KR102382679B1 - Integrated Flatform Chassis Where Battery, Motor and Frame are Integrated Into One - Google Patents

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Abstract

본 발명은 종래 전기자동차의 구조용 프레임인 섀시 구조물 기술의 문제점을 해소할 수 있는 방안으로 에너지원인 배터리(cell)와 동력원인 모터가 자동차 섀시 프레임 내부에 수납되고 장착되는 삼위일체형 프레임인 “편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis)”를 제공하는데 그 목적이 있다.
“편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis)”는, 대용량 배터리와 모터를 섀시 내부에 수납함으로써 별도 배터리(cell)와 모터 설치공간을 제거하여, 파워트레인 설치공간을 최적화하고 중량 감축으로 연비향상과 더불어 차량 디자인의 자유도를 더욱 확보할 수 있다.
또한, 대용량의 배터리를 차량의 바닥 부분(Floor Pan)부분에 폭넓게 적재하고 세심관 사이의 빈공간을 활용한 공랭식과 수랭식 혹은 상변화 냉각시스템을 조합하여 섀시 구조물의 열응력(thermal stress)을 높여 배터리와 모터 냉각효율을 향상시킬 수 있다. The present invention is a method to solve the problems of the chassis structure technology, which is the structural frame of the conventional electric vehicle, and is a "flat chassis (扁平型車臺, platform chassis)”.
“Platform chassis” removes separate battery and motor installation space by accommodating large-capacity batteries and motors inside the chassis, optimizing powertrain installation space and improving fuel economy by reducing weight In addition, more freedom in vehicle design can be secured.
In addition, a large-capacity battery is widely loaded on the floor pan of the vehicle, and the thermal stress of the chassis structure is increased by combining an air cooling type, a water cooling type, or a phase change cooling system using the empty space between the fine tubes. Battery and motor cooling efficiency can be improved.

Description

배터리부와 모터 및 프레임이 일체화된 통합형 편평형차대{Integrated Flatform Chassis Where Battery, Motor and Frame are Integrated Into One}Integrated Flatform Chassis Where Battery, Motor and Frame are Integrated Into One

본 발명은 전기자동차의 에너지원인 배터리(battery)와 동력원인 모터(motor) 및 자동차의 구조용 프레임(frame)인 차대(섀시) 3개 부문이 하나로 일체화되는 삼위일체(三位一體)형 또는 통합형 섀시(chassis, 차대, 車臺) 구조물인 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis)에 관한 것이다(이하에서 “삼위일체형” 편평형 차대는 “통합형” 편평형 차대와 같은 의미로 사용된다.). The present invention is a trinity type or integrated chassis in which three parts of the battery, which is the energy source of an electric vehicle, the motor, which is the power source, and the chassis, which is the structural frame of the vehicle are integrated into one. It relates to a flat chassis (扁平型車臺, flatform chassis) that is a structure (hereinafter, “trinity type” flat chassis is used in the same sense as “integrated” flat chassis).

편평형차대는 경량과 저강도의 속이 빈(hollow) 세심관을 다중 집속한 다발형 튜브(관)의 두꺼운 중간층(core) 양면을 상대적으로 고강도 재료(강판, 알루미늄판 등)로 된 두 개의 얇은 바깥층(face)을 덧대어 바깥층+중간층+바깥층으로 겹치는 삼겹구조의 샌드위치 보(sandwich beam)형상 패널로 고강도(high-strength)와 고강성(high-rigidity)의 재료특성을 발현한다.A flat undercarriage consists of a thick core of a bundled tube (tube) containing multiple light and low-strength hollow fine tubes, and two thin outer layers of relatively high-strength material (steel plate, aluminum plate, etc.) It is a sandwich beam-shaped panel with a three-layer structure that is overlapped with an outer layer, an intermediate layer, and an outer layer by adding (face) to express high-strength and high-rigidity material properties.

중간층(core)인 속이 빈 세심관에는 대용량 배터리를 수납하고 차대(섀시)의 중심축선상에 속이 빈 중공관인 양정현파 중공관을 안치하여 직렬모터를 격납함으로써 에너지원과 동력원 및 프레임이 하나로 통합되는 삼위일체형 차대인 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis)는 체적대비 관성 모멘트와 인장, 비틀림, 굽힘, 압축 등의 전단응력 증대와 재료비 절감 및 차량 디자인의 자유도를 확보할 수 있게 된다.
In the hollow concentric tube, which is the middle layer, a large-capacity battery is housed, and a double sinusoidal hollow tube, a hollow hollow tube, is placed on the central axis of the chassis (chassis) to contain the serial motor, so that the energy source, power source and frame are integrated into one. The flat chassis, which is a three-piece chassis, increases the moment of inertia compared to volume and shear stress such as tension, torsion, bending, and compression, and it is possible to reduce material cost and secure the degree of freedom in vehicle design.

자동차는 차량무게와 외부 하중을 견딜 수 있는 구조물로 초기 자동차는 마차처럼 사람과 물건을 싣는 객실과 아래쪽으로 스프링과 바퀴가 장착된 구동축이 사다리 형태의 구조용 프레임에 매달려 있는 단순한 구조였다. The automobile was a structure capable of withstanding the vehicle weight and external load. Early automobiles had a simple structure in which a passenger and goods were loaded like a carriage, and a drive shaft equipped with springs and wheels was suspended from a ladder-shaped structural frame.

초기 자동차는 차체인 보디(Body, 차체)와 프레임인 섀시(Chassis, 차대)의 역할과 구분이 분명했으나 자동차 제조 기술이 나날이 발전하고 향상됨에 따라 차체인 보디와 차대인 섀시의 구분이 모호해지고 있으며 많은 종류와 형식의 섀시 구조물이 공지되어 있고 제작되고 있다. In the early days of automobiles, the roles and divisions between the body (body) and the frame (chassis) were clear. Types and types of chassis structures are known and are being manufactured.

자동차 구조용 프레임인 섀시는 뒤틀림 강성을 높이기 위해 서브 프레임을 덧대거나, 경량화를 위해 다양한 소재와 형태로 짜인 몸체에 각종 부속품을 장착하는 형상으로 섀시의 구조가 변화·발전하고 있으며, 자동차 섀시는 보디(차체)를 제외한 나머지 부분으로 동력계통(power train)과 조향 장치, 서스펜션, 구동축을 포함한 주요 부속품과 이를 지탱하기 위한 프레임을 총칭한다.The chassis, which is a structural frame for automobiles, is changing and developing in the form of adding sub-frames to increase torsional rigidity or attaching various accessories to the body woven in various materials and shapes to reduce weight. It refers to the main parts including the power train, steering system, suspension, and drive shaft as well as the frame to support it.

섀시 혹은 프레임은 주행 중에 받는 노면의 충격이나 차량 하중에 의한 굽힘, 비틀림, 진동 등에 충분히 견딜 수 있는 강도(strength)와 강성(rigidity)으로 안전성을 확보하여야 하며, 연비향상을 위해 가볍고 재료 가격은 저렴하고 제조 생산성이 높아야 한다.The chassis or frame must secure safety with strength and rigidity that can sufficiently withstand bending, torsion, and vibration caused by road impact or vehicle load received during driving. and high manufacturing productivity.

기존 내연기관에서 발전한 자동차의 구조용 프레임인 섀시는 자동차 종류, 용도, 구동과 현가방식에 따라 여러 종류가 있으며, 일반적으로 H형 프레임, X형 프레임, 배골형(back born)프레임, 플랫폼(platform)형 프레임, 트러스트(trust)형 프레임 등이 있다.The chassis, which is a structural frame for automobiles developed from the existing internal combustion engine, has several types depending on the type of vehicle, use, drive and suspension method, and is generally an H-type frame, an X-type frame, a back born frame, and a platform. There are type frames, trust type frames, and the like.

일반적으로 오늘날 자동차의 구조는 섀시(차대)와 보디(차체)를 일체구조로 형성하여 외부의 패널자체가 버팀대 역할을 하는 ‘모노코크(Monocoque)’방식과 별도 뼈대를 구성하는 프레임 구조가 받침대 역할을 하는 ‘보디 온 프레임(Body on frame)’ 방식으로 나뉜다.In general, the structure of today's automobiles is a 'monocoque' method in which the chassis (car body) and the body (body) are formed as an integral structure, and the external panel itself serves as a support, and the frame structure that constitutes a separate skeleton serves as a support. It is divided into a 'body on frame' method.

갑각류같이 단단한 외부 구조를 갖는 모노코크 방식은 섀시(프레임)와 보디가 한 덩어리의 일체형 구조를 형성하여 충격을 잘 분산시켜 소음과 진동이 적고 승차감이 좋으며, 자동차에 응용되기 이전에 항공기 섀시에 먼저 사용된 기술로 프레임 구조의 뼈대를 걷어내고 대신 바깥쪽 몸체를 단단한 구조물로 얽어매 강성을 유지한다. The monocoque method, which has a hard outer structure like a crustacean, forms an integrated structure in which the chassis (frame) and body form an integrated structure, so that the shock is well dispersed, the noise and vibration are low and the ride quality is good. The new technology removes the skeleton of the frame structure and instead entangles the outer body with a rigid structure to maintain rigidity.

‘유니 보디(Unibody)’라고도 하는 모노코크는 차량 지붕부터 바닥 부분(Floor Pan)까지 한 덩어리로 제작된 일체형 섀시를 일컫고, 생산 방식이 비교적 단순하고 별도로 보디를 제작하지 않아도 되기에 비용을 절감할 수 있고 충격을 잘 분산시켜 소음과 진동을 줄여 승차감이 좋은 특징을 갖는다.Monocoque, also known as 'unibody', refers to an integrated chassis made in one piece from the roof to the floor pan of the vehicle. It has good riding comfort by reducing noise and vibration by dispersing shock well.

반면 일부 스포츠유틸리티 자동차(SUV)와 버스 및 트럭과 같은 차량은 섀시 위에 보디를 얹어 결합하는 보디 온 프레임 방식으로 아래쪽의 프레임 하나가 대부분의 충격과 하중을 감당해 내고 있는 '프레임 섀시'를 사용함으로써 강성이 뛰어나고 내구성이 좋다. On the other hand, some sports utility vehicles (SUVs) and vehicles such as buses and trucks use a body-on-frame method that combines the body on top of the chassis. Excellent rigidity and good durability.

상기 구조물은 모두 내연기관의 특성에 따라 개발된 구조물로 화석연료 에너지원과 동력원인 엔진과 감속기 및 클러치 등의 동력계통(power train)에 기반을 두고 있으나, 배터리와 모터로 대표되는 전기자동차용 섀시(차대)는 연비향상을 위해 경량의 무게와 고강도(high-strength) 및 고강성(high-rigidity)의 특성을 발현하는 전기자동차에 최적화되는 새로운 형상의 섀시가 필요하다.The above structures are all structures developed according to the characteristics of the internal combustion engine, and are based on fossil fuel energy sources and power sources such as engines, reducers and clutches, but chassis for electric vehicles represented by batteries and motors. (Chassis) requires a chassis with a new shape that is optimized for electric vehicles that express the characteristics of light weight, high-strength and high-rigidity to improve fuel efficiency.

한편으로, 구동력을 만들어내는 전기 모터가 타이어 휠 속의 허브 내에 있는 인휠 모터(in wheel motor)는 설계상의 자유도가 높고 섀시에서 모터 설치공간을 제거하고 구동축과 차동기어 등을 제거할 수 있는 장점이 있으나, 모터가 현가장치 아래에 위치하여 자동차 바퀴와 같이 상하운동을 하기 때문에 관성력의 증가로 로드홀딩(load holding)을 악화시키고 휠 중량 증가와 스프링을 통해 차체에 전달되는 진동으로 승차감을 저하시킨다.On the other hand, the in-wheel motor, in which the electric motor generating the driving force is located in the hub in the wheel of the tire, has the advantage of high degree of freedom in design, removing the motor installation space from the chassis, and removing the drive shaft and the differential gear. , because the motor is located under the suspension and moves up and down like the wheels of a car, the load holding is deteriorated due to an increase in inertial force, and the riding comfort is reduced by increasing the wheel weight and vibration transmitted to the vehicle body through the spring.

특히 인휠 모터는 노면 충격에 의한 진동이 가장 심한 위치에 모터가 장착되어 내구성 문제와 함께 휠 내부의 좁은 공간에 모터를 장착함으로써 방열, 경량화, 내습(耐濕)문제가 발생되며, 구조상 모터가 차륜 내 위치하여 냉각수 배관이 어려워 공랭식 밀폐형 구조를 채택함으로써 고정자 코일 권선저항에 의한 동손과 로터 영구자석의 히스테리시스 손실 및 와전류 손실에 의한 발열 문제 등 모터 냉각에 매우 불리한 요인으로 작용함으로써 고효율, 고성능화, 내구성 확보가 어려워 상용화가 지연되고 있다.In particular, in-wheel motors are mounted at the location where vibrations due to road impact are the most severe, and as a result, durability problems and heat dissipation, weight reduction, and moisture resistance problems occur by mounting the motor in a narrow space inside the wheel. High efficiency, high performance, and durability are secured by adopting an air-cooled sealed structure because it is located inside, so it is very unfavorable to motor cooling such as copper loss due to winding resistance of the stator coil, hysteresis loss of the rotor permanent magnet, and heat generation problem due to eddy current loss commercialization is being delayed.

대한민국 등록특허 10-1127736, 인휠모터 차륜 구조체(2010. 12. 08 출원)Republic of Korea Patent Registration 10-1127736, in-wheel motor wheel structure (applied on December 08, 2010)

본 발명의 목적은 종래 전기자동차 섀시 구조물의 문제점을 해소할 수 있는 방안으로 에너지원인 배터리(battery)와 동력원인 모터가 자동차의 구조용 프레임인 섀시 내부에 수납되고 격납되는 삼위일체형 프레임 혹은 “편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis)”를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the problems of the conventional electric vehicle chassis structure, in which a battery, which is an energy source, and a motor, which is a power source, are accommodated and stored inside the chassis, which is the structural frame of the vehicle.扁平型車臺, platform chassis).

또한 삼위일체형 플랫폼에 최적화된 배터리와 모터의 수납과 격납방법을 안출함으로써 배터리부와 모터부가 프레임 혹은 섀시의 각기 다른 위치에 분리되어 탑재되고 조립되는 현재 전기자동차의 형상구조를 개선하고 생산성을 높이는 수단을 제공하여 자동차의 성능향상과 원가절감 및 안전도를 제고하는데 있다.In addition, by devising a method for storing and storing batteries and motors optimized for the Trinity type platform, the battery and motor parts are mounted and assembled separately in different positions of the frame or chassis. It aims to improve the performance of automobiles, reduce costs, and enhance safety by providing

상기와 같은 목적달성을 위해 본 발명은 기본적으로 자동차의 기본 구조물로 차대인 구조용 프레임인 섀시부에 있어서, 섀시부를 구성하는 뼈대인 프레임; 상기 섀시부를 세로로 관통하며 모터부를 격납하는 속이 빈 양정현파 중공관; 및 복수개의 가로방향 보강용 비드부(bead); 를 포함하여 구성되며, 상기 프레임은 속이 빈(hollow) 관(tube)인 세심관을 수평으로, 3단 이상 다단으로, 그리고 육방격자형으로 집속한 부재를 중간층(core)으로 하고, 상기 중간층의 양면에는 고강도 재료로 된 두 개의 얇은 판재(강판 혹은 알루미늄판 등)로서 양면에 바깥층(face)을 형성하며, 상기 세심관의 중간층(core)은 상기 바깥층(face)인 상기 판재를 지지하는 필러(filler)로 기능하여, 상기 바깥층을 주름(winkling)이나 좌굴(buckling)에 대해 안정화시키고, 상기 중간층인 속이 빈 상기 세심관 사이 및 상기 세심관과 상기 양면의 바깥층 사이 빈 공간에는 극세심관의 보조 채움관을 삽입하여 빈공간을 더욱 촘촘히 채우며, 상기 판재의 양면 바깥층, 상기 집속형 세심관, 및 보조 채움관으로 구성되는 상기 중간층의 삼겹구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis)를 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a chassis that is a structural frame that is basically a basic structure of a vehicle, comprising: a frame that is a skeleton constituting the chassis; a hollow positive sine wave hollow tube vertically penetrating the chassis and housing the motor; And a plurality of transverse reinforcement bead portion (bead); The frame is composed of a hollow tube (tube) horizontally, three or more multi-stage, and a hexagonal lattice-shaped member condensed in the form of a hexagonal grid as an intermediate layer (core), the intermediate layer A filler ( filler), stabilizing the outer layer against winkling or buckling, and assisting the microfibrillar tube in the hollow space between the hollow concentric tubules as the intermediate layer and between the concentric tubules and the outer layers on both sides An integrated flat undercarriage (扁平型車) characterized in that it is formed in a three-layered structure of the intermediate layer consisting of the double-sided outer layer of the plate material, the focusing-type fine concentric tube, and the auxiliary filling tube by inserting a filling tube to fill the empty space more tightly臺, platform chassis) is provided.

본 발명의 또 다른 측면으로서 상기 모터부를 격납하는 속이 빈 중공관은 길이방향의 주름을 갖되, 주름은 삼각함수 파형인 정현파(sinusoidal)의 마루, 즉 y=sin(x)의 그래프에서 x 의 값이 0 에서 π 까지 변할 때의 그래프가 반복되는 전파 정류(full wave rectifier)한 형상으로, 정현파의 골(trough)을 양(+)의 영역으로 전환하여 파형 주기는 π 라디안으로 파형의 각 마루(peak)는 중공관 외벽에 위치하고 파형의 각 골은 중공관 내벽을 형성하는 양정현파 중공관이고, 외경방향으로 볼록한 형상의 주름을 원주방향으로 36개 가지고, 주름의 마루와 골이 상기 프레임의 세로 길이 방향으로 향하도록 상기 프레임의 중앙부 중심축선상에 세로 방향으로 안치하며, 상기 보강용 비드부는 활꼴의 단면을 가지고, 상기 프레임의 가로방향에 복수 개를 상기 세심관의 상면 및 하면에 상기 세심관과 직교하도록 부가하여 상기 세심관과 함께 중간층을 형성하며, 상기 프레임의 가장자리에는 테두리보를 부가하되, 상기 테두리보는 WF보 단면형상의 구조용 부재(member)로서, 상기 프레임의 양면 바깥층에 접합하여 축방향 외력이나 하중을 지지하고 인장, 비틀림, 굽힘, 압축 등의 전단응력을 증대시키며, 상기 바깥층인 판재는 상기 중간층의 보강용 비드부의 형상에 맞추어 조립되도록 성형하여, 상기 바깥층인 판재가 상기 중간층과 접합함으로써 형성되는 샌드위치 패널(sandwich panel)형상의 구조물을 형성하는 것을 특징으로 한다.
As another aspect of the present invention, the hollow hollow tube housing the motor unit has longitudinal corrugations, and the corrugations are the crest of a sinusoidal trigonometric waveform, that is, the value of x in the graph of y=sin(x). When this graph changes from 0 to π, it is a full wave rectifier shape in which the graph is repeated. peak) is located on the outer wall of the hollow tube and each trough of the corrugation is a bi-sinusoidal hollow tube forming the inner wall of the hollow tube, and has 36 corrugations in the circumferential direction, convex in the outer diameter direction, and the ridges and troughs of the corrugation are vertical of the frame. It is placed in the longitudinal direction on the central axis of the central part of the frame to face in the longitudinal direction, and the reinforcing bead portion has a bow-shaped cross section, and a plurality of the concentric tubes are placed on the upper and lower surfaces of the concentric tubes in the transverse direction of the frame. and forming an intermediate layer together with the fine tube by adding orthogonally to, but adding an edge beam to the edge of the frame, wherein the edge beam is a structural member having a cross-sectional shape of a WF beam and joined to the outer layers of both sides of the frame in the axial direction It supports external force or load and increases shear stress such as tensile, torsion, bending, compression, etc., and the outer layer plate material is molded to fit the shape of the reinforcing bead part of the intermediate layer, and the outer layer plate material is joined to the intermediate layer It is characterized in that the structure of the sandwich panel (sandwich panel) formed by forming the structure.

본 발명의 또 다른 측면으로서 상기 프레임의 중간층을 형성하는 상기 복수의 세심관에는 원통형 배터리를 직렬 수납하여 모터와 전장장치 등을 구동하는 에너지부를 형성하고, 세로축 방향의 상기 프레임 중심축선상의 상기 양정현파 중공관은, 상기 세심관 중간층(core) 두께의 두 배 이상의 직경을 갖되, 자동차 구동원인 직렬 모터를 상기 중공관 내부에 격납하며, 상기 세심관 사이의 공간은 상기 보조 채움관을 채워 공기유동통로(채널)로 하고, 상기 세심관과 상기 보조 채움관 사이 나머지 빈 공간은 냉각수 혹은 상변화물질로 충진하고, 상기 보조채움관을 외부 대기로 열을 방출하는 냉각공기 유관으로 활용하여 상기 바깥층의 방열판 기능과 함께 열교환의 냉각계통을 형성함으로써, 상기 양정현파 중공관에 격납되는 구동원인 상기 모터부와, 상기 세심관 내부에 수납되는 에너지원인 배터리부와, 상기 세심관과 상기 보조채움관, 및 상기 양면 바깥층을 방열판으로 하는 프레임이 하나의 섀시로 통합되는 것을 특징으로 한다.
As another aspect of the present invention, an energy unit for driving a motor and an electric device is formed by accommodating a cylindrical battery in series in the plurality of fine tubes forming the middle layer of the frame, and the sine wave on the central axis of the frame in the vertical axis direction The hollow tube has a diameter of at least twice the thickness of the core of the fine tube, and stores a series motor, which is a driving source of a vehicle, inside the hollow tube, and the space between the fine tubes fills the auxiliary filler tube to provide an air flow passage. (channel), the remaining empty space between the fine tube and the auxiliary filling tube is filled with cooling water or a phase change material, and the auxiliary filling tube is used as a cooling air conduit for dissipating heat to the outside atmosphere. By forming a cooling system of heat exchange with a function, the motor unit as a driving source stored in the bi-sinusoidal hollow tube, a battery unit as an energy source accommodated in the concentric tube, the concentric tube and the auxiliary filling tube, and the It is characterized in that the frame with both sides of the outer layer as a heat sink is integrated into one chassis.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 보강용 비드부와 관련하여, 중간층인 상기 세심관과 직교하는 상기 활꼴의 단면을 가지는 보강용 비드부는, 상기 중간층(core)을 보강하고 외력을 상기 세심관으로 분산시키는 기능과, 차량 부속장치를 섀시에 장착할 때 핀이나 볼트의 설치장소로서의 기능을 가지며, 상기 활꼴의 단면을 가지는 보강용 비드부 내부에 4개소의 원통 실린더와 단면방향 3열로 복수개의 비드 너트부를 구비하여, 상기 원통실린더에 중공원형보(hollow cylinder beam)를 삽입하여 지지점을 확보하고, 상기 보강용 비드부를 볼트와 너트로 체결하여 차체(보디)와 부속장치를 접합함으로써 핀이나 볼트 등의 체결장치가 상기 세심관을 관통하지 않게 하여 구멍이나 노치(notch) 등에서 발생되는 응력집중과 국부응력을 상기 양면 바깥층과 상기 보강용 비드부를 경유하여 상기 프레임 전체면으로 분산시키는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대를 제공한다.In another aspect of the present invention, in relation to the reinforcing bead portion, the reinforcing bead portion having the bow-shaped cross-section orthogonal to the concentric tube, which is an intermediate layer, reinforces the intermediate layer (core) and distributes the external force to the fine tube. and a function as a place for installing pins or bolts when vehicle accessory devices are mounted on the chassis, and four cylindrical cylinders and a plurality of bead nuts in three rows in the cross-section direction inside the reinforcing bead part having the bow-shaped cross section A part is provided to secure a support point by inserting a hollow cylinder beam into the cylindrical cylinder, and the reinforcement bead part is fastened with a bolt and a nut to join the vehicle body (body) and an accessory device such as pins or bolts. Integrated flat type, characterized in that the fastening device does not penetrate the fine tube, and the stress concentration and local stress generated in holes or notches are dispersed over the entire surface of the frame via the outer layers of both surfaces and the reinforcing bead portion. provide a chassis.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 프레임 가장자리의 테두리보와 관련하여, 상기 프레임의 양면 바깥층을 상기 테두리보의 양측면 중 내측 한 측면에 삽입하고, 상기 테두리보의 플랜지와 상기 프레임의 경계면을 겹치기 이음이나 필릿용접으로 가장자리를 접합하며, 상기 테두리보의 바깥쪽 다른 한 측면에는, 바퀴 구동축상의 조향과 현가장치 안치부, 펜더부와 바디 지지부, 보닛과 앞범퍼 안치부, 트렁크와 뒷범퍼 안치부 등을 리벳, 볼트, 용접 등의 방법으로 차체(body)와 접합하며, 상기 테두리보 바깥쪽 상하 플랜지와 웨브 사이의 빈공간은, 하네스 케이블과 배터리 배선 케이블의 덕트와, 배터리와 모터 냉각용 파이트의 덕트를 수납하고, ㄷ자 형상의 채널보(channel beam)를 부가하여 빈공간을 외측면과 격리하여, 상기 테두리보의 플랜지와 웨브, 상기 채널보의 플랜지와 웨브가 결합하여 상자형보(box beam)의 조립보를 형성하는 것을 특징으로 한다.Another aspect of the present invention is in relation to the edge beam of the frame edge, inserting the outer layers of both sides of the frame into one of the inner side surfaces of both sides of the edge beam, and overlapping the flange of the edge beam and the boundary surface of the frame. The edges are joined by fillet welding, and on the other side of the outer side of the edge beam, a steering and suspension mounting part on the wheel drive shaft, a fender part and a body support part, a bonnet and a front bumper seating part, a trunk and a rear bumper seating part, etc. It is joined to the body by means of rivets, bolts, welding, etc., and the empty space between the upper and lower flanges and the web on the outside of the frame beam is a duct for a harness cable and a battery wiring cable, and a duct for a battery and a motor cooling pipe , and by adding a U-shaped channel beam to isolate the empty space from the outer surface, the flange and the web of the edge beam, and the flange and the web of the channel beam are combined to form a box beam It is characterized in that it forms an assembly beam.

본 발명의 또 다른 측면으로서 상기 세심관에 실장되는 배터리는, 마이너스(-) 전극의 리드선을 구비한 배터리 소켓에 직렬 격납되어 상기 세심관에 수납되고 끝단의 플러스(+) 전극 단자와 함께 상기 세심관 수납용의 배터리모듈을 형성하되, 상기 배터리모듈은 전원회로와 연결되는 배터리 콘센트와 플러스(+) 단자와 마이너스(-) 단자가 요철(凹凸)형으로 체결되고, 전원관리시스템과 성형(star)방식으로 전원에 결선되며, 자동차 프레임의 배터리부는 중앙축선인 상기 양정현파 중공관을 기준으로, 센터측 배터리 수납공간과, 사이드측 배터리 수납공간으로 구분하되, 양측 사이드측 세심관의 배터리모듈은 기저전원용으로, 센터측 세심관 모듈은 중간전원 혹은 첨두전원용으로 하되, 상기 센터측 세심관 모듈은 손쉽게 탈착(脫着)이 가능하도록 상기 테두리보에 시건장치를 구비한 탈착용 인입부를 선택사양으로 구비하여 배터리 추가, 교환을 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.As another aspect of the present invention, the battery mounted on the fine tube is stored in series in a battery socket having a lead wire of a negative (-) electrode, is accommodated in the fine tube, and the fine core together with a positive (+) electrode terminal at the end. A battery module for accommodating a tube is formed, wherein the battery module has a battery outlet connected to the power circuit, plus (+) and minus (-) terminals are fastened in a concave-convex shape, and a power management system and a star ) method, and the battery part of the vehicle frame is divided into a center side battery storage space and a side battery storage space based on the double sinusoidal hollow tube, which is the central axis, but the battery modules of both side side fine tubes are For base power, the center-side fine tube module is for intermediate power or peak power, but the center-side fine tube module can be easily attached and detached. It is characterized in that it is provided to enable the addition and replacement of batteries.

본 발명의 또 다른 측면으로서 상기 각각의 배터리모듈은 주배전교환시스템(Main Distribution & Switching System, MDSS)에 접속되고, 상기 주배전교환시스템(MDSS)은 N개의 입력과 M개의 출력선이 스위치로 연결되어, N×M개의 스위치 소자인 매트릭스 컨버터회로 기능의 양방향 전력변환(Matrix Switching)기능을 갖는 전력용반도체소자(Power Semiconductor Devices, PSD)로 구성하되, 충전과 방전, 회로차단, 센서신호(온도, 과전류, 과전압 등) 감지와, 배터리 방전과 충전 순서지정, 회생제동용 배터리모듈 지정 등을 모듈별로 분리하여 순서를 할당함으로써 상기 배터리 셀의 충방전 횟수를 줄여 수명을 연장하며, 충전소요시간을 단축하는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대를 제공한다. As another aspect of the present invention, each of the battery modules is connected to a main distribution and switching system (MDSS), and the main distribution and switching system (MDSS) has N input and M output lines as a switch. It is connected and consists of a power semiconductor device (PSD) having a bidirectional power conversion function of a matrix converter circuit function, which is N×M switch elements, but charging and discharging, circuit breaking, and sensor signals ( Temperature, overcurrent, overvoltage, etc.) detection, battery discharge and charging sequence designation, battery module designation for regenerative braking, etc. It provides an integrated flat undercarriage, characterized in that shortening.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서 상기 양정현파중공관에 격납되는 동력원인 직렬모터는, 모터함체 원주면에 외접하는 지름 10mm의 오목 홈과, 상기 양정현파 중공관 내벽의 마루(peak)와 골(trough)로 형성되는 오목 홈으로 형성되는 36개소의 오목형 요(凹)홈을 구비하여 냉각배관과 코일배선 및 충격절연용 패드를 수납하는 공간으로 활용하되, 6개의 수랭식 냉각시스템 배관파이프와 6개의 공랭식 냉각시스템 공기유관과 12개의 모터 코일가이드부와 12개의 충격절연용패드를 수납하되 탄성중합체인 고무 재질의 진동과 충격흡수 목적의 충격절연용패드는, 수납 홈 직경 10mm의 √2배(1.4142) 굵기로, 탄성 압축용량을 확보하여 길이방향으로 잡아당겨 요철홈에 삽입한 후, 다시 풀리게 하여 탄성을 회복시키는 방법으로 상기 모터를 고정하여, 응력집중을 초래하는 볼트나 쐐기없이 상기 모터부를 격납하며, 상기 모터의 회전진동과 바퀴의 구름진동을 상호간 절연(isolation)시켜, 상기 모터와 상기 프레임 구조물의 피로를 감소시키는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대를 제공한다.
In another aspect of the present invention, the serial motor, which is a power source stored in the double sinusoidal hollow tube, includes a concave groove having a diameter of 10 mm circumscribing the circumferential surface of the motor housing, and peaks and valleys of the inner wall of the double sinusoidal hollow tube ( It has 36 concave grooves formed by concave grooves formed by troughs and is used as a space for accommodating cooling piping, coil wiring, and shock insulation pads, but includes 6 water cooling system piping pipes and 6 The air-cooled cooling system air oil pipe, 12 motor coil guide parts, and 12 shock insulation pads are accommodated. 1.4142) Secure the elastic compression capacity with thickness, pull it in the longitudinal direction and insert it into the concave-convex groove, then loosen it again to fix the motor in a way to restore elasticity, and the motor unit without bolts or wedges that cause stress concentration It provides an integrated flat undercarriage, characterized in that the rotational vibration of the motor and the rolling vibration of the wheel are isolated from each other to reduce fatigue of the motor and the frame structure.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서 상기 양정현파중공관에 격납되는 동력원인 상기 직렬모터는, 모터 회전축이 바퀴축과 직교방향으로 교차하는 곳에, 상기 프레임의 바깥층과 상기 양정현파중공관을 천공(穿孔)하여, 구동기어 인출구를 전륜, 후륜, 전후륜에 구비하며, 한 개 직렬모터로 전륜, 후륜 혹은 사륜구동을 조합하고, 상기 직렬모터부의 구동축에는 축방향 하중을 제거하는 더블헬리컬기어(double helical gear)를 장착하여 동력계통(파워트레인)의 구동기어부로 삼으며, 상기 직렬모터부의 구동기어부와 차동기어부 중간에는, 더블헬리컬기어와 보조회전축(Aux. shaft)으로 구성되는 정합기어부(matching gear)를 안치하여 상기 직렬모터부와 바퀴부를 분리하여, 모터 구동축의 원점(O)을 인상(引上)하고, 일정비율의 감속효과와, 부하 임피던스(Z)를 정합시키는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대를 제공한다.In another aspect of the present invention, in the series motor, which is a power source stored in the double sinusoidal hollow tube, the outer layer of the frame and the double sinusoidal hollow tube are perforated at a location where the motor rotation shaft intersects the wheel shaft in the orthogonal direction. ), the drive gear outlets are provided on the front wheels, the rear wheels, and the front and rear wheels, the front wheel, the rear wheel, or the four wheel drive are combined with one serial motor, and the drive shaft of the series motor unit is provided with a double helical gear to remove the axial load. gear) and make it the driving gear part of the power system (powertrain), and between the drive gear part and the differential gear part of the serial motor part, a matching gear part consisting of a double helical gear and an auxiliary shaft (Aux. shaft) gear) to separate the series motor part and the wheel part, raising the origin (O) of the motor drive shaft, and matching the deceleration effect of a certain ratio and the load impedance (Z) Provides a flat undercarriage.

나아가 본 발명의 또 다른 측면은 상기 배터리의 열전달 과정인 전도와 대류를 최대화하기 위해, 상기 배터리를 상기 세심관 전체에 분산 수납하여 열방출 면적을 늘리고, 상기 세심관 사이 공간 및 상기 세심관과 상기 바깥층 사이 공간에, 상기 보조 채움관을 채워 상기 배터리의 열전도와 대류면적을 확대함으로써, 상기 세심관 반경(R)대비 1.62π(5.08)배의 방열면적을 확장하고 외부 대기와 접하는 양면의 바깥층(face)을 방열판으로 활용하며, 상기 세심관 사이공간과 상기 보조 채움관을, 흡기구와 배기구를 갖는 공기 유관(튜브)으로 연결하고, 상기 유관의 축 방향으로 기체를 송풍하는 축류송풍기를 추가하여, 온도 상승시 외부 에너지로 구동하여 열교환하는 배터리 냉각시스템의 공랭식 냉각방식을 특징으로 하는 통합형 편평형차대를 제공한다. Further, in another aspect of the present invention, in order to maximize conduction and convection, which are the heat transfer processes of the battery, the battery is dispersedly accommodated in the entire concentric tube to increase the heat dissipation area, and the space between the concentric tubes and the concentric tube and the convection tube By filling the space between the outer layers with the auxiliary filling tube to expand the heat conduction and convection area of the battery, the heat dissipation area is expanded 1.62π (5.08) times the radius of the fine tube (R) and the outer layers on both sides in contact with the external atmosphere ( face) as a heat sink, connecting the space between the fine tubes and the auxiliary filling tube with an air oil pipe (tube) having an intake port and an exhaust port, and adding an axial blower that blows gas in the axial direction of the oil pipe, Provided is an integrated flat chassis characterized by an air-cooling cooling method of a battery cooling system that heats heat by driving with external energy when the temperature rises.

또한 본 발명의 다른 측면은 상기 배터리 냉각시스템의 공랭식 냉각방식에 더하여, 상기 배터리를 수납하는 상기 세심관과 상기 보조 채움관 사이 빈 공간에, 냉각제로 물(水)을 투입하는 수랭식 냉각방식과, 축열과 방열의 열교환 효과를 더욱 개선하기 위해 파라핀(paraffin), 이온화합물 등의 상변화물질을 주입하는 상변화물질 냉각방식과, 상기 보조 채움관을 축류송풍기로 강제송풍하여, 상기 세심관과 상기 보조채움관을 열교환의 방열판으로 활용하여, 외부 대기로 열을 방출하는 공랭식 냉각방식을 기본으로 하되, 수랭식 혹은 상변화물질 냉각방식과 조합하여, 공랭식과 수랭식의 조합, 혹은 공랭식과 상변화물질 냉각방식 조합의, 하이브리드 냉각방식으로 냉각효율을 개선하는 하는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대를 제공한다. In addition, another aspect of the present invention is a water cooling type cooling method in which water is injected as a coolant into the empty space between the fine tube accommodating the battery and the auxiliary filling tube, in addition to the air cooling method of the battery cooling system, In order to further improve the heat exchange effect of heat storage and heat dissipation, a phase change material cooling method in which a phase change material such as paraffin or an ionic compound is injected, and the auxiliary filling tube forcibly blown with an axial flow blower, the fine tube and the The air-cooled cooling method that uses the auxiliary filling tube as a heat sink for heat exchange to release heat to the outside atmosphere is the basic method, but combines it with a water cooling type or a phase change material cooling method, and a combination of air cooling type and water cooling type, or air cooling type and phase change material cooling It provides an integrated flat undercarriage, characterized in that the cooling efficiency is improved by a combination of methods and a hybrid cooling method.

본 발명의 또 다른 측면은 세로축 방향 중심축선상의 상기 양정현파중공관 내부에 자동차 구동원인 상기 직렬모터를 격납하지 않고, 상기 세심관(100)을 수평방향으로 3개, 4개, 5개, 4개, 3개를 적층하고, 다수의 보조 채움관을 육방격자형으로 집속하여 19개의 상기 배터리모듈을 추가하고, 섀시 프레임 전륜측의 보닛과 후륜측 트렁크부에 전기자동차 동력원으로 방사형모터(radial motoor)나 바퀴내부에 인휠모터(in-wheel motor)를 섀시프레임 외장형으로 설치하되, 방사형모터의 동력계통(power train)은, 대시보드 안치부와 시트안치부 및 바퀴구동축상의 보강용비드부와 테두리보를 지지점으로 하는 동력계통 고정부를 구비하여, 모터부, 바퀴구동축, 차동기어부, 조향장치와 현가장치 등을 안치하고, 바퀴내부에 설치하는 인휠모터의 지지부는, 상기 섀시 프레임의 조향과 현가장치 안치부의 보강용비드부 내부 8개소의 원통형실린더에 중공원형보를 삽입하여 지지점을 확보하고, 상부와 하부측 3열로 배열되는 비드 너트부에 볼트로 체결하여 모터와 조향 및 현가장치를 지지하고, 구동전원선과 냉각시스템의 인입과 인출부를 구비하여 인휠모터(in-wheel motor)를 설치하고, 상기 세심관 내부에 수납되는 에너지원인 배터리부와, 상기 세심관과 상기 보조채움관, 및 상기 양면 바깥층을 방열판으로 하는 프레임이 하나의 섀시로 통합되고, 동력원인 모터부는 섀시 외장형으로 설치되는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대를 제공한다.Another aspect of the present invention is not to contain the series motor, which is a vehicle driving source, inside the double sinusoidal hollow tube on the central axis in the vertical axis direction, and the fine tube 100 in the horizontal direction 3, 4, 5, 4 Three and three are stacked, and 19 battery modules are added by concentrating a plurality of auxiliary filling tubes in a hexagonal grid shape, and a radial motor (radial motor) is used as a power source for an electric vehicle in the bonnet of the front wheel side of the chassis frame and the trunk part of the rear wheel side. ) or the inside of the wheel, an in-wheel motor is installed outside the chassis frame, but the power train of the radial motor has a dashboard seating part and a seat seating part, and a reinforcement bead part and rim on the wheel drive shaft. A power system fixing part having a beam as a support point, a motor part, a wheel drive shaft, a differential gear part, a steering device and a suspension device, etc. are mounted, and the support part of the in-wheel motor installed inside the wheel, the steering and suspension of the chassis frame The hollow cone beam is inserted into the cylindrical cylinder at 8 places inside the reinforcement bead part of the device seating part to secure the support point, and the bead nut part arranged in three rows on the upper and lower sides is fastened with bolts to support the motor, steering and suspension, An in-wheel motor is installed with an in-wheel motor provided with a driving power line and an inlet and outlet of the cooling system, a battery unit serving as an energy source accommodated inside the fine tube, the fine tube and the auxiliary filling tube, and the outer layers on both sides It provides an integrated flat chassis, characterized in that a frame having a heat sink is integrated into one chassis, and a motor unit, which is a power source, is installed as an exterior type of the chassis.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 편평형차대의 하부 바닥판(Floor Pan)에 형성되는 세로방향의 양정현파중공관과 가로방향의 상기 보강용비드부와 상기 테두리보로 형성되는 위치와 요철(凹凸)형의 요(凹)공간에 차량용 무선충전 집전장치인 수신패드 혹은 카패드(CarPad)를 안치하고, 상기 카패드는 내부에 원형의 2차측 집전코일을 육방격자형으로 배열하여, 지상의 충전패드나 도로상 급전선의 1차 급전코일과 전자기회로를 형성하여, 전기에너지를 전자기파로 수신하여 배터리셀을 충전하거나 모터를 구동하는 무선 전력 전송(wireless power transfer)회로를 제공하되, 상기 카패드의 두께는 양정현파중공관과 보강용 비드부(106)의 활꼴 형상의 단면의 돌출높이 이하로 하고, 상기 카패드의 고정은 보강용비드부에 3열로 배열되는 비드 너트부에 복수개의 볼트로 체결하며, 상기 카패드의 배선케이블은 상기 보강용 비드부 원통실린더 내부로 수납하여, 섀시외부를 일주하는 상기 테두리보의 외측공간으로 인출하여 충전회로부와 주배전교환시스템으로 연결하는 무선 전력전송시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대를 제공한다.Another aspect of the present invention is the position and unevenness formed by the vertical double sinusoidal hollow tube formed on the floor pan of the flat chassis and the reinforcing bead and the edge beam in the horizontal direction. A receiving pad or a car pad, which is a wireless charging and current collector for a vehicle, is placed in the recessed space of the shape, and the car pad has a circular secondary side current collecting coil arranged in a hexagonal grid to form a charging pad on the ground. B. Provide a wireless power transfer circuit that forms an electromagnetic circuit with the primary feed coil of a power feeder on a road, and receives electric energy as electromagnetic waves to charge a battery cell or drive a motor, The thickness should be less than the protrusion height of the cross section of the bow-shaped cross section of the bi-sine wave hollow tube and the reinforcement bead part 106, and the car pad is fixed to the bead nut part arranged in three rows in the reinforcement bead part with a plurality of bolts. and the wiring cable of the car pad is accommodated inside the cylindrical cylinder of the reinforced bead part, and is drawn out into the outer space of the frame beam that circles the outside of the chassis, and a wireless power transmission system that connects the charging circuit part and the main distribution exchange system. It provides an integrated flat undercarriage, characterized in that it is provided.

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본 발명의 “편평형차대(flatform chassis)”는 자동차의 구조용 프레임인 섀시로, 대용량 배터리와 모터를 섀시 내부에 수납하고 격납하여 별도의 배터리(battery)와 모터 설치공간을 제거함으로써 파워트레인 설치공간의 최적화와 중량 감축으로 연비향상 및 차량 디자인의 자유도를 더욱 확보할 수 있게 되는 기하학적 형상을 시현하여 섀시의 강성(rigidity)을 향상시키는 기술적 특성을 확보할 수 있다.The "flatform chassis" of the present invention is a chassis that is a structural frame of a car, and by accommodating and storing a large-capacity battery and a motor inside the chassis, a separate battery and motor installation space are removed, thereby reducing the powertrain installation space. Through optimization and weight reduction, it is possible to secure a technical characteristic that improves the rigidity of the chassis by realizing a geometric shape that can improve fuel efficiency and secure more freedom in vehicle design.

또한, 대용량 배터리를 차량의 바닥판(Floor Pan)부분에 폭넓게 적재하고 세심관 사이의 빈공간을 활용한 공랭식과 수랭식 혹은 상변화 냉각시스템 적용과 외기와 닿는 차량 바닥 부분을 방열판으로 병용하는 열교환 시스템으로 섀시 구조물의 열응력(thermal stress)에 의한 열변형률(thermal strain)을 억제하고, 배터리 냉각효율 향상과 섀시의 재료와 무게중심을 바퀴 회전축 원점O보다 아래에 둘 수 있어 차량운행의 안정성을 향상시킬 수 있다. In addition, a high-capacity battery is widely loaded on the floor pan of the vehicle, and an air-cooled, water-cooled, or phase-change cooling system is applied using the empty space between the fine tubes, and a heat exchange system that uses the bottom part of the vehicle in contact with outside air as a heat sink. In this way, it suppresses thermal strain caused by thermal stress of the chassis structure, improves battery cooling efficiency, and improves the stability of vehicle operation as the material and center of gravity of the chassis can be placed below the origin O of the wheel rotation axis. can do it

도 1은 여러 보 형상의 단면계수(S)와 상대효율 예시도이다.
도 2는 삼겹구조 섀시의 단면 확대도이다.
도 3은 삼위일체형 편평형차대(扁平型車臺)의 평면도이다.
도 4는 편평형차대의 측면과 단면형상도이다.
도 5는 편평형차대의 단면도(A선)이다.
도 6은 편평형차대 테두리보의 단면형상과 측면도(C선)이다.
도 7은 편평형차대 보강용 비드부의 단면도이다.
도 8은 편평형차대 모터부의 단면도이다.
도 9는 배터리부의 형상도이다.
도 10은 배터리부 소켓과 콘센트 형상도이다.
도 11은 주배전교환시스템의 블록도이다.
도 12는 직렬모터부 실장 형상도이다.
도 13은 정합기어부와 차동기어부 형상도이다.
도 14는 배터리 냉각 시스템 계통도이다.
도 15는 냉각방식별 형상도이다.
도 16은 섀시 외장형모터 편평형차대의 배터리모듈 단면도이다.
도 17은 무선충전 카패드의 안치위치(저면)와 단면도이다.1 is an exemplary view of the section modulus (S) and relative efficiency of various beam shapes.
2 is an enlarged cross-sectional view of the three-ply structure chassis.
3 is a plan view of a trinity type flat undercarriage.
4 is a side view and a cross-sectional view of the flat undercarriage;
5 is a cross-sectional view (line A) of the flat undercarriage.
6 is a cross-sectional shape and a side view (C line) of a flat undercarriage edge beam.
7 is a cross-sectional view of a bead portion for reinforcing a flat undercarriage.
8 is a cross-sectional view of a flat undercarriage motor unit;
9 is a shape diagram of a battery unit.
10 is a diagram illustrating the shape of a battery socket and an outlet.
11 is a block diagram of a main distribution switching system.
12 is a configuration diagram of a serial motor unit mounting.
13 is a diagram illustrating the shape of a matching gear unit and a differential gear unit.
14 is a schematic diagram of a battery cooling system.
15 is a shape diagram for each cooling method.
16 is a cross-sectional view of the battery module of the chassis external motor flat chassis.
17 is a cross-sectional view of the seating position (bottom surface) of the wireless charging car pad.

이하 본 발명의 구체적 측면들을 보다 상세히 기술한다. 먼저 가장 기본적인 발명의 형태로서 본 발명의 일측면은 자동차의 기본 구조물로 차대인 구조용 프레임인 섀시부에 있어서, 섀시부를 구성하는 뼈대인 프레임; 상기 섀시부를 세로로 관통하며 모터부를 격납하는 양정현파 중공관; 및 복수개의 가로방향 보강용 비드부(bead); 를 포함하여 구성된다. 상기 프레임은 속이 빈(hollow) 관(tube)인 세심관을 수평으로, 3단 이상 다단으로, 그리고 육방격자형으로 집속한 부재를 중간층(core)으로 하고, 상기 중간층의 양면에는 고강도 재료로 된 두 개의 얇은 판재(강판 혹은 알루미늄판 등)로서 양면에 바깥층(face)을 형성한다. 상기 세심관의 중간층(core)은 상기 바깥층(face)인 상기 판재를 지지하는 필러(filler)로 기능하여, 상기 바깥층을 주름(winkling)이나 좌굴(buckling)에 대해 안정화시키고, 상기 중간층인 속이 빈 상기 세심관 사이 및 상기 세심관과 상기 양면의 바깥층 사이 빈 공간에는 극세심관의 보조 채움관을 삽입하여 빈공간을 더욱 촘촘히 채우며, 상기 판재의 양면 바깥층, 상기 집속형 세심관, 및 보조 채움관으로 구성되는 상기 중간층의 삼겹구조로 형성한다. Specific aspects of the present invention are described in more detail below. First, as the most basic form of the invention, one aspect of the present invention provides a chassis that is a structural frame that is a basic structure of a vehicle, comprising: a frame that is a skeleton constituting the chassis; a double sine wave hollow tube vertically penetrating the chassis and housing the motor; And a plurality of transverse reinforcement bead portion (bead); is comprised of The frame has a hollow tube (tube) horizontally, three or more multi-stage, and hexagonal lattice-type members focused in the middle layer (core), both sides of the middle layer is made of a high-strength material Two thin plates (steel plate or aluminum plate, etc.) form an outer layer on both sides. The core of the concentric tube functions as a filler supporting the plate material as the face, stabilizing the outer layer against winkling or buckling, and the middle layer, the hollow An auxiliary filling tube of an ultrafine tube is inserted into the empty space between the microtubules and between the microtubules and the outer layers of the both sides to more closely fill the empty space, and the outer layers of both sides of the plate material, the converging microtubule, and the auxiliary filling tube It is formed in a three-ply structure of the intermediate layer consisting of.

상기 모터부를 격납하는 속이 빈 주름관인 양정현파 중공관은 주름 파형이 정현파의 골(trough)을 양(+)의 영역으로 전환하여 파형 주기가 π 라디안을 갖되, 파형의 각 마루(peak)는 중공관 외벽에 위치하고 파형의 각 골은 중공관 내벽을 형성하는 양정현파(positive sinusoidal) 중공관이며, 외경방향으로 볼록한 형상의 주름을 원주방향으로 36개 가지고, 주름의 마루와 골이 상기 프레임의 세로 길이 방향으로 향하도록 상기 프레임의 중앙부 중심축선상에 세로 방향으로 안치한다. The double sinusoidal hollow tube, which is a hollow corrugated tube for housing the motor unit, has a corrugated waveform that converts a sinusoidal trough into a positive region so that the waveform period has π radians, and each peak of the waveform is hollow It is located on the outer wall of the tube and each trough of the corrugation is a positive sinusoidal hollow tube that forms the inner wall of the hollow tube, and has 36 corrugations of a convex shape in the outer radial direction in the circumferential direction. It is placed in the longitudinal direction on the central axis of the central part of the frame to face in the longitudinal direction.

또한 상기 보강용 비드부는 활꼴의 단면을 가지고, 상기 프레임의 가로방향에 복수 개를 상기 세심관의 상면 및 하면에 상기 세심관과 직교하도록 부가하여 상기 세심관과 함께 중간층을 형성한다. In addition, the reinforcing bead portion has a bow-shaped cross section, and a plurality of the concentric tubes are added to the upper and lower surfaces of the concentric tubes in the transverse direction of the frame so as to be perpendicular to the concentric tubes to form an intermediate layer together with the concentric tubes.

상기 프레임의 가장자리에는 테두리보를 부가하되, 상기 테두리보는 WF보 단면형상의 구조용 부재(member)로서, 상기 프레임의 양면 바깥층에 접합하여 축방향 외력이나 하중을 지지하고 인장, 비틀림, 굽힘, 압축 등의 전단응력을 증대시키며, 상기 바깥층인 판재는 상기 중간층의 보강용 비드부의 형상에 맞추어 조립되도록 성형하여, 상기 바깥층인 판재가 상기 중간층과 접합함으로써 형성되는 샌드위치 패널(sandwich panel)형상의 구조물을 형성하도록 한다.An edge beam is added to the edge of the frame, and the edge beam is a structural member of the cross-sectional shape of the WF beam, which is joined to the outer layers of both sides of the frame to support an axial external force or load, and to perform tension, torsion, bending, compression, etc. The shear stress is increased, and the plate material, which is the outer layer, is molded to be assembled according to the shape of the reinforcing bead part of the intermediate layer, and the plate material, the outer layer, is joined to the intermediate layer to form a sandwich panel-shaped structure. do.

또한 상기 프레임의 중간층을 형성하는 상기 복수의 세심관에는 원통형 배터리를 직렬 수납하여 모터와 전장장치 등을 구동하는 에너지부를 형성하고, 세로축 방향의 상기 프레임 중심축선상의 상기 양정현파 중공관은, 상기 세심관 중간층(core) 두께의 두 배 이상의 직경을 갖되, 자동차 구동원인 직렬 모터를 상기 중공관 내부에 격납한다. 그리고 상기 세심관 사이의 공간은 상기 보조 채움관을 채워 공기유동통로(채널)로 하고, 상기 세심관과 상기 보조 채움관 사이 나머지 빈 공간은 냉각수 혹은 상변화물질로 충진하고, 상기 보조채움관을 외부 대기로 열을 방출하는 냉각공기 유관으로 활용하여 상기 바깥층의 방열판 기능과 함께 열교환의 냉각계통을 형성함으로써, 상기 양정현파 중공관에 격납되는 구동원인 상기 모터부와, 상기 세심관 내부에 수납되는 에너지원인 배터리부와, 상기 세심관과 상기 보조채움관, 및 상기 양면 바깥층을 방열판으로 하는 프레임이 하나의 섀시로 통합되도록 한다.In addition, an energy unit for driving a motor and an electric device is formed by accommodating a cylindrical battery in series in the plurality of fine concentric tubes forming the middle layer of the frame, and the double sinusoidal hollow tube on the frame central axis in the longitudinal direction is It has a diameter of at least twice the thickness of the tube core, and a series motor, which is a driving source for automobiles, is housed inside the hollow tube. And the space between the fine tubes fills the auxiliary filler tube to form an air flow passage (channel), and the remaining empty space between the fine tube and the auxiliary filler tube is filled with cooling water or a phase change material, and the auxiliary filler tube is By forming a cooling system of heat exchange together with the heat sink function of the outer layer by utilizing it as a cooling air conduit for discharging heat to the outside atmosphere, the motor unit, which is a driving source stored in the bi-sine wave hollow tube, and the fine tube being accommodated inside The battery unit as an energy source, the fine tube and the auxiliary filling tube, and the frame using the both-side outer layers as heat sinks are integrated into one chassis.

또한 상기 보강용 비드부와 관련하여, 중간층인 상기 세심관과 직교하는 상기 활꼴의 단면을 가지는 보강용 비드부는 상기 중간층(core)을 보강하고 외력을 상기 세심관으로 분산시키는 기능과, 차량 부속장치를 섀시에 장착할 때 핀이나 볼트의 설치장소로서의 기능을 가지며, 상기 보강용 비드부 내부에 4개소의 원통 실린더와 단면방향 3열로 복수개의 비드 너트부를 구비하여, 상기 원통실린더에 중공원형보(hollow cylinder beam)를 삽입하여 지지점을 확보하고, 상기 보강용 비드부를 볼트와 너트로 체결하여 차체(보디)와 부속장치를 접합함으로써 핀이나 볼트 등의 체결장치가 상기 세심관을 관통하지 않게 하여 구멍이나 노치(notch) 등에서 발생되는 응력집중과 국부응력을 상기 양면 바깥층과 상기 보강용 비드부를 경유하여 상기 프레임 전체면으로 분산시키도록 한다.In addition, with respect to the reinforcing bead portion, the reinforcing bead portion having the bow-shaped cross section orthogonal to the concentric tube, which is an intermediate layer, reinforces the intermediate layer (core) and distributes an external force to the fine tube, and a vehicle accessory device has a function as a place for installing pins or bolts when mounting to the chassis, and has four cylindrical cylinders and a plurality of bead nut parts in three rows in the cross-sectional direction inside the reinforcing bead part, so that the hollow cone beam ( A hollow cylinder beam is inserted to secure a support point, and the reinforcement bead is fastened with a bolt and a nut to connect the vehicle body (body) and accessories, so that a fastening device such as a pin or bolt does not penetrate the fine tube. Stress concentration and local stress generated in the notch or the like are dispersed over the entire surface of the frame via the both-side outer layers and the reinforcing bead portion.

상기 프레임 가장자리의 테두리보와 관련하여, 상기 프레임의 양면 바깥층을 상기 테두리보의 양측면 중 내측 한 측면에 삽입하고, 상기 테두리보의 플랜지와 상기 프레임의 경계면을 겹치기 이음이나 필릿용접으로 가장자리를 접합하며, 상기 테두리보의 바깥쪽 다른 한 측면에는, 바퀴 구동축상의 조향과 현가장치 안치부, 펜더부와 바디 지지부, 보닛과 앞범퍼 안치부, 트렁크와 뒷범퍼 안치부 등을 리벳, 볼트, 용접 등의 방법으로 차체(body)와 접합하며, 상기 테두리보 바깥쪽 상하 플랜지와 웨브 사이의 빈공간은, 하네스 케이블과 배터리 배선 케이블의 덕트와, 배터리와 모터 냉각용 파이트의 덕트를 수납하고, ㄷ자 형상의 채널보(channel beam)를 부가하여 빈공간을 외측면과 격리하여, 상기 테두리보의 플랜지와 웨브, 상기 채널보의 플랜지와 웨브가 결합하여 상자형보(box beam)의 조립보를 형성하도록 한다.With respect to the edge beam of the frame edge, the outer layers of both sides of the frame are inserted into one of the both sides of the edge beam, and the flange of the edge beam and the edge of the frame are joined by overlapping joints or fillet welding, , On the other side of the outer side of the frame beam, the steering and suspension mounting part on the wheel drive shaft, the fender part and the body support part, the bonnet and the front bumper seating part, the trunk and the rear bumper seating part, etc. are rivets, bolts, welding, etc. It is joined to the body in this way, and the empty space between the upper and lower flanges and the web outside the edge beam accommodates a duct for a harness cable and a battery wiring cable, and a duct for a battery and a motor cooling pipe, and has a U-shaped By adding a channel beam to isolate the empty space from the outer surface, the flange and the web of the edge beam, and the flange and the web of the channel beam are combined to form an assembly beam of a box beam.

그리고, 상기 세심관에 실장되는 배터리는, 마이너스(-) 전극의 리드선을 구비한 배터리 소켓에 직렬 격납되어 상기 세심관에 수납되고 끝단의 플러스(+) 전극 단자와 함께 상기 세심관 수납용의 배터리모듈을 형성한다. 상기 배터리모듈은 전원회로와 연결되는 배터리 콘센트와 플러스(+) 단자와 마이너스(-) 단자가 요철(凹凸)형으로 체결되고, 전원관리시스템과 성형(star)방식으로 전원에 결선된다. 자동차 프레임의 배터리부는 중앙축선인 상기 양정현파 중공관을 기준으로, 센터측 배터리 수납공간과, 사이드측 배터리 수납공간으로 구분하되, 양측 사이드측 세심관의 배터리모듈은 기저전원용으로, 센터측 세심관 모듈은 중간전원 혹은 첨두전원용으로 하되, 상기 센터측 세심관 모듈은 손쉽게 탈착(脫着)이 가능하도록 상기 테두리보에 시건장치를 구비한 탈착용 인입부를 선택사양으로 구비하여 배터리 추가, 교환을 가능하도록 한다.Then, the battery mounted on the fine tube is stored in series in a battery socket having a lead wire of a negative (-) electrode, and is accommodated in the fine tube, and the battery for housing the fine tube together with a positive (+) electrode terminal at the end. form a module The battery module has a battery outlet connected to the power circuit, plus (+) and minus (-) terminals are fastened in a concave-convex shape, and is connected to a power source in a star manner with a power management system. The battery part of the vehicle frame is divided into a center side battery storage space and a side battery storage space based on the double sinusoidal hollow tube, which is the central axis, and the battery modules of both side concentric tubes are for base power, and the center side concentric tube The module is for intermediate power or peak power, but the center-side fine tube module is equipped with an optional detachable inlet with a locking device on the edge beam so that it can be easily detached, so that the battery can be added or exchanged to do it

상기 각각의 배터리모듈은 주배전교환시스템(Main Distribution & Switching System, MDSS)에 접속되고, 상기 주배전교환시스템(MDSS)은 N개의 입력과 M개의 출력선이 스위치로 연결되어, N×M개의 스위치 소자인 매트릭스 컨버터회로 기능의 양방향 전력변환(Matrix Switching)기능을 갖는 전력용반도체소자(Power Semiconductor Devices, PSD)로 구성한다. 이 때 충전과 방전, 회로차단, 센서신호(온도, 과전류, 과전압 등) 감지와, 배터리 방전과 충전 순서지정, 회생제동용 배터리모듈 지정 등을 모듈별로 분리하여 순서를 할당함으로써 상기 배터리 셀의 충방전 횟수를 줄여 수명을 연장하며, 충전소요시간을 단축하도록 한다.Each of the battery modules is connected to a main distribution and switching system (MDSS), and the main distribution and switching system (MDSS) has N input and M output lines connected by switches, and N×M It is composed of a power semiconductor device (PSD) that has a bidirectional power conversion (Matrix Switching) function of a matrix converter circuit, which is a switch device. At this time, charging and discharging, circuit breaking, sensor signal (temperature, overcurrent, overvoltage, etc.) detection, battery discharge and charging sequence designation, battery module designation for regenerative braking, etc. Reduce the number of discharges to extend the lifespan and shorten the charging time.

그리고, 상기 양정현파중공관에 격납되는 동력원인 직렬모터는, 모터함체 원주면에 외접하는 지름 10mm의 오목 홈과, 상기 양정현파 중공관 내벽의 마루(peak)와 골(trough)의 오목 홈으로 형성되는 36개소의 오목형 요(凹)홈을 구비하여 냉각배관과 코일배선 및 충격절연용 패드를 수납하는 공간으로 활용한다. 이 때 6개의 수랭식 냉각시스템 배관파이프와 6개의 공랭식 냉각시스템 공기유관과 12개의 모터 코일가이드부와 12개의 충격절연용패드를 수납하되 탄성중합체인 고무 재질의 진동과 충격흡수 목적의 충격절연용패드는, 수납 홈 직경 10mm의 √2배(1.4142) 굵기로, 탄성 압축용량을 확보하고 길이방향으로 잡아당겨 요철홈에 삽입한 후, 다시 풀리게하여 탄성을 회복시키는 방법으로 상기 모터를 고정하여, 응력집중을 초래하는 볼트나 쐐기없이 상기 모터부를 격납하며, 상기 모터의 회전진동과 바퀴의 구름진동을 상호간 절연(isolation)시켜, 상기 모터와 상기 프레임 구조물의 피로를 감소시키도록 한다.
And, the serial motor, which is a power source stored in the double sinusoidal hollow tube, has a concave groove having a diameter of 10 mm circumscribed on the circumferential surface of the motor housing and a concave groove of the peak and trough of the inner wall of the double sinusoidal hollow tube. It has 36 concave recessed grooves to be used as a space to accommodate cooling pipes, coil wiring, and shock insulation pads. At this time, 6 water cooling system piping pipes, 6 air cooling system air oil pipes, 12 motor coil guide parts, and 12 shock insulating pads are accommodated, and shock insulating pads made of elastomer rubber for vibration and shock absorption purposes. is √2 times (1.4142) thick of the receiving groove diameter 10mm, secures elastic compression capacity, pulls it in the longitudinal direction, inserts it into the concave-convex groove, and then loosens it again to restore elasticity. The motor unit is accommodated without bolts or wedges causing concentration, and the rotational vibration of the motor and the rolling vibration of the wheel are isolated from each other to reduce fatigue of the motor and the frame structure.

상기 양정현파중공관에 격납되는 동력원인 상기 직렬모터는, 모터 회전축이 바퀴축과 직교방향으로 교차하는 곳에, 상기 프레임의 바깥층과 상기 양정현파중공관을 천공(穿孔)하여, 구동기어 인출구를 전륜, 후륜, 전후륜에 구비하며, 한 개 직렬모터로 전륜, 후륜 혹은 사륜구동을 조합하고, 상기 직렬모터부의 구동축에는 축방향 하중을 제거하는 더블헬리컬기어(double helical gear)를 장착하여 동력계통(파워트레인)의 구동기어부로 삼는다. 그리고 상기 직렬모터부의 구동기어부와 차동기어부 중간에는, 더블헬리컬기어와 보조회전축(Aux. shaft)으로 구성되는 정합기어부(matching gear)를 안치하여 상기 직렬모터부와 바퀴부를 분리하여, 모터 구동축의 원점(O)을 인상(引上)하고, 일정비율의 감속효과와, 부하 임피던스(Z)를 정합시킨다.The serial motor, which is a power source stored in the positive sinusoidal hollow tube, is a front wheel by perforating the outer layer of the frame and the positive sinusoidal hollow tube at a location where the motor rotation shaft intersects the wheel shaft in a direction orthogonal to the wheel shaft. , provided on the rear wheels and front and rear wheels, combining front-wheel, rear-wheel or four-wheel drive with a single serial motor, and a double helical gear that removes axial load on the drive shaft of the serial motor unit. power train) as the driving gear part. And between the drive gear part and the differential gear part of the serial motor part, a matching gear part consisting of a double helical gear and an auxiliary rotation shaft (Aux. shaft) is placed to separate the serial motor part and the wheel part, and the motor drive shaft Raise the origin (O) of , and match the deceleration effect of a certain ratio with the load impedance (Z).

또한, 상기 배터리의 열전달 과정인 전도와 대류를 최대화하기 위해, 상기 배터리를 상기 세심관 전체에 분산 수납하여 열방출 면적을 늘리고, 상기 세심관 사이 공간 및 상기 세심관과 상기 바깥층 사이 공간에, 상기 보조 채움관을 채워 상기 배터리의 열전도와 대류면적을 확대함으로써, 상기 세심관 반경(R)대비 1.62π(5.08)배의 방열면적을 확장하고 외부 대기와 접하는 양면의 바깥층(face)을 방열판으로 활용한다. 그리고 상기 세심관 사이공간과 상기 보조 채움관을, 흡기구와 배기구를 갖는 공기 유관(튜브)으로 연결하고, 상기 유관의 축 방향으로 기체를 송풍하는 축류송풍기를 추가하여, 온도 상승시 외부 에너지로 구동하여 열교환하는 배터리 냉각시스템의 공랭식 냉각방식을 기본 냉각방식으로 채택한다.In addition, in order to maximize conduction and convection, which are the heat transfer processes of the battery, the battery is dispersedly accommodated in the entire concentric tube to increase the heat dissipation area, and in the space between the concentric tubes and the space between the concentric tubes and the outer layer, the By filling the auxiliary filling tube and expanding the heat conduction and convection area of the battery, the heat dissipation area is expanded 1.62π (5.08) times the radius of the fine tube (R), and the outer layers on both sides in contact with the external atmosphere are used as a heat sink do. And by connecting the space between the fine tube and the auxiliary filling tube with an air flow pipe (tube) having an intake port and an exhaust port, an axial flow blower for blowing gas in the axial direction of the oil pipe is added, and when the temperature rises, it is driven with external energy The air-cooled cooling method of the battery cooling system that heats up the heat is adopted as the basic cooling method.

나아가, 상기 배터리 냉각시스템의 공랭식 냉각방식에 더하여, 상기 배터리를 수납하는 상기 세심관과 상기 보조 채움관 사이 빈 공간에, 냉각제로 물(水)을 투입하는 수랭식 냉각방식과, 축열과 방열의 열교환 효과를 더욱 개선하기 위해 파라핀(paraffin), 이온화합물 등의 상변화물질을 주입하는 상변화물질 냉각방식과, 상기 보조 채움관을 축류송풍기로 강제송풍하여, 상기 세심관과 상기 보조채움관을 열교환의 방열판으로 활용하여, 외부 대기로 열을 방출하는 공랭식 냉각방식을 기본으로 하되, 수랭식 혹은 상변화물질 냉각방식과 조합하여, 공랭식과 수랭식의 조합, 혹은 공랭식과 상변화물질 냉각방식 조합의, 하이브리드 냉각방식으로써 냉각효율을 개선할 수 있다. Furthermore, in addition to the air cooling method of the battery cooling system, a water cooling type cooling method in which water is injected as a coolant into the empty space between the fine tube accommodating the battery and the auxiliary filling tube, and heat storage and heat exchange In order to further improve the effect, a phase change material cooling method in which a phase change material such as paraffin or an ionic compound is injected, and forced blowing of the auxiliary filler tube with an axial flow blower, heat exchange between the fine tube and the auxiliary filler tube Based on the air-cooled cooling method that emits heat to the outside atmosphere by using it as a heat sink of As a cooling method, cooling efficiency can be improved.

그리고 세로축 방향 중심축선상의 상기 양정현파중공관 내부에 자동차 구동원인 상기 직렬모터를 격납하지 않고, 상기 세심관(100)을 수평방향으로 3개, 4개, 5개, 4개, 3개를 적층하고, 다수의 보조 채움관을 육방격자형으로 집속하여 19개의 상기 배터리모듈을 추가하고, 섀시 프레임 전륜측의 보닛과 후륜측 트렁크부에 전기자동차 동력원으로 방사형모터(radial motoor)나 바퀴내부에 인휠모터(in-wheel motor)를 섀시프레임 외장형으로 설치할 수 있다. 이 때, 방사형모터의 동력계통(power train)은, 대시보드 안치부와 시트안치부 및 바퀴구동축상의 보강용비드부와 테두리보를 지지점으로 하는 동력계통 고정부를 구비하여, 모터부, 바퀴구동축, 차동기어부, 조향장치와 현가장치 등을 안치하고, 바퀴내부에 설치하는 인휠모터의 지지부는, 상기 섀시 프레임의 조향과 현가장치 안치부의 보강용비드부 내부 8개소의 원통형실린더에 중공원형보를 삽입하여 지지점을 확보하고, 상부와 하부측 3열로 배열되는 비드 너트부에 볼트로 체결하여 모터와 조향 및 현가장치를 지지하고, 구동전원선과 냉각시스템의 인입과 인출부를 구비하여 인휠모터(in-wheel motor)를 설치하고, 상기 세심관 내부에 수납되는 에너지원인 배터리부와, 상기 세심관과 상기 보조채움관, 및 상기 양면 바깥층을 방열판으로 하는 프레임이 하나의 섀시로 통합되고, 동력원인 모터부는 섀시 외장형으로 설치되도록 할 수 있다.And without storing the series motor, which is a vehicle driving source, inside the double sinusoidal hollow tube on the central axis in the vertical axis direction, three, four, five, four, three of the fine tube 100 are stacked in the horizontal direction. In addition, 19 battery modules are added by concentrating a plurality of auxiliary filling tubes in a hexagonal grid shape, and a radial motor or an in-wheel inside the wheel as an electric vehicle power source in the bonnet on the front wheel side of the chassis frame and the trunk part on the rear wheel side An in-wheel motor can be installed externally to the chassis frame. At this time, the power train of the radial motor includes a dashboard seating part, a seat seating part, and a power system fixing part using the reinforcing bead part and the rim beam on the wheel drive shaft as support points, the motor part, the wheel drive shaft, The differential gear part, the steering device and the suspension device are placed, and the support part of the in-wheel motor installed inside the wheel is inserted into the cylindrical cylinder at 8 places inside the reinforcement bead part of the steering and suspension device seating part of the chassis frame. to secure a support point, and fasten the bead nut parts arranged in three rows on the upper and lower sides with bolts to support the motor and steering and suspension devices, and to provide the driving power line and the inlet and outlet parts of the cooling system to provide an in-wheel motor (in-wheel motor). motor), the battery unit as an energy source accommodated inside the fine tube, the fine tube, the auxiliary filling tube, and a frame using the outer layers on both sides as a heat sink are integrated into one chassis, and the motor unit as a power source is a chassis It can be installed externally.

또한 상기 편평형차대의 하부 바닥판(Floor Pan)에 형성되는 세로방향의 양정현파중공관과 가로방향의 상기 보강용비드부와 상기 테두리보로 형성되는 위치와 요철(凹凸)형의 요(凹)공간에 차량용 무선충전 집전장치인 수신패드 혹은 카패드(CarPad)를 안치하고, 상기 카패드는 내부에 원형의 2차측 집전코일을 육방격자형으로 배열하여, 지상의 충전패드나 도로상 급전선의 1차 급전코일과 전자기회로를 형성하여, 전기에너지를 전자기파로 수신하여 배터리셀을 충전하거나 모터를 구동하는 무선 전력 전송(wireless power transfer)회로를 제공할 수 있다. 이 때, 상기 카패드의 두께는 양정현파중공관과 보강용 비드부의 활꼴 형상의 단면의 돌출높이 이하로 하고, 상기 카패드의 고정은 보강용비드부에 3열로 배열되는 비드 너트부에 복수개의 볼트로 체결하며, 상기 카패드의 배선케이블은 상기 보강용 비드부 원통실린더 내부로 수납하여, 섀시외부를 일주하는 상기 테두리보의 외측공간으로 인출하여 충전회로부와 주배전교환시스템으로 연결하는 무선 전력전송시스템을 구비하도록 할 수 있다. In addition, the position formed by the vertical double sinusoidal hollow tube formed on the floor pan of the flat undercarriage, the reinforcing bead part and the edge beam in the horizontal direction, and the concave-convex type yaw (凹) A receiving pad or a car pad, which is a wireless charging current collector for a vehicle, is placed in the space, and the car pad has a circular secondary side current collecting coil arranged in a hexagonal grid to form a charging pad on the ground or 1 of a power supply line on the road. It is possible to provide a wireless power transfer circuit for charging a battery cell or driving a motor by receiving electric energy as an electromagnetic wave by forming an electromagnetic circuit with the vehicle power supply coil. At this time, the thickness of the car pad is not more than the protrusion height of the cross-section of the bow-shaped cross section of the bi-sine wave hollow tube and the reinforcement bead part, and the fixing of the car pad is a plurality of bead nut parts arranged in three rows in the reinforcement bead part. It is fastened with bolts, and the wiring cable of the car pad is accommodated inside the cylindrical cylinder of the reinforced bead part, and is drawn out into the outer space of the rim beam that circles the outside of the chassis. Wireless power connecting the charging circuit part and the main distribution exchange system A transmission system may be provided.

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이하에서는, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 이론적 배경과 함께 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail along with a theoretical background with reference to the accompanying drawings.

이론적 배경Theoretical background

자동차 무게는 성능, 주행거리, 비용 등에 결정적인 영향을 미치며 자동차의 구름저항(Frr, rolling resistance, Frr=μrrmg, μrr: 구름저항계수, m: 질량, g: 중력가속도- 9.8m/sec²)은 자동차의 속도와 무관하며 자동차의 무게(m)에 비례한다.Car weight has a decisive effect on performance, mileage, cost, etc., and rolling resistance (Frr, rolling resistance, Frr=μrrmg, μrr: rolling resistance coefficient, m: mass, g: gravitational acceleration- 9.8m/sec²) It is independent of the speed of the vehicle and is proportional to the weight (m) of the vehicle.

또 경사면 등판력(Fhc, hill climbing force, Fhc=mgsinθ, θ: 등판각/경사각)과 가속력(Fla, linnear acceleration, Fla=ma, a: 가속도) 모두 무게(m)에 비례하므로 자동차 무게의 최소화는 자동차 구조물 특히 프레임과 섀시 설계에 있어 비용, 강도(strength), 강성(stiffness) 또는 성능과 에너지 효율과 같은 상충하는 요구조건을 고려하여 재료역학적으로 최적화되어야 한다.In addition, since both the slope climbing force (Fhc, hill climbing force, Fhc=mgsinθ, θ: climb angle/inclination angle) and acceleration force (Fla, linear acceleration, Fla=ma, a: acceleration) are proportional to the weight (m), it is important to minimize the vehicle weight. Automotive structures, especially frame and chassis designs, must be material-mechanically optimized, taking into account conflicting requirements such as cost, strength, stiffness, or performance and energy efficiency.

본 발명은 재료역학적 특성을 감안하여 초경량의 세심관을 중간층(core)의 재료와 형상으로 채택하여 자동차 섀시를 구성하는 프레임으로 활용하여 재료를 절감하고 무게를 줄이면서 고강도(high-strength) 및 고강성(high-rigidity)의 특성을 발현시키는 한편, 에너지원인 배터리(120)를 넓게 분포하는 세심관(100)에 수납함으로써 배터리의 발열과 폭발 위험성을 최소화하며 별도 배터리 설치 공간이 필요치 않는 구조적 형상을 시현하는 데 있다.In consideration of the material mechanical properties, the present invention adopts an ultra-light fine tube as the material and shape of the intermediate layer and utilizes it as a frame constituting an automobile chassis to save materials and reduce weight while providing high-strength and high-strength properties. While expressing the characteristics of high-rigidity, by accommodating the battery 120, which is the energy source, in the concentric tube 100 that is widely distributed, the risk of heat generation and explosion of the battery is minimized and a structural shape that does not require a separate battery installation space is to manifest.

구조물의 부재(member)나 기계요소가 경제적으로 소기의 기능을 발현하기 위해서는 물체/재료(body/material)에 작용하는 외력(external force) 또는 하중(load)에 저항하는 힘인 내력(internal force)과 변형(strain)에 대응하는 강도와 강성을 가져야 하며, 강도(strength)는 재료의 고유한 성질에 관련되고 강성(rigidity)은 재료의 성질과 기하학적 형상에 좌우된다.In order for a member or mechanical element of a structure to economically express its desired function, external force acting on the body/material or internal force, which is a force that resists load, and It should have strength and stiffness corresponding to strain. Strength is related to the intrinsic properties of the material and rigidity is dependent on the properties and geometry of the material.

자동차의 섀시 혹은 프레임을 미소구간으로 분할하면 4개의 지지점(support)을 갖고 수직하중을 받는 수평 부재인 보(beam)의 특성과 동일하며 그 주요한 특징은 단면의 치수에 비하여 축방향 치수가 매우 크고, 강체변위(rigid body displacement)가 발생되지 않도록 지지되거나 결합되어야 한다.When the chassis or frame of a car is divided into micro sections, it has the same characteristics as a beam, which is a horizontal member that has four supports and receives a vertical load. , they must be supported or coupled so that rigid body displacement does not occur.

또한 정지시의 축선과 수직방향의 외력(하중)인 정하중(static load)과 이동시의 동하중(dynamic load)을 주로 받아 인장(tension), 압축(compression), 굽힘(bending)과 전단(shearing), 비틀림(torsion), 뒤틀림(warping)작용이 발생하는 구조용 부재로 결국 주어진 재료의 강도(strength)에서 강성(rigidity, stiffness)은 재료의 기하학적 조건(geometric condition)에 좌우된다. In addition, it mainly receives static load, which is an external force (load) in the direction perpendicular to the axis line at rest, and dynamic load during movement, resulting in tension, compression, bending and shearing, As a structural member in which torsion and warping actions occur, the stiffness (stiffness) at a given material strength depends on the geometric condition of the material.

우선, 보(beam)와 관련된 재료역학의 정립된 이론은 주어진 재료의 양이 중립축(neutral axis)에서 멀리 떨어질수록 단면계수(section modulus, S)는 커지고 단면계수(S)가 커질수록 저항할 수 있는 응력(stress, σ, σ=P/A, P=σA, P; 응력의 합력, A; 단면적)인 전단력(shear force, V)과 굽힘모멘트(bending moment, M)는 증대된다. First of all, the established theory of material mechanics related to beams is that as a given amount of material is farther from the neutral axis, the section modulus (S) increases, and as the section modulus (S) increases, resistance can be resisted. Shear force (V) and bending moment (M), which are stresses (stress, σ, σ=P/A, P=σA, P; resultant stress, A; cross-sectional area), are increased.

보(beam)와 자동차 구조용 프레임인 섀시를 형성하는 재료의 주요한 형상과 관련되는 물리량의 수식은 아래와 같다. The formula for the physical quantity related to the main shape of the beam and the material forming the chassis, which is the structural frame of an automobile, is as follows.

<주요 보와 관련된 전단공식(shear formular)><Shear formular related to the main beam>

Figure 112018118398104-pat00001
Figure 112018118398104-pat00001

<단면계수(S, section modulus)와 상대효율><Section modulus (S, section modulus) and relative efficiency>

Figure 112018118398104-pat00002
Figure 112018118398104-pat00002

도1은 본원 발명에 활용되는 여러 보 형상의 단면계수와 상대효율을 예시한 것으로 주어진 단면적(A)과 높이(h)에서 이상적인 보(ideal beam)의 단면형상은 면적의 절반을 중립축선상에서 2/h에 위치시키는 형상으로 관성모멘트(I, moment of inertia) I=Ah²/4, 단면계수(S, section modulus) S=0.5Ah로 주어지나, 이러한 보는 물리적으로 구현이 불가능하다.1 is an illustration of the cross-sectional modulus and relative efficiency of various beam shapes utilized in the present invention. The cross-sectional shape of an ideal beam at a given cross-sectional area (A) and height (h) is half of the area on the neutral axis. The shape placed at /h is given as moment of inertia (I) I=Ah²/4, and section modulus (S, section modulus) S=0.5Ah, but these beams are physically impossible to implement.

도1의 세심관보는 전체 섀시(10)의 단면을 예시하고 표준WF보는 테두리보(106), 중공원형보는 세심관(100)과 보조채움관(101), 열린단면보는 채널보(109)에 활용되는 부재로 섀시부(10)를 형성하게 되며, 주어진 단면계수(S)와 관성모멘트(I) 및 보의 형상과 특성을 감안하여 재료와 용도를 특정하고 강도과 강성을 향상시킬 수 있는 기하학적 형상의 개선점을 찾아야 한다.1 illustrates the cross section of the entire chassis 10, the standard WF beam is the edge beam 106, the hollow cone beam is the fine pipe 100 and the auxiliary filling pipe 101, and the open cross-section beam is the channel beam 109. The chassis portion 10 is formed as a utilized member, and the given section modulus (S) and moment of inertia (I), as well as the shape and characteristics of the beam, are specified and the material and use are specified and the geometric shape that can improve strength and rigidity improvement should be found.

상기 수식과 주요 보의 형상에 준거하여 섀시 설계시 높은 강도와 전단응력τ을 얻기 위해 도출할 수 있는 주요 설계요소는 단면 형상이 가장 중요하며, 중간층의 두께(t)를 주름(wrinkling)과 좌굴(buckling)이 발생하지 않는 범위 내에서 얇게 하고 재료의 중립축(107) 원점O에서 가장 멀리 떨어진 곳에 위치하게 하여 굽힘응력을 최대로 얻을 수 있는 기하학적 형상을 안출하여 섀시(10)의 형상설계와 디자인에 반영하여야 한다.Based on the above formula and the shape of the main beam, the cross-sectional shape is the most important design factor that can be derived to obtain high strength and shear stress τ when designing the chassis, and the thickness (t) of the intermediate layer is reduced by wrinkling and buckling. Shape design and design of the chassis 10 by making it thin within the range where buckling does not occur and locating it at the farthest point from the origin O of the neutral axis 107 of the material to come up with a geometric shape that can obtain the maximum bending stress should be reflected in

가장 효율적인 보(beam)는 주로 단면의 형상에 의존하고 재료의 중립축(107)으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 형상이 필수적이며 주어진 재료의 양이 중립축에서 멀리 떨어질수록 단면계수(S, section modulus, S=I/c, c: 거리)는 커지고 단면계수가 커질수록 단면에 걸쳐 분포되는 응력인 전단력(shear force, V)과 굽힘모멘트(bending moment, M)의 합력인 합응력(stress resultant)은 증대된다.The most efficient beam mainly depends on the shape of the section, and the shape furthest from the neutral axis 107 of the material is essential. /c, c: distance) increases and the section modulus increases, the stress resultant, which is the resultant force of shear force (V) and bending moment (M), which is a stress distributed over the cross section, increases.

본 발명은 자동차의 구조용 프레임인 섀시(10)를 상기 이상적인 보에 근접하는 형상의 보를 안출코자 삼겹구조(바깥층+중간층+바깥층)의 샌드위치보 혹은 패널로 제작하되 바깥층(103)은 고강도 재료인 강판, 알루미늄판 등의 판재로, 중간층(102)은 단면에 작용하는 굽힘응력(bending stress)이 중립축에서 가장 먼 곳에서 발생하고 비틀림 하중을 지지하는 전단응력이 단면의 외부 경계근처에 있는 속이 빈 원형관인 세심관(100)을 중간층(core)(102)으로 채택한다.In the present invention, the chassis 10, which is the structural frame of the automobile, is manufactured as a sandwich beam or panel of a three-layer structure (outer layer + middle layer + outer layer) in order to find a beam having a shape close to the ideal beam, but the outer layer 103 is a steel sheet made of high-strength material , an aluminum plate, etc., the intermediate layer 102 is a hollow circle in which the bending stress acting on the cross section occurs at the farthest from the neutral axis and the shear stress supporting the torsional load is near the outer boundary of the cross section. The tube 100 is adopted as an intermediate layer (core) (102).

상기 삼겹구조(바깥층+중간층+바깥층) 형상의 샌드위치보는 프레임 혹은 섀시(10)의 바깥층(103)인 판재가 중간층(core)(102)의 재료보다 매우 큰 탄성계수(modulus of elasticity, E)로 굽힘응력은 재료의 중립축(107)으로부터 가장 먼 거리인 표면에 위치하며, 전단력은 두꺼운 중간층(core)(102)인 세심관(100)의 표면으로 넓게 분산되므로 고강성과 고강도를 갖는 샌드위치 보(sandwich beam)의 기능이 발현되어 진다.The sandwich beam having the three-ply structure (outer layer + middle layer + outer layer) has a much larger modulus of elasticity (E) than the material of the core (102), which is the outer layer (103) of the frame or chassis (10). The bending stress is located on the surface that is the furthest from the neutral axis 107 of the material, and the shear force is widely distributed to the surface of the concentric tube 100, which is the thick core 102, so that the sandwich beam with high rigidity and high strength. The function of beam) is expressed.

상기 이중대칭 단면을 갖는 세심관(100)의 중간층(102)과 양면바깥층(103) 두 개의 선형 탄성재료로 바깥층+중간층+바깥층을 형성하는 삼겹구조의 샌드위치 보는 바깥층의 두께(tface)가 중간층의 높이(Hcore)에 비해 작으므로, 바깥층(103)이 길이방향의 굽힘응력 전체를 지지하게 되고, 중간층(102)이 전단응력의 대부분을 지지하는 이상적보에 근접하게 된다.The sandwich beam having a three-layer structure in which an outer layer + an intermediate layer + an outer layer is formed with two linear elastic materials, the intermediate layer 102 and the double-sided outer layer 103 of the fine tube 100 having the double symmetrical cross section, the thickness of the outer layer (tface) of the middle layer Since it is small compared to the height Hcore, the outer layer 103 supports the entire longitudinal bending stress, and the intermediate layer 102 approximates an ideal beam supporting most of the shear stress.

이상적인 보에 근접하는 샌드위치 보는 한 가지 이상의 재료가 접합되는 합성보(composite beam)로 재료를 절감하고 무게를 줄이는 한편, 재료의 고유한 성질과 관련된 고강도(high-strength) 및 재료의 성질과 기하학적 형상에 관련된 고강성(high-rigidity)의 특성을 갖고 있어 항공과 우주산업 및 일상생활에서 스키, 문, 벽패널, 종이 판지상자와 같은 일상품목들에도 널리 활용되고 있다.A sandwich beam that approximates an ideal beam is a composite beam in which more than one material is joined, saving material and reducing weight, while maintaining high-strength related to the intrinsic properties of the material, and high-strength related to the properties and geometry of the material. As it has a related high-rigidity characteristic, it is widely used in the aviation and space industries and everyday items such as skis, doors, wall panels, and paper cardboard boxes in everyday life.

샌드위치보는 녹이 슬지 않고 상대적으로 고강도재료로 된 두 개의 얇은 바깥층(face)(103)과 경량이고 저강도 재료로 된 두꺼운 중간층(core)(102)에 의해 분리되어 있으며 벌집구조와 파형뿐 만아니라 경량의 플라스틱과 포말(foam)이 중간층(102)에 흔히 사용된다.Sandwich beams are separated by two thin outer layers (103) of a non-rusting, relatively high-strength material and a thick core (102) of lightweight, low-strength material, and have honeycomb structure and corrugation as well as light weight. of plastics and foam are commonly used for the intermediate layer 102 .

상기의 재료역학적 특성을 감안하여 본 발명은 초경량의 세심관(100)을 중간층(core)(102)의 재료와 형상으로 채택하여 재료를 절감하고 무게를 줄이면서 고강도및 고강성의 특성을 발현하는 한편, 넓게 분포하는 세심관(100)에 에너지원인 배터리(120)를 수납함으로써 배터리의 발열과 폭발의 위험성을 최소화하고 별도 배터리(120) 설치 공간이 필요치 않는 구조적 형상을 시현한다.In consideration of the above material mechanical properties, the present invention adopts an ultra-light fine tube 100 as the material and shape of the intermediate layer (core) 102 to save materials and reduce weight while expressing the characteristics of high strength and high rigidity. On the other hand, by accommodating the battery 120, which is an energy source, in a widely distributed concentric tube 100, the risk of heat generation and explosion of the battery is minimized, and a structural shape that does not require a separate battery 120 installation space is realized.

이때, 세심관(100) 사이 빈공간과 세심관(100)과 양면바깥층(103) 사이 공간에는 보조 채움관(101)을 삽입함으로써 전단응력τ의 평탄한 분산, 비틀림과 굽힘강도 향상, 주름(wrinkling)과 축방향 변위인 좌굴(buckling) 발생 공간을 최소화하여 고강성의 특성을 발현시키는 한편, 세심관(100) 사이 공간과 보조 채움관(101)은 배터리 냉각 시스템(14)의 공기 유동통로인 냉각 공기유관(140)으로 활용한다.At this time, by inserting the auxiliary filling tube 101 in the empty space between the fine tube 100 and the space between the fine tube 100 and the outer layer 103 on both sides, flat dispersion of shear stress τ, improvement in torsion and bending strength, wrinkling ) and the space for buckling, which is an axial displacement, to express high rigidity characteristics, while the space between the fine tube 100 and the auxiliary filling tube 101 is the air flow path of the battery cooling system 14 . It is used as a cooling air oil pipe (140).

보조채움관(101)의 형상치수 산출은 3개원(a,b,c,: 내접원의 반지름)의 접촉원(osculating circles, or "kissing" circles) 혹은 소디원(Soddy circle)(반지름 x)의 크기를 구하는 데카르트 방정식(Descartes' equation)의 해를 구하면 보조 채움관(101)의 반지름x을 구할 수 있으며 상세한 수치는 실시예에서 기술한다.Calculation of the shape dimension of the auxiliary filling tube 101 is the osculating circles, or "kissing" circles) of three circles (a, b, c,: the radius of the inscribed circle) or the Soddy circle (radius x). When the solution of the Descartes' equation for the size is obtained, the radius x of the auxiliary filling tube 101 can be obtained, and detailed numerical values will be described in the Examples.

Figure 112018118398104-pat00003
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다발형 튜브로 형성되는 중간층(102)인 세심관(100)과 보조 채움관(101)은 필러(filler)로 바깥층(face)(103)을 주름이나 좌굴에 대해 안정화시키는 지지역할을 하게 되며, 기하학적으로 표준 WF보의 웨브(web) 높이(h)보다 π배 증가하는 특성으로 세심관(100)과 보조채움관(102)의 단면계수(S)는 WF보(0.35Ah) 보다는 크고, 물리적으로 실현 불가능한 이상보(ideal beam)의 단면계수(S)인 0.5Ah에 근접하는 0.4614Ah를 갖게 된다.The fine tube 100 and the auxiliary filling tube 101, which are intermediate layers 102 formed of bundled tubes, are fillers and serve as a support role for stabilizing the outer layer 103 against wrinkling or buckling, As a characteristic of geometrically increasing the height (h) of the web (h) of the standard WF beam by π times, the section modulus (S) of the fine tube 100 and the auxiliary filling tube 102 is larger than that of the WF beam (0.35Ah), and the physical It has 0.4614Ah, which is close to 0.5Ah, which is the section modulus (S) of the ideal beam, which is impossible to achieve with this.

구체적 수치의 예를 들면 표준 WF보의 단면계수(S)는 약 0.35이며 이상보(ideal beam)의 단면계수(S)는 0.5로 주어지므로 그 비율은 0.7(0.35/0.5)이 되고, 본 발명의 중간층(core)인 세심관은 기하적으로 표준 WF보의 웨브(web)보다 π배 길이를 증가한다. 세심관의 증가된 단면계수(Sx)를 구하면 0.1114[π*Sx/0.5=0.7, Sx=(0.5*0.7)/π = 0.1114]이므로 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis)의 단면계수(Sx)는 기하적 형상(세심관 두께, 접합 방법 등)에 따라 최소 0.35(t가 두꺼울 경우)이상에서 최대 0.4614(0.35+0.1114) 사이의 값을 갖게 됨으로써 표준 WF보 대비 0~31.8[%] 향상된 단면계수를 갖게 된다.For example, the section modulus (S) of a standard WF beam is about 0.35, and the section modulus (S) of an ideal beam is given as 0.5, so the ratio becomes 0.7 (0.35/0.5), according to the present invention The tubule, which is the core of the , geometrically increases the length π times that of the web of a standard WF beam. If we obtain the increased section modulus (Sx) of the fine tube, it is 0.1114 [π*Sx/0.5=0.7, Sx=(0.5*0.7)/π = 0.1114], so the section modulus of the flat chassis ( Sx) has a value between at least 0.35 (when t is thick) and up to 0.4614 (0.35+0.1114) depending on the geometric shape (thickness of the fine tube, bonding method, etc.) It has an improved section modulus.

이러한 삼위일체형 자동차 구조용 프레임을 “편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis)”(10)로 명명하며, 대용량 에너지원인 배터리(120)를 세심관(100)에 수납하면 별도 설치공간 확보가 불필요하고 섀시(10)의 재료와 무게중심을 바퀴구동축(108)의 원점(O) 아래로 낮추어 안정성을 확보하는 한편 체적대비 관성 모멘트(I)와 인장, 비틀림, 굽힘, 압축 등의 전단응력 증대와 재료비 절감 및 차량 디자인의 자유도를 확보할 수 있게 된다. This trinity type automobile structural frame is named “flatform chassis” (10), and when the battery 120, which is a large-capacity energy source, is stored in the concentric tube 100, it is unnecessary to secure a separate installation space and The material and the center of gravity of the chassis 10 are lowered below the origin (O) of the wheel drive shaft 108 to secure stability, while increasing the moment of inertia to volume (I) and shear stress such as tension, torsion, bending, compression, etc. and material cost Savings and freedom in vehicle design can be secured.

실시예 1, “표준형”의 편평형차대(扁平型車臺)형상Example 1, “Standard type” flat undercarriage shape

본 발명의 제1측면은 자동차 구조용 프레임인 섀시의 표준적인 단면형상에 관한 것으로 도 2는 삼겹구조 섀시의 단면 확대도, 도 3은 통합형 또는 삼위일체형 편평형차대의 평면도, 도 4는 편평형차대의 측면과 단면형상도, 도 5는 편평형차대와 세로형 테두리보의 단면도(A선), 도 6은 편평형차대 가로형 테두리보의 단면도(B선), 도7은 편평형차대 보강용 비드부의 단면도, 도 8은 편평형차대 모터부의 단면도를 예시한다.A first aspect of the present invention relates to a standard cross-sectional shape of a chassis that is a frame for a vehicle structure. and a cross-sectional view, Fig. 5 is a cross-sectional view of a flat undercarriage and a vertical edging beam (line A), Fig. 6 is a cross-sectional view of a flat undercarriage horizontal edging beam (line B), and Fig. 7 is a cross-sectional view of a flat undercarriage reinforcement bead, Fig. 8 illustrates a cross-sectional view of a flat undercarriage motor unit.

이하 용어에 있어서, 편평형차대(10)는 배터리부(12)와 모터부(13) 및 자동차의 구조용 프레임이 일체화되는 통합형 섀시(10)를 통칭하고, 프레임은 배터리가 수납되는 세심관(100)과 보조채움관(101)의 중간층(core)(102), 모터부가 수납되는 양정현파중공관(106), 보강용비드부(105), 양면바깥층(103), 테두리보(106)의 부재로 형성되는 삼위일체형 구조용 기본 뼈대 혹은 틀(frame)을 의미한다.In the following terms, the flat chassis 10 collectively refers to the integrated chassis 10 in which the battery unit 12, the motor unit 13, and the structural frame of the vehicle are integrated, and the frame is a fine tube 100 in which the battery is accommodated. And the middle layer (core) 102 of the auxiliary filling tube 101, the bi-sine wave hollow tube 106 in which the motor part is accommodated, the reinforcement bead part 105, the both-side outer layer 103, and the member of the edge beam 106 It means the basic skeleton or frame for the trinity-type structure to be formed.

즉, 편평형 차대는 파워트레인인 배터리와 모터가 수납되고 격납되는 일체형의 섀시(차대)를 의미하고, 프레임(frame)은 섀시의 하위구조로 파워트레인이 없는 단순한 기본적인 뼈대(틀)로 세심관, 보조채움관, 양정현파중공관, 보강용비드부, 양면바깥층, 테두리보의 부재로 형성되는 구조물을 의미한다. In other words, the flat chassis means an integrated chassis in which the battery and motor, which are powertrains, are housed and stored, and the frame is a substructure of the chassis and is a simple basic framework without a powertrain. It means a structure formed by the member of the auxiliary filling pipe, the double sinusoidal hollow pipe, the bead part for reinforcing, the outer layer on both sides, and the edge beam.

섀시(10)와 같은 차량 구조물은 차량 구조물의 형태, 사용되는 재료, 지지되는 하중, 주변 환경조건과 비용 등의 요소와 차량 상부의 압축력과 하부의 인장력의 합력인 굽힘응력을 견디는 한편, 자동차의 무게를 최소화하고 재료를 절감하기 위해 최소 단면적을 갖는 것이 바람직하므로 결국 섀시를 설계함에 있어 단면의 기하학적 형상이 가장 중요하다. The vehicle structure such as the chassis 10 withstands the bending stress, which is the result of the compressive force at the top of the vehicle and the tensile force at the bottom, and factors such as the shape of the vehicle structure, the material used, the load supported, the surrounding environmental conditions and cost, and the vehicle's Because it is desirable to have a minimum cross-sectional area to minimize weight and save material, the geometry of the cross-section is of utmost importance in designing a chassis after all.

통상적으로 차대(섀시)는 차체(보디)를 제외한 나머지 부분으로 파워트레인과 조향 장치, 서스펜션, 구동축을 포함한 주요 부속품과 이를 지탱하기 위해 제작된 프레임을 총칭하며, 주행 중에 받는 노면의 충격이나 하중에 의한 굽힘, 비틀림, 진동 등에 충분히 견딜 수 있는 강도(strength)와 강성(rigidity)이 요구되며, 연비향상을 위해 가볍고 재료 가격은 저렴하고 제조 생산성이 높아야 한다.In general, the chassis (chassis) is the rest of the body except for the powertrain, steering system, suspension, and drive shaft, as well as the main accessories including the drive shaft and the frame manufactured to support them. Strength and rigidity that can sufficiently withstand bending, torsion, vibration, etc. by

자동차 섀시(10)는 재료역학적으로 보(beam)와 같은 기능으로 보가 압력을 못 이겨 부러지는 힘인 전단력(shear force)과 굽힘 모멘트(bending moment), 응력(stress), 변형률(strain) 및 처짐(deflection) 등을 구하는 이상화된 모델링으로 최적의 프레임 형상(태양)과 제조 방법 등을 안출하여 실제 산업상 이용 가능케 하는 수단들을 제공하는데 있다.The automobile chassis 10 has the same function as a beam in material mechanics, such as shear force, bending moment, stress, strain and deflection ( deflection), etc., to come up with an optimal frame shape (sun) and manufacturing method with idealized modeling, and to provide means for practical industrial use.

본 발명의 기본적 프레임의 형상은 속이 빈 세심관(細心管)(100)을 수평면으로 3단 이상 다단 육방격자형으로 집속하고 세심관(100) 사이공간을 보조 채움관(101)으로 더욱 촘촘히 보강한 묶음형의 두꺼운 중간층(core)(102)을 형성하며, 재료역학적 단면계수(S)는 대략 0.4614Ah로 표준 WF보의 0.35Ah 보다는 크고 이상보(ideal beam)의 0.5Ah에 근접하는 고강도와 고강성의 특성을 발현하는 샌드위치보를 시현할 수 있다. The shape of the basic frame of the present invention is to focus the hollow concentric tubes 100 in a horizontal plane in a multi-stage hexagonal grid shape of three or more stages, and the space between the concentric tubes 100 is more tightly reinforced with the auxiliary filling tube 101 It forms a thick core 102 of a bundle type, and the material mechanical section modulus (S) is about 0.4614 Ah, which is larger than 0.35 Ah of standard WF beam and close to 0.5 Ah of ideal beam. Sandwich beams that exhibit high rigidity characteristics can be realized.

두꺼운 중간층(core)(102)을 형성하는 속이 빈(hollow) 세심관(100)은 두께 1t(t=1mm) 이하인 경량과 비교적 저강도의 알루미늄, 녹이 슬지 않는 강인 스테인레스강, 플라스틱 혹은 탄소섬유 등의 소재로 제작된 경제적이고 산업현장에서 널리 활용되고 있는 튜브의 활용이 가능하다.The hollow fine tube 100 forming the thick core 102 is lightweight and relatively low-strength aluminum with a thickness of 1 t (t = 1 mm) or less, stainless steel, plastic or carbon fiber, etc. It is possible to use the economical and widely used tube made from the material of

상기 중간층(102)을 형성하는 방법은 세심관(100)을 육방격자형으로 3단 이상 다단 집속할 때 접합제나 납땜(bond), 용접(welding) 등의 방법으로 중간층(core)(102)을 제작하여 자동차 구조용 프레임인 섀시(10)의 중간층(102)으로 삼으면 샌드위치보의 필러(filler)와 동일한 특성을 발현하여 양면 바깥층(102)을 주름이나 좌굴로부터 안정화시킨다.
The method of forming the intermediate layer 102 is a method such as a bonding agent, soldering (bond), welding (welding), etc. when the fine tube 100 is focused in three or more stages in a hexagonal lattice shape. When manufactured and used as the intermediate layer 102 of the chassis 10, which is a frame for automobile structure, the same characteristics as the filler of sandwich beams are expressed, thereby stabilizing the both-side outer layers 102 from wrinkles or buckling.

더욱 개선된 대량생산 방법은 실시예3의 직렬모터부(130)를 격납하는 양정현파중공관(104)을 포함한 이중 대칭 단면(y, z축)의 기본 프레임제작공정으로 용융 알루미늄을 형상 금형(dies)에 가압 주입하는 다이케스팅(die-casting)이나 압출(extrusion)가공 혹은 엔지니어링 플라스틱으로 사출성형(Injection Molding)하는 제조공법은, 통짜 형상의 중간층을 대량생산할 수 있는 제조방법으로, 중간층(102)의 기하학적 형상을 개선함으로써 섀시의 강성(rigidity)을 높이고 접합공정을 제거하기 때문에 생산성 측면에서 더욱 바람직하다.A more improved mass production method is a basic frame manufacturing process of double symmetrical cross-section (y, z-axis) including a double sinusoidal hollow tube 104 housing the serial motor unit 130 of Example 3, using molten aluminum as a shape mold ( The manufacturing method of die-casting, extrusion processing, or injection molding with engineering plastics, which is press-injected into dies), is a manufacturing method that can mass-produce a solid intermediate layer, the intermediate layer 102 By improving the geometry of the chassis, it is more desirable in terms of productivity because it increases the rigidity of the chassis and eliminates the bonding process.

한편, 섀시(10)의 표면은 고강도 재료로 녹이 슬지 않는 스테인레스 강판은 2mm 이상, 알루미늄 합금판 혹은 엔지니어링 플라스틱판은 4mm 이상의 판재로 양면바깥층(face)(103)을 형성하면 재료가 중립축으로부터 가장 먼 거리에 위치하여 굽힘응력이 최대로 되고 전단력은 두꺼운 중간층(core)(102)인 다중집속된 세심관(100)의 표면으로 흘러 넓게 분산되므로 샌드위치 보(sandwich beam)의 기능이 발현되어 진다.On the other hand, if the surface of the chassis 10 is made of a high-strength material and a stainless steel plate that does not rust is 2 mm or more, and an aluminum alloy plate or an engineering plastic plate is 4 mm or more, when the both-side outer layer (face) 103 is formed, the material is the farthest from the neutral axis Because it is located at a distance, the bending stress is maximized, and the shear force flows to the surface of the multi-focused concentric tube 100, which is a thick core 102, and is widely distributed, so that the function of a sandwich beam is expressed.

상기 구조에서 양면 바깥층(face)(103)은 재료의 중립축(107)으로부터 가장 먼 거리에 위치하여 굽힘응력이 최대로 나타나는 이상적인 보(ideal beam)의 바깥층(face)의 기능을 갖게 되고 속이 빈(hollow) 세심관(100)은 중간층(102)인 필러(filler)로 작용하여 바깥층(face)(103)의 주름(wrinkling)이나 좌굴(buckling)을 억제하는 지지층의 역할을 수행하는 샌드위치보 형상의 프레임 혹은 플랫폼을 구성하여 다수의 표준 원통형 배터리(120)를 수납한다.In the above structure, the both-side outer layer (face) 103 is located at the furthest distance from the neutral axis 107 of the material and has the function of the outer layer of the ideal beam in which the bending stress is maximized, and is hollow ( The hollow fine tube 100 acts as a filler, which is the intermediate layer 102 , and acts as a support layer to suppress wrinkling or buckling of the outer face 103 . A plurality of standard cylindrical batteries 120 are accommodated by constituting a frame or platform.

또한, 섀시(10)의 세로방향 중앙 중심축선상에는 속이 빈(hollow) 주름관(corrugated cylinder)인 양정현파중공관(陽正弦波中空管, positive sinusoidal hollow cylinder)(104)을 안치하여 동력원인 모터부(13)를 프레임 내부에 격납함으로써, 에너지원인 배터리부(12), 동력원인 모터부(13), 자동차의 구조용 프레임인 섀시부(10)가 하나로 통합되는 삼위일체형의 통합형 편평형차대(10)를 제공한다.In addition, on the longitudinal central axis of the chassis 10, a positive sinusoidal hollow cylinder 104, which is a hollow corrugated cylinder, is placed and a motor as a power source By storing the unit 13 inside the frame, the battery unit 12 as an energy source, the motor unit 13 as the power source, and the chassis unit 10 as the structural frame of the vehicle are integrated into one trinity-type integrated flat undercarriage (10) provides

상기 양정현파중공관(104)은 삼각함수 파형인 정현파(sinusoidal)의 마루, 즉 y=sin(x)의 그래프에서 x의 값이 0에서 π까지 변할 때의 그래프가 반복되는 전파 정류(full wave rectifier)한 형상을 갖는 주름관을 채택하면, 재료 역학적으로 비틀림이나 굽힘 강도를 더욱 향상시키고 동일 체적 대비 편평관보다 π배 확장되는 단면적으로 주름과 좌굴을 방지하며, 개선된 인장, 비틀림(Torsion), 굽힘, 압축 강도를 향상시킬 수 있으며 그 상세한 내용은 실시예3에 상술한다.The double sinusoidal wave hollow tube 104 is a full wave rectification (full wave) in which the graph repeats when the value of x changes from 0 to π in the ridge of a sinusoidal wave, that is, y = sin(x). When a corrugated pipe with a rectifier shape is adopted, the torsion or bending strength is further improved mechanically, and wrinkles and buckling are prevented with a cross-sectional area that is π times larger than that of a flat pipe compared to the same volume, and improved tension, torsion, and It is possible to improve the bending and compressive strength, the details of which will be detailed in Example 3.

이때, 양정현파중공관(104)과 중간층(102)인 세심관(100)의 배열방향인 세로방향과 직교하는 가로방향의 보강용 비드부(105)를 덧대어 플러스(+)자 형상의 비드부를 형성하면, 섀시(10) 윗부분의 압축과 아랫부분의 인장강도를 크게 하여 가로방향(z축)의 굽힘응력(bending stress)에 저항하는 굽힘강도(flexural rigidity)를 크게 함으로써, 자동차에 작용하는 외력인 하중과 부하를 지탱하는 섀시(10)의 강성(rigidity)을 한층 더 보강할 수 있으며 그 위치는 전륜구동축(108), 후륜구동축(108), 전후의 시트안치부(117) 등에 배치한다.At this time, a positive (+)-shaped bead is added by adding a reinforcement bead portion 105 in the transverse direction orthogonal to the vertical direction, which is the arrangement direction of the bi-sine wave hollow tube 104 and the fine tube 100 as the intermediate layer 102 . When the part is formed, the compression and tensile strength of the lower part of the chassis 10 are increased to increase the flexural rigidity to resist bending stress in the transverse direction (z-axis). It is possible to further reinforce the rigidity of the chassis 10 that supports the external load and load, and its position is placed on the front wheel drive shaft 108, the rear wheel drive shaft 108, the front and rear seat rest 117, etc. .

보강용 비드부(105)는 원 위의 두 점을 이은 선분과 두 점을 연결하는 호로 이루어진 도형인 활꼴(circular segment)형상의 단면을 가지는 부재 내부에 길이 방향으로 4개소의 원통 실린더와, 또한 길이 방향의 3열로 복수개의 비드 너트부를 구비하는 삼열의 접합개소부로 이루어지는 삼열사공(三列四空)의 구조를 제공하여, 차체(보디)와 부속장치를 접합할 때 상하부 보강용비드부 내부 8 개소의 원통실린더(105a)에 중공원형보를 삽입하여 지지점을 확보하고, 상하부 6열로 배열되는 비드 너트부(105b)에 복수개의 볼트로 체결하여 접합한다.The reinforcing bead part 105 is a member having a circular segment-shaped cross section, which is a figure consisting of a line segment connecting two points on a circle and an arc connecting the two points, in the longitudinal direction of four cylindrical cylinders, and By providing a three-row four-hole structure consisting of three rows of joint parts having a plurality of bead nut parts in three rows in the longitudinal direction, the inside of the upper and lower bead parts for joining the car body (body) and accessories 8 A hollow cone shape beam is inserted into the cylindrical cylinder 105a at a certain point to secure a supporting point, and a plurality of bolts are fastened to the bead nut parts 105b arranged in six rows of upper and lower parts to join them.

이러한 6열의 비드 너트부(105b) 체결과 8개소 원통실린더(105a)에 지지점을 확보하는 이중 삼열사공(三列四空)체결방법은 핀이나 볼트 등의 체결장치가 세심관(100)을 관통하지 않게 하고 구멍이나 노치(notch) 등에서 발생되는 응력집중과 국부응력을 활꼴 형상의 양면 바깥층(103)과 보강용비드부(105)를 경유하여 섀시부(10) 전체면으로 분산시킬 수 있는 개선된 방법으로 하중과 굽힘응력이 집중되는 바퀴구동축(108), 전륜(113), 후륜(114), 조향과 현가장치(115), 대시보드안치부(116) 등의 개소가 바람직하다.In the double three-row four-hole fastening method of securing the support points in the six rows of bead nut parts 105b and the eight cylindrical cylinders 105a, a fastening device such as a pin or bolt passes through the fine tube 100. Improvement in which the stress concentration and local stress generated in holes or notch can be distributed over the entire surface of the chassis 10 via the arch-shaped double-sided outer layer 103 and the reinforcement bead 105 In this way, the location of the wheel drive shaft 108, the front wheel 113, the rear wheel 114, the steering and suspension device 115, the dashboard seating part 116, etc. where the load and bending stress are concentrated is preferable.

상기 보강용비드부(105)는 세로방향 세심관(100)의 중간층(102)을 가로방향으로 보강함으로써 하중과 굽힘응력을 양면바깥층(103)과 보강용비드부(105) 및 세심관(100)으로 고르게 분산하여 지지하고, 바깥층(103)인 판재를 굴곡지게 가공하여 전체 중간층(102)을 양면에서 접합하면 바깥층+중간층+바깥층 삽겹구조의 샌드위치보의 특성을 발현하는 자동차 구조용 프레임인 섀시부(10)를 형성하게 된다.The reinforcing bead part 105 applies a load and a bending stress by reinforcing the intermediate layer 102 of the longitudinal fine concentric tube 100 in the transverse direction, thereby reducing the load and bending stress to the double-sided outer layer 103 and the reinforcing bead unit 105 and the fine tube 100 . ), evenly dispersed and supported, and when the entire intermediate layer 102 is bonded from both sides by processing the plate material as the outer layer 103 to be curved, the chassis part, which is a frame for automobile structure, expresses the characteristics of a sandwich beam of the outer layer + middle layer + outer layer. (10) is formed.

양면 바깥층(103)인 판재는 경량화를 유지시키면서 높은 강성을 유지할 수 있는 소재이나 판구조물의 강성(rigidity)을 더욱 높이기 위해 양정현파중공관(106)과 보강용 비드부(105)의 형상에 대응하는 굴곡부(bead)를 넣어 인장 또는 압축응력과 굽힙응력 및 전단응력을 높여 구조물의 강도를 증가시키며 본 발명의 다수 세심관(100)으로 형성되는 중간층(core)(102)과 조합하면 보다 고강도(high-strength) 및 고강성(high-rigidity)의 샌드위치보를 형성한다.The plate material, which is the double-sided outer layer 103, is a material that can maintain high rigidity while maintaining weight reduction, but corresponds to the shape of the bi-sine wave hollow tube 106 and the reinforcing bead portion 105 to further increase the rigidity of the plate structure. The strength of the structure is increased by increasing tensile or compressive stress, bending stress and shear stress by putting a bead to High-strength) and high-rigidity sandwich beams are formed.

또한, 섀시부(10)의 전후좌우 측면의 가장자리는 재료역학적으로 단면계수(S)가 0.35Ah인 WF보(wide flange beam) 형상으로 굽힘응력에 저항하는 플랜지와 전단응력에 저항하는 웨브(web)를 갖는 테두리보(106)를 구비하되, 프레임 좌우측면의 세로방향 양면바깥층(103)은 세로형 테두리보(106A)의 한 측면에 삽입하고 테두리보(106)의 플랜지와 프레임의 양면바깥층(103)의 경계면을 용접(158)으로 접합하되, 필릿용접(fillet weld), 플러그 용접(plug weld), 겹치기 용접 이음(lap weld joint) 등으로 마감처리하여 섀시(10)의 가장자리를 보강한다.In addition, the edges of the front, rear, left and right sides of the chassis portion 10 are material-mechanical in the form of a WF beam (wide flange beam) having a section modulus (S) of 0.35 Ah, a flange that resists bending stress and a web that resists shear stress. ) having a frame beam 106, but the longitudinal both sides outer layer 103 of the left and right sides of the frame is inserted into one side of the vertical edge beam 106A, and the flange of the frame beam 106 and the double-sided outer layer of the frame ( 103) is joined by welding 158, but the edge of the chassis 10 is reinforced by finishing with fillet weld, plug weld, lap weld joint, etc.

프레임이 삽입되지 않는 세로형 테두리보(106A)의 다른 한 측면은 바퀴 구동축(108), 조향과 현가장치 안치부(115), 펜더부와 바디 지지부(11) 등을 잔류변형이 없는 리벳(rivet)이나 볼트(157), 용접(158) 등의 방법으로 자동차 차체(body)와 접합하되 3열의 비드 너트부(105b)와 4개소 원통실린더(105a)를 갖는 보강용 비드부(105)를 활용하여 상하부 8개소의 원통실린더(105a)에 중공원형보를 삽입하여 지지점을 확보하고, 상하부 6열로 배열되는 비드 너트부(105b)에 복수개의 볼트를 체결하여 접합하는 이중 삼열사공(三列四空)의 체결과 접합으로 부속장치와 차체(보디)를 접합하여 하중과 굽힘응력을 폭넓게 분산시키는 것이 바람직하다.The other side of the vertical edging beam 106A into which the frame is not inserted is a rivet without residual deformation for the wheel drive shaft 108, the steering and suspension seating part 115, the fender part and the body support part 11, etc. ), bolts 157, welding 158, etc. to join the vehicle body (body), but utilize the reinforcement bead portion 105 having three rows of bead nut portions 105b and four cylindrical cylinders 105a. The hollow cone beam is inserted into the cylindrical cylinder 105a of the upper and lower eight places to secure the support point, and a plurality of bolts are fastened to the bead nut part 105b arranged in six rows of upper and lower parts to connect the double three rows of four holes. It is desirable to distribute the load and bending stress widely by joining the attachments and the car body (body) through the fastening and joining.

상기 세로형 테두리보(106A)의 플랜지와 웨브의 사이의 바깥쪽 빈 공간(106x)은 섀시부(10)를 일주하는 형상을 갖게 되므로 차체(보디)의 각종 전장장치(126)와 충전소켓 등에 필요한 배선이나 배관공간으로 활용하고, 열린 단면 보(open cross section beam)나 프로파일 단면(profile sectionns)인 ㄷ자 형상의 채널 보(109)를 보강하여 마감하면 전기자동차의 구조용 프레임인 섀시(10)의 세로방향 좌우 측면부를 완성할 수 있다.Since the outer empty space 106x between the flange and the web of the vertical edge beam 106A has a shape that goes around the chassis 10, various electric devices 126 and charging sockets of the vehicle body (body), etc. When used as a necessary wiring or piping space, and by reinforcing and finishing an open cross section beam or a U-shaped channel beam 109 that is a profile sectionns, the structural frame of the electric vehicle, the chassis 10 The vertical left and right side parts can be completed.

한편, 세심관(100)이 종단되는 프레임 전후의 가로형 테두리보(106B)는 보닛과 앞범퍼 안치부(118), 트렁크와 뒷범퍼 안치부(118), 배터리부(12)와 모듈인출구(124), 냉각시스템(14)의 냉각공기유관(140)과 공기 흡입구(141)와 공기배기구(142) 등의 배선과 배관망을 구성하는 공간으로, 테두리보(106) 한 측면의 플랜지 부분을 연장하여 프레임의 양면바깥층(103)과 접합하여 지지부를 확보하며, 가로형 테두리보(106B)의 플랜지와 웨브사이 내측공간(106z)은 냉각공기유관(140)을 공기흡입구(141)나 공기배기구(142)로 분기하고, 배터리소켓(122)과 배터리모듈(121) 및 배터리콘센트(123)에서 출선되는 +/- 단자를 집속하여 주배전교환시스템(125)이나 전장장치(126) 등으로 결선하여 전원회로를 구성함으로써 섀시외부로 배선이나 배관이 돌출되지 않도록 한다. On the other hand, the horizontal edge beam 106B before and after the frame to which the fine tube 100 is terminated is the bonnet and the front bumper seating part 118, the trunk and the rear bumper seating part 118, the battery part 12 and the module outlet 124 ), a space constituting the wiring and pipe network such as the cooling air oil pipe 140 and the air intake 141 and the air exhaust port 142 of the cooling system 14, by extending the flange portion of one side of the frame beam 106 The inner space 106z between the flange and the web of the horizontal edge beam 106B is connected to the outer layer 103 on both sides of the frame to secure the support. to the main power distribution exchange system 125 or the electric device 126, etc. by converging the +/− terminals from the battery socket 122, the battery module 121, and the battery outlet 123 to a power circuit. By configuring the , wiring or piping does not protrude out of the chassis.

가로형 테두리보(106B)의 외측공간(106y)은 세로형 테두리보(106A)의 외측공간(106x)과 함께 섀시(10) 외부를 일주하는 형상을 갖게 되므로 충전소켓, 등화장치, 조명기기, 게이지, 경음기, 센서류, 와이퍼, 냉난방장치 등의 전장장치를 구동하는 배선(하네스 케이블)이나 배관(덕트)을 안치하는 공간으로 활용하며, 케이블과 배관을 플랜지와 웨브사이 외측공간(106x)에 안치한 후 ㄷ자 형상의 채널보(109)를 부가하면 두 개 이상의 재료가 결합되는 조립보(build-up beam)를 형성한다.Since the outer space 106y of the horizontal edge beam 106B has a shape that goes around the outside of the chassis 10 together with the outer space 106x of the vertical edge beam 106A, a charging socket, a light device, a lighting device, a gauge , horn, sensors, wipers, air conditioners, etc. are used as a space for wiring (harness cables) or pipes (ducts) that drive electric devices, and after placing cables and pipes in the outer space (106x) between the flange and the web When the U-shaped channel beam 109 is added, two or more materials are combined to form a build-up beam.

상기 조립보는 테두리보(106)의 플랜지와 웨브 및 채널보(109)의 플랜지와 웨브가 볼트(157), 용접(158) 또는 리벳으로 접합되어 상자형 보(box beam)를 형성하므로, 전단흐름을 테두리보(106)와 채널보(109)의 모든 단면으로 분산시켜 굽힘응력과 전단응력에 저항하고 케이블과 파이프가 외부환경에 노출되지 않도록 하는 것이 더욱 바람직하다.Since the flange and the web of the edge beam 106 and the flange and the web of the channel beam 109 are joined by bolts 157, welding 158 or rivets to form a box beam, the shear flow It is more preferable to disperse the edge beam 106 and the channel beam 109 to all cross sections to resist bending stress and shear stress, and to prevent cables and pipes from being exposed to the external environment.

이러한 가로방향으로 직교하는 보강용 비드부(105)와 WF보 형상의 테두리 보(106) 및 채널 보(109)의 부재 보강은 차량의 부속장치를 섀시에 장착할 때 핀이나 볼트를 통해 전달되는 노치(notch, 키홈, 단이 진 부분 등)와 구멍(hole)에서 발생되는 응력집중(stress concentration)의 국부응력을 섀시(10) 전체면으로 분산시켜 피로파괴(fatigue failure)나 점진적 파단(progressive fracture)을 예방하고 차대(보디)를 고정하는 접합개소를 제공하는 유용한 수단이다.Reinforcement of the member reinforcement of the bead portion 105 and the WF beam-shaped edge beam 106 and the channel beam 109 orthogonal to the horizontal direction is transmitted through pins or bolts when mounting the vehicle's accessories to the chassis. It distributes the local stress of the stress concentration generated in the notch (keyway, stepped part, etc.) and the hole to the entire surface of the chassis 10 to prevent fatigue failure or progressive failure. It is a useful means to prevent fracture) and provide a joint to fix the chassis (body).

차량 구조물의 거동은 재료의 성질과 하중의 특성에 좌우되며 점진적으로 오랜 시간 동안 작용하고 천천히 변화하는 정하중(static load)과, 갑자기 가해지거나 제거되는 충격하중(impact load)과 오랜 시간동안 가해지며 지속적으로 강도가 변하여 여러 사이클 동안 반복 작용하는 하중인 반복하중(repeated load)의 동하중(dynamic load)이 있다.The behavior of the vehicle structure depends on the properties of the material and the characteristics of the load. A static load that acts for a long time gradually and changes slowly, an impact load that is suddenly applied or removed, and a continuous load that is applied for a long time. There is a dynamic load of repeated load, which is a load that repeatedly acts for several cycles by changing its strength.

충격하중(impact load)은 차량이 움직이지 않는 구조물에 부딪치거나 차량간 충돌시에 발생하는 하중으로 충격이 일어나는 동안 에너지는 열을 발생시키고 국부소성변형을 일으키며, 응력집중을 초래하는 구멍과 홈과 같은 형상의 구조물은 충격에 매우 약하며 정하중과 지속적인 반복하중을 받게 되면 재료 자체가 연성이 있더라도 사소한 충격으로 파단될 수 있어 형상과 구조 설계에 유의하여야 한다.Impact load is a load that occurs when a vehicle collides with a stationary structure or when a vehicle collides. During the impact, energy generates heat and causes local plastic deformation, and holes and grooves that cause stress concentration. Structures of the same shape are very weak to impact, and when subjected to static and continuous repeated loads, even if the material itself is ductile, it may break with a minor impact.

도 2, 5, 6, 7, 8을 참조하여 21700 표준 원통형 배터리 셀(120) 기준 편평형차대(10)의 형상치수를 산출하면, 배터리가 수납되는 세심관(100)은 외경-25mm(R=12.5mm), 내경-23mm, 두께-1mm, 3층으로 집적되는 세심관(100)의 중간층(102) 높이는 2개소의 육방격자형 집적높이(R*1-[(√3-1)])인 6.6987mm(3.3493mm*2)를 3층 세심관의 높이 75mm(25mm*3)에서 뺀 68.3012mm(75mm-6.6987mm)를 중간층의 높이(hcore)로 삼으며 자동차 구조용 프레임인 섀시의 요구조건에 따라 4단과 5단 혹은 그 이상으로 다단 집속할 수 있으나 본 실시예서는 3단 적층을 기준으로 삼는다.When the shape dimensions of the flat chassis 10 are calculated based on the 21700 standard cylindrical battery cell 120 with reference to FIGS. 2, 5, 6, 7, and 8, the fine tube 100 in which the battery is accommodated has an outer diameter of -25 mm (R = 12.5mm), inner diameter-23mm, thickness -1mm, the height of the intermediate layer 102 of the fine tube 100 integrated in three layers is a hexagonal grid-type integration height (R*1-[(√3-1)]) Subtracting 6.6987mm (3.3493mm*2) from the height of 75mm (25mm*3) of the three-layer fine tube, 68.3012mm (75mm-6.6987mm) is taken as the height (hcore) of the middle layer, and the requirements for the chassis, which is a frame for automobile structure Depending on the configuration, multi-stage focusing may be performed in 4 stages, 5 stages, or more, but in this embodiment, 3-stage stacking is used as a standard.

한편 보조 채움관(101)의 경우

Figure 112018118398104-pat00004
의 데카르트 방정식의 해x를 구하면, 세심관(100)과 세심관 사이의 보조 채움관(101)은 외경 3.86mm, 세심관과 바깥층(직선: 곡률 0) 사이의 보조 채움관은 외경 6.25mm, 세심관(100)과 테두리 비드부(106)의 웨브에 연접하는 보조 채움관(101)은 외경 12.5mm를 표준 형상치수로 삼는다.On the other hand, in the case of the auxiliary filling tube 101
Figure 112018118398104-pat00004
To find the solution x of the Cartesian equation, the auxiliary filler tube 101 between the constriction tube 100 and the constrictor tube has an outer diameter of 3.86 mm, and the auxiliary filler tube between the confinement tube and the outer layer (straight line: curvature 0) has an outer diameter of 6.25 mm, The auxiliary filling tube 101 connected to the web of the fine tube 100 and the edge bead portion 106 has an outer diameter of 12.5 mm as a standard dimension.

동력원인 모터부(13)를 격납하는 양정현파중공관(104)은 중간층(core)(102) 높이 68.3012mm(hcore)의 2배 이상 치수로 직렬모터(130)의 외경반지름(60mm)과 충격절연용패드(139)의 삽입공간(10mm) 및 주름관의 두께(2mm)를 더한 외경 반지름 72mm로 주름개수가 36개인 속이 빈 주름관인 양정현파중공관(106)을 안치하여 중공축 직렬모터(130)를 격납한다.The double sine wave hollow tube 104 housing the motor unit 13, which is the power source, is more than twice the size of the intermediate layer (core) 102 height 68.3012 mm (hcore) and the outer diameter radius of the series motor 130 (60 mm) and the impact A hollow shaft series motor 130 by placing a double sinusoidal hollow tube 106, a hollow corrugated tube with 36 corrugations, with an outer diameter radius of 72 mm plus the insertion space (10 mm) of the insulation pad 139 and the thickness of the corrugated tube (2 mm). ) is stored.

활꼴(circular segment)형상의 단면을 가지는 부재인 보강용 비드부(105)의 형상치수는 중공관의 외경반지름(72mm)과 재료의 중심축(107) 기준의 중간층(102)의 거리인 37.8494mm(72mm-34.1506mm)의 돌출높이를 갖게 되고 원형 세그먼트(circular segment)를 구하는 공식에 대입하면 현(chord)길이(a=2√R²-r²)-126.77mm, 호(arc) 길이(S=Rθ)-155.03mm, 각도-123.37°의 치수를 갖고 중간층(core)(102)과 직교하는 방향으로 섀시부(10)를 보강한다.The shape dimension of the reinforcing bead part 105, which is a member having a circular segment-shaped cross section, is 37.8494mm, which is the distance between the outer diameter radius (72mm) of the hollow tube and the intermediate layer 102 based on the central axis 107 of the material. If it has a protrusion height of (72mm-34.1506mm) and is substituted into the formula to obtain a circular segment, the length of the chord (a=2√R²-r²)-126.77mm, the length of the arc (S= Rθ) - 155.03 mm, angle - 123.37 ° and has dimensions of the intermediate layer (core) (core) 102 and orthogonal to the direction to reinforce the chassis portion (10).

그리고 중간층(102)의 표면(face)인 양면 바깥층(103)의 판재는 재질이 스테인레스일 경우 2mm 이상, 알루미늄 합금판 혹은 엔지니어링 플라스틱판은 4mm 이상의 값을 갖는 판재를 양정현파중공관(106)과 보강용 비드부(105)의 형상에 상응하는 굴곡진 형상으로 성형 혹은 프레스 가공하여 두꺼운 중간층(102)과 용접 등의 방법으로 접합하여 기본 섀시패널을 형성한다.And the plate material of the double-sided outer layer 103, which is the surface of the intermediate layer 102, is 2 mm or more when the material is stainless steel, and the aluminum alloy plate or engineering plastic plate has a value of 4 mm or more. The basic chassis panel is formed by forming or press working into a curved shape corresponding to the shape of the reinforcing bead part 105 and bonding with the thick intermediate layer 102 by welding or the like.

편평형차대(10)의 가장자리에 위치하는 WF보 형상의 테두리보(106)는 굽힘응력에 저항하는 플랜지와 전단응력에 저항하는 웨브(web)웨브의 두께는 5mm 이상으로 하되 재질이 스테인레스일 경우 5mm 이상, 알루미늄일 경우 10mm 이상, 상기 플랜지의 폭은 100mm 이상으로 하되 재질이 스테인레스일 경우 100mm 이상, 알루미늄일 경우 150mm 이상, 상기 웨브의 높이는 재질이 스테인레스일 경우 72.3012mm 이상, 알루미늄일 경우 76.3012mm 이상의 치수를 갖는 것이 바람직하다.The WF beam-shaped edge beam 106 located at the edge of the flat undercarriage 10 has a flange that resists bending stress and a web that resists shear stress. More than, 10mm or more in case of aluminum, 100mm or more of the width of the flange, but 100mm or more if the material is stainless steel, 150mm or more if the aluminum material, and the height of the web is 72.3012mm or more if the material is stainless steel, 76.3012mm or more if the material is aluminum It is desirable to have dimensions.

상기 편평형차대(10)의 바람직한 실시예를 정리하면, 속이 빈 두께 1mm 이하의 세심관(100)을 수평면으로 3층 육방격자형으로 집적한 다중 세심관의 중간층(core)(102)[H: 68.3012mm]과 보조 채움관(101), 세로방향 중앙축선상에는 동력원인 직렬모터(130)를 격납하는 양정현파 중공관(104)[D: 144mm], 중공관과 세심관(100)에 직교(+)하는 가로방향 보강용 비드부(105)를 양면바깥층(103)의 판재가 표면(face)이 되는 샌드위치(sandwich) 패널을 형성한다.Summarizing the preferred embodiment of the flat undercarriage 10, the core 102 of the multiple concentric tubes in which hollow concentric tubes 100 with a thickness of 1 mm or less are integrated in a three-layer hexagonal lattice in a horizontal plane [H: 68.3012mm] and the auxiliary filling tube 101, a double sinusoidal hollow tube 104 [D: 144mm] that stores the serial motor 130 as a power source on the longitudinal central axis, orthogonal to the hollow tube and the fine tube 100 ( +) to form a sandwich panel in which the plate material of the outer layer 103 on both sides becomes the face of the bead portion 105 for reinforcing in the transverse direction.

그리고, 패널 가장자리부를 WF보 형상의 테두리보(106)로 마감하여 표준적인 섀시부(10)를 완성하며, 이때의 샌드위치 패널부의 높이(두께)는 72.3012mm 이상, 모터부와 보강용 비드부의 높이(두께)는 148mm(144mm+2mm+2mm) 이상이 되고 패널에서 돌출되는 활꼴 부분의 높이는 37.8494mm가 되어 섀시의 위쪽 압축응력과 아래쪽 압축응력에 저항하고 차체(보디)를 고정하는 접합개소를 제공한다.Then, the panel edge portion is finished with a WF beam-shaped edge beam 106 to complete the standard chassis portion 10, and the height (thickness) of the sandwich panel portion at this time is 72.3012 mm or more, and the height of the motor portion and the reinforcing bead portion The (thickness) is 148mm (144mm+2mm+2mm) or more, and the height of the bow-shaped part protruding from the panel becomes 37.8494mm, which resists the upper and lower compressive stresses of the chassis and provides a joint to fix the body (body) do.

실시예 2. 베터리모듈 실장방법과 주배전교환시스템(MDSS)Example 2. Battery module mounting method and main distribution exchange system (MDSS)

실시예 2는 실시예 1의 기본형 샌드위치보의 세심관(100)에 실장하는 에너지원인 베터리 모듈(121)의 조립과 실장 방법 및 배전교환 등에 관한 실시예를 도9의 배터리부 형상도, 도 10의 배터리부 소켓과 콘센트 형상도, 도11의 주배전교환시스템(MDSS) 블록도를 참조하여 열거한다.Example 2 is a configuration diagram of the battery part of FIG. 9 and FIG. 10 showing an embodiment related to the assembly and mounting method and power distribution exchange of the battery module 121, which is an energy source, mounted on the fine tube 100 of the basic sandwich beam of Example 1 The shape diagram of the socket and outlet of the battery part is enumerated with reference to the main distribution and exchange system (MDSS) block diagram of FIG.

본 발명은 대량생산으로 높은 원가 경쟁력과 고용량 특성을 갖는 21700 표준 원통형 배터리 셀(21mm*70mm)(120)을 섀시(10)의 중간층(102)인 세심관(100)에 직렬수납하는 방식의 배터리 모듈(121)을 구성하며, 이때 배터리 소켓(122)을 구비하여 개별 배터리 셀(120)을 배터리소켓(122)에 실장하고 소켓을 세심관(100)에 수납하는 안전수납 방식을 채택한다.The present invention is a battery of a method of serially storing 21700 standard cylindrical battery cells (21mm * 70mm) 120 with high cost competitiveness and high capacity characteristics in mass production in the fine tube 100 that is the middle layer 102 of the chassis 10 The module 121 is configured, and at this time, the battery socket 122 is provided, the individual battery cells 120 are mounted in the battery socket 122 , and a safe storage method is adopted in which the socket is accommodated in the fine tube 100 .

전기자동차 원가의 약 40%를 초과하는 이차전지는 주행거리와 출력 등 주요 성능을 결정하며 배터리 상황을 모니터링하고 충전 및 방전 관리 기능, 밸런싱 기능, 이상상황 발생을 판단하여 보호하는 기능 등의 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)(129)은 배터리 상태의 최적화를 통하여 효율성을 향상시키고 기능적 안정성을 확보하여주는 기술로 전기자동차와 전력저장장치(ESS) 분야에서 매우 중요하다.Rechargeable batteries, which account for about 40% of the cost of an electric vehicle, determine key performance such as mileage and output, monitor the battery status, manage charge and discharge management functions, balancing functions, and protect against abnormal situations The system (BMS, Battery Management System) 129 is a technology that improves efficiency and secures functional stability through optimizing the battery state, and is very important in the field of electric vehicles and power storage systems (ESS).

또한 차량 시스템의 성능 및 안전성 개선을 위해서는 차량 시스템을 더욱 간소하게 구성하고, 안전성 문제로 제한을 두었던 전압, 전류, 온도 등의 사용 제한 폭을 완화하기 위해서 단위 전지 셀과 모듈 단위에서의 용장성(冗長性)과 안전성 확보가 필요하다.In addition, in order to improve the performance and safety of the vehicle system, the vehicle system is configured more simply, and the redundancy ( It is necessary to ensure longevity and safety.

본 발명이 특정하는 베터리모듈(121)의 실장방법은 충전이나 교환 혹은 추가설치 등을 고려하여 양측 사이드측 배터리 수납공간(112)은 기본형 수납공간인 기저전원(基底電源, Basis power)모듈로 활용하고, 센터측 배터리 수납공간(111)은 수시로 탈착(脫着)이 가능한 중간전원(Intermediate power) 혹은 첨두전원(Peak Power)용 모듈로 활용하는데 있다.The mounting method of the battery module 121 specified in the present invention considers charging, replacement, or additional installation, and the side side battery storage spaces 112 are utilized as a basic storage space, a base power module. And, the center side battery storage space 111 is used as a module for intermediate power or peak power that can be detached from time to time.

베터리셀(120)을 수납하는 세심관(100)의 자름은 외경 25mm(내경 23mm), 두께 1mm의 알루미늄, 스테인레스강 혹은 플라스틱 튜브로, 배터리 소켓(122)은 외경22.5mm(내경 21.5mm), 두께 1mm의 불연성 플라스틱 재질로 내경 표면에 마이너스(-) 단자 띠 형태의 소켓리드선(159)을 구비하거나 두 겹의 얇은 튜브 사이에 구리 박막을 도포하여 소켓리드선(159)을 형성하는 방법이 바람직하며, 배터리 콘센트(123)를 통하여 주배전교환시스템(125)에 연결되는 배터리모듈(121) 회로를 구성한다.The cut of the fine tube 100 housing the battery cell 120 is an outer diameter of 25 mm (inner diameter 23 mm), an aluminum, stainless steel or plastic tube having a thickness of 1 mm, and the battery socket 122 is an outer diameter of 22.5 mm (inner diameter 21.5 mm), A method of forming the socket lead wire 159 by providing the socket lead wire 159 in the form of a negative (-) terminal strip on the inner diameter surface of a non-combustible plastic material having a thickness of 1 mm or by applying a thin copper film between two thin tubes is preferable. , constitutes a battery module 121 circuit connected to the main distribution exchange system 125 through the battery outlet 123.

배터리모듈(121) 구성은 도3과 같이 섀시의 축선방향 길이가 상이하므로 센터측 배터리 수납공간(111)과 사이드측 배터리수납공간(112)을 구분하여 배터리 모듈을 구성하며, 배터리모듈(121)을 새시(10)의 중간층인 세심관(100)에 수납하는 방법은 배터리의 장전과 교체 및 점검을 위한 인입과 인출을 섀시(차대)나 보디(차대)를 해체하거나 분해하지 않고 전후방 가로형 테두리보(106B)와 채널보(109)만 분해하여 간편하게 수행할 수 있는 진보성을 가지게 된다.Since the configuration of the battery module 121 is different in the axial direction of the chassis as shown in FIG. 3, the battery module is configured by dividing the center side battery storage space 111 and the side battery storage space 112, and the battery module 121 In the method of accommodating the battery in the fine tube 100, which is the middle layer of the chassis 10, the front and rear horizontal edge beams without disassembling or disassembling the chassis (undercarriage) or body (undercarriage) for charging, replacing, and checking the battery. By disassembling only the 106B and the channel beam 109, the inventive step can be performed conveniently.

특히 첨두전원(Peak Power)용 모듈로 활용하는 센터측 배터리 수납공간(111)의 배터리 모듈(121)은 더욱 손쉽게 탈착(脫着)이 가능하도록, 섀시 전후 테두리 비드부(106B)와 채널 보(109)에 시건장치를 구비한 탈착용 인입부를 선택사양으로 구비하여 차량 출고 후 배터리 추가와 교체 및 사후 서비스 제공의 편의성을 증진하고, 배터리 충전을 모듈(121) 단위로 탈착하여 수행하거나 충전교환 서비스의 비즈니스 모델을 도입할 수 있다.In particular, the battery module 121 of the center-side battery storage space 111 used as a module for peak power can be detached more easily. 109) is equipped with an optional detachable inlet equipped with a locking device to enhance the convenience of adding and replacing batteries and providing after-sales services after the vehicle is shipped, and battery charging is performed by detaching and detaching the module 121 unit or charging exchange service business model can be introduced.

이때, 배터리모듈(121) 탈착용 인입부는 전후방 테두리비드부(106B)의 웨브(156)에 배터리 모듈(121)의 직경과 같은 크기의 모듈인출구(124)와 모듈마개부(128)를 웨브의 두께와 동일하게 너트와 볼트형으로 제작하여 나사(screw)방식의 체결구조를 갖게 하면 배터리 모듈(121)을 수납한 후 마개부(128)를 웨브의 모듈인출구(124)에 되메우는 방식으로 웨브의 응력집중도를 개선한다.At this time, the inlet for detaching the battery module 121 connects the module outlet 124 and the module plug 128 of the same size as the diameter of the battery module 121 to the web 156 of the front and rear edge bead parts 106B of the web. If it is manufactured in the same thickness as the nut and bolt type and has a screw type fastening structure, the battery module 121 is accommodated and then the stopper 128 is backfilled into the module outlet 124 of the web. improve the stress concentration of

상기 배터리모듈(121)은 배터리소켓(122)과 배터리 콘센트(123)의 플러스(+)단자와 마이너스(-)단자가 요철(凹凸)형으로 체결되어 전원관리시스템(125)과 성형(star)방식으로 전원에 결선되며, 개별 콘센트(123)는 전원부의 주배전교환시스템(Main Distribution & Switching System, MDSS)(125)에 접속하여 배터리관리시스템(BMS)(129)와 중앙처리장치(CPU)의 통제로 충전과 방전, 회로차단, 센서신호(온도, 과전류, 과전압 등) 감지 등을 각기 모듈별로 제어하게 함이 바람직하다.The battery module 121 is connected to the power management system 125 and the power management system 125 and the positive (+) and negative (-) terminals of the battery socket 122 and the battery outlet 123 in a concave-convex shape. It is connected to the power source in this way, and the individual outlets 123 are connected to the Main Distribution & Switching System (MDSS) 125 of the power supply, and the battery management system (BMS) 129 and the central processing unit (CPU) are connected. It is desirable to control charging and discharging, circuit breaking, and sensing of sensor signals (temperature, overcurrent, overvoltage, etc.) for each module.

본 발명의 배터리 모듈(121)을 표준적인 중형 승용차와 21700 표준 원통형 배터리(21mm*70mm, 3.7V, 4.5 Ah)를 기준으로 계산하면 센터측 배터리수납공간(111)의 배터리모듈(121)은 102개 모듈(34모듈*3층개, 102*42셀=4,284셀)로 각 모듈당 42개 셀(300Cm/7=42셀)의 직렬접속으로 출력전압은 155.4V(42*3.7V)가 되며, 사이드측 배터리 수납공간(112)의 배터리모듈(121)은 72개 모듈(12 모듈*3층*좌우 각 1개, 72*26=1,872셀)로 각 모듈당 26 셀(182Cm/7=26셀)의 직렬접속으로 출력전압은 96.2 V(26셀*3.7V)가 되는 전원부는 총 174개(102+72) 모듈과 6,156개(센터-4,284 개 + 주변-1,872 개) 단위 셀로 전원부를 구성하여 최대 102.497 kWh(6,156개*3.7V*4.5Ah)의 용량을 갖게 되므로 1kWh당 5km 주행시 512km, 8km 주행시 820km의 주행거리를 갖게 된다.If the battery module 121 of the present invention is calculated based on a standard medium-sized passenger car and a 21700 standard cylindrical battery (21mm*70mm, 3.7V, 4.5 Ah), the battery module 121 of the center-side battery storage space 111 is 102 With one module (34 modules * 3 layers, 102 * 42 cells = 4,284 cells), the output voltage is 155.4V (42 * 3.7V) by serial connection of 42 cells (300Cm/7 = 42 cells) per module, The battery module 121 of the side battery storage space 112 has 72 modules (12 modules * 3 layers * 1 left and right, 72 * 26 = 1,872 cells), and 26 cells (182 cm / 7 = 26 cells) per module. ), the output voltage is 96.2 V (26 cells * 3.7 V), and the power supply consists of a total of 174 (102+72) modules and 6,156 (center - 4,284 + peripheral - 1,872) unit cells. It has a capacity of up to 102.497 kWh (6,156 units * 3.7V * 4.5Ah), so it has a driving range of 512 km at 5 km driving per 1 kWh and 820 km at 8 km driving.

상기 주배전교환시스템(MDSS)(125)은 N개의 입력과 M개의 출력선이 스위치로 연결되어 N×M개의 스위치 소자인 메트릭스 컨버터회로(matrix converter circuits)인 양방향 전력변환(Matrix Switching)기능을 갖는 전력용반도체소자(Power Semiconductor Devices, PSD)로 구성하여 스위칭 속도의 고속화, 고전압과 대전류 구동으로 고출력화와 제어회로를 단순화하는 것이 바람직하다.The main distribution switching system (MDSS) 125 is a two-way power conversion (Matrix Switching) function that is a matrix converter circuit (matrix converter circuits) of N × M switch elements by connecting N input and M output lines by a switch. It is desirable to configure a power semiconductor device (PSD) with a power semiconductor device (PSD) to increase the switching speed, increase the output by driving high voltage and large current, and simplify the control circuit.

주배전교환시스템(MDSS)(125)은 차량의 배터리관리스템(BMS), 중앙처리장치(CPU)의 제어명령으로 스위치소자를 개폐하여 개별 배터리모듈의 충전과 방전, 직병렬 회로를 구성하는 한편 모터 구동전원과 회생제동기능과 각종 전장장치(電裝裝置)의 전원공급 회로를 구성하는 핵심요소로 자동차의 안전운행을 위해 두 개(A/B)의 이중화된 듀플렉스(Duplex)체계의 병렬운전인 탠덤(Tandem)방식의 무정지(Fault Tolerant)시스템으로 운용함이 더욱 바람직하다. The main distribution switching system (MDSS) 125 opens and closes a switch element with a control command from the vehicle's battery management system (BMS) and central processing unit (CPU) to configure charging and discharging of individual battery modules, and a series-parallel circuit. Parallel operation of two (A/B) redundant duplex systems for safe operation of automobiles as a core element constituting the motor driving power and regenerative braking function and the power supply circuit of various electric devices It is more preferable to operate as a Fault Tolerant system of the in tandem method.

상기 주배전교환시스템(MDSS)(125)의 실제 산업응용은 배터리 모듈(121), 충전회로부(127), 모터부(13), 인버터 및 컨버터, 스마트카 인포테인먼트(Infotainment), 조향장치, 제동장치, 가속장치, 등화장치, 계기판(dashboard), 자율주행 시스템, 배터리관리시스템(BMS), 차량중앙처리장치(CPU) 등 모든 전장장치(電裝裝置)(126)의 구동전원 공급과 상호접속 및 전원회로의 절체접속과 유지보수 접속점을 제공하는 분배함으로 기능하며, CPU와 BMS 등 제어시스템과 데이터 통신으로 개별 배터리모듈(121)을 제어토록 하는데 있다.The actual industrial application of the main distribution exchange system (MDSS) 125 is a battery module 121, a charging circuit unit 127, a motor unit 13, an inverter and a converter, smart car infotainment, a steering device, a braking device. , an accelerator, a lighting device, a dashboard, an autonomous driving system, a battery management system (BMS), a vehicle central processing unit (CPU), etc. It functions as a distribution box that provides transfer connection and maintenance connection points of the power circuit, and controls the individual battery modules 121 through data communication with control systems such as CPU and BMS.

자동자의 긴 수명과 배터리의 수명(life cycle)동안 충방전이 수시로 발생하는 점을 고려할 때 배터리의 모듈별 실장은 물리적으로 모듈별 분리운영(예; 모듈별 방전 순서지정, 회생제동용 베터리 모듈 지정 등)이 가능함으로써 잘 설계된 주배전교환시스템(MDSS)(125)은 배터리셀(120)의 충전과 방전 횟수를 줄여 고가 배터리의 수명을 연장할 수 있는 중요한 요소기술로 전기자동차의 운행비용 혹은 총소유비용(TCO)을 절감할 수 있는 도구로 활용할 수 있다.Considering the long lifespan of an automobile and the fact that charging and discharging occur frequently during the life cycle of the battery, the battery module mounting is physically separate operation for each module (e.g., designating the discharging sequence for each module, designating the battery module for regenerative braking) etc.), a well-designed main distribution and exchange system (MDSS) 125 is an important element technology that can extend the life of an expensive battery by reducing the number of charging and discharging of the battery cell 120. It can be used as a tool to reduce the cost of ownership (TCO).

예로서 모터(13)구동과 전장장치(126) 전원 공급을 모듈별로 모터와 전장회로 등의 방전회로에 순차적으로 직렬 할당하면 배터리 방전 횟수를 대폭 줄이고 과방전과 과충전을 배터리모듈(121)별로 제어하여 보호할 수 있어 병렬 할당 방식에 비해 배터리셀(120)의 수명(life cycle)을 대폭 연장할 수 있게 된다.For example, if the motor 13 drive and the power supply of the electric device 126 are sequentially assigned to the discharge circuits such as the motor and the electric circuit for each module in series, the number of times of battery discharge is greatly reduced and overdischarge and overcharge are controlled for each battery module 121. Since it is possible to protect the battery cell 120 compared to the parallel allocation method, it is possible to significantly extend the life cycle of the battery cell 120 .

또한, 충전시에도 방전된 모듈만 충전회로부(127)에 접속하여 반복되는 충전 횟수를 대폭 줄여 개별 모듈의 배터리셀(120) 수명을 연장함으로써 장기간의 운용지출(OPEX, Operating Expenditure)비용과 자동차 소유기간의 총소유비용(Total cost of ownership, TCO)을 줄이는 한편, 급속충전과 완속충전의 소요시간 단축하여 운전자의 불편해소와 편의를 증진할 수 있다.In addition, even during charging, only the discharged module is connected to the charging circuit unit 127 to greatly reduce the number of repeated charging and extend the battery cell 120 lifespan of each module, thereby reducing OPEX (Operating Expenditure) cost and vehicle ownership. It can reduce the total cost of ownership (TCO) and reduce the time required for fast charging and slow charging, thereby reducing driver discomfort and enhancing convenience.

현재 82% 운전자의 하루 자동차 평균 주행거리는 64km이며, 51%는 30km 이내로 전지의 용량과 기술 발전 속도를 고려할 때 충전 인프라만 갖추어진다면 BEV나 PHEV의 확산이 가속되리라는 것을 예측할 수 있으므로 본 발명의 분리형 배터리 모듈(121)과 실장방법은 고가의 배터리셀(120)을 운전자의 수요에 맞추어 초근거리, 근거리, 중거리, 장거리, 초장거리 등으로 조합할 수 있다. Currently, 82% of drivers have an average daily driving distance of 64 km, and 51% are within 30 km. Considering the battery capacity and the speed of technological development, it can be predicted that the proliferation of BEVs or PHEVs will accelerate if only charging infrastructure is equipped, so the removable battery of the present invention The module 121 and the mounting method may combine the expensive battery cells 120 into ultra-short-distance, short-range, medium-distance, long-distance, and ultra-long distances according to the driver's demand.

또한 자동차와 전지(배터리)를 분리하는 유통 채널은 자동차 초기 구매가격을 획기적으로 낮추어 소비자들이 필요시 배터리를 추가로 구매하거나 임대하여 비용부담을 낮추거나, 배터리 충전소, 주차장, 편의점 등의 서비스 업소에서 충전된 배터리를 대여하거나 교환하여 탈착(脫着)할 수 있는 배터리 모듈실장 방법은 충전대기 시간을 획기적으로 단축하는 등의 다양한 비즈니스 모델의 채용이 가능하다.In addition, the distribution channel that separates the car and the battery (battery) dramatically lowers the initial purchase price of the car, thereby reducing the cost burden by purchasing or renting additional batteries if necessary. The battery module mounting method, which can be detached by renting or exchanging charged batteries, can be adopted in various business models such as dramatically shortening the waiting time for charging.

실시예 3. “동력원”인 (직렬)모터부 실장방법Example 3. Mounting method of a (series) motor unit as a “power source”

실시예 3는 실시예1의 “편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis)”(10)의 중심축선상에 격납되는 모터부(13)에 관한 것으로 도 8은 모터부의 단면도, 도 12는 직렬모터부 실장 형상도, 도 13은 정합기어부와 차동기어부의 형상을 예시한다. Embodiment 3 relates to a motor unit 13 stored on the central axis of a “flatform chassis” 10 of Embodiment 1. Fig. 8 is a cross-sectional view of the motor unit, and Fig. 12 is a series A motor unit mounting shape diagram, FIG. 13 exemplifies the shapes of the matching gear unit and the differential gear unit.

본 발명의 장점을 최대한 살릴 수 있는 모터는 기존의 전통적인 방사형(radial type) 모터가 아니라 중심축을 따라 로터(Rotor)와 스테이터(Stator)가 교호하는 비교적 소구경의 크기를 갖는 장축 형상의 중공축 직렬모터(130)가 바람직하며, 그 구체적 사례는 “특허출원번호 10-2017-0104227, 양정현파 중공축(中空軸)형의 직렬 전자기(電磁氣) 회전체”를 들 수 있다. The motor that can take full advantage of the advantages of the present invention is not a conventional conventional radial type motor, but a long-axis hollow shaft series with a relatively small diameter in which a rotor and a stator alternate along a central axis. The motor 130 is preferable, and a specific example thereof is “Patent Application No. 10-2017-0104227, a positive sinusoidal hollow shaft type series electromagnetic rotating body”.

상기 특허출원된 발명은 종래 전자기 회전체 기술의 문제점을 해소할 수 있는 방안으로 로터(Ro)와 스테이터(St)가 중공축(中空軸, hollow shaft) 혹은 공심축에 수직으로 교호(交互)하는 직렬 전자기(電磁氣) 회전체를 제공한다. The patented invention is a method that can solve the problems of the conventional electromagnetic rotating body technology, in which the rotor (Ro) and the stator (St) alternate perpendicularly to a hollow shaft or an air core shaft. Provided is a series electromagnetic rotating body.

특히 회전축으로 중공축을 채택하여 물리적인 축이 제거되는 가상축(virtual shaft) 형태의 회전체 형상을 갖는 진보성과 중공축을 통로로 하는 열린 냉각계통을 제공하고, 회전체의 관성 모멘트(I) 증대시켜 모터(유도기)의 기계 토크와 발전기(동기기)의 전기 에너지 출력을 향상시키는 한편 고 비용과 고 중량의 회전축을 제거하여 경제성을 높일 수 있는 내용이다. In particular, by adopting a hollow shaft as a rotating shaft, it provides an open cooling system with a rotational body shape in the form of a virtual shaft from which a physical shaft is removed, and an open cooling system using the hollow shaft as a passage, and increases the moment of inertia (I) of the rotating body. It is the content that can improve the mechanical torque of the motor (induction machine) and the electrical energy output of the generator (synchronous machine), while improving economic efficiency by eliminating the high cost and heavy rotation shaft.

중공축(hollow shaft) 회전체는 단위 면적(A)과 질량(M)에서 관성 모멘트(I)는 속이 꽉 찬 중실축(solid shaft) 대비 11.11~25%가 증대되고, 자기폐회로를 구성하여 자기력선이 양방향으로 코일부에 쇄교하는 구조로 22.22 ~ 50%의 출력 효율 증대 요인을 갖고 있으며 이하 6극형 외경 반지름 60mm의 중공축직렬모터(130)를 기준으로 실시예를 열거한다.In a hollow shaft rotating body, the moment of inertia (I) in unit area (A) and mass (M) is increased by 11.11 to 25% compared to a solid shaft with a full body, and magnetic field lines are formed by configuring a magnetic closed circuit. The structure that links the coil unit in both directions has a factor of increasing output efficiency of 22.22 to 50%, and the following examples are listed based on the 6-pole type hollow shaft serial motor 130 having an outer diameter of 60 mm.

상기 중공축 직렬모터(130)를 동력원으로 활용하기 위해서 실시예1의 “표준형”의 편평형차대(扁平型車臺)형상에서 기술한 양정현파중공관(104)을 모터부(13)의 격납공간으로 섀시(10)의 중심축선상에 안치하면, 동일 체적의 편평관보다 π배 확장되는 단면적과 관의 원주방향으로 포물선 형상의 주름이 연속으로 반복되는 형상을 갖게 되어 최대허용 굽힘응력(σx, bending stress)을 갖는 완전응력보(fully stressed beam)의 기능이 발현되어 주름과 좌굴을 방지하고, 개선된 인장, 비틀림(Torsion), 굽힘, 압축 강도를 시현할 수 있다.In order to utilize the hollow shaft series motor 130 as a power source, the double sinusoidal hollow tube 104 described in the flat chassis shape of the “standard type” of Embodiment 1 is placed in the storage space of the motor unit 13 . When it is placed on the central axis of the chassis 10 as a , the function of a fully stressed beam having a bending stress is expressed to prevent wrinkles and buckling, and to exhibit improved tensile, torsion, bending and compressive strength.

상기 양정현파중공관(104)의 유효적절한 설계치수는 관의 반지름과 주름 개수만 정하면 라디안 값으로 주름의 크기를 간편하게 설정할 수 있고 본 발명의 활용예는 양의 정수인 완전수(perfect number) 중 최솟값인 ‘6’의 정수배(6*N)를 기준으로 산정하되 주름의 개수는 6극 모터를 기준으로 N값을 6으로 취하여 36개의 치(齒)를 갖는 양정현파중공관(104)을 모터부(13)를 격납하는 공간으로 삼는다.The effective and appropriate design dimensions of the double sine wave hollow tube 104 can easily set the size of the wrinkles in radians if only the radius and number of wrinkles of the tube are determined. Calculated based on an integer multiple (6*N) of '6', but the number of corrugations is a bi-sine wave hollow tube 104 having 36 teeth by taking the N value as 6 based on a 6-pole motor. (13) is used as a storage space.

상기 중공관 내부에 형성되는 36개의 치(齒)인 음정현파 요(凹)홈은 충격절연용패드(139) 12개, 모터코일가이드 12개, 수랭식 냉각시스템(148) 파이프 6개, 공랭식 냉각시스템(147)의 공기배기구(142) 6개를 수납하는 공간으로 활용하여, 모터부(13) 체결과 모터부 코일의 배선 및 냉각 시스템용 배관을 모두 중공관 내부의 음정현파 요(凹)홈에 수납하여 별도 체결부와 배선 및 배관부를 제거한다. The 36-tooth negative sine wave concave grooves formed inside the hollow tube have 12 shock insulation pads 139, 12 motor coil guides, 6 water cooling system 148 pipes, and air cooling. Utilizing the space for accommodating 6 air exhaust ports 142 of the system 147, the motor unit 13 fastening, the wiring of the motor unit coil, and the cooling system piping are all installed in a hollow sine wave groove inside the hollow tube. Remove the separate fastening part, wiring and piping part by storing it in the .

상기 내부 홈의 지름을 10mm로 하면 내부 홈 원점의 중선 반지름 값은 65mm, 반경 65mm 원주면에 외접하는 정36각형 한 변 길이는 11.3446mm(2π*65mm/36)가 되고, 내부 홈의 지름(D-10mm)과의 차이 값인 1.3446mm를 연접하는 주름간 간격인 턱의 폭 값으로 하면 모터부(13) 외경 원주면에 36개의 톱니를 갖는 요철(凹凸)홈을 형성하여 체결부와 배선 및 배관 공간을 확보할 수 있다.If the diameter of the inner groove is 10 mm, the median radius value of the origin of the inner groove is 65 mm, and the length of one side of the regular 36 polygon circumscribed on the circumference of the inner groove is 11.3446 mm (2π * 65 mm/36), and the diameter of the inner groove ( D-10mm) and 1.3446mm as the value of the jaw width, which is the gap between the connecting wrinkles, a concave-convex groove having 36 teeth is formed on the outer diameter circumferential surface of the motor unit 13, and the fastening part and wiring and Piping space can be secured.

충격절연용패드, 모터코일가이드, 수랭식 파이프, 공랭식 공기배기구를 수납하는 36개 톱니를 원주길이(2πR)방향으로 형성하여 요철(凹凸)홈을 구비할 때, 톱니(홈)의 높이는 주름반경 5mm에서 1mm를 제거한 4mm 높이로 하여 모터부와 중공관 톱니 사이에 2mm 공극을 확보함으로써 모터삽입 공정과 모터와 바퀴를 포함한 섀시의 진동허용 공간으로 삼는 것이 더욱 바람직하다.When 36 teeth housing the shock insulation pad, motor coil guide, water-cooled pipe, and air-cooled air exhaust port are formed in the circumferential length (2πR) direction to provide a concave-convex groove, the height of the teeth (groove) is 5mm in wrinkle radius It is more preferable to use it as a space to allow vibration of the chassis including the motor and wheels in the motor insertion process and by securing a 2mm gap between the motor part and the hollow tube teeth by setting the height to 4mm by removing 1mm from the motor.

상기 직렬모터(130)를 양정현파중공관(104)에 격납할 때, 감쇠작용이 뛰어나 진동과 충격을 잘 흡수하는 점탄성 물질로 탄성중합체인 합성고무나 자연고무로 만든 원통형 고무줄 형상의 진동 혹은 충격절연용패드(isollator)(139)를 구비하여, 모터부(13) 요(凹)홈(138)과 양정현파중공관(104) 내측 음정현파 요(凹)홈 사이공간에 삽입하여 모터부(13)를 격납하되, 패드의 수는 모터부(13) 수랭식 냉각시스템(148) 파이프 좌우 1개씩 총 12개를 충격절연과 지지부로 확보한다.When the serial motor 130 is housed in the sine wave hollow tube 104, it is a viscoelastic material that has excellent damping action and absorbs vibration and shock well. An insulating pad (isollator) 139 is provided, and the motor unit 13 is inserted into the space between the concave groove 138 and the positive sinusoidal wave hollow tube 104 inner negative sinusoidal wave concave groove to insert the motor unit ( 13), but the number of pads secures a total of 12 as shock insulation and support parts, one on each left and right of the motor part 13, water-cooled cooling system 148 pipe.

이때, 충격절연용 패드(139)의 굵기는 탄성 압축용량을 확보할 수 있는 방안으로 지름 직경 10mm(1Cm)의 √2배(1.4142) 굵기의 원통형 패드를 구비하여, 모터부(13)의 요(凹)홈(138)과 양정현파 중공관(104)의 음정현파 홈에 삽입하여 모터부(13)를 양정현파중공관(104)에 격납하고 섀시(10)에 고정하여 진동과 충격을 흡수하여 감쇠시킨다.At this time, the thickness of the shock insulation pad 139 is provided with a cylindrical pad with a thickness of √2 times (1.4142) of a diameter of 10 mm (1 Cm) in a way to secure elastic compression capacity, and the yaw of the motor unit 13 The (凹) groove 138 and the positive sinusoidal wave hollow tube 104 are inserted into the negative sinusoidal wave groove to store the motor 13 in the positive sinusoidal hollow tube 104 and fixed to the chassis 10 to absorb vibration and shock. to attenuate

패드의 고정방법은 패드의 한 단을 고정하고 길이 방향으로 잡아당겨 패드의 굵기를 축소시키는 인장(引張)방법으로 요(凹)홈에 삽입한 후 이완(弛緩)하여 탄성을 회복시키는 방법으로 모터부(13)의 위치를 고정하면, 응력집중과 전단을 야기하는 볼트나 쐐기와 같은 부품이 없어도 손쉽게 모터부(13)를 고정할 수 있으며, 모터의 회전진동과 바퀴의 구름진동을 상호간 절연(isolation)시켜 진동으로 인한 모터부와 섀시 구조물의 피로를 감소시킬 수 있게 된다.The pad fixing method is a tensile method that reduces the thickness of the pad by fixing one end of the pad and pulling it in the longitudinal direction. If the position of the part 13 is fixed, the motor part 13 can be easily fixed without parts such as bolts or wedges that cause stress concentration and shear, and the rotation vibration of the motor and the rolling vibration of the wheel are isolated ( isolation) to reduce the fatigue of the motor part and chassis structure due to vibration.

이와 더불어 자동차의 동력계통(power train)을 형성하기 위해서는 바퀴축과 직교하는 모터의 회전축을 접속할 때 모터의 높은 회전수의 감속과 높은 효율의 구동력 전달 및 바퀴와 모터 구동축의 진동, 비틀림, 굽힘을 받아주는 적절한 기어부와 베어링부를 구비하여야 한다.In addition, in order to form the power train of an automobile, when the rotation shaft of the motor orthogonal to the wheel shaft is connected, the high rotation speed of the motor and high efficiency driving force transmission and vibration, torsion, and bending of the wheels and the motor drive shaft are reduced. Appropriate gears and bearings should be provided.

본 발명은 신뢰성이 입증되고 대량생산이 가능한 차동기어부(differential gear)(136)를 모터부 구동축(137)과 바퀴 구동축(108)을 연결하는 동력전달장치로 삼으며, 동력전달의 효율 제고와 바퀴 구동축(108)의 진동과 외력을 격리하여 완화할 목적으로 더블헬리컬기어(double helical gear)(133)와 보조 회전축(Aux. shaft)(134)으로 구성되는 정합기어부(matching gear)(132)를 안치한다.The present invention uses a differential gear 136 that has proven reliability and can be mass-produced as a power transmission device that connects the motor drive shaft 137 and the wheel drive shaft 108, and improves the efficiency of power transmission and For the purpose of isolating and mitigating the vibration and external force of the wheel drive shaft 108, a matching gear part 132 comprising a double helical gear 133 and an auxiliary rotation shaft 134. ) is placed

정합기어부(132)는 차동기어부(136)의 링기어(ring gear, G)로 동력을 전달하는 구동피니언(drive pinion, D)(135)으로 동력을 전달할 때, 비틀림각 방향이 서로 반대인 한 쌍의 헬리컬 기어를 조합하여 축방향 하중과 외력을 제거하는 더블헬리컬기어(133)와 기어 축인 보조 회전축(Aux. shaft)(134)으로 구성하여, 모터부(13)와 바퀴부(113, 114)를 분리하여 모터 구동축(137)의 원점O 인상(引上), 일정비율의 감속효과, 부하 임피던스(load impedance, Z) 정합으로 기어부 구동의 효율성 증대, 소음과 진동을 감소시켜 운전의 정숙성을 개선한다.When the matching gear unit 132 transmits power to a drive pinion (D) 135 that transmits power to a ring gear (G) of the differential gear unit 136, the torsion angle directions are opposite to each other. It is composed of a double helical gear 133 that removes axial load and external force by combining a pair of helical gears, and an auxiliary rotation shaft (Aux. , 114) to raise the origin O of the motor drive shaft 137, the reduction effect of a certain ratio, and the matching of the load impedance (Z) to increase the efficiency of driving the gear unit and reduce noise and vibration improve the quietness of

상기 정합기어부(132)와 연동되는 차동(differential)기어부(136)는 자동차의 선회시나 도로 조건이 불량할 때 좌우 차륜의 회전수를 다르게 하는 동력분배 장치로 그 작동원리는 널리 공지되고 활용되고 있어 상세한 내용은 생략하며, 본 발명은 직렬모터(130)와 바퀴 구동축(108)이 직교하는 위치에 구동기어 인출구(Outlet)(131)를 필요에 따라 전륜측, 후륜측 혹은 전후륜측에 구비하고 정합기어부(132)와 차동기어부(136)를 1개 혹은 2개를 안치함으로써 1개의 모터로 전륜구동, 후륜구동, 사륜구동을 조합할 수 있는 확장성과 단순성을 갖게 된다.The differential gear unit 136 interlocked with the matching gear unit 132 is a power distribution device that varies the number of rotations of the left and right wheels when the vehicle is turning or when road conditions are poor. In the present invention, the drive gear outlet 131 is installed at a position where the series motor 130 and the wheel drive shaft 108 are orthogonal to each other, and the front wheel side, the rear wheel side, or the front and rear wheel sides as needed It has expandability and simplicity that can combine front-wheel drive, rear-wheel drive, and four-wheel drive with one motor by mounting one or two matching gear parts 132 and differential gear parts 136 .

이외 자동차 구조용 프레임인 섀시부(10)에 장착되는 차륜(113, 114), 현가장치, 조향장치, 범퍼, 도어, 펜더, 시트, 등화와 조명 등의 부속장치들이 차대와 차체를 구성하는 중요한 요소로 실제 산업상으로 이용 가능한 제조나 조립방법 등에 관한 다른 실시예가 요구되나 이는 본 발명의 범위를 벗어나고 편평형차대(10)의 보강용 비드부(105)와 WF보 형상의 테두리보(106)에 볼트, 리벳체결이나 용접으로 용이하게 안치할 수 있으므로 생략한다.In addition, accessories such as wheels 113 and 114, suspensions, steering devices, bumpers, doors, fenders, seats, lights, and lighting mounted on the chassis 10, which are frames for automobile structures, are important elements constituting the chassis and body. As a result, another embodiment regarding a manufacturing or assembly method that can actually be used industrially is required, but this is outside the scope of the present invention and bolts to the bead part 105 for reinforcement of the flat chassis 10 and the rim beam 106 in the shape of a WF beam. , is omitted because it can be easily installed by fastening rivets or welding.

실시예 4. 배터리 냉각시스템 솔루션Example 4. Battery Cooling System Solution

실시예 4는 본 발명의 배터리 냉각계통에 관한 것으로 도 14는 배터리냉각시스템 계통도, 도 15는 공랭식과 수랭식 및 상변화 냉각방식별 형상을 예시한다. Embodiment 4 relates to a battery cooling system of the present invention, and FIG. 14 is a schematic diagram of a battery cooling system, and FIG. 15 is an air cooling type, a water cooling type, and a shape for each phase change cooling method.

전기자동차의 배터리셀(120)은 차량부품 중에서 가장 비싼 부품으로 배터리 성능은 차량의 수명과 직결되고 차량 성능과 연비개선과 기능저하, 수명단축, 품질저하를 예방하는 한편, 배터리의 과열로 열폭주(Thermal Runaway)이 발생되어 폭발과 연소사고로 이어지는 것을 방지하기 위해 보통 자연냉각 혹은 피동냉각(passive cooling)이나 능동냉각(active cooling) 또는 부가적인 냉각방식과 열제어 관리시스템이 필요하다. The battery cell 120 of an electric vehicle is the most expensive part among vehicle parts, and the battery performance is directly related to the lifespan of the vehicle. Natural cooling, passive cooling, active cooling, or additional cooling method and thermal control management system are usually required to prevent thermal runaway from occurring and leading to explosion and combustion accidents.

현재 전기자동차용 리튬이온전지는 에너지 밀도가 높고 셀 당 전압이 니켈계 전지에 비해 3배 이상 크나 액체 또는 겔타입 전해질을 쓰는 특성상 발화 및 폭발의 위험성, 낮은 내충격성 등으로 안전성에 대한 태생적인 한계를 가지고 있으며, 안전성을 확보하기 위해 과충전, 과전압, 과전류 방지를 위한 보호회로를 구비하는 한편, 안전성이 강조되는 자동차의 경우 기구적인 보완책과 효율적인 냉각 솔루션이 반드시 필요하다.Currently, lithium ion batteries for electric vehicles have high energy density and voltage per cell more than three times higher than that of nickel-based batteries. In order to secure safety, a protection circuit is provided to prevent overcharging, overvoltage, and overcurrent, while, in the case of automobiles where safety is emphasized, mechanical supplementary measures and efficient cooling solutions are absolutely necessary.

배터리의 온도는 성능과 수명에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나로대용량의 전력원이나 리튬 이온 배터리 팩의 셀 밀도 증가는 과부하에 따른 발열문제의 주요한 요인으로 배터리의 적정 운전 온도보다 높은 60℃ 이상 발열되는 것을 제어할 필요가 있어 효과적이고, 간단하며 저가의 냉각솔루션은 전기자동차에 있어 필수적인 요소이다.Battery temperature is one of the most important factors influencing performance and lifetime Effective, simple and low-cost cooling solutions are essential for electric vehicles because they need to control what is happening.

일반적인 열전달 과정은 열의 이동을 나타내는 경로함수로 고체 내부(자유전자, 격자 떨림 등)의 열전달 과정인 열전도(conduction) 현상은 푸리에 법칙(Fourier’s law)이 적용되고, 유체(액체, 기체) 유동에 의한 열전달 과정인 열대류(convection)는 뉴턴 법칙 (Newton’s Law), 빛이나 전자파에 의한 열전달 과정인 열복사(radiation)는 스테판 볼즈만 법칙(Stefan-Boltzmann' law)이 적용된다.The general heat transfer process is a path function representing the movement of heat, and Fourier's law is applied to conduction, which is a heat transfer process inside a solid (free electrons, lattice vibration, etc.), and Newton's Law, which is a heat transfer process, applies Newton's Law, and Stefan-Boltzmann's law applies to radiation, a heat transfer process by light or electromagnetic waves.

고체 내부의 열전달 과정인 전도(conduction)와 유체 흐름의 복합적 효과인 대류(convection)는 본 발명의 중간층(core)(102)인 세심관(100)과 보조채움관(101) 및 양면 바깥층(face)(103)인 판재의 재질과 형상에 관련되는 주요한 경로함수이며, 이와 관련된 푸리에 열전도 법칙은 아래와 같다.Conduction, which is a heat transfer process inside a solid, and convection, which is a combined effect of fluid flow, is the core 102 of the present invention, the concentric tube 100, the auxiliary filled tube 101, and both sides of the outer layer (face). )(103) is the main path function related to the material and shape of the plate, and the related Fourier heat conduction law is as follows.

Figure 112018118398104-pat00005
Figure 112018118398104-pat00005

상기 법칙에서 주어지는 바와 같이 본원 발명은 배터리셀(120)의 열전도 면적(A)이 섀시부(10) 전체면으로 배터리셀(120)이 고르게 분산 배치되며, 개별 배터리 모듈(121)이 세심관(100)에 개별적으로 수납됨으로써 중간층(core)인 세심관(100)과 보조채움관(101) 및 양면 바깥층(face)(103)을 방열판(heat sink)으로 병용이 가능하기 때문에 배터리가 좁은 장소에 밀집되는 기존 전기자동차의 파우치형 배터리팩이나 집합형 배터리팩 구성 방식과는 확연히 차별화됨을 알 수 있다.As given in the above law, in the present invention, the heat conduction area (A) of the battery cell 120 is evenly distributed over the entire surface of the chassis 10, and the individual battery module 121 is a fine tube ( By being individually housed in 100), it is possible to use the fine tube 100 as the core, the auxiliary filling tube 101, and the face 103 on both sides as a heat sink, so that the battery can be installed in a narrow place. It can be seen that it is clearly differentiated from the conventional pouch-type battery pack or aggregate-type battery pack construction method of densely populated electric vehicles.

이에 더하여 전도에 의해 이동하는 열량(Qcd)증대를 위해 배터리를 수납하는 세심관(100)과 세심관 사이 삼각형 빈공간(145)과 양면 바깥층(103) 사이공간에 보조 채움관(101)을 삽입하여 열전도와 열대류 면적을 더욱 확장하는 방식을 채택하며, 배터리를 수납하는 외경지름 25mm의 세심관(100)과 보조채움관(101) 재질은 열전도 계수(k)가 높은 알루미늄 합금(k=237W/m·k)이 더욱 바람직하다.In addition, in order to increase the amount of heat (Qcd) moved by conduction, the auxiliary filling tube 101 is inserted in the space between the triangular empty space 145 between the concentric tube 100 and the concentric tube and the outer layer 103 on both sides to accommodate the battery. Thus, it adopts a method to further expand the area of heat conduction and heat convection, and the material of the thin tube 100 with an outer diameter of 25 mm and the auxiliary filling tube 101 housing the battery is an aluminum alloy (k = 237W) with a high thermal conductivity coefficient (k). /m·k) is more preferable.

방열판(144) 면적을 단면 기준으로 살펴보면, 세심관(100)과 세심관 사이 삼각형 빈공간의 둘레(circumference)는 P=αR1+βR2+γR3로 그 값은 π이므로 본 발명의 25 mm 세심관(100)의 빈공간 둘레는 39.26(12.5π)mm의 방열면적과 보조채움관(101)의 원주 둘레(2πR)는 12.12(2π*1.93)mm, 양면의 방열면적은 24.25mm 가 확보되어 도합 63.52mm로 확장됨으로써, 세심관(100) 반경(R: 12.5mm)대비 약 1.62π(5.08)배의 방열면적이 확보되며 필요시 보조채움관(101)의 형상을 프로파일 단면으로 채택하면 방열면적(A)을 더욱 확대할 수 있다.Looking at the area of the heat sink 144 as a cross-sectional standard, the circumference of the triangular empty space between the concentric tube 100 and the concentric tube is P = αR1 + βR2 + γR3, and since the value is π, the 25 mm fine tube of the present invention ( 100) has a heat dissipation area of 39.26 (12.5π) mm, a circumference (2πR) of the auxiliary filling tube 101 is 12.12 (2π * 1.93) mm, and a heat dissipation area on both sides is 24.25 mm, for a total of 63.52 By extending to mm, the heat dissipation area of about 1.62π (5.08) times the radius (R: 12.5mm) of the fine tube 100 is secured, and if necessary, the heat dissipation area ( A) can be further enlarged.

또한, 전도열전달률(Qcd)을 크게 하는 통풍대책으로 배터리 수납공간인 세심관(100) 외부와 보조 채움관(101)과 외부 대기간 “열교환통로”를 구비하여 세심관(100) 사이 삼각형 빈공간의 온도(△Tinner)와 외부대기 온도(△Touter)차이를 활용한 자연통풍과 자동차 주행에 따른 공기유동을 활용한 ‘자연대류 방식의 열교환’ 및 필요시 외부 전원 투입으로 열교환이 발생하는 강제 통풍방식의 공랭식(air cooling) 냉각시스템(147)을 기본 냉각방식으로 채택한다.In addition, as a ventilation measure to increase the conduction heat transfer rate (Qcd), a triangular empty space between the fine tube 100 by providing a “heat exchange passage” between the outside of the concentrator tube 100, which is the battery storage space, the auxiliary filling tube 101, and the external atmosphere. 'Natural convection heat exchange' using natural ventilation using the difference in temperature (△Tinner) and external ambient temperature (△Touter) and air flow following vehicle driving, and forced ventilation where heat exchange occurs by inputting external power if necessary An air cooling type cooling system 147 of the method is adopted as a basic cooling method.

상기 공랭식 냉각시스템(147)은 열교환채널(통로)인 공기흡입구(141)와 공기배기구(142)를 갖는 열교환튜브를 구비하고 냉각 공기유관(140)인 상기 보조채움관(101과 열교환 회로를 구성하되, 임펠러가 튜브 안에 설치되어 축 방향으로 기체를 송풍하는 튜브 축류송풍기(axial fan)(143)를 공기흡입구(141)와 공기배기구(142)에 추가한 공랭식 시스템으로 구성하여 배터리 온도 상승시에 온도센서의 신호를 받아 외부 에너지로 배기하는 강제 통풍방식으로 냉각효율을 증대한다.The air-cooled cooling system 147 includes a heat exchange tube having an air intake 141 and an air exhaust port 142 as a heat exchange channel (passage), and constitutes a heat exchange circuit with the auxiliary filling tube 101 as a cooling air oil pipe 140 . However, the impeller is installed in the tube and a tube axial fan 143 that blows gas in the axial direction is configured as an air cooling system in which the air intake 141 and the air exhaust port 142 are added. The cooling efficiency is increased by the forced ventilation method that receives the signal from the sensor and exhausts it with external energy.

상기 공랭식 냉각시스템(147)의 효율을 더욱 개선하는 수랭식 냉각방식 혹은 상변화물질(phase change material, PCM)냉각방식은 보조채움관(101)을 냉각 공기유관(140)으로 하고 배터리를 수납하는 세심관(100)과 보조채움관(101)사이의 삼각형 빈공간에 냉각수(145)로 물을 주입하는 수랭식(water cooling) 냉각시스템(148)이나 파라핀(paraffin), 이온화합물 등의 상변화물질(146)을 주입하여 축열과 방열의 효과를 더욱 개선하는 상변화물질 냉각시스템(148)의 하이브리드 냉각방식이다.The water-cooled cooling method or phase change material (PCM) cooling method that further improves the efficiency of the air-cooled cooling system 147 uses the auxiliary filling tube 101 as the cooling air oil tube 140, and is meticulous to accommodate the battery. A water cooling cooling system 148 that injects water as cooling water 145 into the triangular empty space between the tube 100 and the auxiliary filling tube 101 or a phase change material such as paraffin or ionic compound ( 146) is a hybrid cooling method of the phase change material cooling system 148 that further improves the effects of heat storage and heat dissipation.

상기 방식의 특징은 냉각수(145)로 비열이 높은 물(1cal/g℃) 혹은 파라핀과 같은 상변화물질이(PCM)(146)이 냉각채널 사이를 유동하는 것이 아니라 열용량이 작고 열전도율이 낮은 공기(0.31kcal/Nm³℃)를 보조채움관(101)으로 유동시켜 공기유관(140)을 냉각시키고, 냉각된 공기유관이 배터리셀(120)과 냉각수(145) 혹은 상변화물질(146)의 열을 흡수하여 열교환이 이루어지는 냉각방식으로 하고 이 때 열교환된 배터리셀(120)의 폐열은 외부대기로 배출시키거나 자동차 공조(Heating, Ventilation, Air Conditioning, HVAC) 시스템에 재활용 함으로써 냉각효율을 향상시키는 것이다.The characteristic of this method is that water with high specific heat (1cal/g℃) or a phase change material such as paraffin (PCM) 146 as the cooling water 145 does not flow between the cooling channels, but air with a small heat capacity and low thermal conductivity. (0.31 kcal/Nm³ ℃) flows into the auxiliary filling pipe 101 to cool the air oil pipe 140, and the cooled air oil pipe heats the battery cell 120 and the cooling water 145 or the phase change material 146. It is a cooling method that absorbs and heat exchanges, and at this time, the waste heat of the heat-exchanged battery cell 120 is discharged to the outside atmosphere or recycled to the automobile air conditioning (Heating, Ventilation, Air Conditioning, HVAC) system to improve the cooling efficiency. .

기본 공랭식 냉각시스템(147)과 병행하여 보조채움관(101)을 냉각 공기유관(14)으로, 보조채움관(101)과 세심관(100) 사이 삼각형 빈공간을 물 또는 상변화 물질(146)을 주입하는 하이브리드 냉각방식의 잠열저장 시스템은 열에너지 저장의 효과적인 방법으로, 물과 PCM이 지니고 있는 높은 잠열로 배터리에서 발생하는 다량의 열을 흡수하여 방출하는 히트 싱크의 역할로 높은 에너지저장 밀도와 저장된 에너지를 방출하는 등온적 저장과정을 갖는 장점을 가지게 된다.In parallel with the basic air-cooled cooling system 147, the auxiliary filling pipe 101 is a cooling air oil pipe 14, and the triangular empty space between the auxiliary filling pipe 101 and the fine pipe 100 is filled with water or a phase change material 146. A hybrid cooling latent heat storage system that injects a It has the advantage of having an isothermal storage process that releases energy.

본 발명의 냉각 시스템(14)을 정리하면 편평형차대(10)는 섀시 전체면으로 배터리셀(120)을 고르게 분산 배치하여 배터리가 밀집되는 기존 파우치형 배터리 혹은 집합형 배터리 팩보다 열집중도를 현저히 낮추며, 배터리셀을 세심관(100)에 개별적으로 수납함으로써 중간층(102)인 세심관(100)과 보조 채움관(101) 및 양면바깥층(face)(103)을 방열판(144)으로 병용하여 세심관(100) 반경(R)대비 약 1.62πR(5.08)배 이상의 방열면적이 확보되어, 섀시 전체면적을 배터리의 발열에 따른 열전도와 대류를 확산시키는 방열판(144)으로 활용하는 형상을 갖게 된다.When the cooling system 14 of the present invention is summarized, the flat undercarriage 10 evenly distributes the battery cells 120 over the entire surface of the chassis to significantly lower the heat concentration than the conventional pouch-type battery or integrated battery pack in which the batteries are dense. , by individually accommodating the battery cells in the fine tube 100, the intermediate layer 102, the fine tube 100, the auxiliary filling tube 101, and the both sides outer layer (face) 103 together as a heat sink 144, the fine tube (100) A heat dissipation area of about 1.62πR (5.08) times or more compared to the radius (R) is secured, and the entire chassis area is used as a heat sink 144 to diffuse heat conduction and convection according to the heat of the battery.

또한 외부대기 유동의 공랭식냉각(147)을 기반으로, 냉매로 냉각수(145)를 주입하는 수랭식냉각(148) 및 파라핀 등을 활용한 상변화물질(146)을 활용한 상변화냉각(149)은 자연대류와 강제송풍방식인 공랭식, 수랭식 및 상변화물질 냉각방식을 조합하는 삼원냉각의 하이브리드 냉각방식을 제공하여 고가인 배터리의 열응력 감소, 방전시간 증가, 사이클 수명연장 등의 개선점을 갖게 된다. In addition, based on the air-cooled cooling 147 of the external atmospheric flow, the water-cooled cooling 148 that injects the coolant 145 as a refrigerant and the phase change cooling 149 using a phase change material 146 using paraffin, etc. By providing a hybrid cooling method of three-way cooling that combines natural convection and forced air cooling, which is air cooling, water cooling, and phase change material cooling, it has improvements such as reducing thermal stress of expensive batteries, increasing discharge time, and extending cycle life.

실시예 5. 섀시외장형 모터의 편평형차대Example 5. Flat undercarriage of out-of-chassis motor

본 발명의 제5측면은 실시예 1의 자동차 섀시 프레임의 표준적인 단면형상에서 자동차의 동력원인 모터부를 양정현파 중공관에 격납하지 않고 섀시의 외부에 안치하는 것에 관한 것으로, 실제 산업상 이용에서는 소구경 직렬모터가 아닌 대구경 혹은 대형의 방사형모터(Radial Motor)나 모터가 바퀴 내부에 위치하는 인휠모터(In-wheel Motor)에 적합한 실시예이다.A fifth aspect of the present invention relates to a motor unit that is a power source of a vehicle in a standard cross-sectional shape of the automobile chassis frame of Embodiment 1, and is placed outside the chassis without being stored in a double sinusoidal hollow tube, and in actual industrial use, This is an embodiment suitable for a large-diameter or large-diameter radial motor or an in-wheel motor in which the motor is located inside a wheel rather than a caliber serial motor.

통상적으로 전통적인 방사형모터는 구조적으로 로터와 스테이터가 회전축에 평행하게 배치되어 영구자석이나 전자석에서 생성되는 자기력선(magnetic flux)이 일 방향으로만 코일부에 쇄교하기 때문에 양방향으로 쇄교하는 직렬모터 대비시 상대적으로 소형화와 소구경화가 어려워 방사형모터는 일반적으로 대구경의 함체와 단축(短軸)의 형상을 갖게 되는 바, 이를 전기자동차에 적용할 경우 전륜(113) 혹은 후륜(114)측의 바퀴구동축(108)상에 모터를 안치하며, 사륜구동을 위해서는 전륜과 후륜 측에 각기의 모터를 설치하는 2모터 방식이 보편적이며, 인휠모터의 경우 사륜바퀴 각각에 4모터를 안치하게 된다. In conventional radial motors, structurally, the rotor and stator are arranged parallel to the axis of rotation, and magnetic flux generated from permanent magnets or electromagnets links the coil unit in only one direction. Because it is relatively difficult to miniaturize and harden small diameters, radial motors generally have a large-diameter enclosure and a single-axis shape. When applied to an electric vehicle, the front wheel 113 or rear wheel 114 side wheel drive shaft 108), and for four-wheel drive, a two-motor method in which each motor is installed on the front and rear wheels is common. In the case of an in-wheel motor, four motors are placed on each of the four wheels.

대량생산되는 전통적 방사형모터와 바퀴를 직접 구동하는 인휠모터를 본원 발명의 편평형차대(10)에 안치하기 위해서는 상술한 특성으로 섀시(10) 프레임의 외부에 모터를 장착하여야 하는 바, 외장형모터 안치방법과 추가 배터리모듈(121)의 실장방법에 관한 바람직한 실시예를 도 16의 섀시 외장형모터 편평형차대의 배터리모듈 단면도를 참조하여 예시한다. In order to place the mass-produced traditional radial motor and the in-wheel motor that directly drives the wheels on the flat chassis 10 of the present invention, the motor must be mounted on the outside of the chassis 10 frame with the above characteristics, the external motor mounting method And a preferred embodiment of the mounting method of the additional battery module 121 is exemplified with reference to the cross-sectional view of the battery module of the chassis external motor flat chassis of FIG.

자동차의 동력원인 방사형 모터를 섀시 외장형으로 안치하기 위해서는 전륜구동은 보닛과 앞범퍼 안치부(118)에, 후륜구동은 트렁크와 뒷범퍼 안치부(119)에 방사형모터 장착공간을 확보하여야 하며, 인휠모터는 섀시 프레임의 조향/현가장치 안치부(115)의 보강용비드부 내부 8개소의 원통형실린더에 중공원형보를 삽입하여 지지점을 확보하고, 상부와 하부측 3열로 배열되는 비드 너트부에 볼트로 체결하여 모터와 조향 및 현가장치를 지지하며, 구동전원선과 냉각시스템의 인입과 인출부를 구비하면 비교적 용이하게 인휠모터(in-wheel motor)를 설치할 수 있다.In order to place the radial motor, which is the power source of the vehicle, in the chassis exterior type, the radial motor mounting space must be secured in the bonnet and front bumper seating part 118 for front wheel drive, and the radial motor mounting space in the trunk and rear bumper seating part 119 for rear wheel drive. The motor secures a support point by inserting a hollow cone beam into the cylindrical cylinder at 8 places inside the reinforcement bead part of the steering/suspension device seating part 115 of the chassis frame, and is bolted to the bead nut part arranged in three rows on the upper and lower sides. The in-wheel motor can be installed relatively easily if it is fastened to support the motor and the steering and suspension devices, and is provided with the drive power line and the inlet and outlet parts of the cooling system.

다만, 방사형모터 장착장소는 전륜(113)과 후륜(114)의 바퀴구동축(108)상의 보강용 비드부(105)와 섀시 가장자리의 테두리보(106) 및 대시보드안치부(116)와 시트안치부(117)를 지지점으로 하는 동력계통(파워트레인) 고정부를 구비하여 모터부(13), 바퀴구동축(108), 차동기어부(136), 조향/현가장치 등을 안치함으로써, 파워트레인 설치로 발생되는 응력집중과 국부응력을 섀시(10) 전체면으로 분산시키고 핀이나 볼트 등의 체결장치가 세심관(100)을 관통하지 않게 하는 것이 바람직하다.However, the radial motor mounting place is the reinforcement bead part 105 on the wheel drive shaft 108 of the front wheel 113 and the rear wheel 114, the edge beam 106 of the chassis edge, and the dashboard seating part 116 and the seat. A power system (power train) fixing part having the tooth part 117 as a supporting point is provided, and the motor part 13, the wheel drive shaft 108, the differential gear part 136, the steering/suspension device, etc. are placed, thereby installing the powertrain. It is preferable to disperse the stress concentration and local stress generated by the sintering over the entire surface of the chassis 10 and prevent the fastening device such as pins or bolts from penetrating the fine tube 100 .

이때, 실시예1과 실시예3의 직렬모터(130)를 격납하는 양정현파 중공관(104)에는 세심관(100)과 보조 채움관(101)을 삽입하여 배터리모듈(121) 수납공간을 추가로 확보하여 배터리부(12)의 용량을 더욱 키우는 것이 바람직하며, 중공관 내부에 수평방향으로 3·4·5·4·3개의 상기 세심관(100)을 육방격자형으로 집속하면 19개의 배터리모률(121)을 수납할 수 있는 묶음형 배터리모듈(121A)을 추가할 수 있게 된다.At this time, the battery module 121 storage space is added by inserting the fine tube 100 and the auxiliary filling tube 101 into the double sinusoidal wave hollow tube 104 for storing the serial motor 130 of the first and third embodiments. It is preferable to further increase the capacity of the battery unit 12 by securing the It is possible to add a bundled battery module (121A) capable of accommodating the hair rate (121).

상기 배터리모듈(121)의 용량을 실시예2의 예시를 기준으로 계산하면, 798개(19모듈*42셀)의 표준 원통형 배터리셀(120)을 수납하여 최대 13.286 kWh(798개*3.7V*4.5Ah)의 배터리 용량 확보로 1kWh당 5km 주행시 66km, 8km 주행시 106km의 증분된 주행거리를 확보할 수 있으며, 표준 편평형차대(10)의 배터리부(12)의 용량과 합산하면 총 6,954개(6,156개+798개) 단위 셀로 전원부를 구성하여 최대 115.784 kWh(6,954개*3.7V*4.5Ah)용량을 갖게 되므로 1kWh당 5km 주행시 약 578km, 8km 주행시 약 926km의 합산 주행거리를 확보할 수 있다.If the capacity of the battery module 121 is calculated based on the example of Example 2, 798 (19 modules * 42 cells) standard cylindrical battery cells 120 are accommodated and a maximum of 13.286 kWh (798 pieces * 3.7V *) 4.5Ah), an incremental mileage of 66km at 5km driving and 106km at 8km driving per 1kWh can be secured. Since the power supply is composed of unit cells and has a maximum capacity of 115.784 kWh (6,954 * 3.7V * 4.5Ah), it is possible to secure a combined mileage of about 578 km when driving 5 km per 1 kWh and about 926 km when driving 8 km.

한편으로 편평형차대(10)의 양정현파 중공관(104)을 제거하고 그 위치에 세심관(100)을 배열하는 통짜형 중간층(102A)과 섀시(10)의 중심축선상에 보강용 비드부(105)를 부가하고 양면바깥층(103)을 형성하는 섀시외장형 모터의 편평형차대(10A)는 실시예1의 표준형 편평형차대(10)와 외부형상은 동일하며, 수납할 수 있는 배터리모듈(121)과 표준 원통형 배터리셀(120)의 개수는 3·4·5·4·3개의 상기 세심관을 양정현파중공관(104)내부에 육방격자형으로 집속한 묶음형 배터리모듈(121A)과 대동소이하므로, 실시예1의 예시를 준용하면 비교적 용이하게 구현할 수 있다. On the other hand, removing the double sinusoidal hollow tube 104 of the flat undercarriage 10 and arranging the fine tube 100 at the position of the cylindrical intermediate layer 102A and the reinforcing bead portion on the central axis of the chassis 10 ( 105) is added and the flat undercarriage 10A of the out-of-chassis motor forming the both-side outer layers 103 has the same external shape as the standard flat undercarriage 10 of Example 1, and includes a battery module 121 that can be accommodated and The number of standard cylindrical battery cells 120 is the same as the bundled battery module 121A in which 3, 4, 5, 4, and 3 of the fine tubes are focused in a hexagonal lattice inside the double sinusoidal hollow tube 104. , it can be implemented relatively easily by applying the example of Embodiment 1 mutatis mutandis.

실시예 6. 무선 전력전송 집전장치가 부가된 편평형차대Example 6. Flat chassis to which a wireless power transmission current collector is added

본 발명의 제6측면은 실시예 1의 자동차 섀시 프레임의 표준적인 단면형상에서 섀시(10)의 하부 바닥판(Floor Pan)에 무선 전력전송용의 집전장치를 부가하여 도로·휴게소·차고지·주차 공간 등의 장소에서 배터리셀(120)을 무선으로 충전하는 무선 전력전송시스템(15)에 관하여 도3 삼위일체형 편평형차대의 평면도, 도 7 편평형차대 보강용비드부 단면도, 도 17의 무선충전 카패드의 안치위치와 단면도를 참조하여 예시한다.In the sixth aspect of the present invention, a current collector for wireless power transmission is added to the floor pan of the chassis 10 in the standard cross-sectional shape of the automobile chassis frame of Example 1 to provide roads, service areas, garages, and parking Regarding the wireless power transmission system 15 for wirelessly charging the battery cell 120 in a space, etc. It is illustrated with reference to the placement position and cross-sectional view of

통상적으로 전기자동차의 보급은 낮은 총소유비용(TCO)과 단순하고 편리한 충전은 소비자의 구매 결정에 중요한 기준으로 충전에 걸리는 시간과 번거로움을 줄이기 위해 차체에 충전케이블을 연결하지 않고 무선 전력전송(wireless power transfer)으로 배터리를 충전하는 '무선충전'이 필요하며, 도로·휴게소·차고지·주차 공간 등에 매설된 급전선로나 지상충전패드(151)의 1차측 급전코일(152)과 전기자동차 하단에 장착된 2차측 집전코일(153)의 집전장치인 카패드(Car Pad)(150)를 통해 전기에너지를 전자기에너지로 변환하여 차량의 모터를 구동하거나 배터리셀(120)을 충전한다. In general, the spread of electric vehicles is a low total cost of ownership (TCO) and simple and convenient charging is an important criterion for consumers' purchasing decisions. To reduce the time and hassle of charging, wireless power transmission ( 'Wireless charging' is required to charge the battery by wireless power transfer), and it is installed on the lower side of the electric vehicle and the primary side of the power supply line or the ground charging pad 151 buried in roads, service areas, garages, and parking spaces. Electric energy is converted into electromagnetic energy through a car pad 150 , which is a current collecting device of the secondary-side current collecting coil 153 , to drive a motor of the vehicle or to charge the battery cell 120 .

무선전력전송은 전기 에너지를 자기장 또는 전자기파 등의 무선전송이 가능한 형태로 변환하여 부하(Load)에 전달하는 전송 기술로 현재 무선전력전송 기술의 가장 큰 응용분야는 전력을 수신하는 부하가 배터리인 무선충전시스템이며, 실용가능한 근거리 무선전력전송은 에너지 전달 방식과 전송거리에 따라 초단거리용인 자기유도방식과 단거리용인 자기공명방식으로 구분된다. Wireless power transmission is a transmission technology that converts electrical energy into a form capable of wireless transmission, such as magnetic fields or electromagnetic waves, and delivers it to the load. It is a charging system, and practical short-distance wireless power transmission is divided into a magnetic induction method for ultra-short distance and a magnetic resonance method for short-range according to the energy transfer method and transmission distance.

자기유도방식은 기술표준화가 많이 이루어져 현재 상용화되고 있는 대부분의 무선충전기에서 활용되고 있는 방식이나, 10Cm 이내의 초단거리만 사용 가능하여 응용의 한계성으로 전기자동차 시장확대의 어려움이 있고, 자기공명(magnetic resonance)방식은 단거리(1m~수 미터 안팎)범위에서도 충전이 가능하고 다수 기기의 동시 충전과 충전 자유도 향상이라는 장점을 갖고 있으나 낮은 전송 효율, 기술 표준화 미비 및 안전성 검증과 가격경쟁력 확보가 무선전력전송 대중화의 조건이 되고 있다.Magnetic induction method is a method that is used in most of the wireless chargers that are currently commercialized due to many technological standardization, but it can be used only for an ultra-short distance of less than 10cm, so there is a difficulty in expanding the electric vehicle market due to limitations in application, and magnetic resonance (magnetic resonance) The resonance method has the advantage of being able to charge over a short distance (1m to several meters), simultaneous charging of multiple devices, and improved charging freedom. It is becoming a condition for popularization of transmission.

차량부문 무선 전력전송기술의 공간적 발전전망은 3단계로 진화하고 있는바 주차를 한 상태에서 충전이 이루어지는 고정충전(static charging), 교차로 신호대기 등 특정한 구간에 정차 시 충전이 가능한 세미 다이내믹충전(semi-dynamic charging), 도로에 충전 시설을 내장해 주행을 하면서도 충전이 가능한 다이내믹충전(dynamic charging) 방식으로 분류할 수 있으며, 단순하고 편리한 무선충전(Wireless Electric Vehicle Charging, WEVC) 기술이 높은 전력전송 효율을 담보하면 결국 무선충전시스템이 전기차의 표준 충전수단이 될 것으로 예상된다. The spatial development prospect of wireless power transmission technology in the vehicle sector is evolving into three stages: static charging, in which charging is performed while parked, and semi-dynamic charging, which can be charged when stopped in a specific section such as waiting for a signal at an intersection. -dynamic charging), it can be classified as a dynamic charging method that allows charging while driving with a built-in charging facility on the road, and the simple and convenient Wireless Electric Vehicle Charging (WEVC) technology provides high power transmission efficiency It is expected that the wireless charging system will eventually become the standard charging method for electric vehicles.

본원 발명은 상기 무선충전 서비스를 제공하기 위하여 편평형차대(10) 하부 바닥판(Floor Pan)의 세로방향 양정현파중공관(104)과 테두리보(106A)와 가로방향의 테두리보(106B), 바퀴구동축상(108), 대시보드안치부(116), 시트안치부(117)의 보강용비드부(105)로 형성되는 요철(凹凸)형 위치와 공간에 차량용 집전장치로 2차측 집전코일(153)을 내장한 카패드(Car Pad)(150)를 안치하고 실시예2의 충전회로부(127)와 주배전교환시스템(MDSS)(125) 및 배터리관리시스템(129) 등으로 구성되는 2차측 전원시스템을 구성하여, 도로·휴게소·차고지·주차 공간 등의 1차측 급전코일(152)과 제어시스템으로 구성되는 지상충전패드(Ground-based Charging Pad)(151)와 전자기회로를 형성하는 무선 전력전송시스템(15)을 제공한다.In order to provide the wireless charging service, the present invention provides a vertical double sinusoidal hollow tube 104 and a rim beam 106A and a rim beam 106B in the horizontal direction of a flat undercarriage 10, a lower floor plate, and a wheel A secondary-side current collector coil 153 as a vehicle current collector in a concave-convex position and space formed by the reinforcing bead portion 105 of the driving shaft 108, the dashboard seating portion 116, and the seat seating portion 117 ) with a built-in Car Pad 150, the secondary-side power supply comprising the charging circuit unit 127 of the second embodiment, the main distribution switching system (MDSS) 125 and the battery management system 129, etc. Wireless power forming the electromagnetic circuit with the ground-based charging pad 151 composed of the primary-side power supply coil 152 and the control system of roads, service areas, garages, and parking spaces by composing the system A transmission system (15) is provided.

이때, 카패드(150) 두께는 양정현파중공관(104)과 보강용 비드부(106)의 활꼴 형상의 돌출높이인 37.8494mm 이하로 하여 자동차의 가장 낮은 부분에서 접지면까지의 높이인 최저지상고(ground clearance)를 잠식하지 않고 돌출로 발생하는 차량 하부면의 공기항력 증가와 지면 긁힘을 예방하는 것이 바람직하며, 카패드(150)에 내장되는 원형 2차측 집전코일(153)은 원을 가장 빽빽하게 배열하는 정육각형 배치로 평면의 90.7% 면적을 점유(직사각형-78.5%)하여 공간과 재료절감 및 집전효율을 최대화하는 육방격자형 배열이 바람직하며, 카페드(150)의 고정은 보강용비드부(105)의 3열 배열되는 비드 너트부(105b)에 복수개의 볼트로 체결하고 케이블은 원통실린더(105a) 내부로 수납하고, 섀시(10) 외부를 일주하는 테두리보(106)의 외측공간(106x)으로 인출하여 충전회로부(127)와 주배전교환시스템(MDSS)(125)으로 연결하여 배선케이블이 섀시(10) 외부로 노출되는 않도록 한다.At this time, the thickness of the car pad 150 is set to 37.8494 mm or less, which is the protrusion height of the bow shape of the bi-sine wave hollow tube 104 and the reinforcing bead part 106, so that the height from the lowest part of the vehicle to the ground plane is the lowest ground clearance. It is desirable to prevent an increase in air drag on the lower surface of the vehicle and scratch the ground caused by protrusion without encroaching on the (ground clearance), and the circular secondary side current collector coil 153 built into the car pad 150 makes the circle most dense. A hexagonal grid arrangement that occupies 90.7% of the flat area (rectangular-78.5%) with a regular hexagonal arrangement to maximize space and material saving and current collection efficiency is preferable, 105) is fastened with a plurality of bolts to the bead nut portion 105b arranged in three rows, the cable is accommodated in the cylindrical cylinder 105a, and the outer space 106x of the rim beam 106 circumferring the outside of the chassis 10 ) and connect it to the charging circuit unit 127 and the main distribution and exchange system (MDSS) 125 so that the wiring cable is not exposed to the outside of the chassis 10 .

상기 편평형차대(10)의 하부 바닥판(Floor Pan)에 안치되는 카패드(150)는 양정현파중공관(104)과 보강용 비드부(105) 사이 요철(凹凸)공간에 복수 개를 부가할 수 있으므로 무선충전시스템(15)의 표준화와 시장상황에 맞추어 적의조정할 수 있으며, 필요에 따라 카패드(150)의 개수를 조절하거나 차량출고후 사후 서비스로 카패드(150)를 비교적 용이하게 장착할 수 있는 용장성을 확보할 수 있어 스마트도로와 같은 도로인프라의 진화에 쉽게 적응할 수 있는 특징을 갖고 있다.A plurality of car pads 150 mounted on the floor pan of the flat undercarriage 10 are added to the concave-convex space between the double sinusoidal wave hollow tube 104 and the reinforcing bead part 105. Therefore, it can be appropriately adjusted according to the standardization of the wireless charging system 15 and market conditions, and the number of car pads 150 can be adjusted as necessary or the car pad 150 can be installed relatively easily as a post-service after the vehicle is shipped. It has the characteristic of being able to easily adapt to the evolution of road infrastructure such as smart roads because it can secure the redundancy that can be achieved.

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10: 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis)/섀시
100: 세심관 101: 보조 채움관
102: 중간층(core) 103: 양면 바깥층(face)
104: 양정현파 중공관 105: 보강용 비드부
106: 테두리보(A/B) 107: 섀시 재료의 중립축
108: 바퀴구동축 109: 채널보
11: 바디 지지부 110: 바퀴축 회전원점(O)
111: 센터측 배터리 수납공간 112: 사이드측 배터리 수납공간
113: 전륜 114: 후륜
115: 조향/현가장치 안치부 116: 대시보드 안치부
117: 시트 안치부 118: 보닛과 앞범퍼 안치부
119: 트렁크와 뒷범퍼 안치부 12: 배터리부
120: 표준 원통형 배터리셀 121: 배터리모듈
122: 배터리 소켓 123: 배터리 콘센트
124: 모듈 인출구 125: 주배전교환시스템(MDSS)
126: 전장장치 127: 충전회로부
128: 배터리모듈 마개부 129: 배터리관리시스템
13: 모터부 130: 직렬모터
131: 구동기어 인출구 132: 정합기어부
133: 더블헬리컬 기어(double helical gear)
134: 보조 회전축(Aux. shaft) 135: 구동피니언(drive pinion, D)
136: 차동기어부 137: 모터부 구동축
138: 요철(凹凸)홈 139: 충격절연용 패드
14: 냉각시스템 140: 냉각 공기유관
141: 공기 흡입구 142: 공기 배기구
143: 축류 송풍기 144: 방열판
145: 냉각수(물) 146: 상변화물질
147: 공랭식 냉각시스템 148: 수랭식 냉각시스템
149: 상변화 냉각시스템 15: 무선 전력전송시스템
150: 카패드(Car Pad) 151: 지상충전패드
152: 1차측 급전코일 153: 2차측 급전코일
166: 테두리보 웨브 167: 볼트
168: 용접 169: 소켓리드선10: flat chassis (扁平型車臺) / chassis
100: concise tube 101: auxiliary filling tube
102: middle layer (core) 103: both sides outer layer (face)
104: positive sine wave hollow tube 105: bead portion for reinforcement
106: edge beam (A/B) 107: neutral axis of chassis material
108: wheel drive shaft 109: channel beam
11: body support 110: wheel shaft rotation origin (O)
111: center side battery storage space 112: side side battery storage space
113: front wheel 114: rear wheel
115: steering / suspension mounting portion 116: dashboard seating portion
117: seat seating portion 118: bonnet and front bumper seating portion
119: trunk and rear bumper seating part 12: battery part
120: standard cylindrical battery cell 121: battery module
122: battery socket 123: battery outlet
124: module outlet 125: main distribution switching system (MDSS)
126: electric device 127: charging circuit unit
128: battery module stopper 129: battery management system
13: motor unit 130: serial motor
131: drive gear outlet 132: matching gear unit
133: double helical gear (double helical gear)
134: Aux. shaft 135: drive pinion (drive pinion, D)
136: differential gear unit 137: motor unit drive shaft
138: uneven (凹凸) groove 139: impact insulation pad
14: cooling system 140: cooling air oil pipe
141: air intake 142: air exhaust
143: axial blower 144: heat sink
145: cooling water (water) 146: phase change material
147: air-cooled cooling system 148: water-cooled cooling system
149: phase change cooling system 15: wireless power transmission system
150: car pad (Car Pad) 151: ground charging pad
152: primary side feeding coil 153: secondary side feeding coil
166: edge beam web 167: bolt
168: welding 169: socket lead wire

Claims (16)

자동차의 기본 구조물로 차대인 구조용 프레임인 섀시부에 있어서,
섀시부를 구성하는 뼈대인 프레임;
상기 섀시부를 세로로 관통하며 모터부를 격납하는 속이 빈 중공관; 및
복수개의 가로방향 보강용 비드부(bead);
를 포함하여 구성되며,
상기 프레임은 속이 빈(hollow) 관(tube)인 세심관을 수평으로, 3단 이상 다단으로, 그리고 육방격자형으로 집속한 부재를 중간층(core)으로 하고,
상기 중간층의 양면에는 고강도 재료로 된 두 개의 얇은 판재로서 양면에 바깥층(face)을 형성하며,
상기 세심관의 중간층(core)은 상기 바깥층(face)인 상기 판재를 지지하는 필러(filler)로 기능하여,
상기 바깥층을 주름(winkling)이나 좌굴(buckling)에 대해 안정화시키고,
상기 중간층인 속이 빈 상기 세심관 사이 및 상기 세심관과 상기 양면의 바깥층 사이 빈 공간에는 극세심관의 보조 채움관을 삽입하여 빈공간을 더욱 촘촘히 채우며,
상기 판재의 양면 바깥층, 상기 세심관 및 보조 채움관으로 구성되는 상기 중간층의 삼겹구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis).
In the chassis part, which is a structural frame that is a chassis as the basic structure of a car,
a frame constituting the chassis;
a hollow hollow tube vertically penetrating the chassis and accommodating the motor; and
A plurality of transverse reinforcement bead portion (bead);
It consists of
The frame is a hollow tube (tube) horizontally, three or more multi-stage, and a hexagonal lattice-shaped member condensed in the form of an intermediate layer (core),
On both sides of the intermediate layer, two thin plates made of a high-strength material to form an outer layer (face) on both sides,
The middle layer (core) of the fine tube functions as a filler (filler) supporting the plate material, which is the outer layer (face),
stabilizing the outer layer against winkling or buckling;
An auxiliary filling tube of an ultrafine tube is inserted into the empty space between the hollow microtubule, which is the middle layer, and between the capillary tube and the outer layers of both sides, to more closely fill the empty space,
An integrated flat chassis, characterized in that it is formed in a three-layer structure of the intermediate layer composed of the outer layer on both sides of the plate, the fine tube and the auxiliary filling tube.
 제1항에 있어서,
상기 모터부를 격납하는 속이 빈 중공관은, 길이방향으로 주름을 갖되, 주름 파형이 정현파의 골(trough)을 양(+)의 영역으로 전환하여 파형 주기가 π 라디안을 가지며, 파형의 각 마루(peak)는 중공관 외벽에 위치하고 파형의 각 골은 중공관 내벽을 형성하는 양정현파(positive sinusoidal) 중공관이며,
외경방향으로 볼록한 형상의 주름을 원주방향으로 36개 가지고, 주름의 마루와 골이 상기 프레임의 세로 길이 방향으로 향하도록 상기 프레임의 중앙부 중심축선상에 세로 방향으로 안치하며,
상기 보강용 비드부는 활꼴의 단면을 가지고, 상기 프레임의 가로방향에 복수 개를 상기 세심관의 상면 및 하면에 상기 세심관과 직교하도록 부가하여 상기 세심관과 함께 중간층을 형성하며,
상기 프레임의 가장자리에는 테두리보를 부가하되,
상기 테두리보는 WF보 단면형상의 구조용 부재(member)로서, 상기 프레임의 양면 바깥층에 접합하여 축방향 외력이나 하중을 지지하고 인장, 비틀림, 굽힘, 압축 등의 전단응력을 증대시키며,
상기 바깥층인 판재는 상기 중간층의 보강용 비드부의 형상에 맞추어 조립되도록 성형하여, 상기 바깥층인 판재가 상기 중간층과 접합함으로써 형성되는 샌드위치 패널(sandwich panel)형상의 구조물을 형성하는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis).According to claim 1,
The hollow hollow tube housing the motor part has corrugations in the longitudinal direction, and the corrugation waveform converts the trough of the sinusoid into a positive region so that the corrugation period has π radians, and each ridge of the waveform ( peak) is located on the outer wall of the hollow tube, and each trough of the waveform is a positive sinusoidal hollow tube that forms the inner wall of the hollow tube,
It has 36 corrugations of a convex shape in the outer radial direction in the circumferential direction, and is placed in the longitudinal direction on the central axis of the central part of the frame so that the ridges and valleys of the corrugations are directed in the longitudinal direction of the frame,
The reinforcing bead portion has a bow-shaped cross section, and a plurality of the concentric tubes are added to the upper and lower surfaces of the concentric tubes in the transverse direction of the frame so as to be perpendicular to the concentric tubes to form an intermediate layer with the concentric tubes,
But adding a rim beam to the edge of the frame,
The edge beam is a structural member of the cross-sectional shape of the WF beam, which is joined to the outer layers of both sides of the frame to support an external force or load in the axial direction, and to increase shear stress such as tension, torsion, bending, and compression,
The plate material as the outer layer is molded to be assembled according to the shape of the reinforcing bead part of the intermediate layer, and a sandwich panel-shaped structure formed by bonding the plate material as the outer layer to the intermediate layer is formed.扁平型車臺, platform chassis. 제 2 항에 있어서,
상기 프레임의 중간층을 형성하는 상기 복수의 세심관에는 원통형 배터리를 직렬 수납하여 모터와 전장장치를 구동하는 에너지부를 형성하고,
세로축 방향의 상기 프레임 중심축선상의 상기 양정현파 중공관은, 상기 세심관 중간층(core) 두께의 두 배 이상의 직경을 갖되, 자동차 구동원인 직렬 모터를 상기 중공관 내부에 격납하며,
상기 세심관 사이의 공간은 상기 보조 채움관을 채워 공기유동통로(채널)로 하고,
상기 보조채움관을 외부 대기로 열을 방출하는 냉각공기 유관으로 활용하여 상기 바깥층의 방열판 기능과 함께 열교환의 냉각계통을 형성함으로써, 상기 양정현파 중공관에 격납되는 구동원인 상기 모터부와, 상기 세심관 내부에 수납되는 에너지원인 배터리부와, 상기 세심관과 상기 보조채움관, 및 상기 양면 바깥층을 방열판으로 하는 프레임이 하나의 섀시로 통합되는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis).
3. The method of claim 2,
In the plurality of fine tubes forming the middle layer of the frame, a cylindrical battery is stored in series to form an energy unit for driving a motor and an electric device,
The double sinusoidal hollow tube on the central axis of the frame in the longitudinal direction has a diameter of at least twice the thickness of the core of the fine tube, and stores a series motor, which is a vehicle driving source, inside the hollow tube,
The space between the fine tubes fills the auxiliary filler tube as an air flow passage (channel),
By using the auxiliary filling tube as a cooling air conduit for discharging heat to the outside atmosphere to form a cooling system of heat exchange with the heat sink function of the outer layer, the motor unit as a driving source stored in the bi-sine wave hollow tube, and the fineness An integrated flat undercarriage, characterized in that the battery unit, which is an energy source stored in the tube, the fine tube, the auxiliary filling tube, and the frame having the both-side outer layers as heat sinks are integrated into one chassis. chassis).
 제2항에 있어서,
중간층인 상기 세심관과 직교하는 상기 활꼴의 단면을 가지는 보강용 비드부는, 상기 중간층(core)을 보강하고 외력을 상기 세심관으로 분산시키는 기능과, 차량 부속장치를 섀시에 장착할 때 핀이나 볼트의 설치장소로서의 기능을 가지며,
상기 보강용 비드부 내부에 4개소의 원통 실린더와 단면방향 3열로 복수개의 비드 너트부를 구비하여, 상기 원통실린더에 중공원형보(hollow cylinder beam)를 삽입하여 지지점을 확보하고, 상기 보강용 비드부를 볼트와 너트로 체결하여 차체(보디)와 부속장치를 접합함으로써 핀이나 볼트의 체결장치가 상기 세심관을 관통하지 않게 하여 구멍이나 노치(notch) 등에서 발생되는 응력집중과 국부응력을 활꼴 형상의 상기 양면 바깥층과 상기 보강용 비드부를 경유하여 상기 프레임 전체면으로 분산시키는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis).
3. The method of claim 2,
The reinforcing bead portion having the bow-shaped cross section orthogonal to the concentric tube as an intermediate layer has a function of reinforcing the core and distributing external force to the fine tube, and a pin or bolt when mounting a vehicle accessory to the chassis. has a function as an installation place of
A plurality of bead nut portions are provided in four cylindrical cylinders and three rows in the cross-sectional direction inside the reinforcing bead portion, and a hollow cylinder beam is inserted into the cylindrical cylinder to secure a support point, and the reinforcing bead portion By joining the vehicle body (body) and the accessories by fastening them with bolts and nuts, the pin or bolt fastening device does not penetrate the fine tube, and the stress concentration and local stress generated in the hole or notch, etc. Integrated flat chassis (扁平型車臺), characterized in that it is dispersed over the entire surface of the frame via the both-side outer layer and the reinforcement bead portion.
 제2항에 있어서,
상기 프레임 가장자리의 테두리보는,
상기 프레임의 양면 바깥층을 상기 테두리보의 양측면 중 내측 한 측면에 삽입하고,
상기 테두리보의 플랜지와 상기 프레임의 경계면을 겹치기 이음이나 필릿용접으로 가장자리를 접합하며,
상기 테두리보의 바깥쪽 다른 한 측면에는, 바퀴 구동축상의 조향과 현가장치 안치부, 펜더부와 바디 지지부, 보닛과 앞범퍼 안치부, 트렁크와 뒷범퍼 안치부 등을 리벳, 볼트, 용접의 방법으로 차체(body)와 접합하며,
상기 테두리보 바깥쪽 상하 플랜지와 웨브 사이의 빈공간은, 하네스 케이블과 배터리 배선 케이블의 덕트와, 배터리와 모터 냉각용 파이트의 덕트를 수납하고, ㄷ자 형상의 채널보(channel beam)를 부가하여 빈공간을 외측면과 격리하여,
상기 테두리보의 플랜지와 웨브, 상기 채널보의 플랜지와 웨브가 결합하여 상자형보(box beam)의 조립보를 형성하는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis).
3. The method of claim 2,
The border of the frame edge,
Inserting the outer layers on both sides of the frame into one inner side of both sides of the edge beam,
Joining the edges of the flange of the edge beam and the boundary surface of the frame by overlapping joints or fillet welding,
On the other side of the outer side of the rim beam, the steering and suspension mounting part on the wheel drive shaft, the fender part and the body support part, the bonnet and the front bumper seating part, the trunk and the rear bumper seating part, etc. are rivets, bolts, welding methods. connected to the body,
The empty space between the upper and lower flanges and the web on the outside of the edge beam accommodates the duct of the harness cable and the battery wiring cable, and the duct of the battery and motor cooling pipe, and is empty by adding a U-shaped channel beam. by isolating the space from the outside,
An integrated flat chassis, characterized in that the flange and the web of the edge beam, and the flange and the web of the channel beam are combined to form an assembly beam of a box beam.
 제3항에 있어서,
상기 세심관에 실장되는 배터리는, 마이너스(-) 전극의 리드선을 구비한 배터리 소켓에 직렬 격납되어 상기 세심관에 수납되고 끝단의 플러스(+) 전극 단자와 함께 상기 세심관 수납용의 배터리모듈을 형성하되,
상기 배터리모듈은 전원회로와 연결되는 배터리 콘센트와 플러스(+) 단자와 마이너스(-) 단자가 요철(凹凸)형으로 체결되고, 전원관리시스템과 성형(star)방식으로 전원에 결선되는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis).
4. The method of claim 3,
The battery mounted in the fine tube is stored in series in a battery socket having a lead wire of a negative (-) electrode, is accommodated in the fine tube, and together with a positive (+) electrode terminal at the end, a battery module for housing the fine tube. form,
The battery module is characterized in that the battery outlet connected to the power circuit and the positive (+) terminal and the negative (-) terminal are fastened in an uneven type, and are connected to the power supply in a star method with the power management system, characterized in that integrated flat chassis.
 제6항에 있어서,
상기 배터리모듈은 주배전교환시스템(Main Distribution & Switching System, MDSS)에 접속되고,
상기 주배전교환시스템(MDSS)은 N개의 입력과 M개의 출력선이 스위치로 연결되어, N×M개의 스위치 소자인 매트릭스 컨버터회로 기능의 양방향 전력변환(Matrix Switching)기능을 갖는 전력용반도체소자(Power Semiconductor Devices, PSD)로 구성하되,
충전과 방전, 회로차단, 센서신호 감지와, 배터리 방전과 충전 순서지정, 회생제동용 배터리모듈 지정을 모듈별로 분리하여 순서를 할당함으로써 상기 배터리 셀의 충방전 횟수를 줄여 수명을 연장하며, 충전소요시간을 단축하는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis).
7. The method of claim 6,
The battery module is connected to a Main Distribution & Switching System (MDSS),
The main distribution switching system (MDSS) is a power semiconductor device having N input and M output lines connected by switches, and having a bidirectional power conversion function of a matrix converter circuit function that is N×M switch elements ( Power Semiconductor Devices, PSD), but
By dividing the charging and discharging, circuit breaking, sensor signal detection, battery discharging and charging sequence designation, and designating the battery module for regenerative braking by module and allocating the sequence, the number of times of charging and discharging of the battery cells is reduced to extend the lifespan, and the charging time required An integrated flat chassis, characterized in that it shortens the time.
 제 2 항에 있어서,
상기 양정현파중공관에 격납되는 동력원인 직렬모터는, 모터함체 원주면에 외접하는 지름 10mm의 오목 홈과, 상기 양정현파 중공관 내벽의 마루와 골로 형성되는 오목 홈으로 형성되는 36개소의 오목형 요(凹)홈을 구비하여 냉각배관과 코일배선 및 충격절연용 패드를 수납하는 공간으로 활용하되,
6개의 수랭식 냉각시스템 배관파이프와 6개의 공랭식 냉각시스템 공기유관과 12개의 모터 코일가이드부와 12개의 충격절연용패드를 수납하되 탄성중합체인 고무 재질의 진동과 충격흡수 목적의 충격절연용패드는, 수납 홈 직경 10mm의 √2배(1.4142) 굵기로, 탄성 압축용량을 확보하고 길이방향으로 잡아당겨 요철홈에 삽입한 후, 다시 풀리게하여 탄성을 회복시키는 방법으로 상기 모터를 고정하여, 응력집중을 초래하는 볼트나 쐐기없이 상기 모터부를 격납하며, 상기 모터의 회전진동과 바퀴의 구름진동을 상호간 절연(isolation)시켜, 상기 모터와 상기 프레임 구조물의 피로를 감소시키는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis).
3. The method of claim 2,
The serial motor, which is a power source stored in the double sinusoidal hollow tube, has a concave groove having a diameter of 10 mm circumscribed on the circumferential surface of the motor housing and a concave groove formed by ridges and valleys of the inner wall of the double sinusoidal hollow tube. 36 concave types It has a recessed groove and is used as a space to accommodate cooling pipes, coil wiring, and shock insulation pads.
6 water cooling system piping pipes, 6 air cooling system air oil pipes, 12 motor coil guide parts, and 12 shock insulating pads are accommodated. With a thickness of √2 times (1.4142) of the receiving groove diameter of 10 mm, the elastic compression capacity is secured, pulled in the longitudinal direction, inserted into the concave-convex groove, and then loosened again to restore elasticity by fixing the motor to reduce stress concentration. An integrated flat undercarriage, characterized in that the motor unit is contained without causing bolts or wedges, and the rotational vibration of the motor and the rolling vibration of the wheel are isolated from each other, thereby reducing the fatigue of the motor and the frame structure.型車臺, platform chassis).
 제8항에 있어서,
상기 양정현파중공관에 격납되는 동력원인 상기 직렬모터는, 모터 회전축이 바퀴축과 직교방향으로 교차하는 곳에, 상기 프레임의 바깥층과 상기 양정현파중공관을 천공(穿孔)하여, 구동기어 인출구를 전륜, 후륜, 전후륜에 구비하며, 한 개 직렬모터로 전륜, 후륜 혹은 사륜구동을 조합하고,
상기 직렬모터의 구동축에는 비틀림각 방향이 서로 반대인 한 쌍의 헬리컬기어를 조합하여 축방향 하중을 제거하는 더블헬리컬기어(double helical gear)를 장착하여 동력계통(파워트레인)의 구동기어부로 삼으며, 상기 직렬모터의 구동기어부와 차동기어부 중간에는, 더블헬리컬기어와 보조회전축(Aux. shaft)으로 구성되는 정합기어부(matching gear)를 안치하여 상기 직렬모터와 바퀴부를 분리하여, 모터 구동축의 원점(O)을 인상(引上)하고, 일정비율의 감속효과와, 부하 임피던스(Z)를 정합시키는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis).
9. The method of claim 8,
The serial motor, which is a power source stored in the positive sinusoidal hollow tube, is a front wheel by perforating the outer layer of the frame and the positive sinusoidal hollow tube at a location where the motor rotation shaft intersects the wheel shaft in a direction orthogonal to the wheel shaft. , equipped on the rear wheels and front and rear wheels, combining front, rear or four-wheel drive with one serial motor,
The drive shaft of the series motor is equipped with a double helical gear that removes the axial load by combining a pair of helical gears with opposite torsional angle directions to form the drive gear part of the power system (power train). , between the drive gear unit and the differential gear unit of the series motor, a matching gear composed of a double helical gear and an auxiliary rotation shaft (Aux. shaft) is placed to separate the series motor from the wheel unit, An integrated flat chassis, characterized in that the origin (O) is raised, the deceleration effect of a certain ratio, and the load impedance (Z) are matched.
 제 3 항에 있어서,
상기 배터리의 열전달 과정인 전도와 대류를 최대화하기 위해, 상기 배터리를 상기 세심관 전체에 분산 수납하여 열방출 면적을 늘리고, 상기 세심관 사이 공간 및 상기 세심관과 상기 바깥층 사이 공간에, 상기 보조 채움관을 채워 상기 배터리의 열전도와 대류면적을 확대함으로써, 상기 세심관 반경(R)대비 1.62π(5.08)배의 방열면적을 확장하고 외부 대기와 접하는 양면의 바깥층(face)을 방열판으로 활용하며,
상기 세심관 사이공간과 상기 보조 채움관을, 흡기구와 배기구를 갖는 공기 유관(튜브)으로 연결하고, 상기 유관의 축 방향으로 기체를 송풍하는 축류송풍기를 추가하여, 온도 상승시 외부 에너지로 구동하여 외부대기로 열교환하는 배터리 냉각시스템의 공랭식 냉각방식을 특징으로 하는 통합형 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis).
4. The method of claim 3,
In order to maximize conduction and convection, which are the heat transfer processes of the battery, the battery is dispersedly accommodated in the entire tubule to increase the heat dissipation area, and the space between the tubules and the space between the tubules and the outer layer is filled with the auxiliary By filling the tube and expanding the heat conduction and convection area of the battery, the heat dissipation area is expanded 1.62π (5.08) times the radius of the fine tube (R), and the outer layers on both sides in contact with the external atmosphere are used as a heat sink,
The space between the fine tube and the auxiliary filling tube is connected with an air oil pipe (tube) having an intake port and an exhaust port, and an axial flow blower that blows gas in the axial direction of the oil pipe is added, and when the temperature rises, it is driven with external energy An integrated flat chassis characterized by an air-cooling cooling method of a battery cooling system that exchanges heat with the outside atmosphere.
 제10항에 있어서,
상기 배터리 냉각시스템의 공랭식 냉각방식에 더하여, 상기 배터리를 수납하는 상기 세심관과 상기 보조 채움관 사이 빈 공간에, 냉각제로 물(水)을 투입하는 수랭식 냉각방식, 축열과 방열의 열교환 효과를 더욱 개선하기 위해 파라핀(paraffin) 또는 이온화합물을 주입하는 상변화물질 냉각방식을 더 포함하되, 공랭식 냉각방식을 기본으로 하고, 공랭식 냉각방식과 수랭식 냉각방식의 조합 또는 공랭식 냉각방식과 상변화물질 냉각방식 조합의 하이브리드 냉각방식으로 배터리의 폐열을 외부대기로 배출시키거나 자동차 공조시스템에 재활용하여 냉각효율을 개선하는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis).
11. The method of claim 10,
In addition to the air-cooled cooling method of the battery cooling system, a water-cooled cooling method in which water is injected as a coolant into the empty space between the fine tube accommodating the battery and the auxiliary filling tube, the heat exchange effect between heat storage and heat radiation is further improved In order to improve it, the method further includes a phase change material cooling method that injects paraffin or an ionic compound, but is based on an air cooling method, a combination of an air cooling method and a water cooling method, or an air cooling method and a phase change material cooling method An integrated flat chassis, characterized in that the cooling efficiency is improved by discharging the battery waste heat to the outside atmosphere or recycling it to the automobile air conditioning system with a hybrid cooling method.
 제 6 항에 있어서,
세로축 방향 중심축선상의 상기 양정현파중공관 내부에 자동차 구동원인 상기 직렬모터를 격납하지 않고,
상기 세심관(100)을 수평방향으로 3개, 4개, 5개, 4개, 3개를 적층하고, 다수의 보조 채움관을 육방격자형으로 집속하여 19개의 상기 배터리모듈을 추가하여 상기 세심관 내부에 수납되는 에너지원인 배터리부와, 상기 세심관과 상기 보조채움관, 및 상기 양면 바깥층을 방열판으로 하는 프레임이 하나의 섀시로 통합되고, 동력원인 모터부는 섀시 외장형으로 설치되는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis).
7. The method of claim 6,
Without storing the series motor, which is a vehicle driving source, inside the double sinusoidal hollow tube on the central axis in the vertical axis direction,
Three, four, five, four, and three of the concentric tubes 100 are stacked in the horizontal direction, and a plurality of auxiliary filling tubes are concentrated in a hexagonal grid shape to add 19 battery modules to the concentric The battery unit, which is an energy source stored in the tube, the fine tube, the auxiliary filling tube, and the frame having the both-side outer layers as heat sinks are integrated into one chassis, and the motor unit as the power source is installed as an external chassis type. Integrated flat chassis.
 제 2 항에 있어서,
상기 편평형차대의 하부 바닥판(Floor Pan)에 형성되는 세로방향의 양정현파중공관과 가로방향의 상기 보강용비드부와 상기 테두리보로 형성되는 위치와 요철(凹凸)형의 요(凹)공간에 전자기파로 에너지원인 배터리부를 충전하는 차량용 무선충전 집전장치인 수신패드 혹은 카패드(CarPad)의 설치공간을 제공하는 것을 특징으로 하는 통합형 편평형차대(扁平型車臺, flatform chassis).
3. The method of claim 2,
The position and the concave-convex space formed by the vertical double sinusoidal hollow tube formed in the floor pan of the flat undercarriage, the reinforcing bead part and the edge beam in the horizontal direction An integrated flat chassis, characterized in that it provides an installation space for a receiving pad or CarPad, which is a wireless charging and current collector for a vehicle that charges the battery unit, which is an energy source, with electromagnetic waves.
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