KR20140084822A

KR20140084822A - 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치

Info

Publication number: KR20140084822A
Application number: KR1020120154744A
Authority: KR
Inventors: 곽수영; 김현일; 신장호
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-07

Abstract

배터리 하부측 마운팅부에 배치되는 제1배터리와 제2배터리를 덮는 배터리보호커버로서, 제1배터리를 덮는 제1공간부; 상기 제1공간부로부터 길이방향으로 이격된 위치에 배치된 제2배터리를 덮는 제2공간부; 일단이 제2공간부의 단부에서 연장되고 타단이 제1공간부의 측면에 연결되며, 내부에 충격흡수공간이 형성되고, 하단은 마운팅부와 분리되어 자유단으로 형성됨으로써 제1배터리와 제2배터리의 사이에서 변형되며 충격을 흡수하는 충격흡수부;를 포함하는 배터리보호커버 및 배터리보호장치가 소개된다.

Description

배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치 {COVER AND APPARATUS FOR BATTERY}

본 발명은 고전압 배터리를 사용하는 차량에 있어서, 충돌 등으로 인한 사고 발생 시 충격을 흡수하는 구간을 두어 배터리를 보호하고, 탑승자의 안전성을 또한 증대시키는 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치에 관한 것이다.

친환경 자동차의 보급이 증가되면서 고전압 배터리를 탑재하는 차랑이 증가했다. 친환경 자동차에 있어서 차량용 배터리는 특히 가장 핵심적인 부품이며 차량 탑재 시 많은 부피를 차지하기 때문에 차량이 주행하는데 필요한 충분한 능력을 발휘하면서도 많은 부피를 차지하지 않게 하기 위해서 고전압을 이용하게 된다.

일반적으로 고전압 배터리는 차량의 트렁크 아래나 엔진룸에 차량의 폭 방향으로 장착되거나 실내 공간 저하를 최소화하기 위하여 배터리의 높이를 낮게 하여 차량의 플로어 하부에 차량의 길이방향으로 장착된다.

도 1은 기존의 배터리보호커버 및 배터리보호장치를 나타낸 도면으로 배터리셀(10)들이 배터리커버의 마운팅부(30)에 둘러싸여 있는 것을 볼 수 있다. 이처럼 충격에 대비하기 위하여 단단한 마운팅부(30)로 둘러싸지만, 배터리셀(10)을 고정하는 기능에만 충실하게 설계되어 배터리셀(10)을 충격으로부터 보호하는 기능을 수행하기 위한 별도의 장치는 마련되어 있지 않아 차량의 충돌 발생 시 발생한 충격이 그대로 탑승자에게 전달되어 탑승자가 심각한 손상을 입을 위험이 발생하기 때문에, 충돌 시 탑승자를 위험으로부터 보호할 수 있는 방법이 요구되고 있다.

그러므로 차량에 장착 시 많은 공간을 차지하지 않으면서도, 충돌 시 발생한 충격으로부터 배터리를 충분히 보호하고, 발생한 충격이 탑승자에게 전달되지 않도록 하여 탑승자의 안전성을 보장하는 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치가 필요한 것이다.

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 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량에 장착 시 많은 공간을 차지하지 않으면서도, 충돌 시 발생한 충격으로부터 배터리를 충분히 보호하고, 발생한 충격이 탑승자에게 전달되지 않도록 하여 탑승자의 안전성을 보장하는 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리보호커버 및 배터리보호장치는 배터리 하부측 마운팅부에 배치되는 제1배터리와 제2배터리를 덮는 배터리보호커버로서, 제1배터리를 덮는 제1공간부; 상기 제1공간부로부터 길이방향으로 이격된 위치에 배치된 제2배터리를 덮는 제2공간부; 일단이 제2공간부의 단부에서 연장되고 타단이 제1공간부의 측면에 연결되며, 내부에 충격흡수공간이 형성되고, 하단은 마운팅부와 분리되어 자유단으로 형성됨으로써 제1배터리와 제2배터리의 사이에서 변형되며 충격을 흡수하는 충격흡수부;를 포함한다.

상기 마운팅부는 제1배터리 및 제2배터리가 마운팅되는 제1공간부 및 제2공간부의 하면일 수 있다.

상기 충격흡수부는 제2공간부의 단부에서 제2공간부와 동일한 형상으로 연장될 수 있다.

상기 제1공간부, 제2공간부 및 충격흡수부는 일체로서 성형될 수 있다.

상기 제1공간부, 제2공간부 및 충격흡수부는 일체로서 성형되어 "T"자 형을 이룰 수 있다.

상기 충격흡수부는 마주보는 양 측면에 차량의 수직방향으로 복수의 주름이 형성되어 차량 길이방향의 충격을 흡수할 수 있다.

상기 충격흡수부는 상면과 마주보는 양 측면으로 구성된 덮개 형상이며, 양 측면의 하단은 차체와 분리되고, 양 측면에는 차량의 수직방향으로 복수의 주름이 형성되어 차량의 길이방향 충격을 흡수할 수 있다.

상기 충격흡수부에는 제1배터리와 평행한 방향으로 복수의 주름이 형성되어 차량 길이방향의 충격을 흡수할 수 있다.

상기 충격흡수부의 충격흡수공간에는 배터리공조덕트 또는 배터리케이블을 포함하는 유연성이 있는 배터리부품이 내장될 수 있다.

또한, 배터리 하부측 마운팅부에 고정된 제1배터리; 상기 마운팅부 중 차량 실내공간의 하부에 고정되며 상기 제1배터리와는 길이방향으로 이격된 위치에 배치된 제2배터리; 상기 제1배터리 및 제2배터리와 그 사이의 이격된 공간을 모두 함께 덮고, 이격된 공간은 충격흡수부로써 하단이 차체와 분리되어 자유단으로 형성되어 제1배터리와 제2배터리의 사이에서 변형되며 충격을 흡수하는 배터리보호커버;를 포함한다.

상기 제1배터리는 두 부분으로 나뉘어 이격배치되고, 제1배터리가 나뉜 두 배터리의 사이에는 충격흡수부와 대응되는 부분에 별도의 공간이 형성되어 충격 발생 시 충격흡수부가 변형되더라도 제1배터리가 보호될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 배터리보호커버 및 배터리보호장치에 따르면 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치가 크래쉬박스와 같은 컨셉으로 충돌흡수부라는 충돌 흡수 구간을 두기 때문에, 차량의 충돌 발생 시 일차적으로 충격흡수부가 변형 또는 파손되면서 대부분의 충격량을 흡수하여 차량 충돌에 의해 발생한 충격량의 대부분을 소멸시킨 후 잔여 충격만이 차체에 전달되게 되어 차체에서 탑승자에게 전달되는 충격량의 상당 부분이 줄어들게 되어 탑승자의 안전성이 증대된다.

또한, 차량 충돌 시 발생되는 충격량이 감소하고 차량의 동적변화량이 증가하여 RTE(구속 에너지, Restraintment Energy)가 감소한다. 즉, RTE가 감소한다는 것은 탑승자를 구속하는 구속장치에 전달되는 에너지의 양이 줄어든다는 것이기 때문에 탑승자에게 전달되는 전체적인 충격량이 감소되어 기존보다 탑승자의 안전성이 보장되는 효과가 있으며 이것은 전기차에 대한 고객의 니즈를 반영한 것으로 전기차의 상품성이 높아지는 효과가 발생한다.

도 1은 기존의 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치를 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 측면도.
도 4는 도 2의 사각형 부분을 상세히 나타낸 단면도.
도 5는 NCAP 충돌 시험에 따른 감속도와 시간과의 관계를 나타낸 그래프.
도 6은 NCAP 충돌 시험에 따른 감속도와 거리와의 관계를 나타낸 그래프.
도 7는 OFF-SET 충돌 시험에 따른 감속도와 시간과의 관계를 나타낸 그래프.
도 8은 OFF-SET 충돌 시험에 따른 감속도와 거리와의 관계를 나타낸 그래프.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치에 대하여 살펴본다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리보호커버 및 배터리보호장치를 나타낸 도면으로 배터리 하부측 마운팅부(100)에 배치되는 제1배터리(200)와 제2배터리(300)를 덮는 배터리보호커버로서, 제1배터리(200)를 덮는 제1공간부(400); 상기 제1공간부(400)로부터 길이방향으로 이격된 위치에서, 배치된 제2배터리(300)를 덮는 제2공간부(500); 일단이 제2공간부(500)의 단부에서 연장되고 타단이 제1공간부(400)의 측면에 연결되며, 내부에 충격흡수공간(610)이 형성되고, 하단(630)은 마운팅부(100)와 분리되어 자유단으로 형성됨으로써 제1배터리(200)와 제2배터리(300)의 사이에서 변형되며 충격을 흡수하는 충격흡수부(600);를 포함한다.

여러가지 실시예가 존재할 수 있으나, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치에서는 제1배터리(200)는 차량의 폭방향으로 배치되고, 제2배터리(300)는 제1배터리(200)와 길이방향으로 이격되되 길이방향으로 형성된 실시예에 대해 설명하도록 도면에 도시하였다.

또한, 상기 마운팅부(100)는 제1배터리(200) 및 제2배터리(300)가 마운팅되는 제1공간부(400) 및 제2공간부(500)의 하면으로 흔히 배터리셀이 마운팅되는 배터리 마운팅 멤버로 여기서는 배터리 마운팅 멤버로 예를 들어 설명하지만, 마운팅부(100)는 배터리 하부측의 마운팅부(100)를 포괄적으로 지칭하는 것으로써, 특히 차량 플로어의 마운팅부도 해당할 수 있으며 여러가지 실시예에서 변형될 수 있음을 밝혀둔다.

상기 충격흡수부(600)는 제2공간부(500)의 단부에서 제2공간부(500)와 동일한 형상으로 연장되는데, 상기 제1공간부(400), 제2공간부(500) 및 충격흡수부(600)는 별도로 각각 성형되거나 일체로서 성형된다. 또한, 도 2에 도시된 것처럼 상기 제1공간부(400), 제2공간부(500) 및 충격흡수부(600)가 일체로서 성형되어 "T"자 형을 이루게 된다.

배터리보호커버(1000)는 단단한 재질로 성형되며 "T"자 형으로 형성되어 제1배터리(200)와 제2배터리(300)를 전체적으로 덮는 형상으로 제1배터리(200)와 제2배터리(300)가 이격되어 배치된 사이에 형성된 충격흡수공간(610)을 포함하는 충격흡수부(600)가 형성되는 것이다.

도 3은 도 2의 측면도로 상기 충격흡수부(600)는 제1배터리(200)와 제2배터리(300)가 마운팅부(100)에 고정되는 것과 달리 하단(630)이 자유단으로 형성되어 충격 시에 쉽게 변형 또는 파손되어 충격을 흡수할 수 있도록 형성되어 있다.

상기 충격흡수부(600)에는 충격 시에 쉽게 변형 또는 파손되어 충격을 흡수할 수 있도록 주름(650)이 형성되는데 주름(650)은 마주보는 양 측면에 차량의 수직방향으로 복수개가 형성되거나 제1배터리(200)와 평행한 방향으로 복수개가 형성되어 차량의 길이방향의 충격을 흡수한다.

또한, 상기 충격흡수부(600)는 상면과 마주보는 양 측면으로 구성된 덮개 형상이며, 양 측면의 하단(630)은 차체와 분리되어 자유단으로 형성되고, 양 측면에는 차량의 수직방향으로 복수의 주름(650)이 형성되어 차량의 충돌 발생 시 차량에 가해진 충격을 흡수하는데, 복수의 주름(650)은 제1배터리(200)와 평행한 방향이라고도 할 수 있다.

상기한 바처럼 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치가 크래쉬박스와 같은 컨셉으로 충돌흡수부(600)라는 충돌 흡수 구간을 두기 때문에, 차량의 충돌 발생 시 일차적으로 충격흡수부(600)가 변형 또는 파손되면서 대부분의 충격량을 흡수하여 차량 충돌에 의해 발생한 충격량의 대부분을 소멸시킨 후 잔여 충격만이 차체에 전달되게 되어 차체에서 탑승자에게 전달되는 충격량의 상당 부분이 줄어들게 되어 탑승자의 안전성이 증대된다.

도 4는 도 2의 사각형 부분인 충격흡수부(600)를 상세히 나타낸 도면이다. 상기 충격흡수부(600)의 충격흡수공간(610)에는 차량의 충격으로 충격흡수부(600)가 변형 또는 파손되더라도 부품의 성능에 문제가 발생하지 않도록 배터리공조덕트 또는 배터리케이블을 포함하는 유연성이 있는 배터리부품이 내장된다.

또한, 배터리보호장치는 배터리 하부측 마운팅부(100)에 고정된 제1배터리(200); 상기 마운팅부(100) 중 차량 실내공간의 하부에 고정되며 상기 제1배터리(200)와는 길이방향으로 이격된 위치에 배치된 제2배터리(300); 상기 제1배터리(200) 및 제2배터리(300)와 그 사이의 이격된 공간을 모두 함께 덮고, 이격된 공간은 충격흡수부(600)로써 하단(630)이 차체와 분리되어 자유단으로 형성되어 제1배터리(200)와 제2배터리(300)의 사이에서 변형되며 충격을 흡수하는 배터리보호커버(1000);를 포함하며, 상기 제1배터리(200)는 두 부분으로 나뉘어 이격배치되고, 제1배터리(200)가 나뉜 두 배터리의 사이에는 충격흡수부(600)와 대응되는 부분에 별도의 공간(210)이 형성되어 충격 발생 시 충격흡수부(600)가 변형 또는 파손되더라도 제1배터리(200)가 보호되게 된다.

도 5 내지 도 8은 기존의 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치의 충돌 시험 결과를 나타낸 그래프로 그래프에서 빨간선은 기존의 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치로 시험했을 때의 결과이며, 파란색은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치로 시험했을 때의 결과이다.

도 5와 도 6은 NCAP(New Car Assessment Program) 충돌 시험으로 정면 충돌 시 도 7과 도 8은 오프 셋(OFF SET) 충돌 시 기존과 대비하여 개선된 효과를 충격량과 시간과의 그래프, 충격량과 챠량의 동적 변형량과의 그래프로 나타낸 것이다.

도 5에서는 정면 충돌 시 40~60 msec 에서 최대 충격량을 나타낸 G값이 58 g 정도에서 42 g 정도로 감소하는 것을 도시하며, 도 6에서는 500 ~ 700 mm 사이에서 최대 충격량을 나타낸 G 값이 57 g 정도에서 42 g 정도로 감소하고, 차량 동적 변형량도 600 mm 에서 650 mm 정도로 증가한 것을 도시하였다.

도 7에서는 오프 셋 충돌 시 70~90 msec 에서 최대 충격량을 나타낸 G 값이 42 g 정도에서 38 g 정도로 감소하는 것을 도시하며, 도 8에서는 1000 ~ 1200 mm 사이에서 최대 충격량을 나타내는 G 값이 42 g 정도에서 38 g 정도로 감소하고, 차량 동적 변형량도 1100 mm 에서 1200 mm 정도로 증가한 것을 도시하였다.

상기와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 보호 커버 및 배터리 보호 장치의 시험 결과, 시험 결과 차량 충돌 시 발생되어 차량에 가해지던 최대 충격량값은 정면 충돌 시 15 ~ 16 g 정도, 오프 셋 충돌 시 4 g 정도 기존보다 각각 감소하고, 차량의 동적변형량은 정면 충돌 시 50 mm 정도, 오프 셋 충돌 시 100 mm 정도 기존보다 각각 증가하는 것을 알 수 있다.

차량의 동적변화량이란 차량 충돌 시 탑승자에게 전달되는 충격을 줄이기 위해서 차체에서 충격량을 흡수하는 것이므로, 차량의 동적변화량이 증대할수록 차체에서 흡수하는 충격량이 증대하여 탑승자에게 전달되는 충격량이 감소하여 탑승자의 안전이 보다 증대하는 발생된다.

그러므로 전체적인 충격량이 감소하고 동적변화량이 증대하여 RTE(구속 에너지, Restraintment Energy)가 기존에는 81.3%, 본 발명에서는 72.8%로 기존 대비 8.5% 포인트 감소하여 탑승자의 상해 위험도도 감소하는 것을 볼 수 있는데, RTE는 탑승자를 구속하는 구속장치에 전달되는 에너지의 양을 뜻하는 것으로 RTE가 줄어들수록 기존보다 탑승자의 안전성이 보장되는 효과가 있다.

종합하면 차량의 충돌 발생 시 발생한 충격에 의해 충격흡수부(600)가 변형 또는 파손됨으로써, 차체에 전달되는 충격량이 감소하고 차체의 동적변화량이 증대하여 RTE가 감소함으로써, 탑승자에게 전달되는 전반적인 충격량이 감소하여 탑승자의 안전성이 증대되며 이것은 전기차에 대한 고객의 니즈를 반영한 것으로 전기차의 상품성 또한 높아지는 효과가 발생한다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10 : 배터리셀 30 : 마운팅부
100 : 마운팅부 200 : 제1배터리
210 : 공간 300 : 제2배터리
400 : 제1공간부 500 : 제2공간부
600 : 충격흡수부 610 : 충격흡수공간
630 : 하단 650 : 주름
1000 : 배터리보호커버

Claims

배터리 하부측 마운팅부(100)에 배치되는 제1배터리(200)와 제2배터리(300)를 덮는 배터리보호커버로서,
제1배터리(200)를 덮는 제1공간부(400);
상기 제1공간부(400)로부터 길이방향으로 이격된 위치에서, 배치된 제2배터리(300)를 덮는 제2공간부(500);
일단이 제2공간부(500)의 단부에서 연장되고 타단이 제1공간부(400)의 측면에 연결되며, 내부에 충격흡수공간(610)이 형성되고, 하단(630)은 마운팅부(100)와 분리되어 자유단으로 형성됨으로써 제1배터리(200)와 제2배터리(300)의 사이에서 변형되며 충격을 흡수하는 충격흡수부(600);를 포함하는 배터리보호커버.
청구항 1에 있어서,
상기 마운팅부(100)는 제1배터리(200) 및 제2배터리(300)가 마운팅되는 제1공간부(400) 및 제2공간부(500)의 하면인 것을 특징으로 하는 배터리보호커버.
청구항 1에 있어서,
상기 충격흡수부(600)는 제2공간부(500)의 단부에서 제2공간부(500)와 동일한 형상으로 연장된 것을 특징으로 하는 배터리보호커버.
청구항 1에 있어서,
상기 제1공간부(400), 제2공간부(500) 및 충격흡수부(600)는 일체로서 성형된 것을 특징으로 하는 배터리보호커버.
청구항 4에 있어서,
상기 제1공간부(400), 제2공간부(500) 및 충격흡수부(600)는 일체로서 성형되어 "T"자 형을 이루는 것을 특징으로 하는 배터리보호커버.
청구항 1에 있어서,
상기 충격흡수부(600)는 마주보는 양 측면에 차량의 수직방향으로 복수의 주름(650)이 형성되어 차량 길이방향의 충격을 흡수하는 것을 특징으로 하는 배터리보호커버.
청구항 1에 있어서,
상기 충격흡수부(600)는 상면과 마주보는 양 측면으로 구성된 덮개 형상이며, 양 측면의 하단(630)은 차체와 분리되고, 양 측면에는 차량의 수직방향으로 복수의 주름(650)이 형성되어 차량의 길이방향 충격을 흡수하는 것을 특징으로 하는 배터리보호커버.
청구항 1에 있어서,
상기 충격흡수부(600)에는 제1배터리(200)와 평행한 방향으로 복수의 주름(650)이 형성되어 차량 길이방향의 충격을 흡수하는 것을 특징으로 하는 배터리보호커버.
청구항 1에 있어서,
상기 충격흡수부(600)의 충격흡수공간(610)에는 배터리공조덕트 또는 배터리케이블을 포함하는 유연성이 있는 배터리부품이 내장된 것을 특징으로 하는 배터리보호커버.
배터리 하부측 마운팅부(100)에 고정된 제1배터리(200);
상기 마운팅부(100) 중 차량 실내공간의 하부에 고정되며 상기 제1배터리(200)와는 길이방향으로 이격된 위치에 배치된 제2배터리(300);
상기 제1배터리(200) 및 제2배터리(300)와 그 사이의 이격된 공간을 모두 함께 덮고, 이격된 공간은 충격흡수부(600)로써 하단(630)이 차체와 분리되어 자유단으로 형성되어 제1배터리(200)와 제2배터리(300)의 사이에서 변형되며 충격을 흡수하는 배터리보호커버(1000);를 포함하는 배터리보호장치.
청구항 10에 있어서,
상기 제1배터리(200)는 두 부분으로 나뉘어 이격배치되고, 제1배터리(200)가 나뉜 두 배터리의 사이에는 충격흡수부(600)와 대응되는 부분에 별도의 공간(210)이 형성되어 충격 발생 시 충격흡수부(600)가 변형되더라도 제1배터리(200)가 보호되는 것을 특징으로 하는 배터리보호장치.