KR102575355B1 - 차량용 배터리 케이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 차량용 배터리 케이스는, 하부 패널; 상기 하부 패널의 상부에 배치되며 횡강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 횡부재; 상기 하부 패널의 상부에 배치되며 종강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 종부재; 및 상기 하부 패널의 테두리를 따라 상기 하부 패널의 상면에 부착된 측벽 부재;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 배터리 케이스{BATTERY CASE FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 배터리 케이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중량을 줄여 경량화하는 동시에 강성이 확보되는 차량용 배터리 케이스에 관한 것이다.
고유가와 이산화탄소 규제 등으로 인해 기존의 내연기관 자동차를 대체할 수 있는 친환경자동차의 개발이 활발히 진행되고 있으며, 순수 전기자동차나 하이브리드 자동차의 경우 자동차 제조사에 따라 이미 상용화하여 출시하고 있거나 상용화를 앞두고 있는 상황이다.
한편, 배터리를 충전해야하는 친환경자동차의 경우, 보다 짧은 충전시간과 한번의 충전으로 보다 긴 주행을 할 수 있는 것에 대한 고객들의 니즈가 커지고 있는데, 친환경자동차의 주행 거리는 차량의 중량과 역 상관 관계가 있기 때문에 친환경자동차에 있어서 차량의 경량화가 주요 과제로 대두되고 있다.
하지만, 종래의 배터리 케이스의 경우 배터리의 하중을 충분히 견딜 수 있도록 스틸 부품을 별도로 프레스 성형하여 사용하거나 스틸 보강재를 플라스틱 복합재에 인서트시켜 제조하였다. 아울러, 케이스의 강성 및 내구성 확보를 위해 충분한 두께의 스틸 소재가 사용되어야 했고, 마운팅 브라켓 등의 부품을 별도로 장착해야 했기 때문에, 전체적인 배터리 케이스의 중량이 증대되었으며, 이로 인해 차량의 총 중량이 증가되고 결과적으로 차량의 주행거리가 단축된다는 한계가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2014-0044710 A
상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명은 알루미늄 소재로 배터리 케이스를 구성함에 따라 배터리 케이스의 전체 중량을 경량화 할 수 있고, 케이스 내부에 횡강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 횡부재 및 종강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 종부재를 포함함으로써 케이스의 강성을 향상시킬 수 있는 차량용 배터리 케이스를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 차량용 배터리 케이스는, 하부 패널; 상기 하부 패널의 상부에 배치되며 횡강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 횡부재; 상기 하부 패널의 상부에 배치되며 종강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 종부재; 및 상기 하부 패널의 테두리를 따라 상기 하부 패널의 상면에 부착된 측벽 부재;를 포함할 수 있다.
상기 횡부재와 상기 종부재 사이에 배터리 수용 공간이 형성되며, 상기 측벽부재의 상단은 차량의 플로어 하부에 결합될 수 있다.
상기 배터리 수용 공간으로부터 차량의 후방 측으로 일정 거리 이격된 위치에 배치된 보조 횡부재; 및 상기 배터리 수용 공간과 상기 보조 횡부재 사이 및 상기 배터리 수용 공간과 상기 측벽부재 사이에 형성된 보조 종부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 종부재는 상기 횡부재 상측에 형성될 수 있다.
상기 종부재와 상기 횡부재는 MIG(Metal Inert Gas Welding) 용접을 통해 결합될 수 있다.
상기 측벽부재는, 상기 하부 패널의 테두리를 따라 일정 높이를 갖고 부착된 테두리부; 상기 테두리부의 종방향의 적어도 일부에 부착된 제1 강성부재; 및 상기 테두리부의 횡방향의 적어도 일부에 부착된 제2 강성부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 강성부재 및 상기 제2 강성부재는 상기 테두리부와 MIG 용접을 통해 결합될 수 있다.
상기 하부 패널과 상기 측벽부재는 FSW(Friction Stir Welding) 용접을 통해 결합될 수 있다.
상기 하부 패널, 상기 횡부재, 상기 종부재 및 상기 측벽 부재 중 적어도 하나 이상은 알루미늄 소재로 이루어 질 수 있다.
본 발명에 따르면, 배터리 케이스를 알루미늄 소재로 구성함에 따라 배터리 케이스를 경량화시킬 수 있고, 그에 따라 차량의 주행거리를 향상시킬 수 있다.
또한, 케이스 내부에 횡강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 횡부재 및 종강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 종부재를 포함함으로써 케이스 외부에 별도의 마운팅 브라켓 등의 장착 없이 케이스의 강성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 케이스의 차량 후방 측에 보조 횡부재를 포함시키고, 배터리 수용 공간과 보조 횡부재 사이 및 배터리 수용 공간과 측벽부재 사이에 보조 종부재를 포함시킴으로써, 차량의 측면 충돌과 후방 충돌에 대한 강성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 분해 사시도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 사시도를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A'의 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 측벽부재에서 제1 강성부재 및 제2 강성부재가 테두리부와 MIG 용접되어 결합된 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스에서 하부 패널과 측벽부재가 FSW 용접을 통해 결합된 모습을 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 배터리 케이스에 대해 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스의 분해 사시도를 도시한 도면이고, 도 2는 차량용 배터리 케이스의 사시도를 도시한 도면이며, 도 3은 도 2의 A-A'의 단면을 도시한 도면이고, 도 4는 차량용 배터리 케이스의 측벽부재에서 제1 강성부재 및 제2 강성부재가 테두리부와 MIG 용접되어 결합된 모습을 도시한 도면며, 도 5는 차량용 배터리 케이스에서 하부 패널과 측벽부재가 FSW 용접을 통해 결합된 모습을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스는 하부 패널(100), 하부 패널의 상부에 배치되는 횡부재(200), 하부 패널의 상부에 배치되는 종부재(300) 및 하부 패널의 테두리를 따라 하부 패널의 상면에 부착되는 측벽부재(400)를 포함하여 구성될 수 있으며, 실시예에 따라, 보조 횡부재(210) 또는 보조 종부재(310)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 차량용 배터리 케이스를 이루는 하부 패널(100), 횡부재(200), 보조 종부재(210), 종부재(300), 보조 종부재(310) 및 측벽부재(400) 중 적어도 하나 이상은 알루미늄 소재로 이루어질 수 있으며, 배터리 케이스의 경량화를 위해 상술한 부재 전체는 알루미늄 소재로 구성되는 것이 바람직하다. 이처럼, 본 발명에서는 상술한 배터리 케이스의 세부 구성들이 알루미늄 소재로 이루어짐에 따라, 종래에 스틸 소재로 이루어진 배터리 케이스 보다 중량을 상대적으로 경량화 시킬 수 있고, 그 결과 차량의 주행 거리를 보다 향상시킬 수 있다.
하부 패널(100)은 편평한 판넬 형상으로 알루미늄 소재로 이루질 수 있으며, 테두리를 따라 상면에 측벽부재(400)가 결합될 수 있다. 아울러, 하부 패널(100)은 수밀 기능을 가질 수 있다.
횡부재(200)는 하부 패널(100)의 상부에 적어도 하나 이상이 배치될 수 있으며, 배터리 케이스의 횡강성을 증대시키는 역할을 한다. 배터리 케이스의 횡강성을 증대시키기 위해 복수의 횡부재(200)가 하부 패널(100)의 상부에 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 아울러, 횡부재(200)는 알루미늄 소재로 이루어질 수 있다.
종부재(300)는 하부 패널(100)의 상부에 적어도 하나 이상이 배치될 수 있으며, 배터리 케이스의 종강성을 증대시키는 역할을 한다. 배터리 케이스의 종강성을 증대시키기 위해 복수의 종부재(300)가 하부 패널(100)의 상부에 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 여기서, 종부재(300)는 알루미늄 소재로 이루어질 수 있다.
한편, 횡부재(200)와 종부재(300) 사이에는 배터리 수용 공간이 형성될 수 있으며, 해당 수용 공간에 배터리 셀이 장착될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 케이스는 배터리 수용 공간으로부터 차량의 후방 측으로 일정 거리 이격된 위치에 보조 횡부재(210)를 더 포함할 수 있다. 아울러, 배터리 수용 공간과 보조 횡부재(210) 사이 및 배터리 수용 공간과 측벽부재(400) 사이에 보조 종부재(310)를 더 포함할 수 있다. 이처럼, 본 발명에서는 배터리가 수용되는 공간으로부터 차량 후방 측으로 일정 거리 이격된 위치에 보조 횡부재(210) 및 배터리 수용 공간과 보조 횡부재(210) 사이에 보조 종부재(310)를 더 포함함으로써, 차량 후방에서 충돌이 발생하였을 시, 보조 횡부재(210) 및 보조 종부재(310)를 통해 1차적으로 충격이 흡수되도록 함으로써, 배터리 수용 공간에 수용되어 있는 배터리에 직접적인 충격전달을 방지하여 배터리를 효과적으로 보호할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 형태에 따르면 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 케이스 내부에 횡강성을 증대시키기 위한 적어도 하나 이상의 횡부재(200)와 종강성을 증대시키기 위한 적어도 하나 이상의 종부재(300)를 배치시킴으로써, 컴팩트한 구조로 차량의 후방 또는 측방에서의 충돌에 대한 강성을 확보할 수 있으며, 횡강성 또는 종강성을 위해 마운팅 브라켓 등을 별도로 케이스 외부에 장착하고, 해당 마운팅 브라켓을 보호하기 위한 커버 등을 설치해야 했던 종래의 배터리 케이스 보다 중량 및 원가를 절감할 수 있다.
아울러, 도 3을 참조하면, 종부재(300)는 횡부재(200) 상측에 형성될 수 있다. 이때, 종부재(300)와 횡부재(200)는 MIG(Metal inert Gas) 용접을 통해 결합될 수 있다.
측벽부재(400)는 도 2에 도시된 바와 같이 하부 패널(100)의 테두리를 따라 하부 패널(100)의 상면에 부착될 수 있다. 여기서, 측벽부재(400)와 하부 패널(100)은 도 5에 도시된 바와 같이, FSW(Friction Stir Welding) 용접을 통해 결합될 수 있다. 아울러, 측벽부재(400)와 하부 패널(100)이 FSW 용접을 통해 결합되고, 배터리 수용 공간에 배터리를 수용시킨 후, 측벽부재(400)의 상단은 차량의 플로어 하부에 결합될 수 있다. 여기서, 측벽부재(400)는 차량의 플로어 하부에 볼팅 결합 등으로 결합될 수 있지만, 이는 일 실시예일 뿐 이외의 다양한 결합 방식에 의해 측벽부재(400)의 상단이 차량의 플로어 하부에 결합될 수 있다.
아울러, 하부 패널(100)과 측벽부재(400)는 수밀 기능을 가질 수 있으며, 이를 통해 외부의 이물질 및 수분이 배터리의 내부로 침투되는 것이 방지됨에 따라 배터리의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 측벽부재(400)는 하부 패널(100)의 테두리를 따라 일정 높이를 갖고 부착된 테두리부(410), 테두리부(410)의 종방향의 적어도 일부에 부착된 제1 강성부재(420) 및 테두리부(420)의 횡방향의 적어도 일부에 부착된 제2 강성부재(430)를 포함하여 구성될 수 있다. 실시예에 따라, 제1 강성부재(420)는 도 2에 도시된 바와 같이 테두리부(410)의 양측에 각각 결합될 수 있으며, 제1 강성부재(420)에는 차량의 플로어 하부와 결합될 수 있는 결합부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 측벽부재(400)가 차량의 플로어 하부와 볼팅 결합되는 경우, 제1 강성부재(420)에는 볼트가 삽입될 수 있는 홀 등이 형성될 수 있다. 아울러, 제2 강성부재(430)는 테두리부(420)의 횡방향 중 차량의 후방측에 결합될 수 있다. 여기서, 제1 강성부재(410) 및 제2 강성부재(420)와 테두리부(410)는 도 4에 도시된 바와 같이 MIG 용접을 통해 결합될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일실시 형태에 따른 배터리 케이스의 측벽부재(400)는 테두리부(410)의 양측에 제1 강성부재(420)가 결합되고, 테두리부(410)의 횡방향 중 차량의 후방 측에 제2 강성부재(430)가 결합됨으로써, 차량 측방 또는 후방에서 충돌이 발생하였을 시, 제1 강성부재(420) 및 제2 강성부재(430)를 통해 1차적으로 충격이 흡수되도록 함으로써, 배터리 수용 공간에 수용되어 있는 배터리에 직접적인 충격 전달을 방지하여 배터리를 효과적으로 보호할 수 있다.
100: 하부 패널 200: 횡부재
210: 보조 횡부재 300: 종부재
310: 보조 종부재 400: 측벽부재
410: 테두리부 420: 제1 강성부재
430: 제2 강성부재

Claims (9)

  1. 하부 패널;
    상기 하부 패널의 상부에 배치되며 횡강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 횡부재;
    상기 하부 패널의 상부에 배치되며 종강성을 증대시키기 위한 적어도 하나의 종부재; 및
    상기 하부 패널의 테두리를 따라 상기 하부 패널의 상면에 부착된 측벽 부재;를 포함하되,
    상기 횡부재와 상기 종부재 사이에 배터리 수용 공간이 형성되며,
    상기 배터리 수용 공간으로부터 차량의 후방 측으로 일정 거리 이격된 위치에 배치된 보조 횡부재; 및
    상기 배터리 수용 공간과 상기 보조 횡부재 사이 및 상기 배터리 수용 공간과 상기 측벽부재 사이에 형성된 보조 종부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 측벽부재의 상단은 차량의 플로어 하부에 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 종부재는 상기 횡부재 상측에 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 종부재와 상기 횡부재는 MIG(Metal Inert Gas Welding) 용접을 통해 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 측벽부재는
    상기 하부 패널의 테두리를 따라 일정 높이를 갖고 부착된 테두리부;
    상기 테두리부의 종방향의 적어도 일부에 부착된 제1 강성부재; 및
    상기 테두리부의 횡방향의 적어도 일부에 부착된 제2 강성부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 강성부재 및 상기 제2 강성부재는 상기 테두리부와 MIG 용접을 통해 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 패널과 상기 측벽부재는 FSW(Friction Stir Welding) 용접을 통해 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 패널, 상기 횡부재, 상기 종부재 및 상기 측벽 부재 중 적어도 하나 이상은 알루미늄 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 케이스.
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