KR20190112572A - 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조 및 조립 방법 - Google Patents

냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조 및 조립 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조 및 조립 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특정 볼트가 체결되는 인서트 너트가 내장된 쿨링 서포트바; 상기 쿨링 서포트바에 연결되고, 상기 특정 볼트가 체결되는 공간을 제공하는 볼트 체결부 스페이서; 상기 특정 볼트가 관통하여 상기 좌측, 우측 모듈과 상기 쿨링 플레이트의 완체결을 위한 쿨링플레이트 스페이서;로 이루어진 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조 및 조립 방법에 관한 것이다.

Description

냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조 및 조립 방법{Battery module assembly structure and the method to use cooling blocks}
본 발명은 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조 및 조립 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특정 볼트가 체결되는 인서트 너트가 내장된 쿨링 서포트바; 상기 쿨링 서포트바에 연결되고, 상기 특정 볼트가 체결되는 공간을 제공하는 볼트 체결부 스페이서; 상기 특정 볼트가 관통하여 상기 좌측, 우측 모듈과 상기 쿨링 플레이트의 완체결을 위한 쿨링플레이트 스페이서;로 이루어진 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조 및 조립 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 친환경 자동차용 배터리 시스템은 자동차를 구동하기 위한 에너지를 저장, 공급하는 역할을 하고 있다. 자율 주행 등 차세대 자동차 개발의 경쟁이 심화됨에 따라 1회 충전으로 얼마나 주행이 가능할 것인가가 해당 제품의 상품성을 가늠하는 가장 큰 기준으로 작용하고 있다.
그러나. 종래기술은 수냉각 시스템을 배터리 모듈 당 1개를 사용하였으며 모듈의 배열 형태에 따라 냉각 시스템 역시 종속적으로 변형하여야 하는 문제점이 있었다.
따라서 배터리 모듈 배열에 있어 공간 활용을 저해하는 요소로 작용하여 다수의 모듈의 냉각 경로를 공용화 하여 공간 활용성을 증대시킨 후 더 많은 배터리를 탑재하는 것이 필요하게 되었다.
또한 1회 충전거리가 해당 차량의 상품성을 결정 짓는 주요 인자로 부각되면서 한정된 공간에 더 많은 배터리를 배열하기 위한 배터리 모듈의 배열 기술이 필요하게 되었으며 그 중에서도 배터리의 핵심인 냉각 관련 부품을 공용화 하여 공간 활용도를 높이는 것이 필요하게 되었다.
한국공개특허 제2012-0136923호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배터리의 핵심인 냉각 관련 부품을 공용화 하여 공간 활용도를 높일 수 있는 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 좌측모듈; 우측모듈; 상기 좌측모듈과 우측모듈 사이에 위치한 쿨링 플레이트;로 구성되는 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조에 있어서, 특정 볼트가 체결되는 인서트 너트가 내장된 쿨링 서포트바; 상기 쿨링 서포트바에 연결되고, 상기 특정 볼트가 체결되는 공간을 제공하는 볼트 체결부 스페이서; 상기 특정 볼트가 관통하여 상기 좌측, 우측 모듈과 상기 쿨링 플레이트의 완체결을 위한 쿨링플레이트 스페이서;로 이루어진다.
상기 쿨링 서포트바는 공구 투입 방향으로 투입되고 M5 볼트가 체결되는 인서트 너트가 내장된다.
상기 특정 볼트는 M5 볼트로서, 상기 쿨링 서포트바 내의 인서트 너트에 체결된다.
상기 볼트 체결부와 동일한 형태로서, 작업성 증대를 위해 색상으로 이원화하는 미체결부 스페이서;를 더 포함한다.
상기 좌측, 우측 모듈은 바닥과 수직하게 설치되는 다수의 배터리 셀로 이루어지되, 상기 배터리 셀은 차량의 길이방향과 수직한 방향으로 인접한 다른 배터리 셀과 간격을 두고 배열된다.
본 발명은 좌측모듈과 우측모듈 사이에 쿨링 플레이트를 위치시키는 단계; 상기 쿨링 플레이트의 하측에 차량 장착용 브라켓트를 장착시키는 단계; 상기 좌측, 우측 모듈과 쿨링 플레이트의 완체결을 위한 상기 좌측, 우측 모듈의 사이에 스페이서를 조립하는 단계; 상기 스페이서에 특정 볼트를 체결하는 단계;를 포함한다.
상기 좌측, 우측 모듈의 공용화 수냉각 유로를 조립하는 단계;를 더 포함하여, 하나의 수냉각 유로에 다수의 좌측, 우측 모듈이 장착 가능하다.
상기 좌측, 우측 모듈을 지지하는 쿨링 서포트바를 더 조립하는 단계;를 더 포함한다.
상기 특정 볼트는 M5 볼트로서, 상기 쿨링 서포트바 내의 인서트 너트에 체결된다.
상기 쿨링 서포트바가 공구 투입 방향으로 투입되는 단계; 상기 쿨링 서포트바의 인서트 너트에 M5 볼트를 체결하는 단계;가 더 포함된다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 배터리 모듈의 공용화 수냉각 유로의 구성과, 공용화된 수냉각 시스템에 장착을 위한 배터리 모듈의 고정이 가능하여 공간 활용도를 높여 부피 및 중량 에너지 밀도를 향상 시킬 수 있다.
도 1은 종래 발명에 따른 배터리 모듈 조립 구조의 구성도를 보여주는 도면이다.
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조의 구성도를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 세부 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 과정을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 4의 절단면도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
일반적으로 전기자동차에 사용되는 리튬이온 배터리의 성능은 배터리 온도에 따라 큰 차이를 보인다. 지나치게 높은 온도는 배터리 성능 및 배터리의 수명에 악영향을 미친다.
하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle), 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle), 전기차(EV: Electric Vehicle), 저속 전기 자동차(NEV: Neighborhood Electric Vehicle), 연료 전지 자동차(FCV: Fuel-Cell Vehicle)를 포함하는 전기자동차의 큰 단점 중 하나가 배터리의 수명과 크게 연관되어 있다.
따라서 배터리의 열관리를 통하여 온도를 효율적으로 제어하는 것이 매우 중요하다.
또한 일충전 주행거리 증대 경쟁에 따라 용량이 증대된 배터리는 더 이상 공랭식 냉각 방식으로는 냉각 효과가 미비하여 차량의 수냉각 시스템(라지에이터)을 활용하여 직, 간접적으로 배터리를 냉각하게 되었다.
그러나 종래기술 대비 본 발명의 구성의 차이점을 보면, 종래의 기술은 배터리 모듈 당 별도의 수냉각 유로를 형성하여 냉각경로를 구성하여 기구 설계면에서는 불필요한 공간 할애가 많았었다.
그래서 본 발명을 통하여 하나의 수냉각 유로에 다수의 모듈 장착이 가능케 하여 전체적으로 공간 활용도를 높여 부피 및 중량 에너지 밀도를 향상 시켜야 하는 것이다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예로서, 본 발명은 우측모듈(12), 좌측모듈(14), 상기 좌측모듈과 우측모듈 사이에 위치한 쿨링 플레이트(22), 상기 쿨링 플레이트의 하측에 위치한 차량 장착용 브라켓트(30)로 구성된다.
이 때, 상기 좌측, 우측 모듈(12, 14)은 바닥과 수직하게 설치되는 다수의 배터리 셀로 이루어지되, 상기 배터리 셀은 차량의 길이방향과 수직한 방향으로 인접한 다른 배터리 셀과 간격을 두고 배열된다.
또한 상기 좌측, 우측 모듈의 공용화 수냉각 유로를 포함하되, 하나의 수냉각 유로에 다수의 좌측, 우측 모듈이 장착 가능하다.
본 발명의 다른 실시예로서 좌측, 우측 모듈과 쿨링 플레이트의 완체결을 위한 특정 볼트로 체결되고, 스페이서 역할을 하는 조립 구조를 포함한다.
따라서 본 발명은 좌측, 우측 모듈과 쿨링 플레이트의 완체결을 위한 다양한 구조의 조립 구조를 제공할 수 있으며, 대표적으로 일정 형상의 플레이트와 이에 대한 체결부와 이를 조립하는 조립 구조 등으로 나뉠 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예로서 상기 좌측, 우측 모듈을 지지하는 쿨링 서포트바(41)을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 특정 볼트는 M5 볼트로서, 상기 쿨링 서포트바(41) 내의 인서트 너트에 체결되며, 이에 한정되지는 않는다.
한편 본 발명의 다른 실시예로서, 본 발명은 쿨링 서포트바(41), 볼트 체결부 스페이서(42)와 쿨링플레이트 스페이서(44)와 M5 Bolt(45) 등으로 구성된다.
쿨링 서포트바(41)은 공구 투입는 투입하고 M5 볼트는 체결되는 인서트 너트가 내장된다.
상기 특정 볼트는 M5 볼트로서, 상기 쿨링 서포트바 내의 인서트 너트에 체결된다.
본 발명의 일실시예로서, 본 발명은 특정 볼트가 체결되는 인서트 너트가 내장된 쿨링 서포트바(41), 상기 쿨링 서포트바에 연결되고, 상기 특정 볼트가 체결되는 공간을 제공하는 볼트 체결부 스페이서(42), 상기 특정 볼트가 관통하여 상기 좌측, 우측 모듈과 상기 쿨링 플레이트의 완체결을 위한 쿨링플레이트 스페이서(44);로 이루어진다.
상기 쿨링 서포트바는 공구 투입 방향으로 투입되고 M5 볼트가 체결되는 인서트 너트를 내장한다.
이 때, 상기 특정 볼트는 M5 볼트로서, 상기 쿨링 서포트바 내의 인서트 너트에 체결된다.
상기 좌측, 우측 모듈은 바닥과 수직하게 설치되는 다수의 배터리 셀로 이루어지되, 상기 배터리 셀은 차량의 길이방향과 수직한 방향으로 인접한 다른 배터리 셀과 간격을 두고 배열된다.
상기 볼트 체결부와 동일한 형태로서, 작업성 증대를 위해 색상으로 이원화하는 미체결부 스페이서(43)를 더 포함한다.
이하 본 발명의 각 세부적인 조립 단계를 설명한다.
먼저 좌측모듈과 우측모듈 사이에 쿨링 플레이트를 위치시킨다.
그리고 상기 쿨링 플레이트의 하측에 차량 장착용 브라켓트를 장착시킨다.
또한 상기 좌측, 우측 모듈과 쿨링 플레이트의 완체결을 위한 상기 좌측, 우측 모듈의 사이에 스페이서를 조립한다.
계속하여 상기 스페이서에 특정 볼트를 체결한다.
이하 구체적인 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 방법에 대하여 자세히 설명한다.
본 발명의 일실시예로서 상기 좌측, 우측 모듈의 공용화 수냉각 유로를 조립하는 단계;를 더 포함하여, 하나의 수냉각 유로에 다수의 좌측, 우측 모듈이 장착 가능하다.
따라서 본 발명은 배터리 모듈의 공용화 수냉각 유로의 구성과, 공용화된 수냉각 시스템에 장착을 위한 배터리 모듈의 고정이 가능하여 공간 활용도를 높여 부피 및 중량 에너지 밀도를 향상 시킬 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예로서, 상기 좌측, 우측 모듈을 지지하는 쿨링 서포트바를 더 조립하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예로서, 상기 쿨링 서포트바가 공구 투입 방향으로 투입되는 단계와, 상기 쿨링 서포트바의 인서트 너트에 M5 볼트를 체결하는 단계가 추가적으로 더 포함될 수 있으며, 이외에도 좌측, 우측 모듈과 쿨링 플레이트의 완체결을 위한 다양한 체결 장치가 추가될 수도 있다.
12 : 우측모듈
14 : 좌측모듈
22 : 쿨링 플레이트
30 : 차량 장착용 브라켓트
41 : 쿨링 서포트바
42 : 볼트 체결부 스페이서
43 : 미체결부 스페이서
44 : 쿨링플레이트 스페이서
45 : M5 Bolt

Claims (10)

  1. 좌측모듈; 우측모듈; 상기 좌측모듈과 우측모듈 사이에 위치한 쿨링 플레이트;로 구성되는 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조에 있어서,
    특정 볼트가 체결되는 인서트 너트가 내장된 쿨링 서포트바;
    상기 쿨링 서포트바에 연결되고, 상기 특정 볼트가 체결되는 공간을 제공하는 볼트 체결부 스페이서;
    상기 특정 볼트가 관통하여 상기 좌측, 우측 모듈과 상기 쿨링 플레이트의 완체결을 위한 쿨링플레이트 스페이서;로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 쿨링 서포트바는 공구 투입 방향으로 투입되고 M5 볼트가 체결되는 인서트 너트가 내장된 것을 특징으로 하는 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 특정 볼트는 M5 볼트로서, 상기 쿨링 서포트바 내의 인서트 너트에 체결되는 것을 특징으로 하는 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 볼트 체결부와 동일한 형태로서, 작업성 증대를 위해 색상으로 이원화하는 미체결부 스페이서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 좌측, 우측 모듈은 바닥과 수직하게 설치되는 다수의 배터리 셀로 이루어지되, 상기 배터리 셀은 차량의 길이방향과 수직한 방향으로 인접한 다른 배터리 셀과 간격을 두고 배열되는 것을 특징으로 하는 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 구조.
  6. 좌측모듈과 우측모듈 사이에 쿨링 플레이트를 위치시키는 단계;
    상기 쿨링 플레이트의 하측에 차량 장착용 브라켓트를 장착시키는 단계;
    상기 좌측, 우측 모듈과 쿨링 플레이트의 완체결을 위한 상기 좌측, 우측 모듈의 사이에 스페이서를 조립하는 단계;
    상기 스페이서에 특정 볼트를 체결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 좌측, 우측 모듈의 공용화 수냉각 유로를 조립하는 단계;를 더 포함하여, 하나의 수냉각 유로에 다수의 좌측, 우측 모듈이 장착 가능한 것을 특징으로 하는 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 좌측, 우측 모듈을 지지하는 쿨링 서포트바를 더 조립하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 특정 볼트는 M5 볼트로서, 상기 쿨링 서포트바 내의 인서트 너트에 체결되는 것을 특징으로 하는 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 쿨링 서포트바가 공구 투입 방향으로 투입되는 단계;
    상기 쿨링 서포트바의 인서트 너트에 M5 볼트를 체결하는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 냉각용 블록을 공용으로 사용하기 위한 배터리 모듈 조립 방법.
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