KR102429018B1 - 전기 자동차의 배터리 장착구조 - Google Patents

Abstract

전기 자동차의 배터리 장착구조가 개시된다. 배터리가 내장된 배터리 케이스; 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고, 차량의 폭 방향을 따라 좌우양측에 배치된 사이드 실; 상기 배터리 케이스를 상기 사이드 실에 체결하는 체결 볼트; 및 상기 체결 볼트가 충격을 받으면 충격 방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드 수단을 포함하여, 충돌이 발생하면, 배터리 케이스가 충동 방향으로 이동해서 배터리 케이스에 내장된 배터리의 파손을 효과적으로 저감할 수 있다.

Description

전기 자동차의 배터리 장착구조{BATTERY MOUNTING STRUCTURE OF ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기 자동차의 배터리 장착구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기 자동차의 충돌 사고 발생시에 전기 자동차에 장착된 배터리의 충돌 손상을 효과적으로 방지할 수 있는 전기 자동차의 배터리 장착구조에 관한 것이다.

고유가, 친환경과 같은 등의 이유로 최근에는 하이브리드 자동차 또는 전기자동차가 각광을 받고 있다.

전기 자동차는 운행에 필요한 에너지로서 전기 에너지를 사용하고, 전기 에너지는 전기 자동차에 장착된 배터리에 충전하여 저장하고 있다가 필요시에 인출하여 사용하고 있다.

한 번의 충전으로 전기 자동차의 운행할 수 있는 거리를 늘이기 위해서는 대용량의 배터리가 전기 자동차에 장착되어야 하는 바, 배터리의 용량이 클수록 그에 따라 배터리의 사이즈도 증가하고 있다. 이러한 대용량의 배터리는 그 사이즈 때문에 차체의 플로어 패널에 통상적으로 장착하고 있다.

대용량의 배터리는 사이즈 클 뿐만 아니라 고가이기 때문에 전기 자동차에 장착될 경우에 적절한 보호 장치나 수단이 필요하게 된다.

종래에 전기 자동차의 배터리는 대체로 직사각 블록 형상을 하고서 차체를 구성하는 언더 플로어 패널에 장착되고 있다.

즉, 배터리가 내장된 배터리 케이스를 언더 플로어 패널의 지면 쪽을 향한 바닥면에 밀착시키고, 배터리 케이스에 형성된 배터리 케이스 플랜지를 차체를 구성하는 사이드 실에 체결 볼트로 장착하여 배터리 및 배터리 케이스를 차체에 장착하여 지지시키고 있었다.

상기 사이드 실에는 체결 볼트가 체결되어 고정될 수 있도록 너트가 용접으로 고정되게 부착되어 있다.

상기 사이드 실은 차량의 측면 충돌 사고 발생시에 변형되면서 충돌 충격을 흡수하여 완화시키는 역할을 하는 동시에 배터리도 보호하는 역할을 한다.

그런데 상기와 같은 종래의 배터리 장착구조에서는, 체결 볼트와 체결되는 너트가 차체에 고정되게 부착되어 있어서, 전기 자동차의 측면에 충돌 충격이 가해지면, 그 충격이 차체를 통해 배터리에 그대로 전달되어서 배터리를 충돌로부터 충분히 보호하기가 어렵고, 이 때문에 배터리 수리 비용이 높아질 뿐만 아니라 배터리가 받은 충돌 충격으로 인해 배터리에 화재가 발생할 우려가 있는 등의 결점이 있었다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명은 상기 서술한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 전기 자동차에 충돌 충격이 가해지면, 차체에 장착된 배터리가 충돌 방향으로 이동되게 하여, 배터리를 보다 안전하게 보호할 수 있고, 배터리의 손상을 줄여서 보수 및 유지 비용을 저감할 수 있는 전기 자동차의 배터리 장착구조를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 배터리 장착구조는, 배터리가 내장된 배터리 케이스; 차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고, 차량의 폭 방향을 따라 좌우양측에 배치된 사이드 실; 상기 배터리 케이스를 상기 사이드 실에 체결하는 체결 볼트; 및 상기 체결 볼트가 충격을 받으면 충격 방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드 수단을 포함할 수 있다.

상기 가이드 수단은 상기 사이드 실과 상기 배터리 케이스에 각각 형성된 조립 장홀을 포함할 수 있다.

상기 조립 장홀은 타원 형상일 수 있다.

상기 사이드 실은 서로 합쳐져서 폐공간을 형성하는 사이드 실 인너 패널과 사이드 실 아우터 패널을 포함하고; 상기 폐공간에는 보강 부재가 마운팅 브래킷을 통해 장착되며; 상기 사이드 실의 조립 장홀은 상기 보강 부재와 상기 마운팅 브래킷에 형성될 수 있다.

상기 배터리 케이스는 플랜지를 포함하고; 상기 플랜지에 상기 배터리 케이스의 조립 장홀이 형성될 수 있다.

상기 마운팅 브래킷과 상기 보강 부재의 조립 장홀에는 파이프 너트가 관통해서 삽입되어 그 외주면의 일부가 용접으로 접합될 수 있다.

상기 배터리 케이스의 조립 장홀에는 가이드 파이프가 삽입되어 그 외주면의 일부가 용접으로 접합될 수 있다.

상기 체결 볼트는 상기 조립 장홀들의 중앙에 위치하여, 상기 체결 볼트와 상기 조립 장홀의 양측 가장자리 사이에는 갭이 형성될 수 있다.

상기 사이드 실은 서로 합쳐져서 폐공간을 형성하는 사이드 실 인너 패널과 사이드 실 아우터 패널을 포함하고; 상기 폐공간에는 상기 체결 볼트가 삽입되어 너트로 체결될 수 있다.

상기 사이드 실은 서로 합쳐져서 폐공간을 형성하는 사이드 실 인너 패널과 사이드 실 아우터 패널을 포함하고; 상기 폐공간에는 상기 체결 볼트가 삽입되고; 상기 체결 볼트는 상기 배터리 케이스의 플랜지를 관통하여 너트로 체결될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 리어 시트백 스트라이커 마운팅 구조에 의하면, 배터리 케이스의 장착 플랜지에 체결 볼트가 관통하는 타원 형상의 장홀을 형성하고, 차체를 구성하는 사이드 실에도 타원 형상의 장홀을 형성하면서 장홀에는 상기 체결 볼트와 체결되는 체결 너트가 삽입되어 그 일부 외주면만이 용접으로 부착되게 함으로써, 전기 자동차가 측면 충격을 받으면 상기 사이드 실이 먼저 변형되면서 충격을 흡수하여 완화시켜 배터리를 측면 충돌로부터 보호하고, 충격 강도가 강하면 상기 장홀을 따라 체결 볼트와 체결 너트가 충돌 방향으로 이동하게 되어, 배터리의 손상을 효과적으로 저감할 수 있다.

또한, 전기 자동차가 측면 저속 충돌시에는 사이드 실만의 변형으로 충격을 흡수할 수 있으므로, 배터리의 교체 혹은 수리 비용을 줄일 수 있고, 중속 혹은 고속 충돌시에는 배터리가 충격을 간접적으로 받아서 충돌 방향으로 이동하므로, 배터리의 손상을 줄여서 배터리 보수 비용을 효과적으로 저감할 수 있다.

한편, 배터리가 차체의 전방 혹은 후방에 장착된 경우에도 본 발명의 실시 예에 따른 장착구조로 배터리를 장착하면, 전기 자동차가 전방 충돌 혹은 후방 추돌되어도 배터리가 충돌 방향으로 이동하여 배터리의 손상을 저감할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 배터리 장착구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 배터리 장착구조의 차체측 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 배터리 장착구조의 배터리측 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 배터리 장착구조의 배터리 플랜지에 체결 볼트가 관통한 상태의 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 배터리 장착구조를 통해 배터리가 장착된 상태에서 측면 충돌이 발생할 경우의 배터리 이동을 설명하는 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기 자동차의 배터리 장착구조의 설명도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 배터리 장착구조를 매개로 전기 자동차의 배터리(10)가 차체의 언더 플로어 패널(20)의 바닥면에 장착된 상태가 도시되어 있다.

언더 플로어 패널(20)의 차량의 폭 방향을 따른 좌우 양측 가장자리에는 차체를 구성하는 사이드 실(30)이 배치되어 있고, 사이드 실(30)은 차량의 길이 방향을 따라 연장된 구조를 가지고 있다.

배터리(10)는 좌측 및 우측 사이드 실(30)의 길이 방향을 따른 다수 부위에서 본 발명의 실시 예에 따른 장착구조로 장착되어 지지될 수 있다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 사이드 실(30)은 차량의 폭 방향을 따른 내측에 위치하는 사이드 실 인너 패널(32)과 외측에 위치하는 사이드 실 아우터 패널(34)을 포함할 수 있다.

사이드 실 인너 패널(32)과 사이드 실 아우터 패널(34)은 서로 결합되어 폐공간(36)을 형성할 수 있다.

사이드 실(30)의 폐공간(36)에는 사이드 실(30)의 강성을 보강하기 위해 보강부재(38)가 삽입될 수 있다. 사이드 실(30)의 폐공간(36)에는 마운팅 브래킷(39)이 삽입되어 사이드 실 인너 패널(32) 및 사이드 아우터 패널(34)과 결합되고, 마운팅 브래킷(39)에 상기 보강부재(38)가 결합되어 사이드 실(30)의 폐공간(36)에서 적절히 지지될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 마운팅 브래킷(39)을 기준으로 차량의 폭 방향을 따른 내측에는 차량의 높이 방향으로 보강부재(38)를 관통하는 조립 장홀(382)이 형성될 수 있다.

조립 장홀(382)은 차량의 폭 방향을 따라 타원 형상의 장홀 형태로 형성될 수 있다.

또한, 마운팅 브래킷(39)과 사이드 실 인너 패널(32)에도 동일한 형태의 조립 장홀(392, 322)이 형성될 수 있다.

상기 3개의 조립 장홀(382, 392, 322)은 동심을 가지도록 배치될 수 있다.

상기 보강부재(38)의 조립 장홀(382)과 마운팅 브래킷(39)의 조립 장홀(392)을 파이프 너트(40)가 관통해서 삽입되고, 파이프 너트(40)의 일부 외주면이 보강부재(38)의 조립 장홀(382)에 용접으로 접합되거나 혹은 파이프 너트(40)의 일부 외주면이 보강부재(38)의 조립 장홀(382) 및 마운팅 브래킷(39)의 조립 장홀(392)에 동시에 용접으로 접합되어 지지될 수 있다.

파이프 너트(40)는 보강 부재(38)의 조립 장홀(382)의 중앙에 위치한 상태로 보강 부재(38)와 접합되므로, 파이프 너트(40)의 외주면과 조립 장홀(382)의 좌우 양측 가장자리 사이에는 소정 크기의 갭(G)이 형성된다.

이에 따라, 파이프 너트(40)가 조립 장홀들을 관통한 상태로 조립되었다가 충격을 받아서 그 일부 외주면의 용접 부분들이 파손되면, 충격 하중에 의해 장홀을 따라 갭(G)의 크기만큼 이동될 수 있다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 배터리(10)는 그 배터리 케이스(12)에 내장되어 지지될 수 있고, 배터리 케이스(12)에는 차체에 장착하기 위한 플랜지(14)가 구비될 수 있다.

플랜지(14)에도 타원 형상의 조립 장홀(16)이 형성되고, 조립 장홀(16)에는 체결 볼트(50)를 조립 가이드하기 위한 가이드 파이프(18)가 관통되게 삽입되어, 그 일부 외주면이 조립 장홀(16)에 용접으로 접합될 수 있다.

가이드 파이프(18)는 조립 장홀(16)의 중앙에 위치한 상태로 플랜지(14)와 접합되므로, 가이드 파이프(18)의 외주면과 조립 장홀(16)의 좌우 양측 가장자리 사이에는 소정 크기의 갭(G)이 형성된다.

이에 따라, 가이드 파이프(18)도 충격을 받으면 그 용접 부위가 파손되면서 조립 장홀(16)을 따라 갭(G)의 크기만큼 이동할 수 있게 된다.

도 5에는 체결 볼트(50)가 가이드 파이프(18)에 삽입되어 플랜지(14)를 돌출해서 조립된 상태가 도시되어 있다.

상기 조립 장홀들은 상기 체결 볼트(50)를 가이드 수단을 형성하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이 배터리(10)가 본 발명의 실시 예에 따른 장착구조를 매개로 차체에 장착된 상태에서, 측면 충돌이 발생될 경우에, 특히 전기 자동차의 측면이 피충돌체와 저속으로 충돌할 경우에, 도 6에 도시된 바와 같이, 사이드 실 아우터 패널(34)이 먼저 피충돌체와 접촉하여 변형됨과 더불어 사이드 실 내부의 보강 부재(38)도 사이드 실 아우터 패널(34)로 충격을 전달받아 압축 변형되면서 충격을 흡수하게 된다.

그리고 파이프 너트(40)를 기준으로 사이드 실 아우터 패널(34) 쪽으로 형성된 갭(G)은 보강 부재(38)와 그 마운팅 브래킷(39)이 차실 내측으로 밀리면서 없어지게 되고, 파이프 너트(40)의 외주면은 보강 부재(38)와 마운팅 브래킷(39)과 접촉하게 된다.

한편, 배터리(10)는 그 플랜지(14)를 통해 사이드 실(30)에 장착된 상태를 유지하여, 플랜지(14)의 조립 장홀(16)은 그 형상을 대체적으로 유지하게 된다.

계속해서, 전기 자동차가 피충돌체와 중속으로 충돌하게 되면서, 도 7에 도시된 바와 같이, 보강 부재(38)와 사이드 실 아우터 패널(34)이 차량의 폭 방향을 따른 내측으로 밀리면서 파이프 너트(40)를 가압하여, 파이프 너트(40)의 용접 부위가 파손되면서 파이프 너트(40)는 차량의 폭 방향 내측으로 밀리게 되어, 보강 부재(38)와 마운팅 브래킷(39)의 조립 장홀(382, 392)들에 형성된 갭(G)들이 없어지게 된다.

파이프 너트(40)의 밀림에 의해 체결 볼트(50)와 그 가이드 파이프(18)도 차량의 폭 방향을 따른 내측으로 밀려서 배터리 플랜지(14)의 조립 장홀(16)의 한쪽 끝에 위치하게 된다.

도 8을 참조하면, 충돌이 계속해서 진행되면, 충돌 방향에 있는 사이드 실(30)이 변형되고, 충돌 방향의 사이드 실(30)을 통해 충돌 충격이 배터리 케이스(12)로 전달되어, 배터리 케이스(12)가 충돌 방향으로 이동하게 되며, 차량의 폭 방향을 따라 건너편에 있는 사이드 실(30)의 배터리 체결 볼트(501)는 배터리 케이스(12)의 플랜지(14)를 통해 충격을 전달받아 충돌 방향으로 그 조립 장홀을 따라 이동하게 된다.

즉, 충돌 건너편에 있는 사이드 실(30)의 보강 부재와 마운팅 브래킷에 형성된 조립 장홀을 따라 파이프 너트와 체결 볼트(501)가 충돌 방향으로 이동하게 된다.

따라서, 배터리 케이스(12) 내부에 내장된 배터리(10)는 충돌 충격을 피해서 이동하여, 충돌로 인한 배터리의 손상을 최소한으로 저감할 수 있고, 이와 더불어 배터리(10)의 파손으로 인한 화재 위험도 줄일 수 있게 된다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같이 배터리(10)가 차량의 차체의 전방 혹은 후방에 장착될 경우에는 조립 장홀(60)을 차량의 길이 방향으로 형성하여, 체결 볼트(50)를 조립 장홀을 통해 체결하면, 전방 충돌 혹은 후방 추돌 사고 발생시에 배터리(10)가 그 방향으로 이동하여, 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.

다른 한편으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 사이드 실(30)에 보강 부재를 적용하지 않는 경우에는 배터리 케이스(12)의 플랜지(14)에 조립 장홀을 형성하고, 체결 볼트(50)를 조립 장홀을 관통해서 돌출시킨 다음에 사이드 실(30)의 내부에서 너트(70)와 체결되게 할 수 있고, 도 11에 도시된 바와 같이 체결 볼트(50)의 볼트 머리를 사이드 실의 내부에 위치되게 하고 너트(70)를 사이드 실(30)의 외부에 위치되게 하여 체결할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

10: 배터리
12: 배터리 케이스
14: 플랜지
16: 조립 장홀
18: 가이드 파이프
20: 언더 플로어 패널
30: 사이드 실
38: 보강 부재
40: 파이프 너트
50: 체결 볼트

Claims (10)

1. 배터리가 내장된 배터리 케이스;
   차량의 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고, 차량의 폭 방향을 따라 좌우양측에 배치된 사이드 실;
   상기 배터리 케이스를 상기 사이드 실에 체결하는 체결 볼트;
   상기 체결 볼트가 충격을 받으면 충격 방향으로 이동하도록 가이드하는 가이드 수단;
   을 포함하고,
   상기 가이드 수단은 상기 사이드 실과 상기 배터리 케이스에 각각 형성된 조립 장홀을 포함하며,
   상기 사이드 실은
   서로 합쳐져서 폐공간을 형성하는 사이드 실 인너 패널과 사이드 실 아우터 패널을 포함하고,
   상기 폐공간에는 보강 부재가 마운팅 브래킷을 통해 장착되며,
   상기 사이드 실의 조립 장홀은 상기 보강 부재와 상기 마운팅 브래킷에 형성되되,
   상기 배터리 케이스의 조립 장홀에는 가이드 파이프가 삽입되어 그 외주면의 일부가 용접으로 접합된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 장착구조.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 조립 장홀은 타원 형상인 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 장착구조.
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 배터리 케이스는 플랜지를 포함하고;
   상기 플랜지에 상기 배터리 케이스의 조립 장홀이 형성된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 장착구조.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 마운팅 브래킷과 상기 보강 부재의 조립 장홀에는 파이프 너트가 관통해서 삽입되어 그 외주면의 일부가 용접으로 접합된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 장착구조.
7. 삭제
8. 제1 항에 있어서,
   상기 체결 볼트는 상기 조립 장홀들의 중앙에 위치하여, 상기 체결 볼트와 상기 조립 장홀의 양측 가장자리 사이에는 갭이 형성된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 장착구조.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 사이드 실은
   서로 합쳐져서 폐공간을 형성하는 사이드 실 인너 패널과 사이드 실 아우터 패널을 포함하고;
   상기 폐공간에는 상기 체결 볼트가 삽입되어 너트로 체결된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 장착구조.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 사이드 실은
    서로 합쳐져서 폐공간을 형성하는 사이드 실 인너 패널과 사이드 실 아우터 패널을 포함하고;
    상기 폐공간에는 상기 체결 볼트가 삽입되고;
    상기 체결 볼트는 상기 배터리 케이스의 플랜지를 관통하여 너트로 체결된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 배터리 장착구조.

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