JP2018144700A - 電動車両の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】後突時の衝撃による車体の変形を抑制しつつ、搭載された電池パックの保全性をより向上することができる。【解決手段】少なくとも電池パック２の後端面に沿って車幅方向に延設された補強フレーム７０を備えている。電池パック２は、車体の下面における両側部の当該車体の前後方向に各々配置されたフロアサイドメンバ１２、１２間に配設されると共に、リアサスペンションクロスメンバ５０の前端側における車幅方向に延在する前縁部５１と、補強フレーム７０とが対向して配置されている。これにより、後突時に外部から加わる荷重Ｇ１によって前進してきたリアサスペンションクロスメンバ５０の前縁部５１を補強フレーム７０に当接させ、補強フレーム７０を介してフロアサイドメンバ１２、１２へと分散させるロードパス（矢印Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）を形成することができる。【選択図】図５

Description

本発明は、電動車両の車体構造に関し、特に、車体の下面におけるリアサスペンションクロスメンバより前方側に電池パックを搭載する電動車両の車体構造に好適である。

電動車両には、駆動源である電動機に電力を供給するための駆動用電池を収納した電池パックが搭載されており、この電池パックは、例えば、車体の下面（フロアパネルの下方域）におけるリアサスペンションクロスメンバより前方側に位置する収容部に配置されている。このような電動車両では、衝突等の外部からの荷重によって車体が変形した際に、電池パックの保全性を確保するべく、その車体構造に様々な対策が施されている。

例えば、特許文献１に記載の車両は、左右一対のリアサイドメンバと、それらに連結される一対のサイドシルと、を有している。また、この車両は、それぞれ一端がリアサイドメンバとサイドシルとの連結部分に対して連結し、車幅方向内側へ向けて傾斜しながら車両後方側へ延伸する一対のサブフレームサイドメンバを有している。さらに、この車両は、一端がサブフレームサイドメンバの他端に連結し、車両後方側へ延伸するサブフレームセンタメンバを備えた後部構造となっている。これにより、この車両では、後突時の荷重（衝撃）を、サブフレームサイドメンバ、サブフレームセンタメンバおよびリアサイドメンバを介してサイドシルへと伝達することで、その衝撃を車両の加速に変えることができ、当該荷重を効率よく吸収することができる。

また、例えば、特許文献２に記載の車両は、トランクルーム内の床面に、車両前後方向に沿って延在するスライドレールを介して電池パックを支持するもので、当該スライドレールは、床面に取り付けたアウターレールと、それにスライド可能に係合されると共に電池パックに取り付けたインナーレールとを備えている。また、この車両は、インナーレールの後端側に車両後方に突出する突出部を有し、その後端は電池パックの後端よりも車両後方側に配置されている。これにより、この車両では、後突時に電池パックに衝撃が加わった場合、当該電池パックがスライドレールによって前方にスライド移動することで、衝突エネルギーが吸収され、電池パックに加わる衝撃を低減することができる。

特開２０１６−４３８２９号公報 特開２０１２−８６５８４号公報

ここで、後突時の衝撃を車体後部の構造物（例えば、リアサイドメンバ）で吸収することによって、万が一、電池パックにまで変形が到達した場合、当該電池パックが損傷して駆動用電池が短絡（ショート）に至る虞がある。そのため、電池パックを搭載する電動車両においては、車体後部の変形量を必要最低限に抑える（変形量を少なくする）必要がある。このとき、リアサイドメンバの剛性を高めるべく、リアサイドメンバの板厚を増やしたり、リアサイドメンバ内にリンフォースを設けたりした場合、車重が増加してしまうといった問題が生じてしまう。
そこで、本発明者らは、鋭意研究した結果、電動車両の車体構造において、リアサイドメンバ間に配設されるリアサスペンションクロスメンバを利用して、後突時に車体に加わる荷重を効率よく分散するためのロードパスを構成することにより、後突時の荷重（衝撃）による車体後部の変形量を抑制しながら、搭載された電池パックの保全性をより向上することができるということが判明した。

しかしながら、上述した特許文献１，２には、後突時に車体に加わる荷重を効率よく分散するためのロードパスを構成することで、後突時の荷重による車体の変形を抑制し、搭載された電池パックの保全性をより向上するといった思想は開示されていない。

そこで、本発明は上述した事情を鑑みてなされたもので、後突時の衝撃による車体の変形を抑制しつつ、搭載された電池パックの保全性をより向上することができる電動車両の車体構造を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る電動車両の車体構造は、車体の下面における後方側に配置されたリアサスペンションクロスメンバより前方側に電池パックを搭載する電動車両の車体構造であって、少なくとも前記電池パックの後端面に沿って車幅方向に延設された補強フレームを備え、前記電池パックは、前記車体の下面における両側部の当該車体の前後方向に各々配置されたフロアサイドメンバ間に配設されると共に、前記フロアサイドメンバに取り付けられ、前記リアサスペンションクロスメンバの前端側における車幅方向に延在する前縁部と、前記補強フレームとが対向して配置されていることを特徴とする。

前記（１）の構成によれば、リアサスペンションクロスメンバの前端側における車幅方向に延在する前縁部と、電池パックの後端面に沿って車幅方向に延設された補強フレームとが対向して配置されるので、例えば、後突時に外部から加わる荷重によって前進してきたリアサスペンションクロスメンバの前縁部を電池パックの後端面に沿って車幅方向に延設された補強フレームに当接させることができる。
従って、後突時に外部から加わる荷重を、補強フレームを介してフロアサイドメンバへと分散させるロードパスを形成でき、後突の衝撃による車体の変形を抑制することができる。その結果、電動車両に搭載された電池パックの保全性をより向上することができる。
これによって、後突時の荷重による車体の変形を抑制し、搭載された電池パックの保全性をより向上することができる電動車両の車体構造を実現できる。

（２）幾つかの実施形態では、前記（１）の構成において、前記リアサスペンションクロスメンバの前記前縁部と前記補強フレームとの間には、所定の隙間が設けられており、
前記前縁部と前記補強フレームとの対向する部位は、それぞれ平面であることを特徴とする。

前記（２）の構成によれば、所定の隙間を設けて対向するリアサスペンションクロスメンバの前縁部と補強フレームとの当該対向する部位がそれぞれ平面であるので、後突時に外部から加わる荷重によって、当該隙間分、前進してきたリアサスペンションクロスメンバの前縁部を、補強フレームに対して均一に当接させることができる。よって、後突時に外部から加わる荷重を、補強フレームから電池パックのフレームを介して各フロアサイドメンバへと均一に伝達することができ、分散性に優れた車体構造を実現できる。

（３）幾つかの実施形態では、前記（１）または（２）の構成において、前記リアサスペンションクロスメンバの前記前縁部は、前記車体の後方から荷重が加えられた場合、前記補強フレームの車幅方向における中央部を中心に当接することを特徴とする。

前記（３）の構成によれば、後突時に外部から加わる荷重によって前進してきたリアサスペンションクロスメンバの前縁部が、補強フレームの車幅方向における中央部を中心に当接することにより、当該荷重を、補強フレームを介して各フロアサイドメンバへと均一に伝達することができる。

（４）幾つかの実施形態では、前記（１）〜（３）のいずれかの構成において、前記補強フレームは、前記車体の車幅方向に延在して配置される後面補強部と、前記後面補強部の車幅方向の両端側から前記電池パックの側壁面に沿って前記車体の前方側に延在して配置される側面補強部を有していることを特徴とする。

前記（４）の構成によれば、補強フレームは、車体の車幅方向に配置される後面補強部と、後面補強部の車幅方向の両端側から電池パックの側壁面に沿って車体の前方側に延在して配置される側面補強部を有しているので、後突時に外部から加わる荷重を、後面補強部および側面補強部を介してフロアサイドメンバへと有効的に伝達することができる。

（５）幾つかの実施形態では、前記（１）〜（４）のいずれかの構成において、前記補強フレームが、前記フロアサイドメンバとは独立した中空の閉断面を有することを特徴とする。

前記（５）の構成によれば、少なくとも電池パックの後端面に沿って車幅方向に延設された補強フレームが、フロアサイドメンバとは独立した中空の閉断面を有するので、当該補強フレームの剛性を確保でき、後突時に前進してきたリアサスペンションクロスメンバの前縁部により加えられる荷重によって変形することなく、当該荷重を各フロアサイドメンバへと確実に伝達することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、後突時の衝撃による車体の変形を抑制しつつ、搭載された電池パックの保全性をより向上することができる。

本発明の一実施形態に係る電動車両を示す模式図である。 図１に示した電動車両用の電池パックを示す斜視図である。 図２に示したＩＶ−ＩＶ線断面図である。 本発明の一実施形態に係る電動車両の車体構造を示す模式図である。 図４に示した電動車両の車体構造を車体下方から見た下面視図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施形態に記載されている構成部品の形状や、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。また、以下の説明において、前後，左右，上下と示す方向は、特に説明のない限り、車体の前後方向，車幅方向，車体の上下（天地）方向を意味することとする。

図１は、本発明の実施形態に係る車体構造を有する電動車両１を示す模式図である。ここでは、軽自動車タイプの電動車両を例に説明するが、本発明はこれに限らず、電動車両としては、スポーツ自動車タイプの電動車両をはじめ、電動車両全般に適用可能である。

図１に示すように、本実施形態の電動車両１は、当該電動車両１に搭載された図示省略する電動機（パワーユニット）に電力を供給するための駆動用電池２０を収容した電池パック２を備えている。この電池パック２は、電動車両１の車体におけるフロアパネル１１（図３参照）の下方域に設置されており、車両後方側面に設けられた不図示の急速充電口から電力が供給される。あるいは、車両後方側面に設けられた不図示の普通充電口から不図示の車載充電器に供給された電力が供給される。これにより、電池パック２の駆動用電池２０に電力が充電される。一方、電池パック２の駆動用電池２０は、モータ等の電動機を含むパワーユニット（図示省略）やヒータ（図示省略）、Ａ／Ｃコンプレッサ（図示省略）に接続され、これらに電力を供給する。これにより、電池パック２の駆動用電池２０に充電された電力が消費される。

図２に示すように、電池パック２は、車両前後方向に延びた矩形状をなしており、トレイ３とカバー４とを備えて構成されている。これらトレイ３とカバー４とは水平面で接合され、一つの箱体を構成する。

トレイ３は、駆動用電池２０（図３参照）を収容するもので、比較的薄い鋼板をプレス加工することにより一体に成型されており、上面が開口した浅い箱状に形成されている。図２のＩＶ−ＩＶ線矢視を示す図３に示すように、トレイ３の底壁３１は、車両前後方向に細長い矩形状に形成される。

図３に示すように、電池パック２は、トレイ３の底壁３１のまわりに外周壁３２が形成されている。外周壁３２は、底壁３１から開口３３に向けて漸次拡開され、車両幅方向に設けられる側壁３２１の壁面は傾斜面を成す。
また、開口３３のまわりには、被接合部３６が設けられている。被接合部３６は、カバー４が接合される部分で、開口３３の全周に渡り設けられている。被接合部３６は、開口３３から外側に張り出され、その上面に水平な接合面が形成される。さらに、外周壁３２の車両前側となる領域には前側コネクタ取付部（図示省略）が設けられ、車両後側となる領域には後側コネクタ取付部（図示省略）が設けられている。

カバー４は、トレイ３と同様、比較的薄い鋼板をプレス加工することにより一体に成型されたもので、トレイ３と略同じ大きさの箱状に形成されている。カバー４は、トレイ３よりもやや深く、下面が開口しており、その上面（上壁）４１は、トレイ３と同様、車両前後方向に細長い矩形状に形成されている。また、カバー４の高さ方向は、電動車両１に設けられる居室空間、より具体的には、フロアパネル１１に合わせて形成される。本実施形態では、運転席および助手席（前席）、後部座席の下方域となる領域が高くなるように形成され、これらの領域の前方となる領域がそれぞれ低くなるように形成される。

また、カバー４は、その上面４１のまわりに外周壁４２が形成されている。外周壁４２は、上面４１から開口４３に向けて漸次拡開され、車両幅方向に設けられる側壁４２１の壁面、車両前側に設けられる前壁４２２（図２参照）の壁面、車両後側に設けられる後壁の壁面は傾斜面を成す。

また、開口４３のまわりには、接合部４４が設けられている。接合部４４は、トレイ３に接合する部分で、開口４３の全周に渡り設けられている。接合部４４は、開口４３から外側に張り出され、その下面に水平な接合面が形成されると共に、その縁に下方域に延びるリップ４４２が形成される。

また、電池パック２は、トレイ３とカバー４との間にガスケット５が設置される。ガスケット５は、トレイ３とカバー４との間に生じる隙間を埋めるためのもので、具体的には、トレイ３の被接合部３６の上面に形成された接合面とカバー４の接合部４４の下面に形成された接合面との間に設置される。ガスケット５は、ゴム等の弾性体で構成され、トレイ３とカバー４とがネジＢで締結されることにより、ガスケット５が圧縮変形され、トレイ３とカバー４との間に生じる隙間が埋められる。

かかる構成の電池パック２は、図３〜図５に示すように、車体の下面における後方側に配置されたリアサスペンションクロスメンバ５０より前方側に搭載される。具体的に、電池パック２は、車体の下面における両側部の当該車体の前後方向に各々配置されたフロアサイドメンバ１２、１２間に配設される。

また、電池パック２の後縁部７１には、少なくとも後端面に沿って車幅方向に延設された補強フレーム７０を備えている。補強フレーム７０は、車体後方における外部からの荷重に対抗するためのもので、トレイ３よりも厚い一枚の鋼板をプレス加工することにより形成される。
また、補強フレーム７０は、リアサスペンションクロスメンバ５０の前端側における車幅方向に延在する前縁部５１と対向して配置されている。これにより、例えば、後突時に電動車両１の外部から加わる荷重Ｇ１によって前進してきたリアサスペンションクロスメンバ５０の前縁部５１を補強フレーム７０に当接させることができるようになっている。
従って、後突時に外部から加わる荷重Ｇ１を、リアサスペンションクロスメンバ５０の前縁部５１から補強フレーム７０を介してフロアサイドメンバ１２、１２へと分散させるロードパス（矢印Ｇ２、Ｇ３）を形成することができる。よって、後突の衝撃による車体の変形を抑制することが可能となる。

このとき、リアサスペンションクロスメンバ５０の前縁部５１と補強フレーム７０との間には、所定の隙間Ｓが設けられている。また、リアサスペンションクロスメンバ５０の前縁部５１と補強フレーム７０との対向する部位は、それぞれ平面５１ａ、７０ａとなっている。これにより、後突時に外部から加わる荷重Ｇ１によって、当該隙間Ｓ分、前進してきたリアサスペンションクロスメンバ５０の前縁部５１を、補強フレーム７０に対して均一に当接させることが可能となっている。よって、後突時に外部から加わる荷重Ｇ１を、補強フレーム７０を介して両側の各フロアサイドメンバ１２、１２へと均一に伝達する（矢印Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）ことができる。

さらに、リアサスペンションクロスメンバ５０の前縁部５１は、車体の後方から荷重Ｇ１が加えられた場合、補強フレーム７０の車幅方向における中央部を中心に当接することが好ましい。これによれば、後突時に外部から加わる荷重Ｇ１を、補強フレーム７０を介して両側の各フロアサイドメンバ１２、１２へと均一に伝達する（矢印Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）ことが可能となる。

また、補強フレーム７０は、車体の車幅方向に延在して配置される後面補強部７２と、この後面補強部７２の車幅方向の両端側から電池パック２の側壁面に沿って車体の前方側に延在して配置される側面補強部（外フレーム）６を有して構成されている。
車幅方向の両端側が電池パック２の側壁面（すなわち、トレイ３の外周壁３２における側壁３２１の壁面であり、以下、これを適宜、トレイ３の側壁面と称す）に沿って車体の前方側に延在して配置されていることが好ましい。

この場合、図３〜５に示すように、電池パック２のトレイ３の側面における外周側には、トレイ３の側壁面を覆うにして、この側壁面に沿って延在する外フレーム６が設けられており、後面補強部７２の車幅方向の両端側と連通している。あるいは、補強フレーム７０の後面補強部７２の両端側が、トレイ３の側壁面を覆うにして、この側壁面に沿って延在することで外フレーム（側面補強部）６として一体に設けられる。

外フレーム６は、車幅方向外側からの荷重に対抗するためのもので、トレイ３よりも厚い一枚の鋼板をプレス加工することにより形成される。外フレーム６は、ここでは、トレイ３の車幅方向外側（両側）に設けられ、車体前後方向にトレイ３の側壁面に沿って設けられる。
外フレーム６の外側（両側）には、電動車両１に設けられたフロアサイドメンバ１２に電池パック２を取り付けるためのブラケット９が設けられている（図３参照）。ブラケット９は、外フレーム６よりも厚い鋼板をプレス加工することにより形成され、外フレーム６に沿って車両前後方向に設けられる。

ブラケット９は、Ｌ字状に形成され、水平部９１と垂直部９２とを含んで構成される。水平部９１は、車体の骨格部を構成する車体部材をなすフロアサイドメンバ１２、１２に取り付けられる部分であり、車幅方向水平に延在している。垂直部９２は、外フレーム６の外側にスポット溶接またはアーク溶接される部分で、垂直方向に延在している。
水平部９１で、クロスメンバ１０と共にフロアサイドメンバ１２に取付ボルト８０を介して締結される。

また、電池パック２（より具体的には、トレイ３）の下方域における車幅方向には、外フレーム６，６間を連接するクロスメンバ１０が架設されている。クロスメンバ１０は、車幅方向に設けられた電池パック２の骨格部を構成する車体部材であり、外フレーム６における長手方向（車体前後方向）に沿って、所定間隔で複数設けられている。本実施形態の場合、クロスメンバ１０は、トレイ３の車幅方向一方側（左側）に設けられたブラケット９と、他方側（右側）に設けられたブラケット９とに溶接される。

このように、補強フレーム７０における車幅方向の両端側が、トレイ３（電池パック２）の側壁面に沿って外フレーム６として車体の前方側に延在して配置されているので、後突時に外部から加わる荷重Ｇ１を、補強フレーム７０を後面補強部７２から電池パック２の左右の側壁面に沿う外フレーム６に分散して、外フレーム６からブラケット９及び取付ボルト８０を介してフロアサイドメンバ１２、１２へと効果的に伝達することができる（矢印Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）。

さらに、少なくとも電池パック２の後端面に沿って車幅方向に延設された補強フレーム７０が、フロアサイドメンバ１２、１２とは独立した中空の閉断面を有するので、当該補強フレーム７０の剛性を確保でき、後突時に前進してきたリアサスペンションクロスメンバ５０の前縁部５１により加えられる荷重Ｇ１によって変形することなく、当該荷重Ｇ１を各フロアサイドメンバ１２、１２へと確実に伝達する（Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）ことができる。

以上、説明したように、本実施形態の電動車両１の車体構造によれば、リアサスペンションクロスメンバ５０の前端側における車幅方向に延在する前縁部５１と、電池パック２の後端面に沿って車幅方向に延設された補強フレーム７０とが対向して配置されるので、例えば、後突時に外部から加わる荷重Ｇ１によって前進してきたリアサスペンションクロスメンバ５０の前縁部５１を補強フレーム７０に当接させることができる。従って、後突時に外部から加わる荷重Ｇ１を、補強フレーム７０を介してフロアサイドメンバ１２，１２へと分散させるロードパス（矢印Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）を形成でき、後突の衝撃による車体の変形を抑制することができるので、電動車両１に搭載された電池パック２の保全性をより向上することができる。
かくして、後突時の荷重Ｇ１による車体の変形を抑制し、搭載された電池パック２の保全性をより向上することができる。

本発明の一実施形態によれば、後突時の荷重Ｇ１による車体の変形を抑制し、搭載された電池パック２の保全性をより向上することができるので、軽自動車タイプの電動車両やスポーツ自動車タイプの電動車両をはじめ、電池パック２を搭載する電動車両全般への利用に適している。

１ 電動車両
２ 電池パック
３ トレイ
６ 外フレーム（側面補強部）
９ ブラケット
１０ クロスメンバ
１２ フロアサイドメンバ
５０ リアサスペンションクロスメンバ
５１ 前縁部
５１ａ、７０ａ 平面
７０ 補強フレーム
７２ 後面補強部
８０ 取付ボルト
Ｇ１ 後突時に外部から加わる荷重
Ｓ 隙間

Claims (5)

1. 車体の下面における後方側に配置されたリアサスペンションクロスメンバより前方側に電池パックを搭載する電動車両の車体構造であって、
   少なくとも前記電池パックの後端面に沿って車幅方向に延設された補強フレームを備え、
   前記電池パックは、前記車体の下面における両側部の当該車体の前後方向に各々配置されたフロアサイドメンバ間に配設されると共に、前記フロアサイドメンバに取り付けられ、
   前記リアサスペンションクロスメンバの前端側における車幅方向に延在する前縁部と、前記補強フレームとが対向して配置されている
   ことを特徴とする電動車両の車体構造。
2. 前記リアサスペンションクロスメンバの前記前縁部と前記補強フレームとの間には、所定の隙間が設けられており、
   前記前縁部と前記補強フレームとの対向する部位は、それぞれ平面であることを特徴とする請求項１に記載の電動車両の車体構造。
3. 前記リアサスペンションクロスメンバの前記前縁部は、前記車体の後方から荷重が加えられた場合、前記補強フレームの車幅方向における中央部を中心に当接することを特徴とする請求項１または２に記載の電動車両の車体構造。
4. 前記補強フレームは、前記車体の車幅方向に延在して配置される後面補強部と、前記後面補強部の車幅方向の両端側から前記電池パックの側壁面に沿って前記車体の前方側に延在して配置される側面補強部を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動車両の車体構造。
5. 前記補強フレームは、前記フロアサイドメンバとは独立した中空の閉断面を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動車両の車体構造。

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