KR100320507B1 - Cooling device of battery for electric vehicles - Google Patents
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Abstract
배터리 셀 사이에 인너 플레이트와 배터리 셀 하부에 에어 가이드를 구성하여 냉각효율을 개선함으로서 전체 배터리 셀 간의 온도편차를 최소화하는 전기자동차의 배터리 냉각장치를 제공할 목적으로,The purpose of the present invention is to provide an electric vehicle battery cooling device that minimizes the temperature difference between the entire battery cells by improving the cooling efficiency by forming an air guide between the inner plate and the lower part of the battery cells.
다수개의 배터리 셀을 서로 맞대어 배치하고, 그 양측으로 엔드 플레이트가 배치되며, 양측 엔드 플레이트를 밴드로 체결하여 이루어지는 배터리 체결구조에서,In a battery fastening structure in which a plurality of battery cells are disposed to face each other, end plates are disposed on both sides thereof, and both end plates are fastened by bands.
상기 각각의 배터리 셀 사이에 개재되어 배터리로부터 열 에너지를 흡수하여 방출하도록 냉각 공기 통로를 갖는 인너 플레이트와; 배터리 셀의 하부에 구성되어 배터리 셀을 지지하면서 냉각 공기의 흐름에 방해되지 않도록 일정간격으로 다수의 개방구가 형성된 배터리 지지판과; 배터리 지지판의 하측에 설치되어 냉각 공기의 흐름 방향이 중앙부로 갈수록 상승하는 방향을 갖도록 돌출부를 갖는 에어 가이드와; 에어 가이드로 냉각 공기를 송풍하는 송풍기로 구성된 전기자동차의 배터리 냉각장치를 제공한다.An inner plate interposed between each battery cell and having a cooling air passage to absorb and release thermal energy from the battery; A battery support plate formed at a lower portion of the battery cell and having a plurality of openings formed at predetermined intervals so as not to interfere with the flow of cooling air while supporting the battery cell; An air guide installed at a lower side of the battery support plate and having a protrusion so that the flow direction of the cooling air rises toward the center; It provides a battery cooling device of an electric vehicle composed of a blower for blowing cooling air with an air guide.
Description
본 발명은 전기자동차의 배터리 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 셀 사이에 인너 플레이트와 배터리 셀 하부에 에어 가이드를 구성하여 냉각효율을 개선함으로서 전체 배터리 셀 간의 온도편차를 최소화하는 전기자동차의 배터리 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cooling apparatus of an electric vehicle, and more particularly, to configure an air guide between an inner plate and a lower part of a battery cell to improve cooling efficiency, thereby minimizing a temperature deviation between entire battery cells. It relates to a battery cooler.
일반적으로 전기자동차는 나날이 심각해져 가는 대기오염을 방지하기 위한대비책과 한정된 유체 에너지를 새로운 에너지원으로 대체하고자 하는 목적에서 개발된 것으로, 배터리의 전원으로 모터를 구동시켜 일정 차속 이상의 주행성을 확보하여 이동수단으로서의 역할을 담당하게 되는 것이다.In general, electric vehicles have been developed for the purpose of preventing air pollution, which is getting worse day by day, and to replace limited fluid energy with new energy sources. It will play a role as.
이러한 전기자동차의 배터리는 한정된 용량이나 사이즈 등의 여러 가지 문제로 몇 개의 셀(cell) 단위의 배터리를 모아 모듈(module)로 제작하여 사용되는데, 도 5는 종래 10개의 배터리 셀(50)을 모아 하나의 모듈로 제작한 배터리 모듈(51)의 일례로서, 10개의 배터리 셀(50)을 서로 맞대어 배치하고, 그 양측으로 엔드 플레이트(52)가 배치되며, 양측 엔드 플레이트(52)를 밴드(53)로 체결하여 이루어진다.The battery of the electric vehicle is used to produce a module of a few cells (cell) by collecting a number of cells (cell) due to various problems, such as limited capacity or size, Figure 5 is a conventional 10 battery cells 50 As an example of a battery module 51 made of one module, ten battery cells 50 are disposed to face each other, end plates 52 are disposed on both sides thereof, and both end plates 52 are band 53. Is made by tightening.
그러나 상기한 바와 같이, 전기자동차용 배터리는 다수개의 배터리로부터 균일한 전압과 장시간의 수명을 확보하기 위해서는 여러 가지 주변환경이 동일하게 유지되어야 하며, 특히 전압은 배터리가 온도차에 따라 전압차를 발생시킴으로 온도편차가 가장 큰 변수로 작용하게 된다.However, as described above, in order to ensure a uniform voltage and a long lifespan from a plurality of batteries, the electric vehicle battery must have the same surrounding environment. In particular, the voltage generates a voltage difference according to the temperature difference of the battery. The temperature deviation is the largest variable.
여기서 상기한 온도편차가 배터리의 수명이나 전압발생에 미치는 영향은 온도변차가 크게 나타나는 하나의 배터리가 열화에 의해 손상되면, 손상된 배터리는 저항체로 작용하게 되어 고온을 발생시키게 되고, 이웃한 배터리에 또 다른 열화를 유도하여 전체 배터리가 손상되는 결과를 초래하게 되며, 이때 각각의 배터리는 전압편차가 심하게 나타나게 되고, 이는 균일한 전압을 최적의 이용조건으로 하는 전기자동차의 각 구동 모터부에 좋지 않은 결과를 유도하게 되는 것이다.Here, the effect of the temperature deviation on the life or voltage generation of the battery is that if one battery, which exhibits a large temperature variation, is damaged by deterioration, the damaged battery acts as a resistor and generates high temperature. This leads to other deterioration, resulting in damage to the entire battery, and each battery has a severe voltage deviation, which is a bad result for each driving motor unit of an electric vehicle, which makes uniform voltage optimal use conditions. Will be derived.
이에 근거하여 종래에는 10개의 배터리 셀(50)을 간격없이 서로 맞붙여 구성함으로 배터리 모듈(51)의 중앙부분에, 도 6의 온도 등고선(54)과 같이, 열집중 현상이 발생하여 배터리 손상의 원인이 되어 왔으며, 전체 배터리에 있어서 온도편차가 크게 나타나게 되어 큰 전압차를 발생시키는 등의 문제점을 내포하고 있다.Based on this, in the related art, ten battery cells 50 are configured to be bonded together without a gap, so that heat concentration occurs in the center portion of the battery module 51 as in the temperature contour line 54 of FIG. It has been a cause, and a large temperature difference appears in the entire battery, causing a problem such as generating a large voltage difference.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로써, 본 발명의 목적은 배터리 셀 사이에 인너 플레이트와 배터리 셀 하부에 에어 가이드를 구성하여 냉각효율을 개선함으로서 전체 배터리 셀 간의 온도편차를 최소화하는 전기자동차의 배터리 냉각장치를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was created to solve the above problems, an object of the present invention is to configure the air guide between the inner plate and the lower battery cell between the battery cells to improve the cooling efficiency temperature difference between the entire battery cells It is to provide a battery cooling device of the electric vehicle to minimize the.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 냉각장치의 사시도이다.1 is a perspective view of a battery cooling apparatus of an electric vehicle according to the present invention.
도 2는 본 발명이 적용된 전기자동차용 배터리의 정면도이다.2 is a front view of a battery for an electric vehicle to which the present invention is applied.
도 3은 도 1의 A-A선에 따른 인너 플레이트의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the inner plate taken along the line A-A of FIG.
도 4는 본 발명의 작동을 나타낸 작동 설명도이다.4 is an operation explanatory diagram showing the operation of the present invention.
도 5는 종래 기술에 의한 전기자동차용 배터리의 정면도이다.5 is a front view of a battery for an electric vehicle according to the prior art.
도 6은 종래 기술에 의한 전기자동차용 배터리의 온도 등고선을 도시한 평면도이다.6 is a plan view illustrating a temperature contour line of a battery for an electric vehicle according to the prior art.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 전기자동차의 배터리 냉각장치는 다수개의 배터리 셀을 서로 맞대어 배치하고, 그 양측으로 엔드 플레이트가 배치되며, 양측 엔드 플레이트를 밴드로 체결하여 이루어지는 배터리 체결구조에서,In order to achieve the above object, the battery cooling apparatus of an electric vehicle according to the present invention includes a plurality of battery cells arranged against each other, end plates disposed on both sides thereof, and battery fastenings formed by fastening both end plates by a band. In structure,
상기 각각의 배터리 셀 사이에 개재되어 배터리로부터 열 에너지를 흡수하여 방출하도록 냉각 공기 통로를 갖는 인너 플레이트와; 배터리 셀의 하부에 구성되어 배터리 셀을 지지하면서 냉각 공기의 흐름에 방해되지 않도록 일정간격으로 다수의 개방구가 형성된 배터리 지지판과; 배터리 지지판의 하측에 설치되어 냉각 공기의 흐름 방향이 중앙부로 갈수록 상승하는 방향을 갖도록 돌출부를 갖는 에어 가이드와; 에어 가이드로 냉각 공기를 송풍하는 송풍기로 구성된다.An inner plate interposed between each battery cell and having a cooling air passage to absorb and release thermal energy from the battery; A battery support plate formed at a lower portion of the battery cell and having a plurality of openings formed at predetermined intervals so as not to interfere with the flow of cooling air while supporting the battery cell; An air guide installed at a lower side of the battery support plate and having a protrusion so that the flow direction of the cooling air rises toward the center; It consists of a blower which blows cooling air with an air guide.
이하 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the preferred configuration and operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 냉각장치의 일례를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도로서, 본 발명은 10개의 배터리 셀(1)을 서로 맞대어 배치하고, 그 양측으로 엔드 플레이트(2)가 배치되며, 양측 엔드 플레이트(2)를 밴드(3)로 체결하여 배터리 모듈(20)로 제작할 때, 10개의 배터리 셀(1)의 좌우 양측으로 엔드 플레이트(2)가 각각 단면상에 일정한 간격으로 홈(4)을 형성하여 배치되고, 배터리 셀(1) 사이에는 9장의 인너 플레이트(5)가 개재되며, 배터리 셀(1)의 하부에는 일정간격으로 11개의 개방구(10)가 형성된 배터리 지지판(6)을 사이에 두고 에어 가이드(7)가 설치되며, 에어 가이드(7)의 일측에는 송풍기(8)가 송풍관(9)을 통하여 연결된다.1 is a perspective view illustrating an example of a battery cooling apparatus of an electric vehicle according to the present invention, and FIG. 2 is a front view of FIG. 1, wherein the present invention arranges ten battery cells 1 against each other and ends at both sides thereof. The plate 2 is disposed, and when the both end plates 2 are fastened to the band 3 to be manufactured as the battery module 20, the end plates 2 are respectively cross-sectional to the left and right sides of the ten battery cells 1. The grooves 4 are formed at regular intervals in the grooves, and nine inner plates 5 are interposed between the battery cells 1, and eleven openings 10 are disposed at regular intervals below the battery cells 1. The air guide 7 is installed with the battery support plate 6 formed therebetween, and one side of the air guide 7 is connected to the blower 8 through the blower tube 9.
상기 인너 플레이트(5)는 사각형의 단면(11)을 가지며, 그 내부에는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 냉각 공기의 통로(12)가 형성되며, 이 냉각 공기 통로(12)는 인너 플레이트(5)의 각 모서리부분에서 중앙부에 가까울수록 중심쪽으로 휘어져 형성된다.The inner plate 5 has a rectangular cross section 11, and as shown in FIG. 3, a passage 12 of cooling air is formed, and the cooling air passage 12 is formed of an inner plate ( At each corner of 5), the closer to the center part, the more it is bent toward the center.
상기 에어 가이드(7)는 그 상부면에 냉각 공기의 진행방향을 바꾸도록 돌출부(13)가 형성되는데, 중앙부분이 가장 높게 형성되며, 양측 가장자리로 갈수록 낮게 형성된다.The air guide 7 has a protrusion 13 formed on the upper surface thereof so as to change a traveling direction of the cooling air, and a central portion thereof is formed highest and lower toward both edges.
또한 상기 에어 가이드(7)에 형성된 돌출부(13)는 그 돌출끝단이 상기 인너 플레이트(5)의 하단에 가깝게 위치하도록 형성된다.In addition, the protrusion 13 formed in the air guide 7 is formed such that the protruding end thereof is located close to the lower end of the inner plate 5.
그리고 상기 에어 가이드(7)의 양측에는 냉각 공기를 송풍하도록 송풍기(8)가 송풍관(9)을 통하여 연결되어 이루어진다.And both sides of the air guide (7) is made of a blower (8) is connected through a blower tube (9) to blow cooling air.
이러한 구성을 갖는 전기자동차의 배터리 냉각장치의 작동은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 송풍기(8)로부터 송풍관(9)을 통하여 냉각 공기가 양측으로 공급되면, 냉각 공기는 에어 가이드(7)의 표면을 따라 진행하면서 각각의 돌출부(13)에서 진행방향을 바꾸어 배터리 지지판(6)의 개방구(10)를 통하여 인너 플레이트(5)로 공급된다.The operation of the battery cooling device of the electric vehicle having such a configuration is that, as shown in FIG. 4, when cooling air is supplied to both sides from the blower 8 through the blower tube 9, the cooling air is supplied to the air guide 7. Proceeding along the surface, the direction of travel in each protrusion 13 is changed and supplied to the inner plate 5 through the opening 10 of the battery support plate 6.
이때 냉각 공기는 에어 가이드(7) 상에서 그 돌출정도가 다르게 형성된 돌출부(13)를 통하여 열집중 현상이 가장 심한 배터리 셀(1)의 중앙부(B)에서 유속이 가장 빠르게 유도된다.At this time, the cooling air is induced in the center portion B of the battery cell 1 with the greatest heat concentration through the protrusion 13 having a different degree of protrusion on the air guide 7.
또한 상기 인너 플레이트(5)로 공급된 냉각 공기는 인너 플레이트(5) 내에서도 중심부(C)를 향하여 휘어진 냉각 공기 통로(12)를 통하여 흐르면서 외부로 배출되어 열집중 현상이 가장 심한 각 배터리 셀(1) 중심부(B)의 열량을 효과적으로 흡수하여 방출하게 된다.In addition, the cooling air supplied to the inner plate 5 flows out through the cooling air passage 12 that is bent toward the center C in the inner plate 5 and is discharged to the outside, whereby each battery cell 1 having the most heat concentration phenomenon 1 ) It effectively absorbs and releases the heat of the center portion B.
따라서 본 발명은 내부에 냉각 공기 통로(12)를 갖는 인너 플레이트(5)를 배터리 셀(1) 사이에 배치하고, 배터리 셀(1) 하부에는 냉각 공기의 진행방향을 바꾸는 돌출부(13)를 갖는 에어 가이드(7)를 구성하여 냉각 공기가 단위 시간당 방출되는 열량(Kcal/h)을 각 부분별로 다르게 함으로써 전체 배터리 셀 간(1)의 온도편차를 최소화할 수 있게 되는 것이다.Therefore, according to the present invention, an inner plate 5 having a cooling air passage 12 therein is disposed between the battery cells 1, and a lower portion of the battery cell 1 has a protrusion 13 for changing the traveling direction of the cooling air. By configuring the air guide (7) it is possible to minimize the temperature deviation between the entire battery cells (1) by varying the amount of heat (Kcal / h) that the cooling air is released per unit time for each part.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 냉각장치는 배터리셀 사이에 개재되는 인너 플레이트와 배터리 셀 하부에 구성되는 에어 가이드에 의해 냉각 공기가 단위 시간당 방출되는 열량(Kcal/h)을 각 부분별로 다르게 함으로써 전체 배터리 셀 간의 온도편차를 최소화할 수 있게 되고, 이로써 전체적인 배터리 냉각 효율을 균등하게 함은 물론, 균일한 전압과 장시간의 수명을 확보할 수 있게 된다.As described above, in the battery cooling apparatus of the electric vehicle according to the present invention, an inner plate interposed between the battery cells and an air guide configured under the battery cell, respectively, indicate the amount of heat (Kcal / h) emitted by the cooling air per unit time. By differently, it is possible to minimize the temperature deviation between the entire battery cells, thereby equalizing the overall battery cooling efficiency, as well as ensuring a uniform voltage and a long life.
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