JP2015039890A - バッテリ搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】質量増大を抑制して強電ユニットを効率よく保護する。【解決手段】左右一対のリアサイドメンバ１相互間に枠形状のフレーム部材７を取り付け、フレーム部材７の内側にバッテリ本体４９を含む強電部品ユニット４７を配置する。フレーム部材７は、強電部品ユニット４７が取り付けられることで、バッテリ搭載フレームの機能を有するとともに、アッパリンク２７及びロアロアリンク２９を含むサスペンションが取り付けられることで、サスペンションメンバの機能を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両駆動用の強電ユニットが車両に搭載される強電ユニット搭載構造に関する。

電気自動車で使用される強電ユニットを車両に搭載する構造は、下記特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された強電ユニット搭載構造は、左右のサイドメンバ相互間に取り付けられるサスペンションメンバに、バッテリや電力制御部を一体化した組立体を取り付けている。

特開２００４−１７５３０１号公報

しかしながら、上記した従来の強電ユニット搭載構造では、車両衝突時などでの荷重入力に対して強電ユニットを保護するために、電力制御部の設置部に張出部を設けるなど別途補強構造が必要であり、質量の増大を招く。

そこで、本発明は、質量増大を抑制して強電ユニットを効率よく保護できるようにすることを目的としている。

本発明は、左右一対のサイドメンバ相互間に固定され、サスペンションが取り付けられる枠形状のフレーム部材は、車体前後方向に延設される第１補強部材が車幅方向中央に設けられている。また、フレーム部材は、車両駆動用の強電ユニットが、フレーム部材のサイドメンバに対する固定部より内側で、かつフレーム部材の枠形状部の内側に配置されている。

本発明によれば、車両衝突時などでの入力荷重はフレーム部材に入力されて、その内側に配置してある強電ユニットを保護することができる。その際、フレーム部材はサスペンションが取り付けられるサスペンションメンバを兼ねているので、別途新たな補強構造を設定する必要がなく、質量増大を抑制することができる。すなわち、質量増大を抑制して強電ユニットを効率よく保護することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係わる強電ユニット搭載構造を示す車両後部の平面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。 図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。 図４は、車両が後方から荷重入力を受けたときにフレーム部材が（ａ）から（ｂ）のように変形する状態を示す作用説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施形態に係わる強電ユニット搭載構造を示す車両後部の平面図で、矢印ＦＲで示す図１中で下方が車両前方である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。本強電ユニット搭載構造を備える車両としては、電気自動車やプラグインハイブリッド車など充電可能なバッテリを駆動源とする車両が主な対象となる。

図１中で左右方向に対応する車幅方向両側には、図１中で上下方向に対応する車体前後方向に延在する左右一対のサイドメンバとしてのリアサイドメンバ１が設けられている。リアサイドメンバ１の車幅方向外側には後輪３が位置している。なお、図１ではリアサイドメンバ１を二点鎖線で示している。

図１に示すように、リアサイドメンバ１は、後輪３の車体前方側端部付近から、車体前方側が車幅方向外側に向けて屈曲している。また、リアサイドメンバ１は、図１のＢ−Ｂ断面図である図３に示すように、上記車幅方向外側に向けて屈曲している部分が、下方に向けて屈曲している。

すなわち、リアサイドメンバ１は、図３に示すように、車体後方側の後方水平部１ａと、後方水平部１ａの車体前方側端部から車幅方向外側かつ下方に向けて屈曲して傾斜する傾斜部１ｂと、傾斜部１ｂの車体前方側端部から車体前方に向けて水平に延びる前方水平部１ｃとを備えている。このようなリアサイドメンバ１は、図２に示すように、リアフロアパネル５の車幅方向両側の下面に対し閉断面を形成するようして接合固定されている。

左右一対のリアサイドメンバ１相互間には、サスペンションメンバとバッテリ搭載フレームとを兼用する枠形状のフレーム部材７を取り付けている。フレーム部材７は、図１に示すように、車体前方側で車幅方向に延在する前部７ａと、車体後方側で車幅方向に延在する後部７ｂと、車幅方向両側にて車体前後方向に延在する左右一対の側部７ｃと、を備えている。前部７ａ、後部７ｂ、左右一対の側部７ｃは、フレーム部材７の枠形状部に含まれる。

側部７ｃは、後部７ｂの車幅方向両端に後端が接続されてリアサイドメンバ１の後方水平部１ａに対応する位置にある直線部７ｃ１と、直線部７ｃ１の前端から車幅方向内側に向けて屈曲して傾斜する傾斜部７ｃ２と、を備えている。傾斜部７ｃ２の前端は前部７ａの車幅方向端部に接続している。また、フレーム部材７は、傾斜部７ｃ２と前部７ａとの接続部から車幅方向外側かつ車体前方に向けて斜めに突出する突出部７ｄを備えている。

上記した傾斜部７ｃ２と突出部７ｄとの間に、車幅方向外側から内側に向けて湾曲形状に凹む凹部７ｅが形成される。凹部７ｅは、車体前後方向から荷重を受けて変形する脆弱部を構成しており、フレーム部材７の、後述する強電部品ユニット４７のバッテリ本体４９に対して車体前方にずれた位置の車幅方向側部に設けられている。

フレーム部材７は、図２に示すように、側部７ｃの直線部７ｃ１をリアサイドメンバ１の下面に突き当ててボルト９により固定する。このボルト９による固定部は、図１に示すように、直線部７ｃ１の車体後方側の端部に位置する後方固定部１１及び、直線部７ｃ１の車体前方側の端部に位置する中央固定部１３の２箇所にある。後方固定部１１及び中央固定部１３においては、リアサイドメンバ１とフレーム部材７との間に、図２示すスペーサ１５を介装している。

また、図１に示す突出部７ｄの先端は、図３に示すように、車体前後方向に延設される支持部材１７の後端と、リアサイドメンバ１の下面に接合されているブラケット１９との間に挟持されてボルト２１により固定する。ブラケット１９は、リアサイドメンバ１の後方水平部１ａと傾斜部１ｂとの間付近の下面に接合している。

上記ボルト２１による固定部は、前方固定部２３であり、前方固定部２３においては、リアサイドメンバ１（ブラケット１９）とフレーム部材７との間に、スペーサ２５を介装している。支持部材１７は、図３に示すように、車体前方側の端部がリアサイドメンバ１の前方水平部１ｃの後端の下面に接合固定され、この接合固定部位から、リアサイドメンバ１の傾斜部１ｂに沿って後方に延びている。

ここで、後方固定部１１及び中央固定部１３において、フレーム部材７のリアサイドメンバ１に対する上下方向位置に関する取付点は、図２及び図３に示す取付点Ｐとなる。一方、前方固定部２３において、フレーム部材７のリアサイドメンバ１に対する上下方向位置に関する取付点は、図３に示す取付点Ｑとなる。取付点Ｑは、取付点Ｐよりも下方に位置している。すなわち、フレーム部材７のリアサイドメンバ１に対する固定部となる取付点Ｐ，Ｑが、脆弱部である凹部７ｅを間に挟んで車体前後方向両側に設けられ、この各取付点Ｐ，Ｑは上下方向位置が互いに異なっている。

上記したフレーム部材７は、前述したようにサスペンションメンバとバッテリ搭載フレームとを兼用している。このため、フレーム部材７には、サスペンションを構成するアッパリンク２７及びロアリンク２９が連結されている。アッパリンク２７は、車幅方向外側の一端を後輪３に連結し、車幅方向内側の他端をフレーム部材７の凹部７ｅ近傍の下部に形成してあるブラケット３１に、連結部３３を介して連結している。なお、図３では、ロアリンク２９の一部及びアッパリンク２７を省略している。

ロアリンク２９は、車幅方向外側の一端を後輪３に連結し、車幅方向内側の他端は、車体前後方向２箇所にてフレーム部材７に連結している。２箇所のうち前方側は、アッパリンク２７のブラケット３１近傍に設けてあるブラケット３５に、連結部３７を介して連結している。ロアリンク２９の２箇所のうち後方側は、図２に示すように、フレーム部材７の後述するクロスメンバ３９の下部に設けてあるブラケット４１に連結部４３を介して連結している。

また、フレーム部材７は、上記した枠形状部のほかに、車体前後方向ほぼ中央にて車幅方向に延設される上記したクロスメンバ３９と、車幅方向中央にて車体前後方向に延設されるセンタメンバ４５と、を備えている。クロスメンバ３９及びセンタメンバ４５は、いずれも上方が開口したハット型断面であり、クロスメンバ３９は第２補強部材を構成し、センタメンバ４５は第１補強部材を構成している。

クロスメンバ３９は、車幅方向端部が中央固定部１３に対応した位置にあり、この位置にて直線部７ｃ１に結合している。一方、センタメンバ４５は、前後二つの部材４５ａ，４５ｂを有しており、前側の部材４５ａは、前端が前部７ａに接続され、後端がクロスメンバ３９に接続されている。後側の部材４５ｂは、前端がクロスメンバ３９に接続され、後端が後部７ｂに接続されている。

そして、本実施形態では、フレーム部材７の枠形状部の内側で、かつ後方固定部１１、中央固定部１３及び前方固定部２３より内側に、車両駆動用のバッテリを含む強電ユニットである強電部品ユニット４７を配置している。強電部品ユニット４７は、図１に示すように、例えばリチウムイオンバッテリなどからなるバッテリ本体４９、バッテリコントローラ５１、ジャンクションボックス５３、ＳＤ−ＳＷ（セーフティディスコネクトスイッチ）５５、ファンやエバポレータなどからなるバッテリ冷却用の冷却ユニット５７を含む。これらの各種部品を図３に示すバッテリケース５９内に収容している。

ここで、バッテリ本体４９は、バッテリケース５９内で、図１、図３に示すように、フレーム部材７の後部７ｂに近接して配置し、その前方の前部７ａとの間に、ジャンクションボックス５３、ＳＤ-ＳＷ５５、冷却ユニット５７を配置している。また、バッテリコントローラ５１は、バッテリ本体４９の図１中で右側の側部に取り付けている。

バッテリケース５９は、バッテリ本体４９が載置固定されるロアケース５９ａと、バッテリ本体４９の上部を覆うアッパケース５９ｂとを備えている。ロアケース５９ａを、図１に示すように、クロスメンバ３９とセンタメンバ４５とが交差する部位を中心として、これら各メンバ３９，４５の上に載置固定して、各メンバ３９，４５が重量物であるバッテリ本体４９を支持している。

次に作用を説明する。車両が後方から衝突されるなどして、後方から荷重Ｆがリアサイドメンバ１に入力されると、この荷重Ｆは、後方固定部１１、中央固定部１３及び前方固定部２３を介してフレーム部材７に伝達される。その際、強電部品ユニット４７は、後方固定部１１、中央固定部１３及び前方固定部２３より内側で、かつ、フレーム部材７の枠形状部の内側に配置されているので、荷重入力に対して大きな衝撃が回避されて保護される。

また、上記のようにして強電部品ユニット４７を保護するフレーム部材７は、強電部品ユニット４７を搭載するバッテリ搭載フレームとして機能するとともに、アッパリンク２７及びロアリンク２９が連結されるサスペンションメンバとしても機能している。つまり、フレーム部材７は、サスペンションメンバとバッテリ搭載フレームとを兼用している。

このため、強電部品ユニット４７を保護するために、サスペンションメンバを利用していることにもなり、別途新たな補強構造を設定する必要がなく、質量増大を抑制することができる。

また、このときフレーム部材７が受ける荷重は、前部７ａと後部７ｂとを連結して車体前後方向に延設されるセンタメンバ４５が対抗するようにして受ける。このため、フレーム部材７に入力された荷重はフレーム部材７の全体に分散しやすくなって、荷重伝達が効率よくなされ、フレーム部材７の変形を抑えることができる。その結果、強電部品ユニット４７をより確実に保護することが可能となる。

また、フレーム部材７は、左右一対の側部７ｃ相互を連結するクロスメンバ３９を備えている。これにより、アッパリンク２７やロアリンク２９などのサスペンションからの入力に、フレーム部材７が効率よく対抗してフレーム部材７の変位量を抑制することができる。特に、ロアリンク２９は、図２に示すブラケット４１を介してクロスメンバ３９に連結しているので、ロアリンク２９からの入力に対しては特に有効である。

また、フレーム部材７は、前記したセンタメンバ４５やクロスメンバ３９を備えることで全体として剛性が高まる。この場合、剛性の高いフレーム部材７にバッテリケース５９を取り付けることで、バッテリケース５９の変形が抑制され、ロアケース５９ａとアッパケース５９ｂとの間のシール性を高めることができる。これにより、バッテリケース５９内のバッテリ本体４９などに対する保護性能が向上する。

また、本実施形態では、フレーム部材７における枠形状部の車幅方向側部に、車体前後方向から荷重を受けて変形する脆弱部となる凹部７ｅを設けている。このため、フレーム部材７が車体前後方向に荷重を受けたときに、突出部７ｄが凹部７ｅを起点として、図４の変形前の状態の（ａ）から（ｂ）のように車体前後方向に屈曲変形して衝撃を吸収する。これより、車体に作用する荷重を吸収して強電部品ユニット４７に作用する荷重を軽減する。

また、本実施形態では、フレーム部材７のリアサイドメンバ１に対する固定部となる取付点Ｐ，Ｑが、車体前後方向に沿って複数設けられ、この各取付点Ｐ，Ｑは上下方向位置が互いに異なっている。このため、フレーム部材７が前後方向の荷重を受けたときに、取付点Ｐ，Ｑ相互間で上下方向に屈曲しやすくなり、衝撃吸収性能が高まる。

また、フレーム部材７は、車体後部にてサスペンションメンバとバッテリ搭載フレームとを兼用している。このため、サスペンションメンバとバッテリ搭載フレームとを、別部材として上下に重ね合わせた場合に比較して、フレーム部材７の上方に位置する荷室の底面をより低く抑えることができ、荷室のスペース拡大に有効である。

また、本実施形態では、フレーム部材７の車体（リアサイドメンバ１）への取付点（後方固定部１１、中央固定部１３、前方固定部２３）を同じ位置に設定にすれば、複数の車種に対応でき、汎用性が高いものとなる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。

例えば、上記した実施形態では、電気自動車やプラグインハイブリッド車など充電可能なバッテリを駆動源とする車両について説明したが、燃料電池及びその補機部品を強電ユニットとして搭載する燃料電池車両に対しても本発明を適用することができる。

１ リアサイドメンバ（サイドメンバ）
７ フレーム部材
７ｅ フレーム部材の凹部（脆弱部）
１１ 後方固定部（固定部）
１３ 中央固定部（固定部）
２３ 前方固定部（固定部）
２７ アッパリンク（サスペンション）
２９ ロアリンク（サスペンション）
３９ フレーム部材のクロスメンバ（第２補強部材）
４５ フレーム部材のセンタメンバ（第１補強部材）
４７ 強電部品ユニット（強電ユニット）

Claims (4)

1. 車幅方向両側にて車体前後方向に延在する左右一対のサイドメンバと、
   前記左右一対のサイドメンバ相互間に固定され、サスペンションが取り付けられる枠形状のフレーム部材と、を有し、
   前記フレーム部材は、車体前後方向に延設される第１補強部材が車幅方向中央に設けられ、
   前記フレーム部材は、車両駆動用の強電ユニットが、該フレーム部材の前記サイドメンバに対する固定部より内側で、かつ前記フレーム部材の枠形状部の内側に配置されていることを特徴とする強電ユニット搭載構造。
2. 前記フレーム部材は、車幅方向に延設される第２補強部材が車体前後方向中央に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の強電ユニット搭載構造。
3. 前記フレーム部材は、前記枠形状部の車幅方向側部に、車体前後方向から荷重を受けて変形する脆弱部を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の強電ユニット搭載構造。
4. 前記フレーム部材の前記サイドメンバに対する固定部が、車体前後方向に沿って複数設けられ、この複数の固定部は上下方向位置が互いに異なっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の強電ユニット搭載構造。

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