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[Technisches Feld]
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugkarosseriestruktur eines Elektrofahrzeugs.
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[Hintergrund]
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Ein Elektrofahrzeug (EV) benötigt ein Batteriepack mit einer hohen Kapazität als eine Energiequelle, um eine angemessene Reichweite bereitzustellen. Um die Größe des Batteriepacks zu vergrößern und gleichzeitig einen ausreichenden Fahrzeuginnenraum und Kofferraum bereitzustellen, ist es in Personenkraftwagen üblich, das Batteriepack flach zu gestalten und das Batteriepack in einem breiten Bereich unter einem Boden anzuordnen (zum Beispiel, siehe Patentliteratur 1).
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[Zitatliste]
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[Patentliteratur]
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[Patentliteratur 1]
WO 2012/542790 A1 -
[Zusammenfassung der Erfindung]
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[Von der Erfindung zu lösendes Problem]
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Darüber hinaus hat ein Bodentunnel, bei derzeitig gängigen Fahrzeugen mit einer Einschalenstruktur, eine wichtige Rolle als eine Rahmenstruktur zum Bereitstellen der Steifigkeit einer Fahrzeugkarosserie, wenn jedoch ein Einbauraum für das Batteriepack unter dem Boden liegt, besteht ein Problem darin, dass die Höhe des Bodentunnels um den Betrag einer Erhöhung der Bodenoberfläche (das Widerstandsmoment sinkt) sinkt, so dass es schwierig ist, die Schwingungssteifigkeit in dem Zentrum des Bodens bereitzustellen
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht solcher Umstände gemacht, und ein Ziel davon ist es, eine Fahrzeugkarosseriestruktur eines Elektrofahrzeugs bereitzustellen, die vorteilhaft im Bereitstellen von Schwingungssteifigkeit in dem Zentrum des Bodens ist, bei gleichzeitiger Bereitstellung des Einbauraums für das Batteriepack in einem breiten Bereich unter dem Boden.
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[Mittel zur Lösung des Problems]
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Zur Lösung des obigen Problems wird in einer Fahrzeugkarosseriestruktur eines Elektrofahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung ein Batteriepack, das ein Batteriemodul beinhaltet, in einem Abstand von unterhalb einer Bodenplatte durch eine Mehrzahl von Unterstützungselementen unterstützt, die in einer Fahrzeuglängsrichtung an beiden seitlichen Bereichen des Batteriepacks räumlich getrennt sind, und eine obere Oberfläche des Batteriepacks ist an einer Mehrzahl von Befestigungsbereichen, die diskret in einer planaren Richtung der oberen Oberfläche angeordnet sind, an der Bodenplatte befestigt.
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In der Fahrzeugkarosseriestruktur des Elektrofahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung wird, aufgrund der Konfiguration in welcher das Batteriepack in einem Abstand von unterhalb der Bodenplatte von den Unterstützungselementen an beiden seitlichen Bereichen unterstützt wird und die obere Oberfläche des Batteriepacks an die Bodenplatte an der Mehrzahl von Befestigungsbereichen, die diskret angeordnet sind wie oben beschrieben, befestigt ist, die Vibration an dem Zentrum des Bodens durch die Verwendung der Steifigkeit des Batteriepacks unterdrückt, und es besteht ein Vorteil darin, die Schwingungssteifigkeit am Zentrum des Bodens bereitzustellen, bei gleichzeitigem Bereitstellen des Einbauraums für das Batteriepack in einem breiten Bereich unter dem Boden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Elektrofahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie von einer unteren Seite betrachtet.
- 2 ist eine Draufsicht, die einen Fahrzeugkarosserieboden des Elektrofahrzeugs gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 3 ist eine X-X Schnittansicht von 2.
- 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptteils von 3.
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[Modus zur Durchführung der Erfindung]
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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In 1 und 2 ist eine Bodenplatte 2, die eine untere Oberfläche einer Fahrzeugkarosserie eines Elektrofahrzeugs 1 definiert, mit Seitenschwellen 14,14 verbunden, die sich in einer Fahrzeug-Längsrichtung FR auf beiden seitlichen Bereichen der Bodenplatte 2 erstrecken, und Bodenseitenelemente 10, 10 die sich in der Fahrzeug-Längsrichtung FR erstrecken, sind mit einer unteren Oberfläche der Bodenplatte 2 verbunden, die an fahrzeugbreitengerichtete, zentrumsnahe Seiten von den Seitenschwellen 14, 14 angrenzt.
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Wie in 3 gezeigt, haben die Bodenseitenelemente 10, 10 inverse hutförmige Bereiche, und sind an Flanschbereichen auf beiden Seiten mit der unteren Oberfläche der Bodenplatte 2 verschweißt und verbunden, und in den Innenräumen sind geschlossene Bereiche definiert, die sich in einer Längsrichtung erstrecken. Wie in 2 gezeigt, sind die Bodenseitenelemente 10,10 schief in Draufsicht angeordnet, so dass sich der Abstand zueinander zu einer Fahrzeugrückseite vergrößert.
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Auf der Bodenplatte 2 ist an zentrumsnahen Seiten in einer Fahrzeug-Breitenrichtung W von den rechten und linken Bodenseitenelementen 10,10 eine höhere Oberfläche 23, die sich in eine Fahrzeug-Höhenrichtung H durch eine schräge Oberfläche 22 erhebt, relativ zu einer unteren Oberfläche 21 (Grundfläche) an äußeren Seiten (WR, WL) in der Fahrzeug-Breitenrichtung W von Bereichen, wo die Bodenseitenelemente 10, 10 verbunden sind und an einem vorderen Bereich in der Fahrzeug-Längsrichtung FR, gebildet, und auf der unteren Seite ist ein Einbauraum 20 für das Batteriepack 3 definiert. Die Unterstützungsstruktur für das Batteriepack 3 wird später beschrieben.
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Ein Bodentunnel 24, der sich in der Fahrzeug-Längsrichtung FR erstreckt, ist an dem Zentrum in der Fahrzeug-Breitenrichtung W der Bodenplatte 2 bereitgestellt. Der Bodentunnel 24 hat einen hutförmigen Bereich, der von der Bodenplatte 2 in die Fahrzeug-Höhenrichtung H gewölbt ist, die Höhe der oberen Oberfläche des Bodentunnels 24 ändert sich vor einer höchsten Oberfläche 29 der Bodenplatte 2 kaum, und im Vergleich zu der Zone der unteren Oberfläche 21 der Bodenplatte 2 ist die relative Höhe an der Zone der höheren Oberfläche 23 kleiner. In anderen Worten bedeutet das, dass die höhere Oberfläche 23 der Bodenplatte 2 ein Bereich ist, wo der Bodentunnel 24 in der Fahrzeug-Breitenrichtung W verbreitert wird. Die höchste Oberfläche 29 der Bodenplatte 2 dient als eine Befestigungsbasis für ein Rücksitzpolster (nicht gezeigt).
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Wie in 2 gezeigt, sind zwei Bodenquerelemente 11, 12, die sich in der Fahrzeug-Breitenrichtung W zwischen den rechten und den linken Seitenschwellen 14, 14 und dem Bodentunnel 24 erstrecken, mit der oberen Oberflächenseite der Bodenplatte 2 verbunden, so dass sie in der Fahrzeug-Längsrichtung FR beabstandet sind. Jedes der Bodenquerelemente 11, 12 hat einen hutförmigen Bereich, und in jedem Innenraum ist ein geschlossener Bereich definiert, der sich in der Fahrzeug-Breitenrichtung W erstreckt. Die Bodenquerelemente 11, 12 dienen als Befestigungsbasen für rechte, linke und vordere Sitze (nicht gezeigt).
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Darüber hinaus ist, wie in 1 gezeigt, ein hinteres Bodenquerelement 13, das sich in der Fahrzeug-Breitenrichtung W zwischen den rechten und linken Bodenseitenelementen 10,10 erstreckt, mit der unteren Oberfläche der Bodenplatte 2 auf der hinteren Seite des Bodenquerelements 12 verbunden. Das hintere Bodenquerelement 13 hat einen inversen hutförmigen Bereich, und ist mit der unteren Oberfläche der Bodenplatte 2 an Flanschbereichen auf beiden Seiten verschweißt und verbunden, und in dem Innenraum ist ein geschlossener Bereich definiert, der sich in der Fahrzeug-Breitenrichtung W erstreckt.
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Ein Öffnungsbereich 236 zum Zugreifen auf einen Servicestecker 36 des Batteriepacks 3 ist auf der höheren Oberfläche 23 der Bodenplatte 2 bereitgestellt. Der Servicestecker 36 ist ein Ausschaltgerät für eine Energiequellenschaltung, das die elektrische Energie des Batteriemoduls 30 zu dem Zeitpunkt einer Inspektion oder zu dem Zeitpunkt eines Unfalls ausschaltet.
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(Batteriepack und Unterstützungsstruktur dafür)
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Wie in 3 gezeigt, ist das Batteriepack 3 dadurch aufgebaut, dass es in einem Batteriegehäuse beinhaltet ist, das mit einer oberen Schale 33 und einer unteren Schale 34 gebildet ist, und dass es an die Flanschbereiche 35 in der Peripherie in einem Zustand verbunden und abgedichtet ist, in dem viele Batteriemodule 30 von einem Halter 32 gehalten werden und ein Stromkabel und dergleichen geführt wird.
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Die obere Schale 33 und die untere Schale 34 sind aus einem pressgespritzten Produkt aus einer Metallplatte oder einem Harzformprodukt in einer schalenförmigen Form gebildet, und die Flanschbereiche 35 in der Peripherie sind über ein Dichtungsmaterial verbunden, so dass die Wasserdichtigkeit und Luftdichtigkeit in dem Innerenraum des Batteriepacks 3 bereitgestellt sind. Ein Unterstützungsrahmen 4, der ein unterstützender Rahmen für das Batteriepack 3 ist, ist an einem unteren Bereich (untere Schale 34-Seite) des Batteriepacks 3 fixiert.
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Wie in 1 gezeigt, beinhaltet der Unterstützungsrahmen 4 ein Paar von rechten und linken Seitenrahmen 40, 40, die sich in der Fahrzeug-Längsrichtung FR entlang beider seitlichen Bereiche der unteren Schale 34 erstrecken, und vier Querrahmen 41, 42, 43, 44, die sich in der Fahrzeug-Breitenrichtung W zwischen den seitlichen Rahmen 40, 40 erstrecken, und ist integral aufgebaut durch starres Verbinden beider Enden von jedem der Querrahmen 41, 42, 43, 44 mit den Seitenrahmen 40, 40, und eines Zwischenbereichs davon zu einer unteren Schale 34 oder einem Halter 32, durch Schweißen oder dergleichen.
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Auf dem Unterstützungsrahmen 4 sind vier Unterstützungselemente 45, 46, 47, 48 auf jeder der rechten und linken Seiten bereitgestellt, als Befestigungsbereiche an die Fahrzeugkarosserieseite. Das heißt, dass ein Paar von rechten und linken Unterstützungselementen 45, 45 so bereitgestellt sind, dass sie sich von vorderen Endbereichen der Seitenrahmen 40,40 nach vorne erstrecken, und die Unterstützungselemente 46, 47, 48 sind mit der seitlichen Oberfläche der rechten und linken Seitenrahmen 40, 40 verbunden, die an die Verbindungsbereiche von den Querrahmen 42, 43, 44 angrenzen. Die Unterstützungselemente 45, 46, 47, 48 sind ebenfalls mit den Flanschbereichen 35 des Batteriepacks 3 verbunden (untere Schale 34).
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Bügel 25, 26, 27, 28 sind als Befestigungsbereiche der Fahrzeugkarosserieseite bereitgestellt, die den oben beschriebenen Unterstützungselementen 45, 46, 47, 48 des Unterstützungsrahmens 4 entsprechen. Wie in 1 und 2 gezeigt, sind die Bügel 25, 26, 27, 28 symmetrisch bereitgestellt, so dass sie angrenzend zu zentrumsnahen Seiten in der Fahrzeug-Breitenrichtung W von den rechten und linken Bodenseitenelementen 10,10 sind, der Bügel 25 ist mit der unteren Oberfläche 21 der Bodenplatte 2 verbunden, die Bügel 26, 27, 28 sind mit der unteren Seite der höheren Oberfläche 23 der Bodenplatte 2 verbunden, und unter ihnen ist der Bügel 26 an der Position des Bodenquerelements 12 verbunden.
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Schraubenlöcher sind an fixen Punkten F1 bis F4 der Bügel 25, 26, 27, 28 gebohrt, Schweißmuttern sind in oberen Bereichen auf der hinteren Oberflächenseite in einer Unteransicht fixiert, und das Batteriepack 3 einschließlich des Unterstützungsrahmens 4 wird angehoben oder befindet sich in dem unterhalb der höheren Oberfläche 23 der Bodenplatte 2 definierten Einbauraum 20 von der unteren Seite der auf einer Grube positionierten Fahrzeugkarosserie, und ist an der Fahrzeugkarosserie durch Befestigungsschrauben (nicht gezeigt) an die Schweißmuttern fixiert.
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(Befestigungsstruktur zwischen oberer Oberfläche des Batteriepacks und der Bodenplatte)
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Das Batteriepack 3 ist mit einer ausreichenden konstruktiven Unterstützungskraft an der Fahrzeugkarosserie aufgehängt, durch die Befestigung zwischen den Schrauben und den Schweißmuttern an den insgesamt acht fixen Punkten F1 bis F4. In der Fahrzeugkarosseriestruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist die obere Oberfläche (obere Schale 33) des Batteriepacks 3 an die Bodenplatte 2 (höhere Oberfläche 23) an sechs Befestigungsbereichen P1, P2, P3 befestigt, die diskret in einer planaren Richtung angeordnet sind, um die Schwingungssteifigkeit der Bodenplatte 2 zu erhöhen.
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4 zeigt einen Befestigungsbereich P1, und wie dargestellt, ist eine Befestigungsoberfläche 23a konkav auf der höheren Oberfläche 23 der Bodenplatte 2 angeordnet, in anderen Worten, die Befestigungsoberfläche 23a ist durch das Formen eines konkaven Bereichs 23a auf der höheren Oberfläche 23 der Bodenplatte 2 und durch das Bohren eines Schraubenlochs auf der unteren Oberfläche gebildet.
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Der konkave Bereich 23a ist ein konvexer Bereich, der eine kegelstumpfförmige Form in einer Unteransicht hat. Ein konkaver Bereich 33a, der eine komplementäre kegelstumpfförmige Form hat, die es dem konvexen Bereich (Befestigungsoberfläche 23a) ermöglicht, aufgenommen zu werden, ist auf der oberen Schale 33 des Batteriepacks 3 gebildet, und eine Stiftschraube 33b ist derart bereitgestellt, dass sie aus der unteren Oberfläche (Befestigungsoberfläche 33a) heraussteht.
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Zum Zeitpunkt der Befestigung des Batteriepacks 3 an die Fahrzeugkarosserie, wird eine von einem ringförmigen Dichtungsmaterial 33s (Dichtungsgummi) umgebene metallische Manschette 33c an die Stiftschraube 33b gepasst. Als die Manschette 33c, kann eine Manschette bestehend aus einem von Metall verschiedenen Material, wie beispielsweise ein elastischer Körper oder ein Harzmaterial, das härter als das Dichtungsmaterial 33s ist, verwendet werden. Die Dicke des Dichtungsmaterials 33s ist größer als die Dicke der Manschette 33c in einem natürlichen Zustand. Wie in 4 gezeigt, wird die Stiftschraube 33b von der unteren Seite in das Schraubenloch der Befestigungsoberfläche 23a der Bodenplatte 2 eingeführt, eine Mutter 23b wird mit einer Unterlegschreibe 23c an die Stiftschraube 33b befestigt, und dabei werden die Befestigungsoberfläche 33a des Batteriepacks 3 und die Befestigungsoberfläche 23a der Bodenplatte 2 durch das Dichtungsmaterial 33s und die Manschette 33c befestigt und fixiert. In diesem Zustand wird das Dichtungsmaterial 33s um einen Betrag, der der Dickendifferenz von der Manschette 33c entspricht, unter Druck gesetzt und vorkomprimiert. Die anderen Befestigungsbereiche P2, P3 haben im Wesentlichen die gleiche Struktur.
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Mit der oben beschriebenen Befestigungsstruktur zwischen der oberen Oberfläche des Batteriepacks 33 und den Befestigungsbereichen P1, P2, P3 der Bodenplatte 2, 23, wird die Vibration der Bodenplatte 2 durch die Verwendung der Steifigkeit des Batteriepacks 3 als Kastenaufbau (Schalenstruktur) und der Unterstützungssteifigkeit an den fixen Punkten F1 bis F4, unterdrückt, und es besteht ein Vorteil im Bereitstellen der Schwingungssteifigkeit der Bodenplatte 2 bei gleichzeitigem Bereitstellen des Einbauraums 20 für das Batteriepack 3 in einem breiten Bereich unterhalb des Bodens.
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Da die Befestigungsoberfläche 23a auf der Bodenseite an dem auf der höheren Oberfläche 23 der Bodenplatte 2 gebildeten konkaven Bereich liegt, wird eine lokale Steifigkeit von der festen Form des konkaven Bereichs der Befestigungsoberfläche 23a bereitgestellt, und auch aufgrund dieser Konfiguration besteht ein Vorteil im Bereitstellen von Schwingungssteifigkeit der Bodenplatte 2. Zudem ist die Mutter 23b an die Stiftschraube 33b innerhalb des konkaven Bereichs 23a befestigt, und das obere Ende der Stiftschraube 33b steht nicht von der allgemeinen Oberfläche der Bodenplatte 2 hervor.
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Darüber hinaus, da die Befestigungsoberfläche 33a auf der Batteriepackseite an dem auf der oberen Oberfläche (obere Schale 33) gebildeten konkaven Bereich des Batteriepacks 3 liegt, wird die lokale Steifigkeit an den Befestigungsbereichen P1, P2, P3 erhöht, und es besteht ein Vorteil im Bereitstellen von Schwingungssteifigkeit der Bodenplatte 2. Zusätzlich ist es möglich, den Abstand zwischen der oberen Oberfläche des Batteriepacks 33 und der Bodenplatte 2, 23 zu minimieren, bei gleichzeitiger Konfiguration der Befestigungsbereiche P1, P2, P3, die nicht von der allgemeinen Oberfläche der Bodenplatte 2 hervorstehen.
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Zu diesem Zeitpunkt hat die Manschette 33c eine Funktion, die Vorkompression des Dichtungsmaterials 33s zu regulieren und die Dichtungseigenschaft zu optimieren, und es ist möglich, die Resonanzschwingungsfrequenz durch Einstellen der Härte des Dichtungsmaterials 33s (und der Manschette 33c) einzustellen. Diese Konfiguration hat auch den Vorteil im Bereitstellen der Schwingungssteifigkeit der Bodenplatte 2.
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In der obigen Ausführungsform wurde der Fall gezeigt, in dem die Befestigungsbereiche P1, P2, P3 aus den an die obere Oberfläche des Batteriepacks 3 geschweißten Stiftschrauben 33b und den an die Stiftschrauben befestigten Muttern 23b bestehen, aber jeder der Befestigungsbereiche P1, P2, P3 kann auch aus einer auf die obere Oberfläche des Batteriepacks 3 geschweißten Schweißmutter und aus einer von der oberen Seite in das Schraubenloch der Befestigungsoberfläche 23a eingeführten und an der Schweißmutter befestigten Schraube bestehen.
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In diesem Fall kann die Schweißmutter auf die obere Oberflächenseite der oberen Schale 33, oder auf die hintere Oberflächenseite (untere Oberflächenseite) eines Lochs, das durch die obere Oberfläche der oberen Schale 33 verläuft, geschweißt werden. Im ersten Fall ist es möglich, eine Konfiguration anzunehmen, in welcher eine Manschette und ein Dichtungsmaterial in der Umgebung der Schweißmutter bereitgestellt sind, oder ein Dichtungsmaterial an eine Schweißmutter, die auch als Manschette dient, angebracht ist. Im letzteren Fall ist es vorzuziehen, eine Stufe oder dergleichen für die Positionierung der Manschette (und des Dichtungsmaterials) auf der oberen Oberflächenseite des Batteriepacks 3 zu formen.
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Weiterhin hat sich in der obigen Ausführungsform der Fall gezeigt, in dem die drei Befestigungsbereiche P1, P2, P3 auf jeder der rechten und linken Seiten bereitgestellt sind, aber zwei Bereiche können auf jeder der rechten und linken Seiten bereitgestellt werden, während der Befestigungsbereich P3 oder P2 ausgeschlossen ist. In jedem Fall ist es vorzuziehen, dass die Befestigungsbereiche P1, P2, P3 auf den rechten und linken Seiten symmetrisch liegen und schief in Draufsicht angeordnet sind, so dass sich die Abstände hin zu der Fahrzeug-Hinterseite vergrößern.
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Eine solche Anordnung der Befestigungsbereiche P1, P2, P3 ist eine Anordnung, die der Anordnung der rechten und linken Bodenseitenelementen 10, 10 entspricht, die schräg in Draufsicht liegen, so dass sich die Abstände von dem Bodentunnel 24 hin zu der Fahrzeug-Hinterseite vergrößern und die höhere Oberfläche 23 und die schräge Oberfläche 22 zwischen jeder der Bodenseitenelementen 10,10 und dem Bodentunnel 24 liegen, und es einen Vorteil in der Erhöhung der Schwingungssteifigkeit gibt.
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Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, und verschiedene Änderungen und Modifikationen können auf der Grundlage der technischen Idee der vorliegenden Erfindung zudem vorgenommen werden.
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- 1
- Elektrofahrzeug
- 2
- Bodenplatte
- 3
- Batteriepack
- 4
- Unterstützungsrahmen
- 10
- Bodenseitenelement
- 11
- Bodenquerelement
- 12
- Bodenquerelement
- 13
- Hinteres Bodenquerelement
- 14
- Seitenschwelle
- 20
- Raum
- 21
- Untere Oberfläche
- 22
- Schräge Oberfläche
- 23
- Höhere Oberfläche
- 23a
- Befestigungsoberfläche
- 23b
- Mutter (Befestigungselement)
- 23c
- Unterlegscheibe
- 24
- Bodentunnel
- 25, 26, 27, 28
- Bügel
- 30
- Batteriemodul
- 31
- Innere Abdeckung
- 32
- Halter
- 33
- Obere Schale (obere Oberfläche)
- 33a
- Befestigungsoberfläche (untere Oberfläche)
- 33b
- Stiftschraube (Befestigungselement)
- 33c
- Manschette
- 33s
- Dichtungsmaterial
- 34
- Untere Schale
- 35
- Flanschbereich
- 40
- Seitenrahmen
- 41, 42, 43, 44
- Querrahmen
- 45, 46, 47, 48
- Unterstützungselement
- F1, F2, F3, F4
- Fixe Punkte (Befestigungspunkte)
- P1, P2, P3
- Befestigungsbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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