KR101711746B1 - 자동차용 하부 차체 유닛 - Google Patents

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데니스 베르거
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독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

자동차의 자동차 차체를 보강하기 위한 하부 차체 유닛이, 특히 전방 차축과 후방 차축 사이에서, 제공되고, 하부 차체 유닛은, 자동차 차체의 정적 및/또는 동적 하중을 분산시키기 위한, 자동차 차체에 연결가능한 바닥 본체(12), 바닥 본체(12)로부터 실질적으로 수직으로 상향 돌출되는 보강 리브(14)로서, 상기 보강 리브는 바닥 본체(12)와 함께, 하이브리드 형태로 및/또는 순수하게 전기적으로 자동차를 구동하기 위한 구동 배터리의 형성을 위한 적어도 하나의 배터리 전지 유닛(18)을 수용하기 위한 수용 포켓(16)의 경계를 결정하는, 보강 리브(14), 바닥 본체(12)를 냉각하기 위한 액체 냉각 매체의 공급을 위한 제1 입구(34), 및 액체 냉각 매체의 제거를 위한 제1 출구(36)를 포함한다. 임의의 경우에 중실형 디자인인 하부 차체 유닛(10)의 도움으로, 바닥 본체(12)의 위에서 구동 배터리의 배터리 전지 유닛(18)이 하부 차체 유닛(10) 내로 삽입될 수 있고, 그 결과로서, 하부 차체 유닛(10)은, 보강 리브(14) 및 냉각제를 위한 제1 입구, 제1 출구(34, 36)의 도움으로, 배터리 하우징의 지지 플레이트로서, 무거운 배터리 전지 유닛(18)을 지지할 수 있고, 장갑판으로서 배터리 전지 유닛을 보호할 수 있고, 열 교환기로서 배터리 전지 유닛을 능동적 및/또는 수동적으로 냉각할 수 있고, 그에 따라 자동차의 하부 영역 내에 제공된 자동차 구동 배터리가 긴 수명을 가질 수 있다.

Description

자동차용 하부 차체 유닛{UNDERBODY UNIT FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은, 자동차의 자동차 차체를 보강하는데 도움을 줄 수 있는 자동차용 하부 차체 유닛에 관한 것이다.
자동차의 자동차 차체가 하중을 지지하는 지지 구조물을 가질 수 있고, 그러한 구조물에서 중실형(solid) 종방향 지지부 및 중실형 횡방향 지지부가 서로 연결되어 지지 프레임을 형성함으로써, 자동차의 나머지 구성요소가 연결될 수 있는 안정적인 플랫폼을 형성한다. 지지 구조물이 특히 자동차의 구동부, 개별적인 차체 부품, 기능 유닛, 및 유상 하중(payload)을 지지할 수 있고, 그 중량을 하부의 표면 상으로 분산시킬 수 있다. 지지 구조물 및 자동차 차체를 보강하기 위해서, 지지 구조물에 연결되는 플레이트형 하부 차체 유닛이 제공될 수 있고, 상기 하부 차체 유닛은 자동차의 하부 차체를 형성하고 하부 차체 유닛 위에 배열된 구조적 유닛을 하부 표면으로부터 커버하여 보호한다.
구동 배터리의 배터리 하우징을 아래로부터 자동차의 하부 차체에 연결하는 것이 WO 2013/051638 A1으로부터 공지되어 있다. 하부 표면과 대면하는 배터리 하우징의 하부 측면이, 외측으로 돌출하는 감온 리브(cooling rib)를 가지는 얇은 벽의 주조 알루미늄 부분으로 구성된다.
서비스 수명이 긴 자동차 구동 배터리가 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 자동차 구동 배터리가 긴 서비스 수명을 가질 수 있게 하는 수단을 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적은 청구항 제1항의 특징을 가지는 하부 차체 유닛에 의해서 본 발명에 따라 달성된다. 본 발명의 바람직한 개선예가 종속항에 기재되어 있고, 그러한 종속항은, 각각의 경우에 개별적으로 또는 조합되어, 본 발명의 하나의 양태를 구성할 수 있다.
본 발명에 따라서, 자동차의 자동차 차체를 보강하기 위한 하부 차체 유닛이, 특히 전방 차축과 후방 차축 사이에 제공되고, 하부 차체 유닛은, 자동차 차체의 정적 및/또는 동적 하중을 분산시키기 위한, 자동차 차체에 연결 가능한 바닥 본체와, 바닥 본체로부터 실질적으로 수직으로 상향 돌출하는 보강 리브로서, 보강 리브는 바닥 본체와 함께, 하이브리드 형태로 그리고/또는 순수하게 전기적으로 자동차를 구동하기 위한 구동 배터리의 형성을 위한 적어도 하나의 배터리 전지 유닛을 수용하기 위한 수용 포켓의 경계를 결정하는, 보강 리브와, 바닥 본체를 냉각하기 위한 액체 냉각 매체의 공급을 위한 제1 입구, 및 액체 냉각 매체의 배출을 위한 제1 출구를 포함한다.
보강 리브에 의해서 하부 차체 유닛은, 적은 재료의 사용으로도 자동차 차체의 지지 구조물을 보강하기 위해 자동차의 동작 중에 발생되는 정적 및 동적 하중이 흡수되고 분산될 수 있기에 충분히 안정적이고 견고한 디자인을 가질 수 있다. 바닥 본체는, 예를 들어, 보강 리브가 홈통(trough)의 부피 내로 내측으로 돌출하는 홈통의 방식으로, 구성될 수 있다. 보강 리브는 특히 각각의 경우에 자동차의 종방향 및 횡방향으로 연장되어 서로 교차할 수 있으며, 그 결과로서 특히 실질적으로 직사각형의 수용 포켓이 형성될 수 있다. 보강 리브의 적어도 일부가 바닥 본체의 측방향 외측 측벽에 연결된다. 측벽은 홈통이 걸쳐지는(spanned) 부피를 측방향으로 경계지을 수 있다. 배터리 전지 유닛이 위로부터 수용 포켓 내로 적어도 부분적으로 삽입될 수 있다.
여기에서, 바닥 본체의 보강 리브가 하부 차체 유닛 및 자동차 차체를 보강하는 역할을 할 뿐만 아니라, 배터리 전지 유닛을 수용 및 냉각하는 역할을 할 수 있고, 그에 의해서 복수의 기능을 동시에 실행할 수 있다. 하부 본체 및 보강 리브의 도움으로, 하부 차체 유닛이 구동 배터리의 배터리 하우징을 위한 지지 바닥을 동시에 형성할 수 있다. 또한, 보강 리브가 배터리 전지 유닛 내에서 생성된 열을 바닥 본체에 안내할 수 있고, 바닥 본체는 입/출구를 통해서 공급 및 배출되는 냉각 매체의 도움으로 냉각될 수 있다. 그에 의해서, 제거되지 않은 열에 의한 배터리 전지 유닛의 과열 및 손상이 방지될 수 있다. 결과적으로, 바닥 본체가 하부 차체 유닛 및 자동차 차체를 보강하기 위해서뿐만 아니라, 배터리 전지 유닛을 냉각하기 위한 열 교환기로서 또한 이용될 수 있다. 동시에, 자동차 차체를 보강하는 구성요소로서의 본래 기능의 결과로서, 바닥 본체는, 자동차의 동작 중에 그리고 충돌의 경우에 예상되는 하중을 분산할 수 있도록 상응하는 중실형 디자인을 가진다. 결과적으로, 바닥 본체가 배터리 전지 유닛을 위한 장갑판(armor plating)으로서 부가적인 역할을 할 수 있고, 그에 따라 배터리 전지 유닛은, 예를 들어 자동차가 하부 표면으로부터 위쪽으로 돌출한 장애물 상에 위치되는 경우에, 하부 표면에 의한 손상으로부터 확실하게 보호된다. 특히, 바닥 본체가 구부러질(buckle) 것에 대한 어떠한 염려도 없이, 바닥 본체가 액체 냉각 매체의 고유 중량을 분산시킬 수 있도록, 바닥 본체가 충분히 안정적으로 구성된다. 이는, 냉각 매체의 상응하는 큰 질량이 바닥 본체 내로 도입될 수 있게 하고, 그 결과로서 하부 차체 유닛의 구조적 완전성(integrity)에 부정적인 영향을 미치지 않고, 냉각 매체의 냉각 용량이 증가될 수 있다. 결과적으로, 바닥 본체가 또한 복수의 기능을 동시에 수행할 수 있다. 여기에서, 배터리 전지 유닛이 자동차의 하부 영역 내에서 하부 차체 유닛 아래가 아니라 위에 배열되는 경우에, 하부 차체 유닛이 장갑판형 배터리 하우징의 일부로서 이용될 수 있고, 중실형 구성으로 인해서, 또한 지지 바닥 및 열 교환기로서 이용될 수 있다는 인식이 이용된다. 어차피 중실형 하부 차체 유닛의 도움으로, 구동 배터리의 배터리 전지 유닛이 바닥 본체의 위에서 하부 차체 유닛 내로 삽입될 수 있고, 그 결과 하부 차체 유닛은, 보강 리브 및 냉각제를 위한 입/출구의 도움으로, 배터리 하우징의 지지 플레이트로서 무거운 배터리 전지 유닛을 지지할 수 있고, 장갑판으로서 배터리 전지 유닛을 보호할 수 있고, 열 교환기로서 배터리 전지 유닛을 능동적 및/또는 수동적으로 냉각할 수 있고, 그에 따라 자동차의 하부 영역 내에 제공된 자동차 구동 배터리가 긴 서비스 수명을 가질 수 있다.
바닥 본체가, 특히 자동차 차체의 지지 구조물의 최대로 먼 우측과 최대로 먼 좌측의 종방향 지지부 사이에서, 자동차의 횡방향으로 연장될 수 있다. 우측 종방향 지지부의 그리고 좌측 종방향 지지부의 중심선들의 거리(D)에서, 특히 1.10 ≥ d/D ≥ 0.80, 바람직하게 1.00 ≥ d/D ≥ 0.90 및 특히 바람직하게 0.98 ≥ d/D ≥ 0.95 가 횡방향을 따른 바닥 본체의 범위(d)에 적용된다. 모든 배터리 전지 유닛이 바람직하게 좌측 종방향 지지부와 우측 종방향 지지부 사이에 배열된다. 좌측 종방향 지지부와 우측 종방향 지지부가, 횡방향에서 볼 때, 바람직하게 배터리 전지 유닛의 적어도 일부를 커버하고, 그에 따라 우측 종방향 지지부 및 좌측 종방향 지지부가 자동차의 측면 충돌의 경우에 배터리 전지 유닛을 위한 장갑판으로서의 역할을 할 수 있다. 바닥 본체가, 특히 자동차의 전방 차축과 후방 차축 사이에서, 자동차의 종방향으로 연장될 수 있다. 전방 차축과 후방 차축 사이의 휘일 베이스(A)를 고려하여, 특히 1.10 ≥ a/A ≥ 0.30, 바람직하게 1.00 ≥ a/A ≥ 0.40, 보다 바람직하게 0.90 ≥ a/A ≥ 0.50 그리고 특히 바람직하게 0.80 ≥ a/A ≥ 0.60가 종방향을 따른 바닥 본체의 범위(a)에 대해서 적용된다. 바닥 본체 및/또는 보강 리브가 특히 알루미늄 재료로, 바람직하게 알루미늄 주조에 의해서 생산된다. 바닥 본체는, 배터리 전지 유닛에 의해서 형성된 구동 배터리를 캡슐화하기 위해서 그리고 배터리 전지 유닛을 외부 영향으로부터 보호하기 위해서, 특히 프레임형 하우징 부분 및/또는 하우징 커버에 연결된다. 여기에서, 바닥 본체는, 특히 적절한 밀봉 수단의 도움으로, 충분한 밀폐성(tightness)으로 프레임형 하우징 부분 및/또는 하우징 커버에 연결되고, 그에 따라 동작 중에 액체 냉각 매체가 실질적으로 빠져나올 수 없다. 이러한 목적을 위해서, 바닥 본체가, 예를 들어, 밀봉 수단과의 접촉 지점의 영역 내에서, 프레임형 하우징 부분 및/또는 하우징 커버와 상응하는 두꺼운 벽 두께를 가진다. 특히, 바닥 본체는, 액체 냉각 매체를 보유(retain)하기 위한 적절한 밀봉 효과를 위해서 충분히 두꺼운 벽 두께를 형성하기 위해서, 바닥 본체의 외측 벽의 영역 내의 바닥 본체의 상향 대면 단부에서, 플랜지를 구비하고, 그러한 플랜지는 원주 방향으로 폐쇄된다.
입구 및 출구를 통해서, 냉각 매체가 하부 차체 유닛을 통해서 안내되어, 배터리 전지 유닛의 온도를 직접적으로 또는 간접적으로 제어할 수 있고, 특히 배터리 전지 유닛을 냉각 또는 가열할 수 있다. 이용되는 냉각 매체가, 특히, 냉각수 또는 냉각 오일일 수 있다. 여기에서, 액밀(液密) 밀봉으로 충분하고, 그에 따라 기밀 밀봉은 요구되지 않는다. 입구 및 출구가 특히 냉각 시스템의 그리고/또는 냉각 시스템과 별개인 냉동(refrigerating) 시스템의 호스 라인으로 연결될 수 있다. 입구를 통해서, 저온의 냉각 매체가 하부 차체 유닛 내로 도입될 수 있고, 그러한 냉각 매체는 하부 차체 유닛에서 가열되고, 가열된 상태로 출구를 통해서 하부 차체 유닛을 벗어난다. 출구가 하부 차체 유닛 외부에서 냉각기 및 펌프를 통해서 입구에 연결될 수 있고, 그 결과로서 냉각 회로가 형성된다. 또한, 냉각 매체로부터 열을 회수하기 위해서, 출구를 칠러(chiller)로 이루어진 열 교환기에 연결하는 것도 가능하다. 냉각된 냉각 매체가 추가의 입구를 통해서 하부 차체 유닛으로 공급될 수 있고 추가의 출구를 통해서 펌프로 전달될 수 있으며, 그러한 펌프는 냉각 매체를 입구를 통해서 하부 차체 유닛으로 펌핑한다. 특히 응축기 및 팽창 밸브의 도움으로, 칠러가 적절하게 낮은 온도의 냉각제를 열 교환기로 공급할 수 있고, 그러한 열 교환기에서 냉각제가 하부 차체 유닛으로부터 도입되는 냉각 매체로 증발될 수 있고, 그에 따라 냉각 매체로부터 열을 회수할 수 있다. 냉각제가 특히 압축기의 도움으로 회로 내에서 이송될 수 있다.
특히, 바닥 본체 내에 형성되고 바닥 본체 및/또는 보강 리브로 배출된 배터리 전지 유닛의 열을 제거하도록 형성된 냉각 채널에 입구 및 출구가 제공된다. 냉각 채널은 하부 차체 유닛을 통한 냉각 매체의 규정된 경로를 미리 결정할 수 있다. 냉각 채널이 바닥 본체 자체에 의해서 형성되기 때문에, 별도의 냉각 호스가 하부 차체 유닛 내에 제공될 필요가 없다.
바람직하게, 냉각 채널은 완전히 바닥 본체 내에 형성된다. 적어도 하나의 냉각 채널이, 예를 들어, 바닥 본체의 중실형 재료를 통한 보어로서 구성될 수 있다. 결과적으로, 냉각 채널이 액체 냉각 매체를 위한 액밀 방식으로 자동적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 종방향으로 그리고 횡방향으로 연장되고 특히 교차하는 냉각 채널이 제공될 수 있고, 입/출구가 필요로 하지 않는 냉각 채널 내의 단부 개구부가 액밀 방식으로 폐쇄될 수 있다. 완전히 바닥 본체 내에서 연장되는 냉각 채널에 의해서, 냉각 매체가 수용 포켓 내에 제공된 에너지 전지 유닛과 직접적으로 접촉하는 것을 피할 수 있고, 그에 따라 냉각 매체를 통한 전기 단락이 발생할 수 없다.
특히 바람직하게, 바닥 본체가, 액체 냉각 매체를 냉각하기 위해서, 저온 냉각기, 특히 자동차 냉각기를 가지는 냉각 시스템에, 그리고 액체 냉각 매체를 냉각하기 위해서, 열 교환기, 특히 칠러를 가지는 냉동 시스템에 연결되고, 냉각 시스템 및 냉동 시스템에 의해서 제공될 수 있고 액체 냉각 매체를 냉각기키기 위한 냉각 용량이 서로 독립적으로 연결 및/또는 분리될 수 있다. 이는, 예를 들어, 저온 냉각기의 도움으로 냉각 시스템 내에서만, 또는 열 교환기의 도움으로 냉동 시스템 내에서만, 액체 냉각 매체를 냉각할 수 있게 한다. 특히, 냉각 시스템의 최대 냉각 용량은 냉동 시스템의 최대 냉각 용량 보다 작다. 이는, 현재 요구되는 냉각 용량과 관련하여 배터리 전지 유닛의 다른 요건에 대해서 효율적으로 반응할 수 있도록, 액체 냉각 매체를 냉각하기 위한 약간 상이한 냉각 용량을 높은 효율로 제공할 수 있게 한다. 예를 들어, 그에 의해서, 충방전 중의 배터리 전지 유닛의 상이한 냉각 용량 요건이 효과적으로 그리고 높은 효율로 고려될 수 있다. 바람직하게, 냉각 시스템이 바닥 본체에 연결되고, 이러한 목적을 위해서, 특히 입구 및/또는 출구 그리고 선택적으로 바닥 본체의 추가로 필적하게 구성된 연결부를 이용할 수 있다. 냉각 시스템에 의해서 또는 냉동 시스템에 의해서 제공되는 냉각 용량이 바람직하게 적절한 밸브의 도움으로 스위치 온 및 스위치 오프될 수 있다. 냉동 시스템은, 특히, 냉각 매체와 상이하고, 냉각 매체와 별개인 냉각 회로 내에서, 저온 냉각기를 구비한 냉각 시스템 보다 큰 냉각 용량을 용이하게 제공할 수 있는 냉각제를 가진다.
특히, 바닥 본체가, 자동차 차체의 지지 구조물의 좌측 종방향 지지부에 고정하기 위한 좌측 고정 플랜지 및 지지 구조물의 우측 종방향 지지부에 고정하기 위한 우측 고정 플랜지를 구비한다. 결과적으로, 하부 차체 유닛이 자동차 차체의 지지 구조물에 직접적으로 연결될 수 있고, 바닥 본체의 재료를 통해서, 발생되는 정적 및/또는 동적 하중을 분산시킬 수 있다. 배터리 하우징의 프레임형 중간 하우징 및/또는 하우징 커버가, 특히 바닥 본체의 외측 측벽의 수직 연장선 내에서 바닥 본체에 연결될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 배터리 하우징의 부분이 각각의 고정 플랜지에 유사하게 연결될 수 있고, 그 결과로서 고정 수단이 측벽 내에 제공될 필요가 없고, 그에 따라, 예를 들어, 측벽의 상부 측면이 배터리 하우징의 액밀 밀봉부를 형성하기 위해서 이용될 수 있다. 또한, 특히 실질적으로 수평으로 돌출하는 고정 플랜지가 냉각 리브로서 작용하여 배터리 전지 유닛의 열을 제거할 수 있으며, 그러한 열은 바닥 본체에 의해서, 대류적으로 그리고/또는 열 전도에 의해서 종방향 지지부로 흡수된다.
바람직하게, 보강 리브가 바닥 본체와 일체로 형성된다. 그에 의해서, 보강 리브와 바닥 본체 사이의 특히 양호한 열 전도가, 그 사이에 연결된 별도의 구성요소들과 관련한 상 한계부에서의(phase limit) 열적 저항이 없이, 달성될 수 있다. 또한, 생산 및 설치가 단순화될 수 있다.
특히 바람직하게, 바닥 본체가, 주행 기류(slipstream)에 노출되는 하부 측면을 가진다. 열의 대류 제거에 의해서 바닥 본체에 의해서 흡수되는 배터리 전지 유닛의 열이 하부 측면을 통해서 제거될 수 있다. 여기에서, 주행 기류는 특히 양호한 열 전이(transition)를 초래할 수 있고, 이는 상응하게 높은 냉각 용량을 초래한다.
특히, 바닥 본체 및/또는 보강 리브의 가열을 위한 가열 요소가 제공되고, 특히, 가열 요소가 바닥 본체의 상응하는 함몰부 내에 매립된다. 가열 요소가 바닥 본체의 재료를 가열할 수 있고, 이는 다시, 배터리 전지 유닛을 가열할 수 있다. 결과적으로, 하부 차체 유닛은, 냉각을 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 특히 특별하게 낮은 외부 온도에서, 배터리 전지 유닛의 온도를 적절한 동작 온도로 제어하기 위해서, 적절하게 배터리 전지 유닛을 가열할 수 있다. 그에 의해서, 배터리 전지 유닛을 목표 온도에서 동작시킬 수 있고 특히 그러한 목표 온도로 조절할 수 있고, 그러한 목표 온도에서 배터리 전지 유닛이 매우 효율적이고 긴 수명을 갖는다.
본 발명은 또한, 배터리 하우징 내에 삽입된 복수의 배터리 전지 유닛을 포함하는, 하이브리드 형태로 그리고/또는 순수하게 전기적으로 자동차를 구동하기 위한 구동 배터리에 관한 것으로서, 배터리 하우징은, 배터리 전지 유닛을 지지하면서 배터리 전지 유닛에 열적으로 결합된 지지 플레이트를 구비하고, 지지 플레이트는 하부 차체 유닛으로서 구성되고, 하부 차체 유닛은, 자동차의 자동차 차체를 보강하기 위해, 전술한 바와 같이 디자인되고 개발될 수 있다. 하부 차체 유닛의 기왕의 중실형 바닥 본체의 도움으로, 구동 배터리의 배터리 전지 유닛이 바닥 본체의 위에서 하부 차체 유닛 내로 삽입될 수 있고, 그 결과로서, 하부 차체 유닛은, 보강 리브 및 냉각제를 위한 입/출구의 도움으로, 배터리 하우징의 지지 플레이트로서, 무거운 배터리 전지 유닛을 지지할 수 있고, 장갑판으로서 배터리 전지 유닛을 보호할 수 있고, 열 교환기로서 배터리 전지 유닛을 능동적 및/또는 수동적으로 냉각할 수 있고, 그에 따라 자동차의 하부 영역 내에 제공된 자동차 구동 배터리가 긴 수명을 가질 수 있다.
본 발명은 또한, 하중을 지지하는 지지 구조물을 가지는 자동차 차체 및 구동 배터리를 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 구동 배터리는 자동차 차체의 하부 측면 상에서 지지 구조물에 연결되고 자동차 차체를 보강하기 위해서 전술한 바와 같이 디자인되고 개발될 수 있다. 구동 배터리의 기왕의 중실형 하부 차체 유닛의 도움으로, 구동 배터리의 배터리 전지 유닛이 바닥 본체의 위에서 하부 차체 유닛 내로 삽입될 수 있고, 그 결과로서, 하부 차체 유닛은, 보강 리브 및 냉각제를 위한 입/출구의 도움으로, 배터리 하우징의 지지 플레이트로서, 무거운 배터리 전지 유닛을 지지할 수 있고, 장갑판으로서 배터리 전지 유닛을 보호할 수 있고, 열 교환기로서 배터리 전지 유닛을 능동적 및/또는 수동적으로 냉각할 수 있고, 그에 따라 자동차의 하부 영역 내에 제공된 자동차 구동 배터리가 긴 수명을 가질 수 있다.
본 발명이, 첨부 도면을 참조하여 바람직한 예시적 실시예를 이용하여 이하에서 예로서 설명되고, 이하에서 설명되는 특징은, 각각의 경우에 개별적으로 그리고 또한 조합되어, 본 발명의 하나의 양태를 구성할 수 있다.
도 1은 하부 차체 유닛의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 2은 배터리 전지 유닛이 삽입된 상태에서 도 1로부터의 하부 차체 유닛의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 3은 도 1로부터의 하부 차체 유닛을 위한 냉각 시스템의 실시예의 개략적인 도면을 도시한다.
자동차를 보강하기 위한, 도 1에 도시된 하부 차체 유닛(10)은 중실형 구성의 바닥 본체(12)를 구비하고, 그러한 바닥 본체로부터, 종방향으로 그리고 횡방향으로 연장되는 일체로 형성된 보강 리브(14)가 상향 돌출된다. 구동 배터리를 형성하기 위해서 배터리 전지 유닛(18)이 위쪽으로부터 내부로 삽입될 수 있는 수용 포켓(16)이 교차하는 보강 리브(14)와 바닥 본체(12)의 외측 측벽 사이에 형성된다(도 2). 배터리 전지 유닛(18)이 서로 전기적으로 연결되고 전기 연결부(20)를 통해서 저장된 전기 에너지를 출력할 수 있고 그리고/또는 자동차의 구동 트레인에 의해서 기계적으로 생산된 전기 에너지를, 저장 목적으로 흡수할 수 있다. 바닥 본체(12)는 측방향으로 돌출되는 좌측 고정 플랜지(22) 및 대향하는, 측방향으로 돌출되는 우측 고정 플랜지(24)를 구비하고, 이러한 고정 플랜지를 통해서 하부 차체 유닛(10)이 자동차의 자동차 차체의 지지 구조물의 좌측 및 우측 종방향 지지부에 고정될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하부 차체 유닛(10)이 냉각 시스템(26)에 의해서 냉각될 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 저온 냉각기(28), 예를 들어 공냉형, 전방 단부 자동차 냉각기에 의해서 냉각되는 액체 냉각 매체가 펌프(30)에 의해서, 선택적으로 조정 탱크(equalizing tank)(32)의 외부로 제1 입구(34)를 통해서 바닥 본체(12) 내에 형성된 냉각 채널 내로 안내될 수 있다. 배터리 전지 유닛(18)에 의해서 배출되는 열이 보강 리브(14) 및 바닥 본체(12)를 통해서 냉각 매체로 배출될 수 있다. 가열된 냉각 매체가 액체 상태로 제1 출구(36)를 통해서 하부 차체 유닛(10)을 벗어나 저온 냉각기(28)로 재순환될 수 있다. 도시된 예시적인 실시예에서, 냉각 매체가 먼저 냉동 플랜트(40)의 열 교환기(38)로 공급되고, 그러한 열 교환기에서 상기 냉각 매체가 유사하게 냉각된다. 냉각된 냉각 매체가 추가의 제2 입구(42)를 통해서 액체 상태로 하부 차체 유닛(10)으로 공급될 수 있고, 추가의 제2 출구(44)를 통해서, 액체 상태로 하부 차체 유닛(10)을 벗어날 수 있고 3/2-방향 제어 밸브(46)를 통해서 복귀될 수 있다. 3/2-방향 제어 밸브(46)의 도시된 제1 스위칭 위치에서, 냉각 매체가 저온 냉각기(28) 및 조정 탱크(32)를 지나서 펌프(30)로 직접적으로 공급되고, 그에 따라 냉각 매체가 열 교환기(38) 내에서만 냉각된다. 3/2-방향 제어 밸브(46)의 제2 스위칭 위치에서, 냉각 매체가 저온 냉각기(28)를 통해서 안내되고, 그에 따라 냉각 매체가 부가적으로 또는 대안적으로 저온 냉각기(28) 내에서 냉각될 수 있다.
냉동 플랜트(40)는, 압축기(48)에 의해서 응축기(50)로 기체 상태로 공급될 수 있는 냉각제를 가지며, 그러한 응축기(50)에서 냉각제가 응축된다. 액체 냉각제가 증발기(52)를 통해서 재순환될 수 있고 및/또는 스위칭 가능 팽창 밸브(54)를 통해서 열 교환기(38)로 공급될 수 있고, 그러한 열 교환기로부터 가열된 냉각제가 압축기(48)로 공급될 수 있다. 냉각제의 열 교환기로의 유동이 스위칭 가능 팽창 밸브(54)의 도움으로 중단될 수 있고, 그에 따라 열 교환기(38) 내의 냉동 매체의 냉각이 스위치 오프될 수 있고, 냉동 매체가 저온 냉각기(28) 내에서만 냉각된다. 배터리 전지 유닛(18)의 (예비)가열을 위해서, 가열 요소(56)가 바닥 본체(12) 내로 통합될 수 있다.
냉각 시스템(26)의 도움으로, 예를 들어, 액체 냉각 매체에 대한 상이한 냉각을 가지는 2개의 상이한 동작 모드를 실현할 수 있다. 제1 동작 모드에서, 액체 냉각 매체가 3/2 방향 제어 밸브(46)의 도움으로 저온 냉각기(28)를 지나서 안내될 수 있고, 그에 따라 본질적으로 펌프(30) 만이 이용된다. 추가의 제2 출구(44)가, 말하자면, 펌프(30)의 중간 연결부를 가지고, 제1 입구(34)에 의해서 우회된다. 그에 의해서, 냉각 매체가, 칠러로 구성된 열 교환기(38) 내에서만 냉각된다. 이러한 목적을 위해서, 스위칭 가능 팽창 밸브(54)는, 냉동 회로(40)의 냉각 매체가 액체 냉각 매체를 냉각시키기 위해서 열 교환기(38)로 진입할 수 있는 스위칭 위치에 있게 된다. 제2 동작 모드에서, 스위칭 가능 팽창 밸브(54)가, 냉동 회로(40)의 냉각제의 열 교환기(38) 내로의 유동이 중단되는 스위칭 위치에 있을 수 있다. 말하자면, 액체 냉각제가 열 교환기(38) 내에서 냉각되지 않고, 제1 출구(36)가 추가의 제2 입구(42)에 의해서 결과적으로 우회된다. 동시에, 3/2 방향 제어 밸브(46)가, 액체 냉각 매체가 저온 냉각기(28)로 안내되는 스위칭 위치로 스위칭된다. 제1 동작 모드에서, 냉각 매체의 냉각은 냉동 회로의 열 교환기(38) 내의 냉각에 의해서 주로 결정되는 반면, 제2 동작 모드에서, 액체 냉각 매체가 저온 냉각기(28)로 안내된다. 제2 동작 모드에서, 냉각 매체의 냉각이 저온 냉각기(28) 내의 냉각에 의해서 주로 결정된다. 결과적으로, 적절한 냉각이, 배터리 전지 유닛(18)의 냉각 용량 요건 및 상황에 따라서, 생성될 수 있다. 그에 의해서, 예를 들어, 충방전 중의 배터리 전지 유닛(18)의 상이한 냉각 용량 요건에 효과적이고 그리고 매우 효율적으로 반응할 수 있다. 원칙적으로, 냉각 매체가 저온 냉각기(28) 내에서도 냉각되지 않고 열 교환기(38) 내에서도 냉각되지 않고, 필요하게 되는 경우에, 하부 차체 유닛(10)에서 자연적인 대류에 의해서 냉각이 이루어지는 방식으로, 3/2 방향 제어 밸브(46) 및 스위칭 가능 팽창 밸브(54)가 스위칭되는 동작 모드가 또한 가능하다. 마찬가지로, 냉각 매체가 저온 냉각기(28) 및 열 교환기(38) 모두에서 냉각되는 방식으로, 3/2 방향 제어 밸브(46) 및 스위칭 가능 팽창 밸브(54)가 스위칭되는 동작 모드가 기본적으로 가능하다.

Claims (10)

  1. 자동차의 자동차 차체를 보강하기 위한 하부 차체 유닛으로서,
    자동차 차체의 정적 또는 동적 하중을 분산시키기 위한, 자동차 차체에 연결가능한 바닥 본체(12)와,
    상기 바닥 본체(12)로부터 실질적으로 수직으로 상향 돌출하는 보강 리브(14)로서, 상기 보강 리브는 바닥 본체(12)와 함께, 하이브리드 형태로 또는 순수하게 전기적으로 자동차를 구동하기 위한 구동 배터리의 형성을 위한 적어도 하나의 배터리 전지 유닛(18)을 수용하기 위한 수용 포켓(16)의 경계를 결정하는, 보강 리브(14)와,
    상기 바닥 본체(12)를 냉각하기 위한 액체 냉각 매체의 공급을 위한 제1, 2 입구(34, 42)와,
    액체 냉각 매체의 배출을 위한 제1, 2 출구(36, 44)와,
    액체 냉각 매체를 냉각하기 위한 저온 냉각기(28)와,
    액체 냉각 매체가 직접 제2 출구(44)에서 제1 입구(34)로 흐르도록 하는 제1 위치와 액체 냉각 매체가 저온 냉각기(28)를 통해 제2 출구(44)에서 제1 입구(34)로 흐르도록 하는 제2 위치 사이에서 선택적으로 스위칭될 수 있는 제1 밸브(46)와,
    제1 출구(36)로부터 제2 입구(42)로의 액체 냉각 매체의 유동을 수용하는 열 교환기(38)와,
    열 교환기(38)를 통과하는 냉각제의 유동을 선택적으로 차단하거나 허용하기 위한 제2 밸브(54)를 포함하는 냉동 시스템(40)을 포함하고,
    구동 배터리의 냉각 용량 요건에 따라, 액체 냉각 매체가 저온 냉각기(28)와 열 교환기(38) 모두에 의해 냉각되거나, 저온 냉각기(28)와 열 교환기(38) 중에서 선택된 어느 하나에 의해 냉각되거나, 저온 냉각기(28)와 열 교환기(38) 모두에 의해 냉각되지 않도록 제1, 2 밸브(46, 65)가 선택적으로 작동되는, 하부 차체 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 바닥 본체(12) 내에 형성되고 바닥 본체(12) 또는 보강 리브(14)로 배출된 배터리 전지 유닛(18)의 열을 제거하도록 형성된 냉각 채널에 제1 입구(34) 및 제1 출구(36)가 제공되는 것을 특징으로 하는 하부 차체 유닛.
  3. 제2항에 있어서, 상기 냉각 채널은 완전히 상기 바닥 본체(12) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 하부 차체 유닛.
  4. 삭제
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 바닥 본체(12)는, 자동차 차체의 지지 구조물의 좌측 종방향 지지부에 고정하기 위한 좌측 고정 플랜지(22)와, 지지 구조물의 우측 종방향 지지부에 고정하기 위한 우측 고정 플랜지(24)를 구비하는 것을 특징으로 하는 하부 차체 유닛.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 리브(14)는 바닥 본체(12)와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 하부 차체 유닛.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 바닥 본체(12)는 주행 기류에 노출되는 하부 측면을 가지는 것을 특징으로 하는 하부 차체 유닛.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 바닥 본체(12) 또는 보강 리브(14)의 가열을 위한 가열 요소(56)가 제공되는 것을 특징으로 하는 하부 차체 유닛.
  9. 배터리 하우징 내에 삽입된 복수의 배터리 전지 유닛(18)을 포함하는, 하이브리드 형태로 또는 순수하게 전기적으로 자동차를 구동하기 위한 구동 배터리로서, 상기 배터리 하우징은, 배터리 전지 유닛(18)을 지지하면서 배터리 전지 유닛(18)에 열적으로 결합된 지지 플레이트를 구비하고, 지지 플레이트는, 자동차의 자동차 차체를 보강하기 위한, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 하부 차체 유닛(10)으로서 구성되는, 구동 배터리.
  10. 하중을 지지하는 지지 구조물을 가지는 자동차 차체와, 자동차 차체의 하부 측면 상에서 상기 지지 구조물에 연결되고 자동차 차체의 보강을 위한 제9항에 따른 구동 배터리를 포함하는 자동차.
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