JP2020090208A - 車両用バッテリパック支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化したバッテリパックの側突安全性を向上させ、製造コストの低減及び歩留まりの向上を図る。【解決手段】ラダーフレーム２よりも車幅方向Ｙの幅が大きいバッテリパック８を懸架する支持装置９であって、ラダーフレーム２のフレーム側面２Ｓに設けられるフレーム側ブラケット９ａと、バッテリパック８のバッテリ側面８Ｓに設けられるバッテリ側ブラケット１０と、フレーム側ブラケット９ａとバッテリ側ブラケット１０とを弾性的に連結する弾性連結部９ｃと、を備え、バッテリ側ブラケット１０はプレート状部材から分岐して延びる複数のサイドフランジを含み、プレート状部材はバッテリ側面８Ｓに垂直に接合され、複数のサイドフランジは連続的にバッテリ側面８Ｓに接合され、一対の最下方サイドフランジから互いに対向する方向において延在する一対のボトムフランジを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用バッテリパック支持装置に関する。

従来から、環境負荷低減の観点に着目し、内燃機関に代えて走行用動力源としてモータを利用する電気自動車、及び当該内燃機関と当該モータとを併用するハイブリッド自動車等の電動車両の開発が進んでいる。特に、これらの電動車両においては、当該モータを駆動するために駆動用のバッテリが搭載され、当該バッテリから当該モータへ電力を供給することにより、車両を走行させるために必要となる動力が得られる。

近年、このような電動車両に関し、トラック等の商用車の分野においても、その開発が行われている。例えば、特許文献１には、駆動用のバッテリパックを電動トラックのラダーフレームに保持する保持構造が開示されている。

特開２０１６−１１３０６３号公報

上記のような電動トラックは、荷物を積載するための構造、又は車両自体の大型化に伴い、乗用車と比較して車両重量が大きくなる。このため、乗用車に比べて車両重量が大きい電動トラックは、十分な航続距離を確保するために、大型で大容量のバッテリパックを搭載する必要がある。

しかしながら、大型のバッテリパックが搭載される車両は、重量化したバッテリパックを十分安全に支持することが要求される。また、大型のバッテリパックが搭載される車両は、ラダーフレームに懸架されるバッテリパックがラダーフレームよりも車幅方向に長い場合には、側突事故の発生時にバッテリパックが損傷しやすくなる虞が生じる。さらに、バッテリパックの支持装置は、生産性の観点から、製造コストの低減や歩留まりの向上に対する要求もある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バッテリパックの大型化に対応しながら、バッテリパックの側突安全性を向上させると共に、製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる車両用バッテリパック支持装置を提供することにある。

＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様に係る車両用バッテリパック支持装置は、バッテリパックを車両のラダーフレームに懸架する車両用バッテリパック支持装置であって、前記ラダーフレームの車幅方向外側におけるフレーム側面に設けられるフレーム側ブラケットと、前記バッテリパックの車幅方向外側におけるバッテリ側面に設けられるバッテリ側ブラケットと、前記フレーム側ブラケットと前記バッテリ側ブラケットとを弾性的に連結する弾性連結部と、を備え、前記バッテリ側ブラケットは、前記弾性連結部に連結されるプレート状部材と、前記プレート状部材の車両長手方向の端部から分岐して延びる複数のサイドフランジと、を含み、前記プレート状部材は、前記弾性連結部に連結される座面が前記バッテリ側面に垂直となるように前記バッテリ側面に接合され、前記複数のサイドフランジは、前記プレート状部材の前記端部から延在する先端部まで連続的に前記バッテリ側面に接合され、前記複数のサイドフランジのうち車高方向の最下方に配置され車両長手方向において離間して配置される一対の最下方サイドフランジは、それぞれの前記最下方サイドフランジから互いに対向する方向において前記バッテリ側面に接合しながら延在する一対のボトムフランジを含む。

本態様に係る車両用バッテリパック支持装置は、フレーム側ブラケット、弾性連結部、及びバッテリ側ブラケットを介してバッテリパックを車両のラダーフレームに弾性的に懸架する。このとき、バッテリ側ブラケットは、弾性連結部に連結されるプレート状部材がバッテリパックのバッテリ側面に対して座面を垂直とするようにバッテリ側面に接合されると共に、プレート状部材の車両長手方向における端部から分岐して延びる複数のサイドフランジが形成されている。そして、プレート状部材から分岐した複数のサイドフランジは、先端部に至るまで連続的にバッテリ側面に接合されている。

ここで、本発明に係るバッテリ側ブラケットは、プレート状部材、複数のサイドフランジ、及びボトムフランジのそれぞれが、車幅方向の内側においてバッテリパックに対して、少なくとも車幅方向から平面視した場合の外周の輪郭に沿って溶接することができる。このとき、バッテリ側ブラケットを補強する一対のボトムフランジは、プレート状部材の底面とバッテリ側面との接合箇所へ溶接器具を挿入することを妨げないため、組み付け性が向上して溶接強度を確保することができると共に、歩留まりを向上させることができる。

従って、本態様に係る車両用バッテリパック支持装置は、バッテリ側ブラケットがバッテリパックの大型化に対応しながら、バッテリパックの側突安全性を向上させると共に、製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

本発明に係る車両用バッテリパック支持装置が搭載された車両の全体構成を概略的に示す上面図である。 ラダーフレームとバッテリパックとを接続する支持装置の構成及び接続形態を示す斜視図である。 本発明に係るバッテリ側ブラケットの概形を表す斜視図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。

図１は、本発明に係る車両用バッテリパック支持装置が搭載された車両１の全体構成を概略的に示す上面図である。図１に示すように、本実施形態に係る車両１は、ラダーフレーム２、キャブ３、荷箱４、車輪機構５、駆動ユニット６、駆動電力供給部７、バッテリパック８、及び「車両用バッテリパック支持装置」としての支持装置９を備える電動トラックである。なお、図１では、車両１の上面からキャブ３及び荷箱４を透過するように見た場合の上面図として表している。

本実施形態において、車両１は、走行用駆動源として電動機（後述するモータ６ａ）を備える電気自動車として想定されているが、エンジンを更に備えるハイブリッド自動車であってもよい。また、車両１は電動トラックに限定されることなく、電動塵芥車など、車両を駆動するためのバッテリを備える他の商用車であってもよい。

ラダーフレーム２は、サイドレール２ａと複数のクロスメンバ２ｂを有する。また、サイドレール２ａは、車両１の車両長手方向Ｘに沿って延在し、互いに車幅方向Ｙに平行に配置される左サイドレール２Ｌ及び右サイドレール２Ｒからなる。複数のクロスメンバ２ｂは、左サイドレール２Ｌと右サイドレール２Ｒとを連結している。すなわち、ラダーフレーム２は、いわゆる梯子型フレームを構成している。そして、ラダーフレーム２は、キャブ３、荷箱４、駆動ユニット６、駆動電力供給部７、バッテリパック８、及び車両１に搭載されるその他の重量物を支持する。

キャブ３は、図示しない運転席を含む構造体であり、ラダーフレーム２の前部上方に設けられている。一方、荷箱４は、車両１によって搬送される荷物等が積載される構造体であり、ラダーフレーム２の後部上方に設けられている。

車輪機構５は、本実施形態においては、車両前方に位置する左右の前輪５ａ、２つの前輪５ａの車軸としてのフロントアクスル５ｂ、車両後方に位置し且つ左右に各２つ配置された後輪５ｃ、及び後輪５ｃの車軸としてのリアアクスル５ｄから構成される。そして、本実施形態に係る車両１においては、後輪５ｃが駆動輪として機能するように駆動力が伝達され、車両１が走行することになる。尚、車輪機構５は、図示しないサスペンション機構を介してラダーフレーム２に懸架され、車両１の重量を支持する。

駆動ユニット６は、モータ６ａ、減速機構６ｂ、及び差動機構６ｃを有する。モータ６ａは、後述する駆動電力供給部７から交流電力が供給されることにより、車両１の走行に必要な駆動力を発生させる。減速機構６ｂは、図示しない複数のギアを含み、モータ６ａから入力される回転トルクを減速して差動機構６ｃに出力する。差動機構６ｃは、減速機構６ｂから入力される動力を左右の後輪５ｃに対して振り分ける。すなわち、駆動ユニット６は、減速機構６ｂ及び差動機構６ｃを介して、モータ６ａの駆動トルクを車両の走行に適した回転速度に減速してリアアクスル５ｄに駆動力を伝達する。これにより駆動ユニット６は、リアアクスル５ｄを介して後輪５ｃを回転させて車両１を走行させることができる。

駆動電力供給部７は、いわゆるインバータであり、バッテリパック８から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ６ａへ供給し、車両１に対するアクセル操作に応じてモータ６ａの回転速度を制御する。

バッテリパック８は、車両１を走行させるためのエネルギー源としてモータ６ａに電力を供給する二次電池である。バッテリパック８は、車両１に必要とされる電力を蓄えるために比較的大型で大容量のバッテリモジュール（図示せず）を内部に複数備える。また、バッテリパック８は、複数の電動補機とそれらに電力を供給する配電ユニットとが車両１に搭載されている場合には（いずれも図示せず）、当該配電ユニットにも電力を供給できるよう構成されていてもよい。

ここで、本実施形態のバッテリパック８は、左サイドレール２Ｌと右サイドレール２Ｒとの間、及びサイドレール２ａの下方のスペースを有効に利用してバッテリの収容量を増加させており、車両長手方向Ｘに垂直な平面における断面形状が逆Ｔ型となる形状を備えている。

支持装置９は、詳細を後述するように、バッテリパック８をラダーフレーム２に懸架するための接続部材である。支持装置９は、本実施形態においては、車幅方向Ｙに対してラダーフレーム２の両側にそれぞれ３つ（合計６つ）設けられている。ただし、支持装置９は、バッテリパック８の重量及び寸法に応じ、その数量を適宜変更することができる。

図２は、ラダーフレーム２とバッテリパック８とを接続する支持装置９の構成及び接続形態を示す斜視図である。より詳しくは、図２は、左サイドレール２Ｌに接続される１つの支持装置９について、車両１の左斜め後方から見た場合の斜視図である。

支持装置９は、フレーム側ブラケット９ａ、スペーサ９ｂ、弾性連結部９ｃ、及びバッテリ側ブラケット１０を備え、バッテリパック８をラダーフレーム２に弾性的に懸架する。

フレーム側ブラケット９ａは、ラダーフレーム２の車幅方向Ｙにおける側面、すなわちサイドレール２ａの外側面であるフレーム側面２Ｓに対してボルトで連結される金属部材である。

スペーサ９ｂは、ラダーフレーム２とフレーム側ブラケット９ａとの互いの接続面が離間している場合に、両者の間に介在する金属部材である。このため、サイドレール２ａとフレーム側ブラケット９ａとが離間していない場合には、スペーサ９ｂが不要となる。

弾性連結部９ｃは、フレーム側ブラケット９ａとバッテリ側ブラケット１０とを車高方向Ｚの上下で弾性的に連結する連結部材である。より詳しくは、本実施形態における弾性連結部９ｃは、フレーム側ブラケット９ａとの連結部において所謂ラバーブッシュが介在することで、フレーム側ブラケット９ａを介して連結するラダーフレーム２と、バッテリ側ブラケット１０を介して連結するバッテリパック８との相対変位に伴う応力を吸収する。

バッテリ側ブラケット１０は、バッテリパック８の上記した支持装置取付領域８ｃにおいてバッテリ側面８Ｓに接合されると共に、弾性連結部９ｃに連結されることによりバッテリパック８を懸架する金属部材である。

このように、本実施形態の車両１においては、バッテリパック８は、バッテリ側ブラケット１０、弾性連結部９ｃ、フレーム側ブラケット９ａ、及びスペーサ９ｂからなる支持装置９を介してラダーフレーム２のサイドレール２ａに懸架される。このため、車両１の走行に伴いサイドレール２ａに捩れや撓みに伴う応力が発生した場合であっても、弾性連結部９ｃは、その緩衝効果により、当該応力がバッテリパック８へ伝達される虞を低減することができる。

図３は、本発明に係るバッテリ側ブラケット１０の概形を表す斜視図である。より詳しくは、図３は、左サイドレール２Ｌに接続される１つのバッテリ側ブラケット１０について、車両１の左斜め後方から見た場合の斜視図である。本実施形態に係るバッテリ側ブラケット１０は、プレート状部材１１、分岐部１２、複数のサイドフランジ１３、先端連結部１４、及び一対のボトムフランジ１５を含み、これらが連続的且つ一体に形成されている。

プレート状部材１１は、本実施形態においては、車高方向から見た場合に長方形の座面１１Ｓを有し、座面１１ＳがＸＹ平面に平行、すなわちバッテリパック８のバッテリ側面８Ｓに対して垂直となるように、バッテリ側面８Ｓに接合される。また、プレート状部材１１は、車高方向Ｚに貫通する連結孔１１Ｈが形成され、連結孔１１Ｈを挿通する図示しない締結部材によって弾性連結部９ｃが座面１１Ｓに連結される。本実施形態において、プレート状部材１１は矩形板であるが、これに限定されず、車両外側に突出する部分を更に備えるプレート状部材であってもよい。

分岐部１２は、プレート状部材１１の車両長手方向Ｘにおける端部１１Ｅから複数のサイドフランジ１３を車高方向Ｚに対して分岐させる部分であり、プレート状部材１１と複数のサイドフランジ１３との間に介在する。尚、バッテリ側ブラケット１０の分岐部１２は、プレート状部材１１の端部１１Ｅからそれぞれの先端部まで延在する複数のサイドフランジ１３の一部と看做すこともできる。

複数のサイドフランジ１３は、図３に示すバッテリ側ブラケット１０においては、プレート状部材１１の車両長手方向Ｘにおける両側にそれぞれ４つずつ（合計８つ）配置されるサイドフランジ１３ａ〜１３ｄ及びサイドフランジ１３ｅ〜１３ｈからなる。尚、本実施形態においては、バッテリ側ブラケット１０が８つのサイドフランジ１３を有する形態を例示しているが、プレート状部材１１の車両長手方向Ｘにおける両側にそれぞれ複数のサイドフランジ１３を備えていればよく、その数量はこれに限定されるものではない。

先端連結部１４は、複数のサイドフランジ１３の車両前後方向の先端部を互いに連結するように車高方向Ｚに沿って形成され、バッテリ側ブラケット１０の車両長手方向Ｘにおける縁部を規定するように設けられている。これにより、先端連結部１４は、複数のサイドフランジ１３のそれぞれの先端部１７を補強することができる。

一対のボトムフランジ１５は、複数のサイドフランジ１３のうち車高方向Ｚの最下方に配置され車両長手方向Ｘにおいて離間して配置される一対の最下方サイドフランジ、すなわち本実施形態におけるサイドフランジ１３ｄ及び１３ｈのそれぞれから、互いに対向する方向において延在するように形成されている。このため、バッテリ側ブラケット１０は、車両１への側突の衝撃により車幅方向Ｙの外側からラダーフレーム２の下方へ向けてプレート状部材１１に応力が発生した場合であっても、サイドフランジ１３ｄ及び１３ｈの先端部及びボトムフランジ１５を介して当該応力を受けることができる。

続いて、上記したバッテリ側ブラケット１０の働きについて説明する。バッテリ側ブラケット１０は、上記したように、プレート状部材１１において車高方向Ｚの上方から弾性連結部９ｃに連結されると共に、バッテリパック８に対して車幅方向Ｙからバッテリ側面８Ｓに接合される。そのため、バッテリ側ブラケット１０のプレート状部材１１は、バッテリパック８の重量に伴って、バッテリ側面８Ｓとの接合部分を支点としつつ座面１１Ｓとバッテリ側面８Ｓとの角度を小さくするような方向の応力を受けることになる。

しかしながら、本発明に係るバッテリ側ブラケット１０は、複数のサイドフランジ１３がバッテリ側面８Ｓに接合しつつプレート状部材１１から分岐するように形成されている。このため、本発明に係るバッテリ側ブラケット１０は、バッテリパック８の重量に伴うプレート状部材１１への上記した応力を、車両長手方向Ｘ及び車高方向Ｚに分散しながら吸収することができ、車両１に大型且つ高重量のバッテリパック８を搭載する場合であっても、当該バッテリパック８を安定的に支持することができる。

また、本発明に係るバッテリ側ブラケット１０は、車幅方向Ｙにおけるラダーフレーム２の外側に配置され、車両１に対する側突に伴う衝撃を受けた場合であっても、プレート状部材１１から分岐して延びる複数のサイドフランジ１３に応力を分散しつつ、バッテリ側面８Ｓのより広い範囲において当該応力を吸収しやすく構成されている。これにより、バッテリ側ブラケット１０は、側突に対して頑健であると共に、側突による応力によりバッテリパック８の収容物が破損する虞を低減することができる。

さらに、本発明に係るバッテリ側ブラケット１０は、プレート状部材１１、複数のサイドフランジ１３、及びボトムフランジ１５のそれぞれが、車幅方向Ｙの内側においてバッテリパック８のバッテリ側面８Ｓに接するように形成されている。そして、バッテリ側ブラケット１０は、少なくとも車幅方向Ｙから平面視した場合の外周の輪郭に沿ってバッテリ側面８Ｓに溶接されている。このとき、バッテリ側ブラケット１０を補強する一対のボトムフランジ１５は、プレート状部材１１の底面とバッテリ側面８Ｓとの接合箇所へ溶接器具を挿入することを妨げないため、組み付け性が向上して溶接強度を確保することができると共に、歩留まりを向上させることができる。

従って、本発明に係る支持装置９によれば、バッテリパック８の大型化に対応しながら、バッテリパック８の側突安全性を向上させると共に、製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。

１ 車両
２ ラダーフレーム
２ａ サイドレール
２Ｒ 右サイドレール
２Ｌ 左サイドレール
２Ｓ フレーム側面
８ バッテリパック
８Ｓ バッテリ側面
９ 支持装置
９ａ フレーム側ブラケット
９ｃ 弾性連結部
１０、２０ バッテリ側ブラケット
１１ プレート状部材
１１Ｓ 座面
１１Ｅ 端部
１２ 分岐部
１３、１３ａ〜１３ｈ サイドフランジ
１５ ボトムフランジ

Claims (1)

1. バッテリパックを車両のラダーフレームに懸架する車両用バッテリパック支持装置であって、
   前記ラダーフレームの車幅方向外側におけるフレーム側面に設けられるフレーム側ブラケットと、
   前記バッテリパックの車幅方向外側におけるバッテリ側面に設けられるバッテリ側ブラケットと、
   前記フレーム側ブラケットと前記バッテリ側ブラケットとを弾性的に連結する弾性連結部と、を備え、
   前記バッテリ側ブラケットは、前記弾性連結部に連結されるプレート状部材と、前記プレート状部材の車両長手方向の端部から分岐して延びる複数のサイドフランジと、を含み、
   前記プレート状部材は、前記弾性連結部に連結される座面が前記バッテリ側面に垂直となるように前記バッテリ側面に接合され、
   前記複数のサイドフランジは、前記プレート状部材の前記端部から延在する先端部まで連続的に前記バッテリ側面に接合され、
   前記複数のサイドフランジのうち車高方向の最下方に配置され車両長手方向において離間して配置される一対の最下方サイドフランジは、それぞれの前記最下方サイドフランジから互いに対向する方向において前記バッテリ側面に接合しながら延在する一対のボトムフランジを含む、車両用バッテリパック支持装置。
   

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