KR101794266B1

KR101794266B1 - 슬라이드 조립에 적용되는 배터리 모듈용 트레이

Info

Publication number: KR101794266B1
Application number: KR1020160002173A
Authority: KR
Inventors: 강덕조
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2017-11-07
Also published as: US20170200924A1; US11431049B2; KR20170082886A

Abstract

본 발명은 배터리 모듈의 측면을 고정하도록 브라켓을 형성하여 배터리 모듈의 운송 시 발생되는 충격 및 진동을 댐핑(damping)시킬 수 있는 배터리 모듈용 트레이에 관한 것이다. 본 발명에 따른 배터리 모듈용 트레이는 복수의 배터리 모듈이 안착되는 바텀 플레이트; 및 상기 바텀 플레이트에 상에 위치되어, 상기 복수의 배터리 모듈을 고정하는 브라켓;을 포함하되, 상기 브라켓은, 상기 복수의 배터리 모듈의 일 측면을 지지하는 제1 지지부와, 상기 제1 지지부의 양단으로부터 절곡되어 최외측에 위치된 각 배터리 모듈의 일 측면과 인접한 타 측면의 일부를 지지하는 제2 지지부, 및 상기 제1 지지부의 중앙 영역으로부터 연장되어 상기 복수의 배터리 모듈 사이를 지지하는 제3 지지부를 포함한다.

Description

슬라이드 조립에 적용되는 배터리 모듈용 트레이{Tray for battery module adapted for slide assembly}

본 발명은 배터리 모듈용 트레이에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 방진 특성 및 조립성을 개선할 수 있는 배터리 모듈용 트레이에 관한 것이다.

통상적으로 배터리 셀은 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부기기의 종류에 따라 다양하게 그 형태를 변화시켜 사용한다.

휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 배터리 셀의 출력과 용량으로 소정시간 동안 작동이 가능하다. 그러나, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량을 높일 수 있도록 복수 개의 배터리 셀을 전기적으로 연결하여 대용량의 배터리 모듈을 구성한다. 배터리 모듈은 내장된 배터리 셀의 개수에 따라 출력전압이나 출력전류를 높일 수 있다.

이러한 대용량 배터리 모듈은 장치에 탑재 시 배터리 모듈을 고정하는 받침대 기능의 배터리 트레이가 사용된다. 이때, 장치에 배터리가 장착될 수 있는 트레이를 설치하고, 트레이 상에 배터리 모듈을 지지시킨 뒤 클램프나 볼트 등을 체결하여 고정하게 된다.

이와 같은 트레이는 정해진 위치에서 배터리 모듈을 움직이지 않게 고정 및 지지할 수 있어야 한다. 또한, 트레이는 충돌 시의 충격 또는 진동 등으로 인해 중량물인 배터리가 장착 위치에서 이탈되지 않도록 안전하게 고정해줄 수 있는 구조를 가져야 한다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제2005-0080343호(2005.08.12)에 개시되어 있다.

본 발명은 배터리 모듈의 측면을 고정하도록 브라켓을 형성하여 배터리 모듈의 운송 시 발생되는 충격 및 진동을 댐핑(damping)시킬 수 있는 배터리 모듈용 트레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 배터리 모듈의 안착 위치를 가이드하도록 브라켓에 가이드부를 형성함에 의해 스크류(screw) 조립홀을 자동으로 맞출 수 있는 배터리 모듈용 트레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 브라켓의 두께를 얇게 형성함에 의해 바텀 플레이트와의 용접을 용이하게 할 수 있는 배터리 모듈용 트레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 배터리 모듈용 트레이는 복수의 배터리 모듈이 안착되는 바텀 플레이트; 및 상기 바텀 플레이트에 상에 위치되어, 상기 복수의 배터리 모듈을 고정하는 브라켓;을 포함하되, 상기 브라켓은, 상기 복수의 배터리 모듈의 일 측면을 지지하는 제1 지지부와, 상기 제1 지지부의 양단으로부터 절곡되어 최외측에 위치된 각 배터리 모듈의 일 측면과 인접한 타 측면의 일부를 지지하는 제2 지지부, 및 상기 제1 지지부의 중앙 영역으로부터 연장되어 상기 복수의 배터리 모듈 사이를 지지하는 제3 지지부를 포함한다.

이때, 상기 제1 지지부는 상기 복수의 배터리 모듈의 일 측면을 감싸도록 ㄷ자 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제2 지지부의 단부는 외측을 향하여 일정 각도로 경사진 가이드부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 지지부는 고정부를 포함하며, 상기 고정부의 일 영역은 내측을 향하도록 절곡될 수 있다.

게다가, 상기 제3 지지부는 상기 제1 지지부와 일체형으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 지지부의 중앙 영역에는 결합홈이 형성되고, 상기 제3 지지부의 단부에는 연장부가 형성되어, 상기 결합홈에 상기 연장부가 삽입 결합될 수 있다.

더욱이, 상기 제3 지지부는 길이 방향과 수직한 단면이 U자 형상으로 형성되며, 상기 바텀 플레이트와 맞닿는 베이스부와, 상기 베이스부의 길이 방향의 양단을 따라 상부를 향하여 연장되어 상기 배터리 모듈과 맞닿는 한 쌍의 측벽부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제3 지지부의 베이스부는 용접에 의해 상기 바텀 플레이트에 고정될 수 있다.

본 발명에 의하면 배터리 모듈의 측면을 고정하도록 브라켓을 형성하여 중량물도 구조적으로 고정할 수 있음으로써, 배터리 모듈의 운송 시 발생되는 충격 및 진동을 댐핑(damping)시킬 수 있을 뿐만 아니라 조립성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 브라켓에 형성된 가이드부에 의해 스크류 조립홀을 자동으로 맞출 수 있음으로써, 작업 편의성이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 브라켓의 두께를 얇게 형성함에 의해 바텀 플레이트와의 용접을 용이하게 함으로써, 용접 불량률을 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 모듈용 트레이에 대한 사시도.
도 2는 도 1의 배터리 모듈용 트레이에 장착된 브라켓을 나타내는 사시도.
도 3은 도 2의 A-A'에 대한 단면도.
도 4는 도 2의 B-B'에 대한 단면도.
도 5는 브라켓의 제2 지지부의 단부에 형성된 가이드부를 나타내는 사시도.
도 6은 도 2의 C 부분에 대한 확대도.
도 7은 브라켓의 제1 지지부와 제3 지지부 간의 체결 관계를 나타내는 사시도.

이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.

본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 구성의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제 구성의 두께나 크기와 다를 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 모듈용 트레이에 대한 사시도이고, 도 2는 도 1의 배터리 모듈용 트레이에 장착된 브라켓을 나타내는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 모듈용 트레이(100)는 복수의 배터리 모듈(미도시)이 안착되는 바텀 플레이트(110)와, 바텀 플레이트(110) 상에 위치되어 복수의 배터리 모듈을 고정하는 브라켓(120)을 포함한다.

이때, 브라켓(120)은 복수의 배터리 모듈의 일 측면을 지지하는 제1 지지부(121)와, 제1 지지부(121)의 양단으로부터 절곡되어 최외측에 위치된 각 배터리 모듈의 타 측면의 일부를 지지하는 제2 지지부(122), 및 제1 지지부(121)의 중앙 영역으로부터 연장되어 복수의 배터리 모듈 사이를 지지하는 제3 지지부(123)를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 모듈의 타 측면은 각 배터리 모듈의 일 측면과 인접하되, 최외측에 위치된 면을 의미한다.

본 발명에 따른 배터리 모듈용 트레이(100)는 2개의 배터리 모듈을 수용하도록 형성될 수 있으며, 브라켓(120)의 제1 지지부(121), 제2 지지부(122) 및 제3 지지부(123)에 의해 배터리 모듈이 안착되는 배터리 모듈 안착부(111)가 구획될 수 있다.

브라켓(120)의 제1 지지부(121)는 ㄷ자 형상으로 형성되어, 복수의 배터리 모듈의 일 측면을 동시에 감쌀 수 있다. 즉, 각 배터리 모듈을 별도로 지지하는 것이 아니라, 복수의 배터리 모듈의 일 측면을 동시에 지지함으로써, 보다 견고할 뿐만 아니라 업체의 관리 포인트를 감소시킬 수 있다.

또한, 각 배터리 모듈 사이에 위치되는 브라켓의 제3 지지부(123)는 제1 지지부(121)의 중앙 영역으로부터 연장되어, 각 배터리 모듈 사이에 위치될 수 있다. 이때, 제3 지지부(123)는 제1 지지부(121)와 일체형으로 형성될 수 있다. 더욱이, 제3 지지부(123)는 길이 방향과 수직한 단면이 U자 형상으로 형성되며, 용접에 의해 바텀 플레이트(110)에 고정될 수 있다. 이에 따라, 바텀 플레이트(110)와 맞닿는 제3 지지부(123)는 바텀 플레이트(110)와의 용접이 용이하도록 얇은 두께로 형성될 수 있다.

그리고, 바텀 플레이트(110)의 배터리 모듈 안착부(111)의 일측에는 회로부(130)를 더 포함할 수 있다. 배터리 모듈 안착부(111)와 회로부(130)는 브라켓(120)의 제1 지지부(121)에 의해 구획될 수 있다.

또한, 배터리 모듈용 트레이(100)의 둘레 일 영역에는 적어도 하나의 고정부(112)가 형성될 수 있다. 고정부(112)는 트레이(100)가 장착될 영역에 트레이를 고정하기 위한 구성으로, 고정부(112)에는 체결홀(112a)이 형성되어 별도의 체결부재(미도시)에 의해 트레이(100)를 고정시킬 수 있다.

더욱이, 배터리 모듈은 트레이(100)에 슬라이드(slide) 방식에 의해 조립되는데, 도 5에서 설명하는 브라켓(120)의 제2 지지부(122)에 형성된 가이드부(122a)에 의해 스크래치(scratch) 없이 배터리 모듈을 트레이(100)에 장착할 수 있다. 이에 대하여는 도 5를 통하여 상세하게 후술한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 브라켓(120)에 의하면, 배터리 모듈의 측면을 견고하게 고정함으로써, 배터리 모듈이 수납된 트레이(100)의 운송 시 발생되는 충격 및 진동을 댐핑(damping)시킬 수 있다. 배터리 모듈은 20kg 정도의 중량물이지만, 본 발명에 따른 브라켓을 이용하여 구조적으로 고정함에 의해 조립성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 운송 및 충격 특성을 만족시킬 수 있다.

도 3은 도 2의 A-A'에 대한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 복수의 배터리 모듈의 일 측면을 지지하는 브라켓(120)의 제1 지지부(121)는 제1 지지부(121)의 길이 방향과 수직하는 단면 형상이 ㄷ자 형상으로 형성될 수 있다. 이에 의해 제1 지지부(121)는 복수의 배터리 모듈의 일 측면을 동시에 감쌀 수 있으며, 이때, ㄷ자 형상의 제1 지지부(121)는 상부의 길이(L1)보다 하부의 길이(L2)가 더 길게 형성될 수 있다.

또한, 제1 지지부(121)가 배터리 모듈의 일 측면을 감싸도록 형성됨에 의해 스크류 없이 배터리 모듈의 일 측면을 지지 및 고정할 수 있다. 이에 따라, 부품 및 공정이 감소되어 제작비용 및 작업시간이 감소될 수 있다.

도 4는 도 2의 B-B'에 대한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 브라켓(120)의 제3 지지부(123)는 제3 지지부(123)의 길이 방향과 수직한 단면이 U자 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 제3 지지부(123)는 바텀 플레이트(110)와 맞닿는 베이스부(123a)와, 베이스부(123a)의 길이 방향의 양단을 따라 상부를 향하여 연장되어, 각 배터리 모듈과 맞닿은 한 쌍의 측벽부(123b)를 포함할 수 있다.

여기서, 제3 지지부(123)의 베이스부(123a)는 용접을 통해 바텀 플레이트(110)에 고정될 수 있다. 바텀 플레이트(110)와 제3 지지부(123)의 베이스부(123a)의 용접을 용이하게 하기 위하여, 제3 지지부(123)의 두께는 바텀 플레이트(110)보다 얇게 형성될 수 있다. 이러한 브라켓(120)의 제3 지지부(123)를 바텀 플레이트(110)에 고정하기 위하여 점 용접을 수행한 후 강화 용접을 추가로 수행할 수 있다.

용접에 의한 기밀성, 유밀성 및 이음 효율을 향상시키기 위하여 용접이 수행되는 두 모재는 최소 두께가 0.5mm로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명에 적용되는 바텀 플레이트(110) 및 제3 지지부(123)의 베이스부(123a)는 중량물에 대한 충격 및 진동에 견디기 위하여 최소 두께가 0.8mm로 형성될 수 있으며, 이에 따른 구조적인 측면을 고려하여 설계될 수 있다.

또한, 베이스부(123a)의 두께가 바텀 플레이트(110)의 두께와 같거나, 또는 바텀 플레이트(110)의 두께보다 얇아야 용접 효율이 향상될 수 있다. 게다가, 용접되는 두 모재가 두꺼우면 두꺼울수록 용접 효율 및 강성이 향상될 수 있다. 이처럼 안착되는 모듈의 무게에 따라 베이스부(123a) 및 바텀 플레이트(110)의 두께가 변경될 수 있다.

바텀 플레이트(110)와 베이스부(123b) 간의 용접 불량을 감소시킬 수 있다.

이와 같이, 제3 지지부(123)의 베이스부(123a)의 두께를 얇게 형성함에 의해 바텀 플레이트(110)와의 용접을 용이하게 함으로써, 용접 불량률을 저감할 수 있다.

도 5는 브라켓의 제2 지지부의 단부에 형성된 가이드부를 나타내는 사시도이다.

도 5를 참조하면, 브라켓(120)의 제2 지지부(122)는 제1 지지부(121)의 양단으로부터 절곡되어 최외측에 위치된 각 배터리 모듈의 타 측면의 일부를 지지하도록 형성된다. 즉, 제2 지지부(122)는 각 배터리 모듈의 타 측면의 전체가 아닌 슬라이드되어 진입하는 측의 각 배터리 모듈의 타 측면 일부만을 지지한다.

이때, 트레이(100)에 슬라이드되어 진입하는 배터리 모듈이 정 위치에 안착될 수 있도록 브라켓(120)의 제2 지지부(122)의 단부는 외측을 향하여 일정 각도로 경사진 가이드부(122a)를 포함할 수 있다. 배터리 모듈 안착부(111)로 배터리 모듈이 슬라이드되며 진입할 때, 가이드부(122a)를 따라 배터리 모듈이 이동하여 배터리 모듈 안착부(111)의 정확한 위치에 배터리 모듈이 안착될 수 있다. 이에 의해 배터리 모듈의 폭 방향의 위치가 오차 없이 트레이(100)에 안착됨으로써, 스크류 조립홀을 자동으로 맞출 수 있게 되어 작업 편의성이 향상될 수 있다.

그리고, 브라켓(120)의 제2 지지부(122)와 인접한 제1 지지부(121)의 일 영역에는 홈(121a)이 형성될 수 있다. 이러한 홈(121a)은 ㄷ자 형상의 제1 지지부(121)의 상부 측에 형성될 수 있으며, 이는 진입하는 배터리 모듈의 형상을 감안하여 형성된 홈(121a)이다. 또한, 홈(121a)의 외측, 즉 제1 지지부(121)의 양단부(121b)는 ㄷ자 형상으로 형성되어, 배터리 모듈을 지지할 수 있다.

도 6은 도 2의 C 부분에 대한 확대도이다.

도 6을 참조하면, 브라켓(120)의 제2 지지부(122)는 일부가 절개된 고정부(122b)를 포함할 수 있다. 그리고, 고정부(122b)의 일 영역이 배터리 모듈이 위치된 트레이(100) 내측을 향하여 절곡될 수 있다. 이에 의해 고정부(122b)는 배터리 모듈 안착부(111)를 향해 볼록하게 형성될 수 있다. 즉, 고정부(122b)의 일 영역에 돌출부(미도시)를 구비할 수 있다. 이러한 고정부(122b)는 탄성을 가질 수 있으며, 배터리 모듈의 타 측면을 가압하여 배터리 모듈을 보다 견고하게 고정할 수 있다.

또한, 고정부(122b)는 배터리 모듈이 배터리 모듈 안착부(111)로 진입하는 방향에서 제2 지지부(122)의 상부 측이 절개되고, 하부 측이 제2 지지부(122)로부터 탄성에 의해 접철되도록 형성될 수 있다. 이에 의해 배터리 모듈이 배터리 모듈 안착부(111)로 슬라이드되더라도 고정부(122b)에 의한 간섭을 받지 않을 수 있다.

이와 같이, 배터리 모듈을 보다 견고하게 고정할 수 있도록 브라켓(120)의 제2 지지부(122) 자체를 이용함으로써, 제2 지지부(122)에 유사한 기능을 하는 스프링 등의 탄성부재를 추가로 설치하는 것보다 비용을 절감할 수 있다.

도 7은 브라켓의 제1 지지부와 제3 지지부 간의 체결 관계를 나타내는 사시도이다.

도 7을 참조하면, 브라켓(120)의 제1 지지부(121)와 제3 지지부(123)는 별도로 형성되어 결합될 수 있다. 즉, 브라켓(120)의 제1 지지부(121)의 중앙 영역에 결합홈(121c)이 형성되고, 제3 지지부(123)의 단부에는 연장부(123c)가 형성될 수 있다. 이에 의해 제1 지지부(121)의 결합홈(121c)에 제3 지지부(123)의 연장부(123c)가 삽입됨에 따라 상호 결합될 수 있다.

제1 지지부(121)의 결합홈(121c)은 ㄷ자 형상의 제1 지지부(121)의 하부 측에 형성될 수 있으며, 결합홈(121c)의 폭과 연장부(123c)의 폭이 동일하게 형성되어 억지끼움에 의해 상호 결합될 수 있다. 또한, 제1 지지부(121)와 제3 지지부(123)의 보다 견고한 결합을 위하여 연장부(123c)가 결합홈(121c)에 삽입 결합된 뒤 추가로 용접 작업을 수행할 수도 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.

100 : 배터리 모듈용 트레이 110 : 바텀 플레이트
111 : 배터리 모듈 안착부 120 : 브라켓
121 : 제1 지지부 121 : 결합홈
122 : 제2 지지부 122a : 가이드부
122b : 고정부 123 : 제3 지지부
123a : 베이스부 123b : 측벽부
123c : 연장부

Claims

복수의 배터리 모듈이 안착되는 바텀 플레이트; 및
상기 바텀 플레이트에 상에 위치되어, 상기 복수의 배터리 모듈을 고정하는 브라켓;을 포함하되,
상기 브라켓은, 상기 복수의 배터리 모듈의 일 측면을 지지하는 제1 지지부와, 상기 제1 지지부의 양단으로부터 절곡되어 최외측에 위치된 각 배터리 모듈의 일 측면과 인접한 타 측면의 일부를 지지하는 제2 지지부, 및 상기 제1 지지부의 중앙 영역으로부터 연장되어 상기 복수의 배터리 모듈 사이를 지지하는 제3 지지부를 포함하며,
상기 제1 지지부는, 바텀 플레이트와 마주하는 제1 면과, 상기 제1 면과 반대되는 제2 면과, 상기 제1 면과 제2 면 사이의 측면을 포함하는 ㄷ 자 형상으로 형성되되, 상기 제1 면 측의 길이는 제2 면 측의 길이 보다 길게 형성되고,
제2 지지부의 쌍과, 상기 제2 지지부의 쌍 사이에 개재되는 제3 지지부는, 상기 제1 지지부로부터 나란하게 연장되되, 상기 제3 지지부는, 제2 지지부 보다 길게 연장되고,
쌍을 이루는 제2 지지부의 연장 단부에는 서로 반대방향으로 경사진 가이드부가 형성되는 배터리 모듈용 트레이.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2 지지부는 고정부를 포함하며, 상기 고정부의 일 영역은 내측을 향하도록 절곡되는 배터리 모듈용 트레이.
제1항에 있어서,
상기 제3 지지부는 상기 제1 지지부와 일체형으로 형성되는 배터리 모듈용 트레이.
제1항에 있어서,
상기 제1 지지부의 중앙 영역에는 결합홈이 형성되고, 상기 제3 지지부의 단부에는 연장부가 형성되어, 상기 결합홈에 상기 연장부가 삽입 결합되는 배터리 모듈용 트레이.
제1항에 있어서,
상기 제3 지지부는 길이 방향과 수직한 단면이 U자 형상으로 형성되며, 상기 바텀 플레이트와 맞닿는 베이스부와, 상기 베이스부의 길이 방향의 양단을 따라 상부를 향하여 연장되어 상기 배터리 모듈과 맞닿는 한 쌍의 측벽부를 포함하는 배터리 모듈용 트레이.
제7항에 있어서,
상기 제3 지지부의 베이스부는 용접에 의해 상기 바텀 플레이트에 고정되는 배터리 모듈용 트레이.