WO2019117437A1

WO2019117437A1 - 배터리 모듈

Info

Publication number: WO2019117437A1
Application number: PCT/KR2018/011656
Authority: WO
Inventors: 금재영; 박대엽; 정운석
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2019-06-20
Also published as: KR20190069120A; EP3726641A4; EP3726641A1; KR102198001B1; US11749856B2; CN111357150A; US20200373637A1; CN111357150B

Abstract

본 발명에 의하면, 배터리 모듈이 개시된다. 상기 배터리 모듈은, 배터리 팩과, 배터리 팩의 냉각을 위한 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체와, 관체의 패스가 휘어지거나 또는 관체의 연결이 불연속적인 구간에서 관체의 외부를 둘러싸는 관체 커버를 포함할 수 있다. 본 발명의 배터리 모듈에 의하면, 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체를 따라, 관체의 패스가 휘어지거나 또는 관체의 연결이 불연속적인 구간과 같이 관체의 취약한 부분을 덮어주는 관체 커버를 구비함으로써, 고압 다이 캐스팅에서 고압으로 주입되는 용융 금속의 압력에 따른 관체의 손상을 방지할 수 있다.

Description

배터리 모듈

본 발명은 배터리 모듈에 관한 것이다.

통상적으로 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 이차 전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원공급장치(uninterruptible power supply) 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 단일 전지의 형태로 사용되기도 하고, 다수의 전지들을 연결하여 하나의 단위로 묶은 모듈 형태로 사용되기도 한다.

휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 전지의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하지만, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지를 포함하는 모듈 형태가 선호되며, 내장된 전지의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 모듈은, 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체를 따라, 관체의 패스가 휘어지거나 또는 관체의 연결이 불연속적인 구간과 같이 관체의 취약한 부분을 덮어주는 관체 커버를 구비함으로써, 고압 다이 캐스팅에서 고압으로 주입되는 용융 금속의 압력에 따른 관체의 손상을 방지할 수 있다.

본 발명의 배터리 모듈은,

배터리 팩;

상기 배터리 팩의 냉각을 위한 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체; 및

상기 관체의 패스가 휘어지거나 또는 관체의 연결이 불연속적인 구간에서 상기 관체의 외부를 둘러싸는 관체 커버;를 포함한다.

이와 같이, 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체의 손상을 방지함으로써, 냉각 매체의 유동 저항을 낮게 유지할 수 있고, 방열 성능을 향상시키면서도 방열을 위한 구동 동력을 낮출 수 있다.

도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 관한 배터리 모듈이 도시되어 있다.

도 2에는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 내부 구조를 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다.

도 3 내지 도 5에는 도 2에 도시된 하부 하우징과, 전후방 냉각 플레이트의 사시도가 도시되어 있다.

도 6에는, 하부 하우징과 전후방 냉각 플레이트 내부에 매립되는 제1 내지 제3 냉각관의 구조가 도시되어 있다.

도 7에는 본 발명의 일 실시형태에서 적용 가능한 관체 커버를 설명하기 위한 도면으로, 하부 하우징 내부에 매립되는 제1 냉각관과, 제1 냉각관과 함께 상기 하부 하우징 내부에 매립되는 전방 연결부의 일부와 후방 연결부의 일부를 도시한 도면이 도시되어 있다.

도 8에는 도 7의 일부를 확대하여 도시한 도면으로, 본 발명의 일 실시형태에서 적용될 수 있는 제1 관체 커버를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 9a 및 도 9b에는 도 7의 일부를 확대하여 도시한 도면으로, 본 발명의 서로 다른 실시형태에서 적용될 수 있는 제2 관체 커버를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 10에는 도 7의 일부를 확대하여 도시한 도면으로, 본 발명의 일 실시형태에서 적용될 수 있는 제3 관체 커버를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 11에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 제3 관체 커버의 단면도가 도시되어 있다.

도 12 및 도 13에는 본 발명의 서로 다른 실시형태에 따른 제3 관체 커버의 단면도들이 도시되어 있다.

도 14에는 본 발명과 대비되는 비교예에 따른 제3 관체 커버의 단면도가 도시되어 있다.

도 15에는 도 10의 XV-XV선을 따라 취한 단면도로서, 하부 하우징 내에 매립되어 있는 결속구의 단면도가 도시되어 있다.

도 16에는 본 발명의 일 실시형태에서 적용될 수 있는 제4, 제5 관체 커버가 도시되어 있다.

도 17에는 도 16에 도시된 제4, 제5 관체 커버의 형성을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 18에는 본 발명의 일 실시형태에서 적용될 수 있는 제3 내지 제5 관체 커버가 도시되어 있다.

도 19에는 도 10의 XIX-XIX 선을 따라 취한 단면도로서, 하부 하우징 내에 매립되어 있는 관체 커버의 단면도가 도시되어 있다.

본 발명의 배터리 모듈은,

배터리 팩;

예를 들어, 상기 관체의 연결이 불연속적인 구간은, 냉각 매체의 흐름이 분기되거나 또는 냉각 매체의 흐름이 합류되는 구간을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 관체 커버는, 냉각 매체의 분기점 또는 합류점을 형성하기 위한 연결탱크에 접속된 관체의 외부에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 모듈은,

제1 군의 배터리 팩을 냉각하기 위한 것으로, 배터리 모듈의 바닥을 이루는 제1 레벨에 형성된 제1 냉각관;

제2 군의 배터리 팩을 냉각하기 위한 것으로, 상기 제1 레벨 보다 상승된 제2 레벨에 형성된 제2 냉각관;

제3 군의 배터리 팩을 냉각하기 위한 것으로, 상기 제1 레벨 보다 상승된 제3 레벨에 형성된 제3 냉각관;

상기 제1, 제2 냉각관을 서로 연결해주기 위한 전방 연결부; 및

상기 제1, 제3 냉각관을 서로 연결해주기 위한 후방 연결부를 포함하며,

상기 관체 커버는, 상기 제1 내지 제3 냉각관과, 전방 연결부 및 후방 연결부를 형성하는 관체 중에서 적어도 어느 하나의 관체에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 관체 커버는,

상기 전방 연결부에 형성된 제1 관체 커버; 및

상기 후방 연결부에 형성된 제2 관체 커버를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 관체 커버는, 상기 전방 연결부의 제1, 제2 레벨에 형성된 제1, 제2 연결탱크 중에서 어느 일 연결탱크에 접속된 관체의 외부에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 관체 커버는 상기 제1 연결탱크에 접속된 관체의 접속 개소로부터 상기 관체와 나란하게 일 방향을 따라 연장될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 관체 커버는, 상기 후방 연결부의 제1, 제3 레벨에 형성된 제3, 제4 연결탱크 중에서 어느 일 연결탱크에 접속된 관체의 외부에 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 관체 커버는 상기 제3 연결탱크에 접속된 관체와 나란하게 휘어진 방향으로 연장될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 관체 커버는 상기 관체의 휘어진 구간이 종료되는 종료 지점으로부터 일 방향으로 연장되는 직선 구간을 따라 적어도 5mm 이상의 연장길이를 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 냉각관은, 제2 냉각관과 나란하게 연장되는 종방향부와, 상기 제3 냉각관과 나란하게 연장되는 횡방향부를 포함하고,

상기 관체 커버는, 상기 횡방향부 양편에 형성된 제3 관체 커버를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제3 관체 커버는, 상기 횡방향부의 길이 방향을 따라 냉각 매체의 흐름을 되돌리도록 휘어진 제1 냉각관의 관체를 덮도록 형성될 수 있다.

상기 제3 관체 커버는, 제1 냉각관의 휘어진 방향에 따라 상대적으로 내측 영역에 배치된 내측 관체와, 상대적으로 외측 영역에 배치된 외측 관체를 함께 덮어줄 수 있다.

예를 들어, 상기 제3 관체 커버는, 상기 내측 관체 및 외측 관체를 각각 덮어주는 내측부와 외측부를 포함하되,

상기 내측부와 외측부 각각은, 상기 내측 관체 및 외측 관체의 휘어진 구간이 종료되는 종료 지점으로부터 상기 횡방향부의 길이 방향을 따라 최소 5mm 이상의 연장길이를 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 제3 관체 커버는, 상기 내측 관체 및 외측 관체를 각각 덮어주는 내측부와 외측부를 포함하되, 상기 횡방향부의 길이 방향을 따라 상기 내측부가 외측부 보다 더 길게 연장될 수 있다.

예를 들어, 상기 관체 커버는,

상기 내측 관체의 휘어진 구간에 끼워진 하나의 제4 관체 커버; 및

상기 외측 관체의 서로 다른 휘어진 구간에 끼워진 것으로, 서로로부터 이격되어 쌍을 이루는 제5 관체 커버를 포함하며,

상기 제3 관체 커버는, 상기 제4, 제5 관체 커버를 다 함께 덮어줄 수 있다.

예를 들어, 상기 제3 관체 커버는, 상기 제1 냉각관의 관체를 사이에 두고 서로 마주하는 방향으로 조립되는 제1, 제2 커버부재를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 커버부재는, 상기 제1, 제2 커버부재 사이에서 단차진 계면을 형성하도록 서로에 대해 끼움 결합될 수 있다.

예를 들어, 상기 배터리 모듈은, 상기 관체의 패스가 일 방향을 따라 연장되는 직선 구간에 형성된 것으로, 나란하게 연장되는 서로 다른 관체의 외부에 함께 결합되어 서로 다른 관체를 함께 위치 고정하도록 지그 홈이 형성된 결속구를 더 포함하고, 상기 결속구와 관체 커버는 서로 이격되게 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 결속구와 관체 커버는 상기 일 방향을 따라 최소 5mm 이상의 유격을 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 관체 및 관체 커버는 하부 하우징의 내부에 매립되고,

상기 하부 하우징은, 상기 배터리 팩을 수용하는 수용 공간을 사이에 두고 상부 하우징과 마주하게 결합될 수 있다.

예를 들어, 상기 관체 커버는 상기 하부 하우징의 탑면 및 바닥면으로 노출되어 있지 않을 수 있다.

예를 들어, 상기 하부 하우징의 탑면은, 배터리 팩의 수용 공간을 정의하며 배터리 팩의 지지면을 제공하고,

상기 하부 하우징의 바닥면은, 전체 배터리 모듈의 지지면을 제공할 수 있다.

예를 들어, 상기 관체 커버는 상기 하부 하우징과 동일한 금속 소재로 형성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 배터리 모듈에 대해 설명하기로 한다.

도면을 참조하면, 상기 배터리 모듈은, 배터리 모듈의 바닥에 배치되는 하부 하우징(P1)과, 상기 하부 하우징(P1) 위에 배치되는 다수의 배터리 팩을 포함할 수 있고, 하부 하우징(P1)과 마주하게 조립되어 배터리 팩의 수용 공간을 형성하고, 다수의 배터리 팩을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 상부 하우징(U)을 포함할 수 있다. 상기 하부 하우징(P1)과 상부 하우징(U)은 서로 마주하게 조립되도록 같은 형태, 예를 들어, 서로 다른 제1 방향(Z1)과 제2 방향(Z2)으로 연장된 T 자 형태로 형성될 수 있다.

도 2에는 도 1에 도시된 배터리 모듈의 내부 구조를 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있다. 그리고, 도 3 내지 도 5에는 도 2에 도시된 하부 하우징과, 전후방 냉각 플레이트의 사시도가 도시되어 있다.

도면들을 참조하면, 상기 하부 하우징(P1) 위로는, 하부 하우징(P1)으로부터 배터리 팩의 수용 공간(g)을 사이에 두고 이격되어 있는 전방 냉각 플레이트(P2)와, 상기 하부 하우징(P1)으로부터 배터리 팩의 수용 공간(g)을 사이에 두고 이격되어 있는 후방 냉각 플레이트(P3)가 배치될 수 있다.

상기 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)는, 각각 배터리 팩(M1,M2,M3)과 직접 접촉되어 배터리 팩(M1,M2,M3)을 방열하는 것으로, 배터리 팩(M1,M2,M3)의 지지 역할과 함께 배터리 팩(M1,M2,M3)을 방열하는 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 하우징(P1)은 배터리 모듈의 바닥에 해당되는 제1 레벨(h1)에 배치되어 제1 군의 배터리 팩(M1)을 지지해주며 이들의 방열을 담당할 수 있다. 또한, 상기 전방 냉각 플레이트(P2)는 제1 레벨(h1)로부터 상방으로 이격된 제2 레벨(h2)에 배치되어 제2 군의 배터리 팩(M2)을 지지해주며 이들의 방열을 담당할 수 있다. 그리고, 상기 후방 냉각 플레이트(P3)는 제1 레벨(h1)로부터 상방으로 이격된 제3 레벨(h3)에 배치되어 제3 군의 배터리 팩(M3)을 지지해주며 이들의 방열을 담당할 수 있다. 참고로, 본 명세서에 첨부된 도면들에서는 이해의 편의를 위하여, 제1 군 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)을 배터리 팩의 장착 개소로 표시하고 있다.

상기 제1 군 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)이란 적어도 하나 이상 다수의 배터리 팩을 포함할 수 있으며, 서로 다른 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 군의 배터리 팩(M1)은 배터리 모듈의 바닥에 해당되는 제1 레벨(h1)에 배치되어 가장 많은 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있고, 상기 제2 군의 배터리 팩(M2)은 가장 적은 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 그리고, 제3 군의 배터리 팩(M3)은 제1 군의 배터리 팩(M1) 보다는 적고, 제2 군의 배터리 팩(M2) 보다는 많은 개수의 배터리 팩을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 하부 하우징(P1) 위에 배치되는 제1 군의 배터리 팩(M1)은 4개의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 하부 하우징(P1)은 제1 방향(Z1)을 따라 길게 연장되는 종방향부(PZ1)와, 제2 방향(Z2)을 따라 길게 연장되는 횡방향부(PZ2)를 포함할 수 있는데, 상기 종방향부(PZ1) 위로는 제1 방향(Z1)을 따라 2개의 배터리 팩이 배치될 수 있고, 상기 횡방향부(PZ2) 위로는 제2 방향(Z2)을 따라 2개의 배터리 팩이 배치될 수 있다. 그리고, 전방 냉각 플레이트(P2) 위에 배치되는 제2 군의 배터리 팩(M2)은 1개의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 상기 전방 냉각 플레이트(P2)는 제1 방향(Z1)을 따라 길게 연장될 수 있고, 상기 전방 냉각 플레이트(P2) 위로는 제1 방향(Z1)을 따라 1개의 배터리 팩이 배치될 수 있다. 또한, 상기 후방 냉각 플레이트(P3) 위에 배치되는 제3 군의 배터리 팩(M3)은 2개의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 상기 후방 냉각 플레이트(P3)는 제2 방향(Z2)을 따라 길게 연장될 수 있고, 상기 후방 냉각 플레이트(P3) 위로는 제2 방향(Z2)을 따라 2개의 배터리 팩이 배치될 수 있다.

후술하는 바와 같이, 본 발명에서는 다수의 배터리 팩(M1,M2,M3)에 대해 균일한 방열 성능을 제공하도록, 제1 군 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)의 방열을 담당하는 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3, 도 6 참조)의 직경이나 개수, 간격 등을 설계할 수 있다.

다수의 배터리 팩을 포함하는 전체 배터리 모듈에서 일부 배터리 팩(M1,M2,M3)의 방열성이 떨어지면 해당 배터리 팩(M1,M2,M3)의 성능 저하 및 수명 단축이 발생되고, 이는 전체 배터리 모듈의 성능 저하 및 수명 단축으로 이어지므로, 다수의 배터리 팩(M1,M2,M3)에 대해 균일한 방열성을 제공하는 것이 바람직하다.

상기 하부 하우징(P1)은 제1 방향(Z1)으로 길게 연장되어 있는 종방향부(PZ1)와, 상기 제1 방향(Z1)과 다른 방향으로 제2 방향(Z2)으로 길게 연장되어 있는 횡방향부(PZ2)를 포함한다. 예를 들어, 상기 종방향부(PZ1)와 횡방향부(PZ2)는 서로 수직한 제1, 제2 방향(Z1,Z2)으로 길게 연장될 수 있다. 이에 따라, 상기 하부 하우징(P1)은 전체적으로 T 자 형태를 가질 수 있다.

상기 하부 하우징(P1) 중 종방향부(PZ1)의 상방으로는 배터리 팩의 수용 공간(g)을 사이에 두고 서로 이격되어 있는 전방 냉각 플레이트(P2)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 하부 하우징(P1)의 종방향부(PZ1)와 전방 냉각 플레이트(P2)는 제1 방향(Z1)을 따라 서로 나란하게 형성될 수 있다. 상기 하부 하우징(P1) 중 횡방향부(PZ2)의 상방으로는, 배터리 팩의 수용 공간(g)을 사이에 두고 서로 이격되어 있는 후방 냉각 플레이트(P3)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 하부 하우징(P1)의 횡방향부(PZ2)와 후방 냉각 플레이트(P3)는 제2 방향(Z2)을 따라 서로 나란하게 형성될 수 있다. 이때, 상기 전방 냉각 플레이트(P2)와 후방 냉각 플레이트(P3)는 서로로부터 이격되게 배치될 수 있다.

상기 하부 하우징(P1)은, 전체 배터리 모듈의 바닥을 형성할 수 있고, 전체 배터리 모듈의 기반을 제공할 수 있다. 즉, 상기 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)는, 상기 하부 하우징(P1) 위에 다 함께 지지될 수 있다. 이를 위해, 상기 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)에는 상기 하부 하우징(P1)으로부터 상방 위치에서 각각의 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)를 지지해주기 위한 레그(L)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 하부 하우징(P1) 및 전방 냉각 플레이트(P2) 사이와, 상기 하부 하우징(P1) 및 후방 냉각 플레이트(P3) 사이에는 각각의 레그(L)가 형성되어, 하부 하우징(P1)으로부터 배터리 팩의 수용 공간(g)을 사이에 두고, 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)를 지지해줄 수 있다. 상기 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)로부터 돌출된 레그(L)에는 결합공(50)이 형성되고 상기 결합공(50)을 관통하여 하부 하우징(P1)에 체결되는 체결부재(미도시)를 통하여 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)가 위치 고정될 수 있다.

상기 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)가 고정된 하부 하우징(P1) 상에는 상부 하우징(U, 도 1 참조)이 씌워질 수 있다. 상기 상부 하우징(U)은 상기 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3) 상에 배치된 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)을 함께 밀봉하여 외부 환경으로부터 보호할 수 있다. 즉, 상기 하부 하우징(P1)과 상부 하우징(U)이 서로 마주하도록 조립되어 그 내부로 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)이 수용되는 수용 공간(g)을 형성할 수 있다. 상기 하부 하우징(P1)과 상부 하우징(U)은 서로 마주하게 조립되도록 같은 형태, 예를 들어, T 자 형태로 형성될 수 있다.

도 6에는, 상기 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3) 내부에 매립되는 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)의 구조가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)는 배터리 팩(M1,M2,M3)을 지지해주면서, 동시에, 배터리 팩(M1,M2,M3)과 열적으로 접촉하여, 예를 들어, 직접 접촉하여 배터리 팩(M1,M2,M3)을 방열해줄 수 있다. 그리고, 이를 위해, 상기 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3) 내부에는 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이 각각 매립될 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은 상기 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3) 내부에 각각 매립되면서 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)와 일체적으로 형성될 수 있다.

상기 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은, 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)와 다른 이종 금속 소재로 형성될 수 있고, 다이 캐스팅을 통하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이 고정되어 있는 금형(미도시) 내부에, 용융 금속을 주입하는 방식으로, 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)가 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이 일체적으로 매립되어 있는 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)를 각각 얻을 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)과, 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)는 서로 다른 이종 금속 소재로 형성될 수 있는데, 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은 상대적으로 높은 융점을 갖는 SUS 소재로 형성될 수 있고, 상기 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)는 상대적으로 낮은 융점을 갖는 알루미늄 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, SUS 소재의 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이 금형(미도시) 내에 고정된 상태에서, 용융 알루미늄이 주입될 수 있고, 융점의 차이에 따라 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은 고상을 유지하며 관 형체를 유지할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3) 및 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)는, 배터리 팩(M1,M2,M3)과 열적으로 접촉하며, 배터리 팩(M1,M2,M3)의 원활한 방열을 위하여 열전도 특성이 우수하면서 서로 다른 융점을 갖는 SUS 소재와 알루미늄 소재로 형성될 수 있다.

앞서 설명된 바와 같이, 상기 제1 냉각관(C1)은 하부 하우징(P1) 내에 매립되고, 제2 냉각관(C2)은 전방 플레이트(P2) 내에 매립된다. 또한, 제3 냉각관(C3)은 후방 냉각 플레이트(P3) 내에 매립될 수 있다. 따라서, 제1 냉각관(C1)은 하부 하우징(P1)과 같은 레벨, 즉, 전체 배터리 모듈의 바닥에 해당되는 제1 레벨(h1)에 배치될 수 있고, 제2 냉각관(C2)은 전방 냉각 플레이트(P2)와 같은 레벨, 즉, 전체 배터리 모듈의 바닥 레벨로부터 상승된 제2 레벨(h2)에 배치될 수 있다. 또한, 제3 냉각관(C3)은 후방 냉각 플레이트(P3)와 같은 레벨, 즉, 전체 배터리 모듈의 바닥 레벨로부터 상승된 제3 레벨(h3)에 배치될 수 있다. 이때, 상기 제2 냉각관(C2)의 제2 레벨(h2)과 제3 냉각관(C3)의 제3 레벨(h3)은 서로 같은 높이에 해당될 수 있다.

상기 제1 냉각관(C1)과 제2 냉각관(C2)은 전방 연결부(D1)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 전방 연결부(D1)에는 제1, 제2 냉각관(C1,C2)과 함께 외부 연결관(E)이 연결될 수 있다. 외부 연결관(E)으로부터 유입되는 냉각 매체는 전방 연결부(D1)를 통하여 제1, 제2 냉각관(C1,C2)으로 분배되고, 역으로 제1, 제2 냉각관(C1,C2)으로부터의 냉각 매체는 전방 연결부(D1)에 수집되어 외부 연결관(E)으로 유출될 수 있다. 냉각 매체의 흐름을 살펴보면, 외부 연결관(E)과 전방 연결부(D1)를 통하여 유입된 저온의 냉각 매체는 제1, 제2 냉각관(C1,C2)으로 분기되어 각각 제1, 제2 군의 배터리 팩(M1,M2)과 열교환을 수행하고, 이러한 열교환을 통하여 고온으로 가열된 냉각 매체는 전방 연결부(D1)로 수집된 후, 전방 연결부(D1)와 연결되어 있는 외부 연결관(E)을 통하여 유출될 수 있다.

후술하는 바와 같이, 상기 제1 냉각관(C1)을 흐르는 냉각 매체는 후방 연결부(D2)를 통하여 제3 냉각관(C3)으로 분기될 수 있다. 즉, 전방 연결부(D1)를 통하여 제1 냉각관(C1)으로 유입된 냉각 매체 중 일부는, 제1 군의 배터리 팩(M1)을 방열한 후 바이패스 유로, 예를 들어, 내측 관체(C12)를 경유하여 전방 연결부(D1)로 되돌아오고, 제1 냉각관(C1)으로 유입된 냉각 매체 중 다른 일부는 후방 연결부(D2)를 통하여 제3 냉각관(C3)으로 유입될 수 있다.

상기 전방 연결부(D1)는 전체 배터리 모듈에서 전방 위치에 형성될 수 있고, 상기 후방 연결부(D2)는 전체 배터리 모듈에서 후방 위치에 형성될 수 있다. 참고로 도 2에서 도면번호 D1` 및 도 6에서 도면번호 D1은 모두 전방 연결부를 지칭하는 것이나, 도 2에서는 전방 연결부의 일부(하부)만이 도시되어 있으므로, 각각 서로 다른 도면번호를 부여하였다. 유사하게, 도 2에서 도면번호 D2` 및 도 6에서 도면번호 D2는 모두 후방 연결부를 지칭하는 것이나, 도 2에서는 후방 연결부의 일부(하부)만이 도시되어 있으므로, 각각 서로 다른 도면번호를 부여하였다.

상기 제1 냉각관(C1)과 제3 냉각관(C3)은 후방 연결부(D2)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 후방 연결부(D2)를 통하여 제1 냉각관(C1)의 냉각 매체는 제3 냉각관(C3)으로 유입될 수 있고, 제3 군의 배터리 팩(M3)을 방열한 후, 다시 후방 연결부(D2)를 통하여 제1 냉각관(C1)으로 되돌아올 수 있다. 예를 들어, 제1 냉각관(C1)을 흐르는 냉각 매체 중에서 일부는 제1 군의 배터리 팩(M1)만을 방열한 후 바이패스 유로, 예를 들어, 내측 관체(C12)를 통하여 후방 연결부(D2)를 거치지 않고 바이패스할 수 있고, 제1 냉각관(C1)을 흐르는 냉각 매체 중 다른 일부는 제1 군의 배터리 팩(M1)을 방열하고 다시 후방 연결부(D2)를 통하여 제3 군의 배터리 팩(M3)을 방열할 수 있다. 이와 같이, 제1 냉각관(C1)의 유로를 따라서는, 바이패스 유로인 내측 관체(C12)와, 후방 연결부(D2)를 경유하는 외측 관체(C11)가 병렬적으로 형성될 수 있다. 이때, 바이패스 유로인 내측 관체(C12)와 후방 연결부(D2)의 유로인 외측 관체(C11)는, 제1 냉각관(C1)의 순환 경로를 따라 시점과 종점을 형성하는 전방 연결부(D1)로부터 서로 분리될 수 있다.

제1 냉각관(C1)의 유로를 따라 바이패스 유로인, 내측 관체(C12)를 형성함으로써, 가장 많은 개수의 배터리 팩을 포함하는 제1 군의 배터리 팩(M1)의 방열이 효율적으로 이루어지도록 할 수 있다. 예를 들어, 바이패스 유로, 예를 들어, 내측 관체(C12)를 통하여 흐르는 냉각 매체는 어느 정도 낮은 온도를 유지할 수 있고, 전방 연결부(D1)로 되돌아오는 과정에서도 제1 군의 배터리 팩(M1)을 효율적으로 냉각할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은, 하나 이상 다수의 관체들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은, 냉각 매체의 유로를 형성하도록 서로 나란하게 연장되는 다수의 관체들로 형성될 수 있으며, 나란하게 연장되는 적어도 둘 이상의 관체들로 각각의 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 냉각관(C1)은 냉각 매체의 패스를 따라 상대적으로 내측 영역에 형성된 내측 관체(C12)와 상대적으로 외측 영역에 형성된 외측 관체(C11)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 관체는 냉각 매체의 흐름을 수용하여, 냉각 매체의 유로를 형성하는 것으로, 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이나 이들 사이를 연결해주는 전방 연결부(D1) 및 후방 연결부(D2)를 형성하는 어느 하나의 관체 또는 이들 관체 모두를 집합적으로 지칭할 수 있다. 즉, 본 발명에서 관체란, 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P1,P2)에 매립된 냉각 매체의 모든 유로들을 포괄하는 광범위한 개념으로 이해될 수 있다. 상기 관체는, 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)을 직접 냉각하기 위한 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은 물론이고, 이들 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)을 서로 연결해주기 위한 전후방 연결부(D1,D2)를 형성하는 어느 하나의 관체 또는 이들 관체 모두를 집합적으로 지칭할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)은 서로 다른 위치에 배치된 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3) 위에 분산 배치되어 있다. 이렇게 다수의 위치에 분산 배치되어 있는 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)을 균일하게 방열시키기 위하여, 상기 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은 서로 다른 직경으로 형성될 수 있다. 여기서 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)의 직경은, 각각의 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이 서로 나란하게 연장되는 다수의 관체들로 형성될 때, 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)을 형성하는 각각의 관체의 직경을 의미할 수 있다.

상기 제1 냉각관(C1)은 가장 많은 개수의 제1 군의 배터리 팩(M1)의 방열을 담당하므로, 가장 큰 대직경으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 냉각관(C1)은 11mm의 직경으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 냉각관(C2)은 가장 적은 개수의 제2 군의 배터리 팩(M2)의 방열을 담당하면서도 상대적으로 높은 압력의 외부 연결관(E)과 인접한 위치에 배치되어 있다. 이러한 연유로, 제2 냉각관(C2)으로의 냉각 유량을 제한하기 위하여, 상기 제2 냉각관(C2)은 가장 작은 소직경으로 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1 냉각관(C1)은 그 유로를 따라, 후방 연결부(D2)를 경유하는 유로, 예를 들어, 외측 관체(C11)와, 후방 연결부(D2)를 바이패스하는 바이패스 유로, 예를 들어, 내측 관체(C12)를 포함할 수 있다. 이때, 후방 연결부(D2)를 통하여 제3 냉각관(C3)까지 연결되는 가장 긴 유로, 즉, 제1 냉각관(C1)으로부터 제3 냉각관(C3)까지 연결되는 가장 긴 유로, 예를 들어, 외측 관체(C11)는 상대적으로 많은 유량이 공급되도록 가장 큰 대직경, 예를 들어, 11mm의 직경으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 냉각관(C1)의 유로를 따라 후방 연결부(D2)를 바이패스하는 바이패스 유로, 예를 들어, 내측 관체(C12)는 후방 연결부(D2)를 경유하는 외측 관체(C11) 보다는 냉각 매체의 유량이 제한되도록 상대적으로 작은 직경, 예를 들어, 9mm의 직경으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 냉각관(C1) 중에서 바이패스 유로인 내측 관체(C12)는 후방 연결부(D2)의 유로인 외측 관체(C11) 보다는 적은 직경으로 형성됨으로써, 제1 냉각관(C1)으로부터 제3 냉각관(C3)까지 이어져서 상대적으로 방열 수요가 많은 후방 연결부(D2)의 유로인 외측 관체(C11)로 더 많은 유량이 할당되도록 설계될 수 있다. 특히, 제1 냉각관(C1)의 유로 중에서 외부 연결관(E)으로부터 가장 먼 거리에 배치되어 있는 제3 냉각관(C3)까지 이어지는 유로, 즉, 외측 관체(C11)의 직경을 상대적으로 크게 형성함으로써, 냉각 매체의 흐름을 따라 유동 저항을 줄이고 압력 강하를 줄임으로써 적정의 유량이 확보되도록 할 수 있다.

상기 제2 냉각관(C2)은 가장 적은 개수의 제2 군의 배터리 팩(M2)의 방열을 담당하면서도 상대적으로 높은 압력의 외부 연결관(E)과 인접한 위치에 배치되어 있다. 이러한 연유로, 제2 냉각관(C2)으로의 냉각 유량을 제한하기 위하여, 상기 제2 냉각관(C2)은 가장 작은 소직경으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 냉각관(C2)은 6mm의 직경으로 형성될 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 전방 연결부(D1)는, 제1 레벨(h1)에 형성된 제1 연결탱크(11)와 제2 레벨(h2)에 형성된 제2 연결탱크(12)와, 상기 제1, 제2 연결탱크(11,12)를 서로 연결해주는 제1 연결관(13)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1, 제2 연결탱크(11,12)는 각각 하부 하우징(P1)과 전방 냉각 플레이트(P2) 내부에 매립될 수 있다. 즉, 상기 제1 연결탱크(11)는, 제1 냉각관(C1)과 함께, 하부 하우징(P1) 내에 함께 매립될 수 있고, 상기 제2 연결탱크(12)는, 제2 냉각관(C2)과 함께, 전방 냉각 플레이트(P2) 내에 함께 매립될 수 있다. 이때, 상기 제1, 제2 연결탱크(11,12)는 하부 하우징(P1)과 전방 냉각 플레이트(P2) 내부에 매립되어 하부 하우징(P1)과 전방 냉각 플레이트(P2)에 의해 완전히 둘러싸이며, 이 때문에, 제1, 제2 연결탱크(11,12)의 누수가 방지될 수 있고, 누수가 배터리 팩(M1,M2,M3)으로 침투하는 것을 차단할 수 있다.

상기 후방 연결부(D2)는, 제1 레벨(h1)에 형성된 제3 연결탱크(21)와 제3 레벨(h3)에 형성된 제4 연결탱크(22)와, 상기 제3, 제4 연결탱크(21,22)를 서로 연결해주는 제2 연결관(23)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제3, 제4 연결탱크(21,22)는 각각 하부 하우징(P1)과 후방 냉각 플레이트(P3) 내부에 매립될 수 있다. 즉, 상기 제3 연결탱크(21)는 제1 냉각관(C1)과 함께, 하부 하우징(P1) 내에 함께 매립될 수 있고, 상기 제4 연결탱크(22)는 제3 냉각관(C3)과 함께, 후방 냉각 플레이트(P3) 내에 함께 매립될 수 있다. 이때, 상기 제3, 제4 연결탱크(21,22)는 하부 하우징(P1)과 후방 냉각 플레이트(P3) 내부에 매립되어 하부 하우징(P1)과 후방 냉각 플레이트(P3)에 의해 완전히 둘러싸이며, 이 때문에, 제3, 제4 연결탱크(21,22)의 누수가 방지될 수 있고, 누수가 배터리 팩(M1,M2,M3)으로 침투하는 것을 차단할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1, 제2 연결탱크(11,12) 사이의 제1 연결관(13)은, 하부 하우징(P1)과 전방 냉각 플레이트(P2)에 각각 분산되어 매립될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 연결관(13)은, 제1 연결탱크(11)에 접속된 관체와, 제2 연결탱크(12)에 접속된 관체를 포함할 수 있고, 상기 제1 연결관(13) 중에서 제1 연결탱크(11)에 접속된 관체는, 하부 하우징(P1)의 내부에 매립될 수 있고, 상기 제1 연결관(13) 중에서 제2 연결탱크(12)에 접속된 관체는, 전방 냉각 플레이트(P2)의 내부에 매립될 수 있다. 이를 위해, 상기 하부 하우징(P1)과 전방 냉각 플레이트(P2)에는 상기 제1 연결관(13) 위치에서 돌출된 구조를 가질 수 있고, 상기 제1 연결관(13)은 상기 하부 하우징(P1) 및 전방 냉각 플레이트(P2) 내부에 분산되어 매립되어 있을 수 있다.

유사하게, 상기 제3, 제4 연결탱크(21,22) 사이의 제2 연결관(23)은, 하부 하우징(P1)과 후방 냉각 플레이트(P3)에 각각 분산되어 매립될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 연결관(23)은, 제3 연결탱크(21)에 접속된 관체와, 제4 연결탱크(22)에 접속된 관체를 포함할 수 있고, 상기 제2 연결관(23) 중에서 제3 연결탱크(21)에 접속된 관체는, 하부 하우징(P1)의 내부에 매립될 수 있고, 상기 제2 연결관(23) 중에서 제4 연결탱크(22)에 접속된 관체는, 후방 냉각 플레이트(P3)의 내부에 매립될 수 있다. 이를 위해, 상기 하부 하우징(P1)과 후방 냉각 플레이트(P3)에는 상기 제2 연결관(23) 위치에서 돌출된 구조를 가질 수 있고, 상기 제2 연결관(23)은 상기 하부 하우징(P1) 및 후방 냉각 플레이트(P3) 내부에 분산되어 매립되어 있을 수 있다.

도 7에는 본 발명의 일 실시형태에서 적용 가능한 관체 커버를 설명하기 위한 도면으로, 하부 하우징(P1) 내부에 매립되는 제1 냉각관(C1)과, 상기 제1 냉각관(C1)과 함께 상기 하부 하우징(P1) 내부에 매립되는 전방 연결부(D1)의 일부와 후방 연결부(D2)의 일부를 도시한 도면이 도시되어 있다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에서 적용 가능한 관체 커버에 대해 설명하면 이하와 같다. 도 7을 참조하면, 상기 배터리 모듈은, 배터리 팩(M1,M2,M3)의 냉각을 위한 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체와, 관체의 패스가 휘어지거나 또는 관체의 연결이 불연속적인 구간에서 관체의 외부를 둘러싸는 관체 커버(PC)를 포함한다. 도 7에서는, 제1 냉각관(C1)을 형성하는 관체와, 상기 관체의 외부를 둘러싸는 관체 커버(PC)가 도시되어 있으나, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 관체 커버(PC)는, 제1 냉각관(C1) 외에도, 제2 냉각관(C2)을 형성하는 관체 및/또는 제3 냉각관(C3)을 형성하는 관체에도 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명에서 관체란, 배터리 팩(M1,M2,M3)의 냉각을 위한 냉각 매체의 흐름을 수용하여 냉각 매체의 유로를 형성하는 것으로, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 관체는, 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)을 직접 냉각하기 위한 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은 물론이고, 이들 제1 내지 제3 냉각관(C1C,2,C3)을 서로 연결해주기 위한 전방 연결부(D1) 및 후방 연결부(D2)를 형성하는 어느 하나의 관체 또는 이들 관체 모두를 집합적으로 지칭할 수 있다. 즉, 본 발명에서 관체는, 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)과 이웃한 위치에서 제1 내지 제3 군의 배터리 팩(M1,M2,M3)을 직접적으로 냉각해주기 위한 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)의 관체들은 물론이고, 서로 다른 제1, 제2 레벨(h1,h2)에 형성된 제1, 제2 냉각관(C1,C2)을 서로 연결해주기 위한 전방 연결부(D1)의 관체와, 서로 다른 제1, 제3 레벨(h1,h3)에 형성된 형성된 제1, 제3 냉각관(C1,C3)을 서로 연결해주기 위한 후방 연결부(D2)의 관체도 지칭할 수 있다. 본 발명에서 관체는, 냉각 매체의 흐름을 수용하여 냉각 매체의 유로를 형성하기 위한 다양한 개소와 다양한 형상의 관체들을 모두 포괄할 수 있는 광의적인 개념으로 사용될 수 있다.

이하에서 설명되는 바와 같이, 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체의 외부에는 관체의 강성을 보강해주기 위한 관체 커버(PC)가 형성될 수 있는데, 상기 관체 커버(PC)는, 냉각 매체의 패스를 따라 관체의 강성을 보강해줄 필요가 있는 다양한 개소에 형성될 수 있다.

도 7을 참조하면, 관체의 패스가 휘어지거나 또는 관체의 연결이 불연속적인 구간에는, 관체 외부를 덮어주는 관체 커버(PC)가 형성될 수 있다. 상기 관체 커버(PC)는 관체의 취약한 부분을 덮어주며, 고압 다이 캐스팅에서 고압으로 주입되는 용융 금속의 압력에 따른 관체의 손상을 방지할 수 있다.

상기 제1 냉각관(C1)과 전방 연결부(D1) 및 후방 연결부(D2)를 형성하는 다수의 관체들은 하부 하우징(P1)의 내부에 매립되어 있을 수 있다. 이러한 형태의 하부 하우징(P1)은, 금형 내부에 다수의 관체들을 고정하고, 금형 내부로 고압의 용융 금속을 주입하는 고압 다이 캐스팅으로 형성될 수 있는데, 고압으로 주입되는 용융 금속의 흐름에 의해, 관체의 형상에 따라 상대적으로 높은 압력이 걸릴 수 있는 취약한 개소에, 관체의 외부를 둘러싸는 관체 커버(PC)를 형성해줌으로써, 높은 압력으로 주입되는 용융 금속의 흐름에도 불구하고 관체의 손상이 방지될 수 있다. 본 발명에서 관체란 배터리 팩(M1,M2,M3)의 냉각을 위한 냉각 매체의 흐름을 수용하는 것으로, 고압 다이 캐스팅에서 손상된 관체는, 냉각 매체의 흐름을 방해하거나 유동 저항을 증가시킴으로써, 배터리 팩(M1,M2,M3)의 방열 성능을 저하시키고, 방열을 위한 동력 손실을 증가시키게 된다. 본 발명에서는 관체의 형상에 따라 취약한 개소에서 관체의 외부를 둘러싸는 관체 커버(PC)를 통하여 관체의 손상을 방지하고, 배터리 팩(M1,M2,M3)의 방열 성능을 향상시킬 수 있다.

상기 관체 커버(PC)가 형성되는 취약한 개소에 대해, 상기 관체의 연결이 불연속적인 구간이란, 냉각 매체의 흐름이 분기되거나 또는 합류되도록 서로 다른 세 개 이상의 관체가 연결된 구간을 의미할 수 있고, 냉각 매체가 하나의 흐름으로부터 서로 다른 두 개 이상의 흐름으로 분기되는 구간이나, 또는 서로 다른 두 개의 이상의 흐름으로부터 하나의 흐름으로 합류되는 구간을 포함할 수 있다.

도 8에는 도 7의 일부를 확대하여 도시한 도면으로, 본 발명의 일 실시형태에서 적용될 수 있는 제1 관체 커버(PC1)를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 6, 도 7 및 도 8을 함께 참조하면, 상기 관체 커버(PC)는, 서로 다른 제1, 제2 레벨(h1,h2)의 제1, 제2 냉각관(C1,C2)을 연결해주기 위한 전방 연결부(D1)에 형성된 제1 관체 커버(PC1)를 포함할 수 있다. 상기 전방 연결부(D1)는 외부 연결관(E)과 제1, 제2 냉각관(C1,C2)이 서로 연결되는 개소로서, 냉각 매체가 분기 또는 합류되는 구간에 해당될 수 있다.

예를 들어, 상기 전방 연결부(D1)는, 제1 레벨(h1)에 형성된 제1 연결탱크(11)와 제2 레벨(h2)에 형성된 제2 연결탱크(12)를 포함할 수 있고, 상기 제1 관체 커버(PC1)는 제1 연결탱크(11)와 연결된 관체, 예를 들어, 제1 연결관(13)의 외부를 둘러싸도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 관체 커버(PC1)는, 제1 레벨(h1)의 제1 연결탱크(11)와 연결된 관체, 예를 들어, 제1 연결관(13)에 형성되어 있으나, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 제1 관체 커버(PC1)는, 상기 제2 레벨(h2)의 제2 연결탱크(12)와 연결된 관체의 외부를 둘러싸도록 형성될 수도 있다.

상기 제1 연결탱크(11)는 냉각 매체의 분기점 또는 합류점을 형성하기 위한 것으로, 상기 제1 연결탱크(11)의 인렛 및 아웃렛에 연결되어 서로 다른 냉각 매체의 흐름을 전달하도록, 상기 연결탱크(11)에는 다수의 관체들이 접속될 수 있다.

상기 제1 연결탱크(11)는, 서로 다른 냉각 매체의 흐름을 수용하도록 단일 인렛과 단일 아웃렛을 갖지 않고, 둘 이상의 인렛이나 둘 이상의 아웃렛을 포함할 수 있고, 예를 들어, 하나의 인렛과 둘 이상의 아웃렛을 포함하거나 또는 둘 이상의 인렛과 하나의 아웃렛을 포함할 수 있다. 이때, 상기 연결탱크(11)의 인렛과 아웃렛에는 각각의 서로 다른 냉각 매체의 흐름을 전달하기 위한 관체들이 접속될 수 있다.

이때, 상기 제1 연결탱크(11)와 관체 사이의 접속은 매끄러운 외형을 형성하기 보다는, 불연속적인 외형을 형성하게 된다. 예를 들어, 냉각 매체의 분기점 또는 합류점을 형성하는 제1 연결탱크(11)는 서로 다른 냉각 매체의 흐름을 수용하도록 상대적으로 넓은 폭으로 형성될 수 있고, 상기 제1 연결탱크(11)에 연결된 관체 보다는 넓은 폭으로 형성되어, 상기 제1 연결탱크(11)와 관체의 접속 개소에서 불연속적인 외형을 형성할 수 있다.

이와 같이, 관체의 연결이 불연속적인 구간에서는 하나의 관체가 연속적으로 이어진 구간이나 또는 단순히 서로 다른 두 개의 관체가 서로에 대해 이어진 구간에 비해, 고압으로 주입된 용융 금속의 흐름에 더 큰 저항을 주게 되며, 그 반발력에 의해 더 큰 압력을 받을 수 있다. 이때, 관체의 연결이 불연속적인 구간을 덮어주는 제1 관체 커버(PC1)를 통하여 관체의 강도를 보강해줌으로써, 고압의 주입 압력으로부터 관체의 손상을 방지할 수 있다.

상기 제1 관체 커버(PC1)는, 냉각 매체의 분기점 또는 합류점을 형성하기 위한 제1 연결탱크(11)에 접속된 관체(ex. 제1 연결관 13)의 외부를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 관체 커버(PC1)는, 상기 제1 연결탱크(11)에 접속된 관체, 예를 들어, 제1 연결관(13)의 외부에 형성될 수 있으며, 상기 제1 연결관(13)과 나란하게 일 방향을 따라 연장될 수 있다.

상기 제1 관체 커버(PC1)는, 상기 제1 연결탱크(11)와 맞닿도록 상기 제1 연결탱크(11)로부터 상기 제1 연결관(13)과 나란하게, 일 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1 연결탱크(11)와 제1 연결관(13)의 접속 개소에서는 상기 제1 연결탱크(11)와 제1 연결관(13)이 서로 매끄럽지 않은 불연속적인 외형을 형성하며, 제1 연결탱크(11)와 제1 연결관(13) 사이의 불연속적인 외형은, 고압의 용융 금속에 대해 상당한 유동 저항을 야기하고, 그 반발력으로 높은 고압이 작용하게 된다. 이에, 상기 제1 연결탱크(11)에 접속된 제1 연결관(13)의 접속 개소에서 강도 보강이 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 제1 관체 커버(PC1)는, 상기 제1 연결탱크(11)에 접속된 제1 연결관(13)의 접속 개소를 덮도록, 즉, 상기 제1 관체 커버(PC1)가 상기 제1 연결탱크(11)와 맞닿는 제1 연결관(13)의 접속 개소로부터 연장되도록 형성될 수 있다.

상기 제1 관체 커버(PC1)는 제1 연결탱크(11)에 접속된 관체, 즉, 제1 연결관(13)의 외형에 적응적으로 곧게 뻗은 직선적인 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1 관체 커버(PC1)는 보강 대상의 관체(ex. 제1 연결관 13) 보다 큰 직경을 갖는 파이프 형태로 형성될 수 있다. 직선적인 형태의 제1 관체 커버(PC1)는, 보강 대상의 관체(ex. 제1 연결관 13)를 둘러싸도록 일정한 길이로 절단된 파이프 조각으로 마련될 수 있다.

상기 제1 관체 커버(PC1)는, 하부 하우징용 금형 내에서 보강 대상의 관체(ex. 제1 연결관 13)를 덮어주면서, 금형 내로 주입되는 고압의 용융 금속의 흐름에 노출되며, 용융 금속의 응고와 함께 하부 하우징(P1) 내에 매립된다. 이에 따라, 이종 금속 간의 계면에서 발생될 수 있는 부식이나 크랙과 같은 결함을 방지하기 위하여, 제1 관체 커버(PC1)와 하부 하우징(P1)은 동일한 소재로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 관체 커버(PC1)는, 금형 내에 주입되어 하부 하우징(P1)을 형성하는 용융 금속과 동일한 소재로 형성될 수 있고, 제1 관체 커버(PC1)와 하부 하우징(P1)은 서로 다른 공정으로 형성되었으나, 서로 동일한 금속 소재로 형성되어 이들 간의 계면에서 견고한 결합을 형성할 수 있다.

도6, 도 7 및 도 9a와 도 9b를 함께 참조하면, 상기 관체 커버(PC)는, 서로 다른 제1, 제3 레벨(h1,h3)의 제1, 제3 냉각관(C1,C3)을 연결해주기 위한 후방 연결부(D2)에 형성된 제2 관체 커버(PC2)를 포함할 수 있다. 상기 후방 연결부(D2)는 제1, 제3 냉각관(C1,C3)이 서로 연결되는 개소로서, 냉각 매체가 분기 또는 합류되는 구간에 해당될 수 있다.

예를 들어, 상기 후방 연결부(D2)는, 제1 레벨(h1)에 형성된 제3 연결탱크(21)와 제3 레벨(h3)에 형성된 제4 연결탱크(22)를 포함할 수 있고, 상기 제2 관체 커버(PC2)는 제3 연결탱크(21)와 연결된 관체, 예를 들어, 제2 연결관(23)의 외부를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 관체 커버(PC2)는, 제1 레벨(h1)의 제3 연결탱크(21)와 연결된 관체, 예를 들어, 제2 연결관(23)에 형성되어 있으나, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 제2 관체 커버(PC2)는, 제3 레벨(h3)의 제4 연결탱크(22)와 연결된 관체의 외부를 둘러싸도록 형성될 수도 있다.

상기 제3 연결탱크(21)는 냉각 매체의 분기점 또는 합류점을 형성하기 위한 것으로, 상기 제3 연결탱크(21)의 인렛 및 아웃렛에 연결되어 서로 다른 냉각 매체의 흐름을 전달하도록, 상기 제3 연결탱크(21)에는 다수의 관체들이 접속될 수 있다.

이때, 상기 제3 연결탱크(21)와 관체 사이의 접속은 매끄러운 외형을 형성하기 보다는, 불연속적인 외형을 형성하게 된다. 예를 들어, 냉각 매체의 분기점 또는 합류점을 형성하는 제3 연결탱크(21)는 서로 다른 냉각 매체의 흐름을 수용하도록 상대적으로 넓은 폭으로 형성될 수 있고, 상기 제3 연결탱크(21)에 연결된 관체 보다는 넓은 폭으로 형성되어, 상기 제3 연결탱크(21)와 관체의 접속 개소에서 불연속적인 외형을 형성할 수 있다. 이때, 관체의 연결이 불연속적인 구간을 덮어주는 제2 관체 커버(PC2)를 통하여 관체의 강도를 보강해줌으로써, 고압의 주입 압력으로부터 관체의 손상을 방지할 수 있다.

상기 제2 관체 커버(PC2)는, 냉각 매체의 분기점 또는 합류점을 형성하기 위한 제3 연결탱크(21)에 접속된 관체(ex. 제2 연결관 23)의 외부를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 관체 커버(PC2)는 상기 제3 연결탱크(21)에 접속된 관체, 예를 들어, 제2 연결관(23)의 외부에 형성될 수 있으며, 상기 제2 연결관(23)과 나란하게 연장될 수 있다.

상기 제2 관체 커버(PC2)는 제2 연결관(23)의 외형에 적응적으로 휘어진 곡선 형태로 형성될 수 있다. 상기 제2 관체 커버(PC2)에 의해 보강되는, 제2 연결관(23)은, 관체의 연결이 불연속적인 구간에 해당되면서, 동시에, 관체의 패스가 휘어진 구간에 해당될 수 있다. 이와 같이, 관체의 연결이 불연속적이면서 동시에 관체의 패스가 휘어진 구간에서는, 하나의 관체가 직선적으로 이어진 구간에 비해, 금형 내에 주입된 용융 금속의 고압에 의해 상대적으로 더 큰 압력을 받게 되므로, 제2 관체 커버(PC2)를 통하여 관체, 예를 들어, 제2 연결관(23)의 강도를 보강해줌으로써, 고압의 용융 금속의 흐름으로부터 관체의 손상을 방지해줄 수 있다.

특히, 관체(ex. 제2 연결관 23)의 패스가 휘어지는 구간에서는 관체(ex. 제2 연결관 23)의 휨 공정에서 발생된 소성 변형의 결과로 관체의 벽 두께가 얇게 변형될 수 있기 때문에, 제2 연결관(23)의 휘어진 구간을 덮어주는 제2 관체 커버(PC2)를 통하여 관체의 강도를 보강해주는 것이 바람직하다.

상기 제2 관체 커버(PC2)는, 일정한 길이로 절단된 곡선형 파이프 조각으로 형성될 수 있으며, 보강 대상의 관체(ex. 제2 연결관 23)를 둘러싼 이후에, 보강 대상의 관체(ex. 제2 연결관 23)와 더불어 제2 관체 커버(PC2)를 함께 벤딩 가공함으로써, 보강 대상의 관체(ex. 제2 연결관 23)와 함께 들뜸없이 결합된 곡선 형태의 제2 관체 커버(PC2)를 얻을 수 있다.

이때, 제2 관체 커버(PC2)의 길이에 대해, 보강 대상이 되는 관체(ex. 제2 연결관 23)의 휘어진 부분만을 커버하기 보다는, 휘어진 부분과 맞닿은 직선 구간을 포함하여 함께 보강해주는 것이 길이의 여유 공차를 가지면서도, 고압의 주입 압력에 따른 관체의 강도를 충분히 보강해준다는 점에서 바람직하다. 고압의 주입 압력이 국부적으로 관체의 휘어진 구간에 집중적으로 작용하더라도, 압력의 전파에 따라 주변의 직선 구간에도 높은 압력이 작용할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 상기 제2 관체 커버(PC2)는 보강 대상이 되는 관체(ex. 제2 연결관 23)의 휘어진 부분이 종료되는 종료 지점으로부터 직선 구간을 따라 최소 5mm 이상의 연장길이(EL)를 갖는 것이 바람직할 수 있다.

도 9b를 참조하면, 상기 제2 관체 커버(PC2)는 상기 제3 연결탱크(21)와 맞닿도록 상기 제3 연결탱크(21)로부터 상기 제2 연결관(23)과 나란하게 연장될 수 있다. 상기 제3 연결탱크(21)에 접속된 제2 연결관(23)의 접속 개소에서는 상기 제3 연결탱크(21)와 제2 연결관(23)이 서로 매끄럽지 않은 불연속적인 외형을 형성하므로, 금형 내의 용융 금속에 대해 상당한 유동 저항을 야기하고, 그 반발력으로 높은 고압이 작용하게 된다. 이에 따라, 상기 제3 연결탱크(21)에 접속된 제2 연결관(23)의 접속 개소에서 강도 보강이 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 제2 관체 커버(PC2)는, 제2 연결관(23)의 길이 방향을 따라 연장되되, 상기 제3 연결탱크(21)에 접속된 제2 연결관(23)의 접속 개소를 덮도록, 즉, 상기 제2 관체 커버(PC2)는 상기 제3 연결탱크(21)와 맞닿는 제2 연결관(23)의 접속 개소로부터 연장되도록 형성될 수 있다.

상기 제2 관체 커버(PC2)는, 하부 하우징용 금형 내에서 보강 대상의 관체(ex. 제2 연결관 23)를 덮어주면서, 금형 내로 주입되는 고압의 용융 금속의 흐름에 노출되며, 용융 금속의 응고와 함께 하부 하우징(P1) 내에 매립된다. 이에 따라, 이종 금속 간의 계면에서 발생될 수 있는 부식이나 크랙과 같은 결함을 방지하기 위하여, 제2 관체 커버(PC2)와 하부 하우징(P1)은 동일한 소재로 형성될 수 있다.

본 발명의 관체 커버(PC)와 관련하여, 관체의 연결이 불연속적인 구간은, 냉각 매체의 흐름이 끊어지는 구간은 포함하지 않을 수 있다. 본 발명의 배터리 모듈에서는 냉각 매체의 흐름이 끊어지는 구간 없이, 냉각 매체의 흐름이 순환적으로 이어질 수 있다.

본 발명의 관체 커버(PC)와 관련하여, 관체의 연결이 불연속적인 구간은, 두 개의 서로 다른 관체가 이어지는 구간을 포함하지 않을 수 있다. 이러한 구간은 하나의 냉각 매체의 흐름이 서로 다른 두 개의 흐름으로 분기되거나 또는 둘 이상의 서로 다른 냉각 매체의 흐름이 하나의 흐름으로 합류되는 구간은 아니기 때문이다. 다만, 세 개 이상의 서로 다른 관체가 이어지는 구간은, 냉각 매체가 서로 다른 두 개의 흐름으로 분기되거나 또는 하나의 흐름으로 합류되는 구간에 해당될 수 있기 때문에, 세 개 이상의 서로 다른 관체가 이어지는 구간은, 관체의 연결이 불연속적인 구간에 해당될 수 있다.

상기 관체 커버(PC)는, 관체의 연결이 불연속적인 구간 외에도, 관체의 패스가 휘어진 구간에도 형성될 수 있다.

관체의 패스가 휘어지는 구간에서는 관체의 휨 공정에서 발생된 소성 변형의 결과로 관체의 벽 두께가 얇게 변형될 수 있다. 또한, 관체가 휘어진 구간에서는, 관체가 일 방향을 따라 연장되는 직선 구간에 비해, 고압으로 주입된 용융 금속의 흐름에 더 큰 저항을 주게 되며, 그 반발력에 의해 더 큰 압력을 받을 수 있다. 이때, 관체의 패스가 휘어진 구간을 덮어주는 관체 커버(PC)를 통하여 관체의 강도를 보강해줌으로써, 고압의 주입 압력으로부터 관체의 손상을 방지할 수 있다.

도 10에는 도 7의 일부를 확대하여 도시한 도면으로, 본 발명의 일 실시형태에서 적용될 수 있는 제3 관체 커버(PC3)를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 6, 도 7 및 도 10을 참조하면, 상기 관체 커버(PC)는, 제1 냉각관(C1)의 휘어진 구간에서 제1 냉각관(C1)의 외부를 덮어주는 제3 관체 커버(PC3)를 포함할 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 상기 제1 냉각관(C1)을 매립하고 있는 하부 하우징(P1)은, 전방 냉각 플레이트(P2)와 나란하게 제1 방향(Z1)으로 길게 연장되는 종방향부(PZ1)와, 후방 냉각 플레이트(P3)와 나란하게 제2 방향(Z2)으로 길게 연장되어 있는 횡방향부(PZ2)를 포함할 수 있다. 유사하게, 상기 제1 냉각관(C1)은, 제2 냉각관(C2)과 나란하게 제1 방향(Z1)으로 연장되는 종방향부(CZ1, 도 7 참조)와, 제3 냉각관(P3)과 나란하게 제2 방향(Z2)으로 연장되는 횡방향부(CZ2, 도 7 참조)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)은, 각각 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3) 내부에 매립되며, 하부 하우징(P1)과 전후방 냉각 플레이트(P2,P3)는, 각각 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)과 나란하게 형성되어 이들의 외형을 형성하므로, 제1 하부 하우징(P1)의 종방향부(PZ1) 및 횡방향부(PZ2)와 전후방 플레이트(P2,P3) 간의 상대적인 배향은, 제1 냉각관(C1)의 종방향부(CZ1) 및 횡방향부(CZ2)와, 제2, 제3 냉각관(C2,C3) 간의 상대적인 배향과 동일할 수 있다.

상기 제3 관체 커버(PC3)는, 상기 횡방향부(CZ2) 양편에서, 횡방향부(CZ2)의 길이 방향(ex. 제2 방향 Z2)을 따라 냉각 매체의 흐름을 되돌리도록 휘어진 제1 냉각관(C1)의 관체를 덮도록 형성될 수 있다. 상기 제3 관체 커버(PC3)는 단순히 하나의 관체만을 둘러싸지 않고, 주변의 관체를 포함하는 일 군의 관체를 함께 덮어주는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 관체 커버(PC3)는, 제1 냉각관(C1)을 형성하는 이웃한 두 개의 관체를 함께 덮어주는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시형태에서, 제1 냉각관(C1)을 형성하는 관체들은 서로 나란하게 연장될 수 있으며, 관체의 휘어진 방향을 따라, 상대적으로 내측 영역에 배치된 내측 관체(C12)와, 상대적으로 외측 영역에 배치된 외측 관체(C11)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 외측 관체(C11)는 후방 연결부(D2)를 경유하는 유로를 형성하고, 상기 내측 관체(C12)는 후방 연결부(D2)를 바이패스하는 유로를 형성할 수 있다.

상기 제3 관체 커버(PC3)는, 상기 내측 관체(C12)와 외측 관체(C11)를 다 함께 덮어줄 수 있으며, 내측 관체(C12)를 덮어주는 내측부(PCI)와 외측 관체(C11)를 덮어주는 외측부(PCO)를 포함할 수 있다. 상기 제3 관체 커버(PC3)가 일 군의 관체를 함께 덮는다는 것은, 제3 관체 커버(PC3)가 각각의 관체를 따로 따로 덮는 분리된 구조를 갖는 것이 아니라, 하나의 일체적인 구조를 갖는 제3 관체 커버(PC3)가 서로 다른 둘 이상의 관체를 함께 덮어준다는 것을 의미할 수 있다. 즉, 상기 제3 관체 커버(PC3) 중 내측 관체(C12)를 덮는 내측부(PCI)와 외측 관체(C11)를 덮는 외측부(PCO)는 하나의 조각으로 일체적으로 형성될 수 있고, 내측부(PCI)와 외측부(PCO)가 서로 분리된 구조를 갖지 않는다.

도 11에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 제3 관체 커버(PC3)의 단면도가 도시되어 있다. 도 12 및 도 13에는 본 발명의 서로 다른 실시형태에 따른 제3 관체 커버(PC3)의 단면도들이 도시되어 있고, 도 14에는 본 발명과 대비되는 비교예에 따른 제3 관체 커버(PC3`)의 단면도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 제3 관체 커버(PC3)는 보강 대상이 되는 일 군의 관체, 예를 들어, 내측 관체(C12) 및 외측 관체(C11)를 사이에 두고, 서로 마주하는 방향으로 결합되는 제1 커버부재(31) 및 제2 커버부재(32)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제3 관체 커버(PC3)는, 상기 제1, 제2 커버부재(31,32)를 서로 체결하기 위한 체결부재(33)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 체결부재(33)는, 상기 제1 커버부재(31)를 관통하여 제2 커버부재(32)에 결합되는 볼트를 포함할 수 있다.

상기 체결부재(33)에 의해 서로에 대해 결합된 제1, 제2 커버부재(31,32)는, 하부 하우징용 금형 내에서 보강 대상의 관체(ex. 내측 관체 C12 및 외측 관체 C11)를 서로 반대 편에서 덮어주면서, 금형 내로 주입되는 고압의 용융 금속의 흐름에 노출되며, 용융 금속의 응고와 함께 하부 하우징(P1) 내에 매립된다. 이때, 상기 제1, 제2 커버부재(31,32) 사이로 용융 금속이 침투되지 않도록 제1, 제2 커버부재(31,32)는 서로에 대해 견고하게 결합되는 것이 바람직할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1, 제2 커버부재(31,32)를 서로 체결하기 위한 체결부재(33)는 둘 이상 다수의 개소에서 복수로 형성될 수 있다.

도 10을 참조하면, 상기 체결부재(33)는, 내측 관체(C12)의 내부 영역과 외측 관체(C11)의 외부 영역, 그리고, 상기 내측 관체(C12) 및 외측 관체(C11) 사이의 중간 영역에 각각 형성될 수 있다. 이때, 상기 외측 관체(C11)의 외부 영역은 상대적으로 넓은 영역을 형성하기 때문에, 상기 외부 영역에서는 적어도 두 개의 개소에서 체결부재(33)가 형성될 수 있고, 상기 내측 관체(C12)의 내부 영역과 상기 내측 관체(C12) 및 외측 관체(C11) 사이의 중간 영역 각각에는 적어도 하나의 개소에서 체결부재(33)가 형성될 수 있다. 상기 체결부재(33)가 형성되는 개소는, 보강 대상이 되는 관체의 개수에 따라 좌우될 수 있는데, 앞서 설명된 바와 같이, 두 개의 내측 관체(C12) 및 외측 관체(C11)를 보강하는 경우, 상기 체결부재(33)는 적어도 4개의 개소에 형성될 수 있다.

도 11을 참조하면, 상기 제1, 제2 커버부재(31,32)는, 제1, 제2 커버부재(31,32) 사이로 용융 금속이 침투하지 못하도록 서로에 대해 끼움 결합될 수 있다. 상기 제1, 제2 커버부재(31,32) 사이의 끼움 결합은, 제1, 제2 커버부재(31,32) 사이의 계면에서 단차진 계면을 형성할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 커버부재(31)는, 제2 커버부재(32)를 향하여 돌출된 돌출부(311)를 포함하고, 상기 제2 커버부재(32)는, 제1 커버부재(31)의 돌출부(311)를 수용하기 위한 수용부(321)를 포함할 수 있다. 상기 제1 커버부재(31)의 돌출부(311)와 제2 커버부재(32)의 수용부(321)는, 서로 대응되는 위치에 형성되며, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(311)와 수용부(321)는 상기 제1, 제2 커버부재(31,32) 사이에서 단차진 형태의 계면을 형성할 수 있다. 상기 돌출부(311)와 수용부(321)에 의해 형성된 단차진 형태의 계면은, 금형 내부로 주입된 용융 금속이 제1, 제2 커버부재(31,32) 사이의 계면을 통하여 제1, 제2 커버부재(31,32)의 내부로 침투하지 못하도록 할 수 있다. 즉, 상기 돌출부(311)와 수용부(321)는, 상기 제1, 제2 커버부재(31,32) 사이의 계면을 타고 침투하는 용융 금속을 효과적으로 저지시킬 수 있다.

이에 반하여, 도 14에 도시된 본 발명의 비교예와 같이, 제1, 제2 커버부재(31`,32`) 사이의 계면이 평편하게 형성되면, 제1, 제2 커버부재(31`,32`) 사이의 계면을 타고 침투하는 용융 금속을 저지하기 어렵다.

상기 제1, 제2 커버부재(31`,32`)를 포함하는 제3 관체 커버(PC3`)는, 관체의 외부를 둘러싸서 보호하기 위한 것인데, 금형 내로 주입된 용융 금속이 제1, 제2 커버부재(31`,32`)의 내부로 침투한다는 것은, 제3 관체 커버(PC3`)에 의해 덮여진 관체가 제3 관체 커버(PC3`)로부터 보호되지 못하고, 고압의 용융 금속에 그대로 노출된다는 것을 의미하므로, 제1, 제2 커버부재(31`,32`) 사이로 용융 금속이 침투되지 못하도록 차단하는 것이 바람직하다.

도 12를 참조하면, 상기 돌출부(321`)와 수용부(311`)는, 각각 제2 커버부재(32) 및 제1 커버부재(31)에 형성될 수도 있다. 상기 돌출부(321`)와 수용부(311`)가 제1, 제2 커버부재(31,32) 사이에서 단차진 계면을 형성하도록 서로 대응되는 위치에 형성되는 한도에서, 상기 돌출부(321`)와 수용부(311`)는, 상기 제1, 제2 커버부재(31,32)의 어느 한편과 다른 한편에 선택적으로 형성될 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 제2 커버부재(31,32) 중 어느 한편은 돌출부(311)를 포함하되, 나머지 다른 하나는 별도의 수용부를 포함하지 않을 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 커버부재(31)는 돌출부(311)를 포함하고, 상기 제1 커버부재(31)의 돌출부(311)가, 제2 커버부재(32)의 외곽을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2 커버부재(32)는, 제2 커버부재(32)의 외곽을 통하여 제1 커버부재(31)의 돌출부(311)를 수용할 수 있고, 제2 커버부재(32) 내에는 별도의 수용부가 형성되지 않을 수 있다.

예를 들어, 상기 제1 커버부재(31)는 양편의 돌출부(311) 사이로, 제2 커버부재(32)의 전체를 수용하는 형태가 되며, 제1, 제2 커버부재(31,32) 사이의 계면은, 상기 돌출부(311)에 의해 가로 막히게 되어, 제1, 제2 커버부재(31,32)의 계면을 통한 용융 금속의 침투가 효과적으로 저지될 수 있다.

상기 제3 관체 커버(PC3)는 다이 캐스팅을 통하여 형성될 수 있고, 하부 하우징(P1)과 같은 소재로 형성될 수 있다. 상기 제3 관체 커버(PC3)는, 하부 하우징용 금형 내에서 보강 대상이 되는 일 군의 관체(ex. 내측 관체 C12 및 외측 관체 C11)를 덮어주면서, 금형 내에 주입되는 고압의 용융 금속의 흐름에 노출되며, 용융 금속의 응고와 함께 하부 하우징(P1) 내에 매립된다. 이에 따라, 이종 금속 간의 계면에서 발생될 수 있는 부식이나 크랙과 같은 결함을 방지하기 위하여, 제3 관체 커버(PC3)와 하부 하우징(P1)은 동일한 소재로 형성될 수 있다.

도 10을 참조하면, 상기 제3 관체 커버(PC3)는, 관체의 패스가 휘어진 구간에서 곡선 형태의 관체를 덮어 보강해주는 것으로, 보강 대상이 되는 관체의 휘어진 부분만을 커버하기 보다는, 휘어진 부분과 맞닿는 직선 구간을 포함하여 함께 보강해주는 것이 관체의 길이 방향으로 소정의 여유 공차를 가질 수 있으면서도, 고압의 주입 압력에 따른 관체의 강도를 충분히 보강해준다는 점에서 바람직하다. 고압의 주입 압력이 국부적으로 관체의 휘어진 구간에 집중적으로 작용하더라도, 압력의 전파에 따라 주변의 직선 구간에도 높은 압력이 작용할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 상기 제3 관체 커버(PC3)는 보강 대상이 되는 관체의 휘어진 부분이 종료되는 종료 지점으로부터 횡방향부(CZ2)의 길이 방향(ex. 제2 방향 Z2)을 따라 최소 5mm 이상의 연장길이(ELI,ELO)를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 상기 제3 관체 커버(PC3)는 관체의 휘어진 부분을 벗어나 직선 구간으로 연장될 수 있으며, 관체의 휘어진 부분이 종료되는 종료 지점으로부터 적어도 5mm 이상 직선 구간으로 연장되는 연장길이(ELI,ELO)를 가질 수 있다.

상기 제3 관체 커버(PC3)는, 서로 다른 이웃한 관체들을 함께 덮도록 형성될 수 있고, 보다 구체적으로, 내측 관체(C12) 및 외측 관체(C11)를 함께 덮어줄 수 있다. 상기 제3 관체 커버(PC3)는, 내측 관체(C12)와 외측 관체(C11)를 각각 덮어주는 내측부(PCI)와 외측부(PCO)를 포함할 수 있고, 각각의 내측부(PCI) 및 외측부(PCO)는, 내측 관체(C12)와 외측 관체(C11) 각각의 휘어진 구간을 벗어나고, 각각의 휘어진 구간이 종료되는 종료 지점으로부터 직선 구간을 따라 최소 5mm 이상의 연장길이(ELI,ELO)를 가질 수 있다. 그 결과, 상기 제3 관체 커버(PC3) 중 외측 관체(C11)를 덮어주는 외측부(PCO) 보다는 내측 관체(C12)를 덮어주는 내측부(PCI)가 상대적으로 더 길게 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 횡방향부(CZ2)의 길이 방향(ex. 제2 방향 Z2)을 따라 상기 내측부(PCI)와 외측부(PCO) 각각은, 상기 내측 관체(C12) 및 외측 관체(C11)의 휘어진 구간이 종료되는 종료 지점을 벗어나 최소 5mm 이상의 연장길이(ELI,ELO)를 가질 수 있고, 이를 위해, 상기 횡방향부(CZ2)의 길이 방향(ex. 제2 방향 Z2)을 따라 상기 내측부(PCI)가 외측부(PCO) 보다 더 길게 연장될 수 있다.

만일, 횡방향부(CZ2)의 길이 방향(ex. 제2 방향 Z2)을 따라 제3 관체 커버(PC3)의 내측부(PCI)와 외측부(PCO)가 동일한 길이까지 연장된다면, 즉, 상기 외측부(PCO)가 내측부(PCI)와 동일한 위치까지 연장 형성된다면, 제3 관체 커버(PC3)의 점유 면적이 증대되면서 하부 하우징용 금형 내에서 고압으로 주입되는 용융 금속의 흐름을 방해할 수 있고, 필요 이상으로 용융 금속의 유동 공간을 빼앗기 때문에 바람직하지 않다.

상기 제3 관체 커버(PC3)는, 보강 대상이 되는 일 군의 관체, 예를 들어, 내측 관체(C12)와 외측 관체(C11)를 함께 덮어주는 구조를 가질 수 있다. 상기 제3 관체 커버(PC3)는, 서로 나란하게 연장되는 서로 다른 이웃한 관체(ex. 내측 관체 C12와 외측 관체 C11)를 함께 덮어줌으로써, 서로 이웃한 관체(ex. 내측 관체 C12와 외측 관체 C11)가 상호 지지될 수 있고, 각각 따로 관체 커버(PC)를 형성한 구조보다 강도 보강이 효율적으로 이루어질 수 있고, 구조의 단순화에도 유리할 수 있다.

다만, 제3 관체 커버(PC3)와 같이, 서로 이웃한 일 군의 관체(ex. 내측 관체 C12와 외측 관체 C11)를 함께 덮어주는 구조는, 금형 내로 주입되는 용융 금속의 유동 공간을 빼앗기 때문에, 도 10에 도시된 바와 같이, 서로 이웃한 일 군의 관체(ex. 내측 관체 C12와 외측 관체 C11)를 함께 덮어주는 또 다른 구조인, 결속구(FB)로부터 충분한 유동 공간을 확보하도록, 결속구(FB)로부터 충분히 이격되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 결속구(FB)와 제3 관체 커버(PC3) 사이에는 최소 5mm의 유격(SG)을 확보해줄 수 있다. 보다 구체적으로, 횡방향부(CZ2)의 길이 방향(ex. 제2 방향 Z2)을 따라, 상기 결속구(FB)와 제3 관체 커버(PC3) 사이에는 최소 5mm 이상의 유격(SG)이 확보되는 것이 바람직하다.

도 15에는 도 10의 XV-XV 선을 따라 취한 단면도로서, 하부 하우징(P1) 내에 매립되어 있는 결속구(FB)의 단면도가 도시되어 있다.

상기 결속구(FB)란, 하부 하우징(P1)의 형성을 위한 고압 다이 캐스팅에 있어, 고압의 용융 금속이 주입되는 금형 내부에서, 용융 금속의 주입에도 불구하고 다수의 관체들(ex. 내측 관체 C12와 외측 관체 C11)을 위치 고정하기 위한 것으로, 나란하게 연장되는 이웃한 서로 다른 관체들(ex. 내측 관체 C12와 외측 관체 C11)을 다 함께 결속하고 이들 관체들(ex. 내측 관체 C12와 외측 관체 C11)을 위치 고정하기 위한 것이다. 상기 결속구(FB)에는 금형 설비로부터 금형 내로 진입되는 지그(미도시)가 끼워지기 위한 지그 홈(JG)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 결속구(FB)는 서로 반대되는 제1, 제2 면(S1,S2)을 가질 수 있고, 상기 제1, 제2 면(S1,S2) 중에서 어느 일 면, 예를 들어, 제1 면(S1)으로부터 인입된 지그 홈(JG)이 형성될 수 있다. 이와 같이, 결속구(FB)의 지그 홈(JG)에 끼워진 지그(미도시)에 의해 결속구(FB)가 금형 내부에서 견고하게 위치 고정될 수 있으며, 결속구(FB)에 끼워진 관체들(ex. 내측 관체 C12와 외측 관체 C11)도 위치 고정될 수 있다.

본 발명의 관체 커버(PC)는, 관체의 외부를 둘러싸도록 형성되며, 금형 내부에서 보강 대상이 되는 관체와 함께 매립된다. 즉, 하부 하우징(P1)의 내부에는, 관체 외부에 형성된 결속구(FB)와 관체 커버(PC)가 모두 매립될 수 있다. 이때, 상기 결속구(FB)에는 지그 홈(JG)이 형성되어 있는데 반하여, 상기 관체 커버(PC)에는 이러한 지그 홈(JG)이 형성되어 있지 않다. 즉, 상기 결속구(FB)는 금형 설비의 지그와 결합하여 금형 내부에서 관체들의 위치를 고정시켜주는 기능을 하는데 반하여, 상기 관체 커버(PC)는 금형 내부에서 관체들을 보강해주는 기능을 하며, 보강 대상의 관체 외부에 끼워진 상태로 관체와 함께 금형 내에서 부유된 상태로 장착되며, 결속구(FB)와 달리, 금형 내부에서 지그에 의해 위치 고정되는 것은 아니다. 즉, 보강 대상이 되는 관체의 외부에 끼워진 관체 커버(PC)는, 관체의 연장 방향을 따라 관체 커버가 형성되어 있지 않은 개소에 체결된 결속구(FB)에 의해 간접적으로 위치 고정되는 것이며, 결속구(FB)와 달리, 금형 설비의 지그에 의해 직접적으로 위치 고정되지는 않는다.

도 6에서 볼 수 있듯이, 상기 결속구(FB)는 일 방향을 따라 연장되는 관체의 직선 구간에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 결속구(FB)는, 제1 냉각관(C1)의 직선 구간, 제2 냉각관(C2)의 직선 구간 및 제3 냉각관(C3)의 직선 구간에 모두 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)이 매립되는 하부 하우징(P1)이나, 전방 또는 후방 냉각 플레이트(P2,P3)의 형성에서, 각각의 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)을 형성하는 일 군의 관체들은 결속구(FB)에 의해 금형 내부에서 위치 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 결속구(FB)는 일 방향을 따라 나란하게 연장되는 제1 내지 제3 냉각관(C1,C2,C3)의 관체 외주에 끼워질 수 있고, 이들 일 군의 관체를 위치 고정시켜줄 수 있다. 이때, 상기 결속구(FB)에 의한 위치 고정이 효과적으로 이루어질 수 있도록, 상기 결속구(FB)는 일 방향을 따라 연장되는 관체의 직선 구간에 형성될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 관체의 휘어진 구간에서는 관체의 보강을 위한 관체 커버(PC), 예를 들어, 제3 관체 커버(PC3)가 형성될 수 있다.

도 10을 참조하면, 상기 제3 관체 커버(PC3)는, 결속구(FB)와 유사하게, 서로 이웃한 관체, 그러니까, 내측 관체(C12)와 외측 관체(C11)를 다 함께 덮어주며, 이에 따라, 상기 제3 관체 커버(PC3)는 금형 내부로 주입된 용융 금속이 내측 관체(C12)와 외측 관체(C11) 사이로 주입되는 것을 방해할 수 있다. 따라서, 금형 내부로 주입된 용융 금속의 유동성을 확보하기 위해, 서로 이웃한 관체들을 다 함께 덮어주는 제3 관체 커버(PC3)와 결속구(FB)는 서로로부터 이격되게 배치되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 서로로부터 적어도 5mm 이상의 유격(SG)으로 떨어져 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 결속구(FB)가 관체의 패스가 일 방향(ex. 제2 방향 Z2)을 따라 연장되는 직선 구간에 형성된다고 할 때, 상기 결속구(FB)와 제3 관체 커버(PC3)는 일 방향을 따라 최소 5mm 이상의 유격(SG)을 가질 수 있다.

도 16에는 본 발명의 일 실시형태에서 적용될 수 있는 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)가 도시되어 있다. 도 17에는 도 16에 도시된 제4, 제5 관체 커버의 형성을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)는, 관체의 패스가 휘어지는 구간에 형성될 수 있다. 즉, 상기 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)는, 관체가 휘어진 부분에서 관체의 외부를 덮어서 금형 내부로 주입되는 고압의 용융 금속으로부터 관체의 손상을 방지할 수 있다.

도면을 참조하면, 상기 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)는, 관체의 휘어진 부분을 덮어줄 수 있으며, 관체의 휘어진 형상에 적응적으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제4 관체 커버(PC4)는 인렛과 아웃렛이 서로 반대 방향을 이루도록 U자형 라운드 형태로 형성될 수 있고, 상기 제5 관체 커버(PC5)는 인렛과 아웃렛이 서로 수직을 이루도록 L자형에 가까운 라운드 형태로 형성될 수 있다.

상기 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)는 보강 대상이 되는 관체(ex. 내측 관체 C12 및 외측 관체 C11)의 외부를 덮어준다는 점에서, 서로 다른 두 개의 직선형 관체를 연결하며 냉각 매체의 흐름을 바꿔주기 위한 연결관과는 다르다. 즉, 상기 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)의 길이 방향을 따라, 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)의 내부에는 보강 대상이 되는 관체(ex. 내측 관체 C12 및 외측 관체 C11)가 존재하는데 반하여, 냉각 매체의 흐름을 바꾸기 위한 연결관의 내부에는 보강 대상이 되는 관체가 존재하지 않는다.

상기 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)는 일정한 길이로 절단된 곡선형 파이프 조각으로 형성될 수 있으며, 보강 대상의 관체를 둘러싸도록 관체(ex. 내측 관체 C12 및 외측 관체 C11) 외주에 씌운 후에, 관체(ex. 내측 관체 C12 및 외측 관체 C11)와 더불어 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)를 함께 벤딩 가공함으로써, 관체(ex. 내측 관체 C12 및 외측 관체 C11)와 함께 들뜸없이 결합된 곡선 형태의 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)를 얻을 수 있다.

예를 들어, 상기 제4 관체 커버(PC4)는 보강 대상이 되는 관체(ex. 내측 관체 C12)의 외주를 둘러싸도록 제4 관체 커버(PC4)를 씌운 후 관체(ex. 내측 관체 C12)의 인렛과 아웃렛이 서로 반대 방향을 향하도록 관체(ex. 내측 관체 C12)와 더불어 제4 관체 커버(PC4)를 함께 벤딩 가공함으로써, 보강 대상의 관체(ex. 내측 관체 C12) 상에 결합된 제4 관체 커버(PC4)를 얻을 수 있다.

예를 들어, 상기 제5 관체 커버(PC5)는 보강 대상이 되는 관체(ex. 외측 관체 C11)를 따라 서로 다른 두 개의 휘어진 구간에 쌍으로 형성될 수 있으며, 관체(ex. 외측 관체 C11)의 외주를 둘러싸도록 제5 관체 커버(PC5)를 씌운 후 관체(ex. 외측 관체 C11)와 함께 서로 다른 두 개소에서 벤딩 가공함으로써, 보강 대상의 관체(ex. 외측 관체 C11)를 따라 서로로부터 이격된 한 쌍의 제5 관체 커버(PC5)가 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 제4 관체 커버(PC4)와 제5 관체 커버(PC5)는, 서로 이웃한 내측 관체(C12)와 외측 관체(C11)에 각각 형성될 수 있다. 상기 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)는 관체의 휘어진 방향에 따라 상대적으로 내측에 형성된 내측 관체(C12)와 상대적으로 외측에 형성된 외측 관체(C11)를 각각 덮어줄 수 있다.

상기 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)는, 관체의 패스가 휘어진 구간에서 곡선 형태의 관체를 덮어 보강해주는 것으로, 보강 대상이 되는 관체(ex. 내측 관체 C12 및 외측 관체 C11)의 휘어진 부분만을 커버하기 보다는, 휘어진 부분이 종료되는 종료 지점을 벗어난 직선 구간을 함께 보강해주는 것이 관체(ex. 내측 관체 C12 및 외측 관체 C11)의 길이 방향으로 소정의 여유 공차를 가질 수 있으면서도, 고압의 주입 압력에 따른 관체(ex. 내측 관체 C12 및 외측 관체 C11)의 강도를 충분히 보강해준다는 점에서 바람직하다. 고압의 주입 압력이 국부적으로 관체(ex. 내측 관체 C12 및 외측 관체 C11)의 휘어진 구간에 집중적으로 작용하더라도, 압력의 전파에 따라 주변의 직선 구간에도 높은 압력이 작용할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 상기 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)는 보강 대상이 되는 관체(ex. 내측 관체 C12 및 외측 관체 C11)의 휘어진 부분이 종료되는 종료 지점으로부터 횡방향부(CZ2)의 길이 방향(ex. 제2 방향 Z2)을 따라 최소 5mm 이상의 연장길이(ELI`,ELO`)를 갖는 것이 바람직할 수 있다.

상기 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)는, 하부 하우징용 금형 내에서 보강 대상이 되는 관체, 예를 들어, 내측 관체(C12) 및 외측 관체(C11)를 각각 덮어주면서, 금형 내에 주입되는 고압의 용융 금속의 흐름에 노출되며, 용융 금속의 응고와 함께 하부 하우징(P1) 내에 매립된다. 이에 따라, 이종 금속 간의 계면에서 발생될 수 있는 부식이나 크랙과 같은 결함을 방지하기 위하여, 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)와 하부 하우징(P1)은 동일한 소재로 형성될 수 있다.

도 18에는 본 발명의 일 실시형태에서 적용될 수 있는 제3 내지 제5 관체 커버(PC3,PC4,PC5)가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)는, 상기 제3 관체 커버(PC3)와 함께 중첩적으로 적용될 수 있다. 즉, 상기 내측 관체(C12)와 외측 관체(C11)의 외주에는, 각각 제4 관체 커버(PC4)와, 제5 관체 커버(PC5)가 끼워질 수 있고, 이렇게 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)가 조립된 내측 관체(C12)와 외측 관체(C11) 상으로 제3 관체 커버(PC3)가 덮여질 수 있다.

즉, 상기 제3 관체 커버(PC3)는, 내측 관체(C12)와 외측 관체(C11)는 물론이고, 상기 내측 관체(C12)와 외측 관체(C11)의 외주 상에 끼워진 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)를 모두 덮어줄 수 있다. 이에 따라, 보강의 대상이 되는 내측 관체(C12) 및 외측 관체(C11)는, 제3 내지 제5 관체 커버(PC3,PC4,PC5)에 의해 중첩적으로 보호될 수 있으며, 금형 내에 고압으로 주입되는 용융 금속의 흐름으로 인한 관체(내측 관체 C12와 외측 관체 C11)의 손상이 효과적으로 방지될 수 있다. 예를 들어, 상기 상기 제3 관체 커버(PC3)는, 상기 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5)를 충분히 덮을 수 있도록 상기 제4, 제5 관체 커버(PC4,PC5) 보다 더 길게 연장될 수 있다.

도 19에는 도 10의 XIX-XIX 선을 따라 취한 단면도로서, 하부 하우징(P1) 내에 매립되어 있는 관체 커버(PC)의 단면도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명의 관체 커버(PC, ex. 제3 관체 커버 PC3)는, 배터리 팩의 방열을 위한 다수의 관체(ex. 내측 관체 C12 및 외측 관체 C11)들과 함께, 하부 하우징(P1) 내부에 매립될 수 있다. 상기 관체 커버(PC)가 하부 하우징(P1)의 내부에 매립된다는 것은, 상기 관체 커버(PC)가 하부 하우징(P1)의 탑면(TS)이나 바닥면(BS)으로 노출되지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 하부 하우징(P1)의 탑면(TS)은, 배터리 팩(M1)의 수용 공간(g)을 정의하며 배터리 팩(M1)의 지지면을 제공할 수 있고, 하부 하우징(P1)의 바닥면(BS)은 전체 배터리 모듈의 지지면을 제공할 수 있다. 즉, 상기 하부 하우징(P1)의 탑면(TS)은 배터리 팩(M)을 직접적으로 떠받쳐주는 배터리 팩(M)의 지지면을 형성할 수 있고, 상기 하부 하우징(P1)의 바닥면(BS)은 전체 배터리 모듈을 떠받쳐주는 전체 배터리 모듈의 지지면을 형성할 수 있다.

상기 관체 커버(PC)는, 보강 대상이 되는 관체와 함께 금형 내부에 놓여지며, 금형 내부로 주입되는 고압의 용융 금속에 노출되어 용융 금속의 응고와 함께 하부 하우징(P1)의 내부에 매립된다. 상기 관체 커버(PC)와 함께, 금형 내부에서 관체의 위치 고정을 위한 결속구(FB)도 하부 하우징(P1)의 내부에 매립될 수 있다.

상기 관체 커버(PC) 및 결속구(FB)는, 하부 하우징(P1)을 형성하기 위해 금형 내로 주입되는 용융 금속과 동종의 금속 소재로 형성됨으로써, 상기 관체 커버(PC) 및 결속구(FB)의 계면에서 야기될 수 있는 이종 금속 간의 결함 문제가 원천적으로 해소될 수 있다. 한편, 상기 하부 하우징(P1)은 배터리 팩(M1,M2,M3)을 수용하는 수용 공간(g)을 사이에 두고, 상부 하우징(U, 도 1 참조)과 마주하게 결합될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은, 충전 및 방전이 가능한 에너지원으로서의 배터리 모듈 및 배터리 모듈을 구동 전원으로 사용하는 다양한 기기에 적용될 수 있다.

Claims

배터리 팩;

상기 배터리 팩의 냉각을 위한 냉각 매체의 흐름을 수용하는 관체; 및

상기 관체의 패스가 휘어지거나 또는 관체의 연결이 불연속적인 구간에서 상기 관체의 외부를 둘러싸는 관체 커버;를 포함하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,

상기 관체의 연결이 불연속적인 구간은, 냉각 매체의 흐름이 분기되거나 또는 냉각 매체의 흐름이 합류되는 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제2항에 있어서,

상기 관체 커버는, 냉각 매체의 분기점 또는 합류점을 형성하기 위한 연결탱크에 접속된 관체의 외부에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,

제1 군의 배터리 팩을 냉각하기 위한 것으로, 배터리 모듈의 바닥을 이루는 제1 레벨에 형성된 제1 냉각관;

제2 군의 배터리 팩을 냉각하기 위한 것으로, 상기 제1 레벨 보다 상승된 제2 레벨에 형성된 제2 냉각관;

제3 군의 배터리 팩을 냉각하기 위한 것으로, 상기 제1 레벨 보다 상승된 제3 레벨에 형성된 제3 냉각관;

상기 제1, 제2 냉각관을 서로 연결해주기 위한 전방 연결부; 및

상기 제1, 제3 냉각관을 서로 연결해주기 위한 후방 연결부를 포함하며,

상기 관체 커버는, 상기 제1 내지 제3 냉각관과, 전방 연결부 및 후방 연결부를 형성하는 관체 중에서 적어도 어느 하나의 관체에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제4항에 있어서,

상기 관체 커버는,

상기 전방 연결부에 형성된 제1 관체 커버; 및

상기 후방 연결부에 형성된 제2 관체 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제5항에 있어서,

상기 제1 관체 커버는, 상기 전방 연결부의 제1, 제2 레벨에 형성된 제1, 제2 연결탱크 중에서 어느 일 연결탱크에 접속된 관체의 외부에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제6항에 있어서,

상기 제1 관체 커버는 상기 제1 연결탱크에 접속된 관체의 접속 개소로부터 상기 관체와 나란하게 일 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제5항에 있어서,

상기 제2 관체 커버는, 상기 후방 연결부의 제1, 제3 레벨에 형성된 제3, 제4 연결탱크 중에서 어느 일 연결탱크에 접속된 관체의 외부에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제8항에 있어서,

상기 제2 관체 커버는 상기 제3 연결탱크에 접속된 관체와 나란하게 휘어진 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제9항에 있어서,

상기 제2 관체 커버는 상기 관체의 휘어진 구간이 종료되는 종료 지점으로부터 일 방향으로 연장되는 직선 구간을 따라 적어도 5mm 이상의 연장길이를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제4항에 있어서,

상기 제1 냉각관은, 제2 냉각관과 나란하게 연장되는 종방향부와, 상기 제3 냉각관과 나란하게 연장되는 횡방향부를 포함하고,

상기 관체 커버는, 상기 횡방향부 양편에 형성된 제3 관체 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제11항에 있어서,

상기 제3 관체 커버는, 상기 횡방향부의 길이 방향을 따라 냉각 매체의 흐름을 되돌리도록 휘어진 제1 냉각관의 관체를 덮도록 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제12항에 있어서,

상기 제3 관체 커버는, 제1 냉각관의 휘어진 방향에 따라 상대적으로 내측 영역에 배치된 내측 관체와, 상대적으로 외측 영역에 배치된 외측 관체를 함께 덮어주는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제13항에 있어서,

상기 제3 관체 커버는, 상기 내측 관체 및 외측 관체를 각각 덮어주는 내측부와 외측부를 포함하되,

상기 내측부와 외측부 각각은, 상기 내측 관체 및 외측 관체의 휘어진 구간이 종료되는 종료 지점으로부터 상기 횡방향부의 길이 방향을 따라 최소 5mm 이상의 연장길이를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제13항에 있어서,

상기 제3 관체 커버는, 상기 내측 관체 및 외측 관체를 각각 덮어주는 내측부와 외측부를 포함하되, 상기 횡방향부의 길이 방향을 따라 상기 내측부가 외측부 보다 더 길게 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제13항에 있어서,

상기 관체 커버는,

상기 내측 관체의 휘어진 구간에 끼워진 하나의 제4 관체 커버; 및

상기 외측 관체의 서로 다른 휘어진 구간에 끼워진 것으로, 서로로부터 이격되어 쌍을 이루는 제5 관체 커버를 포함하며,

상기 제3 관체 커버는, 상기 제4, 제5 관체 커버를 다 함께 덮어주는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제11항에 있어서,

상기 제3 관체 커버는, 상기 제1 냉각관의 관체를 사이에 두고 서로 마주하는 방향으로 조립되는 제1, 제2 커버부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제17항에 있어서,

상기 제1, 제2 커버부재는, 상기 제1, 제2 커버부재 사이에서 단차진 계면을 형성하도록 서로에 대해 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,

상기 관체의 패스가 일 방향을 따라 연장되는 직선 구간에 형성된 것으로, 나란하게 연장되는 서로 다른 관체의 외부에 함께 결합되어 서로 다른 관체를 함께 위치 고정하도록 지그 홈이 형성된 결속구를 더 포함하고,

상기 결속구와 관체 커버는 서로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제19항에 있어서,

상기 결속구와 관체 커버는 상기 일 방향을 따라 최소 5mm 이상의 유격을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제1항에 있어서,

상기 관체 및 관체 커버는 하부 하우징의 내부에 매립되고,

상기 하부 하우징은, 상기 배터리 팩을 수용하는 수용 공간을 사이에 두고 상부 하우징과 마주하게 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제21항에 있어서,

상기 관체 커버는 상기 하부 하우징의 탑면 및 바닥면으로 노출되어 있지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
제22항에 있어서,

상기 하부 하우징의 탑면은, 배터리 팩의 수용 공간을 정의하며 배터리 팩의 지지면을 제공하고,

상기 하부 하우징의 바닥면은, 전체 배터리 모듈의 지지면을 제공하는 배터리 모듈.
제21항에 있어서,

상기 관체 커버는 상기 하부 하우징과 동일한 금속 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.