KR101606636B1 - 전기 구동 자동차를 위한 장착 프레임 - Google Patents

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독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 전기 구동 자동차(10)를 위한 장착 프레임(20)에 관한 것으로, 장착 프레임은 2개의 프레임 빔들(34, 36) 및 전기 부품(28)을 포함하고, 2개의 프레임 빔들은 자동차(10)의 종방향(18)으로 배향되며, 자동차(10)를 구동하기 위한 전기 구동부(22)가 프레임 빔들(34, 36)에 장착되고, 전기 부품은 전기 구동부(22)와 별도로 형성되며, 전기 부품(28)은 장착 프레임(34, 36)에 장착된 휨 강성 하우징(40)에 수용되고, 프레임 빔들(34, 36)은 종방향(18)으로 외향 개방된 프레임 장치를 형성하고, 전기 부품(28)의 하우징(40)은 2개의 프레임 빔들(34, 36)과 기계적으로 고정 연결되어, 프레임 빔들(34, 36)과 함께, 폐쇄된 프레임 섹션을 형성한다.

Description

전기 구동 자동차를 위한 장착 프레임{MOUNTING FRAME FOR AN ELECTRICALLY DRIVEN MOTOR VEHICLE}
본 발명은 전기 구동 자동차를 위한 장착 프레임에 관한 것으로, 장착 프레임은 2개의 프레임 빔들 및 전기 부품을 포함하고, 2개의 프레임 빔들은 자동차의 종방향으로 배향되며, 자동차를 구동하기 위한 전기 구동부가 프레임 빔들에 장착되고, 전기 부품은 전기 구동부와 별도로 형성되며, 장착 프레임에 장착된 휨 강성 하우징에 수용된다.
상기 유형의 장착 프레임은 전기 구동 자동차의 섀시 또는 지지 프레임에 전기 구동 자동차의 구동 부품들을 고정 장착시키는 역할을 한다.
상기 유형의 장착 프레임은 예컨대 WO 2011/066884 A1로부터 알려져 있고, 여기서 자동차 차체의 빔 구조는 폐쇄된 호를 형성하며, 자동차 부품의 하우징은, 별도의 빔들에 의해, 서로 각을 이루는 빔 구조의 2개의 섹션들 사이에서 자동차 차체에 장착된다. 이러한 장착 프레임의 단점은, 자동차 부품의 하우징이 2개의 추가 빔들에 의해 자동차 차체에 장착되어, 전체 구성이 기술적으로 복잡해지며, 자동차의 중량이 증가한다는 것이다.
자동차의 부품들을 위한 다른 장착 장치가 US 2012/0031689 A1로부터 알려져 있고, 여기서 전기 자동차 부품은 폐쇄된 자동차 지지 프레임의 일부에 장착된다. 이러한 장착 장치의 단점은, 자동차 부품의 하우징이 일반적으로 자동차 지지 프레임의 안정성에 영향을 미치지 않는다는 것이다.
일반적으로, 전기 자동차를 위한 공지의 자동차 지지 프레임 및 장착 프레임은, 내연기관 및/또는 변속기부의 부품들의 부재로 인해, 자동차 지지 프레임의 안정성이 일반적으로 감소되며, 자동차의 충돌 시에 승객들을 위한 수동 안전(passive safety)을 보장하기 위해 추가 보강 수단이 요구된다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 과제는 적은 기술 비용으로 승객들의 수동 안전을 증가시키는, 전기 구동 자동차를 위한 장착 프레임을 제공하는 데에 있다.
상기 과제는 본 발명에 따르면, 도입부에 언급된 장착 프레임의 경우, 프레임 빔들이 종방향으로 외향 개방된 프레임 장치를 형성하고, 전기 부품의 하우징이 2개의 프레임 빔들과 기계적으로 고정 연결되어, 프레임 빔들과 함께, 폐쇄된 프레임 섹션을 형성한다는 점에서 달성된다.
전술한 과제는 또한, 지지 프레임 및 본 발명에 따른 장착 프레임을 구비한 전기 구동 자동차에 의해 달성되고, 장착 프레임은 자동차의 지지 프레임에 배치되며, 지지 프레임과 기계적으로 고정 연결된다.
프레임 빔들이 종방향으로 외향 개방된 프레임 장치를 형성하기 때문에, 장착 프레임이 적은 기술 비용으로 제조될 수 있고, 횡방향 연결이 없기 때문에 낮은 중량을 가지며, 전기 부품의 하우징이 2개의 프레임 빔들과 기계적으로 고정 연결되어, 폐쇄된 프레임 섹션을 형성하기 때문에, 전기 부품의 하우징이 일반적으로 장착 프레임을 보강하는 역할을 할 수 있고, 장착 프레임과 하우징 사이에 하나의 블록이 형성되기 때문에, 장착 프레임의 기계적 강성이 일반적으로 증가된다. 전기 부품의 굽힘 강성 하우징의 활용을 통한 장착 프레임의 상기 보강, 및 관련된 블록의 형성으로 인해, 전기 구동 자동차에서 승객들의 수동 안전이 증가될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 과제는 완전히 해결된다.
바람직한 구현예에서, 프레임 빔들은 서로 평행하게 배치된다.
이런 방식으로, 자동차의 충돌 시의 자동차의 종방향 안정성이 증가될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 프레임 빔들은 중공 프로파일 빔들이며, 변형 에너지를 흡수하기 위한 휨 섹션들을 구비한다.
이런 방식으로, 종방향 빔들의 휨 거동을 제어하는 것이 가능하여, 충돌 시에 충돌 에너지가 제어된 방식으로 분산될 수 있으므로, 승객들의 수동 안전이 더 증가된다.
또한, 바람직하게는, 전기 구동부는 프레임 빔들 사이에 배치되며, 2개의 프레임 빔들에 장착된다.
또한 이런 방식으로, 보통 대형의 휨 강성 금속 하우징을 구비한 전기 구동부가 블록의 형성에 기여할 수 있고, 그에 따라 일반적으로 자동차의 수동 안전을 증가시킬 수 있다.
또한, 바람직하게는, 전기 부품의 하우징은 프레임 빔들 사이에 배치된다.
이런 방식으로, 전기 부품의 휨 강성 하우징이 프레임 빔들의 연결을 보강하기 위해 선택적으로 사용될 수 있고, 부품들에 의한 블록의 형성이 최적화될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 전기 부품의 하우징은 자동차의 종방향으로 전기 구동부에 대해 오프셋 배치된다.
이런 방식으로, 종방향으로 하나가 다른 하나의 뒤에 배치되는 휨 강성 부품들에 의해, 장착 프레임의 비틀림 강성 및 장착 프레임의 안정성은 하나가 다른 하나의 뒤에 배치되는 연결점들로 인해 개선될 수 있다.
여기서, 특히 바람직하게는, 하우징은 종방향으로 전기 구동부에 대해 외향 오프셋되도록 배치된다.
이런 방식으로, 자동차의 충돌 시에, 전기 구동부가 전기 부품에 의해 보호될 수 있으므로, 경우에 따라, 전기 구동부의 손상으로부터 기인하는 과전압 및 고전류가 방지될 수 있다.
하우징이 주시 방향에서 종방향을 따라 전기 구동부의 아래에 배치되는 경우 역시 바람직하다.
이런 방식으로, 자동차의 충돌 시에, 하우징이 전기 구동부의 아래로 밀릴 수 있으므로, 장착 프레임의 휨 거동이 일반적으로 개선되어, 더 큰 충격 흡수대가 제공될 수 있고, 그에 따라 자동차의 수동 안전이 일반적으로 더 증가된다.
또한, 바람직하게는, 전기 부품은 하우징과 기계적으로 고정 연결되는 휨 강성 히트싱크를 포함한다.
이런 방식으로, 전기 부품의 하우징의 기계적 안정성이 개선될 수 있고, 그로 인해 장착 프레임의 보강이 일반적으로 개선될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 전기 부품은 자동차의 전기 에너지 저장부와 외부 전기 에너지 공급원 사이에서 전기 에너지를 교환하도록 설계되는 충전부이다.
이런 방식으로, 충전부가 단지 전기 에너지 저장부를 충전하기 위한 전기적 기능에 따라 사용되어, 충돌 시에 전력 차단 상태가 되므로, 승객들에게 위험을 가할 수 있는 과전압이 발생할 수 없기 때문에, 자동차의 충돌 시에 승객들의 안전이 증가될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 전기 부품은 전기 구동부의 제어를 위한 인버터 장치이다.
인버터 장치는 보통 전력 전자 기기의 높은 전력 손실로 인해 대형 금속 히트싱크를 포함하고, 그에 따라 상기 부품은 특히 높은 강성을 보이므로, 일반적으로 장착 프레임의 강성을 개선한다.
전술한 특징들 및 후술하는 특징들은, 본 발명의 범위를 벗어남 없이, 각각의 명시된 조합으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다른 조합들로 또는 개별적으로도 사용될 수 있다는 것이 자명하다.
본 발명의 예시적인 구현예들은 도면에 도시되며, 후술하는 설명에서 보다 상세히 설명될 것이다.
본 발명에 의해, 적은 기술 비용으로 승객들의 수동 안전을 증가시키는, 전기 구동 자동차를 위한 장착 프레임을 제공할 수 있다.
도 1은 전기 부품들의 장착을 위한 장착 프레임을 구비한 자동차의 개략도이다.
도 2는 전기 부품들의 장착을 위한 장착 프레임을 구비한 자동차의 개략적인 세부 사시도이다.
도 3은 충전부의 하우징이 장착되는, 전기 부품들의 장착을 위한 장착 프레임을 구비한 자동차의 개략적인 세부 사시도이다.
도 1에는, 전기 구동 자동차가 개략적으로 도시되며, 전체적으로 도면부호 10으로 지시되어 있다. 자동차(10)는 자동차(10)의 차륜들(14)이 장착되는 지지 프레임(12)을 포함한다. 자동차(10)는 일반적으로 종축(16)을 가지며, 화살표(18)로 지시된 바와 같이, 실질적으로 종축(16)에 평행한 종방향으로 움직인다.
일반적으로, 자동차(10)의 전기 구동 부품들의 장착을 위한 장착 프레임(20)이 지지 프레임(12)에 고정된다. 전기 구동 기계(22)가 장착 프레임(20)에 장착되며, 전기 구동 기계(22)의 샤프트(24)가 변속기(26)를 통해 자동차(10)를 구동하기 위해 차륜들에 연결된다. 또한, 도 1에 도시된 구현예에서 전기 충전부(28)의 역할을 하는 추가 전기 부품(28)이 장착 프레임(20)에 장착된다. 외부 전기 에너지 공급원과 충전부(28)를 연결하기 위해, 충전부(28)는 전기 연결부(30)에 연결된다. 게다가, 충전부(28)는 전기 구동 기계(22)에 전기 에너지를 공급하는 역할을 하는 전기 에너지 저장부(32)에 전기적으로 연결된다. 충전부(28)는 전기 에너지 저장부(32)를 충전하기 위해 외부 에너지 공급원으로부터의 전기 에너지를 직류 전압으로 변환하는 역할을 한다. 충전부(28)는 자동차(10)가 전기 에너지 저장부(32)를 충전하기 위해 해당 충전소에 연결될 때에만 사용되기 때문에, 충전부(28)는 자동차(10)의 주행 중에는 전력 차단 상태이고, 그에 따라 주행 중에는 수동 요소로 간주되어야 한다.
장착 프레임(20)은 외부 방향으로 종축(16)에 평행하게 연장되는 2개의 길게 뻗은 프레임 빔들(34, 36)을 포함한다. 프레임 빔들(34, 36)은 자동차의 지지 프레임(12) 또는 횡방향 빔(38)에 장착된다. 프레임 빔들(34, 36)은 종방향(18)으로 외향 개방된 프레임 장치를 형성하며, 그 바깥 단부들에 횡방향 스트럿을 구비하지 않고, 그 대신에 자동차(10)의 일 단을 향해 종축(16)에 평행하게 자유 빔들로서 연장된다. 전기 구동 기계(22)는 프레임 빔들(34, 36) 사이에 배치되어 장착된다. 전기 부품(28)은 전기 구동 기계(22)에 대해 오프셋되도록 2개의 프레임 빔들(34, 36)에 장착된다. 전기 부품(28)은 견고한 휨 강성 하우징(40)을 구비하되, 이 하우징은 프레임 빔들(34, 36)에 장착되며, 두 프레임 빔들(34, 36)을 서로 기계적으로 연결한다. 하우징(40)은 외향 개방된 프레임 빔들(34, 36)과 함께, 폐쇄된 프레임 섹션을 형성하거나, 프레임 빔들(34, 36)을 서로 연결하기 위한 횡방향 스트럿을 형성한다.
전기 부품(28)의 하우징(40)은 종방향(18)으로 전기 구동 기계(22)에 대해 외향 오프셋되도록 배치되고, 그에 따라 하우징(40)은 실질적으로 프레임 빔들(34, 36)의 말단부에 장착되는 반면, 전기 구동 기계(22)는 프레임 빔들(34, 36)의 중앙 섹션에 장착된다.
따라서, 전기 부품(28)의 대형 하우징(40)은 일반적으로 장착 프레임(20)을 보강하는 역할을 하며, 전기 구동으로 인해 결여된 자동차(10)의 부품들을 대신하고, 그에 따라 장착 프레임(20)은 하우징(40) 및 전기 구동 기계(22)와 함께, 자동차(10)의 충돌 시에 필요한 안정성 및 대응하는 충격 흡수대를 제공하는 대형 블록을 형성한다. 이런 방식으로, 보통 내연기관을 갖는 자동차를 위해 구성되는 지지 프레임(12) 및 장착 프레임(20)이 전기 구동 자동차를 위해서도 사용될 수 있고, 내연기관 및 요구된 변속기의 해당 장착점들이 전기 구동 기계(22) 및 전기 부품(28)의 장착에 기여한다. 따라서, 예컨대 내연기관 구동 트레인의 변속기 및 엔진 블록과 같이 결여된 대형 부재 부품들은 일반적으로 전기 구동 기계(22) 및 전기 부품(28)으로 대체될 수 있다.
전기 부품(28)은 바람직하게는 전기 에너지 저장부(32)를 충전하기 위한 충전부(28)이며, 상기 전기 부품은 유리하게는 안정된 휨 강성의 견고한 하우징을 구비하고, 충전부(28)의 전기 인버터 부품들의 대응하는 냉각을 위한 대형 금속 냉각판을 구비한다. 장착 프레임(20)의 보강은 상기 대형 냉각판에 의해 더 개선될 수 있고, 그에 따라 형성된 폐쇄된 프레임 섹션은, 일반적으로 수동 안전을 증가시키는 동시에 일반적으로 자동차(10) 및 지지 프레임(12)의 비틀림 진동을 감소시킬 수 있는 견고한 블록을 형성한다. 충전부(28)는 자동차(10)의 주행 중에 전력 차단 상태이며, 충전소에서만 전기적으로 연결되어 상응하게 전기적으로 사용되기 때문에, 충돌 시에 상기 전기 부품(28)의 손상의 결과로 과전압이 발생할 수 없다.
프레임 빔들(34, 36)은 복수의 휨 섹션들(42, 44)을 구비하고, 이들은 프레임 빔들(34, 36)의 미리 결정된 차단 지점들 또는 휨 주름부들의 역할을 한다. 충돌 시에, 휨 섹션들(42, 44)은 일반적으로 장착 프레임(20)의 미리 정의된 휨 거동을 보장하여, 일반적으로 지지 프레임 부품들의 휨 제어를 실현하도록 의도된다. 이런 방식으로, 자동차(10)의 충격 보호대가 일반적으로 개선될 수 있다.
종축(16)을 따라 바라볼 때 또는 종축의 방향으로 투사할 때, 충돌 시의 휨 거동의 개선을 보장하기 위해, 전기 부품(28) 또는 하우징(40)은 전기 구동 기계(22)의 위 또는 전기 구동 기계(22)의 아래에 배치될 수 있고, 그에 상응하여 하우징(40)은 전기 구동 기계(22)의 위 또는 아래로 밀린다.
따라서, 일반적으로 전기 구동 자동차(10)의 전기 부품들의 블록 형성이 가능하며, 그에 따라 자동차(10)의 안정성이 일반적으로 개선되는데, 이는 예컨대 전력 전자 기기들의 냉각판들과 같은 전기 구동을 위한 대형 부품들이 블록의 형성 및 안정화를 위해 사용되기 때문이며, 이에 상응하게 자동차(10)의 전체 중량을 동일하게 유지하거나 감소시키면서 안정성을 증가시킬 수 있다.
도 2는 지지 프레임(12)을 구비한 자동차(10)의 세부 사시도를 개략적으로 도시한다. 동일한 구성요소들은 동일한 도면부호들로 지시되며, 특별한 특징들만이 이에 설명될 것이다.
도 2에 도시된 세부 사시도에는, 명확함을 위해 지지 프레임이 충전부(28) 또는 하우징(40) 없이 도시되어 있다. 프레임 빔들(34, 36)은 종축(16)에 평행하게 연장되며, 상응하게 중량을 줄이기 위해 직사각형 프로파일을 갖는 길게 뻗은 직선 로드들로서 중공형으로 형성된다. 전기 구동 기계(22) 및 변속기(26)는 프레임 빔들(34, 36) 사이에 장착된다. 프레임 빔들(34, 36)은 2개의 횡방향 빔들(48, 50)에 의해 중앙 섹션(46)에서 연결되어, 상응하게 부품들의 장착 성능을 개선하며, 상기 영역에서 안정성을 증가시킨다. 대형 하우징(40)을 구비한 충전부(28) 형태의 전기 부품(28)은 각각의 경우 자유 단부의 형태인 프레임 빔들(34, 36)의 단부 섹션(52)에 장착되어, 프레임 빔들(34)을 서로 기계적으로 고정 연결하고, 그에 상응하게 폐쇄된 프레임 섹션을 형성하는데, 이는 이하에 보다 상세히 설명될 것이다.
지지 프레임(12)의 각각 하나의 종방향 섹션(54, 56)은 프레임 빔들(34, 36)에 인접하게 측방향으로 형성되고, 상기 종방향 섹션들은 범퍼를 지지 프레임(12)에 연결하기 위한 각각 하나의 연결 섹션(58, 60)을 구비한다.
도 3은 도 2에 도시된 바와 같은 자동차(10)의 동일한 세부 사시도를 도시하되, 프레임 빔들(34, 36)이 충전부(28)의 하우징(40)에 고정 연결된다. 동일한 구성요소들은 동일한 도면부호들로 지시되며, 특별한 특징들만이 이에 설명될 것이다.
하우징(40)은 횡방향 빔(50)과 프레임 빔들(34, 36)의 단부 섹션들(52) 사이에 장착되며, 그에 상응하게 연결 요소들(62)에 의해 프레임 빔들(34, 36)과 고정 연결된다. 연결 요소들(62)은 예컨대 용접점들로 형성될 수도 있다. 도 3에서, 종축(16)을 따른 주시 방향 또는 종축(16)을 따른 투영도에서, 하우징(40)은 전기 구동 기계(22)의 위에 배치되며, 종축(16)을 따른 주시 방향에서, 하우징(40)은 전기 구동 기계(22)의 아래에 배치되도록 제공될 수도 있다.
대형 하우징(40)에 의한 프레임 빔들(34, 36)의 연결로 인해, 블록의 형성이 실현될 수 있고, 그에 따라 자동차(10)의 안정성이 일반적으로 증가되며, 지지 프레임(12)의 비틀림 진동이 감소될 수 있다.

Claims (12)

  1. 전기 구동 자동차(10)를 위한 장착 프레임(20)으로, 상기 장착 프레임은 2개의 프레임 빔들(34, 36) 및 전기 부품(28)을 포함하고, 상기 2개의 프레임 빔들은 자동차(10)의 종방향(18)으로 배향되며, 자동차(10)를 구동하기 위한 전기 구동부(22)가 프레임 빔들(34, 36)에 장착되고, 상기 전기 부품은 전기 구동부(22)와 별도로 형성되며, 전기 부품(28)은 프레임 빔들(34, 36)에 장착된 휨 강성 하우징(40)에 수용되는, 전기 구동 자동차용 장착 프레임(20)에 있어서,
    프레임 빔들(34, 36)은 종방향(18)으로 외향 개방된 프레임 장치를 형성하고, 전기 부품(28)의 하우징(40)은 2개의 프레임 빔들(34, 36)과 기계적으로 고정 연결되어, 프레임 빔들(34, 36)과 함께, 폐쇄된 프레임 섹션을 형성하고,
    전기 부품(28)은 충전부이며, 충전부는 전기 에너지 저장부(32)를 충전하기 위해, 외부 전기 에너지 공급원으로부터의 전기 에너지를 직류 전압으로 변환하고, 자동차(10)의 전기 에너지 저장부(32)와 외부 전기 에너지 공급원 사이에서 전기 에너지를 교환하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 전기 구동 자동차용 장착 프레임.
  2. 제1항에 있어서, 프레임 빔들(34, 36)은 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는, 전기 구동 자동차용 장착 프레임.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 프레임 빔들(34, 36)은 중공 프로파일 빔들이며, 변형 에너지를 흡수하기 위한 휨 섹션들(42, 44)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전기 구동 자동차용 장착 프레임.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 구동부(22)는 프레임 빔들(34, 36) 사이에 배치되며, 2개의 프레임 빔들(34, 36)에 장착되는 것을 특징으로 하는, 전기 구동 자동차용 장착 프레임.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 부품(28)의 하우징(40)은 프레임 빔들(34, 36) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 전기 구동 자동차용 장착 프레임.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 부품(28)의 하우징(40)은 자동차(10)의 종방향(18)으로 전기 구동부(22)에 대해 오프셋 배치되는 것을 특징으로 하는, 전기 구동 자동차용 장착 프레임.
  7. 제6항에 있어서, 상기 하우징은 종방향(18)으로 전기 구동부(22)에 대해 외향 오프셋되도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 전기 구동 자동차용 장착 프레임.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하우징(40)은 종방향(18)을 따른 주시 방향으로 전기 구동부(22)의 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는, 전기 구동 자동차용 장착 프레임.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 부품(28)은 하우징(40)과 기계적으로 고정 연결되는 휨 강성 히트싱크를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 구동 자동차용 장착 프레임.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 지지 프레임(12) 및 제1항 또는 제2항에 따른 전기 구동 자동차용 장착 프레임(20)을 구비한 전기 구동 자동차(10)에 있어서,
    장착 프레임(20)은 지지 프레임(12)에 장착되며, 지지 프레임(12)과 기계적으로 고정 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 구동 자동차.
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