JP2018108787A - 電動車両のバッテリ保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリが２本のフレームの両側方に設けられる電動車両において、車両の航続距離を延長しながら、各バッテリを保持する保持ブラケットの強度を確保しつつ、各バッテリの衝突安全性を確保することができる、電動車両のバッテリ保護装置を提供する。【解決手段】車長方向に延在する２本のフレーム５の車幅方向外側にそれぞれ配置したバッテリ９を保護するバッテリ保護装置１０であって、各フレーム５の車幅方向外側にて、バッテリ９を各フレーム５にそれぞれ保持する保持ブラケット１１と、保持ブラケット１１を互いに連結する連結部材１２とを備え、連結部材１２は、少なくとも一方の保持ブラケット１１に作用した衝撃を吸収する衝撃吸収部１７を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、電動車両のバッテリ保護装置に関する。

近年、トラック等の商用車においても、環境負荷低減の観点から、エンジンとモータとを駆動源とするハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や、モータのみを駆動源とする電気自動車（ＥＶ）などの電動車両が開発されている。このような商用車には、モータを作動させるための大容量のバッテリが搭載されている。例えば特許文献１には、トラックの車長方向に延在する２本のサイドレール（フレーム）の車幅方向外側にバッテリを配置した電動車両のバッテリユニットが開示されている。

特開２０１５−２０５６２９号公報

ところで、近年、車両の航続距離を延長する観点から、複数のバッテリを車両に搭載することが求められている。そこで、バッテリを２本のフレームの車幅方向の両方の外側（両側方）に設けることが考えられる。しかし、この場合には、バッテリを保持する保持ブラケットを各フレームにそれぞれ接続し、それら接続部の強度を確保する必要がある。

加えて、各フレームの両側方にそれぞれバッテリを配置するため、各バッテリには、車両に対する側面衝突時（側突時）における安全性を確保することが求められている。

本発明はこのような問題の少なくとも一部を解決するためになされたもので、その目的とするところは、バッテリが２本のフレームの両側方に設けられる電動車両において、車両の航続距離を延長しながら、各バッテリを保持する保持ブラケットの強度を確保しつつ、各バッテリの衝突安全性を確保することができる、電動車両のバッテリ保護装置を提供することにある。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

（１）本適用例に係る電動車両のバッテリ保護装置は、車長方向に延在する２本のフレームの車幅方向外側にそれぞれ配置したバッテリを保護するバッテリ保護装置であって、各フレームの車幅方向外側にて、バッテリを各フレームにそれぞれ保持する保持ブラケットと、保持ブラケットを互いに連結する連結部材とを備え、連結部材は、少なくとも一方の保持ブラケットに作用した衝撃を吸収する衝撃吸収部を有する。

連結部材は、通常時、バッテリ保護装置やフレームの一構造部材として機能する一方、車両などの側突時には、衝撃吸収部が容易に変形することで、側突側と反対側、即ち非衝突側のバッテリへの衝撃が吸収される。従って、側突時における衝突側の保持ブラケットひいてはバッテリの変形のみならず、非衝突側の保持ブラケットひいてはバッテリの変形をも防止することができる。

前記適用例を用いる本発明の電動車両のバッテリ保護装置によれば、バッテリが２本のフレームの両側方に設けられる電動車両において、車両の航続距離を延長しながら、各バッテリを保持する保持ブラケットの強度を確保しつつ、各バッテリの衝突安全性を確保することができる。

本発明の一実施形態に係るバッテリ保護装置を備えた電動車両の側面図である。 図１のバッテリ保護装置を上側から見た上面図である。 図１のバッテリ保護装置を前側から見た正面図である。 図３のバッテリ保護装置の車両に対する側突時における衝撃吸収状態を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態に係るバッテリ保護装置を備えた電動車両の一例であるハイブリッド（ＨＥＶ）型のトラック１の側面図である。トラック１は、そのシャーシフレーム２上に、バンボディ（荷箱）３及びキャビン４が架装されて構成されている。シャーシフレーム２は、ラダー型フレーム構造をなし、トラック１の車長方向Ｘに延在する２本のサイドレール（フレーム）５を備えている。

トラック１の前輪６と後輪７との間には、車幅方向Ｙにおけるサイドレール５の両方の外側（両側方）には、右左折時や側突時に車両などの衝突対象物の巻き込みを防止するサイドガード８の他、バッテリ９がそれぞれ設置されている。バッテリ９は、トラック１の駆動源として設けられた図示しない走行用モータに電力を供給する高電圧バッテリである。また、バッテリ９は、例えばリチウムイオンバッテリであり、図示しない複数のバッテリセルを互いに接続したバッテリモジュールとして形成されている。そして、各バッテリ９は、それぞれバッテリ保護装置１０で保護されている。

図２はバッテリ保護装置１０を上側から見た上面図であり、図３はバッテリ保護装置１０を前側から見た正面図である。各サイドレール５は、車幅方向Ｙの外側に凸となる断面コの字形状をなし、外側面５ａと内側面５ｂとを有している。また、シャーシフレーム２は、各サイドレール５の内側面５ｂ同士を結合する図示しない複数のクロスメンバも備えている。

バッテリ保護装置１０は、各バッテリ９を対応するサイドレール５にそれぞれ保持する保持ブラケット１１と、各サイドレール５にそれぞれ保持された保持ブラケット１１を互いに連結する２本の連結バー（連結部材）１２とを備えている。

各保持ブラケット１１は、全体として、バッテリ９の脱落を阻止しながら、バッテリ９を支持可能であり、トラック１の走行中の振動による衝撃、ひいてはトラック１への側突の衝撃に耐え得る剛性及び強度を有している。また、各保持ブラケット１１は、保持ブラケット１１による重量増を極力抑制するべく、バッテリ９を保持して収容するための格子状の筐体態様をなしている。

詳しくは、保持ブラケット１１は、サイドブラケット１３、アッパーブラケット１４、ロウワーブラケット１５、及び固定ブラケット１６などの金属部材から構成され、これらを溶接又はボルト締結により結合して形成されている。サイドブラケット１３は、例えば、車高方向Ｚに延びる複数本の鉛直バー１３ａと、車長方向Ｘに延びる複数本の水平バー１３ｂとを結合した格子状に形成されている。サイドブラケット１３は、サイドガード８と車長方向Ｘに略面一に延在する。

アッパーブラケット１４、及びロウワーブラケット１５は、例えば、車幅方向Ｘに延びる２本の水平バー１４ａ、１５ａからそれぞれ形成されている。各水平バー１４ａ、１５ａの車幅方向Ｙにおける外端は、サイドブラケット１３に結合され、各水平バー１４ａ、１５ａの車幅方向Ｙにおける内端は、車高方向Ｚに延びる固定ブラケット１６に結合される。

詳しくは、固定ブラケット１６は、例えば、車長方向Ｚに延びる２つの鉛直プレート１６ａから構成され、これら鉛直プレート１６ａはサイドレール５の外側面５ａに溶接又はボルト締結され、これより保持ブラケット１１がサイドレール５に結合される。

ここで、固定ブラケット１６を構成する各鉛直プレート１６ａは、車長方向Ｚにおいて各サイドレール５から下方に突出した延長部１６ｂを有している。即ち、保持ブラケット１１は、サイドレール５よりも延長部１６ｂの分だけ下方にはみ出している。そして、本実施形態では、対向するサイドレール５にそれぞれ結合された固定ブラケット１６の対向する延長部１６ｂに、上述した２本の連結バー１２の両端がそれぞれ結合される。

各連結バー１２は、対向する異なる保持ブラケット１１の固定ブラケット１６、即ち対向する保持ブラケット１１を互いに連結する。連結バー１２は、それぞれ、車長方向Ｘにて、ロウワーブラケット１５の各水平バー１５ａの略延長線上に位置付けられている。そして、各連結バー１２の車幅方向Ｙにおける略中央には、図３に示すように車長方向Ｚにて上方に凸となる湾曲部（衝撃吸収部）１７がそれぞれ一体に形成されている。

図４は、バッテリ保護装置１０のトラック１に対する側突時における衝撃吸収状態を示す図である。図４の場合には、トラック１に対し、より車高の低い図示しない車両が図４で見て左側からサイドブラケット１３の下側に潜り込むような態様で側突した場合を想定している。この場合、車両が側突する側（側突側）の保持ブラケット１１は、例えば実線矢印で示す斜め右方向の衝撃力Ｆを受ける。

この衝撃力Ｆは、側突側の保持ブラケット１１を対向する保持ブラケット１１に向けて押し付ける押圧力Ｆａと、側突側の保持ブラケット１１を下方に転覆させる転覆力Ｆｂとに分力される。押圧力Ｆａは、側突側の保持ブラケット１１及びサイドレール５に順次伝達された後、クロスメンバを介して対向するサイドレール５及び保持ブラケット１１に順次伝達される。

一方、転覆力Ｆｂは、側突側の保持ブラケット１１を転覆させ、さらにサイドレール５の一部を一時的に図４に示すように下方に撓ませる。そして、これら押圧力Ｆａ及び転覆力Ｆｂに分力される衝撃力Ｆがトラック１に作用した際、連結バー１２の湾曲部１７が座屈変形する。これにより、側突側の保持ブラケット１１に作用した衝撃力Ｆは、側突側のサイドレール５から対向するサイドレール５に伝達される際に、湾曲部１７の座屈変形に要した荷重の分だけ湾曲部１７にて吸収される。

即ち、湾曲部１７は、連結バー１２において、一方の保持ブラケット１１に作用した衝撃力Ｆを他方の保持ブラケット１１に伝達される前に吸収して低減させる衝撃吸収機能を有している。湾曲部１７の座屈荷重は、連結バー１２ひいては湾曲部１７の剛性や形状に依存する。従って、側突によって想定し得る衝撃力Ｆの大きさや作用方向に応じて、連結バー１２ひいては湾曲部１７の厚み、形状、材質、構造などが適宜設定される。

なお、図４は連結バー１２の衝撃吸収機能を説明するために記載し、サイドレール５の撓み状況や保持ブラケット１１の転覆状況を強調しており、実際の衝突態様とは異なるものである。また、実際には、衝撃力Ｆの伝達経路は、シャーシフレーム２を構成する図示しないクロスメンバも含まれるのは勿論である。

以上のように本実施形態では、２本のサイドレール５の車幅方向Ｙの両方の外側にバッテリ９をそれぞれ設けたトラック１において、各サイドレール５にてそれぞれバッテリ９を保持する保持ブラケット１１を設け、さらに各保持ブラケット１１を連結する連結バー１２を設ける。これにより、連結バー１２は、通常時、バッテリ保護装置１０やシャーシフレーム２の一構造部材として機能する一方、車両の側突時には、湾曲部１７が容易に座屈変形することで、側突側と反対側、即ち非衝突側のバッテリ９への衝撃を吸収する衝撃吸収部として機能する。

従って、側突時における衝突側の保持ブラケット１１ひいてはバッテリ９の変形のみならず、非衝突側の保持ブラケット１１ひいてはバッテリ９の変形をも防止することができる。従って、出来るだけ多くのバッテリ９が搭載可能となるため、トラック１の航続距離を延長しながら、各バッテリ９を保持する保持ブラケット１１の強度を確保しつつ、バッテリ９の変形、ひいては当該変形に伴う感電などを確実に防止することができ、各バッテリ９における側突時の衝突安全性を確保することができる。

以上で本発明に係るバッテリ保護装置１０の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。

例えば、上記実施形態の保持ブラケット１１は、上述した構造に限定されるものではなく、バッテリ９の脱落を阻止しながら、バッテリ９を支持可能であり、トラック１の走行中の路面からの振動入力、ひいてはトラック１への側突の衝撃に耐え得る剛性及び強度を有していれば、種々の構造が想定可能である。

また、上記実施形態の連結バー１２に設ける衝撃吸収部は、車高方向Ｚの上方に凸となる湾曲部１７に限らず、側突によって想定し得る衝撃力Ｆの大きさや作用方向に応じて適宜設定されるものである。従って、連結バー１２の衝撃吸収部は、通常時には一構造部材として機能し、衝撃力Ｆの入力により容易に変形して衝撃を吸収可能であれば、下方に凸となる湾曲部であっても良いし、波状の凹凸部であっても良い。また、連結バー１２の一部を低強度の材料、例えば樹脂部材で形成しても良い。また、連結バー１２は、棒状に限らず、パイプ状であっても良いし、平板状であっても良いし、断面コの字状などの形状であっても良い。

また、上記実施形態では、本発明をハイブリッド型のトラック１に適用した場合について説明したが、ハイブリッド型のバスや乗用車に適用しても良いし、走行用動力源としてモータのみを備えた電気自動車に適用しても良い。

１ トラック（電動車両）
５ サイドレール（フレーム）
９ バッテリ
１０ バッテリ保護装置
１１ 保持ブラケット
１２ 連結バー（連結部材）
１７ 湾曲部（衝撃吸収部）

Claims (1)

1. 車長方向に延在する２本のフレームの車幅方向外側にそれぞれ配置したバッテリを保護する電動車両のバッテリ保護装置であって、
   前記各フレームの車幅方向外側にて、前記各バッテリを前記各フレームにそれぞれ保持する保持ブラケットと、
   前記各保持ブラケットを互いに連結する連結部材と
   を備え、
   前記連結部材は、少なくとも一方の前記保持ブラケットに作用した衝撃を吸収する衝撃吸収部を有する、電動車両のバッテリ保護装置。

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