KR20020037341A - 배터리냉각구조 - Google Patents

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KR20020037341A
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와타나베오사무
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오노 마사오
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Abstract

케이스(1) 내에 수납된 모듈(배터리요소)(M)을, 외기(外氣)에 의해 냉각하기 위한 배터리냉각구조를, 다음과 같은 구성으로 하였다. 즉, 우선 케이스(1) 내의 공간을 구획하고, 모듈(M)을 사이에 끼우고 이웃하는 제1공간(8b) 및 제2공간(8a)을 형성한다. 그리고, 모듈(M)의 일단측에 대응하는 케이스(1)의 면에, 제1도입구(9b)를 형성하고, 이 제1도입구(9b)로부터 제1공간(8b) 내에 도입된 외기를, 이 외기가 제1공간(8b) 내를 통과한 후에 배출하기 위한 제1배출구(10b)를, 모듈(M)의 타단측에 대응하는 케이스(1)의 면에 형성한다. 한편, 모듈(M)의 타단측에 대응하는 케이스(1)의 면에는, 제2도입구(9a)를 형성한다. 또한, 이 제2도입구(9a)로부터 제2공간(8a) 내에 도입된 외기를, 이 외기가 제2공간(8a) 내를 통과한 후에 배출하기 위한 제2배출구(10a)를, 모듈(M)의 일단측에 대응하는 케이스(1)의 면에 형성한다.

Description

배터리냉각구조{Battery cooling structure}
최근, 환경문제에 대한 대응으로부터, 사륜차ㆍ이륜차를 불문하고, 전동식 차량의 연구개발이 활발하게 행하여지고 있다. 특히, 스페이스의 면에서 유리한 사륜차에 관해서는, 이미 실용화되어 있는 예도 있다.
그런데, 이러한 전동식 차량에는, 그 중에서도 원동부의 콤팩트화의 요구가 강한 이륜차에는, 니켈ㆍ수소배터리, 혹은 니켈ㆍ카드뮴배터리, 혹은 리튬이온배터리와 같은 고성능의 배터리가 탑재된다. 더욱 상세하게 말하면, 몇 개의 셀을 직렬로 접속하여, 우선 모듈을 얻는다. 다음으로, 이 모듈을 소정의 개수만큼, 하드케이스 내에 밀접하게 수납한다. 그리고, 최후에 이 모듈끼리를 직렬로 연결하여, 상기 배터리는 완성이 된다. 그러나, 이러한 형태의 배터리에는, 다음과 같은 문제점이 있다.
배터리는, 그 종류에 관계없이 충방전시에 열을 발생한다. 이것은, 상술한 다수의 셀로 구성되는 배터리에 관해서도 적용된다. 그렇지만, 셀 각각의 발열량은 같더라도, 셀끼리의 사이에 큰 온도차가 생기는 경우가 있다. 예컨대, 케이스의 중심측에 위치하는 셀은 케이스의 벽면측에 위치하는 셀보다도 열을 가지기 쉽다. 이 결과, 양자의 사이에는 상당한 온도차가 발생한다. 그리고, 이 온도차는 셀의 충전상태를 불균일한 것으로 한다. 즉, 셀끼리의 사이의 온도차는 배터리의 성능저하의 원인이 된다.
그리고, 불필요한 온도상승을 억제하기 위하여, 배터리에 외기(外氣)를 내뿜도록 구성한 것도 있다. 확실히, 이 경우에는 배터리의 평균온도는 저하된다. 그러나, 케이스 내에 도입된 외기의 온도는, 그것이 케이스로부터 배출될 때까지의 동안에 서서히 상승하여 간다. 이 때문에, 외기에 의한 냉각률은 절대로 균일한 것으로는 되지 않고, 상기 문제점, 즉 셀끼리의 사이의 온도차에 기인한 배터리의 성능저하라는 문제점을 근본적으로 해결할 수는 없다.
본 발명은, 전동이륜차 등의 전동식 차량에 탑재되는 배터리의 냉각구조에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 관련되는 냉각구조가 채용된 배터리유닛의 외관도이고,
도 2는 천판(天板;roof plate)을 생략한 상태에서의 상기 배터리유닛의 평면도이고,
도 3은 정면판(正面板;front plate)을 생략한 상태에서의 상기 배터리유닛의정면도이고,
도 4는 상기 배터리유닛의 우측면도이고,
도 5는 상기 배터리유닛의 좌측면도이고,
도 6은 도 3에 있어서의 X-X선에서의, 상기 배터리유닛의 횡단면도이고,
도 7은 도입외기의 유동상황을 나타낸, 천판을 생략한 상태에서의 상기 배터리유닛의 평면도이고,
도 8은 도입외기의 유동상황을 나타낸, 저판(底板;bottom plate)을 생략한 상태에서의 상기 배터리유닛의 평면도이고,
도 9는 도입외기의 유동상황을 나타낸, 정면판을 생략한 상태에서의 상기 배터리유닛의 정면도이고,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 관련되는 냉각구조가 채용된 배터리유닛의 요부평면도이고,
도 11은 본 발명의 제2실시예에 관련되는 냉각구조가 채용된 배터리유닛의 요부정면도이고,
도 12는 본 발명의 제3실시예와 관련되는 냉각구조가 채용된 배터리유닛의 횡단면도이다.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하는 것에 있다.
특히, 본 발명의 목적은, 전체가 균일한 온도가 되도록 배터리를 냉각할 수 있는 배터리냉각구조를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은,
케이스 내에 수납된 배터리를, 외기에 의해 냉각하기 위한 배터리냉각구조로서,
상기 케이스와,
상기 케이스 내의 공간을 구획하여 형성된, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 제1공간 및 제2공간과,
상기 배터리의 일단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제1도입구와,
상기 제1도입구로부터 상기 제1공간 내에 도입된 상기 외기를, 상기 외기가 상기 제1공간 내를 통과한 후에 배출하기 위한, 상기 배터리의 타단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제1배출구와,
상기 배터리의 타단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제2도입구와,
상기 제2도입구로부터 상기 제2공간 내에 도입된 상기 외기를, 상기 외기가 상기 제2공간 내를 통과한 후에 배출하기 위한, 상기 배터리의 일단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제2배출구를 가지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조에 의해 구성된다.
그리고, 본 발명의 배터리냉각구조는,
상기 케이스를 두 개 가지고,
상기 케이스를 서로 인접시키고, 또한 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제1배출구와 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제2도입구를 접속함과 동시에,
상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제1배출구와 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제2도입구를 접속함으로써,
상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제1도입구로부터 도입된 외기가, 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제2배출구로부터 배출되고,
상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제1도입구로부터 도입된 외기가, 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제2배출구로부터 배출되도록 구성되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이에 따라, 높은 스페이스효율을 실현하면서, 배터리의 대용량화를 도모할 수 있다.
또, 같은 이유에서, 상기 케이스 내에는 복수의 상기 배터리가 병렬상태로 수납되어 이루어짐과 동시에,
상기 케이스 내에는, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 상기 제1공간 및 상기 제2공간으로 이루어지는 단위냉각계가 복수 설치되어 이루어지고,
또한, 이웃하는 상기 단위냉각계끼리가, 상기 제1공간 또는 상기 제2공간을 공유하도록 구성되어 이루어지는 것이 바람직하다.
특히, 상기 케이스를 두 개 가지는 배터리냉각구조에 있어서,
상기 케이스 내에는, 복수의 상기 배터리가 병렬상태로 수납되어 이루어짐과 동시에,
상기 케이스 내에는, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 상기 제1공간 및 상기 제2공간으로 이루어지는 단위냉각계가 복수 설치되어 이루어지고,
또한, 이웃하는 상기 단위냉각계끼리가, 상기 제1공간 또는 상기 제2공간을 공유하도록 구성되어 이루어지는 것이 바람직하다.
반대로, 상기 본 발명의 목적은,
케이스 내에 수납된 배터리를, 외기에 의해 냉각하기 위한 배터리냉각구조로,
상기 케이스 내의 공간은, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 제1공간과 제2공간으로 구획되고,
상기 배터리의 일단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성한 제1도입구로부터, 상기 제1공간 내에 도입된 외기가, 상기 제1공간 내를 통과한 후에, 상기 배터리의 타단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성한 제1배출구로부터 배출되고,
상기 배터리의 타단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성한 제2도입구로부터, 상기 제2공간 내에 도입된 외기가, 상기 제2공간 내를 통과한 후에, 상기 배터리의 일단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성한 제2배출구로부터 배출되도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조에 의해 달성된다.
그리고, 본 발명의 배터리냉각구조에서도,
상기 케이스를 두 개 가지고,
상기 케이스를 서로 인접시키고, 또한 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제1배출구와 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제2도입구를 접속함과 동시에,
상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제1배출구와 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제2도입구를 접속함으로써,
상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제1도입구로부터 도입된 외기가, 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제2배출구로부터 배출되고,
상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제1도입구로부터 도입된 외기가, 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제2배출구로부터 배출되도록 구성되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이에 따라, 높은 스페이스효율을 실현하면서, 배터리의 대용량화를 도모할 수 있다.
또, 같은 이유에서, 상기 케이스 내에는 복수의 상기 배터리가 병렬상태로 수납되어 이루어짐과 동시에,
상기 케이스 내에는, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 상기 제1공간 및 상기 제2공간으로 이루어지는 단위냉각계가 복수 설치되어 이루어지고,
또한, 이웃하는 상기 단위냉각계끼리가, 상기 제1공간 또는 상기 제2공간을 공유하도록 구성되어 이루어지는 것이 바람직하다.
특히, 상기 케이스를 두 개 가지는 배터리냉각구조에 있어서,
상기 케이스 내에는, 복수의 상기 배터리가 병렬상태로 수납되어 이루어짐과 동시에,
상기 케이스 내에는, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 상기 제1공간 및 상기 제2공간으로 이루어지는 단위냉각계가 복수 설치되어 이루어지고,
또한, 이웃하는 상기 단위냉각계끼리가, 상기 제1공간 또는 상기 제2공간을 공유하도록 구성되어 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 배터리냉각구조, 특히 케이스를 두 개 가지는 배터리냉각구조는,
외기압송수단을 구비한 덕트를 더욱 가지며, 상기 제1도입구는, 상기 덕트에 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 배터리의 냉각효율을 더욱 높일 수 있는 것이 가능해진다.
또, 본 발명의 배터리냉각구조는,
칸막이판을 더욱 가지며, 상기 케이스 내의 공간의 구획에는, 상기 배터리와 함께 상기 칸막이판이 사용되어 이루어지고, 또한, 상기 칸막이판이 상기 배터리를 지지하도록 구성되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 칸막이용 부재와 배터리지지용 부재를 서로 별도의 부재로 하는 경우에 비하여, 부품수 및 조립공정수를 줄일 수 있다. 이 결과, 코스트삭감을 도모할 수 있다.
혹은, 본 발명의 배터리냉각구조는,
스페이서를 더욱 가지며, 상기 케이스 내의 공간의 구획에는, 상기 스페이서와, 상기 스페이서를 개재하여 상하로 쌓여진 상기 배터리의 한 쌍이 사용되어 이루어지고,
또한, 상기 배터리는, 상기 케이스의 내면과 상기 스페이서 사이에 끼워진 상태로, 상기 케이스 내에 지지되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 칸막이판을 사용하는 경우보다도, 더욱 부품수 및 조립공정수를 줄일 수 있다. 이 결과, 대폭적인 코스트삭감을 도모할 수 있다.
그리고, 본 발명의 배터리냉각구조에서는,
상기 케이스의 상하 외면에는, 상기 케이스 내에 배치되는 상기 배터리의 일부를 수용하기 위한 볼록부가 형성되어 이루어지고,
상기 케이스의 한쪽에 형성된 상기 볼록부 사이의 오목부 내에, 상기 케이스의 다른쪽에 형성된 상기 볼록부가 위치하도록, 상기 케이스는 상하로 쌓여 이루어지는 것이 바람직하다. 즉 상기 케이스는, 서로 다르게 상하로 쌓여 이루어지는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 케이스를 상하로 쌓을 때, 얻어진 적중체(積重體;piled body)의 치수, 특히 높이치수를 절감하는 것이 가능해진다. 또, 케이스 내에서의 배터리의 위치안정성이 비약적으로 향상한다.
그리고 또한, 본 발명의 배터리냉각구조(특히 덕트를 구비하는 배터리냉각구조)에서는,
상기 덕트에 있어서의 외기가 도입되는 측의 단부개구(端部開口;end section opening)와, 상기 케이스에 형성된 상기 제2배출구가, 순환용 관체(管體;tube body)에 의해 접속되어 이루어지고,
상기 순환용 관체는, 필요에 따라, 상기 제2배출구로부터의 배기(排氣)를 대기중에 방출하고, 또한 외기를 상기 덕트에 공급할 수 있도록 구성되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써 본 발명의 배터리냉각구조는, 특히 한랭시 즉 배터리가 차가워져 있는 상황 하에 있어서, 다음과 같은 효과를 이룬다.
주지하는 바와 같이, 배터리는 온도가 너무 낮아도 소기(所期)의 성능을 발휘할 수 없다. 따라서, 그 사용에 있어서는, 배터리의 온도가 최적치까지 빨리 상승하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 상기와 같이, 상기 제2배출구로부터의 배기를, 순환용 관체를 사용하여 덕트에 공급하여 주면 좋다. 즉, 내부순환시켜 주면 좋다. 즉, 이 제2배출구로부터의 배기는 외기보다 고온으로 되어 있기 때문에, 신선한 외기를 도입하는 것보다 빨리, 배터리의 온도를 상승시킬 수 있다.
게다가, 이렇게 함으로써, 배터리끼리의 사이에 온도차가 발생하지 않도록, 배터리의 온도를 빨리 상승시킬 수 있다. 이 결과, 매우 신속하게, 배터리에 소기의 성능을 발휘시키는 것이 가능하게 된다.
그리고, 배터리가 최적의 온도가 된 후에는, 두 말할 필요도 없이, 제2배출구로부터의 배기는 대기중에 방출되게 된다. 그리고, 이들을 대신하여 덕트에는 저온의 신선한 외기가 공급되게 된다.
이와 관련하여, 본 발명의 배터리냉각구조는, 복수개의 셀을 직렬로 접속하여 구성된 배터리의 냉각에 특히 적합하다. 이것은, 장척(長尺)의 배터리일수록 길이방향을 따른 온도차가 커지고, 그만큼 본 발명의 효과가 현저한 것이 되기 때문이다.
이상의 점을 고려하면, 상기 본 발명의 목적은,
케이스 내에 수납된, 복수개의 셀을 직렬로 접속하여 구성된 배터리를, 외기에 의해 냉각하기 위한 배터리냉각구조로서,
상기 케이스와,
상기 케이스 내의 공간을 구획하여 형성된, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 제1공간 및 제2공간과,
상기 배터리의 일단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제1도입구와,
상기 제1도입구로부터 상기 제1공간 내에 도입된 상기 외기를, 상기 외기가 상기 제1공간 내를 통과한 후에 배출하기 위한, 상기 배터리의 타단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제1배출구와,
상기 배터리의 타단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제2도입구와,
상기 제2도입구로부터 상기 제2공간 내에 도입된 상기 외기를, 상기 외기가 상기 제2공간 내를 통과한 후에 배출하기 위한, 상기 배터리의 일단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제2배출구를 가지고,
상기 케이스는 서로 인접하는 상태로 두 개가 존재하고, 또한 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제1배출구와 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제2도입구를 접속함과 동시에, 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제1배출구와 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제2도입구를 접속함으로써, 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제1도입구로부터 도입된 외기가, 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제2배출구로부터 배출되고, 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제1도입구로부터 도입된 외기가, 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제2배출구로부터 배출되도록 구성되어 이루어지고,
상기 케이스 내에는, 복수의 상기 배터리가 병렬상태로 수납되어 이루어짐과 동시에, 상기 케이스 내에는, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 상기 제1공간 및 상기 제2공간으로 이루어지는 단위냉각계가 복수 설치되어 이루어지고, 이웃하는 상기 단위냉각계끼리가, 상기 제1공간 또는 상기 제2공간을 공유하도록 구성되어 이루어지고,
또한, 상기 케이스 내의 공간의 구획에는, 스페이서와, 상기 스페이서를 개재하여 상하로 쌓여진 상기 배터리의 한 쌍이 사용되어 이루어지고, 상기 배터리는, 상기 케이스의 내면과 상기 스페이서 사이에 끼워진 상태로, 상기 케이스 내에 지지되고,
또한, 상기 케이스의 상하 외면에는, 상기 케이스 내에 배치되는 상기 배터리의 일부를 수용하기 위한 볼록부가 형성되어 이루어지고, 상기 케이스의 한쪽에 형성된 상기 볼록부 사이의 오목부 내에, 상기 케이스의 다른쪽에 형성된 상기 볼록부가 위치하도록, 상기 케이스는 상하로 쌓여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조에 의해 달성된다.
그런데, 상기 구조를 채용한 경우, 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 제1공간과 제2공간에는 각각 반대방향으로 외기가 도입된다. 그리고, 이 도입된 외기는 배터리를 냉각하는 한편, 서서히 나뜻해지고, 최종적으로 서로 반대방향으로 배출되게 된다. 그런데, 케이스 내에 도입된 외기의 유동거리와, 그 유동거리에 대응한 위치에서의 도입외기의 온도 사이에는, 원칙적으로 선형적인 관계가 성립된다. 바꿔 말하면, 도입외기의 유동경로를 따른 온도 구배(勾配)는 거의 일정하다. 그리고, 이 온도 구배는 제1공간측과 제2공간측에서는 완전히 역전한다. 따라서, 서로 반대방향으로 도입되는 외기가 공동으로, 배터리가 있는 일부분으로부터 빼앗는 열의 총량은, 외기도입구로부터의 거리에 관계없이 통상 일정해진다. 그 때문에, 배터리에는 온도가 높은 부분과 낮은 부분이 생기지 않는다. 특히, 복수의 셀을 직렬로 연결하여 구성된 배터리에 있어서는, 셀끼리의 사이에 온도차가 발생하지 않는다. 바꿔 말하면, 본 발명의 배터리냉각구조를 채용함으로써, 배터리를, 그 전체가 균일한 온도가 되도록 효율좋게 냉각하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 온도차에 기인한 배터리의 성능저하와 같은 문제는 발생하지 않게 된다.
이하, 도 1 내지 도 9를 사용하여, 본 발명의 제1실시예를 설명한다.
그리고, 도 1은 본 실시예에 관련되는 냉각구조가 채용된 배터리유닛의 외관도, 도 2는 천판을 생략한 상태에서의 동일 배터리유닛의 평면도, 도 3은 정면판을생략한 상태에서의 동일 배터리유닛의 정면도, 도 4 및 도 5는 각각 동일 배터리유닛의 우측면도 및 좌측면도, 도 6은 도 3에 있어서의 X-X선에서의, 동일 배터리유닛의 횡단면도, 도 7은 도입외기의 유동상황을 나타낸, 천판을 생략한 상태에서의 동일 배터리유닛의 평면도, 도 8은 도입외기의 유동상황을 나타낸, 저판을 생략한 상태에서의 동일 배터리유닛의 평면도, 도 9는 도입외기의 유동상황을 나타낸, 정면판을 생략한 상태에서의 동일 배터리유닛의 정면도이다.
본 실시예에 관련되는 냉각구조(이하, 본 냉각구조라고 함)가 채용된 배터리유닛의 외관은 도 1에 나타낸 바와 같다.
여기서, 이 배터리유닛이 탑재되는 차량(예컨대 전동이륜차)에 관해서는 특별히 도시되어 있지 않다. 하지만, 동일 배터리유닛은 탑승자의 발밑 혹은 시트의 아래(내부) 등, 차량의 비교적 스페이스에 여유가 있는 부위에 설치된다. 그리고, 컨트롤러 등을 개재하여, 차륜을 구동하는 모터에 접속되게 된다.
그런데, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 냉각구조가 채용된 배터리유닛은, 주(主)구성요소로서 상하 2단(段)으로 쌓여진 직사각형 박스의 배터리케이스(1, 2)를 갖는다. 또, 이 배터리케이스(1, 2)로 이루어지는 적중체(積重體;piled body)의 일단면측에는 외기도입용 덕트(3)가 장착되어 있다.
한편, 배터리케이스(1, 2)로 이루어지는 적중체의 타단면측에는, 대략 C자형의 턴 덕트(turn duct)(4a∼4f)가 장착되어 있다. 그리고, 상기 배터리케이스(1, 2)로 이루어지는 적중체에 있어서의, 외기도입용 덕트(3)가 장착된 면에는, 배터리에 축적된 전기에너지를 꺼내기 위한 단자가 배치된다. 그러나, 도 1에서는 이를생략하였다.
다음으로, 상기 구성요소 각각의 구조에 관하여 상세하게 해설한다.
우선, 배터리케이스(1)에 관하여 설명한다. 그리고, 배터리케이스(2)에 관해서는, 이 배터리케이스(1)와 같은 구조이므로, 그 설명을 생략한다. 단, 본 명세서에서는, 배터리케이스(2)에 속하는 구성요소에 관해서는 부호에 「'」를 붙이고, 이로써 배터리케이스(1)에 속하는 구성요소와 구별하고 있다.
배터리케이스(1)의 주(主)구조부(셸바디(shell body))는 내열성ㆍ내충격성 플라스틱 등을 사용하여 구성되어 있고, 충분한 단열성을 가지고 있다. 덧붙여 말하자면, 이 내열성ㆍ내충격성을 구비한 플라스틱으로서는, 예컨대 폴리우레탄수지 혹은 폴리프로필렌수지 등을 들 수 있다.
배터리케이스(1) 내에는 배터리가 수납되어 있다. 더욱 상세하게 말하면, 이 배터리케이스(1) 내에는, 도 2 및 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 총 6개의 셀(C)을 직렬로 연결한 배터리요소(이하, 이를 모듈이라고 함)(M)가 상하 2단으로 배치되어 있다. 그리고, 이 상하 두 개의 모듈(M)로 이루어지는 모듈 한 쌍이, 병렬상태로 총 5개가 배치되어 있다(단, 모듈 한 쌍은 전기적으로는 직렬 접속되어 있다). 즉, 배터리케이스(1) 내에는 총 10개(2단 ×5열)의 모듈(M)이 수납되어 있으며, 따라서 동일 배터리케이스(1) 내에는 총 60개(6개 ×2단 ×5열)의 셀(C)이 존재하고 있다.
좀더 자세히 말하자면, 모듈(M)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 배터리케이스(1)의 일면(외기도입용 덕트(3)가 장착된 면)측에 있어서는, 이웃하는것끼리 대략 コ자형 단자판(5)을 사용하여 접속되어 있다. 특히, 이 단자판(5)은 배터리케이스(1)의 외측에 있고, 볼트조임에 의해 모듈(M)의 전극단자에 고정되어 있다.
이에 대하여, 배터리케이스(1)의 다른 한쪽의 면측에 관해서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상하로 겹치는 모듈(M)끼리 직선형의 단자판(6)을 사용하여 접속되어 있다. 그리고, 이 면측에 관해서도, 상기 단자판(6)은 배터리케이스(1)의 외측에 존재하고 있다. 그리고, 동 단자판(6)은 모듈(M)의 전극단자에 대하여, 볼트조임에 의해 고정되어 있다. 이 결과, 배터리케이스(1) 내의 모든 모듈(M)은, 상술한 바와 같이 전기적으로 직렬 접속된 상태로 되어 있다.
여기서, 참고로 말하면, 상기 셀(C)의 하나가 발생하는 전압은 1.2V이다. 그리고, 이 셀(C)은 모두 직렬로 접속되어 있기 때문에, 배터리케이스(1)가 전체적으로 발생하는 전압은 72V가 된다.
그런데, 상기 모듈(M)은 도 6 등으로부터 알 수 있는 바와 같이, 배터리케이스(1) 내에 있어서 칸막이판(7)에 의해 지지되어 있다. 정확히 말하자면, 상하로 겹치는 모듈(M) 한 쌍이, 한 장의 칸막이판(7)에 의해 소정의 간격을 두고 지지되어 있다. 덧붙여 말하자면, 이 칸막이판(7)의 실제형상은 모듈(M)에 대응하는 노칭(notching)이 형성된 틀형상의 것이다. 그리고, 나중에 상술하겠지만, 상하로 겹치는 모듈(M) 한 쌍과, 이를 지지하는 칸막이판(7)과는 공동으로, 배터리케이스(1) 내를 총 6개의 공간(8a∼8f)으로 구획하고 있다. 이 구획된 공간(8a∼8f) 각각이, 모듈(M)을 냉각하는 도입외기의 유동경로로 되어 있다.
다음으로, 배터리케이스(1)의 측면, 즉 상기 외기도입용 덕트(3) 및 상기 턴 덕트(4a∼4f)가 장착된 면에는, 상기 구획된 공간(8a∼8f)의 각각에 대응하여, 복수의 개구(開口;opening)가 형성되어 있다.
더욱 상세하게 말하면, 우선 외기도입용 덕트(3)가 설치된 면에는 개구(9a∼9f)가 형성되어 있다. 한편, 턴 덕트(4a∼4f)가 설치된 면에도 개구(9a∼9f)와 동일 형상의 개구(10a∼10f)가 형성되어 있다. 그리고, 배터리케이스(1)의 아래쪽에 위치하는 배터리케이스(2)에 관해서도, 이들과 동일한 개구(9a'∼9f') 및 개구(10a'∼10f')가 형성되어 있다.
배터리케이스(1, 2)와 함께 배터리유닛을 구성하는 턴 덕트(4a∼4f)는, 상기 개구(10a∼10f)와 상기 개구(10a'∼10f')를 접속하기 위한 것이다. 즉, 턴 덕트(4a∼4f)는, 배터리케이스(1) 안으로부터 배터리케이스(2) 안으로, 혹은 배터리케이스(2) 안으로부터 배터리케이스(1) 안으로, 도입외기를 유도하는 역할을 한다.
더욱 구체적으로 말하면, 턴 덕트(4a)는 개구(10a)와 개구(10a')를 접속한다. 또, 턴 덕트(4b)는 개구(10b)와 개구(10b')를 접속한다. 또, 턴 덕트(4c)는 개구(10c)와 개구(10c')를 접속한다. 또, 턴 덕트(4d)는 개구(10d)와 개구(10d')를 접속한다. 또, 턴 덕트(4e)는 개구(10e)와 개구(10e')를 접속한다. 그리고 마지막으로, 턴 덕트(4f)는 개구(10f)와 개구(10f')를 접속한다.
턴 덕트(4a∼4f)와 동일하게, 상기 배터리유닛의 구성요소인 외기도입용 덕트(3)에 관해서이지만, 이 외기도입용 덕트(3)는 통형상의 본체부(11)에 분기부(分岐部;branch section)(12a∼12f)를 번갈아 설치한 모양으로 되어 있다. 그리고, 이들 분기부(12a∼12f)에 관해서는, 상기 개구(9a∼9f) 혹은 상기 개구(9a'∼9f')의 어느 하나에 접속되어 있다.
더욱 상세히 말하면, 분기부(12a)는 개구(9a')에 접속되어 있다. 또, 분기부(12b)는 개구(9b)에 접속되어 있다. 또, 분기부(12c)는 개구(9c')에 접속되어 있다. 또, 분기부(12d)는 개구(9d)에 접속되어 있다. 또, 분기부(12e)는 개구(9e')에 접속되어 있다. 그리고, 마지막으로 분기부(12f)는 개구(9f)에 접속되어 있다. 따라서, 본체부(11) 안으로 보내진 외기는, 우선 분기부(12a∼12f)에 의해 분기된다. 그리고, 각각 개구(9a', 9b, 9c', 9d, 9e', 9f)로부터, 구획된 공간(8a', 8b, 8c', 8d, 8e', 8f) 안으로 도입된다.
그리고, 나중에 다시 설명하겠지만, 상기 개구(9a', 9b, 9c', 9d, 9e', 9f)는, 본 냉각구조에 있어서의 제1도입구에 해당한다. 한편, 상기 개구(9a, 9b', 9c, 9d', 9e, 9f')는, 본 냉각구조에 있어서의 제2배출구에 해당한다. 단, 이들 개구(9a, 9b', 9c, 9d', 9e, 9f')는 개방된 상태로 되어 있다.
상기 외기도입용 덕트(3)는 외기압송수단(전동팬)(13)을 구비한다. 즉 본 실시예에서는, 이 외기압송수단(13)에 의해, 배터리케이스(1, 2) 안으로 강제적으로 외기를 보내도록 구성하고 있다. 덧붙이자면, 상기 외기도입용 덕트(3)의 본체부(11)는, 그 안쪽일수록 단면적이 작아지는 원추대(圓錐臺;truncated cone)형상을 가지고 있다. 이로 인해, 분기부(12a∼12f)의 각각에 유입하는 외기의 양은 소기(所期)의 것이 된다. 참고로 말하면, 분기부(12a, 12f)에 유입하는 외기의 양은 다른 분기부(12b, 12c, 12d, 12e)에 유입하는 외기량의 대략 반이다.
그리고, 상기 외기도입용 덕트(3)는 반드시 원추대형상일 필요는 없다. 그런 형상 이외에도, 예컨대 직방체(直方體;rectangular parallelepiped)형상의 것, 바꿔 말하면 횡단면이 모든 개소에서 같은 박스모양의 것을 사용할 수도 있다.
또한, 먼저 설명한 턴 덕트(4a∼4f)에 관해서도 말할 수 있겠지만, 이 외기도입용 덕트(3)도 상기 배터리케이스(1, 2)와 동일하게, 단열성이 뛰어난 플라스틱으로 구성되어 있다.
그런데, 상기 배터리유닛에 채용된 본 냉각구조는, 상술한 바와 같이 배터리케이스(1, 2) 내에 수납되어 있는 복수의 모듈(배터리요소)(M)을 외기에 의해 냉각하기 위한 것이다. 이하, 그 구성 및 작용에 관하여 상세히 설명한다(도 7 내지 도 9 참조).
본 냉각구조는 복수의 단위냉각계를 구비한다. 즉, 배터리케이스(1) 내에 있어서 상하로 겹치는 모듈(M) 한 쌍과, 배터리케이스(2) 내에 있어서 상하로 겹치는 모듈(M') 한 쌍의 세트, 각각에 대응하여 총 5개의 단위냉각계가 설치되어 있다.
이 단위냉각계의 하나로서는, 우선 외기도입용 덕트(3)의 개구에 가장 가까운 위치에 존재하고, 상하로 겹치는 모듈 한 쌍의 세트를 냉각하는 것이 있다. 이후, 이 단위냉각계를 「제1냉각계」라고 한다. 이후, 그 이외의 것에 관해서는, 이 제1냉각계에 가까운 쪽부터 순서대로, 제2냉각계, 제3냉각계, 제4냉각계, 그리고 제5냉각계라고 한다.
그런데, 상기 제1냉각계는, 구획된 공간(제1공간)(8a, 8a')과, 구획된 공간(제2공간)(8b, 8b')과, 턴 덕트(4a, 4b)를 구비한다. 그리고, 우선 개구(제1도입구)(9a')로부터, 구획된 공간(8a') 내에 도입된 외기는, 턴 덕트(4a)를 거쳐, 구획된 공간(8a) 내에 들어가고, 최종적으로 개구(제2배출구)(9a)로부터 배출된다. 한편, 개구(제1도입구)(9b)로부터, 구획된 공간(8b) 내에 도입된 외기는, 턴 덕트(4b)를 거쳐, 구획된 공간(8b') 내에 들어가고, 최종적으로 개구(제2배출구)(9b')로부터 배출된다.
다른 냉각계에 관해서도, 그 기본구조 및 작용은 동일하다. 예컨대, 제2냉각계에 관해서는, 구획된 공간(제2공간)(8b, 8b')과, 구획된 공간(제1공간)(8c, 8c')과, 턴 덕트(4b, 4c)를 구비한다. 그리고, 우선 개구(제1도입구)(9b)로부터, 구획된 공간(8b) 내에 도입된 외기는, 턴 덕트(4b)를 거쳐, 구획된 공간(8b') 내에 들어가고, 최종적으로 개구(제2배출구)(9b')로부터 배출된다. 한편, 개구(제1도입구)(9c')로부터, 구획된 공간(8c') 내에 도입된 외기는, 턴 덕트(4c)를 거쳐, 구획된 공간(8c) 내에 들어가고, 최종적으로 개구(제2배출구)(9c)로부터 배출된다.
그리고, 지금까지의 기술로도 알 수 있는 바와 같이, 이웃하는 단위냉각계끼리는 제1공간 혹은 제2공간을 공유한다. 이는, 이웃하는 단위냉각계끼리가 공유하는 공간 내에 있어서는 도입외기의 유동방향이 동일하기 때문이다.
일반적으로 말하면, 본 실시예에서는, 예컨대 상기 제1냉각계를 얻기 위하여, 배터리케이스(1, 2) 내의 공간을, 모듈(M) 한 쌍을 사이에 끼우고 이웃하는 제1공간과 제2공간으로 구획하였다. 그리고, 이 모듈(M)의 일단측에 대응하는 제1도입구(개구)(9a')로부터, 제1공간(8a') 내에 도입된 외기가, 이 제1공간(8a') 내를 통과한 후, 모듈(M)의 타단측에 대응하는 제1배출구(개구)(10a')로부터 배출되도록 하였다. 또한, 이 제1배출구(10a')로부터 배출된 도입외기는, 제1배출구(10a')와 제2도입구(개구)(10a)를 접속하는 턴 덕트(4a)를 거쳐, 제1공간(8a) 내에 들어간다. 그리고, 최종적으로 도입외기는 제2배출구(개구)(9a)로부터 배출되도록 하고 있다.
한편, 모듈(M)의 일단측에 대응하는 제1도입구(개구)(9b)로부터, 제2공간(8b) 내에 도입된 외기는, 이 제2공간(8b) 내를 통과한 후, 모듈(M)의 타단측에 대응하는 제1배출구(개구)(10b)로부터 배출되도록 하였다. 또한, 이 제1배출구(10b)로부터 배출된 도입외기는, 제1배출구(10b)와 제2도입구(개구)(10b')를 접속하는 턴 덕트(4b)를 거쳐, 제2공간(8b') 내로 들어간다. 그리고, 최종적으로 도입외기는 제2배출구(개구)(9b')로부터 배출되도록 하고 있다.
이와 같이 구성된 냉각구조에서는, 모듈(M)을 사이에 끼우고 이웃하는 제1공간과 제2공간에, 각각 반대방향으로 외기가 도입된다. 그리고, 이 도입외기는 모듈(M)을 냉각하면서 반대로 서서히 나뜻해지고, 최종적으로 서로 반대방향으로 배출되게 된다. 그런데, 배터리케이스(1) 혹은 배터리케이스(2) 내에 도입된 외기의 유동거리와, 그 유동거리에 대응한 위치에서의 도입외기의 온도 사이에는, 원칙적으로 선형적인 관계 즉 정비례의 관계가 성립된다. 바꿔 말하면, 도입외기의 유동경로(턴 덕트(4a∼4f) 내를 포함하는)를 따른 온도 구배(勾配)는 거의 일정하다. 그리고, 이 온도 구배는 제1공간 내와 제2공간 내에서는 완전히 역전한다. 따라서,서로 반대방향으로 도입되는 외기가 공동으로, 모듈(M)의 일부분으로부터 빼앗는 열의 총량은, 외기도입구로부터의 거리에 관계없이 통상 일정해진다. 그 때문에, 복수의 셀(C)을 일렬로 연결하여 구성된 모듈(M)에, 특히 셀(C)끼리의 사이에 온도차가 발생하지는 않는다.
즉, 본 냉각구조를 채용함으로써, 모듈(M)을, 나아가서는 그 집합체인 배터리를, 그 전체가 균일한 온도가 되도록 효율좋게 냉각할 수 있다. 이 결과, 온도차에 기인한 배터리의 성능저하와 같은 문제는 발생하지 않는다.
그리고, 상기 제1실시예에서는, 배터리케이스를 2개 사용한 경우를 예로 들었지만, 물론 본 발명은 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 배터리케이스를 1개만 사용하는 경우나, 혹은 3개 이상의 배터리케이스를 사용하는 경우에도, 그 기술사상의 범위 내에서 적절한 변경을 더하여, 본 발명의 배터리냉각구조를 채용할 수 있다.
다음으로, 도 10 및 도 11을 사용하여, 본 발명의 제2실시예를 설명한다.
그리고, 도 10은 본 실시예에 관련되는 냉각구조가 채용된 배터리유닛의 요부평면도, 도 11도 본 실시예에 관련되는 냉각구조가 채용된 동일 배터리유닛의 요부정면도이다.
단, 도 10 및 도 11에 있어서는, 상기 제1실시예와 동일하게, 케이스 천판 및 정면판을 생략하고 있다. 또, 본 실시예에 관해서도, 그 기본적인 기술사상은, 상기 제1실시예의 그것과 동일하다. 따라서, 이하에서는 이 제1실시예와의 상이점을 중심으로 해설한다. 이에 더하여, 동일 제1실시예에서 설명한 것과 동일 형상이나 기능을 갖는 부재에 관해서는, 이미 사용한 부호와 동일 부호를 붙여, 그 설명을 생략한다.
본 실시예에 관련되는 배터리냉각구조(이하, 재차 본 냉각구조라고 함)는, 특히 한랭시(배터리가 차가워져 있는 상태일 때)에 큰 효과를 발휘하는 것이다.
본 냉각구조는, 도 10 및 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 외기도입용 덕트(3)에 있어서의 외기가 도입되는 측의 단부개구와, 배터리케이스(1, 2)에 형성된 개구(제2배출구)(9a, 9b', 9c, 9d', 9e, 9f')(일부 미도시, 이하에서는 9a∼9f'로 표기)를, 특수한 형상을 가지는 순환용 관체(21)에 의해 접속한 것이다.
이 순환용 관체(21)는, 필요에 따라 상기 개구(9a∼9f')로부터의 배기를 대기중에 방출할 수 있다. 그리고, 이를 대신하여 신선한 외기를, 외기도입용 덕트(3)에 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
더욱 상세히 말하면, 상기 순환용 관체(21)는 일단측이 상기 개구(9a∼9f')의 각각에 접속된 지관부(支管部;branch tube section)(22a∼22f)와, 이들 지관부(22a∼22f)의 타단측이 연결(일체적으로 연결)된 대략 L자형의 본관부(本管部;main tube section)(23)를 주요한 구성요소로 한다. 그리고, 상기 외기도입용 덕트(3)에 있어서의 외기가 도입되는 측의 단부개구에 접속되는 것은, 이 본관부(23)의 일단측이다.
상기 구성요소 중 본관부(23)는 개구부(23a, 23b)를 갖는다. 그리고, 후술하는 바와 같이, 개구부(23a)는 상기 개구(9a∼9f')로부터의 배기를 대기중에 방출하는 것에 사용된다. 이에 반하여 개구부(23b)는 신선한 외기를 외기도입용 덕트(3)에 공급하는 것에 사용된다.
덧붙이자면, 이들 개구부(23a) 및 개구부(23b)에는, 각각 가동식(그 구동기구는 미도시)의 차폐판(24a) 및 차폐판(24b)이 배치되어 있다. 즉, 본 냉각구조에서는 필요에 따라 개구부(23a, 23b)를 막을 수 있도록 되어 있다. 단, 차폐판(24b)에 관해서는 개구부(23b)를 막고 있지 않을 때, 그것은 본관부(23) 내의 유로를 막는 역할을 한다.
그런데, 주지하는 바와 같이, 배터리케이스(1, 2) 내에 수납된 배터리는, 온도가 너무 낮으면 소기의 성능을 발휘할 수 없다. 따라서, 사용할 때에는 배터리의 온도가 최적치까지 빨리 상승하는 것이 바람직하다.
본 냉각구조를 채용한 경우, 이러한 상황에 있어서는, 우선 차폐판(24a) 및 차폐판(24b)을 사용하여, 본관부(23)의 개구부(23a, 23b)를 막는다(도 10에 나타낸 상태). 그리고, 이에 따라 상기 개구(제2배출구)(9a∼9f')로부터의 배기를 외기도입용 덕트(3)에 공급하면 좋다. 즉, 배기를 순환시켜 주면 좋다(순환하는 배기의 흐름은, 도 10에 있어서 점선화살표로 나타낸 바와 같다). 그러면, 상기 개구(제2배출구)(9a∼9f')로부터의 배기는, 외기보다도 상당히 고온으로 되어 있기 때문에, 신선한 외기를 외기도입용 덕트(3)에 도입하는 것보다도, 배터리의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있다.
특히, 본 냉각구조에서는, 배터리를 구성하는 셀(C)끼리의 사이에 온도차가 생기지 않도록 하면서, 동일 배터리의 온도를 빨리 상승시킬 수 있다(이것은, 상기 제1실시예에서 설명한 효과를 뒤집는 것이다). 이 결과, 배터리는 신속하게 소기의성능을 발휘할 수 있게 된다.
이렇게 하여 배터리가 최적의 온도가 된 다음에는, 차폐판(24a)을, 그 중앙부를 중심으로 하여, 도 10의 위치로부터 90°회전운동시키고, 개구부(23a)를 개방한다. 한편, 차폐판(24b)에 관해서는, 그 우단부를 중심으로 하여, 시계방향으로 90°회전운동시키고, 개구부(23b)를 개방한다. 그리고, 이에 따라, 동시에 본관부(23) 내의 유로가 막힌다. 즉, 본관부(23) 내의 유로가 차단된다. 그러면, 상기 개구(제2배출구)(9a∼9f')로부터의 배기는, 개구부(23a)를 거쳐 대기중에 방출되고, 이를 대신하여 외기도입용 덕트(3)에는, 개구부(23b)로부터 저온의 신선한 외기가 공급되게 된다. 즉, 본 냉각구조가 채용된 배터리유닛에 관해서도, 배터리가 최적의 온도가 된 다음에는, 상기 제1실시예의 것과 동일하게 기능한다.
단, 상기 순환용 관체(21)의 형상(특히 개구부의 개수 및 위치)은, 본 실시예의 그것에 한정되는 것은 아니다. 두 말할 필요도 없이, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서, 적절하게 변경을 가하여 실시가능하다. 또, 순환용 관체(21)의 개구부를 막기 위해, 반드시 상기 차폐판을 사용하지 않으면 안되는 것은 아니고, 그 외의 수법을 적절하게 채용할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제3실시예에 관하여, 도 12를 사용하여 구체적으로 설명한다.
그리고, 도 12는 본 실시예에 관련되는 냉각구조가 채용된 배터리유닛의 횡단면도이다. 단, 본 실시예에 관해서도, 그 기본적인 기술사상은 상기 제1실시예의 그것과 동일하다. 따라서, 이하에서는 상기 제1실시예와의 차이점을 중심으로 해설한다. 덧붙여, 먼저 설명한 실시예의 것과 동일 형상이나 기능을 갖는 부재에 관해서는, 이미 사용한 부호와 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
본 실시예에 관련되는 배터리냉각구조(이하, 재차 본 냉각구조라고 함)는, 특히 부품수 및 조립공정수의 삭감, 그리고 유닛의 치수, 특히 그 높이치수의 삭감을 목적으로 한 것이다.
본 냉각구조에서는, 도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 케이스(30) 내의 공간의 구획에, 스페이서(31)와, 이 스페이서(31)를 개재하여 상하로 쌓여진 모듈(M)(배터리요소) 한 쌍을 사용하고 있다. 그리고, 스페이서(31)는 고무 혹은 스폰지 등으로 구성된 것이다.
덧붙여 말하자면, 본 실시예에서는 모듈(M)과 케이스(1)의 내면 사이에도, 고무로 만들어진 혹은 스폰지로 만들어진 스페이서(32)를 개재시키고 있다. 단, 이 스페이서(32)는, 가로방향으로 이어지는 모든 모듈(M)에 접하는 장척(長尺)의 것이다. 또, 이 스페이서(32)는 모듈(M)의 길이방향(케이스(1)의 안쪽길이(奧行)방향)을 따라, 두 개가 배치되어 있다.
이것은 케이스(33)의 측에 관해서도 적용된다. 즉, 케이스(33)의 측에서도, 그 내부공간의 구획에는 스페이서(31')와, 이 스페이서(31')를 개재하여 상하로 쌓여진 모듈(M')(배터리요소) 한 쌍을 사용하고 있다. 그리고, 이 스페이서(31')도 고무 혹은 스폰지 등으로 구성된 것이다.
덧붙여, 모듈(M')과 케이스(2)의 내면 사이에도, 고무로 만들어진 혹은 스폰지로 만들어진 장척의 스페이서(32')를 개재시키고 있다. 단, 이 스페이서(32')도,모듈(M')의 길이방향(케이스(1)의 안쪽길이방향)을 따라, 두 개가 배치되어 있다.
따라서, 모듈(M)은 스페이서(32)를 개재하여 케이스(30)의 내면과 스페이서(31)에 끼워진 상태로, 동일 케이스(30) 내에 지지되어 있다. 다른쪽 모듈(M')은, 스페이서(32')를 개재하여 케이스(33)의 내면과 스페이서(31')에 끼워진 상태로, 동일 케이스(33) 내에 지지되어 있다.
상기 케이스(30)의 상하 외면에는, 동일 케이스(30) 내에 배치되는 모듈(M)의 일부를 수용하기 위한, 단면(斷面)이 원호(圓弧)형상인 볼록부(30a)가 형성되어 있다. 또한, 상기 케이스(33)의 상하 외면에도, 동일 케이스(33) 내에 배치되는 모듈(M')의 일부를 수용하기 위한, 단면이 원호형상인 볼록부(33a)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 스페이서(32) 및 스페이서(32')는 복수의 원호형상부분을 일렬로 연결한 모양으로 되어 있다.
그런데, 상기 케이스(30)와 케이스(33)는, 그 한쪽에 형성된 볼록부 사이의 오목부 내에, 다른쪽에 형성된 볼록부가 위치하도록 상하로 쌓여져 있다. 더욱 구체적으로 말하면, 케이스(30)의 볼록부(30a) 사이의 오목부에는, 케이스(33)의 볼록부(33a)가 수용되어 있다. 한편, 케이스(33)의 볼록부(33a) 사이의 오목부에는, 케이스(30)의 볼록부(30a)가 수용되어 있다. 즉, 케이스(30)와 케이스(33)는 서로 맞물려진 상태로 되어 있다.
본 실시예에서는, 케이스(30)와 케이스(33)를, 이러한 상태에서 외부케이스(34) 내에 수납하고 있다. 그리고, 이 외부케이스(34)는, 케이스(30)에 대응한 상반체와, 케이스(33)에 대응한 하반체로 이루어지며, 끼워넣음으로써 상하로 분리가능하게 접합되어 있다.
상기 구조를 채용한 경우, 상하로 적중된 모듈(M)(혹은, 모듈(M')) 한 쌍과, 그 사이에 개재시킨 스페이서(31)(혹은 스페이서(31'))가, 이른바 격벽(隔璧)으로서의 역할을 한다. 따라서, 본 냉각구조에 있어서는, 이 격벽과 이웃하는 공극(空隙)(공간)이, 냉각용 도입외기의 유동경로가 된다.
그런데, 본 실시예에 관련되는 배터리냉각구조에서는, 칸막이판을 사용하지 않고 도입외기의 유동경로를 형성할 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 부품수 및 조립공정수를 삭감할 수 있다. 그리고, 이 결과, 더욱 코스트삭감을 도모할 수 있다. 또한, 본 냉각구조를 채용함으로써, 케이스(30)와 케이스(33)를 상하로 쌓아 얻어진 적중체의 치수, 특히, 그 높이치수를 절감할 수 있다. 이것은, 배터리유닛을 더욱 콤팩트화하는 데 크게 공헌한다. 게다가, 본 냉각구조를 채용함으로써, 케이스(30, 33) 내에서의 모듈(M, M')의 위치안정성이 비약적으로 향상된다.
단, 본 냉각구조를 채용하는 경우, 케이스(30)와 케이스(30)를 연결하는 턴 덕트(미도시)는, 외부케이스(34)의 중심선에 대하여, 약간 경사진 것이 된다.

Claims (21)

  1. 케이스 내에 수납된 배터리를, 외기(外氣)에 의해 냉각하기 위한 배터리냉각구조로서,
    상기 케이스와,
    상기 케이스 내의 공간을 구획하여 형성된, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 제1공간 및 제2공간과,
    상기 배터리의 일단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제1도입구와,
    상기 제1도입구로부터 상기 제1공간 내에 도입된 상기 외기를, 상기 외기가 상기 제1공간 내를 통과한 후에 배출하기 위한, 상기 배터리의 타단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제1배출구와,
    상기 배터리의 타단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제2도입구와,
    상기 제2도입구로부터 상기 제2공간 내에 도입된 상기 외기를, 상기 외기가 상기 제2공간 내를 통과한 후에 배출하기 위한, 상기 배터리의 일단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제2배출구를 가지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스를 두 개 가지고,
    상기 케이스를 서로 인접시키고, 또한 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기제1배출구와 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제2도입구를 접속함과 동시에,
    상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제1배출구와 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제2도입구를 접속함으로써,
    상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제1도입구로부터 도입된 외기가, 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제2배출구로부터 배출되고,
    상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제1도입구로부터 도입된 외기가, 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제2배출구로부터 배출되도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이스 내에는, 복수의 상기 배터리가 병렬상태로 수납되어 이루어짐과 동시에,
    상기 케이스 내에는, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 상기 제1공간 및 상기 제2공간으로 이루어지는 단위냉각계가 복수 설치되어 이루어지고,
    또한, 이웃하는 상기 단위냉각계끼리가, 상기 제1공간 또는 상기 제2공간을 공유하도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 케이스 내에는, 복수의 상기 배터리가 병렬상태로 수납되어 이루어짐과 동시에,
    상기 케이스 내에는, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 상기 제1공간 및 상기 제2공간으로 이루어지는 단위냉각계가 복수 설치되어 이루어지고,
    또한, 이웃하는 상기 단위냉각계끼리가, 상기 제1공간 또는 상기 제2공간을 공유하도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  5. 케이스 내에 수납된 배터리를, 외기에 의해 냉각하기 위한 배터리냉각구조로서,
    상기 케이스 내의 공간은, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 제1공간과 제2공간으로 구획되고,
    상기 배터리의 일단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성한 제1도입구로부터, 상기 제1공간 내에 도입된 외기가, 상기 제1공간 내를 통과한 후에, 상기 배터리의 타단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성한 제1배출구로부터 배출되고,
    상기 배터리의 타단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성한 제2도입구로부터, 상기 제2공간 내에 도입된 외기가, 상기 제2공간 내를 통과한 후에, 상기 배터리의 일단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성한 제2배출구로부터 배출되도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 케이스를 두 개 가지고,
    상기 케이스를 서로 인접시키고, 또한 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기제1배출구와 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제2도입구를 접속함과 동시에,
    상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제1배출구와 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제2도입구를 접속함으로써,
    상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제1도입구로부터 도입된 외기가, 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제2배출구로부터 배출되고,
    상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제1도입구로부터 도입된 외기가, 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제2배출구로부터 배출되도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 케이스 내에는, 복수의 상기 배터리가 병렬상태로 수납되어 이루어짐과 동시에,
    상기 케이스 내에는, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 상기 제1공간 및 상기 제2공간으로 이루어지는 단위냉각계가 복수 설치되어 이루어지고,
    또한, 이웃하는 상기 단위냉각계끼리가, 상기 제1공간 또는 상기 제2공간을 공유하도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 케이스 내에는, 복수의 상기 배터리가 병렬상태로 수납되어 이루어짐과 동시에,
    상기 케이스 내에는, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 상기 제1공간 및 상기 제2공간으로 이루어지는 단위냉각계가 복수 설치되어 이루어지고,
    또한, 이웃하는 상기 단위냉각계끼리가, 상기 제1공간 또는 상기 제2공간을 공유하도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  9. 제1항에 있어서,
    외기압송수단을 구비한 덕트를 더욱 가지며, 상기 제1도입구는, 상기 덕트에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  10. 제5항에 있어서,
    외기압송수단을 구비한 덕트를 더욱 가지며, 상기 제1도입구는, 상기 덕트에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  11. 제1항에 있어서,
    칸막이판을 더욱 가지며, 상기 케이스 내의 공간의 구획에는, 상기 배터리와 함께 상기 칸막이판이 사용되어 이루어지고,
    또한, 상기 칸막이판이 상기 배터리를 지지하도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  12. 제5항에 있어서,
    칸막이판을 더욱 가지며, 상기 케이스 내의 공간의 구획에는, 상기 배터리와 함께 상기 칸막이판이 사용되어 이루어지고,
    또한, 상기 칸막이판이 상기 배터리를 지지하도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  13. 제1항에 있어서,
    스페이서를 더욱 가지며, 상기 케이스 내의 공간의 구획에는, 상기 스페이서와, 상기 스페이서를 개재하여 상하로 쌓여진 상기 배터리의 한 쌍이 사용되어 이루어지고,
    또한, 상기 배터리는, 상기 케이스의 내면과 상기 스페이서 사이에 끼워진 상태로, 상기 케이스 내에 지지되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  14. 제5항에 있어서,
    스페이서를 더욱 가지며, 상기 케이스 내의 공간의 구획에는, 상기 스페이서와, 상기 스페이서를 개재하여 상하로 쌓여진 상기 배터리의 한 쌍이 사용되어 이루어지고,
    또한, 상기 배터리는, 상기 케이스의 내면과 상기 스페이서 사이에 끼워진 상태로, 상기 케이스 내에 지지되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 케이스의 상하 외면에는, 상기 케이스 내에 배치되는 상기 배터리의 일부를 수용하기 위한 볼록부가 형성되어 이루어지고,
    상기 케이스의 한쪽에 형성된 상기 볼록부 사이의 오목부 내에, 상기 케이스의 다른쪽에 형성된 상기 볼록부가 위치하도록, 상기 케이스는 상하로 쌓여져 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  16. 제6항에 있어서,
    상기 케이스의 상하 외면에는, 상기 케이스 내에 배치되는 상기 배터리의 일부를 수용하기 위한 볼록부가 형성되어 이루어지고,
    상기 케이스의 한쪽에 형성된 상기 볼록부 사이의 오목부 내에, 상기 케이스의 다른쪽에 형성된 상기 볼록부가 위치하도록, 상기 케이스는 상하로 쌓여져 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 덕트에 있어서의 외기가 도입되는 측의 단부개구(端部開口;end section opening)와, 상기 케이스에 형성된 상기 제2배출구가, 순환용 관체(管體;tube body)에 의해 접속되어 이루어지고,
    상기 순환용 관체는, 필요에 따라, 상기 제2배출구로부터의 배기(排氣)를 대기중에 방출하고, 또한 외기를 상기 덕트에 공급할 수 있도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 덕트에 있어서의 외기가 도입되는 측의 단부개구와, 상기 케이스에 형성된 상기 제2배출구가, 순환용 관체에 의해 접속되어 이루어지고,
    상기 순환용 관체는, 필요에 따라, 상기 제2배출구로부터의 배기(排氣)를 대기중에 방출하고, 또한 외기를 상기 덕트에 공급할 수 있도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는, 복수개의 셀을 직렬로 접속하여 구성된 것인 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  20. 제5항에 있어서,
    상기 배터리는, 복수개의 셀을 직렬로 접속하여 구성된 것인 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
  21. 케이스 내에 수납된, 복수개의 셀을 직렬로 접속하여 구성된 배터리를, 외기에 의해 냉각하기 위한 배터리냉각구조로서,
    상기 케이스와,
    상기 케이스 내의 공간을 구획하여 형성된, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 제1공간 및 제2공간과,
    상기 배터리의 일단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제1도입구와,
    상기 제1도입구로부터 상기 제1공간 내에 도입된 상기 외기를, 상기 외기가 상기 제1공간 내를 통과한 후에 배출하기 위한, 상기 배터리의 타단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제1배출구와,
    상기 배터리의 타단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제2도입구와,
    상기 제2도입구로부터 상기 제2공간 내에 도입된 상기 외기를, 상기 외기가 상기 제2공간 내를 통과한 후에 배출하기 위한, 상기 배터리의 일단측에 대응하는 상기 케이스의 면에 형성된 제2배출구를 가지고,
    상기 케이스는 서로 인접하는 상태로 두 개가 존재하고, 또한 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제1배출구와 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제2도입구를 접속함과 동시에, 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제1배출구와 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제2도입구를 접속함으로써, 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제1도입구로부터 도입된 외기가, 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제2배출구로부터 배출되고, 상기 케이스의 다른쪽에 있어서의 상기 제1도입구로부터 도입된 외기가, 상기 케이스의 한쪽에 있어서의 상기 제2배출구로부터 배출되도록 구성되어 이루어지고,
    상기 케이스 내에는, 복수의 상기 배터리가 병렬상태로 수납되어 이루어짐과동시에, 상기 케이스 내에는, 상기 배터리를 사이에 끼우고 이웃하는 상기 제1공간 및 상기 제2공간으로 이루어지는 단위냉각계가 복수 설치되어 이루어지고, 이웃하는 상기 단위냉각계끼리가, 상기 제1공간 또는 상기 제2공간을 공유하도록 구성되어 이루어지고,
    또한, 상기 케이스 내의 공간의 구획에는, 스페이서와, 상기 스페이서를 개재하여 상하로 쌓여진 상기 배터리의 한 쌍이 사용되어 이루어지고, 상기 배터리는, 상기 케이스의 내면과 상기 스페이서 사이에 끼워진 상태로, 상기 케이스 내에 지지되고,
    또한, 상기 케이스의 상하 외면에는, 상기 케이스 내에 배치되는 상기 배터리의 일부를 수용하기 위한 볼록부가 형성되어 이루어지고, 상기 케이스의 한쪽에 형성된 상기 볼록부 사이의 오목부 내에, 상기 케이스의 다른쪽에 형성된 상기 볼록부가 위치하도록, 상기 케이스는 상하로 쌓여져 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리냉각구조.
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