KR20220057985A - 방열형 차량용 배터리 모듈 - Google Patents

방열형 차량용 배터리 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방열형 차량용 배터리 모듈을 개시한다. 개시된 방열형 차량용 배터리 모듈은, 배터리팩과, 배터리팩을 보호하기 위한 제1배터리 케이스와, 제1배터리 케이스와 결합되어 배터리팩을 보호하는 제2배터리 케이스와, 제1배터리 케이스와 제2배터리 케이스 중 어느 하나에 구비되어 배터리팩에 접촉되며, 외기와 접촉되어 방열되는 외부 방열부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 배터리팩을 배터리 케이스에 안정되게 고정할 수 있으며, 배터리팩의 방열 효과를 향상시키고, 배터리 케이스의 중량을 줄이면서 배터리팩을 견고하게 고정할 수 있다.

Description

방열형 차량용 배터리 모듈{BATTERY MODULE FOR VEHICLE}
본 발명은 방열형 차량용 배터리 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리팩을 배터리 케이스에 안정되게 고정할 수 있으며, 배터리팩의 방열 효과를 향상시키고, 배터리 케이스의 중량을 줄이면서 배터리팩을 견고하게 고정할 수 있도록 하는 방열형 차량용 배터리 모듈에 관한 것이다.
최근에는 환경문제, 고유가 등의 원인으로 환경 차량에 대한 관심이 높아지고 있으며, 전기 에너지를 이용하여 차량이 주행되도록 하는 전기 차량 및 하이브리드 차량이 다양하게 개발되고 있다.
이에 따라 최근 많은 제조업체들은 HEV(Hybrid Electric Vehicle)와 함께 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 시스템을 개발하여 출시하고 있다. PHEV는 기존의 HEV와는 달리 대용량/고성능의 배터리를 탑재하고 있으며 가정이나 건물의 전기를 이용하여 차량의 외부에서 배터리를 충전할 수 있다. 전기 자동차와 같이 배터리만을 이용하는 전기 구동이 많은 비중을 차지하기 때문에 전기 주행에도 높은 효율을 보장할 수 있어야 한다.
이러한 플러그인 하이브리드 자동차에 사용되는 배터리 모듈은 하나의 배터리 셀을 파우치에 수용하는 파우치 형의 배터리 셀 유닛이 많이 이용되고 있다. 여기서, 배터리 셀 유닛들은 하나의 배터리 팩 케이스 내부에 복수개 적층되어 수용되며, 요구되는 전력크기에 따라 배터리 셀 유닛의 수량이 결정된다.
또한 배터리 모듈은 상부가 개방되고 하단 외곽부에 플랜지부가 형성되고 플랜지부에 체결구멍들이 일정 간격으로 형성되는 트레이가 플랜지부의 체결구멍으로 삽입되는 고정볼트들에 의해 차체에 마운팅되어 고정되는 것이 일반적이다.
그러나 상기와 같은 종래기술의 배터리 모듈은, 케이스의 내부에 수용되는 배터리 셀이 외부와 완전하게 차단되어 있으므로, 방열효과가 저하되고, 배터리 셀의 안정적인 보호를 위하여 상부 케이스와 하부케이스의 두께와 중량이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
한편, 국내 등록특허 제10-1279416호(등록일:2013.06.21)에는 "플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스"가 개시되어 있고, 공개특허 제10-2018-0068379호(공개일:2016.12.13)에는 "전기자동차의 배터리 케이스"가 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 배터리 케이스를 통해 배터리팩을 방열시켜 배터리팩의 방열 효과를 향상시킬 수 있으며, 배터리 케이스의 중량을 줄이면서 배터리팩을 배터리 케이스에 안정되고 견고하게 고정할 수 있는 방열형 차량용 배터리 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈은, 배터리팩과, 상기 배터리팩을 보호하기 위한 제1배터리 케이스와, 상기 제1배터리 케이스와 결합되어 상기 배터리팩을 보호하는 제2배터리 케이스와, 상기 제1배터리 케이스와 상기 제2배터리 케이스 중 어느 하나에 구비되어 상기 배터리팩에 접촉되며, 외기와 접촉되어 방열되는 외부 방열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 제1배터리 케이스와 상기 제2배터리 케이스는, 상기 배터리팩이 어느 하나에 선택적으로 고정되도록 배터리 결합부를 각각 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 방열형 차량용 배터리 모듈은 상기 제1배터리 케이스와 상기 제2배터리 케이스 중 다른 하나와 상기 배터리팩 사이에 구비되어 상기 배터리팩을 방열하는 내부 방열부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 배터리 결합부는, 상기 제1배터리 케이스에 구비되는 제1배터리 체결부재와, 상기 제2배터리 케이스에 구비되는 제2배터리 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 배터리팩은, 상기 제1배터리 체결부재 또는 상기 제1배터리 체결부재에 결합되는 체결브래킷과, 상기 내부 방열부와 고정되도록 일면에 돌출 형성되는 고정 레일부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 내부 방열부는, 상기 배터리팩의 일면에 접촉되는 내부 방열판과, 상기 내부 방열판의 외면에 결합되어 상기 제1배터리 케이스 또는 상기 제2배터리 케이스에 접촉되는 지지패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 외부 방열부는, 상기 배터리팩에 접촉되는 팩접촉 방열판과, 상기 팩접촉 방열판에서 연장되어 상기 제1배터리 케이스 또는 상기 제2배터리 케이스를 통해 외부로 노출되는 외기 방열핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈은, 종래기술과는 달리 배터리팩을 상하로 커버하는 제1배터리 케이스와 제2배터리 케이스 중 어느 하나에 배터리팩을 외부로 방열시킬 수 있는 방열구조를 형성하여 배터리팩의 방열을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈은, 제1배터리 케이스와 제2배터리 케이스의 내면에 격자 형태로 지지부가 형성되므로, 중량을 줄이면서 배터리팩을 견고하게 고정할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈를 설명하기 위한 정단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈를 설명하기 위한 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩을 설명하기 위한 저면 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 측면 따른 방열형 차량용 배터리 모듈의 바람직한 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈를 설명하기 위한 정단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈를 설명하기 위한 측단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리팩을 설명하기 위한 저면사시도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈(100)은, 배터리팩(110)과, 배터리팩(110)을 보호하기 위한 제1배터리 케이스(120) 및 제2배터리 케이스(130)와, 배터리팩(110)을 외기와 방열시키기 위한 외부 방열부(140)를 포함한다.
이러한, 본 실시 예에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈(100)은, 제1배터리 케이스(120)와 제2배터리 케이스(130) 중 어느 하나 예를 들어 제2배터리 케이스(130)에 외부 방열부(140)가 구비되고, 제1배터리 케이스(120)와 제2배터리 케이스(130) 중 다른 하나 예를 들어 제1배터리 케이스(120)에 배터리 결합부(150)가 구비된다. 이를 통해 배터리팩(110)의 방열효율을 향상시키면서 제1배터리 케이스(120) 및 제2배터리 케이스(130)에 배터리팩(110)을 안정되고 견고하게 지지할 수 있다.
배터리팩(110)은, 제1배터리 케이스(120)와 제2배터리 케이스(130) 중 어느 하나에 볼트 체결을 통해 결합되도록 양 측면에 체결브래킷(111)이 형성되고, 하면에 내부 방열부(160)와 결합되는 고정 레일부(113)가 돌출 형성된다.
이때, 체결브래킷(111)은 배터리 결합부(150)에 고정되고, 고정 레일부(113)는 배터리팩(110)의 길이방향을 따라 형성되어 볼트의 체결을 위한 볼트 체결공이 형성된다.
또한, 배터리팩(110)은, 상단부에 취급을 위한 파지부(115)가 복수개 구비된다.
본 실시 예에 따른 제1배터리 케이스(120)는, 제2배터리 케이스(130)와 결합되어 배터리팩(110)을 보호하도록 테두리부를 따라 제1케이스 고정부(121)가 확장 형성되고, 제1케이스 고정부(121)에 실링이 삽입되는 제1실링홈(121a)이 형성된다. 이러한, 제1배터리 케이스(120)는 내부 양측면에 배터리팩(110)의 체결브래킷(111)을 결합하기 위한 배터리 결합부(150)가 제2배터리 케이스(130)와 동일하게 형성된다.
또한, 제1배터리 케이스(120)는, 내부 바닥면에 배터리팩(110)의 지지를 위한 제1지지 격자부(125)가 형성된다. 이러한 제1배터리 케이스(120)는 제1지지 격자부(125)에 의해 중량이 감소되면서 내구성 저하를 방지할 수 있게 된다.
본 실시 예에 따른 제2배터리 케이스(130)는, 제1배터리 케이스(120)에 결합된 배터리팩(110)의 지지 및 보호하도록 제1배터리 케이스(120)에 결합된다.
이러한, 제2배터리 케이스(130)는, 제1배터리 케이스(120)와 결합되도록 테두리부를 따라 제2케이스 고정부(131)가 확장 형성되고, 제2케이스 고정부(131)에 제2실링홈(131a)이 형성된다.
또한, 제2배터리 케이스(130)는 배터리팩(110)의 선택적인 결합이 가능하도록 내부 양측면에 배터리팩(110)의 체결브래킷(111)이 결합되는 배터리 결합부(150)가 형성된다. 그리고, 제2배터리 케이스(130)는 내면에 외부 방열부(140)를 지지하기 위한 제2지지 격자부(135)가 형성된다.
특히, 본 실시 예에 따른 제2배터리 케이스(130)는 외부 방열부(140)가 인서트 사출을 통해 일체로 고정된다.
본 실시 예에 따른 외부 방열부(140)는 배터리팩(110)에 접촉되는 팩접촉 방열판(141)과, 팩접촉 방열판(141)에서 연장되어 제2배터리 케이스(130)를 관통하여 외부로 노출되는 외기 방열핀(143)을 포함한다. 이러한 외부 방열부(140)는, 외기 방열핀(143)이 제2배터리 케이스(130)의 외측으로 노출하도록 제2배터리 케이스(130)에 인서트된다.
또한, 외부 방열부(140)는 알루미늄 소재에 의해 형성되며, 외기 방열핀(143)이 팩접촉 방열판(141)에서 절곡 형성된다.
본 실시 예에 따른 배터리 결합부(150)는 배터리팩(110)을 제1배터리 케이스(120) 또는 제2배터리 케이스(130)에 선택적으로 결합할 수 있도록 제1배터리 체결부재(151)와 제2배터리 체결부재(153)를 구비한다.
제1배터리 체결부재(151)는 제1배터리 케이스(120)에 내부에 형성되며, 배터리팩(110)의 체결브래킷(111)이 선택적으로 결합될 수 있다.
제2배터리 체결부재(153)는 제2배터리 케이스(130)에 내부에 형성되며, 배터리팩(110)의 체결브래킷(111)이 선택적으로 결합될 수 있다.
본 실시 예에 따른 내부 방열부(160)는 배터리팩(110)의 방열과 지지를 위하여 배터리팩(110)의 하면에 결합된다. 이러한 내부 방열부(160)는 제1배터리 케이스(120)에 접촉되며, 제1배터리 케이스(120)에서 배터리팩(110)으로 전달되는 충격을 흡수한다.
구체적으로 본 실시 예에 따른 내부 방열부(160)는 배터리팩(110)의 하면에 결합되는 내부 방열판(161)과, 내부 방열판(161)의 외면에 결합되는 지지패드(163)를 포함한다.
내부 방열판(161)은, 알루미늄 소재에 의해 형성되며, 고정 레일부(113)가 삽입되는 안착홈부(161a)가 중앙부에 형성된다. 이러한 내부 방열판(161)은 안착홈부(161a)가 볼트 체결을 통해 고정 레일부(113)에 결합됨에 따라 배터리팩(110)에 고정된다. 또한 내부 방열판(161)은 방열을 위한 방열홈이 이격되게 형성된다.
지지패드(163)는 합성수지에 형성되어 내부 방열판(161)의 하면에 접합되며, 제1배터리 케이스(120) 또는 제2배터리 케이스(130)의 내면에 접촉되어 지지된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈(100)은, 배터리팩(110)과 제1배터리 케이스(120) 사이에 내부 방열부(160)가 구비되고, 배터리팩(110)과 제2배터리 케이스(130) 사이에 외부 방열부(140)가 구비되므로, 배터리팩(110)을 외기를 이용하여 방열함과 동시에 내부에서 방열시킬 수 있다. 따라서 배터리팩(110)의 방열구조가 개선되어 방열효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방열형 차량용 배터리 모듈(100)은, 제1배터리 케이스(120)와 제2배터리 케이스(130)에 격자 형태로 제1지지 격자부(125)와 제2지지 격자부(135)가 각각 형성되므로, 중량을 줄이면서 내구성을 향상시킬 수 있으며, 배터리팩(110)의 방열공간을 확보할 수 있어 방열효과를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 방열형 차량용 배터리 모듈 110 : 배터리팩
111 : 체결브래킷 113 : 방열 보강부
115 : 파지부 120 : 베1배터리 케이스
121 : 제1케이스 고정부 121a : 제1실링홈
123 : 제1지지 격자부 130 : 제2배터리 케이스
131 : 제2케이스 고정부 131a : 제2실링홈
133 : 제2지지 격자부 140 : 외부 방열부
141 : 팩접촉 방열판 143 : 외기 방열핀
150 : 배터리 결합부 151 : 제1배터리 체결부재
153 : 제2배터리 체결부재 160 : 내부 방열부
161 : 내부 방열판 163 : 지지패드

Claims (4)

  1. 배터리팩;
    상기 배터리팩을 보호하기 위한 제1배터리 케이스;
    상기 제1배터리 케이스와 결합되어 상기 배터리팩을 보호하는 제2배터리 케이스; 및
    상기 제1배터리 케이스와 상기 제2배터리 케이스 중 어느 하나에 구비되어 상기 배터리팩에 접촉되며, 외기와 접촉되어 방열되는 외부 방열부;를 포함하며,
    상기 제1배터리 케이스와 상기 제2배터리 케이스는, 상기 배터리팩이 어느 하나에 선택적으로 고정되도록 배터리 결합부를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 방열형 차량용 배터리 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1배터리 케이스와 상기 제2배터리 케이스 중 다른 하나와 상기 배터리팩 사이에 구비되어 상기 배터리팩을 방열하는 내부 방열부;를 더 포함하며,
    상기 배터리 결합부는, 상기 제1배터리 케이스에 구비되는 제1배터리 체결부재; 및
    상기 제2배터리 케이스에 구비되는 제2배터리 체결부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열형 차량용 배터리 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배터리팩은, 상기 제1배터리 체결부재 또는 상기 제1배터리 체결부재에 결합되는 체결브래킷; 및
    상기 내부 방열부와 고정되도록 일면에 돌출 형성되는 고정 레일부;를 포함하며,
    상기 내부 방열부는, 상기 배터리팩의 일면에 접촉되는 내부 방열판; 및
    상기 내부 방열판의 외면에 결합되어 상기 제1배터리 케이스 또는 상기 제2배터리 케이스에 접촉되는 지지패드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열형 차량용 배터리 모듈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 방열부는, 상기 배터리팩에 접촉되는 팩접촉 방열판; 및
    상기 팩접촉 방열판에서 연장되어 상기 제1배터리 케이스 또는 상기 제2배터리 케이스를 통해 외부로 노출되는 외기 방열핀;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열형 차량용 배터리 모듈.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024119589A1 (zh) * 2022-12-06 2024-06-13 湖北亿纬动力有限公司 动力电池模组支架、动力电池模组及动力电池包

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