KR20150111757A - 수냉식 배터리모듈용 수냉장치 및 이를 구비한 배터리팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수냉식 배터리모듈용 수냉장치 및 이를 구비한 배터리팩에 관한 것이다. 이는, 배터리셀을 내장하며 그 일측에 냉각수 유입파이프와 유출파이프가 구비되어 있는 수냉식 단위서브모듈에 결합한 상태로 상기 단위서브모듈의 내부로 냉각수를 순환시키는 것으로서, 플레이트의 형태를 취하며, 상기 유입파이프가 끼워지는 다수의 유입파이프삽입구멍과, 상기 유출파이프가 끼워지는 다수의 유출파이프삽입구멍과, 외부로부터 공급된 냉각수를 상기 유입파이프삽입구멍에 끼워져 있는 유입파이프측으로 유도하는 유입수유로와, 상기 유출파이프삽입구멍에 끼워져 있는 유출파이프를 통해 빠져나온 냉각수를 받아 외부로 유도하는 배출수유로가 형성되어 있는 베이스플레이트와; 상기 베이스플레이트에 구비되며 단위서브모듈을 베이스플레이트에 고정시키는 고정부를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 수냉식 배터리모듈용 수냉장치는, 단위서브모듈에 대한 장착이 용이하며 장착을 위해 사용되는 부품수가 작아 조립성이 좋고, 특히 단위서브모듈마다의 유입파이프와 유출파이프의 위치가 약간씩 다르더라도 정상적인 조립이 가능하며, 냉각수통로가 외부로 돌출되지 않아 체적효율이 좋다.

Description

수냉식 배터리모듈용 수냉장치 및 이를 구비한 배터리팩{Water cooling device for Battery module and Battery Pack having the device}

본 발명은 수냉식 배터리모듈용 수냉장치 및 이를 구비한 배터리팩에 관한 것이다.

이차전지는 일차전지와 달리 충방전이 가능하다는 편리성이 있어, 각종 모바일 기기의 전원에서부터 전기자동차나 하이브리드차량 등의 동력원으로 많은 주목을 받고 있다.

이러한 이차전지를 사용하는 애플리케이션은 이차전지의 장점으로 인해 더욱더 다양화되고 있으며, 전지의 종류 또한 그에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 보다 콤팩트하고 강력한 파워를 출력할 수 있게 개발되고 있다. 예컨대 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 타입의 이차전지는 출력이 좋아, 복수개를 직렬로 연결하여 전기자동차나 하이브리드차량의 모터 구동에 사용된다.

전기자동차나 하이브리드차량에 적용되는 전지모듈은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결하여 모듈화 시킨 이른바 중대형 이차 전지팩으로서 적용되고 있다. 상기 이차 전지팩의 크기와 중량은 매우 중요한 요소로서 기술의 발전에 따라 점차 소형 경량화 되고 있다.

상기한 이차 전지팩은, 케이스 내에 다수의 전지셀들을 적층시켜 수납하고 이를 전기적으로 연결한 구성을 가진다. 특히 사용 중 전지셀들의 과충전, 과방전, 과전류, 발열, 연쇄적인 부반응에 의한 발화 또는 폭발을 방지하기 위하여, 상기 케이스의 외부에는 단위전지들의 전압, 전류, 온도 등을 검출하고 전지의 작동을 제어하는 제어장치와 냉각장치 등이 구비된다.

상기 냉각장치로서 공랭식이 주로 적용되어 왔으나, 장치의 구조와 크기 대비 냉각효율이 좋지 못하기 때문에 근래에는, 수냉식 냉각장치가 많이 적용되고 있다.

도 1 및 도 2는 종래 수냉식 배터리팩(11) 및 상기 배터리팩에 적용되는 수냉장치의 구조 및 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와같이, 다수의 단위서브모듈(13)로 적층 구성된 배터리팩에 수냉장치로서의 매니폴드(19)가 장착된다.

상기 단위서브모듈(13)은 두 개의 배터리셀과 쿨링플레이트와 파티션으로 구성된 것으로서, 다수개가 적층되어 하나의 배터리팩(11)을 이룬다. 또한 각 단위서브모듈(13)의 내부에는 냉각수를 통과시키기 위한 냉각수 유로가 마련되어 있고, 일측단면(가령, 하단면부)에는 상기 냉각수유로와 연결되는 유입파이프(15a) 및 유출파이프(15b)와 다수의 고정너트부(17)를 구비한다.

상기 유입파이프(15a)는 외부로부터 공급된 냉각수를 단위서브모듈의 내부로 유입하는 입구이고, 유출파이프(15b)는 단위서브모듈을 통과한 냉각수를 배출하는 통로이다.

또한 상기 고정너트부(17)는, 상기 유입파이프(15a)와 유출파이프(15b)를 사이에 두고 대칭 배치되어 있는 매립형 너트로서 볼트(21)와 결합한다.

한편, 상기 배터리셀(11)에 냉각수를 분배 공급하기 위한 수냉장치로서 적용되는 매니폴드(19)는, 상기 단위서브모듈(13)의 두께방향으로 연장되며 내부에 유로가 형성되어 있고 양측부에 다수의 볼트브라켓(19b)으 갖는 본체(19e)와, 상기 본체(19e)의 내부통로에 연통하는 유출입포트(19a)로 이루어진다.

하나의 배터리팩(11)은 유입측과 유출측에 대응 배치되며, 일측 매니폴드로 들어간 냉각수는 타측 매니폴드를 통해 배출된다.

여하튼 상기 본체(19e)에는 다수의 파이프시일(19c)이 구비되어 있다. 상기 파이프시일(19c)은 합성수지로 제작된 연질부재로서 상기 유입파이프(15a)와 유출파이프(15b)를 그 내부로 받아들여 밀폐된다. 상기 유입파이프(15a)와 유출파이프(15b)는 본체(19e)의 내부로 삽입되되 그 외주면이 파이프시일(19c)과 밀착하며 밀폐를 이룬다.

그런데 상기한 구성을 갖는 종래의 수냉장치는, 단위서브모듈(13)을 적층하여 배터리팩(11)으로 먼저 제작한 상태로, 배터리팩으로부터 돌출된 유입파이프(15a) 및 유출파이프(15b)에 매니폴드(19)를 고정하는 방식으로서 조립에 많은 어려움이 있었다.

배터리팩(11)에 매니폴드(19)를 조립하기 위해서는, 각각의 유입파이프(15a) 및 유출파이프(15b)에 파이프시일(19c)을 일대일로 맞춘 상태로, 매니폴드(19)를 배터리팩(11)측으로 강하게 압입하여 가장착한 후 볼트(21)로 고정하여야 하는데, 이러한 일련의 작업을 수행함에 있어서 생산성이 매우 좋지 않은 것이다.

가령, 단위서브모듈의 적층수가 늘어날수록, 파이프시일(19c) 내부로 유입파이프(15a)와 유출파이프(15b)를 압입하는데 많은 물리적 힘이 필요하다.

또한, 배터리팩(11)에 있어서, 상기 유입파이프(15a)와 유출파이프(15b)들이 정확히 일렬로 정렬되지 않은 경우에는 조립 자체가 불가능하다. 이럴때는 배터리팩(11)을 해체 후 단위서브모듈(13)을 재조립해야 하는데 재조립 후에도 정렬상태가 좋지 않은 경우가 대부분이다.

정렬상태가 불량한 상태에서 매니폴드(19)를 강제로 압입할 경우에는, 상기 파이프시일(19c)이 찢어지거나 손상되어 해당 매니폴드(19)를 폐기해야 한다.

아울러 각각의 고정너트부(17)에 볼트브라켓(19)을 대응시킨 후 볼트(21)로 일일이 체결해야 하는데 이 또한 매우 번거로운 일이다. 하나의 단위서브모듈 당 네 개소의 고정너트부(17)가 있으므로, 예컨대 6개의 단위서므보듈(13)로 구성된 배터리팩(11)이라면 매니폴드(19)를 조립하기 위해서는 24개의 볼트(21)가 필요하고 24번의 볼팅 작업이 수행되어야 하는 것이다.

이에 더하여 상기 매니폴드(19)가 배터리팩(11)의 외부로 돌출되어 있으므로, 실질적인 배터리팩의 체적효율이 좋지 않다는 단점도 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해 창출한 것으로서, 단위서브모듈에 대한 장착이 용이하며 장착을 위해 사용되는 부품수가 작아 조립성이 좋고, 특히 단위서브모듈마다의 유입파이프와 유출파이프의 위치가 약간씩 다르더라도 정상적인 조립이 가능하며, 냉각수통로가 외부로 돌출되지 않아 체적효율이 좋은 수냉식 배터리모듈용 수냉장치 및 이를 구비한 배터리팩을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수냉식 배터리모듈용 수냉장치는, 배터리셀을 내장하며 그 일측에 냉각수 유입파이프와 유출파이프가 구비되어 있는 수냉식 단위서브모듈에 결합한 상태로 상기 단위서브모듈의 내부로 냉각수를 순환시키는 것으로서, 플레이트의 형태를 취하며, 상기 유입파이프가 끼워지는 다수의 유입파이프삽입구멍과, 상기 유출파이프가 끼워지는 다수의 유출파이프삽입구멍과, 외부로부터 공급된 냉각수를 상기 유입파이프삽입구멍에 끼워져 있는 유입파이프측으로 유도하는 유입수유로와, 상기 유출파이프삽입구멍에 끼워져 있는 유출파이프를 통해 빠져나온 냉각수를 받아 외부로 유도하는 배출수유로가 형성되어 있는 베이스플레이트와; 상기 베이스플레이트에 구비되며 단위서브모듈을 베이스플레이트에 고정시키는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스플레이트는 사각판의 형태를 취하며, 상기 유입파이프삽입구멍과 유출파이프삽입구멍은, 베이스플레이트의 상면에 위치하되 베이스플레이트의 중앙부를 가운데 두고 반대편에 일직선으로 배열 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정부는; 베이스플레이트의 상면에 구비되되, 단위서브모듈의 폭만큼 이격되어 베이스플레이트에 장착된 단위서브모듈의 양측면을 지지하는 지지벽부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 단위서브모듈의 양측면에는 선형돌기부가 형성되어 있고, 상기 지지벽부에는, 상기 베이스플레이트에 대한 단위서브모듈의 안착시 상기 선형돌기부를 수용하며 안착을 유도하는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단위서브모듈의 양측면에는 암나사구멍이 형성되어 있고, 상기 지지벽부에는, 베이스플레이트에 안착된 단위서브모듈의 암나사구멍에 대응하며, 볼트를 통과시켜, 볼트가 상기 암나사구멍에 결합하게 하는 다수의 관통구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유입파이프삽입구멍과 유출파이프삽입구멍의 내부에는, 유입파이프삽입구멍과 유출파이프삽입구멍에 끼워진 상태의 유입파이프 및 유출파이프의 외주면에 밀착하며 수밀을 유지하는 파이프시일이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유입수유로와 유출수유로는 베이스플레이트의 저면에 형성되며, 상기 유입수유로와 유출수유로의 외부에는, 외부로부터 공급된 냉각수를 유입수유로 내부로 유도하는 유입포트와, 상기 유출수유로에 유입되어 있는 냉각수를 유출수유로 외부로 배출하는 유출포트가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스플레이트의 저면에는, 상기 유입포트와 유출포트가 베이스플레이트의 외부로 돌출되는 것을 차단하기 위하여, 유입포트와 유출포트를 그 내부에 수용하는 포트설치홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 배출수유로 및 유입수유로는 베이스플레이트에 대해 착탈 가능한 밀폐커버에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리팩은, 배터리셀을 내장하며 그 일측에 냉각수 유입파이프와 유출파이프가 구비되어 있는 다수의 단위서브모듈로 구성되어 있는 적층체와; 상기 적층체와 결합한 상태로 각 단위서브모듈의 내부로 냉각수를 순환시키는 것으로서, 플레이트의 형태를 취하며, 상기 유입파이프가 끼워지는 다수의 유입파이프삽입구멍과, 상기 유출파이프가 끼워지는 다수의 유출파이프삽입구멍과, 외부로부터 공급된 냉각수를 상기 유입파이프삽입구멍에 끼워져 있는 유입파이프측으로 유도하는 유입수유로와, 상기 유출파이프삽입구멍에 끼워져 있는 유출파이프를 통해 빠져나온 냉각수를 받아 외부로 유도하는 배출수유로가 형성되어 있는 베이스플레이트와; 상기 베이스플레이트에 구비되며 상기 적층체를 베이스플레이트에 고정시키는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스플레이트는 사각판의 형태를 취하며, 상기 유입파이프삽입구멍과 유출파이프삽입구멍은, 베이스플레이트의 상면에 위치하되 베이스플레이트의 중앙부를 가운데 두고 반대편에 일직선으로 배열 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정부는; 베이스플레이트의 상면에 구비되되, 단위서브모듈의 폭만큼 이격되어 베이스플레이트에 장착된 단위서브모듈의 양측면을 지지하는 지지벽부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단위서브모듈의 양측면에는 선형돌기부가 형성되어 있고, 상기 지지벽부에는, 상기 베이스플레이트에 대한 단위서브모듈의 안착시 상기 선형돌기부를 수용하며 안착을 유도하는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 단위서브모듈의 양측면에는 암나사구멍이 형성되어 있고, 상기 지지벽부에는, 베이스플레이트에 안착된 단위서브모듈의 암나사구멍에 대응하며, 볼트를 통과시켜, 볼트가 상기 암나사구멍에 결합하게 하는 다수의 관통구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유입파이프삽입구멍과 유출파이프삽입구멍의 내부에는, 유입파이프삽입구멍과 유출파이프삽입구멍에 끼워진 상태의 유입파이프 및 유출파이프의 외주면에 밀착하며 수밀을 유지하는 파이프시일이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유입수유로와 유출수유로는 베이스플레이트의 저면에 형성되며, 상기 유입수유로와 유출수유로의 외부에는, 외부로부터 공급된 냉각수를 유입수유로 내부로 유도하는 유입포트와, 상기 유출수유로에 유입되어 있는 냉각수를 유출수유로 외부로 배출하는 유출포트가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스플레이트의 저면에는, 상기 유입포트와 유출포트가 베이스플레이트의 외부로 돌출되는 것을 차단하기 위하여, 유입포트와 유출포트를 그 내부에 수용하는 포트설치홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배출수유로 및 유입수유로는 베이스플레이트에 대해 착탈 가능한 밀폐커버에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 수냉식 배터리모듈용 수냉장치는, 단위서브모듈에 대한 장착이 용이하며 장착을 위해 사용되는 부품수가 작아 조립성이 좋고, 특히 단위서브모듈마다의 유입파이프와 유출파이프의 위치가 약간씩 다르더라도 정상적인 조립이 가능하며, 냉각수통로가 외부로 돌출되지 않아 체적효율이 좋다.

도 1 및 도 2는 배터리팩에 적용되는 종래 수냉장치의 구조 및 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 배터리모듈용 수냉장치가 구비된 배터리팩을 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 상기 도 3에 도시한 수냉장치를 뒤집어 도시한 도립 사시도이다.
도 5는 상기 도 3에 도시한 단위서브모듈과 수냉장치의 결합구조를 나타내 보인 일부 확대 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소 들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

또한, "제 1", "제 2", "일 측", "타 측" 등의 용어는, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 배터리모듈용 수냉장치(35)가 구비된 배터리팩(31)을 도시한 분해 사시도이다. 또한 도 4는 도 3에 도시한 수냉장치를 뒤집어 도시한 도립 사시도이다.

도시한 바와같이, 본 실시예에 따른 배터리팩(31)은, 다수의 수냉식 단위서브모듈(33)로 구성된 적층체(32)와, 상기 적층체(32)에 결합하며 각 단위서브모듈(33) 내부로 냉각수를 순환시키는 수냉장치(35)를 포함한다.

상기 단위서브모듈(33)은 다수의 배터리셀(미도시)과 쿨링플레이트(미도시)와 파티션(미도시)을 포함하여 구성된 것으로서, 그 하부에 유입파이프(33c)와 유출파이프(33d)를 갖는다. 상기 단위서브모듈(33)의 내부에, 상기 유입파이프(33c) 및 유출파이프(33d)에 연통하며 냉각수가 통과하는 유로가 형성되어 있음은 물론이다. 상기 단위서브모듈(33) 자체의 구성은 도 1에 도시한 단위서브모듈(13)과 같다.

또한 상기 각 단위서브모듈(33)의 양측면에는 선형돌기부(33a)와 암나사구(33b)가 위치한다. 상기 선형돌기부(33a)는 도면상 수직방향으로 연장된 돌출부로서, 단위서브모듈(33)을 수냉장치(35)에 안착할 때, 가이드홈(39b)에 삽입되어 지지되는 부분이다.

이와같이 선형돌기부(33a)가 가이드홈(39b)에 끼워진 상태로 하강하므로, 베이스플레이트(37)에 단위서브모듈(33)의 정위치가 매우 간편하고 신속하다. 하나의 단위서브모듈(33)만 설치하더라도 단위서브모듈(33)이 앞뒤로 기울어질 염려가 없다. 상기 가이드홈(39b)은 단위서브모듈(33)의 하강을 가이드하여, 단위서브모듈(33)을 정해진 위치로 유도하는 지그(jig)의 역할을 하는 것이다.

또한, 암나사구(33b)는 그 내주면에 암나사산이 형성되어 있는 구멍으로서, 수냉장치(35)에 단위서브모듈(33)을 안착한 상태에서 관통구멍(39a)에 대향하며, 관통구멍(39a)을 통과한 볼트(21)와 결합한다. 상기 관통구멍(39a)은 지지벽부(39)에 형성되어 있는 구멍이다.

이와같이, 몇 개의 볼트(21)를 이용하여, 지지벽부(39)에 단위서브모듈(33)을 볼팅 결합함으로써, 적층체(32)에 대한 수냉장치(35)의 결합이 강력하게 유지될 수 있다. 차량에 적용된 배터리팩의 경우 운행 중 진동을 그대로 받는데, 어떤 패턴의 진동이나 충격이 들어오더라도 단위서브모듈(33)의 안정적인 위치가 유지될 수 있는 것이다.

경우에 따라, 상기 볼트(21)를 적용하지 않고, 별도의 고정용 커버나 브라켓 또는 프레임 등을 적용할 수 도 있음은 당연하다.

한편, 상기 각 단위서브모듈(33)의 도면상 하단 양측에 구비되어 있는 유입파이프(33c)와 유출파이프(33d)는, 단위서브모듈(33)의 수직 하부로 연장 돌출되어 있다. 이와같이 유입파이프(33c)와 유출파이프(33d)가 단위서브모듈(33)의 하부로 연장되어 있으므로, 단위서브모듈(33)을 수냉장치(35)의 베이스플레이트(37)에 안착하면, 유입파이프(33c)는 유입파이프삽입구멍(37a)에, 유출파이프(33d)는 유출파이프삽입구멍(37b)에 자동으로 끼워진다.

상기 수냉장치(35)는, 각 단위서브모듈(33)과 결합한 상태로 단위서브모듈(33)의 내부로 냉각수를 순환시키는 것으로서, 베이스플레이트(37)와 지지벽부(39)를 구비한다.

상기 베이스플레이트(37)는 일정두께를 갖는 사각판의 형태를 취하며, 상면(37f) 양측에 유입파이프삽입구멍(37a)과 유출파이프삽입구멍(37b)을 갖는다. 상기 유입파이프삽입구멍(37a)은 유입파이프(33c)가 끼워지는 구멍으로서 다수개가 한 줄로 배열되어 있다. 또한 유출파이프삽입구멍(37b)은 유입파이프삽입구멍(37a)의 반대편에 형성된 관통구로서 다수 개가 한 줄로 배열되어 있다. 상기 유입파이프삽입구멍(37a)을 연결하는 가상의 라인과 유출파이프삽입구멍(37b)을 연결하는 가상의 라인은 상호 평행하다.

또한 도 4에 도시한 바와같이, 상기 베이스플레이트(37)의 저면에는 유입수유로(37d)와 배출수유로(37k)가 형성되어 있다. 당연히, 상기 유입수유로(37d)와 배출수유로(37k)는 서로에 대해 격리되어 있다.

아울러, 상기 유입수유로(37d)의 내부 영역에는 유입파이프삽입구멍(37a)이 포함된다. 따라서 상기 유입파이프삽입구멍(37a)에 끼워진 유입파이프(33c)의 단부는, 유입수유로(37d)의 내부로 진입한 상태로 유입수유로(37d)에 공급되어 있는 냉각수를 받아들인다.

마찬가지로 상기 배출수유로(37k)의 내부영역에는 상기 유출파이프(33d)가 삽입되는 유출파이프삽입구멍(37b)이 포함된다. 상기 유출파이프(33d)는 도 5에 도시한 바와같이, 유출파이프삽입구멍(37b)에 끼워진 상태로, 순환을 마친 냉각수를 배출수유로(37k)로 내려보낸다.

특히 상기 유입파이프삽입구멍(37a)과 유출파이프삽입구멍(37b)의 내부에는 파이프시일(도 5의 45)이 구비되어 있다. 상기 파이프시일(45)은 유입파이프(33c) 및 유출파이프(33d)의 외주면에 밀착하며 수밀을 유지하는 역할을 한다. 상기 파이프시일(45)로서 내열성을 가진 연질고무나 실리콘을 적용할 수 있으며 보다 구체적으로는 에틸렌프로필렌고무(EPDM) 등을 적용할 수 있다.

도 5는 상기 도 3에 도시한 단위서브모듈(33)과 수냉장치(35)의 결합구조를 나타내보인 일부 확대 단면도이다. 도 5에서는 유출파이프(33d)측만 도시하였지만, 반대편 유입파이프(33c)측 구성도 동일하다.

도시한 바와같이, 상기 유출파이프삽입구멍(37b)의 내주면에 지지턱(37g)이 형성되어 있고, 상기 지지턱(37g)에 시일부(51)가 설치되어 있다. 상기 시일부(51)는 상부가 벌어진 원통형 금속부쉬(47)와, 상기 금속부위(47)를 감싸는 파이프시일(45)로 구성된 것으로서, 그 내부로 유출파이프(33d)를 통과시킨다.

상기 금속부쉬(47)는 상부로 벌어져 상기 유출파이프(33d)의 삽입을 자연스럽게 가이드한다. 아울러 금속부쉬(47)의 상단 테두리부는 지지턱(37g)에 안착된 상태로 고정된다. 상기 금속부위(47)의 고정방식은 일반적인 고정방식을 따른다.

또한 상기 파이프시일(45)은 금속부쉬(47)를 감싼 상태로 하부로 연장되며, 그 내주면으로 유출파이프(33d)의 외주면을 탄력 가압한다. 즉, 상기 파이프시일(45)은, 삽입구멍(37b)내에 유출파이프(33d)의 삽입시 반지름방향으로 늘어난 상태로 유출파이프(33d)의 외주면에 밀착한다. 이와같이 유출파이프(33d)의 외주면이 파이프시일(45)에 밀착하고, 또한 파이프시일(45) 자체의 탄성력에 의해, 유출파이프(33d)의 외주면과 파이프시일(45)의 사이로 냉각수가 빠질 염려가 없다.

위에 언급하였지만, 유입파이프삽입구멍(37a)에도 동일한 파이프시일(45)이 동일한 고정방식으로 고정되어 있다.

다시 도 4로 돌아와 설명을 계속하기로 한다.

상기 유입수유로(37d)와 배출수유로(37k)는 베이스플레이트(37)의 하부로 개방되어 있고 밀폐커버(43)에 의해 밀폐된다. 상기 밀폐커버(43)는 투광성 커버로서, 유입수유로(37d) 및 유출수유로(37k)의 테두리부 상단에 형성되어 있는 걸림턱(37e)에 결합함으로써 유입수유로(37d)와 배출수유로(37k)를 밀폐한다.

상기 밀폐커버(43)로서 강화유리나 아크릴이나 투광성 합성수지를 적용할 수 도 있지만, 필요에 따라 금속판을 적용할 수 도 있다.

아울러, 상기 베이스플레이트(37)의 저면에는 포트설치홈(37c)이 마련되어 있다. 상기 포트설치홈(37c)은 두 개가 이격 배치되며 각각의 내부에 유입포트(41a)와 유출포트(41b)를 갖는다.

상기 포트설치홈(37c)은, 유입포트(41a)와 유출포트(41b)가 베이스플레이트(37)의 외부로 돌출되지 않도록 마련한 것이다. 이와같이 유입포트(41a)와 유출포트(41b)가 베이스플레이트(37)의 내측 영역에 포함되므로 그만큼 체적효율이 좋다.

상기 유입포트(41a)는 외부로부터 공급된 냉각수를 유입수유로(37d)로 도입하는 튜브이다. 냉각수는 유입포트(41a)를 통해 유입수유로(37d)의 내부공간을 채운 후, 유입파이프삽입구멍(37a)의 내부로 삽입되어 있는 유입파이프(33c)로 들어간다.

또한 유출포트(41b)는 배출수유로(37k) 내부로 내려와있는, 냉각을 마친 냉각수를 외부로 유도하는 통로이다.

결국 상기한 바와같이 이루어지는 본 실시예에 따른 배터리팩(31)은, 단위서브모듈(33)을 단위서브모듈(33) 단위로 수냉장치(35)에 장착할 수 있으므로, 설치가 매우 간편함은 물론 사용되는 부품수가 적어 조립이 용이하다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

11:배터리백 13:단위서브모듈 15a:유입파이프
15b:유출파이프 17:고정너트부 19:매니폴드
19a:유출입포트 19b:볼트브라켓 19c:파이프시일
19e:본체 21:볼트 31:배터리팩
32:적층체 33:단위서브모듈 33a:선형돌기부
33b:암나사구 33c:유입파이프 33d:유출파이프
35:수냉장치 37:베이스플레이트 37a:유입파이프삽입구멍
37b:유출파이프삽입구멍 37c:포트설치홈 37d:유입수유로
37e:걸림턱 37f:상면 37g:지지턱
37k:배출수유로 39:지지벽부 39a:관통구멍
39b:가이드홈 41a:유입포트 41b:유출포트
43:밀폐커버 45:파이프시일 47:금속부쉬
51:시일부

Claims (18)

1. 배터리셀을 내장하며 그 일측에 냉각수 유입파이프와 유출파이프가 구비되어 있는 수냉식 단위서브모듈에 결합한 상태로 상기 단위서브모듈의 내부로 냉각수를 순환시키는 것으로서,
   플레이트의 형태를 취하며, 상기 유입파이프가 끼워지는 다수의 유입파이프삽입구멍과, 상기 유출파이프가 끼워지는 다수의 유출파이프삽입구멍과, 외부로부터 공급된 냉각수를 상기 유입파이프삽입구멍에 끼워져 있는 유입파이프측으로 유도하는 유입수유로와, 상기 유출파이프삽입구멍에 끼워져 있는 유출파이프를 통해 빠져나온 냉각수를 받아 외부로 유도하는 배출수유로가 형성되어 있는 베이스플레이트와;
   상기 베이스플레이트에 구비되며 단위서브모듈을 베이스플레이트에 고정시키는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리모듈용 수냉장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 베이스플레이트는 사각판의 형태를 취하며,
   상기 유입파이프삽입구멍과 유출파이프삽입구멍은, 베이스플레이트의 상면에 위치하되 베이스플레이트의 중앙부를 가운데 두고 반대편에 일직선으로 배열 위치하는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리모듈용 수냉장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 고정부는;
   베이스플레이트의 상면에 구비되되, 단위서브모듈의 폭만큼 이격되어 베이스플레이트에 장착된 단위서브모듈의 양측면을 지지하는 지지벽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리모듈용 수냉장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 단위서브모듈의 양측면에는 선형돌기부가 형성되어 있고,
   상기 지지벽부에는,
   상기 베이스플레이트에 대한 단위서브모듈의 안착시 상기 선형돌기부를 수용하며 안착을 유도하는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리모듈용 수냉장치.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
   상기 단위서브모듈의 양측면에는 암나사구멍이 형성되어 있고,
   상기 지지벽부에는,
   베이스플레이트에 안착된 단위서브모듈의 암나사구멍에 대응하며, 볼트를 통과시켜, 볼트가 상기 암나사구멍에 결합하게 하는 다수의 관통구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리모듈용 수냉장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 유입파이프삽입구멍과 유출파이프삽입구멍의 내부에는,
   유입파이프삽입구멍과 유출파이프삽입구멍에 끼워진 상태의 유입파이프 및 유출파이프의 외주면에 밀착하며 수밀을 유지하는 파이프시일이 더 구비된 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리모듈용 수냉장치.
7. 제 2항에 있어서,
   상기 유입수유로와 유출수유로는 베이스플레이트의 저면에 형성되며,
   상기 유입수유로와 유출수유로의 외부에는,
   외부로부터 공급된 냉각수를 유입수유로 내부로 유도하는 유입포트와,
   상기 유출수유로에 유입되어 있는 냉각수를 유출수유로 외부로 배출하는 유출포트가 더 구비된 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리모듈용 수냉장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 베이스플레이트의 저면에는,
   상기 유입포트와 유출포트가 베이스플레이트의 외부로 돌출되는 것을 차단하기 위하여, 유입포트와 유출포트를 그 내부에 수용하는 포트설치홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리모듈용 수냉장치.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 배출수유로 및 유입수유로는 베이스플레이트에 대해 착탈 가능한 밀폐커버에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 하는 수냉식 배터리모듈용 수냉장치.
10. 배터리셀을 내장하며 그 일측에 냉각수 유입파이프와 유출파이프가 구비되어 있는 다수의 단위서브모듈로 구성되어 있는 적층체와;
    상기 적층체와 결합한 상태로 각 단위서브모듈의 내부로 냉각수를 순환시키는 것으로서, 플레이트의 형태를 취하며, 상기 유입파이프가 끼워지는 다수의 유입파이프삽입구멍과, 상기 유출파이프가 끼워지는 다수의 유출파이프삽입구멍과, 외부로부터 공급된 냉각수를 상기 유입파이프삽입구멍에 끼워져 있는 유입파이프측으로 유도하는 유입수유로와, 상기 유출파이프삽입구멍에 끼워져 있는 유출파이프를 통해 빠져나온 냉각수를 받아 외부로 유도하는 배출수유로가 형성되어 있는 베이스플레이트와;
    상기 베이스플레이트에 구비되며 상기 적층체를 베이스플레이트에 고정시키는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 베이스플레이트는 사각판의 형태를 취하며,
    상기 유입파이프삽입구멍과 유출파이프삽입구멍은, 베이스플레이트의 상면에 위치하되 베이스플레이트의 중앙부를 가운데 두고 반대편에 일직선으로 배열 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리팩.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 고정부는;
    베이스플레이트의 상면에 구비되되, 단위서브모듈의 폭만큼 이격되어 베이스플레이트에 장착된 단위서브모듈의 양측면을 지지하는 지지벽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 단위서브모듈의 양측면에는 선형돌기부가 형성되어 있고,
    상기 지지벽부에는,
    상기 베이스플레이트에 대한 단위서브모듈의 안착시 상기 선형돌기부를 수용하며 안착을 유도하는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 단위서브모듈의 양측면에는 암나사구멍이 형성되어 있고,
    상기 지지벽부에는,
    베이스플레이트에 안착된 단위서브모듈의 암나사구멍에 대응하며, 볼트를 통과시켜, 볼트가 상기 암나사구멍에 결합하게 하는 다수의 관통구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리팩.
15. 제 10항에 있어서,
    상기 유입파이프삽입구멍과 유출파이프삽입구멍의 내부에는,
    유입파이프삽입구멍과 유출파이프삽입구멍에 끼워진 상태의 유입파이프 및 유출파이프의 외주면에 밀착하며 수밀을 유지하는 파이프시일이 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
16. 제 11항에 있어서,
    상기 유입수유로와 유출수유로는 베이스플레이트의 저면에 형성되며,
    상기 유입수유로와 유출수유로의 외부에는,
    외부로부터 공급된 냉각수를 유입수유로 내부로 유도하는 유입포트와,
    상기 유출수유로에 유입되어 있는 냉각수를 유출수유로 외부로 배출하는 유출포트가 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
17. 제 16항에 있어서,
    상기 베이스플레이트의 저면에는,
    상기 유입포트와 유출포트가 베이스플레이트의 외부로 돌출되는 것을 차단하기 위하여, 유입포트와 유출포트를 그 내부에 수용하는 포트설치홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리팩.
18. 제 16항에 있어서,
    상기 배출수유로 및 유입수유로는 베이스플레이트에 대해 착탈 가능한 밀폐커버에 의해 밀폐되는 것을 특징으로 하는 배터리팩.

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