JP2015000593A - Support structure for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池モジュール,組電池等の比較的重量のある重量物を車両に搭載するのに用いる支持構造体に関する。 The present invention relates to a support structure used to mount a relatively heavy object such as a battery module or an assembled battery on a vehicle.
電気自動車,ハイブリッド自動車等、駆動源として電池を用いる車両においては、これらの重量物を効率良く搭載する必要がある。
近年、要求される走行距離の延長化に応えるべく、電池モジュール,組電池等のバッテリーの搭載数が増大し、さらなる搭載スペースの省スペース化とともに車両衝突時の安全性確保が重要となる。
In a vehicle using a battery as a drive source, such as an electric vehicle and a hybrid vehicle, it is necessary to efficiently mount these heavy objects.
In recent years, the number of batteries such as battery modules and assembled batteries has been increased in order to meet the required extended travel distance, and it is important to further reduce the mounting space and ensure safety in the event of a vehicle collision.
特許文献1は、同公報図14,15に電池モジュールを2段積みにする例を示し、1段目の電池モジュールをボルト固定し、カラーガイドにカラーを差し込み、下蓋突起と上蓋窪みでカラーを位置決めした上でカラーの丸穴に長ボルトを差し込んで2段目の電池モジュールを固定したものである。
このようなカラーガイド及びカラーを用いた構造では、このカラーガイドを設けた分だけ電池モジュールの搭載スペースが減少する。
また、組立て工数も多く、組立作業が複雑である。
特許文献2は、バッテリーをオフセットさせながら段積みするバッテリー収納装置を開示する。
しかし、オフセットさせるスペースが必要であり、オフセットできるだけのバッテリー自体の強度確保が必要となる。
Patent Document 1 shows an example in which the battery modules are stacked in two stages in FIGS. 14 and 15 of the same publication. The first battery module is bolted, the collar is inserted into the color guide, and the collar is formed by the lower lid protrusion and the upper lid depression. The second-stage battery module is fixed by inserting a long bolt into the round hole of the collar.
In such a color guide and a structure using a collar, the battery module mounting space is reduced by the amount of the color guide.
In addition, the number of assembling steps is large and the assembling work is complicated.
Patent Document 2 discloses a battery storage device in which batteries are stacked while being offset.
However, a space for offsetting is required, and it is necessary to secure the strength of the battery itself that can be offset.
本発明は、車両に電池モジュール等の重量物を搭載する支持強度が高く、省スペース化を図るのに有効で車両衝突安全性に優れる車両用の支持構造体の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a vehicle support structure that has high support strength for mounting heavy objects such as a battery module on a vehicle, is effective in saving space, and has excellent vehicle collision safety.
本発明に係る支持構造体は、車両に電池モジュール等の重量物を搭載するための支持構造体であって、搭載部を、重量物の側部又は端部を支える左右のサイドフレームと、当該サイドフレームを連結したフロアパネルで形成し、前記サイドフレームとフロアパネルとの連結部の、前後方向両方の端面部間に嵌合したクロスパネルを有することを特徴とする。
ここで電池モジュール等と表現したのは、重量物の対象として電池モジュールに限定しない趣旨である。
電気自動車やハイブリッド自動車の駆動電源には、充放電が可能な二次電池が使用され、近年燃料電池等も検討されている。
二次電池には、ニッケル−水素電池のように単セル電池を複数積層した電池モジュールタイプがあり、リチウムイオン電池のような円筒型単電池を複数連結した組電池タイプがある。
本明細書において重量物とは、現在使用されているタイプのバッテリー及び今後開発されるバッテリーの全てが含まれる。
また、本明細書にて左右方向とは、便宜上、対向配置した両側のサイドフレームの位置関係をいい、各サイドフレームのフレーム延在方向を前後方向と表現する。
よって、支持構造体の左右方向とは車両に支持構造体を固定する左右前後方向とは直接関係がない。
本発明においてサイドフレームとは、搭載部に搭載した重量部の側部又は端部を横方向から支えるためのフレーム体をいう。
電池モジュールを一段載置してもよいが、例えば電池モジュールを一段目に1つ又は複数個を並べて載置し、その上に二段目以降の電池モジュールや制御機器類等を段積みした際にそれらの段積みした重量物を側面からサイドフレームが支えることをいう。
A support structure according to the present invention is a support structure for mounting a heavy object such as a battery module on a vehicle, wherein the mounting part includes left and right side frames that support the side or end of the heavy object, and The cross panel is formed by a floor panel to which side frames are connected, and is fitted between both end face portions of the connecting portion between the side frame and the floor panel in the front-rear direction.
Here, the expression “battery module” or the like means that the object of heavy objects is not limited to the battery module.
Secondary batteries that can be charged and discharged are used as driving power sources for electric vehicles and hybrid vehicles, and recently, fuel cells and the like have been studied.
Secondary batteries include a battery module type in which a plurality of single cell batteries are stacked such as a nickel-hydrogen battery, and an assembled battery type in which a plurality of cylindrical single batteries such as lithium ion batteries are connected.
In this specification, the heavy article includes all types of batteries that are currently used and batteries that will be developed in the future.
Further, in the present specification, the left-right direction refers to the positional relationship between the side frames facing each other for convenience, and the frame extending direction of each side frame is expressed as the front-rear direction.
Therefore, the left-right direction of the support structure is not directly related to the left-right front-rear direction for fixing the support structure to the vehicle.
In the present invention, the side frame refers to a frame body for supporting the side portion or the end portion of the weight portion mounted on the mounting portion from the lateral direction.
Battery modules may be placed in one stage. For example, when one or more battery modules are placed side by side on the first stage, and the second and subsequent battery modules and control devices are stacked on top of each other. This means that the side frames support these stacked heavy objects from the side.
本発明において、サイドフレームは内側に突設した連設部を有し、前記連設部にフロアパネルとの連結部を有し、前記クロスパネルの左右方向端部がサイドフレームの内側に当接しているようにしてもよい。
このようにすると、クロスパネルの端部にてサイドフレームの倒れ込みを抑える方向に作用する。
In the present invention, the side frame has a connecting portion projecting inward, the connecting portion has a connecting portion with a floor panel, and the left and right end portions of the cross panel are in contact with the inside of the side frame. You may be allowed to.
If it does in this way, it will act in the direction which suppresses falling of a side frame at the end of a cross panel.
本発明において、サイドフレームは内側に突出したフランジ部を有し、前記クロスパネルの端部下面を前記フランジ部に載置してあってもよい。
このようにすると、クロスパネルの端部がサイドフレームの内側に当接しているだけでなく、クロスパネルの端部をフランジ部が下から支えるので、さらにサイドフレームの倒れ込み強度が向上するとともに搭載物の重量が両側のサイドフレームに伝達支持される。
In the present invention, the side frame may have a flange portion protruding inward, and the lower surface of the end portion of the cross panel may be placed on the flange portion.
In this way, not only the end of the cross panel is in contact with the inside of the side frame, but also the end of the cross panel is supported from the bottom by the flange, which further improves the falling strength of the side frame and the load. Is supported by transmission to the side frames on both sides.
本発明において、サイドフレームは上下方向に複数の中空部を有してもよい。
このようにサイドフレームを中空断面形状にすると、サイドフレームの剛性が向上する。
In the present invention, the side frame may have a plurality of hollow portions in the vertical direction.
When the side frame has a hollow cross-sectional shape as described above, the rigidity of the side frame is improved.
本発明において、フロアパネル及びクロスパネルのうち一方又は両方が中空部を有していてもよい。
このようにすると、重量物の搭載部の垂直方向の荷重に対する剛性向上を図ることができるとともに、この中空部を介して電池モジュール等を冷却するための冷風供給手段を設けることが可能になる。
In the present invention, one or both of the floor panel and the cross panel may have a hollow portion.
If it does in this way, while being able to aim at the rigidity improvement with respect to the load of the perpendicular direction of the mounting part of a heavy article, it becomes possible to provide the cold wind supply means for cooling a battery module etc. via this hollow part.
本発明に係る支持構造体は、左右のサイドフレームとフロアパネルの連結部を両側端部から支えるようにクロスパネルを嵌合したので、両側のサイドフレームとフロアパネルとの連結部をクロスパネルで一体化できる。
これにより、重量物の搭載荷重がサイドフレームに伝達され、最終的にはサイドフレームを車両に固定した固定部を経由して車体側に荷重が伝達されるので、支持構造体の軽量化を図ることができる。
また、車両が前後衝突した場合や左右側突した場合に衝突荷重が支持構造体を形成する各パネル体に分散し、電池モジュール等の保護効果が高い。
In the support structure according to the present invention, since the cross panel is fitted so as to support the connecting portion between the left and right side frames and the floor panel from both end portions, the connecting portion between the side frame and the floor panel on both sides is a cross panel. Can be integrated.
As a result, a heavy load is transmitted to the side frame, and finally, the load is transmitted to the vehicle body via a fixing portion that fixes the side frame to the vehicle, thereby reducing the weight of the support structure. be able to.
In addition, when the vehicle collides front and rear or when it collides left and right, the collision load is distributed to each panel body forming the support structure, and the protection effect of the battery module or the like is high.
本発明に係る支持構造体10の例を以下図面に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されない。
図2に示した構造体の組立例を参照しながら図1に基づいて構造例を説明する。
図1に示した実施例は、図1にフロント方向をFR,上方をUPR,左側をLHと示すように支持構造体10を車両の前後方向に沿ってサイドフレームを車体に固定した例で説明する。
支持構造体10は、左右のサイドフレーム11,12の内側をフロアパネル13にて連結し、この連結部の前後方向の端面部間を下から包み込むようにクロスパネル20を嵌合したことで左右のサイドフレーム11,12、フロアパネル13及びクロスパネル20が一体化されている。
以下、その具体的な構造例を説明する。
図2(a)に示すように右側のサイドフレーム11は、上下方向に複数の中空部11aを有する支柱部11Aの下部よりの内壁から内側方向に突設した連設部11bを有し、この連設部11bも中空部11cを有する中空断面形状になっていて、内側端部に連結凹部11dを有する。
また、サイドフレーム11の下端部から内側に向けて突出したフランジ部11eを有する。
左側のサイドフレーム12は、上下方向に複数の中空部12aを有する支柱部12Aの下部よりの内壁から内側方向に突設した連設部12bを有し、この連設部12bも中空部12cを有する中空断面形状になっていて、内側端部に連結凸部12dを有する。
左右のサイドフレーム12,11は、内側に突設した連設部12b,11bをフロアパネル13にて連結してある。
フロアパネル13は一枚以上であれば枚数に制限がなく、本実施例では12A,12B,13Cの3枚のフロア部材を左右方向に連結した例になっている。
各フロア部材は左右方向の一端に凸部14a,他端に凹部14bを有し、それらが凹凸嵌合する構造例になっている。
本実施例では、サイドフレーム11,12及びフロアパネル13を構成するフロア部材13A,13B,13Cのいずれもがアルミニウム合金の押出形材で製作されている。
Although the example of the support structure 10 which concerns on this invention is demonstrated based on drawing below, this invention is not limited to this.
A structural example will be described with reference to FIG. 1 with reference to an assembly example of the structure shown in FIG.
The embodiment shown in FIG. 1 is an example in which the support structure 10 is fixed to the vehicle body along the longitudinal direction of the vehicle so that the front direction is FR, the upper direction is UPR, and the left side is LH in FIG. To do.
The support structure 10 is formed by connecting the inner sides of the left and
Hereinafter, a specific structural example will be described.
As shown in FIG. 2 (a), the
Moreover, it has the
The
The left and
The number of
Each floor member has a
In the present embodiment, all of the
クロスパネル20は、中空部21を前後横方向に複数有するベース部20Aの前後方向の端部からそれぞれ上方に側辺を立設した側壁部22と側壁部22の上端から内側に折り曲げた上辺部22aを形成してある。
The
サイドフレーム11,12の連設部11b,12bの前後方向の長さとフロア部材13A,13B,13Cの前後方向の長さは、クロスパネル20の前後方向の両側壁部22の内側の幅寸法と概ね同じになっている。
また、サイドフレーム11,12の連設部11b,12bの上下方向の厚みとフロア部材13A,13B,13Cの上下方向の厚みは、クロスパネル20のベース部20Aの上面と上辺部22aの下面との間の深さと概ね同じになっている。
図2(c)に示すように左右のサイドフレームのうち、例えば一方のサイドフレーム11の連設部11bにフロア部材13A,13B,13Cを順次凹凸嵌合連結した後に又は順次凹凸嵌合連結しつつ、クロスパネル20のベース部20Aと上辺部22aとの間に差し込み、他方のサイドフレーム12の連設部12bを差し込み連結連結する。
これにより、クロスパネル20の両側の端部23はそれぞれサイドフレーム11の内側11f,サイドフレーム12の内側12fに当接するとともに、端部23の下面がサイドフレーム11,12のフランジ部11e,12eの上面に載置された状態になる。
The length in the front-rear direction of the connecting
Further, the vertical thickness of the connecting
As shown in FIG. 2C, among the left and right side frames, for example, the
Thereby, the
図1,2に示した実施例では、クロスパネル20の前側(フロント側)の側壁部23は、上辺部22aのみ一部切り欠き、後側(リア側)の側壁部23は、フロアパネル13の中空部14に連通孔が形成されるように切欠部22bを形成し、フロア部材13A,13B,13Cの上面に送風孔15を形成してある。
これにより、図1(b),(c)に示すように切欠部22bから冷風を送り込むと、フロアパネル13の反対側の端部は側壁部22で塞がれているので、フロアパネル13に形成してある送風孔15から冷風が重量物の搭載部に向けて供給される。
このように中空部を用いることで搭載部への冷風供給手段を容易に設けることができる。
本実施例では、クロスパネル20もアルミニウム合金の押出形材で製作される。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the front side (front side)
As a result, as shown in FIGS. 1B and 1C, when cold air is fed from the
By using the hollow portion in this way, it is possible to easily provide cold air supply means to the mounting portion.
In the present embodiment, the
本発明に係る支持構造体10は、図3に示すように送風孔15や側壁部に切欠部22bを有しないものも含まれ、図4に示すようにクロスパネル20の上辺部22aを部分的に切欠した切欠部22cを有するもの等も含まれる。
また、上辺部22aがないものでもよい。
As shown in FIG. 3, the support structure 10 according to the present invention includes those that do not have the
Moreover, the thing without the
本発明に係る支持構造体10は、左右のサイドフレーム11,12とフロアパネル13を連結し、内側に断面コ字形状の電池モジュール等の搭載部を形成したことにより、この搭載部に電池モジュール等を搭載する際に電池モジュールの長手方向をサイドフレームに沿って載置する場合には、電池モジュールの両側の側部を左右の支柱部11A,12Aで支えることになり、電池モジュールの長手方向を左右方向に載置する場合には、電池モジュールの両側の端部を左右の支柱部11A,12Aで支えることになり、電池モジュールを二段以上に段積みすることができる。
なお、電池モジュールを段積みする場合に各段に複数の電池モジュールを並列に載置してもよい。
サイドフレーム11,12の間を複数のフロア部材13A〜13Cで連結するとともにクロスパネル20にて連結部を包み込むように一体化したので、前後方向の衝突荷重に対しては、荷重が各パネル部材に分散される。
また、側突に対しては、左右方向の衝突荷重に対する支柱部11A,12Aの倒れ込みがクロスパネル20により抑えられる。
The support structure 10 according to the present invention connects the left and right side frames 11 and 12 and the
When battery modules are stacked, a plurality of battery modules may be placed in parallel on each stage.
Since the side frames 11 and 12 are connected to each other by a plurality of
In addition, against the side collision, the
10 支持構造体
11 サイドフレーム
11A 支柱部
11a 中空部
11b 連設部
11e フランジ部
12 サイドフレーム
12A 支柱部
12a 中空部
12b 連設部
12e フランジ部
12f 内側
13 フロアパネル
14 中空部
15 送風孔
20 クロスパネル
21 中空部
22 側壁部
22a 上辺部
22b 切欠部
23 端部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (6)
搭載部を、重量物の側部又は端部を支える左右のサイドフレームと、当該サイドフレームを連結したフロアパネルで形成し、
前記サイドフレームとフロアパネルとの連結部の、前後方向両方の端面部間に嵌合したクロスパネルを有することを特徴とする支持構造体。 A support structure for mounting a heavy object such as a battery module on a vehicle,
The mounting part is formed by left and right side frames that support the side or end of a heavy object, and a floor panel that connects the side frames,
A support structure having a cross panel fitted between both end faces of a connecting portion between the side frame and the floor panel.
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