JP2017197018A - 車両のバッテリ搭載構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】ケーブルの損傷を抑制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1の左右両側に車両1の前後方向に延びる骨格部材11が設けられ、車両1の下側に、複数の単セル16を一方向に積層して一体化した積層体7を有するバッテリパック6が取り付けられた、車両1のバッテリ搭載構造において、車両1の左右両側に設けられた骨格部材11の間にバッテリパック6が配置され、バッテリパック6は、車体を支持する装置の一部を構成するフロントサスペンションメンバ10に対して車両1の前後方向で後方側に並んで配置され、バッテリパック6の内部に、積層体7に電気的に接続されたケーブル24が収容されている。【選択図】図3
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。
フロアパネルの下側に、複数のバッテリが収容されたバッテリアセンブリを配置した構造が特許文献1に記載されている。そのバッテリアセンブリは矩形のバッテリ搭載フレームを備え、バッテリ搭載フレームの内側に複数のバッテリを積層したバッテリユニットが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。複数のバッテリユニットの間の隙間のうち車両横断方向での中央部の隙間に、各バッテリユニットを電気的に接続するハーネスが配置されている。そのハーネスは上述したバッテリ搭載フレームから車両の前後方向で前方向に延び出ている。
車両の前後に、車体に車輪を支持するサスペンション装置が設けられており、その装置は、車幅方向に延びるフロントサスペンションメンバを備えている。正面衝突時における衝撃力によって車両の前後方向で後方向にフロントサスペンションメンバが変位すると、特許文献1に記載された構成では、バッテリ搭載フレームから車両の前後方向で前方向にハーネスが延び出ているため、フロントサスペンションメンバとハーネスとが干渉してハーネスが損傷する可能性がある。
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、ケーブルの損傷を抑制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、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、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は、車体を支持する装置の一部を構成するフロントサスペンションメンバに対して前記車両の前後方向で後方側に並んで配置され、前記バッテリパックの内部に、前記積層体に電気的に接続されたケーブルが収容されていることを特徴とするものである。
この発明によれば、バッテリパックの内部にケーブルが収容されている。そのため、正面衝突が発生し、その衝撃力によってフロントサスペンションメンバが前後方向で後方向に移動したとしても、フロントサスペンションメンバとケーブルとが干渉してケーブルが損傷することを防止もしくは抑制できる。また、フロントサスペンションメンバとバッテリパックとが接触して、上述した正面衝突に伴う荷重をバッテリパックによって受けるため、車両の全体としての剛性や耐衝撃性を向上できる。
図1は、この発明の第1実施形態の車両の一例を示す底面図である。図1では、矢印FR方向が車両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。車両1は、車体前部に、車両1の前後方向に延びた一対のフロントサイドメンバ2を備えている。これらのフロントサイドメンバ2の間に対応する部分がフロントコンパートメント3となっている。このフロントコンパートメント3に走行装置4および走行用コントローラ5が搭載されている。走行装置4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5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。
また車両1の下部には、走行のための動力源となるバッテリパック6が搭載されている。バッテリパック6は、フロアパネルの上面側あるいは下面側のいずれに配置されていてもよく、以下の説明では、フロアパネルの下面側に設けられている例について説明する。バッテリパック6は、複数の単セルを積層してバッテリモジュール7とし、複数のバッテリモジュール7を直方体状のケース8に収納し、かつ、それらのバッテリモジュール7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、車両1の前後方向でのケース8の前端部が後述するダッシュクロス13とほぼ同じ位置に設けられており、車両1の前後方向でのケース8の後端部が後述するリヤクロスメンバ14とほぼ同じ位置に設けられている。そのケース8の内部に10個のバッテリモジュール7が、車幅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。車幅方向でのケース8の中央部に、車両1の前後方向に連続するスペース9が形成されている。そのスペース9に各バッテリモジュール7に電気的に接続された後述するワイヤーハーネスが配置されている。なお、ケース8に各バッテリモジュール7は固定されている。
フロントサイドメンバ2の下側に、車幅方向に延びるフロントサスペンションメンバ(以下、単にサスペンションメンバと記す。)10が設けられている。そのサスペンションメンバ10は、車体に前輪を取り付けるフロント側のサスペンション装置の一部を構成するものであり、車幅方向でのサスペンションメンバ10の両側に図示しないサスペンションアームを介して左右の前輪がそれぞれ取り付けられている。なお、図1に示す例では、図面を簡単にするため、後輪を取り付けるリヤ側のサスペンション装置を省略してある。
また、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。)11を備えている。これらのサイドシル11の間の部分を覆った状態に後述するフロアパネルが設けられている。車両1の前後方向でサイドシル11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)12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12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、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11に固定されている。これらのフロアクロス12の間隔は、車両1の前後方向における前述したバッテリモジュール7の幅より幾分大きい間隔である。フロアクロス12同士の間にバッテリモジュール7を配置するためである。
車両1の前後方向でサイドシル11の前端部は、車幅方向に延びるダッシュクロスメンバ(フロントクロスメンバと称されることもある。以下、ダッシュクロスと記す。)13によって連結されている。車両1の前後方向でサイドシル11の後端部は、車幅方向に延びるリヤクロスメンバ14によって連結されている。
ここで、バッテリパック6を車体に取り付ける構造およびバッテリモジュール7の構造について説明する。バッテリパック6のケース8の上面のうちフロアクロス12に対向する部分は、フロアクロス12の形状に倣ってバッテリパック6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12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7同士の間の部分である。そして、例えばフロアクロス12に固定してある図示しないナットと、バッテリパック6の下面側から貫通させた図示しない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6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15が、図1に示すように、フロアクロス12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。
図2は、バッテリモジュール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1の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7は、平板形状の複数の単セル16を積層したバッテリスタック17と、そのバッテリスタック17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18と、バッテリスタック17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18にそれぞれボルト19によって連結された一対のテンションプレート20とを備えている。単セル16は固体電解質を使用したいわゆる全固体電池であって、一対の電極の間に固体電解質が挟み付けられている。そして、上述したボルト19を締め込むことにより前記一対のエンドプレート18によって押圧されて一対の電極の間に強固に密着させられる。そして、単セル16の積層方向と車幅方向とを一致させた状態で、一対のサイドシル11の間にバッテリパック6が配置される。なお、バッテリモジュール7毎に、バッテリモジュール7と互いに隣接して図示しないバッテリECUがそれぞれ設けられている。バッテリECUは後述するワイヤーハーネスを介してバッテリモジュール7や走行用コントローラ5に電気的に接続されている。バッテリECU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。
図3は、図1のIII−III線に沿う断面図である。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UP方向が車両1の上下方向のうちの上方向をそれぞれ示している。なお、図3では、図面を簡単にするため、バッテリモジュール7を省略してある。バッテリパック6のケース8の前端部の上側にダッシュクロス13が設けられている。そのダッシュクロス13は、例えば押し出し成形によって構成された中空の部材であって、図3に示すように、矩形断面をなしている。そのダッシュクロス13に、車両1の前後方向でのフロアパネル21の前端部が固定されている。バッテリパック6は、そのケース8の上面がフロアパネル21の下面に対向した状態で固定されている。また、車両1の上下方向でダッシュクロス13の下面に、車両1の前後方向でのケース8の前端部における上面が対向している。ケース8の外周部のうち、車両1の上下方向でケース8の下部であって、その全周に亘ってケース8の内側に凹んだ環状凹部22が形成されている。この環状凹部22にケース8の補強部材であるバッテリリーンフォースメント(以下、バッテリRFと記す。)23が一体に設けられている。バッテリRF23は、図3に示す例では矩形状の断面をなしている。そのバッテリRF23は、環状凹部22の全周に亘って設けられるとともに、ケース8の外周側に僅かに突出している。図3に示す例では、車両1の上下方向で上から順にダッシュクロス13と、ケース8と、バッテリRF23とが並んで配置されている。また、車両1の前後方向でバッテリRF23の前方向に上述したサスペンションメンバ10が位置している。
各バッテリモジュール7にワイヤーハーネス24が電気的に接続されている。それらのワイヤーハーネス24は車両1の前後方向に延びる上述したスペース9に配置されている。各ワイヤーハーネス24は結線部25を介して互いに電気的に接続されている。その結線部25に図示しないコネクタを介して上述した走行装置4や走行用コントローラ5などが電気的に接続されるようになっている。上述した結線部25は、図3に示す例では、ケース8の外周面であって、車両1の上下方向でサスペンションメンバ10より上側に取り付けられている。また、車両1の前後方向で結線部25の前方側の端部は、図3に示す例では、ケース8の外周面とほぼ同じ位置となっており、ケース8より外側に突出していない。なお、ケース8の外周面より車両1の前後方向で後方側に結線部25が設けられていてもよい。結線部25は、要は、ケース8より外側に突出しないように構成されていればよい。
次に、上述した実施形態の作用・効果について説明する。正面衝突(前突と称されることもある。)が発生し、その衝撃力によって車両1の前後方向で後方向にサスペンションメンバ10が移動すると、サスペンションメンバ10とバッテリRF23との間の距離が短くなり、あるいは、サスペンションメンバ10とバッテリRF23とが接触する。上述した結線部25は、ケース8の外側に突出しておらず、また車両1の上下方向でサスペンションメンバ10より上側に設けられている。そのため、サスペンションメンバ10と結線部25とが干渉しにくく、その結果、サスペンションメンバ10と結線部25とが干渉することによる結線部25の損傷を回避もしくは抑制できる。なお、上述した実施形態では、車両1の前後方向でのダッシュクロス13とリヤクロスメンバ14との間に亘ってケース8が配置されている。つまり車両1の前後方向におけるケース8の長さは、車両1の前後方向におけるフロアパネル21の長さとほぼ同じに設定されている。フロアパネル21の下側の全面に亘ってバッテリパック6のケース8を配置できるため、バッテリモジュール7の搭載量を増大でき、航続距離を長くできる。
図4は、この発明の第2実施形態の車両の一部を示す底面図である。ここに示す例は、バッテリRF23における結線部25に対応する部分に、所定の間隔をあけて一対の凸部26を設けた例である。それらの凸部26は、車幅方向で結線部25の両側に設けられている。各凸部26は例えばバッテリRF23をプレス成形することにより構成することができる。あるいは、バッテリRF23やサイドシル11とほぼ同じ剛性を有する部材によってバッテリRF23とは別体として構成してバッテリRF23に取り付けてもよい。なお、各凸部はサスペンションメンバ10におけるバッテリRF23に対応する部分に形成してもよい。あるいは、別体として構成した凸部をサスペンションメンバ10におけるバッテリRF23に対応する部分に取り付けてもよい。このような構成であれば、上述したように車両1の前後方向で後方向にサスペンションメンバ10が移動した場合には、そのサスペンションメンバ10と各凸部26とが接触する。その結果、サスペンションメンバ10とバッテリパック6との間に凸部26の高さに応じた隙間が維持されることになり、サスペンションメンバ10と結線部25とが干渉することによる結線部25の損傷を回避もしくは抑制できる。
図5は、この発明の第3実施形態の車両の一部を示す底面図である。ここに示す例は、バッテリRF23とサスペンションメンバ10とをブラケット27によって互いに連結した例である。そのブラケット27はバッテリRF23やサイドシル11とほぼ同じ剛性を有する部材によって構成された板状の部材であって、車幅方向でバッテリRF23における結線部25に対応する部分の両側にその長さ方向での一方の端部が固定されている。そして、サスペンションメンバ10に他方の端部が固定されている。その固定のための手段は適宜、選択することができ、例えば、サスペンションメンバ10やバッテリRF23に固定してある図示しないナットと、ブラケット27を貫通させた図示しないボルトとによってサスペンションメンバ10やバッテリRF23にブラケット27を固定することができる。そのような固定箇所を、図5に符号28で記載してある。
このような構成であれば、サスペンションメンバ10におけるバッテリRF23が連結されている部分は、ブラケット27を介してバッテリRF23によって支えられ、サスペンションメンバ10の変位が抑制される。その結果、サスペンションメンバ10とバッテリパック6との間にブラケット27の長さに応じた隙間が維持されることになり、サスペンションメンバ10と結線部25とが干渉することによる結線部25の損傷を回避もしくは抑制できる。
図6は、この発明の第4実施形態の一部を示す断面図である。ここに示す例は、上述したフロントサイドメンバ2とサイドシル11とを一体化するとともに、フロントサイドメンバ2の下側にサスペンションメンバ10を一体に設け、かつ、サスペンションメンバ10とバッテリRF23とをブラケット27によって連結した例である。このような構成であれば、フロントサイドメンバ2やサイドシル11がいわゆる強度部材であるため、上述したようにサスペンションメンバ10に変位が生じた場合に、車両1の前後方向におけるサスペンションメンバ10とバッテリRF23との間の隙間を維持できる。その結果、サスペンションメンバ10と結線部25とが干渉することによる結線部25の損傷を回避もしくは抑制できる。
図7は、この発明の第5実施形態の一部を示す断面図である。ここに示す例は、車両1の前後方向におけるバッテリRF23の前端部や、ダッシュクロス13の前端部より後方向にバッテリパック6のケース8を配置した例である。そのため、ケース8の外周面からフランジ状にバッテリRF23が突出している。このような構成であれば、上述したように、サスペンションメンバ10に変位が生じてサスペンションメンバ10とバッテリRF23との間の距離が短くなり、あるいは、それらが接触したとしても、結線部25はサスペンションメンバ10と干渉しにくく、その結果、サスペンションメンバ10と結線部25とが干渉することによる結線部25の損傷を回避もしくは抑制できる。
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必要に応じて適宜に変更することができる。また、バッテリは全固体電池以外の蓄電池であってもよい。
1…車両、 6…バッテリパック、 7…バッテリモジュール(積層体)、 10…フロントサスペンションメンバ、 11…サイドシル(骨格部材)、 16…単セル、 24…ハーネス(ケーブル)。
Claims (1)
- 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、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は、車体を支持する装置の一部を構成するフロントサスペンションメンバに対して前記車両の前後方向で後方側に並んで配置され、
前記バッテリパックの内部に、前記積層体に電気的に接続されたケーブルが収容されている
ことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
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