KR101325380B1

KR101325380B1 - 전기 자동차의 언더 바디

Info

Publication number: KR101325380B1
Application number: KR1020110097623A
Authority: KR
Inventors: 이홍우; 김재현; 강연식; 이현영; 정경환
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2013-11-08
Also published as: KR20130033749A

Abstract

전기 자동차 특히, 전기 자동차의 언더 바디가 제공된다.
상기 전기 자동차의 언더 바디는 그 구성 일예로서, 사이드 실 부재사이에 연계되는 크로싱수단을 포함하되, 상기 크로싱수단은, 플로어 판넬과 리어 플로어 판넬이 연계되는 다중 부재들이 폐단 구조로 제공되어 강도를 보강토록 구성되는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 배터리 패키지(어셈블리)가 탑재되는 플로어 판넬과 리어 플로어 판넬사이에 제공되는 크로싱수단(부재)을 다중의 부재가 접합되는 폐단 구조로 제공하여 측면 충돌시 고가의 배터리 파손을 방지시키는 한편, 특히 구조적인 강도 보상으로 탑승자(운전자)의 안전성도 확보 가능하게 하는 개선된 효과를 얻을 수 있다.

Description

전기 자동차의 언더 바디{Under Body Assembly for Electric Vehicle}

본 발명은 전기 자동차 특히, 전기 자동차의 언더 바디에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 배터리 패키지(어셈블리)가 탑재되는 플로어 판넬과 리어 플로어 판넬사이에 제공되는 크로싱수단(부재)을 다중의 부재가 접합되는 폐단 구조로 제공하여 측면 충돌시 고가의 배터리 파손을 방지시키는 한편, 특히 구조적인 강도 보상으로 탑승자(운전자)의 안전성도 확보 가능하게 한 전기 자동차의 언더 바디에 관한 것이다.

최근 들어, 미래 환경을 위한 친환경적인 전기 자동차(Electric Vehicle)에 대한 관심이 집중되는 것은 물론, 그 연구 개발이 집중적으로 자동차 제조사는 물론, 언더바디(차체)의 재료를 생산하는 제철공장을 중심으로 이루어지고 있는 추세이다.

한편, 이와 같은 전기 자동차는 내부에 배터리를 포함하여 필요시 외부로부터 전원을 공급받아 배터리를 충전하여 배터리에 충전된 전원을 동력으로 차량의 주행을 구현하는 것으로서, 배터리 관련 설계와 연구 개발이 집중되고 있다.

이때, 이와 같은 배터리 패키지는 통상 전기 자동차의 언더 바디의 플로어 판넬과 리어 플로어 판넬의 하부에 탑재된다.

예를 들어, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 종래의 경우 전기 자동차의 언더 바디의 플로어 판넬(도 1의 도면부호 '20' 참조)과 리어 플로어 판넬(도 1의 도면부호 '30' 참조)의 하부에 배터리 패키지(부품)를 장착한다.

물론, 이와 같은 배터리 패키지를 장착하기 위하여 언더 바디(예를 들어, 사이드 실 부재와 그 사이를 가로질러 접합되는 크로스부재)에 접합되는 마운팅부재들을 사용한다.

그런데, 종래 전기 자동차의 언더 바디의 경우, 사이드 실 부재사이를 가로질러 조립되는 크로스부재 예를 들어, 배터리 패키지가 탑재되는 플로어 판넬과 리어 플로어 판넬사이로 사이드 실 부재사이에 접합되는 크로스부재가 제공된다.(다음에 설명하는 도 7 참조)

그러나, 종래의 전기 자동차의 언더 바디에서, 배터리 패키지가 탑재되는 플로어 판넬과 리어 플로어 판넬사이로 사이드 실 부재사이에 접합되는 크로스부재는, 단순 구조의 단일 부재로만 제공되기 때문에, 사실상 전기 자동차의 측면 충돌시 그 충돌력을 지탱하는 저항력이 미비한 것이었다.

즉, 외부 충격이 가해지는 경우, 자동차의 측면에서 가해지는 충격에 따른 충돌 하중에 대한 저항력이 미비한 문제가 있었다.

한편, 북미와 유럽의 경우 차량의 측면과 폴(예컨대, 전봇대 등)의 충돌을 모사하는 충돌 테스트 즉, 폴 충돌 테스트를 거치는데, 종래의 경우 위에서 설명한 배터리 패키지가 탑재되는 플로어 판넬과 리어 플로어 판넬사이로 사이드 실 부재사이에 접합되는 크로싱부재의 단순 구조의 단독 부재로 인하여, 위와 같은 충돌 테스트에서 적정한 구조 강도를 유지하는 것은 사실상 거의 불가능한 것이었다.

따라서, 이와 같은 단순 구조이면서 단일의 종래 크로싱부재를 구비한 종래 전기 자동차의 언더 바디의 경우, 자동차의 측면에서 가해지는, 충돌 등에 따른 외부 충격이 가해지면, 전기 자동차의 핵심 부품으로 단가가 비싼 고가의 배터리 부품(특히, 배터리 셀)이 쉽게 파손되는 것이었다.

또한, 이와 같은 취약한 구조에 따른 전기 자동차의 언더 바디의 전반적인 내 충격성도 취약한 것이었다.

따라서, 당 기술분야에서는 전기 자동차의 측면 충돌시 고가의 배터리 파손을 방지 가능하게 하면서, 탑승자(운전자)의 안전성도 확보 가능하게 하는 구조 강도가 개선된 전기 자동차의 언더 바디가 요구되어 왔다.

상기와 같은 기술적 과제를 실현하기 위하여, 본 발명의 일 태양은, 사이드 실 부재사이에 연계되는 크로싱수단을 포함하되, 상기 크로싱수단은, 플로어 판넬과 리어 플로어 판넬이 연계되는 다중 부재들이 폐단 구조로 제공되어 강도를 보강토록 구성되고,
상기 크로싱수단의 하측에 접합되고, 리어 사이드 부재사이에 연계되는 제2 크로싱수단를 포함하며,
상기 크로싱수단은, 서로 접합되어 폐단 구조로 제공되고, 상기 플로어 판넬과 리어 플로어 판넬이 연계 조립되는 제1 크로싱부재와 제2 크로싱부재로 구성되되, 상기 제2 크로싱수단은 상기 제1 크로싱부재의 하부에 접합되는 폐단 부재로 제공되고,
상기 제1 크로싱부재는, 하부 및 일측에 제2 크로싱수단과 제2 크로싱부재에 제공된 접합 플랜지가 접합되고, 사이드 실 부재사이에 접합되는 부재 바디부와, 상기 부재 바디부의 양측 단부에 제공되고, 상기 플로어 판넬과, 제2 크로싱부재의 타단에 제공된 접합 플랜지가 접합되는 접합 플랜지를 포함하여 구성된 전기 자동차의 언더바디를 제공한다.

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바람직하게는, 상기 제1 크로싱부재의 부재 바디부는, 사이드 실 부재 사이에 접합되는 길이를 갖고 리어 사이드 부재사이에 접합되는 제2 크로싱수단이 하부에 접합되는 제1 부재 바디부; 및, 상기 제1 부재 바디부의 상부에 일체로 제공되되, 리어 플로어 판넬이 접합되는 높이를 갖는 제2 부재 바디부;로 구성될 수 있다.

더 바람직하게는, 상기 제2 크로싱부재의 타단부에 제공된 접합 플랜지는 제1 크로싱부재의 접합 플랜지에 접합되면서, 상부에 상기 리어 플로어 판넬이 접합되는 것이다.

더 바람직하게는, 상기 크로싱수단의 제1,2 크로싱부재들은 금형 가공된 판재들이 접합되어 폐단 구조로 제공되고, 상기 제2 크로싱수단은, 하이드로포밍 또는 롤 포밍을 통하여 폐단 부재로 제공되는 것이다.

덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 더욱 상세하게 이해될 수 있을 것이다

이와 같은 본 발명에 의하면, 플로어 판넬과 리어 플로어 판넬 사이로 사이드 실 부재 사이에 조립되는 크로싱부재를 다중의 폐단 구조이면서 복합 부재로 제공하여, 자동차의 측면 충돌시 충돌 에너지에 대항하는 지탱력을 높임으로써, 특히 고가 부품인 배터리 부품의 파손을 최대한 억제 가능하게 하는 경제적인 이점을 제공하는 것이다.

더하여, 본 발명은 전기 자동차의 차체 특히, 언더 바디의 구조 강도를 향상시키기 때문에, 보다 견고하고 수명이 연장되는 한편, 운전자(탑승자)의 안정성도 확보 가능하게 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차의 언더 바디의 배열 상태를 도시한 개략 사시도
도 2는 본 발명 전기 자동차의 언더 바디의 조립 상태를 부분적으로 도시한 상면 사시도
도 3은 도 2의 저면 사시도
도 4는 도 2의 'A-A' 선 단면도
도 5는 본 발명과 관련된 전기 자동차의 언더 바디 부분을 도시한 분해 사시도
도 6은 도 3의 일부 요부 사시도
도 7은 종래 전기 자동차의 측면 충돌시의 시뮬레이션 결과를 나타낸 사진

이하, 도면을 참고로 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에서는 본 발명에 따른 전기 자동차의 언더 바디(1) 및 크로싱수단(50)의 설치 상태를 도시하고 있다. 다만, 이하에서 설명하는 부재의 폐단 구조는 2중의 부재가 중공상태로 서로 접합되면서 단면상 폐단 구조로 접합 제공됨을 의미하고, 폐단 부재는 사전에 가공(성형) 공정을 통하여 폐단 부재로 제공되는 것을 의미한다.

예컨대, 다음에 상세하게 설명하는 본 발명 크로싱수단(50)은 폐단 구조로 제공되고, 상기 크로싱수단(50)의 하부에 접합되는 제2 크로싱수단(70)은 폐단부재로 제공될 수 있다.

한편, 이하의 본 실시예 설명시 차별화를 위하여 크로싱수단들은 크로싱수단(50)과 제2 크로싱수단(70)으로 구분하여 설명한다.

먼저, 도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 전기 자동차의 언더 바디(1)는, 기본적으로 하부에 배터리 패키지(어셈블리)(미도시)가 탑재되는 플로어 판넬(20)과 리어 플로어 판넬(30)을 포함하고, 상기 크로싱수단(50)은, 상기 플로어 판넬(20)과 리어 플로어 판넬(30)사이로 사이드 실 부재(10)사이에 연계 조립된다.

이때, 앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 양태에서 본 발명의 상기 크로싱수단(50)은, 다음에 도 4에서 상세하게 설명하듯이, 상기 플로어 판넬(20)과 리어 플로어 판넬(30)이 전,후측에 연계 접합되는 다중 부재들이 폐단 구조로 제공된다.

더하여, 더 바람직하게는 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 전기 자동차의 언더 바디(1)는, 상기 크로싱수단(50)의 하측에 접합되고, 상기 사이드 실 부재(10)의 후방에 연계 조립되는 리어 사이드 부재(40)사이에 연계 접합되는 제2 크로싱수단(70)을 포함한다.

이와 같은 본 발명의 제2 크로싱수단(70)은 앞에서 설명하고 다음의 도 4에서 상세하게 설명하듯이, 가공을 통하여 폐단부재로 제공될 수 있다.

예를 들어, 상기 제2 크로싱수단(70)은, 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 하이드로포밍이나 롤 포밍을 통하여 단면이 사각이고 내부는 중공된 폐단부재로 제공되어 상기 크로싱수단(50)의 하부에 접합 제공될 수 있다.

따라서, 본 발명의 전기 자동차의 언더 바디(1)의 경우 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 다중의 부재가 폐단 구조로 접합 제공되는 크로싱수단(50)과 그 하부에 접합되는 폐단부재의 제2 크로싱수단(70)이 일체로 전기 자동차의 폭방향으로 제공되기 때문에, 전기 자동차의 측면 충돌시 충돌 에너지에 반발하는 지탱력이 매우 우수하게 되는 것이다.

결국, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 하부에 배터리 패키지가 탑재되는(마운팅되는), 메인(전방)의 플로어 판넬(20)과 리어 플로어 판넬(30)사이에 사이드 실 부재(10)와 리어 사이드 부재(40)사이에 접합되고 서로 상,하측에 접합되는 크로싱수단(50)과 제2 크로싱수단(70)을 통하여 본 발명의 전기 자동차의 언더 바디(1)는 측면 방어력이 우수하게 되는 것이다.

즉, 본 발명의 전기 자동차의 언더 바디(1)는, 실제 측면 충돌시 판넬 하부의 배터리 패키지로 충돌 에너지의 인가가 억제되어 그 파손을 방지시키고, 이는 고가의 배터리 부품 교체에 따른 비용부담을 미연에 제거하는 경제적 이점을 제공하는 것이다.

한편, 도 2 및 다음에 설명하는 도 5에서 도면부호 42는 리어 사이드부재(40)의 커버부재를 나타내고, 이와 같은 커버부재(42)는 리어 플로어 판넬(30)의 측면에 접합되는 높이를 갖는 측면벽을 포함하고, 더하여 도 5에서 도면부호 80 및 82는 타이어가 적재되는 최후방의 적재용 판넬(32)과 리어 플로어 판넬(30)을 접합시키는 다른 크로스부재들이다.

다음, 이와 같은 본 발명의 전기 자동차의 언더 바디(1)에서 주요 구성요소인 크로싱수단(50)과 상기 크로싱수단에 접합되는 제2 크로싱수단(70)에 대하여 살펴본다.

먼저, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명 전기 자동차의 언더 바디(1)에서 상기 크로싱수단(50)은, 서로 접합되어 폐단 구조로 구성되고, 상기 플로어 판넬(20)과 리어 플로어 판넬(30)이 각각 양측에 접합 조립되는 제1 크로싱부재(52)와 제2 크로싱부재(54)로 이루어진다.

그리고, 상기 제2 크로싱수단(70)은 상기 제1 크로싱부재(52)의 하부에 접합되는 폐단 부재로 제공되는 것이다.

한편, 상기 제1,2 크로싱부재(52)(54)는 서로 접합되어 폐단 구조로 제공되기 위하여 원하는 재질(강도를 갖는)의 강판을 프레싱 가공(금형 타발)하여 제공하고, 그 상부 및 하부를 접합하는데, CO₂ 용접 또는 레이져 용접을 통하여 접합할 수 있다.

물론, 접합 강도를 만족하는 범위 내에서, 상기 제1,2 크로싱부재(52)(54)들은 스폿 용접되어 상호 견고하게 접합될 수 있다.

이때, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 크로싱수단(50)의 상기 제1 크로싱부재(52)는, 폐단부재의 제2 크로싱수단(70)과 제2 크로싱부재(54)의 일측 접합플랜지(54b)가 접합되고, 사이드 실 부재(10)사이에 조립되는 길이를 갖는 부재 바디부(52a)를 포함한다.

그리고, 상기 부재 바디부(52a)의 양측 단부에는 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 플로어 판넬(20)과, 제2 크로싱부재(54)의 타단 접합 플랜지(54c) 부분이 접합되는 접합 플랜지(52b)(52c)가 각각 일체로 제공된다.

이때, 더 구체적으로는 도 4 내지 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 제1 크로싱부재(52)의 부재 바디부(52a)는 사이드 실 부재(10)사이에 접합되는 길이를 갖고, 플로어 판넬(20)이 접합되는 일측 접합 플랜지(52b)와 제2 크로싱부재(70)가 하부에 접합되는 제1 부재 바디부(52a1) 및, 상기 제1 부재 바디부(52a1)의 중앙측에 길이는 짧지만 높이를 갖추어 리어 플로어 판넬(30)이 높이차를 갖고 수평 접합되는 제2 부재 바디부(52a2)로 구성된다.

또한, 상기 제2 크로싱부재(54)는, 제1 크로싱부재의 중앙측에 돌출되는 제2 부재바디부(52a2)에 폐단 구조로 접합되기 때문에, 중앙의 부재 바디부(54a)의 하단 및 상단에는 각각, 제1 크로싱부재의 제1 부재 바디부(52a1)의 전방 모서리에 접합되는 접합 플랜지(54b)와 제1 크로싱부재의 접합 플랜지(52c)에 접합되는 접합 플랜지(54c)가 구비되고, 상기 제2 크로스부재의 상단 접합 플랜지(54c)에는 리어 플로어 판넬(30)이 접합된다.

이때, 도 5 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 전기 자동차의 언더 바디 (1)에서, 상기 제2 크로싱수단(70)은 사이드 실 부재(10)의 내측에 일단이 조립되면서 폭이 사이드 실 부재 보다는 좁은 리어 사이드부재(40)사이에 접합 연결되는 길이를 갖고, 예를 들어, 제2 크로싱수단(70)은 크로싱수단(50)의 제1 크로스부재(52)의 제1 부재 바디부(52a1)의 길이 보다는 짧다.

결국, 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 전기 자동차의 언더 바디(1)의 경우, 크로싱수단(50)의 제1 크로스부재(52)와 제2 크로싱부재(54)는 서로 양단부의 접합 플랜지 부분들이 견고하게 단면상 폐단 구조로 접합되고, 이들 하부에 폐단부재인 제2 크로싱부재(70)가 접합되는 것이다.

따라서, 본 발명의 전기 자동차의 언더 바디(1)의 경우에는, 도 2 내지 도 4와 같이, 배터리 패키지(부품)이 하부에 탑재되는 플로어 판넬(20)과 리어 플로어 판넬(30)사이를 가로질러 사이드 실부재(10)와 리어 사이드부재(40)사이에 접합되는, 2중 접합 구조로 제공되면서 각각은 페단 구조와 폐단 부재로 제공되는 크로싱수단(50) 및 제2 크로싱수단(70)을 통하여, 특히 측면 충돌에도 견고한 구조 강도를 유지하도록 하는 것이다.

한편, 도 7에서는 종래 플로어 판넬(120)과 리어 플로어 판넬(130)사이로 사이드 실 부재(110)사이에 제공되는, 단독의 단순 구조의 크로스부재를 사용하는 경우 측면 폴의 충돌시 판넬들의 찌그러짐 상태를 시뮬레이션 결과로 도시하고 있고, 따라서 도 7에서와 같이, 종래의 경우 측면 충돌에 취약함을 알 수 있다.

1.... 본 발명 전기 자동차의 언더 바디
10.... 사이드 실부재 20.... 플로어 판넬
30.... 리어 플로어 판넬 40.... 리어 사이드 부재
50.... 크로싱수단 52,54.... 제1,2 크로싱부재
70.... 제2 크로싱수단

Claims

사이드 실 부재(10)사이에 연계되는 크로싱수단(50)을 포함하되, 상기 크로싱수단(50)은, 플로어 판넬(20)과 리어 플로어 판넬(30)이 연계되는 다중 부재들이 폐단 구조로 제공되어 강도를 보강토록 구성되고,
상기 크로싱수단(50)의 하측에 접합되고, 리어 사이드 부재(40)사이에 연계되는 제2 크로싱수단(70)을 포함하며,
상기 크로싱수단(50)은, 서로 접합되어 폐단 구조로 제공되고, 상기 플로어 판넬(20)과 리어 플로어 판넬(30)이 연계 조립되는 제1 크로싱부재(52)와 제2 크로싱부재(54)로 구성되며, 상기 제2 크로싱수단(70)은 상기 제1 크로싱부재(52)의 하부에 접합되는 폐단 부재로 제공되고,
상기 제1 크로싱부재(52)는, 하부 및 일측에 제2 크로싱수단(70)과 제2 크로싱부재(54)에 제공된 접합 플랜지(54b)가 접합되고, 사이드 실 부재(10)사이에 접합되는 부재 바디부(52a)와, 상기 부재 바디부(52a)의 양측 단부에 제공되고, 상기 플로어 판넬(20)과, 제2 크로싱부재(54)의 타단에 제공된 접합 플랜지(54b)가 접합되는 접합 플랜지(52b)(52c)를 포함하여 구성된 전기 자동차의 언더 바디.
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제1항에 있어서,
상기 제1 크로싱부재(52)의 부재 바디부(52a)는, 사이드 실 부재(10) 사이에 접합되는 길이를 갖고 리어 사이드 부재사이에 접합되는 제2 크로싱수단(70)이 하부에 접합되는 제1 부재 바디부(52a1); 및,
상기 제1 부재 바디부(52a1)의 상부에 일체로 제공되되, 리어 플로어 판넬(30)이 접합되는 높이를 갖는 제2 부재 바디부(52a2);
로 구성된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 언더 바디.
제1항에 있어서,
상기 제2 크로싱부재(54)의 타단부에 제공된 접합 플랜지(54c)는 제1 크로싱부재(52)의 접합 플랜지(52c)에 접합되면서, 상부에 상기 리어 플로어 판넬(30)이 접합되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 언더 바디.
제1항에 있어서,
상기 크로싱수단(50)의 제1,2 크로싱부재(52)(54)들은 금형 가공된 판재들이 접합되어 폐단 구조로 제공되고,
상기 제2 크로싱수단(70)은, 하이드로포밍 또는 롤 포밍을 통하여 폐단 부재로 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 언더 바디.