JP2019081435A - 車両のバッテリパック構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、フロアパネルがバッテリカバーを兼ねるパック構造で、トンネル部から雨水や泥などの侵入を抑制した車両のバッテリパック構造を提供する。【解決手段】本発明は、車幅方向中央側に上方が凸となり車両前後方向に延びるトンネル部を備えたフロアパネル１と、フロアパネルの下面に設けられ車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ５と、フロアパネルの下面に設けられサイドメンバ間に掛け渡されるとともにトンネル部に向かって突出しトンネル部の車両前後方向の連通を閉鎖する閉鎖部分１７ｂを備えた前後一対のクロスメンバ１７と、周縁部がサイドメンバとクロスメンバの下面に設けられフロアパネルとの間に閉空間１９を形成するトレイ１５と、トレイの上面に搭載され閉空間に位置するバッテリモジュール１３とを有するものとした。【選択図】図２

Description

本発明は、フロアパネル下にバッテリパックを設ける車両のバッテリパック構造に関する。

ハイブリッド車、ＥＶ車といったモータが搭載される車両では、車体下部にモータの駆動源となるバッテリパックを搭載することが行われている。
一般的にはバッテリパックとしては、トレイとカバーとを接合して複数のバッテリモジュールをパック化した構造が用いられる。そして、このパック化したバッテリパックが、車両のフロアパネル下、すなわちフロアパネル両側のサイドメンバで囲まれるフロアパネル下に搭載される。さらに述べればバッテリパックは、フロアパネルの車幅方向中央に形成されたトンネル部（バックボーンを構成する部分）直下で、フロアパネルの車幅方向に渡り搭載される。

ところで、このようにして搭載されるバッテリパックは、干渉を防ぐためフロアパネル（トンネル部を含む）とバッテリパックの外郭となるカバーとの間に隙間を設けなければならない。
このため、同バッテリパックの構造は、走行中、跳ね上がる雨水や泥などが隙間（フロアパネルとバッテリパックとの間）に侵入する問題がある。特にフロアパネルには鋼板部材が用いられるため、隙間に溜まる雨水や泥などで、錆の発生をもたらす。

そこで、トレイとカバーといった専用部品の組み合わせによるパック化ではなく、引用文献１に開示されているようなフロアパネルをバッテリカバーとして流用する構造、すなわちフロアパネル下に配設されるクロスメンバおよびサイドメンバの下面に、バッテリモジュールを上面に搭載したトレイを取着して、フロアパネルとトレイとの間でパック化する構造が提案されている。

特許２８９１０７２号

引用文献１に示されるバッテリパックの構造は、確かにフロアパネル自身がバッテリモジュールを覆うバッテリカバーを兼ねるため、フロアパネル下の隙間の発生は抑えられる。
しかし、引用文献１は、フロアパネル下のクロスメンバ、サイドメンバの下面にトレイを取着する構造のため、バックボーン（フロアパネル）をなすトンネル部内と、バッテリモジュールが納められるトレイ内とは連通する。

つまり、フロアパネルとトレイとの間は、トンネル部を通じて外部（外気）と連通する。このため、引用文献１の構造は、走行中、雨水がフロアパネルとトレイとの間へ侵入するおそれがある。
そこで、本発明の目的は、フロアパネルがバッテリカバーを兼ねるパック構造で、トンネル部から雨水や泥などの侵入を抑制した車両のバッテリパック構造を提供する。

本発明の態様は、車幅方向中央側に上方が凸となり車両前後方向に延びるトンネル部を備えたフロアパネルと、フロアパネルの下面に設けられ車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、フロアパネルの下面に設けられサイドメンバ間に掛け渡されるとともにトンネル部に向かって突出しトンネル部の車両前後方向の連通を閉鎖する閉鎖部分を備えた前後一対のクロスメンバと、周縁部がサイドメンバとクロスメンバの下面に設けられフロアパネルとの間に閉空間を形成するトレイと、トレイの上面に搭載され閉空間に位置するバッテリモジュールとを有する。

本発明によれば、フロアパネル下に設けられたサイドメンバと、サイドメンバ間に掛け渡されてトンネル部の車両前後方向の連通を閉鎖する閉鎖部分を備えたクロスメンバと、周縁部がサイドメンバとクロスメンバの下面に設けられたトレイとを有することで、フロアパネル下およびトンネル部内にバッテリモジュールを納める閉空間が形成される。
したがって、バッテリモジュールは、フロアパネルがバッテリカバーを兼ねるパック構造を踏襲しながら、フロアパネル下の閉空間に搭載できる。これにより、トンネル部からの雨水や泥などの侵入を抑制することができ、走行中、雨水や泥などが、バッテリモジュールを収めた空間内に侵入するおそれが少なくなる。しかも、クロスメンバは、フロアパネルの前後で、フロアパネル下の空間、トンネル部内の空間を閉鎖するように設けられるので、車両の骨格やフロアパネルの補強もできる。

本発明の一実施形態に係る態様となるバッテリパック構造が適用された車両の一部を示す斜視図。 （ａ）〜（ｃ）はバッテリパック構造の各部を示す斜視図。 クロスメンバの組み付け構造を示す斜視図。 図２（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面図。 図２（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

以下、本発明を図１から図５に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は、バッテリパック構造が適用された車両を車室内側から見た図を示し、図２（ａ）〜（ｃ）は、同バッテリパック構造の各部を示し、図３は、フロアパネルの下面の各部を示し、図４，５は同バッテリパック構造の各部を車両前後方向沿い（図２（ａ）のＡ−Ａ線）、車両幅方向沿い（図２（ａ）のＢ−Ｂ線）に断面した図をそれぞれ示している。

本実施形態で適用される車両（自動車）は、ハイブリッド車、ＥＶ車など、モータ（図示しない）が搭載される車両を対象としている。
同車両の主な車体構造を説明すると、図１中１は、車両の車室内のフロアを形成するフロアパネルである。フロアパネル１は、車両前側から後側へ延びていて、上面に前席、後席（いずれも図示しない）が設置される。またフロアパネル１の車幅方向中央側（左右方向中央）には、上方が凸となるトンネル部３が車両前後方向に沿って延びるように設けられ、フロアパネル１の中央にバックボーンを形成している。またフロアパネル１の車幅方向両端側の下面には、車両前後方向に延びる一対のサイドメンバ５が設けられる。フロアパネル１の車幅方向両端には、車両前後方向に延びる一対のサイドシル７（図５に二点鎖線で図示）が設けられる。これらバッグボーン、サイドメンバ５、サイドシル７などは車体の骨格をなす。

上記フロアパネル１の下面には、図２、図４および図５に示されるようなバッテリパック１１が設けられる。バッテリパック１１には、フロアパネル１をバッテリカバーとして流用し、これに複数のバッテリモジュール１３を搭載したトレイ１５を組み合わせた構造が用いられている。
このバッテリパック１１のバッテリカバー側（フロアパネル１側）の構造を説明すると、図２〜図５に示されるようにフロアパネル１の車室前後となる前後位置（トンネル部３に沿う方向）の下面には、一対のクロスメンバ１７が設けられている。クロスメンバ１７は、サイドメンバ５間に掛け渡されるように設けられる。このクロスメンバ１７は、バッテリパック１１の搭載位置と対応した前後の位置に配置されるものである。

さらに説明を加えるとクロスメンバ１７は、いずれも例えばハット形断面で、車幅方向に延びるリンフォース部材が用いられる。クロスメンバ１７は、いずれも図１〜図５に示されるように例えば一対のサイドメンバ５間に渡る全長および同サイドメンバ５の高さ寸法をもつ本体部１７ａと，同本体部１７ａの上部中央からトンネル部３内の凸形状に合わせて突き出た凸部１７ｂ(本願の閉鎖部分に相当)とを有している。本体部１７ａの両端部は、左右のサイドメンバ５の側面に取着され、本体部１７ａの上面はフロアパネル１の下面に取着される。また凸部１７ｂの上面はトンネル部３の内面に取着され、トンネル部３の車両前後方向の連通を閉鎖している。

これにより、フロアパネル１下におけるサイドメンバ５間の空間およびトンネル部３内の空間は、各クロスメンバ１７にて閉鎖される。そして、サイドメンバ５、クロスメンバ１７によって囲まれるフロアパネル１下の領域に、下側が開口した枠形の空間部１９（図２）を形成している。
上記トレイ１５は、図２（ａ），（ｂ），図４および図５に示されるように空間部１９の開口１９ａを覆う大きさをもつパネルから構成される。さらに述べればトレイ１５は、例えば全周の縁部に、サイドメンバ５の下面やクロスメンバ１７の下面と組み合う取付座２１を有する鋼板部材から形成される。取付座２１で囲まれるトレイ部分には、車両前後方向に沿って、車両前後方向に延びるバッテリ据付用の凹部２３、同じく補強用の隆起部２４（図２（ｂ）に図示）が交互に形成される。ちなみに凹部２３の底面には、バッテリ受け座２３ａが設けられる。このバッテリ受け座２３ａ上に、それぞれバッテリモジュール１３（複数のバッテリセルを組み合わせてモジュール化したもの）が組み付けられる。つまり、トレイ１５の上面には、複数のバッテリモジュール１３が搭載される。

このトレイ１５の取付座２１が、図２（ａ）、図４および図５のようにサイドメンバ５の下面やクロスメンバ１７の下面と重なり合うように配置される。取付座２１は、締結具、例えばボルト部材２９により、サイドメンバ５、クロスメンバ１７と締結され、開口１９ａを塞ぎ、フロアパネル１下の空間部１９全体（トンネル部３内を含む）を密閉化する。これにより、フロアパネル１とトレイ１５との間には、空間部１９の開口１９ａの閉鎖がもたらす閉空間が形成される。そして、このトレイ１５の組み付けの際、トレイ１５上のバッテリモジュール１３が、開口１９ａを通じ、閉空間（閉じられた空間部１９）内に収納される。つまり、バッテリモジュール１３は、フロアパネル１とトレイ１５とが着脱可能に組み合うバッテリパック構造にて、フロアパネル１下に密閉状態に搭載される。ちなみに、取付座２１と、サイドメンバ５およびクロスメンバ１７との間はシール部材２８によってシールされる。

またトレイ１５には、車幅方向に対する補強を行う補強部３１が設けられている。補強部３１は、例えば図１（ｃ）および図４に示されるようにトレイ１５の上面となる隆起部２４の上壁の上面に、車幅方向に延びる細長の補強部材３３（例えば断面角形の部材）を取着し、トレイ１５の下面となる上壁の下面に、車幅方向に延びる細長の補強部材３５（例えばハット形断面の部材）を取着して、両補強部材３１，３３で挟み付ける構造が用いられる。上側の補強部材３３端は、サイドメンバ５の近く（近傍）まで延び、下側の補強部材３５端は、バッテリトレイ１５の幅方向両端（取付座２１を含む）まで延びていて、バッテリトレイ１５を装着すると、車両側方からの衝突、すなわち側突に耐える強度が得られる構造となっている。

また閉空間（閉じられた空間部１９）内のバッテリモジュール１３は、図２（ａ），図４に示されるようにトンネル部３内を挿通する配線類、例えば中継配線４５を通じて、車両に搭載のモータやインバータ（いずれも図示しない）に接続される。同接続には、例えばトレイ１５の上面の前後方向端（例えば端側の隆起部２４の上面）にコネクタユニット３７を設置し、クロスメンバ１７にコネクタユニット３７につながる中継配線４５を設けて、トレイ１５上のバッテリモジュール１３と、車体側のモータやインバータとを導通させる配線構造が用いられる。

具体的には配線構造は、コネクタユニット３７の上部に、導通接続をなす接続部４１を設置する。またクロスメンバ１７のうちトンネル部３内を閉鎖する凸部１７ｂの一部に、配線を挿通させる筒形の挿通具４３（本願の挿通部に相当）を設ける。この挿通具４３を通して、中継配線４５を空間部１９の内外に挿通させる。この空間部１９の内外に配置される中継配線４５の各挿通端に、導通ジョイント部４７ａ，４７ｂを設けて構成される。

つまり、空間部１９内に配置された導通ジョイント部４７ａと、コネクタユニット３７の上面の接続部４１とが接続され、空間部１９外に配置された導通ジョイント部４７ｂと、モータやインバータにつながる車両側配線設けた導通ジョイント部（いずれも図示しない）とが接続されることにより、中継配線４５を通じて、バッテリモジュール１３とモータやインバータなど機器との間が導通される。もちろん、挿通具４３の内面と中継配線４５の外面との間はシールされる。

また、閉空間（空間部１９）の形成されるフロアパネル１部分の下面には、二点鎖線に示されるように温調装置として例えば冷却装置が設置されている。冷却装置は、例えば冷凍サイクルのエバポレータ５１（蒸発器）で構成され、バッテリモジュール１３を含む内部機器の冷却を行う。エバポレータ５１は、トンネル部３の下面にも設置される。
ちなみに、フロアパネル１の下面に設けられる温調装置は、冷却ではなく、バッテリモジュール１３を含む内部機器の加温を行う加温装置、例えば電気ヒータでもよく、また冷却機能と加温機能の両方を備えている温調機装置でもよい。

つぎに、バッテリパック構造の作用について説明する。
車両にバッテリモジュール１３を組み付けるときは、図２（ａ）に示されるように、まずコネクタユニット３７の接続部４１と、空間部１９内へ突き出ている中継配線４５端の導通ジョイント部４７ａとを接続する。ついで、トレイ１５の取付座２１をそれぞれクロスメンバ１７の下面、サイドメンバ５の下面と重ね合わせる。この際、シール部材２８を挟み込む。これにより、図４および図５に示されるように空間部１９の開口１９ａは、トレイ１５にて塞がれる。と共にクロスメンバ１７の凸部１７ｂは、トンネル部３内に嵌り、トンネル部３内の車両前後方向の連通を閉鎖する。これにより、空間部１９は密閉化され、フロアパネル１下およびトンネル部３内には、バッテリモジュール１３などトレイ１５上の機器を納める閉空間が形成される。

このとき、トレイ１５の上面に搭載されたバッテリモジュール１３は、開口１９ａを通じ、同閉空間内に位置する。つまり、バッテリモジュール１３は、フロアパネル１下およびトンネル部３内に形成される閉空間内に納まる。
この後、トレイ１５の取付座２１の各部から、ボルト部材２９をクロスメンバ１７の下面やサイドメンバ５の下面へねじ込むことにより、トレイ１５は、車体の骨格をなすクロスメンバ１７、サイドメンバ５に締結される。これにより、バッテリモジュール１３は、フロアパネル１下およびトンネル部３内に形成された閉空間内に納まりながら、パック化される。つまり、バッテリモジュール１３は、フロアパネル１がバッテリカバーを兼ねるパック構造で、フロアパネル１下に密閉状態で搭載される。

以上、説明したように本実施形態によれば、凸部１７ｂ（閉鎖部分）を有するクロスメンバ１７を用いて、フロアパネル１下およびトンネル部３内にバッテリモジュール１３を納める閉空間を形成する構造により、フロアパネル１がバッテリカバーを兼ねるパック構造（フロアパネルとバッテリカバーとの間に隙間の無い構造）を踏襲しながら、フロアパネル１下の閉空間にバッテリモジュール１３を搭載することができる。

したがって、バッテリパック１１は、トンネル部３からの雨水や泥などの侵入を抑制することができ、走行中、雨水や泥が、バッテリモジュール１３を収めた空間内に侵入するおそれが少なくなる。特に凸部１７ｂを有するクロスメンバ１７は、フロアパネル１の前後でサイドメンバ５間に掛け渡されて、フロアパネル１下やトンネル部３内の車両前後方向の連通を閉鎖するので、車両の骨格やフロアパネル１の補強もできる。

しかも、閉空間となったトンネル部３内に、配線類である中継配線４５を配設したり、凸部１７ｂに有する挿通具４３にて中継配線４５を閉空間に挿通させたりする構造により、別途、設置のためのスペースを必要とせずに閉空間の内外を中継する配線構造が実現できる。これにより、フロアパネル１下の空間を有効に活用して各種配線ができる。むろん、配線の導通や導通解除の作業は、車両とトレイ１５との間だけで行う簡単な作業ですむ。

またフロアパネル１は、補強部３１によって車幅方向から補強されるので、高い剛性強度が確保できる。特にトレイ１の補強は、補強部材３３，３５にてトレイ１５を上面、下面から挟み付けるという補強構造により、高い剛性強度が確保できるだけでなく、衝突荷重に耐え得る強度が確保できる。
具体的には、図５中の二点鎖線で示されるような車両側方（サイドシル７）から荷重Ｆが加わる衝突、すなわち側突のときは、図５中に示されるサイドシル７の変形ですむような状態にでき、容易に衝突荷重に耐え得る強度を得ることができる。特に上側の補強部材３３端がサイドメンバ５の近傍に配置され、上側の補強部材３５端がサイドメンバ５の直下に配置される構造にすると、サイドシル７から加わる荷重Ｆをサイドメンバ５を介して、補強部材３３，３５にて効果的に受け止めることができ、有効に側突に対処できる。ちなみに補強部材３３，３５は、上下のうちの一方だけでも構わない。

なお、本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。

１ フロアパネル
３ トンネル部
５ サイドメンバ
１３ バッテリモジュール
１５ トレイ
１７ クロスメンバ
１７ｂ 凸部（閉鎖部分）
１９ 空間部（閉空間）
３１ 補強部
３３，３５ 補強部材
４３ 挿通具（挿通部）
４５ 中継配線（配線類）

Claims (5)

1. 車幅方向中央側に上方が凸となり車両前後方向に延びるトンネル部を備えたフロアパネルと、
   前記フロアパネルの下面に設けられ、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、
   前記フロアパネルの下面に設けられ、前記サイドメンバ間に掛け渡されるとともに前記トンネル部に向かって突出し、前記トンネル部の前記車両前後方向の連通を閉鎖する閉鎖部分を備えた前後一対のクロスメンバと、
   周縁部が前記サイドメンバと前記クロスメンバの下面に設けられ、前記フロアパネルとの間に閉空間を形成するトレイと、
   前記トレイの上面に搭載され、前記閉空間に位置するバッテリモジュールと、
   を有することを特徴とする車両のバッテリパック構造。
2. 前記閉空間のうち前記トンネル部内は、前記バッテリモジュールと接続される配線類が配線される
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両のバッテリパック構造。
3. 前記閉鎖部分は、前記バッテリモジュールと接続される配線類が挿通する挿通部を有する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両のバッテリパック構造。
4. 前記トレイは、当該トレイを車幅方向から補強する補強部を有する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両のバッテリパック構造。
5. 前記補強部は、前記トレイの上面と下面とに、車幅方向に延びる補強部材を、前記トレイを挟み付けるように設けて構成される
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両のバッテリパック構造。

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