KR20210027862A - Bending tube type battery cooling apparatus using refrigerant - Google Patents

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KR20210027862A KR1020190108869A KR20190108869A KR20210027862A KR 20210027862 A KR20210027862 A KR 20210027862A KR 1020190108869 A KR1020190108869 A KR 1020190108869A KR 20190108869 A KR20190108869 A KR 20190108869A KR 20210027862 A KR20210027862 A KR 20210027862A
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Abstract

The present invention relates to a cooling apparatus for cooling a battery and, more specifically, to a bending tube type cooling apparatus for cooling heat generated from a battery in a high-load condition, and to a method thereof. According to a basic embodiment of the present invention, a bending tube type cooling module comprises: a bending tube (20) bent into an approximately N-shape; a first header (4) connected in contact with one end (top in FIG. 2) of the bending tube (20); a second header (14) connected in contact with the other end (bottom in FIG. 2) of the bending tube (20); and caps (11a, 11b) for closing one end of the first header (4) and the second header (14). The bending tube (20) is formed to have a planar cross-section to surface-cool an object to be cooled (i.e., a battery cell). In this way, a battery cell is inserted between gaps (a space between bent parts) of the bending tube (20) for performing surface cooling, so that the heat of the battery can be cooled.

Description

배터리 냉각을 위한 벤딩튜브형 냉각장치 및 방법 {Bending tube type battery cooling apparatus using refrigerant}Bending tube type battery cooling apparatus using refrigerant}

본 발명은 배터리 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 고부하조건시 배터리에서 발생하는 고열을 냉각하기 위한 벤딩튜브형 냉각장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cooling apparatus, and more particularly, to a bending tube type cooling apparatus and method for cooling high heat generated in a battery under a high load condition.

종래 기술의 xEV 차량용 고전압배터리 액냉형 열교환기(Liquid cooling heat exchanger)는 전기자동차의 주행거리 증가 및 급속충전하는 시간을 단축시키려는 요구가 증가하고, 배터리에서 발생하는 열이 높아짐에 따라 사용하기 시작하였다. 배터리의 출력이 높아지고 그 탑재용량이 커짐에 따라, 고부하조건 시(예를 들어, 급속충전모드 혹은 고속주행조건) 배터리의 성능이 악화하거나 수명이 감소한다. 즉, 이를 해결하기 위한 액냉형 열교환기는 고효율 냉각기술로서, 냉각수나 냉매와 같은 액체를 배터리 셀에 직접 혹은 간접적으로 열접촉시켜 냉각하는 고성능 열교환기(혹은, 배터리 쿨러라고도 명칭함) 기술이다.The conventional high voltage battery liquid cooling heat exchanger for xEV vehicles began to be used as the demand for increasing the mileage of electric vehicles and shortening the rapid charging time increased, and the heat generated from the battery increased. . As the output of the battery increases and its loading capacity increases, the performance of the battery deteriorates or its lifespan decreases under high load conditions (for example, in a fast charging mode or a high-speed driving condition). That is, a liquid-cooled heat exchanger for solving this problem is a high-efficiency cooling technology, and is a high-performance heat exchanger (or also referred to as a battery cooler) technology that cools a liquid such as coolant or refrigerant by direct or indirect thermal contact with a battery cell.

앞에서 설명한 것처럼, 냉각하는 방식이 두 가지 있는데, 먼저 간접냉각방식은 도 1a와 같이 셀과 셀 사이에 위치하여 면접촉하는 냉각핀과, 배터리 하단부에 위치한 열교환기를 구성하여 동작한다. 이를 이용하여, 배터리 내부에서 발생하는 열은 냉각유체(냉각수, 냉매)에 의해 방출된다. 여기서, 냉각핀의 두께가 매우 작을 경우, 열전달 병목구간이 발생하여 냉각성능(구체적으로, 냉각핀에 의해 발생하는 셀 면방향에서의 냉각효과)이 저하된다. 또한, 고부하 조건시 배터리 쿨러가 배터리 하단부에만 위치하기 때문에, 상하부 온도편차가 커진다. 이로 인해, 불균형한 온도에 따른 셀의 내구성이 악화된다. 그리고, 제품의 패키지 및 레이아웃 변경 시, 쿨러의 단품을 새로 제작해야 하는 번거로움이 있다.As described above, there are two cooling methods. First, the indirect cooling method is operated by configuring a cooling fin positioned between the cell and the cell to make surface contact, and a heat exchanger positioned at the lower end of the battery as shown in FIG. 1A. By using this, the heat generated inside the battery is released by the cooling fluid (coolant, refrigerant). Here, when the thickness of the cooling fins is very small, a heat transfer bottleneck is generated and cooling performance (specifically, a cooling effect in the cell surface direction generated by the cooling fins) decreases. In addition, since the battery cooler is located only at the lower end of the battery under high load conditions, the temperature deviation of the upper and lower parts increases. For this reason, the durability of the cell according to the unbalanced temperature is deteriorated. In addition, when changing the package and layout of the product, there is a hassle of having to newly manufacture a single unit of the cooler.

다음, 직접냉각방식은 도 1b와 같이 수직형 냉각채널, 또는, 배터리 셀에 면냉각하는 냉각유로를 구성하여 동작한다. 이를 적용한 열교환기는 배터리 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 방출시킨다. 이를 통해, 열교환 효율을 높이고, 셀 간 온도편차를 최소화시키는 효과가 있다. 하지만, 현재 파우치셀에 적용 가능한 냉매식 배터리 쿨러가 부재한다는 한계를 갖는다.Next, the direct cooling method operates by configuring a vertical cooling channel or a cooling channel for surface cooling in the battery cell as shown in FIG. 1B. The heat exchanger to which this is applied effectively dissipates heat generated inside the battery. Through this, there is an effect of increasing heat exchange efficiency and minimizing temperature variation between cells. However, there is a limitation in that there is no refrigerant battery cooler applicable to the current pouch cell.

본 발명의 목적은 배터리 셀을 면냉각시킴으로써 배터리 내부의 온도편차를 줄이고 냉각효율을 높이는, 고부하조건 시 배터리를 냉각하는 벤딩튜브형 냉각장치 및 방법을 제안하는 것이다.An object of the present invention is to provide a bending tube-type cooling device and method for cooling a battery under high load conditions, which reduces temperature variation inside a battery and increases cooling efficiency by surface cooling a battery cell.

상기 과제의 해결을 위하여 본 발명의 한 측면에 따르면, 냉각유체가 지나가는 튜브가 벤딩된 벤딩부가 적어도 하나 이상 포함된 적어도 하나의 벤딩튜브, 상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 일단에 연결되어 냉각유체가 지나가는 제1헤더, 및 상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 타단에 연결되어 냉각유체가 지나가는 제2헤더를 포함하는 벤딩튜브형 냉각장치가 제공된다. 여기서, 상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 적어도 하나의 벤딩부에 의해 형성된 공간에 다수의 적층 배터리 셀이 위치하도록 하여 상기 제1헤더, 벤딩튜브, 및 제2헤더의 내부를 지나는 냉각유체에 의해 배터리 셀을 냉각시킨다. In order to solve the above problem, according to one aspect of the present invention, at least one bending tube including at least one bent portion in which the tube through which the cooling fluid passes is bent, is connected to one end of the at least one bending tube to pass the cooling fluid. There is provided a bending tube type cooling device including a first header and a second header connected to the other end of the at least one bending tube to pass the cooling fluid. Here, a plurality of stacked battery cells are positioned in a space formed by at least one bending portion of the at least one bending tube, so that the battery cell is caused by cooling fluid passing through the inside of the first header, the bending tube, and the second header. To cool.

상기 냉각장치는 모듈로 제작되어서, 제1냉각모듈 내지 제n냉각모듈(n=2, 3, 4, ...)을 각각의 제1헤더 및 제2헤더의 횡방향 및/또는 종방향으로 배열될 수 있다. The cooling device is manufactured as a module, so that the first cooling module to the n-th cooling module (n=2, 3, 4, ...) are arranged in the transverse direction and/or the longitudinal direction of each of the first and second headers. Can be arranged.

한편, 상기 과제의 해결을 위하여 본 발명의 다른 측면에 따르면, 냉각유체가 지나가는 튜브를 벤딩하여 적어도 하나 이상의 벤딩부를 형성하여 적어도 하나의 벤딩튜브를 제작하고, 상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 일단에 냉각유체가 지나가는 제1헤더를 연결하고, 상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 타단에 냉각유체가 지나가는 제2헤더를 연결하여 적어도 하나 이상의 냉각모듈을 구성하고, 상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 적어도 하나의 벤딩부에 의해 형성된 공간에 다수의 적층 배터리 셀을 위치시켜서, 상기 제1헤더, 벤딩튜브, 및 제2헤더의 내부를 지나는 냉각유체에 의해 배터리 셀을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 벤딩튜브형 냉각방법이 제공된다.Meanwhile, in order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, at least one bending tube is manufactured by bending the tube through which the cooling fluid passes to form at least one bending portion, and cooling the at least one bending tube at one end. At least one cooling module is configured by connecting a first header through which fluid passes, and a second header through which cooling fluid passes through the other end of the at least one bending tube, and at least one bending part of the at least one bending tube There is provided a bending tube-type cooling method, characterized in that a plurality of stacked battery cells are positioned in a space formed by, and the battery cells are cooled by a cooling fluid passing through the inside of the first header, the bending tube, and the second header. .

이상에서 소개한 본 발명의 구성 및 작용은 이후에 도면과 함께 설명하는 구체적인 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다. The configuration and operation of the present invention introduced above will become more apparent through specific embodiments described later with reference to the drawings.

본 발명에 따르면, 배터리 셀을 면냉각시킴으로써 냉각효율을 높이고, 배터리의 온도편차를 줄일 수 있다. 이에 따라, 고부하 조건에서 배터리를 냉각시키는 고효율화를 기대할 수 있다. 그리고, 셀 간 온도편차를 최소화하여 셀의 내구성을 향상시킬 뿐만 아니라 배터리의 수명을 증대시키는 효과를 기대할 수 있다. According to the present invention, it is possible to increase the cooling efficiency and reduce the temperature deviation of the battery by surface cooling the battery cell. Accordingly, high efficiency of cooling the battery under high load conditions can be expected. In addition, by minimizing the temperature difference between cells, it is possible to expect an effect of not only improving the durability of the cell but also increasing the life of the battery.

더 나아가, 열교환기의 모듈화로 동일 배터리 셀 사양일 때, 셀 적층 방향에 따른 설계 변경이 용이하다. 이에 따라, 배터리의 탑재용량에 따른 쿨러 설계의 변경도 최소화할 수 있다. 또한, 냉각유체를 냉각수에서 냉매로 변경 가능하므로, 별도로 냉각수 칠러를 삭제할 수 있다. 그리고, 냉각수량 감소에 의해 시스템을 경량화할 수 있다. Furthermore, due to the modularization of the heat exchanger, it is easy to change the design according to the cell stacking direction when the battery cell specification is the same. Accordingly, it is possible to minimize changes in the cooler design according to the mounting capacity of the battery. In addition, since the cooling fluid can be changed from cooling water to refrigerant, the cooling water chiller can be removed separately. And, it is possible to reduce the weight of the system by reducing the amount of cooling water.

도 1a는 종래 기술의 간접 냉각방식의 개요도이다.
도 1b는 종래 기술의 직접 냉각방식의 개요도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 냉각을 위한 벤딩튜브형 냉각모듈의 기본 실시예의 개요도이다.
도 3은 본 발명의 변형된 실시예에 따른 병렬로 결합된 벤딩튜브의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 변형된 실시예에 따른 직렬로 결합된 벤딩튜브(20)를 앞에서 바라본 단면도이다.
도 5는 본 발명의 벤딩튜브형 냉각모듈을 적층 배터리 셀에 적용한 적용례의 구성도이다.1A is a schematic diagram of a conventional indirect cooling method.
1B is a schematic diagram of a conventional direct cooling method.
2 is a schematic diagram of a basic embodiment of a bending tube type cooling module for cooling a battery according to the present invention.
3 is an exemplary view of a bending tube coupled in parallel according to a modified embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view as viewed from the front of a bending tube 20 coupled in series according to another modified embodiment of the present invention.
5 is a configuration diagram of an application example in which the bending tube-type cooling module of the present invention is applied to a stacked battery cell.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 기술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only this embodiment is intended to complete the disclosure of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the invention is defined by the description of the claims. The terms used in the present specification are for explaining examples and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used herein, “comprise” or “comprising” means the presence of one or more other components, steps, actions and/or elements other than the recited elements, steps, actions and/or elements, or Does not exclude addition.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing, even though they are indicated on different drawings, the same elements are assigned the same reference numerals as much as possible, and in describing the present invention, detailed descriptions of related known configurations or functions If the gist of the present invention may be obscured, a detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명에 따른 배터리 냉각을 위한 벤딩튜브형 냉각모듈의 기본 실시예의 개요도이다.2 is a schematic diagram of a basic embodiment of a bending tube type cooling module for cooling a battery according to the present invention.

이 기본 실시예에 따른 벤딩튜브형 냉각모듈은, 냉각유체가 내부에 흐르는 튜브가 대략 N자형으로 구부러진(벤딩) 적어도 하나의 벤딩부를 갖는 벤딩튜브(20), 벤딩튜브(20)의 일단(도 2에서는 상단)에 접촉하여 연결되는 제1헤더(4), 벤딩튜브(20)의 타단(도 2에서는 하단)에 접촉하여 연결되는 제2헤더(14)로 구성된다.The bending tube-type cooling module according to this basic embodiment includes a bending tube 20 having at least one bending portion in which the tube through which the cooling fluid flows is bent (bending) in an approximately N-shape, and one end of the bending tube 20 (FIG. 2 In FIG. 2, a first header 4 contacted and connected to the upper end) and a second header 14 contacted and connected to the other end of the bending tube 20 (bottom in FIG. 2).

추가적으로, 제1헤더(4) 및 제2헤더(14)의 한쪽 끝을 막기 위한 캡(11a, 11b)이 포함된다.In addition, caps 11a and 11b for blocking one end of the first header 4 and the second header 14 are included.

벤딩튜브(20)는 면 형상(면상)의 단면을 갖도록 형성되어 피냉각체(즉, 배터리 셀)를 면냉각시킬 수 있다. 즉, 벤딩튜브(20)의 벤딩부에 형성되는 공간에 다수의 적층 배터리 셀이 위치하도록 하여 면상의 벤딩튜브(20)의 내부를 지나는 냉각유체에 의해 배터리 셀을 면냉각시킨다. 그러나 벤딩튜브(20)의 단면을 관 형상(관상)으로 제작하는 것도 가능하다.The bending tube 20 is formed to have a cross-section of a plane shape (on a plane) so that the object to be cooled (ie, a battery cell) may be surface cooled. That is, a plurality of stacked battery cells are positioned in a space formed in the bent portion of the bending tube 20 so that the battery cells are surface-cooled by the cooling fluid passing through the inside of the surface-shaped bending tube 20. However, it is also possible to manufacture the cross section of the bending tube 20 in a tubular shape (tubular shape).

또한, 위에서 벤딩튜브(20)가 대략 N자형으로 벤딩된다는 것의 의미는 각 벤딩부가 예각으로 절첩되는 것이 아니라, 벤딩부에 배터리 셀 등의 피냉각체가 들어갈 수 있을 정도로 완만하게 또는 둥글게 절곡된다는 의미이다. 이렇게 절곡될 경우에 벤딩튜브(20)는 N자형이기보다는 90°로 세워진 S자형, 또는 90°로 세워진 한글의 리을(ㄹ)자형에 가까울 수도 있을 것이다.In addition, the meaning that the bending tube 20 is bent in an approximately N-shape from above means that each bent portion is not folded at an acute angle, but that the bending portion is bent gently or round enough to allow a coolant such as a battery cell to enter the bending portion. . When bent in this way, the bending tube 20 may be closer to the S-shape erected at 90° or the Rieul (ㄹ) shape of Hangul erected at 90° rather than an N-shaped.

본 발명은 배터리 고부하 조건(예를 들어, 급속충전, 고속주행) 시, 효과적인 배터리 냉각을 필요로 할 때 적용할 수 있다. 벤딩튜브(20)의 벤딩부가 이루는 공간에 들어가 있는 배터리 셀을 냉각 시 냉각유체(예를 들어, 냉매)의 흐름은 하단에 위치한 제2헤더(14)를 통해 냉매가 유입되어, 벤딩튜브(20)를 면냉각시키고 제1헤더(4)를 통해 빠져나간다. 그러나 이와 반대로 제1헤더(4)를 통해 냉매가 유입되어 제2헤더(14)를 통해 빠져나가도록 하는 것도 가능하다.The present invention can be applied when a battery high load condition (eg, rapid charging, high-speed driving) requires effective cooling of the battery. When cooling the battery cell in the space formed by the bending part of the bending tube 20, the flow of the cooling fluid (for example, the refrigerant) flows through the second header 14 located at the bottom, and the refrigerant flows into the bending tube 20. ) To cool the surface and exit through the first header (4). However, on the contrary, it is possible to allow the refrigerant to flow through the first header 4 and exit through the second header 14.

이렇게, 면냉각을 수행하는 벤딩튜브(20)의 틈새 사이(절곡부 공간)에 배터리 셀을 꽂아서, 배터리의 발열을 냉각시킬 수 있다. 또한, 도 1의 냉각장치는 직렬 혹은 병렬로 연결하여 사용가능하다. 즉, 적층되는 다수의 배터리 셀 사이에 본 냉각모듈을 직렬 혹은 병렬로 배열하여 면냉각함으로써, 대규모의 배터리 셀에 대해서도 종래기술의 문제점을 해결할 수 있다. 다음, 직렬 혹은 병렬로 배치되는 실시예의 냉각모듈 구성에 대해 자세히 설명한다.In this way, by inserting the battery cell between the gaps (bending portion space) of the bending tube 20 performing surface cooling, heat generation of the battery may be cooled. In addition, the cooling device of FIG. 1 may be connected in series or in parallel to be used. That is, by arranging the cooling modules in series or parallel between a plurality of stacked battery cells for surface cooling, it is possible to solve the problems of the prior art even for large-scale battery cells. Next, the configuration of the cooling module of the embodiment arranged in series or parallel will be described in detail.

도 3은 본 발명의 변형된 실시예에 따른 병렬로 배열된 벤딩형 냉각튜브의 예시도를 나타낸다. 3 shows an exemplary view of a bending type cooling tube arranged in parallel according to a modified embodiment of the present invention.

여기서 벤딩튜브(20)의 병렬배열은 도 2에서 설명한 기본 실시예의 냉각모듈들(2개, 3개, 또는 그 이상의 n개)이 제1헤더 또는 제2헤더의 길이에 대해 횡방향으로 연결되는 구성을 의미한다. 즉, 제1냉각모듈(51)과 제2냉각모듈(52)이 도 3과 같이 각자의 제1헤더(4)가 서로 근접하도록 배열된다. 그리고 제1헤더(4)를 서로 연결하여 냉각유체가 연속해서 각 모듈을 따라 흐르도록 연속성을 유지하기 위한 연결장치로서 조인트플랜지(12)를 씌운다.Here, in the parallel arrangement of the bending tubes 20, the cooling modules (two, three, or more n) of the basic embodiment described in FIG. 2 are connected in a transverse direction with respect to the length of the first header or the second header. Means composition. That is, the first cooling module 51 and the second cooling module 52 are arranged so that their respective first headers 4 are close to each other as shown in FIG. 3. And the first headers 4 are connected to each other to cover the joint flange 12 as a connecting device for maintaining continuity so that the cooling fluid continuously flows along each module.

조인트플랜지(12)의 역할은 병렬 배열된 제1냉각모듈(51)과 제2냉각모듈(52)을 물리적으로 고정하는 역할과, 제1헤더(4)를 흐르는 냉각유체가 제1냉각모듈(51)을 통해 제2냉각모듈(52)로 들어가도록 하여 유로를 형성하기 위한 역할이다. 조인트플랜지(12)는 헤더와 볼트 조인팅하여 장착할 수 있다.The role of the joint flange 12 is a role of physically fixing the first cooling module 51 and the second cooling module 52 arranged in parallel, and the cooling fluid flowing through the first header 4 is the first cooling module ( 51) to enter the second cooling module 52 to form a flow path. The joint flange 12 can be mounted by bolt-joining the header.

도 4는 본 발명의 다른 변형된 실시예에 따른 냉각장치로, 직렬로(즉, 제1헤더 또는 제2헤더의 길이방향으로) 배열된 벤딩튜브(20)들을 앞에서 바라본 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the bending tubes 20 arranged in series (ie, in the longitudinal direction of the first header or the second header) in a cooling apparatus according to another modified embodiment of the present invention, as viewed from the front.

이 실시예의 경우에는 제1냉각모듈(51)과 제2냉각모듈(52)의 제1헤더(4)끼리 그리고 제2헤더(14)끼리 연결해주는 연결장치로 커넥팅파이프(connecting pipe)(13)가 추가된다. 커넥팅파이프(13)는 냉각튜브의 헤더 끝에 브레이징을 통해 또는 퀵커넥터 체결을 통해 양측 헤더를 연결한다. In this embodiment, a connecting pipe 13 is a connecting device that connects the first headers 4 and the second headers 14 of the first cooling module 51 and the second cooling module 52 to each other. Is added. The connecting pipe 13 connects both headers through brazing at the end of the header of the cooling tube or through fast connector fastening.

다음, 도 5를 참조하여 본 발명의 적용예에 따라 벤딩튜브형 냉각모듈의 벤딩부에 배터리 셀(25)을 적용한 구성 및 냉각유체의 흐름에 대해 설명한다.Next, a configuration in which the battery cell 25 is applied to a bending portion of a bending tube-type cooling module according to an application example of the present invention and a flow of the cooling fluid will be described with reference to FIG. 5.

도 5는 도 2의 기본형 냉각모듈을 도 3, 도 4와 같이 병렬 및/또는 직렬로 다수 배열하고 각 벤딩튜브의 벤딩부 공간에 적층 배터리 셀이 위치하도록 한, 본 발명의 적용예의 한 예시도이다. 이에 따르면, 셀 두께 방향으로 셀을 면접촉하는 N자형 냉각튜브들을 셀의 형상에 따라 직렬 및/또는 병렬배치하고 캡, 조인트플랜지, 커넥팅파이프를 별도 조립하는 방식을 채택하여 냉매식 배터리 쿨러(열교환기)를 모듈화함으로써 레이아웃에 따른 설계변경이 용이하게 하고, 열전달 면적을 증가시켜 열교환 효율을 높이고 셀의 상하 온도편차를 최소화할 수 있다.5 is an exemplary view of an application example of the present invention in which a plurality of basic cooling modules of FIG. 2 are arranged in parallel and/or in series as in FIGS. to be. According to this, the refrigerant battery cooler (heat exchanger) adopts a method of separately assembling the cap, joint flange, and connecting pipe by arranging N-shaped cooling tubes in surface contact with the cell in the cell thickness direction in series and/or parallel according to the shape of the cell. By modularizing the device), it is possible to easily change the design according to the layout, increase the heat transfer area to increase heat exchange efficiency, and minimize the upper and lower temperature deviation of the cell.

도 5에 전체적인 냉매(냉각유체)의 흐름을 표시하였다. 그러나 당업자는 도 5에 나타낸 방법과 다르게 냉각유체의 흐름이 이루어지도록 다양하게 설계할 수 있을 것이다.5 shows the overall flow of the refrigerant (cooling fluid). However, a person skilled in the art may design variously so that the flow of the cooling fluid is performed differently from the method shown in FIG. 5.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술한 특허청구범위에 의하여 정해지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Above, the configuration of the present invention has been described in detail through a preferred embodiment of the present invention, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, the present invention is disclosed in the present specification without changing the technical idea or essential features. It will be appreciated that it may be implemented in a specific form different from that of. It should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. The scope of protection of the present invention is determined by the claims described later rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the technical scope of the present invention. .

Claims (15)

배터리 냉각 장치로서,
냉각유체가 지나가는 튜브가 벤딩된 벤딩부가 적어도 하나 이상 포함된 적어도 하나의 벤딩튜브,
상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 일단에 연결되어 냉각유체가 지나가는 제1헤더,
상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 타단에 연결되어 냉각유체가 지나가는 제2헤더를 포함하여,
상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 적어도 하나의 벤딩부에 의해 형성된 공간에 다수의 적층 배터리 셀이 위치하도록 하여 상기 제1헤더, 벤딩튜브, 및 제2헤더의 내부를 지나는 냉각유체에 의해 배터리 셀을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 벤딩튜브형 냉각장치.As a battery cooling device,
At least one bending tube in which at least one bend part, in which the tube through which the cooling fluid passes, is bent, is included,
A first header connected to one end of the at least one bending tube through which a cooling fluid passes,
Including a second header connected to the other end of the at least one bending tube through which the cooling fluid passes,
A plurality of stacked battery cells are positioned in a space formed by at least one bending portion of the at least one bending tube, and the battery cells are cooled by a cooling fluid passing through the inside of the first header, the bending tube, and the second header. Bending tube-type cooling device, characterized in that to. 제1항에 있어서, 상기 제1헤더 및 제2헤더의 적어도 일단을 막는 캡을 추가로 포함하는 벤딩튜브형 냉각장치.The bending tube type cooling apparatus according to claim 1, further comprising a cap that blocks at least one end of the first header and the second header. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 벤딩튜브는 면상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 벤딩튜브형 냉각장치.The bending tube type cooling apparatus according to claim 1, wherein the at least one bending tube has a planar cross section. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 벤딩튜브는 관상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 벤딩튜브형 냉각장치.The bending tube type cooling apparatus according to claim 1, wherein the at least one bending tube has a tubular cross section. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 벤딩부는 N자형, S자형, 및 한글의 리을(ㄹ)자형 중 어느 하나의 형상으로 벤딩된 것을 특징으로 하는 벤딩튜브형 냉각장치.The bending tube-type cooling apparatus according to claim 1, wherein the bending portion of the at least one bending tube is bent in one of an N-shape, an S-shape, and a Hangeul rieul (ㄹ) shape. 냉각유체가 지나가는 튜브가 벤딩된 벤딩부가 적어도 하나 이상 포함된 적어도 하나의 벤딩튜브, 상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 일단에 연결되어 냉각유체가 지나가는 제1헤더, 상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 타단에 연결되어 냉각유체가 지나가는 제2헤더를 포함하는 제1 냉각모듈;
상기 냉각유체가 지나가는 튜브가 벤딩된 벤딩부가 적어도 하나 이상 포함된 적어도 하나의 벤딩튜브, 상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 일단에 연결되어 냉각유체가 지나가는 제1헤더, 상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 타단에 연결되어 냉각유체가 지나가는 제2헤더를 포함하는 제n냉각모듈(여기서, n은 2 이상의 자연수); 및
상기 제1냉각모듈의 제1헤더, 벤딩튜브, 및 제2헤더와 상기 제n냉각모듈의 제1헤더, 벤딩튜브, 및 제2헤더를 흐르는 냉각유체의 연속성을 유지하기 위한 연결장치를 포함하여,
상기 제1냉각모듈 및 제n냉각모듈의 적어도 하나의 벤딩튜브의 적어도 하나의 벤딩부에 의해 형성된 공간에 다수의 적층 배터리 셀이 위치하도록 하여 상기 제1냉각모듈 및 제n냉각모듈의 제1헤더, 벤딩튜브, 제2헤더의 내부를 지나는 냉각유체에 의해 배터리 셀을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 벤딩튜브형 냉각장치.At least one bending tube in which at least one bending part is included in which the tube through which the cooling fluid passes, a first header connected to one end of the at least one bending tube and through which the cooling fluid passes, and connected to the other end of the at least one bending tube A first cooling module including a second header through which the cooling fluid passes;
At least one bending tube including at least one bent portion in which the tube through which the cooling fluid passes, at least one bending tube, a first header connected to one end of the at least one bending tube, through which the cooling fluid passes, and the other end of the at least one bending tube An n-th cooling module connected to the second header through which the cooling fluid passes (where n is a natural number of 2 or more); And
Including a connection device for maintaining continuity of the cooling fluid flowing through the first header, the bending tube, and the second header of the first cooling module and the first header, the bending tube, and the second header of the n-th cooling module. ,
A first header of the first cooling module and the n-th cooling module by placing a plurality of stacked battery cells in a space formed by at least one bending portion of at least one bending tube of the first cooling module and the n-th cooling module , Bending tube type cooling device, characterized in that cooling the battery cell by the cooling fluid passing through the inside of the bending tube and the second header. 제6항에 있어서, 제1냉각모듈 및 제n냉각모듈의 제1헤더 및 제2헤더의 적어도 하나의 일단을 막는 캡을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 벤딩튜브형 냉각장치.The bending tube type cooling apparatus according to claim 6, further comprising a cap that blocks at least one end of the first header and the second header of the first cooling module and the n-th cooling module. 제6항에 있어서, 상기 제1냉각모듈 및 제n냉각모듈의 상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 벤딩부는 N자형, S자형, 및 한글의 리을(ㄹ)자형 중 어느 하나의 형상으로 벤딩된 것을 특징으로 하는 벤딩튜브형 냉각장치.The method of claim 6, wherein the bending portion of the at least one bending tube of the first cooling module and the n-th cooling module is bent in any one of an N-shape, an S-shape, and a Hangul (D) shape. Bending tube type cooling system. 제6항에 있어서, 상기 연결장치는
상기 제1냉각모듈의 제1헤더 및 제2헤더 중 어느 하나와 제n냉각모듈의 제1헤더와 및 제2헤더 중 어느 하나를 연결하여 냉각유체가 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 벤딩튜브형 냉각장치.The method of claim 6, wherein the connection device
A bending tube-type cooling device, characterized in that one of the first and second headers of the first cooling module and one of the first and second headers of the n-th cooling module are connected to allow cooling fluid to flow. . 제6항에 있어서, 상기 제1냉각모듈과 제n냉각모듈은 각각의 제1헤더 및 제2헤더의 횡방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 벤딩튜브형 냉각장치.The bending tube type cooling apparatus according to claim 6, wherein the first cooling module and the n-th cooling module are arranged in a transverse direction of each of the first and second headers. 제6항에 있어서, 상기 제1냉각모듈과 제n냉각모듈은 각각의 제1헤더 및 제2헤더의 종방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 벤딩튜브형 냉각장치.The bending tube-type cooling apparatus according to claim 6, wherein the first cooling module and the n-th cooling module are arranged in a longitudinal direction of each of the first and second headers. 배터리 냉각 방법으로서,
냉각유체가 지나가는 튜브를 벤딩하여 적어도 하나 이상의 벤딩부를 형성하여 적어도 하나의 벤딩튜브를 제작하고, 상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 일단에 냉각유체가 지나가는 제1헤더를 연결하고, 상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 타단에 냉각유체가 지나가는 제2헤더를 연결하여 적어도 하나 이상의 냉각모듈을 구성하고,
상기 적어도 하나의 벤딩튜브의 적어도 하나의 벤딩부에 의해 형성된 공간에 다수의 적층 배터리 셀을 위치시켜서,
상기 제1헤더, 벤딩튜브, 및 제2헤더의 내부를 지나는 냉각유체에 의해 배터리 셀을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 벤딩튜브형 냉각방법.As a battery cooling method,
At least one bending tube is manufactured by bending the tube through which the cooling fluid passes, and at least one bending tube is formed, and a first header through which the cooling fluid passes is connected to one end of the at least one bending tube, and the at least one bending tube At least one cooling module is configured by connecting a second header through which the cooling fluid passes at the other end of
By placing a plurality of stacked battery cells in a space formed by at least one bending portion of the at least one bending tube,
A bending tube type cooling method, characterized in that the battery cell is cooled by a cooling fluid passing through the inside of the first header, the bending tube, and the second header. 제12항에 있어서, 상기 제1헤더 및 제2헤더의 적어도 하나의 일단을 막아서 냉각유체의 누설을 방지하는 것을 특징으로 하는 벤딩튜브형 냉각방법.The bending tube type cooling method according to claim 12, wherein leakage of the cooling fluid is prevented by blocking at least one end of the first header and the second header. 제12항에 있어서, 상기 냉각모듈은 둘 이상이며, 각 냉각모듈을 상기 제1헤더 및 제2헤더의 횡방향으로 배열하는 것을 추가로 포함하는 벤딩튜브형 냉각방법.The method of claim 12, wherein the cooling module is two or more, and further comprising arranging each cooling module in the transverse direction of the first header and the second header. 제12항에 있어서, 상기 냉각모듈은 둘 이상이며, 각 냉각모듈을 상기 제1헤더 및 제2헤더의 종방향으로 배열하는 것을 추가로 포함하는 벤딩튜브형 냉각방법.The method of claim 12, wherein the cooling module is two or more, and further comprising arranging each cooling module in the longitudinal direction of the first header and the second header.
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