KR102647128B1 - 에너지 저장장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 에너지 저장장치는, 케이스; 전기를 저장하는 배터리모듈; 전류의 특성을 변환하여 상기 배터리모듈을 충방전시키는 전력변환기; 상기 전력변환기에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 배출하는 히트싱크; 상기 히트싱크에 대응되는 위치에 상기 케이스가 개구되어 형성되는 개구부; 상기 개구부의 외곽으로부터 상기 개구부의 내측으로 돌출되어 형성된 볼트체결부; 가장자리가 상기 볼트체결부와 대응되는 형상으로 깎여 형성된 리세스부를 구비하고, 상기 볼트체결부와 접촉되어 볼트 체결되는 커버플레이트를 포함하므로, 케이스를 커팅하여 개구부 및 볼트체결부를 제작할 경우, 케이스로부터 분리되는 부분이 커버플레이트로 사용되도록 할 수 있어, 커버플레이트를 위한 별도의 금형 설계를 필요로하지 않고, 커버플레이트의 제작에 별도의 재료를 소모하지 않아 에너지 저장장치의 제작 편의 및 경제성을 향상시킬 수 있다.

Description

에너지 저장장치{Energy Storage System}
본 발명은 에너지 저장장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 외부 케이스에 제작성이 향상된 방열 구조를 구비한 에너지 저장장치에 관한 것이다.
에너지 저장장치는, 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 복수의 배터리셀을 병렬 또는 직렬로 연결한 배터리팩을 포함할 수 있다.
에너지 저장장치는, 전기 자전거, 스쿠터, 전기자동차(Electric Vehicle) 및 지게차(fork lift) 등의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다. 또한, 에너지 저장장치는, 주거공간이나 사무공간에 배치되어 해당공간에서 발생된 전기를 저장하거나, 해당공간으로 전력을 공급할 수 있다.
에너지 저장장치는, 복수의 배터리팩을 포함할 수 있다. 복수의 배터리팩은 복수의 배터리셀이 직렬/병렬로 연결된 적어도 하나의 배터리모듈을 포함할 수 있다. 배터리팩 또는 배터리모듈 내부에 서로 전기적으로 연결되는 복수의 배터리셀이 배치된다.
배터리모듈을 충전하기 위하여는 외부 전력원으로부터 공급되는 교류 전류를 직류로 변경하여야하고, 배터리모듈의 전류를 외부 부하에서 사용하려면 배터리모듈로부터 방출되는 직류 전류를 교류로 변경할 필요가 있다. 이러한 기능을 수행하기 위하여 에너지 저장장치는 전력변환기를 구비한다.
전력변환기는 전류의 특성을 변환하면서 열을 발생시키는데, 따라서, 에너지 저장장치에는 전력변환기의 열을 외부로 방열하기 위한 히트싱크가 함께 배치되고, 에너지 저장장치의 케이스에는 히트싱크로부터 배출되는 열이 외부로 방출될 수 있도록하는 방열 구조가 함께 형성된다.
히트싱크의 방열판은, 일반적으로 미세한 방열핀이 복수개 형성되어, 사용 시간이 누적됨에 따라 이물질 유입, 부식, 또는 산화에 취약할 수 있어 주기적인 관리를 필요로 하는 것이 일반적이다.
종래기술은, 한국 공개특허공보 10-2020-0139022와 유사하게 배터리모듈, 전력변환기, 및 전력변환기의 열을 방출하는 히트싱크를 구비하고, 히트싱크와 인접한 케이스 일측에 방열 구조로서 공기 토출구를 구비한다.
그러나, 종래기술의 방열 구조는, 케이스와 일체인 창살 형태의 반폐쇄된 개구부로 형성될 뿐이어서 별도로 탈착이 불가능하고, 관리를 위하여는 케이스 전체를 오픈하여야만하여 관리 편의가 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술의 방열 구조는, 부피가 큰 케이스를 일체로 금형 시설 내지 방열 구조 제작 공간으로 운반시켜 개구부를 형성하여야하므로 제작이 번거로운 문제점이 있었다.
또한, 이러한 문제점을 해결하기위하여 케이스와 별도로 탈착 가능한 방열 구조를 제작하여 케이스에 부착한다하더라도, 방열 구조를 위한 별도의 금형 설비를 필요로하여 제작성 및 경제성이 저하되는 문제점이 있었다.
(공개문헌 1) KR 10-2020-0139022
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 방열 구조의 제작 편의 및 경제성을 향상시킨 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 방열 구조의 설치 편의를 향상시킨 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는, 간이하게 탈착할 수 있는 방열 구조를 구비하여 관리 편의를 향상시킨 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는, 방열 성능이 향상된 방열 구조를 구비한 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는, 구조 안정성 및 열 저항성이 향상된 방열 구조를 구비한 에너지 저장장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장장치는, 케이스; 전기를 저장하는 배터리모듈; 전류의 특성을 변환하여 상기 배터리모듈을 충방전시키는 전력변환기; 상기 전력변환기에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 배출하는 히트싱크; 상기 히트싱크에 대응되는 위치에 상기 케이스가 개구되어 형성되는 개구부; 상기 개구부의 외곽으로부터 상기 개구부의 내측으로 돌출되어 형성된 볼트체결부; 가장자리가 상기 볼트체결부와 대응되는 형상으로 깎여 형성된 리세스부를 구비하고, 상기 볼트체결부와 접촉되어 볼트 체결되는 커버플레이트를 포함한다.
따라서, 케이스를 커팅하여 개구부 및 볼트체결부 제작할 경우, 케이스로부터 분리되는 부분이 커버플레이트로 사용되도록 할 수 있어, 커버플레이트를 위한 별도의 금형 설계를 필요로하지 않고, 커버플레이트의 제작에 별도의 재료를 소모하지 않아 에너지 저장장치의 제작 편의 및 경제성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장장치는, 상기 개구부의 일측 외곽으로부터 상기 케이스의 후방으로 돌출되어 형성되고 상기 커버플레이트의 일측 가장자리가 삽입되는 가이드홈을 더 포함할 수 있다.
따라서, 에너지 저장장치 설치시에 가이드홈이 커버플레이트가 케이스에 볼트 체결될 위치를 가이드함으로써, 설치 편의를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장장치의 상기 볼트체결부와 상기 가이드홈은, 상기 개구부에 대해서 서로 대향되고, 상기 커버플레이트는, 상기 일측 가장자리에 상기 가이드홈에 삽입되는 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부가 상기 가이드홈에 삽입되면, 타측 가장자리는, 상기 개구부의 타측 외곽으로부터 상기 돌출부가 삽입된 길이만큼 이격될 수 있다.
따라서, 예를 들어 가이드홈이 개구부의 하단에 형성되도록 하고 볼트체결부는 개구부의 상단에 형성되도록 할 수 있고, 이 경우, 설치시에 커버플레이트를 상방에서 하방으로 내리면서 커버플레이트의 돌출부가 가이드홈에 삽입될 수 있도록하므로, 설치 편의를 더욱 향상시킬 수 있다.
따라서, 예를 들어 커버플레이트의 일측 가장자리를 커팅하여 가이드홈에 삽입될 돌출부를 제작할 수 있고, 이에 따라 커버플레이트 체결시 발생하는 개구부 외곽의 이격된 틈을 히트싱크로부터 배출되는 열이 유동하는 통로가 되도록 그대로 활용하고, 커버플레이트와 개구부의 상하방향의 길이 차이를 별도로 보강하지 않음으로써, 커버플레이트의 제작 편의를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장장치의 개구부는, 상기 히트싱크와 전후방향으로 대응되는 영역의 면적보다 넓게 형성될 수 있고, 중앙부가 상기 히트싱크와 전후방향으로 대응될 수 있다.
따라서, 히트싱크로부터 배출되는 열이 원활히 외부로 방출되도록 하여 에너지 저장장치의 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장장치의 커버플레이트는, 상기 히트싱크로부터 배출되는 열이 통과되어 외부로 방출되도록하는 개구홀을 포함할 수 있고, 커버플레이트의 좌우방향으로 형성되는 리브를 더 포함할 수 있다.
따라서, 커버플레이트에 형성된 복수개의 개구홀을 통하여 히트싱크로부터 배출되는 열이 외부로 방출되므로, 커버플레이트의 방열 성능이 향상될 수 있다.
또한, 커버플레이트에 강성 구조인 리브를 형성하여, 커버플레이트의 구조적 강성과 열 저항성을 향상시킬 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 에너지 저장장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
케이스를 커팅하여 방열 구조인 개구부 및 볼트체결부 제작할 경우, 케이스로부터 커팅되어 분리되는 부분을 상하방향으로 회전시키는 등의 방법으로 다시 개구부 및 볼트체결부에 배치하여 커버플레이트로 사용되도록 할 수 있고, 볼트체결부에 대응되는 리세스부 또한 그대로 활용함으로써, 커버플레이트를 위한 별도의 금형 설계를 필요로하지 않고, 커버플레이트의 제작에 별도의 재료를 소모하지 않아 에너지 저장장치의 제작 편의 및 경제성을 향상시킬 수 있다.
히트싱크를 보호하기 위한 방열 구조로서 방열용 개구부에 배치되는 커버플레이트 설치시에 설치 위치를 가이드하기 위한 별도의 가이드홈을 형성함으로써, 에너지 저장장치의 설치 편의를 향상시킬 수 있다.
커버플레이트의 일측 가장자리를 커팅하여 가이드홈에 삽입될 돌출부를 간이하게 제작할 수 있고, 또한, 이에 따라 커버플레이트 체결시 발생하는 개구부 외곽의 이격된 틈을 히트싱크로부터 배출되는 열이 유동하는 통로로서 그대로 활용하고, 별도로 이격된 틈을 보강하지 않음으로써, 에너지 저장장치의 제작 편의를 향상시킬 수 있다.
커버플레이트에 열 방출을 위한 개구홀을 형성함으로써, 히트싱크로부터 배출되는 열이 원활히 외부로 방출되도록 하여 에너지 저장장치의 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
커버플레이트에 강성 구조인 리브를 형성하여, 에너지 저장장치의 구조적 강성과 열 저항성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장장치의 분해사시도이다.
도 2은, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장장치의 후면사시도이다.
도 3는, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장장치의 후면확대도이다.
도 4는, 본 발명의 실시예에 따른 커버플레이트가 분해된 후면사시도이다.
도 5은, 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장장치 제조흐름도이다.
도 6은, 도 5의 S1 및 S2단계를 설명하는 도면이다.
도 7은, 도 5의 S3 내지 S6단계를 설명하는 도면이다.
도 8은, 도 5의 S7단계를 설명하는 도면이다.
도 9은, 도 5의 S8단계를 설명하는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하에서 사용되는 상(U), 하(D), 좌(Le), 우(Ri), 전(F), 후(R)는 배터리팩과 배터리팩을 포함하는 에너지저장장치를 설명하기 위한 것으로, 기준에 따라 다르게 설정될 수 있다.
이하, 예를 들어 '40' 은 '40a, 및 40b'를 포함하고, '10'은 '10a, 10b, 10c, 및 10d'를 포함하는 의미임은 당연하다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 실시예에 따른 에너지 저장장치(1)의 구성에 대해 설명한다.
에너지 저장장치(1)는, 복수개의 배터리팩(10a,10b,10c,10d)을 포함하여 전기를 저장할 수 있는 배터리모듈(10), 배터리모듈(10)을 충방전시키기 위하여 직류를 교류로 변환하거나 교류를 직류로 변환하는 전력변환기(32)(PCS : Power Conditioning System); 전력변환에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 배출하는 히트싱크(40); 부품이 수용되는 공간을 형성하고 히트싱크(40)와 대응되는 위치에 개구부(50)가 형성되는 케이스(12); 개구부(50)에 배치되어 히트싱크(40)를 보호하는 커버플레이트(60); 및 배터리셀의 전류, 전압, 온도 등의 정보를 모니터링하는 배터리관리기(BMS : Battery Monitoring System)를 포함한다.
배터리모듈(10)은, 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 복수의 배터리셀이 직렬 또는 병렬로 연결된 배터리팩(10a,10b,10c,10d)을 복수개 포함할 수 있다.
배터리모듈(10)은, 케이스(12) 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 배터리모듈(10)은, 케이스(12)의 내부 공간의 하부에 배치되어 하면패널(26)에 의하여 지지될 수 있다.
전력변환기(32)는, 회로기판(33)과, 회로기판(33)의 일측에 배치되고 전력 변환을 수행하는 전력변환소자(33a)(Insulated gate bipolar transistor; IGBT)를 포함할 수 있다.
전력변환기(32)는, 외부 전력원으로부터 공급되는 AC전류를 DC전류로 변환하여 배터리모듈(10)로 공급할 수 있다. 전력변환기(32)는, 배터리모듈(10)로부터 공급되는 DC전류를 AC전류로 변환하여 외부로 배출할 수 있다.
전력변환기(32)는, 케이스(12) 내부에서 배터리모듈(10)의 상측에 배치될 수 있다.
히트싱크(40)는, 열을 흡수하는 흡열부(40a) 및 흡수한 열을 배출하는 방열부(40b)를 포함할 수 있다.
흡열부(40a)는, 전력변환기(32)와 연결되어, 전력변환기(32)에서 발생하는 열을 흡수할 수 있다. 이때, 연결이란, 직접적 연결 또는 간접적 연결을 포함할 수 있다. 방열부(40b)는, 케이스(12)에 형성된 개구부(50)와 대향되도록 배치되어, 흡수한 열을 외부로 방출할 수 있다.
히트싱크(40)의 소재는, 열전도성이 우수한 알루미늄과 같은 금속류일 수 있다. 방열부(40b)는, 체적을 늘리기 위한 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어, 방열부(40b)는, 흡열부(40a)로부터 돌출되어 형성되는 복수개의 핀을 포함할 수 있다.
배터리관리기는, 복수의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d) 각각에 배치되는 배터리팩 회로기판과 케이스(12) 내부에 배치되고 복수의 배터리팩 회로기판과 통신선(36)으로 연결되는 메인회로기판(34a)을 포함할 수 있다. 메인회로기판(34a)은, 복수의 배터리팩(10a, 10b, 10c, 10d) 각각에 배치되는 배터리팩 회로기판과 전기적으로 연결될 수 있다.
케이스(12)는, 에너지 저장장치(1)의 전면을 형성하는 전면패널(28), 전면패널(28)과 대향되는 후면패널(22), 전면패널(28)과 후면패널(22)의 측단을 연결하는 측면패널(20), 전면패널(28)과 후면패널(22)의 상단을 연결하는 상면패널(24), 전면패널(28)과 후면패널(22)의 하단을 연결하는 하면패널(26)을 포함하여, 부품이 수용되는 공간을 형성할 수 있다.
측면패널(20)은, 전면패널(28)과 후면패널(22)의 일측단을 연결하는 제1측면패널(20), 및 전면패널(28)과 후면패널(22)의 타측단을 연결하는 제2측면패널(20)을 포함할 수 있다.
케이스(12)에는, 히트싱크(40)에 대응되는 위치가 개구된 개구부(50)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 개구부(50)는, 히트싱크(40)와 전후방향으로 대응되는 후면패널(22)의 일부에 형성될 수 있다.
개구부(50)는, 히트싱크(40)로부터 배출되는 열이 케이스(12)의 외부로 방출되는 경로가 될 수 있다. 따라서, 히트싱크(40)로부터 배출되는 열이 외부로 효과적으로 방출되도록, 개구부(50)의 면적 및 위치를 형성할 수 있다.
예를 들어, 개구부(50)는, 히트싱크(40)와 전후방향으로 대응되는 영역의 면적보다 넓게 형성될 수 있다. 예를 들어, 개구부(50)는, 중앙부가 히트싱크(40)와 전후방향으로 대응되는 영역일 수 있다.
한편, 전후방향이란, 케이스(12)의 전방과 후방으로 정의되는 방향을 의미한다.
볼트체결부(51)는, 개구부(50)의 외곽으로부터 개구부(50)의 내측으로 돌출되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 볼트체결부(51)는, 개구부(50)의 상단으로부터 개구부(50)의 하측으로 돌출되어 형성될 수 있다. (도 6 참조)
볼트체결부(51)는, 케이스(12)와 일체로 형성된 것일 수 있다. 볼트체결부(51)는, 커버플레이트(60)가 볼팅되는 제1볼트홀(52)을 구비하여, 커버플레이트(60)가 케이스(12)와 체결되도록 할 수 있다.
볼트체결부(51)는, 체결시 안정성을 고려하여 적절한 위치에 형성될 수 있다. 볼트체결부(51)는, 커버플레이트(60)가 안정적으로 체결되도록 복수개일 수 있다. 예를 들어, 볼트체결부(51)는, 개구부(50)의 상단 중 좌측 단부에 인접한 부위에 형성되는 볼트체결부(51) 및 우측 단부에 인접한 부위에 형성되는 볼트체결부(51)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 볼트체결부(51)는, 개구부(50)의 상단 중 중앙 부위에 형성되는 볼트체결부(51)를 포함할 수 있다.
가이드홈(53)은, 개구부(50)의 일측 외곽으로부터 케이스(12)의 후방으로 돌출되어 형성될 수 있다. (도 4 참조) 가이드홈(53)에는, 커버플레이트(60)의 일측 가장자리가 삽입될 수 있다.
가이드홈(53)에 커버플레이트(60)의 일측 가장자리가 삽입됨으로써, 가이드홈(53)은 커버플레이트(60)가 케이스(12)에 볼트 체결될 위치를 가이드하여 설치 편의를 향상시킬 수 있다.
가이드홈(53)은, 개구부(50)에 대해서 볼트체결부(51)와 서로 대향될 수 있다. 예를 들어, 볼트체결부(51)가 개구부(50)의 상단에 형성될 경우, 가이드홈(53)은, 개구부(50)의 하단으로부터 케이스(12)의 후방으로 돌출되어 형성될 수 있다.
이때, 가이드홈(53)은, 개구부(50)의 하단에 형성됨으로써, 커버플레이트(60)를 상방에서 하방으로 내리면서 커버플레이트(60)가 가이드홈(53)에 삽입될 수 있도록하여 설치 편의를 더욱 향상시킬 수 있다.
가이드홈(53)은, 케이스(12)와 일체로 형성된 것일 수 있다.
커버플레이트(60)는, 개구부(50)에 배치되어 히트싱크(40)를 보호하고, 히트싱크(40)로부터 배출되는 열이 외부로 방출되도록 할 수 있다.
커버플레이트(60)는, 케이스(12)의 개구된 부분에 대응되는 형상일 수 있다. 예를 들어, 커버플레이트(60)는, 가장자리가 상기 볼트체결부(51)와 대응되는 형상으로 깎여 형성된 리세스부(55)를 구비할 수 있다.
따라서, 커버플레이트(60)는, 개구부(50) 및 볼트체결부(51)가 형성되도록 케이스(12)를 커팅한 다음, 케이스(12)로부터 커팅되어 분리되는 부분으로 제작된 것일 수 있다.
커버플레이트(60)는, 볼트체결부(51)와 접촉되도록 배치되어, 볼트체결부(51)와 볼트 체결될 수 있다.
예를 들어, 개구부(50) 및 볼트체결부(51)가 형성되도록 케이스(12)를 커팅함에 따라 케이스(12)로부터 커팅되어 분리된 커버플레이트(60)를 상하방향으로 뒤집은 다음 개구부(50)에 배치시켜, 볼트체결부(51)와 볼트 체결할 수 있다. (도 3 참조)
이때, 커버플레이트(60)를 상하방향으로 뒤집음으로서, 커버플레이트(60)에 구비된 리세스부(55)가 볼트체결부(51)에 대응되지 않도록 배치될 수 있다.
따라서, 케이스(12)의 개구부(50) 제작시 케이스(12)로부터 분리되는 부분이 커버플레이트(60)로 사용되도록 하여, 커버플레이트(60)를 위한 별도의 금형 설계를 필요로하지 않고, 커버플레이트(60)의 제작에 별도의 재료를 소모하지 않아 제작 편의 및 경제성을 향상시킬 수 있다.
또한, 커버플레이트(60) 체결시 리세스부(55)가 볼트체결부(51)에 대응되지 않도록 커버플레이트(60)를 배치하여, 커버플레이트(60)가 볼트체결부(51)에 의하여 케이스(12)의 내측에서 외측방향으로 반력을 받아 지지되도록하여 설치편의를 향상시킬 수 있다.
커버플레이트(60)는, 케이스(12)에 형성된 볼트체결부(51)의 제1볼트홀(52)에 대응되도록 커버플레이트(60)에 타공되어 제작되는 제2볼트홀(521)을 포함할 수 있다. 볼트체결부(51)에 형성된 제1볼트홀(52)과 커버플레이트(60)에 타공되는 제2볼트홀(521)은 볼트체결될 수 있다.
커버플레이트(60)는, 일측 가장자리에 가이드홈(53)에 삽입되는 돌출부(61)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 돌출부(61)는, 커버플레이트(60)의 하단에 형성될 수 있다.
돌출부(61)는, 케이스(12)에 형성된 가이드홈(53)에 삽입될 수 있도록 가이드홈(53)에 대응되는 형상일 수 있다. 돌출부(61)는, 커버플레이트(60)와 일체로 형성될 수 있다.
커버플레이트(60)의 일측 가장자리에 형성된 돌출부(61)가 가이드홈(53)에 삽입되면, 커버플레이트(60)의 타측 가장자리는, 개구부(50)의 타측 외곽으로부터 돌출부(61)가 삽입된 길이만큼 이격되어 이격 공간(64)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 커버플레이트(60)의 하단에 형성된 돌출부(61)가 개구부(50)의 하단에 형성된 가이드홈(53)에 삽입되면, 커버플레이트(60)의 상단은, 개구부(50)의 상단으로부터 돌출부(61)가 삽입된 길이만큼 이격될 수 있다.
따라서, 돌출부(61)는, 케이스(12)로부터 커팅되어 분리된 커버플레이트(60)의 일측 가장자리를 커팅함으로써 제작된 것일 수 있다. 예를 들어, 돌출부(61)는, 돌출부(61)가 형성되는 부분을 제외한 체 커버플레이트(60)의 하단을 좌우방향으로 절단하여 제작된 것일 수 있다.
커버플레이트(60)는 개구부(50)와 대응되도록 형성된 것인데, 다시 그 하단을 커팅하여 돌출부(61)를 형성한 뒤, 형성된 돌출부(61)를 개구부(50)의 바깥 영역 하측에 위치하는 가이드홈(53)에 삽입함으로서, 돌출부(61)는 개구부(50)의 바깥 영역 하측으로 이탈하게 되고, 이탈된 정도, 즉, 돌출부(61)가 가이드홈(53)에 삽입된 길이만큼 커버플레이트(60)의 상단은 개구부(50)의 상단으로부터 이격되는 것이다.
이때, 이격 공간(64)은, 히트싱크(40)로부터 배출되는 열이 통과하는 통로가 되어, 커버플레이트(60)의 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 커버플레이트(60)를 커팅하여 가이드홈(53)에 삽입될 돌출부(61)를 제작함에 따라 발생하는 커버플레이트(60)와 개구부(50)의 상하방향의 길이 차이를 별도로 보강하지 않고 히트싱크(40)로부터 배출되는 열이 유동하는 통로가 되도록 그대로 활용하여 커버플레이트(60)의 제작 편의를 향상시킬 수 있다.
커버플레이트(60)는, 커버플레이트(60)의 좌우방향으로 형성되는 리브(63)를 더 포함할 수 있다.
리브(63)는, 커버플레이트(60)의 구조적 강성과 열 저항성을 향상시킬 수 있다.
커버플레이트(60)는, 히트싱크(40)로부터 배출되는 열이 통과되어 외부로 방출되도록하는 개구홀(62)을 포함할 수 있다. 개구홀(62)의 개수는, 커버플레이트(60)의 방열 성능 및 구조 강성을 고려하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 개구홀(62)은, 좌우방향으로 장변이 형성되는 타원 형상일 수 있다. 예를 들어, 개구홀(62)은, 커버플레이트(60)에 복수의 열과 행을 형성하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 개구홀(62)은, 커버플레이트(60)를 상하방향으로 삼등분하여, 커버플레이트(60)의 상부와 하부에 형성될 수 있다.
도 5 내지 도 9을 참조하여, 실시예에 따른 에너지 저장장치(1)의 제조방법에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 에너지 저장장치(1)의 제조방법에 있어서, 배터리모듈(10); 전력변환기(32); 히트싱크(40); 케이스(12) 등에 관한 설명은 상술한 바와 동일하므로 서술을 생략한다.
먼저, 히트싱크(40)에 대응되는 위치에 개구부(50) 및 개구부(50)의 외곽으로부터 개구부(50)의 내측으로 돌출되는 볼트체결부(51)가 형성되도록 케이스(12)를 커팅할 수 있다. (S1) (도 6 참조)
예를 들어, 케이스(12)의 후면패널(22) 중 케이스(12) 내부에 배치된 히트싱크(40)와 전후방향으로 대응되는 부분을 커팅할 수 있다. 이때, 후면패널(22) 중 커팅되어 외부로 개구된 영역을 개구부(50)로 명명할 수 있다.
또한, 개구부(50)를 형성함과 동시에, 케이스(12)의 후면패널(22) 중 개구부(50)의 상단으로부터 개구부(50)의 하단 방향으로 돌출되는 볼트체결부(51)가 함께 형성되도록 후면패널(22)을 커팅할 수 있다. 이때, 볼트체결부(51)에는 제1볼트홀(52)이 타공될 수 있다.
이때, 볼트체결부(51)가 개구부(50)의 좌측 단부에 인접하게 형성되는 볼트체결부(51), 및 개구부(50)의 우측 단부에 인접하게 형성되는 볼트체결부(51)를 포함하도록 케이스(12)를 커팅할 수 있다.
따라서, 최소한의 볼트체결부(51)만으로 커버플레이트(60)가 안정적으로 체결되도록 할 수 있다.
한편, 개구부(50)의 면적이 히트싱크(40)와 전후방향으로 대응되는 영역의 면적보다 넓게 형성되도록 케이스(12)를 커팅할 수 있다. 이때, 개구부(50)의 중앙부가 히트싱크(40)와 전후방향으로 대응되는 영역이 되도록 케이스(12)를 커팅할 수 있다.
따라서, 히트싱크(40)로부터 방출되는 열이 케이스(12) 및 커버플레이트(60)를 통과하여 외부로 효과적으로 방열될 수 있다.
그 다음, 개구부(50)의 일측 외곽으로부터 케이스(12)의 후방으로 돌출되어 커버플레이트(60)의 일측 가장자리가 삽입되는 가이드홈(53)을 형성할 수 있다. (S2) (도 4 및 도 6 참조)
예를 들어, 개구부(50)의 하단으로부터 케이스(12)의 후방으로 돌출되어 커버플레이트(60)의 하단이 삽입되는 가이드홈(53)을 형성할 수 있다.
가이드홈(53)은, 후면패널(22)을 내부면으로부터 외부면 방향으로 프레스하여 성형될 수 있다. 또는, 가이드홈(53)은, 상면이 개구되어 상측으로 홈을 형성한 별도의 부재를 후면패널(22)에 브레이징하여 형성될 수도 있다. (도 4 참조)
가이드홈(53)에 커버플레이트(60)의 돌출부(61)가 삽입됨으로써, 가이드홈(53)은 커버플레이트(60)가 케이스(12)에 볼트 체결될 위치를 가이드하여 설치 편의를 향상시킬 수 있다.
가이드홈(53)은, 개구부(50)의 하단에 형성될 경우, 커버플레이트(60)를 상방에서 하방으로 내리면서 후술할 커버플레이트(60)의 돌출부(61)가 가이드홈(53)에 삽입되도록하여 설치 편의를 더욱 향상시킬 수 있다.
가이드홈(53)은, 개구부(50)의 하단 중 좌측 단부에 인접하게 형성되는 가이드홈(53), 및 우측 단부에 인접하게 형성되는 가이드홈(53)을 포함하도록 형성될 수 있다.
따라서, 최소한의 가이드홈(53)만으로 커버플레이트(60)가 안정적으로 가이드되도록 할 수 있다.
그 다음, 케이스(12)로부터 커팅되어 분리된 커버플레이트(60)에 히트싱크(40)로부터 배출되는 열이 통과하는 개구홀(62)을 형성할 수 있다. (S3) (도 7 참조)
이‹š, 개구홀(62)의 개수는, 커버플레이트(60)의 방열 성능 및 구조 강성을 고려하여 결정될 수 있다.
따라서, 케이스(12)의 개구부(50) 제작시 케이스(12)로부터 분리되는 부분이 커버플레이트(60)로 사용되도록 하여, 커버플레이트(60)를 위한 별도의 금형 설계를 필요로하지 않고, 커버플레이트(60)의 제작에 별도의 재료를 소모하지 않아 제작 편의 및 경제성을 향상시킬 수 있다.
그 다음, 케이스(12)에 형성된 볼트체결부(51)의 제1볼트홀(52)에 대응되는 제2볼트홀(521)이 형성되도록 커버플레이트(60)를 타공할 수 있다. (S4) (도 7 참조)
예를 들어, 후술할 S7에서 커버플레이트(60)를 상하 반전하여 개구부(50)에 배치할 것이므로, 이를 고려하여, 개구부(50)의 상단에 형성된 제1볼트홀(52)에 대응되도록 커버플레이트(60)의 하단에 제2볼트홀(521)을 타공할 수 있다.
그 다음, 커버플레이트(60)의 일측 가장자리에 가이드홈(53)에 삽입되는 돌출부(61)가 형성되도록 커버플레이트(60)의 일측 가장자리를 커팅할 수 있다. (S5) (도 7 참조)
예를 들어, 후술할 S7에서 커버플레이트(60)를 상하 반전하여 개구부(50)에 배치할 것이므로, 이를 고려하여, 개구부(50)의 하단에 형성된 가이드홈(53)에 대응되도록 커버플레이트(60)의 상단을 커팅하여 돌출부(61)를 형성할 수 있다.
그 다음, 커버플레이트(60)의 좌우방향으로 리브(63)를 형성할 수 있다. (S6) (도 7 참조)
커버플레이트(60)에 형성된 리브(63)는, 커버플레이트(60)의 구조적 강성과 열 저항성을 향상시킬 수 있다.
그 다음, 커버플레이트(60)를 볼트체결부(51)와 접촉되도록 배치할 수 있다.(S7)
예를 들어, 개구부(50)의 상단에 볼트체결부(51)를 형성한 경우, 커버플레이트(60)의 상단에는 볼트체결부(51)에 대응되는 리세스부(55)가 형성되어 있어, 커버플레이트(60)를 그대로 개구부(50)에 위치시킬 경우 볼트체결부(51)와 커버플레이트(60)가 접촉되지 않을 수 있다.
따라서, 커버플레이트(60)를 상하반전시키면, 리세스부(55)는 커버플레이트(60)의 하단에 위치하고, 리세스부(55)가 형성되지 않은 부분이 커버플레이트(60)의 상단에 위치하게 된다. (도 8 참조)
이 후, 커버플레이트(60)를 개구부(50)에 위치시키면, 커버플레이트(60)의 상단이 볼트체결부(51)에 접촉되어 케이스(12)의 내측에서 외측방향으로 반력을 받아 지지되도록함과 동시에, 커버플레이트(60)가 볼트체결부(51)와 볼트 체결 될 수 있다.
볼트 체결에 앞서, 상기 가이드홈(53)에 상기 돌출부(61)를 삽입할 수 있다. (S8) (도 9 참조)
예를 들어, 개구부(50)의 하단에 가이드홈(53)이 형성되어 있고, 개구부(50)의 상단에 볼트체결부(51)가 형성된 경우, 볼트 체결에 앞서 먼저 커버플레이트(60)를 상방에서 하방으로 내리면서 가이드홈(53)에 커버플레이트(60)의 돌출부(61)가 삽입되게 할 수 있다.
따라서, 커버플레이트(60)를 볼트 체결될 위치에 간편하게 고정시킬 수 있으므로 설치 편의가 향상될 수 있다.
한편, 커버플레이트(60)의 하단을 커팅하여 형성된 돌출부(61)가 가이드홈(53)에 삽입됨으로 인해, 커버플레이트(60)의 상단이 개구부(50)의 상단으로부터 돌출부(61)가 돌출된 길이만큼 이격되어 이격 공간(64)을 형성할 수 있음은 상술한 바와 같다.
이때, 이격 공간(64)은 히트싱크(40)로부터 배출되는 열이 통과하는 통로가 되어, 커버플레이트(60)의 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 커버플레이트(60)를 커팅하여 가이드홈(53)에 삽입될 돌출부(61)를 제작함에 따라 발생하는 커버플레이트(60)와 개구부(50)의 상하방향의 길이 차이를 별도로 보강하지 않고 히트싱크(40)로부터 배출되는 열이 유동하는 통로가 되도록 그대로 활용하여 커버플레이트(60)의 제작 편의를 향상시킬 수 있다.
그 다음, 커버플레이트(60)를 볼트체결부(51)와 볼트 체결할 수 있다.(S9) (도 3 참조)
예를 들어, 상하 반전된 커버플레이트(60)의 상단에 형성된 제2볼트홀(521)을, 개구부(50)의 상단에 형성된 볼트체결부(51)의 제1볼트홀(52)과 볼팅할 수 있다.
본 실시예에서는, 각 단계에 시간 순서를 부여하여 설명하였으나, 본 발명은 이러한 순서에 제한되지 않으며, 에너지 저장장치(1)의 제작성이 훼손되지 않는 범위에서 복수개의 단계가 동시에 실행되거나 또는 각 단계의 순서가 변경될 수도 있다. 예를 들어, S3 내지 S6단계는 동시에 진행되거나 순서를 뒤바꾸어 진행하여도 동일한 제작성이 유지될 수 있을 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
1: 에너지 저장장치 10 : 배터리모듈
12 : 케이스 32 : 전력변환기
40 : 히트싱크 50 : 개구부
51 : 볼트체결부 53 : 가이드홈
55 : 리세스부 60 : 커버플레이트
61 : 돌출부 62 : 개구홀
63 : 리브 64 : 이격공간

Claims (16)

  1. 케이스;
    상기 케이스 내부에 배치되는 배터리모듈;
    상기 배터리모듈을 충방전시키는 전력변환기;
    상기 전력변환기로부터 열을 흡수하여 외부로 배출하는 히트싱크;
    상기 히트싱크에 대응되는 위치에 상기 케이스가 개구되어 형성된 개구부;
    상기 개구부의 외곽으로부터 상기 개구부의 내측으로 돌출되어 형성된 볼트체결부;
    가장자리가 상기 볼트체결부와 대응되는 형상으로 깎여 형성된 리세스부를 구비하고, 상기 볼트체결부와 접촉되어 볼트 체결되는 커버플레이트를 포함하는 에너지 저장장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개구부의 일측 외곽으로부터 상기 케이스의 후방으로 돌출되어 형성되고 상기 커버플레이트의 일측 가장자리가 삽입되는 가이드홈을 더 포함하는 에너지 저장장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 볼트체결부와 상기 가이드홈은,
    상기 개구부에 대해서 서로 대향되고,
    상기 커버플레이트는,
    상기 일측 가장자리에 상기 가이드홈에 삽입되는 돌출부를 포함하고,
    상기 돌출부가 상기 가이드홈에 삽입되면, 타측 가장자리는, 상기 개구부의 타측 외곽으로부터 상기 돌출부가 삽입된 길이만큼 이격되는 에너지 저장장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커버플레이트는,
    상기 개구부 및 볼트체결부가 형성되도록 상기 케이스를 커팅하면서, 상기 케이스로부터 커팅되어 분리되는 부분으로 제작되는 에너지 저장장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    상기 커버플레이트의 일측을 커팅하여 제작되는 에너지 저장장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는,
    상기 히트싱크와 전후방향으로 대응되는 영역의 면적보다 넓게 형성되는 에너지 저장장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 개구부는,
    중앙부가 상기 히트싱크와 전후방향으로 대응되는 영역인 에너지 저장장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는,
    전면패널, 상기 전면패널과 대향되는 후면패널, 상기 전면패널과 후면패널의 측단을 연결하는 측면패널, 상기 전면패널과 후면패널의 상단을 연결하는 상면패널, 및 상기 전면패널과 후면패널의 하단을 연결하는 하면패널을 포함하고,
    상기 개구부는
    상기 후면패널에 형성되는 에너지 저장장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배터리모듈은,
    상기 케이스의 내부 공간의 하부에 배치되어 상기 하면패널에 의하여 지지되고,
    상기 전력변환기는,
    상기 배터리모듈의 상측에 배치되고,
    상기 히트싱크는,
    열을 흡수하는 흡열부, 및 흡수한 열을 배출하는 방열부를 포함하고,
    상기 흡열부는,
    상기 전력변환기와 연결되고,
    상기 방열부는,
    상기 개구부와 대향되도록 배치되는 에너지 저장장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 커버플레이트는,
    상기 커버플레이트의 좌우방향으로 형성되는 리브를 더 포함하는 에너지 저장장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 커버플레이트는,
    상기 히트싱크로부터 배출되는 열이 통과되어 외부로 방출되도록하는 개구홀을 더 포함하는 에너지 저장장치.
  12. 케이스; 상기 케이스 내부에 배치되는 배터리모듈; 상기 배터리모듈을 충방전시키는 전력변환기; 상기 전력변환기로부터 열을 흡수하여 외부로 배출하는 히트싱크를 포함하는 에너지 저장장치에 있어서,
    (a) 상기 히트싱크에 대응되는 위치에 개구부 및 상기 개구부의 외곽으로부터 상기 개구부의 내측으로 돌출되는 볼트체결부가 형성되도록 상기 케이스를 커팅하는 단계;
    (b) 상기 케이스로부터 커팅되어 분리된 커버플레이트에 상기 히트싱크로부터 배출되는 열이 통과하는 개구홀을 형성하는 단계;
    (c) 상기 커버플레이트를 상기 볼트체결부와 접촉되도록 배치하고 상기 볼트체결부와 볼트 체결하는 단계를 포함하는 에너지 저장장치의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 (a)단계는,
    상기 개구부의 일측 외곽으로부터 상기 케이스의 후방으로 돌출되어 상기 커버플레이트의 일측 가장자리가 삽입되는 가이드홈을 형성하는 단계를 더 포함하는 에너지 저장장치의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    상기 커버플레이트의 일측 가장자리에 상기 가이드홈에 삽입되는 돌출부가 형성되도록 상기 커버플레이트의 일측 가장자리를 커팅하는 단계를 더 포함하는 에너지 저장장치의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    상기 커버플레이트의 좌우방향으로 리브를 형성하는 단계를 더 포함하는 에너지 저장장치의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 가이드홈에 상기 돌출부를 삽입하는 단계를 더 포함하는 에너지 저장장치의 제조방법.
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