KR20080054102A - 전기 자동차의 고전압 전장부품 고정 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 자동차, 연료전지 차량, 하이브리드 차량 등의 고전압 전장부품 고정 구조에 관한 것으로서, 고전압 배터리를 포함하는 고전압 전장부품을 리어 시트 후방으로 장착할 때 배터리를 포함한 각종 고전압 전장부품이 수납되는 내부공간을 가지는 케이스를 리어 시트 후방에서 차체 격벽과 리어 플로어에 체결하여 설치하고, 상기 케이스의 개구부를 막는 커버에 고전압 전장부품을 장착한 후 상기 커버를 케이스에 결합하도록 구성됨으로써, 장착성 및 조립성이 향상되고, 리어 크로스 멤버 및 대형 스테이가 삭제되어 부품수 축소 및 중량 저감이 가능해지는 전기 자동차의 고전압 전장부품 고정 구조에 관한 것이다.

전기 자동차, 고전압 전장부품, 케이스, 커버, 배터리

Description

전기 자동차의 고전압 전장부품 고정 구조{Structure for mounting high voltage electronic parts in electric vehicle}

도 1은 종래기술에 따른 고전압 전장부품 고정 구조를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 고전압 전장부품 고정 구조를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 고전압 전장부품 고정 구조에서 전장부품들이 커버에 장착된 상태를 도시한 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 리어 시트 12 : 차체 격벽

13 : 리어 플로어 21 : 케이스

26 : 배터리

본 발명은 전기 자동차의 고전압 전장부품 고정 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고전압 배터리를 포함하는 고전압 전장부품을 리어 시트 후방으로 장착 할 때 배터리를 포함한 각종 고전압 전장부품이 수납되는 내부공간을 가지는 케이스를 리어 시트 후방에서 차체 격벽과 리어 플로어에 체결하여 설치하고, 상기 케이스의 개구부를 막는 커버에 고전압 전장부품을 장착한 후 상기 커버를 케이스에 결합하도록 구성됨으로써, 장착성 및 조립성이 향상되고, 리어 크로스 멤버 및 대형 스테이가 삭제되어 부품수 축소 및 중량 저감이 가능해지는 전기 자동차의 고전압 전장부품 고정 구조에 관한 것이다.

세계 자동차 산업은 지난 100년 이상 가솔린 및 디젤 내연기관을 중심으로 급속한 성장을 거듭해 왔지만 환경규제와 에너지 안보위협, 여기에 화석연료 고갈 문제까지 맞물리면서 엄청난 변화에 직면하고 있다.

이에 선진국을 중심으로 한 세계 각국은 친환경 자동차 개발을 위한 치열한 경쟁에 속속 참여하고 있으며, 각 자동차 제조사들은 친환경, 고효율의 첨단기술을 필요로 하는 미래형 자동차의 기술개발 경쟁에서 탈락하지 않기 위해 많은 노력들을 기울이고 있다.

특히, 직면한 화석연료의 고갈 문제를 해결하면서 보다 친환경적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여, 최근 각 자동차 제조사들은 전기모터를 동력원으로 사용하는 전기 자동차에 대한 연구를 더욱 활발히 진행되고 있다.

현재 가장 활발히 연구되고 있는 분야로 하이브리드 차량 및 연료전지 차량을 들 수 있다.

여기서, 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 가솔린이 나 디젤 등의 연료를 사용하는 엔진과 고전압 배터리의 전력으로 구동되는 전기모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 의미하며, 이를 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)라 부르고 있다.

하이브리드 전기 차량에서는 엔진과 전기모터의 최적 작동영역을 이용하므로 구동 시스템 전체의 연비를 향상시킴은 물론 전기모터로 에너지를 회수하여 고전압 배터리를 충전시키므로 효율적인 에너지의 이용이 가능하다.

그리고, 연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 전지 내에서 전기화학적으로 직접 전기에너지로 바꾸는 장치이며, 최근 관심 있게 연구되는 무공해 발전장치이다.

연료전지가 장착된 자동차에서는 연료로 사용되는 수소를 연료전지로 공급하여 전기를 생산하게 되며, 연료전지에 의해 생산된 전기로 전기모터를 작동시켜 차량을 구동시킨다.

상기와 같이 전기모터를 작동시켜 차량을 구동시키는 하이브리드 차량 및 연료전지 차량 등과 같은 전기 자동차에는 전기모터의 구동전력을 제공하는 고전압 배터리가 필수적으로 장착되며, 고전압 배터리는 차량 운행 중에 충/방전을 반복하면서 필요한 전력을 공급하게 된다.

한편, 상기와 같은 고전압 배터리를 포함하여 인버터 및 배터리 컨트롤 유닛, 릴레이 등의 배터리 관련 각종 고전압 전장부품은 차량의 정해진 위치에 장착되는데, 예를 들면 고전압 배터리를 포함하는 배터리 팩을 리어 시트 하측이나 리어 시트 후방, 트렁크 룸 등에 설치하고 있다.

일본특허공개 제2005-280649호에 개시된 것으로서, 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이, 리어 시트(1) 후방에 고전압 전장부품(4)을 탑재하고자 하는 경우에는 차폭 방향을 따라 리어 파셀(parcel)(2) 및 리어 플로어 크로스 멤버(3)를 설치하고, 여기에 고전압 전장부품(4)을 수납하는 케이스(6)를 조립하는 방식이 일반적으로 사용되고 있다.

그러나, 이러한 경우 케이스(6)는 리어 플로어 크로스 멤버(3)를 피해서 설치되어야 하기 때문에 케이스의 용적이 감소하여 수납성이 떨어지게 된다.

또한 각 고전압 전장부품(4)에 대형 스테이(7)를 장착하고 있는데, 이는 고전압 전장부품에 장착된 상태에서 케이스(6)에 고정되는 부품으로, 고전압 전장부품을 케이스 내에서 고정하기 위한 중간 고정 부품이며, 각 고전압 전장부품(4)에 스테이(7)가 장착된 상태에서 스테이가 케이스(6)에 고정됨으로써 고전압 전장부품(4)은 스테이(7)를 매개로 케이스(6) 내부 정해진 위치에 완전 고정되게 된다.

따라서, 고전압 전장부품(4)에서 중량이 무거운 부품, 예를 들어 배터리 팩(일 예로, 대략 30kg) 등의 고중량부품이 장착된 상태에서 스테이(7)가 케이스(6)의 외주부에 고정되기 위해서는 중량과 진동 등에 견딜 수 있는 고강성이 요구되고 있다.

또한 깊이가 있는 좁은 공간의 케이스(6) 내부공간에 복수개의 고전압 전장부품(4)을 넣어서 조립해야 하기 때문에 부품 간의 전기적 결합을 위한 배선 작업이나 단자 결합 작업이 어려우며, 더욱이 스테이(7)를 중개 구조로 하여 전장부품(4)을 케이스(6)에 고정해야 할 뿐만 아니라 전장부품의 장착 후 케이스의 개구 부를 막는 커버(8)를 설치하는 별도 작업이 필요하므로 부품수, 중량 및 비용, 조립공수가 증가하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 고전압 배터리를 포함하는 고전압 전장부품을 리어 시트 후방으로 장착할 때 배터리를 포함한 각종 고전압 전장부품이 수납되는 내부공간을 가지는 케이스를 리어 시트 후방에서 차체 격벽과 리어 플로어에 체결하여 설치하고, 상기 케이스의 개구부를 막는 커버에 고전압 전장부품을 장착한 후 상기 커버를 케이스에 결합하도록 구성됨으로써, 장착성 및 조립성이 향상되고, 리어 크로스 멤버 및 대형 스테이가 삭제되어 부품수 축소 및 중량 저감이 가능해지는 전기 자동차, 연료전지 차량, 하이브리드 차량 등의 고전압 전장부품 고정 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 고전압 전장부품이 수납되는 케이스의 수납공간을 크게 할 수 있고, 케이스 내 수납성이 향상되는 전기 자동차, 연료전지 차량, 하이브리드 차량 등의 고전압 전장부품 고정 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은, 고전압 전장부품들의 수납공간을 가지는 케이스가 리어 시트 후방의 차체 격벽과 리어 플로어, 또는 리어 플 로어에 고정되어 설치되고, 고전압 전장부품들이 커버 내측면에 장착된 상태에서 상기 수납공간에 고전압 전장부품들이 넣어지도록 상기 커버가 케이스의 개구부에 결합되어서 고전압 전장부품들이 상기 수납공간 내에서 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 고전압 전장부품 고정 구조를 제공한다.

여기서, 상기 케이스는 하부 저면이 상기 리어 플로어의 상면에 접합된 상태에서 복수개의 볼트 및 너트로 체결되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 고전압 전장부품의 고정 구조를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 고전압 전장부품의 고정 구조에서 전장부품들이 커버에 장착된 상태를 도시한 측면도이다.

본 발명은 하이브리드 차량 및 연료전지 차량 등과 같이 전기모터를 구동원으로 사용하는 전기 자동차에서 고전압 배터리(26)를 포함한 각종 고전압 전장부품을 리어 시트 후방에 장착하기 위한 구조에 관한 것이다.

우선, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 고전압 전장부품이 수납되는 공간을 가지는 케이스(21)의 플랜지 부분(21b)을 리어 시트 후방의 차체 격벽(12)과 체결하고 케이스(21)의 하부 저면을 리어 플로어(13)에 체결하여 고정하게 된다.

여기서, 케이스(21)의 플랜지 부분(21b)에 절곡 형성된 끼움단(21a)을 차체 격벽(12)의 끼움공(12a)에 삽입하여 조립하고, 케이스(21)의 플랜지 부분(21b)과 차체 격벽(12)이 접합된 부분을 후술하는 커버(22)의 가장자리 부분(22a)과 함께 볼트(23a) 및 너트(23b)로 체결한다.

그리고, 케이스(21)의 하부 저면은 리어 플로어(13)의 형상을 따르도록 성형되어 장착시에 리어 플로어(13)의 상면과 마주 접합시킨 뒤 볼트(24a) 및 너트(24b)로 체결한다.

즉, 케이스(21)의 끼움단(21a)을 차체 격벽(12)의 끼움공(12a)에 끼운 뒤 케이스(21)의 하부 저면을 리어 플로어(13)의 상면에 접합시키고, 이 상태에서 케이스(21)의 하부 저면과 리어 플로어(13)가 접합된 부분을 관통하도록 볼트(24a)를 끼운 뒤 반대쪽에서 너트(24b)를 체결하여 케이스(21)가 차체 격벽(12)과 리어 플로어(13) 사이에서 완전 고정되도록 한다.

또한 커버(22)를 결합할 때 커버(22)의 가장자리 부분(22a)과 케이스(21)의 플랜지 부분(21b), 차체 격벽(12)을 차례로 접합시킨 상태에서 접합된 부분을 관통하도록 볼트(23a)를 끼운 뒤 반대쪽에서 너트(23b)를 체결하여 커버(22), 케이스(21), 차체 격벽(12)이 서로 완전 고정되도록 한다.

상기 차체 격벽(12)은 차량 실내와 트렁크 룸(또는 짐칸(荷室), 러기지 룸, 스토리지 룸)을 격리하는 패널이다.

이와 같이 본 발명에 따른 고정 구조에서는 케이스(21) 하부를 리어 플로어(13)를 따라 성형함으로써 리어 크로스 멤버를 피할 필요가 없어 수납성이 증대될 수 있고, 특히 도 2에 나타낸 바와 같이 케이스(21) 내부공간의 하부에 수납공간을 추가로 크게 확보할 수 있게 되는 등 수납공간의 확대가 가능해진다.

이에 따라, 별도 수납공간 내에 설치되었던 고전압 전장부품, 예컨대 냉각용 팬 모터나 에어컨용 인버터 등의 부품을 케이스(21) 내에 수납하는 것이 가능하고, 수납공간의 수납성이 향상되면서 상품성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한 케이스(21)와 리어 플로어(13)의 결합은 볼트ㆍ너트 등을 이용하여 결합하므로 케이스(21) 하부 저면에 다수의 체결점을 가지게 되어 케이스(21)의 총 중량(예, 70kg)을 리어 플로어(13)에 분산시켜 전달하는 것이 가능하고, 이에 리어 크로스 멤버를 삭제하는 것이 가능한 바(도 1의 리어 파셀도 삭제 가능), 부품수 축소 및 비용 절감이 가능해진다.

한편, 본 발명에서는 고전압 배터리(26)를 포함하여 인버터(27) 및 배터리 컨트롤 유닛(28) 등의 고전압 전장부품(4)을 커버(22)에 우선 장착한 뒤, 부품 간의 전기적 결합을 위한 배선 작업 및 단자 결합 작업을 하고, 이어 전기적 검사를 실시한 다음, 커버(22)에 장착된 상태로 고전압 전장부품(4)을 케이스(21) 내에 수납하게 된다.

도 3을 참조하면, 커버(22)의 내측면이 되는 면 일측에 고전압 배터리(26)를 장착하고, 인버터(27) 및 컨트롤 유닛(28), 릴레이(29) 등을 각각 정해진 위치에 장착한 후, 부품 간 전기적인 결합을 위해 하니스(31)를 연결한 상태를 보여주고 있다.

도면부호 32는 하니스(31)를 배티리(26) 일측에 부착시키기 위한 하니스 클램프(32)를 나타낸다.

도시된 바와 같이 각 전장부품(4)을 커버(22)에 우선 장착한 상태에서 차체 에 결합된 케이스(21) 내부에 수납시키는 바, 이는 종래와 같이 복수개의 전장부품을 하나씩 케이스(21)의 좁은 수납공간에 넣어 장착한 뒤 배선 작업 및 단자 결합 작업을 하던 것에 비하여 작업이 매우 용이해진다.

즉, 좁은 케이스(21) 수납공간에서 작업을 하지 않고 평면의 커버(22)상에서 부품 장착 및 후속 작업을 할 수 있기 때문에 볼트에 의한 각 부품의 장착이나 부품 간의 결선 작업, 하니스 클램프 작업 등이 매우 용이해지는 것이다.

또한 결선 작업이 완료되면 케이스 수납 전에 커버 장착상태에서 시스템으로서의 이상 유무를 파악하기 위한 전기적 검사를 바로 수행할 수 있는 바, 그 작업성도 향상된다.

예를 들면, 배터리 팩으로부터의 전류선(電流線), 측온선(測溫線) 등을 배터리 컨트롤 유닛에 결합하고, 이것이 바르게 결선되었는지를 측정기를 이용해 통전 검사를 수행할 수 있는데, 이때 케이스 수납상태가 아닌 커버 장착상태에서 바로 수행할 수 있게 되면서 작업이 매우 용이해지게 된다.

상기와 같이 커버(22) 상에 모든 전장부품을 장착한 상태에서 도 2에 나타낸 바와 같이 전장부품이 케이스(21) 내부공간에 넣어지도록 하여 커버(22)를 케이스(21)에 결합하게 된다.

이때, 커버(22)는 가장자리 부분(22a)을 케이스(21)의 플랜지 부분(21b)에 접합시킨 뒤 접합된 부분의 체결홀에 관통 삽입되는 볼트(25a)와 이 볼트(25a)에 체결되는 너트(25b)를 조립하여 결합하게 된다.

또한 케이스(21)의 플랜지 부분(21b)과 차체 격벽(12)이 접합된 부분에서는 커버(22)의 가장자리 부분(22a)을 케이스(21)의 플랜지 부분(21b)에 접합시킨 상태에서 볼트(23a) 및 너트(23b)로 커버(22)의 가장자리 부분(22a), 케이스(21)의 플랜지 부분(21b), 차체 격벽(12)을 함께 체결한다.

결국, 상기와 같이 고전압 전장부품(4)을 커버(22)에 우선 장착한 후 수납 케이스(21)에 조립함으로써 종래의 부품 고정용 대형 스테이가 필요 없게 되고, 결국 스테이 사용에 따른 부품비 및 장착비용, 중량이 종래에 비해 대폭 감소될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 자동차의 고전압 전장부품 고정 구조에 의하면, 배터리를 포함한 각종 고전압 전장부품이 수납되는 내부공간을 가지는 케이스를 리어 시트 후방에서 차체 격벽과 리어 플로어에 체결하여 설치하고, 상기 케이스의 개구부를 막는 커버에 고전압 전장부품을 장착한 상태로 상기 커버를 케이스에 결합하도록 구성됨으로써, 다음과 같은 효과가 있게 된다.

1) 케이스 하부 저면을 리어 플로어 상면에 접합시켜 볼트 체결하도록 구성됨으로써, 수납공간을 크게 할 수 있으며, 수납성 및 상품성이 향상되는 장점이 있다.

2) 수납공간이 증가하면서 종래 별도 수납공간 내에 설치되었던 부품들을 케이스 내에 함께 수납할 수 있게 된다.

3) 케이스 하부 저면을 다수의 체결점으로 리어 플로어에 체결하게 되므로 리어 크로스 멤버의 삭제가 가능하고, 부품수 축소 및 비용 절감이 가능해진다.

4) 각 전장부품을 평면의 커버에 우선 장착한 상태에서 케이스 내부에 수납시킬 수 있으며, 종래와 같이 복수개의 전장부품을 하나씩 케이스의 좁은 수납공간에 넣어 장착하던 것에 비해 장착성 및 작업성이 향상되고, 시간 절감이 가능해진다

5) 장착 작업이 완료되면 케이스 수납 전에 이상 유무를 파악하기 위한 전기적 검사를 수행할 수 있는 바, 그 작업성도 향상되고, 시간 절감이 가능해진다.

6) 커버에 부품을 장착한 상태에서 커버와 케이스를 고정함으로써 케이스 내 부품 고정이 가능하므로 종래와 같은 대형 스테이가 필요 없게 되고, 결국 스테이 사용에 따른 부품비 및 장착비용, 중량이 종래에 비해 대폭 감소될 수 있다.

Claims (2)

1. 고전압 전장부품들의 수납공간을 가지는 케이스가 리어 시트 후방의 차체 격벽과 리어 플로어, 또는 리어 플로어에 고정되어 설치되고, 고전압 전장부품들이 커버 내측면에 장착된 상태에서 상기 수납공간에 고전압 전장부품들이 넣어지도록 상기 커버가 케이스의 개구부에 결합되어서 고전압 전장부품들이 상기 수납공간 내에서 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 고전압 전장부품 고정 구조.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 케이스는 하부 저면이 상기 리어 플로어의 상면에 접합된 상태에서 복수개의 볼트 및 너트로 체결되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 고전압 전장부품 고정 구조.

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