KR20230104439A - 배터리 탑재공간을 확장시킨 전기차량용 배터리 케이스 - Google Patents

배터리 탑재공간을 확장시킨 전기차량용 배터리 케이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기차량 전용의 배터리 케이스에 있어서,
측면을 따라 상부로 돌출된 외벽이 이루어지고, 상기 외벽 내측에는 임의의 수용공간을 형성하는 본체; 적어도 하나의 보강재로 이루어져 상기 본체의 외벽을 따라 결합되는 사이드 멤버; 상기 본체의 수용공간에 수용되어 상기 사이드 멤버에 의해 은폐되면서, 외부충격에 대해 1차적으로 완충된 압력이 가해지는 배터리 팩; 및 적어도 하나의 보강재로 이루어져 상기 본체의 저면 외측에 설치되는 크로스 멤버를 포함하는 것을 특징으로 하여,
보다 우수한 본체 내측의 공간활용도를 기대할 수 있고, 이에 따라, 보다 확장된 배터리 탑재공간을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

배터리 탑재공간을 확장시킨 전기차량용 배터리 케이스{BATTERY CASE FOR ELECTRIC VEHICLE WITH EXPANDED MOUNTING SPACE OF BATTERY}
본 발명은 본체 내측에 크로스 멤버가 장착된 기존의 배터리 케이스를 개량하여 크로스 멤버가 본체 외측에 장착되도록 하며, 크로스 멤버에 의한 강성은 그대로 유지되도록 한 구성을 통해 보다 우수한 본체 내측의 공간활용도를 기대할 수 있고, 이에 따라, 보다 확장된 배터리 탑재공간을 확보할 수 있는 배터리 탑재공간을 확장시킨 전기차량용 배터리 케이스에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차는 휘발유, 경유 등의 석유나, LPG, LNG 등의 천연가스와 같은 화석연료를 주로 사용하고 있다.
그러나, 화석연료는 매장량이 한정된 자원으로 시간이 갈수록 고갈되고 있고, 사용과정에서 대기 환경을 오염시키는 다양한 배기가스가 배출될 뿐만 아니라, 지구 온난화의 주요원인으로 작용하고 있는 이산화탄소를 다량으로 배출하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해소할 대안으로, 전기를 에너지원으로 이동하는 전기자동차가 제안되었으며, 상기 전기자동차는 순수 전기차(battery powered EV), 연료 전지를 전동기로 사용하는 연료 전지 전기차(fuel cell EV), 전동기와 엔진(engine)을 함께 이용하는 하이브리드 전기차(hybrid EV) 등이 개발되고 있다.
여기서, 전기자동차에 적용되는 배터리 팩은 이차전지셀(Cell)의 집합체인 모듈(Module)이 내부에 다수가 장착되는 형태로 구성되는데, 이와 같은 배터리 팩이 장착된 전기자동차는 차량 충돌시 화재와 폭발로 이어져 운전자와 탑승자에게 심각한 사고를 유발할 수 있다.
따라서, 배터리 케이스는 내부의 배터리 팩을 보호하기 위해 내충돌 특성이 중요하고, 차량 운행 중 도로면으로부터 유발되는 각종 진동에 대한 강성 보강이 중요하다.
이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 배터리 케이스(10)는 보강재로 이루어져 측면에 설치되는 사이드 멤버(11)와, 내측에 다수개 설치되는 크로스 멤버(12)를 이용하여 배터리 팩(13)을 보호하고 있다.
그러나, 상기 종래의 배터리 케이스는 크로스 멤버(12)가 차지하는 공간에 의해 배터리가 장착될 수 있는 공간은 협소해지고, 이러한 배터리의 제한된 장착은 주행거리를 늘리기 위한 CTP, CTB 등의 기술 등이 개발되고 있는 시점에서 다소 불리하게 작용될 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 보강구성에 따른 강성을 확보 및 유지하면서도 배터리의 장착공간을 늘릴 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1816912호(발명의 명칭: 전기차용 배터리 케이스 및 그것의 제조방법)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본체 내측에 크로스 멤버가 장착된 기존의 배터리 케이스를 개량하여 크로스 멤버가 본체 외측에 장착되도록 하며, 크로스 멤버에 의한 강성은 그대로 유지되도록 한 구성을 통해 보다 우수한 본체 내측의 공간활용도를 기대할 수 있고, 이에 따라, 보다 확장된 배터리 탑재공간을 확보할 수 있는 배터리 탑재공간을 확장시킨 전기차량용 배터리 케이스를 제공하는데 목적이 있다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단인 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차량 전용의 배터리 케이스에 있어서, 측면을 따라 상부로 돌출된 외벽이 이루어지고, 상기 외벽 내측에는 임의의 수용공간을 형성하는 본체; 적어도 하나의 보강재로 이루어져 상기 본체의 외벽을 따라 결합되는 사이드 멤버; 상기 본체의 수용공간에 수용되어 상기 사이드 멤버에 의해 은폐되면서, 외부충격에 대해 1차적으로 완충된 압력이 가해지는 배터리 팩; 및 적어도 하나의 보강재로 이루어져 상기 본체의 저면 외측에 설치되는 크로스 멤버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 크로스 멤버는, 상기 본체의 저면 외측에 상기 사이드 멤버를 가로지르는 방향으로 설치되되, 상기 사이드 멤버의 길이방향을 따라 미리 설정된 간격으로 다수개 배치될 수 있다.
또한, 상기 본체 및 상기 크로스 멤버가 상호 대면하는 면에 형성되어 상기 크로스 멤버를 상기 본체에 분리가능하게 결합시키면서 상기 크로스 멤버가 상기 본체로부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이탈방지부재는, 상기 본체 및 상기 크로스 멤버가 상호 대면하는 면 중 어느 하나의 면에 상기 사이드 멤버를 가로지르는 방향으로 상기 크로스 멤버의 개수에 대응 형성되는 가이드 홈; 및 상기 본체 및 상기 크로스 멤버가 상호 대면하는 면 중 다른 하나의 면에 상기 가이드 홈과 대응하도록 돌출 형성되어 상기 가이드 홈에 분리가능하게 결합되는 가이더를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 탑재공간을 확장시킨 전기차량용 배터리 케이스는, 본체 내측에 크로스 멤버가 장착된 기존의 배터리 케이스를 개량하여 크로스 멤버가 본체 외측에 장착되도록 하며, 크로스 멤버에 의한 강성은 그대로 유지되도록 한 구성을 통해 보다 우수한 본체 내측의 공간활용도를 기대할 수 있고, 이에 따라, 보다 확장된 배터리 탑재공간을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 슬라이드 분리결합 방식의 보다 용이한 구조설계로 이루어지는 이탈방지부재를 통해, 크로스 멤버의 강성을 이용한 배터리 팩 보호기능 사용 시에는 본체로부터 이탈되는 것을 방지하면서, 크로스 멤버의 내구성 소진 시에는 본체로부터 보다 용이하게 분리하여 신속히 교체할 수 있는 장점이 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 전기차량용 배터리 케이스를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 탑재공간을 확장시킨 전기차량용 배터리 케이스의 구성을 나타낸 사시도.
도 3은 도 2에 따른 상기 배터리 케이스의 평면도.
도 4는 도 2에 따른 상기 배터리 케이스의 저면도.
도 5는 도 2에 따른 상기 배터리 케이스의 측면도.
도 6은 도 2에 따른 상기 배터리 케이스의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 탑재공간을 확장시킨 전기차량용 배터리 케이스의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에 따른 상기 배터리 케이스의 평면도이며, 도 4는 도 2에 따른 상기 배터리 케이스의 저면도이고, 도 5는 도 2에 따른 상기 배터리 케이스의 측면도이며, 도 6은 도 2에 따른 상기 배터리 케이스의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 탑재공간을 확장시킨 전기차량용 배터리 케이스(100)는 전기차량 전용의 배터리 케이스에 있어서, 본체(110), 사이드 멤버(120), 배터리 팩(130), 크로스 멤버(140) 및 이탈방지부재(150)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 본체(110)는 후술될 전체적인 구성을 지지하는 몸체로서, 강성의 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이러한 상기 본체(110)는 본 발명에 의하면, 연직방향과 수직을 이루는 방향으로 임의의 길이를 갖도록 연장되면서, 그 측면을 따라 상부로 돌출된 외벽이 이루어지고, 상기 외벽 내측에는 임의의 수용공간을 형성하도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본체(110)의 저면에는 후술될 이탈방지부재(150)의 구성을 위한 홈이 마련될 수 있는데, 이는 상기 이탈방지부재(150)의 설명에서 보다 상세히 기술하기로 한다.
상기 사이드 멤버(120)는 외부충격에 대해 상기 본체(110)의 측면 및 후술될 배터리 팩(130)을 1차적으로 보호하기 위한 보강 프레임으로서, 적어도 하나의 보강재로 이루어져, 상기 본체(110)의 길이방향으로 연장되는 길이를 가지면서 상기 본체(110)의 외벽을 따라 결합되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 보강재는 금속소재가 적용될 수 있으나, 플라스틱 복합소재가 적용될 수도 있으며, 이에 한정되지 않고, 해당관련분야의 통상지식을 가진 당업자에 의해 본 발명의 기술적 범위 내에서 다양한 공지의 보강재가 취급 및 조합될 수 있다.
상기 배터리 팩(130)은 이차전지셀(Cell)의 집합체인 모듈(Module)형으로 이루어져 전기차량에 전원을 제공하기 위한 구성으로, 상기 본체(110)의 수용공간에 수용되는 복수의 배터리(131)로 이루어질 수 있고, 상기 사이드 멤버(120)에 의해 은폐되면서, 외부충격에 대해 1차적으로 완충된 압력이 가해진다.
상기 크로스 멤버(140)는 외부충격에 대해 상기 본체(110)의 외측에서 상기 사이드 멤버(120)의 강성이 보다 향상되도록 간접적으로 지지하면서 상기 배터리 팩(130)을 2차적으로 보호하는 보강 프레임으로서, 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 보강재로 이루어져 상기 본체(110)의 저면 외측에 설치되는 것이 바람직하다.
이러한 상기 크로스 멤버(140)는 더 바람직하게는, 상기 본체(110)의 저면 외측에 상기 사이드 멤버(120)를 가로지르는 방향으로 설치되되, 상기 사이드 멤버(120)의 길이방향을 따라 미리 설정된 간격으로 다수개 배치될 수 있다.
또한, 상기 크로스 멤버(140)는 상술한 사이드 멤버(120)에 적용된 보강재가 동일하게 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 사이드 멤버(120)에 적용된 보강재와 상이한 다양한 공지의 보강재가 취급 및 조합될 수 있음은 물론이다.
상기 이탈방지부재(150)는 본체(110) 및 상기 크로스 멤버(140)가 상호 대면하는 면에 형성되어 상기 크로스 멤버(140)를 본체(110)에 분리가능하게 결합시키면서 상기 크로스 멤버(140)가 본체(110)로부터 이탈되는 것을 방지하는 구성으로서, 좀 더 구체적으로는, 가이드 홈(미도시) 및 가이더(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가이드 홈은 본체(110) 및 상기 크로스 멤버(140)가 상호 대면하는 면 중 어느 하나의 면에 상기 사이드 멤버(120)를 가로지르는 방향으로 상기 크로스 멤버(140)의 개수에 대응 형성될 수 있다.
상기 가이더는 본체(110) 및 상기 크로스 멤버(140)가 상호 대면하는 면 중 다른 하나의 면에 상기 가이드 홈과 대응하도록 돌출 형성되어 상기 가이드 홈에 분리가능하게 결합되고, 상기 본체(110) 및 크로스 멤버(140)의 분리 및 결합 시에, 상기 가이드 홈을 따라 이동하도록 구성될 수 있다.
이러한 상기 가이드 홈 및 가이더로 이루어지는 상기 이탈방지부재(150)에 의해 상기 본체(110) 및 크로스 멤버(140)는 사용자가 교체를 진행하고자 할 경우, 슬라이딩되는 형태로 상호 분리 및 결합될 수 있다.
따라서, 본 발명의 배터리 탑재공간을 확장시킨 전기차량용 배터리 케이스(100)는 본체(110) 내측에 크로스 멤버(140)가 장착된 기존의 배터리 케이스를 개량하여 크로스 멤버(140)가 본체(110) 외측에 장착되도록 하며, 크로스 멤버(140)에 의한 강성은 그대로 유지되도록 한 구성을 통해 보다 우수한 본체(110) 내측의 공간활용도를 기대할 수 있고, 이에 따라, 보다 확장된 배터리(131) 탑재공간을 확보할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 슬라이드 분리결합 방식의 보다 용이한 구조설계로 이루어지는 이탈방지부재(150)를 통해, 크로스 멤버(140)의 강성을 이용한 배터리 팩(130) 보호기능 사용 시에는 본체(110)로부터 이탈되는 것을 방지하면서, 크로스 멤버(140)의 내구성 소진 시에는 본체(110)로부터 보다 용이하게 분리하여 신속히 교체할 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
100 : 배터리 케이스
110 : 본체
120 : 사이드 멤버
130 : 배터리 팩
131 : 배터리
140 : 크로스 멤버
150 : 이탈방지부재

Claims (4)

  1. 전기차량 전용의 배터리 케이스에 있어서,
    측면을 따라 상부로 돌출된 외벽이 이루어지고, 상기 외벽 내측에는 임의의 수용공간을 형성하는 본체;
    적어도 하나의 보강재로 이루어져 상기 본체의 외벽을 따라 결합되는 사이드 멤버;
    상기 본체의 수용공간에 수용되어 상기 사이드 멤버에 의해 은폐되면서, 외부충격에 대해 1차적으로 완충된 압력이 가해지는 배터리 팩; 및
    적어도 하나의 보강재로 이루어져 상기 본체의 저면 외측에 설치되는 크로스 멤버를 포함하는 배터리 탑재공간을 확장시킨 전기차량용 배터리 케이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 크로스 멤버는,
    상기 본체의 저면 외측에 상기 사이드 멤버를 가로지르는 방향으로 설치되되, 상기 사이드 멤버의 길이방향을 따라 미리 설정된 간격으로 다수개 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 탑재공간을 확장시킨 전기차량용 배터리 케이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 본체 및 상기 크로스 멤버가 상호 대면하는 면에 형성되어 상기 크로스 멤버를 상기 본체에 분리가능하게 결합시키면서 상기 크로스 멤버가 상기 본체로부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 탑재공간을 확장시킨 전기차량용 배터리 케이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이탈방지부재는,
    상기 본체 및 상기 크로스 멤버가 상호 대면하는 면 중 어느 하나의 면에 상기 사이드 멤버를 가로지르는 방향으로 상기 크로스 멤버의 개수에 대응 형성되는 가이드 홈; 및
    상기 본체 및 상기 크로스 멤버가 상호 대면하는 면 중 다른 하나의 면에 상기 가이드 홈과 대응하도록 돌출 형성되어 상기 가이드 홈에 분리가능하게 결합되는 가이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 탑재공간을 확장시킨 전기차량용 배터리 케이스.
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