KR102305105B1 - End plates for battery modules of electric vehicles - Google Patents

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Abstract

본 발명은 합성수지재를 기반으로 하는 배터리 모듈의 엔드 플레이트를 제안하고자 한다. 본 발명의 엔드 플레이트 바디(10)는, 합성수지재로 사출 성형되고, 상하 방향으로 한 쌍의 지지공(16)이 형성되며, 내측으로 연장된 내측 플랜지(14)와 상기 내측 플랜지(14)의 후방에서 방사상으로 연장된 방사상 플랜지(12)를 구비한다. 그리고 사각프레임(20)은 내측 플랜지(14)와 방사상 플랜지(12)에 같이 접촉하도록 지지되고, 알미늄 재질로 성형된다. 그리고 부시(30)는 지지공(16)에 각각 삽입된다. 여기서 사각프레임(20) 및 부시(30)는 엔드 플레이트 바디(10)에 인서트 성형되고, 사각프레임(20)은 표면에 미세 기공 성형 처리가 완료된 후 인서트 사출 성형된다. The present invention intends to propose an end plate of a battery module based on a synthetic resin material. The end plate body 10 of the present invention is injection-molded with a synthetic resin material, a pair of support holes 16 are formed in the vertical direction, and an inner flange 14 extending inward and the inner flange 14 are formed. It has a radial flange (12) extending radially from the rear. And the square frame 20 is supported so as to contact the inner flange 14 and the radial flange 12 together, and is formed of an aluminum material. And the bushes 30 are respectively inserted into the support holes (16). Here, the square frame 20 and the bush 30 are insert-molded in the end plate body 10, and the square frame 20 is insert-injection-molded after the micropore molding process is completed on the surface.

Description

전기자동차용 배터리 모듈의 엔드 플레이트{End plates for battery modules of electric vehicles}End plates for battery modules of electric vehicles

본 발명은 전기자동차용 배터리 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속성 부재를 합성수지로 대체함으로써 경량화를 이룰 수 있음과 같이 원가 절감에도 기여할 수 있는 전기자동차의 배터리 모듈의 엔드 플레이트에 관한 것이다. The present invention relates to a battery module for an electric vehicle, and more particularly, to an end plate of a battery module of an electric vehicle that can contribute to cost reduction such as weight reduction by replacing a metallic member with a synthetic resin.

전기자동차의 동력원으로 사용되는 배터리는 다수의 배터리셀(4)(Battery cell)을 내장하고 있는 배터리 모듈을 포함하고 있다. 이러한 배터리 모듈이 다수 개 모이게 되면 배터리팩을 구성하고 된다. 그리고 배터리 모듈은, 도 1에 도시한 바와 같이, 배터리 모듈 바디(2)와, 배터리모듈 바디(2)의 양측 열린 부분을 닫을 수 있도록 구성되는 한 쌍의 엔드 플레이트(6)로 구성된다. A battery used as a power source of an electric vehicle includes a battery module having a plurality of battery cells 4 (Battery cells) embedded therein. When a plurality of such battery modules are gathered, a battery pack is formed. And the battery module, as shown in FIG. 1, is composed of a battery module body 2 and a pair of end plates 6 configured to close both open portions of the battery module body 2 .

일반적으로 배터리 모듈 바디(2) 및 엔드 플레이트(6)는, 서로 일체화(레이저 용접) 가능하도록 동일한 재질이 알미늄으로 만들어지는 것이 일반적이다. 여기서 배터리 모듈 바디(2)는, 방열 기능 및 구조적 강도를 고려하면 알미늄이 적절한 재질이라고 할 수 있을 것이라는 것이 일반적이다. 그러나 자동차의 특수성을 고려하면, 가능하면 경량의 재질로 만드는 것이 여러 가지 측면에서 유리한 것임은 너무나도 당연한 것이라고 할 수 있다. In general, the battery module body 2 and the end plate 6 are made of aluminum of the same material so that they can be integrated with each other (laser welding). Here, it is common for the battery module body 2 to be made of aluminum in consideration of the heat dissipation function and structural strength. However, considering the specificity of the car, it can be said that it is quite natural that it is advantageous in many ways to make it as lightweight as possible.

본 발명의 목적은 경량화할 수 있는 전기자동차의 배터리 모듈을 제공하는 것에 있다고 할 수 있다. It can be said that an object of the present invention is to provide a battery module for an electric vehicle that can be reduced in weight.

본 발명의 다른 목적은 원가 절감의 측면에서 유리한 전기자동차의 배터리 모듈을 제공하는 것에 있다. Another object of the present invention is to provide a battery module for an electric vehicle advantageous in terms of cost reduction.

본 발명에 의하면, 엔드플레이트 바디는, 합성수지재로 사출 성형되고, 상하 방향으로 한 쌍의 지지공이 형성되며, 내측으로 연장된 내측 플랜지와 상기 내측 플랜지의 후방에서 방사상으로 연장된 방사상 플랜지를 구비한다. 그리고 사각프레임은, 내측 플랜지와 방사상 플랜지에 같이 접촉하도록 지지되는 알미늄 재질로 성형되고, 부시는 지지공에 각각 삽입되는 한 쌍으로 구성된다. 여기서 사각프레임 및 부시는 엔드 플레이트 바디에 인서트 성형되고, 사각프레임은 표면에 미세 기공 성형 처리가 완료된 후 인서트 사출 성형되는 것을 특징으로 한다. According to the present invention, the end plate body is injection-molded with a synthetic resin material, a pair of support holes are formed in the vertical direction, and an inner flange extending inwardly and a radial flange extending radially from the rear of the inner flange. . And the rectangular frame is molded of an aluminum material supported so as to contact the inner flange and the radial flange together, and the bush is composed of a pair inserted into the support hole, respectively. Here, the square frame and the bush are insert-molded in the end plate body, and the square frame is insert-molded after the micropore molding process is completed on the surface.

그리고 본 발명에 의하면, 내측 플랜지는 결합된 사각프레임에 비하여 내측으로 돌출되는 것이 바람직하다. And according to the present invention, it is preferable that the inner flange protrudes inward compared to the combined rectangular frame.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 합성수지재를 기반으로 만들어지는 엔드 플레이트에 의하여, 경량으로 구현됨과 동시에 전체적으로 원가 절감을 달성할 수 있는 장점을 기대할 수 있을 것이다. 실질적으로 이러한 점은 전기자동차에 구현되면 경량이라는 점에 기초하는 다양한 장점도 기대할 수 있을 것으로 생각된다. According to the present invention having the configuration as described above, by the end plate made of a synthetic resin material, it can be expected that the advantage that can achieve the overall cost reduction while being implemented in light weight. In practice, if this point is implemented in an electric vehicle, various advantages based on the fact that it is lightweight can be expected.

도 1은 일반적인 전기자동차용 배터리의 분해 사시도.
도 2는 본 발명 엔드 플레이트의 분해 사시도.
도 3은 본 발명 엔드 플레이트의 조립 상태 사시도.1 is an exploded perspective view of a general electric vehicle battery.
Figure 2 is an exploded perspective view of the present invention end plate.
Figure 3 is a perspective view of the assembled state of the end plate of the present invention.

이하에서는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the drawings.

본 발명에서는, 엔드 플레이트를 합성수지재의 사출 성형을 기반으로 제조하면서, 배터리 모듈 바디(도 1 참조)와의 연결부분 및 조립 부분에 대해서는 배터리 모듈과 동일한 재질로 성형하여, 경량화 및 원가 절감을 도모할 수 있도록 하는데 착안하고 있다. 즉, 엔드 플레이트의 성형에 있어서, 부분적으로는 알미늄을 이용하여 배터리 모듈 바디와의 연결에 있어서는 용접에 의한 용이한 연결이 가능함과 동시에, 배터리 모듈 바디와의 조립에 있어서는 체결 요소(볼트)와의 사이에서 충분한 구조적 강도를 가질 수 있도록 하는 것을 주제로 하고 있다. In the present invention, while the end plate is manufactured based on injection molding of a synthetic resin material, the connection part with the battery module body (see FIG. 1) and the assembly part are molded with the same material as the battery module, thereby reducing weight and reducing cost. I am thinking of making it happen. That is, in the molding of the end plate, an easy connection by welding is possible in connection with the battery module body by partially using aluminum, and at the same time, between the fastening element (bolt) in the assembly with the battery module body. The theme is to ensure that it has sufficient structural strength.

도 2 및 조 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 엔드 플레이트는 합성수지재로 사출 성형되는 엔드 플레이트 바디(10)를 포함하고 있다. 이러한 엔드 플레이트 바디(10)는 합성수지재로 성형됨으로써 경량화 및 원가 절감을 이룰 수 있는 기본적인 구성 요소라고 할 수 있다. 이와 같은 엔드 플레이트 바디(10)의 내측(배터리 모듈 바디측)에는 내측을 향하여 연장된 내향 플랜지(14)가 성형되어 있고, 이러한 내향 플랜지(14)와 90도 간격을 가지면서 외측으로 연장되는 방사상 플랜지(12)가 성형되어 있다. 2 and 3, the end plate of the present invention includes an end plate body 10 that is injection-molded with a synthetic resin material. The end plate body 10 can be said to be a basic component that can achieve weight reduction and cost reduction by being molded of a synthetic resin material. An inward flange 14 extending inwardly is formed on the inner side (battery module body side) of the end plate body 10 as described above, and radially extending outwardly while having an interval of 90 degrees with this inward flange 14 . A flange 12 is molded.

이와 같이 엔드 플레이트 바디(10)에서, 내향 플랜지(14)와 방사상 플랜지(12)의 접촉 부분으로 만들어지는 직각 구조는 엔드 플레이트 바디(10)의 사각 테두리 전체를 따라 이루어지고 있다. 그리고 이와 같은 내향 플랜지(14)와 방사상 플랜지(12)에 의하여 형성되는 직각 테두리 구조에는, 알미늄으로 만들어지는 사각프레임(20)이 끼워진다. As described above, in the end plate body 10 , a right-angled structure formed by the contact portion between the inward flange 14 and the radial flange 12 is formed along the entire rectangular rim of the end plate body 10 . And the rectangular frame 20 made of aluminum is fitted to the right-angled frame structure formed by the inward flange 14 and the radial flange 12 .

실질적으로 사각프레임(20)은 엔드 플레이트 바디(10)의 내측을 형성하는 부분이라고 할 수 있고, 이는 배터리 모듈 바디(도 1 참조)와 접촉되는 부분이라고 할 수 있다. 그리고 사각프레임(20)과 배터리 모듈 바디는 동일한 재질, 즉 알미늄으로 만들어지기 때문에, 양자는 용접(예를 들면 레이저 용접)에 의하여 쉽게 일체화될 수 있다.Substantially, the rectangular frame 20 may be said to be a portion forming the inner side of the end plate body 10 , and may be said to be a portion in contact with the battery module body (refer to FIG. 1 ). And since the square frame 20 and the battery module body are made of the same material, that is, aluminum, both can be easily integrated by welding (eg, laser welding).

여기서 사각프레임(20)은 엔드 플레이트 바디(10)의 사출 성형시 인서트 사출 성형된다. 그리고 알미늄으로 만들어지는 사각프레임(20)은 엔드 플레이트 바디(10)와 접촉하는 접촉부분[내향플랜지(14) 및 방사상 플랜지(12)와 접촉하는 부분]과 충분한 마찰력을 가질 수 있도록 함으로써, 외력에 대하여 충분한 밀착 강도를 제공할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. Here, the rectangular frame 20 is insert injection-molded during injection molding of the end plate body 10 . And by making the square frame 20 made of aluminum to have sufficient frictional force with the contact portion in contact with the end plate body 10 (the portion in contact with the inward flange 14 and the radial flange 12), It is desirable to be able to provide sufficient adhesion strength to the surface.

따라서 본 발명에서는, 사각프레임(20)을 표면 처리함으로써, 그 표면에 미세한 구멍(Pore)가 형성되도록 한다. 이러한 표면 처리 자체는 특정 용액에 디핑한 상태에서 양극 산화 프로세스에 의하여 이루어지는 것으로, 널리 알려져 있고 부분적으로 제품에 적용되고 있는 것이라고 할 수 있다. Therefore, in the present invention, by surface-treating the square frame 20, a fine hole (Pore) is formed on the surface. This surface treatment itself is made by an anodization process in a state dipped in a specific solution, and it can be said that it is widely known and partially applied to products.

상기 사각프레임(20)의 표면에 미세 기공이 형성되는 표면 처리를 한 후, 엔드 플레이트 바디(10)와 같이 인서트 사출 성형하게 되면, 사각프레임(20)과 엔드 플레이트 바디(10)의 접촉면[(특히 내향 플랜지(14)와의 접촉면]은 서로 강력한 접합력 및 기밀성이 생성되어, 구조적 강도의 측면에서 현저학 유리하게 작용할 것으로 기대된다. After surface treatment in which micropores are formed on the surface of the square frame 20, insert injection molding is performed as in the end plate body 10, the contact surface of the square frame 20 and the end plate body 10 [( In particular, the contact surface with the inward flange 14] is expected to produce a strong bonding force and airtightness to each other, and act remarkably advantageously in terms of structural strength.

그리고 도 3에 도시한 바와 같이, 사각프레임(20)이 엔드 플레이트 바디(10)에 사출 성형된 상태를 보면, 내향 플랜지(14)가 사각프레임(20)보다 내측으로 더 돌출된 상태임을 알 수 있다. 이는 엔드 플레이트 바디(10)의 내향 플랜지(14)의 돌출 길이가 사각프레임(20)의 폭에 비하여 상대적으로 더 크게 설계되어 있음을 의미한다. 이와 같이, 내향 플랜지(14)가 사각프레임(20)보다 내측(배터리 모듈 바디 방향)으로 돌출하게 되면, 사각프레임(20)과 배터리 모듈 바디의 레이저 용접시, 이렇게 돌출된 부분이 일종의 가이드로써 기능을 수행할 수 있기 때문에 더욱 편리하게 될 수 있다. And, as shown in FIG. 3 , when the square frame 20 is injection-molded on the end plate body 10 , it can be seen that the inward flange 14 protrudes more inward than the square frame 20 . have. This means that the protruding length of the inward flange 14 of the end plate body 10 is designed to be relatively larger than the width of the rectangular frame 20 . As such, when the inward flange 14 protrudes inward (in the direction of the battery module body) than the square frame 20, when laser welding the square frame 20 and the battery module body, the protruding portion functions as a kind of guide. It can be more convenient because you can do

엔드 플레이트 바디(10)에는 상하 방향으로 한 쌍의 지지공(16)이 성형되어 있다. 그리고 이러한 지지공(16)에는 각각 스틸으로 만들어지는 부시(30)가 삽입되어 있다. 상기 부시(30)는 스틸로 미리 성형되어 있다가, 엔드 플레이트 바디(10)의 사출 성형 시 인서트 사출 성형되는 것이 바람직하다. 이러한 부시(30)는 체결을 위한 볼트가 관통하는 것으로, 이러한 부분에 대한 강도를 확보하기 위하여 스틸로 성형되는 부시(30)를 사출 성형하는 것이다. A pair of support holes 16 are formed in the end plate body 10 in the vertical direction. And the bushes 30 made of steel are inserted into these support holes 16, respectively. It is preferable that the bush 30 is pre-molded with steel, and insert injection-molded when the end plate body 10 is injection-molded. The bush 30 is through which a bolt for fastening passes, and the bush 30 molded from steel is injection-molded in order to secure strength for this part.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 부시(30) 및 사각프레임(20)을 인서트 사출 성형하는 것으로 만들어지는 엔드 플레이트를 기본적인 기술적 주제로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 다양한 변형이 가능함은 물론이다. As described above, according to the present invention, it can be seen that the end plate made by insert injection molding the bush 30 and the square frame 20 is a basic technical subject. Of course, other various modifications are possible for those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention.

10 ..... 엔드 플레이트 바디
12 ..... 방사상 플랜지
14 ..... 내향 플랜지
16 ..... 지지공
20 ..... 사각프레임
30 ..... 부시10..... end plate body
12.....radial flange
14 ..... Inward Flange
16 ..... support hole
20 ..... square frame
30 ..... Bush

Claims (2)

합성수지재로 사출 성형되고, 상하 방향으로 한 쌍의 지지공(16)이 형성되며, 내측으로 연장된 내측 플랜지(14)와 상기 내측 플랜지(14)의 후방에서 방사상으로 연장된 방사상 플랜지(12)를 구비하는 엔드 플레이트 바디(10)와;
상기 내측 플랜지(14)와 방사상 플랜지(12)에 같이 접촉하도록 지지되고, 배터리 모듈 바디와 동일한 재질인 알미늄 재질로 성형되어, 배터리 모듈 바디와 용접에 의하여 일체화될 수 있는 사각프레임(20); 그리고
상기 지지공(16)에 각각 삽입되는 한 쌍의 부시(30)로 구성되고;
상기 사각프레임(20) 및 부시(30)는 엔드 플레이트 바디(10)에 인서트 사출 성형되고, 사각프레임(20)은 표면에 미세 기공 성형 처리가 완료된 후 인서트 사출 성형되며;
상기 내측 플랜지(14)는 결합된 사각프레임(20)에 비하여 내측으로 돌출되어, 사각프레임(20)과 배터리 모듈 바디의 레이저 용접시 가이드로 작용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 배터리 모듈의 엔드 플레이트. Injection-molded of synthetic resin material, a pair of support holes 16 are formed in the vertical direction, an inner flange 14 extending inward and a radial flange 12 extending radially from the rear of the inner flange 14 an end plate body 10 having;
a rectangular frame 20 supported to contact the inner flange 14 and the radial flange 12 together, and molded from an aluminum material that is the same material as the battery module body, and integrated with the battery module body by welding; and
composed of a pair of bushes (30) respectively inserted into the support holes (16);
The square frame 20 and the bush 30 are insert injection-molded into the end plate body 10, and the square frame 20 is insert-injection-molded after the micropore molding process is completed on the surface;
The inner flange 14 protrudes inward compared to the combined square frame 20, and serves as a guide during laser welding of the square frame 20 and the battery module body. . 삭제delete
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