KR20110012056U - 배터리용 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공기 냉각부를 포함하는 하우징(3)을 구비하는 배터리(1)용 냉각 장치에 관한 것이다. 배터리, 특히 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 고전압 배터리의 냉각을 추가로 개선하기 위해, 하우징(3)은 공기 냉각부 외에도 액체 냉각부를 포함한다. 겨울철 작동을 위해, 가열부가 통합된다.

Description

배터리용 냉각 장치{COOLING DEVICE FOR A BATTERY}

본 고안은 공기 냉각부를 포함하는 하우징을 구비하는 배터리용 냉각 장치에 관한 것이다. 또한, 본 고안은 상기 유형의 냉각 장치를 구비하는 배터리에 관한 것이다. 아울러, 본 고안은 상기 유형의 배터리를 구비하는 자동차에 관한 것이다.

유럽 특허 EP 1 333 521 B1호는 온도 감지판이 하우징의 외부에 고정되고, 하우징이 이차 전지와 온도 감지판 사이에 배치되며 하우징 내부의 이차 전지를 냉각하기 위한 통풍구들을 포함하는, 자동차용 배터리 장치를 개시한다. 공지된 배터리 장치는, 이차 전지를 가열하기 위해, 온도 감지판에 고정되는 다수의 가열 소자를 포함한다.

본 고안의 목적은 배터리, 특히 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 고전압 배터리의 냉각을 추가로 개선하는 데 있다.

공기 냉각부를 포함하는 하우징을 구비하는 배터리용 냉각 장치의 경우, 상기 목적은 하우징이 공기 냉각부 외에도 액체 냉각부를 포함한다는 점에서 달성된다. 본 고안에 따른 냉각 장치에서의 공기 냉각부와 액체 냉각부가 조합됨으로써, 제2 냉각수 회로를 요구함 없이 냉각력을 간단한 방식으로 현저히 개선할 수 있다. 본 고안에 따른 냉각 장치에 의하면, 계절적 온도차가 큰 경우, 특히 여름철 작동에서 뿐만 아니라 겨울철 작동에서도 개선된 냉각력을 제공할 수 있다.

냉각 장치의 바람직한 일 실시예는 냉각 장치가 공기 냉각부를 가진 제1 영역과, 제1 영역에서 분리되며 액체 냉각부를 가진 제2 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다. 공기 냉각부를 가진 영역은 바람직하게 냉각 공기 덕트들을 포함한다. 냉각 공기는 바람직하게 외부로부터 공급된다. 이때, 냉각 공기는 바람직하게 배터리 셀이 배치되지 않은 영역으로부터 공급된다. 이런 방식으로, 배터리 셀의 영역의 원하지 않는 응축 문제를 방지할 수 있다.

냉각 장치의 다른 바람직한 일 실시예는 냉각 장치가 가열부를 가진 제3 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다. 가열부는 저온에서, 특히 겨울철 작동 중에 배터리를 가열하는 역할을 한다.

냉각 장치의 또 다른 바람직한 일 실시예는 상기 영역들이 판형 냉각 장치의 층들로서 형성되는 것을 특징으로 한다. 이런 방식으로, 필요한 부품 수 및 제조 비용을 줄일 수 있다.

냉각 장치의 또 다른 바람직한 일 실시예는 배터리 셀들이 액체 냉각부를 가진 층에 배치되는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 배치는 본 고안의 범주에서 특히 유리한 것으로 입증되었다.

냉각 장치의 또 다른 바람직한 일 실시예는 가열부를 가진 층이 공기 냉각부를 가진 층과 액체 냉각부를 가진 층 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다. 액체 냉각부를 가진 층은 바람직하게 배터리 셀들을 직접 냉각하는 역할을 한다. 공기 냉각부를 가진 층은 바람직하게 특히 냉각판으로서 형성된 냉각 장치를 냉각하는 역할을 한다.

냉각 장치의 또 다른 바람직한 일 실시예는 가열부가 전기 가열부로서 형성되는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 전기 가열부는, 가열부를 가진 층 내에 내장되거나 매립되는 하나 이상의 가열 호일 등을 포함한다.

냉각 장치의 또 다른 바람직한 일 실시예는 액체 냉각부를 가진 층이 액체 냉각 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다. 액체 냉각 회로는 예를 들어 테트라플루오로에탄, 이산화탄소, 또는 물-글리콜 혼합물과 같은 냉매로 작동된다.

상술한 본 고안의 목적은 또한 전술한 바와 같은 냉각 장치를 구비하는 배터리에 의해서도 달성된다. 배터리는 바람직하게 12V를 초과하는 전압을 가진 배터리이며, 특히 고전압 배터리이다.

상술한 본 고안의 목적은 또한 전술한 바와 같은 배터리를 구비하는 자동차에 의해서도 달성된다. 자동차는 바람직하게 하이브리드 자동차(HEV, PHEV) 또는 전기 자동차이다.

본 고안에 따라 배터리, 특히 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 고전압 배터리의 냉각이 추가로 개선된다.

본 고안의 다른 이점들, 특징들 및 세부 사항들은 도면을 참조하여 다양한 실시예들을 상세히 기술하는 하기 설명에 제시된다.
도 1은 본 고안에 따른 냉각 장치를 구비하는 배터리의 개략도를 도시한다.

도 1은 냉각 장치(4)를 구비하는 배터리(1)의 개략도를 도시한다. 냉각 장치(4)는 하우징(3)을 포함하며, 하우징의 상부 측에는 배터리 셀들(5)이 배치된다.

냉각 장치(4)는 세 개의 영역(11, 12, 13)을 가진 냉각판(10)으로서 형성되고, 상기 영역들은 실질적으로 입방형인 냉각판(10)의 층들로서 형성된다.

냉매로 작동되는 액체 냉각 회로가 냉각판(10)의 최상층(12)에 통합된다. 예를 들어, 단축 코드 R134A를 가진 1,1,1,2-테트라플루오로에탄이 냉매로 사용된다. 물-글리콜 혼합물이 대안적으로 사용될 수 있다. 최상층(12)의 액체 냉각 회로는 여름철 작동 중에 배터리 셀들(5)을 냉각하는 역할을 한다.

전기 가열부를 가진 중간층(13)이 최상층(12)의 아래에, 즉 배터리 셀들(5) 반대편 측에 배치된다. 전기 가열부는 겨울철 작동 중에 배터리 셀들(5)을 가열하는 역할을 한다. 전기 가열부는 중간층(13) 내에 내장되거나 매립되는 하나 이상의 가열 호일을 포함한다.

층(11)은 층(13)이 두 층들(11 및 12) 사이에 배치되도록 가장 하부에 위치한다. 공기 덕트들이 층(11)에 통합되며, 겨울철 작동 중에 공기 냉각을 가능하게 한다.

최하층(11)의 공기 냉각을 위한 공기가 외부로부터, 구체적으로는 특히 배터리 셀들(5)을 가진 영역으로부터 분리되어 흡입된다. 이를 통해, 외부 공기에 의한 응축 문제를 방지할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 공기는 배터리를 구비하는 자동차의 내부 공간으로부터 흡입된다. 최하층(11)의 공기 냉각부는 냉각판(10) 자체를 냉각하는 역할을 한다. 열 전달을 개선하기 위해, 냉각판은 최하층 영역(11)에 냉각 리브들을 구비할 수 있다.

세 영역(11, 12, 13)은 배터리 셀들(5)의 최적 온도가 항상 보장되도록 온도에 따른 조절에 의해 조절된다. 본 고안에 따른 냉각 장치(4)는, 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에서 고전압 배터리를 냉각하고 가열하는 컴팩트하며 고도로 집적화된 설비를 제공하는 역할을 한다.

Claims (9)

1. 공기 냉각부를 포함하는 하우징(3)을 구비하는 배터리(1)용 냉각 장치에 있어서,
   하우징(3)은 공기 냉각부에 부가하여 액체 냉각부를 포함하며, 냉각 장치(4)는 가열부를 가진 제3 영역(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
2. 제1항에 있어서, 냉각 장치(4)는 공기 냉각부를 가진 제1 영역(11)과, 제1 영역에서 분리되며 액체 냉각부를 가진 제2 영역(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 영역들(11, 12, 13)은 판형 냉각 장치(4)의 층들로서 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
4. 제3항에 있어서, 액체 냉각부를 가진 층(12)에는 배터리 셀들(5)이 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 가열부를 가진 층(13)은 공기 냉각부를 가진 층(11)과 액체 냉각부를 가진 층(12) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열부는 전기 가열부로서 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 냉각부를 가진 층(12)은 액체 냉각 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 냉각 장치(4)를 구비하는 배터리.
9. 제8항에 따른 배터리(1)를 구비하는 자동차.

Images