KR20210058500A - 차량 측면 충돌 시 하방이동 되는 배터리팩 마운팅 모듈 - Google Patents

차량 측면 충돌 시 하방이동 되는 배터리팩 마운팅 모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20210058500A
KR20210058500A KR1020190146034A KR20190146034A KR20210058500A KR 20210058500 A KR20210058500 A KR 20210058500A KR 1020190146034 A KR1020190146034 A KR 1020190146034A KR 20190146034 A KR20190146034 A KR 20190146034A KR 20210058500 A KR20210058500 A KR 20210058500A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery pack
plastic hinge
vehicle
side seal
mounting
Prior art date
Application number
KR1020190146034A
Other languages
English (en)
Inventor
신성수
강승민
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020190146034A priority Critical patent/KR20210058500A/ko
Priority to US16/826,814 priority patent/US11091017B2/en
Priority to EP20165850.7A priority patent/EP3825160A1/en
Priority to CN202010280771.6A priority patent/CN112793423B/zh
Publication of KR20210058500A publication Critical patent/KR20210058500A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0007—Measures or means for preventing or attenuating collisions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/244—Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/28—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the electric energy storing means, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/66—Arrangements of batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B62D21/157—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body for side impacts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/02—Side panels
    • B62D25/025—Side sills thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B60K2001/0405—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion characterised by their position
    • B60K2001/0427—Arrangement between the seats
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B60K2001/0405—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion characterised by their position
    • B60K2001/0438—Arrangement under the floor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R2021/0002—Type of accident
    • B60R2021/0006—Lateral collision
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/01—Reducing damages in case of crash, e.g. by improving battery protection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/11—Electric energy storages
    • B60Y2400/112—Batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20—Floors or bottom sub-units
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

본 발명의 차량(100)에 적용된 하방이동 이격방식 배터리팩 마운팅 모듈(1)은 센터 플로우 패널(120)의 하부로 확보된 탑재공간에 배터리팩(40)을 얹은 배터리팩 패널(10)과 사이드실(130)에 고정되고, 소성힌지 A,B의 마운팅 암 길이에 의한 소성힌지변형으로 유도된 리바운드 회피거동 궤적의 배터리팩 하방/측방이동으로 사이드실 침입 상태에서 배터리팩과 사이드실의 접촉을 회피시키는 소성힌지 브래킷(20)이 포함됨으로써 기존의 사이드실 완충재 없이도 배터리팩 손상을 충분히 방지할 수 있고, 특히 외부로부터 가해지는 측면충돌뿐 아니라 전방 및 후방 충돌로부터 배터리팩이 차체 프레임(110)에서 완전 이탈되지 않음으로써 EV(Electric Vehicle)와 MHEV(Mild Hybrid Electric Vehicle)를 포함한 친환경 차량에 대한 고전압안전성 법규(FMVSS 301)의 만족에 유리하다.

Description

차량 측면 충돌 시 하방이동 되는 배터리팩 마운팅 모듈{Downward Movement Space Type 2attery Pack Mounting Module}
본 발명은 배터리팩 마운트팅 모듈에 관한 것으로, 특히 외부에서 가해지는 측면충돌 시 배터리팩이 사이드실과 접촉되지 않도록 하면서 손상 및 이탈을 방지해 고전압안전성 법규(FMVSS 301)의 만족이 용이한 하방이동 이격방식 배터리팩 마운팅 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 전기모터를 적용한 친환경 차량(Eco Friendly Vehicle)은 모터 구동용 고전압의 배터리팩을 복수개의 배터리 셀로 구성하여 차체 하부로 탑재한다.
이러한 배터리팩 탑재 방식은 센터 플로어 하부 배터리 탑재 구조로 칭하며, 센터 플로어 하부 배터리 탑재 구조는 A,B,C 필라(A,B,C pillar) 부위로 덧대어져 차체 측면을 형성하는 사이드실(Side Sill)의 안쪽으로 맞닿은 언더 플로어패널의 센터 플로어 하부부위를 이용해 배터리팩이 위치되는 방식이다.
나아가 센터 플로어 하부 배터리 탑재 구조는 고전압안전성 법규(FMVSS 301) 대응에 사이드실 압출재를 적용하고, 상기 사이드실 압출재는 측면충돌에 따른 사이드실 침입으로부터 배터리팩을 회피시킬 수 있도록 하면서 차체로부터 완전 이탈되지는 않도록 방지한다.
사이드실 압출재는 정면/후방 충돌에서 메인 부재의 아코디언방식 축변형과 달리 충돌에너지의 흡수/분산에 굽힘 변형 방식을 이용함으로써 충돌공간 내에서 최대한 많은 수량의 압출재 그룹으로 배치된다. 그러므로, 사이드실 압출재는 측면 충돌 상황에서 충돌에너지를 흡수/분산하여 배터리 셀이 손상되지 않도록 보호한다.
이로부터 친환경 차량인 EV(Electric Vehicle), MHSG(Mild Hybrid Starter & Generator)를 적용한 MHEV(Mild Hybrid Electric Vehicle)는 센터 플로어 하부 배터리 탑재 구조적용으로 고전압안전성 법규(FMVSS 301)에 대응할 수 있다.
일본특개 2013-0116342(2013.10.23)
하지만, 센터 플로어 하부 배터리 탑재 구조는 측면 충돌 시 배터리팩을 보호하기 위해 사이드실 및 압출재의 굽힘 변형을 이용하기 때문에, 하기와 같은 제약이 불가피하다.
첫째, 원가/중량 경쟁력 저하 문제로서, 이는 충돌공간이 작을수록 또는 차량 중량이 클수록 그에 비례하여 증가됨으로써 측면충돌로부터 배터리 셀 보호를 위한 사이드실 보강수준이 내연기관대비 상대적으로 많은 압출재 또는 보강재 적용으로 원가/중량을 상승시키기 때문이다.
둘째, 사이드실 공간 제약 문제로서, 이는 배터리 셀의 규격화된 전폭, 차량 제원에 의해 결정되는 사이드실 위치제한은 내연기관 차량 대비 아주 작은 변형량(예, 약 45㎜)을 허용함으로써 EV 및 MHEV의 사이드실 공간이 차량중량 증대 분에 비례한 압출재 또는 보강재의 추가 적용이 더 이상 불가능한 수준까지 도달할 수 있기 때문이다.
셋째, EV 및 MHEV의 설계 제한 문제로서, 이는 측면 충돌 시 밀려들어오는 사이드실이 배터리팩을 타격하지 않아야 하는 고전압안전성 법규(FMVSS 301)의 만족을 위해 차량 제원이 설계대비 변경되어 사이드실의 충돌공간을 증대할 수밖에 없기 때문이다.
넷째, 측면 충돌에 따른 사이드실 변형이 압출재 또는 보강재의 추가 적용을 위한 사이드실의 충돌 공간 확장 없이도 배터리팩 손상을 충분히 방지할 수 있어야 하기 때문이다.
이러한 점을 감안한 본 발명은 측면 충돌 시, 사이드실 및 센터 플로어 하부 패널의 아래 위치한 배터리팩의 사이 공간이 차량 폭 방향으로 좁아지면서 사이드실과 배터리팩 간의 접촉으로 인한 배터리팩의 손상을 방지하기 위함이다. 이를 위해 배터리팩 마운팅 모듈에 소성힌지 브래킷을 적용해 배터리팩이 측면 충돌에 의한 충격을 회피할 수 있는 방향으로 일정 궤적을 유도해 이동되도록 한다.
소성힌지 브래킷이란, 소성변형(plastic deformation) 시, 하중에 의한 휨모멘트가 작용해 마치 힌지처럼 회전하게 되는 부재가 형성된 브래킷이다.
센터 플로어 하부에 위치한 배터리팩의 양측을 지지하기 위해 소성힌지 브래킷을 적용함으로서, 측면 충돌 시 리바운드 회피 거동 궤적을 형성하면서 배터리 팩을 하방 이동시킬 수 있는 배터리팩 마운팅 모듈을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
본 발명을 설명하는데 사용되는 ‘리바운드’는 차량 측면 충돌에 의한 힘이 일측에 작용하면서 소송힌지 브래킷의 타측에서 소성힌지에 의한 거동을 한다는 의미이며, ‘회피’는 외부 충격에 의해 밀려서 침입되는 사이드실과 부딧치거나 접촉되지 않도록 한다는 의미이며, ‘거동’은 소성힌지변형에 의한 배터리팩의 움직임이 ‘소성거동(plastic behavior)’의 일종이라는 의미하며, ‘소성힌지변형’은 ‘소성힌지(plastic hinge)’에 이르는 소성변형을 의미한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리팩 마운팅 모듈은 사이드실 쪽에서 마운팅 암으로 배터리팩이 위치되는 탑재공간을 확보하고, 상기 배터리팩을 향해 밀려들어오는 사이드실 침입 시 상기 마운팅 암의 소성힌지 A와 소성힌지 B의 소성힌지변형으로 배터리팩 하방이동과 배터리팩 측방이동을 유도하여 상기 배터리팩과 상기 사이드실의 접촉이 회피되는 리바운드 회피거동 궤적을 형성하여 주는 소성힌지 브래킷이 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 소성힌지 브래킷은 상기 배터리팩과 상기 사이드실의 부위에 각각 고정된 상태에서 상기 소성힌지변형을 형성해 주며, 소성힌지변형은 상기 배터리팩 하방이동과 상기 배터리팩 측방이동을 형성하는 회전운동을 형성된다.
바람직한 실시예로서, 상기 소성힌지 브래킷의 회전운동은 상기 사이드실 쪽을 소성힌지 A로 하고, 상기 배터리팩 쪽을 소성힌지 B로 하며, 상기 소성힌지 A는 배터리팩의 회전운동의 중심으로 작용 된다.
바람직한 실시예로서, 상기 리바운드 회피거동 궤적은 배터리팩 높이(H), 배터리팩 측방이동 거리(L), 배터리팩 하방이동 거리(R), 소성힌지 회피거동 길이(C), 배터리팩 회전 허용각도(θ)를 설계 파라미터로 적용하고,
Figure pat00001
을 적용하여 상기 배터리팩이 상기 사이드실로부터 회피거동할 수 있는 상기 배터리팩 측방이동 거리(L)와 상기 배터리팩 하방이동 거리(R)를 각각 산출하며, 상기 설계 파라미터 중 상기 소성힌지 회피거동 길이(C)를 상기 소성힌지 A에서 상기 사이드실을 이어주는 사이드실 이격 거리(C1), 상기 소성힌지 A와 상기 소성힌지 B를 이어주는 마운팅 암 길이(C2)로 구분하고,
Figure pat00002
을 적용하여 상기 배터리팩이 상기 사이드실로부터 회피거동할 수 있는 상기 배터리팩 측방이동 거리(L), 상기 배터리팩 하방이동 거리(R), 상기 사이드실 이격 거리(C1), 상기 마운팅 암 길이(C2)를 설계적용변수로 산출한다.
바람직한 실시예로서, 상기 소성힌지 브래킷은 상기 마운팅 암에 상방향 경사각을 형성하고, 상기 상방향 경사각은 상기 소성힌지 B에서 상기 소성힌지 A를 향해 지면에 대해 예각으로 형성한다.
바람직한 실시예로서, 상기 소성힌지 브래킷은 상기 마운팅 암에서 이어진 안착 플랜지, 고정 플랜지, 삽입 채널 및 핀 홀을 포함하고, 상기 안착 플랜지는 상기 사이드실에 대한 고정력을 형성하며, 상기 고정 플랜지는 상기 배터리팩을 하부에서 지지하는 배터리팩 패널에 대한 고정력을 형성한다.
바람직한 실시예로서, 상기 소성힌지 A는 상기 안착 플랜지와 상기 마운팅 암 사이에 위치하되, 상기 소성힌지 A은 상기 안착 플랜지로부터 연장된 차량 폭방향으로 최외측면에 위치하며, 상기 차량의 측면에 충돌 발생 시, 상기 마운팅 암의 소성힌지 A와 소성힌지 B의 소성힌지변형으로 상기 배터리팩이 하방이동(R)됨으로서, 상기 배터리팩과 상기 사이드실의 충돌이 회피되도록 상기 마운팅 암의 회전운동에 의한 회피거동 궤적이 유도된다.
바람직한 실시예로서, 상기 안착 플랜지로부터 상기 차량의 지면방향으로 절곡되어 일정길이를 형성하는 절곡암이 있고, 상기 소성힌지 A는 상기 절곡암과 상기 마운팅 암 사이에 위치하되, 상기 소성힌지 A은 상기 안착 플랜지로부터 연장된 차량 폭방향으로 최외측면에 위치하며, 상기 차량의 측면에 충돌 발생 시, 상기 차량의 폭방향으로 상기 사이드실이 측방이동(L)이 발생되는 동시에 상기 마운팅 암의 소성힌지 A와 소성힌지 B의 소성힌지변형으로 상기 배터리팩이 하방이동(R)됨으로서, 상기 배터리팩과 상기 사이드실의 충돌이 회피되도록 상기 마운팅 암의 회전운동에 의한 회피거동 궤적이 유도된다.
이러한 본 발명의 차량에 적용된 배터리팩 마운팅 모듈은 차량이 측면 충돌을 당할 시, 충돌에너지를 흡수/분산하기 위해 배터리팩을 하방이동 이격시키는 방식을 이용함으로써 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.
첫째, 친환경 차량 특히 EV 및 MHEV에서 배터리 팩에 대해 배터리팩이 사이드실의 침입으로부터 회피시킴으로써 기존의 배터리팩과 사이드실간의 폭방향 공간이 보다 축소될 수 있어, 배터리 셀의 크기를 증가시킬 수 있다.
둘째, 소성힌지 마운팅 브래킷을 적용해 측면 충돌로부터 배터리팩이 리바운드 회피거동 궤적으로 사이드실과 센터 플로어 하부 패널 간 폭 방향 충돌을 회피할 수 있어 상하방향으로도 공간이 축소될 수 있어, 배터리 셀의 크기를 증가시킬 수 있다.
셋째, 내연기관 차량 대비 사이드실 공간 확보가 용이하지 않은 EV 및 MHEV에서 측면 충돌에 따른 고전압안전성 법규(FMVSS 301)의 충족이 용이하게 구현된다.
넷째, 협소한 충돌공간 및 차량중량 증대 분에 비례한 압출재 및/또는 보강재를 사이드실을 제거할 수 있어, 차량 제원에 대한 설계 제한이 해소된다.
다섯째, 소성힌지 마운팅 구조에 의한 리바운드 회피거동 궤적 방식이 적용됨으로써 배터리 셀의 규격화된 전폭 및 차량 제원에 의해 결정되는 사이드실 위치제한이 해소된다.
여섯째, 배터리 팩의 소성힌지 마운팅 구조에 설계 파라미터 관계(Design Geometrical Relation)로 리바운드 회피거동 궤적을 위한 기구적 메커니즘의 최적화가 적용됨으로써 센터 플로어 하부 배터리 탑재 구조에 대한 배터리팩 모듈화가 용이하다.
도 1은 본 발명에 따른 하방이동 이격방식 배터리팩 마운팅 모듈의 분해 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리팩 마운팅 모듈을 구성하여 리바운드 회피거동 궤적을 발생시켜주는 소성힌지 브래킷이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리팩 마운팅 모듈에 적용된 소성힌지 브래킷의 리바운드 회피거동 궤적 최적화를 위한 배터리팩 마운팅 모듈의 설계 파라미터이다.
도 4는 본 발명에 따른 회피거동에 필요한 배터리팩 측/하방 이동량이 최대가 되게 하는 소성힌지 브래킷의 마운팅 위치의 예이다.
도 5는 본 발명에 따른 회피거동에 필요한 배터리팩 측방/하방이동량이 최대가 되게 하는 소성힌지 브래킷의 마운팅 위치 결정을 통해 하방이동 이격방식 배터리팩 마운팅 모듈이 설계된 예이다.
도 6은 본 발명에 따른 하방이동 이격방식 배터리팩 마운팅 모듈이 조립 과정을 거쳐 적용된 차량의 예이다.
도 7은 본 발명에 따른 측면충돌 시 소성힌지 브래킷의 리바운드 회피거동 궤적이 배터리팩 회피거동을 유도하여 배터리팩이 소성힌지 브래킷과 분리되지 않은 상태에서 사이드실이 밀려드는 폭 방향 충돌지점으로부터 회피되는 상태이다.
도 8은 본 발명에 따른 도 7의 리바운드 회피거동 궤적과 배터리팩 회피거동을 차량의 좌측부위에서 발생된 측면 충돌로 시뮬레이션 한 상태이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 배터리팩 마운팅 모듈(1)은 차체프레임(110)의 아래 센터 플로어 패널(210)의 하부에 위치한다.
도 2를 참조하면, 배터리팩 마운팅 모듈(1)은 배터리팩 패널(10), 소성힌지 브래킷(20), 고정부재(30)를 포함한다. 배터리팩 마운팅 모듈(1) 센터 플로어 패널(120)의 하부에 위치하되, 사이드실(130)에 의해 지지되는 구조이다.
구체적으로, 상기 배터리팩 패널(10)은 소정의 두께를 가진 직사각형 또는 다양한 형상의 판재로 이루어져 배터리팩(40)을 아래에서 지지한다. 배터리팩 패널의 양측이 소성힌지 브래킷(20)에 의해 사이드실에 체결될 수 있다면 형상의 제한은 없다. 이하, 직사각형 패널을 기준으로 설명한다.
소성힌지 브래킷(20, 20-1, 20-2)은 안착 플랜지(22), 안착플랜지로부터 절곡되어 지면을 향해 연장된 절곡암(21-1), 절곡암에서 다시 절곡되어 배터리팩 패널(10)을 향해 연장되는 마운팅암(21), 마운팅암에서 절곡되어 배터리팩 패널(10)의 양측 하부를 지지하는 고정플랜지(23)를 포함한다. 소성힌지 A, 소성힌지 B의 위치는 절곡암(21-1)과 마운팅 암의 사이에는 소성힌지A, 마운팅암과 고정 플랜지의 사이에 소성힌지 B가 위치한다.
상기 마운팅 암(21)은 안착 플랜지(22)로부터 절곡되어 연결되고, 삽입 채널(21-2)을 형성하여 고정부재(30)가 삽입되는 공간으로 활용한다. 또한 도 2의 Top/Bottom View를 참조하면, 상기 안착 플랜지(22)는 고정부재(30)가 통과하여 사이드실(130)에 체결되도록 핀 홀(22-1)을 천공한다.
소성힌지 브래킷의 안착 플랜지(22)는 고정부재(30)에 의해 사이드실(130)에 고정되며, 더욱 상세히는 고정부재(30)는 소성힌지 브래킷의 삽입채널(21-2)을 통해 핀홀(22-1)을 관통해 사이드실(130)에 고정된다.
소성힌지 브래킷의 고정 플랜지(23)는 배터리팩 패널(10)의 양측 하부 모서리를 따라 배터리 팩에 고정된다.
절곡암(21-1)의 상하 길이는 배터리 팩이 센터플로어 패널로부터 지면방향으로 하향이동 가능한 거리에 해당되며, 절곡암(21-1이 없이 안착플랜지로부터 마운팅암(21)로 바로 절곡되는 경우도 가능하다. 다만, 이 경우 절곡암(21-1)의 길이만큼 배터리팩 패널(10)의 위치가 상승하게 된다. 소송힌지 브래킷에 절곡암(21-1)이 없는 경우는 안착플랜지로부터 마운팅암(21)로 바로 절곡되며, 소성힌지A의 위치는 안착플랜지의 연장선 상에 위치하게 된다.
상기 좌/우측 소성힌지 브래킷(20-1,20-2)과 배터리팩 패널(10)과의 용접접합부위는 고정 플랜지(23)이며, 마운팅 암(21)이 고정 플랜지와 연결되는 배터리 팩의 모서리부에 소성힌지 B가 위치한다. 즉, 상기 소성힌지 브래킷(20)에 형성된 소성힌지B는 배터리팩(40)이 올려진 배터리팩 패널(10)의 양측 하부 모서리부에 위치한다.
배터리팩 패널(10)의 좌우 양측을 소성힌지 브래킷(20, 20-1, 20-2)에 지지고정하기 위해서 용접결합(스폿 용접)도 가능하다.
상기 배터리팩(40)은 배터리 셀을 복수개로 묶은 셀 유닛(Cell Unit)으로 구성되어 차체 프레임(110)의 센터 플로어 패널(120)의 아래에 위치된다. 따라서, 센터 플로어 패널을 따라 배터리팩 마운팅 모듈(1)에는 복수개의 소성힌지 브래킷이 사용된다.
구체적으로 상기 소성힌지 브래킷(20)은 배터리팩 패널(10)과 일측부가 연결된 상태에서 사이드실을 통과해 사이드실 압축재(130)(도 5 참조)로 체결된 고정부재(30)와 고정될 수 있으며, 중량감소를 위해 사이드실 압축재가 생략될 수도 있다.
소성힌지 A 및 소성힌지 B는 측면 충돌에 의한 사이드실의 침입 시, 배터리팩과 사이드실 사이의 거리가 감소하면서 소성변형되도록 마운팅암(21)의 양측에 위치한다. 또한, 소성변형이 발생하면 배터리팩의 무게도 소성힌지 A 및 소성힌지 B의 소성변형에 추가적인 영향을 줄 수 있다.
한편, 상기 소성힌지 브래킷(20)은 좌측 소성힌지 브래킷(20-1)과 우측 소성힌지 브래킷(20-2)으로 한 쌍을 이룬다. 이 경우 상기 좌/우측 소성힌지 브래킷(20-1,20-2)의 각각은 차량 전후방향을 따라 위치하는 배터리팩 패널(10)을 따라 일정간격으로 배치되도록 복수개로 이루어지고, 그 수량은 배터리팩 패널(10)의 크기(Size)에 따라 결정된다.
특히 좌측 소성힌지 브래킷(20-1)은 배터리팩 패널(10)의 좌측 측면에서 배터리팩 패널(10)과 용접접합(예, 스폿용접)되면서 동시에 좌측 사이드실(130)에 고정부재(30)를 매개로 고정되고, 우측 소성힌지 브래킷(20-2)은 배터리팩 패널(10)의 우측 측면에서 배터리팩 패널(10)과 용접접합(예, 스폿용접)되면서 동시에 좌측 사이드실(130)에 고정부재(30)를 매개로 고정된다.
배터리팩은 소성힌지 A 및 소성힌지B에 의해 측면 충돌로부터 리바운드 회피거동 궤적(도 5 참조)이 가능하며, 배터리팩(40)이 배터리팩이 배터리팩 마운팅 모듈로부터 분리거나 이탈하지 않고, 측면 충돌로 침입되는 사이드실을 피해 하방 이동(즉, 도 3의 배터리팩 하방이동 거리(R))될 수 있다.
즉, 상기 소성힌지 A,B의 작용을 통해 외부의 측면충돌 시 사이드실(130)(도 5 참조)의 침입으로부터 배터리팩(40)이 회피되도록 하여 차체 프레임(110), 더욱 자세히는 센터 플로어 패널에서 완전 이탈됨을 방지하여 줄 수 있다. 특히 상기 리바운드 회피거동 궤적은 소성힌지 A,B의 직선 길이 구간인 마운팅 암 부분을 사이드실과 배터리팩 사이에서 소성힌지 B 대비 소성힌지 A가 더 높고, 상기 높이차를 형성하도록 마운팅 암(21)이 대삭선으로 경사(slope)배치하여 사이드실과 배터리 팩간의 공간 활용성을 높여준다.
상기 좌/우측 소성힌지 브래킷(20-1,20-2)의 각각은 배터리팩(40)이 탑재된 배터리 팩 패널(10)을 지지한 상태에서 배터리팩(40)으로 전달되는 외부 측면 충돌하중에 대해 소성힌지변형 후 리바운드 회피거동 궤적을 만들어 줌으로써 배터리팩(40)에 탑재 위치에서 완전 이탈됨을 방지할 수 있는 최대 하방 이동량이 형성될 수 있다.
따라서 상기 배터리팩 마운팅 모듈(1)은 센터 플로어 하부 배터리 탑재 구조이지만 차량 항속거리 증가에 필요한 배터리팩(40)의 셀 수량 증가가 가능하도록 기존 대비 사이드실(130)(도 6 참조)의 사이즈를 약 50%로 축소하면서도 고전압안전성 법규(FMVSS 301)가 용이하게 만족되는 하방이동 이격 방식 배터리팩 마운팅 모듈로 특징된다.
도 2는 좌/우측 소성힌지 브래킷(20-1,20-2)의 각각이 갖는 형상 및 구조의 한 예를 나타낸다. 이 경우 상기 좌/우측 소성힌지 브래킷(20-1,20-2)의 각각은 동일한 형상 및 구조를 가지므로 소성힌지 브래킷(20)으로 설명되며, 형상 및 구조 설명은 다양한 실시예 중 하나의 실시 예이므로 이에 국한되지 않는다.
상기 소성힌지 브래킷(20)은 리브 형성으로 마운팅 암(21)의 강성을 강화할 수 있고, 테두리 플랜지 형성으로 마운팅 암(21)과 안착 플랜지(22)의 강성을 강화할 수 있다.
소성힌지 B의 연장선에 고정 플랜지(23)를 형성하며, 상기 소성힌지 A와 상기 소성힌지 B의 직선 길이 구간을 경사시켜 소성힌지 B 대비 소성힌지 A가 갖는 높이차로 리바운드 회피거동 궤적을 형성하여 준다. 이 경우 상기 마운팅 암(21)의 경사각은 리바운드 회피거동 궤적의 최적화 도출 설계방식(도 3 내지 도 5 참조)으로 결정한다.
나아가 상기 안착 플랜지(22)는 고정부재(30)에 의한 소성힌지 브래킷(20)의 고정력이 강화되도록 밀착면을 형성한다. 그리고 상기 고정 플랜지(23)는 배터리팩 패널(10)과 밀착된 상태에서 용접위치를 다수부위에 형성하는 크기로 형성한다.
한편, 도 3 내지 도 5는 상기 소성힌지 브래킷(20)의 리바운드 회피거동 궤적을 최적 도출하기 위해 배터리팩 마운팅 모듈(1)에 적용된 설계 파라미터의 선정 및 도출 절차를 예시한다. 이 경우 상기 리바운드 회피거동 궤적의 최적화는 배터리팩(40)이 센터 플로어 패널(120)으로부터 완전 이탈되지 않고 하방 이동될 수 있는 소성힌지 브래킷(20)의 소성힌지변형을 의미한다.
도 3을 참조하면, 설계 파라미터는 소성힌지 브래킷(20), 배터리팩(40), 사이드실(130)에 연관된 배터리팩 높이(H), 배터리팩 측방이동 거리(L), 배터리팩 하방이동 거리(R), 소성힌지 회피거동 길이(C), 배터리팩 회전 허용각도(θ)를 기본인자로 설정한다. 이때, 배터리팩 측방이동 거리(L)는 사이드실이 침입할 때의 배터리팩과의 상대거리를 의미한다.
이어 상기 설계 파라미터를 통한 리바운드 회피거동 궤적 최적화 도출 절차는 하기와 같다. 이 경우 소성힌지 브래킷(20)은 사이드실(130)의 하단 모서리부에서 배터리팩(40)의 하단 모서리부를 연결하는 구조로 가정한다.
먼저, 측면충돌 시 사이드실 침입량(사이드실 이동 거리(LTotal)에 따른 배터리팩 측방이동거리(L)과 소성힌지 브래킷 회전각도(θ), 사이드실 오버랩 높이(A)를 배터리팩 마운팅 모듈(1)이 탑재되는 센터 플로어 하부 배터리 탑재 구조에 대한 기하학적인 관계식을 이용해 하기와 같이 구한다.
Figure pat00003
---(1),
Figure pat00004
---(2),
Figure pat00005
Figure pat00006
, ---(3)
여기서 A는 배터리팩 상단과 사이드실 하단의 상하단차에 의한 상하 오버랩 량을 사이드실 오버랩 높이로 나타낸 것이다.
L3은 배터리팩 상단으로부터 사이드실 하단까지의 거리를 나타내며, 이는 사이드실이 그대로 침입해 들어올 경우, 오버랩(overlap) 높이에 해당한다.
L4는 압착플랜지(사이드실 하단으로부터 배터리팩 하단까지의 거리를 나타내며, 이는 사이드실 비 오버랩(non overlap) 높이로 나타낸 것이다.
C는 소성힌지 회피거동 거리로 소성힌지 브래킷(20)의 마운팅 암(21)의 길이(C2)과 사이드실의 하부에 고정되는 안착 플랜지(22)에서 연장된 절곡부 길이(C1)의 합이다. C1은 사이드실의 하부에 고정된 안착 플랜지로부터 소성힌지 A까지 거리이면서 절곡암의 길이이다.
H는 배터리팩 높이가 L3와 L4의 합산임을 나타낸 것이며, L은 측면충돌 시 사이드실 침입량을 배터리팩(40)과 사이드실(130)의 갭에 의한 배터리팩 측방이동 거리로 나타낸 것이다. 이때, 사이드실 하단의 위치와 안착 플랜지의 위치는 체결되는 두께만큼 차이가 날 뿐 실질적으로는 동일할 수 있다.
이어 배터리팩(40)의 최대 하방 이동량은 도 3의 삼각형을 이용하여 하기 관계식으로 산출한다.
Figure pat00007
---(4)
Figure pat00008
Figure pat00009
, ---(5)
여기서 R은 배터리팩(40)의 최대 하방이동량(또는 리바운드 량)을 배터리팩 하방이동 길이로 나타낸 것이고, θ는 소성힌지 브래킷(20)의 마운팅 암(21)과 안착 플랜지(22)의 일부구간에 의한 대각선 마운팅암 길이에 의한 배터리팩(40)의 회전 가능 각도를 배터리팩 회전 허용각도, 대각선 마운팅암~배터리팩 회전 가능 각도로 나타낸 것이다.
또한 배터리팩(40)이 측방 및 하방으로 이동하여 사이드실(130)의 침입으로부터 회피하기 위한 조건을 하기 관계식으로 산출한다.
Figure pat00010
---(6)
이어 식 (6)에 식 (3)과 식 (5)을 대입 및 정리하여 하기 관계식이 산출된다.
Figure pat00011
---(7)
그 결과 식 (7)은 배터리팩(40)이 사이드실(130)을 회피거동하기 위해서는 배터리팩 회전 허용각도(θ)와 소성힌지 회피거동 길이(C)를 적절히 매칭(또는 세팅)하여야 하고, 이를 통해 배터리팩(40)이 완전하게 사이드실(130)을 이탈하며 회피거동하기 위해선 배터리팩 측방이동 거리(L)와 배터리팩 하방이동 거리(R)가 동시에 충분히 확보되어야 함을 나타낸다.
따라서 회피거동에 필요한 배터리팩(40)의 측방/하방이동량(R)을 최대로 하는 소성힌지 브래킷(20)의 마운팅 위치를 하기 관계식으로 산출한다.
Figure pat00012
---(8)
Figure pat00013
---(9)
여기서 LTotal은 배터리 팩 측방이동 거리로 L1과 L2 의 합이다. L1은 차체 프레임 외측으로부터 사이드실(130)이 차량 내측으로 돌출되어 센터 플로어 패널의 측면과 마주하는 지점까지의 거리이다. 즉, 차체 프레임 외측으로부터 차량 내부로 점유한 사이드실 점유 길이이다.
L2는 차량 측면에 외부로부터 충돌이 발생 시, 기 설계된 L1이상으로 차량 내부로 사이드실이 침입하는 거리이다. 따라서, LTotal은 배터리 팩이 측방으로 이동가능한 상대거리이고, L1은 차체 프레임 설계에서 정해진 길이이고, L2는 측면 충동 시에만 발생하는 사이드실의 밀림에 의한 침입거리인 동시에, 배터리팩의 상대적 이동거리이다.
CTotal은 절곡암의 길이 C1와 소성힌지 브래킷의 마운팅 암의 길이 C2의 합이다.
C1은 소성힌지 브래킷(20)의 마운팅 암(21)의 소성힌지 A에서 절곡된 안착 플랜지(22)까지 길이로서 사이드실의 하부로부터의 이격 거리이다.
C2는 마운팅 암(21)의 소성힌지 A에서 소성힌지 B까지 높이를 소성힌지 구간 길이로 하여 마운팅 암 길이로 나타낸 것이다.
그 결과 식 (8), (9)을 식 (2), (5)에 대입 및 정리하여 하기 관계식을 산출한다.
Figure pat00014
---(10)
Figure pat00015
---(11)
이어 식 (11)을 식 (6)에 대입 및 정리하여 하기 관계식을 산출한다.
Figure pat00016
---(12)
Figure pat00017
---(13)
Figure pat00018
---(14)
Figure pat00019
---(15)
그 결과 식 (15)로부터 배터리팩(40)이 사이드실(130)의 침입으로부터 회피하는 이탈구조의 지오메트리 중 C1,C2,θ,H가 네 가지의 설계적용변수로 도출된다.
도 4를 참조하면, 배터리팩(40)의 리바운드이탈 거동 구조에 적용되는 C 1 ,C 2 ,θ,H의 치수 변화로 인해 소성힌지 브래킷(20)의 차체 프레임(110), 더욱 자세히는 센터 플로어 패널에서 마운팅 위치 변화가 배터리팩의 측방/하방 이동량에 미치는 영향이 예시된다.
도시된 바와 같이, 측면 충돌로 인해 사이드실(130)이 차량 내부로 밀고 들어와 센터 플로우 패널(120)로 충격량이 전달된다. 그러면 배터리팩(40)은 사이드실(130)의 침입으로부터 하방이동(즉, 리바운드거동)을 시작함으로써 소성힌지 브래킷(20)에선 소성힌지 A,B를 통한 소성힌지변형이 시작된다.
이 경우 상기 소성힌지변형은 배터리팩 하방이동(R)과 배터리팩 측방이동(L)을 형성하는 회전운동이고, 상기 각 운동은 사이드실 쪽을 소성힌지 A로 하면서 배터리팩 쪽을 소성힌지 B로 함으로써 소성힌지 A가 회전운동의 중심으로 작용 된다.
일례로 Type 1, Type 2, Type 3, Type 4 에서 배터리팩 하방이동 거리(R)와 배터리팩 측방이동 거리(L)가 하기와 같은 차이점이 있다.
배터리팩 하방이동 거리(R) = 리바운드 량 : Type 4 > Type 3 > Type 2 > Type 1
배터리팩 측방이동 거리(L) : Type 4 > Type 1 = Type 2 = Type 3
이 경우 Type 1, Type 2, Type 3의 각각은 사이드실(130)의 침입 종료시 배터리팩 하방이동종료(즉, 리바운드거동)와 함께 소정힌지 A,B 변형종료 후 배터리팩(40)이 밀려들어온 사이드실(130)과 접촉함으로써 배터리팩(40)이 사이드실로부터 회피가 어려운 경우를 보여준다.
Type 1,2,3,4는 소성힌지 브래킷에서 소성힌지 A의 위치를 차량폭방향(측방)과 차량상하방향(하방)으로 구분해 설명한다.
먼저, Type 1은 소성힌지 브래킷의 절곡암(21-1)이 없고 마운팅암(20)의 시작점인 소성인지A의 위치가 안착 플랜지(22)로부터 차량 폭방향으로 최내측면에 해당하는 사이드실의 내측 단면의 연장선에 있으면서, 소성힌지 A와 상기 배터리팩 간의 측방거리가 가장 가까운 지점이다. 또한, 안착 플랜지(22)의 연장선 상에 위치하므로 지면방향(하방)으로는 안착플랜지의 위치와 동일하다.
Type 2는 소성힌지 브래킷의 절곡암(21-1)이 있고, 마운팅암의 시작점인 소성인지A의 위치가 안착 플랜지(22)로부터 차량 폭방향으로 최내측면에 해당하는 사이드실의 내측 단면 중 상기 배터리팩과 가장 가까운 지점이다. 그러나, 안착 플랜지(22)로부터 절곡된 절곡암과 마운팅암의 사이에 위치하므로 지면방향으로는 안착플랜지보다 절곡암(21-1)의 길이만큼 더 아래 소성힌지A가 위치한다. 따라서, 하방이동 거리(R)이 Type 1보다 크며, 측방이동거리는 Type 1과 동일하다.
Type 3은 소성힌지 브래킷의 절곡암(21-1)이 없고 마운팅암의 시작점인 소성인지A의 위치가 안착 플랜지(22)로부터 차량 폭방향으로 최외측면에 해당하는 사이드실의 내측 단면 중 상기 배터리팩과 가장 먼 지점으로, 소성힌지 A와 상기 배터리팩 간의 측방거리가 가장 먼 지점이다. 또한, 안착 플랜지(22)의 연장선 상에 위치하므로 지면방향(하방)으로는 안착플랜지의 위치와 동일하다. 마운팅암의 길이는 Type1, Type2에서의 마운팅암의 길이보다 더 클수 있다. 따라서, 따라서, 하방이동 거리(R)이 Type 1, Type 2보다 크며, 측방이동거리는 Type 1,2와 동일하다.
Type 4는 Type 2과 마찬가지로 소성힌지 브래킷의 절곡암(21-1)이 있고, 마운팅암의 시작점인 소성인지A의 위치가 안착 플랜지(22)로부터 차량 폭방향으로 최외측면에 해당하는 사이드실의 내측 단면 중 상기 배터리팩과 가장 먼 지점이다. 소성힌지 A의 위치는 안착 플랜지(22)로부터 절곡된 절곡암과 마운팅암의 사이에 위치하므로 지면방향(하방)으로는 안착플랜지보다 절곡암의 길이만큼 더 아래 위치한다. 마운팅암의 길이는 Type1, Type2보다 길지만 Type3보다는 작다. 그러나, 절곡암의 길이만큼 배터리 높이가 낮아져 사이드실과 간섭되지 않는다. 따라서, 하방이동 거리(R)이 Type 1, Type 2, Type 3보다 크며, 측방이동거리는 사이드실과의 간섭이 없으므로 Type 1, 2, 3보다 크다.
Type 4는 θ 값과 C 값이 크면 클수록 R 값이 커지는 특성을 반영하여 최대한의 배터리팩 하방이동 거리(R)로 리바운드 량을 최대로 한 경우로서, Type 1-4 중 Type 4가 가장 바람직하다. 다만, Type 3의 예시는 사이드실과의 측방간섭이 있는 경우를 도시한 것이며, 사이드실과의 간섭만 없다면 Type 4에 비해 절곡암을 사용하지 않은 채 마운팅암의 길이만으로 회피거동이 가능할 수 있다.
도 5를 참조하면, C1,C2,θ,H의 설계적용변수로 배터리팩(40)의 리바운드이탈 거동 구조가 실제 차량 사이즈에 맞춰 적용된 예를 알 수 있다.
구체적으로 차량 전폭 길이(K)를 사이드실 인너면 기준 1492㎜로 할 때 H, L, R, C1,C2,θ는 하기와 같이 적용된다.
그러면 배터리팩 높이(H)를 130㎜하고, 사이드실의 하부에 고정된 안착 플랜지로부터 소성힌지 A까지 거리(C1)를 38㎚로 하며, 마운팅암 길이인 동시에, 소성힌지 A,B간의 구간 길이(C2)를 120㎜로 하고, 마운팅암과 배터리팩의 각도로 배터리팩 회전 허용각도(θ)를 72˚로 할 수 있다.
따라서 상기와 같은 실제적인 차량 적용을 통해 하방이동 이격방식 배터리팩 마운팅 모듈(1)의 설계는 기획단계에서 결정된 제품사양에 따라 배터리팩 높이(H)에 대해 차량 전폭에 따른 배터리 팩 측방이동 거리(LTotal)로 사이드실(130)과 배터리팩(40)의 간극인 사이드실 점유 길이(L1)와 사이드실 침입 거리(L2)가 주어지면, 설계적용변수인 C1 ,C2 ,θ를 적절히 조절한 후 식 (15)에 대입함으로써 배터리팩(40)이 이탈하는지의 여부를 확인할 수 있다.
특히 설계적용변수에 의해 결정된 소성힌지 브래킷(20)의 원가/중량 상관식을 도출하여 식 (15)과 적절히 조합함으로써 센터 플로어 하부 배터리 탑재 구조에 적합한 배터리팩 마운팅 모듈이 기구학적 마운팅 솔루션(Geometry Mounting Solution)을 보다 최적화하여 결정할 수 있다.
한편, 도 6 내지 도 8은 도 5의 Type 4로 설계된 배터리팩 마운팅 모듈(1)이 차량(100)에 적용되고, 측면 충돌 시 배터리팩 마운팅 모듈(1)이 하방이동 이격방식으로 배터리팩(40)을 안전하게 보호하는 작동을 예시한다. 이 경우 차량(100)은 EV, MHEV를 포함한 친환경 차량이다.
도 6을 참조하면, 배터리팩 마운팅 모듈(1)은 조립 절차를 거쳐 차량(100)에 탑재된다. 이 경우 상기 조립 절차는 하나의 예시이므로 다양한 방식으로 수행될 수 있다.
먼저, 배터리팩 패널(10)과 소성힌지 브래킷(20)을 결합해 패널-브래킷 조립체(1-1)로 만들어 준다. 이 경우 상기 소성힌지 브래킷(20)은 좌/우측 소성힌지 브래킷(20-1,20-2)으로 이루어지므로 좌측 소성힌지 브래킷(20-1)을 배터리팩 패널(10)의 좌우양쪽 측면 중 좌측 측면에 용접접합(예, 스폿용접)하면서 우측 소성힌지 브래킷(20-1,20-2)을 배터리팩 패널(10)의 좌우양쪽 측면 중 우측 측면에 용접접합(예, 스폿용접)한다.
이어 배터리팩(40)을 패널-브래킷 조립체(1-1)의 배터리팩 패널(10)에 얹어 결합하여 패널-브래킷-배터리 조립체(1-2)로 만들어 준다. 이 경우 배터리팩(40)과 배터리팩 패널(10)의 결합은 볼팅 체결을 적용하거나 또는 용접을 적용할 수 있다.
최종적으로 고정부재(30)는 소성힌지 브래킷(20)의 마운팅 암(21)에 형성된 삽입 채널(21-2)로 넣어져 안착 플랜지(22)의 핀 홀(22-1)을 통과해 사이드실(130)에 체결됨으로써 배터리팩 마운팅 모듈(1)로서 차량(100)의 차체 프레임(110)을 이용하여 센터 플로어 패널(120)의 하부에 탑재된다.
그러므로 상기 고정부재(30)를 패널-브래킷-배터리 조립체(1-2)의 좌/우측 소성힌지 브래킷(20-1,20-2)의 각각에 체결하여 배터리팩 마운팅 모듈(1)로 차량(100)의 차체 프레임(110)의 센터 플로어 패널(120)의 하부에 탑재되도록 한다.
특히 도 6의 단면 A-A의 배터리팩 측면부 구조를 참조하면, 배터리팩(40)의 측면부를 형성하는 사이드실(130)이 고정부재(30)를 매개로 소성힌지 브래킷(20)과 고정되며, 회피거동이 된다면 사이드실 압출재(130-1)를 적용하지 않을 수 있다.
회피거동의 가능한 범위를 설계하면서, 필요 시 상기 사이드실(130)에는 사이드실 구조의 변화가 없는 상태에서 굽힘 변형을 이용해 충돌 에너지를 흡수/완충하는 사이드실 압출재로 보강할 수도 있다.
이와 같이 상기 하방이동 이격방식 배터리팩 마운팅 모듈(1)의 배터리팩 측면부 구조는 기존과 같이 수직/수평방향으로 형성된 사이드실 압출재 중 수평방향으로 형성된 압출재를 관통하여 차체에 볼트로 마운팅되는 방식을 탈피함으로써 압출재로 인한 원가/중량 경쟁력 저하 문제 해소와 사이드실 공간 제약 문제 해소 및 EV 및 MHEV의 설계 제한 문제 해소가 이루어진다.
특히 상기 하방이동 이격방식 배터리팩 마운팅 모듈(1)이 EV의 소성힌지구조에 적용할 경우, 기존 사이드실 압출재 타입의 비회피거동 구조에 비해 충돌공간을 획기적으로 확보할 수 있기 때문에 측면충돌보강용 알루미늄 압출재를 대폭 삭제할 수 있으며 원가/중량 절감 및 차급별 측면 충돌에 대한 더 많은 포텐셜을 확보할 수 있도록 한다.
도 7을 참조하면, 배리어(Barrier)(200)로 표시된 측면 충돌 물체가 가하는 측면충돌력은 사이드실(130)을 밀고 들어와 센터 플로우 패널(120)로 충격량을 전달한다.
이어 배터리팩(40)은 사이드실(130)의 침입으로부터 하방이동(즉, 리바운드거동)을 시작하고, 소성힌지 브래킷(20)의 마운팅 암(21)은 소성힌지 B에서 배터리팩(40)의 하방이동력을 받음으로써 소성힌지 A를 회전중심으로 한 리바운드 회피거동 궤적을 형성하면서 변형된다.
그 결과 상기 소성힌지 브래킷(20)의 리바운드 회피거동 궤적은 밀고 들어온 사이드실(130)이 배터리팩(40)과 접촉되기 전 배터리팩(40)이 배터리팩 하방이동 거리(R)만큼 밑으로 이동하면서 배터리팩 측방이동 거리(L) 만큼 이동시켜 주는 배터리팩 회피거동을 하도록 유도하여 준다.
도 8의 하방이동 이격방식 배터리팩 마운팅 모듈(1)에 대한 측면 충돌 시뮬레이션을 참조하면, 상기 측면 충돌 시뮬레이션은 ① 배리어(20)의 침입으로 인한 사이드실(130)의 침입 시작 상태 -> ② 소성힌지 브래킷(20)의 소성힌지 A,B 변형 시작으로 인한 배터리팩(40)의 하방 이동 시작 상태 -> ③ 소성힌지 브래킷(20)의 소성힌지 A,B 변형 완료 시 사이드실(130)의 침입으로부터 배터리팩(40)의 회피거동 완료 상태로 하여 하방이동 이격방식 배터리팩 마운팅 모듈(1)이 성능 평가됨을 예시한다. 여기서 “->”은 시뮬레이션 진행 절차를 의미한다.
일례로 상기 측면 충돌 시뮬레이션의 ① 단계, ② 단계, ③ 단계의 각각에 대한 의미는 하기와 같다.
상기 ① 단계에선 측면 충돌이 시작되는 시점이므로 배리어(200)에 의해 사이드실(130)이 차량 내부로 침입이 시작되고, 차량 폭방향(Y)에 대한 상기 사이드실(130)의 폭 방향 침입력이 소성힌지 브래킷(20)의 소성힌지 A,B를 변형시키기 시작한다.
이어 상기 ② 단계에선 소성힌지 브래킷(20)의 소성힌지 A,B 변형으로 인해 마운팅 암(21)이 마운팅 암 길이로 회전하여 리바운드 회피거동 궤적을 시작할 때, 배터리팩(40)은 센터 플로어 패널(120)의 아래에 탑재되어 좌/우/상방으로 자유도 구속 상태에서 유일하게 하방 자유도를 갖는 하방으로 이동하기 시작한다.
최종적으로 상기 ③ 단계에선 식 (15)이 적용된 소성힌지 브래킷(20)의 지오메트리에 따른 소성힌지 A,B 변형이 종료되는 시점일 때, 배터리팩(40)은 마운팅 암(21)의 회전을 통해 완전히 사이드실의 하방으로 회피거동하게 된다. 그 결과 배터리팩(40)은 배터리팩 하방이동 거리(R)와 배터리팩 측방이동 거리(L)를 통해 충분하게 이루어진 배터리팩 회피거동으로 측면충돌에 따른 배터리팩(40)과 사이드실(130) 간의 접촉 관계를 끊어 준다.
본 발명에서 소성힌지 브래킷(20)의 움직임은 좌/우측 소성힌지 브래킷(20-1,20-2)의 움직임의 결과이다. 도 8에서 좌측으로 충돌에 의한 사이드실이 침입 시, 좌측 소성힌지 브래킷의 소성힌지 A,B에 의한 배터리팩의 회피거동은 우측 소성힌지 브래킷이 허용하는 범위 내에서 가능하며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량(100)에 적용된 하방이동 이격방식 배터리팩 마운팅 모듈(1)은 센터 플로우 패널(120)의 하부로 확보된 탑재공간에 배터리팩(40)을 얹은 배터리팩 패널(10)과 사이드실(130)에 고정되고, 소성힌지 A,B의 마운팅 암 길이에 의한 소성힌지로 유도된 리바운드 회피거동 궤적의 배터리팩 하방/측방이동으로 사이드실 침입 상태에서 배터리팩과 사이드실의 접촉을 회피시키는 소성힌지 브래킷(20)이 포함됨으로써 기존의 사이드실 완충재 없이도 배터리팩 손상을 충분히 방지할 수 있고, 특히 외부로부터 가해지는 측면충돌뿐 아니라 전방 및 후방 충돌로부터 배터리팩이 차체 프레임(110), 더욱 자세히는 센터 플로어 패널에서 완전 이탈되지 않음으로써 EV/MHEV와 같은 친환경 차량에 대한 FMVSS 301 만족에 유리하다.
1 : 배터리팩 마운팅 모듈
1-1 : 패널-브래킷 조립체 1-2 : 패널-브래킷-배터리 조립체
10 : 배터리팩 패널 20 : 소성힌지 브래킷
20-1,20-2 : 좌/우측 소성힌지 브래킷
21 : 마운팅 암 21-1 : 절곡암
21-2 : 삽입 채널 22 : 안착 플랜지
22-1 : 핀 홀 23 : 고정 플랜지
30 : 고정부재 40 : 배터리팩
100 : 차량 110 : 차체 프레임
110-1 : 체결부 120 : 센터 플로어 패널
130 : 사이드실 200 : 배리어(Barrier)

Claims (20)

  1. 차량용 배터리팩 마운팅 모듈에 있어서,
    사이드실의 하부에 고정되는 안착 플랜지;
    상기 배터리팩 하부의 배터리팩 패널에 고정되는 고정 플랜지;
    상기 안착 플랜지와 상기 고정 플랜지 사이에 위치한 마운팅 암;
    상기 마운팅 암의 양측에 형성된 소성힌지 A 및 소성힌지 B;
    상기 차량의 측면에 충돌 발생 시, 상기 마운팅 암의 소성힌지 A와 소성힌지 B의 소성힌지변형으로 상기 배터리팩이 하방이동(R)됨으로서, 상기 배터리팩과 상기 사이드실의 충돌이 회피되도록 상기 마운팅 암의 회전운동에 의한 회피거동 궤적이 유도되는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 소성힌지 A은 상기 안착 플랜지와 상기 마운팅 암의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  3. 청구항1에 있어서,
    상기 소성힌지 B은 상기 고정 플랜지와 상기 마운팅 암의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  4. 청구항1에 있어서,
    상기 회전운동은 상기 마운팅 암의 길이를 반경으로 하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  5. 청구항1에 있어서,
    상기 안착 플랜지로부터 상기 차량의 지면방향으로 절곡되어 일정길이를 형성하는 절곡암;
    상기 절곡암의 길이만큼 상기 배터리팩의 하방이동(R)이 추가되는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 차량의 측면에 충돌 발생 시,
    상기 배터리팩은 추가적으로 측방 이동되며, 상기 배터리팩의 측방이동 거리는 상기 사이드실이 상기 배터리팩을 향해 측방이동한 상대거리인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 회피거동 궤적은 배터리팩 높이(H), 배터리팩 측방이동 거리(L), 배터리팩 하방이동 거리(R), 소성힌지 회피거동 길이(C), 배터리팩 회전 허용각도(θ)를 설계 파라미터로 적용하고,
    Figure pat00020
    을 적용하여 상기 배터리팩이 상기 사이드실로부터 회피거동할 수 있는 상기 배터리팩 측방이동 거리(L)와 상기 배터리팩 하방이동 거리(R)를 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 설계 파라미터 중 상기 소성힌지 회피거동 길이(C)는 상기 사이드실의 하부로부터 상기 소성힌지 A까지의 거리인 사이드실 이격 거리(C1), 상기 마운팅 암 길이(C2)로 구분하고,
    Figure pat00021
    을 적용하여 상기 배터리팩이 상기 사이드실로부터 회피거동할 수 있는 상기 배터리팩 측방이동 거리(L), 상기 배터리팩 하방이동 거리(R), 상기 사이드실 이격 거리(C1), 상기 마운팅 암 길이(C2)를 설계적용변수로 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  9. 차량용 배터리팩 마운팅 모듈에 있어서,
    사이드실의 하부에 고정되는 안착 플랜지;
    상기 배터리팩 하부의 배터리팩 패널에 고정되는 고정 플랜지;
    상기 안착 플랜지와 상기 고정 플랜지 사이에 위치한 마운팅 암;
    상기 마운팅 암의 양측에 형성된 소성힌지 A 및 소성힌지 B;
    상기 차량의 측면에 충돌 발생 시,
    상기 차량의 폭방향으로 상기 사이드실이 측방이동(L) 되는 동시에
    상기 마운팅 암의 소성힌지 A와 소성힌지 B의 소성힌지변형으로 상기 배터리팩이 하방이동(R)됨으로서, 상기 배터리팩과 상기 사이드실의 충돌이 회피되도록 상기 마운팅 암의 회전운동에 의한 회피거동 궤적이 유도되는
    차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 사이드실의 측방이동 거리는 상기 배터리팩이 상기 사이드실을 향해 측방이동한 상대거리인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 회피거동 궤적은 배터리팩 높이(H), 배터리팩 측방이동 거리(L), 배터리팩 하방이동 거리(R), 소성힌지 회피거동 길이(C), 배터리팩 회전 허용각도(θ)를 설계 파라미터로 적용하고,
    Figure pat00022
    을 적용하여 상기 배터리팩이 상기 사이드실로부터 회피거동할 수 있는 상기 배터리팩 측방이동 거리(L)와 상기 배터리팩 하방이동 거리(R)를 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 설계 파라미터 중 상기 소성힌지 회피거동 길이(C)는 상기 사이드실의 하부로부터 상기 소성힌지 A까지의 거리인 사이드실 이격 거리(C1), 상기 마운팅 암 길이(C2)로 구분하고,
    Figure pat00023
    을 적용하여 상기 배터리팩이 상기 사이드실로부터 회피거동할 수 있는 상기 배터리팩 측방이동 거리(L), 상기 배터리팩 하방이동 거리(R), 상기 사이드실 이격 거리(C1), 상기 마운팅 암 길이(C2)를 설계적용변수로 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.

  13. 차량용 배터리팩 마운팅 모듈에 있어서,
    사이드실의 하부에 고정되는 안착 플랜지;
    상기 배터리팩 하부의 배터리팩 패널에 고정되는 고정 플랜지;
    상기 안착 플랜지와 상기 고정 플랜지 사이에 위치한 마운팅 암;
    상기 안착 플랜지로부터 상기 차량의 지면방향으로 절곡되어 일정길이를 형성하는 절곡암;
    상기 마운팅 암의 양측에 형성된 소성힌지 A 및 소성힌지 B;
    상기 소성힌지 A는 상기 절곡암과 상기 마운팅 암 사이에 위치하되,
    상기 소성힌지 A은 상기 안착 플랜지로부터 연장된 차량 폭방향으로 최외측면에 위치하며,
    상기 차량의 측면에 충돌 발생 시, 상기 마운팅 암의 소성힌지 A와 소성힌지 B의 소성힌지변형으로 상기 배터리팩이 하방이동(R)됨으로서, 상기 배터리팩과 상기 사이드실의 충돌이 회피되도록 상기 마운팅 암의 회전운동에 의한 회피거동 궤적이 유도되는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 차량의 측면에 충돌 발생 시,
    상기 배터리팩은 추가적으로 측방이동(L)이동되며, 상기 측방이동되는 거리는 상기 사이드실이 상기 배터리팩을 향해 측방이동한 상대거리인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 회피거동 궤적은 배터리팩 높이(H), 배터리팩 측방이동 거리(L), 배터리팩 하방이동 거리(R), 소성힌지 회피거동 길이(C), 배터리팩 회전 허용각도(θ)를 설계 파라미터로 적용하고,
    Figure pat00024
    을 적용하여 상기 배터리팩이 상기 사이드실로부터 회피거동할 수 있는 상기 배터리팩 측방이동 거리(L)와 상기 배터리팩 하방이동 거리(R)를 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 설계 파라미터 중 상기 소성힌지 회피거동 길이(C)는 상기 사이드실의 하부로부터 상기 소성힌지 A까지의 거리인 사이드실 이격 거리(C1), 상기 마운팅 암 길이(C2)로 구분하고,
    Figure pat00025
    을 적용하여 상기 배터리팩이 상기 사이드실로부터 회피거동할 수 있는 상기 배터리팩 측방이동 거리(L), 상기 배터리팩 하방이동 거리(R), 상기 사이드실 이격 거리(C1), 상기 마운팅 암 길이(C2)를 설계적용변수로 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  17. 차량용 배터리팩 마운팅 모듈에 있어서,
    사이드실의 하부에 고정되는 안착 플랜지;
    상기 배터리팩 하부의 배터리팩 패널에 고정되는 고정 플랜지;
    상기 안착 플랜지와 상기 고정 플랜지 사이에 위치한 마운팅 암;
    상기 마운팅 암의 양측에 형성된 소성힌지 A 및 소성힌지 B;
    상기 소성힌지 A는 상기 안착 플랜지와 상기 마운팅 암 사이에 위치하되,
    상기 소성힌지 A은 상기 안착 플랜지로부터 연장된 차량 폭방향으로 최외측면에 위치하며,
    상기 차량의 측면에 충돌 발생 시,
    상기 차량의 폭방향으로 상기 사이드실이 측방이동(L)이 발생되는 동시에
    상기 마운팅 암의 소성힌지 A와 소성힌지 B의 소성힌지변형으로 상기 배터리팩이 하방이동(R)됨으로서, 상기 배터리팩과 상기 사이드실의 충돌이 회피되도록 상기 마운팅 암의 회전운동에 의한 회피거동 궤적이 유도되는
    차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 사이드실의 측방이동되는 거리는 상기 배터리팩이 상기 사이드실을 향해 측방이동한 상대거리인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 회피거동 궤적은 배터리팩 높이(H), 배터리팩 측방이동 거리(L), 배터리팩 하방이동 거리(R), 소성힌지 회피거동 길이(C), 배터리팩 회전 허용각도(θ)를 설계 파라미터로 적용하고,
    Figure pat00026
    을 적용하여 상기 배터리팩이 상기 사이드실로부터 회피거동할 수 있는 상기 배터리팩 측방이동 거리(L)와 상기 배터리팩 하방이동 거리(R)를 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 설계 파라미터 중 상기 소성힌지 회피거동 길이(C)는 상기 사이드실의 하부로부터 상기 소성힌지 A까지의 거리인 사이드실 이격 거리(C1), 상기 마운팅 암 길이(C2)로 구분하고,
    Figure pat00027
    을 적용하여 상기 배터리팩이 상기 사이드실로부터 회피거동할 수 있는 상기 배터리팩 측방이동 거리(L), 상기 배터리팩 하방이동 거리(R), 상기 사이드실 이격 거리(C1), 상기 마운팅 암 길이(C2)를 설계적용변수로 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리팩 마운팅 모듈.
KR1020190146034A 2019-11-14 2019-11-14 차량 측면 충돌 시 하방이동 되는 배터리팩 마운팅 모듈 KR20210058500A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190146034A KR20210058500A (ko) 2019-11-14 2019-11-14 차량 측면 충돌 시 하방이동 되는 배터리팩 마운팅 모듈
US16/826,814 US11091017B2 (en) 2019-11-14 2020-03-23 Downward movement spacing type battery pack mounting module upon side collision of vehicle
EP20165850.7A EP3825160A1 (en) 2019-11-14 2020-03-26 Downward movement spacing type battery pack mounting module upon side collision of vehicle
CN202010280771.6A CN112793423B (zh) 2019-11-14 2020-04-10 车辆侧面碰撞时向下移动的电池组安装模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190146034A KR20210058500A (ko) 2019-11-14 2019-11-14 차량 측면 충돌 시 하방이동 되는 배터리팩 마운팅 모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210058500A true KR20210058500A (ko) 2021-05-24

Family

ID=70049845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190146034A KR20210058500A (ko) 2019-11-14 2019-11-14 차량 측면 충돌 시 하방이동 되는 배터리팩 마운팅 모듈

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11091017B2 (ko)
EP (1) EP3825160A1 (ko)
KR (1) KR20210058500A (ko)
CN (1) CN112793423B (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102610755B1 (ko) * 2019-01-22 2023-12-07 현대자동차주식회사 차량용 플로어 구조
KR102645055B1 (ko) 2019-04-10 2024-03-08 현대자동차주식회사 차량용 센터플로어 구조
US11584238B2 (en) * 2020-09-22 2023-02-21 Ford Global Technologies, Llc Passive structural stopper bracket
JP7229978B2 (ja) * 2020-09-30 2023-02-28 本田技研工業株式会社 車両
US11769923B2 (en) * 2021-01-11 2023-09-26 Ford Global Technologies, Llc Rigid linkages for battery packs
GB2612111B (en) * 2021-10-22 2024-02-07 Jaguar Land Rover Ltd Vehicle structure

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013116342A (ja) 2013-02-12 2013-06-13 Harman Co Ltd グリルを備えた加熱調理器

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07117726A (ja) 1993-10-25 1995-05-09 Nissan Motor Co Ltd 車体フロア構造
JP3114484B2 (ja) * 1994-03-14 2000-12-04 日産自動車株式会社 電気自動車のバッテリフレーム取付構造
JP4325351B2 (ja) * 2003-10-08 2009-09-02 三菱自動車工業株式会社 車両のシャシ取付構造
AT9328U1 (de) * 2006-02-27 2007-08-15 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag Fahrzeug mit elektrischem antrieb
JP5364767B2 (ja) * 2011-09-26 2013-12-11 富士重工業株式会社 車両用バッテリ支持構造
DE102011115763A1 (de) * 2011-10-12 2013-04-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Aufbaustruktur für ein elektrisch angetriebenes Personen-Kraftfahrzeug
KR101896704B1 (ko) * 2012-03-20 2018-09-07 현대자동차주식회사 배터리팩 마운팅 장치
JP5553852B2 (ja) * 2012-03-22 2014-07-16 富士重工業株式会社 ハイブリッド自動車
DE102012019922B4 (de) * 2012-10-11 2023-03-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Batterieanordnung in einem Fahrzeug
JP6197363B2 (ja) * 2013-05-20 2017-09-20 日産自動車株式会社 バッテリ搭載車両
JP5645147B2 (ja) 2013-05-20 2014-12-24 三菱自動車工業株式会社 自動車の車体構造
EP3006311B1 (en) * 2013-05-27 2018-05-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Structure for front part of vehicle body
US9505442B2 (en) * 2015-03-05 2016-11-29 Ford Global Technologies, Llc Energy absorbing rocker assembly
KR20170068326A (ko) * 2015-12-09 2017-06-19 현대자동차주식회사 전기 자동차용 배터리 조립 구조
JP6406275B2 (ja) 2016-02-16 2018-10-17 マツダ株式会社 車両用電池搭載構造
JP6363656B2 (ja) * 2016-06-23 2018-07-25 株式会社Ｓｕｂａｒｕ 車載用バッテリー
JP6579124B2 (ja) * 2017-02-14 2019-09-25 トヨタ自動車株式会社 燃料電池車両
CN107914774A (zh) * 2017-11-28 2018-04-17 芜湖皖江知识产权运营中心有限公司 电动汽车车身
CN110027627A (zh) * 2018-01-12 2019-07-19 丰田自动车株式会社 车辆下部构造
JP7014107B2 (ja) * 2018-09-05 2022-02-01 トヨタ自動車株式会社 バッテリパック支持構造
DE102019102226A1 (de) * 2019-01-29 2020-07-30 Benteler Automobiltechnik Gmbh Batterieträger mit deformierbarem Längsträger

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013116342A (ja) 2013-02-12 2013-06-13 Harman Co Ltd グリルを備えた加熱調理器

Also Published As

Publication number Publication date
CN112793423A (zh) 2021-05-14
CN112793423B (zh) 2024-03-19
EP3825160A1 (en) 2021-05-26
US11091017B2 (en) 2021-08-17
US20210146763A1 (en) 2021-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210058500A (ko) 차량 측면 충돌 시 하방이동 되는 배터리팩 마운팅 모듈
CN109204560B (zh) 电动汽车及其车身结构
CN110395099B (zh) 电动车辆的车身前部结构
JP5375886B2 (ja) 自動車の電池保護構造
CN101356077B (zh) 车辆的防钻撞装置安装结构
CN103085878B (zh) 用于机动车底部结构的纵向框架和机动车底部结构
CN102892604B (zh) 电源装置保护结构
CN109204496B (zh) 车身结构及车辆
CN109204567B (zh) 电动汽车及其车身结构
US10843733B2 (en) Vehicle body structure
US11225291B2 (en) Vehicle body structure and vehicle
US11505147B2 (en) Motor vehicle bumper
US20150166123A1 (en) Front vehicle body reinforcing structure
CN106043458A (zh) 汽车的后部车身构造
CN109204528B (zh) 车辆及其车身结构
CN115697817A (zh) 用于车辆尤其是轿车的车身承载结构以及车辆
KR102429018B1 (ko) 전기 자동차의 배터리 장착구조
CN206984131U (zh) 车身结构及车辆
JP7366342B2 (ja) 電動車両の下部車体構造
KR102166594B1 (ko) 자동차용 차체
JP4539320B2 (ja) 車両用牽引フックの取付構造
CN206984139U (zh) 车身结构及车辆
JP5692187B2 (ja) 車体前部構造
CN109204526B (zh) 车身结构及车辆
CN109204495B (zh) 车身结构及车辆

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination