KR20240084820A - 배터리 팩 케이스 - Google Patents

배터리 팩 케이스 Download PDF

Info

Publication number
KR20240084820A
KR20240084820A KR1020220169516A KR20220169516A KR20240084820A KR 20240084820 A KR20240084820 A KR 20240084820A KR 1020220169516 A KR1020220169516 A KR 1020220169516A KR 20220169516 A KR20220169516 A KR 20220169516A KR 20240084820 A KR20240084820 A KR 20240084820A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
case
battery pack
aluminum
aluminum plate
joined
Prior art date
Application number
KR1020220169516A
Other languages
English (en)
Inventor
오흥준
김경보
박찬훈
박병학
이재헌
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
주식회사 성우하이텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사, 주식회사 성우하이텍 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020220169516A priority Critical patent/KR20240084820A/ko
Priority to US18/238,988 priority patent/US20240194997A1/en
Priority to CN202311196526.7A priority patent/CN118156712A/zh
Publication of KR20240084820A publication Critical patent/KR20240084820A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/244—Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/222—Inorganic material
    • H01M50/224—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/236—Hardness
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • H01M50/273—Lids or covers for the racks or secondary casings characterised by the material
    • H01M50/276—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

배터리 팩 케이스가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스는, i)케이스 패널과, ii)적어도 하나의 알루미늄 판재를 포함하며, 케이스 패널의 가장자리 부분에 결합되는 케이스 아웃터 프레임과, iii)적어도 하나의 알루미늄 판재를 포함하며, 케이스 패널의 가장자리 부분 및 상부 면에 결합되는 케이스 인너 프레임과, iv)케이스 아웃터 프레임 및 케이스 인너 프레임의 상부에 결합되는 케이스 커버를 포함할 수 있다.

Description

배터리 팩 케이스{BATTERY PACK CASE}
본 발명의 실시 예는 배터리 팩 어셈블리(Battery Pack Assembly)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적어도 하나의 배터리 모듈 어셈블리(Battery Module Assembly)를 패키징 하도록 되어 있는 배터리 팩 케이스에 관한 것이다.
최근 환경오염 문제 및 대체 에너지 개발에 대한 노력으로 전기 자동차의 개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
전기 자동차에는 차량을 구동시키기 위한 구동모터와, 구동모터에 전력을 공급하는 고전압의 배터리 팩 어셈블리(Battery Pack Assembly)가 탑재되어 있다. 배터리 팩 어셈블리는 구동모터를 구동시키는 에너지원으로서, 인버터를 통해 고전압의 전력을 구동모터에 공급할 수 있다.
배터리 팩 어셈블리는 통상적으로 차체의 하부, 예를 들면 언더 바디의 플로워 패널에 탑재된다. 배터리 팩 어셈블리는 배터리 팩 케이스와, 배터리 팩 케이스에 장착되는 적어도 하나의 배터리 모듈 어셈블리(Battery Module Assembly)를 구비하고 있다.
여기서, 적어도 하나의 배터리 모듈 어셈블리는 배터리 모듈 케이스의 내부에 복수의 배터리 셀들을 패키징 하며, 외부의 충격 등으로부터 복수의 배터리 셀들을 보호하도록 되어 있다.
한편, 배터리 팩 케이스는 프론트부, 리어부, 그리고 사이드부를 구성하는 케이스 프레임으로서, 복수의 알루미늄 압출재들을 구비하고 있다. 복수의 알루미늄 압출재들의 각각은 배터리 팩 케이스의 강성 보강을 위하여 복잡한 단면으로 압출 성형된다.
따라서, 배터리 팩 케이스는 복수의 알루미늄 압출재들에 의하여 중량이 증가할 수밖에 없다. 이에, 당 업계에서는 배터리 팩 케이스를 경량화 하면서 차체와 배터리 팩 케이스의 강건한 연결성을 확보할 수 있는 연구 개발에 집중하고 있다.
또한, 종래 기술에서는 복잡한 단면 형상을 갖는 복수의 알루미늄 압출재들을 압출 성형하기 때문에, 생산성 저하를 유발할 수 있고, 복잡한 단면 형상의 치수 정밀도를 맞추기가 어려운 실정이다.
더 나아가, 복수의 알루미늄 압출재들은 MIG(Metal Inert Gas Welding) 방식으로 결합되며, 복수의 알루미늄 압출재들과 케이스 패널은 FSW(Friction Stir Welding) 방식으로 결합되고 있다.
그런데, 이와 같은 MIG 방식과 FSW 방식은 용접열로 인해 복수의 알루미늄 압출재들과 케이스 패널의 열화 및 열 변형을 유발할 수 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 알루미늄 압출재의 사용을 최소화하여 배터리 팩 어셈블리의 경량화와 생산성 향상을 도모할 수 있도록 한 배터리 팩 케이스를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시 예들은 단면 형상의 불량 발생을 줄일 수 있고, MIG 방식과 FSW 방식의 용접을 최소화할 수 있도록 한 배터리 팩 케이스를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스는, i)케이스 패널과, ii)적어도 하나의 알루미늄 판재를 포함하며, 상기 케이스 패널의 가장자리 부분에 결합되는 케이스 아웃터 프레임과, iii)적어도 하나의 알루미늄 판재를 포함하며, 상기 케이스 패널의 가장자리 부분 및 상부 면에 결합되는 케이스 인너 프레임과, iv)상기 케이스 아웃터 프레임 및 상기 케이스 인너 프레임의 상부에 결합되는 케이스 커버를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 케이스 아웃터 프레임은 상기 케이스 패널의 전방 가장자리 부분에 결합되는 프론트 멤버 어셈블리와, 상기 케이스 패널의 후방 가장자리 부분에 결합되는 리어 멤버 어셈블리와, 상기 케이스 패널의 양측 가장자리 부분에 각각 결합되는 사이드 멤버 어셈블리를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 케이스 인너 프레임은 상기 케이스 아웃터 프레임의 내측에서 상기 케이스 패널의 가장자리 부분 및 상부 면에 결합되는 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 프론트 멤버 어셈블리는 상기 케이스 패널의 전방 가장자리 부분에 용접으로 결합되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 제1 알루미늄 판재와, 상기 제1 알루미늄 판재에 용접으로 결합되고, 적어도 하나의 제1 용접 홀이 형성되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 제2 알루미늄 판재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 제1 알루미늄 판재와 상기 제2 알루미늄 판재는 스폿 용접으로 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 케이스 패널의 전방 가장자리 부분과 상기 제1 알루미늄 판재는 상기 적어도 하나의 제1 용접 홀을 통해 스폿 용접으로 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 프론트 멤버 어셈블리는 상기 제1 알루미늄 판재와 상기 제2 알루미늄 판재의 사이에 형성되는 적어도 하나의 제1 폐 구간부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 리어 멤버 어셈블리는 상기 케이스 패널의 후방 가장자리 부분에 용접으로 결합되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 제3 알루미늄 판재와, 상기 제3 알루미늄 판재에 용접으로 결합되고, 적어도 하나의 제2 용접 홀이 형성되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 제4 알루미늄 판재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 제3 알루미늄 판재와 상기 제4 알루미늄 판재는 스폿 용접으로 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 케이스 패널의 후방 가장자리 부분과 상기 제3 알루미늄 판재는 상기 적어도 하나의 제2 용접 홀을 통해 스폿 용접으로 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 리어 멤버 어셈블리는 상기 제3 알루미늄 판재와 상기 제4 알루미늄 판재의 사이에 형성되는 적어도 하나의 제2 폐 구간부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 사이드 멤버 어셈블리는 상기 케이스 패널의 양측 가장자리 부분에 용접으로 각각 결합되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 제5 알루미늄 판재와, 상기 제5 알루미늄 판재에 용접으로 결합되고, 복수의 제3 용접 홀들이 형성되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 제6 알루미늄 판재와, 상기 제6 알루미늄 판재에 결합되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 복수의 벌크 헤드들을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 케이스 패널의 양측 가장자리 부분과 상기 제5 알루미늄 판재는 스폿 용접으로 각각 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 제6 알루미늄 판재와 상기 복수의 벌크 헤드들은 복수의 제3 용접 홀들을 통해 스폿 용접으로 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 제6 알루미늄 판재는 상하 방향으로 배치된 제1 부분과, 상기 제1 부분에서 '⊃'의 형상으로 연장되며, 복수의 제3 용접 홀들이 형성된 제2 부분을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 사이드 멤버 어셈블리는 서로 결합된 상기 제5 알루미늄 판재와 상기 제1 부분의 사이에 형성되는 적어도 하나의 제3 폐 구간부와, 서로 결합된 상기 제5 알루미늄 판재와 상기 제2 부분의 사이에 형성되는 제4 폐 구간부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 복수의 벌크 헤드들은 알루미늄 소재로 이루어지며, 상기 제4 폐 구간부에 배치되고, 상기 복수의 용접 홀들을 통해 상기 제2 부분과 스폿 용접으로 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리는 상기 케이스 패널의 가장자리 부분 및 상부 면에 용접으로 결합되며, 설정된 형상으로 압출 성형된 알루미늄 압출재와, 상기 알루미늄 압출재와 용접으로 결합되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 제7 알루미늄 판재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 알루미늄 압출재는 사각 단면 형상으로 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 제7 알루미늄 판재는 상기 알루미늄 압출재가 내측에 위치하도록 '∩'의 형상으로 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스에 있어서, 상기 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리는 상기 알루미늄 압출재의 내부에 형성되는 적어도 하나의 제5 폐 구간부와, 상기 알루미늄 압출재와 상기 제7 알루미늄 판재의 사이에 형성되는 제6 폐 구간부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 비교적 단면 형상이 복잡한 알루미늄 압출재의 적용을 최소화함으로써, 단면 형상의 불량 발생을 최소화할 수 있고, 배터리 팩 어셈블리의 설계 자유도를 높일 수 있으며, 배터리 팩 어셈블리의 경량화와 생산성 향상을 도모할 수 있다.
그 외에 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.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스를 도시한 결합 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 프론트 멤버 어셈블리를 도시한 결합 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 프론트 멤버 어셈블리를 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 프론트 멤버 어셈블리를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 리어 멤버 어셈블리를 도시한 결합 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 리어 멤버 어셈블리를 도시한 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 리어 멤버 어셈블리를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 사이드 멤버 어셈블리를 도시한 결합 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 사이드 멤버 어셈블리를 도시한 분해 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 사이드 멤버 어셈블리를 도시한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 크로스 멤버 어셈블리를 도시한 결합 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 크로스 멤버 어셈블리를 도시한 분해 사시도이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 크로스 멤버 어셈블리를 도시한 단면도이다.
위에서 참조된 도면들은 반드시 축적에 맞추어 도시된 것은 아니고, 본 발명의 기본 원리를 예시하는 다양한 선호되는 특징들의 다소 간략한 표현을 제시하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 특정 치수, 방향, 위치, 및 형상을 포함하는 본 발명의 특정 설계 특징들이 특정 의도된 응용과 사용 환경에 의해 일부 결정될 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
여기에서 사용되는 용어는 오직 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적이고, 본 개시를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들은, 문맥상 명시적으로 달리 표시되지 않는 한, 복수 형태들을 또한 포함하는 것으로 의도된다.
본 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 '포함하는' 이라는 용어는 명시된 특징들, 정수, 단계들, 작동, 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계들, 작동, 컴포넌트들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것은 아니라는 것이 또한 이해되어야 할 것이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, '및/또는' 이라는 용어는 연관되어 나열된 하나 이상의 항목들 중 임의의 하나 또는 모든 조합들을 포함한다.
본 명세서에서 '결합된' 이라는 용어는 컴포넌트들이 상호 간에 직접 연결되거나 또는 하나 이상의 매개 컴포넌트들을 통해 간접적으로 연결되는 두 개의 컴포넌트들 간의 물리적 관계를 표시한다.
여기에서 사용되는 바와 같은 차량', '차량의', '자동차' 또는 본 명세서에서 사용되는 다른 유사 용어는 일반적으로, 승용 차량, 스포츠 유틸리티 차량(SUV), 버스, 트럭, 다양한 상용 차량을 포함하는 자동차(passenger automobiles)를 포함하고, 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 전기차 기반의 PBV 차량(Purpose Built Vehicle), 수소 동력 차량 및 다른 대체 연료 차량(예를 들어, 석유가 아닌 다른 리소스로부터 유도된 연료)을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스를 도시한 결합 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스(100)는 친환경 차량의 차체에 장착되는 배터리 팩 어셈블리(Battery Pack Assembly)에 적용될 수 있다.
여기서, 상기 친환경 차량은 하이브리드 차량, 전기 차량, 수소 동력 차량(당업자는 통상 '수소 전기차'라고도 한다), 그리고 전기차 기반의 목적 기반 모빌리티 차량(Purpose Built Vehicle: PBV 차량)을 포함할 수 있다.
하나의 예에서, 상기 배터리 팩 어셈블리는, 전기 차량의 차체에 각종 의장부품들을 조립하는 공정에서, 차체에 장착될 수 있다. 더 나아가, 상기 배터리 팩 어셈블리는 차체의 로워 바디, 예를 들면 샤시 프레임, 롤링 샤시 또는 스케이트 보드 타입의 바디 구조체에 장착될 수 있다.
본 명세서에서, 하기의 구성요소를 설명하기 위한 기준 방향은, 도면을 기준으로 할 때, 전방, 후방 및 상하 방향으로 설정될 수 있다.
또한, 본 명세서에서, 구성요소의 '상단부', '상부', '상단' 또는 '상부 면'은 도면에서 상대적으로 상측에 있는 구성요소의 단부, 부, 단, 또는 면을 나타내고, 구성요소의 '하단부', '하부', '하단' 또는 '하부 면'은 도면에서 상대적으로 하측에 있는 구성요소의 단부, 부, 단, 또는 면을 나타낸다.
더 나아가, 본 명세서에서 구성요소의 단(예를 들어, 일측 단 또는 다른 일측 단 등)은 임의의 한 방향으로 구성요소의 끝을 나타내며, 구성요소의 단부(예를 들어, 일측 단부 또는 다른 일측 단부 등)는 그 끝을 포함하는 구성요소의 일정 부분을 나타낸다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스(100)는 내부에 복수의 배터리 셀(도시하지 않음)들이 패키징 된 적어도 하나의 배터리 모듈 어셈블리(Battery Module Assembly)(도시하지 않음)를 장착하도록 되어 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스(100)는 알루미늄 압출재의 사용을 최소화하여 배터리 팩 어셈블리의 경량화와 생산성 향상을 도모할 수 있고, 단면 형상의 불량 발생을 줄일 수 있으며, MIG 방식과 FSW 방식의 용접을 최소화할 수 있는 구조로 이루어진다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스를 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 배터리 팩 케이스(100)는 케이스 패널(10), 케이스 아웃터 프레임(30), 케이스 인너 프레임(70), 그리고 케이스 커버(90)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 케이스 패널(10)은 배터리 팩 케이스(100)의 바닥 판재로 구비될 수 있다. 상기 케이스 패널(10)은 위에서 언급한 바 있는 적어도 하나의 배터리 모듈 어셈블리(1)를 지지하도록 되어 있다.
상기 케이스 패널(10)은 알루미늄 소재의 블랭크를 프레스 성형하는 공정에 의하여 설정된 형상으로 제작될 수 있다. 여기서, 상기 케이스 패널(10)의 가장자리 부분, 즉 전방 가장자리 부분, 후방 가장자리 부분, 그리고 양측 가장자리 부분은 벽면으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 케이스 아웃터 프레임(30)은 케이스 패널(10)의 가장자리 부분에 결합되는 프레임의 조합(예, 조립 구조체)으로 구성될 수 있다. 이러한 케이스 아웃터 프레임(30)은 프론트 멤버 어셈블리(31), 리어 멤버 어셈블리(41), 그리고 사이드 멤버 어셈블리(51)를 포함하고 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 프론트 멤버 어셈블리를 도시한 결합 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 프론트 멤버 어셈블리를 도시한 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 프론트 멤버 어셈블리를 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 프론트 멤버 어셈블리(31)는 케이스 패널(10)의 전방 가장자리 부분에 결합된다. 이러한 프론트 멤버 어셈블리(31)는 제1 알루미늄 판재(32)와, 제2 알루미늄 판재(33)를 포함하고 있다.
상기 제1 알루미늄 판재(32)는 케이스 패널(10)의 전방 가장자리 부분에 용접으로 결합될 수 있다. 상기 제1 알루미늄 판재(32)는 알루미늄 소재의 블랭크를 프레스 성형하는 공정에 의하여 설정된 형상으로 제작될 수 있다.
하나의 예에서, 상기 제1 알루미늄 판재(32)는 상하 방향에 따른 지그재그 형상(또는 웨이브 형상)으로 형성될 수 있다.
상기 제2 알루미늄 판재(33)는 제1 알루미늄 판재(32)에 용접으로 결합될 수 있다. 상기 제2 알루미늄 판재(33)는 알루미늄 소재의 블랭크를 프레스 성형하는 공정에 의하여 설정된 형상으로 제작될 수 있다.
상기 제2 알루미늄 판재(33)는 적어도 하나의 제1 용접 홀(34)을 포함하고 있다.
여기서, 상기 제1 알루미늄 판재(32)와 제2 알루미늄 판재(33)는 스폿(Spot) 용접으로 결합될 수 있다. 상기 제1 알루미늄 판재(32)와 제2 알루미늄 판재(33)는 복수의 제1 스폿 용접부(35)들에 의하여 결합될 수 있다.
그리고, 상기 케이스 패널(10)의 전방 가장자리 부분과 제1 알루미늄 판재(32)는 적어도 하나의 제1 용접 홀(34)을 통해 스폿 용접으로 결합될 수 있다. 상기 케이스 패널(10)의 전방 가장자리 부분과 제1 알루미늄 판재(32)는 복수의 제2 스폿 용접부(36)들에 의하여 결합될 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 프론트 멤버 어셈블리(31)는 적어도 하나의 제1 폐 구간부(37)를 더 포함하고 있다.
상기 적어도 하나의 제1 폐 구간부(37)는 서로 결합된 제1 알루미늄 판재(32)와 제2 알루미늄 판재(33)의 사이에 형성될 수 있다. 상기 적어도 하나의 제1 폐 구간부(37)는 지그재그 형상을 갖는 제1 알루미늄 판재(32)에 의하여 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 리어 멤버 어셈블리를 도시한 결합 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 리어 멤버 어셈블리를 도시한 분해 사시도이고, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 리어 멤버 어셈블리를 도시한 단면도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 리어 멤버 어셈블리(41)는 케이스 패널(10)의 후방 가장자리 부분에 결합된다. 이러한 리어 멤버 어셈블리(41)는 제3 알루미늄 판재(42)와, 제4 알루미늄 판재(43)를 포함하고 있다.
상기 제3 알루미늄 판재(42)는 케이스 패널(10)의 후방 가장자리 부분에 용접으로 결합될 수 있다. 상기 제3 알루미늄 판재(42)는 알루미늄 소재의 블랭크를 프레스 성형하는 공정에 의하여 설정된 형상으로 제작될 수 있다.
하나의 예에서, 상기 제3 알루미늄 판재(42)는 상하 방향에 따른 지그재그 형상(또는 웨이브 형상)으로 형성될 수 있다.
상기 제4 알루미늄 판재(43)는 제3 알루미늄 판재(42)에 용접으로 결합될 수 있다. 상기 제4 알루미늄 판재(43)는 알루미늄 소재의 블랭크를 프레스 성형하는 공정에 의하여 설정된 형상으로 제작될 수 있다.
상기 제4 알루미늄 판재(43)는 적어도 하나의 제2 용접 홀(44)을 포함하고 있다.
여기서, 상기 제3 알루미늄 판재(42)와 제4 알루미늄 판재(43)는 스폿(Spot) 용접으로 결합될 수 있다. 상기 제3 알루미늄 판재(42)와 제4 알루미늄 판재(43)는 복수의 제3 스폿 용접부(45)들에 의하여 결합될 수 있다.
그리고, 상기 케이스 패널(10)의 후방 가장자리 부분과 제3 알루미늄 판재(42)는 적어도 하나의 제2 용접 홀(44)을 통해 스폿 용접으로 결합될 수 있다. 상기 케이스 패널(10)의 후방 가장자리 부분과 제3 알루미늄 판재(42)는 복수의 제4 스폿 용접부(46)들에 의하여 결합될 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 리어 멤버 어셈블리(41)는 적어도 하나의 제2 폐 구간부(47)를 더 포함하고 있다.
상기 적어도 하나의 제2 폐 구간부(47)는 서로 결합된 제3 알루미늄 판재(42)와 제4 알루미늄 판재(43)의 사이에 형성될 수 있다. 상기 적어도 하나의 제2 폐 구간부(47)는 지그재그 형상을 갖는 제3 알루미늄 판재(42)에 의하여 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 사이드 멤버 어셈블리를 도시한 결합 사시도이고, 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 사이드 멤버 어셈블리를 도시한 분해 사시도이고, 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 사이드 멤버 어셈블리를 도시한 단면도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 사이드 멤버 어셈블리(51)는 케이스 패널(10)의 양측 가장자리 부분에 각각 결합된다. 이러한 사이드 멤버 어셈블리(51)는 제5 알루미늄 판재(53), 제6 알루미늄 판재(54), 그리고 복수의 벌크 헤드(55)들을 포함하고 있다.
상기 제5 알루미늄 판재(53)는 케이스 패널(10)의 양측 가장자리 부분에 용접으로 각각 결합될 수 있다. 상기 제5 알루미늄 판재(53)는 알루미늄 소재의 블랭크를 프레스 성형하는 공정에 의하여 설정된 형상으로 제작될 수 있다.
하나의 예에서, 상기 제5 알루미늄 판재(53)는 상하 방향에 따른 지그재그 형상(또는 웨이브 형상)으로 형성될 수 있다.
상기 제6 알루미늄 판재(54)는 제5 알루미늄 판재(53)에 용접으로 결합될 수 있다. 상기 제6 알루미늄 판재(54)는 알루미늄 소재의 블랭크를 프레스 성형하는 공정에 의하여 설정된 형상으로 제작될 수 있다.
상기 제6 알루미늄 판재(54)는 복수의 제3 용접 홀(57)들을 포함하고 있다.
더 나아가, 상기한 바와 같은 제6 알루미늄 판재(54)는 상하 방향으로 배치된 플랜지 타입의 제1 부분(58)과, 제1 부분(58)에서 '⊃'의 형상으로 연장되는 제2 부분(59)을 포함하고 있다.
상기 제1 부분(58)은 제2 부분(59)의 상부에서 상측 연장될 수 있다. 그리고, 상기 제2 부분(59)의 상부 및 하부에는 위에서 언급한 바 있는 복수의 제3 용접 홀(57)들이 각각 형성된다.
여기서, 상기 케이스 패널(10)의 양측 가장자리 부분과 제5 알루미늄 판재(53)는 스폿(Spot) 용접으로 결합될 수 있다. 상기 케이스 패널(10)의 양측 가장자리 부분과 제5 알루미늄 판재(53)는 복수의 제5 스폿 용접부(61)들에 의하여 결합될 수 있다.
한편, 상기한 바와 같은 복수의 벌크 헤드(55)들은 제6 알루미늄 판재(54)에 용접으로 결합될 수 있다. 상기 복수의 벌크 헤드(55)들은 제6 알루미늄 판재(54)의 강성을 보강하도록 되어 있다. 이러한 복수의 벌크 헤드(55)들은 알루미늄 소재의 블랭크를 프레스 성형하는 공정에 의하여 설정된 형상으로 제작될 수 있다.
상기 복수의 벌크 헤드(55)들은 제6 알루미늄 판재(54)의 제2 부분(59)에 삽입되며, 복수의 제3 용접 홀(57)들을 통해 제2 부분(59)과 스폿 용접으로 결합될 수 있다. 상기 복수의 벌크 헤드(55)들과 제2 부분(59)은 복수의 제6 스폿 용접부(63)들에 의하여 결합될 수 있다.
그리고, 상기 복수의 벌크 헤드(55)들이 결합된 제6 알루미늄 판재(54)의 제1 부분(58)과 제2 부분(59)은 제5 알루미늄 판재(53)에 용접으로 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 제5 알루미늄 판재(53)와, 제6 알루미늄 판재(54)의 제1 부분(58) 및 제2 부분(59)은 MIG 방식의 용접으로 결합될 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 사이드 멤버 어셈블리(51)는 적어도 하나의 제3 폐 구간부(65)와 제4 폐 구간부(67)를 더 포함하고 있다.
상기 적어도 하나의 제3 폐 구간부(65)는 서로 결합된 제5 알루미늄 판재(53)와 제6 알루미늄 판재(54)의 제1 부분(58)의 사이에 형성될 수 있다. 상기 적어도 하나의 제3 폐 구간부(65)는 지그재그 형상을 갖는 제5 알루미늄 판재(53)에 의하여 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제4 폐 구간부(67)는 서로 결합된 제5 알루미늄 판재(53)와 제6 알루미늄 판재(54)의 제2 부분(59)의 사이에 형성될 수 있다. 여기서, 상기한 바와 같은 복수의 벌크 헤드(55)들은 제4 폐 구간부(67)에 배치된다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서, 상기 케이스 인너 프레임(70)은 케이스 패널(10)의 가장자리 부분 및 상부 면에 결합되는 프레임의 조합(예, 조립 구조체)으로 구성될 수 있다.
이러한 케이스 인너 프레임(70)은 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)를 포함하고 있다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 크로스 멤버 어셈블리를 도시한 결합 사시도이고, 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 크로스 멤버 어셈블리를 도시한 분해 사시도이고, 도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스에 적용되는 크로스 멤버 어셈블리를 도시한 단면도이다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)는 케이스 패널(10)의 상부 면에 적어도 하나의 배터리 모듈 어셈블리(1)를 장착하도록 되어 있다. 상기 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)는 케이스 패널(10)의 상부 면에서 횡 방향으로 배치되는 횡 방향 멤버 어셈블리로 구비될 수 있다.
상기 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)는 케이스 아웃터 프레임(30)의 내측에서, 케이스 패널(10)의 가장자리 부분 및 상부 면에 결합된다. 이러한 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)는 알루미늄 압출재(73)와, 제7 알루미늄 판재(75)를 포함하고 있다.
상기 알루미늄 압출재(73)는 케이스 패널(10)의 가장자리 부분(예, 가장자리 부분의 내측 면) 및 상부 면에 용접으로 결합될 수 있다. 상기 알루미늄 압출재(73)는 알루미늄 소재를 압출 성형하는 공정에 의하여 설정된 빔 형상으로 제작될 수 있다.
여기서, 상기 알루미늄 압출재(73)는 하나의 예에서, 사각 단면 형상(예, 폐 단면 형상)으로 구비될 수 있다. 그리고, 상기 알루미늄 압출재(73)는 케이스 패널(10)의 가장자리 부분의 내측 면 및 상부 면에 MIG 방식의 용접으로 결합될 수 있다.
상기 제7 알루미늄 판재(75)는 알루미늄 소재의 블랭크를 프레스 성형하는 공정에 의하여 설정된 형상으로 제작될 수 있다. 상기 제7 알루미늄 판재(75)는 알루미늄 압출재(73)와 용접으로 결합될 수 있다. 상기 제7 알루미늄 판재(75)는 케이스 패널(10)의 가장자리 부분의 내측 면 및 알루미늄 압출재(73)에 MIG 방식의 용접으로 결합될 수 있다.
이와 같은 제7 알루미늄 판재(75)는 알루미늄 압출재(73)가 내측에 위치하도록 '∩'의 형상으로 구비될 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)는 적어도 하나의 제5 폐 구간부(77)와 제6 폐 구간부(79)를 더 포함하고 있다.
상기 적어도 하나의 제5 폐 구간부(77)는 알루미늄 압출재(73)의 내부에 사각 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제6 폐 구간부(79)는 서로 결합된 알루미늄 압출재(73)와 제7 알루미늄 판재(75)의 사이에 사각 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 케이스 인너 프레임(70)은 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)와 결합되는 적어도 하나의 종 방향 멤버 어셈블리(81)를 더 포함할 수도 있다.
상기 종 방향 멤버 어셈블리(81)는 케이스 패널(10)의 상부 면에서, 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)와 교차하는 방향(예, 종 방향)으로 배치될 수 있다.
이러한 종 방향 멤버 어셈블리(81)는 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)와 같이 알루미늄 압출재와 알루미늄 판재의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 종 방향 멤버 어셈블리(81)는 케이스 패널(10)의 가장자리 부분의 내측 면 및 상부 면, 그리고 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)와 MIG 방식의 용접으로 결합될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서, 상기 케이스 커버(90)는 케이스 패널(10)의 상부를 폐쇄하도록 되어 있다. 상기 케이스 커버(90)는 알루미늄 소재의 블랭크를 프레스 성형하는 공정에 의하여 설정된 형상으로 제작될 수 있다. 상기 케이스 커버(90)는 케이스 아웃터 프레임(30) 및 케이스 인너 프레임(70)의 상부에 결합된다.
여기서, 상기 케이스 커버(90)는 예컨대, 볼트와 너트의 조합으로 구성된 체결 부재에 의하여 케이스 아웃터 프레임(30) 및 케이스 인너 프레임(70)의 상부에 체결될 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스(10)의 조립 과정 및 작용을 도 1 내지 도 16을 참조하여 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명의 실시 예에서, 알루미늄 소재의 블랭크를 프레스 성형하는 공정에 의하여 설정된 형상으로 제작된 케이스 패널(10)이 제공된다. 그리고, 알루미늄 소재의 블랭크를 프레스 성형하는 공정에 의하여 설정된 형상으로 제작된 케이스 커버(90)가 제공된다.
이와 같은 상태에서, 프론트 멤버 어셈블리(31), 리어 멤버 어셈블리(41), 그리고 사이드 멤버 어셈블리(51)를 포함하고 있는 케이스 아웃터 프레임(30)이 케이스 패널(10)의 가장자리 부분에 결합된다.
상기 케이스 아웃터 프레임(30)의 조립 과정을 구체적으로 설명하면, 우선, 상기 프론트 멤버 어셈블리(31)의 제1 알루미늄 판재(32)와 제2 알루미늄 판재(33)가 스폿 용접으로 결합된다. 그리고, 상기 케이스 패널(10)의 전방 가장자리 부분과 제1 알루미늄 판재(32)가 스폿 용접으로 결합된다. 이와 같은 프론트 멤버 어셈블리(31)에서, 서로 결합된 제1 알루미늄 판재(32)와 제2 알루미늄 판재(33)의 사이에 적어도 하나의 제1 폐 구간부(37)가 형성되어 있다.
다음으로, 상기 리어 멤버 어셈블리(41)의 제3 알루미늄 판재(42)와 제4 알루미늄 판재(43)가 스폿 용접으로 결합된다. 그리고, 상기 케이스 패널(10)의 후방 가장자리 부분과 제3 알루미늄 판재(42)가 스폿 용접으로 결합된다. 이와 같은 리어 멤버 어셈블리(41)에서, 서로 결합된 제3 알루미늄 판재(42)와 제4 알루미늄 판재(43)의 사이에 적어도 하나의 제2 폐 구간부(47)가 형성되어 있다.
그리고 나서, 상기 사이드 멤버 어셈블리(51)의 제5 알루미늄 판재(53)가 케이스 패널(10)의 양측 가장자리 부분에 스폿 용접으로 결합된다. 그리고, 복수의 벌크 헤드(55)들이 제6 알루미늄 판재(54)의 제2 부분(59)에 삽입되며, 제2 부분(59)과 스폿 용접으로 결합된다. 더 나아가, 상기 제6 알루미늄 판재(54)의 제1 부분(58) 및 제2 부분(59)이 제5 알루미늄 판재(53)에 MIG 방식의 용접으로 결합된다. 이와 같은 사이드 멤버 어셈블리(51)에서, 서로 결합된 제5 알루미늄 판재(53)와 제6 알루미늄 판재(54)의 제1 부분(58)의 사이에 적어도 하나의 제3 폐 구간부(65)가 형성되어 있다. 또한, 상기 사이드 멤버 어셈블리(51)에서, 서로 결합된 제5 알루미늄 판재(53)와 제6 알루미늄 판재(54)의 제2 부분(59)의 사이에 제4 폐 구간부(67)가 형성되어 있다.
상기한 바와 같이 케이스 패널(10)의 가장자리 부분에 케이스 아웃터 프레임(30)이 결합된 상태에서, 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)를 포함하고 있는 케이스 인너 프레임(70)이 케이스 패널(10)의 가장자리 부분 및 상부 면에 결합된다.
상기 케이스 인너 프레임(70)의 조립 과정을 구체적으로 설명하면, 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)의 알루미늄 압출재(73)가 케이스 패널(10)의 가장자리 부분의 내측 면 및 상부 면에 MIG 방식의 용접으로 결합된다. 그리고, 제7 알루미늄 판재(75)가 케이스 패널(10)의 가장자리 부분의 내측 면 및 알루미늄 압출재(73)에 MIG 방식의 용접으로 결합된다. 이와 같은 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)에서, 알루미늄 압출재(73)의 내부에 적어도 하나의 제5 폐 구간부(77)가 형성되어 있다. 또한, 상기 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)에서, 서로 결합된 알루미늄 압출재(73)와 제7 알루미늄 판재(75)의 사이에 제6 폐 구간부(79)가 형성되어 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스(100)는 상술한 바와 같은 일련의 과정을 통해 조립될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스(100)에서, 적어도 하나의 배터리 모듈 어셈블리(1)는 케이스 패널(10)의 상부 면에 배치된다. 여기서, 상기 적어도 하나의 배터리 모듈 어셈블리(1)는 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리(71)에 장착될 수 있다.
그리고 나서, 케이스 커버(90)가 케이스 아웃터 프레임(30) 및 케이스 인너 프레임(70)의 상부에 결합되면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스(10)의 내부에 적어도 하나의 배터리 모듈 어셈블리(1)가 패키징 된 배터리 팩 어셈블리가 제공될 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스(100)는 알루미늄 판재, 또는 알루미늄 판재와 알루미늄 압출재의 조합으로 구성된 케이스 아웃터 프레임(30)과 케이스 인너 프레임(70)을 포함하고 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스(100)는 비교적 단면 형상이 복잡한 알루미늄 압출재의 적용을 최소화함으로써, 단면 형상의 불량 발생을 최소화할 수 있고, 배터리 팩 어셈블리의 설계 자유도를 높일 수 있으며, 배터리 팩 어셈블리의 경량화와 생산성 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스(100)는 항복 강도 및 인장 강도가 알루미늄 압출재보다 대략 20% 이상으로 높은 알루미늄 판재를 케이스 아웃터 프레임(30)과 케이스 인너 프레임(70)에 적용하고 있으며, 아웃터 프레임(30)과 케이스 인너 프레임(70)의 내부에 폐 구간을 형성하고 있다.
이로써, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스(100)는 아웃터 프레임(30)과 케이스 인너 프레임(70)의 강성 및 연결 강건성을 확보할 수 있으므로, 배터리 팩 어셈블리의 충동 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스(100)는 아웃터 프레임(30)과 케이스 인너 프레임(70)의 조립(예, 접합) 방식으로 스폿 용접이 주로 적용되고 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 팩 케이스(100)는 종래 기술에 따른 MIG 방식과 FSW 방식의 용접을 최소화할 수 있으므로, 아웃터 프레임(30)과 케이스 인너 프레임(70)의 열화 및 열 변형을 줄일 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
1: 배터리 모듈 어셈블리 10: 케이스 패널
30: 케이스 아웃터 프레임 31: 프론트 멤버 어셈블리
32: 제1 알루미늄 판재 33: 제2 알루미늄 판재
34: 제1 용접 홀 35: 제1 스폿 용접부
36: 제2 스폿 용접부 37: 제1 폐 구간부
41: 리어 멤버 어셈블리 42: 제3 알루미늄 판재
43: 제4 알루미늄 판재 44: 제2 용접 홀
45: 제3 스폿 용접부 46: 제4 스폿 용접부
47: 제2 폐 구간부 51: 사이드 멤버 어셈블리
53: 제5 알루미늄 판재 54: 제6 알루미늄 판재
55: 벌크 헤드 57: 제3 용접 홀
58: 제1 부분 59: 제2 부분
61: 제5 스폿 용접부 63: 제6 스폿 용접부
65: 제3 폐 구간부 67: 제4 폐 구간부
70: 케이스 인너 프레임 71: 크로스 멤버 어셈블리
73: 알루미늄 압출재 75: 제7 알루미늄 판재
77: 제5 폐 구간부 79: 제6 폐 구간부
81: 종 방향 멤버 어셈블리 90: 케이스 커버
100: 배터리 팩 케이스

Claims (17)

  1. 케이스 패널;
    적어도 하나의 알루미늄 판재를 포함하며, 상기 케이스 패널의 가장자리 부분에 결합되는 케이스 아웃터 프레임;
    적어도 하나의 알루미늄 판재를 포함하며, 상기 케이스 패널의 가장자리 부분 및 상부 면에 결합되는 케이스 인너 프레임; 및
    상기 케이스 아웃터 프레임 및 상기 케이스 인너 프레임의 상부에 결합되는 케이스 커버;
    를 포함하는 배터리 팩 케이스.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 케이스 아웃터 프레임은,
    상기 케이스 패널의 전방 가장자리 부분에 결합되는 프론트 멤버 어셈블리와,
    상기 케이스 패널의 후방 가장자리 부분에 결합되는 리어 멤버 어셈블리와,
    상기 케이스 패널의 양측 가장자리 부분에 각각 결합되는 사이드 멤버 어셈블리
    를 포함하는 배터리 팩 케이스.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 케이스 인너 프레임은,
    상기 케이스 아웃터 프레임의 내측에서 상기 케이스 패널의 가장자리 부분 및 상부 면에 결합되는 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리
    를 포함하는 배터리 팩 케이스.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 프론트 멤버 어셈블리는,
    상기 케이스 패널의 전방 가장자리 부분에 용접으로 결합되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 제1 알루미늄 판재와,
    상기 제1 알루미늄 판재에 용접으로 결합되고, 적어도 하나의 제1 용접 홀이 형성되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 제2 알루미늄 판재
    를 포함하는 배터리 팩 케이스.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 알루미늄 판재와 상기 제2 알루미늄 판재는 스폿 용접으로 결합되며,
    상기 케이스 패널의 전방 가장자리 부분과 상기 제1 알루미늄 판재는 상기 적어도 하나의 제1 용접 홀을 통해 스폿 용접으로 결합되는 배터리 팩 케이스.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 프론트 멤버 어셈블리는,
    상기 제1 알루미늄 판재와 상기 제2 알루미늄 판재의 사이에 형성되는 적어도 하나의 제1 폐 구간부
    를 포함하는 배터리 팩 케이스.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 리어 멤버 어셈블리는,
    상기 케이스 패널의 후방 가장자리 부분에 용접으로 결합되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 제3 알루미늄 판재와,
    상기 제3 알루미늄 판재에 용접으로 결합되고, 적어도 하나의 제2 용접 홀이 형성되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 제4 알루미늄 판재
    를 포함하는 배터리 팩 케이스.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제3 알루미늄 판재와 상기 제4 알루미늄 판재는 스폿 용접으로 결합되며,
    상기 케이스 패널의 후방 가장자리 부분과 상기 제3 알루미늄 판재는 상기 적어도 하나의 제2 용접 홀을 통해 스폿 용접으로 결합되는 배터리 팩 케이스.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 리어 멤버 어셈블리는,
    상기 제3 알루미늄 판재와 상기 제4 알루미늄 판재의 사이에 형성되는 적어도 하나의 제2 폐 구간부
    를 포함하는 배터리 팩 케이스.
  10. 제2 항에 있어서,
    상기 사이드 멤버 어셈블리는,
    상기 케이스 패널의 양측 가장자리 부분에 용접으로 각각 결합되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 제5 알루미늄 판재와,
    상기 제5 알루미늄 판재에 용접으로 결합되고, 복수의 제3 용접 홀들이 형성되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 제6 알루미늄 판재와,
    상기 제6 알루미늄 판재에 결합되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 복수의 벌크 헤드들
    을 포함하는 배터리 팩 케이스.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 케이스 패널의 양측 가장자리 부분과 상기 제5 알루미늄 판재는 스폿 용접으로 각각 결합되며,
    상기 제6 알루미늄 판재와 상기 복수의 벌크 헤드들은 복수의 제3 용접 홀들을 통해 스폿 용접으로 결합되는 배터리 팩 케이스.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제6 알루미늄 판재는,
    상하 방향으로 배치된 제1 부분과,
    상기 제1 부분에서 '⊃'의 형상으로 연장되며, 복수의 제3 용접 홀들이 형성된 제2 부분
    을 포함하는 배터리 팩 케이스.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 사이드 멤버 어셈블리는,
    서로 결합된 상기 제5 알루미늄 판재와 상기 제1 부분의 사이에 형성되는 적어도 하나의 제3 폐 구간부와,
    서로 결합된 상기 제5 알루미늄 판재와 상기 제2 부분의 사이에 형성되는 제4 폐 구간부
    를 포함하는 배터리 팩 케이스.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 벌크 헤드들은,
    알루미늄 소재로 이루어지며, 상기 제4 폐 구간부에 배치되고, 상기 복수의 용접 홀들을 통해 상기 제2 부분과 스폿 용접으로 결합되는 배터리 팩 케이스.
  15. 제3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리는,
    상기 케이스 패널의 가장자리 부분 및 상부 면에 용접으로 결합되며, 설정된 형상으로 압출 성형된 알루미늄 압출재와,
    상기 알루미늄 압출재와 용접으로 결합되며, 설정된 형상으로 프레스 성형된 제7 알루미늄 판재
    를 포함하는 배터리 팩 케이스.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 알루미늄 압출재는 사각 단면 형상으로 구비되며,
    상기 제7 알루미늄 판재는 상기 알루미늄 압출재가 내측에 위치하도록 '∩'의 형상으로 구비되는 배터리 팩 케이스.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 크로스 멤버 어셈블리는,
    상기 알루미늄 압출재의 내부에 형성되는 적어도 하나의 제5 폐 구간부와,
    상기 알루미늄 압출재와 상기 제7 알루미늄 판재의 사이에 형성되는 제6 폐 구간부
    를 포함하는 배터리 팩 케이스.
KR1020220169516A 2022-12-07 2022-12-07 배터리 팩 케이스 KR20240084820A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220169516A KR20240084820A (ko) 2022-12-07 2022-12-07 배터리 팩 케이스
US18/238,988 US20240194997A1 (en) 2022-12-07 2023-08-28 Battery pack case
CN202311196526.7A CN118156712A (zh) 2022-12-07 2023-09-18 电池组壳体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220169516A KR20240084820A (ko) 2022-12-07 2022-12-07 배터리 팩 케이스

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240084820A true KR20240084820A (ko) 2024-06-14

Family

ID=91289408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220169516A KR20240084820A (ko) 2022-12-07 2022-12-07 배터리 팩 케이스

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240194997A1 (ko)
KR (1) KR20240084820A (ko)
CN (1) CN118156712A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020110744A1 (de) * 2020-04-21 2021-11-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Anordnen eines mehrere Batteriemodule aufweisenden Hochvoltspeichers an einer Tragstruktur eines Kraftwagens sowie Hochvoltspeicheranordnung

Also Published As

Publication number Publication date
US20240194997A1 (en) 2024-06-13
CN118156712A (zh) 2024-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10710638B2 (en) Vehicle lower portion structure
US10589790B2 (en) Vehicle body front section structure
US8596711B2 (en) Vehicle body front structure
US11383766B2 (en) Vehicle body lower structure
CN112918332A (zh) 座椅横向构件和具有座椅横向构件的车辆底板结构
CN114228833B (zh) 一种汽车小偏置碰撞的吸能结构及汽车
US11485415B2 (en) Vehicle body lower structure
US11396328B2 (en) Vehicle body lower structure
US20230102921A1 (en) Method to reduced lateral deflection of longitudinal members in side impact
CN114430871A (zh) 电动车辆用电池壳的制造方法及电动车辆用电池壳
US20240194997A1 (en) Battery pack case
US20230311794A1 (en) Vehicle
US20230311795A1 (en) Vehicle
CN111806571A (zh) 电动车的前舱横梁结构
CN114228842B (zh) 新能源物流车、车厢和底架总成
CN115503841A (zh) 一种车体下平台模块化架构及其汽车
CN215644718U (zh) 箱体组件、电池包以及动力装置
CN220106783U (zh) 一种新型的电池包下箱体结构、电池包及车辆
KR20240084859A (ko) 전기 자동차용 배터리팩 하부케이스
CN115257970B (zh) 一种电池包防护结构
CN219948348U (zh) 前围板加强结构、前部车身结构及汽车
WO2023085162A1 (ja) 車体下部構造
US20230378575A1 (en) Housing Part, in Particular Lower Housing Part, of an Energy Storage Housing, Energy Storage Housing, and Method for Producing a Housing Part
US20240217591A1 (en) Vehicle crossmember and floor assembly
WO2024166528A1 (ja) サイドシル構造