JP2017196941A - Battery mounting structure of vehicle - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a structure for mounting a battery on a vehicle, and more particularly to a structure for mounting a battery that stores and discharges electric power for driving the vehicle.
従来、強度部材である一対のサイドフレームの間に配置されたバッテリケースが衝撃荷重を受けてもバッテリの変形を低減することができる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、一対のサイドシルを車幅方向に延びるクロスフレームに互いに接続されて、一対のサイドフレームおよび一対のクロスフレームで囲まれる枠にバッテリケースを嵌合させて車両の剛性を確保している。バッテリケースは、サイドフレームおよびクロスフレームの下部に取り付けられる底板を有し、底板の上にバッテリを固定している。バッテリは、一対のサイドフレームからそれぞれ離間して配置されており、またクロスフレームに対しても離間して配置されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique is known that can reduce battery deformation even when a battery case disposed between a pair of side frames, which are strength members, receives an impact load (see, for example, Patent Document 1). In this type of technology, a pair of side sills are connected to a cross frame extending in the vehicle width direction, and a battery case is fitted into a frame surrounded by the pair of side frames and the pair of cross frames to ensure vehicle rigidity. ing. The battery case has a bottom plate attached to the lower part of the side frame and the cross frame, and fixes the battery on the bottom plate. The batteries are disposed separately from the pair of side frames, and are also disposed separately from the cross frame.
バッテリの変形を低減する技術では、バッテリが一対のサイドフレームおよびクロスフレームに対してそれぞれ離間して配置されているため、一対のサイドフレームおよびクロスフレームを含む骨格部材の補強を底板だけで受け持つ構成になっている。底板は、バッテリを搭載するための平板形状となっているため、車両の側面衝突時に入力される衝撃荷重により底板が変形するおそれがある。底板が変形すると、底板でそれ以上の衝撃荷重を受け持つことができないため、一対のサイドフレームおよびクロスフレームが変形するおそれがある。また、車両の剛性を確保するために、底板に補強が別途必要になる。補強を実施すると車体が重くなるおそれがある。 In the technology for reducing the deformation of the battery, since the battery is disposed separately from the pair of side frames and the cross frame, the structure in which the reinforcement of the skeleton member including the pair of side frames and the cross frame is received only by the bottom plate It has become. Since the bottom plate has a flat plate shape for mounting the battery, the bottom plate may be deformed by an impact load input at the time of a side collision of the vehicle. When the bottom plate is deformed, the bottom plate cannot take a further impact load, and thus the pair of side frames and the cross frame may be deformed. Moreover, in order to ensure the rigidity of the vehicle, the bottom plate needs to be additionally reinforced. If reinforcement is performed, the vehicle body may become heavy.
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、電池パックを骨格部材に取り付けても車両の剛性を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。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and it is an object of the present invention to provide a vehicle battery mounting structure capable of ensuring the rigidity of the vehicle even when the battery pack is attached to the skeleton member. Is.
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、複数の単セルを一方向に積層して一体化した積層体を有し、前記一対の骨格部材の間に配置された電池パックと、前記電池パックに対して前記車両の前方または後方に前記車幅方向に延びて配置され、両端が前記一対の骨格部材に接続されたクロスメンバとを備えた車両のバッテリ搭載構造において、前記積層体は、一対の電極の間に固体電解質を介在した単セルを複数積層した全固体電池となっており、前記積層体を前記一対の骨格部材にそれぞれ連結する第1の連結具と、前記積層体を前記クロスメンバに連結する第2の連結具とを備えたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a pair of skeleton members that are spaced apart in the vehicle width direction and extended in the front-rear direction of the vehicle, and a plurality of single cells laminated in one direction. A battery pack disposed between the pair of skeleton members, the battery pack extending in the vehicle width direction forward or rearward of the vehicle with respect to the battery pack, and both ends of the pair In the vehicle battery mounting structure including a cross member connected to the skeleton member, the laminate is an all-solid battery in which a plurality of single cells having a solid electrolyte interposed between a pair of electrodes are stacked. A first connector for connecting the laminate to the pair of skeleton members, and a second connector for connecting the laminate to the cross member, respectively.
本発明においては、電池パックを骨格部材に取り付けた状態にて剛性をもつバッテリモジュールを一対の骨格部材およびクロスメンバに連結しているため、別に補強材を使用しないで車両の剛性を確保することができる。 In the present invention, since the battery module having rigidity with the battery pack attached to the skeleton member is connected to the pair of skeleton members and the cross member, the rigidity of the vehicle is ensured without using a separate reinforcing material. Can do.
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、例えば車両10のリヤ側にコンバータ12、インバータ13、モータ14、動力伝達機構15および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、バッテリモジュール17と、直方体をなすケース18とを有する。バッテリモジュール17は、一対の電極の間に介在された固体電解質を有する単セルを一方向に積層した全固体電池となっている。バッテリモジュール17は、単セルの積層方向を車幅方向に合わせた姿勢でケース18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から出力される電圧を昇圧するとともに、バッテリモジュール17から出力される電圧の変動を吸収して安定した電圧をインバータ13に供給する。インバータ13は、バッテリモジュール17から出力される直流電流を交流電流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となっている後輪19に伝達する。
Embodiments will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a bottom view showing an example of a lower structure of a
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20および第2サイドシル21(一対のサイドシル(ロッカ)20,21)を備えている。また、一対のサイドシル20,21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22の両端が固定されている。また、一対のサイドシル20,21は、車両10の後方に、車幅方向に延設されたリヤクロス23の両端が固定されている。リヤクロス23には、車両10の前後方向のうちの後方に延ばして配置された第1リヤサイドメンバ25および第2リヤサイドメンバ26(一対のリヤサイドメンバ25,26)が接続されている。一対のリヤサイドメンバ25,26は、車幅方向に間隔を空けて配置されており、また一対のリヤサイドメンバ25,26の間には、リヤクロス23に対して後方に間隔を空けて配置されたクロスメンバ27が車幅方向に延設されている。クロスメンバ27は、両端が一対のリヤサイドメンバ25,26にそれぞれ接続されている。なお、一対のリヤサイドメンバ25,26は、車両10の前後方向に平行でなくてよい。
The
図2は、電池パック16の取付構成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に示すように電池パック16は、ケース18にバッテリモジュール17を収容する。バッテリモジュール17には、一端がケース18を貫通して突出された第1連結板30、第2連結板31、第3連結板32および第4連結板33を有する。第1連結板30〜第4連結板33は、一端が一対のリヤサイドメンバ25,26およびクロスメンバ27に固定されている。バッテリモジュール17は、車両10の側面衝突時に一対のリヤサイドメンバ25,26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。これによりバッテリモジュール17は、一対のリヤサイドメンバ25,26の車両上下方向への変形、および車幅方向への変形を抑制する。さらに、バッテリモジュール17は、衝撃荷重を伝達する経路を一対のリヤサイドメンバ25,26の間に作るため、車両10の後面衝突時に、例えば第2リヤサイドメンバ26に入力される衝撃荷重Aを同図に示す矢印B方向と、矢印C方向から矢印D方向との経路に分散させることができる。なお、一対のリヤサイドメンバ25,26は、一対の骨格部材の一例である。また、第1連結板30および第2連結板31などは、第1の連結具の一例である。さらに第3連結板32および第4連結板33などは、第2の連結具の一例である。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the mounting configuration of the
図3は、バッテリモジュール17の一例を示す斜視図である。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に示すようにバッテリモジュール17は、第1エンドプレート35、第2エンドプレート36、第1テンションプレート37、第2テンションプレート38および電池スタック39を備えている。電池スタック39は、複数の単セル40(40−1,40−2・・・40−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。なお、電池スタック39は積層体の一例である。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of the
単セル40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40は、配線部材、例えばケーブル(図示なし)により互いが電気的に接続されている。バッテリモジュール17は、複数の単セル40を直列に接続して構成されており、単セル40の数に応じた電圧を、外部に露呈された一対の電極端子を通じて出力する。バッテリモジュール17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(図1参照)。
The
第1エンドプレート35および第2エンドプレート36は、電池スタック39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37は、電池スタック39の上側で第1エンドプレート35および第2エンドプレート36の間に、固定具、例えば複数のボルト41およびボルト42により固定される。第2テンションプレート38は、電池スタック39の下側で、第1エンドプレート35および第2エンドプレート36の間に、固定具、例えば複数のボルト41およびボルト42により固定される。第1エンドプレート35、第2エンドプレート36、第1テンションプレート37および第2テンションプレート38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39は、ボルト41およびボルト42の締め付けによって第1エンドプレート35および第2エンドプレート36の間で積層方向に拘束される。
The
バッテリモジュール17は、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40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。この実施例では、第1連結板30および第2連結板31がL字形に形成されている。第1連結板30の一端43は、第1エンドプレート35および第2テンションプレート38の間に挟持されている。第2連結板31の一端44は、第2エンドプレート36および第2テンションプレート38の間に挟持されている。第1連結板30および第2連結板31は、図2で説明したように他端45,46が第1リヤサイドメンバ25および第2リヤサイドメンバ26にそれぞれ固定される。第2テンションプレート38には、L字形をした第3連結板32および第4連結板33の一端47,48が、例えばボルトにより固定されている。第3連結板32および第4連結板33の他端49,50は、車両10の前方に向けて突出しており、図2で説明したようにクロスメンバ27に、例えばボルトにより固定される。
The
図4は、電池パック16および第1リヤサイドメンバ25の取付構成の一例を示す断面図である。図4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4に示すようにケース18は、バッテリモジュール17が配置される底部51、およびバッテリモジュール17の側面および上面を覆う蓋部52を有する。蓋部52の上面および底部51の下面は、フラットになっている。第1リヤサイドメンバ25は、例えば開放側を上に向けたカップ形をした断面形状となっており、開放側の車幅方向の左方(内側)に向けて折り曲げられたフランジ部53を有する。フランジ部53には、底部51が、例えば溶接または接着により固定されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the mounting configuration of the
蓋部52には、開口縁54から第1リヤサイドメンバ25に向けて突出するフランジ55が一体的に形成されている。底部51には、フランジ55に重なるように延設された延長部56が一体的に形成されている。フランジ55および延長部56の間には、第2連結板31他端46が挟持される。フランジ55、他端46および延長部56は、第1リヤサイドメンバ25に、例えばボルト57により固定される。この実施例では、バッテリモジュール17および第1リヤサイドメンバ25が間接的に連結される。なお、車幅方向の右側の第2リヤサイドメンバ26および電池パック16の取付構成は、図示していないが図4で説明した第1リヤサイドメンバ25および電池パック16の取付構成と同じまたは同様な構成になっている。
A
上記実施例では、第1連結板30〜第4連結板33をL字形の金具として説明しているが、本発明ではこれに限らない。例えば図5に示すように第1リヤサイドメンバ25に連結するための第1連結部58,59を第1エンドプレート35に一体に形成してよい。また、図4で説明した実施例では、第2連結板31を第1リヤサイドメンバ25にケース18を介して間接的に連結しているが、第2連結板31を第1リヤサイドメンバ25に直接的に連結してよい。この場合には、第1連結板30および第2連結板31の他端45,46をケース18から突出させて一対のリヤサイドメンバ25,26に直接的に固定すればよい。この場合には、第1連結板30および第2連結板31と一対のリヤサイドメンバ25,26の固定とは別に、ケース18を一対のリヤサイドメンバ25,26に固定してよい。また、バッテリモジュール17をケース18の、例えば底部51に固定する場合には、ケース18と一対のリヤサイドメンバ25,26との固定を省略してよい。
In the said Example, although the 1st connection board 30-the
図5は、図4で説明した第1連結板30の変形例を示す斜視図である。図5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、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5に示すように第1連結部58,59の他端60,61は、ケース18に対して、例えばボルトにより固定される。ケース18は、図4で説明したように第1リヤサイドメンバ25に固定される。なお、車幅方向の右側に配置された第2エンドプレート36には、図5で説明したと同じまたは同様な構成の第2連結部が一体に形成される。また、図5は、図3で説明したと同じまたは同様な構成の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。
FIG. 5 is a perspective view showing a modification of the first connecting
図6は、第2クロスメンバ63を配置した車両64の一例を示す底面図である。図6では、矢印LH方向が車幅方向うちの左方向を、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6に示すように第2クロスメンバ63は、電池パック16に対して車両64の後方に車幅方向に延ばして配置され、両端が一対のリヤサイドメンバ25,26にそれぞれ固定されている。バッテリモジュール17には、第5連結板65および第6連結板66の一端67,68が固定されており、第5連結板65および第6連結板66の他端69,70は、ケース18を貫通して第2クロスメンバ63に、例えばボルトにより固定されている。なお、第5連結板65および第6連結板66などは、連結具の一例である。また図6では、図2で説明したクロスメンバ27を第1クロスメンバ27として記載している。また、図5は、図1で説明したと同じまたは同様な構成の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。
FIG. 6 is a bottom view showing an example of the
図7は、フロアパネル71が第1リヤサイドメンバ25に掛け渡された車両72の一例を示す断面図である。図7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7に示すように第1リヤサイドメンバ25には、フランジ部53にフロアパネル71の一端73が、例えば溶接により固定されている。フロアパネル71の下には、電池パック16が配置されている。電池パック16は、蓋部52の上面がフラットになっている。このような構成の場合には、蓋部52に設けたフランジ55、第2連結板31に設けた他端46および底部51に設けた延長部56が第1リヤサイドメンバ25に、例えばボルト57により直接的に固定されている。なお、車幅方向の右側に配置した第2リヤサイドメンバ26と電池パック16との取付構成も図7で説明したと同じまたは同様な構成になっている。また、図7では、図4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。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the
図8は、バッテリモジュール17をサスペンションタワー75,76に固定した実施例を示す斜視図である。図8では、矢印LH方向が車幅方向うちの左方向を、矢印FR方向が車両前後方向のうちの前方向を、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8に示すように一対のリヤサイドメンバ25,26には、ショックアブソーバを支持するためのサスペンションタワー75,76がそれぞれ設けられている。サスペンションタワー75,76は、一部に取付部77,78をそれぞれ有する。各取付部77,78には、単セル40の積層方向を車幅方向に合わせた姿勢でバッテリモジュール17がサスペンションタワー75,76に直接的または間接的に固定される。なお、図8では、図面の煩雑化を防ぐためにクロスメンバ27、第3連結板32および第4連結板33を省略している。
FIG. 8 is a perspective view showing an embodiment in which the
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。例えば上記各実施例で説明したバッテリモジュール17の個数は複数であってよい。また、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に直接に接続してよい。さらに、駆動輪が前輪となるようにコンバータ12、インバータ13、モータ14および動力伝達機構15をフロント側に配置してよい。さらにまたモータ14および動力伝達機構15をフロント側およびリヤ側にそれぞれ配置して四輪駆動としてよい。さらにまた、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。また、上記各実施例では、電気自動車の車両として説明しているが、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。
The present invention has been described based on the above-described embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the number of
上記各実施例では、一対の骨格部材を一対のリヤサイドメンバ5,26として説明しているが、本発明の一対の骨格部材としては、例えば一対のサイドシル20,21やフロントに配置される一対のフロントサイドメンバとしてよい。また、バッテリモジュール17の剛性を維持 単セルを車両の前後方向に積層した積層群を車幅方向に並べた形態としてよい。さらに、クロスメンバ27を省略してバッテリモジュール17を一対のリヤサイドメンバ25,26のみに連結してよい。
In each of the above-described embodiments, the pair of skeleton members are described as the pair of
10,64,72…車両、 16…電池パック、 17…バッテリモジュール、 25…第1リヤサイドメンバ、 26…第2リヤサイドメンバ、 27…クロスメンバ、 30〜34…第1連結板〜第4連結板、 65…第5連結板、 66…第6連結板。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記積層体は、一対の電極の間に固体電解質を介在した単セルを複数積層した全固体電池となっており、
前記積層体を前記一対の骨格部材にそれぞれ連結する第1の連結具と、
前記積層体を前記クロスメンバに連結する第2の連結具とを備えたことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。 A pair of skeletal members spaced apart in the vehicle width direction and extending in the front-rear direction of the vehicle; and a laminated body in which a plurality of single cells are laminated and integrated in one direction, the pair of skeleton members A battery pack disposed between the battery pack and a cross member that extends in the vehicle width direction forward or rearward of the vehicle with respect to the battery pack and has both ends connected to the pair of frame members. In the vehicle battery mounting structure,
The laminate is an all-solid battery in which a plurality of single cells with a solid electrolyte interposed between a pair of electrodes are laminated,
A first connector for connecting the laminate to the pair of skeleton members,
A battery mounting structure for a vehicle, comprising: a second connector for connecting the laminate to the cross member.
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