KR-102960339-B1 - Small battery pack housing

Abstract

본 발명은 소형 배터리 팩 하우징에 관한 것으로, 그 구성은 내부에 내장되는 배터리 팩을 보호하는 배터리 팩 하우징에 있어서, 내부에 상기 배터리 팩이 결속 고정되는 고정몸체;와, 상기 고정몸체의 일단에 연결되어 상기 고정몸체의 일단을 폐쇄하되, 외측에는 상기 배터리 팩을 충전할 수 있도록 하는 충전 커넥터가 형성되는 좌측 플레이트;와, 상기 고정몸체의 타단에 연결되어 상기 고정몸체의 타단을 폐쇄하되, 외측에는 손잡이가 형성되는 우측 플레이트;와, 상기 고정몸체의 하부를 감싸며, 일단은 상기 좌측 플레이트와 볼트 연결되고, 타단은 상기 우측 플레이트와 볼트 연결되어 상기 고정몸체의 하부를 폐쇄하는 알루미늄 재질의 하부 하우징;과, 상기 고정몸체의 상부를 감싸며, 일단은 상기 좌측 플레이트와 볼트 연결되고, 타단은 상기 우측 플레이트와 볼트 연결되어 상기 고정몸체의 상부를 폐쇄하되, 하부 양측은 상기 하부 하우징의 상부 양측에 적층되어 상기 하부 하우징과 함께 상기 고정몸체의 상·하부 전체를 폐쇄하는 알루미늄 재질의 상부 하우징;과, 상기 하부 및 상부 하우징의 두께는 1.5㎜로 형성되며, 상기 하부 하우징의 상부 양측과 상기 상부 하우징의 하부 양측을 용접 결합하는 레이저 용접부;로 구성된 것을 특징으로 하는 것으로서, 하부 및 상부 하우징을 무게가 매우 가볍고 우수한 내식성을 갖는 알루미늄 재질로 제작하되, 가공이 용이한 최소한의 두께로 제작하여 소형 배터리 팩의 중량을 대폭 경량화하여 소형 배터리 팩이 장착되는 소형 전동 차량의 주행 효율이 대폭 향상되도록 유도할 수 있을 뿐만 아니라, 탄소 배출량을 저감하기 위해 하부 및 상부 하우징을 재활용한 알루미늄 소재로 제작하여 매우 친환경적인 효과가 있다. 또한, 안전수단을 통해 배터리 팩의 과열을 방지하는 동시에, 외부의 충격이 배터리 팩으로 전달되는 것을 최소화하여 소형 배터리 팩의 구조적인 안전성을 강화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 압력 해수수단을 통해 배터리 팩의 과열로 인해 증대되는 소형 배터리 팩의 내부 압력을 안전하게 해소할 수 있어 종래에 소형 배터리 팩에서 배터리 팩이 과열되어 내부 압력이 증대되면서 가연성 가스와 함께 폭발하는 안전사고를 미연에 방지할 수 있어 제품의 우수한 사용안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Inventors

• 임춘우
• 김용신

Assignees

• (주)동신모텍

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20250618

Claims (4)

1. 내부에 내장되는 배터리 팩(1:Battery Pack)을 보호하는 배터리 팩 하우징에 있어서, 내부에 상기 배터리 팩(1)이 결속 고정되는 고정몸체(10); 상기 고정몸체(10)의 일단에 연결되어 상기 고정몸체(10)의 일단을 폐쇄하되, 외측에는 상기 배터리 팩(1)을 충전할 수 있도록 하는 충전 커넥터(21)가 형성되는 좌측 플레이트(20); 상기 고정몸체(10)의 타단에 연결되어 상기 고정몸체(10)의 타단을 폐쇄하되, 외측에는 손잡이(31)가 형성되는 우측 플레이트(30); 상기 고정몸체(10)의 하부를 감싸며, 일단은 상기 좌측 플레이트(20)와 볼트(2) 연결되고, 타단은 상기 우측 플레이트(30)와 볼트(2) 연결되어 상기 고정몸체(10)의 하부를 폐쇄하는 알루미늄 재질의 하부 하우징(40); 상기 고정몸체(10)의 상부를 감싸며, 일단은 상기 좌측 플레이트(20)와 볼트(2) 연결되고, 타단은 상기 우측 플레이트(30)와 볼트(2) 연결되어 상기 고정몸체의 상부(10)를 폐쇄하되, 하부 양측은 상기 하부 하우징(40)의 상부 양측에 적층되어 상기 하부 하우징(40)과 함께 상기 고정몸체(10)의 상·하부 전체를 폐쇄하는 알루미늄 재질의 상부 하우징(50); 및 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)의 두께는 1.5㎜로 형성되며, 상기 하부 하우징(40)의 상부 양측과 상기 상부 하우징(50)의 하부 양측을 용접 결합하는 레이저 용접부(60);를 포함하며, 외부의 충격이 상기 고정몸체(10)로 전달되는 것을 방지하고, 상기 고정몸체(10)에 수용된 상기 배터리 팩(1)에서 발산되는 열원을 외부로 방출할 수 있는 안전수단(70);을 더 포함하여 구성되되, 상기 안전수단(70)은 상기 고정몸체(10)의 측면에 형성되어 상기 배터리 팩(1)에서 발산되는 열원이 방출되도록 형성되는 관통된 다수의 방출구멍(71)과, 상기 고정몸체(10)의 각 측면에서 바깥쪽으로 연장 돌출되어 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)의 내측에 밀착되어 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)과 상기 고정몸체(10) 사이의 간격을 확보하여 상기 방출구멍(71)으로 방출된 열원이 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)으로 안내되도록 하는 방출로(72a)를 형성하는 연장돌기(72)와, 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)과 상기 연장돌기(72) 사이에 위치되어 외부의 충격이 상기 연장돌기(72)를 통해 상기 고정몸체(10) 측으로 전달되는 것을 방지하는 동시에, 상기 방출로(72a)로 유통되는 열원을 전도받아 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)으로 용이하게 전달하는 충격 및 열원 흡수패널(73)을 포함하며, 상기 충격 및 열원 흡수패널(73)은 충격 흡수성과 전기 절연성이 우수한 폴리우레탄(Polyurethane) 기반의 베이스 재료에 질화붕소(Boron Nitride)나 산화마그네슘(MgO)으로 이루어진 충전재를 포함하는 고분자 복합체를 통해 제작되며, 상기 고정몸체(10)에 수용된 상기 배터리 팩(1)의 과열로 증대되는 상기 하부 및 상부 하우징(40,50) 내부의 압력을 해소하는 압력 해소수단(80);을 더 포함하여 구성되되, 상기 압력 해소수단(80)은 상기 상부 하우징(50)의 상부에 형성되는 상기 충격 및 열원 흡수패널(73) 내부에 관통되어 형성되는 배출구멍(81)과, 상기 상부 하우징(50)의 상부에 관통 형성되되, 상기 배출구멍(81)과 연통되게 형성되는 해소구멍(82)과, 상기 해소구멍(82)에 적층되어 상기 해소구멍(82)을 폐쇄하되, 용이하게 팽창 및 복원되도록 탄성력을 갖는 압력 해소판(83)과, 상기 압력 해소판(83)의 내부에 형성되며, 상부로 볼록한 반구 형상으로 형성되되 중심 부위가 절개되어 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)의 내부 압력에 따라 선택적으로 개폐되는 다수의 개폐편(84)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형 배터리 팩 하우징.
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Description

소형 배터리 팩 하우징{Small battery pack housing} 본 발명은 소형 배터리 팩 하우징에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하부 및 상부 하우징을 무게가 매우 가볍고 우수한 내식성을 갖는 알루미늄 재질로 제작하되, 가공이 용이한 최소한의 두께로 제작하여 소형 배터리 팩의 중량을 대폭 경량화하여 소형 배터리 팩이 장착되는 소형 전동 차량의 주행 효율이 대폭 향상되도록 유도할 수 있을 뿐만 아니라, 탄소 배출량을 저감하기 위해 하부 및 상부 하우징을 재활용한 알루미늄 소재로 제작하여 매우 친환경적인 소형 배터리 팩 하우징에 관한 것이다. 최근에는 휘발유나 경유 등을 연료로 하는 기존의 내연기관 차량에서 발생되는 유해한 배기가스로 인한 환경오염이 점점 심각해짐에 따라 기존의 내연기관 차량을 대체할 다양한 형태의 친환경 차량이 등장하고 있다. 그 중에서도, 전기에너지를 연료로 하는 전기 차량은 소음 및 진동의 발생이 적고, 비교적 유지비가 저렴하다는 등의 장점으로 인해 다양한 분야에서 전기 차량의 보급이 빠르게 확산되고 있는데, 특히 소형 전기차, 전기 오토바이, 전기 자전거 등과 같은 소형 전동 차량이 널리 증대되고 있다. 제품 사용·운영·소비 상의 관점에서 친환경 차량으로 전기 차량이 자동차 시장에서 대체되어왔으나 제품 생산 상의 관점에서 환경오염을 유발하는 문제가 제기되면서, 친환경 자재를 적용하기 위해 다양한 소재가 대체되고 있다. 그 중에서, 생산·가공·성형에 용이하며, 재활용이 가능한 알루미늄 소재가 대체재로 떠오르면서 자동차 부품단위로 전환되고 있는 실정이다. 한편, 배터리 하나를 셀(Cell)이라 하고, 이러한 셀 다수 개를 합친 것을 모듈(Module)이라 하며, 그 모듈 다수 개를 묶은 것을 배터리 팩(Battery Pack)이라 한다. 상기와 같은 소형 전동 차량은 중·대형 차량 대비 배터리 팩이 충전을 위해 교체·교환하기 위해 분리할 수 있는 구조를 가지며, 구조의 편의상 외부에 노출되어있기 때문에 외부환경에 따라 직사광선에 노출되거나 외부 충돌에 취약한 문제점이 있었다. 또한, 상기와 같은 소형 전동 차량에는 소형 배터리 팩이 탑재되는데, 이러한 소형 배터리 팩은 장치가 다소 소형이라 사용하는 과정에서 과열된 배터리를 효과적으로 냉각할 수 있는 별도의 냉각수단(시스템)이 마련되지 않아 제품의 사용안전성이 다소 낮다는 문제점이 있었다. 특히, 상기 소형 배터리 팩은 과열되면 내부의 공기가 팽창하면서 내부 압력이 증대되는 동시에, 배터리 내부의 전해액이 분해되고, 이로 인해 수소, 메탄, 이산화탄소, 일산화탄소, 불화수소 등 다양한 가연성 및 독성 가스가 발생하면서 과열된 배터리가 폭발하는 위험을 초래할 수 있다. 또한, 전기 차량은 차량의 주행 효율을 향상시키기 위해 전기 차량의 경량화를 유도하고 있는데, 종래의 소형 배터리 팩은 다소 무거워 전기 차량의 원활한 경량화를 방해하는 원인이 되었다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소형 배터리 팩 하우징의 사시도 도 2는 도 1에 도시된 소형 배터리 팩 하우징의 분리 사시도 도 3은 도 1에 도시된 소형 배터리 팩 하우징의 사용상태도 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 배터리 팩 하우징을 도시한 도면 도 5는 도 4에 도시된 소형 배터리 팩 하우징의 사용상태도 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소형 배터리 팩 하우징을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다. 도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 소형 배터리 팩 하우징을 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소형 배터리 팩 하우징의 사시도를, 도 2는 도 1에 도시된 소형 배터리 팩 하우징의 분리 사시도를, 도 3은 도 1에 도시된 소형 배터리 팩 하우징의 사용상태도를, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 배터리 팩 하우징을 도시한 도면을, 도 5는 도 4에 도시된 소형 배터리 팩 하우징의 사용상태도를 각각 나타낸 것이다. 상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 소형 배터리 팩 하우징(100)은 고정몸체(10)와, 좌측 플레이트(20)와, 우측 플레이트(30)와, 하부 하우징(40)과, 상부 하우징(50)과, 레이저 용접부(60)를 포함하고 있다. 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고정몸체(10)는 내부에 배터리 팩(1)이 결속 고정되도록 한다. 즉, 상기 고정몸체(10)는 후설될 상기 하부 및 상부 하우징(40,50) 내부에 배치될 상기 배터리 팩(1)을 안전하게 보호할 뿐만 아니라, 금속 소재의 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)과 상기 배터리 팩(1)의 직접적인 접촉을 방지하여 상기 배터리 팩(1)을 통해 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)으로 전기가 전도되어 발생할 수 있는 전기적인 안전사고가 미연에 방지되도록 한다. 여기서, 상기 고정몸체(10)는 우수한 절연성을 갖는 수지 재질로 제작함은 물론이다. 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 좌측 플레이트(20)는 상기 고정몸체(10)의 일단에 연결되어 상기 고정몸체(10)의 일단을 폐쇄하되, 외측에는 상기 배터리 팩(1)을 충전할 수 있도록 하는 충전 커넥터(21)가 형성되도록 한다. 즉, 상기 좌측 플레이트(20)와 함께 후설될 상기 우측 플레이트(30)는 상기 고정몸체(10)와 직접 연결되어 상기 배터리 팩(1)이 내장된 상기 고정몸체(10)의 양단을 폐쇄하는 것으로, 전기적인 절연성이 우수한 수지 재질로 제작함이 바람직하다. 여기서, 상기 충전 커넥터(21)는 상기 배터리 팩(1)의 전기적인 충전을 위한 통상의 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다. 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 우측 플레이트(30)는 상기 고정몸체(10)의 타단에 연결되어 상기 고정몸체(10)의 타단을 폐쇄하되, 외측에는 손잡이(31)가 형성되도록 한다. 여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 우측 플레이트(30)에 형성되는 상기 손잡이(31)를 통해 소형 배터리 팩의 용이한 이송 및 설치 등의 편의성을 확보할 수 있다. 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하부 하우징(40)은 알루미늄 재질로 제작되어 상기 고정몸체(10)의 하부를 감싸는 것으로, 일단은 상기 좌측 플레이트(20)와 볼트(2) 연결되고, 타단은 상기 우측 플레이트(30)와 볼트(2) 연결되어 상기 고정몸체(10)의 하부를 폐쇄하도록 한다. 즉, 상기 하부 하우징(40)은 상기 상부 하우징(50)과 함께 상기 고정몸체(10)의 상·하부를 폐쇄하여 상기 고정몸체(10)에 내장되는 상기 배터리 팩(1)을 외부로부터 안전하게 보호하도록 한다. 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상부 하우징(50)은 알루미늄 재질로 제작되어 상기 고정몸체(10)의 상부를 감싸는 것으로, 일단은 상기 좌측 플레이트(20)와 볼트(2) 연결되고, 타단은 상기 우측 플레이트(30)와 볼트(2) 연결되어 상기 고정몸체의 상부(10)를 폐쇄하되, 하부 양측은 상기 하부 하우징(40)의 상부 양측에 적층되어 상기 하부 하우징(40)과 함께 상기 고정몸체(10)의 상·하부 전체를 폐쇄하도록 한다. 통상적으로 소형 배터리 팩이 설치되는 소형 전동 차량, 일 예로 전기 자전거, 전기 오토바이, 소형 전기차 등의 주행 효율을 향상시키기 위해 장치의 경량화가 요구되고 있다. 즉, 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)은 무게가 매우 가벼우면서 우수한 내식성을 갖는 알루미늄 재질로 제작하여 완제품인 소형 배터리 팩의 하중을 대폭 절감시켜 매우 경량화되도록 유도하는데, 이때 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)의 두께가 1.5㎜보다 작게 형성되면 너무 얇아 가공이 어려울 뿐만 아니라 내구성이 너무 저하될 수 있고, 두께가 1.5㎜보다 크게 형성되면 너무 두꺼워 완제품인 소형 배터리 팩의 경량화가 곤란함으로 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)의 두께는 1.5㎜로 형성함이 바람직하다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 용접부(60)는 상기 하부 하우징(40)의 상부 양측과 상기 상부 하우징(50)의 하부 양측을 용접 결합하여 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)을 견고히 고정되도록 한다. 한편, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 외부의 충격이 상기 고정몸체(10)로 전달되는 것을 방지하고, 상기 고정몸체(10)에 수용된 상기 배터리 팩(1)에서 발산되는 열원을 외부로 방출할 수 있는 안전수단(70);을 더 포함하여 구성되되, 상기 안전수단(70)은 상기 고정몸체(10)의 측면에 형성되어 상기 배터리 팩(1)에서 발산되는 열원이 방출되도록 형성되는 관통된 다수의 방출구멍(71)과, 상기 고정몸체(10)의 각 측면에서 바깥쪽으로 연장 돌출되어 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)의 내측에 밀착되어 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)과 상기 고정몸체(10) 사이의 간격을 확보하여 상기 방출구멍(71)으로 방출된 열원이 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)으로 안내되도록 하는 방출로(72a)를 형성하는 연장돌기(72)와, 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)과 상기 연장돌기(72) 사이에 위치되어 외부의 충격이 상기 연장돌기(72)를 통해 상기 고정몸체(10) 측으로 전달되는 것을 방지하는 동시에, 상기 방출로(72a)로 유통되는 열원을 전도받아 상기 하부 및 상부 하우징(40,50)으로 용이하게 전달하는 충격 및 열원 흡수패널(73)을 포함하여 구성된다. 즉, 상기 고정몸체(10)에 수용된 상기 배터리 팩(1)이 사용되는 과정, 일 예로 배터리의 과충전, 과방전, 노후 등의 이유로 인해 상기 배터리 팩(1)이 과열될 수 있고, 이때 발산되는 열원이 안전하게 해소되지 않으면 상기 배터리 팩(1)이 손상되거나 심각하게는 폭발하는 위험을 초래할 수 있다. 따라서, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 안전수단(70)의 연장돌기(72)를 통해 상기 고정몸체(10)와 상기 하부 및 상부 하우징(40,50) 사이에 방출로(72a:공간)를 확보하여 상기 배터리 팩(1)의 과열로 인해 상기 고정몸체(10)의 방출구멍(71)으로 방출되는 열원이 곧바로 상기