JP2020029143A - 電気自動車のフロア構造 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりもフロア下のバッテリパックの収容高を拡充可能であって、かつ、従来よりもトンネルサイドＲ／Ｆの腐食の進行を抑制可能とする。
【解決手段】バッテリパック２２は、フロアパネル１０の下方に収容される。トンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０は、フロアトンネル１１の車幅方向両側に設けられ車長方向に延設される。さらにトンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０は、フロアトンネル１１の側壁１３，１３に接合される側端フランジ４１，４１と、床面パネル１２，１２の上面に接合される下端フランジ４２，４２と、下端フランジ４２，４２から上方に突設されるとともに側端フランジ４１，４１から車幅方向外側に突設される凸部４５，４５とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気自動車のフロア構造に関する。

電気自動車には、駆動源である回転電機と、その回転電機に電力を供給するバッテリが搭載される。例えば特許文献１では、図４に例示されるように、キャビン（車室）の床板であるフロアパネル１００の下部に、バッテリパック１０２が吊り支持される。

例えば車両の前面衝突（前突）時に、キャビン空間の車長方向の潰れを抑制するために、フロアパネル１００の周辺には補強部材が設けられる。例えばフロアトンネル１０４の上方（トンネル屋根）を覆うようにして、トンネルカバーリーンフォースメント１０６（以下適宜トンネルカバーＲ／Ｆと記載する）が設けられる。

さらにフロアトンネル１０４下部には、フロアトンネル１０４の側壁１０４Ａ，１０４Ａに沿って延設されるトンネルサイドリーンフォースメント１０８（以下適宜トンネルサイドＲ／Ｆと記載する）が設けられる。トンネルカバーＲ／Ｆ１０６及びトンネルサイドＲ／Ｆ１０８はともに車長方向に延設される。

トンネルサイドＲ／Ｆ１０８は、フロアトンネル１０４の車幅方向両側に一対設けられる。特許文献１では、図４に例示されるように、フロアトンネル１０４の下端部下面から車幅方向外側にフロアパネル１００の下面に至るまでトンネルサイドＲ／Ｆ１０８，１０８が設けられる。また、フロアパネル１００とともに閉断面を形成するために、トンネルサイドＲ／Ｆ１０８，１０８は、車高方向上方が開放された断面略ハット形状に形成される。

特開２０１３−１５４８８０号公報

ところで、フロアパネル１００の下面からトンネルサイドＲ／Ｆ１０８を下方に突設させると、その突設高さＨ１分、バッテリパック１０２の収容高が削られる。加えて、トンネルサイドＲ／Ｆ１０８が車高方向上方に開口された形状である場合に、内部に水が溜まり易く、トンネルサイドＲ／Ｆ１０８の腐食が進行するおそれがある。

そこで本発明は、従来よりもフロア下のバッテリパックの収容高を拡充可能であって、かつ、従来よりもトンネルサイドＲ／Ｆの腐食の進行を抑制可能な、電気自動車のフロア構造を提供することを目的とする。

本発明は、電気自動車のフロア構造に関する。当該フロア構造は、フロアパネル、バッテリパック、及びトンネルサイドＲ／Ｆを備える。フロアパネルは、一対の床面パネル及びフロアトンネルを設ける。一対の床面パネルは、車幅方向両側に設けられ車室の床面を構成する。フロアトンネルは、一対の床面パネルの車幅方向内側末端に接続されるとともに床面パネルから上方に突設され車長方向に延設される。バッテリパックは、フロアパネルの下方に収容される。トンネルサイドＲ／Ｆは、フロアトンネルの車幅方向両側に設けられ車長方向に延設される。さらにトンネルサイドＲ／Ｆは、フロアトンネルの側壁に接合される側端フランジと、床面パネルの上面に接合される下端フランジと、下端フランジから上方に突設されるとともに側端フランジから車幅方向外側に突設される凸部とを備える。

上記構成によれば、トンネルサイドＲ／Ｆがフロアパネル上方に設けられるので、トンネルサイドＲ／Ｆをフロアパネル下方に設ける場合と比較してバッテリパックの収容高が拡充される。さらにトンネルサイドＲ／Ｆの内部に入り込んだ水は床面パネルと下端フランジとの隙間から外部に排出が可能であり、従来よりもトンネルサイドＲ／Ｆの腐食の進行を抑制可能となる。

本発明によれば、従来よりもフロア下のバッテリパックの収容高を拡充可能であって、かつ、従来よりもトンネルサイドＲ／Ｆの腐食の進行を抑制可能となる。

本実施形態に係る電気自動車のフロア構造を例示する斜視図である。 本実施形態に係る電気自動車のフロア構造を例示する分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面を例示する背面断面図である。 従来の電気自動車のフロア構造を例示する背面断面図である。

図１には、本実施形態に係る電気自動車のフロア構造が例示されている。なお、図１〜図３において、車長方向（車両前後方向）を記号ＦＲで表される軸で示し、車両幅方向を記号ＲＷで表される軸で示し、鉛直方向を記号ＵＰで表される軸で示す。記号ＦＲはＦｒｏｎｔの略であり、車長軸ＦＲは車両前方方向を正方向とする。記号ＲＷはＲｉｇｈｔ Ｗｉｄｔｈの略であり、車幅軸ＲＷは右幅方向を正方向とする。また車高軸ＵＰは上方向を正方向とする。

図１に示されているように、これら車長軸（ＦＲ軸）、車幅軸（ＲＷ軸）、車高軸（ＵＰ軸）は互いに直交する。以下、本実施形態に係る電気自動車のフロア構造を説明する際には、これら３軸を基準に適宜説明する。例えば「前端」は任意の部材の車長軸正方向側の端部を指し、「後端」は任意の部材の車長軸負方向側の端部を指す。「幅内側」は車幅軸に沿って相対的に車両の幅方向内側を指すものとし、「幅外側」は車幅軸に沿って相対的に車両の幅方向外側を指すものとする。さらに「上側」は相対的に車高軸の正方向側を指し、「下側」は相対的に車高軸の負方向側を指す。

図１には、本実施形態に係る電気自動車のフロア構造が例示されている。また図２には、本実施形態に係る電気自動車のフロア構造について、車室（キャビン）のフロアからバッテリパック２０を取り外したときの分解斜視図が例示されている。

本実施形態に係る、電気自動車のフロア構造は、フロアパネル１０、バッテリパック２０、トンネルカバーＲ／Ｆ３０（トンネルカバーリーンフォースメント）、及びトンネルサイドＲ／Ｆ４０（トンネルサイドリーンフォースメント）を含んで構成される。

バッテリパック２０は、フロアパネル１０の下方に収容される。図２を参照して、バッテリパック２０の上面は、それと対向するフロア形状に沿って形成される。例えばバッテリパック２０のケース２１の上面の車長方向前方は、フロアトンネル１１に対応するようにして、上方に隆起される。

バッテリパック２０は、ケース２１及びケース２１内に収容されるバッテリスタック２２を含んで構成される。更にケース２１の下面には、複数のパック外クロス２７が車長方向に所定の間隔を空けて設けられる。

バッテリスタック２２はケース２１内に複数個収容される。一つのバッテリスタック２２に、複数のバッテリセル２３が積層される。バッテリセル２３は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、及び全固体電池等から構成される。

パック外クロス２７は、バッテリパック２０を保護する骨格部材である。パック外クロス２７は、バッテリパック２０外に設けられ、その車幅方向両端は、ケース２１の車幅方向両端よりも外側に張り出されるように形成される。

パック外クロス２７を用いて、バッテリパック２０がフロアパネル１０の下方に吊り支持される。例えば、フロアパネル１０には、骨格部材であるフロントサイドメンバ５０が設けられる。フロントサイドメンバ５０は、フロアパネル１０を上下に挟むようにして、フロントサイドメンバアッパ５０Ａと、フロントサイドメンバロア５０Ｂを備える。

フロントサイドメンバアッパ５０Ａ及びフロントサイドメンバロア５０Ｂはそれぞれ断面ハット形状であり、フロントサイドメンバアッパ５０Ａは下方が開口されるように配置され、フロントサイドメンバロア５０Ｂは上方が開口されるように配置される。更にフロントサイドメンバロア５０Ｂの底壁にはウェルドナット２６（図２参照）が設けられる。また同底壁にはウェルドナット２６のねじ穴と同軸の開口５０Ｂ１が設けられる。

一方、パック外クロス２７の車幅方向両端には車高方向に貫通する開口２８が設けられる。図１、図２を参照して、パック外クロス２７の開口２８にボルト２４が挿入され、さらに同ボルト２４がフロントサイドメンバロア５０Ｂのウェルドナット２６に螺入される。これにより、バッテリパック２０がフロアパネル１０の下方に吊り支持される。

フロアパネル１０は、車室の床板を構成するパネル部材である。フロアパネル１０の前端は、車室の前壁を構成するダッシュパネル５１の下端に接続される。

フロアパネル１０は、フロアトンネル１１と一対の床面パネル１２，１２とを備える。一対の床面パネル１２，１２は車幅方向両側に設けられ、車室の床面を構成する。例えば一対の床面パネル１２，１２は水平に延設され、運転席（Ｄ席）及び助手席（Ｐ席）の床面を構成する。

フロアトンネル１１は、車幅方向中央に設けられる。フロアトンネル１１は、床面パネル１２，１２から車高方向上方に突設され車長方向に延設される。

フロアトンネル１１は、図３に例示されるように背面断面視で車高方向下方が開放された断面Π（パイ）形の部材であり、略鉛直方向に延設され車幅方向に対向する一対の側壁１３，１３と、一対の側壁１３，１３の上端を接続し車幅方向に延設される上壁１４を備える。フロアトンネル１１の一対の側壁１３，１３の下端は、一対の床面パネル１２，１２の車幅方向内側末端に接続される。

例えば電気自動車においては、フロアトンネル１１は車室の補強構造として利用される。フロアトンネル１１は車幅方向中央において車室の前端から車長方向後方に延設されており、例えばフロアトンネル１１の周辺に補強部材を配置することで、車両の前突時における車室空間の潰れを抑制可能となる。

例えば車室より前方の、いわゆるエンジンコンパートメント（モータコンパートメント）には、回転電機等の高剛性機器が搭載される。車両の前突時にはこれらの機器が後方、つまり車室側に押し込まれる。このとき、フロアトンネル１１の周辺に補強部材を配置することで、機器の車室内への進入を押し止める（突っ張る）ことが可能となる。

図１〜図３を参照して、フロアトンネル１１上面を覆う補強部材として、トンネルカバーＲ／Ｆ３０が設けられる。トンネルカバーＲ／Ｆ３０はフロアトンネル１１とともに車長方向に延設される。トンネルカバーＲ／Ｆ３０は、例えば高張力鋼板等の、フロアパネル１０のパネル材よりも高剛性の鋼板が用いられる。

更に、フロアトンネル１１の側面を覆う補強部材として、トンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０が設けられる。図３を参照して、トンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０はフロアパネル１０の上面に配置される。このような配置を採ることで、フロアパネル１０の下方にトンネルサイドＲ／Ｆを配置する場合と比較して、フロアパネル１０の下方のスペースが増え、フロア下に収容されるバッテリパック２０の収容高が拡充される。

図１、図２を参照して、トンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０は、フロアトンネル１１の車幅方向両側（両サイド）に設けられ、フロアトンネル１１の側壁１３，１３に沿って、例えばダッシュパネル５１から車長方向後方に延設される。また、トンネルカバーＲ／Ｆ３０と同様にして、トンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０は、例えば高張力鋼板等の、フロアパネル１０のパネル材よりも高剛性の鋼板が用いられる。

図３に例示されるように、トンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０は、それぞれ背面断面視でＷ形に形成される。トンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０は、いずれも側端フランジ４１、下端フランジ４２、縦壁４３及び横壁４４を備える。

側端フランジ４１はフロアトンネル１１の側壁１３に溶接等により接合される。なお図３では溶接箇所を×のマークで示している。溶接点は車長方向に所定の間隔を置いて設けられる。

また、側端フランジ４１はトンネルカバーＲ／Ｆ３０の側壁３１にも溶接等により接合される。これにより、図３に例示されるように、フロアトンネル１１が全面に亘って、補強部材であるトンネルカバーＲ／Ｆ３０及びトンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０に覆われる。その結果、フロアトンネル１１の一部を補強部材で覆う場合と比較して、フロアトンネル１１周りの剛性が向上する。

トンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０の下端フランジ４２は、フロアパネル１０の床面パネル１２の上面に溶接等により接合される。溶接点は車長方向に所定の間隔を置いて設けられる。

更に、側端フランジ４１の下端から車幅方向外側に横壁４４が張り出される。加えて、下端フランジ４２の車幅方向内側末端から車高方向上方に縦壁４３が張り出される。横壁４４の車幅方向外側末端と縦壁４３の車高方向上端とは接続される。

この、横壁４４及び縦壁４３により凸部４５が形成される。凸部４５は下端フランジ４２から上方に突設されるとともに側端フランジ４１から車幅方向外側に突設される形状となる。さらに凸部４５には横壁４４と縦壁４３との境界線として稜線４６が形成される。稜線４６はフロアトンネル１１に沿って車長方向に延設される。

一般的に、ある部材に荷重が入力されると、その荷重の伝達経路（ロードパス）は、その部材のうち（荷重に対して最も突っ張る）高剛性の領域上に形成される。車両の前突時において、フロアトンネル１１周辺に車長方向の荷重が入力された場合、その主たるロードパスは、フロアトンネル１１周辺の補強部材の、車長方向に延設される稜線に形成される。そのような車長方向の稜線４６を凸部４５によって形成することで、トンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０に、車長方向の荷重を受けるロードパスを形成可能となる。

ここで、凸部４５を形成することで、凸部４５の内部に空間が生じる。この空間に、図３の破線矢印で示すように、水が進入するおそれがある。例えば図１を参照して、フロアトンネル１１とトンネルカバーＲ／Ｆ３０との接合点間の隙間３２（継ぎ目）から水が進入しそのままフロアトンネル１１の上面を伝って凸部４５内部の空間４７（図３参照）に入り込むおそれがある。

しかしながら本実施形態では、凸部４５の下端は下端フランジ４２となっており、下端フランジ４２と床面パネル１２との隙間、例えば所定の接合点とこれに車長方向に隣接する別の接合点との間に形成された隙間から、床面パネル１２の上面を伝って、水を凸部４５の外部に排出可能となっている。その結果、空間４７の水の滞留が抑制され、トンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０の腐食の進行が抑制可能となる。

また、上述のように構造上、空間４７に入り込んだ水はそのまま下端フランジ４２と床面パネル１２との隙間から排出されるから、空間４７への水の進入を防止するシール構造を、例えば側端フランジ４１とフロアトンネル１１の側壁１３との間に設ける必要がない。

１０ フロアパネル、１１ フロアトンネル、１２ 床面パネル、１３ フロアトンネルの側壁、２０ バッテリパック、３０ トンネルカバーＲ／Ｆ、３１ トンネルカバーＲ／Ｆの側壁、３２ 隙間、４０ トンネルサイドＲ／Ｆ、４１ トンネルサイドＲ／Ｆの側端フランジ、４２ トンネルサイドＲ／Ｆの下端フランジ、４３ トンネルサイドＲ／Ｆの縦壁、４４ トンネルサイドＲ／Ｆの横壁、４５ トンネルサイドＲ／Ｆの凸部、４６ 稜線。

Claims (1)

1. 車幅方向両側に設けられ車室の床面を構成する一対の床面パネルと、一対の前記床面パネルの車幅方向内側末端に接続されるとともに前記床面パネルから上方に突設され車長方向に延設されるフロアトンネルと、を備えるフロアパネルと、
   前記フロアパネルの下方に収容されるバッテリパックと、
   前記フロアトンネルの車幅方向両側に設けられ車長方向に延設されるトンネルサイドＲ／Ｆと、
   を備える電気自動車のフロア構造であって、
   前記トンネルサイドＲ／Ｆは、前記フロアトンネルの側壁に接合される側端フランジと、前記床面パネルの上面に接合される下端フランジと、前記下端フランジから上方に突設されるとともに前記側端フランジから車幅方向外側に突設される凸部とを備える、
   電気自動車のフロア構造。

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