JP2020029230A - 電気自動車のフロア構造 - Google Patents

Abstract

【課題】フロアトンネル上に設けられるトンネルカバーＲ／Ｆと、その上に設けられたセンターコンソールとの間に生じる空間を従来よりも有効に活用可能とする。【解決手段】トンネルカバーＲ／Ｆ３０のカバー天井壁３２は、車室床面からの高さが車長方向後方ほど低くなるように形成される。センターコンソール５０のコンソール天井壁５５には、車長方向前方から、カップホルダー５２及びコンソールボックス５３が形成される。カップホルダー５２及びコンソールボックス５３の底壁５２Ａ，５３Ａは、車室床面からの高さが所定高さＨ１となるように形成される。さらに、カバー天井壁３２の、車長方向後方部分上面に、電装品が設置される。【選択図】図４

Description

本発明は、電気自動車のフロア構造に関する。

特許文献１に例示されるように、内燃機関を駆動源とする従来車両の車室（キャビン）のフロアには、排気管を通すためのフロアトンネルが形成される。フロアトンネルはフロアパネルの車幅方向中央に、フロア面に対して上方に隆起するようにして形成され、車長方向に延設される。このフロアトンネル下に排気管が収容される。

また、フロアトンネルは、排気管を収容する他にも、車両の前面衝突（前突）に対する補強構造としても利用されており、排気管の無い電気自動車にもフロアトンネルが設けられる。

すなわち、フロアトンネルは車長方向に延設されており、このフロアトンネル周りに補強部材を配置することで、車長方向に剛性の高い補強構造を形成できる。例えば断面Π（パイ）形状のフロアトンネルを覆うようにして、同様に断面Π形状の補強部材であるトンネルカバーリーンフォースメント（以下適宜、トンネルカバーＲ／Ｆと記載する）が設けられる。車両の前突時には、車室前方のエンジンコンパートメント（モーターコンパートメント）から、回転電機等の高剛性の機器が後方、つまり車室側に押し込まれる。このとき、トンネルカバーＲ／Ｆがこれらの機器を押し止める（突っ張る）ことで機器の進入が抑制され、車室空間の潰れが抑制可能となる。

また、トンネルカバーＲ／Ｆ上には内装部品であるセンターコンソールが設けられる。センターコンソールにはシフトレバー、カップホルダー及びコンソールボックス等が設けられる。

特開２０１２−１５８２２０号公報

ところで、電気自動車にフロアトンネル及びトンネルカバーＲ／Ｆを設ける場合、従来の、排気管を備える車両と比較して、これらのトンネル部材をコンパクトにできる場合がある。例えば排気管は車両後方まで延設されるため、フロアトンネルも車両後方まで延設されるが、前突対応としてトンネル部材を設ける場合、車両の前方にて衝突荷重を受け取る構造であればよく、車両後方まで延設される必要がなくなる。例えばトンネル部材は後部座席の前方で終端される。また、トンネル高を車長方向に亘って一定にする必要もなく、例えば車両後方ほどトンネル部材の天井高は低くされる。

このようにトンネル部材の設計が変更される一方で、コスト面の観点から、トンネルカバーＲ／Ｆ上に設置されるセンターコンソールは従来から使用されているものが引き続き使用される場合がある。この場合、センターコンソールは、従来設計の、つまり車長方向に亘って高さが一定であるトンネル部材に合わせて形成される。例えば、トンネル部材への干渉を避けるために、カップホルダーの底壁とその後方のコンソールボックスの底壁の高さが揃えられるように形成される。

本発明は、フロアトンネル上に設けられるトンネルカバーＲ／Ｆと、その上に設けられたセンターコンソールとの間に生じる空間を従来よりも有効に活用可能な、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、トンネルカバーＲ／Ｆ及びセンターコンソールを備える。トンネルカバーＲ／Ｆは、フロアトンネル上に設けられる補強部材であって、車長方向に延設され当該車長方向に垂直な断面形状がΠ字形の部材である。センターコンソールは、トンネルカバーＲ／Ｆ上に配置される内装部品であって、車長方向に延設され当該車長方向に垂直な断面形状がΠ字形の部材である。トンネルカバーＲ／Ｆの天井壁は、車室床面からの高さが車長方向後方ほど低くなるように形成される。センターコンソールの天井壁には、車長方向前方から、カップホルダー及びコンソールボックスが形成され、カップホルダー及びコンソールボックスの底壁は、車室床面からの高さが所定高さとなるように形成される。さらに、トンネルカバーＲ／Ｆの天井壁の、車長方向後方部分上面に、電装品が設置される。

上記構成によれば、トンネルカバーＲ／Ｆの天井壁とカップホルダー及びコンソールボックスの底壁とが、車長方向後方に行くほど離間されることを利用して、この離間空間が電装品の設置空間として利用される。特に電気自動車においては、内燃機関を駆動源とする従来の車両と比較して電装品の点数が多くなり、上記離間空間を電装品の設置空間として確保することで、電装品の点数増加に伴う車室の居住スペースの減少を抑制可能となる。

本発明によれば、フロアトンネル上に設けられるトンネルカバーＲ／Ｆと、その上に設けられたセンターコンソールとの間に生じる空間を従来よりも有効に活用可能となる。

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。 図１のＡ−Ａ断面を例示する背面断面図である。 本実施形態に係る電気自動車のフロア構造を例示する斜視図であって、センターコンソールを一部取り除いてその内部を図示する一部断面斜視図である。 図１のＢ−Ｂ断面を例示する側面断面図である。

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４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。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）、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）、及びセンターコンソール５０を含んで構成される。

なお、図１に例示される電気自動車のフロア構造では、トンネルカバーＲ／Ｆ３０とセンターコンソール５０との配置関係を明確にするために、フロアパネル１０上に敷設されるフロアサイレンサ及びフロアカーペットの図示を省略している。

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。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２５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２５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２５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２５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６０が設けられる。そして、図１に示されるように、ボルト２６及びナット２７の締結を用いて、パック外クロス２５がフロントサイドメンバ６０に固定される。

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６１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２に例示されるように、車長方向（ＦＲ）に垂直な断面（背面断面）が、車高方向下方が開放されたΠ（パイ）字形の部材である。フロアトンネル１１は、略鉛直方向に延設され車幅方向に対向する一対のトンネル側壁１３，１３と、一対のトンネル側壁１３，１３の上端を接続し車幅方向に延設されるトンネル天井壁１４を備える。一対のトンネル側壁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２を参照して、フロアトンネル１１上に設けられる補強部材として、トンネルカバーＲ／Ｆ３０及びトンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０が設けられる。トンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０は、フロアトンネル１１の側面を覆う補強部材である。

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（両サイド）に設けられ、トンネル側壁１３，１３に沿って、例えばダッシュパネル６１から車長方向後方に延設される。また、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２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、及び凸部４５を備える。

側端フランジ４１はトンネル側壁１３に溶接等により接合される。なお図２では溶接箇所を×のマークで示している。また、側端フランジ４１はトンネルカバーＲ／Ｆ３０のカバー側壁３１にも溶接等により接合される。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。

更に、トンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０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凸部４５を備える。凸部４５の屈曲点として稜線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。

トンネルカバーＲ／Ｆ３０はフロアトンネル１１上に設けられる補強部材であって、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。

トンネルカバーＲ／Ｆ３０は、図２に例示されるように、車長方向（ＦＲ）に垂直な断面（背面断面）が、車高方向下方が開放されたΠ（パイ）字形の部材である。トンネルカバーＲ／Ｆ３０は、略鉛直方向に延設され車幅方向に対向する一対のカバー側壁３１，３１と、一対のカバー側壁３１，３１の上端を接続し車幅方向に延設されるカバー天井壁３２を備える。カバー側壁３１，３１の下端は、トンネルサイドＲ／Ｆ４０の側端フランジ４１に溶接等によって接合される。

トンネルカバーＲ／Ｆ３０とトンネルサイドＲ／Ｆ４０，４０とが接合されることで、フロアトンネル１１が全面に亘って、補強部材に覆われる。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。

トンネルカバーＲ／Ｆ３０は、後部座席の手前で終端される。例えば図１に例示されるように、フロアパネル１０には、前席シートを支持するシートブラケット（図示せず）が取り付けられる第一シートクロス６２及び第二シートクロス６３が設けられる。このうち、車長方向後方に設けられた第二シートクロス６３に、トンネルカバーＲ／Ｆ３０の後端が当接される。またトンネルカバーＲ／Ｆ３０と第一シートクロス６２との交差点では、トンネルカバーＲ／Ｆ３０のカバー側壁３１が切り欠かれ、その切り欠き部分に第一シートクロス６２が通される。

第一シートクロス６２及び第二シートクロス６３は車幅方向に延設され、その車幅方向両端は車両の骨格部材であるロッカ６４，６４に接合される。例えば前突時にトンネルカバーＲ／Ｆ３０に衝突荷重が入力された際には、トンネルカバーＲ／Ｆ３０が第一シートクロス６２及び第二シートクロス６３に引っ掛かる形となってトンネルカバーＲ／Ｆ３０の後退が抑制される。

また、図１、図４を参照して、トンネルカバーＲ／Ｆ３０のカバー天井壁３２は、車室床面（床面パネル１２上面）からの高さが、車長方向後方ほど低くなるように形成される。フロアのトンネル構造を前突対応に利用する場合、その前端は前突時に多くの機器を受け止められるように、その天井高さを高くすることが好適である。その一方で、トンネルカバーＲ／Ｆ３０の車長方向後方は、車長方向の荷重に耐える（突っ張る）ことができればよく、天井を高いままの状態で維持する必要はない。

そこでカバー天井壁３２は、車長方向後方に行くほど、車室床面からの天井高さが低くなるように、トンネルカバーＲ／Ｆ３０が形成される。例えば図４に例示されるように、トンネルカバーＲ／Ｆ３０のカバー天井壁３２は、側面視で直線状のスロープ形状となるように、車長方向後方に行くにしたがって徐々にその天井高さが低減される。

後述するように、その天井高さが低減された、カバー天井壁３２の車長方向後方部分の上面に、種々の電装品（スマートアンテナ７０、インバータ７１、キャパシタ７２、ドアロックＥＣＵ７３）が設置される。

図１を参照して、トンネルカバーＲ／Ｆ３０上に、内装部品であるセンターコンソール５０が設けられる。センターコンソール５０は、車室の運転席及び助手席の間に設けられ、トンネルカバーＲ／Ｆ３０と同様に車長方向に延設される。センターコンソール５０には、車長方向前方から順に、シフトレバー５１、カップホルダー５２、及びコンソールボックス５３が設けられる。

図３に例示されるように、センターコンソール５０は、車長方向に垂直な背面断面視で、下方が開放されたΠ字形状となるように形成される。センターコンソール５０は、略鉛直方向に延設され車幅方向に対向する一対のコンソール側壁５４，５４と、一対のコンソール側壁５４，５４の上端を接続し車幅方向に延設されるコンソール天井壁５５を備える。例えばセンターコンソール５０は、ＡＢＳやポリプロピレン等の樹脂材料から構成される。

センターコンソール５０は、例えば車長方向前後端が支持される。例えば図１を参照して、センターコンソール５０の後端はコンソールブラケット６５を介してフロアパネル１０に固定される。またセンターコンソール５０の前端は、図示しないインストルメントパネルに接続、支持される。

コンソール天井壁５５には、車長方向前方から、カップホルダー５２及び小物入れであるコンソールボックス５３が形成される。図４に例示されるように、カップホルダー５２の底壁５２Ａ及びコンソールボックス５３の底壁５３Ａは、車室床面、つまり床面パネル１２上面からの高さが、所定の高さＨ１に揃えられるように形成される。

センターコンソール５０は、従来のフロアトンネル上に設置されていたものが用いられる。従来のフロアトンネルは、車長方向に亘ってその高さが一定となるように形成される。これに対応して、センターコンソール５０は、下方に突出する部分、つまりカップホルダー５２の底壁５２Ａ及びコンソールボックス５３の底壁５３Ａの高さが揃えられる。これにより、カップホルダー５２及びコンソールボックス５３と（従来構造の）フロアトンネルとの干渉が回避される。

このようなセンターコンソール５０を本実施形態に係るトンネルカバーＲ／Ｆ３０上に設置した場合、カップホルダー５２の底壁５２Ａ及びコンソールボックス５３の底壁５３Ａと、トンネルカバーＲ／Ｆ３０のカバー天井壁３２との車高方向の離間距離が、車長方向後方ほど大きくなる（拡がる）。

本実施形態に係る電気自動車のフロア構造では、この離間空間を、電装品の収納スペースとして利用している。図４に例示されるように、トンネルカバーＲ／Ｆ３０のカバー天井壁３２の車長方向後方部分の上面に、スマートアンテナ７０、インバータ７１、キャパシタ７２、ドアロックＥＣＵ７３が設置される。例えばカバー天井壁３２の車長方向中間点から後端までの領域に、これらの電装品が設置される。

スマートアンテナ７０は、例えばデジタルラジオ電波、デジタルテレビ電波、ＧＰＳ電波等の種々の電波を受信可能な複合アンテナである。インバータ７１は電力の交直変換器であって、例えば回路上、直流電源であるバッテリと交流電気機器であるエアコンのコンプレッサとの間に設けられる。キャパシタ７２は蓄電素子であって、例えば回路上、バッテリと並列に接続される。ドアロックＥＣＵ７３は例えばコンピュータから構成され、スマートキー（電子キー）からの開錠／施錠信号を受信して、図示しないドアロック機構に開錠／施錠動作を指令する。

一般的に、電気自動車は、従来の内燃機関を駆動源とする車両と比較して、電装品の点数が多くなる。本実施形態に係る電気自動車のフロア構造では、トンネルカバーＲ／Ｆ３０とセンターコンソール５０との間に形成される空間を、電装品の収納スペースとして利用している。その結果、電装品の点数が増えても、当該電装品の収納スペースが確保されるので、フロアスペースへの設置が回避され、乗員の居住スペースを維持可能となる。

また、運転席及び助手席周りの機器の電装品をセンターコンソール５０下に設けることで、配線長を短くできるという利点もある。例えばドアロックＥＣＵ７３は運転席側ドアに設けられたドアロック機構と回路的に接続される。このドアロックＥＣＵ７３をセンターコンソール５０下に設けることで、例えば車室より前方のエンジンコンパートメント（モーターコンパートメント）に設ける場合と比較して、ドアロックＥＣＵ７３とドアロック機構との配線長を短くできる。

１０ フロアパネル、１１ フロアトンネル、１２ 床面パネル、２０ バッテリパック、３０ トンネルカバーＲ／Ｆ、３１ カバー側壁、３２ カバー天井壁、４０ トンネルサイドＲ／Ｆ、５０ センターコンソール、５１ シフトレバー、５２ カップホルダー、５２Ａ カップホルダー底壁、５３ コンソールボックス、５３Ａ コンソールボックス底壁、５４ コンソール側壁、５５ コンソール天井壁、７０ スマートアンテナ、７１ インバータ、７２ キャパシタ、７３ ドアロックＥＣＵ。

Claims (1)

1. フロアトンネル上に設けられる補強部材であって、車長方向に延設され当該車長方向に垂直な断面形状がΠ字形のトンネルカバーＲ／Ｆと、
   前記トンネルカバーＲ／Ｆ上に配置される内装部品であって、車長方向に延設され当該車長方向に垂直な断面形状がΠ字形のセンターコンソールと、
   を備える、電気自動車のフロア構造であって、
   前記トンネルカバーＲ／Ｆの天井壁は、車室床面からの高さが車長方向後方ほど低くなるように形成され、
   前記センターコンソールの天井壁には、車長方向前方から、カップホルダー及びコンソールボックスが形成され、前記カップホルダー及び前記コンソールボックスの底壁は、前記車室床面からの高さが所定高さとなるように形成され、
   前記トンネルカバーＲ／Ｆの天井壁の、車長方向後方部分上面に、電装品が設置される、
   電気自動車のフロア構造。