CN106816666A - 电池用热交换机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池用热交换机，本发明包括：散热板，介入于所述电池单元之间；水套，配置在所述散热板两侧中的至少一侧，并且在其下侧面形成供应制冷剂的多个供应孔，而在其上侧面形成多个排出孔，其中所述排出孔为与层叠的另一水套的供应孔连接而向所述另一水套侧排出供应的制冷剂；及湍流生成单元，将灌流所述水套的所述供应孔的所述制冷剂弯折。本发明能够通过湍流生成单元在所述水套内部生成湍流。

Description

电池用热交换机

技术领域

本发明涉及电池用热交换机，更详细地说涉及通过热交换机冷却从层叠的多个电池单元产生的热的电池用热交换机。

背景技术

一般地说，电动车(electric vehicle)或混合动力汽车(hybrid vehicle)是利用已充电于电池的电力来进行运作的，随着高油价及环境整治被分类为环保汽车并正在逐渐扩大普及成为了趋势。

这种电动汽车或混合动力汽车根据已安装的电池的电力的使用，虽然具有低廉的维护费用的优点，但是也同时存在相比于其他零部件高价的电池的耐久性短的缺点。

尤其是，这种电池根据温度决定其性能及耐久性，在无法有效地冷却在使用时产生的热的情况下，会产生电解质的分解进而显著降低性能及耐久性。

据此，为了防止电池的温度上升，正在开发各种冷却的电池用热交换机，并且作为其一示例可举例利用湍流器(Turbulator)的电池的热交换机。

图1是适用根据现有技术的电池用热交换机的电池的立体图，图2是根据现有技术的电池用热交换机的分解立体图。

参照图1及图2，根据现有技术的电池用热交换机，包括：具有构成电池(BT)的电池单元1并且以层叠的状态串联连接的散热板2；与层叠配置在所述散热板2两侧的水套3(waterjacket)。

另外，所述水套3具有其内部注入制冷剂并进行流动的充填空间，并且在其上、下侧面形成分别与充填空间连接并流入及排出制冷剂的供应孔4及排出孔5。

另外，在所述排出孔5为了与层叠的另一水套3的供应孔4保持水密性而介入O型圈6。

尤其是，在所述水套3的充填空间上设置湍流器7，所述湍流器7为与流入到充填空间的制冷剂接触的同时生成湍流来增大冷却性能。

这种湍流器7为，歪曲成扭曲的形状，以使其具有不规则的接触面，并且通过形成在水套3的前、后方侧面的插入孔8嵌入湍流器7之后，根据配置在两端部的独立的密封盖9而设置在水套3。

根据具有这种构成的电池用热交换机，首先为了冷却电池(BT)，通过配置在最下端的水套3的供应孔4向内部充填空间供应制冷剂。

之后，供应于充填空间的制冷剂为，通过层叠的多个水套3的供应孔4与排出孔5，沿着各个水套3的充填空间流动的同时，通过与热的热交换冷却在电池单元1产生的热。然后，最终通过设置在外部的出口(OP)排出或再循环。

另外，向所述充填空间供应的制冷剂为，与湍流器7的不规则的接触面接触的同时产生湍流，并通过这种湍流生成增大电池单元1(即电池BT)整体的冷却性能。

但是根据这种现有技术的电池冷却装置为，根据所述湍流器7形成不规则的面以使生成湍流，存在制作困难的缺点。

并且，为了将所述湍流器7固定在水套3，需使用多个单独零部件的密封盖9，据此还存在追加制作密封盖9及组装工序增多的缺点。

尤其是，为了将所述湍流器7固定在水套3，存在需要在水套3单独加工插入孔8的追加的加工工序的缺点。

这种缺点体现出了，提高了电池用热交换机的整体制作费用，并一同提高了人工费的缺点。

在其背景技术部分记载的事项是为了增进对发明背景的理解而记述的，这对于在其技术所属技术领域具有通常知识的技术人员可包括不是公知的现有技术的事项。

【现有技术文献】

【专利文献】

(专利文献1)韩国公开专利第10-2012-0065026号(2012.06.20)

发明内容

(要解决的问题)

本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明提供无需增加另外的加工工序，而是在水套上设置湍流器的电池用热交换机。

并且，本发明的实施例提供将湍流器的构成及制作简单化进而节省整体制作费用及人工费的电池用热交换机。

(解决问题的手段)

为了达成上述目的，本发明作为通过与制冷剂的热交换冷却由层叠多个供给电源的电池单元构成的电池，可包括：散热板，介入于所述电池单元之间；水套，配置在所述散热板两侧中的至少一侧，并且在其下侧面形成供应制冷剂的多个供应孔，而在其上侧面形成多个排出孔，其中所述排出孔为与层叠的另一水套的供应孔连接而向所述另一水套侧排出供应的制冷剂；及湍流生成单元，将灌流所述水套的所述供应孔的所述制冷剂弯折，进而在所述水套内部生成湍流。

并且，根据本发明实施例的电池用热交换机中，所述湍流生成单元可包括：嵌入于所述水套的排出孔的固定器；及配置为将所述固定器的中央部区划成半的湍流器。

并且，在根据本发明实施例的电池用热交换机中，所述湍流器包括：形成为中空并且两侧嵌入于在所述固定器的两侧凸出形成的结合凸起并进行旋转的旋转轴；及沿着所述旋转轴的外周面周围向外侧凸出形成的多个刀片。

并且，在根据本发明实施例的电池用热交换机中，所述刀片沿着所述旋转轴的长度方向可形成直线形状。

并且，在根据本发明实施例的电池用热交换机中，所述湍流器沿着所述旋转轴的长度方向可形成波形形状。

并且，在根据本发明实施例的电池用热交换机中，所述湍流器沿着所述旋转轴的长度方向可形成多个斜线形状。

并且，在根据本发明实施例的电池用热交换机中，所述刀片由沿着所述旋转轴的长度方向间隔配置的第一及第二刀片构成，而所述第一及第二刀片凸出的端部可形成为相互交叉。

并且，在根据本发明实施例的电池用热交换机中，所述湍流器，包括： 固定轴，形成中空，并且嵌入于在所述固定器的两侧凸出形成的结合凸起；及多个刀片，沿着所述旋转轴的外周面周围向外侧凸出形成。其中，所述刀片为一对，而所述固定轴形成为在设置于所述固定器时对于所述排出孔的垂直的中心以设定角度倾斜。

并且，在根据本发明实施例的电池用热交换机中，所述湍流器通过注塑成型可与所述固定器形成一体。

并且，在根据本发明实施例的电池用热交换机中，所述湍流产生单元还可包括水密部件，所述水密部件配置在所述固定器，并且在所述水套上中所述水密部件一部分安装于形成在所述排出孔外侧的安装槽，并保持层叠的所述各个水套之间的水密。

(发明的效果)

如上所述，本发明为产生湍流的湍流生成单元配置在水套的供应孔，因此能够无需另外加工可将湍流生成单元简便地设置在水套。

尤其是，根据生成湍流的湍流器通过固定器设置在水套的排出孔，能够省略在现有技术中为了将湍流器固定在水套而另外单独加工的插入孔的加工工序，并且也能够省略为了在水套固定湍流器而使用的独立的零部件的多个密封盖。

另外，根据旋转轴的旋转刀片进行旋转，因此能够容易地生成湍流，再则刀片构成多个并被倾斜地设置，因此调节湍流生成的同时能够更加提高整体的冷却性能。

并且，在刀片形成直线形状的情况下，与通过灌流(通过)排出孔的制冷剂接触生成湍流的同时，防止扩张由直线构造灌流的制冷剂的接触面积，进而能够减少对制冷剂的阻力；而在刀片形成波形形状的情况下，因波形而扩张了接触面积，据此给灌流的制冷剂提供障碍，进而比直线形状增加了对制冷剂的阻碍，因此能够更加顺利地生成湍流；而在刀片被构成多个并被在间隔地配置成斜线形状的情况下，根据斜线构造制冷剂以斜线方向灌流，据此产生湍流的同时通过多个刀片的间隔的缝隙之间能够更加顺利地灌流(通过)制冷剂。

并且，本发明的实施例为，在构成为使固定轴结合于固定器的情况下，安装刀片的固定轴与固定器分开制造并能够固定在固定器，因此能够以组 装式将刀片设置在固定器。

同时，在通过注塑成型将湍流生成单元的固定器、湍流器及旋转轴形成一体的情况下，能够简便地制作湍流生成单元，进而能够省略各个构成零部件的组装工序。

再则，在配置有水密部件的情况下，能够水密相互层叠乃至重叠的水套之间，因此能够防止制冷剂的泄露。

最终，本发明实施例能够节省电池用热交换机的整体制作费用，并且能够一同节省人工费。

除此之外，对于因本发明的实施例能够获得或预测到的效果，将在本发明的实施例的详细说明中直接性或暗示性地公开。即，对于根据本发明的实施例预测到的效果，将在后述的详细说明中公开。

附图说明

图1是适用根据现有技术的电池用热交换机的电池的立体图。

图2是适用根据现有技术的电池用热交换机的分解立体图。

图3是适用根据本发明第一实施例的电池用热交换机的电池的立体图。

图4是根据本发明第一实施例的电池用热交换机的分解立体图。

图5是在根据本发明第一实施例的电池用热交换机适用的湍流生成单元的立体图。

图6是图5的A-A线的剖面图。

图7是在根据本发明第一实施例的电池用热交换机适用的湍流生成单元的分解立体图。

图8至图12是示出在根据本发明第一实施例的电池用热交换机适用的湍流器的变形示例的立体图。

图13是在根据本发明第二实施例的电池用热交换机适用的湍流生成单元的立体图。

图14是图13的B-B的剖面图。

图15是在根据本发明第三实施例的电池用热交换机适用的湍流生成单元的立体图。

(附图标记说明)

10：散热板 20：水套

21：流动空间 22：供给孔

23：排出孔 24：安装槽

30：湍流生成单元 31：固定器

32：湍流生成器 33：结合凸起

34：旋转轴 34a：固定轴

35：刀片 35a、35b、35c、35d：刀片

36a、36b：外廓面 37：第一刀片

38：第二刀片 39：水密部件

40：电池单元

具体实施方法

以下，参照附图详细说明本发明的实施例。

但是，在图面示出的各个构成要素的大小及厚度为了便于说明而任意示出的，因此本发明不必限定于在图面示出的，并且为了明确地示出各个部分及区域而扩大示出了厚度。另外，为了明确地说明本发明的实施例，删除了与说明无关的部分，并且通过说明书整体内容，对于相同或类似的构成要素赋予了相同的图面符号来进行了说明。并且，在说明书整体内容中说明某一部分包括某一构成要素时，只要没有特别反对的记载，并不是要将其他构成要素除外，而是意味着还可包括其他构成要素。

根据本发明实施例的电池用热交换机是通过与制冷剂热交换来冷却由层叠多个电池单元构成的电池的装置。

图3是适用根据本发明第一实施例的电池用热交换机的电池的立体图。图4是根据本发明第一实施例的电池用热交换机的分解立体图。

参照图3与图4，根据本发明第一实施例的电池用热交换机包括散热板10、水套20及湍流生成单元30。

所述散热板10为介入于多个电池单元40之间向外部散热在电池单元40产生的热气。这种散热板10优选为由诸如铝的导热性高的材料构成。

所述水套20分别配置在散热板10的两侧，并在所述水套20内部形成流入制冷剂而进行流动的流动空间21。并且，在所述水套20下侧面形成与流动空间21连接向流动空间21供应制冷剂的供应孔22。

进而，所述水套20形成供应孔22和排出孔23，其供应孔22与在其上侧面层叠的另一水套20的供应孔22连接，排出孔23向另一水套20侧排出流入于流动空间21的制冷剂。

在这里，所述供应孔22及排出孔23可形成多个，并且在本发明的实施例中优选为由两个供应孔22与两个排出口23构成，所述供应孔22与排出孔23可形成为具有相互相同的中心。

所述湍流生成单元30分别配置在水套20的供应孔22上，根据制冷剂的供应在水套20的内部，即在流动空间21上生成湍流。

以下，将参照图5至图7更加详细说明上述湍流生成单元30。

图5是在根据本发明第一实施例的电池用热交换机适用的湍流生成单元的立体图，图6是图5的A-A线的剖面图，图7是在根据本发明第一实施例的电池用热交换机适用的湍流生成单元的分解立体图。

参照图5至图7，所述湍流生成单元30包括固定器31及湍流器(Turbulator)32。

所述固定器31形成环形状，并其外周面嵌入设置于水套20的排出孔23。并且，在所述固定器32內周面凸出形成朝向中心相互面对的结合凸起33。

所述湍流器32为，将固定器31的中央部区划成半的同时配置在固定器31上，并且根据制冷剂的供应在水套20的内部流动空间21生成湍流。

这种湍流器32包旋转轴34及刀片35。

所述旋转轴34为中空，并且其两侧在固定器31上中可旋转地嵌入于相互面对的结合凸起33。这时，所述旋转轴34因其本身的弹力其外形被变形的同时嵌入结合凸起33。因此，旋转轴34以组装式结合于结合凸起，进而容易地设置旋转轴34。

所述刀片35形成多个，并沿着旋转轴34的外周面周围向外侧凸出形成。

这种刀片35可变形成各种形状，并参照图8至图12详细说明其变形 示例。

图8至图12是示出在根据本发明第一实施例的电池用热交换机适用的湍流器的变形示例的立体图。

参照图8，根据第一变形示例的刀片35a为，其外廓面36a沿着旋转轴34的长度方向可构成直线的形状。这种刀片35a与灌流(通过)排出孔23的制冷剂接触来生成湍流的同时，防止因直线构造而扩张灌流的制冷剂的接触面积，进而能够降低对制冷剂的阻力。即，刀片35a为根据与制冷剂的接触来生成湍流，并且根据形成直线型与后述的波形形状不同，能够直接通过制冷剂，因此能够顺畅地通过制冷剂。

参照图9，根据第二变形示例的刀片35b为，其外廓面36b沿着旋转轴34的长度方向可形成波纹形状。这种刀片35b因波纹形状而扩张的接触面积给灌流的制冷剂提供了障碍，据此比上述的直线形状增加了对制冷剂的阻力，因此能够更加顺利地生成湍流。即，由于刀片35b以波形的构造来以锯齿形状循环制冷剂，因此顺利地生成湍流。

参照图10，根据第三变形示例的刀片35c构成多个，并沿着旋转轴34的长度方向能够以斜线形状间隔配置。这种刀片35c由其斜线构造来以斜线方向灌流制冷剂，据此能够比直线形状更加容易地生成湍流，并且通过间隔的缝隙之间能够更加顺利地灌流(通过)制冷剂。因此，这种刀片35c能够比上述的刀片35a、35b更加增量灌流的制冷剂的流量。

参照图11，根据第四变形示例的刀片35d可由分别沿着旋转轴34的长度方向间隔配置的第一及第二刀片37、38构成。这时，所述第一及第二刀片37、38为，其外廓面36d沿着旋转轴34的长度方向构成直线及/或波形，这种刀片35d能够在第一及第二刀片37、38分别提供湍流，并且能够通过间隔的缝隙之间灌流制冷剂，并且也能够提高上述的直线型及/或波形的功能。

参照图12，根据第五变形示例的刀片35e为，第四变形示例的第一及第二刀片37、38为使沿着旋转轴34的长度方向凸出的端部相互交叉能够以相互交叉的状态进行配置。这种刀片35e根据第一及第二刀片37、38的端部相互交叉，制冷剂接触于第一及第二刀片37、38的端部，因此能够提高湍流的生成效率。即，刀片35e与上述的刀片35a、35b、35c、35d 不同制冷剂的接触部位是在端部形成的，因此相比于这些刀片能够更加顺利地生成湍流。

另外，所述湍流生产单元30为，配置在固定器31的外侧，并且在水套20中其一部分安装在在排出孔23的外侧形成的安装槽24，并且还可包括保持层叠的另一水套20之间的水密的水密部件39。

这时，所述水密部件39可由O型圈构成，并且这种O型圈通过与固定器31成型或后组装可配置在固定器31的外侧。在这里，成型是在该技术领域公知的技术，因此将省略其详细说明。

以下，说明根据具有如上所述构成的本发明第一实施例的电池用热交换机的运作。

首先，为了冷却所述电池单元40，即为了冷却电池，通过配置在最下端的水套20的供应孔22向水套20的内部充填空间21供应制冷剂。

之后，向所述水套20的流动空间21供应的制冷剂通过向上侧层叠的水套20的供应孔22与排出孔23沿着各个水套20的流动空间21流动，并且通过与在电池单元40中产生的热进行热交换来进行冷却。

然后，所述制冷剂最终通在外部单独设置的出口50被排出或再循环。

另外，供给到所述水套20的流动空间21的制冷剂与湍流器32的刀片35接触。这时，刀片35因与制冷剂接触的冲击与旋转轴34一起旋转的同时生成湍流。这种湍流提高电池单元40，即电池的整体冷却性能。

进而，根据本发明第一实施例的电池用热交换机为，根据通过固定器31嵌入于水套20的排出孔23来设置湍流器32，据此能够省略现有技术中为了将湍流器7固定在水套3而单独加工的插入孔8的加工工序。

更进一步地说，根据本发明第一实施例的电池用热交换机，可省略在现有技术中为了将湍流器7固定在水套3而使用的单独的零部件的多个密封盖9。

以下，参照图13及图14说明根据本发明第二实施例的电池用热交换机。

图13是在根据本发明第二实施例的电池用热交换机适用的湍流生成单元的立体图。图14是图13的B-B的剖面图。

根据本发明第二实施例的电池用热交换机具有与上述第一实施例的 电池用热交换机相同的构成与运作。

只是，存在如下区别，在第一实施例的电池用热交换机中，所述湍流生成单元30的湍流器32通过旋转轴34可旋转地嵌入于固定器31的结合凸起33，但是在根据第二实施例的电池用热交换机中所述旋转轴34由强制嵌入于固定器31的结合凸起33的固定轴34a构成。

这时，配置在所述固定轴34a的外周面的刀片35可由沿着固定轴34a的外周面相互面对的一对刀片35构成，并且所述一对刀片35设置为对于排出孔23垂直的中心(P)倾斜设定角度(θ°)。

在这里，若所述设定角度(θ°)大，则制冷剂的整体流动性好，但是湍流的生成就会变少，若设定角度(θ°)小，则湍流的生成变大，但是因制冷剂的流动阻力压力差就会变大。

据此，根据要求的冷却性能需要以设定角度(θ°)倾斜设置刀片35，为此在本发明第二实施例中，将固定轴34a嵌入于固定器31的结合凸起33，或强制旋转嵌入于结合凸起33的固定轴34a进而能够调整设定角度(θ°)。

这时，设定角度(θ°)优选为可在15～45度的角度范围内形成。

根据这种第二实施例的电池用热交换机，通过一对倾斜设置的刀片35，能够在调节湍流的生成的同时使用，进而能够更加提高电池单元40，即电池的整体冷却性能。

然后，以将刀片35安装在固定轴34a的状态能够将固定轴34a结合于固定器31的结合凸起33，因此将安装刀片35的固定轴34a与固定器31分开独立制造之后将固定轴34a组装于固定器31，进而可将刀片35设置在固定器31。然后，在刀片35可旋转地固定在固定轴34a的情况下，刀片35能够以固定轴34a为中心进行旋转，因此能够稳定地进行旋转，而在刀片35固定在固定轴34a且不进行旋转的情况下，则具有刀片35被坚固地固定在固定轴34a的优点。

以下，参照图15及图16说明根据本发明第三实施例的电池用热交换机。

图15是在根据本发明第三实施例的电池用热交换机适用的湍流生成单元的立体图。图16是图15的C-C的剖面图。

适用于根据本发明第三实施例的电池用热交换机具有与根据上述第一实施例的电池用热交换机相同的构成与运作。

但是，存在以下的差异，在第一实施例的电池热交换机中，所述湍流生成单元30由湍流器32及旋转轴34构成，但是根据第三实施例的电池用热交换机中湍流生成单元30由一个零部件构成。

即，在第三实施例中，存在湍流生成单元30的固定器31、湍流器32及旋转轴34通过注塑成型制作成一体的差异。

根据第三实施例的电池用热交换机，所述湍流发生单元30的制作简单，而且可以省略各构成部品的组装工程。

以上说明的本发明的三种实施例，但是本发明并不被上述实施例限制，并且在本发明所属技术领域具有通常知识的技术人员能够从本发明的实施例容易地进行变更，并包括认为同等的范围的所有变更。

Claims (7)

1.一种电池用热交换机，涉及将由多个层叠供给电源的电池单元构成的电池通过与制冷剂的热交换冷却，其特征在于，包括：

散热板，介入于所述电池单元之间；

水套，配置在所述散热板两侧中的至少一侧，并且在其下侧面形成供应制冷剂的多个供应孔，而在其上侧面形成多个排出孔，其中所述排出孔为与层叠的另一水套的供应孔连接而向所述另一水套侧排出供应的制冷剂；及

湍流生成单元，将灌流所述水套的所述供应孔的所述制冷剂弯折，进而在所述水套内部生成湍流。

2.根据权利要求1所述的电池用热交换机，其特征在于，

所述湍流生成单元，包括：

固定器，嵌入于所述水套的排出孔；及

湍流器，其配置为将所述固定器的中央部区划成半。

3.根据权利要求2所述的电池用热交换机，其特征在于，

所述湍流器，包括：

旋转轴，其形成中空，并且其两侧嵌入于在所述固定器的两侧凸出形成的结合凸起并进行旋转；及

多个刀片，沿着所述旋转轴的外周面周围向外侧凸出形成。

4.根据权利要求3所述的电池用热交换机，其特征在于，

所述刀片为，

沿着所述旋转轴的长度方向形成直线形状或形成波形形状。

5.根据权利要求3所述的电池用热交换机，其特征在于，

所述刀片为，

其为多个并沿着所述旋转轴的长度方向以斜线形状间隔配置。

6.根据权利要求3所述的电池用热交换机，其特征在于，

所述刀片为，

由沿着所述旋转轴的长度方向间隔配置的第一及第二刀片构成，而所述第一及第二刀片凸出的端部形成为相互交叉。

7.根据权利要求2所述的电池用热交换机，其特征在于，

所述湍流器，包括：

固定轴，形成中空，并且嵌入于在所述固定器的两侧凸出形成的结合凸起；及

多个刀片，沿着所述旋转轴的外周面周围向外侧凸出形成，

其中，所述刀片为一对，而所述固定轴形成为在设置于所述固定器时对于所述排出孔的垂直的中心以设定角度倾斜。