KR102506842B1 - 차체의 배터리 지지구조 - Google Patents

차체의 배터리 지지구조 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 차체의 배터리 지지구조는, 차체의 리어플로어의 저면에 설치되어 배터리유닛을 지지하는 복수의 배터리 지지멤버를 가지고, 상기 복수의 배터리 지지멤버는 차체의 폭방향으로 연장된 복수의 배터리 지지용 크로스멤버(cross member for battery support)를 가지며, 상기 리어플로어의 양측에는 한 쌍의 사이드실이 설치되고, 상기 리어플로어의 저면에는 리어크로스멤버(rear cross member)가 설치되며, 상기 복수의 배터리 지지용 크로스멤버 중에서 적어도 하나의 배터리 지지용 크로스멤버는 상기 리어크로스멤버 및 사이드실에 연결될 수 있다.

Description

차체의 배터리 지지구조{BATTERY SUPPORT STRUCTURE OF VEHICLE BODY}
본 발명은 차체의 배터리 지지구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 지지용 크로스멤버의 단부를 리어 크로스멤버 및 사이드실에 연결함으로써 차체 강성의 확보 및 차체의 중량 감소 등을 효과적으로 구현할 수 있는 차체의 배터리 지지구조에 관한 것이다.
최근에 들어서는 환경 및 석유자원 고갈에 대한 위기 인식이 높아지면서 친환경 자동차인 전기 자동차(Electric Vehicle)에 대한 연구 개발이 부각되고 있다. 전기 자동차는 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle), BEV(Battery Electric Vehicle), FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 등이 있다.
전기 자동차는 차체에 고전압 배터리가 탑재(mount)되어 있으며, 이러한 배터리는 부피 및 중량(대략 500kg)이 상당히 크기 때문에, 배터리를 차체에 탑재하기 위해서는 차체에 적절한 탑재 공간을 확보하는 것이 중요하다. 또한 부피와 중량이 상당한 배터리를 차체에 탑재하는 작업성의 확보 또한 중요한 문제로 작용하기 때문에, 당 업계에서는 배터리의 탑재를 위한 차체 설계의 연구 개발에 집중하고 있다.
이러한 고전압 배터리는 차체의 플로어에 탑재된다. 예를 들면, 배터리는 플로어패널의 상부 또는 하부에 장착구조를 통해 장착될 수 있다.
한편, 차체의 플로어 하부에는 배터리를 지지하기 위한 복수의 지지멤버가 설치되어 있다.
하지만, 종래의 지지멤버는 차체의 강성을 고려한 연결구조의 강성이 취약하여 차체 강성이 저하되고, 차체 강성의 저하로 인해 차량의 주행성능이 낮아질 뿐만 아니라 차체의 중량을 절감하기 어려운 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 배터리 지지용 크로스멤버의 단부를 리어크로스멤버(rear cross member) 및 사이드실(side sill)에 연결함으로써 차체 강성의 확보 및 차체의 중량 감소 등을 효과적으로 구현할 수 있는 차체의 배터리 지지구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 차체의 배터리 지지구조는, 차체의 리어플로어의 저면에 설치되어 배터리유닛을 지지하는 복수의 배터리 지지멤버를 포함하고,
상기 복수의 배터리 지지멤버는 차체의 폭방향으로 연장된 복수의 배터리 지지용 크로스멤버(cross member for battery support)를 포함하며,
상기 리어플로어의 양측에는 한 쌍의 사이드실이 설치되고, 상기 리어플로어의 저면에는 리어크로스멤버(rear cross member)가 설치되며,
상기 복수의 배터리 지지용 크로스멤버 중에서 적어도 하나의 배터리 지지용 크로스멤버는 상기 리어크로스멤버 및 사이드실에 연결될 수 있다.
복수의 배터리 지지용 크로스멤버 중에서 상기 리어크로스멤버의 단부에 인접하는 배터리 지지용 크로스멤버는 연결부재를 매개로 상기 리어크로스멤버 및 상기 사이드실에 연결될 수 있다.
상기 연결부재는 상기 리어크로스멤버 및 상기 배터리 지지용 크로스멤버에 연결되는 제1연결부(first connection portion)와, 상기 사이드실의 단부에 연결되는 제2연결부(second connection portion)를 포함할 수 있다.
상기 리어플로어의 양측에는 한 쌍의 사이드프레임이 설치되고, 각 사이드프레임에는 각 사이드실이 설치될 수 있다.
상기 제1연결부는 상기 사이드멤버에 결합되는 상부 플랜지(top flange)와, 상기 사이드멤버에 결합되는 하부 플랜지(bottom flange)와, 상기 사이드멤버 및 상기 리어크로스멤버에 연결되는 웨브(web)를 가질 수 있다.
상기 제1연결부의 상부 플랜지(top flange)는 상기 사이드멤버에 용접을 통해 결합될 수 있다.
상기 제1연결부의 하부 플랜지(bottom flange)는 상기 사이드멤버에 용접을 통해 결합되고, 상기 배터리 지지용 크로스멤버의 단부는 체결구를 통해 상기 연결부의 하부 플랜지에 결합될 수 있다.
상기 제1연결부의 웨브(web)는 체결구를 통해 사이드멤버 및 리어크로스멤버에 결합될 수 있다.
상기 제2연결부는 체결구를 통해 상기 사이드실의 상부에 결합되는 상부 플랜지(top flange)와, 체결구를 통해 상기 사이드실의 하부에 결합되는 하부 플랜지(bottom flange)와, 체결구를 통해 상기 사이드실의 측벽에 결합되는 웨브(web)를 가질 수 있다.
상기 차체의 길이방향으로 연장된 복수의 배터리 지지용 길이방향멤버(longitudinal member for battery support)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리 지지용 크로스멤버의 단부가 연결부재를 통해 리어크로스멤버 및 사이드실에 각각 연결됨에 따라 차체 강성의 확보 및 차체의 중량 감소 등을 효과적으로 구현할 수 있고, 이를 통해 차량의 주행성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차체의 배터리 지지구조가 적용되는 리어플로어의 상면을 예시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차체의 배터리 지지구조가 적용되는 리어플로어의 저면을 예시한 저면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차체의 배터리 지지구조의 리어플로어 및 사이드실을 도시한 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 화살표 A방향에서 바라본 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차체의 배터리 지지구조의 배터리 지지용 크로스멤버가 연결구조를 통해 사이드실 및 리어크로스멤버에 연결되는 구조를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 B-B선을 따라 도시한 리어플로어 및 리어크로스멤버의 단면을 도시한 도면이다.
도 7은 도 5의 C-C선을 따라 도시한 사이드실의 단면을 도시한 도면이다.
도 8은 도 5의 화살표 D를 따라 도시한 저면도이다.
도 9는 도 8의 E-E선을 따라 도시한 단면도이다.
도 10은 도 5의 화살표 F부분을 확대한 도면이다.
도 11은 도 10의 G-G선을 도시한 단면도이다.
도 12는 도 11의 H-H선을 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차체의 배터리 지지구조는, 리어플로어(5)의 저면에 설치된 복수의 배터리 지지멤버(11, 12)를 포함할 수 있다.
리어플로어(5)의 양측에는 한 쌍의 사이드멤버(6, side member)가 차체의 길이방향을 따라 설치될 수 있다. 각 사이드멤버(6)에는 사이드실(7, side sill)이 설치될 수 있다. 이에 한 쌍의 사이드실(7)이 리어플로어(5)의 양측에 배치될 수 있다.
배터리유닛(B)은 하나 이상의 배터리모듈과, 배터리모듈을 지지하는 프레임멤버와, 배터리모듈을 감싸는 하우징 및 커버 등으로 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 배터리유닛(B)은 리어플로어(5)의 저면에 지지되도록 장착될 수 있다.
복수의 배터리 지지멤버(11, 12)는 차체의 폭방향으로 연장된 복수의 배터리 지지용 크로스멤버(11, cross member for battery support) 및 차체의 길이방향으로 연장된 복수의 배터리 지지용 길이방향멤버(12, longitudinal member for battery support)를 포함할 수 있다.
복수의 배터리 지지용 크로스멤버(11)는 차체의 길이방향으로 이격될 수 있고, 각 배터리 지지용 크로스멤버(11)는 도 2와 같이, 리어플로어(5)의 하부에 차체의 폭방향으로 설치될 수 있다. 배터리 지지용 크로스멤버(11)의 양단은 각 사이드멤버(6)에 결합될 수 있다.
적어도 하나의 배터리 지지용 크로스멤버(11)는 도 9와 같이, 배터리유닛(B)의 하부에 밀착됨으로써 폐단면을 형성할 수 있다.
복수의 배터리 지지용 길이방향멤버(12)는 차체의 폭방향으로 이격될 수 있고, 각 배터리 지지용 길이방향멤버(12)는 리어플로어(5)의 하부에 차체의 길이방향으로 설치될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 리어플로어(5)의 저면 일측에는 리어크로스멤버(8, rear cross member)가 차체의 폭방향으로 설치될 수 있다. 이와 같이, 리어크로스멤버(8)가 리어플로어(5)의 저면 일측에 용접 등을 통해 설치됨에 따라 리어크로스멤버(8)가 설치된 부분은 폐단면을 형성할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 사이드실(7)은 브라켓(7a)을 통해 사이드멤버(6)에 설치될 수 있고, 사이드실(7)은 도 7과 같이 폐단면을 형성할 수 있다.
도 5 및 도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 배터리 지지용 크로스멤버(11) 중에서 리어크로스멤버(8)의 단부에 인접하는 배터리 지지용 크로스멤버(11)는 연결부재(20)를 매개로 리어크로스멤버(8) 및 사이드실(7)에 연결될 수 있다.
연결부재(20)는 사이드멤버(6) 내에서 리어크로스멤버(8) 및 배터리 지지용 크로스멤버(11)에 연결되는 제1연결부(21, first connection portion)와, 사이드멤버(6) 내에서 사이드실(7)의 단부에 연결되는 제2연결부(22, second connection portion)를 포함할 수 있다.
도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 제1연결부(21)의 상부 플랜지(21a, top flange)는 사이드멤버(6)에 용접(91)을 통해 결합될 수 있고, 제1연결부(21)의 하부 플랜지(21b, bottom flange)는 사이드멤버(6)에 용접(92)을 통해 결합될 수 있으며, 배터리 지지용 크로스멤버(11)의 단부는 체결구(95)를 통해 제1연결부(21)의 하부 플랜지(21b)에 결합될 수 있다. 제1연결부(21)의 웨브(21c, web)는 체결구(96)를 통해 사이드멤버(6) 및 리어크로스멤버(8)에 결합될 수 있다.
배터리 지지용 크로스멤버(11)의 단부에는 캡 너트(98, cap nut)가 장착되어 있고, 이러한 캡 너트(98)에 체결구(95)가 체결됨으로써 배터리 지지용 크로스멤버(11)가 제1연결부(21)의 하부 플랜지(21b)에 결합될 수 있다. 또한, 캡 너트(98)는 사이드실(7)의 하부에 배치된 보강재(25)를 관통하여 설치될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 리어크로스멤버(8)의 내부에는 하나 이상의 벌크헤드(9, bulk head)가 설치될 수 있다. 벌크 헤드(9)는 리어크로스멤버(8)의 단부 내부에 설치될 수 있고, 벌크 헤드(9)에 제1연결부(21)의 웨브(21c)가 체결구(96)를 통해 결합될 수 있다.
도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 제2연결부(22)의 상부 플랜지(22a, top flange)는 체결구(97)를 통해 사이드실(7)의 상부에 결합되고, 제2연결부(22)의 하부 플랜지(22b, bottom flange)는 체결구(97)를 통해 사이드실(7)의 하부에 결합될 수 있다. 제2연결부(22)의 웨브(22c, web)는 체결구(97)를 통해 사이드실(7)의 측벽에 결합될 수 있다(도 4 참조).
제1연결부(21)의 높이가 제2연결부(22)의 높이 보다 크고, 이에 제1연결부(21) 및 제2연결부(22) 사이에는 하나 이상의 경사부(23)가 형성될 수 있다.
한편, 종래기술은 사이드실의 단부에 보강재가 설치되고, 이로 인해 사이드실의 사이즈가 커지는 단점이 있었다. 이에 반해, 본 발명은 사이드실(7)의 단부에 연결부재(20)가 설치됨에 따라 사이드실(7)의 사이즈를 대폭 축소할 수 있으므로, 리어플로어(5)의 측면 구조를 보다 컴팩트하게 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 사이드실(7)의 단부에 설치된 연결부재(20)에 의해 리어크로스멤버(8), 배터리 지지용 크로스멤버(11), 및 사이드실(7)이 3축방향에서 서로 결합할 수 있으므로 비틀림 강성을 증대시킬 수 있다.
그리고, 폐단면(도 6, 도 7, 도 9 참조)을 형성하도록 구성된 리어크로스멤버(8), 사이드실(7), 배터리 지지용 크로스멤버(11)가 연결부재(20)를 매개로 3축방향에서 서로 연결되도록 구성됨에 따라 차체의 강성 뿐만 아니라 배터리유닛(B)의 지지강성을 대폭 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.
5: 리어플로어
6: 사이드멤버
7: 사이드실
8: 리어크로스멤버
10: 차체의 배터리 지지구조
11: 배터리 지지용 크로스멤버
12: 배터리 지지용 길이방향멤버
20: 연결부재
21: 제1연결부
22: 제2연결부

Claims (10)

  1. 차체의 리어플로어의 저면에 설치되어 배터리유닛을 지지하는 복수의 배터리 지지멤버를 포함하고,
    상기 복수의 배터리 지지멤버는 차체의 폭방향으로 연장된 복수의 배터리 지지용 크로스멤버(cross member for battery support)를 포함하며,
    상기 리어플로어의 양측에는 한 쌍의 사이드실이 설치되고, 상기 리어플로어의 저면에는 리어크로스멤버(rear cross member)가 설치되며,
    상기 복수의 배터리 지지용 크로스멤버 중에서 상기 리어크로스멤버의 단부에 인접하는 배터리 지지용 크로스멤버는 연결부재를 매기로 상기 리어크로스멤버 및 상기 사이드실에 연결되고,
    상기 연결부재는 차량의 길이방향을 따라 상기 사이드실의 단부에 연결되고, 상기 연결부재는 차량의 높이방향을 따라 상기 배터리 지지용 크로스멤버에 연결되며, 상기 연결부재가 차량의 폭방향을 따라 상기 리어크로스멤버에 연결되는 차체의 배터리 지지구조.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 리어크로스멤버 및 상기 배터리 지지용 크로스멤버에 연결되는 제1연결부(first connection portion)와, 상기 사이드실의 단부에 연결되는 제2연결부(second connection portion)를 포함하는 차체의 배터리 지지구조.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 리어플로어의 양측에는 한 쌍의 사이드멤버가 설치되고, 각 사이드멤버에는 각 사이드실이 설치되는 차체의 배터리 지지구조.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1연결부는 상기 사이드멤버에 결합되는 상부 플랜지(top flange)와, 상기 사이드멤버에 결합되는 하부 플랜지(bottom flange)와, 상기 사이드멤버 및 상기 리어크로스멤버에 연결되는 웨브(web)를 가지는 차체의 배터리 지지구조.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1연결부의 상부 플랜지(top flange)는 상기 사이드멤버에 용접을 통해 결합되는 차체의 배터리 지지구조.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1연결부의 하부 플랜지(bottom flange)는 상기 사이드멤버에 용접을 통해 결합되고, 상기 배터리 지지용 크로스멤버의 단부는 체결구를 통해 상기 제1연결부의 하부 플랜지에 결합되는 차체의 배터리 지지구조.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1연결부의 웨브(web)는 체결구를 통해 사이드멤버 및 리어크로스멤버에 결합되는 차체의 배터리 지지구조.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2연결부는 체결구를 통해 상기 사이드실의 상부에 결합되는 상부 플랜지(top flange)와, 체결구를 통해 상기 사이드실의 하부에 결합되는 하부 플랜지(bottom flange)와, 체결구를 통해 상기 사이드실의 측벽에 결합되는 웨브(web)를 가지는 차체의 배터리 지지구조.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 차체의 길이방향으로 연장된 복수의 배터리 지지용 길이방향멤버(longitudinal member for battery support)를 더 포함하는 차체의 배터리 지지구조.
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