KR20090091942A - 배터리 냉각ㆍ가온 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 냉각 및 가온 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량 및 연료전지 차량 등에 탑재되는 배터리 모듈에 냉각을 위한 냉각풍 또는 가온을 위한 가온풍을 용이하게 송풍시킬 수 있도록 한 배터리 냉각 및 가온 장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 배터리 케이스내에 내설된 복수의 배터리 모듈을 냉각풍 또는 가온풍으로 냉각 또는 가온시키는 배터리 모듈 송풍 장치에 있어서, 상기 바람 유입을 위한 흡기구 및 배출을 위한 배기구를 상기 배터리 케이스에서 형성하고, 상기 배터리 케이스의 내부에 바람을 나선 방향으로 유도할 수 있는 나선형의 바람유도수단을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각 및 가온 장치를 제공한다.

Description

배터리 냉각ㆍ가온 장치{Ventilation device for battery module of HEV}

본 발명은 배터리 냉각ㆍ가온 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량 및 연료전지 차량 등에 탑재되는 배터리 모듈을 냉각풍으로 냉각 또는 가온풍으로 가온시킬 수 있도록 한 배터리 냉각ㆍ가온 장치에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 하이브리드 전기 차량은 배기가스 저감 및 연비 성능 향상을 위한 차세대 차량으로서, 엔진외에 차량의 바퀴를 구동시키는 전기 모터를 포함하고 있으며, 이 전기 모터를 비롯한 전장품에 전력을 방전하여 공급하는 배터리 모듈을 포함한다.

상기 하이브리드 차량용 배터리는 차량이 구동하는 동안, 엔진에 의해 구동되는 발전기 등에 의하여 충전된다.

이러한 배터리의 충방전 과정 중, 배터리의 온도 상승은 배터리 내부 저항의 변화를 가져오게 되고, 전기적인 성능을 저하시키며, 차량의 효율적인 전기 관리가 이루어지지 못하는 문제를 초래한다.

이에, 하이브리드 차량용 2차전지 개발 및 그 적용을 현실화시키기 위하여 배터리의 내부 온도를 적정 수준으로 냉각시켜야 할 필요성이 대두되고 있다.

종래의 배터리 모듈(Battery Module)을 냉각하기 위한 냉각풍의 송풍 방식으로서, 일본특허 공개번호 제2005-183343호에는 배터리 케이스(13)내에 복수의 배터리 모듈(11)이 내재되어 있는 상태에서 배터리 케이스의 일측쪽 냉각풍 입구(16)로부터 타측쪽 배터리 출구(17)로 냉각풍을 송풍하는 방식이 개시되어 있다(도 1 및 도 2 참조).

그러나, 일본특허 공개번호 2005-183343에 개시된 송풍 방식의 경우, 상기 배터리 케이스(13)의 중앙부 부근은 냉각풍이 잘 흐르기 때문에 중앙에 집중 배치된 배터리 모듈(11)은 잘 냉각되지만, 상기 배터리 케이스(13)의 내벽 부근은 냉각풍이 잘 흐르지 않아 배터리 케이스(13)의 내벽에 인접 배치된 배터리 모듈(11)은 잘 냉각되지 않게 되어, 결국 각 배터리 모듈간의 온도 차이가 생기는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 감안하여, 일본특허 등록번호 제3670868호에는 각각의 배터리 모듈(3)간에 풍향전환부재(5)를 만들고, 이 풍향전환부재(5)를 회전시킴으로써 배터리 케이스(1)의 중심부 부근에 흐르는 냉각풍을 배터리 케이스(1)의 내벽면을 향해 압송하는 발명이 개시되어 있다(도 3 및 도 4 참조).

따라서, 상기 풍형전환부재(5)에 의해, 상기 배터리 케이스(1)의 내벽면 부근에 냉각풍을 유도할 수 있고, 해당 내벽면 부근에 설치된 배터리 모듈(3)까지도 냉각시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

그러나, 일본특허 등록번호 제3670868호에 개시된 송풍 방식은 축(51)과 이 축에 일체로 된 나선형 날개(52)로 구성된 풍향전환부재(5: 도 5 참조)라고 하는 복잡한 형상의 새로운 부품을 사용해야 하므로 부품비가 비싸지고, 차체 중량이 무거워지는 문제점이 있으며, 배터리 케이스(1)의 일측쪽으로부터 공급되는 냉각풍이 배터리 모듈(3)을 연결하고 있는 버스바(4)에 먼저 부딪히게 되어 배터리 모듈(3)에 대한 냉각 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 부품비 및 중량을 최소한으로 억제하면서 배터리 케이스내의 각 배터리 모듈간의 온도 분산을 저감시킬 수 있고, 배터리 케이스의 내벽 부근을 통과하는 냉각풍 또는 가온풍의 풍속 저하를 막고, 바람의 통과 경로를 의도적에 제어함으로써, 보다 효율적으로 배터리 모듈을 냉각 또는 가온시킬 수 있는 배터리 냉각ㆍ가온 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배터리 케이스내에 내설된 복수의 배터리 모듈을 냉각풍 또는 가온풍(이하, 바람으로 칭함)으로 냉각 또는 가온시키는 배터리 모듈 송풍 장치에 있어서, 상기 바람 유입을 위한 흡기구 및 배출을 위한 배기구를 상기 배터리 케이스에서 형성하고, 상기 배터리 케이스의 내부에 바람을 나선 방향으로 유도할 수 있는 나선형의 바람유도수단을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치를 제공한다.

상기 배터리 케이스는 원형 단면을 갖는 원통형, 타원 단면을 갖는 타원통형, 사각 단면을 갖는 각주형(角柱)중 선택된 어느 하나로 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 배터리 케이스가 각주형인 경우, 배터리 케이스의 내벽면을 원형 단면을 갖는 원통형 또는 타원 단면을 갖는 타원통형으로 형성시킨 것을 특징으로 한다.

상기 배터리 케이스는 그 측면에서 상류측으로부터 하류측을 향해 점차 좁아지는 단면적을 갖도록 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 배터리 케이스가 각주형인 경우, 바람 유입을 위한 흡기구를 배터리 케이스의 모서리(각부)중 적어도 1군데 위치에 형성하되, 모서리 위치에 최대로 근접 형성시킨 것을 특징으로 한다.

상기 배터리 케이스의 흡기구를 그 측면에서 중류측 및 하류측에도 더 형성시킨 것을 특징으로 한다.

상기 배터리 케이스의 흡기구를 배터리 케이스의 내벽면쪽으로 관통 형성하되, 배터리 케이스의 내벽면으로부터 그 내부로 돌출 형성시킨 것을 특징으로 한다.

상기 나선형의 바람유도수단으로서, 상기 배터리 케이스의 내벽면에 바람이 나선 방향으로 흐르는 것을 유도하기 위한 유도 돌기 및 유도홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 유도 돌기 및 유도홈은 배터리 케이스의 상류측에서 하류측을 향해 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 유도 돌기 및 유도홈의 배터리 케이스 내주를 한 바퀴 도는 피치를 배터리 케이스의 상류측에서는 길게 형성하고, 하류를 향할수록 짧게 형성시킨 것을 특징으로 한다.

상기 배터리 케이스의 내벽면으로부터 배터리 케이스의 중심부로 향하는 상기 유도 돌기의 높이가 상기 배터리 케이스의 상류측에서 하류측으로 가면서 점차 높아지게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 나선형의 유도홈은 배터리 케이스의 상류측에서 하류측으로 갈수록 그 폭이 점차 작아지고, 그 깊이도 점차 얕게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 배터리 케이스의 상류측에서 하류측으로 갈수록 상기 나선형 유도홈간의 간격을 점차 작게 형성시킨 것을 특징으로 한다.

상기 배터리 케이스의 중심부에서 그 상류측으로부터 하류측으로 공동을 갖는 통형 구조의 분단벽이 일체로 연장 형성되고, 이 분단벽내의 공동과 연통되는 별도의 흡기구가 상기 배터리 케이스의 일표면(정면) 중심부를 향해 더 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 분단벽내의 공동에는 복수의 배터리 모듈이 더 내설되는 것을 특징으로 한다.

상기 배터리 케이스의 하단부에 바람의 최종 배출구를 갖는 덕트를 일체로 더 형성하되, 상기 덕트는 배터리 케이스에 인접한 상단부에서 하단부까지 점차 좁아지는 단면적을 갖는 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 배터리 케이스와 덕트의 경계부에 외주에서 중심부로 연장되는 일정 길이의 차폐판이 위쪽으로 휘어진 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 덕트의 내벽면에는 바람이 나선 모양으로 흐르도록 유도하는 유도돌기 및 유도홈이 더 형성된 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.

배터리 케이스의 구조를 부품비 및 중량을 최소한으로 억제하면서 냉각풍 또는 가온풍을 입구에서 출구까지 그 풍량 및 풍속 변화없이 공급할 수 있고, 동시에 배터리 케이스의 전체 내부에 고르게 공급할 수 있도록 개선함으로써, 배터리 케이스의 내벽 부근을 통과하는 냉각풍 또는 가온풍의 풍속 저하를 방지하여 배터리 케이스내의 각 배터리 모듈간의 온도 차이를 저감시킬 수 있고, 보다 효율적으로 배터리 모듈을 냉각 또는 가온시킬 수 있다.

도 1 내지 도 5는 종래의 배터리 모듈에 대한 냉각 또는 가온을 위한 구조를 설명하는 도면,

도 6 내지 도 17는 본 발명에 따른 배터리 냉각 및 가온 장치에 대한 여러가지 실시예를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 배터리 케이스 102,104 : 흡기구

106 : 배기구 108 : 유도돌기

110 : 유도홈 112 : 분단벽

114 : 공동 116 : 덕트

118 : 차폐판 120 : 유도돌기

122 : 유도홈 124 : 배출구

200 : 배터리 모듈

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이, 하이브리드 차량의 배터리 모듈은 배터리 케이스내에 복수개가 소정의 배열로 내설되는 바, 이 배터리 케이스내의 배터리 모듈 온도를 적정 수준으로 유지시켜야 하고, 이때 각 배터리 모듈간의 온도 차이가 발생되지 않도록 냉각 또는 가온하는 것이 중요하다.

이러한 점을 감안하여, 본 발명은 외기온이 20℃ 이상인 지역을 주행하는 경우 배터리의 사용에 수반하여 배터리의 온도가 증가하므로 냉각풍으로 냉각하고, 반대로 외기온이 낮은 한냉지역을 주행하는 경우 배터리의 온도가 하강하므로 가온풍으로 가온시켜줌으로써, 이를 통해 배터리의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 상기 배터리 케이스(100)의 측면에서 그 상류측 및 하류측에 각각 바람의 흡기구(102,104) 및 배기구(106)를 형성하고, 상기 배터리 케이스(100)의 내부에 바람을 나선 방향으로 유도할 수 있는 나선형의 바람유도수단(108,110)을 형성한 점에 주된 특징이 있다.

이에, 일본특허 등록번호 제3670868호의 경우 바람의 흡기구가 배터리 케이스의 전면에 구비되어, 전술한 바와 같이 배터리 케이스내에 들어간 바람이 배터리 모듈을 연결하는 버스바에 직각으로 부딪히게 되고, 그에 따라 바람의 흐름에 난류가 발생하는 문제점이 있지만, 첨부한 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 상기 바람 유입을 위한 흡기구(102)를 배터리 케이스(100)의 측면에서 그 상류측에 형성하여 바람이 버스바에 부딪히지 않도록 함으로써, 바람의 흐름에 혼란이 생기지 않아 효율적인 배터리 모듈(200)의 냉각 또는 가온을 유도할 수 있다.

또한, 일본특허 공개번호 제2005-183343호의 경우 배터리 케이스의 임의의 벽면에서 대면하는 벽면을 향해 직선상으로 바람을 흘려 보내면, 바람이 배터리 케이스내에 체류하는 시간이 짧아지기 때문에 냉각 또는 가온 효율이 좋지 않은 문제점이 있지만, 첨부한 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 상기 배터리 케이스(100)의 내부에 바람을 나선 방향으로 유도할 수 있는 나선형의 바람유도수단(108,110)을 형성함으로써, 바람이 배터리 케이스(100)내를 유동하는 거리가 길어지는 동시에 배터리 케이스(100)내에 체류하는 시간이 길어지게 되고, 그에 따라 같은 풍량으로 보다 많은 배터리 모듈(200)을 냉각 또는 가온시킬 수 있다.

상기 배터리 케이스내에 나선형의 바람유도수단을 형성함에 따른 본 발명의 다른 장점은 적은 송풍량으로도 나선형 흐름을 유도하여 배터리 모듈에 대한 냉각 또는 가온이 가능하기 때문에 송풍에 사용하는 송풍 팬의 전력을 절감할 수 있는 점, 또한 상기와 같이 나선 모양으로 바람을 송풍함으로써, 바람에 원심력이 생기기 때문에 풍속이 그다지 떨어지지 않게 되고, 이로 인해 송풍 속도를 올리기 위해서 송풍 팬의 전력을 절감할 수 있는 점에 있다.

또한, 일본특허 등록번호 제3670868호에 개시된 바와 같은 풍향 전환부재가 필요 없어지므로 해당 부품비를 절감할 수 있고, 게다가 일본특허 등록번호 제3670868호의 경우 배터리 케이스의 내벽부근에 바람이 더디게 흐르기 때문에 장기간 사용에 따라 배터리 케이스의 내면에 먼지 등의 덩어리가 생겨 고장의 원인이 될 수 있지만, 반면에 본 발명은 배터리 케이스의 내벽 부근에 나선형 흐름으로 인한 많은 바람이 항상 흐르게 함으로써, 먼지 등의 이물질을 배터리 케이스 외부로 제거하여, 배터리 케이스 내부가 깨끗하게 유지되어 잔고장 등의 수가 줄고, 상품성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 배터리 케이스(100)를 원형 단면을 갖는 원통형, 또는 타원 단면을 갖는 타원통형으로 형성시키는 바, 그 이유는 다음과 같다.

일본특허 등록번호 제3670868호 및 일본특허 공개번호 제2005-183343호에 개시된 발명은 모두 각주(角柱)형의 배터리 케이스를 사용하고 있지만, 본 발명에서와 같이 나선 모양으로 바람을 흘려 보내 원심력을 발생시키는 것을 목적으로 하는 경우에는 그 효율이 매우 떨어질 수 밖에 없다.

이에, 본 발명에 따른 배터리 케이스(100)를 원형 단면을 갖는 원통형 또는 타원 단면을 갖는 타원통형의 것으로 채용함으로써, 바람을 나선형 방향으로 용이하게 흘려 보낼 수 있다.

또한, 상기 배터리 모듈(200)의 형상이 원통형이므로, 각주형의 배터리 케이스(100)의 경우는 모서리 부분에서 배터리 모듈과 그 거리가 크게 이격되는 데드 스페이스(Dead Space)가 생기는 반면, 본 발명과 같이 배터리 케이스(100)의 형상을 원통형 또는 타원통형으로 적용함으로써, 데드 스페이스를 없앨 수 있고, 결국 배터리 케이스를 보다 소형화시킬 수 있다.

만일, 상기 배터리 케이스(100)의 형상이 각주형인 경우에는, 도 7에 도시된 바와 같이 해당 배터리 케이스의 내벽면을 원형 단면을 갖는 원통형 또는 타원 단면을 갖는 타원통형으로 구성함으로써, 배터리 케이스의 내부에서 바람을 나선형 방향으로 흘려 보내는 동시에 원심력을 발생시켜 배터리 모듈을 효율적으로 냉각 또는 가온시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 첨부한 도 8에 도시된 바와 같이 상기 배터리 케이스(100)를 그 측면에서 상류측으로부터 하류측을 향해 점차 좁아지는 단면적을 갖도록 하며, 그 이유는 다음과 같다.

즉, 그 이유는 상기 배터리 케이스(100)의 일측면에서 그 상류측 흡기구(102)가 형성되어 있어, 풍속이 빠르지만, 배터리 케이스(100)의 중류 또는 하류측으로 가면서 풍속이 점차 늦어지므로, 상기 배터리 케이스(100)의 형상을 점차 좁아지는 단면적을 갖는 것으로 채용하여 중력 및 원심력의 작용에 의한 풍속의 저하를 막고, 배터리 케이스(100)내의 중류측 및 하류측에 위치하는 배터리 모듈을 빠짐없이 냉각 또는 가온시킬 수 있기 때문이다.

본 발명에 따르면, 첨부한 도 9에 도시된 바와 같이 상기 배터리 케이스(100)가 각주형인 경우, 바람 유입을 위한 흡기구(102)를 배터리 케이스의 4개 모서리(각부)중 적어도 1군데 위치에 형성하되, 해당 모서리 위치에 최대로 근접 형성시킨다.

배터리 케이스(100)의 형상을 바람의 원할한 흐름 유도를 위해 나선 방향으로 송풍하는 것을 고려하면, 배터리 케이스(100)의 내벽 형상이 원통형 또는 타원통형인 것이 바람직하지만, 각주형의 구조에서도 바람을 원할하게 유도 가능하다.

즉, 상기와 같이 배터리 케이스(100)의 흡기구(102)를 해당 모서리 위치에 근접 형성함으로써, 이 흡기구(102)를 통해 각주형의 배터리 케이스(100) 내벽쪽으로 바람이 공급되어, 결국 배터리 케이스(100) 내부에서 각 모서리 구석 공간에도 빠짐없이 냉각풍을 송풍하면서 배터리 모듈들을 효과적으로 냉각 또는 가온시킬 수 있다.

바람직하게는, 각주형 배터리 케이스(100)의 경우, 그 흡기구(102)를 후술하는 유도 돌기(108) 및 유도홈(110)의 연장선상에 형성하여 바람을 보다 용이하게 유도할 수 있도록 한다.

본 발명에 따르면, 첨부한 도 7에 도시된 바와 같이 상기 배터리 케이스(100)의 흡기구(102)를 그 측면에서 중류측 및 하류측에도 더 형성시킬 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 냉각풍 또는 가온풍 즉, 바람의 유입을 위한 흡기구(102)를 배터리 케이스(100)의 측면에서 상류측 뿐만아니라, 중류측 및 하류측, 중류측 또는 하류측에 추가로 더 형성시킬 수 있다.

이에, 상기 배터리 케이스(100)의 상류측에서 하류측으로 갈수록 풍속이 감소되므로, 배터리 케이스의 중류측 및 하류측, 중류측 또는 하류측에 추가로 흡기구(102)를 더 형성함으로써, 배터리 케이스 내부에서의 바람 풍속을 더 높일 수 있고, 이에 배터리 케이스(100)내에서 중류측 및 하류측에 위치하는 배터리 모듈(200)을 빠짐없이 냉각 또는 가온시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 첨부한 도 7에 도시된 바와 같이 상기 배터리 케이스(100)의 흡기구(102)를 배터리 케이스의 내벽면쪽으로 관통 형성하되, 배터리 케이스의 내벽면으로부터 그 내부로 돌출 형성되도록 한다.

이렇게 상기 배터리 케이스(100)를 관통시켜 흡기구(102)를 형성하되, 배터리 케이스의 내벽면에 인접되게 관통 형성시키는 동시에 배터리 케이스의 내부로 돌출되게 형성함으로써, 바람이 배터리 케이스(100)의 내벽면을 따라 나선형 방향으로 흐르는 것을 유도시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 첨부한 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 나선형의 바람유도수단으로서, 상기 배터리 케이스의 내벽면에 냉각풍 또는 가온풍 즉, 바람이 나선 방향으로 흐르는 것을 유도하기 위한 유도 돌기(108) 및 유도홈(110)이 형성된다.

이때, 상기 유도돌기(108) 및 유도홈(110)은 첨부한 도 7에 나타낸 바와 같이, 배터리 케이스(100)의 상류측에서 하류측을 향해 하향 경사지게 형성된다.

상기 유도 돌기(108) 및 유도홈(110)을 만들지 않는 경우, 배터리 케이스(100)의 중류측 및 하류측으로 갈수록 나선 방향으로 흐르는 바람의 양이 적어지게 되고, 동시에 바람에 난류가 생기게 되어 배터리 모듈을 효과적으로 냉각할 수 없지만, 상기와 같이 유도 돌기(108) 및 유도홈(110)을 형성하여 배터리 케이스(100)의 하류측까지 바람이 나선 모양으로 흐르게 할 수 있다.

또한, 상기 유도 돌기(108) 및 유도홈(110)을 배터리 케이스(100)의 상류측에서 하류측을 향해 경사지게 형성하되, 의도하는 바람의 흐름 방향과 같은 경사의 유도 돌기(108) 및 유도홈(110)을 형성하는 것이 바람직하며, 그 이유는 의도하는 바람의 흐름 방향과 다른 경사로 유도 돌기(108) 및 유도홈(110)을 형성하면, 바람의 흐름에 혼란이 생기고, 목적하는 온도로 배터리 모듈(200)을 냉각 또는 가온시킬 수 없기 때문이다.

본 발명에 따르면, 첨부한 도 8에 도시된 바와 같이 상기 유도 돌기(108) 및 유도홈(110)의 배터리 케이스(100) 내주를 한 바퀴 도는 피치(P1,P2,P3,P4..)를 배터리 케이스의 상류측에서는 길게 형성하고, 하류를 향할수록 짧게 형성시키는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이 배터리 케이스(100)의 중류 또는 하류측으로 갈수록 바람의 풍속이 떨어지고, 또한 바람이 배터리 케이스(100)의 하류측으로 가면서 배터리 모듈(200)을 냉각 또는 가온하기 때문에, 냉각풍의 온도가 상승하고, 또는 가온풍의 온도가 저하되며, 결국 배터리 케이스(100)의 중류측 및 하류측에 위치하는 배터리 모듈(200)을 빠짐없이 냉각 또는 가온시킬 수 없게 된다.

따라서, 상기 유도 돌기(108) 및 유도홈(110)이 배터리 케이스(100)의 내주를 한 바퀴 도는 피치(P1...P4)를 배터리 케이스(100)의 상류측은 길게, 하류측으로 갈수록 짧게 형성하여, 바람의 풍속 및 온도를 일정하게 유지하면서 배터리 모듈(200)을 용이하게 냉각 또는 가온시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 첨부한 도 8에서 보는 바와 같이 상기 유도 돌기(108)의 높이 즉, 상기 배터리 케이스(100)의 내벽면으로부터 배터리 케이스의 중심부로 향하는 유도 돌기(108)의 높이(H1...H5)가 상기 배터리 케이스의 상류측에서 하류측으로 가면서 점차 높아지게 형성된다.

이는, 상기 배터리 케이스(100)의 중류측 및 하류측으로 갈수록 나선 모양으로 흐르는 바람의 분량이 적어지고, 또한 바람에 난류가 생겨 배터리 모듈(200)을 효과적으로 냉각할 수 없는 점을 감안한 것으로서, 배터리 케이스(100)의 중류 및 하류측에서 바람이 보다 큰 높이를 갖는 유도 돌기(108)에 많이 접촉되게 하면서 나선 모양으로 흐르도록 보정 유도할 수 있게 되어, 배터리 케이스(100)의 중류측 및 하류측에 위치하는 배터리 모듈(200)을 빠짐없이 냉각 또는 가온시키는데 기여할 수 있다.

본 발명에 따르면, 첨부한 도 6 및 도 15에 도시된 바와 같이 상기 나선형의 유도홈(110)을 각형 또는 반원형 홈으로 형성하되, 배터리 케이스(100)의 상류측에서 하류측으로 갈수록 유도홈의 폭(H)을 점차 작아지게 형성하고, 그 깊이(L)도 점차 얕게 형성시키는 것이 바람직하다.

이와 같은 유도홈(110) 구조를 채용함으로써, 배터리 케이스(100)의 하류측으로 갈수록 냉각풍 또는 가온풍 즉, 바람이 유도홈으로부터 밀려 나오는 분량이 늘고, 그 밀려 나오는 바람에 의하여 하류쪽의 배터리 모듈(200)의 냉각 또는 가온을 효율적으로 수행할 수 있으며, 상류측과 하류측의 온도 차이가 적은 냉각 또는 가온을 실시할 수 있다.

또한, 상기 유도홈(110) 안을 흐르는 냉각풍의 유속이 하류측으로 갈수록 서서히 빨라지고, 냉각 또는 가온의 효과가 적은 하류쪽의 배터리 모듈(200)에 빠른 유속의 바람이 부딪히게 되어, 상류 및 하류측의 배터리 모듈의 온도 차이가 적은 냉각 또는 가온을 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 첨부한 도 15에 도시된 바와 같이 상기 배터리 케이스(100)의 상류측에서 하류측을 향해 나선형 경로를 이루는 유도홈(110)의 간격은 배터리 케이스(100)를 그 길이방향으로 단면해 보았을 때 배터리 케이스의 상류측에서 하류측으로 갈수록 점차 작아지는 간격(P1> P2> P3...)으로 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같은 유도홈(110)의 간격을 설정함으로써, 관성의 법칙에 의하여 하류측으로 갈수록 냉각풍 또는 가온풍 즉, 바람이 유도홈으로부터 밀려 나오는 분량이 늘고, 그 밀려 나온 바람에 의해 하류측의 배터리 모듈(200)의 냉각 또는 가온을 효율적으로 행할 수 있고, 상류측과 하류측의 배터리 모듈간의 온도 차이가 적은 냉각 또는 가온을 이룰 수 있다.

본 발명에 따르면, 첨부한 도 10에 도시된 바와 같이 상기 배터리 케이스(100)의 중심부에 상류측으로부터 하류측으로 연장되어 내부가 공동(空洞)이 되는 통형 구조의 분단벽(112)이 일체로 형성되고, 이 공동(114)과 연통되는 별도의 흡기구(104)가 상기 배터리 케이스(100)의 일표면(정면)에 더 형성된다.

특히, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 분단벽(112)내의 공동(114)에 복수의 배터리 모듈(200)이 내재된다.

첨부한 도 8에 도시된 구조에서는 상기 배터리 케이스(100)의 내벽면을 따라 나선 방향으로 바람이 흐르고 배터리 케이스(100)의 중심부에는 바람이 잘 흐르지 않게 되므로, 중심부에 배터리 모듈(200)을 배치하면 제대로 냉각되지 않을 수 있는 점을 감안하여, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 별도의 흡기구(104)를 통해 공동(114)으로도 동시에 바람을 공급하여 배터리 케이스(100)의 공동(114)내에 배열된 배터리 모듈(200)을 용이하게 냉각 또는 가온시킬 수 있다.

또한, 상기 배터리 케이스(100)내에서 그 내벽면을 따라 나선 모양으로 흐르는 바람의 일부가 배터리 케이스(100)의 중심부 부근으로 흐른 경우, 바람의 흐름에 혼란이 생겨 냉각 성능이 악화될 수 있는 바, 도 10에 도시된 바와 같이 배터리 케이스(100)의 중심부에 배터리 모듈(200)이 내재되는 분단벽(112)을 제공함으로써, 상기 바람의 일부가 배터리 케이스(100)의 중심부로 유입되는 것을 방지하여 냉각 성능의 악화를 막을 수 있다.

한편, 상기 별도의 흡기구(104)는 상기 분단벽(112)내의 공동으로 바람을 공급할 수 있도록 배터리 케이스(100)의 정면(상면)에 추가로 형성되는 바, 이 별도의 흡기구(104)으로부터 대면하는 배터리 배면(하면)을 향해 직선상으로 냉각풍 또는 가온풍이 송풍된다.

이와 같이, 상기 배터리 케이스(100)의 내벽면을 따라 바람이 나선 방향으로 흐르는 경우, 배터리 케이스(100)의 중심부 부근에 설치한 배터리 모듈(200)이 제대로 냉각되지 않을 수 있으며, 따라서 상기 별도의 흡기구(104) 및 분단벽(112)을 형성함에 따라 배터리 케이스(100)의 중심부로 바람이 용이하게 공급되어, 중심부 부근에 있는 배터리 모듈(200)을 효과적으로 냉각할 수 있다.

본 발명에 따르면, 첨부한 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 케이스(100)의 하단부에 바람의 최종 배출구(124)를 갖는 덕트(116)를 일체로 더 형성하되, 상기 덕트(116)는 배터리 케이스(100)에 인접한 상단부에서 하단부까지 점차 좁아지는 단면적을 갖는 형상으로 형성된다.

상기 덕트(116)를 설치한 이유는, 상기 배터리 케이스(100)의 상류측에는 흡기구(102,104)가 있어 바람의 풍속이 빠르지만, 중류 또는 하류측르로 갈수록 점차 늦어지는 점을 감안하여, 접차 좁아지는 단면적을 갖는 덕트(116)를 배터리 케이스(100)의 하단부에 일체로 설치함으로써, 중력 및 원심력의 작용에 의해 풍속 저하를 막고, 배터리 케이스(100)의 하단부에 위치한 배터리 모듈(200)도 빠짐없이 냉각 또는 가온할 수 있다.

이때, 상기 덕트(116)의 하단 중심부에 형성된 바람의 최종 배출구(124)의 위치는 바람의 나선 모양의 흐름을 흩뜨리지 않기 위해, 배터리 케이스(100)의 한쪽 구석보다 배터리 케이스(100)의 중심부와 일치시켜 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 첨부한 도 10에 도시된 바와 같이 상기 배터리 케이스(100)와 덕트(116)의 경계부에 외주에서 중심부로 연장되는 일정 길이의 차폐판(118)이 위쪽으로 휘어진 형상으로 형성된다.

상기 차폐판(118)을 형성한 이유는, 바람이 배터리 케이스(100)의 상류측에서 하류측으로 가면서 배터리 모듈(200)을 냉각 또는 가온하기 때문에, 냉각풍의 온도가 상승하고 또는 가온풍의 온도가 저하되어 배터리 케이스(100)의 하류측에 위치하는 배터리 모듈(200)의 냉각이 잘 이루어지지 않는 점을 감안하여, 배터리 케이스(100) 하면 부근까지 흐른 바람이 상기 차폐판(118)에 부딪힘과 함께 그 위쪽을 향해 일정 거리 역류하게 함으로써, 역류 하지 않는 경우에 비하여 보다 효과적으로 배터리 모듈(200)을 냉각시킬 수 있도록 함에 있다.

한편, 첨부한 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 덕트(116)의 내벽면에는 바람이 나선 모양으로 흐르도록 유도하는 유도돌기(120) 및 유도홈(122)이 더 형성된다.

상기 덕트(116)내에 유도돌기(120) 및 유도홈(122)을 형성함으로써, 배터리 케이스(100) 내면에 유도 돌기(120) 또는 유도홈(122)을 만들 필요가 없어질 수 있다.

즉, 상기 덕트(116)에 형성된 유도 돌기(120) 및 유도홈(122)에 의해 덕트(116) 내에 바람의 와류가 생기는 바, 그 후, 그 바람의 와류는 덕트(116) 내에 머물지 않고 점차 배터리 케이스(100)의 하부에서 상부로도 퍼지게 되고, 최종적으로 배터리 케이스(100)내 전체에 바람의 와류가 생기게 되어, 결국 배터리 케이스(100)내에 유도 돌기(108,110) 및 유도홈을 형성하지 않고도, 바람을 유도할 수 있다.

이때, 상기 덕트(116)내의 유도 돌기(120) 및 유도홈(122)의 피치나 돌기 깊이를 상류에서 하류를 향해 임의로 변경하는 것은 상기한 배터리 케이스(100)내에 유도돌기(108) 및 유도홈(110)을 설치한 것과 동일하게 적용할 수 있다.

이상과 같은 설명에서, 본 발명의 배터리 케이스(100)를 종방향으로 조합한 여러가지 실시예를 토대로 기재하였지만, 첨부한 도 14와 같이 같은 구조를 가진 배터리 케이스(100)를 횡방향으로 조합하는 것도 가능하고, 이 횡방향의 경우는 중력에 의한 송풍 속도 증대를 기대할 수 없기 때문에 송풍 풍력을 강하게 할 필요가 있다.

한편, 첨부한 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 배터리 케이스(100)에 형성되는 흡기구(102) 및 배기구(104)를 나선형 방향으로 형성하여서, 가온풍 또는 냉각풍의 흐름을 배터리 케이스의 내부로 보다 용이하게 유도할 수 있다.

즉, 상기 흡기구(102) 및 배기구(104)를 배터리 케이스의 내벽에 형성되는 유도 돌기(120) 및 유도홈(122)의 방향을 따라 연장되게 형성함으로써, 가온풍 또는 냉각풍이 배터리 케이스의 내벽쪽으로 보다 용이하게 유도될 수 있다.

Claims (18)

1. 배터리 케이스내에 내설된 복수의 배터리 모듈을 냉각풍 또는 가온풍의 바람으로 냉각 또는 가온시키는 배터리 모듈 송풍 장치에 있어서,

   상기 바람 유입을 위한 흡기구 및 배출을 위한 배기구를 상기 배터리 케이스에서 형성하고, 상기 배터리 케이스의 내부에 바람을 나선 방향으로 유도할 수 있는 나선형의 바람유도수단을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 배터리 케이스는 원형 단면을 갖는 원통형, 타원 단면을 갖는 타원통형, 사각 단면을 갖는 각주형(角柱)중 선택된 어느 하나로 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 배터리 케이스가 각주형인 경우, 배터리 케이스의 내벽면을 원형 단면을 갖는 원통형 또는 타원 단면을 갖는 타원통형으로 형성시킨 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 배터리 케이스는 그 측면에서 상류측으로부터 하류측을 향해 점차 좁아지는 단면적을 갖도록 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
5. 청구항 2에 있어서, 상기 배터리 케이스가 각주형인 경우, 바람 유입을 위한 흡기구를 배터리 케이스의 모서리(각부)중 적어도 1군데 위치에 형성하되, 상기 나선형의 바람유도수단의 연장선상에 형성시킨 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 배터리 케이스의 측면에서 중류측 및 하류측에도 흡기구를 더 형성시킨 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
7. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서, 상기 배터리 케이스의 흡기구를 배터리 케이스의 내벽면쪽으로 관통 형성하되, 배터리 케이스의 내벽면으로부터 그 내부로 돌출 형성시킨 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 나선형의 바람유도수단으로서, 상기 배터리 케이스의 내벽면에 바람이 나선 방향으로 흐르는 것을 유도하기 위한 유도 돌기 및 유도홈이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 유도 돌기 및 유도홈은 배터리 케이스의 상류측에서 하류측을 향해 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
10. 청구항 8에 있어서, 상기 유도 돌기 및 유도홈의 배터리 케이스 내주를 한 바퀴 도는 피치를 배터리 케이스의 상류측에서는 길게 형성하고, 하류를 향할수록 짧게 형성시킨 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
11. 청구항 8, 9, 10중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 배터리 케이스의 내벽면으로부터 배터리 케이스의 중심부로 향하는 상기 유도 돌기의 높이가 상기 배터리 케이스의 상류측에서 하류측으로 가면서 점차 높아지게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
12. 청구항 8, 9, 10중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 나선형의 유도홈은 배터리 케이스의 상류측에서 하류측으로 갈수록 그 폭이 점차 작아지고, 그 깊이도 점차 얕게 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 배터리 케이스의 상류측에서 하류측으로 갈수록 상기 나선형 유도홈간의 간격을 점차 작게 형성시킨 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
14. 청구항 1에 있어서, 상기 배터리 케이스의 중심부에서 그 상류측으로부터 하류측으로 공동을 갖는 통형 구조의 분단벽이 일체로 연장 형성되고, 이 분단벽내의 공동과 연통되는 별도의 흡기구가 상기 배터리 케이스의 일표면 중심부를 향하여 더 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
15. 청구항 14에 있어서, 상기 분단벽내의 공동에는 복수의 배터리 모듈이 더 내설되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
16. 청구항 1에 있어서, 상기 배터리 케이스의 하단부에 바람의 최종 배출구를 갖는 덕트를 일체로 더 형성하되, 상기 덕트는 배터리 케이스에 인접한 상단부에서 하단부까지 점차 좁아지는 단면적을 갖는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
17. 청구항 1 또는 청구항 16에 있어서, 상기 배터리 케이스의 하단과 상기 덕트의 상단간의 경계부에 외주에서 중심부로 연장되는 일정 길이의 차폐판이 위쪽으로 휘어진 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.
18. 청구항 16에 있어서, 상기 덕트의 내벽면에는 바람이 나선 모양으로 흐르도록 유도하는 유도돌기 및 유도홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각ㆍ가온 장치.