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KR20230140976A - 전기차용 경량 배터리 하부 케이스 - Google Patents

전기차용 경량 배터리 하부 케이스 Download PDF

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KR20230140976A
KR20230140976A KR1020220039920A KR20220039920A KR20230140976A KR 20230140976 A KR20230140976 A KR 20230140976A KR 1020220039920 A KR1020220039920 A KR 1020220039920A KR 20220039920 A KR20220039920 A KR 20220039920A KR 20230140976 A KR20230140976 A KR 20230140976A
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서승구
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(주) 영진
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Abstract

본 발명은 전기차용 경량 배터리 하부 케이스를 개시한다. 개시된 전기차용 경량 배터리 하부 케이스는, 사각 형상을 가지는 베이스부와, 베이스부의 일측 테두리부 상면을 따라 결합되며, "I"자 형상을 가지는 제1지지부와, 제1지지부와 이격되도록 베이스부의 타측 테두리부 상면을 따라 결합되며, "I"자 형상을 가지는 제2지지부와, 베이스부의 바닥을 보강하도록 베이스부의 상면에 결합되며, 중공부를 구비하는 바닥 보강부와, 바닥 보강부의 양 측면을 지지하도록 제1지지부와 제2지지부 사이에 위치되어 베이스부에 결합되며, 차량에 마운팅되는 차체 마운팅부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 알루미늄 소재를 이용하여 강성과 내구성은 물론 내충격성을 향상할 수 있음은 물론 경량화가 가능하다.

Description

전기차용 경량 배터리 하부 케이스{BATTERY LOWER CASE FOR ELECTRONIC VEHICLE}
본 발명은 전기차용 경량 배터리 하부 케이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 소재를 이용하여 강성과 내구성은 물론 내충격성을 향상할 수 있음은 물론 경량화가 가능한 전기차용 경량 배터리 하부 케이스에 관한 것이다.
최근에는 환경문제, 고유가 등의 원인으로 환경 차량에 대한 관심이 높아지고 있으며, 전기 에너지를 이용하여 차량이 주행하도록 하는 전기 차량 및 하이브리드 차량이 다양하게 개발되고 있다. 특히 각 나라에서 환경 규제 강화와 에너지 비용 절감 추세에 따라 환경 친화적인 전기차에 대한 수요가 더욱 증가하고 있다. 유럽의 경우 대기보존법 제정에 의하여 전기차의 보급이 의무화되고 있는 상황이며, 국내에서도 저탄소 녹색성장의 일환으로 친환경 자동차에 대한 관심과 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이에 따라 우리나라는 물론 전 세계적으로 전기차(EV), 연료 전지차(FCEV), 수소차(hydrogen-fueled car: HFC) 등의 개발과 보급이 급격하게 확산 및 증가하고 있는 추세이며, 특히 전기자의 보급이 급속하게 증가하고 있다.
통상 전기차에 사용되는 배터리 모듈은 하나의 배터리 셀을 파우치에 수용하는 파우치 형의 배터리 셀 유닛이 많이 이용되고 있다. 여기서, 배터리 셀 유닛들은 하나의 배터리 팩 케이스 내부에 복수개 적층되어 수용되며, 요구되는 전력크기에 따라 배터리 셀 유닛의 수량이 결정된다.
이러한 배터리 팩은 배터리 케이스에 내장되어 보호되며, 차량의 충돌시 배터리 케이스에 의해 보호된다. 또한, 배터리 케이스는 배터리 팩의 전자파 등을 차폐할 수 있도록 다양한 안전기준이 요구됨은 물론 특히, 경량화를 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
예를 들어 차량의 중량 증가를 최소화하여 연비를 개선할 수 있도록 비철 경량금속, CFRP, 고분자 복합소재 등을 적용한 배터리 케이스의 제작이 활발하게 진행되고 있다. 최근에는 배터리 모듈의 경량화를 위하여 배터리팩을 보호하는 배터리케이스를 다양한 경량화 소재를 이용하여 제작하고 있으며, 통상의 경우 알루미늄 소재를 주로 사용한다. 그리고 생산성을 높이기 위하여 배터리 케이스는 대부분 금형을 이용하여 프레스 가공 방식이 일반적이다.
그러나 상기와 같은 종래기술의 배터리 케이스는, 경량화를 위하여 알루미늄(Al) 소재를 사용할 경우 알루미늄 소재의 특성상 외부의 충격에 매우 취약한 문제점을 내포하고 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
한편, 국내 등록특허 제10-1279416호(등록일:2013.06.21)에는 "플러그인 하이브리드 차량용 배터리 케이스"가 개시되어 있고, 공개특허 제10-2018-0068379호(공개일:2016.12.13)에는 "전기자동차의 배터리 케이스"가 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 알루미늄 소재를 이용하여 강성과 내구성은 물론 내충격성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 경량화가 가능한 전기차용 경량 배터리 하부 케이스를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스는, 사각 형상을 가지는 베이스부와, 상기 베이스부의 일측 테두리부 상면을 따라 결합되며, "I"자 형상을 가지는 제1지지부와, 상기 제1지지부와 이격되도록 상기 베이스부의 타측 테두리부 상면을 따라 결합되며, "I"자 형상을 가지는 제2지지부와, 상기 베이스부의 바닥을 보강하도록 상기 베이스부의 상면에 결합되며, 중공부를 구비하는 바닥 보강부와, 상기 바닥 보강부의 양 측면을 지지하도록 상기 제1지지부와 상기 제2지지부 사이에 위치되어 상기 베이스부에 결합되며, 차량에 마운팅되는 차체 마운팅부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 바닥 보강부는, 상기 베이스부의 상면에 일렬로 결합되며, 수평으로 중공부가 구획되게 형성되는 중공형 패널과, 상기 중공형 패널의 보강과 배터리팩의 지지를 위하여 상기 중공형 패널의 상면에 결합되는 "∩"자형 배터리 지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 차체 마운팅부는, 상기 중공형 패널의 측면을 지지하며, 상기 베이스부에 접합되는 중공형의 패널지지 접합부와, 상기 제1지지부 및 상기 제2지지부의 높이와 동일한 높이를 가지도록 상기 패널지지 접합부에서 중공형으로 확장 형성되는 중공형의 케이스 조립부와, 상기 케이스 조립부의 상단부 외측으로 돌출 형성되어 차량에 고정되는 중공형의 마운팅부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스는 종래기술과 달리 알루미늄 소재를 이용하여 강성과 내구성은 물론 내충격성을 향상시킬 수 있음은 물론 경량화가 가능한 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스에 의하면, 베이스부의 상면에 배터리팩을 고정하기 위한 바닥 보강부를 설치하므로, 외부 충격에 의한 베이스부의 변형을 최소화할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 4는 도 1의 B-B선 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2지지부를 설명하기 위한 요부 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바닥 보강부를 설명하기 위한 요부 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차체 마운팅부를 설명하기 위한 요부 확대도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스의 바람직한 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A선 단면도이고, 도 4는 도 1의 B-B선 단면도이다.
또한, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2지지부를 설명하기 위한 요부 확대도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 바닥 보강부를 설명하기 위한 요부 확대도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차체 마운팅부를 설명하기 위한 요부 확대도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스(100)는, 배터리팩(10)이 장착되어 고정되며, 배터리팩(10)을 보호 및 커버하기 위한 상부 케이스(도시생략)가 결합된다.
이러한 본 실시 예에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스(100)는 그 무게를 줄이면서 내구성과 내충격성을 향상시킬 수 있도록 경량화가 가능한 알루미늄 계열에 의해 제작된다.
구체적으로 본 실시 에에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스(100)는, 크게 베이스부(110)와, 제1지지부(120)와, 제2지지부(130)와, 바닥 보강부(140)와, 차체 마운팅부(150)를 포함하며, 제1지지부(120)와 제2지지부(130) 및 차체 마운팅부(150)에 의해 형성되는 플랜지부에 상부 케이스가 조립된다. 이때 베이스부(110)와, 제1지지부(120)와, 제2지지부(130)와, 바닥 보강부(140)와, 차체 마운팅부(150)는 알루미늄 6000 계열을 냉간 압출 방법으로 성형하여 제작할 수 있다.
또한, 본 실시 에에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스(100)는 베이스부(110)에 제1지지부(120)와, 제2지지부(130)와, 바닥 보강부(140)와, 차체 마운팅부(150)를 결합할 때 MIG 용접 및 레이저 용접 방식으로 접합한다. 이를 통해 전기차용 경량 배터리 하부 케이스(100)를 제작하는 생산 속도를 향상할 수 있다.
베이스부(110)는 평판 형태를 가지며, 각 모서리부가 라운딩 처리된다. 이러한 베이스부(110)는 알루미늄 6000 계열에 의해 가공되며, 테두리부 상면에 제1지지부(120), 제2지지부(130) 및 차체 마운팅부(150)가 접합되고, 그 내측으로 바닥 보강부(140)가 배치되어 내구성과 강성이 보강된다.
제1지지부(120)와 제2지지부(130)는 베이스부(110)의 모서리 라운드를 보강하도록 베이스부(110)의 일측 및 타측 테두리부에 각각 접합된다.
제1지지부(120)는 베이스부(110)의 일측 테두리부 상면을 따라 접합되며, 내구성과 강성을 높이도록 "I"자 형상으로 형성된다. 이러한 제1지지부(120)는 베이스부(110)에 대응되게 2개 접합되며, 상단 및 하단에 접합과 조립을 위한 제1접합판(121)과 제1플랜지(123)가 각각 형성된다.
또한, 제1지지부(120) 사이에는 차체에 고정을 위한 보조 마운팅부(160)가 배치된다. 이때, 보조 마운팅부(160)는 내구성과 강성은 물론 내충격성이 향상되도록 구획된 중공부를 가지며, 제1플랜지(123)와 동일한 높이를 가지는 케이스 조립면(161)이 돌출 형성된다. 케이스 조립며(161)에 상부 케이스의 조립을 위한 조립홀과 조립핀이 구비된다.
제2지지부(130)는 제1지지부(120)와 이격되도록 베이스부(110)의 타측 테두리부 상면을 따라 접합되어 베이스부(110)의 테두리부 강성과 내구성을 보강한다. 이러한 제2지지부(130)는 베이스부(110)와 접합이 용이하고, 상부 케이스를 용이하게 결합할 수 있도록 "I"자 형상으로 형성되어 하단에 제2접합판(131)이 형성되고, 상단부에 제2플랜지(133)가 각각 형성된다.
바닥 보강부(140)는 배터리팩(10)의 무게에 의해 베이스부(110)의 바닥이 변형되는 것을 방지함과 동시에 배터리팩(10)을 견고하게 조립할 수 있도록 베이스부(110)의 상면에 접합되어 베이스부(110)를 보강한다.
이를 위하여 본 실시 예에 따른 바닥 보강부(140)는 베이스부(110)에 상면에 일렬로 배치되는 중공형 패널(141)과, 배터리팩(10)의 안착을 위하여 중공형 패널(141)의 상면에 접합되는 배터리 지지대(143)를 포함한다.
중공형 패널(141)은 베이스부(110)의 상면에 일렬로 복수개 배치되어 접합되며, 수평으로 중공부가 구획되게 형성된다. 또한, 중공형 패널(141)은 상호 접하는 부위에 베이스부(110)와의 용접을 위한 공간을 확보할 수 있도록 용접리브(141a)가 돌출 형성된다.
또한, 중공형 패널(141) 중 양끝단부에 배치되는 중공형 패널(141)은 배터리 지지대(143)를 지지하기 위한 지지돌부(145)가 돌출 형성된다.
배터리 지지대(143)는 중공형 패널(141)의 상면에 이격되게 복수개 접합되며, 배터리팩(10)의 중량으로 인하여 중공형 패널(141)이 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있도록 "∩"모양으로 형성된다. 이때, 배터리 지지대(143)의 양 끝단은 중공형 패널(141)의 지지돌부(145)에 접촉되어 지지된다.
한편, 베이스부(110)에는 중공형 패널(141)의 접합상태를 안정되게 유지하여 고정력을 향상시킬 수 있도록 중공형 패널(141)의 외측으로 패널 지지바(111)가 접합된다. 이를 통해 베이스부(110)에 접합된 바닥 보강부(140)의 결합력을 더욱 안정되게 유지시킴은 물론 외부에서 발생하는 충격에 의한 전기차용 경량 배터리 하부 케이스(100)의 파손을 최소화할 수 있다.
또한, 본 실시 예에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스(100)는 제1지지부(120)와 제2지지부(130) 사이에 차체 마운팅부(150)가 결합되어 베이스부(110)의 테두리부를 보강함과 동시에 차체에 결합된다. 이때, 차체 마운팅부(150)는 베이스부(110)에 용접방식으로 접합되며, 볼트와 너트 등에 의해 차체에 고정된다.
이를 위하여, 차체 마운팅부(150)는 크게 베이스부(110)에 접합되는 중공형의 패널지지 접합부(151)와, 상부 케이스의 조립을 위한 중공형의 케이스 조립부(153)와, 차체에 고정을 위한 마운팅부(155)를 구비한다.
패널지지 접합부(151)는 바닥 보강부(140)의 중공형 패널(141)의 측면을 지지하며, 상면에 배터리팩(10)의 고정을 위한 고정홀부가 형성된다. 이러한 패널지지 접합부(151)는 배터리 지지대(143)의 상면과 동일한 높이를 가지도록 형성된다. 이는 배터리팩(10)을 용이하게 안착하고, 안착에 따른 수평을 간편하게 진행하여 조립성을 향상시키기 위함이다.
케이스 조립부(153)는 제1지지부(120) 및 제2지지부(130)의 높이와 동일한 높이를 가지도록 패널지지 접합부(151)에서 중공형으로 확장 형성된다. 이러한 케이스 조립부(153)는 패널지지 접합부(151)의 높이보다 높게 형성되며, 상면에 상부 케이스의 조립을 위한 조립홀부와 조립핀 등이 구비된다. 또한, 케이스 조립부(153)는 중공부가 상하로 구획되어 있어 내구성이 더욱 향상된다.
마운팅부(155)는 케이스 조립부(153)의 외측면에서 외측으로 돌출 형성되며, 볼트 및 너트 등에 의해 차체에 결합되도록 조립홀부가 형성된다. 이때, 마운팅부(155) 또한 충분한 내구성과 지지력을 가지도록 중공형으로 형성된다.
한편, 보조 마운팅부(160)는 마운팅부(155)와 함께 볼트 및 너트에 의해 차체에 고정되도록 상단부에 차체 고정부(163)가 외측으로 절곡 형성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스(100)는 알루미늄 6000 계열 소재를 이용하여 베이스부(110), 제1지지부(120), 제2지지부(130), 바닥 보강부(140), 차체 마운팅부(150) 및 보조 마운팅부(160)를 제작하고, 베이스부(110)에 제1지지부(120), 제2지지부(130), 바닥 보강부(140), 차체 마운팅부(150) 및 보조 마운팅부(160)를 용접 방식으로 접합하여 고정하므로, 내구성과 가성을 향상시키면서 경량화가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스(100)는 베이스부(110)를 제외한 제1지지부(120), 제2지지부(130), 바닥 보강부(140), 차체 마운팅부(150) 및 보조 마운팅부(160)를 모두 중공형으로 제작하므로, 강성과 내구성은 물론 내충격성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기차용 경량 배터리 하부 케이스(100)는, 베이스부(110)의 상면에 배터리팩(10)을 조립할 수 있는 중공형의 바닥 보강부(140)를 접합하므로, 외부 충격에 의한 베이스부(110)의 변형을 최소화할 수 있어 배터리팩(10)의 보호 효과를 더욱 높일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 전기차용 경량 배터리 하부 케이스
110 : 베이스부 111 : 패널 지지바
120 : 제1지지부 121 : 제1접합판
123 : 제1플랜지 130 : 제2지지부
131 : 제2접합판 133 : 제2플랜지
140 : 바닥 보강부 141 : 중공형 패널
141a : 용접리브 143 : 배터리 지지대
145 : 지지돌부 150 : 차체 마운팅부
151 : 패널지지 접합부 153 : 케이스 조립부
155 : 마운팅부 160 : 보조 마운팅부
161 : 케이스 조립면 163 : 차체 고정부

Claims (3)

  1. 사각 형상을 가지는 베이스부;
    상기 베이스부의 일측 테두리부 상면을 따라 결합되며, "I"자 형상을 가지는 제1지지부;
    상기 제1지지부와 이격되도록 상기 베이스부의 타측 테두리부 상면을 따라 결합되며, "I"자 형상을 가지는 제2지지부;
    상기 베이스부의 바닥을 보강하도록 상기 베이스부의 상면에 결합되며, 중공부를 구비하는 바닥 보강부; 및
    상기 바닥 보강부의 양 측면을 지지하도록 상기 제1지지부와 상기 제2지지부 사이에 위치되어 상기 베이스부에 결합되며, 차량에 마운팅되는 차체 마운팅부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차용 경량 배터리 하부 케이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바닥 보강부는, 상기 베이스부의 상면에 일렬로 결합되며, 수평으로 중공부가 구획되게 형성되는 중공형 패널; 및
    상기 중공형 패널의 보강과 배터리팩의 지지를 위하여 상기 중공형 패널의 상면에 결합되는 "∩"자형 배터리 지지대;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차용 경량 배터리 하부 케이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 차체 마운팅부는, 상기 중공형 패널의 측면을 지지하며, 상기 베이스부에 접합되는 중공형의 패널지지 접합부;
    상기 제1지지부 및 상기 제2지지부의 높이와 동일한 높이를 가지도록 상기 패널지지 접합부에서 중공형으로 확장 형성되는 중공형의 케이스 조립부; 및
    상기 케이스 조립부의 상단부 외측으로 돌출 형성되어 차량에 고정되는 중공형의 마운팅부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차용 경량 배터리 하부 케이스.
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