JP2013067334A - 車両用バッテリ支持構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】側面衝突に対するクラッシャブルストロークとバッテリ搭載量とをともに確保した車両用バッテリ支持構造を提供する。
【解決手段】二次電池をケース内に収容して構成され、車体下部に配置されたバッテリパック１１０と、バッテリパックの車幅方向における一方の端部を支持する可変形ブラケット１３０とを備える車両用バッテリ支持構造を、可変形ブラケットは、バッテリパックの車幅方向における他方の端部側からの入力に応じて変形し、バッテリパックの一方の端部を入力方向に移動させるとともに車体に対して下降させる構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の車体下部でバッテリパックを支持する車両用バッテリ支持構造に関し、特に側面衝突に対するクラッシャブルストロークとバッテリ搭載量とをともに確保したものに関する。
例えばエンジン−電気ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、電気自動車等の電動車両においては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの多量の二次電池を搭載する必要がある。
このような電池は、複数のバッテリセルをケース内に収容したバッテリパックとして車両に搭載される。
バッテリパックは、車両を構成する各部品のなかでは比較的重量物であることから、車両の重心位置を低くして走行性能などを確保するため、車室床面を構成するフロアパネルの下側であって、左右サイドフレームの間隔に搭載することが提案されている。
例えば、特許文献１には、車体下部の左右サイドフレーム間であってフロアパネルの下方の領域に、バッテリパックを搭載した電気自動車が記載されている。
このようなバッテリパックは、バッテリセルを保護するため、車両の衝突時にもケースが圧壊しないことが要求されている。
側面衝突を考慮したバッテリ搭載構造に関する従来技術として、例えば、特許文献２には、上段バッテリと下段バッテリとの間にブラケットを介装し、ブラケットを上段バッテリの自重により平坦方向への復元を可能とすることが記載されている。
特開平６−２６１４２２号公報 特開２００８−１８４０１５号公報
車両の側面衝突性能を考慮した場合、サイドフレームが車幅方向内側に押し込まれるように車体が変形し、エネルギを吸収するクラッシャブルストロークを確保することが重要である。
サイドフレームの横方向変位許容量を確保するため、バッテリパックとサイドフレームとの間のクリアランスを広げた場合、搭載可能なバッテリパックの容量が小さくなって車両の性能上必要なバッテリ容量の確保が困難となる。
仮に十分なクラッシャブルストロークを確保することが困難である場合、入力荷重を吸収するためには、サイドフレーム、サイドシルなどの部品強度を高める必要があり、重量やコストが増加し、燃費悪化、ドライバビリティ悪化の要因となる。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、側面衝突に対するクラッシャブルストロークとバッテリ搭載量とをともに確保した車両用バッテリ支持構造を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、二次電池をケース内に収容して構成され、車体下部に配置されたバッテリパックと、前記バッテリパックの車幅方向における一方の端部を支持する可変形ブラケットとを備える車両用バッテリ支持構造であって、前記可変形ブラケットは、前記バッテリパックの車幅方向における他方の端部側からの入力に応じて変形し、前記バッテリパックの一方の端部を入力方向に移動させるとともに前記車体に対して下降させることを特徴とする車両用バッテリ支持構造である。
これによれば、バッテリパックの一方の端部を入力方向に移動可能に支持することによって、他方の端部側からの車幅方向入力に応じて、車体の変形とともにバッテリパックを車幅方向に移動させ、クラッシャブルストロークを確保することができる。
このため、本発明を適用しない場合に対してバッテリパックの幅を大きくすることができ、バッテリパックの容量確保のためその上下方向の寸法が増大することを防止できる。
また、このときバッテリパックの一方の端部を下降させることによって、車幅方向の移動に伴う他部品との干渉を防止することができる。
請求項２に係る発明は、前記可変形ブラケットは、前記車体に連結された車体側端部及び前記バッテリパックに連結されたバッテリ側端部が両端部に設けられた回動部を有し、前記車体側端部は、未衝突状態において前記バッテリ側端部に対して高い位置でありかつ車幅方向において前記バッテリパックから離れた位置に配置され、前記回動部は、前記バッテリパックへの車幅方向入力に応じて、前記バッテリ側端部が下降しかつ前記入力の方向にほぼ沿って車幅方向に移動するよう回動することを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリ支持構造である。
これによれば、上述した効果を簡単な構成によって確実に得ることができる。
請求項３に係る発明は、前記可変形ブラケットは、前記回動部、及び、前記回動部を前記車体又は前記バッテリパックにそれぞれ固定する固定部を一体に形成して構成され、前記回動部は、前記固定部との連結箇所が屈曲することによって回動することを特徴とする請求項２に記載の車両用バッテリ支持構造である。
これによれば、部品点数の少ない簡素な構造によって上述した効果を得ることができる。
請求項４に係る発明は、前記バッテリパックは車両のサイドフレームに隣接して配置された第１の端部、及び、前記第１の端部に対して車両中央側に配置された第２の端部を有し、前記可変形ブラケットは前記第２の端部を支持することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両用バッテリ支持構造である。
これによれば、車両の側面衝突時にバッテリパックを車体中央側（フロアトンネル側）に移動させることによって、サイドフレームが移動可能なクラッシャブルストロークを確保することができる。
以上説明したように、本発明によれば、側面衝突に対するクラッシャブルストロークとバッテリ搭載量とをともに確保した車両用バッテリ支持構造を提供することができる。
本発明を適用した車両用バッテリ支持構造の実施例を備えた車両を床下側から見た模式的平面図である。 図１のII−II部矢視断面図である。 図２のIII部拡大図であって、図３（ａ）は未衝突時の状態を示し、図３（ｂ）は衝突時の状態を示している。
本発明は、側面衝突に対するクラッシャブルストロークとバッテリ搭載量とをともに確保した車両用バッテリ支持構造を提供する課題を、バッテリパックの車幅方向内側を、衝突時に変形することによってバッテリパックの車幅方向内側への移動、及び、車体に対する下降を許容する可変形ブラケットで支持することによって解決した。
以下、本発明を適用した車両用バッテリ支持構造の実施例について説明する。
実施例の車両用バッテリ支持構造は、例えば、ガソリンエンジン−電気ハイブリッド車両である乗用車の床下に、バッテリパックを支持するものである。
図１は、実施例の車両用バッテリ支持構造を備えた車両を床下側から見た模式的平面図である。
図２は、図１のII−II部矢視断面図である。
車両１は、左右１対の前輪ＦＷ、後輪ＲＷを有する４輪の乗用車である。
車両１は、車体１０、フロントサスペンション２０、リアサスペンション３０、エンジン４０、トランスミッション５０、プロペラシャフト６０、リアディファレンシャル７０、燃料タンク８０、エキゾーストパイプ９０、右バッテリパック１００、左バッテリパック１１０等を備えて構成されている。
車体１０は、フロアパネル１１、フロントフレーム１２、サイドフレーム１３、フロントサブフレーム１４、リアサブフレーム１５等を有して構成されている。
フロアパネル１１は、乗員等が搭乗するキャビンの床面を構成する部材であって、ほぼ平板状に形成されるとともに、ほぼ水平に配置されている。
フロアパネル１１の車幅方向における中央部には、プロペラシャフト及びエキゾーストパイプが収容される凹部であるフロアトンネル１１ａが前後方向に延びて形成されている。
また、図２に示すように、フロアトンネル１１ａの左右両側には、後述する右バッテリパック１００及び左バッテリパック１１０を懸架するブラケットが固定される凸部１１ｂが設けられている。
凸部１１ｂは、フロアパネル１１の一部を下方へ張り出させて構成されている。
フロントフレーム１２は、フロアパネル１１の前端部から車両前方側に延びて形成された構造部材である。
フロントフレーム１２は、例えば、矩形の閉断面を有する梁状に形成されている。
フロントフレーム１２は、車幅方向に離間して一対が設けられている。
サイドフレーム１３は、フロアパネル１１の両端部に設けられ、車両の前後方向に沿って延びた閉断面の梁状部材である。
フロントサブフレーム１４は、左右のフロントフレーム１２の下部にわたして設けられた枠状の構造部材であって、フロントサスペンション２０、エンジン４０等が取り付けられる基部となるものである。
リアサブフレーム１５は、車両後部の下部に設けられた枠状の構造部材であって、リアサスペンション３０及びリアディファレンシャル７０等が取り付けられる基部となるものである。
フロントサスペンション２０は、前輪ＦＷを回転可能に支持するハブベアリングを車体に対してストローク可能に支持するものである。
フロントサスペンション２０は、ハブベアリングを収容するハウジング、ハウジングとフロントサブフレーム１４とを連結するサスペンションアーム、及び、ストロークに応じてバネ反力、減衰力を発生するサスペンションスプリング、ダンパ等を備えて構成されている。
リアサスペンション３０は、後輪ＲＷを回転可能に支持するハブベアリングを車体に対してストローク可能に支持するものである。
リアサスペンション３０は、ハブベアリングを収容するハウジング、ハウジングとリアサブフレーム１５とを連結するサスペンションアーム、及び、ストロークに応じてバネ反力、減衰力を発生するサスペンションスプリング、ダンパ等を備えて構成されている。
エンジン４０は、車両１の走行用動力源の一つであって、例えば、水平対向４気筒のガソリンエンジンである。
エンジン４０は、左右のフロントフレーム１２の間に縦置き搭載され、フロントサブフレーム１４の上部に搭載される。
トランスミッション５０は、エンジン４０の出力を変速して出力する変速機である。
また、トランスミッション５０は、制動時の回生発電や加速時の駆動アシスト等を行うモータジェネレータ、前後輪側へ駆動力を配分するＡＷＤトランスファ、及び、左右前輪へ駆動力を伝達する最終減速装置、フロントディファレンシャル等を備えて構成されている。
トランスミッション５０は、エンジン４０の後端部に結合され、フロアトンネル１１ａ内の前方側に配置されている。
プロペラシャフト６０は、トランスミッション５０の後端部と、リアディファレンシャル７０の前端部との間にわたして設けられ、トランスミッション５０の後輪側出力をリアディファレンシャル７０に伝達する動力伝達軸である。
リアディファレンシャル７０は、プロペラシャフト６０の回転を減速して左右の後輪ＲＷに伝達するものであって、最終減速装置及びリアディファレンシャル等を備えている。
燃料タンク８０は、エンジン４０の燃料となる例えばガソリン等を貯留する容器であって、フロアパネル１１の下方におけるリアサブフレーム１５の前方側に配置されている。
エキゾーストパイプ９０は、エンジン４０から排出された既燃ガス（排ガス）を車外に排出するものであって、フロアトンネル１１ａ内から燃料タンク８０の下方を通過して車両後端部に至るよう配置されている。
エキゾーストパイプ９０の中間部には、上流側から、触媒コンバータ９１及びサイレンサ９２が設けられている。
触媒コンバータ９１は、例えば、排ガス中のＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯを浄化する三元触媒を備えている。触媒コンバータ９１は、例えば、燃料タンク８０の下部に形成された凹部内に収容されるようにして配置されている。
サイレンサ９２は、排ガスの音響エネルギを低減させて騒音を低下するものである。サイレンサ９２は、例えば、リアサブフレーム１５後方の車両後端部における床下側に配置されている。
右バッテリパック１００及び左バッテリパック１１０は、モータジェネレータが回生発電した電力を蓄電するとともに、モータジェネレータの駆動用電力を供給するものである。
右バッテリパック１００及び左バッテリパック１１０は、例えば金属製のケース内に複数のバッテリセルＣを収容して構成されている。
図２に示すように、右バッテリパック１００及び左バッテリパック１１０は、車両前後方向から見た断面形状がほぼ矩形状となっており、車幅方向における両端部の高さ方向における中間部から、水平方向に突き出したフランジ部Ｆを有している（右バッテリパック１００の車幅方向外側のフランジ部は不図示）。
右バッテリパック１００及び左バッテリパック１１０の上面部は、フロアパネル１１の下面部と所定の間隔を隔てて対向して配置されている。
右バッテリパック１００及び左バッテリパック１１０は、このフランジ部Ｆをブラケットで吊下げされて支持されている。
以下、左バッテリパック１１０の支持構造を代表して説明する。
なお、右バッテリパック１００は、左バッテリパック１１０と実質的に左右対称の支持構造によって支持されている。
図２に示すように、左バッテリパック１１０は、外側ブラケット１２０及び内側ブラケット１３０によって吊り下げられている。
外側ブラケット１２０は、左バッテリパック１１０の車幅方向外側（サイドフレーム１３側）の端部を支持するものである。
外側ブラケット１２０は、車体側固定部１２１、バッテリ側固定部１２２、連結部１２３等を有して構成されている。
車体側固定部１２１は、サイドフレーム１３の下面に固定される部分であって、ほぼ水平に配置された平板状に形成されている。
車体側固定部１２１は、例えば、サイドフレーム１３に固定された溶接ナットにボルトＢを締結することによって固定されている。
バッテリ側固定部１２２は、左バッテリパック１１０の車幅方向における外側のフランジ部Ｆの下面に固定される部分であって、ほぼ水平に配置された平板状に形成されている。
連結部１２３は、車体側固定部１２１の車幅方向内側の端部と、バッテリ側固定部１２２の車幅方向外側の端部とを連結する部分である。
連結部１２３の車体側固定部１２１側の端部は、バッテリ側固定部１２２側の端部に対して、上方かつ車幅方向外側に配置されている。
車体側固定部１２１、バッテリ側固定部１２２、連結部１２３は、例えば帯状の板金を曲げ加工して一体に形成されている。
内側ブラケット１３０は、左バッテリパック１１０の車幅方向内側（フロアトンネル１１ａ側）の端部を支持するものである。
内側ブラケット１３０は、車両の側面衝突時に変形し、左バッテリパック１３０の車幅方向内側への移動及び下降を許容する、本発明にいう可変形ブラケットとして機能する。
内側ブラケット１３０は、車体側固定部１３１、バッテリ側固定部１３２、連結部１３３等を有して構成されている。
車体側固定部１３１は、フロアパネル１１の凸部１１ｂに固定される部分であって、ほぼ水平に配置された平板状に形成されている。
車体側固定部１３１は、例えば凸部１１ｂに固定された溶接ナットにボルトＢを締結することによって固定されている。
バッテリ側固定部１３２は、左バッテリパック１１０の車幅方向における内側のフランジ部Ｆの上面に固定される部材であって、ほぼ水平に配置された平板状に形成されている。
連結部１３３は、車体側固定部１３１の車幅方向内側の端部と、バッテリ側固定部の車幅方向外側の端部とを連結する部分である。
連結部１３３の車体側固定部１３１側の端部は、バッテリ側固定部１３２側の端部に対して、上方かつ車幅方向内側に配置されている。
この連結部１３３は、車両の側面衝突時に回動して左バッテリパック１１０の車幅方向内側の端部を車幅方向内側に移動させるとともに下降させる回動部として機能する。
車体側固定部１３１、バッテリ側固定部１３２、連結部１３３は、例えば帯状の板金を曲げ加工して一体に形成されている。
以下、本実施例における衝突時の動作について説明する。
図３は、図２のIII部拡大図であって、図３（ａ）は、未衝突時の状態を示し、図３（ｂ）は衝突時の状態を示している。
図３（ｂ）に示すように、側面衝突によって、サイドフレーム１３が車幅方向内側に押し込まれる方向の入力を受けた場合、フロアパネル１１のサイドフレーム１３に隣接する領域が変形しつつ、サイドフレーム１３はフロアトンネル１１ａ側に移動する。
左バッテリパック１１０は、サイドフレーム１３の移動に応じて、外側ブラケット１２０に押されて、車幅方向内側へ変位する。
このとき、内側ブラケット１３０の連結部１３３は、車体側固定部１３１及びバッテリ側固定部１３２との接続部が塑性変形することによって、バッテリ側固定部１３２側の端部が、車体１０に対して車幅方向内側に変位しかつ下降するように、車体側固定部１３１側の端部を中心として回動する。
左バッテリパック１１０の車幅方向内側の端部は、内側ブラケット１３０のバッテリ側固定部１３２とともに車幅方向内側に変位しつつ下降し、他部品等との衝突を防止される。
以上説明したように、本実施例によれば、バッテリパックの車幅方向内側の端部を、車幅方向内側へ変位しかつ下降させるように回動可能な連結部を有する内側ブラケットによって支持したことによって、側面衝突による車幅方向外側からの入力に応じて、車体の変形とともにバッテリパックを車幅方向内側に移動させ、クラッシャブルストロークを確保することができる。
また、バッテリパックの車幅方向内側の端部を下降させることによって、プロペラシャフト等の他部品との衝突を防止し、バッテリパックが他部品に挟みこまれて破損することを防止できる。
また、上述した効果は、回動部（連結部）の両端に車体側、バッテリ側の連結部をそれぞれ一体に形成した内側ブラケットによって得られるため、部品点数の増加を抑制し、構造を簡素化することができる。
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）車両用バッテリパック支持構造を構成する各部材の形状、構造、配置、材質、製法等は、上述した実施例のものに限定されず、適宜変更することが可能である。
（２）実施例では、フロアトンネルを挟んで左右にバッテリパックを搭載しているが、車体の中央部にバッテリを搭載する構成としてもよい。この場合、左右両端部を回動部を有するブラケットで支持し、側面衝突時には入力側と反対側のブラケットの回動部によってバッテリパックを移動させる構成とすることができる。
（３）実施例における車両は、例えばエンジン−電気ハイブリッド車であったが、本発明はこれに限らず、電源設備からの充電機能が付加されたプラグインハイブリッド車や、モータのみを走行用動力とする電気自動車等の他種の電動車両にも適用することができる。
１ 車両
１０ 車体 １１ フロアパネル
１１ａ フロアトンネル １１ｂ 凸部
１２ フロントフレーム １３ サイドフレーム
１４ フロントサブフレーム １５ リアサブフレーム
２０ フロントサスペンション ３０ リアサスペンション
４０ エンジン ５０ トランスミッション
６０ プロペラシャフト ７０ リアディファレンシャル
８０ 燃料タンク ９０ エキゾーストパイプ
９１ 触媒コンバータ ９２ サイレンサ
１００ 右バッテリパック １１０ 左バッテリパック
Ｆ フランジ部 Ｃ バッテリセル
１２０ 外側ブラケット １２１ 車体側固定部
１２２ バッテリ側固定部 １２３ 連結部
１３０ 内側ブラケット １３１ 車体側固定部
１３２ バッテリ側固定部 １３３ 連結部

Claims (4)

  1. 二次電池をケース内に収容して構成され、車体下部に配置されたバッテリパックと、
    前記バッテリパックの車幅方向における一方の端部を支持する可変形ブラケットと
    を備える車両用バッテリ支持構造であって、
    前記可変形ブラケットは、前記バッテリパックの車幅方向における他方の端部側からの入力に応じて変形し、前記バッテリパックの一方の端部を入力方向に移動させるとともに前記車体に対して下降させること
    を特徴とする車両用バッテリ支持構造。
  2. 前記可変形ブラケットは、前記車体に連結された車体側端部及び前記バッテリパックに連結されたバッテリ側端部が両端部に設けられた回動部を有し、
    前記車体側端部は、未衝突状態において前記バッテリ側端部に対して高い位置でありかつ車幅方向において前記バッテリパックから離れた位置に配置され、
    前記回動部は、前記バッテリパックへの車幅方向入力に応じて、前記バッテリ側端部が下降しかつ前記入力の方向にほぼ沿って車幅方向に移動するよう回動すること
    を特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリ支持構造。
  3. 前記可変形ブラケットは、前記回動部、及び、前記回動部を前記車体又は前記バッテリパックにそれぞれ固定する固定部を一体に形成して構成され、
    前記回動部は、前記固定部との連結箇所が屈曲することによって回動すること
    を特徴とする請求項２に記載の車両用バッテリ支持構造。
  4. 前記バッテリパックは車両のサイドフレームに隣接して配置された第１の端部、及び、前記第１の端部に対して車両中央側に配置された第２の端部を有し、
    前記可変形ブラケットは前記第２の端部を支持すること
    を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両用バッテリ支持構造。
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