KR20180087780A - 차량용 배터리모듈 열교환기 - Google Patents

차량용 배터리모듈 열교환기 Download PDF

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Abstract

본 실시예는 이격된 한 쌍의 헤더부와, 한 쌍의 헤더부에 연결된 복수개 냉매튜브와, 복수개 냉매튜브에 올려지고 상부에 배터리모듈이 올려진 적어도 하나의 쿨링 플레이트를 갖는 복수개 열교환부와; 복수개 열교환부 중 어느 하나에 연결된 인렛 배관와; 복수개 열교환부 중 다른 하나에 연결된 아웃렛 배관과; 복수개 열교환부를 직렬로 연결하는 복수개 열교환부 연결배관을 포함하여, 인렛 배관의 길이 및 아웃렛 배관의 길이 각각을 최소화할 수 있고, 인렛 배관 및 아웃렛 배관의 길이가 너무 길 때 발생될 수 있는 진동에 의한 소음이나 파손을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

Description

차량용 배터리모듈 열교환기{Battery module heat exchanger for vechicle}
본 발명은 차량용 배터리모듈 열교환기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 설치되는 배터리모듈을 냉매를 이용하여 냉각시키는 차량용 배터리모듈 열교환기에 관한 것이다.
차량에는 전기모터에 전기를 공급하는 배터리, 전기모터를 제어하는 모터 제어기 등이 구비될 수 있다.
차량에 설치된 배터리는 재생 동력원이나 충전기로부터 충전될 수 있고, 차량의 주행시 전기모터로 전력을 공급할 수 있다.
배터리는 그 온도에 따라 성능이 크게 결정될 수 있고, 충전과 방전시 온도가 상승한다.
배터리는 그 사용이 계속됨에 따라 전해질 분해가 일어나 배터리의 성능이 떨어지고 수명이 점차 단축된다.
배터리는 다수의 배터리 모듈을 포함할 수 있고, 다수의 배터리 모듈은 서로 간의 온도차가 최소화되게 관리되는 것이 바람직하다.
차량에는 이러한 배터리모듈의 과열을 방지하여 배터리모듈의 성능을 유지시키기 위해 배터리모듈을 냉각시키는 배터리 냉각장치가 설치될 수 있다.
배터리 냉각장치는 냉각 방식에 따라, 공랭식 배터리 냉각장치, 수냉식 배터리 냉각장치 및 냉매식 배터리 냉각장치로 구분될 수 있다.
공랭식 냉각장치는 팬을 이용하여 배터리 내부에 공기를 강제로 환기시켜 배터리를 냉각시킨다. 그런데 공랭식 배터리 냉각장치는 다른 냉각 방식에 비해 냉각 효율성이 떨어진다.
수냉식 배터리 냉각장치는 냉각수가 통과하고 배터리에 접촉되게 배치된 냉각수 튜브와, 공기에 의해 방열되고 냉각수가 통과하는 방열유로가 형성된 라디에이터와, 냉각수 튜브와 라디에이터를 연결하는 연결 튜브와, 연결 튜브에 설치된 순환펌프를 포함할 수 있다. 순환펌프의 구동시, 연결 튜브의 냉각수는 냉각수 튜브로 유동되어 냉각수 튜브에서 배터리의 열을 흡열하고, 이후 라디에이터로 이동된다. 라디에이터로 이동된 냉각수는 라디에이터로 송풍된 공기로 열을 방열할 수 있다. 즉, 냉각수는 냉각수 튜브와 라디에이터를 순환하면서 배터리를 방열시킬 수 있다.
냉매식 배터리 냉각장치는 냉매를 압축하는 압축기, 압축기에서 압축된 냉매가 응축되는 응축기와, 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브와, 팽창밸브에 의해 팽창된 냉매가 증발되고 배터리모듈과 접촉된 배터리모듈 열교환기를 포함할 수 있다.
압축기의 구동시, 압축기에서 압축된 냉매는 응축기와 팽창밸브와 배터리 열교환기를 순차적으로 통과한 후 압축기로 흡입될 수 있고, 냉매는 배터리 열교환기를 통과하면서 배터리모듈의 열을 흡열할 수 있다.
KR 10-1263245 B1(2013년05월10일 공고) KR 10-2013-0058427 A (2014년12월04일 공개)
본 발명은 진동에 의한 소음이나 파손을 최소화할 수 있고 결합부가 최소화되어 누설 가능성이 최소화되며 제조가 용이한 차량용 배터리모듈 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기는 이격된 한 쌍의 헤더부와, 상기 한 쌍의 헤더부에 연결된 복수개 냉매튜브와, 상기 복수개 냉매튜브에 올려지고 상부에 배터리모듈이 올려진 적어도 하나의 쿨링 플레이트를 갖는 복수개 열교환부와; 상기 복수개 열교환부 중 어느 하나에 연결된 인렛 배관와; 상기 복수개 열교환부 중 다른 하나에 연결된 아웃렛 배관과; 상기 복수개 열교환부를 직렬로 연결하는 복수개 열교환부 연결배관을 포함한다.
차량용 배터리모듈 열교환기는 상기 인렛 배관에 연결된 팽창기구와; 상기 아웃렛 배관 및 팽창기구가 연결되는 캡을 더 포함할 수 있다.
상기 복수개 열교환부 중 적어도 하나는 타 열교환부 보다 높게 배치될 수 있다.
상기 복수개 열교환부 각각은 복수개 냉매튜브에 복수개 쿨링 플레이트가 올려질 수 있다.
상기 쿨링 플레이트는 복수개 냉매튜브에 올져지고 상기 냉매튜브의 길이방향과 직교한 방향으로 장방형이고 상기 냉매튜브의 길이방향으로 이격된 복수개 플레이트부와; 인접한 플레이트들을 잇는 연결부를 더 포함할 수 있고, 상기 연결부는 상기 냉매튜브의 위에 올려질 수 있다.
상기 복수개 열교환부 중 적어도 하나는 상기 한 쌍의 헤더 사이에 배치되고, 상기 한 쌍의 헤더를 지지하는 적어도 하나의 강도 보강부재를 더 포함할 수 있다.
상기 강도 보강부재는 상기 냉매튜브의 길이방향으로 길고 상기 냉매튜브와 나란할 수 있다.
상기 강도 보강부재는 한 쌍의 헤더 중 어느 하나의 일부를 감싸는 제1헤더 고정부와; 상기 한 쌍의 헤더 중 다른 하나의 일부를 감싸는 제2헤더 고정부와; 상기 제1헤더 고정부와 제2헤더 고정부를 잇는 보강부를 포함할 수 있다.
상기 복수개 열교환부는 적어도 하나의 로어 열교환부와; 상기 로어 열교환부와 상기 복수개 열교환부 연결배관으로 연결되고 상기 로어 열교환부 보다 높이가 높은 적어도 하나의 어퍼 열교환부를 포함할 수 있다.
상기 어퍼 열교환부의 개수는 상기 로어 열교환부의 개수 보다 적을 수 있다.
상기 어퍼 열교환부는 상기 로어 열교환부 보다 크기가 작을 수 있고, 상기 어퍼 열교환부는 상기 로어 열교환부의 일부와 수직 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다.
상기 복수개 열교환부 연결배관은 복수개 로어 열교환부 중 어느 하나와 상기 어퍼 열교환부를 잇는 어퍼 열교환부 입구배관과; 복수개 로어 열교환부 중 다른 하나와 상기 어퍼 열교환부를 잇는 어퍼 열교환부 출구배관을 포함할 수 있다.
상기 로어 열교환부의 냉매튜브는 전후 방향으로 길 수 있고, 상기 어퍼 열교환부의 냉매튜브는 좌우 방향으로 길 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 인렛 배관의 길이 및 아웃렛 배관의 길이 각각을 최소화할 수 있고, 인렛 배관 및 아웃렛 배관의 길이가 너무 길 때 발생될 수 있는 진동에 의한 소음이나 파손을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 복수개 열교환부에 인렛 배관과 아웃렛 배관와 복수개 열교환부 연결배관이 연결되므로, 복수개 열교환부가 병렬로 연결되는 경우 보다 결합부의 개수를 최소화할 수 있고, 누설 가능성이 최소화되며, 제조가 용이한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기가 적용된 차량용 냉동사이클 장치 일예가 도시된 도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기가 도시된 사시도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기가 도시된 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매 유로가 도시된 도,
도 5는 본 발명의 비교예가 도시된 도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기가 도시된 평면도,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기가 도시된 평면도,
도 8은 도 7에 도시된 보강부재의 사시도,
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도,
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도,
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도,
도 12는 본 발명의 제6실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도,
도 13은 본 발명의 제7실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도,
도 14는 본 발명의 제8실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도,
도 15는 본 발명의 제9실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기가 적용된 차량용 냉동사이클 장치 일예가 도시된 도이다.
도 1에 도시된 차량용 냉동사이클 장치는 압축기(1)와; 압축기(1)에서 압축된 냉매가 응축되는 응축기(2)와; 응축기(2)를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창기구(3)와; 팽창기구(3)에 의해 팽창된 냉매가 통과하면서 배터리모듈(4)을 냉각시키는 차랑용 배터리모듈 열교환기(5, 이하, '배터리모듈 열교환기'라 칭함)를 포함할 수 있다.
압축기(1)와, 응축기(2)와, 팽창기구(3) 및 배터리모듈 열교환기(5)는 냉매를 안내하는 튜브나 파이프 등의 냉매라인으로 연결될 수 있다.
팽창기구(3)는 LEV나 EEV 등과 같이, 개도가 가변되는 전자팽창밸브일 수 있다. 팽창기구(3)는 배터리모듈 열교환기(5)에 설치될 수 있고, 이 경우 팽창기구(3)는 배터리모듈 열교환기(5) 및 복수개 배터리모듈(4)과 함께 배터리 팩(P)을 구성할 수 있다.
배터리모듈(4)은 복수개가 배터리모듈 열교환기(5)에 올려질 수 있고, 복수개 배터리모듈(4)은 배터리모듈 열교환기(5)를 통과하는 냉매에 의해 냉각될 수 있다. 복수개 배터리모듈(4)은 배터리모듈 열교환기(5)와 함께 배터리 팩(P)을 구성할 수 있다.
배터리 팩(P)은 차량에 장착되는 캐리어(91)와, 캐리어(91)의 상면을 덮고 복수개 배터리모듈(4)을 보호하는 탑 커버(92)를 더 포함할 수 있다.
배터리모듈 열교환기(5)는 캐리어(91)에 올려질 수 있고, 그 위에 놓여지는 복수개 배터리모듈(4)를 지지할 수 있다.
압축기(1)에서 압축된 냉매는 응축기(2)를 통과하면서 응축될 수 있고, 응축기(2)에서 응축된 냉매는 팽창기구(3)에 의해 팽창될 수 있으며, 팽창기구(3)에 의해 팽창된 냉매는 배터리모듈 열교환기(5)를 통과하면서 배터리모듈 열교환기(5)를 냉각시킬 수 있고, 배터리모듈 열교환기(5)를 통과한 냉매는 압축기(1)로 흡입되어 압축될 수 있다.
한편, 차량용 냉동 사이클 장치는 차량의 실내(이하, 차실이라 칭함)을 냉방시키는 증발기(6)를 더 포함할 수 있다. 증발기(6)는 배터리모듈 열교환기(5)와 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
차량은 응축기(2)를 향해 공기를 송풍하는 실외팬(28)을 더 포함할 수 있다.
증발기(6)는 차량의 공조기(HVAC; Heating, Ventilation, Air conditioner)를 구성할 수 있다. 차량의 공조기는 증발기(6)를 향해 공기를 송풍하는 공조용 팬(61)를 포함할 수 있다. 공조용 팬(61)의 구동시, 차실의 공기 또는 실외의 공기는 증발기(6)를 통과한 후 차실로 토출될 수 있다. 차실의 냉방운전시, 압축기(1)와 공조용 팬(61)는 구동될 수 있고, 공기는 증발기(6)에 의해 냉각된 후 차실로 토출될 수 있다.
증발기(6)에는 응축기(2)를 통과한 냉매를 증발기(6)로 안내하는 증발기 흡입라인(62)이 연결될 수 있다. 증발기(6)에는 증발기(6)에서 증발된 냉매를 안내하는 증발기 토출라인(63)이 연결될 수 있다.
차량용 냉동 사이클 장치는 응축기(2)에서 응축된 후 증발기 흡입라인(62)으로 유동된 냉매를 팽창시키는 증발기용 팽창기구(7)을 더 포함할 수 있다. 증발기용 팽창기구(7)는 증발기 흡입라인(62)에 설치될 수 있다.
차량용 냉동 사이클 장치는 압축기(1)와 응축기(2)와 팽창기구(3)과 배터리모듈 열교환기(5)와 증발기(6) 및 증발기용 팽창기구(7)를 모두 포함할 수 있다.
이 경우, 응축기(2)에서 응축된 냉매는 팽창기구(3)에 의해 팽창된 후 배터리모듈 열교환기(5)를 통과하거나 증발기용 팽창기구(7)에 의해 팽창된 후 증발기(6)를 통과할 수 있다.
또한, 응축기(2)에서 응축된 냉매는 팽창기구(3)와 증발기용 팽창기구(7)로 분산될 수 있고, 응축기(2)에서 응축된 냉매 중 일부는 팽창기구(3)와 배터리모듈 열교환기(5)를 순차적으로 통과한 후 압축기(1)로 흡입될 수 있고, 응축기(2)에서 응축된 냉매 중 나머지는 증발기용 팽창기구(7)와 증발기(6)를 순차적으로 통과한 후 압축기(1)로 흡입될 수 있다.
차량용 냉동 사이클 장치는 응축기(2)에서 응축된 후 팽창기구(3)를 향해 유동되는 냉매와, 배터리모듈 열교환기(5)를 통과한 후 압축기(1)를 향해 유동되는 냉매를 열교환시키는 과냉각열교환기(8)를 더 포함할 수 있다.
과냉각열교환기(8)는 응축기(2)에서 응축된 냉매가 통과하는 제1유로(81)와, 배터리모듈 열교환기(5)를 통과한 냉매가 통과하는 제2유로(82)가 형성될 수 있다.
과냉각열교환기(8)는 제1유로(81)와 제2유로(82)를 구획하고 제1유로(81)의 열을 제2유로(82)로 전달하는 열전달부재를 갖는 판형 열교환기 또는 이중관 열교환기로 구성될 수 있다.
배터리모듈 열교환기(5)를 통과한 냉매는 제2유로(82)를 통과하는 동안 제1유로(82)를 통과하는 냉매를 냉각시키면서 과열될 수 있고, 응축기(2)에서 응축된 후 제1유로(82)를 통과하는 냉매는 제2유로(81)를 통과하는 냉매에 의해 과냉될 수 있다.
상기와 같은 과냉각 열교환기(8)를 더 포함할 경우, 배터리모듈 열교환기(5)에서는 2상 냉매가 유출될 수 있고, 배터리모듈 열교환기(5)에서 유출된 2상 냉매는 과냉각 열교환기(8)에 의해 과열되어 압축기(1)로 흡입될 수 있다.
차량용 냉동 사이클 장치가 과냉각 열교환기(8)를 포함하지 않고, 배터리모듈 열교환기(5)에서 2상 냉매가 아닌 과열된 기상 냉매가 토출될 경우, 복수개 배터리모듈(4)는 그 위치에 따라 서로 상이하게 냉각될 수 있고, 복수개 배터리모듈(4)의 온도차에 의해 배터리 팩(P)의 성능이 낮을 수 있다.
한편, 상기와 같이, 과냉각 열교환기(8)에서 2상 냉매가 유출될 경우, 복수개 배터리모듈(4)는 전체적으로 고르게 냉각될 수 있고, 복수개 배터리모듈(4)의 온도 편차는 최소화될 수 있으며, 배터리 팩(P)의 성능은 높을 수 있다.
한편, 차량용 냉동사이클 장치는 냉매가 압축기(1)와, 응축기(2)와, 증발기용 팽창기구(7)와, 증발기(6)를 순차적으로 통과한 후 압축기(1)로 흡입되는 실내 냉방모드로 운전될 수 있다.
차량용 냉동사이클 장치는 냉매가 압축기(1)와, 응축기(2)와, 과냉각열교환기(8)의 제1유로(81)와, 팽창기구(3)와, 배터리모듈 열교환기(5)와, 과냉각열교환기(8)의 제2유로(82)를 순차적으로 통과한 후 압축기(1)로 흡입되는 배터리모듈 냉각모드로 운전될 수 있다.
차량용 냉동사이클 장치는 냉매가 압축기(1)와, 응축기(2)를 통과하고, 응축기(2)를 통과한 냉매 중 일부가 과냉각열교환기(8)의 제1유로(81)와, 팽창기구(3)와, 배터리모듈 열교환기(5)와, 과냉각열교환기(8)의 제2유로(82)를 순차적으로 통과한 후 압축기(1)로 흡입되며, 응축기(2)를 통과한 냉매 중 나머지가 증발기용 팽창기구(7)와, 증발기(6)를 순차적으로 통과한 후 압축기(1)로 흡입되는 동시 냉각모드로 운전될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기가 도시된 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기가 도시된 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 비교예가 도시된 도이다.
배터리모듈 열교환기(5)는 복수개 열교환부(101)(102)(103)를 포함할 수 있다.
복수개 열교환부(101)(102)(103) 각각은 서로 이격된 한 쌍의 헤더부(110)(120)와; 한 쌍의 헤더부(110)(120)에 연결된 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)와; 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)에 올려지고 상부에 배터리모듈(4, 도 1 참조)이 올려진 적어도 하나의 쿨링 플레이트(170)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 헤더부(110)(120)와 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)와 적어도 하나의 쿨링 플레이트(170)는 하나의 단위 열교환부를 구성할 수 있다.
배터리모듈 열교환기(5)는 이러한 단위 열교환부를 복수개 포함할 수 있다. 복수개 단위 열교환부는 열교환부 연결배관(106)(107)에 의해 직렬로 연결되어 하나의 배터리모듈 열교환기(5)를 구성할 수 있다.
배터리모듈 열교환기(5)는 복수개 열교환부(101)(102)(103) 중 어느 하나에 연결되어 복수개 열교환부(101)(102)(103) 중 어느 하나로 냉매를 안내하는 인렛 배관(104)와, 복수개 열교환부(101)(102)(103) 중 다른 하나에 연결된 아웃렛 배관(105)을 포함할 수 있다. 그리고, 배터리모듈 열교환부(5)는 인렛 배관(104)이나 아웃렛 배관(105)이 연결되지 않는 타 열교환부를 적어도 하나 포함할 수 있다.
복수개 열교환부(101)(102)(103) 중 인렛 배관(104)이 연결된 열교환부는 인렛 배관(104) 및 아웃렛 배관(105)이 연결되지 않는 타 열교환부와 어느 하나의 열교환부 연결배관(106)으로 연결될 수 있다.
복수개 열교환부(101)(102)(103) 중 아웃렛 배관(105)이 연결된 열교환부는 인렛 배관(104) 및 아웃렛 배관(105)이 연결되지 않는 타 열교환부와 다른 하나의 열교환부 연결배관(107)으로 연결될 수 있다.
복수개 열교환부(101)(102)(103) 중 인렛 배관(104)이 연결된 열교환부(101)는 복수개 열교환부(101)(102)(103) 중 냉매가 가장 먼저 통과하는 입구 열교환부(101)일 수 있다.
그리고, 복수개 열교환부(101)(102)(103) 중 아웃렛 배관(105)이 연결된 열교환부(102)는 복수개 열교환부(101)(102)(103) 중 냉매가 가장 마지막으로 통과하는 출구 열교환부(102)일 수 있다.
그리고, 복수개 열교환부(101)(102)(103) 중 인렛 배관(104) 및 아웃렛 배관(105)이 연결되지 않는 타 열교환부는 냉매 유동방향으로 입구 열교환부(101)와 출구 열교환부(102) 사이에 위치하는 중앙 열교환부(103)일 수 있다.
배터리모듈 열교환기(5)는 중앙 열교환부(103)의 개수에 따라, 열교환부 연결배관(106)(107)의 개수가 결정될 수 있다. 열교환부 연결배관(106)(107)의 개수는 중앙 열교환부(103)의 개수 보다 하나 더 많을 수 있다.
예를 들어, 냉매 유동방향으로 입구 열교환부(101)와 출구 열교환부(102)의 사이에 하나의 중앙 열교환부가 구비될 경우, 열교환부 연결배관(106)(107)은 입구 열교환부(101)와 중앙 열교환부를 잇는 하나의 제1 열교환부 연결배관(106)과 중앙 열교환부와 출구 열교환부(102)를 잇는 하나의 제2 열교환부 연결배관(107)을 포함할 수 있다.
다른 예로, 냉매 유동방향으로 입구 열교환부(101)와 출구 열교환부(102)의 사이에 2개의 중앙 열교환부가 구비될 경우, 차량용 냉동사이클 장치는 2개의 중앙 열교환부를 잇는 중앙 열교환부 연결배관(미도시)를 더 포함할 수 있다.
배터리모듈 열교환기(5)는 차량의 길이방향으로 길게 배치될 수 있다.
복수개 열교환부(101)(102)(103) 중 어느 하나는 다른 하나와 상이한 방향으로 길게 배치될 수 있다.
복수개 열교환부(101)(102)(103) 중 적어도 어느 하나는 전후 방향(X)으로 길게 배치될 수 있고, 복수개 열교환부(101)(102)(103) 중 적어도 다른 하나는 좌우 방향(Y)으로 길게 배치될 수 있다.
하나의 단위 열교환부를 구성하는 복수의 냉매튜브(130)(140)(150)(160)은 서로 나란하게 배치될 수 있다.
복수개 열교환부(101)(102)(103) 각각은 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)에 하나의 쿨링 플레이트가 올려지는 것이 가능하고, 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)에 복수개 쿨링 플레이트가 올려지는 것이 가능하다.
복수개 열교환부(101)(102)(103)은 적어도 하나의 높이가 다른 열교환부의 높이 보다 높을 수 있다.
복수개 열교환부(101)(102)(103)는 복수개 로어 열교환부(101)(102)와, 적어도 하나의 어퍼 열교환부(103)를 포함할 수 있다.
배터리모듈 열교환기는 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 어느 하나에 인렛 배관(104)이 연결되어, 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 하나가 입구 열교환부(101)가 될 수 있다. 그리고, 배터리모듈 열교환기는 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 다른 하나에 아웃렛 배관(105)이 연결되어, 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 다른 하나가 출구 열교환부(102)가 될 수 있다.
이하, 복수개 로어 열교환부(101)(102)의 공통된 구성에 대해서는, 로어 열교환부(101)(102)로 도면부호를 칭하고, 복수개 로어 열교환부(101)(102)를 입구 열교환부(101)와 출구 열교환부(102)로 구분하여 설명할 경우에는 입구 열교환부(101)와 출구 열교환부(102)로 도면부호를 칭하여 설명한다.
어퍼 열교환부(103)는 로어 열교환부(101)(102)와 열교환부 연결배관(106)(107)으로 연결되고 로어 열교환부(101)(102) 보다 높이가 높을 수 있다.
어퍼 열교환부(103)의 개수는 로어 열교환부(101)(102)의 개수 보다 적을 수 있다.
어퍼 열교환부(103)는 로어 열교환부(101)(102) 보다 크기가 작을 수 있다.
어퍼 열교환부(103)는 로어 열교환부(101)(102)의 일부와 수직 방향(Z)으로 중첩되게 배치될 수 있다.
배터리모듈 열교환기(5)는 복수개 열교환부(101)(102)(103)를 직렬로 연결하는 복수개 열교환부 연결배관(106)(107)을 더 포함할 수 있다.
복수개 열교환부 연결배관(106)(107)은 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 어느 하나와 어퍼 열교환부(103)를 잇는 어퍼 열교환부 입구배관(106)과, 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 다른 하나와 어퍼 열교환부(103)를 잇는 어퍼 열교환부 출구배관(107)을 포함할 수 있다.
이하, 로어 열교환부(101)(102)에 대해 먼저 설명하면 다음과 같다.
로어 열교환부(101)(102)를 구성하는 한 쌍의 헤더부(110)(120) 각각은 좌우 방향으로 길게 배치될 수 있고, 이러한 한 쌍의 헤더부(110)(120)는 전후 방향으로 서로 이격될 수 있다.
로어 열교환부(101)(102)를 구성하는 한 쌍의 헤더부(110)(120) 중 어느 하나는 냉매가 먼저 유입되는 입구 헤더부(110)일 수 있고, 다른 하나는 냉매튜브(130)(140)(150)(160)에서 유출된 냉매가 유입되어 통과하는 출구 헤더부(120)일 수 있다.
로어 열교환부(101)(102) 각각의 냉매튜브(130)(140)(150)(160)는 전후 방향으로 길게 배치될 수 있다.
복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 어느 하나는 입구 헤더부(110)가 전방에 위치하고, 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 다른 하나는 출구 헤더부(120)가 전방에 위치할 수 있다.
배터리모듈 열교환기(5)는 복수개 열교환부 연결배관(106)(107)의 연결 위치에 따라 복수개 로어 열교환부(101)(102) 각각의 냉매 유동방향이 결정될 수 있다.
배터리모듈 열교환기(5)는 복수개 열교환부 연결배관(106)(107)의 길이가 가급적 짧도록 복수개 열교환부(101)(102)(103)가 연결되는 것이 바람직하다.
배터리모듈 열교환기(5)는 복수개 로어 열교환부(101)(102)가 서로 이격되게 구성되는 것이 가능하고, 복수개 로어 열교환부(101)(102)가 하나의 열교환모듈로 구성되는 것이 가능함은 물론이다.
배터리모듈 열교환기(5)는 프론트 헤더(FH)와, 리어 헤더(RH)를 포함하고, 프론트 헤더(FH)의 내부가 2개의 유로로 구획되고, 리어 헤더(RH)의 내부가 2개의 유로로 구획되는 것이 가능하다.
이 경우, 프론트 헤더(FH)의 내부에는 프론트 헤더(FH)의 내부를 좌측 프론트 유로와, 우측 프론트 유로로 구획하는 프론트 칸막이(B1)가 구비될 수 있다. 그리고, 리어 헤더(RH)의 내부에는 리어 헤더(RH)의 내부를 좌측 리어 유로와, 우측 리어 유로로 구획하는 리어 칸막이(B2)가 구비될 수 있다.
프론트 헤더(FH)에는 프론트 칸막이(B1)를 기준으로 프론트 칸막이(B1)에 의해 구획된 2개의 프론트 헤더부가 형성될 수 있다. 그리고, 리어 헤더(RH)는 리어 칸막이(B2)를 기준으로 리어 칸막이(B2)에 의해 구획된 2개의 리어 헤더부가 형성될 수 있다.
2개의 프론트 헤더부 중 어느 하나는 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 어느 하나의 입구 헤더부(110)가 될 수 있다. 그리고, 2개의 프론트 헤더부 중 다른 하나는 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 다른 하나의 출구 헤더부(120)가 될 수 있다.
그리고, 2개의 리어 헤더부 중 어느 하나는 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 어느 하나의 출구 헤더부(120)가 될 수 있고, 2개의 리어 헤더부 중 다른 하나가 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 다른 하나의 입구 헤더부(110)가 될 수 있다.
복수개 로어 열교환부(101)(102)는 입구 헤더부(110)와 출구 헤더부(120)가 서로 반대되게 배치될 수 있다.
복수개 로어 열교환부(101)(102)는 상대적으로 우측에 위치되는 로어 우측 열교환부와, 로어 우측 열교환부의 좌측에 위치하는 로어 좌측 열교환부를 포함할 수 있다.
로어 우측 열교환부의 입구 헤더부(110)는 전방에 배치될 수 있고, 로어 우측 열교환부의 출구 헤더부(120)는 로어 우측 열교환부의 입구 헤더부(110) 후방에 배치될 수 있다. 그리고, 로어 우측 열교환부의 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)이 전후 방향으로 길게 배치될 수 있다.
반대로, 로어 좌측 열교환부의 입구 헤더부(110)는 후방에 배치될 수 있고, 로어 좌측 열교환부의 출구 헤더부(120)는 로어 좌측 열교환부의 입구 헤더부(110) 전방에 배치될 수 있다. 그리고, 로어 좌측 열교환부의 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)는 전후 방향으로 길게 배치될 수 있다.
본 실시예는 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 서로 다른 로어 열교환부에 인렛 배관(104) 및 아웃렛 배관(105)이 연결될 수 있다.
인렛 배관(104)은 복수개 로어 열교환부(102) 중 하나에 연결될 수 있고, 아웃렛 배관(105)은 복수개 로어 열교환부(102) 중 인렛 배관(104)이 연결되지 않는 타 로어 열교환부에 연결될 수 있다.
로어 우측 열교환부와 로어 좌측 열교환부 중 어느 하나에는 인렛 배관(104)이 연결되는 것이 가능하고, 이 경우 인렛 배관(104)이 연결된 로어 열교환부는 입구 열교환부(101)가 될 수 있다. 그리고, 로어 우측 열교환부와 로어 좌측 열교환부 중 다른 하나에는 아웃렛 배관(105)이 연결되는 것이 가능하며, 이 경우 아웃렛 배관(105)이 연결된 로어 열교환부는 출구 열교환부(102)이 될 수 있다.
입구 열교환부(101)에는 어퍼 열교환부 입구배관(106)이 연결될 수 있고, 출구 열교환부(102)에는 어퍼 열교환부 출구배관(107)이 연결될 수 있다.
냉매는 인렛 배관(104)과, 입구 열교환부(101)와, 어퍼 열교환부 입구배관(106)와, 적어도 하나의 어퍼 열교환부(103)와, 어퍼 열교환부 출구배관(107)과, 출구 열교환부(102)와, 아웃렛 배관(105)의 순서로 유동될 수 있다.
배터리모듈 열교환기(5)는 인렛 배관(104)과 아웃렛 배관(105)의 연결 여부에 따라 입구 열교환부(101)와 출구 열교환부(102)가 결정될 수 있다.
로어 우측 열교환부에 인렛 배관(104)이 연결된 경우, 로어 좌측 열교환부에 아웃렛 배관(105)이 연결될 수 있다.
반대로, 로어 좌측 열교환부에 인렛 배관(104)이 연결된 경우, 로어 우측 열교환부에 아웃렛 배관(105)이 연결될 수 있다.
복수개 로어 열교환부(101)(102)는 서로 독립적으로 쿨링 플레이트(170)를 갖는 것이 가능하고, 쿨링 플레이트(170)를 공유하는 것이 가능하다.
쿨링 플레이트(170)의 일예는 전후 방향으로 길게 배치될 수 있고, 이 경우 로어 열교환부(101)(102) 각각은 전후 방향으로 길게 배치된 하나의 쿨링 플레이트를 각각 갖는 것이 가능하다.
쿨링 플레이트(170)의 다른 예는 좌우 방향으로 길게 배치될 수 있고, 로어 열교환부(101)(102) 각각은 복수개 쿨링 플레이트를 포함할 수 있으며, 복수개 쿨링 플레이트는 전후 방향으로 이격될 수 있다.
쿨링 플레이트(170)의 또 다른 예는 좌우 방향으로 길게 배치될 수 있고, 쿨링 플레이트(170)는 일부 영역은 로어 우측 열교환부를 구성하는 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)에 올려질 수 있으며, 쿨링 플레이트(170)의 다른 영역은 로어 좌측 열교환부를 구성하는 냉매튜브(130)(140)(150)(160)에 올려질 수 있다.
복수개 열교환부(101)(102)(103)은 냉매 유동방향으로 직렬로 연결될 수 있고, 로어 우측 열교환부의 냉매튜브를 통과하는 냉매의 상태와 로어 좌측 열교환부의 냉매튜브를 통과하는 냉매의 상태가 상이할 수 있다. 배터리모듈 열교환기(5)에 올려지는 복수개 배터리모듈(4)은 온도차가 최소화되면서 냉각되는 것이 바람직하다.
쿨링 플레이트(170)는 로어 우측 열교환부와 로어 좌측 열교환부(103)의 온도차가 최소화되게 배치되는 것이 바람직하고, 쿨링 플레이트(170)는 일부 영역이 로어 우측 열교환부를 구성하는 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)에 올려지고, 다른 영역이 로어 좌측 열교환부를 구성하는 냉매튜브(130)(140)(150)(160)에 올려지는 것이 바람직하다.
로어 열교환부(101)(102)에는 복수개 쿨링 플레이트(170)가 올려질 수 있고, 복수개 쿨링 플레이트(170)는 전후 방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다,
이하, 어퍼 열교환부(103)에 대해 설명하면 다음과 같다.
어퍼 열교환부(103)를 구성하는 한 쌍의 헤더부(110)(120) 각각은 전후 방향으로 길게 배치될 수 있고, 이러한 한 쌍의 헤더부(110)(120)는 좌우 방향으로 서로 이격될 수 있다.
어퍼 열교환부(103)를 구성하는 한 쌍의 헤더부(110)(120) 중 어느 하나는 냉매가 먼저 유입되는 입구 헤더부(110)일 수 있고, 다른 하나는 냉매튜브(130)(140)(150)(160)를 통과한 냉매가 유입되는 출구 헤더부(120)일 수 있다.
어퍼 열교환부(103)의 냉매튜브(130)(140)(150)(160)는 좌우 방향으로 길게 배치될 수 있다.
어퍼 열교환부(103)의 입구 헤더부(110)는 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 어느 하나의 위에 배치될 수 있다. 그리고, 어퍼 열교환부(103)의 입구 헤더부(120)는 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 다른 하나의 위에 배치될 수 있다.
어퍼 열교환부(103)의 입구 헤더부(110)는 입구 열교환부(101)의 위에 배치될 수 있고, 입구 열교환부(101)의 한 쌍의 헤더부 중 더 근접한 헤더부와 어퍼 열교환부 입구배관(106)으로 연결될 수 있다.
어퍼 열교환부(103)의 출구 헤더부(120)는 출구 열교환부(102)의 위에 배치될 수 있고, 출구 열교환부(102)의 한 쌍의 헤더부 중 더 근접한 헤더부와 어퍼 열교환부 출구배관(107)으로 연결될 수 있다.
배터리모듈 열교환기(5)는 복수개 열교환부 연결배관(106)(107)의 연결 위치에 따라 어퍼 열교환부(103)의 냉매 유동방향이 결정될 수 있다.
어퍼 열교환부(103)에는 인렛 배관(104) 및 아웃렛 배관(105)이 연결되지 않고, 열교환부 연결배관(106)(107)이 연결될 수 있다.
어퍼 열교환부(103)은 하나의 쿨링 플레이트(170)를 갖거나, 좌우 방향 또는 전후 방향으로 이격된 복수개 쿨링 플레이트(170)를 갖을 수 있다.
어퍼 열교환부(103)의 쿨링 플레이트(170)는 어퍼 열교환부(103)를 구성하는 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160) 위에 올려질 수 있다.
어퍼 열교환부(103)의 쿨링 플레이트(170)는 로어 열교환부(101)(102)의 쿨링 플레이트(170)와 나란하게 배치될 수 있다.
한편, 인렛 배관(104)에는 팽창기구(3)가 연결될 수 있고, 팽창기구(3)에 의해 팽창된 냉매는 인렛 배관(104)을 통과한 후 입구 열교환부(101)의 입구 헤더부(110)로 유입될 수 있다.
배터리모듈 열교환기(5)는 아웃렛 배관(105) 및 팽창기구(3)가 연결되는 캡(180)을 더 포함할 수 있다. 캡(180)은 판체(182)와, 판체(182)에 구비되고 아웃렛 배관(105)이 접속되는 아웃렛 배관 접속부(182)와, 판체(182)에 아웃렛 배관 접속부(182)와 이격되게 구비되고 팽창기구(3)가 접속되는 팽창기구 접속부(184)를 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 비교예는 복수개 열교환부(91)(92)(93)(94)(95) 각각이 한 쌍의 헤더부와, 한 쌍의 헤더부에 연결된 복수개 냉매튜브를 포함하고, 복수개 열교환부(91)(92)(93)(94)(95)는 냉매유로가 병렬로 연결될 수 있다. 이 경우, 복수개 열교환부 각각은 어느 하나의 헤더부에 인렛배관(96)이 연결될 수 있고, 인렛배관(96)은 디스트리뷰터(97)에 연결될 수 있다. 그리고, 복수개 열교환부 각각은 다른 하나의 헤더부에 아웃렛 배관(98)이 연결될 수 있다.
도 5에 도시된 비교예의 경우, 디스트리뷰터(97)를 통해 복수개 열교환부(91)(92)(93)(94)(95)로 냉매를 분배할 수 있고, 복수개 열교환부(91)(92)(93)(94)(95)를 통과한 냉매는 하나의 아웃렛 배관(98)을 통과해 배터리팩(P)을 빠져나갈 수 있다.
상기와 같이 복수개 열교환부(91)(92)(93)(94)(95)가 병렬로 연결될 경우,
배터리모듈(4)의 온도분포가 비교적 균일할 수 있으나, 길이가 긴 인렛 배관(96) 및 아웃렛 배관(98)에 의해 진동 및 소음이 클 수 있다.
반면에, 본 실시예는 복수개 열교환부(101)(102)(103) 중 어느 하나의 열교환부(101)에 하나의 인렛 배관(104)이 연결되므로, 비교예와 같이 길이가 긴 다수의 인렛 배관(96)이 필요하지 않고, 비교예의 경우 보다 진동 및 소음에 유리할 수 있다.
이하, 본 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1에 도시된 압축기(1)의 구동시, 냉매는 팽창기구(3)로 유동되어 팽창기구(3)에 의해 팽창될 수 있다.
팽창기구(3)에 의해 팽창된 냉매는 인렛 배관(104)을 통과하여, 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 어느 하나인 입구 열교환부(101)로 유입될 수 있다.
인렛 배관(104)을 통과한 냉매는 입구 열교환부(101)의 입구 헤더부(110)로 유입되어 입구 헤더부(110)를 통과하고, 이후 입구 열교환부(101)의 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)으로 분산되어 통과할 수 있다. 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)를 통과한 냉매는 입구 열교환부(101)의 출구 헤더부(120)로 유입되어 혼합될 수 있다. 입구 열교환부(101)의 출구 헤더부(120)를 통과한 냉매는 어퍼 열교환부 입구배관(106)를 통과하여 중앙 열교환부(103)인 어퍼 열교환부으로 유입될 수 있다.
어퍼 열교환부 입구배관(106)을 통과한 냉매는 중앙 열교환부(103)의 입구 헤더부(110)로 유입되어 입구 헤더부(110)를 통과하고, 이후 중앙 열교환부(103)의 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)으로 분산되어 통과할 수 있다. 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)를 통과한 냉매는 중앙 열교환부(103)의 출구 헤더부(120)로 유입되어 혼합될 수 있다. 중앙 열교환부(103)의 출구 헤더부(120)를 통과한 냉매는 어퍼 열교환부 출구배관(107)를 통과하여 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 다른 하나인 출구 열교환부(103)로 유입될 수 있다.
어퍼 열교환부 입구배관(106)을 통과한 냉매는 출구 열교환부(102)의 입구 헤더부(110)로 유입되어 입구 헤더부(110)를 통과하고, 이후 출구 열교환부(102)의 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)으로 분산되어 통과할 수 있다. 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)를 통과한 냉매는 출구 열교환부(102)의 출구 헤더부(120)로 유입되어 혼합될 수 있다. 출구 열교환부(102)의 출구 헤더부(120)를 통과한 냉매는 아웃렛 배관(105)으로 유동될 수 있다.
상기와 같은 냉매의 이동시, 냉매는 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 어느 하나를 통해 후방 방향으로 이동된 후, 로어 열교환부(101)(102) 보다 높게 배치된 어퍼 열교환부(103)로 상승되고, 어퍼 열교환부(103)를 좌우 방향으로 통과할 수 있다. 어퍼 열교환부(103)를 통과한 냉매는 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 다른 하나로 내려오고, 복수개 로어 열교환부(101)(102) 중 다른 하나를 통해 전방 방향으로 이동될 수 있다.
본 실시예는 상기와 같은 냉매의 유동에 의해 인렛 배관(104)와, 어퍼 열교환부 입구배관(106)와, 어퍼 열교환부 출구배관(107)과, 아웃렛 배관(105) 각각이 필요 이상으로 길 필요 없고, 진동 및 소음이 비교예의 경우 보다 적을 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기가 도시된 평면도이다.
본 실시예의 쿨링 플레이트(170')는 복수개 플레이트부(171)(173)(175)(177)와, 인접한 플레이트들을 잇는 연결부(172)(174)(176)를 포함할 수 있다.
복수개 플레이트부(171)(173)(175)(176) 각각은 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)에 올져지고 냉매튜브(130)(140)(150)(160)의 길이방향과 직교한 방향으로 장방형일 수 있다.
복수개 플레이부(171)(173)(175)(176)는 냉매튜브(130)(140)(150)(160)의 길이방향으로 이격될 수 있다.
연결부(172)(174)(176)는 냉매튜브(130)(140)(150)(160)의 위에 올려질 수 있다.
본 실시예는 쿨링 플레이트(170’) 이외의 기타 구성 및 작용이 본 발명 제1 실시예와 동일하거나 유사하므로 동일부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 쿨링 플레이트(170’)는 냉매튜브(130)(140)(150)(160) 중 플레이트부(171)(173)(175)(176)와 접촉되지 않는 부분이 연결부(172)(174)(176)에 의해 접촉될 수 있고, 연결부(172)(174)(176)를 통해 열을 흡열할 수 있다.
본 실시예는 냉매튜브(130)(140)(150)(160) 중 쿨링 플레이트(170’)와 접촉되지 않는 영역을 최소화할 수 있다.
또한, 본 실시예는 복수개 플레이트부(171)(173)(175)(176)가 연결부(172)(174)(176)로 연결되지 않는 경우 보다 쿨링 플레이트(170’)이 견고하게 고정될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기가 도시된 평면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 보강부재의 사시도이다.
본 실시예는 복수개 열교환부(101)(102) 중 적어도 하나는 한 쌍의 헤더부(110)(120) 사이에 배치되고, 한 쌍의 헤더부(110)(120)를 지지하는 적어도 하나의 강도 보강부재(190)를 더 포함할 수 있다.
강도 보강부재(190)는 냉매튜브(130)(140)(150)(160)의 길이방향으로 길고 냉매튜브와 나란할 수 있다.
강도 보강부재(190)는 한 쌍의 헤더부(110)(120) 중 어느 하나의 일부를 감싸는 제1헤더 고정부(192)와, 한 쌍의 헤더부(110)(120) 중 다른 하나의 일부를 감싸는 제2헤더 고정부(194)와, 제1헤더 고정부(192)와 제2헤더 고정부(194)를 잇는 보강부(196)를 포함할 수 있다.
보강부(196)는 단면 형상이 'H' 형상인 빔일 수 있다.
강도 보강부재(190)은 복수개 열교환부(101)(102)가 일측으로 쳐지지 않게 지지할 수 있다.
강도 보강부재(190)는 냉매튜브(130)(140)(150)(160) 보다 강도가 높은 재질로 형성될 수 있다.
강도 보강부재(190)는 열교환부(101)(120) 각각의 대략 중앙에 위치되게 설치될 수 있고, 한 쌍의 냉매튜브 사이에 위치되게 배치될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도이다.
본 실시예는 복수개 로어 열교환부(101)(102)(108)를 포함할 수 있고, 복수개 로어 열교환부(101)(102)(104) 중 적어도 하나의 열교환부는 타 로어 열교환부와 상이한 방향으로 길게 배치될 수 있다.
복수개 로어 열교환부(101)(102)(108)는 인렛 배관(104)이 연결된 입구 열교환부(101)와, 아웃렛 배관(105)가 연결된 출구 열교환부(102)를 포함할 수 있다. 그리고, 복수개 로어 열교환부(101)(102)(109)은 입구 열교환부(101) 및 출구 열교환부(102) 각각과 상이한 방향으로 길게 배치된 중앙 로어 열교환부(108)를 더 포함할 수 있다.
입구 열교환부(101)와, 출구 열교환부(102)는 전후 방향으로 길게 배치되는 반면에, 중앙 로어 열교환부(108)는 좌우 방향으로 길게 배치될 수 있다.
어퍼 열교환부(103)는 중앙 로어 열교환부(108)와 어퍼 열교환부 출구배관(107)으로 연결될 수 있다.
중앙 로어 열교환부(108)는 출구 열교환부(102)와 로어 열교환부 연결배관(109)로 연결될 수 있다.
본 실시예는 중앙 로어 열교환부(108)와 로어 열교환부 연결배관(109) 이외의 타 구성 및 작용이 본 발명 제1실시예와 동일하므로 동일부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
어퍼 열교환부(103)은 중앙 로어 열교환부(108) 상측에 위치되게 배치될 수 있다.
중앙 로어 열교환부(108)는 입구 열교환부(101) 및 출구 열교환부(102)와 그 배치 방향만 상이하고, 그 상세 구조는 입구 열교환부(101) 및 출구 열교환부(102)와 동일할 수 있다.
중앙 로어 열교환부(108)는 입구 헤더부(110)가 좌우 방향으로 일측에 전후 방향으로 길게 배치되고, 출구 헤더부(120)가 입구 헤더부(110)의 반대편에 전후 방향으로 길게 배치되며, 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)가 좌우 방향으로 길게 배치될 수 있다. 그리고, 중앙 로어 열교환부(108)는 입구 헤더부(110)와 출구 헤더부(120)가 이격된 방향으로 길게 배치된 쿨링 플레이트(170)을 포함할 수 있다. 중앙 로어 열교환부(108)의 쿨링 플레이트(170)는 어퍼 열교환부(103)의 쿨링 플레이트(170)와 나란하게 배치될 수 있다.
중앙 로어 열교환부(108)의 입구 헤더부(110)는 어퍼 열교환부(103)의 입구 헤더부(110)와 출구 헤더부(120) 중 어퍼 열교환부(103)의 출구 헤더부(120)와 더 근접하게 배치될 수 있다.
그리고, 중앙 로어 열교환부(108)의 출구 헤더부(120)는 어퍼 열교환부(103)의 입구 헤더부(110)와 출구 헤더부(120) 중 어퍼 열교환부(103)의 입구 헤더부(110)와 더 근접하게 배치될 수 있다.
중앙 로어 열교환부(108)는 어퍼 열교환부(103)와 냉매 유동방향이 정반대일 수 있다.
본 실시예의 냉매는 입구 열교환부(101)를 통해 후방 방향으로 이동된 후, 어퍼 열교환부 입구배관(106)을 통해 어퍼 열교환부(103) 로 상승될 수 있다. 어퍼 열교환부(103)로 유입된 냉매는 어퍼 열교환부(103) 중 어느 하나를 통과하면서 좌우 방향으로 이동될 수 있다.
복수개 어퍼 열교환부(103) 중 어느 하나를 통과한 냉매는 어퍼 열교환부 출구배관(107)을 통과하여 중앙 로어 열교환부(108)로 하강될 수 있고, 중앙 로어 열교환부(108)를 통과하는 냉매는 어퍼 열교환부(103)를 통과하는 냉매와 반대 방향으로 이동될 수 있다.
중앙 로어 열교환부(108)을 통과한 냉매는 로어 열교환부 연결배관(109)을 통과하여 출구 열교환부(102)로 유입될 수 있고, 출구 열교환부(102)를 통과하면서 전방 방향으로 이동될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도이다.
본 실시예는 본 발명 제3실시예의 중앙 로어 열교환부(108)가 복수개 중앙 열교환부(108A)(108B)로 좌우 분할된 구성이고, 복수개 중앙 로어 열교환부(108A)(108B) 이외의 타 구성 및 작용은 본 발명 제3실시예와 동일하거나 유사하므로 동일부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
복수개 중앙 열교환부(108A)(108B) 각각은 좌우 방향으로 이격된 한 쌍의 헤더부(110)(120)와, 한 쌍의 헤더부(110)(120)에 연결된 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)과, 복수개 냉매튜브(130)(140)(150)(160)에 올려진 쿨링 플레이트(170)을 포함할 수 있다.
복수개 중앙 열교환부(108A)(108B)는 좌우 방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 복수개 중앙 로어 열교환부(108A)(108B)는 직접 연결되지 않고, 어퍼 열교환부 입구배관(106)와, 어퍼 열교환부(103) 및 어퍼 열교환부 출구배관(107)을 통해 연결될 수 있다.
복수개 중앙 열교환부(108A)(108B) 중 어느 하나의 입구 헤더부(110)는 입구 열교환부(101)과 제1 로어 열교환부 연결배관(109A)으로 연결될 수 있다.
복수개 중앙 열교환부(108A)(108B) 중 어느 하나의 출구 헤더부(120)는 어퍼 열교환부(103)과 어퍼 열교환부 입구배관(106')로 연결될 수 있다.
복수개 중앙 열교환부(108A)(108B) 중 다른 하나의 입구 헤더부(110)는 어퍼 열교환부(103)과 어퍼 열교환부 출구배관(107)로 연결될 수 있다.
복수개 중앙 열교환부(108A)(108B) 중 다른 하나의 출구 헤더부(120)는 출구 열교환부(102)와 제2 로어 열교환부 연결배관(109B)으로 연결될 수 있다.
본 실시예의 복수개 열교환부는 입구 열교환부(101)와, 복수개 중앙 열교환부(108A)(108B) 중 어느 하나와, 어퍼 열교환부(103)와, 복수개 중앙 열교환부(108A)(108B) 중 다른 하나와, 출구 열교환부(102) 순서로 직렬 연결될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제5실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도이다.
본 실시예는 본 발명 제3실시예의 중앙 열교환부(108)와 그 구조 및 배치 방향이 동일하고, 본 발명 제3실시예의 중앙 열교환부(108) 냉매의 유동방향이 상이한 중앙 열교환부(108')을 포함할 수 있다.
그리고, 본 실시예는 입구 열교환부(101)의 출구 헤더부(120) 내부에 출구 헤더부(120)를 2개의 출구 헤더부로 구획하는 칸막이(B3)가 배치되고, 출구 열교환부(102)의 입구 헤더부(110) 내부에 입구 헤더부(120)를 2개의 입구 헤더부로 구획하는 칸막이(B4)가 배치될 수 있다.
본 실시예는, 입구 열교환부(101)의 2개 출구 헤더부 중 어느 하나는 어퍼 열교환부(103)의 입구 헤더부(110)와 어퍼 열교환부 입구배관(106)으로 연결될 수 있다.
그리고, 입구 열교환부(101)의 2개 출구 헤더부 중 다른 하나는 중앙 열교환부(108)의 입구 헤더부(110)와 제1 로어 열교환부 연결배관(109C)로 연결될 수 있다.
그리고, 중앙 열교환부(108)의 출구 헤더부(120)는 출구 열교환부(102)의 2개 입구 헤더부 중 어느 하나와 제2 로어 열교환부 연결배관(109D)로 연결될 수 있다.
그리고, 어퍼 열교환부(103)의 출구 헤더부(120)는 출구 열교환부(102)의 2개 입구 헤더부 중 다른 하나와 어퍼 열교환부 출구배관(107)로 연결될 수 있다.
입구 열교환부(101)를 통과한 냉매 중 일부는 중앙 열교환부(108')를 통과할 수 있고, 입구 열교환부(101)를 통과한 냉매 중 나머지는 어퍼 열교환부(103)을 통과할 수 있다. 중앙 열교환부(108')를 통과한 냉매와 어퍼 열교환부(103)를 통과한 냉매는 출구 열교환부(102)를 통과할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제6실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도이다.
본 실시예는 복수개 중앙 열교환부(108C)(108D) 중 어느 하나가 어퍼 열교환부(103)와 어퍼 열교환부 입구배관(106)으로 연결되고, 복수개 중앙 열교환부(108C)(108D) 중 다른 하나가 어퍼 열교환부(103)와 어퍼 열교환부 입구배관(106)으로 연결되며, 복수개 중앙 열교환부(108C)(108D)가 일체화될 수 있다.
본 실시예는 복수개 중앙 열교환부(108C)(108D)가 일체화된 구성 이외의 기타 구성 및 작용이 본 발명 제4실시예와 동일하거나 유사하므로 본 발명 제4실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
복수개 중앙 열교환부(108C)(108D)는 본 발명 제1실시예의 입구 열교환부(101) 및 출구 열교환부(102)와 같이, 일체화될 수 있다.
배터리모듈 열교환기(5)는 중앙 프론트 헤더(FH')와, 중앙 리어 헤더(RH')를 더 포함하고, 중앙 프론트 헤더(FH')의 내부가 2개의 유로로 구획되고, 중앙 리어 헤더(RH')의 내부가 2개의 유로로 구획되는 것이 가능하다.
이 경우, 중앙 프론트 헤더(FH')의 내부에는 중앙 프론트 헤더(FH')의 내부를 좌측 프론트 유로와, 우측 프론트 유로로 구획하는 프론트 칸막이(B5)가 구비될 수 있다. 그리고, 중앙 리어 헤더(RH')의 내부에는 중앙 리어 헤더(RH')의 내부를 좌측 리어 유로와, 우측 리어 유로로 구획하는 리어 칸막이(B6)가 구비될 수 있다.
중앙 프론트 헤더(FH')에는 프론트 칸막이(B5)를 기준으로 프론트 칸막이(B5)에 의해 구획된 2개의 프론트 헤더부가 형성될 수 있다. 그리고, 리어 헤더(RH')는 리어 칸막이(B6)를 기준으로 리어 칸막이(B6)에 의해 구획된 2개의 리어 헤더부가 형성될 수 있다.
중앙 프론트 헤더(FH')의 2개 프론트 헤더부 중 어느 하나는 복수개 중앙 열교환부(108C)(108D) 중 어느 하나의 입구 헤더부(110)가 될 수 있다. 그리고, 중앙 프론트 헤더(FH')의 2개 프론트 헤더부 중 다른 하나는 복수개 중앙 열교환부(108C)(108D) 중 다른 하나의 출구 헤더부(120)가 될 수 있다.
그리고, 중앙 리어 헤더(RH')의 2개 리어 헤더부 중 어느 하나는 복수개 중앙 열교환부(108C)(108D) 중 어느 하나의 출구 헤더부(120)가 될 수 있고, 중앙 리어 헤더(RH')의 2개 리어 헤더부 중 다른 하나가 복수개 중앙 열교환부(108C)(108D) 중 어느 하나의 입구 헤더부(110)가 될 수 있다.
복수개 중앙 열교환부(108C)(108D)는 입구 헤더부(110)와 출구 헤더부(120)가 서로 반대되게 배치될 수 있다.
도 13은 본 발명의 제7실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도이다.
본 실시예는 입구 열교환부(101')가 직렬로 연결된 복수개 열교환부(101A)(101B)(101C)의 결합체로 구성되고, 출구 열교환부(102')가 직렬로 연결된 복수개 열교환부(102A)(102B)(102C)의 결합체로 구성될 수 있다.
본 실시예는 입구 열교환부(101') 및 출구 열교환부(102') 이외의 기타 구성 및 작용이 본 발명 제4실시예와 동일하거나 유사하므로 동일부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
입구 열교환부(101')을 구성하는 복수개 열교환부(101A)(101B)(101C)와, 출구 열교환부(102')를 구성하는 복수개 열교환부(102A)(102B)(102C) 각각은 입구 헤더부(110)와, 출구 헤더부(120)와, 입구 헤더부(110)와 출구 헤더부(120)를 연결하는 복수개 냉매튜브(130)(140)와, 복수개 냉매튜브(130)(140)에 올려진 쿨링 플레이트(170)를 포함할 수 있고, 동일한 구조일 수 있다. 이러한 복수개 열교환부(101A)(101B)(101C)(102A)(102B)(102C) 각각은 입구 헤더부(110)와 출구 헤더부(120)가 좌우 방향으로 이격될 수 있고, 복수개 냉매튜브(130)(140)가 좌우 방향으로 길게 배치될 수 있으며, 입구 헤더부(110)와 출구 헤더부(120) 각각이 전후 방향으로 길게 배치될 수 있다.
입구 열교환부(101')와 출구 열교환부(102') 각각은 좌우 방향으로 이격된 한 쌍의 사이드 헤더를 포함할 수 있다.
입구 열교환부(101')를 구성하는 한 쌍의 사이드 헤더(SH1)(SH2) 각각의 내부에는 냉매유로를 구획하는 복수개 칸막이가 구비될 수 있고, 이러한 복수개 칸막이에 의해 3개의 유로가 형성될 수 있다. 입구 열교환부(101')를 구성하는 한 쌍의 사이드 헤더(SH1)(SH2) 중 어느 하나(SH1)는 프론트 열교환부(101A)의 입구 헤더부(110)와, 센터 열교환부(101B)의 출구 헤더부(120)와, 리어 열교환부(101C)의 입구 헤더부(110)로 구획될 수 있다. 그리고, 입구 열교환부(101')를 구성하는 한 쌍의 사이드 헤더(SH1)(SH2) 중 다른 하나(SH2)는 프론트 열교환부(101A)의 출구 헤더부(120)와, 센터 열교환부(101B)의 입구 헤더부(110)와, 리어 열교환부(101C)의 출구 헤더부(120)로 구획될 수 있다.
그리고, 출구 열교환부(102')를 구성하는 한 쌍의 사이드 헤더(SH3)(SH4) 각각의 내부에는 냉매유로를 구획하는 복수개 칸막이가 구비될 수 있고, 이러한 복수개 칸막이에 의해 3개의 유로가 형성될 수 있다. 출구 열교환부(102')를 구성하는 한 쌍의 사이드 헤더(SH3)(SH3) 중 어느 하나(SH3)는 리어 열교환부(102A)의 입구 헤더부(110)와, 센터 열교환부(102B)의 출구 헤더부(120)와, 프론트 열교환부(102C)의 입구 헤더부(110)로 구획될 수 있다. 그리고, 출구 열교환부(102')를 구성하는 한 쌍의 사이드 헤더(SH1)(SH2) 중 다른 하나(SH4)는 리어 열교환부(102A)의 출구 헤더부(120)와, 센터 열교환부(102B)의 입구 헤더부(110)와, 프론트 열교환부(102C)의 출구 헤더부(120)로 구획될 수 있다.
인렛 배관(104)이 입구 열교환부(101')의 프론트 열교환부(101A)에 연결될 수 있다. 그리고, 아웃렛 배관(105)는 출구 열교환부(102')의 프론트 열교환부(102C)에 연결될 수 있다.
이하, 입구 열교환부(101')를 구성하는 복수개 열교환부(101A)(101B)(101C)가 직렬 연결되는 구성에 대해 설명하면 다음과 같다. 인렛 배관(104)는 프론트 열교환부(101A)의 입구 헤더부(110)에 연결될 수 있다.
프론트 열교환부(101A)의 출구 헤더부(120)는 센터 열교환부(101B)의 입구 헤더부(110)와 제1연결배관(101D)로 연결될 수 있다.
센터 열교환부(101B)의 출구 헤더부(120)는 리어 열교환부(101C)의 입구 헤더부(110)와 제2연결배관(101E)로 연결될 수 있다.
그리고, 리어 열교환부(101C)의 출구 헤더부(120)는 복수개 중앙 열교환부(108A)(108B) 중 어느 하나의 입구 헤더부(110)와 제1 로어 열교환부 연결배관(109A)으로 연결될 수 있다.
이하, 출구 열교환부(102') 를 구성하는 복수개 열교환부(102A)(102B)(102C)가 직렬 연결되는 구성에 대해 설명하면 다음과 같다.
리어 열교환부(102A)의 입구 헤더부(110)는 복수개 중앙 열교환부(108A)(108B) 중 다른 하나의 출구 헤더부(120)와 제2 로어 열교환부 연결배관(109B)으로 연결될 수 있다.
리어 열교환부(102A)의 출구 헤더부(120)는 센터 열교환부(102B)의 입구 헤더부(110)와 제3연결배관(102D)으로 연결될 수 있다.
센터 열교환부(102B)의 출구 헤더부(120)는 프론트 열교환부(102C)의 입구 헤더부(110)와 제4연결배관(102E)로 연결될 수 있다.
프론트 열교환부(102C)의 출구 헤더부(120)에는 아웃렛 배관(105)가 연결될 수 있다.
본 실시예의 냉매는 인렛 배관(104)를 통과한 후, 입구 열교환부(101')의 프론트 열교환부(101A)와, 입구 열교환부(101')의 센터 열교환부(101B)와, 입구 열교환부(101')의 리어 열교환부(101C)를 순차적으로 통과할 수 있고, 복수개 중앙 열교환부(108A)(108B)중 어느 하나(108A)를 통과한 후 어퍼 열교환부(103)으로 상승되어 어퍼 열교환부(103)를 통과할 수 있다.
어퍼 열교환부(103)를 통과한 냉매는 복수개 중앙 열교환부(108A)(108B)중 다른 하나(108B)를 통과한 후, 출구 열교환부(102')의 리어 열교환부(102A)와, 출구 열교환부(102')의 센터 열교환부(102B)와, 출구 열교환부(102')의 프론트 열교환부(102C)를 순차적으로 통과할 수 있고, 아웃렛 배관(105)으로 유동될 수 있다.
도 14는 본 발명의 제8실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도이다.
본 실시예는 입구 열교환부(101")가 복수개 열교환부(101E) (101F)(101G)(101H)의 직/병렬 조합으로 구성될 수 있고, 입구 열교환부(101")를 구성하는 복수개 열교환부(101E) (101F)(101G)(101H) 중 적어도 하나는 어퍼 열교환부(103)은 어퍼 열교환부 입구배관(106)으로 연결될 수 있다.
그리고, 출구 열교환부(102")는 복수개 열교환부(102E)(102F)(102G)(102H)의 직/병렬 조합으로 구성될 수 있고, 출구 열교환부(102")를 구성하는 복수개 열교환부(102E)(102F)(102G)(102H) 중 적어도 하나는 어퍼 열교환부(103)와 어퍼 열교환부 출구배관(107)로 연결될 수 있다.
입구 열교환부(101")의 복수개 열교환부(101E) (101F)(101G)(101H)와, 출구 열교환부(102")의 복수개 열교환부(102E)(102F)(102G)(102H) 각각은 입구 헤더부(110)와, 출구 헤더부(120)와, 입구 헤더부(110)와 출구 헤더부(120)를 연결하는 복수개 냉매튜브(130)(140)와, 복수개 냉매튜브(130)(140)에 올려진 쿨링 플레이트(170)를 포함할 수 있고, 모두 동일한 구조일 수 있다.
이러한 복수개 열교환부(101E)(101F)(101G)(101H)(102E)(102F)(102G)(102H) 각각의 입구 헤더부(110)와 출구 헤더부(120)는 좌우 방향으로 이격될 수 있고, 복수개 열교환부(101E) (101F)(101G)(101H)(102E)(102F)(102G)(102H) 각각의 복수개 냉매튜브(130)(140)는 좌우 방향으로 길게 배치될 수 있으며, 복수개 열교환부(101E)(101F)(101G)(101H)(102E)(102F)(102G)(102H) 각각의 입구 헤더부(110)와 출구 헤더부(120) 각각은 전후 방향으로 길게 배치될 수 있다.
이하, 입구 열교환부(101")에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
입구 열교환부(101")는 전후 방향으로 순차적으로 위치되는 짝수개의 열교환부(101E)(101F)(101G)(101H)를 포함할 수 있다.
입구 열교환부(101")는 상대적으로 전방에 위치하는 복수개 전방측 열교환부(101E)(101F)와, 복수개 전방측 열교환부(101E)(101F) 후방에 위치하는 복수개 후방측 열교환부(101G)(101H)를 포함할 수 있다.
복수개 전방측 열교환부(101E)(101F) 각각의 입구 헤더부(110)에는 인렛 배관(105)이 연결될 수 있다.
인렛 배관(104)은 공통배관과, 공통배관에 연결된 복수개 연결배관으로 구성될 수 있고, 이러한 연결배관은 복수개 전방측 열교환부(101E)(101F) 각각의 입구 헤더부(110)에 연결될 수 있다.
복수개 전방측 열교환부(101E)(101F)는 복수개 후방측 열교환부(101G)(101H)와 입구 직렬 연결배관(109C)으로 연결될 수 있다.
입구 직렬 연결배관(109C)은 복수개 전방측 열교환부(101E)(101F)의 출구 헤더부(120)에 연결된 복수개 프론트 연결배관과, 복수개 후방측 열교환부(101G)(101H)의 입구 헤더부(110)에 연결된 복수개 리어 연결배관과,
복수개 프론트 연결배관과 복수개 리어 연결배관을 연결하는 공통배관을 포함할 수 있다.
복수개 후방측 열교환부(101G)(101H) 각각의 출구 헤더부(120)는 어퍼 열교환부 입구배관(106)과 연결될 수 있다.
어퍼 열교환부 입구배관(106)은 복수개 후방측 열교환부(101G)(101H) 각각의 출구 헤더부(120)에 연결된 복수개 연결배관과, 복수개 연결배관이 연결되고 어퍼 열교환부(103)의 입구 헤더부(110)와 연결된 공통배관을 포함할 수 있다.
이하, 출구 열교환부(102")에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
출구 열교환부(102")는 전후 방향으로 순차적으로 위치되는 짝수개의 열교환부(102E)(102F)(102G)(102H)를 포함할 수 있다.
출구 열교환부(102")는 상대적으로 후방에 위치하는 복수개 후방측 열교환부(102E)(102F)와, 복수개 후방측 열교환부(102E)(102F) 전방에 위치하는 복수개 전방측 열교환부(102G)(102H)를 포함할 수 있다.
복수개 후방측 열교환부(102E)(102F) 각각의 입구 헤더부(110)에는 어퍼 열교환부 출구배관(107)이 연결될 수 있다.
어퍼 열교환부 출구배관(107)은 공통배관과, 공통배관에 연결된 복수개 연결배관으로 구성될 수 있고, 이러한 연결배관은 복수개 후방측 열교환부(102E)(102F) 각각의 입구 헤더부(110)에 연결될 수 있다.
복수개 후방측 열교환부(102E)(102F)는 복수개 전방측 열교환부(102G)(102H)와 출구 직렬 연결배관(109D)으로 연결될 수 있다.
출구 직렬 연결배관(109D)은 복수개 후방측 열교환부(102E)(102F)의 출구 헤더부(120)에 연결된 복수개 리어 연결배관과, 복수개 전방측 열교환부(102G)(102H)의 입구 헤더부(110)에 연결된 복수개 프론트 연결배관과,
복수개 리어 연결배관과 복수개 프론트 연결배관을 연결하는 공통배관을 포함할 수 있다.
복수개 전방측 열교환부(102G)(102H) 각각의 출구 헤더부(120)는 아웃렛 배관(105)과 연결될 수 있다.
아웃렛 배관(105)는 복수개 전방측 열교환부(102G)(102H) 각각의 출구 헤더부(120)에 연결된 복수개 연결배관과, 복수개 연결배관이 연결된 공통배관을 포함할 수 있다.
본 실시예의 냉매는 인렛 배관(104)을 통과한 후, 입구 열교환부(101")의 복수개 전방측 열교환부(101E)(101F)로 분산되어 입구 열교환부(101")의 복수개 전방측 열교환부(101E)(101F) 각각 통과하고, 이후 입구 직렬 연결배관(109C)에서 합쳐지질 수 있다.
입구 직렬 연결배관(109C)의 냉매는 입구 열교환부(101")의 복수개 후방측 열교환부(101G)(101H)로 분산되어 입구 열교환부(101")의 복수개 후방측 열교환부(101G)(101H)를 각각 통과하고, 이후 어퍼 열교환부 입구배관(106)을 통과해 어퍼 열교환부(103)로 상승될 수 있다.
어퍼 열교환부(103)로 상승된 냉매는 어퍼 열교환부(103)를 통과한 후, 어퍼 열교환부 출구배관(107)을 통해 하강될 수 있다.
어퍼 열교환부 출구배관(107)의 냉매는 출구 열교환부(102")의 복수개 후방측 열교환부(102E)(102F)로 분산되어 출구 열교환부(102")의 복수개 후방측 열교환부(102E)(102F)를 각각 통과하고, 이후 출구 직렬 연결배관(109D)에서 합쳐지질 수 있다.
출구 직렬 연결배관(109ㅇ)의 냉매는 출구 열교환부(102")의 복수개 전방측 열교환부(102G)(102H)로 분산되어 출구 열교환부(102")의 복수개 전방측 열교환부(102G)(102H)를 각각 통과하고, 아웃렛 배관(105)로 유동되어 아웃렛 배관(105)에서 합쳐질 수 있다.
도 15는 본 발명의 제9실시예에 따른 차량용 배터리모듈 열교환기의 냉매유로가 도시된 도이다.
본 실시예는 입구 열교환부(101")를 구성하는 복수개 열교환부(101E)(101F)(101G)(101H)의 연결관계 및 출구 열교환부(102")를 구성하는 복수개 열교환부(101E)(101F)(101G)(101H)의 연결관계 각각이 본 발명 제8실시예와 상이하고, 그 이외의 구성 및 작용이 본 발명 제8실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
입구 열교환부(101")는 병렬 연결된 복수개 열교환부(101E)(101F)(101G)(101H)의 조합으로 구성될 수 있다.
인렛 배관(105")는 입구 열교환부(101")를 구성하는 복수개 열교환부(101E)(101F)(101G)(101H) 각각과 연결될 수 있다.
인렛 배관(105")는 공통배관과, 공통배관에 연결되고 입구 열교환부(101")를 구성하는 복수개 열교환부(101E)(101F)(101G)(101H) 각각의 입구 헤더부(110)에 연결된 연결배관을 포함할 수 있다.
입구 열교환부(101")를 구성하는 복수개 열교환부(101E) (101F)(101G)(101H) 각각은 어퍼 열교환부(103)와 어퍼 열교환부 입구배관(106")으로 연결될 수 있다.
어퍼 열교환부 입구배관(106")는 입구 열교환부(101")를 구성하는 복수개 열교환부(101E) (101F)(101G)(101H) 각각의 출구 헤더부(120)에 연결된 연결배관과, 어퍼 열교환부(103)의 입구 헤더부(110)와 연결배관을 연결하는 공통배관을 포함할 수 있다.
그리고, 출구 열교환부(102")는 병렬 연결된 복수개 열교환부(102E)(102F)(102G)(102H)의 조합으로 구성될 수 있다.
어퍼 열교환부 출구배관(107")은 출구 열교환부(102")의 복수개 열교환부(102E)(102F)(102G)(102H) 각각과 연결될 수 있다.
어퍼 열교환부 출구배관(107")는 어퍼 열교환부(103)의 출구 헤더부(120)에 연결된 공통배관과, 출구 열교환부(102")를 구성하는 복수개 열교환부(102E)(102F)(102G)(102H) 각각과 공통배관에 연결된 연결배관을 포함할 수 있다.
출구 열교환부(102")를 구성하는 복수개 열교환부(102E)(102F)(102G)(102H) 각각은 아웃렛 배관(105")과 연결될 수 있다.
아웃렛 배관(105")은 출구 열교환부(102")를 구성하는 복수개 열교환부(102E)(102F)(102G)(102H)의 출구 헤더부(120)에 연결된 연결배관과, 연결배관이 연결된 공통배관을 포함할 수 있다.
본 실시예의 냉매는 인렛 배관(104)을 통과한 후, 입구 열교환부(101")의 복수개 전방측 열교환부(101E)(101F) (101G)(101H)로 분산되어 입구 열교환부(101")의 복수개 전방측 열교환부(101E)(101F) (101G)(101H) 각각 통과하고, 이후 어퍼 열교환부 입구배관(106")에서 합쳐질 수 있다. 냉매는 어퍼 열교환부 입구배관(106")를 통과하면서 상승되고 어퍼 열교환부(103)로 유입될 수 있다.
어퍼 열교환부(103)로 상승된 냉매는 어퍼 열교환부(103)를 통과한 후, 어퍼 열교환부 출구배관(107")을 통해 하강될 수 있다.
어퍼 열교환부 출구배관(107")의 냉매는 출구 열교환부(102")의 복수개 후방측 열교환부(102E)(102F) (102G)(102H)로 분산되어 출구 열교환부(102")의 복수개 후방측 열교환부(102E)(102F) (102G)(102H)를 각각 통과하고, 이후 아웃렛 배관(105")에서 합쳐질 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
4: 배터리모듈 5: 배터리모듈 열교환기
101,102,103: 열교환부 104: 인렛 배관
105: 아웃렛 배관 106,107: 열교환부 입구배관
110,120: 헤더부 130,140,150,160: 냉매튜브
170: 쿨링 플레이트

Claims (13)

  1. 이격된 한 쌍의 헤더부와, 상기 한 쌍의 헤더부에 연결된 복수개 냉매튜브와, 상기 복수개 냉매튜브에 올려지고 상부에 배터리모듈이 올려진 적어도 하나의 쿨링 플레이트를 갖는 복수개 열교환부와;
    상기 복수개 열교환부 중 어느 하나에 연결된 인렛 배관과;
    상기 복수개 열교환부 중 다른 하나에 연결된 아웃렛 배관과;
    상기 복수개 열교환부를 직렬로 연결하는 복수개 열교환부 연결배관을 더 포함하는 차량용 배터리모듈 열교환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인렛 배관에 연결된 팽창기구와;
    상기 아웃렛 배관 및 팽창기구가 연결되는 캡을 더 포함하는 차량용 배터리모듈 열교환기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개 열교환부 중 적어도 하나는 타 열교환부 보다 높게 배치된 차량용 배터리모듈 열교환기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개 열교환부 각각은 복수개 냉매튜브에 복수개 쿨링 플레이트가 올려진 차량용 배터리모듈 열교환기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 쿨링 플레이트는
    복수개 냉매튜브에 올져지고 상기 냉매튜브의 길이방향과 직교한 방향으로 장방형이고 상기 냉매튜브의 길이방향으로 이격된 복수개 플레이트부와,
    인접한 플레이트들을 잇는 연결부를 더 포함하고,
    상기 연결부는 상기 냉매튜브의 위에 올려진 차량용 배터리모듈 열교환기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개 열교환부 중 적어도 하나는
    상기 한 쌍의 헤더 사이에 배치되고, 상기 한 쌍의 헤더를 지지하는 적어도 하나의 강도 보강부재를 더 포함하는 차량용 배터리모듈 열교환기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 강도 보강부재는 상기 냉매튜브의 길이방향으로 길고 상기 냉매튜브와 나란한 차량용 배터리모듈 열교환기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 강도 보강부재는
    한 쌍의 헤더 중 어느 하나의 일부를 감싸는 제1헤더 고정부와,
    상기 한 쌍의 헤더 중 다른 하나의 일부를 감싸는 제2헤더 고정부와,
    상기 제1헤더 고정부와 제2헤더 고정부를 잇는 보강부를 포함하는 차량용 배터리모듈 열교환기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개 열교환부는
    적어도 하나의 로어 열교환부와;
    상기 로어 열교환부와 상기 복수개 열교환부 연결배관으로 연결되고 상기 로어 열교환부 보다 높이가 높은 적어도 하나의 어퍼 열교환부를 포함하는 차량용 배터리모듈 열교환기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 어퍼 열교환부의 개수는 상기 로어 열교환부의 개수 보다 적은 차량용 배터리모듈 열교환기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 어퍼 열교환부는 상기 로어 열교환부 보다 크기가 작고,
    상기 어퍼 열교환부는 상기 로어 열교환부의 일부와 수직 방향으로 중첩되게 배치된 차량용 배터리모듈 열교환기.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수개 열교환부 연결배관은
    복수개 로어 열교환부 중 어느 하나와 상기 어퍼 열교환부를 잇는 어퍼 열교환부 입구배관과,
    복수개 로어 열교환부 중 다른 하나와 상기 어퍼 열교환부를 잇는 어퍼 열교환부 출구배관을 포함하는 차량용 배터리모듈 열교환기.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 로어 열교환부의 냉매튜브는 전후 방향으로 길고,
    상기 어퍼 열교환부의 냉매튜브는 좌우 방향으로 긴 차량용 배터리모듈 열교환기.
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