KR101511560B1 - 전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조 - Google Patents

전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 양측의 사이드멤버들 사이에서 모터와 감속기가 결합된 모터부 및 상기 모터로 인가될 전기를 제어하는 파워컨트롤부가 장착되되, 상기 모터부 위로 파워컨트롤부가 배치되도록 구성된 전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조로써, 양측이 사이드멤버들 각각과 결합되는 장착프레임을 포함하되, 상기 장착프레임은 하단에 모터부가 결합되고 상단에 파워컨트롤부가 결합된 상태에서 사이드멤버들과 체결되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 모터부와 파워컨트롤부가 장착프레임에 일체로 모듈화된 상태에서 차체에 장착되므로 조립성을 향상시킬 수 있다.

Description

전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조{Mounting sturcture of motor-part and power control part for electric vehicle}
본 발명은 전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 모터부와 파워컨트롤부가 사이드멤버에 개별적으로 장착되던 종래의 구조와는 달리 모듈화된 상태에서 장착이 이뤄짐으로써 조립공정의 효율성을 향상시킬 수 있고, 상기 사이드멤버에 보다 강건히 장착될 수 있도록 구성된 전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조에 관한 것이다.
전기차는 휘발류나 경유 등과 같은 화석연료를 사용하지 않고 전기 에너지로 운행되는 자동차로써 오염물질을 배출하지 않고 소음발생이 적어 친환경자동차로써 각광받고 있으며 활발한 연구 및 개발이 진행되고 있다.
화석연료 차량은 연료탱크로부터 유입된 연료를 엔진에서 연소시켜 회전력을 발생시키고 엔진의 회전력을 요구되는 회전수로 변속기에서 변환시켜 휠로 전달시키도록 구성되는 반면, 전기차는 엔진을 대신하여 모터가 동력을 발생시키며 모터의 회전력은 감속기에서 변환되어 휠로 전달되도록 구성된다. 그리고, 모터를 구동하는 동력원은 배터리에 충전된 직류전기가 인버터를 통해 교류전기로 전환되어 모터로 공급되도록 구성된다.
즉, 전기차는 종래의 화석연료 차량과 외관을 비슷할지라도 내부에 탑재되는 동력계통과 연료계통은 물론 서스펜션 및 공조장치 등과 같은 주요 부분에서 상이한 크기와 기능을 담당하는 부품들이 탑재된다.
그 중에서도, 회전력을 생성하는 모터와 상기 모터의 회전력을 차량 운행에 필요한 회전수 및 토크로 변환시키는 감속기가 결합되어 구성된 모터부; 및 배터리에서 공급되는 전기를 제어하여 모터로 공급하는 파워컨트롤부;는 차체의 전방측에서 사이드멤버들 사이에(즉, 종래의 차체에서 엔진룸이 형성되던 공간) 장착이 이뤄진다. 상기 모터부와 파워컨트롤부는 전기적으로 연결되며, 상기 파워컨트롤부는 인터버, BMS(Battery Management System), 컨버터, 배터리 등이 모듈화된 형태로 결합되어 구성된다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 종래에는 파워컨트롤부(3)와 모터부(2)는 사이드멤버(4)에 개별적으로 장착이 이뤄졌다. 즉, 파워컨트롤부(3)는 사이드멤버(4) 위로 거치될 수 있도록 크로스멤버(1) 두 개가 결합된 상태로 장착이 이뤄지거나 또는 사이드멤버(4) 위에 크로스멤버들(1)가 선접합된 후에 그 위로 파워컨트롤부(3)가 안착되도록 장착이 이뤄지되, 그 다음으로 상기 파워컨트롤부(3) 아래로 모터부(2)가 결합되게 구성된다.
하지만, 이와 같이 파워컨트롤부(3)와 모터부(2) 각각이 별도로 조립될 경우에는, 조립성 저하로 인한 생산 효율이 떨어지는 문제가 발생한다. 아울러, 상기 모터(2a)와 감속기(2b) 아래로는 휠허브, 감속기(2b)의 회전력을 상기 휠허브로 전달하는 드라이브샤프트, 조향장치, 서스펜션 등이 장착될 수 있도록 서브프레임이 포함된 샤시모듈이 별도로 장착되되, 상기 샤시모듈 또한 별도의 장착으로 조립됨에 따라 조립시간을 지연시키는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 모터부와 파워컨트롤부가 일체로 모듈화되어 사이드멤버에 장착됨으로써 조립성을 향상시킬 수 있으며, 모터부에서 발생하는 진동을 더 효율적으로 감쇠시켜 내구성능을 향상시킬 수 있는 전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 양측의 사이드멤버들 사이에서 모터와 감속기가 결합된 모터부 및 상기 모터로 인가될 전기를 제어하는 파워컨트롤부가 장착되되 상기 모터부 위로 파워컨트롤부가 배치되도록 구성된 전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조로써, 양측이 사이드멤버들 각각과 결합되는 장착프레임을 포함하며, 상기 장착프레임은 하단에 모터부가 결합되고 상단에 파워컨트롤부가 결합된 상태에서 사이드멤버들과 체결되는 것을 특징으로 한다.
상기 장착프레임은 샤시모듈이 모터부의 하부에 결합된 상태로 사이드멤버에 체결되되, 상기 샤시모듈은 서스펜션, 조향장치, 드라이브샤프트 등이 장착되는 서브프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 장착프레임은 'ㅁ' 자 모양으로 형성된다 즉, 상기 장착프레임은, 차폭방향으로 배치되는 제1가로멤버;와 상기 제1가로멤버와 평행하게 제1가로멤버 후방에 배치되는 제2가로멤버;와 상기 제1가로멤버와 제2가로멤버의 일측에서 양단이 제1가로멤버와 제2가로멤버 각각으로 연결되며 일측의 사이드멤버와 체결되는 제1세로멤버; 및 상기 제1가로멤버와 제2가로멤버의 타측에서 양단이 제1가로멤버와 제2가로멤버 각각으로 연결되며 타측의 사이드멤버와 체결되는 제2세로멤버;를 포함한다. 그리고, 상기 제1세로멤버와 제2세로멤버 중 어느 하나는 사이드멤버와 차폭방향으로 체결(측방 체결)이 이뤄지고, 다른 하나는 사이드멤버의 상측에서 체결(상방 체결)이 이뤄지는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제1세로멤버와 제2세로멤버 중 사이드멤버와 차폭방향으로 체결이 이뤄지는 어느 하나는 (사이드멤버에 장착된 마운팅장치의 볼트와) 차폭방향으로 나사결합이 이뤄지는 유동너트를 통하여 사이드멤버와 체결된다.
또한, 상기 제1가로멤버에는 모터부와 체결되는 마운트가 장착되되, 상기 마운트는 탄성거동하여 모터부에서 발생하는 진동을 감쇠시킨다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 모터부와 파워컨트롤부가 장착프레임에 일체로 모듈화된 상태에서 차체(사이드멤버들)에 장착되므로 조립성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 상기 장착프레임의 일측은 사이드멤버들 중 어느 하나의 상측에서 안착되도록 장착되고 타측은 다른 하나의 사이드멤버에서 측방향(차폭방향)으로 진입하여 결합되게 장착되므로 모터부와 파워컨트롤부의 하중을 더욱 효율적으로 지지할 수 있고 조립의 편의성을 높을 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 장착프레임이 유동너트를 포함하므로 차폭방향으로 진입할 때 조립공차를 흡수할 수 있는 효과가 있으며, 상기 모터부는 마운트를 통해 장착프레임에 체결되므로 진동 감쇠 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 구조는 (샤시모듈이 장착프레임에 직접 체결될 수도 있으므로) 원가 절감을 위해 화석연료차량에서 사용하던 서브프레임들(H 모양의 프레임, # 모양의 프레임 등)의 변형 없이도 사용될 수 있다.
도 1 은 종래의 방식에 따라 모터부와 파워컨트롤부가 사이드멤버에 개별적으로 장착되는 모습을 도시한 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 파워컨트롤부와 모터부 및 샤시모듈이 장착프레임과 통합모듈을 구성하여 사이드멤버에 장착되는 모습을 도시한 도면,
도 3 은 도 2 에 도시된 통합모듈을 구성하는 파워컨트롤부와 모터부 및 샤시모듈이 분해된 모습을 도시한 도면,
도 4 는 본 발명의 실시예에 따라 장착프레임에 마운트가 체결되고 상기 마운트를 통하여 모터부가 결합된 모습을 도시한 도면,
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장착프레임의 사시도,
도 6 은 도 5 에 표시된 A 부분의 확대도,
도 7 은 도 5 에 표시된 B 부분에서 모터부가 체결되는 마운트가 장착된 모습이 도시된 도면.
본 발명은 양측의 사이드멤버들 사이에서 모터와 감속기가 결합된 모터부 및 상기 모터로 인가될 전기를 제어하는 파워컨트롤부가 장착되되, 상기 모터부 위로 파워컨트롤부가 배치되도록 구성된 전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조에 관한 것이다.
본 발명에서는 조립성 및 NVH(Noise, vibration, and harshness)성능을 향상시킬 수 있도록 장착프레임(10)이 제공되며 상기 장착프레임(10)에는 도 2 에 도시된 바와 같이 모터부(20), 파워컨트롤부(30) 및 샤시모듈(50)이 통합모듈을 구성하도록 일체로 결합된 상태로 사이드멤버들(40)에 장착되는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조를 더욱 상세하게 설명한다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구조에서는 양측이 사이드멤버들(40) 각각과 결합되는 장착프레임(10)을 포함하여 구성된다. 상기 장착프레임(10)은 하단에 모터부(20)가 결합되고 상단에 파워컨트롤부(30)가 결합된 상태에서 사이드멤버들(40)에 장착되되, 모터부(20)의 하부에 샤시모듈(50)이 결합된 상태로 통합모듈을 구성한 상태로써 사이드멤버(40)에 체결된다.
상기 샤시모듈(50)은 휠이 장착되는 휠허브(52)가 서스펜션암들을 통해 지지되며 쇽업소버와 댐핑스프링 등이 장착되는 서브프레임(51)을 포함한다. 참고적으로, 상기 서브프레임(51)은 (도 3 에 도시된) 종래의 H형 서브프레임은 물론 '#' 모양의 서브프레임이 장착될 수도 있다.
아울러, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장착프레임(10)은 모터부(20)에서 발생하는 진동이 파워컨트롤부(30)로 전달되어 내구성능이 저하되는 것을 억제시키기 위하여 도 4 에 도시된 바와 같이, 두 개의 마운트(17) 통하여 모터부(20)와 결합된다.
즉, 도 5 내지 도 7 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 장착프레임의 구조를 설명하면, 상기 장착프레임(10)은 직사각형 모양으로 구성됨에 따라서 차폭방향으로 배치되는 제1가로멤버(11);와 상기 제1가로멤버(11)와 평행하게 제1가로멤버(11) 후방에 배치되는 제2가로멤버(12);와 상기 제1가로멤버(11)와 제2가로멤버(12)의 일측에서 양단이 제1가로멤버(11)와 제2가로멤버(12) 각각으로 연결되며 일측의 사이드멤버(40)와 체결되는 제1세로멤버(13); 및 상기 제1가로멤버(11)와 제2가로멤버(12)의 타측에서 양단이 제1가로멤버(11)와 제2가로멤버(12) 각각으로 연결되며 타측의 사이드멤버(40)와 체결되는 제2세로멤버(14);를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 제1세로멤버(13)는 사이드멤버(40)와 차폭방향으로 체결이 이뤄지고, 제2세로멤버(14)는 다른 쪽의 사이드멤버(40)에서 상측으로 안착되도록 체결이 이뤄진다(도 2 에 화살표로 표시된 체결방향 참조).
이에 따라서, 상기 장착프레임(10)이 사이멤버(40)에 장착된 마운팅부재와 체결이 이뤄질 때 차폭방향으로의 조립공차를 흡수할 수 있도록 상기 제1세로멤버(13)에는 차폭방향으로 나사결합이 이뤄지는 유동너트(16)가 브라켓(15)에 삽입된 상태로 구성된다.
아울러, 제2가로멤버(14)의 양측 각각 3곳에서는 마운팅홀(18)이 타공되며, 상기 마운팅홀(18)에는 마운트(17)가 볼트체결된다. 상기 마운트(17)는 탄성거동하여 모터부(20)에서 발생하는 진동을 감쇠시키도록 구성된다. 상기 마운트(17)는 진동감쇠를 위해 차량분야에서 사용되던 공지의 고무마운트, 공압식마운트, 하이드로마운트 등이 사용될 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 사이드멤버(40)에 결합되는 장착프레임(10)을 제공하여 (모터부와 파워컨트롤부 및 샤시모듈을 포함하는) 통합모듈 형태로써 일체로 결합됨에 따라 종래의 장착구조와 대비하여 조립시간을 더욱 단축시킬 수 있다.
아울러, 상기의 모터부(20)와 파워컨트롤부(30) 및 샤시모듈(50)이 결합된 장착프레임(10)은 사이드멤버(40)에 장착될 때 일측은 측방 체결이 이뤄지고 타측은 상방 체결이 이뤄짐에 따라서 조립자의 작업성을 향상시킬 수 있으며, 유동너트(16)를 포함하므로 조립시 발생하는 조립공차를 흡수할 수 있다. 즉, 본 발명의 장착프레임(10)은 'ㅁ'자 모양을 갖되 하중에 의해 (상방 체결이 이뤄지는 측이 선체결 될 때) 결합위치가 미세하게 틀어지거나 어긋나는 경우가 발생할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 차폭방향으로 이동가능한 유동너트(16)의 위치조절을 통하여 공차를 흡수할 수 있다.
이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 장착프레임
11 : 제1가로멤버
12 : 제2가로멤버
13 : 제1세로멤버
14 : 제2세로멤버
16 : 유동너트
17 : 마운트
20 : 모터부
30 : 파워컨트롤부
40 : 사이드멤버

Claims (5)

  1. 양측의 사이드멤버들 사이에서 모터와 감속기가 결합된 모터부 및 상기 모터로 인가될 전기를 제어하는 파워컨트롤부가 장착되되, 상기 모터부 위로 파워컨트롤부가 배치되도록 구성된 전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조로써,
    양측이 사이드멤버들 각각과 결합되는 장착프레임을 포함하되, 상기 장착프레임은 하단에 모터부가 결합되고 상단에 파워컨트롤부가 결합된 상태에서 사이드멤버들과 체결되고,
    상기 장착프레임은, 차폭방향으로 배치되는 제1가로멤버;와 상기 제1가로멤버와 평행하게 제1가로멤버 후방에 배치되는 제2가로멤버;와 상기 제1가로멤버와 제2가로멤버의 일측에서 양단이 제1가로멤버와 제2가로멤버 각각으로 연결되며 일측의 사이드멤버와 체결되는 제1세로멤버; 및 상기 제1가로멤버와 제2가로멤버의 타측에서 양단이 제1가로멤버와 제2가로멤버 각각으로 연결되며 타측의 사이드멤버와 체결되는 제2세로멤버;를 포함하며,
    상기 제1세로멤버와 제2세로멤버 중 어느 하나는 사이드멤버와 차폭방향으로 체결이 이뤄지고, 다른 하나는 사이드멤버의 상측에서 체결이 이뤄지는 것을 특징으로 하는 전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 장착프레임은 샤시모듈이 모터부의 하부에 결합된 상태로 사이드멤버에 체결되되,
    상기 샤시모듈은 서브프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제1세로멤버와 제2세로멤버 중 사이드멤버와 차폭방향으로 체결이 이뤄지는 어느 하나는 차폭방향으로 나사결합이 이뤄지는 유동너트를 통하여 사이드멤버와 체결되는 것을 특징으로 하는 전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제1가로멤버 또는 제2가로멤버 중 어느 한 곳에는 모터부와 체결되는 마운트가 장착되되, 상기 마운트는 탄성거동하여 모터부에서 발생하는 진동을 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 전기차의 모터부와 파워컨트롤부의 장착구조.
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