JP2020035554A - バッテリケースの固定構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】 電動車両のバッテリケースの強度を増加させて耐側面衝突性能を高める。【解決手段】 バッテリケース３１の車幅方向外側を向くケース側壁３１ｄは、車幅方向外側に突出して車体に固定される少なくとも二つの固定部３１ｇと、ケース側壁３１ｄに対向する面形状に形成されて少なくとも二つの固定部３１ｇを前後方向に連結する連結壁３１ｈとを備え、固定部３１ｇおよび連結壁３１ｈはバッテリケース３１と一体に形成されるので、側面衝突の衝突荷重がバッテリケース３１に入力したとき、二つの固定部３１ｇ、連結壁３１ｈおよびケース側壁３１ｄに囲まれた空間が潰れることで衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。しかも固定部３１ｇおよび連結壁３１ｈは金属ダイキャスト製のバッテリケース３１と一体に形成されるので、部品点数の削減が可能になるだけでなく、固定部３１ｇおよび連結壁３１ｈでバッテリケース３１の剛性が高められる。【選択図】 図７

Description

本発明は、電動車両の駆動用バッテリを収容する金属ダイキャスト製のバッテリケースを車体の下部に固定するバッテリケースの固定構造に関する。
電動車両の駆動用バッテリを収容するアルミニウムダイキャスト製のケースの側壁の上端開口部から、水平方向に延びる棚部、垂直方向に延びる垂直フランジおよび水平方向に延びる水平フランジを断面クランク状に張り出し、水平フランジをフロア骨格部材にボルトで締結するものが、下記特許文献１により公知である。
特開２０００−８５３７５号公報
ところで、上記従来のものは、電動車両が側面衝突してバッテリケースに衝突荷重が入力したときに、バッテリケースの側壁の上端開口部から張り出す断面クランク状の部分が衝突エネルギーを効果的に吸収することができず、内部に収容した駆動用バッテリを充分に保護できない可能性があった。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、電動車両のバッテリケースの強度を増加させて耐側面衝突性能を高めることを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、電動車両の駆動用バッテリを収容する金属ダイキャスト製のバッテリケースを車体の下部に固定するバッテリケースの固定構造であって、前記バッテリケースの車幅方向外側を向くケース側壁は、車幅方向外側に突出して車体に固定される少なくとも二つの固定部と、前記ケース側壁に対向する面形状に形成されて前記少なくとも二つの固定部を前後方向に連結する連結壁とを備え、前記固定部および前記連結壁は前記バッテリケースと一体に形成されることを特徴とするバッテリケースの固定構造が提案される。
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記バッテリケースは、前記二つの固定部間に前記ケース側壁および前記連結壁を車幅方向に連結するリブを備えることを特徴とするバッテリケースの固定構造が提案される。
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記固定部は前後方向に延びるフロアフレームに固定され、前記固定部の車幅方向外端は前記フロアフレームの車幅方向外端よりも車幅方向内側に位置することを特徴とするバッテリケースの固定構造が提案される。
なお、実施の形態のケース本体３１は本発明のバッテリケースに対応し、実施の形態の第２固定部３１ｇは本発明の固定部に対応し、実施の形態のバッテリモジュール３４は本発明の駆動用バッテリに対応する。
請求項１の構成によれば、電動車両の駆動用バッテリを収容する金属ダイキャスト製のバッテリケースを車体の下部に固定する。バッテリケースの車幅方向外側を向くケース側壁は、車幅方向外側に突出して車体に固定される少なくとも二つの固定部と、ケース側壁に対向する面形状に形成されて少なくとも二つの固定部を前後方向に連結する連結壁とを備え、固定部および連結壁はバッテリケースと一体に形成されるので、側面衝突の衝突荷重がバッテリケースに入力したとき、二つの固定部、連結壁およびケース側壁に囲まれた空間が潰れることで衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。しかも固定部および連結壁は金属ダイキャスト製のバッテリケースと一体に形成されるので、部品点数の削減が可能になるだけでなく、固定部および連結壁でバッテリケースの剛性が高められる。
また請求項２の構成によれば、バッテリケースは、二つの固定部間にケース側壁および連結壁を車幅方向に連結するリブを備えるので、固定部および連結壁をリブで補強して耐側面衝突性能を更に高めることができる。
また請求項３の構成によれば、固定部は前後方向に延びるフロアフレームに固定され、固定部の車幅方向外端はフロアフレームの車幅方向外端よりも車幅方向内側に位置するので、側面衝突の衝突荷重をフロアフレームで優先的に支持し、受けきれなかった衝突荷重をバッテリケースで受けることで、バッテリケースの損傷を最小限に抑えることができる。
プラグインハイブリッド車両の車体側面図である。 図１の２方向矢視図である。 図２の３−３線断面図である。 図３の４−４線矢視図である。 バッテリパックの分解斜視図である。 バッテリパックの取付状態を示す斜視図である。 図６の７方向矢視図である。
以下、図１〜図７に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書における前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向は運転席に着座した乗員を基準として定義される。
図１、図２および図４に示すように、前輪駆動のプラグインハイブリッド車両の車体前部には、前輪を駆動する電動モータ１１と、バッテリを充電する発電機を駆動するエンジン１２と、電動モータ１１の駆動を制御するインバータを備えるパワードライブユニット１３とが搭載される。
車体中央の左右両側部には前後方向に延びる左右一対のサイドシル１４が配置されるとともに、左右のサイドシル１４の車幅方向内側には前後方向に延びる左右一対のフロアフレーム１５が配置されており、左右のサイドシル１４および左右のフロアフレーム１５の前部間が車幅方向に延びる第１フロアクロスメンバ１６で接続され、左右のサイドシル１４および左右のフロアフレーム１５の前後方向中間部間が車幅方向に延びる第２フロアクロスメンバ１７で接続される。第１フロアクロスメンバ１６および第２フロアクロスメンバ１７は前後方向に延びる複数のシートレール１８で接続されており、これらのシートレール１８にフロントシート１９が支持される。
電動モータ１１を駆動するバッテリをバッテリケース２０内に収納するバッテリパック２１が左右のフロアフレーム１５および第２フロアクロスメンバ１７の下面に支持される。バッテリパック２１の前側には、外部電源に充電ケーブルを介して接続されてバッテリを充電するチャージャ２２（あるいは非接触式の充電パッド）が配置され、バッテリパック２１の後側には、エンジン１２を駆動する燃料を貯留する燃料タンク２３が配置される。
図２〜図７に示すように、バッテリケース２０は、上向きに開放する金属（アルミニウム）ダイキャスト製のケース本体３１と、下向きに開放する金属（アルミニウム）ダイキャスト製のカバー３２とを、それらの外周部において複数のボルト３３で上下方向に結合して構成される。ケース本体３１の底部には８個のバッテリモジュール３４が搭載され、その上部にバッテリ制御装置、ジャンクションボード、セル電圧センサ等の電装部品３５が配置される。
浅い容器状のケース本体３１は、略平坦なケース底壁３１ａと、ケース底壁３１ａの外周から起立するケース前壁３１ｂ、ケース後壁３１ｃおよび左右のケース側壁３１ｄと、左右のケース側壁３１ｄを車幅方向に接続するクロスメンバ３１ｅとを備える。本実施の形態のクロスメンバ３１ｅは、ケース底壁３１ａから起立する多数のリブの集合体であるが（図５参照）、その構造は任意である。ケース本体３１のクロスメンバ３１ｅ上には左右一対の円筒状の第１固定部３１ｆが形成され、また左右のケース側壁３１ｄの車幅方向の外面には、それぞれ前後一対の円筒状の第２固定部３１ｇが形成される。前後一対の第２固定部３１ｇは、ケース側壁３１ｄに対して平行に延びるＬ字状断面の連結壁３１ｈで接続される。その結果、ケース側壁３１ｄ、一対の第２固定部３１ｇおよび連結壁３１ｈに囲まれるように下向きに開放する空間が形成され、この空間内にケース側壁３１ｄおよび連結壁３１ｈを接続する複数枚のリブ３１ｉが形成される。
バッテリケース２０のカバー３２は、ケース本体３１のクロスメンバ３１ｅに対応する位置に下向きに窪む溝状の凹部３２ａが形成され、この凹部３２ａ上にケース本体３１の一対の第１固定部３１ｆに重なる一対のボルト孔３２ｂが形成され、またカバー３２の左右の車幅方向外壁にケース本体３１の一対の第２固定部３１ｇに重なる一対のボルト孔３２ｃが形成される。カバー３２の前部には電装部品３５を収納する隆起部３２ｄ，３２ｅが上向きに突設される。
車体フロア３６の下面に固定された第２フロアクロスメンバ１７は、上下方向視でケース本体３１のクロスメンバ３１ｅおよびカバー３２の凹部３２ａに重なっている（図３参照）。
このように構成されたバッテリケース２０は、ケース本体３１の左右２個の第１固定部３１ｆおよびカバー３２の左右２個のボルト孔３２ｂを下から上に貫通する２本のボルト３７を第１フロアクロスメンバ１６の上面に設けた２個ナット３８に螺合するとともに、ケース本体３１の左右各２個の第２固定部３１ｇおよびカバー３２の左右各２個のボルト孔３２ｃを下から上に貫通する各２本のボルト３９を左右のフロアフレーム１５の上面に設けた各２個ナット４０に螺合することで、車体フロア３６の下面に固定される。
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
ケース本体３１およびカバー３２よりなるバッテリケース２０は金属ダイキャスト製であるため、その第１、第２固定部３１ｆ，３１ｇをケース本体３１と一体に形成して部品点数や重量を削減できるだけでなく、ケース本体３１にクロスメンバ３１ｅを一体に形成することで、部品点数や重量の増加を最小限に抑えながらケース本体３１の強度を増加させて耐側面衝突性能を高めることができる。
すなわち、フロアフレーム１５に対向するバッテリケース２０のケース本体３１のケース側壁３１ｄには、前後２個の第２固定部３１ｇと、ケース側壁３１ｄに対向する面形状に形成されて２個の第２固定部３１ｇを前後方向に連結する連結壁３１ｈとが一体に形成されるので、車両が側面衝突して衝突荷重がフロアフレーム１５からバッテリケース２０のケース本体３１に入力したとき、２個の第２固定部３１ｇ、連結壁３１ｈおよびケース側壁３１ｄに囲まれた空間が潰れることで衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。
このとき、第２固定部３１ｇの車幅方向外端はフロアフレーム１５の車幅方向外端よりも車幅方向内側に位置するので、側面衝突の衝突荷重をフロアフレーム１５で優先的に支持し、受けきれなかった衝突荷重をバッテリケース２０で受けることで、バッテリケース２０の損傷を最小限に抑えることができる。
また第２固定部３１ｇおよび連結壁３１ｈは金属ダイキャスト製のケース本体３１と一体に形成されるので、部品点数の削減が可能になるだけでなく、第２固定部３１ｇおよび連結壁３１ｈでケース本体３１の剛性が高められる。しかもケース本体３１は２個の第２固定部３１ｇ間にケース側壁３１ｄおよび連結壁３１ｈを車幅方向に連結するリブ３１ｉを備えるので、第２固定部３１ｇおよび連結壁３１ｈをリブ３１ｉで補強して耐側面衝突性能を一層高めることができる。
さらにケース本体３１のケース側壁３１ｄから車幅方向外側に突出する第２固定部３１ｇがフロアフレーム１５にボルト３９およびナット４０で固定されるので、側面衝突の衝突荷重がフロアフレーム１５からケース本体３１のクロスメンバ３１ｅに直接的に伝達されて支持されることで、フロアフレーム１５の強度を下げて軽量化を図っても耐側面衝突性能を確保することができ、
またバッテリケース２０のカバー３２はケース本体３１のクロスメンバ３１ｅに向かって下向きに窪む凹部３２ａが形成され、この凹部３２ａと車体の第２フロアクロスメンバ１７とは上下方向視でオーバーラップするので、第２フロアクロスメンバ１７との干渉を回避しながらバッテリケース２０を高い位置に配置し、車両の最低地上高を確保することができる。
しかもバッテリケース２０のカバー３２の上面には、バッテリ制御装置、ジャンクションボード、セル電圧センサ等の電装部品３５を収納する隆起部３２ｄ，３２ｅが形成されるが、この隆起部３２ｄ，３２ｅは上下方向視で第１フロアクロスメンバ１６および第２フロアクロスメンバ１７間に配置されるので、第１、第２フロアクロスメンバ１６，１７との干渉を回避しながら隆起部３２ｄ，３２ｅを有するバッテリケース２０を車体に搭載することができる。
またバッテリケース２０のケース後壁３１ｃは燃料タンク２３の前端部よりも前方に位置するので、バッテリケース２０が後方に突出しないようにしてリヤシートの居住性を確保することができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、第２固定部３１ｇの数は実施の形態の左右各２個に限定されず、左右各３個以上であっても良い。
実施の形態ではバッテリケース２０のケース本体３１およびカバー３２は共に金属ダイキャスト製であるが、カバー３２は必ずしも金属ダイキャスト製である必要ではない。
１５ フロアフレーム
３１ ケース本体（バッテリケース）
３１ｄ ケース側壁
３１ｇ 第２固定部（固定部）
３１ｈ 連結壁
３１ｉ リブ
３４ バッテリモジュール（駆動用バッテリ）

Claims (3)

  1. 電動車両の駆動用バッテリ（３４）を収容する金属ダイキャスト製のバッテリケース（３１）を車体の下部に固定するバッテリケースの固定構造であって、
    前記バッテリケース（３１）の車幅方向外側を向くケース側壁（３１ｄ）は、車幅方向外側に突出して車体に固定される少なくとも二つの固定部（３１ｇ）と、前記ケース側壁（３１ｄ）に対向する面形状に形成されて前記少なくとも二つの固定部（３１ｇ）を前後方向に連結する連結壁（３１ｈ）とを備え、前記固定部（３１ｇ）および前記連結壁（３１ｈ）は前記バッテリケース（３１）と一体に形成されることを特徴とするバッテリケースの固定構造。
  2. 前記バッテリケース（３１）は、前記二つの固定部（３１ｇ）間に前記ケース側壁（３１ｄ）および前記連結壁（３１ｈ）を車幅方向に連結するリブ（３１ｉ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリケースの固定構造。
  3. 前記固定部（３１ｇ）は前後方向に延びるフロアフレーム（１５）に固定され、前記固定部（３１ｇ）の車幅方向外端は前記フロアフレーム（１５）の車幅方向外端よりも車幅方向内側に位置することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のバッテリケースの固定構造。
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