JP2015026491A - 電池モジュール搭載用構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で外部入力の吸収性に優れた構造からなる電池モジュール搭載用構造体の提供を目的とする。
【解決手段】車両に電池モジュールを搭載するための構造体であって、ロア部材と、当該ロア部材の上方に配置したアッパ部材との車両前後方向の両側の端部を側面部材でそれぞれ連結することで内部に電池モジュールの搭載空間を形成してあり、少なくとも一方の側面部材は、当該側面部材の上部に沿って車両幅方向に中空部を形成した側面アッパ中空部を有し、前記アッパ部材は端部に沿って車両幅方向の中空部を有するアッパフレームを有し、アッパフレームは側面部材の側面アッパ中空部と連結してあるとともにアッパフレームの中空部の変形荷重が当該側面アッパ中空部の変形荷重よりも小さいことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は電池モジュールを車両に搭載するとともに、この電池モジュールを保護する構造体に関する。

電気自動車，ハイブリッド自動車，プラグインハイブリッド自動車等の分野においては、走行用の駆動源として、あるいは内燃機関と組み合せた駆動源として電池モジュールが搭載されている。
これらの電池モジュールとしては、ニッケル−カドミウム電池，ニッケル水素電池，リチウムイオン電池等の各種電池が採用されている。
また、これらの電池モジュールに加わる外部入力を吸収しつつ、電池モジュールを車両に搭載するためのフレーム構造体が、電池モジュールの周囲に設けられる。
特許文献１には電池モジュールのフレーム構造体が開示されており、同公報に開示されているフレーム構造体は、外部入力をフレーム構造体全体で受けつつ、その外部入力を車両側に伝達させんとしたものである。

特開２０１１−９１７８号公報

車両の燃費向上の観点からは、フレーム構造体に対して軽量化が要求されている。
その一方で、電池モジュールを外部入力から保護する必要もある。
本発明は、軽量で外部入力の吸収性に優れた構造からなる電池モジュール搭載用構造体の提供を目的とする。

本発明に係る電池モジュール搭載用構造体は、車両に電池モジュールを搭載するための構造体であって、ロア部材と、当該ロア部材の上方に配置したアッパ部材との車両前後方向の両側の端部を側面部材でそれぞれ連結することで内部に電池モジュールの搭載空間を形成してあり、少なくとも一方の側面部材は、当該側面部材の上部に沿って車両幅方向に中空部を形成した側面アッパ中空部を有し、前記アッパ部材は端部に沿って車両幅方向の中空部を有するアッパフレームを有し、アッパフレームは側面部材の側面アッパ中空部と連結してあるとともにアッパフレームの中空部の変形荷重が当該側面アッパ中空部の変形荷重よりも小さいことを特徴とする。
ここで電池モジュールとは、広義の二次電池の集合体をいい、構造や形状に制限がない。
現在、一般的な電池モジュールは、複数の単セルを積層したものが多い。
ロア部材は、電池モジュールを載置した構造体を車両側に取り付けるためのものであり、フレーム構造体でもパネル構造でもよく、その構造に制限はない。
アッパ部材は、電池モジュールを上部から保護するためのものである。
本発明において側面部材とは、ロア部材とアッパ部材との車両前後方向の両側の端部間を連結し、電池モジュールを保護するための部材をいう。

本発明における構造体は、側面部材に外部から加わる外部入力をこの側面部材及びアッパフレームの変形によりエネルギーを吸収し、電池モジュールを保護するのが目的である。
本発明における側面部材の側面アッパ中空部は、側面部材の上端付近であって水平方向の車両幅方向に延在した中空断面形状からなり、アッパ部材のアッパフレームと連結される。

本発明において、アッパ部材はパネル状のアッパパネル体とアッパフレームとを連結してあり、アッパフレームは上下に略平行で車両幅方向に延在する一対のフランジ部を有し、当該フランジ部の間にアッパパネル体の端部を差し込み連結してあってもよい。
この連結方法には、溶接接合、ボルト締結等が例として挙げられる。

本発明に係る構造体にあっては、アッパ部材の端部に沿って車両幅方向に設けた中空断面形状からなるアッパフレームと側面部材の上部に設けた車両幅方向の側面アッパ中空部とを連結するとともに、この側面アッパ中空部の変形強度をアッパフレームの変形強度よりも強くしたことにより、例えば図１（ａ）に示すように側面部材に外部から入力された荷重Ｆは、側面部材の側面アッパ中空部の方が剛性が強く、それよりも変形しやすいアッパフレーム全長に荷重が分散（ｆ_１）される。
また、側面部材の上部に側面アッパ中空部を設けたことにより、側面部材の上下方向下側より上部側の側面アッパ部の方が強く、側面部材の下側を支点にして上部側が内側に倒れ込むように作用し、例えば図３（ｂ）に示すように側面アッパ中空部に加わった外部入力がアッパ部材のアッパレール全長に伝達されやすくなる。
このように側面部材に加わった外部入力がアッパレールを介してアッパ部材全体に分散伝達されるので、側面部材やアッパ部材の肉厚を薄くすることができ、全体として軽量化を図ることができる。

本発明に係る構造体の斜視図を示し、（ａ）は車両に取り付けた状態のリア側から見た状態、（ｂ）はフロント側から見た状態を示す。 （ａ）は構造体の平面視とその正面視及び背面視を示し、（ｂ）は側面視を示す。 （ａ）はＡ−Ａ線断面図を示し、（ｂ）は変形を模式的に示す。

本発明に係る構造体の側面部材は、主に、この構造体を車両に取り付けた状態で車両のフロント側の側面、リア側の側面のいずれかあるいはその両方に設けることができるが、本実施例はリア側に設けた例で説明する。

構造体１０は、図１〜３に示すようにロア部材とアッパ部材との前後の端部を第１側面部材１３と、第２側面部材１１を介して連結した箱形の構造体になっている。
本実施例は、第１側面部材としてのリア部材１３に本発明に係る側面部材を適用した例を示す。

本発明に係る構造体１０の第１側面部材としてのリア部材１３は、図２（ｂ）及び図３（ａ）に示すように上部の水平方向である車両幅方向に沿って延在する側面アッパ中空部１３ａを有し、本実施例では下部の車両幅方向に沿った側面ロア中空部１３ｂとを板状の連結部１３ｃにて上下に連結した構造を有する。
なお、この側面ロア中空部はリソッド断面でもよい。
アッパ部材はパネル状のアッパパネル体１６と、このアッパパネル体の端部に沿って設けた中空断面形状からなるアッパフレーム１４を有し、アッパフレーム１４は中空部１４ａから上下に略平行で車両幅方向に延在する一対のフランジ部１１４ａ，１１４ａを形成し、このフランジ部の間にアッパパネル体１６の端部を差し込み、溶接接合してあり、中空部１４ａの反対側には連結フランジ部１４ｂを延在させ、リア部材１３の側面アッパ中空部１３ａとボルト１４ｃ等で連結してある。
アッパパネル体１６の反対側の端部は、フロント部材１１側と連結してある。
また、リア部材１３の側面ロア中空部１３ｂからは上下一対の平行で車両幅方向に延在するフランジ部１１３ｂ，１１３ｂを形成し、このフランジ部の間にロアパネル体１５の端部を差し込み連結してある。

図１及び図２に示すように、フロント部材１１はアッパパネル体（アッパ部材）１６のフロント側の端部に沿って車両幅方向に形成した上部中空部１１ａと、この下側にやや斜めに形成した連結部１１ｃを介して側面中空部１１ｂを有する。
側面中空部１１ｂは、図１（ｂ）に示すように車両幅方向に所定の間隔を隔てて上下方向につぶし加工した補強部１１ｅを有する。
本実施例では、側面中空部１１ｂの表側の側壁と裏側の側壁とが相互に重なり、かつ、内側に凹んだ溝部が形成されるようにビード状につぶし加工した例になっている。
側面中空部１１ｂの下側はフランジ部１１ｄを形成し、ロア部材を構成するロアフレーム１２とリベット、ビス等の締結部材１１ｆで締結してある。
パネル状のロアパネル体１５の前側の端部は、ロアフレーム１２に設けた上下に平行で車両幅方向に延在したフランジ部１１２ａ，１１２ａで挟み込むように連結してある。
ロアフレーム１２は、ロアパネル体１５の端部に沿って配置した中空部１２ａと車両側に固定するためのフランジ部１２ｂを有し、中空部１２ａとフロント部材１１のフランジ部１１ｄと締結し、フランジ部１２ｂには図１（ｂ）に示すように車両との取付孔１２ｃを有する。
また、ロアパネル体１５の車両幅方向の両側の側部に車両との連結フランジ部１５ａを有し、この連結フランジ部１５ａに連結孔１５ｂを有する。

図３（ｂ）に示すようにリア部材１３の側面アッパ中空部１３ａの変形強度がアッパフレーム１４の中空部１４ａよりも強くなっているとともに側面ロア中空部１３ｂとの連結部１３ｃが板状になっているので、外部から入力された荷重Ｆは側面アッパ中空部１３ａの内側への倒れ込みにより、アッパフレーム１４の全長にわたって荷重が分散し、中空部１４ａの変形によりエネルギーが吸収される。
なお、側面ロア中空部１３ｂは、ロアパネル体１５の端部と連結できればフランジ部を有するソリッド断面でもよい。

１ 電池モジュール
１１ フロント部材（第２側面部材）
１２ ロアフレーム
１３ リア部材（第１側面部材）
１３ａ 側面アッパ中空部
１４ アッパフレーム
１５ ロアパネル体
１６ アッパパネル体

Claims (2)

1. 車両に電池モジュールを搭載するための構造体であって、
   ロア部材と、当該ロア部材の上方に配置したアッパ部材との車両前後方向の両側の端部を側面部材でそれぞれ連結することで内部に電池モジュールの搭載空間を形成してあり、
   少なくとも一方の側面部材は、当該側面部材の上部に沿って車両幅方向に中空部を形成した側面アッパ中空部を有し、
   前記アッパ部材は端部に沿って車両幅方向の中空部を有するアッパフレームを有し、アッパフレームは側面部材の側面アッパ中空部と連結してあるとともにアッパフレームの中空部の変形荷重が当該側面アッパ中空部の変形荷重よりも小さいことを特徴とする電池モジュール搭載用構造体。
2. 前記アッパ部材はパネル状のアッパパネル体とアッパフレームとを連結してあり、アッパフレームは上下に略平行で車両幅方向に延在する一対のフランジ部を有し、当該フランジ部の間にアッパパネル体の端部を差し込み連結してあることを特徴とする請求項１記載の電池モジュール搭載用構造体。

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