KR20200098345A - 차량용 고전압 배터리 보호장치 - Google Patents

차량용 고전압 배터리 보호장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 고전압 배터리 보호장치에 관한 것으로, 고전압 배터리(40)의 전방측에 배치된 밀림방지 구조물(90)을 이용해서 충돌 사고시 후방 롤 마운팅브라켓(80)의 이동경로를 하방으로 유도할 수 있게 되고, 이를 통해 후방 롤 마운팅브라켓(80)에 의한 고전압 배터리(40)의 손상 및 파손을 예방할 수 있도록 된 것이다.

Description

차량용 고전압 배터리 보호장치{PROTECTIVE APPARATUS OF HIGH VOLTAGE BATTERY FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 고전압 배터리 보호장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충돌 사고시 후방 롤 마운팅브라켓에 의한 고전압 배터리의 손상을 방지할 수 있는 차량용 고전압 배터리 보호장치에 관한 기술이다.
최근 들어 환경문제 및 고유가 등의 원인으로 환경 차량에 대한 관심이 높아지고 있고, 환경 차량의 일환으로 전기 에너지를 이용하는 전기 차량의 개발이 가속화되고 있다.
전기 차량은 전기모터를 구동원으로 사용하는 차량으로, 전기모터에 구동전력을 제공하는 고전압 배터리가 필수적으로 구비된다.
전기 차량의 항속거리는 통상적으로 배터리의 용량에 의해 결정되고, 배터리의 용량 증대를 위해서는 배터리의 외형적 사이즈가 커질 수밖에 없다.
고전압 배터리가 센터 플로어의 하부에 탑재된 차량인 경우 항속거리의 증대요구에 부흥하기 위해 배터리의 외형적 사이즈를 전방쪽으로 키울 수밖에 없고, 이로 인해 고전압 배터리의 전방부와 서브프레임의 후방부와의 공간간격이 좁아질 수밖에 없다.
서브프레임의 후방부에는 모터 감속기 조립체가 결합되는 후방 롤 마운팅브라켓이 구비되는데, 상기와 같이 고전압 배터리의 전방부와 서브프레임 후방부와의 공간간격이 좁은 구조에서 충돌 사고가 발생하는 경우 서브프레임의 후방 밀림에 의해 후방 롤 마운팅브라켓이 고전압 배터리의 전방부를 타격하게 되고, 이로 인해 고전압 배터리의 전방부가 후방 롤 마운팅브라켓의 타격에 의해 심하게 파손되는 문제가 발생하게 된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
대한민국공개특허공보 제10-2018-0128787호
본 발명은, 충돌 사고시 서브프레임에 구비된 후방 롤 마운팅브라켓의 이동을 하방으로 유도해서 후방 롤 마운팅브라켓이 고전압 배터의 전방부를 타격하는 현상을 없앨 수 있도록 하고, 이를 통해 후방 롤 마운팅브라켓에 의한 고전압 배터리의 손상 및 파손을 최대한 예방할 수 있는 차량용 고전압 배터리 보호장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량 센터 플로어의 하부에 탑재된 고전압 배터리를 보호하기 위한 장치로서, 상기 고전압 배터리의 전방쪽에 위치하고 충돌 사고시 서브프레임에 구비된 후방 롤 마운팅브라켓과 접촉하며 후방 롤 마운팅브라켓과의 접촉시 서브프레임의 후방 밀림을 억제하는 밀림방지 구조물;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 밀림방지 구조물이 결합되는 차체 크로스멤버를 더 포함하고; 상기 차체 크로스멤버는 차량의 프론트 플로어에 결합되면서 좌우 양단이 프론트 사이드멤버와 연결되도록 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 차체 크로스멤버에 연결되고 후방으로 연장되게 배치되면서 센터 플로어에 결합된 터널 레인프패널;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 차체 크로스멤버와 터널 레인프패널이 연결되는 부위는 밀폐공간을 갖는 폐단면으로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 차체 크로스멤버에는 후방으로 연장되면서 센터 플로어와 결합된 복수의 멤버서포트가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 밀림방지 구조물은 차체 크로스멤버와 연결되고 전방쪽으로 돌출된 박스형상 지지부; 및 상기 지지부의 전면을 커버링하도록 결합되고 충돌 사고로 인한 서브프레임의 후방 밀림시 후방 롤 마운팅브라켓과 접촉하는 패널형상 접촉부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 지지부의 밑면과 접촉부의 하단이 연결되는 부위에는 다수개의 비드가 전후방향으로 연장되게 형성되고; 상기 비드는 후방 롤 마운팅브라켓이 접촉부에 접촉시 지지부의 후방밀림을 억제하도록 지지력을 발휘하는 것을 특징으로 한다.
상기 지지부의 양쪽 측면에는 종방향으로 연장된 음각홈이 각각 형성되고; 상기 음각홈은 비드의 지지력보다 큰 하중이 접촉부를 통해 입력될 때에 지지부의 후방밀림이 가능하도록 지지부의 변형을 유도하는 것을 특징으로 한다.
상기 고전압 배터리의 전방부에는 내부에 밀폐공간을 갖는 폐단면구조의 보강구조물이 구비되고; 상기 보강구조물은 배터리케이스의 좌우 전방단을 연결하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 보강구조물의 전방면은 충돌 사고시 후방 롤 마운팅브라켓의 하방 거동을 유도할 수 있도록 후방쪽으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 고전압 배터리 보호장치는, 고전압 배터리의 전방측에 밀림방지 구조물이 배치된 구성으로, 충돌 사고시 밀림방지 구조물을 이용해서 후방 롤 마운팅브라켓의 이동경로를 하방으로 유도할 수 있게 되고, 이를 통해 후방 롤 마운팅브라켓이 고전압 배터리의 전방부를 타격하는 현상을 예방할 수 있게 되며, 이 결과 후방 롤 마운팅브라켓에 의한 고전압 배터리의 손상 및 파손을 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 고전압 배터리 보호장치를 구비한 전기 차량의 저면도,
도 2는 본 발명에 따른 밀림방지 구조물이 설치된 차량 하부의 도면,
도 3과 도 4는 도 1에서 밀림방지 구조물이 설치된 부위의 단면도 및 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 보강구조물을 설명하기 위한 차량 하부의 도면,
도 6 내지 도 7은 충돌 사고시 작동상태를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량용 고전압 배터리 보호장치에 대해 살펴보기로 한다.
전기 차량의 경우 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 프론트측의 하부에 서브프레임(10)이 차체멤버(20)에 결합되어 설치되고, 서브프레임(10)의 후방쪽 위치인 센터 플로어(30)의 하부에 고전압 배터리(40)가 장착된다.
서브프레임(10)에는 모터 감속기 조립체(50)가 3점 지지구조로서 설치되는데, 3점 지지구조는 전방쪽에 위치한 2개의 전방 롤(60) 및 후방쪽에 위치한 1개의 후방 롤(70)에 의한 결합구조를 의미한다.
즉, 서브프레임(10)을 구성하는 프론트 크로스멤버(11)에는 2개의 전방 롤 마운팅브라켓이 구비되고, 2개의 전방 롤 마운팅브라켓에 전방 롤(60)이 각각 결합되고, 2개의 전방 롤(60)이 모터 감속기 조립체(50)의 전방쪽에 결합된다. 또한 서브프레임(10)을 구성하는 리어 크로스멤버(12)에는 1개의 후방 롤 마운팅브라켓(80)이 구비되고, 후방 롤 마운팅브라켓(80)에 후방 롤(70)이 결합되고, 1개의 후방 롤(70)이 모터 감속기 조립체(50)의 후방쪽에 결합되는 바, 따라서 모터 감속기 조립체(50)는 2개의 전방 롤(60) 및 1개의 후방 롤(70)을 매개로 서브프레임(10)에 3점 지지구조로서 설치되는 것이다.
후방 롤 마운팅브라켓(80)의 후방쪽에 고전압 배터리(40)가 위치하고, 후방 롤 마운팅브라켓(80)과 고전압 배터리(40)사이의 이격거리가 좁기 때문에 충돌 사고시 서브프레임(10)의 후방 밀림으로 인해 후방 롤 마운팅브라켓(80)이 고전압 배터리(40)의 전방부를 타격하게 되면, 고전압 배터리(40)가 손상 및 파손되는 문제가 발생하는 바, 본 발명에 따른 실시예는 충돌 사고시 후방 롤 마운팅브라켓(80)에 의한 고전압 배터리(40)의 손상 및 파손을 예방할 수 있는 구조가 특징이다.
즉, 본 발명에 따른 실시예는 고전압 배터리(40)의 전방쪽에 위치하고 충돌 사고시 서브프레임(10)에 구비된 후방 롤 마운팅브라켓(80)과 접촉하며 후방 롤 마운팅브라켓(80)과의 접촉시 서브프레임(10)의 후방 밀림을 억제하는 밀림방지 구조물(90)을 포함한다.
충돌 사고가 발생해서 서브프레임(10)이 후방으로 밀리면 서브프레임(10)의 후방에 구비된 후방 롤 마운팅브라켓(80)이 함께 후방으로 밀리고, 이때 후방 롤 마운팅브라켓(80)이 밀림방지 구조물(90)과 접촉함에 따라 서브프레임(10)의 후방 밀림을 최대한 억제할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 본 발명은 밀림방지 구조물(90)이 결합되는 차체 크로스멤버(110), 및 차체 크로스멤버(110)에 연결되고 후방으로 연장되게 배치되면서 센터 플로어(30)에 결합된 터널 레인프패널(120)을 더 포함한다.
차체 크로스멤버(110)는 차량의 프론트 플로어(130)에 결합되면서 좌우 양단이 프론트 사이드멤버(140)와 연결되도록 결합된다.
충돌 사고로 인해 서브프레임(10)이 후방으로 밀리고, 후방 롤 마운팅브라켓(80)이 밀림방지 구조물(90)과 접촉해서 타격하게 되면, 밀림방지 구조물(90)에서 발생된 충돌에너지는 차체 크로스멤버(110)를 통해서 프론트 사이드멤버(140)로 전달 및 분산되고, 또한 터널 레인프패널(120)을 통해서 센터 플로어(30)쪽으로 전달 및 분산되는 바, 따라서 충돌에너지의 효과적인 분산을 통해 내구성 향상을 도모할 수 있게 된다.
한편, 차체 크로스멤버(110)와 터널 레인프패널(120)이 연결되는 부위는 밀폐공간(150)을 갖는 폐단면으로 연결되는 바, 폐단면의 밀폐공간(150)을 통해서 충돌에너지에 대한 보다 강건한 구조를 갖출 수 있게 된다.
차체 크로스멤버(110)에는 후방으로 연장되면서 센터 플로어(30)와 결합된 복수의 멤버서포트(111)가 일체로 형성된다.
복수의 멤버서포트(111)는 터널 레인프패널(120)의 좌우측에서 터널 레인프패널(120)과 평행하도록 설치되며, 복수의 멤버서포트(111)는 충돌 사고시 차체 크로스멤버(110)로 전달된 충돌에너지를 센터 플로어(30)쪽으로 전달 및 분산시키는 역할을 하며, 이를 통해 내구성 향상을 도모할 수 있게 된다.
밀림방지 구조물(90)은 차체 크로스멤버(110)와 연결되고 전방쪽으로 돌출된 박스형상 지지부(91), 및 상기 지지부(91)의 전면을 커버링하도록 결합되고 충돌 사고로 인한 서브프레임(10)의 후방 밀림시 후방 롤 마운팅브라켓(80)과 접촉하는 패널형상 접촉부(92)를 포함한다.
여기서, 지지부(91)의 밑면(91a)과 접촉부(92)의 하단이 연결되는 부위에는 다수개의 비드(93)가 전후방향으로 연장되게 형성되는데, 상기 비드(93)는 충돌 사고로 인해 후방 롤 마운팅브라켓(80)이 접촉부(92)에 접촉시 지지부(91)의 후방밀림을 억제하도록 지지력을 발휘하는 역할을 하며, 이를 통해 후방 롤 마운팅브라켓(80)이 고전압 배터리(40)의 전방부를 타격하는 현상을 예방할 수 있게 된다.
그리고, 지지부(91)의 양쪽 측면(91b)에는 종방향으로 연장된 음각홈(94)이 각각 형성되는데, 상기 음각홈(94)은 비드(93)의 지지력보다 큰 하중이 접촉부(92)를 통해 입력될 때에 지지부(91)의 붕괴를 통한 후방밀림이 가능하도록 지지부(91)의 변형을 유도하는 역할을 하며, 이를 통해 충돌에너지를 보다 효과적으로 흡수할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 실시예는 내부에 밀폐공간(160)을 갖는 폐단면구조의 보강구조물(170)이 고전압 배터리(40)의 전방부에 위치하도록 구비되는데, 상기 보강구조물(170)은 횡방향으로 배치되어서 좌우양단이 고전압 배터리(40)를 구성하는 배터리케이스(41)의 좌우 전방단을 연결하도록 구성된다.
폐단면의 밀폐공간(160)을 구비한 보강구조물(170)을 통해서 고전압 배터리(40)의 전방부는 충돌에너지에 대해 보다 강건한 구조를 갖출 수 있게 된다.
또한, 보강구조물(170)의 전방면(171)은 충돌 사고시 후방 롤 마운팅브라켓(80)의 하방 거동을 유도할 수 있도록 후방쪽으로 경사지게 형성된 구조이며, 이를 통해 충돌 사고시 후방 롤 마운팅브라켓(80)이 고전압 배터리(40)의 전방부를 직접 타격하는 현상을 예방할 수 있게 된다.
이하, 본 발명 실시예의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
주행 중 충돌 사고가 발생하면 서브프레임(10)이 후방으로 밀리고(도 6의 화살표 M1), 서브프레임(10)에 구비된 후방 롤 마운팅브라켓(80)도 함께 후방으로 밀리고(화살표 M2), 이때 후방 롤 마운팅브라켓(80)이 밀림방지 구조물(90)의 접촉부(92)와 접촉하면서 타격하게 된다.
후방 롤 마운팅브라켓(80)이 밀림방지 구조물(90)을 타격하면, 밀림방지 구조물(90)에서 발생된 충돌에너지는 차체 크로스멤버(110)를 통해서 프론트 사이드멤버(140)로 전달 및 분산되고, 또한 터널 레인프패널(120)을 통해서 센터 플로어(30)쪽으로 전달 및 분산되고, 또한 복수의 멤버서포트(111)를 통해서 센터 플로어(30)쪽으로 전달 및 분산되는 바, 따라서 충돌에너지의 효과적인 분산을 통해 내구성 향상을 도모할 수 있게 된다.
그리고, 차체 크로스멤버(110)와 터널 레인프패널(120)이 연결된 부위에 형성된 폐단면의 밀폐공간(150)을 통해서 충돌에너지에 대한 지지력을 발휘할 수 있게 되는 바, 이를 통해 차체 크로스멤버(110)의 급격한 붕괴를 방지할 수 있게 됨에 따라 내구성 향상을 도모할 수 있게 된다.
후방 롤 마운팅브라켓(80)이 밀림방지 구조물(90)을 타격할 때에 박스구조의 지지부(91) 및 복수개의 비드(93)는 충돌에너지에 대한 지지력을 발휘해서 지지부(91)의 급격한 붕괴현상을 예방하게 되고, 지지부(91) 및 비드(93)가 지지력을 발휘하는 동안 서브프레임(10)은 도 7과 같이 전단 변형이 발생하면서 충돌에너지를 경감시키게 된다.
그러나 충돌에너지가 과한 경우 서브프레임(10)의 전단 변형이 발생하더라도 서브프레임(10)은 계속해서 후방으로 밀리게 되고, 이로 인해 비드(93)의 지지력보다 큰 하중이 접촉부(92)에 접촉한 후방 롤 마운팅브라켓(80)을 통해서 밀림방지 구조물(90)로 입력됨에 따라 밀림방지 구조물(90)은 음각홈(94)을 기준으로 지지부(91)가 붕괴되면서 지지부(91)가 후방으로 밀리는 변형이 발생하게 된다.
이와 같이 음각홈(94)에 의한 지지부(91)의 변형이 발생하면 지지부(91)의 변형을 통해서 충돌에너지를 보다 효과적으로 흡수할 수 있게 되고, 특히 지지부(91)의 변형시 접촉부(92)에 접촉한 후방 롤 마운팅브라켓(80)의 이동 경로를 도 6의 화살표 M3과 같이 하방으로 유도할 수 있게 됨에 따라 후방 롤 마운팅브라켓(80)이 고전압 배터리(40)의 전방부를 타격하는 현상을 예방할 수 있게 되는 바, 이를 통해 후방 롤 마운팅브라켓(80)에 의한 고전압 배터리(40)의 손상 및 파손을 예방할 수 있게 된다.
그리고, 지지부(91)의 변형에 의해서 하방으로 이동하는 후방 롤 마운팅브라켓(80)이 보강구조물(170)과 접촉하는 현상이 발생할 수도 있는 바, 폐단면의 밀폐공간(160)을 구비한 보강구조물(170)에 의해서 충돌에너지에 대한 지지력을 발휘할 수 있게 됨에 따라 후방 롤 마운팅브라켓(80)이 고전압 배터리(40)의 전방부를 직접 타격하는 현상을 예방할 수 있게 된다.
또한, 보강구조물(170)의 전방면(171)이 후방쪽으로 경사지게 형성됨에 따라 후방 롤 마운팅브라켓(80)의 이동경로를 한 번 더 하방으로 유도할 수 있게 되는 바(도 6의 화살표 M4), 이를 통해 후방 롤 마운팅브라켓(80)이 고전압 배터리(40)의 전방부를 직접 타격하는 현상을 추가로 더 예방할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는, 고전압 배터리(40)의 전방측에 배치된 밀림방지 구조물(90)을 이용해서 충돌 사고시 후방 롤 마운팅브라켓(80)의 이동경로를 하방으로 유도할 수 있게 되고, 이를 통해 후방 롤 마운팅브라켓(80)이 고전압 배터리(40)의 전방부를 타격하는 현상을 예방할 수 있게 되며, 이 결과 후방 롤 마운팅브라켓(80)에 의한 고전압 배터리(40)의 손상 및 파손을 예방할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 - 서브프레임 20 - 차체멤버
30 - 센터 플로어 40 - 고전압 배터리
50 - 모터 감속기 조립체 60 - 전방 롤
70 - 후방 롤 80 - 후방 롤 마운팅브라켓
90 - 밀림방지 구조물 91 - 지지부
92 - 접촉부 93 - 비드
94 - 음각홈 110 - 차체 크로스멤버
120 - 터널 레인프패널 130 - 프론트 플로어
140 - 프론트 사이드멤버 150,160 - 밀페공간
170 - 보강구조물

Claims (10)

  1. 차량 센터 플로어의 하부에 탑재된 고전압 배터리를 보호하기 위한 장치로서,
    상기 고전압 배터리의 전방쪽에 위치하고 충돌 사고시 서브프레임에 구비된 후방 롤 마운팅브라켓과 접촉하며 후방 롤 마운팅브라켓과의 접촉시 서브프레임의 후방 밀림을 억제하는 밀림방지 구조물;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 보호장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀림방지 구조물이 결합되는 차체 크로스멤버를 더 포함하고;
    상기 차체 크로스멤버는 차량의 프론트 플로어에 결합되면서 좌우 양단이 프론트 사이드멤버와 연결되도록 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 보호장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 차체 크로스멤버에 연결되고 후방으로 연장되게 배치되면서 센터 플로어에 결합된 터널 레인프패널;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 보호장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 차체 크로스멤버와 터널 레인프패널이 연결되는 부위는 밀폐공간을 갖는 폐단면으로 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 보호장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 차체 크로스멤버에는 후방으로 연장되면서 센터 플로어와 결합된 복수의 멤버서포트가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 보호장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 밀림방지 구조물은 차체 크로스멤버와 연결되고 전방쪽으로 돌출된 박스형상 지지부; 및
    상기 지지부의 전면을 커버링하도록 결합되고 충돌 사고로 인한 서브프레임의 후방 밀림시 후방 롤 마운팅브라켓과 접촉하는 패널형상 접촉부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 보호장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 지지부의 밑면과 접촉부의 하단이 연결되는 부위에는 다수개의 비드가 전후방향으로 연장되게 형성되고;
    상기 비드는 후방 롤 마운팅브라켓이 접촉부에 접촉시 지지부의 후방밀림을 억제하도록 지지력을 발휘하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 보호장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 지지부의 양쪽 측면에는 종방향으로 연장된 음각홈이 각각 형성되고;
    상기 음각홈은 비드의 지지력보다 큰 하중이 접촉부를 통해 입력될 때에 지지부의 후방밀림이 가능하도록 지지부의 변형을 유도하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 보호장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 고전압 배터리의 전방부에는 내부에 밀폐공간을 갖는 폐단면구조의 보강구조물이 구비되고;
    상기 보강구조물은 배터리케이스의 좌우 전방단을 연결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 보호장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 보강구조물의 전방면은 충돌 사고시 후방 롤 마운팅브라켓의 하방 거동을 유도할 수 있도록 후방쪽으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리 보호장치.
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