JP2019123355A - Vehicle body structure of electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動車両の車体構造に関する。 The present invention relates to a vehicle body structure of an electric vehicle.
電動車両(EV)は、航続距離を確保するためには電源となるバッテリパックが大容量化される必要がある。乗用車では、車両室内空間や荷室空間を確保しつつバッテリパックを大型化するために、バッテリパックは扁平化されてフロア下の広範囲に配置されるのが一般的である(例えば特許文献1参照)。 In the electric powered vehicle (EV), in order to secure the cruising distance, it is necessary to increase the capacity of the battery pack serving as the power source. In a passenger car, in order to increase the size of the battery pack while securing the vehicle interior space and the cargo space, the battery pack is generally flattened and disposed in a wide area under the floor (see, for example, Patent Document 1) ).
ところで、現在主流のモノコック構造の車両では、車体の剛性を確保するための骨格構造としてフロアトンネルが重要な役割を果たしているが、フロア下にバッテリパックの搭載スペースが設定される場合、フロア面の上昇分だけフロアトンネルの高さが減少し(断面係数が減少し)、フロア中央の振動剛性を確保し難い問題が有った。 By the way, the floor tunnel plays an important role as a frame structure for securing the rigidity of the vehicle body in the mainstream vehicle of the monocoque structure at present, but when the mounting space of the battery pack is set under the floor, The height of the floor tunnel decreases (the section coefficient decreases) by the amount of rise, and there is a problem that it is difficult to secure the vibration rigidity at the center of the floor.
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、フロア下の広範囲にバッテリパック搭載スペースを確保しつつ、フロア中央の振動剛性を確保するのに有利な電動車両の車体構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and its object is to provide an electric vehicle that is advantageous for securing vibration rigidity at the center of the floor while securing a battery pack mounting space in a wide area under the floor. It is to provide a car body structure.
上記課題を解決するために、本発明に係る電動車両の車体構造は、バッテリモジュールを収納したバッテリパックが、その両側部に車長方向に離間して配設された複数の支持部在により、フロアパネルの下側に離間して支持され、かつ、前記バッテリパックの上面が、その面方向に離散的に配設された複数の締結部で前記フロアパネルに結合されている。 In order to solve the above problems, according to a vehicle body structure of an electric vehicle according to the present invention, a battery pack containing a battery module is provided with a plurality of support portions provided on both sides thereof in a vehicle length direction. The lower surface of the floor panel is supported in a spaced manner, and the upper surface of the battery pack is coupled to the floor panel at a plurality of discretely disposed fastening portions in the surface direction.
本発明に係る電動車両の車体構造は、上記のように、バッテリパックが両側部の支持部在によりフロアパネルの下側に離間して支持され、かつ、バッテリパックの上面が離散的に配設された複数の締結部でフロアパネルに結合されている構成により、バッテリパックの剛性を利用してフロア中央の振動が抑制され、フロア下の広範囲にバッテリパック搭載スペースを確保しつつ、フロア中央の振動剛性を確保するうえで有利である。 As described above, in the vehicle body structure of the electric vehicle according to the present invention, the battery pack is separately supported on the lower side of the floor panel by the support portions on both sides, and the upper surface of the battery pack is discretely disposed. The structure coupled to the floor panel at the plurality of fastening portions suppresses the vibration at the center of the floor by using the rigidity of the battery pack, and while securing the battery pack mounting space in a wide area under the floor, It is advantageous in securing vibration rigidity.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1および図2において、電動車両1の車体下面を画成するフロアパネル2は、その両側部において車長方向FRに延びるサイドシル14,14に接合され、それらの車幅方向中央側に隣接したフロアパネル2の下面には、車長方向FRに延びるフロアサイドメンバー10,10が接合されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 and 2, the
フロアサイドメンバー10,10は、図3に示すように、逆ハット状断面を有し、両側フランジ部においてフロアパネル2の下面に溶接接合され、その内部に長手方向に延在する閉断面が画成されている。フロアサイドメンバー10,10は、図2に示すように、車両後方に向かい互いの間隔が拡大するように平面視において斜めに配設されている。
As shown in FIG. 3, the
フロアパネル2は、フロアサイドメンバー10,10が接合された部分の車幅方向W外方(WR,WL)および車長方向FRの前部の低位面21(基本面)に対して、左右のフロアサイドメンバー10,10の車幅方向W中央側は段差面22を介して車高方向Hに隆起した高位面23が形成されており、その下側に、バッテリパック3の搭載空間20が画成されている。バッテリパック3の支持構造については後述する。
The
フロアパネル2の車幅方向Wの中央には車長方向FRに延びるフロアトンネル24が設けられている。フロアトンネル24は、フロアパネル2に対して車高方向Hに膨出したハット状断面をなしており、フロアトンネル24の頂面は、フロアパネル2の最高位面29の前方では高さ変化が殆ど無いが、フロアパネル2の低位面21の区間に対し、高位面23の区間では比高が小さくなる。これは、換言すれば、フロアパネル2の高位面23は、フロアトンネル24が車幅方向Wに拡幅された部分であるとも言える。なお、フロアパネル2最高位面29は、不図示の後部座席シートクッションの取付けベースとなる。
At the center of the
フロアパネル2の上面側には、図2に示すように、左右のサイドシル14,14とフロアトンネル24との間に車幅方向Wに延びる2つのフロアクロスメンバー11,12が車長方向FRに離間して接合されている。各フロアクロスメンバー11,12は、何れもハット状断面を有し、それぞれの内部に車幅方向Wに延びる閉断面が画成されている。なお、フロアクロスメンバー11,12は、不図示の左右前部座席の取付けベースとなる。
On the upper surface side of the
さらに、フロアクロスメンバー12の後方のフロアパネル2の下面には、図1に示すように、左右のフロアサイドメンバー10,10間に車幅方向Wに延びるリアフロアクロスメンバー13が接合されている。リアフロアクロスメンバー13は逆ハット状断面を有し、両側フランジ部においてフロアパネル2の下面に溶接接合され、その内部に車幅方向Wに延びる閉断面が画成されている。
Furthermore, as shown in FIG. 1, a rear
なお、フロアパネル2の高位面23には、バッテリパック3のサービスプラグ36にアクセスするための開口部236が設けられている。サービスプラグ36は、点検時や非常時にバッテリモジュール30の電力遮断する電源回路の遮断装置である。
An
(バッテリパックおよびその支持構造)
バッテリパック3は、図3に示すように、多数のバッテリモジュール30がホルダ32に保持され、電源ケーブルなどが配索された状態で、アッパケース33、ロアケース34からなるバッテリケースに収容され、周囲のフランジ部35で接合され密封されることによって構成されている。
(Battery pack and its supporting structure)
As shown in FIG. 3, the
アッパケース33およびロアケース34は、金属板のプレス成形品または樹脂成形品によりシェル状に形成されており、周囲のフランジ部35でシール材を介して接合されることにより、バッテリパック3内部の防水性、気密性が確保されている。バッテリパック3の下部(ロアケース34側)には、バッテリパック3の支持枠となるサポートフレーム4が固定されている。
The
サポートフレーム4は、図1に示すように、ロアケース34の両側部に沿って車長方向FRに延びる左右一対のサイドフレーム40,40と、それらの間に車幅方向Wに延びる4つのクロスフレーム41,42,43,44とを備え、各クロスフレーム41,42,43,44の両端がサイドフレーム40,40に溶接等で剛結合され一体化されることによって構成されている。
As shown in FIG. 1, the
サポートフレーム4には、車体側への取付け部として、左右各側に4つの支持部材45,46,47,48が設けられている。すなわち、サイドフレーム40,40の前端部から左右一対の支持部材25,25が前方に延設され、クロスフレーム42,43,44の各接合に隣接した左右のサイドフレーム40,40の側面に支持部材46,47,48が接合されている。これらの支持部材45,46,47,48は、バッテリパック3(ロアケース34)のフランジ部35にも接合されている。
The
上記のようなサポートフレーム4の支持部材45,46,47,48に対応して、車体側の取付け部としてブラケット25,26,27,28が設けられている。ブラケット25,26,27,28は、図1および図2に示すように、左右のフロアサイドメンバー10,10の車幅方向W中央側に隣接して左右対称に設けられ、ブラケット25はフロアパネル2の低位面21に接合され、ブラケット26,27,28はフロアパネル2の高位面23の下側に接合されており、これらのうち、ブラケット26は、フロアクロスメンバー12の位置で接合されている。
各ブラケット25,26,27,28の固定点F1〜F4には、ボルト孔が穿設され、その下面視における裏面側となる上側にウエルドナットが固定されており、サポートフレーム4を備えたバッテリパック3は、リフトアップされるかまたはピット上に位置した車体の下方から、フロアパネル2の高位面23の下側に画成された搭載空間20に収容され、不図示のボルトを前記ウエルドナットに締結することにより、車体に固定される。
Bolt holes are bored at fixing points F1 to F4 of the
(バッテリパック上面とフロアパネルの結合構造)
上記の計8箇所の固定点F1〜F4におけるボルトとウエルドナットの締結により、バッテリパック3は、設計上十分な支持強度で車体に懸架されるが、本発明に係る車体構造では、フロアパネル2の振動剛性を高めるために、バッテリパック3の上面(アッパシェル31)が、面方向に離散的に配設された6箇所の締結部P1,P2,P3においてフロアパネル2(高位面23)に結合されている。
(Connection structure of battery pack top and floor panel)
The
図4は一方の締結部P1を示しており、図示のように、フロアパネル2の高位面23には、締結面23aが凹設され、換言すれば、フロアパネル2の高位面23に凹部(23a)が形成されその底面にボルト孔が穿設されることで締結面23aが構成されている。
FIG. 4 shows one fastening portion P1, and as shown in the figure, a
この凹部(23a)は下面視においては截頭円錐状の凸部となっており、バッテリパック3のアッパシェル33には、この凸部(締結面23a)を受容可能な相補的な截頭円錐状をなす凹部(33a)が形成されており、その底面(締結面33a)にスタッドボルト33bが突設されている。
The recess (23a) is a frusto-conical protrusion in a bottom view, and the
バッテリパック3の車体への取付けに際して、スタッドボルト33bには、リング状のシール材33s(シールゴム)が外嵌された金属製のカラー33cが嵌合される。カラー33cは、シール材33sよりも硬質な弾性体や樹脂材など金属以外で構成されたものを用いることもできる。シール材33sの厚さは、自然状態でカラー33cの厚さよりも大きく、図4に示すように、スタッドボルト33bがフロアパネル2の締結面23aのボルト孔に下方から挿通され、ワッシャ―23cを介してナット23bがスタッドボルト33bに締結されることで、シール材33sおよびカラー33cを介して、バッテリパック3の締結面33aとフロアパネル2の締結面23aとが締結固定され、この状態で、カラー33cとの厚さの差の分だけシール材33sが圧縮され、予圧される。他の締結部P2,P3も基本的に同構造である。
When the
上記のようなバッテリパック上面(33)とフロアパネル(2,23)の締結部P1,P2,P3の結合構造により、バッテリパック3の箱体(シェル構造)としての剛性および固定点F1〜F4による支持剛性を利用して、フロアパネル2の振動が抑制され、フロア下の広範囲にバッテリパック3の搭載空間20を確保しつつ、フロアパネル2の振動剛性を確保するうえで有利である。
By the joint structure of the battery pack upper surface (33) and the fastening portions P1, P2, P3 of the floor panel (2, 23) as described above, rigidity and fixing points F1 to F4 of the
フロアパネル2の高位面23に形成された凹部にフロア側の締結面23aが配設されることで、締結面23aの凹部の立体形状による局所剛性が付与され、この構成によってもフロアパネル2の振動剛性の確保に有利である。また、凹部(23a)内でスタッドボルト33bにナット23bが締結され、スタッドボルト33bの上端がフロアパネル2の一般面から突出することがない。
By arranging the
さらに、バッテリパック3の上面(アッパシェル33)に形成された凹部にバッテリパック側の締結面33aが配設されることで、締結部P1,P2,P3の局所剛性が向上し、フロアパネル2の振動剛性の確保に有利であることに加えて、フロアパネル2の一般面から突出しない締結部P1,P2,P3を構成しつつも、バッテリパック上面(33)とフロアパネル(2,23)との間隔を最小限に留めることができる。
Furthermore, the
この際、カラー33cは、シール材33sの予圧を調整してシール性を最適化する機能を果たすとともに、シール材33s(およびカラー33c)の硬さを調整することにより共鳴振動周波数を調整でき、この構成もフロアパネル2の振動剛性の確保に有利である。
At this time, the
なお、上記実施形態では、締結部P1,P2,P3が、バッテリパック3の上面に溶接されたスタッドボルト33bと、該スタッドボルトに締結されたナット23bで構成される場合を示したが、各締結部P1,P2,P3は、バッテリパック3の上面に溶接されたウエルドナットと、締結面23aのボルト孔に上方から挿通されて前記ウエルドナットに締結されるボルトで構成することもできる。
In the above embodiment, the fastening portions P1, P2 and P3 are each composed of the
この場合、ウエルドナットは、バッテリパック3の上面(33)側に溶接されるか、または、バッテリパック3の上面(33)を貫通する孔の裏面側(下面側)に溶接されても良く、前者の場合、ウエルドナットの周囲にカラーおよびシール材が設けられるか、カラーを兼ねたウエルドナットにシール材が嵌着されるように構成することもできる。後者の場合は、バッテリパック3の上面側にカラー(およびシール材)が位置決めされる段差などが形成されることが好ましい。
In this case, the weld nut may be welded to the upper surface (33) side of the
また、上記実施形態では、左右各側に3カ所の締結部P1,P2,P3が設けられる場合を示したが、締結部P3またはP2を省略して左右各側2箇所とすることもできる。何れの場合にも、左右各側の締結部P1,P2,P3は、車両後方に向かいフロアトンネル24との間隔が拡大するように平面視において左右対称に配設され、かつ、斜めに配列されることが好ましい。
Moreover, although the case where three fastening parts P1, P2, P3 were provided in each left and right side was shown in the said embodiment, the fastening part P3 or P2 can be abbreviate | omitted and it can also be set as two left and right sides. In any case, the fastening portions P1, P2 and P3 on the left and right sides are symmetrically disposed in left and right symmetry in plan view so that the distance between the vehicle and the
このような締結部P1,P2,P3の配置は、車両後方に向かいフロアトンネル24との間隔が拡大するように平面視において斜めに配設された左右のフロアサイドメンバー10,10の配置や、各フロアサイドメンバー10,10とフロアトンネル24との間に設定される高位面23や段差面22と整合した配置となり、振動剛性の向上に有利である。
The arrangement of the fastening portions P1, P2 and P3 is the arrangement of the left and right
以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, Based on the technical idea of this invention, various deformation | transformation and change are possible further.
1 電動車両
2 フロアパネル
3 バッテリパック
4 サポートフレーム
10 フロアサイドメンバー
11 フロアクロスメンバー
12 フロアクロスメンバー
13 リアフロアクロスメンバー
14 サイドシル
20 空間
21 低位面
22 段差面
23 高位面
23a 締結面
23b ナット(締結部材)
23c ワッシャ―
24 フロアトンネル
25,26,27,28 ブラケット
30 バッテリモジュール
31 インナカバー
32 ホルダ
33 アッパシェル(上面)
33a 締結面(底面)
33b スタッドボルト(締結部材)
33c カラー
33s シール材
34 ロアシェル
35 フランジ部
40 サイドフレーム
41,42,43,44 クロスフレーム
45,46,47,48 支持部材
F1,F2,F3,F4 固定部(結合点)
P1,P2,P3 締結部
23c Washer
24
33a Fastening surface (bottom)
33b Stud bolt (fastening member)
P1, P2, P3 fastening part
Claims (6)
前記バッテリパックの上面が、その面方向に離散的に配設された複数の締結部で前記フロアパネルに結合されている、電動車両の車体構造。 The battery pack containing the battery module is separated and supported on the lower side of the floor panel by the presence of a plurality of supporting portions arranged on both sides at a distance in the vehicle length direction.
A vehicle body structure of an electric vehicle, wherein an upper surface of the battery pack is coupled to the floor panel by a plurality of fastening portions discretely disposed in the surface direction.
前記バッテリパックの上面に溶接されたスタッドボルトまたはウエルドナットと、
前記ボルト孔に下方から挿通された前記スタッドボルトに締結されるナットまたは前記ボルト孔に上方から挿通されて前記ウエルドナットに締結されるボルトと、を含み、
前記各締結部の上端は、前記フロアパネルの一般面より低位置にある、請求項1に記載の電動車両の車体構造。 Each of the fastening portions is a bolt / nut that is fastened through a bolt hole penetrating a fastening surface individually recessed in the floor panel,
A stud bolt or a weld nut welded to the top surface of the battery pack;
A nut fastened to the stud bolt inserted from below into the bolt hole or a bolt inserted from above into the bolt hole and fastened to the weld nut;
The vehicle body structure of the electric vehicle according to claim 1, wherein the upper end of each of the fastening portions is at a lower position than a general surface of the floor panel.
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