JP2018111354A - 電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】電動車両において、電池パック周辺における車外騒音の透過を抑制することである。【解決手段】電動車両１０は、車両の骨格を形成し、車外の振動及び騒音を車室内に伝達することを抑制するアンダーボデー２０を備える。また、アンダーボデー２０と空間的に離隔して配置される蓄電装置５０、蓄電装置５０を保持するロアーケース４２、及び、ロアーケース４２を介しまたは直接的に蓄電装置５０が固定されるアッパーケース４４を含む電池パック４０を備える。そして、アッパーケース４４とアンダーボデー２０とがシール部材６０を介して固定される。【選択図】図２

Description

本開示は、電動車両に係り、特に、蓄電装置を含む電池パックを備える電動車両に関する。

昨今の車両には、車室内静粛性が商品性として重要になってきている。そのために、車外の排気音やロードノイズ等の車外騒音を車室内に透過させないように、車外と車室の間のボデーの剛性を上げあるいは質量を増やして振動しにくいボデー構造とし、制振材や吸音材を配置することが行われる。

また、車両が電動車両であって、電池パックが車室床面上や床面の下部等に配置される場合には、車室にこぼれた水や、車外からの水で電池パックが被水することを防止する必要がある。例えば、特許文献１には、電池パックを搭載した自動車として、フロアパネル上で車幅方向に延びる２つのクロスメンバーの間の凹部に防水トレイを配置し、クロスメンバーに差し渡されたフランジ板を介して電池パックを吊下げた構造が開示されている。

特開２０１５−１３７００９号公報

電池パックが搭載される電動車両においては、車室床面上や床面の下部等に電池パックが配置される場合には、これらの被水対策を含め、電池パックの厚さの分だけ車室内の空間が制限される。したがって、車室内静粛性のための手段が手薄になり、電池パック周辺で車外騒音が車両の床面側の骨格を形作るアンダーボデーを透過する恐れがある。そこで、電池パック周辺における車外騒音の透過を抑制できる電動車両が要望される。

本開示に係る電動車両は、車両の骨格を形成し、車外の振動及び騒音を車室内に伝達することを抑制するアンダーボデーと、アンダーボデーと空間的に離隔して配置される蓄電装置、蓄電装置を保持するロアーケース、及び、ロアーケースを介しまたは直接的に蓄電装置が固定されるアッパーケースを含む電池パックと、を備え、アッパーケースとアンダーボデーとがシール部材を介して固定される。

上記構成によれば、重量物である蓄電装置がアッパーケースに固定されるので、アッパーケースの振動伝達係数が低下し、アンダーボデーを透過した車外騒音を効率よく減衰でき、車室内への騒音の透過を抑制できる。さらに、アッパーケースはアンダーボデーにシール部材を介して固定されるので、アンダーボデーを透過した車外騒音がアッパーケースとアンダーボデーとの固定箇所から車室内に漏れることを防止できる。また、シール部材によって、車室内からの水や異物の電池パックへの侵入も防止される。

上記構成に係る電動車両によれば、電池パック周辺における車外騒音の透過を抑制できる。

実施の形態の電動車両において、アンダーボデーに電池パックが固定される図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 実施の形態の電動車両に用いられる電池パックの分解図である。図３（ａ）はロアーケースを示す図であり、（ｂ）は蓄電装置を示す図であり、（ｃ）はアッパーケースを示す図である。 図２の構成の作用効果を従来技術と比較する図である。図４（ａ）は、図２の構成の車外騒音の遮断性を示す図で、（ｂ）は、従来技術において車外騒音の透過性を示す図である。 他の実施形態について、アンダーボデーに電池パックが固定される図である。

以下に図面を用いて実施の形態の電動車両につき、詳細に説明する。以下では、電動車両として、エンジンを搭載するハイブリッド車両を述べるが、これは説明のための例示であって、蓄電装置の電力を用いる車両であればよく、エンジンを備えない電気自動車であってもよい。以下では、電池パックがアンダーボデーに固定される配置位置として、アンダーボデーを構成するフロアパネル上で車幅方向に延びる２つのクロスメンバーに跨る位置を述べるが、これは説明のための例示であって、電動車両の構造等に応じて適宜変更が可能である。

以下で述べる形状、材質等は説明のための例示であり、電動車両の仕様等に応じて適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、電動車両としてのハイブリッド車両１０を分解したときのアンダーボデー２０と電池パック４０とを示す図である。以下では、特に断らない限り、ハイブリッド車両１０を、車両１０と呼ぶ。車両１０は、図示しないエンジンと回転電機とを搭載し、電池パック４０に内蔵される蓄電装置５０が回転電機の駆動回路に駆動電力を供給する。

図１において、車両１０についての前後方向、幅方向、上下方向を示す。前後方向は、車両１０の運転席等が設けられるフロント側が前方側で、ラゲージ室等が設けられるリア側が後方側である。幅方向は、車両１０の前方側に向かっての左右方向である。上下方向は、車両１０の天井であるルーフ側が上方側で、路面側が下方側である。

車両１０の骨格を形成するものとしては、床面側の骨格を形作るアンダーボデー２０の他に、アンダーボデー２０の上に配置され天井側と側壁側とを形作るアッパーボデーがある。アンダーボデー２０は、ロードノイズ等の車外騒音が車室内に透過するのを抑制する働きを有する。アンダーボデー２０は、鋼板やアルミニウム板等の金属材料を所定の形状に成形した部品を溶接等の接合手段によって一体化し、車両１０の車体を構成する。図１に、車両１０のエンジンや回転電機が配置されるエンジンルームの空間部２２、ラゲージ室を形作る空間部２４を示す。また、電池パック４０が固定されるアンダーボデー２０の要素として、フロアパネル２６、第１のクロスメンバー２８、第２のクロスメンバー３０を示す。フロアパネル２６は、アンダーボデー２０の最も下方側に配置されるパネル材で、第１のクロスメンバー２８と第２のクロスメンバー３０とは、車両１０の幅方向に延びて配置される部材である。第１のクロスメンバー２８は、第２のクロスメンバー３０よりも後方側に配置される。

電池パック４０は、第１のクロスメンバー２８と第２のクロスメンバー３０の間の凹部空間を利用して配置され、固定ボルト３２によって、アンダーボデー２０であるフロアパネル２６、第１のクロスメンバー２８、第２のクロスメンバー３０に固定される。この配置位置は、車両１０のリアシートの下部側に相当する。

図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。電池パック４０は、ロアーケース４２と、アッパーケース４４と、蓄電装置５０とを含む。

ロアーケース４２は、蓄電装置５０をその下方側の底面で保持する下ケース体で、アッパーケース４４は、蓄電装置５０の上方側を覆う上ケース体である。図２に示す接続固定部４６は、ロアーケース４２とアッパーケース４４とを接続する固定手段で、ボルトとナットとが用いられる。接続固定部４６によって一体化されたロアーケース４２とアッパーケース４４とは、内部に蓄電装置５０を収納する電池保護ケースに相当する。

蓄電装置５０は、複数の電池セルを組み合わせた組電池モジュールである。電池セルとしては、リチウムイオン電池セルが用いられる。１つのリチウムイオン電池セルの端子間電圧であるセル電圧は、約３〜４Ｖ程度で、蓄電装置５０は、これを複数個組み合わせて、所定の高電圧、大電流を出力可能にした高電圧電池である。蓄電装置５０の端子間電圧の一例は、約２００〜３００Ｖである。リチウムイオン電池セルに代えて、端子間電圧が約１Ｖのニッケル水素電池セルを用いてもよい。

蓄電装置５０は、下方側の底面に取付ねじ部８６が設けられ、ロアーケース４２に設けたねじ通し穴８４（後述する図３（ｂ），（ｃ）参照）を用いて、電池固定手段５２によってロアーケース４２に固定される。電池固定手段５２としては、ボルトを用いる。ロアーケース４２は接続固定部４６によってアッパーケース４４と一体化されるので、蓄電装置５０は、ロアーケース４２を介してアッパーケース４４に固定されることになる。図２に示す隙間５４は、ロアーケース４２の底面と、アンダーボデー２０を構成するフロアパネル２６の上面との間に設けられる離間空間である。隙間５４を設けることで、蓄電装置５０の配置空間に水が侵入した場合でも、ロアーケース４２に溜まることなくアンダーボデー２０側に排出できる。アンダーボデー２０には適当な排水機構を設けることが好ましい。

アッパーケース４４の外周縁は、固定ボルト３２によってアンダーボデー２０に固定されるが、図２の場合は、車両１０の前後方向に沿った断面図であるので、アンダーボデー２０を構成する第１のクロスメンバー２８と第２のクロスメンバー３０についての固定が示される。

シール部材６０は、アッパーケース４４とアンダーボデー２０との間に配置され、アッパーケース４４の外部空間である車室側空間と、アッパーケース４４の内部空間である蓄電装置５０の配置空間をつなぐ箇所における隙間を埋める部材である。電池パック４０が配置されるアンダーボデー２０に車外につながる開口部がなく、アッパーケース４４が車室内につながる開口部がないときには、固定ボルト３２によって締結固定されたアッパーケース４４とアンダーボデー２０とで囲まれた空間は密閉空間となる。シール部材６０を用いることで、アッパーケース４４とアンダーボデー２０とが向かい合う面が気密かつ液密になり、異物等の侵入も防止される。

これにより、アンダーボデー２０を通して蓄電装置５０の配置空間に外部騒音が透過してきても、アッパーケース４４を通らないと車室内に外部騒音は伝達されず、また、固定ボルト３２による締結固定箇所から車室内に漏れることがない。また、車室内からの水や異物が蓄電装置５０の配置空間に侵入することが防止される。かかるシール部材６０としては、プラスチックゴムを適当に成形したものが用いられる。プラスチックゴムに代えて、金属材料からなるシール部品を用いてもよい。

図３は、電池パック４０の分解図である。図３は、ロアーケース４２と蓄電装置５０とアッパーケース４４とに分解し、それぞれを下方側から見た斜視図である。図３（ａ）はロアーケース４２を示す図であり、（ｂ）は蓄電装置５０を示す図であり、（ｃ）はアッパーケース４４を示す図である。蓄電装置５０が配置される位置関係は一点鎖線で示す。なお、下方側から見た斜視図においては、前後方向と幅方向とがやや分かりにくいので、（ａ），（ｂ），（ｃ）にもそれぞれ前方側と後方側、左側と右側を付記した。

ロアーケース４２の底板部７０は、蓄電装置５０の下方側の底面を保持する部材である。蓄電装置５０はかなりの質量を有する重量物であるので、単なる平板状ではなく、下方側に凸部を設けたビーム状の補強板７２，７４を、幅方向と前後方向に配置する。幅方向に凸部が延びる２本の補強板７２は、底板部７０からそのままロアーケース４２の左側と右側とに引き出され、上方側に曲げられて、アッパーケース４４への取付部７６となる。取付部７６の所に、下方側を向く凸部が略Ｕ字形の溝形状７８として現れる。前後方向に延びる凸部が設けられた１枚板の補強板７４は、底板部７０から上方側に曲げられ、そのままロアーケース４２の前方側と後方側とに引き出され、アッパーケース４４への取付部８０となる。取付部８０の所に、下方側を向く凸部が略Ｕ字形の溝形状８２として現れる。底板部７０に幅方向に沿って一列に設けられる複数の穴は、蓄電装置５０を固定するためのねじ通し穴８４である。これに対応し、蓄電装置５０の底面には、取付ねじ部８６が幅方向に沿って一列に設けられる。

アッパーケース４４は、蓄電装置５０を覆うカップ状部分８８と、カップ状部分８８の開口部の周縁にフランジ状に設けられる縁部９０Ｆ，９０Ｂ，９０Ｒ，９０Ｌを含む蓋状部材である。縁部９０Ｆ，９０Ｂ，９０Ｒ，９０Ｌは連続した外周縁で、アンダーボデー２０に取り付けられる部分である。

アンダーボデー２０は、図１で述べたように、フロアパネル２６、第１のクロスメンバー２８、第２のクロスメンバー３０で構成される。これに対応し、縁部９０Ｆは第２のクロスメンバー３０に重ね合わされる部分であり、縁部９０Ｂは第１のクロスメンバー２８に重ね合わされる部分であり、縁部９０Ｌ，９０Ｒはフロアパネル２６に重ね合わされる部分である。フロアパネル２６の上下方向の高さ位置は第１のクロスメンバー２８、第２のクロスメンバー３０の上下方向の高さ位置よりも下方側であるので、縁部９０Ｌ，９０Ｒは、縁部９０Ｆ，９０Ｂよりも下方側に下がった形状となる。電池パック４０がアンダーボデー２０の平坦部に固定されるときは、縁部９０Ｆ，９０Ｂ，９０Ｒ，９０Ｌも平坦な形状となる。縁部９０Ｆ，９０Ｂ，９０Ｒ，９０Ｌには、図２で述べた固定ボルト３２を通す取付穴９２が設けられる。

アッパーケース４４のカップ状部分８８の内部空間には、取付部材９４が階段状に設けられる。取付部材９４に設けられる取付ねじ部９６，９８は、ロアーケース４２における取付部７６，８０にそれぞれ対応するめねじ穴である。これらの取付ねじ部９６，９８と、ロアーケース４２の取付部７６，８０に設けられた取付穴との位置を合わせ、締結手段によって締結することで、ロアーケース４２がアッパーケース４４に固定される。締結手段としてはボルトが用いられる。取付部材９４は、めねじ穴が設けられるので、アッパーケース４４と車室側空間との間に貫通部を作らないように、カップ状部分８８とは別部材として、溶接等の適当な取付固定手段によってカップ状部分８８と一体化することがよい。

アッパーケース４４の縁部９０Ｆ，９０Ｂ，９０Ｒ，９０Ｌに設けられるシール溝１００は、図２で述べたシール部材６０が嵌め込まれる環状溝である。シール溝１００は、それぞれ異なる上下方向の高さ位置を有する縁部９０Ｆ，９０Ｂ，９０Ｒ，９０Ｌをつなぎながら連続した外周縁となるフランジ状の周縁に沿って設けられる。

かかるアッパーケース４４としては、車室側空間との間に貫通部を作らないように、取付部材９４を除いて、一体成形で形成した部材を用いることが好ましい。車両１０の構造等の制約からアッパーケース４４が複雑な形状となるときは、複数の部材に分割して成形し、その後、溶接等の一体化手段によって一体化してもよい。

上記構成の作用効果について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、図２の構成の車外騒音の遮断性を示す図で、（ｂ）は、従来技術において車外騒音の透過性を示す図である。

車両１０において、アンダーボデー２０が車外の騒音を車室内に伝達するときの一定の遮音性を有する。アンダーボデー２０単独では車外騒音を十分に遮断できないときは、透過してくる車外騒音を吸収する材料をアンダーボデー２０に配置し、また、アンダーボデー２０が振動しにくい構造とする。振動しにくい構造としては、アンダーボデー２０の剛性や質量を大きくすることが考えられる。電池パック４０を車室側に配置すると、電池パック４０の容積のために、騒音吸収材を配置し、あるいは、その部分のアンダーボデー２０を強化する方策を取ると、電池パック４０の容積のために、車室側空間が狭くなる。例えば、リアシートの下部に電池パック４０を配置する場合等においては、リアシートの着座位置が高くなることになる。

図２の構成によれば、ロアーケース４２を介してアッパーケース４４に重量物である蓄電装置５０が固定されることにより、アッパーケース４４の振動伝達係数が低下し、アンダーボデー２０を透過した車外騒音を効率よく減衰できる。その場合でも、図４（ａ）において実線で示すように、アンダーボデー２０を透過して蓄電装置５０の配置空間に侵入する侵入騒音があり得る。アッパーケース４４は、図３で述べたように、車室側への貫通部を有しない一体化構造である。また、アッパーケース４４とアンダーボデー２０とはシール部材６０を介して締結固定される。したがって、侵入騒音は、アッパーケース４４を通ってのみ、車室内に伝達されることになるので、破線で示すように、騒音レベルが低下する。

なお、車室内でこぼれた水や異物等は、シール部材６０の作用によって、蓄電装置５０の配置空間に侵入することが防止される。

図４（ｂ）は、蓄電装置５０が保持部材１１０によってアンダーボデー２０から離隔されて配置される従来技術の構成を示す図である。保持部材１１０の例としては、アンダーボデー２０を構成するクロスメンバー等に取付けた取付板等である。保持部材１１０を用いると、蓄電装置５０が直接的にアンダーボデー２０に固定されない。なお、蓄電装置５０がアンダーボデー２０から離隔されるのは、車室側においてこぼれた水による蓄電装置５０の浸水防止のためである。この構成においては、アンダーボデー２０の遮音性のみで車外騒音に対し防御するので、車室内への透過音が大きくなり、車室の静粛性が低下する。これに対し、図２の構成は、重量物である蓄電装置５０がアッパーケース４４に固定されることによる振動伝達係数の低下、アッパーケース４４の一体化構造、シール部材６０等の作用によって、図４（ａ）に示すように、車外騒音に対する遮断性が確保される。

上記では、蓄電装置５０はロアーケース４２を介してアッパーケース４４に固定されるものとしたが、これは、蓄電装置５０が車両１０に搭載されるとき、蓄電装置５０を外部に取り付ける取付部が下方側にある例の場合である。蓄電装置５０の取付部が上方側にある場合には、蓄電装置５０を直接的にアッパーケース４４に固定してよい。

また、上記では、ロアーケース４２の下部にアンダーボデー２０があるものとしたが、ロアーケース４２の下部にアンダーボデー２０がなくてもよい。図５は、ロアーケース４３の下部にアンダーボデー２０がない実施の形態を示す図である。この場合の電池パック４１は、そのまま車外に露出するので、ロアーケース４３は密閉構造とする。図２の構成においては、図３（ａ）で示すように、幅方向に凸部が延びる補強板７２は互いに離れて配置された２本の部材で構成されており、密閉構造でない。この部分を前後方向に凸部が延びる補強板７４のように、１つの板材に凸部を形成した構成とすることで、ロアーケース４３を密閉構造とできる。

図５の構成によっても、重量物である蓄電装置５０がアッパーケース４４に固定されることによる振動伝達係数の低下、アッパーケース４４の一体化構造、シール部材６０等の作用は図４（ａ）と同様であるので、車外騒音に対する遮断性が確保される。なお、シール部材６０があるにもかかわらず、仮に、車室内でこぼれた水等が蓄電装置５０側に侵入してきても、蓄電装置５０はアンダーボデー２０と空間的に離隔して配置され、ロアーケース４３の下方側は車外であるので、蓄電装置５０が浸水することがない。

本実施の形態に係る電動車両１０は、車両の骨格を形成し、車外の振動及び騒音を車室内に伝達することを抑制するアンダーボデー２０を備える。また、アンダーボデー２０と空間的に離隔して配置される蓄電装置５０、蓄電装置５０を保持するロアーケース４２、及び、ロアーケース４２を介しまたは直接的に蓄電装置５０が固定されるアッパーケース４４を含む電池パック４０を備える。そして、アッパーケース４４とアンダーボデー２０とがシール部材６０を介して固定される。上記構成に係る電動車両１０によれば、電池パック４０周辺における車外騒音の透過を抑制できる。

１０ （ハイブリッド）車両（電動車両）、２０ アンダーボデー、２２，２４ 空間部、２６ フロアパネル、２８ 第１のクロスメンバー、３０ 第２のクロスメンバー、３２ 固定ボルト、４０，４１ 電池パック、４２，４３ ロアーケース、４４ アッパーケース、４６ 接続固定部、５０ 蓄電装置、５２ 電池固定手段、５４ 隙間、６０ シール部材、６４，８４ ねじ通し穴、７０ 底板部，７２，７４ 補強板、７６，８０ 取付部、７８，８２ 溝形状、８８ カップ状部分、９０Ｆ，９０Ｂ，９０Ｒ，９０Ｌ 縁部、９２ 取付穴、９４ 取付部材、８６，９６，９８ 取付ねじ部、１００ シール溝、１１０ 保持部材。

Claims (1)

1. 車両の骨格を形成し、車外の振動及び騒音を車室内に伝達することを抑制するアンダーボデーと、
   前記アンダーボデーと空間的に離隔して配置される蓄電装置、前記蓄電装置を保持するロアーケース、及び、前記ロアーケースを介しまたは直接的に前記蓄電装置が固定されるアッパーケースを含む電池パックと、
   を備え、
   前記アッパーケースと前記アンダーボデーとがシール部材を介して固定される、電動車両。

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