KR20230084417A

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Publication number: KR20230084417A
Application number: KR1020220159914A
Authority: KR
Inventors: 황세준; 김한구; 김성우; 박광훈; 강복현
Original assignee: 네덱 주식회사; 박광훈
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2022-11-25
Publication date: 2023-06-13
Anticipated expiration: 2041-12-03
Also published as: KR102780147B1; KR102473908B1

Abstract

The purpose of the present invention is to manufacture a casting product for cooling in an insert injection molding method using a cooling pipe while preventing the deformation of the cooling pipe. According to the present invention, provided is a casting product for cooling a heating element, comprising a body made of metal and a cooling pipe which provides a passage through which a cooling fluid flows and which is made of an aluminum alloy, wherein at least a portion of the cooling pipe is completely embedded in the body so that the body and the cooling pipe form an integrated body, and the cooling pipe has a cross-sectional shape in which a first pipe thickness in a first direction is greater than a second pipe thickness in a second direction perpendicular to the first direction.

Description

Translated fromKorean

발열체 냉각용 주조품 및 이의 제조방법 {CASTING PRODUCT FOR COOLING HEATING ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}Casting for heating element cooling and its manufacturing method {CASTING PRODUCT FOR COOLING HEATING ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 발열체의 냉각 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발열체를 냉각시기키 위한 주조품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling technology for a heating element, and more particularly, to a casting for cooling a heating element and a manufacturing method thereof.

본 발명의 기술분야인 발열체를 냉각시키기 위한 주조품 및 이의 제조방법과 관련하여, 등록특허 제10-1674068호에는 냉각모듈의 제조방법이 기재되어 있다. 등록특허 제10-1674068호에 기재된 냉각모듈의 제조방법은, 금형을 준비하는 단계, 쿨링 파이프를 제조하는 단계, 금형 내부에 쿨링 파이프를 고정하는 단계, 캐비티에 용탕을 주입하는 단계를 포함한다. 하지만, 이와 같은 종래의 방법에서는 캐비티에서 용탕이 유동하면서 고압으로 쿨링 파이프를 가압하기 때문에, 제조과정에서 쿨링 파이프의 형상이 변형되는 문제가 발생한다. 특히, 알루미늄 합금은 열전도율이 높아서 우수한 냉각 성능을 제공할 수 있음에도 불구하고 강도가 낮기 때문에, 이와 같은 인서트 사출성형 방식으로 제조하기 매우 어렵다.Regarding a casting product for cooling a heating element and a manufacturing method thereof, which are technical fields of the present invention, Patent Registration No. 10-1674068 discloses a manufacturing method of a cooling module. The manufacturing method of the cooling module described in Patent Registration No. 10-1674068 includes preparing a mold, manufacturing a cooling pipe, fixing the cooling pipe inside the mold, and injecting molten metal into the cavity. However, in the conventional method, since the cooling pipe is pressurized with high pressure while the molten metal flows in the cavity, the shape of the cooling pipe is deformed during the manufacturing process. In particular, since aluminum alloys have low strength even though they can provide excellent cooling performance due to their high thermal conductivity, it is very difficult to manufacture them using such an insert injection molding method.

등록특허공보 등록번호 제10-1674068호 (2016.11.08)Registered Patent Publication Registration No. 10-1674068 (2016.11.08)

본 발명의 목적은 발열체 냉각용 주조품 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a casting for cooling a heating element and a manufacturing method thereof.

본 발명의 다른 목적은 냉각 파이프를 이용하여 인서트 사출성형 방식으로 냉각용 주조품을 제조함에 있어서, 냉각 파이프의 변형을 방지하는 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a manufacturing method for preventing deformation of a cooling pipe in manufacturing a casting for cooling using an insert injection molding method using a cooling pipe.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 금속재의 몸체; 및 냉각 유체가 흐르는 통로를 제공하고 알루미늄 합금 재질의 냉각 파이프를 포함하며, 상기 냉각 파이프의 적어도 일부 구간이 상기 몸체에 완전히 매립되어서 상기 몸체와 상기 냉각 파이프가 일체를 형성하며, 상기 냉각 파이프는 횡단면 형상에서 제1 방향 상의 제1 파이프 두께가 상기 제1 방향과 직각인 제2 방향 상의 제2 파이프 두께보다 크게 형성되는, 발열체 냉각용 주조품이 제공된다.In order to achieve the above object of the present invention, according to one aspect of the present invention, the body of the metal material; and an aluminum alloy cooling pipe providing a passage through which cooling fluid flows, wherein at least a portion of the cooling pipe is completely buried in the body so that the body and the cooling pipe are integrally formed, and the cooling pipe has a cross-section There is provided a casting for cooling a heating element in which a first pipe thickness in a first direction is larger than a second pipe thickness in a second direction perpendicular to the first direction in shape.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 합형되어서 캐비티를 형성하는 제1 금형과 제2 금형을 준비하는 금형 준비 단계; 상기 제1 금형과 상기 제2 금형이 합형되기 전에 상기 캐비티에 대응하는 공간에 알루미늄 합금 재질의 냉각 파이프를 설치하는 파이프 설치 단계; 제1 금형과 상기 제2 금형을 결합하여 상기 캐비티를 형성하고 상기 캐비티에 상기 냉각 파이프가 배치되는 합형 단계; 및 상기 캐비티에 금속재 용탕을 주입하여 상기 용탕이 상기 캐비티에서 유동방향을 따라 이동하는 용탕 주입 단계를 포함하며, 상기 냉각 파이프는 횡단면 형상에서 제1 방향 상의 제1 파이프 두께가 상기 제1 방향과 직각인 제2 방향 상의 제2 파이프 두께보다 크게 형성되며, 상기 파이프 설치 단계에서 상기 냉각 파이프는 상기 제1 방향이 상기 유동방향과 평행하도록 배치되는, 발열체 냉각용 주조품의 제조방법이 제공된다.In order to achieve the above object of the present invention, according to another aspect of the present invention, a mold preparation step of preparing a first mold and a second mold to form a cavity by being combined; A pipe installation step of installing a cooling pipe made of an aluminum alloy in a space corresponding to the cavity before the first mold and the second mold are combined; a combining step of combining the first mold and the second mold to form the cavity and disposing the cooling pipe in the cavity; and a molten metal injection step of injecting molten metal material into the cavity and moving the molten metal along a flow direction in the cavity, wherein a first pipe thickness in a first direction in a cross-sectional shape of the cooling pipe is perpendicular to the first direction. is formed to be greater than the second pipe thickness in the second direction, and in the pipe installation step, the cooling pipe is disposed so that the first direction is parallel to the flow direction.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로, 냉각 파이프를 이용하여 인서트 사출성형 방식으로 냉각용 주조품을 제조함에 있어서, 냉각 파이프는 횡단면 형상에서 제1 반경방향 상의 제1 파이프 두께가 상기 제1 반경방향과 직각인 제2 반경방향 상의 제2 파이프 두께보다 크게 형성되고, 냉각 파이프가 금형의 캐비티에 제1 반경방향이 용탕의 유동방향과 대체로 평하도록 배치되어서 용탕의 유동 압력에 의해 냉각 파이프가 변형되는 것이 방지될 수 있다.According to the present invention, all of the objects of the present invention described above can be achieved. Specifically, in manufacturing a casting for cooling by an insert injection molding method using a cooling pipe, the cooling pipe has a first pipe thickness in a first radial direction in a cross-sectional shape in a second radial direction perpendicular to the first radial direction. Since the thickness of the second pipe is greater than that of the cooling pipe and the cooling pipe is disposed in the cavity of the mold so that the first radial direction is substantially flat with the flow direction of the molten metal, the cooling pipe may be prevented from being deformed by the flow pressure of the molten metal.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 냉각용 주조품이 적용된 전기자동차용 배터리팩의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 전기자동차용 배터리팩에서 하우징 본체를 서로 다른 방향에서 본 형상을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 하우징 본체에 구비되는 냉각 파이프를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 1에서 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 파이프들의 단면 형상을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 냉각용 주조품의 제조방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
도 8은 도 7의 금형 준비 단계와 파이프 설치 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 7의 용탕 주입 단계가 수행되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 냉각 파이프를 이용하여 제조된 발열체 냉각용 주조품을 다른 냉각 파이프를 이용하여 제조된 발열체 냉각용 주조품들과 비교하는 도면이다.1 is a diagram showing a schematic configuration of a battery pack for an electric vehicle to which a casting for cooling a heating element according to an embodiment of the present invention is applied.
2 and 3 are perspective views showing shapes of a housing body viewed from different directions in the battery pack for an electric vehicle shown in FIG. 1 .
4 is a perspective view illustrating a cooling pipe provided in the housing body shown in FIGS. 2 and 3;
FIG. 5 is an enlarged view of portion A in FIG. 1 .
6 is a cross-sectional view showing cross-sectional shapes of cooling pipes according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart schematically illustrating a manufacturing method of a casting for cooling a heating element according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining the mold preparation step and the pipe installation step of FIG. 7 .
9 is a view for explaining a state in which the molten metal injection step of FIG. 7 is performed.
10 is a view comparing castings for cooling a heating element manufactured using a cooling pipe according to the present invention with castings for cooling a heating element manufactured using other cooling pipes.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 냉각용 주조품이 적용된 전기자동차용 배터리팩의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 전기자동차용 배터리팩(100)은 팩하우징(110)과, 팩하우징(110)의 내부에 설치되는 분할판(170)과, 팩하우징(110)의 내부에 설치되는 복수개의 배터리 모듈(180)들과, 팩하우징(110)의 내부에 설치되는 제어 모듈(190)를 포함한다.1 shows a schematic configuration of a battery pack for an electric vehicle to which a casting for cooling a heating element according to an embodiment of the present invention is applied. Referring to FIG. 1, abattery pack 100 for an electric vehicle includes apack housing 110, adivider 170 installed inside thepack housing 110, and a plurality of installed inside thepack housing 110. It includes twobattery modules 180 and acontrol module 190 installed inside thepack housing 110 .

팩하우징(110)은 내부에 분할판(170), 복수개의 배터리 모듈(180)들 및 제어 모듈(190)이 설치되는 설치 공간(111)을 제공한다. 팩하우징(110)은 전체적으로 알루미늄 합금 재질로 이루어지며, 주조에 의해 제조된다. 팩하우징(110)은 하우징 본체(120)와, 하우징 본체(120)에 결합되는 하우징 덮개(160)를 구비한다.Thepack housing 110 provides aninstallation space 111 in which thepartition plate 170, the plurality ofbattery modules 180, and thecontrol module 190 are installed. Thepack housing 110 is entirely made of an aluminum alloy material and is manufactured by casting. Thepack housing 110 includes ahousing body 120 and ahousing cover 160 coupled to thehousing body 120 .

하우징 본체(120)는 내부 공간(121)을 제공하며, 상단은 개방되어서 개구부(123)를 형성한다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 하우징 본체(120)는 하우징 몸체(130)와, 하우징 몸체(130)에 일체로 결합되는 냉각 파이프(150)를 구비한다. 하우징 본체(120)는 인서트 사출성형 방식으로 제조되는 것으로서, 본 발명에 따른 발열체 냉각 주조품의 일 실시예이다.Thehousing body 120 provides aninner space 121, and an upper end is opened to form anopening 123. Referring to FIGS. 1 to 3 , thehousing body 120 includes ahousing body 130 and acooling pipe 150 integrally coupled to thehousing body 130 . Thehousing body 120 is manufactured by an insert injection molding method, and is an embodiment of a heating element cooling cast product according to the present invention.

하우징 몸체(130)는 알루미늄 합금 재질로서, 대체로 평평한 판상의 바닥(131)과, 바닥(131)의 가장자리로부터 벽 형태로 세워져서 연장되는 측벽(140)을 구비한다. 하우징 몸체(130)에 냉각 파이프(150)가 일체로 결합된다.Thehousing body 130 is made of aluminum alloy, and includes a substantially flat plate-shaped bottom 131 and aside wall 140 that extends from the edge of thebottom 131 in a wall shape. Thecooling pipe 150 is integrally coupled to thehousing body 130.

바닥(131)은 대체로 평평한 판상의 판부로서, 내부 공간(121)과 접하는 내면(132)에는 복수개의 내부 홈(133)들이 형성된다. 복수개의 내부 홈(133)들을 통해 냉각 파이프(150)의 일부가 노출된다. 복수개의 내부 홈(133)들은 하우징 본체(120)가 인서트 사출성형 방식으로 제조되는 과정에서 냉각 파이프(150)를 고정시키는 구조물에 의해 형성되는 것이다. 복수개의 내부 홈(133)들에 의해 냉각 파이프(150)의 일부가 노출되므로, 냉각 성능이 향상될 수 있다. 바닥(131)에서 내면(132)의 반대면인 외면(134)에는 외면(134)으로부터 돌출되어서 길게 연장되는 돌출 연장부(135)가 형성된다. 돌출 연장부(135)는 바닥(131)에 위치하는 냉각 파이프(150)의 연장방향을 따라서 연장된다. 돌출 연장부(135)에 냉각 파이프(150)가 매립되어서 위치한다. 돌출 연장부(135)의 연장방향을 따라서 복수개의 파이프 노출부(136)들이 이격되어서 형성된다. 복수개의 파이프 노출부(136)들은 하우징 본체(120)가 인서트 사출성형 방식을 제조되는 과정에서 냉각 파이프(150)를 고정시키는 구조물에 의해 형성되는 것이다. 복수개의 파이프 노출부(136)에 의해 냉각 파이프(150)의 일부가 노출되므로, 냉각 성능이 향상될 수 있다.Thebottom 131 is a substantially flat plate-shaped plate portion, and a plurality ofinner grooves 133 are formed on theinner surface 132 in contact with theinner space 121 . A portion of thecooling pipe 150 is exposed through the plurality ofinner grooves 133 . The plurality ofinner grooves 133 are formed by a structure for fixing thecooling pipe 150 while thehousing body 120 is manufactured by insert injection molding. Since a portion of thecooling pipe 150 is exposed by the plurality ofinner grooves 133, cooling performance may be improved. Aprotruding extension 135 protruding from theouter surface 134 and extending long is formed on theouter surface 134, which is the opposite surface of theinner surface 132, on thebottom 131. Theprotruding extension part 135 extends along the extension direction of thecooling pipe 150 located on thefloor 131 . Thecooling pipe 150 is embedded in the protrudingextension part 135 and positioned. A plurality of pipe exposedportions 136 are spaced apart from each other along the extending direction of theprotruding extension portion 135 . The plurality of pipe exposedportions 136 are formed by a structure for fixing thecooling pipe 150 while thehousing body 120 is manufactured using the insert injection molding method. Since a portion of thecooling pipe 150 is exposed by the plurality of pipe exposedportions 136, cooling performance may be improved.

측벽(140)은 바닥(131)의 가장자리로부터 벽 형태로 세워져서 연장된다. 측벽(140)의 외면에는 냉각 파이프(150)의 두 양단부에 대응하여 돌출 연장부(135)가 바닥(131)으로부터 높이방향을 따라 연장되어서 형성된다.Theside wall 140 extends from the edge of thefloor 131 by being erected in the form of a wall. On the outer surface of theside wall 140 ,protruding extensions 135 are formed to correspond to both ends of thecooling pipe 150 and extend from thebottom 131 along the height direction.

냉각 파이프(150)는 알루미늄 합금 재질로서, 하우징 몸체(130)에 일체로 결합된다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 냉각 파이프(150)는 내부에 냉각 유체가 흐르는 통로(151)를 제공하며, 지그재그 형태로 연장되는 지그재그 연장부(152)를 구비한다. 지그재그 연장부(152)는 하우징 몸체(130)의 바닥(131)에 매립되어서 하우징 몸체(130)와 일체가 된다. 본 실시예에서 지그재그 연장부(152)가 하우징 몸체(130)의 바닥(131)에 위치하는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 하우징 몸체(130)의 측벽(140)에 추가로 위치하거나, 측벽(140)에만 위치할 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 냉각 파이프(150)는 하우징 몸체(130)에 구비되는 돌출 연장부(135)에 완전히 매립된다. 도 5를 참조하면, 냉각 파이프(150)는 횡단면 형상에서 제1 반경방향(H)(제1 방향) 상의 두께인 제1 파이프 두께(t1)가 제1 반경방향(H)과 직각을 이루는 제1 반경방향(V)(제2 방향) 상의 두께인 제2 파이프 두께(t2)보다 크다. 본 실시예에서 냉각 파이프(150)의 외주(154)는 횡단면 형상에서 타원형이고, 냉각 파이프(150)의 내주(156)는 횡단면 형상에서 외주(154)와 동심으로 배치되는 원형인 것으로 설명한다. 제2 반경방향(V)은 하우징 몸체(130)가 발열체인 배터리 모듈(180)을 대향하는 방향이기도 하다. 냉각 파이프(150)는 바닥(131)에 매립된 부분에서 제1 반경방향(H)이 바닥(131)의 연장방향과 평행하도록 배치된다. 냉각 파이프(150)의 이러한 형상 및 배치에 의해 인서트 사출성형에 의한 하우징 본체(120)의 제조과정에서 냉각 파이프(150)의 변형이 방지된다. 본 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 냉각 파이프(150)가 타원형의 외주(154)와 원형의 내주(156)를 갖는 형상인 것으로 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 횡단면 형상에서 제1 반경방향(H) 상의 두께인 제1 파이프 두께(t1)가 제1 반경방향 (H)과 직각을 이루는 제1 반경방향(V) 상의 두께인 제2 파이프 두께(t2)보다 큰 형상이면 모두 가능하다. 예를 들어서 도 6에 도시된 바와 같이 다른 다양한 형태가 가능하다.Thecooling pipe 150 is made of aluminum alloy and integrally coupled to thehousing body 130 . Referring to FIGS. 1 to 4 , thecooling pipe 150 provides apassage 151 through which cooling fluid flows, and has azigzag extension 152 extending in a zigzag shape. Thezigzag extension part 152 is embedded in thebottom 131 of thehousing body 130 and becomes integral with thehousing body 130 . In this embodiment, thezigzag extension 152 is described as being located on thebottom 131 of thehousing body 130, but unlike this, it is additionally located on theside wall 140 of thehousing body 130, or theside wall 140 It may be located only in, which also belongs to the scope of the present invention. Thecooling pipe 150 is completely embedded in the protrudingextension part 135 provided in thehousing body 130 . Referring to FIG. 5, thecooling pipe 150 has a first pipe thickness t1, which is a thickness in a first radial direction H (first direction) in a cross-sectional shape, perpendicular to the first radial direction H. 1 greater than the second pipe thickness t2, which is the thickness in the radial direction V (second direction). In this embodiment, theouter circumference 154 of thecooling pipe 150 is elliptical in cross-sectional shape, and theinner circumference 156 of thecooling pipe 150 is circular concentrically disposed with theouter circumference 154 in cross-sectional shape. The second radial direction V is also a direction in which thehousing body 130 faces thebattery module 180, which is a heating element. Thecooling pipe 150 is disposed so that the first radial direction H is parallel to the extending direction of thefloor 131 at a portion buried in thefloor 131 . Due to the shape and arrangement of thecooling pipe 150, deformation of thecooling pipe 150 is prevented during the manufacturing process of thehousing body 120 by insert injection molding. In this embodiment, as shown in FIG. 5, thecooling pipe 150 is described as having a shape having an ellipticalouter circumference 154 and a circularinner circumference 156, but the present invention is not limited thereto, and the first cross-sectional shape Any shape is possible as long as the first pipe thickness t1, which is the thickness in the radial direction H, is larger than the second pipe thickness t2, which is the thickness in the first radial direction V perpendicular to the first radial direction H. do. For example, as shown in FIG. 6, other various forms are possible.

도 6에는 (a) 내지 (h)를 통해 다양한 냉각 파이프의 횡단면 형상이 도시되어 있다. 도 6의 (a)를 참조하면, 냉각 파이프(250)는 제1 반경방향(H) 상의 두께인 제1 파이프 두께(t1)가 제2 반경방향(V) 상의 두께인 제2 파이프 두께(t2)보다 크도록, 타원형의 외주(254)와, 외주(254)와 동심으로 배치되는 정사각형의 내주(256)를 갖는다.6 shows cross-sectional shapes of various cooling pipes through (a) to (h). Referring to (a) of FIG. 6 , thecooling pipe 250 has a first pipe thickness t1, which is a thickness in a first radial direction H, and a second pipe thickness t2, which is a thickness in a second radial direction V. ), and has an ellipticalouter periphery 254 and a squareinner periphery 256 disposed concentrically with theouter periphery 254.

도 6의 (b)를 참조하면, 냉각 파이프(350)는 제1 반경방향(H) 상의 두께인 제1 파이프 두께(t1)가 제2 반경방향(V) 상의 두께인 제2 파이프 두께(t2)보다 크도록, 타원형의 외주(354)와, 외주(354)와 동심으로 배치되는 타원형의 내주(356)를 갖는다.Referring to (b) of FIG. 6 , thecooling pipe 350 has a first pipe thickness t1, which is a thickness in a first radial direction H, and a second pipe thickness t2, which is a thickness in a second radial direction V. ), and has an ellipticalouter periphery 354 and an ellipticalinner periphery 356 disposed concentrically with theouter periphery 354.

도 6의 (c)를 참조하면, 냉각 파이프(450)는 제1 반경방향(H) 상의 두께인 제1 파이프 두께(t1)가 제2 반경방향(V) 상의 두께인 제2 파이프 두께(t2)보다 크도록, 직사각형의 외주(454)와, 외주(454)와 동심으로 배치되는 정사각형의 내주(456)를 갖는다.Referring to (c) of FIG. 6 , thecooling pipe 450 has a first pipe thickness t1 that is a thickness in a first radial direction H and a second pipe thickness t2 that is a thickness in a second radial direction V. ), and has a rectangularouter periphery 454 and a squareinner periphery 456 disposed concentrically with theouter periphery 454.

도 6의 (d)를 참조하면, 파이프(550)는 제1 반경방향(H) 상의 두께인 제1 파이프 두께(t1)가 제2 반경방향(V) 상의 두께인 제2 파이프 두께(t2)보다 크도록, 직사각형의 외주(554)와, 외주(554)와 동심으로 배치되는 타원형의 내주(556)를 갖는다.Referring to (d) of FIG. 6, thepipe 550 has a first pipe thickness t1, which is a thickness in the first radial direction (H), and a second pipe thickness (t2), which is a thickness in the second radial direction (V). It has a rectangularouter periphery 554 and an ellipticalinner periphery 556 disposed concentrically with theouter periphery 554 so as to be larger.

도 6의 (e)를 참조하면, 냉각 파이프(650)는 제1 반경방향(H) 상의 두께인 제1 파이프 두께(t1)가 제2 반경방향(V) 상의 두께인 제2 파이프 두께(t2)보다 크도록, 직사각형의 외주(654)와, 외주(654)와 동심으로 배치되는 원형의 내주(656)를 갖는다.Referring to (e) of FIG. 6 , thecooling pipe 650 has a first pipe thickness t1, which is a thickness in a first radial direction H, and a second pipe thickness t2, which is a thickness in a second radial direction V. ), it has a rectangularouter periphery 654 and a circular inner periphery 656 disposed concentrically with theouter periphery 654.

도 6의 (f)를 참조하면, 냉각 파이프(750)는 제1 반경방향(H) 상의 두께인 제1 파이프 두께(t1)가 제2 반경방향(V) 상의 두께인 제2 파이프 두께(t2)보다 크도록, 팔각형의 외주(754)와, 외주(754)와 동심으로 배치되는 정사각형의 내주(756)를 갖는다.Referring to (f) of FIG. 6 , thecooling pipe 750 has a first pipe thickness t1, which is a thickness in a first radial direction H, and a second pipe thickness t2, which is a thickness in a second radial direction V. ), and has an octagonalouter periphery 754 and a squareinner periphery 756 disposed concentrically with theouter periphery 754.

도 6의 (g)를 참조하면, 냉각 파이프(850)는 제1 반경방향(H) 상의 두께인 제1 파이프 두께(t1)가 제2 반경방향(V) 상의 두께인 제2 파이프 두께(t2)보다 크도록, 팔각형의 외주(854)와, 외주(854)와 동심으로 배치되는 타원형의 내주(856)를 갖는다.Referring to (g) of FIG. 6 , thecooling pipe 850 has a first pipe thickness t1, which is a thickness in a first radial direction H, and a second pipe thickness t2, which is a thickness in a second radial direction V. ), and has an octagonalouter periphery 854 and an ellipticalinner periphery 856 disposed concentrically with theouter periphery 854.

도 6의 (h)를 참조하면, 냉각 파이프(950)는 제1 반경방향(H) 상의 두께인 제1 파이프 두께(t1)가 제2 반경방향(V) 상의 두께인 제2 파이프 두께(t2)보다 크도록, 팔각형의 외주(954)와, 외주(954)와 동심으로 배치되는 원형의 내주(956)를 갖는다.Referring to (h) of FIG. 6 , thecooling pipe 950 has a first pipe thickness t1, which is a thickness in a first radial direction H, and a second pipe thickness t2, which is a thickness in a second radial direction V. ), and has an octagonalouter periphery 954 and a circularinner periphery 956 arranged concentrically with theouter periphery 954.

도 1을 참조하면, 하우징 덮개(160)는 하우징 본체(120)에 형성되는 개구부(123)를 폐쇄하도록 하우징 본체(120)의 상단에 분리 가능하게 결합된다. 본 실시예에서 하우징 덮개(160)는 알루미늄 합금 재질인 것으로 설명한다. 도시되지는 않았으나, 하우징 덮개(160)에도 하우징 본체(120)에 구비되는 냉각 파이프(150)의 구조가 설치될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.Referring to FIG. 1 , thehousing cover 160 is detachably coupled to the top of thehousing body 120 to close theopening 123 formed in thehousing body 120 . In this embodiment, thehousing cover 160 will be described as being made of aluminum alloy. Although not shown, the structure of thecooling pipe 150 provided in thehousing body 120 may also be installed in thehousing cover 160, which also falls within the scope of the present invention.

분할판(170)은 하우징 본체(120)의 내부 공간(121)에 설치되어서 팩하우징(110)의 설치 공간(111)을 하부 설치 공간(115)와 상부 설치 공간(117)으로 분할한다. 하부 설치 공간(115)에는 복수개의 배터리 모듈(180)들이 위치하고, 상부 설치 공간(117)에는 제어 모듈(190)이 위치한다. 본 실시예에서는 분할판(170)에 제어 모듈(190)이 결합되어서 설치되는 것으로 설명한다. 본 실시예에서 분할판(170)은 알루미늄 합금 재질인 것으로 설명한다. 도시되지는 않았으나, 하우징 덮개(160)에도 하우징 본체(120)에 구비되는 냉각 파이프(150)의 구조가 설치될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 그에 따라 분할판(170)은 발열체인 제어 모듈(190)을 냉각하는 냉각판으로 기능할 수 있다.Thepartition plate 170 is installed in theinner space 121 of thehousing body 120 to divide theinstallation space 111 of thepack housing 110 into alower installation space 115 and anupper installation space 117 . A plurality ofbattery modules 180 are located in thelower installation space 115 , and acontrol module 190 is located in theupper installation space 117 . In this embodiment, it will be described that thecontrol module 190 is coupled to thepartition plate 170 and installed. In this embodiment, thepartition plate 170 will be described as being made of an aluminum alloy material. Although not shown, the structure of thecooling pipe 150 provided in thehousing body 120 may also be installed in thehousing cover 160, which also falls within the scope of the present invention. Accordingly, thepartition plate 170 may function as a cooling plate for cooling thecontrol module 190, which is a heating element.

복수개의 배터리 모듈(180)들은 팩하우징(110) 내부의 하부 설치 공간(115)에 배치되어서 설치된다. 배터리 모듈(180)은 복수개의 배터리 셀(181)들과, 복수개의 배터리 셀(181)들을 내부에 수용하여 보호하는 모듈 케이스(183)를 구비한다. 본 실시예에서 모듈 케이스(183)는 알루미늄 합금 재질인 것으로 설명한다. 도시되지는 않았으나, 모듈 케이스(183)의 적어도 일부분에도 하우징 본체(120)에 구비되는 냉각 파이프(150)의 구조가 설치될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 그에 따라 모듈 케이스(183)은 발열체인 배터리 모듈(180)을 냉각하는 냉각 수단으로 기능할 수 있다.A plurality ofbattery modules 180 are arranged and installed in thelower installation space 115 inside thepack housing 110 . Thebattery module 180 includes a plurality ofbattery cells 181 and amodule case 183 accommodating and protecting the plurality ofbattery cells 181 therein. In this embodiment, themodule case 183 will be described as being made of aluminum alloy. Although not shown, the structure of thecooling pipe 150 provided in thehousing body 120 may also be installed on at least a portion of themodule case 183, which also falls within the scope of the present invention. Accordingly, themodule case 183 may function as a cooling means for cooling thebattery module 180, which is a heating element.

제어 모듈(190)은 팩하우징(110) 내부의 상부 설치 공간(115)에 위치한다. 제어 모듈(190)은 BMS(Battery Management System)을 구비하는 발열체로서, 냉각판으로 기능하는 분할판(170)에 설치되어서, 냉각될 수 있다.Thecontrol module 190 is located in theupper installation space 115 inside thepack housing 110 . Thecontrol module 190 is a heating element having a battery management system (BMS) and may be installed on thepartition plate 170 functioning as a cooling plate to be cooled.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 냉각용 주조품의 제조방법을 개략적으로 설명하는 순서도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 냉각용 주조품의 제조방법은, 금형을 준비하는 금형 준비 단계(S10)와, 금형 준비 단계(S10)에서 준비된 금형에 냉각 파이프를 설치하는 파이프 설치 단계(S20)와, 파이프 설치 단계(S20)를 통해 금형에 냉각 파이프가 설치된 상태에서 금형에 대한 합형을 수행하여 금형 내에 캐비티를 형성하는 합형 단계(S30)와, 합형 단계(S30)가 수행되어서 형성된 캐비티에 용탕을 주입하는 용탕 주입 단계(S40)를 포포함한다.7 is a flowchart schematically illustrating a manufacturing method of a casting for cooling a heating element according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, in the manufacturing method of a casting for cooling a heating element according to an embodiment of the present invention, a mold preparation step (S10) of preparing a mold and a cooling pipe are installed in the mold prepared in the mold preparation step (S10). A pipe installation step (S20), a molding step (S30) of forming a cavity in the mold by performing molding on the mold in a state where the cooling pipe is installed in the mold through the pipe installation step (S20), and a molding step (S30) A molten metal injection step (S40) of injecting molten metal into the formed cavity is included.

금형 준비 단계(S10)에서는 알루미늄 합금 재질의 발열체 냉각용 주조품을 인서트 사출성형법으로 제조하기 위한 금형이 이형된 상태로 준비된다. 도 8을 참조하면, 금형(10)은 아래에 위치하는 제1 금형(11)과, 위에 위치하는 제2 금형(12)을 구비한다. 제1 금형(11)에는 제2 금형(12)과 대향하여 성형 홈(13)이 형성된다. 성형 홈(13)의 바닥에는 냉각 파이프(150)가 배치되는 트렌치 홈 형태의 파이프 배치 채널(14)이 형성된다. 제1 금형(11)에는 용탕 주입구(16)가 형성된다. 제2 금형(12)은 제1 금형(11)과 대향하며 성형 홈(13)에 삽입될 수 있는 성형 돌출부(15)를 구비한다. 도시되지는 않았으나, 금형(10)은 냉각 파이프(150)를 파이프 배치 채널(14)에 정위치시켜서 고정시키기 위한 지그 구조물들을 더 구비한다. 지그 구조물들 각각은 도 3에 도시된 바와 같이 지그재그 형태로 굴곡되어서 연장되는 냉각 파이프(150)를 정위치시켜서 고정시킬 수 있다. 지그 구조물은 냉각 파이프(150)를 양측에서 지지하여 냉각 파이프(150)의 움직임을 방지한다. 그에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징 몸체(130)의 바닥(131) 외면(134)에는 돌출부(135)를 사이에 두고 양측으로 고정 구조물에 의해 돌출된 돌출부(138)들이 형성된다. 고정 구조물들은 냉각 파이프(150)의 연장 방향을 따라서 연속적으로 배치되며, 특히 냉각 파이프(150)의 굴곡부(159)에서 양단부(1591, 1592) 및 굴곡 끝단(1593)에 대응하는 지점들을 포함하여 위치한다.In the mold preparation step (S10), a mold for manufacturing a casting for cooling a heating element made of aluminum alloy by the insert injection molding method is prepared in a released state. Referring to FIG. 8 , themold 10 includes afirst mold 11 located below and asecond mold 12 located above. Amolding groove 13 is formed in thefirst mold 11 to face thesecond mold 12 . At the bottom of the forminggroove 13, apipe disposition channel 14 in the form of a trench groove in which thecooling pipe 150 is disposed is formed. Amolten metal inlet 16 is formed in thefirst mold 11 . Thesecond mold 12 is opposed to thefirst mold 11 and has amolding protrusion 15 that can be inserted into themolding groove 13 . Although not shown, themold 10 further includes jig structures for positioning and fixing thecooling pipe 150 to thepipe placement channel 14 . As shown in FIG. 3 , each of the zig structures may be fixed by positioning thecooling pipe 150 bent and extended in a zigzag shape. The jig structure supports thecooling pipe 150 from both sides to prevent movement of thecooling pipe 150 . Accordingly, as shown in FIG. 3 ,protrusions 138 are formed on theouter surface 134 of the bottom 131 of thehousing body 130 by the fixing structure on both sides with theprotrusion 135 therebetween. The fixing structures are continuously arranged along the extending direction of thecooling pipe 150, and particularly include points corresponding to bothends 1591 and 1592 and thebent end 1593 in thebent part 159 of thecooling pipe 150. do.

파이프 설치 단계(S20)에서는 금형 준비 단계(S10)를 통해 이형된 금형(10)이 준비된 상태에서 냉각 파이프(150)가 도 8에 도시된 바와 같이 제1 금형(11)에 형성된 파이프 배치 채널(14)에 정위치하도록 설치된다. 도시되지는 않았으나, 파이프 설치 단계(S20)에서 냉각 파이프(150)는 고정 구조물에 의해 고정되어서 파이프 배치 채널(14)의 표면과 이격된 상태로 정위치를 유지한다. 파이프 설치 단계(S20)에서 냉각 파이프(150)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 파이프 두께(t1)보다 더 두꺼운 제1 파이프 두께(t2)를 갖는 제1 반경방향(H)이 용탕(C)의 유동방향과 대체로 평행하도록 설치된다. 파이프 설치 단계(S20)를 통해 냉각 파이프(150)가 금형(10)의 내부에 정위치된 후에는 합형 단계(S30)가 수행된다.In the pipe installation step (S20), thecooling pipe 150 is formed in thefirst mold 11 as shown in FIG. 8 while themold 10 released through the mold preparation step (S10) is prepared. 14) is installed so that it is properly positioned. Although not shown, in the pipe installation step (S20), thecooling pipe 150 is fixed by a fixing structure to maintain its position while being spaced apart from the surface of thepipe arrangement channel 14. In the pipe installation step (S20), thecooling pipe 150, as shown in FIG. 9, has a first pipe thickness t2 thicker than the second pipe thickness t1 in the first radial direction H having a molten metal ( It is installed to be generally parallel to the flow direction of C). After thecooling pipe 150 is positioned inside themold 10 through the pipe installation step (S20), a combining step (S30) is performed.

합형 단계(S30)에서는 파이프 설치 단계(S20)를 통해 금형(10)에 냉각 파이프(150)가 설치된 상태에서 금형(10)의 제1 금형(11)과 제2 금형(12)이 합형되어서 도 9에 도시된 바와 같이 금형(10)에 캐비티(18)가 형성된다. 합형 단계(S30)를 통해 금형(10)에 캐비티(18)가 형성된 후에는 용탕 주입 단계(S40)가 수행된다.In the combining step (S30), thefirst mold 11 and thesecond mold 12 of themold 10 are combined in a state where thecooling pipe 150 is installed in themold 10 through the pipe installation step (S20). As shown in 9, acavity 18 is formed in themold 10. After thecavity 18 is formed in themold 10 through the combining step (S30), the molten metal injection step (S40) is performed.

용탕 주입 단계(S40)에서는 도 9에 도시된 바와 같이 냉각 파이프(150)가 삽입되어서 설치된 캐비티(18)로 용탕 주입구(16)를 통해 알루미늄 금속재 용탕(C)이 주입된다. 용탕(C)은 캐비티(18) 내에서 화살표로 표시된 유동방향을 따라서 고온·고압의 상태로 유동한다. 냉각 파이프(150)는 제2 파이프 두께(t1)보다 더 두꺼운 제1 파이프 두께(t2)를 갖는 제1 반경방향(H)이 용탕(C)의 유동방향과 대체로 평행하도록 배치되므로, 용탕(C)에 의해 냉각 파이프(150)가 변형되는 것이 방지된다.In the molten metal injection step (S40), as shown in FIG. 9, the aluminum metal material molten metal C is injected into thecavity 18 in which thecooling pipe 150 is inserted and installed through the moltenmetal injection port 16. The molten metal C flows in a high-temperature and high-pressure state in thecavity 18 along the flow direction indicated by the arrow. Since thecooling pipe 150 is arranged so that the first radial direction H having the first pipe thickness t2 thicker than the second pipe thickness t1 is substantially parallel to the flow direction of the molten metal C, the molten metal C ) prevents thecooling pipe 150 from being deformed.

도 10의 (a) 내지 (e)는 본 발명에 따른 냉각 파이프를 이용하여 제조된 발열체 냉각용 주조품을 다른 냉각 파이프를 이용하여 제조된 발열체 냉각용 주조품들과 비교하는 도면이다. 도 10의 (a) 내지 (e) 각각에서 좌측 도면은 용탕 주입 과정에서 냉각용 파이프에 압력이 낮게 가해지는 부분에 대한 것이고, 우측 도면은 냉각용 파이프에 압력이 높게 가해지는 부분에 대한 것이다.10(a) to (e) are views comparing castings for cooling a heating element manufactured using a cooling pipe according to the present invention with castings for cooling a heating element manufactured using other cooling pipes. In each of FIGS. 10(a) to (e), the left drawing is for a part where a low pressure is applied to the cooling pipe during the molten metal injection process, and the right drawing is for a part where a high pressure is applied to the cooling pipe.

도 10의 (a)는 본 발명에 따른 냉각 파이프를 이용하여 제조된 발열체 냉각용 주조품(전기자동차용 배터리팩의 팩하우징)에 대한 도면으로서, 두꺼운 제1 방향의 외경이 9mm이고 두께가 2.5mm인 타원형 냉각 파이프를 사용한 경우이다. 도 10의 (a)로부터 고압이 가해지는 부분에서도 냉각용 파이프가 변형되지 않고 형상을 그대로 유지하는 것이 확인된다.10(a) is a view of a casting for cooling a heating element (a pack housing of a battery pack for an electric vehicle) manufactured using a cooling pipe according to the present invention, with an outer diameter of 9 mm in a thick first direction and a thickness of 2.5 mm. This is the case when an oval cooling pipe is used. It is confirmed from (a) of FIG. 10 that the cooling pipe does not deform and maintains its shape even in the portion where high pressure is applied.

도 10의 (b) 내지 (e)는 본 발명과는 다른 구성의 냉각 파이프를 이용하여 제조된 발열체 냉각용 주조품(전기자동차용 배터리팩의 팩하우징)들에 대한 도면이다. 도 10의 (b)는 통상적인 구리 재질의 원형 파이프를 사용하는 경우이고, 도 10의 (c)는 알루미늄 합금 재질의 외경 15mm, 두께 3mm인 원형 파이프를 사용하는 경우이며, 도 10의 (d)는 알루미늄 합금 재질의 외경 9mm, 두께 3mm인 원형 파이프를 사용하는 경우이고, 도 10의 (e)는 알루미늄 합급 재질의 외경 9mm, 두께 2mm인 원형 파이프를 사용하는 경우이다. 도 10의 (b) 내지 (e)로부터 저압의 부분에서는 냉각용 파이프의 원형이 유지될 수 있지만, 고압이 가해지는 부분에서 냉각용 파이프가 용탕의 유동방향 상류측에서 압력에 의해 변형되어서 냉각 유로가 막히는 것이 확인된다.10 (b) to (e) are views of castings (pack housings of battery packs for electric vehicles) for cooling a heating element manufactured using a cooling pipe having a configuration different from that of the present invention. 10(b) is a case of using a conventional copper circular pipe, FIG. 10(c) is a case of using an aluminum alloy circular pipe having an outer diameter of 15 mm and a thickness of 3 mm, and FIG. ) is a case in which a circular pipe made of aluminum alloy with an outer diameter of 9 mm and a thickness of 3 mm is used, and FIG. 10 (e) is a case in which a circular pipe with an outer diameter of 9 mm and a thickness of 2 mm is used. 10 (b) to (e), the original shape of the cooling pipe can be maintained in the low pressure part, but in the part where the high pressure is applied, the cooling pipe is deformed by the pressure on the upstream side in the flow direction of the molten metal, forming a cooling passage It is confirmed that the

이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.Although the present invention has been described through the above examples, the present invention is not limited thereto. The above embodiments may be modified or changed without departing from the spirit and scope of the present invention, and those skilled in the art will recognize that such modifications and changes also belong to the present invention.

100 : 배터리팩110 : 팩하우징
120 : 하우징 본체130 : 하우징 몸체
133 : 내부 홈135 : 돌출 연장부
136 : 파이프 노출부150 : 냉각 파이프
160 : 하우징 덮개170 : 분할판
180 : 배터리 모듈183 : 모듈 케이스
190 : 제어 모듈100: battery pack 110: pack housing
120: housing body 130: housing body
133: inner groove 135: protruding extension
136: pipe exposed portion 150: cooling pipe
160: housing cover 170: partition plate
180: battery module 183: module case
190: control module