KR102385145B1 - 배터리모듈 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리모듈 냉각장치에 관한 것으로, 내부에 제1수용공간이 형성되고, 유입구와 배출구가 각각 형성되는 하우징 및, 제1수용공간에 설치되고, 외부에 제1접속구가 구비되는 배터리를 포함하는 배터리모듈 냉각장치로서, 제1수용공간을 수평하게 구획하여 제1수용공간의 일측에 제2수용공간을 형성시키는 격벽부와, 제2수용공간에 설치되고, 회전 구동시 제2수용공간의 공기를 배출구를 통해 외부로 강제 배출시키는 송풍부와, 제2수용공간의 내부에 설치되고, 제1접속구와 전기적으로 연결되어 배터리의 상태정보를 모니터링하며, 전력 케이블 접속되도록 제2접속구가 하우징의 외부로 노출되는 제어부 및, 제2수용공간의 내부 온도를 실시간으로 감지하고, 감지된 온도를 제어부로 전달하는 온도 감지부를 포함한다.

Description

배터리모듈 냉각장치{Cooling device for battery module}
본 발명은 배터리모듈 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제어부에서 발생된 열을 외부로 신속히 배출시킬 수 있는 배터리모듈 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 배터리모듈은 전기에너지를 충전 및 방전시킬 수 있는 장비로서, 다양한 전자기기(캠핑용 장비 등)에 전기에너지를 공급하기 위한 용도로 사용되며, 사용 용도에 따라 적합한 형태와 출력 전압을 갖는다.
이러한 배터리모듈은 내부에 수용공간이 형성되는 케이스와, 케이스의 수용공간에 설치되고, 외부의 전력 케이블와 전기적으로 접속 가능하게 구비되고, 리튬인산철(Li- FePO4) 등의 소재를 이용하는 배터리팩과, 수용공간에 설치되어 배터리팩의 상태정보를 모니터링하거나 제어하는 제어부(BMS: Battery Management System) 및, 제어부에 결합되고, 제어부에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 방열부 등으로 구성된다.
이 중, 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)은 배터리팩과 전기적으로 연결되어 전류, 전압, 온도 등을 실시간으로 모니터링하고, 배터리팩의 충전과 방전 용량을 제어하여 장치의 안전성 및 효율성을 향상시키기 위한 용도로 사용된다.
그런데, 종래의 배터리모듈은 방열부로부터 배출되는 열이 수용공간의 내부에 일정 시간동안 머무는 구조를 가지므로 제어부를 효율적으로 냉각시킬 수 없는 구조였고, 수용공간의 온도가 과도하게 상승될 염려가 있는 구조이므로 제어부와 배터리 및 주변 장치가 열에 의해 손상되거나 수명이 단축될 염려가 있었다.
본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0117289호(2013년 10월 25일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 비엠에스 피시비모듈 연결구조가 개선된 배터리팩이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 제어부에서 발생된 열을 외부로 신속히 배출시킬 수 있는 배터리모듈 냉각장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치는 내부에 제1수용공간이 형성되고, 유입구와 배출구가 각각 형성되는 하우징 및, 상기 제1수용공간에 설치되고, 외부에 제1접속구가 구비되는 배터리를 포함하는 배터리모듈 냉각장치로서, 상기 제1수용공간을 수평하게 구획하여 상기 제1수용공간의 일측에 제2수용공간을 형성시키는 격벽부와, 상기 제2수용공간에 설치되고, 회전 구동시 상기 제2수용공간의 공기를 상기 배출구를 통해 외부로 강제 배출시키는 송풍부와, 상기 제2수용공간의 내부에 설치되고, 상기 제1접속구와 전기적으로 연결되어 상기 배터리의 상태정보를 모니터링하며, 전력 케이블 접속되도록 제2접속구가 상기 하우징의 외부로 노출되는 제어부 및, 상기 제2수용공간의 내부 온도를 실시간으로 감지하고, 감지된 온도를 상기 제어부로 전달하는 온도 감지부를 포함하며, 상기 제어부는 기준온도범위가 기설정되고, 상기 온도 감지부로부터 전달되는 온도가 상기 기준온도범위를 초과하는 경우 상기 송풍부를 구동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 송풍부는 상기 제2수용공간의 내부에 설치되어 상기 제어부에 의해 구동 상태가 전환되는 송풍 모터 및, 상기 송풍 모터의 구동축에 회전 가능하게 결합되고, 회전시 상기 제2수용공간의 공기를 상기 배출구를 통해 상기 하우징의 외부로 이동시키는 송풍 팬을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 온도 감지부로부터 전달되는 온도와 비례하는 속도로 상기 구동축의 회전속도가 가변되도록 기준회전속도가 다수의 단계로 기설정되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈 냉각장치.
또한, 상기 제1수용공간의 내주면에 결합되어 상기 배터리의 외부를 감싸고, 단열 소재로 구비되는 단열부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 단열부는 상기 제2수용공간과 반대되는 상기 격벽부의 일측면에 결합되어 상기 배터리와 상기 격벽부의 사이를 구획할 수 있다.
본 발명은 제어부에서 발생된 열을 하우징의 외부로 강제 배기시킴으로써, 제어부의 온도 상승에 의한 장치의 성능 저하 및 손상을 방지할 수 있고, 기준온도범위를 초과하는 경우에만 송풍 모드가 실행되므로 불필요한 전기에너지 소모를 줄일 수 있으며, 제어부에서 발생된 열 또는 외부의 열이 배터리로 전달되지 않으므로 배터리의 성능을 최적의 상태로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치를 보여주기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치를 보여주기 위한 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치를 측방에서 보여주기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치를 후방에서 보여주기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치에 단열부가 설치된 상태를 측방에서 보여주기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치에 제1보조 송풍부가 설치된 상태를 보여주기 위한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치에 제1보조 송풍부가 설치된 상태를 후방에서 보여주기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치에 제2보조 송풍부가 설치된 상태를 측방에서 보여주기 위한 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치를 보여주기 위한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치를 보여주기 위한 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치를 측방에서 보여주기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치를 후방에서 보여주기 위한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치에 단열부가 설치된 상태를 측방에서 보여주기 위한 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치에 제1보조 송풍부가 설치된 상태를 보여주기 위한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치에 제1보조 송풍부가 설치된 상태를 후방에서 보여주기 위한 단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치에 제2보조 송풍부가 설치된 상태를 측방에서 보여주기 위한 단면도이다.
도 1 내지 8을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치는 하우징(100)과, 배터리(200)와, 격벽부(300)와, 송풍부(400)와, 제어부(500) 및, 온도 감지부(600)를 포함한다.
하우징(100)은 금속 소재를 이용해 제작할 수 있고, 하우징(100)의 형상은 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 하우징(100)의 소재와 형상은 필요에 따라 다양하게 적용이 가능하다. 여기서 하우징(100)의 내부에는 후술될 배터리(200)가 장착될 수 있도록 일정 넓이의 제1수용공간(101)이 형성된다.
그리고, 하우징(100)의 전면 또는 측면에는 외부의 공기(A)가 후술될 제2수용공간(102)으로 유입될 수 있도록 유입구(110)가 형성되고, 하우징(100)의 전면 또는 측면에는 제2수용공간(102)의 공기(A)가 하우징(100)의 외부로 배출될 수 있도록 배출구(120)가 각각 형성된다.
유입구(110)와 배출구(120)는 하우징(100)의 전면에 함께 형성되어 전후 방향으로 수평하게 관통되거나, 하우징(100)의 측면에 함께 형성되어 좌우 방향으로 수평하게 관통될 수 있다.
이와 다르게, 유입구(110)와 배출구(120)는 하우징(100)의 전면과 측면에 각각 형성시킬 수 있다. 이 경우 유입구(110)와 배출구(120) 중 하나를 하우징(100)의 전면에 형성시키고, 유입구(110)와 배출구(120) 중 다른 하나를 하우징(100)의 측면에 형성시킬 수 있다.
그리고, 하우징(100)의 상부에는 개폐 가능한 덮개(140)가 구비될 수 있고, 하우징(100)의 측면 또는 덮개(140)의 상면에는 사용자가 손으로 파지할 수 있도록 하나 이상의 손잡이(150)가 구비될 수 있다. 즉 손잡이(150)를 이용해 하우징(100)을 용이하게 이동시킬 수 있어 야외에서 캠핑 등의 용도로 사용할 때 운반의 편의성을 제공할 수 있다.
또한, 하우징(100)의 전면 또는 측면에는 유입구(110)와 배출구(120)의 외측을 각각 커버하는 보호망(160)이 구비될 수 있다. 보호망(160)은 공기(A)가 제2수용공간(102)과 하우징(100)의 외부로 소통될 수 있도록 하나 이상의 관통홀이 형성될 수 있다.
배터리(200)는 외부의 전자기기로 전력을 공급하기 위한 것으로, 리튬인산철 배터리(Li- FePO4 battery), 리튬티탄산배터리(LTO) 등을 사용할 수 있고, 배터리(200)의 외형은 육면체 형상을 가질 수 있으며, 제1수용공간(101)에 하나 또는 다수가 장착될 수 있다. 이때 배터리(200)의 하단은 제1수용공간(110)에 하나 이상이 수납된 상태로 설치될 수 있다.
여기서, 배터리(200)의 상부에는 후술될 제어부(500)와 전기적으로 접속시키기 위한 한 쌍의 제1접속구(210)가 돌출된다. 제1접속구(210)는 제어부(500)와 전기적으로 연결될 수 있도록 플러스(+) 극이 연결되는 입력측 제1접속구(210)와, 마이너스(-) 극이 연결되는 출력측 제1접속구(210)로 구분될 수 있다.
격벽부(300)는 제1수용공간(110)을 수평하게 구획하여 제1수용공간(110)의 일측에 제2수용공간(102)을 형성시키기 위한 것으로, 격벽부(300)는 수직하게 형성될 수 있고, 제1수용공간(101)과 제2수용공간(102)을 양측으로 구획할 수 있도록 양측으로 일정 길이를 가질 수 있다. 여기서 격벽부(300)는 금속 소재를 이용해 제작할 수 있으나, 격벽부(300)는 다양한 소재를 선택적으로 사용할 수 있다.
한편, 격벽부(300)는 다수가 전후 방향으로 이격된 상태로 배열될 수 있고, 격벽부(300)의 사이 간격에는 일정 넓이의 간격부가 형성될 수 있다. 이 경우 제2수용공간(102) 방향의 격벽부(300)로 전달된 열이 제1수용공간(101) 방향의 격벽부(300)에 직접적으로 전달되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈 냉각장치는 도 5에서처럼 제1수용공간(101)의 내주면에 결합되어 배터리(200)의 외부를 감싸고, 단열 소재로 구비되는 단열부(700)를 더 포함할 수 있다.
단열부(700)는 제2수용공간(102)과 반대되는 격벽부(300)의 일측면에 결합되어 배터리(200)와 격벽부(300) 사이를 구획할 수 있고, 단열부(700)는 배터리(200)의 하면과 측면 및 상면을 감싸는 상태로 설치될 수 있다.
즉, 격벽부(300)와 배터리(200)의 사이가 구획되므로 후술될 제어부(500)로부터 발생된 열과 하우징(100)의 외부로부터 전달되는 열이 배터리(200)로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 외부의 온도에 의해 배터리의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
송풍부(400)는 후술될 제어부(500)가 구동시 제2수용공간(102)으로 방출되는 열을 외부로 배기시키기 위한 것으로, 제2수용공간(101)에 설치되고, 회전 구동시 제2수용공간(102)의 공기(A)를 배출구(120)를 통해 외부로 강제 배출시킨다.
이를 위한 송풍부(400)는 제2수용공간(102)에 고정적으로 설치되어 후술될 제어부(500)에 의해 구동 상태가 전환되는 송풍 모터(410) 및, 송풍 모터(410)의 구동축에 회전 가능하게 결합되고, 회전시 제2수용공간(102)의 공기(A)를 배출구(120)를 통해 하우징(100)의 외부로 이동시키는 송풍 팬(420)을 포함할 수 있다.
송풍 모터(410)는 제2수용공간(102)의 일측 벽면에 결합된 상태로 배출구(120)의 유입측에 위치되고, 구동축이 배출구(120)의 관통 방향을 따라 수평하게 위치될 수 있다. 여기서 송풍 모터(410)는 후술될 제어부(500)와 전기적으로 연결되어 배터리(200)의 전력에 의해 구동될 수 있다.
송풍 팬(420)은 배출구(120)의 유입측에 위치되고, 송풍 팬(420)의 수평 회전중심이 송풍 모터(410)의 구동축과 동일 축 선상으로 결합되며, 송풍 팬(420)의 수평 회전중심을 기준으로 방사상에 다수의 회전 날개가 배열된다. 즉 송풍 모터(410)의 구동축과 함께 회전되면서 제2수용공간(102)의 내부 공기(A)를 배출구(120)를 통해 하우징(100)의 외부로 강제 배출시킨다.
즉, 제어부(500)로부터 발생된 열은 제2수공공간(102)의 내부에 잔류하게 되는데, 송풍부(400)가 구동시 제어부(500)에서 발생된 열이 외부로 신속히 배출되므로 제어부(500)의 열화를 방지할 수 있고, 제어부(500)가 적정 온도로 유지되므로 장치의 동작 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
제어부(500)는 배터리(200)를 관리하기 위한 것으로, 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)을 사용한다. 배터리 관리 시스템은 배터리(200)를 효율적이고 안전하게 사용하도록 도움을 주는 역할을 하고, 배터리(200)의 전압/전류/온도 등을 모니터링하며, 배터리(200)를 최적의 상태로 유지시키기 위해 각종 기능을 제어할 수 있다.
여기서, 제어부(500)에는 외부의 전력 케이블(10)을 접속시키기 위한 제2접속구(510)가 전기적으로 연결된다. 제2접속구(510)는 전력 케이블(10)이 결합될 수 있도록 전단이 하우징(100)의 전면 또는 측면으로 돌출될 수 있고, 플러스(+) 극이 연결되는 입력측 제2접속구(510)와, 마이너스(-) 극이 연결되는 출력측 제2접속구(510)로 구분될 수 있다.
예를 들어, 전력 케이블(10)의 길이방향 일단을 제2접속구(510)에 전기적으로 연결시키고, 반대되는 타단을 각종 전자기기(캠핑용 장비, 전자 레인지, 음향 기기 등)에 전기적으로 연결시켜 구동 전력을 전달할 수 있다.
한편, 배터리(200)를 충전시키는 경우 전력 케이블(10)의 길이방향 일단을 제2접속구(510)에 전기적으로 연결시키고, 반대되는 타단을 외부의 전원 공급부(미도시)에 전기적으로 연결시킬 수 있다.
그리고, 제어부(500)에는 전원을 온(ON)/오프(OFF)시키거나 제어부(500)의 각종 기능을 제어하기 위한 하나 이상의 조작부(530)가 구비될 수 있다. 조작부(530)는 사용자가 조작할 수 있도록 하우징(100)의 외부로 노출될 수 있고, 누름, 회전 등의 조작을 통해 각종 기능을 수동을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(500)에는 배터리(200)의 상태정보(전압, 온도 등) 등을 외부로 표시하기 위한 표시부(540)가 전기적으로 연결될 수 있다. 표시부(540)는 사용자가 육안으로 확인할 수 있도록 하우징(100)의 외부로 노출될 수 있고, 다양한 표시 방식을 이용해 각종 상태정보를 표시할 수 있다.
특히, 제어부(500)에는 기준온도범위가 기설정될 수 있고, 후술될 온도 감지부(600)로부터 전달되는 온도가 기준온도범위를 초과하는 경우 전술한 송풍부(400)의 송풍 모터(410)를 구동시킬 수 있다. 이때 송풍 팬(420)이 회전되면서 제2수용공간(102)의 공기(A)를 배출구(120)를 통해 하우징(100)의 외부로 배출시키므로 제어부(500)에서 발생된 열이 외부로 신속히 배출될 수 있다.
이 과정에서, 온도 감지부(600)로부터 전달되는 온도가 기준온도범위 이내인 경우 제어부(500)는 송풍 모터(410)의 구동을 중지시킨다. 이때 송풍 팬(420)의 회전이 중지되므로 제2수용공간(102)의 공기(A)가 외부로 배출되지 않는 상태로 전환된다.
아울러, 제어부(500)의 외면에는 전도된 열을 제2수용공간(102)의 내부로 방출시키기 위한 방열부(520)가 결합될 수 있으며, 방열부(520)는 금속(알루미늄 등) 소재를 이용해 일정 넓이로 적용될 수 있다. 방열부(520)는 전면이 제어부(500)의 외면에 결합될 수 있고, 방열부(520)의 후면에는 대기와의 접촉 면적을 넓히기 위한 다수의 방열핀(미도시)이 돌출될 수 있다.
즉, 제어부(500)가 동작할 때 발생하는 열이 방열부(520)로 전도되고, 방열부(520)로 전도된 열이 제2수용공간(102)으로 방출되므로, 제어부(500)에서 발생된 열을 외부로 신속히 배출시킬 수 있고, 제어부(500)의 열화를 방지할 수 있어 장치의 수명을 연장시킬 수 있다.
온도 감지부(600)는 제2수용공간(102)의 내부 온도를 실시간으로 감지하고, 감지된 온도를 제어부(500)로 전달한다. 온도 감지부(600)는 온도 센서(temperature sensor)를 사용할 수 있고, 제2수용공간(102)의 내주면 또는 격벽부(300)의 측면 등에 고정적으로 결합되어 제2수용공간(102)의 온도를 실시간으로 감지할 수 있다.
또한, 제어부(500)는 온도 감지부(600)로부터 전달되는 온도와 비례하는 속도로 구동축의 회전속도가 가변되도록 기준회전속도가 다수의 단계로 기설정되 수 있다. 여기서 제어부(500)에 기설정된 기준회전속도는 저속 회전모드, 중속 회전모드, 고속 회전모드가 포함될 수 있다.
예를 들어, 제어부(500)는 온도 감지부(600)로부터 전달되는 온도가 40도인 경우 송풍 모터(410)의 구동축을 저속 회전모드로 구동시키고, 온도 감지부(600)로부터 전달되는 온도가 45도인 경우 송풍 모터(410)의 구동축을 중속 회전모드로 구동시키며, 온도 감지부(600)로부터 전달되는 온도가 50도인 경우 송풍 모터(410)의 구동축을 고속 회전모드로 구동시킬 수 있다.
즉, 제2수용공간(102)의 온도에 따라 송풍부(400)의 공기(A) 배출 속도를 가변적으로 조절함으로써, 제2수용공간(102)의 온도를 기준온도범위 이내로 적정하게 유지시킬 수 있으며, 이를 통해 제어부(500)가 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈 냉각장치는 도 6과 7에서처럼 제2수용공간(102)의 공기(A)가 하우징(100)의 외부로 배출될 수 있도록 하우징(100)의 전면 또는 측면에 형성되는 보조 배출구(130) 및, 제2수용공간(102)에 설치되고, 회전 구동시 제2수용공간(102)의 공기(A)를 보조 배출구(130)를 통해 외부로 강제 배출시키는 제1보조 송풍부(800)를 더 포함할 수 있다.
보조 배출구(130)는 전술한 배출구(120)와 직교하는 방향에 설치되는 것으로, 하우징(100)의 전면에 형성되어 전후 방향으로 수평하게 관통되거나, 하우징(100)의 측면에 형성되어 좌우 방향으로 수평하게 관통될 수 있다. 예를 들어 배출구(120)가 하우징의 전면에 형성되는 경우 보조 배출구(130)는 하우징(100)의 측면에 형성될 수 있다.
제1보조 송풍부(800)는 제어부(500)가 구동시 제2수용공간(102)으로 방출되는 열을 외부로 배기시키기 위한 것으로, 제2수용공간(101)에 설치되고, 회전 구동시 제2수용공간(102)의 공기(A)를 보조 배출구(130)를 통해 외부로 강제 배출시킨다.
여기서, 제1보조 송풍부(800)는 제2수용공간(102)에 고정적으로 설치되어 제어부(500)에 의해 구동 상태가 전환되는 제1보조 송풍 모터(810) 및, 제1보조 송풍 모터(810)의 구동축에 회전 가능하게 결합되고, 회전시 제2수용공간(102)의 공기(A)를 보조 배출구(130)를 통해 하우징(100)의 외부로 이동시키는 제1보조 송풍 팬(820)을 포함할 수 있다.
제1보조 송풍 모터(810)는 제2수용공간(102)의 일측 벽면에 결합된 상태로 보조 배출구(130)의 유입측에 위치되고, 구동축이 보조 배출구(130)의 관통 방향을 따라 수평하게 위치될 수 있다. 여기서 제1보조 송풍 모터(810)는 제어부(500)와 전기적으로 연결되어 배터리(200)의 전력에 의해 구동될 수 있다.
제1보조 송풍 팬(820)은 보조 배출구(130)의 유입측에 위치되고, 제1보조 송풍 팬(820)의 수평 회전중심이 제1보조 송풍 모터(810)의 구동축과 동일 축 선상으로 결합되며, 제1보조 송풍 팬(820)의 수평 회전중심을 기준으로 방사상에 다수의 회전 날개가 배열된다. 즉 제1보조 송풍 모터(810)의 구동축과 함께 회전되면서 제2수용공간(102)의 내부 공기(A)를 배출구(120)를 통해 하우징(100)의 외부로 강제 배출시킨다.
이 경우, 제어부(500)는 온도 감지부(600)로부터 전달되는 온도가 기준온도범위를 초과하는 경우 송풍 모터(410)와 함께 제1보조 송풍 모터(810)를 구동시킬 수 있다. 이때 제1보조 송풍 팬(820)이 회전되면서 제2수용공간(102)의 공기(A)를 배출구(120)를 통해 하우징(100)의 외부로 배출시키므로 제어부(500)에서 발생된 열이 외부로 신속히 배출될 수 있다.
이 과정에서, 온도 감지부(600)로부터 전달되는 온도가 기준온도범위 이내인 경우 제어부(500)는 제1보조 송풍 모터(810)의 구동을 중지시킨다. 이때 제1보조 송풍 팬(820)의 회전이 중지되므로 제2수용공간(102)의 공기(A)가 외부로 배출되지 않는 상태로 전환된다.
또한, 제어부(500)에는 기준온도범위와 최대온도범위가 각각 기설정될 수 있다. 예를 들어 제어부(500)는 온도 감지부(600)로부터 전달되는 온도가 기준온도범위를 초과하고, 최대온도범위 이하인 경우 송풍 모터(410)만을 구동시킬 수 있다.
반면, 제어부(500)는 온도 감지부(600)로부터 전달되는 온도가 최대온도범위를 초과하는 경우 송풍 모터(410)와 제1보조 송풍 모터(810)를 함께 구동시켜 공기 배출량을 증가시킬 수 있다.
즉, 제어부(500)에서 발생된 열은 제2수공공간(102)의 내부에 잔류하게 되는데, 제1보조 송풍부(800)가 구동시 제어부(500)에서 발생된 열이 외부로 신속히 배출되므로 제어부(500)의 열화를 방지할 수 있고, 제어부(500)가 적정 온도로 유지되므로 장치의 동작 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1보조 송풍부(800)가 송풍부(400)와 다른 위치에서 제2수용공간(102)의 공기(A)를 외부로 배출시키므로, 제2수용공간(102)의 내부에 넓게 분포된 열을 외부로 신속히 배출시킬 수 있고, 공기 배출량을 증가시킬 수 있어 제2수공공간(102)의 온도를 빠른 속도로 하강시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리모듈 냉각장치는 도 8에서처럼 방열부(520)의 후방에 설치되고, 회전 구동시 방열부(520)의 후방으로 방출되는 열을 제2수용공간(102)의 공기중으로 확산시키는 제2보조 송풍부(900)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 제2보조 송풍부(900)는 방열부(520)의 후방에 고정적으로 설치되고, 제어부(500)에 의해 구동 상태가 전환되는 제2보조 송풍 모터(910) 및, 제2보조 송풍 모터(910)의 구동축에 회전 가능하게 결합되고, 회전시 방열부(520)의 후방으로 방출되는 열을 후방으로 이동시키는 제2보조 송풍 팬(920)을 포함할 수 있다.
제2보조 송풍 모터(910)는 방열부(520)의 후방에 동일 선상으로 배치되고, 구동축이 방열부(520) 방향 또는 반대되는 방향으로 수평하게 위치될 수 있다. 여기서 제2보조 송풍 모터(910)는 제어부(500)와 전기적으로 연결되어 배터리(200)의 전력에 의해 구동될 수 있다.
제2보조 송풍 팬(920)은 방열부(520)의 후방에 동일 선상으로 배치되고, 제2보조 송풍 팬(920)의 수평 회전중심이 제2보조 송풍 모터(910)의 구동축과 동일 축 선상으로 결합되며, 제2보조 송풍 팬(920)의 수평 회전중심을 기준으로 방사상에 다수의 회전 날개가 배열된다. 즉 제2보조 송풍 모터(910)의 구동축과 함께 회전되면서 방열부(520)의 후방으로 방출되는 열을 후방으로 이동시킬 수 있다.
이 경우, 제어부(500)는 온도 감지부(600)로부터 전달되는 온도가 기준온도범위를 초과하는 경우 송풍 모터(410)와 함께 제2보조 송풍 모터(910)를 구동시킬 수 있고, 제2보조 송풍 팬(920)이 회전되면서 방열부(520)의 후방으로 방출되는 열을 제2수용공간(102)의 공기중으로 넓게 확산시킬 수 있다.
이와 동시에, 송풍부(400)의 송풍 팬(420)이 회전되면서 제2수용공간(102)의 공기(A)와 열을 배출구(120)를 통해 하우징(100)의 외부로 배출시킬 수 있다. 즉 제어부(500)가 구동시 방열부(520)의 후방으로 방출되는 열을 후방으로 신속히 배출시킬 수 있어 방열부(520)의 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
그리고, 제2보조 송풍부(900)에는 공기(A)를 배출구(120) 방향으로 이동시키기 위한 안내관(930)이 더 구비될 수 있다. 안내관(930)은 전단이 방열부(520)의 후면에 밀착되고, 후단이 일 방향으로 절곡되어 전술한 배출구(120) 방향을 향한다. 여기서 안내관(930)의 내부에는 공기(A)가 후방으로 이동될 수 있도록 유로(931)가 형성되고, 유로(931)의 전방은 방열부(520) 방향으로 개방되고, 유로(931)의 후방은 전술한 배출구(120) 방향으로 개방된다.
이때, 유로(931)의 내부에는 제2보조 송풍부(900)가 위치되고, 제2보조 송풍부(900)의 제2보조 송풍 팬(920)이 회전되는 경우 방열부(520)의 후방으로 방출되는 열이 유로(931)를 따라 이동된 후 배출구(120) 방향으로 토출될 수 있으며, 안내관(930)으로부터 토출되는 열은 송풍부(400)의 구동에 의해 하우징(100)의 외부로 신속히 배출될 수 있다.
또한, 안내관(930)의 일측에는 제2보조 송풍부(900)가 구동시 제2수용공간(102)의 공기(A)가 유로(931)의 내부로 유입될 수 있도록 하나 이상의 통로(932)가 형성될 수 있다. 통로(932)는 유로(931)와 제2수용공간(102)으로 관통되고, 제2보조 송풍부(900)와 통로(932)는 방열부(520)의 후면과 근접하도록 안내관(930)의 전방영역에 위치될 수 있다.
즉, 방열부(520)의 후방으로 방출되는 열이 배출구(120) 방향으로 신속히 이동되므로, 방열부(520)의 방열 성능을 향상시킬 수 있고, 제2수용공간(102)의 공기(A)를 외부로 신속히 배출시킬 수 있어 제어부(500)의 열화를 방지할 수 있으며, 제어부(500)가 적정 온도로 유지되므로 장치의 동작 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 제어부(500)에서 발생된 열을 하우징(100)의 외부로 강제 배기시킴으로써, 제어부(500)의 온도 상승에 의한 장치의 성능 저하 및 손상을 방지할 수 있고, 기준온도범위를 초과하는 경우에만 송풍 모드가 실행되므로 불필요한 전기에너지 소모를 줄일 수 있으며, 제어부(500)에서 발생된 열 또는 외부의 열이 배터리(200)로 전달되지 않으므로 배터리(200)의 성능을 최적의 상태로 유지시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 배터리모듈 냉각장치에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 전력 케이블 100: 하우징
101: 제1수용공간 102: 제2수용공간
110: 유입구 120: 배출구
130: 보조 배출구 140: 덮개
150: 손잡이 160: 보호망
200: 배터리 210: 제1접속구
300: 격벽부 400: 송풍부
410: 송풍 모터 420: 송풍 팬
500: 제어부 510: 제2접속구
520: 방열부 530: 조작부
540: 표시부 600: 온도 감지부
700: 단열부 800: 제1보조 송풍부
810: 제1보조 송풍 모터 820: 제1보조 송풍 팬
900: 제2보조 송풍부 910: 제2보조 송풍 모터
920: 제2보조 송풍 팬 930: 안내관
931: 유로 932: 통로
A: 공기

Claims (5)

  1. 내부에 제1수용공간이 형성되고, 유입구와 배출구가 각각 형성되는 하우징 및, 상기 제1수용공간에 설치되고, 외부에 제1접속구가 구비되는 배터리를 포함하는 배터리모듈 냉각장치로서,
    상기 제1수용공간을 수평하게 구획하여 상기 제1수용공간의 일측에 제2수용공간을 형성시키는 격벽부;
    상기 제2수용공간에 설치되고, 회전 구동시 상기 제2수용공간의 공기를 상기 배출구를 통해 외부로 강제 배출시키는 송풍부;
    상기 제2수용공간의 내부에 설치되고, 상기 제1접속구와 전기적으로 연결되어 상기 배터리의 상태정보를 모니터링하며, 전력 케이블 접속되도록 제2접속구가 상기 하우징의 외부로 노출되는 제어부; 및
    상기 제2수용공간의 내부 온도를 실시간으로 감지하고, 감지된 온도를 상기 제어부로 전달하는 온도 감지부;를 포함하며,
    상기 제어부는 기준온도범위가 기설정되고, 상기 온도 감지부로부터 전달되는 온도가 상기 기준온도범위를 초과하는 경우 상기 송풍부를 구동시키되,
    상기 송풍부는 상기 제2수용공간의 내부에 설치되어 상기 제어부에 의해 구동 상태가 전환되는 송풍 모터 및, 상기 송풍 모터의 구동축에 회전 가능하게 결합되고, 회전시 상기 제2수용공간의 공기를 상기 배출구를 통해 상기 하우징의 외부로 이동시키는 송풍 팬을 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도 감지부로부터 전달되는 온도와 비례하는 속도로 상기 구동축의 회전속도가 가변되도록 기준회전속도가 다수의 단계로 기설정되며,
    상기 제2수용공간의 공기가 상기 하우징의 외부로 배출될 수 있도록 상기 하우징의 전면 또는 측면에 형성되는 보조 배출구 및, 상기 제2수용공간에 설치되고, 회전 구동시 상기 제2수용공간의 공기를 상기 보조 배출구를 통해 외부로 강제 배출시키는 제1보조 송풍부를 더 포함하며, 상기 보조 배출구는 상기 배출구와 직교하는 방향에 설치되고, 상기 제1보조 송풍부는 상기 제2수용공간에 고정적으로 설치되어 상기 제어부에 의해 구동 상태가 전환되는 제1보조 송풍 모터 및, 상기 제1보조 송풍 모터의 구동축에 회전 가능하게 결합되고, 회전시 상기 제2수용공간의 공기를 상기 보조 배출구를 통해 상기 하우징의 외부로 이동시키는 제1보조 송풍 팬을 포함하며,
    상기 제어부에는 기준온도범위와 최대온도범위가 각각 기설정되고, 상기 제어부는 상기 온도 감지부로부터 전달되는 온도가 상기 기준온도범위를 초과하고, 상기 최대온도범위 이하인 경우 상기 송풍 모터만을 구동시키고, 상기 온도 감지부로부터 전달되는 온도가 상기 최대온도범위를 초과하는 경우 상기 송풍 모터와 상기 제1보조 송풍 모터를 함께 구동시키며,
    상기 제어부의 외면에는 전도된 열을 상기 제2수용공간의 내부로 방출시키기 위한 방열부가 결합되고, 상기 방열부의 후방에 설치되고, 회전 구동시 상기 방열부의 후방으로 방출되는 열을 상기 제2수용공간의 공기중으로 확산시키는 제2보조 송풍부를 더 포함하며, 상기 제2보조 송풍부는 상기 방열부의 후방에 고정적으로 설치되고, 상기 제어부에 의해 구동 상태가 전환되는 제2보조 송풍 모터 및, 상기 제2보조 송풍 모터의 구동축에 회전 가능하게 결합되고, 회전시 상기 방열부의 후방으로 방출되는 열을 후방으로 이동시키는 제2보조 송풍 팬을 포함하며,
    상기 제2보조 송풍부에는 공기를 상기 배출구 방향으로 이동시키기 위한 안내관이 더 구비되고, 상기 안내관은 전단이 상기 방열부의 후면에 밀착되고, 후단이 일 방향으로 절곡되어 상기 배출구 방향을 향하며, 상기 안내관의 내부에는 공기가 후방으로 이동될 수 있도록 유로가 형성되며, 상기 유로의 전방은 상기 방열부 방향으로 개방되고, 상기 유로의 후방은 상기 배출구 방향으로 개방되며, 상기 유로의 내부에는 상기 제2보조 송풍부가 위치되는 것을 특징으로 하는 배터리모듈 냉각장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1수용공간의 내주면에 결합되어 상기 배터리의 외부를 감싸고, 단열 소재로 구비되는 단열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리모듈 냉각장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단열부는,
    상기 제2수용공간과 반대되는 상기 격벽부의 일측면에 결합되어 상기 배터리와 상기 격벽부의 사이를 구획하는 것을 특징으로 하는 배터리모듈 냉각장치.
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