KR20200127748A - 차량용 배터리 케이스 - Google Patents

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최용환
신경훈
정지웅
임해규
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 차량용 배터리 케이스는, 하부 패널; 상기 하부 패널의 테두리를 따라 상기 하부 패널의 상면에 구비되며 내부 공간에 배터리 모듈이 수용되는 측벽부재; 상기 하부 패널의 하방에 구비되고 상기 배터리 모듈을 냉각시키는 냉각 채널이 형성되며 상기 하부 패널의 하면에 접합된 냉각부; 및 상기 냉각부의 하방에 구비되며 상기 배터리 모듈을 보호하기 위한 보호 패널;을 포함할 수 있다.

Description

차량용 배터리 케이스{BATTERY CASE FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 배터리 케이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량용 배터리 케이스 외부로부터 전달되는 충격을 저감시킬 수 있는 차량용 배터리 케이스에 관한 것이다.
고유가와 이산화탄소 규제 등으로 인해 기존의 내연기관 자동차를 대체할 수 있는 친환경 자동차의 개발이 활발히 진행되고 있으며, 순수 전기자동차나 하이브리드 자동차의 경우 자동차 제조사에 따라 이미 상용화하여 출시하고 있거나 상용화를 앞두고 있는 상황이다.
한편, 친환경 차량에는 모터를 구동시키기 위한 에너지를 제공하는 배터리가 탑재되는데 해당 배터리는 차량의 하부에 위치한다. 이와 같이 배터리가 차량의 하부에 위치하여 차량의 주행 중 둔턱 혹은 임의의 물체 등과 충돌하였을 경우 배터리에 충격이 가해질 수 있고, 이로 인한 안전사고 등이 발생될 수 있는 문제가 있었다. 이와 같은 문제를 개선하기 위해 배터리 하부 케이스의 강성을 확보할 필요가 있는데 이를 위해 배터리 케이스 하부에 별도의 보호 커버를 적용하는 것이 개발되었으나 이와 같은 경우 중량이 증가하고 및 부피 에너지 밀도가 저하되며 배터리 탑재 용량이 저하된다는 한계점이 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2014-0044710 A
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 발명으로 차량용 배터리 케이스 외부로부터 전달되는 충격을 저감시킬 수 있는 차량용 배터리 케이스를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 배터리 케이스는, 하부 패널; 상기 하부 패널의 테두리를 따라 상기 하부 패널의 상면에 구비되며 내부 공간에 배터리 모듈이 수용되는 측벽부재; 상기 하부 패널의 하방에 구비되고 상기 배터리 모듈을 냉각시키는 냉각 채널이 형성되며 상기 하부 패널의 하면에 접합된 냉각부; 및 상기 냉각부의 하방에 구비되며 상기 배터리 모듈을 보호하기 위한 보호 패널;을 포함할 수 있다.
상기 측벽부재의 내부 공간에는 상기 하부 패널의 상부에 배치되며 횡강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 횡부재 및 종강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 종부재가 구비되며, 상기 횡부재와 종부재 사이에 배터리 모듈이 수용될 수 있다.
상기 배터리 모듈 사이에는 상기 배터리 모듈에서 발생하는 열을 방출하는 방열핀이 삽입될 수 있다.
상기 방열핀은 상단부, 중앙부 및 하단부를 포함하며,
상기 중앙부는 상기 배터리 모듈 사이에 삽입되고 상기 상단부 및 하단부는 상기 배터리 모듈의 일측으로 절곡되며 수평으로 연장되어 형성될 수 있다.
상기 방열핀의 하단부는 상기 배터리 모듈의 일측으로 절곡되고 수평으로 연장된 제1수평부 및 상기 제1수평부로부터 하방으로 경사지게 절곡되고 절곡된 지점부터 상기 배터리 모듈의 일측으로 수평으로 연장된 제2 수평부;를 포함할 수 있다.
상기 제2수평부는 상기 제1수평부보다 길게 연장되어 형성될 수 있다.
상기 냉각 채널과 상기 하부 패널 사이에는 상기 냉각 채널의 상면과 상기 하부 패널의 하면이 접합된 복수의 접합부가 형성되고,
상기 방열핀의 중앙부는 상기 접합부 사이에 위치할 수 있다.
상기 냉각 채널은 하방으로 볼록한 형태의 복수의 아치부를 포함할 수 있다.
상기 아치부는 상기 방열핀의 중앙부가 배치된 위치와 일렬로 정렬되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 보호 패널 상면에 구비되되 상기 접합부의 하방에 구비되어 외부로부터 전달된 힘을 완충시키는 완충부;를 더 포함할 수 있다.
상기 완충부는 탄성중합체(Elastomer)로 이루어질 수 있다.
상기 냉각 채널은 상기 하부 패널의 하면에 접합되고, 상기 하부 패널의 하면과 폐단면을 이루어 냉각수가 흐르는 유로를 이루며, 상기 유로는 상기 배터리 모듈이 삽입된 방향과 평행을 이룰 수 있다.
본 발명에 따르면 외부로부터 배터리 케이스에 힘이 전달될 시, 아치부의 구조적인 특성에 일차적으로 힘을 분산시키고, 분산된 힘이 방열핀의 중앙부를 통해 외부로 배출되도록 되도록 하여 배터리 모듈에 외부 충격이 전달되는 것을 저감시켜 배터리 모듈의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 세부 구성의 특징을 단면으로 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스에서, 외부로부터의 충격이 냉각 채널 및 방열핀을 통해 분산되어 외부로 배출되는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스에서, 외부로부터의 충격이 완충부 및 방열핀을 통해 분산되어 외부로 배출되는 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 종래의 차량용 배터리 케이스와 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스에 동일한 외부 충격이 가해질 시 해당 외부 충격이 분산되는 효과를 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 배터리 케이스에 대해 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 세부 구성의 특징을 단면으로 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스에서 외부로부터의 충격이 냉각 채널 및 방열핀을 통해 분산되어 외부로 배출되는 것을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스에서, 외부로부터의 충격이 완충부 및 방열핀을 통해 분산되어 외부로 배출되는 것을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스는 하부 패널(100), 측벽부재(200), 냉각부(300) 및 보호 패널(400)을 포함하여 구성될 수 있다.
하부 패널(100)은 평평한 판넬 형상으로 실시예에 따라 알루미늄 소재로 이루어질 수 있다. 하지만, 알루미늄 소재는 하부 패널(100)의 무게를 경량화하여 전체적인 배터리 케이스의 중량을 경량화하기 위한 소재로 사용된 것일 뿐 알루미늄 소재 이외에도 다양한 소재가 하부 패널(100)로 사용될 수 있다.
아울러, 측벽부재(200)는 하부 패널(100)의 테두리를 따라 하부 패널(100)의 상면에 구비되며 내부 공간에는 배터리 모듈(500)이 수용될 수 있다.
구체적으로, 측벽부재(200)의 내부 공간에는 하부 패널(100)의 상부에 배치되며 배터리 케이스의 횡강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 횡부재(210) 및 배터리 케이스의 종강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 종부재(220)가 구비될 수 있다. 아울러, 횡부재(210)와 종부재(220) 사이에 형성된 공간에는 배터리 모듈(500)이 수용될 수 있다. 실시예에 따라, 배터리 케이스의 경량화를 위해 횡부재(210) 및 종부재(220)는 알루미늄 소재로 이루어질 수 있다. 하지만, 이는 일실시예일 뿐 이외에도 다양한 소재가 횡부재(210) 및 종부재(220)로 사용될 수 있다.
냉각부(300)는 하부 패널(100)의 하방에 구비되고 배터리 모듈(500)을 냉각시키는 역할을 한다. 또한, 냉각부(300)에는 배터리 모듈(500)을 냉각시키기 위한 냉각수가 흐르는 냉각 채널(410)이 형성될 수 있다. 아울러, 냉각부(300)는 하부 패널(100)의 하면에 접합될 수 있다. 이때, 냉각 채널(410)은 하부 패널(100)의 하면에 접합되고, 하부 패널(100)의 하면과 폐단면을 이루어 냉각수가 흐르는 유로를 이루며, 해당 유로는 배터리 모듈(500)이 삽입된 방향과 평형을 이룰 수 있고, 그로 인해 해당 유로에서는 냉각수가 한쪽 방향으로 흐를 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 차량용 배터리 케이스는 배터리 케이스와 배터리를 냉각시키기 위한 냉각 채널을 포함하는 냉각부가 별물로 형성되지 않고 일체로 형성됨으로써 전체적인 배터리 시스템의 부피를 축소할 수 있고 전체적인 차량의 중량을 절감할 수 있다.
구체적으로, 냉각 채널(310)은 하방으로 볼록한 형태의 복수의 아치부(314)를 포함할 수 있다. 이때, 아치부(314)는 추후 설명할 방열핀의 중앙부(620)가 배치된 위치와 일렬로 정렬되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 냉각 채널(310)과 하부 패널(100) 사이에는 냉각 채널(310)의 상면과 하부 패널(100)의 하면이 접합된 복수의 접합부(312)가 형성될 수 있다. 이때, 추후 설명할 방열핀(600)의 중앙부(620)는 접합부(312)의 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
이처럼, 본 발명에 따르면 접합부(312) 사이에 방열핀(600)의 중앙부(620)가 위치함으로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 외부로부터 배터리 케이스의 아치부(314)에 힘이 전달될 시 아치부의 구조적인 특성에 의해 일차적으로 힘을 분산시키고, 분산된 힘이 방열핀의 중앙부(620)를 통해 외부로 배출되도록 되도록 하여 배터리 모듈(500)에 외부 충격이 전달되는 것을 방지할 수 있다.
더 나아가, 냉각 채널(310)의 아치부(314)의 크기와 관련하여, 아치부(314)의 너비(L)는 냉각 채널(310)의 최하단부터 하부 판넬(100)까지의 거리(H) 보다 크며, 바람직하게는 H가 L의 1/3이상일 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 배터리 모듈 (500) 사이에는 배터리 모듈(500)에서 발생하는 열을 방출하기 위한 방열핀(600)이 삽입될 수 있다. 구체적으로, 방열핀(600)은 상단부(610), 중앙부(620) 및 하단부(630)을 포함할 수 있다. 이때, 중앙부(620)는 배터리 모듈(500) 사이에 삽입되고 상단부(610) 및 하단부(630)는 배터리 모듈(500)의 일측으로 절곡되며 수평으로 연장되어 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 방열핀(600)의 하단부(630)는 배터리 모듈(500)의 일측으로 절곡되고 수평으로 연장된 제1수평부(632) 및 제1수평부(632)로부터 하방으로 경사지게 절곡되고 절곡된 지점으로부터 배터리 모듈(500)의 일측으로 수평으로 연장된 제2수평부(634)를 포함할 수 있다. 이때, 제2수평부(634)는 제1수평부(632) 보다 길게 연장되어 형성되는 것이 바람직하다.
보호 패널(400)은 냉각부(300)의 하방에 구비되며 배터리 모듈(500)을 보호하는 역할을 한다. 구체적으로, 보호 패널(400)의 상면에는 외부로부터 배터리 케이스에 전달되는 힘을 완충시키기 위한 완충부(410)가 구비될 수 있다. 이때, 완충부(410)는 도 4에 도시된 바와 같이 냉각 채널(310)의 상면이 하부 패널(100)의 하면에 접합되어 형성된 접합부(312) 하방에 구비될 수 있다. 아울러, 실시예에 따라, 완충부(410)는 탄성중합체(Elastomer)로 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로 완충부(410)의 역할을 상세히 설명하면, 외부로부터 배터리 케이스에 충격이 전달될 시, 완충부(410)는 도 4에 도시된 바와 같이 응력이 집중되는 것을 방지하되 외부로부터 전달된 힘을 분산시킬 수 있고, 분산된 힘은 방열핀(600)을 통해 외부로 배출시키면서 배터리 모듈(500)에 외부 충격이 전달되는 것을 방지할 수 있다.
배터리 모듈(500)은 친환경 차량에 탑재되는 고전압 배터리 일 수 있으며, 차량을 구동시키는 구동부, 예를 들어 모터 등에 동력을 제공하는 역할을 한다. 또한, 배터리 모듈(500) 사이에는 도 2에 도시된 바와 같이 배터리 모듈(500)에서 발생한 열을 방출하는 방열핀(600)이 삽입될 수 있다. 구체적으로, 방열핀(600)의 하단부의 제2수평부(634)는 냉각 채널(310)과 접합된 하부 패널(100)의 상면에 맞닿아 상기 냉각 채널(310) 내를 유동하는 냉각수를 통해 냉각되어 배터리 모듈(500)을 냉각시킬 수 있다. 아울러, 방열핀(600)은 열 전도도가 우수한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 5는 종래의 차량용 배터리 케이스와 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스에 동일한 외부 충격이 가해질 시 해당 외부 충격이 분산되는 효과를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스와 같이 아치부를 갖는 냉각부는 외부로부터 충격이 가해질 시 아치부에서 해당 충격을 분산시킴으로써 배터리 모듈로 해당 충격이 직접적으로 전달되는 것을 방지하여 배터리의 안전성을 향상시킬 수 있다.
100: 하부 패널 200: 측벽부재
210: 횡부재 220: 종부재
300: 냉각부 310: 냉각 채널
312: 접합부 314: 아치부
400: 보호 패널 410: 완충부
500: 배터리 모듈 600: 방열핀
610: 상단부 620: 중앙부
630: 하단부 632: 제1수평부
634: 제2수평부

Claims (12)

  1. 하부 패널;
    상기 하부 패널의 테두리를 따라 상기 하부 패널의 상면에 구비되며 내부 공간에 배터리 모듈이 수용되는 측벽부재;
    상기 하부 패널의 하방에 구비되고 상기 배터리 모듈을 냉각시키는 냉각 채널이 형성되며 상기 하부 패널의 하면에 접합된 냉각부; 및
    상기 냉각부의 하방에 구비되며 상기 배터리 모듈을 보호하기 위한 보호 패널;을 포함하는 차량용 배터리 케이스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 측벽부재의 내부 공간에는 상기 하부 패널의 상부에 배치되며 횡강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 횡부재 및 종강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 종부재가 구비되며, 상기 횡부재와 종부재 사이에 배터리 모듈이 수용되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 모듈 사이에는 상기 배터리 모듈에서 발생하는 열을 방출하는 방열핀이 삽입된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 방열핀은 상단부, 중앙부 및 하단부를 포함하며,
    상기 중앙부는 상기 배터리 모듈 사이에 삽입되고 상기 상단부 및 하단부는 상기 배터리 모듈의 일측으로 절곡되며 수평으로 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 방열핀의 하단부는 상기 배터리 모듈의 일측으로 절곡되고 수평으로 연장된 제1수평부 및 상기 제1수평부로부터 하방으로 경사지게 절곡되고 절곡된 지점부터 상기 배터리 모듈의 일측으로 수평으로 연장된 제2 수평부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2수평부는 상기 제1수평부보다 길게 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 냉각 채널과 상기 하부 패널 사이에는 상기 냉각 채널의 상면과 상기 하부 패널의 하면이 접합된 복수의 접합부가 형성되고,
    상기 방열핀의 중앙부는 상기 접합부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 냉각 채널은 하방으로 볼록한 형태의 복수의 아치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 아치부는 상기 방열핀의 중앙부가 배치된 위치와 일렬로 정렬되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 보호 패널 상면에 구비되되 상기 접합부의 하방에 구비되어 외부로부터 전달된 힘을 완충시키는 완충부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 완충부는 탄성중합체(Elastomer)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각 채널은 상기 하부 패널의 하면에 접합되고, 상기 하부 패널의 하면과 폐단면을 이루어 냉각수가 흐르는 유로를 이루며, 상기 유로는 상기 배터리 모듈이 삽입된 방향과 평행을 이루는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
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