KR20240081014A - 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법 - Google Patents

Abstract

배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법은 배터리 팩 케이스의 측면을 이루는 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법에 있어서, 메인 빔과, 상기 메인 빔의 하부에 길이방향을 따라 일체로 보강 빔이 압출 성형된 압출 프레임을 준비하는 단계; 상기 배터리 팩 케이스의 측면을 이루는 각 모서리부에 대응하여 상기 압출 프레임의 메인 빔과 보강 빔의 트림라인을 따라 절단하여 트림부를 형성하는 단계; 상기 압출 프레임의 트림부를 기준으로 양측 메인 빔과 양측 보강 빔을 절곡하여 상기 트림라인을 따라 트림된 단면이 매칭되도록 하는 단계; 및 상기 압출 프레임의 트림된 단면이 매칭된 부분을 따라 용접 접합하여 용접부를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법{Forming method of extrusion frame for battery pack case}

본 발명은 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기자동차에 적용되는 배터리 팩 케이스의 외측면을 이루는 압출 프레임을 일부만 트림 및 절곡 성형하고 내측만 용접하여 조립성 및 수밀 성능을 향상시키는 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기자동차는 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle), BEV(Battery Electric Vehicle), FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 등을 예로 들 수 있다.

상기 전기자동차는 차체에 배터리 모듈의 집합체인 고전압의 배터리 팩을 배터리 팩 케이스를 통하여 탑재하고 있으며, 상기 배터리 팩으로부터 전원을 공급받아 작동하는 구동모터를 동력원으로 하여 주행이 가능하다.

이러한 배터리 팩은 배터리 팩 케이스에 내장된 상태로 부피와 중량이 상당히 크기 때문에, 차체에 탑재하기 위해서 차체에 탑재 공간과 함께 강건한 체결력을 확보하는 것이 중요하다.

또한, 부피와 중량이 상당한 배터리 팩 케이스는 차체에 탑재하는 작업성의 확보 또한 중요한 문제로 작용하기 때문에, 당 업계에서는 상기 배터리 팩의 탑재를 위한 차체 설계의 연구 개발에 집중하고 있다.

상기한 바와 같은 배터리 팩 케이스는 내부에 배터리 팩을 내장하여 언더 바디의 사이드 실 사이에 구성되는 플로어 패널에 탑재된다.

도 1은 일반적인 분리형 압출 프레임이 적용된 배터리 팩 케이스의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 배터리 팩 케이스(10)는 전후좌우측의 각 측면을 이루는 압출 프레임(11)(21)을 분리 적용하여 각 모서리 부분에서 용접 접합하여 용접부(W)를 형성하고, 내부에는 격벽을 형성하여 측면 강성에 대응하고 있다.

이러한 압출 프레임(11)(21) 중에서, 좌우 측면을 이루는 압출 프레임(11)은 메인 빔(13)의 외측과 내측에 각각 보강 빔(15)(17)이 일체로 압출 성형된다.

또한, 후방 측면을 이루는 압출 프레임(21)은 메인 빔(23)의 내측에 보강 빔(25)이 일체로 압출 성형된다.

그리고 상기 배터리 팩 케이스(10)는 전후좌우측의 각 측면을 이루는 압출 프레임(11)(21)의 내측에 전후방향과 좌우방향으로 각각 보강 프레임(19)이 구성될 수 있다.

상기 도 1에서, 미설명 부호 'CP'는 쿨링 플레이트를 지칭한다.

그러나 상기한 바와 같이, 종래 기술에 따른 배터리 팩 케이스(10)의 경우, 전후좌우측의 각 측면을 이루는 각 압출 프레임(11)(21)이 각각 분할되어 각 모서리부에서 용접되어 용접부(W)를 형성하는데, 분할된 각 압출 프레임(11)(21)의 용접 품질에 따라 수밀 성능에 영향을 미치는 단점이 있다.

또한, 분할된 각 압출 프레임(11)(21)의 용접 품질에 따라 각 모서리부의 가공 및 치수 품질에 따라 용접 품질의 산포가 발생하는 등, 조립성이 나쁘다는 단점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 배터리 팩 케이스의 외면을 이루는 압출 프레임의 외측면은 연결 상태를 유지하면서 내측 일부만 부분 트림 후, 내측으로 절곡 성형하여 트림라인을 따라 용접함으로써 외측면에는 용접부가 형성되지 않도록 하여 조립성 및 수밀 성능을 향상시키는 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 배터리 팩 케이스의 측면을 이루는 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법에 있어서, 메인 빔과, 상기 메인 빔의 하부에 길이방향을 따라 일체로 보강 빔이 압출 성형된 압출 프레임을 준비하는 단계; 상기 배터리 팩 케이스의 측면을 이루는 각 모서리부에 대응하여 상기 압출 프레임의 메인 빔과 보강 빔의 트림라인을 따라 절단하여 트림부를 형성하는 단계; 상기 압출 프레임의 트림부를 기준으로 양측 메인 빔과 양측 보강 빔을 절곡하여 상기 트림라인을 따라 트림된 단면이 매칭되도록 하는 단계; 및 상기 압출 프레임의 트림된 단면이 매칭된 부분을 따라 용접 접합하여 용접부를 형성하는 단계를 포함하는 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법이 제공될 수 있다.

여기서, 상기 트림라인은 상기 압출 프레임의 평면상에서, 상기 메인 빔의 외측면의 두께를 제외한 메인 빔과 보강 빔에 폭 방향으로 형성되는 제1 트림라인; 상기 메인 빔의 외측면의 두께 부분 내측에서 상기 제1 트림라인과 연결되어 길이방향을 따라 일정 길이로 형성되는 제2 트림라인; 상기 메인 빔의 외측면의 두께 부분 내측에서 상기 제2 트림라인과 연결되어 폭방향을 따라 형성되는 제3 트림라인; 상기 제3 트림라인과 연결되어 상기 메인 빔과 보강 빔의 경계를 따라 일정 길이로 형성되는 제4 트림라인; 및 상기 제4 트림라인과 연결되어 상기 보강 빔에 폭 방향으로 형성되는 제5 트림라인을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 트림라인과 제 4트림라인은 동일한 길이로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제2 트림라인과 제 3트림라인은 동일한 길이로 이루어질 수 있다.

상기 트림부는 상기 배터리 팩 케이스의 외면을 이루는 상기 압출 프레임의 일부를 트림하여 제거하되, 상기 메인 빔의 외측면은 연결 상태를 유지하여 형성될 수 있다.

또한, 상기 용접부는 상기 트림부를 기준으로 양측 메인 빔과 양측 보강 빔을 절곡하여 매칭되는 트림라인을 따라 레이저 용접에 의해 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법에 의하면, 배터리 팩 케이스의 외면을 이루는 압출 프레임의 외측면은 연결 상태를 유지하면서 내측 일부만 트림라인을 따라 트림하여 트림부를 형성하고, 트림부에 내측으로 절곡 성형하여 트림라인을 따라 매칭된 부분을 용접함으로써 외면이 일체로 연결된 배터리 팩 케이스를 제조할 수 있다.

이에 따라, 배터리 팩 케이스는 외면에 용접부가 형성되지 않도록 하여 외관이 미려하고, 용접 공정을 줄여 작업성을 개선하며, 특히, 수밀 성능을 향상시키는 효과가 있다.

이외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 일반적인 분리형 압출 프레임이 적용된 배터리 팩 케이스의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법을 공정별로 도시한 공정도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법을 공정별로 도시한 공정도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법은 하나의 압출 프레임(51)의 외측면이 연결 상태를 유지하면서 내측 일부만 트림라인(TL)을 따라 트림 성형한 후, 트림부(60)의 내측으로 이를 절곡하여 트림라인(TL)을 따라 상호 매칭된 부분만 용접하는 것으로, 외면이 용접부(W) 없이 일체로 연결된 배터리 팩 케이스를 제공할 수 있다.

이러한 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법은 먼저, 배터리 팩 케이스의 측면을 이루는 압출 프레임(50)으로, 메인 빔(51)과, 상기 메인 빔(51)의 하부에 길이방향을 따라 일체로 보강 빔(53)이 압출 성형되어 준비되는 단계(S1)를 갖는다.

이어서, 상기 배터리 팩 케이스의 측면을 이루는 각 모서리부에 대응하여 상기 압출 프레임(50)의 메인 빔(51)과 보강 빔(53)의 트림라인(TL)을 따라 절단하여 트림부(60)를 형성하는 단계(S2)를 진행한다.

이때, 상기 트림라인(TL)은 상기 압출 프레임(50)의 평면상에서, 설명하면 다음과 같다.

즉, 상기 트림라인(TL)은 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 트림라인(TL1)(TL2)(TL3)(TL4)(TL5)으로 이루어진다.

상기 제1 트림라인(TL1)은 상기 메인 빔(51)의 외측면의 두께를 제외한 메인 빔(51)과 보강 빔(53)에 폭 방향을 따라 일직선으로 형성된다.

상기 제2 트림라인(TL2)은 상기 메인 빔(51)의 외측면의 두께 부분 내측에서 상기 제1 트림라인(TL1)과 연결되어 길이방향을 따라 일정 길이로 형성된다.

상기 제3 트림라인(TL3)은 상기 메인 빔(51)의 외측면의 두께 부분 내측에서 상기 제2 트림라인(TL2)과 연결되어 폭방향을 따라 상기 메인 빔(51)과 보강 빔(53)의 경계까지 형성된다.

이때, 상기 제2 트림라인(TL2)과 제 3트림라인(TL3)은 동일한 길이로 이루어진다.

상기 제4 트림라인(TL4)은 상기 제3 트림라인(TL3)과 연결되어 상기 메인 빔(51)과 보강 빔(53)의 경계를 따라 일정 길이로 형성된다.

이때, 상기 제1 트림라인(TL1)과 제 4트림라인(TL4)은 동일한 길이로 이루어진다.

또한, 상기 제5 트림라인(TL5)은 상기 제4 트림라인(TL4)과 연결되어 상기 보강 빔(53)에 폭 방향으로 형성된다.

그리고 상기 트림부(60)는 상기 배터리 팩 케이스의 외면을 이루는 상기 압출 프레임(50)의 일부를 트림하여 제거하되, 상기 메인 빔(51)의 외측면은 연결 상태를 유지하여 형성되어야 한다.

이와 같이, 상기 트림부(60)를 형성하는 단계(S2)에 이어, 상기 압출 프레임(50)의 트림부(60)를 기준으로 양측 메인 빔(51)과 양측 보강 빔(53)을 절곡하여 상기 트림라인(TL)을 따라 트림된 단면이 서로 매칭되도록 하는 단계(S3)를 진행한다.

이후, 상기 압출 프레임(50)의 트림된 단면이 매칭된 부분을 따라 용접 접합하여 용접부(W)를 형성하는 단계(S4)를 진행한다.

이때, 상기 용접부(W)는 상기 트림부(60)를 기준으로 양측 메인 빔(51)과 양측 보강 빔(53)을 절곡하여 매칭되는 트림라인(TL)을 따라 레이저 용접에 의해 이루어질 수 있다.

이때. 상기 양측 메인 빔(51)의 외측면은 트림되지 않은 부분으로 절곡만 되어 최초의 압출 프레임(50)의 외측면에 용접부(W) 없이 일체의 상태를 유지한다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법은 배터리 팩 케이스의 외면을 이루는 압출 프레임(50)의 외측면은 용접부(W) 없이 연결된 상태 그대로 내측 일부만 트림라인(TL)을 따라 트림하여 트림부(60)를 형성한다.

이후, 압출 프레임(50)은 트림부(60)에 대하여 내측으로 절곡 성형하여 트림라인(TL)을 따라 매칭된 부분만 용접 접합함으로써 외면에 용접부(W) 없이도 일체로 연결된 배터리 팩 케이스를 제조할 수 있다.

이에 따라, 배터리 팩 케이스는 외면의 용접부 불량에 의한 수밀 성능의 문제점을 해소할 수 있으며, 외관이 미려하고, 용접 공정을 줄여 작업성을 개선할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

50... 압출 프레임
51... 메인 빔
53... 보강 빔
60... 트림부
TL... 트림라인
W... 용접부

Claims (10)

1. 배터리 팩 케이스의 측면을 이루는 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법에 있어서,
   메인 빔과, 상기 메인 빔의 하부에 길이방향을 따라 일체로 보강 빔이 압출 성형된 압출 프레임을 준비하는 단계;
   상기 배터리 팩 케이스의 측면을 이루는 각 모서리부에 대응하여 상기 압출 프레임의 메인 빔과 보강 빔의 트림라인을 따라 절단하여 트림부를 형성하는 단계;
   상기 압출 프레임의 트림부를 기준으로 양측 메인 빔과 양측 보강 빔을 절곡하여 상기 트림라인을 따라 트림된 단면이 매칭되도록 하는 단계; 및
   상기 압출 프레임의 트림된 단면이 매칭된 부분을 따라 용접 접합하여 용접부를 형성하는 단계;
   를 포함하는 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 트림라인은
   상기 압출 프레임의 평면상에서,
   상기 메인 빔의 외측면의 두께를 제외한 메인 빔과 보강 빔에 폭 방향으로 형성되는 제1 트림라인;
   상기 메인 빔의 외측면의 두께 부분 내측에서 상기 제1 트림라인과 연결되어 길이방향을 따라 일정 길이로 형성되는 제2 트림라인;
   상기 메인 빔의 외측면의 두께 부분 내측에서 상기 제2 트림라인과 연결되어 폭방향을 따라 형성되는 제3 트림라인;
   상기 제3 트림라인과 연결되어 상기 메인 빔과 보강 빔의 경계를 따라 일정 길이로 형성되는 제4 트림라인; 및
   상기 제4 트림라인과 연결되어 상기 보강 빔에 폭 방향으로 형성되는 제5 트림라인;
   을 포함하는 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 트림라인과 제 4트림라인은 동일한 길이로 이루어지는 배터리 케이스용 압출 프레임의 성형 방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제2 트림라인과 제 3트림라인은 동일한 길이로 이루어지는 배터리 케이스용 압출 프레임의 성형 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 트림부는
   상기 배터리 팩 케이스의 외면을 이루는 상기 압출 프레임의 일부를 트림하여 제거하되, 상기 메인 빔의 외측면은 연결 상태를 유지하여 형성되는 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 용접부는
   상기 트림부를 기준으로 양측 메인 빔과 양측 보강 빔을 절곡하여 매칭되는 트림라인을 따라 레이저 용접에 의해 이루어지는 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법.
7. 메인 빔과 보강 빔이 일체로 압출 성형되어 배터리 팩 케이스의 측면을 이루는 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법에 있어서,
   상기 배터리 팩 케이스의 측면을 이루는 각 모서리부에 대응하여 상기 메인 빔의 외측면은 연결 상태를 유지한 상태로, 메인 빔과 보강 빔의 트림라인을 따라 절단하여 트림부를 형성하는 단계;
   상기 트림부를 기준으로 양측 메인 빔과 양측 보강 빔을 절곡하여 상기 트림라인을 따라 트림된 단면이 상호 매칭되도록 하는 단계; 및
   상기 메인 빔과 보강 빔의 각 트림된 단면이 매칭된 부분을 따라 레이저 용접 접합하여 용접부를 형성하는 단계;
   를 포함하는 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 트림라인은
   상기 압출 프레임의 평면상에서,
   상기 메인 빔의 외측면의 두께를 제외한 메인 빔과 보강 빔에 폭 방향으로 형성되는 제1 트림라인;
   상기 메인 빔의 외측면의 두께 부분 내측에서 상기 제1 트림라인과 연결되어 길이방향을 따라 일정 길이로 형성되는 제2 트림라인;
   상기 메인 빔의 외측면의 두께 부분 내측에서 상기 제2 트림라인과 연결되어 폭방향을 따라 형성되는 제3 트림라인;
   상기 제3 트림라인과 연결되어 상기 메인 빔과 보강 빔의 경계를 따라 일정 길이로 형성되는 제4 트림라인; 및
   상기 제4 트림라인과 연결되어 상기 보강 빔에 폭 방향으로 형성되는 제5 트림라인;
   을 포함하는 배터리 팩 케이스용 압출 프레임의 성형 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 트림라인과 제 4트림라인은 동일한 길이로 이루어지는 배터리 케이스용 압출 프레임의 성형 방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 트림라인과 제 3트림라인은 동일한 길이로 이루어지는 배터리 케이스용 압출 프레임의 성형 방법.

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