KR102575668B1 - 전기자동차 배터리모듈용 숄더볼트에 나일론 패치 코팅을 형성하는 방법 및 그에 의한 숄더볼트 - Google Patents

전기자동차 배터리모듈용 숄더볼트에 나일론 패치 코팅을 형성하는 방법 및 그에 의한 숄더볼트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차 배터리모듈용 숄더볼트에 나일론 패치를 코팅하는 방법에 관한 것으로, 턴휠을 이용하여 숄더볼트(1)를 회전시키면서 헤드와 그에 인접한 축부를 가열하는 단계(S1), 상기 단계(S1)에서 가열된 숄더볼트의 헤드부와 그에 인접한 축부로 나일론 분말을 도포하여 가열된 숄더볼트 헤드와 축부에 나일론 분말이 융착되어 나일론 패치를 코팅하는 단계(S2), 및 상기 단계(S2)에서 나일론패치가 코팅된 숄더볼트 헤드와 축부를 에어로 냉각하는 단계(S3)를 포함하여 구성됨으로써, 배터리 모듈의 엔드플레이트의 축공과 숄더볼트 사이에서 배터리셀들의 동작시 팽창을 감안하여 요구되는 유격을 있음에도 전기자동차의 주행시의 진동에도 엔드플레이트와 숄더볼트 축부 및 헤드와의 접촉에 따른 소음 발생이 최소화될 수 있게 있으며, 이러한 나일론 패치 코팅을 자동화할 수 있어 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Description

전기자동차 배터리모듈용 숄더볼트에 나일론 패치 코팅을 형성하는 방법 및 그에 의한 숄더볼트{A METHOD FOR COATING NYLON PATCH AT SHOULDER BOLT FOR BATTERY MODULE OF ELECTRIC VEHICLE AND A SHOULDER BOLT WITH PATCH PRODUCED THEREBY}
본 발명은 전기자동차 배터리모듈용 숄더볼트에 나일론 패치 코팅을 형성하는 방법과 그에 의한 숄더볼트에 관한 것으로, 특히 숄더볼트의 헤드부 저면과 인접한 축부 상단에 소음방지용 패치를 형성하여 전기자동차 주행중 배터리모듈의 엔드플레이트의 체결공과 숄더볼트의 사이의 유격으로 발생되는 소음을 방지하도록 개선된 전기자동차 배터리모듈용 숄더볼트에의 나일론 패치 코팅 형성방법 및 그에따라 나일론 패치 코팅이 형성된 숄더볼트에 관한 것이다.
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일반적으로, 전기자동차는 자동차의 구동 에너지를 기존의 자동차와 같이 화
석 연료의 연소로부터가 아닌 전기에너지로부터 얻도록 한다. 전기자동차는 배기가스가 전혀 없으며, 소음이 아주 작은 장점이 있으나, 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 최근 공해문제의 심각화, 화석 연료의 고갈 등의 문제가 제기되면서 실제 상용화가 이루어지고 있다.
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이러한 전기자동차용 배터리는 다수의 배터리 셀이 적층되어 설치된 배터리 모듈들로 이루어지며, 배터리 모듈은 충전 및 방전이 이루어지면 배터리 셀로부터 열이 발생하고, 발생된 열을 그대로 방치시킬 경우 배터리 셀의 성능이 저하되고 배터리 셀의 수명이 단축될 수 있고, 겨울철과 같은 낮은 온도 하에서는 배터리 소모율이 심하여 짧은 시간에 방전되기 때문에, 전기자동차에는 통상적으로 발열되는 배터리 모듈 또는 팩을 냉각시키는 냉각시스템 및 낮은 온도의 배터리 팩을 일정 온도까지 가열시키는 가열시스템이 구비되어 있다.
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이러한 배터리 모듈의 예로서, 한국 공개특허공보 제10-2020-0033666호(공개일자 2020년03월30일)에는, 배터리 모듈에 있어서, 상호 적층되는 복수 개의 배터리 셀들을 포함하는 배터리 셀 조립체; 상기 배터리 셀 조립체의 양측에 구비되는 한 쌍의 엔드 플레이트; 및 상기 한 쌍의 엔드 플레이트와 결합되어 상기 배터리 셀 조립체를 커버하며, 상기 복수 개의 배터리 셀들을 팽창 시 상기 복수 개의 배터리 셀들의 팽창 방향을 따라 변형되는 커버 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈이 개시되어 있다.
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상기한 한쌍의 엔드 플레이트들은 축부가 길게 연장된 장볼트 형태의 숄더볼트를 사용하여 엔드 플레이트들을 서로 결합하여 엔드 플레이트들 사이의 배터리 셀들을 유지시키도록 하고 있다. 이때, 배터리셀들은 동작시에 팽창하고 사용하지 않을 때에는 수축되기 때문에 이를 감안하여 숄더볼트는 엔드 플레이트에 형성된 축공과 미리 설정된 범위의 유격을 갖도록 설치된다.
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이와 같이 숄더볼트와 엔드 플레이트의 축공 사이의 유격으로 인하여, 전기 자동차의 주행중 발생되는 진동으로 숄더볼트 헤드부가 엔드 플레이트의 상면과, 그리고 축부가 엔드플레이트의 축공에 부딪히는 미세한 충격 소음이 연속적으로 발생됨에 따라, 특히 전기자동차의 정숙함으로 인하여 그허한 숄더볼트에 의한 소음이 크게 느껴지게 되고, 그러한 소음이 차량의 결함으로 인한 것으로 오해되기도 하는 문제가 있었다.
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이러한 숄더볼트와 엔드 플레이트의 축공 사이의 유격으로 인한 소음을 최소화하기 위해 테이트를 감는 것도 고려하였으나, 그러한 테이핑 작업으로 인하여 생산성이 저하될 뿐만 아니라, 소음의 최소화를 얻기 위한 테이팅 두께로 숄더볼트와 축공 사이에 배터리셀의 팽창을 감안하여 요구되는 유격을 충족시키기 어려운 문제가 있었다.
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한국 공개특허공보 제10-2020-0033666호(공개일자 2020년03월30일)
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 전기자동차용 배터리모듈에서 숄더볼트와 엔드플레이트의 축공 사이의 유격과 엔드플레이트 상면과 숄더볼트 헤드 사이의 갭으로 인한 소음 발생의 문제를 방지하기 위하여 숄더볼트의 헤드부 저면과 그에 인접한 축부 외주면에 나일론 분말로 된 나일론 패치를 형성한, 전기자동차 배터리모듈용 숄더볼트를 제공하는 것이다.
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상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 전기자동차 배터리모듈용 숄더볼트에 나일론 패치 코팅을 형성하는 방법은, 턴휠을 이용하여 숄더볼트(1)를 회전시키면서 헤드와 그에 인접한 축부를 가열하는 단계(S1),
상기 단계(S1)에서 가열된 숄더볼트의 헤드부와 그에 인접한 축부로 나일론분말을 도포하여 가열된 숄더볼트 헤드와 축부에 나일론 분말이 융착되어 나일론 패치를 코팅하는 단계(S2), 및
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상기 단계(S2)에서 나일론 패치가 코팅된 숄더볼트 헤드와 축부를 에어로 냉각하는 단계(S3)를 포함하여 구성된다.
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상기 단계(S1)에서 숄더볼트의 헤드와 그에 인접한 축부의 가열은 고주파 가열방식으로 수행될 수 있다.
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또한, 상기 단계(S2)에서 나일론 분말의 도포는 진동 노즐을 통해 회전되면서 가열된 숄더볼트의 헤드와 그에 인접한 축부로 낙하시키도록 하여 수행될 수 있다.
본 발명에 따라, 상기한 방법에 의해 헤드와 그에 인접한 축부에 나일론 패치 코팅이 형성된 전기자동차 배터리모듈용 숄더볼트가 제공된다.
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본 발명에 따라 숄더볼트를 회전시키면서 헤드부 저면과 그에 인접한 축부 외주면을 가열하고 그 표면에 나일론 분말을 도포하여 가열된 숄더볼트의 표면에 융착되어 탄성을 갖는 나일론 패치가 숄더볼트의 헤드와 그에 인접한 축부에 형성됨으로써, 배터리 모듈의 엔드플레이트의 축공과 숄더볼트 사이에서 배터리셀들의 동작시 팽창을 감안하여 요구되는 유격을 있음에도 전기자동차의 주행시의 진동에도 엔드플레이트와 숄더볼트 축부 및 헤드와의 접촉에 따른 소음 발생이 최소화될수 있게 있으며, 이러한 나일론 패치 코팅을 자동화할 수 있어 생산성이 향상되는 효과가 있다.
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도 1은 본 발명에 따라 숄더볼트에 나일론 패치를 형성하기 위한 공정도.
도 2는 도 1의 공정에 다라 헤드부의 저면과 그에 인접한 축부에 나일론 패치가 형성된, 전기자동차 배터리모듈용 숄더볼트의 개략적인 사시도.
이하에서는 본 발명에 의한 전기자동차 배터리모듈용 숄더볼트의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
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도 1에 도시된 바와같이, 본 발명에 의한 숄더볼트(1)는 헤드(2) 저면과 그에 인접한 축부(3)에 나일론 패치(4)가 코팅된다. 상기 나일론 패치는 탄성과 함께 내마모성을 가짐에 따라 배터리모듈의 엔드플레이트에 사용시 전기자동차의 주행시에 엔드플레이트에 형성된 축공 내경과의 차이로 인하여 축부가 축공 내벽에 반복적인 충돌시 소음 발생을 최소화하고 그럼에도 패치의 내마모성으로 인하여 장기간 사용할 수 있기 때문이다.
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배터리 모듈의 엔드 플레이트에 형성된 8.60mm 직경의 축공에 사용되는 숄더볼트의 축부(3)는 8mm±015의 직경을 갖고 가지며, 패치(4)가 형성된 직경은 8.32±008로 되게 한다. 이와 같이 엔드플레이트의 축공 직경과 숄더볼트의 직경의 차이는 배터리셀의 팽창을 허용하기 위한 것이다.
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이러한 패치는 가열한 숄더볼트의 축부에 나일론 분말을 도포하여 축부 외주면에 일정한 두께로 용착되게 하여 축부와 헤드 저면에 나일론 패치가 코팅된다.
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이러한 나일론 패치 코팅은 도 2에 개략적으로 도시된 공정으로 수행된다.
턴휠을 이용하여 숄더볼트(1)를 회전시키면서 헤드와 그에 인접한 축부를 가열하는 단계(S1), 상기 단계(S1)에서 가열된 숄더볼트의 헤드부와 그에 인접한 축부로 나일론 분말을 도포하여 가열된 숄더볼트 헤드와 축부에 나일론 분말이 융착되어 나일론 패치를 코팅하는 단계(S2), 상기 단계(S2)에서 나일론 패치가 코팅된숄더볼트 헤드와 축부를 에어로 냉각하는 단계(S3)를 포함한다.
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상기 단계(S1)에서 숄더볼트의 헤드와 그에 인접한 축부의 가열은 고주파 가열방식으로 수행되는 것이 바람직하다.
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또한, 상기 단계(S2)에서 나일론 분말의 분사는 노즐을 진동시켜 자중으로 낙하되게 하여 수행되며, 이와 같이 진동 노즐을 통해 낙하되는 나일론 분말이 가열된 숄더볼트 헤드와 축부에 접촉될 때 가열된 표면에 융착됨으로써 나일론 패치 코팅이 이루어지며, 상기 단계(S2)의 코팅 공정중에도 숄더볼트는 턴휠에 의해 회전됨으로써 나일론 패치가 균일한 두께로 코팅되고 특히 헤드의 저면에도 나일론 패치가 균일하게 코팅된다.
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상기한 단계(S1,S2,S3)들은 미리 설정된 타임 시퀀스에 따라 순차적으로 자동으로 이루어지게 함으로써, 생산성이 증대되도록 함이 바람직하다.
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이와 같이, 본 발명에 따라 숄더볼트를 회전시키면서 헤드부 저면과 그에 인접한 축부 외주면을 가열하고 그 표면에 나일론 분말을 도포하여 가열된 숄더볼트의 표면에 융착되어 탄성을 갖는 나일론 패치가 형성됨으로써 배터리 모듈의 엔드 플레이트의 축공과 숄더볼트 사이에서 배터리셀들의 동작시 팽창을 감안한, 요구되는 유격을 있음에도 전기자동차의 주행시의 진동에도 엔드플레이트와 숄더볼트 축부 및 헤드와의 접촉에 따른 소음 발생이 최소화될 수 있게 된다.
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본 발명은 전기자동차의 배터리 모듈에서 상하측의 엔드플레이트들을 결속시키는 숄더볼트에 적용하여 엔드플레이트의 축공과 숄더볼트의 축공의 내경과의 유격에도 불구하고 소음을 최소화하도록 이용될 수 있다.
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1 : 숄더볼트 2 : 헤드
3 : 축부 4 : 나일론 패치 코팅

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  4. 헤드와 그에 인접하여 축부가 형성되고 배터리 모듈의 엔드 플레이트들 사이에 배터리셀들을 고정하도록 된 전기자동차 배터리모듈용 숄더볼트에 있어서,
    턴휠로 숄더볼트(1)를 회전시키는 동안 헤드와 그에 인접한 축부를 고주파로 가열하면서 나일론 분말을 진동 노즐을 통해 낙하시켜 상기 헤드와 축부에 나일론 분말을 융착시켜 나일론 패치를 코팅하고 에어 공급으로 냉각시켜 헤드와 그에 인접한 축부에 나일론 패치 코팅이 형성된 전기자동차 배터리모듈용 숄더볼트.

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