JP7585319B2 - バッテリーケース及びこれを含む自動車 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーケース及びこれを含む自動車に関するものである。

電気自動車のバッテリーパックは、二次電池セル（Ｃｅｌｌ）の集合体であるモジュール（Ｍｏｄｕｌｅ）が多数、内部に装着される形態で構成される。

バッテリーパックが搭載された自動車は、車両衝突時に火災や爆発の発生につながり、運転者及び搭乗者に深刻な危険をもたらすおそれがある。

本発明は、外部衝撃の吸収を効果的に行い、バッテリーパックの形状を支持することができるバッテリーケース及びこれを含む自動車を提供することを目的とする。

他の側面において、本発明は、バッテリーパックを安定して固定することができるバッテリーケース及びこれを含む自動車を提供することを目的とする。

一実施例によるバッテリーケースは、ベース板部材と、上記ベース板部材を囲み、閉断面で形成されて上記ベース板部材を支持する支持部材と、上記支持部材の外側面に結合して閉断面を形成し、外部衝撃を吸収する吸収部材とを含むことができる。

具体的には、一実施例によるバッテリーケースの上記吸収部材は、上記支持部材と一定間隔離隔して配置される対面板部、及び上記支持部材と上記対面板部との間に配置される間隔板部を含むことができる。

ここで、一実施例によるバッテリーケースの上記間隔板部は、少なくとも一部にしわ誘導溝を含み、上記しわ誘導溝は、ベローズ（ｂｅｌｌｏｗｓ）形態で形成されることができる。

そして、一実施例によるバッテリーケースの上記吸収部材は、板材の両端部を正方形の閉断面に成形した後、上記板材のセンター部を直角に折り曲げて、両側の上記正方形の閉断面の頂点が接する接点が形成されると、上記接点部分を溶接することで上記吸収部材と上記支持部材は一体に形成されることができる。

また、一実施例によるバッテリーケースの上記支持部材は、閉断面を形成する内部に支持パイプが備えられることができる。

さらに、一実施例によるバッテリーケースは、一端部は上記ベース板部材に結合され、他端部は折り曲げられた形態で備えられ、上記ベース板部材に装着されたバッテリーパックの上面を支持するパック固定部材を含むことができる。

ここで、一実施例によるバッテリーケースの上記パック固定部材は、上記ベース板部材の幅方向に連続された形態で備えられることができる。

さらに、一実施例によるバッテリーケースは、上記パック固定部材の上部に結合されるホールディング部材を含むことができる。

ここで、一実施例によるバッテリーケースの上記ホールディング部材は、互いに隣り合う複数の上記パック固定部材間の間隙に挟まれる凹部が形成されることができる。

また、一実施例によるバッテリーケースの上記凹部は、弾性によって外側に膨張する板ばねの形態で備えられることができる。

そして、一実施例によるバッテリーケースの上記ホールディング部材は、上記凹部に緩衝素材が充填された形態で備えられることができる。

一実施例による自動車は、複数のバッテリーパックが装着される上述のバッテリーケース、上記バッテリーパックと連結されて駆動力を提供するエンジン、及び上記エンジンが設けられ、上記バッテリーケースが結合される車体フレームを含むことができる。

本発明のバッテリーケース及びこれを含む自動車は、外部衝撃の吸収を効果的に行い、バッテリーパックの形状を支持することができるという利点がある。

これにより、バッテリーパックが変形して爆発したり、バッテリーパックに外部衝撃が直接伝わって爆発したりする問題を防止することができる。

他の側面において、本発明のバッテリーケース及びこれを含む自動車は、バッテリーパックを安定して固定することができるという利点がある。

但し、本発明の多様でありながらも有意義な利点及び効果は、上述した内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解されることができる。

一実施例によるバッテリーケースを示した斜視図である。 バッテリーケースの吸収部材にしわ誘導溝が形成された実施例を示した断面図である。 バッテリーケースの吸収部材がロールフォーミングにより形成される状態を示した断面図である。 バッテリーケースの支持部材に支持パイプが備えられた実施例を示した断面図である。 バッテリーケースがパック固定部材を含む実施例を示した斜視図である。 バッテリーケースがパック固定部材を含む実施例を示した斜視図である。 バッテリーケースがパック固定部材を含む実施例を示した斜視図である。 バッテリーケースがホールディング部材を含む実施例を示した断面図である。 バッテリーケースのホールディング部材が緩衝素材を含む実施例を示した断面図である。 一実施例によるバッテリーケース及びこれを含む自動車を示した構成図である。

バッテリーパックが搭載された電気自動車は、車体衝突補強材及びバッテリーパック自体補強材で衝突事故に備えている。

バッテリーケースは、内部のバッテリーパックを保護するために耐衝突特性が重要であり、車両運行中に道路面から誘発される各種振動に対する剛性補強が重要である。

ここで、バッテリーケースの外面を担う上部のカバー部材及び下部のベース部材は、主にプレス成形によって製作され、このようなバッテリーケースを補強するために多数の補強材がバッテリーケースの内外部に追加されて性能を満たすように構成されることができる。

補強材は、外部衝撃を吸収するとともに、バッテリーパックが形状を維持して爆発しないように保護する２つの役割を満たす必要がある。

しかしながら、従来の補強材は、剛性を補強することによってバッテリーパックの形態を維持することはできるが、変形によって外部衝撃を効果的に吸収できないという問題がある。

また、従来のバッテリーケースは、バッテリーパックの上部を固定するパック固定部材が折られ易くてバッテリーパックを安定して固定できないという問題がある。

ここで、本出願人は、上述の問題を解決することができるバッテリーケース及びこれを含む自動車を提案する。

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。このような実施例はいくつかの他の形態に変形することができ、本発明の範囲が以下説明する実施例に限定されるものではない。また、本発明の実施例は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示（又は強調表示や簡略化表示）がされることがある。

さらに、本明細書における単数の表現は、文脈上明らかに異なるものを意味しない限り、複数の表現を含み、明細書全体にわたって同一の参照符号または類似した方式で付与された参照符号は、同一の構成要素または対応する構成要素を称するものとする。

図１を参照すると、一実施例によるバッテリーケース１は、ベース板部材１０、支持部材２０、及び吸収部材３０を含むことができる。

一実施例によると、上記支持部材２０は上記ベース板部材１０の角部分に結合されることができる。

一実施例によると、上記支持部材２０は閉断面で形成されることができる。

一実施例によると、上記吸収部材３０は上記支持部材２０の外側面と協力して閉断面を形成することができる。具体的には、上記吸収部材３０は、上記支持部材２０と接する一面は開放された構造を有することができるが、上記支持部材２０と結合することで、上記吸収部材の内部の空間は閉断面を形成することができる。

このように、一実施例によるバッテリーケース１は、上記支持部材２０を含んで剛性を補強することに加えて、上記吸収部材３０を含んで外部衝撃を変形エネルギーに変換して効果的に吸収することができる。

言い換えると、上記支持部材２０は、外部衝撃に対して上記ベース板部材１０が形態を維持することができるようにする剛性補強の役割を果たし、上記吸収部材３０は、外部衝撃に対して圧縮変形し、外部衝撃を吸収するように構成されることができる。

これにより、上記ベース板部材１０に装着されるバッテリーパック２に外部衝撃が加わる問題を改善し、さらに外部衝撃によって上記バッテリーパック２が破損または爆発する問題を改善することができる。

上記ベース板部材１０は、バッテリーパック２が装着して収容される部分である。また、上記ベース板部材１０の角部分に上記支持部材２０が備えられて、外部衝撃に対してベース板部材１０が形態を維持することができる。これにより、上記ベース板部材１０に装着される上記バッテリーパック２が外部衝撃によって変形または破損して爆発される問題を防止することができる。

一実施例による支持部材２０は、外部衝撃に対して剛性が補強される閉断面の形態を形成することで、上記ベース板部材１０の剛性を補強する役割を果たすことができる。

一実施例による上記支持部材２０は、剛性をさらに強化するために閉断面の内部に支持パイプ２１をさらに含むことができるが、これに対する詳細な説明は図４を参照して後述する。

一実施例による上記吸収部材３０は、外部衝撃に対して形状が変形しながら外部衝撃を吸収する役割を果たすことができる。このために、上記吸収部材３０は上記支持部材２０の外側面に結合され、これによって閉断面の形態で形成されることができる。

一実施例による吸収部材３０は、上記支持部材２０より外側に配置されることで、外部衝撃を上記支持部材２０よりも先に伝達されるようになり、これによって先に形状が変形しながら外部衝撃を吸収することができる。これにより、上記ベース板部材１０に装着した上記バッテリーパック２に外部衝撃が伝達される問題を改善することができる。

一実施例による吸収部材３０は、外部衝撃による形状の変形によって外部衝撃を吸収する効果を高めるためにしわ誘導溝３２ａが形成されることができる。これに対する詳細な説明は、図２を参照して後述する。

一実施例による吸収部材３０は、ロールフォーミングによって成形され、上記支持部材２０と一体に形成されることができる。これに対する詳細な説明は、図３を参照して後述する。

図２を参照すると、一実施例によるバッテリーケース１の吸収部材３０は、上記支持部材２０と一定間隔離隔して配置される対面板部３１、及び上記支持部材２０と上記対面板部３１との間に備えられる間隔板部３２を含むことができる。

一実施例による吸収部材３０は、間隔板部３２の少なくとも一部に形成されたしわ誘導溝３２ａを含むことができる。これによって、一実施例による上記吸収部材３０は、外部衝撃による形状変形によって外部衝撃を吸収する効果を高めることができる。

一実施例によるしわ誘導溝３２ａは、外部から衝撃が加わった場合に応力が集中されるポイントを形成し、これにより、他の部分に比べて、上記しわ誘導溝３２ａで変形が発生するように誘導されることができる。したがって、上記吸収部材３０は、外部衝撃を受ける場合に上記しわ誘導溝３２ａで形状変形が発生しながら外部衝撃エネルギーを吸収することができる。

一実施例による対面板部３１は、上記支持部材２０と対向する部分であって、上記支持部材２０の外側面に配置される。上記対面板部３１は、上記間隔板部３２及び上記支持部材２０の外側面と協力して閉断面を形成する。

一実施例による間隔板部３２は、上記対面板部３１と上記支持部材２０との間に備えられる。具体的には、間隔板部３２は、上記対面板部３１の両端部から上記支持部材２０まで延長した部分である。

一実施例による間隔板部３２にしわ誘導溝３２ａが形成されることで、外部衝撃に対して応力が集中し、歪む変形が誘導される。これにより、外部衝撃力は、上記間隔板部３２の変形エネルギーに消散される。

これにより、一実施例によるバッテリーケース１は、上記バッテリーパック２に外部衝撃が直接伝わって爆発する問題を防止することができる。

一実施例によるバッテリーケース１は、形状が変形しながら外部衝撃を吸収する吸収部材３０を含み、上記バッテリーパック２に伝達される外部衝撃を低減させる。

一実施例によるしわ誘導溝３２ａは、上記間隔板部３２の幅方向に沿って連続して屈曲形態で形成されることができる。例えば、しわ誘導溝３２ａはベローズ形態で形成されることができる。

このようなしわ誘導溝３２ａは、屈曲が連続したベローズ形態になって、複数の地点で応力が集中されることができ、これにより吸収部材３０はさらに効果的に外部衝撃を吸収しながら変形することができる。

図３を参照すると、一実施例によるバッテリーケース１の吸収部材３０は、上記支持部材２０と一体に形成されるようにロールフォーミングによって成形されることができる。板材Ｂの両端部に正方形の閉断面を形成する。続いて、上記板材Ｂのセンター部Ｃで板材を直角に折り曲げ、両側の上記正方形の閉断面の頂点が当接されるようにする。頂点の接点Ｐが形成されると、上記接点Ｐ部分を溶接して固定することで、吸収部材３０及び支持部材２０が一体に形成されることができる。

より具体的には、まず板材Ｂが備えられ、このような板材Ｂの両端部をロールフォーミングによって正方形の閉断面に成形する。これは一例として、図３の（ａ）を参照することができる。

その後に、例えば正方形の閉断面の一側辺の長さの２倍に該当する中央部分のセンター部Ｃを垂直に折ることができる。このようにして、上記板材Ｂの両端部に形成された正方形の閉断面の一頂点が互いに当接する。頂点が当接した接点Ｐ部分を溶接する。これは一例として図３の（ｂ）を参照することができる。

これにより、吸収部材３０と一体に形成された支持部材２０を形成する。

このように、上記吸収部材３０を上記支持部材２０と一体に形成すると、上記吸収部材３０と上記支持部材２０との結合がさらに強固になって、耐久性を向上させることができる。また、ロールフォーミング工法は素材の強度に制約なしに成形が可能であるため、軽量でありながら高強度である素材が使用できる利点を有することができる。

図４を参照すると、一実施例によるバッテリーケース１の支持部材２０は、剛性をさらに補強するために閉断面を形成する内部に支持パイプ２１をさらに含むことができる。

支持部材２０の内部に管状の支持パイプ２１が支持部材の長さ方向に沿って備えられることで、上記支持部材２０の剛性を補強する効果をさらに高めることができる。このような支持パイプ２１は、上記支持部材２０の内部に溶接によって結合されるか、接着剤などで結合されることができる。

図５～図７は、バッテリーケース１がパック固定部材４０を含む実施例を示した斜視図である。ここで、図５は、パック固定部材４０を含むが、バッテリーパック２が装着しない状態のバッテリーケース１を示したものであり、図６は、図５を構成別に分解して示したものであり、図７は、パック固定部材４０を含むが、バッテリーパック２が装着した状態のバッテリーケース１を示したものである。

上記図面を参照すると、一実施例によるバッテリーケース１は、一端部（例えば、下部）が上記ベース板部材１０に結合され、他端部（例えば、上部）が折れた形態で備えられ、上記ベース板部材１０に装着したバッテリーパック２の上面を支持するパック固定部材４０を含むことができる。

このように、上記パック固定部材４０は、上記ベース板部材１０に装着した上記バッテリーパック２の上面を支持するように構成されることで、上記バッテリーパック２を安定して支持することができる。

このために、上記パック固定部材４０は、一例として、ほぼ「￢」形状の断面で形成されることができる。パック固定部材４０の下端部は、上記ベース板部材１０に結合され、折り曲げられた形状の他端部は、上記バッテリーパック２の上面と接することができる。

ここで、一実施例によるバッテリーケース１のパック固定部材４０は、上記ベース板部材１０の幅方向に連続した形態で備えられることができる。

このように、上記パック固定部材４０の形状によると、ベース板部材１０を幅方向に支持する剛性が補強されることができる。

具体的には、パック固定部材４０がベース板部材１０の幅に対応される長さで形成され、上記ベース板部材１０の幅方向に連続して配置されることで、パック固定部材４０はベース板部材１０の側方に加わる外部衝撃を支持する役割を果たすことができる。さらに、上記パック固定部材４０は、断面がほぼ「￢」形状に折り曲げられた形態であるため、剛性補強の効果をさらに高めることができる。

これにより、上記ベース板部材１０に剛性を補強するために別途備えられ得る横補強部材６０の大きさを縮小したり、上記横補強部材６０の構成を排除したりすることができる。これにより、上記バッテリーパック２の配置空間を確保してエネルギー密度を高く形成することができ、またバッテリーケース１などが設けられる自動車などの軽量化を可能とする。

そして、上記ベース板部材１０には、上記バッテリーパック２を冷却するための冷却板部材７０が備えられることもできる。このような冷却板部材７０には、冷却のための流体が流動する冷却チャンネルが形成されることができる。

また、上記ベース板部材１０に装着された上記バッテリーパック２の上面には、カバー部材が備えられることもできる。

一実施例によるバッテリーケース１において、カバー部材は、上記ベース板部材１０に対面して配置され、上記ベース板部材１０に装着されたバッテリーパック２の上面を覆うドーム部、及び上記ドーム部の角部分に角を有した形態で折り曲げられて上記支持部材２０と締結されるフランジ部を含むことができる。

そして、上記ベース板部材１０には、上記ベース板部材１０を幅方向に支持する上記横補強部材６０の以外にも、上記ベース板部材１０を長さ方向に支持する縦補強部材も備えられることができる。

例えば、縦補強部材は、上記ベース板部材１０の長さ方向に沿って連続した形態で備えられる。種補強部材は、パック固定部材４０と交差する部分に貫通溝が形成されることができる。

図８を参照すると、一実施例によるバッテリーケース１は、バッテリーパック２をそれぞれ支持しながら互いに隣り合う複数のパック固定部材４０の上部に結合されるホールディング部材５０を含むことができる。

ホールディング部材５０は、上記パック固定部材４０が上記バッテリーパック２をより安定して支持できるようにする。上記ホールディング部材５０が互いに隣り合う複数の上記パック固定部材４０の上部に結合されることで、隣り合う上記パック固定部材４０の間をより安定して支持することができる。

ここで、上記ホールディング部材５０は単なるプレート状であってもよいが、ホールディング部材５０に凹部５１が形成されてもよい。このような凹部５１が互いに隣り合うパック固定部材４０間の間隙に嵌合することで、両側のパック固定部材４０を安定して結合させることができる。

上記凹部５１は、下方向に凹んだ形態で構成されることができ、上記凹部５１の幅は、互いに隣り合う上記パック固定部材４０間の間隙に対応する幅で形成されることができる。

これにより、両側のパック固定部材４０が上記バッテリーパック２によって外側に押される力を受ける場合にも、上記パック固定部材４０は、上記凹部５１によって外側に押されないように支持される。

また、一実施例によるバッテリーケース１の凹部５１は、弾性によって外側に膨張する板ばねの形態で備えられることができる。

これにより、上記ホールディング部材５０は、上記パック固定部材４０を弾性的に支持するようになり、これによってホールディング部材５０は、外部衝撃または外部振動に対して柔軟に対応しながら上記パック固定部材４０を安定して支持することができる。

言い換えると、上記凹部５１は、外側に膨張する膨張弾性力を両側の上記パック固定部材４０に加える。このため、上記パック固定部材４０が外側に押されながら受ける力が上記膨張弾性力よりも大きい場合には、上記凹部５１は一部収縮されながら上記パック固定部材４０を支持する。一方、上記パック固定部材４０が外側に押されながら受ける力が上記膨張弾性力よりも小さくなると、上記凹部５１の膨張弾性力によって上記パック固定部材４０は元の位置を維持する。

したがって、ホールディング部材５０は、加えられる力に応じて柔軟に上記パック固定部材４０を支持することができる。

上記凹部５１の板ばね形状は、図８に示したように、内側に凹んだ断面を形成する形態であるか、ベローズ形態で備えられることができる。このような凹部５１は、弾性変形範囲内で膨張弾性力を付加することができる。但し、上記凹部５１の板ばね形態は必ずしもこれに限定されず、上記パック固定部材４０に膨張弾性力を付与することができれば、他の任意の板ばね形態が凹部５１に採用されることができる。

図９を参照すると、一実施例によるバッテリーケース１のホールディング部材５０は、上記凹部５１に緩衝素材５２が充填された形態で備えられることができる。

ホールディング部材５０が両側の上記パック固定部材４０を支持する場合に、緩衝素材５２が凹部５１に備えられることで、上記パック固定部材４０が外側に広がる問題をさらに安定して防止することができる。

上記緩衝素材５２は、形状が復元されるスポンジ、発泡金属などで構成されることができる。緩衝素材５２は、上記パック固定部材４０を元の位置に押し込む役割を果たすことができる。

図１０を参照すると、一実施例による自動車は、複数のバッテリーパック２が装着される上記バッテリーケース１、上記バッテリーパック２と連結されて駆動力を提供するエンジン４、及び上記バッテリーケース１が結合される車体フレーム３を含むことができる。

自動車は、上述したバッテリーケース１を含んで、外部衝撃の吸収を効果的に行い、バッテリーパック２の形状を維持することができるため、上記バッテリーパック２の破損または爆発を防止することができる。

他の側面では、自動車は上述したバッテリーケース１を含んで、上記バッテリーパック２を安定して固定することができ、外部衝撃または外部振動に対して柔軟に対応しながら上記パック固定部材４０を安定して支持することができる。

上記車体フレーム３は自動車の形態を形成し、駆動力を生成するエンジン４が設けられる。

上記エンジン４は、上記バッテリーケース１内に装着されたバッテリーパック２と連結されてバッテリーパック２から電気エネルギーが伝達されて駆動力を発生させることができる。逆に、エンジン４はバッテリーパック２を充電することもできる。

本実施例は、バッテリーケース１及びこれを含む自動車に関するものであり、外部衝撃の吸収を効果的に行い、バッテリーパック２の形状を維持することができる。これにより、バッテリーパック２が変形しながら爆発したり、バッテリーパック２に外部衝撃が直接伝わって爆発したりする問題を防止することができる。

一実施例によるバッテリーケース１は、支持部材２０を含んで外部衝撃によって上記バッテリーパック２が変形などで破損しないようにバッテリーケース１の形状を維持することができる。また、バッテリーケース１は、形状が変形されながら外部衝撃を吸収する吸収部材３０を含んで、上記バッテリーパック２に伝わる外部衝撃を低減させる。

一実施例によるバッテリーケース１は、パック固定部材４０を含んでバッテリーパック２を安定して固定することができる。さらに、上記パック固定部材４０がバッテリーケース１の剛性を補強する役割も果たすことができる。

さらに、一実施例によるバッテリーケース１は、ホールディング部材５０を含んで上記パック固定部材４０が上記バッテリーパック２をより安定して支持することができる。さらに、上記ホールディング部材５０は、上記パック固定部材４０を弾性的に支持することで、外部衝撃または外部振動に対して柔軟に対応しながら上記パック固定部材４０を安定して支持することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。

以上のように、本実施例は、例えばバッテリーパックが搭載された自動車に有用である。

Claims (8)

1. ベース板部材と、
   前記ベース板部材の角部分に結合され、前記ベース板部材を囲み、閉断面で形成されて前記ベース板部材を支持する支持部材と、
   前記支持部材の外側面の下端部に結合して閉断面を形成し、外部衝撃を吸収する吸収部材と、
   前記ベース板部材の幅方向に連続した形態で一端部は前記ベース板部材に結合され、他端部は折り曲げられた形態で備えられ、前記ベース板部材に装着されたバッテリーパックの上面を支持するパック固定部材と、
   互いに隣り合う複数の前記パック固定部材の間の間隙に挟まれる凹部が形成され、前記パック固定部材の他端部にそれぞれ結合され、前記パック固定部材を弾性的に支持するホールディング部材と
   を含む、バッテリーケース。
2. 前記吸収部材は、
   前記支持部材と一定間隔離隔して配置される対面板部と、
   前記支持部材と前記対面板部との間に配置される間隔板部と
   を含む、請求項１に記載のバッテリーケース。
3. 前記間隔板部は、少なくとも一部にしわ誘導溝を含み、
   前記しわ誘導溝は、ベローズ（ｂｅｌｌｏｗｓ）形態で形成された、請求項２に記載のバッテリーケース。
4. 板材の両端部を正方形の閉断面に成形した後、前記板材のセンター部を直角に折り曲げて、両側の前記正方形の閉断面の頂点が接する接点が形成されるとき、前記接点部分を溶接することで、前記吸収部材及び前記支持部材は一体に形成される、請求項１に記載のバッテリーケース。
5. 前記支持部材は、閉断面を形成する内部に支持パイプが備えられる、請求項１に記載のバッテリーケース。
6. 前記凹部は、弾性によって外側に膨張する板ばね形態で備えられる、請求項１に記載のバッテリーケース。
7. 前記ホールディング部材は、前記凹部に緩衝素材が充填された形態で備えられる、請求項１に記載のバッテリーケース。
8. 複数のバッテリーパックが装着される請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーケースと、
   前記バッテリーパックと連結されて駆動力を提供するエンジンと、
   前記エンジンが設けられ、前記バッテリーケースが結合される車体フレームと
   を含む、自動車。

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