JP2017193288A - 車両のバッテリ搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車室を広く確保することができる車両のバッテリ搭載構造を提供する。【解決手段】車両は、バッテリモジュール１８，１９をケース２８に収容する電池パック１６と、車幅方向の両側に車両の前後方向に延ばして配置された一対のサイドシルとを備える。ケース２８は、バッテリモジュール１８，１９を車両の前後方向に間隔を空けて並べた状態で収容した状態で、一対のサイドシルの間に配置されている。電池パック１６の上には、フロアパネル７３を備える。ケース２８の蓋部６３は、バッテリモジュール１８，１９の間に、車幅方向に延ばして設けられた凹条部８０を有する。フロアクロス３１は、フロアパネル７３と協働して、断面形状が閉じられ車幅方向に延びる中空部８２をフロアパネル７３の下に形成する突条部の形状を有し、突条部が凹条部８０に入り込むように両端が一対のサイドシルに固定されている。【選択図】図６

Description

本発明は、車両に対してバッテリを搭載するための構造に関し、さらに詳しくは、車両が走行するための電力を蓄電し、また放電するバッテリを搭載するための構造に関する。

従来、フロアパネルの下側に配置した一体バッテリパックおよびサイドシル・アセンブリを使用して側面衝撃エネルギーを吸収かつ分散するための技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の技術では、サイドシル・アセンブリが車幅方向の両側に車両の前後方向に延ばして配置された一対のサイドシルで構成されている。一対のサイドシルの間には、車室の床の一部を構成するフロアパネルが取り付けられている。フロアパネルの下側には、一対のサイドシル、フロント側クロスメンバ、およびリヤ側クロスメンバとで囲まれた略矩形なバッテリパック用取り付けスペースが確保されている。フロアパネルの上には、フロアパネルの剛性を高めるために、クロスメンバ（フロアクロス）が設置されている。クロスメンバは、開放側を下方に向けたいわゆるハット形の断面形状、または断面管状に形成された長尺の部材あるいは部分であって、車幅方向に延ばして配置され、車幅方向の両端が一対のサイドシルに連結されている。

米国特許第８７０２１６１号明細書

一体バッテリパックおよびサイドシル・アセンブリを使用して側面衝撃エネルギーを吸収かつ分散する技術では、フロアクロスがハット形断面または管状断面になっていて、フロアパネル上に設けられているので、フロアクロスが車室側に突出する。このため、車室スペースが制限を受けるとともに、車室スペースを狭める結果となってしまい、車室内の居住空間を十分に確保することができないおそれがある。

本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、車室内の居住空間を十分に確保することができる車両のバッテリ搭載構造を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明は、車幅方向に間隔を空けてかつ車両の前後方向に延ばして配置された一対の骨格部材と、前記一対の骨格部材の間に配置された電池パックとを備えた車両のバッテリ搭載構造において、前記一対の骨格部材に掛け渡して設けられたフロアパネルと、前記フロアパネルの下面に下側に突出した突条部として設けられた第１リインフォースとを更に備え、前記電池パックは、前記フロアパネルの下側に配置されるとともに、前記電池パックには前記突条部を入り込まれるように窪んで形成された凹条部を有するものである。

前記電池パックは、単セルを一方向に積層して一体化した積層体が凹条部を挟む両側に配置されてよい。また、前記第１リインフォースは、前記一対の骨格部材の間に前記車幅方向に延ばして設けられたフロアクロス、または前記一対の骨格部材の間に前記車両の前後方向に延ばして設けられたフロアメンバの少なくとも一方を含んでよい。さらに、前記フロアクロスまたは前記フロアメンバは、前記車両の前後方向、または前記車幅方向に間隔を空けて複数配置されており、前記電池パックは、複数の前記フロアクロスのうちの少なくとも一つ、または複数の前記フロアメンバのうちの少なくとも一つを跨ぐように配置されてよい。

前記第１リインフォースは、前記フロアパネルに一体的に形成されてよい。この場合には、フロアパネルの両端を骨格部材に固定すれば、第１リインフォースと骨格部材との固定を省略することができる。また、前記電池パックの外装体の内部に前記凹条部に沿って延ばして設けられた第２リインフォースと、前記第２リインフォース、前記凹条部および前記第１リインフォースの一部を固定する固定具とを備えてよい。なお、前記積層体を第２リインフォースに固定してよい。さらに、前記第２リインフォースを前記外装体に一体的に形成してよい。

前記電池パックは、固体電解質を有する前記単セルの積層方向を前記車幅方向に合わせた姿勢で前記一対の骨格部材に固定されてよい。また、前記電池パックは、前記単セルの積層方向の両端に配置されて前記一体化された前記積層体を挟持する一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレートを連結するとともに前記一対のエンドプレートによって挟持された前記積層体を前記積層方向に拘束する拘束部材とを含むバッテリモジュールを有してよい。さらに、前記電池パックを前記一対の骨格部材の間に配置した状態で前記電池パックの外装体のうちの前記車幅方向の端面と前記骨格部材の前記車幅方向での内側面とが互いに平行になって対向してよい。

本発明においては、一対の骨格部材に掛け渡して設けられたフロアパネルと、フロアパネルの下面に下側に突出した突条部として設けられた第１リインフォースとをさらに備え、電池パックがフロアパネルの下側に配置されるとともに、電池パックには突条部を入り込まれるように窪んで形成された凹条部を有するように構成したから、車室の居住空間を十分に確保することができる。

積層体を電池パック内で凹条部を挟む両側に配置した発明によれば、車両の高さ方向にて凹条部の分だけ低くしたサイズに積層体を制限することがないため、積層体を大サイズで作れる。逆に、凹条部の分だけ電池パックを車両の下方向に長くした大サイズにすることがないため、車高を高くすることができる。

第１リインフォースがフロアクロスまたはフロアメンバの少なくとも一方を含む発明によれば、一対の骨格部材の間に車幅方向または車両の前後方向に延ばして設けられているため、車両の下部構造を強固に補強することができる。

フロアクロスまたはフロアメンバが複数配置されており、電池パックが複数のフロアクロスのうちの少なくとも一つまたは複数のフロアメンバのうちの少なくとも一つを跨ぐように配置される発明によれば、車両の下部構造をさらに強固に補強することができる。

第１リインフォースをフロアパネルに一体的に形成する発明によれば、フロアクロスをフロアパネルに固定する作業を省くことができる。

第２リインフォースと固定具とを備えた発明によれば、第２リインフォースを備えることで電池パックの剛性を高めることができるとともに、固定具によって第１リインフォース、凹条部および第１リインフォースの一部を一体的に固定するため、電池パックを第１リインフォースに強固に固定することができる。

また、第２リインフォースを外装体に一体的に形成する発明によれば、第２リインフォースを外装体に固定する作業を省くことができる。

固体電解質を有する単セルの積層方向を車幅方向に合わせた姿勢で一対の骨格部材に電池パックを固定した発明によれば、車両の側面衝突時に入力される衝撃荷重を骨格部材で受けてから積層体の積層方向に強度を有する電池パックへと確実に伝達する構造にすることができ、車両の剛性を高めることができる。また、バッテリモジュールを有する発明によれば、一対のエンドプレートおよびテンションプレートを備えているため、電池パックおよび車両の剛性をさらに高めることができる。

電池パックを一対の骨格部材の間に配置した状態で外装体の車幅方向の端面と骨格部材の車幅方向での内側面とが互いに平行に対向させた発明によれば、車両の側面衝突による衝撃荷重を骨格部材で受けてから積層体の積層方向に強度を有する電池パックへと、より確実に伝達する構造にすることができ、車両の剛性をさらに高めることができる。

本発明に適用される車両の下部の一例を示す底面図である。 バッテリモジュールの一例を示す斜視図である。 図２で説明したバッテリモジュールを示す分解斜視図である。 電池パックおよびサイドシルを示す断面図である。 第１フロアクロスを車幅方向に切断した断面図である。 第１フロアクロスおよび電池パックを示す斜視図である。 図６で説明した第１フロアクロスおよび電池パックを示す断面図である。 車幅方向に沿って切断した電池クロスを示す断面図である。 フロアクロスをフロアパネルに一体的に設けた実施例を示す断面図である。 電池パックをフロアパネル側から固定する実施例を示す断面図である。 フロアメンバを配置した実施例を示す底面図である。 図１１で説明したフロアメンバを車幅方向に切断して示す断面図である。 図１１で説明したサイドシルおよび電池パックを示す断面図である。 ２本のフロアメンバを配置した実施例を示す底面図である。 フロアクロスおよびフロアメンバを配置した実施例を示す底面図である。 図１５で説明した交差部を示す斜視図である。 図１６で説明した交差部を示す断面図である。 小サイズの電池パックを配置した実施例を示す底面図である。 フロアメンバおよびフロアクロスの複数を配置した実施例を示す底面図である。

以下、図面を用いて実施例を説明する。図１は、本発明が適用される車両１０の下部構造の一例を示す底面図である。図１では、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向を、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向をそれぞれ示す。図１に示すように車両１０は、例えばフロントコンパートメント１１にコンバータ１２、インバータ１３、モータ１４および動力伝達機構１５を搭載し、また車両１０の底面には、二次電池となっている電池パック１６を搭載している。電池パック１６は、単セルの集合体を含むバッテリモジュール１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６と、直方体をなすケース２８とを有する。バッテリモジュール１７〜２６は、車両１０の前後方向に間隔を空けて５行、車幅方向に２列に配列された状態でケース２８に収容されている。コンバータ１２は、バッテリモジュール１７〜２６から供給される電源の電圧を昇圧するとともに、バッテリモジュール１７〜２６から供給される電源電圧の変動を吸収して電圧を安定させた電源をインバータ１３に供給する。インバータ１３は、バッテリモジュール１７〜２６から出力される直流電源を交流電源に変換するとともに、周波数を制御する。動力伝達機構１５は、モータ１４が出力する駆動力を増減して駆動輪である前輪２７に伝達する。ケース２８は、外装体の一例である。なお、コンバータ１２を省略してインバータ１３をバッテリモジュール１７〜２６に直接に接続してよい。

車両１０は、車幅方向の両端に、車両１０の前後方向に延びた第１サイドシル２９および第２サイドシル３０（一対のサイドシル（ロッカ）２９，３０）を備えている。一対のサイドシル２９，３０には、車幅方向に延設された第１フロアクロス３１および第２フロアクロス３２の両端が固定されている。第１フロアクロス３１および第２フロアクロス３２は、車両１０の前後方向に間隔を空けて配置されている。また、一対のサイドシル２９，３０には、車両１０の前方に、車幅方向に延設されたフロントクロス３３の両端が固定されている。また、一対のサイドシル２９，３０には、車両１０の後方に、車幅方向に延設されたリヤクロス３４の両端が固定されている。一対のサイドシル２９，３０は、平行となっている。ここで「平行」というのは、物理的に「厳密な平行」はもちろん、技術常識的からみて平行にみられる「略平行」を含む。なお、以下で言う「平行」も前述したと同じまたは同様な概念である。なお、一対のサイドシル２９，３０は、車両１０の前後方向において平行でなくてよい。

第１フロアクロス３１および第２フロアクロス３２は、車室の床を構成するフロアパネル７３を下から支持する。電池パック１６は、一対のサイドシル２９，３０の互いに平行な部分３５，３６の間に、第１フロアクロス３１および第２フロアクロス３２を跨がるように配置される。第１フロアクロス３１、第２フロアクロス３２および電池パック１６は、側面衝突時に一対のサイドシル２９，３０に入力される衝撃荷重に対する抵抗力を補う補強材として機能する。電池パック１６は、例えば８箇所の固定位置３７，３８，３９，４０，４１，４２，４３，４４にて固定具、例えばボルトにより第１フロアクロス３１および第２フロアクロス３２に固定されている。

なお、バッテリモジュール１７〜２６の個数としては、１個でもよいし、複数個としてよい。また、バッテリモジュール１７〜２６としては、車幅方向のサイズを一対のサイドシル２９，３０に近づくように長く延ばした形態としてよい。なお、一対のサイドシル２９，３０は、一対の骨格部材の一例であり、また、第１フロアクロス３１および第２フロアクロス３２は、第１リインフォースの一例である。

図２は、バッテリモジュール１７の一例を示す斜視図である。図２では、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向を、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。図２に示すようにバッテリモジュール１７は、第１エンドプレート４５、第２エンドプレート４６、第１テンションプレート４７、第２テンションプレート４８および電池スタック４９を備えている。バッテリモジュール１７は、例えば車幅方向に沿う長さが車両１０の前後方向に沿う長さよりも長く、車両１０の高さ方向に沿う長さが車両１０の前後方向に沿う長さよりも短い直方体の形状となっている。なお、他のバッテリモジュール１８〜２６は、図２で説明したバッテリモジュール１７と同じまたは同様な構成となっているのでここでは詳しい説明を省略する。

図３は、図２で説明したバッテリモジュール１７を示す分解斜視図である。図３では、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向を、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。図３に示すように電池スタック４９は、複数の単セル５０（５０−１，５０−２，５０−３・・・５０−ｎ（ｎは自然数））を車幅方向に積層して一体化したものである。単セル５０は、例えば車両１０の前後方向の長さが車幅方向の長さ（厚み）よりも長く、車両１０の高さ方向の長さが厚み長さよりも長い薄厚平板状に形成されている。電池スタック４９は、単セル５０の厚み方向、つまり車幅方向に積層されている。なお、電池スタック４９の積層方向としては、車幅方向に限らない。電池スタック４９は、積層体の一例である。

単セル５０は、固体電解質（図示なし）と、固体電解質に対して積層方向の両側に設けられた一対の電極（図示なし）とを有する。複数の単セル５０は、配線部材、例えばケーブル５１により互いが電気的に接続されている。なお、図３では、図面の煩雑化を防ぐためにケーブル５１の一部を省略している。バッテリモジュール１７は、複数の単セル５０を直列接続して構成されており、単セル５０の数に応じた電圧を、外部に露出された一対の電極端子を通じて出力する。また、各単セル５０は、ケーブル５１により電池ＥＣＵ５２に電気的に接続されている。このような電池スタック４９またはバッテリモジュール１７は、固体電解質を有する全固体電池を構成する。電池ＥＣＵ５２は、各単セル５０の電圧を測定し、測定した電圧に基づいて単セル５０の電圧の均等化を行う電圧均等化制御を実施する。電池ＥＣＵ５２は、電池スタック４９に対して車両１０の前または後に配置される（図１参照）。バッテリモジュール１７〜２６は、各々が電気的に並列に接続される。バッテリモジュール１７〜２６を並列に接続することによりモータ１４の駆動に必要な電流容量が得られる。

第１エンドプレート４５および第２エンドプレート４６は、電池スタック４９の積層方向の両端に配置される。第１テンションプレート４７は、電池スタック４９の上側で第１エンドプレート４５および第２エンドプレート４６の間に、固定具、例えば複数のボルト５３，５４により固定される。第２テンションプレート４８は、電池スタック４９の下側で、第１エンドプレート４５および第２エンドプレート４６の間に、固定具、例えば複数のボルト５３，５４により固定される。第１エンドプレート４５、第２エンドプレート４６、第１テンションプレート４７および第２テンションプレート４８は、硬度または剛性を有する材質で作られている。電池スタック４９は、ボルト５３，５４の締め付けによって第１エンドプレート４５および第２エンドプレート４６の間で積層方向に拘束される。第１エンドプレート４５に対して第１テンションプレート４７および第２テンションプレート４８との間にはシム５５，５６がそれぞれ挿入される。シム５５，５６は、電池スタック４９に付与する拘束力を調整するためのものであり、所望する拘束力となる厚みのものが使用される。

このようなバッテリモジュール１７は、固体電解質を有する全固体電池を構成しており、電解質が固体であるため電解液漏れの心配がなく、また単セル５０を構成する主な部材が耐衝撃性の高い要求を満たすように作られているため、拘束方向での耐衝撃性が非常に高い長所を有する。なお、第１エンドプレート４５および第２エンドプレート４６には、絶縁性材料で形成されたケース２８に固定するための固定板５７〜６０が設けられている。なお、他のバッテリモジュール１８〜２６は、図３で説明したバッテリモジュール１７と同じまたは同様な構成となっている。また、シム５５，５６は省略してよい。さらに、第１テンションプレート４７、第２テンションプレート４８およびボルト５３，５４は、拘束部材の一例である。

図４は、電池パック１６および第２サイドシル３０を示す断面図である。図４では、矢印ＲＨ方向が車幅方向のうちの右方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。図４に示すように電池パック１６は、バッテリモジュール１８およびケース２８を有する。なお、図示していないが電池パック１６は、他のバッテリモジュール１７，１９〜２６も有している。ケース２８は、バッテリモジュール１７〜２６が固定される収容部６１、および収容部６１の開口６２を塞ぐ蓋部６３を有する。収容部６１には、車幅方向の両端下部に補強部６４が取り付けられている。補強部６４は、例えば断面管状に形成された長尺状の部材となっており、ケース２８における車両１０の前後方向の長さと同じ長さ、または僅かに短い長さとなっている。なお、補強部６４をケース２８の全周に設けてよい。

電池パック１６は、ケース２８に固定された状態にて、収容部６１の車幅方向における内壁面６５と、第１エンドプレート４５の車幅方向における外面６６とが互いに平行に対向している。この形態は電池パック１６の車幅方向の反対側でも同じまたは同様な構成となっている。また、電池パック１６を一対のサイドシル２９，３０の間に配置した状態にて、電池パック１６と第２サイドシル３０とは、電池パック１６の車幅方向における外側の端面６７と、第２サイドシル３０の車幅方向における内側面６８とが車両１０の前後方向において互いに平行に対向している。言い換えれば、電池パック１８の少なくとも一部例えば端面６７は、車両１０の側面から視て第２サイドシル３０の一部例えば内側面６８とオーバーラップしている。端面６７および内側面６８は、車両１０の上下方向に延びた面となっている。このような形態は車幅方向の反対側の第１サイドシル２９と電池パック１６との間でも同じまたは同様な構成となっている。この実施例では、端面６７と内側面６８とを側面視にてオーバーラップさせているため、側面衝突時に第１サイドシル２９または第２サイドシル３０に入力される衝撃荷重を電池スタック４９に確実に伝達させることができる。しかも内側面６８と端面６７とが平行になっているため、電池スタック４９への荷重伝達効率が向上する。これにより、車両の側面衝突時の衝撃荷重に対する車両１０の剛性が高まるので、一対のサイドシル２９，３０の車室６９側への変形を抑制することができる。

第２サイドシル３０は、車体の軽量化と剛性確保との両立化を目的として、例えばアルミ軽合金材料を用いて押し出し加工により断面形状が閉じられた第１中空部７０（７０ａ〜７０ｃ）を有するように一体に成形されている。第１中空部７０は、複数の中空部７０ａ〜７０ｃを有する。なお、第２サイドシル３０としては、中空部を１個としてよい。第２サイドシル３０は、車両１０の下方で、かつ車幅方向の内側に、矩形状に切り欠いた切欠部７１を有する断面形状となっている。電池パック１６を第１フロアクロス３１に固定した状態にて切欠部７１には、ケース２８に固定された補強部６４が入り込む。補強部６４は、断面管形状の内部に第２中空部７２を有する。電池パック１６は、一対のサイドシル２９，３０の間に配置された状態にて、補強部６４が切欠部７１に嵌合されることで、車両の側面衝突時に一対のサイドシル２９，３０に入力される衝撃荷重に対する車両１０の剛性を高めることができるとともに、電池パック１６への荷重伝達効率の向上を図ることができる。

電池パック１６の上には、フロアパネル７３が配置されている。フロアパネル７３は、車幅方向の一端７３ａが第２サイドシル３０の一部３０ａに接合されている。フロアパネル７３は、車幅方向の反対側に配置された第１サイドシル２９に対しても同じまたは同様な構成になっている。なお、フロアパネル７３としては、複数枚のプレートで構成してよい。

図５は、フロアクロス３１を車幅方向に切断した断面図である。図５では、矢印ＲＨ方向が車幅方向のうちの右方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。図５に示すように、フロアクロス３１は、車幅方向に延ばされた一端７６が第２サイドシル３０に接合されている。なお、フロアクロス３１は、車幅方向の反対側に配置された第１サイドシル２９に対しても同じまたは同様な構成になっている。バッテリモジュール１８に設けられた固定板６０は、収容部６１に固定された電池クロス７７に固定具、例えばボルト７８により固定される。バッテリモジュール１８に設けられた他の固定板５７〜５９は、図示していないが前述した固定板６０および電池クロス７７と同じまたは同様な構成により収容部６１に固定される。電池クロス７７は、車幅方向の一端７９が収容部６１の車幅方向における内壁面６５に固定される。なお、電池クロス７７は、図示していないが収容部６１の車幅方向の反対側の内壁面にも固定されている。電池クロス７７は、第２リインフォースの一例である。

図６は、第１フロアクロス３１および電池パック１６を示す斜視図である。図６では、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向を、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向をそれぞれ示す。蓋部６３には、一段窪んだ凹条部８０が形成されている。凹条部８０は、バッテリモジュール１８，１９の間に対応する位置に車幅方向に延ばして形成されている。なお、凹条部８０を延設させる方向としては、バッテリモジュール１７〜２６をケース２８の内部に並べた方向に対して交差する交差方向、例えばこの実施例では車幅方向としている。ここで凹条部８０を延設する「車幅方向」とは、物理的に「厳密な車幅方向」はもちろん、技術常識的からみて車幅方向にみられる「略車幅方向」を含む。

第１フロアクロス３１は、フロアパネル７３の下面に下側に突出した突条部８１を有する。突条部８１は、開放側を上方に向けたカップ形の断面形状で形成されており、車幅方向に延びた長尺状の部材となっている。なお、第１フロアクロス３１は、例えば断面管形としてよい。第１フロアクロス３１は、車両１０の前後方向に張り出したフランジ３１ａ，３１ｂがフロアパネル７３の下面に接合されている。なお、第２フロアクロス３２および電池パック１６の取付け構成は図６で説明したと同じまたは同様な構成になっている。

図７は、図６で説明した第１フロアクロス３１および電池パック１６を示す断面図である。図７では、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。突条部８１は、フロアパネル７３と協働して第３中空部８２をフロアパネル７３の下に形成するとともに、凹条部８０に入り込むように配置されている。フロアパネル７３は、第１フロアクロス３１により下方から支えられることで剛性が確保される。蓋部６３は、上面がフラットに形成されている。

電池クロス７７は、開放側を下方に向けたハット形の断面形状で形成された長尺状の部材となっており、長手方向を車幅方向に合わせた状態で収容部６１に固定されている。なお、電池クロス７７は、例えば断面管形にしてよい。電池クロス７７は、長手方向の一部に第１凸部８４を有する。第１凸部８４、凹条部８０および突条部８１には、取付孔８５，８６，８７がそれぞれ形成されている。突条部８１には、取付孔８７の第３中空部８２側にウェルドナット８８が予め溶着されている。取付孔８５，８６，８７にボルト８９を挿入して、ボルト８９をウェルドナット８８に螺合させることで電池パック１６と第１フロアクロス３１とが固定される。この実施例では、突条部８１を下方に向けて突出させて凹条部８０に入り込ませるように構成し、また、ボルト８９およびウェルドナット８８を第３中空部８２の内部で螺合させるように構成したから、フロアパネル７３に向けて突出する部材がなく、よってフロアパネル７３をフラットに作ることができる。なお、収容部６１の底部６１ａには、ボルト８９を車両１０の下側から挿入するための開口部９０が形成されている。開口部９０は、例えばグロメット９１により塞がれている。

図８は、車幅方向に沿って切断した電池クロス７７を示す断面図である。図８では、矢印ＲＨ方向が車幅方向のうちの右方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。電池クロス７７は、第１凸部８４から車幅方向の中央に向けて高さが次第に低くなる断面形状となっており、第１凸部８４よりも高さが低い第２凸部９３、および第２凸部９３よりも高さが低い第３凸部９４を有する。第２凸部９３は、電池クロス７７の側面の一部を切り欠いた一部がバッテリモジュール１８の固定板５９に重なるように折り曲げられた屈曲片（図示なし）を有する。屈曲片と固定板５９とは、固定具、例えばボルト７８により固定される。第３凸部９４は、ケース２８の車幅方向での略中央の位置、例えば車幅方向に２列に配置されたバッテリモジュール１８とバッテリモジュール２３との間の位置に配置される。第３凸部９４の上には、バッテリモジュール１７〜２６を電気的に接続する、例えばケーブル５１を収容する筒状のプロテクタ９５が車両１０の前後方向に延ばして配置される。なお、図６ないし図８では、第１フロアクロス３１に対する取付け構成について説明しているが、第２フロアクロス３２に対しても図６ないし図８で説明したと同じまたは同様な取付け構成になっているのでここでは詳しい説明を省略する。

図９は、フロアクロス１００をフロアパネル１０１に一体的に設けた別の実施例を示す断面図である。図９では、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。図９に示すように、フロアパネル１０１には、開放側を上に向けたカップ形の断面形状を有するフロアクロス１００が一体的に形成されている。フロアクロス１００は、フロアパネル１０１と協働して電池パック１６に向けて突出した第３中空部１０２を形成している。第３中空部１０２を構成する突条部１０３は、図７で説明したと同じまたは同様な構成により凹条部８０および第１凸部８４に固定具、例えばボルト８９およびウェルドナット８８により固定される。なお、図９では、図７で説明したと同じまたは同様な部材には同符号を付与してここでは詳しい説明を省略する。また、図９で説明した実施例では、第１凸部８４を有する電池クロス１０４をケース２８の一部を構成する収容部１０５に一体的に形成している。

図１０は、第１フロアクロス３１および電池パック１６をフロアパネル７３側から固定する実施例を示す断面図である。図１０では、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示している。図１０に示す実施例では、フロアパネル７３に開口部１０６を設け、開口部１０６を通してボルト８９を挿入して、挿入したボルト８９をウェルドナット８８に螺合することで、電池パック１６を第１フロアクロス３１に固定している。ウェルドナット８８は、第１凸部８４の内側に予め溶着されている。開口部１０６は、例えばグロメット９１により塞がれる。これによれば、ケース２８の底に開口が形成されていないため、ケース２８の防水および防塵効果が向上する。なお、図１０では、図７で説明したと同じまたは同様な部材には同符号を付与してここでは詳しい説明を省略する。

上記実施例では、車幅方向に延設された第１フロアクロス３１および第２フロアクロス３２の２本を跨いで電池パック１６を固定した例として説明しているが、本発明ではこれに限らず、１本または複数本のフロアクロスを配置してよい。この場合には、少なくとも１本のフロアクロスを跨いで電池パック１６を固定すればよい。

また、上記各実施例では、第１フロアクロス３１および第２フロアクロス３２を車幅方向に延設しているが、本発明ではこれに限らず、車両１０の前後方向に延設してよい。

図１１は、一対のサイドシル２９，３０の間に車両１０８の前後方向に延設したフロアメンバ１０７を使用した実施例を示す底面図である。図１１では、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向をそれぞれ示す。図１１に示すように、フロアメンバ１０７は、フロアパネル１２０の下に配置されており、両端１０７ａ，１０７ｂがフロントクロス３３およびリヤクロス３４に固定されている。電池パック１０９は、フロアメンバ１０７を跨がるように配置されている。電池パック１０９は、４個のバッテリモジュール１１０，１１１，１１２，１１３をケース１１４に収納した形態となっている。４個のバッテリモジュール１１０〜１１３は、車両１０８の前後方向に間隔を空けて２行、かつ車幅方向に間隔を空けて２列に配列されている。フロアメンバ１０７は、バッテリモジュール１１０とバッテリモジュール１１２との間、およびバッテリモジュール１１１とバッテリモジュール１１３との間を通るように配置される。電池パック１０９は、固定位置１１５にて固定具、例えばボルトによってフロアメンバ１０７に固定され、また固定位置１１６〜１１９にて固定具、例えばボルトによって一対のサイドシル２９，３０に固定される。ここでフロアメンバ１０７は一対のサイドシル２９，３０に対して平行に配置されている。なお、フロアメンバ１０７は、第１リインフォースの一例である。

図１２は、図１１で説明したフロアメンバ１０７を車幅方向に沿って切断した断面図である。図１２では、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。図１２に示すように、フロアメンバ１０７は、開放側を上方に向けたカップ形の断面形状に形成された長尺状の部材となっており、フロアパネル１２０に一体的に形成されている。なお、フロアメンバ１０７は、例えば断面管形としてよい。また、フロアメンバ１０７は、フロアパネル１２０と別に設けてよい。フロアメンバ１０７は、フロアパネル１２０と協働して断面が閉じた第３中空部１２１を形成する突条部１２２として形成されている。突条部１２２は、蓋部１２３を窪まして形成された凹条部１２４に入り込んでいる。底部１２５には、車両１０８の前後方向に延ばして設けられた電池クロス１２６が取り付けられている。電池クロス１２６は、開放側を下に向けたハット形の断面形状に形成された長尺状の部材となっており、長手方向の一部に第１凸部１２７を有する。第１凸部１２７は、図９で説明したと同じまたは同様な構成により、凹条部１２４および突条部１２２に固定されている。なお、電池クロス１２６を突条部１２２と同じ方向に延設しているが、突条部１２２に対して異なる方向、例えば車幅方向に延設してよい。この場合には、突条部１２２と電池クロスとが交差する箇所（交差部）を固定具で固定すればよい。バッテリモジュール１１０，１１２は、固定板５８，６０が底部１２５に設けられた固定部１２９に固定具、例えばボルト７８により固定される。他の固定板５７〜６０も同じまたは同様な構成により固定される。また、他のバッテリモジュール１１１，１１３も同じまたは同様な構成により固定される。なお、図１２では、図９で説明した断面図と比べて水平方向が車両の前後方向になっている点以外は同じまたは同様な構成であるので図９で説明したと同じまたは同様な部材には同符号を付与してここでは詳しい説明を省略する。電池クロス１２６は第２リインフォースの一例である。

図１３は、図１１で説明した第１サイドシル２９および電池パック１０９を示す断面図である。図１３では、矢印ＬＨ方向が車幅方向うちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。図１３に示すように、第１サイドシル２９は、サイドシルアウタ１３１とサイドシルインナ１３２とを接合することで断面が閉じた第１空間部１３３を形成している。フロアパネル１２０の一端１２０ａは、第１サイドシル２９の上面２９ａに、例えば溶接により固定されている。なお、フロアパネル１２０は、車幅方向の反対側に配置された第２サイドシル３０に対して前述したと同じまたは同様な構成となっている。

ケース１１４は、バッテリモジュール１１０〜１１３が固定される底部１２５と、バッテリモジュール１１０〜１１３の側面および上面を覆う蓋部１２３とを有する。蓋部１２３には、下方に向けて開放された開口の縁１３４から第１サイドシル２９に向けて突出するフランジ１３５が一体的に形成されている。底部１２５には、フランジ１３５に重なるように延設された延長部１３６が一体的に形成されている。フランジ１３５および延長部１３６には、第１サイドシル２９に固定するための取付孔１３７，１３８が形成されている。第１サイドシル２９には、電池パック１０９を取り付けるための取付孔１３９が形成され、また、取付孔１３９の内側に、例えばウェルドナット１４０が予め溶着されている。電池パック１０９は、取付孔１３８，１３７，１３９を通してボルト１４１をウェルドナット１４０に螺合させることで第１サイドシル２９に固定される。なお、電池パック１０９の車幅方向での反対側の端部も前述したと同じまたは同様な構成になっている。

なお、図１１で説明した実施例では、一対のサイドシル２９，３０の間に１本のフロアメンバ１０７を配置した例として説明しているが、フロアメンバを複数配置してよい。

図１４は、第１フロアメンバ１４２および第２フロアメンバ１４３を配置した実施例を示す底面図である。図１４では、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向を、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向をそれぞれ示す。図１４に示すように車両１４４の下部構造は、一対のサイドシル２９，３０、フロントクロス３３、リヤクロス３４、第１フロアメンバ１４２および第２フロアメンバ１４３を有した構造となっている。第１フロアメンバ１４２は、一対のサイドシル２９，３０の間に、車両１４４の前後方向に延びて配置され、両端１４２ａ，１４２ｂがフロントクロス３３およびリヤクロス３４にそれぞれ固定されている。第２フロアメンバ１４３は、一対のサイドシル２９，３０の間でかつ第１フロアメンバ１４２と間隔を空けて配置され、両端１４３ａ，１４３ｂがフロントクロス３３およびリヤクロス３４にそれぞれ固定されている。電池パック１４５は、一対のサイドシル２９，３０の互いに平行となる部分３５，３６の間に、第１フロアメンバ１４２および第２フロアメンバ１４３を跨がるように配置される。

電池パック１４５は、車両前後方向に３行、かつ車幅方向に３列に配列された９個のバッテリモジュール１４６，１４７，１４８，１４９，１５０，１５１，１５２，１５３，１５４を収容している。第１フロアメンバ１４２は、車幅方向のうちの左方（第２サイドシル３０側）に配置された３個のバッテリモジュール１４６〜１４８と、車幅方向の中央に配置された３個のバッテリモジュール１４９〜１５１との間を通るように延設されている。第２フロアメンバ１４３は、車幅方向のうちの右方（第１サイドシル２９側）に配置された３個のバッテリモジュール１５２〜１５４と、車幅方向の中央に配置された３個のバッテリモジュール１４９〜１５１との間を通るように延設されている。第１フロアメンバ１４２および第２フロアメンバ１４３は、開放側を上に向けたカップ形の断面形状が形成された長尺状の部材となっている。固定位置１５６〜１５９では、図１２で説明したと同じまたは同様な構成により電池パック１４５を第１フロアメンバ１４２および第２フロアメンバ１４３に固定している。また、固定位置１６０〜１６３では、図１３で説明したと同じまたは同様な構成により電池パック１４５を一対のサイドシル２９，３０に固定している。なお、第１フロアメンバ１４２および第２フロアメンバ１４３は、第１リインフォースの一例である。

前述した図１、図１１および図１４などで説明した各実施例では、車両前後方向に延設されたフロアクロス３１，３２あるいはフロアメンバ１０７，１４２，１４３を配置しているが、車幅方向に延設されたフロアクロスを加えて配置してよい。

図１５は、フロアクロス１６５およびフロアメンバ１６６の両方を配置した実施例を示す底面図である。図１５では、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向を、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向をそれぞれ示す。図１５に示すようにフロアメンバ１６６は、一対のサイドシル２９，３０の間に、車両１６７の前後方向に延設されており、両端１６６ａ，１６６ｂがフロントクロス３３およびリヤクロス３４に固定されている。なお、フロアメンバ１６６は、例えば第１サイドシル２９あるいはサイドシル３０と平行に配置されてよい。フロアクロス１６５は、フロントクロス３３とリヤクロス３４との間に、車幅方向に延設されており、両端１６５ａ，１６５ｂが一対のサイドシル２９，３０に固定されている。なお、フロアクロス１６５は、フロアメンバ１６６に対して直交に配置されてよい。電池パック１６８は、一対のサイドシル２９，３０の互いに平行となる部分３５，３６の間に、フロアクロス１６５およびフロアメンバ１６６を跨がるように配置されている。電池パック１６８には、車両１６７の前後方向に２行、車幅方向に２列に配列されたバッテリモジュール１７０，１７１，１７２，１７３が収容されている。フロアクロス１６５およびフロアメンバ１６６は、４個のバッテリモジュール１７０〜１７３の隣り合う間を通るように配置される。電池パック１６８は、固定位置１７５にてフロアクロス１６５およびフロアメンバ１６６に、また固定位置１７６，１７７，１７８，１７９にて一対のサイドシル２９，３０にそれぞれ固定されている。なお、フロアクロス１６５およびフロアメンバ１６６は、第１リインフォースの一例である。

図１６は、図１５で説明したフロアクロス１６５およびフロアメンバ１６６を示す斜視図である。図１６では、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向を、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。図１６に示すようにフロアクロス１６５およびフロアメンバ１６６は、フロアパネル７３から下方に突出する突条部１８１が形成されるように開放側を上に向けたカップ形の断面形状に形成された長尺状の部材となっている。フロアクロス１６５およびフロアメンバ１６６の互いが交差する交差部１８０は、断面カップ形に形成された長尺状の部材同士を平面上で繋げた形状となっている。

図１７は、図１６で説明した交差部１８０を車幅方向に切断した車両下部を示す断面図である。図１７では、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。図１７に示すようにフロアクロス１６５およびフロアメンバ１６６は、フロアパネル７３の下面に固定されている。交差部１８０には、電池パック１６８を固定するための取付孔１８２が形成されている。ケース１８３は、バッテリモジュール１７０〜１７３が固定される底部１８４とバッテリモジュール１７０〜１７３を覆う蓋部１８５を有する。蓋部１８５には、突条部１８１に合わせて一段窪ませた凹条部１８６が形成されている。底部１８４には、電池クロス１８８が取り付けられている。電池クロス１８８は、開放側を下に向けたハット形の断面形状に形成された長尺状の部材となっており、長手方向の一部に第１凸部１８７が形成されている。また、電池クロス１８８は、ケース１８３の内部で車両１６７の前後方向に延設されており、両端がケース１８３の内壁に固定されている。電池パック１６８は、取付孔１８２、凹条部１８６に設けた取付孔１８９、および第１凸部１８７に設けた取付孔１９０を通して固定具、例えばボルト１９１およびウェルドナット１９２によりフロアクロス１６５およびフロアメンバ１６６に固定される。底部１８４には、図１２で説明したと同じまたは同様な構成の開口部９０およびグロメット９１が設けられている。なお、図１５ないし図１７で説明した実施例では、フロアクロス１６５とフロアメンバ１６６とを１本ずつ設けているが、フロアクロスおよびフロアメンバをそれぞれ複数設けてよい。また、フロアクロスを設ける数とフロアメンバを設ける数とを同じ数にする必要はなく、異なる数にしてよい。

図１８は、図１４で説明した実施例と比べて電池パック１９５のサイズを小さくした実施例を示す底面図である。図１８では、矢印ＲＨ方向が車幅方向のうちの右方向を、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向をそれぞれ示す。図１８に示すように車両１９６の下部構造は、一対のサイドシル２９，３０、フロントクロス３３、リヤクロス３４、第１フロアメンバ１４２および第２フロアメンバ１４３を有する。一対のサイドシル２９，３０との間には、車両前後方向に延びた第１フロアメンバ１４２および第２フロアメンバ１４３が配置されている。第２サイドシル３０と第２フロアメンバ１４３との間には、電池パック１９５が配置されている。電池パック１９５は、第２サイドシル３０に対して、例えば固定位置１６０，１６１で、また第２フロアメンバ１４３に対しては、例えば固定位置１９８，１９９で固定具、例えばボルトによりぞれぞれ固定される。電池パック１９５は、車幅方向の長さ（幅）が図１４で説明したものと比べて短くなっている。このため、車両１９６の下部は、第１サイドシル２９と第２フロアメンバ１４３との間、例えば車幅方向における左側に、車両１９６の前後方向に沿って空間部１９７を有する構造となる。例えば車両１９６がハイブリッド車両の場合には、フロントに設けた内燃機関から空間部１９７を通して排気管をリヤ側に向けて延設することができる。ハイブリッド車両としては、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と充放電可能なバッテリモジュールに蓄積された電力により駆動するモータとを動力源とするものであればいずれでもよい。なお、図１８では、図１４で説明したと同じまたは同様な部材には同符号を付与してここでは詳しい説明を省略する。第１フロアメンバ１４２および第２フロアメンバ１４３は、第１リインフォースの一例である。

図１９は、図１８で説明した実施例と比べて３本のフロアクロス２００，２０１，２０２を加えた実施例を示す底面図である。図１９では、矢印ＲＨ方向が車幅方向のうちの右方向を、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向をそれぞれ示す。図１９に示すように車両２０３の下部構造は、一対のサイドシル２９，３０、フロントクロス３３、リヤクロス３４、第１フロアメンバ１４２、第２フロアメンバ１４３、第１フロアクロス２００、第２フロアクロス２０１および第３フロアクロス２０２を有する。電池パック２０４は、第１サイドシル２９、第１フロアメンバ１４２、第１フロアクロス２００およびリヤクロス３４で囲まれた範囲に、第２フロアメンバ１４３、第２フロアクロス２０１および第３フロアクロス２０２を跨ぐように配置されている。例えば車両２０３の下部には、第２サイドシル３０と第１フロアメンバ１４２との間、例えば車幅方向における右方に、車両２０３の前後方向に沿って空間部２０５が作られている。このため、例えば車両２０３をハイブリッド車両とする場合には、フロントに設けた内燃機関から空間部２０５を通して排気管をリヤ側に向けて延設することができる。なお、第１フロアメンバ１４２、第２フロアメンバ１４３、第１フロアクロス２００、第２フロアクロス２０１および第３フロアクロス２０２は、第１リインフォースの一例である。

以上、上記各実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。例えば、一対のサイドシル２９，３０の間で車両の前後方向に延設されるフロアクロス、あるいは車幅方向に延設されるフロアメンバのうちの少なくとも一方を使用してよい。この場合に、フロアクロスあるいはフロアメンバの個数は１個以上であればいずれの個数でよい。また、両者の数は同じにする必要はなく、異なる数としてよい。さらに、フロアクロスおよびフロアメンバの両方を使用してよい。この場合も、フロアクロスあるいはフロアメンバの数を同じにする必要はなく、異なる数としてよい。

本発明の車両としては、電気自動車の車両として説明しているが、これに限らず、例えば図１８で説明したハイブリッド車両や外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド車両としてよい。また、上記各実施例で説明した電気自動車では、単一のモータ１４の駆動力を走行力として使用しているが、これに限らず、モータを全車輪近くに複数搭載し、複数のモータで直接各車輪を駆動するインホイールモータの構成を使用してよい。この場合には、フロントおよびリヤに配置された全輪、例えば４輪にモータを個別に組み込む構成としてよいし、またフロントまたはリヤのいずれか一方の複数輪、例えば２輪にモータを個別に組み込む構成としてよい。

上記各実施例では、電池パックをフロアクロス、フロアメンバ、および一対のサイドシルに対して固定する固定具としては、例えばボルトとして説明しているが、本発明ではこれに限らず、例えばリベット、溶着および接着を含んでよい。

１０，１０８，１４４，１６７，１９６，２０３…車両、 １６，１０９，１４５，１６８，１９５，２０４…電池パック、 １７〜２６，１１０〜１１３，１４６〜１５４，１７０〜１７３…バッテリモジュール、 ２８…ケース、 ２９，３０…サイドシル、 ３１，３２，１００，１６５，２００〜２０２…フロアクロス、 ４５…第１エンドプレート、 ４６…第２エンドプレート、 ４７…第１テンションプレート、 ４８…第２テンションプレート、 ４９…電池スタック、 ５０…単セル、 ７３，１０１，１２０…フロアパネル、 ７７，１０４，１２６，１８８…電池クロス、 ８０，１２４，１８６…凹条部、 ８１，１０３，１２２，１８１…突条部、 １０７，１４２，１４３，１６６…フロアメンバ。

Claims (10)

1. 車幅方向の間隔を空けて、かつ車両の前後方向に延ばして配置された一対の骨格部材と、前記一対の骨格部材の間に配置された電池パックとを備えた車両のバッテリ搭載構造において、
   前記一対の骨格部材に掛け渡して設けられたフロアパネルと、
   前記フロアパネルの下面に下側に突出した突条部として設けられた第１リインフォースとを更に備え、
   前記電池パックは、前記フロアパネルの下側に配置されるとともに、前記電池パックには前記突条部を入り込まれるように窪んで形成された凹条部を有することを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
2. 請求項１記載の車両のバッテリ搭載構造において、
   前記電池パックは、単セルを一方向に積層して一体化した積層体が前記凹条部を挟む両側に配置されていることを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
3. 請求項１または２に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
   前記第１リインフォースは、前記一対の骨格部材の間に前記車幅方向に延ばして設けられたフロアクロス、または前記一対の骨格部材の間に前記車両の前後方向に延ばして設けられたフロアメンバの少なくとも一方を含むことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
4. 請求項３に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
   前記フロアクロスまたは前記フロアメンバは、前記車両の前後方向または前記車幅方向に間隔を空けて複数配置されており、
   前記電池パックは、複数の前記フロアクロスのうちの少なくとも一つ、または複数の前記フロアメンバのうちの少なくとも一つを跨ぐように配置されていることを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
   前記第１リインフォースは、前記フロアパネルに一体的に形成されていることを特徴する車両のバッテリ搭載構造。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
   前記電池パックの外装体の内部に、前記凹条部に沿って延ばして設けられた第２リインフォースと、
   前記第２リインフォース、前記凹条部および前記第１リインフォースの一部を固定する固定具とを備えることを特徴する車両のバッテリ搭載構造。
7. 請求項６に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
   前記第２リインフォースは、前記外装体に一体的に形成されていることを特徴する車両のバッテリ搭載構造。
8. 請求項２および請求項２に従属する請求項３ないし７のいずれか一項に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
   前記単セルは、固体電解質を有しており、
   前記電池パックは、前記単セルの積層方向を前記車幅方向に合わせた姿勢で前記一対の骨格部材に固定されていることを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
9. 請求項８に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
   前記電池パックは、前記単セルの積層方向の両端に配置されて前記一体化された単セルを挟持する一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレートを連結するとともに前記一対のエンドプレートによって挟持された前記積層体を前記積層方向に拘束する拘束部材とを含むバッテリモジュールを有することを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
10. 請求項８または９に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
    前記電池パックを前記一対の骨格部材の間に配置した状態で前記電池パックの外装体のうちの前記車幅方向の端面と前記骨格部材の前記車幅方向での内側面とが互いに平行に対向していることを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。

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