KR102586730B1 - 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치 - Google Patents

차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고전압 배터리 팩을 구성하는 배터리 모듈의 온도를 일정온도로 상승시킬 수 있는 것으로서, 내부에 수용홈이 형성된 배터리 케이스; 상기 배터리 케이스의 내측 벽면에 안착되는 히트 플레이트; 상기 배터리 케이스에 슬라이딩 방식으로 수용되는 배터리 모듈; 상기 배터리 케이스와 상기 히트 플레이트 사이에 배치되어 상기 히트 플레이트를 상기 배터리 모듈 방향으로 가압하는 다수개의 탄성부재; 및 상기 히트 플레이트와 상기 배터리 모듈 사이에 배치되고, 상기 배터리 모듈을 승온시키는 발열부재를 포함하고, 상기 히트 플레이트는, 몸체를 이루는 베이스부; 및 상기 베이스부의 둘레면으로부터 돌출된 돌출부를 포함한다.

Description

차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치{VEHICLE HIGH VOLTAGE BATTERY MODULE HEATING DEVICE}
본 발명은 고전압 배터리 모듈 승온장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고전압 배터리 팩을 구성하는 배터리 모듈의 온도를 일정온도로 상승시킬 수 있는 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치에 관한 것이다.
하이브리드 전기 자동차와 연료전지 자동차 그리고 전기 자동차는 모두 전기모터를 이용하여 차량을 구동시키는 차량으로서, 전기모터에 구동전력을 제공하는 고전압 배터리 팩이 필수적으로 장착되어 있다.
상기 고전압 배터리 팩은 상부케이스와 하부케이스가 기밀이 유지되도록 결합되고 내부에 밀폐된 공간을 갖춘 배터리 케이스, 배터리 케이스 내에 고정 설치된 배터리 모듈, 배터리 모듈을 구성하는 각 단위전지의 전압과 전류 및 온도 등을 감지하고 작동을 제어하는 BMS(Battery Management System)를 포함한 구성으로 되어 있다.
상기 배터리 모듈은 온도가 낮아질수록 내부저항이 급격히 증가하고, 가용에너지의 범위가 줄어들게 됨으로써 출력이 급격히 저하되며, 특히 저온에서는 실온에 비하여 에너지 가용범위가 감소되는 문제가 있다.
따라서, 고전압 배터리 팩을 장착한 대부분의 차량에는 배터리 모듈의 온도가 일정온도 이하로 낮아지는 것을 방지하기 위해 상기 배터리 모듈의 온도를 상승시키는 승온장치를 구비하고 있다.
이러한 배터리의 승온장치는 크게 공기를 가열하는 방식과, 배터리 팩 내부의 전지홀더에 히터를 장착하여 배터리 모듈을 승온시키는 방식이 있다.
그런데, 공기 가열 방식의 경우 열전달 효율이 낮아 배터리 승온의 효율성이 낮은 문제가 있다.
또한, 배터리 팩 내부의 전지홀더에 히터를 구비하는 방식은 구조가 다소 복잡하고 히터에 문제 발생 시 배터리 팩을 분해하여야 하는 단점이 있다.
그리고, 전지홀더에 히터를 구비하는 방식은 히터를 배치하기 위한 구조를 배터리 팩에 추가함으로서 배터리 팩의 구조가 복잡하고 사이즈가 커지는 문제가 있다.
전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 배터리 모듈의 온도를 효과적으로 승온시킬 수 있는 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치는, 내부에 수용홈이 형성된 배터리 케이스; 상기 배터리 케이스의 내측 벽면에 안착되는 히트 플레이트; 상기 배터리 케이스에 슬라이딩 방식으로 수용되는 배터리 모듈; 상기 배터리 케이스와 상기 히트 플레이트 사이에 배치되어 상기 히트 플레이트를 상기 배터리 모듈 방향으로 가압하는 다수개의 탄성부재; 및 상기 히트 플레이트와 상기 배터리 모듈 사이에 배치되고, 상기 배터리 모듈을 승온시키는 발열부재를 포함하고, 상기 히트 플레이트는, 몸체를 이루는 베이스부; 및 상기 베이스부의 둘레면으로부터 돌출된 돌출부를 포함한다.
상기 배터리 케이스는, 평면상 사각형상으로 이루어진 몸체부; 상기 몸체부의 4면의 내측 벽면에 형성되고, 상기 히트 플레이트가 안착되는 안착홈; 및 상기 안착홈에 형성되고, 상기 탄성부재가 수용되는 다수개의 지지홈을 포함하고, 상기 지지홈은 상기 히트 플레이트와 겹치는 영역에 형성된다.
상기 안착홈은, 상기 몸체부의 4면 중 적어도 하나 이상의 면의 내측 벽면에 각각 형성된다.
상기 돌출부는, 상기 베이스부의 둘레로부터 연장된 연결부; 및 상기 연결부의 단부에 형성되어 상기 배터리 모듈이 상기 수용홈으로부터 슬라이딩 방식으로 이동하는 과정에서 상기 베이스부와 상기 배터리 모듈이 서로 접하는 것을 방지하는 경사부를 포함한다.
상기 경사부는, 단면형상이 삼각형상으로 이루어진다.
상기 경사부는 상기 베이스부의 상기 배터리 모듈 방향의 면보다 높게 연장된다.
상기 돌출부는, 상기 베이스부의 상면으로부터 돌출된 제1 돌출부; 및 상기 베이스부의 양측면으로부터 돌출된 한 쌍의 제2 돌출부로 이루어진다.
상기 안착홈은, 상기 히트 플레이트의 상기 베이스부가 안착되는 베이스홈; 상기 제1 돌출부와 대응되는 위치에 형성되어 상기 제1 돌출부가 안착되는 상부홈; 및 상기 제2 돌출부와 대응되는 위치에 형성되어 상기 제2 돌출부가 안착되는 한 쌍의 측부홈으로 이루어진다.
상기 배터리 모듈은, 몸체를 이루는 모듈 하우징; 상기 모듈 하우징에서 상기 제1 돌출부와 대응되는 위치에 형성되어 상기 제1 돌출부가 삽입되는 제1 삽입홈; 및 상기 모듈 하우징에서 상기 제2 돌출부와 대응되는 위치에 형성되어 상기 제2 돌출부가 삽입되는 한 쌍의 제2 삽입홈을 포함한다.
상기 탄성부재는, 상기 배터리 모듈이 상기 경사부를 따라 슬라이딩되면 압축되고, 상기 히트 플레이트를 탄성적으로 가압하여 상기 발열부재가 배터리 모듈에 접촉되도록 한다.
상기 탄성부재는, 압축 스프링으로 이루어진다.
상기 발열부재는, PTC(POSITIVETEMPERATURE COEFFICIENT)히터로 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치는, 내부에 수용홈이 형성된 배터리 케이스; 상기 배터리 케이스의 내측 벽면에 안착되는 히트 플레이트; 상기 배터리 케이스에 슬라이딩 방식으로 수용되는 배터리 모듈; 상기 배터리 케이스와 상기 히트 플레이트 사이에 배치되어 상기 히트 플레이트를 상기 배터리 모듈 방향으로 가압하는 다수개의 탄성부재; 및 상기 히트 플레이트와 상기 배터리 모듈 사이에 배치되고, 상기 배터리 모듈을 승온시키는 발열부재를 포함하고, 상기 히트 플레이트는, 몸체를 이루는 베이스부; 및 상기 베이스부에서 상기 배터리 모듈이 배치된 방향의 면으로부터 돌출된 돌출부를 포함한다.
상기 돌출부는, 상기 베이스부에서 상기 배터리 모듈이 배치된 방향의 면으로부터 돌출된 제1 돌출부; 및 상기 제1 돌출부로부터 하방향으로 이격되고, 상기 제1 돌출부를 기준으로 좌우에 각각 형성된 한 쌍의 제2 돌출부로 이루어진다.
상기 발열부재는, 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부 사이에 배치된다.
본 발명에 따르면, 경사부의 단면형상이 삼각형상으로 이루어지고, 베이스부의 배터리 모듈 방향의 면보다 높게 연장됨으로써, 배터리 모듈이 배터리 케이스의 수용홈으로 슬라이딩 방식으로 수용될 때, 배터리 모듈의 하부에서 돌출부가 배치된 방향의 단부가 경사부의 경사면에 접하여 배터리 모듈이 히트 플레이트를 안착홈으로 효과적으로 가압되면서 배터리 모듈이 배터리 케이스의 수용홈으로 용이하게 슬라이딩 될 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 배터리 모듈이 케이스의 수용홈으로 더 삽입되어 배터리 모듈의 하부에서 돌출부가 배치된 방향의 단부가 제2 돌출부의 경사부에 접하게 됨으로써, 제1 돌출부 및 제2 돌출부는 배터리 모듈이 배터리 케이스의 수용홈에 수용되는 과정에서 히트 플레이트의 베이스부와 배터리 모듈이 서로 물리적으로 접하는 면적을 최소화함으로써, 배터리 모듈의 외관이 손상되는 것을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 탄성부재는 히트 플레이트를 탄성적으로 가압하여 발열부재가 배터리 모듈에 밀착되도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치를 분해한 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치의 단면을 나타낸 단면사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치의 배터리 케이스 및 히트 플레이트를 나타낸 단면사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치의 배터리 케이스 및 히트 플레이트를 나타낸 단면사시도.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치의 조립 과정을 나타낸 조립도.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 이하의 도면에서 각 구성은 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치는 배터리 케이스(100)와, 히트 플레이트(200)와, 배터리 모듈(300)과 탄성부재(400) 및 발열부재(500)를 포함한다.
배터리 케이스(100)는 내부에 수용홈(110)이 형성된 것으로서, 상기 수용홈(110)에 배터리 모듈(300)이 수용된다.
한편, 배터리 케이스(100)는 수용홈(110)에 다수개의 격벽이 형성되어 다수개의 수용홈(110)이 형성되고, 다수개의 수용홈(110)에 다수개의 배터리 모듈(300)이 각각 수용될 수 있다.
이러한 배터리 케이스(100)는 몸체부(120)와, 안착홈(130) 및 지지홈(140)을 포함한다.
몸체부(120)는 배터리 케이스(100)의 몸체를 이루는 것으로서, 바람직하게는 평면상 사각형상으로 이루어진다.
그리고, 몸체부(120)는 상술한 바와 같이 내부에 배터리 모듈(300)이 수용되는 수용홈(110)이 형성된다.
안착홈(130)은 평면상 사각형상으로 이루어진 몸체부(120)의 4면의 내측 벽면에 형성된다.
구체적으로 안착홈(130)은 히트 플레이트(200)가 수용될 수 있는 홈 형상으로 이루어지고, 히트 플레이트(200)와 대응되는 형상을 이루어진다.
한편, 안착홈(130)은 몸체부(120)의 4면의 내측 벽면에 모두 형성될 수 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치의 안착홈(130)은 승온장치의 사용환경, 사양 등에 따라 몸체부(120)의 4면 중 적어도 하나 이상의 면에 선택적으로 형성됨도 가능하다.
지지홈(140)은 안착홈(130)에 형성된 것으로서, 탄성부재(400)가 수용된다.
이러한 지지홈(140)은 안착홈(130)의 모서리 영역 즉, 4개의 영역에 각각 형성된 것으로서, 안착홈(130)에 히트 플레이트(200)가 안착될 때, 히트 플레이트(200)와 겹치는 영역에 형성된다.
이로 인해 지지홈(140)은 내부에 수용되는 탄성부재(400)가 히트 플레이트(200)를 가압할 때, 한 쪽으로 쏠리지 않고 균형있게 가압할 수 있다.
히트 플레이트(200)는 배터리 케이스(100)의 내부에 수용되는 것으로서, 더욱 구체적으로 배터리 케이스(100)를 이루는 몸체부(120)의 내측 벽면에 형성된 안착홈(130)에 안착된다.
그리고, 히트 플레이트(200)는 히트 플레이트(200)의 일방향에 배치된 탄성부재(400)의 탄성 가압에 의해 히트 플레이트(200)의 타방향에 배치된 발열부재(500)가 배터리 케이스(100)에 탄성적으로 접하도록 한다.
이러한 히트 플레이트(200)는 베이스부(210)와 및 돌출부(220)를 포함한다.
베이스부(210)는 바람직하게는 사각 형상의 판재로 이루어진 것으로서, 히트 플레이트(200)의 몸체를 이룬다.
그리고, 베이스부(210)의 면적은 안착홈(130)의 면적보다 좁은 면적으로 이루어짐이 바람직하다.
이로 인해 베이스부(210)는 안착홈(130)에 용이하게 형성될 수 있다.
돌출부(220)는 베이스부(210)의 둘레면으로부터 돌출된 것으로서, 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)에 슬라이딩 방식으로 이동하는 과정에서 베이스부(210) 및 배터리 모듈(300)의 상호 마주하는 면이 서로 접하는 것을 방지한다.
이러한 돌출부(220)는 연결부(221) 및 경사부(222)를 포함한다.
연결부(221)는 베이스부(210)의 둘레로부터 바깥 방향으로 연장된다.
그리고, 경사부(222)는 연결부(221)의 단부에 형성된다.
따라서, 경사부(222)는 연결부(221)를 매개로 하여 베이스부(210)에 연결된다.
이러한, 경사부(222)는 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)에 형성된 수용홈(110)에 슬라이딩 방식으로 이동하는 과정에서 베이스부(210)와 배터리 모듈(300)이 서로 접하는 것을 방지한다.
이를 위해 경사부(222)는 단면형상이 삼각형상으로 이루어지고, 베이스부(210)의 배터리 모듈(300) 방향의 면보다 높게 연장된다.
이로 인해 경사부(222)는 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)으로 슬라이딩 방식으로 수용될 때, 배터리 모듈(300)의 하부에서 돌출부(220)가 배치된 방향의 단부가 경사부(222)의 경사면에 접함으로써, 배터리 모듈(300)이 히트 플레이트(200)를 안착홈(130)으로 효과적으로 가압되면서 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)으로 용이하게 슬라이딩 될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 연결부(221)의 두께는 베이스부(210)의 두께와 동일한 두께로 이루어짐이 바람직하다.
이로 인해 연결부(221)는 배터리 모듈(300)이 슬라이딩 방식으로 이동할 때 경사부(222)에 접하면서 발생되는 가압력에 의해 탄성적으로 변형되지 않고, 배터리 모듈(300)의 가압력을 견고하게 지지할 수 있다.
한편, 돌출부(220)는 단면형상이 삼각형상으로 이루어진 것으로 설명하였지만, 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)으로 슬라이딩 방식으로 수용될 때, 배터리 모듈(300)이 히트 플레이트(200)를 안착홈(130)으로 효과적으로 가압되면서 히트 플레이트(200)의 베이스부(210)와 매터리 모듈(300)이 서로 접하는 것을 방지하여 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)으로 용이하게 슬라이딩 될 수 있다면, 그 단면형상이 예컨대, 반원형상 등으로 이루어짐도 가능하다.
한편, 돌출부(220)는 베이스부(210)로부터 형성된 위치에 따라 제1 돌출부(230) 및 제2 돌출부(240)로 이루어진다.
제1돌출부(220)는 베이스부(210)의 상면으로부터 돌출된다.
그리고, 제2 돌출부(240)는 한 쌍으로 이루어진 것으로서, 제1 돌출부(230)로부터 하방향으로 거리를 두고 이격된 위치에서 베이스부(210)의 양측면으로부터 돌출된다.
따라서, 배터리 모듈(300)은 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)으로 슬라이딩 방식으로 수용될 때, 배터리 모듈(300)의 하부에서 돌출부(220)가 배치된 방향의 단부가 제1 돌출부(230)의 경사부(222)에 먼저 접하게 된다.
그리고, 배터리 모듈(300)이 케이스의 수용홈(110)으로 더 삽입되면, 배터리 모듈(300)의 하부에서 돌출부(220)가 배치된 방향의 단부가 제2 돌출부(240)의 경사부(222)에 접하게 된다.
이로 인해 본 발명의 제1 돌출부(230) 및 제2 돌출부(240)는 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)에 수용되는 과정에서 히트 플레이트(200)의 베이스부(210)와 배터리 모듈(300)이 서로 물리적으로 접하는 면적을 최소화함으로써, 배터리 모듈(300)의 외관이 손상되는 것을 최소화시킬 수 있다.
한편, 안착홈(130)은 히트 플레이트(200)를 이루는 베이스부(210) 및 돌출부(220)와 대응되는 형상으로 이루어진다.
구체적으로 안착홈(130)은 베이스홈(131)과, 상부홈(132) 및 한 쌍의 측부홈(133)으로 이루어진다.
베이스홈(131)은 히트 플레이트(200)를 이루는 베이스부(210)가 안착된다.
그리고, 상부홈(132)은 베이스홈(131)에서 제1 돌출부(230)와 대응되는 위치에 형성되어 제1 돌출부(230)가 안착되고, 측부홈(133)은 제1 돌출부(230)와 대응되도록 한 쌍으로 이루어진 것으로서, 베이스홈(131)에서 제2 돌출부(240)와 대응되는 위치에 각각 형성되어 제2 돌출부(240)가 안착된다.
이로 인해 안착홈(130)은 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)으로부터 슬라이딩 방식으로 이동할 때, 히트 플레이트(200)가 배터리 모듈(300)에 의해 용이하게 밀리도록 한다.
배터리 모듈(300)은 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)에 슬라이딩 방식으로 수용되는 것으로서, 고전압 배터리 시스템으로 공급할 전원을 저장한다.
이러한 배터리 모듈(300)은 모듈 하우징(310)과, 제1 삽입홈(320) 및 제2 삽입홈(330)을 포함한다.
모듈 하우징(310)은 배터리 모듈(300)의 몸체를 이루는 것으로서, 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)과 대응되는 형상으로 이루어진다.
그리고, 배터리 모듈(300)을 상부에서 바라봤을 때, 모듈 하우징(310)의 면적은 배터리 케이스(100)의 면적과 동일한 넓이로 이루어짐이 바람직하다.
이로 인해 배터리 모듈(300)은 배터리 케이스(100)의 내부에 수용되는 과정에서 내측 벽면으로부터 돌출된 제1 돌출부(230) 및 제2 돌출부(240)를 명확하게 가압할 수 있다.
제1 삽입홈(320)은 모듈 하우징(310)에서 제1 돌출부(230)와 대응되는 위치에 형성되고, 제2 삽입홈(330)은 한 쌍으로 이루어져 제2 돌출부(240)와 대응되는 위치에 형성된다.
이러한 제1 삽입홈(320) 및 제2 삽입홈(330)에는 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)에 완전히 수용되면 히트 플레이트(200)의 제1 돌출부(230) 및 제2 돌출부(240)가 각각 삽입된다.
이로 인해 히트 플레이트(200)의 베이스부(210)와 배터리 모듈(300)은 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)에 수용됨과 동시에 서로 마주하는 면이 서로 면접촉하게 된다.
한편, 상술한 바와 같이 본 발명의 돌출부(220)의 경사부(222)는 단면형상이 삼각형상으로 이루어지고, 베이스부(210)의 배터리 모듈(300) 방향의 면보다 높게 연장된다.
따라서, 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)에 삽입될 때는, 배터리 모듈(300)의 하부 단부가 경사부(222)의 상부 방향 경사면에 접한다.
반대로, 배터리 모듈(300)은 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)으로부터 슬라이딩 방식으로 분리될 때, 배터리 모듈(300)의 상부에서 돌출부(220)가 배치된 방향의 단부가 경사부(222)의 하부방향 경사면에 접한다.
따라서, 배터리 모듈(300)은 단면이 삼각형상으로 이루어진 돌출부(220)의 경사부(222)에 의해 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)에서 용이하게 슬라이딩 가능하게 이동할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 제1 돌출부(230) 및 한 쌍의 제2 돌출부(240)는 각각 베이스부(210)의 상면과 베이스부(210)의 양측면으로부터 각각 돌출된 것으로 설명하였지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 돌출부(230') 및 한 쌍의 제2 돌출부(240')는 도 5에 도시된 바와 같이 베이스부(210')에서 배터리 모듈(300')이 배치된 방향의 면으로부터 돌출된다.
구체적으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 돌출부(230')는 베이스부(210')에서 배터리 모듈(300')이 배치된 방향의 면으로부터 돌출된다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 돌출부(240')는 베이스부(210')에서 배터리 모듈(300')이 배치된 방향의 면에서 제1 돌출부(230')로부터 하방향으로 이격되고, 제1 돌출부(230')를 기준으로 좌우에 각각 형성된다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 돌출부(230') 및 제2 돌출부(240')는 경사부로만 이루어진다.
이로 인해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 돌출부(230') 및 제2 돌출부(240')는 베이스부(210')의 내부에 형성됨으로써, 베이스부(210')의 둘레로부터 바깥 방향으로 돌출된 본 발명의 일실시예의 제1 돌출부(230) 및 제2 돌출부(240)에 비해 고전압 배터리 시스템의 전체적인 부피를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 돌출부(230') 및 제2 돌출부(240')가 안착되는 안착홈(130)의 상부홈(132) 및 측부홈(133)이 삭제되어 제조공정이 단순화되고, 이로 인한 비용을 감소시킬 수 있으며, 제조시간이 단축될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 모듈(300')의 제1 삽입홈 및 제2 삽입홈은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 돌출부(230') 및 한 쌍으로 이루어진 제2 돌출부(240')와 대응되는 위치에 형성됨은 당연하다.
탄성부재(400)는 다수개의 압축 스프링으로 이루어진 것으로서, 배터리 케이스(100)와 히트 플레이트(200) 사이에 배치되어 다수개의 지지홈(140)에 각각 수용된다.
이러한 탄성부재(400)는 히트 플레이트(200)를 배터리 모듈(300)이 배치된 방향으로 가압한다.
구체적으로 탄성부재(400)는 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110) 내부에 수용되기 전에는 지지홈(140)의 내부에서 인장되어 있다.
따라서, 안착홈(130)에 안착되어 있는 히트 플레이트(200)를 이루는 제1 돌출부(230) 및 제2 돌출부(240)의 경사부(222)가 탄성부재(400)에 의해 안착홈(130)으로부터 돌출되어 있다.
그리고, 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)에 수용되는 과정에서 배터리 모듈(300)이 제1 돌출부(230) 및 제2 돌출부(240)의 경사부(222)를 따라 슬라이딩 되면 탄성부재(400)는 압축된다.
이로 인해 탄성부재(400)는 배터리 모듈(300)이 경사부(222)를 따라 슬라이딩되면 압축되고, 히트 플레이트(200)를 탄성적으로 가압하여 발열부재(500)가 배터리 모듈(300)에 밀착되도록 할 수 있다.
발열부재(500)는 히트 플레이트(200)와 배터리 모듈(300) 사이에 배치된 것으로서, 배터리 모듈(300)의 온도가 기준 이하의 저온으로 판단되는 경우 전원이 인가되어 배터리 모듈(300)을 가열한다.
즉, 발열부재(500)는 베터리 모듈의 온도가 기준치 이상이 될 때까지 배터리 모듈(300)의 온도를 일정 수준 이상으로 승온시킨다.
특히, 발열부재(500)는 히트 플레이트(200)의 제1 돌출부(230)와 한 쌍으로 이루어진 제2 돌출부(240) 사이에 배치된다.
이로 인해 발열부재(500)는 탄성부재(400) 및 베이스부(210)에 의해 배터리 모듈(300)의 모듈 하우징(310)에 효과적으로 면접촉될 수 있다.
이러한 발열부재(500)는 바람직하게는 PTC(POSITIVETEMPERATURE COEFFICIENT)히터로 이루어질 수 있다.
발열부재(500)를 이루는 PTC히터는 소재의 특성 상, 필름재질로 이루어짐으로써,
고전압 배터리 시스템의 전체적은 부피를 현저하게 감소시킴과 동시에, 배터리 모듈(300)의 온도를 효과적으로 승온시킬 수 있다.
한편, 고전압 배터리 시스템의 전체적인 부피를 줄임과 동시에 배티리 모듈을 효과적으로 승온시킬 수 있다면, PTC히터 외에도 열선과 같은 다양한 구성으로 이루어짐도 가능하다.
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 도면에서는 구체적으로 설명하지 않았지만, 배터리 모듈(300)의 온도를 검출하는 온도센서와, 상기 온도센서의 신호를 통해 발열부재(500)로 전원을 공급 또는 차단을 제어하는 발열부재(500) 제어기를 더 포함할 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치의 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)에 삽입되어 히트 플레이트(200)에 의해 발열부재(500)가 배터리 모듈(300)에 가압되는 과정을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치의 조립 과정을 나타낸 조립도이다.
먼저 도 6에 도시된 바와 같이 배터리 모듈(300)을 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)에 삽입한다.
이때, 배터리 모듈(300)의 하단에서 히트 플레이트(200)가 배치된 방향의 단부가 히트 플레이트(200)를 이루는 제1 돌출부(230)의 상부 방향 경상부에 접하게 된다.
이어서 도 7에 도시된 바와 같이 배터리 모듈(300)은 제1 돌출부(230)의 경사면을 따라 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)을 삽입된다.
이때, 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)에 삽입되는 과정에서 히트 플레이트(200)의 상부가 제1 돌출부(230)의 경사부(222)에 의해 안착홈(130) 방향으로 밀림으로써, 히트 플레이트(200)의 상부에 배치된 탄성부재(400)가 탄성적으로 압축된다.
이어서 도 8에 도시된 바와 같이 배터리 모듈(300)의 하단이 제2 돌출부(240)가 배치된 위치까지 삽입되면 배터리 모듈(300)의 하단이 제2 돌출부(240)의 경사부(222)를 가압하게 된다.
따라서, 배터리 모듈(300)의 하단부가 제2 돌출부(240)의 경사부(222)에 접하게 됨으로써, 제1 돌출부(230) 및 제2 돌출부(240)는 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)에 수용되는 과정에서 히트 플레이트(200)의 베이스부(210)와 배터리 모듈(300)이 서로 물리적으로 접하는 면적을 최소화할 수 있다.
이로 인해, 히트 플레이트(200)가 배터리 모듈(300)에 접하는 것이 방지되어 배터리 모듈(300)의 외관이 손상되는 것을 최소화시킬 수 있다.
이어서 도 9에 도시된 바와 같이 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)에 완전히 수용되면, 제1 돌출부(230) 및 제2 돌출부(240)가 배터리 모듈(300)의 제1 삽입홈(320) 및 제2 삽입홈(330)에 각각 삽입된다.
이때, 탄성부재(400)에 의해 히트 플레이트(200)가 배터리 모듈(300) 방향으로 탄성적으로 가압된다.
이로 인해, 배터리 모듈(300)과 히트 플레이트(200) 사이에 배치된 발열부재(500)가 배터리 모듈(300)에 탄성적으로 가압된다.
이로 인해, 발열부재(500)는 배터리 모듈(300)에 견고하게 접하게 되고, 발열부재(500)에 전원이 인가되면 배터리 모듈(300)을 효율적으로 승온시킬 수 있다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명의 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치는, 경사부(222)의 단면형상이 삼각형상으로 이루어지고, 베이스부(210)의 배터리 모듈(300) 방향의 면보다 높게 연장됨으로써, 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)으로 슬라이딩 방식으로 수용될 때, 배터리 모듈(300)의 하부에서 돌출부(220)가 배치된 방향의 단부가 경사부(222)의 경사면에 접하여 배터리 모듈(300)이 히트 플레이트(200)를 안착홈(130)으로 효과적으로 가압되면서 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)으로 용이하게 슬라이딩 될 수 있도록 할 수 있다.
그리고, 배터리 모듈(300)이 케이스의 수용홈(110)으로 더 삽입되어 배터리 모듈(300)의 하부에서 돌출부(220)가 배치된 방향의 단부가 제2 돌출부(240)의 경사부(222)에 접하게 됨으로써, 제1 돌출부(230) 및 제2 돌출부(240)는 배터리 모듈(300)이 배터리 케이스(100)의 수용홈(110)에 수용되는 과정에서 히트 플레이트(200)의 베이스부(210)와 배터리 모듈(300)이 서로 물리적으로 접하는 면적을 최소화함으로써, 배터리 모듈(300)의 외관이 손상되는 것을 최소화시킬 수 있다.
또한, 탄성부재(400)는 히트 플레이트(200)를 탄성적으로 가압하여 발열부재(500)가 배터리 모듈(300)에 밀착되도록 할 수 있다.
이처럼 본 명세서에 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명을 위한 예시적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 배터리 케이스 110: 수용홈
120: 몸체부 130: 안착홈
131: 베이스홈 132: 상부홈
133: 측부홈 140: 지지홈
200: 히트 플레이트 210, 210': 베이스부
220, 220': 돌출부 221: 연결부
222: 경사부 230, 230': 제1 돌출부
240, 240': 제2 돌출부 300: 배터리 모듈
310: 모듈 하우징 320: 제1 삽입홈
330: 제2 삽입홈 400: 탄성부재
500: 발열부재

Claims (15)

  1. 내부에 수용홈이 형성된 배터리 케이스;
    상기 배터리 케이스의 내측 벽면에 안착되는 히트 플레이트;
    상기 배터리 케이스에 슬라이딩 방식으로 수용되는 배터리 모듈;
    상기 배터리 케이스와 상기 히트 플레이트 사이에 배치되어 상기 히트 플레이트를 상기 배터리 모듈 방향으로 가압하는 다수개의 탄성부재; 및
    상기 히트 플레이트와 상기 배터리 모듈 사이에 배치되고, 상기 배터리 모듈을 승온시키는 발열부재를 포함하고,
    상기 히트 플레이트는,
    몸체를 이루는 베이스부; 및
    상기 베이스부의 둘레면으로부터 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는,
    상기 베이스부의 둘레로부터 연장된 연결부; 및
    상기 연결부의 단부에 형성되어 상기 배터리 모듈이 상기 수용홈으로부터 슬라이딩 방식으로 이동하는 과정에서 상기 베이스부와 상기 배터리 모듈이 서로 접하는 것을 방지하는 경사부를 포함하는 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배터리 케이스는,
    평면상 사각형상으로 이루어진 몸체부;
    상기 몸체부의 4면의 내측 벽면에 형성되고, 상기 히트 플레이트가 안착되는 안착홈; 및
    상기 안착홈에 형성되고, 상기 탄성부재가 수용되는 다수개의 지지홈을 포함하고,
    상기 지지홈은 상기 히트 플레이트와 겹치는 영역에 형성된 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 안착홈은,
    상기 몸체부의 4면 중 적어도 하나 이상의 면의 내측 벽면에 각각 형성된 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 경사부는, 단면형상이 삼각형상으로 이루어진 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 경사부는, 상기 베이스부의 상기 배터리 모듈 방향의 면보다 높게 연장된 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 돌출부는,
    상기 베이스부의 상면으로부터 돌출된 제1 돌출부; 및
    상기 베이스부의 양측면으로부터 돌출된 한 쌍의 제2 돌출부로 이루어진 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 안착홈은,
    상기 히트 플레이트의 상기 베이스부가 안착되는 베이스홈;
    상기 제1 돌출부와 대응되는 위치에 형성되어 상기 제1 돌출부가 안착되는 상부홈; 및
    상기 제2 돌출부와 대응되는 위치에 형성되어 상기 제2 돌출부가 안착되는 한 쌍의 측부홈으로 이루어진 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 배터리 모듈은,
    몸체를 이루는 모듈 하우징;
    상기 모듈 하우징에서 상기 제1 돌출부와 대응되는 위치에 형성되어 상기 제1 돌출부가 삽입되는 제1 삽입홈; 및
    상기 모듈 하우징에서 상기 제2 돌출부와 대응되는 위치에 형성되어 상기 제2 돌출부가 삽입되는 한 쌍의 제2 삽입홈을 포함하는 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 탄성부재는,
    상기 배터리 모듈이 상기 경사부를 따라 슬라이딩되면 압축되고, 상기 히트 플레이트를 탄성적으로 가압하여 상기 발열부재가 배터리 모듈에 접촉되도록 하는 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는, 압축 스프링으로 이루어진 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 발열부재는, PTC(POSITIVETEMPERATURE COEFFICIENT)히터로 이루어진 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치.
  13. 내부에 수용홈이 형성된 배터리 케이스;
    상기 배터리 케이스의 내측 벽면에 안착되는 히트 플레이트;
    상기 배터리 케이스에 슬라이딩 방식으로 수용되는 배터리 모듈;
    상기 배터리 케이스와 상기 히트 플레이트 사이에 배치되어 상기 히트 플레이트를 상기 배터리 모듈 방향으로 가압하는 다수개의 탄성부재; 및
    상기 히트 플레이트와 상기 배터리 모듈 사이에 배치되고, 상기 배터리 모듈을 승온시키는 발열부재를 포함하고,
    상기 히트 플레이트는,
    몸체를 이루는 베이스부; 및
    상기 베이스부에서 상기 배터리 모듈이 배치된 방향의 면으로부터 돌출된 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부는,
    상기 베이스부에서 상기 배터리 모듈이 배치된 방향의 면으로부터 돌출된 제1 돌출부; 및
    상기 제1 돌출부로부터 하방향으로 이격되고, 상기 제1 돌출부를 기준으로 좌우에 각각 형성된 한 쌍의 제2 돌출부로 이루어진 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 발열부재는, 상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부 사이에 배치되는 차량용 고전압 배터리 모듈 승온장치.
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