KR20200126843A - 전기자동차의 배터리팩 bmu의 커버 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

전기자동차의 배터리팩 bmu의 커버 제조장치 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명과 관련된 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치는, 장방형의 커버몸체부와 상기 커버몸체부의 둘레 방향으로 실링을 설치할 수 있는 그루브와 상기 커버몸체부를 배터리팩 하우징에 체결하기 위한 체결형상부를 갖는, 비엠유(BMU) 커버를, 알루미늄 다이캐스팅 할 수 있게 구성된, 캐스팅 금형부; 상기 캐스팅 금형부에 알루미늄합금 용탕을 압입할 수 있게 구성된 용탕압입부; 상기 용탕압입부에 의한 주입의 소정 시간 단계에서 상기 캐스팅 금형부에 진공을 형성할 수 있게 형성된 진공블럭; 및 상기 캐스팅 금형부로부터 취출되는 캐스팅 제품을 상기 비엠유 커버의 형상대로 트리밍할 수 있게 형성된 트리밍 금형부를 포함할 수 있다.

Description

전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치 및 제조방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING BMU COVER OF BATTERY PACK FOR ELECTRIC CAR}
본 발명은 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
전기자동차는 일반 내연기관 자동차와 달리 배터리, 전기모터, 인버터, 컨버터, 배터리관리시스템으로 구성된다. 이중 배터리관리시스템(BMS)은 전기자동차 및 하이브리드 자동차의 핵심요소로 구동시스템에 필요로 하는 전력을 공급하는 2차 전지의 안전성과 신뢰성을 보증하는 역할을 한다.
배터리 관리 시스템의 기능은 크게 두가지로, 열에 약한 배터리를 균등 냉각하여 항상 균일한 성능을 나타낼 수 있도록 하는 열관리 제어와, 배터리의 각 상태를 판단하여 최적 효율 지점에서 작동하도록 하는 배터리 충전상태 제어이다.
전기자동차에 장착되는 배터리팩은 밀폐구조를 가지고 있어 물, 먼지 등의 이물질의 유입을 막는 구조로 되어 있다. 구체적으로, 기존의 배터리팩 BMU 커버 구조는 커버 조립을 위해서 별도의 브라켓을 제작한 후 용접을 통해 커버 몸체에 부착하는 형태이다. 그러나, 이 경우 용접으로 인한 생산시간 증가와 용접부의 불량에 따른 제품 품질문제의 발생 가능성이 증가하게 된다. 뿐만 아니라, 배터리 커버의 일체화 설계에 따라 배터리관리시스템의 정비시에 정비시간이 증가하고, 작업능률이 저하되며, 먼지 및 이물 유입 가능성도 증가되는 단점이 있다.
본 발명의 일 목적은, 조립부 형상을 만들기 위하여 기존에 적용하는 브라켓을 활용한 용접접합 방법 대신 제조방법을 변경하여 일체화 설계로 제품의 생산시간 단축과 불량 발생률을 개선시키는데 있다.
본 발명의 다른 일 목적은 무거운 스틸 계열의 소재 대신 경량의 소재를 활용여 제품 전체의 무게를 줄이고, 정비의 편의성을 높이는데 있다.
본 발명과 관련된 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치는, 장방형의 커버몸체부와 상기 커버몸체부의 둘레 방향으로 실링을 설치할 수 있는 그루브와 상기 커버몸체부를 배터리팩 하우징에 체결하기 위한 체결형상부를 갖는, 비엠유(BMU) 커버를, 알루미늄 다이캐스팅 할 수 있게 구성된, 캐스팅 금형부; 상기 캐스팅 금형부에 알루미늄합금 용탕을 압입할 수 있게 구성된 용탕압입부; 상기 용탕압입부에 의한 주입의 소정 시간 단계에서 상기 캐스팅 금형부에 진공을 형성할 수 있게 형성된 진공블럭; 및 상기 캐스팅 금형부로부터 취출되는 캐스팅 제품을 상기 비엠유 커버의 형상대로 트리밍할 수 있게 형성된 트리밍 금형부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 체결형상부는, 상기 커버몸체부의 둘레면을 따라 배열되며 관통 형성된 복수의 체결공; 및 상기 커버몸체부의 내측면에 돌출되게 형성되며 상대물이 설치될 수 있게 형성되는 내부 돌출형 체결돌기를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치는, 상기 커버몸체부의 내측면에 상기 내부 돌출형 체결돌기와 이격되어 돌출되게 형성되고 상기 내부 돌출형 체결돌기와 다른 형상으로 형성되는 제1설치돌기를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치는, 상기 커버몸체부의 외측면에 돌출되게 형성되며, 측면방향으로 관통된 측면 관통홀을 갖는 제2체결돌기를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 캐스팅 금형부는 상기 측면 관통홀을 형성하기 위한 슬라이딩 코어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 트리밍 금형부는, 상부홀더 및 하부홀더; 상기 상부홀더에 지지되는 상부 펀치 플레이트; 상기 상부 펀치 플레이트에 의해 가압되는 다이 및 패드; 및 상기 하부홀더에 지지되는 하부 펀치 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치는, 상기 다이 및 패드를 지지하는 백플레이트; 및 상기 백플레이트의 둘레 방향을 따라 복수의 위치에 배치되며, 상기 캐스팅 제품의 상기 커버 몸체부의 휨을 방지할 수 있도록, 탄성 가압력을 제공하는 스프링을 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조방법은, 장방형의 커버몸체부와 상기 커버몸체부의 둘레 방향으로 실링을 설치할 수 있는 그루브와 상기 커버몸체부를 배터리팩 하우징에 체결하기 위한 체결형상부를 갖는, 비엠유(BMU) 커버를, 알루미늄 다이캐스팅 할 수 있게 구성된, 캐스팅 금형부를 마련하는 단계; 상기 캐스팅 금형부에 용탕압입부를 통하여 알루미늄합금 용탕을 압입하는 단계; 상기 용탕압입부에 의한 주입의 소정 시간동안 상기 캐스팅 금형부에 진공블럭에 의하여 진공을 형성하는 단계; 및 상기 캐스팅 금형부로부터 취출되는 제품을 트리밍 금형부에 의하여 상기 비엠유 커버의 형상대로 트리밍하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 체결형상부는, 상기 커버몸체부의 둘레면을 따라 배열되며 관통 형성된 복수의 체결공; 및 상기 커버몸체부의 내측면에 돌출되게 형성되며 상대물이 설치될 수 있게 형성되는 내부 돌출형 체결돌기를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조방법은, 상기 커버몸체부의 내측면에 상기 내부 돌출형 체결돌기와 이격되어 돌출되게 형성되고 상기 내부 돌출형 체결돌기와 다른 형상으로 형성되는 제1설치돌기; 및 상기 커버몸체부의 외측면에 돌출되게 형성되며, 측면방향으로 관통된 측면 관통홀을 갖는 제2체결돌기를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 캐스팅 금형부는 상기 측면 관통홀을 형성하기 위한 슬라이딩 코어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 트리밍 금형부는, 상부홀더 및 하부홀더; 상기 상부홀더에 지지되는 상부 펀치 플레이트; 상기 상부 펀치 플레이트에 의해 가압되는 다이 및 패드; 상기 하부홀더에 지지되는 하부 펀치 플레이트; 상기 다이 및 패드를 지지하는 백플레이트; 및 상기 백플레이트의 둘레 방향을 따라 복수의 위치에 배치되며, 상기 캐스팅 제품의 상기 커버 몸체부의 휨을 방지할 수 있도록, 탄성 가압력을 제공하는 스프링을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치 및 제조방법에 의하면, 진공 다이캐스팅 방법으로 입체 형상을 갖는 체결형상부나 그루브 등을 한꺼번에 성형하는 것이므로 기존의 스틸 판재에 브라켓을 일일이 용접 접합하는 방식에 비하여 일체화 설계로 제품의 생산시간을 대폭 단축할 수 있으며 불량율을 저감할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 알루미늄 합금을 이용한 진공 다이캐스팅 및 트리밍 공정을 통하여 무거운 스틸 계열의 종래의 커버 제품에 비하여 제품 전체의 무게를 줄일 수 있으며, 그에 따른 정비의 편의성도 개선된다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 의하면, 알루미늄 다이캐스팅에 의하면서도 트리밍시 면적이 비교적 넓은 커버몸체부에 복수의 스프링을 적용함으로써 커버몸체부의 휨을 최소화하고 형상 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련되어 제조될 전기자동차의 배터리팩용 BMU 커버(10)의 내부면을 보인 사진이다.
도 2는 도 1의 외부면을 보인 사진이다.
도 3은 본 발명과 관련된 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조를 위한 트리밍 금형부(150)의 개념적 단면도이다.
도 4는 도 3의 배터리팩 BMU의 커버 제조를 위한 트리밍 금형부(150)의 개념적 평면도이다.
도 5는 캐스팅 금형부로부터 취출된 캐스팅 제품의 사진이다.
이하, 본 발명과 관련된 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치 및 제조방법을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련되어 제조될 전기자동차의 배터리팩용 BMU 커버(10)의 내부면을 보인 사진이고, 도 2는 도 1의 외부면을 보인 사진이다.
이들 도면에 도시된 것과 같이, 본 발명과 관련된 전기자동차의 배터리팩용 비엠유(BMU) 커버(10)는 알루미늄 다이캐스팅 방법에 의하여 제조되며, 이에 포함된 여러 형상들이 캐스팅에 의하여 한꺼번에 형성된다.
비엠유 커버(10)는 장방형의 커버몸체부(11)를 포함하고 있으며, 커버몸체부(11)에는 각종 기능형상부가 포함되어 있다. 구체적으로, 이러한 기능형상부는, 커버몸체부(11)의 내주면의 둘레 방향으로 실링을 설치할 수 있는 그루브(15)와, 커버몸체부(11)를 배터리팩 하우징에 체결하기 위한 체결형상부이다. 도 1 및 도 2에 의하면, 체결형상부는 체결공(12), 내부 돌출형 체결돌기(13), 제1설치돌기(14), 제2설치돌기(16) 등이 있다.
체결공(12)은 커버몸체부(11)의 둘레면을 따라 배열되며 관통 형성되어 있어 배터리팩의 하우징에 나사에 의하여 체결될 수 있는 형태이다. 체결공(12)은 실링 또는 가스켓에 의한 밀폐성을 확보할 수 있도록 내주면에서 보았을 때(도 1) 그루브(15)부다 높게 테두리 돌출링이 포함되어 있다.
내부 돌출형 체결돌기(13)는 커버몸체부(11)에 상대물이 설치될 수 있도록 돌출된 형태로서, 기존의 스틸 몸체에 별도로 용접 등에 의하여 부착되는 브라켓을 대체하는 기능을 한다. 이러한 내부 돌출형 체결돌기(13) 역시 다이캐스팅에 의하여 커버몸체부(11)와 일체로 제조된다.
다른 기능을 담당하는 형상인 제1설치돌기(14)는 커버몸체부(11)의 내측면에 내부 돌출형 체결돌기(13)와 이격되어 돌출되게 형성되어 있으며, 형상 면에서도 내부 돌출형 체결돌기(13)와는 상이한 형태이다. 제1설치돌기(14) 역시 기존의 브라켓 부착방식을 대체하여 다이캐스팅에 의하여 커버몸체부(11)와 일체로 제조된다.
도 2와 같이, 제2설치돌기(16)는 커버몸체부(11)의 외측면에 돌출되게 형성되나 마주보는 양측에 한 쌍으로 형성되어 있다. 제2설치돌기(16)는 측면방향으로 관통된 측면 관통홀(17)을 구비하고 있는데, 이는 후술하는 바와 같이 캐스팅 금형부에 포함되는 슬라이딩 코어부를 통하여 한 번의 캐스팅에 의하여 직접 형성될 수 있다.
이외에도 체결형상부에는 체결공(12)의 둘레를 따라 돌출되게 형성되는 가드부(18)가 포함될 수 있다.
이하, 본 발명과 관련된 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치의 구성을 설명한다. 비엠유 커버(10)의 제조장치는, 캐스팅 금형부와, 용탕압입부, 진공블럭 및 트리밍 금형부를 포함할 수 있다.
캐스팅 금형부는 앞서 설명된 바와 같이, 장방형의 커버몸체부(11)와 그루브(15) 및 체결형상부를 갖는 비엠유 커버(10)를 알루미늄 다이캐스팅에 의하여 제작할 수 있도록 구성된다.
용탕압입부는 캐스팅 금형부에 알루미늄합금 용탕을 압입하기 위한 플런저 및 슬리브 등의 공급 시스템으로서, 알려진 기술이 적용될 수 있다.
진공블럭은 용탕압입부에 의한 주입의 소정 시간 단계에서 캐스팅 금형부에 진공을 형성할 수 있게 형성된다. 이러한 진공블럭은 비엠유 커버(10)의 비엠유 커버(10)의 내부에 기포나 수축공이 발생되는 것을 줄이고 주조품질을 개선시킨다. 이를 위하여 칠블록이 적용될 수 있다. 캐스팅 및 이의 설계 과정에서, 표면 결함을 최소화하기 위한 최적의 예열 온도 및 예열 방식이 선택되며, 용탕 온도, 압력 조건 금형 온도 등 공정 조건이 최적화될 수 있다.
트리밍 금형부(150)는 캐스팅 금형부로부터 취출되는 캐스팅 제품을 비엠유 커버(10)의 형상대로 트리밍할 수 있게 형성된다.
도 3은 본 발명과 관련된 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조를 위한 트리밍 금형부(150)의 개념적 단면도이고, 도 4는 도 3의 배터리팩 BMU의 커버 제조를 위한 트리밍 금형부(150)의 개념적 평면도이며, 도 5는 캐스팅 금형부로부터 취출된 캐스팅 제품의 사진이다.
이들 도면에 도시된 것과 같이, 트리밍 금형부(150)는, 프레스에 장착되는 상부홀더(151) 및 하부홀더(152)와, 상부홀더(151)에 지지되는 상부 펀치 플레이트(153), 상부 펀치 플레이트(153)에 의해 가압되는 다이(157) 및 패드(158), 하부홀더(152)에 지지되는 하부 펀치 플레이트(154), 다이(157) 및 패드(158)를 지지하는 백플레이트(155), 백플레이트(155)의 둘레 방향을 따라 복수의 위치에 배치되며, 캐스팅 제품(20)의 커버몸체부(11)의 휨을 방지할 수 있도록 탄성 가압력을 제공하는 스프링(156)을 구비하고 있다. 트리밍 과정에서 런너 및 매니플레이터(30, 40, 50) 및 진공블럭 영역의 스크랩(60) 등이 버(burr) 등과 함께 정리된다.
본 발명과 관련된 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조방법은 정비창을 용이하게 추가할 수 있으며, 그에 따른 배터리관리시스템 정비시간을 줄이고, 먼지와 이물 유입을 최소화할 수 있다.
제조된 비엠유 커버(10)는 균일한 균일하고 강한 도장창을 확보할 수 있도록 전착 도장 단계를 거칠 수 있다.
도장이 된 비엠유 커버(10)는 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 검사 단계를 거칠 수 있다. 이러한 검사 방법은 제품의 치수 및 형상의 정확하고 신속한 측정을 위한 계측 장비를 포함할 수 있다.
상기와 같이 설명된 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치 및 제조방법은 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용되지 않는다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
10: 비엠유(BMU) 커버 11, 21: 커버몸체부
12, 22: 체결공 13, 23: 내부 돌출형 체결돌기
14, 24: 제1설치돌기 15, 25: 그루브
16, 26: 제2설치돌기 17, 27: 측면 관통홀
18: 가드부 20: 캐스팅 제품
150: 트리밍 금형부 151: 상부홀더
152: 하부홀더 153: 상부 펀치 플레이트
154: 하부 펀치 플레이트 155: 백플레이트
156: 스프링 157: 다이
158: 패드 159: 패드 플레이트

Claims (12)

  1. 장방형의 커버몸체부와 상기 커버몸체부의 둘레 방향으로 실링을 설치할 수 있는 그루브와 상기 커버몸체부를 배터리팩 하우징에 체결하기 위한 체결형상부를 갖는, 비엠유(BMU) 커버를, 알루미늄 다이캐스팅 할 수 있게 구성된, 캐스팅 금형부;
    상기 캐스팅 금형부에 알루미늄합금 용탕을 압입할 수 있게 구성된 용탕압입부;
    상기 용탕압입부에 의한 주입의 소정 시간 단계에서 상기 캐스팅 금형부에 진공을 형성할 수 있게 형성된 진공블럭; 및
    상기 캐스팅 금형부로부터 취출되는 캐스팅 제품을 상기 비엠유 커버의 형상대로 트리밍할 수 있게 형성된 트리밍 금형부를 포함하는, 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 체결형상부는,
    상기 커버몸체부의 둘레면을 따라 배열되며 관통 형성된 복수의 체결공; 및
    상기 커버몸체부의 내측면에 돌출되게 형성되며 상대물이 설치될 수 있게 형성되는 내부 돌출형 체결돌기를 포함하는, 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 커버몸체부의 내측면에 상기 내부 돌출형 체결돌기와 이격되어 돌출되게 형성되고 상기 내부 돌출형 체결돌기와 다른 형상으로 형성되는 제1설치돌기를 더 포함하는, 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 커버몸체부의 외측면에 돌출되게 형성되며, 측면방향으로 관통된 측면 관통홀을 갖는 제2체결돌기를 더 포함하는, 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 캐스팅 금형부는 상기 측면 관통홀을 형성하기 위한 슬라이딩 코어부를 더 포함하는, 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 트리밍 금형부는,
    상부홀더 및 하부홀더;
    상기 상부홀더에 지지되는 상부 펀치 플레이트;
    상기 상부 펀치 플레이트에 의해 가압되는 다이 및 패드; 및
    상기 하부홀더에 지지되는 하부 펀치 플레이트를 포함하는, 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다이 및 패드를 지지하는 백플레이트; 및
    상기 백플레이트의 둘레 방향을 따라 복수의 위치에 배치되며, 상기 캐스팅 제품의 상기 커버 몸체부의 휨을 방지할 수 있도록, 탄성 가압력을 제공하는 스프링을 더 포함하는, 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조장치.
  8. 장방형의 커버몸체부와 상기 커버몸체부의 둘레 방향으로 실링을 설치할 수 있는 그루브와 상기 커버몸체부를 배터리팩 하우징에 체결하기 위한 체결형상부를 갖는, 비엠유(BMU) 커버를, 알루미늄 다이캐스팅 할 수 있게 구성된, 캐스팅 금형부를 마련하는 단계;
    상기 캐스팅 금형부에 용탕압입부를 통하여 알루미늄합금 용탕을 압입하는 단계;
    상기 용탕압입부에 의한 주입의 소정 시간동안 상기 캐스팅 금형부에 진공블럭에 의하여 진공을 형성하는 단계; 및
    상기 캐스팅 금형부로부터 취출되는 제품을 트리밍 금형부에 의하여 상기 비엠유 커버의 형상대로 트리밍하는 단계를 포함하는, 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 체결형상부는,
    상기 커버몸체부의 둘레면을 따라 배열되며 관통 형성된 복수의 체결공; 및
    상기 커버몸체부의 내측면에 돌출되게 형성되며 상대물이 설치될 수 있게 형성되는 내부 돌출형 체결돌기를 포함하는, 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 커버몸체부의 내측면에 상기 내부 돌출형 체결돌기와 이격되어 돌출되게 형성되고 상기 내부 돌출형 체결돌기와 다른 형상으로 형성되는 제1설치돌기; 및
    상기 커버몸체부의 외측면에 돌출되게 형성되며, 측면방향으로 관통된 측면 관통홀을 갖는 제2체결돌기를 더 포함하는, 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 캐스팅 금형부는 상기 측면 관통홀을 형성하기 위한 슬라이딩 코어부를 더 포함하는, 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 트리밍 금형부는,
    상부홀더 및 하부홀더;
    상기 상부홀더에 지지되는 상부 펀치 플레이트;
    상기 상부 펀치 플레이트에 의해 가압되는 다이 및 패드;
    상기 하부홀더에 지지되는 하부 펀치 플레이트;
    상기 다이 및 패드를 지지하는 백플레이트; 및
    상기 백플레이트의 둘레 방향을 따라 복수의 위치에 배치되며, 상기 캐스팅 제품의 상기 커버 몸체부의 휨을 방지할 수 있도록, 탄성 가압력을 제공하는 스프링을 포함하는, 전기자동차의 배터리팩 BMU의 커버 제조방법.
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