KR20050092791A - 차량용 배터리 장착 구조 - Google Patents

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Abstract

차량용 배터리 장착 구조는 냉각 통로의 단순한 구조를 확보하면서 바닥 패널 위에 배터리 팩을 장착하기 위한 것이다. 이러한 배터리 장착 구조는 서비스 환경의 온도에 관하여 더 엄격한 요건을 가지는 제1배터리 팩 및 제2배터리 팩이 장착되는 차량에 적절히 이용될 수 있다. 제1배터리 팩은 엔진실에 장착된다. 제2배터리 팩은 운전자 이외의 차량 탑승자용 시트로서 바닥 패널상에 장착되는 시트 아래에 배치된다. 보다 상세하게는, 제2배터리 팩의 복수의 배터리 셀이 차량에 대하여 길이 방향으로 스택된다. 냉각 통로는 배터리 셀들 사이에 제공되고, 차량 폭 방향으로 중심쪽으로부터 바깥쪽으로시로코 팬에 의해 공급된 공기를 안내한다.

Description

차량용 배터리 장착 구조 {VEHICULAR BATTERY MOUNTING STRUCTURE}
본 발명은 차량에 장착된 전기 기구에 대한 장착 구조에 관한 것으로 특히, 배터리 팩이 차량의 바닥 패널에 장착되는 차량용 배터리 장착 구조에 관한 것이다.
연비를 향상시키고 배기 가스를 정화시키기 위하여, 전기 자동차, 하이브리도 자동차 등과 같이 새로운 구동 기구를 가지는 차량의 개발을 추구해왔다. 이러한 자동차는 전력원을 구동시키는 유일한 차량으로서 내부 연소 엔진을 가지는 차량에 제공되지 않는 전기 기구가 장착될 필요가 있다. 전기 기구의 예로는, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차의 견인 모터(traction motor), 아이들 조건(idling condition)시에 엔진을 정지시키기 위한 아이들 정지 시스템과 함께 엔진을 재시동하기 위해 스타터에 전력을 공급하는 2차 배터리 등이 포함된다. 이러한 전기 기구의 장착 위치는 차량의 객실 공간 및 트렁크 공간의 효과적인 활용, 충돌 사고시의 안전성 확보 등을 고려하여 결정되어야 한다.
일본 특허 출원 공개 제 2000-233648호에는, 배터리가 객실의 바닥 패널에 장착되는 차량이 개시되어 있다. 여기에 개시된 차량은 바닥 패널 위에 장착되고, 보다 상세하게는, 배터리가 바닥 패널에 배치되는 폐쇄 섹션 부재(closed-section member)로 둘러싸이는 공간내에 배치된다. 이러한 배터리는 공기를 도입하는 공기 도입 수단이 폐쇄 섹션 부재에 연결되고, 배터리에 대응하는 폐쇄 섹션 부재내의 위치에 공기 유출구가 형성되는 냉각 구조를 가진다. 또한, 이러한 배터리는 운전자 시트 및 승객 시트 아래에 각각 장착되는 운전자 시트측 섹션 및 승객 시트측 섹션으로 분할된다.
상술된 배터리 장착 구조에 따르면, 바닥 패널에 제공된 폐쇄 섹션 부재가 환기 및 냉각 덕트로 효과적으로 사용될 수 있다. 따라서, 상기 구조는 덕트 등을 새로 제공할 필요가 없으며, 객실내 시설의 편리성을 저하시키지 않으면서 객실에 배치된 배터리를 환기 및 냉각시킨다.
그러나, 상기 배터리 장착 구조는 후술되는 바와 같은 문제점이 있다. 즉, 장착된 배터리(배터리 팩)은 차량의 폭 방향으로 복수의 배터리 셀을 스택함으로써 형성되는 구조이다. 냉각 통로가 배터리 셀들 사이에 제공되고, 최상부로부터 바닥부로 또는 바닥부로부터 최상부로 냉각 공기를 안내한다. 냉각 통로에 냉각 공기를 균일하게 도입하기 위하여, 챔버가 필요하다. 챔버는 배터리 셀의 위 또는 아래에 제공된다. 따라서, 배터리 팩의 높이가 커진다. 그러나, 시트 아래의 공간은 수직 방향의 치수에 대한 엄격한 제한이 있다. 따라서, 시트 아래의 공간내에 배터리를 장착하는 것이 쉽지 않다. 또한, 배터리용 유입 및 유출 덕트는 차체 부재를 이용하여 형성되기 때문에, 구조가 복잡하다.
본 발명의 상기 및 기타 실시예, 목적, 특징, 이점, 기술 및 산업상 중요성은 첨부된 도면을 참조하여 이루어지는 이하의 내용들로부터 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 장착 구조가 배터리 팩을 장착하도록 되어 있는 차량의 평면도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장착 구조가 배터리 팩을 장착하도록 되어 있는 차량의 측면도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 장착 구조가 배터리 팩을 장착하도록 되어 있는 차량의 상세한 부분 측면도;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 장착 구조가 배터리 팩을 장착하도록 되어 있는 차량의 부분 배면도;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 장착 구조에 의하여 차량에 장착된 배터리 팩의 확대 사시도;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 장착 구조에 의하여 차량에 장착된 배터리 팩의 평면도;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 장착 구조에 의하여 차량에 장착된 배터리 팩의 측면도.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 달성되었으며, 간단한 구조의 냉각 통로를 확보하면서, 바닥 패널과 시트 사이에 배터리 팩을 장착하는 차량용 배터리 장착 구조를 제공한다.
본 발명의 일 형태로 제공되는 장착 구조에서, 차량의 성능에 따라 복수의 배터리 유닛 셀 또는 배터리 모듈을 가지는 배터리 팩이 차량의 바닥 패널과 바닥 패널 위에 배치된 시트 사이에 배치되고, 복수의 배터리 유닛 또는 배터리 모듈이 차량에 대하여 길이 방향으로 스택된다.
이러한 장착 구조에 따르면, 배터리 셀 또는 배터리 모듈이 차량에 대하여 길이 방향으로 스택되기 때문에, 냉매가 예를 들어, 차량의 폭 방향의 중심쪽에서 바깥쪽으로 흐르게 할 수 있다. 이러한 구조는 배터리 팩의 상부 또는 하부에 챔버를 제공할 필요가 없으므로, 수직 방향으로 배터리 팩의 높이를 감소시킬 수 있다. 따라서, 시트 아래의 공간의 경우와 같이, 설치 공간의 수직 치수에 관하여 엄격한 제한이 있더라도, 배터리 팩이 용이하게 장착될 수 있다.
상기 시트는 파워 시트 기능을 가지지 않는 시트인 것이 바람직하다. 이러한 바람직한 구조에서, 배터리 팩이 배치되는 시트 아래의 공간에 파워 시트 기능을 달성하기 위한 전기 설비 구성 요소 부품이 제공되지 않으므로, 배터리 팩의 장착성이 개선된다.
또한, 상기 시트는 승객 시트 또는 뒤쪽 시트인 것이 바람직하다. 따라서, 배터리 팩은 뒤쪽 시트 또는 승객 시트 즉, 파워 시트 기능이 적게 장착되는 시트 아래에 배치된다. 파워 시트 기능을 달성하기 위한 전기 설비 구성 요소 부품이, 배터리 팩이 배치되는 승객 시트 또는 뒤쪽 시트 아래의 공간에 제공되지 않기 때문에, 배터리 팩의 장착성이 향상된다. 또한, 조향 휠이 승객 시트 또는 뒤쪽 시트의 앞쪽에 있지 않기 때문에, 승객 시트 또는 뒤쪽 시트가 용이하게 이동될 수 있으므로, 배터리 팩의 유지 보수가 용이한 이점이 있다.
또한, 배터리 팩은, 복수의 배터리 유닛 셀 또는 배터리 모듈에 의해 형성되는 배터리 몸체 및 차량의 폭의 중심선을 향하는 배터리 몸체쪽에 제공되고 배터리 몸체에 인접하는 공간부로 이루어진다. 공간부는 차량의 폭의 중심선을 향하는 쪽으로부터 중심선과 반대쪽으로 배터리 냉매를 운반하는 챔버로서 작용한다. 따라서, 복수의 배터리 셀들이 전용 챔버 공간을 제공할 필요 없이 균일하게 냉각될 수 있다.
또한, 배터리 팩은 냉각 팬을 더 포함할 수 있고, 냉각 팬은 차량의 폭의 중심선을 향하는 측면의 반대쪽의 배터리 몸체측에 제공될 수 있으며, 냉각 팬은 배터리 유닛 셀들 사이 또는 배터리 모듈들 사이에서 냉매를 공급할 수 있다.
냉각 팬은 차량의 폭의 중심선을 향하는 측면으로부터 차량의 폭의 중심선을 향하는 측면의 반대쪽으로 냉매를 공급할 수 있다.
또한, 냉각 팬은 차량의 폭의 중심선을 향하는 측면으로부터 차량의 폭의 중심선을 향하는 측면의 반대쪽으로 냉매를 공급할 수 있고, 객실로 냉매를 배출시킬 수 있다. 이러한 구조는 냉각 팬에 의해 배터리 팩을 통하여 객실로부터의 온도 제어 공기를 순환시킴으로써 배터리 팩을 냉각시킬 수 있게 한다.
배터리 팩은 냉각 팬으로부터 배출된 냉매를 객실로 확산시키기 위한 확산 수단을 더 포함할 수 있다. 따라서, 객실로 배출된 냉각된 공기가 확산 수단에 의해 확산되어, 냉각된 공기가 탑승자에게 직접 닿지 않으므로, 탑승자를 방해하지 않는다.
확산 수단은 복수의 유출구를 포함할 수 있다.
또한, 냉각 팬의 흡입 방향은 냉각 팬의 회전 축선 방향이고, 냉각 팬의 방출 방향은 냉각 팬에 대하여 둘레 방향일 수 있다. 냉각 팬은 그 흡입 방향이 회전 축선을 따르고, 배출 방향이 둘레 방향이기 때문에, 냉각 팬은 차량의 폭 방향으로 감소된 직경을 가지고, 배터리 팩으로 용이하게 포함될 수 있다. 따라서, 컴팩트한 배터리 팩이 실현될 수 있다.
냉각 팬은 시로코 팬일 수 있다. 시로코 팬은 크기가 작고, 보다 큰 압력을 발생시킬 수 있기 때문에, 냉각 통로가 복잡한 구성을 가지고 따라서 큰 압력 손실이 있더라도, 이를 채택함으로써 냉각된 공기의 효과적인 수송을 달성할 수 있다.
또한, 배터리 팩은 리튬 이온 배터리 또는 니켈 금속 수소화물 배터리로 형성될 수 있다. 따라서, 리튬 이온 배터리 또는 니켈 금속 수소화물 배터리로 형성된 배터리 팩은 간단한 구조의 냉각 통로를 보장하면서, 우수한 온도 조건을 가지고 객실내에 배치된다.
다음의 설명에서, 본 발명은 예시적인 실시예의 형태로 보다 상세히 설명된다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 배터리 팩 장착 구조를 이용하여 배터리 팩이 장착되는 차량(1000)이 설명된다. 도 1은 차량(1000)의 평면도이다. 도 2는 차량(1000)의 측면도이다.
차량(1000)은 자동 변속 장치를 가진다. 또한, 차량(100)은, 차량이 교차로의 빨간불에서 정지한 후에 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때, 엔진을 자동으로 정지시키고, 운전자가 브레이크 페달을 밟는 것을 중지하고 액셀러레이터 페달을 밟을 때 엔진을 다시 재시동시키는 아이들 정지 시스템("느림보 시스템(stop-and-go system)"이라고도 함)을 포함한다. 이러한 차량의 아이들 정지시에, 자동 변속 장치의 오일 펌프를 작동시키거나(예를 들어, CVT(연속 무단 변속기; continuously variable transmission)) 에어컨 압축기 등과 같은 부속 장치를 작동시키기 위하여 엔진으로부터 전력이 공급되지 않는다. CVT 오일 펌프, 에어컨 압축기 등과 같은 부속 장치를 작동시키기 위하여, 전력이 제2배터리 팩(2000) 즉, 리튬 이온 배터리로부터 공급된다. 이러한 배터리 팩(2000)은 아이들 정지로 복귀시에 엔진을 재시동시키기 위한 스타터로 전력을 공급하는데도 사용된다.
제2배터리 팩(2000) 이외에도, 차량(1000)은 12-볼트 리드 저장 배터리로 형성되는 제1배터리 팩(1900)을 가진다. 제1배터리 팩(1900)은 엔진실내에 배치된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제2배터리 팩(2000)은 차량(1000)의 승객 시트(1120) 아래에 배치된다. 승객 시트(1120)는 차량의 조향 휠(1102)을 직접 향하는 시트(1100) 이외에 맨 앞줄의 시트를 일컫는다. 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 장착 구조는 승객 시트(1120) 아래에 제2배터리 팩(2000)을 장착하는 구조에 제한되지 않는다. 예를 들어, 뒤쪽 시트(1130) 아래에 제2배터리 팩(2000)을 장착하는 구조도 가능하다. 여기서는, 차량(1000)의 승객 시트(1120) 뿐만 아니라 뒤쪽 시트(1130)도 파워 시트 기능이 없는 것으로 가정한다.
제1배터리 팩(1900)을 형성하는 리드 저장 배터리는 엔진실내에 배치된다. 리드 저장 배터리는 고 SOC(충전 상태) 지역에서 충방전을 반복적으로 경험한다. 제2배터리 팩(2000)을 형성하는 리튬 이온 배터리는 높은 작동 전압을 가지고, 무게 및 부피당 고 에너지 밀도를 가진다. 따라서, 무게 및 부피의 감소가 달성될 수 있다. 또한, 리튬 이온 배터리가 메모리 효과가 없기 때문에, 리듐 이온 배터리가 반복적으로 충방전될 수 있다.
상술된 특성에 덧붙여, 리튬 이온 배터리는 충방전을 위한 넓은 SOC 지역을 가진다. 따라서, 리튬 이온 배터리는 충분히 충방전될 수 있으므로, 아이들 정지시에 CVT 오일 펌프 및 부속 장치(에어컨 압축기 등)에 전력을 유리하게 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 장착 구조를 채택하기 적절한 배터리는 리튬 이온 배터리에 제한되지 않는다. 예를 들어, 니켈 금속 수소화물 배터리 등도 가능하다. 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 장착 구조의 채택은 리드 저장 배터리보다 사용상 더 엄격한 온도 요건을 가지는 배터리에 바람직하다. 그러나, 본 발명에 따른 배터리 팩 장착 구조는 리드 저장 배터리를 장착하는데 채택될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 장착 구조가 상세히 후술된다.
도 3은 배터리 팩(2000)이 배치되는 승객 시트(1120) 및 그 근방의 측면도이다. 도 4는 배터리 팩(2000)이 배치되는 승객 시트(1120) 및 그 근방의 배면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(2000)은 승객 시트(1120) 아래 및 바닥 패널(1010) 위에 배치된다. 바닥 패널(1010)은 실질적으로 수평 구성을 가진다. 도 4에 도시된 바와 같이, 로커 패널(1030) 즉, 차량측 프레임 부재는 차량의 폭 방향으로 배터리 팩(2000)의 바깥쪽으로 배치된다. 차량의 측면부를 형성하는 도어 패널(1040)은 차량의 폭 방향으로 로커 패널(1030)의 바깥쪽에 제공된다.
도어 패널(1040)은 바닥 패널(1010)에 실질적으로 수직한다. 차량의 폭 방향으로 안쪽을 향하는 도어 패널(1040)의 하부 내면은 로커 패널(1030)과 접촉한다. 터널(1020) 즉, 차량 중심 프레임 부재는 차량의 폭 방향으로 배터리 팩(2000)의 안쪽에 배치된다.
도 5를 참조하여, 배터리 팩(2000)이 상세히 설명된다. 배터리 팩(2000)은 리튬 이온 배터리, 배터리 제어 컴퓨터 등을 결합하여 형성된다. 도 5에 도시된 배터리 팩(2000)은 도 5에 좌측에 도시된 배터리 팩(2000)의 부분이 차량 폭 방향으로 바깥쪽에 위치되고, 도 5의 우측에 도시된 배터리 팩(200)의 부분이 차량 폭 방향으로 중심쪽에 위치되는 상태로 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 승객 시트(1120)의 아래에 배치된다.
상술된 차량 폭 방향의 안쪽 및 차량 폭 방향의 중심쪽은 본 발명에서 "차량 폭의 중심선을 향하는 쪽"에 해당한다. 상술된 차량 폭 방향의 바깥쪽은 본 발명의 "차량 폭 방향의 중심쪽을 향하는 쪽의 반대쪽"에 해당한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(2000)은 배터리 팩(2000)상의 충격을 방지하고 물 또는 증기의 침투를 차단하는 배터리 팩 커버(2010)으로 보호된다. 바닥 패널 배터리 팩 커버(2010) 아래에 배치된 것은 배터리 캐리어 패널(2020), 정션 블록 어셈블리(2030), 전류 센서(2050) 및 배터리 릴레이(2060)이다.
정션 블럭 어셈블리(2030)에는 배터리 팩(2000)의 +단자(2032)와 -단자(2034)가 제공된다. -단자(2034)는 차체에 접지된다. +단자(2032)는 도 6에 도시된 버스 바(bus bar; 2036)를 통하여 차량(1000)의 주전력 케이블에 연결된다. 버스 바(2036)는 꼬인 플레이트 구조를 가진다.
정션 블록 어셈블리(2030)에는 배터리 온도 센서(2040)가 제공된다. 정션블록 어셈블리(2030)에는 서비스 플러그(2070)가 더 제공된다. 서비스 플러그(2070)는 배터리 팩(2000)의 접지측상의 전압을 차단하고 작동시에 안전성을 보장하기 위하여 전원 공급 장치의 유지 보수시에 제거된다.
배터리 셀(2080) 즉, 리튬 이온 배터리가 정션 블록 어셈블리(2030) 아래에 배치된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(2000)내에, 각각 12 Ah의 용량을 가지고, 3.6V의 공칭 전압을 가지는 4개의 배터리 셀들이 직렬로 연결된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 4개의 배터리 셀들(2080)은 차량에 대하여 길이 방향으로 스택된다. 스택된 배터리 셀들(2080)은 서로 이격되어 있다. 배터리 셀들(2080)간의 내부 공간은 냉매(공기)를 안내하기 위한 냉각 통로로 작용한다. 4개의 배터리 셀들(2080)은 배터리 트레이(2090)상에 장착된다.
송풍기 팬(2100)은 차량의 폭 방향으로 배터리 셀들(2080)의 바깥쪽에 배치된다. 배터리 제어 컴퓨터(2200)는 송풍기 팬(2100)의 바깥쪽에 배치된다. 송풍기 팬(2100)은 차량의 폭 방향으로 중심쪽으로부터 차량의 폭 방향으로 바깥쪽으로 냉매(공기)를 흐르게 한다. 따라서, 냉매(공기)가 배터리 셀들(2080) 사이에 제공된 냉각 통로를 통해 흐르고, 송풍기 팬(2100)에 도달한 다음, 송풍기 팬(2100)의 유출구를 통하여 객실의 뒤쪽 시트(1130) 부분으로 배출된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 공간부(3000)는 4개의 배터리 셀들(2080)이 차량의 폭 방향으로 중심쪽으로 이동하도록 허용하는 용량을 가진다. 차량의 폭 방향에서 본 공간부(3000)의 단면적은 배터리 셀들(2080)의 단면적과 실질적으로 동일하거나 더 크게 디자인된다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 배터리 팩(2000)의 구조가 상세히 설명된다.
도 6은 배터리 팩 커버(2100)가 제거된 배터리 팩(2000)의 평면도를 나타낸다. 도 7은 도 6의 A-A 라인을 따라 취해진 단면도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 배터리 릴레이(2060), 전류 센서(2050), 정션 블록 어셈블리(2030), 4개의 배터리 셀들(2080), 송풍기 팬(2100) 및 배터리 제어 컴퓨터(2200)가 차량의 폭 방향의 중심쪽으로부터 차량의 폭 방향의 바깥쪽으로 순서대로 배치된다. 배터리 제어 컴퓨터(2200)는 실질적으로 수평한 바닥 패널(1010)에 대하여 소저의 각도로 구부러지는 기울어진 상태로 배치된다.
송풍기 팬(2100)은 냉매(공기)가 개별적인 배터리 셀들(2080) 사이에 제공된 냉각 통로를 통해 흐르도록 차량의 폭 방향의 중심쪽으로부터 냉매(공기)를 빼낸다. 빼내진 냉매는 뒤쪽 시트(1130) 부분으로 배출된다. 송풍기 팬(2100)은 팬이며, 냉매의 흡입 방향은 팬의 회전 축선을 따르고, 냉매의 배출 방향은 팬 예를 들어, 시로코 팬 등에 대하여 둘레 방향이다. 시로코 팬은 크기가 작고, 큰 압력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 송풍기 팬(2100)은, 개별적인 배터리 셀들(2080) 사이에 제공된 좁은 냉각 통로 등의 복잡한 구조를 가지는 통로를 통해 냉매를 흘려서 큰 압력 손실이 발생되더라도, 냉매(공기)를 효과적으로 이동시킬 수 있다.
공간부(3000)는 차량의 폭 방향으로 배터리 셀들(2080)의 중심쪽에 제공된다. 공간부(3000)는 송풍기 팬(2100)을 통하여 개별적인 배터리 셀들(2080) 사이에 제공된 냉각 통로로 냉매(공기)를 도입하기 위한 챔버로서 작용한다. 챔버로 작용함에 따라, 공간부(3000)는 개별적인 배터리 셀들(2080) 사이에 제공된 냉각 통로로 냉매(공기)의 균일한 도입을 가능하게 한다.
냉매(공기)를 위한 송풍기 팬(2100)의 공기 유출구는 객실을 형성하는 공간에 직접 노출되지 않는다. 송풍기 팬(2100)의 유출구는 배터리 팩 커버(2010)로 덮힌다. 배터리 팩 커버(2010)는 냉매(공기)를 위한 복수의 분할된 유출 개구부를 가진다. 따라서, 송풍기 팬(2100)으로부터 배출된 냉매는 뒤쪽 시트(1130)의 탑승자에게 직접 닿지 않고, 차량(1000)의 객실로 확산된다.
본 발명의 상술된 실시예에 따른 차량용 배터리 장착 구조를 포함하는 차량에 있어서, 승객 시트측의 측면 충격 충돌시에 발생하는 상태가 설명된다.
배터리 팩(2000)이 장착된 차량(1000)이 측면 충격 충돌을 받고, 이에 따라 도어 패널(1040)로부터 배터리 팩(2000)을 향하는 방향으로 충격을 받으면, 로커 패널(1030)이 배터리 제어 컴퓨터(2200)의 하면과 충돌한다. 배터리 제어 컴퓨터(2200)의 하면은 충돌시에 안쪽으로 평행 이동하는 차체와 충돌한다. 그런 다음, 배터리 제어 컴퓨터(2200)가 배터리 제어 컴퓨터(2200)를 고정하기 위한 장착 플레이트의 끝단부(1032)를 중심으로 도 7의 측면도에서 시계 방향으로 회전한다.
즉, 도어 패널(1040)로부터 배터리 팩(2000)을 향하는 방향으로 차량 충돌시에, 도어 패널(1040)과 배터리 팩(2000) 사이에 배치된 배터리 제어 컴퓨터(2200)는 충돌 방향에 대하여 기울어진 상태로 있으므로, 그들과 충돌하는 로커 패널(1030)에 의해 회전된다. 따라서, 배터리 팩(2000)의 충돌 에너지가 쉽게 전달되지 않는다.
또한, 측면 충돌의 충격이 커서, 배터리 셀들(2080)에 전파되는 경우와 함께 설명이 이루어진다. 측면 충돌 충격이 배터리 셀들(2080)에 전파되면, 배터리 셀들(2080)은 차량의 폭 방향으로 중심을 향하는 배터리 셀들(2080)의 중심쪽에 제공된 공간부(3000)를 향해 평행 이동한다. 공간부(3000)를 제공하면, 배터리 셀(2080)이 부서지지 않고, 차량의 폭 방향으로 중심쪽을 향해 이동하게 된다. 따라서, 배터리 셀(2080)의 파손 가능성이 감소한다.
배터리 팩(2000)의 정션 블록 어셈블리(2030)에 제공된 +단자(2032)와 -단자(2034)는 차량의 폭 방향으로 중심쪽을 향한다. 배터리 팩(2000)의 +단자(2032)의 말단부(부하측)에는 퓨즈 및 배터리 릴레이(2060)가 제공된다.
정션 블록 어셈블리(2030)의 +단자(2032)의 말단부측(부하측)에 단락 회로가 발생하면, 퓨즈 및 배터리 릴레이(2060)가 배터리 팩(2000)에 연결된 회로를 즉시 차단한다. 그러나, +단자(2032)가 -단자(2034) 또는 -단자(2034)와 접지된 차체와 단락 회로를 형성하는 경우에, 배터리 회로가 단락되고, 따라서 자가 방출(self-discharge)이 발생한다. 자가 방출은 때때로 스파크와 연관되며 최악의 경우에는 화재를 일으킨다.
그러나, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 정션 블록 어셈블리(2030)의 +단자(2032) 및 -단자(2034)는 차량의 폭 방향으로 중심쪽을 향하도록 배치된다. 즉, 2개의 단자들(2032, 2034)은 충돌시의 충격 수용이 최소인 차량 중심쪽에 위치된다. 이러한 배열은 +단자(2032)가 접촉하는 것을 방지하므로, 차량의 측면 충돌시에 차체 등과 단락되는 것을 방지한다.
본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 장착 구조에 따르면, 배터리 팩은 조향 휠이 그 앞쪽에 배치되지 않고, 바닥 패널 위와 뒤쪽 시트 또는 승객 시트 아래의 공간에 배치된다. 승객 시트 또는 뒤쪽 시트는 운전자 시트보다 쉽게 이동할 수 있으므로, 배터리 팩의 유지 보수가 용이하다. 또한, 승객 시트 및 뒤쪽 시트는 파워 시트 기능이 거의 없다. 따라서, 이러한 시트 아래에는 대응하여 작은 개수의 전기 설비 구성 요소 부품이 제공되기 때문에, 시트 아래에 배터리 팩 장착 구조를 제공하면, 배터리 팩을 장착하기 용이해진다.
또한, 상기 실시예에 따른 배터리 팩 장착 구조에 따르면, 배터리 팩의 단자부는 차량의 폭 방향으로 중심쪽을 향한다. 따라서, 차량의 측면 충돌시에, +단자와 -단자가 단락 회로를 형성할 가능성이 매우 낮다. 또한, 배터리 셀의 단면적과 실질적으로 동일하거나 더 큰 단면적을 가지는 공간부가 차량의 폭 방향으로 중심을 향하여 배터리 셀의 중심쪽에 제공된다. 차량의 측면 충돌시에 배터리 셀에 충격이 전파되면, 배터리 셀은 공간부로 이동한다. 따라서, 배터리 셀의 파손 가능성이 감소한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩 장착 구조에 따르면, 배터리 셀은 차량에 대하여 길이 방향으로 스택된다. 냉매(공기)의 냉각 통로는 상술된 바와 같이 스택된 개별적인 배터리 셀들 사이에 제공된다. 냉각 통로는 차량의 폭 방향으로 중심쪽으로부터 차량의 폭 방향으로 바깥쪽으로 냉매가 흐르고 객실로 배출되도록 형성된다. 따라서, 배터리 팩의 상부 또는 하부에 챔버를 제공할 필요가 없어진다. 따라서, 배터리의 높이를 감소시킬 수 있다. 차량의 폭 방향으로 중심을 향하는 배터리 셀의 중심쪽에 제공된 상술된 공간부는 송풍기에 의해 수행되는 냉매(공기)의 도입을 위한 챔버로서 작용하므로, 냉각 통로로 냉매(공기)를 균일하게 분배한다.
본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 기술되었지만, 예시적인 실시예 또는 구성에 제한되지 않음을 이해할 것이다. 반대로, 본 발명은 다양한 수정례 및 동등한 장치를 포괄한다. 또한, 예시적인 실시예의 다양한 요소들이 다양한 조합 및 구성으로 도시되었지만, 하나의 요소 또는 그 이상이나 그 이하의 요소를 포함하는 여타의 조합 및 구성이 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 이루어질 수 있다.

Claims (24)

  1. 차량용 배터리 장착 구조에 있어서,
    차량의 성능에 따라 복수의 배터리 유닛 셀 또는 배터리 모듈을 가지는 배터리 팩이 상기 차량의 바닥 패널과 상기 바닥 패널 위에 배치된 시트 사이에 배치되고,
    상기 복수의 배터리 유닛 셀 또는 배터리 모듈은 상기 차량에 대하여 길이 방향으로 스택되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시트는 파워 시트 기능을 가지지 않는 시트인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 시트는 승객 시트 또는 뒤쪽 시트인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 복수의 배터리 유닛 셀 또는 배터리 모듈로 형성되는 배터리 몸체 및 상기 배터리 몸체에 인접하고 상기 차량의 폭의 중심선을 향하는 상기 배터리 몸체측에 제공되는 공간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 냉각 팬을 더 포함하고,
    상기 냉각 팬은 상기 차량의 폭의 중심선을 향하는 측면과 반대의 상기 배터리 몸체측에 제공되며, 상기 냉각 팬은 상기 배터리 유닛 셀들 또는 상기 배터리 모듈들 사이에 냉매를 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 냉각 팬은 상기 차량 폭의 중심선을 향하는 측면으로부터 상기 차량 폭의 중심선을 향하는 측면과 반대의 측면으로 상기 배터리 몸체를 통해 상기 냉매를 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 냉각 팬은 상기 차량 폭의 중심선을 향하는 측면으로부터 상기 차량 폭의 중심선을 향하는 측면과 반대의 측면으로 상기 배터리 몸체를 통해 상기 냉매를 공급하고, 상기 냉매를 객실로 배출시키는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 상기 냉각 팬으로부터 배출된 상기 냉매를 상기 객실로 확산시키는 확산 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 확산 수단은 복수의 유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 팬의 흡입 방향은 상기 냉각 팬의 회전 축선 방향이고, 상기 냉각 팬의 배출 방향은 상기 냉각 팬에 대하여 둘레 방향인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 팬은 시로코 팬인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 리튬 이온 배터리 또는 니켈 금속 수소화물 배터리로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  13. 차량용 배터리 장착 구조에 있어서,
    바닥 패널;
    상기 바닥 패널 위에 배치된 시트;
    차량의 성능에 따라 복수의 배터리 유닛 셀 또는 배터리 모듈을 가지는 배터리 팩을 포함하고, 상기 배터리 팩은 복수의 배터리 유닛 셀 또는 배터리 모듈이 상기 차량에 대하여 길이 방향으로 스택되도록 상기 바닥 패널과 상기 시트 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 시트는 파워 시트 기능을 가지지 않는 시트인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 시트는 승객 시트 또는 뒤쪽 시트인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 복수의 배터리 유닛 셀 또는 배터리 모듈로 형성되는 배터리 몸체 및 상기 배터리 몸체에 인접하고 상기 차량의 폭의 중심선을 향하는 상기 배터리 몸체측에 제공되는 공간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 상기 차량 폭의 중심선을 향하는 측면과 반대의 배터리 몸체측에 제공되는 냉각 팬을 더 포함하고,
    상기 냉각 팬은 상기 배터리 유닛 셀들 사이 또는 상기 배터리 모듈들 사이에 냉매를 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 냉각 팬은 상기 차량 폭의 중심선을 향하는 측면으로부터 상기 차량 폭의 중심선을 향하는 측면과 반대의 측면으로 상기 차량 몸체를 통하여 상기 냉매를 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 냉각 팬은 상기 차량 폭의 중심선을 향하는 측면으로부터 상기 차량 폭의 중심선을 향하는 측면과 반대의 측면으로 상기 차량 몸체를 통하여 상기 냉매를 공급하고, 상기 냉매를 객실로 배출하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 상기 냉각 팬으로부터 배출된 상기 냉매를 상기 객실로 확산시키는 확산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 확산부는 복수의 유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 냉각 팬의 흡입 방향은 상기 냉각 팬의 회전 축선 방향이고, 상기 냉각 팬의 배출 방향은 상기 냉각 팬에 대하여 둘레 방향인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  23. 제17항에 있어서,
    상기 냉각 팬은 시로코 팬인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
  24. 제13항에 있어서,
    상기 배터리 팩은 리튬 이온 배터리 또는 니켈 금속 수소화물 배터리인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 장착 구조.
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