JP2017124698A - バッテリ搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両衝突時に、アッパーケースとロアケースとの合わせ面に入力される負荷を低減できるバッテリ搭載構造を提供する。【解決手段】バッテリ搭載構造１０は、アッパーケース２０およびロアケース３０を含むバッテリパックと、ロアケース２０の外側に配置される衝撃吸収部５０と、を備え、衝撃吸収部５０は、ロアケース２０の外周面に交差する方向に延在する複数の板状部５１，５２，５３を含み、複数の板状部５１，５２，５３は、上下方向の略中央に位置し、かつ、板状部５１，５２，５３が延在する延在方向において単数または複数に区画された区画領域を有する中央板状部を有し、少なくとも１つの区画領域Ｒ３内において、上下方向と延在方向に平行となる中央板状部の断面が、当該区画領域Ｒ３における延在方向の中心を通りかつ上下方向に平行な仮想軸Ｃ１に対して、延在方向に非対称に構成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリ搭載構造に関する。

従来のバッテリ搭載構造が開示された文献として、たとえば、特開２００９−１３７４０８号公報（特許文献１）が挙げられる。

特許文献１に開示のバッテリ搭載構造にあっては、車両の底部にアッパーケースとロアケースとの間にバッテリを収容したバッテリパックが搭載されている。ロアケースの側方下部には、車両幅方向の外側に突出する桁部が設けられている。この桁部は、上下方向における上端部、中央部および下端部のそれぞれにおいて、車両幅方向に延在するプレート部が設けられている。

特開２００９−１３７４０８号公報

しかしながら、特許文献１に開示のバッテリ搭載構造にあっては、上端部、中央部および下端部の各々に設けられたプレート部は、その延在方向において一定の厚さを有する。このため、車両が側方側から衝突された場合には、中央部に位置するプレート部は、上方側または下方側に向かうように変形し、衝突による衝撃が相当程度ロアケースに加わる。

ロアケースに加わった衝撃は、アッパーケースとの合わせ面を介してアッパーケースにも伝わる。この際、アッパーケースとロアケースとの合わせ面に相当程度の負荷が加えられる。

アッパーケースとロアケースとは、シール部材を挟み込んだ状態で、互いに有する合わせ面同士を周方向に沿って複数のボルト等で締結することにより、結合されている。

アッパーケースとロアケースとの合わせ面に相当程度の負荷が加えられた場合には、ボルト間の領域において、アッパーケースとロアケースとの合わせ面が開くことが懸念される。このような場合には、雨水等の液体がアッパーケースとロアケースとの内部に侵入してしまう。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、車両衝突時に、アッパーケースとロアケースとの合わせ面に入力される負荷を低減できるバッテリ搭載構造を提供することにある。

このバッテリ搭載構造は、アッパーケースおよびロアケースを含むバッテリパックと、上記ロアケースの外側に配置される衝撃吸収部と、を備える。上記衝撃吸収部は、上下方向に互いに離間しながら上記ロアケースの外周面に交差する方向に延在する複数の板状部を含み、上記複数の板状部は、上下方向の略中央に位置し、かつ、上記板状部が延在する延在方向において単数または複数に区画された区画領域を有する中央板状部を有する。少なくとも１つの上記区画領域内において、上下方向と上記延在方向に平行となる上記中央板状部の断面が、当該区画領域における上記延在方向の中心を通りかつ上下方向に平行な仮想軸に対して、上記延在方向に非対称に構成されている。

このように、延在方向に区画された少なくともいずれかの区画領域において、中央板状部を非対称とすることにより、延在方向に沿って応力が作用する場合に、非対称に構成された部分の中央板状部において、当該応力が集中する部分を形成することができる。このため、板状部の延在方向の一方側から車両が衝突された場合には、応力が集中する部分に、衝突時の衝撃を集中させることができ、非対称に構成された部分の中央板状部を座屈させることができる。

これにより、衝突時の衝撃を低減することができ、衝撃吸収部およびロアケースを介して伝わるアッパーケースへの衝撃を抑制することができる。この結果、アッパーケースとロアケースとの合わせ面に加えられる負荷を低減させることができ、アッパーケースとロアケースとの合わせ面が開くことを防止できる。合わせ面が開くことが防止されることにより、アッパーケースとロアケースとの内部が液密に維持され、外部からアッパーケースとロアケースとの内部に雨水等の液体が侵入することを防止できる。

なお、複数の板状部の上下方向に位置する中央板状部とは、複数の板状部の数が奇数である場合は、中央の単数の板状部を指し、複数の板状部の数が偶数である場合は、中央に最も近い２つの板状部を指す。

本発明によれば、車両衝突時に、アッパーケースとロアケースとの合わせ面に入力される負荷を低減できるバッテリ搭載構造を提供することができる。

本実施の形態に係るバッテリ搭載構造を備えた車両を示す模式図である。 本実施の形態に係るバッテリ搭載構造の分解斜視図である。 本実施の形態に係るバッテリ搭載構造の平面図である。 車両に固定された状態のバッテリ搭載構造における、図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った位置に対応した断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。また、各図において、Ｘ軸方向は、車両前後方向を示し、Ｙ軸方向は、車両幅方向を示し、Ｚ軸方向は、車両上下方向を示している。

図１は、本実施の形態に係るバッテリ搭載構造を備えた車両を示す模式図である。図２は、本実施の形態に係るバッテリ搭載構造の分解斜視図である。図３は、本実施の形態に係るバッテリ搭載構造の平面図である。図１から図３を参照して、本実施の形態に係るバッテリ搭載構造１０について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るバッテリ搭載構造１０は、ハイブリッド自動車および電気自動車等の車両１に用いられる。バッテリ搭載構造に搭載されているバッテリモジュール２（図２参照）は、車両１の動力源とされる。

図２および図３に示すように、バッテリ搭載構造１０は、バッテリパック１５、複数のバッテリモジュール２、シール部材４０、複数の衝撃吸収部５０を備える。

バッテリパック１５は、たとえば、車両前後方向（Ｘ軸方向）に長手形状を有し、車両幅方向（Ｙ軸方向）に短手方向を有する。バッテリパック１５は、複数のバッテリモジュール２を内部に収容する。バッテリパック１５は、アッパーケース２０およびロアケース３０を含む。

アッパーケース２０は、下方に向けて開放された開放空間が設けられた略箱型形状を有する。アッパーケース２０は、天井部２１、周壁部２２および鍔部２３を含む。天井部２１は、板状形状を有する。周壁部２２は、天井部２１の周縁から下方に向けて延在するように設けられている。鍔部２３は、周壁部２２の下端側から外側に折り曲がるように設けられている。

鍔部２３の下面２３ａは、アッパーケース２０とロアケース３０とを結合するための合わせ面として機能する。鍔部の下面２３ａには、環状の溝部２４（図４参照）が設けられている。当該溝部２４には、シール部材４０の上方側が嵌め込まれる。

ロアケース３０は、上方に向けて開放された開放空間が設けられた略箱型形状を有する。ロアケース３０は、底部３１、側壁部３２を含む。底部３１は、板状形状を有する。側壁部３２は、底部３１の周縁から上方に向けて延在するように設けられている。

側壁部３２の上面３３は、アッパーケース２０とロアケース３０とを結合するための合わせ面として機能する。側壁部３２の上面３３には、環状の凹部３４が設けられている。当該凹部３４には、シール部材４０の下方側が嵌め込まれる。

複数のバッテリモジュール２は、アッパーケース２０とロアケース３０との間に収容される。複数のバッテリモジュール２は、車両幅方向に並ぶように配置される。バッテリモジュール２は、複数の電池セル３が一方向に並んで配置されることにより構成される。複数の電池セル３は、たとえば車両前後方向に並んで配置される。

シール部材４０は、環状形状を有する。シール部材４０は、アッパーケース２０における鍔部２３の溝部２４およびロアケース３０における側壁部３２の凹部３４に嵌め込まれる。シール部材４０は、たとえば、弾性を有するゴム部材によって構成されている。

複数の衝撃吸収部５０は、ロアケース３０の外側に配置されている。より具体的には、複数の衝撃吸収部５０は、車両幅方向におけるロアケース３０の両側方の下方側に配置されている。車両幅方向の一方側および他方側において、衝撃吸収部５０は、車両前後方向に沿って並ぶように配置されている。衝撃吸収部５０は、たとえば、ロアケース３０の側壁部３２から車両幅方向外側に突出するように設けられている。

図４は、車両に固定された状態のバッテリ搭載構造における、図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った位置に対応した断面図である。図４を参照して、バッテリ搭載構造の詳細な構成について説明する。

鍔部２３の下面２３ａと側壁部３２の上面３３とが合わせられた状態で、締結部材によって鍔部２３および側壁部３２が締結される。これにより、アッパーケース２０およびロアケース３０が結合される。締結部材は、周方向に間隔を空けて配置される。

鍔部２３および側壁部３２が締結されることにより、シール部材４０が、上記の溝部２４および凹部３４に圧入される。これにより、バッテリパック１５の内部が液密に維持される。

ロアケース３０は、内壁部３２ａ、外壁部３２ｂおよび複数のリブ３５を含む。内壁部３２ａおよび外壁部３２ｂは、少なくとも衝撃吸収部５０に隣接する領域Ｒ１において、互いに離間して設けられている。内壁部３２ａおよび外壁部３２ｂが互いに離間することにより、側壁部３２は、中空に構成される。内壁部３２ａおよび外壁部３２ｂは、全周に亘って互いに離間するように設けられていてもよい。

複数のリブ３５は、内壁部３２ａおよび外壁部３２ｂを接続する。複数のリブ３５は、上下方向に離間するように設けられている。ロアケース３０の下方側により多くのリブ３５が設けられている。

衝撃吸収部５０は、複数の板状部５１，５２，５３および複数の縦壁部５４，５５を含む。複数の板状部５１，５２，５３は、上下方向に互いに離間しながらロアケース３０の外周面（外壁部３２ｂの外表面）に交差する方向に延在する。具体的には、複数の板状部５１，５２，５３は、たとえば、車両幅方向に沿って延在する。

板状部５１，５２は、上下方向における複数の板状部５１，５２，５３の両端側に配置されている。板状部５３は、上下方向における複数の板状部５１，５２，５３の略中央に位置する。板状部５３は、中央板状部に相当する。

縦壁部５４，５５は、ロアケース３０の外周面（外壁部３２ｂの外表面）に交差する方向に並ぶ。具体的には、縦壁部５４，５５は、たとえば、車両幅方向に並ぶ。

縦壁部５４は、車両幅方向における複数の板状部５１，５２，５３の一端側を接続する。なお、車両幅方向における複数の板状部５１，５２，５３の他端側は、ロアケース３０の外壁部３２ｂに接続されている。

縦壁部５５は、車両幅方向において、ロアケース３０の外壁部３２ｂと縦壁部５４との間に設けられている。縦壁部５５は、板状部５２に交差し、上下方向において板状部５１と板状部５３とを接続する。

これにより、縦壁部５５は、複数の板状部５１，５２，５３の各々を板状部５１，５２，５３の延在方向に区画領域Ｒ２と区画領域Ｒ３とに区画する。

板状部５１，５３は、区画領域Ｒ２および区画領域Ｒ３において、直線状に設けられている。一方、板状部５２は、区画領域Ｒ２において直線状に設けられているが、区画領域Ｒ３においては、その延在方向に非対称に設けられている。

具体的には、区画領域Ｒ２および区画領域Ｒ３のうち一方の区画領域Ｒ３において、上下方向と上記延在方向に平行となる板状部５２の断面が、区画領域Ｒ３における上記延在方向の中心を通りかつ上下方向に平行な仮想軸Ｃ１に対して、上記延在方向に非対称に構成されている。

より具体的には、区画領域Ｒ３における板状部５２は、上記延在方向における外側に位置する端部が、上記延在方向における内側に位置する端部よりも高くなるように設けられている。また、区画領域Ｒ３における板状部５２は、上記延在方向における中間部の厚みが、上記延在方向における両端側の厚みよりも大きくなるように設けられている。

このような形状を有する場合には、上記延在方向における一端側と中間部との接続領域、および上記延在方向における他端側と中間部との接続領域において、上記延在方向に沿って作用する応力を集中させることができる。

なお、区画領域Ｒ３における板状部５２の形状は、非対称に構成され、上記延在方向に作用する応力を部分的に集中させることが可能である限り、適宜変更することができる。

縦壁部５５と縦壁部５４との間に位置する部分の板状部５１の上方には、サイドメンバ５が配置されている。サイドメンバ５は、車両前後方向に沿って延在する。

サイドメンバ５の底部と、縦壁部５５と縦壁部５４との間に位置する部分の板状部５１とをボルト６１およびナット６２を用いて締結することにより、衝撃吸収部５０がサイドメンバ５に固定される。なお、図４においては、ボルト６１を挿通する挿通孔が設けられていない部分における複数の板状部５１，５２，５３の断面を示している。

この状態においては、衝撃吸収部５０には、車両の一部を構成するサイドメンバ５に締結される締結部６０が形成されている。締結部６０は、ボルト６１の頭部とサイドメンバ５の底部とによって挟まれている部分の板状部５１によって構成されている。

以上のような構成を有する本実施の形態に係るバッテリ搭載構造１０においては、少なくとも１つの区画領域Ｒ３内において、上下方向と上記延在方向に平行となる板状部５２の断面が、当該区画領域Ｒ３における上記延在方向の中心を通りかつ上下方向に平行な仮想軸Ｃ１に対して、上記延在方向に非対称に構成されている。

このように、上記延在方向に区画された少なくともいずれかの区画領域において、板状部５２を非対称とすることにより、非対称に構成された部分の板状部５２において、上記延在方向に沿って作用する応力が集中する部分を形成することができる。このため、板状部５２の延在方向の一方側から車両１が衝突された場合には、応力が集中する部分に、衝突時の衝撃を集中させることができ、非対称に構成された部分の板状部５２を座屈させることができる。

これにより、衝突時の衝撃を低減することができ、衝撃吸収部５０およびロアケース３０を介して伝わるアッパーケース２０への衝撃を抑制することができる。この結果、アッパーケース２０とロアケース３０との合わせ面に加えられる負荷を低減させることができ、アッパーケース２０とロアケース３０との合わせ面が開くことを防止できる。合わせ面が開くことが防止されることにより、アッパーケース２０とロアケース３０との内部が液密に維持され、外部からアッパーケース２０とロアケース３０との内部に雨水等の液体が侵入することを防止できる。

上述した実施の形態においては、縦壁部５５が設けられることにより、板状部５１，５２，５３が複数の区画領域Ｒ２，Ｒ３に区画される場合を例示して説明したが、これに限定されず、縦壁部５５が省略されてもよい。この場合には、板状部５１，５２，５３は、縦壁部５４とロアケース３０の外壁部３２ｂとの間に位置する単数の区画領域を有することとなる。

上述した実施の形態においては、縦壁部５４とロアケース３０の外壁部３２ｂとの間に単数の縦壁部５５が設けられる場合を例示して説明したが、これに限定されず、複数の縦壁部が、板状部５１，５２，５３の延在方向に並ぶように設けられていてもよい。複数の縦壁部が設けられることにより、板状部５１，５２，５３は、３以上の区画領域に区画される。この場合には、３以上の区画領域のいずれかの区画領域において板状部５２が上記のように非対称に構成されていればよい。

上述した実施の形態においては、衝撃吸収部５０が、車両幅方向におけるロアケース３０の外側に配置される場合を例示して説明したが、これに限定されず、車両前後方向におけるロアケース３０の外側にも配置されていてもよい。この場合には、車両前後方向におけるロアケース３０の外側に配置される衝撃吸収部は、車両幅方向に延在するクロスメンバに締結されることが好ましい。車両前後方向に沿って設けられた衝撃吸収部は、車両前後方向から衝突された場合において、アッパーケース２０とロアケース３０との合わせ面に加えられる負荷を低減し、アッパーケース２０とロアケース３０との合わせ面が開くことを防止する。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ 車両、２ バッテリモジュール、３ 電池セル、５ サイドメンバ、１０ バッテリ搭載構造、１５ バッテリパック、２０ アッパーケース、２１ 天井部、２２ 周壁部、２３ 鍔部、２３ａ 下面、２４ 溝部、３０ ロアケース、３１ 底部、３２ 側壁部、３２ａ 内壁部、３２ｂ 外壁部、３３ 上面、３４ 凹部、３５ リブ、４０ シール部材、５０ 衝撃吸収部、５１，５２，５３ 板状部、５４，５５ 縦壁部、６０ 締結部、６１ ボルト、６２ ナット。

Claims (1)

1. アッパーケースおよびロアケースを含むバッテリパックと、
   前記ロアケースの外側に配置される衝撃吸収部と、を備え、
   前記衝撃吸収部は、上下方向に互いに離間しながら前記ロアケースの外周面に交差する方向に延在する複数の板状部を含み、
   前記複数の板状部は、上下方向の略中央に位置し、かつ、前記板状部が延在する延在方向において単数または複数に区画された区画領域を有する中央板状部を有し、
   少なくとも１つの前記区画領域内において、上下方向と前記延在方向に平行となる前記中央板状部の断面が、当該区画領域における前記延在方向の中心を通りかつ上下方向に平行な仮想軸に対して、前記延在方向に非対称に構成されている、バッテリ搭載構造。

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