KR20050107169A - 배터리 케이스 - Google Patents

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KR20050107169A
KR20050107169A KR1020040032452A KR20040032452A KR20050107169A KR 20050107169 A KR20050107169 A KR 20050107169A KR 1020040032452 A KR1020040032452 A KR 1020040032452A KR 20040032452 A KR20040032452 A KR 20040032452A KR 20050107169 A KR20050107169 A KR 20050107169A
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roll
battery
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오세웅
박봉기
김태신
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세방전지주식회사
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Abstract

본 발명은 배터리 케이스에 관한 것으로서, 자동차에 적용되는 36V 배터리에서 발생하는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 배터리 케이스는, 상부가 개방되고, 중앙칸막이(12) 및 상기 중앙칸막이와 직교하는 다수의 셀(Cell) 칸막이(14)에 의하여 내부가 다수의 삽입공간(16)으로 구획된 전조(10)를 구비하여 이루어지고, 상기 중앙칸막이에는, 상하로 전조를 관통하는 다수의 종방향방열구멍(20)과, 좌우로 전조를 관통함과 아울러 상기 종방향방열구멍들과 연결되는 횡방향방열구멍(22)이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 전조의 상부에는 상부커버(30)가 착탈가능하게 설치되고, 상기 상부커버에는, 상기 종방향방열구멍들과 대응하는 다수의 상부방열구멍(32)이 관통형성된다. 또한, 상기 전조(10)의 하부에는, 자동차 엔진룸에 고정되는 하부커버(40)가 설치되고, 상기 하부커버에는 상기 종방향방열구멍(20)들과 대응하는 다수의 하부방열구멍(42)이 형성되는 것이 바람직하다.

Description

배터리 케이스{BATTERY CASE}
본 발명은 배터리 케이스(Battery Case)에 관한 것으로서, 특히 자동차에 적용되는 36V 배터리에서 발생하는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있는 배터리 케이스에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에 사용되는 12V 배터리는, 상부가 개방되고 내부가 6개의 삽입공간으로 구획되어 전해액이 충전되는 전조(電曺) 및 상기 전조의 상부를 덮는 상부커버를 구비하는 케이스와; 상기 각 삽입공간에 삽입되는 6개의 셀(Cell, 극판군)과; 그리고, 상기 셀과 연결되는 한 쌍의 단자;를 포함하여 이루어진다. 이와 같이 구성된 배터리는 하부커버상에 안치된 상태로 엔진룸(Engine Room)에 설치된다.
그러나, 상기한 12V 배터리는, 자동차에 장착되는 각종 전자제품의 증가와 고급화로 인한 전력사용량 증가에 충분히 대처할 수 없기 때문에, 최근 36V 배터리의 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 그 실용화가 시작되고 있다.
36V 배터리는, 종래 6개의 셀을 가진 12V 배터리에 비하여, 그 3배에 해당하는 18개의 셀이 직렬로 연결된 구조로 이루어져 있다. 이와 같이, 36V 배터리는 18개의 셀이 집합된 구조로 되어 있기 때문에, 12V 배터리에 비하여 충/방전중 배터리의 온도가 상승하기 쉽다. 특히, 36V 배터리의 중앙부분에서 발생하는 열은 80℃ 정도로 매우 고온이며, 이와 같이 배터리의 충전된 전해액 온도가 높게 상승하면, 배터리의 성능과 수명은 큰 영향을 받음과 아울러, 폭발할 위험성도 존재한다.
종래, 배터리의 냉각을 위한 기술을 살펴보면, 한국 등록특허 제292222호에는, 전해액과 배터리 케이스 사이에 폴리에틸렌 폼(Polyethylene Foam)을 설치하여, 엔진으로부터 배터리에 가해지는 엔진열을 폴리에틸렌 폼이 흡수하도록 하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 기술에 따르면, 엔진열을 흡수할 수는 있으나, 36V 배터리와 같이 전해액에서 발생하는 고온의 열을 방열할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 한국 공개특허 제1998-62965호에는, 케이스의 냉각수를 주입하는 한편, 케이스의 외측면에 다수의 냉각핀을 설치하여, 배터리의 열을 방열시키는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 기술에 따르면, 케이스의 부품수가 증가함은 물론 그 조립공정이 늘어나므로, 배터리의 제조원가를 상승시키는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 자동차에 적용되는 36V 배터리에서 발생하는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있는 배터리 케이스를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 배터리 케이스는, 상부가 개방되고, 중앙칸막이 및 상기 중앙칸막이와 직교하는 다수의 셀(Cell) 칸막이에 의하여 내부가 다수의 삽입공간으로 구획된 전조를 구비하여 이루어지고, 상기 중앙칸막이에는, 상하로 전조를 관통하는 다수의 종방향방열구멍과, 좌우로 전조를 관통함과 아울러 상기 종방향방열구멍들과 연결되는 횡방향방열구멍이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 전조의 상부에는 상부커버가 착탈가능하게 설치되고, 상기 상부커버에는, 상기 종방향방열구멍들과 대응하는 다수의 상부방열구멍이 관통형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전조의 하부에는, 자동차 엔진룸에 고정되는 하부커버가 설치되고, 상기 하부커버에는 상기 종방향방열구멍들과 대응하는 다수의 하부방열구멍이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 횡방향방열구멍 쪽으로 바람을 송풍하여 배터리 케이스에서 발생하는 열을 더욱 효율적으로 방열하기 위하여, 상기 횡방향방열구멍은 자동차의 송풍장치와 연계될 수 있다.
또한, 배터리 케이스에서 발생하는 열을 더욱 효율적으로 방열하기 위하여, 상기 횡방향방열구멍에는 냉각 칠(Chill)이 삽입되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전조의 변형을 방지하기 위하여, 상기 전조중 횡방향방열구멍이 형성되어 있는 측면에는, 다수의 보강비드(Bead)가 돌출형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전조의 횡방향방열구멍 및 종방향방열구멍들은 하나의 금형에 의한 사출성형으로 일체적으로 형성될 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 케이스는, 전조(10)와, 상기 전조(10)의 상부를 덮는 상부커버(30)를 포함하여 이루어진다.
상기 전조(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부가 개방된 박스형(예컨대, 사각박스형)의 구조를 가지고 있다. 상기 전조(10)의 내부는, 중앙칸막이(12) 및 상기 중앙칸막이(12)와 직교하는 다수의 셀(Cell) 칸막이(14)에 의하여 다수의 삽입공간(16)으로 구획되어 있다. 본 발명에서는, 36V 배터리에 적용되는 배터리 케이스를 제공하기 위하여, 18개의 셀(Cell, 극판군)이 삽입되는 18개의 삽입공간(16)을 가진 전조(10)가 예시되어 있다.
본 발명에 따르면, 상기 전조(10)의 중앙칸막이(12)에는, 36V 배터리에서 발생하는 열을 상하로 효과적으로 방열할 수 있도록, 도 2에 도시된 바와 같이, 상하로 전조(10)를 관통하는 다수의 종방향방열구멍(20)이 형성된다. 여기서는 7개의 종방향방열구멍(20)이 형성된 것이 예시되어 있다. 또한, 상기 중앙칸막이(12)에는, 36V 배터리에서 발생하는 열을 좌우(전조(10)의 길이방향)로 효과적으로 방열할 수 있도록, 도 1에 도시된 바와 같이, 좌우로 전조(10)를 관통함과 아울러 상기 종방향방열구멍(20)들과 연결되는 횡방향방열구멍(22)이 형성된다.
상기 전조(10)의 변형을 방지하기 위하여, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전조(10)중 횡방향방열구멍(22)이 형성되어 있는 측면에는 다수의 보강비드(24)가 형성될 수 있다. 예컨대, 횡방향방열구멍(22)의 양쪽에 마름모꼴 배열을 이루도록 보강비드(24)로서의 원형홈에 의한 보강비드(24a)가 돌출형성되고, 그 나머지 부분에 격자형 보강비드(24b)들이 돌출형성될 수 있다. 격자형 보강비드(24b)의 경우에는 사각홈들에 의해 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 케이스의 성형시간 및 조립시간 단축을 통해 생산성을 향상시킬 수 있도록, 상기 전조(10)는 합성수지재로 일체로 성형되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 전조(10)의 횡방향방열구멍(22) 및 종방향방열구멍(20)들은 하나의 금형에 의한 사출성형으로 일체적으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전조(10)의 종방향방열구멍(20)들을 통한 방열이 상부쪽으로 효과적으로 이루어질 수 있도록, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상부커버(30)에는, 상기 종방향방열구멍(20)들과 대응하는 다수의 상부방열구멍(32)이 관통형성된다.
한편, 상기 전조(10)의 하부에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 자동차 엔진룸에 고정되는 하부커버(40)가 설치된다. 상기 전조(10)의 종방향방열구멍(20)들을 통한 방열이 하부쪽으로 효과적으로 이루어질 수 있도록, 상기 하부커버(40)에는 상기 종방향방열구멍(20)들과 대응하는 다수의 하부방열구멍(42)이 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 배터리 케이스에서 발생하는 열을 강제적으로 방열함으로써, 배터리 케이스의 열을 더욱 효율적으로 방열하기 위하여, 본 발명에 따른 배터리 케이스는 자동차에 설치되어 있는 송풍장치와 연계될 수 있다.
예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 전조(10)의 횡방향방열구멍(22) 쪽으로 송풍장치(50)로부터 바람을 송풍하여 배터리 케이스의 열을 강제적으로 방열시킬 수 있다. 상기 송풍장치(50)로 예컨대 자동차 공조장치를 구성하는 송풍장치가 적용될 수 있으며, 이 송풍장치(50)로부터 송풍공기를 바이패스(Bypass)시켜 횡방향방열구멍(22) 쪽으로 송풍하는 덕트(52)를 설치함으로써, 송풍장치(50)로부터 송풍되는 바람에 의해 배터리 케이스의 열을 강제적으로 방열시킬 수 있다.
또한, 상기 전조(10)의 횡방향방열구멍(22)에는, 도 7에 도시된 바와 같은 냉각 칠(60)이 더 삽입될 수 있다. 상기 냉각 칠(60)은 예컨대 열전도효율이 좋은 알루미늄으로 형성될 수 있다.
다음에, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 배터리 케이스의 작용에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 배터리 케이스가 적용된 36V 배터리의 충/방전시, 전조(10)에 충전된 전해액으로부터 열이 발생하여 온도가 상승한다. 특히, 전조(10)의 중앙부분에서 발생하는 열은 80℃ 정도로 매우 고온이지만, 본 발명에서는, 전조(10)의 중앙부분, 즉 중앙칸막이(12)에 상하로 관통하는 종방향방열구멍(20)들과, 좌우로 관통하는 횡방향방열구멍(22)이 형성되어 있고, 상부커버(30)에는 상기 종방향방열구멍(20)들과 대응하는 상부방열구멍(32)들이 형성되어 있으며, 하부커버(40)에는 상기 종방향방열구멍(20)과 대응하는 하부방열구멍(42)들이 형성되어 있으므로, 이 방열구멍들을 통하여 배터리의 중앙부 상하좌우로 전해액으로부터 발생하는 열이 효과적으로 방열될 수 있다.
도 8에는 본 발명의 배터리 케이스가 적용된 36V 배터리와, 방열구조가 적용되지 않은 종래 36V 배터리에 대하여, 발열량을 비교한 그래프가 도시되어 있다. 도 8에 보이는 바와 같이, 종래 배터리의 중앙부에서는 80℃ 정도의 높은 열이 발생하지만, 본 발명의 배터리 케이스가 적용된 배터리에서는, 방열구멍들을 통한 방열에 의하여 배터리 중앙부의 열이 55℃ 정도로 감소하였음을 알 수 있음을 알 수 있었다.
이와 같이, 본 발명에 따른 배터리 케이스가 적용된 배터리의 경우, 배터리의 수명에 영향을 미치는 고온의 열을 외부로 방출함으로써, 전지의 수명특성을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 예컨대, 36V 배터리와 내연기관이 장착된 마일드 하이브리드 자동차(Mild Hybrid Vehice)의 주행방식을 모의한 도 9와 같은 PSOC(Partial State of Charge)의 가속수명시험에서, 도 10의 그래프에 보이는 바와 같이, 종래 배터리의 수명에 비하여, 본 발명의 배터리 케이스가 적용된 배터리의 수명이 3배 이상 연장됨을 확인할 수 있었다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 배터리 케이스에 의하면, 배터리의 열이 고온으로 발생하는 부분에 형성되는 방열구멍들에 통하여 열이 상하좌우로 효과적으로 방열될 수 있으므로, 배터리의 성능을 향상시킬 수 있음과 아울러, 배터리의 수명을 대폭적으로 연장할 수 있다.
또한, 전조(10)를 일체로 성형할 수 있을 뿐만 아니라, 배터리 케이스 자체에 방열구조가 형성되어 방열을 위한 부품이 별도로 요구되지 않으므로, 배터리 케이스의 생산성을 향상시킬 수 있고, 배터리 케이스의 제조원가를 낮출 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 배터리 케이스를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 배터리 케이스의 전조(電曹)를 나타내는 평면도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 배터리 케이스의 상부커버를 나타내는 평면도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 배터리 케이스의 하부커버를 나타내는 평면도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 배터리 케이스를 구성하는 전조의 측면도이다.
도 6은, 본 발명에 따른 배터리 케이스의 방열을 위하여 자동차의 송풍장치로부터 바람이 송풍되는 상태를 나타내는 개념도이다.
도 7은, 본 발명에 따른 배터리 케이스의 방열을 위하여 적용되는 냉각 칠(Chill)의 예를 나타내는 정면도이다.
도 8은, 본 발명에 따른 배터리 케이스가 적용된 배터리와, 종래 배터리의 발열량을 비교한 그래프이다.
도 9은, 가속 수명시험 방식을 나타내는 그래프이다.
도 10는, 본 발명에 따른 배터리 케이스가 적용된 배터리와, 종래 배터리의 수명시험 결과를 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 전조, 12 : 중앙칸막이,
14 : 셀(Cell) 칸막이, 16 : 삽입공간,
20 : 종방향방열구멍, 22 : 횡방향방열구멍,
24 : 보강비드, 24a : 원형홈에 의한 보강비드,
24b : 격자형 보강비드, 30 : 상부커버,
32 : 상부방열구멍, 40 : 하부커버,
42 : 하부방열구멍, 50 : 송풍장치,
60 : 냉각 칠(Chill).

Claims (7)

  1. 상부가 개방되고, 중앙칸막이(12) 및 상기 중앙칸막이와 직교하는 다수의 셀(Cell) 칸막이(14)에 의하여 내부가 다수의 삽입공간(16)으로 구획된 전조(10)를 구비하여 이루어지고,
    상기 중앙칸막이에는, 상하로 전조를 관통하는 다수의 종방향방열구멍(20)과, 좌우로 전조를 관통함과 아울러 상기 종방향방열구멍들과 연결되는 횡방향방열구멍(22)이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전조(10)의 상부에는 상부커버(30)가 착탈가능하게 설치되고, 상기 상부커버에는, 상기 종방향방열구멍(20)들과 대응하는 다수의 상부방열구멍(32)이 관통형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전조(10)의 하부에는, 자동차 엔진룸에 고정되는 하부커버(40)가 설치되고, 상기 하부커버에는 상기 종방향방열구멍(20)들과 대응하는 다수의 하부방열구멍(42)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 횡방향방열구멍(22)쪽은, 송풍되는 바람에 의하여 강제적으로 방열이 이루어질 수 있도록, 자동차의 송풍장치(50)와 연계되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 횡방향방열구멍(22)에는 냉각 칠(Chill, 60)이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전조(10)의 변형을 방지할 수 있도록, 상기 전조(10)중 횡방향방열구멍(22)이 형성되어 있는 측면에는, 다수의 보강비드(24)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전조(10)의 횡방향방열구멍(22) 및 종방향방열구멍(20)들은 하나의 금형에 의한 사출성형으로 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 케이스.
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