KR20210079665A - 전기자동차용 배터리 모듈 조립체 - Google Patents

전기자동차용 배터리 모듈 조립체 Download PDF

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Abstract

전기자동차용 배터리 모듈 조립체가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체는, ⅰ)복수의 배터리 모듈들을 수납하는 장착부들을 전후 방향을 따라 적어도 하나의 열로 구획 형성하고 있는 배터리 트레이와, ⅱ)배터리 트레이의 하면을 지지하는 로어 커버와, ⅲ)로어 커버와 결합되며, 배터리 트레이의 상단을 폐쇄하는 어퍼 커버와, ⅳ)배터리 트레이와 로어 커버 사이에 배치되며, 배터리 모듈들을 냉각하기 위한 제1 열전달매체를 유동시키는 제1 냉각 모듈과, ⅴ)배터리 트레이에 설치되며, 배터리 모듈을 냉각하기 위한 제2 열전달매체를 유동시키는 제2 냉각 모듈을 포함할 수 있다.

Description

전기자동차용 배터리 모듈 조립체 {BATTERY MODULE ASSEMBLY FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명의 실시 예는 전기자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기자동차에 구성되는 고 용량 배터리의 열 관리를 도모할 수 있는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 관한 것이다.
최근 환경오염 문제 및 대체 에너지 개발에 대한 노력으로 전기 자동차의 개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
일반적으로, 전기 자동차에는 차량을 구동시키기 위한 전기모터(구동모터)와, 그 전기모터에 전력을 공급하는 고전압 배터리가 탑재되어 있다. 배터리는 전기모터를 구동시키는 에너지원으로 인버터를 통해 전기모터에 전력을 공급할 수 있다.
이러한 배터리는 충전 및 방전 가능한 이차 전지로서, 배터리 팩의 형태로 차체에 탑재되며, 필요 전력을 얻기 위해 다수 개의 셀들로 이루어진 배터리 모듈을 직렬로 연결한다.
상기와 같은 전기 자동차용 배터리의 성능은 주변 환경의 온도에 따라 크게 좌우되며, 충전 및 방전 시 자체적으로 발생하는 열 또한 배터리의 성능 및 효율을 낮추는 주요 요인으로 작용하고 있다.
이에 배터리의 온도를 컨트롤 하기 위한 냉각 시스템으로는 냉각 공기를 유동시키며 냉각 공기로서 배터리 모듈들을 냉각하는 공랭식 냉각유닛과, 냉각수를 유동시키며 냉각수로서 배터리 모듈들을 냉각하는 수냉식 냉각유닛으로 구분할 수 있다.
그런데, 종래에는 배터리 모듈들을 냉각하기 위한 냉각 방식으로서, 공랭식 과 수냉식으로 별도 구분되어 있기 때문에, 고 용량의 배터리 온도를 보다 효율적으로 관리할 수 있는 냉각 시스템이 요구되고 있는 실정이다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 냉각수와 냉각공기를 이용하여 배터리 모듈들을 듀얼 냉각하며, 배터리 모듈들의 온도를 보다 효율적으로 관리할 수 있도록 한 전기자동차용 전기자동차용 배터리 모듈 조립체를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체는, ⅰ)복수의 배터리 모듈들을 수납하는 장착부들을 전후 방향을 따라 적어도 하나의 열로 구획 형성하고 있는 배터리 트레이와, ⅱ)상기 배터리 트레이의 하면을 지지하는 로어 커버와, ⅲ)상기 로어 커버와 결합되며, 상기 배터리 트레이의 상단을 폐쇄하는 어퍼 커버와, ⅳ)상기 배터리 트레이와 상기 로어 커버 사이에 배치되며, 상기 배터리 모듈들을 냉각하기 위한 제1 열전달매체를 유동시키는 제1 냉각 모듈과, ⅴ)상기 배터리 트레이에 설치되며, 상기 배터리 모듈을 냉각하기 위한 제2 열전달매체를 유동시키는 제2 냉각 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 제1 열전달매체는 냉각수이고, 제2 열전달매체는 냉각 공기일 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체는, ⅰ)복수의 배터리 모듈들을 수납하는 장착부들을 전후 방향을 따라 적어도 하나의 열로 구획 형성하고 있는 배터리 트레이와, ⅱ)상기 배터리 트레이의 하면을 지지하는 로어 커버와, ⅲ)상기 로어 커버와 결합되며, 상기 배터리 트레이의 상단을 폐쇄하는 어퍼 커버와, ⅳ)상기 배터리 트레이와 상기 로어 커버 사이에 배치되며, 냉각수를 유동시키는 쿨링 플레이트와, ⅴ)상기 배터리 트레이에 전후 방향을 따라 배치되며, 냉각 공기를 유동시키는 적어도 하나의 쿨링 덕트를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 쿨링 플레이트는 상기 냉각수를 유입하는 냉각수 유입부와, 상기 냉각수를 유출하는 냉각수 유출부를 일측에 각각 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 쿨링 덕트는 상기 배터리 트레이의 전후 방향을 따라 양측 내벽 및 내측 중앙에 설치되며, 상기 장착부들을 복수의 열로 구획 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 쿨링 덕트는 전후 방향을 따라 냉각 공기를 유동시키는 냉각공기 유동 통로를 형성하며, 상기 냉각공기 유동 통로에 다수의 방열 핀들이 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 배터리 트레이의 양측 내벽에 각각 설치되는 상기 쿨링 덕트는 상기 양측 내벽과의 사이에 상기 냉각공기 유동 통로를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 배터리 트레이의 내측 중앙에는 상기 쿨링 덕트가 서로 마주하는 한 쌍으로 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 서로 마주하는 상기 쿨링 덕트들 사이 및 상기 어퍼 커버 사이에는 상기 냉각공기 유동 통로를 형성할 수 있다.
상기 배터리 트레이의 양측 내벽에 설치되는 쿨링 덕트는 상기 양측 내벽과의 사이에 상기 냉각공기 유동 통로를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 배터리 트레이의 내측 중앙에 설치되는 쿨링 덕트는 전후 방향을 따라 관통된 상기 냉각공기 유동 통로를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 배터리 트레이는 상기 쿨링 덕트의 상기 냉각공기 유동 통로로 냉각공기를 일측에서 유입하기 위한 냉각공기 유입부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 어퍼 커버는 상기 쿨링 덕트의 냉각공기 유동 통로를 따라 유동하는 냉각공기를 상기 배터리 트레이의 다른 일측에서 유출하기 위한 냉각공기 유출부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 배터리 트레이는 상기 로어 커버와 상기 어퍼 커버 사이에서의 일측에 구비되며, 상기 냉각공기 유입부 및 상기 쿨링 덕트의 냉각공기 유동 통로를 연결하는 냉각공기 분배부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 배터리 트레이는 상기 로어 커버와 상기 어퍼 커버 사이에서의 다른 일측에 구비되며, 상기 냉각공기 유출부와 상기 쿨링 덕트의 냉각공기 유동 통로를 연결하는 냉각공기 포집부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 쿨링 덕트는 알루미늄 압출재로 구비될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 냉각수를 유동시키는 쿨링 플레이트와, 냉각공기를 유동시키는 쿨링 덕트를 통해 배터리 모듈들을 듀얼 냉각할 수 있으므로, 배터리 모듈들에 대한 냉각 효율을 극대화할 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체를 도시한 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체를 도시한 일부 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체를 도시한 전체 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체를 개략적으로 도시한 결합 단면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 ...부, ...수단 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체를 도시한 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체를 도시한 일부 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(100)는 고전압 배터리로부터 전원을 공급받아 작동하는 구동모터를 동력원으로 하여 주행이 가능한 전기자동차에 적용될 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(100)는 차체의 언더 바디에 탑재되며, 충, 방전이 가능한 다수 개의 배터리 셀들이 구비된 배터리 모듈(1)들을 수납하는 배터리 마운팅 구조체로서의 배터리 팩에 적용될 수 있다.
상기 배터리 모듈(1)들은 배터리 셀들이 전기적으로 연결된 배터리 집합 구조체로서, 배터리 용량에 따라 배터리 셀들의 개수가 다양하게 가변될 수 있고, 집합체의 형상도 다양하게 가변될 수 있다.
상기에서와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(100)는 차체 언더 바디의 전후 방향을 기준할 때, 그 언더 바디를 구성하는 프론트 플로어, 센터 플로어 및 리어 플로어의 일체형 구조에 차체의 전후 방향으로 장착될 수 있다.
다른 예로서, 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(100)는 프론트 플로어와 별개로 일체로 구성되는 센터 플로어 및 리어 플로어의 일체형 구조에 차체의 전후 방향으로 장착될 수도 있다.
당 업계에서는 차체의 길이 방향(이송 방향)을 T 방향, 차체의 폭 방향을 L 방향, 차체의 높이 방향을 H 방향이라고도 하는데, 본 발명의 실시 예에서는 LTH 방향을 기준으로 하지 않고, 차체(언더 바디)의 길이 방향을 전후 방향으로 정의하며, 차체의 폭 방향을 좌우 방향으로 정의하고, 차체의 높이 방향을 상하 방향으로 정의한다.
더 나아가, 하기에서의 "단(한쪽/일측 단 또는 다른 한쪽/일측 단)"은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(한쪽/일측 단부 또는 다른 한쪽/일측 단부)으로 정의될 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(100)는 냉각수와 냉각공기를 통한 배터리 모듈들의 듀얼 냉각으로 배터리 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체를 도시한 전체 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체를 개략적으로 도시한 결합 단면 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(100)는 기본적으로, 배터리 트레이(10), 로어 커버(30), 어퍼 커버(50), 제1 냉각 모듈(70), 그리고 제2 냉각 모듈(90)을 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 배터리 트레이(10)는 배터리 모듈(1)들을 수납하는 것으로서, 상단이 개방되고 하단이 폐쇄된 케이스 형태로 구비된다. 상기 배터리 트레이(10)는 바닥 판 및 그 바닥 판의 가장자리에 연결되는 전후 측벽과 좌우 측벽(양측 측벽)을 구비하고 있다.
또한, 상기 배터리 트레이(10)는 배터리 모듈(1)들을 수납하기 위한 브라켓, 바아, 로드, 플레이트, 블록, 리브, 돌기 등과 같은 각종 부속 요소들을 포함할 수도 있다.
그러나, 상기한 부속 요소들은 배터리 모듈(1)들을 배터리 트레이(10)에 장착하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 배터리 트레이(10)로 통칭한다.
이러한 배터리 트레이(10)는 열 전달이 용이한 금속 소재로 이루어지며, 복수 개의 배터리 모듈(1)들을 수납하는 장착부(11)들을 전후 방향을 따라 적어도 하나의 열, 예를 들면, 한 쌍의 열로 구획 형성한다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 로어 커버(30)는 배터리 트레이(10)의 하면을 지지하는 것으로, 플레이트 형상으로 구비된다. 그리고, 상기 어퍼 커버(50)는 배터리 트레이(10)의 상단을 폐쇄하는 것으로, 플레이트 형상으로 구비된다.
여기서, 상기 로어 커버(30)와 어퍼 커버(50)는 볼트 등과 같은 체결수단을 통해 상호 결합되면서 이들 사이에 배터리 트레이(10)를 내장하는 배터리 케이스로 구비될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제1 냉각 모듈(70)은 배터리 모듈(1)들에서 발생되는 열을 1차적으로 냉각하기 위한 것이다. 상기 제1 냉각 모듈(70)은 배터리 트레이(10)와 로어 커버(30) 사이에 설치된다.
이러한 제1 냉각 모듈(70)은 배터리 모듈(1)들을 냉각하기 위한 제1 열전달매체(T1)로서의 냉각수를 유동(순환)시키는 쿨링 플레이트(71)를 포함할 수 있다.
상기 쿨링 플레이트(71)는 냉각수를 유동시키는 냉각수 유동 통로를 내부에 형성하고 있다. 상기 쿨링 플레이트(71)는 냉각수 유동 통로를 통해 냉각수를 유동시키며, 배터리 모듈(1)들에서 발생하는 열을 배터리 트레이(10) 및 로어 커버(30)를 통해 외부로 방출할 수 있다.
여기서, 상기 쿨링 플레이트(71)는 냉각수를 냉각수 유동 통로로 유입하기 위한 냉각수 유입부(73)와, 그 냉각수 유동 통로를 따라 유동하는 냉각수를 외부로 유출하기 위한 냉각수 유출부(75)를 일측에 각각 형성하고 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제2 냉각 모듈(90)은 배터리 모듈(1)들에서 발생되는 열을 2차적으로 냉각하기 위한 것이다. 상기 제2 냉각 모듈(90)은 배터리 트레이(10)와 어퍼 커버(50) 사이에서 그 배터리 트레이(10)에 전후 방향을 따라 설치된다.
이러한 제2 냉각 모듈(90)은 배터리 모듈(1)들을 냉각하기 위한 제2 열전달매체(T2)로서의 냉각공기를 유동(순환)시키는 쿨링 덕트(91)를 포함할 수 있다.
상기 쿨링 덕트(91)는 복수 개로서 배터리 트레이(10)에 전후 방향을 따라 배치된다. 예를 들면, 상기 쿨링 덕트(91)들은 배터리 트레이(10)의 양측 내벽(13) 및 내측 중앙에 각각 설치될 수 있다. 이들 쿨링 덕트(91)는 배터리 트레이(10)의 장착부(11)들을 복수의 열로 구획 형성할 수 있다.
나아가, 상기 쿨링 덕트(91)들은 배터리 트레이(10)에 전후 방향을 따라 고정되게 설치된다. 또한, 상기 쿨링 덕트(91)는 열 전달이 용이한 압출 금속재 예를 들면, 알루미늄 압출재로 구비될 수 있다.
더 나아가, 상기 쿨링 덕트(91)는 전후 방향을 따라 냉각 공기를 유동시키는 냉각공기 유동 통로(93)를 형성하고 있다. 그리고, 상기 냉각공기 유동 통로(93) 에는 다수의 방열 핀(95)들이 구비된다.
여기서, 상기한 바와 같이 배터리 트레이(10)의 양측 내벽(13)에 각각 설치되는 쿨링 덕트(91)들은 그 양측 내벽(13)과의 사이에 냉각공기 유동 통로(93)를 형성할 수 있다.
이와 같이 배터리 트레이(10)의 양측 내벽(13)에 설치되는 쿨링 덕트(91)들은 한쪽 면에 냉각공기가 유동하는 경로 및 방열 핀(95)들을 형성하며, 배터리 트레이(10)의 양측 내벽(13)에 의해서 상기한 냉각공기 유동 통로(93)를 형성할 수 있다.
그리고, 상기한 바와 같이 배터리 트레이(10)의 내측 중앙에 설치되는 쿨링 덕트(91)는 서로 마주하는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 쿨링 덕트(91)들은 서로 마주하는 한쪽 면에 냉각공기가 유동하는 경로 및 방열 핀(95)들을 형성하며, 어퍼 커버(50)에 의해서 그 쿨링 덕트(91)들 사이에 상기한 냉각공기 유동 통로(93)를 형성할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 상기 쿨링 덕트(91)의 냉각공기 유동 통로(93)로 냉각 공기를 공급하게 되면, 배터리 모듈(1)들에서 배터리 트레이(10)를 통해 방열 핀(95)들로 전달되는 열을 냉각공기 유동 통로(93)를 따라 유동하는 냉각 공기로서 외부로 방출할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에서 상기 배터리 트레이(10)는 쿨링 덕트(91)의 냉각공기 유동 통로(93)로 냉각공기를 일측에서 유입하기 위한 냉각공기 유입부(15)를 형성하고 있다.
본 발명의 실시 예에서는 냉각공기 공급수단(B) 예를 들면, 당 업계에 널리 알려진 공지 기술의 공기 압축기 또는 공기 블로워의 구동으로서 외부 공기 또는 별도 냉각된 공기를 냉각공기 유입부(15)로 공급할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 상기 어퍼 커버(50)는 쿨링 덕트(91)의 냉각공기 유동 통로(93)를 따라 유동하는 냉각공기를 배터리 트레이(10)의 다른 일측에서 외부로 유출하기 위한 냉각공기 유출부(55)를 형성하고 있다. 예를 들면, 상기 냉각공기 유출부(55)는 어퍼 커버(50)에 한 쌍으로 구비될 수 있다.
다른 한편, 본 발명의 실시 예에서 상기 배터리 트레이(10)는 로어 커버(30)와 어퍼 커버(50) 사이에서의 일측에 구비되는 냉각공기 분배부(97)를 포함하고 있다.
상기 냉각공기 분배부(97)는 배터리 트레이(10)의 일측에서 로어 커버(30)와 어퍼 커버(50) 사이의 공간으로 형성되는 바, 위에서 언급한 바 있는 냉각공기 유입부(15)와 쿨링 덕트(91)의 냉각공기 유동 통로(93)를 연결한다.
그리고, 본 발명의 실시 예에서 상기 배터리 트레이(10)는 로어 커버(30)와 어퍼 커버(50) 사이에서의 다른 일측에 구비되는 냉각공기 포집부(99)를 포함하고 있다.
상기 냉각공기 포집부(99)는 배터리 트레이(10)의 다른 일측에서 로어 커버(30)와 어퍼 커버(50) 사이의 공간으로 형성되는 바, 위에서 언급한 바 있는 냉각공기 유출부(55)와 쿨링 덕트(91)의 냉각공기 유동 통로(93)를 연결한다.
여기서, 냉각공기는 냉각공기 유입부(15)를 통해 냉각공기 분배부(97)로 유입되고, 그 냉각공기 분배부(97)를 통해 쿨링 덕트(91)의 냉각공기 유동 통로(93)를 따라 유동하게 되며, 냉각공기 포집부(99)에서 냉각공기 유출부(55)를 통해 외부로 배출되는데, 트렁크 공간, 사이드 하단의 좌우 측부를 통하여 배출될 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(100)의 작용을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
앞서 개시한 도면들 및 도 5를 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈(1)들의 충전 및 방전이 이루어지는 과정에, 그 배터리 모듈(1)들에서는 열이 발생하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 쿨링 플레이트(71)의 냉각수 유입부(73)로 제1 열전달매체(T1)로서의 냉각수를 유입하며, 냉각수 유동 통로를 통해 냉각수를 유동시킨다.
그러면, 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈(1)들에서 배터리 트레이(10)로 전달되는 열을 냉각수로서 쿨링 플레이트(71)를 통해 로어 커버(20)로 전도하며 외부로 방출할 수 있다.
이렇게 배터리 모듈(1)들을 냉각하며 데워진 냉각수는 냉각수 유출부(75)를 통해 배출되며, 라디에이터 등과 같은 열교환 수단을 통해 다시 냉각된 상태로 냉각수 유입부(73)로 순환된다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 쿨링 플레이트(71)의 냉각수 유동 통로를 따라 유동하는 냉각수로서 배터리 모듈(1)들을 1차적으로 냉각할 수 있다.
이와 동시에, 본 발명의 실시 예에서는 공기 블로워 또는 공기 압축기 등과 같은 냉각공기 공급수단(B)을 통해 제2 열전달매체(T2)로서의 냉각공기를 배터리 트레이(10)의 냉각공기 유입부(15)로 유입한다.
여기서, 상기 배터리 모듈(1)들에서 발생되는 열은 쿨링 덕트(91)로 직접 전달되고, 배터리 트레이(10)를 통해 쿨링 덕트(91)로 전달되는데, 그 쿨링 덕트(91)의 방열 핀(95)들로 전달된다.
이에, 상기 냉각공기 유입부(15)로 유입되는 냉각공기는 냉각공기 분배부(97)로 유입되며, 그 냉각공기 분배부(97)를 통하여 쿨링 덕트(91)의 냉각공기 유동 통로(93)를 따라 유동하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 쿨링 덕트(91)의 방열 핀(95)들로 전달되는 열을 그 쿨링 덕트(91)의 냉각공기 유동 통로(93)를 따라 유동하는 냉각공기로서 냉각하며 외부로 방출할 수 있다.
상기와 같이 배터리 모듈(1)들을 냉각하며 데워진 냉각공기는 냉각공기 포집부(99)에 포집되며, 그 냉각공기 포집부(99)에서 냉각공기 유출부(55)를 통해 외부로 배출되는데, 트렁크 공간, 사이드 하단의 좌우 측부를 통하여 배출될 수 있다.
이로써, 본 발명의 실시 예에서는 냉각공기를 쿨링 덕트(91)의 냉각공기 유동 통로(93)를 통해 강제 대류시키며, 그 냉각공기로서 배터리 모듈(1)들을 2차적으로 냉각할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(100)에 의하면, 냉각수를 유동시키는 쿨링 플레이트(71)와, 냉각공기를 유동시키는 쿨링 덕트(91)를 통해 배터리 모듈(1)들을 듀얼 냉각할 수 있으므로, 배터리 모듈(1)들에 대한 냉각 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 냉각수와 냉각공기의 유동량 등을 적절히 제어하며 배터리 모듈(1)들의 온도를 일정하게 관리할 수 있으므로, 배터리 모듈(1)들의 안정적이면서 효율적인 열 관리를 도모할 수 있으며, 배터리 모듈(1)들의 출력 성능을 더욱 증대시킬 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1: 배터리 모듈 10: 배터리 트레이
11: 장착부 13: 내벽
15: 냉각공기 유입부 30: 로어 커버
50: 어퍼 커버 55: 냉각공기 유출부
70: 제1 냉각 모듈 71: 쿨링 플레이트
73: 냉각수 유입부 75: 냉각수 유출부
90: 제2 냉각 모듈 91: 쿨링 덕트
93: 냉각공기 유동 통로 95: 방열 핀
97: 냉각공기 분배부 99: 냉각공기 포집부
B: 냉각공기 공급수단 T1: 제1 열전달매체
T2: 제2 열전달매체 100: 배터리 모듈 조립체

Claims (12)

  1. 복수의 배터리 모듈들을 수납하는 장착부들을 전후 방향을 따라 적어도 하나의 열로 구획 형성하고 있는 배터리 트레이;
    상기 배터리 트레이의 하면을 지지하는 로어 커버;
    상기 로어 커버와 결합되며, 상기 배터리 트레이의 상단을 폐쇄하는 어퍼 커버;
    상기 배터리 트레이와 상기 로어 커버 사이에 배치되며, 상기 배터리 모듈들을 냉각하기 위한 제1 열전달매체를 유동시키는 제1 냉각 모듈; 및
    상기 배터리 트레이에 설치되며, 상기 배터리 모듈을 냉각하기 위한 제2 열전달매체를 유동시키는 제2 냉각 모듈;
    을 포함하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 열전달매체는 냉각수이고, 제2 열전달매체는 냉각 공기인 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  3. 복수의 배터리 모듈들을 수납하는 장착부들을 전후 방향을 따라 적어도 하나의 열로 구획 형성하고 있는 배터리 트레이;
    상기 배터리 트레이의 하면을 지지하는 로어 커버;
    상기 로어 커버와 결합되며, 상기 배터리 트레이의 상단을 폐쇄하는 어퍼 커버;
    상기 배터리 트레이와 상기 로어 커버 사이에 배치되며, 냉각수를 유동시키는 쿨링 플레이트; 및
    상기 배터리 트레이에 전후 방향을 따라 배치되며, 냉각 공기를 유동시키는 적어도 하나의 쿨링 덕트;
    를 포함하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 쿨링 플레이트는,
    상기 냉각수를 유입하는 냉각수 유입부와, 상기 냉각수를 유출하는 냉각수 유출부를 일측에 각각 형성하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 쿨링 덕트는,
    상기 배터리 트레이의 전후 방향을 따라 양측 내벽 및 내측 중앙에 설치되며, 상기 장착부들을 복수의 열로 구획 형성하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 쿨링 덕트는,
    전후 방향을 따라 냉각 공기를 유동시키는 냉각공기 유동 통로를 형성하며, 상기 냉각공기 유동 통로에 다수의 방열 핀들이 구비되는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 배터리 트레이의 양측 내벽에 각각 설치되는 상기 쿨링 덕트는 상기 양측 내벽과의 사이에 상기 냉각공기 유동 통로를 형성하고,
    상기 배터리 트레이의 내측 중앙에는 상기 쿨링 덕트가 서로 마주하는 한 쌍으로 설치되며, 서로 마주하는 상기 쿨링 덕트들 사이 및 상기 어퍼 커버 사이에 상기 냉각공기 유동 통로를 형성하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 배터리 트레이는,
    상기 쿨링 덕트의 상기 냉각공기 유동 통로로 냉각공기를 일측에서 유입하기 위한 냉각공기 유입부
    를 포함하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 어퍼 커버는,
    상기 쿨링 덕트의 냉각공기 유동 통로를 따라 유동하는 냉각공기를 상기 배터리 트레이의 다른 일측에서 유출하기 위한 냉각공기 유출부
    를 포함하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 배터리 트레이는,
    상기 로어 커버와 상기 어퍼 커버 사이에서의 일측에 구비되며, 상기 냉각공기 유입부 및 상기 쿨링 덕트의 냉각공기 유동 통로를 연결하는 냉각공기 분배부
    를 더 포함하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 배터리 트레이는,
    상기 로어 커버와 상기 어퍼 커버 사이에서의 다른 일측에 구비되며, 상기 냉각공기 유출부와 상기 쿨링 덕트의 냉각공기 유동 통로를 연결하는 냉각공기 포집부
    를 더 포함하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  12. 제6 항에 있어서,
    상기 쿨링 덕트는 알루미늄 압출재로 구비되는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
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