촉부(JP) 상에 밀착되면서 동시에 결합부(F11)를 통하여 결속구(FB)의 제1 지그 홈(JG1) 내에 끼워지는 치합을 통하여 금형(100)의 2차원 평면 내에서 서로 다른 2축 방향(Z1,Z2)으로 결속구(FB)의 위치를 견고하게 고정시켜줄 수 있다. 상기 제2 지그(F2)는 결속구(FB)의 제2 면(S2) 상에 밀착되며 마주하게 배치된 제1 지그(F1)와 함께, 결속구(FB)를 설정된 레벨로 떠받쳐줄 수 있다. 상기 제1 지그(F1)와 달리, 제2 지그(F2)는 상하 방향(Z3), 그러니까, 금형의 두께 방향(Z3)을 따라 결속구(FB)를 설정된 레벨로 떠받쳐주는 역할을 하므로, 제2 지그(F2)와 결속구(FB) 간의 별도의 치합은 필요하지 않으며, 이에 따라, 상기 결속구(FB)의 제2 면(S2)에는 제1 지그 홈(JG1)과 같은 지그 홈이 형성되어 있지 않고, 서로 마주하는 제1, 제2 지그(F1,F2)가 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에 가압 접촉되는 것만으로도, 결속구(FB)를 설정된 레벨에서 안정적으로 지지해줄 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 결속구(FB)는 서로 반대되는 제1 면(S1) 및 제2 면(S2)을 포함하고, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에는 각각 제1, 제2 금속 피복층(MC1,MC2)이 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)이란, 결속구(FB)의 서로 반대되는 주된 면을 의미할 수 있으며, 관체(C11,C12)의 길이 방향과 수직한 단면상에서 상기 결속구(FB)의 형상을 대략 한 쌍의 장변과 한 쌍의 단변을 갖는 직사각형이라고 상정할 때, 상기 제1, 제2 면(S1,S2)은, 가장 넓은 면적을 차지하는 장변 측을 의미할 수 있다.

상기 하부 하우징(P1)의 고압 다이 캐스팅 공정에서, 상기 결속구(FB)는 금형(100) 내부에 완전히 매립된 상태로 용융 금속의 고압 주입이 진행될 수 있으며, 이때, 탑면(101) 및 바닥면(102)을 포함하는 금형(100)의 내부면과, 제1, 제2 면(S1,S2)을 포함하는 결속구(FB)의 외부면 사이에 용융 금속이 주입됨에 따라, 결속구(FB)의 외면을 따라 전체적으로 금속 피복층(MC)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 결속구(FB)의 단면 중에서 장변과 단변을 포함하는 외부면 전체에 걸쳐서 금속 피복층(MC)이 형성될 수 있다. 이런 의미에서 상기 제1, 제2 금속 피복층(MC1,MC2)은, 결속구(FB)의 외부면에 형성된 금속 피복층(MC) 중에서 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)에 형성된 일부로 정의될 수 있다. 즉, 상기 제1, 제2 금속 피복층(MC1,MC2)은, 결속구(FB)의 외부면 전체에 걸쳐서 연속적으로 형성된 금속 피복층(MC) 중에서 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)에 형성된 일부로 정의될 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 제1, 제2 금속 피복층(MC1,MC2)에는 각각 제2, 제3 지그 홈(JG2,JG3)이 형성될 수 있다. 상기 제2 지그 홈(JG2)은, 금형 설비의 제1 지그(F1)가 안착 되었던 개소로서, 제1 지그(F1)에 의해 용융 금속이 채워지지 못한 개소에 해당된다. 상기 제2 지그 홈(JG2)은, 제1 지그(F1)의 형상에 정합되는 형태로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 원형 핀 형태의 제1 지그(F1)에 정합되는 원형 홈 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 지그 홈(JG2)은, 제1 지그(F1) 중에서 기둥부(F12)의 형상에 정합되는 형태로 형성될 수 있다.

상기 제2 지그 홈(JG2)은, 결속구(FB) 상의 제1 금속 피복층(MC1)에 형성된 것이며, 결속구(FB)에 형성된 제1 지그 홈(JG1)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 이는, 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2) 모두 금형 설비의 제1 지그(F1)에 의해 점유되어 용융 금속이 채워지지 못한 개소에 해당되기 때문이다. 이때, 상기 제2 지그 홈(JG2)의 크기는, 제1 지그 홈(JG1)의 크기 보다 크게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 지그 홈(JG2)의 직경은, 제1 지그 홈(JG1)의 직경 보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2)은 서로 같은 중심을 갖되, 서로 다른 직경을 갖는 동심원 형상의 홈들로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2)은, 각각 제1 지그(F1)의 결합부(F11)와 기둥부(F12)의 직경에 대응되는 직경을 가질 수 있다.

도 8에서 볼 수 있듯이, 이러한 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2)의 크기 차이에 따라, 결속구(FB)의 제1 면(S1) 중 일부, 그러니까, 지그 접촉부(JP)는 상대적으로 크게 형성된 제2 지그 홈(JG2)으로부터 노출될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 상기 결속구(FB)는 금형(100) 내부에 완전히 매립되어, 결속구(FB)의 제1 면(S1)은 제1 금속 피복층(MC1)의 외부로 노출되지 않는다. 다만, 상기 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2)의 크기에 따라, 상대적으로 넓은 면적으로 형성된 제2 지그 홈(JG2)을 통하여, 결속구(FB)의 지그 접촉부(JP)는 제1 금속 피복층(MC1)으로부터 노출될 수 있다. 즉, 상기 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2)은, 서로 대응되는 위치에 형성되되, 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2)이 서로 연결되는 경계에는 상대적으로 넓은 제2 지그 홈(JG2)을 통하여 노출된 결속구(FB)의 지그 접촉부(JP)가 형성될 수 있다.

상기 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2)은, 금형(100)의 제1 지그(F1)가 안착 되었던 개소로서, 제1 지그(F1)에 의해 용융 금속이 채워지지 못한 개소에 해당되므로, 제1 지그(F1, 보다 구체적으로 기둥부 F12)의 단차진 단부(EP)에 대응하여, 제1, 제2 지금 홈(JG1,JG2) 사이에는 지그 접촉부(JP)가 형성될 수 있다. 상기 제1 지그(F1, 보다 구체적으로 기둥부 F12)의 단차진 단부(EP)는 결속구(FB)의 지그 접촉부(JP) 상에 가압 접촉됨으로써, 결속구(FB)를 보다 견고하게 위치 고정시킬 수 있다.

상기 제3 지그 홈(JG3)은, 결속구(FB)의 제2 면(S2) 상에 형성된 제2 금속 피복층(MC2)에 형성될 수 있다. 상기 제3 지그 홈(JG3)은, 금형(100)의 제2 지그(F2)가 안착 되었던 개소로서, 제2 지그(F2)에 의해 용융 금속이 채워지지 못한 개소에 해당된다.

상기 제3 지그 홈(JG3)은, 제2 지그(F2)의 형상에 정합되는 형태로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 원형 핀 형태의 제2 지그(F2)에 정합되는 원형 홈 형태로 형성될 수 있다. 상기 제3 지그 홈(JG3)은, 제2 금속 피복층(MC2)에 형성된 것이며, 제2 금속 피복층(MC2)과 반대되는 제1 금속 피복층(MC1)에 형성된 제2 지그 홈(JG2)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제3 지그 홈(JG3)은, 결속구(FB)의 제1 지그 홈(JG1)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 금형 설비의 제1 지그(F1) 및 제2 지그(F2)는, 결속구(FB)의 서로 대응되는 위치에 맞닿도록 서로 마주하는 위치에 형성되기 때문에, 제1 지그(F1)가 점유하던 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2)과 제2 지그(F2)가 점유하던 제3 지그 홈(JG3)은 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

상기 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에 형성된 제1, 제2 금속 피복층(MC1,MC2)은, 각각 평탄한 외부면을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 금속 피복층(MC1)은 하부 하우징(P1)의 상부로 노출되는 평탄한 탑면(TS, 제1 하부 하우징 P1의 탑면 TS에 해당)을 가질 수 있다. 상기 제1 금속 피복층(MC1)의 탑면(TS) 상에는 배터리 팩(M1)이 안착되므로, 배터리 팩(M1)을 안정적으로 지지하도록 제1 금속 피복층(MC1)의 탑면(TS)은 평탄하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 금속 피복층(MC1)의 탑면(TS)은, 배터리 팩(M1)을 지지하기 위한 지지면을 제공할 수 있고, 여기서, 배터리 팩(M1)을 지지하기 위한 지지면 이란, 배터리 팩(M1)이 수용되는 수용 공간(g)의 바닥면을 의미할 수 있다.

상기 제2 금속 피복층(MC2)은 하부 하우징(P1)의 하부로 노출되는 평탄한 바닥면(BS, 하부 하우징의 바닥면 BS에 해당)을 가질 수 있고, 전체 배터리 모듈의 안정적인 안착을 위해 평탄한 형태의 바닥면(BS)을 제공할 수 있다. 즉, 상기 제2 금속 피복층(MC2)의 바닥면(BS)은, 전체 배터리 모듈을 지지하기 위한 지지면을 제공할 수 있다.

상기 제1 금속 피복층(MC1)은, 결속구(FB)의 평탄한 제1 면(S1) 상에서 대체로 균일한 두께로 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 금속 피복층(MC2)은, 결속구(FB)의 커브진 제2 면(S2)과 평탄한 바닥면(BS) 사이를 채우도록 결속구(FB)의 제2 면(S2)을 따라 서로 다른 두께로 형성될 수 있다.

상기 제1 금속 피복층(MC1)의 탑면(TS)과 상기 제2 금속 피복층(MC2)의 바닥면(BS)은, 각각 하부 하우징(P1)의 탑면(TS) 및 바닥면(BS)에 해당될 수 있고, 이에 따라, 상기 제1 금속 피복층(MC1)의 탑면(TS)과 상기 제2 금속 피복층(MC2)의 바닥면(BS)은, 하부 하우징(P1)의 외형을 형성할 수 있다. 한편, 배터리 팩(M1)을 지지하는 하부 하우징(P1)의 탑면(TS, 제1 금속 피복층 MC1의 탑면 TS에 해당됨) 상으로는 배터리 팩(M1)을 사이에 두고 상부 하우징(U, 도 1 참조)이 결합될 수 있다.

도 10에는 도 7의 VIII-VIII 선을 따라 취한 단면도로서, 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2)에 충진된 실링부재(SM)를 보여주는 단면도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 제1 지그 홈(JG1) 및 제2 지그 홈(JG2)은 서로 대응되는 위치에 연속적으로 형성될 수 있고, 상기 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2) 중에서 적어도 어느 하나의 지그 홈에는 실링부재(SM)가 충진될 수 있다. 즉, 상기 실링부재(SM)는, 결속구(FB)의 제1 지그 홈(JG1)과 제1 금속 피복층(MC1)의 제2 지그 홈(JG2) 중에서, 적어도 어느 하나의 지그 홈 내부에 채워질 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 실링부재(SM)는 상기 제1 지그 홈(JG1) 내에 채워질 수 있다. 이때, 상기 실링부재(SM)는 제1 지그 홈(JG1)을 벗어나 제2 지그 홈(JG2) 내부에 연속적으로 채워질 수 있고, 제2 지그 홈(JG2)의 일부 또는 전부를 채울 수 있다.

상기 실링부재(SM)는, 배터리 팩(M1)이 수용되는 수용 공간(g) 내부로 이물질의 침투를 억제함으로써, 배터리 팩(M1)의 오동작을 방지하고, 배터리 팩(M1)의 수용 공간(g) 내부로 침투한 이물질에 의한 배터리 팩(M1)의 오염 및 내구성 저하를 방지할 수 있다. 이를 위해, 상기 실링부재(SM)는 배터리 팩(M1)이 수용되는 수용 공간(g)의 바닥면(제1 금속 피복층 MC1의 탑면 TS에 해당)을 정의하는 제1 금속 피복층(MC1)의 제2 지그 홈(JG2) 내에 채워질 수 있다. 다만, 제2 지그 홈(JG2) 보다, 상기 제2 지그 홈(JG2)과 연속적으로 형성되어 있는 제1 지그 홈(JG1)이 더 깊게 형성되어 있으며, 하부 하우징(P1)의 성형 공정 상의 오염 물질, 예를 들어, 고압 다이 캐스팅 이후에, 하부 하우징(P1)의 면을 다듬기 위한 마무리 절삭 공정 등에서 발생될 수 있는 절삭유 등과 같은 오염 물질은, 제2 지그 홈(JG2) 보다는 더 깊게 그리고, 깊이 방향(ex. Z3)을 따라 더 길게 형성되어 있는 제1 지그 홈(JG1)으로 흘러 들어갈 가능성이 크다. 이러한 연유로, 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2) 중에서, 제1 지그 홈(JG1)에만 선택적으로 실링부재(SM)가 형성될 수 있으며, 공정상의 오염 물질이 흘러 들어갈 가능성이 큰 제1 지그 홈(JG1)에만 실링부재(SM)가 형성되더라도 배터리 팩(M1)의 수용 공간(g) 내부로 오염 물질이 침투될 가능성을 크게 줄일 수 있다.

상기 실링부재(SM)의 형성에서는, 깊이 방향을 따라 연속적으로 형성되어 있는 제1 지그 홈(JG1)을 먼저 채우고, 여분의 양으로 제2 지그 홈(JG2)의 일부 또는 전부를 채울 수 있다. 다만, 제2 지그 홈(JG2)을 채우는 실링부재(SM)가, 제1 금속 피복층(MC1)의 탑면(TS)을 벗어나 평편한 제1 금속 피복층(MC1)으로부터 돌출되지 않도록, 상기 실링부재(SM)는 제1 지그 홈(JG1)의 전부를 채우고, 제2 지그 홈(JG2)의 일부를 채움으로써 소정의 여유 공차를 가질 수 있다. 이때, 상기 실링부재(SM)는, 제1 지그 홈(JG1)과 함께, 제2 지그 홈(JG2)에도 일괄적으로 함께 형성됨으로써, 실링부재(SM)의 형성을 위한 형성 공정에서 편의를 도모할 수 있고, 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2)에 함께 충진된 실링부재(SM)는, 배터리 팩(M1)의 수용 공간(g)으로 침투할 수 있는 공정상의 오염 물질을 효과적으로 억제할 수 있다.

상기 실링부재(SM)는 결속구(FB) 및 제1 금속 피복층(MC1)과는 다른 실링물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 실링부재(SM)는 제1 지그 홈(JG1)의 오목한 형상에 따라 제1 지그 홈(JG1) 내에 수집될 수 있는 공정상의 오염 물질들이 제1 금속 피복층(MC1)의 탑면(TS)으로 누출되어 배터리 팩(M1)이 수용되어 있는 수용 공간(g) 내로 침투하는 것을 차단할 수 있도록 충분한 실링특성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 상기 결속구(FB) 및 제1 금속 피복층(MC1)은 동일한 소재의 금속 소재로 형성될 수 있고, 상기 실링부재(SM)는, 실링특성이 우수한 비금속 소재로 형성될 수 있는데, 예를 들어, 실리콘 고무 소재로 형성될 수 있다.

상기 하부 하우징(P1)의 형성을 위한 고압 다이 캐스팅에서는, 금형(100) 내부에 관체(C11,C12)를 끼운 결속구(FB)를 위치 고정하고, 금형(100) 내부로 고압의 용융 금속을 주입하게 된다. 이때, 상기 금형(100) 내부로 주입된 용융 금속이 결속구(FB)의 외부면에서 서로 견고한 결합을 형성할 수 있도록, 상기 용융 금속과 결속구(FB)는 동일한 금속 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 용융 금속은 결속구(FB)의 외부면을 둘러싸는 금속 피복층(MC)을 형성하게 되는데, 동일한 소재 특성을 갖는 금속 피복층(MC)이 결속구(FB)의 외부면 상에 견고하게 고착됨으로써, 내부 결함이 최소화될 수 있는 고 강도의 하부 하우징(P1)이 제공될 수 있다. 이와 같이, 상기 결속구(FB)와 제1 금속 피복층(MC1)은 동일한 소재의 금속 소재로 형성될 수 있고, 상기 실링부재(SM)는, 실링특성이 우수한 비금속 소재로 형성될 수 있다.

상기 실링부재(SM)는, 제1 지그 홈(JG1)을 채우고, 제1 지그 홈(JG1)과 연속적으로 형성된 제2 지그 홈(JG2)의 일부 또는 전부를 채울 수 있다. 이때, 상기 실링부재(SM)는, 제1 지그 홈(JG1)과 제2 지그 홈(JG2)의 경계에 형성된 지그 접촉부(JP)를 덮을 수 있다. 즉, 상기 지그 접촉부(JP)는, 상대적으로 크게 형성된 제2 지그 홈(JG2)으로부터 노출될 수 있는데, 상기 실링부재(SM)에 의해 덮이게 됨으로써, 지그 접촉부(JP) 상의 오염 물질이 배터리 팩(M1)의 수용 공간(g) 내로 침투하지 못하도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 실링부재(SM)가 지그 접촉부(JP)를 덮을 수 있는 높이로 형성됨으로써, 제1 금속 피복층(MC1)과 결속구(FB) 사이의 계면을 덮어줄 수 있고, 이들 계면 사이로 침투된 오염 물질이 배터리 팩(M1)의 수용 공간(g)으로 누출되지 않도록, 상기 실링부재(SM)는 제1 지그 홈(JG1)을 채우고 적어도 상기 지그 접촉부(JP)를 덮어줄 수 있는 높이로 채워질 수 있다.

본 발명에서, 상기 결속구(FB)는 하부 하우징(P1)의 금형(100) 내부에 완전히 매립되며, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)은 하부 하우징(P1)의 외부로 노출되지 않고, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에는 제1, 제2 금속 피복층(MC1,MC2)이 각각 형성된다.

본 발명과 대비되는 비교예에서, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)은 하부 하우징(P1)의 외부로 노출될 수 있는데, 예를 들어, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2) 중에서 어느 한 면이 하부 하우징(P1)의 탑면(TS) 또는 바닥면(BS)을 형성하거나 또는, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2) 양면이 각각 하부 하우징(P1)의 탑면(TS) 및 바닥면(BS)을 형성할 수 있다. 이러한 비교예에 의하면, 상기 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)은, 하부 하우징(P1)의 탑면(TS) 및 바닥면(BS)을 형성하게 되므로, 결속구(FB)의 제1 면(S1)은 배터리 팩(M1)의 지지면으로 기능할 수 있고, 결속구(FB)의 제2 면(S2)은 전체 배터리 모듈의 지지면으로 기능할 수 있다. 이때, 배터리 팩(M1)을 지지하거나 또는 전체 배터리 모듈을 지지하게 되는, 결속구(FB)의 제1 면(S1) 및 제2 면(S2)은 평탄하게 형성될 필요가 있으나, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)이 금형(100) 내부에서 상하 측으로 완전히 금형(100) 내부면(탑면 101 및 바닥면 102)에 밀착된다고 하더라도, 이들 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상으로 고압 주입된 용융 금속이 침투될 수 있는 등, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)의 평탄화를 위해서는 추가적인 절삭 공정이 필요하게 된다. 그런데, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)의 절삭 공정에서 필연적으로 분사되는 절삭유 등은 오염 물질을 형성하게 되고, 이러한 오염 물질이 결속구(FB)의 제1 면(S1) 상의 미소한 빈틈으로부터 누출될 경우, 배터리 팩(M1)의 수용 공간(g)이 오염될 수 있다.

본 발명에서는 상기 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2)을 금형(100) 내부에 매립하되, 금형(100)의 두께 방향(Z3)을 따라 설정된 레벨로 결속구(FB)를 견고하게 위치 고정하기 위해, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에 가압 접촉되는 제1, 제2 지그(F1,F2)를 이용하여 결속구(FB)의 위치를 정밀하게 조정함으로써, 결속구(FB)의 제1, 제2 면(S1,S2) 상에 형성되는 제1, 제2 금속 피복층(MC1,MC2)을 요구되는 최적의 두께로 형성하여 절삭과 같은 추가적인 공정을 생략할 수 있고, 또한, 배터리 팩(M1)의 수용 공간(g) 내로 오염 물질의 침투나 누출을 막기 위해 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2) 내부에 실링부재(SM)를 충진함으로써, 배터리 팩(M1)의 수용 공간(g)이 오염되는 것을 차단할 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같이, 제1 냉각관(C1)에 끼워진 결속구(FB)가 매립되어 있는 하부 하우징(P1)은, 본 발명의 냉각 플레이트(청구범위 참조)에 해당될 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각 플레이트로서의 하부 하우징(P1)은, 배터리 팩(M1)의 냉각을 위한 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체로서의 제1 냉각관(C1)과, 상기 관체(제1 냉각관 C1)의 외주에 끼워져서 관체(제1 냉각관 C1)를 위치 고정해주기 위한 것으로, 서로 반대되는 제1, 제2 면(S1,S2)을 포함하는 결속구(FB)를 포함하며, 상기 결속구(FB)의 제1 면(S1) 상에 형성된 제1 금속 피복층(MC1)과 상기 결속구(FB)의 제2 면(S2) 상에 형성된 제2 금속 피복층(MC2)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 상기 결속구(FB)는 이웃한 서로 다른 관체, 즉, 상기 제1 냉각관(C1)을 형성하는 서로 다른 관체(제1 냉각관 C1)의 외주에 함께 끼워지며 서로 다른 관체(제1 냉각관 C1)를 함께 위치 고정시켜줄 수 있다. 또한, 상기 냉각 플레이트로서의 하부 하우징(P1)은, 상기 결속구(FB)의 제1 면(S1)에 형성된 제1 지그 홈(JG1)과, 상기 제1 금속 피복층(MC1)에 형성된 제2 지그 홈(JG2)을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1, 제2 지그 홈(JG1,JG2)은 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 지그 홈(JG1) 및 제2 지그 홈(JG2) 중에서 적어도 하나의 지그 홈(JG1,JG2)에는 실링부재(SM)가 충진되어 있을 수 있다.

이상에서는, 제1 냉각관(C1)에 끼워진 결속구(FB)가 매립되어 있는 하부 하우징(P1)의 구조 및 하부 하우징(P1)의 형성을 위주로 설명하였으나, 앞서 설명된 본 발명의 기술적 사항은, 제2 냉각관(C2)에 끼워진 결속구(FB)가 매립되어 있는 전방 냉각 플레이트(P2)의 구조 및 전방 냉각 플레이트(P2)의 형성에 대해서도 동일하게 적용될 수 있고, 또한, 제3 냉각관(C3)에 끼워진 결속구(FB)가 매립되어 있는 후방 냉각 플레이트(P3)의 구조 및 후방 냉각 플레이트(P3)의 형성에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

C1~C3: 제1 내지 제3 냉각관 C11: 외측 관체
C12: 내측 관체 D1: 전방 연결부
D2: 후방 연결부 P1: 하부 하우징
P2: 전방 냉각 플레이트 P3: 후방 냉각 플레이트
M1~M3: 제1 내지 제3 군의 배터리 팩
g: 배터리 팩의 수용 공간 FB: 결속구
S1: 결속구의 제1 면 S2: 결속구의 제2 면
MC: 금속 피복층 MC1: 제1 금속 피복
MC2: 제2 금속 피복층 JG1~JG3: 제1 내지 제3 지그 홈
JP: 지그 접촉부 F1: 제1 지그
F11: 결합부 F12: 기둥부
EP: 기둥부의 단차진 단부
TS: 제1 금속 피복층의 탑면 또는 하부 하우징의 탑면
BS: 제2 금속 피복층의 바닥면 또는 하부 하우징의 바닥면
100: 금형 101: 금형의 탑면
102: 금형의 바닥면

Claims (25)

1. 배터리 팩;
   상기 배터리 팩의 냉각을 위한 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체;
   상기 관체의 외주에 끼워져서 상기 관체를 위치 고정해주기 위한 결속구로서, 배터리 팩의 수용 공간과 마주하는 제1 면과, 상기 제1 면과 반대되는 제2 면을 포함하는 결속구;
   상기 결속구의 제1 면 상에 형성된 제1 금속 피복층; 및
   상기 결속구의 제2 면 상에 형성된 제2 금속 피복층;을 포함하고,
   상기 결속구의 제1 면으로부터 인입되도록 형성된 제1 지그 홈; 및
   상기 제1 금속 피복층을 관통하도록 형성된 제2 지그 홈을 더 포함하며,
   상기 제1, 제2 지그 홈은 서로 대응되는 위치에 형성되고,
   상기 제2 지그 홈의 크기는, 제1 지그 홈의 크기 보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 결속구는 이웃한 서로 다른 관체의 외주에 함께 끼워지며 서로 다른 관체를 함께 위치 고정시켜주는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 결속구의 제1, 제2 면은, 관체의 길이 방향과 수직한 단면에서 가장 넓은 면적을 차지하는 주된 면에 해당되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 금속 피복층에 형성된 제3 지그 홈을 더 포함하며,
   상기 제3 지그 홈은, 상기 제1, 제2 지그 홈과 대응되는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1, 제2 지그 홈은 서로 같은 중심을 갖되, 서로 다른 직경을 갖는 동심원 형상의 홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1, 제2 지그 홈은 깊이 방향을 따라 연속적으로 형성되며,
   상기 제1, 제2 지그 홈의 경계에서는, 상대적으로 크게 형성된 제2 지그 홈으로부터 결속구의 제1 면이 노출된 지그 접촉부가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
9. 제8항에 있어서,
   상기 지그 접촉부는 실링부재에 의해 덮여 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 지그 홈 및 제2 지금 홈 중에서 적어도 하나의 지그 홈에는 실링부재가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
11. 제10항에 있어
    상기 결속구 및 제1 금속 피복층은 동일한 금속 소재로 형성되며,
    상기 실링부재는 비금속 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
12. 제10항에 있어서,
    상기 실링부재는, 제1 지그 홈을 채우고, 제1 지그 홈을 벗어나 제2 지그 홈의 적어도 일부를 채우는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
13. 제1항에 있어서,
    상기 결속구의 제2 면에는 지그 홈이 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속 피복층의 탑면은, 상기 배터리 팩이 안착되는 배터리 팩의 수용 공간을 정의하며,
    상기 제2 금속 피복층의 바닥면은, 상기 배터리 모듈 전체의 지지면을 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 금속 피복층의 탑면과 상기 제2 금속 피복층의 바닥면은, 평편하게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 금속 피복층의 탑면과 상기 제2 금속 피복층의 바닥면은, 각각 하부 하우징의 탑면 및 바닥면에 해당되며,
    상기 하부 하우징은 상기 배터리 팩을 사이에 두고 상부 하우징과 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
17. 제1항에 있어서,
    상기 결속구의 제1 면은 평편하게 형성되며,
    상기 결속구의 제2 면은, 관체의 외면을 따라 볼록하게 돌출된 커브진 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 금속 피복층은, 상기 제1 금속 피복층의 평편한 탑면과, 상기 결속구의 평편한 제1 면 사이에서 균일한 두께로 형성되며,
    상기 제2 금속 피복층은, 상기 제2 금속 피복층의 평편한 바닥면과, 상기 결속구의 커브진 제2 면 사이를 채우도록 서로 다른 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
19. 제1항에 있어서,
    상기 결속구의 제1, 제2 면을 포함하는 전체 외부면은, 상기 제1, 제2 금속 피복층을 포함하는 금속 피복층에 의해 전체적으로 둘러싸이되,
    상기 결속구의 제1 면 중 일부는 상기 제1 금속 피복층으로부터 노출되는 지그 접촉부를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
20. 제19항에 있어서,
    상기 지그 접촉부는 실링부재에 의해 덮여 있는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
21. 제1항에 있어서,
    상기 결속구 및 제1, 제2 금속 피복층은 서로 같은 금속 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
22. 배터리 팩의 냉각을 위한 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체;
    상기 관체의 외주에 끼워져서 상기 관체를 위치 고정해주기 위한 결속구로서, 평편하게 형성된 제1 면과, 상기 제1 면과 반대되며 관체의 외면을 따라 볼록하게 돌출된 커브진 면을 구비하는 제2 면을 포함하는 결속구;
    상기 결속구의 제1 면 상에 형성된 제1 금속 피복층; 및
    상기 결속구의 제2 면 상에 형성된 제2 금속 피복층;을 포함하며,
    상기 결속구의 제1 면으로부터 인입되도록 형성된 제1 지그 홈; 및
    상기 제1 금속 피복층을 관통하도록 형성된 제2 지그 홈을 더 포함하며,
    상기 제1, 제2 지그 홈은 서로 대응되는 위치에 형성되고,
    상기 제2 지그 홈의 크기는, 제1 지그 홈의 크기 보다 큰 것을 특징으로 하는 냉각 플레이트.
23. 제22항에 있어서,
    상기 결속구는 이웃한 서로 다른 관체의 외주에 함께 끼워지며 서로 다른 관체를 함께 위치 고정시켜주는 것을 특징으로 하는 냉각 플레이트.
24. 삭제
25. 제22항에 있어서,
    상기 제1 지그 홈 및 제2 지그 홈 중에서 적어도 하나의 지그 홈에는 실링부재가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 플레이트.

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