KR20160082072A - 체크밸브와 이를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩 - Google Patents

체크밸브와 이를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 자동차의 배터리 팩으로 냉각을 위한 공기는 유동할 수 있지만, 상기 배터리 팩에서 발생한 유해가스가 실내로 역류하지 못하도록 차단하는 체크밸브와 이를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩에 관한 것이다.
본 발명에 따른 체크밸브는, 전단이 유로의 내측면에 밀착되게 설치되고, 측면둘레를 따라 관통공(11a)이 형성되는 밸브바디(11)와, 상기 밸브바디(11)의 내부에 밸브바디(11)의 전단으로부터 상기 관통공(11a)이 형성된 부위까지 슬라이딩가능하게 설치되고, 전면의 외부둘레가 상기 밸브바디(11) 전단의 내부둘레에 밀접되도록 탄성지지되는 밸브캡(12)을 포함한다.

Description

체크밸브와 이를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩{Check valve and battery pack of eco-friendly vehicle using the same}
본 발명은 친환경 자동차의 배터리 팩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 친환경 자동차의 배터리 팩의 내부로 냉각을 위한 공기는 유동할 수 있지만, 상기 배터리 팩에서 발생한 유해가스가 실내로 역류하지 못하도록 차단하는 체크밸브와 이를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩에 관한 것이다.
하이브리드 자동차, 전기자동차와 같은 친환경 자동차에는 구동모터에 전원을 인가하기 위한 배터리 팩이 장착된다.
상기 배터리 팩은 화학물질로 이루어져, 전기에너지를 충전하거나, 충전된 전기에너지를 출력하게 된다.
상기 친환경 자동차용 배터리 팩에는 내부가 과열되는 것을 방지하기 위해 송풍팬 등을 이용하여 차량의 실내 또는 공기조하기로부터 공기를 송풍하여 냉각되도록 한다.
아울러 친환경 자동차용 배터릭 팩은 안정성 확보를 위한 다양한 기술이 적용되어야 한다.
예컨대, 상기 배터리 팩의 이상으로 인하여 상기 배터리 팩을 구성하는 화학물질에 의해 유해가스가 발생할 수 있는데, 상기 유해가스가 차량의 실내로 유입되면, 운전자 및 탑승자의 건강을 해치게 된다.
이를 위해서, 상기 배터리 팩을 냉각시키는 송풍팬을 작동시켜 상기 배터리 팩을 공기를 송풍함으로써, 상기 배터리 팩에서 발생한 유해가스의 실내유입을 방지할 수는 있다.
그러나, 상기 배터리 팩이 충분히 냉각된 상태에서는 상기 송풍팬이 작동하지 않으므로, 차량의 실내와 상기 배터리 팩을 연통시키는 덕트를 통하여 차량의 실내로 유해가스가 유입되는 문제점이 있다.
따라서, 상기 유해가스의 실내 유입을 제지할 수 있는 수단이 없는 바, 송풍팬이 작동하지 않는 상태에서는 운전자 및 탑승자가 유해가스에 노출되는 문제점이 있다.
하기의 선행기술문헌은 '하이브리드 전기 차량의 배터리 유해가스 및 분진 자동배출 장치'에 관한 것으로서, 하이브리드 전기 차량에서 차량 실내 또는 트렁크룸에 탑재된 고전압 배터리의 발열 및 발화 발생시에 배터리로부터 발생한 유해가스 및 분진이 감지되면 에어컨 장치에 의해 냉각된 공기를 배터리로 공급하여 배터리를 냉각하는 동시에 배터리로부터 발생된 유해가스 및 분진을 외부로 강제 배출시켜 주는 유해가스 및 분진 자동배출 장치에 관한 기술이 개시되어 있다.
KR10-0783927B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 친환경 자동차의 배터리 팩에서 송풍팬의 미작동시에는 유해가스의 실내 유입을 방지하고, 송풍팬의 작동시에는 공기가 실내로부터 배터리 팩의 내부로 유동이 가능하도록 하는 체크밸브와 이를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 체크밸브는, 전단이 유로의 내측면에 밀착되게 설치되고, 측면둘레를 따라 관통공이 형성되는 밸브바디와, 상기 밸브바디의 내부에 밸브바디의 전단으로부터 상기 관통공이 형성된 부위까지 슬라이딩가능하게 설치되고, 전면의 외부둘레가 상기 밸브바디 전단의 내부둘레에 밀접되도록 탄성지지되는 밸브캡을 포함한다.
상기 밸브캡의 후면으로부터 상기 밸브바디의 내부를 향하여 돌출되는 스프링홀더가 형성되고, 상기 밸브바디이 내부에서 상기 스프링홀더를 마주보도록 돌출되고, 상기 스프링홀더에 끼워져 상기 밸브캡이 상기 밸브바디에 슬라이딩하는 것을 가이드하는 또 다른 스프링홀더가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 밸브바디의 스프링홀더와 상기 밸브캡의 스프링홀더의 내부에는 상기 밸브캡을 상기 밸브바디의 전단으로 탄성지지하는 밸브캡 지지부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 밸브캡 지지부재는, 일단은 상기 밸브바디의 내부면이 지지되고 타단을 상기 밸브캡의 후면에 지지되는 압축 코일스프링인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 체크밸브를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩은, 친환경 자동차에 탑재되고, 외부로부터 공기가 유입되는 인렛덕트가 설치되고, 외부로 공기가 배출되는 아웃렛덕트가 설치되는 친환경 자동차용 배터리 팩에 있어서, 상기 인렛덕트과 상기 배터리 팩이 연결되는 부위에는 상기 인렛덕트로부터 상기 배터리 팩으로만 유체의 이동이 가능토록 하는 상기 체크밸브가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 인렛덕트에는 송풍팬이 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 체크밸브와 이를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩에 따르면, 상기 체크밸브가 송풍팬의 미작동시에는 폐쇄된 상태를 유지하고 있어서, 배터리 팩에서 발생한 유해가스의 실내유입을 방지한다.
또한, 송풍팬의 작동시에는 풍압에 의해 상기 체크밸브가 개방되므로, 상기 배터리 팩의 내부로 냉각을 위한 공기를 송풍시켜, 상기 배터리 팩을 충분히 냉각시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 체크밸브를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 체크밸브를 도시한 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 체크밸브가 개방된 상태를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 체크밸브를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 체크밸브를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩에서 체크밸브가 폐쇄된 상태를 도시한 요부 확대도.
도 6은 본 발명에 따른 체크밸브를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩에서 체크밸브가 폐쇄된 상태를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 체크밸브를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩에서 체크밸브가 개방된 상태를 도시한 요부 확대도.
도 8은 본 발명에 따른 체크밸브를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩에서 체크밸브가 개방된 상태를 도시한 단면도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 체크밸브와 이를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 3에는 본 발명에 따른 체크밸브(10)가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 체크밸브(10)는 전단이 유로의 내측면에 밀착되게 설치되고, 측면둘레를 따라 관통공(11a)이 형성되는 밸브바디(11)와, 상기 밸브바디(11)의 내부에 밸브바디(11)의 전단으로부터 상기 관통공(11a)이 형성된 부위까지 슬라이딩가능하게 설치되고, 전면의 외부둘레가 상기 밸브바디(11) 전단의 내부둘레에 밀접되도록 탄성지지되는 밸브캡(12)을 포함한다.
밸브바디(11)는 외부둘레가 유로의 내측면에 밀착되도록 형성된다. 특히, 상기 밸브바디(11)의 전단, 즉 유체가 유입되는 쪽의 외부 둘레가 유로의 내측면에 밀착된다.
상기 밸브바디(11)는 박스형태 또는 통형으로 형성되어 내부에 공간이 형성되고, 상기 밸브바디(11)의 측면 둘레를 따라 상기 밸브바디(11)의 내부와 외부를 관통하는 관통공(11a)이 형성된다. 상기 관통공(11a)은 상기 밸브바디(11)의 내부로 유입된 유체(流體), 즉 배터리 팩을 냉각시키기 위한 공기를 상기 밸브바디(11)의 외부로 배출하는 통로가 된다.
상기 관통공(11a)이 형성되는 상기 밸브바디(11)의 측면은 주변과 이격되어 간격을 갖는다. 예컨대, 상기 밸브바디(11)가 유로의 내부에 위치하면 상기 밸브바디(11)에서 관통공(11a)이 형성되는 부위의 측면과 유로의 내측면 사이에 간격이 형성되거나, 상기 밸브바디(11)가 유로의 단부에 위치하면 상기 밸브바디(11)에서 관통공(11a)이 형성되는 부위의 측면과 그 주변 사이에는 간격이 형성되도록 한다.
상기 밸브바디(11)의 내부에는 밸브캡(12)의 슬라이딩을 가이드하고, 밸브캡 지지부재(13)를 수용하는 스프링홀더(11b)가 형성된다. 상기 스프링홀더(11b)는, 상기 밸브바디(11)의 내측벽면으로부터 밸브캡(12)의 슬라이딩방향으로 돌출되게 형성된다. 상기 스프링홀더(11b)는 통형으로 형성되되 단부가 개방되어 그 내부에 밸브캡 지지부재(13)가 수용되도록 한다.
밸브캡(12)은 상기 밸브바디(11)의 내부에 슬라이딩 가능하게 설치된다.
상기 밸브캡(12)은 상기 밸브바디(11)의 내부에서 슬라이딩하면서, 유체가 통과하도록 하거나, 유체가 통과하지 못하도록 한다. 상기 밸브캡(12)에 의해 유체가 통과하는 경우는 차량의 실내로부터 배터리 팩(1)으로 냉각된 공기를 송풍하는 경우이고, 유체를 통과시키지 않는 경우는 상기 배터리 팩(1)으로부터 유해가스가 발생된 경우이다.
상기 밸브캡(12)의 전면의 외부둘레를 상기 밸브바디(11)의 내부둘레에 밀접됨으로써, 유체의 흐름을 차단한다.
다만, 상기 밸브캡(12)은 상기 밸브바디(11)의 내부에서 슬라이딩하는 바, 상기 밸브캡(12)이 상기 밸브바디(11)의 내부로 일정 거리만큼 삽입되면, 상기 밸브바디(11)의 관통공(11a)을 통하여 유체가 유동할 수 있다. 즉, 상기 밸브캡(12)이 상기 관통공(11a)이 형성된 위치까지 이동하여, 상기 밸브캡(12)의 전단이 상기 관통공(11a)이 형성된 위치까지 이동하면, 상기 밸브바디(11)의 관통공을 통하여 유체의 유동이 가능해진다.
상기 밸브캡(12)의 후면에는 상기 밸브바디(11)에 형성된 스프링홀더(11b)를 향하도록 스프링홀더(12a)가 형성된다. 상기 밸브캡(12)에 형성되는 스프링홀더(12a)도 통형으로 형성되어 내부가 중공구조를 가지며, 상기 밸브바디(11)에 형성된 스프링홀더(11b)와 슬라이딩결합되면서, 상기 밸브캡(12)이 상기 밸브바디(11)의 내부에서 슬라이딩하는 것을 가이드한다. 상기 밸브캡(12)의 스프링홀더(12a)와 상기 밸브바디(11)의 스프링홀더(11b)는 둘 중에서 어느 하나가 나머지 하나에 끼워지는 구조로 형성되어 있어서, 상기 밸브캡(12)가 슬라이딩되는 것을 가이드한다.
밸브캡 지지부재(13)는 상기 밸브캡(12)의 스프링홀더(12a)와 상기 밸브바디(11)의 스프링홀더(11b)의 내부에 삽입된다. 상기 밸브캡 지지부재(13)는 바람직하게는 압축코일 스프링의 형태로 형성되어, 일단은 상기 밸브바디(11)의 내측면을 탄성지지하고, 또 다른 일단은 상기 밸브캡(12)의 후면을 탄성지지함으로써, 상기 밸브캡(12)에 외력이 작용하지 않으면, 상기 밸브캡(12)이 상기 밸브바디(11)로부터 신장된 상태(도 1의 상태)를 유지하도록 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 체크밸브(10)는 상기 밸브캡(12)의 전면에 압력이 작용하지 않으면 폐쇄되고, 상기 밸브캡(12)의 전면에 작용하는 압력이 발생하면, 개방되는 구조를 갖는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 밸브캡(12)의 전면으로 압력이 작용하지 않는 상태에서는 상기밸브캡(12)의 외부둘레와 상기 밸브바디(11)의 내부둘레가 밀접된 상태이므로, 상기 체크밸브(10)를 통한 유체의 흐름을 차단한다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 밸브캡(12)의 전면으로 압력(P)이 작용하여, 상기 압력(P)에 의한 힘이 상기 밸브캡 지지부재(13)의 탄성력의 합보다 커지면, 상기 밸브캡(12)은 상기 밸브바디(11)의 내부로 삽입된다. 상기 밸브바디(11)가 삽입되면서, 상기 밸브캡(12)이 상기 밸브바디(11)의 관통공(11a)이 형성된 부위에 위치하게 되면, 상기 밸브바디(11)의 전면으로 유입된 공기가 상기 관통공(11a)을 통해 유동할 수 있다.
따라서, 상기 체크밸브(10)는 상기 밸브캡(12)이 상기 밸브바디(11)의 내부로 삽입되는 방향으로만 유체를 이동시키고, 그 반대방향으로는 차단시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 체크밸브를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 체크밸브를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩은, 상기 배터리 팩(1)의 내부 일측에 앞서 설명한 체크밸브(10)가 설치된다.
상기 배터리 팩(1)에서 상기 배터리 팩(1)의 내부로 상기 배터리 팩(1)을 냉각시키기 위한 공기가 도입되는 인렛덕트(3)와 연결되는 부위에 상기 체크밸브(10)가 설치된다.
상기 배터리 팩(1)은 작동에 따라 온도가 상승하는 바, 냉각을 위해 차량의 실내 또는 공기조화계통으로부터 공기가 공급된다.
이때, 상기 배터리 팩(1)의 내부로 공기를 유입하기 위한 통로인 인렛덕트(3)가 설치되고, 상기 인렛덕트(3)의 내부 또는 인렛덕트(3)의 일단에 송풍팬(2)이 설치됨으로써, 차량의 실내 또는 공기조화계통으로부터 상기 배터리 팩(1)의 내부로 공기를 유입시킬 수 있다
종래기술에서는 상기 인렛덕트(3)와 상기 배터리 팩(1)이 연결되는 부위에 유체, 특히 상기 배터리 팩(1)을 냉각시키는 공기의 흐름을 제어하는 수단이 설치되지 않았으나, 본 발명에 따른 배터리 팩(1)에서는 상기 인렛덕트(3)와 상기 배터리 팩(1)이 연결되는 부위에 상기 인렛덕트(3)로부터 상기 배터리 팩(1)의 내부를 향하는 방향으로만 유체가 유동할 수 있는 체크밸브(10)가 구비됨으로써, 외부로부터 상기 배터리 팩(1)의 내부로는 냉각을 위한 공기의 송풍이 가능하지만, 그 반대방향의 흐름을 차단한다.
따라서, 상기 배터리 팩(1)을 구성하는 배터리 셀들의 이상으로 인하여 배터리 팩(1)으로부터 유해가스가 발생하는 경우, 상기 인렛덕트(3)를 통하여 차량의 실내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 배터리 팩(1)에서 상기 인렛덕트(3)와 이격된 위치, 바람직하게는 상기 인렛덕트(3)와 반대쪽 일측에는 상기 배터리 팩(1)의 내부의 공기를 외부로 배출시키는 아웃렛덕트(4)가 설치된다.
도 5 내지 도 8에는 본 발명에 따른 체크밸브를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩의 작동상태가 도시되어 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 팩(1)을 냉각시키기 위해 송풍팬(2)이 작동하는 경우로서, 상기 송풍팬(2)이 작동하면, 상기 체크밸브(10)의 밸브캡(12)에 풍압에 의한 힘이 작용하게 되고, 상기 풍압에 의한 힘이 상기 밸브캡 지지부재(13)의 탄성력의 합보다 커지게 되면, 상기 밸브캡(12)은 초기위치에서 상기 밸브바디(11)의 내부로 삽입된다. 상기 밸브캡(12)이 상기 밸브바디(11)의 내부로 삽입되면, 상기 밸브캡(12)의 전면이 상기 밸브바디(11)에서 관통공(11a)이 형성된 부위에 위치하게 되면, 상기 인렛덕트(3)로부터 상기 관통공(11a)을 거쳐 상기 배터리 팩(1)의 내부로 유로가 형성되어, 냉각을 위한 공기의 유동이 가능해진다.
그러나, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 송풍팬(2)이 작동하지 않는 경우에는 상기 밸브캡(12)이 상기 밸브바디(11)의 내부에서 최대로 신장된 상태이므로, 상기 체크밸브(10)의 전면을 통하여 유체가 유동할 수 없는 상태가 된다. 따라서, 상기 체크밸브(10)를 통한 유체의 흐름을 발생하지 않고, 상기 배터리 팩(1)을 구성하는 배터리 셀에서 이상이 발생하여 유해가스가 발생하더라도, 상기 체크밸브(10)에 의해 차량의 실내로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
1 : 배터리 팩 2 : 송풍기
3 : 인렛덕트 4 : 아웃렛덕트
10 : 체크밸브 11 : 밸브바디
11a : 관통공 11b : 스프링홀더
12 : 밸브캡 12a : 스프링홀더
13 : 밸브캡 지지부재

Claims (6)

  1. 전단이 유로의 내측면에 밀착되게 설치되고, 측면둘레를 따라 관통공이 형성되는 밸브바디와,
    상기 밸브바디의 내부에 밸브바디의 전단으로부터 상기 관통공이 형성된 부위까지 슬라이딩가능하게 설치되고, 전면의 외부둘레가 상기 밸브바디 전단의 내부둘레에 밀접되도록 탄성지지되는 밸브캡을 포함하는 체크밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브캡의 후면으로부터 상기 밸브바디의 내부를 향하여 돌출되는 스프링홀더가 형성되고,
    상기 밸브바디이 내부에서 상기 스프링홀더를 마주보도록 돌출되고, 상기 스프링홀더에 끼워져 상기 밸브캡이 상기 밸브바디에 슬라이딩하는 것을 가이드하는 또 다른 스프링홀더가 형성되는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브바디의 스프링홀더와 상기 밸브캡의 스프링홀더의 내부에는 상기 밸브캡을 상기 밸브바디의 전단으로 탄성지지하는 밸브캡 지지부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 밸브캡 지지부재는, 일단은 상기 밸브바디의 내부면이 지지되고 타단을 상기 밸브캡의 후면에 지지되는 압축 코일스프링인 것을 특징으로 하는 체크밸브.
  5. 친환경 자동차에 탑재되고, 외부로부터 공기가 유입되는 인렛덕트가 설치되고, 외부로 공기가 배출되는 아웃렛덕트가 설치되는 친환경 자동차용 배터리 팩에 있어서,
    상기 인렛덕트과 상기 배터리 팩이 연결되는 부위에는 상기 인렛덕트로부터 상기 배터리 팩으로만 유체의 이동이 가능토록 하는 청구항 제1항 내지 제4항의 체크밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 체크밸브를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인렛덕트에는 송풍팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 체크밸브를 적용한 친환경 자동차용 배터리 팩.
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