WO2018186570A1 - 배터리 팩의 로어 하우징 제조 방법 - Google Patents

배터리 팩의 로어 하우징 제조 방법 Download PDF

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WO2018186570A1
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outer diameter
quick connector
cooling pipe
slider
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금재영
정운석
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삼성에스디아이(주)
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Definitions

  • the second outer diameter may be larger than the first outer diameter
  • the third outer diameter may be larger than the second outer diameter
  • the second outer diameter is larger than the first outer diameter
  • the third outer diameter is larger than the second outer diameter. It may have the same size.
  • Lower housing forming step (S05) is to mold the lower housing 100 by pouring a casting into the lower housing mold frame.
  • the lower housing 100 may be formed of a metal material such as aluminum as the material, or may be formed of a material such as plastic.

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Abstract

쿨링 파이프 내장 형태의 배터리 팩의 로어 하우징 제조 방법은, 로어 하우징의 외부로 돌출되어 외부의 퀵 커넥터에 삽입 연결될 쿨링 파이프로, 쿨링 파이프는 퀵 커넥터에 연결될 퀵 커넥터 삽입부에서 제1 외경을 갖고 퀵 커넥터 삽입부 끝단에서 제1 길이의 내측 방향으로 퀵 커넥터에 고정하기 위한 제2 외경을 갖는 걸림 턱을 포함하고, 퀵 커넥터 삽입부 끝단에서 제1 길이보다 더 큰 제2 길이의 내측 방향으로 제2 외경에 대응하는 제3 외경과 소정 길이를 갖고 로어 하우징의 쿨링 파이프 출입구에 걸쳐 배치될 접합부을 갖는, 쿨링 파이프를 준비하는 단계, 접합부의 제3 외경에 대응되는 내경을 갖는 하나 이상의 파이프 삽입부를 포함하는 슬라이더를 준비하는 단계, 슬라이더의 파이프 삽입부에 쿨링 파이프들의 퀵 커넥터 삽입부들을 삽입하는 단계, 로어 하우징 금형 틀을 쿨링 파이프와 결합시키는 단계, 로어 하우징 금형 틀을 이용하여 로어 하우징을 형성하는 단계 및 슬라이더 및 로어 하우징 금형 틀을 제거하는 단계를 포함한다.

Description

배터리 팩의 로어 하우징 제조 방법
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다. 구체적으로는 배터리 팩의 로어 하우징(lower housing)을 제조하는 방법에 관한 것이다.
통상적으로 배터리 셀은 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 등의 에너지원으로 사용되며, 적용되는 외부 기기의 종류에 따라 다양하게 그 형태를 변화시켜 사용한다.
휴대폰과 같은 소형 모바일 기기는 단일 배터리 셀의 출력과 용량으로 소정 시간 동안 작동이 가능하다. 그러나, 전력소모가 많은 전기 자동차, 하이브리드 자동차와 같이 장시간 구동, 고 전력 구동이 필요한 경우에는 출력 및 용량을 높일 수 있도록 다수개의 배터리 셀을 전기적으로 연결하여 대용량의 배터리 모듈을 구성한다. 배터리 모듈은 내장된 배터리 셀의 개수에 따라 출력전압이나 출력 전류를 높일 수 있다. 그리고, 이러한 배터리 모듈을 전기적으로 다수 개 연결하여 배터리 팩을 구성할 수 있다.
한편 배터리 팩의 퀵 커넥터가 삽입 연결되는 삽입부에는 퀵 커넥터와의 결합을 위한 걸림턱이 존재하는 데, 이러한 걸림턱 형상으로 인해 슬라이드 취출 문제가 발생한다.
본 발명은 금형상 언더컷 형상으로 발생하는 슬라이드 취출 문제를 해결하는 새로운 배터리 팩의 로어 하우징을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링 파이프 내장 형태의 배터리 팩의 로어 하우징 제조 방법은, 상기 로어 하우징의 외부로 돌출되어 외부의 퀵 커넥터에 삽입 연결될 쿨링 파이프로, 상기 쿨링 파이프는 상기 퀵 커넥터에 연결될 퀵 커넥터 삽입부에서 제1 외경을 갖고 상기 퀵 커넥터 삽입부 끝단에서 제1 길이의 내측 방향으로 상기 퀵 커넥터에 고정하기 위한 제2 외경을 갖는 걸림 턱을 포함하고, 상기 퀵 커넥터 삽입부 끝단에서 상기 제1 길이보다 더 큰 제2 길이의 내측 방향으로 상기 제2 외경에 대응하는 제3 외경과 소정 길이를 갖고 상기 로어 하우징의 쿨링 파이프 출입구에 걸쳐 배치될 접합부을 갖는, 상기 쿨링 파이프를 준비하는 단계; 상기 접합부의 상기 제3 외경에 대응되는 내경을 갖는 하나 이상의 파이프 삽입부를 포함하는 슬라이더를 준비하는 단계; 상기 슬라이더의 파이프 삽입부에 상기 쿨링 파이프들의 퀵 커넥터 삽입부들을 삽입하는 단계; 로어 하우징 금형 틀을 상기 쿨링 파이프와 결합시키는 단계; 상기 로어 하우징 금형 틀을 이용하여 상기 로어 하우징을 형성하는 단계; 및 상기 슬라이더 및 상기 로어 하우징 금형 틀을 제거하는 단계;를 포함한다.
한편, 상기 제2 외경은 상기 제1 외경보다 크며, 상기 제3 외경은 상기 제2 외경보다 클 수 있으며, 상기 제2 외경은 상기 제1 외경보다 크며, 상기 제3 외경은 상기 제2 외경과 동일한 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 슬라이더 삽입부의 길이는 상기 쿨링 파이프가 상기 로어 하우징에서 돌출되는 길이에 대응된다.
일 실시예에서, 상기 슬라이더의 하나 이상의 파이프 삽입부들의 간격은 상기 로어 하우징 외부에서 돌출되는 상기 쿨링 파이프의 퀵 커넥터 삽입부들의 간격에 대응된다.
일 실시예에서, 상기 로어 하우징 형성 단계를 몰딩을 이용하여 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 로어 하우징의 제조 방법은, 쿨링 파이프의 퀵 커넥터 삽입부의 외경 사이즈를 걸림턱보다 크게 한 영역을 형성하고, 이 퀵 커넥터 삽입부를 슬라이더를 통해 분리하여 로어 하우징을 몰딩 제작 한 후, 슬라이더를 제거함으로써 걸림턱의 언더컷 형상으로 인한 슬라이드 취출 문제를 해결할 수 있다.
도 1a은 배터리 팩의 로어 하우징의 모습을 나타낸 사시도이며, 도 1b는 로어 하우징 쿨링 파이프의 퀵 커넥터 삽입부의 확대도이다.
도 2은 본 발명에 따른 배터리 팩의 로어 하우징의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3a 내지 3g는 본 발명에 따른 배터리 팩의 로어 하우징 제조 방법에 따른 참고 도면을 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1a은 배터리 팩의 로어 하우징의 모습을 나타낸 사시도이며, 도 1b는 로어 하우징 쿨링 파이프의 퀵 커넥터 삽입부의 확대도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 배터리 팩의 로어 하우징(100)은 그 상부에 다수개의 배터리 팩(미도시)과 결합되어 배터리 팩을 외부로부터 보호하는 기능을 한다. 배터리 팩의 로어 하우징(100)에는 배터리 팩을 냉각하기 위한 쿨링 파이프(101)를 그 내부에 포함하고 있다. 그리고 쿨링 파이프는 외부로 연결되기 위한 커넥터 삽입부(102)가 로어 하우징(100) 외부로 노출된다.
한편, 배터리 팩 하우징의 쿨링 파이프(101)는 특정한 글로벌 규격에 맞도록 제작될 필요가 있는데, 예를 들어 SAE J2044 퀵 커넥터와 같은 글로벌 규격에 맞도록 제작되는 경우에는, 쿨링 파이프(101)의 커넥터 삽입부(102)가 도 1b에 도시된 바와 같이 퀵 커넥터에 걸려 고정되기 위한 걸림 턱(103)이 형성되게 된다.
이와 같이, 쿨링 파이프의 퀵 커넥터 삽입부(102)에 걸림 턱(103)이 삽입부(102)의 외경보다 더 크게 형성되는 경우에는, 로어 하우징을 금형으로 제작할 때(예를 들면, 로어 하우징의 다이 캐스팅 주조 시), 퀵 커넥터 삽입부(102)를 슬라이드로 덮은 후, 슬라이드를 제거할 때 걸림 턱(103)에 걸려 빼낼 수 없는 문제가 발생된다. 아울러 슬라이드 내의 파이프 삽입부의 크기를 크게 하는 경우에는, 슬라이드 삽입부 내부로 로어 하우징의 용융 재료가 삽입되는 문제점이 생길 수 있다.
도 2은 본 발명에 따른 배터리 팩의 로어 하우징의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 3a 내지 3g는 본 발명에 따른 배터리 팩의 로어 하우징 제조 방법에 따른 참고 도면을 도시한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 로어 하우징 제조 방법은 쿨링 파이프 준비 단계(S01), 슬라이더 준비 단계(S02), 슬라이더 내부에 퀵 커넥터 삽입부 삽입 단계(S03), 로어 하우징 금형 틀 결합 단계(S04), 로어 하우징 성형 단계(S05), 슬라이더 및 로어 하우징 금형 틀 제거 단계(S06)를 포함한다.
도 3a를 참조하면, 쿨링 파이프 준비 단계(S01)는 배터리 팩의 로어 하우징에 내장되어 배터리 팩을 냉각하기 위한 쿨링 파이프(200)를 준비한다. 상기 쿨링 파이프(200)는 로어 하우징(100) 외부로 돌출되어 외부의 퀵 커넥터(미도시)에 삽입 연결될 퀵 커넥터 삽입부(201)를 포함하며, 상기 퀵 커넥터 삽입부(201)의 대부분의 영역은 제1 외경을 갖는다. 상기 제1 외경은 퀵 커넥터 삽입부의 내경에 대응되는 크기를 갖는다. 한편, 퀵 커넥터 삽입부(201)는 그 끝단에서 제1 길이(l1)의 내측 방향으로 퀵 커넥터에 고정하기 위한 제2 외경을 갖는 걸림 턱(202)을 포함하고, 퀵 커넥터 삽입부(201)의 끝단에서 제2 길이(l2)의 내측 방향으로 제2 외경에 대응하는 제3 외경과 소정 길이를 갖는 접합부(203)를 포함한다. 제2 길이(l2)는 제1 길이(l1) 보다 더 크다. 한편 접합부(203)는 쿨링 파이프(200)가 로어 하우징(100)에 내장되도록 설치될 대 로어 하우징(100)의 쿨링 파이프 출입구에 걸쳐 배치되는 영역이다.
슬라이더 준비 단계(S02)에서는 상기 쿨링 파이프(200)의 퀵 커넥터 삽입부(201)를 그 내부에 삽입할 수 있는 슬라이더(300)를 준비한다. 슬라이더(300)의 파이프 삽입부(301)는 쿨링 파이프(200)의 접합부(203)의 제3 외경에 대응되는 내경을 가지며, 그 길이는 쿨링 파이프(200)가 로어 하우징(100)에서 돌출되는 길이에 대응되는 길이이다. 또한, 슬라이더(300)는 2개 이상의 파이프 삽입부(301)를 포함할 수 있는데, 이는 로어 하우징(100)에서 돌출되는 쿨링 파이프(200)의 개수에 대응된다. 즉, 쿨링 파이프(200)가 냉각수 유입 파이프와 냉각수 유출 파이프 2개가 로어 하우징(100)에서 외부로 노출되어 퀵 커넥터에 연결되는 것이 일반적이기 때문에 그 개수에 맞게 파이프 삽입부(301)도 2개가 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 2개 이상의 파이프 삽입부(301)의 간격도 추후 쿨링 파이프(200)의 커넥터 삽입부(201)가 로어 하우징(100) 외부로 노출되어 배치되는 간격에 대응된다.
슬라이더 내부에 퀵 커넥터 삽입부 삽입 단계(S03)는 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 슬라이더(300)의 파이프 삽입부(301)에 쿨링 파이프(200)의 퀵 커넥터 삽입부(201)를 삽입한다. 이때 도 3c에 도시된 바와 같이 삽입부(201)의 내경은 접합부(203)의 제3 외경 및 걸림 턱의 제2 외경(202)을 수용할 크기를 갖기 때문에 슬라이더(300)는 걸림 턱(202)에 걸리지 않고, 접합부(203)의 일부 영역까지 그 내부에 수용할 수 있게 된다. 이때, 걸림 턱(202)의 제2 외경은 접합부(203)의 제3 외경보다 작거나 같은 것이 바람직하다.
로어 하우징 금형 틀 결합 단계(S04)는 도 3d에 도시된 바와 같이, 쿨링 파이프(200)에 로어 하우징 금형 틀(400)을 결합시킨다. 로어 하우징 금형 틀(400)은 슬라이더(300)와도 결합될 수 있다.
로어 하우징 성형 단계(S05)는 로어 하우징 금형 틀에 주물을 부어 로어 하우징(100)을 몰딩한다. 로어 하우징(100)은 그 재료로 알루미늄 등의 금속 재료로 형성될 수도 있으며, 플라스틱 등의 재료로도 형성될 수 있을 것이다.
슬라이더 및 로어 하우징 금형 틀 제거 단계(S06)는 도 3e에 도시된 바와 같이 로어 하우징 금형 틀(400)을 제거하면, 성형된 로어 하우징(100)에 슬라이더(300)가 쿨링 파이프(200)에 결합된 형태만 남게 된다. 즉 슬라이더(300)는, 로어 하우징 몰딩 과정에 영향을 받지 않게 쿨링 파이프(200)의 퀵 커넥터 삽입부(201)를 분리시킬 수 있다.
도 3f는 슬라이드(300)에서 쿨링 파이프(200)가 삽입된 구간의 상부 영역을 절개한 도면을 도시한다. 도 3f를 참조하면, 슬라이드(300)의 파이프 삽입부(301)에 퀵 커넥터 삽입부(201)의 걸림 턱(202)과 접합부(203)의 일부 영역이 삽입되어, 퀵 커넥터 삽입부(201)가 로어 하우징 몰딩에 영향을 미치지 않음을 확인할 수 있다. 또한 퀵 커넥터 삽입부(201)의 걸림 턱(202)의 외경은 파이프 삽입부(301)의 내경보다 작기 때문에 슬라이더를 제거할 때 걸림 턱(202)이 걸려 슬라이더가 빠지지 않는 문제가 생기지 않는다. 이에 따라 도 3g에 도시된 바와 같이 슬라이더(300)을 퀵 커넥터 삽입부(201)에서 빼내서 제거하면, 로어 하우징(100) 외부로 돌출된 쿨링 파이프(200)의 퀵 커넥터 삽입부(201)가 로어 하우징(100)의 쿨링 파이프 출입구에 걸쳐 배치되는 형태가 완성된다. 그리고 퀵 커넥터 삽입부(201)의 중간에는 퀵 커넥터(미도시)의 결합을 위한 걸림 턱(202)이 존재하게 된다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 로어 하우징의 제조 방법은, 쿨링 파이프의 퀵 커넥터 삽입부의 외경 사이즈를 걸림턱 보다 크게 또는 동일하게 한 영역(즉 쿨링 파이프의 접합부)을 형성하고, 이 퀵 커넥터 삽입부를 슬라이더를 통해 분리하여 로어 하우징을 몰딩 제작 한 후, 슬라이더를 제거함으로써 걸림 턱의 언더컷 형상으로 인한 슬라이드 취출 문제를 해결할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
[부호의 설명]
100 ; 로어 하우징 101, 200 ; 쿨링 파이프
103, 202; 걸림 턱 203; 접합부
300 ; 슬라이더 301 ; 파이프 삽입부
400 ; 로어 하우징 금형 틀

Claims (6)

  1. 쿨링 파이프 내장 형태의 배터리 팩의 로어 하우징 제조 방법에 있어서,
    상기 로어 하우징의 외부로 돌출되어 외부의 퀵 커넥터에 삽입 연결될 쿨링 파이프로, 상기 쿨링 파이프는 상기 퀵 커넥터에 연결될 퀵 커넥터 삽입부에서 제1 외경을 갖고 상기 퀵 커넥터 삽입부 끝단에서 제1 길이의 내측 방향으로 상기 퀵 커넥터에 고정하기 위한 제2 외경을 갖는 걸림 턱을 포함하고, 상기 퀵 커넥터 삽입부 끝단에서 상기 제1 길이보다 더 큰 제2 길이의 내측 방향으로 상기 제2 외경에 대응하는 제3 외경과 소정 길이를 갖고 상기 로어 하우징의 쿨링 파이프 출입구에 걸쳐 배치될 접합부을 갖는, 상기 쿨링 파이프를 준비하는 단계;
    상기 접합부의 상기 제3 외경에 대응되는 내경을 갖는 하나 이상의 파이프 삽입부를 포함하는 슬라이더를 준비하는 단계;
    상기 슬라이더의 파이프 삽입부에 상기 쿨링 파이프들의 퀵 커넥터 삽입부들을 삽입하는 단계;
    로어 하우징 금형 틀을 상기 쿨링 파이프와 결합시키는 단계;
    상기 로어 하우징 금형 틀을 이용하여 상기 로어 하우징을 형성하는 단계; 및
    상기 슬라이더 및 상기 로어 하우징 금형 틀을 제거하는 단계;
    를 포함하는 로어 하우징 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 외경은 상기 제1 외경보다 크며, 상기 제3 외경은 상기 제2 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 로어 하우징 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 외경은 상기 제1 외경보다 크며, 상기 제3 외경은 상기 제2 외경과 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 로어 하우징 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서
    상기 슬라이더 삽입부의 길이는 상기 쿨링 파이프가 상기 로어 하우징에서 돌출되는 길이에 대응되는 것을 특징으로 하는 로어 하우징 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이더의 하나 이상의 파이프 삽입부들의 간격은 상기 로어 하우징 외부에서 돌출되는 상기 쿨링 파이프의 퀵 커넥터 삽입부들의 간격에 대응되는 것을 특징으로 하는 로어 하우징 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 로어 하우징 형성 단계를 몰딩을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 로어 하우징 제조 방법.
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