KR102464314B1 - 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법 - Google Patents

Abstract

전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법은 상부 케이스와 조립되어 박스 형상으로 이루어지고, 내부에 복수개의 배터리 모듈을 수납하기 위한 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법으로서, 측면부를 형성할 복수개의 압출프레임과, 하면부를 형성할 시트를 준비하는 재료 준비단계, 각 상기 압출프레임을 상호 용접하여 상기 배터리 팩 케이스의 측면부 성형하는 측면부 형성단계, 및 상기 측면부의 하측에 상기 시트를 배치하고, 상기 시트와 접촉되는 상기 측면부의 외측 둘레를 따라 전주용접 하는 하부 형성단계를 포함한다.

Description

전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF BATTERY PACK LOWER CASE FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기 자동차용 배터리 팩 케이스의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조적 강성, 및 치수안정성이 동시에 향상될 수 있는 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법에 관한 것이다.

최근 고유가 및 환경 규제에 따라 하이브리드 자동차 및 전기 자동차에 대한 관심이 높아지고 있으며, 2025년을 기점으로 많은 자동차 메이커에서는 전기 자동차를 주력으로 하는 사업계획을 발표하고 있는 실정이다.

이러한 전기 자동차는 전기모터에 구동전력을 제공하는 고전압 배터리 팩이 필수적으로 장착된다.

상기 배터리 팩은 통상적으로 차체 하부에 탑재되며, 내부 공간을 구비하는 케이스와, 상기 케이스 내에 고정 설치된 배터리 모듈, 상기 배터리 모듈을 구성하는 각 배터리 셀의 전압과 전류 및 온도 등을 감지하고 작동을 제어하는 BMS(Battery Management System)을 포함한다.

종래 기술에 따른 고전압 배터리 팩은 상기 케이스의 각 부위가 일체로 제작되는 바, 케이스의 어느 한 부분이 파손되면, 전체를 교제해야 하는 문제점이 있다.

예를 들어, 상기 케이스를 차량의 하부에 장착시키는 경우, 상기 케이스의 하부가 주로 손상되고, 상부는 거의 손상되지 아니하는데, 종래 기술에 따른 케이스는 상부와 하부가 일체로 제작되는 바, 케이스 교체에 과도한 비용이 소모된다는 단점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 상기 케이스를 상부 케이스와 하부 케이스로 분리하여 조립하는 기술을 적용한 바 있는데, 이 또한, 상부 케이스 또는 하부 케이스의 각 용접 접합 시, 소재가 말리거나, 변형되는 문제점으로 인해, 완성품의 치수가 변경되어 요구하는 품질을 맞출 수 없는 문제점이 발생하였다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 하부 케이스의 하면부를 이루는 시트에 포밍부를 형성함으로써, 압출프레임과 시트 사이의 전주 용접 시 발생할 수 있는 상기 시트의 팽창, 수축 등의 이상현상을 최소화할 수 있는 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 상부 케이스와 조립되어 박스 형상으로 이루어지고, 내부에 복수개의 배터리 모듈을 수납하기 위한 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법으로서, 측면부를 형성할 복수개의 압출프레임과, 하면부를 형성할 시트를 준비하는 재료 준비단계, 각 상기 압출프레임을 상호 용접하여 상기 배터리 팩 케이스의 측면부 성형하는 측면부 형성단계, 및 상기 측면부의 하측에 상기 시트를 배치하고, 상기 시트와 접촉되는 상기 측면부의 외측 둘레를 따라 전주용접 하는 하부 형성단계를 포함하는 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 재료 준비단계는 전체적으로 직사각형의 단면을 가지며, 내부가 복수개의 격벽에 의해 구획되어 차고 방향으로 배치되는 복수개의 공간을 형성하고, 최하층의 공간에 대응하는 외측면이 내측을 향하여 단차지게 형성되는 압출관재를 설정길이로 각각 재단하여 압출프레임으로 형성하는 단계일 수 있다.

또한, 상기 재료 준비단계는 상기 측면부의 외측둘레에 대응하는 면적을 가지는 판형의 시트를 준비하는 단계일 수 있다.

또한, 상기 재료 준비단계는 상기 시트 상의 차체길이 방향을 따라 상기 압출프레임과 인접한 위치에서, 상부를 향하여 볼록하게 굴곡진 포밍부를 형성하는 포밍부 성형단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 측면부 형성단계는 상기 측면부의 내측에 차폭 방향으로 길게 배치되어 마주보는 상기 압출프레임을 연결하는 복수개의 크로스 멤버를 추가하여 용접하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 하부 형성단계는 상기 압출프레임의 최하층의 공간에 대응하는 외측면이 내측을 향하여 단차지게 형성되어 발생되는 상기 시트와의 잉여공간에서, 상기 시트의 상면과, 상기 압출프레임의 외측 둘레 사이에 전주 용접하는 단계일 수 있다.

또한, 상기 하부 형성단계 이후에, 상기 측면부와 하면부로 이루어진 상기 하부 케이스의 리크(leak)테스트를 수행하는 검사단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법은 하부 케이스의 하면부를 이루는 시트에 포밍부를 형성함으로써, 압출프레임과 시트 사이의 전주 용접 시 발생할 수 있는 상기 시트의 팽창, 수축 등의 이상현상을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법은 압출프레임(10)과 시트(20) 사이에 잉여공간(S)을 적용함에 따라, 용접 가능한 공간을 확보할 수 있어 조립성을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법을 통해 제조된 배터리 팩 하부 케이스의 사시도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 A-A선에 다른 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

또한, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법을 통해 제조된 배터리 팩 하부 케이스의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법을 통해 제조된 배터리 팩 하부 케이스(1)는 상부 케이스(미도시)와 조립되어 박스 형상으로 이루어진다.

상기 하부 케이스(1)는 측면부(3)와 하면부(5)를 구성한 상태로, 상부가 개방되고, 상기 상부 케이스는 측면부와 상면부를 구성한 상태로, 하부가 개방되어 서로 조립된다.

이러한 하부 케이스(1)와 상부 케이스는 내부에 복수개의 배터리 모듈을 수납함으로써, 배터리 팩으로 이루어질 수 있다.

상기 하부 케이스(1)는 측면부(3)를 형성하는 복수개의 압출프레임(10)과, 하면부(5)를 형성하는 시트(20)를 통해 제조될 수 있다.

통상적으로 당 업계에서는 방향의 기준을 XYZ 방향으로 설정하고 있으나, 본 발명의 실시 예에서는 도면을 기준으로 좌우, 전후 및 상하 방향으로 설정하는데, 좌우 방향을 차폭 방향, 전후 방향을 차체길이 방향, 상하 방향을 차고 방향으로 정의한다.

더불어, 상측을 향하는 부분을 상부, 상단, 상면부 및 상단부로 정의하며, 하측을 향하는 부분을 하부, 하단, 하면부 및 하단부로 정의하기로 한다.

더 나아가, 하기에서의 "단(한쪽/일측 단 또는 다른 한쪽/일측 단)"은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(한쪽/일측 단부 또는 다른 한쪽/일측 단부)으로 정의될 수도 있다.

상기와 같은 기준방향의 정의는 상대적인 의미로서, 본 구성의 기준위치 또는 조립 부품의 기준위치 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준방향이 본 실시 예의 기준방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

각 상기 압출프레임(10)과 시트(20)를 통해 하부 케이스(1)를 제조하는 방법은 다음과 같다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스(1)의 제조방법을 순차적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 A-A선에 다른 단면도이다.

도 2를 참조하면, 먼저, 상기 측면부(3)를 형성할 복수개의 압출프레임(10)과, 하면부(5)를 형성할 시트(20)를 준비하는 재료 준비단계를 진행한다.

복수개의 상기 압출프레임(10)은 차체길이 방향으로 배치되는 한쌍의 제1프레임(100)과, 차폭 방향으로 배치되는 한쌍의 제2프레임(101)을 포함할 수 있다(A).

상기 제1프레임(100)과 제2프레임(101)은 길이만 다를 뿐, 그 형상을 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1프레임(100)이 제2프레임(101)보다 길게 형성될 수 있다.

상기 압출프레임(10)은 전체적으로 직사각형의 단면을 가진다.

상기 압출프레임(10)은 내부가 복수개의 격벽(15)에 의해 구획되어 차고 방향으로 배치되는 복수개의 내부공간(11)을 형성한다.

이때, 상기 압출프레임(10)은 최하층의 내부공간(13)에 대응하는 외측면이 내측을 향하여 단차지게 형성된다.

이에, 상기 압출프레임(10)은 최하층의 공간을 제외한 나머지의 공간이 동일한 폭으로 이루어진다.

이러한 압출프레임(10)은 상기와 같은 형상의 압출관재를 설정길이로 재단하여 이루어질 수 있다.

다시 말해, 상기 압출프레임(10)은 제1프레임(100)과 제2프레임(101)으로 재단되어 직사각형의 박스 형상으로 이루어진 상기 측면부(3)를 구성하며, 마주보는 각 양측이 대칭되게 이루어진다.

그리고 상기 시트(20)는 직사각형의 판 형상으로 상기 하면부(5)를 구성한다(B).

상기 시트(20)는 상기 측면부(3)의 전체적 외측 면적에 대응되는 면적을 가지도록 재단하는 것이 유리하다.

이러한 시트(20) 상에는 포밍부(21)가 형성된다.

상기 포밍부(21)는 상기 시트(20) 상의 차체길이 방향을 따라 상기 압출프레임(10)과 인접한 위치에 형성될 수 있다.

즉, 상기 포밍부(21)는 차체길이 방향의 중앙부를 기준으로 양측으로 대칭되게 형성될 수 있다.

이러한 포밍부(21)는 상부를 향하여 볼록하게 굴곡지게 형성될 수 있다.

더불어, 상기 측면부(3)의 내측에 차폭 방향으로 길게 배치되는 복수개의 크로스 멤버(30)를 준비한다(C).

상기 크로스 멤버(30)는 일정형상의 단면을 가지는 관재로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 크로스 멤버(30)는 차폭 방향으로 길게 배치될 뿐만 아니라, 차체길이 방향으로 길게 배치될 수도 있다.

상기 크로스 멤버(30)는 필요한 길이만큼 재단하여 적용 가능하다.

도 3을 참조하면, 다음으로 상기 압출프레임(10)을 연결하여 용접함으로써, 배터리 팩 하부 케이스(1)의 측면부(3)를 형성하는 측면부(3) 형성단계를 진행한다.

도 4를 참조하면, 이때, 상기 압출프레임(10)의 내측으로 상기 크로스 멤버(30)가 배치되어 강성을 보강한다.

상기 크로스 멤버(30)는 이하에서 설명할, 하면부(5)를 이루는 시트(20)의 상면과 접촉된다.

이러한 크로스 멤버(30)는 차폭 방향으로 길게 장착됨과 동시에, 상기 크로스 멤버(30)와 압출프레임(10) 사이에 차체길이 방향으로 길게 장착될 수도 있다.

이러한 크로스 멤버(30)는 차체 충돌 강성을 보강하여 내부에 수용될 배터리 모듈을 보호하기 위함이다.

도 5와 도 6을 참조하면, 상기 측면부(3)의 하측으로 시트(20)를 배치하여 용접함으로써, 배터리 케이스의 하면부(5)를 형성하는 하부 형성단계를 진행한다.

상기 하부 형성단계는 상기 시트(20)의 상면과, 상기 압출프레임(10)의 외측 둘레 사이에 전주 용접(W)하는 단계이다.

이때, 상기 전주 용접하는 단계는 상기 압출프레임(10)의 최하층의 내부공간(13)에 대응하는 외측면이 내측을 향하여 단차지게 형성되어 발생되는 상기 시트(20)와의 상기 잉여공간(S)에서, 상기 시트(20)의 상면과, 상기 압출프레임(10)의 외측 둘레 사이에 전주 용접(W)하는 단계일 수 있다.

마지막으로, 상기 측면부(3)와 하면부(5)로 이루어진 상기 하부 케이스(1)의 수밀성을 확인하기 위하여 리크(leak)테스트를 수행하는 검사단계를 진행함으로써, 상기 하부 케이스(1)를 완성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스(1)의 제조방법은 상기 시트(20)에 포밍부(21)를 적용함으로써, 상기 압출프레임(10)과 시트(20) 사이의 전주 용접 시 발생할 수 있는 상기 시트(20)의 팽창, 수축 등의 이상현상을 보상할 수 있다.

이에, 상기 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스(1)의 제조방법은 완성품의 치수품질에 대한 문제점과 불량률을 최소화할 수 있다.

더불어, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법은 압출프레임(10)과 시트(20) 사이에 잉여공간(S)을 적용함에 따라, 용접 가능한 공간을 확보할 수 있어 조립성을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 하부 케이스
3: 측면부
5: 하면부
10: 압출프레임
100: 제1프레임
101: 제2프레임
11: 내부공간
13: 최하층의 내부공간
15: 격벽
20: 시트
21: 포밍부
30: 크로스 멤버
S: 잉여공간

Claims (7)

1. 상부 케이스와 조립되어 박스 형상으로 이루어지고, 내부에 복수개의 배터리 모듈을 수납하기 위한 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법으로서,
   전체적으로 직사각형의 단면을 가지며, 내부가 복수개의 격벽에 의해 구획되어 차고 방향으로 배치되는 복수개의 공간을 형성하고, 최하층의 공간에 대응하는 외측면이 내측을 향하여 단차지게 형성되는 압출관재를 설정길이로 각각 재단하여 측면부를 형성할 복수개의 압출프레임으로 형성하는 단계와, 상기 측면부의 외측둘레에 대응하는 면적을 가지는 판형의 하면부를 형성할 시트를 준비하는 단계와, 상기 시트 상의 차체길이 방향을 따라 상기 압출프레임과 인접한 위치에서, 상부를 향하여 볼록하게 굴곡진 포밍부를 형성하는 포밍부 성형단계로 이루어지는 재료 준비단계;
   상기 압출프레임을 상호 용접하여 상기 배터리 팩 케이스의 측면부 성형하고, 차폭 방향으로 길게 배치된 상기 측면부의 양측 압출 프레임의 내측에 복수개의 크로스 멤버를 추가하여 용접하는 측면부 형성단계; 및
   상기 측면부의 하측에 상기 시트를 배치하고, 상기 압출프레임의 최하층의 공간에 대응하는 외측면이 내측을 향하여 단차지게 형성되어 발생되는 상기 시트와의 잉여공간에서, 상기 시트의 상면과, 이에 접촉되는 상기 압출프레임의 외측 둘레 사이에 전주 용접하는 하부 형성단계;
   를 포함하는 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 하부 형성단계 이후에,
   상기 측면부와 하면부로 이루어진 상기 하부 케이스의 리크(leak)테스트를 수행하는 검사단계;
   를 더 포함하는 전기 자동차용 배터리 팩 하부 케이스의 제조방법.

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