KR101971930B1 - 전기자동차용 배터리 케이스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기자동차용 배터리 케이스에 관한 것으로, 바닥부와 테두리부가 일체로 연결된 스틸 보강재를 인서트하여 플라스틱 사출되고, 내부에 배터리팩이 탑재되는 하부케이스와 하부케이스 상측에서 배터리팩을 커버링하는 상부케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 전기자동차용 배터리 케이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스틸 소재에 의한 강성과 플라스틱 소재에 의한 경량화를 동시에 구현할 수 있는 전기자동차용 배터리 케이스에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차에 사용되는 배터리 케이스 어셈블리는 배터리팩, 배터리 매니지먼트 시스템, 브로워, 상부 커버, 하부케이스, 구조 보강용 멤버를 포함한다.
하부케이스와 구조 보강용 멤버는 배터리팩의 하중을 지지하기 위해 스틸 소재를 프레스 성형하여 제조하고, 배터리팩의 하중이 작용하지 않는 상부 커버는플라스틱 소재로 제조된다.
배터리팩은 하부케이스에 설치된 마운팅 브라켓에 볼팅되어 탑재되거나, 하부케이스에 형성된 칸막이 사이에 탑재된다.
본 발명은 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제1999-0052025호(1999.07.05.공개, 발명의 명칭 : 전기자동차 배터리 케이스 장착장치)에 개시되어 있다.
전기자동차용 배터리 케이스의 경량화를 위해 플라스틱 소재를 사용하여 하부케이스를 제작하고자 하는 노력이 이루어지고 있다.
플라스틱 소재를 사출 후 테두리나 칸막이와 같이 보강이 필요한 일부에 스틸 소재를 부착하거나, 테두리나 칸막이 사출 시 스틸 소재를 부분적으로 인서트하는 구조가 개시되어 있다.
상기와 같은 구조에 의하면 하부케이스의 부분 보강을 위한 스틸 보강재 결합, 차체 설치, 배터리팩의 전기적 연결 등 위해 부품수가 증가하고 공정이 복잡해져 배터리 케이스 제조의 생산성이 저하되고 단가가 상승된다.
본 발명은 스틸 소재로 제작하는 경우와 비교해 하부케이스 전반의 구조적 강성을 안정적으로 유지할 수 있으면서도 경량화를 구현할 수 있고, 스틸 소재를 인서트하여 플라스틱 사출하는 간단한 공정에 의해 제조할 수 있는 전기자동차용 배터리 케이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면에 따른 전기자동차용 배터리 케이스는, 바닥부와 테두리부에 스틸 보강재를 인서트하여 플라스틱 사출되고, 내부에 배터리팩이 탑재되는 하부케이스; 및 상기 하부케이스 상측에서 상기 배터리팩을 커버링하는 상부케이스;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 하부케이스는, 스틸 소재를 포함하며, 패널 형상을 가지고 상기 바닥부 내부에 위치되는 메인패널부와, 상기 메인패널부의 가장자리에 상향 돌출되게 형성되고 상기 테두리부 내부에 위치되는 프레임부가 구비되는 인서트스틸부; 및 플라스틱 소재를 포함하고, 상기 하부케이스의 외면부를 이루는 경량커버부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 인서트스틸부는, 상기 인서트스틸부 양측에 형성되는 상기 경량커버부간 결합이 이루어지도록 관통형성되는 홀부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 인서트스틸부는, 상기 경량커버부와의 접촉면을 확장시키는 요철이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 하부케이스는, 상기 인서트스틸부와 연결되고, 단부가 상기 경량커버부 외부에 노출되게 형성되는 연결부;를 더 포함하는 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 연결부는, 수나사부가 형성된 볼트부재 또는 암나사부가 형성된 너트부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 프레임부는, 상기 메인패널부의 가장자리에 상향 돌출되게 형성되는 측벽부; 및 상기 측벽부의 상부에 측방향으로 돌출되게 형성되고, 상기 하부케이스를 차체와 연결하는 체결부재가 관통되는 차체결합부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 인서트스틸부는, 상기 체결부재에 의해 상기 하부케이스 외부의 접지체와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 하부케이스의 플라스틱 소재는, 유리섬유, 실리카, 탈크, 전도성 충진제 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 전도성 충진제는, 전도성 카본블랙, 카본나노튜브, 카본파이버, 그래핀 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 일체형 패널 형상을 가지는 인서트스틸부를 하부케이스의 바닥부와 테두리부에 형성함으로써 하부케이스 전체에 걸쳐 강성 및 내구성을 안정적으로 확보할 수 있고, 플라스틱 복합재로 이루어지는 경량커버부에 의해 경량화를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 인서트스틸부가 하부케이스의 어느 부분에나 위치하게 되므로, 차량의 다양한 설계 구조에 맞추어 하부케이스를 차체, 다른 부품들과 결합시키거나 전기적으로 연결시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 0.5~1.5mm 두께를 가지는 박판 소재로 인서트스틸부를 제조하고, 인서트스틸부를 경량화시킬 수 있는 홀부를 형성함으로써 보다 경량화를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 하나의 패널 부재를 절단 및 프레스 가공하여 메인패널부와 프레임부가 일체로 연결된 형태의 인서트스틸부를 별도의 접합 공정 없이 용이하게 제작할 수 있고, 스틸 소재를 인서트하여 플라스틱 사출하는 간단한 공정에 의해 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 경량커버부의 소재로써 전도성 플라스틱 소재를 적용함으로써, 플라스틱 소재를 포함함에 따른 경량화를 구현함과 동시에 EMI(Electromagnetic Interference, 불필요한 전자파신호에 의해 원하는 신호의 탐지 및 해석에 간섭을 초래하거나 장비의 성능 저하를 일으키는 현상) 차단 성능, ESD(Electrostatic Discharge, 정전기 방전) 성능을 부여할 수 있다.
또한, 본 발명은 플라스틱 사출에 의해 하부 케이스에 결합되던 부속 부품을 일체로 형성할 수 있어, 기존에 하부 케이스를 금속으로 제조하던 경우와 비교해, 부품수를 보다 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스를 개략적으로 도시한 요부 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 하부케이스를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스를 도시한 투시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 인서트스틸부를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 2의 A-A선상에서 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 하부케이스를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 도 2의 B-B선상에서 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 하부케이스를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 도 2의 C부분에서 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 하부케이스를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 도 2의 D부분에서 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 하부케이스를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 하부케이스를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스를 도시한 투시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 인서트스틸부를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 2의 A-A선상에서 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 하부케이스를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 도 2의 B-B선상에서 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 하부케이스를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 도 2의 C부분에서 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 하부케이스를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 도 2의 D부분에서 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 하부케이스를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 일실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스를 개략적으로 도시한 요부 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 하부케이스를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스를 도시한 투시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 인서트스틸부를 도시한 사시도이다.
도 5, 도 6은 각각 도 2의 A-A선, B-B선상에서 각각 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 하부케이스를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 7, 도 8은 도 2의 C부분, D부분에서 각각 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스의 하부케이스를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 배터리 케이스는 하부케이스(100)와 상부케이스(200)를 포함하고, 내부에 배터리팩(30)을 수용한 상태로 차체(40)에 결합된다.
하부케이스(100)는 바닥부(100a)와 테두리부(100b)에 스틸 보강재를 인서트하여 플라스틱 사출되고, 내부에 배터리팩(30)이 탑재된다.
상부케이스(200)는 하부케이스(100) 상측에서 배터리팩(30)을 커버링한다.
도 3을 참조하면, 하부케이스(100)는 인서트스틸부(110), 경량커버부(120), 연결부(130)를 포함한다.
인서트스틸부(110)는 스틸 소재를 포함하며, 일체형 패널 형상을 가지고 하부케이스(100)의 바닥부(100a)와 테두리부(100b) 내부에 위치된다.
경량커버부(120)는 플라스틱 소재를 포함하고, 인서트스틸부(110)를 인서트하여 사출 형성되면서 하부케이스(100)의 외면부를 이루게 된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 인서트스틸부(110)는 메인패널부(111)와 프레임부(112)를 포함한다.
메인패널부(111)는 패널 형상을 가지고 바닥부(100a) 내부에 위치된다.
프레임부(112)는 메인패널부(111)의 가장자리에 상향 돌출되게 형성되고, 테두리부(100b) 내부에 위치된다.
인서트스틸부(110)에는 복수개의 홀부(115)가 형성되며, 홀부(115)를 통해 인서트스틸부(110) 양측(도 3, 도 5, 도 6에 도시된 바닥부(100a)를 기준으로 하면 상측과 하측)에 형성되는 경량커버부(120)간 결합이 이루어지게 된다.
이에 따라, 인서트스틸부(110)의 일측과 타측에 위치되는 경량커버부(120)간 결합력을 강화시킬 수 있다.
또한, 홀부(115) 내에 위치되는 경량커버부(120)가 인서트스틸부(110)의 이동을 구속하는 스토퍼의 기능을 하게 되면서, 경량커버부(120)와 그 내부에 위치되는 인서트스틸부(110)간 결합이 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.
또한, 홀부(115)를 형성함으로써 스틸 소재의 인서트스틸부(110)를 보다 경량화할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 메인패널부(111)는 바닥부(100a) 전체 면적의 20% 내지 80%에 걸쳐 형성된다.
도 4를 참조하면, 인서트스틸부(110)의 표면에는 0.5mm 높이 또는 너비를 가지는 요철(116)이 형성된다.
요철(116)에 의해 경량커버부(120)와의 접촉면을 보다 확장시킴으로써 경량커버부(120)와의 결합력을 보다 향상시킬 수 있다.
도 4, 도 5를 참조하면, 프레임부(112)는 측벽부(113)와 차체결합부(114)를 포함한다.
측벽부(113)는 메인패널부(111)의 가장자리에 상향 돌출되게 형성된다.
차체결합부(114)는 측벽부(113)의 상부에 측방향으로(배터리팩(30)이 탑재되는 공간부 외측으로) 돌출되게 형성된다.
차체결합부(114)는 차체(40)(차체 프레임)와의 결합이 이루어지게 되는 하부케이스(100)의 차체 프레임 체결부(100c)(도 1, 도 2 참조) 내부에 위치된다.
하부케이스(100)를 차체(40)와 연결하는 체결부재(50)(도 1 참조)는 차체결합부(114)를 관통하게 된다.
인서트스틸부(110)는 상기와 같이 하부케이스(100)를 관통하여 차체(40)와 결합되는 금속재 체결부재(50)(예를 들어, 볼트)에 의해 하부케이스(100) 외부의 차체(40)(접지체)와 전기적으로 연결될 수 있다.
인서트스틸부(110)는 상기와 같이 메인패널부(111), 측벽부(113), 차체결합부(144)가 일체로 연결된 패널 형상을 가지며, 스틸 소재의 패널을 절단 및 프레스 가공함으로써 용이하게 제작할 수 있다.
도 2, 도 7, 도 8을 참조하면, 연결부(130)는 인서트스틸부(110)와 연결되고, 단부가 경량커버부(120) 외부에 노출되거나 경량커버부(120) 외부로 돌출되게 형성된다.
도 7을 참조하면, 연결부(130)는 수나사부가 형성된 볼트부재(131)를 점용접 등의 방법으로 인서트스틸부(110)에 접합한 후 인서트스틸부(110)와 함께 인서트 사출됨으로써, 수나사부가 경량커버부(120) 외부로 돌출되게 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 연결부(130)는 암나사부가 형성된 너트부재(133)를 점용접 등의 방법으로 인서트스틸부(110)에 접합한 후, 인서트스틸부(110)와 함께 인서트 사출됨으로써, 암나사부의 단부가 외부로 노출되게 형성될 수 있다.
경량커버부(120) 외부에 노출되게 설치된 볼트부재(131)와 너트부재(133)를 이용해, 배터리팩(30)이나 다른 부속 부품을 하부케이스(100)에 견고하게 결합할 수 있다.(도 5 참조)
또한, 연결부(130)는 경량커버부(120) 외부에 단부가 노출되게 형성됨에 따라, 인서트스틸부(110)를 차체(40)나 다른 부속 부품들과 전기적으로 연결(예를 들어, 접지)하는 용도로도 활용될 수 있다.
볼트부재(131)와 너트부재(133) 또한 전기적 연결 경로로써 활용될 수 있다.
또한, 연결부(130)를 이용해 차체(40)나 다른 부속 부품들과의 용접을 구현할 수도 있다.
경량커버부(120)는 유리섬유, 실리카, 탈크, 전도성 충진제 중 하나 이상과 플라스틱 수지를 혼합한 플라스틱 복합재로 이루어진다.
유리섬유, 실리카, 탈크, 전도성 충진제는 플라스틱에 비해 강성이 우수하여 플라스틱의 강성을 보강할 수 있다.
특히, 전도성 충진제는 플라스틱의 강성을 보강할 수 있을 뿐만 아니라, 플라스틱 소재에 전도성을 부여할 수 있다.
전도성 충진제로는 전도성 카본블랙, 카본나노튜브, 카본파이버, 그래핀 중 하나 이상을 적용할 수 있다.
상기와 같이 경량커버부(120)에 전도성을 부여함으로써, 플라스틱 소재를 포함하는 경량커버부(120)에 의한 경량화를 구현하면서도 EMI 차단 성능, ESD 성능을 보완할 수 있다.
도 2를 참조하면, 하부케이스(100)의 바닥부(100a)에는 보강리브(140)가 형성되고, 중앙부와 가장자리부에는 배터리팩(30)과의 결합을 위한 마운팅 중앙부(150)와 마운팅 사이드부(160)가 돌출되게 형성된다.
도 5, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 인서트스틸부(110)는 보강리브(140), 마운팅 중앙부(150)에 대응되는 부분에 굴곡부(117)가 상향 굴곡되게 형성되고, 그 사이에 홀부(115)가 형성된 구조를 가지나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9의 (a), (b)(도 2의 A-A선, B-B선 단면에 각각 대응)에 도시된 바와 같이 보강리브(140)의 형상, 위치와 무관하게 굴곡부(117)나 홀부(115)를 형성할 수도 있다.
하부케이스(100) 내부에는 부속 부품과의 결합을 위한 부속 부품용 브라켓(60)이 설치될 수 있다.
하부케이스(200) 하부에는 하부케이스(100)의 보강과 차체(40)와의 결합을 위한 크로스 멤버, 사이드 멤버, 마운팅 브라켓 등의 로어프레임 멤버(70)가 설치될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
30 : 배터리팩 40 : 차체
50 : 체결부재 100 : 하부케이스
100a : 바닥부 100b : 테두리부
110 : 인서트스틸부 111 : 메인패널부
112 : 프레임부 113 : 측벽부
114 : 차체결합부 115 : 홀부
116 : 요철 120 : 경량커버부
130 : 연결부 131 : 볼트부재
133 : 너트부재 200 : 상부케이스
50 : 체결부재 100 : 하부케이스
100a : 바닥부 100b : 테두리부
110 : 인서트스틸부 111 : 메인패널부
112 : 프레임부 113 : 측벽부
114 : 차체결합부 115 : 홀부
116 : 요철 120 : 경량커버부
130 : 연결부 131 : 볼트부재
133 : 너트부재 200 : 상부케이스
Claims (10)
- 바닥부와 테두리부에 스틸 보강재를 인서트하여 플라스틱 사출되고, 내부에 배터리팩이 탑재되는 하부케이스; 및
상기 하부케이스 상측에서 상기 배터리팩을 커버링하는 상부케이스;를 포함하고,
상기 하부케이스는,
스틸 소재를 포함하며, 일체로 연결된 하나의 패널 형상을 가지고 상기 바닥부와 상기 테두리부의 내부에 위치되는 인서트스틸부; 및
플라스틱 소재를 포함하고, 상기 하부케이스의 외면부를 이루는 경량커버부;를 포함하며,
상기 인서트스틸부는,
패널 형상을 가지고 상기 바닥부의 내부에 위치되는 메인패널부;
상기 메인패널부의 가장자리에 상향 돌출되게 형성되고, 상기 테두리부의 내부에 위치되는 프레임부;
상기 메인패널부 상에 상향 굴곡되게 형성되는 굴곡부; 및
상기 인서트스틸부의 표면에 형성되고, 상기 경량커버부와의 접촉면을 확장시키는 요철;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 케이스.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 인서트스틸부는, 상기 인서트스틸부 양측에 형성되는 상기 경량커버부간 결합이 이루어지도록 관통형성되는 홀부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 케이스.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 하부케이스는, 상기 인서트스틸부와 연결되고, 단부가 상기 경량커버부 외부에 노출되게 형성되는 연결부;를 더 포함하는 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 케이스.
- 제5항에 있어서,
상기 연결부는, 수나사부가 형성된 볼트부재 또는 암나사부가 형성된 너트부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 케이스.
- 제1항에 있어서,
상기 프레임부는,
상기 메인패널부의 가장자리에 상향 돌출되게 형성되는 측벽부; 및
상기 측벽부의 상부에 측방향으로 돌출되게 형성되고, 상기 하부케이스를 차체와 연결하는 체결부재가 관통되는 차체결합부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 케이스.
- 제7항에 있어서,
상기 인서트스틸부는, 상기 체결부재에 의해 상기 하부케이스 외부의 접지체와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 케이스.
- 제1항에 있어서,
상기 하부케이스의 플라스틱 소재는, 유리섬유, 실리카, 탈크, 전도성 충진제 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 케이스.
- 제9항에 있어서,
상기 전도성 충진제는, 전도성 카본블랙, 카본나노튜브, 카본파이버, 그래핀 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 케이스.
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