JP2017196960A - Battery mounting structure of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両のバッテリ搭載構造に関し、特に、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 battery mounting structure of a vehicle, and more particularly to a structure for mounting a battery that stores and discharges electric power for traveling of the vehicle.
フロアパネルの下側に複数のバッテリを配置した構造が特許文献1に記載されている。特許文献1に開示された構造では、フロアパネルの両側に車両の前後方向に延びるサイドシルがそれぞれ設けられている。それらのサイドシルの間に、複数のバッテリを垂直方向に積層した複数の第1のバッテリユニットと、複数のバッテリを車両横断方向に積層した第2のバッテリユニットとが設けられている。それらの第1のバッテリユニットは、車両の左右方向および前後方向に、予め定めた間隔をあけて並んで配置されている。
特許文献1に記載された構成では、一方のサイドシルに側面衝突などが発生した場合には、一方のサイドシル側に配置されている第1のバッテリユニットが衝撃力を受け、その衝撃力の作用線方向に並んでいる他の第1のバッテリユニットを介して、側面衝突が発生した箇所とは反対側の他方のサイドシルの一部に衝撃力が伝達される。すなわち、上述した作用線方向に並んでいる一方のサイドシル、各バッテリユニット、他方のサイドシルが衝突に伴う荷重を伝達することになるため、前記伝達する荷重が大きい場合には、それら一方のサイドシル、各バッテリユニット、他方のサイドシルに補強を行って前記伝達する荷重に対するそれらの剛性を高くする必要が生じる。
In the configuration described in
この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、荷重を分散して伝達させることの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 an object of the present invention is to provide a vehicle battery mounting structure capable of distributing and transmitting a load.
上記の目的を達成するために、この発明は、車両の左右両側に前記車両の前後方向に延びる骨格部材が設けられるとともに、前記車両の下側に、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するバッテリパックが取り付けられた、車両のバッテリ搭載構造において、前記車両の左右両側に設けられた前記骨格部材の間に前記バッテリパックが配置され、前記バッテリパックの内部で前記車両の左右方向と前記車両の前後方向とに予め定めた間隔をあけて複数の前記積層体が並んで配置され、前記車両の左右方向と前記車両の前後方向とに並んで配置された複数の前記積層体の間に形成された十字形状の隙間に詰め部材が配置され、前記詰め部材は十字形状となっていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a skeleton member extending in the front-rear direction of the vehicle is provided on both left and right sides of the vehicle, and a plurality of single cells are stacked in one direction on the lower side of the vehicle. In a battery mounting structure for a vehicle to which a battery pack having an integrated laminated body is attached, the battery pack is disposed between the skeleton members provided on the left and right sides of the vehicle, and the battery pack is disposed inside the battery pack. A plurality of the stacked bodies are arranged side by side with a predetermined interval in the left-right direction of the vehicle and the front-rear direction of the vehicle, and a plurality of layers arranged side by side in the left-right direction of the vehicle and the front-rear direction of the vehicle A stuffing member is disposed in a cross-shaped gap formed between the laminated bodies, and the stuffing member has a cross shape.
この発明によれば、バッテリパックの内部で車両の左右方向および前後方向に並んで配置された積層体の間に十字形状の隙間が形成されており、その隙間が十字形状の詰め部材によって詰められている。上述したバッテリパックは車両の左右両側に配置された骨格部材の間に設けられている。そのため、例えば、一方の骨格部材に側面衝突などが発生していずれかの積層体が衝撃力を受けると、十字形状の詰め部材を介して前記衝撃力の作用線方向に並んでいる複数の積層体に衝撃力を分散して伝達できる。その結果、各積層体が伝達する荷重は小さくなる。そして、各積層体を介して側面衝突が発生した一方の骨格部材とは反対側の他方の骨格部材における広い範囲に前記衝突に伴う荷重が伝達される。そのため、他方の骨格部材における一部に荷重が集中することを抑制でき、他方の骨格部材における前記荷重が伝達される複数箇所における変形量すなわち衝突ストロークを小さくできる。それらの結果、バッテリパックの全体で衝突荷重を受けるため、バッテリパックの全体として耐衝撃強度を向上できるとともに、上述した衝突ストロークを小さくできる。なお、上述した隙間に詰め部材が配置されているので、車両の走行に伴う振動によって各積層体が移動することを抑制できる。 According to the present invention, the cross-shaped gap is formed between the stacked bodies arranged in the left-right direction and the front-rear direction of the vehicle inside the battery pack, and the gap is packed by the cross-shaped packing member. ing. The battery pack described above is provided between the skeleton members disposed on the left and right sides of the vehicle. Therefore, for example, when a side collision or the like occurs in one skeleton member and any of the stacked bodies receives an impact force, a plurality of stacks arranged in the direction of the line of action of the impact force via a cross-shaped packing member Distribute and transmit impact force to the body. As a result, the load transmitted by each laminate is reduced. And the load accompanying the said collision is transmitted to the wide range in the other skeleton member on the opposite side to the one skeleton member in which the side collision has occurred through each laminate. Therefore, it is possible to suppress the load from being concentrated on a part of the other skeleton member, and to reduce the deformation amount, that is, the collision stroke, at a plurality of locations where the load is transmitted to the other skeleton member. As a result, since the entire battery pack receives a collision load, the impact resistance strength of the battery pack as a whole can be improved, and the above-described collision stroke can be reduced. In addition, since the stuffing member is arrange | positioned in the clearance gap mentioned above, it can suppress that each laminated body moves by the vibration accompanying driving | running | working of a vehicle.
図1は、この発明が適用される車両1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している。図1に示すように車両1は、例えばフロントコンパートメント2に走行装置3および走行用コントローラ4を搭載している。走行装置3は、車両1が走行するための駆動力を出力する装置であり、エンジンやモータなどの動力装置および変速機などの動力伝達装置を備えている。また、走行用コントローラ4は、エンジンの燃料噴射量や点火時期あるいはスロットル開度などを制御するコントローラ、モータの電流や回転数などを制御するインバータやコンバータなどの制御機器およびその制御機器に制御信号を出力するコントローラを備えている。
FIG. 1 is a bottom view showing an example of a lower structure of a
車両1は、車幅方向の両側に、車両1の前後方向に延びた一対のサイドシル(ロッカと称されることもある。)5を備えている。これらのサイドシル5の間の部分を覆った状態に図示しないフロアパネルが設けられている。また、車両1の前後方向でサイドシル5のほぼ中央部を挟んだ前後両側に一対のフロアクロスリーンフォースメント(以下、単にフロアクロスと記す)6が所定の間隔をあけて互いに平行に配置されている。フロアクロス6は車両1の車幅方向に向けて配置された補強部材であり、押し出し成形もしくはプレス成形されたハット形断面(もしくはカップ形断面)をなしている。そして、その開口端側をフロアパネルに密着させて閉じた状態にフロアパネルの下面に取り付けられ、さらに長手方向の両端部がサイドシル5に固定されている。これらのフロアクロス6の間隔は、車両1の前後方向における後述するバッテリモジュールの幅より幾分大きい間隔である。フロアクロス6同士の間にバッテリモジュールを配置するためである。
The
また車両1の下部に、走行のための動力源となるバッテリパック7が搭載されている。バッテリパック7は、ここに示す例では、一対のサイドシル5の間であってフロアパネルの下面側に配置されている。バッテリパック7は、複数の単セルを積層してバッテリモジュール8とし、複数のバッテリモジュール8を直方体状のケース9に収納し、かつ、それらのバッテリモジュール8を直列もしくは並列に適宜に接続するとともに電力を外部に取り出すことができるように構成されている。図1に示す例では、10個のバッテリモジュール8が、車両1の左右方向および前後方向のそれぞれに所定の間隔をあけて互いに平行に、かつ前後方向で5行、幅方向で2列のマトリックス状に配列されている。なお、ケース9に各バッテリモジュール8は固定されている。
A battery pack 7 serving as a power source for traveling is mounted on the lower part of the
図1に示す例では、車両1の左右方向でのケース9の中央部に、車両1の前後方向に連続する第1スペース10が1つ形成されている。その第1スペース10に直交していて車両1の左右方向に連続する第2スペース11が各バッテリモジュール8の前後両側に形成されている。車両1の前後方向でのケース9の内壁面とこれに隣接して配置されているバッテリモジュール8との間には、所定の間隔があけられている。そのため、図1に示す例では、第2スペース11が6つ形成され、それらの第2スペース11と第1スペース10とが交叉している箇所(以下、単に交叉部と記す。)が6つ形成されている。上述した6つの第2スペース11のうち、上述した車両1の前後方向でのケース9の内壁面に沿って形成されている2つの第2スペース11と第1スペース10との交叉部はそれぞれ「T」型をなしており、それ以外の交叉部は十字形状をなしている。それらの交叉部に、各交叉部の形状に応じた形状の詰め部材が配置されている。それらの詰め部材によってケース9内における各バッテリモジュール8の移動が抑制され、また各バッテリモジュール8の間で荷重を伝達するように構成されている。その詰め部材については後述する。
In the example shown in FIG. 1, one
また、バッテリモジュール8毎に、バッテリECU12がそれぞれ設けられている。図1に示すように、バッテリモジュール8に対して車両1の前後方向で後側にバッテリモジュール8と互いに隣接して配置されている。バッテリECU12は図示しないハーネスを介してバッテリモジュール8に電気的に接続されている。バッテリECU12は、各単セルの電圧を測定し、測定した電圧に基づいて単セルの電圧の均等化を行う電圧均等化制御を実施する。
A
ここで、バッテリパック7を車体に取り付ける構造およびバッテリモジュール8の構造について説明する。バッテリパック7のケース9の上面のうちフロアクロス6に対向する部分は、フロアクロス6の形状に倣ってバッテリパック7の内側に窪んでいて図示しない凹溝部となっている。この凹溝部にフロアクロス6が配置される。この凹溝部が形成されている箇所は、車両1の前後方向において間隔をあけて配置されているバッテリモジュール8同士の間の部分である。そして、例えばフロアクロス6に固定してあるナットと、バッテリパック7の下面側から貫通させたボルトとによってフロアパネルの下面側にバッテリパック7が固定される。このようにボルトとナットとによる固定箇所13が、図1に示すように、フロアクロス6の長手方向(車幅方向)での中央部を挟んで所定の間隔をあけた両側の二箇所に設けられている。なお、ケース9の側端部に図示しないフランジ部を設け、そのフランジ部によってサイドシル5にバッテリパック7を固定してもよい。
Here, the structure for attaching the battery pack 7 to the vehicle body and the structure of the
図2は、バッテリモジュール8の一例を示す斜視図である。図2では、矢印FR方向が車両1の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している。図2に示すようにバッテリモジュール8は、平板形状の複数の単セル14を積層したバッテリスタック15と、そのバッテリスタック15の積層方向での両端部に配置された一対のエンドプレート16と、バッテリスタック15を上下両側から挟みかつ長手方向の両端部がエンドプレート16にそれぞれボルト17によって連結された一対のテンションプレート18とを備えている。単セル14は固体電解質を使用したいわゆる全固体電池であって、ボルト17を締め込むことにより前記一対のエンドプレート16によって強固に密着させられている。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the
図3は、上述した十字形状の詰め部材の一例を示す斜視図である。図3では、矢印RR方向が車両1の前後方向のうちの後方向を、矢印RH方向が車幅方向のうちの右方向をそれぞれ示している。第1スペース10と第2スペース11とが十字形状に交叉している箇所に、図3に示すように、十字形状の第1詰め部材19が配置されている。その第1詰め部材19の厚さもしくは高さは、各バッテリモジュール8の高さとほぼ同じか若干高く設定されている。その第1詰め部材19は、第1スペース10に配置されていて第1スペース10の幅とほぼ同じ幅の第1詰め部19Aと、第2スペース11に配置されていて第2スペース11の幅とほぼ同じ幅の第2詰め部19Bとを備え、第1詰め部19Aと第2詰め部19Bとがほぼ直交した十字形状に構成されている。そのため、第1詰め部19Aと第2詰め部19Bとによって4つの「L」型の角部19Cが形成されている。上述した十字形状の交叉部に第1詰め部材19を配置すると、それらの「L」型の角部19Cに車両1の左右方向での中央側に位置している各バッテリモジュール8の角部がそれぞれ配置される。こうすることにより、第1詰め部材19を挟んで車両1の左右方向および前後方向に配置されている4つのバッテリモジュール8が第1詰め部材19を介して互いに接続される。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of the cross-shaped filling member described above. In FIG. 3, the arrow RR direction indicates the rear direction in the front-rear direction of the
なお、第1スペース10と第2スペース11とが「T」型状に交叉している箇所には、図1に示すように、「T」型形状の第2詰め部材20が配置されている。その第2詰め部材20は、第1スペース10に配置されていて第1スペース10の幅とほぼ同じ幅の第1詰め部20Aと、ケース9の内壁面に沿う第2スペース11に配置されていてその第2スペース11の幅とほぼ同じ幅の第2詰め部20Bとを備え、それらの詰め部20A,20Bによって「T」型状の第2詰め部材20が形成され、これが上述した「T」型状の交叉部に配置されている。そのため、「T」型状の交叉部では、第2詰め部材20を挟んで車両1の左右方向に配置されている2つのバッテリモジュール8が第2詰め部材20を介して互いに接続されるとともに、それらのバッテリモジュール8が第2詰め部材20を介してケースに対して接続される。
As shown in FIG. 1, a “T” -shaped second stuffing
図4は、図3に示す第1詰め部材19の裏面を示す図である。図4では、矢印FR方向が車両1の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している。図4に示すように、第1詰め部材19の裏面すなわち車両1の上下方向で第1詰め部材19の下側に、第1詰め部材19の剛性を向上させるリブ19Dが複数設けられている。それらのリブ19Dは、各詰め部19A,19Bにおける各幅方向に亘って延びて形成されている。また、互いに隣接して配置されている角部19C同士の間、および、4つの角部19Cのうち2つの各角部19C同士を結ぶ対角線に沿ってそれぞれ形成されている。
FIG. 4 is a view showing the back surface of the first filling
次に、上述した実施形態の作用・効果について説明する。図5は、この発明の実施形態における荷重の伝達経路の一例を模式的に示す図である。一方のサイドシル5に側面衝突などが発生すると、一方のサイドシル5の一部に衝突に伴う大きな荷重Aが掛かる。一方のサイドシル5はある程度変形して衝撃力を緩和する。その衝突荷重Aは、一方のサイドシル5からバッテリパック7に伝達される。バッテリパック7のケース9を介してバッテリモジュール8に衝突荷重Aが伝達される。なお、一方のサイドシル5から衝突荷重Aが最初に伝達されたバッテリモジュール8を、以下の説明ではバッテリモジュール8Aと称する。そのバッテリモジュール8Aは、衝撃力によって車両1の左右方向に側面衝突が生じた箇所とは反対側に移動しようとする。しかしながら、そのバッテリモジュール8Aと、車両1の左右方向で隣接して配置されているバッテリモジュール8Bとの間には第1詰め部材19が配置されている。そのため、第1詰め部材19によって車両1の左右方向への移動は抑制される。
Next, functions and effects of the above-described embodiment will be described. FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a load transmission path in the embodiment of the present invention. When a side collision or the like occurs on one
バッテリモジュール8Aに伝達された衝突荷重Aは、バッテリモジュール8Aに第1詰め部材19を介して接触しており、かつ、衝突荷重Aの作用線方向に配置されている3つのバッテリモジュール8B,8C,8Dに分散して伝達される。すなわち、上述したバッテリモジュール8Bと、車両1の前後方向でバッテリモジュール8Bの前後に配置されていて第1詰め部材19を介してバッテリモジュール8Aに接続されているバッテリモジュール8C,8Dとに分散して伝達される。図5に、各バッテリモジュール8B,8C,8Dで伝達する衝突荷重を符号Bで記載してある。複数のバッテリモジュール8A,8B,8C,8Dが伝達する衝突荷重Bは衝突荷重Aに比較して小さく、それらのバッテリモジュール8A,8B,8C,8Dを介して側面衝突が生じた箇所とは反対側の他方のサイドシル5における広い範囲に衝突荷重Bが伝達される。そのため、他方のサイドシル5における一部に衝突荷重Aが集中することを抑制できる。また他方のサイドシル5における広い範囲に衝突荷重Bが伝達されるため、それらの衝突荷重Bが伝達される箇所における変形量すなわち衝突ストロークを小さくできる。それらの結果、バッテリパック7の全体として耐衝撃強度を向上できるとともに、衝突ストロークを小さくできる。また、補強を特には必要としないので、バッテリパック7の軽量化を図ることができる。なお、各バッテリモジュール8同士の間の隙間に詰め部材19,20が詰められているため、車両の走行に伴う振動によって各バッテリモジュール8が振動することを防止もしくは抑制できる。
The collision load A transmitted to the
図6は、この発明の実施形態における詰め部材の他の例を示す図である。ここに示す例は、十字形状の第1詰め部材19にハーネスを通した例である。図6に示すように、第1詰め部材19における第1詰め部19Aの長さ方向に沿って貫通孔21が形成され、その貫通孔21に各バッテリモジュール8を直列もしくは並列に接続するハーネス22が通されている。このような構成であれば、第1詰め部材19が荷重の伝達のためのいわゆる強度部材であることにより、衝突時などに生じる大きい外力からハーネス22を保護することができる。
FIG. 6 is a view showing another example of the filling member in the embodiment of the present invention. The example shown here is an example in which a harness is passed through the first
図7は、ブラケットによって各バッテリモジュールを連結した一参考例である。図7に示す例におけるブラケット23は、矩形状のプレートであって、十字形状の交叉部に対応して設けられている。そのブラケット23の角部のそれぞれに、前記ブラケット23の各角部に対応しているバッテリモジュール8の角部が例えばボルトとナットとによって固定されている。図7にはその固定箇所を符号24で記載してある。要は、十字形状の交叉部を中心として車両1の左右方向および前後方向に互いに平行に配置されている4つのバッテリモジュール8がブラケット23を介して互いに接続されていればよい。なお、「T」型の交叉部においても、車両1の左右方向に互いに平行に配置されている2つのバッテリモジュール8同士がブラケット23を介して互いに接続されていればよい。このような構成であれば、ブラケット23を介して各バッテリモジュール8の間で前記衝突荷重Aを分散して伝達できるので、図1および図3に示す構成と同様の作用・効果を得ることができる。また、バッテリモジュール8同士の間のスペース10,11をブラケット23によって維持することができる。そのため、上述したスペース10,11に上述したハーネス22を配置して外力からハーネス22を保護することができる。
FIG. 7 is a reference example in which each battery module is connected by a bracket. The
図8は、車両1の左右方向に互いに隣接して配置されているエンドプレートによって各バッテリモジュールを連結した他の参考例である。図8に示す例では、車両1の左右方向で中央側に配置される各エンドプレート16は全体としてクランク状に形成されている。すなわち、単セル14に隣接して配置されていてボルト17が締め込まれる締結部16Aと、締結部16Aから離隔しており、かつ、締結部16Aと互いに平行な面を有するフランジ部16Bとを備えている。締結部16Aとフランジ部16Bとは一体に形成され、フランジ部16Bは車両1の前後方向に締結部16Aとずれている。そして、車両1の左右方向で中央側に配置される各エンドプレート16のフランジ部16B同士が互いに接触させられており、それらのフランジ部16Bが車両1の左右方向で互い隣接して配置されている締結部16Aによって挟み付けられている。このような構成であれば、上述した側面衝突が発生した場合には、互いに組み合わされているエンドプレート16を介して接続されている複数のバッテリモジュール8のそれぞれに対して衝突荷重Aが分散して伝達されるので、図1および図3に示す構成と同様の作用・効果を得ることができる。また、詰め部材19,20を設ける必要がなく、その分、部品点数を削減できる。
FIG. 8 is another reference example in which the battery modules are connected by end plates arranged adjacent to each other in the left-right direction of the
なお、この発明は上述した実施形態に限定されないのであって、この発明におけるバッテリモジュールの数は上述した実施形態で示した数に限らないのであり、必要に応じて適宜に変更することができる。さらに、バッテリは全固体電池以外の蓄電池であってもよい。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Comprising: The number of the battery modules in this invention is not restricted to the number shown by embodiment mentioned above, It can change suitably as needed. Further, the battery may be a storage battery other than the all solid state battery.
1…車両、 5…サイドシル(骨格部材)、 7…バッテリパック、 8…バッテリモジュール(積層体)、 10…第1スペース(予め定めた間隔)、 11…第2スペース(予め定めた間隔)、 14…単セル、 19…第1詰め部材(十字形状の詰め部材)。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記車両の左右両側に設けられた前記骨格部材の間に前記バッテリパックが配置され、
前記バッテリパックの内部で前記車両の左右方向と前記車両の前後方向とに予め定めた間隔をあけて複数の前記積層体が並んで配置され、
前記車両の左右方向と前記車両の前後方向とに並んで配置された複数の前記積層体の間に形成された十字形状の隙間に詰め部材が配置され、
前記詰め部材は十字形状となっている
ことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。 A skeleton member extending in the front-rear direction of the vehicle is provided on both left and right sides of the vehicle, and a battery pack having a laminated body in which a plurality of single cells are stacked in one direction and integrated is attached to the lower side of the vehicle. In the vehicle battery mounting structure,
The battery pack is disposed between the skeleton members provided on the left and right sides of the vehicle,
Inside the battery pack, a plurality of the stacked bodies are arranged side by side with a predetermined interval in the left-right direction of the vehicle and the front-rear direction of the vehicle,
A stuffing member is arranged in a cross-shaped gap formed between the plurality of stacked bodies arranged side by side in the left-right direction of the vehicle and the front-rear direction of the vehicle,
The battery mounting structure for a vehicle, wherein the filling member has a cross shape.
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CN114940055A (en) * | 2022-03-31 | 2022-08-26 | 比亚迪股份有限公司 | Vehicle with a steering wheel |
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