KR102317986B1 - Thermal management system of electric vehicle battery module assembly - Google Patents

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Abstract

전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치는, 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 어퍼 커버와 배터리 트레이 사이에서 배터리 트레이의 내측에 전후 방향을 따라 배열된 배터리 모듈들의 온도를 컨트롤 하기 위한 것으로서, ⅰ)에어 컴프레셔와, ⅱ)배터리 트레이에 연결되게 설치되고, 에어 컴프레셔와 연결되며, 에어 컴프레셔로부터 공급되는 압축 공기를 더운 공기와 냉각 공기로 분리하는 냉온 공기 분리기와, ⅲ)냉온 공기 분리기의 더운 공기 배출 측 및 냉각 공기 배출 측과 선택적으로 연결되며, 배터리 트레이에 배터리 모듈들의 배열 방향을 따라 구비되는 에어 덕트부재와, ⅳ)배터리 모듈들의 상면에 설치되며, 배터리 모듈들의 배열 방향에 교차하는 방향으로 에어 덕트부재를 관통하는 열전달부재를 포함할 수 있다.A thermal management device for a battery module assembly for an electric vehicle is disclosed. The disclosed thermal management device of a battery module assembly for an electric vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention is provided between the upper cover of the battery module assembly for an electric vehicle and the battery tray, inside the battery tray, the battery modules arranged in the front-rear direction. To control the temperature, i) an air compressor, ii) a cold and hot air separator that is installed to be connected to the battery tray and connected to the air compressor, and separates the compressed air supplied from the air compressor into hot air and cooling air; iii) an air duct member that is selectively connected to the hot air discharge side and the cooling air discharge side of the cold and hot air separator, and is provided in the battery tray along the arrangement direction of the battery modules, iv) is installed on the upper surface of the battery modules, and the battery module It may include a heat transfer member passing through the air duct member in a direction crossing the arrangement direction of the.

Description

전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치 {THERMAL MANAGEMENT SYSTEM OF ELECTRIC VEHICLE BATTERY MODULE ASSEMBLY}Thermal management device for battery module assembly for electric vehicle {THERMAL MANAGEMENT SYSTEM OF ELECTRIC VEHICLE BATTERY MODULE ASSEMBLY}

본 발명의 실시 예는 전기자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기자동차에 구성되는 고 용량 배터리의 열 관리를 도모할 수 있는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to an electric vehicle, and more particularly, to a thermal management device for a battery module assembly for an electric vehicle capable of thermal management of a high-capacity battery configured in the electric vehicle.

최근 환경오염 문제 및 대체 에너지 개발에 대한 노력으로 전기 자동차의 개발이 꾸준히 이루어지고 있다.Recently, the development of electric vehicles has been steadily made due to environmental pollution problems and efforts to develop alternative energy.

일반적으로, 전기 자동차에는 차량을 구동시키기 위한 전기모터(구동모터)와, 그 전기모터에 전력을 공급하는 고전압 배터리가 탑재되어 있다. 배터리는 전기모터를 구동시키는 에너지원으로 인버터를 통해 전기모터에 전력을 공급할 수 있다.In general, an electric motor (drive motor) for driving the vehicle and a high voltage battery for supplying power to the electric motor are mounted in an electric vehicle. The battery is an energy source that drives the electric motor and can supply power to the electric motor through an inverter.

이러한 배터리는 충전 및 방전 가능한 이차 전지로서, 배터리 팩의 형태로 차체에 탑재되며, 필요 전력을 얻기 위해 다수 개의 셀들로 이루어진 배터리 모듈을 직렬로 연결한다. Such a battery is a rechargeable battery capable of charging and discharging, and is mounted on a vehicle body in the form of a battery pack, and a battery module composed of a plurality of cells is connected in series to obtain necessary power.

상기와 같은 전기 자동차용 배터리의 성능은 주변 환경의 온도에 따라 크게 좌우되며, 충전 및 방전 시 자체적으로 발생하는 열 또한 배터리의 성능 및 효율을 낮추는 주요 요인으로 작용하고 있다.The performance of the battery for an electric vehicle as described above greatly depends on the temperature of the surrounding environment, and heat generated by itself during charging and discharging also acts as a major factor for lowering the performance and efficiency of the battery.

그런데, 종래 기술에서는 배터리에서 발생하는 열을 다양한 방식으로 냉각하고 있으나, 동절기 또는 저온지역과 같은 주변 환경 조건에서는 배터리의 최적 온도를 유지시키지 못하는 등 배터리의 온도 관리에 능동적으로 대처하지 못하게 되어 배터리의 성능 저하를 야기하고 있다.However, in the prior art, heat generated from the battery is cooled in various ways, but in the surrounding environmental conditions such as winter or low-temperature areas, it is not possible to actively cope with the temperature management of the battery, such as failing to maintain the optimal temperature of the battery. It causes performance degradation.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.Matters described in this background section are prepared to enhance understanding of the background of the invention, and may include matters that are not already known to those of ordinary skill in the art to which this technology belongs.

본 발명의 실시 예들은 볼텍스 튜브(vortex tube)와 히트 파이프(heat pipe)를 적용한 간단한 구성으로서 배터리의 온도를 효율적으로 관리할 수 있도록 한 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are to provide a thermal management device for a battery module assembly for an electric vehicle that can efficiently manage the temperature of the battery with a simple configuration to which a vortex tube and a heat pipe are applied.

본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치 는, 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 어퍼 커버와 배터리 트레이 사이에서 상기 배터리 트레이의 내측에 전후 방향을 따라 배열된 배터리 모듈들의 온도를 컨트롤 하기 위한 것으로서, ⅰ)에어 컴프레셔와, ⅱ)상기 배터리 트레이에 연결되게 설치되고, 상기 에어 컴프레셔와 연결되며, 상기 에어 컴프레셔로부터 공급되는 압축 공기를 더운 공기와 냉각 공기로 분리하는 냉온 공기 분리기와, ⅲ)상기 냉온 공기 분리기의 더운 공기 배출 측 및 냉각 공기 배출 측과 선택적으로 연결되며, 상기 배터리 트레이에 상기 배터리 모듈들의 배열 방향을 따라 구비되는 에어 덕트부재와, ⅳ)상기 배터리 모듈들의 상면에 설치되며, 상기 배터리 모듈들의 배열 방향에 교차하는 방향으로 상기 에어 덕트부재를 관통하는 열전달부재를 포함할 수 있다.The thermal management apparatus of a battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention controls the temperature of the battery modules arranged in the front-rear direction inside the battery tray between the upper cover of the battery module assembly for the electric vehicle and the battery tray In order to do this, i) an air compressor, ii) a hot and cold air separator that is installed to be connected to the battery tray and connected to the air compressor, and separates the compressed air supplied from the air compressor into hot air and cooling air; iii) an air duct member selectively connected to the hot air discharge side and the cooling air discharge side of the cold and hot air separator, and provided in the battery tray along the arrangement direction of the battery modules; iv) Installed on the upper surface of the battery modules and a heat transfer member penetrating the air duct member in a direction crossing the arrangement direction of the battery modules.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 냉온 공기 분리기는 볼텍스 튜브(vortex tube)를 포함할 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the hot and cold air separator may include a vortex tube.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 볼텍스 튜브는 상기 배터리 모듈들의 냉각 시, 냉각 공기를 상기 에어 덕트부재로 공급하며, 상기 배터리 모듈의 승온 시, 더운 공기를 상기 에어 덕트부재로 공급할 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the vortex tube supplies cooling air to the air duct member when the battery modules are cooled, and when the temperature of the battery module is raised , hot air may be supplied to the air duct member.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 열전달부재는 상기 배터리 모듈들의 상면에 평면 방향으로 접촉되게 설치되는 평판 형상의 히트 파이프(heat pipe)를 포함할 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the heat transfer member includes a flat heat pipe installed in contact with upper surfaces of the battery modules in a planar direction. can do.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 열전달부재는 상기 배터리 모듈의 냉각 시, 상기 배터리 모듈들의 열을 냉각 공기가 유동하는 상기 에어 덕트부재로 전달하며, 상기 배터리 모듈의 승온 시, 더운 공기가 유동하는 상기 에어 덕트부재의 열을 상기 배터리 모듈들로 전달할 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the heat transfer member transfers heat of the battery modules to the air duct member through which cooling air flows when the battery module is cooled. And, when the temperature of the battery module is raised, the heat of the air duct member through which hot air flows may be transferred to the battery modules.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치는, 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 어퍼 커버와 배터리 트레이 사이에서 상기 배터리 트레이의 내측에 전후 방향을 따라 배열된 배터리 모듈들의 온도를 컨트롤 하기 위한 것으로서, ⅰ)에어 컴프레셔와, ⅱ)상기 배터리 트레이에 연결되게 설치되고, 상기 에어 컴프레셔와 연결되며, 상기 에어 컴프레셔로부터 공급되는 압축 공기를 더운 공기와 냉각 공기로 분리하는 볼텍스 튜브(vortex tube)와, ⅲ)상기 볼텍스 튜브의 더운 공기 배출 측 및 냉각 공기 배출 측과 선택적으로 연결되며, 상기 배터리 트레이에 상기 배터리 모듈들의 배열 방향을 따라 구비되는 에어 덕트부재와, ⅳ)상기 볼텍스 튜브의 더운 공기 배출 측 및 상기 볼텍스 튜브의 냉각 공기 배출 측과 연결되고, 상기 에어 덕트부재와 연결되는 밸브유닛과, ⅴ)상기 배터리 모듈들의 상면에 평면 방향으로 접촉되게 설치되며, 상기 배터리 모듈들의 배열 방향에 교차하는 방향으로 상기 에어 덕트부재를 관통하는 히트 파이프(heat pipe)를 포함할 수 있다.And, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the temperature of the battery modules arranged in the front and rear directions inside the battery tray between the upper cover of the battery module assembly for the electric vehicle and the battery tray In order to control the air compressor, i) an air compressor, ii) a vortex tube installed to be connected to the battery tray, connected to the air compressor, and separating the compressed air supplied from the air compressor into hot air and cooling air ( vortex tube), iii) an air duct member selectively connected to the hot air discharge side and the cooling air discharge side of the vortex tube, and provided in the battery tray along the arrangement direction of the battery modules, iv) the vortex tube a valve unit connected to the hot air discharge side of the vortex tube and the cooling air discharge side of the vortex tube and connected to the air duct member, v) installed in planar contact with the upper surfaces of the battery modules, and the arrangement of the battery modules and a heat pipe passing through the air duct member in a direction crossing the direction.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 볼텍스 튜브는 상기 에어 컴프레셔와 연결되며, 압축 공기를 도입하는 도입부와, 압축 공기의 운동 에너지를 열 에너지로 변환하며 그 압축 공기를 더운 공기와 냉각 공기로 분리하는 에너지 변환부와, 더운 공기를 배출하는 제1 배출부와, 냉각 공기를 배출하는 제2 배출부를 포함할 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the vortex tube is connected to the air compressor, and an introduction part for introducing compressed air; It may include an energy conversion unit that converts the compressed air into hot air and cooling air, a first discharge unit that discharges hot air, and a second discharge unit that discharges cooling air.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 제1 배출부는 제1 연결라인을 통해 상기 밸브유닛과 연결될 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the first discharge part may be connected to the valve unit through a first connection line.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 제2 배출부는 제2 연결라인을 통해 상기 밸브유닛과 연결될 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the second discharge part may be connected to the valve unit through a second connection line.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 밸브유닛은 상기 에어 덕트부재의 공기 유입 단과 제3 연결라인을 통해 연결될 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the valve unit may be connected to the air inlet end of the air duct member through a third connection line.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 밸브유닛은 상기 제1 및 제2 연결라인과 상기 제3 연결라인을 선택적으로 연결하며, 더운 공기와 냉각 공기를 선택적으로 배출할 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the valve unit selectively connects the first and second connection lines and the third connection line, hot air and cooling Air can be selectively vented.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 에어 덕트부재는 상기 배터리 트레이에서 전후 방향을 따라 배열된 상기 배터리 모듈들 사이에 전후 방향을 따라 배치되며, 상기 어퍼 커버와 연결될 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the air duct member is disposed along the front-rear direction between the battery modules arranged in the front-rear direction in the battery tray, It may be connected to the upper cover.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 에어 덕트부재는 상기 제3 연결라인과 연결되는 일단에 공기 유입구를 형성하고, 타단에는 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출구를 형성할 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the air duct member forms an air inlet at one end connected to the third connection line, and discharges air to the outside at the other end. It is possible to form an air outlet for

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 에어 덕트부재는 상기 공기 배출구 측이 상기 어퍼 커버와 연결될 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the air duct member may have an air outlet side connected to the upper cover.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 히트 파이프와 상기 배터리 모듈의 상면 사이에는 열전달 패드가 설치될 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, a heat transfer pad may be installed between the heat pipe and an upper surface of the battery module.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 히트 파이프는 평판 형상으로 구비될 수 있다.Also, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the heat pipe may be provided in a flat plate shape.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 에어 덕트부재는 상하 측의 제1 및 제2 부분 사이에 공기 유동 통로를 형성할 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the air duct member may form an air flow passage between the first and second portions of the upper and lower sides.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 히트 파이프는 상기 배터리 모듈들의 배열 방향에 교차하는 방향으로 상기 제1 및 제2 부분 사이를 관통할 수 있다.In addition, in the thermal management apparatus of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, the heat pipe may penetrate between the first and second parts in a direction crossing the arrangement direction of the battery modules. .

본 발명의 실시 예는 볼텍스 튜브에서 배출되는 냉각 공기로서 히트 파이프를 통해 배터리 모듈들을 냉각할 수 있고, 볼텍스 튜브에서 배출되는 더운 공기로서 히트 파이프를 통해 배터리 모듈들의 온도를 승온시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, as cooling air discharged from the vortex tube, the battery modules may be cooled through a heat pipe, and as hot air discharged from the vortex tube, the temperature of the battery modules may be increased through the heat pipe.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈들의 온도를 일정하게 관리할 수 있으며, 배터리 모듈들의 안정적이면서 효율적인 열 관리를 도모할 수 있고, 배터리 모듈들의 수명을 향상시킬 수 있으며, 배터리 모듈들의 출력 성능을 더욱 증대시킬 수 있다.Therefore, in an embodiment of the present invention, it is possible to constantly manage the temperature of the battery modules, to promote stable and efficient thermal management of the battery modules, to improve the lifespan of the battery modules, and to increase the output performance of the battery modules. can be further increased.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.In addition, the effects obtainable or predicted by the embodiments of the present invention are to be disclosed directly or implicitly in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects predicted according to an embodiment of the present invention will be disclosed in the detailed description to be described later.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치를 도시한 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치를 도시한 일부 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치를 일부 분해한 평면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치를 도시한 단면 구성도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.Since these drawings are for reference in describing an exemplary embodiment of the present invention, the technical spirit of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a combined perspective view illustrating a thermal management device of a battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a partially exploded perspective view illustrating a thermal management device of a battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a partially exploded plan view of a thermal management device of a battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a thermal management device of a battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are views for explaining the operation of the thermal management device of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar elements throughout the specification.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.Since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the bar shown in the drawings, and the thickness is enlarged to clearly express various parts and regions.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In addition, in the following detailed description, the reason for dividing the names of components into first, second, etc. is to distinguish them due to the same relationship, and it is not necessarily limited to the order in the following description.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part includes a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.

또한, 명세서에 기재된 ...부, ...수단 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.In addition, terms such as ... part, ... means described in the specification mean a unit of a comprehensive configuration that performs at least one function or operation.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치를 도시한 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치를 도시한 일부 분해 사시도이다.1 is a combined perspective view illustrating a thermal management device of a battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial exploded view showing a thermal management device of a battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. is a perspective view.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치(100)는 고전압 배터리로부터 전원을 공급받아 작동하는 구동모터를 동력원으로 하여 주행이 가능한 전기자동차에 적용될 수 있다.1 and 2, the thermal management apparatus 100 of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is an electric vehicle capable of driving by using a driving motor operated by receiving power from a high voltage battery as a power source. can be applied.

여기서, 상기한 고전압 배터리를 구성하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(1)는 차체의 언더 바디 측에 탑재되며, 충, 방전이 가능한 다수 개의 배터리 셀들이 구비된 배터리 모듈(2)들을 수납하는 배터리 마운팅 구조체로서의 배터리 팩에 적용될 수 있다.Here, the battery module assembly 1 for an electric vehicle constituting the high voltage battery is mounted on the underbody side of the vehicle body, and a battery mounting for accommodating the battery modules 2 provided with a plurality of battery cells capable of charging and discharging. It can be applied to a battery pack as a structure.

상기 배터리 모듈(2)들은 배터리 셀들이 전기적으로 연결된 배터리 집합 구조체로서, 배터리 용량에 따라 배터리 셀들의 개수가 다양하게 가변될 수 있고, 집합 구조체의 형상도 다양하게 가변될 수 있다.The battery modules 2 are battery assembly structures in which battery cells are electrically connected, and the number of battery cells may be variously changed according to battery capacity, and the shape of the assembly structure may also be variously changed.

이와 같은 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(1)는 차체 언더 바디의 전후 방향을 기준할 때, 그 언더 바디를 구성하는 프론트 플로어, 센터 플로어 및 리어 플로어의 일체형 구조에 차체의 전후 방향으로 장착될 수 있다.The battery module assembly 1 for an electric vehicle may be mounted in an integrated structure of the front floor, center floor, and rear floor constituting the underbody in the front-rear direction of the vehicle body in the front-rear direction of the vehicle body underbody. .

다른 예로서, 상기한 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(1)는 프론트 플로어와 별개로 일체로 구성되는 센터 플로어 및 리어 플로어의 일체형 구조에 차체의 전후 방향으로 장착될 수도 있다.As another example, the battery module assembly 1 for an electric vehicle may be mounted in an integrated structure of a center floor and a rear floor that are integrally configured separately from the front floor in the front-rear direction of the vehicle body.

당 업계에서는 차체의 길이 방향(이송 방향)을 T 방향, 차체의 폭 방향을 L 방향, 차체의 높이 방향을 H 방향이라고도 하는데, 본 발명의 실시 예에서는 LTH 방향을 기준으로 하지 않고, 차체(언더 바디)의 길이 방향을 전후 방향으로 정의하며, 차체의 폭 방향을 좌우 방향으로 정의하고, 차체의 높이 방향을 상하 방향으로 정의한다.In the industry, the longitudinal direction (transfer direction) of the vehicle body is referred to as the T direction, the width direction of the vehicle body is referred to as the L direction, and the height direction of the vehicle body is referred to as the H direction. The longitudinal direction of the body) is defined as the front-rear direction, the width direction of the vehicle body is defined as the left-right direction, and the height direction of the vehicle body is defined as the vertical direction.

더 나아가, 하기에서의 "단(한쪽/일측 단 또는 다른 한쪽/일측 단)"은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(한쪽/일측 단부 또는 다른 한쪽/일측 단부)으로 정의될 수도 있다.Furthermore, “end (one/one end or the other/one end)” in the following may be defined as either end, and a certain part (one/one end or the other/one end) including the end. ) can also be defined as

상기한 바와 같은 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(1)는 배터리 모듈(2)들을 수납하는 배터리 트레이(3)를 포함하고 있다.The battery module assembly 1 for an electric vehicle as described above includes a battery tray 3 for accommodating the battery modules 2 .

상기 배터리 트레이(3)는 상단이 개방되고 하단이 폐쇄된 케이스 형태로 구비된다. 상기 배터리 트레이(3)는 바닥 판 및 그 바닥 판의 가장자리에 연결되는 전후 측벽과 좌우 측벽을 구비하고 있다. The battery tray 3 is provided in the form of a case with an open upper end and a closed lower end. The battery tray 3 has a bottom plate and front and rear side walls and left and right side walls connected to the edges of the bottom plate.

또한, 상기 배터리 트레이(3)는 배터리 모듈(2)들을 수납하기 위한 브라켓, 바아, 로드, 플레이트, 블록, 리브, 돌기 등과 같은 각종 부속 요소들을 포함할 수도 있다.In addition, the battery tray 3 may include various accessory elements such as brackets, bars, rods, plates, blocks, ribs, protrusions, etc. for accommodating the battery modules 2 .

그러나, 상기한 부속 요소들은 배터리 모듈(2)들을 배터리 트레이(3)에 장착하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 배터리 트레이(3)로 통칭한다.However, since the above-described accessory elements are for mounting the battery modules 2 to the battery tray 3 , in the embodiment of the present invention, the aforementioned accessory elements are collectively referred to as the battery tray 3 , except in exceptional cases.

이러한 배터리 트레이(3)는 열 전달이 용이한 금속 소재로 이루어진다. 상기 배터리 트레이(3)에는 전후 방향을 따라 복수 개의 배터리 모듈(2)들이 적어도 하나의 열(예를 들면, 한 쌍의 열)로 배열된다. 그리고, 상기 배터리 트레이(3)의 상단에는 그 배터리 트레이(3)의 상부 개방 단을 폐쇄(커버링)하기 위한 어퍼 커버(5)가 결합된다.The battery tray 3 is made of a metal material that easily transfers heat. In the battery tray 3 , a plurality of battery modules 2 are arranged in at least one row (eg, a pair of rows) along the front-rear direction. And, an upper cover 5 for closing (covering) the upper open end of the battery tray 3 is coupled to the upper end of the battery tray 3 .

여기서, 상기 배터리 트레이(3)의 바닥 판에는 배터리 모듈(2)들을 전후 방향을 따라 설정된 간격을 두고 장착(배치)하기 위한 격벽(4)들을 구비하고 있다. 이에 따라, 상기 배터리 모듈(2)들은 배터리 트레이(3)의 전후 방향을 따라 격벽(4)들을 통하여 설정된 간격으로 이격되게 배치된다. 또한, 상기 배터리 모듈(2)들은 배터리 트레이(3)의 전후 방향을 따른 배열 방향에 교차하는 방향으로 상호 이격되게 배치된다. Here, the bottom plate of the battery tray 3 is provided with partition walls 4 for mounting (arranging) the battery modules 2 at set intervals along the front-rear direction. Accordingly, the battery modules 2 are disposed to be spaced apart from each other at a set interval through the partition walls 4 along the front-rear direction of the battery tray 3 . In addition, the battery modules 2 are disposed to be spaced apart from each other in a direction crossing the arrangement direction along the front-rear direction of the battery tray 3 .

본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치(100)는 배터리 모듈(2)들의 온도 조건 및 외부 온도 조건에 따라 배터리 모듈(2)들을 냉각하거나 승온시키며 배터리 온도를 효율적으로 관리할 수 있는 구조로 이루어진다.The thermal management apparatus 100 of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention cools or increases the temperature of the battery modules 2 according to the temperature conditions and external temperature conditions of the battery modules 2 and efficiently manages the battery temperature. structure that can be

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치를 일부 분해한 평면 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치를 도시한 단면 구성도이다.3 is a partially exploded plan view of a thermal management device of a battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating a thermal management device of a battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. It is a cross-sectional diagram.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치(100)는 기본적으로, 에어 컴프레셔(10), 냉온 공기 분리기(30), 에어 덕트부재(50), 밸브유닛(70), 그리고 열전달부재(90)를 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.1 to 4 , the thermal management device 100 of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is basically an air compressor 10, a hot/cold air separator 30, an air duct member ( 50), a valve unit 70, and a heat transfer member 90, which will be described for each configuration as follows.

본 발명의 실시 예에서, 상기 에어 컴프레셔(10)는 소정 압력으로 압축한 공기(압축 공기)를 뒤에서 더욱 설명될 냉온 공기 분리기(30)로 공급한다.In an embodiment of the present invention, the air compressor 10 supplies air (compressed air) compressed to a predetermined pressure to a cold/hot air separator 30 which will be described further later.

본 발명의 실시 예에서, 상기 냉온 공기 분리기(30)는 에어 컴프레셔(10)로부터 공급받은 압축 공기를 더운 공기와 찬 공기(이하에서는 냉각 공기 라고 한다)로 분리하기 위한 것이다.In an embodiment of the present invention, the hot and cold air separator 30 is to separate the compressed air supplied from the air compressor 10 into hot air and cold air (hereinafter referred to as cooling air).

상기 냉온 공기 분리기(30)는 에어 컴프레셔(10)와 연결되며, 더운 공기와 냉각 공기를 배터리 트레이(3) 내의 배터리 모듈(2)들 측에 선택적으로 공급할 수 있다.The hot and cold air separator 30 is connected to the air compressor 10 , and may selectively supply hot air and cooling air to the battery modules 2 in the battery tray 3 .

상기 냉온 공기 분리기(30)는 본 발명의 실시 예에서 배터리 트레이(3)의 일측에 설치되는 볼텍스 튜브(vortex tube)(31)를 포함할 수 있다. 상기 볼텍스 튜브(31)는 소정의 유체(본 발명의 실시 예에서 압축 공기)를 가열 유체(본 발명의 실시 예에서 더운 공기)와 냉각 유체(본 발명의 실시 예에서 냉각 공기)로 분리할 수 있다.The cold and hot air separator 30 may include a vortex tube 31 installed on one side of the battery tray 3 in an embodiment of the present invention. The vortex tube 31 can separate a predetermined fluid (compressed air in the embodiment of the present invention) into a heating fluid (hot air in the embodiment of the present invention) and a cooling fluid (cooling air in the embodiment of the present invention). have.

이러한 볼텍스 튜브(31)는 에어 컴프레셔(10)로부터 공급되는 압축 공기의 운동 에너지를 열 에너지로 변환하며 그 압축 공기를 더운 공기와 냉각 공기로 분리하는 에너지 변환부(33)를 포함하고 있다.The vortex tube 31 includes an energy conversion unit 33 that converts kinetic energy of compressed air supplied from the air compressor 10 into thermal energy and separates the compressed air into hot air and cooling air.

그리고, 상기 볼텍스 튜브(31)는 에어 컴프레셔(10)와 연결되면서 압축 공기를 도입하는 도입부(35), 더운 공기를 배출하는 제1 배출부(37), 그리고 냉각 공기를 배출하는 제2 배출부(39)를 포함하고 있다.In addition, the vortex tube 31 is connected to the air compressor 10 and has an inlet 35 for introducing compressed air, a first outlet 37 for discharging hot air, and a second outlet for discharging cooling air. (39) is included.

상기 볼텍스 튜브(31)는 에어 컴프레셔(10)로부터 공급되는 압축 공기가 도입부(35)를 통해 에너지 변환부(33)로 도입되면, 그 에너지 변환부(33)를 통해 압축 공기의 운동 에너지를 열 에너지로 변환하며, 압축 공기를 더운 공기와 냉각 공기로 분리할 수 있다.In the vortex tube 31 , when compressed air supplied from the air compressor 10 is introduced into the energy conversion unit 33 through the introduction unit 35 , the kinetic energy of the compressed air is converted to heat through the energy conversion unit 33 . It is converted into energy, and compressed air can be separated into hot air and cool air.

이에 따라, 상기 볼텍스 튜브(31)는 압축 공기로부터 분리된 더운 공기를 제1 배출부(37)를 통해 배출하며, 그 압축 공기로부터 분리된 냉각 공기를 제2 배출부(39)를 통해 배출한다.Accordingly, the vortex tube 31 discharges the hot air separated from the compressed air through the first discharge unit 37 , and discharges the cooling air separated from the compressed air through the second discharge unit 39 . .

이러한 볼텍스 튜브(31)는 당 업계에서 소정 유체의 운동 에너지를 열 에너지로 변환하며 그 유체를 가열 유체와 냉각 유체로 분리하는 통상적인 구조의 볼텍스 튜브 장치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since this vortex tube 31 is made as a vortex tube device of a conventional structure that converts the kinetic energy of a predetermined fluid into thermal energy and separates the fluid into a heating fluid and a cooling fluid in the art, in the present specification, more A detailed description will be omitted.

여기서, 상기 볼텍스 튜브(31)는 배터리 모듈(2)들의 냉각 시, 냉각 공기를 제2 배출부(39)를 통해 배터리 트레이(3) 내부의 배터리 모듈(2)들 측으로 공급할 수 있다.Here, the vortex tube 31 may supply cooling air to the battery modules 2 inside the battery tray 3 through the second discharge part 39 when the battery modules 2 are cooled.

그리고, 상기 볼텍스 튜브(31)는 배터리 모듈(2)들의 승온 시, 더운 공기를 제1 배출부(37)를 통해 배터리 트레이(3) 내부의 배터리 모듈(2)들 측으로 공급할 수 있다.In addition, the vortex tube 31 may supply hot air to the battery modules 2 inside the battery tray 3 through the first discharge part 37 when the battery modules 2 are heated.

본 발명의 실시 예에서, 상기 에어 덕트부재(50)는 배터리 트레이(3)에 배터리 모듈(2)들의 배열 방향을 따라 구비되며, 볼텍스 튜브(31)의 제1 배출부(37) 및 제2 배출부(39)와 선택적으로 연결된다.In an embodiment of the present invention, the air duct member 50 is provided along the arrangement direction of the battery modules 2 in the battery tray 3 , and the first discharge part 37 and the second It is selectively connected with the discharge part (39).

상기 에어 덕트부재(50)는 배터리 트레이(3)의 내부 중앙 측에 구비되는 바, 배터리 모듈(2)들이 배터리 트레이(3)의 전후 방향을 따른 배열 방향에 교차하는 방향으로 이격된 사이에 배치되며, 그 배터리 트레이(3)의 전후 방향을 따른 배터리 모듈(2)들의 배열 방향으로 배치된다.The air duct member 50 is provided on the inner central side of the battery tray 3 , and the battery modules 2 are spaced apart from each other in a direction crossing the arrangement direction along the front-rear direction of the battery tray 3 . and arranged in the arrangement direction of the battery modules 2 along the front-rear direction of the battery tray 3 .

이러한 에어 덕트부재(50)는 내부에 폐 구간을 지닌 폐 단면(예를 들면, 튜브) 형상으로 구비된다. 상기 에어 덕트부재(50)는 배터리 트레이(3)의 일측에서 공기(더운 공기 또는 냉각 공기)를 유입하기 위한 공기 유입구(51)를 일단에 형성하고 있다.The air duct member 50 is provided in a closed cross-section (eg, tube) shape having a closed section therein. The air duct member 50 has at one end an air inlet 51 for introducing air (hot air or cooling air) from one side of the battery tray 3 .

그리고, 상기 에어 덕트부재(50)는 배터리 트레이(3)의 다른 일측에서 공기(더운 공기 또는 냉각 공기)를 외부로 배출하기 위한 공기 배출구(52)를 타단에 형성하고 있다.In addition, the air duct member 50 has an air outlet 52 at the other end for discharging air (hot air or cooling air) from the other side of the battery tray 3 to the outside.

여기서, 상기 에어 덕트부재(50)는 위에서 언급한 바 있는 어퍼 커버(5)와 연결되는 바, 예를 들면 공기 배출구(52) 측을 통해 어퍼 커버(5)와 연결될 수 있다.Here, the air duct member 50 is connected to the above-mentioned upper cover 5 , for example, may be connected to the upper cover 5 through the air outlet 52 side.

더 나아가, 상기한 에어 덕트부재(50)는 상측에 위치하는 제1 부분(61)과, 하측에 위치하는 제2 부분(62)으로 이루어지며, 제1 및 제2 부분(61, 62) 사이에 공기(더운 공기 또는 냉각 공기)가 유동하는 공기 유동 통로(63)를 형성하고 있다.Furthermore, the air duct member 50 is composed of a first portion 61 located on the upper side and a second portion 62 located on the lower side, and between the first and second portions 61 and 62 . An air flow passage 63 through which air (hot air or cooling air) flows is formed.

예를 들면, 상기 에어 덕트부재(50)는 제1 및 제2 부분(61, 62)이 일체로 연결된 폐 단면 덕트 구조일 수 있고, 제1 및 제2 부분(61, 62)이 별개로서 상호 결합된 폐 단면 덕트 구조일 수도 있다.For example, the air duct member 50 may have a closed cross-section duct structure in which the first and second parts 61 and 62 are integrally connected, and the first and second parts 61 and 62 are separated from each other. It may also be a combined closed cross-section duct structure.

본 발명의 실시 예에서, 상기 밸브유닛(70)은 볼텍스 튜브(31)의 제1 배출부(37)를 통해 배출되는 더운 공기와, 볼텍스 튜브(31)의 제2 배출부(39)를 통해 배출되는 냉각 공기를 에어 덕트부재(50)에 선택적으로 공급하기 위한 것이다.In an embodiment of the present invention, the valve unit 70 is connected to the hot air discharged through the first discharge unit 37 of the vortex tube 31 and the second discharge unit 39 of the vortex tube 31 through the It is for selectively supplying the discharged cooling air to the air duct member (50).

상기 밸브유닛(70)은 볼텍스 튜브(31)의 제1 및 제2 배출부(37, 39)와 연결되며, 에어 덕트부재(50)의 공기 유입구(51)와 연결된다. 상기 밸브유닛(70)은 제1 연결라인(71)을 통해 볼텍스 튜브(31)의 제1 배출부(37)와 연결되며, 제2 연결라인(72)을 통해 볼텍스 튜브(31)의 제2 배출부(39)와 연결된다.The valve unit 70 is connected to the first and second discharge portions 37 and 39 of the vortex tube 31 , and is connected to the air inlet 51 of the air duct member 50 . The valve unit 70 is connected to the first discharge part 37 of the vortex tube 31 through a first connection line 71 , and the second of the vortex tube 31 through a second connection line 72 . It is connected to the discharge part (39).

그리고, 상기 밸브유닛(70)은 제3 연결라인(73)을 통해 에어 덕트부재(50)의 공기 유입구(51)와 연결된다. 더 나아가, 상기 밸브유닛(70)은 설정된 밸브 통로들을 가진 밸브 구조체를 통하여 제1 및 제2 연결라인(71, 72)과 제3 연결라인(73)을 선택적으로 연결하며, 제1 연결라인(71)으로 유입하는 더운 공기 및 제2 연결라인(72)으로 유입하는 냉각 공기를 선택적으로 배출할 수 있다.And, the valve unit 70 is connected to the air inlet 51 of the air duct member 50 through the third connection line (73). Furthermore, the valve unit 70 selectively connects the first and second connection lines 71 and 72 and the third connection line 73 through a valve structure having set valve passages, and the first connection line ( 71) and the cooling air flowing into the second connection line 72 may be selectively discharged.

상기에서 밸브유닛(70)의 밸브 구조체는 제어기로부터 전기적인 제어신호를 인가받아 설정된 밸브 통로들을 선택적으로 개폐시킬 수 있는 구조로 이루어질 수 있다.In the above, the valve structure of the valve unit 70 may be configured to selectively open and close the set valve passages by receiving an electrical control signal from the controller.

이러한 밸브유닛(70)의 구성은 복수의 밸브 통로를 형성하며, 이들 밸브 통로를 통하여 제1 및 제2 연결라인(71, 72)과 제3 연결라인(73)을 선택적으로 연결하거나 제1 연결라인(71)으로 유입하는 더운 공기와 제2 연결라인(72)으로 유입하는 냉각 공기를 선택적으로 배출할 수 있는 공지 기술의 밸브 구조체로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.The configuration of the valve unit 70 forms a plurality of valve passages, and the first and second connection lines 71 and 72 and the third connection line 73 are selectively connected or first connected through these valve passages. Since it is made as a valve structure of the known art that can selectively discharge the hot air flowing into the line 71 and the cooling air flowing into the second connection line 72, a more detailed description of the configuration will be omitted herein. do it with

본 발명의 실시 예에서, 상기 열전달부재(90)는 배터리 트레이(3)에서 배터리 모듈(2)들의 상면에 설치되는 것으로, 배터리 모듈(2)들의 배열 방향에 교차하는 방향으로 에어 덕트부재(50)를 관통하여 설치된다.In an embodiment of the present invention, the heat transfer member 90 is installed on the upper surface of the battery modules 2 in the battery tray 3, and the air duct member 50 in a direction crossing the arrangement direction of the battery modules 2 ) through the

상기 열전달부재(90)는 본 발명의 실시 예에서 배터리 모듈(2)들의 상면에 평면 방향으로 접촉되게 설치되며, 배터리 모듈(2)들의 배열 방향에 교차하는 방향으로 에어 덕트부재(50)를 관통하는 평판 형상의 히트 파이프(heat pipe)(91)를 포함한다.The heat transfer member 90 is installed to be in planar contact with the upper surfaces of the battery modules 2 in the embodiment of the present invention, and penetrates the air duct member 50 in a direction crossing the arrangement direction of the battery modules 2 . and a flat plate-shaped heat pipe 91 .

상기 히트 파이프(91)는 배터리 모듈(2)들의 냉각 시, 그 배터리 모듈(2)들의 열을 냉각 공기가 유동하는 에어 덕트부재(50)로 전달할 수 있다. 그리고, 상기 히트 파이프(91)는 배터리 모듈(2)들의 승온 시, 더운 공기가 유동하는 에어 덕트부재(50)에서의 열을 배터리 모듈(2)들로 전달할 수 있다.The heat pipe 91 may transfer the heat of the battery modules 2 to the air duct member 50 through which the cooling air flows when the battery modules 2 are cooled. In addition, the heat pipe 91 may transfer heat from the air duct member 50 through which hot air flows to the battery modules 2 when the battery modules 2 are heated.

이러한 히트 파이프(91)는 설정된 폭과 길이를 갖는 평판 형상으로 구비되는 바, 배터리 모듈(2)들의 배열 방향에 교차하는 방향으로 에어 덕트부재(50)의 제1 및 제2 부분(61, 62) 사이를 관통하며, 배터리 모듈(2)들의 상면에 접촉되게 설치될 수 있다.The heat pipe 91 is provided in a flat plate shape having a set width and length, and the first and second parts 61 and 62 of the air duct member 50 in a direction crossing the arrangement direction of the battery modules 2 . ), and may be installed to be in contact with the upper surfaces of the battery modules (2).

더 나아가, 상기한 히트 파이프(91)는 열전달 패드(93)를 통하여 배터리 모듈(2)의 상면에 접촉(또는 부착)되게 설치된다. 상기 열전달 패드(93)는 배터리 모듈(2)들에서 발생되는 열을 히트 파이프(91)로 전달하거나 외부의 열을 히트 파이프(91)를 통해 배터리 모듈(2)로 전달하는 기능을 하게 된다.Furthermore, the heat pipe 91 is installed to contact (or attach) to the upper surface of the battery module 2 through the heat transfer pad 93 . The heat transfer pad 93 functions to transfer heat generated in the battery modules 2 to the heat pipe 91 or transfer external heat to the battery module 2 through the heat pipe 91 .

상기에서와 같은 평판 형상의 히트 파이프(91)는 열전도성을 지닌 평판 타입의 본체와, 그 본체의 길이 방향을 따라 내부에 형성되는 복수 개의 열전달 통로와, 그 열전달 통로의 내벽 면에 형성되는 윅(wick)과, 열전달 통로에 충전된 작동유체로서의 냉매를 포함하고 있다.The flat heat pipe 91 as described above includes a flat body having thermal conductivity, a plurality of heat transfer passages formed therein along the longitudinal direction of the main body, and a wick formed on the inner wall surface of the heat transfer passage. (wick) and a refrigerant as a working fluid filled in the heat transfer passage.

상기 히트 파이프(91)는 고온부 측에서 증발되고, 저온부 측에서 응축되는 냉매의 상 변화 시에 발생하는 잠열을 이용하여 발열 밀도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 열을 전달하는 열전달 장치이다.The heat pipe 91 is a heat transfer device that transfers heat from a place having a high heat density to a place having a low heat density by using latent heat generated during a phase change of a refrigerant that is evaporated at a high temperature side and condensed at a low temperature side.

이러한 히트 파이프(91)의 구성들은 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 평판 타입 히트 파이프(열전달 장치)의 구성들로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.The configuration of the heat pipe 91 is composed of configurations of a flat plate type heat pipe (heat transfer device) widely known in the art, and therefore, a more detailed description of the configuration will be omitted herein.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치(100)의 작용을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the thermal management device 100 of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the previously disclosed drawings and the accompanying drawings.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.5 and 6 are views for explaining the operation of the thermal management device of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

우선, 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 전기자동차의 주행 중, 배터리 모듈(2)들의 충전 및 방전이 이루어지는 과정에, 그 배터리 모듈(2)들에서는 열이 발생하게 된다.First, referring to FIG. 5 , in an embodiment of the present invention, during the charging and discharging of the battery modules 2 while the electric vehicle is driving, heat is generated in the battery modules 2 .

이 때, 본 발명의 실시 예에서는 상기 배터리 모듈(2)들의 온도를 온도센서를 통해 감지하고, 그 감지 신호를 제어기로 출력한다. 이에 제어기는 배터리 모듈(2)들의 온도가 설정된 기준 온도 보다 높은 것으로 판단되면, 밸브유닛(70)에 전기적인 신호를 인가하여 볼텍스 튜브(31)의 제1 배출부(37)와 에어 덕트부재(50)의 공기 유입구(51)를 연결하고 있는 제1 연결라인(71)과 제3 연결라인(73)의 연결을 차단(폐쇄)하고, 볼텍스 튜브(31)의 제2 배출부(39)와 에어 덕트부재(50)의 공기 유입구(51)를 연결하고 있는 제2 연결라인(72)과 제3 연결라인(73)을 연결한다.At this time, in the embodiment of the present invention, the temperature of the battery modules 2 is sensed through a temperature sensor, and the detected signal is output to the controller. Accordingly, when it is determined that the temperature of the battery modules 2 is higher than the set reference temperature, the controller applies an electrical signal to the valve unit 70 to the first discharge part 37 of the vortex tube 31 and the air duct member ( 50) cuts off (closes) the connection between the first connecting line 71 and the third connecting line 73 connecting the air inlet 51, and the second outlet 39 of the vortex tube 31 and The second connecting line 72 and the third connecting line 73 connecting the air inlet 51 of the air duct member 50 are connected.

여기서, 상기 배터리 모듈(2)들에서 발생되는 열은 열전달 패드(93)를 통해 히트 파이프(91)로 전달되며, 그 히트 파이프(91)를 통하여 에어 덕트부재(50)로 전달된다.Here, the heat generated by the battery modules 2 is transferred to the heat pipe 91 through the heat transfer pad 93 , and is transferred to the air duct member 50 through the heat pipe 91 .

이와 동시에, 본 발명의 실시 예에서는 제어기를 통해 에어 컴프레셔(10)를 구동시키며, 그 에어 컴프레셔(10)의 구동으로서 압축 공기를 볼텍스 튜브(31)의 도입부(35)로 공급한다.At the same time, in the embodiment of the present invention, the air compressor 10 is driven through the controller, and compressed air is supplied to the introduction part 35 of the vortex tube 31 as the driving of the air compressor 10 .

상기와 같이 압축 공기가 볼텍스 튜브(31)의 도입부(35)로 도입되면, 에너지 변환부(33)에서는 압축 공기의 운동 에너지를 열 에너지로 변환하며 그 압축 공기를 더운 공기와 냉각 공기로 분리한다.When compressed air is introduced into the inlet 35 of the vortex tube 31 as described above, the energy conversion unit 33 converts the kinetic energy of the compressed air into thermal energy and separates the compressed air into hot air and cooling air. .

이에 따라, 상기 볼텍스 튜브(31)의 제1 배출부(37)에서는 더운 공기가 배출되는데, 밸브유닛(70)을 통하여 제1 연결라인(71)과 제3 연결라인(73)의 연결을 차단하고, 제2 연결라인(72)과 제3 연결라인(73)을 연결하고 있기 때문에, 그 더운 공기는 제1 연결라인(71) 및 제3 연결라인(73)을 통해 에어 덕트부재(50)의 공기 유입구(51)로 유입되지 않고, 외부로 배출된다.Accordingly, hot air is discharged from the first discharge part 37 of the vortex tube 31 , and the connection between the first connection line 71 and the third connection line 73 is blocked through the valve unit 70 . And, since the second connection line 72 and the third connection line 73 are connected, the hot air passes through the first connection line 71 and the third connection line 73 to the air duct member 50 It does not flow into the air inlet 51 of the , and is discharged to the outside.

또한, 상기 볼텍스 튜브(31)의 제2 배출부(39)에서는 냉각 공기가 배출되는데, 밸브유닛(70)을 통하여 제1 연결라인(71)과 제3 연결라인(73)의 연결을 차단하고, 제2 연결라인(72)과 제3 연결라인(73)을 연결하고 있기 때문에, 그 냉각 공기는 외부로 배출되지 않고, 제2 연결라인(72) 및 제3 연결라인(73)을 통해 유동하며 에어 덕트부재(50)의 공기 유입구(51)로 유입된다.In addition, cooling air is discharged from the second discharge part 39 of the vortex tube 31, and the connection between the first connection line 71 and the third connection line 73 is blocked through the valve unit 70, , since the second connection line 72 and the third connection line 73 are connected, the cooling air is not discharged to the outside and flows through the second connection line 72 and the third connection line 73 . and is introduced into the air inlet 51 of the air duct member 50 .

그러면, 상기 냉각 공기는 공기 유입구(51)를 통하여 에어 덕트부재(50)의 공기 유동 통로(63)를 따라 유동하는데, 이 과정에 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈(2)들로부터 열전달 패드(93)를 통해 히트 파이프(91)로 전달된 열을 공기 유동 통로(63)를 따라 유동되는 냉각 공기로서 냉각하고, 그 열에 의해 데워진 냉각 공기를 에어 덕트부재(50)의 공기 배출구(52)를 통해 외부로 배출한다.Then, the cooling air flows along the air flow passage 63 of the air duct member 50 through the air inlet 51. In this process, in the embodiment of the present invention, the heat transfer pad ( The heat transferred to the heat pipe 91 through 93 is cooled as cooling air flowing along the air flow passage 63, and the cooling air heated by the heat is cooled through the air outlet 52 of the air duct member 50. discharged to the outside through

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈(2)들을 볼텍스 튜브(31)에서 배출되는 냉각 공기로서 히트 파이프(91)를 통해 냉각하며, 그 배터리 모듈(2)들의 온도를 설정된 온도(최적의 온도)로 유지시킬 수 있게 된다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the battery modules 2 are cooled through the heat pipe 91 as cooling air discharged from the vortex tube 31, and the temperature of the battery modules 2 is set to a set temperature (optimum temperature). ) can be maintained.

한편, 도 6을 참조하면, 동절기 또는 저온지역과 같은 주변 환경의 저온 조건에서, 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈(2)들의 온도를 온도센서를 통해 감지하고, 그 감지 신호를 제어기로 출력한다.Meanwhile, referring to FIG. 6 , in the low-temperature condition of the surrounding environment, such as winter season or low-temperature region, in the embodiment of the present invention, the temperature of the battery modules 2 is sensed through a temperature sensor, and the detection signal is output to the controller. .

이에, 상기 제어기는 배터리 모듈(2)들의 온도가 설정된 기준 온도 보다 낮은 것으로 판단되면, 밸브유닛(70)에 전기적인 신호를 인가하여 볼텍스 튜브(31)의 제1 배출부(37)와 에어 덕트부재(50)의 공기 유입구(51)를 연결하고 있는 제1 연결라인(71)과 제3 연결라인(73)을 연결하고, 볼텍스 튜브(31)의 제2 배출부(39)와 에어 덕트부재(50)의 공기 유입구(51)를 연결하고 있는 제2 연결라인(72)과 제3 연결라인(73)의 연결을 차단(폐쇄)한다.Accordingly, when it is determined that the temperature of the battery modules 2 is lower than the set reference temperature, the controller applies an electrical signal to the valve unit 70 to the first discharge part 37 of the vortex tube 31 and the air duct The first connecting line 71 and the third connecting line 73 connecting the air inlet 51 of the member 50 are connected, and the second outlet 39 of the vortex tube 31 and the air duct member are connected. The connection of the second connection line 72 and the third connection line 73 connecting the air inlet 51 of 50 is cut off (closed).

이와 동시에, 본 발명의 실시 예에서는 제어기를 통해 에어 컴프레셔(10)를 구동시키며, 그 에어 컴프레셔(10)의 구동으로서 압축 공기를 볼텍스 튜브(31)의 도입부(35)로 공급한다.At the same time, in the embodiment of the present invention, the air compressor 10 is driven through the controller, and compressed air is supplied to the introduction part 35 of the vortex tube 31 as the driving of the air compressor 10 .

상기와 같이 압축 공기가 볼텍스 튜브(31)의 도입부(35)로 도입되면, 에너지변환부(33)에서는 압축 공기의 운동 에너지를 열 에너지로 변환하며 그 압축 공기를 더운 공기와 냉각 공기로 분리한다.When compressed air is introduced into the inlet 35 of the vortex tube 31 as described above, the energy conversion unit 33 converts the kinetic energy of the compressed air into thermal energy and separates the compressed air into hot air and cooling air. .

이에 따라, 상기 볼텍스 튜브(31)의 제1 배출부(37)에서는 더운 공기가 배출되는데, 밸브유닛(70)을 통하여 제1 연결라인(71)과 제3 연결라인(73)을 연결하고, 제2 연결라인(72)과 제3 연결라인(73)의 연결을 차단하고 있기 때문에, 그 더운 공기는 외부로 배출되지 않고, 제1 연결라인(71) 및 제3 연결라인(73)을 통해 유동하며 에어 덕트부재(50)의 공기 유입구(51)로 유입된다.Accordingly, hot air is discharged from the first discharge part 37 of the vortex tube 31, and the first connection line 71 and the third connection line 73 are connected through the valve unit 70, Since the connection between the second connection line 72 and the third connection line 73 is blocked, the hot air is not discharged to the outside, but through the first connection line 71 and the third connection line 73 . It flows and is introduced into the air inlet (51) of the air duct member (50).

또한, 상기 볼텍스 튜브(31)의 제2 배출부(39)에서는 냉각 공기가 배출되는데, 밸브유닛(70)을 통하여 제1 연결라인(71)과 제3 연결라인(73)을 연결하고, 제2 연결라인(72)과 제3 연결라인(73)의 연결을 차단하고 있기 때문에, 그 냉각 공기는 제2 연결라인(72) 및 제3 연결라인(73)을 통해 에어 덕트부재(50)의 공기 유입구(51)로 유입되지 않고, 외부로 배출된다.In addition, cooling air is discharged from the second discharge part 39 of the vortex tube 31, and the first connection line 71 and the third connection line 73 are connected through the valve unit 70, Since the connection between the second connection line 72 and the third connection line 73 is blocked, the cooling air is supplied to the air duct member 50 through the second connection line 72 and the third connection line 73 . It does not flow into the air inlet 51, but is discharged to the outside.

그러면, 상기 더운 공기는 공기 유입구(51)를 통하여 에어 덕트부재(50)의 공기 유동 통로(63)를 따라 유동하는데, 이 과정에 본 발명의 실시 예에서는 더운 공기의 열을 히트 파이프(91)로 전달하고, 열전달 패드(93)를 통하여 배터리 모듈(2)들로 전달하며, 그 열을 전달한 더운 공기는 에어 덕트부재(50)의 공기 배출구(52)를 통해 외부로 배출된다.Then, the hot air flows along the air flow passage 63 of the air duct member 50 through the air inlet 51. In this process, in the embodiment of the present invention, the heat of the hot air is transferred to the heat pipe 91. to the battery module 2 through the heat transfer pad 93 , and the hot air that has transferred the heat is discharged to the outside through the air outlet 52 of the air duct member 50 .

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈(2)들을 볼텍스 튜브(31)에서 배출되는 더운 공기로서 히트 파이프(91)를 통해 승온시키며, 그 배터리 모듈(2)들의 온도를 설정된 온도(최적의 온도)로 유지시킬 수 있게 된다. Therefore, in the embodiment of the present invention, the battery modules 2 are heated as hot air discharged from the vortex tube 31 through the heat pipe 91, and the temperature of the battery modules 2 is set to a set temperature (optimum temperature). ) can be maintained.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치(100)에 의하면, 볼텍스 튜브(31)에서 배출되는 냉각 공기로서 히트 파이프(91)를 통해 배터리 모듈(2)들을 냉각할 수 있고, 볼텍스 튜브(31)에서 배출되는 더운 공기로서 히트 파이프(91)를 통해 배터리 모듈(2)들을 승온시킬 수 있다.According to the thermal management apparatus 100 of the battery module assembly for an electric vehicle according to the embodiment of the present invention as described so far, the cooling air discharged from the vortex tube 31 is the battery module 2 through the heat pipe 91 . They can be cooled, and the battery modules 2 can be heated through the heat pipe 91 as hot air discharged from the vortex tube 31 .

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈(2)들의 발열 조건 및 주변 환경의 온도 조건 등에 따른 배터리 모듈(2)들의 냉각 및 승온을 통하여 배터리 모듈(2)들의 온도를 일정하게 관리할 수 있다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, the temperature of the battery modules 2 can be constantly managed through cooling and temperature increase of the battery modules 2 according to the heating condition of the battery modules 2 and the temperature condition of the surrounding environment.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈(2)들의 안정적이면서 효율적인 열 관리를 도모할 수 있고, 배터리 모듈(2)들의 수명을 향상시킬 수 있으며, 배터리 모듈(2)들의 출력 성능을 더욱 증대시킬 수 있다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, it is possible to promote stable and efficient thermal management of the battery modules 2 , to improve the lifespan of the battery modules 2 , and to further increase the output performance of the battery modules 2 . can

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 종래 기술의 수냉식 구조에서와 같은 워터 펌프 및 라디에이터 등을 필요로 하지 않기 때문에, 차량의 중량을 절감할 수 있고, 부품 수의 축소에 따른 제조 원가의 절감 효과를 발휘할 수 있다.Furthermore, since the embodiment of the present invention does not require a water pump and a radiator as in the water-cooled structure of the prior art, the weight of the vehicle can be reduced, and the effect of reducing the manufacturing cost due to the reduction of the number of parts can perform

또한, 본 발명의 실시 예에서는 종래 기술에서와 같은 냉각수를 사용하지 않기 때문에, 냉각수에 의한 전기적인 쇼트 등으로 배터리 모듈(2)들이 손상되거나 화재가 발생되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the embodiment of the present invention does not use the coolant as in the prior art, it is possible to prevent damage to the battery modules 2 or the occurrence of a fire due to an electrical short caused by the coolant.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and it is possible to carry out various modifications within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings, and this also It goes without saying that it falls within the scope of the invention.

1: 배터리 모듈 조립체 2: 배터리 모듈
3: 배터리 트레이 4: 격벽
5: 어퍼 커버 10: 에어 컴프레셔
30: 냉온 공기 분리기 31: 볼텍스 튜브
33: 에너지 변환부 35: 도입부
37: 제1 배출부 39: 제2 배출부
50: 에어 덕트부재 51: 공기 유입구
52: 공기 배출구 61: 제1 부분
62: 제2 부분 63: 공기 유동 통로
70: 밸브유닛 71: 제1 연결라인
72: 제2 연결라인 73: 제3 연결라인
90: 열전달부재 91: 히트 파이프
93: 열전달 패드 100: 열관리 장치1: battery module assembly 2: battery module
3: battery tray 4: bulkhead
5: upper cover 10: air compressor
30: hot and cold air separator 31: vortex tube
33: energy conversion part 35: introduction part
37: first discharge unit 39: second discharge unit
50: air duct member 51: air inlet
52: air outlet 61: first part
62: second part 63: air flow passage
70: valve unit 71: first connection line
72: second connection line 73: third connection line
90: heat transfer member 91: heat pipe
93: heat transfer pad 100: thermal management device

Claims (15)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 어퍼 커버와 배터리 트레이 사이에서 상기 배터리 트레이의 내측에 전후 방향을 따라 배열된 배터리 모듈들의 온도를 컨트롤 하기 위한 열관리 장치로서,
에어 컴프레셔;
상기 배터리 트레이에 연결되게 설치되고, 상기 에어 컴프레셔와 연결되며, 상기 에어 컴프레셔로부터 공급되는 압축 공기를 더운 공기와 냉각 공기로 분리하는 볼텍스 튜브(vortex tube);
상기 볼텍스 튜브의 더운 공기 배출 측 및 냉각 공기 배출 측과 선택적으로 연결되며, 상기 배터리 트레이에 상기 배터리 모듈들의 배열 방향을 따라 구비되는 에어 덕트부재;
상기 볼텍스 튜브의 더운 공기 배출 측 및 상기 볼텍스 튜브의 냉각 공기 배출 측과 연결되고, 상기 에어 덕트부재와 연결되는 밸브유닛; 및
상기 배터리 모듈들의 상면에 평면 방향으로 접촉되게 설치되며, 상기 배터리 모듈들의 배열 방향에 교차하는 방향으로 상기 에어 덕트부재를 관통하는 히트 파이프(heat pipe);를 포함하고,
상기 에어 덕트부재는 상기 배터리 트레이에서 전후 방향을 따라 배열된 상기 배터리 모듈들 사이에 전후 방향을 따라 배치되며, 상기 어퍼 커버와 연결되되, 상하 측의 제1 및 제2 부분 사이에 공기 유동 통로를 형성하고,
상기 히트 파이프와 상기 배터리 모듈의 상면 사이에는 열전달 패드가 설치되며,
상기 히트 파이프는 평판 형상으로 구비되고, 상기 배터리 모듈들의 배열 방향에 교차하는 방향으로 상기 제1 및 제2 부분 사이를 관통하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치.A thermal management device for controlling the temperature of battery modules arranged in the front-rear direction inside the battery tray between the upper cover and the battery tray of the battery module assembly for an electric vehicle,
air compressor;
a vortex tube installed to be connected to the battery tray, connected to the air compressor, and separating the compressed air supplied from the air compressor into hot air and cooling air;
an air duct member selectively connected to the hot air discharge side and the cooling air discharge side of the vortex tube, the air duct member being provided in the battery tray along the arrangement direction of the battery modules;
a valve unit connected to a hot air discharge side of the vortex tube and a cooling air discharge side of the vortex tube, and connected to the air duct member; and
a heat pipe installed in contact with the upper surfaces of the battery modules in a planar direction and passing through the air duct member in a direction crossing the arrangement direction of the battery modules; and
The air duct member is disposed in the front-rear direction between the battery modules arranged in the front-rear direction in the battery tray, and is connected to the upper cover, and forms an air flow path between the first and second parts of the upper and lower sides. form,
A heat transfer pad is installed between the heat pipe and the upper surface of the battery module,
The heat pipe is provided in a flat plate shape, and the heat management device for an electric vehicle battery module assembly penetrates between the first and second parts in a direction crossing the arrangement direction of the battery modules. 제6 항에 있어서,
상기 볼텍스 튜브는,
상기 에어 컴프레셔와 연결되며, 압축 공기를 도입하는 도입부와,
압축 공기의 운동 에너지를 열 에너지로 변환하며 그 압축 공기를 더운 공기와 냉각 공기로 분리하는 에너지 변환부와,
더운 공기를 배출하는 제1 배출부와,
냉각 공기를 배출하는 제2 배출부
를 포함하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치.7. The method of claim 6,
The vortex tube is
an introduction part connected to the air compressor and introducing compressed air;
An energy conversion unit that converts the kinetic energy of compressed air into thermal energy and separates the compressed air into hot air and cooling air;
a first exhaust for discharging hot air;
A second outlet for discharging cooling air
Thermal management device of a battery module assembly for an electric vehicle comprising a. 제7 항에 있어서,
상기 제1 배출부는 제1 연결라인을 통해 상기 밸브유닛과 연결되고,
상기 제2 배출부는 제2 연결라인을 통해 상기 밸브유닛과 연결되는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치.8. The method of claim 7,
The first discharge unit is connected to the valve unit through a first connection line,
The thermal management device of the battery module assembly for an electric vehicle, wherein the second discharge unit is connected to the valve unit through a second connection line. 제8 항에 있어서,
상기 밸브유닛은,
상기 에어 덕트부재의 공기 유입 단과 제3 연결라인을 통해 연결되며,
상기 제1 및 제2 연결라인과 상기 제3 연결라인을 선택적으로 연결하며, 더운 공기와 냉각 공기를 선택적으로 배출하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치.9. The method of claim 8,
The valve unit is
It is connected to the air inlet end of the air duct member through a third connection line,
A thermal management device for a battery module assembly for an electric vehicle selectively connecting the first and second connecting lines and the third connecting line, and selectively discharging hot air and cooling air. 삭제delete 제9 항에 있어서,
상기 에어 덕트부재는,
상기 제3 연결라인과 연결되는 일단에 공기 유입구를 형성하고, 타단에는 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출구를 형성하며,
상기 공기 배출구 측이 상기 어퍼 커버와 연결되는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치.10. The method of claim 9,
The air duct member,
An air inlet is formed at one end connected to the third connection line, and an air outlet for discharging air to the outside is formed at the other end,
A thermal management device for an electric vehicle battery module assembly in which the air outlet side is connected to the upper cover. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102440189B1 (en) * 2022-03-21 2022-09-06 정춘식 Air cooling and heating device and temperature arranging system for electric vehicle battery

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3336944B2 (en) 1998-03-11 2002-10-21 松下電器産業株式会社 Heat exchange equipment
KR101055422B1 (en) * 2011-01-31 2011-08-10 주식회사 에이팩 Battery module
JP2012129058A (en) * 2010-12-15 2012-07-05 Mitsubishi Motors Corp Vehicular battery cooling structure

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100425392B1 (en) * 2000-07-03 2004-03-30 여의산업주식회사 Freezer Storage Tank
KR101395600B1 (en) * 2012-05-16 2014-05-19 (주)미섬시스텍 Battery pack and method for increasing battery usable capacity thereof
KR101649154B1 (en) * 2014-02-24 2016-08-18 엘지전자 주식회사 Battery Pack
KR101661667B1 (en) * 2015-03-05 2016-09-30 동명대학교산학협력단 Air-conditioning system for vehicle using vortex tube

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3336944B2 (en) 1998-03-11 2002-10-21 松下電器産業株式会社 Heat exchange equipment
JP2012129058A (en) * 2010-12-15 2012-07-05 Mitsubishi Motors Corp Vehicular battery cooling structure
KR101055422B1 (en) * 2011-01-31 2011-08-10 주식회사 에이팩 Battery module

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