JP2020001554A - 車両用バッテリパック支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な剛性要求に対応しながら、製造コストの低減を図ることのできる車両用バッテリパック支持装置を提供すること。【解決手段】サイドレール１１にバッテリパック７０を懸架する支持装置８０は、サイドレール１１に連結されるフレーム側ブラケット８１と、フレーム側ブラケット８１とバッテリパック７０とを弾性的に連結する弾性連結部８３と、を備え、フレーム側ブラケット８１は、ウェブ１１ｗに連結されるブラケット背面８１ａ、弾性連結部８３を支持するブラケット底面８１ｂ、及びブラケット背面８１ａとブラケット底面８１ｂとの両方に直交するブラケット側面８１ｃが形成されるように、折り曲げた複数の板状部材が積層され、ブラケット側面８１ｃは、ブラケット背面８１ａとの境界、及びブラケット底面８１ｂとの境界がなす角部Ｃを含む領域において、板状部材の積層枚数が最多である。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用バッテリパック支持装置に関する。

従来から、環境負荷低減の観点に着目し、エンジンのような内燃機関に代えて走行用動力源としてモータを利用する電気自動車、及び当該内燃機関と当該モータとを併用するハイブリッド自動車等の電動車両の開発が進んでいる。特に、これらの電動車両においては、当該モータを駆動するために駆動用のバッテリが搭載され、当該バッテリから当該モータへ電力を供給することにより、車両を走行させるために必要となる動力が得られる。近年、このような電動車両に関し、トラック等の商用車の分野においても、その開発が行われている。例えば、特許文献１には、駆動用のバッテリパックを電動トラックのラダーフレームに保持する保持構造が開示されている。

特開２０１６−１１３０６３号公報

ところで、一般的にトラックのラダーフレームは、車両重量を安定的に支持可能な剛性を有しつつも、僅かな捩れや撓みを許容する柔軟性を備えることにより、例えば走行時に路面から受ける衝撃力を吸収できるよう設計されている。一方、支持装置を介してラダーフレームに支持されるバッテリパックは、ラダーフレームの変形に伴う応力が入力されることを想定して設計されていない。そのため、支持装置は、ラダーフレームからバッテリパックへ伝達される応力を低減するため、例えば弾性体を介して変位を吸収できる構成とするなどの対策を講じる必要がある。

しかしながら、このような支持装置は、バッテリパックの重量やラダーフレームとバッテリパックとの接続方向などによって剛性要求が異なるため、それぞれの剛性要求に対応して設計されると製造コストが上昇する虞が生じる。また、支持装置は、様々な剛性要求に対応すべく全体的な剛性を高めに設定すると、高重量化を招来する虞が生じる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、様々な剛性要求に対応しながら、製造コスト及び重量の低減を図ることのできる車両用バッテリパック支持装置を提供することにある。

本発明に係る車両用バッテリパック支持装置は、車両のラダーフレームを構成するサイドレールにバッテリパックを懸架する車両用バッテリパック支持装置であって、前記サイドレールの外側面に連結されるフレーム側ブラケットと、前記フレーム側ブラケットと前記バッテリパックとを弾性的に連結する弾性連結部と、を備え、前記フレーム側ブラケットは、前記外側面に連結されるブラケット背面、前記ブラケット背面に直交しながら連続しつつ前記弾性連結部を支持するブラケット底面、及び前記ブラケット背面と前記ブラケット底面との両方に直交しながら連続するブラケット側面が形成されるように、折り曲げた複数の板状部材が積層され、前記ブラケット側面は、前記ブラケット背面との境界、及び前記ブラケット底面との境界がなす角部を含む領域において、前記板状部材の積層枚数が最多である。

車両用バッテリパック支持装置は、フレーム側ブラケットと弾性連結部とを介して、車両に搭載されるバッテリパックをサイドレールに懸架する。ここで、フレーム側ブラケットは、サイドレールの外側面との連結面を構成するブラケット背面、弾性連結部との連結面を構成するブラケット底面、及びブラケット背面とブラケット底面との両方に直交しながら連続するブラケット側面からなる。また、フレーム側ブラケットは、ブラケット背面、ブラケット底面、及びブラケット側面が、それぞれ折り曲げた複数の板状部材からなり、これらが積層されることにより一体に形成されている。これにより、フレーム側ブラケットは、バッテリパックの懸架において要求される剛性を、積層される板状部材の枚数によって調整することができる。また、フレーム側ブラケットは、積層される複数の板状部材が、いずれも共通のプレート材料を加工して形成することができる。さらに、フレーム側ブラケットは、ブラケット側面において、最も応力が集中する部分において、板状部材の積層枚数を最多にすることで当該部分を補強し、その他の部分においては、板状部材の積層枚数を減じることにより軽量化することができる。従って、本発明の車両用バッテリパック支持装置によれば、様々な剛性要求に対応しながら、製造コスト及び重量の低減を図ることができる。

本発明に係る車両用バッテリパック支持装置が搭載された車両の全体構成を概略的に示す上面図である。 サイドレールとバッテリパックとを接続する支持装置の構成及び接続形態を示す斜視図である。 車両前後方向から見た支持装置の構成を模式的に示す側面図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。

図１は、本発明に係る車両用バッテリパック支持装置が搭載された車両１の全体構成を概略的に示す上面図である。図１に示すように、本実施形態に係る車両１は、ラダーフレーム１０、キャブ２０、荷箱３０、車輪機構４０、駆動ユニット５０、駆動電力供給部６０、バッテリパック７０、及び「車両用バッテリパック支持装置」としての複数の支持装置８０を備える電動トラックである。なお、図１では、車両１の上面からキャブ２０及び荷箱３０を透過するように見た場合の上面図として表している。

本実施形態において、車両１は、走行用駆動源として電動機（後述するモータ５１）を備える電気自動車として想定されているが、エンジンを更に備えるハイブリッド自動車であってもよい。また、車両１は電動トラックに限定されることなく、電動塵芥車など、車両を駆動するためのバッテリを備える他の商用車であってもよい。

ラダーフレーム１０は、サイドレール１１と複数のクロスメンバ１２を有する。また、サイドレール１１は、車両１の車両前後方向Ｘに沿って延在し、互いに車幅方向Ｙに対して平行に配置される左サイドレール１１Ｌ及び右サイドレール１１Ｒからなる。複数のクロスメンバ１２は、左サイドレール１１Ｌと右サイドレール１１Ｒとを連結している。すなわち、ラダーフレーム１０は、いわゆる梯子型フレームを構成している。そして、ラダーフレーム１０は、キャブ２０、荷箱３０、駆動ユニット５０、駆動電力供給部６０、バッテリパック７０、及び車両１に搭載されるその他の重量物を支持する。

キャブ２０は、図示しない運転席を含む構造体であり、ラダーフレーム１０の前部上方に設けられている。一方、荷箱３０は、車両１によって搬送される荷物等が積載される構造体であり、ラダーフレーム１０の後部上方に設けられている。

車輪機構４０は、本実施形態においては、車両前方に位置する左右の前輪４１、２つの前輪４１の車軸としてのフロントアクスル４２、車両後方に位置し且つ左右に各２つ配置された後輪４３、及び後輪４３の車軸としてのリアアクスル４４から構成される。そして、本実施形態に係る車両１においては、後輪４３が駆動輪として機能するように駆動力が伝達され、車両１が走行することになる。尚、車輪機構４０は、図示しないサスペンション機構を介してラダーフレーム１０に懸架され、車両１の重量を支持する。

駆動ユニット５０は、モータ５１、減速機構５２、及び差動機構５３を有する。モータ５１は、後述する駆動電力供給部６０から交流電力が供給されることにより、車両１の走行に必要な駆動力を発生させる。減速機構５２は、図示しない複数のギアを含み、モータ５１から入力される回転トルクを減速して差動機構５３に出力する。差動機構５３は、減速機構５２から入力される動力を左右の後輪４３に対して振り分ける。すなわち、駆動ユニット５０は、減速機構５２及び差動機構５３を介して、モータ５１の駆動トルクを車両の走行に適した回転速度に減速してリアアクスル４４に駆動力を伝達する。これにより駆動ユニット５０は、リアアクスル４４を介して後輪４３を回転させて車両１を走行させることができる。

駆動電力供給部６０は、いわゆるインバータであり、バッテリパック７０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５１へ供給し、車両１に対するアクセル操作に応じてモータ５１の回転速度を制御する。

バッテリパック７０は、車両１を走行させるためのエネルギー源としてモータ５１に電力を供給する二次電池である。バッテリパック７０は、車両１に必要とされる電力を蓄えるために比較的大型で大容量のバッテリモジュール（図示せず）を内部に複数備える。また、バッテリパック７０は、複数の電動補機とそれらに電力を供給する配電ユニットとが車両１に搭載されている場合には（いずれも図示せず）、当該配電ユニットにも電力を供給できるよう構成されていてもよい。ここで、バッテリパック７０は、本実施形態においては、左サイドレール１１Ｌと右サイドレール１１Ｒとの間、及びサイドレール１１の下方からなるスペースに配置され、車両前後方向Ｘに垂直な平面における断面形状が逆Ｔ型となる形状を備えている。

支持装置８０は、詳細を後述するように、バッテリパック７０をラダーフレーム１０に懸架するための接続部材である。支持装置８０は、本実施形態においては、車幅方向Ｙに対してラダーフレーム１０の両側にそれぞれ３つ（合計６つ）設けられている。ただし、支持装置８０は、バッテリパック７０の重量及び寸法に応じ、その数量を適宜変更することができる。

図２は、サイドレール１１とバッテリパック７０とを接続する支持装置８０の構成及び接続形態を示す斜視図である。図２は、より詳しくは、左サイドレール１１Ｌに接続される１つの支持装置８０について、車両１の左斜め前方から見た場合の斜視図である。

ここで、サイドレール１１は、車幅方向Ｙに垂直な平面を形成するウェブ１１ｗと、車高方向Ｚに垂直な平面を形成する２つのフランジ１１ｆとが連続する形状を有している。また、ウェブ１１ｗには、車両１に各種の重量物を懸架するためのボルトを固定する貫通孔が格子状に形成されている。

支持装置８０は、フレーム側ブラケット８１、バッテリ側ブラケット８２、弾性連結部８３、及びスペーサ８４を備える。

フレーム側ブラケット８１は、サイドレール１１の外側面、すなわちウェブ１１ｗに対して連結される金属部材である。より具体的には、フレーム側ブラケット８１は、ブラケット背面８１ａ、ブラケット底面８１ｂ、及び２つのブラケット側面８１ｃからなる。そして、ブラケット背面８１ａは、車幅方向Ｙに垂直な平面を構成し、スペーサ８４を介してサイドレール１１の外側面に対して複数のボルトで連結される。ブラケット底面８１ｂは、ブラケット背面８１ａに連続しつつ車高方向Ｚに垂直な平面を構成し、略中央に形成された開口部を利用して弾性連結部８３を支持する。２つのブラケット側面８１ｃは、ブラケット背面８１ａとブラケット底面８１ｂとの両方に直交しながら両者に連続するように構成されている。

また、フレーム側ブラケット８１は、積層された複数の板金部材から形成されている。それぞれの板金部材は、後述するように、ブラケット側面８１ｃにおいて部分ごとに積層枚数が異なるように、互いに異なる形状の板金を折り曲げて形成されている。

弾性連結部８３は、フレーム側ブラケット８１とバッテリ側ブラケット８２とを車高方向Ｚの上下で弾性的に連結し、両者の相対変位に伴う応力を吸収する所謂ラバーブッシュである。

スペーサ８４は、サイドレール１１とフレーム側ブラケット８１との互いの接続面が離間している場合に、両者の間に介在する金属部材である。このため、サイドレール１１とフレーム側ブラケット８１とが離間していない場合には、スペーサ８４が不要となる。

このように、本実施形態の車両１においては、バッテリパック７０は、バッテリ側ブラケット８２、弾性連結部８３、フレーム側ブラケット８１、及びスペーサ８４からなる支持装置８０を介してサイドレール１１に懸架される。このため、車両１の走行に伴いサイドレール１１に捩れや撓みに伴う応力が発生した場合であっても、弾性連結部８３は、その緩衝効果により、当該応力がバッテリパック７０へ伝達される虞を低減することができる。

図３は、車両前後方向Ｘから見た支持装置８０の構成を模式的に示す側面図である。より詳しくは、図３は、車両前後方向Ｘの前方から支持装置８０を見た場合のフレーム側ブラケット８１の構成を透過的に示している。

フレーム側ブラケット８１は、ブラケット側面８１ｃにおいて、図３の第１積層領域９０、第２積層領域９１、及び第３積層領域９２として示すように、部分ごとに板状部材の積層枚数が異なっている。本実施形態においては、第１積層領域９０において板状部材が３枚積層され、第２積層領域９１において板状部材が２枚積層され、第３積層領域９２において１枚の板状部材から形成されている。

ここで、フレーム側ブラケット８１は、上記したように、サイドレール１１及び弾性連結部８３に対する連結方向が互いに直交している。このとき、ブラケット側面８１ｃにおいて、ブラケット側面８１ｃとブラケット背面８１ａとの境界、及びブラケット側面８１ｃとブラケット底面８１ｂとの境界がなす角部Ｃを含む領域には、サイドレール１１とバッテリパック７０との相対変位に伴う応力が集中することになる。

このため、フレーム側ブラケット８１は、ブラケット側面８１ｃの中でも、角部Ｃを含む領域において、板状部材の積層枚数を最多とする第１積層領域９０を設定することにより剛性を強化し、集中する応力に対する頑健性を向上させている。

また、ブラケット側面８１ｃは、第１積層領域９０と比較して相対的に応力が緩和される領域においては、その応力の大きさに応じて第２積層領域９１又は第３積層領域９２を設定し、板状部材が余分に積層されないようにすることにより重量及び材料コストを低減することができる。

以上のように、本発明に係る支持装置８０は、サイドレール１１の外側面に連結されるフレーム側ブラケット８１とバッテリパック７０に連結されたバッテリ側ブラケット８２とを弾性連結部８３によって接続することにより、バッテリパック７０をサイドレール１１に弾性的に支持する。そして、フレーム側ブラケット８１は、折り曲げて形成された板状部材を積層することにより構成されている。このため、本発明に係る支持装置８０は、バッテリパック７０の重量や連結方向に伴う多様な剛性要求に対して、フレーム側ブラケット８１における板状部材の積層枚数によって対応することができる。この場合、積層されるそれぞれの板状部材は、例えば、いずれも共通の板金から形成することができる。従って、本発明に係る支持装置８０によれば、様々な剛性要求に対応しながら、製造コストの低減を図ることができる。

１ 車両
１０ ラダーフレーム
１１ サイドレール
１１ｗ ウェブ
７０ バッテリパック
８０ 支持装置
８１ フレーム側ブラケット
８１ａ ブラケット背面
８１ｂ ブラケット底面
８１ｃ ブラケット側面
８２ バッテリ側ブラケット
８３ 弾性連結部
８４ スペーサ
９０ 第１積層領域
９１ 第２積層領域
９２ 第３積層領域

Claims (1)

1. 車両のラダーフレームを構成するサイドレールにバッテリパックを懸架する車両用バッテリパック支持装置であって、
   前記サイドレールの外側面に連結されるフレーム側ブラケットと、
   前記フレーム側ブラケットと前記バッテリパックとを弾性的に連結する弾性連結部と、を備え、
   前記フレーム側ブラケットは、前記外側面に連結されるブラケット背面、前記ブラケット背面に直交しながら連続しつつ前記弾性連結部を支持するブラケット底面、及び前記ブラケット背面と前記ブラケット底面との両方に直交しながら連続するブラケット側面が形成されるように、折り曲げた複数の板状部材が積層され、
   前記ブラケット側面は、前記ブラケット背面との境界、及び前記ブラケット底面との境界がなす角部を含む領域において、前記板状部材の積層枚数が最多である、車両用バッテリパック支持装置。

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