KR20220057204A - 전기자동차용 배터리 모듈 조립체 및 그의 열 관리 시스템 - Google Patents

전기자동차용 배터리 모듈 조립체 및 그의 열 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

전기자동차용 배터리 모듈 조립체가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체는, 배터리 케이스의 내부에 배터리 모듈을 수용하고 있는 것으로서, ⅰ)배터리 케이스의 일측에 구비되며, 공기 흡입 팬을 통해 배터리 케이스 내부의 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 공기 배출부와, ⅱ)배터리 케이스의 다른 일측에 구비되며, 공기 흡입 팬의 흡입력에 의하여 외부 공기를 공기 유입 통로를 통해 배터리 케이스의 내부로 유입하는 공기 유입부와, ⅲ)냉각수 유입부 및 냉각수 유출부를 가지고 공기 유입부에 설치되며, 냉각수 유입부로 유입되어 냉각수 유출부로 유출되는 설정된 온도의 냉각수에 의해 공기 유입부로 유입되는 흡입 공기의 온도를 컨트롤 하는 열 교환부를 포함할 수 있다.

Description

전기자동차용 배터리 모듈 조립체 및 그의 열 관리 시스템 {THERMAL MANAGEMENT SYSTEM OF ELECTRIC VEHICLE BATTERY MODULE ASSEMBLY}
본 발명의 실시 예는 전기자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기자동차에 구성되는 고 용량 배터리 모듈의 열 관리를 도모할 수 있는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체 및 그의 열 관리 시스템에 관한 것이다.
최근 환경오염 문제 및 대체 에너지 개발에 대한 노력으로 전기 자동차의 개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
전기 자동차에는 차량을 구동시키기 위한 전기모터(구동모터)와, 그 전기모터에 전력을 공급하는 고전압 배터리가 탑재되어 있다. 고전압 배터리는 전기모터를 구동시키는 에너지원으로 인버터를 통해 전기모터에 고전압의 전력을 공급할 수 있다.
이러한 배터리는 충전 및 방전 가능한 이차 전지로서, 배터리 케이스의 내부에 다수 개의 셀들로 이루어진 배터리 모듈들을 수납하고 있는 배터리 팩의 형태로 차체에 탑재된다.
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.
종래에는 배터리를 다양한 방식으로 냉각하고 있는데, 일 예로는 배터리 케이스의 내부로 공기를 유동시키며, 배터리 모듈들을 냉각하는 공랭 방식을 채용하고 있다.
그런데, 이와 같이 공기로서 배터리 모듈들을 냉각하는 공랭 방식의 경우, 동절기/저온지역 또는 하절기/혹서지역과 같은 환경 조건에서는 배터리를 냉각하기 위한 공기의 온도를 최적으로 유지시키지 못하기 때문에, 배터리의 폭발 위험성 및 배터리의 성능 저하를 야기할 수 있다.
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 배터리 케이스의 내부로 유입되는 공기의 온도를 외부 온도 조건에 따라 컨트롤 할 수 있도록 한 전기자동차용 배터리 모듈 조립체 및 그의 열 관리 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체는, 배터리 케이스의 내부에 배터리 모듈을 수용하고 있는 것으로서, ⅰ)상기 배터리 케이스의 일측에 구비되며, 공기 흡입 팬을 통해 상기 배터리 케이스 내부의 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 공기 배출부와, ⅱ)상기 배터리 케이스의 다른 일측에 구비되며, 상기 공기 흡입 팬의 흡입력에 의하여 외부 공기를 공기 유입 통로를 통해 상기 배터리 케이스의 내부로 유입하는 공기 유입부와, ⅲ)냉각수 유입부 및 냉각수 유출부를 가지고 상기 공기 유입부에 설치되며, 상기 냉각수 유입부로 유입되어 냉각수 유출부로 유출되는 설정된 온도의 냉각수에 의해 상기 공기 유입부로 유입되는 흡입 공기의 온도를 컨트롤 하는 열 교환부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 열 교환부는 상기 공기 유입부의 공기 유입 통로에 설치되며, 차량의 전방 측 메인 라디에이터와 연결되는 서브 라디에이터를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 공기 유입부는 공기 흡입 홀들을 가지며 상기 공기 유입 통로에 고정되게 설치되는 공기 흡입 그릴과, 상기 공기 흡입 그릴의 상면과 설정된 간격을 두고 상기 공기 흡입 그릴에 고정되는 어퍼 커버를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 서브 라디에이터는 상기 냉각수 유입부 및 냉각수 유출부와 연결되는 냉각수 유동부를 가지며, 상기 공기 흡입 그릴 및 상기 어퍼 커버 사이에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 공기 흡입 그릴은 상기 공기 흡입 홀들을 형성하며, 상기 서브 라디에이터를 지지하는 제1 부분과, 상기 제1 부분과 설정된 높이 차를 두고 연결되며, 상기 공기 유입 통로의 가장자리 부분에 결합되는 제2 부분을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 어퍼 커버는 상기 서브 라디에이터의 상면을 지지하는 지지 판과, 상기 지지 판에 일체로 연결되며, 상기 제1 부분에 볼트를 통해 체결되는 복수의 지지 리브를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 있어서, 상기 서브 라디에이터의 냉각수 유입부는 제1 연결 라인을 통해 상기 메인 라디에이터의 냉각수 유입부와 연결되며, 제2 연결 라인을 통해 상기 메인 라디에이터의 냉각수 유출부와 연결될 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열 관리 시스템은, 배터리 케이스의 내부에 배터리 모듈을 수용하고, 공기 흡입 팬의 흡입력으로 외부 공기를 공기 유입부를 통해 상기 배터리 케이스의 내부로 유입하며, 공기 배출부를 통해 공기를 외부로 배출하고, 상기 공기 유입부에 서브 라디에이터로서의 열 교환부를 설치하고 있는 것으로서, ⅰ)차량의 전방 측에 구비된 메인 라디에이터의 냉각수 유입부와 상기 서브 라디에이터의 냉각수 유입부를 연결하는 제1 연결 라인에 설치되는 제1 밸브와, ⅱ)상기 메인 라디에이터의 냉각수 유출부와 상기 서브 라디에이터의 냉각수 유입부를 연결하는 제2 연결 라인에 설치되는 제2 밸브와, ⅲ)상기 배터리 케이스 외부의 온도를 감지하는 온도 센서와, ⅳ)상기 온도 센서에 의해 감지된 외부 공기의 온도에 따라 상기 제1 및 제2 밸브를 선택적으로 개폐하는 제어기를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열 관리 시스템에 있어서, 상기 제어기는 상기 온도 센서에 의해 감지된 외부 공기의 온도가 기준 온도 미만이면, 상기 제1 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브를 폐쇄할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열 관리 시스템에 있어서, 상기 제어기는 외부 공기의 온도가 기준 온도 이상이면, 상기 제1 밸브를 폐쇄하고, 상기 제2 밸브를 개방할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 배터리 케이스의 내부로 유입되는 공기의 온도를 외부 온도 조건에 따라 서브 라디에이터를 통해 조절하며, 비교적 고온의 외부 공기가 배터리 케이스의 내부로 유입됨에 따른 배터리의 폭발 위험을 방지할 수 있고, 비교적 저온의 외부 공기가 배터리 케이스의 내부로 유입됨에 따른 배터리의 성능 저하를 방지할 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 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 적용되는 공기 유입부 부위를 도시한 결합 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에 적용되는 공기 유입부 부위를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열 관리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열 관리 시스템의 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 개략적으로 도시한 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체를 도시한 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.
여기서, 상기한 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(100)는 차체의 언더 바디에 탑재되며, 충, 방전이 가능한 배터리 모듈(1)들이 배터리 케이스(3)의 내부에 수납된 구조를 갖는다.
상기 배터리 모듈(1)은 배터리 셀들이 전기적으로 연결된 배터리 집합 구조체로서, 배터리 용량에 따라 배터리 셀들의 개수가 다양하게 가변될 수 있고, 집합체의 개수 및 형상도 다양하게 가변될 수 있다.
이와 같은 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.
상기에서 배터리 케이스(3)는 내부에 배터리 모듈(1)들을 수납하고, 차체에 장착되기 위한 브라켓, 바아, 로드, 플레이트, 블록, 리브, 돌기 등과 같은 각종 부속 요소들을 포함할 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, 차체의 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 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(100)는 배터리 케이스(3)의 내부로 유입되는 공기의 온도를 외부 온도 조건에 따라 컨트롤 할 수 있는 구조로 이루어진다.
이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(100)는 기본적으로, 공기 배출부(10), 공기 유입부(20), 그리고 열 교환부(40)를 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 공기 배출부(10)는 공기 배출 통로(11)를 가지며, 배터리 케이스(3)의 일측에 구비된다. 상기 공기 배출 통로(11)에는 공기 흡입 팬(13)이 설치된다.
상기 공기 배출부(10)는 공기 흡입 팬(13)의 구동에 의하여 배터리 케이스(3) 내부의 공기를 흡입하고, 그 공기를 공기 배출 통로(11)를 통해 외부로 배출한다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 공기 유입부(20)는 공기 유입 통로(21)를 가지며, 배터리 케이스(3)의 다른 일측에 구비된다. 상기 공기 유입부(20)는 공기 흡입 팬(13)의 흡입력에 의하여 외부 공기를 공기 유입 통로(21)를 통해 배터리 케이스(3)의 내부로 유입한다.
이러한 공기 유입부(20)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 공기 흡입 그릴(23)과 어퍼 커버(25)를 포함하고 있다. 상기 공기 흡입 그릴(23)은 공기 흡입 홀(27)들을 가지며, 공기 유입 통로(21)에 고정되게 설치된다.
상기 공기 흡입 그릴(23)은 공기 흡입 홀(27)들을 형성하고 있는 제1 부분(31)과, 제1 부분(31)과 설정된 높이 차를 두고 연결되면서 공기 유입 통로(21)의 가장자리 부분에 결합되는 플랜지 형태의 제2 부분(32)으로 이루어진다.
상기 어퍼 커버(25)는 공기 흡입 그릴(23)의 상면과 설정된 간격을 두고 그 공기 흡입 그릴(23)에 고정된다.
상기한 어퍼 커버(25)는 공기 흡입 그릴(23)의 상면에 대응되는 지지 판(33)과, 그 지지 판(33)에 일체로 연결되는 복수 개의 지지 리브(35)들을 포함하고 있다. 여기서, 상기 지지 리브(35)들의 전부 또는 일부는 공기 흡입 그릴(23)의 제1 부분(31)에 볼트(37)를 통해 체결된다.
앞서 개시한 도면들을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 열 교환부(40)는 공기 유입부(20)로 유입되는 흡입 공기의 온도를 설정된 온도의 냉각수를 통해 컨트롤 하기 위한 것이다.
상기 열 교환부(40)는 배터리 케이스(3)에서 공기 유입부(20)의 공기 유입 통로(21)에 설치되는 바, 차량의 전방 측 메인 라디에이터(5)와 연결되는 서브 라디에이터(41)를 포함한다.
상기 서브 라디에이터(41)는 냉각수 유입부(43), 냉각수 유출부(45), 그리고냉각수 유동부(47)를 가지며, 공기 유입부(20)에서 공기 흡입 그릴(23) 및 어퍼 커버(25) 사이에 배치된다.
여기서, 상기 서브 라디에이터(41)는 공기 흡입 그릴(23)과 어퍼 커버(25) 사이에 개재되고, 볼트(37)에 의하여 어퍼 커버(25)가 공기 흡입 그릴(23)에 체결되면서 공기 흡입 그릴(23)에 고정될 수 있다. 이 경우, 상기 서브 라디에이터(41)는 하면을 통해 공기 흡입 그릴(23)의 제1 부분(31)을 지지하며, 상면을 통해 어퍼 커버(25)의 지지 판(33)을 지지한다.
상기에서 냉각수 유입부(43)는 메인 라디에이터(5)와 연결되며 그 메인 라디에이터(5)에서 공급되는 설정된 온도의 냉각수가 유입된다. 상기 냉각수 유출부(45)는 냉각수를 배출하는 것으로서, 도면에 도시되지 않은 냉각수 탱크와 연결된다. 그리고, 상기 냉각수 유동부(47)는 다수 개의 냉각 핀(49)들을 가지며 냉각수 유입부(43) 및 냉각수 유출부(45)와 연결된다.
이와 같은 서브 라디에이터(41)는 공기 유입부(20)를 통해 외부 공기를 배터리 케이스(3)의 내부로 유입하는 과정에, 메인 라디에이터(5)에서 냉각수 유입부(43)로 유입되는 설정된 온도의 냉각수를 냉각수 유동부(47)로 유동시키고, 냉각수 유출부(45)를 통해 배출하면서 공기 유입부(20)로 유입되는 흡입 공기의 온도를 냉각수로서 컨트롤 할 수 있다.
더 나아가, 상기와 같은 서브 라디에이터(41)의 냉각수 유입부(43)는 제1 연결 라인(51)을 통해 메인 라디에이터(5)의 냉각수 유입부(7)와 연결되며, 제2 연결 라인(52)을 통해 메인 라디에이터(5)의 냉각수 유출부(9)와 연결된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열 관리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(100)는 배터리 케이스(3)의 내부로 유입되는 외부 공기의 온도를 열 관리 시스템(200)에 의하여 컨트롤 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열 관리 시스템(200)은 배터리 케이스(3)의 내부로 유입되는 공기의 온도를 외부 온도 조건에 따라 하강시키거나 승온시킬 수 있는 구조로 이루어진다.
이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열 관리 시스템(200)은 기본적으로, 제1 밸브(71), 제2 밸브(72), 온도 센서(80) 그리고 제어기(90)를 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.
상기에서 제1 밸브(71)는 위에서 언급한 바 있는 제1 연결 라인(51)에 설치된다. 상기 제1 밸브(71)는 전기적인 신호에 의하여 제1 연결 라인(51)의 유로를 개폐할 수 있는 전자식 밸브로 구비된다.
상기 제2 밸브(72)는 위에서 언급한 바 있는 제2 연결 라인(52)에 설치된다. 상기 제2 밸브(72)는 전기적인 신호에 의하여 제2 연결 라인(52)의 유로를 개폐할 수 있는 전자식 밸브로 구비된다.
상기 온도 센서(80)는 배터리 케이스(3)의 외부 온도를 감지하며, 그 감지 신호를 뒤에서 더욱 설명될 제어기(90)로 출력한다.
상기에서 제어기(90)는 본 시스템(200)의 전반적인 운용을 제어하는 컨트롤러로서, 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 제어 프로세서로 구현될 수 있으며, 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 내용을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.
상기 제어기(90)는 온도 센서(80)에 의해 감지된 외부 공기의 온도에 따라 제1 및 제2 밸브(71, 72)를 선택적으로 개폐할 수 있다.
여기서, 상기 제어기(90)는 온도 센서(80)에 의해 감지된 외부 공기의 온도가 기준 온도 미만이면, 제1 밸브(71)를 개방하고, 제2 밸브(72)를 폐쇄할 수 있다.
그리고, 상기 제어기(90)는 온도 센서(80)에 의해 감지된 외부 공기의 온도가 기준 온도 이상이면, 제1 밸브(71)를 폐쇄하고, 제2 밸브(72)를 개방할 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(100) 및 그의 열 관리 시스템(200)에 대한 작용 효과를 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열 관리 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 공기 흡입 팬(13)을 가동시키며, 외부 공기를 공기 유입부(20)를 통해 배터리 케이스(3)의 내부로 흡입하고, 그 공기를 배터리 케이스(3)의 내부에서 설정된 경로를 따라 유동시키며, 공기 배출부(10)를 통해 외부로 배출한다.
이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 동절기 또는 저온지역과 같은 주변 환경의 저온 조건에서, 온도 센서(80)를 통해 배터리 케이스(3)의 외부 온도를 감지하고 그 감지 신호를 제어기(90)로 출력한다.
이에, 상기 제어기(90)는 온도 센서(80)에 의해 감지된 외부 공기의 온도가 기준 온도 미만인 것으로 판단되면, 제1 밸브(71)를 개방하고, 제2 밸브(72)를 폐쇄한다.
그러면, 메인 라디에이터(5)의 냉각수 유입부(7)로 유입되는 비교적 고온의 냉각수를 제1 연결 라인(51)을 통해 서브 라디에이터(41)의 냉각수 유입부(43)로 유입한다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 비교적 고온의 냉각수를 서브 라디에이터(41)의 냉각수 유입부(43)를 통해 냉각수 유동부(47)로 유동시키며, 냉각수 유출부(45)를 통해 배출하는데, 이러는 과정에 공기 유입부(20)로 유입되는 공기와 냉각수의 열 교환이 냉각수 유동부(47)의 냉각 핀(49)을 통해 이루어지게 되고, 이를 통해 기준 온도로 승온된 공기를 배터리 케이스(3)의 내부에서 설정된 경로를 따라 유동시키며, 공기 배출부(10)를 통해 외부로 배출한다.
한편, 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 하절기 또는 혹서지역과 같은 주변 환경의 고온 조건에서, 온도 센서(80)를 통해 배터리 케이스(3)의 외부 온도를 감지하고 그 감지 신호를 제어기(90)로 출력한다.
이에 상기 제어기(90)는 온도 센서(80)에 의해 감지된 외부 공기의 온도가 기준 온도 이상인 것으로 판단되면, 제1 밸브(71)를 폐쇄하고, 제2 밸브(72)를 개방한다.
그러면, 메인 라디에이터(5)의 냉각수 유출부(9)를 통해 유출되는 비교적 저온의 냉각수를 제2 연결 라인(52)을 통해 서브 라디에이터(41)의 냉각수 유입부(43)로 유입한다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 비교적 저온의 냉각수를 서브 라디에이터(41)의 냉각수 유입부(43)를 통해 냉각수 유동부(47)로 유동시키며, 냉각수 유출부(45)를 통해 배출하는데, 이러는 과정에 공기 유입부(20)로 유입되는 공기와 냉각수의 열 교환이 냉각수 유동부(47)의 냉각 핀(49)을 통해 이루어지게 되고, 이를 통해 기준 온도로 하강(냉각)된 공기를 배터리 케이스(3)의 내부에서 설정된 경로를 따라 유동시키며, 공기 배출부(10)를 통해 외부로 배출한다.
이로써, 본 발명의 실시 예에서는 상기한 바와 같은 과정을 거치며, 외부 온도 조건에 따라 설정된 온도(최적의 온도)를 유지하고 있는 공기를 배터리 케이스(3)의 내부로 유동시키며, 배터리 모듈(1)에서 발생하는 열을 공기로서 냉각하고, 그 열에 의해 데워진 공기를 공기 배출부(10)를 통해 외부로 배출한다.
지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(100) 및 그의 열관리 시스템(200)에 의하면, 배터리 케이스(3)의 공기 유입부(20)에 서브 라디에이터(41)를 장착하여, 공기 유입부(20)를 통해 배터리 케이스(3)의 내부로 유입되는 공기의 온도를 서브 라디에이터(41)를 통하여 외부 온도 조건에 따라 승온시키거나 하강시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 외부 온도 조건에 따라 비교적 고온의 외부 공기가 배터리 케이스(3)의 내부로 유입됨에 따른 배터리의 폭발 위험을 방지할 수 있고, 비교적 저온의 외부 공기가 배터리 케이스(3)의 내부로 유입됨에 따른 배터리의 성능 저하를 방지할 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 3: 배터리 케이스
5: 메인 라디에이터 7, 43: 냉각수 유입부
9, 45: 냉각수 유출부 10: 공기 배출부
11: 공기 배출 통로 13: 공기 흡입 팬
20: 공기 유입부 21: 공기 유입 통로
23: 공기 흡입 그릴 25: 어퍼 커버
27: 공기 흡입 홀 31: 제1 부분
32: 제2 부분 33: 지지 판
35: 지지 리브 37: 볼트
40: 열 교환부 41: 서브 라디에이터
47: 냉각수 유동부 49: 냉각 핀
51: 제1 연결 라인 52: 제2 연결 라인
71: 제1 밸브 72: 제2 밸브
80: 온도 센서 90: 제어기
100: 배터리 모듈 조립체 200: 열 관리 시스템

Claims (10)

  1. 배터리 케이스의 내부에 배터리 모듈을 수용하고 있는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체로서,
    상기 배터리 케이스의 일측에 구비되며, 공기 흡입 팬을 통해 상기 배터리 케이스 내부의 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 공기 배출부;
    상기 배터리 케이스의 다른 일측에 구비되며, 상기 공기 흡입 팬의 흡입력에 의하여 외부 공기를 공기 유입 통로를 통해 상기 배터리 케이스의 내부로 유입하는 공기 유입부; 및
    냉각수 유입부 및 냉각수 유출부를 가지고 상기 공기 유입부에 설치되며, 상기 냉각수 유입부로 유입되어 냉각수 유출부로 유출되는 설정된 온도의 냉각수에 의해 상기 공기 유입부로 유입되는 흡입 공기의 온도를 컨트롤 하는 열 교환부;
    를 포함하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 열 교환부는,
    상기 공기 유입부의 공기 유입 통로에 설치되며, 차량의 전방 측 메인 라디에이터와 연결되는 서브 라디에이터
    를 포함하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 공기 유입부는,
    공기 흡입 홀들을 가지며 상기 공기 유입 통로에 고정되게 설치되는 공기 흡입 그릴과,
    상기 공기 흡입 그릴의 상면과 설정된 간격을 두고 상기 공기 흡입 그릴에 고정되는 어퍼 커버
    를 포함하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 서브 라디에이터는,
    상기 냉각수 유입부 및 냉각수 유출부와 연결되는 냉각수 유동부를 가지며, 상기 공기 흡입 그릴 및 상기 어퍼 커버 사이에 배치되는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 공기 흡입 그릴은,
    상기 공기 흡입 홀들을 형성하며, 상기 서브 라디에이터를 지지하는 제1 부분과,
    상기 제1 부분과 설정된 높이 차를 두고 연결되며, 상기 공기 유입 통로의 가장자리 부분에 결합되는 제2 부분
    을 포함하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 어퍼 커버는,
    상기 서브 라디에이터의 상면을 지지하는 지지 판과,
    상기 지지 판에 일체로 연결되며, 상기 제1 부분에 볼트를 통해 체결되는 복수의 지지 리브
    를 포함하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 서브 라디에이터의 냉각수 유입부는,
    제1 연결 라인을 통해 상기 메인 라디에이터의 냉각수 유입부와 연결되며, 제2 연결 라인을 통해 상기 메인 라디에이터의 냉각수 유출부와 연결되는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체.
  8. 배터리 케이스의 내부에 배터리 모듈을 수용하고, 공기 흡입 팬의 흡입력으로 외부 공기를 공기 유입부를 통해 상기 배터리 케이스의 내부로 유입하며, 공기 배출부를 통해 공기를 외부로 배출하고, 상기 공기 유입부에 서브 라디에이터로서의 열 교환부를 설치하고 있는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열 관리 시스템으로서,
    차량의 전방 측에 구비된 메인 라디에이터의 냉각수 유입부와 상기 서브 라디에이터의 냉각수 유입부를 연결하는 제1 연결 라인에 설치되는 제1 밸브;
    상기 메인 라디에이터의 냉각수 유출부와 상기 서브 라디에이터의 냉각수 유입부를 연결하는 제2 연결 라인에 설치되는 제2 밸브;
    상기 배터리 케이스 외부의 온도를 감지하는 온도 센서; 및
    상기 온도 센서에 의해 감지된 외부 공기의 온도에 따라 상기 제1 및 제2 밸브를 선택적으로 개폐하는 제어기;
    를 포함하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열 관리 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 온도 센서에 의해 감지된 외부 공기의 온도가 기준 온도 미만이면, 상기 제1 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브를 폐쇄하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열 관리 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    외부 공기의 온도가 기준 온도 이상이면, 상기 제1 밸브를 폐쇄하고, 상기 제2 밸브를 개방하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열 관리 시스템.
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