CN105848942A - 车辆用电池搭载结构 - Google Patents

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Abstract

本发明获得一种车辆用电池搭载结构，其能够抑制在极寒时或酷暑时行驶的车辆停止了的情况下的、由外界气温对电池产生的影响。中间面板(30)的波板部(32)被夹在上面板(22)与下面板(26)之间，并且被形成为，朝向上面板(22)侧开口并且在车辆宽度方向上延伸的上开口凹部(34)与朝向下面板(26)侧开口并且在车辆宽度方向上延伸的下开口凹部(36)交替排列的形状。波板部(32)中的下开口凹部(36)的底壁部(36A)侧和上面板(22)的接触面积之和被设定为，与波板部(32)中的上开口凹部(34)的底壁部(34A)侧和下面板(26)的接触面积之和相比而较小。

Description

车辆用电池搭载结构
技术领域
本发明涉及一种车辆用电池搭载结构。
背景技术
已知一种在车身地板的下侧搭载有车辆驱动用的电池的结构(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5013140号公报
发明所要解决的课题
但是，在抑制于极寒时或酷暑时行驶的车辆停止了的情况下的、由外界气温对电池所产生的影响这一点上，仍存在改善的余地。
本发明考虑到上述实际情况，其目的在于，获得一种车辆用电池搭载结构，该车辆用电池搭载结构能够抑制在极寒时或酷暑时行驶的车辆停止了的情况下的、由外界气温对电池所产生的影响。
发明内容
用于解决课题的方法
本发明的第一方式所涉及的车辆用电池搭载结构具有：电池组框架，其被配置在地板面板的车身下方侧，并从下方侧对车辆驱动用的电池进行支承，所述电池组框架具备：上板部，其为树脂制；下板部，其为树脂制，并且被配置在所述上板部的下方侧；波板部，其为树脂制，并被夹在所述上板部与所述下板部之间，且其上交替排列有朝向所述上板部侧开口并且在一个方向上延伸的上开口凹部、与朝向所述下板部侧开口并且在所述一个方向上延伸的下开口凹部，并且，所述波板部中的所述下开口凹部的底壁部侧和所述上板部的接触面积之和被设定为，与所述波板部中的所述上开口凹部的底壁部侧和所述下板部的接触面积之和相比而较小。
根据上述结构，在电池组框架中，波板部被夹在上板部与下板部之间，并且通过该电池组框架而从下方侧对车辆驱动用的电池进行支承。并且，在波板部上，交替排列有朝向上板部侧开口并且在一个方向上延伸的上开口凹部、与朝向下板部侧开口并且在所述一个方向上延伸的下开口凹部，且波板部与上板部以及下板部接触。由此，在车辆于极寒时行驶并且车辆驱动用的电池的热量被传递至上板部的情况下，被传递至上开口凹部的上方侧的热量会容易地从上板部传递至电池组框架的内侧空间(上开口凹部的内侧)。另一方面，由于在上板部中，被传递至下开口凹部的底壁部的上方侧的热量会被传递至下开口凹部的底壁部侧，因此难以被传递到电池组框架的内侧空间。
在此，在本发明中，波板部中的下开口凹部的底壁部侧和上板部的接触面积之和被设定为，与波板部中的上开口凹部的底壁部侧和下板部的接触面积之和相比而较小。因此，在车辆于极寒时行驶的情况下，由于在电池组框架的上部处，难以使热量向电池组框架的内侧空间传递的范围相对较窄，因此来自电池的热量会良好地被蓄积在电池组框架的内侧空间(上开口凹部的内侧空间)内。并且，由于当车辆停止时，被蓄积在电池组框架的内侧空间内的热量会朝向上方侧释放，因此即使在极寒时也会抑制电池的急剧降温。
另一方面，在车辆于酷暑时行驶时，虽然由于行驶风从而使来自路面侧的热量难以向下板部传递，但在车辆于酷暑时停止时，来自路面侧的热量会较容易地被传递至下板部。对此，由于在本发明中，上开口凹部的底壁部侧和下板部的接触面积之和被设定为相对较大，因此在酷暑时的车辆停止时来自路面侧的热量被传递至下板部的情况下，热量难以向电池组框架的内侧空间传递的范围相对较大。由此，由于来自路面侧的热量向电池组框架内侧空间的传递被良好地抑制，进而难以向电池组框架的上方侧传递，因此能够有效地抑制电池的温度上升。
本发明的第二方式为，在第一方式所涉及的车辆用电池搭载结构中，在从所述一个方向进行观察时，所述上开口凹部的开口宽度被设定为，与所述下开口凹部的底壁部侧和所述上板部的接触宽度相比而较宽。
根据上述结构，由于上开口凹部的开口宽度被设定为，与下开口凹部的底壁部侧和上板部的接触宽度相比而较宽，因此在热量被传递至上板部的情况下，易于使热量传递至电池组框架的内侧空间的区域，在难以使热量传递至电池组框架的内侧空间的区域的邻接位置处较大(宽度较宽)。因此，在车辆于极寒时行驶的情况下，能够将热量有效地蓄积在电池组框架的内侧空间(上开口凹部的内侧空间)内。
本发明的第三方式为，在第二方式所涉及的车辆用电池搭载结构中，在从所述一个方向进行观察时，所述下开口凹部的开口宽度被设定为，与所述上开口凹部的开口宽度相比而较窄。
根据上述结构，由于下开口凹部的开口宽度被设定为，与上开口凹部的开口宽度相比而较窄，因此在热量被传递至下板部的情况下，易于使热量传递至电池组框架的内侧空间的区域相对较窄(宽度较窄)。因此，在酷暑时的车辆停止时来自路面侧的热量被传递至下板部的情况下，由于来自路面侧的热量向电池组框架的内侧空间的传递被有效抑制，进而难以进一步向电池组框架的上方侧传递，因此能够更加有效地抑制电池的温度上升。
发明效果
如以上所说明的那样，根据本发明的车辆用电池搭载结构，具有能够抑制在极寒时或酷暑时行驶的车辆停止了的情况下的、由外界气温对电池产生的影响的优秀效果。
附图说明
图1为表示本发明的第一实施方式所涉及的车辆用电池搭载结构的纵剖视图。
图2为表示本发明的第一实施方式所涉及的车辆用电池搭载结构的分解立体图。
图3A为对图1的车辆用电池搭载结构的极寒时的作用进行说明的示意性的纵剖视图，并且表示车辆行驶时的状态。
图3B为对图1的车辆用电池搭载结构的极寒时的作用进行说明的示意性的纵剖视图，并且表示停车时的状态。
图4A为对图1的车辆用电池搭载结构的酷暑时的作用进行说明的示意性的纵剖视图，并且表示车辆行驶时的状态。
图4B为对图1的车辆用电池搭载结构的酷暑时的作用进行说明的示意性的纵剖视图，并且表示停车时的状态。
图5为表示本发明的第二实施方式所涉及的车辆用电池搭载结构的分解立体图。
图6为表示对图5的车辆用电池搭载结构的极寒时的作用进行说明的示意性的纵剖视图。
具体实施方式
第一实施方式
使用图1至图4B来对本发明的第一实施方式所涉及的车辆用电池搭载结构进行说明。另外，在这些图中适当表示的箭头标记FR表示车辆前方侧，箭头标记UP表示车辆上方侧，箭头标记W表示车辆宽度方向。
如图1所示，应用于电动汽车等的车辆中的本实施方式所涉及的车辆用电池搭载结构10具有电池组框架(蓄电池框架)20。电池组框架20被配置在地板面板12的车身下方侧，并且从下方侧对作为电池的燃料电池电池组14进行支承。
如图1以及图2所示，燃料电池电池组14的对电池主体部进行覆盖的外装部14A被形成为矩形箱状。从外装部14A的前后端部以及两侧部伸出有凸缘部14B。此外，在凸缘部14B上贯穿形成有螺栓插穿孔14X。另外，虽然在本实施方式中外装部14A以及凸缘部14B由金属形成，但是也可以由树脂形成。
燃料电池电池组14的凸缘部14B与作为电池组框架20的上板部的上面板22重叠。电池组框架20被构成为，包括上面板22、作为下板部的下面板26、被夹在上面板22与下面板26之间的中间面板30(被理解为“中间部件”的要素)。上面板22、下面板26以及中间面板30均为纤维强化树脂(FRP)制(作为一个示例，其为炭纤维强化树脂(CFRP)制)。纤维强化树脂为含有强化纤维的树脂。
如图2所示，上面板22被形成为矩形平板状。在上面板22的外周侧的部位处，与燃料电池电池组14的凸缘部14B的螺栓插穿孔14X相对应地贯穿形成有第一螺栓插穿孔22X。此外，在上面板22的外周端部22B处以隔开间隔的方式而形成有第二螺栓插穿孔22Y，该第二螺栓插穿孔22Y被设定为向构成车身的底部构件(省略图示)进行安装的用途。另外，在所述底部构件中，在对应于第二螺栓插穿孔22Y的位置处贯穿形成有螺栓插穿孔(省略图示)，并且在所述螺栓插穿孔的外周部的上表面上固定有焊装螺孔塞(省略图示)。
下面板26被配置在上面板22的下方侧，并且被形成为车身上方侧被开口的矩形的盒状。即，下面板26具有平板状的底部26A、与底部26A的周缘部一体地直立设置的平板状的侧壁部26B、从侧壁部26B的上端部朝向开口外侧而一体地伸出的平板状的伸出部26C。在下面板26的伸出部26C上，与上面板22的外周端部22B的第二螺栓插穿孔22Y对应地贯穿形成有螺栓插穿孔26Y。
此外，中间面板30被形成为在俯视观察时与上面板22以及下面板26相同的尺寸。中间面板30的外周部以遍及全周的方式而被设为凸缘状，并被夹在下面板26的伸出部26C与上面板22的外周端部22B之间并被相互接合在一起。
在中间面板30的外周部上，与燃料电池电池组14的螺栓插穿孔14X以及上面板22的第一螺栓插穿孔22X对应地形成有第一螺栓插穿孔30X。此外，如图1所示，在中间面板30的外周部的下表面上，在第一螺栓插穿孔30X的外周部上以与第一螺栓插穿孔30X同轴的方式而固定有焊装螺孔塞18。在上面板22的第一螺栓插穿孔22X以及中间面板30的第一螺栓插穿孔30X中，以同轴的方式而插入有金属制且圆筒状的套环部件24。并且，通过使从车身上方侧插穿过燃料电池电池组14的螺栓插穿孔14X以及套环部件24的螺栓16的轴部与焊装螺孔塞18拧合，从而将燃料电池电池组14的凸缘部14B结合固定在上面板22以及中间面板30的各外周部上。
此外，如图2所示，在中间面板30的外周端部30B上，与上面板22的第二螺栓插穿孔22Y以及下面板26的螺栓插穿孔26Y对应地贯穿形成有第二螺栓插穿孔30Y。在下面板26的螺栓插穿孔26Y、中间面板30的第二螺栓插穿孔30Y以及上面板22的第二螺栓插穿孔22Y中，以同轴的方式而插入有金属制且圆筒状的套环部件(省略图示)。并且，通过使从车身下方侧贯穿过所述套环部件以及所述底部构件的螺栓插穿孔的螺栓的轴部与被固定在所述底部构件上的所述焊装螺孔塞拧合，从而使电池组框架20的外周端部相对于所述底部构件而被结合固定。
如图1所示，中间面板30具备被插入到由下面板26的底部26A与侧壁部26B所包围而成的空间内的波板部32。波板部32被夹在上面板22与下面板26之间，并且被形成为，交替排列有朝向上面板22侧开口并且在车辆宽度方向(一个方向)延伸的上开口凹部34、与朝向下面板26侧开口并且在车辆宽度方向(一个方向)上延伸的下开口凹部36的形状。多个(在本实施方式中为5个)上开口凹部34被设定为相同的开口宽度W1，多个(在本实施方式中为四个)下开口凹部36被设定为相同的开口宽度W2。
各个上开口凹部34中的一对侧面朝向车身上方侧而向相互背离的方向少许倾斜，各个下开口凹部36中的一对侧面朝向车身下方侧而向相互背离的方向少许倾斜。此外，上开口凹部34的底壁部34A与下面板26的上表面面接触并且被结合在一起(在本实施方式中作为一个示例而使用粘合剂)，下开口凹部36的底壁部36A与上面板22的下表面面接触并且被结合在一起(在本实施方式中作为一个示例而使用粘合剂)。以此方式而配置的波板部32具有在侧面碰撞时抑制电池组框架20的变形的功能。
波板部32中的下开口凹部36的底壁部36A侧与上面板22的接触面积之和被设定为，与波板部32中的上开口凹部34的底壁部34A侧和下面板26的接触面积之和相比而较小。并且，由上开口凹部34与上面板22所构成的封闭截面部的面积被设定为，与由下开口凹部36与下面板26所构成的封闭截面部的面积相比而较大。
此外，在从车辆宽度方向(一个方向)进行观察时，上开口凹部34的开口宽度W1被设定为，与下开口凹部36的底壁部36A侧和上面板22的接触宽度Wa相比而较大。作为一个示例，在本实施方式中，开口宽度W1被设定为接触宽度Wa的2倍以上。
并且，在从车辆宽度方向(一个方向)进行观察时，下开口凹部36的开口宽度W2被设定为，与上开口凹部34的开口宽度W1相比而较窄。此外，在从车辆宽度方向(一个方向)进行观察时，下开口凹部36的开口宽度W2被设定为，与上开口凹部34的底壁部34A侧和下面板26的接触宽度Wb相比而较窄。作为一个示例，在本实施方式中，开口宽度W2被设定为小于接触宽度Wb的一半。另外，接触宽度Wb越大，则电池组框架20对于来自车辆下方侧的输入的刚性越高。
(作用与效果)
接下来，对上述实施方式的作用以及效果进行说明。
如图3A中示意性所示，在车辆于寒冷地域等的极寒时行驶并且车辆驱动用的燃料电池电池组14的热量被传递至上面板22上的情况下，被传递至上开口凹部34的上方侧的热量会容易地从上面板22被传递至作为电池组框架20的内侧空间的一部分的上开口凹部34的内侧(参照箭头标记a)。另一方面，由于在上面板22中被传递至下开口凹部36的底壁部36A的上方侧的热量会被传递至下开口凹部36的底壁部36A上，因此难以被传递到电池组框架20的内侧空间中。
在此，在本实施方式中，波板部32中的下开口凹部36的底壁部36A侧和上面板22的接触面积之和被设定为，与波板部32中的上开口凹部34的底壁部34A侧和下面板26的接触面积之和相比而较小。因此，在车辆于极寒时行驶的情况下，由于在电池组框架20的上部处，使热量难以向电池组框架20的内侧空间传递的范围相对较窄，因此来自燃料电池电池组14的热量(较为温暖的空气)会良好地被蓄积在电池组框架20的内侧空间(上开口凹部34的内侧空间)。并且，如图3B所示，当车辆停止时，由于被蓄积在电池组框架20的内侧空间中的热量会朝向上方侧释放(参照箭头标记b)，因此即使在极寒时也能够抑制燃料电池电池组14的急剧降温(发挥保温功能)。
此外，在本实施方式中，如图1所示，在从车辆宽度方向观察时，上开口凹部34的开口宽度W1被设定为，与下开口凹部36的底壁部36A侧和上面板22的接触宽度Wa相比而较大。因此，在热量被传递至上面板22上的情况下，易于使热量传递至电池组框架20的内侧空间的区域在难以使热量传递至电池组框架20的内侧空间的区域的邻接位置处较大(宽度较宽)。因此，在车辆于极寒时行驶的情况下，能够使热量有效地蓄积在电池组框架20的内侧空间(上开口凹部34的内侧空间)内。
另一方面，如图4A所示，虽然在车辆于高温地域等的酷暑时行驶时，由于行驶风(参照箭头c)从而使来自路面40侧的热量难以被传递至下面板26上，但是在酷暑时的车辆停止时，来自路面40侧的热量会容易地被传递至下面板26上。对此，在本实施方式中，将上开口凹部34的底壁部34A侧与下面板26的接触面积之和设定得相对较大。即，成为了上开口凹部34的底壁部34A侧与下面板26的双层结构的区域较大。因此，在酷暑时的车辆停止时来自路面40侧的热量被传递至下面板26的情况下，难以使热量向电池组框架20的内侧空间传递的范围相对较大。由此，如图4B所示，来自路面40侧的热量(参照箭头标记d)向电池组框架20的内侧空间的传递被良好地抑制。另外，电池组框架20的内侧的空气层也能够作为隔热层而发挥作用。
由此，热量难以向电池组框架20的上方侧传递(如箭头标记e那样的热量的传递被抑制)。由此，有效地抑制了燃料电池电池组14的温度上升(隔热效果的发挥)。
此外，如图1所示，在本实施方式中，由于在从车辆宽度方向进行观察时，下开口凹部36的开口宽度W2被设定为与上开口凹部34的开口宽度W1相比而较窄，因此在热量被传递至下面板26上的情况下，易于使热量向电池组框架20的内侧空间传递的区域相对较窄(宽度较窄)。因此，在图4B所示的酷暑时的车辆停止时来自路面40侧的热量(箭头d参照)被传递至下面板26的情况下，来自路面40侧的热量向电池组框架20的内侧空间的传递将被有效地抑制，进而难以进一步向电池组框架20的上方侧传递。由此，更有效地抑制了燃料电池电池组14的温度上升。
如以上所说明的那样，根据本实施方式所涉及的车辆用电池搭载结构10，能够抑制在极寒时或酷暑时行驶的车辆停止了的情况下，由外界气温对电池产生的影响。
第二实施方式
接下来，使用图5以及图6来对本发明的第二实施方式所涉及的车辆用电池搭载结构50进行说明。在图5中通过分解立体图而图示了本实施方式所涉及的车辆用电池搭载结构50。此外，在图6中示意性地图示了对车辆用电池搭载结构50的极寒时的作用进行说明的纵剖视图。
如该图所示，车辆用电池搭载结构50为了使电池组框架20的内侧空间(上开口凹部34的内侧空间)及其上方侧的热量的移动(参照图6的箭头m)容易进行从而在上面板22上形成了贯穿孔52，在这一点上与第一实施方式不同。其他的结构与第一实施方式相同。由此，对与第一实施方式相同的结构标注相同符号而省略其说明。
如图5以及图6所示，被形成在上面板22上的贯穿孔52被设定在，使上开口凹部34的内侧空间与其上方侧的空间连通的部位处。根据这种结构，在车辆于极寒时行驶时，能够使热量容易地蓄积在电池组框架20的内侧空间(上开口凹部34的内侧空间)内。此外，在车辆于极寒时停止时，能够使热量容易地从电池组框架20的内侧空间(上开口凹部34的内侧空间)朝向燃料电池电池组14侧释放。由此，能够进一步有效地抑制电池组框架20在极寒时急剧降温的情况。
另外，当形成在上面板22上的贯穿孔52以对齐燃料电池电池组14的外装部14A的下表面外形线的方式而设定时，能够更加有效地抑制燃料电池电池组14在极寒时从其外周侧被冷却的情况。
实施方式的补充说明
另外，虽然在上述实施方式中，如图2以及图5所示，中间面板30的外周部以跨及全周的方式而被设为凸缘状，但是也可以仅将中间面板30的例如车辆前后方向的两端部设为凸缘状。
此外，虽然在上述实施方式中，上面板22、下面板26以及中间面板30均被设为纤维强化树脂制，但也可以代替纤维强化树脂而使用不含有强化纤维的树脂来成形出构成电池组框架的上板部、下板部以及波板部。
此外，作为上述实施方式的改变例也能够采用如下结构，即，例如在上开口凹部的开口数(在上述实施方式的情况下为5个)与下开口凹部的底壁部的数目(在上述实施方式的情况下为4个)相比而较多的情况下，在从车辆宽度方向(一个方向)进行观察时，使上开口凹部的开口宽度被设定为，相对于下开口凹部的底壁部侧与上板部的接触宽度而相等或稍窄。
此外，作为上述实施方式的改变例也能够采用如下结构，即，例如在上开口凹部的开口数(在上述实施方式的情况下为5个)与下开口凹部的底壁部的数目(在上述实施方式的情况下为4个)相比而较多的情况下，在从车辆宽度方向(一个方向)进行观察时，使下开口凹部的开口宽度被设定为与上开口凹部的开口宽度等同。
此外，作为上述实施方式的改变例也能够采用如下结构，即，例如被设定有多个的下开口凹部的底壁部中的任意一个均不与上板部接触。
此外，作为上述实施方式的改变例也能够采用如下结构，即，例如从下开口凹部的底壁部的上表面起形成有肋状的突出部，并且该突出部与上板部接合(作为一个示例，通过热量而使其熔融并接合)。
此外，在将上述实施方式中的图1等所示的上面板22的板厚设为t1、将下面板26的板厚设为t2的情况下，也可以设定为t1＜t2。另外，作为非本发明的实施方式的参考例也考虑到如下结构，即，波板部中的下开口凹部的底壁部侧与上板部的接触面积之和被设定为，大于或等于波板部中的上开口凹部的底壁部侧与下板部的接触面积之和，并且在将上板部的板厚设定为ta、将下板部的板厚设定tb的情况下，设定为ta＜tb。
此外，也可以在将上述实施方式的下开口凹部36的底壁部36A的板厚设定为t3、将上开口凹部34的底壁部34A的板厚设定为t4的情况下，设定为t3＜t4。另外，作为非本发明的实施方式的参考例也考虑到如下结构，即，使波板部中的下开口凹部的底壁部侧与上板部的接触面积之和被设定为，大于或等于波板部中的上开口凹部的底壁部侧与下板部的接触面积之和，并且，在将下开口凹部的底壁部的板厚设定为tc、将上开口凹部的底壁部的板厚设定为td的情况下，设定为tc＜td。
此外，虽然本发明的第一方式等中所记载的“一个方向”在上述实施方式中被设为车辆宽度方向，但是一个方向也可以为例如车辆前后方向等的车辆宽度方向以外的方向。此外，本发明的第一方式中所记载的“电池”可以为一次电池，也可以为二次电池。
另外，上述实施方式以及上述的多个改变例能够适当地组合而实施。
虽然在以上对本发明的一个示例进行了说明，但本发明并不限定于上述内容，除上述实施例之外，显然其也能够在不脱离于其主旨的范围内实施各种改变。
另外，日本国专利申请NO.2013-267966的公开内容的整体以参照的方式而被援引至本说明书中。

Claims (3)

1.一种车辆用电池搭载结构，具有：
电池组框架，其被配置在地板面板的车身下方侧，并从下方侧对车辆驱动用的电池进行支承，
所述电池组框架具备：
上板部，其为树脂制；
下板部，其为树脂制，并且被配置在所述上板部的下方侧；
波板部，其为树脂制，并被夹在所述上板部与所述下板部之间，且其上交替排列有朝向所述上板部侧开口并且在一个方向上延伸的上开口凹部、与朝向所述下板部侧开口并且在所述一个方向上延伸的下开口凹部，
并且，所述波板部中的所述下开口凹部的底壁部侧和所述上板部的接触面积之和被设定为，与所述波板部中的所述上开口凹部的底壁部侧和所述下板部的接触面积之和相比而较小。
2.如权利要求1所述的车辆用电池搭载结构，其中，
在从所述一个方向进行观察时，所述上开口凹部的开口宽度被设定为，与所述下开口凹部的底壁部侧和所述上板部的接触宽度相比而较宽。
3.如权利要求2所述的车辆用电池搭载结构，其中，
在从所述一个方向进行观察时，所述下开口凹部的开口宽度被设定为，与所述上开口凹部的开口宽度相比而较窄。
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