JP2018090091A - 電池パック支持体 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載される複数の電池セルを収容した電池パックを支持する電池パック支持体において、車両の衝突時に電池パックを保護する。【解決手段】電池パック支持体１は、電池パック１００の下方に配置された床部１０と、床部を車両の前後方向から挟み込むように配置された一対の床支持部３０と、を備えている。両床支持部はそれぞれ、床部の側へ張り出して床部の床上面部１０ａに接合された上側フランジ部３０ｂと、床部を挟んで上側フランジ部と対向して設けられているとともに床部の側へ張り出して床部の床下面部１０ｂに接合された下側フランジ部３０ｃと、を備えている。下側フランジ部の張り出し寸法Ｈ２は、上側フランジ部の張り出し寸法Ｈ１よりも大きく設定されている。【選択図】図４

Description

本発明は、電池パック支持体に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車には、その電動源である複数の電池セルを収容した電池パックが搭載されている。電池パックは、車体に設けられた専用の電池パック支持体で支持されている。特許文献１に開示された電池パック支持体（保護フレーム構造体）は、左右一対で設けられた立壁状のサイドフレームと、両サイドフレームの下端部をフロント側において連結したフロントフレームと、両サイドフレームの下端部をリア側において連結した及びリアフレームと、を備えている。両サイドフレームはそれぞれ、互いの側へ張り出した上下一対のフランジ部（連結用リブ）を、フロントフレーム及びリアフレームと対応する位置に個々に備えている。フロントフレーム及びリアフレームはそれぞれ、対応する上下のフランジ部で挟持されている。電池パックは、立壁状の両サイドフレームの間でフロントフレーム及びリアフレームの上面側に配置される。なお、各フランジ部の張り出し寸法は一致している。

特開２０１１−６０３７号公報

車両に衝突が発生し、両サイドフレームの側からフロントフレーム及びリアフレームに力がかかった際、フロントフレーム及びリアフレームは、上方側または下方側のいずれかに座屈する。上述のとおり、特許文献１では上下のフランジ部の張り出し寸法が一致している。この場合、フロントフレーム及びリアフレームが座屈する方向（上方側または下方側）は一意に定まらず、フロントフレーム及びリアフレームは上方側にも下方側にも座屈し得る。フロントフレーム及びリアフレームが上方側に座屈した場合、フロントフレーム及びリアフレームは電池パックの側へ変形するため、電池パックに接触して電池パックを傷つける虞がある。

本発明の課題は、車両に搭載される複数の電池セルを収容した電池パックを支持する電池パック支持体において、車両の衝突時に電池パックを保護することにある。

上記の課題を解決するため、本発明はつぎの手段をとる。

本発明の第１発明は、車両に搭載される複数の電池セルを収容した電池パックを直接または間接的に支持する電池パック支持体であって、電池パックの下方に配置された床上面部と、床上面部の下方に配置された床下面部と、を有する床部と、床部を車両の前後方向または左右方向から挟み込むように配置された一対の床支持部と、を備えている。両床支持部はそれぞれ、床部の側へ張り出して床上面部に接合された上側フランジ部と、床部を挟んで上側フランジ部と対向して設けられているとともに床部の側へ張り出して床下面部に接合された下側フランジ部と、上側フランジ部と下側フランジ部とを接続するフランジ支持部と、を備えている。両フランジ支持部、両上側フランジ部、両下側フランジ部、床上面部、及び床下面部によって閉じ断面が形成されている。両下側フランジ部のうち少なくとも一方の張り出し寸法は、対向する上側フランジ部の張り出し寸法よりも大きく設定されている。

本発明の第２発明は、第１発明に記載された電池パック支持体であって、両上側フランジ部は、床上面部に対して上方から接合されている。両下側フランジ部は、床下面部に対して下方から接合されている。

本発明の第３発明は、第１発明または第２発明に記載された電池パック支持体であって、両床支持部はそれぞれ、上側フランジ部が床部とは反対側へ延長された上側フランジ延長部と、下側フランジ部が床部とは反対側へ延長された下側フランジ延長部と、上側フランジ延長部と下側フランジ延長部とが接続された補強部と、を備えている。

本発明の第１発明においては、両下側フランジ部のうち少なくとも一方の張り出し寸法が、対向する上側フランジ部の張り出し寸法よりも大きく設定されている。これによって、床下面部を支持する強度が床上面部を支持する強度に比べて向上されている。したがって、例えば車両に衝突が発生して両床支持部の側から床部に対して力がかかった際に、床下面部よりも床上面部が先に座屈し易く、これにより床上面部及び床下面部は床下面部の側（下方側）へ座屈する。したがって、床上面部が電池パックから離れる側へ座屈するため、床上面部と電池パックとの接触が回避されて、電池パックが保護される。

例えば両フランジ部と床部とが溶接によって接合されている場合がある。本発明の第２発明においては、上側フランジ部が床上面部に対して上方から接合されている。これによって、上側フランジ部が床上面部に対して下方から接合されている場合に比べて、上側フランジ部と床上面部との溶接作業が容易となる。同様に、第２発明においては、下側フランジ部が床下面部に対して下方から接合されている。これによって、下側フランジ部が床下面部に対して上方から接合されている場合に比べて、下側フランジ部と床下面部との溶接作業が容易になる。

本発明の第３発明においては、床支持部が、上側フランジ延長部と下側フランジ延長部と両フランジ部を接続する補強部とを備えている。これらの上側フランジ延長部と下側フランジ延長部と補強部とによって、床支持部の強度が向上する。

電気自動車における電池パック支持体及び電池パックの配置を表した側面図である。 電池パック支持体及び電池パックの斜視図である。 電池パック支持体及び電池パックの分解斜視図である。 電池パック支持体及び電池パックを左方から視た断面図である。 床部に対して両床支持部の側から力がかかった際の電池パック支持体の変形の様子の例を表した図４に対応する断面図である。 床支持部及び床部の変更例を表した断面図である。 床支持部及び床部の変更例を表した断面図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。なお、各図において、前、後、左、右、上、下はそれぞれ、電気自動車２００の前、後、左、右、上、下を指す。図１に示す電気自動車２００は、その電動源となる電池パック１００を搭載している。電池パック１００は、電池パック支持体１によって支持（固定）されている。図１の例では、電池パック支持体１が、電気自動車２００の後部に固定されている。電池パック支持体１は、例えば後部座席の下部等、車両の中央近傍に固定してもよい。

電池パック支持体１は、図２〜図４に示すように、床部１０と、一対の床支持部３０と、一対の立上部５０と、天井部７０と、を備えている。床部１０と、両床支持部３０と、両立上部５０は、中空断面形状のアルミ押出し材によって構成されている。天井部７０は、例えばアルミ製のパネル材によって構成されている。天井部７０は、アルミ押出し材によって構成してもよい。なお、電池パック支持体１は、図１の例に示すように、当該電池パック支持体１が電気自動車２００の後部に配置される場合には、後方からの衝突に対して電池パック１００を保護するため、両床支持部３０が床部１０に対して前後一対で配置される。この場合、電池パック支持体１は、前後対称に構成される。電池パック支持体１は、当該電池パック支持体１が電気自動車２００の後部座席の下部等、車両の中央近傍に配置される場合には、側方からの衝突に対して電池パック１００を保護するため、両床支持部３０が床部１０に対して左右一対で配置される。この場合、電池パック支持体１は、左右対称に構成される。以下では、両床支持部３０が床部１０に対して前後一対で配置された場合の例を説明する。

床部１０は、図２〜図４に示すように、直方体状に構成されている。床部１０は、床上面部１０ａ、床下面部１０ｂ、床側面部１０ｃ、仕切部１０ｄを備えている。これらの各部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄはそれぞれ、所定の厚みを有した板状に構成されている。床上面部１０ａは、電池パック１００の下方に配置されている。床下面部１０ｂは、床上面部１０ａの下方に配置されている。床上面部１０ａ及び床下面部１０ｂは、ともに略水平に配置され、上下方向に相対向している。床上面部１０ａ及び床下面部１０ｂは、所定の左右幅にて前後方向に連続している。床側面部１０ｃは、床上面部１０ａと床下面部１０ｂとを、これらの左右両縁において接続している。両床側面部１０ｃは、床上面部１０ａ及び床下面部１０ｂの前後両縁に亘って連続している。床部１０の内部には、空間部１０ｅが形成されている。空間部１０ｅは、左右方向に並列で複数（例えば３つ）形成されている。各空間部１０ｅは、床部１０の前後の両端面１０ｆに亘って連続している。各空間部１０ｅは、仕切部１０ｄによって仕切られている。仕切部１０ｄは、床上面部１０ａと床下面部１０ｂとを接続している。

両床支持部３０は、図２〜図４に示すように、床部１０を前後方向から挟み込むように配置されている。両床支持部３０はそれぞれ、フランジ支持部３０ａ、上側フランジ部３０ｂ、下側フランジ部３０ｃ、上側フランジ延長部３０ｄ、下側フランジ延長部３０ｅ、補強部３０ｆ、外側フランジ部３０ｇ、内側フランジ部３０ｈ、を備えている。これらの各部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｇ，３０ｈはそれぞれ、所定の厚みを有した板状に構成されている。

フランジ支持部３０ａは、床部１０の端面１０ｆと対向している。フランジ支持部３０ａは、床部１０の端面１０ｆに沿って配置され、当該端面１０ｆの左右両縁に亘って連続している。

上側フランジ部３０ｂは、図２〜図４に示すように、フランジ支持部３０ａの上端部から床部１０の側へ張り出している。上側フランジ部３０ｂは、床部１０の床上面部１０ａの上面１０ａ１（図４参照）に沿って配置され、当該上面１０ａ１に溶接によって接合されている。本実施形態のように、上側フランジ部３０ｂが床上面部１０ａの上面１０ａ１に接合されている場合には、例えば上側フランジ部３０ｂが床上面部１０ａの下面１０ａ２に接合されている場合（図６参照）に比べて、上側フランジ部３０ｂと床上面部１０ａとの溶接作業が容易になる。上側フランジ部３０ｂは、図３に示すように、フランジ支持部３０ａの左右両縁に亘って連続している。

下側フランジ部３０ｃは、図２〜図４に示すように、フランジ支持部３０ａの下端部から床部１０の側へ張り出している。下側フランジ部３０ｃは、床部１０の床下面部１０ｂの下面１０ｂ２（図４参照）に沿って配置され、当該下面１０ｂ２に溶接によって接合されている。本実施形態のように、下側フランジ部３０ｃが床下面部１０ｂの下面１０ｂ２に接合されている場合には、例えば下側フランジ部３０ｃが床下面部１０ｂの上面１０ｂ１に接合されている場合（図６参照）に比べて、下側フランジ部３０ｃと床下面部１０ｂとの溶接作業が容易になる。下側フランジ部は、図３に示すように、フランジ支持部３０ａの左右両縁に亘って連続している。

下側フランジ部３０ｃは、図４に示すように、床部１０を挟んで上側フランジ部３０ｂと相対向している。下側フランジ部３０ｃの張り出し寸法Ｈ２は、対向する上側フランジ部３０ｂの張り出し寸法Ｈ１よりも大きく設定されている。

上側フランジ延長部３０ｄは、図２〜図４に示すように、フランジ支持部３０ａに対して上側フランジ部３０ｂが床部１０とは反対側へ延長されている。上側フランジ延長部３０ｄは、フランジ支持部３０ａの左右両縁に亘って連続している。下側フランジ延長部３０ｅは、フランジ支持部３０ａに対して下側フランジ部３０ｃが床部１０とは反対側へ延長されている。下側フランジ延長部３０ｅは、フランジ支持部３０ａの左右両縁に亘って連続している。補強部３０ｆは、上側フランジ延長部３０ｄと下側フランジ延長部３０ｅとを接続している。補強部３０ｆは、両フランジ延長部３０ｄ，３０ｅの左右両縁に亘って連続している。上側フランジ延長部３０ｄと、下側フランジ延長部３０ｅと、補強部３０ｆと、によって、床支持部３０の強度が向上されている。上側フランジ延長部３０ｄと、下側フランジ延長部３０ｅと、補強部３０ｆと、フランジ支持部３０ａとは、これらによって取り囲んだ空間部３０ｋを形成している。

外側フランジ部３０ｇは、図２〜図４に示すように、上側フランジ延長部３０ｄに対して補強部３０ｆが上方に延長されている。外側フランジ部３０ｇは、後述する立上部５０の立上外面部５０ｂに沿って配置され、立上外面部５０ｂに溶接によって接合されている。外側フランジ部３０ｇは、上側フランジ延長部３０ｄの左右両縁に亘って連続している。

内側フランジ部３０ｈは、図２〜図４に示すように、上側フランジ延長部３０ｄに対してフランジ支持部３０ａが上方に延長されている。内側フランジ部３０ｈは、後述する立上部５０の立上内面部５０ａに沿って配置され、立上内面部５０ａに溶接によって接合されている。内側フランジ部３０ｈは、上側フランジ延長部３０ｄの左右両縁に亘って連続している。

両立上部５０は、図２〜図４に示すように、直方体状に構成されている。両立上部５０はそれぞれ、立上内面部５０ａ、立上外面部５０ｂ、立上側面部５０ｃ、仕切部５０ｄ、を備えている。これらの各部５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、所定の厚みを有した板状に構成されている。立上内面部５０ａ及び立上外面部５０ｂは、ともに略垂直に配置され、前後方向に相対向している。立上内面部５０ａは、電池パック１００と相対向している。立上外面部５０ｂは、立上内面部５０ａに対して電池パック１００とは反対側に配置されている。立上内面部５０ａ及び立上外面部５０ｂは、所定の左右幅にて上下方向に連続している。立上側面部１０ｃは、立上内面部５０ａと立上外面部５０ｂとを、これらの左右両縁において接続している。両立上側面部１０ｃは、立上内面部５０ａ及び立上外面部５０ｂの上下両縁に亘って連続している。立上部５０の内部には、空間部５０ｅが形成されている。空間部５０ｅは、左右方向に並列で複数（例えば３つ）設けられている。各空間部５０ｅは、立上部５０の上下の両端面５０ｆに亘って連続している。各空間部５０ｅは、仕切部５０ｄで仕切られている。仕切部５０ｄは、立上内面部５０ａと立上外面部５０ｂとを接続している。

天井部７０は、両立上部５０の上方側の端面５０ｆを接続している。

図４に示すように、電池パック支持体１は、左方向から視た断面視において、両床支持部３０のそれぞれのフランジ支持部３０ａ、上側フランジ部３０ｂ、及び下側フランジ部３０ｃと、床部１０の床上面部１０ａ及び床下面部１０ｂと、によって閉じ断面を形成している。閉じ断面を形成することによって、電池パック支持体１は強度が向上されている。図４では、電池パック１００及び接続具９０が側面視で示されている。

電池パック１００は、図２〜図４に示すように、例えば直方体状のケース１００ｂの内部に複数の電池セル１００ａが収容されている。各電池セル１００ａは、例えば前後方向に積層されている。ケース１００ｂは例えば樹脂製である。ケース１００ｂの前後左右の寸法は、床部１０の床上面部１０ａの前後左右の寸法よりも一回り小さい。ケース１００ｂの上下左右の寸法は、立上部５０の立上内面部５０ａの上下左右の寸法よりも一回り小さい。電池パック１００は、床部１０と両床支持部３０と両立上部５０と天井部７０とが形成する枠内に配置されている。電池パック１００は、接続具９０を介して電池パック支持体１に支持（固定）されている。電池パック１００は、床部１０の床上面部１０ａに対して浮いた状態で配置されている。

接続具９０は、電池パック１００に対して前後一対で配置されている。接続具９０は、電池パックを挟み込んでいる。接続具９０は、水平部９０ａと垂直部９０ｂとを備えたＬ字状に構成されている。水平部９０ａは、床支持部３０の上側フランジ部３０ｂに沿って配置され、上側フランジ部３０ｂに例えばボルト結合されている。垂直部９０ｂは、電池パック１００のケース１００ｂの端面に例えばボルト結合されている。接続具９０は、床支持部３０の左右両縁に亘って連続している。

図５は、例えば後方からの衝突が発生して、床部１０に対して両床支持部３０の側（前後方向）から荷重Ｆが加わった際の電池パック支持体１の変形の様子を示している。上述したとおり、両床支持部３０においては、下側フランジ部３０ｃの張り出し寸法Ｈ２（図４参照）が上側フランジ部３０ｂの張り出し寸法Ｈ１よりも大きく設定されている。これによって、床下面部１０ｂを支持する強度が床上面部１０ａを支持する強度に比べて向上されている。したがって、床部１０に対して両床支持部３０の側から荷重Ｆが加わった際、床下面部１０ｂよりも床上面部１０ａが先に座屈し易く、これにより床上面部１０ａ及び床下面部１０ｂは床下面部１０ｂの側（下方側）へ座屈する。したがって、床上面部１０ａが電池パック１００から離れる方向へ座屈するため、床上面部１０ａと電池パック１００との接触が回避され、電池パック１００が保護される。

以上は本発明を実施するための一実施の形態を図面に関連して説明したが、本発明は他の実施形態でも実施可能である。上述の実施形態においては、両床支持部３０において、下側フランジ部３０ｃの張り出し寸法Ｈ２が上側フランジ部３０ｂの張り出し寸法Ｈ１よりも大きく設定されていた。この形態に代えて、両床支持部３０のうち一方のみにおいて下側フランジ部３０ｃの張り出し寸法Ｈ２を上側フランジ部３０ｂの張り出し寸法Ｈ１よりも大きく設定してもよい。この場合、他方の床支持部３０においては、下側フランジ部３０ｃと上側フランジ部３０ｂとの張り出し寸法を略一致させる。

上述の実施形態においては、接続具９０を介して電池パック１００が間接的に電池パック支持体１によって支持されていた。この形態に代えて、例えば床部１０の床上面部１０ａに電池パック１００を直に配置する等、電池パック支持体１によって電池パック１００を直接支持する構成としてもよい。なお、接続具９０の構成は、上述の実施形態に示したものに限定されず、電池パック１００を電池パック支持体１に固定できれば、どのような構成であってもよい。

上述の実施形態においては、床支持部３０の上側フランジ部３０ｂが、床部１０の床上面部１０ａの上面１０ａ１に接合されていた。また、床支持部３０の下側フランジ部３０ｃが、床部１０の床下面部１０ｂの下面１０ｂ２に接合されていた。この形態に代えて、図６に示す床支持部３１に示すように、上側フランジ部３０ｂを床上面部１０ａの下面１０ａ２に接合（溶接）し、下側フランジ部３１ｃを床下面部１０ｂの上面１０ｂ１に接合（溶接）してもよい。なお、下側フランジ部３１ｃは、床下面部１０ｂの厚みの分だけ下側フランジ延長部３０ｅに対して上方に配置されている。接続具９０の水平部９０ａは、床上面部１０ａに例えばボルト結合されている。なお、図６では、電池パック１００が床上面部１０ａに直に配置された例が示されている。図６において図４と同一もしくは実質同一な構成・機能を有すると考えられる部位には、図４と同一の符号を付すことで、重複する説明は省略する。なお、図６は、図４に対応する断面図を、後方側の床支持部３１の周辺域において示している。

例えば、上側フランジ部を床上面部１０ａの上面１０ａ１に接合（図４参照）し、下側フランジ部を床下面部１０ｂの上面１０ｂ１に接合（図６参照）してもよい。また、上側フランジ部を床上面部１０ａの下面１０ａ２に接合（図６参照）し、下側フランジ部を床下面部１０ｂの下面１０ｂ２に接合（図４参照）してもよい。

上側フランジ部と床上面部１０ａとの接合、及び、下側フランジ部と床下面部１０ｂとの接合は、溶接に限定されるものではなく、例えばボルト接続でもよい。同様に、床支持部３０の外側フランジ部３０ｇと立上部５０の立上外面部５０ｂとの接合、及び、床支持部３０の内側フランジ部３０ｈと立上部５０の立上内面部５０ａとの接合は、溶接に限定されるものではなく、例えばボルト接続でもよい。

上述の実施形態においては、床部１０が、床上面部１０ａと床下面部１０ｂとを一体に備えたアルミ押出し材によって構成されていた。この形態に代えて、図７に示す床部１１のように、床上面部１１ａと床下面部１１ｂとをそれぞれ個別のパネル材で構成してもよい。パネル材は例えばアルミ製である。同様に、立上部は、立上内面部と立上外面部とをそれぞれ個別のパネル材で構成してもよい。立上部は、図３に示した立上部５０において各空間部５０ｅを廃止し、立上内面部５０ａと立上外面部５０ｂとを一体に備えた肉厚のパネル材で構成してもよい。図７において図４と同一もしくは実質同一な構成・機能を有すると考えられる部位には、図４と同一の符号を付すことで、重複する説明は省略する。なお、図７は、図４に対応する断面図を、後方側の床支持部３２の周辺域において示している。

上述の実施形態においては、床支持部３０と立上部５０とが別体で設けられていた。この形態に代えて、図７に示す床支持部３２のように、床支持部３２に立上部５１を一体に設けてもよい。立上部５１の立上内面部３２ｈ及び立上外面部３２ｇは、上側フランジ延長部３０ｄに連続している。立上内面部３０ｈは、上側フランジ延長部３０ｄに対してフランジ支持部３０ａが上方へ延長されている。立上内面部３０ｈは、上側フランジ延長部３０ｄに対して補強部３０ｆが上方へ延長されている。立上部５１には、左右方向に亘って貫通された空間部３２ｋが複数形成されている。各空間部３２ｋは、立上内面部３２ｈと立上外面部３２ｇとを接続した仕切部３２ｍで仕切られている。

既に説明したとおり、電池パック支持体１及び電池パック１００を配置する位置は、電気自動車２００の後部に限定されるものではなく、例えば前部座席や後部座席の下部でもよく、他の箇所でもよい。既に説明したとおり、電池パック支持体１及び電池パック１００を配置する位置に対応させて、両床支持部３０が床部１０に対して前後一対または左右一対で配置される。本発明の車両は、電気自動車２００に限定されるものではなく、例えばハイブリッド自動車や燃料電池自動車でもよい。また、本発明の車両は、自動車に限定されるものではなく、如何なる車両でもよい。

１ 電池パック支持体
１０，１１ 床部
１０ａ，１１ａ 床上面部
１０ｂ，１１ｂ 床下面部
３０，３１，３２ 床支持部
３０ａ フランジ支持部
３０ｂ 上側フランジ部
３０ｃ 下側フランジ部
３０ｄ 上側フランジ延長部
３０ｅ 下側フランジ延長部
３０ｆ 補強部
１００ 電池パック
１００ａ 電池セル
２００ 電気自動車（車両）

Claims (3)

1. 車両に搭載される複数の電池セルを収容した電池パックを直接または間接的に支持する電池パック支持体であって、
   前記電池パックの下方に配置された床上面部と、前記床上面部の下方に配置された床下面部と、を有する床部と、
   前記床部を前記車両の前後方向または左右方向から挟み込むように配置された一対の床支持部と、を備え、
   両前記床支持部はそれぞれ、前記床部の側へ張り出して前記床上面部に接合された上側フランジ部と、前記床部を挟んで前記上側フランジ部と対向して設けられているとともに前記床部の側へ張り出して前記床下面部に接合された下側フランジ部と、前記上側フランジ部と前記下側フランジ部とを接続するフランジ支持部と、を備え、
   両前記フランジ支持部、両前記上側フランジ部、両前記下側フランジ部、前記床上面部、及び前記床下面部によって閉じ断面が形成され、
   両前記下側フランジ部のうち少なくとも一方の張り出し寸法は、対向する前記上側フランジ部の張り出し寸法よりも大きく設定されている電池パック支持体。
2. 請求項１に記載された電池パック支持体であって、
   両前記上側フランジ部は、前記床上面部に対して上方から接合され、両前記下側フランジ部は、前記床下面部に対して下方から接合されている電池パック支持体。
3. 請求項１または２に記載された電池パック支持体であって、
   両前記床支持部はそれぞれ、前記上側フランジ部が前記床部とは反対側へ延長された上側フランジ延長部と、前記下側フランジ部が前記床部とは反対側へ延長された下側フランジ延長部と、前記上側フランジ延長部と前記下側フランジ延長部とが接続された補強部と、を備えている電池パック支持体。
   

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