JP2018535518A - バッテリーパック用電装ボックス及びそれを用いたバッテリーパック構造体 - Google Patents

Abstract

バッテリーパック用電装ボックス及びそれを用いたバッテリーパック構造体技術に関する。本発明の一実施例によるバッテリーパック用電装ボックスは、１つ以上のバッテリーモジュールを収納するバッテリーパック構造体に内蔵され、前記バッテリーモジュールを保護するバッテリー保護回路；及び前記バッテリー保護回路を収納するハウジングを含み、前記ハウジングは、前記バッテリーパック構造体の耐力構造を成す内部フレームに接触して前記内部フレームを支持するフランジを備えることで、バッテリーパックの荷重や外部衝撃などによるバッテリーパック構造の変形を防止し、強度と耐久性を改善する。

Description

本発明は、バッテリーパック用電装ボックス及びそれを用いたバッテリーパック構造体に関し、より詳しくは、バッテリーパックの荷重や外部衝撃などによるバッテリーパック構造の変形を防止し、強度と耐久性を改善するバッテリーパック用電装ボックス及びそれを用いたバッテリーパック構造体に関する。

本出願は、２０１６年２月２４日出願の韓国特許出願第１０−２０１６−００２２０４１号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

一般に、二次電池とは、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などのように充放電が可能な電池を言う。近年、二次電池が電気自動車（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）やハイブリッド自動車（ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）などのように高い出力電圧と多量の充電容量を必要とする装置に適用されながら、二次電池はバッテリーパック（ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ）の形態で広く用いられている。このようなバッテリーパックは、約２．５Ｖ〜４．２Ｖの出力電圧を有する多数のバッテリーセルを直列または並列で連結したバッテリーモジュール（ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ）を１つ以上含んで構成される。

このように、バッテリーパックは、多数のバッテリーセル又は多数のバッテリーモジュールを含むため、バッテリーパックの運搬や装着の際、自体の荷重や外部衝撃などによってバッテリーパックケースの変形や破損が生じ得る。

また、韓国特許公開第１０−２０１５−００１４５７４号公報などに開示されているように、従来の技術はバッテリーパックの運搬のためにバッテリーパックケースの外部に別途の取っ手を取り付けるため、バッテリーパックの外部構造を複雑にし、バッテリーパックケースや取っ手の破損をもたらす問題がある。

さらに、韓国特許公開第１０−２０１４−０１３７５０２号公報などに開示されているように、従来の技術はバッテリーパックの運搬のためにバッテリーパックケースに内部に組み込まれる陥没型取っ手を形成するため、バッテリーパックの外部構造を複雑にするだけでなく、内部空間の活用度を低下させる問題がある。

本発明は、バッテリーパックの荷重や外部衝撃などによるバッテリーパック構造の変形を防止し、強度と耐久性を改善することはもちろん、バッテリーパックの運搬や装着を容易にするバッテリーパック用電装ボックス及びそれを用いたバッテリーパック構造体を提供することを目的とする。

本発明の一実施例によるバッテリーパック用電装ボックスは、１つ以上のバッテリーモジュールを収納するバッテリーパック構造体に内蔵され、前記バッテリーモジュールを保護するバッテリー保護回路；及び前記バッテリー保護回路を収納するハウジングを含み、前記ハウジングは、前記バッテリーパック構造体の耐力構造を成す内部フレームに接触して前記内部フレームを支持するフランジを備える。

一実施例において、前記フランジは、前記バッテリーパック構造体の内部フレームのうち垂直構造を成す垂直フレームの上端面に結合される第１フランジ；及び前記第１フランジから延びて折り曲げられ、前記垂直フレームの側面を支持する第２フランジを含むことができる。

本発明の一実施例によるバッテリーパック構造体は、バッテリー保護回路を収納するハウジングを有する電装ボックス；耐力構造を成す内部フレーム及び前記内部フレームによって支持される外装パネルを有し、前記電装ボックス及び前記電装ボックスによって保護されるバッテリーモジュールを収納する収納ケース；そして前記収納ケースの上端開口部を覆う上部カバーを含み、前記電装ボックスのハウジングは、前記収納ケースの内部フレームに接触して前記内部フレームを支持するフランジを備える。

一実施例において、前記収納ケースの内部フレームは、垂直構造を成す複数の垂直フレームを含み、前記電装ボックスのハウジングに備えられたフランジは、前記垂直フレームの上端面に結合される第１フランジ、及び前記第１フランジから延びて折り曲げられ、前記垂直フレームの側面を支持する第２フランジを含むことができる。

一実施例において、前記バッテリーパック構造体は、前記収納ケースの開口部側で前記収納ケースの内部フレームに結合されるグリップ用ロッドをさらに含むことができる。

一実施例において、前記上部カバーは、前記グリップ用ロッドにスナップフィット（ｓｎａｐ−ｆｉｔ）方式で結合されるスナップフィット結合部を含むことができる。

一実施例において、前記上部カバーは、前記収納ケースに固定される固定部、及び前記固定部に一端が回動自在に結合されて前記収納ケースの開口部を開閉する開閉部をさらに含むことができる。

一実施例において、前記スナップフィット結合部は、前記開閉部の底面に位置することができる。

本発明によれば、バッテリーパックの内部に設けられる電装ボックスのハウジングにバッテリーパックの内部フレームを支持するフランジを備えることで、別途の部材なくバッテリーパックの荷重や外部衝撃などによるバッテリーパックの構造的変形を防止し、強度と耐久性を改善することができる。

また、バッテリーパックの内部フレームにグリップ用ロッドを結合することで、バッテリーパックの運搬や装着を容易にすることはもちろん、バッテリーパックの外部ケース構造を単純化して空間活用度を高めることができる。

また、グリップ用ロッドが外部に露出しないようにするバッテリーパックの上部カバーに、グリップ用ロッドとスナップフィット方式で結合する結合部を備えることで、上部カバーの開閉とグリップ用ロッドの使用を容易にすることができる。

さらに、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者であれば、本発明による多くの実施例が上述されていない様々な技術的課題を解決できることを以下の説明から自明に理解できるであろう。

本発明の一実施例によるバッテリーパック構造体を示した斜視図である。 図１のバッテリーパック構造体の収納ケースと上部カバーとが分離された状態を示した斜視図である。 図２の収納ケースの開口部を示した拡大図である。 収納ケースを構成する耐力構造の一例を示した斜視図である。 本発明の一実施例によるバッテリーパック用電装ボックスを示した斜視図である。 図５の電装ボックスの上部ハウジングを示した上方斜視図である。 図５の電装ボックスの上部ハウジングを示した下方斜視図である。 図５の電装ボックスの上部ハウジングを示した正面図である。 図２の上部カバーを示した下方斜視図である。 上部カバーとグリップ用ロッドとの結合過程を示した垂直断面図である。 上部カバーとグリップ用ロッドとの結合過程を示した垂直断面図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーパック構造体の上部カバーを示した斜視図である。 図１２の上部カバーの開閉部が開放された状態を示した斜視図である。

以下、本発明の技術的課題に対する解決方案を明確にするため、添付された図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。ただし、本発明の説明において、関連公知技術についての説明が本発明の要旨を不明瞭にする場合、その説明は省略する。また、後述する用語は本発明における機能を考慮して定義された用語であって、設計者、製造者などの意図または慣例などによって変わり得るため、本明細書全般の内容に基づいて定義されねばならない。

図１は、本発明の一実施例によるバッテリーパック構造体１０を示した斜視図である。図２は、図１のバッテリーパック構造体１０の収納ケース１００と上部カバー２００とが分離された状態を示した斜視図である。図３は、図２の収納ケース１００の開口部を示した拡大図である。

図１〜図３に示されたように、本発明の一実施例によるバッテリーパック構造体１０は、収納ケース１００、上部カバー２００及び電装ボックス３００を含む。

収納ケース１００は、耐力構造を成す内部フレーム１１０及びこのような内部フレームによって支持される外装パネル１２０を有し、内部空間に電装ボックス３００及び前記電装ボックス３００によって保護される１つ以上のバッテリーモジュール（図示せず）を収納する。このとき、バッテリーモジュールは複数のバッテリーセルが直列または並列で連結されて積層された積層構造を有し得る。また、バッテリーパック構造体１０は、このような収納ケース１００の開口部側で収納ケース１００の内部フレーム１１０に結合されるグリップ用ロッド１３０をさらに含むことができる。このように、バッテリーパック構造体１０の内部フレーム１１０にグリップ用ロッド１３０が結合されることで、バッテリーパック構造体１０の運搬や装着を容易にすることはもちろん、バッテリーパック構造体１０の外部構造を単純化して空間活用度を高めることができる。

電装ボックス３００は、収納ケース１００に収納されるバッテリーモジュールの充・放電動作を制御し、エネルギーバランシング（ｅｎｅｒｇｙ ｂａｌａｎｃｉｎｇ）を行ってバッテリーモジュールを構成するバッテリーセル間の電圧不均衡状態を防止するか、または、バッテリーモジュールに過電流が発生したとき、電流を遮断するなどのバッテリー保護機能を果たす。そのため、電装ボックス３００は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）回路や電流遮断回路などのようなバッテリー保護回路及びこれを収納するハウジングを含むことができる。

後述するが、本発明において電装ボックス３００は、バッテリーモジュールに対する保護機能を果たすと共に、そのハウジング構造を通じて収納ケース１００の内部フレーム１１０を支持してバッテリーパック構造体１０の変形を防止し、強度と耐久性を改善する。

上部カバー２００は、収納ケース１００に結合されて収納ケース１００の上端開口部を覆う。この場合、上部カバー２００は、収納ケース１００の内部フレーム１１０に取り付けられたグリップ用ロッド１３０にスナップフィット方式で結合され得る。このように、上部カバー２００は、収納ケース１００の内部構成要素とグリップ用ロッド１３０が外部に露出しないように収納ケース１００の開口部を覆い、バッテリーパック構造体１０の内部構成要素を保護し、異物の流入を防止し、バッテリーパック構造体１０の外部構造をコンパクトにすることができる。

図４は、収納ケース１００を構成する耐力構造の一例を示した斜視図である。

図４に示されたように、収納ケース１００の耐力構造は、収納ケース１００の基本骨格を成す内部フレーム１１０、及び前記内部フレーム１１０の内部空間に収納されて内部フレーム１１０を支持することで、バッテリーパック構造体の強度と耐久性を改善する電装ボックス３００を含む。

内部フレーム１１０は、垂直構造を成す複数の垂直フレーム１１２、及びこのような垂直フレームを支持する複数の水平フレーム１１４、１１６を含むことができる。この場合、垂直フレーム１１２は４本の溝形ビーム（ｃｈａｎｎｅｌ ｂｅａｍ）で構成され得る。水平フレーム１１４、１１６は、ロッド状の長ボルト１１４及びパネル状のブラケット１１６で構成され得る。この場合、長ボルト１１４は両端がそれぞれ他の垂直フレーム１１２に結合されて、２つの垂直フレームの間を支持する。また、ブラケット１１６は両終端がそれぞれ他の垂直フレーム１１２に結合されて、２つの垂直フレームの間を支持すると共に、下端が内部フレーム１１０の内部空間側に折り曲げられて前記内部空間に収納される１つ以上のバッテリーモジュールを支持する。一方、内部フレーム１１０の上端部には一対のグリップ用ロッド１３０を取り付け、内部フレーム１１０の下端部には下部カバー１１８を取り付けることができる。

電装ボックス３００は、このように１つ以上のバッテリーモジュールを収納するバッテリーパックに内蔵されるものであって、収納ケース１００の内部フレーム１１０によって形成される内部空間に収容されて内部フレーム１１０と接触することで内部フレーム１１０を支持する。

図５は、本発明の一実施例によるバッテリーパック用電装ボックス３００を示した斜視図である。

図５に示されたように、電装ボックス３００は、ＢＭＳ回路や電流遮断回路などのようなバッテリー保護回路（図示せず）、及びこれを収納するハウジング３１０、３２０を含む。特に、電装ボックス３００のハウジング３１０、３２０は、バッテリーパックの耐力構造を成す内部フレーム１１０に接触して前記内部フレーム１１０を支持するフランジ３２２、３２４を備える。このような電装ボックス３００のハウジング３１０、３２０は、多様なバッテリー保護回路を収納し、電流遮断回路のヒューズホルダー３１２などが配置される下部ハウジング３１０、及び前記下部ハウジング３１０に結合されて下部ハウジング３１０の上端開口部を覆う上部ハウジング３２０で構成される。この場合、下部ハウジング３１０は、収納ケース１００の内部フレーム１１０によって形成される内部空間に型合わせする形状を有するように構成され、内部フレーム１１０を一次的に支持することができる。また、上部ハウジング３２０は下部ハウジング３１０と結合されて固定され、上述したフランジ３２２、３２４を備えることができる。

図６〜図８には図５の電装ボックスの上部ハウジング３２０の上方斜視図、下方斜視図、正面図がそれぞれ示されている。

図６〜図８に示されたように、上部ハウジング３２０は下部ハウジング３１０に型合わせする形状を有し、第１フランジ３２２、第２フランジ３２４及びヒューズホルダー挿入孔３２６などを備えることができる。この場合、第１フランジ３２２は、上部ハウジング３２０の本体から突出し、バッテリーパック構造体１０の内部フレーム１１０のうち垂直構造を成す垂直フレーム１１２の上端面に結合する。このとき、第１フランジ３２２は、ねじなどで垂直フレーム１１２の上端面に結合され得る。第２フランジ３２４は、第１フランジ３２２から延びて折り曲げられ、前記垂直フレーム１１２の側面を支持する。一方、ヒューズホルダー挿入孔３２６には、下部ハウジング３１０に配置されたヒューズホルダー３１２が挿入される。ヒューズホルダー挿入孔３２６は、ヒューズホルダー３１２の挿入とヒューズ交替作業などを容易にするため、下方に凹んだ上部ハウジング３２０の段差部に形成される。

このように、電装ボックス３００のハウジング３１０、３２０が、バッテリーパック構造体１０の内部フレーム１１０と型合わせすると共に、内部フレーム１１０の垂直フレーム１１２を支持するフランジ３２２、３２４を有するように構成されることで、別途の部材なくバッテリーパックの全体荷重や外部衝撃などによるバッテリーパック構造体のｘ、ｙ、ｚ軸方向の変形を防止し、バッテリーパック構造体の強度と耐久性を改善することができる。

図９は、図２の上部カバー２００を示した下方斜視図である。

図９に示されたように、上部カバー２００は、本体部２１０及びスナップフィット結合部２２０を含むことができる。上部カバー２００の本体部２１０は、基本的に収納ケース１００の上端開口部に型合わせされる形状で構成される。スナップフィット結合部２２０は、本体部２１０の底面に設けられ、収納ケース１００の内部フレーム１１０に設けられたグリップ用ロッド１３０にスナップフィット方式で結合される。

図１０及び図１１は、上部カバー２００とグリップ用ロッド１３０との結合過程を示した垂直断面図である。

図１０及び図１１に示されたように、スナップフィット結合部２２０は、上部カバー２００の本体部２１０に固定される固定部２２２、前記固定部２２２から突出する一対の弾性突起２２４、及び前記固定部２２２を本体部２１０の底面に固定させるねじ部材２２６を含むことができる。上部カバー２００が収納ケース１００の開口部を閉鎖するように下方に押し下げられれば、スナップフィット結合部２２０の一対の弾性突起２２４が広がりながら、収納ケース１００の内部フレーム１１０に設けられたグリップ用ロッド１３０が弾性突起の間に挿入されて結合される。一方、収納ケース１００の開口部が閉鎖された状態で上部カバー２００が上方に押し上げられれば、スナップフィット結合部２２０の一対の弾性突起２２４が再び広がりながら、グリップ用ロッド１３０が弾性突起の間から脱去される。そのため、スナップフィット結合部２２０の弾性突起２２４は、弾性力を有する多様な素材で形成され得、グリップ用ロッド１３０の結合及び脱去を容易にする多様な形態の湾曲部分を有し得る。

図１２は、本発明の他の実施例によるバッテリーパック構造体の上部カバーを示した斜視図である。図１３は、図１２の上部カバーの開閉部が開放された状態を示した斜視図である。

図１２及び図１３に示されたように、本発明の他の実施例によるバッテリーパック構造体の上部カバー４００は、本体部４１０及びスナップフィット結合部４２０を含むことができる。このような上部カバー４００の本体部４１０は、基本的に収納ケース１００の上端開口部に型合わせされる形態で構成され、特に固定部４１０ａ及び開閉部４１０ｂを含むことができる。すなわち、固定部４１０ａは、収納ケース１００の開口部側に結合されて固定される。この場合、固定部４１０ａはねじ結合やスナップフィット結合など多様な方式で収納ケース１００に結合され得る。一方、開閉部４１０ｂは、前記固定部４１０ａに一端が回動自在に結合され、収納ケース１００の開口部のうちグリップ用ロッド１３０が位置する部分を開閉する。この場合、開閉部４１０ｂの前記一端は固定部４１０ａにヒンジで結合されるか、又は、回動動作が可能な弾性素材で結合され得る。

また、スナップフィット結合部４２０は、開閉部４１０ｂの底面に設けられ、前記開閉部４１０ｂの開閉動作によって収納ケース１００の内部フレーム１１０に設けられたグリップ用ロッド１３０にスナップフィット方式で結合または脱去される。このようなスナップフィット結合部４２０の構成と動作は、図１０及び図１１のスナップフィット結合部２２０と同様に説明され得る。

一方、本発明の多様な実施例によるバッテリーパック構造体は、電気自動車やハイブリッド自動車などのように電力を使用する自動車に含まれ、該当自動車環境で電力を供給する電力供給装置として具現され得る。

上述したように、本発明によれば、バッテリーパックの内部に設けられる電装ボックスのハウジングにバッテリーパックの内部フレームを支持するフランジを備えることで、別途の部材なくバッテリーパックの荷重や外部衝撃などによるバッテリーパックの構造的変形を防止し、強度と耐久性を改善することができる。また、バッテリーパックの内部フレームにグリップ用ロッドを取り付けることで、バッテリーパックの運搬や装着を容易にするだけでなく、バッテリーパックの外部ケースの構造を単純化して空間活用度を高めることができる。また、グリップ用ロッドが外部に露出しないようにするバッテリーパックの上部カバーにグリップ用ロッドとスナップフィット方式で結合する結合部を備えることで、上部カバーの開閉とグリップ用ロッドの使用を容易にすることができる。さらに、本発明による実施例は、当技術分野はもちろん関連技術分野において本明細書に言及された内容以外の他の様々な技術的課題を解決することができる。

以上のように、本発明を具体的な実施例を挙げて説明した。しかし、当業者であれば、本発明の技術的範囲内で多様な変形実施例を具現できることを明確に理解できるであろう。したがって、上述した実施例は限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されねばならない。すなわち、本発明の真の技術的思想の範囲は添付の特許請求の範囲に示され、均等範囲内にあるすべての差異は本発明に含まれると解釈しなければならない。

１０ バッテリーパック構造体
１００ 収納ケース
１１０ 内部フレーム
１１２ 垂直フレーム
１１４ 長ボルト、水平フレーム
１１６ 水平フレーム、ブラケット
１１８ 下部カバー
１２０ 外装パネル
１３０ グリップ用ロッド
２００ 上部カバー
２１０ 本体部
２２０ スナップフィット結合部
２２２ 固定部
２２４ 弾性突起
２２６ 部材
３００ バッテリーパック用電装ボックス
３１０ 下部ハウジング
３１２ ヒューズホルダー
３２０ 上部ハウジング
３２２ 第１フランジ
３２４ 第２フランジ
３２６ ヒューズホルダー挿入孔
４００ 上部カバー
４１０ 本体部
４２０ スナップフィット結合部

Claims (9)

1. １つ以上のバッテリーモジュールを収納するバッテリーパック構造体に内蔵する電装ボックスであって、
   前記バッテリーモジュールを保護するバッテリー保護回路、及び
   前記バッテリー保護回路を収納するハウジングを含み、
   前記ハウジングは、前記バッテリーパック構造体の耐力構造を成す内部フレームに接触して前記内部フレームを支持するフランジを備えるバッテリーパック用電装ボックス。
2. 前記フランジは、
   前記バッテリーパック構造体の内部フレームのうち垂直構造を成す垂直フレームの上端面に結合される第１フランジ、及び
   前記第１フランジから延びて折り曲げられ、前記垂直フレームの側面を支持する第２フランジを含むことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック用電装ボックス。
3. バッテリー保護回路を収納するハウジングを有する電装ボックス、
   耐力構造を成す内部フレーム及び前記内部フレームによって支持される外装パネルを有し、前記電装ボックス及び前記電装ボックスによって保護されるバッテリーモジュールを収納する収納ケース、及び
   前記収納ケースの上端開口部を覆う上部カバーを含み、
   前記電装ボックスのハウジングは、前記収納ケースの内部フレームに接触して前記内部フレームを支持するフランジを備えるバッテリーパック構造体。
4. 前記収納ケースの内部フレームは、垂直構造を成す複数の垂直フレームを含み、
   前記電装ボックスのハウジングに備えられたフランジは、前記垂直フレームの上端面に結合される第１フランジ、及び前記第１フランジから延びて折り曲げられ、前記垂直フレームの側面を支持する第２フランジを含むことを特徴とする請求項３に記載のバッテリーパック構造体。
5. 前記バッテリーパック構造体は、前記収納ケースの開口部側で前記収納ケースの内部フレームに結合されるグリップ用ロッドをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のバッテリーパック構造体。
6. 前記上部カバーは、前記グリップ用ロッドにスナップフィット方式で結合されるスナップフィット結合部を含むことを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック構造体。
7. 前記上部カバーは、前記収納ケースに固定される固定部、及び前記固定部に一端が回動自在に結合されて前記収納ケースの開口部を開閉する開閉部をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のバッテリーパック構造体。
8. 前記スナップフィット結合部は、前記開閉部の底面に位置することを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック構造体。
9. 請求項３〜請求項８のいずれか１項に記載のバッテリーパック構造体を含む自動車。

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