KR20090062380A - 하이브리드 배터리시스템의 출구덕트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 배터리시스템에서 공냉시의 냉각공기를 외부로 배출시키는 출구덕트에 관한 것이다.

본 발명은 배터리 시스템(또는 고전압 부품 등)을 공냉각하는 경우, 냉각공기가 나가는 출구덕트의 형상을 배출구(Extractor grill) 부위까지 적용하지 않고, 리어 필러 어셈블리의 선단 부위에 유입홀을 형성하고, 후단 부위에 배출홀을 형성한 새로운 형태의 덕트 구조를 구현함으로써, 리어 필러 어셈블리의 사이드 멤버에서 양산 적용중인 툴링 홀이나 도장용 홀을 이용하여 냉각공기를 배출할 수 있어 냉각성능 확보에 유리하며, 또한 사이드 멤버 형상으로 인해 외부에서 들어올 수 있는 먼지유입이나 수밀문제를 사전에 막을 수 있는 한편, 특히 덕트 형상을 간소화시킬 수 있어 인라인 탑재시 작업성 향상 및 유동 압력저항을 줄여 냉각성능을 향상시킬 수 있는 하이브리드 배터리 시스템의 출구덕트를 제공한다.

하이브리드 차량, 배터리 시스템, 냉각공기, 출구덕트

Description

하이브리드 배터리시스템의 출구덕트{Outlet duct of battery system for hybrid eletric vehicle}

본 발명은 하이브리드 배터리시스템의 출구덕트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 배터리시스템에서 공냉시의 냉각공기를 외부로 배출시키는 출구덕트에 관한 것이다.

일반적으로 차량 산업에서 요구되는 미래기술의 하나로서, 지구 온난화, 석유자원 고갈 및 도심대기환경악화 등에 대처함은 물론 석유대체에너지의 이용이나 에너지절약의 강화, 즉 고 효율화 및 저 공해화를 실현할 수 있는 차량의 개발이 절실히 요구되고 있다.

이러한 요구에 따라 차량의 연비를 기존에 비해 크게 향상시킬 수 있는 하이브리드 전기 차량에 대한 개발이 상당한 진척을 가져오고 있으며, 이러한 하이브리드 차량는 엔진과 전기모터의 2개의 동력원을 갖고서 목적에 따라 각각을 가장 효율적으로 사용하여 에너지절약과 저공해를 달성하려는 것이다.

현재 개발되고 있는 하이브리드 차량은 두가지 동력을 전달하는 동력 전달 구조에 따라 크게 직렬 방식과 병렬 방식으로 나뉘며, 이러한 두가지 타입은 모두 배터리를 사용하여 엔진 구동력이 부족하거나 남을 경우 전력을 공급하거나 충전시키는 버퍼(Buffer)역활을 수행하도록 하고 있다.

이와 같은 하이브리드 차량에서는 그 구동원으로 이용되는 배터리가 대량으로 사용되므로, 이러한 배터리의 사용에 따른 배터리 냉각문제 등의 해결이 매우 중요한 문제로 대두됨은 물론이다.

특히, 직렬형 하이브리드 차량의 경우 엔진의 구동력이 전부 전기로 변환되어 배터리에 저장되어 구동모터를 작동시키는데 전력을 사용하므로, 배터리의 용량 및 크기가 증대되어야하는 어려움이 있게 된다.

또한, 이와 같은 차량은 다수의 배터리가 직렬로 연결되어 약 300V이상의 전원이 발생되어야 하므로, 배터리 전체의 평균온도와 이에 따른 온도편차도 성능에 영향을 주지않는 일정 대역 내에 있어야 성능과 내구성을 유지하게 됨은 물론이다.

보통 하이브리드 차량의 배터리 시스템은 차량 내부의 에어를 모터 구동 송풍기를 통해 강제로 흡입하고, 이를 배터리로 분사시켜 냉각한 후 차량 외부로 방출하는 방식을 이용한다.

이러한 하이브리드 차량에서 배터리 냉각을 마친 공기는 출구덕트를 통해 외부로 배출되며, 이러한 출구덕트는 트렁크 후부에 있는 배출구(Extractor grill)까지 연장되는 복잡한 경로의 덕트를 통해 외부로 배출하는 구조이다.

그러나, 이러한 구조는 출구덕트의 길이를 간소화할 수 없으며, 길어진 덕트 를 고정하기 위한 작업공수가 많아지고, 트렁크 공간의 활용성을 저하시키는 단점을 가지게 된다.

또한, 출구덕트의 복잡한 형상으로 인하여 유동흐름에 있어 저항을 받을 수 있고, 이로 인해 냉각성능에 악영향을 줄 수 있다.

무엇보다 출구덕트의 부품수가 늘어 원가가 증가하게 된다.

또한, 출구덕트의 최종 배출측에 배출구(Extractor grill)가 장착되어 있어 냉각 성능에 저해가 되는 압력이 상승되어 냉각성능을 떨어뜨리는 악영향을 가져올 수 있고, 토출부위에 차단 고무와 냉각공기 간의 충돌로 인한 소음 발생문제가 야기되고 있다.

따라서, 본 발명은 배터리 시스템(또는 고전압 부품 등)을 공냉각하는 경우, 냉각공기가 나가는 출구덕트의 형상을 배출구(Extractor grill) 부위까지 적용하지 않고, 리어 필러 어셈블리의 선단 부위에 유입홀을 형성하고, 후단 부위에 배출홀을 형성한 새로운 형태의 덕트 구조를 구현함으로써, 리어 필러 어셈블리의 사이드 멤버에서 양산 적용중인 툴링 홀이나 도장용 홀을 이용하여 냉각공기를 배출할 수 있어 냉각성능 확보에 유리하며, 또한 사이드 멤버 형상으로 인해 외부에서 들어올 수 있는 먼지유입이나 수밀문제를 사전에 막을 수 있는 한편, 특히 덕트 형상을 간소화시킬 수 있어 인라인 탑재시 작업성 향상 및 유동 압력저항을 줄여 냉각성능을 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 배터리 시스템의 출구덕트는 차실내 공기의 유입을 위한 인렛 덕트 및 블로어, 냉각을 마친 공기의 배출을 위한 아웃렛 덕트 등을 포함하는 하이브리드 배터리 시스템에서, 상기 아웃렛 덕트의 접하는 리어 필러 어셈블리의 사이드 멤버의 선단부에 유입홀(14)을 형성하여 아웃렛 덕트와 통할 수 있게 하고, 사이드 멤버의 내부 공간을 그대로 공기의 흐름경로로 이용하며, 사이드 멤버의 후단부에 배출홀을 구비하여 이곳을 통해 공기가 외부로 배출될 수 있도록 함으로써, 인렛 덕트→배터리 시스템 →아웃렛 덕트→사이드 멤버 유입홀→사이드 멤버 흐름경로→사이드 멤버 배출홀→외부로 이어지는 공기의 배출경로를 확보할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 시스템에 적용하는 출구덕트는 다음과 같은 효과를 제공한다.

1) 냉각성능 측면

출구덕트 길이를 간소화함으로써 압력저항을 줄여줘 유동흐름을 좋게 해줄 수 있으며, 유량손실 저감 효과 역시 가져올 수 있다.

기존 툴링 홀 또는 도장용 홀을 냉각공기 외부 토출구로 사용함으로써 차량 운행시 자연스럽게 외부로 배출되는 효과를 얻을 수 있다.

2) 작업성 측면

기존 양산되는 하이브리드 차량의 배터리 시스템 출구덕트의 길이에 비해 간소화 되므로서, 작업공수를 줄여주는 효과를 가져올 수 있고, 인라인에 장착시 작업시간(UPH)를 줄여줘 하이브리드 양산에서 제일 문제시 되고 있는 양산성(작업량)을 상당히 개선해줄 수 있다.

3) 상품성 측면

기존 양산 하이브리드 차량 대비하여 출구덕트 부품수가 적고, 출구 루트가 간소하며, 트렁크 공간을 차지하는 사이즈 역시 작게 적용할 수 있어 상품성 향상을 기대할 수 있다.

4) 단가 측면

기존 양산 하이브리드 차량 대비하여 부품수를 줄일 수 있고 덕트의 길이 역시 짧아 재료비를 절감할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 하이브리드 차량의 배터리 시스템(17)으로부터 배출되는 공기를 외부로 배출시키기 위한 출구덕트는 배터리 시스템(17)의 한쪽 옆에 배치되는 리어 필러 어셈블리의 사이드 멤버(13)를 그대로 활용한 구조로 이루어져 있으며, 이에 따라 공기의 배출경로를 종전에 비해(트렁크 후부까지 연장되는 경로) 대폭 줄일 수 있고, 결국 출구덕트의 전체적인 길이를 줄여 공기를 효율적으로 배출시킬 수 있다.

이를 위하여, 상부에는 차실내 공기의 유입을 위한 인렛 덕트(10)과 공기의 강제 흡입을 위한 블로어(11)가 설치되어 있고, 한쪽의 측면 하단부에는 시스템 내에서 냉각을 마친 공기의 배출을 위한 아웃렛 덕트(12)가 설치되어 있는 배터리 시스템(17)이 차량의 트렁크 내에 구비된다.

이러한 배터리 시스템(17)의 양편에 자리잡고 있는 리어 필러 어셈블리의 사이드 멤버(13) 중에서 아웃렛 덕트(12)측과 접하는 한쪽 사이드 멤버(13)의 선단부, 예를 들면 차량 길이방향을 길게 배치되어 있는 멤버의 차량 앞쪽을 향하는 부 위에는 유입홀(14)이 형성된다.

이때의 유입홀(14)은 사각단면을 갖는 멤버의 상판에 구멍을 낸 형태로 형성될 수 있다.

이렇게 형성되는 유입홀(14)은 배터리 시스템(17)의 아웃렛 덕트(12)와 연결되고, 이에 따라 아웃렛 덕트(12)를 통해 배출되는 공기는 그대로 유입홀(14)을 통해 사이드 멤버(13)의 내부로 유입될 수 있다.

상기 사이드 멤버(13)는 사각 단면을 갖는 차체 구조물로서, 사각 단면 형태의 내부 공간 자체가 공기의 흐름경로(15)의 기능을 수행할 수 있다.

따라서, 차량 길이방향으로 배치되는 사이드 멤버(13)의 구조상 배터리 시스템(17)에서 배출되는 공기는 차량 길이방향을 따라 뒷쪽으로 진행될 수 있다.

또한, 상기 사이드 멤버(13)의 후단부에는 멤버 바닥면쪽으로 적어도 2개의 배출홀(16)이 형성되고, 이에 따라 사이드 멤버(13)의 내부를 따라 흘러온 공기는 배출홀(16)을 통해 차량 하부로 빠져나갈 수 있게 된다.

특히, 상기 사이드 멤버(13)에 형성되는 배출홀(16)의 경우, 멤버에 별도의 홀을 가공하여 형성할 수도 있지만, 사이드 멤버(13) 제작시 공구 등의 삽입을 위해 성형되는 툴링 홀이나 멤버 도장을 위해 성형되는 도장용 홀을 그대로 이용할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량의 배터리 시스템의 출구덕트 구조에서는 인렛 덕트→배터리 시스템→아웃렛 덕트→사이드 멤버 유입홀→사이드 멤버 흐름경로→사이드 멤버 배출홀→외부로 이어지는 공기의 배출경로를 제공할 수 있다.

따라서, 도 1 내지 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 배터리 시스템(17)의 출구덕트 형상을 배출구(Extractor grill)까지 연장하는 형상이 아닌 배터리 시스템(17)에서 곧바로 하부방향으로 향하는 형상(약간 뒷쪽으로 연장되는 길이를 갖기는 하지만 기존에 비해 상대적으로 상당히 짧기 때문에 거의 무시할 수 있으므로)을 적용함으로써, 출구덕트 길이를 간소화할 수 있는 한편, 리어 필러 어셈블리의 사이드 멤버에 홀을 적용하여 아웃렛 덕트를 직접 매칭시킴으로써, 공기의 흐름과 관련한 압력저항을 사전에 줄일 수 있어 냉각성능 향상에 기여할 수 있다.

또한, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 기존 양산 차량에 반영되고 있는 툴링 홀 또는 도장용 홀을 외부로 공기가 빠져나가는 토출구로 이용함으로써, 출구덕트의 배출측을 하부로 둘 수 있고, 따라서 리어 필러 하부에서 들어올 수 있는 수밀(차량 하부에서 튀어 올라 올 수 있는 물)이나 먼지 등의 문제점을 막을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 배터리 시스템의 출구덕트를 나타내는 사시도

도 2는 도 1의 A 부 확대도

도 3은 도 2의 B-B 선 단면도

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 배터리 시스템의 출구덕트를 나타내는 측면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 인렛 덕트 11 : 블로어

12 : 아웃렛 덕트 13 : 사이드 멤버

14 : 유입홀 15 : 흐름경로

16 : 배출홀 17 : 배터리 시스템

Claims (3)

1. 차실내 공기의 유입을 위한 인렛 덕트(10) 및 블로어(11), 냉각을 마친 공기의 배출을 위한 아웃렛 덕트(12)를 포함하는 하이브리드 배터리 시스템에 있어서,

   상기 아웃렛 덕트(12)의 접하는 리어 필러 어셈블리의 사이드 멤버(13)의 선단부에 유입홀(14)을 형성하여 아웃렛 덕트(12)와 통할 수 있게 하고, 사이드 멤버(13)의 내부 공간을 그대로 공기의 흐름경로(15)로 이용하며, 사이드 멤버(13)의 후단부에 배출홀(16)을 구비하여 이곳을 통해 공기가 외부로 배출될 수 있게 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 배터리 시스템의 출구덕트.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 사이드 멤버(13)의 배출홀(16)은 멤버 바닥면에 구비되어 배출되는 공기가 차량 하부로 빠져나갈 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 배터리 시스템의 출구덕트.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 사이드 멤버(13)의 배출홀(16)은 별도의 홀을 가공하지 않고 사이드 멤버(13)에 형성되는 툴링 홀 또는 도장용 홀을 그대로 이용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 배터리 시스템의 출구덕트.

Images