KR102674841B1 - 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛 - Google Patents

전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛 Download PDF

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Abstract

전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛은 배터리 팩 케이스의 중앙부 일측을 관통하여 배치되는 체결 파이프와, 커버를 관통하여 상기 체결 파이프의 상부에 삽입되는 쿠션과, 상기 체결 파이프와 상기 쿠션을 관통하여 차체 프레임에 체결되는 롱 볼트를 포함하여 냉각 패널을 보호하는 하부 커버와 함께 상기 배터리 팩 케이스를 차체 프레임에 체결하는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛에서, 상기 체결 파이프의 하부 둘레에 외측으로 돌출되는 플랜지가 일체로 형성되고, 상기 체결 파이프의 하부 일측에 끼워져 상기 플랜지에 지지된 냉각패널을 상기 플랜지와 함께 상기 체결 파이프에 고정하는 너트를 포함한다.

Description

전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛{MOUNTING UNIT FOR BARRERY PACK CASE OF ELECTRIC VEHICLES}
본 발명은 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기자동차용 배터리 팩 케이스를 차체 하부에 장착하기 위한 전기자동차용 배터리 팩 케이스용 체결유닛에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차는 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle), BEV(Battery Electric Vehicle), FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 등을 예로 들 수 있다.
상기 전기자동차는 배터리 모듈의 집합체인 고전압의 배터리 팩을 배터리 팩 케이스를 통하여 차체에 탑재하고 있으며, 상기 배터리 팩으로부터 전원을 공급받아 작동하는 구동모터를 동력원으로 하여 주행이 가능하다.
이러한 배터리 팩은 배터리 팩 케이스에 내장된 상태로 부피와 중량이 상당히 크기 때문에 차체에 탑재하기 위해서는 차체에 탑재 공간과 함께 강건한 체결력을 확보하는 것이 중요하다.
또한, 부피와 중량이 상당한 상기 배터리 팩 케이스는 차체에 탑재하는 작업성의 확보 또한 중요한 문제로 작용하기 때문에 당 업계에서는 상기 배터리 팩의 탑재를 위한 차체 설계의 연구 개발에 집중하고 있다.
상기한 바와 같은 배터리 팩 케이스는 통상 언더 바디의 사이드 실 사이에 구성되는 플로어 패널의 하부에 탑재된다.
예를 들면, 상기 배터리 팩 케이스는 플로어 패널의 하부에 설치되어 사이드 실에 장착되는 브래킷 등과 같은 각종 마운팅 유닛을 통해 설치될 수 있다.
특히, 이러한 배터리 팩을 내장하는 배터리 팩 케이스는 공차중량의 약 30%를 차지할 만큼 고중량이면서 부피가 커서 차체 하부에 조립 시, 차제와 결합되는 체결부를 적절히 위치시킴으로써 효과적으로 중량을 분배하게 된다.
이에 따라, 배터리 팩 케이스는 차체에 체결하기 위하여 별도의 체결유닛(전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛, 이하, 체결유닛이라 함)을 갖는다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛의 조립 상태의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 체결유닛(1)은 체결 파이프(11), 쿠션(13), 파이프 브래킷(15), 롱 볼트(17)를 포함한다.
즉, 상기 체결 파이프(11)는 중공 파이프로 이루어져 배터리 팩 케이스(BC)의 내부 멤버(MB)의 일측을 관통하여 배치된다.
상기 쿠션(13)은 배터리 팩 케이스(BC)의 상부에 구성되는 커버(C)의 외측에서 커버(C)를 관통하여 상기 체결 파이프(11)의 상부를 통하여 내부에 삽입된다.
상기 파이프 브래킷(15)은 원형 디스크의 형상으로 형성되어 상기 체결 파이프(11)의 하단에 용접 접합된다.
또한, 상기 파이프 브래킷(15)은 외주단이 배터리 팩 케이스(BC)의 하부에 배치되는 냉각 패널(CP) 중, 상판(CP1)의 관통홀(H1) 둘레면을 지지한 상태로 용접되어 용접부(P1)를 형성한다.
이러한 파이프 브래킷(15)은 롱 볼트(17)에 의해 체결 파이프(11)와 함께 차체 프레임(F)에 체결된다.
여기서, 상기 롱 볼트(17)는 파이프 브래킷(15)의 중앙을 통해 상기 체결 파이프(11)의 관통홀(H2)과 쿠션(13)의 관통홀(H3)에 삽입되어 차체 프레임(F)에 나사 체결된다.
그리고 상기 냉각 패널(CP) 중, 하판(CP2)의 하부에는 냉각 패널(CP)을 보호하기 위한 하부 커버(LC)가 구성된다.
상기 하부 커버(LC)는 트림라인의 내측을 따라 기계적 체결로 견고하게 조립되며, 단면상에는 배터리 팩 케이스(BC)를 차체 프레임(F)에 조립하는 과정에 롱 볼트(17)를 삽입하여 체결하기 위한 다수개의 툴링홀(H4)이 형성된다.
이러한 하부 커버(LC)는 수밀 성능을 높이기 위하여 툴링홀(H4)의 둘레면과 파이프 브래킷(15) 사이에 접착제(19)를 도포하여 접합되는 접합부(P2)를 형성한다.
상기한 바와 같이, 종래 기술에 따른 체결유닛(1)은 롱 볼트(17)를 이용하여 배터리 팩 케이스(BC)를 차체 프레임(F)에 고정하기 위해 하부 커버(LC)에 툴링홀(H4)이 형성되어야 하고, 이러한 툴링홀(H4)에 의해 체결유닛(1)의 완전한 밀폐구조를 적용하지 못한다.
이에 따라 하부 커버(LC)의 툴링홀(H4)에 의해 외부로 노출된 파이프 브래킷(15)에 반복적인 충격이 가해지는 경우, 하부 커버(LC)와 파이프 브래킷(15) 사이의 접합부(P2)가 벌어지거나 분리되어 심한 경우, 냉각 패널(CP)과 파이프 브래킷(15) 사이의 용접부(P1)에 부식 또는 크랙에 의한 파손으로, 배터리 팩 케이스(BC)의 밀폐구조를 유지하지 못하는 단점이 있다.
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 체결 파이프의 하부 둘레에 플랜지를 일체로 형성하고, 플랜지에 대하여 냉각 패널을 너트로 체결하여 체결 파이프와 냉각 패널 사이의 체결 강성을 높이면서도 밀폐구조를 보강하여 수밀성을 향상시키고, 외부 충격으로부터 하부 커버가 파손되어도 패터리 팩 케이스의 밀폐구조를 유지할 수 있도록 하는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 배터리 팩 케이스의 중앙부 일측을 관통하여 배치되는 체결 파이프와, 커버를 관통하여 상기 체결 파이프의 상부에 삽입되는 쿠션과, 상기 체결 파이프와 상기 쿠션을 관통하여 차체 프레임에 체결되는 롱 볼트를 포함하여 냉각 패널을 보호하는 하부 커버와 함께 상기 배터리 팩 케이스를 차체 프레임에 체결하는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛에서, 상기 체결 파이프의 하부 둘레에 외측으로 돌출되는 플랜지가 일체로 형성되고, 상기 체결 파이프의 하부 일측에 끼워져 상기 플랜지에 지지된 냉각패널을 상기 플랜지와 함께 상기 체결 파이프에 고정하는 너트를 포함하는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛이 제공될 수 있다.
상기 체결 파이프는 하부 일측에 상기 너트가 체결되는 나사탭이 형성될 수 있다.
상기 나사탭은 상기 체결 파이프의 하부 외주면 상의 상기 플랜지의 하부에 형성될 수 있다.
상기 냉각패널은 상판의 관통홀을 통하여 상기 체결 파이프의 하부로 끼워져 상기 플랜지에 대하여 너트로 체결되어 고정될 수 있다.
상기 냉각패널은 상기 플랜지와 상기 너트 사이의 상기 관통홀의 둘레면에 실링부재가 개재될 수 있다.
상기 실링부재는 상기 관통홀의 둘레면에 끼워지는 고무링으로 이루어질 수 있다.
상기 실링부재는 상기 관통홀의 둘레면에 도포되는 구조용 접착제로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛은 체결 파이프의 하부 둘레에 플랜지를 일체로 형성하고, 플랜지에 대하여 냉각 패널을 너트로 체결하여 체결 파이프와 냉각 패널 사이의 체결 강성을 높이면서도 밀폐구조를 보강하여 수밀성을 향상시킬 수 있다.
또한, 외부 충격으로부터 하부 커버가 파손되어도 패터리 팩 케이스의 밀폐구조를 유지할 수 있으며, 냉각패널과 플랜지 사이에 용접부를 배제하여 용접 불량에 따른 문제점을 해소할 수 있다.
이외에 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 종래 기술에 따른 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛의 조립 상태의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛의 조립 상태의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다.
따라서 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛의 조립 상태의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛(1, 이하, 간단히 체결유닛이라 함)은 체결 파이프(11), 쿠션(13), 롱 볼트(17), 너트(21)를 포함한다.
상기 체결 파이프(11)는 내부에 관통홀(H2)이 형성된 중공 파이프로 이루어져 배터리 팩 케이스(BC)의 내부 멤버(MB)의 일측을 관통하여 배치된다.
상기 체결 파이프(11)의 하부 둘레에는 플랜지(11a)가 외측으로 돌출되어 원형으로 형성된다.
이러한 플랜지(11a)는 상기 체결 파이프(11)의 단조 성형 시, 함께 단조 성형 및 가공을 통하여 상기 체결 파이프(11)와 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 플랜지(11a)는 배터리 팩 케이스(BC)의 하부에 배치되는 냉각 패널(CP) 중, 상판(CP1)의 관통홀(H1) 둘레 상면을 지지하도록 형성된다.
상기 쿠션(13)은 내부에 관통홀(H3)이 형성되어 배터리 팩 케이스(BC)의 상부에 구성되는 커버(C)의 외측에서 커버(C)를 관통하여 상기 체결 파이프(11)의 상부를 통하여 내부에 삽입된다.
그리고 상기 냉각 패널(CP) 중, 하판(CP2)의 하부에는 냉각 패널(CP)을 보호하기 위한 하부 커버(LC)가 구성된다.
여기서, 상기 하부 커버(LC)는 트림라인의 내측을 따라 기계적 체결로 배터리 팩 케이스(BC)에 견고하게 조립되며, 단면상에는 배터리 팩 케이스(BC)를 차체 프레임(F)에 조립하는 과정에 롱 볼트(17)를 삽입하여 체결하기 위한 다수개의 툴링홀(H4)이 형성된다.
그리고 상기 너트(21)는 체결 파이프(11)의 하부 일측에 끼워져 상기 플랜지(11a)에 지지된 냉각패널(CP)의 상판(CP1)을 상기 플랜지(11a)와 함께 체결 파이프(11)에 고정한다.
상기 체결 파이프(11)는 하부 일측에 상기 너트(21)가 체결되는 나사탭(N)이 형성된다.
여기서, 상기 나사탭(N)은 체결 파이프(11)의 하부 외주면 상의 상기 플랜지(11a)의 하부에 형성된다.
즉, 상기 냉각패널(CP)은 상판(CP1)의 관통홀(H1)을 통하여 체결 파이프(11)의 하부로 끼워져 상기 플랜지(11a)에 지지되며, 상기 나사탭(N)에 체결되는 너트(21)에 의해 체결 파이프(11)에 고정된다.
또한, 상기 냉각패널(CP)은 플랜지(11a)와 너트(21) 사이의 상기 관통홀(H1)의 둘레면에 실링부재(21)가 개재될 수 있다.
여기서, 상기 실링부재(11)는 상기 관통홀(H1)의 둘레면에 끼워지는 고무링으로 이루어지거나, 상기 관통홀(H1)의 둘레면에 도포되는 구조용 접착제로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 상기 너트(21)에 의해, 냉각 패널(CP)과 체결 파이프(11)가 고정된 상태로, 롱 볼트(17)가 하부 커버(LC)의 툴링홀(H4)을 통해 체결 파이프(11)의 관통홀(H2)과 쿠션(13)의 관통홀(H3)에 삽입되어 차체 프레임(F)에 나사 체결된다.
이러한 구성을 갖는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛(1)은 체결 파이프(11)의 하부 둘레에 플랜지(11a)를 일체로 단조 형성하여 플랜지에 대하여 냉각 패널을 너트로 체결함으로써, 체결 파이프와 냉각 패널 사이의 체결 강성을 높일 수 있다.
또한, 상기 냉각패널(CP)의 관통홀(H1) 둘레면과 플랜지(11a)와 너트(21) 사이에 개재되는 실링부재(21)를 통해 밀폐성을 높여 수밀성을 향상시킬 수 있다.
또한, 외부 충격으로부터 하부 커버(LC)가 파손되어도 패터리 팩 케이스(BC)의 밀폐구조를 유지할 수 있으며, 냉각패널(CP)과 플랜지(11a) 사이에 기존의 용접부를 배제할 수 있어 용접부의 부식이나 크랙 등에 의한 용접불량에 따른 문제점을 해소할 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... 체결유닛
11... 체결 파이프
11a... 플랜지
13... 쿠션
17... 롱 볼트
21... 너트
23... 실링부재
F... 차체 프레임
BC... 배터리 팩 케이스
C... 커버
LC... 하부 커버
H1,H2,H3... 관통홀
H4...툴링홀
CP... 냉각 패널

Claims (12)

  1. 배터리 팩 케이스의 중앙부 일측을 관통하여 배치되는 체결 파이프와, 커버를 관통하여 상기 체결 파이프의 상부에 삽입되는 쿠션과, 상기 체결 파이프와 상기 쿠션을 관통하여 차체 프레임에 체결되는 롱 볼트를 포함하여 냉각 패널을 보호하는 하부 커버와 함께 상기 배터리 팩 케이스를 차체 프레임에 체결하는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛에 있어서,
    상기 체결 파이프의 하부 둘레에 외측으로 돌출되는 플랜지가 일체로 형성되고,
    상기 체결 파이프의 하부 일측에 끼워져 상기 플랜지에 지지된 냉각패널을 상기 플랜지와 함께 상기 체결 파이프에 고정하는 너트;
    를 포함하는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 체결 파이프는
    하부 일측에 상기 너트가 체결되는 나사탭이 형성되는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 나사탭은
    상기 체결 파이프의 하부 외주면 상의 상기 플랜지의 하부에 형성되는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉각패널은
    상판의 관통홀을 통하여 상기 체결 파이프의 하부로 끼워져 상기 플랜지에 대하여 너트로 체결되어 고정되는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각패널은
    상기 플랜지와 상기 너트 사이의 상기 관통홀의 둘레면에 실링부재가 개재되는 기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실링부재는
    상기 관통홀의 둘레면에 끼워지는 고무링으로 이루어지는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 실링부재는
    상기 관통홀의 둘레면에 도포되는 구조용 접착제로 이루어지는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛.
  8. 배터리 팩 케이스의 중앙부 일측을 관통하여 배치되는 체결 파이프와, 커버를 관통하여 상기 체결 파이프의 상부에 삽입되는 쿠션과, 상기 체결 파이프와 상기 쿠션을 관통하여 차체 프레임에 체결되는 롱 볼트를 포함하여 냉각 패널을 보호하는 하부 커버와 함께 상기 배터리 팩 케이스를 차체 프레임에 체결하는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛에 있어서,
    상기 체결 파이프의 하부 둘레에 외측으로 돌출되는 플랜지가 일체로 형성되고,
    상기 체결 파이프의 하부 일측에 형성된 나사탭에 체결되며, 상기 체결 파이프의 하부 일측에 끼워져 상기 플랜지에 지지된 냉각패널을 상기 플랜지와 함께 상기 체결 파이프에 고정하는 너트;
    상기 플랜지와 상기 너트 사이의 상기 냉각패널의 관통홀의 둘레면에 개재되는 실링부재;
    를 포함하는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 나사탭은
    상기 체결 파이프의 하부 외주면 상의 상기 플랜지의 하부에 형성되는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 냉각패널은
    상판의 관통홀을 통하여 상기 체결 파이프의 하부로 끼워져 상기 플랜지에 대하여 너트로 체결되어 고정되는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 실링부재는
    상기 관통홀의 둘레면에 끼워지는 고무링으로 이루어지는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 실링부재는
    상기 관통홀의 둘레면에 도포되는 구조용 접착제로 이루어지는 전기자동차의 배터리 팩 케이스용 체결유닛.
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