KR102486250B1 - 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징 - Google Patents
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Abstract
개선된 조립성의 배터리팩용 하우징이 개시된다. 본 발명에 따른 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징은, 상부와 하부가 개방되어 복수의 배터리모듈을 내부공간에 수용하는 프레임; 상기 프레임의 아래쪽에 구비되어 내부를 순환하는 냉각물질을 통해 상기 배터리모듈에서 발생된 열을 흡열하는 냉각판; 상기 냉각판과 상기 배터리모듈 사이에서 상기 냉각판으로의 열전달을 매개하며 상기 배터리모듈을 지지하도록 상기 프레임의 하부에 결합되는 열전도성 소재의 지지판; 상기 배터리모듈이 제1 방향을 따라 분리 수납되도록 상기 지지판과 일체를 이루며 돌출형성되는 복수의 제1 격벽; 및 구획된 격자공간에 상기 배터리모듈이 각각 수납되도록, 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향으로 상기 제1 격벽과 맞춤결합되는 복수의 제2 격벽을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 배터리모듈로부터 발생된 열과 화재의 전이가 효과적으로 차단 및 지연되는 것은 물론이고, 배터리팩의 조립성과 작업성이 간편하게 개선될 수 있으며, 고전압을 취급하는 버스바나 각종 연결 케이블 등이 제2 격벽 내부에 안전하게 절연된 상태로 수납될 수 있게 된다.
Description
본 발명은, 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수의 배터리모듈을 포함하는 배터리팩의 조립성과 작업성을 구조적으로 개선하여 적은 작업공수로 신속하게 배터리팩을 제조할 수 있는 배터리팩용 하우징에 관한 것이다.
전기에너지를 반복적으로 저장하고 공급하는 2차 전지는, 종래 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야를 넘어서 근래에는 에너지 저장 시스템(ESS), 전기 자동차(EV, Electric Vehicle, Energy Storage System) 또는 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle)의 동력원으로 사용되고 있다.
현재 저장 시스템(ESS)이나 전기 자동차(EV) 등에 널리 사용되는 2차 전지는 리튬이온 전지, 리튬폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 분류될 수 있는데, 이러한 2차 전지는 하나의 단위 셀당 대략 25V 내지 42V의 출력 전압으로 충방전을 반복하게 된다.
따라서 더욱 높은 출력 전압과 전력 용량이 요구되는 경우, 여러 개의 배터리셀을 전기적으로 연결하여 배터리모듈을 구성하거나 이러한 배터리모듈을 다시 직,병렬로 배열하여 연결하고 기타 회로 등을 추가하여 고출력의 배터리팩을 구성하게 된다.
즉, 배터리모듈은 다수의 배터리셀을 적층한 중단위 집합체를 의미하고, 배터리팩은 용량 및 출력 등을 더욱 높이기 위해 다시 복수의 배터리모듈을 연결하여 만들어진 대단위의 집합체를 의미한다.
이때, 위와 같이 복수의 배터리셀이 높은 집적도로 구성된 배터리팩은, 반복된 충전과 방전, 과충전이나 과방전, 제조 결함, 고온에서의 방치, 외부 충격 등과 같은 다양한 원인으로 야기되는 열을 관리하는 한편, 화재나 폭발과 같은 안전사고로부터 각각의 배터리모듈을 안전하게 수납, 보호하고, 충전상태, 전압 등을 통합적으로 모니터링 및 제어하는 시스템을 포함하는 복잡한 구조로 이루어지게 된다.
일례로, 대한민국공개특허 제10-2015-0142790호(공개일: 2015.12.23)의 '배터리모듈 어셈블리용 엔드 플레이트 및 이를 포함하는 배터리팩'은, 상자형상으로 조립제작되어 스웰링 현상에 의한 배터리모듈의 외형 변화를 방지하고 외부 충격을 저감하는 복수의 강판 프레임, 센싱 어셈블리 및 다양한 회로 어셈블리 등을 기본 구성으로 하고 있다.
그러나 이러한 종래 배터리팩은, 배터리 모듈 어셈블리(11)의 양측면을 각각 지지하는 제1,2 플레이트(111,112)에 측면 스트랩(113) 및 복수의 상부 스트랩(114)을 일일이 결합하고, 각종 어셈블리(130,140)와 커버(150) 등을 연이어 조립하는 과정이 필요하며, 고전압을 취급하는 버스바나 각종 연결 케이블을 안전하게 절연 또는 보호하기 위한 구체적 수단의 제시가 미흡하다는 점에서, 배터리팩의 조립성과 작업성 등을 구조적으로 개선 내지 개량할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 열과 화재의 전이를 지연하기 위해 복수의 배터리모듈을 구획된 공간에 각각 수납하는 구조로 이루어지면서도 배터리팩의 조립성과 작업성을 간편하게 개선할 수 있고, 고전압을 취급하는 버스바나 각종 연결 케이블을 안전하게 절연하며 수납할 수 있는 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 상부와 하부가 개방되어 복수의 배터리모듈을 내부공간에 수용하는 프레임; 상기 프레임의 아래쪽에 구비되어 내부를 순환하는 냉각물질을 통해 상기 배터리모듈에서 발생된 열을 흡열하는 냉각판; 상기 냉각판과 상기 배터리모듈 사이에서 상기 냉각판으로의 열전달을 매개하며 상기 배터리모듈을 지지하도록 상기 프레임의 하부에 결합되는 열전도성 소재의 지지판; 상기 배터리모듈이 제1 방향을 따라 분리 수납되도록 상기 지지판과 일체를 이루며 돌출형성되는 복수의 제1 격벽; 및 구획된 격자공간에 상기 배터리모듈이 각각 수납되도록, 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향으로 상기 제1 격벽과 맞춤결합되는 복수의 제2 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징에 의해 달성된다.
상기 제1 격벽의 내측에는, 인접한 상기 배터리모듈로부터 발생된 열을 외부로 배출하는 덕트가 형성되고, 상기 덕트를 포함하는 상기 제1 격벽과 상기 지지판은, 열전도성 소재를 다이캐스팅, 압출성형 또는 프레스 성형하여 일체로 제작될 수 있다.
상기 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징은, 상기 덕트의 일단부와 각각 연통되어 상기 덕트에 외부의 공기를 공급하고, 상기 덕트를 통과하며 가열된 공기를 외부로 배출하도록 구성된 공랭부를 더 포함할 수 있다.
상기 공랭부는, 상기 덕트의 일단부와 각각 연통되는 매니폴드형 흡기관; 외부의 공기를 상기 흡기관에 공급하도록 구비된 송풍장치; 및 상기 덕트의 타단부와 연통되어 상기 배터리모듈에 의해 가열된 공기를 외부로 배출하는 배기관을 포함할 수 있다.
상기 제2 격벽의 내측에는, 상기 배터리모듈 간을 전기적으로 연결하는 각종 버스바 또는 케이블이 내부에 개별적으로 수납되도록 길이방향을 따라 적어도 2 이상으로 분할된 수납공이 형성될 수 있다.
상기 제2 격벽은, 방열성과 강성을 구현할 수 있는 그래핀 소재 및 알루미늄의 분말을 필러로 하는 절연 및 내열성의 합성수지를 압출성형하여 상기 수납공과 일체로 제작될 수 있다.
본 발명에 의하면, 내부를 순환하는 냉각물질을 통해 배터리모듈에서 발생된 열을 흡열하는 냉각판과 배터리모듈 사이에서 냉각판으로의 열전달을 매개하며 배터리모듈을 지지하는 열전도성 소재의 지지판과, 배터리모듈이 제1 방향을 따라 분리 수납되도록 지지판에서 돌출형성된 복수의 제1 격벽이 일체로 형성되고, 제1 방향에 직각인 제2 방향으로 복수의 제2 격벽이 제1 격벽과 맞춤결합되어 구획된 격자공간을 이루며 배터리모듈을 각각 수납함에 따라, 배터리모듈로부터 발생된 열과 화재의 전이가 효과적으로 차단 및 지연되는 것은 물론이고, 배터리팩의 조립성과 작업성이 간편하게 개선될 수 있으며, 고전압을 취급하는 버스바나 각종 연결 케이블 등이 제2 격벽 내부에 안전하게 절연된 상태로 수납될 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 절단선 (a) 및 (b)에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징을 구성하는 공랭부의 작동상태를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 분해사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 절단선 (a) 및 (b)에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징을 구성하는 공랭부의 작동상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징에 대한 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 절단선 (a) 및 (b)에 따른 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징을 구성하는 공랭부의 작동상태를 도시한 도면이다.
발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 3개의 축은 서로 대응되게 회전하여 바뀔 수 있으며, 특별히 다르게 한정하는 경우 외에는 이에 따른다.
본 발명에 따른 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징(100)은, 배터리팩의 조립성과 작업성에 대한 구조적 개선을 통해 배터리모듈(BM)로부터 발생된 열과 화재의 전이를 효과적으로 차단 및 지연하는 한편, 고전압을 취급하는 버스바(B)나 각종 연결 케이블(C) 등을 내부에 안전하게 절연된 상태로 수납하기 위해 안출된 발명이다.
상술한 바와 같은 기능 내지 작용을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징(100)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(110), 냉각판(120), 지지판(130), 제1 격벽(140), 제2 격벽(150) 및 공랭부(160) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 프레임(110)은, 상부와 하부가 개방되어 복수의 배터리모듈(BM)을 내부공간에 수용하여 보호하는 구성요소로서, 볼트 등과 같은 체결수단을 통해 자동차의 차체에 고정될 수 있도록 고정용 플랜지(112)가 가장자리에 형성될 수 있다.
이러한 프레임(110)은, 경량화를 위해 알루미늄 합금 또는 경도와 내구성이 높은 엔지니어링 플라스틱으로 제작될 수 있다.
프레임(110)의 내부공간에 수용되는 복수의 배터리모듈(BM)은, 일정간격을 두고 직,병렬로 배열되어 고출력의 배터리팩을 구성하게 되는 중단위의 2차 전지 집합체로서, 복수의 배터리셀, 보호커버 및 전기접속부 등을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 배커리셀은, 중단위 출력 전압 및 전력을 형성하기 위해 복수 개가 적층 배치되어 배터리모듈(BM)을 구성하게 되는 2차 단위전지로서, 전해질 속의 양극판 및 음극판과, 각각의 양극판과 음극판을 외부의 버스바와 각각 전기적으로 연결해 주는 돌출된 판형태의 전극인 한 쌍의 리드탭 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
보호커버는, 복수의 배터리셀을 수납하여 외부 충격으로부터 보호하며 절연하는 내부공간이 구비된 육면체 형상의 구성요소로서, 상호 결합되는 복수의 커버판으로 구성될 수 있다.
전기접속부는, 복수의 배터리셀을 전기적으로 연결하며 외부의 전력인출선 등과 접속되는 구성요소로서, 각종 전선 및 회로기판 등으로 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같은 구성들로 이루어진 복수의 배터리모듈(BM)은, 후술하는 바와 같은 복수의 배터리팩용 버스바(B) 및 케이블(C)에 의해 전기적으로 직렬 또는 병렬로 서로 연결되어 대단위의 배터리팩을 구성하게 된다.
냉각판(120)은, 상술한 프레임(110)의 아래쪽에 구비되어 내부를 순환하는 냉각물질(124, 냉각수 또는 냉매 등)을 통해 배터리모듈(BM)에서 발생된 열을 흡열하는 판형상의 구성요소로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 내부에 냉각유로(122)가 형성되고, 냉각유로(122)의 양단부에 각각 유입관과 유출관이 형성될 수 있다.
구체적으로 냉각유로(122)는, 서로 결합된 상판과 하판 사이에 형성되는 관로로서, 냉각물질(124)이 냉각판(120)의 내부에서 길게 유동하면서 배터리모듈(BM)로부터 열을 충분히 흡수할 수 있도록, 지그재그 형태로 이루어질 수 있다.
이때, 상판과 하판은, 열전도성 소재인 알루미늄, 구리와 같은 금속판 등을 프레스 가공하거나, 또는 철, 구리, 알루미늄 중 적어도 어느 하나를 포함한 금속을 다이캐스팅하여 제작될 수 있다.
유입관은 지그재그 형태인 냉각유로(122)의 일단부에 구비되어 냉각물질(124)이 유입되는 구성요소이고, 유출관은 냉각유로(122)의 타단부에 구비되어 열을 흡수한 냉각물질(124)을 배출하는 구성요소이다.
이러한 유입관과 유출관은, 냉각물질(124)의 연속적인 순환을 위해 차량에 구비된 냉각 사이클 장치와 각각 소정의 배관으로 연결될 수 있다.
이때, 냉각 사이클 장치는, 도면에 구체적으로 도시하지 않았지만, 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기 등을 포함하는 차량용 공조장치(HVAC)일 수 있다.
상술한 바와 같이 유입관 및 유출관과 연결된 차량용 냉각 사이클 장치로 인해, 차가워진 냉각물질(124)이 냉각판(120)에 연속적으로 제공됨에 따라 배터리모듈(BM)의 하부 쪽 열은 냉각물질(124)의 열전도에 의해 지속적으로 냉각될 수 있고, 흡열로 승온된 냉각물질(124)은 차량용 냉각 사이클 장치로 다시 회수되어 냉각될 수 있게 된다.
지지판(130)은, 상술한 냉각판(120)과 배터리모듈(BM) 사이에서 냉각판(120)으로의 열전달을 매개하며 배터리모듈(BM)을 지지하기 위해 마련된 판상의 구성요소로서, 상술한 냉각판(120)과 밀착된 상태로 프레임(110)의 하부에 결합될 수 있다.
이러한 지지판(130)은, 작업공수의 간소화를 통해 배터리팩의 조립성과 작업성이 개선될 수 있도록, 도 2에 도시된 바와 같이, 후술할 제1 격벽(140)과 일체로 제작될 수 있다.
여기서 제1 격벽(140)은, 배터리모듈(BM)이 제1 방향을 따라 분리 수납되도록 지지판(130)과 일체를 이루며 돌출형성되는 복수 개로 이루어진 벽체형상의 구성요소로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 덕트(142) 및 제1 맞춤홈(144) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 덕트(142)는 인접한 배터리모듈(BM)로부터 발생된 열을 외부로 배출하기 위해 제1 격벽(140)의 내측에 마련되는 구성요소로서, 후술하는 바와 같이 공랭부(160)와 결합되어 상술한 냉각판(120)과 함께 배터리모듈(BM)을 입체적으로 냉각시키는 작용을 수행하게 된다.
제1 맞춤홈(144)은, 후술할 제2 격벽(150)에 대응하는 개수로 상술한 제1 격벽(140)의 상단부에 이격배치되며 오목하게 형성되어 제2 격벽(150)에 형성된 제2 맞춤홈(154)과 끼워 맞춤을 통해 제1 격벽(140)과 제2 격벽(150)을 상호 결합시키는 구성요소이다.
이러한 제1 맞춤홈(144)과 제2 맞춤홈(154) 간의 견고한 맞춤결합으로 인해, 제1 격벽(140)과 제2 격벽(150)은 용접이나 볼트 체결과 같은 별도의 설치작업 없이 복수의 배터리모듈(BM)을 각각 둘러싸 보호하는 복수의 격자공간(S)을 형성할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 지지판(130)과 덕트(142)를 포함하는 제1 격벽(140)은, 배터리모듈(BM)에서 발생된 열을 냉각판(120) 등으로 원활히 전달하고 배터리팩의 경량화를 도모하기 위해, 열전도성의 알루미늄 소재 등을 이용하여 제작하되, 다이캐스팅, 압출성형 또는 프레스 성형을 통해 일체로 제작할 수 있다.
이때, 필요한 경우, 지지판(130)과 제1 격벽(140)의 표면에는, 배터리모듈(BM)에 대한 전기적 차폐를 위해 절연코팅이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 지지판(130)과 덕트(142)를 포함하는 제1 격벽(140)은, 우수한 방열성과 강성을 구현할 수 있는 그래핀(graphene) 소재 또는 알루미늄 등의 분말을 필러로 하는 절연 및 내열성의 합성수지를 사출성형하여 제작할 수도 있다.
여기서 그래핀 소재는, 내열성의 합성수지에서 부족한 열전도성과 강성 등을 보완하기 위한 구성요소로서, 벌집구조(honeycomb structure)를 이루며 2차원 평면 구조를 형성하는 탄소 원자들의 배열을 통해 얇고 가벼우면서도 강철보다 200배 이상 강하고, 전기전도성 및 열전도성이 아주 우수하며, 탄성도 뛰어난 물리적, 화학적 특성이 있다.
상술한 절연 및 내열성의 합성수지는, 경량화, 배터리모듈(BM)에 대한 전기적 차폐 및 발열에 대한 내열성을 위해, PPS(Polyphenylene Sulfide), PEEK(Polyetheretherketone), TPI(Thermoplastic Polyimide), PES(Polyethersulfone), PPA(Polyphthalamide) 및 PEI(Polyetherimide) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 엔지니어링 플라스틱일 수 있다.
한편, 일체로 형성되는 지지판(130)과 제1 격벽(140)에는, 구체적으로 도시하지 않았지만, 강성 강화를 위해 소정 형상의 보강요철이 다이캐스팅, 압출성형, 프레스 성형 또는 사출성형 과정에서 함께 성형될 수 있다.
그리고 지지판(130)과 배터리모듈(BM) 사이에는, 배터리모듈(BM)과 지지판(130) 간의 밀착성을 증대하여 상호 간의 열전달을 촉진하는 상용화된 공지의 갭필러(132)가 도포 내지 개재될 수 있다.
상술한 바와 같이 지지판(130)과 제1 격벽(140)이 일체로 형성됨으로 인해, 지지판(130)에 대한 제1 격벽(140)의 용접, 볼트 체결 등과 같은 설치작업은 물론, 방열이나 절연 등을 위해 부대하여 설치되는 부품이 간소화될 수 있게 되어 배터리팩의 제작이 보다 신속하게 이루어질 수 있고, 제조비용이 절감될 수 있게 된다.
제2 격벽(150)은, 제1 방향에 직각인 제2 방향으로 상술한 제1 격벽(140)과의 맞춤결합을 통해 구획되는 격자공간(S)에 배터리모듈(BM)이 각각 수납되도록 하는 복수 개로 이루어진 벽체형상의 구성요소이다.
이러한 제2 격벽(150)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 수납공(152) 및 제2 맞춤홈(154) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
수납공(152)은, 격자공간(S)에 둘러싸여 격리된 배터리모듈(BM) 간을 전기적으로 연결하는 각종 버스바(B) 또는 케이블(C) 등을 내부에 개별적으로 수납 및 보호하기 위해 마련된 구성요소이다.
이러한 수납공(152)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각종 버스바(B) 또는 케이블(C) 등을 서로 구획된 공간에 개별적으로 거치하기 위해, 제2 격벽(150)의 길이방향을 따라 적어도 2 이상으로 분할된 관체 형상으로 이루어질 수 있다.
위와 같이 구획된 복수의 수납공(152)에 각종 버스바(B) 또는 케이블(C) 등이 개별적으로 안전하게 거치됨으로 인해, 반복적인 외부 진동이나 충격에 의해 발생할 수 있는 버스바(B) 등의 단락, 단선, 접속 불량, 소음 등은 효과적으로 저감될 수 있게 된다.
한편, 배터리팩용 버스바(B)는, 서로 떨어진 배터리모듈(BM) 간을 출력 손실 없이 전기적으로 연결하기 위해 다양하게 절곡된 막대형상 또는 링형상 등의 도전체로 제작되는 구성요소이다.
그리고 케이블(C)은, 배터리모듈(BM)별 충전상태, 전압 등을 통합적으로 모니터링하며 센싱하는 시스템을 구성하기 위해 사용되는 피복된 도전체일 수 있다.
제2 맞춤홈(154)은, 제2 격벽(150)의 하단부에 이격배치되며 오목하게 형성되어 상술한 제1 맞춤홈(144)과 끼워 맞춤을 통해 제1 격벽(140)과 제2 격벽(150)을 상호 결합시키는 구성요소이다.
이러한 제2 맞춤홈(154)과 제1 맞춤홈(144) 간의 견고한 맞춤결합에 따라, 제2 격벽(150)과 제1 격벽(140)은, 용접이나 볼트 체결과 같은 별도의 설치작업 없이 복수의 배터리모듈(BM)을 각각 둘러싸 보호하는 복수의 격자공간(S)을 손쉽게 형성할 수 있게 된다.
이로 인해, 배터리팩의 제작은 더욱 신속하고 용이하게 이루어질 수 있고, 견고하게 형성된 격자공간(S)을 통해 배터리모듈(BM)별 냉각은 물론이고, 배터리모듈(BM)로부터 발생된 열과 화재의 전이가 효과적으로 차단 및 지연될 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 제2 격벽(150)도, 제1 격벽(140)과 마찬가지로, 배터리모듈(BM)에 대한 냉각과 배터리팩의 경량화를 도모하기 위해, 열전도성의 알루미늄 소재 등을 이용하여 제작할 수 있다.
이때, 수납공(152)을 포함하는 제2 격벽(150)은, 열전도성의 알루미늄 소재 등을 다이캐스팅 또는 압출성형하여 일체로 제작될 수 있다.
또한, 수납공(152)을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 제2 격벽(150)은, 우수한 방열성과 강성을 구현할 수 있는 그래핀(graphene) 소재 또는 알루미늄 등의 분말을 필러로 하는 절연 및 내열성의 합성수지를 압출성형하여 제작할 수도 있음은 물론이다.
한편, 일체로 형성되는 수납공(152)과 제2 격벽(150)에도, 구체적으로 도시하지 않았지만, 강성 강화를 위해 소정 형상의 보강요철이 다이캐스팅, 압출성형 또는 사출성형 과정에서 함께 성형될 수 있고, 필요한 경우 배터리모듈(BM)에 대한 전기적 차폐를 위해 절연코팅이 표면에 이루어질 수도 있다.
그리고 제2 격벽(150)과 제1 격벽(140)이 서로 접하는 틈새 사이에는, 상호 간의 밀착성을 증대하여 열전달을 촉진하고 상호 간을 견고하게 결합시키는 상용화된 공지의 갭필러가 추가로 도포 내지 개재될 수 있다.
상술한 바와 같이 제2 격벽(150)이 수납공(152)과 일체로 형성됨으로 인해, 방열이나 절연 등을 위해 부대하여 설치되는 부품 등은 생략되거나 간소화될 수 있게 된다.
공랭부(160)는, 배터리모듈(BM)에서 발생된 열을 상술한 제1 격벽(140) 쪽에서 흡열하여 외부로 방출하기 위해 마련된 구성요소로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 흡기관(162), 송풍장치(164) 및 배기관(166) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 흡기관(162)은, 복수 개로 이격배치된 제1 격벽(140)의 덕트(142)에 외부의 차가운 공기(OA)를 공급하기 위해 마련된 구성요소로서, 덕트(142) 일단부와 각각 연통되는 매니폴드형의 관로들을 포함하는 관체로 이루어질 수 있다.
송풍장치(164)는, 상술한 흡기관(162)에 구비되어 외부의 공기(OA)를 흡기관(162)으로 공급하는 구성요소로서, 제어신호에 따라 회전 작동하며 강제로 외부 공기(OA)를 흡인하여 송출하는 상용화된 공지의 전동 송풍기 또는 주행방향으로 개구되어 차량의 주행에 따라 외부 공기(OA)의 유입을 안내하는 깔때기 형상의 흡기구일 수 있다.
배기관(166)은, 복수 개로 이격배치된 제1 격벽(140)의 덕트(142)를 통과하며 인접한 배터리모듈(BM)에 의해 가열된 공기(HA)를 외부로 연속 배출하기 위해 마련된 구성요소로서, 덕트(142) 타단부와 각각 연통되는 매니폴드형의 관로들을 포함하는 관체로 이루어질 수 있다.
위와 같은 구성들로 이루어진 공랭부(160)는, 외부에서 제공되는 차가운 공기(OA)를 매개로 배터리모듈(BM)에서 발생된 열을 제1 격벽(140)과 인접하는 측면 쪽에서 연속적으로 냉각시키는 작용을 수행하게 된다.
그리고 상술한 냉각판(120)과 지지판(130)은, 상술한 공랭부(160)와 달리 배터리모듈(BM)의 열을 하부 쪽에서 냉각시키는 작용을 수행함에 따라, 복수의 배터리모듈(BM)에 대한 냉각은 배터리팩 내부에서 입체적으로 이루어질 수 있게 되고, 복수의 배터리모듈(BM)에 대한 열관리는 더욱 효율적으로 이루어지게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
BM: 배터리모듈
100: 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징
110: 프레임
112: 차체 고정용 플랜지
120: 냉각판
122: 지그재그 냉각유로
124: 냉각물질
130: 지지판
132: 갭필러
140: 제1 격벽
142: 덕트
144: 제1 맞춤홈
150: 제2 격벽
152: 수납공
154: 제2 맞춤홈
B: 버스바
C: 케이블
S: 격자공간
160: 공랭부
162: 흡기관
164: 송풍장치
166: 배기관
OA: 외부 공기
HA: 가열 공기
100: 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징
110: 프레임
112: 차체 고정용 플랜지
120: 냉각판
122: 지그재그 냉각유로
124: 냉각물질
130: 지지판
132: 갭필러
140: 제1 격벽
142: 덕트
144: 제1 맞춤홈
150: 제2 격벽
152: 수납공
154: 제2 맞춤홈
B: 버스바
C: 케이블
S: 격자공간
160: 공랭부
162: 흡기관
164: 송풍장치
166: 배기관
OA: 외부 공기
HA: 가열 공기
Claims (6)
- 상부와 하부가 개방되어 복수의 배터리모듈을 내부공간에 수용하는 프레임; 상기 프레임의 아래쪽에 구비되어 내부를 순환하는 냉각물질을 통해 상기 배터리모듈에서 발생된 열을 흡열하는 냉각판; 상기 냉각판과 상기 배터리모듈 사이에서 상기 냉각판으로의 열전달을 매개하며 상기 배터리모듈을 지지하도록 상기 프레임의 하부에 결합되는 열전도성 소재의 지지판; 상기 배터리모듈이 제1 방향을 따라 분리 수납되도록 상기 지지판과 일체를 이루며 돌출형성되는 복수의 제1 격벽; 및 구획된 격자공간에 상기 배터리모듈이 각각 수납되도록, 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향으로 상기 제1 격벽과 맞춤결합되는 복수의 제2 격벽을 포함하고,
상기 제1 격벽의 내측에는,
인접한 상기 배터리모듈로부터 발생된 열을 외부로 배출하는 덕트가 형성되고,
상기 덕트를 포함하는 상기 제1 격벽과 상기 지지판은,
열전도성 소재를 다이캐스팅, 압출성형 또는 프레스 성형하여 일체로 제작되는 것을 특징으로 하는 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징은,
상기 덕트의 일단부와 각각 연통되어 상기 덕트에 외부의 공기를 공급하고, 상기 덕트를 통과하며 가열된 공기를 외부로 배출하도록 구성된 공랭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징. - 제3항에 있어서,
상기 공랭부는,
상기 덕트의 일단부와 각각 연통되는 매니폴드형 흡기관;
외부의 공기를 상기 흡기관에 공급하도록 구비된 송풍장치; 및
상기 덕트의 타단부와 연통되어 상기 배터리모듈에 의해 가열된 공기를 외부로 배출하는 배기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징. - 상부와 하부가 개방되어 복수의 배터리모듈을 내부공간에 수용하는 프레임; 상기 프레임의 아래쪽에 구비되어 내부를 순환하는 냉각물질을 통해 상기 배터리모듈에서 발생된 열을 흡열하는 냉각판; 상기 냉각판과 상기 배터리모듈 사이에서 상기 냉각판으로의 열전달을 매개하며 상기 배터리모듈을 지지하도록 상기 프레임의 하부에 결합되는 열전도성 소재의 지지판; 상기 배터리모듈이 제1 방향을 따라 분리 수납되도록 상기 지지판과 일체를 이루며 돌출형성되는 복수의 제1 격벽; 및 구획된 격자공간에 상기 배터리모듈이 각각 수납되도록, 상기 제1 방향에 직각인 제2 방향으로 상기 제1 격벽과 맞춤결합되는 복수의 제2 격벽을 포함하고,
상기 제2 격벽의 내측에는,
상기 배터리모듈 간을 전기적으로 연결하는 각종 버스바 또는 케이블이 내부에 개별적으로 수납되도록 길이방향을 따라 적어도 2 이상으로 분할된 수납공이 형성되는 것을 특징으로 하는 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징. - 제5항에 있어서,
상기 제2 격벽은,
방열성과 강성을 구현할 수 있는 그래핀 소재 및 알루미늄의 분말을 필러로 하는 절연 및 내열성의 합성수지를 압출성형하여 상기 수납공과 일체로 제작되는 것을 특징으로 하는 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징.
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|---|---|---|---|
| KR1020220064708A KR102486250B1 (ko) | 2022-05-26 | 2022-05-26 | 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220064708A KR102486250B1 (ko) | 2022-05-26 | 2022-05-26 | 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=84923504
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220064708A KR102486250B1 (ko) | 2022-05-26 | 2022-05-26 | 개선된 조립성의 배터리팩용 하우징 |
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|---|---|
| KR (1) | KR102486250B1 (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20220014027A (ko) * | 2020-07-28 | 2022-02-04 | 에스케이온 주식회사 | 배터리 팩 |
-
2022
- 2022-05-26 KR KR1020220064708A patent/KR102486250B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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