KR101761678B1 - 배터리용 냉각장치의 제조방법 - Google Patents

배터리용 냉각장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리용 냉각모듈을 제조하는 단계, 플레이트 형상으로 상면으로부터 설정된 깊이로 배터리용 냉각모듈의 형상과 대응되는 형상의 안착홈부가 형성되어 있는 하부몸체를 제조하는 단계, 하부몸체의 안착홈부로 배터리용 냉각모듈의 하부를 삽입시키는 단계 및 배터리용 냉각모듈이 삽입된 상태에서 하부몸체를 다이캐스팅 금형의 내부공간으로 삽입하여, 용융주물을 배터리용 냉각모듈의 나머지 상부로 가압주입하여 상부몸체를 주조하는 단계를 포함하는 배터리용 냉각장치의 제조방법을 제공한다.
상기한 바에 따르면, 인서트 다이캐스팅 주조 시 용융주물의 주입 압력에도 배터리용 냉각장치의 각 구성 위치가 정확하도록 하여, 다이캐스팅 시 발생할 수 있는 인서트 구성의 위치변경 등으로 인한 제품의 불량 등을 방지함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

배터리용 냉각장치의 제조방법 {Manufacturing method of cooling apparatus for battery}
본 발명은 배터리용 냉각장치의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인서트 주조용 다이캐스팅에서 용융주물의 주입 압력에 의하여 내부의 인서트 구성품의 위치가 변경되는 것을 방지함으로써, 인서트 구성품의 위치를 정확한 상태로 주조하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 배터리용 냉각장치의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기자동차 및 하이브리드차는 자동차의 소음 및 배출가스등의 공해문제를 해결할 뿐만 아니라 에너지 절약과 관련된 잉여전력을 유효하게 이용하고 장래의 새로운 교통수단으로 적용하는 데에 목표를 두고 적극적으로 개발되고 있다. 이러한 전기자동차와 하이브리드차는 동력원 및 보조동력원으로 모터를 사용하고 있으며, 이러한 모터는 배터리 모듈로부터 공급되는 전원을 동력원으로 하고 있다.
한편, 상기한 배터리모듈은 장시간 사용할 경우 배터리의 온도가 올라가고 내려가는 열사이클 현상으로 인한 기계적 수명이 단축되기 때문에, 이러한 배터리모듈의 온도를 유지하면서 효율적으로 사용할 수 있도록 다양한 배터리용 냉각장치가 개발되고 있으며, 이러한 배터리용 냉각장치는 복잡한 구조 등을 고려하여 주로 인서트 다이캐스팅 주조에 의한 제조방식을 통하여 제조되고 있다.
그런데, 종래의 배터리용 냉각장치의 제조방법은, 다이캐스팅 금형 내부에 용융주조물을 주입하는 압력이 강하기 때문에 인서트 된 구성품들이 설정된 정확한 위치에 위치되기가 어려워 주조되는 제품의 불량 등을 야기하여 제품의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 특1998-047939호
본 발명은, 인서트 다이캐스팅 주조 시 용융주물의 주입 압력에도 배터리용 냉각장치의 각 구성 위치가 정확하도록 하여, 제조되는 제품의 불량 등을 방지함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 배터리용 냉각장치의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 배터리용 냉각모듈을 제조하는 단계, 플레이트 형상으로 상면으로부터 설정된 깊이로 상기 배터리용 냉각모듈의 형상과 대응되는 형상의 안착홈부가 형성되어 있는 하부몸체를 제조하는 단계, 상기 하부몸체의 상기 안착홈부로 상기 배터리용 냉각모듈의 하부를 삽입시키는 단계 및 상기 배터리용 냉각모듈이 상기 하부몸체의 상기 안착홈부로 삽입되어 위치가 고정된 상태에서 상기 하부몸체를 다이캐스팅 금형의 내부공간으로 삽입하여, 용융주물을 상기 배터리용 냉각모듈의 상기 하부를 제외한 상부 일부분에 가압 주입하여 상부몸체를 주조하는 단계를 포함하는 배터리용 냉각장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 냉각유체가 유동하는 유동로가 형성되어 있는 배터리용 냉각모듈을 제조하는 단계; 플레이트 형상을 가지며, 상기 배터리용 냉각모듈이 안착될 수 있도록 상면으로부터 설정된 깊이로 상기 배터리용 냉각모듈의 형상과 대응되는 형상의 안착홈부가 형성되어 있는 하부몸체를 제조하는 단계; 상기 하부몸체의 상기 안착홈부로 상기 배터리용 냉각모듈의 하부를 삽입시키는 단계; 및 상기 배터리용 냉각모듈이 삽입된 상태에서 상기 하부몸체를 다이캐스팅 금형의 내부공간으로 삽입하고, 상기 내부 공간으로 용융주물을 가압 주입하여 상기 배터리용 냉각모듈의 적어도 일부를 매립함으로써 상기 배터리용 냉각모듈 및 상기 하부몸체와 일체화되는 상부몸체를 주조하는 단계를 포함하는 배터리용 냉각장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 배터리용 냉각장치의 제조방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 인서트 다이캐스팅 주조 시 용융주물의 주입 압력에도 배터리용 냉각장치의 각 구성 위치가 정확하도록 하여, 다이캐스팅 시 발생할 수 있는 인서트 구성의 위치변경 등으로 인한 제품의 불량 등을 방지함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 냉각챔버와 냉각라인을 포함하는 배터리용 냉각모듈을 통하여 배터리의 냉각효율 및 냉각성능을 증대시킬 수 있으며, 하나의 분배챔버에서 냉각유체를 유입한 뒤 각 냉각챔버로 냉각유체가 유동하고, 냉각챔버를 거친 냉각유체는 배출챔버에서 모아져 배출되는 구조로 되어 있어 냉각효율을 더욱 증대시킬 수 있다.
셋째, 길이가 긴 파이프를 밴딩 가공하여 제조되었던 종래와는 달리 배터리용 냉각모듈의 냉각챔버는 다이캐스팅(die casting)을 통하여 제작하고 냉각라인은 압출을 통하여 제조함으로써 냉각라인의 길이를 최소화할 수 있고, 제조의 용이성 및 양산성을 증대시킬 수 있다.
넷째, 배터리 냉각모듈의 냉각챔버와 냉각라인이 단순히 끼움 조립되는 것이 아닌 주물투입부로 용융주조물이 주입되도록 함으로써, 구조상으로 취약(Risk)할 수 있는 냉각챔버와 냉각라인이 조립되는 부분의 결합력, 균일성 및 기밀성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리용 냉각장치의 제조방법을 나타내는 절차도이다.
도 2는 도 1의 배터리용 냉각모듈이 제조된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 하부몸체를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1의 하부몸체에 배터리용 냉각모듈을 삽입 안착시킨 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1의 상부몸체를 주조하여 배터리용 냉각장치가 완성제조된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 2의 배터리용 냉각모듈에서 주물투입부를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6의 주물투입부의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 배터리용 냉각장치의 제조방법에 대하여 살펴보기로 한다.
우선, 상기 배터리용 냉각장치의 제조방법을 살펴봄에 앞서 상기 배터리용 냉각장치는 도 2 내지 도 5에 나타난 바와 같이 배터리용 냉각모듈(100)과, 하부몸체(200)와, 상부몸체(300)를 포함한다.
이에, 먼저 상기 배터리용 냉각모듈(100)을 제조한다(S10).
여기서, 상기 배터리용 냉각모듈(100)은, 수평방향으로 서로 이격되게 배치되는 복수개의 냉각챔버(110)들과, 수평방향으로 배치되는 냉각라인(120)과, 분배챔버(130)와, 배출챔버(140)를 포함한다. 상기 냉각챔버(110)는, 일정 높이를 갖는 플레이이트 형상으로 내부에 냉각유체가 수용되는 수용공간(111)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 냉각챔버(110)는 다이캐스팅 주조방식을 통하여 제조될 수 있다.
상기 냉각라인(120)은 관 형상으로 냉각성능 향상을 위하여 상기 냉각챔버(110)들 각각에 대하여 병렬로 연결되어 상기 각 수용공간(111)들로 상기 냉각유체를 각각 공급 및 배출하는 유로 역할을 한다. 상기 냉각라인(120)은 파이프 압출 방식으로 제조될 수 있다.
상기 분배챔버(130)는 냉각효율을 증대시키기 위한 것으로서, 상기 냉각챔버(110)로 상기 냉각유체가 유입되기 전 상기 냉각라인(120)들 각각과 통합 연결되어, 상기 냉각유체를 미리 모아 상기 복수개의 냉각챔버(110)들로 분할 공급하는 역할을 한다. 상기 분배챔버(130)는 설정 높이를 갖는 플레이트 형상으로 내부로 상기 냉각유체가 유입되어 저장되는 유입공간(131)이 형성되어 있으며, 상면으로 냉각유체가 공급되는 유입구(132)가 돌출되게 형성되어 있다.
상기 배출챔버(140)는, 상기 냉각챔버(110)로부터 상기 냉각유체가 유출되는 상기 냉각라인(120)들 각각과 통합 연결되고 유출되는 상기 냉각유체가 유입되어 저장되는 유출공간(141)이 형성되어 있으며, 상면으로 돌출 형성된 유출구(142)를 통하여 냉각유체를 배출시키도록 되어 있다. 한편, 상기 분배챔버(130)와 상기 배출챔버(140)는 각각 도면에서와 같이 상기 유입공간(131)과 배출공간 내의 냉각유체 유동흐름을 고려하여 원판 형상으로 형성될 수 있지만 이에 한정하지는 않는다.
상기한 바에 따라 상기 냉각챔버(110)들과, 분배챔버(130)와, 배출챔버(140)와, 냉각라인(120)을 각각 제조하여 상기 배터리용 냉각모듈(100)로 조립 결합하면, 상기 배터리용 냉각모듈(100)이 삽입 안착될 수 있도록 하부몸체(200)를 제조한다(S20).
상기 하부몸체(200)는 도 3에 나타난 바와 같이 플레이트 형상으로 수평방향으로 배치된 상기 배터리용 냉각모듈(100)의 저면으로부터 설정된 높이까지 상기 배터리용 냉각모듈(100)의 하부 전체 측면이 삽입되도록 상면으로부터 상기 설정된 높이에 대응하는 설정된 깊이로 상기 배터리용 냉각모듈(100)의 하부 형상과 대응되는 형상의 안착홈부(210)가 형성되어 있다. 상기 하부몸체(200)는, 상기 안착홈부(210)로 상기 배터리용 냉각모듈(100)의 하부 전체 측면이 삽입 안착되며, 상부몸체(300) 주조 시 상기 배터리 냉각모듈(100)의 각 구성의 위치를 고정하는 고정틀 역할을 한다.
상기한 바에 따르면, 상기 배터리용 냉각장치의 제조방법은, 상기 배터리 냉각모듈(100)의 하부가 삽입 안착되는 하부몸체(200)를 통하여 후술되는 다이캐스팅 주조 시 용융주조물의 강한 주입 압력에도 상기 배터리 냉각모듈(100)의 각 구성 위치가 정확하게 위치할 수 있도록 하며, 이를 통해 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기한 바에 따라, 상기 하부몸체(200)가 제조되면, 상기 하부몸체(200)의 상기 안착홈부(210)로 상기 배터리용 냉각모듈(100)의 하부를 삽입 안착시킨다(S30). 여기서, 상기 안착홈부(210)는 상기 배터리용 냉각모듈(100)의 상부 일부분이 외부에 노출되어 상부몸체(300)가 주조될 수 있도록 설정된 깊이를 갖도록 형성되며, 상기 배터리용 냉각모듈(100)이 밀착되게 삽입할 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다.
그런 다음, 상기 배터리용 냉각모듈(100)이 하부몸체(200)에 삽입 안착되어 그 위치가 고정된 상태에서 상기 하부몸체(200)와 상기 배터리용 냉각모듈(100)을 다이캐스팅 금형의 내부공간으로 삽입하고, 상기 다이캐스팅 금형 내부공간에 하부몸체(200)와 상기 하부몸체(200)에 안착된 상기 배터리용 냉각모듈(100)을 삽입한 상태에서 용융주물을 상기 배터리용 냉각모듈(100)의 삽입된 상기 하부를 제외한 상부 일부분에 가압 주입하여 상부몸체(300)를 주조한다(S40). 이때, 상기 상부몸체(300)를 주조하는 과정은 상기 내부공간으로 용융주조물을 가압 주입하여 상기 배터리용 냉각모듈(100)의 적어도 일부를 매립하여 상기 배터리용 냉각모듈(100) 및 상기 하부몸체(200)와 일체화 되도록 한다.
상기 다이캐스팅 금체의 상기 내부공간은, 상기 배터리용 냉각모듈(100)의 하부몸체(200)가 밀착 삽입되고 상기 상부몸체(300)가 주조되도록 설정된 높이를 갖는 박스형상으로 형성되어 있다.
도 5는 상기한 바에 따라 상부몸체(300)를 주조하여 제조 완성된 배터리용 냉각장치를 나타내고 있다. 도면을 참조하면, 상기 상부몸체(300)는 주조 시 상기 용융주물이 상기 냉각라인(120)은 매립하되 냉각성능을 향상시키기 위하여 냉각유체가 수용되는 상기 하부몸체(200)와 상기 분배챔버(130)와 상기 배출챔버(140)의 상면은 각각 노출되도록 주조되는 것이 바람직하다. 도면에서 상기 분배챔버(130)의 유입구(132)와 상기 배출챔버(140)의 유출구(142)는 상기 상부몸체(300)로부터 노출되어 냉각유체 공급장치 및 배출라인과 용이하게 연결할 수 있도록 한다.
한편, 상기 냉각챔버(110)와 상기 분배챔버(130)와 상기 배출챔버(140)는 각각 측면으로 상기 수용공간(111)과 상기 유입공간(131)과 상기 유출공간(141)과 각각 연통되고 상기 냉각라인(120)이 연결되는 연결부(112)가 형성되어 있다.
도 6을 참조하면, 상기 연결부(112)는, 상기 냉각라인(120)의 내주면에 삽입되도록 돌출 형성된 돌출끼움부(113)와, 상기 돌출끼움부(113)의 외주면을 따라 형성되고 상기 냉각라인(120)의 단부가 삽입되어 끼워지는 끼움홈부(114)를 포함한다.
나아가, 상기 연결부(112)는, 상기 상부몸체(300)를 주조하는 단계에서 상기 냉각라인(120)의 측면 사이로 용융주물이 투입되도록 주물투입부(115a)가 형성되어 있다.
상기 주물투입부(115a)는, 상기 끼움홈부(114)에서 상기 냉각라인(120)의 외주면을 따라 형성되며, 상기 냉각라인(120)의 측면에 대하여 종단면형상이 삼각형상으로 형성될 수 있다.
도 7은 상기 주물투입부(115b)의 다른 실시예를 나타내는 도면으로, 도면을 참조하면, 상기 주물투입부(115b)는 상기 냉각라인(120)의 측면에 대하여 종단면형상이 사각형상으로 형성되어 있다.
상기한 바에 따르면, 상기 배터리용 냉각장치의 제조방법은, 상기 냉각챔버(110), 분배챔버(130), 배출챔버(140) 각각과 냉각라인(120)이 단순히 끼움 조립되는 것이 아닌 상기 주물투입부(115a,115b)로 용융주조물이 주입되도록 함으로써, 주조 후 냉각챔버와 냉각라인이 조립되는 부분의 결합력, 균일성 및 기밀성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 용융주조물을 상기 배터리용 냉각모듈(100)의 재질과 동일한 재질일 경우에는 웰딩(Welding)방식의 적용도 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100... 배터리용 냉각모듈 110... 냉각챔버
111... 수용공간 112... 연결부
113... 돌출끼움부 114... 끼움홈부
115a,115b... 주물투입부 120... 냉각라인
130... 분배챔버 131... 유입공간
132... 유입구 140... 배출챔버
141... 유출공간 142... 유출구
200... 하부몸체 210... 안착홈부
300... 상부몸체

Claims (11)

  1. 수평방향으로 서로 이격되게 배치되며 내부에 냉각유체가 수용되는 수용공간이 형성된 복수개의 냉각챔버들과, 수평방향으로 배치되며 관 형상으로 상기 냉각챔버들 각각과 연결되어 상기 수용공간들로 상기 냉각유체를 각각 공급 및 배출하는 냉각라인을 포함하는 배터리용 냉각모듈을 제조하는 단계;
    플레이트 형상으로 수평방향으로 배치된 상기 배터리용 냉각모듈의 저면으로부터 설정된 높이까지 상기 배터리용 냉각모듈의 하부 전체 측면이 삽입되어 안착될 수 있도록 상면으로부터 상기 설정된 높이에 대응하는 설정된 깊이로 형성되고, 상기 배터리용 냉각모듈의 형상과 대응되는 형상으로 이루어진 안착홈부가 형성된 하부몸체를 제조하는 단계;
    상기 하부몸체의 상기 안착홈부로 상기 배터리용 냉각모듈의 하부 전체 측면을 삽입 안착시키는 단계;
    상기 배터리용 냉각모듈이 상기 하부몸체의 상기 안착홈부로 삽입되어 위치가 고정된 상태에서 상기 하부몸체와 상기 배터리용 냉각모듈을 다이캐스팅 금형의 내부공간으로 삽입하는 단계; 및
    상기 다이캐스팅 금형의 내부공간에 하부몸체와, 상기 하부몸체에 안착된 상기 배터리용 냉각모듈을 삽입한 상태에서 용융주물을 상기 배터리용 냉각모듈의 상기 하부를 제외한 상부 일부분에 가압 주입하여 상부몸체를 주조하는 단계를 포함하는 배터리용 냉각장치의 제조방법.
  2. 수평방향으로 서로 이격되게 배치되며 내부에 냉각유체가 수용되는 수용공간이 형성된 복수개의 냉각챔버들과, 수평방향으로 배치되며 관 형상으로 상기 냉각챔버들 각각과 연결되어 상기 수용공간들로 상기 냉각유체를 각각 공급 및 배출하는 냉각라인을 포함하는 배터리용 냉각모듈을 제조하는 단계;
    플레이트 형상으로 수평방향으로 배치된 상기 배터리용 냉각모듈의 저면으로부터 설정된 높이까지 상기 배터리용 냉각모듈의 하부 전체 측면이 삽입되어 안착될 수 있도록 상면으로부터 상기 설정된 높이에 대응하는 설정된 깊이로 형성되고, 상기 배터리용 냉각모듈의 형상과 대응되는 형상으로 이루어진 안착홈부가 형성된 하부몸체를 제조하는 단계;
    상기 하부몸체의 상기 안착홈부로 상기 배터리용 냉각모듈의 하부 전체 측면을 삽입 안착시키는 단계;
    상기 배터리용 냉각모듈이 상기 하부몸체의 상기 안착홈부로 삽입되어 위치가 고정된 상태에서 상기 하부몸체와 상기 배터리용 냉각모듈을 다이캐스팅 금형의 내부공간으로 삽입하는 단계; 및
    상기 다이캐스팅 금형의 내부공간에 하부몸체와, 상기 하부몸체에 안착된 상기 배터리용 냉각모듈을 삽입한 상태에서 상기 내부 공간으로 용융주물을 가압 주입하여 상기 배터리용 냉각모듈의 적어도 일부를 매립함으로써 상기 배터리용 냉각모듈 및 상기 하부몸체와 일체화되는 상부몸체를 주조하는 단계를 포함하는 배터리용 냉각장치의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 배터리용 냉각모듈은,
    상기 냉각챔버로 상기 냉각유체가 유입되기 전 상기 냉각라인들 각각과 통합 연결되고 상기 냉각유체가 유입되어 저장되는 유입공간이 형성되며, 상기 유입공간의 상기 냉각유체를 상기 복수개의 냉각라인들로 분할 공급하는 분배챔버와,
    상기 냉각챔버로부터 상기 냉각유체가 유출되는 상기 냉각라인들 각각과 통합 연결되고 유출되는 상기 냉각유체가 유입되어 저장되는 유출공간이 형성되어, 상기 냉각라인들 각각으로부터 유출되는 상기 냉각유체를 상기 유출공간으로 모아 배출시키는 배출챔버를 더 포함하는 배터리용 냉각장치의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 상부몸체를 주조하는 단계는,
    상기 용융주물이 상기 냉각라인은 매립하고 상기 하부몸체와 상기 분배챔버와 상기 배출챔버의 상면은 노출되도록 상기 다이캐스팅 금형으로 주입하는 배터리용 냉각장치의 제조방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 냉각챔버와 상기 분배챔버와 상기 배출챔버는 각각 측면으로 상기 수용공간과 상기 유입공간과 상기 유출공간과 각각 연통되고 상기 냉각라인이 연결되는 연결부가 형성되고,
    상기 연결부는,
    상기 냉각라인의 내주면에 삽입되도록 돌출 형성된 돌출끼움부와, 상기 돌출끼움부의 외주면을 따라 상기 냉각라인의 단부가 삽입되어 끼워지는 끼움홈부를 포함하는 배터리용 냉각장치의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 상부몸체를 주조하는 단계에서 상기 냉각라인의 측면 사이로 상기 용융주물이 투입되도록 상기 끼움홈부에 형성된 주물투입부가 형성되는 배터리용 냉각장치의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 주물투입부는,
    상기 냉각라인의 외주면을 따라 형성되는 배터리용 냉각장치의 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 주물투입부는,
    상기 냉각라인의 측면에 대하여 종단면형상이 삼각형상으로 형성되는 배터리용 냉각장치의 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 주물투입부는,
    상기 냉각라인의 측면에 대하여 종단면형상이 사각형상으로 형성되는 배터리용 냉각장치의 제조방법.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 다이캐스팅 금형의 상기 내부공간은,
    상기 배터리용 냉각모듈의 하부몸체가 밀착 삽입되고 상기 상부몸체가 주조되도록 설정된 높이를 갖는 박스형상으로 형성되는 배터리용 냉각장치의 제조방법.
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