KR20120061666A - 자동차의 고전압 배터리 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고전압 배터리의 냉각 시스템에 관한 것으로 자동차의 전석시트의 하부와 후석시트의 하부에 걸쳐 형성된 언더플로어에 장착되는 배터리 케이스; 상기 배터리 케이스의 전단에 설치되어 자동차 실내의 냉각공기를 흡입하는 인렛덕트; 상기 배터리 케이스의 후단에 설치되어 상기 배터리 모듈을 통과한 냉각공기를 외부로 배출하는 아웃렛덕트; 를 포함하여 상기 아웃렛덕트를 통과한 냉각공기가 자동차의 실내 트렁크 내로 배출되도록 하는 자동차의 배터리 냉각 시스템을 제공하여,
고전압 배터리를 충분히 냉각시킬 수 있어 고전압 배터리의 충전 효율을 상승시킬 수 있고, 고전압 배터리의 성능이 최대화되도록 할 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차의 고전압 배터리 냉각 시스템{HIGH VOLTAGE BATTERY COOLING SYSTEM OF VEHICLE}

본 발명은 자동차의 고전압 배터리 냉각 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 하부의 언더플로어에 장착된 배터리 모듈을 냉각시키기 위하여 배터리 케이스의 전단에 형성된 이중 구조를 갖는 인렛덕트와, 상기 베터리 케이스의 후단에 형성된 아웃렛덕트 및 아웃렛덕트에는 열결된 냉각팬에 의해 고전압 배터리를 냉각시키는 자동차의 고전압 배터리 냉각 시스템에 관한 것이다.

최근 환경을 보호하고자 하는 목적으로 화석연료에 의한 배출가스를 줄이기위한 방안으로서 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에 대한 관심이 부쩍 늘어나고 있는 추세에 있다.

하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료를 사용하는 엔진과 배터리의 전력으로 구동되는 전기모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 의미하며, 이를 하이브리드 전기자동차 즉, HEV(Hybrid Electric Vehicle)라 부른다.

하이브리드 전기자동차에는 전기모터의 구동전력을 제공하는 고용량의 고전압 배터리가 장착되어 차량 운행 중에 충전 및 방전을 반복하면서 필요한 전력을 공급하게 된다.

이에 반해 전기자동차는 전기를 동력으로 하여 움직이는 자동차로 화석 연료의 연소에 의해 동력을 얻는 것이 아니라 전기에너지로부터 동력을 얻는 자동차이다. 이 때, 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시키는 구조로 되어 있다.

상기의 하이브리드 자동차 또는 전기자동차에 사용되는 고전압 배터리는 온도를 최적 성능을 발휘할 수 있는 일정 온도 범위로 유지하는 것이 필요한데, 이를 위해 종래의 고전압 배터리 냉각 시스템은 주로 차량 실내 트렁크 혹은 후석시트 하부 등의 차량 실내에 장착되어 후석시트 부근에서 차량 실내공기를 흡입하여 배터리 시스템을 냉각하는 구조였다.

그러나, 전기자동차 등이 개발됨에 따라 배터리의 사이즈 및 수량의 증대로 인하여 더 이상 트렁크에 장착할 수 없는 경우가 발생하였고, 배터리 시스템을 차량 외부에 장착함에 따라 종래의 냉각 시스템 구조로는 냉각공기 흡입구조, 배출구조 및 배터리 시스템 내부의 유량 분배 구조의 구성이 어렵고, 배터리의 성능이 극대화되도록 하는 적절한 온도범위로 배터리를 냉각시키는 데 곤란한 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고전압배터리 시스템이 차량 외부에 탑재됨에 따라 발생할 수 있는 냉각공기 흡입구조, 배출구조 및 배터리 시스템 내부의 유량 분배 구조의 문제를 해결하고, 배터리의 성능이 극대화되도록 하는 적절한 온도범위로 배터리를 냉각시킬 수 있는 자동차의 고전압 배터리 냉각 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예는 자동차의 고전압 배터리의 냉각시스템에 있어서, 상기 자동차의 전석시트의 하부와 후석시트의 하부에 걸쳐 형성된 언더플로어에 장착되는 배터리 케이스; 상기 배터리 케이스의 전단에 설치되어 자동차 실내의 냉각공기를 흡입하는 인렛덕트; 상기 배터리 케이스의 후단에 설치되어 상기 배터리 모듈을 통과한 냉각공기를 외부로 배출하는 아웃렛덕트; 를 포함하여 상기 아웃렛덕트를 통과한 냉각공기가 자동차의 실내 트렁크 내로 배출되도록 하는 자동차의 배터리 냉각 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 실시예의 인렛덕트는 이중 구조로 되어 있어 유입되는 냉각공기 중 일부는 상기 배터리 모듈로 유입되고, 일부는 상기 배터리 모듈과 상부케이스 사이의 공간으로 유입되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 실시예는 배터리 모듈과 상부케이스 사이로 유입된 공기는 배터리 모듈과 상부케이스 사이에 형성된 실링부재에 의해 냉각공기의 유동경로를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 실시예는 아웃렛덕트와 배터리 모듈의 사이에는 연결덕트가 추가될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예의 연결덕트와 아웃렛덕트의 사이에는 냉각팬이 위치할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예의 아웃렛덕트와 후석시트의 사이에는 덕트 프로텍터가 위치하는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 고전압 배터리를 충분히 냉각시킬 수 있어 고전압 배터리의 충전 효율을 상승시킬 수 있고, 고전압 배터리의 성능이 최대화되도록 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예의 고전압 배터리 냉각 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예의 인렛덕트의 구조 및 부분상세도이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예의 실링부재가 부착된 경우의 배터리 모듈에서의 냉각공기의 흐름을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예의 연결덕트를 포함한 고전압 배터리의 냉각 시스템의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예의 아웃렛덕트와 자동차의 트렁크의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다.

이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 실시예는 자동차의 외부 특히, 자동차의 언더플로어(15)에 장착되는 배터리 모듈(33)을 냉각시키기 위한 냉각 시스템에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예의 고전압 배터리 냉각 시스템의 전체 구성도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 실시예의 부분 구성도이다.

본 발명에 따른 실시예의 고전압 배터리 냉각 시스템은 자동차의 전석시트(10)의 하부와 후석시트(11)의 하부에 걸쳐 형성된 언더플로어(15)에 장착되는 배터리 케이스(34)와, 상기 배터리 케이스(34)의 전단에 설치되고 자동차 실내로 연통되어 자동차 실내의 냉각공기를 흡입하는 인렛덕트(21)와, 상기 배터리 케이스(34)의 후단에 설치되어 배터리 모듈(33)을 통과한 냉각공기를 외부로 배출하는 아웃렛덕트(51)를 포함한다.

상기 언더플로어(15)는 자동차의 하부에 장착되고, 상기 인렛덕트(21)는 배터리 모듈(33)로 유입되도록 하는 내관(21)과 배터리 모듈(33)과 상부케이스(25) 사이로 유입되도록 하는 외관(22)의 이중 구조로 되어 있다.

즉, 상기 인렛덕트(21)는 이중 구조로 되어 있어 유입되는 냉각공기 중 일부 공기는 상기 배터리 모듈(33)로 유입되고, 일부 공기는 상기 배터리 모듈(33)과 상부케이스(25) 사이의 공간으로 유입되도록 되어 있다.

상기 배터리 모듈(33)과 상부케이스(25) 사이로 유입된 공기는 배터리 모듈(33)과 상부케이스(25) 사이에 형성된 실링부재(35)에 의해 냉각공기의 유동경로를 제어할 수 있도록 되어 있다. 이는 도 3에 도시되어 있는데, 전방 배터리(30)을 통과한 냉각공기(23a)와 상기 내관(21)과 외관(22) 사이를 통과한 냉각공기(23b)가 혼합되도록 하여 중앙 배터리(31)를 효율적으로 냉각하도록 되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 인렛덕트(20)는 배터리 모듈(33)내의 배터리 셀(36) 사이로 유입되어 배터리 모듈(33)을 냉각시키는 냉각공기(23a)와 배터리 모듈(33)과 상부케이스(25) 사이로 유입되어 배터리 모듈(33)의 표면을 냉각시키는 냉각공기(23b)로 분리되도록 형성되어 있다.

상기 인렛덕트(21)를 통해 유입된 냉각공기는 배터리 모듈(33)을 통과하면서 배터리를 냉각시키고 배터리 모듈(33)을 냉각시킨 냉각공기(23)는 아웃렛덕트(51)를 통해 트렁크(57) 내부로 배출된 다음 외부로 배출되도록 되어 있다.

상기 배터리 모듈(33)은 전단에 위치하는 전방 배터리(30)와 후단에 위치하는 후방 배터리(32) 및 중앙에 위치하는 중앙 배터리(31)를 포함하여 하나 이상의 배터리를 포함하고 있다.

또한, 상기 아웃렛덕트(51)와 배터리 모듈(33)의 사이에는 연결덕트(45)가 추가되어 있어 아웃렛덕트(51)와 냉각팬(40)을 연결하는 구조로 되어 있는데, 상기 냉각팬(40)은 아웃렛덕트(51)을 통해 외부로 배출되는 냉각공기를 적당한 온도로 냉각시키고 원활하게 외부로 배출되도록 한다.

상기의 연결덕트(45)에 의하여 배터리 모듈(33)내의 냉각공기를 일정한 방향으로 흐르도록 할 수 있는데, 이는 사용자가 원하는 방향으로 냉각공기(23)를 유도할 수 있도록 하기 위한 것으로 본 발명에 따른 실시예에서는 연결덕트(45)를 "L"형상으로 하였다.

그리고, 본 발명에 따른 실시예의 고전압 배터리 냉각 시스템은 상기 아웃렛덕트(51)와 후석시트(11)의 사이에 덕트 프로텍터(52)가 위치하여 아웃렛덕트(51)의 파손을 방지할 수 있도록 한다.

상기와 같이 아웃렛덕트(51)를 통해 외부로 배출되는 냉각공기는 트렁크(57) 내부의 러기지매트(55)와 타이어웰(56)의 사이로 배출되어 외부로 완전히 배출되게 된다.

상기와 같은 고전압 배터리 냉각 시스템에 의해 냉각공기를 공급하여 배터리 모듈(33)을 적당한 온도로 냉각시킴으로써 배터리의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

10: 전석시트 11: 후석시트
15: 언더플로어 20: 인렛덕트
21: 내관 22: 외관
23: 냉각공기 23a, 23b: 냉각공기
25: 상부케이스 30: 전방 배터리
31: 중앙 배터리 32: 후방 배터리
33: 배터리 모듈 34: 배터리 케이스
35: 실링부재 36: 배터리 셀
40: 냉각팬 45: 연결덕트
51: 아웃렛덕트 52: 덕트 프로텍터
55: 러기지 매트 56: 타이어웰
57: 트렁크

Claims (6)

1. 자동차의 고전압 배터리의 냉각시스템에 있어서,
   상기 자동차의 전석시트의 하부와 후석시트의 하부에 걸쳐 형성된 언더플로어에 장착되는 배터리 케이스;
   상기 배터리 케이스의 전단에 설치되어 자동차 실내의 냉각공기를 흡입하는 인렛덕트;
   상기 배터리 케이스의 후단에 설치되어 상기 배터리 모듈을 통과한 냉각공기를 외부로 배출하는 아웃렛덕트;
   를 포함하여 상기 아웃렛덕트를 통과한 냉각공기가 자동차의 실내 트렁크 내로 배출되도록 하는 자동차의 배터리 냉각 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 인렛덕트는 이중 구조로 되어 있어 유입되는 냉각공기 중 일부는 상기 배터리 모듈로 유입되고, 일부는 상기 배터리 모듈과 상부케이스 사이의 공간으로 유입되도록 하는 자동차의 배터리 냉각 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 배터리 모듈과 상부케이스 사이로 유입된 공기는 배터리 모듈과 상부케이스 사이에 형성된 실링부재에 의해 냉각공기의 유동경로를 제어하는 자동차의 배터리 냉각 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 아웃렛덕트와 배터리 모듈의 사이에는 연결덕트가 추가되는 자동차의 배터리 냉각 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 연결덕트와 아웃렛덕트의 사이에는 냉각팬이 위치하는 자동차의 배터리 냉각 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 아웃렛덕트와 후석시트의 사이에는 덕트 프로텍터가 위치하는 자동차의 배터리 냉각 시스템.

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