WO2022119176A1 - 전기차의 차체 - Google Patents

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WO2022119176A1
WO2022119176A1 PCT/KR2021/016716 KR2021016716W WO2022119176A1 WO 2022119176 A1 WO2022119176 A1 WO 2022119176A1 KR 2021016716 W KR2021016716 W KR 2021016716W WO 2022119176 A1 WO2022119176 A1 WO 2022119176A1
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WO
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coupled
cross member
frame
electric vehicle
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이홍우
김재현
석동윤
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주식회사 포스코
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle body of an electric vehicle capable of efficiently responding to a front or rear collision.
  • the vehicle basically absorbs the collision energy from the front or rear as much as possible in the event of a collision, and minimizes the transfer of load to the space for passengers or, in the case of electric vehicles, to the space where the battery is installed.
  • the anti-intrusion zone of the vehicle body which must suppress the penetration of crash loads and prevent deformation, is designed strongly. Inevitably, this becomes a factor that increases the weight of the vehicle body.
  • Patent Document 1 JP 5698581 B2
  • An object of the present invention is to provide a vehicle body of an electric vehicle capable of minimizing penetration of a crash load into a passenger space and a battery space during a front or rear collision.
  • a vehicle body of an electric vehicle includes: a front side member coupled to a front bumper beam on one side and having a first branching portion and a second branching portion formed to be branched on the other side; a first front cross member extending along a width direction of the vehicle body and coupled to the first branching part and the second branching part; a side seal extending along the longitudinal direction of the vehicle body and coupled to the second branch; a front sub frame coupled to the front side member; and a reinforcing member extending along a longitudinal direction of the vehicle body, comprising a battery case coupled to the first front cross member and the side sill, wherein the first branch portion and the first front cross member are coupled to each other.
  • the coupling position and the first coupling position where the first branch portion and the front sub frame are coupled may overlap a cross-section of the reinforcing member in a virtual cross-section extending in the longitudinal direction of the vehicle body.
  • a vehicle body of an electric vehicle includes: a rear side member having one side coupled to a rear bumper beam; a first rear cross member extending along the width direction of the vehicle body and coupled to the rear side member; a side seal extending along the longitudinal direction of the vehicle body and coupled to the rear side member; a rear sub frame coupled to the rear side member at one side and coupled to the first rear cross member at the other side; and a reinforcing member extending along a longitudinal direction of the vehicle body, and comprising a battery case coupled to the first rear cross member and the side sill, wherein the rear subframe and the first rear cross member are coupled to each other.
  • the coupling position may overlap a cross-section of the reinforcing member on a virtual cross-section extending in the longitudinal direction of the vehicle body.
  • the load is distributed from the vehicle body during a front or rear collision to effectively suppress penetration and deformation of the collision load and It has the effect of reducing the weight.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a vehicle body of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a bottom view illustrating a vehicle body of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, and is in a state before attaching a battery case and a sub-frame.
  • FIG 3 is a side view illustrating a vehicle body of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, in a state before attaching a battery case and a sub-frame.
  • FIG. 4 is a bottom view illustrating a vehicle body of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, in which a battery case and a sub-frame are attached.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 4 , in which the battery case and the sub-frame are attached.
  • FIGS. 6 and 7 are enlarged perspective views illustrating coupling between a first front cross member and a battery case in a vehicle body of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 8 is a diagram corresponding to Fig. 4 for explaining the path of the collision load.
  • Fig. 9 is a diagram corresponding to Fig. 5 for explaining the path of the collision load.
  • FIG. 10 is an enlarged view of a part of FIG. 5 .
  • an energy absorption zone that maximally absorbs collision energy during a front or rear collision
  • a non-penetration zone that suppresses penetration of a collision load and prevents deformation as a passenger space and a battery space
  • the energy absorbing region is designed to be relatively weak to induce deformation, thereby preventing the transfer of the impact load to the non-penetrating region.
  • the non-penetrating area must be designed to be relatively strong so that it is not deformed to protect the passenger space and the battery space.
  • the most efficient way to distribute the load is by increasing the number of load support members.
  • the non-penetrating area is a space where the battery needs to be installed, so the load support member cannot be formed. Deformation should be prevented only by the members surrounding the battery space.
  • an electric vehicle means a variety of vehicles that receive a power source from a battery and move a transported object such as a person, an animal, or an object from a departure point to a destination. Such vehicles are not limited to vehicles traveling on roads or tracks.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a vehicle body of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a bottom view illustrating a vehicle body of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a side view, in a state before attaching the battery case and the sub-frame.
  • 4 is a bottom view illustrating a vehicle body of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 4 , in which the battery case and the sub-frame are attached.
  • the skeletal structure of the vehicle body may include a side member extending in the longitudinal direction (X) of the vehicle and constituting the side surface of the vehicle body, and a plurality of cross members extending in the width direction (Y) of the vehicle and coupled to both side members. have.
  • a plurality of cross members are coupled to the side members at a distance from each other from the front end to the rear end of the vehicle body, and the side members are coupled to the front side member 110 according to a position to which the cross member is coupled or a position relative to a floor panel (not shown). ), the rear side member 210, and the like.
  • the side sill 300 may be provided on the side of the vehicle to protect the passenger space in the event of a side collision and to form the outer shape of the side.
  • the battery case 400 may be mounted in the middle of the vehicle body of the electric vehicle according to an embodiment of the present invention, and for this purpose, the battery space 40 in which the battery case is mounted is provided in the vehicle body of the electric vehicle can be provided.
  • the battery case may be formed to include a plurality of battery cells 401 capable of charging and discharging.
  • a floor panel for partitioning a passenger space in which a passenger is boarded may be installed.
  • the non-penetrating region 10 of the battery space 40 and the passenger compartment, and the energy absorbing regions 20 and 30 disposed in front of and behind the non-penetrating region are indicated for better understanding.
  • the vehicle body of an electric vehicle includes a front side member 110 , a first front cross member 120 , a side sill 300 , and a front sub It may include a frame 150 and a battery case 400 .
  • the front side members 110 may be provided in pairs and may be respectively disposed on left and right sides of the vehicle body in the width direction Y while extending along the longitudinal direction X of the vehicle body.
  • the front side member 110 may be disposed to be inclined to form an angle at an angle rather than parallel to the center line O extending in the longitudinal direction X of the vehicle body. More specifically, the two front side members 110 may be disposed to approach each other toward the rear.
  • the inclined arrangement of the front side member 110 is because both ends of the front bumper beam 60 (refer to FIG. 2 ) have curvature toward the rear, so that the collision load applied to the front side member enters in an oblique line. By setting the angle of the front side member almost parallel to the direction of the load, the impact load can be transmitted to the maximum possible.
  • the front side member 110, the front bumper so that the center point of one end connected to the front bumper beam 60, that is, the front end is placed at a position between 20% and less than 30% from the outside to the inside of the entire vehicle width, can be connected to the beam.
  • the front side member 110 is connected to the front bumper beam 60 at a position corresponding to 25% from the outside to the inside of the entire vehicle width, a small overlap collision (the speed of the vehicle at a speed of 64 km/h) When only 25% of the full width of the driver's seat or front passenger's seat collides with an obstacle), the front side member can play a role in resisting the impact load.
  • the front side member 110 may effectively transmit a collision load coming from the front bumper beam 60 to the front side member to the vehicle body via the first front cross member 120 , etc.
  • the front side member may play a role such as inducing the width direction (Y) behavior of the vehicle.
  • the other of the two front side members includes the configurations of the front side members described symmetrically and can be arranged symmetrically.
  • the front side member 110 may include a front part 111 , and a first branch part 112 and a second branch part 113 branched from the front part.
  • the front part 111 constitutes a front part of the front side member 110 and is a member extending in a straight line.
  • One end of the front part ie, the front end, may be connected to the front bumper beam 60, and the other end, ie, the rear end, is the first branch 112 or the second branch 113, or the first branch and the second branch. It can be connected to the second branch.
  • the front part 111 may be formed of, for example, a tubular member having a cross-sectional shape such as a quadrangle, but is not limited thereto, and is a member made of a single plate having a cross-sectional shape bent or curved to have an open cross-section, or two It may be formed of a member joined to the above plate materials.
  • the front part 111 may be made of, for example, a metal material such as steel, using a press, such as Forming, Stamping, Bending, Roll Forming, or a combination thereof. can be molded by
  • the front part 111 may be made of a plate material such as 980 XF (extra formability) steel with a thickness of 1.5 mm to 1.7 mm produced by the present applicant.
  • 980 XF steel is a steel grade showing high elongation while having a tensile strength of 980 MPa or more and a yield strength of 600 MPa or more.
  • the first branching portion 112 is branched from the other end of the front portion 111 in the first direction.
  • the first branch unit may constitute a rear inner member of the front side member 110 . Accordingly, one end of the first branch portion, that is, the front end may be connected to the other end of the front portion.
  • the first branch 112 may be formed of, for example, a tubular member having a cross-sectional shape such as a square, but is not necessarily limited thereto, and a member made of a single plate material having an open cross-section or a curved cross-sectional shape; Alternatively, it may be formed of a member joined to two or more plate materials.
  • the other side of the first branch 112 may be connected to the front surface of the first front cross member 120 extending in the width direction Y of the vehicle body and the front surface of the dash panel 130 .
  • the other side of the first branch 112 may be bent downward, thereby forming the curved portion 114 (refer to FIG. 5 ).
  • the curved portion is in contact with the front surface of the dash panel 130 , and one side of the curved portion is in surface contact with the front surface of the first front cross member 120 , and may be fixed, for example, by welding.
  • the coupling position P of the first branch portion 112 and the first front cross member 120 may be determined according to the number of divisions in the space in the battery case 400 . have.
  • the first branching part 112 corresponds to 1/3 of the length in the width direction (Y) from the side frame 420 to be described later of the battery case. and a coupling position P of the first front cross member 120 may be aligned.
  • the coupling positions of the first branching part and the first front cross member may be aligned to correspond to a quarter point of the length of the width direction (Y) from the side frame of the battery case.
  • the first branch 112 may be formed continuously and integrally with the front portion 111 to extend linearly following the front portion.
  • the drawings show examples in which the first branch portion extends in a straight line from the front portion, the present invention is not limited thereto.
  • the first branch portion may have a cross-sectional shape corresponding to the cross-sectional shape of the front part.
  • the second branch 113 may be fixed to the first branch or the front part by, for example, welding.
  • the second branching portion 113 branches from the other end of the front portion 111 in a second direction different from the first direction.
  • the second branch unit may constitute a rear outer member of the front side member 110 .
  • the second branch 113 may be bent or curved to have an overall L-shape when viewed from above.
  • one side of the one end of the second branch 113 may be fixed to the side of the first branch 112 by welding, for example, and the other end of the second branch 113 is located in the longitudinal direction (X) of the vehicle. ) may be connected to the side sill 300 of the vehicle body and the first front cross member 120 .
  • the other end of the second branch 113 is fixed to the front surface of the side sill 300 and the first front cross member 120 by welding, for example, so that the side sill and the first front cross member are separated from each other. can be touched at the same time.
  • Ends of the second branch 113 come into contact with the front and lower surfaces of the first front cross member 120 , so that the second branch can reliably transmit the collision load to at least the first front cross member.
  • the end of the second branch portion 113 contacts the front surface of the side seal 300 and is fixed to the end of the side seal, so that the second branch portion can transmit a collision load also to the side seal.
  • the front side member 110 is not limited to the above-described configuration.
  • the second branch 113 may be formed continuously and integrally with the front portion 111 to extend linearly following the front portion, while the first branch 112 may be formed as a second branch.
  • it may be fixed to the side of the front part by, for example, welding.
  • connecting the first branching part 112 or connecting the second branching part 113 continuously and integrally with the front part 111 is one of the first front cross member 120 or the side seal 300 . It can be selected depending on which side will transmit more of the impact load.
  • the front side member 110 may be manufactured by forming the front part 111 , the first branching part 112 , and the second branching part 113 , respectively, and then connecting and fixing them to each other by welding, for example.
  • the degree of freedom in assembling, dimensioning, material, etc. can be expanded in manufacturing the front side member.
  • the first branch part 112 and the second branch part 113 may be made of, for example, a metal material such as steel, and the front part 111 , the first branch part 112 , and the second branch part 113 . ), the integral front portion and the first branch portion, or the integral front portion and the second branch portion may be formed using, for example, machining such as stamping and roll forming.
  • first branching part 112 and the second branching part 113 may be made of a plate material such as 1470 HPF (Hot Press Forming) steel with a thickness of about 1.7mm to 2.0mm produced by the present applicant.
  • 1470 HPF steel is a steel grade that can freely form parts while obtaining a tensile strength of 1,470 MPa or more.
  • the first branch portion 112 and the second branch portion 113 may be formed of a material having a strength higher than that of the front portion 111 . In this way, the shock absorbing ability of the front side member can be maximized through the combination of the strengths of the plates forming the front side member 110 .
  • first branch portion 112 and the second branch portion 113 may be formed to be thicker than the thickness of the front portion 111 .
  • the branch portions that are relatively thicker than the front portion may strengthen the support rigidity of the front side member 110 itself in the event of a front collision of the vehicle. Accordingly, the first branching portion and the second branching portion can maximize the shock absorption ability of the front side member.
  • the first front cross member 120 extends in the width direction Y of the vehicle and is connected to the first branch 112 and the second branch 113 of the front side member 110 in the longitudinal direction of the vehicle. It is possible to connect two side seals 300 extending to (X) and constituting the side surface of the vehicle body.
  • the vehicle body of the electric vehicle may further include a second front cross member 140 extending in the width direction Y of the vehicle and connecting both front side members 110 to each other.
  • the second front cross member 140 may be positioned in front and above the first front cross member 120 to be coupled to the first branch portions 111 of both front side members 110 .
  • the first and second front cross members 120 and 140 may be provided as, for example, tubular members having an empty hollow inside and having a polygonal cross-sectional shape greater than or equal to a rectangle, but is not limited thereto, and has an open cross-section. It may be formed as a member made of a single plate material having a bent or curved cross-sectional shape, or a member made by joining two or more plate materials.
  • first and second front cross members 120 and 140 are coupled to both front side members 110 , it is possible to reduce the weight while maintaining torsional or bending rigidity of the vehicle body.
  • the first and second front cross members 120 and 140 employ, for example, ultra-high-strength steel of 980 MPa or higher, so that an optimal combination for adding rigidity to the front cross members and reducing weight can be achieved.
  • first and second front cross members 120 and 140 may be made of a plate material such as 1470 Martensitic (MART) steel having a thickness of 1.1 mm to 1.5 mm produced by the present applicant.
  • 1470 MART steel has a tensile strength of 1,470 MPa or more and a yield strength of 1,050 MPa or more, which improves collision safety.
  • first front cross member 120 may have a greater thickness than the second front cross member 140 .
  • the side sill 300 may be formed and arranged to extend along the longitudinal direction (X) of the vehicle in the lower left and right sides of the vehicle body.
  • the side sill 300 may include a side sill inner panel and a side sill outer panel, and the side sill may be integrally coupled by welding the side sill inner panel and the side sill outer panel at the lower end or upper end thereof. . By joining the side sill inner panel to the floor panel, the side sill can be installed on the vehicle body.
  • the side seal 300 may be made of, for example, a metal material such as steel, and may be formed by forming, bending, roll forming, or a combination thereof using a press.
  • the side seal 300 may secure the collision performance of the side seal through adjustment of the material of the plate forming the side seal and the strength or thickness of the material. For example, by employing ultra-high-strength steel of 980 MPa or more, an optimal combination for reducing the weight of the side sill can be achieved.
  • the side seal 300 may be made of a plate material such as 1470 MART steel with a thickness of 1.1 mm to 1.3 mm produced by the present applicant.
  • the side sill 300 serves as an important body structure in response to front, rear and side collisions of a vehicle.
  • buckling easily occurs in various collision conditions, so that various types of reinforcement means can be supplemented inside the side sill.
  • the front sub-frame 150 is connected to two vertical members 152 in which both ends of the two horizontal members 151 extending in the vehicle width direction (Y) extend in the longitudinal direction (X) of the vehicle. It has a rectangular frame shape.
  • One of the horizontal members 151 may be provided with a mounting bracket for the steering gearbox, and both ends thereof may be provided with a mounting bracket for mounting one end of the suspension arm.
  • a first connection bracket 153 extending in the longitudinal direction X of the vehicle may be installed at the rear end of the vertical member 152 . Since a bolt hole is formed in the first connection bracket, the first connection bracket may be coupled to the end of the first branch portion 112 of the front side member 110 by bolting.
  • first connection bracket 153 may be bolted to the bottom surface at the end of the curved portion 144 in the first branch portion 112 to be coupled.
  • the end of the first connecting bracket and the first branching portion constitutes the first coupling position (P1).
  • the first coupling position P1 between the first connection bracket 153 and the ends of the first branch 112 is the first It is positioned adjacent to the coupling position P between the branch and the first front cross member.
  • the vertical member 152 may be coupled to the front side member 110 by bolting respectively at the front end and the rear end.
  • the engaging point with the rear end is referred to as a second engaging position (P2)
  • the engaging point with the front end is referred to as a third engaging position (P3).
  • the second coupling position P2 may be located to correspond to a branching point of the first branch portion 112 and the second branch portion 113 of the front side member 110 .
  • the front sub-frame 150 is coupled to the front side member 110 at a plurality of coupling positions P, P1, and P2, that is, at six coupling points, thereby increasing the coupling portion rigidity and stably attaching the front side member. can be mounted and supported.
  • FIGS. 6 and 7 are enlarged perspective views illustrating coupling between a first front cross member and a battery case in a vehicle body of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the battery case 400 has a substantially rectangular shape, and a plurality of battery cells 401 may be accommodated therein.
  • the battery case 400 may include a case body 402 and a cover (not shown).
  • the case body and the cover may be coupled to each other to form a space therein.
  • the cover may be formed of a high-strength plastic or a light metal such as aluminum that can secure sufficient strength while reducing weight and reducing cost.
  • the cover may be formed by injection molding or compression molding, and in the case of metal, the cover may be formed into a predetermined shape by press working or the like.
  • the case body 402 may be directly exposed to the outside and there is a high risk of breakage and damage by external foreign substances, it may be formed of metal to more effectively protect the battery cell 401 .
  • the case body 402 prepares the components by machining a material such as steel having an appropriate strength, for example, ultra-high strength steel having a tensile strength of about 980 MPa or more for weight reduction, and then assembling and combining these components.
  • a material such as steel having an appropriate strength, for example, ultra-high strength steel having a tensile strength of about 980 MPa or more for weight reduction, and then assembling and combining these components.
  • the battery case 400 will be described based on the case body 402 .
  • the case body 402 may include a plurality of bottom plates 410 , side frames 420 , and at least two reinforcing members 430 .
  • the bottom plate 410 is, for example, a flat plate made of metal such as steel. In the case body 402 , the bottom plate may serve as a member for supporting the battery cell 401 .
  • the height dimension of the side frame 420 may be changed in association with the size of the battery cell 401 embedded in the case body 402 .
  • a plurality of fastening holes 421 for coupling with the cover may be formed on the upper surface of the side frame.
  • At least four side frames 420 are provided to surround the plurality of bottom plates 410 , and both ends of each side frame are cut to be inclined at a predetermined angle (eg, about 45 degrees), and both ends of the corresponding other side frame and each other end respectively. Then, it can be joined by welding such as arc welding or laser welding.
  • the side frame 420 may be formed to have a closed cross-section of a rectangular shape as a whole by using a metal such as steel.
  • the side frame may constitute a side wall.
  • the side frame 420 constitutes a 'ring (a form in which the connection is not broken and is strongly connected)' that partitions the non-penetrating area of the vehicle body, thereby preventing the penetration of the crash load into the battery case 400 . can play a role.
  • the front and rear side frames 420 are concave in the height direction (Z) from the bottom at a predetermined position and pass through the front and rear side frames in the width direction (eg, the X direction in the drawing) through a coupling groove ( 422) may be formed.
  • the coupling groove 422 may be formed to have a shape corresponding to the cross-sectional shape of the reinforcing member 430 , so that when the ends of the reinforcing member are fitted into the coupling groove, they may be shape-fitted with each other.
  • the bottom plate 410 and the side frame 420 may be coupled to each other by welding, such as arc welding.
  • the sole plate may be welded to the underside of the side frame.
  • the case body 402 may have an internal space by a side frame forming a closed cross-section around the plurality of bottom plates.
  • a mounting frame 440 necessary for fixing the battery case to the vehicle body may be coupled to a surface constituting the outer surface of the battery case in the side frame 420 .
  • a flange may be formed on the mounting frame, and the flange of the mounting frame may be welded to the outer surface of the side frame by arc welding or the like.
  • the mounting frame 440 may be mounted outside the portion where the coupling groove 422 is formed in the front and rear side frame 420 .
  • the mounting frame 440 may be fixed to, for example, the first front cross member 120 , the side sill 300 of the vehicle body, and the first rear cross member 220 to be described later by bolting or the like. Accordingly, the battery case 400 may be fixed to the vehicle body.
  • the mounting frame 440 may act as a member corresponding to the first collision among the battery cases 400 during a collision.
  • the reinforcing member 430 may include a lower reinforcing material 431 and an upper reinforcing material 432 coupled to an upper portion of the lower reinforcing material.
  • the reinforcing member may extend over the entire length along the longitudinal direction (X) of the case body 402 .
  • the lower reinforcing material 431 and the upper reinforcing material 432 may be formed, for example, by machining a single sheet of metal such as steel.
  • the reinforcing materials may be formed by bending or roll forming.
  • the reinforcing materials 431 and 432 are manufactured by roll forming, it is possible to form ultra-high-strength steel materials having a tensile strength of about 980 MPa or more without difficulty. Moreover, in roll forming, there is an advantage in that it is easier to correct the spring back compared to press forming and the corner radius of the reinforcing member can be reduced.
  • the lower reinforcing material 431 and the upper reinforcing material 432 may be made of a plate material such as 1470 MART steel with a thickness of 0.9mm to 1.1mm produced by the present applicant.
  • the lower reinforcement 431 may have a substantially hat-shaped cross-sectional shape by bending a single plate having a predetermined width and length several times. Accordingly, the lower reinforcement may be formed in an approximately inverted U-shape, and flanges 433 may be provided at both ends in the width direction (Y).
  • the lower reinforcement 431 may be disposed between the plurality of bottom plates 410 and may be coupled to the bottom plates located on both sides in the width direction (Y).
  • the flange of the lower reinforcement and the end of the bottom plate may be watertightly joined to each other by welding such as arc welding, laser welding, or the like.
  • Both ends of the lower reinforcement member 431 in the longitudinal direction (X) may meet the front and rear side frames 420 to be coupled to the front and rear side frames.
  • coupling grooves 422 are formed in the coupling portions of the front and rear side frames that meet the ends of the lower reinforcing member, so that the end of the lower reinforcing member may be fitted into the coupling groove to be shape-fitted.
  • front side and rear side side frames 420 may be seated on the flange 433 of the lower stiffener 431, while the ends of the lower stiffeners support the front side and rear side side frames in the width direction (eg, in the drawing In the X direction), it may protrude from the front and rear side frames, that is, from the outer surface of the battery case 400 .
  • Both ends of the lower reinforcement 431 penetrate the front and rear side frames 420 and protrude from the front and rear side frames in the longitudinal direction (X) of the lower reinforcement 434 of the front or rear projections 434
  • the length can range from 5 to 10 mm. If the length of the protrusion is less than 5 mm, it is difficult to weld, and if it exceeds 10 mm, interference with surrounding parts may occur, making it difficult to mount the battery case 400 .
  • a coating made of a plastic material such as, for example, an acrylic resin, an epoxy resin, a silicone resin, etc. may be additionally applied to a bonding portion of the components constituting the case body 402 , that is, a welding portion.
  • a metal member may be overlaid and joined to surround the welding part.
  • the upper reinforcement 432 may have a substantially hat-shaped cross-sectional shape by bending a single plate having a predetermined width and length several times. Accordingly, the upper reinforcement may be formed in a substantially U-shape, and may include flanges 433 at both ends in the width direction (Y).
  • the upper reinforcing material 432 may be disposed on the lower reinforcing material 4310 to be combined with the lower reinforcing material.
  • the upper stiffener and the lower stiffener may be joined to each other, for example, by welding such as spot welding, laser welding, or the like.
  • Both ends of the upper reinforcement 432 in the longitudinal direction (X) may be in contact with the front and rear side frames 420 .
  • the ends of the upper stiffeners may be terminated at the front and rear side frames without passing through the front and rear side frames.
  • the flange 433 of the upper reinforcement 432 covers the upper side of the battery cell 401 accommodated in the case body 402 and supports the arrangement of the battery cells to be maintained.
  • the upper reinforcing member 432 includes a plurality of intermediate cross members 160 that extend in the width direction Y of the vehicle and connect the side sills 300 on both sides of the vehicle body, and a first to be described later while being spaced apart from each other. 2 may be coupled to the rear cross member 240 . These intermediate cross members and second rear cross members may support the floor panel.
  • the reinforcing member 430 may be provided in at least two or more, and accordingly, the number of the bottom plate 410 may be one more than the reinforcing member. This means that the inside of the battery case 400 may be divided into three or more divisions in the width direction (Y).
  • the reinforcing member 430 may be positioned at 1/3 of the length of the battery case in the width direction (Y) from the side frame 420 , Two reinforcing members are provided.
  • the reinforcing member may be located at a 1/4 point of the length of the battery case in the width direction (Y) from the side frame, and a total of three reinforcing members may be provided, and 1 in the center
  • the arrangement of the reinforcing member at the /2 point may be selectively determined.
  • the number of the reinforcing members 430 may be determined according to the size of the collision applied from the outside and the number of the bottom plate 410 .
  • the reinforcing member 430 made of the lower reinforcing material 431 and the upper reinforcing material 432 of the bent hat-shaped cross section is disposed on the case body 402, and the reinforcing member extends along the bottom of the case body. While protruding into the inner space of the case body, a bent portion for absorbing shock is formed in the case body itself, so that high deformation resistance against a collision load can be secured.
  • the cover is coupled to the case body, thereby completing the battery case 400 .
  • the battery case is fixed to, for example, the first front cross member 120 , the side sill 300 , and the first rear cross member 200 of the vehicle body by bolting using the mounting frame 440 to be coupled to the vehicle body.
  • the front end of the lower reinforcement 431 that is, the front protrusion 434 has a predetermined gap with the first connection bracket 153 of the front sub frame 150 . can be spaced apart. Also, the front side frame of the side frame 420 of the battery case may be spaced apart from the first front cross member 120 by a predetermined gap.
  • the coupling position P between the first branch 112 of the front side member 110 and the first front cross member 120 is the reinforcing member (upper reinforcement).
  • the cross-section may be superimposed on a virtual cross-section extending in the longitudinal direction (X) of the vehicle body.
  • a coupling position between the first branch portion of the front side member and the first front cross member may be located at a height corresponding to the upper reinforcing member 432 of the reinforcing member 430 of the battery case.
  • the first coupling position also includes a reinforcing member (lower reinforcement member). ) may be superimposed on a virtual cross-section extending in the longitudinal direction (X) of the vehicle body.
  • the first coupling position between the first connection bracket of the front sub frame and the end of the first branch part may be located at a height corresponding to the lower reinforcement 431 among the reinforcement members 430 of the battery case.
  • the cross-section of the reinforcing member 430 means a surface of the reinforcing member in the YZ direction (direction orthogonal to the longitudinal direction (X) of the vehicle body).
  • a virtual cross-section is not an extension or structure of an actual reinforcing member, but a virtual cross-section extending along the longitudinal direction (X) of the vehicle body while retaining the cross-sectional shape of the reinforcing member as it is.
  • a plane it means a plane in a mathematical sense where the thickness is not set.
  • the longitudinal axis of the reinforcing member 430, the height direction centerline of the coupling position P between the first branch 112 of the front side member 110 and the first front cross member 120, and The height direction center line of the first coupling position P1 between the first connection bracket 153 of the front sub-frame 150 and the end of the first branch 112 may be arranged to cross and meet, but is not necessarily limited thereto. does not
  • the first coupling position P1 is located below the coupling position P between the first branch portion and the first front cross member.
  • the reinforcing member of the battery case 400 may serve to support the collision load transmitted from the front side member 110 .
  • the coupling position Q between the second branch portion 113 of the front side member 110 and the first front cross member 120 is in the longitudinal direction of the vehicle body.
  • a cross-section of the side frame 420 extending along (X) may be overlapped with a virtual cross-section extending in the longitudinal direction (X) of the vehicle body.
  • the cross-section of the side frame 420 means a surface of the side frame in the YZ direction (direction orthogonal to the longitudinal direction (X) of the vehicle body).
  • the virtual cross-section is not an extension or structure of an actual side frame, but a virtual plane in which the cross-section of the side frame is extended along the longitudinal direction (X) of the vehicle body while retaining the cross-sectional shape of the side frame. It means a plane of mathematical meaning that is not set.
  • the side frame of the battery case 400 may also serve to support the collision load transmitted from the front side member 110 .
  • the battery case 400 having the reinforcing member 430 and the side frame 420 is fixed to the vehicle body, so that the rigidity and collision resistance of the vehicle body can be improved.
  • the bottom of the case body 402 is divided into a plurality of bottom plates 410 and a lower reinforcement 431 of an open cross-section is disposed between the bottom plates,
  • the lower reinforcing material extends along the bottom of the case body and penetrates the side frame 420 and at the same time opens to the outside (ie, downwards) of the case body so that the hollow part of the lower reinforcing material is exposed to the outside of the battery case 400 .
  • FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 4 for explaining the path of the collision load
  • FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 5 for explaining the path of the collision load.
  • the front side member 110 may directly absorb collision energy entering the front part 111 from the front bumper beam 60 .
  • the first branch 112 is connected to the first front cross member 120 and the second branch 113 is connected to the side sill 300 , respectively, so that the front part 111 is ) may be distributed to the first front cross member and the side seal through the first branch and the second branch to be transmitted to the vehicle body.
  • a crash load exceeding the absorption capacity of the front side member 110 may be transferred to the members surrounding the battery space 40 under the floor panel while being connected to the front side member.
  • the side sill 300 may serve as a load-bearing member, whereas the first front cross member 120 does not have a load-bearing member.
  • the reinforcing member 430 of the battery case 400 is disposed to correspond to the point at which the collision load is transmitted from the first front cross member 120 , so that the battery space 40 ), it is possible to prevent the occurrence of internal deformation.
  • the first front cross member 120 when a collision load exceeding the absorption capacity of the front side member 110 is transmitted to the first front cross member 120 , the first front cross member is deformed and the battery case 400 is spaced apart by a predetermined gap. It comes into contact with the front side frame 420 of the. Then, since the front side frame of the battery case can be supported by the upper reinforcement 432 of the reinforcement member 430 therein, it is possible to prevent the impact load from penetrating into the battery space 40 .
  • the front sub-frame 150 may additionally absorb collision energy.
  • the front sub-frame 150 is connected to the end of the first branch 112 via the first connection bracket 153, thereby providing a collision load exceeding the absorption capacity of the front sub-frame through the first branch. 1 may be transmitted to the front cross member 120 and the vehicle body.
  • the first front cross member 120 When a collision load exceeding the absorption capacity of the front sub frame 150 is transmitted to the first front cross member 120 , the first front cross member is deformed and the first connection bracket 153 is spaced apart from the battery with a predetermined gap. The end of the lower reinforcement 431 of the case 400, that is, comes into contact with the protrusion 434 of the front. Then, the first connection bracket and the front sub frame can be supported by the lower reinforcement of the reinforcement member 430 protruding from the front side frame 420 of the battery case, so that the collision load penetrates into the battery space 40 . it can be prevented
  • the reinforcing member of the battery case can directly serve as a load supporting member.
  • the front side member 110 and the front sub frame ( 150), the first front cross member 120 and the battery case 400 may be organically connected to each other to constitute a load path.
  • collision load generated in the front of the vehicle can be distributed and transmitted to the rear of the vehicle body, collision performance of the electric vehicle to which the vehicle body according to an embodiment of the present invention is applied can be improved.
  • Such an electric vehicle has the advantage of securing crash performance and safety despite the increase in the weight of the vehicle and the reduction in the space of the vehicle body due to the loading of the battery. This may lead to an improvement in the commercial value of the vehicle.
  • a vehicle body of an electric vehicle may include a rear side member 210 , a first rear cross member 220 , and a rear subframe 250 .
  • the rear side members 210 may be provided in pairs and may be respectively disposed on left and right sides of the vehicle body in the width direction Y while extending along the longitudinal direction (X) of the vehicle body.
  • the rear side member 210 extends parallel to the center line O extending in the longitudinal direction X of the vehicle body by a predetermined length from the rear, and then the two rear side members are separated from each other toward the front. can be placed.
  • the rear side member 210 may effectively transmit the collision load coming from the rear bumper beam 70 to the vehicle body through the side sill 300 or the first rear cross member 220 .
  • the other of the two rear side members includes the configuration of the described rear side member symmetrically and can be arranged symmetrically.
  • One end, that is, the rear end of the rear side member 210 may be connected to the rear bumper beam 70 , and the other end, that is, the front end, may be connected to one rear side surface of the side sill 300 .
  • the rear side member 210 may be formed of, for example, a tubular member having a cross-sectional shape such as a square, but is not limited thereto, and is bent to have an open cross-section or a single plate member having a curved cross-sectional shape, or It may be formed of a member joined to two or more plate materials.
  • the rear side member 210 may be made of, for example, a metal material such as steel, and may be formed by forming using a press, stamping, bending, roll forming, or a combination thereof.
  • the rear side member 210 may be made of a plate material such as 980 XF steel having a thickness of about 1.3 mm to 1.5 mm produced by the present applicant.
  • the front side of the rear side member 210 may be bent downward, whereby the inclined portion 214 may be formed.
  • the end of the inclined portion may be in surface contact with the inner side surface of the side seal 300 .
  • the front end of the rear side member 210 may be fixed to the inner side surface of the side sill 300 of the vehicle body whose one side extends in the longitudinal direction X of the vehicle, for example, by welding or the like.
  • the rear side member may transmit a collision load to the side sill.
  • the configuration and arrangement of the rear side member 210 is not limited to the above-described example.
  • the first rear cross member 220 may connect between the rear side members 210 .
  • the first rear cross member may be connected to an inner side surface of the rear side member.
  • a rear sub-frame 250 to be described later may be mounted on the first rear cross member.
  • a vehicle body of an electric vehicle extends in the width direction (Y) of the vehicle, connects both side sills 300 , and a second rear cross member coupled to a front end of the rear side member 210 . (240) may be further included.
  • the second rear cross member 240 is positioned in front of the first rear cross member 220 , and may be coupled to a front end of the rear side member 210 .
  • An end of the rear side member may be fixed to the rear surface of the second rear cross member by welding, for example, and may come into contact with the side seal 300 and the second rear cross member at the same time.
  • the front end of the rear side member 210 is in contact with the rear surface of the second rear cross member 240 , so that the rear side member can reliably transmit the collision load to the second rear cross member.
  • the second rear cross member 210 may be positioned above the battery case 400 and coupled to the upper reinforcement 432 of the reinforcing member 430 .
  • the second rear cross member may support the floor panel.
  • the first and second rear cross members 220 and 240 may be provided, for example, as tubular members having a hollow inside and having a polygonal cross-sectional shape greater than or equal to a rectangle, but is not necessarily limited thereto, and has an open cross-section. It may be formed as a member made of a single plate material having a bent or curved cross-sectional shape, or a member made by joining two or more plate materials.
  • first and second rear cross members 220 and 240 are coupled to both rear side members 210, it is possible to reduce the weight while maintaining torsional or bending rigidity of the vehicle body.
  • the first and second rear cross members 220 and 240 employ, for example, ultra-high-strength steel of 980 MPa or higher, so that an optimal combination can be achieved for adding rigidity to the rear cross members and for weight reduction.
  • the first rear cross member 220 may be made of a plate material such as 1180 TRIP (Transformation Induced Plasticity) steel having a thickness of 1.1 mm to 1.3 mm produced by the present applicant.
  • 1180 TRIP steel is a steel grade whose elongation is improved to 45% or more while guaranteeing a tensile strength of 1180 MPa or more and a yield strength of 850 MPa or more.
  • the second rear cross member 240 may be made of a plate material such as 1470 MART steel having a thickness of 1.1 mm to 1.3 mm produced by the present applicant.
  • the second rear cross member 240 may have higher strength than the first rear cross member 220 .
  • the side sill 300 may be formed and disposed to extend along the longitudinal direction X of the vehicle from the lower left and right sides of the vehicle body, and may be coupled to an end of the second rear cross member 240 .
  • the side sill 300 serves as an important body structure in response to front, rear and side collisions of a vehicle.
  • the rear sub-frame 250 is connected to two vertical members 252 in which both ends of the two transverse members 251 extending in the vehicle width direction (Y) extend in the longitudinal direction (X) of the vehicle. It has a rectangular frame shape.
  • a mounting bracket for fixing the spring link of the suspension may be provided on the bottom of the rear subframe 250 , and a mounting bracket for a mount bush for mounting the power train may be provided.
  • the second connection bracket 223 extending in the longitudinal direction X of the vehicle may be installed on the first rear cross member 220 .
  • a bolt hole is formed in the second connection bracket, so that the second connection bracket can be coupled to the front horizontal member 251 of the rear sub-frame 250 by bolting.
  • the second connecting bracket and the front side horizontal member constitute the fourth coupling position (P4).
  • the vertical member 252 of the rear sub-frame 250 may be coupled to the middle of the rear side member 210 by bolting at the rear end.
  • the coupling point between the rear end and the rear side member is referred to as a fifth coupling position P5.
  • the rear sub-frame 250 is coupled to the rear side member 210 at a plurality of coupling positions P4 and P5, that is, at four coupling points, thereby increasing the coupling portion rigidity, and the rear side member and the first rear cross.
  • the member 220 may be stably mounted and supported.
  • the installation position of the second connection bracket 223 on the first rear cross member 220 constituting the fourth coupling position P4 is a space within the battery case 400 . may be determined according to the number of divisions of .
  • the first rear cross member 220 corresponds to 1/3 of the length in the width direction (Y) from the side frame 420 of the battery case 400 .
  • the fourth coupling position P4 in the second connection bracket 223 may be aligned.
  • the fourth coupling position in the second connection bracket of the first rear cross member is aligned to correspond to a 1/4 point of the length in the width direction (Y) from the side frame of the battery case.
  • the rear end of the lower reinforcement 431 that is, the rear protrusion 434 is the second connection bracket 223 of the first rear cross member 220 and the rear It may be spaced apart from the front side horizontal member 251 of the sub-frame 250 with a predetermined gap.
  • the rear side frame of the side frame 420 of the battery case may be spaced apart from the first rear cross member by a predetermined gap.
  • a fourth coupling position ( P4) may overlap a cross section of the reinforcing member (upper reinforcing member) on a virtual cross section extending in the longitudinal direction (X) of the vehicle body.
  • a fourth coupling position between the first connection bracket of the first rear cross member and the front side horizontal member of the rear sub frame may be located at a height corresponding to the upper reinforcement 432 among the reinforcement members 430 of the battery case.
  • the height direction center line of the position P4 may be arranged to cross and meet, but is not limited thereto.
  • the reinforcing member of the battery case 400 may serve to support the collision load transmitted from the rear sub-frame 250 .
  • the battery case 400 having the reinforcing member 430 is fixed to the vehicle body, so that the rigidity and collision resistance of the vehicle body can be improved.
  • the rear side member 210 may directly absorb collision energy coming from the rear bumper beam 70 .
  • the rear side member 210 has a side connected to the side sill 300 and an end connected to the second rear cross member 240 , so that the excessive collision load applied to the rear side member is absorbed by the side sill and the second rear cross member. It can be dispersed and transmitted to the vehicle body.
  • a crash load exceeding the absorption capacity of the rear side member 210 may be transferred to some members surrounding the battery space 40 under the floor panel while being connected to the rear side member.
  • the side sill 300 may serve as a load-bearing member, whereas the first rear cross member 220 does not have a load-bearing member.
  • the reinforcing member 430 of the battery case 400 is disposed to correspond to the point at which the collision load is transmitted from the first rear cross member 220 , so that the battery space 40 ), it is possible to prevent the occurrence of internal deformation.
  • the rear sub-frame 250 is coupled to the rear end of the vertical member 252, that is, the rear side member 210 at the fifth coupling position P5, in the case of a rear collision, the rear sub-frame is Some of the collision energy can be transferred.
  • the rear sub-frame 250 is connected to the first rear cross member 220 via the second connection bracket 223 , a part of the collision load exceeding the absorption capacity of the rear side member 210 is applied to the rear sub-frame. It may be transmitted to the first rear cross member 220 and the vehicle body through the
  • the first rear cross member 220 When a collision load is transmitted to the first rear cross member 220 by the rear sub-frame 250, the first rear cross member is deformed and the front horizontal member 251 of the rear sub-frame is spaced apart from each other by a predetermined gap.
  • the end of the rear side frame 420 or the lower reinforcement 431 of the battery case 400, that is, the rear protrusion 434 comes into contact.
  • the rear side frame of the battery case can be supported by the upper reinforcement 432 of the reinforcement member 430 therein, it is possible to prevent the impact load from penetrating into the battery space 40 .
  • the rear sub-frame 250 may be supported by the lower reinforcement 431 of the reinforcement member 430 protruding from the rear side frame 420 of the battery case 400 , it collides into the battery space 40 . It is possible to prevent the penetration of the load.
  • the reinforcing member of the battery case can directly serve as a load supporting member.
  • the rear side member 210 transmits a partial collision load to the reinforcement member 430 of the battery case 400 through the rear sub-frame 250 .
  • the rear side member 210 and the rear subframe ( 250), the first rear cross member 220 and the battery case 400 may be organically connected to each other to constitute a load path.
  • the electric vehicle to which the vehicle body according to an embodiment of the present invention is applied can have improved crash performance.
  • Such an electric vehicle has the advantage of securing crash performance and safety despite the increase in the weight of the vehicle and the reduction in the space of the vehicle body due to the loading of the battery. This may lead to an improvement in the commercial value of the vehicle.
  • the reinforcing member of the battery case is configured to serve as a path of the collision load and a direct load supporting member, thereby distributing the load from the vehicle body during a front or rear collision to efficiently penetrate and deform the collision load. It has the effect of suppressing and reducing the weight.
  • first front cross member 130 dash panel
  • first connection bracket 160 intermediate cross member
  • rear side member 220 first rear cross member
  • second connection bracket 240 second rear cross member
  • protrusion 440 mounting frame

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Abstract

본 발명은 전방 또는 후방 충돌시 승객 공간과 배터리 공간으로 충돌 하중의 침투를 최소화할 수 있는 전기차의 차체에 관한 것으로, 일측은 전방 범퍼빔에 결합되고, 타측은 분기되어 제1 분기부와 제2 분기부를 포함하는 프런트 사이드 멤버; 상기 제1 분기부 및 상기 제2 분기부와 결합되는 제1 프런트 크로스 멤버; 상기 제2 분기부와 결합되는 사이드 실; 상기 프런트 사이드 멤버와 결합되는 프런트 서브 프레임; 및 상기 차체의 길이방향을 따라 연장되는 보강부재를 포함하고, 상기 사이드 실과 상기 제1 프런트 크로스 멤버에 결합되는 배터리 케이스를 포함하고, 상기 제1 분기부와 상기 제1 프런트 크로스 멤버의 결합 위치 및 상기 제1 분기부와 상기 프런트 서브 프레임의 제1 결합위치는, 상기 보강부재의 단면을 상기 차체의 길이방향으로 연장한 가상단면에 중첩될 수 있다.

Description

전기차의 차체
본 발명은, 전방 또는 후방 충돌에 효율적으로 대응할 수 있는 전기차의 차체에 관한 것이다.
차량은 기본적으로 충돌시 전방 또는 후방에서 충돌 에너지를 최대한 흡수하여 승객이 탑승하는 공간 혹은 전기차의 경우에는 배터리가 장착되는 공간으로 하중이 전달되는 것을 최소화하여 한다.
이를 위해 충돌 하중의 침투를 억제하고 변형이 없도록 해야 하는 차체의 비침투 영역(Anti-Intrusion Zone)은 강하게 설계하는데, 전기차의 경우에 배터리 공간을 둘러싸는 부재에는 매우 강하고 두께가 두꺼운 소재를 적용할 수밖에 없으며, 이는 차체의 무게를 증가시키는 요인이 된다.
(특허문헌 1) JP 5698581 B2
본 발명은 전방 또는 후방 충돌시 승객 공간과 배터리 공간으로 충돌 하중의 침투를 최소화할 수 있는 전기차의 차체를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체는, 일측은 전방 범퍼빔에 결합되고, 타측은 분기되어 형성된 제1 분기부와 제2 분기부를 포함하는 프런트 사이드 멤버; 차체의 폭방향을 따라 연장되고, 상기 제1 분기부 및 상기 제2 분기부와 결합되는 제1 프런트 크로스 멤버; 상기 차체의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 제2 분기부와 결합되는 사이드 실; 상기 프런트 사이드 멤버와 결합되는 프런트 서브 프레임; 및 상기 차체의 길이방향을 따라 연장되는 보강부재를 포함하고, 상기 제1 프런트 크로스 멤버와 상기 사이드 실에 결합되는 배터리 케이스를 포함하고, 상기 제1 분기부와 상기 제1 프런트 크로스 멤버가 결합된 결합 위치 및 상기 제1 분기부와 상기 프런트 서브 프레임이 결합된 제1 결합위치는, 상기 보강부재의 단면을 상기 차체의 길이방향으로 연장한 가상단면에 중첩될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차의 차체는, 일측이 후방 범퍼빔에 결합되는 리어 사이드 멤버; 차체의 폭방향을 따라 연장되고, 상기 리어 사이드 멤버와 결합되는 제1 리어 크로스 멤버; 상기 차체의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 리어 사이드 멤버와 결합되는 사이드 실; 일측에서는 상기 리어 사이드 멤버와 결합되고, 타측에서는 상기 제1 리어 크로스 멤버와 결합되는 리어 서브 프레임; 및 상기 차체의 길이방향을 따라 연장되는 보강부재를 포함하고, 상기 제1 리어 크로스 멤버와 상기 사이드 실에 결합되는 배터리 케이스를 포함하고, 상기 리어 서브 프레임과 상기 제1 리어 크로스 멤버가 결합된 제4 결합 위치는 상기 보강부재의 단면을 상기 차체의 길이방향으로 연장한 가상단면에 중첩될 수 있다.
본 발명에 의하면, 배터리 케이스의 보강부재가 충돌 하중의 경로 및 직접적인 하중 지지부재의 역할을 수행하도록 구성함으로써, 전방 또는 후방 충돌시 차체에서 하중을 분산시켜 충돌 하중의 침투 및 변형을 효율적으로 억제하고 무게를 감소시킬 수 있는 효과를 얻게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체를 도시한 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체를 도시한 저면도로서, 배터리 케이스와 서브 프레임을 부착하기 전의 상태이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체를 도시한 측면도로서, 배터리 케이스와 서브 프레임을 부착하기 전의 상태이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체를 도시한 저면도로서, 배터리 케이스와 서브 프레임을 부착한 상태이다.
도 5는 도 4의 A-A선 단면도로서, 배터리 케이스와 서브 프레임을 부착한 상태이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체 중 제1 프런트 크로스 멤버와 배터리 케이스 간 결합을 도시한 확대 사시도들이다.
도 8은 충돌 하중의 경로를 설명하기 위한 도 4의 대응도이다.
도 9는 충돌 하중의 경로를 설명하기 위한 도 5의 대응도이다.
도 10은 도 5의 일부를 확대하여 도시한 도면이다.
차체에서는 전방 또는 후방 충돌시 충돌 에너지를 최대한 흡수하는 에너지 흡수 영역(Energy Absorption Zone)과, 승객 공간과 배터리 공간으로서 충돌 하중의 침투를 억제하고 변형이 방지된 비침투 영역이 설계될 수 있다.
에너지 흡수 영역은 상대적으로 약하게 설계하여 변형을 유도함으로써 충돌 하중이 비침투 영역으로 전달되는 것을 방지할 수 있게 한다. 반면에, 비침투 영역은 상대적으로 강하게 설계하여 변형이 없도록 해서 승객 공간과 배터리 공간을 보호해야 한다.
이를 위해 가장 효율적으로는 하중 지지부재(Load Support Member)의 개수를 증가시켜 하중을 분산시킬 수 있지만, 통상 전기차의 경우에 비침투 영역은 배터리를 장착해야 하는 공간이므로, 하중 지지부재를 구성하지 못하고 배터리 공간을 둘러싸는 부재만으로 변형을 방지해야 한다.
배터리 공간을 둘러싸는 부재가 충돌 하중을 지지하여 침투를 억제하기 위해서는, 전술한 바와 같이 이들 부재에 매우 강하고 두께가 두꺼운 소재를 적용할 수밖에 없으며, 이는 차체의 무게를 증가시키는 요인이 된다.
본 발명에서는 전술한 통상적인 개념을 탈피하여 보호해야 하는 배터리 케이스를 하중 지지부재로 활용함으로써 비침투 영역 내에 하중 지지부재를 배치한 구성과 대등한 효과를 얻을 수 있는 방안을 제안하고자 한다.
이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
아래의 설명에서 방향과 관련되어 사용된 용어 "전방", "프런트(front)", "후방", "리어(rear)", "앞뒤", "위", "아래", "좌우", "인너(inner)", "아우터(outer)", "내측", "외측" 등은 차량 또는 차체를 기준으로 정의한 것이다.
본 명세서에서, 전기차는 배터리로부터 동력원을 제공받아 사람 또는 동물, 물건 등과 같은 피운송체를 출발지에서 목적지로 이동시키는 다양한 차량을 의미한다. 이러한 차량은 도로 또는 선로를 주행하는 차량에만 국한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체를 도시한 분리 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체를 도시한 저면도이고, 도 3은 측면도로서, 배터리 케이스와 서브 프레임을 부착하기 전의 상태이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체를 도시한 저면도이고, 도 5는 도 4의 A-A선 단면도로서, 배터리 케이스와 서브 프레임을 부착한 상태이다.
차체의 골격 구조는, 차량의 길이방향(X)으로 연장하고 차체의 측면을 구성하는 사이드 멤버와, 차량의 폭방향(Y)으로 연장하고 양측 사이드 멤버에 결합되는 복수의 크로스 멤버로 구성될 수 있다.
복수의 크로스 멤버는 차체의 전방 끝에서 후방 끝에 이르기까지 서로 간격을 두고 사이드 멤버에 결합되며, 사이드 멤버는 크로스 멤버가 결합된 위치 또는 플로어 패널(미도시)에 대한 위치에 따라 프런트 사이드 멤버(110), 리어 사이드 멤버(210) 등으로 불릴 수 있다. 한편, 차량의 측면에는 측면 충돌시 승객 공간을 보호하고 측면의 외형을 이루는 사이드 실(300)이 구비될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체의 중간에는 배터리 케이스(400)를 장착할 수 있으며, 이를 위해 전기차의 차체에는 배터리 케이스가 장착되는 배터리 공간(40)이 마련될 수 있다. 배터리 케이스는 충방전이 가능한 복수의 배터리 셀(401)을 포함하여 형성될 수 있다.
배터리 공간(40)의 위에는, 승객이 탑승하는 승객 공간을 구획하는 플로어 패널이 설치될 수 있다.
도 2에는 이해를 돕기 위해 배터리 공간(40)과 승객 공간의 비침투 영역(10)과, 비침투 영역의 앞뒤로 배치된 에너지 흡수 영역(20, 30)이 표시되어 있다.
도 2 내지 도 5에 보다 상세히 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체는, 프런트 사이드 멤버(110), 제1 프런트 크로스 멤버(120), 사이드 실(300), 프런트 서브 프레임(150), 배터리 케이스(400)를 포함할 수 있다.
프런트 사이드 멤버(110)는 쌍으로 구비되어, 차체의 길이방향(X)을 따라 연장되면서, 차체의 폭방향(Y)인 좌우 양측에 각각 배치될 수 있다.
예를 들어, 프런트 사이드 멤버(110)는 차체의 길이방향(X)으로 연장한 중심선(O)에 대해 평행하지 않고 사선으로 각도를 이루도록 경사지게 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 2개의 프런트 사이드 멤버(110)는 후방으로 갈수록 서로 가까워지도록 배치될 수 있다.
프런트 사이드 멤버(110)의 경사진 배치는, 전방 범퍼빔(60; 도 2 참조)의 양단이 후방을 향해 곡률을 갖고 있어 프런트 사이드 멤버에 가해지는 충돌 하중이 사선으로 들어오기 때문이며, 이와 같이 충돌 하중의 방향과 거의 평행하게 프런트 사이드 멤버의 각도를 설정함으로써, 충돌 하중을 가능한 최대로 전달 받을 수 있다.
또한, 프런트 사이드 멤버(110)는, 전방 범퍼빔(60)에 연결되는 일단, 즉 전방 단부의 중심점이 전체 차폭의 외측으로부터 내측으로 20% 이상 ~ 30% 미만 사이의 위치에 놓이도록, 전방 범퍼빔에 연결될 수 있다.
예를 들어, 전체 차폭의 외측으로부터 내측으로 25%에 해당하는 위치에서 프런트 사이드 멤버(110)가 전방 범퍼빔(60)에 연결되면, 스몰 오버랩(Small Overlap) 충돌(시속 64km의 속도로 차량의 전체 폭의 운전석 혹은 조수석 쪽 25%만 장애물에 충돌)시에 프런트 사이드 멤버가 충돌 하중에 저항하는 역할을 수행할 수 있다.
프런트 사이드 멤버(110)는, 전방 범퍼빔(60)으로부터 프런트 사이드 멤버로 들어오는 충돌 하중을 제1 프런트 크로스 멤버(120) 등을 거쳐 효과적으로 차체에 전달할 수 있다. 또한, 스몰 오버랩 충돌에서 프런트 사이드 멤버는 차량의 폭방향(Y) 거동을 이끌어 내는 등의 역할을 수행할 수 있다.
이하에서는 편의상 2개의 프런트 사이드 멤버(110) 중 하나에 대해서만 설명된다. 2개의 프런트 사이드 멤버 중 다른 하나는, 설명되는 프런트 사이드 멤버의 구성을 대칭되게 포함하고 대칭되게 배치될 수 있음을 밝혀둔다.
프런트 사이드 멤버(110)는 프런트부(111), 프런트부에서 분기된 제1 분기부(112)와 제2 분기부(113)를 포함할 수 있다.
프런트부(111)는 프런트 사이드 멤버(110)의 전방 부분을 구성하며, 직선상으로 연장한 부재이다. 프런트부의 일단, 즉 전방의 끝은 전방 범퍼빔(60)과 연결될 수 있으며, 타단, 즉 후방의 끝은 제1 분기부(112)나 제2 분기부(113), 또는 제1 분기부 및 제2 분기부에 연결될 수 있다.
이러한 프런트부(111)는 예컨대 사각형 등의 단면 형상을 가진 관 형상 부재로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 개방 단면을 갖도록 절곡되거나 만곡된 단면 형상의 단일 판재로 된 부재, 또는 2개 이상의 판재를 접합한 부재로 형성될 수 있다.
프런트부(111)는 예를 들어 강재 등과 같은 금속 재질로 만들어질 수 있으며, 프레스를 이용한 포밍(Forming)이나 스탬핑(Stamping), 벤딩(Bending), 롤 포밍(Roll Forming), 또는 이들의 조합 등에 의해 성형될 수 있다.
보다 구체적으로, 프런트부(111)는 본 출원인이 생산하는 두께 1.5mm ~ 1.7mm 정도의 980 XF(EXtra Formability)강　등의 판재로 만들어질 수 있다. 여기서, 980 XF강은 980MPa 이상의 인장강도 및 600MPa 이상의 항복강도를 가지면서 높은 연신율을 나타내는 강종이다.
제1 분기부(112)는 프런트부(111)의 타단으로부터 제1 방향으로 분기된다. 제1 분기부는 프런트 사이드 멤버(110)의 리어 인너 멤버(Rear Inner Member)를 구성할 수 있다. 이에 따라, 제1 분기부의 일단, 즉 전방의 끝은 프런트부의 타단에 연결될 수 있다.
이러한 제1 분기부(112)는 예컨대 사각형 등의 단면 형상을 가진 관 형상 부재로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 개방 단면을 갖도록 절곡되거나 만곡된 단면 형상을 가진 단일 판재로 된 부재, 또는 2개 이상의 판재를 접합한 부재로 형성될 수 있다.
제1 분기부(112)의 타측은 차체의 폭방향(Y)으로 연장한 제1 프런트 크로스 멤버(120)의 앞면 및 대쉬 패널(130)의 앞면과 연결될 수 있다.
또한, 제1 분기부(112)의 타측은 아래로 구부려질 수 있으며, 이로써 만곡부(114; 도 5 참조)가 형성될 수 있다. 만곡부는 대쉬 패널(130)의 앞면과 접촉되며, 만곡부의 단부는 일측면이 제1 프런트 크로스 멤버(120)의 앞면과 면접촉하여, 예컨대 용접 등으로 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체에서, 제1 분기부(112)와 제1 프런트 크로스 멤버(120)의 결합 위치(P)는 배터리 케이스(400) 내 공간의 분할 개수에 따라 결정될 수 있다.
예를 들어, 배터리 케이스(400) 내 공간을 3분할하는 경우에, 배터리 케이스의 후술하는 측면 프레임(420)으로부터 폭방향(Y) 길이의 1/3 지점에 대응되게 제1 분기부(112)와 제1 프런트 크로스 멤버(120)의 결합 위치(P)가 정렬될 수 있다. 배터리 케이스 내 공간을 4분할하는 경우에, 배터리 케이스의 측면 프레임으로부터 폭방향(Y) 길이의 1/4 지점에 대응되게 제1 분기부와 제1 프런트 크로스 멤버의 결합 위치가 정렬될 수 있다.
제1 분기부(112)는 프런트부(111)와 연속으로 그리고 일체로 성형되어, 프런트부에 이어서 선형으로 연장할 수 있다. 도면들에는 제1 분기부가 프런트부에서 직선상으로 연장한 예가 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 연장된 구성을 위해, 제1 분기부는 프런트부의 단면 형상에 대응되는 단면 형상을 가질 수 있다.
제1 분기부(112)가 프런트부(111)로부터 선형으로 연장하는 경우에, 제2 분기부(113)는 제1 분기부 또는 프런트부에 예컨대 용접 등으로 고정될 수 있다.
제2 분기부(113)는 프런트부(111)의 타단으로부터, 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 분기된다. 제2 분기부는, 프런트 사이드 멤버(110)의 리어 아우터 멤버(Rear Outer Member)를 구성할 수 있다.
또한, 제2 분기부(113)는 절곡되거나 만곡되어, 위에서 볼 때 전체적으로 대략 L자 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 제2 분기부(113)의 일측 단부는 그 일측면이 제1 분기부(112)의 측면에 예컨대 용접 등으로 고정될 수 있으며, 제2 분기부의 타측 단부는 차량의 길이방향(X)으로 연장한 차체의 사이드 실(300) 및 제1 프런트 크로스 멤버(120)와 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 분기부(113)의 타측 단부는 사이드 실(300)의 앞면 및 제1 프런트 크로스 멤버(120)의 앞면에 예컨대 용접 등으로 고정되어, 사이드 실 및 제1 프런트 크로스 멤버와 동시에 접촉할 수 있다.
제2 분기부(113)의 단부는 제1 프런트 크로스 멤버(120)의 앞면과 하면에 접촉하여, 제2 분기부가 적어도 제1 프런트 크로스 멤버에 충돌 하중을 확실히 전달할 수 있다.
또, 제2 분기부(113)의 단부는, 사이드 실(300)의 앞면에 접촉하고 사이드 실의 단부에 고정되어, 제2 분기부는 사이드 실에도 충돌 하중을 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체에서, 프런트 사이드 멤버(110)는 전술한 구성에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 제2 분기부(113)가 프런트부(111)와 연속으로 그리고 일체로 성형되어 프런트부에 이어서 선형으로 연장할 수 있음과 더불어, 제1 분기부(112)가 제2 분기부 또는 프런트부의 측면으로 예컨대 용접 등에 의해 고정될 수 있다.
이와 같이, 프런트부(111)와 연속 및 일체로 제1 분기부(112)를 연결하거나 제2 분기부(113)를 연결하는 것은, 제1 프런트 크로스 멤버(120) 혹은 사이드 실(300) 중 어느 쪽으로 충돌 하중을 더 많이 전달할지에 따라 선택될 수 있다.
혹은, 프런트부(111), 제1 분기부(112), 제2 분기부(113)를 각각 성형한 후 예컨대 용접 등으로 서로 연결 및 고정함으로써, 프런트 사이드 멤버(110)를 제조할 수도 있다. 이러한 경우에는 프런트 사이드 멤버를 제조하는 데에 있어 조립, 치수, 재질 등의 자유도를 확장시킬 수 있는 장점이 있다.
제1 분기부(112)와 제2 분기부(113)는 예를 들어 강재 등과 같은 금속 재질로 만들어질 수 있으며, 프런트부(111), 제1 분기부(112), 제2 분기부(113), 일체로 된 프런트부 및 제1 분기부, 또는 일체로 된 프런트부 및 제2 분기부는 예를 들면 스탬핑, 롤 포밍 등의 기계 가공을 이용하여 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 분기부(112)와 제2 분기부(113)는 본 출원인이 생산하는 두께 1.7mm ~ 2.0mm 정도의 1470 HPF(Hot Press Forming)강 등의 판재로 만들어질 수 있다. 여기서, 1470 HPF강은 1,470MPa 이상의 인장강도를 얻으면서 동시에 부품의 형태를 자유롭게 만들어 낼 수 있는 강종이다.
제1 분기부(112)와 제2 분기부(113)는 프런트부(111)의 강도보다 높은 강도를 가진 재질로 형성될 수 있다. 이와 같이, 프런트 사이드 멤버(110)를 형성하는 판재의 강도의 조합을 통하여 프런트 사이드 멤버의 충격 흡수능을 극대화할 수 있다.
또한, 제1 분기부(112)와 제2 분기부(113)는 프런트부(111)의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 이와 같이 프런트부보다 상대적으로 두꺼운 분기부들은 차량의 전방 충돌시 프런트 사이드 멤버(110) 자체의 지지 강성을 강화시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 분기부와 제2 분기부는 프런트 사이드 멤버의 충격 흡수능을 극대화할 수 있게 된다.
제1 프런트 크로스 멤버(120)는 차량의 폭방향(Y)으로 연장하면서 프런트 사이드 멤버(110)의 제1 분기부(112) 및 제2 분기부(113)와 연결됨과 동시에, 차량의 길이방향(X)으로 연장하고 차체의 측면을 구성하는 2개의 사이드 실(300)을 연결할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체는, 차량의 폭방향(Y)으로 연장하고 양측 프런트 사이드 멤버(110)를 연결하는 제2 프런트 크로스 멤버(140)를 더 포함할 수 있다.
제2 프런트 크로스 멤버(140)는 제1 프런트 크로스 멤버(120)보다 전방 및 상부에 위치하여, 양측 프런트 사이드 멤버(110)의 제1 분기부(111)들에 결합될 수 있다.
제1 및 제2 프런트 크로스 멤버(120, 140)는 예를 들어 내부가 비어 있는 중공부를 갖고서 사각형 이상의 다각형 단면 형상을 가진 관 형상 부재로 제공될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 개방 단면을 갖도록 절곡되거나 만곡된 단면 형상을 가진 단일 판재로 된 부재, 또는 2개 이상의 판재를 접합한 부재로 형성될 수 있다.
제1 및 제2 프런트 크로스 멤버(120, 140)는 양측 프런트 사이드 멤버(110)와 결합된 후에 차체의 비틀림이나 굽힘 강성은 유지하면서 경량화가 가능하게 된다.
제1 및 제2 프런트 크로스 멤버(120, 140)는, 예를 들어 980MPa급 이상의 초고강도강을 채용함으로써, 프런트 크로스 멤버들의 강성 부가와 더불어 경량화를 위한 최적의 조합이 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 및 제2 프런트 크로스 멤버(120, 140)는 본 출원인이 생산하는 두께 1.1mm ~ 1.5mm 정도의 1470 MART(Martensitic)강 등의 판재로 만들어질 수 있다. 여기서, 1470 MART강은 1,470MPa 이상의 인장강도 및 1,050MPa 이상의 항복강도를 가져 충돌 안전성을 향상시킨 강종이다.
또한, 제1 프런트 크로스 멤버(120)가 제2 프런트 크로스 멤버(140)보다 더 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
*사이드 실(300)은 차체의 좌우 양측 하부에서 차량의 길이방향(X)을 따라 연장되게 형성되고 배치될 수 있다.
예를 들어, 사이드 실(300)은 사이드 실 인너 패널과 사이드 실 아우터 패널을 포함할 수 있으며, 사이드 실은 그 하단부 또는 상단부에서 사이드 실 인너 패널과 사이드 실 아우터 패널이 용접됨으로써 일체로 결합될 수 있다. 플로어 패널에 사이드 실 인너 패널을 결합함으로써, 사이드 실이 차체에 설치될 수 있다.
사이드 실(300)은 예를 들어 강재 등과 같은 금속 재질로 만들어질 수 있으며, 프레스를 이용한 포밍이나 벤딩, 롤 포밍, 또는 이들의 조합 등에 의해 성형될 수 있다.
사이드 실(300)은, 사이드 실을 형성하는 판재의 재질과 이 재질이 갖는 강도 또는 두께의 조정을 통해 사이드 실의 충돌 성능을 확보할 수 있다. 예를 들어, 980MPa급 이상의 초고강도강을 채용함으로써, 사이드 실의 경량화를 위한 최적의 조합이 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로, 사이드 실(300)은 본 출원인이 생산하는 두께 1.1mm ~ 1.3mm 정도의 1470 MART강　등의 판재로 만들어질 수 있다.
사이드 실(300)은 차량의 전방, 후방 및 측방 충돌의 대응에 중요한 차체 구조체로 작용한다. 선택적으로, 사이드 실의 내부가 비어 있게 되면 각종 충돌 조건에서 좌굴이 발생하기 쉽기 때문에, 사이드 실의 내부에 다양한 형태의 보강수단이 보완될 수 있다.
프런트 서브 프레임(150)은 차량의 폭방향(Y)으로 연장되게 형성된 2개의 가로부재(151)의 양단부가 차량의 길이방향(X)으로 연장되게 형성된 2개의 세로부재(152)와 연결되어 대략 사각 프레임 형상을 이루고 있다.
가로부재(151) 중 하나에는 스티어링 기어박스를 위한 장착 브라켓이 구비될 수 있으며, 그 양단부에는 서스펜션 아암의 일단을 장착하기 위한 장착 브라켓이 구비될 수 있다.
세로부재(152)의 후방 단부에는 차량의 길이방향(X)으로 연장한 제1 연결 브라켓(153)이 설치될 수 있다. 제1 연결 브라켓에는 볼트공이 형성되어 있어, 제1 연결 브라켓은 프런트 사이드 멤버(110)에 있는 제1 분기부(112)의 단부에 볼팅으로 결합할 수 있다.
구체적으로, 제1 연결 브라켓(153)은 제1 분기부(112)에 있는 만곡부(144)의 단부에서 저면에 볼팅되어 결합될 수 있다. 제1 연결 브라켓과 제1 분기부의 단부가 제1 결합 위치(P1)를 구성한다.
제1 분기부(112)와 제1 프런트 크로스 멤버(120)가 결합되어 있기 때문에, 제1 연결 브라켓(153)과 제1 분기부(112)의 단부 간 제1 결합 위치(P1)는 제1 분기부와 제1 프런트 크로스 멤버 간 결합 위치(P)에 인접하여 위치한다.
또한, 세로부재(152)는 전방 단부 및 후방 단부에서 각각으로 볼팅에 의해 프런트 사이드 멤버(110)에 결합할 수 있다. 여기서, 후방 단부와의 결합 지점을 제2 결합 위치(P2)라 하고, 전방 단부와의 결합점을 제3 결합 위치(P3)라 한다.
선택적으로, 제2 결합 위치(P2)는 프런트 사이드 멤버(110)의 제1 분기부(112)와 제2 분기부(113)가 분기되는 지점에 대응되게 위치할 수 있다.
이와 같이, 프런트 서브 프레임(150)이 복수의 결합 위치(P, P1, P2), 즉 6개의 결합 지점에서 프런트 사이드 멤버(110)와 결합됨으로써, 결합부 강성을 증대시키고 프런트 사이드 멤버에 안정되게 장착되고 지지될 수 있다.
도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체 중 제1 프런트 크로스 멤버와 배터리 케이스 간 결합을 도시한 확대 사시도들이다.
배터리 케이스(400)는 대략 직육면체의 형상을 갖고서 그 내부에는 복수의 배터리 셀(401)이 수납될 수 있다.
배터리 케이스(400)는 케이스 본체(402)와 커버(미도시)를 포함할 수 있다. 케이스 본체와 커버는 내부에 공간을 형성하도록 서로 결합될 수 있다.
커버는 중량 감소 및 원가 절감을 도모하면서 충분한 강도를 확보할 수 있는 고강도 플라스틱이나, 알루미늄 등과 같은 경금속으로 형성될 수 있다. 재질이 플라스틱인 경우에는 커버가 사출 성형이나 압축 성형 등에 의해 형성될 수 있으며, 금속인 경우에는 커버가 프레스 가공 등에 의해 소정의 형상으로 형성될 수 있다.
케이스 본체(402)는 외부로 직접 노출될 수 있고 외부의 이물질에 의한 파손 및 손상의 우려가 크기 때문에, 배터리 셀(401)을 보다 효과적으로 보호할 수 있도록 하기 위해 금속으로 형성될 수 있다.
이러한 경우에, 케이스 본체(402)는 적당한 강도를 가진 강재, 예컨대 경량화를 위해 인장강도가 약 980MPa 이상인 초고강도의 강재와 같은 소재를 기계가공하여 구성요소들을 준비한 후 이들 구성요소를 조립하고 결합함으로써 만들어질 수 있다.
이하에서는 편의상 케이스 본체(402)를 위주로 하여 배터리 케이스(400)가 설명된다.
케이스 본체(402)는 복수의 바닥판(410)과 측면 프레임(420) 및 적어도 2개의 보강부재(430)를 포함할 수 있다.
바닥판(410)은 예를 들어 강재 등과 같은 금속으로 만들어진 평판이다. 케이스 본체(402)에서 바닥판은 배터리 셀(401)을 지지하는 부재로 작용할 수 있다.
측면 프레임(420)은 케이스 본체(402)에 내장되는 배터리 셀(401)의 크기에 따라 그 높이 치수가 연동하여 변경될 수 있다. 또한, 측면 프레임의 상면에는 커버와의 결합을 위한 복수의 체결공(421)이 형성될 수 있다.
적어도 4개의 측면 프레임(420)이 복수의 바닥판(410)을 둘러싸도록 마련되고, 각 측면 프레임의 양단부는 소정의 각도(예컨대 대략 45도)로 경사지게 절단되어, 대응되는 다른 측면 프레임과 각각 양단부에서 접한 다음에, 예컨대 아크 용접, 레이저 용접 등의 용접으로 접합될 수 있다.
예를 들면, 측면 프레임(420)은 강재 등과 같은 금속을 이용하여 전체적으로 사각형 형상의 폐단면을 갖도록 형성될 수 있다. 케이스 본체(402)에서 측면 프레임은 측벽을 구성할 수 있다.
이와 같이 측면 프레임(420)은 차체의 비침투 영역을 구획하는 '링(Ring; 끊어지지 않고 연결이 강하게 구성된 형태)'을 구성하게 됨으로써, 배터리 케이스(400) 내부로 충돌 하중의 침투를 막아주는 역할을 수행할 수 있다.
전방측 및 후방측 측면 프레임(420)은 소정 위치에서 저면으로부터 높이방향(Z)으로 오목하고 전방측 및 후방측 측면 프레임의 폭방향(예컨대, 도면에서는 X방향)으로 가로질러 관통하는 결합홈(422)이 형성될 수 있다.
결합홈(422)은 보강부재(430)의 단면 형상과 대응되는 형상으로 형성될 수 있으며, 이로써 보강부재의 단부가 결합홈에 끼워질 때 서로 형상맞춤될 수 있다.
바닥판(410)과 측면 프레임(420)은 예컨대 아크 용접 등과 같은 용접에 의해 서로 결합될 수 있다. 바닥판은 측면 프레임의 저면에 용접될 수 있다. 이에 따라 케이스 본체(402)는 복수의 바닥판의 주위로 폐단면을 형성하는 측면 프레임에 의해 내부 공간을 가질 수 있다.
배터리 케이스(400)의 케이스 본체(402)는, 배터리 케이스를 차체에 고정하는 데에 필요한 마운팅 프레임(440)이 측면 프레임(420)에서 배터리 케이스의 외측면을 구성하는 표면에 결합될 수 있다. 예를 들어, 마운팅 프레임에 플랜지가 형성되고, 마운팅 프레임의 플랜지가 측면 프레임의 외측면에 아크 용접 등으로 용접될 수 있다.
다만, 마운팅 프레임(440)은 전방측 및 후방측 측면 프레임(420)에서 결합홈(422)이 형성된 부위를 벗어나 장착될 수 있다.
마운팅 프레임(440)은 볼팅 등에 의해 예를 들면 차체의 제1 프런트 크로스 멤버(120), 사이드 실(300), 후술하는 제1 리어 크로스 멤버(220)에 고정될 수 있다. 이로써, 배터리 케이스(400)가 차체에 고정될 수 있다.
또한, 마운팅 프레임(440)은 충돌시 배터리 케이스(400) 중 가장 먼저 충돌에 대응하는 부재로 작용할 수 있다.
보강부재(430)는 하부 보강재(431)와, 하부 보강재의 상부에 결합하는 상부 보강재(432)를 포함할 수 있다. 보강부재는 케이스 본체(402)의 길이방향(X)을 따라 전체 길이에 걸쳐 연장될 수 있다.
하부 보강재(431)와 상부 보강재(432)는 예컨대 강재 등과 같은 금속의 단일 판재를 기계가공하여 형성될 수 있다. 보강재들은 벤딩 또는 롤 포밍 등에 의해 성형될 수 있다.
예를 들어, 보강재(431, 432)들을 롤 포밍으로 제작할 경우, 인장강도가 약 980MPa 이상인 초고강도의 강재도 무리없이 성형이 가능하다. 더욱이, 롤 포밍에서는 프레스 성형에 비해 스프링 백의 보정이 용이하며 보강부재의 코너 반경을 작게 할 수 있는 장점이 있다.
보다 구체적으로, 하부 보강재(431)와 상부 보강재(432)는 본 출원인이 생산하는 두께 0.9mm ~ 1.1mm 정도의 1470 MART강　등의 판재로 만들어질 수 있다.
하부 보강재(431)는 소정의 폭과 길이를 가진 단일 판재를 여러 번 절곡시켜, 대략 모자형 단면 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 하부 보강재는 대략 거꾸로 된 U자 형상으로 형성될 수 있으며, 폭방향(Y) 양단부에 플랜지(433)를 구비할 수 있다.
하부 보강재(431)는 복수의 바닥판(410) 사이에 배치되어, 폭방향(Y) 양측에 위치한 바닥판과 결합할 수 있다. 하부 보강재의 플랜지와 바닥판의 단부는 예컨대 아크 용접, 레이저 용접 등과 같은 용접에 의해 서로 수밀하게 접합될 수 있다.
하부 보강재(431)의 길이방향(X) 양단부는 전방측 및 후방측 측면 프레임(420)과 만나 전방측 및 후방측 측면 프레임에 결합할 수 있다. 전술한 바와 같이, 하부 보강재의 단부와 만나는 전방측 및 후방측 측면 프레임의 결합 부위에는 결합홈(422)이 형성되어 있어, 하부 보강재의 단부는 결합홈에 끼워져 형상맞춤될 수 있다.
여기서, 전방측 및 후방측 측면 프레임(420)은 하부 보강재(431)의 플랜지(433) 상에 안착될 수 있는 한편, 하부 보강재의 단부는 전방측 및 후방측 측면 프레임을 폭방향(예컨대, 도면에서는 X방향)으로 가로질러 관통하여 전방측 및 후방측 측면 프레임으로부터, 즉 배터리 케이스(400)의 외측면으로부터 돌출할 수 있다.
하부 보강재(431)의 단부가 전방측 및 후방측 측면 프레임(420)의 결합홈(422)을 관통하여 외측으로 돌출한 이유는, 배터리 케이스(400)의 수밀성을 보장하기 위하여 구성요소들의 모든 결합부에 용접이 적용되어야 하는데, 이러한 용접 자체와 더불어, 용접 후 형성된 용접부가 흘러내리지 않도록 지지하기 위한 돌출부(434)가 필요하기 때문이다.
하부 보강재(431)의 양측 단부가 전방측 및 후방측 측면 프레임(420)을 관통하여 전방측 및 후방측 측면 프레임으로부터 하부 보강재의 길이방향(X)으로 돌출한 전방 또는 후방의 돌출부(434)의 길이는 5 ~ 10mm의 범위로 될 수 있다. 돌출부의 길이가 5mm 미만이면 용접하기 어렵고, 10mm를 초과하면 주변 부품들과 간섭이 생겨 배터리 케이스(400)의 장착이 곤란하게 될 수 있다.
이와 같이 하부 보강재(431)의 돌출부(434)와 전방측 및 후방측 측면 프레임(420)의 결합홈(422) 사이는 예컨대 아크 용접, 레이저 용접 등과 같은 용접에 의해 서로 접합되고 용접부가 형성됨으로써, 하부 보강재의 단부와 측면 프레임 사이의 수밀성이 보장될 수 있게 된다.
수밀성을 더욱 확보하기 위하여, 케이스 본체(402)를 구성하는 구성요소들의 결합부, 즉 용접부에 예컨대 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등과 같은 플라스틱 재질의 코팅이 추가로 적용될 수 있다. 또는, 금속 재질의 부재가 용접부를 감싸도록 덧씌워지고 접합될 수도 있다.
상부 보강재(432)는 소정의 폭과 길이를 가진 단일 판재를 여러 번 절곡시켜, 대략 모자형 단면 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상부 보강재는 대략 U자 형상으로 형성될 수 있으며, 폭방향(Y) 양단부에 플랜지(433)를 구비할 수 있다.
상부 보강재(432)는 하부 보강재(4310) 위에 배치되어 하부 보강재와 결합할 수 있다. 상부 보강재와 하부 보강재는 예컨대 스폿 용접, 레이저 용접 등과 같은 용접에 의해 서로 접합될 수 있다.
상부 보강재(432)의 길이방향(X) 양단부는 전방측 및 후방측 측면 프레임(420)과 접촉할 수 있다. 여기서, 상부 보강재의 단부는 전방측 및 후방측 측면 프레임을 관통하지 않고 전방측 및 후방측 측면 프레임에서 종결될 수 있다.
상부 보강재(432)의 플랜지(433)는 케이스 본체(402) 내에 수납되는 배터리 셀(401)의 측방 상단을 덮어씌우고 배터리 셀들의 배열을 유지할 수 있게 지지한다.
선택적으로, 상부 보강재(432)는, 소정의 간격을 두고 배치되면서 차량의 폭방향(Y)으로 연장하여 차체의 양측 사이드 실(300)을 연결하는 복수의 중간 크로스 멤버(160) 및 후술하는 제2 리어 크로스 멤버(240)와 결합될 수 있다. 이들 중간 크로스 멤버 및 제2 리어 크로스 멤버는 플로어 패널을 지지할 수 있다.
보강부재(430)는 적어도 2개 이상으로 구비될 수 있으며, 이에 따라 바닥판(410)의 개수는 보강부재보다 하나 더 많게 될 수 있다. 이는 배터리 케이스(400)의 내부가 폭방향(Y)으로 3분할 이상으로 분할될 수 있음을 의미한다.
예를 들어, 배터리 케이스(400) 내 공간을 3분할하는 경우에 측면 프레임(420)으로부터 배터리 케이스의 폭방향(Y) 길이의 1/3 지점에 보강부재(430)가 위치될 수 있으며, 총 2개의 보강부재가 구비된다. 배터리 케이스 내 공간을 4분할하는 경우에 측면 프레임으로부터 배터리 케이스의 폭방향(Y) 길이의 1/4 지점에 보강부재가 위치될 수 있으며, 총 3개의 보강부재가 구비될 수 있고, 중앙의 1/2지점에 보강부재를 배치하는 것은 선택적으로 결정될 수 있다.
보강부재(430)의 개수는 외부로부터 가해지는 충돌의 크기와 바닥판(410)의 개수에 따라 결정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 케이스 본체(402)에 절곡된 모자형 단면의 하부 보강재(431) 및 상부 보강재(432)로 된 보강부재(430)를 배치하고, 보강부재가 케이스 본체의 바닥을 따라 연장하면서 케이스 본체의 내부 공간으로 돌출되게 됨으로써, 충격 흡수를 위한 절곡부가 케이스 본체 자체에 형성되어 충돌 하중에 대한 높은 변형 저항이 확보될 수 있다.
이와 같이 구성된 케이스 본체(402) 내에 배터리 셀(401)을 수납한 후 커버가 케이스 본체와 결합됨으로써, 배터리 케이스(400)가 완성될 수 있다. 이어서, 배터리 케이스는 마운팅 프레임(440)을 이용하여 볼팅 등에 의해 예를 들면 차체의 제1 프런트 크로스 멤버(120), 사이드 실(300), 제1 리어 크로스 멤버(200)에 고정되어 차체와 결합될 수 있다.
배터리 케이스(400)의 보강부재(430)에서 하부 보강재(431)의 전방의 단부, 즉 전방의 돌출부(434)는 프런트 서브 프레임(150)의 제1 연결 브라켓(153)과 소정의 간극을 두고 이격될 수 있다. 또, 배터리 케이스의 측면 프레임(420) 중 전방측 측면 프레임은 제1 프런트 크로스 멤버(120)와 소정의 간극을 두고 이격될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체에서, 프런트 사이드 멤버(110)의 제1 분기부(112)와 제1 프런트 크로스 멤버(120)의 결합 위치(P)는 보강부재(상부 보강재)의 단면을 차체의 길이방향(X)으로 연장한 가상단면에 중첩될 수 있다. 프런트 사이드 멤버의 제1 분기부와 제1 프런트 크로스 멤버의 결합 위치는 배터리 케이스의 보강부재(430) 중 상부 보강재(432)와 대응되는 높이에 위치될 수 있다.
또한, 프런트 서브 프레임(150)의 제1 연결 브라켓(153)과 제1 분기부(112)의 단부가 제1 결합 위치(P1)에서 결합되고 있기 때문에, 제1 결합 위치도 보강부재(하부 보강재)의 단면을 차체의 길이방향(X)으로 연장한 가상단면에 중첩될 수 있다. 프런트 서브 프레임의 제1 연결 브라켓과 제1 분기부의 단부 간 제1 결합 위치는 배터리 케이스의 보강부재(430) 중 하부 보강재(431)와 대응되는 높이에 위치될 수 있다.
여기서, 보강부재(430)의 단면은 보강부재의 YZ방향(차체의 길이방향(X)과 직교하는 방향)의 면을 의미한다. 또, 가상단면(假想斷面)이란, 실제 존재하는 보강부재의 연장부 또는 구조물이 아니라, 보강부재의 단면 형상을 그대로 갖고서 보강부재의 단면을 차체의 길이방향(X)을 따라 연장한 가상의 평면으로서, 두께가 설정되지 않는 수학적 의미의 평면을 의미한다.
예를 들어, 보강부재(430)의 길이방향 축선과, 프런트 사이드 멤버(110)의 제1 분기부(112)와 제1 프런트 크로스 멤버(120) 간 결합 위치(P)의 높이방향 중심선, 그리고 프런트 서브 프레임(150)의 제1 연결 브라켓(153)과 제1 분기부(112)의 단부 간 제1 결합 위치(P1)의 높이방향 중심선이 교차하여 만나도록 배치될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
이때, 제1 결합 위치(P1)는 제1 분기부와 제1 프런트 크로스 멤버의 결합 위치(P)보다 아래에 위치한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체에서, 프런트 사이드 멤버(110)의 제1 분기부(112)와 제1 프런트 크로스 멤버(120)가 만나는 결합 위치(P)와, 제1 분기부와 프런트 서브 프레임(150)의 제1 연결 브라켓(153)이 만나는 제1 결합 위치(P1)를 제1 분기부의 단부에 배치함으로써, 차체의 충돌 하중을 전달하는 하중 경로(Load Path)가 일원화될 수 있다.
이와 같은 보강부재(430)와 결합 위치들(P, P1)의 정렬을 통해 배터리 케이스(400)의 보강부재가 프런트 사이드 멤버(110)에서 전달되는 충돌 하중을 지지하는 역할을 수행할 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체에서는, 프런트 사이드 멤버(110)의 제2 분기부(113)와 제1 프런트 크로스 멤버(120)의 결합 위치(Q)는, 차체의 길이방향(X)을 따라 연장되는 측면 프레임(420)의 단면을 차체의 길이방향(X)으로 연장한 가상단면에 중첩될 수 있다.
여기서, 측면 프레임(420)의 단면은 측면 프레임의 YZ방향(차체의 길이방향(X)과 직교하는 방향)의 면을 의미한다. 또, 가상단면이란, 실제 존재하는 측면 프레임의 연장부 또는 구조물이 아니라, 측면 프레임의 단면 형상을 그대로 갖고서 측면 프레임의 단면을 차체의 길이방향(X)을 따라 연장한 가상의 평면으로서, 두께가 설정되지 않는 수학적 의미의 평면을 의미한다.
이와 같은 측면 프레임(420)과 결합 위치(Q)의 정렬을 통해 배터리 케이스(400)의 측면 프레임도 프런트 사이드 멤버(110)에서 전달되는 충돌 하중을 지지하는 역할을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체에서는 보강부재(430)와 측면 프레임(420)을 갖춘 배터리 케이스(400)가 차체에 고정됨으로써, 차체의 강성과 내충돌특성이 향상될 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체에서는, 케이스 본체(402)의 바닥을 복수의 바닥판(410)으로 분할하고서 바닥판들 사이에 개단면의 하부 보강재(431)를 배치하며, 하부 보강재가 케이스 본체의 바닥을 따라 연장하면서 측면 프레임(420)을 관통함과 동시에 케이스 본체의 외측으로(즉, 아래로) 개방되어 하부 보강재의 중공부가 배터리 케이스(400)의 외부로 노출되게 됨으로써, 하부 보강재의 중공부가 차량의 다른 부품을 위한 공간으로 활용될 수 있는 장점이 있다.
도 8은 충돌 하중의 경로를 설명하기 위한 도 4의 대응도이고, 도 9는 충돌 하중의 경로를 설명하기 위한 도 5의 대응도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체에서, 프런트 사이드 멤버(110)는 전방 범퍼빔(60)으로부터 프런트부(111)로 들어오는 충돌 에너지를 직접적으로 흡수할 수 있다.
이어서, 프런트 사이드 멤버(110)는 각각 제1 분기부(112)가 제1 프런트 크로스 멤버(120)에 연결되고 제2 분기부(113)는 사이드 실(300)에 연결됨으로써, 프런트부(111)로 들어온 초과된 충돌 하중을 제1 분기부와 제2 분기부를 통해 제1 프런트 크로스 멤버와 사이드 실로 분산시켜 차체에 전달할 수 있다.
다시 말해, 프런트 사이드 멤버(110)의 흡수능을 초과하는 충돌 하중은, 프런트 사이드 멤버와 연결되면서 플로어 패널 아래의 배터리 공간(40)을 둘러싼 부재들에 전달될 수 있다.
배터리 공간(40) 내로 변형이 최소화되어야 하기 때문에, 하중 지지부재에서 충돌 하중의 침투를 막아주어야 한다. 전방 충돌에서 사이드 실(300)은 하중 지지부재로서의 역할을 수행할 수 있는 반면에, 제1 프런트 크로스 멤버(120)에는 하중 지지부재가 존재하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체에서는, 제1 프런트 크로스 멤버(120)에서 충돌 하중이 전달되는 지점에 대응되게 배터리 케이스(400)의 보강부재(430)가 배치됨으로써, 배터리 공간(40) 내로 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 프런트 사이드 멤버(110)의 흡수능을 초과하는 충돌 하중이 제1 프런트 크로스 멤버(120)에 전달되면, 제1 프런트 크로스 멤버가 변형되면서 소정의 간극을 두고 이격된 배터리 케이스(400)의 전방측 측면 프레임(420)에 접촉하게 된다. 이어서, 배터리 케이스의 전방측 측면 프레임은 그 내부에 있는 보강부재(430)의 상부 보강재(432)에 의해 지탱될 수 있으므로, 배터리 공간(40) 내로 충돌 하중이 침투하는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 전방 충돌의 경우에 프런트 서브 프레임(150)에서 추가적으로 충돌 에너지를 흡수할 수 있다.
이어서, 프런트 서브 프레임(150)은 제1 연결 브라켓(153)을 매개로 하여 제1 분기부(112)의 단부에 연결됨으로써, 프런트 서브 프레임의 흡수능을 초과하는 충돌 하중을 제1 분기부를 통해 제1 프런트 크로스 멤버(120) 및 차체에 전달할 수 있다.
프런트 서브 프레임(150)의 흡수능을 초과하는 충돌 하중이 제1 프런트 크로스 멤버(120)에 전달되면, 제1 프런트 크로스 멤버가 변형되면서 제1 연결 브라켓(153)은 소정의 간극을 두고 이격된 배터리 케이스(400)의 하부 보강재(431)의 단부, 즉 전방의 돌출부(434)에 접촉하게 된다. 이어서, 제1 연결 브라켓 및 프런트 서브 프레임은 배터리 케이스의 전방측 측면 프레임(420)으로부터 돌출한 보강부재(430)의 하부 보강재에 의해 지탱될 수 있으므로, 배터리 공간(40) 내로 충돌 하중이 침투하는 것을 방지할 수 있게 된다.
즉, 전방에서 오는 하중 경로 중 하나를 배터리 케이스(400)의 보강부재(430)로 구성함으로써, 배터리 케이스의 보강부재가 직접적으로 하중 지지부재의 역할을 수행할 수 있게 되는 것이다.
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체는, 배터리 공간(40)을 보호하는 역할뿐 아니라 하중을 지지하는 역할을 수행할 수 있도록, 프런트 사이드 멤버(110)와 프런트 서브 프레임(150), 제1 프런트 크로스 멤버(120) 및 배터리 케이스(400)가 서로 유기적으로 연결되어 하중 경로를 구성할 수 있다.
이렇게 차량의 전방에서 발생한 충돌 하중을 차체의 후방으로 분산시켜 전달할 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 차체가 적용된 전기차는 충돌 성능이 향상될 수 있다.
이러한 전기차는 배터리의 탑재로 인해 차량의 중량이 증가하고 차체의 공간이 축소되었음에도 불구하고, 충돌 성능 및 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있게 되는 것이다. 이는 차량의 상품성 향상으로 이어질 수 있다.
도 2 내지 도 5 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체는, 리어 사이드 멤버(210), 제1 리어 크로스 멤버(220), 리어 서브 프레임(250)을 포함할 수 있다.
*리어 사이드 멤버(210)는 쌍으로 구비되어, 차체의 길이방향(X)을 따라 연장되면서, 차체의 폭방향(Y)인 좌우 양측에 각각 배치될 수 있다.
예를 들어, 리어 사이드 멤버(210)는 후방으로부터 일정 길이만큼 차체의 길이방향(X)으로 연장한 중심선(O)에 대해 평행하게 연장하고, 이어서 2개의 리어 사이드 멤버는 전방으로 갈수록 서로 멀어지도록 배치될 수 있다.
리어 사이드 멤버(210)는, 후방 범퍼빔(70)으로부터 들어오는 충돌 하중을 사이드 실(300) 또는 제1 리어 크로스 멤버(220) 등을 거쳐 효과적으로 차체에 전달할 수 있다.
이하에서는 편의상 2개의 리어 사이드 멤버(210) 중 하나에 대해서만 설명된다. 2개의 리어 사이드 멤버 중 다른 하나는, 설명되는 리어 사이드 멤버의 구성을 대칭되게 포함하고 대칭되게 배치될 수 있음을 밝혀둔다.
리어 사이드 멤버(210)의 일단, 즉 후방의 끝은 후방 범퍼빔(70)과 연결될 수 있으며, 타단, 즉 전방의 끝은 사이드 실(300)의 후방 일측면에 연결될 수 있다.
이러한 리어 사이드 멤버(210)는 예컨대 사각형 등의 단면 형상을 가진 관 형상 부재로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 개방 단면을 갖도록 절곡되거나 만곡된 단면 형상을 가진 단일 판재로 된 부재, 또는 2개 이상의 판재를 접합한 부재로 형성될 수 있다.
리어 사이드 멤버(210)는 예를 들어 강재 등과 같은 금속 재질로 만들어질 수 있으며, 프레스를 이용한 포밍이나 스탬핑, 벤딩, 롤 포밍, 또는 이들의 조합 등에 의해 성형될 수 있다.
보다 구체적으로, 리어 사이드 멤버(210)는 본 출원인이 생산하는 두께 1.3mm ~ 1.5mm 정도의 980 XF강　등의 판재로 만들어질 수 있다.
리어 사이드 멤버(210)의 전방측은 아래로 구부려질 수 있으며, 이로써 경사부(214)가 형성될 수 있다. 경사부의 단부는 사이드 실(300)의 내측 측면과 면접촉할 수 있다.
이에 따라, 리어 사이드 멤버(210)의 전방측 단부는 그 일측면이 차량의 길이방향(X)으로 연장한 차체의 사이드 실(300)의 내측 측면에 예컨대 용접 등으로 고정될 수 있다.
리어 사이드 멤버(210)의 전방측 단부의 일측면이 사이드 실(300)에 고정됨으로써, 리어 사이드 멤버는 사이드 실에 충돌 하중을 전달할 수 있다.
리어 사이드 멤버(210)의 구성 및 배치 등은 전술한 예에 한정되지 않는다.
제1 리어 크로스 멤버(220)는 리어 사이드 멤버(210)들 사이를 연결할 수 있다. 다시 말해, 제1 리어 크로스 멤버는 리어 사이드 멤버의 내측 측면에 연결될 수 있다. 또한, 제1 리어 크로스 멤버에는 후술하는 리어 서브 프레임(250)이 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체는, 차량의 폭방향(Y)으로 연장하고 양측 사이드 실(300)을 연결하며 리어 사이드 멤버(210)의 전방측 단부와 결합하는 제2 리어 크로스 멤버(240)를 더 포함할 수 있다.
제2 리어 크로스 멤버(240)는 제1 리어 크로스 멤버(220)보다 전방에 위치하며, 리어 사이드 멤버(210)의 전방측 단부에 결합될 수 있다. 리어 사이드 멤버의 단부는 제2 리어 크로스 멤버의 뒷면에 예컨대 용접 등으로 고정되어, 사이드 실(300) 및 제2 리어 크로스 멤버와 동시에 접촉할 수 있다.
리어 사이드 멤버(210)의 전방측 단부는 제2 리어 크로스 멤버(240)의 뒷면에 접촉하고 있어, 리어 사이드 멤버가 제2 리어 크로스 멤버에 충돌 하중을 확실히 전달할 수 있다.
또, 제2 리어 크로스 멤버(210)는 배터리 케이스(400)의 상부에 위치되고, 보강부재(430)의 상부 보강재(432)와 결합될 수 있다. 제2 리어 크로스 멤버는 플로어 패널을 지지할 수 있다.
제1 및 제2 리어 크로스 멤버(220, 240)는 예를 들어 내부가 비어 있는 중공부를 갖고서 사각형 이상의 다각형 단면 형상을 가진 관 형상 부재로 제공될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 개방 단면을 갖도록 절곡되거나 만곡된 단면 형상을 가진 단일 판재로 된 부재, 또는 2개 이상의 판재를 접합한 부재로 형성될 수 있다.
제1 및 제2 리어 크로스 멤버(220, 240)는 양측 리어 사이드 멤버(210)와 결합된 후에 차체의 비틀림이나 굽힘 강성은 유지하면서 경량화가 가능하게 된다.
제1 및 제2 리어 크로스 멤버(220, 240)는, 예를 들어 980MPa급 이상의 초고강도강을 채용함으로써, 리어 크로스 멤버들의 강성 부가와 더불어 경량화를 위한 최적의 조합이 이루어질 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 리어 크로스 멤버(220)는 본 출원인이 생산하는 두께 1.1mm ~ 1.3mm 정도의 1180 TRIP(Transformation Induced Plasticity)강 등의 판재로 만들어질 수 있다. 여기서, 1180 TRIP강은 1180MPa 이상의 인장강도 및 850MPa 이상의 항복강도를 보증하면서 연신율이 45% 이상으로 향상된 강종이다.
제2 리어 크로스 멤버(240)는 본 출원인이 생산하는 두께 1.1mm ~ 1.3mm 정도의 1470 MART강 등의 판재로 만들어질 수 있다.
또한, 제2 리어 크로스 멤버(240)가 제1 리어 크로스 멤버(220)보다 더 높은 강도를 가질 수 있다.
*사이드 실(300)은 차체의 좌우 양측 하부에서 차량의 길이방향(X)을 따라 연장되게 형성되고 배치될 수 있으며, 제2 리어 크로스 멤버(240)의 단부와 결합될 수 있다.
사이드 실(300)은 차량의 전방, 후방 및 측방 충돌의 대응에 중요한 차체 구조체로 작용한다.
리어 서브 프레임(250)은 차량의 폭방향(Y)으로 연장되게 형성된 2개의 가로부재(251)의 양단부가 차량의 길이방향(X)으로 연장되게 형성된 2개의 세로부재(252)와 연결되어 대략 사각 프레임 형상을 이루고 있다.
리어 서브 프레임(250)의 저면에는 서스펜션의 스프링 링크를 고정하기 위한 장착 브라켓이 구비될 수 있으며, 파워 트레인을 장착하기 위한 마운트 부시용 장착 브라켓이 구비될 수 있다.
한편, 제1 리어 크로스 멤버(220)에는 차량의 길이방향(X)으로 연장한 제2 연결 브라켓(223)이 설치될 수 있다. 제2 연결 브라켓에는 볼트공이 형성되어 있어, 제2 연결 브라켓은 리어 서브 프레임(250)에 있는 전방측 가로부재(251)에 볼팅으로 결합할 수 있다. 제2 연결 브라켓과 전방측 가로부재가 제4 결합 위치(P4)를 구성한다.
또한, 리어 서브 프레임(250)의 세로부재(252)는 후방 단부에서 볼팅에 의해 리어 사이드 멤버(210)의 중간에 결합될 수 있다. 여기서, 후방 단부와 리어 사이드 멤버의 결합 지점을 제5 결합 위치(P5)라 한다.
이와 같이, 리어 서브 프레임(250)이 복수의 결합 위치(P4, P5), 즉 4개의 결합 지점에서 리어 사이드 멤버(210)와 결합됨으로써, 결합부 강성을 증대시키고 리어 사이드 멤버 및 제1 리어 크로스 멤버(220)에 안정되게 장착되고 지지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체에서, 제4 결합 위치(P4)를 구성하는 제1 리어 크로스 멤버(220) 상의 제2 연결 브라켓(223)의 설치 위치는 배터리 케이스(400) 내 공간의 분할 개수에 따라 결정될 수 있다.
예를 들어, 배터리 케이스 내 공간을 3분할하는 경우에, 배터리 케이스(400)의 측면 프레임(420)으로부터 폭방향(Y) 길이의 1/3 지점에 대응되게 제1 리어 크로스 멤버(220)의 제2 연결 브라켓(223)에 있는 제4 결합 위치(P4)가 정렬될 수 있다. 배터리 케이스 내 공간을 4분할하는 경우에, 배터리 케이스의 측면 프레임으로부터 폭방향(Y) 길이의 1/4 지점에 대응되게 제1 리어 크로스 멤버의 제2 연결 브라켓에 있는 제4 결합 위치가 정렬될 수 있다.
또한, 배터리 케이스(400)의 보강부재(430)에서 하부 보강재(431)의 후방의 단부, 즉 후방의 돌출부(434)는 제1 리어 크로스 멤버(220)의 제2 연결 브라켓(223) 및 리어 서브 프레임(250)의 전방측 가로부재(251)와 소정의 간극을 두고 이격될 수 있다. 또, 배터리 케이스의 측면 프레임(420) 중 후방측 측면 프레임은 제1 리어 크로스 멤버와 소정의 간극을 두고 이격될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체에서는, 제1 리어 크로스 멤버(220)의 제2 연결 브라켓(223)과 리어 서브 프레임(250)의 전방측 가로부재(251) 간 제4 결합 위치(P4)는 보강부재(상부 보강재)의 단면을 차체의 길이방향(X)으로 연장한 가상단면에 중첩될 수 있다. 제1 리어 크로스 멤버의 제 연결 브라켓과 리어 서브 프레임의 전방측 가로부재 간 제4 결합 위치는 배터리 케이스의 보강부재(430) 중 상부 보강재(432)와 대응되는 높이에 위치될 수 있다.
예를 들어, 보강부재(430)의 길이방향 축선과, 제1 리어 크로스 멤버(220)의 제2 연결 브라켓(223)과 리어 서브 프레임(250)의 전방측 가로부재(251) 간 제4 결합 위치(P4)의 높이방향 중심선이 교차하여 만나도록 배치될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
이와 같은 보강부재(430)와 결합 위치들(P4, P5)의 정렬을 통해 배터리 케이스(400)의 보강부재가 리어 서브 프레임(250)에서 전달되는 충돌 하중을 지지하는 역할을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체에서는 보강부재(430)를 갖춘 배터리 케이스(400)가 차체에 고정됨으로써, 차체의 강성과 내충돌특성이 향상될 수 있게 되는 것이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체에서, 리어 사이드 멤버(210)는 후방 범퍼빔(70)으로부터 들어오는 충돌 에너지를 직접적으로 흡수할 수 있다.
이어서, 리어 사이드 멤버(210)는 측면이 사이드 실(300)에 연결되고 단부가 제2 리어 크로스 멤버(240)에 연결됨으로써, 리어 사이드 멤버로 들어온 초과된 충돌 하중을 사이드 실과 제2 리어 크로스 멤버로 분산시켜 차체에 전달할 수 있다.
다시 말해, 리어 사이드 멤버(210)의 흡수능을 초과하는 충돌 하중은, 리어 사이드 멤버와 연결되면서 플로어 패널 아래의 배터리 공간(40)을 둘러싼 일부 부재들에 전달될 수 있다.
배터리 공간(40) 내로 변형이 최소화되어야 하기 때문에, 하중 지지부재에서 충돌 하중의 침투를 막아주어야 한다. 후방 충돌에서 사이드 실(300)은 하중 지지부재로서의 역할을 수행할 수 있는 반면에, 제1 리어 크로스 멤버(220)에는 하중 지지부재가 존재하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체에서는, 제1 리어 크로스 멤버(220)에서 충돌 하중이 전달되는 지점에 대응되게 배터리 케이스(400)의 보강부재(430)가 배치됨으로써, 배터리 공간(40) 내로 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 리어 서브 프레임(250)은 세로부재(252)의 후방 단부, 즉 제5 결합 위치(P5)에서 리어 사이드 멤버(210)와 결합되어 있기 때문에, 후방 충돌의 경우에 리어 서브 프레임은 충돌 에너지의 일부를 전달할 수 있다.
리어 서브 프레임(250)이 제2 연결 브라켓(223)을 매개로 하여 제1 리어 크로스 멤버(220)에 연결됨으로써, 리어 사이드 멤버(210)의 흡수능을 초과하는 충돌 하중의 일부가 리어 서브 프레임을 통해 제1 리어 크로스 멤버(220) 및 차체에 전달될 수 있다.
리어 서브 프레임(250)에 의해 충돌 하중이 제1 리어 크로스 멤버(220)에 전달되면, 제1 리어 크로스 멤버가 변형되면서 리어 서브 프레임의 전방측 가로부재(251)는 소정의 간극을 두고 이격된 배터리 케이스(400)의 후방측 측면 프레임(420) 또는 하부 보강재(431)의 단부, 즉 후방의 돌출부(434)에 접촉하게 된다. 이어서, 배터리 케이스의 후방측 측면 프레임은 그 내부에 있는 보강부재(430)의 상부 보강재(432)에 의해 지탱될 수 있으므로, 배터리 공간(40) 내로 충돌 하중이 침투하는 것을 방지할 수 있게 된다.
혹은, 리어 서브 프레임(250)은 배터리 케이스(400)의 후방측 측면 프레임(420)으로부터 돌출한 보강부재(430)의 하부 보강재(431)에 의해 지탱될 수 있으므로, 배터리 공간(40) 내로 충돌 하중이 침투하는 것을 방지할 수 있게 된다.
즉, 후방에서 오는 하중 경로 중 하나를 배터리 케이스(400)의 보강부재(430)로 구성함으로써, 배터리 케이스의 보강부재가 직접적으로 하중 지지부재의 역할을 수행할 수 있게 되는 것이다.
다만, 전방의 프런트 사이드 멤버(110)와 달리, 리어 사이드 멤버(210)는 리어 서브 프레임(250)을 통해 배터리 케이스(400)의 보강부재(430)에 일부 충돌 하중을 전달한다.
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차의 차체는, 배터리 공간(40)을 보호하는 역할뿐 아니라 하중을 지지하는 역할을 수행할 수 있도록, 리어 사이드 멤버(210)와 리어 서브 프레임(250), 제1 리어 크로스 멤버(220) 및 배터리 케이스(400)가 서로 유기적으로 연결되어 하중 경로를 구성할 수 있다.
이렇게 차량의 후방에서 발생한 충돌 하중을 차체의 전방으로 분산시켜 전달할 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 차체가 적용된 전기차는 충돌 성능이 향상될 수 있다.
이러한 전기차는 배터리의 탑재로 인해 차량의 중량이 증가하고 차체의 공간이 축소되었음에도 불구하고, 충돌 성능 및 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있게 되는 것이다. 이는 차량의 상품성 향상으로 이어질 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 배터리 케이스의 보강부재가 충돌 하중의 경로 및 직접적인 하중 지지부재의 역할을 수행하도록 구성함으로써, 전방 또는 후방 충돌시 차체에서 하중을 분산시켜 충돌 하중의 침투 및 변형을 효율적으로 억제하고 무게를 감소시킬 수 있는 효과를 얻게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
10: 비침투 영역 20, 30: 에너지 흡수 영역
40: 배터리 공간 60: 전방 범퍼빔
70: 후방 범퍼빔
110: 프런트 사이드 멤버 111: 프런트부
112: 제1 분기부 113: 제2 분기부
120: 제1 프런트 크로스 멤버 130: 대쉬 패널
140: 제2 프런트 크로스 멤버 150: 프런트 서브 프레임
151, 251: 가로부재 152, 252: 세로부재
153: 제1 연결 브라켓 160: 중간 크로스 멤버
210: 리어 사이드 멤버 220: 제1 리어 크로스 멤버
223: 제2 연결 브라켓 240: 제2 리어 크로스 멤버
250: 리어 서브 프레임 300: 사이드 실
400: 배터리 케이스 401: 배터리 셀
402: 케이스 본체 410: 바닥판
420: 측면 프레임 430: 보강부재
431: 하부 보강재 432: 상부 보강재
434: 돌출부 440: 마운팅 프레임

Claims (36)

  1. 일측은 전방 범퍼빔에 결합되고, 타측은 분기되어 형성된 제1 분기부와 제2 분기부를 포함하는 프런트 사이드 멤버;
    차체의 폭방향을 따라 연장되고, 상기 제1 분기부 및 상기 제2 분기부와 결합되는 제1 프런트 크로스 멤버;
    상기 차체의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 제2 분기부와 결합되는 사이드 실;
    상기 프런트 사이드 멤버와 결합되는 프런트 서브 프레임; 및
    상기 차체의 길이방향을 따라 연장되는 보강부재를 포함하고, 상기 제1 프런트 크로스 멤버와 상기 사이드 실에 결합되는 배터리 케이스
    를 포함하고,
    상기 제1 분기부와 상기 제1 프런트 크로스 멤버가 결합된 결합 위치 및 상기 제1 분기부와 상기 프런트 서브 프레임이 결합된 제1 결합위치는, 상기 보강부재의 단면을 상기 차체의 길이방향으로 연장한 가상단면에 중첩된 전기차의 차체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프런트 사이드 멤버는, 선형으로 연장하고, 일측이 상기 전방 범퍼빔과 결합되는 프런트부를 포함하고,
    상기 제1 분기부와 상기 제2 분기부는 상기 프런트부의 타측에서 분기된 전기차의 차체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 분기부와 상기 제2 분기부는 상기 프런트부보다 높은 강도를 가진 재질로 형성된 전기차의 차체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 분기부와 상기 제2 분기부는 상기 프런트부의 두께보다 두껍게 형성된 전기차의 차체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차체의 폭방향을 따라 연장되고 상기 프런트 사이드 멤버와 결합되는 제2 프런트 크로스 멤버를 더 포함하는 전기차의 차체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 프런트 크로스 멤버는 상기 제1 프런트 크로스 멤버보다 전방 및 상부에 위치하고 상기 제1 분기부에 결합된 전기차의 차체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 프런트 크로스 멤버는 상기 제2 프런트 크로스 멤버의 두께보다 두껍게 형성된 전기차의 차체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프런트 사이드 멤버는 상기 차체의 길이방향으로 연장한 중심선에 대해 소정의 각도로 경사지게 배치된 전기차의 차체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프런트 사이드 멤버는 상기 차체의 폭방향인 좌우 양측에 각각 배치되고,
    2개의 상기 프런트 사이드 멤버는 상기 차체의 후방으로 갈수록 서로 가까워지게 배치된 전기차의 차체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분기부는 아래로 구부려져 만곡부가 형성되고,
    상기 만곡부의 단부는 일측면이 상기 제1 프런트 크로스 멤버의 앞면과 접촉하여 고정된 전기차의 차체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프런트 서브 프레임의 후방 단부에는 상기 차체의 길이방향으로 연장한 제1 연결 브라켓이 설치되고,
    상기 제1 연결 브라켓과 상기 제1 분기부가 상기 제1 결합 위치를 구성하는 전기차의 차체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 연결 브라켓은 상기 만곡부의 단부에서 저면에 결합된 전기차의 차체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 결합 위치는, 상기 제1 분기부와 상기 제1 프런트 크로스 멤버의 결합 위치보다 아래에 위치한 전기차의 차체.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 프런트 서브 프레임의 후방 단부는 상기 프런트 사이드 멤버에 결합되어 제2 결합 위치를 구성하고,
    상기 제2 결합 위치는 상기 프런트 사이드 멤버에서 상기 제1 분기부와 상기 제2 분기부가 분기되는 지점에 대응되게 위치하는 전기차의 차체.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 배터리 케이스는 배터리 셀을 수납하는 케이스 본체를 포함하고,
    상기 케이스 본체는,
    복수의 바닥판;
    상기 복수의 바닥판을 둘러싸는 측면 프레임; 및
    상기 복수의 바닥판 사이에 배치되고, 길이방향 양단부에서 상기 측면 프레임과 결합하는 적어도 2개의 상기 보강부재
    를 포함하는 전기차의 차체.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 보강부재는,
    하부 보강재, 및
    상기 하부 보강재의 상부에 결합하는 상부 보강재
    를 포함하고,
    상기 하부 보강재의 단부와 만나는 상기 측면 프레임의 결합 부위에는, 상기 측면 프레임의 저면으로부터 높이방향으로 오목하면서 상기 측면 프레임의 폭방향으로 관통하는 결합홈이 형성되며,
    상기 하부 보강재의 단부는 상기 결합홈을 통해 상기 측면 프레임을 관통하여 상기 측면 프레임으로부터 돌출한 돌출부를 형성하는 전기차의 차체.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 하부 보강재의 전방의 돌출부는 상기 프런트 서브 프레임의 제1 연결 브라켓과 이격된 전기차의 차체.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 결합 위치는 상기 하부 보강재와 대응되는 높이에 위치된 전기차의 차체.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 분기부와 상기 제1 프런트 크로스 멤버의 결합 위치는 상기 상부 보강재와 대응되는 높이에 위치된 전기차의 차체.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제2 분기부와 상기 제1 프런트 크로스 멤버의 결합 위치는, 상기 차체의 길이방향을 따라 연장되는 상기 측면 프레임의 단면을 상기 차체의 길이방향으로 연장한 가상단면에 중첩된 전기차의 차체.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 보강부재의 길이방향 축선은, 상기 제1 분기부와 상기 제1 프런트 크로스 멤버 간 결합 위치의 높이방향 중심선, 및 상기 제1 결합 위치의 높이방향 중심선이 교차하는 전기차의 차체.
  22. 일측이 후방 범퍼빔에 결합되는 리어 사이드 멤버;
    차체의 폭방향을 따라 연장되고, 상기 리어 사이드 멤버와 결합되는 제1 리어 크로스 멤버;
    상기 차체의 길이방향을 따라 연장되고, 상기 리어 사이드 멤버와 결합되는 사이드 실;
    일측에서는 상기 리어 사이드 멤버와 결합되고, 타측에서는 상기 제1 리어 크로스 멤버와 결합되는 리어 서브 프레임; 및
    상기 차체의 길이방향을 따라 연장되는 보강부재를 포함하고, 상기 제1 리어 크로스 멤버와 상기 사이드 실에 결합되는 배터리 케이스
    를 포함하고,
    상기 리어 서브 프레임과 상기 제1 리어 크로스 멤버가 결합된 제4 결합 위치는 상기 보강부재의 단면을 상기 차체의 길이방향으로 연장한 가상단면에 중첩된 전기차의 차체.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 리어 사이드 멤버의 타측은 아래로 구부려져 경사부가 형성되고,
    상기 경사부는 일측면이 상기 사이드 실의 측면과 접촉하여 고정된 전기차의 차체.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 차체의 폭방향을 따라 연장되고 상기 사이드 실과 결합되며 상기 리어 사이드 멤버의 단부와 결합되는 제2 리어 크로스 멤버를 더 포함하는 전기차의 차체.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제2 리어 크로스 멤버는, 상기 제1 리어 크로스 멤버보다 전방에 위치되며, 상기 배터리 케이스의 상부에 위치된 전기차의 차체.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제2 리어 크로스 멤버는 상기 제1 리어 크로스 멤버보다 높은 강도를 가진 재질로 형성된 전기차의 차체.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 리어 사이드 멤버는, 후방으로부터 일정 길이만큼 상기 차체의 길이방향으로 연장한 중심선에 대해 평행하게 연장하고,
    상기 리어 사이드 멤버는 상기 차체의 폭방향인 좌우 양측에 각각 배치되고,
    2개의 상기 리어 사이드 멤버는 상기 차체의 전방으로 갈수록 서로 멀어지도록 배치된 전기차의 차체.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 제1 리어 크로스 멤버에는 상기 차체의 길이방향으로 연장한 제2 연결 브라켓이 설치되고,
    상기 제2 연결 브라켓과 상기 리어 서브 프레임에 있는 전방측 가로부재가 상기 제4 결합 위치를 구성하는 전기차의 차체.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 배터리 케이스는 배터리 셀을 수납하는 케이스 본체를 포함하고,
    상기 케이스 본체는,
    복수의 바닥판;
    상기 복수의 바닥판을 둘러싸는 측면 프레임; 및
    상기 복수의 바닥판 사이에 배치되고, 길이방향 양단부에서 상기 측면 프레임과 결합하는 적어도 2개의 상기 보강부재
    를 포함하는 전기차의 차체.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 보강부재는,
    하부 보강재, 및
    상기 하부 보강재의 상부에 결합하는 상부 보강재
    를 포함하고,
    상기 하부 보강재의 단부와 만나는 상기 측면 프레임의 결합 부위에는, 상기 측면 프레임의 저면으로부터 높이방향으로 오목하면서 상기 측면 프레임의 폭방향으로 관통하는 결합홈이 형성되며,
    상기 하부 보강재의 단부는 상기 결합홈을 통해 상기 측면 프레임을 관통하여 상기 측면 프레임으로부터 돌출한 돌출부를 형성하는 전기차의 차체.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 하부 보강재의 후방의 돌출부는 상기 제1 리어 크로스 멤버의 제2 연결 브라켓 및 상기 리어 서브 프레임의 전방측 가로부재와 이격되고,
    상기 측면 프레임 중 후방측 측면 프레임은 상기 제1 리어 크로스 멤버와 이격된 전기차의 차체.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 제4 결합 위치는 상기 상부 보강재와 대응되는 높이에 위치된 전기차의 차체.
  33. 제22항에 있어서,
    상기 보강부재의 길이방향 축선은, 제4 결합 위치의 높이방향 중심선과 교차하는 전기차의 차체.
  34. 제16항 또는 제30항에 있어서,
    상기 하부 보강재는 거꾸로 된 U자 형상의 단면 형상을 갖고,
    상기 상부 보강재는 U자 형상의 단면을 가지며,
    상기 하부 보강재의 중공부가 상기 배터리 케이스의 외부로 노출되게 배치된 전기차의 차체.
  35. 제16항 또는 제30항에 있어서,
    상기 케이스 본체는 상기 배터리 케이스를 차체에 고정하기 위한 마운팅 프레임을 더 포함하고,
    상기 마운팅 프레임은 상기 측면 프레임에서 상기 결합홈이 형성된 부위를 벗어나 장착된 전기차의 차체.
  36. 제16항 또는 제30항에 있어서,
    상기 하부 보강재의 단부는 상기 결합홈에 끼워져 형상맞춤되고,
    상기 하부 보강재의 돌출부와 상기 결합홈 사이에 용접부가 형성된 전기차의 차체.
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