KR20180106735A - 배터리팩의 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징과, 제1 방향을 기준으로 하우징에 설치되는 제1 서브하우징과, 제1 방향을 기준으로 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 하우징에 설치되는 제2 서브하우징을 포함하고, 제1 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고, 제2 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며, 제1 체결홀 및 제2 체결홀에 삽입되는 체결부재의 설치 위치에 따라 복수개의 유로를 흐르는 유체의 경로가 변경되는 배터리팩 냉각 장치를 개시한다.

Description

배터리팩의 냉각 장치{colling apparatus for battery pack}
본 발명의 실시예들은 배터리팩의 냉각 장치에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지를 일컫는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야뿐만 아니라 에너지 저장 시스템에 이르기까지 널리 사용되고 있다.
이차 전지의 충전 및 방전 시 이차전지에서는 열이 발생하며, 이러한 이차전지를 적절하게 냉각시키지 않을 경우에는 배터리셀이 손상되어 내부 물질이 배출되거나, 심각한 경우에는 배터리셀이 폭발할 수도 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 실시예들은 하우징의 구조를 개선함으로써, 배터리셀의 냉각에 요구되는 냉각 성능에 따라 용이하게 냉각 방식을 변경할 수 있는 배터리셀 냉각 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징과, 제1 방향을 기준으로 하우징에 설치되는 제1 서브하우징과, 제1 방향을 기준으로 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 하우징에 설치되는 제2 서브하우징을 포함하고, 제1 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고, 제2 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며, 제1 체결홀 및 제2 체결홀에 삽입되는 체결부재의 설치 위치에 따라 복수개의 유로를 흐르는 유체의 경로가 변경되는 배터리팩 냉각 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 하우징과 제1 서브하우징 사이에 개재되는 제1 실링부재와, 하우징과 제2 서브하우징 사이에 개재되는 제2 실링부재를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 실링부재 및 제2 실링부재는 상기 복수개의 유로와 연통되는 복수개의 연통홀을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 체결홀과 제2 체결홀은 제1 방향을 기준으로 서로 어긋나게 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 서브하우징은, 유체가 유입되고, 제1 방향을 기준으로 복수개의 유로 중 적어도 하나와 중첩되는 제1 유입구와, 유체가 배출되고, 제1 방향을 기준으로 복수개의 유로 중 적어도 하나와 중첩되는 제1 배출구를 더 포함하되, 제1 유입구와 제1 배출구는 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 기준으로 제1 서브하우징의 양측면에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 가이드홀과 제2 가이드홀은 제1 방향을 기준으로 일부가 서로 중첩될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 가이드홀은 제1 서브하우징을 비관통하고, 제2 가이드홀은 제2 서브하우징을 비관통할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 체결홀과 제2 체결홀은 제1 방향을 기준으로 서로 중첩되도록 형성되고, 제1 가이드홀과 제2 가이드홀은 제1 방향을 기준으로 서로 중첩되도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 가이드홀은 제1 방향을 따라 제1 서브하우징을 관통하고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 일부가 개방되어, 제1 가이드홀로 유입되는 유체의 일부를 제1 방향을 따라 복수개의 유로 중 일부로 가이드하며, 유체의 다른 일부를 제2 방향을 따라 제1 서브하우징의 내부에 마련되는 제1 내부챔버로 가이드하고, 제2 가이드홀은 제1 방향을 따라 제2 서브하우징을 관통하고, 제2 방향으로 일부가 개방되어 복수개의 유로로부터 제2 가이드홀로 전달되는 유체 중 일부를 외부로 배출하고, 유체의 다른 일부를 제2 서브하우징의 내부에 마련되는 제2 내부챔버로 가이드할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제2 서브하우징은 유체를 외부로 배출하는 배출구를 더 포함하고, 제1 가이드홀은 제1 방향을 따라 제1 서브하우징을 관통하고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 일부가 개방되어, 제1 가이드홀로 유입되는 유체의 일부를 제1 방향을 따라 복수개의 유로 중 일부로 가이드하며, 유체의 다른 일부를 제2 방향을 따라 제1 서브하우징의 내부에 마련되는 제1 내부챔버로 가이드하고, 제2 가이드홀은 제1 방향을 따라 제2 서브하우징을 비관통하고, 제2 방향으로 일부가 개방되어 복수개의 유로로부터 제2 가이드홀로 전달되는 유체를 제2 서브하우징의 내부에 마련되는 제2 내부챔버로 가이드하며, 제2 내부챔버에 포집되는 유체는 제2 배출구를 통해 외부로 배출될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 내부챔버 및 제2 내부챔버 중 하나 이상에 설치되는 송풍부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징과, 제1 방향을 기준으로 하우징에 설치되는 제1 서브하우징과, 제1 방향을 기준으로 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 하우징에 설치되는 제2 서브하우징을 포함하고, 제1 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고, 제2 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며, 복수개의 유로 중 적어도 하나에 체결부재를 삽입하여, 유체가 적어도 한번 절곡되어 흐르도록 복수개의 유로, 제1 가이드홀 및 제2 가이드홀을 연결하는 배터리팩 냉각 장치를 개시한다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징과, 제1 방향을 기준으로 하우징에 설치되는 제1 서브하우징과, 제1 방향을 기준으로 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 하우징에 설치되는 제2 서브하우징을 포함하고, 제1 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고, 제2 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며, 복수개의 유로 중 적어도 하나에 체결부재를 삽입하여, 유체가 제1 방향을 따라 직선으로 흐르도록 제1 가이드홀, 복수개의 유로 및 제2 가이드홀을 연결하는 배터리팩 냉각 장치를 개시한다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 관한 배터리팩의 냉각 장치에 의하면, 배터리셀에 요구되는 냉각 성능에 따라 하나의 하우징의 측면에 상이한 구조의 제1 및 제2 서브하우징을 교체 가능하도록 설치함으로써 냉각 방식을 선택적으로 적용할 수 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩 냉각 장치를 분해하여 나타내는 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리팩 냉각 장치 중 하우징과 제1 서브하우징 및 제2 서브하우징의 결합구조를 개략적으로 나타내는 분해측면도이다.
도 3은 도 1의 배터리팩 냉각 장치의 제1 결합구조를 나타내는 절개사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 배터리 냉각 장치의 측면을 제1 방향을 따라 절개하여 유체의 흐름을 구체적으로 나타내는 절개측면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 배터리 냉각 장치의 하면을 제1 방향을 따라 절개하여 유체의 흐름을 구체적으로 나타내는 절개측면도이다.
도 6은 도 1의 배터리팩 냉각 장치의 제2 결합구조를 나타내는 절개사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 배터리팩 냉각 장치의 측면을 제1 방향을 따라 절개하여 유체의 흐름을 구체적으로 나타내는 절개측면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 배터리팩 냉각 장치 중 제2 서브하우징의 다른 실시예를 나타내는 절개 측면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수개의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩 냉각 장치를 분해하여 나타내는 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리팩 냉각 장치 중 하우징과 제1 서브하우징 및 제2 서브하우징의 결합구조를 개략적으로 나타내는 분해측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩 냉각 장치(100)는 하우징(110)과, 제1 서브하우징(120)과, 제2 서브하우징(130)과, 체결부재(140)와, 제1 실링부재(150)와, 제2 실링부재(160)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 배터리셀(C)을 수용하는 박스 형태로 구성되며, 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로(111)를 포함할 수 있다. 유로(111)는 제1 방향으로 연장되도록 배터리셀(C)의 양측면과, 배터리셀(C)의 하면에 배치될 수 있으며, 제1 방향으로 개방된 형태로 하우징(110)에 형성될 수 있다. 이러한 유로(111)를 통해 유체가 유동하며, 유체는 유로(111)를 통해 유동하는 동안 배터리셀(C)에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 배출하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 유체는 물 또는 공기일 수 있다. 예컨대, 물을 유체로 사용할 경우 배터리팩 냉각 장치(100)는 '수냉식' 배터리팩 냉각 장치(100)라고 명명할 수 있고, 또는 공기를 유체로 사용할 경우 '공랭식' 배터리팩 냉각 장치(100)라고 정의할 수 있다.
하우징(110)의 상면에는 각 배터리셀(C)들의 단자와 전기적으로 연결되는 버스바 홀더(BH)가 결합되고, 버스바 홀더(BH)의 상측에는 배터리셀(C)의 충전 및 방전, 그리고 안전을 종합적으로 관리하는 기능을 수행하는 회로를 포함하는 배터리 관리 시스템(BMS)이 결합될 수 있다. 배터리 관리 시스템(BMS)에는 배터리셀(C)의 외부와 인터커넥션을 형성하도록 상측으로 돌출되는 제1 단자부재(미표시)가 설치될 수 있다. 배터리 관리 시스템(BMS)의 상측에는 배플 플레이트(BP)가 설치될 수 있는 데, 이때 버스바 홀더(BH)와 배터리 관리 시스템(BMS) 및 배플 플레이트(BP)는 각각 배터리셀(C)에서 발생할 수 있는 가스를 커버(CV)측으로 배출하기 위하여 서로 연통되는 개구홀(미표시)을 구비할 수 있다.
또한, 하우징(110)의 측면에는 유사 시 배터리셀(C)과 버스바 홀더(BH)를 전기적으로 단락시키는 기능을 수행하는 릴레이(RL)가 설치될 수 있으며, 릴레이(RL)에는 제1 단자부재와 제1 방향을 기준으로 서로 대향하는 제2 단자부재(미표시)가 설치될 수 있다. 여기서, 제1 단자부재 및 제2 단자부재는 커버(CV)에 형성된 설치홀(미표시)을 통해 상측으로 돌출되며, 각각 양극 또는 음극으로 기능할 수 있다.
제1 서브하우징(120)은 제1 방향을 기준으로 하우징(110)의 일 측면에 설치될 수 있고, 제2 서브하우징(130)은 제1 방향을 기준으로 하우징(110)의 타 측면에 설치될 수 있다. 즉, 제2 서브하우징(130)은 제1 방향을 따라 하우징(110)을 중심으로 제1 서브하우징(120)에 대향하도록 배치될 수 있다.
구체적으로, 제1 서브하우징(120)은 하우징(110)에 형성된 복수개의 유로(111) 중 하나와 연통하는 제1 체결홀(121)과, 복수개의 유로(111) 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀(122)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 서브하우징(130)은 복수개의 유로(111) 중 하나와 연통하는 제2 체결홀(131)과, 복수개의 유로(111) 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀(132)을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에는 각각 2개의 제1 서브하우징(120a)(120b)과 제2 서브하우징(130a)(130b)이 도시되어 있다. 여기서, 참조부호 120a와 130a에 해당하는 한 쌍의 제1 서브하우징(120a) 및 제2 서브하우징(130b)은 제1 세트를 구성하며, 또한 참조부호 120b와 130b에 해당하는 다른 한 쌍의 제1 서브하우징(120b) 및 제2 서브하우징(130b)은 제2 세트를 구성한다.
하기에서 구체적으로 설명하겠으나, 제1 세트와 제2 세트는 하우징(110)에 교체 가능하도록 결합될 수 있다. 즉, 제1 세트에 해당하는 제1 서브하우징(120a)과 제2 서브하우징(130a)을 하우징(110)의 양측에 설치할 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 냉각 장치(100)는 물을 유체로 사용하는 '수냉식' 배터리팩 냉각 장치(100)로써 기능할 수 있다. 한편, 제2 세트에 해당하는 제1 서브하우징(120b)과 제2 서브하우징(130b)을 하우징(110)의 양측에 설치할 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 냉각 장치(100)는 공기를 유체로 사용하는 '공랭식' 배터리팩 냉각 장치(100)로써 기능할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 냉각 장치(100)의 구성에 의하면, 제1 세트 및 제2 세트의 제1 서브하우징(120a)(120b)과 제2 서브하우징(130a)(130b) 중 하나의 세트를 선택적으로 하우징(110)에 설치함으로써, 간편하게 하우징(110)에 수용된 배터리셀(C)을 냉각하는 방식을 변경할 수 있다.
제1 체결홀(121)과 제2 체결홀(131)에는 체결부재(140)가 삽입될 수 있다. 제1 체결홀(121) 및 제2 체결홀(131)에 각각 삽입된 체결부재(140)는 각각의 제1 체결홀(121)과 제2 체결홀(131)과 연통하는 복수개의 유로(111) 중 하나의 일측면을 폐쇄할 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 제1 체결홀(121) 및 제2 체결홀(131)에 삽입되는 체결부재(140)의 설치 위치에 따라 복수개의 유로(111)를 따라 흐르는 유체의 유동 경로가 변경될 수 있다. 이에 대해서는 이하 도 3 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
한편, 하우징(110)과 제1 서브하우징(120)의 사이에는 제1 실링부재(150)가 개재될 수 있으며, 또한 하우징(110)과 제2 서브하우징(130)의 사이에는 제2 실링부재(160)가 개재될 수 있다.
제1 실링부재(150)와 제2 실링부재(160)는 제1 가이드홀(122)과 유로(111) 및 제2 가이드홀(132), 또는 제2 가이드홀(132)과 유로(111) 및 제1 가이드홀(122)을 따라 유동하는 유체가 하우징(110)과 제1 서브하우징(120), 또는 하우징(110)과 제2 서브하우징(130)의 사이로 유출되는 것을 방지하기 위한 구조로써, 소정의 탄성력을 갖는 소재로 구성될 수 있다. 또한, 제1 실링부재(150)와 제2 실링부재(160)는 복수개의 유로(111)와 연통되는 복수개의 연통홀(151)(161)을 포함하고 있어, 유체는 제1 실링부재(150) 및 제2 실링부재(160)를 통해서도 유동할 수 있다.
상세히, 체결부재(140)에 의해 하우징(110)과 제1 서브하우징(120)(또는 제2 서브하우징(130))이 서로 결합할 경우, 제1 실링부재(150)(또는 제2 실링부재(160))는 제1 서브하우징(120)(또는 제2 서브하우징(130))이 하우징(110) 측으로 이동함에 따라 가압되어 압축될 수 있다. 압축된 제1 실링부재(150)(또는 제2 실링부재(160))는 탄성력에 의해 그 반력으로 팽창하여, 하우징(110)과 제1 서브하우징(120)(또는 제2 서브하우징(130))의 사이에 형성될 수 있는 빈틈을 메꿈으로써 하우징(110)에서 제1 서브하우징(120)(또는 제2 서브하우징(130))으로 유동하는 유체의 유출을 방지할 수 있다.
도 3은 도 1의 배터리팩 냉각 장치의 제1 결합구조를 나타내는 절개사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 배터리 냉각 장치의 측면을 제1 방향을 따라 절개하여 유체의 흐름을 구체적으로 나타내는 절개측면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 배터리 냉각 장치의 하면을 제1 방향을 따라 절개하여 유체의 흐름을 구체적으로 나타내는 절개측면도이다. 이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 '수냉식' 배터리팩 냉각 장치(100)의 구성 및 작용을 자세하게 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시된 제1 서브하우징(120) 및 제2 서브하우징(130) 중 제1 세트에 해당하는 제1 서브하우징(120a)과 제2 서브하우징(130a)이 각각 하우징(110)의 양측에 설치된 모습을 나타낸다.
구체적으로, 도 3 내지 도 5에 도시된 제1 서브하우징(120a)의 제1 체결홀(121a)과, 제2 서브하우징(130a)의 제2 체결홀(131a)은 제1 방향을 기준으로 서로 어긋나도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 서브하우징(120a)의 제1 가이드홀(122a)과, 제2 서브하우징(130a)의 제2 가이드홀(132a)은 제1 방향을 기준으로 일부가 서로 중첩되도록 배치될 수 있다. 구체적으로는, 제1 가이드홀(122a)과 제2 가이드홀(132a)은 하나의 유로(111)를 공유하도록 배치될 수 있다.
또한, 제1 서브하우징(120a)은 외부로부터 유체가 유입되고, 제1 방향을 기준으로 복수개의 유로(111) 중 적어도 하나와 중첩되는 제1 유입구(123a)와, 배터리셀(C)을 냉각시키는 데 사용된 유체를 외부로 배출하고, 제1 방향을 기준으로 복수개의 유로(111) 중 하나와 중첩되는 제1 배출구(124a)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 제1 유입구(123a)와 제1 배출구(124a)는 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 기준으로 제1 서브하우징(120a)의 양측면에 형성될 수 있다. 즉, 제1 유입구(123a)를 통해 유입되는 냉각수는 제1 유입구(123a)와 연통되는 하나의 유로(111)로 유입되며, 복수개의 유로(111)를 따라 하우징(110)의 일측면과 하면 및 타측면을 차례대로 유동한 뒤 제1 배출구(124a)로 배출될 수 있다.
도 4는 제1 유입구(123a)를 구비하는 제1 서브하우징(120a)과 하우징(110) 및 제2 서브하우징(130a)의 일 측면을 절개하여 유로(111)와 제1 가이드홀(122a) 및 제2 가이드홀(132a)을 따라 유동하는 유체의 흐름을 구체적으로 나타내는 도면이다. 그리고, 도 5는 도 4의 참조부호 A에 해당하는 제2 가이드홀(132a)로 유입된 유체가 하우징(110)의 하면에 배치된 유로(111)를 따라 유동하여 참조부호 B에 해당하는 제2 가이드홀(132a)로 전달되는 모습을 나타내는 도면이다. 한편, 도면으로 별도로 도시하지는 않았으나, 제1 배출구(124a)가 배치된 제1 서브하우징(120a)과 하우징(110) 및 제2 서브하우징(130a)의 타 측면을 따라 유체가 유동하는 방식은 도 4에 나타난 바와 유사하며, 상술한 바와 같이 유체는 제1 배출구(124a)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 4를 참조하면, 유체는 제1 유입구(123a)를 따라 유입되어 제1 유입구(123a)와 연통된 유로(111)를 따라 유동을 시작한다. 제1 유입구(123a)와 연통된 유로(111)를 따라 유동하던 유체는 제2 서브하우징(130a) 측으로 유동하며, 제2 서브하우징(130a)의 제2 가이드홀(132a)로 유입된다. 제2 가이드홀(132a)은 제2 서브하우징(130a)을 비관통하므로, 제2 가이드홀(132a)에 유입된 유체는 다시 상기 제1 유입구(123a)와 연통된 유로(111)와 다른 유로(111)를 따라 제1 서브하우징(120a) 측으로 유동한다. 즉, 제1 유입구(123a)를 통해 유로(111) 측으로 인도된 유체는 제2 가이드홀(132a)에서 한번 절곡되어 흐를 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 가이드홀(122a)의 일부는 제2 가이드홀(132a)의 일부와 중첩되므로, 제2 가이드홀(132a)에서 유로(111)로 전달된 유체는 제1 가이드홀(122a) 측으로 인도될 수 있다. 그리고, 제1 가이드홀(122a)은 제1 서브하우징(120a)을 비관통하므로, 제1 가이드홀(122a) 측으로 유입된 유체는 다시 한번 더 절곡되어 상기 유로(111)와 다른 유로(111)를 통해 제2 가이드홀(132a) 측으로 인도될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 유입구(123a)를 통해 유입된 유체는 제1 가이드홀(122a)-유로(111)-제2 가이드홀(132a) 또는 제2 가이드홀(132a)-유로(111)-제1 가이드홀(122a)을 따라 차례대로 유동할 수 있다.
즉, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩 냉각 장치(100)가 제1 결합구조를 가질 경우, 즉 제1 세트의 제1 서브하우징(120a) 및 제2 서브하우징(130a)이 하우징(110)의 양측에 결합될 경우, 제1 유입구(123a)로 유입된 유체는 적어도 한번 절곡되어 유동할 수 있으며, 하우징(110)의 일측면, 하면 및 타측면을 따라 유동하여 제1 배출구(124a)로 배출될 수 있다.
도 6은 도 1의 배터리팩 냉각 장치의 제2 결합구조를 나타내는 절개사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 배터리팩 냉각 장치의 측면을 제1 방향을 따라 절개하여 유체의 흐름을 구체적으로 나타내는 절개측면도이며, 도 8은 도 7에 도시된 배터리팩 냉각 장치 중 제2 서브하우징의 다른 실시예를 나타내는 절개 측면도이다. 이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 '공랭식' 배터리팩 냉각 장치(100)의 구성 및 작용을 자세하게 설명하기로 한다.
도 6 내지 도 8은 도 1에 도시된 제1 서브하우징(120) 및 제2 서브하우징(130) 중 제2 세트에 해당하는 제1 서브하우징(120b)과 제2 서브하우징(130b)이 각각 하우징(110)의 양측에 설치된 모습을 나타낸다.
구체적으로, 도 6 내지 도 8에 도시된 제1 서브하우징(120b)의 제1 체결홀(121b)과, 제2 서브하우징(130b)의 제2 체결홀(131b)은 제1 방향을 기준으로 서로 중첩되도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 서브하우징(120b)의 제1 가이드홀(122b)과 제2 가이드홀(132b)은 제1 방향을 기준으로 서로 중첩되도록 형성될 수 있다.
제1 서브하우징(120b)은 제1 방향을 따라 제1 서브하우징(120b)을 관통하는 제1 가이드홀(122b)을 구비할 수 있으며, 제1 가이드홀(122b)은 유체가 유입되는 유입구의 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 도 6 및 도 7에 나타난 바와 같이 제1 서브하우징(120b)은 복수개의 제1 가이드홀(122b)을 구비할 수 있으므로, 유체는 복수개의 제1 가이드홀(122b)을 따라 하우징(110)의 복수개의 유로(111)로 유입될 수 있다.
한편, 제1 가이드홀(122b)은 제2 방향으로 일부가 개방되도록 형성될 수 있다. 이러한 구조에 따라, 제1 가이드홀(122b)로 유입된 유체 중 일부는 전술한 바와 같이 제1 방향으로는 유로(111)를 따라 유동할 수 있으며, 동시에 다른 일부는 제2 방향으로 인도되어 제1 서브하우징(120b)의 내부에 마련되는 제1 내부챔버(123b)로 가이드될 수 있다. 제1 내부챔버(123b)로 가이드된 상기 유체 중 다른 일부는 배터리팩(미표시)의 커버(CV) 내부에 마련되는 빈 공간으로 전달되고, 제1 방향을 따라 제2 서브하우징(130b) 측으로 전달되어 제2 서브하우징(130b)의 제2 내부챔버(133b)로 가이드될 수 있다.
제2 가이드홀(132b)은 제1 방향을 따라 제2 서브하우징(130b)을 비관통하도록 형성될 수 있다(도 6 및 도 7 참조). 대신, 제2 가이드홀(132b)은 제2 방향으로 일부가 개방되는 구조를 가짐으로써, 유로(111)로부터 제2 가이드홀(132b)로 전달되는 유체는 제2 방향을 따라 유동하여 제2 서브하우징(130b)의 내부에 마련되는 제2 내부챔버(133b)로 가이드될 수 있다. 그리고, 제2 가이드홀(132b)은 유체를 외부로 배출하는 제2 배출구(134b)를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 구조에 따르면, 공기로 배터리셀(C)을 냉각시킬 경우 제1 가이드홀(122b)로 유입된 공기는 유로(111)를 통해 제2 가이드홀(132b)로 가이드되어 제2 내부챔버(133b)에 포집될 수 있고, 제2 내부챔버(133b)에 포집된 공기는 제2 배출구(134b)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 즉, 제2 세트에 해당하는 제1 서브하우징(120b)과 제2 서브하우징(130b)을 각각 하우징(110)의 양측에 설치하고, 작동 유체를 공기로 사용할 경우 제1 가이드홀(122b)로 유입된 유체는 제1 방향을 따라 직선으로 흘러 유로(111)를 따라 제2 가이드홀(132b)로 유동하며 배터리셀(C)을 냉각시킬 수 있다.
또한, '공랭식' 배터리팩 냉각 장치(100)는 유체의 유동을 강제하는 송풍부재(도 1의 170 참조)를 더 포함할 수 있다. 송풍부재(170)는 제1 내부챔버(123b) 및 제2 내부챔버(133b) 중 하나 이상에 설치될 수 있다. 일 예시로써, 도 1에는 송풍부재(170)가 제2 배출구(134b)가 형성되어 있는 제2 서브하우징(130b)측의 제2 내부챔버(133b)에 설치되는 모습을 도시한다. 하지만, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 송풍부재(170)는 제1 서브하우징(120b) 측의 제1 내부챔버(123b)에 설치될 수도 있음은 물론이다.
상세히, 도 6에 따르면 제2 배출구(134b)는 제2 서브하우징(130b)에서 제2 방향으로 개방된 형태로 형성될 수 있다. 이러한 구조는 송풍부재(170)의 토출구(미표시)가 제2 방향으로 유체를 토출하도록 설치됨에 따라 동일한 위치에 설치되는 것이 설계 상 용이하게 때문으로, 이는 일 예시로써 제2 배출구(134b)의 위치는 제1 방향으로 개방되도록 형성될 수도 있다. 뿐만 아니라, 제2 배출구(134b)의 개방 방향은 상기와 같이 제1 방향 및 제2 방향 이외에도 제1 방향과 제2 방향과 각각 교차하는 제3 방향으로도 형성될 수 있다.
이는, 제2 내부챔버(133b)에 포집된 유체는 그 어떠한 방향으로도 배출이 가능하기 때문으로, 제1 가이드홀(122b)로 유입된 유체는 유로(111)를 지나면서 배터리셀(C)에서 발생하는 열을 흡수하여 제2 가이드홀(132b)을 거쳐 제2 내부챔버(133b)에 포집되며, 제2 배출구(134b)는 제2 내부챔버(133b)에 포집된 유체를 외부로 배출하는 것이 주된 역할로 그 배출 방향을 한정할 필요는 없음을 밝혀둔다.
예컨대, 도 8을 참조하면, 제2 가이드홀(132b)은 제1 방향을 따라 제2 서브하우징(130b)을 관통하도록 형성될 수 있다. 이러한 경우, 제1 가이드홀(122b)로 유입되어 유로(111)를 통과한 유체는 제2 가이드홀(132b)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 즉, 제2 가이드홀(132b)은 도 6 및 도 7에 나타난 제2 배출구(134b)의 역할을 수행할 수 있다.
상기 도 6 및 도 7에 나타난 제2 배출구(134b)의 구조와, 도 8에 도시된 배출구로써의 제2 가이드홀(132b)의 구조는 도면으로 별도로 나타내지는 않았으나 공용될 수도 있다. 즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 제2 서브하우징(130b)에 제2 배출구(134b)가 형성된 상태에서도, 제2 가이드홀(132b)은 제1 방향을 따라 제2 서브하우징(130b)을 관통하도록 형성될 수도 있다. 이러한 구조에 의해서도, 제2 가이드홀(132b)으로 인도된 유체는 제2 내부챔버(133b)에 포집되어 제2 배출구(134b)를 통해 외부로 배출될 수 있으며, 동시에 제2 가이드홀(132b)을 통해서도 외부로 배출될 수 있다.
전술한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 실시예들에 관한 배터리팩 냉각 장치(100)에 의하면, 배터리셀(C)을 냉각하는 주요 냉각 방식인 수냉식과 공랭식을 하나의 하우징(110)에 선택적으로 적용이 가능하도록 구성할 수 있다. 즉, 하우징(110)에는 수냉식 및 공랭식에 공통적으로 사용될 수 있는 복수개의 유로(111)를 형성하고, 하우징(110)의 양측에 제1 서브하우징(120) 및 제2 서브하우징(130)을 교체 가능하도록 설치함으로써 수냉식과 공랭식을 선택적으로 구현할 수 있다.
이러한 구조에 따라, 배터리셀(C)에 요구되는 냉각 성능에 맞춰 수냉식 또는 공랭식의 냉각 방식를 선택하여 적용함으로써, 필요한 부품 수와 부품의 총 중량을 저감시킬 수 있으며, 뿐만 아니라 부품 설치를 위한 공간을 축소할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 배터리팩 냉각 장치 131a, 131b: 제2 체결홀
110: 하우징 132a, 132b: 제2 가이드홀
111: 유로 133b: 제2 내부챔버
120, 120a, 120b: 제1 서브하우징 134b: 배출구
121a, 121b: 제1 체결홀 140: 체결부재
122a, 122b: 제1 가이드홀 150: 제1 실링부재
123a: 제1 유입구 151, 161: 연통홀
123b: 제1 내부챔버 160: 제2 실링부재
124a: 제1 배출구 170: 송풍부재
130, 130a, 130b: 제2 서브하우징

Claims (13)

  1. 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징;
    상기 제1 방향을 기준으로 상기 하우징에 설치되는 제1 서브하우징; 및
    상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 상기 하우징에 설치되는 제2 서브하우징;을 포함하고,
    상기 제1 서브하우징은 상기 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 상기 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고,
    상기 제2 서브하우징은 상기 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 상기 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며,
    상기 제1 체결홀 및 상기 제2 체결홀에 삽입되는 체결부재의 설치 위치에 따라 상기 복수개의 유로를 흐르는 유체의 경로가 변경되는, 배터리팩 냉각 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 제1 서브하우징 사이에 개재되는 제1 실링부재와,
    상기 하우징과 상기 제2 서브하우징 사이에 개재되는 제2 실링부재를 더 포함하는, 배터리팩 냉각 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 실링부재 및 상기 제2 실링부재는 상기 복수개의 유로와 연통되는 복수개의 연통홀을 포함하는, 배터리팩 냉각 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 체결홀과 상기 제2 체결홀은 상기 제1 방향을 기준으로 서로 어긋나게 형성되는, 배터리팩 냉각 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 서브하우징은,
    상기 유체가 유입되고, 상기 제1 방향을 기준으로 상기 복수개의 유로 중 적어도 하나와 중첩되는 제1 유입구와,
    상기 유체가 배출되고, 상기 제1 방향을 기준으로 상기 복수개의 유로 중 적어도 하나와 중첩되는 제1 배출구를 더 포함하되,
    상기 제1 유입구와 상기 제1 배출구는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 기준으로 상기 제1 서브하우징의 양측면에 형성되는, 배터리팩 냉각 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가이드홀과 상기 제2 가이드홀은 상기 제1 방향을 기준으로 일부가 서로 중첩되는, 배터리팩 냉각 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가이드홀은 상기 제1 서브하우징을 비관통하고,
    상기 제2 가이드홀은 상기 제2 서브하우징을 비관통하는, 배터리팩 냉각 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 체결홀과 상기 제2 체결홀은 상기 제1 방향을 기준으로 서로 중첩되도록 형성되고,
    상기 제1 가이드홀과 상기 제2 가이드홀은 상기 제1 방향을 기준으로 서로 중첩되도록 형성되는, 배터리팩 냉각 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가이드홀은 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 서브하우징을 관통하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 일부가 개방되어, 상기 제1 가이드홀로 유입되는 상기 유체의 일부를 상기 제1 방향을 따라 상기 복수개의 유로 중 일부로 가이드하며, 상기 유체의 다른 일부를 상기 제2 방향을 따라 상기 제1 서브하우징의 내부에 마련되는 제1 내부챔버로 가이드하고,
    상기 제2 가이드홀은 상기 제1 방향을 따라 상기 제2 서브하우징을 관통하고, 상기 제2 방향으로 일부가 개방되어 상기 복수개의 유로로부터 상기 제2 가이드홀로 전달되는 상기 유체 중 일부를 외부로 배출하고, 상기 유체의 다른 일부를 상기 제2 서브하우징의 내부에 마련되는 제2 내부챔버로 가이드하는, 배터리팩 냉각 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 서브하우징은 상기 유체를 외부로 배출하는 배출구를 더 포함하고,
    상기 제1 가이드홀은 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 서브하우징을 관통하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 일부가 개방되어, 상기 제1 가이드홀로 유입되는 상기 유체의 일부를 상기 제1 방향을 따라 상기 복수개의 유로 중 일부로 가이드하며, 상기 유체의 다른 일부를 상기 제2 방향을 따라 상기 제1 서브하우징의 내부에 마련되는 제1 내부챔버로 가이드하고,
    상기 제2 가이드홀은 상기 제1 방향을 따라 상기 제2 서브하우징을 비관통하고, 상기 제2 방향으로 일부가 개방되어 상기 복수개의 유로로부터 상기 제2 가이드홀로 전달되는 상기 유체를 상기 제2 서브하우징의 내부에 마련되는 제2 내부챔버로 가이드하며,
    상기 제2 내부챔버에 포집되는 상기 유체는 제2 배출구를 통해 외부로 배출되는, 배터리팩 냉각 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 내부챔버 및 상기 제2 내부챔버 중 하나 이상에 설치되는 송풍부재를 더 포함하는, 배터리팩 냉각 장치.
  12. 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징;
    상기 제1 방향을 기준으로 상기 하우징에 설치되는 제1 서브하우징; 및
    상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 상기 하우징에 설치되는 제2 서브하우징;을 포함하고,
    상기 제1 서브하우징은 상기 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 상기 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고,
    상기 제2 서브하우징은 상기 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 상기 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며,
    상기 복수개의 유로 중 적어도 하나에 체결부재를 삽입하여, 유체가 적어도 한번 절곡되어 흐르도록 상기 복수개의 유로, 상기 제1 가이드홀 및 상기 제2 가이드홀을 연결하는, 배터리팩 냉각 장치.
  13. 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징;
    상기 제1 방향을 기준으로 상기 하우징에 설치되는 제1 서브하우징; 및
    상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 상기 하우징에 설치되는 제2 서브하우징;을 포함하고,
    상기 제1 서브하우징은 상기 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 상기 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고,
    상기 제2 서브하우징은 상기 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 상기 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며,
    상기 복수개의 유로 중 적어도 하나에 체결부재를 삽입하여, 유체가 상기 제1 방향을 따라 직선으로 흐르도록 상기 제1 가이드홀, 상기 복수개의 유로 및 상기 제2 가이드홀을 연결하는, 배터리팩 냉각 장치.
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