KR20200132923A - 배터리 모듈용 냉각 판 블레이드 - Google Patents
배터리 모듈용 냉각 판 블레이드 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200132923A KR20200132923A KR1020207029273A KR20207029273A KR20200132923A KR 20200132923 A KR20200132923 A KR 20200132923A KR 1020207029273 A KR1020207029273 A KR 1020207029273A KR 20207029273 A KR20207029273 A KR 20207029273A KR 20200132923 A KR20200132923 A KR 20200132923A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- plate
- manifold
- port
- extruded
- end cap
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 187
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 61
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 37
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 26
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 23
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 17
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 11
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 9
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 5
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 5
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910000553 6063 aluminium alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000283070 Equus zebra Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- TWLBWHPWXLPSNU-UHFFFAOYSA-L [Na].[Cl-].[Cl-].[Ni++] Chemical compound [Na].[Cl-].[Cl-].[Ni++] TWLBWHPWXLPSNU-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229940093476 ethylene glycol Drugs 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002991 molded plastic Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000652 nickel hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 nickel metal hydride Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011973 solid acid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical group O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D53/00—Making other particular articles
- B21D53/02—Making other particular articles heat exchangers or parts thereof, e.g. radiators, condensers fins, headers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
- F28F1/022—Tubular elements of cross-section which is non-circular with multiple channels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/26—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass heat exchangers or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
- F28F9/0248—Arrangements for sealing connectors to header boxes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6554—Rods or plates
- H01M10/6555—Rods or plates arranged between the cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2255/00—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
- F28F2255/16—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes extruded
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
배터리용 냉각 판은 판의 제1 단부로부터 판의 제2 단부로 또는 판의 제1 측면으로부터 판의 제2 측면으로 연장되는 채널을 포함할 수 있으며, 채널은 서로 평행하게 그리고 상단 표면과 하단 표면 사이에 위치된다. 채널은 벽에 의해 서로 분리될 수 있다. 판은 밀링되어 각 단부에 제1 매니폴드를 형성할 수 있다. 판은 또한 밀링되어 매니폴드 위의 표면(들)에 노치를 형성할 수 있다. 노치에는 작동 유체의 유입을 위한 포트와 유출을 위한 포트가 삽입될 수 있다. 판은 단부 캡을 가질 수 있으며, 단부 캡과 포트는 용접되거나 브레이징되어 밀봉된 인클로저를 형성할 수 있다. 다양한 실시예에서, 판은 압출된 판, 캐스팅된 판, 또는 스탬핑/형성된 판이다.
Description
본 개시내용은 냉각 판, 특히 배터리 모듈용 냉각 판 및 냉각 판 제조, 뿐만 아니라 압출된 냉각 판을 배터리 팩의 전지에 연결하기 위한 시스템 및 제조 방법에 관한 것이다.
배터리를 포함한 전자 디바이스 및 회로는 과도한 열을 발생시켜 신뢰성을 저해하고 조기 고장을 초래할 수 있다. 일부 경우에, 열 출력의 양은 디바이스의 전력 입력 또는 출력과 관련이 있다. 이 과도한 열을 관리하는 기술은 히트 싱크, 열전 냉각기, 강제 공기 시스템, 팬, 히트 파이프 등을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 전자 디바이스는 또한 원하는 작동 조건을 획득하도록 가열될 수 있다. 배터리 팩 및 배터리 전지의 열 관리에 대한 일부 접근법은 배터리 팩의 빠르고 잘 제어된 가열 및/또는 냉각을 제공하려고 시도하였다.
그러나, 이들 종래의 접근법은 작동 중에 배터리 전지를 바람직한 온도 범위 내에 유지하거나, 최대 및 최소 전지 온도를 제어하거나, 작동 설정점 온도를 달성하거나, 또는 배터리 팩의 전지 간에 제한된 범위의 열 변동성을 보장하는 능력이 제한되었다. 따라서, 배터리 팩 및 기타 전기 디바이스의 열 관리를 위한 개선된 시스템 및 방법이 계속 요망된다.
일 실시예에서, 장치는, 판으로서, 판의 제1 단부로부터 판의 제1 단부 반대쪽에 있는 판의 제2 단부까지 선형으로 연장되는 채널을 포함하며, 판은 상단 표면 및 상단 표면에 평행한 하단 표면을 포함하고, 채널은 서로 평행하게 그리고 상단 표면과 하단 표면 사이에 위치되며, 채널은 벽에 의해 서로 분리되는 것인, 판; 제1 단부에서 판으로부터 재료를 제거함으로써 형성된, 판의 제1 단부에 있는 제1 매니폴드; 및 제2 단부에서 판으로부터 재료를 제거함으로써 형성된, 판의 제2 단부에 있는 제2 매니폴드를 포함할 수 있다. 장치는, 제1 매니폴드로 개방되는 제1 포트로서, 제1 매니폴드로의 작동 유체의 유입을 위해, 상단 표면 및 하단 표면 중 하나를 통과하는 것인, 제1 포트; 제1 매니폴드 및 제2 매니폴드 중 하나로 개방되는 제2 포트로서, 제2 포트는 제1 매니폴드 또는 제2 매니폴드 중 하나로부터 작동 유체의 유출을 위해 상단 표면 및 하단 표면 중 하나를 통과하는 것인, 제2 포트; 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡을 더 포함하고, 판, 제1 단부 캡, 제2 단부 캡, 제1 포트 및 제2 포트는 연결되어 밀봉된 인클로저를 형성한다. 다양한 예시적인 실시예에서, 판은 압출된 판이다.
일 실시예에서, 냉각 판의 제조 방법은 압출된 판을 형성하도록 금속 재료를 다이를 통해 압출하는 단계를 포함할 수 있고, 압출된 판은 압출된 판의 제1 단부로부터 압출된 판의 제1 단부 반대쪽에 있는 압출된 판의 제2 단부까지 선형으로 연장되는, 압출 프로세스에 의해 형성된 채널을 포함하며, 압출된 판은 상단 표면 및 상단 표면에 평행한 하단 표면을 포함하고, 채널은 서로 평행하게 상단 표면과 하단 표면 사이에 위치되며, 채널은 압출 프로세스에 의해 형성된 벽에 의해 서로 분리된다. 프로세스는, 제1 매니폴드를 형성하도록 압출된 판의 제1 단부를 밀링하는 단계, 제2 매니폴드를 형성하도록 압출된 판의 제2 단부를 밀링하는 단계, 제1 매니폴드 위의 상단 표면에서 제1 노치를 밀링하는 단계, 제1 매니폴드 또는 제2 매니폴드 중 하나 위의 상단 표면에서 제2 노치를 밀링하는 단계, 제1 매니폴드로의 작동 유체의 유입을 위한 제1 포트를 제1 노치에 배치하는 단계, 제1 매니폴드 또는 제2 매니폴드 중 하나로부터 작동 유체의 유출을 위한 제2 포트를 제2 노치에 배치하는 단계, 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡을 형성하는 단계, 및 압출된 판, 밀봉된 인클로저를 형성하도록 제1 단부 캡, 제2 단부 캡, 제1 포트 및 제2 포트를 용접하는 단계를 더 포함할 수 있다. 용접은 마찰 용접일 수 있다. 다양한 실시예에서, 압출된 판은 차량에 장착하고 배터리 팩의 배터리 전지를 냉각 판 블레이드에 직접 접합하도록 구성된 냉각 판 블레이드이다. 예시적인 실시예에서, 냉각 판 블레이드는 압축 구조체를 갖는 인장 응력을 받는 표피이다.
전술한 방법 및 장치의 일부 예에서, 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡은 각각 작동 유체의 유동을 지향시키도록 제1 매니폴드 및 제2 매니폴드에 삽입될 수 있는 유동 지향 구조체를 각각 포함한다.
전술한 방법 및 장치의 일부 예에서, 유동 지향 구조체는 제1 포트로부터의 작동 유체가 제1 채널 및 제1 채널에 인접할 수 있는 제2 채널에서 압출된 판의 제1 단부로부터 제2 단부까지 선형으로, 평행하게, 동일한 방향으로 유동하게 한다.
전술한 방법 및 장치의 일부 예에서, 유동 지향 구조체는 제1 포트로부터의 작동 유체가 판의 제1 단부로부터 제2 단부로 제1 채널에서 유동하게 한 다음, 인접한 채널에서 제2 단부로부터 제1 단부로 사형 방식(serpentine manner)으로 다시 유동하게 한다.
다음의 설명, 첨부된 청구범위, 및 첨부 도면을 참조하면:
도 1a 및 도 1b는 본 개시내용의 양태에 따른 압출 프로세스를 사용하여 형성된 예시적인 압출된 판을 예시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시내용의 양태에 따라, 제1 및 제2 단부에 톱 절단부를 갖는 예시적인 압출된 판을 예시한다.
도 2c 및 도 2d는 본 개시내용의 양태에 따라, 압출된 판을 위한 예시적인 단부 캡을 예시한다.
도 3은 본 개시내용의 양태에 따른 냉각 판으로부터 절단된 노치를 갖는 예시적인 압출된 판을 예시한다.
도 4는 본 개시내용의 양태에 따라 노치에 위치 설정된 포트를 갖는 예시적인 압출된 판을 예시한다.
도 5는 본 개시내용의 양태에 따른 단부 캡을 갖는 예시적인 압출된 판을 포함하는 예시적인 냉각 판을 예시한다.
도 6은 본 개시내용의 양태에 따른 측면 레일을 갖는 예시적인 냉각 판의 단부도를 예시한다.
도 7은 본 개시내용의 양태에 따른 압출 프로세스를 사용하여 형성된 냉각 판 제조 시스템의 다이어그램을 도시한다.
도 8은 본 개시내용의 양태에 따른 압출 프로세스를 사용하여 냉각 판을 제조하기 위한 프로세스의 흐름도를 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시내용의 양태에 따른 배터리 팩을 냉각하기 위한 대조적인 예시적인 스택-업을 예시한다.
도 10a는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 평면도를 예시한다.
도 10b는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 측면도를 예시한다.
도 10c는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 단면도를 예시한다.
도 11a는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 평면도를 예시한다.
도 11b는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 측면도를 예시한다.
도 11c는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 단면도를 예시한다.
도 12a는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 평면도를 예시한다.
도 12b는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 측면도를 예시한다.
도 12c는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 단면도를 예시한다.
도 13a는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 스탬핑된 판의 사시도를 예시한다.
도 13b는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 사시도를 예시한다.
도 14a는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 캐스트 판의 사시도를 예시한다.
도 14b는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 사시도를 예시한다.
도 15a는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 사시도를 예시한다.
도 15b는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 압출된 판의 사시 단면도를 예시한다.
도 1a 및 도 1b는 본 개시내용의 양태에 따른 압출 프로세스를 사용하여 형성된 예시적인 압출된 판을 예시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시내용의 양태에 따라, 제1 및 제2 단부에 톱 절단부를 갖는 예시적인 압출된 판을 예시한다.
도 2c 및 도 2d는 본 개시내용의 양태에 따라, 압출된 판을 위한 예시적인 단부 캡을 예시한다.
도 3은 본 개시내용의 양태에 따른 냉각 판으로부터 절단된 노치를 갖는 예시적인 압출된 판을 예시한다.
도 4는 본 개시내용의 양태에 따라 노치에 위치 설정된 포트를 갖는 예시적인 압출된 판을 예시한다.
도 5는 본 개시내용의 양태에 따른 단부 캡을 갖는 예시적인 압출된 판을 포함하는 예시적인 냉각 판을 예시한다.
도 6은 본 개시내용의 양태에 따른 측면 레일을 갖는 예시적인 냉각 판의 단부도를 예시한다.
도 7은 본 개시내용의 양태에 따른 압출 프로세스를 사용하여 형성된 냉각 판 제조 시스템의 다이어그램을 도시한다.
도 8은 본 개시내용의 양태에 따른 압출 프로세스를 사용하여 냉각 판을 제조하기 위한 프로세스의 흐름도를 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시내용의 양태에 따른 배터리 팩을 냉각하기 위한 대조적인 예시적인 스택-업을 예시한다.
도 10a는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 평면도를 예시한다.
도 10b는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 측면도를 예시한다.
도 10c는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 단면도를 예시한다.
도 11a는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 평면도를 예시한다.
도 11b는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 측면도를 예시한다.
도 11c는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 단면도를 예시한다.
도 12a는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 평면도를 예시한다.
도 12b는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 측면도를 예시한다.
도 12c는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 단면도를 예시한다.
도 13a는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 스탬핑된 판의 사시도를 예시한다.
도 13b는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 사시도를 예시한다.
도 14a는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 캐스트 판의 사시도를 예시한다.
도 14b는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 사시도를 예시한다.
도 15a는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 냉각 판의 사시도를 예시한다.
도 15b는 본 개시내용의 양태에 따른 예시적인 압출된 판의 사시 단면도를 예시한다.
다음의 설명은 단지 다양한 예시적인 실시예에 대한 것이며, 어떠한 방식으로든 본 개시내용의 범위, 적용 가능성 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않는다. 오히려, 다음의 설명은 최상의 모드를 포함하는 다양한 실시예를 구현하기 위한 편리한 예시를 제공하도록 의도된다. 명백한 바와 같이, 첨부된 설명의 범위를 벗어나지 않고 이들 실시예에서 설명된 요소의 기능 및 배열에 다양한 변경이 이루어질 수 있다.
간결함을 위해, 압출 프로세스, 마찰 교반 용접, 스탬핑, 브레이징, 다이 캐스팅, 또는 판금, 작동, 측정, 최적화, 및/또는 제어를 사용하여 냉각 판을 제조하는 종래의 기술은 본 명세서에서 상세히 설명되지 않을 수 있다. 더욱이, 본 명세서에 포함된 다양한 도면에 도시된 연결선은 다양한 요소들 사이의 예시적인 기능적 관계 및/또는 물리적 결합을 나타내도록 의도된다. 많은 대안 또는 추가 기능적 관계 또는 물리적 연결이 실제 시스템 또는 관련 사용 방법에 존재할 수 있음에 유념해야 한다.
본 개시내용의 원리에 따른 열 관리 시스템은 원하는 치수, 기계적, 전기적, 화학적, 및/또는 열적 특성을 제공하기 위해 임의의 적절한 구성요소, 구조체, 및/또는 요소를 갖도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "배터리 팩"은 단일 통합 유닛으로서 시스템에 에너지 저장 및/또는 전력을 제공하기 위해 직렬로 또는 병렬로 또는 직렬 및 병렬의 조합으로 상호 연결된 임의의 수의 배터리 전지 세트를 설명한다. 배터리 팩의 예는 수천 개의 원통형 리튬 이온 배터리 전지로 구성될 수 있는 전기 자동차 리튬-이온 배터리 팩이 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "배터리 전지"는 화학 반응으로부터 전기 에너지를 생성할 수 있는 전기 화학 전지를 설명한다. 일부 배터리 전지는 전지를 통해 전류를 도입함으로써 재충전 가능할 수 있다. 배터리 전지는, 전류를 생성하는 데에 사용되는 화학 반응을 기반으로, 납산, 니켈 카드뮴, 니켈 수소, 니켈 금속 수소화물, 리튬 이온, 소듐 니켈 클로라이드(일명, "지브라")와 같은 여러 유형으로 된다. 배터리 전지는 화학 반응을 기반으로 전기를 생산하기 때문에, 전지의 온도는 전기가 생산되는 효율에 영향을 미칠 수 있다. 배터리 전지는 또한 수소-산화물 양성자 교환막 전지, 인산 전지, 또는 고체 산 전지와 같은 연료 전지일 수 있다. 본 개시내용의 원리는 바람직하게는 다양한 배터리 전지 유형에 적용될 수 있으며, 특정 배터리 전지 화학, 크기, 또는 구성에 제한되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "히트 펌프"는 열 에너지를 "열원"으로 공지된 시스템의 한 부분으로부터 "히트 싱크"로 공지된 시스템의 다른 부분으로 외부 전원의 적용에 의해 이동시키는 시스템을 설명한다. 통상적으로, 열은 열원과 히트 싱크 사이에서 순환하는 유체의 이동에 의해 전달된다. 예로는 가역 2상 냉매 시스템 및 단상 에틸렌-글리콜 시스템을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "증기 챔버"(또는 "히트 파이프")는 2개의 인터페이스 사이의 열 전달을 효율적으로 관리하기 위해 열 전도성과 상 전이 둘 모두의 원리를 결합한 열 전달 디바이스를 설명한다.
용어 "압출하다" 또는 "압출"은 금속 또는 플라스틱과 같은 재료를 다이를 통해 강제 이동시켜 성형하는 프로세스를 지칭할 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 장치는 냉각 판을 포함할 수 있다. 냉각 판은 압출된 판의 제1 단부로부터 압출된 판의 제2 단부까지 선형으로 연장되는 채널을 포함하는 압출된 판을 포함할 수 있다. 압출된 판은 압출된 판의 각각의 제1 및 제2 단부에 형성된 제1 및 제2 매니폴드를 더 포함할 수 있다. 냉각 판은 매니폴드를 거쳐 냉각 판을 통해 작동 유체를 전달하기 위해 매니폴드 중 하나와 각각 연관된 입구 포트 및 출구 포트를 더 포함할 수 있다. 냉각 판은 제1 매니폴드를 폐쇄하는 제1 단부 캡 및 제2 매니폴드를 폐쇄하는 제2 단부 캡을 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 압출된 판, 제1 단부 캡, 제2 단부 캡, 제1 포트 및 제2 포트는 용접되어 밀봉된 인클로저를 형성한다. 예시적인 실시예에서, 압출된 판, 제1 단부 캡, 제2 단부 캡, 제1 포트 및 제2 포트는 브레이징되어 밀봉된 인클로저를 형성한다. 예시적인 실시예에 따르면, 냉각 판은 전지와 냉각 판 사이에 에폭시 층 및 UV 코팅만으로 배터리 전지에 직접 연결될 수 있다.
이제, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 냉각 판은 압출된 판(105)을 포함할 수 있다. 압출된 판(105)은 압출 프로세스를 사용하여 형성된다. 압출된 판(105)은 도 2, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이 압출된 판(205, 305, 405, 505 및 605)의 양태를 포함할 수 있다. 다양한 예시적인 실시예에서, 냉각 판은 폭 및 길이에 비해 얇기 때문에 본 명세서에서 냉각 판 블레이드로도 설명된다.
예시적인 실시예에서, 압출된 판(105)은 다이를 통해 금속 재료를 압출함으로써 제조된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 금속 재료는 알루미늄 합금이다. 예를 들어, 금속 재료는 6063 알루미늄 합금일 수 있다. 그러나, 금속 재료는 우수한 열 전도성 및/또는 우수한 연성을 갖는 임의의 압출 가능한 금속일 수 있다. 다양한 양태에 따르면, 우수한 연성을 갖는 압출된 판(105)은 낮은 변형으로 충격 하중을 견딜 수 있다. 일부 경우에, 냉각 판 블레이드는 진동, 충격 및 충격 성능을 달성하기 위해 연성이다. 예시적인 실시예에서, 냉각 판은, 예를 들어 모듈 질량의 8% 미만을 갖는 경량이다.
다른 예시적인 실시예에서, 압출된 판(105)은 임의의 적절한 재료로 제조된다. 예를 들어, 압출된 판(105)은 플라스틱 또는 복합재로 제조될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 플라스틱은 열 전도성 플라스틱일 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 압출된 판(105)은 채널(110) 및 벽(115)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 압출된 판(105)은 압출된 판(105)의 제1 단부(121)로부터 압출된 판(105)의 제1 단부(121) 반대쪽에 있는 압출된 판(105)의 제2 단부(122)까지 선형으로 연장되는, 압출 프로세스에 의해 형성된 채널(110)을 포함한다. 압출된 판(105)은 상단 표면(131) 및 이 상단 표면(131)과 실질적으로 동일 평면 상에 있는 하단 표면(132)을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 실질적으로 동일 평면 상이라 함은 플러스 또는 마이너스 5도를 지칭한다.
채널(110)은 압출 프로세스에 의해 형성된 벽(115)에 의해 서로 분리된다. 각 채널은 벽(115)과 채널의 상단 및 하단(상단 표면(131) 및 하단 표면(132)과 각각 관련됨)에 의해 획정될 수 있다. 일부 경우에, 채널 간 분리는 적어도 10 mm이다. 달리 말하면, 일부 예시적인 실시예에서, 벽(115)은 10 mm 두께이지만, 임의의 적절한 크기일 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 채널 간 분리는 적어도 벽(115)을 형성하기 위해 압출된 금속의 필요 최소 유동에 적절한 거리이다.
벽(115)은 압출된 판(105)의 일부이고 압출된 판의 형성 중에 압출될 수 있다. 일부 경우에, 벽(115)은 유동 분리기이다. 일부 경우에, 채널(110) 사이의 벽(115)은 압출 목적에 필요한 것보다 두껍지 않다. 일부 경우에, 채널(110) 사이의 벽(115)은 더 양호한 유동 분포를 야기하도록 압출이 영향을 미치는 것보다 더 두껍다. 예시적인 실시예에서, 벽(115)은 냉각 판 블레이드의 일차 구조적 무결성을 제공하지 않는다.
채널(110)은 임의의 적절한 형상일 수 있다. 일부 경우에, 채널(110)은 형상이 직사각형이다. 일부 경우에, 채널(110)은 모두 동일한 크기이다. 일부 경우에, 채널(110)은 다른 채널(110)과 상이한 크기일 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에, 제1 채널의 폭과 제2 채널의 폭은 서로 상이하다. 일부 경우에, 채널(110)은 높이가 2 내지 2.5 mm이고 폭이 26 mm이며 종횡비가 약 0.1이다. 더욱이, 채널(110)은 냉각 판의 원하는 열 저항을 달성하도록 임의의 적절한 높이와 폭 및 종횡비일 수 있다.
일부 경우에, 채널(110)은 재료의 열 전도성을 마이크로 채널로 시뮬레이션하도록 구성된다. 예시적인 실시예에서, 채널(110)은 작동 유체의 유동을 용이하게 하도록 구성된다. 일부 경우에, 작동 유체는 기체와 액체 중 하나를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 작동 유체는 냉매(예를 들어, R134a 또는 R1234yf), 공기, 냉각 유체, 및 글리콜 기반 용액 중 하나를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 작동 유체는 히트 펌프 등에 의해 순환된다. 다른 예시적인 실시예에서, 작동 유체는 CO2를 포함하고 CO2 기반 증기 압축 사이클과 관련하여 사용된다. 그러한 구성에서, 채널(110)은 성능을 위해 작동 유체의 압력을 제어하기 위해 차단물을 갖도록 수정될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 냉각 판 블레이드는 임의의 적절한 크기이다. 일부 경우에, 냉각 판 블레이드는 제1 단부(121)에서 제2 단부(122)까지의 길이가 700-800 mm이다. 그러나, 냉각 판 블레이드는 임의의 적절한 길이일 수 있다. 일부 경우에, 냉각 판 블레이드는 폭이 300-400 mm이다. 그러나, 냉각 판 블레이드는 임의의 적절한 폭일 수 있다. 일부 경우에, 냉각 판 블레이드 폭은 다이 크기에 의해 제한된다. 일부 경우에, 냉각 판은 슈퍼 냉각 판 블레이드를 형성하기 위해 각각의 측면을 따라 제1 냉각 판을 제2 냉각 판에 용접시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 2개의 185 mm 냉각 판 블레이드를 함께 용접하여 370 mm 폭의 냉각 판 블레이드를 형성할 수 있다. 일부 경우에, 냉각 판 블레이드의 두께는 제1 표면에서 제2 표면까지 5.5 mm 내지 6 mm이다. 그러나, 냉각 판 블레이드는 임의의 적절한 두께를 가질 수 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 냉각 판 블레이드는 차량의 배터리 팩이 경험하는 진동 및 충격에 적절한 강성을 갖는다. 하나의 예시적인 실시예에서, 0.017의 종횡비 [t/W]를 갖는 블레이드는 55 Hz(자유) 및 230 Hz(양 단부에 고정) 초과의 제1 고유 주파수를 갖는다. 다른 예시적인 실시예에서, 블레이드는 30 Hz 초과, 40 Hz 초과, 또는 50 Hz 초과(자유) 및 200 Hz, 210 Hz, 220 Hz(양 단부에 고정) 초과의 제1 고유 주파수를 갖는다. 제1 고유 주파수 범위의 중요성은 상대적으로 뻣뻣한 냉각 판 블레이드를 뻣뻣하지 않은 마이크로 채널로부터 구별하는 것이다. 마이크로 채널은 제1 고유 주파수가 약 5 Hz 미만이다.
마이크로 채널만으로는 강성이 부족하기 때문에, 임의의 추가적인 구조적 지지 없이 마이크로 채널로 배터리 팩의 배터리를 지지한다면, 일반적인 진동 및 충격으로 인해 마이크로 채널이 배터리 전지에 대해 이동하게 된다. 이는 결국 마이크로 채널과 배터리 전지 사이의 접합부가 피로하고 분리되게 한다. 따라서, 마이크로 채널이 냉각에 사용되었을 때, 마이크로 채널은 두꺼운/단단한 지지 구조체에 연결된다.
이제, 도 9a를 참조하면, 단순한 마이크로 채널 스트립(950)이 전지(960)를 포함하는 배터리 팩을 냉각하는 데에 사용된다. 마이크로 채널 스트립(950)과 관련된 스택 업은 배터리 전지(들)(960), 제1 에폭시 층(961), 코팅(962), 지지 구조체(951), 제2 에폭시 층(963), 및 마이크로 채널 스트립(950)을 포함할 수 있다. 코팅(962)은 배터리 전지(들)(960)와 지지 구조체(951) 사이에 전기적 격리를 제공할 수 있다. 다양한 실시예에서, 코팅(962)은 자외선 코팅, 분말 코팅, 양극 산화 코팅, 에폭시, 또는 본 기술 분야에 일반적으로 공지된 임의의 다른 코팅일 수 있다. 제1 에폭시 층(961)은 배터리 전지(960)를 지지 구조체(951)에 접합하고, 제2 에폭시 층(963)은 마이크로 채널(950)을 지지 구조체(951)에 접합한다. 더욱이, UV 코팅 층(962)은 배터리 전지(960)와 지지 구조체(951) 사이에 위치될 수 있다. 그러한 제조 기술은 다수의 단계, 및 개별 구성요소(즉, 배터리 전지, 지지 구조체, 및 마이크로 채널)의 적층을 포함한다. 이러한 적층은 공차 오류 및 증가된 열 저항, 특히 여분의 에폭시 층 및 추가 지지 구조체의 추가된 열 저항을 초래한다.
마이크로 채널 스트립 냉각 판은 또한 간극으로 인해 더 큰 열 저항을 받는다. 마이크로 채널 스트립 구조체는 좁기 때문에, 스트립으로 놓이며, 불가피하게 제1 마이크로 채널 스트립과 제2 마이크로 채널 스트립 사이에 적어도 작은 간격(952)이 있게 된다. 이들 간극은 마이크로 채널 스트립(950)과 지지 구조체 사이의 공간, 지지 구조체로 인한 간극, 및 2개의 나란한 스트립 사이의 간극을 포함할 수 있다. 이들 간극은 공차를 줄임으로써(제조 비용을 증가시켜) 감소될 수 있지만, 남아있는 간극은 일부 재료 또는 공기로 채워져, 흔히 더 높은 열 저항을 갖게 된다. 따라서, 이들 간극은 x 방향과 y 방향 모두에서 전지로부터 멀어지게 열 저항을 증가시킨다.
이와 달리, 도 9b를 참조하면, 본 명세서에 설명된 압출된 냉각 판 블레이드(974)는 지지 구조체에 통합된 채널(975)을 포함하여, 압출된 냉각 판 블레이드가 전지를 지지하기에 충분한 강성을 갖지만 스택 업의 낮은 총 열 저항을 갖는다. 예시적인 실시예에서, 냉각 판 블레이드(974)와 관련된 스택 업은 배터리 전지(970), 에폭시 층(971), 코팅 층(972), 및 냉각 판 블레이드(974)를 포함한다. 이 예시적인 실시예는 연결할 개별 부품이 적기 때문에 위의 마이크로 채널 예보다 제조하기가 더 쉽다. 예시적인 실시예에서, 시스템(980)은 냉각 판 블레이드(974), 냉각 판 블레이드(974)의 표면 상의 코팅(972), 및 에폭시 층(971)을 통해 냉각 판 블레이드(974) 및 코팅(972)에 연결된 배터리 전지(970)를 포함한다. 코팅(972)은 배터리 전지(들)(970)와 냉각 판 블레이드(974) 사이에 전기적 격리를 제공할 수 있다. 다양한 실시예에서, 코팅(972)은 자외선 코팅, 분말 코팅, 양극 산화 코팅, 에폭시, 또는 본 기술 분야에 일반적으로 공지된 임의의 다른 코팅일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 냉각 판 블레이드는 복수의 전지에 걸쳐 배터리 팩에 부착될 수 있다. 따라서, 냉각 판 블레이드는 공극 없이 다수의 전지에 걸쳐 있을 수 있다.
따라서, 냉각 판 블레이드는 설계/제조에서 공차 관련 문제를 감소시킬 수 있다. 냉각 판 블레이드는 또한 위의 마이크로 채널 예에서 공극으로 인해 발생할 수 있는 열 저항을 제거할 수 있다. 냉각 판 블레이드는 또한 적어도 제2 에폭시 층 및 그 관련 열 저항을 제거함으로써, 그렇지 않다면 또한 배터리 전지와 작동 유체 사이의 금속 두께를 감소시킴으로써 전체 열 저항을 감소시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 냉각 판 블레이드 채널과 배터리 전지 사이의 금속은 약 1.75 mm 두께, 또는 1 mm - 2.5 mm 두께, 또는 0.5 mm - 3 mm 두께, 또는 임의의 적절한 두께이다.
예시적인 실시예에서, 냉각 판은 모노코크 냉각 판 블레이드(monocoque cold plate blade)이다. 예시적인 일 실시예에서, 모노코크 냉각 판 블레이드는 구조적 표피로서 설명될 수 있고, 구조 시스템은 달걀 껍질과 유사한 물체의 외부 표피를 통해 지지되는 하중을 갖는다. 다른 예시적인 실시예에서, 모노코크 냉각 판 블레이드는 표피 내에서 인장력과 압축력을 모두 전달하고 하중 지지용 내부 프레임이 없는 외부 표피를 갖는 물체로서 설명된다. 예시적인 실시예에서, 모노코크 냉각 판 블레이드는 압축 구조체를 갖는 인장 응력을 받는 표피인 외부 표피를 갖는다.
본 명세서에서는 주로 하나의 압출 풀로 형성된 압출된 판(105)으로서, 또는 일 단부에서 다른 단부까지 채널을 갖는 압출된 냉각 판을 형성하기 위해 다수의 압출된 판을 단부 대 단부 방식으로 배치함으로써 형성된 압출된 판(105)으로서 설명되지만, 여기서 다른 제조 방법이 사용될 수 있으며, 냉각 판은 본 명세서에 설명된 냉각 판 예와 구조적으로 유사한 임의의 디바이스를 포함할 수 있다는 것이 유념된다. 예를 들어, 냉각 판은 냉각 판의 상단 부분과 냉각 판의 하단 부분을 별개로 제조함으로써 형성될 수 있다. 상단 부분 및/또는 하단 부분은, 함께 결합될 때, 구조체가 도 1a와 관련하여 설명된 것과 유사하도록 냉각 판의 제1 단부로부터 제2 단부로 연장되는 채널을 포함할 수 있다. 상단 및 하단 부분은 압출, 캐스팅, 사출 성형, 적층 제조, 제거 제조, 스탬핑/형성, 및/또는 임의의 다른 적절한 제조 기술에 의해 형성될 수 있다. 상단 및 하단 부분은 마찰 용접, 브레이징, 스탬핑/형성 설계, 구조적 접합, 레이저 용접 등과 같은 임의의 적절한 제조 기술에 의해 함께 연결될 수 있다. 더욱이, 독특한 실시예에서, 상단 부분은 하단 부분 위에 오버몰딩될 수 있다.
더욱이, 이 예시적인 실시예에서, 상단 부분은 제1 재료를 포함할 수 있는 반면, 하단 부분은 제1 재료와 상이한(같지 않은) 제2 재료를 포함한다. 예를 들어, 상단 부분은 매우 열 전도성이 있는 재료(예를 들어, 알루미늄)일 수 있고, 하단 부분은 (상단 부분에 비해) 상대적으로 낮은 열 전도성 재료(예를 들어, 강철 또는 성형 플라스틱)일 수 있다. 이 방식으로, 배터리로부터의 열은 채널 내의 작동 유체로 전도되지만, 다른 구조체(예를 들어, 차량 섀시 또는 배터리 팩을 지지하는 기타 구조체)로부터의 열은 작동 유체로 쉽게 전도되지 않는다. 이는 작동 유체가 주로 배터리를 냉각시키도록 구성되기 때문에 중요하다. 이 방식으로, 시스템은 동일한 재료를 모두 포함하는 냉각 판 블레이드의 상단 및 하단을 갖는 시스템보다 더 높은 배터리 냉각 효율을 갖도록 구성된다. 달리 말하면, 냉각 판 블레이드는 배터리 전지에 대한 히트 싱크와 배터리 전지로부터 멀리 떨어진 쪽의 환경에 대한 절연체(상대적으로 말하면)의 역할을 한다.
예시적인 실시예에서, 냉각 판 블레이드는 재료의 양과 열이 배터리 전지로부터 작동 유체로 통과하는 인터페이스의 수를 최소화한다. 더욱이, 예시적인 실시예에서, 채널은 마이크로 채널(약 10-200 마이크로미터인 것으로 계산된 수력학적 직경을 가짐)이 아니라, 미니 채널(약 200 마이크로미터-3 밀리미터인 것으로 계산된 수력학적 직경을 가짐)이거나 종래의 채널(3 밀리미터의 수력학적 직경보다 큼)이다. 예시적인 실시예에서, 직사각형 채널의 수력학적 직경은 4 * 면적/가장자리로 계산된다. 다양한 예시적인 실시예에서, 냉각 판 블레이드는 많은 열원을 갖는 큰 영역으로부터 열을 균일하게 제거하도록 구성된다. 예시적인 실시예에서, 냉각 판 블레이드 채널은 질식 유동(choked flow)을 방지하도록 크기 설정된다. 예를 들어, 채널은 상단 및 하단의 합치 디봇, 지그재그 표면, 또는 난류를 생성하기 위한 임의의 형상 또는 구조적 디바이스를 포함할 수 있다.
이제, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 개시내용의 양태에 따른 톱 절단부를 갖는 압출된 판(205)이 예시되어 있다. 압출된 판(205)은 도 1, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이 압출된 판(105, 305, 405, 505 및 605)의 양태를 포함할 수 있다. 매니폴드는 압출된 판(205)로부터 밀링될 수 있고 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된 바와 같은 매니폴드(310, 410 및 510)의 양태를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 매니폴드는 압출된 판과 통합된다.
예시적인 실시예에서, 압출된 판(205)은 압출된 판(205)의 제1 단부에 형성된 제1 매니폴드(211), 및 압출된 판(205)의 제2 단부에 형성된 제2 매니폴드(212)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 매니폴드는 압출된 판(205)의 각각의 단부에 슬롯 또는 공극을 생성하도록 압출된 판의 단부로부터 재료를 제거함으로써 생성된다. 다양한 예시적인 실시예에서, 재료는 압출된 판의 단부에 톱 절단부를 만들거나 라우터를 사용하여 재료를 제거함으로써 제거된다. 일부 경우에, 톱 절단부의 깊이는 깊이 24 mm, 높이 2.5 mm, 폭 370 mm이다. 더욱이, 임의의 적절한 크기의 톱 절단부가 사용될 수 있다.
일부 예에서, 냉각 판은 단부 캡(215)을 더 포함할 수 있다. 단부 캡(215)은 매니폴드를 캡 오프하도록 구성된다. 단부 캡(215)은 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이 단부 캡(525 및 615)의 양태를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡은 각각 작동 유체의 유동을 지향시키도록 제1 매니폴드(211) 및 제2 매니폴드(212)에 삽입되는 유동 지향 구조체(230)를 각각 포함한다. 일부 경우에, 유동 지향 구조체는 제1 포트로부터의 작동 유체가 제1 채널 및 제1 채널에 인접한 제2 채널에서 판의 제1 단부로부터 제2 단부까지 선형으로, 평행하게, 동일한 방향으로 유동하게 한다.
하나의 예에서, 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡은 유체가 블레이드의 제1 단부에 있는 입구로 유동하고, 평행 채널에서 냉각 판 블레이드를 통해 유동하며, 제1 단부 반대쪽에 있는 냉각 판 블레이드의 제2 단부에 위치된 출구 밖으로 유동하도록 각 단부에 단일 매니폴드를 생성하도록 구성된다.
다른 예시적인 실시예에서, 유동 지향 구조체는 유동을 특정 채널 내로 및/또는 밖으로 지향시키도록 제1 매니폴드(211) 및/또는 제2 매니폴드(212)를 세분화하는 치형부를 포함할 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, 작동 유체의 입구 및 출구가 제1 매니폴드에 있는 경우, 유동 지향 구조체는 제1 매니폴드(211)를 2개의 절반부로 분리하여, 작동 유체는 유동 지향 구조체의 분리 벽의 일 측면에 있는 입구 포트로 유동하고, 채널의 절반부에서 흘러내려 제2 매니폴드(212)로 유동하고, 다시 채널의 다른 절반부에서 흘러내려 다시 제1 매니폴드(211)의 제2 절반부로 유동하며, 제1 매니폴드(211)의 제2 절반부에 있는 출구 포트 밖으로 유동한다.
다른 예시적인 실시예에서, 유동 지향 구조체는 유동을 다른 모든 채널 또는 채널 그룹 아래로 그리고 뒤로 지향시키도록 구성된 치형부를 가질 수 있다. 이 예시적인 실시예에서, 유동은 제1 측면의 일 단부에서 들어가서 사형 방식으로 냉각 판 블레이드를 가로질러 아래로 그리고 뒤로 유동할 수 있다. 이 예시적인 실시예에서, 유체는 블레이드의 반대쪽 단부 근방의 제1 측면에서 배출될 수 있거나, 블레이드의 반대쪽 단부 근방의 제1 측면 반대쪽의 제2 측면에서 배출될 수 있다. 어떤 경우에든, 이 예시적인 실시예에서, 유체 유동은, 하나의 평행 경로에서 다음 경로로 방향을 변경할 때 U 턴을 하는 경우를 제외하고는, 냉각 판 블레이드 전체에 걸쳐 비교적 일정한 속도이다.
다른 예시적인 실시예에서, 유동 지향 구조체는 유동을 상단 매니폴드 부분으로부터 제1 채널(또는 채널 그룹) 아래로, 다시 인접한 채널(또는 채널 그룹)에서 그리고 하단 매니폴드 부분으로 유동시키도록 치형부를 갖게 구성된 분할 레벨 매니폴드를 포함할 수 있다. 따라서, 예시적인 실시예에서, 유동은 열 구배를 최소화하기 위해 한 번 이상 앞뒤로 통과하지 않고 제1 측면의 일 단부에서 들어가서 냉각 판 블레이드를 가로질러 아래로 그리고 뒤로 유동할 수 있다. 분할 레벨 매니폴드 헤더는 추가 유동 라우팅 자유도를 생성한다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 중앙 매니폴드가 제1 압출된 판과 제2 압출된 판 사이에 위치될 수 있다. 중앙 매니폴드는 각각의 제1 및 제2 압출된 판 상의 톱 절단부에 삽입될 수 있고 양쪽 판으로부터 수신된 유동을 지향시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 중앙 매니폴드는 제1 압출된 판으로부터의 유동이 제1 압출된 판의 다른 채널(들)로 복귀되게 하고 제2 압출된 판으로부터의 유동이 제2 압출된 판의 다른 채널(들)로 복귀되게 할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 유동 지향 구조체(230)는 작동 유체가 압출된 판을 통해 입구 포트로부터 출구 포트로 유동하게 한다. 일부 경우에, 유동 지향 구조체(230)는 제1 포트로부터의 작동 유체가 판의 제1 단부로부터 제2 단부로 제1 채널에서 유동하게 한 다음, 인접한 채널에서 제2 단부로부터 제1 단부로 사형 방식으로 다시 유동하게 한다.
일부 경우에, 압출된 판(205)은 유로를 포함하고, 여기서 유로는 선형, 사형, 교차 유동, 평행 및 직렬 중 하나이다. 일부 경우에, 유로는 제1 및 제2 단부 캡의 구조에 의존한다. 일부 경우에, 압출된 판(205)은 단부 캡에 의해 생성된 사형 유로를 포함한다. 다양한 예시적인 실시예에 따르면, 채널 구성은 단부 캡 설계(들)를 변경함으로써 변경될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, 전술한 유동 지향 구조체(230)로부터 약간 상이하게 벗어나, 그리고 도 2c를 참조하여, 매니폴드는 단부 캡(215)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 단부 캡(215)은 하나 이상의 공동(241)을 갖는 구조체를 포함할 수 있다. 단일 공동(241)이 있는 실시예에서, 단부 캡(215)은 분리 벽이 없는 단일 중공형 매니폴드를 포함한다. 2개의 공동이 있는 실시예에서, 제1 공동과 제2 공동 사이에 단일 분리 벽(242)이 있다. 더욱이, 임의의 적절한 수의 공동 N개가 N-1개의 분리 벽을 사용하여 형성될 수 있다. 단부 캡(215)은, 예를 들어 라우터 또는 톱을 사용하여 고체 구조체로부터 재료를 제거함으로써 형성될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 단부 캡은 적층 제조 또는 임의의 다른 적절한 방법에 의해 형성될 수 있다. 이 예에서, 단부 캡(215)은 톱 절단되지 않은 압출된 판에 연결된다. 다른 예시적인 실시예에서, 중공형 매니폴드 섹션은 압출된 판의 단부에 형성되고 평판(예를 들어)이 사용되어 형성된 매니폴드를 캡 오프할 수 있다.
더욱이, 매니폴드가 압출된 판의 단부에 있는 다른 예시적인 실시예에서, 전술한 유동 지향 구조체(230)로 되돌아가서, 그리고 도 2d를 참조하면, 단부 캡(215)은 베이스 구성요소(255), 핑거(257), 및 측벽(258)을 포함할 수 있다. 이 실시예는 매니폴드에 삽입하기 위해 "T" 형상일 수 있다. 측벽(258)은 단부 캡(250)의 양 단부에 위치될 수 있고 매니폴드의 단부를 폐쇄하도록 구성될 수 있다. 핑거(257)는 매니폴드로의 삽입을 위해 베이스 구성요소(255)로부터 연장되도록 구성될 수 있다. 핑거(257)는 유체의 유동을 지향시키고 매니폴드를 세분화하도록 추가로 구성될 수 있다. 따라서, 예시적인 실시예에서, 냉각 판 블레이드 내의 유체의 유로는 단부 캡(250) 상의 핑거의 설계를 재구성함으로써 수정될 수 있다. 예를 들어, 핑거가 매니폴드를 더 세분화하도록 추가될 수 있고, 핑거가 더 많은 평행 유동을 야기하도록 제거될 수 있으며, 핑거가 상이한 위치에 배치되어 블레이드를 재설계하지 않고도 냉각 판 블레이드의 유동을 변경할 수 있다. 이는 냉각 판 블레이드 본체의 제조 프로세스를 변경하는 일 없이 기민한 설계를 용이하게 한다.
일부 경우에, 압출된 판(205)은 전지 아래의 유동을 최대화하도록 설계된다.
예시적인 실시예에서, 유동을 입구로부터 (본 명세서에서 설명된 바와 같은) 냉각 판의 채널을 통해 출구로 지향시키는 임의의 적절한 매니폴드 구조가 사용될 수 있다.
도 3은 본 개시내용의 양태에 따른, 압출된 판(305)의 상단측 및 하단측 중 하나, 이 경우 상단측(313)으로부터 절단된 노치(315)를 갖는 압출된 판(305)을 예시한다. 따라서, 예시적인 실시예에서, 압출된 판(305)은 매니폴드(310) 및 노치(315)를 포함할 수 있다. 압출된 판(305)은 도 1, 도 2, 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이 압출된 판(105, 205, 405, 505 및 605)의 양태를 포함할 수 있다. 노치(315)는 압출된 판(305)으로부터 밀링될 수 있고 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된 바와 같은 노치(415 및 515)의 양태를 포함할 수 있다.
특히, 노치(315)는 압출된 판(305)의 상단측 또는 하단측의 일부의 라우터 또는 레이저 제거를 포함하는 임의의 적절한 방법에 의해 형성될 수 있다. 노치(315)는 아래에 설명되는 바와 같이 포트를 수용하기에 적절한 임의의 크기이다. 노치는 매니폴드(310)에 개구를 제공하도록 구성된다. 매니폴드가 단부 캡에 위치되는 실시예에서, 노치는 또한 단부 캡에 있을 수 있다.
도 4는 본 개시내용의 양태에 따른, 포트(420)를 갖는 압출된 판(405)을 예시한다. 일부 예에서, 압출된 판(405)은 매니폴드(410), 노치(415), 및 포트(420)를 포함할 수 있다. 압출된 판(405)은 도 1, 도 2, 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이 압출된 판(105, 205, 305, 505 및 605)의 양태를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 포트(420)는 플랜지(421)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 플랜지(421)는 노치(415)에 끼워지도록 구성된다. 예시적인 실시예에서, 제1 포트(420)는 제1 노치(415)와 정합하기 위한 플랜지(421)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 포트(420)는 압출된 판(405)에 대한 마찰 용접 플랜지(421)에 의해 압출된 판(405)에 부착된다. 더욱이, 매니폴드에 포트를 생성하는 임의의 적절한 방법이 사용될 수 있다.
포트(420)는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된 바와 같은 포트(520 및 620)의 양태를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 포트(420)는 주입 포트이다. 예시적인 실시예에서, 제1 포트(420)는 입구 포트이다. 예시적인 실시예에서, 제1 포트(420)는 입구 피팅을 포함한다.
도 4에 도시되지 않은 다른 예시적인 실시예에서, 압출된 판(405)은 압출된 판(405)의 제2 노치에 정합하기 위한 제2 플랜지를 갖는 제2 포트를 더 포함한다. 예시적인 실시예에서, 제2 포트는 작동 유체의 유출을 위한 출구 포트이다. 제2 포트는 제1 포트와 동일한 매니폴드에 위치될 수 있거나, 제1 포트의 반대쪽 매니폴드에 위치될 수 있다. 더욱이, 제2 포트는 압출된 판(405)의 제1 포트와 동일 측면 또는 압출된 판(405)의 반대 측면에 위치될 수 있다. 따라서, 예시적인 실시예에서, 제1 포트는 제1 매니폴드로의 작동 유체의 유입을 위해 구성되고, 제2 포트는 제1 매니폴드 또는 제2 매니폴드 중 하나로부터의 작동 유체의 유출을 위해 구성된다. 일부 경우에, 제1 포트(420) 및 제2 포트(이 도면에 도시되지 않음)는 각각 압출된 판에 통합된 통합형 연결 포트이다.
도 5는 본 개시내용의 양태에 따른, 단부 캡(525)을 갖는 압출된 판(505)을 포함하는 냉각 판(500)을 예시한다. 일부 예에서, 냉각 판(500)은 압출된 판(505), 매니폴드(510), 노치(515), 포트(520 및 521), 및 단부 캡(525)을 포함한다. 더욱이, 도 5에 예시된 바와 같이, 냉각 판(500)은 측면 레일(530)을 더 포함할 수 있다. 압출된 판(505)은 도 1, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이 압출된 판(105, 205, 305, 405 및 605)의 양태를 포함할 수 있다.
매니폴드(510)는 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 매니폴드(210, 310 및 410)의 양태를 포함할 수 있다. 노치(515)는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 노치(315 및 415)의 양태를 포함할 수 있다. 포트(520)는 도 4 및 도 6을 참조하여 설명된 바와 같은 포트(420 및 620)의 양태를 포함할 수 있다. 단부 캡(525)은 도 2 및 도 6을 참조하여 설명된 바와 같은 단부 캡(215 및 615)의 양태를 포함할 수 있다.
측면 레일(530)은 도 6을 참조하여 설명된 바와 같은 측면 레일(630)의 양태를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 측면 레일(530)은 장착 인터페이스 또는 플랜지를 포함한다. 다양한 예시적인 실시예에서, 측면 레일(530)은 압출, 스탬핑 등에 의해 형성된다. 일부 경우에, 측면 레일(530)은 냉각 판(500)의 측면 에지에 마찰 용접된다. 따라서, 일부 경우에, 냉각 판(500)은 냉각 판(500)을 다른 물체에 장착하기 위한 장착 인터페이스를 더 포함한다. 일부 경우에, 다른 물체는 배터리 팩 및 차량 구조체 중 하나를 포함한다. 따라서, 예시적인 실시예에서, 측면 레일(530)은 장착 측면 레일로 명명될 수 있다.
도 6은 본 개시내용의 양태에 따른 측면 레일(630)을 갖는 냉각 판(600)의 단부도를 예시한다. 일부 예에서, 냉각 판(600)은 포트(620 및 621), 단부 캡(615), 및 측면 레일(630)을 포함할 수 있다.
포트(620)는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된 바와 같은 포트(420 및 520)의 양태를 포함할 수 있다. 단부 캡(615)은 도 2 및 도 5를 참조하여 설명된 바와 같은 단부 캡(215 및 525)의 양태를 포함할 수 있다. 측면 레일(630)은 도 5를 참조하여 설명된 바와 같은 측면 레일(530)의 양태를 포함할 수 있다.
도 7은 본 개시내용의 양태에 따른 압출 프로세스를 사용하여 형성된 냉각 판 제조 시스템(705)의 다이어그램(700)을 도시한다. 일부 예에서, 냉각 판 제조 시스템(705)은 압출기(710), 밀링 구성요소(715), 포트 배치 구성요소(720), 단부 캡 구성요소(725), 용접 구성요소(730), 및 접합 구성요소(735)를 포함할 수 있다.
압출기(710)는 압출된 판을 형성하기 위해 다이를 통해 금속 재료를 압출할 수 있다. 다양한 실시예에서, 냉각 판 제조 시스템은 압출기(710)를 다이 캐스터 또는 스탬핑/형성 구성요소로 대체할 수 있다.
밀링 구성요소(715)는 판의 제1 단부를 밀링하여 제1 매니폴드를 형성할 수 있고; 판의 제2 단부를 밀링하여 제2 매니폴드를 형성할 수 있으며; 제1 매니폴드 위의 상단 표면에서 제1 노치를 밀링할 수 있고; 그리고 제1 매니폴드 또는 제2 매니폴드 중 하나 위 또는 아래의 상단 또는 하단 표면 중 하나에서 제2 노치를 밀링할 수 있다. 일부 경우에, 밀링은 톱 절단으로 수행된다. 일부 경우에, 밀링은 "라우터"를 밀링하여 수행될 수 있다. 일부 경우에, 톱 절단부의 깊이는 깊이 24 mm, 높이 2.5 mm, 폭 370 mm, 또는 임의의 적절한 치수이다.
포트 배치 구성요소(720)는, 제1 노치에, 제1 매니폴드로의 작동 유체의 유입을 위한 제1 포트를 배치하고, 제2 노치에, 제1 매니폴드 또는 제2 매니폴드 중 하나로부터 작동 유체의 유출을 위한 제2 포트를 배치할 수 있다.
단부 캡 구성요소(725)는 본 명세서에 설명된 바와 같은 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡을 형성할 수 있다.
용접 구성요소(730)는 압출된 판, 제1 단부 캡, 제2 단부 캡, 제1 포트 및 제2 포트를 용접하여 밀봉된 인클로저를 형성할 수 있다. 일부 경우에, 용접은 마찰 용접을 포함한다. 일부 경우에, 마찰 용접은 접합 또는 접착제 없이 솔더리스 방식으로 제1 단부 캡을 제1 매니폴드에 밀봉하고 제2 단부 캡을 제2 매니폴드에 밀봉하는 단계를 더 포함한다. 일부 경우에, 마찰 용접은 차량 용례에서 일반적인 부하 및 진동 하에서도 누설이 발생하는 것을 방지하는 방식으로 제1 단부 캡을 제1 매니폴드에 밀봉하고 제2 단부 캡을 제2 매니폴드에 밀봉하는 단계를 더 포함한다. 일부 경우에, 마찰 용접은, 후속적으로 밀봉제를 사용하는 일 없이, 압출된 판, 제1 및 제2 포트, 및 제1 및 제2 단부 캡 사이에 자체 밀봉 인터페이스를 초래한다. 본 명세서에서는 일반적으로 마찰 용접 기술을 사용한 밀봉으로 설명되지만, 2개의 물체를 결합하기 위한 임의의 적절한 기술이 다른 예시적인 실시예에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 플라스틱은 마찰 교반될 수 있다. 구조적 접합, 레이저 용접, 및 물체에 결합하기 위한 기타 공지된 기술을 특정 연결에 적합하게 사용할 수 있다. 다양한 실시예에서, 다양한 구성요소가 캐스팅 또는 스탬핑/형성을 통해 형성되었을 때, 용접 구성요소(730)는 도시되지 않은 브레이징 구성요소로 대체될 수 있다.
접합 구성요소(735)는 전지를 냉각 판에 직접 접합할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 직접 접합은 열 스택 업을 감소시킨다.
도 8은 본 개시내용의 양태에 따른 압출 프로세스를 사용하여 냉각 판을 제조하기 위해 냉각 판 제조 시스템(705)에 의해 수행되는 프로세스의 흐름도(800)를 도시한다. 일부 예에서, 냉각 판 제조 시스템은 설명된 기능을 수행하기 위해 냉각 판 제조 시스템의 기능 요소를 제어하는 코드 세트를 실행할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 냉각 판 제조 시스템은 특수 목적 하드웨어를 사용할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 본 명세서에 설명된 작동은 다양한 하위 단계로 구성될 수 있거나, 본 명세서에 설명된 다른 작동과 함께 수행될 수 있다. 이들 작동은 본 개시내용의 양태에 따라 설명된 방법 및 프로세스에 따라 수행될 수 있다.
블록 805에서, 냉각 판 제조 시스템은 다이를 통해 금속 재료를 압출하여 압출된 판을 형성할 수 있다. 특정 예에서, 설명된 작동의 양태는 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이 압출기(710)에 의해 수행될 수 있다. 압출된 판은, 판의 제1 단부로부터 판의 제1 단부 반대쪽에 있는 판의 제2 단부까지 선형으로 연장되는, 압출 프로세스에 의해 형성된 채널을 포함할 수 있다. 판은 상단 표면 및 상단 표면에 평행한 하단 표면을 포함한다. 채널은 서로 평행하게 상단 표면과 하단 표면 사이에 위치되고; 일부 경우에, 채널은 압출 프로세스에 의해 형성된 벽에 의해 서로 분리된다.
블록 810에서, 냉각 판 제조 시스템은 판의 제1 단부를 밀링하여 제1 매니폴드를 형성할 수 있다. 블록 815에서, 냉각 판 제조 시스템은 판의 제2 단부를 밀링하여 제2 매니폴드를 형성할 수 있다. 특정 예에서, 설명된 작동의 양태는 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이 밀링 구성요소(715)에 의해 수행될 수 있다.
블록 820에서, 냉각 판 제조 시스템은 제1 매니폴드 위의 상단 표면에서 제1 노치를 밀링할 수 있다. 블록 825에서, 냉각 판 제조 시스템은 제1 매니폴드 또는 제2 매니폴드 중 하나 위의 상단 표면에서 제2 노치를 밀링할 수 있다. 특정 예에서, 설명된 작동의 양태는 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이 밀링 구성요소(715)에 의해 수행될 수 있다.
블록 830에서, 냉각 판 제조 시스템은 제1 매니폴드로의 작동 유체의 유입을 위한 제1 포트를 제1 노치에 배치할 수 있다. 블록 835에서, 냉각 판 제조 시스템은 제1 매니폴드 또는 제2 매니폴드 중 하나로부터 작동 유체의 유출을 위한 제2 포트를 제2 노치에 배치할 수 있다. 특정 예에서, 설명된 작동의 양태는 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이 포트 배치 구성요소(720)에 의해 수행될 수 있다.
블록 840에서, 냉각 판 제조 시스템은 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡을 형성할 수 있다. 특정 예에서, 설명된 작동의 양태는 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이 단부 캡 구성요소(725)에 의해 수행될 수 있다.
블록 845에서, 냉각 판 제조 시스템은 압출된 판, 제1 단부 캡, 제2 단부 캡, 제1 포트 및 제2 포트를 용접하여 밀봉된 인클로저를 형성할 수 있다. 특정 예에서, 설명된 작동의 양태는 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이 용접 구성요소(730)에 의해 수행될 수 있다.
도 10a는 본 개시내용의 양태에 따른 입구 포트(1020) 및 출구 포트(1021)를 갖는 냉각 판(1000)의 평면도를 예시한다. 냉각 판(1000)은 압출된 판(1005), 입구 포트(1020) 및 출구 포트(1021)를 갖는 단부에 근접하게 배치된 제1 단부 캡(1015), 및 제1 단부 캡 반대쪽에 배치된 제2 단부 캡(1016)을 더 포함할 수 있다.
도 10b는 본 개시내용의 양태에 따른 압출된 판(1005), 제1 단부 캡(1015), 및 제2 단부 캡(1016)을 포함하는 냉각 판(1000)의 측면도를 예시한다. 도 10c는 냉각 판(1000)의 단면 A-A를 따른 단면도를 예시한다. 제1 단부 캡(1015)은 냉각 판(1000)의 제1 단부 상의 모든 다른 벽(1070)과 인터페이스하도록 구성된 핑거(1057)를 더 포함할 수 있다. 유사하게, 제2 단부 캡(1016)은 제1 단부 캡(1015)이 인터페이스하지 않는 각각의 벽과 인터페이스하도록 구성된 핑거(1067)를 포함할 수 있다. 이는 작동 유체가 입구 포트(1020)로 들어가서 냉각 판(1000)의 제1 단부로부터 냉각 판(1000)의 제2 단부로, 이후에 다시 냉각 판(1000)의 제2 단부로부터 냉각 판(1000)의 제1 단부로 채널(1010)을 통해 유동하는 사형 유로를 생성할 수 있다. 이는 여러 번 반복될 수 있으며, 출구 포트(1021)는 도 10a에 도시된 바와 같이 입구 포트(1020)와 동일 측면에 있을 수 있다.
도 11a는 본 개시내용의 양태에 따른 제1 입구 포트(1120), 제1 출구 포트(1121), 제2 입구 포트(1122), 및 제2 출구 포트(1123)를 갖는 냉각 판(1100)의 평면도를 예시한다. 냉각 판(1100)은 압출된 판(1105), 제1 입구 포트(1120) 및 제2 입구 포트(1122)를 갖는 단부에 근접하게 배치된 제1 단부 캡(1115), 및 제1 단부 캡 반대쪽에 배치된 제2 단부 캡(1116)을 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 입구 포트는 출구 포트일 수도 있고 그 반대의 경우도 마찬가지이며, 그 결과 한쪽 단부에 제1 입구 포트 및 반대쪽 단부에 제2 입구 포트가 초래된다. 예시적인 실시예에서, 입구 포트(1120, 1122) 및 출구 포트(1121, 1123)의 길이방향 배향은 냉각 판(1100) 내의 유로에 평행할 수 있다. 이 구성은 유체 연결이 시스템 외부에서 이루어지도록 하고 유체 연결이 배터리 전지가 위치된 곳에서 떨어져 밀봉되도록 할 수 있다. 이는 충돌, 침투 또는 충돌 충격 부하의 경우에 더 안전한 시스템을 만드는 추가 이점을 가질 수 있다. 또한, 이는 유체 연결부가 제조 오류, 유지 보수 등으로 인해 손상될 가능성을 감소시킬 수 있다.
도 11b는 본 개시내용의 양태에 따른 압출된 판(1105), 제1 단부 캡(1115), 및 제2 단부 캡(1116)을 포함하는 냉각 판(1100)의 측면도를 예시한다. 도 11c는 냉각 판(1100)의 단면 B-B를 따른 단면도를 예시한다. 제1 단부 캡(1115)은 냉각 판(1100)의 제1 단부 상의 중간 벽(1170)과 인터페이스하도록 구성된 핑거(1157)를 더 포함할 수 있다. 유사하게, 제2 단부 캡(1116)은 제2 단부 상의 중간 벽(1170)과 인터페이스하도록 구성된 핑거(1167)를 포함할 수 있다. 이 구성은 압출된 판(1105)의 제1 절반부 및 압출된 판의 제2 절반부 상에 통과 유로를 생성할 수 있다. 작동 유체는 제1 입구 포트(1120)로 들어가서 냉각 판(1100)의 제1 절반부의 제1 단부로부터 제2 단부로 채널(1110)을 통해 유동하고 제1 출구 포트(1121)로부터 유출될 수 있다. 유사하게, 작동 유체는 제2 입구 포트(1122)로 들어가서 냉각 판(1100)의 제2 절반부의 제1 단부로부터 제2 단부로 채널(1111)을 통해 유동하고 제2 출구 포트(1123)로부터 유출될 수 있다. 이는 냉각 판(1100)의 각각의 절반부에서 2개의 별개의 개별적인 유로를 보장할 수 있다.
도 12a는 본 개시내용의 양태에 따른 입구 포트(1220) 및 출구 포트(1221)를 갖는 냉각 판(1200)의 평면도를 예시한다. 냉각 판(1200)은 압출된 판(1205), 입구 포트(1220)를 갖는 단부에 근접하게 배치된 제1 단부 캡(1215), 및 출구 포트(1221)에 근접하게 제1 단부 캡(1215) 반대쪽에 배치된 제2 단부 캡(1216)을 더 포함할 수 있다. 입구 포트(1220)는 제1 단부 캡(1215)에 근접한 압출된 판(1205)의 제1 측면에 배치될 수 있고, 출구 포트(1221)는 제2 단부 캡(1216)에 근접한 압출된 판(1205)의 제2 측면에 배치될 수 있다. 이 구성은 압력 강하와 관련하여 유리한데, 예를 들어 유체가 냉각 판의 길이를 가로질러 유동하기보다는 냉각 판의 폭을 가로질러 유동하기 때문이다(폭이 길이보다 짧은 거리임). 따라서, 냉각 판(1200)의 반대쪽에 유체 포트(1220, 1221)를 배치한 다음 판을 가로지르는 방향으로 유체를 한쪽에서 다른쪽으로 유동하게 함으로써, 더 낮은 압력 강하가 생성된다. 더욱이, "인라인" 입력/출력 포트는 포트에서 90도 회전을 만드는 모든 유체로부터 발생하는 압력 강하를 감소시킨다.
도 12b는 본 개시내용의 양태에 따른 압출된 판(1205), 제1 단부 캡(1215), 제2 단부 캡(1216), 및 입구 포트(1220)를 포함하는 냉각 판(1200)의 측면도를 예시한다. 도 12c는 냉각 판(1200)의 단면 C-C를 따른 단면도를 예시한다. 이 구성은 압출된 판(1205) 상에 통과 유로를 생성할 수 있다. 작동 유체는 입구 포트(1220)로 들어가서 냉각 판(1200)의 제1 단부로부터 제2 단부로 채널(1210)을 통해 유동하고 출구 포트(1221)로부터 유출될 수 있다.
도 13a는 본 개시내용의 양태에 따른 스탬핑된 판(1305)의 사시도를 예시한다. 스탬핑된 판(1305)은 복수의 섭동부(1307)를 포함할 수 있으며, 섭동부는 스탬핑된 판(1305)에 의해 배터리에 제공되는 냉각을 증가시키도록 설계될 수 있다. 스탬핑된 판(1305)은 다른 압출된 판과 조립되어 냉각 판을 형성하도록 구성될 수 있다. 스탬핑된 판(1305)은 인터페이스하는 압출된 판의 평탄한 표면과 정합하고 사형 유로를 생성하도록 구성된 제1 벽(1370)을 더 포함할 수 있다.
도 13b는 본 개시내용의 양태에 따른 냉각 판 조립체(1300)의 사시도를 예시한다. 냉각 판 조립체(1300)는 제1 스탬핑된 판(1305) 및 제1 스탬핑된 판(1305)에 결합된 제2 판(1306)을 포함할 수 있다. 냉각 판 조립체(1300)는 입구 포트(1320) 및 출구 포트(1321)를 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 스탬핑된 판(1305)은 스탬핑된 시트 금속을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 스탬핑된 판(1305) 및 제2 판(1306)은 브레이징을 통해 결합될 수 있다. 이 구성은 압출된 실시예 및 용접된 실시예와 동일하거나 유사한 구조적 이점을 제공할 수 있다.
도 14a는 본 개시내용의 양태에 따른 캐스팅된 판(1405)의 사시도를 예시한다. 캐스팅된 판(1405)은 복수의 섭동부(1407)를 포함할 수 있고, 섭동부는 캐스팅된 판(1405)에 의해 배터리에 제공되는 냉각을 증가시키도록 설계될 수 있다. 캐스팅된 판(1405)은 다른 압출된 판과 조립되어 냉각 판 조립체를 형성하도록 구성될 수 있다. 캐스팅된 판(1405)은 인터페이스하는 판의 평탄한 시트 금속 표면과 정합하고 2개의 별개의 유로를 생성하도록 구성된 벽(1470)을 더 포함할 수 있다. 시트 금속은 배터리 전지(들)가 인터페이스할 수 있는 높은 열 전도성 재료를 제공할 수 있다. 캐스팅된 판(1405)은 배터리 모듈을 위한 구조적 지지의 대부분을 제공할 수 있고, 캐스팅된 판(1405)은 본질적으로 열 절연성일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 입구 포트(1420), 제1 출구 포트(1421), 제2 입구 포트(1422), 및 제2 출구 포트(1423)는 캐스팅된 판(1405)에 용접되거나 브레이징될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 작동 유체는 제1 입구 포트(1420)를 통해 제1 채널(1410)을 통해 제1 출구 포트(1421)로 유동할 수 있다. 유사하게, 작동 유체는 제2 입구 포트(1422)를 통해 제2 채널(1411)을 통해 제2 출구 포트(1423)로 유동할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 캐스팅된 판(1405)은 캐스팅을 통해 제조될 수 있다.
도 14b는 본 개시내용의 양태에 따른 냉각 판 조립체(1400)의 사시도를 예시한다. 냉각 판 조립체(1400)는 제1 캐스팅된 판(1405), 제1 캐스팅된 판(1405)에 결합된 제2 판(1406), 제1 캐스팅된 판(1405)의 제1 단부에 결합된 제1 입구 포트(1420), 제1 캐스팅된 판(1405)의 제2 단부에 결합된 제1 출구 포트(1421), 제1 캐스팅된 판(1405)의 제1 단부에 결합된 제2 입구 포트(1422), 및 제1 캐스팅된 판(1405)의 제2 단부에 결합된 제2 출구 포트(1423)를 포함할 수 있다. 포트(1420, 1421, 1422, 1423)는 브레이징 또는 용접에 의해 제1 캐스팅된 판(1405)에 결합될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 입구 포트(1420, 1422) 및 출구 포트(1421, 1423)의 배향은 채널(1410, 1411)과 평행할 수 있으며 작동 유체가 채널(1410, 1411)로 들어가는 90도 회전을 생성할 수 있다.
도 15a는 본 개시내용의 양태에 따른 냉각 판 조립체(1500)의 사시도를 예시한다. 냉각 판 조립체(1500)는 압출된 판(1505), 제1 측면에서 제1 압출된 판에 결합된 제1 측면 레일(1530), 및 제1 측면 레일(1530) 반대쪽에 배치되고 압출된 판(1505)에 결합되는 제2 측면 레일(1531)을 포함할 수 있다. 제1 측면 레일(1530)은 입구 포트(1520)를 포함할 수 있고, 제2 측면 레일(1531)은 출구 포트(1521)를 포함할 수 있다. 작동 유체를 공급하는 것에 추가하여, 제1 측면 레일(1530) 및 제2 측면 레일(1531)은 배터리 조립체를 위한 구조적 지지를 제공할 수 있다.
도 15b는 압출된 판(1505)의 상단 표면(1501)과 하단 표면(1502) 사이의 평면에서의 단면을 예시한다. 예시적인 실시예에서, 압출된 판(1505)은 복수의 매니폴드(1510)를 포함한다. 각각의 매니폴드(1510)는 압출된 판(1505)의 제1 측면(1503)으로부터 압출된 판(1505)의 제2 측면(1504)으로 연장하는 복수의 채널(1511)을 포함할 수 있다. 각각의 매니폴드(1510)는 제1 측면 레일(1530)(도 15a)의 입구 포트(1520)와 유체 연통하는 매니폴드 입구(1522) 및 제2 측면 레일(1531)(도 15a)의 출구 포트(1521)와 유체 연통하는 매니폴드 출구(1523)를 더 포함할 수 있다. 작동 유체가 냉각 판 조립체(1500)를 가로질러 측방향으로 이동함으로써, 유체는 압력 강하 감소, 더 큰 질량 유량, 및 더 큰 냉각 능력을 경험할 수 있다.
다양한 실시예에서, 압출된 판(1505)은 압출, 스탬핑/형성, 또는 캐스팅될 수 있다. 다양한 실시예에서, 다양한 구성요소는 용접 또는 브레이징에 의해 결합될 수 있다.
냉각 판 제조 방법은 판을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 판은 판의 제1 단부로부터 판의 제1 단부 반대쪽에 있는 판의 제2 단부까지 선형으로 연장되는 채널을 포함할 수 있다. 판은 상단 표면 및 상단 표면과 동일 평면 상에 있는 하단 표면을 포함할 수 있다. 채널은 서로 평행하게 상단 표면과 하단 표면 사이에 위치될 수 있다. 채널은 벽에 의해 서로 분리될 수 있다. 판의 제1 단부는 밀링되어 제1 매니폴드를 형성할 수 있다. 판의 제2 단부는 밀링되어 제2 매니폴드를 형성할 수 있다. 제1 노치는 제1 매니폴드 위의 상단 표면에서 밀링될 수 있고, 제2 노치는 제1 매니폴드 또는 제2 매니폴드 중 하나 위의 상단 표면에서 밀링될 수 있다. 제1 포트는 제1 매니폴드로의 작동 유체의 입구로서 제1 노치에 위치될 수 있다. 제2 포트는 제1 매니폴드 또는 제2 매니폴드 중 하나로부터 작동 유체의 유출을 위해 제2 노치에 위치될 수 있다. 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡이 형성될 수 있다. 제1 단부 캡, 제2 단부 캡, 제1 포트, 및 제2 포트는 밀봉되어 밀봉된 인클로저를 형성할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 냉각 판 블레이드는 구조체 전체에 걸쳐 보다 균일한 온도 윤곽을 갖는다. 특히, 냉각 판 블레이드는 냉각 판 블레이드를 통한 유체의 유동 방향에 수직인 "판 내(in-plate)" 방향으로 거의 균일한 온도 윤곽을 갖도록 구성된다. 이와 달리, 마이크로 채널 냉각 판은 냉각 판 블레이드를 통한 유체의 마이크로 채널 유동 방향에 수직인 "판 내" 방향으로의 온도 윤곽에서 상당한 온도 차이(핫 스팟)를 갖는다. 이들 핫 스팟은 부분적으로 마이크로 채널로의 열 전달을 위한 작은 표면적으로 인한 것이며 그리고 마이크로 채널들 사이에 위치된 금속이 있는 스트립으로 인한 것이다. 이와 달리, 본 명세서에 설명된 다양한 예시적인 실시예에서, 인접한 채널에서 평행하지만 반대 방향의 유로는 냉각 판 블레이드에서 열 구배를 최소화하도록 구성될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 냉각 판 블레이드는 압출된 판에 부착되는, 배터리 팩을 형성하는 복수의 배터리 전지를 갖고, 냉각 판 블레이드는 차량에 장착된다. 냉각 판 블레이드를 소지한 배터리 팩은 모바일 환경이나 임의의 기타 적절한 시스템에 설치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 냉각 시스템 또는 "히트 펌프"는 냉각 판 블레이드의 입구 포트 및 출구 포트에 연결된다. 냉각 시스템은 작동 유체가 냉각 판 블레이드와 히트 싱크 사이의 폐루프에서 유동하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 냉각 유체는 냉각 판 블레이드와 라디에이터 사이의 폐루프에서 유동할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 유체 펌프는 작동 유체가 냉각 판 블레이드로, 냉각 판 블레이드를 통해, 냉각 판 블레이드로부터 멀어지게 그리고 라디에이터로, 라디에이터를 통해, 라디에이터로부터 멀어지게 다시 냉각 판 블레이드로 유동하게 한다. 일반적으로 냉각 판 블레이드를 냉각하는 데에 유용하지만, 냉각 시스템은 반대로 냉각 판 블레이드를 가온하는 데에 사용될 수 있다.
본 개시내용의 원리를 다양한 실시예에 나타냈지만, 특정 환경 및 작동 요건에 특히 적절한, 실제로 사용되는 구조체, 배열, 비율, 요소, 재료 및 구성요소의 많은 수정이 본 개시내용의 원리 및 범위로부터 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 이들 및 기타 변경 또는 수정은 본 개시내용의 범위 내에 포함되도록 의도되고 다음의 청구범위에 표현될 수 있다.
본 개시내용은 다양한 실시예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 본 기술 분야의 숙련자는 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 인식한다. 따라서, 명세서는 제한적인 의미가 아닌 예시적인 의미로 고려되어야 하며, 그러한 모든 수정은 본 개시내용의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 마찬가지로, 이점, 다른 장점 및 문제에 대한 해결책이 다양한 실시예와 관련하여 위에서 설명되었다. 그러나, 임의의 이점, 장점, 또는 해결책이 발생되거나 더 두드러지게 하는 이점, 장점, 문제에 대한 해결책, 및 임의의 요소(들)는 임의의 또는 모든 청구항의 중요한, 필수적인 또는 본질적인 피처 또는 요소로 해석되어서는 안된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "포함하다", "포함하는" 또는 그 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 커버하도록 의도되어, 요소의 목록을 포함하는 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치는 그러한 요소만 포함하지 않고, 명시적으로 나열되지 않았거나 그러한 프로세스, 방법, 물품 또는 장치에 고유한 다른 요소를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "결합된", "결합하는" 또는 그 임의의 다른 변형은 물리적 연결, 전기적 연결, 자기 연결, 광학적 연결, 통신적 연결, 기능적 연결, 열적 연결, 및/또는 임의의 다른 연결을 커버하도록 의도된다. 명세서 또는 청구범위에서 "A, B 또는 C 중 적어도 하나" 또는 "A, B 및 C 중 적어도 하나"와 유사한 언어가 사용되는 경우, 이 문구는 다음 중 어느 하나를 의미하도록 의도된다: (1) A 중 적어도 하나; (2) B 중 적어도 하나; (3) C 중 적어도 하나; (4) A 중 적어도 하나 및 B 중 적어도 하나; (5) B 중 적어도 하나 및 C 중 적어도 하나; (6) A 중 적어도 하나 및 C 중 적어도 하나; 또는 (7) A 중 적어도 하나, B 중 적어도 하나, 및 C 중 적어도 하나.
Claims (23)
- 냉각 판의 제조 방법이며,
압출된 판을 형성하도록 금속 재료를 다이를 통해 압출하는 단계를 포함하고;
상기 압출된 판은 압출된 판의 제1 단부로부터 압출된 판의 제1 단부 반대쪽에 있는 압출된 판의 제2 단부까지 선형으로 연장되는, 압출 프로세스에 의해 형성된 채널을 포함하며;
상기 압출된 판은 상단 표면 및 하단 표면을 포함하고, 하단 표면은 상단 표면과 동일 평면 상에 있고;
채널은 서로 평행하게 상단 표면과 하단 표면 사이에 위치되며;
채널은 압출 프로세스에 의해 형성된 벽에 의해 서로 분리되고;
방법은:
제1 매니폴드를 형성하도록 압출된 판의 제1 단부를 밀링하는 단계;
제2 매니폴드를 형성하도록 압출된 판의 제2 단부를 밀링하는 단계;
제1 매니폴드 위의 상단 표면에서 제1 노치를 밀링하는 단계;
제1 매니폴드 또는 제2 매니폴드 중 하나 위의 상단 표면에서 제2 노치를 밀링하는 단계;
제1 매니폴드로의 작동 유체의 유입을 위한 제1 포트를 제1 노치에 배치하는 단계;
제1 매니폴드 또는 제2 매니폴드 중 하나로부터 작동 유체의 유출을 위한 제2 포트를 제2 노치에 배치하는 단계;
제1 단부 캡 및 제2 단부 캡을 형성하는 단계; 및
밀봉된 인클로저를 형성하도록 압출된 판, 제1 단부 캡, 제2 단부 캡, 제1 포트 및 제2 포트를 용접하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡은 각각 작동 유체의 유동을 지향시키도록 제1 매니폴드 및 제2 매니폴드에 각각 삽입되는 유동 지향 구조체를 각각 포함하는, 방법. - 제2항에 있어서,
상기 유동 지향 구조체는 제1 포트로부터의 작동 유체가 제1 채널 및 제1 채널에 인접한 제2 채널에서 압출된 판의 제1 단부로부터 제2 단부까지 선형으로, 평행하게, 동일한 방향으로 유동하게 하는, 방법. - 제2항에 있어서,
상기 유동 지향 구조체는 제1 포트로부터의 작동 유체가 압출된 판의 제1 단부로부터 제2 단부로 제1 채널에서 유동하게 한 다음, 인접한 채널에서 압출된 판의 제2 단부로부터 제1 단부로 사형 방식으로 다시 유동하게 하는, 방법. - 제2항에 있어서,
냉각 판은 유로를 포함하고, 유로는 선형, 사형, 교차 유동, 평행 및 직렬 중 하나인, 방법. - 제5항에 있어서,
유로는 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡 중 적어도 하나의 구조체에 의존하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 압출된 판은 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡 중 적어도 하나에 의해 부분적으로 생성된 사형 유로를 포함하는, 방법. - 열 관리 장치이며,
금속 재료를 다이를 통해 압출하여 형성된 압출된 판을 포함하고, 상기 압출된 판은,
압출된 판의 제1 단부로부터 압출된 판의 제1 단부 반대쪽에 있는 압출된 판의 제2 단부까지 선형으로 연장되는, 압출 프로세스에 의해 형성된, 채널;
상단 표면 및 하단 표면으로서, 하단 표면은 상단 표면과 동일 평면 상에 있고, 채널은 서로 평행하게 위치되며, 채널은 상단 표면과 하단 표면 사이에 위치되고, 채널은 압출 프로세스에 의해 형성된 벽에 의해 서로 분리되는 것인, 상단 표면 및 하단 표면;
제1 단부에서 압출된 판으로부터 재료를 제거함으로써 형성된, 압출된 판의 제1 단부에 있는 제1 매니폴드;
제2 단부에서 압출된 판으로부터 재료를 제거함으로써 형성된, 압출된 판의 제2 단부에 있는 제2 매니폴드를 포함하며;
장치는:
제1 매니폴드로 개방되는 제1 포트로서, 제1 매니폴드로의 작동 유체의 유입을 위해, 상단 표면 및 하단 표면 중 하나를 통과하는 것인, 제1 포트;
제1 매니폴드 및 제2 매니폴드 중 하나로 개방되는 제2 포트로서, 제2 포트는 제1 매니폴드 또는 제2 매니폴드 중 하나로부터 작동 유체의 유출을 위해 상단 표면 및 하단 표면 중 하나를 통과하는 것인, 제2 포트;
제1 단부 캡 및 제2 단부 캡을 더 포함하고,
상기 압출된 판, 제1 단부 캡, 제2 단부 캡, 제1 포트 및 제2 포트는 밀봉된 인클로저를 형성하도록 용접되는, 장치. - 제8항에 있어서,
상기 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡은, 제1 매니폴드 및 제2 매니폴드에 각각 삽입될 때, 작동 유체의 유동을 지향시키는 유동 지향 구조체를 각각 포함하는, 장치. - 제9항에 있어서,
상기 유동 지향 구조체는 제1 포트로부터의 작동 유체가 제1 채널 및 제1 채널에 인접한 제2 채널에서 압출된 판의 제1 단부로부터 제2 단부까지 선형으로, 평행하게, 동일한 방향으로 유동하게 하는, 장치. - 제9항에 있어서,
상기 유동 지향 구조체는 제1 포트로부터의 작동 유체가 압출된 판의 제1 단부로부터 제2 단부로 제1 채널에서 유동하게 한 다음, 인접한 채널에서 제2 단부로부터 제1 단부로 사형 방식으로 다시 유동하게 하는, 장치. - 제9항에 있어서,
장치는 유로를 포함하고, 유로는 선형, 사형, 교차 유동, 병렬 및 직렬 중 하나인, 장치. - 제9항에 있어서,
유로는 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡 중 적어도 하나의 유동 지향 구조체의 형상에 의존하는, 장치. - 제8항에 있어서,
상기 압출된 판은 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡 중 적어도 하나에 의해 생성된 사형 유로를 포함하는, 장치. - 제8항에 있어서,
상기 제1 매니폴드는 압출된 판과 통합되고; 제2 매니폴드는 압출된 판과 통합되는, 장치. - 제8항에 있어서,
상기 압출된 판은 구조적 표피를 포함하는 모노코크 냉각 판 블레이드이고 장치는 달걀 껍질과 유사한 물체의 외부 표피를 통해 지지되는 하중을 갖는, 장치. - 제8항에 있어서, 배터리 전지를 더 포함하고, 배터리 전지는 장치에 직접 접합되는, 장치.
- 제8항에 있어서, 배터리 전지를 더 포함하고, 장치는 코팅 층을 갖고, 배터리 전지는 에폭시 층을 사용하여 코팅 층에 접합되고, 사이에 구조체 및 제2 에폭시 층이 없는, 장치.
- 열 관리 장치이며,
판을 포함하고, 상기 판은,
판의 제1 단부로부터 판의 제1 단부 반대쪽에 있는 판의 제2 단부까지 선형으로 연장되는 채널;
상단 표면 및 상단 표면에 평행한 하단 표면으로서, 채널은 서로 평행하게 위치되며, 채널은 상단 표면과 하단 표면 사이에 위치되고, 채널은 벽에 의해 서로 분리되는, 상단 표면 및 하단 표면;
판의 제1 단부에 있는 제1 구멍;
판의 제2 단부에 있는 제2 구멍을 포함하며;
장치는:
제1 구멍으로의 작동 유체의 유입을 위해, 제1 구멍으로 개방되는 제1 포트; 및
제1 구멍 또는 제2 구멍 중 하나로부터 작동 유체의 유출을 위해 제1 구멍 및 제2 구멍 중 하나로 개방되는 제2 포트를 더 포함하고,
상기 판은 압출, 스탬핑 또는 캐스팅 중 하나에 의해 형성되는, 장치. - 제19항에 있어서,
제1 단부 캡 및 제2 단부 캡을 더 포함하고,
상기 판, 제1 단부 캡, 제2 단부 캡, 제1 포트 및 제2 포트는 밀봉된 인클로저를 형성하도록 연결되는, 장치. - 제19항에 있어서, 상기 판은 판의 제1 절반부를 스탬핑하여 형성되고, 상기 판의 제1 절반부는 판의 제2 절반부에 브레이징되고, 판은 채널에 배치된 복수의 섭동부를 더 포함하는, 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 판은 판의 제1 절반부를 캐스팅하여 형성되고, 판의 제1 절반부는 판의 제2 절반부에 브레이징되며, 제1 포트는 채널에 평행하고 제2 포트는 채널에 평행하며, 제1 포트 및 제2 포트는 작동 유체를 실질적으로 90도 회전시키도록 구성되는, 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 판은 복수의 매니폴드를 더 포함하고, 각각의 매니폴드는 복수의 채널을 포함하며, 채널은 판의 제1 측면으로부터 판의 제2 측면으로 연장되고, 장치는:
판의 제1 단부에 근접하게 배치된 측면 레일 입구를 갖는 제1 측면 레일; 및
판의 제2 단부에 근접하게 배치된 측면 레일 출구를 갖는 제2 측면 레일을 더 포함하며,
각각의 매니폴드는 제1 측면 레일 내에 배치되고 측면 레일 입구와 유체 연통하는 제1 포트를 갖고, 각각의 매니폴드는 제2 측면 레일 내에 배치되고 측면 레일 출구와 유체 연통하는 제2 포트를 갖는, 장치.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201862644243P | 2018-03-16 | 2018-03-16 | |
| US62/644,243 | 2018-03-16 | ||
| PCT/US2019/022817 WO2019178612A1 (en) | 2018-03-16 | 2019-03-18 | Cold plate blade for battery modules |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200132923A true KR20200132923A (ko) | 2020-11-25 |
Family
ID=67906167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020207029273A KR20200132923A (ko) | 2018-03-16 | 2019-03-18 | 배터리 모듈용 냉각 판 블레이드 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11557800B2 (ko) |
| EP (1) | EP3765808A4 (ko) |
| JP (1) | JP2021518647A (ko) |
| KR (1) | KR20200132923A (ko) |
| CN (1) | CN111868467A (ko) |
| WO (1) | WO2019178612A1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022265188A1 (ko) * | 2021-06-16 | 2022-12-22 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 셀 유지 프레임 |
| WO2022265189A1 (ko) * | 2021-06-16 | 2022-12-22 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 모듈을 갖는 배터리 시스템 |
| KR20230139533A (ko) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 주식회사화신 | 전기자동차용 배터리팩 케이스 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111868467A (zh) | 2018-03-16 | 2020-10-30 | 罗密欧系统公司 | 用于电池模块的冷板片 |
| CN209249567U (zh) * | 2018-12-30 | 2019-08-13 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种电池模组 |
| US11523541B2 (en) * | 2020-03-04 | 2022-12-06 | Cisco Technology, Inc. | Thermal management of high capacity optics in dense arrangements |
| CN111525067B (zh) * | 2020-05-06 | 2022-06-21 | 重庆广播电视大学重庆工商职业学院 | 适用于新能源汽车的电池包 |
| US11647607B2 (en) | 2021-01-22 | 2023-05-09 | Cisco Technology, Inc. | Localized immersion cooling enclosure with thermal efficiency features |
| FR3121059B1 (fr) | 2021-03-26 | 2023-11-10 | Cap Profile | Procédé de fabrication d’un échangeur de chaleur et échangeur de chaleur obtenu par un tel procédé |
| US11824178B2 (en) * | 2021-06-03 | 2023-11-21 | Ford Global Technologies, Llc | Thermal interface material positioning within a traction battery pack |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6032726A (en) | 1997-06-30 | 2000-03-07 | Solid State Cooling Systems | Low-cost liquid heat transfer plate and method of manufacturing therefor |
| JP2002098454A (ja) * | 2000-07-21 | 2002-04-05 | Mitsubishi Materials Corp | 液冷ヒートシンク及びその製造方法 |
| US20020195234A1 (en) * | 2001-06-25 | 2002-12-26 | Nanping Wu | Plate freezer evaporator with carbon dioxide refrigerant |
| US20070087266A1 (en) | 2005-10-18 | 2007-04-19 | Debbi Bourke | Modular battery system |
| US20110232887A1 (en) * | 2010-03-29 | 2011-09-29 | Zaffetti Mark A | Cold plate with integral structural fluid port |
| US8869877B2 (en) * | 2010-10-11 | 2014-10-28 | Hamilton Sundstrand Space Systems International, Inc. | Monolithic cold plate configuration |
| KR101890830B1 (ko) * | 2010-10-29 | 2018-08-22 | 다나 캐나다 코포레이션 | 열전도성 배터리를 냉각하기 위한 열교환기 및 배터리 유닛 구조 |
| WO2012138833A2 (en) * | 2011-04-05 | 2012-10-11 | A123 Systems, Inc. | Cooling assembly and method of control |
| DE102011077838A1 (de) * | 2011-06-20 | 2012-12-20 | Behr Gmbh & Co. Kg | Wärmetauscher und Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers |
| DE102012005871A1 (de) * | 2012-03-23 | 2013-09-26 | Valeo Klimasysteme Gmbh | Kühlvorrichtung für eine Fahrzeugbatterie sowie Fahrzeugbatterie mit Kühlvorrichtung |
| KR101431550B1 (ko) * | 2012-07-03 | 2014-10-06 | (주)인벤티오 | 배터리 냉각 장치 및 배터리 냉각 장치의 제조 방법 |
| DE102013215358A1 (de) | 2013-08-05 | 2015-02-19 | Behr Gmbh & Co. Kg | Wärmetauscher für eine Kühlung einer Fahrzeugbatterie, insbesondere für Hybrid- oder Elektrofahrzeuge |
| DE102014217728A1 (de) * | 2014-09-04 | 2016-03-10 | Mahle International Gmbh | Kühlplatte |
| JP6513427B2 (ja) * | 2015-02-27 | 2019-05-15 | 昭和電工株式会社 | 液冷式冷却装置 |
| CN107851867B (zh) * | 2015-08-05 | 2020-09-29 | 日轻热交株式会社 | 冷却器 |
| KR101724296B1 (ko) * | 2015-08-13 | 2017-04-07 | 엘지전자 주식회사 | 전기자동차의 배터리 열교환 장치 |
| JP6661476B2 (ja) * | 2016-05-30 | 2020-03-11 | 昭和電工株式会社 | 液冷式冷却装置およびその製造方法 |
| US20190077275A1 (en) * | 2017-09-12 | 2019-03-14 | Sf Motors, Inc. | Dynamic cooling control for battery systems |
| CN111868467A (zh) | 2018-03-16 | 2020-10-30 | 罗密欧系统公司 | 用于电池模块的冷板片 |
-
2019
- 2019-03-18 CN CN201980019835.2A patent/CN111868467A/zh active Pending
- 2019-03-18 KR KR1020207029273A patent/KR20200132923A/ko not_active Application Discontinuation
- 2019-03-18 US US16/357,170 patent/US11557800B2/en active Active
- 2019-03-18 EP EP19768219.8A patent/EP3765808A4/en active Pending
- 2019-03-18 JP JP2020573099A patent/JP2021518647A/ja active Pending
- 2019-03-18 WO PCT/US2019/022817 patent/WO2019178612A1/en active Application Filing
-
2022
- 2022-11-15 US US17/987,682 patent/US20230074724A1/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022265188A1 (ko) * | 2021-06-16 | 2022-12-22 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 셀 유지 프레임 |
| WO2022265189A1 (ko) * | 2021-06-16 | 2022-12-22 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 모듈을 갖는 배터리 시스템 |
| US11784364B2 (en) | 2021-06-16 | 2023-10-10 | Lg Energy Solution, Ltd. | Battery system having a battery module |
| KR20230139533A (ko) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 주식회사화신 | 전기자동차용 배터리팩 케이스 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019178612A1 (en) | 2019-09-19 |
| CN111868467A (zh) | 2020-10-30 |
| US20190288353A1 (en) | 2019-09-19 |
| EP3765808A1 (en) | 2021-01-20 |
| EP3765808A4 (en) | 2022-05-04 |
| US11557800B2 (en) | 2023-01-17 |
| JP2021518647A (ja) | 2021-08-02 |
| US20230074724A1 (en) | 2023-03-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20200132923A (ko) | 배터리 모듈용 냉각 판 블레이드 | |
| JP5810422B2 (ja) | エネルギー蓄積装置 | |
| US9559387B2 (en) | Battery | |
| US9666912B2 (en) | Heat-exchanger assembly | |
| WO2019034097A1 (zh) | 具有换热功能的电池包壳体和电池包 | |
| JP6255016B2 (ja) | エネルギー貯蔵装置およびエネルギー貯蔵装置を製作する方法 | |
| US8451609B2 (en) | Cooling device for a plurality of power modules | |
| CN104471784A (zh) | 电池组件 | |
| US8968906B2 (en) | Compact battery cooling design | |
| JP7091971B2 (ja) | 電池ユニット | |
| KR101431550B1 (ko) | 배터리 냉각 장치 및 배터리 냉각 장치의 제조 방법 | |
| US20210344064A1 (en) | Battery Module | |
| US20180149061A1 (en) | Thermoelectric Generator for Converting Heat of a Hot Gas Flow Into Electric Energy | |
| KR20210157429A (ko) | 고성능 균일 온도 냉각판 | |
| JP2008166423A (ja) | 冷却管およびその製造方法 | |
| TWM574763U (zh) | 具有換熱功能的電池包殼體和電池包 | |
| WO2012138833A2 (en) | Cooling assembly and method of control | |
| DE102019132835A1 (de) | Kühlkörper, elektrischer Energiespeicher und Verfahren zur Herstellung eines solchen Energiespeichers | |
| CN215622802U (zh) | 板状卫星主框架及板状卫星 | |
| CN115000568A (zh) | 电芯模组和动力电池总成 | |
| KR101194187B1 (ko) | 히트 스프레더 일체형 냉각모듈의 제조방법 | |
| CN218867232U (zh) | 电池模组及车辆 | |
| CN220491966U (zh) | 一种电池包 | |
| CN112352343A (zh) | 用于机动车电池中的传热流体的循环的模块化组件 | |
| CN219144271U (zh) | 冷却板、电池模组、电池包及车辆 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |