WO2018174400A1 - 배터리팩의 냉각 장치 - Google Patents

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WO2018174400A1
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안상혁
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a cooling device of a battery pack.
  • Secondary batteries unlike primary batteries that cannot be charged, refer to batteries that can be charged and discharged, and are widely used in energy storage systems as well as small and high-tech electronic devices such as mobile phones, PDAs, and notebook computers.
  • the secondary battery When the secondary battery is charged and discharged, heat is generated in the secondary battery. If the secondary battery is not properly cooled, the battery cell may be damaged, and internal materials may be discharged, or in severe cases, the battery cell may explode.
  • the background art described above is technical information possessed by the inventors for the derivation of the embodiments of the present invention or acquired in the derivation process, and may be referred to as a publicly known technology disclosed to the general public before the application of the embodiments of the present invention. none.
  • Embodiments of the present invention improve the structure of the housing, thereby providing a battery cell cooling apparatus that can easily change the cooling method according to the cooling performance required for cooling the battery cell.
  • a housing including a plurality of flow paths extending along a first direction, a first sub-housing installed in the housing based on the first direction, and the first sub-housing based on the first direction
  • a second sub-housing disposed to face the first sub-housing, the first sub-housing communicating with one of the plurality of flow paths, and a first guide hole communicating with at least one of the plurality of flow paths.
  • the second sub-housing includes a second fastening hole communicating with one of the plurality of flow paths, and a second guide hole communicating with at least one of the plurality of flow paths, and inserted into the first fastening hole and the second fastening hole.
  • a battery pack cooling apparatus in which a path of a fluid flowing through a plurality of flow paths is changed according to an installation position of a fastening member.
  • the cooling method is provided by replacing the first and second sub-housings of different structures on the side of one housing according to the cooling performance required for the battery cell.
  • the cooling method is provided by replacing the first and second sub-housings of different structures on the side of one housing according to the cooling performance required for the battery cell.
  • the cooling performance required for the battery cell is optionally applicable.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an exploded battery pack cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded side view schematically illustrating a coupling structure of a housing, a first sub-housing and a second sub-housing of the battery pack cooling apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cutaway perspective view illustrating a first coupling structure of the battery pack cooling apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a cutaway side view specifically illustrating a flow of a fluid by cutting the side surface of the battery cooling apparatus illustrated in FIG. 3 in a first direction.
  • FIG. 5 is a cutaway side view specifically illustrating a flow of a fluid by cutting a lower surface of the battery cooling apparatus illustrated in FIG. 3 in a first direction.
  • FIG. 6 is a cutaway perspective view illustrating a second coupling structure of the battery pack cooling apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a cutaway side view illustrating the flow of fluid by cutting the side surface of the battery pack cooling apparatus illustrated in FIG. 6 in a first direction.
  • FIG. 8 is a cutaway side view illustrating another example of the second sub-housing of the battery pack cooling device illustrated in FIG. 7.
  • a housing including a plurality of flow paths extending along a first direction, a first sub-housing installed in the housing based on the first direction, and the first sub-housing based on the first direction
  • a second sub-housing disposed to face the first sub-housing, the first sub-housing communicating with one of the plurality of flow paths, and a first guide hole communicating with at least one of the plurality of flow paths.
  • the second sub-housing includes a second fastening hole communicating with one of the plurality of flow paths, and a second guide hole communicating with at least one of the plurality of flow paths, and inserted into the first fastening hole and the second fastening hole.
  • a battery pack cooling apparatus in which a path of a fluid flowing through a plurality of flow paths is changed according to an installation position of a fastening member.
  • it may further include a first sealing member interposed between the housing and the first sub-housing, and a second sealing member interposed between the housing and the second sub-housing.
  • the first sealing member and the second sealing member may include a plurality of communication holes communicating with the plurality of flow paths.
  • the first fastening hole and the second fastening hole may be formed to be offset from each other based on the first direction.
  • the first sub-housing includes a first inlet through which fluid is introduced and overlaps at least one of the plurality of flow paths based on the first direction, and a fluid is discharged, and a plurality of the first sub-housing based on the first direction. Further comprising a first outlet port overlapping at least one of the flow path, the first inlet port and the first outlet port may be formed on both sides of the first sub-housing on the basis of the second direction crossing the first direction.
  • the first guide hole and the second guide hole may partially overlap each other based on the first direction.
  • the first guide hole may not penetrate the first sub-housing and the second guide hole may not penetrate the second sub-housing.
  • first fastening hole and the second fastening hole may be formed to overlap each other based on the first direction
  • first guide hole and the second guide hole may be formed to overlap each other based on the first direction.
  • the first guide hole penetrates the first sub-housing along the first direction, and a part of the first guide hole is opened in a second direction crossing the first direction to remove a part of the fluid flowing into the first guide hole.
  • Guides a part of the plurality of flow paths along one direction guides another part of the fluid to a first inner chamber provided inside the first sub-housing along the second direction, and the second guide hole is formed along the first direction.
  • a second penetrating through the sub-housing, a part of which is opened in a second direction to discharge a part of the fluid transferred from the plurality of flow paths to the second guide hole to the outside, and a second part of the fluid provided inside the second sub-housing; Can be guided to the inner chamber.
  • the second sub-housing further includes an outlet for discharging the fluid to the outside, the first guide hole penetrates the first sub-housing along the first direction and crosses the first direction. A part of which is opened to guide a part of the fluid flowing into the first guide hole to a part of the plurality of flow paths along the first direction, and the other part of the fluid provided inside the first sub-housing along the second direction.
  • Guide the inner chamber, the second guide hole is non-penetrating through the second sub-housing along the first direction, and is partially opened in the second direction to transfer fluid transferred from the plurality of flow paths to the second guide hole.
  • Guided to the second inner chamber provided inside the fluid collected in the second inner chamber may be discharged to the outside through the second outlet.
  • it may further include a blowing member installed in one or more of the first inner chamber and the second inner chamber.
  • a housing including a plurality of flow paths extending along a first direction, a first sub housing installed in the housing based on the first direction, and a first sub housing based on the first direction
  • a second sub-housing disposed to face the first sub-housing, the first sub-housing communicating with one of the plurality of flow paths, and a first guide hole communicating with at least one of the plurality of flow paths.
  • the second sub-housing includes a second fastening hole communicating with one of the plurality of flow paths, and a second guide hole communicating with at least one of the plurality of flow paths, and inserting the fastening member into at least one of the plurality of flow paths.
  • a housing including a plurality of flow paths extending in a first direction, a first sub housing installed in the housing based on the first direction, and a first sub based on the first direction
  • a second sub-housing disposed to face the housing and installed in the housing, wherein the first sub-housing includes a first fastening hole communicating with one of the plurality of flow paths and a first guide hole communicating with at least one of the plurality of flow paths.
  • the second sub-housing includes a second fastening hole communicating with one of the plurality of flow paths, a second guide hole communicating with at least one of the plurality of flow paths, and a fastening member disposed in at least one of the plurality of flow paths.
  • a battery pack cooling apparatus for connecting a first guide hole, a plurality of flow paths and a second guide hole so that fluid flows in a straight line along a first direction.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an exploded battery pack cooling apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a schematic view of the coupling structure of the housing, the first sub-housing and the second sub-housing of the battery pack cooling apparatus of FIG. It is an exploded side view shown by.
  • a battery pack cooling apparatus 100 may include a housing 110, a first sub-housing 120, a second sub-housing 130, and fastening.
  • the member 140, the first sealing member 150, and the second sealing member 160 may be included.
  • the housing 110 may be configured in the form of a box accommodating the battery cell C and may include a plurality of flow paths 111 extending along the first direction.
  • the flow path 111 may be disposed on both side surfaces of the battery cell C and the bottom surface of the battery cell C to extend in the first direction, and may be formed in the housing 110 in an open shape in the first direction. .
  • the fluid flows through the flow path 111, and the fluid may play a role of absorbing heat generated from the battery cell C and discharging it to the outside while flowing through the flow path 111.
  • the fluid may be water or air.
  • the battery pack cooling device 100 may be referred to as a 'water-cooled' battery pack cooling device 100 when water is used as a fluid, or the 'air-cooled' battery pack cooling device 100 when air is used as a fluid. Can be defined
  • the upper surface of the housing 110 is coupled to the bus bar holder (BH) electrically connected to the terminals of the respective battery cells (C), the upper side of the bus bar holder (BH) is charged and discharged of the battery cell (C), and
  • a battery management system (BMS) may be incorporated that includes circuitry that performs the function of comprehensively managing safety.
  • the battery management system BMS may be provided with a first terminal member (not shown) that protrudes upward to form an interconnection with the outside of the battery cell C.
  • a baffle plate BP may be installed above the battery management system BMS, wherein the busbar holder BH, the battery management system BMS, and the baffle plate BP may be generated in the battery cell C, respectively. It may be provided with an opening hole (not shown) in communication with each other for discharging the possible gas to the cover (CV) side.
  • a relay RL may be installed at a side of the housing 110 to perform a function of electrically shorting the battery cell C and the bus bar holder BH, and the relay RL may be provided with a first terminal.
  • a second terminal member (not shown) facing each other based on the member and the first direction may be installed.
  • the first terminal member and the second terminal member may protrude upward through an installation hole (not shown) formed in the cover CV, and may function as an anode or a cathode, respectively.
  • the first sub housing 120 may be installed at one side of the housing 110 based on the first direction, and the second sub housing 130 may be installed at the other side of the housing 110 based on the first direction. Can be. That is, the second sub-housing 130 may be disposed to face the first sub-housing 120 about the housing 110 along the first direction.
  • the first sub-housing 120 may include a first fastening hole 121 communicating with one of the plurality of flow paths 111 formed in the housing 110, and an agent communicating with at least one of the plurality of flow paths 111. 1 may include a guide hole (122).
  • the second sub-housing 130 may include a second fastening hole 131 communicating with one of the plurality of flow paths 111 and a second guide hole 132 communicating with at least one of the plurality of flow paths 111. It may include.
  • first sub-housings 120a and 120b and second sub-housings 130a and 130b show two first sub-housings 120a and 120b and second sub-housings 130a and 130b, respectively.
  • the pair of first sub-housing 120a and the second sub-housing 130b corresponding to the reference numerals 120a and 130a constitute the first set
  • the other pair of first sub-housing corresponding to the reference numerals 120b and 130b constitute a second set.
  • the first set and the second set may be interchangeably coupled to the housing 110. That is, when the first sub-housing 120a and the second sub-housing 130a corresponding to the first set are installed at both sides of the housing 110, the battery pack cooling apparatus 100 according to an embodiment of the present invention It may function as a 'water-cooled' battery pack cooling device 100 using water as a fluid. On the other hand, when the first sub-housing 120b and the second sub-housing 130b corresponding to the second set are installed at both sides of the housing 110, the battery pack cooling apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is It may function as an 'air-cooled' battery pack cooling device 100 using air as a fluid.
  • the first and second sets of the first sub-housing 120a, 120b and the second sub-housing 130a, 130b are selectively installing one set of) in the housing 110, it is possible to simply change the way to cool the battery cells (C) accommodated in the housing (110).
  • the fastening member 140 may be inserted into the first fastening hole 121 and the second fastening hole 131.
  • the fastening members 140 inserted into the first fastening holes 121 and the second fastening holes 131, respectively, are provided with a plurality of flow paths 111 communicating with each of the first fastening holes 121 and the second fastening holes 131. One side of the can be closed. According to this structure, the flow path of the fluid flowing along the plurality of flow paths 111 can be changed according to the installation position of the fastening member 140 inserted into the first fastening hole 121 and the second fastening hole 131. have. This will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 7.
  • first sealing member 150 may be interposed between the housing 110 and the first sub housing 120, and the second sealing member may be interposed between the housing 110 and the second sub housing 130. 160 may be interposed.
  • the first sealing member 150 and the second sealing member 160 may include the first guide hole 122 and the flow path 111 and the second guide hole 132, or the second guide hole 132 and the flow path 111. And a structure for preventing the fluid flowing along the first guide hole 122 from flowing out between the housing 110 and the first sub-housing 120, or between the housing 110 and the second sub-housing 130. It may be made of a material having a predetermined elastic force.
  • the first sealing member 150 and the second sealing member 160 include a plurality of communication holes 151 and 161 in communication with the plurality of flow paths 111, so that the fluid is the first sealing member 150. ) And the second sealing member 160 may also flow.
  • the first sealing member 150 (or the second sealing member). 160 may be pressed and compressed as the first sub-housing 120 (or the second sub-housing 130) moves toward the housing 110.
  • the compressed first sealing member 150 (or the second sealing member 160) expands to the reaction force by the elastic force, so that the housing 110 and the first sub-housing 120 (or the second sub-housing 130).
  • FIG. 3 is a cutaway perspective view illustrating a first coupling structure of the battery pack cooling apparatus of FIG. 1
  • FIG. 4 is a cutaway view showing a fluid flow by cutting a side of the battery cooling apparatus illustrated in FIG. 3 in a first direction
  • FIG. 5 is a side view illustrating a flow of a fluid by cutting a lower surface of the battery cooling apparatus illustrated in FIG. 3 in a first direction.
  • FIG. 3 to 5 illustrate that the first sub-housing 120a and the second sub-housing 130a corresponding to the first set of the first sub-housing 120 and the second sub-housing 130 shown in FIG. It shows a state installed on both sides of the housing (110).
  • first fastening hole 121a of the first sub-housing 120a and the second fastening hole 131a of the second sub-housing 130a shown in FIGS. 3 to 5 are based on the first direction. It may be formed to be offset from each other.
  • a portion of the first guide hole 122a of the first sub-housing 120a and the second guide hole 132a of the second sub-housing 130a may be arranged to overlap each other based on the first direction.
  • the first guide hole 122a and the second guide hole 132a may be disposed to share one flow path 111.
  • the first sub-housing 120a cools the battery cell C and the first inlet 123a overlapping at least one of the plurality of flow paths 111 in a fluid flow from the outside.
  • the first outlet 124a may further include a first outlet 124a overlapping one of the plurality of flow paths 111 based on the first direction.
  • the first inlet 123a and the first outlet 124a may be formed on both side surfaces of the first sub housing 120a based on the second direction crossing the first direction. That is, the coolant flowing through the first inlet 123a is introduced into one channel 111 communicating with the first inlet 123a, and along one side surface of the housing 110 along the plurality of channels 111. And after the other side flows in turn may be discharged to the first outlet (124a).
  • FIG. 4 is a view illustrating the flow path 111 and the first guide hole 122a by cutting one side of the first sub-housing 120a having the first inlet 123a and the housing 110 and the second sub-housing 130a. And a flow of the fluid flowing along the second guide hole 132a in detail.
  • FIG. 5 illustrates the fluid corresponding to the reference B by flowing the fluid introduced into the second guide hole 132a corresponding to the reference A of FIG. 4 along the flow path 111 disposed on the lower surface of the housing 110.
  • 2 is a view showing a state that is transmitted to the guide hole (132a).
  • FIG. 4 the manner in which fluid flows along the other side of the first sub-housing 120a and the housing 110 and the second sub-housing 130a in which the first outlet 124a is disposed is illustrated in FIG. As shown in FIG. 4, as described above, the fluid may be discharged to the outside through the first outlet 124a.
  • the fluid is introduced along the first inlet 123a and starts to flow along the flow path 111 communicating with the first inlet 123a.
  • the fluid flowing along the flow path 111 communicating with the first inlet 123a flows toward the second sub-housing 130a and flows into the second guide hole 132a of the second sub-housing 130a. Since the second guide hole 132a does not penetrate the second sub-housing 130a, the fluid introduced into the second guide hole 132a is different from the flow path 111 communicating with the first inlet 123a. It flows along the 111 to the 1st sub-housing 120a side. That is, the fluid guided to the flow path 111 through the first inlet 123a may be bent once in the second guide hole 132a to flow.
  • the fluid transferred from the second guide hole 132a to the flow path 111 may be the first guide hole ( 122a).
  • the first guide hole 122a does not penetrate the first sub-housing 120a, the fluid introduced into the first guide hole 122a is bent once more to allow the flow path 111 different from the flow path 111. It may be guided to the second guide hole (132a) side through.
  • the fluid introduced through the first inlet 123a may be the first guide hole 122a-the flow path 111-the second guide hole 132a or the second guide hole 132a-the flow path 111- It may flow in sequence along the first guide hole 122a.
  • the battery pack cooling device 100 when the battery pack cooling device 100 according to an embodiment of the present invention has a first coupling structure, that is, the first set of first sub-housing 120a and When the second sub-housing 130a is coupled to both sides of the housing 110, the fluid introduced into the first inlet 123a may be bent and flow at least once, and one side, the lower surface, and the other of the housing 110 may flow. Flow along the side may be discharged to the first outlet (124a).
  • FIG. 6 is a cutaway perspective view illustrating a second coupling structure of the battery pack cooling apparatus of FIG. 1, and FIG. 7 specifically illustrates a flow of a fluid by cutting the side surface of the battery pack cooling apparatus of FIG. 6 in a first direction.
  • 8 is a cutaway side view, and FIG. 8 is a cutaway side view illustrating another embodiment of a second sub-housing of the battery pack cooling device illustrated in FIG. 7.
  • FIGS. 6 to 8 the configuration and operation of the 'air-cooled' battery pack cooling apparatus 100 will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 8.
  • FIG. 6 to 8 illustrate that the first sub-housing 120b and the second sub-housing 130b corresponding to the second set of the first sub-housing 120 and the second sub-housing 130 shown in FIG. It shows a state installed on both sides of the housing (110).
  • first fastening hole 121b of the first sub-housing 120b and the second fastening hole 131b of the second sub-housing 130b shown in FIGS. 6 to 8 are based on the first direction. It may be formed to overlap each other.
  • first guide hole 122b and the second guide hole 132b of the first sub-housing 120b may be formed to overlap each other based on the first direction.
  • the first sub-housing 120b may include a first guide hole 122b penetrating the first sub-housing 120b along the first direction, and the first guide hole 122b may be formed at an inlet through which fluid is introduced. Function can be performed. For example, as shown in FIGS. 6 and 7, since the first sub-housing 120b may include a plurality of first guide holes 122b, the fluid may be disposed in the housing 110 along the plurality of first guide holes 122b. May flow into the plurality of flow paths 111.
  • the first guide hole 122b may be formed to be partially opened in the second direction. According to this structure, some of the fluid introduced into the first guide hole 122b may flow along the flow path 111 in the first direction as described above, and at the same time, the other part may be guided in the second direction to It may be guided to the first inner chamber 123b provided in the first sub-housing 120b. The other part of the fluid guided to the first inner chamber 123b is transferred to the empty space provided inside the cover CV of the battery pack (not shown), and is transferred to the second sub housing 130b along the first direction. And guided to the second inner chamber 133b of the second sub-housing 130b.
  • the second guide hole 132b may be formed so as not to penetrate the second sub-housing 130b along the first direction (see FIGS. 6 and 7). Instead, the second guide hole 132b has a structure in which a part of the second guide hole 132b is opened, so that the fluid transferred from the flow path 111 to the second guide hole 132b flows along the second direction to allow the second sub hole to flow. It may be guided to the second inner chamber 133b provided in the housing 130b.
  • the second guide hole 132b may further include a second outlet 134b for discharging the fluid to the outside.
  • the air introduced into the first guide hole (122b) is guided to the second guide hole (132b) through the flow path 111 to the second internal chamber.
  • 133b may be collected, and the air collected in the second inner chamber 133b may be discharged to the outside through the second outlet 134b.
  • the first sub-housing 120b and the second sub-housing 130b corresponding to the second set are respectively installed at both sides of the housing 110, and the working fluid is used as air to the first guide hole 122b.
  • the introduced fluid flows in a straight line along the first direction and flows along the flow path 111 to the second guide hole 132b to cool the battery cell C.
  • the 'air-cooled' battery pack cooling device 100 may further include a blowing member (see 170 of FIG. 1) for forcing the flow of the fluid.
  • the blowing member 170 may be installed in at least one of the first inner chamber 123b and the second inner chamber 133b.
  • FIG. 1 illustrates that the blowing member 170 is installed in the second inner chamber 133b on the side of the second sub-housing 130b in which the second outlet 134b is formed.
  • the blower member 170 may be installed in the first inner chamber 123b on the side of the first sub-housing 120b.
  • the second outlet 134b may be formed in the second sub-housing 130b in the second direction.
  • This structure is easy to design because the outlet (not shown) of the blower member 170 is installed to discharge the fluid in the second direction because it is easy to design, which is the position of the second outlet 134b as an example May be formed to open in the first direction.
  • the opening direction of the second outlet 134b may be formed in a third direction crossing the first direction and the second direction in addition to the first direction and the second direction as described above.
  • the fluid collected in the second internal chamber 133b can be discharged in any direction, so that the fluid introduced into the first guide hole 122b passes through the flow path 111 and the battery cell C. Absorbs heat generated in the second chamber 133b through the second guide hole 132b and discharges the fluid collected in the second inner chamber 133b to the outside. It is important to note that it is not necessary to limit the discharge direction as the main role.
  • the second guide hole 132b may be formed to penetrate the second sub housing 130b along the first direction.
  • the fluid flowing into the first guide hole 122b and passing through the flow path 111 may be discharged to the outside through the second guide hole 132b. That is, the second guide hole 132b may serve as the second outlet 134b shown in FIGS. 6 and 7.
  • the structure of the second outlet 134b shown in FIGS. 6 and 7 and the structure of the second guide hole 132b as the outlet shown in FIG. 8 may be shared although not separately shown. That is, even when the second outlet 134b is formed in the second sub-housing 130b as illustrated in FIGS. 6 and 7, the second guide hole 132b is disposed in the second sub-housing 130b along the first direction. It may be formed to penetrate). Even with this structure, the fluid guided to the second guide hole 132b may be collected in the second inner chamber 133b and discharged to the outside through the second outlet 134b, and at the same time, the second guide hole 132b. It can also be discharged to the outside.
  • the water cooling and air-cooling which is the main cooling method for cooling the battery cells (C) selectively in one housing 110 It can be configured to be applicable. That is, the housing 110 is formed with a plurality of flow paths 111 that can be commonly used in water-cooled and air-cooled, and replace the first sub-housing 120 and the second sub-housing 130 on both sides of the housing 110 By installing this, water-cooling and air-cooling can be selectively implemented.
  • the first and second sub-housings of different structures are installed on the side of one housing according to the cooling performance required for the battery cell.
  • a cooling method can be selectively applied.

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징과, 제1 방향을 기준으로 하우징에 설치되는 제1 서브하우징과, 제1 방향을 기준으로 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 하우징에 설치되는 제2 서브하우징을 포함하고, 제1 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고, 제2 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며, 제1 체결홀 및 제2 체결홀에 삽입되는 체결부재의 설치 위치에 따라 복수개의 유로를 흐르는 유체의 경로가 변경되는 배터리팩 냉각 장치를 개시한다.

Description

배터리팩의 냉각 장치
본 발명의 실시예들은 배터리팩의 냉각 장치에 관한 것이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지를 일컫는 것으로서, 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 소형 첨단 전자기기 분야뿐만 아니라 에너지 저장 시스템에 이르기까지 널리 사용되고 있다.
이차 전지의 충전 및 방전 시 이차전지에서는 열이 발생하며, 이러한 이차전지를 적절하게 냉각시키지 않을 경우에는 배터리셀이 손상되어 내부 물질이 배출되거나, 심각한 경우에는 배터리셀이 폭발할 수도 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 실시예들은 하우징의 구조를 개선함으로써, 배터리셀의 냉각에 요구되는 냉각 성능에 따라 용이하게 냉각 방식을 변경할 수 있는 배터리셀 냉각 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징과, 제1 방향을 기준으로 하우징에 설치되는 제1 서브하우징과, 제1 방향을 기준으로 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 하우징에 설치되는 제2 서브하우징을 포함하고, 제1 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고, 제2 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며, 제1 체결홀 및 제2 체결홀에 삽입되는 체결부재의 설치 위치에 따라 복수개의 유로를 흐르는 유체의 경로가 변경되는 배터리팩 냉각 장치를 개시한다.
본 발명의 실시예들에 관한 배터리팩의 냉각 장치에 의하면, 배터리셀에 요구되는 냉각 성능에 따라 하나의 하우징의 측면에 상이한 구조의 제1 및 제2 서브하우징을 교체 가능하도록 설치함으로써 냉각 방식을 선택적으로 적용할 수 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩 냉각 장치를 분해하여 나타내는 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리팩 냉각 장치 중 하우징과 제1 서브하우징 및 제2 서브하우징의 결합구조를 개략적으로 나타내는 분해측면도이다.
도 3은 도 1의 배터리팩 냉각 장치의 제1 결합구조를 나타내는 절개사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 배터리 냉각 장치의 측면을 제1 방향을 따라 절개하여 유체의 흐름을 구체적으로 나타내는 절개측면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 배터리 냉각 장치의 하면을 제1 방향을 따라 절개하여 유체의 흐름을 구체적으로 나타내는 절개측면도이다.
도 6은 도 1의 배터리팩 냉각 장치의 제2 결합구조를 나타내는 절개사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 배터리팩 냉각 장치의 측면을 제1 방향을 따라 절개하여 유체의 흐름을 구체적으로 나타내는 절개측면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 배터리팩 냉각 장치 중 제2 서브하우징의 다른 실시예를 나타내는 절개 측면도이다.
본 발명의 일 실시예는, 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징과, 제1 방향을 기준으로 하우징에 설치되는 제1 서브하우징과, 제1 방향을 기준으로 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 하우징에 설치되는 제2 서브하우징을 포함하고, 제1 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고, 제2 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며, 제1 체결홀 및 제2 체결홀에 삽입되는 체결부재의 설치 위치에 따라 복수개의 유로를 흐르는 유체의 경로가 변경되는 배터리팩 냉각 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 하우징과 제1 서브하우징 사이에 개재되는 제1 실링부재와, 하우징과 제2 서브하우징 사이에 개재되는 제2 실링부재를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 실링부재 및 제2 실링부재는 상기 복수개의 유로와 연통되는 복수개의 연통홀을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 체결홀과 제2 체결홀은 제1 방향을 기준으로 서로 어긋나게 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 서브하우징은, 유체가 유입되고, 제1 방향을 기준으로 복수개의 유로 중 적어도 하나와 중첩되는 제1 유입구와, 유체가 배출되고, 제1 방향을 기준으로 복수개의 유로 중 적어도 하나와 중첩되는 제1 배출구를 더 포함하되, 제1 유입구와 제1 배출구는 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 기준으로 제1 서브하우징의 양측면에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 가이드홀과 제2 가이드홀은 제1 방향을 기준으로 일부가 서로 중첩될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 가이드홀은 제1 서브하우징을 비관통하고, 제2 가이드홀은 제2 서브하우징을 비관통할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 체결홀과 제2 체결홀은 제1 방향을 기준으로 서로 중첩되도록 형성되고, 제1 가이드홀과 제2 가이드홀은 제1 방향을 기준으로 서로 중첩되도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 가이드홀은 제1 방향을 따라 제1 서브하우징을 관통하고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 일부가 개방되어, 제1 가이드홀로 유입되는 유체의 일부를 제1 방향을 따라 복수개의 유로 중 일부로 가이드하며, 유체의 다른 일부를 제2 방향을 따라 제1 서브하우징의 내부에 마련되는 제1 내부챔버로 가이드하고, 제2 가이드홀은 제1 방향을 따라 제2 서브하우징을 관통하고, 제2 방향으로 일부가 개방되어 복수개의 유로로부터 제2 가이드홀로 전달되는 유체 중 일부를 외부로 배출하고, 유체의 다른 일부를 제2 서브하우징의 내부에 마련되는 제2 내부챔버로 가이드할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제2 서브하우징은 유체를 외부로 배출하는 배출구를 더 포함하고, 제1 가이드홀은 제1 방향을 따라 제1 서브하우징을 관통하고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 일부가 개방되어, 제1 가이드홀로 유입되는 유체의 일부를 제1 방향을 따라 복수개의 유로 중 일부로 가이드하며, 유체의 다른 일부를 제2 방향을 따라 제1 서브하우징의 내부에 마련되는 제1 내부챔버로 가이드하고, 제2 가이드홀은 제1 방향을 따라 제2 서브하우징을 비관통하고, 제2 방향으로 일부가 개방되어 복수개의 유로로부터 제2 가이드홀로 전달되는 유체를 제2 서브하우징의 내부에 마련되는 제2 내부챔버로 가이드하며, 제2 내부챔버에 포집되는 유체는 제2 배출구를 통해 외부로 배출될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 내부챔버 및 제2 내부챔버 중 하나 이상에 설치되는 송풍부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징과, 제1 방향을 기준으로 하우징에 설치되는 제1 서브하우징과, 제1 방향을 기준으로 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 하우징에 설치되는 제2 서브하우징을 포함하고, 제1 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고, 제2 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며, 복수개의 유로 중 적어도 하나에 체결부재를 삽입하여, 유체가 적어도 한번 절곡되어 흐르도록 복수개의 유로, 제1 가이드홀 및 제2 가이드홀을 연결하는 배터리팩 냉각 장치를 개시한다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징과, 제1 방향을 기준으로 하우징에 설치되는 제1 서브하우징과, 제1 방향을 기준으로 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 하우징에 설치되는 제2 서브하우징을 포함하고, 제1 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고, 제2 서브하우징은 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며, 복수개의 유로 중 적어도 하나에 체결부재를 삽입하여, 유체가 제1 방향을 따라 직선으로 흐르도록 제1 가이드홀, 복수개의 유로 및 제2 가이드홀을 연결하는 배터리팩 냉각 장치를 개시한다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수개의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩 냉각 장치를 분해하여 나타내는 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리팩 냉각 장치 중 하우징과 제1 서브하우징 및 제2 서브하우징의 결합구조를 개략적으로 나타내는 분해측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩 냉각 장치(100)는 하우징(110)과, 제1 서브하우징(120)과, 제2 서브하우징(130)과, 체결부재(140)와, 제1 실링부재(150)와, 제2 실링부재(160)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 배터리셀(C)을 수용하는 박스 형태로 구성되며, 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로(111)를 포함할 수 있다. 유로(111)는 제1 방향으로 연장되도록 배터리셀(C)의 양측면과, 배터리셀(C)의 하면에 배치될 수 있으며, 제1 방향으로 개방된 형태로 하우징(110)에 형성될 수 있다. 이러한 유로(111)를 통해 유체가 유동하며, 유체는 유로(111)를 통해 유동하는 동안 배터리셀(C)에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 배출하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 유체는 물 또는 공기일 수 있다. 예컨대, 물을 유체로 사용할 경우 배터리팩 냉각 장치(100)는 '수냉식' 배터리팩 냉각 장치(100)라고 명명할 수 있고, 또는 공기를 유체로 사용할 경우 '공랭식' 배터리팩 냉각 장치(100)라고 정의할 수 있다.
하우징(110)의 상면에는 각 배터리셀(C)들의 단자와 전기적으로 연결되는 버스바 홀더(BH)가 결합되고, 버스바 홀더(BH)의 상측에는 배터리셀(C)의 충전 및 방전, 그리고 안전을 종합적으로 관리하는 기능을 수행하는 회로를 포함하는 배터리 관리 시스템(BMS)이 결합될 수 있다. 배터리 관리 시스템(BMS)에는 배터리셀(C)의 외부와 인터커넥션을 형성하도록 상측으로 돌출되는 제1 단자부재(미표시)가 설치될 수 있다. 배터리 관리 시스템(BMS)의 상측에는 배플 플레이트(BP)가 설치될 수 있는 데, 이때 버스바 홀더(BH)와 배터리 관리 시스템(BMS) 및 배플 플레이트(BP)는 각각 배터리셀(C)에서 발생할 수 있는 가스를 커버(CV)측으로 배출하기 위하여 서로 연통되는 개구홀(미표시)을 구비할 수 있다.
또한, 하우징(110)의 측면에는 유사 시 배터리셀(C)과 버스바 홀더(BH)를 전기적으로 단락시키는 기능을 수행하는 릴레이(RL)가 설치될 수 있으며, 릴레이(RL)에는 제1 단자부재와 제1 방향을 기준으로 서로 대향하는 제2 단자부재(미표시)가 설치될 수 있다. 여기서, 제1 단자부재 및 제2 단자부재는 커버(CV)에 형성된 설치홀(미표시)을 통해 상측으로 돌출되며, 각각 양극 또는 음극으로 기능할 수 있다.
제1 서브하우징(120)은 제1 방향을 기준으로 하우징(110)의 일 측면에 설치될 수 있고, 제2 서브하우징(130)은 제1 방향을 기준으로 하우징(110)의 타 측면에 설치될 수 있다. 즉, 제2 서브하우징(130)은 제1 방향을 따라 하우징(110)을 중심으로 제1 서브하우징(120)에 대향하도록 배치될 수 있다.
구체적으로, 제1 서브하우징(120)은 하우징(110)에 형성된 복수개의 유로(111) 중 하나와 연통하는 제1 체결홀(121)과, 복수개의 유로(111) 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀(122)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 서브하우징(130)은 복수개의 유로(111) 중 하나와 연통하는 제2 체결홀(131)과, 복수개의 유로(111) 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀(132)을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에는 각각 2개의 제1 서브하우징(120a)(120b)과 제2 서브하우징(130a)(130b)이 도시되어 있다. 여기서, 참조부호 120a와 130a에 해당하는 한 쌍의 제1 서브하우징(120a) 및 제2 서브하우징(130b)은 제1 세트를 구성하며, 또한 참조부호 120b와 130b에 해당하는 다른 한 쌍의 제1 서브하우징(120b) 및 제2 서브하우징(130b)은 제2 세트를 구성한다.
하기에서 구체적으로 설명하겠으나, 제1 세트와 제2 세트는 하우징(110)에 교체 가능하도록 결합될 수 있다. 즉, 제1 세트에 해당하는 제1 서브하우징(120a)과 제2 서브하우징(130a)을 하우징(110)의 양측에 설치할 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 냉각 장치(100)는 물을 유체로 사용하는 '수냉식' 배터리팩 냉각 장치(100)로써 기능할 수 있다. 한편, 제2 세트에 해당하는 제1 서브하우징(120b)과 제2 서브하우징(130b)을 하우징(110)의 양측에 설치할 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 냉각 장치(100)는 공기를 유체로 사용하는 '공랭식' 배터리팩 냉각 장치(100)로써 기능할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리팩 냉각 장치(100)의 구성에 의하면, 제1 세트 및 제2 세트의 제1 서브하우징(120a)(120b)과 제2 서브하우징(130a)(130b) 중 하나의 세트를 선택적으로 하우징(110)에 설치함으로써, 간편하게 하우징(110)에 수용된 배터리셀(C)을 냉각하는 방식을 변경할 수 있다.
제1 체결홀(121)과 제2 체결홀(131)에는 체결부재(140)가 삽입될 수 있다. 제1 체결홀(121) 및 제2 체결홀(131)에 각각 삽입된 체결부재(140)는 각각의 제1 체결홀(121)과 제2 체결홀(131)과 연통하는 복수개의 유로(111) 중 하나의 일측면을 폐쇄할 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 제1 체결홀(121) 및 제2 체결홀(131)에 삽입되는 체결부재(140)의 설치 위치에 따라 복수개의 유로(111)를 따라 흐르는 유체의 유동 경로가 변경될 수 있다. 이에 대해서는 이하 도 3 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
한편, 하우징(110)과 제1 서브하우징(120)의 사이에는 제1 실링부재(150)가 개재될 수 있으며, 또한 하우징(110)과 제2 서브하우징(130)의 사이에는 제2 실링부재(160)가 개재될 수 있다.
제1 실링부재(150)와 제2 실링부재(160)는 제1 가이드홀(122)과 유로(111) 및 제2 가이드홀(132), 또는 제2 가이드홀(132)과 유로(111) 및 제1 가이드홀(122)을 따라 유동하는 유체가 하우징(110)과 제1 서브하우징(120), 또는 하우징(110)과 제2 서브하우징(130)의 사이로 유출되는 것을 방지하기 위한 구조로써, 소정의 탄성력을 갖는 소재로 구성될 수 있다. 또한, 제1 실링부재(150)와 제2 실링부재(160)는 복수개의 유로(111)와 연통되는 복수개의 연통홀(151)(161)을 포함하고 있어, 유체는 제1 실링부재(150) 및 제2 실링부재(160)를 통해서도 유동할 수 있다.
상세히, 체결부재(140)에 의해 하우징(110)과 제1 서브하우징(120)(또는 제2 서브하우징(130))이 서로 결합할 경우, 제1 실링부재(150)(또는 제2 실링부재(160))는 제1 서브하우징(120)(또는 제2 서브하우징(130))이 하우징(110) 측으로 이동함에 따라 가압되어 압축될 수 있다. 압축된 제1 실링부재(150)(또는 제2 실링부재(160))는 탄성력에 의해 그 반력으로 팽창하여, 하우징(110)과 제1 서브하우징(120)(또는 제2 서브하우징(130))의 사이에 형성될 수 있는 빈틈을 메꿈으로써 하우징(110)에서 제1 서브하우징(120)(또는 제2 서브하우징(130))으로 유동하는 유체의 유출을 방지할 수 있다.
도 3은 도 1의 배터리팩 냉각 장치의 제1 결합구조를 나타내는 절개사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 배터리 냉각 장치의 측면을 제1 방향을 따라 절개하여 유체의 흐름을 구체적으로 나타내는 절개측면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 배터리 냉각 장치의 하면을 제1 방향을 따라 절개하여 유체의 흐름을 구체적으로 나타내는 절개측면도이다. 이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 '수냉식' 배터리팩 냉각 장치(100)의 구성 및 작용을 자세하게 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시된 제1 서브하우징(120) 및 제2 서브하우징(130) 중 제1 세트에 해당하는 제1 서브하우징(120a)과 제2 서브하우징(130a)이 각각 하우징(110)의 양측에 설치된 모습을 나타낸다.
구체적으로, 도 3 내지 도 5에 도시된 제1 서브하우징(120a)의 제1 체결홀(121a)과, 제2 서브하우징(130a)의 제2 체결홀(131a)은 제1 방향을 기준으로 서로 어긋나도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 서브하우징(120a)의 제1 가이드홀(122a)과, 제2 서브하우징(130a)의 제2 가이드홀(132a)은 제1 방향을 기준으로 일부가 서로 중첩되도록 배치될 수 있다. 구체적으로는, 제1 가이드홀(122a)과 제2 가이드홀(132a)은 하나의 유로(111)를 공유하도록 배치될 수 있다.
또한, 제1 서브하우징(120a)은 외부로부터 유체가 유입되고, 제1 방향을 기준으로 복수개의 유로(111) 중 적어도 하나와 중첩되는 제1 유입구(123a)와, 배터리셀(C)을 냉각시키는 데 사용된 유체를 외부로 배출하고, 제1 방향을 기준으로 복수개의 유로(111) 중 하나와 중첩되는 제1 배출구(124a)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 제1 유입구(123a)와 제1 배출구(124a)는 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 기준으로 제1 서브하우징(120a)의 양측면에 형성될 수 있다. 즉, 제1 유입구(123a)를 통해 유입되는 냉각수는 제1 유입구(123a)와 연통되는 하나의 유로(111)로 유입되며, 복수개의 유로(111)를 따라 하우징(110)의 일측면과 하면 및 타측면을 차례대로 유동한 뒤 제1 배출구(124a)로 배출될 수 있다.
도 4는 제1 유입구(123a)를 구비하는 제1 서브하우징(120a)과 하우징(110) 및 제2 서브하우징(130a)의 일 측면을 절개하여 유로(111)와 제1 가이드홀(122a) 및 제2 가이드홀(132a)을 따라 유동하는 유체의 흐름을 구체적으로 나타내는 도면이다. 그리고, 도 5는 도 4의 참조부호 A에 해당하는 제2 가이드홀(132a)로 유입된 유체가 하우징(110)의 하면에 배치된 유로(111)를 따라 유동하여 참조부호 B에 해당하는 제2 가이드홀(132a)로 전달되는 모습을 나타내는 도면이다. 한편, 도면으로 별도로 도시하지는 않았으나, 제1 배출구(124a)가 배치된 제1 서브하우징(120a)과 하우징(110) 및 제2 서브하우징(130a)의 타 측면을 따라 유체가 유동하는 방식은 도 4에 나타난 바와 유사하며, 상술한 바와 같이 유체는 제1 배출구(124a)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 4를 참조하면, 유체는 제1 유입구(123a)를 따라 유입되어 제1 유입구(123a)와 연통된 유로(111)를 따라 유동을 시작한다. 제1 유입구(123a)와 연통된 유로(111)를 따라 유동하던 유체는 제2 서브하우징(130a) 측으로 유동하며, 제2 서브하우징(130a)의 제2 가이드홀(132a)로 유입된다. 제2 가이드홀(132a)은 제2 서브하우징(130a)을 비관통하므로, 제2 가이드홀(132a)에 유입된 유체는 다시 상기 제1 유입구(123a)와 연통된 유로(111)와 다른 유로(111)를 따라 제1 서브하우징(120a) 측으로 유동한다. 즉, 제1 유입구(123a)를 통해 유로(111) 측으로 인도된 유체는 제2 가이드홀(132a)에서 한번 절곡되어 흐를 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 가이드홀(122a)의 일부는 제2 가이드홀(132a)의 일부와 중첩되므로, 제2 가이드홀(132a)에서 유로(111)로 전달된 유체는 제1 가이드홀(122a) 측으로 인도될 수 있다. 그리고, 제1 가이드홀(122a)은 제1 서브하우징(120a)을 비관통하므로, 제1 가이드홀(122a) 측으로 유입된 유체는 다시 한번 더 절곡되어 상기 유로(111)와 다른 유로(111)를 통해 제2 가이드홀(132a) 측으로 인도될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 유입구(123a)를 통해 유입된 유체는 제1 가이드홀(122a)-유로(111)-제2 가이드홀(132a) 또는 제2 가이드홀(132a)-유로(111)-제1 가이드홀(122a)을 따라 차례대로 유동할 수 있다.
즉, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 관한 배터리팩 냉각 장치(100)가 제1 결합구조를 가질 경우, 즉 제1 세트의 제1 서브하우징(120a) 및 제2 서브하우징(130a)이 하우징(110)의 양측에 결합될 경우, 제1 유입구(123a)로 유입된 유체는 적어도 한번 절곡되어 유동할 수 있으며, 하우징(110)의 일측면, 하면 및 타측면을 따라 유동하여 제1 배출구(124a)로 배출될 수 있다.
도 6은 도 1의 배터리팩 냉각 장치의 제2 결합구조를 나타내는 절개사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 배터리팩 냉각 장치의 측면을 제1 방향을 따라 절개하여 유체의 흐름을 구체적으로 나타내는 절개측면도이며, 도 8은 도 7에 도시된 배터리팩 냉각 장치 중 제2 서브하우징의 다른 실시예를 나타내는 절개 측면도이다. 이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 '공랭식' 배터리팩 냉각 장치(100)의 구성 및 작용을 자세하게 설명하기로 한다.
도 6 내지 도 8은 도 1에 도시된 제1 서브하우징(120) 및 제2 서브하우징(130) 중 제2 세트에 해당하는 제1 서브하우징(120b)과 제2 서브하우징(130b)이 각각 하우징(110)의 양측에 설치된 모습을 나타낸다.
구체적으로, 도 6 내지 도 8에 도시된 제1 서브하우징(120b)의 제1 체결홀(121b)과, 제2 서브하우징(130b)의 제2 체결홀(131b)은 제1 방향을 기준으로 서로 중첩되도록 형성될 수 있다. 또한, 제1 서브하우징(120b)의 제1 가이드홀(122b)과 제2 가이드홀(132b)은 제1 방향을 기준으로 서로 중첩되도록 형성될 수 있다.
제1 서브하우징(120b)은 제1 방향을 따라 제1 서브하우징(120b)을 관통하는 제1 가이드홀(122b)을 구비할 수 있으며, 제1 가이드홀(122b)은 유체가 유입되는 유입구의 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 도 6 및 도 7에 나타난 바와 같이 제1 서브하우징(120b)은 복수개의 제1 가이드홀(122b)을 구비할 수 있으므로, 유체는 복수개의 제1 가이드홀(122b)을 따라 하우징(110)의 복수개의 유로(111)로 유입될 수 있다.
한편, 제1 가이드홀(122b)은 제2 방향으로 일부가 개방되도록 형성될 수 있다. 이러한 구조에 따라, 제1 가이드홀(122b)로 유입된 유체 중 일부는 전술한 바와 같이 제1 방향으로는 유로(111)를 따라 유동할 수 있으며, 동시에 다른 일부는 제2 방향으로 인도되어 제1 서브하우징(120b)의 내부에 마련되는 제1 내부챔버(123b)로 가이드될 수 있다. 제1 내부챔버(123b)로 가이드된 상기 유체 중 다른 일부는 배터리팩(미표시)의 커버(CV) 내부에 마련되는 빈 공간으로 전달되고, 제1 방향을 따라 제2 서브하우징(130b) 측으로 전달되어 제2 서브하우징(130b)의 제2 내부챔버(133b)로 가이드될 수 있다.
제2 가이드홀(132b)은 제1 방향을 따라 제2 서브하우징(130b)을 비관통하도록 형성될 수 있다(도 6 및 도 7 참조). 대신, 제2 가이드홀(132b)은 제2 방향으로 일부가 개방되는 구조를 가짐으로써, 유로(111)로부터 제2 가이드홀(132b)로 전달되는 유체는 제2 방향을 따라 유동하여 제2 서브하우징(130b)의 내부에 마련되는 제2 내부챔버(133b)로 가이드될 수 있다. 그리고, 제2 가이드홀(132b)은 유체를 외부로 배출하는 제2 배출구(134b)를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 구조에 따르면, 공기로 배터리셀(C)을 냉각시킬 경우 제1 가이드홀(122b)로 유입된 공기는 유로(111)를 통해 제2 가이드홀(132b)로 가이드되어 제2 내부챔버(133b)에 포집될 수 있고, 제2 내부챔버(133b)에 포집된 공기는 제2 배출구(134b)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 즉, 제2 세트에 해당하는 제1 서브하우징(120b)과 제2 서브하우징(130b)을 각각 하우징(110)의 양측에 설치하고, 작동 유체를 공기로 사용할 경우 제1 가이드홀(122b)로 유입된 유체는 제1 방향을 따라 직선으로 흘러 유로(111)를 따라 제2 가이드홀(132b)로 유동하며 배터리셀(C)을 냉각시킬 수 있다.
또한, '공랭식' 배터리팩 냉각 장치(100)는 유체의 유동을 강제하는 송풍부재(도 1의 170 참조)를 더 포함할 수 있다. 송풍부재(170)는 제1 내부챔버(123b) 및 제2 내부챔버(133b) 중 하나 이상에 설치될 수 있다. 일 예시로써, 도 1에는 송풍부재(170)가 제2 배출구(134b)가 형성되어 있는 제2 서브하우징(130b)측의 제2 내부챔버(133b)에 설치되는 모습을 도시한다. 하지만, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 송풍부재(170)는 제1 서브하우징(120b) 측의 제1 내부챔버(123b)에 설치될 수도 있음은 물론이다.
상세히, 도 6에 따르면 제2 배출구(134b)는 제2 서브하우징(130b)에서 제2 방향으로 개방된 형태로 형성될 수 있다. 이러한 구조는 송풍부재(170)의 토출구(미표시)가 제2 방향으로 유체를 토출하도록 설치됨에 따라 동일한 위치에 설치되는 것이 설계 상 용이하게 때문으로, 이는 일 예시로써 제2 배출구(134b)의 위치는 제1 방향으로 개방되도록 형성될 수도 있다. 뿐만 아니라, 제2 배출구(134b)의 개방 방향은 상기와 같이 제1 방향 및 제2 방향 이외에도 제1 방향과 제2 방향과 각각 교차하는 제3 방향으로도 형성될 수 있다.
이는, 제2 내부챔버(133b)에 포집된 유체는 그 어떠한 방향으로도 배출이 가능하기 때문으로, 제1 가이드홀(122b)로 유입된 유체는 유로(111)를 지나면서 배터리셀(C)에서 발생하는 열을 흡수하여 제2 가이드홀(132b)을 거쳐 제2 내부챔버(133b)에 포집되며, 제2 배출구(134b)는 제2 내부챔버(133b)에 포집된 유체를 외부로 배출하는 것이 주된 역할로 그 배출 방향을 한정할 필요는 없음을 밝혀둔다.
예컨대, 도 8을 참조하면, 제2 가이드홀(132b)은 제1 방향을 따라 제2 서브하우징(130b)을 관통하도록 형성될 수 있다. 이러한 경우, 제1 가이드홀(122b)로 유입되어 유로(111)를 통과한 유체는 제2 가이드홀(132b)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 즉, 제2 가이드홀(132b)은 도 6 및 도 7에 나타난 제2 배출구(134b)의 역할을 수행할 수 있다.
상기 도 6 및 도 7에 나타난 제2 배출구(134b)의 구조와, 도 8에 도시된 배출구로써의 제2 가이드홀(132b)의 구조는 도면으로 별도로 나타내지는 않았으나 공용될 수도 있다. 즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 제2 서브하우징(130b)에 제2 배출구(134b)가 형성된 상태에서도, 제2 가이드홀(132b)은 제1 방향을 따라 제2 서브하우징(130b)을 관통하도록 형성될 수도 있다. 이러한 구조에 의해서도, 제2 가이드홀(132b)으로 인도된 유체는 제2 내부챔버(133b)에 포집되어 제2 배출구(134b)를 통해 외부로 배출될 수 있으며, 동시에 제2 가이드홀(132b)을 통해서도 외부로 배출될 수 있다.
전술한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 실시예들에 관한 배터리팩 냉각 장치(100)에 의하면, 배터리셀(C)을 냉각하는 주요 냉각 방식인 수냉식과 공랭식을 하나의 하우징(110)에 선택적으로 적용이 가능하도록 구성할 수 있다. 즉, 하우징(110)에는 수냉식 및 공랭식에 공통적으로 사용될 수 있는 복수개의 유로(111)를 형성하고, 하우징(110)의 양측에 제1 서브하우징(120) 및 제2 서브하우징(130)을 교체 가능하도록 설치함으로써 수냉식과 공랭식을 선택적으로 구현할 수 있다.
이러한 구조에 따라, 배터리셀(C)에 요구되는 냉각 성능에 맞춰 수냉식 또는 공랭식의 냉각 방식를 선택하여 적용함으로써, 필요한 부품 수와 부품의 총 중량을 저감시킬 수 있으며, 뿐만 아니라 부품 설치를 위한 공간을 축소할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 의한 배터리팩의 냉각 장치에 의하면, 배터리셀에 요구되는 냉각 성능에 따라 하나의 하우징의 측면에 상이한 구조의 제1 및 제2 서브하우징을 교체 가능하도록 설치함으로써 냉각 방식을 선택적으로 적용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징;
    상기 제1 방향을 기준으로 상기 하우징에 설치되는 제1 서브하우징; 및
    상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 상기 하우징에 설치되는 제2 서브하우징;을 포함하고,
    상기 제1 서브하우징은 상기 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 상기 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고,
    상기 제2 서브하우징은 상기 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 상기 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며,
    상기 제1 체결홀 및 상기 제2 체결홀에 삽입되는 체결부재의 설치 위치에 따라 상기 복수개의 유로를 흐르는 유체의 경로가 변경되는, 배터리팩 냉각 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 제1 서브하우징 사이에 개재되는 제1 실링부재와,
    상기 하우징과 상기 제2 서브하우징 사이에 개재되는 제2 실링부재를 더 포함하는, 배터리팩 냉각 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 실링부재 및 상기 제2 실링부재는 상기 복수개의 유로와 연통되는 복수개의 연통홀을 포함하는, 배터리팩 냉각 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 체결홀과 상기 제2 체결홀은 상기 제1 방향을 기준으로 서로 어긋나게 형성되는, 배터리팩 냉각 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 서브하우징은,
    상기 유체가 유입되고, 상기 제1 방향을 기준으로 상기 복수개의 유로 중 적어도 하나와 중첩되는 제1 유입구와,
    상기 유체가 배출되고, 상기 제1 방향을 기준으로 상기 복수개의 유로 중 적어도 하나와 중첩되는 제1 배출구를 더 포함하되,
    상기 제1 유입구와 상기 제1 배출구는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 기준으로 상기 제1 서브하우징의 양측면에 형성되는, 배터리팩 냉각 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가이드홀과 상기 제2 가이드홀은 상기 제1 방향을 기준으로 일부가 서로 중첩되는, 배터리팩 냉각 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가이드홀은 상기 제1 서브하우징을 비관통하고,
    상기 제2 가이드홀은 상기 제2 서브하우징을 비관통하는, 배터리팩 냉각 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 체결홀과 상기 제2 체결홀은 상기 제1 방향을 기준으로 서로 중첩되도록 형성되고,
    상기 제1 가이드홀과 상기 제2 가이드홀은 상기 제1 방향을 기준으로 서로 중첩되도록 형성되는, 배터리팩 냉각 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가이드홀은 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 서브하우징을 관통하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 일부가 개방되어, 상기 제1 가이드홀로 유입되는 상기 유체의 일부를 상기 제1 방향을 따라 상기 복수개의 유로 중 일부로 가이드하며, 상기 유체의 다른 일부를 상기 제2 방향을 따라 상기 제1 서브하우징의 내부에 마련되는 제1 내부챔버로 가이드하고,
    상기 제2 가이드홀은 상기 제1 방향을 따라 상기 제2 서브하우징을 관통하고, 상기 제2 방향으로 일부가 개방되어 상기 복수개의 유로로부터 상기 제2 가이드홀로 전달되는 상기 유체 중 일부를 외부로 배출하고, 상기 유체의 다른 일부를 상기 제2 서브하우징의 내부에 마련되는 제2 내부챔버로 가이드하는, 배터리팩 냉각 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 서브하우징은 상기 유체를 외부로 배출하는 배출구를 더 포함하고,
    상기 제1 가이드홀은 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 서브하우징을 관통하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 일부가 개방되어, 상기 제1 가이드홀로 유입되는 상기 유체의 일부를 상기 제1 방향을 따라 상기 복수개의 유로 중 일부로 가이드하며, 상기 유체의 다른 일부를 상기 제2 방향을 따라 상기 제1 서브하우징의 내부에 마련되는 제1 내부챔버로 가이드하고,
    상기 제2 가이드홀은 상기 제1 방향을 따라 상기 제2 서브하우징을 비관통하고, 상기 제2 방향으로 일부가 개방되어 상기 복수개의 유로로부터 상기 제2 가이드홀로 전달되는 상기 유체를 상기 제2 서브하우징의 내부에 마련되는 제2 내부챔버로 가이드하며,
    상기 제2 내부챔버에 포집되는 상기 유체는 제2 배출구를 통해 외부로 배출되는, 배터리팩 냉각 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 내부챔버 및 상기 제2 내부챔버 중 하나 이상에 설치되는 송풍부재를 더 포함하는, 배터리팩 냉각 장치.
  12. 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징;
    상기 제1 방향을 기준으로 상기 하우징에 설치되는 제1 서브하우징; 및
    상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 상기 하우징에 설치되는 제2 서브하우징;을 포함하고,
    상기 제1 서브하우징은 상기 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 상기 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고,
    상기 제2 서브하우징은 상기 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 상기 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며,
    상기 복수개의 유로 중 적어도 하나에 체결부재를 삽입하여, 유체가 적어도 한번 절곡되어 흐르도록 상기 복수개의 유로, 상기 제1 가이드홀 및 상기 제2 가이드홀을 연결하는, 배터리팩 냉각 장치.
  13. 제1 방향을 따라 연장되는 복수개의 유로를 포함하는 하우징;
    상기 제1 방향을 기준으로 상기 하우징에 설치되는 제1 서브하우징; 및
    상기 제1 방향을 기준으로 상기 제1 서브하우징에 대향하도록 배치되어 상기 하우징에 설치되는 제2 서브하우징;을 포함하고,
    상기 제1 서브하우징은 상기 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제1 체결홀과, 상기 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제1 가이드홀을 포함하고,
    상기 제2 서브하우징은 상기 복수개의 유로 중 하나와 연통하는 제2 체결홀과, 상기 복수개의 유로 중 하나 이상과 연통하는 제2 가이드홀을 포함하며,
    상기 복수개의 유로 중 적어도 하나에 체결부재를 삽입하여, 유체가 상기 제1 방향을 따라 직선으로 흐르도록 상기 제1 가이드홀, 상기 복수개의 유로 및 상기 제2 가이드홀을 연결하는, 배터리팩 냉각 장치.
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