JP2006182099A - バッテリ搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両衝突時、過大な衝突エネルギーがバッテリに入力されても、バッテリの破損を防ぐべく、バッテリ本体が吸収する衝突エネルギーを低減する。
【解決手段】 本発明のバッテリ搭載構造は、車両衝突時、衝撃入力方向と同方向に車両に対して相対的に移動して衝突エネルギーを吸収するようにバッテリ５を車両に搭載したことを特徴とするものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動機を駆動力源として走行する車両のバッテリ搭載構造に関する。

電動機を駆動力源として走行する車両がある。このような車両には、車両推進用の電力を電動機に供給するバッテリが搭載される。こうしたバッテリの車両搭載構造としては、バッテリを固定して収容するバッテリケースがフロアパネルの下部でアルミニウム合金のような熱伝導率のよい材料で作られた底板上に車体の骨格部材に強固に取付けられた状態で配置されたものがある（たとえば、特許文献１参照）。
特開平５−２０８６１７号公報（第３頁、第１−３図）

しかしながら、上記従来技術では、次のような問題が発生する。

すなわち、車両衝突時、衝突のエネルギーにより、バッテリ下部に配置されている底板等のバッテリ周辺の部材が変形する。多少の衝突であれば、バッテリ周辺の部材が変形することにより衝突エネルギーを吸収でき、バッテリの破損を防ぐことができる。しかし、衝突のエネルギーが過大である場合、バッテリ周辺の部材の変形だけでは、衝突のエネルギーを吸収しきれず、変形した部材がバッテリに衝突し、残りのエネルギーがバッテリに入力される。このとき、バッテリケースは骨格部材に強固に取り付けられているため、変形した部材がバッテリに衝突すると、バッテリケースが変形し、バッテリ本体で衝突エネルギーを吸収することになる。これでは、バッテリが破損するおそれが生じる。

そこで、本発明は、車両衝突時、過大な衝突エネルギーがバッテリに入力されても、バッテリの破損を防ぐべく、バッテリ本体が吸収する衝突エネルギーを低減できるバッテリ搭載構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のバッテリ搭載構造は、車両衝突時、衝撃入力方向と同方向に車両に対して相対的に移動して衝突エネルギーを吸収するようにバッテリを車両に搭載したことを特徴とするものである。

本発明のバッテリ搭載構造にあっては、車両衝突時に衝撃が入力されると、衝撃入力方向と同方向に車両に対して相対的に移動して衝突エネルギーを吸収するようにバッテリを車両に搭載した。したがって、車両衝突時、バッテリは衝撃と同方向に移動することにより衝突エネルギーを吸収するので、バッテリに入力される衝突エネルギーを低減することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本実施形態における車両のバッテリ搭載構造の概略構成を示す平面図、図２はバッテリ搭載構造の概略構成を示す斜視図、図３はバッテリの詳細を示す側面図、そして図４はバッテリのフロアトンネル側の接続部を示す斜視図である。なお、図３（Ａ）は側面から見たバッテリ、図３（Ｂ）は平面から見たバッテリを示す。

バッテリ搭載構造は、図１および図２に示すように、フロアパネル１、クロスメンバ３、バッテリ５、バッテリフレーム７、を有する。

フロアパネル１は、キャビンの下面に配置されている。フロアパネル１の車両幅方向略中央の位置には、排気通路等が格納されるよう、上方に向かって凸形状に変形され車両の前後方向に伸延するフロアトンネル１１が設けられている。

クロスメンバ３は、車体の剛性を向上させる強度部材であり、上方に向かって凸形状に変形され車両幅方向に伸延して、フロアパネル１上に設けられている。このクロスメンバ３の上面には、後述するバッテリフレーム７をクロスメンバ３に固定するためのボルト４を貫通させるためのボルト孔が車両片側２箇所に設けられている。

バッテリ５は、車両の駆動力源であるモータに電力を供給する大型の強電バッテリである。バッテリ５は、図３（Ａ）に示すように直方体状のバッテリセル１３がその厚み方向に複数（図３（Ａ）では３つ）積層された状態で、バッテリフレーム７内に収容される。バッテリセル１３には、その内部に、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池など図示しない単電池が複数収容されており、それら複数の単電池は、電気的に直列に接続されている。また、バッテリセル１３は、相互を電気的に直列接続するための電力供給用の強電端子（入出力端子）１４と、各種信号伝達用の一対の弱電端子とを有している。本実施形態においては、該強電端子の接続部（強電接続部１５）は、図４に示すようにフロアトンネル１１側に集約されている。

バッテリ５は、バッテリフレーム７に収容され、図２に示すように車室内に露出しないようにバッテリケース９で覆われ、フロアトンネル１１とサイドシル４との間に配置される。サイドシル４は、車両の両側部に配置され、車両前後方向に伸延する部材である。なお、バッテリ５は、車両幅方向にクロスメンバ３に沿って配置されている。

バッテリフレーム７（バッテリ保持手段）は、図３に示すようにバッテリ５を収容している。このバッテリフレーム７の車両前後方向両側には、図５に示すような長孔８が設けられている。長孔８は、フレーム７に沿って、車両幅方向に伸延するように形成されている。

この長孔８の車両幅方向の長さは、ボルト４に沿ってバッテリフレーム７がフロアトンネル１１側に移動しても、長孔８の車両幅方向外側端部がボルト４に接触して、バッテリフレーム７内のバッテリ５がフロアトンネル１１に衝突しないように設定されている。長孔８の形状は、ボルト４の直径と略同等の幅の長方形が形成される。ボルト４は、ドアを閉じたときの衝撃などによりバッテリ５にエネルギーが入力されても、バッテリフレーム７が移動せず、一方で、衝突時などの過大なエネルギーが入力されたときには、バッテリフレーム７がフロアトンネル１１側に移動するように、締結力が調節されている。

以下、本実施形態の作用について図面を用いて説明する。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、それぞれ図２におけるＡ−Ａ断面図で、側面衝突前と側面衝突後の様子を示すものである。

図６（Ａ）に示すように、バッテリフレーム７をクロスメンバ３に固定するボルト４は、当初は長孔８の車両幅方向フロアトンネル１１側に位置している。

側面衝突時、サイドシル４からバッテリ５に向かう方向に衝突のエネルギーが入力された場合、サイドシル４とバッテリ５との間に位置する車体部分（フロアパネル１）が変形する。それにより、衝突のエネルギーが吸収されるが、すべてのエネルギーが吸収されず、残りのエネルギーがバッテリ５に入力される。また、変形した部分がバッテリ５に衝突して、直接的に衝突のエネルギーがバッテリ５に入力される。

その際、ボルト４によりクロスメンバ３に固定されるバッテリフレーム７は、バッテリ５とともにクロスメンバ３に沿って、図６（Ｂ）に示すように衝突のエネルギーが入力される方向と同方向にフロアトンネル１１側に長孔８の長さ分だけ移動して、長孔８の車両幅方向外側の端部がボルト４と衝突する。バッテリフレーム７をクロスメンバ３に固定するボルト４は側面衝突前後で位置が変わることはない。また、長孔８の長さをバッテリ５が移動してもフロアトンネル１１に衝突しないように設定したため、移動後のバッテリ５は、フロアトンネル１１に衝突することはなく、バッテリ５の強電接続部１５とフロアトンネル１１との間に隙間が形成される。

以下、本実施形態の効果について説明する。

本発明のバッテリ搭載構造にあっては、車両衝突時に衝撃が入力されると、衝撃入力方向と同方向に車両に対して相対的に移動して衝突エネルギーを吸収するようにバッテリを車両に搭載した。したがって、車両衝突時、バッテリは衝撃と同方向に移動することにより衝突エネルギーを吸収するので、バッテリに入力される衝突エネルギーを低減することができる。

さらに、バッテリ５は、衝撃入力方向と同方向に伸延する長孔８を貫通するボルト４によりボルト締結される。したがって、車両衝突時、バッテリ５が移動する距離は長孔８の長さ分に制限され、車体の大きさなどの仕様に合わせてバッテリ５の移動距離を調節できる。加えて、バッテリ５は、ボルト４の締結力により、衝突エネルギーを吸収しつつ、移動できる。通常は、ボルト４の締結力により、バッテリ５が固定されているので、たとえば、ドアの開閉などの弱い衝撃では、バッテリ５が移動しない。

さらに、車両衝突時にバッテリ５は、クロスメンバ３に沿って移動するようにしたため、バッテリ５の移動方向が制限され、確実にバッテリ５は他の障害物がないフロアトンネル１１側に移動できる。これによりバッテリ５の不可測な衝突を防止できる。

さらに、バッテリ５を収容して保持するバッテリフレーム７が、バッテリフレーム７に設けられた長孔８にボルトを貫通してクロスメンバ３にボルト締結されている。したがって、車両衝突時、複数のバッテリセル１３からなるバッテリ５が分割されずに一体に移動でき、バッテリセル１３間の接続が維持される。

さらに、長孔８の長さをバッテリ５が移動してもフロアトンネル１１に衝突しないような値に設定し、バッテリの強電接続部１５をフロアトンネル１１側に集約したので、強電接続部１５に入力される衝突のエネルギーが低減されるとともに、バッテリ５が移動しても、バッテリ５とフロアトンネル１１との間に隙間が形成されるため、強電接続部１５がバッテリ５とフロアトンネル１１に挟まれることによりバッテリ５がショートしたり漏電したりすることを防止できる。

なお、本実施形態では、バッテリフレーム７に長孔８を設けることによって、衝撃入力時には、バッテリフレーム７と共にバッテリ５が移動するようにしている。しかし、これに限定されない。たとえば、クロスメンバ３に長孔８を設け、バッテリフレーム７には通常のボルト孔を設けてもよい。この場合、側面衝突時に、ボルト４とバッテリフレーム７が一体となって移動し、ボルトがクロスメンバ３に設けられた長孔の車両幅方向中央側の端部に衝突して、停止する。したがって、バッテリ５への衝撃を緩和でき、かつフロアトンネル１１への衝突も防止できる。その他の効果も第１実施形態と同様である。
（第２実施形態）
第１実施形態では、バッテリフレームに均等な幅の長孔８を形成している。これに対し第２実施形態では、バッテリフレームに形成する長孔の幅を変更している。

以下、第２実施形態について図面を用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同様の参照番号を付して、その説明を省略する。

図７（Ａ）は、第２実施形態におけるバッテリフレームの上面に設けられた長孔の形状を示す図である。

図７（Ａ）に示すように、バッテリフレームの上面に設けられた長孔２８は、矩形の孔２８ａと円形の孔２８ｂとが接続されてなる。円形の孔２８ｂは、ボルト４の直径と略同等な直径を有し、フロアトンネル１１側に形成されている。一方、矩形の孔２８ａは、ボルトの直径よりも小さい幅を有し、円形の孔２８ｂから車両幅方向外側に向かって形成されている。

図７（Ｂ）は、側面衝突前のボルトが円形の孔２８ｂに貫通している様子を示すものである。矩形の孔２８ａの車両幅方向の長さは、側面衝突時に、バッテリフレームが、クロスメンバ３に沿ってフロアトンネル１１側に移動してもバッテリ５がフロアトンネル１１に衝突しないような長さに設定されている。

以下、第２実施形態の作用および効果について説明する。

バッテリフレームに設けられた長孔２８は、ボルト４の幅よりも小さい矩形の孔２８ａとボルトと略同等な直径を有する円形の孔２８ｂとを有するため、ドアを閉めたときの衝撃などの側面衝突時以外での衝撃が入力されても、矩形の孔２８ａがバッテリフレームの動きを規制するため、バッテリフレームがフロアトンネル１１側に移動することはない。したがって、ボルト４の締結力の管理も容易である。

側面衝突時、フロアトンネル１１側に向かって過大な衝突のエネルギーが入力されると、矩形の孔２８ａでバッテリフレームを規制できなくなり、衝突のエネルギーによりバッテリフレームが長孔２８を押し広げるように移動し始める。各部の作用は、第１実施形態と略同様であるが、第２実施形態では幅がボルトの直径よりも小さい矩形の孔２８ａを設けているため、バッテリフレームが移動する速度が異なる。第２実施形態では、速度を徐々に落としながらバッテリフレームが移動するため、効率よく衝突のエネルギーを吸収できる。そしてバッテリフレームがボルト４と衝突するに際して、バッテリフレームが移動する速度が遅くなっているため、バッテリ５に伝わる衝突時の反作用のエネルギーを低減できる。

なお、本実施形態では、バッテリフレームに長孔２８を設けることによって、衝撃入力時には、バッテリフレームと共にバッテリ５が移動するようにしている。しかし、これに限定されない。たとえば、クロスメンバ３に長孔２８を設け、バッテリフレームには通常のボルト孔を設けてもよい。この場合、側面衝突時に、ボルト４がクロスメンバ３に設けられた長孔２８の車両幅方向中央側の端部に衝突して、停止する。したがって、バッテリ５への衝撃を緩和でき、かつフロアトンネル１１への衝突も防止できる。その他の効果も第２実施形態と同様である。
（第３実施形態）
第１実施形態では、バッテリフレームに均等な幅の長孔８を形成している。これに対し第３実施形態では、バッテリフレームに形成する長孔の形状を変更している。

以下、第３実施形態について図面を用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同様の参照番号を付して、その説明を省略する。

図８はバッテリフレームの上面に設けられた長孔３８の形状を示す斜視図である。

第１実施形態では、バッテリフレーム７に設けられ車両幅方向に伸延する長孔の形状が長方形である。一方、第３実施形態では、一定の車両幅方向の長さまでは第１実施形態と同様に車両前後方向の幅は同じである。しかし、車両幅方向外側に向かって一定の長さを越えると、図８に示すように車両幅方向外側に向かっていくほど、長孔３８の車両前後方向の幅が小さくなっている。

以下、第３実施形態の作用および効果について説明する。

側面衝突時、サイドシル４からバッテリ５に向かう方向に衝突のエネルギーが入力された場合、サイドシル４とバッテリ５との間に位置する車体部分（フロアパネル１）が変形する。それにより、衝突のエネルギーが吸収されるが、すべてのエネルギーが吸収されず、残りのエネルギーがバッテリ５に入力される。また、変形した部分がバッテリ５に衝突して、直接的に衝突のエネルギーがバッテリ５に入力される。その際、第１実施形態と同様に衝撃の方向と同方向にバッテリフレームは長孔の幅が小さくなる地点までは、クロスメンバ３に沿ってフロアトンネル１１側に移動する。移動の際の摩擦等により衝撃を吸収できる。

長孔３８の幅が小さくなっている箇所にボルト４が接触する位置までバッテリフレーム７が到達すると、衝突エネルギーの入力のため、バッテリフレームは、ボルト４により長孔３８が押し広げられながら、速度を低下させながらフロアトンネル１１側に徐々に移動する。それにより衝突のエネルギーがさらに吸収されるとともにボルト４が長孔３８のフロアトンネル１１側の端部に激しく衝突することを防ぐことができる。したがって、バッテリ５に入力される衝突のエネルギーを低減することができ、また、バッテリ５が移動して長孔３８の端部に衝突することにより発生する反作用のエネルギーも低減できる。

なお、本実施形態では、バッテリフレームに長孔３８を設けることによって、衝撃入力時には、バッテリフレームと共にバッテリ５が移動するようにしている。しかし、これに限定されない。たとえば、クロスメンバ３に長孔３８を設け、バッテリフレームには通常のボルト孔を設けてもよい。この場合、側面衝突時に、ボルト４がクロスメンバ３に設けられた長孔３８の車両幅方向中央側の端部に衝突して、停止する。したがって、バッテリ５への衝撃を緩和でき、かつフロアトンネル１１への衝突も防止できる。その他の効果も第３実施形態と同様である。

また、第１実施形態から第３実施形態では、側面衝突時だけを考慮している。しかし、これに限定されない。たとえば、前面衝突または後方衝突でも長孔を車両前後方向に伸延させることにより、同様な効果を得ることができる。

車両のバッテリ搭載構造の概略構成を示す平面図である。 バッテリ搭載構造の概略構成を示す斜視図である。 バッテリの詳細を示す平面図および側面図である。 バッテリのフロアトンネル側の接続部を示す斜視図である。 長孔の形状を示す斜視図である。 第１実施形態における側面衝突前後の各部の様子を示す断面図である。 第２実施形態における長孔の形状を示す斜視図である。 第３実施形態における長孔の形状を示す斜視図である。

符号の説明

１…フロアパネル、
３…クロスメンバ、
４…ボルト
５…バッテリ、
７…バッテリフレーム、
８…長孔、
９…バッテリケース、
１１…フロアトンネル、
１３…バッテリセル、
１４…強電端子、
１５…強電接続部、
２８、２８ａ、２８ｂ…長孔、
３８…長孔。

Claims (7)

1. 車両衝突時、衝撃入力方向と同方向に車両に対して相対的に移動して衝突エネルギーを吸収するようにバッテリを車両に搭載したことを特徴とするバッテリ搭載構造。
2. 前記バッテリは、衝撃入力方向と同方向に伸延する長孔を貫通するボルトによりボルト締結され、前記衝突エネルギーの入力により前記ボルト締結に反して移動することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ搭載構造。
3. フロアパネルの上面に車両幅方向に伸延し、車両の剛性を高めるクロスメンバを有し、
   車両衝突時、前記バッテリが前記クロスメンバに沿って移動するように、前記長孔は前記クロスメンバと同方向に伸延されることを特徴とする請求項２に記載のバッテリ搭載構造。
4. 前記バッテリを収容して保持するバッテリ保持手段を有し、
   前記バッテリ保持手段は、前記長孔にボルトを貫通して前記クロスメンバにボルト締結されることを特徴とする請求項３に記載のバッテリ搭載構造。
5. 前記長孔は、
   前記ボルトの直径と略同等な幅を有する孔と、
   前記ボルトの直径よりも小さい幅を有し、前記孔から衝突の入力側に向かって形成される孔と、が接続されてなる請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のバッテリ搭載構造。
6. 前記長孔は、衝突の入力側に向かって先細りに形成された部分を含むことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のバッテリ搭載構造。
7. 前記長孔は、衝撃の入力により前記バッテリ保持手段が移動して、車両幅方向外側端部が前記ボルトに接触しても、前記車両中央前後方向に伸延する凸形状のフロアトンネルとの間に隙間が確保できるように、車両幅方向の長さが設定され、
   前記バッテリの入出力端子は、前記衝撃が入力されたときに前記隙間により破損が防止されるように、前記フロアトンネル側に集約されていることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載のバッテリ搭載構造。

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