KR20080050413A - 자동차용 소형 전기 공급 장치 - Google Patents

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KR20080050413A
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로저 아바디아
다니엘 리차드
위그 도팽
줄리앙 마스파로드
리차드 텔리에
마띠유 트레궈
에르투그룰 타스피나
크리스토프 피코드
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발레오 에뀝망 엘렉뜨리끄 모떼르
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Abstract

본 발명은 자동차에 장착되고, 전기 엔진 및/또는 전기 발전기로서 작동할 수 있는 적어도 하나의 전기 기계(12)를 자동차의 배터리(battery)(16)에 접속하는, 자동차용 전원 공급 장치(10)에 관한 것으로, 냉각 수단을 함유하고, 적어도 하나의 전원 저장 유닛(20)을 수용하기 위해 박스를 형성하는 하부(34)은 갖는 단일 케이싱(32)을 포함한다.

Description

자동차용 소형 전기 공급 장치{COMPACT ELECTRIC POWER SUPPLY DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 자동차용 전기 공급 장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 전기 모터 및/또는 발전기의 기능을 할 수 있는 적어도 하나의 전기 기계를 자동차의 배터리에 접속하고, 적어도 하나의 전자식 변환기(converter)를 포함하는 자동차용 전기 공급 장치에 관한 것이다.
이러한 형태의 장치들의 많은 예들이 공지되어 있다.
이러한 전기 공급 장치들은 예를 들어, 전기 및/또는 하이브리드(hybrid) 형태, 즉 전기 기계와 종래의 열 기관을 조합한 형태의 자동차의 전기 기계들에 공급하기 위해 사용되었고, 이를 위해 자동차 배터리를 재충전하고 차내 탑재(onborad) 시스템에 전력을 공급하기 위하여 운동 에너지를 복구할 수 있는 것이 중요하다. 이러한 작용은 통상 회생 제동(recuperative braking)으로 불린다. 예를 들어 금속 하이브리드 형태의 배터리가 사용되어 왔다.
그러나, 이들 전기 공급 장치들은 많은 문제점들을 제시한다.
이것은 에너지 저장 유닛들이 다수의 충전과 방전 사이클을 경험하기 때문이다. 예를 들어, 자동차 엔진이 정지시에는, 많은 강렬한 전류의 방전이 발생한다. 또 예를 들면, 저장 유닛들은 회생 제동 주기 동안 고강도 전류로 충전된다.
전류가 방전 작동 중에 방출되거나 또는 충전 작동 중에 저장될 때에, 저장 유닛들은 열을 발생한다. 발생된 열의 량은 충전 또는 방전 모드에서 흐르는 전류의 강도에 비례한다.
또한, 이들 충전 및 방전 사이클은 특히 자동차가 시내(도시 중심)를 주행할 때에 그리고 운전자가 자동차를 자주 정지시키고 재시동할 때에 매우 높은 비율로 서로 일어나기 쉽다.
그러나, 저장 유닛들이 전류를 효율적으로 저장할 수 있으므로, 이들은 최대 작동 온도와 최소 작동 온도까지 경계지는 작동 온도 범위 내로 유지되어야만 한다.
충전 및 방전 사이클이 서로 빠르게 일어날 때에, 저장 유닛들의 온도는 최대 작동 온도를 지나 매우 빠르게 상승할 수 있다. 저장 유닛들의 온도 상승은 저장 유닛들이 밀폐된 박스 내에 배치되어 있을 때에 더 높게 된다.
이들 모든 문제점들을 개선하기 위해, 본 발명은 상술되고 상기 자동차에 장착되는 형태의 자동차용 전기 공급 장치를 제공하는 것으로서, 냉각 수단을 수용하고, 적어도 하나의 전기 에너지 저장 유닛을 수납하기 위한 박스를 형성하는 하부를 구비하는 단일 케이싱을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 에너지 저장 유닛은 양호하게 냉각된다.
또한, 이러한 냉각 수단에 의하면, 다른 문제점들을 완화하는 것이 가능하다.
이것은 인버터(inverter)인 전자식 변환기 및 배터리와 같은 이들 공급 장치들을 만드는 다양한 소자들이 일반적으로 자동차내의 다른 위치에 배치되어 접속 케이블들에 의해 함께 접속되기 때문이다.
이들 원거리(distant) 접속부들의 중요성은 특히 인버터와 배터리 사이의 접속부 인덕턴스(inductance)의 외형이고, 이들은 전압 리플(ripple)과 여러 소자들 사이의 공명 및 여러 가지 설비 부품들 사이에서 통신되는 신호를 위한 접지 시프팅을 생성한다.
더욱이, 이들 원거리 접속은 또한 기생(parasitics) 필터링의 문제점을 제시한다.
이러한 문제점들을 개선하기 위해, 단일 케이싱으로 전기 공급 장치를 구성하는 모든 소자들을 함께 모으는 것이 제안되고 있다.
따라서, 전기 공급 장치는 냉각 수단을 함유하는 단일 케이싱을 포함하고, 이 단일 케이싱 내에 적어도 하나의 전자식 변환기 또는 컨버터들과 적어도 하나의 전기 에너지 저정 유닛들이 배열되는 것을 제안했다.
따라서, 에너지 저장 유닛은 회생 제동을 만들기 위하여 배터리를 대신할 것이다. 따라서, 배터리와 인버터 사이의 접속부 인덕턴스에 관해서 더 이상 어떤 관련성이 없다. 또한, 저장 유닛을 갖는 단일 케이싱 내에 공급 장치의 모든 부품들을 함께 모으는 작업은 상기 유닛과 전자식 변환기 또는 컨버터들 사이에 존재하는 접속부 인덕턴스를 감소시키는 한편, 전자식 변환기 또는 컨버터들과 전기 에너지 저장 유닛 또는 유닛들의 그룹 냉각을 안전하게 한다.
단독으로 또는 조합하여 취해지는 본 발명의 다른 비제한적인 특징에 따르면,
상기 케이싱은;
- 복수의 전기 에너지 저장 유닛들을 수용하는 박스를 형성하는 하부과,
- 상기 하부의 상부에 끼워지는 적어도 하나의 상부를 포함하고, 하부 또는 상부 각각이 관련된 냉각 수단을 포함하며,
- 상기 상부는 적어도 하나의 전자 제어 카드와 전자식 변환기 또는 컨버터들을 포함하는 적어도 하나의 전자 동력 카드를 수용한다.
이것은 상기 장치의 양호한 컴팩트성과 용이한 조립성을 허용한다.
- 상기 하부는 그 상단부가 개방된 실질적으로 제 1 평행 6면체(parallelepipedal) 박스의 형태를 갖고, 이 박스는 길이 또는 폭 또는 높이의 방향으로 직렬로 접속된 "수퍼캐패시터(supercapacitor)"로 공지된 적어도 두개의 전기 에너지 저장 유닛들을 수용하며, 하부 냉각 수단을 포함한다.
- 에너지 저장 유닛들은 단(stage)로 배치되어 있고, 제 1 단의 유닛들은 제 2 단에 있는 두개의 유닛들이 제 1 단에 있는 동일한 유닛과 접선적으로 접촉하도록 제 2 단에 대해 오프셋되어 있다.
- 상부는 상기 제 1 박스의 상단부에 끼워지고 그 상단부가 개방된 제 2 박스를 포함하고, 상기 박스는 전자 제어 카드, 절연 밀봉부, 및 전자식 변환기를 구비하는 전자 동력 카드, 및 제 2 박스의 상단부에 끼워지는 커버를 상기 제 2 박스의 하부로부터 상부까지 연속적으로 수용하고, 상부 냉각 수단을 포함한다.
이것은 그 작용 중에 상기 장치의 양호한 냉각을 허용한다.
- 적어도 하나의 하부/상부의 상기 하부/상부 냉각 수단은 유체 냉각 수단이다.
- 상기 전기 에너지 저장 유닛들은 특히 파라핀(paraffin)과 같은 열 조절 물질로 매립된다.
- 하부 냉각 수단을 형성하기 위해, 상기 하부의 제 1 박스는 그들을 통과하는 냉각 유체를 갖는 복수의 길이방향 도관이 그 두께에 배열된 길이방향 벽들과, 그 각각의 두께에 캐비티(cavity)가 형성된 횡방향 벽들을 포함하고, 상기 캐비티는,
그 길이방향 벽들 내의 상기 도관들의 모든 관련된 단부들, 및
상기 냉각 유체를 공급 또는 배출하고 각 횡방향 벽의 외부면 상으로 돌출하는 노즐을 갖는 제 1 관련된 도관과 적어도 연통한다.
- 상부 냉각 수단을 형성하기 위하여, 상부의 커버는 그를 통과하는 냉각 유체를 갖고 냉각 유체를 공급 및 배출하기 위해 그 단부들에서 제 2 관련된 도관들과 연통하는 길이방향 및 횡방향 캐비티(cavity)를 그 두께에서 포함한다.
- 하부의 제 1 박스의 각 횡방향 벽에 있는 각 캐비티는 상부의 커버의 제 2 관련된 도관과 연통하는 제 3 도관과 연통하고, 이에 의해 하부의 도관들로의 독특한 공급 및 배출과 하부의 노즐들에 의해 커버의 캐비티로의 독특한 공급 및 배출을 허용한다.
- 제 3 도관은 튜브에 의해 제 2 도관과 연통한다.
- 상기 튜브는 독립적이고, 특히 압력하에서 냉각 유체에 대해 불투과성(imperviousness)을 제공하기 위하여, 먼저 제 3 도관을 형성하는 제 1 박스 내의 보어에 직접적으로 수용되고, 다음에 제 2 도관을 형성하는 커버 내의 보어에 수용되는 탄성중합체 물질로 형성되는 슬리브에 수용된다.
- 적어도 하나의 하부/상부의 하부/상부 냉각 수단은 공기 냉각 수단이다.
이것은 상기 장치의 통합성을 촉진한다(자동차의 냉각 회로와 같은 전용 회로에 접속되지 않음).
- 하부 냉각 수단을 형성하기 위해, 하부의 제 1 박스는 각각 공기 통로를 구비하는 대향하는 횡방향 벽들을 포함하고, 이 대향하는 공기 통로들은 직렬로 접속된 에너지 저장 유닛들을 냉각하기 위하여 기류를 박스를 통과하게 하고, 횡방향 벽들 중 하나에 있는 적어도 하나의 공기 통로는 공기 순환 벨(bell)에 인접하는 상기 횡방향 벽에 형성된 개구로 구성되고, 이 벨의 내부 캐비티는 적어도 하나의 동력식 팬(fan)을 내부적으로 수용하며, 이 벨의 외부 도관은 관련된 자동차를 위한 신선한 공기 입구 도관에 접속된다.
- 상부 냉각 수단을 형성하기 위하여, 상부의 제 2 박스 상의 커버는 복수의 핀들(fins)을 포함하고, 공기 순환 벨의 내부 캐비티의 적어도 하나의 에지는 기류가 상기 핀들에 걸쳐서 적어도 부분적으로 통과하도록 상기 핀들의 상단부에서 돌출한다.
이것은 열 소산을 최적화하기 위하여 제한된 용적에서 교환 표면을 최대로 한다.
- 제 2 박스로부터 수평방향으로 돌출하는 플랩(flap)이 동력식 팬과 핀들 사이로 공기를 안내하기 위하여 순환 벨의 캐비티 내측으로 연장한다.
- 횡방향 벽들의 공기 통로들 중 하나만이 공기 순환 벨을 수용하고, 반대쪽 횡방향 벽이 공기 배출 그릴(grille)을 포함한다.
- 대향하는 횡방향 벽들의 두개의 공기 통로들은 각각 공기를 송풍 또는 흡입하는 적어도 하나의 동력식 팬을 구비하는 공기 순환 벨에 인접한 개구와, 상기 핀들과 반대로 연장하는 각 벨의 내부 캐비티의 일 에지, 및 하부 박스 내로 또는 상기 핀들 사이에 공기를 공급 또는 배출하기 위하여 관련된 자동차를 위한 신선한 공기 입구 또는 고온 공기 배출 도관에 접속되는 외부 도관으로 각각 구성된다.
- 상기 핀들 사이로 기류를 안내하기 위하여 상기 핀들의 단부들 위로 안내 벽이 연장한다.
- 상기 박스는 두개의 전자식 변환기들을 포함한다.
- 적어도 하나의 컨버터가 인버터이다.
이것은 인버터와 저장 유닛들 사이의 접속부 인덕턴스를 감소시킨다. 또한, 이것은 인버터가 PWM((Pulse Width Modulation)으로 공지된 초핑(chopping) 기술을 갖는 인버터라면 자동차의 온보드 시스템 상에서 그리고 공급 장치 내에서의 간섭(interference)을 회피할 수 있다.
- 적어도 하나의 전자식 변환기가 DC 대 DC 컨버터이다.
이것은 인버터와 상기 컨버터 사이의 접속부 인덕턴스를 감소시킨다.
- 케이싱은 또한 2 위치 스위치를 포함한다.
이것은 인버터와 에너지 저장 유닛 사이의 접속부 인덕턴스를 감소시킨다.
- 케이싱은 특히 실질적으로 표준 자동차 배터리의 크기이다.
이것은 종래의 배터리와 동일한 위치에 케이싱을 배치할 수 있게 하고, 이 배터리는 예를 들어 부트(boot)에 배치할 수 있다. 따라서, 이것은 이들을 접속하는 권선의 길이를 감소시켜서 가능한 밀접하게 전기 공급 장치와 전기 기계를 통합할 수 있게 한다.
- 케이싱은 알루미늄 합금을 주조함으로써 생산된다.
다른 특징들 및 장점들은 첨부된 도면을 참조한 하기 상세한 설명에 따라 나타난다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 장치의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 전기 공급 장치의 제 1 실시예의 분해 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 상기 장치의 도 2에 있어서 면 3-3에 따른 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 상기 장치의 도 2에 있어서 면 4-4에 따른 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 전기 공급 장치의 제 2 실시예의 분해 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 상기 장치의 도 5에 있어서 면 6-6에 따른 단면도.
도 7은 도 5에 도시된 상기 장치의 도 5에 있어서 면 7-7에 따른 단면도.
도 8은 도 5에 도시된 상기 장치의 제 2 실시예의 변형예로서 상기 장치의 도 5에 있어서 면 7-7에 따른 단면도.
상세한 설명에서, 동일한 도면 부호는 동일한 부품들 또는 동일한 기능을 갖는 부품들을 나타낸한다.
도 1은 본 발명에 따라 생산된 자동차용 전기 공급 장치(10)의 전체를 도시한다.
상기 장치(10)는 예를 들어 자동차의 적어도 하나의 휠을 구동하기 위한 전기 모터(전동기)로서 작용할 수 있는 및/또는 예를 들어 제동 중에 자동차의 운동 에너지를 회복하기 위한 전기 발전기로서 작용할 수 있는, 센서(14)를 구비한 적어도 하나의 전기 기계(12)를 자동차의 배터리(battery)(16)에 접속하는 것이다. 알터네이터 스타터(alternator starter)와 같은 이러한 기계는 가역적이라고 말할 수 있다. 이 기계는 상세한 설명의 나머지 부분을 위해서 비제한적인 예를 취한다.
기록을 위해서, 알터네이터 스타터는 먼저 특히 배터리를 재충전하고 및/또는 자동차의 적어도 하나의 내장 시스템의 소비자를 공급하기 위하여 전기 발전기 모드로서 작용할 때에 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하고, 다음에 특히 자동차의 내연기관 또는 가열 엔진을 시동하기 위하여, 일 실시예에서 가열 엔진 지연을 방지하기 위하여 스타터 모드로 불리는 전기 모터 모드로서 작용할 때에 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 것을 가능하게 하는 가역적인 알터네이터인 것을 나타낸다. 이러한 알터네이터 스타터는 예를 들어 문헌 FR A 2 745 444 및 FR A 2 745 445에 개시된 바와 같은 전자 작용 및 제어 유닛에 의해 제어되는 MOSFET형의 트랜지스터를 포함하는 인버터로 불리는 전류 정류 수단을 포함한다.
전자 작용 및 제어 유닛은 상기 기계의 로터(rotor)의 각(angular) 위치에 의한 센서들로부터 오는 신호들을 수신하고, 또한 동력 소자들인 드라이버로 불리는 제어기들을 포함하며, MOSFET형의 트랜지스터를 제어한다. 일 실시예에서, 이들 드라이버들은 전기 발전기 모드에서 "AC/DC"로 불리는 가역적인 교류 대 직류 컨버터를 구성하는 인버터의 MOSFET형의 트랜지스터를 또한 포함하는 동력 단에 속한다. 전기 모터 모드에서, 인버터의 MOSFET 트랜지스터는 전체 파형에서 기계의 스테이터(stator)의 권선을 제어하기 위하여, 또는 PWM(Pulse Width Modulation)으로 불리는 초핑(chopping) 기술인 가변 펄스 폭 제어에 의한 변형예에서 2단 모드로 제어된다.
제어 소자들은 낮은 동력의 제어 단에 속한다.
일 실시예에서, 동력 단는 MOSFET형 트랜지스터들 및 드라이버들과 같은 동력 소자들을 운반하는 전자 동력 카드를 포함하고, 제어 단는 제어 소자들을 운반하는 전자 제어 카드를 포함한다. 이들 상술한 문헌들에서, 알터네이터 스타터는 다상(polyphase)이고, 적어도 두 개의 전기 에너지 저장 유닛들을 포함하는 자동차용 구성에 속한다. 이들 저장 유닛들 중 하나는 배터리이고, 다른 것은 울트라캐패시터(ultracapacitor)로 불리는 높은 값의 캐패시터인 수퍼캐패시터(supercapacitor)이다. 스타터 모드(전기 모터 모드로서 작용)에서 이러한 구성 은 발전기 모드에서 보다 더 높은 전압을 알터네이터 스타터에 공급하는 것을 가능하게 하는 것에 주목해야 한다.
이러한 형태의 구성은 제동 중에 에너지를 회복하는 것을 가능하게 하고, 두개의 전기 분배 네크워크들(network), 두 개의 스위치들을 갖는 적어도 하나의 스위치 또는 하나의 회로, 및 전압을 변환하고 두 개의 다른 전압들로 작용하는 DC/DC로 불리는 DC 대 DC 컨버터를 포함한다.
더 많은 정보를 위해, 인버터가 전자 전류 컨버터로 공지된 이들 문헌들을 참조했다.
물론, 이러한 구성은 배터리에 전기적으로 접속된 간단한 알터네이터와 같은 회전하는 전기 기계를 사용한다.
일 실시예에서, 이러한 알터네이터는 접지에 접속된 제 1 단자와 회로에 접속된 제 2 단자 사이에서 알터네이터와 병렬로 접속된 스타터와 관련되고, 상기 회로는 일 실시예에서 자동차 시동시에는 24V의 전압을 스타터에 공급하기 위해 두개의 배터리를 직렬로 예를 들어 12V로 배치하고, 자동차 시동 후에는 이들 두개의 배터리를 병렬로 배치하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 상기 장치(10)는 적어도 하나의 전자식 변환기(18, 22, 30)와 전기 에너지 저장 유닛(20)을 포함한다. 이러한 장치는 두개의 전기 시스템을 포함하는데, 하나는 동력(저장 유닛(20)이 직렬이고 에너지의 회복을 위해 채용됨)용이고, 다른 하나는 특히 자동차의 온보드 시스템에 접속된 배터리(16)를 재충전하고 및/또는 이 온보드 시스템을 공급하기 위한 에너지용이다.
제 1 비제한적인 실시예에서, 상기 장치(10)는 DC 대 DC 전압 컨버터(22)를 포함한다.
제 2 비제한적인 실시예에서, 상기 장치(10)는 인버터(18)를 포함한다. 인버터는 가역적인 DC/AC 컨버터이다. 이것은 상기 기계가 전기 발전기 모드(종종 브릿지 정류기(bridge rectifier)로 불림)일 때에 AC/DC 컨버터로서 작용하고, 상기 기계가 전기 모터 모드일 때에 DC/AC 컨버터로서 작용한다.
제 3 비제한적인 실시예에서, 상기 장치(10)는 인버터(18)와 DC 대 DC 컨버터(22)를 포함한다.
제 4 실시예에서, 도 1에 도시된 비제한적인 실시예에서, 상기 장치(10)는 세개의 전자식 변환기들, 즉 인버터(18), DC 대 DC 컨버터(22) 및 버스바(bus-bar)(도시 생략)와 같은 동력 접속부에 의해 함께 접속되는 2 위치 스위치(30) 또는 두 개의 스위치를 포함한다.
제 5 실시예에서, 상기 장치는 전자식 변환기, 인버터 및 전자 카드를 갖지 않고, 상부(36)은 간단히 커버를 형성한다.
상술한 방식에서, 인버터(18)는 전기 발전기 모드에서 "AC/DC"로 불리는 가역적인 교류 대 직류 컨버터이거나 또는 전기 모터 모드에서 "DC/AC"로 불리는 직류 대 교류 컨버터이다.
DC 대 DC 컨버터(22)는 특히 전압을 에너지 저장 유닛(20)측상에서 변환하는 것을 가능하게 하고, 상기 전압은 배터리(16)의 전압과 호환할 수 있는 전압으로 여기에서는 6v와 35v 사이의 비제한적인 값의 범위에 있으며, 상기 배터리는 예를 들어 약 12V의 전압을 온보드 시스템에 공급한다.
그 부분에 의해 2 위치 스위치(30) 또는 두 개의 스위치들은 전기 단자(12)의 작동 모드를 결정하는 것을 가능하게 한다.
실예에서, 발전기 모드는 2 상(phases); 소위 알터네이터 상과 소위 에너지 회복 상을 포함하고, 모터 모드는 시동 상과 동적인 지원 상을 포함한다.
2 위치 스위치를 갖는 상기 기계의 작동 모드는 하기와 같다.
- 상기 스위치는 모터 모드에서, 그리고 에너지 회복 상(phase)에서 인버터(18)와 저장 유닛(18)을 접속한다.
- 상기 스위치는 알터네이터 상에서 인버터(18)와 배터리(16)를 접속한다.
다른 실시예에서는 스위치가 존재하지 않은 것에 주목해야 한다.
이러한 목적을 위해, 상기 장치(10)는 케이블(24)에 의해 전기 기계에, 케이블(26)에 의해 배터리에, 및 케이블(28)에 의해 자동차의 전기 공급 시스템에 접속된다.
상기 장치(10)는 전기 기계에 의해 자동차의 운동 에너지를 회복하는 것이 가능하고, 이러한 구조는 특히 "14+X" 구조로 공지되어 있다.
도 1 내지 도 8로 도시된 바와 같이, 상기 장치(10)는 자동차에 장착되고, 냉각 수단을 구비하는 단일 케이싱(32)을 포함하며, 에너지 저장 유닛 또는 유닛들(20)이 이 케이싱 내에 배열된다.
자동차에 설치된 케이싱에서, 전자식 변환기들(18, 22, 30)과 전기 컨버터 또는 컨버터들은 특히,
- 접속부 인덕턴스(inductance)의 영향을 제한하기 위하여 이들 부품들 사이의 접속부의 길이를 감소하고,
- 전자식 변환기들(18, 22, 30)과 전기 에너지 저장 유닛 또는 유닛들(20)의 그룹 냉각을 제공하기 위해, 또한 배열되어 있다.
일반적으로, 케이싱(32)은 복수의 전기 에너지 저장 유닛들(20)을 수용하기 위해 박스(34)를 형성하는 하부(34)을 포함한다.
하부(34)은 이 하부(34)의 상부에 끼워지는 적어도 하나의 상부(36)에 의해 보충되고, 이 상부는 적어도 하나의 전자 제어 카드(38)와, 인버터(18), DC 대 DC 컨버터(22) 및 2 위치 스위치(30)와 같은 전자식 변환기 또는 컨버터들(18, 22, 30)을 구비하는 적어도 하나의 전자 동력 카드(40)를 수용한다.
일 특징에 따르면, 하부(34)은 적어도 하나의 에너지 저장 유닛(20)을 냉각하기 위한 냉각 수단을 포함한다.
우선적으로, 하부(34) 또는 상부(36) 각각은 관련된 냉각 수단을 포함한다.
특히, 하부(34)은 그 상단부(42)가 개방된 실질적으로 제 1 평행 6면체(parallelepipedal) 박스의 형태이고, 이 박스는 직렬로 장착된 "수퍼캐패시터" 또는 울트라캐패시터로 공지된 적어도 두개의 전기 에너지 저장 유닛들(20)을 수용한다.
제 1 비제한적인 실시예에서, 저장 유닛들은 길이 방향으로 배열되어 있다.
제 2 비제한적인 실시예에서, 저장 유닛들은 폭 방향으로 배열되어 있다.
제 3 비제한적인 실시예에서, 저장 유닛들은 높이 방향으로 배열되어 있다.
저장 유닛들(20)의 치수에 따르면, 케이싱 내에 통합된 전자 부품들을 위해 필요한 공간을 최적화하기 위한 세 가지 모드들 중 최상의 구성은 본 명세서의 실예에서 높이 방향이 선택되었다.
세 가지 모드들에 적용가능한 제 1 변형예에서, 에너지 저장 유닛들(20)은 단로 배치되어 있고, 제 1 단에 있는 유닛들은 제 2 단에 있는 두 유닛들이 제 1 단에 있는 동일한 유닛들과 접선적으로 접촉하도록 제 2 단에 대해 오프셋된다. 이러한 접촉은 직접 또는 간접적이다.
세 가지 모드들에 적용가능한 제 2 변형예에서, 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 하부는 길이 방향으로 배열된 전기 에너지 저장 유닛들(20)의 축방향 구성(44)을 수용한다. 그러나, 이러한 구성은 본 발명을 제한하지 않는다. 전기 에너지 저장 유닛들(20)의 구성(44)은 사실 폭 방향으로 배열될 수 있다. 두개의 인접한 구성들의 에너지 저장 유닛들은 유지 수단(46)에 의해 유지된다. 이들 유지 수단의 임의의 실시예는 본 발명의 정확한 실행을 위해 적합하다. 도면들에서, 유지 수단은 탄성 칼라들(collar)(46)로 구성되나, 이들은 하부(34) 또는 그들 자신들의 전기 에너지 저장 유닛들(20)과 일체로 형성될 수 있고, 그런 다음 이들 각각은 인접한 유닛들(20)과 통합하기 위한 네스팅(nesting) 수단을 포함한다.
상기 유닛들(20)은 도 2의 실시예에서 원형 단면을 갖는 대략 원통형상을 갖는다.
물론, 변형예에서 이들 가늘고 긴 형상의 유닛들(20)은 다른 단면, 예를 들어 육각형 단면과 같은 다각형 형상을 갖는다.
변형예에서, 이러한 단면은 타원형이다.
하부(34)의 제 1 박스는 일 특징에 따르면, 관련된 하부 냉각 수단을 포함한다.
상부(36)에 대해서, 이것은 제 1 박스(34)의 상단부(42)의 상부에 끼워지는 제 2 박스(48)를 포함한다.
제 2 박스는 특히 외부 커넥터들, 예를 들어 제어 신호들을 수신하는 커넥터(23)와 동력 공급을 수용하는 커넥터(25)를 지지한다.
제 2 박스(48)는 그 상단부(50)가 개방되고, 우선적으로 전자 제어 카드(38), 절연 밀봉부(52), 인버터(18)와 DC 대 DC 컨버터(22)를 구비하는 전자 동력 카드(40), 및 제 2 박스(48)의 상단부(50)의 상부에 끼워지는 커버(54)를 이 박스(48)의 하부로부터 상부까지 연속적으로 수용한다. 이 커버(54)는 상부 냉각 수단을 포함한다. 적합하게는, 동력 카드(40)는 가능한 상부 냉각 수단에 밀접하게 배치된다. 따라서, 이러한 구성은 동력 카드에 의해 발생되는 열에 의한 저장 유닛들(20)의 가열을 회피한다.
도 2 내지 도 4에 도시된 케이싱(32)의 제 1 실시예에 따르면, 적어도 하나의 하부(34) 또는 상부(36)의 하부/상부 냉각 수단은 유체, 예를 들어 글리콜(glycol)을 갖는 물과 같은 액체에 의한, 또는 다른 실예 또는 공기에 의한 냉각을 의미한다.
또한, 저장 유닛들(20)의 온도를 안정시키기 위하여, 그리고 특히 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 열을 더 양호하게 소산시키기 위해 냉각 수단과 상기 유닛들 사이에서 열 교환을 개량하기 위하여, 전기 에너지 저장 유닛들(20)은 일 특징에 따르면 특히 파라핀(paraffin)과 같은 열 조절 물질(56)로 매립된다.
따라서, 이것은 유체 순환 존들(zones)을 향해 보다 양호한 열 전도성을 향상키기는 것을 가능하게 한다. 또한, 이것은 전기 모터 모드에서, 특히 에너지 회복 상에서 과여자 될 때에 회전하는 전기 기계를 더 양호하게 냉각하는 것을 가능하게 한다. 또한, 이것은 저장 유닛들(20)의 밀봉을 향상시키는 것을 가능하게 한다.
본 명세서에서의 사용은 파라핀과 같은 열 조절 물질(56)의 잠열(latent heat)로 만들어져서 온도의 동시 변경 없는 상태 변화(파라핀의 경우에 고체-액체)로 초래된다. 따라서, 파라핀, 일반적인 용어로서 열 조절 물질은 열을 저장하고 느리게 변화하는 온도 주위에서의 과열성을 제한한다. 따라서, 열 상태 변화에서, 파라핀은 잠열의 많은 량을 흡수하여 액화하고, 그런 다음 이는 그 온도가 이러한 상태 변화 온도 아래로 떨어져서 고화될 시에 회복한다.
이러한 하강은 특히 하부 냉각 수단에 의해 일어난다.
따라서 온도 피크(peak)가 회피된다.
물론, 다른 실시예에서 그 성질을 갖는 다른 물질이 사용될 수 있다. 예를 들면, 액체 상태(liquid state)에서 고체 상태로 변화하는 수성 형태의 액체 물질(substrate)을 사용하는 것이 가능하다.
하부 냉각 수단을 형성하기 위하여, 하부(34)의 제 1 박스는 수직 및 수평 벽들(58)을 포함하고(도 3), 열 교환 효율을 최적화하기 위해 위치되고 그들을 통 과하는 냉각 유체를 갖는 복수의 길이방향 도관들(60)이 그 두께에 배열되어 있다. 실예에서 상기 도관들은 평행하다.
하부(34)의 제 1 박스는 그 각각의 두께에 캐비티(cavity)가 형성된 수직 횡방향 벽들(62)을 또한 포함하고(도 4), 상기 캐비티(64)는,
수직/수평 길이방향 벽들(58) 내의 상기 도관들(60)의 모든 관련된 단부들, 및
냉각 유체를 배출하고, 도 4에 도시한 바와 같이 각 횡방향 벽(62)의 외부면 상으로 돌출하는 관련된 노즐(70, 72)을 갖는 제 1 도관(68) 또는 제 1 관련된 공급 도관(66)과 적어도 연통한다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상부 냉각 수단을 형성하기 위하여, 상부(36)의 커버(54)는 그를 통과하는 냉각 유체를 갖고 상기 냉각 유체를 공급 및 배출하기 위해 그 단부들(76, 78)에서 제 2 관련된 도관들(80, 82)과 연통하는 길이방향 및 횡방향 캐비티(74)를 그 두께에서 포함한다.
하부(34)과 상부(36)으로 냉각 유체의 공급 및 배출은 독립적일 수 있다. 그러나, 본 발명의 적합한 실시예에서, 이들 두 부분들(34, 36)은 공통 방식으로 공급된다.
이에 의해, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부(34)의 제 1 박스의 각 횡방향 벽에 있는 각 캐비티(64)는 상부(36)의 커버(54)의 제 2 관련된 도관(80, 82)과 연통하는 제 3 관련된 도관(84, 86)과 연통하고, 이에 의해 하부(34)의 도관들(60)로의 독특한 공급 및 배출과 하부(34)의 노즐들(70, 72)에 의해 커버(54)의 캐비티(74) 로의 독특한 공급 및 배출을 허용한다.
한편으로는 제 2 도관(80) 및 제 3 도관(84)과, 다른 한편으로는 제 2 도관(82) 및 제 3 도관(86)과의 연통시에 배치되는 임의의 방법은 본 발명의 본질을 변경함 없이 실시할 수 있다.
그러나, 적합하게는 제 3 도관(84, 86) 각각은 관련된 튜브(90, 88)에 의해 관련된 제 2 도관(80, 82)과 연통한다.
각 튜브(90, 88)는 커버(54) 또는 하부(34)과 일체로 만들어질 수 있다. 그러나, 치수적인 제조 분포와 관련한 이들 소자들의 조절을 촉진하기 위해, 각 튜브(90, 88)는 독립적이다.
특히, 도 4에 도시한 바와 같이, 각 튜브(90, 88)는 한편으로는 제 3 도관(84, 86)을 형성하는 제 1 박스(34)내의 관련된 보어에 직접 수용되고, 다른 한편으로는 제 2 도관(80, 82)을 형성하는 커버(54) 내의 보어에 수용되는 탄성중합체 물질로 만들어진 관련된 슬리브(92)에 수용된다.
이러한 형상은 특히 가압된 냉각 유체에 대한 완전한 불투과성(impermeability)을 보장한다.
도 5 내지 도 8에 도시된 제 2 실시예에 따르면, 적어도 하나의 하부(34) 또는 상부(36)의 하부/상부 냉각 수단은 공기 냉각 수단이다. 이들 수단은 벨(bell)(104)에 장착된 동력식 팬(108)을 포함한다(도 7 및 도 8).
이에 의해, 하부 냉각 수단을 형성하기 위하여, 하부(34)의 제 1 박스는 각각 공기 통로(100, 102)를 구비하는 대향하는 수직 횡방향 벽들(62)을 포함하고, 이 대향하는 공기 통로들(100, 102)은 직렬로 접속된 에너지 저장 유닛들(20)을 냉각하기 위하여 기류가 하부(34)의 박스를 통과하게 한다.
수직 횡방향 벽들 중 하나에 있는 적어도 하나의 공기 통로(100)는 공기 순환 벨(104)이 인접하는 상기 수직 횡방향 벽(62)에 형성된 개구로 형성되고, 이 벨의 내부 캐비티(106)는 적어도 하나의 동력식 팬(fan)(108)을 내부적으로 수용하며, 이 벨의 외부 도관(110)은 관련된 자동차를 위한 신선한 공기 입구 도관(도시 생략)에 접속된다.
더욱이, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 냉각 수단을 형성하기 위하여, 상부(36)의 제 2 박스(48)의 커버(54)는 예를 들어 주어진 높이와 길이 방향 배향으로 평행한 복수의 핀들(fins)(112)을 포함하고, 순환 벨(104)의 내부 캐비티(106)의 적어도 하나의 에지(114)는 기류가 상기 핀들(112)에 걸쳐서 적어도 부분적으로 통과하도록 상기 핀들(112)의 상단부에서 돌출한다.
커버(54)는 예를 들어 스크류들(131)에 의해 하부에 고정된다. 이러한 커버(54)는 일 실시예에서 금속으로, 예를 들어 열을 가장 양호하게 방출하기 위하여 알루미늄으로 만들어진다.
적합하게는, 상기 핀들 위로 향하는 공기 난류(turbulence)를 제한하기 위하여, 제 2 박스(48)로부터 수평방향으로 돌출하는 플랩(flap)(116)은 동력식 팬(108)과 핀들(112) 사이로 공기를 안내하기 위하여 순환 벨(104)의 캐비티(106) 내측으로 연장한다.
공기 냉각 수단(14) 중 적어도 두 가지 변형예를 예상할 수 있다.
도 5 및 도 7에 도시된 제 2 실시예의 제 1 변형예에 따르면, 횡방향 수직 벽들(62) 중 하나의 공기 통로들(100) 중 하나만이 공기 순환 벨(104)을 수용하고, 반대쪽 수직 횡방향 벽(62)은 공기 배출 그릴(grille)을 포함한다.
도 8에 도시된 제 2 실시예의 제 1 변형예에 따르면, 대향하는 수직 횡방향 벽들(62)의 두개의 공기 통로들(100, 102)은 각각 공기를 송풍 또는 흡입하는 적어도 하나의 동력식 팬(108)을 구비하는 공기 순환 벨(104)에 인접한 개구와, 상기 핀들(112)과 반대로 연장하는 각 벨(104)의 내부 캐비티(106)의 일 에지(114), 및 하부 박스(34) 내로 또는 상기 핀들(112) 사이에 공기를 공급 또는 배출하기 위하여 관련된 자동차를 위한 신선한 공기 입구 또는 고온 공기 배출 도관(도시 생략)에 접속되는 외부 도관(110)으로 각각 구성된다.
후자의 형상에서, 예를 들어 상기 핀들(112) 사이로 기류를 안내하기 위하여 상기 핀들(112)의 단부들 위로 연장하는 부착된 금속 시트로 구성되는 안내 벽(도시 생략)을 제공함으로써 상기 핀들(112)의 냉각을 더 향상시킬 수 있다.
예상된 실시예가 무엇이든 간에, 저장 유닛들(20)에 의해 발생된 열이 상기 박스(32)에 전달되는 것이 필수적이고, 이 박스는 상기 열에 의해 변형되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 이에 의해, 예상된 실시예가 무엇이든 간에, 상기 박스(32)는 알루미늄 합금을 성형함으로써 적합하게 생산된다.
마지막으로, 상기 박스(32)는 특히 적합하게는 종래의 배터리 대신에, 첫번째로 전기 및/또는 하이브리드(hybrid) 구동에 대한 가열 엔진을 갖는 자동차의 채용의 경우에, 두번째로 내충돌성 안전 표준을 만족시키기 위하여 상기 장치의 크기 와 중량을 제한하는 경우에, 상기 장치의 설치를 허용하기 위하여 표준 자동차 배터리 크기에 필수적이다.
따라서, 본 발명은 소형 및 혁신성 양자인 자동차용 전기 공급 장치를 제안한다.
따라서, 이러한 콤팩트 해결은 접속부 인덕턴스(inductance)(특히 인버터와 DC 대 DC 컨버터 사이에서, 또는 인버터와 수퍼캐패시터 사이에서)를 감소시키는 것이 가능하고, 이는 여러 가지 설치 부품들 사이에서 연통되는 신호들을 위한 접지 시프팅과 각종 구성 부품들 사이에서 전압 리플(ripple)과 공명을 생성한다.
접속부 인덕턴스를 감소시키는 것은 인버터에서 전자 사태(avalanche)의 현상을 또한 감소시키고, 당업자들에게 잘 공지된 이러한 현상은 열적 문제를 발생시킨다.
또한, 이러한 콤팩트 해결은 전기 공급 장치의 이러한 형태의 분산 설계와, 자동차에서 다수의 전자 박스들의 증가와 연속해서 각 박스를 위한 밀봉 및 냉각 조건들의 증가를 포함하는 분산 설계, 및 자동차에서의 권선과 접속부의 유지를 위한 다수의 문제점을 회피한다.
따라서, 자동차 내의 저장 유닛들, 컨버터들, 및 스위치의 통합과 크기가 개량될 뿐만 아니라, 상기 장치의 작동 중에 그들의 열적 및 전기적 작동도 개량된다.
물론, 본 발명은 상술한 실시예에만 제한되는 것이 아니라, 모든 조합이 가능하다.
예를 들어, 하부 냉각 수단은 도 5 내지 도 8에서는 공기 냉각 수단일 수 있고, 상부 냉각 수단은 도 2 내지 도 4에서는 유체 냉각 수단일 수 있다.
단일의 상부 또는 하부 냉각 수단이 열 조절 물질과 조합하여 제공될 수도 있다.

Claims (21)

  1. 자동차에 장착되고, 전기 모터 및/또는 발전기로서 작용할 수 있는 적어도 하나의 전기 기계(12)를 자동차의 배터리(16)에 접속하는 자동차용 전기 공급 장치(10)에 있어서,
    단일 케이싱(32)을 포함하며, 상기 단일 케이싱은 냉각 수단을 수용하고, 적어도 하나의 전기 에너지 저장 유닛(20)을 수납하는 박스를 형성하는 하부(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이싱(32)은,
    복수의 전기 에너지 저장 유닛(20)을 수용하는 박스를 형성하는 하부(34)와,
    상기 하부의 상부에 끼워지는 적어도 하나의 상부(36)를 포함하고,
    각각의 상기 하부(34) 또는 상기 상부(36)는 관련된 냉각 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단일 케이싱(32)에 배열되는 적어도 하나의 전자식 변환기(18, 22, 30) 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 케이싱(32)의 상부(36)는 적어도 하나의 전자 제어 카드(38)와 상기 전자식 변환기(18, 22)를 포함하는 적어도 하나의 전자 전력 카드(40)를 수용하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 하부(34)는 그 상단부(42)가 개방된 실질적으로 제 1 평행 6면체 박스의 형태이고, 상기 박스는 길이 또는 폭 또는 높이의 방향으로 직렬로 접속된 "수퍼캐패시터(supercapacitor)"로 공지된 적어도 두개의 전기 에너지 저장 유닛(20)을 수용하며, 하부 냉각 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 유닛(20)은 단(stages)으로 배치되고, 제 1 단에 있는 유닛들은 제 2 단에 있는 두개의 유닛들이 제 1 단에 있는 동일한 유닛과 접선적으로 접촉하도록 제 2 단에 대해 오프셋되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 상부(36)는 상기 제 1 박스(34)의 상단부(42)의 상부에 끼워지고 그 상단부(52)가 개방된 제 2 박스(48)를 포함하고, 상기 박스는 상기 제 2 박스(48)의 하부로부터 상부족으로, 상기 전자 제어 카드(38), 절연 밀봉부(52), 및 상기 전자식 변환기(18, 22)를 구비하는 상기 전자 동력 카드(40), 및 제 2 박스(48)의 상단부에 끼워지는 커버(54)를 연속적으로 수용하고, 상부 냉각 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하부/상부(34, 36)의 상기 하부/상부 냉각 수단은 유체 냉각 수단인 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 에너지 저장 유닛(20)은 특히 파라핀(paraffin)과 같은 열 조절 물질(56) 내에 매립되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 하부 냉각 수단을 형성하기 위해, 상기 하부의 제 1 박스(34)는 그들을 통과하는 냉각 유체를 갖는 복수의 길이방향 도관(60)이 그 두께에 배열된 길이방향 벽(58)과, 그 각각의 두께에 캐비티(64)(cavity)가 형성된 수직 횡방향 벽(62)을 포함하고, 상기 캐비티는,
    상기 길이방향 벽(58) 내의 상기 도관(60)의 모든 관련된 단부, 및
    냉각 유체를 공급 또는 배출하고, 각 횡방향 벽(62)의 외부면 상으로 돌출하는 노즐(70, 72)을 갖는 제 1 관련된 도관(66, 68)과 적어도 연통하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 상부 냉각 수단을 형성하기 위하여, 상기 상부(36)의 상기 커버(54)는 그 두께방향으로 종방향 및 횡방향 캐비티(74)를 포함하고, 냉각 유체가 상기 캐비티(74)를 통과하고 그리고 상기 캐비티의 말단부는 상기 냉각 유체를 공급 및 배출하기 위한 제 2 관련 도관(80, 82)과 연통하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하부(34)의 제 1 박스의 각 횡방향 벽(62)에 있는 각 캐비티(64)는 상기 상부(36)의 상기 커버(54)의 상기 제 2 관련 도관(80, 82)과 연통하는 제 3 도관(84, 86)과 연통하고, 이에 의해 상기 하부(34)의 도관들(60)로의 유일한 공급 및 배출과 상기 하부(34)의 상기 노즐들(70, 72)에 의해 상기 커버(54)의 상기 캐비티(74)로의 유일한 공급 및 배출을 허용하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 3 도관(84, 86)은 튜브(90, 88)에 의해 상기 제 2 도관(80, 82)과 연통하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 튜브(90)는 독립적이고, 특히 가압된 냉각 유체에 대한 불투과성을 보장하기 위하여, 먼저 상기 제 3 도관(84, 86)을 형성하는 상기 제 1 박스 내의 보어에 직접 수용된 후에 상기 제 2 도관(80, 82)을 형성하는 상기 커버(54) 내의 보어에 수용되는 탄성중합체 물질로 형성되는 슬리브(92)에 수용되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  15. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 하부/상부(34, 36)의 상기 하부/상부 냉각 수단은 공랭 수단인 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 하부 냉각 수단을 형성하기 위하여, 상기 하부의 제 1 박스(34)는 각각 공기 통로(100, 102)를 구비하는 대향하는 횡방향 벽(62)을 포함하고, 상기 대향하는 공기 통로(100, 102)는 직렬로 접속된 상기 에너지 저장 유닛(20)을 냉각하기 위하여 기류가 상기 박스(34)를 통과하게 하며,
    상기 횡방향 벽(62) 중 하나에 있는 적어도 하나의 공기 통로(100)는 공기 순환 벨(bell)(104)에 인접하는 상기 횡방향 벽(62)에 형성된 개구로 구성되고, 이 벨의 내부 캐비티(106)는 적어도 하나의 동력식 팬(fan)(108)을 내부적으로 수용하며, 이 벨의 외부 도관(110)은 상기 관련된 자동차의 신선한 공기 입구 도관에 접속되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 상부 냉각 수단을 형성하기 위하여, 상기 상부의 제 2 박스의 상기 커버(54)는 복수의 핀(fin)(112)을 포함하고, 상기 공기 순환 벨(104)의 상기 내부 캐비티(106)의 적어도 하나의 에지(114)는 기류가 상기 핀(112)에 걸쳐서 적어도 부분적으로 통과하도록 상기 핀(112)의 상단부에서 돌출하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 박스(48)로부터 수평방향으로 돌출하는 플랩(flap)(116)은 상기 동력식 팬(108)과 상기 핀(112) 사이로 상기 공기를 안내하기 위하여 상기 순환 벨(104)의 상기 캐비티 내측으로 연장하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 횡방향 수직 벽 내의 상기 공기 통로(100) 중 하나만이 공기 순환 벨(104)을 수용하고, 상기 반대쪽 횡방향 벽(62)은 공기 배출 그릴(grille)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 대향하는 횡방향 벽(62) 내의 상기 두 개의 공기 통로(100, 102)는 각각 공기를 송풍 또는 흡입하는 적어도 하나의 동력식 팬(108)을 구비하는 공기 순환 벨(104)에 인접한 개구와, 상기 핀들(112)과 반대로 연장하는 각 벨(104)의 상 기 내부 캐비티(106)의 일 에지(114), 및 상기 하부 박스(34) 내로 또는 상기 핀들(112) 사이에서 공기를 공급 또는 배출하기 위하여 상기 관련된 자동차의 신선한 공기 입구 또는 고온 공기 배출 도관에 접속되는 외부 도관(110)으로 각각 구성되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 핀(112) 사이로 상기 기류를 안내하기 위하여 상기 핀(112)의 단부 위로 안내 벽이 연장하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 전기 공급 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8486553B2 (en) 2009-12-23 2013-07-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
US8852779B2 (en) 2010-02-01 2014-10-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602007010216D1 (de) 2006-09-07 2010-12-16 Honda Motor Co Ltd Kühlstruktur einer elektrischen Vorrichtung in einem Fahrzeug
EP2048725A1 (fr) * 2007-10-12 2009-04-15 Valeo Equipements Electriques Moteur Dispositif de stockage d'énergie électrique, notamment pour équiper un véhicule automobile
DE102008052068A1 (de) 2008-10-17 2010-04-22 Modine Manufacturing Co., Racine Kühlvorrichtung und Herstellungsverfahren
US20100157527A1 (en) 2008-12-23 2010-06-24 Ise Corporation High-Power Ultracapacitor Energy Storage Pack and Method of Use
DE102009006216B4 (de) 2009-01-27 2018-11-22 Modine Manufacturing Co. Kühlvorrichtung und Herstellungsverfahren
JP5611731B2 (ja) * 2010-09-07 2014-10-22 Ntn株式会社 インホイールモータ型電気自動車
FR2966288B1 (fr) * 2010-10-19 2013-03-29 Commissariat Energie Atomique Batterie d'une motorisation electrique de vehicule automobile
JP5804323B2 (ja) * 2011-01-07 2015-11-04 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子及び蓄電装置
US8779622B2 (en) * 2011-06-30 2014-07-15 GM Global Technology Operations LLC Customizable energy system and vehicle
JP5277360B1 (ja) * 2011-11-14 2013-08-28 本田技研工業株式会社 電気自動車
DE102012202751A1 (de) * 2012-02-23 2013-08-29 Robert Bosch Gmbh Batteriesensordatenübertragungseinheit und ein Verfahren zum Übertragen von Batteriesensordaten
JP5573932B2 (ja) * 2012-12-14 2014-08-20 株式会社豊田自動織機 電池パック
DE102012112970A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit elektrischem Energiespeicher und Leistungselektronik
DE102013203192B4 (de) * 2013-02-27 2016-10-20 Robert Bosch Gmbh Batteriemodul, Batteriedirektkonverter mit einem derartigen Batteriemodul und Batteriedirektinverter mit zumindest zwei Batteriedirektkonvertern
DE102013210932A1 (de) * 2013-06-12 2014-12-18 Robert Bosch Gmbh Batteriegehäuse zur Aufnahme von Batteriezellen und Batteriesystem
CN104157932B (zh) * 2014-08-26 2016-08-24 大连理工大学 水循环加热型蜂巢结构磷酸铁锂电池组件
FR3028456B1 (fr) * 2014-11-14 2018-03-02 Renault S.A.S Dispositif pour refroidir une source d'energie disposee a bord d'un vehicule electrique ou hybride
US9809127B2 (en) 2014-12-18 2017-11-07 Fca Us Llc Compact integrated battery packs for hybrid vehicles
US10967721B2 (en) 2016-03-31 2021-04-06 Bombardier Recreational Products Inc. Vehicle having separable driver and propulsion modules
US20180065492A1 (en) * 2016-09-07 2018-03-08 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Electric vehicle system
DE102016219452A1 (de) * 2016-10-07 2018-04-12 Robert Bosch Gmbh Batterieeinheit und Verfahren zum Betrieb einer Batterieeinheit
CN106785193B (zh) * 2016-12-06 2019-12-06 佛山科学技术学院 一种基于相变材料与风冷的电池检测散热装置及方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3509517B2 (ja) * 1997-12-18 2004-03-22 本田技研工業株式会社 電気自動車におけるバッテリおよび電気部品の冷却構造
US6541942B1 (en) * 2001-11-13 2003-04-01 Aerovironment, Inc. Capacitor tub assembly and method of cooling
US7443136B2 (en) * 2002-01-09 2008-10-28 Quallion Llc Method and device employing heat absorber for limiting battery temperature spikes
US7172831B2 (en) * 2003-01-09 2007-02-06 Ford Motor Company Battery system for automotive vehicle
JP4611820B2 (ja) * 2005-07-04 2011-01-12 本田技研工業株式会社 車両用電装ユニットの冷却装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8486553B2 (en) 2009-12-23 2013-07-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
US8852779B2 (en) 2010-02-01 2014-10-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack

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Publication number Publication date
CN101263629B (zh) 2010-09-29
US20110186365A1 (en) 2011-08-04
RU2008114327A (ru) 2009-10-20
EP1925055A1 (fr) 2008-05-28
JP2009508465A (ja) 2009-02-26
BRPI0615828A2 (pt) 2016-08-23
US8336607B2 (en) 2012-12-25
CN101263629A (zh) 2008-09-10
EP1925055B1 (fr) 2019-03-27
WO2007031689A1 (fr) 2007-03-22
BRPI0615828A8 (pt) 2016-08-23

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