KR102329210B1 - 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 조립체에서 배터리 트레이에 전후 방향을 따라 배열된 배터리 모듈들의 온도를 컨트롤 하기 위한 것으로서, ⅰ)에어 컴프레셔와, ⅱ)배터리 트레이에 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 메인 통로부를 포함할 수 있다.A thermal management device for a battery module assembly for an electric vehicle is disclosed. The disclosed thermal management device for a battery module assembly for an electric vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention is for controlling the temperature of battery modules arranged in a front-rear direction on a battery tray in a battery module assembly for an electric vehicle, i) an air compressor; ii) a hot and cold air separator installed on the battery tray and connected to the air compressor that separates the compressed air supplied from the air compressor into hot and cold air; iii) the hot air outlet side of the cold and hot air separator; It may be selectively connected to the cooling air discharge side, and may include a main passage provided in the battery tray along the arrangement direction of the battery modules.

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)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, which is a simple configuration to which a vortex tube is applied and can efficiently manage the temperature of the battery.

본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치 는, 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에서 배터리 트레이에 전후 방향을 따라 배열된 배터리 모듈들의 온도를 컨트롤 하기 위한 것으로서, ⅰ)에어 컴프레셔와, ⅱ)상기 배터리 트레이에 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 메인 통로부를 포함할 수 있다.A thermal management device for a battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is for controlling the temperature of battery modules arranged in a front-rear direction on a battery tray in a battery module assembly for an electric vehicle, i) an air compressor; ii) a hot and cold air separator installed on the battery tray, connected to the air compressor, and separating the compressed air supplied from the air compressor into hot air and cooling air; iii) a hot air discharge side of the hot and cold air separator; and It may include a main passage selectively connected to the cooling air discharge side and provided in the battery tray along 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, 상기 냉각 공기를 상기 메인 통로부로 공급하며, 상기 더운 공기를 외부로 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 vortex tube supplies the cooling air to the main passage when the battery modules are cooled, and the hot air to the outside. can be discharged

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 배터리 모듈의 승온 시, 상기 더운 공기를 상기 메인 통로부로 공급하며, 상기 냉각 공기를 외부로 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, when the temperature of the battery module is raised, the hot air may be supplied to the main passage, and the cooling air may be discharged to the outside. .

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치는, 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에서 배터리 트레이에 전후 방향을 따라 배열된 배터리 모듈들의 온도를 컨트롤 하기 위한 것으로서, ⅰ)에어 컴프레셔와, ⅱ)상기 배터리 트레이에 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 메인 통로부와, ⅴ)상기 볼텍스 튜브의 더운 공기 배출 측과 상기 메인 통로부를 연결하는 연결라인, 및 상기 볼텍스 튜브의 냉각 공기 배출 측과 상기 메인 통로부를 연결하는 연결라인에 각각 설치되는 밸브를 포함할 수 있다.And, the thermal management device of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention is for controlling the temperature of the battery modules arranged in the front-rear direction on the battery tray in the battery module assembly for the electric vehicle, i) an air compressor and ii) a vortex tube installed in the battery tray, connected to the air compressor, and separating the compressed air supplied from the air compressor into hot air and cooling air; and iii) the hot air of the vortex tube. A main passage part selectively connected to the air exhaust side and the cooling air exhaust side and provided along the arrangement direction of the battery modules in the battery tray, and v) connecting the hot air exhaust side of the vortex tube and the main passage part It may include a connection line, and a valve respectively installed in a connection line connecting the cooling air discharge side of the vortex tube and the main passage.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 볼텍스 튜브는 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 has an introduction part for introducing compressed air, and converts kinetic energy of the compressed air into thermal energy and heats the compressed air. It may include an energy conversion unit that separates 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 메인 통로부와 연결되며, 상기 제1 연결라인에는 제1 밸브가 설치되고, 상기 제1 밸브에는 제1 배출라인이 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 is connected to the main passage part through a first connection line, and the first connection line has a first valve is installed, and a first discharge line may be connected to the first valve.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 제2 배출부는 제2 연결라인을 통해 상기 메인 통로부와 연결되며, 상기 제2 연결라인에는 제2 밸브가 설치되고, 상기 제2 밸브에는 제2 배출라인이 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 is connected to the main passage part through a second connection line, and the second connection line has a second valve. is installed, and a second discharge line may be connected to the second valve.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 메인 통로부는 상기 배터리 트레이에서 전후 방향을 따라 배열된 상기 배터리 모듈들 사이에 전후 방향을 따라 형성될 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 main passage portion may be formed in the front-rear direction between the battery modules arranged in the front-rear direction in the battery tray. .

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 배터리 모듈들의 상면에는 방열 판들이 전후 방향을 따라 설정된 간격으로 이격되게 배치될 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, heat dissipation plates may be disposed on the upper surfaces of the battery modules to be spaced apart from each other at set intervals in the front-rear direction.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 배터리 트레이의 상단에는 어퍼 커버가 결합되며, 상기 방열 판들 사이에는 상기 어퍼 커버에 의하여 상기 메인 통로부와 연결되는 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, an upper cover is coupled to an upper end of the battery tray, and is connected to the main passage part by the upper cover between the heat dissipation plates. An air flow path may be formed.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 배터리 트레이의 내부 양측에는 상기 공기 유동 통로를 통해 상기 메인 통로부와 연결되는 서브 통로부가 전후 방향을 따라 형성될 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, sub passages connected to the main passage through the air flow passage are formed on both sides of the battery tray in the front-rear direction. can be

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 메인 통로부는 상기 연결라인들과 연결되는 공기 유입구를 상기 배터리 트레이의 일측에 형성하되, 상기 배터리 트레이의 다른 일측에서 폐쇄될 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 main passage portion forms an air inlet connected to the connection lines on one side of the battery tray, but the other side of the battery tray It can be closed on one side.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 서브 통로부는 상기 배터리 트레이의 다른 일측에 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 sub passage part may form an air outlet on the other side of the battery tray.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치에 있어서, 상기 방열 판과 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 dissipation plate and an upper surface of the battery module.

본 발명의 실시 예는 볼텍스 튜브를 통해 냉각 공기로서 배터리 모듈들을 냉각하고, 더운 공기로서 배터리 모듈들의 온도를 승온시킬 수 있으므로, 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.The embodiment of the present invention cools the battery modules as cooling air through the vortex tube and increases the temperature of the battery modules as hot air, so that the temperature of the battery modules can be constantly managed, and the battery modules are stable and efficient. Thermal management may be promoted, the lifespan of the battery modules may be improved, and the output performance of the battery modules may 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 일부 분해한 평면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치를 도시한 단면 구성도이다.
도 3 및 도 4는 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 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.
2 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.
3 and 4 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 일부 분해한 평면 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치를 도시한 단면 구성도이다.1 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. 2 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 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 바디에 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 of the vehicle body, and a battery mounting structure accommodating the battery modules 2 provided with a plurality of battery cells capable of charging and discharging. It can be applied to the battery pack as

상기 배터리 모듈(2)들은 배터리 셀들이 전기적으로 연결된 배터리 집합 구조체로서, 배터리 용량에 따라 배터리 셀들의 개수가 다양하게 가변될 수 있고, 집합체의 형상도 다양하게 가변될 수 있다.The battery modules 2 are a battery assembly structure 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 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, 상기 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 integral structure of a center floor and a rear floor integrally formed 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 .

본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치(100)는 배터리 모듈(2)들의 온도 조건 및 외부 온도 조건에 따라 간단한 구성으로서 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 as a simple configuration according to the temperature conditions and external temperature conditions of the battery modules 2 and controls the battery temperature. It has a structure that can be managed effectively.

이를 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치(100)는 기본적으로, 에어 컴프레셔(10), 냉온 공기 분리기(30), 그리고 메인 통로부(50)를 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.For this purpose, the thermal management device 100 of the battery module assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention basically includes an air compressor 10 , a cold and hot air separator 30 , and a main passage part 50 . A description of each configuration is 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 압축 공기를 도입하는 도입부(35)와, 더운 공기를 배출하는 제1 배출부(37)와, 냉각 공기를 배출하는 제2 배출부(39)를 포함하고 있다.In addition, the vortex tube 31 includes an inlet 35 for introducing compressed air, a first outlet 37 for discharging hot air, and a second outlet 39 for discharging cooling air. .

즉, 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. 이에 따라, 상기 볼텍스 튜브(31)는 압축 공기로부터 분리된 더운 공기를 제1 배출부(37)를 통해 배출하며, 냉각 공기를 제2 배출부(39)를 통해 배출한다.That is, 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 through the energy conversion unit 33 . can be converted into heat energy, and compressed air can be separated into hot air and cool air. 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 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 튜브로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the vortex tube 31 is made as a vortex tube having 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, the configuration of the vortex tube is described in more detail in the present specification. A 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 공급하며, 더운 공기를 외부로 배출할 수 있다.Here, the vortex tube 31 supplies 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, and the hot air can be discharged outside.

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 공급하며, 냉각 공기를 외부로 배출할 수 있다.In addition, the vortex tube 31 supplies hot air to the battery modules 2 inside the battery tray 3 through the first discharge part 37 when the temperature of the battery modules 2 is raised, and provides cooling air. can be discharged outside.

본 발명의 실시 예에서, 상기 메인 통로부(50)는 배터리 트레이(3)의 내부에 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 main passage part 50 is provided along the arrangement direction of the battery modules 2 inside the battery tray 3 , and the first discharge part 37 of the vortex tube 31 and It is selectively connected to the second discharge part (39).

상기 메인 통로부(50)는 전후 방향을 따라 배터리 트레이(3)의 내부 중앙에 구비되는 바, 그 배터리 트레이(3)에서 전후 방향을 따라 배열된 배터리 모듈(2)들 사이에 전후 방향을 따라 형성될 수 있다.The main passage part 50 is provided at the inner center of the battery tray 3 along the front-rear direction, and between the battery modules 2 arranged in the front-rear direction in the battery tray 3 along the front-rear direction. can be formed.

이러한 메인 통로부(50)는 배터리 트레이(3)의 일측에 공기 유입구(51)를 형성하는데, 그 배터리 트레이(3)의 다른 일측에서 폐쇄될 수 있다.The main passage 50 forms an air inlet 51 on one side of the battery tray 3 , and may be closed on the other side of the battery tray 3 .

여기서, 상기 메인 통로부(50)의 공기 유입구(51)는 볼텍스 튜브(31)의 제1 배출부(37)와 제1 연결라인(53)을 통해 연결되며, 볼텍스 튜브(31)의 제2 배출부(39)와 제2 연결라인(55)을 통해 연결된다.Here, the air inlet 51 of the main passage part 50 is connected to the first discharge part 37 of the vortex tube 31 through the first connection line 53 , and the second of the vortex tube 31 . It is connected through the discharge part 39 and the second connection line 55 .

더 나아가, 상기 제1 연결라인(53)에는 그 라인 유로를 선택적으로 개폐하는 제1 밸브(57)가 설치된다. 상기 제1 밸브(57)에는 제1 배출라인(56)이 연결된다. 상기 제1 배출라인(56)은 배터리 트레이(3)의 외부와 연결된다. 이러한 제1 밸브(57)는 제1 배출부(37)와 제1 연결라인(53) 및 제1 배출라인(56)을 선택적으로 연결하는 3-웨이 밸브로 구비된다.Furthermore, a first valve 57 for selectively opening and closing the line flow path is installed in the first connection line 53 . A first discharge line 56 is connected to the first valve 57 . The first discharge line 56 is connected to the outside of the battery tray (3). The first valve 57 is provided as a 3-way valve selectively connecting the first discharge part 37 with the first connection line 53 and the first discharge line 56 .

그리고, 상기 제2 연결라인(55)에는 그 라인 유로를 선택적으로 개폐하는 제2 밸브(59)가 설치된다. 상기 제2 밸브(59)에는 제2 배출라인(58)이 연결된다. 상기 제2 배출라인(58)은 배터리 트레이(3)의 외부와 연결된다. 이러한 제2 밸브(59)는 제2 배출부(39)와 제2 연결라인(55) 및 제2 배출라인(58)을 선택적으로 연결하는 3-웨이 밸브로 구비된다.In addition, a second valve 59 for selectively opening and closing the line flow path is installed in the second connection line 55 . A second discharge line 58 is connected to the second valve 59 . The second discharge line 58 is connected to the outside of the battery tray (3). The second valve 59 is provided as a 3-way valve selectively connecting the second discharge part 39 with the second connection line 55 and the second discharge line 58 .

한편, 상기한 바와 같은 전기자동차용 배터리 모듈 조립체(1)에서 배터리 모듈(2)들의 상면에는 방열 판(7)들이 전후 방향을 따라서 설정된 간격으로 이격되게 배치된다. 상기 방열 판(7)들은 열 전달이 용이한 알루미늄 판재로 구비될 수 있다. On the other hand, in the battery module assembly (1) for an electric vehicle as described above, on the upper surface of the battery modules (2), the heat dissipation plates (7) are disposed to be spaced apart from each other at a set interval along the front-rear direction. The heat dissipation plates 7 may be made of an aluminum plate that facilitates heat transfer.

이와 같은 방열 판(7)들의 상면은 위에서 언급한 바 있는 어퍼 커버(5)의 하면에 밀착되는 바, 이에 따라 그 방열 판(7)들 사이에는 어퍼 커버(5)에 의하여 메인 통로부(50)와 연결되는 공기 유동 통로(61)를 형성하게 된다.The upper surfaces of the heat dissipation plates 7 are in close contact with the lower surface of the upper cover 5 as mentioned above. ) to form an air flow passage 61 connected to the.

또한, 상기 방열 판(7)들과 배터리 모듈(2)의 상면 사이에는 열전달 패드(9)가 설치된다. 상기 열전달 패드(9)는 배터리 모듈(2)에서 발생되는 열을 방열 판(7)들로 전달하거나 외부의 열을 방열 판(7)들을 통해 배터리 모듈(2)로 전달하는 기능을 하게 된다.In addition, a heat transfer pad 9 is installed between the heat dissipation plates 7 and the upper surface of the battery module 2 . The heat transfer pad 9 serves to transfer heat generated in the battery module 2 to the heat sinks 7 or transfer external heat to the battery module 2 through the heat sinks 7 .

다른 한편, 본 발명의 실시 예에서 상기 배터리 트레이(3)의 내부 양측에는 상기한 공기 유동 통로(61)를 통하여 메인 통로부(50)와 연결되는 서브 통로부(71)를 형성하고 있다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, on both sides of the inner side of the battery tray 3, a sub passage portion 71 connected to the main passage portion 50 through the air flow passage 61 is formed.

상기 서브 통로부(71)는 배터리 트레이(3)의 내부 양측에 전후 방향을 따라 형성되는데, 배터리 트레이(3)의 일측에서는 폐쇄되고, 그 배터리 트레이(3)의 다른 일측에 공기 배출구(73)를 형성하고 있다.The sub-passage portion 71 is formed along the front-rear direction on both inner sides of the battery tray 3 , and is closed on one side of the battery tray 3 , and an air outlet 73 on the other side of the battery tray 3 . is forming

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 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.3 and 4 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.

도 3을 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.Referring to FIG. 3 , in an embodiment of the present invention, while the battery modules 2 are charged and discharged 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, 제1 밸브(57)에 전기적인 신호를 인가하여 볼텍스 튜브(31)의 제1 배출부(37)와 메인 통로부(50)의 공기 유입구(51)를 연결하고 있는 제1 연결라인(53)을 폐쇄하고, 제1 배출라인(56)을 개방한다.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 electric signal to the first valve 57 to the first discharge part 37 and the main passage part of the vortex tube 31 . The first connection line 53 connecting the air inlet 51 of the 50 is closed, and the first discharge line 56 is opened.

그리고, 상기 제어기는 제2 밸브(59)에 전기적인 신호를 인가하여 볼텍스 튜브(31)의 제2 배출부(39)와 메인 통로부(50)의 공기 유입구(51)를 연결하고 있는 제2 연결라인(55)을 개방하고, 제2 배출라인(58)을 폐쇄한다.In addition, the controller applies an electrical signal to the second valve 59 to connect the second outlet 39 of the vortex tube 31 and the air inlet 51 of the main passage 50 . The connection line 55 is opened, and the second discharge line 58 is closed.

여기서, 상기 배터리 모듈(2)들에서 발생되는 열은 열전달 패드(9)를 통해 방열 판(7)들로 전달된다.Here, the heat generated in the battery modules 2 is transferred to the heat sinks 7 through the heat transfer pad 9 .

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, 제1 밸브(57)를 통해 제1 연결라인(53)을 폐쇄하고, 제1 배출라인(56)을 개방하고 있기 때문에, 그 더운 공기는 제1 연결라인(53)을 통해 메인 통로부(50)의 공기 유입구(51)로 유입되지 않고, 제1 배출라인(56)을 통해 배터리 트레이(3)의 외부로 배출된다.Accordingly, hot air is discharged from the first discharge unit 37 of the vortex tube 31 , and the first connection line 53 is closed through the first valve 57 , and the first discharge line 56 . is opened, the hot air does not flow into the air inlet 51 of the main passage 50 through the first connection line 53, but through the first discharge line 56 through the battery tray 3 is discharged to the outside of

또한, 상기 볼텍스 튜브(31)의 제2 배출부(39)에서는 냉각 공기가 배출되는데, 제2 밸브(59)를 통해 제2 연결라인(55)을 개방하고, 제2 배출라인(58)을 폐쇄하고 있기 때문에, 그 냉각 공기는 제2 배출라인(58)을 통해 배터리 트레이(3)의 외부로 배출되지 않고, 제2 연결라인(55)을 따라 유동하며 메인 통로부(50)의 공기 유입구(51)로 유입된다.In addition, cooling air is discharged from the second discharge portion 39 of the vortex tube 31 , the second connection line 55 is opened through the second valve 59 , and the second discharge line 58 is Because of the closing, the cooling air is not discharged to the outside of the battery tray 3 through the second discharge line 58 , but flows along the second connection line 55 , and the air inlet of the main passage part 50 . (51) is introduced.

그러면, 상기 냉각 공기는 배터리 트레이(3)의 내부에서 메인 통로부(50)를 따라 유동하는데, 방열 판(7)들 사이의 공기 유동 통로(61)를 통해 유동하며 서브 통로부(71)로 유입된다.Then, the cooling air flows along the main passage part 50 in the inside of the battery tray 3 , flows through the air flow passage 61 between the heat sinks 7 , and flows into the sub passage part 71 . is brought in

이 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈(1)들로부터 열전달 패드(9)를 통해 방열 판(7)들로 전달된 열을 공기 유동 통로(61)를 따라 유동되는 냉각 공기로서 냉각하고, 그 열에 의해 데워진 냉각 공기를 서브 통로부(71)를 따라 유동시키며, 공기 배출구(73)를 통해 외부로 배출한다.In this process, in the embodiment of the present invention, the heat transferred from the battery modules 1 to the heat sink 7 through the heat transfer pad 9 is cooled as cooling air flowing along the air flow passage 61 and , the cooling air heated by the heat flows along the sub-passage portion 71 and is discharged to the outside through the air outlet 73 .

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈(1)들을 냉각 공기로서 냉각하며, 배터리 모듈(1)들의 온도를 설정된 온도(최적의 온도)로 유지시킬 수 있게 된다.Accordingly, in an embodiment of the present invention, the battery modules 1 are cooled as cooling air, and the temperature of the battery modules 1 can be maintained at a set temperature (optimal temperature).

한편, 도 4를 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.On the other hand, referring to FIG. 4 , 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 the 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, 제1 밸브(57)에 전기적인 신호를 인가하여 볼텍스 튜브(31)의 제1 배출부(37)와 메인 통로부(50)의 공기 유입구(51)를 연결하고 있는 제1 연결라인(53)을 개방하고, 제1 배출라인(56)을 폐쇄한다.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 first valve 57 to connect the first outlet 37 of the vortex tube 31 and the main The first connection line 53 connecting the air inlet 51 of the passage 50 is opened, and the first discharge line 56 is closed.

그리고, 상기 제어기는 제2 밸브(59)에 전기적인 신호를 인가하여 볼텍스 튜브(31)의 제2 배출부(39)와 메인 통로부(50)의 공기 유입구(51)를 연결하고 있는 제2 연결라인(55)을 폐쇄하고, 제2 배출라인(58)을 개방한다.In addition, the controller applies an electrical signal to the second valve 59 to connect the second outlet 39 of the vortex tube 31 and the air inlet 51 of the main passage 50 . The connection line 55 is closed, and the second discharge line 58 is opened.

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, 제1 밸브(57)를 통해 제1 연결라인(53)을 개방하고, 제1 배출라인(56)을 폐쇄하고 있기 때문에, 그 더운 공기는 제1 배출라인(56)을 통해 배터리 트레이(3)의 외부로 배출되지 않고, 제1 연결라인(53)을 따라 유동하며 메인 통로부(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 53 is opened through the first valve 57 , and the first discharge line 56 is opened. is closed, the hot air is not discharged to the outside of the battery tray 3 through the first discharge line 56, but flows along the first connection line 53 and the air in the main passage part 50 It flows into the inlet (51).

또한, 상기 볼텍스 튜브(31)의 제2 배출부(39)에서는 냉각 공기가 배출되는데, 제2 밸브(59)를 통해 제2 연결라인(55)을 폐쇄하고, 제2 배출라인(58)을 개방하고 있기 때문에, 그 냉각 공기는 제2 연결라인(55)을 통해 메인 통로부(50)의 공기 유입구(51)로 유입되지 않고, 제2 배출라인(58)을 통해 배터리 트레이(3)의 외부로 배출된다.In addition, cooling air is discharged from the second discharge part 39 of the vortex tube 31 , and the second connection line 55 is closed through the second valve 59 , and the second discharge line 58 is closed. Since it is open, the cooling air does not flow into the air inlet 51 of the main passage 50 through the second connection line 55 , but through the second discharge line 58 , discharged to the outside

그러면, 상기 더운 공기는 배터리 트레이(3)의 내부에서 메인 통로부(50)를 따라 유동하는데, 방열 판(7)들 사이의 공기 유동 통로(61)를 통해 유동하며 서브 통로부(71)로 유입된다.Then, the hot air flows along the main passage part 50 in the inside of the battery tray 3 , flows through the air flow passage 61 between the heat sinks 7 , and goes to the sub passage part 71 . is brought in

이 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 더운 공기의 열을 방열 판(7)들로 전달하고, 열전달 패드(9)를 통해 배터리 모듈(1)들로 전달하며, 그 열을 전달한 더운 공기는 서브 통로부(71)를 따라 유동하며, 공기 배출구(73)를 통해 외부로 배출된다.In this process, in the embodiment of the present invention, the heat of the hot air is transferred to the heat sinks 7 and transferred to the battery modules 1 through the heat transfer pad 9, and the hot air that has transferred the heat is the sub It flows along the passage part 71 and is discharged to the outside through the air outlet 73 .

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈(1)들을 더운 공기로서 승온시키며, 배터리 모듈(1)들의 온도를 설정된 온도(최적의 온도)로 유지시킬 수 있게 된다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the temperature of the battery modules 1 is raised as hot air, and the temperature of the battery modules 1 can be maintained at a set temperature (optimal temperature).

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 배터리 모듈(2)들을 냉각할 수 있고, 볼텍스 튜브(31)에서 배출되는 더운 공기로서 배터리 모듈(2)들의 온도를 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 battery modules 2 may be cooled by the cooling air discharged from the vortex tube 31 , and the vortex tube 31 may be cooled. As hot air discharged from the tube 31 , the temperature of the battery modules 2 may be raised.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈(1)들의 발열 조건 및 주변 환경의 온도 조건 등에 따른 배터리 모듈(1)들의 냉각 및 승온을 통하여 배터리 모듈(1)들의 온도를 일정하게 관리할 수 있다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, the temperature of the battery modules 1 can be constantly managed through cooling and temperature increase of the battery modules 1 according to the heating condition of the battery modules 1 and the temperature condition of the surrounding environment.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 배터리 모듈(1)들의 안정적이면서 효율적인 열 관리를 도모할 수 있고, 배터리 모듈(1)들의 수명을 향상시킬 수 있으며, 배터리 모듈(1)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 1 , improve the lifespan of the battery modules 1 , and further increase the output performance of the battery modules 1 . 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(1)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 1 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 various modifications can be made 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 5: 어퍼 커버
7: 방열 판 9: 열전달 패드
10: 에어 컴프레셔 30: 냉온 공기 분리기
31: 볼텍스 튜브 33: 에너지 변환부
35: 도입부 37: 제1 배출부
39: 제2 배출부 50: 메인 통로부
51: 공기 유입구 53: 제1 연결라인
55: 제2 연결라인 56: 제1 배출라인
57: 제1 밸브 58: 제2 배출라인
59: 제2 밸브 61: 공기 유동 통로
71: 서브 통로부 73: 공기 배출구
100: 열관리 장치1: battery module assembly 2: battery module
3: Battery tray 5: Upper cover
7: heat sink 9: heat transfer pad
10: air compressor 30: hot and cold air separator
31: vortex tube 33: energy conversion unit
35: introduction part 37: first discharge part
39: second discharge part 50: main passage part
51: air inlet 53: first connection line
55: second connection line 56: first discharge line
57: first valve 58: second discharge line
59: second valve 61: air flow passage
71: sub passage 73: air outlet
100: thermal management device

Claims (13)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 전기자동차용 배터리 모듈 조립체에서 배터리 트레이에 전후 방향을 따라 배열된 배터리 모듈들의 온도를 컨트롤 하기 위한 열관리 장치로서,
에어 컴프레셔;
상기 배터리 트레이에 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 메인 통로부; 및
상기 볼텍스 튜브의 더운 공기 배출 측과 상기 메인 통로부를 연결하는 연결라인, 및 상기 볼텍스 튜브의 냉각 공기 배출 측과 상기 메인 통로부를 연결하는 연결라인에 각각 설치되는 밸브;를 포함하고,
상기 메인 통로부는 상기 배터리 트레이에서 전후 방향을 따라 배열된 상기 배터리 모듈들 사이에 전후 방향을 따라 형성되며,
상기 배터리 모듈들의 상면에는 방열 판들이 전후 방향을 따라 설정된 간격으로 이격되게 배치되고,
상기 배터리 트레이의 상단에는 어퍼 커버가 결합되되, 상기 방열 판들 사이에는 상기 어퍼 커버에 의하여 상기 메인 통로부와 연결되는 공기 유동 통로를 형성하며,
상기 배터리 트레이의 내부 양측에는 상기 공기 유동 통로를 통해 상기 메인 통로부와 연결되는 서브 통로부가 전후 방향을 따라 형성되고,
상기 방열 판과 상기 배터리 모듈의 상면 사이에는 열전달 패드가 설치되는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치.As a thermal management device for controlling the temperature of battery modules arranged in a front-rear direction on a battery tray in a battery module assembly for an electric vehicle,
air compressor;
a vortex tube installed in the battery tray, connected to the air compressor, and separating the compressed air supplied from the air compressor into hot air and cooling air;
a main passage part selectively connected to the hot air discharge side and the cooling air discharge side of the vortex tube, the main passage being provided in the battery tray along the arrangement direction of the battery modules; and
Containing; and a valve respectively installed on a connection line connecting the hot air discharge side of the vortex tube and the main passage, and a connection line connecting the cooling air discharge side of the vortex tube and the main passage.
The main passage is formed along the front-rear direction between the battery modules arranged in the front-rear direction in the battery tray,
On the upper surface of the battery modules, heat dissipation plates are disposed to be spaced apart from each other at set intervals along the front-rear direction,
An upper cover is coupled to the upper end of the battery tray, and an air flow passage is formed between the heat dissipation plates to be connected to the main passage by the upper cover,
Sub passages connected to the main passage through the air flow passage are formed on both sides of the inner side of the battery tray along the front and rear directions,
A thermal management device for a battery module assembly for an electric vehicle in which a heat transfer pad is installed between the heat sink and an upper surface of the battery module. 제4 항에 있어서,
상기 볼텍스 튜브는,
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.5. The method of claim 4,
The vortex tube is
an inlet for 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 discharge unit 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. 제5 항에 있어서,
상기 제1 배출부는 제1 연결라인을 통해 상기 메인 통로부와 연결되며, 상기 제1 연결라인에는 제1 밸브가 설치되고, 상기 제1 밸브에는 제1 배출라인이 연결되며,
상기 제2 배출부는 제2 연결라인을 통해 상기 메인 통로부와 연결되며, 상기 제2 연결라인에는 제2 밸브가 설치되고, 상기 제2 밸브에는 제2 배출라인이 연결되는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치.6. The method of claim 5,
The first discharge unit is connected to the main passage through a first connection line, a first valve is installed in the first connection line, and a first discharge line is connected to the first valve,
The second discharge unit is connected to the main passage through a second connection line, a second valve is installed in the second connection line, and a second discharge line is connected to the second valve. of thermal management devices. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제4 항에 있어서,
상기 메인 통로부는,
상기 연결라인들과 연결되는 공기 유입구를 상기 배터리 트레이의 일측에 형성하되, 상기 배터리 트레이의 다른 일측에서 폐쇄되는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치.5. The method of claim 4,
The main passage,
A thermal management device for a battery module assembly for an electric vehicle that forms an air inlet connected to the connection lines on one side of the battery tray, and is closed on the other side of the battery tray. 제11 항에 있어서,
상기 서브 통로부는,
상기 배터리 트레이의 다른 일측에 공기 배출구를 형성하는 전기자동차용 배터리 모듈 조립체의 열관리 장치.12. The method of claim 11,
The sub passage,
A thermal management device for a battery module assembly for an electric vehicle that forms an air outlet on the other side of the battery tray. 삭제delete
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