KR102466312B1 - 배터리 모듈 케이스의 조립구조 - Google Patents

Abstract

배터리 모듈 케이스의 조립구조가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 모듈 케이스의 조립구조는 케이스와 커버, 및 양측 엔드 플레이트를 상호 조립하여 내부에 복수개의 배터리 셀을 수납하기 위한 박스 형상의 배터리 모듈 케이스의 조립구조에 있어서, 상기 케이스는 하판의 양 단부가 직각으로 상향 절곡되어 양 측판이 형성되고, 상기 양 측판의 상단부 내면에 길이방향을 따라 끼움홈이 형성되며, 상기 커버는 상기 케이스의 양 측판에 형성된 양측 끼움홈에 양 측단을 통하여 끼워지며, 상기 케이스의 각 측판의 상단부 내면과 상기 커버의 양 측단부 상면 사이의 코너부에 대하여 레이저 용접을 진행하여 조립된다.

Description

배터리 모듈 케이스의 조립구조{Assembly structure of battery module case}

본 발명의 실시 예는 배터리 모듈 케이스의 조립구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 케이스의 양 측판 내면에 형성된 끼움홈을 통하여 커버의 양 단부를 끼운 상태로 접합하여 조립성 및 수밀성을 높이는 배터리 모듈 케이스의 조립구조에 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 전기자동차는 친환경 및 저렴한 유지비 등의 장점이 있는 반면, 배터리와 관련하여 짧은 주행거리 및 긴 충전시간의 단점이 있으며, 이를 극복하기 위한 연구개발이 지속적으로 이루어지고 있다.

도 1은 배터리 셀을 내장하는 배터리 모듈 케이스를 배터리 케이스에 수납한 상태의 투영도이다.

도 1을 참조하면, 전기자동차의 에너지원으로 적용되는 배터리 모듈(100)은 복수개의 배터리 셀을 배터리 모듈 케이스에 내장한 상태로 이루어지며, 이러한 배터리 모듈(100)은 배터리 케이스(110)의 내부에 복열로 수납된 상태로 차체 플로워 패널(미도시)의 하부에 고정된다.

도 2는 종래 기술에 따른 배터리 모듈 케이스의 조립 사시도이고, 도 3은 종래 기술에 따른 배터리 모듈 케이스의 분해 사시도이고, 도 4는 종래 기술에 따른 배터리 모듈 케이스의 케이스와 커버의 용접부 단면도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 배터리 모듈 케이스(120)는 케이스(121)와 커버(123) 및 양측 엔드 플레이트(125)가 상호 조립되어 이루어진다.

즉, 케이스(121)의 상부에 커버(123)를 안착시킨 상태로, 도 4에서와 같이, 케이스(121)와 커버(123)가 매칭되는 양 측판(121a)을 따라 레이저 용접을 통하여 접합하게 된다.

이때, 상기 커버(123)는 케이스(121)의 양 측판(121a) 상단에 매칭되는 양 단부 하부에 단차면(123a)을 형성하여 상기 단차면(123a)을 통하여 양 측판(121a)의 상단에 안착된 상태로 초점구간의 레이저 빔(LB)을 이용한 레이저 용접으로 접합된다.

이러한 배터리 모듈 케이스(120)는 배터리 모듈의 충전 및 방전 시, 발생되는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있도록 방열성과 수밀성이 우수하고, 가벼우면서도 배터리 셀을 견고하게 보호할 수 있도록 하는 것이 중요하다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 배터리 모듈 케이스의 조립구조는 케이스(121)와 커버(123)의 매칭부(MP) 용접라인을 따라 초점구간의 레이저 빔(LB)을 이용하여 용접부(WP)를 형성하는 과정에 매칭부(MP)의 공차 불만족 시, 용접 불량이 빈번하게 발생하며, 이로 인해 배터리 모듈 케이스(120)의 내부에 내장되는 배터리 셀의 열해 등 손상시키는 원인이 되는 문제점이 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명의 실시 예는 케이스의 양 측판 내면에 형성된 끼움홈을 통하여 커버의 양 단부를 끼운 상태로 케이스의 각 측판의 내면과 상기 커버의 상면 사이의 코너부에 대하여 레이저 용접을 진행하여 조립성 및 용접성이 개선되고, 이에 따른 수밀성이 향상되는 배터리 모듈 케이스의 조립구조를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 케이스와 커버, 및 양측 엔드 플레이트를 상호 조립하여 내부에 복수개의 배터리 셀을 수납하기 위한 박스 형상의 배터리 모듈 케이스의 조립구조에 있어서, 상기 케이스는 하판의 양 단부가 직각으로 상향 절곡되어 양 측판이 형성되고, 상기 양 측판의 상단부 내면에 길이방향을 따라 끼움홈이 형성되며, 상기 커버는 상기 케이스의 양 측판에 형성된 양측 끼움홈에 양 측단을 통하여 끼워지며, 상기 케이스의 각 측판의 상단부 내면과 상기 커버의 양 측단부 상면 사이의 코너부에 대하여 레이저 용접을 진행하여 조립되는 배터리 모듈 케이스의 조립구조가 제공될 수 있다.

상기 케이스는 상기 양 측판의 길이방향 각 일측 선단부에 상기 끼움홈을 막는 걸림턱이 각각 형성될 수 있다.

상기 커버는 상기 양 측단의 길이방향 각 일측 선단부에 상기 걸림턱에 지지되는 단차면이 각각 형성될 수 있다.

또한, 상기 커버는 상기 양 측단이 곡면으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 커버는 상기 끼움홈의 상하방향 폭과 동일한 두께로 형성될 수 있다.

상기 커버는 상기 양측 끼움홈에 양 측단이 길이방향을 따라 슬라이딩 타입으로 삽입되어 끼워질 수 있다.

상기 레이저 용접은 상기 코너부에 대하여 경사방향으로 초점구간의 레이저 빔이 조사되어 용접될 수 있다.

상기 케이스와 커버는 두께가 2.0mm ~ 4.0 mm범위의 알루미늄 합금판재로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예는 케이스의 양 측판 내면에 형성된 끼움홈을 통하여 커버의 양 측단을 슬라이딩 타입으로 끼운 상태로, 상기 케이스의 각 측판의 내면과 상기 커버의 상면 사이의 직각의 면으로 이루어지는 코너부에 대하여 레이저 용접을 진행하여 조립성과 용접성을 향상시킬 수 있으며, 이에 따른 수밀성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 배터리 모듈을 배터리 케이스에 수납한 상태의 투영도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 배터리 모듈 케이스의 조립 사시도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 배터리 모듈 케이스의 분해 사시도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 배터리 모듈 케이스의 케이스와 커버의 용접부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 케이스의 조립구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 케이스의 조립구조가 적용되는 케이스의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 케이스의 조립구조가 적용되는 커버의 사시도이다.

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, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 케이스의 조립구조를 설명하기 위한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 케이스의 조립구조가 적용되는 케이스의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 케이스의 조립구조가 적용되는 커버의 사시도이다.

도 5를 참조하면, 먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 케이스의 조립구조가 적용되는 배터리 모듈 케이스(10)는 내부에 복수개의 배터리 셀(미도시)을 수납하기 위한 직육면체의 박스 형상으로 형성될 수 있으며, 하판(3)과 양 측판(5)이 일체로 형성되어 케이스(1)를 이루며, 상기 케이스(1)의 상부에 커버(7)가 조립되고, 전후방에는 각각 엔드 플레이트(미도시)가 조립된다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 케이스의 조립구조에서는 전후방의 엔드 플레이트(미도시)의 조립구조는 기존과 동일하여 본 발명의 실시 예에서는 상세한 설명을 생략하고, 상기 케이스(1)와 커버(7)의 조립구조에 대해서 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 케이스의 조립구조가 적용되는 케이스(1)와 커버(7)의 소재는 두께가 2mm이고, 인장강도가 170MPa ~ 250MPa 범위의 6000계 알루미늄 합금판재가 적용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서 인장강도가 250MPa 이상의 7000계 알루미늄 합금판재가 적용될 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 케이스(1)는 하판(3)의 양 단부가 직각으로 상향 절곡 성형되어 양 측판(5)을 형성한다.

상기 양 측판(5)의 상단부 내면에는 길이방향을 따라 끼움홈(G)이 형성된다.

또한, 상기 양 측판(5)의 길이방향 각 일측 선단부에는 상기 끼움홈(G)을 막는 걸림턱(13)이 각각 형성된다.

이때, 상기 걸림턱(13)은 상기 양 측판(5)의 상단부 내면에 길이방향을 따라 형성된 끼움홈(G)이 형성되지 않은 구간으로, 상기 양 측판(5)의 내면과 동일한 면으로 형성된다.

도 7을 참조하면, 상기 커버(7)는 4각 판재의 형상으로 이루어지며, 상기 케이스(1)의 양 측판(5)에 형성된 양측 끼움홈(G)에 양 측단을 통하여 끼워진다.

상기 커버(7)는 양 측단의 길이방향 각 일측 선단부에 상기 양 측판(5)의 내면에 형성된 걸림턱(13)에 지지되도록 단차면(11)이 형성된다.

또한, 상기 커버(7)는 양 측단이 곡면(R)으로 형성되어 상기 양측 끼움홈(G)에 길이방향을 따라 슬라이딩 타입으로 삽입되는 과정에 마찰을 최소화하여 삽입동작이 원활하도록 해준다.

이때, 상기 커버(7)는 끼움홈(G)의 상하방향 폭(W)과 동일한 두께(T)로 형성될 수 있으나, 더 두껍게 형성되어서는 안 된다.

이와 같이, 상기 케이스(1)의 양 측판(5)에 형성된 각 끼움홈(G)에 커버(7)가 양 측단을 통하여 끼워진 상태로, 상기 케이스(1)의 각 측판(5)의 상단부 내면과 상기 커버(7)의 양 측단부 상면 사이의 코너부(9)에 대하여 레이저 용접을 진행하여 조립된다.

이때, 상기 레이저 용접은 상기 코너부(9)에 대하여 경사방향으로 초점구간의 레이저 빔(LB)이 조사되어 용접된다.

통상은 알루미늄 합금판재의 접합에 용접성이 좋은 TIG 용접을 적용되나, 본 발명의 실시 예에서는 열 변형을 고려하여 레이저 용접을 통한 접합을 진행하는 것이 이상적이다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 케이스(10)의 조립구조는 케이스(1)의 양 측판(5) 내면에 형성된 각 끼움홈(G)을 통하여 커버(7)의 양 측단를 길이방향을 따라 슬라이딩 타입으로 먼저 끼운 후, 용접이 진행되어 조립성이 좋으며, 상기 케이스(1)의 각 측판(5)의 내면과 상기 커버(7)의 상면 사이에 직각을 이루는 코너부(9)에 대하여 레이저 용접을 진행하게 됨으로, 종래의 조립구조가 케이스와 커버 사이의 매칭부 조립공차에 민감한 문제점을 해소할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 케이스(10)의 조립구조는 레이저 빔(LB)이 코너부(9)를 이루는 케이스(1)의 각 측판(5)의 내면과 커버(7)의 상면 사이의 면에 대하여 조사되어 빌릿용접과 같이, 용접부(WP) 형성에 어려움이 없어 용접성이 향상된다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈 케이스의 조립구조는 조립성 및 용접성이 개선되어 수밀성이 향상되는 효과가 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10: 배터리 모듈 케이스
1: 케이스
3: 하판
5: 측판
7: 커버
9: 코너부
11: 단차면
13: 걸림턱
G: 끼움홈
WP: 용접부
LB: 레이저 빔
R: 곡면

Claims (8)

1. 케이스와 커버, 및 양측 엔드 플레이트를 상호 조립하여 내부에 복수개의 배터리 셀을 수납하기 위한 박스 형상의 배터리 모듈 케이스의 조립구조에 있어서,
   상기 케이스는 하판의 양 단부가 직각으로 상향 절곡되어 양 측판이 형성되고, 상기 양 측판의 상단부 내면에 길이방향을 따라 끼움홈이 형성되며, 상기 양 측판의 길이방향 각 일측 선단부에 상기 끼움홈을 막는 걸림턱이 각각 형성되고,
   상기 커버는 상기 끼움홈의 상하방향 폭과 동일한 두께로 형성되어 상기 케이스의 양 측판에 형성된 양측 끼움홈에 양 측단을 통하여 길이방향을 따라 슬라이드 타입으로 삽입되어 끼워지며, 상기 양 측단은 곡면으로 형성되어 길이방향 각 일측 선단부에 상기 걸림턱에 지지되는 단차면이 각각 형성되고,
   상기 케이스의 각 측판의 상단부 내면과 상기 커버의 양 측단부 상면 사이의 코너부에 대하여 경사방향으로 초점구간의 레이저 빔이 조사되어 용접되는 레이저 용접을 진행하여 조립되는 배터리 모듈 케이스의 조립구조.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 케이스와 커버는
   두께가 2.0mm ~ 4.0 mm범위의 알루미늄 합금판재로 이루어지는 배터리 모듈 케이스의 조립구조.

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