KR20200055584A - 케이스 결합 구조가 개선된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치 - Google Patents

케이스 결합 구조가 개선된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 케이스 결합 구조가 개선된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치는, 중심부에 흡입공이 형성되고 상기 흡입공을 통해 흡입된 공기가 가압 되어 흡입된 방향과 수직인 방향으로 토출되는 토출구를 구비한 케이스; 상기 흡입공에 인접하게 배치되며 상기 케이스에 대해 회전 가능하게 설치된 시로코 팬; 및 상기 시로코 팬을 회전시키도록 상기 시로코 팬의 회전축에 결합되며, 상기 케이스에 고정된 구동 모터;를 포함한 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치에 있어서, 상기 케이스는 상기 시로코 팬의 회전축에 수직인 면으로 분할된 상부 케이스; 및 상기 상부 케이스에 결합되는 하부 케이스로 이루어지며, 상기 상부 케이스에는 상기 하부 케이스와 탄성적으로 결합되는 복수의 제1후크부가 구비되며, 상기 하부 케이스에는 상기 제1후크부와 중첩되지 않는 위치에 배치되며 상기 상부 케이스와 탄성적으로 결합되는 복수의 제2후크부가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

케이스 결합 구조가 개선된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치{Cooling fan apparatus for battery pack in electric vehicle provided with improved case assembly structure}
본 발명은 전기차에 채용되는 배터리팩의 냉각을 위해 설치되는 배터리팩용 냉각팬 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 케이스의 결합 구조에 관한 것이다. 본 발명은 중소기업벤처부에서 지원하는 지역주력산업육성사업[연구과제명 : 친환경자동차용 배터리 쿨링팬 모듈 개발, 과제고유번호 : R0006050]의 성과물로 출원된 것이다.
최근, 전기차에 대한 관심이 증가하고 있다. 전기차는 화석 연료에 의해 발생하는 이산화탄소에 의한 지구 온난화 문제를 해결할 수 있다는 점에서 내연기관 엔진에 의해 구동되는 종래의 자동차에 비하여 유리하다. 전기차에는 연료 탱크 대신에 고출력 대용량의 배터리팩이 장착된다. 일반적으로 배터리팩은 충전하는 과정이나 방전하는 과정에서 다량의 열이 발생한다. 따라서 전기차용 배터리팩에는 필수적으로 배터리팩의 온도조절을 위해 냉각 장치가 설치된다. 일반적으로 채용되는 배터리팩 냉각장치는 공냉식에 의해 배터리팩의 열을 외부의 공기와 열 교환하는 방식의 냉각팬 장치가 채용된다. 배터리 냉각팬 장치의 일 예가 대한민국 등록특허 제1191425호에 개시되어 있다.
전기차용 배터리팩 냉각팬에는 공기를 송풍하는 장치로서 모터에 의해 구동되는 팬이 구비된다. 상기 팬은 축류 팬이나 원심 팬이 채용될 수 있다. 일반적으로 송풍 효율은 축류 팬이 우수하나 소음이 큰 단점이 있어서 원심 팬이 채용되기도 한다.
원심 팬의 대표적인 예로서 시로코 팬이 있다. 시로코 팬은 공기의 흡입 방향과 방출 방향이 수직을 이루도록 구성된다. 모터가 설치되는 케이스가 원심력에 의해 공기가 와류를 형성하면서 감속되어 압력이 증가한 상태로 송출구를 통해 유출된다. 통상적으로 시로코 팬은 상부 케이스와 하부 케이스로 이루어진 와류실과 상부 케이스에 결합된 모터와 그 모터에 의해 회전하는 팬으로 구성된다. 그런데 종래의 시로코 팬의 와류실을 구성하는 상부 케이스와 하부 케이스는 다수의 볼트 또는 스크루에 의해 결합 되었다. 따라서 시로코 팬의 케이스를 조립하는 과정에서 조립성이 저하되어 생산성이 낮아지는 문제점이 있다. 또한, 상부 케이스와 하부 케이스의 조립시 사용되는 볼트나 스크루에 의해 비용이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치의 케이스 결합 구조를 개선함으로써 상부 케이스와 하부 케이스의 조립성을 혁신적으로 향상시켜 생산성을 높일 뿐만 아니라 볼트나 스크루와 같은 조립 부품이 필요하지 않도록 하여 제조 원가를 절감하고자 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이스 결합 구조가 개선된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치는, 중심부에 흡입공이 형성되고 상기 흡입공을 통해 흡입된 공기가 가압 되어 흡입된 방향과 수직인 방향으로 토출되는 토출구를 구비한 케이스;
상기 흡입공에 인접하게 배치되며 상기 케이스에 대해 회전 가능하게 설치된 시로코 팬; 및
상기 시로코 팬을 회전시키도록 상기 시로코 팬의 회전축에 결합되며, 상기 케이스에 고정된 구동 모터;를 포함한 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치에 있어서,
상기 케이스는 상기 시로코 팬의 회전축에 수직인 면으로 분할된 상부 케이스; 및 상기 상부 케이스에 결합되는 하부 케이스로 이루어지며,
상기 상부 케이스에는 상기 하부 케이스와 탄성적으로 결합되는 복수의 제1후크부가 구비되며,
상기 하부 케이스에는 상기 제1후크부와 중첩되지 않는 위치에 배치되며 상기 상부 케이스와 탄성적으로 결합되는 복수의 제2후크부가 구비된 점에 특징이 있다.
상기 상부 케이스는 가상의 축을 기준으로 일정한 각도로 이격되어 배치되며 상기 하부 케이스를 향해 돌출된 복수의 가이드 핀을 구비하며,
상기 하부 케이스는 상기 가이드 핀과 대응되는 위치에 상기 가이드 핀을 수용하는 핀 수용공을 구비한 것이 바람직하다.
상기 가이드 핀은 상기 가상의 축을 기준으로 120°간격으로 이격되어 배치된 것이 바람직하다.
상기 제1후크부는 4개가 구비되고, 상기 제2후크부는 5개가 구비될 수 있다.
상기 하부 케이스는 가상의 축을 기준으로 일정한 각도로 이격되어 배치되며 상기 가상의 축 방향으로 오목하게 형성된 핀 수용공을 구비하며,
상기 상부 케이스는 상기 핀 수용공과 대응되는 위치에 상기 핀 수용공에 수용되는 가이드 핀을 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치는, 와류실을 형성하는 상부 케이스와 하부 케이스의 결합 구조를 볼트나 스크루와 같은 결합 부재를 사용하지 않고 상부 케이스에 구비된 제1후크부가 하부 케이스에 고정되고 하부 케이스에 구비된 제2후크부가 상부 케이스에 고정됨으로써 원터치 결합이 가능함으로써 조립성을 혁신적으로 향상시키는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치는 볼트나 스크루와 같은 결합부재를 사용하지 않으므로 제조 원가가 절감되는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 상부 케이스 가이드 핀이 구비되고 하부 케이스에 핀 수용공이 구비된 경우 제1후크부 및 제2후크부를 통해 상부 케이스와 하부 케이스가 상호 조립되는 과정에서 조립 오차를 제거할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치를 다른 방향에서 본 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치의 분리 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 Ⅳ - Ⅳ 선 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 Ⅴ - Ⅴ 선 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 Ⅵ - Ⅵ 선 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치를 다른 방향에서 본 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치의 분리 사시도이다. 도 4는 도 1에 도시된 Ⅳ - Ⅳ 선 단면도이다. 도 5는 도 1에 도시된 Ⅴ - Ⅴ 선 단면도이다. 도 6은 도 1에 도시된 Ⅵ - Ⅵ 선 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 케이스 결합 구조가 개선된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치(10, 이하 "냉각팬 장치"라 함)는 전기차의 배터리팩에서 발생하는 열을 외부의 공기와 열교환 시켜 배터리팩의 온도를 조절하는 장치다.
상기 냉각팬 장치(10)는 케이스(20)와, 시로코 팬(50)과, 구동 모터(60)를 포함한다.
상기 케이스(20)는 중심부에 흡입공(42)이 형성된다. 상기 케이스(20)는 상기 흡입공(42)을 통해 흡입된 공기가 가압 되어 흡입된 방향과 수직인 방향으로 토출되는 토출구(25)를 구비한다. 상기 케이스(20)는 상기 흡입공(42)과 상기 토출구(25) 사이에 원심력에 의해 공기를 가압하는 와류실이 구비된다.
상기 시로코 팬(50)은 상기 흡입공(42)에 인접하게 배치된다. 상기 시로코 팬(50)은 상기 케이스(20)에 대해 회전 가능하게 설치된다. 상기 시로코 팬(50)은 회전축과 수직인 방향으로 배치된 다수의 팬에 의해 와류실의 공기를 원심력에 의해 가압한다. 상기 시로코 팬(50)은 종래 구조의 시로코 팬을 채용할 수 있다.
상기 구동 모터(60)는 상기 케이스(20)에 고정된다. 상기 구동 모터(60)는 상기 시로코 팬(50)을 회전시키도록 상기 시로코 팬(50)의 회전축에 결합 된다.
상기 케이스(20)는 상부 케이스(30)와 하부 케이스(40)를 포함한다.
상기 상부 케이스(30)는 상기 케이스(20)의 반 쪽에 해당하는 구조물이다. 상기 상부 케이스(30)는 상기 케이스(20)가 상기 시로코 팬(50)의 회전축에 수직인 면으로 분할된 구조물이다. 상기 상부 케이스(30)는 하방이 개방된 형태의 구조물이다. 상기 상부 케이스(30)의 중앙부에는 상기 구동 모터(60)를 설치하기 위하 모터 설치공(32)이 구비된다. 상기 모터 설치공(32)은 후술하는 구동 모터(60)가 결합 되어 폐쇄된다. 상기 상부 케이스(30)는 상기 구동 모터(60)가 결합 될 수 있도록 모터 결합용 나사 홈이 복수 구비된다.
상기 상부 케이스(30)는 제1후크부(34)와, 핀 수용공(36)을 구비한다.
상기 제1후크부(34)는 상기 상부 케이스(30)와 하부 케이스(40)의 경계로부터 상기 하부 케이스를 향해 돌출된 외팔보 형태의 구조물이다. 상기 제1후크부(34)의 자유단부는 반쪽 화살표 형태를 구조를 형성함으로써 하부 케이스(40)의 테두리에 탄성적으로 걸려 고정된다. 상기 제1후크부(34)는 복수 구비된다. 본 실시 예에서 상기 제1후크부(34)는 예컨대 4개가 구비된다. 상기 제1후크부(34)는 서로 이격되어 배치된다.
상기 핀 수용공(36)은 하부 케이스(40)에 구비된 가이드 핀(46)이 슬라이딩 결합 되는 홈부 또는 관통공 형태의 구조물이다. 상기 핀 수용공(36)은 상기 가이드 핀(46)을 수용한다. 상기 핀 수용공(36)은 상기 가이드 핀(46)과 대응되는 위치에 구비된다. 상기 핀 수용공(36)은 가이드 핀(46)에 구비된 스토퍼(48)와 접촉함으로써 상기 상부 케이스(30)와 상기 하부 케이스(40)의 결합이 완료된다. 즉, 상기 핀 수용공(36)의 하면이 상기 스토퍼(48)와 접촉됨으로써 상기 상부 케이스(30)와 상기 하부 케이스(40)는 서로 더 가까워지지 않는 상태를 유지한다.
상기 하부 케이스(40)는 전체적으로 상기 상부 케이스(30)와 거울 형상의 구조를 가진다. 상기 하부 케이스(40)의 중심부에는 상기 상부 케이스(30)에 구비된 상기 모터 설치공(32)과 연통 되는 흡입공(42)이 구비된다. 실질적으로 상기 구동 모터(60)에 의해 상기 상부 케이스(30)에 구비된 상기 모터 설치공(32)은 폐쇄되므로 상기 하부 케이스(40)에 구비된 흡입공(42)을 통해 상기 케이스(20) 내부로 공기가 유입된다. 상기 하부 케이스(40)는 상기 상부 케이스(30)에 결합된다.
더 구체적으로, 상기 하부 케이스(40)는 제2후크부(44)와, 가이드 핀(46)을 구비한다.
상기 제2후크부(44)는 상기 하부 케이스(40)와 상기 상부 케이스(30)의 경계로부터 상기 상부 케이스를 향해 돌출된 외팔보 형태의 구조물이다. 상기 제2후크부(44)의 자유단부는 반쪽 화살표 형태를 구조를 형성함으로써 상부 케이스(30)의 테두리에 탄성적으로 걸려 고정된다. 상기 제2후크부(44)는 복수 구비된다. 본 실시 예에서 상기 제2후크부(44)는 예컨대 5개가 구비된다. 상기 제2후크부(44)는 서로 이격되어 배치된다. 상기 제2후크부(44)는 상기 제1후크부(34)와 중첩되지 않는 위치에 배치된다. 즉, 상기 제2후크부(44)는 상기 제1후크부(34)와 엇갈리게 배치된다. 따라서 상기 제1후크부(34)와 상기 제2후크부(44)가 서로 협동하여 상기 상부 케이스(30)와 상기 하부 케이스(40)를 견고하게 상호 고정한다.
상기 가이드 핀(46)은 상기 하부 케이스(40)의 측벽으로부터 상부 케이스(30)를 향해 돌출된 기둥 형상의 구조물이다. 상기 가이드 핀(46)은 가상의 축을 기준으로 일정한 각도로 이격되어 배치된다. 상기 가이드 핀(46)은 상기 가상의 축을 기준으로 120° 간격으로 배치되어 3개가 구비된다.
상기 가이드 핀(46)의 하부에는 상기 가이드 핀(46)이 상부 케이스(30)에 구비된 핀 수용공(36)에 조립이 완료된 경우 더 이상 진입되지 않도록 스토퍼(48)가 구비된다. 상기 스토퍼(48)는 상기 가이드 핀(46) 보다 굵은 형태의 기둥 구조물로 형성되어 상기 가이드 핀(46)과 상기 스토퍼(48) 경계는 어깨를 형성한다.
상술한 실시 예에서는 하부 케이스(40)에 가이드 핀(46)이 구비되고, 상부 케이스(30)에 핀 수용공(36)이 구비된 것으로 서술하였으나, 다른 실시 예에서는 상기 가이드 핀(46)과 상기 핀 수용공(36)은 서로 반대로 형성될 수 있다. 즉, 상기 하부 케이스(40)는 가상의 축을 기준으로 일정한 각도로 이격 되어 배치되며 상기 가상의 축 방향으로 오목하게 형성된 핀 수용공을 구비하며, 상기 상부 케이스는 상기 핀 수용공과 대응되는 위치에 상기 핀 수용공에 수용되는 가이드 핀을 구비할 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 냉각팬 장치(10)의 작용 효과를 상기 냉각팬 장치(10)를 조립하는 과정을 예로 들어 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 주요 구성요소가 분리된 상태로부터 서술을 시작한다.
상기 상부 케이스(30)와 상기 하부 케이스(40)를 상호 결합한다. 이 과정에서 상기 가이드 핀(46)과 상기 핀 수용공(36)을 상호 대응시킨다. 상기 가이드 핀(46)이 상기 핀 수용공(36)에 슬라이딩 결합되면서 순차적으로 상기 제1후크부(34)는 상기 하부 케이스(40)와 접촉된다. 또한, 동시에 상기 제2후크부(44)는 상기 상부 케이스(30)와 접촉된다. 이 상태에서 상기 가이드 핀(46)이 상기 핀 수용공(36)에 더 결합 됨에 따라 상기 제1후크부(34) 및 상기 제2후크부(44)는 탄성 변형에 의해 한쪽으로 휘어진다. 그리고 상기 제1후크부(34)는 상기 하부 케이스(40)의 테두리에 탄성적으로 고정된다. 또한, 상기 제2후크부(44)는 상기 상부 케이스(30)의 테두리에 탄성적으로 고정된다. 상기 스토퍼(48)가 상기 핀 수용공(36)의 상면과 접촉됨으로써 상기 상부 케이스(30)와 상기 하부 케이스(40)는 상호 이동을 멈추고 조립이 완료된다.
이제 상기 시로코 팬(50)의 회전축과 상기 구동 모터(60)를 결합한다. 그 상태로 상기 시로코 팬(50)을 상기 모터 설치공(32)을 통해 상기 케이스(20) 내부에 진입시킨다. 그리고 상기 구동 모터(60)는 상기 상부 케이스(30)에 구비된 나사홈에 볼트 또는 스크루를 매개로 견고하게 고정된다. 이와 같은 과정에 의해 상기 냉각팬 장치(10)의 조립을 완료할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 냉각팬 장치는, 와류실을 형성하는 상부 케이스와 하부 케이스의 결합 구조를 볼트나 스크루와 같은 결합 부재를 사용하지 않고 상부 케이스에 구비된 제1후크부가 하부 케이스에 고정되고 하부 케이스에 구비된 제2후크부가 상부 케이스에 고정됨으로써 원터치 결합이 가능함으로써 조립성을 혁신적으로 향상시키는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치는 볼트나 스크루와 같은 결합부재를 사용하지 않으므로 제조 원가가 절감되는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 상부 케이스 가이드 핀이 구비되고 하부 케이스에 핀 수용공이 구비된 경우 제1후크부 및 제2후크부를 통해 상부 케이스와 하부 케이스가 상호 조립되는 과정에서 조립 오차를 제거할 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.
10 : 냉각팬 장치
20 : 케이스
30 : 상부 케이스
32 : 모터 설치공
34 : 제1후크부
36 : 핀 수용공
40 : 하부 케이스
42 : 흡입공
44 : 제2후크부
46 : 가이드 핀
48 : 스토퍼
50 : 시로코 팬
60 : 구동 모터

Claims (5)

  1. 중심부에 흡입공이 형성되고 상기 흡입공을 통해 흡입된 공기가 가압 되어 흡입된 방향과 수직인 방향으로 토출되는 토출구를 구비한 케이스;
    상기 흡입공에 인접하게 배치되며 상기 케이스에 대해 회전 가능하게 설치된 시로코 팬; 및
    상기 시로코 팬을 회전시키도록 상기 시로코 팬의 회전축에 결합되며, 상기 케이스에 고정된 구동 모터;를 포함한 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치에 있어서,
    상기 케이스는 상기 시로코 팬의 회전축에 수직인 면으로 분할된 상부 케이스; 및 상기 상부 케이스에 결합되는 하부 케이스로 이루어지며,
    상기 상부 케이스에는 상기 하부 케이스와 탄성적으로 결합되는 복수의 제1후크부가 구비되며,
    상기 하부 케이스에는 상기 제1후크부와 중첩되지 않는 위치에 배치되며 상기 상부 케이스와 탄성적으로 결합되는 복수의 제2후크부가 구비된 것을 특징으로 하는 케이스 결합 구조가 개선된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 케이스는 가상의 축을 기준으로 일정한 각도로 이격되어 배치되며 상기 하부 케이스를 향해 돌출된 복수의 가이드 핀을 구비하며,
    상기 하부 케이스는 상기 가이드 핀과 대응되는 위치에 상기 가이드 핀을 수용하는 핀 수용공을 구비한 것을 특징으로 하는 케이스 결합 구조가 개선된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가이드 핀은 상기 가상의 축을 기준으로 120°간격으로 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 케이스 결합 구조가 개선된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1후크부는 4개가 구비되고, 상기 제2후크부는 5개가 구비된 것을 특징으로 하는 케이스 결합 구조가 개선된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하부 케이스는 가상의 축을 기준으로 일정한 각도로 이격되어 배치되며 상기 가상의 축 방향으로 오목하게 형성된 핀 수용공을 구비하며,
    상기 상부 케이스는 상기 핀 수용공과 대응되는 위치에 상기 핀 수용공에 수용되는 가이드 핀을 구비한 것을 특징으로 하는 케이스 결합 구조가 개선된 전기차 배터리팩용 냉각팬 장치.
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