KR102210929B1 - Heat exchanger for battery cooling - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 배터리 냉각용 열교환기는 차량의 배터리에 접하도록 설치되는 배터리 냉각용 열교환기로서, 냉각유체가 유입되는 유입파이프가 연결되고, 복수의 제1 삽입홀이 형성된 제1 헤더부; 상기 복수의 제1 삽입홀과 대향하는 복수의 제2 삽입홀이 형성된 제2 헤더부; 및 양단이 상기 복수의 제1 삽입홀 및 상기 복수의 제2 삽입홀에 삽입되어 고정되고, 상기 냉각유체가 흐르는 복수의 유로가 길이 방향으로 형성된 복수의 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 배터리 냉각용 열교환기는 복수의 배플의 설치 위치와 길이, 분리벽에 형성되는 적어도 하나의 관통홀의 위치, 구획벽의 설치 위치와 길이에 따라서 다양한 유로의 형성이 가능한 장점이 있다.The battery cooling heat exchanger according to the present invention is a battery cooling heat exchanger installed in contact with a battery of a vehicle, comprising: a first header part connected to an inlet pipe through which a cooling fluid flows, and having a plurality of first insertion holes; A second header portion having a plurality of second insertion holes facing the plurality of first insertion holes; And a plurality of cooling units having both ends inserted and fixed into the plurality of first insertion holes and the plurality of second insertion holes, and a plurality of flow paths through which the cooling fluid flows are formed in a longitudinal direction.
The battery cooling heat exchanger has the advantage of being able to form various flow paths according to the installation position and length of a plurality of baffles, the position of at least one through hole formed in the separation wall, and the installation position and length of the partition wall.

Description

배터리 냉각용 열교환기{Heat exchanger for battery cooling}Heat exchanger for battery cooling

본 발명은 배터리 냉각용 열교환기에 관한 것으로, 구체적으로는 배터리의 발열 분포에 따른 최적의 유로를 형성할 수 있고, 압력 손실이 낮은 배터리 냉각용 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchanger for cooling a battery, and more particularly, to a heat exchanger for cooling a battery that can form an optimum flow path according to the heat distribution of a battery and has a low pressure loss.

일반적으로 전기자동차나 하이브리드 자동차와 같은 친환경 차량은 전기에너지를 공급하기 위해 다수의 리튬-이온 셀로 제조되어 재충전 가능한 배터리가 적용되고 있다.In general, eco-friendly vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles are manufactured with a plurality of lithium-ion cells to supply electric energy and rechargeable batteries are applied.

모든 종류의 배터리는 충전 및 방전 시 전기 화학적인 공정으로 인해 고온의 열이 발생하는데, 배터리에 열이 축적되면 성능과 수명이 저하되고, 심한 경우 폭발과 화재로 이어질 수 있어서 배터리의 열관리 시스템은 친환경 차량에 필수적이다.All types of batteries generate high temperature heat due to electrochemical processes during charging and discharging.If heat accumulates in the battery, performance and lifespan deteriorate, and in severe cases, it can lead to explosion and fire. Essential for vehicles.

대부분의 배터리는 5℃ 내지 30℃의 온도 범위를 유지해야만 성능과 수명이 안정적이고, 동일한 배터리팩 안의 셀 간의 온도 차이가 5℃ 이내일 경우에만 성능과 수명이 안정적이며, 한 개의 셀이 상기의 온도 범위 차이를 벗어나도 성능과 수명 저하의 원인이 될 수 있다. 즉, 배터리는 셀 하나만 고장이 나도 직렬로 연결된 배터리 셀이 이루는 팩 전체의 고장을 초래할 수 있다.Most batteries have stable performance and life only when the temperature range of 5℃ to 30℃ is maintained, and performance and lifespan are stable only when the temperature difference between cells in the same battery pack is within 5℃. Even outside the temperature range difference can cause performance and lifetime degradation. That is, in the battery, even if only one cell fails, the entire pack formed by the battery cells connected in series may be damaged.

따라서, 배터리 냉각용 열교환기의 수명을 높이기 위해서는, 몇 개의 셀을 집중적으로 냉각시키는 구조 보다 배터리 팩 전체를 식혀주는 구조가 더 효율적이다.Therefore, in order to increase the life of the battery cooling heat exchanger, a structure that cools the entire battery pack is more efficient than a structure that intensively cools several cells.

종래에 개발된 프레스 타입의 배터리 냉각용 열교환기는 냉각유체가 흐르는 유로가 상대적으로 더 다양하게 구성될 수 있으나, 브레이징 기술을 적용하여 상판과 하판을 접합시키기 위해 넓은 접합 면적이 필요하기 때문에 압출 성형으로 제조되는 열교환기에 비해 대류 열전달을 이용한 냉각 면적이 작은 문제점이 있다.The press-type battery cooling heat exchanger developed in the past may have a relatively more diverse flow path through which the cooling fluid flows, but it requires a large bonding area to join the upper plate and the lower plate by applying brazing technology. There is a problem in that the cooling area using convective heat transfer is small compared to the manufactured heat exchanger.

이와 같이 냉각 면적이 좁은 문제점을 극복하기 위해 종래의 프레스형 열교환기는 불규칙적으로 밴딩된 열교환 파이프를 적용하여 강제적으로 난류를 형성하고 있으나, 이러한 프레스형 열교환기는 압출형 열교환기에 비해 압력 손실이 높고, 방열 성능이 낮은 단점이 있다.In order to overcome the problem of such a narrow cooling area, conventional press-type heat exchangers are forced to form turbulent flow by applying irregularly bent heat exchange pipes, but these press-type heat exchangers have higher pressure loss and heat dissipation compared to extruded heat exchangers. There is a disadvantage of low performance.

공개특허공보 제10-2017-0027074호(2017.03.09.)Unexamined Patent Publication No. 10-2017-0027074 (2017.03.09.)

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 배플의 설치 위치와 길이, 분리벽에 형성되는 적어도 하나의 관통홀의 위치, 구획벽의 설치 위치와 길이를 변형하여 배터리의 발열 분포에 따른 최적의 유로를 형성할 수 있고, 압력 손실이 낮은 배터리 냉각용 열교환기를 제공하는 데 있다.The present invention has been conceived to solve the aforementioned problems, and an object of the present invention is the installation location and length of a plurality of baffles, the location of at least one through hole formed in the separation wall, and the installation location and length of the partition wall It is to provide a heat exchanger for cooling a battery that can form an optimal flow path according to the heat generation distribution of the battery by modifying the battery and has a low pressure loss.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 배터리에 접하도록 설치되는 배터리 냉각용 열교환기로서, 냉각유체가 유입되는 유입파이프가 연결되고, 복수의 제1 삽입홀이 형성된 제1 헤더부; 상기 복수의 제1 삽입홀과 대향하는 복수의 제2 삽입홀이 형성된 제2 헤더부; 및 양단이 상기 복수의 제1 삽입홀 및 상기 복수의 제2 삽입홀에 삽입되어 고정되고, 상기 냉각유체가 흐르는 복수의 유로가 길이 방향으로 형성된 복수의 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각용 열교환기를 제공한다.The present invention for achieving the above object is a battery cooling heat exchanger installed in contact with a battery of a vehicle, comprising: a first header portion in which an inlet pipe through which a cooling fluid is introduced is connected and a plurality of first insertion holes are formed; A second header portion having a plurality of second insertion holes facing the plurality of first insertion holes; And a plurality of cooling units having both ends inserted and fixed in the plurality of first insertion holes and the plurality of second insertion holes, and a plurality of flow paths through which the cooling fluid flows are formed in a longitudinal direction. Provide a heat exchanger.

여기서, 상기 제1 헤더부 및 제2 헤더부는, 내부 공간에 길이 방향을 따라 미리 정해진 간격을 두고 설치되고, 상기 내부 공간을 구획하는 복수의 배플을 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the first header part and the second header part are installed at predetermined intervals along the length direction in the inner space, and include a plurality of baffles that divide the inner space.

또한, 상기 제1 헤더부의 길이 방향을 따라 형성되고, 상기 제1 헤더부에 설치된 복수의 배플 사이의 공간을 구획하는 분리벽을 더 포함하며, 상기 분리벽은 상기 복수의 제1 삽입홀과 대향하는 적어도 하나의 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, further comprising a separation wall formed along the length direction of the first header part and partitioning a space between the plurality of baffles installed in the first header part, the separation wall facing the plurality of first insertion holes At least one through hole is formed.

또한, 상기 제1 헤더부는 상기 복수의 제1 삽입홀 사이에 적어도 하나의 삽입공이 형성되고, 상기 분리벽은 상기 적어도 하나의 삽입공과 대향하는 적어도 하나의 결합공이 형성되며, 상기 적어도 하나의 삽입공 및 상기 적어도 하나의 결합공에 양단이 삽입되어 고정되는 적어도 하나의 구획벽을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first header part has at least one insertion hole formed between the plurality of first insertion holes, the separation wall is formed with at least one coupling hole facing the at least one insertion hole, and the at least one insertion hole And at least one partition wall inserted into the at least one coupling hole and fixed at both ends.

또한, 상기 복수의 냉각부 사이의 공간에 배치되고, 양측면이 상기 복수의 냉각부에 접하는 보조 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that it is disposed in the space between the plurality of cooling units, characterized in that it further comprises an auxiliary cooling unit in contact with the plurality of cooling units on both sides.

또한, 상기 복수의 냉각부 중 적어도 하나는, 상기 배터리와 접하는 일면이 폭방향을 따라 연장 형성된 장착부를 포함하고, 상기 장착부는 상기 배터리를 장착하기 위한 복수의 장착홀이 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, at least one of the plurality of cooling units includes a mounting portion having one surface in contact with the battery extending along a width direction, and the mounting portion is characterized in that a plurality of mounting holes for mounting the battery are formed.

본 발명에 따른 배터리 냉각용 열교환기는 복수의 배플의 설치 위치와 길이, 분리벽에 형성되는 적어도 하나의 관통홀의 위치, 구획벽의 설치 위치와 길이에 따라서 다양한 유로의 형성이 가능하고, 종래의 프레스형 열교환기에 비해 압력 손실이 크지 않은 효과가 있다. 즉, 배터리의 발열 분포에 따라 많이 냉각시킬 부분과 적게 냉각시킬 부분을 적절히 분배하여 최적의 유로를 용이하게 형성시킬 수 있다.The heat exchanger for battery cooling according to the present invention can form various flow paths according to the installation position and length of a plurality of baffles, the position of at least one through hole formed in the separation wall, and the installation position and length of the partition wall. Compared to the type heat exchanger, the pressure loss is not large. That is, the optimum flow path can be easily formed by properly distributing a portion to be cooled much and a portion to be cooled less according to the heat generation distribution of the battery.

또한, 본 발명에 따른 배터리 냉각용 열교환기는 내부 공간에 설치되는 분리벽 및 구획벽에 의해 강도가 보강되는 효과가 있다. 이와 더불어, 압출 성형으로 제조될 수 있기 때문에 동일 크기인 프레스 타입의 배터리 냉각용 열교환기와 비교했을 때 금형개발비를 약 76% 정도 절감할 수 있다.In addition, the heat exchanger for cooling a battery according to the present invention has an effect of reinforcing strength by a partition wall and a partition wall installed in the inner space. In addition, since it can be manufactured by extrusion molding, the mold development cost can be reduced by about 76% when compared to a press-type battery cooling heat exchanger of the same size.

또한, 본 발명에 따른 배터리 냉각용 열교환기는 복수의 냉각부 사이의 공간이 보조 냉각부에 의해 채워짐으로써 배터리 모듈 접촉부와 접하는 면적이 확장되고, 이로 인해 냉각 면적이 확장되는 효과가 있다.In addition, in the heat exchanger for battery cooling according to the present invention, the space between the plurality of cooling units is filled by the auxiliary cooling unit, so that the area in contact with the battery module contact unit is expanded, and thus the cooling area is expanded.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 냉각용 열교환기의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 냉각용 열교환기의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 a 부분을 확대한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 냉각용 열교환기에서 제1 헤더부 및 분리벽을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 냉각용 열교환기에서 냉각유체의 흐름을 나타낸 평면도이다.
도 6은 종래의 프레스형 열교환기에서 냉각수 유량이 5 LPM일 때의 유동해석 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 배터리 냉각용 열교환기에서 냉각수 유량이 5 LPM일 때의 유동해석 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 종래의 프레스형 열교환기에서 냉각수 유량이 16 LPM일 때의 유동해석 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 배터리 냉각용 열교환기에서 냉각수 유량이 16 LPM일 때의 유동해석 결과를 나타낸 도면이다.1 is a perspective view of a heat exchanger for cooling a battery according to the present invention.
2 is an exploded perspective view of a heat exchanger for cooling a battery according to the present invention.
3 is an enlarged perspective view of a portion a of FIG. 2.
4 is a cross-sectional view showing a first header part and a partition wall in the heat exchanger for cooling a battery according to the present invention.
5 is a plan view showing the flow of the cooling fluid in the heat exchanger for battery cooling according to the present invention.
6 is a view showing a flow analysis result when the flow rate of cooling water is 5 LPM in a conventional press-type heat exchanger.
7 is a view showing the flow analysis results when the cooling water flow rate is 5 LPM in the battery cooling heat exchanger of the present invention.
8 is a view showing a flow analysis result when the flow rate of cooling water is 16 LPM in a conventional press heat exchanger.
9 is a view showing the flow analysis results when the cooling water flow rate is 16 LPM in the battery cooling heat exchanger of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements have the same numerals as possible even if they are indicated on different drawings. In addition, if it is determined that the subject matter of the present invention may be unclear, a detailed description thereof will be omitted. In addition, embodiments of the present invention will be described below, but the technical idea of the present invention is not limited thereto or is not limited thereto, and may be implemented by a person skilled in the art.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 냉각용 열교환기의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배터리 냉각용 열교환기의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 a 부분을 확대한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 배터리 냉각용 열교환기에서 제1 헤더부 및 분리벽을 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 배터리 냉각용 열교환기에서 냉각유체의 흐름을 나타낸 평면도이다.1 is a perspective view of a heat exchanger for cooling a battery according to the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of a heat exchanger for cooling a battery according to the present invention, FIG. 3 is an enlarged perspective view of a part a of FIG. 2, and FIG. A cross-sectional view showing a first header part and a partition wall in the heat exchanger for battery cooling according to the present invention, and FIG. 5 is a plan view showing the flow of cooling fluid in the heat exchanger for battery cooling according to the present invention.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 냉각용 열교환기(1)를 설명한다.Hereinafter, a battery cooling heat exchanger 1 according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 냉각용 열교환기(1)는 종래의 프레스형 열교환기와는 다른 압출형 열교환기로서, 전기자동차나 하이브리드 자동차와 같은 친환경 차량의 배터리 모듈 접촉부(B) 일면에 접하도록 설치되어 배터리 모듈 접촉부(B)에 장착되는 배터리 모듈(미도시)을 냉각시킬 수 있으며, 제1 헤더부(100), 제2 헤더부(200) 및 복수의 냉각부(300)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 배터리 모듈 접촉부(B)는 TIM(Thermal Interface Material)이라 불리는 열전달재를 사용한 패드로서, 배터리 모듈이 장착될 수 있다.Referring to FIG. 1, the heat exchanger 1 for cooling a battery according to a preferred embodiment of the present invention is an extruded heat exchanger different from a conventional press heat exchanger, and is a battery module contact part of an eco-friendly vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. (B) It is installed to be in contact with one surface to cool a battery module (not shown) mounted on the battery module contact part B, and the first header part 100, the second header part 200, and a plurality of cooling parts It may be configured to include 300. Here, the battery module contact part B is a pad using a heat transfer material called TIM (Thermal Interface Material), and a battery module may be mounted thereon.

구체적으로, 도 2를 참조하면, 제1 헤더부(100)는 단면이 사각형인 파이프 형상일 수 있으며, 일면에 유입공(110)이 형성되어 냉각유체가 유입되는 유입파이프(110')가 연결될 수 있다.Specifically, referring to FIG. 2, the first header part 100 may have a pipe shape having a square cross section, and an inlet hole 110 is formed on one surface to connect the inlet pipe 110 ′ into which the cooling fluid is introduced. I can.

또한, 제1 헤더부(100)는 일면과 직교하는 측면에 장공 형태의 복수의 제1 삽입홀(120)이 길이 방향으로 미리 정해진 간격을 두고 형성될 수 있다.In addition, in the first header part 100, a plurality of first insertion holes 120 having a long hole shape may be formed on a side orthogonal to one surface at predetermined intervals in the length direction.

한편, 제2 헤더부(200)는 제1 헤더부(100)와 마찬가지로 단면이 사각형인 파이프 형상일 수 있으며, 일면에 유출공(210)이 형성되어 유출파이프(210')가 연결될 수 있다.Meanwhile, the second header part 200 may have a pipe shape having a rectangular cross section, like the first header part 100, and an outlet hole 210 may be formed on one surface to connect the outlet pipe 210 ′.

여기서, 비록 도시되지는 않았으나, 유출파이프(210')는 배터리의 발열 분포에 따라 최적의 유로를 형성하기 위해 제1 헤더부(100)에 연결되도록 구성될 수도 있다. 즉, 유입파이프(110')를 통해 유입된 냉각유체는 제1 헤더부(100)를 경유하여 후술할 복수의 냉각부(300)에 형성된 복수의 유로를 흐른 후에 제1 헤더부(100) 또는 제2 헤더부(200)에 연결된 유출파이프(210')를 통해 유출될 수 있다.Here, although not shown, the outflow pipe 210 ′ may be configured to be connected to the first header part 100 to form an optimal flow path according to the heat distribution of the battery. That is, the cooling fluid introduced through the inlet pipe 110' passes through the first header part 100 and flows through a plurality of flow paths formed in the plurality of cooling parts 300 to be described later, and then the first header part 100 or It may flow out through the outflow pipe 210 ′ connected to the second header part 200.

한편, 제2 헤더부(200)는 제1 헤더부(100)와 대향하는 측면에 장공 형태의 복수의 제2 삽입홀(220)이 길이 방향으로 미리 정해진 간격을 두고 형성될 수 있다.Meanwhile, in the second header part 200, a plurality of long hole-shaped second insertion holes 220 may be formed on a side opposite to the first header part 100 at predetermined intervals in the length direction.

또한, 제1 헤더부(100) 및 제2 헤더부(200)는 각각 복수의 제1 배플(130)과 복수의 제2 배플(230)을 포함하여 구성된다. 이러한 복수의 배플(130, 230)은 제1 헤더부(100) 및 제2 헤더부(200)의 내부 공간에 길이 방향을 따라 미리 정해진 간격을 두고 설치되어 제1 헤더부(100) 및 제2 헤더부(200)의 내부 공간을 구획하도록 구비된다.In addition, the first header unit 100 and the second header unit 200 are configured to include a plurality of first baffles 130 and a plurality of second baffles 230, respectively. The plurality of baffles 130 and 230 are installed in the inner spaces of the first header unit 100 and the second header unit 200 at predetermined intervals along the length direction, and thus the first header unit 100 and the second header unit 200 It is provided to partition the inner space of the header part 200.

여기서, 제1 헤더부(100) 및 제2 헤더부(200)는 길이 방향을 따라 미리 정해진 간격을 두고 복수의 제1 결합홀(140) 및 복수의 제2 결합홀(240)이 형성될 수 있다. 제1 헤더부(100)에 형성된 복수의 제1 결합홀(140)은 복수의 제1 배플(130)이 삽입되어 고정되고, 제2 헤더부(200)에 형성된 복수의 제2 결합홀(240)은 복수의 제2 배플(230)이 삽입되어 고정될 수 있다.Here, a plurality of first coupling holes 140 and a plurality of second coupling holes 240 may be formed in the first header part 100 and the second header part 200 at predetermined intervals along the length direction. have. A plurality of first coupling holes 140 formed in the first header part 100 are fixed by inserting a plurality of first baffles 130, and a plurality of second coupling holes 240 formed in the second header part 200 ) May be fixed by inserting a plurality of second baffles 230.

복수의 냉각부(300)는 양단이 복수의 제1 삽입홀(120) 및 복수의 제2 삽입홀(220)에 일정 길이만큼 삽입되어 고정될 수 있다. 여기서, 복수의 냉각부(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 냉각부(300a), 제2 냉각부(300b), 제3 냉각부(300c)로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 제1 헤더부(100) 및 제2 헤더부(200)에 설치되는 냉각부(300)의 개수 등은 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.Both ends of the plurality of cooling units 300 may be inserted into the plurality of first insertion holes 120 and the plurality of second insertion holes 220 by a predetermined length to be fixed. Here, the plurality of cooling units 300 may include a first cooling unit 300a, a second cooling unit 300b, and a third cooling unit 300c as shown in FIG. 2, but is not limited thereto. , The number of cooling units 300 installed in the first header unit 100 and the second header unit 200 can be changed as much as possible by those skilled in the art.

또한, 복수의 냉각부(300)는 유입파이프(110')를 통해 유입된 냉각유체가 흐르는 복수의 유로가 길이 방향으로 형성될 수 있다. 이때, 복수의 유로는 길이 방향으로 형성된 복수의 격벽(310)을 통해 구획되어 형성될 수 있다.In addition, the plurality of cooling units 300 may have a plurality of flow paths through which the cooling fluid introduced through the inlet pipe 110 ′ flows in the longitudinal direction. In this case, the plurality of flow paths may be partitioned and formed through a plurality of partition walls 310 formed in the length direction.

한편, 복수의 냉각부(300) 중 적어도 하나는 배터리 모듈 접촉부(B)와 접하는 일면이 폭방향을 따라 연장 형성된 장착부(320)를 포함한다.On the other hand, at least one of the plurality of cooling units 300 includes a mounting portion 320 having one surface in contact with the battery module contact portion B extending along the width direction.

구체적으로, 장착부(320)는 제1 헤더부(100) 및 제2 헤더부(200)에 고정된 복수의 냉각부(300) 중에서 폭 방향으로 양측에 배치된 제2 제1 냉각부(300a) 및 제3 냉각부(300c)의 일면에 형성될 수 있다.Specifically, the mounting part 320 is a second first cooling part 300a disposed on both sides in the width direction among the plurality of cooling parts 300 fixed to the first header part 100 and the second header part 200 And may be formed on one surface of the third cooling unit 300c.

이러한 장착부(320)는 친환경 차량의 배터리를 장착하기 위한 복수의 장착홀(321)이 형성된다. 종래의 배터리 냉각용 열교환기(1)는 배터리를 장착하기 위해 별도의 케이스를 이용하여 고정하거나, 'ㄱ'자형 브라켓을 냉각부의 특정 위치에 브레이징(Brazing) 가공하여 접합시켰다. 이러한 방법은 브라켓의 금형이 별도로 필요하고, 정확한 위치에 접합시키기 위해 브레이징 픽스쳐(Brazing Fixtures)와 같은 추가적인 구조물이 필요하며, 일일이 브라켓을 접합 위치에 배치시키는 작업이 필요한 문제점이 있다.The mounting part 320 has a plurality of mounting holes 321 for mounting a battery of an eco-friendly vehicle. The conventional heat exchanger 1 for battery cooling is fixed using a separate case to mount the battery, or a'b'-shaped bracket is brazed to a specific location of the cooling unit to be bonded. This method requires a separate mold for the bracket, additional structures such as brazing fixtures are required to bond to the correct position, and there is a problem that the work of placing the bracket at the bonding position is required.

반면에, 본 발명은 배터리를 장착하기 위한 장착홀(321)이 형성되어 브라켓의 기능을 대신하는 장착부(320)가 냉각부(300)에 일체로 형성되기 때문에, 별도의 브라켓을 접합 위치에 배치시키는 공정을 없앰으로써 제작 공수 및 제작 원가를 절감할 수 있고, 장착부(320)에 형성된 장착홀(321)을 통해 차량의 배터리를 열교환기의 정확한 위치에 장착시킬 수 있다.On the other hand, in the present invention, since the mounting hole 321 for mounting the battery is formed so that the mounting part 320 that replaces the function of the bracket is integrally formed with the cooling part 300, a separate bracket is placed at the bonding position. By eliminating the process, manufacturing man-hours and manufacturing cost can be reduced, and the battery of the vehicle can be mounted in the correct position of the heat exchanger through the mounting hole 321 formed in the mounting part 320.

또한, 장착부(320)는 배터리와 접하는 일면이 폭 방향을 따라 연장 형성되기 때문에 배터리를 지지하는 강도가 보강되는 효과가 있고, 배터리 열의 전도 면적이 넓어지기 때문에 방열 효과도 높일 수 있다.In addition, the mounting portion 320 has an effect of reinforcing the strength of supporting the battery because one surface in contact with the battery extends along the width direction, and since the conduction area of the battery heat is increased, the heat dissipation effect can be increased.

한편, 복수의 냉각부(300)는 알루미늄 재질로 제작될 수 있고, 압출 성형으로 제작될 수 있다. 또한, 장착부(320)에 형성되는 장착홀(321)은 복수의 냉각부(300)를 압출 성형하여 제작한 후에 후가공으로 형성시킬 수 있으며, 장착홀(321)의 형성 방법은 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.Meanwhile, the plurality of cooling units 300 may be made of aluminum, and may be manufactured by extrusion molding. In addition, the mounting hole 321 formed in the mounting part 320 can be formed by post-processing after extrusion molding a plurality of cooling parts 300, and the method of forming the mounting hole 321 is you can change it.

한편, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 분리벽(400)은 제1 헤더부(100)의 길이 방향을 따라 형성되고, 제1 헤더부(100)에 설치된 복수의 제1 배플(130) 사이의 공간을 구획할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 2 to 4, the separation wall 400 is formed along the length direction of the first header part 100, and a plurality of first baffles 130 installed in the first header part 100 The space between) can be divided.

또한, 분리벽(400)은 복수의 제1 삽입홀(120)과 대향하는 적어도 하나의 관통홀(410)이 형성된다.Further, the separation wall 400 has at least one through hole 410 facing the plurality of first insertion holes 120.

한편, 분리벽(400)은 적어도 하나의 구획벽(420)을 더 포함하여 구성된다. 구획벽(420)은 일단이 제1 헤더부(100)에 형성된 적어도 하나의 삽입공(150)에 삽입되고, 타단이 분리벽(400)에 형성된 적어도 하나의 결합공(430)에 삽입되어 고정될 수 있다. 여기서, 삽입공(150)은 제1 헤더부(100)에 형성된 복수의 제1 삽입홀(120) 사이에 형성되고, 결합공(430)은 삽입공(150)과 대향하는 위치에 형성될 수 있다.Meanwhile, the separation wall 400 is configured to further include at least one partition wall 420. The partition wall 420 has one end inserted into at least one insertion hole 150 formed in the first header part 100, and the other end inserted into at least one coupling hole 430 formed in the separation wall 400 to be fixed. Can be. Here, the insertion hole 150 is formed between the plurality of first insertion holes 120 formed in the first header part 100, and the coupling hole 430 may be formed at a position opposite to the insertion hole 150. have.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 유입파이프(110')를 통해 유입된 냉각 유체는 제1 헤더부(100)의 내부 공간을 경유하여 분리벽(400)에 형성된 적어도 하나의 관통홀(410)을 통해 분리벽(400)의 내부 공간으로 흐를 수 있다.That is, as shown in FIG. 5, the cooling fluid introduced through the inlet pipe 110 ′ passes through the inner space of the first header part 100 and passes through at least one through hole 410 formed in the separation wall 400. ) May flow into the inner space of the separation wall 400.

이후에, 냉각유체는 구획벽(420)에 의해 막혀있는 제2 냉각부(300b) 및 제3 냉각부(300c)로 흐르지 않고 제1 삽입홀(120)을 통해 제1 냉각부(300a)로 흐르게 된다. 제1 냉각부(300a)의 복수의 유로를 통과한 냉각유체는 제2 삽입홀(220)을 통해 제2 헤더부(200)의 내부 공간으로 유입된다.Thereafter, the cooling fluid does not flow to the second cooling unit 300b and the third cooling unit 300c that are blocked by the partition wall 420 but to the first cooling unit 300a through the first insertion hole 120. Flow. The cooling fluid that has passed through the plurality of flow paths of the first cooling unit 300a flows into the inner space of the second header unit 200 through the second insertion hole 220.

제2 헤더부(200)의 내부 공간으로 유입된 냉각유체는 제2 배플(230)에 의해 막혀있는 제3 냉각부(300c)로 흐르지 않고 제2 삽입홀(220)을 통해 제2 냉각부(300b)로 흐르게 된다. 이후의 냉각유체의 흐름 방향은 도 3에 도시된 화살표 방향과 같으며, 최종적으로 냉각유체는 제2 헤더부(200)에 연결된 유출파이프(210')를 통해 유출될 수 있다.The cooling fluid introduced into the inner space of the second header part 200 does not flow to the third cooling part 300c that is blocked by the second baffle 230 and passes through the second insertion hole 220. 300b). Subsequently, the flow direction of the cooling fluid is the same as the arrow direction shown in FIG. 3, and finally, the cooling fluid may flow out through the outflow pipe 210 ′ connected to the second header part 200.

이와 같이, 본 발명의 배터리 냉각용 열교환기(1)는 복수의 배플(130, 230)의 설치 위치와 길이, 분리벽(400)에 형성되는 적어도 하나의 관통홀(410)의 위치, 구획벽(420)의 설치 위치와 길이에 따라서 다양한 유로의 형성이 가능한 장점이 있다. 즉, 배터리의 발열 분포에 따라 많이 냉각시킬 부분과 적게 냉각시킬 부분을 적절히 분배하여 최적의 유로를 용이하게 형성시킬 수 있다.As described above, the heat exchanger 1 for battery cooling of the present invention includes the installation position and length of the plurality of baffles 130 and 230, the position of the at least one through hole 410 formed in the separation wall 400, and the partition wall. There is an advantage that various flow paths can be formed according to the installation location and length of the 420. That is, the optimum flow path can be easily formed by properly distributing a portion to be cooled much and a portion to be cooled less according to the heat generation distribution of the battery.

또한, 제1 헤더부(100)는 내부 공간에 설치되는 분리벽(400) 및 구획벽(420)에 의해 강도가 보강되는 효과가 있다. 이와 더불어, 본 발명의 배터리 냉각용 열교환기(1)는 압출 성형으로 제조될 수 있기 때문에 동일 크기인 프레스 타입의 배터리 냉각용 열교환기와 비교했을 때 금형개발비를 약 76% 정도 절감할 수 있다.In addition, the first header portion 100 has an effect of reinforcing strength by the separation wall 400 and the partition wall 420 installed in the inner space. In addition, since the battery cooling heat exchanger 1 of the present invention can be manufactured by extrusion molding, the mold development cost can be reduced by about 76% compared to a press-type battery cooling heat exchanger of the same size.

한편, 다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 보조 냉각부(500)는 복수의 냉각부(300) 사이의 공간에 배치되고, 양측면(510)이 복수의 냉각부(300)에 접하도록 구비될 수 있다. Meanwhile, referring again to FIGS. 1 and 2, the auxiliary cooling unit 500 is disposed in a space between the plurality of cooling units 300, and both side surfaces 510 are provided to contact the plurality of cooling units 300. I can.

즉, 본 발명의 배터리 냉각용 열교환기(1)는 보조 냉각부(500)가 적용됨으로써 복수의 냉각부(300) 사이의 공간이 보조 냉각부(500)에 의해 채워질 수 있다. 또한 복수의 냉각부(300) 사이에 배치된 보조 냉각부(500) 또한 배터리 모듈 접촉부(B)의 일면과 접하기 때문에 결과적으로 배터리 모듈 접촉부(B)와 본 발명의 열교환기(1)가 접하는 면적이 확장되고, 이로 인해 냉각 면적이 확장되는 효과가 있다.That is, in the heat exchanger 1 for battery cooling of the present invention, since the auxiliary cooling unit 500 is applied, the space between the plurality of cooling units 300 may be filled by the auxiliary cooling unit 500. In addition, since the auxiliary cooling unit 500 disposed between the plurality of cooling units 300 also contacts one surface of the battery module contact unit B, as a result, the battery module contact unit B and the heat exchanger 1 of the present invention contact each other. The area is expanded, and thereby the cooling area is expanded.

다시 말하면, 보조 냉각부(500)는 양측면(510)이 복수의 냉각부(300)에 접하기 때문에 복수의 냉각부(300)를 흐르는 냉각유체에 의한 냉기가 전도될 수 있고, 보조 냉각부(500)에 전도된 냉기는 보조 냉각부(500)와 접하는 배터리 모듈 접촉부(B)에 전달되어 냉각 효율을 높일 수 있다.In other words, since both side surfaces 510 of the auxiliary cooling unit 500 are in contact with the plurality of cooling units 300, cold air may be conducted by the cooling fluid flowing through the plurality of cooling units 300, and the auxiliary cooling unit ( The cold air conducted to 500) is transmitted to the battery module contact portion B in contact with the auxiliary cooling unit 500 to increase cooling efficiency.

여기서, 보조 냉각부(500)는 측면이 반구 형태인 복수의 냉각부(300)에 대응하여 양측면(510)이 오목하게 형성될 수 있으며, 이러한 형상으로 인해 복수의 냉각부(300)와의 접촉 면적이 넓어질 수 있다. 또한, 보조 냉각부(500)는 복수의 냉각부(300)와 마찬가지로 알루미늄 재질로 제작될 수 있고, 압출 성형으로 제작될 수 있다.Here, the auxiliary cooling unit 500 may have both side surfaces 510 formed concave in correspondence with the plurality of cooling units 300 having a hemispherical shape, and due to this shape, a contact area with the plurality of cooling units 300 This can be widened. In addition, the auxiliary cooling unit 500 may be made of aluminum, similar to the plurality of cooling units 300, and may be manufactured by extrusion molding.

한편, 보조 냉각부(500)는 하면이 개방되게 형성될 수 있으므로, 클립 형태로 복수의 냉각부(300) 사이의 공간에 용이하게 조립될 수 있다.Meanwhile, since the auxiliary cooling unit 500 may be formed to have an open bottom surface, it may be easily assembled in the space between the plurality of cooling units 300 in the form of a clip.

또한, 복수의 냉각부(300) 및 보조 냉각부(500)의 하면은 단열판(600)이 구비될 수 있다.In addition, a heat insulating plate 600 may be provided on the lower surfaces of the plurality of cooling units 300 and the auxiliary cooling units 500.

이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 종래의 프레스형 열교환기와 본 발명의 배터리 냉각용 열교환기에 대한 유동해석 결과를 설명한다. 도 6은 종래의 프레스형 열교환기에서 냉각수 유량이 5 LPM일 때의 유동해석 결과를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 배터리 냉각용 열교환기(1)에서 냉각수 유량이 5 LPM일 때의 유동해석 결과를 나타낸 도면이며, 도 8은 종래의 프레스형 열교환기에서 냉각수 유량이 16 LPM일 때의 유동해석 결과를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 배터리 냉각용 열교환기(1)에서 냉각수 유량이 16 LPM일 때의 유동해석 결과를 나타낸 도면이다. 여기서, 유동해석의 조건은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.Hereinafter, a flow analysis result of the conventional press heat exchanger and the battery cooling heat exchanger of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 9. 6 is a view showing the flow analysis result when the cooling water flow rate is 5 LPM in a conventional press heat exchanger, and FIG. 7 is a flow when the cooling water flow rate is 5 LPM in the battery cooling heat exchanger 1 of the present invention. Figure 8 is a view showing the analysis result, Figure 8 is a view showing the flow analysis result when the coolant flow rate is 16 LPM in a conventional press heat exchanger, Figure 9 is a cooling water flow rate in the battery cooling heat exchanger 1 of the present invention This is a diagram showing the flow analysis result at 16 LPM. Here, the conditions of the flow analysis are as shown in Table 1 below.

항목Item 내용Contents 냉각수 유량Coolant flow 5 LPM / 16 LPM5 LPM / 16 LPM 냉각수 입구 온도Coolant inlet temperature 20℃20℃ 배터리 모듈 열량Battery module calories 390 W390 W

냉각수 유량Coolant flow 5 LPM5 LPM 16 LPM16 LPM 항목Item 종래Conventional 본 발명The present invention 종래Conventional 본 발명The present invention 냉각수 압력 강하Coolant pressure drop 0.05 bar0.05 bar 0.027 bar0.027 bar 0.304 bar0.304 bar 0.160 bar0.160 bar

상기 표 2, 도 6 내지 도 9의 결과에 따르면, 냉각수 유량이 5 LPM 및 16 LPM일 때, 본 발명의 배터리 냉각용 열교환기는 종래의 프레스형 열교환기에 비해 냉각수의 압력 강하가 낮음을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 배터리 냉각용 열교환기는 방열 성능을 높이기 위해 복수의 배플(130, 230), 분리벽(400), 구획벽(420) 등을 다양하게 설치하여 유로를 구성하더라도 종래의 프레스형 열교환기에 비해 압력 강하에 여유가 있기 때문에 압력 손실이 크지 않은 효과가 있음을 알 수 있다.According to the results of Table 2 and FIGS. 6 to 9, when the cooling water flow rate is 5 LPM and 16 LPM, it can be seen that the battery cooling heat exchanger of the present invention has a lower pressure drop of the cooling water compared to the conventional press heat exchanger. . Therefore, the heat exchanger for battery cooling of the present invention comprises a flow path by installing a plurality of baffles 130 and 230, a partition wall 400, and a partition wall 420 in various ways to increase heat dissipation performance. It can be seen that the pressure loss is not significant because there is room for pressure drop compared to the group.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been described in detail, but the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments and should be interpreted by the claims. At this time, those who have acquired ordinary knowledge in this technical field will have to consider that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

1 : 배터리 냉각용 열교환기 100 : 제1 헤더부
110 : 유입공 110' : 유입파이프
120 : 복수의 제1 삽입홀 130 : 복수의 제1 배플
140 : 복수의 제1 결합홀 150 : 삽입공
200 : 제2 헤더부 210 : 유출공
210' : 유출파이프 220 : 복수의 제2 삽입홀
230 : 복수의 제2 배플 240 : 복수의 제2 결합홀
300 : 복수의 냉각부 300a : 제1 냉각부
300b : 제2 냉각부 300c : 제3 냉각부
310 : 복수의 격벽 320 : 장착부
321 : 배터리 장착홀 400 : 분리벽
410 : 관통홀 420 : 구획벽
430 : 결합공 500 : 보조 냉각부
510 : 보조 냉각부의 양측면 600 : 단열판1: battery cooling heat exchanger 100: first header portion
110: inlet hole 110': inlet pipe
120: a plurality of first insertion holes 130: a plurality of first baffles
140: a plurality of first coupling holes 150: insertion hole
200: second header part 210: outflow hole
210': outflow pipe 220: a plurality of second insertion holes
230: a plurality of second baffles 240: a plurality of second coupling holes
300: a plurality of cooling units 300a: first cooling units
300b: second cooling unit 300c: third cooling unit
310: a plurality of bulkheads 320: mounting portion
321: battery mounting hole 400: separation wall
410: through hole 420: partition wall
430: coupling hole 500: auxiliary cooling unit
510: both sides of the auxiliary cooling unit 600: insulation plate

Claims (6)

차량의 배터리에 접하도록 설치되는 배터리 냉각용 열교환기로서,
냉각유체가 유입되는 유입파이프가 연결되고, 복수의 제1 삽입홀이 형성되며, 상기 복수의 제1 삽입홀 사이에 적어도 하나의 삽입공이 형성된 제1 헤더부;
상기 복수의 제1 삽입홀과 대향하는 복수의 제2 삽입홀이 형성된 제2 헤더부;
양단이 상기 복수의 제1 삽입홀 및 상기 복수의 제2 삽입홀에 삽입되어 고정되고, 상기 냉각유체가 흐르는 복수의 유로가 길이 방향으로 형성된 복수의 냉각부;
상기 제1 헤더부 및 상기 제2 헤더부의 내부 공간에 길이 방향을 따라 미리 정해진 간격을 두고 설치되고, 상기 내부 공간을 구획하는 복수의 배플;
상기 제1 헤더부의 길이 방향을 따라 형성되고, 상기 제1 헤더부에 설치된 복수의 배플 사이의 공간을 구획하며, 상기 복수의 제1 삽입홀과 대향하는 적어도 하나의 관통홀이 형성되고, 상기 적어도 하나의 삽입공과 대향하는 적어도 하나의 결합공이 형성된 분리벽; 및
상기 적어도 하나의 삽입공 및 상기 적어도 하나의 결합공에 양단이 삽입되어 고정되는 적어도 하나의 구획벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각용 열교환기.
As a battery cooling heat exchanger installed in contact with the battery of the vehicle,
A first header part connected to an inlet pipe through which the cooling fluid is introduced, a plurality of first insertion holes formed, and at least one insertion hole formed between the plurality of first insertion holes;
A second header portion having a plurality of second insertion holes facing the plurality of first insertion holes;
A plurality of cooling units having both ends inserted into the plurality of first insertion holes and the plurality of second insertion holes and fixed, and a plurality of flow paths through which the cooling fluid flows are formed in a longitudinal direction;
A plurality of baffles installed in the inner spaces of the first header part and the second header part at predetermined intervals along the length direction and partitioning the inner space;
It is formed along the length direction of the first header part, partitions a space between the plurality of baffles installed in the first header part, at least one through hole facing the plurality of first insertion holes is formed, the at least A separation wall in which at least one coupling hole facing one insertion hole is formed; And
And at least one partition wall inserted and fixed at both ends of the at least one insertion hole and the at least one coupling hole.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복수의 냉각부 사이의 공간에 배치되고, 양측면이 상기 복수의 냉각부에 접하는 보조 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각용 열교환기.
The method of claim 1,
And an auxiliary cooling unit disposed in a space between the plurality of cooling units and having both side surfaces in contact with the plurality of cooling units.
 제5항에 있어서,
상기 복수의 냉각부 중 적어도 하나는,
상기 배터리와 접하는 일면이 폭방향을 따라 연장 형성된 장착부를 포함하고,
상기 장착부는 상기 배터리를 장착하기 위한 복수의 장착홀이 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 냉각용 열교환기.The method of claim 5,
At least one of the plurality of cooling units,
One surface in contact with the battery includes a mounting portion extending along the width direction,
The battery cooling heat exchanger, wherein the mounting portion has a plurality of mounting holes for mounting the battery.
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