KR20180054064A - Heat exchanger and Battery pack having the same - Google Patents
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Abstract
본 실시예는 상면에 배터리모듈이 올려지는 평면이 형성된 상판과; 상판에 결합되고 냉매가 안내되는 냉매유로부가 하측으로 돌출되게 프레싱되고 냉매유로부 이외에 상판과 접합되는 접합부가 형성된 하판을 포함하고, 냉매유로부는 너비가 높이의 7배 내지 10배인 냉매유로가 형성되어, 부품수를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 제조공정이 간단하고, 충분한 내압강도를 확보하여 신뢰성이 높은 이점이 있다. In this embodiment, the battery module is mounted on the upper surface of the upper plate. A refrigerant passage portion that is coupled to the upper plate and is guided by the refrigerant and is pressed so as to protrude downward and formed with a joint portion to be joined to the upper plate in addition to the refrigerant passage portion, the refrigerant passage portion being formed with a refrigerant passage having a width of 7 to 10 times the height , The number of components can be minimized, the manufacturing process is simple, sufficient pressure resistance is secured, and reliability is high.
Description
본 발명은 배터리 열교환기 및 그를 갖는 배터리 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리모듈을 냉각시키는 배터리 열교환기 및 그를 갖는 배터리 팩에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
차량에는 전기모터에 전기를 공급하는 배터리, 전기모터를 제어하는 모터 제어기 등이 구비될 수 있다.The vehicle may be provided with a battery for supplying electricity to the electric motor, a motor controller for controlling the electric motor, and the like.
차량에 설치된 배터리는 재생 동력원이나 충전기로부터 충전될 수 있고, 차량의 주행시 전기모터로 전력을 공급할 수 있다.A battery installed in a vehicle can be charged from a regenerative power source or a charger, and can supply electric power to an electric motor when the vehicle is running.
배터리는 그 온도에 따라 성능이 크게 결정될 수 있고, 충전과 방전시 온도가 상승한다.The performance of a battery can be largely determined by its temperature, and the temperature rises during charging and discharging.
배터리는 그 사용이 계속됨에 따라 전해질 분해가 일어나 배터리의 성능이 떨어지고 수명이 점차 단축된다.As the battery continues to be used, electrolyte degradation occurs, resulting in poor battery performance and shortened life span.
배터리는 다수의 배터리모듈을 포함할 수 있고, 다수의 배터리모듈은 서로 간의 온도차가 최소화되게 관리되는 것이 바람직하다.The battery may include a plurality of battery modules, and the plurality of battery modules are preferably managed to minimize a temperature difference therebetween.
차량에는 이러한 배터리모듈의 과열을 방지하여 배터리모듈의 성능을 유지시키기 위해 배터리모듈을 냉각시키는 배터리 냉각장치가 설치될 수 있다.The vehicle may be provided with a battery cooling device for cooling the battery module to prevent overheating of the battery module to maintain the performance of the battery module.
배터리 냉각장치는 냉각 방식에 따라, 공랭식 배터리 냉각장치, 수냉식 배터리 냉각장치 및 냉매식 배터리 냉각장치로 구분될 수 있다.The battery cooling device can be classified into an air-cooled battery cooling device, a water-cooled battery cooling device, and a refrigerant-type battery cooling device, depending on the cooling method.
냉매식 배터리 냉각장치는 냉매를 압축하는 압축기, 압축기에서 압축된 냉매가 응축되는 응축기와, 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 팽창밸브에 의해 팽창된 냉매가 통과하고 배터리모듈과 접촉된 배터리모듈 열교환기를 포함할 수 있다. The refrigerant-type battery cooling apparatus includes a compressor for compressing a refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor, an expansion valve for expanding the refrigerant condensed in the condenser, Battery module heat exchanger.
압축기의 구동시, 압축기에서 압축된 냉매는 응축기와 팽창밸브와 배터리 열교환기를 순차적으로 통과한 후 압축기로 흡입될 수 있고, 냉매는 배터리 열교환기를 통과하면서 배터리모듈의 열을 흡열할 수 있다.When the compressor is driven, the refrigerant compressed in the compressor can be sucked into the compressor after sequentially passing through the condenser, the expansion valve, and the battery heat exchanger, and the refrigerant can absorb the heat of the battery module while passing through the battery heat exchanger.
본 발명은 제공 공정이 간단하고 부품수가 최소화될 수 있는 배터리 열교환기 및 그를 갖는 배터리 팩을 제공하는데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a battery heat exchanger and a battery pack having the battery heat exchanger, which can simplify the providing process and minimize the number of components.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 열교환기는 면에 배터리모듈이 올려지는 평면이 형성된 상판과; 판에 결합되고 냉매가 안내되는 냉매유로부가 하측으로 돌출되게 프레싱되고 냉매유로부 이외에 상판과 접합되는 접합부가 형성된 하판을 포함하고, 냉매유로부에는 너비가 높이의 7배 내지 10배인 냉매유로가 형성된다. A battery heat exchanger according to an embodiment of the present invention includes: a top plate having a flat surface on which a battery module is mounted; And a coolant channel formed in the coolant channel, the coolant channel being connected to the coolant channel, the coolant channel being connected to the coolant channel and being connected to the coolant channel, do.
냉매유로부는 냉매가 분산되는 복수개의 분지유로부를 포함하고, 복수개의 분지유로부 중 적어도 하나에는 상판의 저면에 접촉되는 상부 접촉단이 형성된 격벽이 돌출될 수 있다. The refrigerant passage portion includes a plurality of branch passage portions in which the refrigerant is dispersed, and at least one of the plurality of branch passage portions may be provided with a partition wall having an upper contact end contacting the bottom surface of the upper plate.
냉매유로부는 상기 하판에 형성된 복수개 제1분지유로부와; 복수개 제1분지유로부 각각의 일측이 연결된 입구유로부와; 제1분지유로부와 나란한 복수개 제2분지유로부와; 복수개 제2분지유로부의 일측이 연결된 출구유로부와; 복수개 제1분지유로부의 타측과 복수개 제2분지유로부의 타측이 연결된 리턴유로부를 포함할 수 있다. The refrigerant flow path portion includes a plurality of first branch flow path portions formed on the lower plate; An inlet channel portion having a plurality of first branch channel portions connected to each other; A plurality of second branch flow path portions in parallel with the first branch flow path portion; A plurality of second branch flow paths; And a plurality of return flow path portions connected to the other side of the first branch flow path portion and the other side of the plurality of second branch flow path portions.
상판은 입구유로부를 마주보는 영역에는 냉매가 유입되는 냉매입구가 형성될 수 있고, 출구유로부를 마주보는 영역에 냉매가 유출되는 냉매출구가 형성될 수 있다. 상판에는 냉매입구로 냉매를 안내하는 냉매 인렛 튜브와, 냉매출구로 냉매를 안내하는 냉매 아웃렛 튜브가 배치될 수 있다. The upper plate may have a coolant inlet port through which the coolant flows in an area facing the inlet channel section, and a coolant outlet port through which the coolant flows to the area facing the outlet channel section. The upper plate may be provided with a refrigerant inlet tube for guiding the refrigerant to the refrigerant inlet and a refrigerant outlet tube for guiding the refrigerant to the refrigerant outlet.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 열교환기를 갖는 배터리 팩은 냉매가 통과하는 냉매유로가 형성된 배터리 열교환기와; 배터리 열교환기에 올려진 적어도 하나의 배터리모듈을 포함하고, 배터리 열교환기는 상면에 배터리모듈이 올려지는 안착면이 형성된 상판과; 상판에 결합되고 냉매유로를 형성하는 냉매유로부가 하측으로 돌출되게 프레싱되고 냉매유로부 이외에 상판과 접합되는 접합부가 형성된 하판과; 상판 중 안착면 이외에 결합되어 냉매유로로 냉매를 공급하는 냉매 인렛 튜브와; 상판 중 상기 안착면 이외에 결합되고 냉매유로의 냉매가 토출되는 냉매 아웃렛 튜브를 포함하고, 냉매유로는 너비가 높이의 7배 내지 10배이다.A battery pack having a battery heat exchanger according to an embodiment of the present invention includes a battery heat exchanger having a refrigerant passage through which refrigerant passes; The battery heat exchanger includes at least one battery module mounted on a battery heat exchanger. The battery heat exchanger includes a top plate on which a seating surface on which a battery module is mounted is formed; A lower plate coupled to the upper plate and pressurized so as to protrude downward from the refrigerant flow path portion forming the refrigerant flow path and having a joint portion joined to the upper plate in addition to the refrigerant flow path portion; A refrigerant inlet tube coupled to the upper surface of the upper plate in addition to the seating surface to supply the refrigerant to the refrigerant passage; And a refrigerant outlet tube connected to the other of the upper plates and discharged from the refrigerant passage, wherein the refrigerant passage is 7 to 10 times as wide as the height.
냉매유로부는 상기 냉매유로부의 냉매가 분산되는 복수개의 분지유로부를 포함할 수 있고, 복수개의 분지유로부 중 적어도 하나에는 상판의 저면에 접촉되는 상부 접촉단이 형성된 격벽이 돌출될 수 있다. The refrigerant passage portion may include a plurality of branch passage portions in which the refrigerant in the refrigerant passage portion is dispersed. At least one of the plurality of branch passage portions may be provided with a partition wall having an upper contact end contacting the bottom surface of the upper plate.
상판은 상면 전체가 평면일 수 있다. The top plate may be entirely flat.
냉매유로부는 상기 하판의 길이방향으로 길게 형성되고 하판의 길이방향과 직교한 방향으로 이격된 복수개의 제1분지유로부와, 복수개의 제1분지유로부의 일측이 연결된 입구유로부와, 제1분지유로부와 나란한 복수개의 제2분지유로부와, 복수개의 제2분지유로의 일측이 연결된 출구유로부와, 복수개의 제1분지유로부의 타측과 복수개의 제2분지유로부의 타측이 연결된 리턴유로부를 포함할 수 있다.The refrigerant flow path portion includes a plurality of first branched flow path portions formed to be long in the longitudinal direction of the lower plate and spaced apart from each other in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the lower plate, an inlet flow path portion having one side of the plurality of first branched flow path portions connected, A plurality of second branch flow paths arranged in parallel with the flow path portion, an outlet flow path portion to which one side of the plurality of second branch flow paths is connected, and a return flow portion connected to the other side of the plurality of first branch flow path portions and the other side of the plurality of second branch flow path portions. .
본 발명의 실시 예에 따르면, 상판과 하판의 2개 부재에 의해 냉매가 통과하는 냉매유로를 형성하여 부품수가 최소화될 수 있으면서 제조 공정이 단순하고, 냉매유로의 너비가 냉매유로의 높이 대비 최적 비율을 갖기 때문에, 충분한 내압 강도를 확보할 수 있어 신뢰성이 높은 이점이 있다.According to the embodiment of the present invention, the number of parts can be minimized by forming the refrigerant passage through which the refrigerant passes by the two members of the upper plate and the lower plate, the manufacturing process is simple, and the width of the refrigerant passage becomes the optimum ratio It is possible to secure a sufficient pressure resistance strength and to have an advantage of high reliability.
또한, 복수개의 배터리 모듈 상호간의 온도 편차를 최소화할 수 있어 배터리 모듈 상호간의 온도 편차가 클 때 발생되는 성능 저하를 최소화할 수 있는 이점이 있다.In addition, since the temperature deviation between the plurality of battery modules can be minimized, it is possible to minimize the performance degradation caused when the temperature deviation between the battery modules is large.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 열교환기 및 배터리 팩이 도시된 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 배터리 열교환기의 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 배터리 열교환기의 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하판이 도시된 평면도,
도 5는 도 2의 A-A 선 단면도,
도 6은 도 2의 B-B 선 선단면도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉매유로의 너브와 높이의 비에 따른 내압강도가 도시된 도,
도 8은 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉매유로의 너브와 높이의 비에 따른 배터리 모듈의 최고온도와 배터리 모듈간 온도편차가 도시된 도,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 열교환기의 단면도이다.1 is a sectional view showing a battery heat exchanger and a battery pack according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a perspective view of the battery heat exchanger shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an exploded perspective view of the battery heat exchanger shown in FIG. 1,
4 is a plan view showing a bottom plate according to an embodiment of the present invention,
5 is a sectional view taken along the line AA in Fig. 2,
Fig. 6 is a sectional view taken along line BB of Fig. 2,
FIG. 7 is a view showing the pressure resistance strength according to the ratio of the nub and height of the refrigerant passage according to the embodiment of the present invention,
FIG. 8 is a graph showing a temperature difference between a maximum temperature of a battery module and a battery module according to a ratio of a nub and a height of a refrigerant channel according to an embodiment of the present invention. FIG.
9 is a cross-sectional view of a battery heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 열교환기 및 배터리 팩이 도시된 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 배터리 열교환기의 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 배터리 열교환기의 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하판이 도시된 평면도이고, 도 5는 도 2의 A-A 선 단면도이며, 도 6은 도 2의 B-B 선 선단면도이다.FIG. 1 is a sectional view showing a battery heat exchanger and a battery pack according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the battery heat exchanger shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross- FIG. 4 is a plan view showing a bottom plate according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2, and FIG. 6 is a sectional view taken along line BB of FIG.
배터리 열교환기(1)는 배터리모듈(2)와 접촉되게 배치되어 배터리모듈(2)의 열을 흡열할 수 있다. 배터리 열교환기(1)는 배터리모듈(2)과 함께 배터리 팩(P)을 구성할 수 있다. 배터리 팩(P)은 차량에 장착되는 캐리어(3)를 더 포함할 수 있고, 배터리 열교환기(1)는 캐리어(3)에 올려질 수 있다. 배터리 팩(P)은 캐리어(3)의 상면을 덮는 탑 커버(4)를 더 포함할 수 있다. 캐리어(3)와 탑 커버(4)는 배터리 팩(P)의 외관을 형성할 수 있고, 그 사이에는 배터리 열교환기(1)와 배터리 모듈(4)이 수용되는 공간이 형성될 수 있다. The battery heat exchanger (1) is disposed in contact with the battery module (2) to absorb the heat of the battery module (2). The
배터리 열교환기(1)는 차량에 구비된 냉동사이클 장치에 냉매배관으로 연결될 수 있고, 냉동사이클 장치의 냉매는 배터리 열교환기(1)로 유입되어 배터리 열교환기(1)를 통과할 수 있으며, 냉매는 배터리 열교환기(1)를 통과하면서 배터리모듈(2)로부터 전달된 열을 흡열할 수 있다.The
배터리 열교환기(1)가 연결되는 냉동사이클 장치는 압축기와, 응축기와, 팽창기구와, 증발기를 포함할 수 있고, 배터리 열교환기(1)와 증발기는 냉매배관이 병렬 또는 직렬로 연결될 수 있으며, 팽창기구에 의해 팽창된 2상 냉매는 배터리 열교환기(1)로 유입되어 배터리 열교환기(1)를 냉각시킬 수 잇다. The refrigerating cycle device to which the
배터리 열교환기(1)가 연결되는 냉동사이클 장치는 압축기와 응축기와, 팽창기구를 포함하되, 별도의 증발기를 포함하지 않고, 배터리 열교환기(1)는 냉매 유동방향으로 팽창기구 및 압축기의 사이에 배치되어 증발기로 기능하면서 배터리 모듈(4)을 냉각하는 것도 가능함은 물론이다.The refrigeration cycle apparatus to which the
배터리 팩(P)은 복수의 배터리 모듈(4)을 포함할 수 있고, 복수의 배터리 모듈(4) 중 적어도 하나는 배터리 열교환기(1) 위에 올려질 수 있으며, 배터리 열교환기(1)에 의해 냉각될 수 있다. 배터리 팩(P)은 복수개의 배터리 모듈(4)이 배터리 열교환기(1)에 올려지는 것이 바람직하고, 배터리 열교환기(1)는 복수개의 배터리모듈(2)을 동시에 또는 순차적으로 냉각할 수 있다.The battery pack P may include a plurality of
배터리 열교환기(1)에는 적어도 하나의 배터리모듈(2)이 올려질 수 있고, 배터리 열교환기(1)는 그 상측에 위치하는 적어도 하나의 배터리모듈(2)을 냉각할 수 있다.At least one
배터리 열교환기(1)는 냉매가 통과하는 별도의 튜브를 포함하지 않고, 상판(100)과, 하판(110)의 이중 판을 포함하는 플레이트형 열교환기로 구성될 수 있다. The
배터리 열교환기(1)에는 냉매가 통과하는 냉매유로(T)가 형성될 수 있고, 냉매유로(T)는 상판(100)과 하판(110)의 사이에 형성될 수 있다.The
배터리 열교환기(4)는 상판(110)과; 상판(110)에 결합되는 하판(120)을 포함한다. The battery heat exchanger (4) comprises an upper plate (110); And a
배터리 열교환기(4)는 냉매유로(T)를 형성하는 냉매유로부(130)가 상판(110)과 하판(120) 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. The
상판(110)의 상면(111)은 배터리모듈(2)이 올려지는 평면을 포함할 수 있다. 상판(110)은 배터리모듈(2)이 안착되는 배터리 모듈 안착판으로서, 그 상면에 홈부나 돌출부가 형성되지 않는 것이 바람직하고 배터리모듈(2)이 올려지는 부분은 최대한 평면으로 구성되는 것이 바람직하다. The
상판(110)에 절곡부나 홈부나 돌출부가 형성될 경우, 상판(110)의 제조 공정이 복잡하고, 상판(110)은 절곡된 부분이나 돌출된 부분이나 함몰된 부분이 형성되지 않는 플레이트 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. When the
상판(110)의 상면(111)은 배터리모듈(1)의 안착 여부에 따라, 배터리모듈(1)이 안착되는 영역인 안착면(111A)와, 배터리모듈(1)이 안착되지 않는 영역인 비안착면(111B)으로 구분될 수 있다. 안착면(111A)은 그 전체가 평면으로 구성되는 것이 바람직하다. The
안착면(111A)는 상판(110)의 상면 중앙부일 수 있고, 비안착면(111B)은 상판(110)의 상면 테두리부일 수 있다. The
상판(110)은 하판(120)을 마주보는 하면(112)이 상면과 같은 평면으로 구성될 수 있다. The
상판(110)은 철이나 알루미늄 등의 금속 재질로 형성될 수 있다. The
하판(120)은 배터리모듈(2)과 직접 접촉되지 않고, 냉매가 안내되는 냉매유로부(130)는 배터리모듈(2)과 직접 접촉되지 않는 하판(120)에 형성되는 것이 바람직하다. It is preferable that the
냉매유로부(130)는 하판(120)에 하측으로 돌출되게 프레싱될 수 있고, 이 경우, 하판(120)은 프레스 기기에서 일부가 프레스될 수 있고, 이렇게 프레싱된 부분이 냉매유로부(130)가 될 수 있다. The
하판(120)은 일부 영역만 하측으로 돌출되게 프레스될 수 있고, 나머지는 하측으로 돌출되지 않을 수 있다.
The
하판(120)은 프레스 기기에 의해 프레스되어 형성된 냉매유로부(130)가 상판(110)의 하면에 접촉되지 않고, 냉매유로(T)는 냉매유로부(130)와 상판(110)의 하면 사이에 형성될 수 있다. The
하판(120)은 프레스 기기에 의해 프레스되지 않는 부분이 상판(110)의 하면에 접촉될 수 있다. 하판(120)는 냉매유로부(130) 이외에 상판(110)과 접합되는 접합부(140)가 형성될 수 있다. 접합부(140)는 프레스 기기에 의해 하측으로 눌리지 않고, 상판(110)의 하면에 접합되는 부분일 수 있다.The
하판(120)은 철이나 알루미늄 등의 금속으로 형성될 수 있다. 하판(120)은 알루미늄 다이캐스팅에 의해 형성되는 것도 가능함은 물론이다. The
냉매유로부(130)는 상면이 개방되고, 저면이 막힌 형상일 수 있다. 냉매유로부(130)는 하판(120) 중 가장 높이가 낮은 하벽(123A)과, 하벽(123A)에 세워진 다수의 측벽(123B)을 포함할 수 있다. The refrigerant
하판(120)는 브레이징 접합에 의해 상판(110)에 접합될 수 있다. 냉매유로부(130)는 상판(110)의 하면과 비접촉되고, 접합부(140)는 상판(110)의 하면에 브레이징 접합될 수 있다. The
냉매유로부(130)는 하판(120)의 길이방향으로 길게 형성될 수 있고, 적어도 1회 꺽인 형상으로 형성될 수 있다. The
냉매유로부(130)는 배터리 열교환기(1)가 충분한 내압강도를 확보할 수 있으면서 복수개의 배터리모듈(2)을 최대한 균일하게 냉각시킬 수 있게 형성되는 것이 바람직하다. It is preferable that the refrigerant
하판(120)는 냉매유로(T)의 너비(W)와, 냉매유로(T)의 높이(H)에 따라 내압 강도가 상이할 수 있고, 복수개의 배터리모듈(2)은 냉매유로(T)의 너비(W)와, 냉매유로(T)의 높이(H)에 따라 온도차가 상이할 수 있다.The
냉매유로(T)의 너비(W)는 냉매의 유동방향과 직교한 방향의 길이이다. 냉매가 냉매유로(T)를 따라 좌우 방향으로 흐를 경우, 냉매유로(T)의 너비(W)는 냉매유로(T)의 전후방향 길이일 수 있다. The width W of the refrigerant passage T is a length orthogonal to the flow direction of the refrigerant. The width W of the refrigerant passage T may be the length in the longitudinal direction of the refrigerant passage T when the refrigerant flows in the lateral direction along the refrigerant passage T. [
반대로, 냉매가 냉매유로(T)를 따라 전후 방향으로 흐를 경우, 냉매유로(T)의 너비(W)는 냉매유로(T)의 좌우 방향 길이일 수 있다. Conversely, when the refrigerant flows in the front-rear direction along the refrigerant passage T, the width W of the refrigerant passage T may be the length of the refrigerant passage T in the left-right direction.
냉매유로(T)의 너비(W)와 냉매유로(T)의 높이(H)는 충분한 내압강도를 확보할 수 있으면서 배터리모듈 상호간의 온도차를 적정 온도차 이하로 관리할 수 있는 비(W/H)로 결정되는 것이 바람직하다. The width W of the refrigerant passage T and the height H of the refrigerant passage T can ensure a sufficient pressure resistance strength so that the temperature difference between the battery modules can be controlled to be equal to or less than the proper temperature difference, .
냉매유로(T)의 너비(W)는 도 7 및 도 8을 참고할 때, 냉매유로(T)의 높이(H)의 7배 내지 10배인 것이 바람직하다. 냉매유로(T)의 너비(W)와 냉매유로(T)의 높이(H)의 적정 비(W/H)에 대해서는 후술하여 상세히 설명한다. The width W of the refrigerant passage T is preferably 7 to 10 times the height H of the refrigerant passage T when referring to Figs. The proper ratio (W / H) of the width W of the refrigerant passage T and the height H of the refrigerant passage T will be described later in detail.
냉매유로부(130)는 냉매유로부(130)의 냉매가 분산되는 복수개의 분지유로부(121)(123)를 포함할 수 있다. The
복수개의 분지유로부(121)(123) 각각은 너비(W)가 동일할 수 있고, 높이(H)가 동일할 수 있다.Each of the plurality of branch
냉매유로부(130)는 하판(110)에 형성된 복수개 제1분지유로부(121)와; 복수개 제1분지유로부(121) 각각의 일측이 연결된 입구유로부(122)와; 제1분지유로부(121)와 나란한 복수개 제2분지유로부(123)와; 복수개 제2분지유로부(123)의 일측이 연결된 출구유로부(124)와; 복수개 제1분지유로부(121)의 타측과 복수개 제2분지유로부(123)의 타측이 연결된 리턴유로부(125)를 포함한다. The
냉매유로부(130)는 그 전체의 높이(H)가 동일할 수 있다. 그리고, 복수개 제1분지유로부(121)와; 복수개 제2분지유로부(123)는 너비(W)가 동일할 수 있다. 입구유로부(122)와; 출구유로부(124)와; 리턴유로부(125) 각각은 복수개 제1분지유로부(121)와; 복수개 제2분지유로부(123)와 너비(W)가 동일할 수 있다. The entire height H of the refrigerant
복수개의 제1분지유로부(121), 복수개의 제2분지유로부(123) 각각은 하판(120)의 길이방향(X)으로 길게 형성될 수 있고, 복수개의 제1분지유로부(121) 및 복수개의 제2분지유로부(123)은 하판(120)의 길이방향(X)과 직교한 방향(Y)으로 이격될 수 있다. Each of the plurality of first branched
입구유로부(122)와, 복수개 제1분지유로부(121)와, 리턴유로부(125)와, 복수개 제2분지유로부(123)와, 출구유로부(124) 각각은 하벽(123A)와 하벽(123A)에 세워진 한 쌍의 측벽(123B)에 의해 형성될 수 있고, 냉매는 한 쌍의 측벽(123B) 사이를 통과하면서 수평방향으로 유동될 수 있다. The first
한편, 냉매유로(T)의 길이는 냉매유로(T) 너비(W)의 최소 3배 이상일 수 있다. On the other hand, the length of the refrigerant passage T may be at least three times the width W of the refrigerant passage T.
복수개의 제1분지유로부(121) 상호간의 간격은 냉매유로(T)의 너비(W) 보다 짧거나 길 수 있고, 복수개의 제1분지유로부(121) 상호간의 간격은 냉매유로(T)의 너비(W)의 0.7배 내지 1.5배일 수 있다. The interval between the plurality of first branched
그리고, 복수개의 제2분지유로부(123) 상호간의 간격은 냉매유로(T)의 너비(W) 보다 짧거나 길 수 있고, 복수개의 제2분지유로부(123) 상호간의 간격은 냉매유로(T)의 너비(W)의 0.7배 내지 1.5배일 수 있다. The interval between the plurality of second branched
접합부(140)는 하판(120) 중 냉매유로부(130) 이외의 전체일 수 있다.The joint 140 may be the entirety of the
접합부(140)는 복수개의 제1분지유로부(121) 중 복수개의 제2분지유로부(123)과 가장 근접한 어느 하나의 제1분지유로부와, 복수개의 제2분지유로부(123) 중 복수개의 제1분지유로부(121)과 가장 근접한 어느 하나의 제2분지유로부를 잇는 이너 접합부를 포함할 수 있다. The joining
접합부(140)는 복수개의 제1분지유로부(121)를 기준으로 이너 접합부의 반대편에 위치하는 제1아우터 접합부를 포함할 수 있다. The
접합부(140)는 복수개의 제2분지유로부(121)를 기준으로 이너 접합부의 반대편에 위치하는 제2아우터 접합부를 포함할 수 있다. The joining
접합부(140)는 리턴 유로부(125)를 기준으로 이너 접합부의 반대편에 위치하는 제3아우터 접합부를 포함할 수 있다. The
접합부(140)는 이너 접합부와 연결되고 제3아우터 접합부의 반대편에 위치하는 제4아우터 접합부를 포함할 수 있다. The joint 140 may include a fourth outer joint connected to the inner joint and located opposite the third outer joint.
하판(120)는 냉매유로부(130) 주변이 상판(110)에 접합될 수 있다. The
한편, 상판(110)은 입구유로부(122)를 마주보는 영역에는 냉매가 유입되는 냉매입구(113)가 형성될 수 있다. 상판(110)은 출구유로부(124)를 마주보는 영역에 냉매가 유출되는 냉매출구(114)가 형성될 수 있다. The
냉매입구(113) 및 냉매출구(114)는 배터리모듈(2)이 안착되지 않는 비안착면(111B)에 형성될 수 있다. The
배터리 열교환기(1)는 냉매입구(113)로 냉매를 안내하는 냉매 인렛 튜브(150)와, 냉매출구(114)로 유출된 냉매를 안내하는 냉매 아웃렛 튜브(160)을 더 포함할 수 있다. The
냉매 인렛 튜브(150)와 냉매 아웃렛 튜브(150)는 상판(110)에 일체로 형성되는 것이 가능하고, 상판(110)과 별도로 제조된 후 상판(110)에 스크류 등의 체결부재나 브레이징 접합 등에 의해 고정되는 것이 가능하다. The
냉매 인렛 튜브(150)와 냉매 아웃렛 튜브(160)가 상판(110)에 일체로 형성될 경우, 냉매 인렛 튜브(150)와 냉매 아웃렛 튜브(160)는 상판(110)의 비안착면(111B)에서 상측 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. When the
냉매 인렛 튜브(150)와 냉매 아웃렛 튜브(160)가 상판(110)에 별도로 고정될 경우, 냉매 인렛 튜브(150)는 상판(110) 중 안착면(111A) 이외에 결합되어 냉매유로(T)로 냉매를 공급할 수 있다. When the
그리고, 냉매 아웃렛 튜브(160)은 상판 중 안착면(11A) 이외에 냉매 인렛 튜브(150)와 이격되게 결합되고 냉매유로(T)의 냉매를 토출 안내할 수 있다. The
한편, 복수개의 배터리모듈(2)은 상판(110) 중 복수개의 제1분지유로부(121)의 상측에 위치하는 영역과, 상판(110) 중 이너 접합부의 상측에 위치하는 영역과, 상판(110) 중 제2분지유로부(123)의 상측에 위치하는 영역에 걸쳐 길게 배치되는 것이 바람직하다. On the other hand, the plurality of
복수개의 배터리모듈(2)은 복수개의 분지유로부(121)(123) 각각의 너비 방향과 나란한 방향으로 길게 배치될 수 있다. The plurality of
예를 들어, 제1분지유로부(121) 및 제2분지유로부(123) 각각이 좌우 방향으로 길게 형성될 경우, 복수개의 배터리 모듈(2)은 상판(110) 상면에 전후 방향으로 길게 배치될 수 있다. 반대로, 제1분지유로부(121) 및 제2분지유로부(123) 각각이 전후 방향으로 길게 형성될 경우, 복수개의 배터리 모듈(2)은 상판(110) 상면에 좌우 방향으로 길게 배치될 수 있다.For example, when the first branched
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉매유로의 너브와 높이의 비에 따른 내압강도가 도시된 도이고, 도 8은 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉매유로의 너브와 높이의 비에 따른 배터리 모듈의 최고온도와 배터리 모듈간 온도편차가 도시된 도이다. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the pressure resistance strength of the refrigerant passage according to an embodiment of the present invention. FIG. And the temperature difference between the highest temperature of the battery module and the battery module according to the ratio.
도 7에는 하판(120)이 상판(110)에 브레이징 접합 완료되었을 때의 내압강도와, 브레이징 접합 이전일 때의 내압강도가 함께 도시된다. Fig. 7 also shows the withstand pressure strength when the
배터리 열교환기(1)의 열교환 성능은 냉매유로(T)의 너비(W)가 길수록 향상되는데, 냉매유로(T)의 너비(W)가 너무 길 경우 냉매유로부(130)의 하벽(123A)에 쳐짐이 발생될 수 있고, 내압강도가 낮아질 수 있다. The heat exchange performance of the
냉매유로(T)의 너비(W)는 적정 내압강도를 확보할 수 있는 범위로 설정되는 것이 바람직하다.It is preferable that the width W of the refrigerant passage T is set within a range in which an appropriate pressure resistance strength can be secured.
도 7을 참고할 때, 냉매유로(T)의 너비(W)는 냉매유로(T)의 높이(H)의 10배 이하인 것이 바람직하다. 하판(120)이 상판(110)에 브레이징 접합 완료되었을 때, 냉매유로(T)의 너비(W)가 냉매유로(T)의 높이(H)의 10배를 초과이면, 내압강도가 30bar 미만로 낮아질 수 있고, 이 경우 신뢰성이 낮을 수 있다.7, the width W of the refrigerant passage T is preferably 10 times or less the height H of the refrigerant passage T. [ When the width W of the refrigerant passage T exceeds 10 times the height H of the refrigerant passage T when the brazing connection of the
반면에, 하판(120)이 상판(110)에 브레이징 접합 완료되었을 때, 냉매유로(T)의 너비(W)가 냉매유로(T)의 높이(H)의 10배를 이하이면, 내압강도가 30bar 이상을 확보할 수 있다. On the other hand, when the width W of the refrigerant passage T is less than 10 times the height H of the refrigerant passage T when the
한편, 도 8을 참고할 때, 냉매유로(T)의 너비(W)는 냉매유로(T)의 높이(H)의 7배 이상인 것이 바람직하다. 8, it is preferable that the width W of the refrigerant passage T is at least seven times the height H of the refrigerant passage T. [
도 8을 참고할 때, 냉매유로(T)의 너비(W)가 냉매유로(T)의 높이(H)의 7배 미만인 경우, 복수개 배터리 모듈의 최고온도는 30°이상으로 너무 높고, 복수개 배터리모듈(4) 상호간의 온도편차가 3°이상인 것이 확인될 수 있다. 8, when the width W of the refrigerant passage T is less than 7 times the height H of the refrigerant passage T, the maximum temperature of the plurality of battery modules is 30 degrees or more, (4) It can be confirmed that the temperature deviation between them is 3 degrees or more.
반대로, 냉매유로(T)의 너비(W)가 냉매유로(T)의 높이(H)의 7배 이상인 경우, 복수개 배터리 모듈의 최고온도는 30°미만으로 낮고, 복수개 배터리모듈(4) 상호간의 온도편차가 3°미만인 것이 확인될 수 있다. Conversely, when the width W of the refrigerant passage T is seven times or more the height H of the refrigerant passage T, the maximum temperature of the plurality of battery modules is as low as less than 30 degrees, It can be confirmed that the temperature deviation is less than 3 DEG.
즉, 배터리 열교환기(1)는 충분한 내압강도를 확보하면서, 복수개 배터리 모듈(2) 상호간의 온도편차를 최소화할 수 있도록 냉매유로(T)의 너비(W)가 냉매유로(T)의 높이(H)의 7배 이상 10배 이하인 범위인 것이 가장 바람직하다. The width W of the refrigerant passage T is set to be equal to or greater than the height of the refrigerant passage T so that the temperature difference between the
예를 들어, 냉매유로(T)의 높이(H)가 1.1mm 일 경우, 냉매유로(T)의 너비(W)는 7,7mm 내지 11mm 일 수 있다. For example, when the height H of the refrigerant passage T is 1.1 mm, the width W of the refrigerant passage T may be 7,7 mm to 11 mm.
또한, 제조자는 플레이트 형상의 하판를 프레스 기기로 프레싱하여, 냉매유로(T)의 너비(W)가 냉매유로(T)의 높이(H)의 7배 이상 10배 이하인 냉매유로부(130)를 성형할 수 있고, 냉매유로부(130)가 형성된 하판(120)을 플레이트 형상의 상판(110)과 브레이징 접합할 수 있다. The manufacturer presses the plate-shaped lower plate with a press machine to form a
제조자는 하판(120)을 프레스 하는 공정과, 하판(120)을 상판(110)의 저면에 브레이징 접합하는 공정으로 냉매유로(T)가 형성된 배터리 열교환기(1)를 제조할 수 있다. The manufacturer can manufacture the
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
차량의 구동시, 냉매 인렛 튜브(150)에는 팽창기구에 의해 팽창된 2상 냉매가 유입될 수 있다. 냉매 인렛 튜브(150)로 유입된 냉매는 냉매유로부(130)으로 유입되어 냉매유로부(130)를 따라 흐를 수 있고, 냉매유로부(130)를 따라 흐르면서 상판(110) 및 하판(120)의 열을 흡열할 수 있다. When the vehicle is driven, the
냉매의 유동에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 냉매 인렛 튜브(150)를 통과한 냉매는 입구유로부(122)에서 복수개의 제1분지유로부(121)로 분산될 수 있고, 냉매는 복수개의 제1분지유로부(121) 각각을 통과하면서 복수개의 제1분지유로부(121) 및 상판(110)의 열을 흡열할 수 있다. More specifically, the refrigerant that has passed through the
복수개의 제1분지유로부(121)를 통과한 냉매는 리턴유로부(125)로 유입되어 혼합되고, 리턴 유로부(125)에서 그 유동방향이 전환되어 복수개의 제2분지유로부(123)로 분산될 수 있다. 냉매는 복수개의 제2분지유로부(123) 각각을 통과하면서 복수개의 제2분지유로부(123) 및 상판(110)의 열을 흡열할 수 있고, 출구유로부(124)로 유입될 수 있다. 출구유동부(125)로 유입된 냉매는 출구유동부(125)에서 혼합되고 냉매 아웃렛 튜브(160)로 유동될 수 있다. The refrigerant having passed through the plurality of first branched
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 열교환기의 확대 단면도이다. 9 is an enlarged cross-sectional view of a battery heat exchanger according to another embodiment of the present invention.
본 실시예는 복수개의 분지유로부(121)(123) 중 적어도 하나에 격벽(138)이 돌출된다.In this embodiment, the
본 실시예는 격벽(138) 이외의 기타 구성 및 작용이 본 발명 일 실시예와 동일하거나 유사하므로 동일부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. In the present embodiment, other configurations and operations other than the
격벽(138)은 상판(110)의 하면(112)에 접촉되는 상부 접촉단(139)이 형성될 수 있다. The
격벽(138)은 분지유로부(121)(123)을 형성하는 하벽(123A)와, 측벽(123B) 중 하벽(123A)의 상면에 돌출되게 형성될 수 있다. The
격벽(138)은 한 쌍의 측벽(123B) 사이에 위치할 수 있고, 한 쌍의 측벽(123B) 각각과 이격될 수 있다. The
격벽(138)은 한 쌍의 측벽(123B) 사이에 복수개 형성되는 것도 가능하고, 이 경우 복수개의 격벽(138)은 냉매유로(T)의 너비 방향으로 서로 이격될 수 있다. A plurality of
격벽(138)이 한 쌍의 측벽(123B) 사이에 하나 형성될 경우, 하나의 격벽(138)은 한 쌍의 측벽(123B) 각각과 동일한 거리를 두고 이격될 수 있다. When one
격벽(138)는 측벽(123B)와 나란하게 형성될 수 있고, 측벽(123B)의 수평방향 길이와 같거나 짧을 수 있다. The
격벽(138)은 하판(120)과 상판(110)의 브레이징 접합시 상부 접촉단(139)이 상판(110)의 하면(112)에 접합될 수 있고, 하벽(123A)이 하측 방향으로 쳐지는 것을 방지할 수 있고, 복수개 분지유로부(121)(123)의 강도를 보강할 수 있다. The
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
1: 배터리 열교환기
2: 배터리모듈
110: 상판
120: 하판
130: 냉매유로부
140: 접합부
150: 냉매 인렛 튜브
160: 냉매 아웃렛 튜브1: Battery heat exchanger 2: Battery module
110: upper plate 120: lower plate
130: refrigerant flow path portion 140:
150: Refrigerant inlet tube 160: Refrigerant outlet tube
Claims (8)
상기 상판에 결합되고 냉매가 안내되는 냉매유로부가 하측으로 돌출되게 프레싱되고 상기 냉매유로부 이외에 상기 상판과 접합되는 접합부가 형성된 하판을 포함하고,
상기 냉매유로부에는 너비가 높이의 7배 내지 10배인 냉매유로가 형성된 배터리 열교환기An upper plate having a flat surface on which a battery module is mounted;
And a lower plate coupled to the upper plate and having a refrigerant flow path through which the refrigerant is guided, the lower plate being pressed so as to protrude downward and having a joint portion joined to the upper plate in addition to the refrigerant flow path portion,
The refrigerant passage portion is provided with a battery heat exchanger having a refrigerant passage having a width of 7 to 10 times the height
상기 냉매유로부는 상기 냉매유로부의 냉매가 분산되는 복수개의 분지유로부를 포함하고,
상기 복수개의 분지유로부 중 적어도 하나에는 상기 상판의 하면에 접촉되는 상부 접촉단이 형성된 격벽이 돌출된 배터리 열교환기.The method according to claim 1,
Wherein the refrigerant passage portion includes a plurality of branch passage portions in which the refrigerant in the refrigerant passage portion is dispersed,
Wherein at least one of the plurality of branched flow path portions is provided with a partition wall formed with an upper contact end contacting the lower surface of the upper plate.
상기 냉매유로부는 상기 하판에 형성된 복수개 제1분지유로부와;
상기 복수개 제1분지유로부 각각의 일측이 연결된 입구유로부와;
상기 제1분지유로부와 나란한 복수개 제2분지유로부와;
상기 복수개 제2분지유로부의 일측이 연결된 출구유로부와;
상기 복수개 제1분지유로부의 타측과 상기 복수개 제2분지유로부의 타측이 연결된 리턴유로부를 포함하는 배터리 열교환기. The method according to claim 1,
The refrigerant flow path portion includes a plurality of first branch flow path portions formed on the lower plate;
An inlet channel portion connected to one side of each of the plurality of first branch channel portions;
A plurality of second branch flow path portions in parallel with the first branch flow path portions;
An outlet channel portion connected to one side of the plurality of second branch channel portions;
And a return flow path portion in which the other side of the plurality of first branch flow path portions and the other side of the plurality of second branch flow path portions are connected.
상기 상판은 상기 입구유로부를 마주보는 영역에는 냉매가 유입되는 냉매입구가 형성되고,
상기 출구유로부를 마주보는 영역에 냉매가 유출되는 냉매출구가 형성되며,
상기 상판에는 상기 냉매입구로 냉매를 안내하는 냉매 인렛 튜브와, 상기 냉매출구로 유출된 냉매를 안내하는 냉매 아웃렛 튜브가 배치된 배터리 열교환기. The method of claim 3,
Wherein the upper plate has a refrigerant inlet opening through which the refrigerant flows into the region facing the inlet channel portion,
A refrigerant outlet port through which the refrigerant flows out is formed in an area facing the outlet channel section,
Wherein the upper plate is provided with a refrigerant inlet tube for guiding the refrigerant to the refrigerant inlet and a refrigerant outlet tube for guiding the refrigerant discharged to the refrigerant outlet.
상기 배터리 열교환기에 올려진 적어도 하나의 배터리모듈을 포함하고,
상기 배터리 열교환기는
상면에 상기 배터리모듈이 올려지는 안착면이 형성된 상판과;
상기 상판에 결합되고 상기 냉매유로를 형성하는 냉매유로부가 하측으로 돌출되게 프레싱되고 상기 냉매유로부 이외에 상기 상판과 접합되는 접합부가 형성된 하판과;
상기 상판 중 상기 안착면 이외에 결합되어 상기 냉매유로로 냉매를 공급하는 냉매 인렛 튜브와,
상기 상판 중 상기 안착면 이외에 결합되고 상기 냉매유로의 냉매가 유출되는 냉매 아웃렛 튜브를 포함하고,
상기 냉매유로는 너비가 높이의7배 내지 10배인 배터리 열교환기를 갖는 배터리팩. A battery heat exchanger having a refrigerant passage through which the refrigerant passes;
And at least one battery module mounted on the battery heat exchanger,
The battery heat exchanger
An upper plate having a seating surface on which the battery module is mounted;
A lower plate coupled to the upper plate and pressurized so that the refrigerant flow path forming the refrigerant flow path protrudes downward, and a joint portion joined to the upper plate in addition to the refrigerant flow path portion is formed;
A refrigerant inlet tube coupled to the upper surface of the upper plate to supply refrigerant to the refrigerant passage;
And a refrigerant outlet tube coupled to the top surface of the top plate other than the seating surface and through which the refrigerant in the refrigerant passage flows,
Wherein the refrigerant flow path has a width of 7 to 10 times the height.
상기 냉매유로부는 상기 냉매유로부의 냉매가 분산되는 복수개의 분지유로부를 포함하고,
상기 복수개의 분지유로부 중 적어도 하나에는 상기 상판의 하면에 접촉되는 상부 접촉단이 형성된 격벽이 돌출된 배터리 배터리 열교환기를 갖는 배터리 팩.6. The method of claim 5,
Wherein the refrigerant passage portion includes a plurality of branch passage portions in which the refrigerant in the refrigerant passage portion is dispersed,
Wherein at least one of the plurality of branched flow path portions has a partition wall formed with an upper contact end which is in contact with a lower surface of the upper plate.
상기 상판은 상면 전체가 평면인 배터리 열교환기를 갖는 배터리 팩.6. The method of claim 5,
Wherein the upper plate has a flat upper surface.
상기 냉매유로부는 상기 하판의 길이방향으로 길게 형성되고 상기 하판의 길이방향과 직교한 방향으로 이격된 복수개의 제1분지유로부와,
상기 복수개의 제1분지유로부의 일측이 연결된 입구유로부와,
상기 제1분지유로부와 나란한 복수개의 제2분지유로부와,
상기 복수개의 제2분지유로의 일측이 연결된 출구유로부와,
상기 복수개의 제1분지유로부의 타측과 상기 복수개의 제2분지유로부의 타측이 연결된 리턴유로부를 포함하는 배터리 열교환기를 갖는 배터리 팩.6. The method of claim 5,
The refrigerant passage portion includes a plurality of first branched flow path portions formed in the longitudinal direction of the lower plate and spaced apart from each other in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the lower plate,
An inlet channel portion connected to one side of the plurality of first branch channel portions,
A plurality of second branch flow path portions aligned with the first branch flow path portion,
An outlet channel portion connected to one side of the plurality of second branch flow channels,
And a return flow path portion connected to the other side of the plurality of first branch flow path portions and the other side of the plurality of second branch flow path portions.
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