KR102548423B1 - Cooling divice for battery - Google Patents

Cooling divice for battery Download PDF

Info

Publication number
KR102548423B1
KR102548423B1 KR1020200182842A KR20200182842A KR102548423B1 KR 102548423 B1 KR102548423 B1 KR 102548423B1 KR 1020200182842 A KR1020200182842 A KR 1020200182842A KR 20200182842 A KR20200182842 A KR 20200182842A KR 102548423 B1 KR102548423 B1 KR 102548423B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
condenser
evaporator
working fluid
porous media
battery
Prior art date
Application number
KR1020200182842A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220091784A (en
Inventor
하정석
Original Assignee
하정석
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 하정석 filed Critical 하정석
Priority to KR1020200182842A priority Critical patent/KR102548423B1/en
Publication of KR20220091784A publication Critical patent/KR20220091784A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102548423B1 publication Critical patent/KR102548423B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567Liquids
    • H01M10/6568Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/627Stationary installations, e.g. power plant buffering or backup power supplies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6572Peltier elements or thermoelectric devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 냉각으로 상전이된 액상의 작동유체를 내부에 수용하는 응축기와, 일측면이 배터리와 면접하고, 열에 의해 상전이된 기상의 작동 유체를 내부에 수용하는 증발기와, 상기 응축기와 증발기 사이에서 상기 응축기와 증발기를 연결하고, 상전이된 기상의 작동유체 및 액상의 작동유체가 상기 응축기에서 증발기로, 또는 상기 증발기에서 응축기로 유동하도록 통로를 제공하는 유동파이프와, 상기 유동파이프 중 상기 응축기와 연결된 측단에 구비되면서, 상기 응축기 내부에 수용되는 제1다공성미디어와, 상기 유동파이프 중 상기 증발기와 연결된 측단에 구비되면서, 상기 증발기 내부에 수용되는 제2다공성미디어와, 상기 응축기와 면접하고, 상기 응축기에 선택적으로 냉 또는 열을 제공하는 펠티어소자, 및 상기 펠티어소자와 전기적으로 연결되고, 배터리의 온도를 기반으로 상기 펠티어소자로 인가되는 전원 극성을 선택적으로 변환하는 제어부를 포함하여, 상전이된 작동유체의 순환으로 증발기 측에서 발생한 열이 빠르게 응축기 측으로 이동함에 따라 배터리의 자체 냉각효율을 개선할 수 있어, 배터리의 수명연장 및 성능의 개선되는 배터리 냉각장치를 제공한다.The present invention relates to a condenser accommodating therein a liquid-phase working fluid phase-transferred by cooling, an evaporator having one side surfaced with a battery, and accommodating therein a gaseous-phase working fluid phase-transferred by heat, between the condenser and the evaporator. A flow pipe connecting the condenser and the evaporator and providing a passage for the phase-transferred gaseous working fluid and liquid working fluid to flow from the condenser to the evaporator or from the evaporator to the condenser, and a side end of the flow pipe connected to the condenser As provided in, the first porous media accommodated inside the condenser, the second porous media provided at the side end connected to the evaporator of the flow pipe and accommodated inside the evaporator, the condenser, and the condenser A Peltier element that selectively provides cooling or heat, and a control unit electrically connected to the Peltier element and selectively converting the polarity of power applied to the Peltier element based on the temperature of the battery, As the heat generated at the evaporator side quickly moves to the condenser side by circulation, the self-cooling efficiency of the battery can be improved, thereby providing a battery cooling device that extends the life of the battery and improves performance.

Description

배터리 냉각장치{Cooling divice for battery}Battery cooling device {Cooling device for battery}

본 발명은 차량 및 ESS배터리 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액상의 작동유체를 내부에 수용하는 응축기와, 배터리와 면접하고, 기상의 작동유체를 내부에 수용하는 증발기와, 상기 응축기와 증발기 사이에서 상기 응축기와 증발기를 연결하는 유동파이프를 포함하여, 상전이된 작동유체의 순환으로 배터리를 냉각하는 배터리 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device for a vehicle and an ESS battery, and more particularly, to a condenser for accommodating a liquid working fluid therein, an evaporator facing a battery and accommodating a gaseous working fluid therein, and the condenser and evaporator It relates to a battery cooling device for cooling a battery by circulation of a phase-transferred working fluid, including a flow pipe connecting the condenser and the evaporator therebetween.

최근 환경 보호에 대한 관심 증가에 따라 기존의 연소식 엔진을 사용하는 자동차에서 환경 친화적이고, 연비를 고려한 또 다른 형태의 자동차, 즉, 하이브리드 자동차나 연료전지 자동차의 개발이 활발하게 개발되고 있는 실정이다.In accordance with the recent increase in interest in environmental protection, the development of another type of vehicle, that is, a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle, which is environmentally friendly and considers fuel efficiency, is being actively developed in a vehicle using an existing combustion engine. .

하이브리드 자동차는 기존의 엔진과 전기에너지로 구동되는 모터를 연계하여 두 가지의 동력원으로 차량을 구동하는 만큼, 배기가스에 의한 환경오염의 저감과 함께 연비향상의 효과로 인하여 미국과 일본을 중심으로 최근 각광을 받고 있는 현실대안적인 차세대 자동차로 자리매김하고 있다.A hybrid vehicle drives a vehicle with two power sources by linking a conventional engine and a motor driven by electric energy, and recently, mainly in the United States and Japan, due to the effect of reducing environmental pollution caused by exhaust gas and improving fuel efficiency. It is positioning itself as a realistic alternative next-generation automobile that is in the limelight.

일반적으로 하이브리드 차량의 동력원으로는 가솔린 및 디젤로 구동되는 엔진과 보조 동력원으로 모터를 사용하고 있다.In general, as a power source of a hybrid vehicle, an engine driven by gasoline or diesel and a motor are used as an auxiliary power source.

즉, 저속 운전 시는 상기 모터를 동력원으로 하여 주행하고, 일정 속도 이상에서는 동력원을 엔진으로 전환하여 주행하게 된다.That is, during low-speed operation, the motor is used as a power source and travels, and at a certain speed or higher, the power source is switched to the engine and travels.

한편, 상기 모터의 구동에 필요한 동력원으로 배터리를 사용하고 있는데, 이러한 배터리는 하이브리드 차량은 물론 전기자동차에서 수명에 중요한 인자로 작용하고 있으므로 이 배터리를 효율적으로 운용하기 위해서는 이에 대한 관리가 철저하게 이루어져야 한다.On the other hand, a battery is used as a power source required for driving the motor, and since such a battery acts as an important factor in the lifespan of a hybrid vehicle as well as an electric vehicle, in order to efficiently operate the battery, it must be thoroughly managed. .

특히, 하이브리드 차량 및 전기자동차 등의 모터 구동용 전원으로는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 ESS배터리(Energy Storage System Battery)를 널리 사용한다.In particular, ESS batteries (Energy Storage System Batteries) capable of charging and discharging are widely used as power sources for driving motors such as hybrid vehicles and electric vehicles, unlike primary batteries that cannot be charged.

그리고 저용량의 배터리는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용될 수 있다.In addition, the low-capacity battery can be used in portable and small electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and camcorders.

그런데 종래의 배터리를 장시간 사용할 경우 배터리로부터 열이 발생하게 되고, 특히 대용량의 배터리의 경우, 충전 또는 방전 시 전류양의 증가에 따라 더 많은 열을 수반하게 되며, 이때 발생한 열이 충분히 제거되지 않는 경우, 배터리의 성능이 저하되거나, 나아가 발화 또는 폭발에 이르기도 한다.However, when a conventional battery is used for a long time, heat is generated from the battery, especially in the case of a large-capacity battery, more heat is accompanied by an increase in the amount of current during charging or discharging, and when the generated heat is not sufficiently removed , the performance of the battery may deteriorate or even lead to ignition or explosion.

그러므로 배터리의 성능을 유지 및 향상시키기 위해서는 배터리의 냉각이 필수적이며, 기존의 배터리 냉각 장치에서는 냉각팬을 이용한 공냉식이 주로 사용되고 있는데, 이러한 공냉식의 경우, 냉각팬의 설치 위치에 따라, 입구에서 데워진 공기가 뒤쪽으로 흐르면서 배터리가 균일하게 냉각되지 못하는 문제점을 구조적으로 갖고 있으며, 열전도율이 낮은 공기를 사용한다는 점에서 대용량 배터리에 적용하기에는 한계가 존재한다.Therefore, in order to maintain and improve battery performance, battery cooling is essential, and in existing battery cooling devices, air cooling using a cooling fan is mainly used. has a structural problem that the battery is not uniformly cooled while flowing backwards, and there is a limit to its application to a large-capacity battery in that it uses air with low thermal conductivity.

종래의 기술로는 등록특허 제10-1818922호(2018.01.10)를 참조할 수 있다.As for the prior art, reference may be made to Patent Registration No. 10-1818922 (2018.01.10).

본 발명은 액상의 작동유체를 내부에 수용하는 응축기와, 배터리와 면접하고, 기상의 작동유체를 내부에 수용하는 증발기와, 상기 응축기와 증발기 사이에서 상기 응축기와 증발기를 연결하는 유동파이프를 포함하여, 상전이된 작동유체의 순환으로 증발기 측에서 발생한 열이 빠르게 응축기 측으로 이동함에 따라 배터리의 자체 냉각효율을 개선할 수 있어, 배터리의 수명연장 및 성능의 개선되는 배터리 냉각장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention includes a condenser for accommodating a liquid working fluid therein, an evaporator for accommodating a gaseous working fluid therein, and a fluid pipe connecting the condenser and the evaporator between the condenser and the evaporator, As the heat generated at the evaporator side quickly moves to the condenser side due to the circulation of the phase-transferred working fluid, the self-cooling efficiency of the battery can be improved, thereby providing a battery cooling device that extends the life of the battery and improves performance. do.

본 발명에 따른 배터리 냉각장치는 냉각으로 상전이된 액상의 작동유체를 내부에 수용하는 응축기와, 일측면이 배터리와 면접하고, 열에 의해 상전이된 기상의 작동 유체를 내부에 수용하는 증발기와, 상기 응축기와 증발기 사이에서 상기 응축기와 증발기를 연결하고, 상전이된 기상의 작동유체 및 액상의 작동유체가 상기 응축기에서 증발기로, 또는 상기 증발기에서 응축기로 유동하도록 통로를 제공하는 유동파이프와, 상기 유동파이프 중 상기 응축기와 연결된 측단에 구비되면서, 상기 응축기 내부에 수용되는 제1다공성미디어와, 상기 유동파이프 중 상기 증발기와 연결된 측단에 구비되면서, 상기 증발기 내부에 수용되는 제2다공성미디어와, 상기 응축기와 면접하고, 상기 응축기에 선택적으로 냉 또는 열을 제공하는 펠티어소자, 및 상기 펠티어소자와 전기적으로 연결되고, 배터리의 온도를 기반으로 상기 펠티어소자로 인가되는 전원의 극성을 선택적으로 변환하는 제어부를 포함한다.A battery cooling device according to the present invention includes a condenser for accommodating therein a liquid-phase working fluid phase-transferred by cooling, an evaporator having one side surfaced with a battery, and accommodating therein a gaseous-phase working fluid phase-transferred by heat, and the condenser A flow pipe connecting the condenser and the evaporator between the and the evaporator and providing a passage for the phase-transferred gaseous working fluid and liquid working fluid to flow from the condenser to the evaporator or from the evaporator to the condenser, A first porous media provided at a side end connected to the condenser and accommodated inside the condenser, a second porous media provided at a side end connected to the evaporator of the flow pipe and accommodated inside the evaporator, and an interview with the condenser. and a Peltier element that selectively provides cooling or heat to the condenser, and a control unit electrically connected to the Peltier element and selectively converting the polarity of power applied to the Peltier element based on the temperature of the battery. .

이때 본 발명에 따른 상기 제1다공성미디어 및 상기 제2다공성미디어는 원주형을 이루고, 상기 제1다공성미디어의 직경은 상기 제2다공성미디어의 직경보다 작은 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the first porous media and the second porous media according to the present invention form a cylindrical shape, and the diameter of the first porous media is smaller than that of the second porous media.

그리고 본 발명에 따른 상기 제1다공성미디어 및 상기 제2다공성미디어는 속이 빈 원통 형상으로 형성할 수 있다.In addition, the first porous media and the second porous media according to the present invention may be formed in a hollow cylindrical shape.

또한, 본 발명에 따른 상기 제1다공성미디어 및 상기 제2다공성미디어는 상기 유동파이프의 단부에 삽입되는 삽입단부와, 상기 삽입단부의 일측에 형성되는 육면체의 블록부를 형성할 수 있다.In addition, the first porous media and the second porous media according to the present invention may form an insertion end inserted into the end of the flow pipe and a hexahedral block portion formed on one side of the insertion end.

여기서 본 발명에 따른 상기 블록부는 상기 삽입단부의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 것이 바람직하다.Here, the block portion according to the present invention preferably has a larger width than the width of the insertion end portion.

그리고 본 발명에 따른 상기 유동파이프는 복수 개로 구비할 수 있다.In addition, the flow pipe according to the present invention may be provided in plurality.

또한, 본 발명에 따른 상기 제1다공성미디어 및 상기 제2다공성미디어 각각에는 액상의 작동유체 및 기상의 작동유체가 관통하는 관통홀을 형성할 수 있다.In addition, a through hole through which a liquid working fluid and a gaseous working fluid pass may be formed in each of the first porous media and the second porous media according to the present invention.

또한, 본 발명에 따른 상기 제1다공성미디어 및 상기 제2다공성미디어 각각 표면에는 다수 개의 돌출편을 형성할 수 있다.In addition, a plurality of protruding pieces may be formed on the surface of each of the first porous media and the second porous media according to the present invention.

더불어, 본 발명에 따른 상기 유동파이프와 평행하게 배치되면서, 상기 응축기와 증발기를 연결하여, 상기 응축기와 증발기 간의 압력을 조절하는 압력조절배관을 포함한다.In addition, while being disposed in parallel with the flow pipe according to the present invention, a pressure control pipe for connecting the condenser and the evaporator to adjust the pressure between the condenser and the evaporator is included.

이때 본 발명에 따른 상기 압력조절관은 상기 유동파이프의 직경 대비 1/10보다 작은 직경으로 형성한 것이 바람직하다.At this time, the pressure control pipe according to the present invention is preferably formed with a diameter smaller than 1/10 of the diameter of the flow pipe.

더불어 본 발명에 따른 배터리 냉각장치는 상기 펠티어소자로 인가되는 전원의 극성 변화로, 상기 응축기부는 증발기로 기능하고, 상기 증발기는 응축기로 기능할 수 있다. In addition, the battery cooling device according to the present invention changes the polarity of the power applied to the Peltier element, and the condenser unit functions as an evaporator, and the evaporator may function as a condenser.

본 발명에 따른 배터리 냉각장치는 다음과 같은 효과를 가진다.The battery cooling device according to the present invention has the following effects.

액상의 작동유체를 내부에 수용하는 응축기와, 배터리와 면접하고, 기상의 작동유체를 내부에 수용하는 증발기와, 상기 응축기와 증발기 사이에서 상기 응축기와 증발기를 연결하는 유동파이프를 포함하여, 상전이된 작동유체의 순환으로 증발기 측에서 발생한 열이 빠르게 응축기 측으로 이동함에 따라 배터리의 자체 냉각효율을 개선할 수 있어, 배터리의 수명연장 및 성능의 개선되는 효과를 가진다.A condenser accommodating a liquid working fluid therein, an evaporator interviewing a battery and accommodating a gaseous working fluid therein, and a flow pipe connecting the condenser and the evaporator between the condenser and the evaporator, As the heat generated at the evaporator side quickly moves to the condenser side due to the circulation of the working fluid, the self-cooling efficiency of the battery can be improved, thereby extending the life of the battery and improving its performance.

또한, 응축기에 펠티어소자를 구비하고, 배터리의 온도에 따라 펠티어소자가 응축기에 선택적으로 냉 또는 열을 제공함에 따라 상기 응축기부는 증발기로 기능하고, 상기 증발기는 응축기로 기능하여, 상기 응축기의 냉각용량을 선택적으로 증가시킬 수 있고, 동계와 같이 온도가 낮은 환경에서는 배터리에 열을 제공하여, 온도가 낮은 환경에서도 배터리가 원래의 성능을 발휘하도록 할 수 있다.In addition, as the condenser is provided with a Peltier element, and the Peltier element selectively provides cooling or heat to the condenser according to the temperature of the battery, the condenser unit functions as an evaporator, and the evaporator functions as a condenser, so that the cooling capacity of the condenser may be selectively increased, and heat may be provided to the battery in a low-temperature environment such as winter, so that the battery may exhibit original performance even in a low-temperature environment.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 냉각장치를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 냉각장치를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 배터리 냉각장치를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 배터리 냉각장치를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 배터리 냉각장치를 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 냉각장치에 유동파이프를 복수 개로 구비한 상태를 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 복수 개의 유동파이프에 개별적으로 다공성미디어를 구비한 상태를 보인 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 복수 개의 유동파이프에 블록형태의 다공성미디어를 구비한 상태를 보인 예시도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 다공성미디어에 관통홀을 형성한 상태를 보인 예시도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 다공성미디어에 돌출편을 형성한 상태를 보인 예시도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 펠티어소자로 인가되는 전원의 극성 변화로, 응축기부는 증발기로 기능하고, 증발기는 응축기로 기능하는 상태를 보인 예시도이다.
1 is an exemplary view showing a battery cooling device according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view showing a battery cooling device according to a first embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view showing a battery cooling device according to a second embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing a battery cooling device according to a third embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view showing a battery cooling device according to a fourth embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view showing a state in which a plurality of flow pipes are provided in a battery cooling device according to an embodiment of the present invention.
7 is an exemplary view showing a state in which porous media are individually provided to a plurality of flow pipes according to an embodiment of the present invention.
8 is an exemplary view showing a state in which block-shaped porous media are provided in a plurality of flow pipes according to an embodiment of the present invention.
9 is an exemplary view showing a state in which through holes are formed in porous media according to a fourth embodiment of the present invention.
10 is an exemplary view showing a state in which protruding pieces are formed in porous media according to a fourth embodiment of the present invention.
11 is an exemplary view showing a state in which the condenser unit functions as an evaporator and the evaporator functions as a condenser according to a polarity change of power applied to a Peltier device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the usual or dictionary meaning, and the inventor appropriately uses the concept of the term in order to explain his/her invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical ideas of the present invention, so at the time of the present application, they are equivalent alternatives that can be replaced. It should be understood that variations may exist.

본 발명은 히트파이프의 원리를 이용한 것으로, 액상의 작동유체를 내부에 수용하는 응축기와, 배터리와 면접하고, 기상의 작동유체를 내부에 수용하는 증발기와, 상기 응축기와 증발기 사이에서 상기 응축기와 증발기를 연결하는 유동파이프를 포함하여, 상전이된 작동유체의 순환으로 배터리를 냉각하는 배터리 냉각장치에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.The present invention uses the principle of a heat pipe, a condenser for accommodating a liquid-phase working fluid therein, an evaporator for accommodating a gaseous-phase working fluid therein, and a condenser and an evaporator between the condenser and the evaporator. It relates to a battery cooling device for cooling a battery by circulating a phase-transformed working fluid, including a flow pipe connecting the , with reference to the drawings.

도 1 및 도 2를 참조한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 냉각장치는 응축기(100), 증발기(200), 유동파이프(300), 제1다공성미디어(310), 및 제2다공성미디어(320)를 포함하는데, 먼저 상기 응축기(100)는 냉각으로 상전이된 액상의 작동유체를 수용하는 것으로, 상기 응축기(100)는 전체적인 형상이 직육면체를 이루고, 액상의 작동유체를 수용하기 위해, 내부에 공간을 갖는 챔버로 이루어지는 것이 바람직하다.The battery cooling device according to the first embodiment of the present invention with reference to FIGS. 1 and 2 includes a condenser 100, an evaporator 200, a flow pipe 300, a first porous media 310, and a second porous media ( 320). First, the condenser 100 accommodates the liquid-phase working fluid phase-transformed by cooling. It is preferable to consist of a chamber having a space.

그리고 상기 증발기(200)는 배터리와 면접하고, 상기 배터리의 열에 의해 상전이된 기상의 작동유체를 수용하는 것으로, 상기 증발기(200) 역시, 상기 응축기(100)와 같이 전체적인 형상이 직육면체를 이루고, 내부에 공간을 갖는 챔버를 이루는 것이 바람직하다.In addition, the evaporator 200 faces the battery and receives the working fluid phase-transformed by the heat of the battery, and the evaporator 200 also has a rectangular parallelepiped shape like the condenser 100, and the inside It is preferable to form a chamber having a space in the.

이때 본 발명의 제1 실시 예에서는 상기 응축기(100) 및 증발기(200)의 전체적인 형상을 직육면체 형상에 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고, 배터리 냉각장치의 설계 조건에 때라 다양한 형상으로 형성할 수 있다. At this time, in the first embodiment of the present invention, the overall shape of the condenser 100 and the evaporator 200 is limited to a rectangular parallelepiped shape, but is not limited thereto, and may be formed in various shapes depending on the design conditions of the battery cooling device. there is.

여기서 상기 응축기(100)에는 펠티어소자(500)를 구비하는데, 상기 펠티어소자(500)는 열전반도체로 외부에서 전원이 인가되면, 소자의 표면 중 어느 한 면에서는 열을 발생시키고, 다른 한 면에 냉을 발생시키는 것으로, 전원 극성 변화로 열 및 냉을 발생시키는 면을 선택적으로 조절할 수 있다.Here, the condenser 100 is provided with a Peltier element 500. The Peltier element 500 is a thermoelectric semiconductor that generates heat on one surface of the element when power is applied from the outside, and on the other surface. By generating cold, it is possible to selectively adjust the surface that generates heat and cold by changing the polarity of the power supply.

이때 상기 펠티어소자(500)는 제어부(600)와 전기적으로 연결되는데, 상기 제어부(600)는 배터리의 온도를 기반으로 상기 펠티어소자(500)로 인가되는 전원 극성을 선택적으로 변환한다.At this time, the Peltier element 500 is electrically connected to the controller 600, and the controller 600 selectively converts the polarity of power applied to the Peltier element 500 based on the temperature of the battery.

그러므로 상기 펠티어소자(500)는 상기 응축기(100)와 면접하고, 상기 제어부(600)의 제어로 상기 응축기(100)에 선택적으로 냉 또는 열을 제공한다.Therefore, the Peltier element 500 interfaces with the condenser 100 and selectively provides cold or heat to the condenser 100 under the control of the controller 600 .

이때 상기 펠티어소자(500)에 의해 상기 응축기(100)에 제공된 냉은 상기 응축기(100)로 유입된 기상의 작동유체를 냉각시켜 액상의 작동유체로 상전이 시키고, 상기 펠티어소자(500)에 의해 상기 응축기(100)에 제공된 열은 상기 응축기(100)로 수용된 액상의 작동유체를 히팅하여 기상의 작동유체로 상전이 시킨다.At this time, the cold provided to the condenser 100 by the Peltier element 500 cools the gaseous working fluid introduced into the condenser 100 to cause a phase transition to a liquid working fluid, and the Peltier element 500 The heat supplied to the condenser 100 heats the liquid-phase working fluid received in the condenser 100 to cause a phase transition to a gas-phase working fluid.

따라서 상기 펠티어소자(500)는 상기 응축기(100)에서 더 많은 냉각용량을 필요할 경우, 선택적으로 상기 응축기(100)에 냉을 제공하여, 상기 응축기(100)의 냉각용량을 증가시킬 수 있다.Therefore, the Peltier element 500 can increase the cooling capacity of the condenser 100 by selectively supplying cold water to the condenser 100 when more cooling capacity is needed in the condenser 100 .

상기 펠티어소자(500) 및 제어부(600)의 실시 예를 살펴보면, 동계와 같이 온도가 낮아 배터리의 성능이 저하될 경우, 차량 초기 시동 시, 상기 펠티어소자(500)는 상기 응축기(100)에 열을 제공하여, 상기 응축기(100)에 수용된 액상의 작동유체의 히팅으로 기상의 작동유체로 상전이 되고, 상전이된 기상의 작동유체가 상기 증발기(200)로 유입되어, 상기 증발기(200)와 면접하는 배터리는 상기 증발기(200)로 유입된 기상의 작동유체에 의해 히팅되어 원래의 배터리 성능을 발휘하게 된다.Looking at the embodiment of the Peltier element 500 and the controller 600, when the performance of the battery is degraded due to low temperature, such as in winter, when the vehicle is initially started, the Peltier element 500 heats the condenser 100. By providing, the phase of the liquid working fluid accommodated in the condenser 100 is converted into a gas phase working fluid by heating, and the phase transitioned working fluid is introduced into the evaporator 200 and interviewed with the evaporator 200. The battery is heated by the gaseous working fluid flowing into the evaporator 200 and exhibits original battery performance.

이때 상기 증발기(200)로 유입된 기상의 작동유체는 상기 배터리에게 열을 주면서 액상의 작동유체로 상전이되고, 상전이된 액상의 작동유체는 다시 상기 응축기(100)로 유입되는 순환루트를 이루고, 얼마간의 차량 구동으로 배터리가 열을 발생하게 되면, 상기 펠티어소자(500)의 구동은 정지하면서, 상기 증발기(200)에 수용된 액상의 작동유체가 배터리의 열에 의해 다시 기상의 작동유체로 상전이하면서 상기 응축기(100)로 유입하게 된다.At this time, the gaseous working fluid introduced into the evaporator 200 is phase-transformed into a liquid-phase working fluid while providing heat to the battery, and the phase-transferred liquid-phase working fluid forms a circulation route flowing into the condenser 100 again for some time. When the battery generates heat due to the driving of the vehicle, while the driving of the Peltier element 500 is stopped, the liquid working fluid accommodated in the evaporator 200 is phase-transferred back to the gaseous working fluid by the heat of the battery and the condenser It flows into (100).

그리고 상기 응축기(100)와 증발기(200)는 유동파이프(300)에 의해 서로 연결되는데, 상기 유동파이프(300)는 상기 응축기(100)와 증발기(200) 사이에서 상기 응축기(100)와 증발기(200)를 연결하고, 내부에 수용된 작동 유체의 상전이로 상기 에바레이터(200)의 열을 상기 응축기(100)로 전도한다.And the condenser 100 and the evaporator 200 are connected to each other by a flow pipe 300, the flow pipe 300 is between the condenser 100 and the evaporator 200, the condenser 100 and the evaporator ( 200) is connected, and the heat of the evaporator 200 is conducted to the condenser 100 due to the phase transition of the working fluid accommodated therein.

이때 상기 유동파이프(300)는 통상의 히트파이프와 같이 중공을 갖는 금속관체(301)의 내주면을 따라 메쉬층(302)을 면접하여 구비한 것으로, 액상의 작동유체는 상기 메쉬층(302)을 따라 일측에서 타측으로 또는 타측에서 일측으로 유동하고, 기상의 작동유체는 상기 금속관체(301)의 중공을 따라 타측에서 일측으로 또는 일측에서 타측으로 유동한다.At this time, the flow pipe 300 is provided by interviewing the mesh layer 302 along the inner circumferential surface of the metal tube 301 having a hollow like a conventional heat pipe, and the liquid working fluid is the mesh layer 302 It flows from one side to the other side or from the other side to one side, and the gaseous working fluid flows from the other side to one side or from one side to the other side along the hollow of the metal pipe body 301.

따라서 배터리와 면접하는 상기 증발기(200)가 배터리의 열을 전도 받으면, 상기 증발기(200) 측과 연결된 상기 유동파이프(300)의 내부에 수용된 액상의 작동유체가 그 열에 의해 상전이하여 기상의 작동유체로 변화하고, 변화된 기상의 작동유체는 상기 유동파이프(300)의 금속관체(301) 중공을 따라 상기 증발기(200)에서 상기 응축기(100) 측으로 유동하고, 상기 응축기(100)에 수용된 액상의 작동유체는 냉각됨에 따라 응축되어, 기상에서 액상으로 상전이된 작동유체는 다시 상기 유동파이프(300)의 메쉬층(302)을 따라 상기 응축기(100)에서 상기 증발기(200) 측으로 유동하게 되다.Therefore, when the evaporator 200 in contact with the battery receives the heat of the battery, the liquid working fluid accommodated inside the flow pipe 300 connected to the evaporator 200 undergoes a phase transition by the heat to form a gaseous working fluid. , and the changed gaseous working fluid flows from the evaporator 200 to the condenser 100 along the hollow of the metal tube 301 of the flow pipe 300, and the operation of the liquid phase accommodated in the condenser 100 As the fluid is cooled, it is condensed, and the working fluid phase-transformed from the gas phase to the liquid phase flows from the condenser 100 to the evaporator 200 along the mesh layer 302 of the flow pipe 300 again.

그러므로 열 또는 냉각으로 상전이하는 작동유체의 순환으로 배터리의 냉각이 이루어진다.Therefore, the cooling of the battery is achieved by the circulation of the working fluid that undergoes phase transition by heat or cooling.

여기서 본 발명의 제1 실시 예에 따른 상기 응축기(100) 및 증발기(200)와 연결된 상기 유동파이프(300)의 양단에는 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)를 구비하는데, 상기 제1다공성미디어(310)는 상기 유동파이프(300) 중 상기 응축기(100)와 연결된 측단에 구비되면서, 상기 응축기(100) 내부에 수용되고, 상기 제2다공성미디어(320)는 상기 유동파이프(300) 중 증발기(200) 측에 연결되는 측단에 구비되면서, 상기 증발기(200) 내부에 수용된다.Here, a first porous media 310 and a second porous media 320 are provided at both ends of the flow pipe 300 connected to the condenser 100 and the evaporator 200 according to the first embodiment of the present invention, The first porous media 310 is provided at a side end of the flow pipe 300 connected to the condenser 100 and accommodated inside the condenser 100, and the second porous media 320 is provided in the flow pipe 300. While being provided at the side end connected to the side of the evaporator 200 of 300, it is accommodated inside the evaporator 200.

이때 상기 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320) 각각은 원주형으로, 그 재질은 열전도율이 높은 구리, 알루미늄 등의 금속재로 다공성 구조체를 이루는 것이 바람직하고, 상기 제1다공성미디어(310)는 상기 제2다공성미디어(320) 보다 상대적으로 작은 직경을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.At this time, each of the first porous media 310 and the second porous media 320 is cylindrical, and the material is preferably made of a metal material such as copper or aluminum having high thermal conductivity to form a porous structure, and the first porous media ( 310) is preferably formed to have a relatively smaller diameter than the second porous media 320.

따라서 본 발명의 제1 실시 예에 따른 배터리 냉각장치는 상기 유동파이프(300)의 양단에 원주형의 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)를 구비하면서, 상기 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)이 각각 상기 응축기(100) 및 증발기(200) 내부에 위치되어, 상기 응축기(100) 및 증발기(200) 각각에 수용된 액상 작동유체 및 기상 작동유체가 상기 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)에 각각 스며들면서 상기 유동파이프(300)로 유입되어, 상기 유동파이프(300)을 따라 유동하게 된다.Therefore, the battery cooling device according to the first embodiment of the present invention has a first porous media 310 and a second porous media 320 in a cylindrical shape at both ends of the flow pipe 300, and the first porous media 310 and the second porous media 320 are located inside the condenser 100 and the evaporator 200, respectively, so that the liquid phase working fluid and the gas phase working fluid accommodated in the condenser 100 and the evaporator 200, respectively, While permeating into the first porous media 310 and the second porous media 320, respectively, it flows into the flow pipe 300 and flows along the flow pipe 300.

더불어 상기 유동파이프(300)와 평행하게 배치되면서, 상기 응축기(100)와 증발기(200)를 연결하여, 상기 응축기(100)와 증발기(200) 간의 압력을 조절하는 압력조절배관(400)을 포함한다.In addition, while being disposed in parallel with the flow pipe 300, a pressure control pipe 400 for connecting the condenser 100 and the evaporator 200 to adjust the pressure between the condenser 100 and the evaporator 200 is included. do.

이때 상기 압력조절관(400)은 상기 유동파이프(300)의 직경 대비 1/10보다 작은 직경으로 형성하는 것이 바람직하다.At this time, the pressure control pipe 400 is preferably formed with a diameter smaller than 1/10 of the diameter of the flow pipe 300.

여기서 본 발명에 따른 상기 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)은 다양한 형태로 구비될 수 있는데, 본 발명의 제2 실시 예에서 상기 제1다공성미디어(310) 및 상기 제2다공성미디어(320)는 내부에 중공을 형성한 관체로 구비될 수 있다. Here, the first porous media 310 and the second porous media 320 according to the present invention may be provided in various forms, and in the second embodiment of the present invention, the first porous media 310 and the second porous media 310 The porous media 320 may be provided as a tubular body having a hollow therein.

도 3을 참조한 본 발명의 제2 실시 예를 살펴보면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 배터리 냉각장치는 응축기(100), 증발기(200), 유동파이프(300), 제1다공성미디어(310), 및 제2다공성미디어(320)를 포함하는데, 먼저 상기 응축기(100)는 냉각으로 상전이된 액상의 작동유체를 수용하는 것으로, 상기 응축기(100)는 전체적인 형상이 직육면체를 이루고, 액상의 작동유체를 수용하기 위해, 내부에 공간을 갖는 챔버로 이루어지는 것이 바람직하다.Referring to the second embodiment of the present invention with reference to FIG. 3, the battery cooling device according to the second embodiment of the present invention includes a condenser 100, an evaporator 200, a flow pipe 300, and a first porous media 310. , and a second porous media 320. First, the condenser 100 accommodates the liquid phase working fluid phase-transferred by cooling. The overall shape of the condenser 100 is a rectangular parallelepiped, In order to accommodate, it is preferably made of a chamber having a space inside.

그리고 상기 증발기(200)는 배터리와 면접하고, 상기 배터리의 열에 의해 상전이된 기상의 작동유체를 수용하는 것으로, 상기 증발기(200) 역시, 상기 응축기(100)와 같이 전체적인 형상이 직육면체를 이루고, 내부에 공간을 갖는 챔버를 이루는 것이 바람직하다.In addition, the evaporator 200 faces the battery and receives the working fluid phase-transformed by the heat of the battery, and the evaporator 200 also has a rectangular parallelepiped shape like the condenser 100, and the inside It is preferable to form a chamber having a space in the.

이때 본 발명의 제2 실시 예에서는 상기 응축기(100) 및 증발기(200)의 전체적인 형상을 직육면체 형상에 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고, 배터리 냉각장치의 설계 조건에 때라 다양한 형상으로 형성할 수 있다.At this time, in the second embodiment of the present invention, the overall shape of the condenser 100 and the evaporator 200 is limited to a rectangular parallelepiped shape, but it is not limited thereto, and may be formed in various shapes depending on the design conditions of the battery cooling device. there is.

여기서 상기 응축기(100)에는 펠티어소자(500)를 구비하는데, 상기 펠티어소자(500)는 열전반도체로 외부에서 전원이 인가되면, 소자의 표면 중 어느 한 면에서는 열을 발생시키고, 다른 한 면에 냉을 발생시키는 것으로, 전원 극성 변화로 열 및 냉을 발생시키는 면을 선택적으로 조절할 수 있다.Here, the condenser 100 is provided with a Peltier element 500. The Peltier element 500 is a thermoelectric semiconductor that generates heat on one surface of the element when power is applied from the outside, and on the other surface. By generating cold, it is possible to selectively adjust the surface that generates heat and cold by changing the polarity of the power supply.

이때 상기 펠티어소자(500)는 제어부(600)와 전기적으로 연결되는데, 상기 제어부(600)는 배터리의 온도를 기반으로 상기 펠티어소자(500)로 인가되는 전원 극성을 선택적으로 변환한다.At this time, the Peltier element 500 is electrically connected to the controller 600, and the controller 600 selectively converts the polarity of power applied to the Peltier element 500 based on the temperature of the battery.

그러므로 상기 펠티어소자(500)는 상기 응축기(100)와 면접하고, 상기 제어부(600)의 제어로 상기 응축기(100)에 선택적으로 냉 또는 열을 제공한다.Therefore, the Peltier element 500 interfaces with the condenser 100 and selectively provides cold or heat to the condenser 100 under the control of the controller 600 .

이때 상기 펠티어소자(500)에 의해 상기 응축기(100)에 제공된 냉은 상기 응축기(100)로 유입된 기상의 작동유체를 냉각시켜 액상의 작동유체로 상전이 시키고, 상기 펠티어소자(500)에 의해 상기 응축기(100)에 제공된 열은 상기 응축기(100)로 수용된 액상의 작동유체를 히팅하여 기상의 작동유체로 상전이 시킨다.At this time, the cold provided to the condenser 100 by the Peltier element 500 cools the gaseous working fluid introduced into the condenser 100 to cause a phase transition to a liquid working fluid, and the Peltier element 500 The heat supplied to the condenser 100 heats the liquid-phase working fluid received in the condenser 100 to cause a phase transition to a gas-phase working fluid.

따라서 상기 펠티어소자(500)는 상기 응축기(100)에서 더 많은 냉각용량을 필요할 경우, 선택적으로 상기 응축기(100)에 냉을 제공하여, 상기 응축기(100)의 냉각용량을 증가시킬 수 있다.Therefore, the Peltier element 500 can increase the cooling capacity of the condenser 100 by selectively supplying cold water to the condenser 100 when more cooling capacity is needed in the condenser 100 .

상기 펠티어소자(500) 및 제어부(600)의 실시 예를 살펴보면, 동계와 같이 온도가 낮아 배터리의 성능이 저하될 경우, 차량 초기 시동 시, 상기 펠티어소자(500)는 상기 응축기(100)에 열을 제공하여, 상기 응축기(100)에 수용된 액상의 작동유체의 히팅으로 기상의 작동유체로 상전이 되고, 상전이된 기상의 작동유체가 상기 증발기(200)로 유입되어, 상기 증발기(200)와 면접하는 배터리는 상기 증발기(200)로 유입된 기상의 작동유체에 의해 히팅되어 원래의 배터리 성능을 발휘하게 된다.Looking at the embodiment of the Peltier element 500 and the controller 600, when the performance of the battery is degraded due to low temperature, such as in winter, when the vehicle is initially started, the Peltier element 500 heats the condenser 100. By providing, the phase of the liquid working fluid accommodated in the condenser 100 is converted into a gas phase working fluid by heating, and the phase transitioned working fluid is introduced into the evaporator 200 and interviewed with the evaporator 200. The battery is heated by the gaseous working fluid flowing into the evaporator 200 and exhibits original battery performance.

이때 상기 증발기(200)로 유입된 기상의 작동유체는 상기 배터리에게 열을 주면서 액상의 작동유체로 상전이되고, 상전이된 액상의 작동유체는 다시 상기 응축기(100)로 유입되는 순환루트를 이루고, 얼마간의 차량 구동으로 배터리가 열을 발생하게 되면, 상기 펠티어소자(500)의 구동은 정지하면서, 상기 증발기(200)에 수용된 액상의 작동유체가 배터리의 열에 의해 다시 기상의 작동유체로 상전이하면서 상기 응축기(100)로 유입하게 된다.At this time, the gaseous working fluid introduced into the evaporator 200 is phase-transformed into a liquid-phase working fluid while providing heat to the battery, and the phase-transferred liquid-phase working fluid forms a circulation route flowing into the condenser 100 again for some time. When the battery generates heat due to the driving of the vehicle, while the driving of the Peltier element 500 is stopped, the liquid working fluid accommodated in the evaporator 200 is phase-transferred back to the gaseous working fluid by the heat of the battery and the condenser It flows into (100).

그리고 상기 응축기(100)와 증발기(200)는 유동파이프(300)에 의해 서로 연결되는데, 상기 유동파이프(300)는 상기 응축기(100)와 증발기(200) 사이에서 상기 응축기(100)와 증발기(200)를 연결하고, 내부에 수용된 작동 유체의 상전이로 상기 에바레이터(200)의 열을 상기 응축기(100)로 전도한다.And the condenser 100 and the evaporator 200 are connected to each other by a flow pipe 300, the flow pipe 300 is between the condenser 100 and the evaporator 200, the condenser 100 and the evaporator ( 200) is connected, and the heat of the evaporator 200 is conducted to the condenser 100 due to the phase transition of the working fluid accommodated therein.

이때 상기 유동파이프(300)는 통상의 히트파이프와 같이 중공을 갖는 금속관체(301)의 내주면을 따라 메쉬층(302)을 면접하여 구비한 것으로, 액상의 작동유체는 상기 메쉬층(302)을 따라 일측에서 타측으로 또는 타측에서 일측으로 유동하고, 기상의 작동유체는 상기 금속관체(301)의 중공을 따라 타측에서 일측으로 또는 일측에서 타측으로 유동한다.At this time, the flow pipe 300 is provided by interviewing the mesh layer 302 along the inner circumferential surface of the metal tube 301 having a hollow like a conventional heat pipe, and the liquid working fluid is the mesh layer 302 It flows from one side to the other side or from the other side to one side, and the gaseous working fluid flows from the other side to one side or from one side to the other side along the hollow of the metal pipe body 301.

따라서 배터리와 면접하는 상기 증발기(200)가 배터리의 열을 전도 받으면, 상기 증발기(200) 측과 연결된 상기 유동파이프(300)의 내부에 수용된 액상의 작동유체가 그 열에 의해 상전이하여 기상의 작동유체로 변화하고, 변화된 기상의 작동유체는 상기 유동파이프(300)의 금속관체(301) 중공을 따라 상기 증발기(200)에서 상기 응축기(100) 측으로 유동하고, 상기 응축기(100)에 수용된 액상의 작동유체는 냉각됨에 따라 응축되어, 기상에서 액상으로 상전이된 작동유체는 다시 상기 유동파이프(300)의 메쉬층(302)을 따라 상기 응축기(100)에서 상기 증발기(200) 측으로 유동하게 되다.Therefore, when the evaporator 200 in contact with the battery receives the heat of the battery, the liquid working fluid accommodated inside the flow pipe 300 connected to the evaporator 200 undergoes a phase transition by the heat to form a gaseous working fluid. , and the changed gaseous working fluid flows from the evaporator 200 to the condenser 100 along the hollow of the metal tube 301 of the flow pipe 300, and the operation of the liquid phase accommodated in the condenser 100 As the fluid is cooled, it is condensed, and the working fluid phase-transformed from the gas phase to the liquid phase flows from the condenser 100 to the evaporator 200 along the mesh layer 302 of the flow pipe 300 again.

그러므로 열 또는 냉각으로 상전이하는 작동유체의 순환으로 배터리의 냉각이 이루어진다.Therefore, the cooling of the battery is achieved by the circulation of the working fluid that undergoes phase transition by heat or cooling.

여기서 본 발명의 제2 실시 예에 따른 상기 응축기(100) 및 증발기(200)와 연결된 상기 유동파이프(300)의 양단에는 속이 빈 원통형상으로 형성된 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)를 구비하는데, 상기 제1다공성미디어(310)는 상기 유동파이프(300) 중 상기 응축기(100)와 연결된 측단에 구비되면서, 상기 응축기(100) 내부에 수용되고, 상기 제2다공성미디어(320)는 상기 유동파이프(300) 중 증발기(200) 측에 연결되는 측단에 구비되면서, 상기 증발기(200) 내부에 수용된다.Here, at both ends of the flow pipe 300 connected to the condenser 100 and the evaporator 200 according to the second embodiment of the present invention, the first porous media 310 and the second porous media 320), wherein the first porous media 310 is provided at a side end connected to the condenser 100 of the flow pipe 300 and accommodated inside the condenser 100, and the second porous media ( 320) is provided at a side end connected to the evaporator 200 side of the flow pipe 300 and is accommodated inside the evaporator 200.

이때 상기 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320) 각각은 내부에 중공을 갖는 관체로, 바람직하게는 일측은 개방면을 이루고 대향진 타측은 폐쇄면을 이고, 그 재질은 열전도율이 높은 구리, 알루미늄 등의 금속재로 다공성 구조체를 이루는 것이 바람직하며, 상기 제1다공성미디어(310)는 상기 제2다공성미디어(320) 보다 상대적으로 작은 직경을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.At this time, each of the first porous media 310 and the second porous media 320 is a tubular body having a hollow inside, preferably one side is an open surface and the opposite side is a closed surface, and the material has a thermal conductivity It is preferable to form a porous structure with a high metal material such as copper or aluminum, and the first porous media 310 is preferably formed to have a relatively smaller diameter than the second porous media 320 .

따라서 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량 및 ESS배터리 냉각장치는 상기 유동파이프(300)의 양단에 속이 빈 원통형상으로 형성된 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)를 구비하면서, 상기 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)이 각각 상기 응축기(100) 및 증발기(200) 내부에 위치되어, 상기 응축기(100) 및 증발기(200) 각각에 수용된 액상 작동유체 및 기상 작동유체가 상기 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)에 각각 스며들면서 상기 유동파이프(300)로 유입되어, 상기 유동파이프(300)을 따라 유동하게 된다.Therefore, the vehicle and ESS battery cooling device according to the second embodiment of the present invention has a first porous media 310 and a second porous media 320 formed in a hollow cylindrical shape at both ends of the flow pipe 300, , The first porous media 310 and the second porous media 320 are located inside the condenser 100 and the evaporator 200, respectively, and the liquid working fluid accommodated in the condenser 100 and the evaporator 200, respectively And gaseous working fluid flows into the flow pipe 300 while permeating into the first porous media 310 and the second porous media 320, respectively, and flows along the flow pipe 300.

더불어 상기 유동파이프(300)와 평행하게 배치되면서, 상기 응축기(100)와 증발기(200)를 연결하여, 상기 응축기(100)와 증발기(200) 간의 압력을 조절하는 압력조절배관(400)을 포함한다.In addition, while being disposed in parallel with the flow pipe 300, a pressure control pipe 400 for connecting the condenser 100 and the evaporator 200 to adjust the pressure between the condenser 100 and the evaporator 200 is included. do.

이때 상기 압력조절관(400)은 상기 유동파이프(300)의 직경 대비 1/10보다 작은 직경으로 형성하는 것이 바람직하다.At this time, the pressure control pipe 400 is preferably formed with a diameter smaller than 1/10 of the diameter of the flow pipe 300.

그리고 본 발명의 제3 실시 예에서 상기 제1다공성미디어 및 상기 제2다공성미디어 각각의 일측에는 상기 유동파이프 측단에 삽입되도록, 상기 유동파이프의 내경과 대응하는 직경을 갖는 삽입단부(311, 321)를 형성할 수 있다. And in the third embodiment of the present invention, insertion ends 311 and 321 having a diameter corresponding to the inner diameter of the flow pipe so as to be inserted into the side end of the flow pipe at one side of each of the first porous media and the second porous media can form

도 4를 참조한 본 발명의 제3 실시 예를 살펴보면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 차량 및 ESS배터리 냉각장치는 응축기(100), 증발기(200), 유동파이프(300), 제1다공성미디어(310), 및 제2다공성미디어(320)를 포함하는데, 먼저 상기 응축기(100)는 냉각으로 상전이된 액상의 작동유체를 수용하는 것으로, 상기 응축기(100)는 전체적인 형상이 직육면체를 이루고, 액상의 작동유체를 수용하기 위해, 내부에 공간을 갖는 챔버로 이루어지는 것이 바람직하다.Looking at the third embodiment of the present invention with reference to FIG. 4, the vehicle and ESS battery cooling device according to the third embodiment of the present invention includes a condenser 100, an evaporator 200, a flow pipe 300, and a first porous media 310, and a second porous media 320. First, the condenser 100 accommodates the liquid-phase working fluid phase-transformed by cooling. The condenser 100 has a rectangular parallelepiped shape as a whole, In order to accommodate the working fluid of, it is preferably made of a chamber having a space inside.

그리고 상기 증발기(200)는 차량 및 ESS배터리와 면접하고, 상기 차량 및 ESS배터리의 열에 의해 상전이된 기상의 작동유체를 수용하는 것으로, 상기 증발기(200) 역시, 상기 응축기(100)와 같이 전체적인 형상이 직육면체를 이루고, 내부에 공간을 갖는 챔버를 이루는 것이 바람직하다.In addition, the evaporator 200 interviews the vehicle and the ESS battery, and accommodates the working fluid of the phase transitioned by the heat of the vehicle and the ESS battery, and the evaporator 200 also has an overall shape like the condenser 100 It is preferable to form this rectangular parallelepiped and form a chamber having a space inside.

이때 본 발명의 제3 실시 예에서는 상기 응축기(100) 및 증발기(200)의 전체적인 형상을 직육면체 형상에 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고, 차량 및 ESS배터리 냉각장치의 설계 조건에 때라 다양한 형상으로 형성할 수 있다.At this time, in the third embodiment of the present invention, the overall shape of the condenser 100 and the evaporator 200 is limited to a rectangular parallelepiped shape, but is not limited thereto, and various shapes depending on the design conditions of the vehicle and ESS battery cooling device can form

여기서 상기 응축기(100)에는 펠티어소자(500)를 구비하는데, 상기 펠티어소자(500)는 열전반도체로 외부에서 전원이 인가되면, 소자의 표면 중 어느 한 면에서는 열을 발생시키고, 다른 한 면에 냉을 발생시키는 것으로, 전원 극성 변화로 열 및 냉을 발생시키는 면을 선택적으로 조절할 수 있다.Here, the condenser 100 is provided with a Peltier element 500. The Peltier element 500 is a thermoelectric semiconductor that generates heat on one surface of the element when power is applied from the outside, and on the other surface. By generating cold, it is possible to selectively adjust the surface that generates heat and cold by changing the polarity of the power supply.

이때 상기 펠티어소자(500)는 제어부(600)와 전기적으로 연결되는데, 상기 제어부(600)는 배터리의 온도를 기반으로 상기 펠티어소자(500)로 인가되는 전원 극성을 선택적으로 변환한다.At this time, the Peltier element 500 is electrically connected to the controller 600, and the controller 600 selectively converts the polarity of power applied to the Peltier element 500 based on the temperature of the battery.

그러므로 상기 펠티어소자(500)는 상기 응축기(100)와 면접하고, 상기 제어부(600)의 제어로 상기 응축기(100)에 선택적으로 냉 또는 열을 제공한다.Therefore, the Peltier element 500 interfaces with the condenser 100 and selectively provides cold or heat to the condenser 100 under the control of the controller 600 .

이때 상기 펠티어소자(500)에 의해 상기 응축기(100)에 제공된 냉은 상기 응축기(100)로 유입된 기상의 작동유체를 냉각시켜 액상의 작동유체로 상전이 시키고, 상기 펠티어소자(500)에 의해 상기 응축기(100)에 제공된 열은 상기 응축기(100)로 수용된 액상의 작동유체를 히팅하여 기상의 작동유체로 상전이 시킨다.At this time, the cold provided to the condenser 100 by the Peltier element 500 cools the gaseous working fluid introduced into the condenser 100 to cause a phase transition to a liquid working fluid, and the Peltier element 500 The heat supplied to the condenser 100 heats the liquid-phase working fluid received in the condenser 100 to cause a phase transition to a gas-phase working fluid.

따라서 상기 펠티어소자(500)는 상기 응축기(100)에서 더 많은 냉각용량을 필요할 경우, 선택적으로 상기 응축기(100)에 냉을 제공하여, 상기 응축기(100)의 냉각용량을 증가시킬 수 있다.Therefore, the Peltier element 500 can increase the cooling capacity of the condenser 100 by selectively supplying cold water to the condenser 100 when more cooling capacity is needed in the condenser 100 .

상기 펠티어소자(500) 및 제어부(600)의 실시 예를 살펴보면, 동계와 같이 온도가 낮아 배터리의 성능이 저하될 경우, 차량 초기 시동 시, 상기 펠티어소자(500)는 상기 응축기(100)에 열을 제공하여, 상기 응축기(100)에 수용된 액상의 작동유체의 히팅으로 기상의 작동유체로 상전이 되고, 상전이된 기상의 작동유체가 상기 증발기(200)로 유입되어, 상기 증발기(200)와 면접하는 배터리는 상기 증발기(200)로 유입된 기상의 작동유체에 의해 히팅되어 원래의 배터리 성능을 발휘하게 된다.Looking at the embodiment of the Peltier element 500 and the controller 600, when the performance of the battery is degraded due to low temperature, such as in winter, when the vehicle is initially started, the Peltier element 500 heats the condenser 100. By providing, the phase of the liquid working fluid accommodated in the condenser 100 is converted into a gas phase working fluid by heating, and the phase transitioned working fluid is introduced into the evaporator 200 and interviewed with the evaporator 200. The battery is heated by the gaseous working fluid flowing into the evaporator 200 and exhibits original battery performance.

이때 상기 증발기(200)로 유입된 기상의 작동유체는 상기 배터리에게 열을 주면서 액상의 작동유체로 상전이되고, 상전이된 액상의 작동유체는 다시 상기 응축기(100)로 유입되는 순환루트를 이루고, 얼마간의 차량 구동으로 배터리가 열을 발생하게 되면, 상기 펠티어소자(500)의 구동은 정지하면서, 상기 증발기(200)에 수용된 액상의 작동유체가 배터리의 열에 의해 다시 기상의 작동유체로 상전이하면서 상기 응축기(100)로 유입하게 된다.At this time, the gaseous working fluid introduced into the evaporator 200 is phase-transformed into a liquid-phase working fluid while providing heat to the battery, and the phase-transferred liquid-phase working fluid forms a circulation route flowing into the condenser 100 again for some time. When the battery generates heat due to the driving of the vehicle, while the driving of the Peltier element 500 is stopped, the liquid working fluid accommodated in the evaporator 200 is phase-transferred back to the gaseous working fluid by the heat of the battery and the condenser It flows into (100).

그리고 상기 응축기(100)와 증발기(200)는 유동파이프(300)에 의해 서로 연결되는데, 상기 유동파이프(300)는 상기 응축기(100)와 증발기(200) 사이에서 상기 응축기(100)와 증발기(200)를 연결하고, 내부에 수용된 작동 유체의 상전이로 상기 에바레이터(200)의 열을 상기 응축기(100)로 전도한다.And the condenser 100 and the evaporator 200 are connected to each other by a flow pipe 300, the flow pipe 300 is between the condenser 100 and the evaporator 200, the condenser 100 and the evaporator ( 200) is connected, and the heat of the evaporator 200 is conducted to the condenser 100 due to the phase transition of the working fluid accommodated therein.

이때 상기 유동파이프(300)는 통상의 히트파이프와 같이 중공을 갖는 금속관체(301)의 내주면을 따라 메쉬층(302)을 면접하여 구비한 것으로, 액상의 작동유체는 상기 메쉬층(302)을 따라 일측에서 타측으로 또는 타측에서 일측으로 유동하고, 기상의 작동유체는 상기 금속관체(301)의 중공을 따라 타측에서 일측으로 또는 일측에서 타측으로 유동한다.At this time, the flow pipe 300 is provided by interviewing the mesh layer 302 along the inner circumferential surface of the metal tube 301 having a hollow like a conventional heat pipe, and the liquid working fluid is the mesh layer 302 It flows from one side to the other side or from the other side to one side, and the gaseous working fluid flows from the other side to one side or from one side to the other side along the hollow of the metal pipe body 301.

따라서 차량 및 ESS배터리와 면접하는 상기 증발기(200)가 차량 및 ESS배터리의 열을 전도 받으면, 상기 증발기(200) 측과 연결된 상기 유동파이프(300)의 내부에 수용된 액상의 작동유체가 그 열에 의해 상전이하여 기상의 작동유체로 변화하고, 변화된 기상의 작동유체는 상기 유동파이프(300)의 금속관체(301) 중공을 따라 상기 증발기(200)에서 상기 응축기(100) 측으로 유동하고, 상기 응축기(100)에 수용된 액상의 작동유체는 냉각됨에 따라 응축되어, 기상에서 액상으로 상전이된 작동유체는 다시 상기 유동파이프(300)의 메쉬층(302)을 따라 상기 응축기(100)에서 상기 증발기(200) 측으로 유동하게 되다.Therefore, when the evaporator 200 interviewing the vehicle and the ESS battery receives heat from the vehicle and the ESS battery, the liquid working fluid contained in the fluid pipe 300 connected to the evaporator 200 is It is phase-transferred and changed into a gaseous working fluid, and the changed gaseous working fluid flows from the evaporator 200 to the condenser 100 along the hollow of the metal tube 301 of the flow pipe 300, and the condenser 100 ) The liquid-phase working fluid accommodated in is condensed as it is cooled, and the phase-transitioned working fluid from the gas phase to the liquid phase flows from the condenser 100 to the evaporator 200 along the mesh layer 302 of the flow pipe 300 again. to become fluid

그러므로 열 또는 냉각으로 상전이하는 작동유체의 순환으로 차량 및 ESS배터리의 냉각이 이루어진다.Therefore, cooling of the vehicle and the ESS battery is performed by the circulation of the working fluid phase-transitioned into heat or cooling.

여기서 본 발명의 제3 실시 예에 따른 상기 응축기(100) 및 증발기(200)와 연결된 상기 유동파이프(300)의 양단에는 상기 유동파이프(300) 측단에 삽입되도록, 상기 유동파이프(300)의 내경과 대응하는 직경을 갖는 삽입단부(311, 321)을 형성한 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)를 구비하는데, 상기 제1다공성미디어(310)는 상기 유동파이프(300) 중 상기 응축기(100)와 연결된 측단에 구비되면서, 상기 응축기(100) 내부에 수용되고, 상기 제2다공성미디어(320)는 상기 유동파이프(300) 중 증발기(200) 측에 연결되는 측단에 구비되면서, 상기 증발기(200) 내부에 수용된다.Here, the inner diameter of the flow pipe 300 is inserted into the side ends of the flow pipe 300 at both ends of the flow pipe 300 connected to the condenser 100 and the evaporator 200 according to the third embodiment of the present invention. It is provided with a first porous media 310 and a second porous media 320 having insertion ends 311 and 321 having diameters corresponding to , wherein the first porous media 310 is the flow pipe 300 It is provided on the side end connected to the condenser 100 and accommodated inside the condenser 100, and the second porous media 320 is provided on the side end connected to the evaporator 200 side of the flow pipe 300 As it is, it is accommodated inside the evaporator 200.

이때 상기 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320) 각각은 상기 유동파이프(300) 측단에 삽입되도록, 상기 유동파이프(300)의 내경과 대응하는 직경을 갖는 삽입단부(311, 321)을 일체로 형성하고, 그 재질은 열전도율이 높은 구리, 알루미늄 등의 금속재로 다공성 구조체를 이루는 것이 바람직하며, 상기 제1다공성미디어(310)는 상기 제2다공성미디어(320) 보다 상대적으로 작은 직경을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.At this time, each of the first porous media 310 and the second porous media 320 has insertion ends 311 and 321 having a diameter corresponding to the inner diameter of the flow pipe 300 so as to be inserted into the side end of the flow pipe 300. ) is integrally formed, and it is preferable to form a porous structure with a metal material such as copper or aluminum having high thermal conductivity, and the first porous media 310 has a relatively smaller diameter than the second porous media 320. It is preferable to form to have.

따라서 본 발명의 제3 실시 예에 따른 차량 및 ESS배터리 냉각장치는 상기 유동파이프(300)의 양단에 상기 유동파이프(300) 측단에 삽입되도록, 상기 유동파이프(300)의 내경과 대응하는 직경을 갖는 삽입단부(311, 321)을 일체로 형성한 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)를 구비하면서, 상기 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)이 각각 상기 응축기(100) 및 증발기(200) 내부에 위치되어, 상기 응축기(100) 및 증발기(200) 각각에 수용된 액상 작동유체 및 기상 작동유체가 상기 제1다공성미디어(310)와 삽입단부(311) 및 제2다공성미디어(320)와 삽입단부(321)에 각각 스며들면서 상기 유동파이프(300)로 유입되어, 상기 유동파이프(300)을 따라 유동하게 된다.Therefore, the vehicle and ESS battery cooling device according to the third embodiment of the present invention has a diameter corresponding to the inner diameter of the flow pipe 300 so as to be inserted into the side end of the flow pipe 300 at both ends of the flow pipe 300 While having the first porous media 310 and the second porous media 320 integrally formed with the insertion ends 311 and 321, the first porous media 310 and the second porous media 320 are respectively It is located inside the condenser 100 and the evaporator 200, and the liquid phase working fluid and the gas phase working fluid accommodated in the condenser 100 and the evaporator 200, respectively, pass through the first porous media 310 and the insertion end 311 And while permeating into the second porous media 320 and the insertion end 321, respectively, it flows into the flow pipe 300 and flows along the flow pipe 300.

더불어 상기 유동파이프(300)와 평행하게 배치되면서, 상기 응축기(100)와 증발기(200)를 연결하여, 상기 응축기(100)와 증발기(200) 간의 압력을 조절하는 압력조절배관(400)을 포함한다.In addition, while being disposed in parallel with the flow pipe 300, a pressure control pipe 400 for connecting the condenser 100 and the evaporator 200 to adjust the pressure between the condenser 100 and the evaporator 200 is included. do.

이때 상기 압력조절관(400)은 상기 유동파이프(300)의 직경 대비 1/10보다 작은 직경으로 형성하는 것이 바람직하다.At this time, the pressure control pipe 400 is preferably formed with a diameter smaller than 1/10 of the diameter of the flow pipe 300.

그리고 본 발명의 제4 실시 예에서 상기 제1다공성미디어(310) 및 상기 제2다공성미디어(320)는 육면체의 블록으로 형성할 수 있다. In the fourth embodiment of the present invention, the first porous media 310 and the second porous media 320 may be formed as hexahedral blocks.

도 5를 참조한 본 발명의 제4 실시 예를 살펴보면, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 차량 및 ESS배터리 냉각장치는 응축기(100), 증발기(200), 유동파이프(300), 제1다공성미디어(310), 및 제2다공성미디어(320)를 포함하는데, 먼저 상기 응축기(100)는 냉각으로 상전이된 액상의 작동유체를 수용하는 것으로, 상기 응축기(100)는 전체적인 형상이 직육면체를 이루고, 액상의 작동유체를 수용하기 위해, 내부에 공간을 갖는 챔버로 이루어지는 것이 바람직하다.Looking at the fourth embodiment of the present invention with reference to FIG. 5, the vehicle and ESS battery cooling device according to the fourth embodiment of the present invention includes a condenser 100, an evaporator 200, a flow pipe 300, and a first porous media 310, and a second porous media 320. First, the condenser 100 accommodates the liquid-phase working fluid phase-transformed by cooling. The condenser 100 has a rectangular parallelepiped shape as a whole, In order to accommodate the working fluid of, it is preferably made of a chamber having a space inside.

그리고 상기 증발기(200)는 차량 및 ESS배터리와 면접하고, 상기 차량 및 ESS배터리의 열에 의해 상전이된 기상의 작동유체를 수용하는 것으로, 상기 증발기(200) 역시, 상기 응축기(100)와 같이 전체적인 형상이 직육면체를 이루고, 내부에 공간을 갖는 챔버를 이루는 것이 바람직하다.In addition, the evaporator 200 interviews the vehicle and the ESS battery, and accommodates the working fluid of the phase transitioned by the heat of the vehicle and the ESS battery, and the evaporator 200 also has an overall shape like the condenser 100 It is preferable to form this rectangular parallelepiped and form a chamber having a space inside.

이때 본 발명의 제4 실시 예에서는 상기 응축기(100) 및 증발기(200)의 전체적인 형상을 직육면체 형상에 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고, 차량 및 ESS배터리 냉각장치의 설계 조건에 때라 다양한 형상으로 형성할 수 있다.At this time, in the fourth embodiment of the present invention, the overall shape of the condenser 100 and the evaporator 200 is limited to a rectangular parallelepiped shape, but is not limited thereto, and various shapes depending on the design conditions of the vehicle and ESS battery cooling device can form

여기서 상기 응축기(100)에는 펠티어소자(500)를 구비하는데, 상기 펠티어소자(500)는 열전반도체로 외부에서 전원이 인가되면, 소자의 표면 중 어느 한 면에서는 열을 발생시키고, 다른 한 면에 냉을 발생시키는 것으로, 전원 극성 변화로 열 및 냉을 발생시키는 면을 선택적으로 조절할 수 있다.Here, the condenser 100 is provided with a Peltier element 500. The Peltier element 500 is a thermoelectric semiconductor that generates heat on one surface of the element when power is applied from the outside, and on the other surface. By generating cold, it is possible to selectively adjust the surface that generates heat and cold by changing the polarity of the power supply.

이때 상기 펠티어소자(500)는 제어부(600)와 전기적으로 연결되는데, 상기 제어부(600)는 배터리의 온도를 기반으로 상기 펠티어소자(500)로 인가되는 전원 극성을 선택적으로 변환한다.At this time, the Peltier element 500 is electrically connected to the controller 600, and the controller 600 selectively converts the polarity of power applied to the Peltier element 500 based on the temperature of the battery.

그러므로 상기 펠티어소자(500)는 상기 응축기(100)와 면접하고, 상기 제어부(600)의 제어로 상기 응축기(100)에 선택적으로 냉 또는 열을 제공한다.Therefore, the Peltier element 500 interfaces with the condenser 100 and selectively provides cold or heat to the condenser 100 under the control of the controller 600 .

이때 상기 펠티어소자(500)에 의해 상기 응축기(100)에 제공된 냉은 상기 응축기(100)로 유입된 기상의 작동유체를 냉각시켜 액상의 작동유체로 상전이 시키고, 상기 펠티어소자(500)에 의해 상기 응축기(100)에 제공된 열은 상기 응축기(100)로 수용된 액상의 작동유체를 히팅하여 기상의 작동유체로 상전이 시킨다.At this time, the cold provided to the condenser 100 by the Peltier element 500 cools the gaseous working fluid introduced into the condenser 100 to cause a phase transition to a liquid working fluid, and the Peltier element 500 The heat supplied to the condenser 100 heats the liquid-phase working fluid received in the condenser 100 to cause a phase transition to a gas-phase working fluid.

따라서 상기 펠티어소자(500)는 상기 응축기(100)에서 더 많은 냉각용량을 필요할 경우, 선택적으로 상기 응축기(100)에 냉을 제공하여, 상기 응축기(100)의 냉각용량을 증가시킬 수 있다.Therefore, the Peltier element 500 can increase the cooling capacity of the condenser 100 by selectively supplying cold water to the condenser 100 when more cooling capacity is needed in the condenser 100 .

상기 펠티어소자(500) 및 제어부(600)의 실시 예를 살펴보면, 동계와 같이 온도가 낮아 배터리의 성능이 저하될 경우, 차량 초기 시동 시, 상기 펠티어소자(500)는 상기 응축기(100)에 열을 제공하여, 상기 응축기(100)에 수용된 액상의 작동유체의 히팅으로 기상의 작동유체로 상전이 되고, 상전이된 기상의 작동유체가 상기 증발기(200)로 유입되어, 상기 증발기(200)와 면접하는 배터리는 상기 증발기(200)로 유입된 기상의 작동유체에 의해 히팅되어 원래의 배터리 성능을 발휘하게 된다.Looking at the embodiment of the Peltier element 500 and the controller 600, when the performance of the battery is degraded due to low temperature, such as in winter, when the vehicle is initially started, the Peltier element 500 heats the condenser 100. By providing, the phase of the liquid working fluid accommodated in the condenser 100 is converted into a gas phase working fluid by heating, and the phase transitioned working fluid is introduced into the evaporator 200 and interviewed with the evaporator 200. The battery is heated by the gaseous working fluid flowing into the evaporator 200 and exhibits original battery performance.

이때 상기 증발기(200)로 유입된 기상의 작동유체는 상기 배터리에게 열을 주면서 액상의 작동유체로 상전이되고, 상전이된 액상의 작동유체는 다시 상기 응축기(100)로 유입되는 순환루트를 이루고, 얼마간의 차량 구동으로 배터리가 열을 발생하게 되면, 상기 펠티어소자(500)의 구동은 정지하면서, 상기 증발기(200)에 수용된 액상의 작동유체가 배터리의 열에 의해 다시 기상의 작동유체로 상전이하면서 상기 응축기(100)로 유입하게 된다.At this time, the gaseous working fluid introduced into the evaporator 200 is phase-transformed into a liquid-phase working fluid while providing heat to the battery, and the phase-transferred liquid-phase working fluid forms a circulation route flowing into the condenser 100 again for some time. When the battery generates heat due to the driving of the vehicle, while the driving of the Peltier element 500 is stopped, the liquid working fluid accommodated in the evaporator 200 is phase-transferred back to the gaseous working fluid by the heat of the battery and the condenser It flows into (100).

그리고 상기 응축기(100)와 증발기(200)는 유동파이프(300)에 의해 서로 연결되는데, 상기 유동파이프(300)는 상기 응축기(100)와 증발기(200) 사이에서 상기 응축기(100)와 증발기(200)를 연결하고, 내부에 수용된 작동 유체의 상전이로 상기 에바레이터(200)의 열을 상기 응축기(100)로 전도한다.And the condenser 100 and the evaporator 200 are connected to each other by a flow pipe 300, the flow pipe 300 is between the condenser 100 and the evaporator 200, the condenser 100 and the evaporator ( 200) is connected, and the heat of the evaporator 200 is conducted to the condenser 100 due to the phase transition of the working fluid accommodated therein.

이때 상기 유동파이프(300)는 통상의 히트파이프와 같이 중공을 갖는 금속관체(301)의 내주면을 따라 메쉬층(302)을 면접하여 구비한 것으로, 액상의 작동유체는 상기 메쉬층(302)을 따라 일측에서 타측으로 또는 타측에서 일측으로 유동하고, 기상의 작동유체는 상기 금속관체(301)의 중공을 따라 타측에서 일측으로 또는 일측에서 타측으로 유동한다.At this time, the flow pipe 300 is provided by interviewing the mesh layer 302 along the inner circumferential surface of the metal tube 301 having a hollow like a conventional heat pipe, and the liquid working fluid is the mesh layer 302 It flows from one side to the other side or from the other side to one side, and the gaseous working fluid flows from the other side to one side or from one side to the other side along the hollow of the metal pipe body 301.

따라서 차량 및 ESS배터리와 면접하는 상기 증발기(200)가 차량 및 ESS배터리의 열을 전도 받으면, 상기 증발기(200) 측과 연결된 상기 유동파이프(300)의 내부에 수용된 액상의 작동유체가 그 열에 의해 상전이하여 기상의 작동유체로 변화하고, 변화된 기상의 작동유체는 상기 유동파이프(300)의 금속관체(301) 중공을 따라 상기 증발기(200)에서 상기 응축기(100) 측으로 유동하고, 상기 응축기(100)에 수용된 액상의 작동유체는 냉각됨에 따라 응축되어, 기상에서 액상으로 상전이된 작동유체는 다시 상기 유동파이프(300)의 메쉬층(302)을 따라 상기 응축기(100)에서 상기 증발기(200) 측으로 유동하게 되다.Therefore, when the evaporator 200 interviewing the vehicle and the ESS battery receives heat from the vehicle and the ESS battery, the liquid working fluid contained in the fluid pipe 300 connected to the evaporator 200 is It is phase-transferred and changed into a gaseous working fluid, and the changed gaseous working fluid flows from the evaporator 200 to the condenser 100 along the hollow of the metal tube 301 of the flow pipe 300, and the condenser 100 ) The liquid-phase working fluid accommodated in is condensed as it is cooled, and the phase-transitioned working fluid from the gas phase to the liquid phase flows from the condenser 100 to the evaporator 200 along the mesh layer 302 of the flow pipe 300 again. to become fluid

그러므로 열 또는 냉각으로 상전이하는 작동유체의 순환으로 차량 및 ESS배터리의 냉각이 이루어진다.Therefore, cooling of the vehicle and the ESS battery is performed by the circulation of the working fluid phase-transitioned into heat or cooling.

여기서 본 발명의 제4 실시 예에 따른 상기 응축기(100) 및 증발기(200)와 연결된 상기 유동파이프(300)의 양단에는 육면체의 블록으로 형성된 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)를 구비하는데, 상기 제1다공성미디어(310)는 상기 유동파이프(300) 중 상기 응축기(100)와 연결된 측단에 구비되면서, 상기 응축기(100) 내부에 수용되고, 상기 제2다공성미디어(320)는 상기 유동파이프(300) 중 증발기(200) 측에 연결되는 측단에 구비되면서, 상기 증발기(200) 내부에 수용된다.Here, at both ends of the flow pipe 300 connected to the condenser 100 and the evaporator 200 according to the fourth embodiment of the present invention, the first porous media 310 and the second porous media 320 formed of hexahedral blocks are formed. ), wherein the first porous media 310 is provided at a side end connected to the condenser 100 of the flow pipe 300 and accommodated inside the condenser 100, and the second porous media 320 ) is provided at a side end connected to the evaporator 200 side of the flow pipe 300 and accommodated inside the evaporator 200.

이때 상기 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320) 각각은 육면체의 블록으로 형성하면서, 상기 유동파이프(300) 측단에 삽입되도록, 상기 유동파이프(300)의 내경과 대응하는 직경을 갖는 삽입단부(311, 321)을 일체로 형성하고, 그 재질은 열전도율이 높은 구리, 알루미늄 등의 금속재로 다공성 구조체를 이루는 것이 바람직하며, 상기 제1다공성미디어(310)는 상기 제2다공성미디어(320) 보다 상대적으로 작은 직경을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.At this time, each of the first porous media 310 and the second porous media 320 is formed as a hexahedral block, and has a diameter corresponding to the inner diameter of the flow pipe 300 so as to be inserted into the side end of the flow pipe 300. It is preferable to integrally form the insertion ends 311 and 321 having a porous structure with a metal material such as copper or aluminum having high thermal conductivity, and the first porous media 310 is the second porous media ( 320) is preferably formed to have a relatively smaller diameter.

따라서 본 발명의 제4 실시 예에 따른 차량 및 ESS배터리 냉각장치는 상기 유동파이프(300)의 양단에 육면체의 블록으로 형성된 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)를 구비하면서, 상기 제1다공성미디어(310) 및 제2다공성미디어(320)이 각각 상기 응축기(100) 및 증발기(200) 내부에 위치되어, 상기 응축기(100) 및 증발기(200) 각각에 수용된 액상 작동유체 및 기상 작동유체가 상기 제1다공성미디어(310)와 삽입단부(311) 및 제2다공성미디어(320)와 삽입단부(321)에 각각 스며들면서 상기 유동파이프의 유입되어, 상기 유동파이프(300)을 따라 유동하게 된다.Therefore, the vehicle and ESS battery cooling device according to the fourth embodiment of the present invention has a first porous media 310 and a second porous media 320 formed of hexahedral blocks at both ends of the flow pipe 300, The first porous media 310 and the second porous media 320 are located inside the condenser 100 and the evaporator 200, respectively, and the liquid phase working fluid accommodated in the condenser 100 and the evaporator 200, respectively, and The gas phase working fluid permeates into the first porous media 310 and the insertion end 311 and the second porous media 320 and the insertion end 321, respectively, and flows into the flow pipe, thereby forming the flow pipe 300. will flow according to

더불어 상기 유동파이프(300)와 평행하게 배치되면서, 상기 응축기(100)와 증발기(200)를 연결하여, 상기 응축기(100)와 증발기(200) 간의 압력을 조절하는 압력조절배관(400)을 포함한다.In addition, while being disposed in parallel with the flow pipe 300, a pressure control pipe 400 for connecting the condenser 100 and the evaporator 200 to adjust the pressure between the condenser 100 and the evaporator 200 is included. do.

이때 상기 압력조절관(400)은 상기 유동파이프(300)의 직경 대비 1/10보다 작은 직경으로 형성하는 것이 바람직하다.At this time, the pressure control pipe 400 is preferably formed with a diameter smaller than 1/10 of the diameter of the flow pipe 300.

여기서, 도 6 내지 도 8을 참조한 본 발명에 따른 차량 및 ESS배터리 냉각장치는 상기 유동파이프(300)를 복수 개로 구비할 수 있는데, 이때 원주형을 이루는 상기 제1다공성미디어(310) 및 상기 제2다공성미디어(320)은 각각의 상기 유동파이프(300)들 양측단에 각각 구비되어, 상기 유동파이프(300)들이 개별적으로 작동유체의 유입을 유도할 수 있고, 육면체의 블록을 이루는 상기 제1다공성미디어(310) 및 상기 제2다공성미디어(320)은 각각의 상기 유동파이프(300) 양측단에 대응하느 삽입단부를 복수 개로 형성하여, 상기 응축기(100)와 증발기(200)를 병렬로 연결할 수 있다.Here, the vehicle and ESS battery cooling apparatus according to the present invention with reference to FIGS. 6 to 8 may include a plurality of the flow pipes 300, wherein the first porous media 310 forming a cylindrical shape and the first 2 Porous media 320 are provided at both ends of each of the flow pipes 300, so that the flow pipes 300 can individually induce the inflow of the working fluid, and the first one constituting a hexahedral block. The porous media 310 and the second porous media 320 each form a plurality of insertion ends corresponding to both ends of the flow pipe 300 to connect the condenser 100 and the evaporator 200 in parallel. can

그리고 도 9를 참조한 본 발명의 제4 실시 예에 따른 육면체의 블록을 이루는 상기 제1다공성미디어(310) 및 상기 제2다공성미디어(320) 각각에는 액상의 작동유체 및 기상의 작동유체가 관통하는 복수 개의 관통홀(312, 322)을 각각 형성할 수 있다.And, each of the first porous media 310 and the second porous media 320 constituting the hexahedral block according to the fourth embodiment of the present invention with reference to FIG. A plurality of through holes 312 and 322 may be respectively formed.

이때 상기 제1다공성미디어(310) 및 상기 제2다공성미디어(320) 각각에 형성된 복수 개의 관통홀(312, 322)을 통해 상기 응축기(100) 및 증발기(200)에 수용된 액상의 작동유체 및 기상의 작동유체가 상기 제1다공성미디어(310) 및 상기 제2다공성미디어(320) 각각을 통과함에 따라 작동유체가 상기 제1다공성미디어(310) 및 상기 제2다공성미디어(320)와 접하는 면적이 넓어짐에 따라 냉각용량의 증가로 냉각효율을 높일 수 있다.At this time, the liquid working fluid and gaseous phase accommodated in the condenser 100 and the evaporator 200 through the plurality of through holes 312 and 322 formed in the first porous media 310 and the second porous media 320, respectively. As the working fluid passes through the first porous media 310 and the second porous media 320, respectively, the area in which the working fluid contacts the first porous media 310 and the second porous media 320 increases. As the width increases, the cooling efficiency can be increased by increasing the cooling capacity.

또한, 도 10을 참조한 본 발명의 제4 실시 예에 따른 육면체의 블록을 이루는 상기 제1다공성미디어 및 상기 제2다공성미디어 각각 표면에는 다수 개의 돌출편(313, 323)을 형성할 수 있다.In addition, a plurality of protruding pieces 313 and 323 may be formed on the surfaces of the first porous media and the second porous media constituting the hexahedral block according to the fourth embodiment of the present invention with reference to FIG. 10 .

이때 상기 제1다공성미디어(310) 및 상기 제2다공성미디어(320) 각각에 형성된 다수 개의 돌출편(313, 323)을 통해 상기 응축기(100) 및 증발기(200)에 수용된 액상의 작동유체 및 기상의 작동유체가 상기 제1다공성미디어(310) 및 상기 제2다공성미디어(320)와 접하는 면적이 넓어짐에 따라 냉각용량의 증가로 냉각효율을 높일 수 있다.At this time, the liquid working fluid and gaseous phase accommodated in the condenser 100 and the evaporator 200 through the plurality of protrusions 313 and 323 formed on the first porous media 310 and the second porous media 320, respectively. As the contact area of the working fluid with the first porous media 310 and the second porous media 320 increases, cooling efficiency can be increased by increasing the cooling capacity.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: 응축기
200: 증발기
300: 유동파이프
301: 금속관체
302: 메쉬층
310: 제1다공성미디어
311, 321: 삽입단부
320: 제2다공성미디어
400: 압력조절관
500: 펠티어소자
600: 제어부
100: condenser
200: evaporator
300: floating pipe
301: metal pipe body
302: mesh layer
310: first porous media
311, 321: insertion end
320: second porous media
400: pressure control pipe
500: Peltier element
600: control unit

Claims (11)

냉각으로 상전이된 액상의 작동유체를 내부에 수용하는 응축기;
일측면이 배터리와 면접하고, 열에 의해 상전이된 기상의 작동 유체를 내부에 수용하는 증발기;
상기 응축기와 증발기 사이에서 상기 응축기와 증발기를 연결하고, 상전이된 기상의 작동유체 및 액상의 작동유체가 상기 응축기에서 증발기로, 또는 상기 증발기에서 응축기로 유동하도록 통로를 제공하는 유동파이프;
상기 유동파이프 중 상기 응축기와 연결된 측단에 구비되면서, 상기 응축기 내부에 수용되는 제1다공성미디어;
상기 유동파이프 중 상기 증발기와 연결된 측단에 구비되면서, 상기 증발기 내부에 수용되는 제2다공성미디어;
상기 응축기와 면접하고, 상기 응축기에 선택적으로 냉 또는 열을 제공하는 펠티어소자;
상기 펠티어소자와 전기적으로 연결되고, 배터리의 온도를 기반으로 상기 펠티어소자로 인가되는 전원의 극성을 선택적으로 변환하는 제어부; 및
상기 제1다공성미디어 및 상기 제2다공성미디어 각각의 표면에 형성되는 다수 개의 돌출편을 포함하는 배터리 냉각장치.
A condenser for accommodating therein the liquid-phase working fluid phase-transformed by cooling;
An evaporator having one side facing the battery and accommodating therein a gaseous working fluid phase-transformed by heat;
a flow pipe connecting the condenser and the evaporator between the condenser and the evaporator and providing a passage through which the phase-transferred gaseous working fluid and the liquid working fluid flow from the condenser to the evaporator or from the evaporator to the condenser;
a first porous medium provided at a side end of the flow pipe connected to the condenser and accommodated in the condenser;
a second porous medium provided at a side end of the flow pipe connected to the evaporator and accommodated in the evaporator;
a Peltier element that interviews the condenser and selectively provides cold or heat to the condenser;
a controller electrically connected to the Peltier element and selectively converting the polarity of power applied to the Peltier element based on the temperature of the battery; and
A battery cooling device comprising a plurality of protruding pieces formed on surfaces of each of the first porous media and the second porous media.
청구항 1에 있어서,
상기 제1다공성미디어 및 상기 제2다공성미디어는 원주형을 이루고,
상기 제1다공성미디어의 직경은 상기 제2다공성미디어의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
The method of claim 1,
The first porous media and the second porous media form a cylindrical shape,
Battery cooling device, characterized in that the diameter of the first porous media is smaller than the diameter of the second porous media.
청구항 2에 있어서,
상기 제1다공성미디어 및 상기 제2다공성미디어는
속이 빈 원통 형상인 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
The method of claim 2,
The first porous media and the second porous media
Battery cooling device, characterized in that the hollow cylindrical shape.
청구항 2에 있어서,
상기 제1다공성미디어 및 상기 제2다공성미디어는
상기 유동파이프의 단부에 삽입되는 삽입단부와,
상기 삽입단부의 일측에 형성되는 육면체의 블록부를 포함하는 배터리 냉각장치.
The method of claim 2,
The first porous media and the second porous media
An insertion end inserted into the end of the flow pipe;
A battery cooling device comprising a block portion of a hexahedron formed on one side of the insertion end.
청구항 4에 있어서,
상기 블록부는 상기 삽입단부의 폭보다 더 큰 폭을 가지는 배터리 냉각장치.
The method of claim 4,
The battery cooling device of claim 1, wherein the block portion has a width greater than that of the insertion end portion.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
상기 유동파이프는 복수 개로 구비하는 배터리 냉각장치.
According to claim 4 or claim 5,
The battery cooling device having a plurality of the flow pipe.
청구항 5에 있어서,
상기 제1다공성미디어 및 상기 제2다공성미디어 각각에는 액상의 작동유체 및 기상의 작동유체가 관통하는 관통홀을 형성한 배터리 냉각장치.
The method of claim 5,
A battery cooling device having a through hole through which a liquid working fluid and a gaseous working fluid pass through each of the first porous media and the second porous media.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 유동파이프와 평행하게 배치되면서, 상기 응축기와 증발기를 연결하여, 상기 응축기와 증발기 간의 압력을 조절하는 압력조절관을 포함하는 배터리 냉각장치.
The method of claim 1,
A battery cooling device including a pressure control pipe disposed in parallel with the flow pipe and connecting the condenser and the evaporator to adjust the pressure between the condenser and the evaporator.
청구항 9에 있어서,
상기 압력조절관은
상기 유동파이프의 직경 대비 1/10보다 작은 직경으로 형성한 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
The method of claim 9,
The pressure regulator is
Battery cooling device, characterized in that formed with a diameter smaller than 1/10 of the diameter of the flow pipe.
청구항 1에 있어서,
상기 펠티어소자로 인가되는 전원의 극성 변화로, 상기 응축기는 증발기로 기능하고, 상기 증발기는 응축기로 기능하는 배터리 냉각장치.
The method of claim 1,
A battery cooling device in which the condenser functions as an evaporator and the evaporator functions as a condenser by changing the polarity of power applied to the Peltier element.
KR1020200182842A 2020-12-24 2020-12-24 Cooling divice for battery KR102548423B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200182842A KR102548423B1 (en) 2020-12-24 2020-12-24 Cooling divice for battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200182842A KR102548423B1 (en) 2020-12-24 2020-12-24 Cooling divice for battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220091784A KR20220091784A (en) 2022-07-01
KR102548423B1 true KR102548423B1 (en) 2023-06-27

Family

ID=82396724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200182842A KR102548423B1 (en) 2020-12-24 2020-12-24 Cooling divice for battery

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102548423B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709865B1 (en) * 2005-11-29 2007-04-23 삼성에스디아이 주식회사 Battery pack

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09219213A (en) * 1996-02-09 1997-08-19 Nissan Motor Co Ltd Secondary battery for electric vehicle and temperature rise alleviation device therefor
KR20090062668A (en) * 2007-12-13 2009-06-17 현대자동차주식회사 Cooling system for fuel cell
US9105950B2 (en) * 2012-03-29 2015-08-11 Lg Chem, Ltd. Battery system having an evaporative cooling member with a plate portion and a method for cooling the battery system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709865B1 (en) * 2005-11-29 2007-04-23 삼성에스디아이 주식회사 Battery pack

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220091784A (en) 2022-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Progress and perspectives of integrated thermal management systems in PEM fuel cell vehicles: A review
Jaguemont et al. A comprehensive review of future thermal management systems for battery-electrified vehicles
JP5362269B2 (en) Battery pack for vehicles
JP5078463B2 (en) Power supply for vehicle
US20150380783A1 (en) Method and device providing the temperature regulation of a rechargeable electrical energy storage battery
CN105576321A (en) battery pack thermal management system
KR101764611B1 (en) Battery cooling system
KR20190043277A (en) Battery module having cooling channel and battery system comprising the same
US20130059191A1 (en) Battery temperature adjustment device
KR102239253B1 (en) Valve assembly for integrated thermal management and integrated thermal management module including the same
KR101673874B1 (en) Cnt coolant pre heater
US20180147953A1 (en) Battery water cooling system
Kharabati et al. A systematic review of thermal management techniques for electric vehicle batteries
KR20190107839A (en) Battery cooling unit and battery module including the same
Sikarwar et al. Battery thermal management system for the cooling of Li-Ion batteries, used in electric vehicles
CN102576851A (en) Electrochemical energy storage and method for cooling or heating an electrochemical energy storage
KR102548423B1 (en) Cooling divice for battery
JP2007320331A (en) Hybrid vehicle
KR101818917B1 (en) Air Duct for Cooling Battery Pack
Sukkam et al. Overview of machine learning applications to battery thermal management systems in electric vehicles
KR102560595B1 (en) Cooling divice for battery
KR102215293B1 (en) Valve assembly for integrated thermal management and integrated thermal management module including the same
US20240213853A1 (en) Cooling water control unit
KR20220091786A (en) Apparatus for battery cooling in electric vehicle
Sahoo A Review on Thermal Management in Electric Vehicle Battery System by Liquid Cooling

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right