JP2014024453A - 車両用バッテリパックの支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】外力を受けた際に、バッテリパックを保護することができる車両用バッテリパックの支持構造を提供すること。
【解決手段】リヤフロアパネル１０３の後端にバックパネル１０５を備え、リヤフロアパネル１０３の上方で、かつリヤシート１０２とバックパネル１とで挟まれた荷室用空間部１０４内にバッテリパック１が配置され、バッテリパック１の上面部１２に前後方向に延びる左右一対の支持フレーム２を取り付けて、バッテリパック１を、支持フレーム２を介して車体に取り付けたバッテリパックの支持構造において、支持フレーム２の前端部２５をリヤフロアパネル１０３に固定するとともに、支持フレーム２の後端部２３をバックパネル１０５に固定し、一対の支持フレーム２は、バッテリパック１とバックパネル１０５との間に、車両前後方向後側に向かうにつれて相互の間隔が拡大するように湾曲する湾曲部２Ａを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は車両用バッテリパックの支持構造に関し、さらに詳しくは、衝撃吸収機能を備える車両用バッテリパックの支持構造に関する。

従来の車両用バッテリパックの支持構造としては、リヤシート後方に電源ユニット収納部を形成し、この電源ユニット収納部に電源ユニットを収納した構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この支持構造では、この電源ユニット（バッテリパック）を車両前後方向に直線状に延びるフレームで車体に支持している。

特開２００８−６２７８０号公報

上記の従来構造では、フレームが車両前後方向に直線状に延びるとともに、電源ユニットと車両後端部（例えば、バックパネル）とが近接した状態で配置されている。そのため、電源ユニットと車両後端部との間に、クラッシャブルゾーン（外力により潰れることでそのエネルギーを吸収する働きを持つ空間や部分）が十分確保できないものであった。したがって、上記の従来構造では、車両後方から車両後部に外力が加わった際に、リヤフロアパネルの変形に伴い電源ユニットに荷重が直接伝達される。このため、上記の従来構造では、電源ユニットが周辺部品と強く干渉する虞があった。また、上記の従来構造では、フレームが変形し難い構造であるため、フレームで衝撃を吸収できず、衝撃が直接フレームを介して電源ユニットに伝達される虞がある。さらに、上記の従来構造では、リヤフロアパネルに電源ユニット収納部を設けたことにより、ジャッキ、ジャッキハンドルなどを含む車載工具を収納するツールボックスを配置するスペースがなくなる。このため、上記の従来構造では、車両に別途ツールボックスの設置スペースを専用に確保する必要があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、外力を受けた際に、バッテリパックを保護することができる車両用バッテリパックの支持構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、リヤシート後方のリヤフロアパネルの車両前後方向の後端に、車両幅方向に延びるバックパネルを備え、リヤフロアパネルの上方で、かつリヤシートとバックパネルとで挟まれた荷室用空間部内にバッテリモジュールを有する車両用バッテリパックが配置され、車両用バッテリパックの上面部に車両前後方向に延びる左右一対の支持フレームを取り付けて、車両用バッテリパックを、支持フレームを介して車体に取り付けた車両用バッテリパックの支持構造において、支持フレームの車両前後方向前端部を車両用バッテリパックよりも車両前後方向前側へ向けて突出させて前記リヤフロアパネルに固定するとともに、支持フレームの車両前後方向後端部をバッテリパックよりも車両前後方向後側へ向けて突出させてバックパネルに固定し、一対の支持フレームは、車両用バッテリパックとバックパネルとの間に、車両前後方向後側に向かうにつれて相互の間隔が拡大するように湾曲する湾曲部を備えることを特徴とする。

上記態様としては、一対の支持フレームに、バックパネルに沿って車両幅方向に延びて支持フレーム同士を連結する連結用フレームを設け、この連結用フレームをバックパネルに固定することが好ましい。

上記態様としては、バックパネルは、フロアパネルから上方かつバッテリパックよりも高い位置へ延びる前面部と、前面部の上端から後方へ延びる上面部とを備え、一対の支持フレームの後端部と連結用フレームとをバックパネルの前記上面部に固定し、一対の支持フレームの後部に、バックパネルの前面部に沿って車両上方へ向けて延びて上面部上に沿って屈曲する段差部が形成されていることが好ましい。

上記態様としては、反発性を有する材料で形成された車載工具を収納するツールボックスを、バッテリパックとバックパネルとで挟まれた空間に配置することが好ましい。

本発明によれば、外力を受けた際に、車両用バッテリパックを保護することができる車両用バッテリパックの支持構造を実現できる。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックを搭載する車両の後部を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの支持構造を示す車両後部を側方から見た説明図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの支持構造を示す車両後部の平面説明図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの支持構造を備える車両後部を車両左斜め上前方から見た状態を示す斜視図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの支持構造を示す側面説明図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの支持構造における固定部を示す断面説明図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの支持構造に対して後方から外力が働き始めた状態の平面説明図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る車両用バッテリパックの支持構造に対して後方から外力が働きバックパネルに変形が生じたときの状態を示す平面説明図である。

以下に、本発明の各実施の形態に係る車両用バッテリパック（以下、バッテリパックと云う。）の支持構造の詳細を図面に基づいて説明する。但し、図面相互間において寸法の関係や比率や形状が異なる部分が含まれている。なお、本実施の形態では、説明の便宜を図るために、図中において車両の前後方向（車両前後方向）、左右方向（車両左右方向）、ならびに上下方向（車両上下方向）を矢印で示している。また、以下の説明において、方向を示す用語を使用する場合は、車両前後方向、車両左右方向、車両上下方向を基準にする。

［車両の概略構成］
先ず、本実施の形態のバッテリパックの支持構造の説明に先駆けて、バッテリパックを搭載する車両の概略構成について説明する。本実施の形態に係るバッテリパックの支持構造は、例えば、ハイブリッド車もしくは電気自動車などの車両に適用できる。図１に示すように、バッテリパック１は、リヤシート１０２よりも車両前後方向後方（以下、単に後方と云う。）のリヤフロアパネル１０３の上方の荷室用空間部１０４に配置される。なお、リヤフロアパネル１０３の下には、車両後部１０１の車両幅方向の両側に、それぞれ前後方向に沿って延びる、一対のリヤサイドメンバ１０８が設けられている。

図１および図２に示すように、車両１００は、車両後部１０１における後端部に、すなわち、リヤフロアパネル１０３の後方の後端部に、車両左右（幅）方向に延びるバックパネル１０５を備える。図２に示すように、このバックパネル１０５は、リヤフロアパネル１０３から上方でかつバッテリパック１よりも高い位置へ延びる前面部１０５Ａと、この前面部１０５Ａの上端から後方へ延びる上面部１０５Ｂとを備える。車両１００において、バックパネル１０５の上には、開閉するバックドア１０６が設けられている。荷室用空間部１０４は、リヤフロアパネル１０３の上方で、かつリヤシート１０２やバックパネル１０５やバックドア１０６などで挟まれた空間である。リヤフロアパネル１０３には、バッテリパック１の下部を収納する収納用凹部１０３Ａが形成されている。この収納用凹部１０３Ａは、リヤフロアパネル１０３に形成したタイヤ収容部を利用することができる。

図１に示すように、車両後部１０１の左右（車幅）方向の両側には、一対の後輪１１０が配置されている。図２に示すように、リヤフロアパネル１０３の後方には、車両幅方向に沿って延在されたリヤバンパメンバ１０７が設けられている。このリヤバンパメンバ１０７は、リヤサイドメンバ１０８の端部に連結されている。また、このリヤバンパメンバ１０７には、車両幅方向に沿ってリヤバンパ１０９が支持されている。

［バッテリパック］
図４に示すように、バッテリパック１は、略直方体形状のケース１１や、このケース１１内に収納された複数のバッテリでなるバッテリモジュール１Ａや、図示しないエアクリーナ、冷却ファン、排気ダクトなどを含んでいる。支持フレーム２は、電気絶縁性を有する材料で形成された略直方体形状の剛性を有する筐体である。ケース１１の下部は、リヤフロアパネル１０３の収納用凹部１０３Ａに収納可能な形状に形成されている。

［バッテリパックの支持構造］
次に、上記車両１００に対してバッテリパック１を搭載して支持した支持構造について説明する。図１および図２に示すように、バッテリパック１は、リヤフロアパネル１０３の収納用凹部１０３Ａ内に収納されるように載置されている。図３〜図５に示すように、本実施の形態では、バッテリパック１の上面部１２に前後方向に延びる左右一対の支持フレーム２を取り付けて、支持フレーム２を介してバッテリパック１を車体に取り付けている。

図３〜図５に示すように、支持フレーム２の前端部２５をバッテリパック１よりも前側へ向けて突出させてリヤフロアパネル１０３に固定している。なお、支持フレーム２におけるバッテリパック１より前側の部分は、バッテリパック１の前側面１３に沿って平行をなすように上下方向に伸びる垂直部２１と、垂直部２１の下端より前方に延びる水平部２２と、を備えている。垂直部２１とバッテリパック１の前側面１３との間には、クッション材３０が介在されている。また、一対の支持フレーム２における前端部２５同士は、前側連結用フレーム２６で連結されている。

支持フレーム２の後端部２３側は、バッテリパック１よりも後側へ向けて突出させてバックパネル１０５に固定している。これら一対の支持フレーム２は、バッテリパック１とバックパネル１０５との間に、後側に向かうにつれて相互の間隔が拡大するように湾曲する湾曲部２Ａを備える。また、これら一対の支持フレーム２における湾曲部２Ａよりも後側には、段差部２Ｂが形成されている。この段差部２Ｂは、バックパネル１０５の前面部１０５Ａに沿って車両上方へ向けて延びて、前面部１０５Ａの上端で屈曲して上面部１０５Ｂ上に沿うような構造である。一対の支持フレーム２における段差部２Ｂよりも後側の後端部２３同士は、連結用フレームとしての後側連結用フレーム２４で連結されている。

図３〜図５に示すように、一対の支持フレーム２の後端部２３および後側連結用フレーム２４は、バックパネル１０５の上面部１０５Ｂに、ボルト２８で固定されている。一対の支持フレーム２における、バッテリパック１の上面部１２の上の部分は、固定部２７で固定されている。一対の支持フレーム２における前端部２５は、リヤフロアパネル１０３に対して、ボルト２９で固定されている。

図６は、上記した固定部２７の断面説明図である。図６に示すように、固定部２７は、ボルト２７Ａと、このボルト２７Ａが挿入される筒体２７Ｃと、支持フレーム２に貫通するように嵌め込まれ、筒体２７Ｃを取り囲むように設けられた、例えばゴムなどでなる緩衝部材２７Ｂと、からなる。図６に示すように、ボルト２７Ａは、バッテリパック１のケース１１の上面部１２に形成された雌ネジ部１１Ａに結合している。

図３および図４に示すように、一対の支持フレーム２における湾曲部２Ａの上には、ツールケース４０が架け渡された状態で載置されている。このツールケース４０は、衝撃を受けた際に変形し易い材料（例えば、樹脂やゴムなど）で形成されている。図３〜図５に示すように、ツールケース４０は、ケース本体４１と、係止片４２と、を備えている。ケース本体４１は、ツールボックス５０を収納する箱形状である。このケース本体４１は、バッテリパック１とバックパネル１０５とで挟まれた空間に配置される。係止片４２は、ケース本体４１の車両幅方向の両側の上縁より幅方向外側へ延在され、湾曲部２Ａの上に載せるようになっている。ツールボックス５０は、例えば発砲スチロールのような反発性を有する樹脂で形成されたものであり、車載工具を収納している。

［バッテリパックの支持構造の作用・効果］
以下に、本実施の形態に係るバッテリパックの支持構造の作用・効果について説明する。図７に示すように、車両後部１０１のバックパネル１０５に車両後方から外力Ｆが作用した際に、バックパネル１０５が受けた荷重を直接、一対の支持フレーム２に伝達させることができる。また、支持フレーム２は、バッテリパック１とバックパネル１０５との間に、湾曲する湾曲部２Ａを備えるため、支持フレーム２に外力が加わった際に、支持フレーム２は湾曲部２Ａで主に変形する。これによって、このバッテリパックの支持構造では、湾曲部２Ａの変形で衝撃を吸収して、車両後方からの外力Ｆをバッテリパック１に伝達される前に緩和でき、バッテリパックを外力から保護できる。図８に示すように、荷重の伝達は、外力Ｆ、バックパネル１０５、支持フレーム２の後端部２３、支持フレーム２の湾曲部２Ａが変形、支持フレーム２の後端部２３側が前方に湾曲して衝撃を吸収する。

また、本実施の形態に係るバッテリパックの支持構造では、一対の支持フレーム２に、バックパネル１０５に沿って車両幅方向に延びて支持フレーム２同士を連結する後側連結用フレーム（連結用フレーム）２４を設け、この連結用フレーム２４をバックパネル１０５に固定している。このため、本実施の形態に係るバッテリパックの支持構造では、一対の支持フレーム２の後端部２３と後側連結用フレーム２４とをバックパネル１０５と一体にできる。

図８に示すように、本実施の形態では、車両後方からバックパネル１０５が外力を受けた際に、一対の支持フレーム２に荷重Ｓ（図中矢印で示す）を均等に分配して伝達でき、両方の支持フレーム２の湾曲部２Ａを略均等に変形させることができる。これによって、支持フレーム２の両方の湾曲部２Ａで衝撃を吸収でき、外力Ｆがバッテリパック１に直接伝達されることを抑制できる。したがって、このバッテリパックの支持構造では、バッテリパック１を確実に保護できる。

また、本実施の形態に係るバッテリパックの支持構造では、一対の支持フレーム２の後部に、バックパネル１０５の前面部１０５Ａに沿って車両上方へ向けて延びて上面部１０５Ｂ上に沿って屈曲するような段差部２Ｂが設けられている。そのため、このバッテリパックの支持構造では、車両後方から外力Ｆ（図７参照）が加わった際に、バックパネル１０５に固定した支持フレーム２の後端部２３と連結用フレーム２４と、支持フレーム２の段差部２Ｂと、によって、バックパネル１０５のみ単独で車両後方に移動しないように作用する。このため、このバッテリパックの支持構造では、バックパネル１０５に加わった荷重を支持フレーム２へ確実に伝達できる。ここで、支持フレーム２に外力Ｆが伝達された際に、段差部２Ｂおよび湾曲部２Ａに応力が集中して脆弱箇所となり、段差部２Ｂを起点に支持フレーム２を変形させ、支持フレーム２の後部で衝撃を十分に吸収することができ、外力Ｆからバッテリパック１を確実に保護できる（図８参照）。

また、本実施の形態に係るバッテリパックの支持構造では、図６に示すように、支持フレーム２の後方から外力Ｆ１が働いたときに、衝撃部材２７Ｂが支持フレーム２の移動を許容するため、バッテリパック１が損傷されることを防止できる。なお、本実施の形態に係るバッテリパックの支持構造では、上述のように、支持フレーム２の湾曲部２Ａなどにより多くの衝撃が吸収されるため、固定部２７の緩衝部材２７Ｂの負担を小さくできる。

本実施の形態に係るバッテリパックの支持構造では、バッテリパック１とバックパネル１０５とで挟まれた空間に、反発性を有する樹脂で形成された車載工具を収納するツールボックス５０を、変形し易いツールケース４０内に収納した状態で配置している。このような配置構造とすることで、ジャッキ、ジャッキハンドルなどを含む車載工具を収納するツールボックス５０を改めて設けることなく、ツールボックス５０をバッテリパック１とバックパネル１０５とで挟まれた空間内に配置できる。このように、反発性を有する樹脂からなるツールボックス５０をバッテリパック１とバックパネル１０５との間に配置したことで、車両後方から車両後部に外力Ｆが作用した際に、ツールボックス５０が緩衝材となりツールボックス５０で衝撃を緩和させることができる。これによって、ツールボックス５０の配置空間を確保できるとともに、ツールボックス５０でバッテリパック１を外力から保護できる。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、この実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記実施の形態では、バッテリパック１をリヤフロアパネル１０３に形成した収納用凹部１０３Ａ内に下部が収納されるように配置したが、収納用凹部１０３Ａの無い平坦なリヤフロアパネル１０３に載置する場合にも、本発明が適用可能であることは云うまでもない。

また、上記実施の形態では、ツールケース４０を一対の支持フレーム２における湾曲部２Ａの上に架け渡すような構成としたが、バッテリパック１の後方のリヤフロアパネル１０３上に載置する構成としてもよい。

１ バッテリパック（車両用バッテリパック）
１Ａ バッテリモジュール
２ 支持フレーム
２Ａ 湾曲部
２Ｂ 段差部
１１ ケース
１２ 上面部
１３ 前側面
２３ 後端部
２４ 後側連結用フレーム（連結用フレーム）
２５ 前端部
２７ 固定部
２８，２９ ボルト
４０ ツールケース
５０ ツールボックス
１００ 車両
１０１ 車両後部
１０２ リヤシート
１０３ リヤフロアパネル
１０３Ａ 収納用凹部
１０４ 荷室用空間部
１０５ バックパネル
１０５Ａ 前面部
１０５Ｂ 上面部

Claims (4)

1. リヤシート後方のリヤフロアパネルの車両前後方向の後端に、車両幅方向に延びるバックパネルを備え、前記リヤフロアパネルの上方で、かつ前記リヤシートと前記バックパネルとで挟まれた荷室用空間部内にバッテリモジュールを有する車両用バッテリパックが配置され、前記車両用バッテリパックの上面部に車両前後方向に延びる左右一対の支持フレームを取り付けて、前記車両用バッテリパックを、前記支持フレームを介して車体に取り付けた車両用バッテリパックの支持構造において、
   前記支持フレームの車両前後方向前端部を前記車両用バッテリパックよりも車両前後方向前側へ向けて突出させて前記リヤフロアパネルに固定するとともに、前記支持フレームの車両前後方向後端部を前記バッテリパックよりも車両前後方向後側へ向けて突出させて前記バックパネルに固定し、
   前記一対の支持フレームは、前記車両用バッテリパックと前記バックパネルとの間に、車両前後方向後側に向かうにつれて相互の間隔が拡大するように湾曲する湾曲部を備える
   ことを特徴とする車両用バッテリパックの支持構造。
2. 前記一対の支持フレームに、前記バックパネルに沿って車両幅方向に延びて前記支持フレーム同士を連結する連結用フレームを設け、当該連結用フレームを前記バックパネルに固定したことを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリパックの支持構造。
3. 前記バックパネルは、前記フロアパネルから上方かつ前記バッテリパックよりも高い位置へ延びる前面部と、当該前面部の上端から後方へ延びる上面部とを備え、
   前記一対の支持フレームの後端部と前記連結用フレームとを前記バックパネルの前記上面部に固定し、
   前記一対の支持フレームの後部に、前記バックパネルの前記前面部に沿って車両上方へ向けて延びて前記上面部上に沿って屈曲する段差部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用バッテリパックの支持構造。
4. 反発性を有する材料で形成された車載工具を収納するツールボックスを、前記バッテリパックと前記バックパネルとで挟まれた空間に配置したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車両用バッテリパックの支持構造。

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