<발명의 명칭: 배터리부와 모터 및 프레임이 일체화된 통합형 편평형차대 Ⅱ>
(Integrated Flatform Chassis Where Battery, Motor and Frame are Integrated Into One)
발명의 설명
기 술 분 야
[0001] 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.).
[0002] 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.
[0003] 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.
배 경 기 술
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] ‘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.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
선행기술문헌
특허문헌
[0016] (특허문헌 0001) 대한민국 등록특허 10-1127736, 인휠모터 차륜 구조체(2010. 12. 08 출원)
발명의 내용
해결하려는 과제
[0017] 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.
[0018] 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.
과제의 해결 수단
[0019] 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.
[0020] 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.
[0021] 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.
[0022] 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.
[0023] 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.
[0024] 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.
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] 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.
[0029] 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.
[0030] 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.
[0031] 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, 상기카패드의 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.
[0032] 삭제
[0033] 삭제
[0034] 삭제
발명의 효과
[0035] 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.
[0036] 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.
도면의 간단한 설명
[0037] 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.
