JP2014226957A

JP2014226957A - バッテリ搭載車両

Info

Publication number: JP2014226957A
Application number: JP2013105861A
Authority: JP
Inventors: 大輝上野; Daiki Ueno; 康夫中島; Yasuo Nakajima
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2014-12-08
Anticipated expiration: 2033-05-20
Also published as: JP6149505B2

Abstract

【課題】車両左右方向の荷重負荷が作用してもバッテリユニットへの干渉を抑制できるバッテリ搭載車両を提供する。
【解決手段】バッテリユニット３と、フロアパネル１４の床裏面に設けられ、車両の前後方向に沿って延在する一対のサイドメンバ１５，１５と、車両の左右方向に沿って延在するとともに、両端部のそれぞれが前記一対のサイドメンバ１５，１５に固定され、中央部にて前記バッテリユニット３を支持するクロスメンバ２３と、を備えたバッテリ搭載車両において、前記クロスメンバ２３は、車両左右方向の荷重負荷が作用した場合に、下に凸となるように屈曲する変形促進部２３１を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、バッテリを搭載した車両の、特にバッテリの搭載構造に関するものである。

大型のバッテリユニットを必要とする電気自動車などの車両において、多数の電池モジュールを収納したバッテリユニットを床裏に搭載したものが知られている（特許文献１）。このバッテリ搭載構造では、側面衝突時のバッテリの損傷を防止するためにサイドメンバとバッテリパックとの間に変形部が設けられている。

特開２０１２−２１４０６５号公報

しかしながら、上記従来技術では、サイドメンバとバッテリパックとの間の空間が狭い場合には、変形部を設けても荷重負荷を十分に吸収し得ず、バッテリパックの損傷を防止できないおそれがある。

本発明が解決しようとする課題は、車両左右方向の荷重負荷が作用してもバッテリユニットへの干渉を抑制できるバッテリ搭載車両を提供することである。

本発明は、バッテリユニットをフロアパネルの床裏面との間に支持するクロスメンバの両端部に、車両左右方向の荷重負荷が作用した場合に下に凸に屈曲する変形促進部を形成することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、クロスメンバの両端部に変形促進部が形成されているので、車両左右方向の荷重負荷が作用した場合にはクロスメンバが下に凸に変形し、これにともなってバッテリユニットの端部も下方向に移動する。その結果、バッテリユニットへの干渉を抑制することができる。

本発明の一実施の形態に係るバッテリ搭載車両のフロントフロア及びリヤフロア、バッテリユニット、クロスメンバを示す分解斜視図である。図１Ａのバッテリユニットのアッパケースを取り外した内部を示す斜視図である。図１ＡのII-II線に沿う断面図である。図１ＡのIII-III線に沿う断面図である。本発明の一実施の形態に係るバッテリ搭載車両のフロントフロア及びリヤフロア、バッテリユニット、クロスメンバを示す側面図である。図４Ａのバッテリユニットの拡大側面図である。側面衝突の様子を示す、図１ＡのIII-III線に沿う半断面図（衝突前）である。側面衝突の様子を示す、図１ＡのIII-III線に沿う半断面図（衝突３０秒後）である。側面衝突の様子を示す、図１ＡのIII-III線に沿う半断面図（衝突６０秒後）である。本発明の他の実施の形態に係るバッテリ搭載車両の断面図であって、図１ＡのIII-III線に沿う断面図に相当する断面図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明はバッテリ搭載車両、特にバッテリの搭載構造に関し、大型のバッテリユニットを必要とする電気自動車やハイブリッド自動車などの各種車両に適用して好ましいものである。図１Ａは本発明の一実施の形態を適用したフロアパネルを示す斜視図であり、艤装部品を取り外した車体パネルのみの状態を示す。

本例のフロアパネル１１は、車両前側から順に、フロントフロアパネル１２、センタフロアパネル１３及びリヤフロアパネル１４を含み、それぞれがスポット溶接などの手段により固定されている。また、フロントフロアパネル１２の前側に図示しないダッシュパネルがスポット溶接などの手段によって固定される。

フロントフロアパネル１２は、前席シートが装着される前部１２１と、後席シートに着座した乗員の足を乗せる後部１２２とを含み、これら前部１２１と後部１２２との間に車両左右方向に延在するクロスメンバ１２３が室内側に固定されている。また、車両左右方向の中央部には、車両前後方向に沿って延在し、車両上側に隆起するトンネル部１２４が形成されている。クロスメンバ１２３やトンネル部１２４などによってフロントフロアパネル１２の剛性が確保されている。

センタフロアパネル１３は、フロントフロアパネル１２とリヤフロアパネル１４とを接続するエクステンションパネルであり、フロントフロアパネル１２とリヤフロアパネル１４のそれぞれにスポット溶接などの手段によって固定されている。

リヤフロアパネル１４は、後席シートが装着される前部１４１と、トランクルームの床面を構成する後部１４２とを含み、車両左右方向の両端部のそれぞれには、後輪を包囲するリヤホイールハウスのインナパネル１９がスポット溶接などの手段により固定されている。そして、リヤフロアパネル１４の前部１４１において、車両左右方向の中央部が上方に大きく隆起する一方、両側部は小さく隆起するとともに車両後方に向かって上方へ傾斜して形成されている。

フロアパネル１１の車両左右方向の両端部のそれぞれに、サイドシル２０，２０がスポット溶接などの手段によって固定されている。図１Ａにはサイドシル２０を構成するサイドシルインナパネル２０１のみを示し、図２及び図３にサイドシル２０の断面を示す。サイドシル２０は、サイドシルインナパネル２０１とサイドシルアウタパネル２０２を間に平板状の補強パネル２０３を挟み、これらを上下それぞれでスポット溶接などの手段により固定し、袋構造体としたものである。図２及び図３において、符号２１はドアアッシ、２２はセンタピラーアウタパネルである。

サイドシル２０のサイドシルインナパネル２０１の車両左右方向の中心側のそれぞれには、サイドメンバ１５，１５がスポット溶接などの手段によって固定されている。本例のサイドメンバ１５は、図２，３に示すように、断面が略Ｌ字状に形成された長尺パネル材であって、下端側がサイドシルインナパネル２０１の下部に、上端側がフロアパネル１１の床裏面に、それぞれスポット溶接などの手段により固定されている。図３において符号１５１は補強パネルである。なお、サイドメンバ１５の形状や取付位置は本例にのみ限定されず、たとえば断面をＣ字状に形成して、フロアパネル１１の床裏面にのみ固定する構造やサイドシルインナパネル２０１にのみ固定する構造であってもよい。

サイドメンバ１５は、図１Ａ及び図４Ａに示すように（図１Ａでは点線で示す）、フロントフロアパネル１２からセンタフロアパネル１３を介してリヤフロアパネル１４の後端まで延在して設けられ、センタフロアパネル１３の部分で車両上下方向の高さ位置が変化するのにともなって、車両の上方向に傾斜して屈曲する屈曲傾斜部１８を有する。図４Ａに示すとおり、フロントフロアパネル１２とセンタフロアパネル１３との繋ぎ部分から前側をサイドメンバ前部１６、後側をサイドメンバ後部１７と称し、サイドメンバ後部１７の前側の傾斜した部分を屈曲傾斜部１８と称する。なお、サイドメンバ１５は一枚のパネルで構成するほか、車両前後方向に対して複数に分割し、これらをスポット溶接などの手段により固定して構成してもよい。

図１Ａに戻り、本例の車両は、フロアパネル１１の床裏面にバッテリユニット３が搭載される。図１Ａに本例のバッテリユニット３の組立状態の全体図を示し、図１Ｂにアッパケース３１を取り外した内部の状態を示し、図２及び図３に断面構造を示す。

本例のバッテリユニット３は、周囲にフランジを有する椀状のアッパケース３１と、同じく周囲にフランジを有する椀状のロアケース３２と、内部に収容されるバッテリモジュール３５及び制御機器３６とを備えて構成されている。図１Ａに示すように、バッテリユニット３の搭載状態において、車両左右側のフランジを接合部３３、車両前後側のフランジを接合部３４と称する。ロアケース３２の底面の外周には、図２及び図３に示すように、当該ロアケース３２の底面の外周に沿ってフレーム３２１がスポット溶接などの手段により固定され、これにより閉じ断面とされたフレーム部３２２が構成され、バッテリユニット３の剛性が確保されている。

本例のバッテリユニット３は、ロアケース３２に、図１Ｂに示すようにバッテリモジュール３５及び制御機器３６を収容したのち、アッパケース３１及びロアケース３２の接合部３３，３４にシールパッキンなどのシール部材を挟み、ボルト締めなどの手段によりアッパケース３１とロアケース３２とを固定する。そして、図１Ａに示すクロスメンバ２３，２３をバッテリユニット３のロアケース３２にボルト締めなどによって固定し、このクロスメンバ２３，２３の両端を、図２及び図３に示すようにサイドメンバ１５の下面にボルト締めなどによって固定する。これにより、バッテリユニット３がフロアパネル１１の床裏面に搭載されることになる。

さて、上述したとおりフロントフロアパネル１２とリヤフロアパネル１４との高さ位置が異なるため、サイドメンバ１５は、センタフロアパネル１３からリヤフロアパネル１４の前側の部分に屈曲傾斜部１８を有することになる。ここで、車両が衝突してもバッテリユニット３が変形しないことが車両安全の観点から望ましいが、側面衝突などのようにサイドメンバ１５に側方から車幅中央方向への荷重負荷が作用すると、この屈曲傾斜部１８がバッテリユニット３の側面に接触し、バッテリユニット３が変形するおそれがある。このため、本例の車両では以下の構成を採用する。

まず第１に、アッパケース３１とロアケース３２との接合部３３，３４のうち車両左右側の接合部３３の形状が、図４Ａ及び図４Ｂに示す車両側面視において、サイドメンバ１５の屈曲傾斜部１８の形状に沿って傾斜して形成されている。この傾斜して形成された接合部３３を傾斜部３３１と称する。本例の接合部３３は、傾斜部３３１を含めて、図４Ｂ及び図２，３に示すように、バッテリユニット３をフロアパネル１１の床裏面に搭載した状態で側面視すると、サイドメンバ１５の垂直面と重なるように設けられている。ただし、本発明の接合部３３は、傾斜部３３１も含めて、必ずしもサイドメンバ１５の垂直面と重なるように設ける必要はない。

車両左右側の接合部３３の形状をサイドメンバ１５の屈曲傾斜部１８の形状に沿って傾斜して形成することにより、屈曲傾斜部１８からの斜めの荷重負荷に対するバッテリユニット３の面剛性が高くなる。その結果、側面衝突によって屈曲傾斜部１８がバッテリユニット３に接触してもバッテリユニット３の変形を抑制することができる。特に本例のように、接合部３３を傾斜部３３１も含めてサイドメンバ１５の垂直面と重なるように形成すれば、側面衝突によって屈曲傾斜部１８がバッテリユニット３に接触しても、この荷重はフランジ状の接合部３３の座屈荷重として作用するため、バッテリユニット３の変形がより抑制されることになる。

また、接合部３３，３４に近接してロアケース３２の底面の外周にフレーム３２１が設けられているため、側面衝突によって屈曲傾斜部１８がバッテリユニット３に接触しても、この荷重はフランジ状の接合部３３の座屈荷重として作用すると同時にフレーム３２１による閉じ断面のフレーム部３２２に作用するため、バッテリユニット３の変形がより抑制されることになる。

バッテリユニット３の変形抑制のための第２の構成は、バッテリユニット３を支持するクロスメンバ２３に、側面衝突時にバッテリユニット３の車両左右方向の接合部３３を含む端部が車両下方向へ移動するように変形する変形促進部２３１を設けた点である。この変形促進部２３１の具体的構造は、クロスメンバ２３の両端部を屈曲させることであり、側面からの荷重負荷に対してこの屈曲部分が折れ曲がることでバッテリユニット３の接合部３３を含む端部が車両下側へ移動する（図５Ｂ，５Ｃ参照）。

また変形促進部２３１は、２つのクロスメンバ２３，２３のうち、車両後方側のクロスメンバ２３にのみ形成することが望ましい。またはこれに代えて、車両後側のクロスメンバ２３に形成する変形促進部２３１の屈曲程度を、車両前側のクロスメンバ２３に形成する変形促進部２３１の屈曲程度よりも大きくすることが望ましい。バッテリユニット３の制御機器３６のハーネスは、バッテリユニット３の前端から引き出されているため、バッテリユニット３の前端部はなるべく移動させない方が好ましいからである。

なお、図６は本発明の他の実施の形態に係るバッテリ搭載車両を示す図１ＡのIII-III線に沿う断面図である。図１〜３に示す実施形態では、クロスメンバ２３の両端部はサイドメンバ１５の下面にボルト締め等によって固定されているが、本例ではサイドメンバ１５の垂直面にボルト締め等によって固定されている。これによりクロスメンバ２３の両端が必然的に屈曲した構造となる。

図５Ａ〜図５Ｃは、紙面の左側の衝突対象物に対して車両が紙面の左方向へ移動して側面衝突した場合における、車両の変形状態をシミュレーションしたものであり、衝突前、衝突３０秒後及び衝突６０秒後の状態をそれぞれ示す。衝突３０秒後においてクロスメンバ２３の変形促進部２３１が下に凸の状態で折れ曲がり始め、衝突６０秒後においてさらに下に凸の状態で折れ曲がり、これにともなってバッテリユニット３の左端が車両下方向へ移動することが理解できる。このバッテリユニット３の左端の移動によってバッテリユニット３とサイドシル２０との干渉を抑制することができる。

また、こうした変形促進部２３１を後側のクロスメンバ２３にのみ形成することで、ハーネス類が引き出されるバッテリユニット３の前端に対応する前側のクロスメンバ２３は変形せず、これによりハーネスの断線等を防止できる。

１…バッテリ搭載車両
１１…フロアパネル
１２…フロントフロアパネル
１２１…前部
１２２…後部
１２３…クロスメンバ
１２４…トンネル部
１３…センタフロアパネル
１４…リヤフロアパネル
１４１…前部
１４２…後部
１５…サイドメンバ
１５１…補強パネル
１６…サイドメンバ前部
１７…サイドメンバ後部
１８…屈曲傾斜部
１９…リヤホイールハウスのインナパネル
２０…サイドシル
２０１…サイドシルインナパネル
２０２…サイドシルアウタパネル
２０３…補強パネル
２１…ドアアッシ
２２…センタピラーアウタパネル
２３…クロスメンバ
２３１…変形促進部
３…バッテリユニット
３１…アッパケース
３２…ロアケース
３２１…フレーム
３２２…フレーム部
３３…接合部（車両左右側）
３３１…傾斜部
３４…接合部（車両前後側）
３５…バッテリモジュール
３６…制御機器

Claims

バッテリユニットと、
フロアパネルの床裏面に設けられ、車両の前後方向に沿って延在する一対のサイドメンバと、
車両の左右方向に沿って延在するとともに、両端部のそれぞれが前記一対のサイドメンバに固定され、中央部にて前記バッテリユニットを支持するクロスメンバと、を備えたバッテリ搭載車両において、
前記クロスメンバは、車両左右方向の荷重負荷が作用した場合に、下に凸となるように屈曲する変形促進部を有するバッテリ搭載車両。
前記クロスメンバは、前記変形促進部を境にして前記中央部と前記両端部が形成され、車両正面視において前記中央部より前記両端部が高い請求項１に記載のバッテリ搭載車両。
前記バッテリユニットは、内部に収納された制御機器のハーネスが前側から外部へ引き出され、
前記クロスメンバは、前記バッテリユニットの前側を支持する第１クロスメンバと、前記バッテリユニットの後側を支持する第２クロスメンバを含み、
前記変形促進部は、前記第２クロスメンバにのみ形成されている請求項１又は２に記載のバッテリ搭載車両。