JP2009137408A - 電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】車体の側方から衝突荷重が入力したときにバッテリセルの破壊や発熱の程度を軽減できる電気自動車を提供する。
【解決手段】電気自動車に搭載されるバッテリユニット１４は、バッテリケース５０と、複数のバッテリモジュール６０とを備えている。バッテリケース５０は、下部側のトレイ部材５１と、上部側のカバー部材５２とを含んでいる。トレイ部材５１は、車体１１の幅方向Ｗに延びる桁部材１０１，１０２，１０３，１０４によってサイドメンバ３１，３２に固定されている。バッテリモジュール６０は、複数個のバッテリセル６４によって構成されている。バッテリケース５０に収容される全てのバッテリセル６４のうち、少なくとも車体の側部付近に配置される外周側のバッテリセル６４については、電池要素６６の積層方向Ｘが車体１１の幅方向Ｗを向くように、トレイ部材５１上に配置されている。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、車体に搭載されたバッテリユニットを電源とするモータによって走行する電気自動車用に関する。

電気自動車に使用されるバッテリユニットは、二次電池である複数個のバッテリセルからなるバッテリモジュールと、該バッテリモジュールを収納するバッテリケースなどを含んでいる。バッテリケースの一例は、バッテリモジュールを支持するトレイ部材と、該トレイ部材の上部を覆うカバー部材などを有している。バッテリセルの一例はリチウムイオン電池である。

バッテリユニットを搭載した電気自動車が衝突したときに、車体やバッテリユニットの損傷を軽減するための工夫がなされている。例えば下記特許文献１に開示されているように、自動車の前方から衝撃力が作用したときにバッテリキャリアが車体下方に移動するように構成することにより、衝突エネルギーを吸収することが提案されている。
特開平６−２７０６９４号公報

電気自動車では走行距離を可能な限り長くするために、車体に大形のバッテリユニットが搭載される。このためバッテリユニットは、車体の上方から見て車体の床部のかなり大きな面積を占めている。例えば大形のバッテリユニットが車体の幅方向（車幅方向）いっぱいに配置される場合がある。

車体の前後方向に関しては、車体の前端からバッテリユニットの前端までの距離（クラッシャブルゾーン）を比較的大きくとることができる。またバッテリユニットの後端から車体の後端までの距離も比較的大きくとることができる。このため、前面衝突あるいは後面衝突に対しては、バッテリユニットに及ぶ衝突荷重を比較的吸収しやすい車体構造等を採用することができる。

しかし車体の幅方向に関しては、バッテリユニットの側面から車体の側面までの距離が小さいため、側面方向から入力する衝突荷重に対して、エネルギーを吸収するための十分なストローク（クラッシャブルゾーン）を確保しにくい。このため側面衝突が発生した場合は、前面衝突や後面衝突に比べて、衝突荷重がバッテリユニットに直接入力してバッテリセルが損傷し、バッテリセル内部の電極間短絡や発熱が生じる可能性が高いと考えられる。

従って本発明の目的は、車体の側面方向から入力する荷重に対してバッテリセルが破損する程度を小さくすることができる電気自動車を提供することにある。

本発明は、車体に搭載されるバッテリユニットを備えた電気自動車であって、前記バッテリユニットは、前記車体に固定されるバッテリケースと、前記バッテリケースに収納された複数個のバッテリセルによって構成されるバッテリモジュールとを有し、前記バッテリケースは、前記バッテリセルを載置するトレイ部材と、前記トレイ部材の上に重ねた状態で前記トレイ部材に固定されるカバー部材とを有し、前記バッテリセルは外装部材の内部に積層されたシート状の電池要素を有し、前記バッテリケースに収容される全てのバッテリセルのうち、少なくとも車体の側部付近に配置される外周側のバッテリセルを、前記電池要素の積層方向が車体の幅方向に沿うように前記トレイ部材上に載置したことを特徴とする電気自動車である。

本発明の１つの形態では、前記車体の幅方向に離間して配置された一対のサイドメンバを有し、前記トレイ部材が前記車体の幅方向に延びる桁部材によって前記一対のサイドメンバに固定され、前記トレイ部材の側壁が前記サイドメンバに沿って配置されている。また前記トレイ部材の側壁の上端が前記外周側のバッテリセルの上端と下端との間の側面部に対向していてもよい。

本発明によれば、車体の側面方向から入力する衝突荷重によって車体の一部がバッテリユニットに向って変形し、バッテリケースのトレイ部材の側壁等が変形しても、バッテリセルが電池要素の積層方向に押されるため、積層された電池要素の電極が短絡しにくく、バッテリセルの破損および発熱の程度を小さくすることができる。

また車体の側面方向から衝突荷重が入力したときに、トレイ部材上に配置されているバッテリセルの上端と下端との間の側面部がトレイ部材の側壁によって押されるように構成されていれば、バッテリセルが側面方向から押されたときに、バッテリセル内の電池要素の上端と下端が潰れることを抑制でき、電極間の短絡や発熱を防ぐ上でさらに効果的である。

以下に本発明の一実施形態について、図１から図１１を参照して説明する。
図１は電気自動車１０の一例を示している。この電気自動車１０は、車体１１の後部に配置された走行用のモータ１２および充電装置１３と、車体１１の床下に配置されるバッテリユニット１４などを備えている。車体１１の前部に冷暖房用の熱交換ユニット１５が配置されている。

図２は、前記車体１１の下部の骨格をなすフレーム構体３０と、このフレーム構体３０に取付けられる前記バッテリユニット１４とを示している。フレーム構体３０は、車体１１の前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ３１，３２と、車体１１の幅方向（車幅方向）に延びるクロスメンバ３３，３４，３５とを含んでいる。クロスメンバ３３，３４，３５は、サイドメンバ３１，３２の所定位置に溶接によって固定されている。

サイドメンバ３１，３２の後部にサスペンションアームサポートブラケット４０，４１が設けられている。サスペンションアームサポートブラケット４０，４１は、それぞれサイドメンバ３１，３２の所定位置に溶接によって固定されている。サスペンションアームサポートブラケット４０，４１に枢軸部４２が設けられている。これら枢軸部４２に、リヤサスペンションの一部をなすトレーリングアームの前端部が取付けられている。

図３に示すようにバッテリユニット１４はバッテリケース５０を備えている。バッテリケース５０は、下側に位置するトレイ部材５１と、上側に位置するカバー部材５２とを備えている。

トレイ部材５１は、電気絶縁性を有する樹脂によって一体成形された樹脂部５３と、後述するインサート構体２００（図６と図７に示す）とによって構成されている。樹脂部５３の材料である樹脂は、例えばポリプロピレンからなる基材を、数ｍｍ〜数ｃｍ程度の長さの短ガラス繊維によって強化したものである。

トレイ部材５１は、前壁５１ａと、後壁５１ｂと、左右一対の側壁５１ｃ，５１ｄと、底壁５１ｅと、仕切り壁５１ｆ，５１ｇとを有し、上面側が開放した箱形に成形されている。前壁５１ａは、車体１１の前後方向に関して前側に位置している。後壁５１ｂは後側に位置している。仕切り壁５１ｆ，５１ｇは前後方向に延びている。

トレイ部材５１の側壁５１ｃ，５１ｄは、サイドメンバ３１，３２に沿って配置されている。前壁５１ａと、後壁５１ｂと、側壁５１ｃ，５１ｄとによって、トレイ部材５１の周壁５４が構成されている。周壁５４と底壁５１ｅと仕切り壁５１ｆ，５１ｇとは一体に成形されている。トレイ部材５１の樹脂部５３の所定位置にインサート構体２００が設けられている。

バッテリケース５０の前半部に、前側バッテリ収納部５５が形成されている。バッテリケース５０の後半部に、後側バッテリ収納部５６が形成されている。前側バッテリ収納部５５と後側バッテリ収納部５６との間に、中央バッテリ収納部５７と、電気回路収納部５８などが形成されている。

バッテリ収納部５５，５６，５７に、それぞれバッテリモジュール６０（図６と図９，図１０に示す）が収納されている。バッテリモジュール６０はトレイ部材５１の底壁５１ｅの上に配置されている。電気回路収納部５８には、バッテリモジュール６０の状態を検出するモニタや制御等をつかさどる電気部品６１（図３と図６に一部を模式的に示す）などが収納される。電気部品６１はバッテリモジュール６０に電気的に接続されている。

バッテリモジュール６０は、それぞれ、複数個のバッテリセル６４を直列に接続することによって構成されている。図１１に模式的に示すように、バッテリセル６４は、例えば金属製の扁平な角形の外装部材（外装缶）６５と、外装部材６５に収容されたシート状の電池要素６６と、外装部材６５の内部に満たされた電解液などによって構成されている。バッテリセル６４の一例は、リチウムイオン二次電池等の非水電解質電池である。なお、外装部材６５は金属製以外に合成樹脂製であってもよい。

電池要素６６は、シート状の正極６７と、電気絶縁性の材料からなるシート状のセパレータ６８と、シート状の負極６９などによって構成される。これら電池要素６６を積層しかつ巻回したものを外装部材６５に収容することにより、巻回形の電池要素６６を有するバッテリセル６４が構成されている。このような巻回形の電池要素６６では、電池要素６６の巻きが重なる方向が電池要素６６の積層方向となる。図１１中に矢印Ｘで示すバッテリセル６４の幅方向と、矢印Ｙで示すバッテリセル６４の厚み方向も積層方向である。これに対し矢印Ｚで示すバッテリセル６４の長手方向は、電池要素６６の積層面に沿う方向（この明細書では面方向と呼ぶ）である。

バッテリケース５０内に収容される全てのバッテリセル６４のうち、図９にハッチング（平行斜線）で示した外周側のバッテリセル６４は、車体１１の側部付近すなわちサイドメンバ３１，３２の内側の近傍に配置されている。少なくともこれら外周側のバッテリセル６４は、図１０に一部を代表して示すように、電池要素６６の前記積層方向（例えばＸ方向）が車体１１の幅方向（車幅方向）Ｗに沿うように、トレイ部材５１上に載置されている。またトレイ部材５１の側壁５１ｃの上端が、このバッテリセル６４の上端と下端との間の側面部６４ａに対向している。なお、カバー部材５２の形状によっては、バッテリセル６４の搭載高さを低くする必要があるため、バッテリセル６４の厚み方向（図１１に矢印Ｙで示す方向）が上下方向となるように、バッテリセル６４を倒した姿勢でトレイ部材５１上に配置してもよい。

さらに、電気部品６１の両サイドのように、車体の幅方向Ｗに延びる壁部が他の個所よりも近くに設けられている場所では、バッテリセル６４の搭載性を優先し、電池要素６６の積層方向が車体の幅方向Ｗに沿うように配置されなくてもよい。

外周側のバッテリセル６４を除く内側のバッテリセル６４も、外周側のバッテリセル６４と同様に、電池要素６６の積層方向が車体１１の幅方向Ｗを向くようにトレイ部材５１上に配置してもよい。また内側のバッテリセル６４については、カバー部材５２の形状に応じて、厚さの小さいＸ方向あるいはＹ方向が上下方向を向くように、バッテリセル６４を倒した姿勢でトレイ部材５１上に配置してもよい。

図１２はバッテリセル６４の他の例として、積層形の電池要素６６を有するバッテリセル６４を示している。このバッテリセル６４の場合、正極６７とセパレータ６８と負極６９等の電池要素６６が、矢印Ｙで示す積層方向に複数組積層された状態で、角形の外装部材６５に収容されている。このような積層形の電池要素６６を有するバッテリセル６４では、矢印Ｙ方向のみが電池要素６６の積層方向となる。このため積層形のバッテリセル６４では、積層方向Ｙが車体１１の幅方向Ｗを向くように、少なくとも外周側のバッテリセル６４がトレイ部材５１上に配置される。

図４に示すように、バッテリユニット１４はサイズが大きく重いためフロアパネル７０の下面側に配置されている。フロアパネル７０は車体１１の前後方向と幅方向に延び、車体１１の床部を構成している。フロアパネル７０は、サイドメンバ３１，３２を含むフレーム構体３０の所定位置に溶接によって固定されている。

フロアパネル７０の上方にフロントシート７１（図１に示す）とリヤシート７２が配置されている。フロントシート７１の下方に、バッテリユニット１４の前側バッテリ収納部５５が配置されている。リヤシート７２の下方に、バッテリユニット１４の後側バッテリ収納部５６が配置されている。前側バッテリ収納部５５と後側バッテリ収納部５６との間に形成されたフロアパネル７０の凹部７０ａは、リヤシート７２に着座した乗員の足元スペース付近に位置する。

バッテリケース５０のトレイ部材５１の周縁部に、カバー取付面８０（図３と図７に示す）が形成されている。カバー取付面８０は、トレイ部材５１の全周にわたって連続している。トレイ部材５１とカバー部材５２との接合部８２の周縁部に、防水用のシール材８１が設けられている。

図６に示されるようにインサート構体２００は、トレイ部材５１の前半部に配置された３枚のインサート部材２００ａ，２００ｂ，２００ｃと、トレイ部材５１の後半部に配置された３枚のインサート部材２００ｄ，２００ｅ，２００ｆとを含んでいる。これらインサート部材２００ａ〜２００ｆは、金属板（例えば鋼板）のプレス成形品である。

前側のインサート部材２００ａ，２００ｂ，２００ｃは、それぞれトレイ部材５１の前壁５１ａと側壁５１ｃ，５１ｄに埋設されている。これらインサート部材２００ａ，２００ｂ，２００ｃによって、トレイ部材５１の前壁５１ａと側壁５１ｃ，５１ｄが補強されている。トレイ部材５１の後半部に埋設されるインサート部材２００ｄ，２００ｅ，２００ｆによって、トレイ部材５１の後壁５１ｂと側壁５１ｃ，５１ｄが補強されている。

トレイ部材５１の前側中央に位置するインサート部材２００ａの両端に、左右一対の補強プレート２０１が設けられている。補強プレート２０１はトレイ部材５１の仕切り壁５１ｆに埋設されている。図７に示すように、補強プレート２０１の前端２０１ａはインサート部材２００ａに取付けられている。補強プレート２０１の後端２０１ｂは車体１１の後側に向かって延びている。

補強プレート２０１には、樹脂部５３との食い付きを良くするために、複数の孔２０２（図６に示す）が形成されている。これらの孔２０２は補強プレート２０１の厚さ方向に貫通している。これらの孔２０２のそれぞれに樹脂部５３の樹脂の一部が入り込んで硬化しているため、樹脂部５３に対する補強プレート２０１の固定強度を大きくすることができている。

図６に示すように、インサート部材２００ａ〜２００ｆに、水平方向に延びる埋込みナット２０３と、上方に突出する埋込みボルト２０４と、垂直方向の埋込みナット２０５が設けられている。埋込みボルト２０４は第１締付部３１０（図７と図８に示す）を構成している。

埋込みボルト２０４は、そのねじ部がトレイ部材５１のカバー取付面８０よりも上方に突出するように、インサート構体２００の上壁３１１に固定されている。埋込みナット２０５は第２締付部３２０（図７と図８に示す）を構成している。埋込みナット２０５は、トレイ部材５１のカバー取付面８０の内側に埋設されるように、インサート構体２００の上壁３１１に固定されている。以上説明した埋込みボルト２０４と埋込みナット２０５は、それぞれのインサート部材２００ａ〜２００ｆに設けられている。

バッテリケース５０のカバー部材５２は、繊維によって強化された合成樹脂の一体成形品からなる。カバー部材５２の前部に、サービスプラグ用の開口部８５と冷却風導入口８６が形成されている。サービスプラグ用の開口部８５に蛇腹状のブーツ部材８７が取付けられている。冷却風導入口８６にも蛇腹状のブーツ部材８８が取付けられている。カバー部材５２の上面に、冷却風の一部を流すためのバイパス流路部９０と、冷却ファン収納部９１などが設けられている。

カバー部材５２の周縁部にフランジ部９５が形成されている。フランジ部９５はカバー部材５２の全周にわたって連続している。トレイ部材５１の上にカバー部材５２を乗せるとともに、トレイ部材５１のカバー取付面８０と、カバー部材５２のフランジ部９５とを互いに重ねる。そして第１締付部３１０において、カバー部材５２の上方からナット部材９７を埋込みボルト２０４に螺合させ、ナット部材９７を締付ける。一方、第２締付部３２０において、カバー部材５２の上方からボルト部材９６を埋込みナット２０５に螺合させ、ボルト部材９６を締付ける。このようにして、トレイ部材５１とカバー部材５２とが、互いにシール材８１を介して水密に固定される。

トレイ部材５１の下面側に複数本（例えば４本）の桁部材１０１，１０２，１０３，１０４が設けられている。図３と図５に示されるように、桁部材１０１，１０２，１０３，１０４は、それぞれ車体１１の幅方向に延びる桁本体１１１，１１２，１１３，１１４を有している。桁部材１０１，１０２，１０３，１０４は、バッテリユニット１４の荷重を支えるに足る強度を有する金属材料（例えば鋼板）によって構成されている。

前から１番目の桁本体１１１の両端に締結部１２１，１２２が設けられている。前から２番目の桁本体１１２の両端に締結部１２３，１２４が設けられている。前から３番目の桁本体１１３の両端に締結部１２５，１２６が設けられている。前から４番目（最後部）の桁本体１１２の両端に締結部１２７，１２８が設けられている。バッテリユニット１４の前端部には左右一対の前側支持部材１３０，１３１が設けられている。

前から１番目の桁部材１０１の両端に設けられた締結部１２１，１２２のそれぞれに、上下方向に貫通するボルト挿入孔１４３（図２と図３に示す）が形成されている。サイドメンバ３１，３２には、締結部１２１，１２２と対向する位置に、ナット部材を備えたバッテリユニット取付部１４５，１４６が設けられている。締結部１２１，１２２の下側からボルト１４７（図２と図４に示す）をボルト挿入孔１４３に挿入し、このボルト１４７をバッテリユニット取付部１４５，１４６のナット部材に螺合させ締付けることにより、１番目の桁部材１０１の締結部１２１，１２２がサイドメンバ３１，３２に固定される。

図８に示されるように、桁部材１０１の締結部１２１において、水平方向に延びるボルト３５０を埋込みナット２０３（図６に示す）にねじ込むことによって、桁部材１０１がトレイ部材５１に固定されている。この締結部１２１以外の締結部１２２〜１２８も同様に構成されている。

前から２番目の桁部材１０２の両端に設けられた締結部１２３，１２４のそれぞれに、上下方向に貫通するボルト挿入孔１５３（図２と図３に示す）が形成されている。サイドメンバ３１，３２には、締結部１２３，１２４と対向する位置に、ナット部材を備えたバッテリユニット取付部１５５，１５６が設けられている。締結部１２３，１２４の下側から、ボルト１５７（図２と図４に示す）をボルト挿入孔１５３に挿入し、このボルト１５７をバッテリユニット取付部１５５，１５６のナット部材に螺合させ締付けることによって、２番目の桁部材１０２の締結部１２３，１２４がサイドメンバ３１，３２に固定される。

前から３番目の桁部材１０３の両端に設けられた締結部１２５，１２６のそれぞれに、上下方向に貫通するボルト挿入孔１６３（図２と図３に示す）が形成されている。図４と図５に示されるように、サイドメンバ３１，３２に荷重伝達部材１７０，１７１がボルト１７２によって固定されている。これら荷重伝達部材１７０，１７１は、前から３番目の桁部材１０３の締結部１２５，１２６の上方に設けられている。一方の荷重伝達部材１７０は、一方のサスペンションアームサポートブラケット４０に溶接されている。他方の荷重伝達部材１７１は、他方のサスペンションアームサポートブラケット４１に溶接されている。

すなわち荷重伝達部材１７０，１７１は、サイドメンバ３１，３２と、サスペンションアームサポートブラケット４０，４１とに結合されている。これら荷重伝達部材１７０，１７１は、フレーム構体３０の一部をなしている。荷重伝達部材１７０，１７１に、ナット部材を備えたバッテリユニット取付部１７５，１７６が設けられている。

締結部１２５，１２６の下側から、ボルト１７７をボルト挿入孔１６３に挿入し、このボルト１７７をバッテリユニット取付部１７５，１７６のナット部材に螺合させ締付けることにより、３番目の桁部材１０３の締結部１２５，１２６が、荷重伝達部材１７０，１７１を介してサイドメンバ３１，３２に固定される。

前から４番目の桁部材１０４の締結部１２７，１２８のそれぞれに、上下方向に貫通するボルト挿入孔１９３（図２と図３に示す）が形成されている。サイドメンバ３１，３２には、締結部１２７，１２８と対向する位置に、延長ブラケット１９４，１９５が設けられている。延長ブラケット１９４，１９５はサイドメンバ３１，３２のキックアップ部３１ｂ，３２ｂの下方に延びている。延長ブラケット１９４，１９５は、フレーム構体３０の一部をなしている。これら延長ブラケット１９４，１９５に、ナット部材を備えたバッテリユニット取付部１９６，１９７が設けられている。

締結部１２７，１２８の下側から、ボルト１９８（図２と図４に示す）をボルト挿入孔１９３に挿入し、このボルト１９８を延長ブラケット１９４，１９５のバッテリユニット取付部１９６，１９７のナット部材に螺合させ締付けることにより、４番目の桁部材１０４の締結部１２７，１２８が延長ブラケット１９４，１９５を介してサイドメンバ３１，３２に固定される。

図４に示すように、桁部材１０１，１０２，１０３，１０４の下面は、トレイ部材５１の平坦な下面に沿って、水平方向に延びる同一平面Ｌ上に位置している。１番目と２番目の桁部材１０１，１０２は、サイドメンバ３１，３２の水平部分３１ａ，３２ａに設けられたバッテリユニット取付部１４５，１４６，１５５，１５６に直接固定される。

３番目の桁部材１０３と４番目の桁部材１０４は、サイドメンバ３１，３２のキックアップ部３１ｂ，３２ｂの下方に設けられたバッテリユニット取付部１７５，１７６，１９６，１９７に固定されている。すなわち３番目の桁部材１０３は、荷重伝達部材１７０，１７１を介して、バッテリユニット取付部１７５，１７６に固定される。４番目の桁部材１０４は、延長ブラケット１９４，１９５によって、バッテリユニット取付部１９６，１９７に固定される。

バッテリユニット１４の前端に位置する前側支持部材１３０，１３１は、前から１番目の桁部材１０１の前方に突出している。前側支持部材１３０，１３１は、この桁部材１０１に結合されている。図２に示すように、前側支持部材１３０，１３１に設けられた締結部２１０，２１１は、ボルト２１２によって、クロスメンバ３３のバッテリユニット取付部２１３，２１４に固定される。

以上説明したように本実施形態の電気自動車１０は、桁部材１０１，１０２，１０３，１０４が左右のサイドメンバ３１，３２間にわたって設けられ、これら桁部材１０１，１０２，１０３，１０４によってサイドメンバ３１，３２どうしが結合されている。このためバッテリユニット１４の桁部材１０１，１０２，１０３，１０４がクロスメンバに相当する剛性部材として機能することができる。

また、荷重伝達部材１７０，１７１がスペンションアームサポートブラケット４０，４１に固定されており、サスペンションアームサポートブラケット４０，４１に入力する横方向（車体１１の幅方向Ｗ）の荷重が荷重伝達部材１７０，１７１を介して桁部材１０３に入力される。

このため，サスペンションアームサポートブラケット４０，４１付近にクロスメンバが配置されていなくても、サスペンションアームサポートブラケット４０，４１付近の剛性を桁部材１０３によって高めることができ、操縦安定性と乗り心地が向上する。言い換えると、大形のバッテリユニット１４の一部を左右一対のサスペンションアームサポートブラケット４０，４１間のスペースに配置することが可能である。このため、大形のバッテリユニット１４を搭載することが可能となり、電気自動車の走行距離を長くすることができる。

図４，図５に示されるように、バッテリユニット１４の下方にアンダーカバー４００が配置されている。アンダーカバー４００の上面は桁部材１０１，１０２，１０３，１０４の下面と対向している。アンダーカバー４００の材料の一例は、ガラス繊維によって強化された合成樹脂である。このアンダーカバー４００は、車体１１の下側から、ボルト（図示せず）によって、フレーム構体３０と桁部材１０１，１０２，１０３，１０４の少なくとも一部に固定される。

ここで、この電気自動車１０に側面方向から障害物が衝突した場合を想定する。図１０は車体１１の一部とバッテリユニット１４の一部を模式的に示している。側突が生じた場合、障害物Ｒから車体１１に向って荷重Ｐが入力する。このためサイドメンバ３１が変形して衝突エネルギーが吸収されるとともに、桁部材１０２や締結部１２３にも荷重が入力する。そして衝突の程度によっては荷重がトレイ部材５１の側壁５１ｃに入力する。

トレイ部材５１の側壁５１ｃはサイドメンバ３１に沿って配置されている。またトレイ部材５１は、桁部材１０２によって補強されているとともに、インサート構体２００によって補強されている。しかも側壁５１ｃの厚み自体が厚いなどの理由から、トレイ部材５１は、車体１１の幅方向Ｗから締結部１２３を介して入力する荷重Ｐに対して大きな剛性が得られている。

すなわちバッテリケース５０の剛性に関して、トレイ部材５１の側壁５１ｃの下部（図１０にＨ１で示す領域）の剛性が最も大きい。これに対しトレイ部材５１の側壁５１ｃの上部（図１０にＨ２で示す領域）は、トレイ部材５１の下部と比較して剛性が小さい。カバー部材５２の側面（Ｈ３で示す領域）の剛性は最も小さい。このため側突による荷重Ｐが入力したときに、トレイ部材５１の側壁５１ｃが２点鎖線Ｑで示すようにバッテリセル６４の側面部６４ａに向って倒れるように変形する傾向がある。

本実施形態では、前記したように、外周側に置かれているバッテリセル６４は、電池要素６６の積層方向Ｘが車体１１の幅方向Ｗを向いている。またトレイ部材５１の側壁５１ｃの上端がバッテリセル６４の上端と下端との間の側面部６４ａに対向している。このためトレイ部材５１の側壁５１ｃが衝突によって変形し、側壁５１ｃの上部がバッテリセル６４の上端と下端との間の側面部６４ａ（図１０に示す）を押すと、バッテリセル６４の側面部６４ａが積層方向Ｘに押されることになる。仮に、バッテリセル６４の上端あるいは下端が積層方向Ｘに潰れてしまうと、電池要素６６の角部が潰れることになり、側面部６４ａが押される場合に比べて、バッテリセル６４の上端あるいは下端において電極間が短絡する可能性が高くなる。

しかし本実施形態では、トレイ部材５１の側壁５１ｃの上部が、バッテリセル６４の上端と下端との間の側面部６４ａを電池要素６６の積層方向Ｘに押すことができる。このため側突時に変形するトレイ部材５１の側壁５１ｃによって、バッテリセル６４の側面部６４ａが潰されても、バッテリセル６４の内部の電極間が短絡するような破壊が生じにくいものである。

仮に、バッテリセル６４が電池要素６６の面方向Ｚに潰れてしまうと、バッテリセル６４の内部の正極６７と負極６９とが座屈することによって短絡が発生し、発熱や発煙の原因となることが考えられる。しかし本実施形態のバッテリセル６４は、電池要素６６の面方向Ｚが上下方向を向くようにトレイ部材５１上に載置されているため、側突による荷重Ｐが電池要素６６の面方向Ｚに入力することを回避できる。このため短絡による発熱、発煙を生じる防ぐ上で有効である。

本実施形態では、バッテリケース５０内の車体側部付近に配置されるバッテリセル６４の一部が、搭載性等の理由から、電池要素６６の面方向Ｚが車幅方向に沿うように搭載される。この場合、当該一部のバッテリセル６４の周りのバッテリケース５０の一部を、車幅方向の剛性が大きくなるように構成することで、バッテリセル６４の搭載性を損なうことなく、衝突による短絡や、短絡に伴う発熱等を生じにくくすることが可能である。

なお前記実施形態では車体後部に走行用モータが搭載された電気自動車について説明したが、本発明は走行用モータが車体前部に配置された電気自動車にも適用することができるし、走行用モータ以外の駆動手段（例えば内燃機関）が併用されるハイブリッド車等にも適用することができる。またバッテリセルはリチウムイオン電池等の非水電解質電池以外の二次電池、例えばニッケル水素電池等のアルカリ二次電池であってもよいし、バッテリセルの外装部材の形状や材質も問わない。また本発明を実施するに当たって、モータ、バッテリケース、バッテリモジュール、バッテリセルをはじめとして、発明の構成要素の構造及び配置を適宜に変更して実施できることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係るバッテリユニットを有する電気自動車の斜視図。 図１に示された電気自動車のフレーム構体とバッテリユニットの斜視図。 図２に示されたバッテリユニットのトレイ部材とカバー部材および桁部材の斜視図 図１に示された電気自動車のフレーム構体とバッテリユニットの側面図。 図１に示された電気自動車のフレーム構体とバッテリユニットの平面図。 図３に示されたバッテリユニットのトレイ部材とバッテリモジュールの一部を示す斜視図。 図６に示されたトレイ部材の一部を示す平面図。 図６に示されたトレイ部材の一部と桁部材の一部を拡大して示す斜視図。 図３に示されたバッテリユニットを模式的に示す平面図。 図５中のＦ１０−Ｆ１０線に沿うバッテリユニットの一部と車体の一部の断面図。 図１０に示されたバッテリセルを一部切欠いて模式的に示す斜視図。 バッテリセルの他の例を一部切欠いて模式的に示す斜視図。

符号の説明

１０…電気自動車
１１…車体
１４…バッテリユニット
３１，３２…サイドメンバ
５０…バッテリケース
５１…トレイ部材
５１ｃ，５１ｄ…側壁
５２…カバー部材
６０…バッテリモジュール
６４…バッテリセル
６５…外装部材
６６…電池要素
１０１，１０２，１０３，１０４…桁部材

Claims (3)

1. 車体に搭載されるバッテリユニットを備えた電気自動車であって、
   前記バッテリユニットは、
   前記車体に固定されるバッテリケースと、
   前記バッテリケースに収納された複数個のバッテリセルによって構成されるバッテリモジュールとを有し、
   前記バッテリケースは、
   前記バッテリセルを載置するトレイ部材と、
   前記トレイ部材の上に重ねた状態で前記トレイ部材に固定されるカバー部材とを有し、
   前記バッテリセルは外装部材の内部に積層されたシート状の電池要素を有し、
   前記バッテリケースに収容される全てのバッテリセルのうち、少なくとも車体の側部付近に配置される外周側のバッテリセルを、前記電池要素の積層方向が車体の幅方向に沿うように前記トレイ部材上に載置したことを特徴とする電気自動車。
2. 前記車体の幅方向に離間して配置された一対のサイドメンバを有し、
   前記トレイ部材が前記車体の幅方向に延びる桁部材によって前記一対のサイドメンバに固定され、前記トレイ部材の側壁が前記サイドメンバに沿って配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
3. 前記トレイ部材の側壁の上端が前記外周側のバッテリセルの上端と下端との間の側面部に対向していることを特徴とする請求項２に記載の電気自動車。

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