KR20230011648A - 전기차 보강 구조 - Google Patents

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reinforcement
vehicle
dash
electric vehicle
center floor
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KR1020210092143A
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이병천
조연아
박지웅
김경재
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명은 전기차 보강 구조에 관한 것으로, 하부 대시부 로어 패널, 상기 하부 대시부 로어 패널과 함께 차체 길이방향의 폐단면을 형성하는 하부 대시부 어퍼 패널, 및 상기 폐단면 내측에 구비되는 대시 하부 레인스포스먼트를 포함한다.

Description

전기차 보강 구조 {REINFORCEMENT STRUCTURE FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기차 보강 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차체의 강성을 보강하고 충돌시 충돌 에너지 전달이 가능한 전기차 보강 구조에 관한 것이다.
기존 내연기관 차량에선 동력계 및 배기계 등의 부품들이 차체의 하부에 형성된 터널 구조를 관통하여 배치된다.
이러한 구성은 대시 판넬과 센터 플로어를 평평하게 구성할 수는 없으나 터널 구조가 차체 강성 향상에 큰 기여를 한다. 즉, 대시 하부는 판넬로 구성되어 있으며 플로어의 상하부에 멤버가 있어 충돌에 대한 강성을 보강하는 역할을 한다.
전세계적인 배기 가스 규제로 화석 연료에서 배터리로 동력원이 변경되어 차체 플로어 하부에는 배터리가 장착되고, 플로어 하부 멤버가 들어가던 공간을 차지하였다.
기존 동력계가 통과하던 터널 구조는 실내공간 확장을 위해 플랫 플로어(flat floor)로 변경되면서 차체 강성을 보강해주던 터널 구조가 삭제되었고, 이에 따라 내연 기관 차량에 적용되었던 차체 구조로는 전기차 배터리의 보호 및 차체 강성 확보가 곤란하게 되었다.
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, 일반 내연 기관 차량의 터널 구조 없이 강성을 보강할 수 있는 전기차 보강 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차 보강 구조는 하부 대시부 로어 패널, 상기 하부 대시부 로어 패널과 함께 차체 길이방향의 폐단면을 형성하는 하부 대시부 어퍼 패널, 및 상기 폐단면 내측에 구비되는 대시 하부 레인스포스먼트를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차 보강 구조는 차량 전방에 장착되는 프론트 사이드 멤버, 및 차량 하부에 장착되는 센터 플로어 멤버를 더 포함하되, 상기 대시 하부 레인스포스먼트는 상기 프론트 사이드 멤버와 상기 센터 플로어 멤버 사이에 구비될 수 있다.
상기 대시 하부 레인스포스먼트는 그 단면이 폐단면 형상일 수 있다.
상기 대시 하부 레인스포스먼트는 그 내측에 형성된 보강 립을 더 포함할 수 있다.
상기 대시 하부 레인스포스먼트는 상기 대시 하부 레인스포스먼트와 차량 하부에 장착되는 배터리를 연결하는 연결 파이프를 더 포함할 수 있다.
상기 대시 하부 레인스포스먼트에는 결합 홀이 형성될 수 있다.
상기 대시 하부 레인스포스먼트는 상기 프론트 사이드 멤버 보다 차량 폭 방향을 기준으로 차량 내측에 위치할 수 있다.
상기 센터 플로어 멤버는 상기 대시 하부 레인스포스먼트보다 차량 폭 방향을 기준으로 차량 내측에 위치할 수 있다.
상기 센터 플로어 멤버는 상기 대시 하부 레인스포스먼트의 상부에 장착되는 프론트 센터 플로어 멤버 후방의 센터 플로어에 장착되는 메인 센터 플로어 멤버를 포함할 수 있다.
상기 대시 하부 레인스포스먼트는 상기 프론트 사이드 멤버보다 차량 높이 방향을 기준으로 낮게 위치하고, 상기 메인 센터 플로어 멤버는 상기 대시 하부 레인스포스먼트 보다 차량 높이 방향을 기준으로 낮게 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차 보강 구조는 상기 프론트 센터 플로어 멤버와 상기 메인 센터 플로어 멤버 사이에 장착되는 크로스 멤버를 더 포함할 수 있다.
상기 프론트 센터 플로어 멤버는 상기 하부 대시부 어퍼 패널과 결합하는 프론트 플랜지, 및 상기 프론트 플랜지에서 돌출되어 상기 하부 대시부 어퍼 패널과 폐단면을 형성하는 프론트 센터 플로어 돌출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차 보강 구조는 상기 대시 하부 레인스포스먼트와 상기 프론트 사이드 멤버 사이에 위치하는 경사 보강부를 더 포함할 수 있다.
상기 대시 하부 레인스포스먼트는 알루미늄 압출 성형될 수 있다.
상기 대시 하부 레인스포스먼트는 스틸 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차 보강 구조에 의하면, 하부 구조를 평평하게 유지하고, 강성 보강 부재 사용을 최소화 하면서도 강성을 확보할 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 전기차 보강 구조가 적용된 차체의 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 전기차 보강 구조가 적용된 차체의 평면도이다.
도3은 도1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따른 일부 단면 사시도이다.
도4는 도1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따른 일부 단면도이다.
도5는 본 발명의 실시예에 의한 전기차 보강 구조에 적용될 수 있는 대시 하부 레인스포스먼트의 사시도이다.
도6은 도1의 Ⅵ-Ⅵ 선을 일부 따른 단면 사시도이다.
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 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 ...부, ...수단 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 전기차 보강 구조가 적용된 차체의 사시도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 의한 전기차 보강 구조가 적용된 차체의 평면도이다.
도3은 도1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따른 일부 단면 사시도이고, 도4는 도1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따른 일부 단면도이다.
도1 내지 도4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기차 보강 구조를 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차 보강 구조가 적용될 수 있는 차량은 전기 차량(10)일 수 있다.
일반적인 내연기관 차량에선 동력계 및 배기계 등의 부품들이 차체의 하부에 형성된 터널 구조를 관통하여 배치된다. 이러한 구성은 대시 판넬과 센터 플로어를 평평하게 구성할 수는 없으나 터널 구조가 차체 강성 향상에 큰 기여를 한다. 즉, 대시 하부는 판넬로 구성되어 있으며 플로어의 상하부에 멤버가 있어 충돌에 대한 강성을 보강하는 역할을 한다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 전기차 보강 구조가 적용될 수 있는 차량은 전기 차량(10)으로서, 실내공간 확장을 위해 차량 하부가 플랫 플로어(flat floor)로 변경되고, 기존 동력계가 통과하던 터널 구조는 삭제되었다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차 보강 구조가 적용될 수 있는 상기 전기 차량(10)은 차량 전방에 장착되는 프론트 사이드 멤버(20) 및 센터 플로어(60) 상에 장착되는 센터 플로어 멤버(70)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차 보강 구조에서, 차량의 전방 충돌시, 상기 프론트 사이드 멤버(20)로 전달된 충격 하중은 차체 측면의 부재, 예를 들어 사이드 실(side sill)을 통과하는 아우터 로드 패스(load pass; A)와 센터 플로어(60)를 통과하는 이너 로드 패스나(B)를 통해 차량 후방으로 전달될 수 있다.
상기 전기 차량(10)의 상기 센터 플로어(60) 상에는 차체의 폭방향으로 제1, 2, 3, 4 크로스 멤버(62, 64, 66, 68)가 장착될 수 있고, 상기 센터 플로어 멤버(70)는 상기 복수 개의 크로스 멤버(62, 64, 66, 68)에 교차하여 차에의 길이 방향으로 배치될 수 있다. 상기 크로스 멤버(62, 64, 66, 68)의 배치 숫자는 예시적인 것으로, 차량의 길이, 중량 등에 따라 다양한 수의 배치가 가능하다.
상기 센터 플로어 멤버(70)와 상기 프론트 사이드 멤버(20) 사이에는 대시부(30)가 구비되며, 상기 센터 플로어 멤버(70)는 상기 대시부(30) 후방에 배치되는 프론트 센터 플로어 멤버(72)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차 보강 구조는, 도3 및 도4를 참조하면, 상기 대시부(30)를 구성하는 하부 대시부 로어 패널(32), 상기 하부 대시부 로어 패널(32)과 함께 차체 길이방향의 폐단면을 형성하는 하부 대시부 어퍼 패널(34), 및 상기 폐단면 내측에 구비되는 대시 하부 레인스포스먼트(40)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 하부 대시부 로어 패널(32)과 상기 하부 대시부 어퍼 패널(34) 사이에 폐공간(36)이 형성되고, 상기 폐공간(36)에 상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)가 구비된다.
상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)는 상기 프론트 사이드 멤버(20)와 상기 센터 플로어 멤버(70) 사이에 구비될 수 있고, 상기 프론트 사이드 멤버(20)로부터 전달되는 충격 하중을 상기 센터 플로어 멤버(70)로 전달할 수 있다.
도5는 본 발명의 실시예에 의한 전기차 보강 구조에 적용될 수 있는 대시 하부 레인스포스먼트의 사시도이다.
도1 내지 도5를 참조하면, 상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)는 그 단면이 폐단면 형상으로 중량을 줄이면서 차량 하부의 강성을 확보할 수 있다.
상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)는 알루미늄 압출 성형되어 중량 증가 없이 차량 하부의 강성 확보가 가능하다.
대안적으로, 상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)는 스틸 재질로 형성될 수 있으며, 이를 통해 충격 하중 전달 및 탑승자의 보호가 가능하다.
또한, 상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)는 그 내측에 형성된 보강 립(42)을 더 포함할 수 있으며, 상기 보강 립(42)을 통해 추가적인 강성 확보가 가능하다.
상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)는 상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)와 차량 하부에 장착되는 배터리(100)를 연결하는 연결 파이프(44)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)에는 결합 홀(46)이 형성될 수 있고, 상기 연결 파이프(44)를 상기 결합 홀(46)을 통해 상기 배터리(100)의 다른 부재와 결합할 수도 있고, 결합 강도의 심각한 저하 없이 상기 결합 홀(46)의 형성 부분만큼 중량 저감이 가능하다.
상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)는 상기 프론트 사이드 멤버(20) 보다 차량 폭 방향을 기준으로 차량 내측에 위치할 수 있고, 상기 센터 플로어 멤버(70)는 상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)보다 차량 폭 방향을 기준으로 차량 내측에 위치할 수 있다.
즉, 도2에 도시된 바와 같이, 차량의 전방 충돌시, 상기 프론트 사이드 멤버(20)로 전달된 충격 하중은 차량 외측에 형성된 상기 아우터 로드 패스(A)와 차량 내측에 형성된 상기 이너 로드 패스나(B)를 통해 차량 후방으로 전달될 수 있다. 즉, 충격 하중이 전달되는 루트를 이원화하여 충격 하중의 분산이 용이하다. 또한, 상기 이너 로드 패스나(B)를 차량의 중심 근처에 형성되도록 하여 상기 센터 플로어(60)전체에 하중 분산이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 전기차 보강 구조는 상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)와 상기 프론트 사이드 멤버(20) 사이에 위치하는 경사 보강부(90)를 더 포함할 수 있다. 상기 경사 보강부(90)는 상기 프론트 사이드 멤버(20)로 전달된 충격 하중을 상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)로 전달할 수 있다.
도2 및 도4에 도시된 바와 같이, 상기 센터 플로어 멤버(70)는 상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)의 상부에 장착되는 프론트 센터 플로어 멤버(72), 및 상기 프론트 센터 플로어 멤버(72) 후방의 센터 플로어(60)에 장착되는 메인 센터 플로어 멤버(80)를 포함할 수 있다. 상기 크로스 멤버 (62, 64, 66, 68), 예를 들어 상기 제1 크로스 멤버(62)는 상기 프론트 센터 플로어 멤버(72)와 상기 메인 센터 플로어 멤버(80) 사이에 장착될 될 수 있으며, 상기 프론트 센터 플로어 멤버(72)로부터 전달되는 충격 하중을 차체의 측방으로 분산시킬 수 있다. 또한, 상기 메인 센터 플로어 멤버(80)는 상기 제1 크로스 멤버(62)와 연결되어 차량 전방의 충격 하중을 상기 센터 플로어(60)를 통해 차체 후방으로 분산시킬 수 있다.
도4를 참조하면, 상기 대시 하부 레인스포스먼트(40)는 상기 프론트 사이드 멤버(20)보다 차량 높이 방향을 기준으로 낮게 위치하고, 상기 메인 센터 플로어 멤버(70)는 상기 대시 하부 레인스포스먼트(40) 보다 차량 높이 방향을 기준으로 상대적으로 낮게 위치할 수 있다. 상기 높이차는 전방의 충격 하중의 분산을 원활히 하면서 차량 내부의 공간 확보가 가능하도록 한다.
도6은 도1의 Ⅵ-Ⅵ 선을 일부 따른 단면 사시도이다.
도3 및 도6을 참조하면, 상기 프론트 센터 플로어 멤버(70)는 상기 하부 대시부 어퍼 패널(34)과 결합하는 프론트 플랜지(74), 및 상기 프론트 플랜지(74)에서 돌출되어 상기 하부 대시부 어퍼 패널(34)과 폐단면을 형성하는 프론트 센터 플로어 돌출부(76)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 프론트 센터 플로어 돌출부(76) 내측에 폐공간(78)이 형성되어 차량 중량 증가를 억제하면서도 차량 전방 방향으로부터 전달되는 충격 하중을 차량 하부로 원활히 분산시킬 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기차 보강 구조에 의하면, 하부 구조를 평평하게 유지하고, 강성 보강 부재 사용을 최소화 하면서도 강성을 확보할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 전기 차량 20: 프론트 사이드 멤버
30: 대시부 32: 하부 대시부 로어 패널
34: 하부 대시부 어퍼 패널 36: 폐공간
40: 대시 하부 레인스포스먼트 42: 보강 립
44: 연결 파이프 46: 결합 홀
60: 센터 플로어 62, 64, 66, 68: 크로스 멤버
70: 센터 플로어 멤버 72: 프론트 센터 플로어 멤버
74: 프론트 플랜지 76: 프론트 센터 플로어 돌출부
78: 폐공간 80: 메인 센터 플로어 멤버
90: 경사 보강부 100: 배터리

Claims (15)

  1. 하부 대시부 로어 패널;
    상기 하부 대시부 로어 패널과 함께 차체 길이방향의 폐단면을 형성하는 하부 대시부 어퍼 패널; 및
    상기 폐단면 내측에 구비되는 대시 하부 레인스포스먼트;
    를 포함하는 전기차 보강 구조.
  2. 제1항에서,
    차량 전방에 장착되는 프론트 사이드 멤버; 및
    차량 하부에 장착되는 센터 플로어 멤버;
    를 더 포함하되,
    상기 대시 하부 레인스포스먼트는 상기 프론트 사이드 멤버와 상기 센터 플로어 멤버 사이에 구비되는 전기차 보강 구조.
  3. 제2항에서,
    상기 대시 하부 레인스포스먼트는 그 단면이 폐단면 형상인 전기차 보강 구조.
  4. 제2항에서,
    상기 대시 하부 레인스포스먼트는
    그 내측에 형성된 보강 립;
    을 더 포함하는 전기차 보강 구조.
  5. 제2항에서,
    상기 대시 하부 레인스포스먼트는
    상기 대시 하부 레인스포스먼트와 차량 하부에 장착되는 배터리를 연결하는 연결 파이프;
    를 더 포함하는 전기차 보강 구조.
  6. 제2항에서,
    상기 대시 하부 레인스포스먼트에는 결합 홀이 형성된 전기차 보강 구조.
  7. 제2항에서,
    상기 대시 하부 레인스포스먼트는 상기 프론트 사이드 멤버 보다 차량 폭 방향을 기준으로 차량 내측에 위치하는 전기차 보강 구조.
  8. 제7항에서,
    상기 센터 플로어 멤버는 상기 대시 하부 레인스포스먼트보다 차량 폭 방향을 기준으로 차량 내측에 위치하는 전기차 보강 구조.
  9. 제2항에서,
    상기 센터 플로어 멤버는
    상기 대시 하부 레인스포스먼트의 상부에 장착되는 프론트 센터 플로어 멤버; 및
    상기 프론트 센터 플로어 멤버 후방의 센터 플로어에 장착되는 메인 센터 플로어 멤버;
    를 포함하는 전기차 보강 구조.
  10. 제9항에서,
    상기 대시 하부 레인스포스먼트는 상기 프론트 사이드 멤버보다 차량 높이 방향을 기준으로 낮게 위치하고,
    상기 메인 센터 플로어 멤버는 상기 대시 하부 레인스포스먼트 보다 차량 높이 방향을 기준으로 낮게 위치하는 전기차 보강 구조.
  11. 제9항에서,
    상기 프론트 센터 플로어 멤버와 상기 메인 센터 플로어 멤버 사이에 장착되는 크로스 멤버;
    를 더 포함하는 전기차 보강 구조.
  12. 제9항에서,
    상기 프론트 센터 플로어 멤버는
    상기 하부 대시부 어퍼 패널과 결합하는 프론트 플랜지; 및
    상기 프론트 플랜지에서 돌출되어 상기 하부 대시부 어퍼 패널과 폐단면을 형성하는 프론트 센터 플로어 돌출부;
    를 포함하는 전기차 보강 구조.
  13. 제2항에서,
    상기 대시 하부 레인스포스먼트와 상기 프론트 사이드 멤버 사이에 위치하는 경사 보강부;
    를 더 포함하는 전기차 보강 구조.
  14. 제1항에서,
    상기 대시 하부 레인스포스먼트는 알루미늄 압출 성형된 전기차 보강 구조.
  15. 제1항에서,
    상기 대시 하부 레인스포스먼트는 스틸 재질로 형성된 전기차 보강 구조.
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