KR20130122741A

KR20130122741A - 배터리를 위한 순응형 유체-냉각된 열교환기

Info

Publication number: KR20130122741A
Application number: KR1020137011591A
Authority: KR
Inventors: 헤르베 팔란쉔; 더그 반더비스; 마이클 에이. 마틴
Original assignee: 다나 캐나다 코포레이션
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2011-10-03
Publication date: 2013-11-08
Also published as: JP2013545219A; CN106816673B; US20180123194A1; DE112011103338T5; CA3058993C; JP2013539899A; CA2812199A1; CA3060130A1; CN106403691A; US20180123193A1; DE112011103339T5; WO2012045175A1; CA3059007A1; CN103229326A; CA3058993A1; CA2812198C; CA3005190A1; JP6080307B2; US9893392B2; CN106403691B

Abstract

본원은 적어도 2개의 배터리 모듈에 사용하기 위한 열교환기에 관한 것이며, 상기 배터리 모듈의 각각은 단단한 용기(rigid container) 내에 수용되는 적어도 1개의 배터리 셀을 포함하며, 상기 열교환기는 열교환기 유체를 위한 내부 유체통로를 한정하며 열교환기와 2개의 배터리 모듈 사이의 열접촉을 촉진하도록 압축할 수 있게 형성된 적어도 1개의 순응 영역(compliant region)을 갖는다.

Description

배터리를 위한 순응형 유체-냉각된 열교환기{CONFORMAL FLUID-COOLED HEAT EXCHANGER FOR BATTERY}

이 출원은 발명의 명칭 "배터리를 위한 순응(conformal)형의 유체-냉각된 열교환기"로 2010년 10월 4일자로 출원된 미국 가특허출원 제61/389,301호의 우선권 및 이점을 청구한다.

상기 특허 출원의 내용은 본 발명의 상세한 설명에 참조로 기재되었다.

본 발명은 재충전 가능한(rechargeable) 배터리 및 다른 전기 생산 셀(cell)의 열을 소산(dissipate)시키는데 사용되는 열교환기에 관한 것이다.

많은 리튬-이온 셀로 제조된 배터리와 같은 재충전 가능한 배터리는 예를 들어 전기차("EV") 및 하이브리드 전기차("HEV")를 포함하여 많은 용도로 사용될 수 있다. 이런 배터리는 소산될 필요가 있는 다량의 열을 발생할 수 있다.

1실시예에 따라서, 배터리 유닛을 조립하는 방법은 열교환기 유체를 위한 내부 유체통로를 한정하며 적어도 1개의 순응 영역(compliant region)을 가진 대체로 단단한 열교환기를 제공하는 단계와; 열교환기의 적어도 일부를 2개의 배터리 모듈 사이에 배치하는 단계를 포함하며, 상기 배터리 모듈의 각각은 단단한 용기 내에 수용된 적어도 1개의 배터리 셀을 포함하며, 상기 열교환기의 적어도 일부를 배치하는 단계는 열교환기의 적어도 1개의 순응 영역을 적어도 일시적으로 변형 또는 변위하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에 따라서, 적어도 2개의 배터리 모듈을 사용하는 열교환기가 제공되며, 배터리 모듈의 각각은 경성 용기 내에 수용된 적어도 1개의 배터리 셀을 포함하며, 상기 열교환기는 열교환기 유체용 내부 유체 통로를 한정하며 적어도 1개의 순응 영역을 갖고, 상기 순응 영역은 압축되어 열교환기와 2개의 배터리 모듈 사이의 열 접촉을 촉진하게 형성된다.

다른 실시예에 따라서, 배터리 모듈과 열 에너지를 교환하는 열교환기가 제공되며, 상기 열교환기는: 열교환기 유체를 위한 내부 유체통로를 각각이 한정하며 함께 일체적으로 형성된 순응 보스(compliant boss)를 가진 복수개의 열교환기 평판을 포함하며, 상기 열교환기 평판은 서로 떨어져 있는 인접한 열교환기 평판과 스택(stack)으로 정렬되며 순응 보스에 의해 연결되어 열교환기 평판 사이에 배터리 모듈을 삽입한 후 인접한 열교환기 평판을 압축한다. 다른 실시예에 따라서, 배터리 모듈과 열 에너지를 교환시키기 위한 열교환기가 제공되며, 상기 열교환기는 각각이 열교환기 유체용 내부 유체통로를 한정하며 인접한 열교환기 평판이 서로 떨어져서 스택으로 정렬된 복수개의 열교환기 평판을 포함하며, 인접한 열교환기 평판은 순응적으로(compliantly) 중간 커넥터에 의해 서로 연결되며, 상기 중간 커넥터는 열교환기 유체가 평판 사이를 흘러가게 하며, 열교환기 평판 사이로 배터리 모듈을 삽입한 후 서로 마주하는 방향으로 인접한 열교환기 평판의 압축에 따른 동작을 하며, 상기 중간 커넥터는 임계 량의 압축 후 압축된 상태로 스냅 쓰로우(snap through)하게 형성된다.

또 다른 실시예에 따라서, 배터리 모듈과 열 에너지를 교환하기 위한 열교환기가 제공되며, 상기 열교환기는 각각이 열교환기 유체용 내부 유체 흐름통로를 한정하며 인접한 열교환기 평판이 서로 떨어져서 스택으로 정렬된 복수개의 열교환기 평판을 포함하며, 인접한 열교환기 평판은 각각 메인 평판부분과 입구 패널 및 출구 패널을 포함하며, 상기 입구 패널 및 출구 패널은 메인 평판부분에 연결되며 각각 입구 유체통로 및 출구 유체통로를 한정하며, 상기 유체통로들은 내부 유체통로와 연통하며, 메인 평판부분이 상기 패널에 대해 변위될 수 있게 각각의 패널은 메인 평판부분에 순응적으로 연결되며, 열교환기 평판의 적어도 일부의 입구 및 출구 패널은 인접한 열교환기 평판의 입구 및 출구 패널에 연결되어 간격을 두고 대체로 평행한 열교환기 평판의 스택을 형성하며, 상기 메인 평판부분은 열교환기 평판 사이로 적어도 배터리 모듈을 삽입하기에 앞서 이들의 각각의 입구 및 출구 패널에 대해 이동할 수 있다.

또 다른 실시예에 따라서, 배터리 유닛은 적어도 1개의 배터리 셀을 가진 제1배터리 모듈; 및 배터리 모듈에 인접하고 제1배터리 모듈과 열 접촉하는 면(face)을 가진 열교환기 평판을 포함하며, 상기 열교환기 평판은 배터리 모듈에 의해 열교환기에 적용되는 힘에 반응하여 변형되는 순응 영역을 갖는다.

또 다른 실시예에 따라서, 배터리 모듈과 열 에너지를 교환하는 열교환기는: 각각이 열교환기 유체용 내부 유체 흐름통로를 한정하며 인접한 열교환기 평판이 서로 간격을 두고 스택으로 정렬된 복수개의 열교환기 평판을 포함하며, 상기 인접한 열교환기 평판은 서로 순응적으로 연결되어 열교환기 평판이 압축되는 동안 인접한 열교환기 평판이 평행하게 이동하게 하여 열교환기 평판과 배터리 모듈 사이의 양호한 열 접촉을 보장한다. 일부 실시예에서, 인접한 열교환기 평판은 돌출 보스(protruding boss)에 의해 서로 연결되며, 상기 보스는 압축성이다.

도1은 1실시예에 따른 배터리 유닛을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도2는 도1의 배터리 유닛의 배터리 모듈 중 어느 1개 모듈의 3개의 인접한 배터리 셀 용기의 일부를 확대하여 나타낸 정면도이다.
도3은 1실시예에 따른 유체-냉각된 열교환기의 사시도이다.
도4는 도3의 열교환기의 평면도이다.
도5는 도4의 V-V선을 따라 절취된 열교환기의 단면도이다.
도6은 도5의 부분(6)을 확대하여 나타낸 도면이다.
도7은 도6의 흐름 챔버 영역의 분해도이다.
도8은 도3의 열교환기의 내부 코어 평판의 사시도이다.
도9는 도3의 열교환기의 외부 코어 평판의 사시도이다.
도10은 도3의 열교환기의 제1폐쇄 평판의 평면도이다.
도11은 도3의 열교환기의 제2폐쇄 평판의 평면도이다.
도12은 다른 실시예에 따른 유체-냉각된 열교환기의 사시도이다.
도13은 도12의 열교환기의 1면의 평면도이다.
도14는 도12의 반대편 열교환기의 평면도이다.
도15는 도14의 XV-XV선을 따라 절취된 열교환기의 단면도이다.
도16은 도12의 열교환기의 제1코어 평판의 평면도이다.
도17은 도12의 열교환기의 제2코어 평판의 평면도이다.
도18은 도17의 XVIII-XVIII선을 따라 절취된 제2코어 평판의 단면도이다.
도19는 도12의 열교환기의 순응 평판의 평면도이다.
도20은 도19의 XX-XX선을 따라 절취된 순응 평판의 단면도이다.
도21은 도12의 열교환기의 순응 평판 구조의 일부분의 확대 단면도이다.
도22는 또 다른 실시예에 따른 배터리 유닛의 단부도이다.
도23은 도22의 A-A선을 따라 절취된 확대 단면도이다.
도24는 도22의 열교환기의 배터리 모듈의 사시도이다.
도25는 도22의 열교환기의 부분 사시도이다.
도26은 도22의 열교환기에 적용할 수 있는 다양한 순응 보스의 구조를 나타낸 도면이다.
도27은 열교환기의 다른 실시예의 부분 사시도이다.
도28은 도27의 열교환기의 평판의 부분 사시도이다.
도29는 도27의 열교환기를 포함하는 배터리 유닛의 평면도이다.
도29a, 도29b, 도29c는 열교환기의 각각의 실시예의 평면도이다.
도30은 도29의 XXX-XXX선을 따라 절취된, 도29의 배터리 유닛의 단면도이다.
도31은 도29의 XXXI-XXXI선을 따라 절취된, 도30의 배터리 유닛의 다른 단면도이다.
도32a 및 도32b는 인접한 열교환기 평판의 순응 보스 영역 사이의 매니폴드 커넥터를 포함하는 열교환기의 다른 실시예를 각각 나타낸 확대 부분 단면도(도23과 유사하게 절취 됨)이다.
도33은 인접한 열교환기 평판 사이에 2개 피스의 순응 매니폴드 커넥터를 포함하는 열교환기의 다른 실시예를 나타낸 확대 부분 단면도(도23과 유사하게 절취 됨)이다.
도34는 도33의 열교환기의 순응 매니폴드 커넥터를 추가로 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도35는 도34의 순응 매니폴드 커넥터의 정면도이다.
도36a, 도36b, 도36c는 도33의 열교환기에 적용할 수 있는 2개 피스의 순응 매니폴드 커넥터의 다른 실시예를 나타낸 도면으로, 도36a는 상부이며, 도36b는 도36a의 A-A선을 따라 절취된 단면도이며, 도36c는 사시도이다.
도37은 도33의 열교환기에 적용할 수 있는 2개 피스의 순응 매니폴드 커넥터의 다른 실시예의 단면도이다.

도면을 참조하여 본원의 기술을 구현하기 위한 상세한 설명을 한다. 각각의 실시예는 본원의 발명을 한정하는 기재가 아니며, 본원의 발명을 설명하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본원의 발명은 당업자가 본원의 발명을 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있는 것이다. 예를 들어, 본 발명을 구현하는 일부 기술로 기재된 특징적인 기술구성은 다른 추가적인 기술구성을 구현하는데 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 본원의 첨부 청구범위의 정신 내에서 이루어지는 특징적인 기술의 수정 및 변형을 포함한다.

도1은 본 발명의 1실시예에 따른 충전식 배터리 유닛(100)을 나타낸 도면이다. 배터리 유닛(100)은 배터리 셀 용기(104)로 차례로 제조되는 배터리 스택 또는 모듈(102(1), 102(2))(일반적으로 여기에서는 102(i)로 지칭됨)로 구성되며, 상기 용기(104) 각각은 1개 이상의 배터리 셀(106)을 수용한다. 예시된 실시예는 2개의 직사각형 상자모양 모듈(102i)을 포함하며, 각각의 모듈은 6개의 수평하게 배치된 셀 용기(104)로 구성되며, 각각의 셀 용기(104)는 1개 이상의 배터리 셀(106)을 수용하고 있다. 배터리 유닛(100)내의 모듈(102(i))의 수, 각각의 모듈(102) 내의 셀 용기(104)의 수, 및 각각의 배터리 셀 용기(104)내의 배터리 셀(106)의 수는 변경될 수 있으며, 이런 구성요소들의 방향 및 형상도 용도에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 따라서 여기에 기술된 수량 및 방향은 예시된 실시예 만의 예로서 제공된 것이다.

적어도 일부 실시예에서, 배터리 셀(106)은 리튬-이온 배터리 셀이지만, 다른 충전식 배터리 셀을 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리 셀(106)은 각기둥형 리튬-이온 배터리 셀이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 배터리 셀(106)은 원통형 또는 다른 형상으로 이루어진다. 예시된 실시예에서, 각 배터리 셀의 용기(104)는 1개 이상의 배터리 셀(106)을 수용하는 직사각형의 대체로 단단한 상자모양 케이스를 포함한다. 일부 실시예에서, 모듈(102(i)) 내에 있는 모든 셀 용기(104)는 대체로 동일하며, 배터리 유닛(100)을 구성하는 모듈(102(i))도 대체로 동일하다. 본 발명의 실시예에서, 배터리 모듈(102(i))은 지지 프레임(support frame) 또는 랙(rack)(108)에서 나란히 또는 하나 위에 다른 하나가 장착될 수 있다. 일부 실시예에서 배터리 셀 용기(104)는 단단하지 않은(non-rigid) 것일 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따라서, 열교환기(110)는 인접한 배터리 모듈(102(1), 102(2))의 반대편 면(112, 113) 사이에 배치된다. 각각의 모듈(102(1), 102(2))과 중간 열교환기(110) 사이의 접촉 면(112, 113)은 완전히 평탄한 면이 아닐 수 있으며, 또한 가열 및 냉각하는 동안 팽창 및 수축으로 인해 왜곡(distortion)될 수 있다. 예를 들어, 도2는 상부 모듈(102(1))에서 3개의 인접한 배터리 셀 용기(104)의 열교환기 접촉 측에 의해 한정된 접촉면(112)을 나타낸 도면이다. 모듈 조립체의 허용 오차뿐만 아니라 셀 용기(104)의 제조 허용 오차의 결과로서, 셀 용기(104)는 완전히 동일하거나 완전하게 정렬되지는 않을 것이다. 그 결과, 열교환기 접촉 측(114)은 정렬되지 않고, 평탄하지 않은 열교환기 접촉 면(112)을 초래하지만, 인접한 셀 용기(104) 사이의 경계에서 낮은 높이의 과도부(transitions)를 포함한다. 도2에 도시된 바와 같이, "T"는 모듈(102)에서 셀 용기(104)의 열교환기 접촉 측(114) 사이의 최대 변위(displacement) 허용오차를 나타낸다. 제한적이지 않은 기재의 예로서, 허용 오차(T)는 일부 적용에서는 예를 들어 0.5mm 내지 1mm 범위에 있을 수 있지만, 그러나 이 범위를 벗어나는 오차가 일부 적용의 경우에 존재할 수도 있다.

따라서, 일부 적용에서는 온도의 범위에 걸쳐 인접한 모듈(102(i))사이의 셀 용기(104)의 형상과 일정한 접촉 및 접촉면 허용 오차의 범위를 유지할 수 있고 양호한 열 전도율을 제공할 수 있는 열교환기(110)가 바람직하다. 이와 관련하여, 본 발명의 실시예는 배터리 셀 용기가 평탄한 열교환기 접촉면을 한정하지 않는 경우에도 배터리 유닛(100)을 가로질러 배터리 셀 용기(104)와의 접촉을 유지하는데 치수적으로 순응하는 열교환기 구조에 관한 것이다. 일부 예에서 치수적으로 순응하는 열교환기(110)는 제1 및 제2배터리 모듈의 팽창에 따라 압축되며, 제1 및 제2배터리 모듈의 순차적인 수축에 따라 팽창되어, 열교환기 구조가 정상적인 배터리 셀의 작동온도의 범위 내내 배터리 셀 용기(104)와의 열 접촉상태를 유지한다.

도3 및 도4를 참조하는 1실시예에서, 열교환기(110)는 멀티-패스(multi-pass) 평판형식의 열교환기(110)이며, 상기 열교환기(110)는 입구 고정물(120)과 유체 연통하는 제1단부와 출구 고정물(122)과 유체 연통하는 제2단부를 가진 내부의 구불구불한(serpentine) 열교환기 유체통로(118)를 한정한다. 예시된 실시예에서, 구불구불한 유체통로(118)는 복수개의 일렬로 연결된 평행한 유체 챔버(116(1)-116(6)) (일반적으로 여기에서는 도면부호(116(i))를 사용하여 지칭되며, 도3에서 점선으로 도시)를 포함하며, 각 유체 챔버는 각각이 대략 U-형상의 흐름통로(126)에 의해 연속한 유체 챔버에 접합된다. 작동 시, 냉각 유체와 같은 열 교환 유체는 유체 챔버(116(1))를 통하고, 제1U-턴 통로(126)를 통해 유체 챔버(116(2)) 내로 흐르고, 제2U-턴 통로(126)를 통해 유체 챔버(116(3)) 내로 흐르며, 이와 같은 흐름은 유체가 최종 유체 챔버(116(6))를 통해 흘러서 출구 고정물(122)로부터 나갈 때까지 계속된다. 내부 흐름통로(118)를 통해 이동하는 열교환기 유체는, 배터리 셀 용기(104)로부터 열을 소산시키기 위한 예를 들어 물이나 다른 액체 또는 기체 유체 냉매와 같은 냉각 액체일 수 있다. 일부 실시예에서, 내부 흐름통로(118)를 통해 이동하는 열교환기 유체는, 예를 들어 배터리 셀 용기(104)를 가열시키기 위한 가열 액체가 될 수 있다.

도1에 개략적으로 나타낸 바와 같은 1실시예에서, 각 유체 챔버(116(i))는 1개의 모듈(102(1))에 배치된 셀 용기(104)와 인접 모듈(102(2))에 배치된 반대편 셀 용기(104) 사이에 위치한다. 도시된 예에서, 열교환기는 6개의 평행한 유체 챔버(116(1)-116(6))를 포함하며, 각각의 유체 챔버(116(i))는 배터리 유닛(100)에서 서로 마주보는 쌍으로 이루어진 배터리 셀 용기(104) 사이에 배치되며, 유체 챔버의 개수는 특정 용도에 따라 6개 미만이거나 그 보다 많을 수 있다. 일부 실시예에서, U-턴 통로(126)를 한정하는 U-형상의 영역이 노출되며, 배터리 모듈(102(1), 102(2))의 측면을 넘어 외향하여 신장되어, U-턴 통로(126)가 배터리 셀 용기(104) 사이에 위치하지 않는다. 일부 실시예에서, U-형상의 영역은 노출되지 않으며 배터리 모듈(102(1), 102(2)) 사이에 위치한다. 유체 챔버(116(1)-116(6))는 열교환기(110)의 각각의 유체 챔버 영역(124(1)-124(6))(일반적으로 도면부호 124(i)를 사용하여 지칭됨) 내에 각각 형성된다. 다음의 실시예에서 상세히 기술되는 바와 같이, 유체 챔버 영역(124(i))의 각각은 열교환기(110)의 다른 유체 챔버 영역(124(i))과 관계없이 개별적으로 순응하게 되어 있어서, 인접 모듈(102(1), 102(2)) 사이의 대향 면(112, 113)에서의 셀 사이(inter-cell)의 용기의 불일치(variance)가 열교환기(110)에 의해 수용될 수 있다.

도5 내지 도7에 나타낸 열교환기(110)의 단면도를 참조하는 1실시예에서, 열교환기(110)의 본체는 함께 적층(laminate)된 6개의 평판으로 형성된다. 즉, 제1 및 제2외부 커버 평판(128, 130); 제1 및 제2외부 코어 평판(132, 134); 및 제1 및 제2내부 코어 평판(136, 138). 실시예에서, 평판은 각각 롤(roll) 형성되거나 스탬핑된 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로부터 형성되며, 함께 납땜되어 열교환기(110)의 본체를 형성한다. 그러나, 열교환기는 선택적으로 플라스틱을 포함하는 다른 탄성 금속 또는 재료로 형성할 수 있으며, 다른 공정으로 형성할 수도 있다.

1실시예에서, 제1 및 제2내부 코어 평판(136, 138)은 대체로 동일하며, 이와 관련하여 도8은 내부 코어 평판(136, 138)의 예를 나타낸 사시도이다. 내부 코어 평판(136, 138)은 그 위에 형성된 구불구불한 상승된 보스(142)를 가진 직사각형의 평탄한 평판부분(140)을 포함한다. 구불구불한 보스(142)는 내부 흐름통로(118)의 형상과 일치하며, 각각의 유체 챔버 영역(124(1)-124(6))에 대응하는 평행한 내부 코어 평판 영역(143(1)-143(6))(일반적으로 도면부호 143(i)로 지칭됨)을 포함한다. 구불구불한 슬롯(144)은 구불구불한 보스(142)의 길이를 따라 제공된다. 슬롯(144)은 그 양쪽 끝에서 각각 확대된 입구 및 출구(146, 148)에서 종료된다.

1실시예에서, 제1 및 제2외부 코어 평판(132, 134)도 실질적으로 동일하며, 이와 관련하여 도9는 외부 코어 평판(132, 134)의 예를 나타낸 사시도이다. 외부 코어 평판(132, 134)은 내부 흐름통로(118)의 형상과 일치하는 구불구불한 부재이다. 코어 평판(123, 134)은 각각의 유체 챔버 영역(124(1)-124(6))에 대응하는 연속적으로 연결된 평행한 코어 평판 영역(154(1)-154(6))(일반적으로 도면부호 154(i)로 지칭됨)을 포함한다. 인접한 코어 평판 영역(154(i))은 평판(132, 134)의 교호하는(alternating) 단부에서 대략 U-형상의 부분(156)에 의해 접합된다. 코어 평판(132, 134)의 구조는 각각의 코어 평판 영역(154(i)) 사이에서의 물리적 분리도(a degree of isolation)를 허용하며, 코어 평판 영역(154(i))의 각각은 다른 코어 평판 영역(154(i))과 독립적으로 탄성적으로 압축될 수 있다. 구불구불한 슬롯(149)은 코어 평판(132, 134)을 따라 제공되며, 그 양쪽 단부에 각각 확대된 입구 및 출구(150, 152)에서 종료된다.

도10은 대체로 평탄한 제1커버 평판(128)의 1예의 평면도이다. 또한, 제1커버 평판(128)도 내부 흐름통로(118)의 형상과 일치하는 구불구불한 부재이다. 커버 평판(128)은 각각의 유체 챔버 영역(124(1)-124(6))에 대응하는 일렬로 연결된 평행한 제1커버 평판 영역(158(1)-158(6))(일반적으로 도면부호 158(i)로 지칭됨)을 포함한다. 인접한 제1커버 평판 영역(158(i))은 평판(128)의 교호하는 단부에서 대략 U-형상 부분(160)에 의해 접합된다. 제1커버 평판(128)의 구조는 각각의 제1커버 평판 영역(158(i)) 사이에서 물리적 분리도를 허용하며, 각각의 커버 평판 영역(158(i))은 다른 커버 평판 영역(158(i))과 독립적으로 열교환기 본체의 중심을 향하는 방향으로 변위될 수 있다. 확장된 입구 및 출구(162, 164)는 구불구불한 커버 평판(128)의 각각의 양쪽 단부에 제공된다.

도11은 대체로 평탄한 제2커버 평판(130)의 예의 평면도이다. 제2커버 평판(130)은 구불구불한 부재이며, 상기 부재는 제1커버 평판(128)과 대체로 동일하지만, 제2커버 평판은 입구와 출구(162, 164)를 포함하지 않는 것이다. 커버 평판(128, 130)에서의 유사한 요소에 대해 도면에서는 동일한 도면부호를 사용했다.

평판(128, 130, 132, 134, 136, 138) 및 그 조립체의 특징을 도6 및 도7의 단면도를 참조하여 상세히 설명한다. 열교환기(110)에서, 내부 코어 평판(136, 138)은 서로 접촉하는 각각의 평탄한 평판 부분(140)과 면 대 면(face to face)으로 접합되며, 평판의 각각의 상승된 보스 부분(142)은 열교환기 본체의 중심선(C)으로부터 멀어지는 방향으로 신장된다. 설명을 위해, 내용을 달리 제시하지 않았으면 여기에서 사용되는 용어 "내부"는 중심선(C)을 향하는 방향을 가리키며, 용어 "외부"는 중심선(C)으로부터 멀어지는 방향을 가리킨다. 제1내부 코어 평판(136) 및 제2내부 코어 평판(138)의 상승된 보스 부분(142)은 부분적으로 구불구불한 내부 흐름통로(118)를 한정하게 함께 정렬된다. 도7에서 볼 수 있듯이, 제1 및 제2내부 코어 평판(136, 138)의 각각의 상승된 보스 부분(142)은 대향 측벽(166)에 의해 형성되며, 상기 측벽(166)은 평탄한 평판 부분(140)으로부터 신장되며, 그 각각은 구불구불한 슬롯(144)을 한정하는 평면 플랜지(168)에서 종료된다. 평면 플랜지(168)는 평탄한 평판 부분(140)에 대해 대체로 평행하게 있다. 예시한 실시예에서, 각 측벽(166)은 중심선(C)에 대해 외향하여 구부러진 제1아치형 벽 부분(170)과 중심선(C)에 대해 내향하여 구부러진 제2아치형 벽 부분(172)을 가져서, 일반적으로 대략 "S"형상의 윤곽을 측벽(166)에 제공한다. 일부 예의 구조에서, 이런 측벽 윤곽은 상승된 보스(142)에 탄성 순응도(a degree of resilient conformability)를 제공하여, 보스(142)가 중심선(C)을 향하는 방향으로 압력을 받아 변형될 수 있으며, 그 후 압력이 제거되면 정상 형상으로 탄력적으로 돌아온다(spring back). 일반적인 S-형상의 측벽 윤곽은 일부 실시예에서 피로(fatigue)를 줄일 수 있게 응력을 분배시킬 수 있으며, 다른 측벽 구조를 선택적으로 피로를 줄이는데 사용할 수도 있다.

제1외부 코어 평판(132)과 제2외부 코어 평판(134)은 중심선(C)의 반대편에서 각각 제1내부 코어 평판(136) 및 제2내부 코어 평판(138)에 고정된다. 각각의 구불구불한 외부 코어 평판(132, 134)은 구불구불한 채널(174)을 한정하고, 내부 구불구불한 흐름통로(118)의 일부를 형성하며, 상기 채널(174)은 중심선(C)에 대해 외향하여 개방된다. 특히, 채널(174)은 1쌍의 대향 측벽(176)에 의해 한정된다. 측벽(176)은 각각 외부 평탄한 둘레 플랜지(178)로부터 내부 평탄한 플랜지(180)까지 신장되며, 외부 플랜지(178)와 내부 플랜지(180)는 대체로 평행한 대향 면을 갖는다. 예시된 실시예에서, 각각의 측벽(176)은 중심선(C)에 대해 외향하여 구부러진 제1아치형 벽 부분(182)과 중심선(C)에 대해 내향하여 구부러진 제2아치형 벽 부분(184)을 갖고, 따라서 측벽(176)은 대략 "S"형상의 윤곽을 나타낸다. 1예에서, 내부 플랜지(186)는 각각 내향하여 신장되는 립(lip)(186)에서 종결되며, 1플랜지(180)상의 립(186)은 다른 1플랜지(180)상의 립(186)과 마주하고 있어서 구불구불한 슬롯(149)을 한정한다.

제1외부 코어 평판(132)의 내부 플랜지(180)는 제1내부 코어 평판(136)의 각각의 평탄한 부분(168)과 교합(mate)하여 제1외부 코어 평판(132)을 제1내부 코어 평판(136)에 고정한다. 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 외부코어 평판의 구불구불한 슬롯(149)은 내부코어 평판의 구불구불한 슬롯(144)과 정렬을 이루고, 내부코어 평판의 구불구불한 슬롯(144) 안으로 신장되는 외부코어 평판의 대향 립(186)을 갖는다. 내부코어 평판의 슬롯(144) 내에 외부코어 평판의 립(186)을 배치하여, 그 사이의 연결을 강화시키는 내부 및 외부 코어 평판 사이의 기계적 맞물림(interlock)을 제공하며, 평판 사이의 누설을 막는 밀봉을 제공하는 데 도움을 주고, 열교환기를 조립하는 동안 평판을 정렬하는 데 도움을 줄 수 있다. 일부 구조에서는 내부 코어 평판의 슬롯(144) 내에 외부 코어 평판의 립(186)을 배치하여, 유체 챔버영역(124(i))이 변형될 수 있는 범위에 대한 제한부로 활용할 수 있다. 다른 실시예에서, 다른 변형 제한 특징(deformation limiting features)이 열교환기의 본체의 여러 영역에 제공되어 그런 영역의 변형을 제한할 수 있다. 제2외부 코어 평판(134)은 제1외부 코어 평판(132)이 제1내부 코어 평판(136)에 고정되는 방식과 유사한 방식으로 제2내부 코어 평판(138)에 고정된다. 일부 예시된 실시예에서, 내부 및 외부 코어 평판 사이의 맞물림은 외부 코어 평판보다는 내부 코어 평판에 제공되는 립(186)으로 역전되어(reverse), 외부 코어 평판상의 슬롯(149) 내에 삽입될 수 있다.

일부 예시된 실시예에서, 측벽(176)의 외부 코어 평판(132)의 대략 S-형상의 윤곽은 외부 코어 평판(132, 134)이 중심선(C)을 향하는 방향으로 압력을 받아 변형될 수 있으며, 상기 압력이 제거되면 정상 형상으로 탄력적으로 돌아오는 탄성을 외부 코어 평판(132, 134)에 제공한다. 대략 S-형상의 측벽 윤곽은 일부 실시예에서 피로가 감소하게 응력을 배분시킬 수 있으며, 선택적으로 다른 측벽 구조를 사용하여 피로를 감소시킬 수도 있다.

예시된 실시예에서, 구불구불한 제1외부 커버 평판(128)은 구불구불한 제1외부 코어 평판(132)의 외측에 고정되어 제1외부 코어 평판 채널(174)을 밀봉한다. 커버 평판 영역(158(i))과 U-형상 부분의 각각은 그 반대편 둘레 엣지를 따라 내향한 플랜지(190)를 가진 평탄한 중앙 영역(188)을 포함한다. 평탄한 중앙 영역(188)의 둘레 부분은 제1외부 코어 평판(132)의 평탄한 외부 플랜지(178)와 교합하며, 제1외부 커버 평판(128)의 내향하는 플랜지(190) 내에 배치된 외부 코어 평판의 평탄한 외부 플랜지(178)를 갖는다. 구불구불한 제2외부 커버 평판(130)은 구불구불한 제2외부 코어 평판(134)의 외측에 유사한 방식으로 고정되어 제2외부 코어 평판 채널(174)을 밀봉한다. 내향하는 플랜지(190)는 일부 실시예에서 조립하는 동안 커버 평판의 위치설정에 도움을 줄 수 있으며, 유체 챔버 영역에 대한 영향을 제한하는 편향이나 변형을 가질 수도 있다. 열교환기(110)의 예시된 실시예에서, 내부 코어 평판(136, 138)의 입구(146), 외부 코어 평판(132, 134)의 입구(150) 및 외부 커버 평판(128)의 입구는 열교환기의 내부 흐름통로(118)에 대한 유체 입구를 형성하게 정렬되며, 외부 커버 평판(128)에 고정된 입구 고정물(120)을 갖는다. 마찬가지로, 내부 코어 평판(136, 138)의 출구(148), 외부 코어 평판(132, 134)의 출구(152) 및 외부 커버 평판(128)의 출구는 열교환기 내부의 흐름통로(118)에 대한 유체 출구를 형성하게 정렬되며, 외부 커버 평판(128)에 고정된 출구 고정물(122)을 갖는다. 제2커버 평판(130)은 입구와 출구 고정물(120, 122)이 배치된 측과 반대측에 열교환기의 측면에서 열교환기의 유체 입구 및 유체 출구를 밀봉한다. 도6을 다시 참조하면, 상술된 실시예에서, 각 유체 영역(124(i))의 각 유체 챔버(116(i))는 3개의 연통하는 흐름구역, 즉 제1커버 평판(128)과 제1외부 코어 평판(132)에 의해 한정되는 채널(174), 제2커버 평판(130)과 제2외부 코어 평판(134)에 의해 한정되는 채널(174), 및 내부 코어 평판(136, 138) 사이에 한정되는 중앙 채널(192)을 포함한다. 슬롯(144, 149)에 의해, 채널(174, 192)은 구불구불한 흐름통로(118)의 전체 길이를 따라 유체가 연통하게 된다.

내부 및 외부 커버 평판(128, 130)의 평탄한 중앙 영역(188)은 배터리 유닛(100)의 배터리 셀 용기(104)에 물리적 계면(interface)을 제공한다. 따라서, 실시예에서, 열교환기(110)의 각각의 유체 챔버 영역(124(i))은 제1배터리 모듈(102(1))에서 각각의 배터리 셀 용기(104)와 계합하는 제1커버 평판의 가늘고 긴 영역(158(i)) 및, 열교환기의 반대편에서 제2배터리 모듈(102(1))에서 각 배터리 셀 용기(104)와 계합하는 제2커버 평판의 가늘고 긴 영역(158(i))을 갖는다. 이런 구조와 관련하여, 열교환기(110)의 각 유체 챔버 영역(124(i))은 사이에 고정되며, 열교환 면을 1쌍의 대향 배터리 셀 용기(104)에 제공한다. 상술한 바와 같이, 외부 코어 평판(132, 134)의 측벽(176) 및 내부 코어 평판(136, 138)의 측벽(166)은 평행한 유체 챔버 영역(124(i))의 각각의 탄성 압축성을 제공하게 형성된다. 또한, 외부 코어 평판(132, 134)의 평행한 영역(154(i)) 사이의 가늘고 긴 슬롯(194)(예를 들어 도5 참조)에 의한 물리적 분리는 유체 챔버 영역(124(i))이 2개의 배터리 셀 용기(104) 사이의 물리적 분리에 개별적으로 따르게 하며, 유체 챔버 영역(124(i))은 상기 용기 사이에 배치된다. 유체 챔버(116(i)) 내의 열교환기 유체의 압력은 일부 예시적인 실시예에서는 유체 흐름 영역(124(i))의 압축률에 영향을 미칠 수 있다.

그 기재로 발명을 한정하지 않는 예로서, 일부 적용에 있어서는 열교환기(110)를 형성하는 데 사용되는 평판이 H3534 알루미늄 땜납 시트 및/또는 3003 알루미늄으로 형성될 수 있다. 선택형 평판 구조를 사용하여 유사한 결과를 얻을 수도 있다. 예를 들면, 6개 미만의 평판을 사용하여 개별적으로 순응하는 흐름 영역을 갖는 열교환기를 형성할 수 있다.

도12 내지 도15는 일부 용도에서 열교환기(110)를 대체하여 사용할 수 있는 열교환기(210)의 다른 예를 나타낸 도면이다. 열교환기(210)는 기능과 구조가 도면 및 다음과 같은 설명으로부터 분명하게 나타나는 차이점을 제외하고는 열교환기(110)와 유사한 것이다. 실시예에서, 열교환기(210)는 대체로 평탄한 제1 및 제2순응 평판 구조(230) 사이에 협지(sandwich)되는 대체로 단단한 코어 평판 구조물(228)을 포함한다. 실시예에서, 열교환기(210)가 제1배터리 모듈(102(1)) 및 제2배터리 모듈(102(2)) 사이의 공간에 치수적으로 순응하게, 순응 평판 구조물(230)은 각각 탄성적으로 변형하게 형성된다. 열교환기(210)의 코어 평판 구조(228)는 입구 고정물(220)과 유체가 연통하는 제1단부와 출구 고정물(222)과 유체가 연통하는 제2단부를 가진 내부 구불구불한 열교환기의 유체 흐름통로(218)를 한정한다. 예시된 실시예에서, 구불구불한 유체 흐름통로(218)는 다수의 일렬로 연결된 평행한 유체 챔버(216(1)-216(6))(일반적으로, 도15를 참조하며, 여기에서 도면부호 216(i)로 지칭됨)를 포함하며, 각각의 유체 챔버는 각각이 대략 U-형상의 흐름통로(226)에 의해 연속적인 유체 챔버에 접합된다. 작동 시, 냉각 유체와 같은 열 교환 유체가 유체 입구 고정물(220)에 들어가서, 유체 챔버(216(1))를 통해 흐르고, 제1U-턴 통로(226)를 통해 유체 챔버(216(2)) 내로 흐르고, 제2U-턴 통로(226)를 통해 유체 챔버(216(3)) 내로 흐르며, 이와 같은 과정은 유체가 최종 유체 챔버(216(6))를 통해 흘러서 출구 고정물(222)로부터 배출될 때까지 계속된다.

열교환기(110)와 마찬가지로, 1실시예에서, 열교환기(210)의 각각의 유체 챔버(216(i))는 1모듈(102(1))에 배치된 셀 용기(104)와 인접 모듈(102(2))에 배치된 대향 셀 용기(104)와의 사이에 배치된다.

유체 챔버(216(1)-216(6))는 각각 열교환기(210)의 코어 평판 구조(228)의 각각의 유체 챔버 영역(224(1)-224(6))(일반적으로 여기에서는 도면부호 224(i)로 지칭됨) 내에 형성된다.

도15에 나타낸 열교환기(210)의 단면도를 참조하면, 열교환기 코어 평판 구조물(228)은 대향된 제1 및 제2 코어 평판(232, 234)으로 형성되며, 제1 및 제2순응 평판 구조물(230)은 각각 대향된 순응 평판(236)으로 형성된다. 실시예에서, 평판은 각각 롤 형성된 또는 스탬프된 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되며, 함께 납땜되어 열교환기(210)의 본체를 형성한다. 그러나, 열교환기는 선택적으로 플라스틱을 포함하는 다른 탄성 금속 또는 재료, 및 다른 공정으로 형성될 수도 있다.

실시예에서, 제1 및 제2코어 평판(232, 234)은 실질적으로 동일한 것이며, 이 점과 관련하여 도16 및 도17은 각각 코어 평판(234, 232)의 예를 평면도로 나타낸 도면이다. 코어 평판(234, 232)은 각각 그 위에 형성되는 상승된 구불구불한 보스(242)를 가진 직사각형의 평탄한 평판 부분(240)을 포함한다. 구불구불한 보스(242)는 내부 흐름통로(218)의 형상과 일치하며, 각각의 유체 챔버 영역(224(1)-224(6))에 대응하는 평행한 코어 평판 영역(243(1)-243(6))(일반적으로 도면부호 243(i)로 지칭 됨)을 포함한다. 제1코어 평판(232)과 제2코어 평판(234)과의 사이의 차이는 입구와 출구(246, 248)가 제1코어 평판(232)의 상승된 보스(242)의 양측 단부에 각각 형성된 것이다.

실시예에서, 순응 평판 구조물(230)을 형성하는 제1 및 제2순응 평판(236)은 실질적으로 동일하며, 이 점과 관련하여, 도19 및 도20은 순응 평판(236)의 예를 나타내었다. 예시된 예에서, 순응 평판(236)은 복수개의 상승된 평행한 가늘고 긴 보스(250)를 포함하는 직사각형의 평판이며, 상기 보스는 평판을 통해 신장되는 슬롯(252)에 의해 분리된다. 도21은 순응 평판 구조(230)를 형성하도록 마주보며 교합되는 2개의 순응 평판(236)을 확대하여 나타낸 부분 단면도이다. 도21에 도시된 바와 같이, 가늘고 긴 보스(250)의 각각은 측벽(256)에 의해 경계지워지는 평탄한 중앙 벽을 포함하며, 상기 측벽(256)은 각각 둘레가 평탄한 플랜지(258)에서 종결된다. 1순응 평판(236)의 플랜지(258)는 반대편 순응 평판(236)의 플랜지(258)와 교합하여서 순응 평판 구조물(230)을 형성한다. 도21에 도시된 바와 같이, 교합된 순응 평판(236)의 대향 보스(250)는 내부 챔버(260)를 한정하여, 교합된 순응 평판(236)이 복수개의 평행한 가늘고 긴 순응 챔버 영역(262(1)-262(12))(일반적으로 여기에서는 도면부호 262(i)로 지칭 됨)을 한정한다. 1실시예에서, 챔버(260)는 공기와 같은 유체 또는 기체로 채워지거나 또는 비-유체 열 가스켓으로 채워진 밀봉된 챔버이다. 다른 실시예에서는 챔버(260)가 통기(vent)될 수 있다. 예시된 실시예에서, 순응 평판 구조물(230)은 12개의 가늘고 긴 영역(262(i))을 포함하며, 각각이 코어 평판 구조물(228)의 6개의 유체 챔버 영역(224(i))을 이루는 2개로 이루어진다.

실시예에서, 순응 평판 구조(230)의 순응 영역(262(i))은 각각 개별적으로 변형되며, 순응 영역(262(i))의 각각은 개별적으로 외부 압력을 받을 때 임계값에 이를 때까지 압축될 수 있으며, 압력이 제거되면 그 본래의 형상으로 다시 돌아올 수 있다.

일부 실시예에서, 순응 평판(236)은 코어 평판 구조물(228)이 그 사이에 협지된 순응 평판 구조물(230)과 대비하여 매우 단단하게 되는 결과를 나타내는 코어 평판(232, 234)보다 얇은 재료로 형성된다. 한정적이지 않은 기재로 예를 들어 설명하면, 순응 평판(236)은 0.2mm 두께를 가진 알루미늄으로 형성할 수 있으며, 알루미늄으로 형성된 코어 평판(232, 234)의 두께는 0.6mm를 갖는다. 하지만, 많은 다른 두께가 사용될 수도 있다.

도15 내지 도18로 다시 돌아와서, 열교환기(232)에서, 제1 및 제2 코어 평판(232, 234)은 각각의 평탄한 평판부분(240)이 서로 면 접촉하여 연결되며, 각각의 상승된 보스 부분(242)은 서로 멀어지는 방향으로 신장되어 내부 멀티-패스 구불구불한 열교환기 유체 흐름통로(218)를 한정한다. 순응 평판 구조물(230)은 코어 평판 구조물(228)의 대향 면에 제공되어 제1배터리 모듈(102(1)) 및 제2배터리 모듈(102(2))에 각각 경계면을 제공한다. 예시된 실시예에서, 각 측이 코어 평판 구조물(228)을 가진, 1쌍의 평행한 가늘고 긴 순응 챔버(262(i), 262(i+1))는 각각의 유체 챔버 영역(224(i))의 길이를 신장시킨다. 각각의 유체 챔버 영역(224(i))의 반대편에 위치한 순응 챔버(262(i), 262(i+1))는 각각의 유체 챔버 영역이 개별적으로 순응하게 되어서 2개의 배터리 셀 용기(104) 사이의 물리적 분리가 이루어지게 하며, 유체 챔버 영역(124(i))은 상기 용기 사이에 위치한다.

따라서, 도1 내지 도21의 실시예에서, 열교환기(110, 210)는 각각이 복수개의 배터리 셀 용기를 포함하는 2개의 배터리 모듈(102(1), 102(2)) 사이에 배치된다. 일부 적용에서는 열교환기(110, 120)의 반대편 측과 접촉하는 배터리 모듈(102(1), 102(2))의 면이, 배터리 모듈(102(1), 102(2))을 구성하는 배터리 셀 용기의 완전하지 않은 정렬로 인해 완전한 평면이 되지 않을 수 있다. 따라서, 적어도 일부 실시예에서, 배터리 모듈 면과 열교환기(110, 210)의 반대편 측과의 사이의 접촉을 유지하는데 도움을 주기 위해서, 열교환기(110, 210)는 개별적으로 순응가능한 영역을 포함하며, 상기 순응 영역은 각각의 순응 영역이 각 쌍의 대향된 배터리 셀 용기와 일치되게 탄성효과를 갖고, 상기 영역에 압력이 적용되면 그에 따라서 구부려질 수 있다. 따라서, 적어도 일부 실시예에서, 배터리 모듈(102(1), 102(2)) 및 열교환기(110, 120)를 포함하는 배터리 유닛을 조립할 때, 압축 동작 또는 단계가 열교환기(110)의 영역이 압축을 받는 동안에 일어나서 배터리 모듈(102(1), 102(2))과 열교환기(110, 120) 사이에 양호한 열 접촉을 촉진한다.

일부 실시예에서, 상술한 순응형 열교환기 구조는 배터리 셀 모듈의 제 위치의 연료 셀 모듈 사이에 사용될 수 있다. 따라서 여기에서 설명된 열교환기 구조는 전력 생산 유닛에 사용될 수 있으며, 상기 유닛은 배터리 셀 또는 연료 셀과 같은 복수개의 전력 생산 셀을 포함하는 제1모듈과, 배터리 셀 또는 연료 셀과 같은 복수개의 전력 생산 셀을 포함하는 제2모듈을 포함하며, 열교환기 구조는 제1스택과 제2스택의 대향 면 사이에 배치되며 1개 이상의 유체 흐름통로를 한정하며, 상기 열교환기 구조는 배터리 유닛 내에서 대향 셀 사이의 서로 다른 분리 거리를 수용하도록 치수적으로 순응하며, 일부 실시예에서, 제1 및 제2스택의 팽창에 따라 압축되고 제1 및 제2스택의 순차적인 수축에 따라 팽창되도록 치수가 순응한다. 일부 실시예에서, 열전도를 강화하고 개별적인 배터리 셀 용기의 표면 윤곽의 불규칙성을 보상하기 위해 외부 커버 평판 및 배터리 셀 용기(104) 사이에 중간 재료 또는 구조물이 위치될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상술한 순응형 열교환기(110)는 열교환기에 의해 한정된 대체로 전체 유체의 흐름경로에 걸쳐져 있는 순응 영역을 포함한다. 일부 실시예에서, 열교환기의 순응성은 더 국소화(localized)될 수 있다. 이런 점과 관련하여, 도22 내지 도25는 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 국소화된 순응 영역을 가진 열교환기(302)를 포함하는 배터리 유닛(300)을 나타낸 도면이다. 배터리 열교환기(302)는 복수개(N)의 대체로 동일한 간격으로 떨어져 있는 열교환기 모듈 또는 평판(306(1)-306(N))(여기에서는 일반적으로 도면부호 '306'으로 지칭됨)을 포함하며, 상기 모듈 또는 평판은 열(row) 또는 칼럼으로 개략적으로 정렬되어 있다. 배터리 유닛(300)은 배터리 모듈(304(1)-304(N-1))(도면부호 '304'로 지칭 됨)을 포함하며, 상기 배터리 모듈은 열교환기 평판(306(1))과 상호배치(interleave)되어 적어도 1개의 배터리 모듈(304)이 그 사이에 배치되고 2개의 인접한 열교환기 평판(306)의 대향 면과 열 접촉한다.

도25는 열교환기(302)의 3개의 열교환기 평판(306(1), 306(2), 306(3))을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도24는 예를 들어 열교환기 평판(306(1), 306(2)) 사이 및 열교환기 평판(306(2), 306(3)) 사이에 배치될 수 있는 배터리 모듈(304)을 개략적으로 나타낸 도면이다. 예시된 실시예에서, 열교환기 평판(306)과 배터리 모듈(304)은 직사각형 족적(footprint) 또는 윤곽을 갖는다. 그러나 이들은 다른 실시예에서는 사각형 또는 원형과 같은 다른 형상을 가질 수 있다. 각 배터리 모듈(304)은 적어도 1개의 배터리 셀을 수용하며, 상기 배터리 셀은 예를 들어 각기둥형 리튬-이온 셀(그러나 다른 충전식 배터리 셀을 사용할 수 있음)일 수 있다. 예시된 실시예에서, 각각의 배터리 모듈(304)은 1개 이상의 배터리 셀을 수용하는 직사각형의 대체로 단단한 케이스 또는 프레임을 포함한다.

도23 및 도25에 도시한 바와 같이, 1실시예에서, 열교환기 평판(306)은 각각 유체 입구(310)와 유체 출구(312) 사이에 복수개의 내부 유체 흐름 경로 또는 통로(308)(도25에서 점선으로 나타냄)를 한정한다. 예시된 실시예에서, 각 평판(306)은 복수개의 대체로 평행한 C-형상의 내부 흐름통로(308)를 포함한다. 그러나 수많은 다른 유체 흐름 경로의 구성이 예를 들어 입구(310)와 출구(312) 사이에서 1개 만의 구불구불한 흐름경로를 포함할 수도 있다. 1실시예에서, 모든 평판(306)의 유체 입구(310)는 공통 유체 입구 매니폴드(314)에 연결되며, 유체 출구(312)는 모두 공통의 유체 출구 매니폴드(316)에 연결된다. 작동 시, 열 교환 유체는 입구 매니폴드(314)를 통해 각각의 열교환기 평판(306)으로 배분되며, 출구 매니폴드(316)를 통해 열교환기 평판(306)으로부터 수집된다. 일부 실시예에서, 내부 흐름통로(308)를 통해 흘러가는 유체는 열교환기 평판(306)과 그 사이에 위치한 배터리 모듈(304)을 냉각하는데 사용되며, 일부 실시예에서는 내부 흐름통로(304)를 통해 흘러가는 유체가 배터리 작동 중 적어도 일부분 동안 열교환기 평판(306)과 배터리 모듈(304)을 가열하는데 사용된다.

1실시예에서, 각각의 열교환기 평판(306)은 도22 및 도23에 가장 잘 도시된 바와 같이 대체로 동일한 1쌍의 교합된 제1 및 제2평판부재(318, 320)로 형성된다. 예시된 실시예에서, 제1평판부재(318)와 제2평판부재(320)는 각각이 내부 유체 흐름통로(308)를 한정하도록 함께 작동하는 외부 대향 그루브(322)를 가진 대체로 평탄한 부재이다. 또한, 평판부재(318, 320)는 각각이 1쌍의 외향하여 신장되는 버블 또는 보스(324, 326)를 포함하며, 상기 버블 또는 보스는 각각이 개별적인 흐름 개구(328)를 한정한다. 각각의 열교환기 평판(306)의 제1 및 제2평판부재(318, 320)의 보스(324)는 평판 입구(310)를 형성하게 정렬되며, 모든 평판(306)의 보스(324)는 열교환기(302)의 입구 유체 매니폴드(314)를 형성하도록 상호 유체 연통하게 배치된다. 마찬가지로, 제1 및 제2평판부재(318, 320)의 보스(326) 또는 각각의 열교환기 평판(306)은 평판 출구(310)를 형성하게 정렬되며, 모든 평판(306)의 보스(326)는 열교환기(302)의 출구 유체 매니폴드(316)를 형성하도록 상호 유체 연통하게 정렬된다.

예시된 실시예에서, 제1 및 제2평판부재(318, 320)는 납땜 입힌 알루미늄 합금 또는 스테인리스강 또는 다른 금속시트 재료로 형성되지만, 그러나 플라스틱 또는 합성재료가 일부 실시예에서 사용될 수 있다. 보스(324, 326)는, 예를 들어 금속시트 재료의 부분을 딥 드로잉하여 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 보스(324, 326)가 형성되는 시트재료의 영역은 보스의 딥 드로잉용 자료를 제공하기 위해 두꺼운 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 맞춤 제조된 패치(tailor made patch)가 평판을 형성하기 전에 보스의 영역에 적용될 수 있다.

일부 실시예에서, 열교환기(302)는 함께 납땜된 유닛으로 사전에 조립되며, 그 후 배터리 모듈(304)이 열교환기 평판(306) 사이에 삽입된다. 예시된 실시예에서, 입구 및 출구 매니폴드(314, 316)가 양편이 열교환기(302)의 동일한 측에 배치되어 열교환기(302)의 반대편으로부터 배터리 모듈(304)의 측면 삽입을 용이하게 한다.

실시예에 따라, 보스(324, 326)는 배터리 모듈(304)이 삽입된 후 축방향으로 압축될 수 있게 순응적이어서 배터리 모듈(304)과 열교환기 평판(306)과의 사이의 열 접촉을 달성할 수 있다. 이런 구조는 일부 적용에서 사전 압축간격(pre-compression spacing)이 있게 할 수 있으며, 상기 사전 압축간격은 조립을 하는 동안 배터리 모듈(304)의 삽입을 편리하게 하면서, 사후-압축(post-compression)은 열교환기 평판(306)과 배터리 모듈(304) 사이의 긴밀한 열 접촉을 제공한다. 또한, 일부 구조에서, 보스(324, 326)의 순응 특성은 열교환기(302)의 매니폴드(314, 316)가 이들이 열온도 상승 및 냉온도 하강으로 배터리 모듈(304)에 의해 적용되는 팽창력과 수축력에 대한 배터리 작동을 하는 동안 효과적으로 팽창 및 수축하게 하여, 작동 온도 범위에 걸쳐 열교환기 평판(308)과 배터리 모듈(304) 사이의 양호한 열 접촉을 촉진한다.

따라서, 도23을 참조하면, 보스(326)의 버블 또는 보스 높이 "H"는 배터리 모듈(304)이 삽입되기 전의 사전-조립체 높이 H = X 를 갖고, 사후 조립체의 높이는 H = Y이며, 여기서 Y < X이다. 즉, 조립하는 동안, 배터리 모듈(305)이 삽입된 후, 열교환기(302)는 압축되어 보스 높이가 찌부러져 H = Y까지 낮아진다. 도23의 실시예에서, 각각의 환형상 보스는 축방향으로 신장하는 제1환형상 벽(330)으로 형성되며, 상기 환형상 벽은 방사상으로 신장하는 제1환형상 견부(332)에서 종결되며, 차례로 제2축방향으로 신장하는 제2환형상 벽(334)에서 종료되며, 개구(328)를 한정하는 방사상으로 신장하는 제2환형상 견부(336)2에서 종료된다. 견부(332)는 보스(326)에 순응화를 제공하는 외팔보 부재를 형성하며, 보스(326)의 탄력성질은 제1환형상 견부의 폭 또는 직경(D) 및 보스(326)를 형성하는 재료의 두께와 탄성의 함수이다. 1실시예에서, 보스(326)는 H - X 및 H = Y사이에서 치환되는 대략 선형 힘의 편향 곡선을 갖는다. 입구 보스(324)는 출구 보스(326)와 대체로 동일하다.

다른 실시예에서, 보스(326)는 "스냅 쓰로우(snap through)" 작용을 제공하게 형성되며, 여기서 축방향 압축의 특정 범위에 대해 H = X 까지 편향되고, 그 다음 축방향 압축이 임계값을 지나면 H <= Y 까지 편향된다. 이 점에 관해서는, 도26(a)가 보스(324, 326)가 사전-조립체 위치(배터리 모듈을 삽입하기 전)로 편향된 것을 나타내며, 여기서 H = X, 그리고 도26(b)는 동일한 보스(324, 326)가 "팩(pack)" 또는 사후-조립체 위치(열교환기(302) 내로 배터리 모듈(304)을 삽입한 후)로 편향된 것을 나타내며, 여기서 H <= Y < X 이다. 보스(324, 326)에서, 견부(332)의 편향 각도가 임계값을 지나면, 보스는 그 사후-조립체 위치로 "스냅 쓰로우" 동작을 한다. 일부 예에서, 일단 편향이 임계값에 도달하면, 반대편 평판(306)의 보스가 평판을 중간-평판 분리부쪽으로 편향시키며, 상기 중간-평판 분리부는 배터리 모듈 높이보다 낮아서 평판(306)이 효과적으로 반대편 면을 클램프하여 배터리 유닛(300)을 위한 정상 작동온도의 범위를 통한 배터리 모듈과의 열 접촉을 유지시킨다. 일부 실시예에서 도26(c)에 도시된 바와 같이, 보스(324, 326)의 순응성은 견부 치수(L)와 평판를 형성하는 데 사용되는 재료의 두께에 따라 달라진다.

도26(d)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 벨로우즈(bellows) 모양의 구조물(325)은 보스(324, 326)에 탄성 압축성(compresibility)을 제공하기 위해 어느 1측 또는 양측 코어 평판의 보스(324, 326)에 형성될 수 있다. 또한, 순응의 정도는 치수(L) 및 평판을 형성하는 데 사용되는 재료의 두께에 따라 달라진다.

따라서, 열교환기(302)의 압축 보스(324, 326)는 열교환기 매니폴드의 영역에 국소적인 순응을 제공한다.

다른 실시예에 따라서, 추가 배터리 유닛(400)과 열교환기(402)의 구조를 도27 내지 도31을 참조하여 설명한다. 도27 내지 도31의 배터리 유닛(400)과 열교환기(402)는 도면 및 하기 설명부분에 나타나는 차이를 제외하고는 도22 내지 도26의 배터리 유닛(300) 및 열교환기(302)의 구성 및 기능과 유사한 것이다. 특히, 이하에서 상세히 기술되는 바와 같이, 국소적인 순응성을 달성하는데 압축성 매니폴드 보스를 사용하는 것보다, 열교환기(402)는 가요성 매니폴드 패널에 의지하여 배터리 모듈(304)의 삽입 후 열교환기의 대체로 평행한 압축을 촉진하여 열교환기 평판과 배터리 모듈 사이의 양호한 열 접촉을 제공한다.

배터리 열교환기(402)는 열교환기 모듈 또는 평판(406(1)-406(N))(일반적으로 본원에서는 도면부호 '406'으로 지칭됨)과 대체로 동일한 간격으로 떨어져 있는 복수개(N)의 스택을 포함하며, 상기 모듈 또는 평판은 열 또는 칼럼으로 서로 대체로 평행하게 정렬되어 있다. 배터리 유닛(400)은 배터리 모듈(304(1)-304(N-1))(일반적으로 도면부호 '304'로 지칭됨)을 포함하며, 상기 배터리 모듈은 열교환기 평판(406)과 상호 배치되어 적어도 1개의 배터리 모듈(304)이 그 사이에 배치되어 2개의 인접한 열교환기 평판(406)의 반대편 면과 열접촉 한다.

도27, 도30 및 도31은 열교환기(402)의 4개의 열교환기 평판(406(1)-406(4))을 개략적으로 나타낸 도면이다. 예시된 실시예에서, 열교환기 평판(406)과 배터리 모듈(304)은 직사각형 족적 또는 윤곽을 갖는다. 그러나, 이들은 다른 실시예에서는 정사각형 또는 원형과 같은 다른 형상을 가질 수 있다. 배터리 유닛(300)과 마찬가지로, 배터리 유닛(400)에 있는 각각의 배터리 모듈(304)은 적어도 1개의 배터리 셀을 수용하며, 상기 배터리 셀은 예를 들어 각기둥형 리튬-이온 배터리 셀(그러나 다른 충전식 배터리 셀을 사용할 수 있음)이다. 예시된 실시예에서, 각각의 배터리 모듈(304)은 1개 이상의 배터리를 수용하는 직사각형의 대체로 단단한 케이스 또는 프레임을 포함한다.

도29 내지 도31에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예에서, 열교환기 평판(406)은 각각 유체 입구영역 또는 패널(410)과 유체 출구영역 또는 패널(412)사이에서 1개 이상의 내부 유체 흐름경로 또는 통로(408)(도29에서 점선으로 나타냄)를 한정하는 메인 평판 부분(434)을 포함한다. 예를 들어, 각각의 메인 평판부분(434)은 복수개의 대체로 평행한 C-형상의 내부 흐름통로(408)를 포함할 수 있으며, 많은 다른 유체 흐름 경로의 구조가 예를 들어 입구 패널(410)과 출구 패널(412) 사이의 메인 평판부분(434)을 통하는 1개의 구불구불한 흐름 경로를 포함할 수 있다. 도29와 도30에 가장 잘 도시된 바와 같이, 입구 패널(410)은 메인 평판 내부통로(408)와 유체가 연통하는 내부 입구 유체통로(430)를 한정하며, 출구 패널(412)은 메인 평판 내부통로(408)와 유체가 연통하는 내부 출구 유체통로(432)를 한정한다. 입구 패널(410)은 입구 유체통로(430)와 유체가 연통하는 1쌍의 정렬된 입구(428I)를 포함하며, 유사하게 출구 패널도 출구 유체통로(432)와 유체가 연통하는 1쌍의 정렬된 출구(428O)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 입구와 출구 패널(410, 412)은 대략 직사각형의 형상이지만, 그러나 이들은 다른 실시예에서는 다른 형상을 가질 수 있다.

도27 내지 도29에 도시된 바와 같이, 입구 패널(410)은 메인 평판부분(434)의 단부에 대해 대체로 평행하게 떨어져서 신장되며, 갭(436)이 부분적으로 입구 패널(410)을 메인 평판부분(434)으로부터 분리하게 연결부분(440)에 의해 메인 평판부재(440)에 부착된다. 연결부분(440)은 입구 패널통로(430)와 메인 평판 내부통로(408) 사이의 내부 유체통로를 한정한다. 마찬가지로, 출구 패널(412)도 메인 평판부분(434)의 동일한 단부에 대해 대체로 평행하며 떨어져 신장되며, 갭(438)이 부분적으로 출구 패널(412)을 메인 평판부분(434)으로부터 분리하게 메인 평판부분(434)에 연결부분(442)에 의해 부착된다. 갭(438)은 또한 출구 패널(412)로부터 입구 패널(410)을 분리하게 신장된다. 연결부분(442)은 메인 평판 내부 통로(408)와 출구 패널 통로(412) 사이에 내부의 유체 통로를 한정한다.

실시예에서, 열교환기 평판(406)이 대체로 단단한 구조를 가졌더라도, 연결부분(440, 442)은 입구 패널(410)과 출구 패널(412)이 각각 메인 평판부분(434)에 대해 서로 독립적으로 구부러지게 한다.

1실시예에서, 모든 평판(406)의 유체 입구 패널(410)은 공통적인 유체 입구 매니폴드(414)를 형성하도록 축방향으로 정렬된 입구(428I)와 스택에서 연결되고, 유체 출구 패널(412)은 공통적인 유체 출구 매니폴드(416)를 형성하도록 축방향으로 정렬된 출구(4280)와 스택에서 모두 연결된다. 작동 시, 열교환기 유체는 입구 매니폴드(414)를 통해 각각의 열교환기 평판(406)에 분배되며, 출구 매니폴드(416)를 통해 열교환기 평판(406)으로부터 수집된다. 일부 실시예에서, 내부 흐름 통로(408)를 통해 흘러가는 유체는 열교환기 평판(406)과 그 사이에 위치한 배터리 모듈(304)을 냉각하는데 사용되지만, 일부 실시예에서는 내부 흐름통로(408)를 통해 흘러가는 유체가 적어도 배터리 작동 중 일부 동안에 열교환기 평판(406)과 배터리 모듈(304)을 가열하는데 사용된다.

1실시예에서, 각각의 열교환기 평판(406)은 도30 및 도31에 가장 잘 도시된 바와 같이, 1쌍의 교합된 대체로 동일한 제1평판 및 제2평판부재(418, 420)로부터 형성되며, 상기 제1평판 및 제2평판부재는 서로 거울상(mirror images)이다. 예시된 실시예에서, 제1평판부재(418)와 제2평판부재(420)는 각각 입구 패널(410)을 형성하는 부위에서 외향하여 신장되는 버블 또는 보스(424) 및, 출구 패널(412)을 형성하는 부위에서 외향하여 신장되는 버블 또는 보스(426)를 포함하며, 입구(428I)를 한정하는 입구 패널 보스(424)와 출구(428O)를 한정하는 출구 패널 보스(426)를 갖는다. 각각의 열교환기 평판(406)의 제1 및 제2평판부재(418, 420)의 입구 패널 보스(424)는 정렬되며, 모든 평판(406)의 입구 패널 보스(424)는 서로 유체가 연통하게 정렬되어 열교환기(402)의 입구 유체 매니폴드(414)를 형성한다. 마찬가지로, 각각의 열교환기 평판(406)의 제1 및 제2평판부재(418, 420)의 출구 패널 보스(426)도 정렬되며, 모든 평판(406)의 출구 패널 보스(426)는 서로 유체가 연통하게 정렬되어 열교환기(402)의 출구 유체 매니폴드(416)를 형성한다.

실시예에서, 제1 및 제2평판부재(418, 420)는 납땜 입힌 알루미늄 합금 또는 스테인리스강 또는 다른 금속 시트재료로 형성되지만, 플라스틱 또는 다른 합성 재료가 일부 실시예에서 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 열교환기(402)는 도27에 도시된 바와 같이 유닛으로 사전-조립되어, 함께 납땜된다. 순차적으로, 배터리 모듈(304)은 열교환기 평판(406) 사이에 삽입되어 완전한 배터리 유닛(402)을 형성한다. 예시된 실시예에서, 입구 및 출구 매니폴드(414, 416)는 2개 모두 열교환기(402)의 동일한 측에 배치되어 열교환기(402)의 반대편 측으로부터 배터리 모듈(304)의 측방향 삽입을 용이하게 한다.

상술한 바와 같이, 입구와 출구 패널(410, 412) 사이의 갭(436, 438)의 존재는 개별적으로 각각의 열교환기 평판(406)의 패널(410, 412)이 메인 배터리 평판부분(434)에 대해 구부러질 수 있게 하며, 그 역으로도 허용된다. 일단 열교환기(402)가 사전-조립되었으면(배터리 모듈(304)이 삽입되기 전), 입구 패널(410)은 입구 매니폴드(414)를 형성하게 정렬된 보스(424)를 가진 스택에 단단하게 연결되며, 출구 패널(412)은 출구 매니폴드(416)를 형성하게 정렬된 보스(426)를 가진 스택에 단단하게 연결된다. 각각의 패널(410, 412)과 각각의 메인 열교환기 부분(434)과의 사이에 가요성 연결은 메인 열교환기 부분(434)이, 배터리 모듈(304)의 삽입을 용이하게 하는 사전-압축 간격(pre-compression spacing) 및, 평판과 배터리 모듈(304) 사이의 양호한 열 접촉을 제공하는 사후-압축 간격을 갖게 한다. 예를 들어, 도31에 도시된 바와 같이, 열교환기(402)는 거리(H)의 사후-압축 중간 평판 분리부를 갖고, 일부 실시예에서는 배터리 모듈(304)을 삽입하는 동안, 메인 평판부분(434)이 거리(H)보다 큰 거리로 서로 분리되며, 그 후 평판부분(434)은 분리 거리(H)까지 대체로 평행하게 압축되어 배터리 모듈(304)과 열교환기 평판(406) 사이의 열 접촉을 달성한다. 이런 구조는 일부 적용에서 조립을 하는 동안 배터리 모듈(304)의 삽입을 용이하게 하면서, 사후-조립에서 열교환기 평판(406)과 배터리 모듈(304) 사이의 긴밀한 열 접촉을 제공한다. 예시된 실시예에서, 사후-압축은 열교환기가 편향되어 거리(H) 또는 거리(H)보다 짧은 평판 사이의 분리부를 가져서 배터리 모듈(304)이 효과적으로 쌍으로 이루어진 대향된 열교환기 평판(406) 사이에 클램프 된다.

따라서, 열교환기(402)는 열교환기 매니폴드의 영역에서 국소적인 순응성을 사용하여 삽입된 배터리 모듈(304)과의 열 접촉을 촉진한다.

예시된 실시예에서, 보스(424, 426) 이외의 것이거나 그에 더해진 중간 관형 커넥터(그 예는 도32a 및 도32b를 참조하여 이하에서 상세히 기술됨)가 입구 패널과 출구 패널부분(410, 412)을 상호 연결하는데 사용될 수 있다.

열교환기(400)의 도27 및 도29의 실시예에 도시된 바와 같이, 가요성 패널(410, 412)은 열교환기(400)의 동일한 단부에 배치되며 공통 단부에서 중간지점 근방에 위치한 연결부분(440)과 측면 엣지 근방에 위치한 연결부분(442)을 갖는다. 패널(412)을 연결하는 매니폴드(416)는 연결부분(442)으로부터 떨어져 있으며 열교환기(400)의 단부에서 중간지점 근처에 위치하며, 패널(410)을 연결하는 매니폴드(414)는 연결부분(440)으로부터 떨어져 있으며 반대측 엣지(예를 들어, 연결부분(442)이 위치한 곳의 반대편 측) 근방에 위치한다. 상기 구조에서 입구/출구(428I/428O)(및 결과 매니폴드) 중 1개는 열교환기(402)의 한쪽 단부에서 중간지점 근방에 있으며, 입구/출구(428I/428O)(및 결과 매니폴드) 중 다른 1개는 열교환기(402)의 동일한 단부 근방의 코너에 있다. 상기 구조는 일부 적용에서 열교환기 평판(406)의 평행한 압축을 촉진하여 열교환기 평판과 배터리 모듈 사이의 사후-조립 열 접촉을 촉진할 수 있다. 그러나, 일부 예시된 실시예에서, 패널(410, 412)은 다른 대응하는 위치를 가질 수 있으며, 이 점과 관련하여 도29a 내지 도29c는 각각 열교환기 실시예(402-1, 402-2, 402-3)에서의 메인 열교환기 평판부분(434)에 대한 입구 및 출구 패널(410, 412)의 다른 가능한 위치를 나타내었다. 열교환기(402-1, 402-2, 402-3)는 열교환기(402)에 대한 구성 및 작동과 사실상 동일하며, 열교환기 평판에서 메인 열교환기 부분에 대한 가요성 패널의 장소에 위치한 것만이 실질적으로 다른 것이다.

도22 내지 도26의 순응성 보스 열교환기(302)를 다시 참조하면, 적어도 일부 실시예에서, 중간 매니폴드 커넥터가 인접한 열교환기 평판(306) 사이에서 사용된다. 이런 점과 관련하여, 도32a 및 도32b는 각각 인접한 열교환기 평판(306)의 순응성 보스영역 사이에서 매니폴드 커넥터를 포함하는 열교환기의 추가 실시예를 설명하는 확대된 부분 단면도(도23과 유사하게 취해짐)를 나타내었다. 도32a 및 도32b의 열교환기는 도면 및 기술되는 설명으로부터 분명하게 나타나는 차이점을 제외하고는 도22 내지 도26의 열교환기(302)와 사실상 동일한 것이다. 도32a에 도시된 바와 같이, 인접한 열교환기 평판(306)(도32a에서는 306(2)와 306(3)으로 도시됨)의 보스(326) 사이의 직접 접촉을 갖는 것 이외에, 인접한 평판(306(2), 306(3))의 대향 보스(326)는 매니폴드(316)의 일부를 형성하는 중간 원통형 커넥터(340)에 의해 서로 떨어져서 상호 연결된다. 도32a의 실시예에서, 인접한 열교환기 평판(306(2), 306(3))의 각각의 마주하는 평판부재(318, 320)의 보스(326)의 환형상 벽 부분(334)은 내부적으로 원통형 커넥터(340)의 내부 면 내에 수용되어 연결된다. 입구 보스(324)도 마찬가지로 중간 원통형 커넥터(340)에 의해 연결된다. 도32a의 실시예에서, 보스(324, 326)는 도22 내지 도26의 실시예에 대해 상술한 바와 같이 변형적인 순응성(deformably compliant)이 있어서 배터리 모듈(304)의 상호 배치 및 사후 조립 열접촉을 할 수 있게 한다. 도32b의 실시예는 원통형 커넥터(340)가 인접한 보스(326)의 대향된 환형상 벽(334) (위로 보다는) 내로 삽입되는 것을 제외하고는 도32a와 유사한 것이다.

실시예에서, 환형상 벽(334)과 원통형 커넥터(340)는 납땜으로 연결되며, 스웨이징(swaging) 또는 스테이킹(staking) 기계적 연결과 같은 기계적 맞물림(interlock)을 포함하여 사전-납땜 조립(pre-brazing assembly)을 용이하게 하고 사후-납땜(post-brazing) 연결을 강화시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 중간 커넥터(340)의 사용은 개별적인 사전-조립 및 열교환기 평판(306)의 각각의 시험이 완전한 유닛으로의 열교환기의 사전-조립에 따라서 용이하게 이루어지며, 완전한 유닛은 열교환기 구조물 내에 배터리 모듈(304)을 상호 배치하여 최종 조립을 위해 준비된 상태이다. 중간 커넥터(340)도 도27 내지 도31의 가요성 패널의 열교환기(402, 402-1, 402-2, 402-3)에 사용될 수 있다.

도33 내지 도35은 다른 실시예에 따른 배터리 유닛(300)에 사용하기 위한 부가의 순응 열교환기(302')를 나타낸 도면이다. 열교환기(302')는 상기 도면 및 그에 따른 설명으로 분명하게 나타나는 다른 부분을 제외하고는 도22 내지 도26의 열교환기(302) 및 도32a 및 도32b의 열교환기와 구조 및 작동 면에서 유사한 것이다. 도32a 및 도32b의 열교환기와 유사하게, 도33 내지 도35의 열교환기는 중간 매니폴드 커넥터(350)를 사용하여 인접한 열교환기 평판(306)을 상호 연결시킨다. 그러나, 열교환기(302')는 도22 내지 도26의 열교환기(302) 및 도32a와 도32b의 열교환기와는 다르며, 여기에서는 열교환기 평판 사이의 순응(inter-heat exchanger plate compliancy)이 평판부재(320, 318)상의 보스로의 순응성을 강화시켜 이루기보다 2개 피스의 압축성 중간 매니폴드 커넥터(350)를 갖고 이루어진다. 이런 점과 관련하여, 도33에 도시한 바와 같이, 적어도 일부 실시예에서는 열교환기(302')의 평판부재(318, 320)가 흐름 개구(328)(또는 흐름 개구(326)) 둘레에 상승된 보스 영역을 포함하지 않는다. 상기 도면들이 출구 매니폴드(316)에 적용되는 매니폴드 커넥터(350)를 나타내었지만, 열교환기(302')의 입구 매니폴드(314)도 유사한 방식으로 형성된다.

2개 피스의 압축성 중간 매니폴드 커넥터(350)의 예를 도33 내지 도35를 참조하여 설명한다. 여기에서 상하 및 좌우와 같이 절대 방향을 가리키는 데 사용된 표현은 도면의 방향을 참조하여 설명을 목적으로 사용된 것이어서, 본원에 기술된 구조를 임의적인 물리적인 방향으로 제한하지 않는다. 실시예에서, 각각의 중간 매니폴드 커넥터(350)는 열교환기 평판(306)으로 또는 열교환기 평판(306)으로부터 열교환기 유체를 전달하기 위한 내부 열교환기 유체 흐름 통로(364)를 한정하며, 제1 및 제2탄성의 압축성 매니폴드 고정물(352, 354)를 포함한다. 도33 및 도35에 도시된 바와 같이, 1실시예에서, 제1고정물(352)은 열교환기 평판(306(3))의 상부 평판부재(320)의 출구(328) 내에 연결된 하단부를 가진 축방향으로 신장하는 하부 또는 제1환형상 벽(357)을 포함한다. 제1고정물(352)도 축방향으로 신장하는 상부 또는 제2환형상 벽(360)을 포함하며, 상기 벽은 조인트(356)에서 제2고정물(354)의 하단부와 교합된다. 제2환형상 벽(360)의 직경은 제1환형상 벽(357)의 직경보다 크며, 제2환형상 벽(360)의 하단부와 제1환형상 벽(357)의 상단부는 일체형으로 대체로 방사상으로 신장하는 환형상 견부(358)에 의해 연결된다.

마찬가지로, 제2고정물(354)은 열교환기 평판(306(2))의 하부 평판부재(318)의 출구(328) 내에 연결된 상단부를 가진 축방향으로 신장하는 상부 또는 제1환형상 벽(357)을 포함한다. 제2고정물(352)도 축방향으로 신장하는 하부 또는 제2환형상 벽(360)을 포함하며, 상기 벽은 조인트(356)에서 제1고정물(352)의 상단부와 교합된다. 제2환형상 벽(360)의 직경은 제1환형상 벽(357)의 직경보다 크며, 제2환형상 벽(360)의 하단부와 제1환형상 벽(357)의 상단부는 일체형으로 대체로 방사상으로 신장하는 환형상 견부(358)에 의해 연결된다.

실시예에서, 제1 및 제2고정물(352, 354)은 각각 단일 피스의 금속재료(예를 들어, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 스테인리스강)로 형성되며, 상기 재료는 딥 드로잉되어 도면에 도시된 형상을 제공한다. 1실시예에서, 상기 금속은 제1환형상 벽(357)에 비해 제1 및 제2고정물(352, 354)의 견부(358)에서 더 얇고, 제1 및 제2고정물(352, 354)의 각각은 도33 및 도34에서 점선(362, 363)으로 나타낸 바와 같은 탄성의 압착성능 또는 압축성을 나타내며, 점선(362)은 견부(358)의 사후-압축 위치를 나타내며, 점선(363)은 열교환기 평판(306(2), 306(3))의 사후-압축 위치를 나타낸다.

1실시예에서, 각각의 열교환기 평판(306)은 그 상부 평판부재(320)(출구(328)에 1개 및 입구(326)에 1개)에 연결된 1쌍의 제1고정물(352)과, 그 하부 평판부재(318)(출구(328)에 1개 및 입구(326)에 1개)에 연결된 1쌍의 제2고정물(354)로 사전-조립된다. 각각의 사전-조립된 열교환기 평판(306)은 납땜된 후, 필요에 따라 납땜된 평판(306)은 누출에 대한 시험을 받는다. 다음, 열교환기 평판(306(1)-306(N))은 스택으로 조립되어 완전하게 사전-조립된 열교환기(302')를 형성하며, 교합 고정물(352, 354) 사이의 조인트(356)가 납땜된다. 사전-조립된 열교환기(302')는 도33에 도시된 바와 같이 H1의 평판 사이 분리거리를 갖고, 배터리 모듈(304)(H1미만의 높이를 가짐)이 열교환기 평판(306) 사이에 끼워 넣어지게 한다. 배터리 모듈(304)이 삽입된 후, 열교환기 평판(302')은 도33에 도시된 바와 같이 높이 H2로 압축되어 배터리 모듈(304)이 이들이 각각 그 사이에 협지된 열교환기 평판(306)과 마주한 측에서 열 접촉하게 된다.

도26에 대해 상술한 바와 같이, 적어도 일부 실시예에서, 제1 및 제2피팅(352, 354)은 스냅-쓰로우 동작을 수행하게 형성되어 초기 편향 범위를 통해 피팅(352, 354)이 도33 및 도34의 실선(평판 사이의 분리거리(H1)에 상당함)으로 나타낸 위치를 향해 편향되지만, 임계 수준으로 편향된 후, 피팅(352, 354)은 점선(352)(평판 사이의 분리된 거리(H2)에 상당함)으로 나타낸 위치를 향해 편향된다. 일부 실시예에서, 일단 임계치가 편향되었으면, 피팅(352, 354)은 평판 사이의 분리거리까지 대향된 평판(306)을 편향시키며, 상기 분리거리는 실제 사후 조립체 분리거리(H2) 보다 작아서 평판(306)이 효과적으로 배터리 모듈(304)의 반대편 면을 클램프하여 배터리 유닛(300)에 대한 정상 작동 온도의 범위를 통해 배터리 모듈과의 열 접촉관계를 유지한다.

도34에서 (B)는 조인트(356)에서의 제1 및 제2피팅(352, 354) 사이에 적용될 수 있는 실행가능한 기계식 조인트의 1예를 나타내며, (A)는 제1 및 제2피팅(352, 354) 및 각각의 평판(306) 사이의 실행가능한 기계식 조인트를 나타낸다. (B)의 1예에 나타낸 바와 같이, 제2피팅(354)의 하단부는 제1피팅(352)의 상단부 내에 수용되어 겹침 조인트를 형성한다. (A)에 도시된 바와 같이, 일부 예에서, 축 플랜지(364)는 개구(328) 둘레에 제공되어 평판과 제1 또는 제2피팅(352, 354) 사이의 겹침 조인트를 제공한다. 도35에 나타낸 바와 같이, 일부 실시예에서, 리브(rib)(366)는 피팅(352, 354)의 제1환형상 벽(357)에 형성되어 개구(328)에 대하여 평판(306)과 교합되며, 일부 실시예에서는 개구 내에 삽입되는 피팅(352, 354)의 단부(368)가 팽창 또는 스웨이징 또는 스테이킹되어 사전-납땜되는 평판을 가진 기계식 조인트를 제공할 수 있다.

도36a, 도36b, 도36c는 도33의 열교환기에 적용할 수 있는 2개 피스의 순응 매니폴드 커넥터의 피팅의 다른 실시예를 나타낸 도면이며, 도36a는 그 상부를 나타낸 도면이고, 도36b는 도36a의 A-A선을 따라 절취된 단면도이고, 도36c는 그 사시도이다. 피팅(370)은 피팅(370)의 방사상으로 신장하는 견부(358)가 아치형 윤곽을 가진 것을 제외하고는 제1 및 제2피팅(352, 354)과 대체로 동일하며, 상기 아치형 윤곽은 일부 실시예에서 피팅(370)이 압축 또는 압착 위치로 이동시키는데 필요한 압축력을 감소시킬 수 있는 피팅(370)의 환형상 벽 사이의 과도부(transition)에 취약한 영역(weaked region)을 제공한다.

도37은 2개 피스의 순응 매니폴드 커넥터(380)의 다른 실시예의 단면도이며, 상기 커넥터는 도33의 열교환기에 적용할 수 있는 것이다. 매니폴드 커넥터(380)는 2개의 피팅(382, 384)을 포함하며, 다음과 같은 부분을 제외하고는 커넥터(350)와 유사한 것이다. 즉, 피팅(382, 385)이 각각 피팅의 대직경 영역이 각각의 평판(306)에 연결되고, 피팅의 소직경 영역이 함께 연결되어, 커넥터(350)의 불룩한 중간부분과 반대인 모래시계 모양의 형상을 가진 커넥터(380)를 제공한다.

열교환기 매니폴드(314, 316, 414, 416)가 모든 열교환기 평판(306, 406)을 통해 동일한 방향으로 발생하는 평행한 열교환기 유체의 흐름을 가진 전용 입구 또는 출구 매니폴드로 상술되었지만, 유체 순환(circuiting)은 매니폴드 중 1개 또는 2개 모두의 각각의 길이를 따라서 유체흐름의 장벽을 포함하여 다양한 다른 경로로 형성된 매니폴드(314, 316, 414, 416)를 통하는 열교환기 유체의 루트(route)로 사용될 수 있는 것이다.

따라서 도22 내지 도37의 실시예에서, 배터리 유닛은 열교환기 평판에 끼워 넣어지는 배터리 모듈로부터 형성된다. 적어도 일부 예에서, 배터리 모듈은 사전-조립된 열교환기 내에 삽입되며, 허용 오차 범위 내에서 배터리 모듈을 수용하는 크기로 이루어진 열교환기 평판 사이의 간격을 갖는다. 배터리 모듈을 삽입 한 후, 열교환기에서의 압축 동작 또는 단계는 열교환기 평판과 배터리 모듈 사이에 양호한 접촉이 이루어지게 한다. 적어도 일부 실시예에서, 도22 내지 도26 및 도32a 내지 도37의 실시예의 압축 매니폴드 구조 및 도27 내지 도31의 가요성 입구/출구 평판 구조는 순응성을 제공하여, 버클링(buckling)의 위험을 감소시키도록 평판의 어느 정도 제한된 각도 이동으로 평판 쌍의 대체로 평행한 이동의 압축력을 흡수한다.

도1 내지 도37의 실시예의 공통적인 특징은 조립 후 배터리 모듈과 열교환기 모듈 사이에 양호한 열 접촉부의 제공 및, 각각의 열교환기 구성체의 영역의 탄성 순응성으로 촉진되는 열 접촉을 갖는 것이다. 적어도 일부 실시예에서, 도1 내지 도37의 열교환기의 순응 영역은 열교환기의 일부 부분이 배터리 모듈 사이에 배치될 때 적어도 일시적으로 대체된다.

상술된 다양한 실시예들은 단순한 예이며, 본 발명의 범위를 제한하지 않는 것이다. 여기에 서술된 혁신적인 변화들은 본 기술분야의 숙련자에게 명백할 것이며, 이런 변화는 본 발명의 의도한 범위 내에 있다. 특히, 본원에 명백하게 서술되지 않은 특징들의 하위 조합으로 구성된 택일적인 실시예를 형성하기 위해서, 상술한 실시예 중의 1개 이상으로부터의 특징이 선택될 수 있다. 또한, 위에 명백하게 서술되지 않은 특징들의 조합으로 구성된 택일적인 실시예를 형성하기 위해, 상술한 실시예 중의 1개 이상으로부터의 특징이 선택 및 조합될 수 있다. 이런 조합 및 하위 조합에 적절한 특징은 본 발명을 전체적으로 검토함에 따라 본 기술분야의 숙련자에게 용이하게 명백히 이해될 것이다. 본원의 명세서 및 청구범위에 서술된 주제는 기술의 모든 적절한 변화를 포함하는 것이다.

Claims

배터리 유닛을 조립하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
열교환기 유체의 내부 유체 통로를 한정하고 적어도 1개의 순응 영역을 가진 대체로 단단한 열교환기를 제공하는 단계와;
2개의 배터리 모듈 사이에 열교환기의 적어도 일부를 배치하는 단계를 포함하며, 상기 배터리 모듈의 각각은 단단한 용기 내에 수용되는 적어도 1개의 배터리 셀을 구비하며, 상기 열교환기의 적어도 일부를 배치하는 단계는 열교환기의 적어도 1개의 순응 영역을 적어도 일시적으로 변형하거나 변위하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 열교환기는 복수개의 탄성적이며 독립적으로 압축가능한 영역을 한정하며, 배터리 모듈은 각각이 열교환기와 접촉하는 복수개의 배터리 셀 용기를 포함하며, 2개의 배터리 모듈 사이에 열교환기의 적어도 일부를 배치하는 단계는 각각의 배터리 셀 용기와 정렬하여 독립적으로 압축가능한 영역을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 열교환기를 제공하는 단계는:
각각이 내부 유체 통로를 한정하는 복수개의 대체로 평탄한 간격을 두고 떨어져 있는 열교환기 평판을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 열교환기 평판의 각각은 그 제1측면으로부터 돌출되는 제1보스와 제2측면으로부터 반대 방향으로 돌출되는 제2보스를 구비하며, 제1돌출 보스와 제2돌출 보스는 대체로 서로 정렬되고 각각은 내부 유체통로와 연통하는 흐름 개구를 한정하며, 제1보스와 제2보스 중 적어도 1개가 순응적이어서 제1돌출거리로부터 제2돌출거리까지 압축될 수 있으며, 열교환기 평판의 적어도 일부의 제1보스는 인접한 열교환기 평판의 제2보스에 연결되며; 그리고
상기 2개의 배터리 모듈 사이에 열교환기의 적어도 일부를 배치하는 단계는:
열교환기 평판과 배터리 모듈이 상호 배치되도록 쌍으로 된 열교환기 평판 사이에 배터리 모듈을 삽입하는 단계와;
제2돌출거리를 향해 제1돌출거리로부터 순응 보스를 압축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 순응 보스의 적어도 일부는 제2돌출거리를 향해 적어도 일부 순응 보스가 편향된 후 임계 거리로 압축될 때까지 제1돌출거리를 향해 편향되며, 제2돌출거리를 향한 제1돌출거리로부터의 순응 보스의 압축 단계는 적어도 일부 순응 보스가 제2돌출거리를 향해 스냅 작동을 하도록 임계 거리 너머로 적어도 일부 순응 보스를 압축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항 또는 제4항에 있어서, 열교환기 평판을 형성하는 재료의 일부를 딥 드로잉하여 보스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 열교환기를 제공하는 단계는:
각각이 내부 유체의 통로를 한정하는 복수개의 대체로 평탄한 열교환기 평판을 제공하는 단계와;
상기 열교환기 평판의 각각은 그 제1측에 있는 제1개구와 제2측에서 제1개구와 반대편의 제2개구를 구비하며, 상기 제1 및 제2개구는 내부 유체의 통로와 연통하며;
열교환기 평판 중 적어도 일부에 대해, 유체 흐름 통로를 한정하며 열교환기 평판의 내부 유체 통로와 제1개구를 통해 연통하는 제1매니폴드 고정물의 내부 유체 흐름통로를 가진 열교환기 평판의 제1측으로부터 신장하는 제1매니폴드 고정물을 연결시키는 단계와;
열교환기 평판 중 적어도 다른 일부에 대해, 유체 흐름통로를 한정하며 열교환기 평판의 내부 유체통로와 제2개구를 통해 연통하는 제2매니폴드 고정물의 내부 유체 흐름통로를 가진 열교환기 평판의 제2측으로부터 신장하는 제2매니폴드 고정물을 연결시키는 단계와;
열교환기 평판의 적어도 일부의 제1매니폴드 고정물을 인접한 열교환기 평판의 제2매니폴드 고정물에 연결하여, 간격을 두고 떨어져서 대체로 평행한 열교환기 평판의 스택을 형성하는 단계를 포함하며;
제1매니폴드 고정물 및 제2매니폴드 고정물은 각각 제1환형상 벽, 제1환형상 벽의 직경보다 큰 직경을 가진 제2환형상 벽, 및 제1환형상 벽과 제2환형상 벽을 연결하는 방사상 견부영역을 구비하며, 상기 방사상 견부영역은 순응성으로 매니폴드 고정물의 신장 단부가 부분적으로 열교환기 평판을 향하는 방향으로 압축될 수 있게 이루어지며;
2개의 배터리 모듈 사이의 열교환기의 적어도 일부를 배치하는 단계는:
열교환기 평판과 배터리 모듈이 상호 배치되도록 쌍으로 이루어진 열교환기 평판 사이에 배터리 모듈을 삽입하는 단계와;
매니폴드 고정물을 압축하여 열교환기 평판 사이의 간격을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 매니폴드 고정물 중 적어도 일부가 임계 양으로 압축된 후 압축된 치수로 스냅-쓰로우 하게 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서, 금속재료를 딥 드로잉 하여 고정물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 열교환기를 제공하는 단계는:
복수개의 대체로 경성이며 평탄한 열교환기 평판을 제공하는 단계와;
상기 열교환기 평판의 각각은 내부 유체 통로를 한정하는 메인 평판 부분과, 메인 평판 부분에 연결되며 입구 유체 통로와 출구 유체 통로를 한정하는 입구 패널 및 출구 패널을 구비하며, 상기 입구 유체 통로와 출구 유체 통로는 개별적으로 내부 유체 통로와 연통하며, 패널의 각각은 메인 평판 부분이 패널에 대해 변위될 수 있도록 메인 평판 부분에 순응적으로 연결되며;
열교환기 평판의 적어도 일부의 입구 및 출구 패널을 인접한 열교환기 평판의 입구 및 출구 패널에 단단하게 연결하여, 간격을 두고 떨어지며 대체로 평행한 열교환기 평판의 스택을 형성하는 단계를 포함하며;
2개의 배터리 모듈 사이에 열교환기의 적어도 일부를 배치하는 단계는:
열교환기 평판과 배터리 모듈이 상호 배치되도록 쌍으로 이루어진 열교환기 평판 사이에 배터리 모듈을 삽입하는 단계와;
메인 평판 부분을 함께 압축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
적어도 2개의 배터리 모듈을 사용하는 열교환기에서, 배터리 모듈의 각각은 단단한 용기 내에 수용되는 적어도 1개의 배터리 셀을 포함하며, 상기 열교환기는 열교환기 유체용 내부 유체통로를 한정하며 열교환기와 2개의 배터리 모듈 사이의 열 접촉을 촉진하게 압축되게 형성된 적어도 1개의 순응 영역을 가진 것을 특징으로 하는 열교환기.
제10항에 있어서, 각각이 내부 유체통로를 한정하는 복수개의 대체로 평탄한 간격을 두고 떨어져 있는 열교환기 평판을 포함하며, 열교환기 평판의 각각은 그 제1측으로부터 돌출되는 제1보스 및 그 제2측으로부터 반대방향으로 돌출되는 제2보스를 구비하며, 상기 제1돌출 보스와 제2돌출 보스는 대체로 서로 정렬을 이루고 각각 내부 유체통로와 연통하는 흐름 개구를 한정하며, 상기 제1 및 제2보스 중의 적어도 1개는 제1돌출거리로부터 제2돌출거리까지 압축될 수 있도록 순응성이 있어서, 배터리 모듈이 쌍으로 이루어진 열교환기 평판 사이에 삽입되면, 열교환기 평판과 배터리 모듈이 상호 배치되게 순응 보스가 제2돌출거리를 향해 제1돌출거리로부터 압축될 수 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제11항에 있어서, 순응 보스의 적어도 일부는 적어도 일부 순응 보스가 제2돌출거리를 향해 편향된 후 임계 거리를 압축할 때까지 제1돌출거리를 향해 편향되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제11항 또는 제12항에 있어서, 각 열교환기 평판의 보스는 열교환기 평판을 형성하는 재료의 일부를 딥 드로잉하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제10항에 있어서, 각각이 내부 유체 통로를 한정하는 복수개의 대체로 평탄한 열교환기 평판과;
상기 열교환기 평판의 각각은 그 제1측에 있는 제1개구와 제2측에서 제1개구와 반대편의 제2개구를 구비하며, 상기 제1 및 제2개구는 내부 유체통로와 연통하며;
유체 흐름통로를 한정하며, 열교환기 평판의 내부 유체통로와 제1개구를 통해 연통하는 제1매니폴드 고정물의 내부 유체 흐름통로를 가진 열교환기 평판의 제1측으로부터 신장하는 제1매니폴드 고정물을 가진 적어도 일부의 열교환기 평판과;
유체 흐름통로를 한정하며, 열교환기 평판의 내부 유체 통로와 제2개구를 통해 연통하는 제2매니폴드 고정물의 내부 유체 흐름통로를 가진 열교환기 평판의 제2측으로부터 신장하는 제2매니폴드 고정물을 가진 적어도 일부의 열교환기 평판과;
간격을 두고 떨어져서 대체로 평행한 열교환기 평판의 스택을 형성하게, 인접한 열교환기 평판의 제2매니폴드 고정물에 연결되는 열교환기 평판의 적어도 일부의 제1매니폴드 고정물을 포함하며;
상기 제1매니폴드 고정물 및 제2매니폴드 고정물은 각각 제1환형상 벽, 제1환형상 벽의 직경보다 큰 직경을 가진 제2환형상 벽, 및 제1환형상 벽과 제2환형상 벽을 연결하는 방사상 견부영역을 구비하며, 상기 방사상 견부영역은 순응성으로 매니폴드 고정물의 신장 단부가 부분적으로 열교환기 평판을 향해 압축될 수 있으며;
배터리 모듈은 열교환기 평판과 배터리 모듈이 상호 배치되도록 쌍으로 이루어진 열교환기 평판 사이에 삽입될 수 있으며, 매니폴드 고정물은 압축하여 열교환기 평판 사이의 간격을 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제14항에 있어서, 매니폴드 고정물 중 적어도 일부는 임계 양으로 압축된 후 압축된 치수로 스냅-쓰로우 하게 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 고정물은 금속재료를 딥 드로잉 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제10항에 있어서, 복수개의 대체로 단단하며 평탄한 열교환기 평판을 포함하며; 상기 열교환기 평판의 각각은 내부 유체통로를 한정하는 메인 평판부분과, 메인 평판부분에 연결되며 입구 유체통로와 출구 유체통로를 한정하는 입구 패널 및 출구 패널을 구비하며; 상기 입구 유체통로와 출구 유체통로는 개별적으로 내부 유체통로와 연통하며; 상기 패널의 각각은 메인 평판부분이 패널에 대해 변위될 수 있도록 메인 평판부분에 순응적으로 연결되며; 열교환기 평판의 적어도 일부의 입구 및 출구 패널은 인접한 열교환기 평판의 입구 및 출구 패널에 연결되어 간격을 두고 대체로 평행한 열교환기 평판의 스택을 형성하며; 메인 평판부분은 함께 압축되어 그 사이에 삽입되는 모듈과 양호한 계합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서, 열교환기는 복수개의 탄성의 독립적으로 압축가능한 영역을 한정하며, 배터리 모듈은 각각 열교환기와 접촉하는 복수개의 배터리 셀 용기를 포함하며, 독립적으로 압축가능한 영역은 각각의 배터리 셀 용기와 정렬되어 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기.
배터리 모듈과 열 에너지를 교환하기 위한 열교환기는:
각각이 열교환기 유체용 내부 유체통로를 한정하며 그것과 함께 일체적으로 형성된 순응 보스를 가진 복수개의 열교환기 평판을 포함하며, 상기 열교환기 평판은 서로 간격을 두고 떨어져 있는 인접한 열교환기 평판으로 스택으로 정렬되고 순응 보스에 의해 함께 연결되어 열교환기 평판 사이에 배터리 모듈을 삽입시키는 인접한 열교환기 평판의 압축을 허용하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제19항에 있어서, 각각의 열교환기 평판은 열교환기 평판의 제1측으로부터 신장되는 1쌍의 순응 보스 및 열교환기 평판의 제2측으로부터 신장하는 1쌍의 순응 보스를 포함하며, 상기 보스들은 각각 내부 흐름통로와 연통하는 각각의 흐름 개구를 한정하며, 스택에 있는 중간 평판에 대해, 열교환기 평판의 제1측으로부터 신장되는 쌍으로 이루어진 보스는 인접한 열교환기 평판의 제2측으로부터 신장되는 쌍으로 이루어진 보스에 고정되며, 스택의 연결된 보스는 열교환기 유체용 입구 및 출구 매니폴드를 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제20항에 있어서, 함께 연결된 보스는 중간 커넥터에 의해 연결되는 것을 특징으로 열교환기.
제20항에 있어서, 함께 연결된 보스는 함께 직접 납땜되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 열교환기 평판은 그 1측에 위치한 쌍으로 이루어진 보스를 가진 대략 직사각형의 평탄한 평판이며, 열교환기 모듈을 그 반대측으로부터 열교환기 내에 삽입시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 보스는 열교환기 평판의 평탄한 면에 연결되며 그것으로부터 멀어지는 방향으로 신장되는 제1환형상 벽을 포함하며, 상기 제1환형상 벽은 그것으로부터 멀어지는 방향으로 신장되는 제2환형상 벽에서 종료되는 내향하여 신장되는 환형상 견부에서 종료되며, 상기 견부는 변위성이 있어서 보스의 압축을 촉진하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제24항에 있어서, 각각의 보스는 그 후 보스가 압축된 위치로 편향되는 임계 거리로 변위될 때까지 제1위치로 편향되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 보스는 열교환기 평판의 평탄한 면에 연결되며 상기 평탄한 면으로부터 멀어지는 방향으로 신장되는 제1환형상 벽을 포함하며, 상기 제1환형상 벽은 제1환형상 벽이 압축될 수 있도록 외향하여 신장되는 벨로우즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제19항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 열교환기 평판은 함께 고정되며 그 사이에서 유체 흐름통로를 한정하는 제1평판과 제2평판을 포함하고, 열교환기 평판의 제1측으로부터 신장되는 쌍으로 이루어진 보스가 제1평판으로부터 형성되며, 열교환기 평판의 제2측으로부터 신장되는 쌍으로 이루어진 보스는 제2평판으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제19항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 열교환기 평판은 금속재료로 형성되며 함께 납땜되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제19항 내지 제28항 중 어느 한 항에 따른 열교환기에 끼워 넣어지는 복수개의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 유닛.
배터리 모듈과 열 에너지를 교환하기 위한 열교환기에 있어서, 상기 열교환기는:
각각이 열교환기 유체용 내부 유체 흐름통로를 한정하며 인접한 열교환기 평판이 서로 간격을 두고 떨어져서 스택으로 정렬된 복수개의 열교환기 평판을 포함하며,
상기 인접한 열교환기 평판은 중간 커넥터에 의해 서로 순응적으로 연결되며, 상기 중간 커넥터는 열교환기 유체가 평판 사이를 흘러가게 하고 순응적이어서 열교환기 평판 사이에 배터리 모듈을 삽입한 후 서로를 향하는 방향으로 인접한 열교환기 평판의 압축을 할 수 있으며, 중간 커넥터는 임계 양의 압축 후 압축된 상태로 스냅-쓰로우 되게 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
제30항에 있어서, 열교환기 평판의 적어도 일부는 열교환기 평판의 제1측으로부터 신장되는 1쌍의 중간 커넥터와 열교환기 평판의 제2측으로부터 신장되는 1쌍의 중간 커넥터를 포함하며, 상기 중간 커넥터 각각은 내부 흐름통로와 연통하는 개별적인 흐름 채널을 한정하며, 스택의 중간 평판의 각각에 대해 열교환기 평판의 제1측으로부터 신장되는 상기 쌍의 중간 커넥터는 인접한 열교환기 평판의 제2측으로부터 신장되는 상기 쌍의 중간 커넥터에 고정되며, 스택의 연결된 중간 커넥터는 열교환기 유체용 입구와 출구 매니폴드를 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제31항에 있어서, 함께 연결되는 중간 커넥터는 함께 직접 납땜되며, 중간 커넥터는 열교환기 평판에 납땜되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제31항 또는 제32항에 있어서, 열교환기 평판은 그 1측에 위치한 쌍의 중간 커넥터를 가진 대략 직사각형의 평탄한 평판이며, 열교환기 모듈은 그 반대 측으로부터 열교환기를 안에 삽입할 수 있게 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기.
제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 중간 커넥터는 각각 제1환형상 벽과, 제1환형상 벽의 직경보다 큰 직경의 제2환형상 벽, 및 제1환형상 벽과 제2환형상 벽을 연결하는 방사상 견부영역을 포함하며, 상기 방사상 견부영역은 중간 커넥터의 신장 단부가 열교환기 평판쪽으로 부분적으로 압축되도록 순응적인 것을 특징으로 하는 열교환기.
제34항에 있어서, 방사상 견부영역은 중간 커넥터의 압축을 촉진하게 구부러지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제34항 또는 제35항에 있어서, 각각의 중간 커넥터의 제1환형상 벽은 각각의 열교환기 평판에 연결되며, 제2환형상 벽은 인접한 열교환기 평판의 중간 커넥터의 제2환형상 벽에 연결되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제34항 또는 제35항에 있어서, 각각의 중간 커넥터의 제2환형상 벽은 개별적인 열교환기 평판에 연결되며, 제1환형상 벽은 인접한 열교환기 평판의 중간 커넥터의 제1환형상 벽에 연결되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제31항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 열교환기 평판은 함께 고정되며 그 사이에 유체 흐름통로를 한정하는 제1평판과 제2평판을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제30항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 열교환기 평판은 금속재료로 형성되며 함께 납땜되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제30항 내지 제39항 중 어느 한 항에 따른 열교환기에 끼워 넣어지는 복수개의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 유닛.
배터리 모듈과 열 에너지를 교환하기 위한 열교환기에 있어서, 상기 열교환기는:
각각이 열교환기 유체용 내부 유체 흐름통로를 한정하며 인접한 열교환기 평판이 서로 간격을 두고 떨어져서 스택으로 정렬된 복수개의 열교환기 평판을 포함하며; 상기 인접한 열교환기 평판은 각각 메인 평판부분과, 메인 평판부분에 연결되며 개별적으로 내부 유체통로와 연통하는 입구 유체통로와 출구 유체통로를 한정하는 입구 패널과 출구 패널을 구비하며; 패널의 각각은 메인 평판부분이 패널에 대해 변위될 수 있도록 메인 평판부분에 순응적으로 연결되며, 열교환기 평판의 적어도 일부의 입구 및 출구 패널은 인접한 열교환기 평판의 입구 및 출구 패널에 연결되어 간격을 두고 떨어져 있는 대체로 평행한 열교환기 평판의 스택을 형성하며, 메인 평판부분은 적어도 열교환기 평판 사이에 배터리 모듈을 삽입하기에 앞서 그들의 각 입구 및 출구 패널에 대해 가동성이 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제41항에 있어서, 메인 평판 부분은 열교환기 평판 사이에 삽입된 배터리 모듈에 열 접촉을 제공하도록 서로를 향하는 방향으로 압축성인 것을 특징으로 하는 열교환기.
제41항 또는 제42항에 있어서, 입구와 출구 패널은 반대 측에서 스택에 배터리 모듈의 삽입을 촉진하게 열교환기 스택의 공통 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제41항 또는 제42항에 있어서, 입구와 출구 패널은 반대 측에서 스택에 배터리 모듈의 삽입을 촉진하게 열교환기 스택의 반대 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제41항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 열교환기 평판은 함께 고정되고 그 사이에 유체 흐름 통로를 한정하는 제1평판과 제2평판을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제41항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 열교환기 평판은 금속재료로 형성되며 함께 납땜되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제41항 내지 제46항 중 어느 한 항에 따른 열교환기에 끼워 넣어지는 복수개의 배터리 모듈을 포함하는 배터리 유닛.