KR20180010301A

KR20180010301A - 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트 제조 방법 및 이에 의해 제조된 쿨링 플레이트

Info

Publication number: KR20180010301A
Application number: KR1020180007614A
Authority: KR
Inventors: 박용석; 이석주
Original assignee: 희성정밀 주식회사
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2018-01-30
Also published as: KR102328685B1

Abstract

본 발명은 쿨링 플레이트를 이루는 알루미늄 재질의 상판과 하판에 각각 산화 방지층을 형성하는 산화 방지층 형성 단계와, 상기 상판과 하판을 소성 가공하는 소성 가공 단계와, 상기 상판과 하판 사이에 접하는 부분에 솔더를 도포하는 솔더 도포 단계와, 상기 상판과 하판이 접한 상태에서 가열하여 솔더를 용융시킴으로써 상판과 하판이 접합되는 가열 접합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트 제조 방법에 관한 것이다.

Description

전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트 제조 방법 및 이에 의해 제조된 쿨링 플레이트{COOLING PLATE PRODUCING METHOD FOR BATTERY STACK OF ELECTRIC VEHICLE AND COOLING PLATE BY THE SAME}

본 발명은 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트에 관한 것으로서 특히 저온에서 사용 가능한 솔더에 의해 쿨링 플레이트의 상판과 하판을 접합하여 강도 저하와 형상 왜곡을 방지할 수 있고 이에 따라 검사 공정을 생략할 수 있으며, 종래의 플럭스를 사용하지 않아 세척 공정과 산처리 공정을 생략할 수 있어 제조 원가 또한 절감할 수 있는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트 제조 방법 및 이에 의해 제조된 쿨링 플레이트이다.

일반적으로 전기 자동차는 전기를 동력으로 하여 움직이는 자동차로, 순수 전기 자동차와, 하이브리드 전기 자동차로 대별된다. 순수 전기 자동차는 화석 연료를 전혀 사용하지 않고 배터리로만 움직이는 것이고, 하이브리드 전기 자동차는 화석연료와 배터리를 병행 사용하여 움직이는 것이다.

이러한 전기 자동차는 다수의 배터리로 이루어진 고전압의 배터리 스택을 포함한다. 특히, 배터리 스택은 충전 및 방전이 이루어지는 동안 상당한 열을 발생시키게 된다.

그리고, 배터리 스택에서 발생되는 열로 인해 배터리의 성능이 저하되거나 배터리의 수명이 짧아지는 문제가 있어 종래에는 도 1에 도시된 바와 같은 쿨링 플레이트(10)가 사용되고 있다.

상기 쿨링 플레이트(10)는 배터리 스택(B)의 저면에 설치되며 고정부(20)에 의해 상기 배터리 스택(B)에 고정된다.

한편, 상기 쿨링 플레이트(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 상판(U)과 하판(D)을 포함한다. 이때, 상기 상판(U)의 저면과 하판(D)의 상면에는 마주보는 방향으로 돌출된 스페이서(12)가 각각 형성되며, 상기 스페이서(12)에 의해 확보된 상판(U) 및 하판(D)사이의 공간을 통해 유로(11)가 형성된다.

이러한 유로(11)를 통해 냉각수(도시되지 않음)가 유동하면서 상기 배터리 스택(B)에서 발생하는 열을 흡수하게 된다.

이때, 상판(U)에는 포트 고정공(U3)이 형성되어 입출입 포트(P)가 삽입 장착되며, 상기 입출입 포트(P)를 통해 냉각수가 유입, 유출하게 된다.

한편, 상술한 상판(U)과 하판(D)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 브레이징 접합에 의해 상호 고정된다.

즉, 상기 상판(U)은 알루미늄 모재 예를 들어 AL3003을 사용할 수 있으며, 이러한 상판(U) 중 하판(D) 방향 즉, 도 4에서 도면상 하측에 클래드 소재(C1)가 적층 형성되며, 상기 클래드 소재(C1)로는 알루미늄의 일종인 AL4045가 사용될 수 있다.

하판(D)의 경우도 유사하게 하판(D)은 Bare 소재(시트 소재)로 형성되거나 하판(D)의 상면에 클래드 소재(C2)가 적층 형성된다.

이렇게 클래드 소재(C1)가 구비된 상판(U)과 시트 소재 또는 클래드 소재(C2)가 구비된 하판(D)을 우선 소성 가공을 하게 된다.

상기 상판(U)의 경우, 준비된 클래드 소재의 불필요한 테두리나 핀(fin) 등을 잘라내어 정형하고(트리밍; trimming), 포트 삽입공(U3)이 형성(피어싱; piercing)되고 스페이서(12)가 형성되도록 소성 가공한다.

상기 하판(D)의 경우, 준비된 클래드 소재 또는 시트 소재에 스페이서(12) 등이 형성(포밍; forming)되고, 소재의 불필요한 테두리나 핀(fin) 등을 잘라내어 정형하고(트리밍), 포트 삽입공(U3)이 형성(피어싱)되고, 변형된 부분을 교정(리스트라이킹; restriking)되도록 소성 가공한다.

한편, 상기 소성 가공된 상판(U)은 세척 후 클래드 소재(C1)에 플럭스를 도포하고, 소성 가공된 하판(D)은 세척 후 시트 소재 또는 클래드 소재(C2)에 플럭스를 도포한다. 이후 상기 상판(U)의 클래드 소재(C1)와 하판(D)의 또는 시트 소재 또는 클래드 소재(C2)가 상호 맞닿도록 결합된다.

상기 플럭스는 알루미늄 부품들을 서로 접합하여 제품을 만들기 위하여 이용된다.

이때, 상기 상판(U)과 하판(D)을 결합한 후 상기 입출입 포트(P)를 상판(U)에 설치하는 것도 가능하고, 상기 입출입 포트(P)를 상판(U)에 설치한 후 상기 상판(U)과 하판(D)을 결합하는 것도 가능하다.

이후, 상기 상판(U)과 하판(D)을 가열하여 브레이징 접합한다.

한편, 상기 상판(U)과 하판(D)이 접합된 후 세척을 하게 되며 이 후 특정 압력을 견딜 수 있는지를 검사하게 되며 최종적으로 산처리를 수행하게 된다.

그런데 상술한 바와 같이 클래드 소재와 플럭스를 이용한 브레이징 접합 방법은 아래와 같은 문제점이 있었다.

첫째, 블레이징을 위한 상기 상판(U)과 하판(D)의 가열 온도가 620도씨 정도로서 알루미늄의 재결정 온도보다 높아 상기 상판(U)과 하판(D)의 재질 연화가 발생하여 강도가 저하하는 한편 형상이 왜곡되는 문제점이 있었다.

둘째, 상술한 바와 같이 가열 온도를 620도씨 정도로 유지하기 위해 고가의 설비비용이 소요되어 제조 원가가 상승하는 문제점이 있었다.

셋째, 상기 플럭스의 도포에 따라 제품의 표면 조도가 열악하게 되며 이를 방지하기 위해 세척 공정과 산처리 공정이 추가로 필요하고 상술된 바와 같이 상판(U)과 하판(D)의 재질 연화 및 형상 왜곡으로 인해 특정 압력을 견딜 수 있는지 검사하는 공정 등이 추가로 필요하여 이에 의해 제조 원가가 추가로 상승하는 문제점이 있었다.

한편, 상술한 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트와 관련 브레이징 접합 기술 자체는 널리 알려진 것으로서 특히 아래의 선행기술문헌에 자세히 기재되어 있는 바, 중복되는 설명과 도시는 생략한다.

한국 공개 특허 제10-2000-0047330호 한국 공개 특허 제10-2014-0138412호 한국 등록 특허 제10-0524048호 한국 등록 특허 제10-0509587호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저온에서 사용가능한 솔더에 의해 상판과 하판을 접합하여 강도 저하와 형상 왜곡을 방지할 수 있고 이에 따라 검사 공정을 생략할 수 있으며, 종래의 플럭스를 사용하지 않아 세척 공정과 산처리 공정을 생략할 수 있어 제조 원가 또한 절감할 수 있는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트 제조 방법 및 이에 의해 제조된 쿨링 플레이트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 쿨링 플레이트를 이루는 알루미늄 재질의 상판과 하판에 각각 산화 방지층을 형성하는 산화 방지층 형성 단계와, 상기 상판과 하판을 소성 가공하는 소성 가공 단계와, 상기 상판과 하판 사이에 접하는 부분에 솔더를 도포하는 솔더 도포 단계와,상기 상판과 하판이 접한 상태에서 가열하여 솔더를 용융시킴으로써 상판과 하판이 접합되는 가열 접합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트 제조 방법을 제공한다.

상기에서, 쿨링 플레이트를 이루는 알루미늄 재질의 상판과 하판을 소성 가공하는 소성 가공 단계와, 상기 상판과 하판에 각각 산화 방지층을 형성하는 산화 방지층 형성 단계와, 상기 상판과 하판 사이에 접하는 부분에 솔더를 도포하는 솔더 도포 단계와, 상기 상판과 하판이 접한 상태에서 가열하여 솔더를 용융시킴으로써 상판과 하판이 접합되는 가열 접합 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 산화 방지층 형성 단계에서는 상기 상판과 하판에 니켈 또는 아연을 도금하여 산화 방지층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 상판과 하판에 형성되는 니켈 또는 아연 도금의 두께는 15∼30㎛이고, 상기 상판과 하판은 솔더가 도포된 상태에서 230℃에서 70sec 동안 가열되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상기 솔더 도포 단계 전에, 알루미늄 재질로 이루어지며 산화 방지층이 형성된 중공 관체인 입출입 포트가 상판에 형성된 입출입 포트공에 각각 삽입되는 입출입 포트 설치 단계를 더 포함하며, 상기 솔더 도포 단계에서는 입출입 포트와 상판 사이에도 솔더가 더 도포되며, 상기 가열 단계에서는 솔더가 용융되어 입출입 포트가 상판의 입출입 포트공에 각각 접합되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 입출입 포트공이 형성된 알루미늄 재질의 상판과, 상기 상판과 접합되어 구비되는 알루미늄 재질의 하판으로 이루어지며; 상기 상판과 하판은 적어도 접합되는 부분에 각각 니켈 또는 아연층이 형성되며, 상기 상판과 하판의 니켈 또는 아연층 사이에는 용융 응고되어 형성된 솔더층이 형성된 방법에 의해서 제조되는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트를 제공한다.

상기에서, 상기 니켈 또는 아연층의 두께는 15∼30㎛ 범위로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

이상 설명한 본 발명에 의해 저온에서 사용가능한 솔더에 의해 상판과 하판을 접합하여 강도 저하와 형상 왜곡을 방지할 수 있고 이에 따라 검사 공정을 생략할 수 있으며, 종래의 플럭스를 사용하지 않아 세척 공정과 산처리 공정을 생략할 수 있어 제조 원가 또한 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 전기 자동차용 배터리 스택과 상기 배터리 스택에 쿨링 플레이트가 장착된 것을 나타내는 사시도이며,
도 2는 종래의 쿨링 플레이트의 일 예를 도시한 분리 사시도이며,
도 3은 종래의 쿨링 플레이트의 제조방법을 도시한 순서도이며,
도 4는 종래의 브레이징 접합 방법을 도시한 개략도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트 제조 방법을 도시한 개략도이며,
도 6은 본 발명의 쿨링 플레이트의 일 예를 도시한 분해 사시도이며,
도 7은 본 발명의 방법이 적용될 수 있는 쿨링 플레이트로서 입출입 포트와 상판의 접합을 도시한 개략도이며,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법을 나타내는 순서도이며,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 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 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트 제조 방법을 도시한 개략도이며, 도 6은 본 발명의 쿨링 플레이트의 일 예를 도시한 분해 사시도이며, 도 7은 본 발명의 방법이 적용될 수 있는 쿨링 플레이트로서 입출입 포트와 상판의 접합을 도시한 개략도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법을 나타내는 순서도이며, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 쿨링 플레이트의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 플레이트(10)를 제조하는 방법으로서 상기 쿨링 플레이트(10)는 알루미늄을 모재로 하는 상판(U)과 하판(D)을 구비한다.

이때, 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 상판(U)과 하판(D)에 산화 방지층(N)을 각각 형성한다(S100;산화방지층 형성 단계).

이후, 상기 상판(U)과 하판(D)을 소성 가공한다(S200;소성 가공 단계).

상기 소성 가공 단계(S200)수행 후, 상기 상판(U)과 하판(D) 사이에 접하는 부분에 솔더(S)를 도포하게 된다(S400; 솔더 도포 단계).

이후, 상기 상판(U)과 하판(D)이 접한 상태에서 가열하여 솔더(S)를 용융시킴으로써 상판(U)과 하판(D)이 접합된다(S500;가열 접합 단계).

상술된 바와 같이 본 발명은 종래와 달리 솔더를 이용한다. 일반적으로 솔더는 납을 함유하고 있어 환경에 유해한 관계로 본 발명은 납을 함유하지 않는 솔더를 이용한다.

이러한 솔더는 대체적으로 주석을 베이스로 하고 있으며 녹는점은 대략 232도씨 전후로서 이는 알루미늄의 재결정 온도 이하이다.

따라서 본 발명과 같이 솔더를 사용하면 접합을 위한 온도를 낮출 수 있으며 이에 의해 알루미늄의 강도 저하와 형상 왜곡을 방지할 수 있다.

한편, 상기 솔더는 다양한 종류가 사용될 수 있으며 널리 알려진 바와 같이 주석을 기반으로 하고, 이에 Cu, Ni, Ga, In, Bi 그리고 Cd등이 포함될 수 있다.

한편, 상술된 바와 같이 본 발명의 경우 상기 상판(U)과 하판(D)에 산화 방지층(N)을 각각 형성하는 산화 방지층 형성 단계(S100)가 먼저 수행되는데, 그 이유는 솔더에 의한 접합 시 양호한 접합이 가능하도록 하기 위함이다.

따라서 상기 상판(U)과 하판(D)에 산화 방지층(N)을 먼저 형성한 후 그 사이로서 접합되는 부분에 솔더(S)를 도포한다(S400;솔더 도포 단계).

이후, 상기 상판(U)과 하판(D)이 접한 상태에서 특정 온도와 시간으로 가열하여(S500; 가열 접합 단계), 상기 상판(U)과 하판(D)이 상호 접합되도록 한다.

이때 상기 특정 온도는 솔더(S)의 사용에 의해 알루미늄 재질인 상판(U)과 하판(D)의 재결정 온도 이하이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 경우 종래와 달리 알루미늄의 재결정온도 이하에서 접합될 수 있으므로 재질 연화와 형상 왜곡을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 경우 종래와 달리 플럭스를 사용하지 않으므로 상판(U)과 하판(D) 접합 후 플럭스를 세척하는 공정과 산처리 공정을 생략할 수 있다.

또한, 상술된 바와 같이 형상 왜곡이 발생되지 않고 강도 또한 유지할 수 있으므로 종래에 수행되는 검사 공정 역시 생략할 수 있으며, 이러한 본 발명에 의해 종래보다 제조 원가를 현격하게 절감할 수 있게 된다.

또한, 상술된 바와 같이 접합을 위한 온도를 낮출 수 있어 가열을 위한 로(furnace) 비용 역시 현격하게 절감할 수 있다.

한편, 상기 산화 방지층 형성 단계(S100)에서 상기 상판(U)과 하판(D)에 산화 방지층(N)을 각각 형성하는데, 상기 산화 방지층(N)은 니켈 또는 아연을 도금하여 산화 방지층(N)을 형성하는 것이 가능하다.

이때, 상기 산화 방지층(N)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 상판(U)과 하판(D)을 감싸도록 형성되는 것도 가능하고, 상기 상판(U)과 하판(D) 중 상호 대향되는 면과 포트 삽입공(U3)에 형성하는 것도 가능하다.

또한, 상기 솔더(S)를 상판(U)과 하판(D)사이에 도포하기 위해 접합될 부분에 상기 솔더(S)를 묻히는 reflow soldering 공정을 이용할 수 있다. 이러한 reflow soldering 공정은 반도체 제조 공정에서 널리 사용되는 기술인 관계로 자세한 설명과 도시는 생략한다.

이상 설명된 바와 같이 본 발명은 상판(U)과 하판(D)에 산화방지층(N)을 형성한 후 솔더를 그 사이에 넣어서 접합하게 되는데, 이 때, 상기 상판(U)과 하판(D)의 모재는 AL3003을 이용하고, 상기 상판(U)과 하판(D)에 형성되는 니켈 또는 아연 도금(N)의 두께는 15㎛∼30㎛이고, 상기 상판(U)과 하판(D)은 솔더가 도포된 상태에서 230℃에서 70초 동안 유지되는 조건으로 가열된다.

즉, 상기 가열 온도가 230℃에 이르기 까지 소정의 시간이 소요되므로 상기 가열 온도가 230℃에 이른 후 70초 동안 유지하는 것이다.

이러한 공정 조건에서 접합하는 것이 접합이 균일하게 이루어지고 접착 강도가 종래보다 30％정도 향상된다. 또한 이러한 공정 조건에서 접합이 이루어지면 종래 기술 대비 강도가 향상(400%정도)되고, 표면이 미려한 관계로 평면도 편차가 41% 정도 감소될 수 있다.

상판(U)과 하판(D)은 상기와 같은 본 발명에 따른 제조 방법에 의해서 제조 과정 동안 모재의 강도 저하가 방지되므로 AL3003외에 열전도가 우수한 AL3N03, AL3N33,AL3005, AL3N43, AL6951을 사용하는 것도 가능하다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이 산화 방지층 형성 단계(S100)를 먼저 수행하고 소성 가공 단계(S200)를 수행하는 것도 가능하고, 도 9에 도시된 바와 같이 소성 가공 단계(S200)를 먼저 수행하고 나서 산화 방지층 형성 단계(S100)를 수행하는 것도 가능하다.

이하 도 6 내지 도 8을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

다만 도 6 및 도 7은 본 발명의 방법이 적용될 수 있는 쿨링 플레이트(10)의 일 예에 불과한 것임을 먼저 밝혀 둔다.

우선, 상기 상판(U)과 하판(D)에 산화 방지층(N)이 각각 형성된다.(S100;산화 방지층 형성 단계) 상기 산화 방지층(N)이 형성된 후 상판(U)과 하판(D)이 소성 가공된다.(S200;소성 가공 단계)

물론 상술된 바와 같이 소성 가공 단계(S200)를 먼저 수행한 후 상기 산화 방지층 형성 단계(S100)를 수행하는 것도 가능하다.

상기 상판(U)의 경우 판체 형상의 상판 본체(U1)를 구비하는데, 상기 소성 가공 단계(S200)에서 상기 상판 본체(U1)에 입출입 포트(P)가 삽입되는 포트 삽입공(U3)이 형성되고 하판(D)에 결합된 상태에서 고정되도록 하기 위한 고정공(U2)이 형성된다. 또한 상기 상판 본체(U1)의 모서리 부분은 라운드 처리되거나 혹은 요홈되게 형성된다.

하판(D)의 경우 외주면(D7) 내부가 요홈된 하판 본체(D1)를 구비하는데, 상기 소성 가공 단계(S200)에서 상기 하판 본체(D1)의 중앙부에는 상판(U)을 향하여 돌출되어 유로를 형성하는 격벽(D5)이 형성된다.

이때, 상기 격벽(D5)에 의해 도면상 좌우 방향으로 구획된 공간에는 상기 격벽(D5)과 동일한 방향으로 분리벽(D6)이 각각 돌출 형성되며 이러한 형상에 의해 냉각수가 예를 들어 도면상 좌측 공간에서 우측 공간으로 유동할 수 있다.

또한, 하판 본체(D1)에는 고정공(D2)이 관통 형성되며 상기 고정공(D2)은 상판 본체(U1)의 고정공(U2)이 형성된 위치에 형성된다.

또한, 하판 본체(D1)에 또 다른 고정공(D4)을 형성하여 쿨링 플레이트가 고정되도록 한다.

상술된 바와 같이 상판(U)과 하판(D)은 다양한 형상을 가지고 있으므로 이를 형성하기 위해 foaming이나 trimming 또는 piercing과 같은 다양한 종류의 소성 가공이 필요하다.

이때, 본 발명의 경우 상술된 바와 같이 상기 상판(U)과 하판(D)에 산화 방지층(N)을 먼저 형성하고 상술된 소성 가공을 하거나 혹은 반대로 소성 가공을 먼저 한 후 산화 방지층(N)을 형성할 수 있다.

한편, 상기 산화 방지층 형성 단계(S100) 수행 후 상기 상판(U)과 하판(D)을 세척하는 것도 가능하다. 이는 상술된 소성 가공 시 다양한 물질이 도포된 상태에서 프레싱 또는 절단되는 경우가 많으므로 이러한 소성 가공 후 이물질을 제거하기 위한 것이다. 물론 산화 방지층(N) 형성 후 잔존하는 이물질도 세척에 의해 제거될 수 있다.

이후, 상기 솔더 도포 단계(S400) 전에, 알루미늄 재질로 이루어지며 산화 방지층(N)이 형성된 중공 관체인 입출입 포트(P)가 상판(U)에 형성된 입출입 포트공(U3)에 각각 삽입되어 설치된다.(S300;입출입 포트 설치 단계)

이후, 솔더 도포 단계(S400)에서는 입출입 포트(P)와 상판(U) 사이에도 솔더가 더 도포된다.

도 7에 도시된 바와 같이 상기 입출입 포트(P)는 상판(U)의 포트 삽입공(U3)에 삽입 설치된다. 이러한 상기 입출입 포트(P)에는 돌출부(P1)가 형성되어 상기 돌출부(P1)가 상판(U)의 상면에 접하게 된다.

*상기 입출입 포트(P)와 상판(U)을 결합하기 전에 상기 입출입 포트(P)에 산화 방지층(N)을 먼저 형성하며 이는 상술된 바와 같이 니켈 또는 아연 도금에 의해 형성될 수 있다.

또한, 상기 입출입 포트(P)의 돌출부(P1)는 상판(U)의 상면에 접하므로 상기 상판(U)의 상면에도 산화 방지층(N)이 미리 형성되어 있어야 함은 물론이다.

이를 위해 솔더 도포 단계(S400)에서는 입출입 포트(P)와 상판(U) 사이에도 솔더(S)가 도포된다.

즉, 산화 방지층(N)이 형성된 입출입 포트(P)와 상판(U) 중 상호 접하는 부분 즉, 상기 입출입 포트(P)의 돌출부(P1) 저면과 상판(U)상면 사이에 솔더(S)를 도포하는 것이다.

물론 작업의 편의를 위해 상기 돌출부(P1) 전부에 산화 방지층(N)과 솔더(S)를 도포하는 것도 가능하다.

또한, 상기 솔더(S)는 상판(U)의 저면 또는 상기 상판(U)의 저면에 접하는 하판(D)의 외주면(D7)에 도포되는 것도 가능하다.

이후, 상기 솔더(S)가 용융되어 입출입 포트(P)가 상판(U)의 입출입 포트공(U3)에 각각 접합되는 한편, 상기 상판(U)과 하판(D)도 상호 접합된다.(S500;가열 접합 단계)

이상 설명된 본 발명이 방법에 의해 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트를 제조하면 상술된 바와 같이 상기 쿨링 플레이트의 강도 저하와 형상 왜곡을 방지할 수 있고 이에 따라 검사 공정을 생략할 수 있으며, 종래의 플럭스를 사용하지 않아 세척 공정과 산처리 공정을 생략할 수 있어 상판과 하판의 강도를 유지할 수 있으며 제조 원가 또한 절감할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술된 방법에 의해 제조된 쿨링 플레이트 즉, 입출입 포트공(U3)이 형성된 알루미늄 재질의 상판(U)과, 상기 상판(U)과 접합되어 구비되는 알루미늄 재질의 하판(D)으로 이루어지며, 상기 상판(U)과 하판(D)은 적어도 접합되는 부분에 각각 니켈 또는 아연층이 형성되며, 상기 상판(U)과 하판의 니켈 또는 아연층 사이에는 용융 응고되어 형성된 솔더층이 형성된 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트에 또 다른 특징이 있다.

이때, 상기 니켈 또는 아연층의 두께는 15∼30㎛ 범위로 형성되는 것은 상술된 바와 같다.

한편, 본 발명의 경우 전기 자동차용 배터리 스택에 사용되는 쿨링 플레이트로 표현되고 있으며 이 때, 상기 전기 자동차는 순수한 전기 자동차 외에 하이브리드 전기 자동차도 포함됨은 당연하다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

U : 상판 U1 : 상판 본체
U2 : 고정공 U3 : 포트 삽입공
D : 하판 D1 : 하판 본체
D2 : 고정공 D4 : 고정공
D5 : 격벽 D6 : 분리벽
S : 솔더 N : 산화 방지층

Claims

쿨링 플레이트를 이루는 알루미늄 재질의 상판과 하판에 각각 산화 방지층을 형성하는 산화 방지층 형성 단계와,
상기 상판과 하판을 소성 가공하는 소성 가공 단계와,
상기 상판과 하판 사이에 접하는 부분에 솔더를 도포하는 솔더 도포 단계와,
상기 상판과 하판이 접한 상태에서 가열하여 솔더를 용융시킴으로써 상판과 하판이 접합되는 가열 접합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트 제조 방법.
쿨링 플레이트를 이루는 알루미늄 재질의 상판과 하판을 소성 가공하는 소성 가공 단계와,
상기 상판과 하판에 각각 산화 방지층을 형성하는 산화 방지층 형성 단계와,
상기 상판과 하판 사이에 접하는 부분에 솔더를 도포하는 솔더 도포 단계와,
상기 상판과 하판이 접한 상태에서 가열하여 솔더를 용융시킴으로써 상판과 하판이 접합되는 가열 접합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트 제조 방법.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 산화 방지층 형성 단계에서는 상기 상판과 하판에 니켈 또는 아연을 도금하여 산화 방지층이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트 제조 방법.
제3 항에 있어서,
상기 상판과 하판에 형성되는 니켈 또는 아연 도금의 두께는 15∼30㎛이고,
상기 상판과 하판은 솔더가 도포된 상태에서 230℃에서 70sec 동안 가열되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트 제조 방법.
제3 항에 있어서, 상기 솔더 도포 단계 전에, 알루미늄 재질로 이루어지며 산화 방지층이 형성된 중공 관체인 입출입 포트가 상판에 형성된 입출입 포트공에 각각 삽입되는 입출입 포트 설치 단계를 더 포함하며; 상기 솔더 도포 단계에서는 입출입 포트와 상판 사이에도 솔더가 더 도포되며, 상기 가열 단계에서는 솔더가 용융되어 입출입 포트가 상판의 입출입 포트공에 각각 접합되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트 제조 방법.
입출입 포트공이 형성된 알루미늄 재질의 상판과, 상기 상판과 접합되어 구비되는 알루미늄 재질의 하판으로 이루어지며; 상기 상판과 하판은 적어도 접합되는 부분에 각각 니켈 또는 아연층이 형성되며, 상기 상판과 하판의 니켈 또는 아연층 사이에는 용융 응고되어 형성된 솔더층이 형성된 것을 특징으로 하는 제3항의 제조 방법에 의해서 제조되는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트.
제6 항에 있어서, 상기 니켈 또는 아연층의 두께는 15∼30㎛ 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 배터리 스택의 쿨링 플레이트.