KR102529485B1 - 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스 - Google Patents

전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스을 개시한다. 개시된 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스는, 상단부 테두리부를 따라 하부 조립판이 절곡형성되고, 내부에 배터리모듈과 제어모듈이 장착되며, 금속 소재에 의해 형성되는 하부 케이스와, 상기 하부 케이스를 커버하도록 알루미늄 소재에 의해 프레스 성형되어 상기 하부 조립판에 조립되는 상부 조립판이 테두리부를 따라 절곡 형성되며, 프레스 성형시 마찰력 감소를 위한 마찰 저감부를 구비하는 상부 케이스를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 알루미늄 소재에 의해 프레싱 성형되는 상부 케이스가 분할 형성되어 프레싱 성형할 때 금형에 달라붙는 소착현상을 방지할 수 있으며, 경량화가 가능하다.

Description

전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스{BATTERY CASE FOR PLUG IN HYBRID VEHICLE}
본 발명은 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 소재에 의해 프레싱 성형되는 상부 케이스가 분할 형성되어 프레싱 성형할 때 금형에 달라붙는 소착현상을 방지할 수 있으며, 무게(경량화)를 줄일 수 있도록 전기 및 하이브리드 차량용 경량 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 최근에는 화석 연료의 사용을 배제한 전기차(EV), 연료 전지차(FCEV) 등의 개발과 내연 기관과 전기차의 특성을 융합한 하이브리드 차량(HEV) 등의 개발과 보급이 급격하게 확산 및 증가하고 있는 추세이다.
이러한 전기 자동차와 같이 경우 배터리만을 이용하는 전기 구동이 많은 비중을 차지하기 때문에 전기 주행에도 높은 효율을 보장할 수 있어야 한다.
이에 따라 전기차 및 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.
특히, 최근에는 배터리 모듈의 경량화를 위하여 배터리팩을 보호하는 배터리케이스를 다양한 경량화 소재를 이용하여 제작하고 있으며, 통상의 경우 알루미늄 소재를 주로 사용한다. 그리고 생산성을 높이기 위하여 배터리 케이스는 대부분 금형을 이용하여 프레스 가공 방식이 일반적이다.
그러나 상기와 같은 종래기술의 배터리 케이스는, 경량화를 위하여 알루미늄(Al) 소재를 사용할 경우 알루미늄 소재의 프레스 성형의 특성상 금형을 이용하여 단조처리 하는 과정에서 알루미늄 소재가 금형에 달라붙는 소착현상이 발생하여 생산성이 저하됨은 물론 성형 과정에서 불량률이 증가하게 되는 문제점이 있다.
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, 알루미늄 소재에 의해 프레싱 성형되는 상부 케이스를 분할 형성하므로, 프레싱 성형할 때 상부 케이스의 재료인 알루미늄 소재가 금형에 달라붙는 소착현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 무게를 줄일 수 있어 경량화가 가능한 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스는, 상단부 테두리부를 따라 하부 조립판이 절곡형성되고, 내부에 배터리모듈과 제어모듈이 장착되며, 금속 소재에 의해 형성되는 하부 케이스와, 상기 하부 조립판에 조립되는 상부 조립판이 테두리부를 따라 절곡 형성되며, 상기 하부 케이스를 커버하도록 알루미늄 소재에 의해 프레스 성형되는 상부 케이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 상부 케이스는, 프레스 성형시 마찰력 감소를 위한 마찰 저감부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스는, 상기 하부 조립판과 상기 상부 조립판 사이에 위치되어 상기 하부 케이스와 상기 상부 케이스를 실링하는 케이스 실링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 상부 케이스는, 프레스 성형시 프레스와의 마찰력 감소를 위하여 중앙부를 기준으로 하여 분할 형성되어 각각 프레스 성형되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 상부 케이스는, 상기 하부 케이스에 결합되는 제1케이스 성형 커버부와, 상기 제1케이스 성형 커버부에 결합되어 상기 상부 케이스를 형성하는 제2케이스 성형 커버부와, 상기 제1케이스 성형 커버부와 상기 제2케이스 성형 커버부의 접합을 위하여 상기 제1케이스 성형 커버부와 상기 제2케이스 성형 커버부 중 어느 하나에서 연장 형성되어 다른 하나의 끝단부가 중첩되어 용접되는 케이스 형성 접합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 케이스 형성 접합부는, 상기 제1케이스 성형 커버부의 끝단에서 하측으로 절곡 형성되는 접합리브와, 상기 접합리브에 안착되는 상기 제2케이스 성형 커버부의 끝단부를 지지하도록 상기 접합리브에서 연장 형성되는 접합지지 보강판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스는 종래기술과 달리 알루미늄 소재에 의해 프레싱 성형되는 상부 케이스에 금형과의 마찰을 줄이기 위한 마찰 저감부를 형성하여 알루미늄 소재가 금형에 달라붙는 소착현상을 줄일 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스는, 상부 케이스가 분할 형성되어 프레스 성형이 완료된 후, 서로 접합됨에 따라 형성되므로, 재료인 알루미늄 소재가 금형에 달라붙는 소착현상을 방지하여 생산성을 향상할 수 있고, 불량률을 저감할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스는, 상부 케이스가 알루미늄 소재에 의해 형성되므로, 경량화가 가능한 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부 케이스를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부 케이스를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이스 실링부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이스 실링부를 설명하기 위한 요부 확대 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전기 및 하이브리드 차량용 경량 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 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부 케이스를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부 케이스를 설명하기 위한 단면도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이스 실링부를 설명하기 위한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이스 실링부를 설명하기 위한 요부 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스(100)는, 전기차량 및 하이브리드 차량의 차체에 설치되어 차량의 구동을 위한 모터를 작동할 수 있도록 전기가 충전된다.
또한, 본 실시 예에 따른 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스(100)는, 내구성을 향상시키면서 경량화가 가능하고, 다양한 소재를 프레스 성형하여 형성한 후, 상호 접합하여 제조하므로, 금형을 이용한 프레스 성형시 소재가 금형에 달라붙는 소착현상을 방지할 수 있다.
이를 위하여 본 실시 예에 따른 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스(100)는 금속소재에 의해 프레스 성형되는 하부 케이스(110)와, 알루미늄 소재에 의해 프레스 성형되는 상부 케이스(120)와, 상호 조립되는 하부 케이스(110)와 상부 케이스(120)의 실링을 위한 케이스 실링부(130)를 포함한다.
이러한 본 실시 예에 따른 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스(100)는 강성이 요구되는 하부 케이스(110)가 금속소재에 의해 형성되고, 밀폐를 위한 상부 케이스(120)가 알루미늄 소재를 통해 성형되므로, 차체의 조립 내구성은 향상시키면서 경량화가 가능한 특성을 가진다.
하부 케이스(110)는 440MPa급 또는 SPRC440의 고장력 강판에 의해 프레스 성형되며, 내부에 배터리모듈, 제어모듈 등이 장착된다. 이러한, 하부 케이스(110)는 볼트 및 너트에 의해 차체에 고정되며, 개방된 상측이 상부 케이스(120)에 의해 커버및 밀폐된다.
또한, 하부 케이스(110)는 강성을 보강하고 배터리모듈을 고정할 수 있도록 내부에 강성 보강판이 접합되고, 제어모듈을 장착하기 위한 다양한 형태의 고정 브래킷이 접합되며, 측면 및 하면에 와이어 하네스의 배선을 위한 배선홀부가 형성된다.
특히, 하부 케이스(110)는 볼트 및 너트를 통해 상부 케이스(120)와 결합될 수 있도록 상단부 테두리를 따라 하부 조립판(111)이 외측으로 절곡 형성되며, 하부 조립판(111)에 케이스 실링부(130)가 안착된 후, 상부 케이스(120)가 조립된다.
본 실시 예에 따른 하부 케이스(110)는 440MPa급 또는 SPRC440의 고장력 강판이 적어도 3번 이상의 프레싱 성형을 통해 가공되면서 형성될 수 있다.
하부 조립판(111)는 충돌 등에 의한 파손과 변형이 방지되도록 끝단부가 라운드 형태로 절곡되어 보강 라운드부를 형성하며, 볼트의 조립을 위한 하부 조립홀부(113)가 형성된다.
이와 같은 하부 케이스(110)는 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스(100)의 차체 고정을 안정되고 견고하게 이루어지며, 충격에 의해 내충격성을 가지도록 440MPa급 또는 SPRC440의 고장력 강판에 의해 형성되는 것이다.
본 실시 예에 따른 상부 케이스(120)는 하부 케이스(110)를 커버 및 밀폐하도록 볼트 및 너트를 통해 하부 케이스(110)의 하부 조립판(111)에 결합되며, 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스(100)의 전체 중량을 줄일 수 있도록 하부 케이스(110)와 다른 재질인 알루미늄 소재에 의해 프레스 성형된다.
이러한, 상부 케이스(120)는 알루미늄 소재에 의해 프레스 성형될 때 금형과의 마찰력이 감소되도록 적하도 2개 이상으로 분할 형성된 후, 용접을 통해 상호 접합되어 이루어지며, 마찰 저감부(120a)를 구비한다.
또한, 상부 케이스(120)는, 하부 조립판(111)에 안착되어 고정되는 상부 조립판(121)이 테두리부에 절곡 형성되며, 상부 조립판(121)에 볼트의 삽입을 위한 상부 조립홀부(121a)가 형성된다. 상부 조립판(111)은 하부 조립판(111)에 안착되며, 상부 조립판(121)과 하부 조립판(111) 사이에 케이스 실링부(130)가 구비된다. 상부 조립판(111)의 일부가 절개 또는 개구되어 마찰 저감부(120a)를 형성하게 된다.
특히, 상부 케이스(120)는 프레스 성형이 어려운 알루미늄 소재의 특성상 외이 코팅처리되고, 다양한 열처리 공정을 거치게 되는데, 이로 인하여 프레스 성형시 금형에 달라붙는 소착현상이 발생하게 된다.
이와 같은 소착현상을 방지할 수 있도록 상부 케이스(120)는 분할 형성되는 제1케이스 성형 커버부(123) 및 제2케이스 성형 커버부(125)를 구비하며, 제1케이스 성형 커버부(123)와 제2케이스 성형 커버부(125)가 케이스 형성 접합부(127)에 의해 상호 접합된다.
더하여, 상부 케이스(120)는 제1케이스 성형 커버부(123)와 제2케이스 성형 커버부(125)가 대략 중앙부를 기준으로 하여 분할 형성되며, 제1케이스 성형 커버부(123)와 제2케이스 성형 커버부(125)가 프레스 가공을 통해 각각 성형된다.
제1케이스 성형 커버부(123)와 제2케이스 성형 커버부(125)는 상호 대응하는 끝단부가 케이스 형성 접합부(127)에 의해 용접된다.
이때, 케이스 형성 접합부(127)는 제1케이스 성형 커버부(123)와 제2케이스 성형 커버부(125) 중 어느 하나 예를 들어 제1케이스 성형 커버부(123)에서 연장 형성되어 제2케이스 성형 커버부(125)와 마찰용접 방식으로 접합된다. 여기서 케이스 형성 접합부(127)와 제2케이스 성형 커버부(125)는 MIG용접 공법을 통해 접합될 수도 있다.
특히, 케이스 형성 접합부(127)는 제1케이스 성형 커버부(123)의 끝단에서 하측으로 절곡 형성되는 접합리브(127a)와, 접합리브(127a)에 안착되는 제2케이스 성형 커버부(125)의 끝단부를 지지하도록 접합리브(127a)에서 연장 형성되는 접합지지 보강판(127b)을 포함한다.
예를 들어 케이스 형성 접합부(127)는 그 상면에 제2케이스 성형 커버부(125)의 하면이 접촉되고, 마찰용접(PSW) 방식으로 제1케이스 성형 커버부(123)와 제2케이스 성형 커버부(125)를 접합한다. 이때, 케이스 형성 접합부(127)가 제1케이스 성형 커버부(123)의 하측으로 절곡되므로, 제1케이스 성형 커버부(123)와 제2케이스 성형 커버부(125)의 외면이 평탄화된다.
더하여 케이스 형성 접합부(127)는 접합지지 보강판(127b)이 접합리브(127a)의 길이보다 적어도 3배 이상 넓고 길게 더 연장 형성되어 제1케이스 성형 커버부(123)와 제2케이스 성형 커버부(125)의 접합력을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 실시 예에 따른 케이스 실링부(130)는, 하부 케이스(110)의 하부 조립판(111)과 상부 케이스(120)의 상부 조립판(121) 사이에 위치되어 상호 결합되는 하부 케이스(110)와 상부 케이스(120) 사이를 실링하게 된다.
이러한, 케이스 실링부(130)는, 하부 케이스(110) 및 상부 케이스(120)의 하부 조립홀부(113)와 상부 조립홀부(121a)를 실링하기 위한 홀실링부(131)가 확장형성되고, 홀실링부(131)에 하부 조립홀부(113)와 상부 조립홀부(121a)와 연통하는 조립 연통홀부(133)가 형성된다.
또한, 케이스 실링부(130)는, 실링 효과를 향상시킬 수 있도록 상면 및 하면에 판실링리브(135)가 돌출 형성된다. 이때, 판실링리브(135)는 복수개 이격 되게 형성되어 실링 효과를 더욱 향상시키게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스(100)는 알루미늄 소재에 의해 프레싱 성형되는 상부 케이스(120)와 금속 소재에 의해 성형되는 하부 케이스(110)를 통해 내구성을 향상하면서 경량화가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스(100)는 알루미늄 소재에 의해 성형되는 상부 케이스(120)가 제1케이스 성형 커버부(123) 및 제2케이스 성형 커버부(125)에 의해 2개로 분할 형성되므로, 프레스 성형시 알루미늄 소재와 금형의 마찰력을 감소시킬 수 있어 알루미늄 소재가 금형에 달라붙는 소착현상을 방지할 수 있다. 이를 통해 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 생산과정에서 발생하는 불량률을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스(100)는, 각각 프레스 성형되는 제1케이스 성형 커버부(123) 및 제2케이스 성형 커버부(125)를 케이스 형성 접합부(127)를 이용하여 긴밀하게 접합할 수 있으므로, 내구성 저하와 실링 저하를 방지할 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 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 경량 배터리 케이스 110 : 하부 케이스
111 : 하부 조립판 113 : 하부 조립홀부
120 : 상부 케이스 120a : 마찰 저감부
121 : 상부 조립판 121a : 상부 조립홀부
123 : 제1케이스 성형 커버부 125 : 제2케이스 성형 커버부
127 : 케이스 형성 접합부 127a : 접합리브
127b : 접합지지 보강판
130 : 케이스 실링부 131 : 홀실링부
133 : 조립 연통홀부 135 : 판실링리브

Claims (4)

  1. 상단부 테두리부를 따라 하부 조립판이 절곡형성되고, 내부에 배터리모듈과 제어모듈이 장착되며, 금속 소재에 의해 형성되는 하부 케이스; 상기 하부 케이스를 커버하도록 알루미늄 소재에 의해 프레스 성형되어 상기 하부 조립판에 조립되는 상부 조립판이 테두리부를 따라 절곡 형성되며, 프레스 성형시 마찰력 감소를 위한 마찰 저감부를 구비하는 상부 케이스; 및 상기 하부 조립판과 상기 상부 조립판 사이에 위치되어 상기 하부 케이스와 상기 상부 케이스를 실링하는 케이스 실링부;를 포함하며,
    상기 상부 케이스는, 프레스 성형시 프레스와의 마찰력 감소를 위하여 중앙부를 기준으로 하여 분할 형성되어 각각 프레스 성형되고,
    상기 상부 케이스는, 상기 하부 케이스에 결합되는 제1케이스 성형 커버부;
    상기 제1케이스 성형 커버부에 결합되어 상기 상부 케이스를 형성하는 제2케이스 성형 커버부; 및
    상기 제1케이스 성형 커버부와 상기 제2케이스 성형 커버부의 접합을 위하여 상기 제1케이스 성형 커버부와 상기 제2케이스 성형 커버부 중 어느 하나에서 연장 형성되어 다른 하나의 끝단부가 중첩되어 용접되는 케이스 형성 접합부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스 형성 접합부는, 상기 제1케이스 성형 커버부의 끝단에서 하측으로 절곡 형성되는 접합리브; 및
    상기 접합리브에 안착되는 상기 제2케이스 성형 커버부의 끝단부를 지지하도록 상기 접합리브에서 연장 형성되는 접합지지 보강판;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 및 하이브리드 차량용 경량 배터리 케이스.
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