KR100979370B1 - 전기자동차의 배터리 유닛 부착 구조 - Google Patents

전기자동차의 배터리 유닛 부착 구조 Download PDF

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Abstract

빔부재(102)가 차체(11)의 사이드 멤버(31)에 고정되어 있다. 사이드 멤버(31)에 너트부재(155)와 보강부재(302)가 마련되어 있다. 사이드 멤버(31)의 하방에서 볼트(157)가 너트부재(155)에 삽입된다. 보강부재(302)는, 제 1 플레이트부(311)와 제 2 플레이트부(312)를 갖고 있다. 제 1 플레이트부(311)는, 절곡부(330, 331)를 경계로 절곡된 한 쌍의 플랜지(325, 326)를 갖고 있다. 절곡부(330, 331)의 위치는, 사이드 멤버(31)의 측벽(36, 37) 사이의 거리(S)에 응하여 조정되어 있다. 플랜지(325, 326)는 측벽(36, 37)에 용접된다. 제 2 플레이트부(312)는, 너트부재(155)의 하단에 용접된 기부(340)와, 너트부재(155)에 따른 기립부(341)를 갖고 있다.

Description

전기자동차의 배터리 유닛 부착 구조{BATTERY UNIT MOUNTING STRUCTURE FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은, 전기자동차의 전원인 배터리 유닛(battery unit)을 차체에 고정하기 위한 배터리 유닛 부착 구조에 관한 것이다.
전기자동차는, 주행 거리를 가능한 한 길게 하기 위해, 대형의 배터리 유닛을 탑재하는 것이 바람직한다. 이 때문에 배터리 유닛이 예를 들면 100㎏w를 넘는 큰 중량으로 되는 일이 있다. 이와 같이 중량의 큰 배터리 유닛을 차체의 사이드 멤버(side members)에 확실하게 고정하기 위해서는, 사이드 멤버의 배터리 유닛 부착부의 강도를 높이는 것이 중요하다. 사이드 멤버는, 사이드 프레임(side frame)이라고도 칭하여지고 있다.
일본 특개평10-129277호 공보(특허문헌1)에, 배터리 유닛을 차체의 사이드 멤버에 고정하기 위한 배터리 지지 구조가 개시되어 있다. 이 배터리 지지 구조에서는, 사이드 멤버의 내부에 보강부재가 마련되어 있다. 이 보강부재의 위에 너트(nut)가 용접되고, 볼트를 차체의 하방에서 상기 너트에 나사결합시켜서 체결함 에 의해, 배터리 유닛이 사이드 멤버에 고정되어 있다.
배터리 유닛은, 사이드 멤버의 복수 개소에 하중을 분산시켜서 지지하는 것이 바람직한다. 이 때문에 배터리 유닛은, 사이드 멤버의 복수 개소에 마련된 배터리 유닛 부착부에 고정된다. 그러나 사이드 멤버는, 필요하게 되는 강성이나 주위 부재와의 관계로, 일반적으로 단면 형상이 차체의 전후 방향으로 변화하고 있는 것이 통례이다.
사이드 멤버의 전후 방향의 복수 개소에, 배터리 유닛 부착부가 마련되어 있다. 이러한 배터리 유닛 부착부는, 마련하는 위치에 응하여 단면 형상이 서로 상위하여 있다. 이 때문에, 각 배터리 유닛 부착부마다 공통의 형상의 보강부재를 사용할 수가 없는 일이 있다. 이때문에 복수종류의 보강부재를 제조할 필요가 있다. 그 경우, 부품의 종류가 많아지고, 제조 비용이이 비싸게 들 뿐만 아니라 부품의 관리에 수고가 드는 등의 문제가 생긴다.
본 발명의 목적은, 사이드 멤버의 배터리 유닛 부착부의 강도를 높할 수 있고, 게다가 부품의 공통화를 도모할 수 있는 전기자동차의 배터리 유닛 부착 구조를 제공한다.
본 발명은, 전기자동차의 배터리 유닛을 차체에 고정하기 위한 배터리 유닛 부착 구조로서, 상기 차체의 전후 방향으로 늘어나는 한 쌍의 사이드 멤버 사이에 걸쳐서 차체의 폭방향으로 배치되고 상기 배터리 유닛을 지지하는 빔부재(桁部材)와, 상기 사이드 멤버 내에 배치되고 상하 방향으로 늘어나는 통형상(筒狀)의 너트부재(예를 들면 파이프 너트)와, 상기 너트부재에 상기 사이드 멤버의 하방에서 삽입되어 상기 빔부재의 체결부를 상기 사이드 멤버의 하면에 고정하는 볼트와, 상기 사이드 멤버의 내부의 상기 너트부재와 대응한 위치에 마련된 보강부재를 가지며, 상기 보강부재는, 상기 사이드 멤버의 한 쌍의 측벽 사이에 배치되는 제 1 플레이트부(first plate portion)와, 상기 사이드 멤버의 저벽의 위에 배치되는 제 2 플레이트부(second plate portion)를 가지며, 상기 제 1 플레이트부는, 상기 너트부재의 상부가 고정되고 차체의 폭방향으로 늘어나는 연결벽과, 해당 연결벽의 양측에서 상기 사이드 멤버의 상기 측벽 사이의 거리에 응한 위치에서 절곡되며 또한 상기 사이드 멤버의 상기 측벽에 용접되는 한 쌍의 플랜지(flange)를 가지며, 상기 제 2 플레이트부는, 상기 너트부재의 하단이 고정되며 또한 상기 사이드 멤버의 저 벽에 고정되는 기부(基部)와, 상기 제 1 플레이트부에 고정되는 상단부와, 상기 기부와 상기 상단부 사이에 마련되고 상하 방향으로 늘어나는 기립부를 갖고 있다.
이 구성에 의하면, 상기 보강부재에 의해, 차체의 폭방향으로 입력하는 하중에 대해 사이드 멤버의 배터리 유닛 부착부의 강도를 높할 수 있다. 상기 보강부재는, 사이드 멤버의 내부의 너트부재와 대응한 위치에 마련되어 있다. 사이드 멤버의 단면에 응하여, 측벽 사이의 거리가 다른 부위에 상기 보강부재를 마련하는 경우에는, 보강부재의 절곡부의 위치를 조정함에 의해, 사이드 멤버의 측벽 사이의 거리에 적합하도록 할 수 있다. 이 때문에 사이드 멤버의 단면이 서로 다른 복수의 배터리 유닛 부착부에 상기 보강부재를 마련하는 경우에, 보강부재의 부품 공통화를 도모할 수 있다.
이하에 본 발명의 한 실시 형태에 관해, 도 1부터 도 8을 참조하여 설명한다.
도 1은 전기자동차(10)의 한 예를 도시하고 있다. 이 전기자동차(10)는, 차체(11)의 뒷부분에 배치된 주행용의 모터(12) 및 충전 장치(13)와, 차체(11)의 바닥밑(床下)에 배치되는 배터리 유닛(14) 등을 구비하고 있다. 차체(11)의 앞부분에 냉난방용의 열교환 유닛(15)이 배치되어 있다.
도 2는 상기 차체(11)의 하부의 골격을 이루는 프레임 구조(30)와, 이 프레임 구조(30)에 부착되는 상기 배터리 유닛(14)을 도시하고 있다. 프레임 구조(30) 는, 차체(11)의 전후 방향으로 늘어나는 좌우 한 쌍의 사이드 멤버(31, 32)와, 차체(11)의 폭방향으로 늘어나는 크로스 멤버(33, 34, 35)를 포함하고 있다. 크로스 멤버(33, 34, 35)는, 사이드 멤버(31, 32)의 소정 위치에, 용접에 의해 고정되어 있다.
차체(11)의 일부를 이루는 사이드 멤버(31, 32)는, 서로 차체(11)의 폭방향에 이간하고 배치되어 있다. 각 사이드 멤버(31, 32)는, 각각, 좌우 한 쌍의 측벽(36, 37)과, 저벽(38)과, 플랜지(39)를 갖고 있다. 저벽(38)은, 측벽(36, 37)의 하단끼리를 영결하고 있다. 플랜지(39)는, 측벽(36, 37)의 상단에 형성되어 있다. 사이드 멤버(31, 32)는, 각각, 윗면측이 개구한 해트형 단면(斷面)을 이루고 있다. 이들 사이드 멤버(31, 32)의 윗면에, 하기 플로어 패널(70)이 접합된다. 사이드 멤버(31, 32)와 플로어 패널(70)에 의해 폐단면(閉斷面)이 형성된다.
사이드 멤버(31, 32)의 뒷부분에 서스펜션 암 서포트 브래킷(40, 41)이 마련되어 있다. 서스펜션 암 서포트 브래킷(40, 41)은, 각각 사이드 멤버(31, 32)의 소정 위치에 용접에 의해 고정되어 있다. 서스펜션 암 서포트 브래킷(40, 41)에 추축부(樞軸部)(42)가 마련되어 있다. 이들 추축부(42)에, 리어 서스펜션의 일부를 이루는 트레일링 암의 전단부가 부착되어 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이 배터리 유닛(14)은 배터리 케이스(50)를 구비하고 있다. 배터리 케이스(50)는, 하측에 위치하는 트레이부재(51)와, 상측에 위치한 커버부재(52)를 구비하고 있다.
트레이부재(51)는, 도 7에 일부를 도시하는 바와 같이 수지부(53)와, 보강용 의 인서트부재(53a) 등에 의해 구성되어 있다. 수지부(53)는, 전기 절연성을 갖는 수지에 의해, 일체 성형되어 있다. 인서트부재(53a)는, 금속의 플레이트로 이루어진다. 수지부(53)의 기재는, 예를 들면 폴리프로필렌 등의 수지이고, 이 수지가, 수㎜ 내지 수㎝ 정도의 길이의 단(短)유리섬유에 의해 강화되어 있다.
트레이부재(51)는, 전벽(51a)과, 후벽(51b)과, 좌우 한 쌍의 측벽(51c, 51d)과, 저벽(51e)과, 칸막이벽(51f)을 가지며, 상측이 개방한 상자형상으로 성형되어 있다. 트레이부재(51)의 측벽(51c, 51d)은, 사이드 멤버(31, 32)에 따라 배치되어 있다. 전벽(51a)과, 후벽(51b)과, 측벽(51c, 51d)에 의해, 트레이부재(51)의 주벽(周壁)(54)이 구성되어 있다. 주벽(54)과 저벽(51e)과 칸막이벽(51f)은 일체로 성형되어 있다.
배터리 케이스(50)의 전반부(前半部)에, 앞측 배터리 수납부(55)가 형성되어 있다. 배터리 케이스(50)의 후반부에, 후측 배터리 수납부(56)가 형성되어 있다. 앞측 배터리 수납부(55)와 후측 배터리 수납부(56) 사이에, 중앙 배터리 수납부(57)와, 전기회로 수납부(58) 등이 형성되어 있다.
배터리 수납부(55, 56, 57)에, 각각 배터리 모듈(60)(도 3에 일부를 2점쇄선으로 도시한다)이 수납되어 있다. 배터리 모듈(60)은 트레이부재(51)의 저벽(51e)의 위에 배치되어 있다. 전기회로 수납부(58)에는, 배터리 모듈(60)의 상태를 검출하는 모니터(monitor)나 제어 등을 맡는 전기부품(61) 등이 수납된다. 전기부품(61)은 배터리 모듈(60)에 전기적으로 접속되어 있다. 배터리 모듈(60)은, 각각, 복수개의 배터리 셀을 직렬로 접속함에 의해 구성되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 배터리 유닛(14)은 플로어 패널(70)의 하면측에 배치되어 있다. 플로어 패널(70)은 차체(11)의 전후 방향과 폭방향으로 늘어나고, 차체(11)의 바닥부(床部)를 구성하고 있다. 플로어 패널(70)은, 사이드 멤버(31, 32)를 포함하는 프레임 구조(30)의 소정 위치에 용접에 의해 고정되어 있다.
플로어 패널(70)의 상방에 프런트 시트(71)(도 1에 도시한다)와 리어 시트(72)가 배치되어 있다. 프런트 시트(71)의 하방에, 배터리 유닛(14)의 앞측 배터리 수납부(55)가 배치되어 있다. 리어 시트(72)의 하방에, 배터리 유닛(14)의 후측 배터리 수납부(56)가 배치되어 있다. 앞측 배터리 수납부(55)와 후측 배터리 수납부(56) 사이에 플로어 패널(70)의 오목부(70a)가 형성되어 있다. 이 오목부(70a)는, 리어 시트(72)에 착좌한 탑승자의 발밑(足元) 스페이스 부근에 위치한다.
배터리 케이스(50)의 트레이부재(51)의 주연부(周緣部)에, 커버 부착면(80)(도 3에 도시한다)이 형성되어 있다. 커버 부착면(80)은, 트레이부재(51)의 전둘레에 걸쳐서 연속하고 있다. 트레이부재(51)와 커버부재(52)와의 접합부(82)의 주연부에, 방수용의 실 재(81)가 마련되어 있다.
배터리 케이스(50)의 커버부재(52)는, 섬유에 의해 강화된 합성 수지의 일체 성형품으로 이루어진다. 커버부재(52)의 앞부분에, 서비스 플러그용의 개구부(85)와 냉각풍 도입구(86)가 형성되어 있다. 서비스 플러그용의 개구부(85)에, 주름상자형상의 부트부재(boot membe)(87)가 부착되어 있다. 냉각풍 도입구(86)에도 주름상자형상의 부트부재(88)가 마련되어 있다. 커버부재(52)의 윗면에, 냉각풍의 일부를 흐르게 하기 위한 바이패스 유로부(流路部)(90)와, 냉각 팬 수납부(91) 등이 마 련되어 있다.
커버부재(52)의 주연부에 플랜지부(95)가 형성되어 있다. 플랜지부(95)는 커버부재(52)의 전둘레에 걸쳐서 연속하여 있다. 트레이부재(51)의 위에 커버부재(52)를 싣는다. 트레이부재(51)의 커버 부착면(80)과, 커버부재(52)의 플랜지부(95)를 서로 겹친다. 커버부재(52)의 상방에서, 너트부재(97)를 매입볼트(98)에 나사결합시킨다. 너트부재(97)를 매입볼트(98)에 체결한다. 또한, 커버부재(52)의 상방에서, 볼트부재(96)를 매입너트(99)에 나사결합시킨다. 볼트부재(96)를 매입너트(99)에 체결한다. 이와 같이 하여, 트레이부재(51)와 커버부재(52)가, 서로 실 재(81)를 끼우고 수밀(水密)로 고정된다.
트레이부재(51)의 하면측에, 복수개(예를 들면 4개)의 빔부재(101, 102, 103, 104)가 마련되어 있다. 배터리 유닛(14)의 하방에 언더 커버(110)(도 4와 도 5에 도시한다)가 배치되어 있다. 언더 커버(110)는, 차체(11)의 하측에서 볼트(도시 생략)에 의해, 프레임 구조(30)와 빔부재(101, 102, 103, 104)의 적어도 일부에 고정된다.
도 3과 도 5에 도시되는 바와 같이, 빔부재(101, 102, 103, 104)는, 각각 차체(11)의 폭방향으로 늘어나는 빔 본체(111, 112, 113, 114)를 갖고 있다. 빔 본체(111, 112, 113, 114)는, 배터리 유닛(14)의 하중을 지지기에 충분한 강도를 갖는 금속재료(예를 들면 강판)에 의해 구성되어 있다.
앞부터 1번째의 빔 본체(111)의 양단에 체결부(121, 122)가 마련되어 있다. 앞부터 2번째의 빔 본체(112)의 양단에 체결부(123, 124)가 마련되어 있다. 앞부터 3번째의 빔 본체(113)의 양단에 체결부(125, 126)가 마련되어 있다. 앞부터 4번째(최 후부)의 빔 본체(114)의 양단에 체결부(127, 128)가 마련되어 있다. 배터리 유닛(14)의 전단부에는 좌우 한 쌍의 앞측 지지 부재(130, 131)가 마련되어 있다.
앞부터 1번째의 빔부재(101)의 양단에 마련된 체결부(121, 122)에, 상하 방향으로 관통하는 볼트 삽입 구멍(143)(도 2와 도 3에 도시한다)이 형성되어 있다. 사이드 멤버(31, 32)에는, 체결부(121, 122)와 대향하는 위치에, 각각, 너트부재(145, 146)를 구비한 배터리 유닛 부착부가 마련되어 있다. 이들 너트부재(145, 146)는, 상하 방향으로 늘어나는 통형상의 너트, 이른바 파이프 너트이다. 사이드 멤버(31, 32)의 너트부재(145, 146)가 마련되어 있는 개소가, 배터리 유닛 부착부이다.
체결부(121, 122)의 하측에서, 각각, 볼트(147)(도 2와 도 4에 도시한다)가 볼트 삽입 구멍(143)에 삽입된다. 이들의 볼트(147)를 너트부재(145, 146)에 나사결합시켜서, 체결한다. 이렇게 함에 의해, 1번째의 빔부재(101)의 체결부(121, 122)가 사이드 멤버(31, 32)의 하면에 고정된다.
앞부터 2번째의 빔부재(102)의 양단에 마련된 체결부(123, 124)에, 상하 방향으로 관통하는 볼트 삽입 구멍(153)(도 2와 도 3에 도시한다)이 형성되어 있다. 사이드 멤버(31, 32)에는, 체결부(123, 124)와 대향하는 위치에, 각각, 너트부재(155, 156)를 구비한 배터리 유닛 부착부가 마련되어 있다. 이들 너트부재(155, 156)는, 상하 방향으로 늘어나는 통형상의 너트, 이른바 파이프 너트이다. 사이드 멤버(31, 32)의 너트부재(155, 156)가 마련되어 있는 개소가, 배터리 유닛 부착부 이다.
체결부(123, 124)의 하측에서, 각각, 볼트(157)(도 2와 도 4에 도시한다)가 볼트 삽입 구멍(153)에 삽입된다. 이들의 볼트(157)를 너트부재(155, 156)에 나사결합시켜서, 체결한다. 이렇게 함에 의해, 2번째의 빔부재(102)의 체결부(123, 124)가 사이드 멤버(31, 32)의 하면에 고정된다.
앞부터 3번째의 빔부재(103)의 양단에 마련된 체결부(125, 126)에, 상하 방향으로 관통하는 볼트 삽입 구멍(163)(도 2와 도 3에 도시한다)이 형성되어 있다. 도 4와 도 5에 도시되는 바와 같이, 사이드 멤버(31, 32)에 하중 전달부재(170, 171)가 볼트(172)에 의해 고정되어 있다. 이들 하중 전달부재(170, 171)는, 앞부터 3번째의 빔부재(103)의 체결부(125, 126)의 상방에 마련되어 있다. 한쪽의 하중 전달부재(170)는, 한쪽의 서스펜션 암 서포트 브래킷(40)에 용접되어 있다. 다른쪽의 하중 전달부재(171)는, 다른쪽의 서스펜션 암 서포트 브래킷(41)에 용접되어 있다.
즉 하중 전달부재(170, 171)는, 사이드 멤버(31, 32)와, 서스펜션 암 서포트 브래킷(40, 41)에 결합되어 있다. 이들 하중 전달부재(170, 171)는, 프레임 구조(30)의 일부를 이루고 있다. 하중 전달부재(170, 171)에, 너트부재(175, 176)를 구비한 배터리 유닛 부착부가 마련되어 있다. 너트부재(175, 176)는, 상하 방향으로 늘어나는 통형상의 너트, 이른바 파이프 너트이다.
체결부(125, 126)의 하측에서, 각각, 볼트(177)가 볼트 삽입 구멍(163)에 삽입된다. 이들의 볼트(177)를 너트부재(175, 176)에 나사결합시켜서, 체결한다. 이렇게 함에 의해, 3번째의 빔부재(103)의 체결부(125, 126)가, 하중 전달부재(170, 171)를 통하여, 사이드 멤버(31, 32)의 하면에 고정된다.
앞부터 4번째의 빔부재(104)의 체결부(127, 128) 의 각각에, 상하 방향으로 관통하는 볼트 삽입 구멍(193)(도 2와 도 3에 도시한다)이 형성되어 있다. 사이드 멤버(31, 32)에는, 체결부(127, 128)와 대향하는 위치에, 연장 브래킷(194, 195)이 마련되어 있다. 연장 브래킷(194, 195)은, 사이드 멤버(31, 32)의 킥업부(31b, 32b)의 하방으로 늘어나 있다. 연장 브래킷(194, 195)은, 프레임 구조(30)의 일부를 이루고 있다. 이들 연장 브래킷(194, 195)에, 너트부재(196, 197)를 구비한 배터리 유닛 부착부가 마련되어 있다.
체결부(127, 128)의 하측에서, 각각, 볼트(198)(도 2와 도 4에 도시한다)가 볼트 삽입 구멍(193)에 삽입된다. 이들의 볼트(198)를 너트부재(196, 197)에 나사결합시켜서, 체결한다. 이렇게 함에 의해, 4번째의 빔부재(104)의 체결부(127, 128)가, 연장 브래킷(194, 195)을 통하여, 사이드 멤버(31, 32)의 하면에 고정된다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 빔부재(101, 102, 103, 104)의 하면은, 트레이부재(51)의 평탄한 하면에 따라, 수평 방향으로 늘어나는 동일 평면(L)상에 위치하고 있다. 1번째와 2번째의 빔부재(101, 102)는, 사이드 멤버(31, 32)의 수평부분(31a, 32a)에 고정되어 있다. 3번째의 빔부재(103)는, 킥업부(31b, 32b)의 하방에서, 하중 전달부재(170, 171)를 통하여, 사이드 멤버(31, 32)에 고정되어 있다. 4번째의 빔부재(104)는, 연장 브래킷(194, 195)을 통하여, 사이드 멤버(31, 32)에 고정되어 있다.
배터리 유닛(14)의 전단(前端)에 위치하는 앞측 지지 부재(130, 131)는, 앞부터 1번째의 빔부재(101)의 전방으로 돌출하고 있다. 앞측 지지 부재(130, 131)는, 이 빔부재(101)에 결합되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 크로스 멤버(33)에, 너트부재(213, 214)를 갖는 배터리 유닛 부착부가 마련되어 있다. 앞측 지지 부재(130, 131)의 체결부(210, 211)는, 차체(11)의 하측에서 볼트(212)를 너트부재(213, 214)에 나사결합시켜서 체결함에 의해, 크로스 멤버(33)의 하면에 고정되어 있다.
이와 같이 본 실시 형태의 전기자동차(10)는, 빔부재(101, 102, 103, 104)가 좌우의 사이드 멤버(31, 32) 사이에 걸쳐서 마련되어 있다. 이들 빔부재(101, 102, 103, 104)에 의해, 사이드 멤버(31, 32)끼리가 결합되어 있다. 이 때문에 배터리 유닛(14)의 빔부재(101, 102, 103, 104)가, 크로스 멤버에 상당하는 강성 부재로서 기능할 수 있다.
서스펜션 암 서포트 브래킷(40, 41)에 입력하는 횡방향의 하중이, 하중 전달부재(170, 171)를 통하여, 빔부재(103)에 입력된다. 서스펜션 암 서포트 브래킷(40, 41) 부근의 강성이, 빔부재(103)에 의해 높아져 있다. 이때문에, 서스펜션 암 서포트 브래킷(40, 41) 부근에 크로스 멤버가 배치되어 있지 않아도, 조종(操縱) 안정성과 승차감이 향상한다. 그리고 대형의 배터리 유닛(14)의 일부를, 서스펜션 암 서포트 브래킷(40, 41) 사이의 스페이스에 배치하는 것이 가능하다. 이 때문에, 대형의 배터리 유닛(14)을 탑재하는 것이 가능해지고, 전기자동차의 주행 거리를 길게 할 수 있다.
도 5와 도 6에 도시되는 바와 같이, 사이드 멤버(31, 32)에는, 앞부터 1번째의 빔부재(101)의 체결부(121, 122)를 고정하기 위한 상기 너트부재(145, 146)와, 하기한 보강부재(301)가 마련되어 있다. 이들 보강부재(301)의 후방에는, 앞부터 2번째의 빔부재(102)의 체결부(123, 124)를 고정하기 위한 상기 너트부재(155, 156)와, 하기한 보강부재(302)가 마련되어 있다. 각 너트부재(145, 146, 155, 156)는, 보강부재(301, 302)를 통하여, 사이드 멤버(31, 32)에 고정되어 있다.
한쪽의 사이드 멤버(31)에 마련하는 보강부재(301, 302)의 구성과, 다른쪽의 사이드 멤버(32)에 마련하는 보강부재(301, 302)의 구성은, 서로 동등하다. 이 때문에 도 7와 도 8에 도시하는 한쪽의 보강부재(302)를 대표하여 이하에 설명한다.
보강부재(302)는, 사이드 멤버(31)의 측벽(36, 37) 사이에 배치되는 제 1 플레이트부(311)와, 사이드 멤버(31)의 저벽(38)의 위에 배치되는 제 2 플레이트부(312)에 의해 구성되어 있다. 벌크 헤드(bulkhead)를 겸하는 제 1 플레이트부(311)는, 제 2 플레이트부(312)의 상측에 위치하고 있다. 이들 제 1 플레이트부(311)와 제 2 플레이트부(312)는 모두 금속판으로 이루어지고, 프레스 가공에 의해 하기한 형상으로 성형되어 있다. 또한, 1장의 금속판을 절곡함에 의해, 제 1 플레이트부(311)와 제 2 플레이트부(312)를 형성하여도 좋다.
제 1 플레이트부(311)는, 사이드 멤버(31)의 측벽(36, 37) 사이에 걸치는 연결벽(320)을 갖고 있다. 연결벽(320)은 차체(11)의 폭방향으로 늘어나 있다. 연결벽(320)의 길이(S)(도 7에 도시한다)는, 사이드 멤버(31)의 측벽(36, 37) 사이의 거리에 대응하고 있다. 이 연결벽(320)에 형성된 구멍(321)에, 통형상의 너트부재 (파이프 너트)(155)가 삽입되어 있다. 너트부재(155)는, 상하 방향으로 늘어나는 축선(X)(도 8에 도시한다)을 가지며, 사이드 멤버(31)의 저벽(38)의 위에 배치되어 있다. 너트부재(155)의 상부가, 아크 용접 등의 용접부(322)에 의해, 연결벽(320)에 고정되어 있다.
제 1 플레이트부(311)의 양측부를, 절곡부(330, 331)에서 위를 향하도록 절곡함에 의해, 한 쌍의 플랜지(325, 326)가 형성되어 있다. 이들 플랜지(325, 326)는, 절곡부(330, 331)를 경계로 연결벽(320)의 양측에 위치하고 있다. 사이드 멤버(31)의 측벽(36, 37) 사이의 거리(S)(도 7에 도시한다)에 응하여, 절곡부(330, 331)의 위치, 즉 플랜지(325, 326) 사이의 거리가 조정되어 있다.
측벽(36, 37) 사이의 거리(S)가 사이드 멤버(31)의 단면(斷面)에 응하여 변화하여도, 절곡부(330, 331)의 위치를 조정함에 의해, 측벽(36, 37) 사이의 거리(S)에 대응할 수 있다. 플랜지(325, 326)는, 스폿 용접 등의 용접부(332)에 의해, 사이드 멤버(31)의 측벽(36, 37)에 고정된다.
제 2 플레이트부(312)는, 기부(340)와, 기립부(341)와, 상단부(342)를 갖고 있다. 기부(340)에 너트부재(155)의 하단이 고정되어 있다. 기립부(341)는, 기부(340)의 일단에서 세워저 있다. 상단부(342)는, 기립부(341)의 상단에 마련되어 있다. 상단부(342)는, 제 1 플레이트부(311)의 연결벽(320)의 하면에, 스폿 용접 등의 용접부(343)에 의해 고정되어 있다.
기부(340)에는, 너트부재(155)의 하단이 아크 용접 등의 용접부(350)에 의해 고정되어 있다. 기부(340)는, 스폿 용접 등의 용접부(351)에 의해, 사이드 멤 버(31)의 저벽(38)에 고정된다. 기부(340)에 관통구멍(355)(도 6에 도시한다)이 형성되어 있다. 관통구멍(355)은, 너트부재(155)의 나사구멍(155a)과 대응한 위치에 형성되어 있다. 기립부(341)는 기부(340)와 상단부(342) 사이에 마련되어 있다. 그리고 이 기립부(341)는, 너트부재(155)의 축선(X)과 거의 평행한 방향(상하 방향)으로 늘어나 있다.
보강부재(302)가 사이드 멤버(31)에 용접되기 전에, 제 1 플레이트부(311)와 제 2 플레이트부(312)가 용접부(343)에서 용접된다. 너트부재(155)는, 용접부(322, 350)에서, 제 1 플레이트부(311)와 제 2 플레이트부(312)에 용접되어 있다.
이렇게 하여 서브어셈블리화된 보강부재(302)가, 사이드 멤버(31)의 측벽(36, 37) 사이에 삽입된다. 보강부재(302)의 기부(340)가 사이드 멤버(31)의 저벽(38)의 위에 올라타면, 기립부(341)의 높이에 응한 위치에, 플랜지(325, 326)가 임시로 고정된다. 이 상태에서, 사이드 멤버(31)의 측벽(36, 37) 사이에, 스폿 용접 건(spot welding gun)이 삽입된다. 제 1 플레이트부(311)의 플랜지(325, 326)와 사이드 멤버(31)의 측벽(36, 37)을, 용접부(332)에서 스폿 용접한다. 측벽(36, 37) 사이에, 스폿 용접 건(400)(도 6에 도시한다)이 삽입된다. 이 스폿 용접 건(400)에 의해, 제 2 플레이트부(312)의 기부(340)와 사이드 멤버(31)의 저벽(38)이, 용접부(351)에서 스폿 용접된다.
상기한 바와 같이, 보강부재(302)가 사이드 멤버(31)의 소정 위치에 고정됨과 함께, 보강부재(302)를 통하여 너트부재(155)가 사이드 멤버(31)의 소정 위치에 고정되다. 또한, 다른쪽의 체결부(124)를 고정하기 위한 너트부재(156)도, 보강부 재(302)에 의해, 사이드 멤버(32)의 소정 위치에 고정된다. 앞부터 1번째의 빔부재(101)의 체결부(121, 122)는, 너트부재(145, 146)에 의해 고정되어 있다. 이들의 너트부재(145, 146)는, 상기 보강부재(302)와 마찬가지로 구성된 보강부재(301)에 의해, 각각 사이드 멤버(31, 32)의 소정 위치에 고정되어 있다.
도 6에 도시되는 L1은, 너트부재(145)로부터 제 2 플레이트부(312)의 기부(340)의 단(端)(340a)까지의 거리이다. 기부(340)의 단(340a)은, 기립부(341)와는 반대측에 위치하고 있다. L2는, 너트부재(145)로부터 제 1 플레이트부(311)의 단(311a)까지의 거리이다. L1은 L2보다 크다. 따라서, 이 보강부재(301)를 상방에서 본 평면시(平面視)에 있어서, 제 2 플레이트부(312)의 기부(340)의 단(340a)은, 제 1 플레이트부(311)의 단(311a)으로부터 차체의 전후 방향으로 소정 길이(L3)만큼 돌출하고 있다.
즉 제 2 플레이트부(312)의 기부(340)의 단(340a)이, 제 1 플레이트부(311)의 단(311a)에 대해, 오프셋 양(L3)만큼 돌출하고 있다. 이 때문에 스폿 용접용의 건(전극부재)(400)이 용이하게 사이드 멤버(31)의 저벽(38)과 제 2 플레이트부(312)의 기부(340)를 끼울 수 있다. 이 때문에 특수한 전극부재를 이용하는 일 없이, 용접부(351)를 스폿 용접하는 것이 가능하다. 또한, 다른쪽의 보강부재(302)도, 상기 보강부재(301)와 마찬가지로, 스폿 용접에 의해 사이드 멤버(31)에 용접된다.
예를 들면 도 7에 도시하는 배터리 유닛 부착부에 있어서, 주행중에 차체(11)의 폭방향(W)으로 큰 하중이 입력하고, 차체(11)가 비틀어지는 등의 변형이 생겼다고 한다. 이 경우, 사이드 멤버(31)에는, 대중량의 배터리 유닛(14)이 빔부재(102)의 체결부(123)를 통하여, 볼트(157)에 의해 고정되어 있다. 이 때문에, 너트부재(155)와 볼트(157)에 횡방향의 큰 하중이 입력한다.
그런데 본 실시 형태의 너트부재(155)는, 보강부재(302)에 의해 사이드 멤버(31)에 고정되어 있다. 보강부재(302)의 연결벽(320)은, 사이드 멤버(31)의 배터리 유닛 부착부의 강성을 높이기 위한 벌크 헤드로서 기능한다. 또한 너트부재(155)의 상부가 연결벽(320)에 의해 사이드 멤버(31)의 측벽(36, 37)에 지지되어 있다. 이 때문에, 횡방향의 하중이 가해진 때에 너트부재(155)가 쓰러지는 것이 억제된다.
이 때문에 너트부재(155)가 마련되어 있는 사이드 멤버(31)의 배터리 유닛 부착부는, 횡방향으로부터 입력하는 하중에 대해 큰 강도를 발휘할 수 있다. 즉 너트부재(155)나 볼트(157)가, 사이드 멤버(31)의 배터리 유닛 부착부로부터 벗어나는 것을, 보강부재(302)에 의해 방지할 수 있다. 따라서, 빔부재(102)와 사이드 멤버(31) 라는 체결 상태를 유지할 수 있다. 또한, 상기 이외의 체결부(121, 122, 124)를 고정하기 위한 너트부재(145, 146, 156)도, 보강부재(301, 302)에 의해, 횡방향의 하중에 대해 큰 강도를 발휘할 수 있다.
사이드 멤버(31, 32)의 단면이 전후 방향으로 변화하고 있기 때문에, 한쪽의 보강부재(301)를 마련하는 부위와, 다른쪽의 보강부재(302)를 마련하는 부위로, 사이드 멤버(31, 32)의 측벽(36, 37) 사이의 거리(S)(도 7에 도시한다)가 다른 경우가 있다.
그러나 본 실시 형태의 보강부재(301, 302)는, 절곡부(330, 331) 사이의 거리를, 측벽(36, 37) 사이의 거리(S)에 응하여 조정함에 의해, 공통의 금속재료로 이루어지는 제 1 플레이트부(311)를 사용하는 것이 가능하다. 이 때문에 보강부재(301, 302)의 부품의 공통화를 도모할 수 있다. 또한, 제 2 플레이트부(312)의 상단부(342)의 절곡 위치를 바꾸고 기립부(341)의 높이를 조절함에 의해, 기부(340)로부터 플랜지(325, 326)까지의 높이를 조절하는 것도 가능하다.
또한 상기 보강부재(301, 302)를, 상기 이외의 빔부재(103, 104)의 체결부(125, 126, 127, 128)를 고정하기 위한 배터리 유닛 부착부나, 앞측 지지 부재(130, 131)의 체결부(210, 211)를 고정하기 위한 배터리 유닛 부착부에 적용하여도 좋다.
상기 실시 형태에 의하면, 제 2 플레이트부(312)의 기부(340)가 차체(11)의 전후 방향에 따라 늘어나고, 상방에서 보아, 기부(340)의 단(340a)이 제 1 플레이트부(311)의 단(311a)으로부터 차체(11)의 전후 방향으로 돌출하도록 형성되어 있다. 이 구성에 의하면, 제 2 플레이트부(312)의 기부(340)와 사이드 멤버(31)의 저벽(38)을 용접할 때에, 스폿 용접용의 건(spot welding gun)(400)이 보강부재(301)와 간섭하는 것을 회피할 수 있다. 이 때문에 특수한 용접용의 전극부재를 사용하는 일 없이, 제 2 플레이트부(312)의 기부(340)와 사이드 멤버(31)의 저벽(38)을 용접할 수 있다. 즉 용접을 위해 거액의 설비비를 부담하는 일 없이 생산성을 확보할 수 있다.
도 9와 도 10은, 보강부재(302) 의 다른 예를 도시하고 있다. 도 10에 도시 하는 보강부재(302)는, 제 1 플레이트부(311)의 연결벽(320)에, 연결벽(320)의 강성을 조정하기 위해 가소성 가공부(360)가 형성되어 있다. 가소성 가공부(360)는, 차체의 폭방향에 따른 단면이 비직선 형상(예를 들면 U형, V형, 또는 파형 등)의 변형 비드이다. 그 밖의 구성은 상기 실시 형태(도 6 내지 도 8)의 보강부재(301, 302)와 마찬가지로 구성되어 있다.
도 9에 도시하는 바와 같이 차체(11)의 폭방향(W)으로 하중이 입력한 때에, 보강부재(302)의 가소성 가공부(360)가 변형함에 의해, 에너지의 일부가 흡수된다. 이 때문에, 제 1 플레이트부(311)의 용접부(332)(도 10에 도시한다)가 사이드 멤버(31)의 측벽(36, 37)으로부터 박리하는 것 같은 응력 집중이 생기는 것이 완화되고, 보강부재(302)가 측벽(36, 37)으로부터 박리하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 다른쪽의 보강부재(301)(도 6에 도시한다)에도 상기 가소성 가공부(360)를 형성함에 의해, 횡방향으로부터의 하중에 대해 보강부재(301)가 측벽(36, 37)으로부터 박리하는 것을 억제할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는 차체 뒷부분에 주행용 모터가 탑재된 전기자동차에 관해 설명하였지만, 본 발명은 주행용 모터가 차체 앞부분에 배치된 전기자동차에도 적용할 수 있다. 또한 본 발명을 실시함에 즈음하여, 배터리 유닛, 사이드 멤버, 빔부재, 보강부재, 볼트 및 너트부재를 비롯하여, 발명의 구성 요소의 구조 및 배치를 적절하게 변경하여 실시할 수 있음은 말할 필요도 없다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 관한 배터리 유닛을 갖는 전기자동차의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전기자동차의 프레임 구조와 배터리 유닛의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 유닛의 트레이부재와 커버부재 및 빔부재의 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 전기자동차의 프레임 구조와 배터리 유닛의 측면도.
도 5는 도 1에 도시된 전기자동차의 프레임 구조와 배터리 유닛의 평면도.
도 6은 도 5중의 F6-F6선에 따른 사이드 멤버의 단면도.
도 7은 도 5중의 F7―F7선에 따른 배터리 유닛과 차체의 일부의 단면도.
도 8은 도 7에 도시된 보강부재의 사시도.
도 9는 보강부재의 다른 예를 도시하는 배터리 유닛과 차체의 일부의 단면도.
도 10은 도 9에 도시된 보강부재의 사시도.

Claims (4)

  1. 전기자동차의 배터리 유닛(14)을 차체(11)에 고정하기 위한 배터리 유닛 부착 구조로서,
    상기 차체(11)의 전후 방향으로 늘어나는 한 쌍의 사이드 멤버(31, 32) 사이에 걸쳐서 차체(11)의 폭방향으로 배치되고 상기 배터리 유닛(14)을 지지하는 빔부재(101, 102)와,
    상기 사이드 멤버(31, 32) 내에 배치되고 상하 방향으로 늘어나는 통형상의 너트부재(145, 146, 155, 156)와,
    상기 너트부재(145, 146, 155, 156)에 상기 사이드 멤버(31, 32)의 하방에서 삽입되고 상기 빔부재(101, 102)의 체결부(121, 122, 123, 124)를 상기 사이드 멤버(31, 32)의 하면에 고정하는 볼트(147, 157)와,
    상기 사이드 멤버(31, 32)의 내부의 상기 너트부재(145, 146, 155, 156)와 대응한 위치에 마련된 보강부재(301, 302)를 가지며,
    상기 보강부재(301, 302)는,
    상기 사이드 멤버(31, 32)의 한 쌍의 측벽(36, 37) 사이에 배치되는 제 1 플레이트부(311)와,
    상기 사이드 멤버(31, 32)의 저벽(38)의 위에 배치되는 제 2 플레이트부(312)를 가지며,
    상기 제 1 플레이트부(311)는, 상기 너트부재(145, 146, 155, 156)의 상부가 고정되고 차체(11)의 폭방향으로 늘어나는 연결벽(320)과, 해당 연결벽(320)의 양측에서 상기 사이드 멤버(31, 32)의 상기 측벽(36, 37) 사이의 거리(S)에 응한 위치에서 절곡되며 또한 상기 사이드 멤버(31, 32)의 상기 측벽(36, 37)에 용접되는 한 쌍의 플랜지(325, 326)를 가지며,
    상기 제 2 플레이트부(312)는, 상기 너트부재(145, 146, 155, 156)의 하단이 고정되며 또한 상기 사이드 멤버(31, 32)의 저벽(38)에 고정되는 기부(340)와, 상기 제 1 플레이트부(311)에 고정되는 상단부(342)와, 상기 기부(340)와 상기 상단부(342) 사이에 마련되고 상하 방향으로 늘어나는 기립부(341)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 배터리 유닛 부착 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 플레이트부(312)의 상기 기부(340)는, 상기 차체(11)의 전후 방향에 따라 늘어나고, 또한, 상방에서 본 평면시에 있어서, 상기 기부(340)의 단이 상기 제 1 플레이트부(311)의 단으로부터 상기 차체(11)의 전후 방향으로 돌출하고 있는 것을 특징으로 하는 배터리 유닛 부착 구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보강부재(301, 302)의 상기 연결벽(320)에, 차체(11)의 폭방향에 따른 단면이 비직선형상이 되도록 성형된 가소성 가공부(360)가 상기 차체(11)의 전후 방향에 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 유닛 부착 구조.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 보강부재(301, 302)의 상기 연결벽(320)에, 차체(11)의 폭방향에 따른 단면이 비직선형상이 되도록 성형된 가소성 가공부(360)가 상기 차체(11)의 전후 방향에 따라 형성되어 있는 것을 것을 특징으로 하는 배터리 유닛 부착 구조.
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