JP2020032930A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】前方側からの外部入力荷重に対して電池パックを保護可能な車両を得る。【解決手段】車両１０は、フロアパネル２１を有する車両本体２０と、フロアパネル２１の下方に配置された電池パック３０と、フロントガード４０とを備える。フロントガード４０は、電池パック３０の前方部３７ａを覆うように設けられたガード部４３と、ガード部４３の後方側に設けられ、電池パック３０に固定される第１固定部４１と、ガード部４３の前方側であって且つ第１固定部４１の位置よりも上方側に設けられ、車両本体２０に固定される第２固定部４２とを含む。ガード部４３には、ガード部４３の一部が下方に向かって折れ曲がるようにして形成され、第１固定部４１の高さ位置よりも下方側に位置する突出部４４が設けられている。【選択図】図３

Description

本開示は、電池パックを備えた車両に関する。

電気自動車およびハイブリッド自動車などの車両には、モータに電力を供給するための電池パックが搭載されている。電池パックはたとえば、複数の単電池を接続した組電池と、当該組電池を内部に収容するケースとを備える。電池パックの大型化に伴い、車室内部ではなくて、電池パックの一部または全部が車室外部（フロアパネルの下方）に配置される場合があり、そのような場合には一般的に、電池パックを保護するためのガード（アンダーカバー等とも称される）が用いられる（下記の特許文献１，２参照）。

特開２０１６−０４９８５０号公報 特開２０１４−１５１８９１号公報

アンダーカバー等のガードは、その構成要素として、電池パックの前方部を覆うように設けられたガード部を有している。電池パックの前方側から電池パックに向かって石などが飛来したとしても、ガード部の存在によって電池パックは飛び石等との衝突から保護される。車両の前進中には、車両が縁石等の地上物に乗り上げてしまうことがある。ガードは、車両が地上物に乗り上げた際に車両を持ち上げ可能な程度の剛性を有していることが好ましいが、縁石等からの外部荷重が、ガードを介して電池パックに入力され、電池パックの一部に損傷が及んでしまう可能性がある。

ガード（ガード部）の厚み等を厚くしたりリブを追加したりしてガードの剛性を増加させることは、ガードとしての重量の増加を招く。電池パックのサイズが大きい場合は特に、厚み等を厚くしてガードの剛性を増加させることは、ガードの重量がその分大きくなることに繋がり、車両全体の重量増加にも繋がる。ガード（ガード部）の重量をできるだけ増加させることなく前方側からの外部入力荷重に対して電池パックを保護できることが好ましい。

本開示は、重量をできるだけ増加させることなく、前方側からの外部入力荷重に対して電池パックを保護する構成を備えた車両を提供することを目的とする。

本開示に基づく車両は、フロアパネルを有する車両本体と、上記フロアパネルの下方に配置された電池パックと、フロントガードと、を備え、上記フロントガードは、板状の形状を有し、上記電池パックの前方部を覆うように設けられたガード部と、上記ガード部の後方側に設けられ、上記電池パックに固定される第１固定部と、上記ガード部の前方側であって且つ上記第１固定部の位置よりも上方側に設けられ、上記車両本体に固定される第２固定部と、を含み、上記ガード部には、上記ガード部の一部が下方に向かって折れ曲がるようにして形成され、上記第１固定部の高さ位置よりも下方側に位置する突出部が設けられている。

上記構成を備えた車両によれば、突出部の存在によって、重量をできるだけ増加させることなく、前方側からの外部入力荷重に対して電池パックを保護することが可能となる。

車両１０を示す概略図である。 車両１０に備えられた電池パック３０の分解した状態を示す斜視図である。 車両１０に備えられた電池パック３０およびフロントガード４０などを示す断面図である。 車両１０に備えられたフロントガード４０が地上物５０に接触した状態を示す断面図である。 車両１０に備えられたフロントガード４０が地上物５０に接触して変形した状態を示す断面図である。 比較例における車両１０Ｚに備えられたフロントガード４０Ｚが地上物５０に接触した状態を示す断面図である。 別の実施の形態における車両１０Ａに備えられた電池パック３０Ａおよびフロントガード４０Ａを示す断面図である。

以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。また、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本開示の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。

［車両１０］
図１は、車両１０を示す概略図である。車両１０は、たとえば電気自動車であり、図示しないモータにより駆動される。車両１０は、車両本体２０、電池パック３０およびフロントガード４０を備える。車両本体２０は、フロアパネル２１、フロントシート２２およびリヤシート２３を有する。

電池パック３０は、フロアパネル２１の下方に配置される。フロアパネル２１のうちのリヤシート２３の下方に位置する部分には、開口部が設けられる。電池パック３０が車両１０に搭載された状態では、電池パック３０の一部が上記開口部の内側に配置され、リヤシート２３の直下に位置する。

［電池パック３０］
図２は、電池パック３０の分解した状態を示す斜視図である。電池パック３０はケース３１および電池本体３４を備える。電池本体３４は、直列および／または並列接続された複数の組電池３５を含む。ケース３１は内部に収容スペースを有しており、電池本体３４はこの収容スペース内に配置される。

ケース３１はアッパケース部３２およびロアケース部３３を含む。アッパケース部３２は、下方に向けて開口する箱型形状を有し、ロアケース部３３は、上方に向けて開口する箱型形状を有する。ロアケース部３３は底部３６および周壁部３７を有する（図３も参照）。周壁部３７は底部３６の周縁に沿って環状に延在するように設けられる。

アッパケース部３２およびロアケース部３３の各々の周縁には、相互に対向するフランジが形成されており、複数の締結部材によってこれらのフランジ同士はシールリング等を介して互いに締結される。アッパケース部３２とロアケース部３３とが互いに締結されることでケース３１が構成され、電池本体３４を収容するためのスペースが、ケース３１の内部に形成される。

［フロントガード４０］
図３は、電池パック３０およびフロントガード４０などを示す断面図である。図示上の便宜のため、電池パック３０（ケース３１）の構成要素の一つであるアッパケース部３２（図２参照）については図３には図示しておらず、電池パック３０に関しては、図３にはロアケース部３３および電池本体３４（複数の組電池３５）を図示している。図３紙面の左側が前方側、すなわち車両１０の前進方向に対応しており、図３紙面の右側が後方側、すなわち車両１０の後退方向に対応している。これは図４〜図７においても同様である。

フロントガード４０は、板状の部材を屈曲および／または湾曲させることで形成され、電池パック３０の前方側の位置に配置されている。本実施の形態ではフロントガード４０が電池パック３０の前方側の部分（ここではロアケース部３３の周壁部３７の前方部３７ａ）を覆うように設けられている。電池パック３０を保護する手段としては、電池パック３０の全体を下方側から覆うアンダーカバーを用いてもよい。この場合、フロントガード４０はそのアンダーカバーの構成要素の一つ（アンダーカバーの一部分）として機能する。

本実施の形態ではフロントガード４０が、電池パック３０に固定される第１固定部４１と、車両本体２０（ここではサイドメンバ２５）に固定される第２固定部４２と、電池パック３０（周壁部３７）の前方部３７ａを覆うように設けられたガード部４３とを含んでいる。

第１固定部４１は、板状の形状を有しており、ガード部４３の後方側に（ここではガード部４３の後端部に連続して）設けられる。第１固定部４１は、締結具Ｂ１によってロアケース部３３の底部３６等、電池パック３０のうちの下方部分に固定される。第２固定部４２は、板状の形状を有しており、ガード部４３の前方側に（ここではガード部４３の前端部に連続して）設けられる。

第２固定部４２は、第１固定部４１の位置よりも上方側に設けられており、締結具Ｂ２によって車両本体２０（サイドメンバ２５）に固定される。ガード部４３は全体として、第１固定部４１側から第２固定部４２側に向かうにつれて、前方上方に向かうように斜めに傾斜して延在する板状の形状を有している。

ガード部４３には突出部４４が設けられている。突出部４４は、ガード部４３の一部が下方に向かって略Ｖ字状に折れ曲がるようにして形成されており、突出部４４の全体が第１固定部４１（ここでは第１固定部４１の下面）の高さ位置Ｈ２よりも下方側に位置している。換言すると、ガード部４３のうち、第１固定部４１の下面の高さ位置Ｈ２よりも下方側に位置している部分が突出部４４を構成しており、突出部４４の下端４５の高さ位置Ｈ１は、高さ位置Ｈ２よりも下方側の位置でＶ字状に折り返す形状を有している。

本実施の形態ではガード部４３が、前側平坦部４３ａ、前側傾斜部４３ｂ、後側傾斜部４３ｃ、および後側平坦部４３ｄを有している。前側平坦部４３ａは、第２固定部４２の後端に接続しており、略水平方向に延びる平板状の形状を有している。前側傾斜部４３ｂは、前側平坦部４３ａの後端に接続しており、前側から後側に向かうにしたがい下方に向かうように斜めに傾斜して延在する形状を有している。前側傾斜部４３ｂのうちの高さ位置Ｈ２よりも下方側に位置する部分は、突出部４４の一部を構成している。

後側傾斜部４３ｃは、突出部４４の下端４５を介して前側傾斜部４３ｂに接続しており、前側から後側に向かうにしたがい上方に向かうように斜めに傾斜して延在する形状を有している。後側傾斜部４３ｃは、その全体が第１固定部４１の下面の高さ位置Ｈ２よりも下方側に位置しており、後側傾斜部４３ｃの全体が、突出部４４の一部を構成している。後側傾斜部４３ｃは、前側傾斜部４３ｂのうちの高さ位置Ｈ２よりも下方側に位置する部分とともに、突出部４４を構成している。

後側平坦部４３ｄは、後側傾斜部４３ｃの後端に接続しており、略水平方向に延びる平板状の形状を有している。第２固定部４２は、後側平坦部４３ｄの後端に接続している。本実施の形態では、前側傾斜部４３ｂの長さ（前側平坦部４３ａの後端と下端４５との間の直線距離）は、後側傾斜部４３ｃの長さ（後側平坦部４３ｄの前端と下端４５との間の直線距離）よりも長い。

突出部４４の水平方向における位置を見た場合、突出部４４の全体が、ガード部４３の水平方向における中央位置ＣＴよりも後側に位置している。突出部４４の全体が中央位置ＣＴよりも後側に位置しているという構成に限られず、少なくとも突出部４４の下端４５（折り返し点）が、ガード部４３の水平方向における中央位置ＣＴよりも後側に位置しているとよい。

［作用および効果］
図４を参照して、車両１０が前進している時等には、車両１０のフロントガード４０が縁石等の地上物５０に接触することがある。フロントガード４０は地上物５０から矢印Ｆに示す方向の力（外部入力荷重）を受け、力成分ｆａ，ｆｂのうちの力成分ｆａは、フロントガード４０に対してフロントガード４０（ガード部４３）を後方側に変位させる力として作用する。

図５に示すように、フロントガード４０のガード部４３は、前側傾斜部４３ｂと後側傾斜部４３ｃとの間の成す角が小さくなるように（より急峻に折れ曲がるように）変形する。突出部４４の下端４５は後方側に変位し、突出部４４の全体が後側平坦部４３ｄの下方側の位置に（場合によっては第１固定部４１の下方側の位置にも）入り込むように変位する。前側傾斜部４３ｂと後側傾斜部４３ｃとが相互に重なり合うように変形した場合には、重なり合った箇所においてフロントガード４０の見かけ上の厚みが増加することとなり、ひいてはフロントガード４０の剛性も上がることとなる。

ガード部４３の上記のような変形動作によれば、矢印Ｆ（図４）に示す力のほとんどは第２固定部４２を介して車両本体２０（サイドメンバ２５）側に作用することとなり、結果として、矢印Ｆに示す力が後側平坦部４３ｄおよび第１固定部４１を介して電池パック３０に直接的に入力されることが緩和されるため、地上物５０との接触が生じたとしても電池パック３０に損傷が及んでしまう可能性が効果的に軽減されることとなる。

図６に示す比較例の車両１０Ｚにおいては、フロントガード４０Ｚが採用されている。フロントガード４０Ｚは、突出部４４に相当する構成を備えておらず、前側傾斜部４３ｂは折曲部４３ｅを介して後側平坦部４３ｄに接続されている。このような構成を備えたフロントガード４０Ｚの場合には、上述の実施の形態のような変形動作が生じることはなく、すなわち、フロントガード４０Ｚの一部同士が重なり合った箇所においてフロントガード４０Ｚの見かけ上の厚みが増加することはなく、外部入力荷重としての矢印Ｆに示す力は、後側平坦部４３ｄおよび第１固定部４１を介して電池パック３０に直接的に入力されやすくなっている。このようなフロントガード４０Ｚに比べて、上述の実施の形態のフロントガード４０によれば、前方側からの外部入力荷重に対して電池パック３０をより効果的に保護することが可能である。

上述の実施の形態の構成においては、フロントガード４０（ガード部４３）の厚み等を厚くしたりリブを追加したりして剛性を増加させることによっても、地上物５０との接触時に電池パック３０に損傷が及んでしまう可能性を軽減できる。これらの手法を追加的に採用することを本開示の技術的範囲から積極的に排除するものではないが、これらの手法を採用することは電池パック３０を保護する手段（ガード）としての重量の増加を招き得る。上述の実施の形態のフロントガード４０によれば、このような重量増加を招く手法をあえて追加的に採らなくても（換言すると、従来の構成に対して重量をほとんど増加させることなく）、ガード部４３の上記のような変形動作によって、地上物５０との接触が生じたとしても電池パック３０に損傷が及んでしまう可能性が効果的に軽減されることとなる。従来の構成に比べて厚さの薄いフロントガード４０を採用したとしても、突出部４４の存在によって従来の構成に比べて電池パック３０に損傷が及んでしまう可能性を効果的に軽減可能である。

突出部４４の下端４５（図４，図５等参照）は、屈曲形状をなしていることが好ましく、あるいは、可能な限り曲率半径の小さい湾曲形状をなしていることが好ましい。突出部４４が下端４５を起点として折れ形状を呈している場合には、フロントガード４０が地上物５０等に接触した際に、フロントガード４０のガード部４３が下端４５を中心としてより積極的に容易に変形することが可能となる。すなわち、外部入力荷重が作用した際に、フロントガード４０（ガード部４３）の変形箇所が下端４５の位置となる可能性が高くなるため、電池パック３０を保護するために必要なフロントガード４０の板厚等を、突出部４４（下端４５）およびその位置などを基準として設計しやすくなるというメリットも得られる。

（別の実施の形態）
図７は、別の実施の形態における車両１０Ａに備えられた電池パック３０Ａおよびフロントガード４０Ａを示す断面図である。車両１０Ａは、車両１０と以下の点において相違する。車両１０Ａのフロントガード４０Ａにおいては、前側平坦部４３ａが、前側から後側に向かうにしたがい下方に向かうように斜めに傾斜して延在する形状を有している。

また、車両１０Ａの電池パック３０Ａは、取付ブラケット３８をさらに含み、フロントガード４０Ａの第１固定部４１は取付ブラケット３８を介してロアケース部３３の底部３６に固定される。すなわち当該別の実施の形態においては、取付ブラケット３８も電池パック３０の構成要素の一つとして機能している。

取付ブラケット３８は、水平方向に延在し第１固定部４１が固定される前側平坦部３８ａと、水平方向に延在しロアケース部３３の底部３６に固定される後方平坦部３８ｃと、これらの間に設けられた傾斜部３８ｂとを有している。傾斜部３８ｂは、前側から後側に向かうにしたがい上方に向かうように斜めに傾斜して延在する形状を有している。

ガード部４３に設けられた突出部４４は、上記実施の形態と同様に、突出部４４の全体が第１固定部４１（ここでは第１固定部４１の下面）の高さ位置Ｈ２よりも下方側に位置している。換言すると、ガード部４３のうち、第１固定部４１の下面の高さ位置Ｈ２よりも下方側に位置している部分が突出部４４を構成しており、突出部４４の下端４５の高さ位置Ｈ１は、高さ位置Ｈ２よりも下方側の位置でＶ字状に折り返す形状を有している。

これらの構成を備えた車両１０Ａにおいても、上述の実施の形態における車両１０と同様の作用および効果を得ることが可能であり、突出部４４の存在によって従来の構成に比べて電池パック３０Ａに損傷が及んでしまう可能性を効果的に軽減可能である。

以上、実施の形態について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０，１０Ａ，１０Ｚ 車両、２０ 車両本体、２１ フロアパネル、２２ フロントシート、２３ リヤシート、２５ サイドメンバ、３０，３０Ａ 電池パック、３１ ケース、３２ アッパケース部、３３ ロアケース部、３４ 電池本体、３５ 組電池、３６ 底部、３７ 周壁部、３７ａ 前方部、３８ 取付ブラケット、３８ａ，４３ａ 前側平坦部、３８ｂ 傾斜部、３８ｃ 後方平坦部、４０，４０Ａ，４０Ｚ フロントガード、４１ 第１固定部、４２ 第２固定部、４３ ガード部、４３ｂ 前側傾斜部、４３ｃ 後側傾斜部、４３ｄ 後側平坦部、４３ｅ 折曲部、４４ 突出部、４５ 下端、５０ 地上物、Ｂ１，Ｂ２ 締結具、ＣＴ 中央位置、Ｆ 矢印、Ｈ１，Ｈ２ 位置、ｆａ，ｆｂ 力成分。

Claims (1)

1. フロアパネルを有する車両本体と、
   前記フロアパネルの下方に配置された電池パックと、
   フロントガードと、を備え、
   前記フロントガードは、
   板状の形状を有し、前記電池パックの前方部を覆うように設けられたガード部と、
   前記ガード部の後方側に設けられ、前記電池パックに固定される第１固定部と、
   前記ガード部の前方側であって且つ前記第１固定部の位置よりも上方側に設けられ、前記車両本体に固定される第２固定部と、を含み、
   前記ガード部には、前記ガード部の一部が下方に向かって折れ曲がるようにして形成され、前記第１固定部の高さ位置よりも下方側に位置する突出部が設けられている、
   車両。

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