KR20120059104A - 고전압 배터리팩의 수분 배출장치 - Google Patents

고전압 배터리팩의 수분 배출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고전압 배터리팩의 수분 배출장치에 관한 것으로, 기본적인 기밀구조를 갖추고 차량의 실외측 언더 플로어패널(1)에 고정 설치된 고전압 배터리팩(10)에서 결로 현상에 의해 배터리 케이스(11)내에 수분이 발생하거나 또는 기밀구조의 내구성이 감소하여 외부로부터 상기 배터리 케이스(11)의 내부로 수분이 침투한 경우, 상기 수분에 대한 수위정보를 차량 이용자가 용이하게 인지할 수 있게 되고, 또한 차량 이용자가 인지한 수위정보를 이용하여 필요시 배터리 케이스(11)의 외부로 수분을 쉽고 편리하게 배출시킬 수 있게 됨으로써, 수분에 의한 고전압 배터리팩(10)의 손상을 예방할 수 있도록 된 것이다.

Description

고전압 배터리팩의 수분 배출장치{Water drain apparatus of mounting high voltage battery pack in vehicle}
본 발명은 고전압 배터리팩의 배수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 케이스내의 존재하는 수분의 수위를 검출하여 이를 차량 사용자에게 알려주도록 하고, 차량 사용자는 간편한 작업으로 배터리 케이스내의 수분을 외부로 배출할 수 있도록 된 고전압 배터리팩의 수분 배출장치에 관한 기술이다.
하이브리드 전기 자동차와 연료전지 자동차 그리고 전기 자동차는 모두 전기모터를 이용하여 차량을 구동시키는 차량으로서, 전기모터에 구동전력을 제공하는 고전압 배터리팩이 필수적으로 장착되어 있다.
상기 고전압 배터리팩(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상부케이스(11a)와 하부케이스(11b)로 이루어진 배터리 케이스(11)와, 상기 배터리 케이스(11)내에 장착된 다수개의 배터리 모듈(12)과, 상기 배터리 케이스(11)내에 장착되어서 상기 배터리 모듈(12)을 구성하는 각 단위전지의 전압과 전류 및 온도 등을 감지하고 작동을 제어하는 BMS(13;Battery Management System)를 포함하여 이루어진 구성으로 되어 있다.
여기서, 상기 배터리 모듈(12)은 차량의 성능이 향상되고 주행거리가 늘어남에 따라 이를 만족시키기 위해 사이즈가 커지고 또한 수량이 증가하고 있는 추세인 바, 이에 따라 상기 배터리 모듈(12)이 설치된 고전압 배터리팩(10)도 대형화되고 있는 실정이다.
이와 같이, 크기와 부피가 커진 고전압 배터리팩(10)은 더 이상 공간이 협소한 트렁크룸에 설치할 수 없어서 차량의 실외측에서 언더 플로어패널(1)에 고정 설치하게 되었으며, 상기와 같이 실외측에 설치된 상기 고전압 배터리팩(10)은 외부로부터의 이물질 유입 및 수분 침투를 방지하기 위한 기밀구조를 기본적으로 갖추고 있다.
그런데, 기밀구조를 갖추고서 실외측에 설치된 종래의 고전압 배터리팩(10)은 동절기시 결로 현상에 의해 배터리 케이스(11)내에 수분이 발생하거나 또는 기밀구조의 내구성이 감소하여 외부로부터 상기 배터리 케이스(11)의 내부로 수분이 침투한 경우, 상기 수분을 배터리 케이스(11)의 외부로 배출할 수 없어서 고가의 배터리 모듈(12) 및 BMS(13) 등의 손상이 초래되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 케이스내에 존재하는 수분의 수위를 검출해서 이에 대한 정보를 차량의 사용자에게 알려줄 수 있도록 하고, 또한 차량 사용자는 제공된 정보를 통해서 수분이 양이 고전압 배터리팩을 손상시킬 수 있는 정도인지를 판단한 다음 간편한 작업으로 배터리 케이스내의 수분을 외부로 배출할 수 있도록 함으로써, 수분에 의한 고가 장비의 손상을 미리 예방할 수 있는 고전압 배터리팩의 수분 배출장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 고전압 배터리팩의 수분 배출장치는, 배터리 케이스내에 존재하는 수분의 수위를 검출할 수 있도록 상기 배터리 케이스내에 다수개가 고정 설치된 수위감지센서와; 상기 배터리 케이스내에 고정 설치되고 상기 수위감지센서로부터 검출된 수위정보를 전달받아서 기준 값과의 비교를 통해 상기 수위정보가 기준 값 이하인지 또는 이상인지를 판별하는 기능을 갖춘 BMS(Battery Management System)와; 상기 BMS의 판단결과에 대해 차량 이용자가 인지할 수 있도록 차량 실내에 구비된 경고수단과; 상기 배터리 케이스내에 존재하는 수분을 외부로 배출시킬 수 있도록 상기 배터리 케이스에 분리 가능하게 조립된 다수개의 드레인플러그를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 수위감지센서는 수위변화에 따른 저항 값의 변화를 상기 BMS에 전기적인 신호로 전달하는 정전용량형 레벨센서인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 수위감지센서는 상기 배터리 케이스의 바닥면에 맞닿도록 고정 설치되는데, 보다 상세하게는 상기 배터리 케이스의 전후 좌우방향의 측면쪽 위치와 모서리부 위치에서 상기 배터리 케이스의 바닥면과 맞닿도록 각각 고정되게 설치된 것이 바람직하다.
그리고, 상기 배터리 케이스내에 탑재된 배터리 모듈에서 상기 배터리 케이스의 바닥면과 상기 배터리 모듈을 구성하는 최하단 단위전지와의 높이가 상기 BMS에 입력된 상기 기준 값이 되는 것을 특징으로 한다.
상기 경고수단은 클러스터(cluster)에 구비된 경고등 또는 경고음 발생기인 것이 바람직하다.
상기 드레인플러그는 상기 배터리 케이스의 바닥면을 관통하는 다수개의 나사구멍마다 각각 분리 가능하게 나사방식으로 체결되어 조립된 구조이다.
본 발명에 의하면, 기본적인 기밀구조를 갖추고 차량의 실외측 언더 플로어패널에 고정 설치된 고전압 배터리팩에서 결로 현상에 의해 배터리 케이스내에 수분이 발생하거나 또는 기밀구조의 내구성이 감소하여 외부로부터 상기 배터리 케이스의 내부로 수분이 침투한 경우, 상기 수분에 대한 수위정보를 차량 이용자가 용이하게 인지할 수 있게 되고, 또한 차량 이용자가 인지한 수위정보를 이용하여 필요시 배터리 케이스의 외부로 수분을 쉽고 편리하게 배출시킬 수 있게 됨으로써, 수분에 의한 고전압 배터리팩의 손상을 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 고전압 배터리팩이 차량의 실외측에서 언더 플로어패널에 고정 설치된 상태의 도면,
도 2는 종래 고전압 배터리팩의 단면도,
도 3은 본 발명에 따라 수분 배출장치가 구비된 고전압 배터리팩의 단면도,
도 4는 본 발명에 따라 수분 배출장치가 구비된 고전압 배터리팩에서 상부케이스를 제거한 상태의 평면도,
도 5는 다수개의 단위전지가 적층된 상태를 보여주기 위한 배터리 모듈의 측면이다.
이하 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명에 따라 차량의 실외측에서 언더 플로어패널(1; 도 1 참조)에 고정 설치된 고전압 배터리팩(10)은 외부로부터 이물질 유입 및 수분 침투를 방지하기 위한 기밀구조를 기본적으로 갖추고 있다.
상기 고전압 배터리팩(10)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상부케이스(11a)와 하부케이스(11b)로 이루어진 배터리 케이스(11)와, 상기 배터리 케이스(11)내에 장착된 다수개의 배터리 모듈(12)과, 상기 배터리 케이스(11)내에 장착되어서 상기 배터리 모듈(12)을 구성하는 각 단위전지의 전압과 전류 및 온도 등을 감지하고 작동을 제어하는 BMS(13;Battery Management System)를 포함하여 이루어진 구성이다.
또한, 본 발명에 따른 고전압 배터리팩(10)은 상기 배터리 케이스(11)내에 존재하는 수분을 외부로 배출할 수 있는 수분 배출장치가 구비되어 있는 바, 상기 수분 배출장치는 상기 배터리 케이스(11)내에 존재하는 수분의 수위를 검출할 수 있도록 상기 배터리 케이스(11)내에 다수개가 고정 설치된 수위감지센서(21)와, 상기 배터리 케이스(11)내에 고정 설치되고 상기 수위감지센서(21)로부터 검출된 수위정보를 전달받아서 기준 값과의 비교를 통해 상기 수위정보가 기준 값 이하인지 또는 이상인지를 판별하는 기능을 갖춘 BMS(13; Battery Management System)와; 상기 BMS(13)의 판단결과에 대해 차량 이용자가 인지할 수 있도록 차량 실내에 구비된 경고수단과, 상기 배터리 케이스(11)내에 존재하는 수분을 외부로 배출시킬 수 있도록 상기 배터리 케이스(11)에 분리 가능하게 조립된 다수개의 드레인플러그(22)를 포함하여 이루어진 구성이다.
여기서, 상기 수위감지센서(21)는 수위변화에 따른 저항 값의 변화를 상기 BMS(13)에 전기적인 신호로 전달하는 정전용량형 레벨센서인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 수위감지센서(21)는 상기 배터리 케이스(11)의 바닥면 다시 말해서 상기 하부케이스(11b)의 바닥면에 맞닿도록 고정 설치된 것이 바람직하며, 보다 상세한 위치는 상기 배터리 케이스(11)의 바닥면에서 전후 좌우방향의 측면쪽 위치와 각 모서리부 위치에 고정되게 설치된 것이 바람직하다.
상기와 같이 수위감지센서(21)가 배터리 케이스(11)의 바닥면에 맞닿도록 설치되는 이유는 수분이 상기 배터리 케이스(11)의 바닥면에 존재하기 때문이며, 또한 상기 수위감지센서(21)가 배터리 케이스(11)내의 다수부위에 설치되는 이유는 차량의 거동에 따라 상기 수분이 배터리 케이스(11)의 바닥면을 따라 이동하기 때문인 바, 이에 따라 상기 수분이 배터리 케이스(11)내의 어느 위치에 있던 상기 수위감지센서(21)는 수분의 수위를 검출할 수 있게 된다.
여기서, 상기 배터리 케이스(11)내에 탑재된 상기 배터리 모듈(12)은 다수개의 단위전지(12a)가 적층된 구조로 되어 있으며, 상기 BMS(13)에 입력된 기준 값은 상기 배터리 케이스(11)의 바닥면과 상기 배터리 모듈(12)을 구성하는 최하단 단위전지(12a)와의 높이(H1)가 된다.
다시 말해서, 수분의 수위가 최하단 단위전지(12a)의 높이(H1)보다 높아지게 되면 배터리 모듈(12)을 포함한 고가의 BMS(13) 장비 등이 침수되어 손상을 입을 수 있게 되는 바, 이를 방지하기 위해 수위의 기준 값을 상기 높이(H1)로 정하는 것이 바람직하다.
또한, 차량의 거동에 따라 수분이 이동을 할 수 있게 때문에 상기 배터리 케이스(11)내에 설치된 모든 수위감지센서(21)는 동일한 수위정보를 검출할 수 없는 바, 이에 따라 상기 BMS(13)는 상기 수위감지센서(21)로부터 각각 입력된 모든 수위정보의 평균값을 산출해서 상기 평균값과 상기 기준 값을 비교하여 판단하게 된다.
그리고, 상기 경고수단은 클러스터(cluster)에 구비된 경고등(23) 또는 경고음 발생기(24)로 구성되는 것이 바람직한 바, 상기 BMS(13)의 신호에 의해 클러스터에 구비된 경고등(23)이 점등하거나 또는 차량 실내에 구비된 경고음 발생기(24)가 작동하게 되면, 차량 이용자는 경고등(23) 또는 경고음 발생기(24)의 소리를 통해 수분이 위험수위에 도달하였음을 인지할 수 있게 된다.
또한, 상기 드레인플러그(22)는 상기 배터리 케이스(11)의 바닥면, 다시 말해서 상기 하부케이스(11b)의 바닥면을 관통하는 다수개의 나사구멍(11c)마다 각각 분리 가능하게 나사방식으로 체결되어 조립된 구조이다.
따라서, 차량 이용자가 경고등(23) 또는 경고음 발생기(24)의 소리를 통해 수분이 위험수위에 도달하였음을 인지하게 되면, 차량을 정비소로 이동시킨 다음 드레인플러그(22)를 분리시켜 주게 된다.
그러면, 배터리 케이스(11)내에 존재하고 있던 수분이 하부케이스(11b)의 나사구멍(11c)을 통해 외부로 배출됨에 따라 수분에 의한 고전압 배터리팩(10)의 손상을 예방할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시예는, 기본적인 기밀구조를 갖추고 차량의 실외측 언더 플로어패널(1)에 고정 설치된 고전압 배터리팩(10)에서 결로 현상에 의해 배터리 케이스(11)내에 수분이 발생하거나 또는 기밀구조의 내구성이 감소하여 외부로부터 상기 배터리 케이스(11)의 내부로 수분이 침투한 경우, 상기 수분에 대한 수위정보를 차량 이용자가 용이하게 인지할 수 있게 되고, 또한 차량 이용자가 인지한 수위정보를 이용하여 필요시 배터리 케이스(11)의 외부로 수분을 쉽고 편리하게 배출시킬 수 있게 됨으로써, 수분에 의한 고전압 배터리팩(10)의 손상을 예방할 수 있게 된다.
10 - 고전압 배터리팩 11 - 배터리 케이스
11a - 상부케이스 11b - 하부케이스
11c - 나사구멍 12 - 배터리 모듈
13 - BMS 21 - 수위감지센서
22 - 드레인플러그

Claims (8)

  1. 배터리 케이스내에 존재하는 수분의 수위를 검출할 수 있도록 상기 배터리 케이스내에 다수개가 고정 설치된 수위감지센서와;
    상기 배터리 케이스내에 고정 설치되고 상기 수위감지센서로부터 검출된 수위정보를 전달받아서 기준 값과의 비교를 통해 상기 수위정보가 기준 값 이하인지 또는 이상인지를 판별하는 기능을 갖춘 BMS(Battery Management System)와;
    상기 BMS의 판단결과에 대해 차량 이용자가 인지할 수 있도록 차량 실내에 구비된 경고수단과;
    상기 배터리 케이스내에 존재하는 수분을 외부로 배출시킬 수 있도록 상기 배터리 케이스에 분리 가능하게 조립된 다수개의 드레인플러그
    를 포함하는 고전압 배터리팩의 수분 배출장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 수위감지센서는 수위변화에 따른 저항 값의 변화를 상기 BMS에 전기적인 신호로 전달하는 정전용량형 레벨센서인 것
    을 특징으로 하는 고전압 배터리팩의 수분 배출장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 수위감지센서는 상기 배터리 케이스의 바닥면에 맞닿도록 고정 설치된 것
    을 특징으로 하는 고전압 배터리팩의 수분 배출장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 수위감지센서는 상기 배터리 케이스의 전후 좌우방향의 측면쪽 위치와 모서리부 위치에서 상기 배터리 케이스의 바닥면과 맞닿도록 각각 고정되게 설치된 것
    을 특징으로 하는 고전압 배터리팩의 수분 배출장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 배터리 케이스내에 탑재된 배터리 모듈에서 상기 배터리 케이스의 바닥면과 상기 배터리 모듈을 구성하는 최하단 단위전지와의 높이가 상기 BMS에 입력된 상기 기준 값이 되는 것
    을 특징으로 하는 고전압 배터리팩의 수분 배출장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 BMS는 상기 수위감지센서로부터 각각 입력된 모든 수위정보의 평균값을 산출해서 상기 평균값과 상기 기준 값을 비교하여 판단하도록 된 것
    을 특징으로 하는 고전압 배터리팩의 수분 배출장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 경고수단은 클러스터(cluster)에 구비된 경고등 또는 경고음 발생기인 것
    을 특징으로 하는 고전압 배터리팩의 수분 배출장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 드레인플러그는 상기 배터리 케이스의 바닥면을 관통하는 다수개의 나사구멍마다 각각 분리 가능하게 나사방식으로 체결되어 조립된 것
    을 특징으로 하는 고전압 배터리팩의 수분 배출장치.
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