KR20140100605A - 배터리 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉매를 이용하여 배터리를 냉각시킬 수 있는 배터리 냉각장치에 관한 것으로, 주름진 형태로 절곡 형성되어 절곡된 내측에 수용부가 형성되는 냉매 튜브의 수용부 내부 양측에 열전도 플레이트가 결합되고, 열전도 플레이트 사이에 배터리 셀이 삽입된 후 고정 클립에 의해 상기 열전도 플레이트와 배터리 셀이 접촉 방향으로 밀착되도록 결합되어, 열전도 플레이트와 배터리 셀과의 접촉성이 향상되어 냉매와의 열전달이 빠르게 일어나므로 냉각 성능 및 효율이 높고, 구조가 간단하여 제조비용 및 제조시간을 줄일 수 있는 배터리 냉각장치에 관한 것이다.

Description

배터리 냉각장치 {Battery cooler for vehicle}
본 발명은 냉매를 이용하여 배터리를 냉각시킬 수 있는 배터리 냉각장치에 관한 것으로, 배터리 셀과의 접촉성이 향상되어 냉매와의 열전달이 빠르게 일어나므로 냉각 성능 및 효율이 높고, 구조가 간단하여 제조비용 및 제조시간을 줄일 수 있는 배터리 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차 또는 하이브리드 자동차에는 다수개의 배터리 셀 또는 배터리 팩이 연결되어 구성되는 대용량의 배터리가 장착된다. 하지만 이러한 배터리는 온도에 따라 성능이 크게 좌우되며, 특히 고온에서는 전해질의 분해가 일어나고 이에 따라 수명이 현저하게 저하된다.
따라서 이와 같은 배터리의 온도 상승을 방지하기 위해 다양한 방법들이 개발되고 있으며, 일례로 도 1과 같이 적층되는 배터리 셀(10)들 사이에 열전도를 위해 플레이트(20)를 개재하여 밀착되도록 하고 상기 플레이트(20)에 일체형으로 냉매 유로(30)를 형성하여, 배터리 셀(10)들을 냉매와의 열교환을 통해 냉각시키는 기술(한국공개특허 10-2012-0016590, "콤팩트한 구조와 우수한 방열 특성의 전지모듈 및 그것을 포함하는 중대형 전지팩")이 개시되어 있다.
그런데 이는 배터리 셀(10)과 열전도를 위한 플레이트(20)와의 접촉성을 향상시키기 위해 도 2와 같이 밀착되는 방향으로 케이스(30)를 결합하여 체결수단 등으로 결합하도록 구성되므로, 별도의 사출 케이스, 볼트, 너트 및 보강 프레임 등 다양한 하드웨어가 필요하게 되어 구성이 복잡해져 제조비용 및 제조시간이 증가하는 단점이 있다.
KR 10-2012-0016590 A (2012.02.24.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량의 에어컨 시스템의 냉매 또는 냉각수를 이용하여 배터리를 냉각시키며, 열전도 플레이트와 배터리 셀과의 접촉성이 향상되어 냉매와의 열전달이 빠르게 일어나므로 냉각 성능 및 효율이 높고 구조가 간단하여 제조비용 및 제조시간을 줄일 수 있는 배터리 냉각장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 냉각장치는, 주름진 형태로 절곡 형성되어, 절곡된 내측에 수용부(130)가 형성되는 냉매 튜브(100); 상기 냉매 튜브(100)의 수용부(130) 내부 양측에 결합되는 열전도 플레이트(200); 및 상기 열전도 플레이트(200) 사이에 배터리 셀(400)이 삽입되고, 상기 열전도 플레이트(200)와 배터리 셀(400)을 접촉 방향으로 밀착시키도록 결합되는 고정 클립(300); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉매 튜브(100)는 복수개가 나란하게 이격되어 형성되고, 상기 냉매 튜브(100)들은 각각의 일측이 입구 파이프(110)에 연결되고 타측이 출구 파이프(120)에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정 클립(300)은, 수평부(310)의 양측에 수직부(320)가 형성되며 상기 수직부(320)의 단부에 내측으로 후크(330)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정 클립(300)은 후크(330)가 냉매 튜브(100)에 걸리도록 결합되거나, 후크(330)가 열전도 플레이트(200)에 형성되는 고정홈(210)에 걸리도록 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열전도 플레이트(200) 사이에 배터리 셀(400)이 삽입된 상태에서 상기 열전도 플레이트(200)와 배터리 셀(400)이 접촉 방향으로 밀착되도록 압력을 가하고, 상기 고정 클립(300)을 결합한 후 압력을 제거하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정 클립(300)은 복수개로 형성되며, 상기 고정 클립(300)은 각각 수직부(320) 사이의 간격이 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정 클립(300)에는 외측으로 핀 형상의 체결부(340)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 배터리 냉각장치는 냉매 튜브에 결합되는 열전도 플레이트와 배터리 셀의 접촉성이 향상되어 냉매와의 열전달이 빠르게 일어나므로 냉각 성능 및 효율이 높고 구조가 간단하여 제조비용 및 제조시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 냉각장치 및 배터리 모듈을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 냉매 튜브를 나타낸 사시도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 배터리 냉각장치를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도.
도 6은 도 4의 AA'방향 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 배터리 셀이 삽입된 후 고정 클립의 장착상태를 나타낸 도 4의 하측면도.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 배터리 냉각장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 냉매 튜브를 나타낸 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 배터리 냉각장치를 나타낸 분해사시도 및 조립사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 배터리 냉각장치(1000)는, 주름진 형태로 절곡 형성되어, 절곡된 내측에 수용부(130)가 형성되는 냉매 튜브(100); 상기 냉매 튜브(100)의 수용부(130) 내부 양측에 결합되는 열전도 플레이트(200); 및 상기 열전도 플레이트(200) 사이에 배터리 셀(400)이 삽입되고, 상기 열전도 플레이트(200)와 배터리 셀(400)을 접촉 방향으로 밀착시키도록 결합되는 고정 클립(300); 을 포함하여 이루어진다.
우선, 상기 냉매 튜브(100)는 냉각을 위한 냉매(또는 냉각수)가 유동되는 통로이다. 그리고 냉매 튜브(100)는 도 3과 같이 주름진(corrugated) 형태로 절곡 형성되어 절곡된 내측에 수용부(130)가 형성된다. 이때, 상기 냉매 튜브(100)는 절곡되는 부분이 라운드형으로 절곡되어 냉매가 유동되기 용이하도록 형성될 수 있고, 180도로 절곡되어 상기 수용부(130)에 배터리 셀(400)이 삽입된 후 밀착될 수 있도록 형성될 수 있다. 그리고 냉매 튜브(100)는 주름진 형태로 반복되어 절곡 형성되므로 복수개의 수용부(130)가 형성된다.
상기 열전도 플레이트(200)는 냉매 튜브(100)에 결합되며, 냉매 튜브(100)의 수용부(130) 내부 양측에 결합되어 수직으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 냉매 튜브(100)와 열전도 플레이트(200)는 알루미늄 재질로 형성되어 열전달이 용이하도록 할 수 있다.
여기에서 배터리 셀(400)이 상기 열전도 플레이트(200) 사이에 삽입되고, 고정 클립(300)에 의해 상기 열전도 플레이트(200)와 배터리 셀(400)이 접촉 방향으로 밀착되도록 결합된다.
즉, 고정 클립(300)을 상측 및 하측에서 삽입하여 냉매 튜브(100) 및 열전도 플레이트(200)의 최 외측(양측)에서 밀착시켜, 열전도 플레이트(200)와 배터리 셀(400)과의 접촉성을 향상시킬 수 있다.
그리하여 본 발명의 배터리 냉각장치는 냉매 튜브에 결합되는 열전도 플레이트와 배터리 셀의 접촉성이 향상되어 냉매와의 열전달이 빠르게 일어나므로 냉각 성능 및 효율이 높고, 구조가 간단하여 제조비용 및 제조시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.
이때, 상기 배터리 셀(400)은 냉매 튜브(100)의 수용부(130)에 삽입되어 상측에 전극탭(410)이 배치되도록 결합될 수 있으며, 상기 배터리 셀(400)은 도시된 바와 같이 수용부(130)에 각각 두 장의 배터리 셀(400)이 삽입되도록 구성될 수도 있다. 그리고 복수개의 배터리 셀(400)은 전극탭(410)이 서로 연결되어 전기적으로 직렬 또는 병렬로 구성될 수 있다. 또한, 배터리 셀(400)은 양극, 음극, 전해질 및 분리판 등으로 구성되어 전기를 발생시키는 전극체(420)가 절연이 확보되는 각형의 파우치 또는 케이스 등에 감싸진 형태로 구성될 수 있다.
그리고 본 발명의 배터리 냉각장치는, 복수개의 냉매 튜브(100)가 나란하게 이격되어 형성되고, 상기 냉매 튜브(100)들은 각각의 일측이 입구 파이프(110)에 연결되고 타측이 출구 파이프(120)에 연결되도록 구성될 수 있다.
즉, 입구 파이프(110)로 유입된 냉매가 분기되어 냉매 튜브(100)들을 따라 유동되며 배터리 셀(400)들을 냉각시킨 후 출구 파이프(120)로 모여 유출될 수 있다. 따라서 배터리 셀(400)들을 고르게 냉각시킬 수 있고, 냉매 튜브(100)들과 열전도 플레이트(200)와의 접촉 면적이 증가되어 냉각 성능이 향상될 수 있다.
또한, 상기 고정 클립(300)은, 수평부(310)의 양측에 수직부(320)가 형성되며 상기 수직부(320)의 단부에 내측으로 후크(330)가 형성될 수 있다.
즉, 고정 클립(300)은 ㄷ자 형으로 형성되어 상측 및 하측에서 삽입되어 수직부(320)에 의해 양측 냉매 튜브(100)가 가압되어, 열전도 플레이트(200)와 배터리 셀(400)이 밀착되도록 할 수 있다.
이때, 상기 고정 클립(300)은 후크(330)가 냉매 튜브(100)에 걸리도록 결합되거나, 후크(330)가 열전도 플레이트(200)에 형성되는 고정홈(210)에 걸리도록 결합될 수 있다.
이는 도 6과 같이 고정 클립(300)이 냉매 튜브(100)의 외측에 삽입되도록 결합되어 후크(330)가 냉매 튜브(100)에 걸려 결합된 상태로 고정되거나, 체결력 부족시 열전도 플레이트(200)에 형성되는 고정홈(210)에 함께 후크(330)가 삽입되어 걸리도록 고정되는 것이다.
그리하여 고정 클립(300)에 의해 간단한 구조로 열전도 플레이트(200)와 배터리 셀(400)들이 밀착되도록 고정될 수 있어, 제작비용 및 제조시간을 줄일 수 있다.
또한, 상기 열전도 플레이트(200) 사이에 배터리 셀(400)이 삽입된 상태에서 상기 열전도 플레이트(200)와 배터리 셀(400)이 접촉 방향으로 밀착되도록 압력을 가하고, 상기 고정 클립(300)을 결합한 후 압력을 제거하여 형성될 수 있다.
즉, 본 발명의 배터리 냉각장치에 배터리 셀(400)들을 삽입하여 결합할 때, 도 7(a)와 같이 열전도 플레이트(200) 사이에 배터리 셀(400)들이 삽입된 상태에서 접촉 방향으로 양측에서 압력을 가하여 밀착되도록 하고, 도 7(b)와 같이 고정 클립(300)이 외측에 삽입되어 고정되도록 한 후 양측에 작용하는 압력을 제거하여 배터리 냉각장치(1000)에 의해 배터리 셀(400)들이 접촉성이 향상된 상태가 될 수 있다.
또한, 상기 고정 클립(300)은 복수개로 형성되며, 상기 고정 클립(300)은 각각 수직부(320) 사이의 간격이 다르게 형성될 수 있다.
이는 배터리 셀(400)들을 고르게 냉각시킬 수 있도록 하기 위해, 고정 클립(300)의 수직부(320)의 간격을 다르게 함으로써 배터리 셀(400)의 부분별로 밀착력을 다르게 하는 것이며, 이로 인해 배터리 셀(400)의 균일하게 냉각 될 수 있다. 또한, 입구 파이프(110)와 출구 파이프(120)에 복수개의 냉매 튜브(100)가 연결되면 각각의 냉매 튜브(100)에 분기되는 냉매의 유량이 달라 배터리 셀(400)이 부분별로 다르게 냉각될 수 있으므로, 고정 클립(300)에 의해 열전도 플레이트(200)와 배터리 셀(400)이 밀착되는 정도를 조절하여 균일한 냉각을 할 수 있다.
또한, 상기 고정 클립(300)에는 외측으로 핀 형상의 체결부(340)가 돌출 형성될 수 있다. 즉, 배터리 셀(400)들의 하측에 고정되는 고정 클립(300)의 수평부(310) 외측(하면)에 핀 형상의 체결부(340)인 마운팅 핀이 돌출 형성되어, 차량에 형성되는 고정홀에 핀 형상의 체결부(340)가 삽입되어 위치가 고정될 수 있다. 그리고 배터리 셀(400)들의 상측에 고정되는 고정 클립(300)에도 체결부(340)가 형성되어 고정홀이 형성된 브라켓 등을 이용하여 차량에 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 하측에 결합되는 고정 클립(300)의 수평부(310) 외측에 너트 또는 볼트와 같은 체결부(미도시)를 형성하여 차량의 장착부에 직접 결합되어 고정되도록 할 수 있으며, 고정 클립(300)에 형성되는 체결부(340)에 다른 부품들을 고정하도록 구성될 수도 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : (본 발명의) 배터리 냉각장치
100 : 냉매 튜브
110 : 입구 파이프 120 : 출구 파이프
130 : 수용부
200 : 열전도 플레이트 210 : 고정홈
300 : 고정 클립
310 : 수평부 320 : 수직부
330 : 후크 340 : 체결부
400 : 배터리 셀
410 : 전극탭 420 : 전극체

Claims (7)

  1. 주름진 형태로 절곡 형성되어, 절곡된 내측에 수용부(130)가 형성되는 냉매 튜브(100);
    상기 냉매 튜브(100)의 수용부(130) 내부 양측에 결합되는 열전도 플레이트(200); 및
    상기 열전도 플레이트(200) 사이에 배터리 셀(400)이 삽입되고, 상기 열전도 플레이트(200)와 배터리 셀(400)을 접촉 방향으로 밀착시키도록 결합되는 고정 클립(300); 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉매 튜브(100)는 복수개가 나란하게 이격되어 형성되고, 상기 냉매 튜브(100)들은 각각의 일측이 입구 파이프(110)에 연결되고 타측이 출구 파이프(120)에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정 클립(300)은, 수평부(310)의 양측에 수직부(320)가 형성되며 상기 수직부(320)의 단부에 내측으로 후크(330)가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고정 클립(300)은 후크(330)가 냉매 튜브(100)에 걸리도록 결합되거나, 후크(330)가 열전도 플레이트(200)에 형성되는 고정홈(210)에 걸리도록 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 열전도 플레이트(200) 사이에 배터리 셀(400)이 삽입된 상태에서 상기 열전도 플레이트(200)와 배터리 셀(400)이 접촉 방향으로 밀착되도록 압력을 가하고, 상기 고정 클립(300)을 결합한 후 압력을 제거하여 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 고정 클립(300)은 복수개로 형성되며, 상기 고정 클립(300)은 각각 수직부(320) 사이의 간격이 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 고정 클립(300)에는 외측으로 핀 형상의 체결부(340)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각장치.
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