JP2012138205A - 自動車用バッテリフレーム構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】自動車におけるバッテリ搭載スペースの省スペース化に有効で冷却効率の高いバッテリフレーム構造の提供を目的とする。
【解決手段】略平行に配置された一対の車両部材と、当該車両部材に対して直交する方向に配置したクロス車両部材とを有し、前記車両部材とクロス車両部材とでアルミ製フロア部材を懸架し、前記アルミ製フロア部材にバッテリを載置することを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】略平行に配置された一対の車両部材と、当該車両部材に対して直交する方向に配置したクロス車両部材とを有し、前記車両部材とクロス車両部材とでアルミ製フロア部材を懸架し、前記アルミ製フロア部材にバッテリを載置することを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は自動車の車体に駆動源用バッテリを搭載するためのバッテリフレーム構造に関する。
電気自動車及びハイブリッド自動車等は走行するための電源として燃料電池、二次電池等のバッテリを搭載している。
所定の走行距離を確保するには複数のバッテリモジュールを搭載する必要があり、それに伴い発熱量も多くなる。
特にバッテリ重量が数十〜数百ｋｇにもなる場合にはその発熱量が大きな問題になる。
また、充電時においても発熱量は大きく、高温になるとバッテリ性能が低下することから冷却が必要となる。
所定の走行距離を確保するには複数のバッテリモジュールを搭載する必要があり、それに伴い発熱量も多くなる。
特にバッテリ重量が数十〜数百ｋｇにもなる場合にはその発熱量が大きな問題になる。
また、充電時においても発熱量は大きく、高温になるとバッテリ性能が低下することから冷却が必要となる。
特許文献１は外壁部にメタルフレームを埋設した樹脂製バッテリケースを開示する。
しかし、同公報に開示するバッテリケースは樹脂製であるために車体の下部に取り付ける際に多くの耐衝撃部材が必要となり、大きなバッテリ収納スペースを確保できないものである。
また、樹脂製のバッテリケースでは発熱したバッテリの放熱特性に劣る問題もある。
特許文献２はバッテリが高温になるのを防止すべく、バッテリケースに冷却用気体の流入口と排気口を設ける技術を開示する。
しかし、同公報に開示するトレイも樹脂製であり、熱伝導性に劣り、それだけ複雑な特別の冷却構造が必要である。
しかし、同公報に開示するバッテリケースは樹脂製であるために車体の下部に取り付ける際に多くの耐衝撃部材が必要となり、大きなバッテリ収納スペースを確保できないものである。
また、樹脂製のバッテリケースでは発熱したバッテリの放熱特性に劣る問題もある。
特許文献２はバッテリが高温になるのを防止すべく、バッテリケースに冷却用気体の流入口と排気口を設ける技術を開示する。
しかし、同公報に開示するトレイも樹脂製であり、熱伝導性に劣り、それだけ複雑な特別の冷却構造が必要である。
本発明は自動車におけるバッテリ搭載スペースの省スペース化に有効で冷却効率の高いバッテリフレーム構造の提供を目的とする。
本発明に係る自動車用バッテリフレーム構造は、略平行に配置された一対の車両部材と、当該車両部材に対して直交する方向に配置したクロス車両部材とを有し、前記車両部材とクロス車両部材とでアルミ製フロア部材を懸架し、前記アルミ製フロア部材にバッテリを載置することを特徴とする。
ここで、一対の車両部材とは車体を構成するフレーム部材であってよく、例えば車体フレームの骨格となるサイドメンバであってもよい。
また、クロス車両部材とは前記一対の車両部材間を連結するフレーム部材であってよく、例えばクロスメンバであってよい。
アルミ製フロア部材をサイドメンバ等の車両部材とクロスメンバ等のクロス車両部材にて懸架する手段としては、アルミ製フロア部材を支える構造であれば特にその方法や構造に限定はない。
例えば、車両部材の側部からつば部を突出させてこのつば部の上にアルミ製フロア部材の端部を載置連結する方法や、ブラケット等の連結具を用いてアルミ製フロア部材を懸架してもよい。
ここで、一対の車両部材とは車体を構成するフレーム部材であってよく、例えば車体フレームの骨格となるサイドメンバであってもよい。
また、クロス車両部材とは前記一対の車両部材間を連結するフレーム部材であってよく、例えばクロスメンバであってよい。
アルミ製フロア部材をサイドメンバ等の車両部材とクロスメンバ等のクロス車両部材にて懸架する手段としては、アルミ製フロア部材を支える構造であれば特にその方法や構造に限定はない。
例えば、車両部材の側部からつば部を突出させてこのつば部の上にアルミ製フロア部材の端部を載置連結する方法や、ブラケット等の連結具を用いてアルミ製フロア部材を懸架してもよい。
本発明は、クロス車両部材の両端部に凹部形状の凹部端末部を有し、当該凹部端末部にて車両部材の側部を挟み込み連結するのが好ましい。
このようにすると連結部の連結強度が高く、例えばクロス車両部材が車体のクロスメンバであれば、車両の側突に対しても衝撃吸収量が高くなる。
従って、クロス車両部材は中空断面形状のアルミ材からなるフレームを用いると、軽量でエネルギー吸収量が多くなる。
この場合にフレーム本体と凹部端末部を一体成形したアルミフレームを用いると、さらに連結強度が向上する。
このようにすると連結部の連結強度が高く、例えばクロス車両部材が車体のクロスメンバであれば、車両の側突に対しても衝撃吸収量が高くなる。
従って、クロス車両部材は中空断面形状のアルミ材からなるフレームを用いると、軽量でエネルギー吸収量が多くなる。
この場合にフレーム本体と凹部端末部を一体成形したアルミフレームを用いると、さらに連結強度が向上する。
本発明はアルミ製フロア部材にバッテリを載置したので、バッテリからの発熱がアルミ製フロア部材に熱伝導し、冷却されるので冷却能が高い。
特にアルミ製フロア部材はアルミニウム押出材にて製作され、且つ押出方向に沿って冷媒の流路を形成すると冷却能がさらに向上する。
アルミニウム押出材には各種アルミニウム合金を採用できる。
ここで、冷媒の流路は断面凹部形状の溝状であっても中空断面形状であってもよい。
この場合にバッテリは長方矩形形状の電池モジュールであり、当該長方矩形形状の長手方向に沿って前記冷媒流路が形成されているのが好ましい。
電池モジュールとはセルを複数積層した電池スタックや二次電池を複数配列したものをいう。
特にアルミ製フロア部材はアルミニウム押出材にて製作され、且つ押出方向に沿って冷媒の流路を形成すると冷却能がさらに向上する。
アルミニウム押出材には各種アルミニウム合金を採用できる。
ここで、冷媒の流路は断面凹部形状の溝状であっても中空断面形状であってもよい。
この場合にバッテリは長方矩形形状の電池モジュールであり、当該長方矩形形状の長手方向に沿って前記冷媒流路が形成されているのが好ましい。
電池モジュールとはセルを複数積層した電池スタックや二次電池を複数配列したものをいう。
本発明はバッテリを載置する構造として一対の車両部材と、これにクロスさせたクロス車両部材とでアルミ製フロアパネルを懸架し、このアルミ製フロアパネルに直接的にバッテリを載置したのでフレーム構造部が軽量であり、従来の樹脂ケース、樹脂トレイに比較して熱伝導性が高く、冷却能が高い。
本発明に係るバッテリフレーム構造は自動車の車体に複数のバッテリモジュールを搭載するためのものであり、車体の骨格とは別に設けてもよいが、図４に模式的に示すように車体のフロアフレーム骨格の中に一体的に組み込むのが好ましい。
図４は略平行に配設した一対のサイドメンバ１１，１２の間にクロスメンバ２１，２２を直交配設した例であり、（ａ）は長方矩形形状のバッテリモジュール２をその長手方向がクロスメンバ２１，２２と平行になるように搭載した例、（ｂ）はバッテリモジュール２を車両の走行方向に沿って搭載した例を示す。
この場合に（ａ）では車幅方向に沿ってアルミ製のフロアパネル３１，３２を配置し、（ｂ）では走行前後方向にフロアパネル１３１ａ〜１３１ｆを配置してある。
図４は略平行に配設した一対のサイドメンバ１１，１２の間にクロスメンバ２１，２２を直交配設した例であり、（ａ）は長方矩形形状のバッテリモジュール２をその長手方向がクロスメンバ２１，２２と平行になるように搭載した例、（ｂ）はバッテリモジュール２を車両の走行方向に沿って搭載した例を示す。
この場合に（ａ）では車幅方向に沿ってアルミ製のフロアパネル３１，３２を配置し、（ｂ）では走行前後方向にフロアパネル１３１ａ〜１３１ｆを配置してある。
図１は図４（ａ）の場合のバッテリフレーム構造例を示す。
バッテリフレーム１０は図１，図２（ａ）及び図３に示すように左右のサイドメンバ（車両部材）１１，１２間に中空断面形状のパイプからなるクロスメンバ２１，２２を連結した例である。
クロスメンバ２１，２２はアルミニウム合金からなり、両側の端末部に側面視略コ字形状の凹部端末部２１ａ，２２ａを連結してある。
その断面図を図３（ｂ）のＢ２−Ｂ２線断面図に示す。
なお、この凹部端末部２１ａ，２２ａをパイプ状のクロスメンバ２１，２２の本体部に一体的に成形してあるとさらに連結強度が向上し、車両の側突時にバッテリを保護する効果が高くなる。
バッテリフレーム１０は図１，図２（ａ）及び図３に示すように左右のサイドメンバ（車両部材）１１，１２間に中空断面形状のパイプからなるクロスメンバ２１，２２を連結した例である。
クロスメンバ２１，２２はアルミニウム合金からなり、両側の端末部に側面視略コ字形状の凹部端末部２１ａ，２２ａを連結してある。
その断面図を図３（ｂ）のＢ２−Ｂ２線断面図に示す。
なお、この凹部端末部２１ａ，２２ａをパイプ状のクロスメンバ２１，２２の本体部に一体的に成形してあるとさらに連結強度が向上し、車両の側突時にバッテリを保護する効果が高くなる。
本実施例では図２（ａ）に示すようにクロスメンバ２１，２２の間に中空断面形状のサブクロスメンバ２３を配置した例になっているが、サブクロスメンバ２３は必要に応じて設ければよい。
サイドメンバ１１，１２とクロスメンバ２１，２２にてアルミ製のフロアパネル３１，３２を懸架してある。
アルミ製フロアパネル３１，３２のサイドメンバ側端部は図３（ａ）に示すようにサイドメンバ１１，１２の側部から内側方向に延在させたつば部１１ａ，１２ａの上に載置した状態で懸架し、クロスメンバ２１，２２とは連結具３３，３４を用いて連結懸架してある。
本実施例では連結具３３，３４をクロスメンバ２１，２２の上部を包み込むように折り曲げ、連結孔３３ａ，３４ａでも車体側と連結した例になっている。
また、サイドメンバ１１，１２も必要に応じてブラケット１１ｂを形成し、このブラケット１１ｂに設けた連結孔１１ｃを介して他の車体フレームと連結する。
フロアパネル３１，３２の他端はサブクロスメンバ２３のつば部２３ａに載置固定してある。
フロアパネル３１，３２はアルミ押出材で製作してあり、冷媒の流路となる凹部溝３１ａ，３２ａを複数形成し、この流路方向に合せてバッテリ２をフロアパネル３１，３２に直接的に固定具３を用いて固定載置してある。
なお、アルミ製のフロアパネルは熱伝導性が良好で図２（ｂ）に示すようにプレート状のフロアパネル１３１，１３２でもよい。
また、冷媒流路用に中空部を形成することもアルミ押出材であれば容易である。
アルミ製フロアパネル３１，３２のサイドメンバ側端部は図３（ａ）に示すようにサイドメンバ１１，１２の側部から内側方向に延在させたつば部１１ａ，１２ａの上に載置した状態で懸架し、クロスメンバ２１，２２とは連結具３３，３４を用いて連結懸架してある。
本実施例では連結具３３，３４をクロスメンバ２１，２２の上部を包み込むように折り曲げ、連結孔３３ａ，３４ａでも車体側と連結した例になっている。
また、サイドメンバ１１，１２も必要に応じてブラケット１１ｂを形成し、このブラケット１１ｂに設けた連結孔１１ｃを介して他の車体フレームと連結する。
フロアパネル３１，３２の他端はサブクロスメンバ２３のつば部２３ａに載置固定してある。
フロアパネル３１，３２はアルミ押出材で製作してあり、冷媒の流路となる凹部溝３１ａ，３２ａを複数形成し、この流路方向に合せてバッテリ２をフロアパネル３１，３２に直接的に固定具３を用いて固定載置してある。
なお、アルミ製のフロアパネルは熱伝導性が良好で図２（ｂ）に示すようにプレート状のフロアパネル１３１，１３２でもよい。
また、冷媒流路用に中空部を形成することもアルミ押出材であれば容易である。
１ 車両
２ バッテリ
１０ バッテリフレーム
１１，１２ サイドメンバ
２１，２２ クロスメンバ
２３ サブクロスメンバ
３１，３２ フロアパネル
３３，３４ 連結具
２ バッテリ
１０ バッテリフレーム
１１，１２ サイドメンバ
２１，２２ クロスメンバ
２３ サブクロスメンバ
３１，３２ フロアパネル
３３，３４ 連結具
Claims (4)
- 略平行に配置された一対の車両部材と、当該車両部材に対して直交する方向に配置したクロス車両部材とを有し、
前記車両部材とクロス車両部材とでアルミ製フロア部材を懸架し、
前記アルミ製フロア部材にバッテリを載置することを特徴とする自動車用バッテリフレーム構造。 - 前記クロス車両部材の両端部は凹部形状の凹部端末部を有し、当該凹部端末部にて車両部材の側部を挟み込み連結したことを特徴とする請求項１記載の自動車用バッテリフレーム構造。
- 前記アルミ製フロア部材はアルミニウム押出材にて製作され、且つ押出方向に沿って冷媒の流路を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の自動車用バッテリフレーム構造。
- 前記バッテリは長方矩形形状の電池モジュールであり、当該長方矩形形状の長手方向に沿って前記冷媒流路が形成されていることを特徴とする請求項３記載の自動車用バッテリフレーム構造。
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