KR20220094028A - 배터리 모듈 냉각 구조체 - Google Patents

배터리 모듈 냉각 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 모듈에 발생된 열을 균일하게 냉각시키는 배터리 모듈 냉각 구조체에 관한 것으로서, 차체에 고정되는 배터리 모듈; 및 상기 배터리 모듈의 하부에 배치되어 상기 배터리 모듈의 발열을 냉각시키는 냉각블록을 포함하고, 생가 냉각블록은, 상부를 폐쇄하고, 모서리 영역에 냉각수가 유입되는 유입공 및 냉각수가 배출되는 배출공이 각각 형성된 상부 패널; 및 상기 상부 패널로부터 하부 방향으로 이격되어 하부를 폐쇄하는 하부 패널; 상기 상부 패널의 상부에 결합되고, 냉각수가 유입되는 유입관; 및 상기 상부 패널의 상부에서 상기 유입관으로부터 이격된 위치에 결합되고, 냉각수가 배출되는 배출관을 포함한다.

Description

배터리 모듈 냉각 구조체{BATTERY MODULE COOLING STRUCTURE}
본 발명은 배터리 모듈 냉각 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 모듈에 발생된 열을 균일하게 냉각시키는 배터리 모듈 냉각 구조체에 관한 것이다.
최근 환경 보호에 대한 관심 증가에 따라 기존의 연소식 엔진을 사용하는 내연기관 자동차에서 환경 친화적이고, 연비를 고려한 또 다른 형태의 자동차, 즉, 하이브리드 자동차 및 전기자동차의 개발이 활발하게 진행되고 있다.
하이브리드 자동차는 기존의 엔진과 전기에너지로 구동되는 모터를 연계하여 두 가지의 동력원으로 자동차를 구동하는 만큼, 배기가스에 의한 환경오염의 저감과 함께 연비향상의 효과로 인하여 미국과 일본을 중심으로 최근 각광을 받고 있는 현실 대안적인 차세대 자동차로 자리매김하고 있다.
일반적으로 하이브리드 자동차의 주동력원으로는 가솔린 및 디젤로 구동되는 엔진과, 보조 동력원으로 모터를 사용하여 일정 속도 이상에서는 동력원을 엔진으로 하여 주행하고, 저속 운전 시에는 모터를 동력원으로 전환하여 주행한다.
그리고, 전기자동차는 주로 모터를 주동력원으로 사용한다.
한편, 상기 모터의 구동에 필요한 동력원으로 고전압 배터리 모듈을 사용하고 있는데, 이러한 고전압 배터리 모듈은 전기자동차는 물론 하이브리드 자동차의 수명에 중요한 인자로 작용하고 있다.
따라서, 이러한 배터리를 효율적으로 운용하기 위해서는 이에 대한 관리가 철저하게 이루어져야 한다.
그런데 종래의 배터리를 장시간 사용할 경우 배터리로부터 열이 발생하게 되고, 특히 대용량의 배터리의 경우, 충전 또는 방전 시 전류양의 증가에 따라 더 많은 열을 수반하게 된다.
이때 발생한 열이 충분히 제거되지 않는 경우, 배터리의 성능이 저하되거나, 나아가 발화 또는 폭발에 이르기도 한다.
이로 인해, 배터리 성능의 유지 및 향상시키기 위해서는 배터리의 냉각이 필수적이다.
즉, 친환경 차량에 들어가는 배터리의 수명과 성능을 보증하기 위해 모든 친환경 차량에는 배터리 냉각 장치가 사용된다.
이러한 배터리 냉각 장치는 냉각유체에 따라 크게 공기를 이용한 공냉식, 냉각수를 이용한 수냉식, 냉매를 이용한 냉매식으로 나눠진다.
또한 방열성능은 상기와 같이 공기, 냉각수, 냉매를 통한 외부요인과 배터리 냉각 장치의 방열구조를 통한 내부요인으로 나눌 수 있다.
한편, 종래에는 배터리를 냉각시키는 방법으로 발열체, 즉, 배터리에 대한 접촉면적 및 유량분배 등 내부요인 기술에 집중되었다.
그러나, 냉각수, 구동모터 등의 성능 한계가 존재함에 따라 각 부품의 내부압력강하를 최소화하는 것이 대두되고 있다.
즉, 내부압력강하를 최소화함에 따라 냉각수의 구동 유량이 증가될 수 있고, 배터리 냉각 장치의 발열성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 근래에는 전기차의 주행거리 증가 및 급속충전 시간 단축을 위해 기존대비 고용량 및 다수의 셀 추가 적용이 필요하며, 이에 따라 배터리의 발열량이 증가되었다.
그런데, 배터리의 발열량은 증가하였지만 차량 냉각수 구동모터 출력의 한계에 의해 현재 인가되는 구동유량 수준으로는 배터리 냉각장치의 방열성능 확보가 어려운 문제가 있다.
따라서, 기존 수냉각유로의 내부요인을 넘어선 압력강하개선을 통한 외부요인에 대한 개선 도출이 필요하다.
전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 배터리 모듈에 발생된 열을 균일하게 냉각시켜 배터리 냉각장치의 방열성능 높일 수 있는 배터리 모듈 냉각 구조체를 제공하는데 있다.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 배터리 모듈 냉각 구조체는, 차체에 고정되는 배터리 모듈; 및 상기 배터리 모듈의 하부에 배치되어 상기 배터리 모듈의 발열을 냉각시키는 냉각블록을 포함하고, 생가 냉각블록은, 상부를 폐쇄하고, 모서리 영역에 냉각수가 유입되는 유입공 및 냉각수가 배출되는 배출공이 각각 형성된 상부 패널; 및 상기 상부 패널로부터 하부 방향으로 이격되어 하부를 폐쇄하는 하부 패널; 상기 상부 패널의 상부에 결합되고, 냉각수가 유입되는 유입관; 및 상기 상부 패널의 상부에서 상기 유입관으로부터 이격된 위치에 결합되고, 냉각수가 배출되는 배출관을 포함한다.
상기 유입공은 상기 유입관과 서로 연통되고, 상기 배출공은 상기 배출관과 서로 연통된다.
상기 상부 패널은, 일단과 상기 유입공 사이의 제1 영역(A1) 및 타단과 상기 유입공 사이의 제2 영역(A2)으로 이루어진다.
상기 제1 영역(A1)의 길이는 상기 제2 영역(A2)의 길이보다 짧다.
상기 하부 패널은, 상기 상부 패널의 하면에서 상기 제1 영역(A1) 및 상기 제2 영역(A2)에 각각 결합되는 한 쌍의 결합부; 한 쌍의 상기 결합부로부터 하방향으로 경사지도록 각각 연장된 한 쌍의 경사부; 한 쌍의 상기 경사부를 서로 연결하는 수평부; 상기 수평부 및 상기 상부 패널 사이에 형성되어 냉각수가 유동하는 수용부; 및 상기 유입공과 상기 제1 영역(A1)에 결합되는 상기 결합부 사이에 형성된 역류방지부를 포함한다.
상기 역류방지부의 길이는 상기 경사부의 횡방향의 길이의 50% 내지 45%로 이루어진다.
상기 경사부는 상기 결합부로부터 40도 내지 35도로 경사지다.
상기 수평부의 길이는 상기 하부 패널에서 상기 결합부를 제외한 나머지 부분의 횡방향 길이의 70% 내지 65%로 이루어진다.
상기 냉각블록은, 상기 유입공과 상기 유입관 사이에 누출차단부재를 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 경사부 중, 제1 영역(A1)에 결합되는 결합부로부터 연장되는 경사부와 유입공 사이의 거리가 짧아 유입공으로부터 수용부의 제2 영역(A2)까지 전체적으로 'L'자 형으로 이루어짐으로써, 냉각수가 제1 영역(A1) 방향으로 유입되는 것이 차단되고, 제2 영역(A2)으로만 유입되도록 하여, 냉각수의 유입 방향이 분산되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
이로 인해, 냉각블록의 내부에 유입되는 냉각수의 압력이 강하되는 것이 약 5%로 최소화됨으로써, 냉각블록 내부에서 냉각수의 구동 유량이 증가될 수 있고, 배터리 모듈에 발생된 열을 균일하게 냉각시킬 수 있어 배터리 냉각 장치의 발열성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
그리고, 역류방지부의 길이가 경사부의 횡방향의 길이보다 50% 이하로 이루어짐으로써, 유입공으로부터 수용부로 유입되는 냉각수가, 제1 영역(A1)에 형성된 경사부에 의해 제1 영역(A1) 방향으로 유입되는 것이 방지되고, 역류방지부에 의해 수평부 및 경사부에 접한 후, 유입공으로 다시 튀는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈 냉각 구조체를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈 냉각 구조체를 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈 냉각 구조체의 단면을 나타낸 단면도.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 이하의 도면에서 각 구성은 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈 냉각 구조체를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈 냉각 구조체를 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈 냉각 구조체의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 모듈(100) 냉각 구조체는 배터리 모듈(100) 및 냉각블록(200)을 포함한다.
배터리 모듈(100)은 다수개로 이루어진 것으로서, 다수개의 배터리 셀 및 내부에 상기 배터리 셀을 수용하는 커버부재로 이루어지고, 차체에 고정된다.
배터리 모듈(100)은 고전압 배터리 시스템으로 공급할 전원을 저장한다.
배터리 모듈(100)은 다수개가 수평방향으로 배열(ARRANGE)된다.
한편, 본 발명의 배터리 셀은 다양한 형태로 제조할 수 있으며, 파우치형(POUCHED TYPE)으로 제작됨이 바람직하다.
이러한 파우치형 배터리 셀은 유연성을 갖는 알루미늄 라미네이트 시트를 외장부재로 사용함으로써, 쉽게 휘어짐이 가능한 형태로 이루어진다.
파우치형의 배터리 셀은 그 형상을 비교적 자유롭게 형성할 수 있고 무게가 가벼워 다수의 배터리 셀을 구성해야 하는 차량용 배터리 모듈(100)에 주로 사용된다.
냉각블록(200)은 다수개의 배터리 모듈(100)의 하부에 배치되고, 배터리 모듈(100)의 발열을 냉각시킨다.
이를 위해 냉각블록(200) 내부에는 배터리 모듈(100)을 냉각시키기 위한 냉각수가 유입된다.
냉각블록(200)은 내부에 냉각수가 흐르고, 수냉식 배터리모듈의 충전 또는 방전 시, 배터리 셀로부터 발생된 열을 흡수한다.
이러한 냉각블록(200)은 상부 패널(210)과, 하부 패널(220)과, 유입관(230)과, 배출관(240) 및 누출차단부재(250)를 포함한다.
상부 패널(210)은 바람직하게는 사각형상으로 이루어진 것으로서, 냉각블록(200)의 상부영역 몸체를 이루고, 냉각블록(200)의 상부를 폐쇄한다.
이러한 상부 패널(210)은 유입공(211)과 배출공(212)이 형성된다.
유입공(211)은 외부로부터 냉각수가 유입되는 구멍이다.
유입공(211)은 상부 패널(210)에서 모서리 영역에 형성된다.
즉, 유입공(211)은 외부로부터 냉각수가 유입되면 모서리 영역의 반대방향으로 유입된다.
한편, 상부 패널(210)은 모서리 방향 영역인 일단에서 유입공(211) 사이인 제1 영역(A1) 및, 유입공(211)을 기준으로 상기 일단의 반대방향인 타단에서 유입공(211) 사이인 제2 영역(A2)으로 이루어진다.
즉, 상부 패널(210)에서 일단 방향, 즉, 모서리 방향인 제1 영역(A1)과 상부 패널(210)에서 타단 방향인 제2 영역(A2) 사이에 형성된다.
그리고, 제1 영역(A1)의 길이는 제2 영역(A2)의 길이보다 짧다.
즉, 제1 영역(A1)은 상부 패널(210)에서 모서리 영역이다.
배출공(212)은 유입공(211)을 통해 유입된 냉각수가 냉각블록(200)의 내부를 유동하여 배터리 모듈(100)을 냉각시킨 후 배출된다.
이러한 배출공(212)은 유입공(211)과 동일하게 상부 패널(210)의 모서리 영역에 배치될 수 있다.
한편, 유입공(211) 및 배출공(212)은 냉각블록(200)의 상부에 배치되는 배터리 모듈(100)과 겹치지 않는 영역에 형성된다.
이로 인해 유입공(211)은 외부로부터 냉각수를 용이하게 유입시킬 수 있고, 배출공(212)은 냉각수를 용이하게 배출시킬 수 있다.
하부 패널(220)은 상부 패널(210)로부터 하방향으로 이격된 것으로서, 냉각블록(200)의 하부영역 몸체를 이루고, 냉각블록(200)의 상부를 폐쇄한다.
이러한 하부 패널(220)은 결합부(221)와, 경사부(222)와, 수평부(224)와, 수용부(224) 및 역류방지부(225)를 포함한다.
결합부(221)는 소정의 면적을 갖는 것으로서, 상부 패널(210)의 하면에 접하여 하부 패널(220)이 상부 패널(210)에 고정되도록 한다.
즉, 결합부(221)는 도 3에 도시된 바와 같이 단면으로 보면, 한 쌍으로 이루어져 상부 패널(210)의 하면에서 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)에 각각 결합된다.
이러한 결합부(221)는 바람직하게는 상부 패널(210)에 용접결합방식으로 결합된다.
이로 인해 냉각블록(200)의 내부에 유입되는 냉각수가 냉각블록(200)의 외부로 누출되는 것이 효과적으로 차단될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 상부 패널(210)에 형성된 유입공(211)은 모서리 영역에 형성되어 있다.
따라서, 제1 영역(A1)은 상부 패널(210)의 모서리 영역과 겹치는 영역인 바, 유입공(211)과 제1 영역(A1)에 결합된 결합부(221) 사이의 거리는 유입공(211)과 제2 영역(A2)에 결합된 결합부(221) 사이의 거리보다 짧다.
경사부(222)는 한 쌍의 결합부(221)의 단부로부터 서로 마주하는 방향을 따라 하방향으로 경사지게 연장된다.
경사부(222)의 각도(θ)는 40도 이하의 각도로 이루어지고, 바람직하게는 40도 내지 35도 사이의 각도로 이루어진다.
이로 인해, 경사부(222)는 하방향 단부에 결합되는 수평부(224)가 상부 패널(210)의 하면과 서로 거리를 두고 이격될 수 있다.
특히, 경사부(222) 중, 제1 영역(A1)에 결합되는 결합부(221)로부터 연장되는 경사부(222)와 유입공(211) 사이의 거리가 짧음으로써, 유입공(211)으로부터 수용부(224)의 제2 영역(A2)까지 전체적으로 'L'자 형으로 이루어진다.
따라서, 경사부(222) 중, 제1 영역(A1)에 결합되는 결합부(221)로부터 연장되는 경사부(222)와 유입공(211) 사이의 거리가 짧은 본 발명은 냉각수가 제1 영역(A1) 방향으로 유입되는 것이 차단되고, 제2 영역(A2)으로만 유입되도록 하여, 냉각수의 유입 방향이 분산되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이로 인해, 냉각블록(200)의 내부에 유입되는 냉각수의 압력이 강하되는 것이 약 5%로 최소화됨으로써, 냉각블록(200) 내부에서 냉각수의 구동 유량이 증가될 수 있고, 배터리 모듈(100)에 발생된 열을 균일하게 냉각시킬 수 있어 배터리 냉각 장치의 발열성능을 향상시킬 수 있다.
수평부(224)는 한 쌍의 경사부(222)를 서로 연결하는 것으로서, 경사부(222)에 의해 상부 패널(210)의 하면으로부터 하방향으로 거리를 두고 이격된다.
따라서, 수평부(224)는 하방향으로 경사진 경사부(222)에 의해 결합부(221)와 서로 연결함으로써, 상부 패널(210)과 수평부(224) 사이를 폐쇄하여 수평부(224)와 상부 패널(210) 사이에 수용부(224)가 형성될 수 있다.
수용부(224)는 수평부(224) 및 상부 패널(210) 사이에 형성된 공간으로써, 외부로부터 냉각수가 유입되어 유동한다.
수평부(224)의 길이(L1)는 하부 패널(220)의 전체 길이에서 결합부(221)를 제외한 나머지 부분의 횡방향 길이(L2)보다 70%이하로 이루어지고, 바람직하게는70% 내지 65%로 이루어진다.
냉각블록(200)을 이루는 수용부(224)의 내부에 냉각수가 유입됨으로써, 냉각블록(200)의 상부에 배치되는 배터리 모듈(100)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
역류방지부(225)는 제1 영역(A1)에 결합되는 결합부(221)와 유입공(211) 사이에 형성된다.
구체적으로 역류방지부(225)는 제1 영역(A1)에 결합되는 결합부(221) 단부로부터 연장되는 경사부(222)의 시작부와 상부 패널(210) 사이의 공간을 가리킨다.
한편, 역류방지부(225)의 길이(L3)는 하방향으로 경사지게 연장된 경사부(222)의 횡방향 길이(L4)보다 50% 이하로 이루어지고, 바람직하게는 50% 내지 45%로 이루어진다.
즉, 역류방지부(225)의 길이(L3)는 경사부(222)의 횡방향 길이(L4)보다 짧게 형성된다.
이로 인해 유입공(211)으로부터 수용부(224)로 유입되는 냉각수는, 제1 영역(A1)에 형성된 경사부(222)에 의해 제1 영역(A1) 방향으로 유입되는 것이 방지되고, 역류방지부(225)에 의해 수평부(224) 및 경사부(222)에 접한 후, 유입공(211)으로 다시 튀는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
유입관(230)은 중공의 파이프 형상으로 이루어진 것으로서, 상부 패널(210)의 상부에 결합되고, 냉각수가 수용부(224)로 유입되도록 한다.
이러한 유입관(230)은 상부 패널(210)에 형성된 유입공(211)과 서로 연통된다.
이로 인해 유입관(230)은 냉각수가 냉각블록(200)의 수용부(224)에 용이하게 유입될 수 있다.
배출관(240)은 중공의 파이프 형상으로 이루어진 것으로서, 상부 패널(210)의 상부에 서 유입관(230)으로부터 이격된 위치에 결합된다.
그리고, 배출관(240)은 유입관(230)으로부터 유입되고 수용부(224)의 내부를 유동하여 배터리 모듈(100)을 냉각시킨 냉각수가 배출되도록 한다.
이러한 배출관(240)은 상부 패널(210)에 형성된 배출공(212)과 서로 연통된다.
누출차단부재(250)는 탄성재질로 이루어진 것으로서, 유입공(211) 또는 배출공(212)으로부터 냉각수가 누출되는 것을 차단한다.
이를 위해 유입관(230) 및 배출관(240)의 둘레에는 플랜지부가 형성될 수 있다.
그리고, 누출차단부재(250)는 하면에 상부 패널(210)의 상면이 접하고, 상면에 유입관(230) 또는 배출관(240)의 플랜지부 하면이 접한다.
따라서, 유입관(230) 및 배출관(240)은 유입공(211) 및 배출공(212)에 각각 결합될 때, 유입관(230) 및 배출관(240)의 플랜지부가 누출차단부재(250)를 탄성적으로 가압함으로써, 유입공(211) 및 배출공(212)으로부터 냉각수가 누출되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 배터리 모듈(100) 냉각 구조체는, 경사부(222) 중, 제1 영역(A1)에 결합되는 결합부(221)로부터 연장되는 경사부(222)와 유입공(211) 사이의 거리가 짧아 유입공(211)으로부터 수용부(224)의 제2 영역(A2)까지 전체적으로 'L'자 형으로 이루어짐으로써, 냉각수가 제1 영역(A1) 방향으로 유입되는 것이 차단되고, 제2 영역(A2)으로만 유입되도록 하여, 냉각수의 유입 방향이 분산되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이로 인해, 냉각블록(200)의 내부에 유입되는 냉각수의 압력이 강하되는 것이 약 5%로 최소화됨으로써, 냉각블록(200) 내부에서 냉각수의 구동 유량이 증가될 수 있고, 배터리 모듈(100)에 발생된 열을 균일하게 냉각시킬 수 있어 배터리 냉각 장치의 발열성능을 향상시킬 수 있다.
그리고, 역류방지부(225)의 길이(L3)가 경사부(222)의 횡방향 길이(L4)보다 50% 이하로 이루어짐으로써, 유입공(211)으로부터 수용부(224)로 유입되는 냉각수가, 제1 영역(A1)에 형성된 경사부(222)에 의해 제1 영역(A1) 방향으로 유입되는 것이 방지되고, 역류방지부(225)에 의해 수평부(224) 및 경사부(222)에 접한 후, 유입공(211)으로 다시 튀는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이처럼 본 명세서에 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명을 위한 예시적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 배터리 모듈 200: 냉각블록
210: 상부 패널 211: 유입공
212: 배출공 220: 하부 패널
221: 결합부 222: 경사부
223: 수평부 224: 수용부
225: 역류방지부 230: 유입관
240: 배출관 250: 누출차단부재

Claims (9)

  1. 차체에 고정되는 배터리 모듈; 및
    상기 배터리 모듈의 하부에 배치되어 상기 배터리 모듈의 발열을 냉각시키는 냉각블록을 포함하고,
    생가 냉각블록은,
    상부를 폐쇄하고, 모서리 영역에 냉각수가 유입되는 유입공 및 냉각수가 배출되는 배출공이 각각 형성된 상부 패널; 및
    상기 상부 패널로부터 하부 방향으로 이격되어 하부를 폐쇄하는 하부 패널;
    상기 상부 패널의 상부에 결합되고, 냉각수가 유입되는 유입관; 및
    상기 상부 패널의 상부에서 상기 유입관으로부터 이격된 위치에 결합되고, 냉각수가 배출되는 배출관을 포함하는 배터리 모듈 냉각 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유입공은 상기 유입관과 서로 연통되고, 상기 배출공은 상기 배출관과 서로 연통되는 배터리 모듈 냉각 구조체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상부 패널은,
    일단과 상기 유입공 사이의 제1 영역 및 타단과 상기 유입공 사이의 제2 영역으로 이루어진 배터리 모듈 냉각 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 영역의 길이는 상기 제2 영역의 길이보다 짧은 배터리 모듈 냉각 구조체.
  5. 제3항에 있어서, 상기 하부 패널은,
    상기 상부 패널의 하면에서 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 각각 결합되는 한 쌍의 결합부;
    한 쌍의 상기 결합부로부터 하방향으로 경사지도록 각각 연장된 한 쌍의 경사부;
    한 쌍의 상기 경사부를 서로 연결하는 수평부;
    상기 수평부 및 상기 상부 패널 사이에 형성되어 냉각수가 유동하는 수용부; 및
    상기 유입공과 상기 제1 영역에 결합되는 상기 결합부 사이에 형성된 역류방지부를 포함하는 배터리 모듈 냉각 구조체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 역류방지부의 길이는 상기 경사부의 횡방향의 길이의 50% 내지 45%로 이루어진 배터리 모듈 냉각 구조체.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 경사부는 상기 결합부로부터 40도 내지 35도로 경사진 배터리 모듈 냉각 구조체.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 수평부의 길이는 상기 하부 패널에서 상기 결합부를 제외한 나머지 부분의 횡방향 길이의 70% 내지 65%로 이루어진 배터리 모듈 냉각 구조체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 냉각블록은,
    상기 유입공과 상기 유입관 사이에 누출차단부재를 더 포함하는 배터리 냉각 구조체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5277363B1 (ja) * 2011-11-14 2013-08-28 本田技研工業株式会社 電動車両用バッテリパック
US9437905B2 (en) * 2014-02-25 2016-09-06 Ford Global Technologies, Llc Traction battery thermal plate manifold
CA2956845A1 (en) * 2014-07-31 2016-02-04 Dana Canada Corporation Battery cell heat exchanger with graded heat transfer surface
KR102328685B1 (ko) * 2015-12-23 2021-11-18 엘티정밀(주) 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트 제조 방법 및 이에 의해 제조된 쿨링 플레이트
US10158151B2 (en) * 2016-05-06 2018-12-18 Dana Canada Corporation Heat exchangers for battery thermal management applications with integrated bypass
CN114583369A (zh) * 2016-11-09 2022-06-03 Cps 科技控股有限公司 电池包
US11407330B2 (en) * 2018-05-30 2022-08-09 Dana Canada Corporation Thermal management systems and heat exchangers for battery thermal modulation
CN109149009B (zh) * 2018-09-12 2021-04-20 芜湖奇达动力电池系统有限公司 高效低温差集成液冷电池系统
US20200161721A1 (en) * 2018-11-16 2020-05-21 Sf Motors, Inc. Battery packs with sealed cold plates for electric vehicles
KR20200136229A (ko) * 2019-05-27 2020-12-07 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈
JP7494453B2 (ja) * 2019-09-04 2024-06-04 株式会社レゾナック 熱交換器
CN110635199A (zh) * 2019-10-25 2019-12-31 马鞍山纳百川热交换器有限公司 具备支撑和缓冲作用的冲压板式冷却板及工艺
WO2021138699A1 (en) * 2020-01-05 2021-07-08 Koolance, Inc. Coolant reservoir and circulation assemblies and systems
KR20220072888A (ko) * 2020-11-23 2022-06-03 현대모비스 주식회사 배터리 모듈 냉각 구조체
CN113140824B (zh) * 2021-03-30 2022-10-14 广州小鹏汽车科技有限公司 一种电池模组、电池系统和车辆
CN113178640A (zh) * 2021-04-26 2021-07-27 北京天启鸿源新能源科技有限公司 一种储能电池恒温装置及方法

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