KR20190089744A - 전지 모듈 하우징용 냉매 분배 인터페이스 - Google Patents

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Abstract

전지 시스템용 냉매 분배 인터페이스는, 냉매 채널 및 제1 밀봉부와 제2 밀봉부를 포함하며 상기 냉매 채널의 입구에 위치한 적어도 하나의 장착부를 포함하는 전지 모듈 하우징과, 매칭 냉매 채널 및 제1 매칭 밀봉부와 제2 매칭 밀봉부를 포함하며 상기 매칭 냉매 채널의 입구에 위치한 적어도 하나의 매칭 장착부를 포함하는 매칭 하우징과, 상기 장착부의 상기 냉매 채널과 상기 매칭 장착부의 상기 매칭 냉매 채널의 연결되어 구성되는 조인트 냉매 채널과, 상기 제2 밀봉부와 상기 제2 매칭 밀봉부 사이에 위치한 공유 밀봉 부재와, 상기 제1 밀봉부와 상기 제1 매칭 밀봉부를 상기 조인트 냉매 채널에 대해 밀봉하는 채널 밀봉 부재와, 상기 장착부, 상기 매칭 장착부, 상기 공유 밀봉 부재 및 상기 채널 밀봉 부재에 의해 구성되는 보안 챔버 및 상기 전지 모듈 하우징과 상기 매칭 하우징 중 적어도 하나에 관통 형성되어 상기 보안 챔버를 상기 전지 모듈 하우징과 상기 매칭 하우징의 외부로 연결하는 검사 채널을 포함한다.

Description

전지 모듈 하우징용 냉매 분배 인터페이스{Coolant distribution interface for a battery module housing}
본 발명은 냉각 유닛을 전지 모듈 하우징에 연결하기 위한 냉매 분배 인터페이스, 이 냉매 분배 인터페이스를 갖는 전지 시스템, 이 전지 시스템을 갖는 자동차 및 냉매 분배 인터페이스의 누출 기밀 검사 방법에 관한 것이다.
이차 전지는 반복적으로 충전되고 방전될 수 있다는 점에서 화학 에너지를 전기 에너지로만 전환할 수 있는 일차 전지와 다르다. 저용량 이차 전지는 휴대 전화, 노트북, 컴퓨터 및 캠코더와 같은 소형 전자 기기의 전원 공급용으로 사용되며, 고용량 이차 전지는 하이브리드(hybrid) 차량 등과 같은 전원 공급용으로 사용된다.
이차 전지는 고 에너지 밀도를 제공하기 위하여(예: 하이브리드 차량의 모터 구동용) 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 단위 전지 셀로 형성되는 전지 모듈로서 사용될 수 있다. 즉, 전지 모듈은 필요한 전력량에 부합하고, 예컨대, 전기 차량의 고출력 이차 전지를 구현하기 위하여, 다수의 단위 전지의 전극 단자를 서로 연결하여 형성된다.
전지 시스템의 열 제어를 위해, 이차 전지로부터 발생되는 열을 효율적으로 방출하거나, 배출 및/또는 분산시킴으로써 적어도 하나의 전지 모듈을 안전하게 사용하기 위한 열 관리 시스템이 제공된다.. 열 방출/배출/분산이 충분하게 이루어지지 않는다면, 각각의 전지 셀 사이에 온도 편차가 발생되어, 적어도 하나 이상의 전지 모듈이 원하는 전력량을 생성할 수 없다. 또한, 전지 셀의 내부 온도 상승은 전지 셀의 내부에서 발생되는 비정상적인 반응을 유도하여, 이차 전지의 충전과 방전 성능을 악화시키고, 이차 전지의 수명을 단축시킨다. 따라서, 전지 셀로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출/배출/분산시키기 위한 냉각 장치가 요구된다.
열 관리 시스템은 일반적으로 폐쇄 냉각 회로, 냉각 회로를 통해 냉각 매체를 펌핑하는 수단, 열 통상적으로 열 관리 시스템은 폐쇄 냉각 회로, 냉각 회로를 통해 냉각 매체를 펌핑하기 위한 수단, 열 센 및 전지 시스템, 특히 전지 모듈의 냉각 또는 가열을 제어하는 조정 수단을 포함한다. 냉각 회로는 전지 시스템의 제조 공정 중 함께 적층된 분배기, 커넥터, 냉각 채널 또는 냉각 튜브와 같은 구성 요소를 포함할 수 있다. 바람직하게, 냉각 회로는 전지 모듈 하우징에 부분적으로 직접 형성 될 수 있다. 그런데, 물 또는 알카놀(alkanols)과 같은 액체 냉각 매체는 전기를 전도하거나 부식 과정을 개시할 수 있으며, 전지 모듈 하우징 내부에 있는 전지 셀의 화합물과 반응하는 경우 누출(leakage)의 위험이 높다.
그러나, 알려진 기술 해결 방안은 냉각 회로에 상당 수의 인터페이스를 갖추도록 하는 것으로부터 문제를 야기한다. 또한, 공지의 냉각 회로의 누출 기밀성은 누출이 검출되는 경우, 사후적으로 확인되어야 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 밀봉 기능의 사전 대비적 확인이 가능하며 동시에 요구되는 밀봉 지점의 수를 감소시킬 수 있는 전지 시스템의 개선된 냉매 분배 인터페이스를 제공하는 것이다.
상기한 목적은 독립항 1, 11, 13 및 15의 내용에 의해 달성된다. 또한, 본 발명의 다른 양태는 종속항 또는 하기의 설명으로부터 알 수 있다.
본 발명의 제 1 측면은 적어도, 냉매 채널 및 제1 밀봉부와 제2 밀봉부를 포함하며 상기 냉매 채널의 입구에 위치한 적어도 하나의 장착부를 포함하는 전지 모듈 하우징과, 매칭 냉매 채널 및 제1 매칭 밀봉부와 제2 매칭 밀봉부를 포함하며 상기 매칭 냉매 채널의 입구에 위치한 적어도 하나의 매칭 장착부를 포함하는 매칭 하우징과, 상기 장착부의 상기 냉매 채널과 상기 매칭 장착부의 상기 매칭 냉매 채널의 연결되어 구성되는 조인트 냉매 채널과, 상기 제2 밀봉부와 상기 제2 매칭 밀봉부 사이에 위치한 공유 밀봉 부재와, 상기 제1 밀봉부와 상기 제1 매칭 밀봉부를 상기 조인트 냉매 채널에 대해 밀봉하는 채널 밀봉 부재와, 상기 장착부, 상기 매칭 장착부, 상기 공유 밀봉 부재 및 상기 채널 밀봉 부재에 의해 구성되는 보안 챔버, 및 상기 전지 모듈 하우징과 상기 매칭 하우징 중 적어도 하나에 관통 형성되어 상기 보안 챔버를 상기 전지 모듈 하우징과 상기 매칭 하우징의 외부로 연결하는 검사 채널을 포함하는 전지 시스템용 냉매 분배 인터페이스에 관한 것이다.
환언하면, 냉매 분배 인터페이스는 밀봉 지점에서 연결되는 2 개의 하우징에 의해 형성된 냉매 라인과 함께 냉매 라인을 마주하는 내부 밀봉을 제공함으로써 밀봉 지점의 누출 방지를 보장한다. 하나의 하우징은 전지 모듈 하우징이고 다른 하우징은 냉각 유닛의 하우징인 것이 바람직하나, 다른 기술적 시스템이 전지 하우징에 연결되어 매칭(또는 상보적) 하우징을 제공 할 수도 있다. 예를 들어, 매칭 하우징은 다른 전지 모듈에도 속할 수 있다. 내부 밀봉은 냉매 라인 내부에 배치되어 두 하우징에 단단히 접촉하여 밀봉 포인트를 커버한다. 내부 밀봉 및 2 개의 하우징 사이에는 지지 밀봉이 배치된다. 지지 밀봉, 2개의 하우징 및 내부 밀봉 사이의 공간은 공동(cavity)을 형성한다.
내부 밀봉이 오작동하는 경우, 냉매가 공동으로 들어갈 수 있다. 여기서, 지지 밀봉은 여전히 냉매가 밀봉 지점을 빠져 나가는 것을 방지한다. 그러나, 하우징 외부에서 내부 밀봉 및 지지 밀봉의 결함을 확인할 수 없으므로, 품질 검사 중에는 거의 검출할 수 없다. 그 이유는, 지지 밀봉의 수명이 끝나면 밀봉 지점으로부터 냉매가 배출되어 전지 모듈 하우징으로 들어갈 수 있기 때문이다.
본 발명의 냉매 분배 인터페이스는 하우징의 외부로부터 하우징을 통해 공동까지 이르도록 마련된 검사 채널을 제공하여 이 문제를 해결하는데, 이 검사 채널은 품질 검사의 장소를 의미한다. 내부 밀봉의 수명이 끝나고 냉매가 공동으로 들어간 경우 냉매는 검사 채널을 통해 검사 장치를 적용하여 외부에서 감지할 수 있다. 따라서 냉매는 지지 밀봉에 영향을 주기 전에 검출 될 수 있다. 또한 검사 채널을 통한 냉매의 배출도 가능하다. 내부 밀봉은 검사 채널에 낮은 검사 압력을 가함으로써 양적 밀봉 효과와 관련하여 검사될 수도 있다. 또한 검사 채널로 인해 공유 밀봉 부재는 하우징의 과압력 및 부압 검사 동안 누출 검사될 수 있고, 채널 밀봉 부재는 냉각 회로의 과압력 및 부압 검사 동안 누출 검사될 수 있다.
본 발명에 따른 이러한 방식의 냉매 분배 인터페이스는 전지 모듈 하우징에 밀봉 지점을 직접 설계하여 필요한 부품의 수를 감소시킨다. 더불어, 냉매 누출에 대한 보안성은 매우 높다. 추가적으로 검사 채널이 검사 또는 배출에 사용되지 않는 경우, 플러그, 나사 고정 요소 등으로 밀봉될 수 있다.
검사 채널은 보안 챔버로부터 연장되고 조인트 냉매 채널에 평행하게 이어지는 수직 부분을 포함할 수 있다. 냉매가 보안 챔버에 수집되면 냉매 레벨이 이 수직 부분에서 상승할 수 있다. 유리하게는, 정지 압력으로 인하여 냉매만이 검사 채널로 너무 깊숙이 들어가는 것을 방지할 수 있다. 냉매 채널의 기하학적 구조는 조인트 냉매 채널 내의 유체 조건에 따라 통상의 기술자에 의해 설계될 수 있다. 또한, 다른 실시예에를 통해, 수직 부분은 조인트 냉매 채널에 대해 특정 각도로 두고 이어질 수 있다.
수직 부분은 적어도 채널 밀봉 부재와 제 1 밀봉부 또는 채널 밀봉 부재와 제1 매칭 밀봉부 사이의 접촉 영역에 도달하는 한 조인트 냉매 채널에 대해 평행하게 연장될 수 있다. 이로써 접촉 영역의 높이 레벨과 수직 부분의 상단 높이는 적어도 같으며, 공통 기준 높이 레벨로서 적용된다. 그러나, 다른 실시예에서, 높이 레벨은 서로 독립적으로 설정될 수도 있다.
검사 채널은 각각의 하우징의 외부로 조인트 냉매 채널에 대해 방사상으로 연장되는 수평 부분을 포함할 수 있다. 즉, 검사 채널은 L자와 같은 형상을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 밀봉 검사를 위한 지점은 하우징의 외부에서 융통성 있게 선택될 수 있다.
검사 채널이 각 하우징의 외부에 도달하는 포트에 검사 채널 나사산이 제공될 수 있다. 나사산은 검사 장치와 포트의 안전한 결합을 허용한다. 검사 장치는 포트에 영구적으로 결합될 수도 있다. 예를 들어, 낮은 압력이 검사 채널에 영구적으로 적용되어 처음으로 내부 밀봉의 결함을 바로 감지할 수 있다. 검사 장치는 또한 배출 장치일 수 있다.
검사 채널 밀봉면이 검사 채널이 각각의 하우징의 외부에 도달하는 포트에 제공될 수 있다. 검사 채널 밀봉면은 밀봉 요구 사항에 따라 가공된 표면상의 영역일 수 있다. 냉매의 배출 및 검사는 누출을 피하면서 이러한 방식으로 향상될 수 있다.
보안 챔버를 형성하는 가장 적합한 공유 밀봉 부재로서 O링이 적용될 수 있다. 통상의 기술자가가 독립적으로 선택하는 다른 유형의 밀봉이 있을 수 있다. 예를 들어, X 링 또는 임의의 형태의 밀봉링 또는 발포 밀봉도 사용될 수 있다.
채널 밀봉 부재는 칼라와 같은 밀봉 삽입체일 수 있다. 즉, 채널 밀봉 부재는 조인트 냉매 채널에 대해 보안 챔버를 밀봉하기 위해 조인트 냉매 채널 내부에 배치된 튜브형 또는 파이프형 삽입물 등일 수 있다. 다른 실시예에서, O 링 밀봉이 더불어 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 채널 밀봉 부재는 조립하기가 매우 쉽고 조인트 냉매 채널에서 안전한 위치를 보장한다. 조립 공차는 다른 밀봉 개념(예: O링 밀봉)과 비교하여 튜브형 밀봉 삽입체에 의해 넓게 설계되는 것이 유리할 수 있다. 대신 O 링을 사용하면, 공차는 더욱 타이트해야 한다.
전지 모듈 하우징은 상부 장착부 및 하부 장착부인 적어도 2 개의 장착부를 가질 수 있다. 이에 조인트 냉매 채널의 분할을 유리하게 만들 수 있으며 이에 따라 전지 모듈 하우징의 벽 주위를 순환하기 위해 냉매가 다른 서브 회로로 흐른다.
상부 장착부 및 하부 장착부는 조인트 냉매 채널의 상부 입구 및 하부 입구에 각각 위치된다. 이에 상부 장착부와 하부 장착부이 연결되는 하나의 클램핑으로 전지 모듈 하우징 내의 조인트 냉매 채널과 냉각 유닛의 매칭 하우징의 매칭이 유리하게 이루어진다.
본 발명의 제 2 측면은 적어도, 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 모듈과, 상기 전지 모듈을 수용하는 전지 모듈 하우징 및 냉각 유닛을 포함하고, 상기 전지 모듈 하우징과 상기 냉각 유닛의 매칭 하우징이 전술한 냉매 분배 인터페이스에 의해 연결된 포함하는 전지 시스템을 포함한다.
추가의 바람직한 실시예는 전술한 본 발명의 냉매 분배 인터페이스의 바람직한 실시예에 대응한다.
본 발명의 전지 시스템은 전지 모듈 하우징에 수용되는 복수의 전지 모듈을 포함하여 전기 용량을 향상시키며, 하나의 냉매 회로 내에서 복수의 전지 모듈을 긴밀하게 통합시킬 수 있다.
본 발명의 제 3 측면은 전술한 설명에 따른 본 발명의 전지 시스템을 포함하는 차량을 포함한다.
추가의 바람직한 실시예는 전술한 본 발명의 냉매 분배 인터페이스 및 전지 시스템의 바람직한 실시예에 대응한다.
전지 모듈 하우징의 상부 장착부 및 하부 장착부는 상부 냉매 레벨 및 하부 냉매 레벨을 정의하고, 냉매 분배 인터페이스의 조인트 냉매 채널은 상부 냉매 채널과 하부 냉매 채널 사이에 수직으로 연장될 수 있다. 이러한 배열에 따라, 전지 모듈 하우징과 매칭 하우징 사이에서 보안 챔버의 누출 검사용 검사 채널은 상이한 높이 레벨에 대해 쉽게 적응될 수 있다.
본 발명의 제 4 측면은 전지 시스템에 대한 냉각제 분배 계면의 누출 기밀을 검사하는 방법에 관한 것으로, 냉각제 분배 계면은 적어도, 냉매 채널 및 제1 밀봉부와 제2 밀봉부를 포함하며 상기 냉매 채널의 입구에 위치한 적어도 하나의 장착부를 포함하는 전지 모듈 하우징과, 매칭 냉매 채널 및 제1 매칭 밀봉부와 제2 매칭 밀봉부를 포함하며 상기 매칭 냉매 채널의 입구에 위치한 적어도 하나의 매칭 장착부를 포함하는 매칭 하우징과, 상기 장착부의 상기 냉매 채널과 상기 매칭 장착부의 상기 매칭 냉매 채널의 연결되어 구성되는 조인트 냉매 채널과, 상기 제2 밀봉부와 상기 제2 매칭 밀봉부 사이에 위치한 공유 밀봉 부재와, 상기 제1 밀봉부와 상기 제1 매칭 밀봉부를 상기 조인트 냉매 채널에 대해 밀봉하는 채널 밀봉 부재와, 상기 장착부, 상기 매칭 장착부, 상기 공유 밀봉 부재 및 상기 채널 밀봉 부재에 의해 구성되는 보안 챔버를 포함한다.
본 발명의 방법은, 보안 챔버를 전지 모듈 하우징과 매칭 하우징의 외부로 연결하는 검사 채널을 전지 모듈 하우징과 매칭 하우징 중 적어도 하나에 관통 형성하고, 외부로부터 검사 채널에 누출 기밀 검사 라인을 제공하여 부압이 누출 기밀 검사 라인에 제공되도록 한다.
검사 채널로 인해, 공유 밀봉 부재는 하우징의 과압력 및 부압 검사 동안 누출 검사될 수 있고, 채널 밀봉 부재는 냉각 회로의 과압력 및 부압 검사 동안 누출 검사될 수 있다.
부압이라 함은 검사 채널을 통해 보안 챔버에 가해지는 압력의 차이와 검사 목적을 위해 각 밀봉 부재를 갖는 보안 챔버의 외부 기준점을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 하우징의 외부에서 조인트 냉매 채널로 과압력(over pressure) 또는 부족한 압력(under pressure)인 검사 압력이 공급될 수 있으며, 이에 상응하는 과압력 또는 부족한 압력이 하우징의 외부에서 누출 기밀 검사 라인으로 공급될 수 있다.
과압 또는 과소 압력을 의미하는 외부로부터 조인트 냉각제 채널에 시험 압력이 가해질 수 있고, 상응하는 과압 또는 과압이 누설 기밀 시험 라인에 각각 외부의 하우징에인가 될 수 있다.
이상으로 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉매 분배 인터페이스, 전지 시스템, 차량 및 검사 방법이 설계될 수 있다.
누출 검사는 보안 챔버로 들어간 냉매의 배출을 의미할 수 있는데 이는 간헐적 또는 영구적인 품질 검사로 수행될 수 있다. 영구적인 검사 방법을 통해서는, 저압력이 검사 채널에 부착된 검사 장치에 의해 영구적으로 공급될 수 있다. 전자 데이터 습득 수단은 밀봉 부재 중 하나에서 발생한 누출을 즉시 감지하기 위해, 검사 장치에 의해 전달된 데이터를 수집할 수 있다. 누출은 측정된 압력치의 특성 변화를 통해 감지될 수 있다.
본 발명의 냉매 분배 인터페이스에 따르면 냉매가 누출되기 전 사전적으로 확인이 가능하다.
본 기재의 특징들은 첨부 된 도면을 참조하여 예시적인 실시 예를 상세하게 설명함으로써 통상의 기술자에게 명백해질 것이다.
도 1은 본 기재의 일 실시예에 따른 전지 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 기재의 일 실시 예에 따른 냉매 분배 인터페이스의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 기재의 다른 실시예에 따른 냉각수 분배 인터페이스의 계면의 개략 사이도이다.
도 4는 본 기재의 일 실시예에 따른 차량을 도시한 도면이다.
도 5는 본 기재의 일 실시예에 따른 방법의 블록도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 효과 및 특징 및 그 구현 방법을 설명한다. 도면에서, 동일한 참조 부호는 동일한 요소를 나타내며, 중복되는 설명은 생략된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 하나 이상의 관련 열거된 항목의 임의 및 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예를 기술 할 때 "할 수 있다"를 사용하는 것은 "본 발명의 하나 이상의 실시 예"를 의미한다.
도면에서, 구성 요소의 크기는 명확성을 위해 과장될 수 있다. 예를 들어, 도면에서 각 구성 요소의 크기 또는 두께는 설명의 목적으로 임의로 제시될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예가 그것으로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
"제1"및 "제2"라는 용어는 다양한 구성 요소를 설명하기 위해 사용되지만, 이들 구성 요소가 이들 용어에 의해 제한되지는 않는다. 이 용어는 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위해서만 사용된다. 예를 들어, 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 마찬가지로, 제 2 구성 요소는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 발명의 실시예에 대한 뒤따를 설명에 있어, 단수 형태의 용어는 문맥과 달리 명시하지 않는 한 복수 형태를 포함할 수 있다.
"포함하는(include, comprise, including 또는 comprising)"이란 표현은 영역, 고정된 수, 단계, 프로세스, 구성 요소, 구성 요소 및 이들의 조합을 특정하나, 다른 특성, 영역, 고정된 수, 단계, 프로세스, 구성 요소 및 이들의 조합을 배제하지 않는다.
또한, 필름, 영역 또는 구성 요소가 다른 필름, 영역 또는 구성 요소의 "위에" 또는 "상부에" 있는 것을 언급하는 경우, 다른 필름, 영역 또는 구성 요소 상에 직접 제공될 수 있거나, 또 다른 필름, 영역 또는 구성 요소가 개재되어 존재할 수 있다.
여기에서, 용어 "상부" 및 "하부"는 z축에 따라 정의된다. 예를 들어, 상부 커버는 z 축의 상부에 위치하고, 하부 커버는 z축의 하부에 위치한다.
본 발명의 개념의 특징 및 이를 달성하는 방법은 다음의 실시예 및 첨부 도면의 상세한 설명을 참조하면 보다 용이하게 이해될 수 있다. 그러나, 본 발명은 다양한 형태로 구체화될 수 있으며, 도시된 실시예로만 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시가 철저하고 완전하게 될 수 있도록 예로서 제공되며, 당업자에게 본 발명의 양상 및 특징을 충분히 전달할 것이다. 따라서, 본 발명의 양상들 및 특징들의 완전한 이해를 위해 당업자에게 불필요한 프로세스들, 요소들, 및 기술들은 설명되지 않을 수 있다.
“아래에”, “밑에”, “하부에”, “위에”, “상에”, “상부에”와 같은 공간적인 표현은 도면에 도시된 바에 따라 일 구성요소의 특징을 다른 구성요소와 상대적으로 비교하기 위한 것이다. 한편, 장치의 사용 또는 작동에 따라 구성요소가 또 다른 방향을 갖거나 다양한 공간에 배치될 수 있으므로, 따라서 상기 공간적 표현은 본 발명이 반드시 도시된 바에 의해 한정되지 않는다. 예를 들어, 도면에 도시된 장치의 방향이 반대로 뒤집힌다면, “아래에”, “밑에”, 또는 “하부에”로 기술된 일 구성요소는 다른 구성요소에 대해 상대적으로 “위에”, “상에”, “상부에” 에 배향될 것이다. 따라서, “아래” 및 “위에”와 같은 표현은 위와 아래 방향을 모두를 포함할 수 있다. 또한, 상기 장치는 90도나 또 다른 방향으로 회전될 수 있는 등 다양한 방향으로 배치되는 것으로 해석해야 할 것이다.
달리 언급하지 않는 이상, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어를 포함한 모든 표현은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미가 있다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전적 용어 등은 관련 기술의 맥락을 잇도록 일치하는 의미로 해석되어야 하며, 명시적으로 정의되지 않는 한 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 전지 시스템(10)의 개략적으로 도시한 사시도이다. 전지 시스템(10)은 다수의 전지 모듈(12)을 포함한다. 각 전지 모듈(12) 각각은 다수의 전지 셀(13)을 포함한다. 전지 모듈(12)은 수용 공간(15)을 갖는 전지 모듈 하우징(14) 내에 위치하여 전지 모듈 하우징(14)에 조립될 수 있다.
전지 모듈 하우징(14)은 하나 이상의 냉매 채널(16)을 포함한다. 냉매 채널(16)은 전지 모듈 하우징(14)의 일 부분에 의해 구성되거나 별도로 마련된 부재(예: 덕트)가 전지 모듈 하우징에 설치되는 것으로 구성될 수 있다. 본 실시예에 냉매 채널(16)은 전지 모듈 하우징(14)의 바닥부 외측에 돌출된 구조로 배치된 전지 모듈 하우징(14)의 일 부분에 제공되나, 본 발명이 이로써 반드시 한정되는 것은 아니다. 냉매 채널(16)은 냉매가 유동될 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매 분배 인터페이스(20)를 통해 매칭 냉매 채널(18)과 연결될 수 있다. 매칭 냉매 채널(18)은 도 1 및 도 4에 개략적으로 도시된 냉각 유닛(22)에 포함된다.
냉각 유닛(22)은 전지 모듈 하우징(14)과 더불어 만들어진 냉각 회로에 냉매를 공급한다.
도 2는 앞선 설명과 관련한 냉매 분배 인터페이스(20)의 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 전지 모듈 하우징(14)은 냉각 유닛(22)의 매칭 하우징(24)에 연결된다. 전지 모듈 하우징(14)과 매칭 하우징(24)의 결합은 전지 모듈 하우징의 장착부(26)와 냉각 유닛(22)의 매칭 하우징(24)의 매칭 장착부(28)에 의해 이루어진다. 장착부(26) 및 매칭 장착부(28)의 조립은 가령, 나사 결합에 의해 수행될 수 있다.
장착부(26) 및 매칭 장착부(28)가 연결되면, 냉매 채널(16) 및 매칭 냉매 채널(18)은 조인트 냉매 채널(30)을 형성하는데, 이는 냉매 채널(16)의 유체 역학적 직경과 매칭 냉매 채널(18)의 유체 역학적 직경이 연결되는 것을 의미하며, 조인트 냉매 채널(30)은 냉매가 순환되는 것을 허용한다.
도 2는 조인트 냉매 채널(30)이 채널 밀봉 부재(32)에 의해 밀봉되는 것을 도시한다. 가령, 칼라(collar)와 같은 밀봉 삽입체의 채널 밀봉 부재(32)가 조인트 냉매 채널(30) 내에 배치된다. 장착부(26)와 매칭 장착부(28)는 각각, 채널 밀봉 부재(32)와 맞닿는 밀봉부인 제 1 밀봉부(34) 및 제 1 매칭 밀봉부(36)를 포함한다. 채널 밀봉 부재(32)는 전지 모듈 하우징(14)과 매칭 하우징(24)과의 각각의 사이에 만들어지는 접촉 영역(38)에 접촉됨으로써 조인트 냉매 채널(30)에 대해 밀봉부(34,36)를 밀봉한다.
채널 밀봉 부재(32) 사이, 보다 정확하게 접촉 영역(38), 장착부(26)와 매칭 장착부(28) 사이에 공유 밀봉 부재(42)에 의해 제한된 보안 챔버(40)가 형성된다. 공유 밀봉 부재(42)는 장착부(26)와 매칭 장착부(28) 사이에 배열된다. 전지 모듈 하우징(14)에 의해 제공된 제2 밀봉부(44)와 매칭 하우징(24)에 의해 제공된 제2 매칭 밀봉부(46)의 접촉에 의해 보안 챔버(40)가 제한된다.
채널 밀봉 부재(32)가 접촉 영역(38)에서 적절히 밀봉되지 않는 경우, 냉매가 보안 챔버(40)로 진입 할 수 있는데, 가령 본 실시예에서 예시되는 O링인 공유 밀봉 부재(42)가 이를 막아 전지 모듈 하우징(14)으로 진입되는 방지할 수 있다. 한편, 공유 밀봉 부재(42)도 제한된 수명을 갖는다.
공유 밀봉 부재(42)의 누출 기밀을 보장하기 위해, 본 발명은 검사 채널(48)을 제공한다. 도시된 실시예에서, 검사 채널(48)은 보안 챔버(40)가 매칭 하우징(24)의 외부(50)와 연결되도록 매칭 하우징(24)에 관통 형성된다. 검사 채널(48)을 통해 언제든지 외부(50)로부터 냉매 축적(52)에 대한 보안 챔버(40)의 검사하여 채널 밀봉 부재(32)가 적절하게 작동하지 않는다는 징후를 알 수 있다. 필요하면, 냉매는 검사 채널(48)을 통해 보안 챔버(40)로부터 배출 될 수 있다.
냉매 축적(52)이 검사 채널(48) 내에 적절하게 수집되도록 수직부(54)가 설계된다. 이 수직부(54)는 보안 챔버(40)에 수직하게 걸쳐진다. 수직부(54)는 보안 챔버(40)로부터 접촉 영역(38)의 높이 지점(H)까지 이르도록 조인트 냉매 채널(30)에 대해 평행하게 놓이도록 설계될 수 있다. 이에 따라 냉매 축적(52)은 접촉 영역(38)으로부터 보안 챔버(40)로 누설되는 냉매에 의해 야기되는 정수압에 대항하여 보안 챔버(40) 상에 정수압을 부가할 수 있다.
높이 지점(H)에서 검사 채널(48)의 수평부(56)는 조인트 냉매 채널(30)에 대해 방사상으로 수평 연장되어 외부(50)에 이른다.
검사 채널(48)이 외부(50)에 다다른 지점에는 포트(58) 및 검사 채널 나사산(60)이 제공될 수 있다. 여기에 검사 또는 배수 장치가 적용될 수 있고 또는 나사 캡이 고정될 수 있어 이로 인해 검사 채널(48)이 보호될 수 있다. 상기한 장치의 안전한 적용을 확보하기 위해, 검사 채널 밀봉면(62)이 포트(58)에 제공된다.
도 3은 전술한 설명을 참조한 본 기재의 다른 실시예에 따른 냉매 분배 인터페이스를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 도 2에 도시된 형태의 다수의 냉매 분배 인터페이스(20)가 전지 시스템(10)에 제공될 수 있다. 도 3은 전지 모듈 하우징(14)의 디자인에 중심을 두고 도시한 것이라 도 2에 도시된 매칭 하우징(24)은 도시하지 않는다.
도시된 바와 같이, 전지 모듈 하우징(14)은 4 개의 장착부(26)를 가진다. 여기서, 2 개의 장착부(26)는 상부 장착부(64)이고 2 개의 장착부(26)는 하부 장착부(66)이다. 각각의 상부 장착부(64) 및 각각의 하부 장착부(66)에는 도시하지 않은 매칭 하우징이 조립될 수 있다. 이에 따라, 상부 입구(68)를 갖는 상부 장착부(64)와 하부 입구(70)를 갖는 하부 장착부(66)에는 조인트 냉매 채널(30)이 형성될 수 있다. 이러한 조인트 냉매 채널(30)이 도 3의 실시예에서는 2개로 마련될 수 있다.
또한, 도시된 바와 같이, 검사 채널(48)은 전지 모듈 하우징(14)에 의해 제공된다. 일례로, 검사 채널(48)은 냉매의 신속한 배출을 위해 보안 챔버로부터 하방으로 연장된 수직부(54)를 가지고 상부 장착부(64)에 마련될 수 있다.
도 4는 전술한 설명을 참조하여 실시예에 따른 차량(72)을 도시한다. 차량(72)은 전지 시스템(10)을 구비한다. 냉매 분배 인터페이스(20)의 조인트 냉매 채널(30)은 수직 방향(z)으로 연장된다. 여기서, 전지 모듈 하우징(14)의 상부 장착부(64) 및 하부 장착부(66)는 상부 냉매 레벨(UL) 및 하부 냉매 레벨(LL)를 정의하며, 조인트 냉매 채널(30)은 상부 및 하부 냉매 레벨(UL, LL) 사이에서 수직으로 연장된다.
도 5는 전술한 설명을 참조하여 일 실시예에 따른 전지 시스템(10)에 대한 냉매 분배 인터페이스(20)의 누출 기밀을 검사하는 방법의 블록도를 도시한다.
제 1 단계에서, 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 모듈(12)을 포함하고, 전지 모듈(12)을 수용하기 위한 전지 모듈 하우징(14)을 더 포함하는 전지 시스템(10)이 제공된다. 또한, 전지 모듈 하우징(14)에 냉매가 유동될 수 있도록 연결되는 냉각 유닛(14)이 제공된다.
이에 따라, 전지 모듈 하우징(14)을 사용으로, 이 전지 모듈 하우징(14)에 의해 만들어지는 냉매 채널(16)의 입구에 위치한 장착부(26)에 냉매 분배 인터페이스(20)가 제공된다. 여기서, 장착부(26)는 제1 밀봉부(34)와 제2 밀봉부(44)를 포함한다.
매칭 하우징(24)은 이 매칭 하우징(24)에 의해 만들어지는 매칭 냉매 채널(18)의 입구에 배치된 매칭 장착부(28)를 포함하는 냉각 유닛(22)에 의해 구성된다. 여기서, 매칭 장착부(28)는 제 1 매칭 밀봉부(36)와 제 2 매칭 밀봉부(46)를 포함한다.
장착부(26)와 매칭 장착부(28)는 상호 결합된다. 이로 인해 냉매 채널(16)과 매칭 냉매 채널(18)이 연결됨에 따라 조인트 냉매 채널(30)이 형성된다.
공유 밀봉 부재(42)가 제 2 밀봉부(44)와 제 2 매칭 밀봉부(46) 사이에 위치되고 각각의 제 1 밀봉부(34)와 제 1 매칭 밀봉부(36)는 채널 밀봉 부재(32)에 의해 조인트 냉매 채널(30)에 대해 실링된다. 보안 챔버(40)는 장착부(26) 매칭 장착부(28), 공유 밀봉 부재(42) 및 채널 밀봉 부재(32)에 의해 형성된다.
검사 채널(48)은 매칭 하우징(24)을 관통하여, 보안 챔버(40)를 매칭 하우징(24)의 외부(50)와 연결한다.
제 2 단계에서, 냉각 유닛(22)에 의해 전달된 냉매는 조인트 냉매 채널(30)을 통해 구동된다.
제 2 단계 이후 또는 제 2 단계와 평행하여 진행될 수 있는 제 3 단계에서, 누출 기밀 검사 라인이 외부(50)로부터 검사 채널(48)에 적용되고 부압이 누출 기밀 검사 라인에 적용된다. 부압에 기초하여 냉매가 배출 될 수 있고 채널 밀봉 부재(32)의 기밀성이 검사될 수 있다.
　대안적으로, 제 2 단계에서, 외부 검사 장치에 의해 전달되는 공기가 조인트 냉매 채널(30)을 통해 구동된다. 채널 밀봉 부재(32)가 단단하게 조여지 있지 않은 경우, 공기는 검사 채널(48)을 통해 외부로 유동하게 되어 어떠한 압력도 만들어질 수 없다. 제 3 단계에서, 공기는 외부 검사 장치에 의해 전달된 공기가 매칭 하우징(24)을 통해 구동된다. 공유 밀봉 부재(42)가 단단하지 않은 경우, 공기는 검사 채널(48)을 통해 외부로 유동하여 어떠한 압력도 형성될 수 없다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 전지 시스템 14: 전지 모듈 하우징 16: 냉매 채널
18: 매칭 냉매 채널 20: 냉매 분배 인터페이스 24: 매칭 하우징
26: 장착부 28: 매칭 장착부 30: 조인트 냉매 채널
32: 채널 밀봉 부재 34: 제1 밀봉부 36: 제1 매칭 밀봉부
40: 보안 채널 42: 공유 밀봉 부재 48: 검사 채널 50: 외부

Claims (15)

  1. 냉매 채널 및 제1 밀봉부와 제2 밀봉부를 포함하며 상기 냉매 채널의 입구에 위치한 적어도 하나의 장착부를 포함하는 전지 모듈 하우징;
    매칭 냉매 채널 및 제1 매칭 밀봉부와 제2 매칭 밀봉부를 포함하며 상기 매칭 냉매 채널의 입구에 위치한 적어도 하나의 매칭 장착부를 포함하는 매칭 하우징;
    상기 장착부의 상기 냉매 채널과 상기 매칭 장착부의 상기 매칭 냉매 채널의 연결되어 구성되는 조인트 냉매 채널;
    상기 제2 밀봉부와 상기 제2 매칭 밀봉부 사이에 위치한 공유 밀봉 부재;
    상기 제1 밀봉부와 상기 제1 매칭 밀봉부를 상기 조인트 냉매 채널에 대해 밀봉하는 채널 밀봉 부재;
    상기 장착부, 상기 매칭 장착부, 상기 공유 밀봉 부재 및 상기 채널 밀봉 부재에 의해 구성되는 보안 챔버; 및
    상기 전지 모듈 하우징과 상기 매칭 하우징 중 적어도 하나에 관통 형성되어 상기 보안 챔버를 상기 전지 모듈 하우징과 상기 매칭 하우징의 외부로 연결하는 검사 채널
    을 포함하는 전지 시스템용 냉매 분배 인터페이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검사 채널은 상기 조인트 냉매 채널에 대해 평행하게 상기 보안 챔버로부터 이어져 연장된 수직부를 포함하는, 전지 시스템용 냉매 분배 인터페이스.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 수직부는 상기 채널 밀봉 부재와 상기 제1 밀봉부 사이 또는 상기 채널 밀봉 부재와 상기 제2 밀봉부 사이의 접촉 영역에 이르도록 상기 조인트 냉매 채널에 대해 평행하게 이어진, 전지 시스템용 냉매 분배 인터페이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 검사 채널은 상기 조인트 냉매 채널에 대해 방사상으로 상기 전지 모듈 하우징과 상기 매칭 하우징의 외부로 연장된 수평부를 포함하는, 전지 시스템용 냉매 분배 인터페이스.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전지 모듈 하우징과 상기 매칭 하우징의 외부에 이르는 상기 검사 채널의 포트에 제공된 검사 채널 나사산을 더욱 포함하는, 전지 시스템용 냉매 분배 인터페이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전지 모듈 하우징과 상기 매칭 하우징의 외부에 이르는 상기 검사 채널의 포트에 제공된 검사 채널 밀봉면을 더욱 포함하는, 전지 시스템용 냉매 분배 인터페이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공유 밀봉 부재가 O 링인, 전지 시스템용 냉매 분배 인터페이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 채널 밀봉 부재는 칼라 밀봉 삽입체인, 전지 시스템용 냉매 분배 인터페이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전지 모듈 하우징은 적어도 2개의 장착부인 상부 장착부와 하부 장착부를 포함하는, 전지 시스템용 냉매 분배 인터페이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상부 장착부와 상기 하부 장착부는 각기, 상기 조인트 냉매 채널의 상부 입구와 하부 입구에 배치된, 전지 시스템용 냉매 분배 인터페이스.
  11. 복수의 전지 셀을 포함하는 전지 모듈;
    상기 전지 모듈을 수용하는 전지 모듈 하우징; 및
    냉각 유닛
    을 포함하고,
    상기 전지 모듈 하우징과 상기 냉각 유닛의 매칭 하우징은 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 냉매 분배 인터페이스에 의해 연결된, 전지 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전지 모듈이 복수로 구비되어 상기 전지 모듈 하우징에 수용된, 전지 시스템.
  13. 제11항의 전지 시스템을 포함하는 차량.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전지 모듈 하우징의 상부 장착부 및 하부 장착부는 상부 냉매 레벨 및 하부 냉매 레벨을 정의하고, 상기 냉매 분배 인터페이스의 조인트 냉매 채널은 상기 상부 냉매 채널과 상기 하부 냉매 채널 사이에 수직으로 연장된, 차량.
  15. 냉매 채널 및 제1 밀봉부와 제2 밀봉부를 포함하며 상기 냉매 채널의 입구에 위치한 적어도 하나의 장착부를 포함하는 전지 모듈 하우징; 매칭 냉매 채널 및 제1 매칭 밀봉부와 제2 매칭 밀봉부를 포함하며 상기 매칭 냉매 채널의 입구에 위치한 적어도 하나의 매칭 장착부를 포함하는 매칭 하우징; 상기 장착부의 상기 냉매 채널과 상기 매칭 장착부의 상기 매칭 냉매 채널의 연결되어 구성되는 조인트 냉매 채널; 상기 제2 밀봉부와 상기 제2 매칭 밀봉부 사이에 위치한 공유 밀봉 부재; 상기 제1 밀봉부와 상기 제1 매칭 밀봉부를 상기 조인트 냉매 채널에 대해 밀봉하는 채널 밀봉 부재; 상기 장착부, 상기 매칭 장착부, 상기 공유 밀봉 부재 및 상기 채널 밀봉 부재에 의해 구성되는 보안 챔버; 및 상기 전지 모듈 하우징과 상기 매칭 하우징 중 적어도 하나에 관통 형성되어 상기 보안 챔버를 상기 전지 모듈 하우징과 상기 매칭 하우징의 외부로 연결하는 검사 채널을 포함하는 전지 시스템용 냉매 분배 인터페이스의 누출 기밀 검사 방법에 있어서,
    상기 외부로부터 상기 검사 채널에 누출 기밀 검사 라인을 제공하여 부압이 상기 누출 기밀 검사 라인에 제공되도록 하는, 전지 시스템용 냉매 분배 인터페이스의 누출 기밀 검사 방법.
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