KR20210071116A - 고전압배터리가 장착되는 차체 - Google Patents

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홍덕화
정희석
이병천
김현식
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명에서는 프론트사이드멤버와 차체의 사이드실이 연결멤버를 매개로 결합되어 로드패스를 형성하고, 연결멤버에 결합되는 보강패널에 의해 강성이 확보됨과 더불어 주변 구성들과 함께 로드패스를 형성함에 따라 차량 충돌에 따른 충돌 강성이 향상되는 고전압배터리가 장착되는 차체가 소개된다.

Description

고전압배터리가 장착되는 차체 {VEHICLE BODY HAVING HIGH VOLTAGE BATTERY}
본 발명은 고전압배터리가 장착되는 차체에 관한 것으로서, 차량 충돌시 배터리의 손상이 방지되도록 하는 고전압배터리가 장착되는 차체에 관한 것이다.
최근에는 환경문제, 고유가 등의 원인으로 환경 차량에 대한 관심이 높아지고 있으며, 전기 에너지를 이용하여 차량이 주행되도록 하는 전기차가 다양하게 개발되고 있다.
이러한 전기차로는 순수 전기차(battery powered EV), 연료 전지를 전동기로 사용하는 연료 전지 전기차(fuel cell EV), 전동기와 엔진(engine)을 함께 이용하는 하이브리드 전기차(hybrid EV) 등이 개발되고 있다.
특히, 전기차의 경우 전기 에너지를 저장하기 위한 배터리 모듈이 구비되며, 배터리 모듈은 배터리 하우징 내부에 다수개의 배터리 셀 유닛이 수용된다. 이러한 배터리 모듈은 외부 충격으로부터 배터리 셀 유닛의 손상을 방지해야 한다.
한편, 종래에는 전방 충돌에 대해 차체 플로어에 탑재된 고전압 배터리를 보호하기 위한 구성으로 프론트사이드멤버만이 존재했다. 그러나 차량의 전방 충돌 발생시 프론트사이드멤버만으로는 고전압 배터리를 보호하는데 무리가 있으며, 차체 변형과 함께 고전압 배터리에 직접적으로 충격이 전달됨에 따라 고전압 배터리가 손상되는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
JP 2017-193289 A (2017.10.26)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량 충돌시 충격이 분산되도록 하여 배터리의 손상이 방지되도록 하는 고전압배터리가 장착되는 차체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고전압배터리가 장착되는 차체는 배터리가 안착되며, 양측에 각기 배치되고 전후방향으로 연장되는 사이드실이 구비된 차체 플로어; 전방에 프론트사이드멤버가 결합되고 후방이 사이드실에 결합됨으로써, 프론트사이드멤버와 사이드실이 전후방향으로 이어지는 연장선상을 이루도록 하는 다수의 연결멤버; 및 차체 플로어를 가로지르는 방향으로 연장되어 각 사이드실에 결합된 각 연결멤버가 연결되도록 하는 크로스멤버;를 포함한다.
사이드실 및 연결멤버는 배터리의 전방으로 간격을 가지고 연장되게 형성되어 배터리가 차체 플로어에서 사이드실 및 연결멤버의 내측에 배치된 것을 특징으로 한다.
연결멤버는 전방부가 차체 플로어의 내측에 위치되어 프론트사이드멤버에 결합되고, 후방으로 갈수록 외측으로 굴곡지게 연장되어 후방부가 사이드실에 결합되는 것을 특징으로 한다.
연결멤버의 외측면에는 상단 패널과 하단 패널이 상하방향으로 이격되게 형성되고, 상단 패널과 하단 패널 사이에는 다수의 보강리브가 서로 연결되게 형성된 것을 특징으로 한다.
연결멤버의 외측면에는 상단 패널, 하단 패널 및 보강리브를 통해 결합되어 연결멤버가 폐단면을 이루도록 하는 보강패널이 마련된 것을 특징으로 한다.
크로스멤버의 양끝단부에는 상방에서 하방으로 하향 경사면이 형성되고, 연결멤버에는 크로스멤버의 하향 경사면과 동일 평면을 이루는 경사면이 형성됨으로써, 크로스멤버와 연결멤버는 각 경사면을 통해 상호 결합된 것을 특징으로 한다.
연결멤버의 외측면에는 전단부가 프론트사이드멤버를 향해 연장되고 후단부가 사이드실을 향해 연장된 보강패널이 결합된 것을 특징으로 한다.
보강패널의 외측면에는 내측으로 함몰된 포밍부가 전후방향으로 연장 형성된 것을 특징으로 한다.
보강패널은 전단부가 프론트사이드멤버에 접촉되고 후단부가 사이드실에 접촉되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
보강패널은 전단부가 프론트사이드멤버에 결합되고 후단부가 사이드실에 결합된 것을 특징으로 한다.
사이드실에는 상방으로 필라프레임이 결합되고, 보강패널은 후단부가 사이드실과 함께 필라프레임에 접촉되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 고전압배터리가 장착되는 차체는 프론트사이드멤버와 차체의 사이드실이 연결멤버를 매개로 결합되어 로드패스를 형성하고, 연결멤버에 결합되는 보강패널에 의해 강성이 확보됨과 더불어 주변 구성들과 함께 로드패스를 형성함에 따라 차량 충돌에 따른 충돌 강성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압배터리가 장착되는 차체를 나타낸 도면.
도 2 내지 8은 도 1에 도시된 고전압배터리가 장착되는 차체를 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고전압배터리가 장착되는 차체에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압배터리가 장착되는 차체를 나타낸 도면이고, 도 2 내지 8은 도 1에 도시된 고전압배터리가 장착되는 차체를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 고전압배터리가 장착되는 차체는 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 배터리가 안착되며, 양측에 각기 배치되고 전후방향으로 연장되는 사이드실(11)이 구비된 차체 플로어(10); 전방에 프론트사이드멤버(20)가 결합되고 후방이 사이드실(11)에 결합됨으로써, 프론트사이드멤버(20)와 사이드실(11)이 전후방향으로 이어지는 연장선상을 이루도록 하는 다수의 연결멤버(30); 및 차체 플로어(10)를 가로지르는 방향으로 연장되어 각 사이드실(11)에 결합된 각 연결멤버(30)가 연결되도록 하는 크로스멤버(40);를 포함한다.
이와 같이, 차체 플로어(10)의 양측에는 사이드실(11)이 마련되고, 각 사이드실(11)의 전방에는 각각 연결멤버(30)가 결합되며, 프론트사이드멤버(20)가 연결멤버(30)를 통해 사이드실(11)과 연결된다. 프론트사이드멤버(20)의 경우 전방으로 범퍼부가 구비되고 서브프레임(S)이 장착될 수 있다.
특히, 연결멤버(30)는 전방에 프론트사이드멤버(20)가 결합되고 후방에 사이드실(11)이 결합됨에 따라 전방 충돌에 의한 하중이 프론트사이드멤버(20), 연결멤버(30), 사이드실(11)에 분산되는 로드패스가 형성됨으로써 전방 충돌에 따른 충돌 강성이 확보된다.
또한, 크로스멤버(40)가 차체 플로어(10)를 가로지르는 방향으로 연장되어 각 연결멤버(30)에 결합됨으로써, 전방 충돌에 의한 하중이 차체 플로어(10)의 양측에 각기 마련되는 연결멤버(30) 및 사이드실(11)로 분산됨으로써, 복수의 연결멤버(30) 및 사이드실(11)을 통해 힘이 분산되어 효율적인 로드패스에 의한 차체 플로어(10)의 강성이 확보된다. 여기서, 크로스멤버(40)의 상측으로 대시패널(D)이 마련될 수 있으며, 대시패널(D)의 경우 필라프레임(60)에 장착될 수 있다.
이러한 크로스멤버(40)는 양끝단부에 상방에서 하방으로 하향 경사면(41)이 형성되고, 연결멤버(30)에는 크로스멤버(40)의 하향 경사면(41)과 동일 평면을 이루는 경사면이 형성됨으로써, 크로스멤버(40)와 연결멤버(30)는 각 경사면을 통해 상호 결합될 수 있다. 이렇게, 크로스멤버(40)와 연결멤버(30)는 경사면을 통해 상호 결합됨으로써 접촉면적이 확보됨에 따라 강건한 결합성이 확보된다. 이러한 크로스멤버(40)는 차체 플로어(10)의 전방에서 양측 연결멤버(30)에 연결되며, 차체 플로어(10) 및 사이드실(11)과 연결되어 효율적인 로드패스가 형성되도록 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 프론트사이드멤버(20), 연결멤버(30), 사이드실(11)이 전후방향으로 이어지는 연장선상을 이룸에 따라 전후방향으로 유연한 로드패스가 형성되고, 차체 플로어(10)의 양측으로 배치되는 각 연결멤버(30)는 크로스멤버(40)에 의해 결합됨으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 차량 충돌에 따른 하중이 프론트사이드멤버(20), 연결멤버(30), 사이드실(11)로 원활히 분산되어 전체 강성이 증대된다.
이로 인해, 차체의 강성이 확보되고, 전방 충돌에 대해 차체 플로어(10)에 안착되는 배터리의 손상을 방지할 수 있다.
상술한 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 사이드실(11) 및 연결멤버(30)는 배터리의 전방으로 간격을 가지고 연장되게 형성되어 배터리가 차체 플로어(10)에서 사이드실(11) 및 연결멤버(30)의 내측에 배치될 수 있다.
이렇게, 차체 플로어(10)에 안착되는 배터리는 사이드실(11) 및 연결멤버(30)의 외곽으로부터 내측으로 이격되게 배치됨으로써 전방 충돌에 의한 하중이 배터리에 직접적으로 전달되는 것이 회피되도록 한다. 즉, 사이드실(11) 및 연결멤버(30)는 외곽 형상이 차체 플로어(10)에 안착되는 배터리로부터 외측으로 이격됨으로써, 차량의 충돌에 의한 하중이 사이드실(11) 및 연결멤버(30)에 의해 분산됨과 더불어 이격공간에 의해 충돌 하중이 배터리로 직접 전달되는 것이 회피됨에 따라 배터리의 손상이 방지된다.
한편, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 연결멤버(30)는 전방부가 차체 플로어(10)의 내측에 위치되어 프론트사이드멤버(20)에 결합되고, 후방으로 갈수록 외측으로 굴곡지게 연장되어 후방부가 사이드실(11)에 결합될 수 있다.
이렇게, 연결멤버(30)는 내측에서 외측으로 굴곡지게 연장되는 형태를 이룸에 따라, 전방 충돌시 발생되는 하중이 프론트사이드멤버(20), 연결멤버(30), 사이드실(11)로 유연하게 분산되도록 할 수 있다.
즉, 각 연결멤버(30)는 전방부가 차체 플로어(10)의 내측에 위치됨에 따라 프론트사이드멤버(20)가 차체 플로어(10)의 내측에 위치됨으로써 전방 충돌에 따른 지지력이 확보되고, 후방으로 갈수록 외측으로 굴곡지게 연장되어 후방부가 사이드실(11)에 결합됨으로써, 전방 충돌에 따른 하중이 사이드실(11)로 분산됨에 따라 효율적인 로드패스가 형성될 수 있다. 또한, 전방 충돌에서 경사방향으로 충돌이 발생되더라도, 연결멤버(30)에 연결된 사이드실(11)과 함께 크로스멤버(40)에 로드패스가 형성됨에 따라, 하중 분산에 따른 효율적인 로드패스에 의해 배터리를 안전하게 보호할 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 연결멤버(30)의 외측면에는 상단 패널(31)과 하단 패널(32)이 상하방향으로 이격되게 형성되고, 상단 패널(31)과 하단 패널(32) 사이에는 다수의 보강리브(33)가 서로 연결되게 형성될 수 있다.
연결멤버(30)의 경우 프론트사이드멤버(20)와 사이드실(11)이 결합되는 것으로, 강성이 확보되어야 한다. 이에 따라, 연결멤버(30)의 외측면에는 상하측으로 이격되는 상단 패널(31)과 하단 패널(32)이 형성되고, 상단 패널(31)과 하단 패널(32) 사이에 다수의 보강리브(33)가 서로 연결됨으로써, 연결멤버(30)의 전체 강성이 향상된다. 여기서, 다수의 보강리브(33)의 경우 연결멤버(30)가 전후방향으로 연장되는 형태를 따라 전후방향으로 연장되는 수평방향 리브와 수평방향 리브를 상하로 가로지르는 수직방향 리브로 구성될 수 있다.
이와 더불어, 연결멤버(30)의 외측면에는 상단 패널(31), 하단 패널(32) 및 보강리브(33)를 통해 결합되어 연결멤버(30)가 폐단면을 이루도록 하는 보강패널(50)이 마련될 수 있다. 이러한 보강패널(50)은 연결멤버(30)의 외측면을 덮도록 형성되며, 상단 패널(31), 하단 패널(32) 및 보강리브(33)에 결합됨으로써, 연결멤버(30)와 함께 전체 강성이 확보되도록 한다. 아울러, 보강패널(50)은 연결멤버(30)에 결합된 상태에서 프론트사이드멤버(20)와 사이드실(11)에 접촉되도록 형성됨에 따라, 연결멤버(30)와 함께 프론트사이드멤버(20) 및 사이드실(11)로 연장되는 로드패스를 형성할 수 있다.
한편, 도 7 내지 8에 도시된 바와 같이, 연결멤버(30)의 외측면에는 전단부가 프론트사이드멤버(20)를 향해 연장되고 후단부가 사이드실(11)을 향해 연장된 보강패널(50)이 결합될 수 있다. 이렇게, 보강패널(50)은 전단부와 후단부가 각각 프론트사이드멤버(20)와 사이드실(11)을 향해 연장됨에 따라 연결멤버(30)의 외측면을 덮는 형태로 형성되고, 연결멤버(30)에 결합되어 연결멤버(30)의 전체 강성이 확보되도록 한다.
이러한 보강패널(50)의 외측면에는 내측으로 함몰된 포밍부(51)가 전후방향으로 연장되게 형성됨으로써, 차체 강성이 증대된다. 이러한 포밍부(51)는 보강패널(50)의 전후방향으로 연장되게 형성되며 다수개로 이격되게 배치되고 일정면적의 단면을 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 보강패널(50)은 전단부가 프론트사이드멤버(20)에 접촉되고 후단부가 사이드실(11)에 접촉되도록 형성될 수 있다. 이렇게, 보강패널(50)은 연결멤버(30)의 결합되어 연결멤버(30)의 강성을 증대시킴과 더불어, 전단부가 프론트사이드멤버(20)에 접촉되고 후단부가 사이드실(11)에 접촉됨으로써 연결멤버(30)와 함께 프론트사이드멤버(20) 및 사이드실(11)과 연결되는 로드패스를 형성할 수 있다. 여기서, 보강패널(50)은 전단부가 프론트사이드멤버(20)의 측면에 접촉될 수 있고, 후단부가 사이드실(11)의 전단에 접촉될 수 있으며, 단순 접촉됨에 따라 결합 공정이 축소되도록 할 수 있다.
한편, 보강패널(50)은 전단부가 프론트사이드멤버(20)에 결합되고 후단부가 사이드실(11)에 결합될 수 있다. 이렇게, 보강패널(50)은 연결멤버(30)에 결합된 상태에서 전단부가 프론트사이드멤버(20)에 결합되고 후단부가 사이드실(11)에 결합됨으로써, 연결멤버(30)와 프론트사이드멤버(20) 및 사이드실(11) 간의 결합 강성이 확보되고, 연결멤버(30)와 함께 프론트사이드멤버(20) 및 사이드실(11)과 연결되는 로드패스를 형성할 수 있다.
한편, 사이드실(11)에는 상방으로 필라프레임(60)이 결합될 수 있다. 이러한 필라프레임(60)은 차체 프레임과 연결되는 것으로 A필라와 연결되는 A 필라 프레임이 될 수 있으며, 대시패널(D)이 장착될 수 있다.
한편, 보강패널(50)은 후단부가 사이드실(11)과 함께 필라프레임(60)에 접촉되도록 형성되어 필라프레임(60)으로 로드패스가 형성되도록 한다. 즉, 연결멤버(30)는 프론트사이드멤버(20)와 사이드실(11)에 연결되어 로드패스를 형성하고, 연결멤버(30)에 결합된 보강패널(50)이 필라프레임(60)과 접촉됨으로써, 프론트사이드멤버(20)를 통해 전달되는 하중이 사이드실(11)과 더불어 필라프레임(60)에도 분산됨에 따라 전체 강성이 확보되도록 한다. 이러한 보강패널(50)은 필라프레임(60)의 전방에 접촉되거나 또는 결합되어 차량의 전방 충돌시 전달되는 하중이 필라프레임(60)에도 분산되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 고전압배터리가 장착되는 차체는 프론트사이드멤버(20)와 차체의 사이드실(11)이 연결멤버(30)를 매개로 결합되어 로드패스를 형성하고, 연결멤버(30)에 결합되는 보강패널(50)에 의해 강성이 확보됨과 더불어 주변 부품들로 로드패스를 형성함에 따라 차량 충돌에 따른 충돌 강성이 향상된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10:차체 플로어 11:사이드실
20:프론트사이드멤버 30:연결멤버
31:상단 패널 32:하단 패널
33:보강리브 40:크로스멤버
50:보강패널 51:포밍부
60:필라프레임

Claims (11)

  1. 배터리가 안착되며, 양측에 각기 배치되고 전후방향으로 연장되는 사이드실이 구비된 차체 플로어;
    전방에 프론트사이드멤버가 결합되고 후방이 사이드실에 결합됨으로써, 프론트사이드멤버와 사이드실이 전후방향으로 이어지는 연장선상을 이루도록 하는 다수의 연결멤버; 및
    차체 플로어를 가로지르는 방향으로 연장되어 각 사이드실에 결합된 각 연결멤버가 연결되도록 하는 크로스멤버;를 포함하는 고전압배터리가 장착되는 차체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    사이드실 및 연결멤버는 배터리의 전방으로 간격을 가지고 연장되게 형성되어 배터리가 차체 플로어에서 사이드실 및 연결멤버의 내측에 배치된 것을 특징으로 하는 고전압배터리가 장착되는 차체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    연결멤버는 전방부가 차체 플로어의 내측에 위치되어 프론트사이드멤버에 결합되고, 후방으로 갈수록 외측으로 굴곡지게 연장되어 후방부가 사이드실에 결합되는 것을 특징으로 하는 고전압배터리가 장착되는 차체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    연결멤버의 외측면에는 상단 패널과 하단 패널이 상하방향으로 이격되게 형성되고, 상단 패널과 하단 패널 사이에는 다수의 보강리브가 서로 연결되게 형성된 것을 특징으로 하는 고전압배터리가 장착되는 차체.
  5. 청구항 3에 있어서,
    연결멤버의 외측면에는 상단 패널, 하단 패널 및 보강리브를 통해 결합되어 연결멤버가 폐단면을 이루도록 하는 보강패널이 마련된 것을 특징으로 하는 고전압배터리가 장착되는 차체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    크로스멤버의 양끝단부에는 상방에서 하방으로 하향 경사면이 형성되고, 연결멤버에는 크로스멤버의 하향 경사면과 동일 평면을 이루는 경사면이 형성됨으로써, 크로스멤버와 연결멤버는 각 경사면을 통해 상호 결합된 것을 특징으로 하는 고전압배터리가 장착되는 차체.
  7. 청구항 1에 있어서,
    연결멤버의 외측면에는 전단부가 프론트사이드멤버를 향해 연장되고 후단부가 사이드실을 향해 연장된 보강패널이 결합된 것을 특징으로 하는 고전압배터리가 장착되는 차체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    보강패널의 외측면에는 내측으로 함몰된 포밍부가 전후방향으로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 고전압배터리가 장착되는 차체.
  9. 청구항 7에 있어서,
    보강패널은 전단부가 프론트사이드멤버에 접촉되고 후단부가 사이드실에 접촉되도록 형성된 것을 특징으로 하는 고전압배터리가 장착되는 차체.
  10. 청구항 7에 있어서,
    보강패널은 전단부가 프론트사이드멤버에 결합되고 후단부가 사이드실에 결합된 것을 특징으로 하는 고전압배터리가 장착되는 차체.
  11. 청구항 7에 있어서,
    사이드실에는 상방으로 필라프레임이 결합되고,
    보강패널은 후단부가 사이드실과 함께 필라프레임에 접촉되도록 형성된 것을 특징으로 하는 고전압배터리가 장착되는 차체.
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