KR102262964B1 - 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스를 개시한다. 개시된 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스는, 내부에 배터리 셀이 장착되어 고정되고, 상단부 테두리를 따라 하부 조립판부재가 외측으로 절곡 형성되는 하부 케이스와, 배터리 셀을 커버하도록 하부 케이스와 결합되며, 하부 조립판부재에 안착되어 고정되는 상부 조립판부재가 외측으로 절곡 형성되는 상부 케이스와, 하부 케이스에 접합되어 고정되며, 하부 케이스를 차체 고정하는 케이스 차체 고정부를 구비하며, 하부 케이스와 상부 케이스 및 케이스 차체 고정부는 서로 다른 재질에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 차체에 고정되는 하부 케이스와 배터리 셀을 커버하도록 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스를 다른 재질로 제작하여 중량을 감소시킬 수 있으며, 하부 케이스에 접합되는 케이스 차체 고정부를 이용하여 하부 케이스의 내충격성을 향상시킬 수 있다.

Description

플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스{BATTERY CASE FOR PLUG IN HYBRID VEHICLE}
본 발명은 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차체에 고정되는 하부 케이스와 배터리 셀을 커버하도록 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스를 다른 재질로 제작하여 중량을 감소시킬 수 있으며, 하부 케이스에 접합되는 케이스 차체 고정부를 이용하여 하부 케이스의 내충격성을 향상시킬 수 있도록 하는 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스에 관한 것이다.
최근에는 환경문제, 고유가 등의 원인으로 환경 차량에 대한 관심이 높아지고 있으며, 전기 에너지를 이용하여 차량이 주행되도록 하는 전기 차량 및 하이브리드 차량이 다양하게 개발되고 있다.
이에 따라 최근 많은 제조업체들은 HEV(Hybrid Electric Vehicle)과 함께 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 시스템을 개발하여 출시하고 있다. PHEV는 기존의 HEV와는 달리 대용량/고성능의 배터리를 탑재하고 있으며 가정이나 건물의 전기를 이용하여 차량의 외부에서 배터리를 충전할 수 있다. 전기 자동차와 같이 배터리만을 이용하는 전기 구동이 많은 비중을 차지하기 때문에 전기 주행에도 높은 효율을 보장할 수 있어야 한다.
이러한 플러그인 하이브리드 자동차에 사용되는 배터리 모듈은 하나의 배터리 셀을 파우치에 수용하는 파우치 형의 배터리 셀 유닛이 많이 이용되고 있다. 여기서, 배터리 셀 유닛들은 하나의 배터리 팩 케이스 내부에 복수개 적층되어 수용되며, 요구되는 전력크기에 따라 배터리 셀 유닛의 수량이 결정된다.
또한 배터리 모듈은 상부가 개방되고 하단 외곽부에 플랜지부가 형성되고 플랜지부에 체결구멍들이 일정 간격으로 형성되는 트레이가 플랜지부의 체결구멍으로 삽입되는 고정볼트들에 의해 차체에 마운팅되어 고정되는 것이 일반적이다.
그러나, 상기와 같은 종래기술의 플러그인 하이브리드용 배터리 모듈은, 내부에 수용되는 배터리 셀을 안전하게 보호하기 위해 알루미늄과 같은 경량의 소재를 이용하여 주조방식으로 제작하게 되는데, 이러한 주조방식은 제조공정의 특성상에 배터리 케이스의 두께가 전체적으로 두꺼워지므로 배터리 자중이 증가하게 되는 문제점이 발생함은 물론 그 강도가 저하된다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
한편, 국내 등록특허 제10-1279416호(등록일:2013.06.21)에는 "플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스"가 개시되어 있고, 공개특허 제10-2018-0068379호(공개일:2016.12.13)에는 "전기자동차의 배터리 케이스"가 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 차체에 고정되는 하부 케이스와 배터리 셀을 커버하도록 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스를 다른 재질로 제작하여 중량을 감소시키면서 내구성 감소를 방지하고, 하부 케이스에 접합되는 케이스 차체 고정부를 이용하여 차체에 용이하게 결합이 가능하고 하부 케이스의 내충격성을 향상시킬 수 있는 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스는, 내부에 배터리 셀이 장착되어 고정되고, 상단부 테두리를 따라 하부 조립판부재가 외측으로 절곡 형성되는 하부 케이스와, 상기 배터리 셀을 커버하도록 상기 하부 케이스와 결합되며, 상기 하부 조립판부재와 안착되어 고정되는 상부 조립판부재가 외측으로 절곡 형성되는 상부 케이스와, 상기 하부 케이스에 접합되어 고정되며, 상기 하부 케이스를 상기 차체 고정하는 케이스 차체 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 하부 케이스와 상기 상부 케이스 및 상기 케이스 차체 고정부는 중량을 줄이면서 내구성을 확보할 수 있도록 서로 다른 재질에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 하부 케이스는, 440MPa급 또는 SPRC440의 고장력 강판에 의해 프레스 성형되며, 상기 하부 조립판부재의 끝단이 절곡되어 보강리브가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 상부 케이스는, 알루미늄에 의해 프레스 성형되며, 상기 상부 조립판부재의 끝단부 일부가 절곡되어 상기 하부 조립판부재에 걸림 지지되는 지지리브가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 케이스 차체 고정부는, 상기 하부 조립판부재에 접합되는 마운팅 브래킷과, 상기 하부 조립판부재의 외면에 접합되어 상기 하부 케이스의 내충격성을 보강하는 케이스 보강 멤버부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 마운팅 브래킷 및 상기 케이스 보강 멤버부재는, 780MPa급 이상의 고장력 강판에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 케이스 보강 멤버부재는, 상기 하부 케이스의 하면에 접합되는 하면 보강판과, 상기 하부 케이스의 측면에 접합되는 측면 보강판과, 상기 차체에 고정되도록 상기 하면 보강판 및 상기 측면 보강판에서 연장되는 차체 체결 마운팅을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 케이스 보강 멤버부재는, 상기 하면 보강판 및 상기 측면 보강판에 절곡을 통해 상기 하부 케이스의 외면과 이격되는 보강 이격부가 형성되고, 상기 보강 이격부에 함몰 지지부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스는 종래기술과 달리 차체에 고정되는 하부 케이스와 배터리 셀을 커버하도록 하부 케이스에 결합되는 상부 케이스가 다른 재질에 의해 제작되므로, 내구성 저하를 방지하면 중량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 하부 케이스에 접합되는 케이스 차체 고정부를 이용하여 하부 케이스의 내충격성을 보강하면서 차체에 용이하게 결합할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하부 케이스와 케이스 차체 고정부를 설명하기 위한 저면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스를 설명하기 위한 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 5는 본 발명의 본 발명의 일 실시 예에 따른 하부 케이스와 케이스 차체 고정부를 설명하기 위한 일부 절개 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스의 바람직한 실시예를 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 일 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하부 케이스와 케이스 차체 고정부를 설명하기 위한 저면 사시도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스를 설명하기 위한 도 2의 A-A선 단면도이고, 도 5는 본 발명의 본 발명의 일 실시 예에 따른 하부 케이스와 케이스 차체 고정부를 설명하기 위한 일부 절개 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스(100)는 전기 자동차의 차체에 결합되며, 전기 자동차의 구동을 위한 전기가 충전되는 배터리 셀이 내장된다.
이러한 본 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스(100)는, 내부에 배터리 셀이 고정되는 하부 케이스(110)와, 배터리 셀을 커버하도록 하부 케이스(110)에 결합되는 상부 케이스(120)와, 하부 케이스(110)를 차체에 고정하기 위한 케이스 차체 고정부(130)를 포함한다.
또한 본 실시 예에 따른 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스(100)는 하부 케이스(110)와 상부 케이스(120) 및 케이스 차체 고정부(130)가 서로 다른 재질에 의해 형성된다. 이를 통해 내구성 저하를 방지하면서 중량을 줄일 수 있게 된다.
하부 케이스(110)는 440MPa급 또는 SPRC440의 고장력 강판에 의해 프레스 성형되며, 내부에 배터리 셀을 장착하고 고정할 수 있는 셀 고정 브래킷(110a)이 용접을 통해 접합된다.
또한 하부 케이스(110)는 상부 케이스(120)를 결합할 수 있도록 상단부 테두리를 따라 하부 조립판부재(111)가 외측으로 절곡 형성된다. 이러한 하부 케이스(110)는 440MPa급 또는 SPRC440의 고장력 강판이 적어도 3번 이상의 프레싱 성형을 통해 가공되면서 형성될 수 있다.
더하여 하부 케이스(110)는 하부 조립판부재(111)의 변형과 강성을 보강할 수 있도록 하부 조립판부재(111)의 끝단부가 하측으로 절곡되어 보강리브(113)가 형성되며, 측면에 배선을 위한 배선관통구멍이 형성된다.
이와 같은 본 실시 예에 따른 하부 케이스(110)는 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스(100)의 특성상 차체에 장착됨에 따라 외부로 노출되는데, 이때 고장력 강판에 의해 형성되므로, 외부의 충격에 의해 파손되는 것을 방지하게 된다. 즉, 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스(100)의 내충격성을 유지하면서 무게를 줄일 수 있게 된다.
상부 케이스(120)는 배터리 셀을 커버하도록 하부 케이스(110)와 결합되며, 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스(100)의 무게를 줄일 수 있도록 하부 케이스(110)와 다른 재질인 알루미늄에 의해 형성된다. 이러한 상부 케이스(120)는 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스(100)를 차체에 장착하게 되면 차체의 내부에 위치하게 된다. 따라서 강성보다는 무게를 줄일 수 있는 경량의 알루미늄에 의해 형성된다.
또한 상부 케이스(120)는 알루미늄판이 프레싱 가공되어 형성되며, 하부 조립판부재(111)에 안착되어 볼트 및 너트를 통해 고정되는 상부 조립판부재(121)가 외측으로 절곡 형성된다.
이때 상부 조립판부재(121)는 상부 케이스(120)의 하단부 테두리부가 외측으로 절곡되어 형성되며, 그 끝단부 중 일부가 하측으로 절곡되어 하부 조립판부재(111)의 보강리브(113)에 걸림 지지되는 지지리브(123)가 형성된다.
지지리브(123)는 상부 조립판부재(121)를 따라 이격되게 복수개 형성될 수 있다. 이와 같이 지지리브(123)가 보강리브(113)에 걸려서 지지되므로, 상부 케이스(120)를 하부 케이스(110)에 안착하였을 때 상부 케이스(120)가 하부 케이스(110)서 미끄러져 움직이는 것을 방지할 수 있다. 따라서 하부 케이스(110)와 상부 케이스(120)의 결합을 보다 용이하게 진행할 수 있게 된다.
케이스 차체 고정부(130)는 하부 케이스(110)에 접합되며, 배터리 케이스(100)가 차체에 장착되도록 차체 고정된다. 케이스 차체 고정부(130)는 차체에 직접 고정되는 부위로 하부 케이스(110)보다 더 큰 내구성을 가지도록 780MPa급 이상의 고장력 강판에 의해 형성되며, 용접을 통해 하부 케이스(110)에 접합된다.
이러한 케이스 차체 고정부(130)는 하부 조립판부재(111)에 접합되는 마운팅 브래킷(131)과, 하부 조립판부재(111)의 내충격성을 보강하도록 하부 조립판부재(111)에 결합되는 케이스 보강 멤버부재(133)를 포함한다. 또한 케이스 차체 고정부(130)는 케이스 보강 멤버부재(133)와 함께 하부 케이스(110)의 내충격성을 보강하는 보조 멤버부재(135)를 더 포함한다.
마운팅 브래킷(131)은 하부 조립판부재(111)의 상면 또는 하면에 이격되게 복수개 결합되며, 양단부가 용접을 통해 하부 조립판부재(111)에 접합된다. 또한 마운팅 브래킷(131)과 하부 조립판부재(111) 사이에는 볼트 및 너트를 통해 차체에 고정될 때 변형이 방지되도록 지지구(131a)가 구비되며, 지지구(131a)에 볼트가 관통하는 볼트 결합홀이 형성된다.
케이스 보강 멤버부재(133)는 하부 케이스(110)의 내충격성을 보강하도록 하부 케이스(110)의 하면 및 측면에 용접을 통해 접합된다.
구체적으로 케이스 보강 멤버부재(133)는 하부 케이스(110)의 하면에 접합되는 하면 보강판(133a)과, 하부 케이스(110)의 측면에 접합되는 측면 보강판(133b)과, 하부 케이스(110)의 외측으로 돌출하는 차체 체결 마운팅(133c)을 포함한다. 이러한 케이스 보강 멤버부재(133)는 하면 보강판(133a), 측면 보강판(133b) 및 차체 체결 마운팅(133c)이 일체로 형성되며, 차체 체결 마운팅(133c)에 볼트의 삽입을 위한 체결구멍이 형성된다.
또한 케이스 보강 멤버부재(133)는, 하부 케이스(110)에 결합되는 하면 보강판(133a) 및 측면 보강판(133b)의 외부에서 가해지는 충격에 대한 강성이 향상되도록 절곡을 통해 하부 케이스(110)의 외면과 이격되는 보강 이격부(133d)가 형성된다.
보조 멤버부재(135)는 용접을 통해 하부 케이스(110)의 하면에 접합되는 하면 지지판(135a)와, 하부 케이스(110)의 측면에 접합되는 측면 지지판(135b)과, 마운팅 브래킷(131)과 함께 차체에 결합되도록 하부 조립판 부재(111)의 하면에 접합되는 브래킷 지지판(135c)을 구비한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스(100)는 차체에 직접 결합되는 케이스 차체 고정부(130)가 780MPa급 이상의 고장력 강판에 의해 형성되고, 외부로 노출되는 하부 케이스(110)가 440MPa급 또는 SPRC440의 고장력 강판에 의해 형성되고, 외부로 노출되지 않는 상부 케이스(120)가 알루미늄에 의해 형성되므로, 내구성 저하를 방지하면서 그 무게를 줄일 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스(100)는 차체에 결합되는 케이스 차체 고정부(130)가 하부 케이스(110)의 하면과 측면에 접합되어 하부 케이스(110)의 내구성을 보강하게 되므로, 내충격성이 향상된다.
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 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스 110 : 하부 케이스
111 : 하부 조립판부재 113 : 보강리브
120 : 상부 케이스 121 : 상부 조립판부재
123 : 지지리브 130 : 케이스 차체 고정부
131 : 마운팅 브래킷 133 : 케이스 보강 멤버부재
135 : 보조 멤버부재

Claims (4)

  1. 내부에 배터리 셀이 장착되어 고정되고, 상단부 테두리를 따라 하부 조립판부재가 외측으로 절곡 형성되는 하부 케이스; 상기 배터리 셀을 커버하도록 상기 하부 케이스와 결합되며, 상기 하부 조립판부재에 안착되어 고정되는 상부 조립판부재가 외측으로 절곡 형성되는 상부 케이스; 및 상기 하부 케이스에 접합되어 고정되며, 상기 하부 케이스를 차체에 고정하는 케이스 차체 고정부;를 포함하며,
    상기 하부 케이스는, 440MPa급 또는 SPRC440의 고장력 강판에 의해 프레스 성형되어 상기 하부 조립판부재의 끝단이 절곡되어 보강리브가 형성되고,
    상기 상부 케이스는, 알루미늄에 의해 프레스 성형되어 상기 상부 조립판부재의 끝단부 일부가 절곡되어 상기 하부 조립판부재에 걸림 지지되는 지지리브가 형성되며,
    상기 케이스 차체 고정부는, 상기 하부 조립판부재에 접합되는 마운팅 브래킷; 상기 하부 조립판부재의 외면에 접합되어 상기 하부 케이스의 내충격성을 보강하는 케이스 보강 멤버부재; 및 상기 케이스 보강 멤버부재와 함께 상기 하부케이스의 내충격성을 보강하는 보조 멤버부재;를 포함하며, 상기 마운팅 브래킷 및 상기 케이스 보강 멤버부재는, 780MPa급 이상의 고장력 강판에 의해 형성되고,
    상기 케이스 보강 멤버부재는, 상기 하부 케이스의 하면에 접합되는 하면 보강판; 상기 하부 케이스의 측면에 접합되는 측면 보강판; 및 상기 차체에 고정되도록 상기 하면 보강판 및 상기 측면 보강판에서 연장되는 차체 체결 마운팅;을 포함하며,
    상기 보조 멤버부재는, 용접을 통해 상기 하부 케이스의 하면에 접합되는 하면 지지판; 상기 하부 케이스의 측면에 접합되는 측면 지지판; 및 상기 하부 조립판 부재의 하면에 접합되는 브래킷 지지판;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스 보강 멤버부재는, 상기 하면 보강판 및 상기 측면 보강판에 절곡을 통해 상기 하부 케이스의 외면과 이격되는 보강 이격부가 절곡 형성되는 것을 특징으로 플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스.
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