KR20240098929A

KR20240098929A - 전기차 차체 구조

Info

Publication number: KR20240098929A
Application number: KR1020220181123A
Authority: KR
Inventors: 이홍우; 이규민; 김재현; 김휘건
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2022-12-21
Filing date: 2022-12-21
Publication date: 2024-06-28
Also published as: WO2024136329A1

Abstract

본 발명은 전기차의 차체 구조에 관한 것으로서, 외부 충격으로부터 배터리 팩을 보호할 수 있는 전기차의 차체 구조로, 본 발명의 일실시예에 따른 차체 구조는, 차량의 폭 방향인 제1 방향으로 연장된 제1 서브프레임 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되며 상기 제1 서브프레임과 연결되는 제3 서브프레임을 포함하며 내부에 배터리 수용 공간인 배터리 영역이 형성되는 배터리 프레임과, 상기 배터리 프레임에 결합되며 상기 배터리 수용 공간 상에 배치되는 플로어부와, 상기 제1 방향으로 연장되며 상기 플로어부 상에 배치되는 크로스 멤버를 포함하는 배터리 유닛 및 상기 배터리 유닛 상에 배치되는 바디를 포함한다.

Description

전기차 차체 구조{Frame for Electric Vehicle}

본 발명은 전기차의 차체 구조에 관한 것으로서, 외부 충격으로부터 배터리 팩을 보호할 수 있는 전기차의 차체 구조 및 해당 차체 구조를 갖는 전기차에 대한 것이다.

일반적으로 바디 온 프레임(Body on Frame) 구조의 차량은 하부를 구성하는 프레임과 승객 탑승 공간을 포함하는 차체를 조립하여 차체 구조가 형성된다. 그리고, 프레임과 차체를 조립하는 방법으로, 마운트 부싱(Mount Bushing)을 이용하여 조립하는 방식을 채택하고 있다.

이러한 방식은 노면에서 발생하는 진동 및 충격이 직접적으로 차체에 전달되는 것을 막아주어 승객의 승차감을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 프레임과 차체의 제작을 분리하고 최종 차량상태에서 조립할 수 있는 장점이 있을 수 있으나, 마운트 부싱에 의한 프레임과 차체의 결합은 용접 및 기계적 접합에 의한 결합 대비 강성이 취약한 문제가 있다.

또한, 충돌시 프레임과 차체가 분리되어 있으므로 충돌 에너지흡수 및 변형저항 능력이 저하될 수 있다. 기존의 바디 온 프레임 구조의 차량의 충돌해석(CAE)을 수행하여 보면, 차체 구조의 충돌 성능은 상품성 측면에서 나쁘지 않은 결과를 보여주고 있으나, 프레임의 변형을 완전히 억제할 수는 없는 문제가 있다.

또한, 전기차의 경우, 기존의 일반적인 차체 구조와 달리, 프레임의 내부 공간에 배터리를 배치하는 것이 일반적이다. 배터리를 구비하는 경우에는, 일반적인 바디 온 프레임 차체 구조로는, 충돌에서 추가적인 보강이 있지 않으면 배터리 보호에 어려움을 겪을 수밖에 없다.

게다가, 배터리 공간확보를 위해 프레임을 차량의 폭 방향으로 최대한 벌려서 프레임 경로를 구성하고 길이방향부재 사이의 가로방향부재를 제거할 경우에는, 외부 충돌에 의한 프레임의 변형을 방지하기는 더욱 어려운 문제가 발생한다.

그러므로, 전기차에서 상기 언급한 문제점들을 해결할 수 있는 차체 구조가 필요한 실정이다.

한국공개특허 제10-2022-0093234호 (2022.07.05 공개)

본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 배터리 공간을 최대화하면서도 충격흡수능을 높여 구조적 강성을 최대화하되 경량화 할 수 있는 차체 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 모듈화된 차체 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같이 형성된 전기차 차체 구조 및 전기차를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 전기차 차체 구조는, 차량의 폭 방향인 제1 방향으로 연장된 제1 서브프레임 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되며 상기 제1 서브프레임과 연결되는 제3 서브프레임을 포함하며 내부에 배터리 수용 공간인 배터리 영역이 형성되는 배터리 프레임과, 상기 배터리 프레임에 결합되며 상기 배터리 수용 공간 상에 배치되는 플로어부와, 상기 제1 방향으로 연장되며 상기 플로어부 상에 배치되는 크로스 멤버를 포함하는 배터리 유닛 및 상기 배터리 유닛 상에 배치되는 바디를 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예에 따른 전기차 차체 구조는, 배터리가 장착되는 배터리 영역이 정의되고, 상기 배터리 영역의 둘레를 따라 위치되는 배터리 프레임 및 차량의 폭 방향인 제1 방향으로 상기 배터리 프레임과 맞닿아 배치되며, 차량의 길이 방향인 제2 방향으로 연장 형성되는 실사이드부를 포함한다.

또한, 상기 배터리 프레임은, 복수의 서브프레임이 결합되어 형성되고, 상기 서브프레임은, 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 서브프레임과, 상기 제1 서브프레임과 적어도 일부가 평행한 제2 서브프레임과, 상기 제2 방향으로 연장되는 제3 서브프레임 및 상기 제3 서브프레임과 적어도 일부가 평행한 제4 서브프레임이 일체로 연결되어 폐단면을 형성하며, 상기 배터리 프레임의 개방된 일면을 커버하는 플로어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 플로어부는, 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향으로 상기 배터리 프레임보다 돌출되어 형성된 플랜지를 더 포함하고, 상기 플랜지에 상기 실사이드부의 적어도 일부가 맞닿을 수 있다.

또한, 상기 플로어부에 고정되되, 상기 배터리 영역의 외부에 위치되고, 상기 제1 방향으로 연장 형성되는 크로스 멤버가 더 포함될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차 차체 구조는, 서로 교차하는 제1방향 및 제2방향에 의해 정의되는 평면상에서, 내부 공간을 정의하는 배터리 프레임과, 상기 내부 공간에 수용되는 배터리팩과, 상기 배터리 프레임에 결합하며, 상기 배터리팩 상에 배치되는 플로어부와, 상기 플로어부 상에 설치되는 기둥 브라켓을 포함하는 배터리 유닛 및 상기 배터리 유닛 상에 배치되며, 상기 기둥 브라켓을 통하여 상기 배터리 유닛과 결합되는 바디를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 전기차는, 배터리 팩과, 상기 배터리 팩이 위치되는 배터리 영역의 둘레를 따라 폐단면을 형성하는 배터리 프레임과, 상기 배터리 프레임과 적어도 일부가 접촉되어 고정되는 실사이드부와, 상기 배터리 프레임이 형성하는 상기 배터리 영역의 개방된 일면을 커버하고, 내부에 위치되는 상기 배터리 팩을 고정하는 바닥부와, 상기 배터리 프레임의 개방된 또 다른 일면에 위치되어 커버하는 플로어부와, 상기 플로어부에 일정한 간격으로 배치되어 고정되고, 상기 배터리 프레임의 외측에 위치되며, 차량의 폭 방향인 제1 방향으로 연장 형성되는 크로스 멤버와, 상기 플로어부에 고정되되, 상기 크로스멤버가 고정된 위치보다 상기 제1 방향으로 먼 곳에 위치되는 기둥 브라켓과, 상기 배터리 프레임의 측면으로, 상기 제1 방향과 평행한 측면 중 적어도 하나에 구비되는 프런트 프레임과, 상기 배터리 프레임의 다른 측면에 구비되되, 상기 프런트 프레임이 위치된 측면과 평행한 면에 위치되는 리어 프레임 및 상기 기둥 브라켓에 연결되며 차량의 높이 방향인 제3 방향으로 연장되는 기둥부를 포함한다.

본 발명은 위와 같은 구조를 통하여, 충돌에 따른 구조강성을 확보하고, 경량화된 차체 구조를 제공할 수 있다.

본 발명은 모듈화된 차체 구조를 제공함으로서, 관리의 편리성 및 부품의 단순화로 경제적으로 이익을 제공할 수 있다.

도 1a는 기존의 바디 온 프레임의 차체 구조에 대한 사시도이다.
도 1b는 하부에서 상부로 바라볼 때, 기존의 바디 온 프레임의 차체 구조가 프레임과 차체가 결합된 상태의 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 차체 구조의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 차제 구조의 분해도이다.
도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'부분의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 프레임의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 프레임의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 실사이드부의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 크로스 멤버의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 실사이드 브라켓의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차의 차체가 조립되는 상태를 도시한 것으로서, 도 10a는 기둥 브라켓에 기둥부가 설치된 상태이고, 도 10b는 대쉬 어셈블리가 설치된 상태이며, 도 10c는 사이드 이너 어셈블리가 설치된 상태이며, 도 10d는 사이드 아우터 어셈블리가 설치된 상태를 도시한 상태도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

도 1a는 기존의 바디 온 프레임의 차체 구조에 대한 사시도이고, 도 1b는 하부에서 상부로 바라볼 때, 기존의 바디 온 프레임의 차체 구조가 프레임과 차체가 결합된 상태의 도면을 도시한다.

기존의 바디 온 프레임(Body on Frame) 구조의 차량에 있어서, 차량의 길이방향으로 이루어진 길이방향부재(11)와 차량의 폭방향으로 이루어진 가로방향부재(12)의 결합으로 프레임(10)이 형성되고, 프레임(10)의 상부에 승객 탑승 공간의 바닥에 해당되는 하부부재(21)를 포함하는 바디(20)가 형성된다. 그리고, 마운트 부싱(Mount Bushing, 30)을 통해 결합되어 기존의 차체 구조(1)를 이룬다.

그러나 전기차는 배터리 팩이 탑재되어야 하므로, 배터리 팩이 탑재되는 배터리 영역이 존재하여야 하고 이를 최대화하기 위하여 차량의 폭 방향으로 가능한 넓은 구역이 존재하되 기존 대비하여 구조적 강성이 취약해져서는 안되며, 배터리 팩의 무게로 인하여 프레임 자체의 경량화가 필요하다.

마운트 부싱(30)으로 연결된 차량 구조의 경우에도, 차량 충돌 특성 시험 중 하나인, 기둥 측면 충돌과 스몰 오버랩 충돌에 있어서 프레임이 심하게 휘어지거나, 비틀리는 문제가 있다. 그리고, 기존의 차체 구조(1)에 그대로 배터리 팩이 장착되는 경우에는 언급한 휘어짐이나 비틀림으로 인하여 배터리의 안정성 문제가 심화되게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하여, 배터리 영역을 최대화하고, 구조적 강성이 좋으면서, 경량화된 전기차 차체 구조를 제공하고자 한다. 또한, 여러 차종에 쓸 수 있는 차체의 개별 프레임을 제공하고자 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차 차체 구조의 사시도를 도시하고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 차제 구조의 일부 분해도를 도시하며, 도 4는 도 2의 도면에서 Ⅰ-Ⅰ'으로 표시된 부분의 단면도를 도시한다.

본 발명의 일실시예에 따른 전기차 차체 구조(2)는, 배터리 유닛과 바디를 포함할 수 있다.

배터리 유닛은, 배터리 프레임(100), 실사이드부(200), 플로어부(300) 및 크로스 멤버(400)를 포함한다. 바디는, 상기 배터리 유닛 상에 배치되어, 승객이 탑승할 수 있는 공간을 형성한다.

본 발명에 있어서, 차량의 폭 방향을 제1 방향이라고 정의한다. 그리고, 차량의 길이 방향을 제2 방향, 차량의 높이 방향을 제3 방향이라고 정의하도록 한다.

배터리 또는 배터리 팩이 위치되는 배터리 수용 공간을 배터리 영역(900)이라고 정의한다. 그리고 배터리 영역(900)에 배터리 또는 배터리 팩이 장착될 수 있다.

배터리 프레임(100)은, 상기 배터리 영역(900)의 둘레를 따라 위치될 수 있다. 배터리 프레임(100)은 배터리 영역(900)의 둘레를 따라 일체로서 연결 형성되어 루프(Loop) 구조를 이룰 수 있다.

배터리 프레임(100)은 차량의 폭 방향인 제1 방향으로 연장된 제1 서브프레임(111) 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되며 상기 제1 서브프레임(111)과 연결되는 제3 서브프레임(113)을 포함하며 내부에 배터리 수용 공간인 배터리 영역(900)이 형성될 수 있다.

실사이드부(200)는 차량의 폭 방향인 제1 방향으로 상기 배터리 프레임(100)과 맞닿아 배치되며, 차량의 길이 방향인 제2 방향으로 연장 형성될 수 있다. 그리고, 배터리 프레임(100)의 측면에 실사이드부(200)가 접촉하여 배치되며, 배터리 프레임(100)과 맞닿은 상태에서 고정되므로 구조적 강성이 높아지는 효과를 제공할 수 있다.

플로어부(300)는, 상기 배터리 프레임(100)의 개방된 일면을 커버하도록 형성된다. 그리고, 완성된 차체 구조에서 차내 공간의 바닥으로서 역할을 할 수 있다. 플로어부(300)는 상기 배터리 프레임(100)에 결합되며 상기 배터리 수용 공간 상에 배치될 수 있다.

크로스 멤버(400)는 상기 플로어부(300)에 고정되되, 상기 배터리 영역(900)의 외부에 위치되고, 상기 제1 방향으로 연장 형성될 수 있다.

그러므로, 크로스 멤버(400)는 상기 제1 방향으로 연장되며 상기 플로어부 상에 배치될 수 있다.

상기 배터리 영역(900)에는 배터리 팩이 위치되어야 하므로, 크로스 멤버(400)는 배터리 영역(900)의 외부에서 플로어부(300)를 제1 방향으로 보강하는 역할을 할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따라, 본 발명의 차체 구조는 모듈화 될 수 있다. 전기차 차체 구조(2)는 기둥 브라켓(510)과 기둥부(550)를 포함하는 바디, 프런트 프레임(600) 및 리어 프레임(700)이 더 부가되어서 모듈화 될 수 있다.

프런트 프레임(Front Frame, 600)은 상기 배터리 프레임(100)을 기준으로 제2 방향으로 위치될 수 있다. 프런트 프레임(600)은 차량의 전방 부분을 이루는 프레임이 될 수 있다.

리어 프레임(Rear Frame, 700)은 배터리 프레임(100)을 기준으로 제2 방향으로 위치되고, 상기 프런트 프레임(600)의 반대 방향으로 위치될 수 있다. 리어 프레임(700)은 차량의 후방 부분을 이루는 프레임이 될 수 있다.

기존의 차량 프레임(10, 도 1a 참고)에 있어서 제2 방향으로 일체 또는 복수의 부재를 연결하여 길이방향부재(11, 도 1a 참고)가 존재하였으나, 전기차에 있어서, 배터리 영역(900)이 존재하므로, 이를 최대화하기 위하여 배터리 프레임(100)이 위치할 수 있다. 그리고 길이방향부재(11, 도 1a 참고)가 형성한 제2 방향의 길이와 같이 프런트 프레임(600)과 리어 프레임(700)을 배터리 프레임(100)에 결합하여 기존의 길이방향부재(11, 도 1a 참고) 및 가로방향부재(12, 도 1a 참고)를 포함하여 형성된 프레임(10, 도 1a 참고)을 대신할 수 있다.

이 경우, 배터리 프레임(100)을 포함한 일부 구조는 하나 또는 소수의 구조로 유지하면서, 차종에 따라 프런트 프레임(600)과 리어 프레임(700)을 달리하여 차량의 길이를 다르게 형성할 수 있다. 즉, 모듈화에 따른 생산성 향상 및 비용 절감의 효과를 제공할 수 있다.

게다가, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기둥 브라켓(510)과 기둥부(550)를 더 구비할 수 있다.

바디는, 상기 배터리 유닛 상에 배치되어, 승객이 탑승할 수 있는 공간인 승객 탑승 영역을 둘러싸고 형성될 수 있다.

일례로, 바디는, 상기 기둥부(550)와 대쉬 어셈플리(560), 사이드 이너 어셈블리 (570), 사이드 아우터 어셈블리(580) 등을 포함할 수 있다. 그리고, 바디는 기둥부(550)에 의하여 지지되고 승객 탑승 영역의 상부를 폐쇄하는 상부부재를 포함할 수 있다.

기존의 차체 구조에 있어서, 기존의 바디(20)는 하부부재(21)를 포함하여 승객 탑승 공간의 하부를 폐쇄하는 구성을 포함하고 있었으나, 본 발명의 일실시예에 따른 바디는 배터리 유닛의 플로어부(300)가 있어서, 승객 탑승 공간의 하부를 폐쇄하는 구성을 필수로 하지는 않는다.

기둥부(550)는 차량의 높이 방향인 제3 방향으로 연장 형성되고, 승객 탑승 공간을 형성할 수 있다. 기존에는 바디(20, 도 1a 참고)에 포함되어 있었던 구성으로서, 차량의 측벽을 형성하는 구성일 수 있다. 그리고 기둥 브라켓(510)에 연결되어 고정 결합될 수 있다.

바디(20, 도 1a 참고)를 그대로 프레임(10, 도 1a 참고)에 마운팅 부쉬(10, 도 1a 참고)로 연결하는 결합에 의하여 차량의 전체적인 프레임을 완성하였다면, 본 발명의 일실시예에 따르면 배터리 프레임(100)을 포함하는 구조에 기둥 브라켓(510)을 포함하는 브라켓을 연결한 후 차례로 다른 프레임, 기둥부(550) 또는 어셈블리를 결합하는 방식을 통하여 제작할 수 있다.

기둥 브라켓(510)은 해당 기둥부(550)가 연결 또는 결합될 수 있는 형상으로서, A 기둥(A-pillar)이 결합되는 경우, 해당 형상에 맞는 A 기둥 브라켓(511)이 되고, C 기둥(C-pillar)이 결합되는 경우, 해당 형상에 맞는 C 기둥 브라켓(512)이 될 수 있다. 기둥 브라켓(510)은 플로어부(300)에 고정 결합될 수 있다. 이때, 결합은 용접 또는 기계적 결합으로 강하게 결합될 수 있다.

기둥 브라켓(510)과 기둥부(550)가 구성됨으로 인하여, 상기 언급한 효과와 동일하게 배터리 프레임(100)을 포함한 일부 구조는 하나 또는 소수의 구조로 유지하면서, 차종에 따라 기둥 브라켓(510)과 기둥부(550)를 달리하여 차량의 높이와 형상을 다르게 형성할 수 있다. 그러므로, 모듈화에 따른 생산성 향상 및 비용 절감의 효과를 제공할 수 있다.

그리고, 차체의 형상을 고려하여, 기둥 브라켓(510)은 상기 플로어부(300)에 고정되되, 상기 크로스 멤버(400)가 고정된 위치보다 상기 제1 방향으로 먼 곳에 위치될 수 있다. 기둥 브라켓(510)이 배터리 프레임(100)과 프런트 프레임(600) 및 리어 프레임(700)의 일부와 형성하는 내부 공간은 승객이 탑승하는 공간이므로, 가능한 넓은 공간을 확보하는 것이 승객의 만족감을 높일 수 있다. 따라서, 기둥 브라켓(510)은 크로스 멤버(400)가 고정된 위치보다 제1 방향으로 먼 곳에 위치되어 기둥부(550)가 고정되면서 가능한 넓은 승객 탑승 공간을 확보할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 프레임의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 프레임의 단면도를 도시한다.

차량의 구조적인 특성에 따라, 배터리 프레임(100)의 제1 방향으로의 길이는 차량의 폭을 넘을 수는 없는 제한이 있을 수 있다. 그러므로, 배터리 프레임(100)의 제1 방향 길이는 차량의 폭에 최대한 가깝게 설정되되, 차량의 이루는 다른 구조와 구조적 충돌이 일어나지 않아야 한다.

일례로서, 배터리 프레임(100)은, 복수의 서브프레임(110)으로 이루어질 수 있다. 서브프레임(110)은 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 서브프레임(111)과, 상기 제1 서브프레임(111)과 적어도 일부가 평행한 제2 서브프레임(112)과, 상기 제2 방향으로 연장되는 제3 서브프레임(113) 및 상기 제3 서브프레임(113)과 적어도 일부가 평행한 제4 서브프레임(114)이 일체로 연결되어 폐단면을 형성하고 있을 수 있다. 그리고, 제1 서브프레임(111)과 제2 서브프레임(112), 제3 서브프레임(113)과 제4 서브프레임(114) 각각은 서로 대칭 구조를 이루고 있을 수도 있다.

그리고, 제3 방향으로 바라본 단면인 폐단면은 사각형에 가까운 단면으로 형성될 수 있으나, 단면 형상은 사각형에 한정되지 않으며 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 그리고 서브프레임(110)의 연결부에 있어서 라운드 지거나 경사가 있도록 형성하여 매끄럽게 연결되고, 가공성을 높일 수도 있다.

또한, 배터리 프레임(100)은, 상기 배터리 영역(900)에 가깝게 형성되며 차량의 높이 방향인 제3 방향으로 일정한 길이를 갖는 제1 면(121)과, 상기 제1 면(121)과 적어도 일부가 평행하게 형성되며 상기 제1 면(121)과 소정거리 이격되는 제2 면(122)과, 상기 제1 면(121)과 상기 제2 면(122)을 연결하는 제3 면(123) 및 상기 제3 면(123)과 적어도 일부가 평행한 제4 면(124)을 포함하고, 상기 제1 면(121) 내지 제4 면(124)의 길이 방향에 수직한 단면이 폐단면을 이루도록 구성될 수 있다.

그러므로, 제1 서브프레임(111)과 제2 서브프레임(112)은 제2 방향으로 절단한 단면이 상기와 같이 제1 면(121) 내지 제4 면(124)으로 이루어진 폐단면일 수 있다. 그리고 제3 서브프레임(113)과 제4 서브프레임(114)은 제1 방향으로 절단한 단면이 상기 제1 면(121) 내지 제4 면(124)으로 이루어진 폐단면일 수 있다.

폐단면의 형상은 단순한 다각 형상이 아니라, 적어도 일부가 굴곡지거나 절곡된 홈부(125)가 형성되고, 상기 홈부(125)는 상기 제2 방향으로 연속될 수 있다.

만일, 제1 면(121) 내지 제4 면(124)이 이루는 폐단면이 사각형에 가까운 단면인 경우, 상기 제1 면(121)의 적어도 일부가 상기 제2 면(122)을 향하여 굴곡지거나 절곡된 홈부(125)가 형성되고, 상기 홈부(125)는 상기 제2 방향으로 연속되도록 형성될 수도 있다.

상기와 같은 홈부(125) 구조를 통하여 제1 방향의 외력에 의한 에너지 흡수능을 높이는 효과를 제공할 수 있다.

그리고, 배터리 프레임(100)은 두 개의 판재가 절곡 또는 굽힘 가공된 후 결합하는 과정을 통해 제작될 수 있다. 이때, 접합부분(130)에서 접합되어 폐단면을 이룰 수 있다. 판재를 상기와 같이 가공하여 배터리 프레임(100)을 제작하는 경우에, 가공의 편의성을 높일 수 있다.

또는, 압출을 통하여 접합부분(130) 없이 일체로서 형성될 수도 있다.

또는, 배터리 프레임(100)은 일부가 열린 상태로 일체로 형성되어, 폐단면이 아니라 개방된 단면을 이루고 있을 수도 있다.

또한, 내부가 빈 폐단면을 이루고 있으므로, 강도를 보강하기 위하여 내부에는 또 다른 보강부재가 부가될 수도 있다.

본 발명의 배터리 프레임(100)은 루프 구조를 이루어 차량의 폭 방향인 제1 방향으로 가능한 넓게 배터리 영역(900, 도 4 참고)이 형성되는 효과를 제공하고, 루프 형상이 일체로서 고정됨으로 뒤틀림에 의한 강성이 높아지게 된다.

그리고, 배터리 프레임(100)의 각 서브프레임의 내부는 중공으로 이루어질 수 있어, 차량의 경량화가 될 수 있다.

이하, 배터리 프레임(100)이 사각형에 가까운 형상인 경우를 위주로 설명하도록 하나, 사각형의 단면을 갖는 형상에 한정되지는 않는다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 실사이드부의 단면도를 도시한다.

실사이드부(200)는, 일례로, 제1 실사이드(210)와, 상기 제1 실사이드(210)와 접하고 상기 제1 실사이드(210)와 함께 상기 제2 방향으로 연속되는 중공부(240)를 형성하는 제2 실사이드(220)를 포함할 수 있다. 그리고 이 경우에는 상기 제1 실사이드(210)의 적어도 일부는 상기 배터리 프레임(100, 도 4 참고)과 접촉 고정될 수 있다. 다시 설명하자면, 상기 제1 실사이드(210)의 상기 제3 방향과 평행한 면인 제1 부분의 적어도 일부분이 배터리 프레임(100, 도 4 참고)의 제2 면(122, 도 6 참고)과 맞닿아 고정될 수 있다.

제1 실사이드(210)는 상기 배터리 영역(900, 도 4 참고)에 가장 가까이 위치되는 실사이드부(200)일 수 있다.

일례로, 제3 서브프레임(113, 도 5 참고) 또는 상기 제4 서브프레임(114, 도 5 참고)과 맞닿아 위치되고, 상기 제2 방향으로 연속되어 형성될 수 있다. 그리고, 제2 방향으로 단면 형상이 연속되고, 판재가 여러 번 굴곡 또는 절곡되어 배터리 영역(900, 도 4 참고) 측으로 굽혀진 형상일 수 있다. 그리고, 제3 방향으로의 양 단에는 제3 방향과 나란한 제1 실사이드 플랜지가 형성되어 있을 수 있다.

제2 실사이드(220)는 상기 제1 실사이드(210)와 대칭되는 형상일 수도 있으나, 대칭되지 않고 단순히 배터리 영역(900, 도 4 참고)의 반대의 차량 외부 측으로 굴곡 또는 절곡된 형상일 수 있다. 제2 실사이드(220)에도 제1 실사이드(210)와 마찬가지로 양단에 제3 방향과 나란한 제2 실사이드 플랜지가 형성되어 있을 수 있으며, 상기 제1 실사이드 플랜지와 제2 실사이드 플랜지가 접촉된 후 고정될 수 있다.

그러나, 제1 실사이드 플랜지와 제2 실사이드 플랜지는 제3 방향과 나란하지 않고, 일정한 각도를 가지고 있을 수 있으며, 이 경우에도 제1 실사이드 플랜지와 제2 실사이드 플랜지는 맞닿아 있을 수 있다. 즉, 제3 방향과 나란하지 않은 경우에도 제1 실사이드 플랜지와 제2 실사이드 플랜지는 접촉되어 고정되도록 형성될 수 있다.

그리고, 제1 실사이드(210)와 제2 실사이드(220)는 맞닿아 고정되어 일체로 된 경우, 제2 방향에서 바라본 단면이 폐단면으로서 제2 방향을 따라 중공부(240)가 형성될 수도 있다.

그리고, 중공부(240)에는 차량 외부의 충격을 흡수하도록 돕는 실사이드 보강부(230)가 부가되어 있을 수 있다.

실사이드 보강부(230)는, 상기 제1 실사이드(210)와 상기 제2 실사이드(220)의 사이에 위치되고, 상기 제1 실사이드(210)와 맞닿아 고정되는 고정부분(231a)이 형성되고, 상기 제2 실사이드(220)를 향하여 굴곡진 굴곡부분(231b)을 포함하며, 상기 제1 방향으로의 충격을 흡수할 수 있다. 그리고, 하나의 보강부재가 아니라 여러 개의 보강부재로 형성될 수도 있다.

일례로, 상기 제1 실사이드(210)에 고정되며, 상기 제2 실사이드(220)를 향하여 굴곡지는 제1 보강부재(231)와, 상기 제1 보강부재(231)와 끼움 결합되고, 상기 제1 보강부재(231)보다 상기 제3 방향의 폭이 좁게 형성된 제2 보강부재(232)를 포함할 수 있다. 제2 보강부재(232) 또한 제1 방향으로 굴곡진 형상일 수 있으며, 제2 실사이드(220)를 향하여 굴곡질 수 있다. 그리고, 제2 실사이드(220)와 접촉하고 있을 수 있으며, 소정의 거리를 두고 위치될 수도 있다. 제2 실사이드(220)와 접촉하고 있는 경우에는 제1 방향의 외력을 바로 전달받아 흡수하는 효과를 제공할 수 있으며, 소정의 간격이 있는 경우에는 제작상 편의에 따른 효과를 제공할 수 있다.

상기 제1 보강부재(231)와 상기 제2 보강부재(232)에는 제1 방향과 나란한 골과 마루를 갖고 서로 형상 결합되는 요철부(미도시)가 형성될 수 있다. 요철부의 골과 마루는 제1 방향과 소정의 각도를 가지고 있을 수도 있으나, 제2 방향과 나란할 수는 없다. 그리고, 실사이드 보강부(230)는 상기 언급한 형상이 반복되거나 연속되어 제2 방향으로 길게 형성될 수 있다. 이 때, 실사이드부(200)의 제1 실사이드(210) 또는 제2 실사이드(220)가 제2 방향으로 연속된 것과 같거나 짧은 길이로 연속될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따라 실사이드부(200)의 적어도 일부분이 배터리 프레임(100, 도 4 참고)과 접촉 고정되기 때문에 측면 충돌을 받는 경우 배터리 프레임(100, 도 4 참고)에 전달되고, 배터리 프레임(100, 도 4 참고)은 루프 형상이므로 연결된 모든 방향으로 충돌이 분산되는 효과를 제공할 수 있다. 또한, 실사이드부(200) 내측에 위치되는 실사이드 보강재로 인하여 일차적으로 흡수될 수 있으므로 측면 충돌에 효과적일 수 있다.

제1 실사이드(210)에는 제2 방향으로 인입되는 인입홈(211)이 형성되어 있을 수 있다. 그리고, 하기 설명될 실사이드 브라켓(800, 도 4 참고)을 통하여 실사이드부(200)가 배터리 프레임(100, 도 4 참고)에 결합되는 경우를 고려한 결합형상(212)이 형성되어 있을 수 있다.

그러나, 상기 언급한 형상에 한정되지 않고 설계에 따라 다양하게 변경가능하다.

도 4를 참고하면, 플로어부(300)는, 상기 배터리 프레임(100)의 개방된 일면을 커버하도록 상기 제1 서브프레임(111, 도 5 참고) 내지 상기 제4 서브프레임(114, 도 5 참고)이 이루는 폐단면과 수평한 부분을 포함하여 형성될 수 있다. 플로어부(300)는 판상으로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향으로 상기 배터리 프레임(100)보다 돌출되어 형성된 플랜지(330)를 더 포함하고, 상기 플랜지(330)에 상기 실사이드부(200)의 적어도 일부가 맞닿을 수 있다.

기존의 차체 구조(1, 도 1a 참고)에 있어서, 플로어부(300)에 대응되는 구조인 하부구조(21, 도 1a 참고)는 바디(20, 도 1a 참고)에 부착 위치되고, 프레임(10, 도 1a 참고)에 부착되지 않는다. 그러므로, 마운트 부싱(30, 도 1b 참고)에 의하여 연결된 경우에 프레임(10, 도 1a 참고)과 별개로 변형되고, 측면 충돌을 포함한 충돌에 프레임(10, 도 1a 참고)을 보강하기가 어려웠다.

그러나 본 발명의 일실시예에 따르면, 플로어부(300)가 상기 배터리 프레임(100)의 개방된 일면에 고정되기 때문에 배터리 프레임(100) 자체의 충격에 있어서 변형을 방지하도록 강성을 부가하는 효과를 제공할 수 있다.

배터리 프레임(100)과 플로어부(300)는 기계적 결합 또는 용접으로 강하게 결합될 수 있다. 기계적 결합으로서는 결합을 위한 홀이 배터리 프레임(100)과 플로어부(300) 각각에 형성되고, 결합홀을 관통하는 핀 또는 너트와 볼트로 고정 결합일 수 있다.

일례로, 상기 플로어부(300)는, 상기 배터리 영역(900)에서 차량의 높이 방향인 제3 방향으로 소정 간격을 두고 평행하게 형성되는 제1 단(310) 및 상기 제1 단(310)으로부터 연속되되, 상기 제3 방향으로 높이가 상이한 제2 단(320)을 포함하고 형성될 수 있다.

그리고, 상기 제2 단(320)에서 상기 배터리 프레임(100)과 고정될 수 있다. 구체적으로, 제2 단(320)은 상기 배터리 프레임(100)의 제3 면(123, 도 6 참고)과 용접 결합되거나, 상기 제2 단(320)에 형성된 제1 결합홀과 상기 제3 면(123, 도 6 참고)에 형성된 제2 결합홀에 핀 또는 너트와 볼트로 기계적 결합될 수도 있다. 그리고 용접은 점 용접일 수 있다. 그리고 해당 결합은 하나가 아니라, 배터리 프레임(100)의 제3 면(123, 도 6 참고)을 따라 일정 간격을 두고 연속되어 형성되어 있을 수 있다. 상기와 같은 결합으로 쉽게 분리되지 않으면서 배터리 프레임(100)의 강성을 보조하는 역할을 제공할 수 있다.

또한, 제1 단(310)과 제2 단(320)으로 제3 방향의 높이를 달리하여 형성되어 배터리에서 발생한 열이 외부로 배출되는데 도움이 될 수 있다.

플로어부(300)에는 플랜지(330)가 더 형성되어 있을 수 있다. 플랜지(330)는 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향으로 상기 배터리 프레임(100)보다 돌출되어 형성될 수 있다. 일례로, 플랜지(330)는 상기 제2 단(320)으로부터 연장 형성되며, 상기 배터리 프레임(100)보다 돌출되어 형성될 수 있다.

플로어부(300)의 플랜지(330)에는 상기 실사이드부(200)의 적어도 일부가 맞닿아 있을 수 있다. 플랜지(330)에는 제1 실사이드(210)의 일부가 결합될 수 있다. 그리고 결합되는 제1 실사이드(210)의 일부는 여러 번 굴곡진 부분 중 어느 한 면일 수도 있다.

또 다른 예로서, 플로어부(300)의 플랜지(330)는 제2 방향과 평행하지 않고 소정의 각을 이루면서 연장 형성되어 있을 수 있다. 그리고 이 경우에도 제1 실사이드(210)의 일부와 맞닿아 있을 수 있다. 또는 이 경우에, 플로어부(300)의 플랜지(330)와 맞닿은 부분은 제 3 방향과 평행하지 않고 각이 있는 경우의 제1 사이드실 플랜지일 수도 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 크로스 멤버의 단면도를 도시한다.

제1 방향에서 바라본 크로스 멤버(400)의 단면은 아래가 열린 'ㄷ'자 형상일 수 있고, 모두 닫힌 형상의 사각 형상일 수도 있다. 또한 제1 방향의 강성을 부가하기 위하여 플로어부(300, 도 2 참고)와 평행하게 형성된 면에 있어 주름지거나 굴곡진 부분이 포함되어 있을 수 있다. 일례로, 제3 방향으로 가장 높은 면에 내부로 인입되는 홈인 크로스 홈(401)이 더 형성될 수 있다.

그리고, 크로스 멤버(400)는 플로어부(300, 도 2 참고)와 기계적 결합에 의하여 강하게 결합되어 있을 수 있다. 크로스 멤버(400)와 플로어부(300, 도 2 참고)가 면대 면으로 맞닿은 후 용접 결합 등에 의하여 결합될 수 있다. 즉, 크로스 멤버(400)가 플로어부(300, 도 2 참고)와 고정된 면이 개방된 'ㄷ' 자 형상인 경우, 크로스 멤버(400)에는 플로어부(300, 도 2 참고)와 맞닿는 크로스멤버 플랜지(402)가 형성되고, 크로스멤버 플랜지(402)를 통하여 크로스 멤버(400)의 면과 플로어부(300, 도 2 참고)의 면이 접촉되어 결합될 수 있다.

크로스 멤버(400)가 상기 언급한 것과 같이 형성되어, 배터리 영역(900, 도 4 참고)에 크로스 멤버(400)가 위치되지 않으므로 배터리 영역(900, 도 4 참고)이 최대화되고, 제1 방향의 외력에 따른 강성을 보강할 수 있다.

크로스 멤버(400)는 복수개가 구비될 수 있다. 이 경우, 크로스 멤버(400)는 상기 플로어부(300, 도 2 참고)에 고정되고, 상기 제1 방향으로 연속되며, 상기 제2 방향으로 일정 간격으로 배치될 수 있다. 그러나 상기 언급한 일정 간격에 한정되지 않고, 설계에 따라 달리 설정될 수도 있다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 실사이드 브라켓의 단면도를 도시한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 실사이드 브라켓(800)을 포함할 수 있다. 실사이드 브라켓(800)은 상기 배터리 프레임(100, 도 4 참고)의 일측에 위치되고, 상기 실사이드 브라켓(800)과 상기 실사이드부(200, 도 4 참고)가 고정될 수 있다. 실사이드 브라켓(800)은 실사이드부(200, 도 4 참고)를 배터리 프레임(100, 도 4 참고)과 맞닿을 수 있도록 고정하는 역할을 수행할 수 있다.

일례로서, 상기 배터리 프레임(100, 도 4 참고)의 상기 제3 서브프레임(113, 도 5 참고) 및 상기 제4 서브프레임(114, 도 5 참고)과, 상기 실사이드부(200, 도 4 참고)의 사이에 위치될 수 있다. 그리고 상기 실사이드 브라켓(800)의 적어도 일부분은 상기 실사이드부(200, 도 4 참고)를 상기 제3 방향으로 지지할 수 있다.

실사이드 브라켓(800)은 실사이드부(200, 도 4 참고)와 같이 제2 방향으로 연장되고, 제2 방향에서 바라본 단면은, 배터리 프레임(100, 도 4 참고)의 서브프레임(110, 도 5 참고) 중 어느 하나와 밀접 접촉할 수 있도록 나란한 면이 형성된 제1 플랫부(810) 그로부터 제1 실사이드(210, 도 4 참고)를 지지할 수 있도록 꺾인 형상인 제2 플랫부(820)로 구비될 수 있다. 제1 플랫부(810)는 상기 제2 면(122, 도 6 참고)과 적어도 일부분이 접촉되는 면일 수도 있다. 그리고 제2 플랫부(820)는 상기 제1 플랫부(810)로부터 연장되고, 상기 제1 실사이드(210, 도 4 참고)를 제3 방향으로 지지할 수 있다. 제1 플랫부(810)와 제2 플랫부(820)의 사이에 굴곡부분(830)이 형성될 수 있다.

그리고, 배터리 영역(900, 도 4 참고)부터 가까운 순서로 보면 배터리 프레임(100, 도 4 참고)의 서브프레임(110, 도 5 참고), 실사이드 브라켓(800)의 제1 플랫부(810)와 제1 실사이드(210, 도 4 참고)가 위치된다. 그리고 해당 순서로 위치되어, 각각의 접촉되는 면에 용접 결합되거나, 서브프레임(110, 도 5 참고), 제1 플랫부(810) 및 제1 실사이드(210, 도 4 참고)를 관통하는 제2 결합홀이 형성되어 핀 또는 볼트와 너트로 일체로서 고정될 수도 있다.

또한, 실사이드 브라켓(800)의 제2 플랫부(820)는 제1 실사이드(210, 도 4 참고)를 제3 방향으로 지지하도록 제1 플랫부(810)로부터 구부러져서 형성된다. 또한 제2 플랫부(820)와 제1 실사이드(210, 도 4 참고) 또한 접촉 결합될 수 있다. 제2 플랫부(820)와 제1 실사이드(210, 도 4 참고)는 접촉된 상태로서 고정되지 않을 수 있다. 그러나 고정될 수도 있고, 고정되는 경우에는 제1 실사이드(210, 도 4 참고)와 제2 플랫부(820)를 관통하는 제3 결합홀이 형성되어 핀 또는 볼트와 너트로 일체로서 고정될 수도 있다.

일례로, 실사이드 브라켓(800)은 제2 방향으로 길게 형성되지 않고, 짧게 형성될 수도 있다. 즉, 제1 플랫부(810)와 제2 플랫부(820)가 형성되되 제2 방향으로 연속되지 않고 짧게 구성될 수도 있다. 이 경우에는 복수개의 실사이드 브라켓(800)을 고정하여 안정적으로 고정되도록 구성될 수도 있다.

실사이드 브라켓(800)을 구비함으로써, 실사이드부(200, 도 4 참고)와 배터리 프레임(100, 도 4 참고)이 안정적으로 고정되어 제1 방향으로의 외력으로부터 강성이 좋아지는 효과를 제공한다. 또한, 배터리 프레임(100, 도 4 참고)과 실사이드부(200, 도 4 참고)를 모듈화하여 다양한 차량의 차체를 조립식으로 제작할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 배터리 프레임(100)의 상기 배터리 영역(900)의 일면을 커버하고, 상기 배터리 팩을 고정하는 바닥부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

바닥부는 상기 플로어부(300)가 커버하지 못한 배터리 영역(900)의 나머지 영역을 커버하며, 내부에 위치되는 배터리 팩을 고정할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차의 차체가 조립되는 상태를 도시한 것으로서, 도 10a는 기둥 브라켓에 기둥부가 설치된 상태이고, 도 10b는 대쉬 어셈블리가 설치된 상태이며, 도 10c는 사이드 이너 어셈블리가 설치된 상태이며, 도 10d는 사이드 아우터 어셈블리가 설치된 상태를 도시한다.

본 발명의 일실시예에 따른 전기차 차체 구조(2)는, 대쉬 어셈블리(Dash Assmbly, 560)가 더 구비되어 복수의 상기 기둥 브라켓(510)의 사이에 위치될 수 있다. 복수의 기둥 브라켓(510)은 동일한 브라켓일 수 있다. 일례로, A 기둥 브라켓(511)이 상기 배터리 프레임(100)의 제2 방향의 일단에 나란하게 설치되고, 그 사이에 대쉬 어셈블리(560)가 고정될 수 있다. 그리고, 대쉬 어셈블리(560)는 상기 플로어부(300)의 제2 방향으로 형성된 플랜지(330, 도 4 참고)와 결합될 수 있다. 이 경우, 용접 결합을 통하여 강하게 결합될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 전기차 차체 구조(2)는 제1 실사이드(210)를 포함하는 사이드 이너 어셈블리(Side Inner Assembly, 570)가 더 구비되고, 상기 기둥 브라켓(510)에 고정되며, 배터리 프레임(100)의 제1 방향으로 양단에서 고정될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 전기차 차체 구조(2)는 상기 사이드 이너 어셈블리(570)에 제1 방향으로 양단에서 사이드 아우터 어셈블리(Side Outer Assembly, 580)가 결합될 수 있다. 사이드 아우터 어셈블리(580)에는 제2 실사이드(220)가 포함될 수도 있다.

상기 사이드 이너 어셈블리(570)와 사이드 아우터 어셈블리(580)는 실사이드부(200)의 제1 방향으로 축을 가지는 서브프레임과 차례로 용접을 통하여 결합될 수 있다. 따라서 기존의 마운트 부싱(30)과 같은 결합부재는 필요하지 않게 된다.

기존에는 해당 차종에 해당되는 프레임(10, 도 1a 참고)과 바디(20, 도 1a 참고)를 결합하여 차량 구조를 제작하였다. 그러나, 본 발명은 모듈화된 개별 프레임들을 바탕으로, 개별 브라켓을 통하여 개별 프레임들과 기둥부(550), 실사이드부(200) 및 그 외 차량 구조들을 용접 또는 기계적 결합에 의하여 결합하며 제작할 수 있게 된다. 그러므로, 모듈화에 따른 비용 절감 및 관리 편의의 경제적, 관리적인 효과를 제공하면서도, 내부 구조 최적화 및 충돌 강성 보강의 기능적인 효과도 함께 제공할 수 있다.

기존의 차량 구조에는 바디(20, 도 1a 참고)에 차량 구조의 실내 공간의 하부에 해당하는 하부부재(21, 도 1a 참고)가 포함되어 있으나, 본 발명에 있어서, 배터리 프레임(100)에 제3 방향으로 결합되는 플로어부(300)가 존재하게 되므로, 별개로 실내 공간의 하부를 위한 하부부재(21, 도 1a 참고)를 포함하고 있지 않을 수 있다. 그러므로, 넓은 면적 간의 결합이 이루어지는 부분이 없을 수 있으므로, 용접은 점 용접에 의하여 간편하고 빠르게 작업이 가능하며, 볼팅과 같은 기계적 결합으로도 가능한 장점이 있다.

이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기가 차체구조에 있어서, 상기 언급한 전기차 차체 구조에서 설명된 부분은 해당 설명을 인용하도록 한다.

본 발명의 또다른 실시예에 따른 전기차 차체 구조는, 서로 교차하는 제1방향 및 제2방향에 의해 정의되는 평면상에서, 내부의 배터리가 위치되는 내부 공간인 배터리 영역(900)을 정의하는 배터리 프레임(100)과, 상기 내부 공간에 수용되는 배터리팩과, 상기 배터리 프레임(100)에 결합하며, 상기 배터리팩 상에 배치되는 플로어부(300)와, 상기 플로어부(300) 상에 설치되는 기둥 브라켓(510)을 포함하는 배터리 유닛 및 상기 배터리 유닛 상에 배치되며, 상기 기둥 브라켓(510)을 통하여 상기 배터리 유닛과 결합되는 바디를 포함한다.

기존에 마운트 부싱에 의하여 결합되던 차체 구조와 달리, 본 발명의 일실시예에 따른 바디는 기둥 브라켓으로 상기 배터리 유닛과 결합되어, 배터리가 위치되는 영역이 최대화되면서도 구조적 강성이 높아지는 효과를 제공할 수 있다.

이하, 전기차에 있어서, 상기 언급한 전기차 차체 구조(2)에서 설명된 부분은 해당 설명을 인용하도록 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 전기차는, 배터리 팩과, 상기 배터리 팩이 위치되는 배터리 영역(900)의 둘레를 따라 폐단면을 형성하는 배터리 프레임(100)과, 상기 배터리 프레임(100)과 적어도 일부가 접촉되어 고정되는 실사이드부(200)와, 상기 배터리 프레임(100)이 형성하는 상기 배터리 영역(900)의 개방된 일면을 커버하고, 내부에 위치되는 상기 배터리 팩을 고정하는 바닥부와, 상기 배터리 프레임(100)의 개방된 또 다른 일면에 위치되어 커버하는 플로어부(300)와, 상기 플로어부(300)에 일정한 간격으로 배치되어 고정되고, 상기 배터리 프레임(100)의 외측에 위치되며, 차량의 폭 방향인 제1 방향으로 연장형성되는 크로스 멤버(400)와, 상기 플로어부(300)에 고정되되, 상기 크로스멤버가 고정된 위치보다 상기 제1 방향으로 먼 곳에 위치되는 기둥 브라켓(510)과, 상기 배터리 프레임(100)의 측면으로, 상기 제1 방향과 평행한 측면 중 적어도 하나에 구비되는 프런트 프레임(600)과, 상기 배터리 프레임(100)의 다른 측면에 구비되되, 상기 프런트 프레임(600)이 위치된 측면과 평행한 면에 위치되는 리어 프레임(700) 및 상기 기둥 브라켓(510)에 연결되며 차량의 높이 방향인 제3 방향으로 연장되는 기둥부(550)를 포함한다.

상기와 같은 전기차는, 제1 방향으로 배터리 영역(900)이 최대화되고, 제1 방향의 외력에 대하여 강성이 좋고 흡수능이 효율적이어서, 배터리 프레임(100)의 뒤틀림 및 변형이 적게 일어나는 효과를 제공할 수 있다. 또한, 차량의 모듈화가 가능하여 제작 및 부품 보관의 편리성이 도모되며 경제적으로 효율적인 효과를 제공할 수 있다.

그리고, 상대적 강성이 좋은 강재로서 차체 구조를 형성할 수 있고, 기존의 다른 재료와 강성이 비슷하면서도 경량화 할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상의 변화 없이 통상의 기술자에 의해서 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.

1: 기존의 차체 구조 2: 전기차 차체 구조
10: 프레임 11: 세로방향부재
12: 가로방향부재 20: 바디
21: 하부부재 30: 마운트 부싱
100: 배터리 프레임 110: 서브프레임
111: 제1 서브프레임 112: 제2 서브프레임
113: 제3 서브프레임 114: 제4 서브프레임
121: 제1 면 122: 제2 면
123: 제 3면 124: 제4 면
125: 홈부 130: 접합부분
200: 실사이드부 210: 제1 실사이드
211: 인입홈 212: 결합형상
220: 제2 실사이드 230: 실사이드 보강부
231: 제1 보강부재 231a: 고정부분
231b: 굴곡부분 232: 제2 보강부재
240: 중공부 300: 플로어부
310: 제1 단 320: 제2 단
330: 플랜지 400: 크로스 멤버
401: 크로스 홈 402: 크로스멤버 플랜지
510: 기둥 브라켓 511: A 기둥 브라켓
512: C 기둥 브라켓 550: 기둥부
560: 대쉬 어셈블리 570: 사이드 이너 어셈블리
600: 프런트 프레임 700: 리어 프레임
800: 실사이드 브라켓 810: 제1 플랫부
820: 제2 플랫부 830: 절곡부분
900: 배터리 영역

Claims

차량의 폭 방향인 제1 방향으로 연장된 제1 서브프레임 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장되며 상기 제1 서브프레임과 연결되는 제3 서브프레임을 포함하며 내부에 배터리 수용 공간인 배터리 영역이 형성되는 배터리 프레임과, 상기 배터리 프레임에 결합되며 상기 배터리 수용 공간 상에 배치되는 플로어부와, 상기 제1 방향으로 연장되며 상기 플로어부 상에 배치되는 크로스 멤버를 포함하는 배터리 유닛; 및
상기 배터리 유닛 상에 배치되는 바디;를 포함하는 전기차 차체 구조.
배터리가 장착되는 배터리 영역이 정의되고, 상기 배터리 영역의 둘레를 따라 위치되는 배터리 프레임; 및
차량의 폭 방향인 제1 방향으로 상기 배터리 프레임과 맞닿아 배치되며, 차량의 길이 방향인 제2 방향으로 연장 형성되는 실사이드부;를 포함하는 전기차 차체 구조.
제2항에 있어서,
상기 배터리 프레임은,
복수의 서브프레임이 결합되어 형성되고,
상기 서브프레임은,
상기 제1 방향으로 연장되는 제1 서브프레임과, 상기 제1 서브프레임과 적어도 일부가 평행한 제2 서브프레임과, 상기 제2 방향으로 연장되는 제3 서브프레임 및 상기 제3 서브프레임과 적어도 일부가 평행한 제4 서브프레임이 일체로 연결되어 폐단면을 형성하며,
상기 배터리 프레임의 개방된 일면을 커버하는 플로어부;를 더 포함하는 전기차 차체 구조.
제3항에 있어서,
상기 플로어부는,
상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향으로 상기 배터리 프레임보다 돌출되어 형성된 플랜지를 더 포함하고,
상기 플랜지에 상기 실사이드부의 적어도 일부가 맞닿는 전기차 차체 구조.
제3항에 있어서,
상기 플로어부에 고정되되, 상기 배터리 영역의 외부에 위치되고, 상기 제1 방향으로 연장 형성되는 크로스 멤버;가 더 포함되는 전기차 차체 구조.
제2항에 있어서,
상기 배터리 프레임은,
상기 배터리 영역에 가깝게 형성되며 차량의 높이 방향인 제3 방향으로 일정한 길이를 갖는 제1 면;
상기 제1 면과 평행하게 형성되며 상기 제1 면과 소정거리 이격되는 제2 면;
상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제3 면; 및
상기 제3 면과 평행한 제4 면; 을 포함하고,
상기 제1 면 내지 제4 면의 길이 방향에 수직한 단면이 폐단면을 이루는 전기차 차체 구조.
제6항에 있어서,
상기 제1 면의 적어도 일부가 상기 제2 면을 향하여 굴곡지거나 절곡된 홈부가 형성되고, 상기 홈부는 상기 제2 방향으로 연속되는 전기차 차체 구조.
제2항에 있어서,
상기 실사이드부는,
제1 실사이드와,
상기 제1 실사이드와 접하고 상기 제1 실사이드와 함께 상기 제2 방향으로 연속되는 중공부를 형성하는 제2 실사이드를 포함하고,
상기 제1 실사이드의 적어도 일부는 상기 배터리 프레임과 접촉 고정되는 전기차 차체 구조.
제6항에 있어서,
상기 실사이드부는,
제1 실사이드와,
상기 제1 실사이드와 접하고 상기 제1 실사이드와 함께 상기 제2 방향으로 연속되는 중공부를 형성하는 제2 실사이드를 포함하고,
상기 제1 실사이드의 상기 제3 방향과 평행한 면인 제1 부분의 적어도 일부분이 상기 제2 면과 맞닿아 고정되는 전기차 차체 구조.
제4항에 있어서,
상기 플로어부는,
상기 배터리 영역에서 차량의 높이 방향인 제3 방향으로 소정 간격을 두고 평행하게 형성되는 제1 단; 및
상기 제1 단으로부터 연속되되, 상기 제3 방향으로 높이가 상이한 제2 단;을 포함하고,
상기 플랜지는 상기 제2 단으로부터 연장 형성되며,
상기 제2 단에서 상기 배터리 프레임과 고정되는 전기차 차체 구조.
제10항에 있어서,
상기 배터리 프레임은 상기 플로어부의 상기 제2 단과 고정되는 제3 면을 포함하고 형성되며,
상기 제2 단과 제3 면은 용접 결합되거나, 상기 제2 단에 형성된 제1 결합홀과 상기 제3 면에 형성된 제2 결합홀에 핀 또는 너트와 볼트로 기계적 결합된 것을 특징으로 하는 전기차 차체 구조.
제6항에 있어서,
상기 배터리 프레임의 일측에 실사이드 브라켓이 위치되고,
상기 실사이드 브라켓과 상기 실사이드부가 고정되는 전기차 차체 구조.
제12항에 있어서,
상기 실사이드 브라켓은,
상기 제2 면과 적어도 일부분이 접촉되는 면인 제1 플랫부와, 상기 제1 플랫부로부터 연장되고, 상기 실사이드부를 상기 제3 방향으로 지지하는 제2 플랫부가 형성되는 전기차 차체 구조.
제8항에 있어서,
상기 제1 실사이드와 상기 제2 실사이드의 사이에 위치되는 실사이드 보강부는,
상기 제1 실사이드와 맞닿아 고정되고, 상기 제2 실사이드를 향하여 굴곡진 부분을 포함하며,
상기 제1 방향으로의 충격을 흡수하는 전기차 차체 구조.
제2항에 있어서,
상기 배터리 프레임의 일면에는 상기 제2 방향으로 연장되는 프런트 프레임 또는 리어 프레임이 용접 결합되는 전기차 차체 구조.
제3항에 있어서,
상기 플로어부의 일부분에는 차량의 높이 방향인 제3 방향으로 위치되는 기둥부를 연결하는 기둥 브라켓이 기계적 결합으로 고정되는 전기차 차체 구조.
제16항에 있어서,
상기 기둥 브라켓이 복수 개 구비되고,
상기 기둥 브라켓의 사이에 위치되는 대쉬 어셈블리를 더 포함하는 전기차 차체 구조.
배터리가 위치되는 배터리 영역이 정의되고,
상기 배터리 영역을 둘러싸고 형성되며, 차량의 폭방향인 제1 방향으로 연장되는 제1 서브프레임과 상기 제1 서브프레임과 적어도 일부가 평행한 제2 서브프레임와 차량의 길이방향인 제2 방향으로 연장되는 제3 서브프레임 및 상기 제3 서브프레임과 적어도 일부가 평행한 제4 서브프레임이 연결되어 형성되는 배터리 프레임;
상기 제3 서브프레임 또는 상기 제4 서브프레임과 맞닿아 위치되고, 상기 제2 방향으로 연속되어 형성되는 제1 실사이드와,
상기 제1 실사이드와 접하며 상기 제1 실사이드와 결합된 상태에서 내부에 중공부가 형성되는 제2 실사이드를 포함하는 실사이드부;
상기 배터리 프레임의 개방된 일면을 커버하며, 적어도 일부분이 상기 실사이드부와 접촉되되,
상기 배터리 영역에서 차량의 높이방향인 제3 방향으로 소정 간격을 두고 평행하게 형성되는 제1 단과, 상기 제1 단으로부터 연속되되, 상기 제3 방향으로 높이가 상이한 제2 단과, 상기 제1 방향으로 상기 배터리 프레임보다 돌출되어 형성되는 플랜지는 상기 제2 단으로부터 연장 형성되며, 상기 제2 단에서 상기 배터리 프레임과 고정되는 플로어부;
상기 플로어부에 고정되고, 상기 제1 방향으로 연속되며, 상기 제2 방향으로 일정 간격으로 배치된 복수개의 크로스멤버; 및
상기 제1 실사이드와 상기 제2 실사이드가 형성하는 상기 중공부에 위치되고, 상기 제1 실사이드에 고정되며, 상기 제2 실사이드를 향하여 굴곡지는 제1 보강부재와, 상기 제1 보강부재와 끼움 결합되고, 상기 제1 보강부재보다 상기 제3 방향의 폭이 좁게 형성된 제2 보강부재를 포함하고, 상기 제2 방향으로 연속되는 실사이드 보강부를 포함하는 전기차 차체 구조.
제18항에 있어서,
상기 플로어부에 고정되는 기둥 브라켓이 더 구비되고,
상기 기둥 브라켓은,
상기 제3 방향으로 연장되어 승객 탑승 공간을 형성하는 기둥부가 연결되는 전기차 차체 구조.
제18항에 있어서,
상기 배터리 프레임의 상기 제3 서브프레임 및 상기 제4 서브프레임과, 상기 실사이드부의 사이에 위치되는 실사이드 브라켓이 구비되고,
상기 실사이드 브라켓의 적어도 일부분은 상기 실사이드부를 상기 제3 방향으로 지지하는 전기차 차체 구조.
서로 교차하는 제1방향 및 제2방향에 의해 정의되는 평면상에서, 내부 공간을 정의하는 배터리 프레임과, 상기 내부 공간에 수용되는 배터리팩과, 상기 배터리 프레임에 결합하며, 상기 배터리팩 상에 배치되는 플로어부와, 상기 플로어부 상에 설치되는 기둥 브라켓을 포함하는 배터리 유닛; 및
상기 배터리 유닛 상에 배치되며, 상기 기둥 브라켓을 통하여 상기 배터리 유닛과 결합되는 바디; 를 포함하는 전기차 차체 구조.
배터리 팩;
상기 배터리 팩이 위치되는 배터리 영역의 둘레를 따라 폐단면을 형성하는 배터리 프레임;
상기 배터리 프레임과 적어도 일부가 접촉되어 고정되는 실사이드부;
상기 배터리 프레임이 형성하는 상기 배터리 영역의 개방된 일면을 커버하고, 내부에 위치되는 상기 배터리 팩을 고정하는 바닥부;
상기 배터리 프레임의 개방된 또 다른 일면에 위치되어 커버하는 플로어부;
상기 플로어부에 일정한 간격으로 배치되어 고정되고, 상기 배터리 프레임의 외측에 위치되며, 차량의 폭 방향인 제1 방향으로 연장 형성되는 크로스 멤버;
상기 플로어부에 고정되되, 상기 크로스 멤버가 고정된 위치보다 상기 제1 방향으로 먼 곳에 위치되는 기둥 브라켓;
상기 배터리 프레임의 측면으로, 상기 제1 방향과 평행한 측면 중 적어도 하나에 구비되는 프런트 프레임;
상기 배터리 프레임의 다른 측면에 구비되되, 상기 프런트 프레임이 위치된 측면과 평행한 면에 위치되는 리어 프레임; 및
상기 기둥 브라켓에 연결되며 차량의 높이 방향인 제3 방향으로 연장되는 기둥부;를 포함하는 전기차.