JP2020023258A - 車両床下構造 - Google Patents

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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

【課題】コネクタを路面干渉および熱害の双方から保護できる車両床下構造を提供する。【解決手段】車両床下構造は、車両の床下に配置され、その前端部に1以上のコネクタ14が設けられたバッテリ10と、前記バッテリ10の側方を通るように配された排気管16と、前記1以上のコネクタ14を下側から覆って保護するプロテクタ28と、前記1以上のコネクタ14と前記排気管16との間において、前記プロテクタ28から立脚する立壁34と、を備える。【選択図】図1

Description

本明細書は、車両の床下にバッテリと排気管とを配置した車両床下構造を開示する。
従来から、車両の床下にバッテリを配置した車両が広く知られている。例えば特許文献1には、車両の床下にバッテリを配置する技術が開示されている。この特許文献1では、バッテリの前端に、当該バッテリと冷媒配管との接続部が設けられている。特許文献1では、この接続部の下方に、プロテクタと呼ばれる板材を配し、当該接続部が、路上の障害物に干渉することを防止している。
特開2017−109597号公報
ところで、車両の床下には、バッテリだけでなく、エンジンの排気ガスを外部に導く排気管も配されることがある。かかる排気管の周囲は、排気熱により高温になる。ここで、バッテリの本体部であるバッテリモジュールは、バッテリケースで覆われているが、バッテリモジュールと外部機器とを中継するコネクタは、バッテリケースの外部に露出していることが多い。バッテリモジュールは、バッテリケースで覆われており、ある程度の耐熱性を有する。一方、コネクタは、バッテリケースの外部に露出しており、熱害を受けやすい状態であった。そのため、排気管が、バッテリ、ひいては、コネクタの近傍に配された場合には、当該排気管からの熱によりコネクタに熱害が発生するおそれがあった。特許文献1に開示されたプロテクタは、コネクタを路面干渉から保護するのには有効であるが、コネクタを上述した熱害から保護することはできない。
そこで、本明細書では、コネクタを路面干渉および熱害の双方から保護できる車両床下構造を開示する。
本明細書で開示する車両床下構造は、車両の床下に配置され、その前端部に1以上のコネクタが設けられたバッテリと、前記バッテリの側方を通るように配された排気管と、前記1以上のコネクタを下側から覆って保護するプロテクタと、前記1以上のコネクタと前記排気管との間において、前記プロテクタから立脚する立壁と、を備えることを特徴とする。
コネクタを下側から覆うプロテクタを設けることで、コネクタを路面干渉から保護できる。また、1以上のコネクタと排気管との間において、プロテクタから立脚する立壁を設けることで、排気管からコネクタへの伝熱が阻害され、コネクタを熱害から保護できる。
前記立壁の前端は、前記コネクタの前端よりも車両前方に位置していてもよい。
かかる構成とすることで、前突時に、他部材が、バッテリ側に移動してきても、当該他部材とバッテリケースとの間に立壁が突っ張るため、他部材とバッテリケースによるコネクタの挟み込みが防止される。
この場合、前記プロテクタの前端近傍には、締結ボルトの頭部よりも小径の孔の後方に、前記締結ボルトの頭部よりも大径の孔が繋がった締結孔が形成されており、前記プロテクタの前端は、前記締結孔に挿通された締結ボルトを介して他部材に締結されていてもよい。
かかる構成とすることで、前突時に他部材が車両後方に移動しようとすると、他部材とプロテクタとの締結が容易に解除される。その結果、他部材からバッテリに衝突荷重が伝達されにくくなり、バッテリを衝突荷重から保護できる。また、この場合、他部材は、そのまま、車両後方に移動しやすくなるが、コネクタに衝突する前に立壁に衝突するため、他部材のコネクタへの衝突は、防止される。
また、前記立壁と、前記立壁に隣接するコネクタと、の間の位置に、前記プロテクタと前記バッテリとの固定部が設けられていてもよい。
かかる構成とすることで、コネクタと立壁との距離、ひいては、コネクタと排気管との距離が、固定部の分だけ広がるため、排気管からコネクタへの伝熱がより抑制される。また、プロテクタのうち立壁近傍は、立壁により補強されており、強度が大きい。かかる強度の大きい箇所に固定部を設けることで、プロテクタの取り付け強度をより向上できる。
また、前記バッテリは、前面と、片側側面と、前記前面と片側側面とを繋ぐように車両前方に近づくにつれて車幅方向内側に進む傾斜面と、を有するように隅切りされており、前記排気管は、その一部が前記傾斜面の側方を通るように配置されており、前記立壁は、前記バッテリの前記前面と前記傾斜面とが成すコーナの近傍から車両前方に延びていてもよい。
かかる構成とすることで、走行風が、立壁から傾斜面に沿って、車両後方に流れやすくなる。そして、これにより、立壁周辺の熱が、滞留することなく、車両後方に排出されやすくなるため、コネクタへの伝熱をより効果的に防止できる。
本明細書で開示する床下構造によれば、コネクタを路面干渉および熱害の双方から保護できる。
バッテリ周辺の斜視図である。 バッテリ周辺の平面図である。 バッテリ周辺の模式的な平面図である。 バッテリ周辺の模式的な側面図である。 前突時におけるバッテリ周辺の模式的な側面図である。
以下、図面を参照して車両床下構造について説明する。図1は、バッテリ10周辺の斜視図である。また、図2は、バッテリ10周辺の平面図である。なお、各図において、「Fr」、「Up」、「W」は、それぞれ、車両前方、上方、および、車幅方向を示している。
車両は、動力源として、エンジンとモータを備えたハイブリッド自動車である。この車両のフロアパネルの下方には、走行用モータとの間で電力を授受するバッテリ10が配されている。バッテリ10は、充放電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池である。バッテリ10は、金属製のバッテリケース12を有している。バッテリケース12の内部には、複数の電池素子(セル)を直列または並列に接続してなるバッテリモジュールが、収容されている。本例において、バッテリケース12は、車両前後方向に長尺で、扁平な略直方形状である。ただし、図2に示す通り、バッテリケース12のうち、前方の隅部は、車両前方に進むにつれて幅狭になるように斜めに隅切りされている。換言すれば、バッテリケース12は、前面12aと、側面12bと、前面12aおよび側面12bを繋ぐ傾斜面12cとを有している。
バッテリケース12の前面12aには、バッテリモジュールと外部機器とを中継するためのコネクタ14a,14b,14c(以下、三つを区別しない場合は添え字アルファベットを省略して「コネクタ14」と呼ぶ)が取り付けられている。このコネクタ14は、例えば、信号線や電力線、冷媒管が接続される接続部である。このコネクタ14の個数は、必要に応じて適宜変更されてもよく、1つでも、2つ以上でもよい。図面では、一つのバッテリケース12の前面12aに三つのコネクタ14が設けられた例を図示している。
車両の床下には、さらに、排気管16も配されている。排気管16は、エンジンからの排気ガスを、外部に導くもので、車両前後方向に延びている。この排気管16は、上流(エンジン)側から順に、触媒コンバータ18、サブマフラ20、メインマフラ(図示せず)を有している。触媒コンバータ18は、排気ガスを浄化するもので、例えば、酸化及び還元反応により排気ガス中の有害成分を除去する。サブマフラ20、および、メインマフラは、いずれも、排気ガスを膨張させたり、圧力波を繰り返し干渉させたりするなどの方法により、排気ガスの圧力と温度を下げて騒音を抑える。図2から明らかなとおり、触媒コンバータ18は、排気管16よりも大径であり、サブマフラ20は、触媒コンバータ18よりも大径となっている。本例では、この大径のサブマフラ20を、バッテリケース12の傾斜面12cの側方に位置させている。また、本例では、図1に示す通り、排気管16は、サブマフラ20から触媒コンバータ18に向かう途中であって、コネクタ14よりも車両前方位置において、上方に屈曲している。換言すれば、排気管16のうちコネクタ14と隣接する部分は、当該コネクタ14とほぼ同じ高さ位置にあり、排気管16とコネクタ14は、比較的近くに位置している。
バッテリ10の車両前方には、サスペンションメンバ22(図2参照)が設けられている。サスペンションメンバ22は、サスペンションを支持するフレーム部材である。本例のサスペンションメンバ22は、車幅方向に延びる前クロス部(図示せず)および後クロス部24と、前クロス部および後クロス部24の両端を繋ぐサイド部26と、を有した略ロ字形状となっている。
このサスペンションメンバ22とバッテリ10との間には、プロテクタ28が掛け渡されている。プロテクタ28は、コネクタ14を下側から覆うことで、当該コネクタ14を路面干渉や飛び石から保護するものである。プロテクタ28は、車両前後方向に延びる複数の凹凸が形成されたプレート材であり、例えば、プレスにより成形される。プロテクタ28の前端は、サスペンションメンバ22の後クロス部24に取り付けられている。なお、プロテクタ28の前端近傍には、締結ボルトが挿通される締結孔30が形成されている。この締結孔30は、締結ボルトの頭部より小径の丸孔の後方側に、締結ボルトの頭部よりも大径の孔が連なった形をしている。締結孔30をかかる形状とすることで、前突時に、サスペンションメンバ22から容易に離脱できるが、これについては、後に詳説する。
プロテクタ28の後端は、バッテリ10の底部、より正確には、バッテリ10の底部に締結されたバッテリフレーム11(図1参照)に取り付けられている。このプロテクタ28のバッテリ10への取り付けは、ボルトやリベット、クリップ等を用いた締結でもよいし、溶接などでもよい。本例では、プロテクタ28の車幅方向両端近傍、換言すれば、複数のコネクタ14のいずれよりも車幅方向外側位置に、プロテクタ28とバッテリ10との固定部32を設けている。換言すれば、本例では、後述する立壁34と、当該立壁34に隣接するコネクタ14aとの間の位置に、プロテクタ28とバッテリ10との固定部32を設けている。かかる配置とすることで、コネクタ14と排気管16との距離を確保でき、また、プロテクタ28の取付強度を向上できるが、これについても後述する。
いずれにしても、本例によれば、プロテクタ28は、コネクタ14を下側から覆うことができる。そして、これにより、路上の障害物や飛び石の、コネクタ14への衝突が、プロテクタ28により阻害されるため、コネクタ14を保護できる。
このプロテクタ28の車幅方向一端には、上方に向かって立脚する立壁34が形成されている。立壁34は、排気管16とコネクタ14との間に立脚しており、その上端は、コネクタ14の上端よりも高い。また、立壁34の後端は、バッテリケース12の前面12aに近接しており、立壁34の前端は、コネクタ14の前端よりも車両前方に位置している。そして、これにより、コネクタ14の下方および側方が、プロテクタ28および立壁34により囲まれた状態となっている。
この立壁34は、プロテクタ28と一体部品でもよいし、他部材であってもよい。本例では、プロテクタ28と立壁34を一体部品としている。すなわち、一枚のプレート材をプレス成形して、プロテクタ28と、当該プロテクタ28に繋がった立壁34と、を構成している。また、図示例では、立壁34は、凹凸のない平坦面としているが、必要に応じて、立壁34に、凹凸を設けてもよい。ここで、後述するとおり、立壁34は、前突時に、後方移動する他部材を受け止めることでコネクタ14の挟み込みを防止する。そのため、立壁34には、前後方向の耐圧縮力を向上するような凹凸、例えば、車両前後方向に延びるビードなどが形成されていてもよい。
プロテクタ28および立壁34は、いずれも、防食を目的としてその表面が塗装される。プロテクタ28および立壁34に施される塗装種類は、同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。本例では、排気管16に近い立壁34には、耐熱性の高い塗装、例えば、アルミ塗装を施している。また、排気管16から離れているプロテクタ28については、耐熱性が低いもののコストに優れた塗装、例えば、カチオン塗装を施している。
次に、こうした立壁34を設けた理由について説明する。既述したとおり、バッテリ10の側方には、排気管16が配されており、エンジン駆動時には、この排気管16に高温の排気ガスが流れる。ここで、バッテリ10のうち、バッテリモジュールは、バッテリケース12に収容されているため、ある程度の耐熱性を有している。一方、コネクタ14は、バッテリケース12の外側に露出しており、耐熱性に乏しい。かかるコネクタ14の近傍に排気管16が位置していると、排気管16からの熱により、コネクタ14が劣化、損傷するおそれがあった。そこで、従来では、排気管16とコネクタ14とが十分に離れるように排気管16を配置していたが、この場合、無駄なスペースが発生し、排気管16およびバッテリ10の搭載の自由度が低下していた。
本例では、上述したとおり、コネクタ14と排気管16との間の立壁34を立脚させている。かかる立壁34を設けることで、排気管16からの熱が、当該立壁34で遮られるため、コネクタ14への伝熱が効果的に防止される。また、立壁34は、プロテクタ28から立脚しており、コネクタ14の側方および下方が立壁34およびプロテクタ28で囲まれている。そのため、排気管16の熱風が、下方からプロテクタ28に回り込むこともなく、プロテクタ28をより確実に熱害から保護できる。また、立壁34を設けることにより、排気管16とコネクタ14との距離を短くすることが可能となり、バッテリ10および排気管16の搭載の自由度を向上できる。
また、プロテクタ28には、当該プロテクタ28とバッテリ10とを締結する固定部32が必要であるが、本例では、この固定部32を、立壁34と、当該立壁34に隣接するコネクタ14aとの間に設定している。かかる構成とすることで、当該固定部32の距離分だけ、コネクタ14を排気管16から離すことができる。結果として、コネクタ14をより確実に熱害から保護できる。また、プロテクタ28のうち、立壁34の近傍は、当該立壁34で補強されており、強度が大きい。かかる強度の大きい箇所に、固定部32を設けることで、プロテクタ28の取付強度をより向上できる。
また、本例では、立壁34を、バッテリ10の前面12aと傾斜面12cとが成すコーナの近傍に設置している。かかる構成とすることで、走行風を、車両後方に導きやすくなり、コネクタ14周辺における排気熱の滞留を効果的に防止できる。これについて、図3を参照して説明する。図3は、バッテリ10周辺の模式図である。エンジンが駆動すると、図3において白抜き矢印で示すように、排気管16から熱が発生する。こうした熱は、走行風Bにより、車両の後方へと流される。しかし、図3の二点鎖線で示すように、バッテリケース12が隅切りされておらず、立壁34の後方にバッテリケース12の前面12aが延びていると、走行風Bが遮られ、立壁34の周辺に熱が滞留しやすくなる。その結果、熱の一部が、立壁34を越えて、コネクタ14に伝達し、コネクタ14の劣化等を招くおそれがあった。一方、本例のように、立壁34を、バッテリ10の前面12aと傾斜面12cとが成すコーナの近傍に設置すれば、走行風Bが、立壁34の側方を通過して、車両後方へと流れやすくなる。その結果、立壁34周辺での熱の滞留が抑えられ、コネクタ14への伝熱をより効果的に防止できる。
なお、バッテリケース12を隅切りすることなく、立壁34およびプロテクタ28を、バッテリケース12の車幅方向一端に寄せて配置することも考えられる。この場合でも、走行風Bを潤滑に流すことができる。しかし、この場合、コネクタ14も、車幅方向一端に寄せなければならず、コネクタ14の配置バランスが悪くなる。また、排気管16には、サブマフラ20のように拡径した部分が存在するが、バッテリケース12の一隅を隅切りしていれば、こうした拡径した部分の配置スペースを確保しやすくなる。
また、本例では、立壁34の前端を、コネクタ14の前端より車両前方に位置させている。換言すれば、立壁34のバッテリ10からの出代を、コネクタ14のバッテリ10からの出代よりも大きくしている。かかる構成とすることで、前突時におけるコネクタ14の挟み込みを防止できる。これについて、図4、図5を参照して説明する。図4は、バッテリ10周辺の模式的な側面図であり、図5は、前突時におけるバッテリ10周辺の模式的な側面図である。
プロテクタ28の前端は、締結ボルト36によりサスペンションメンバ22の後クロス部24に締結されている。この締結ボルト36が挿通される締結孔30は、その後方側が、締結ボルト36の頭部直径よりも大きくなっている。そのため、前突の衝撃により、サスペンションメンバ22とともに締結ボルト36が、車両後方に移動した場合、プロテクタ28の前端が締結ボルト36の頭部をすり抜けて落下し、プロテクタ28が後クロス部24から容易に離脱する。その結果、サスペンションメンバ22とバッテリ10との連結が解除されるため、サスペンションメンバ22からバッテリ10に衝突荷重が伝わらず、衝突荷重によるバッテリ10の劣化等が効果的に防止される。
一方、プロテクタ28と分離したサスペンションメンバ22は、衝突荷重により車両後方へと移動していく。立壁34がない場合、このサスペンションメンバ22とバッテリ10の前面との間にコネクタ14が挟み込まれるおそれがあった。しかし、本例では、上述したとおり、コネクタ14よりも出代の大きい立壁34を設けている。この立壁34に、図5に示すように、サスペンションメンバ22が当接することで、サスペンションメンバ22の更なる後方移動が阻害され、ひいては、コネクタ14の挟み込みが防止される。
以上の説明から明らかなとおり、コネクタ14と排気管16との間に立壁34を設けることで、コネクタ14を排気管16の熱から保護でき、また、排気管16およびバッテリ10の搭載の自由度を向上できる。また、立壁34を設けることで、前突時におけるコネクタ14の挟み込みを効果的に防止できる。なお、これまで説明した構成は一例であり、少なくとも、1以上のコネクタ14と排気管16との間において、プロテクタ28から立脚する立壁34を設けるのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。
したがって、例えば、プロテクタ28は、コネクタ14を下側から覆って保護するのであれば、バッテリ10およびサスペンションメンバ22以外の部材に取り付けられてもよい。例えば、プロテクタ28の前端は、後クロス部24ではなく、後クロス部24に取り付けられた別部材に取り付けられてもよいし、サスペンションメンバ22でなく、他のフレームやボディに取り付けられてもよい。また、本例では、プロテクタ28の締結孔30を部分的に大きくすることで、プロテクタ28が、サスペンションメンバ22から容易に離脱できるようにしているが、かかる構成は、必ずしも具備していなくてもよい。
10 バッテリ、11 バッテリフレーム、12 バッテリケース、14 コネクタ、16 排気管、18 触媒コンバータ、20 サブマフラ、22 サスペンションメンバ、24 後クロス部、26 サイド部、28 プロテクタ、30 締結孔、32 固定部、34 立壁、36 締結ボルト。

Claims (5)

  1. 車両の床下に配置され、その前端部に1以上のコネクタが設けられたバッテリと、
    前記バッテリの側方を通るように配された排気管と、
    前記1以上のコネクタを下側から覆って保護するプロテクタと、
    前記1以上のコネクタと前記排気管との間において、前記プロテクタから立脚する立壁と、
    を備えることを特徴とする車両床下構造。
  2. 請求項1に記載の車両床下構造であって
    前記立壁の前端は、前記コネクタの前端よりも車両前方に位置している、ことを特徴とする車両床下構造。
  3. 請求項2に記載の車両床下構造であって、
    前記プロテクタの前端近傍には、締結ボルトの頭部よりも小径の孔の後方に、前記締結ボルトの頭部よりも大径の孔が繋がった締結孔が形成されており、
    前記プロテクタの前端は、前記締結孔に挿通された締結ボルトを介して他部材に締結されている、
    ことを特徴とする車両床下構造。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の車両床下構造であって、
    前記立壁と、前記立壁に隣接するコネクタと、の間の位置に、前記プロテクタと前記バッテリとの固定部が設けられている、ことを特徴とする車両床下構造。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載の車両床下構造であって、
    前記バッテリは、前面と、片側側面と、前記前面と片側側面とを繋ぐように車両前方に近づくにつれて車幅方向内側に進む傾斜面と、を有するように隅切りされており、
    前記排気管は、その一部が前記傾斜面の側方を通るように配置されており、
    前記立壁は、前記バッテリの前記前面と前記傾斜面とが成すコーナの近傍から車両前方に延びている、
    ことを特徴とする車両床下構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2021116757A (ja) * 2020-01-27 2021-08-10 フタバ産業株式会社 消音器

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