JP2021084605A - 車両用バッテリパック支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動トラックのフレーム間に収容できないサイズのバッテリパックを搭載する場合において、バッテリパックのねじれ剛性及び側突安全性を確保することができる車両用のバッテリパック支持装置を提供すること。【解決手段】バッテリパック２の支持装置１０であって、バッテリパック２を収容するバッテリ側ブラケット２０と、サイドレール３Ｌ、３Ｒとバッテリ側ブラケット２０を連結するフレーム側ブラケット３０と、を備え、バッテリ側ブラケット２０は、バッテリパック２の側面２ａ、２ｂと、側面と連続する上面、側面と連続する下面の一部を覆い、かつ車幅方向における長さがバッテリパック２の長辺以上である第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂと、第１ブラケットの車幅方向における端部を覆い、かつフレーム側ブラケットと連結する第２ブラケットと、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用バッテリパック支持装置に関する。

近年、環境負荷の観点から、トラックなどの商用車の分野においても電動車両の開発が行われている（特許文献１）。このような電動トラックにおいては、搭載されるバッテリパックの側突安全性確保の観点から、バッテリパックをフレーム間に配置することが望ましい。

特開２０１６−１１３０６３号公報

しかしながら、走行用として用いられるバッテリパックのサイズは様々であり、電動トラックの一対のフレーム間に収まらない大きなサイズのものも存在する。このようなバッテリパックを採用した場合、フレーム間にバッテリパックを配置することができない。

加えて、コスト低減ため、乗用車に用いられる汎用バッテリパックを電動トラックに採用したいとの要求もあるが、乗用車ではバッテリパックが車体内に搭載されるのに対して、電動トラックではバッテリパックが外部に露出した形で配置される。

そこで、本願の解決すべき課題は、電動トラックのフレーム間に収容できないサイズのバッテリパックを搭載する場合において、バッテリパックのねじれ剛性及び側突安全性を確保することができる車両用のバッテリパック支持装置を提供することとする。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

（１）本適用例に係る車両用バッテリパック支持装置は、車両前後方向に延びる一対のサイドレールの下方に搭載され、前記車両前後方向にそれぞれ向く一対の側面を有し、前記側面の長辺が前記車両前後方向と直交しながら前記サイドレールよりも車幅方向外側に延びているバッテリパックの支持装置であって、前記バッテリパックを収容するバッテリ側ブラケットと、前記サイドレールと前記バッテリ側ブラケットを連結するフレーム側ブラケットと、を備え、前記バッテリ側ブラケットは、前記バッテリパックの前記側面と、前記側面と連続する上面の少なくとも一部と、前記側面と連続する下面の少なくとも一部とを覆い、かつ車幅方向における長さが前記バッテリパックの長辺以上である第１ブラケットと、前記第１ブラケットの前記車幅方向における端部を覆い、かつ前記フレーム側ブラケットと連結する第２ブラケットと、を有することを特徴とする。

このように車両用バッテリパック支持装置は、第１ブラケットが、バッテリパックの前側面及び後側面の長辺より長く、その前側面及び後側面を覆っていることで、車幅方向側方からの衝撃があっても、バッテリパックに直接衝撃が伝わらない構造となっている。

加えて、第２ブラケットが第１ブラケットの車幅方向端部を覆っていることにより、バッテリ側ブラケットのねじり剛性が向上する上、車幅方向側方から物体が衝突した場合でも、破片等が直接バッテリパックに到達するのを防ぐことができる。

このような第１ブラケット及び第２ブラケットを含むバッテリ側ブラケットはバッテリパックの形状に合わせて容易に形成可能である。そして、このバッテリ側ブラケットをフレーム側ブラケットを介してサイドレールと連結し、バッテリパックを支持することで、電動トラックのフレーム間よりもサイズが大きいバッテリパックを容易に搭載可能であり、バッテリパックのねじれ剛性および側突安全性を確保することができる。

（２）また、本適用例に係る車両用バッテリパック支持装置は、上記（１）において、前記第１ブラケットは、前記バッテリパックの車両前側の前記側面を覆う第１のウェブと、前記第１のウェブに連続し前記上面を覆う第１の上側フランジと、前記第１のウェブに連続し前記下面を覆う第１の下側フランジと、を有していてもよい。これにより、車両前方からの衝撃を緩和することができ、バッテリパックに対する前突安全性を向上させることができる。

（３）また、本適用例に係る車両用バッテリパックは、上記（１）において、前記第１ブラケットは、前記側面と、前記上面、前記下面とを、一体に覆う筒状をなしていてもよい。これにより、バッテリ側ブラケットのねじれ剛性をより向上させることができる。

（４）また、本適用例に係る車両用バッテリパックは、上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記第２ブラケットが、前記第１ブラケットの前記第１の上側フランジと連結する第２の上側フランジと、前記第１ブラケットの前記第１の下側フランジと連結する第２の下側フランジと、前記第２の上側フランジと前記第２の下側フランジとを連結する第２のウェブと、を有していてもよい。これにより、第１ブラケットを挟み込んで保持する構造となり、バッテリ側ブラケットのねじり剛性を向上させることができる。

（５）また、本適用例に係る車両用バッテリパックは、上記（４）において、前記第２ブラケットの前記第２の上側フランジ及び前記第２の下側フランジの少なくともいずれか一方について、前記車幅方向の長さが車両前後方向端部において中央部よりも長くてもよい。これにより、バッテリ側ブラケットの軽量化を図りつつねじり剛性を確保することができる。

（６）また、本適用例に係る車両用バッテリパックは、上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記第２ブラケットの前記第２のウェブと前記バッテリパックの前記車幅方向の側面との間には隙間が形成されていてもよい。これにより、車両側方から衝撃を受けて第２ブラケットが変形した場合でも、第２ブラケットがバッテリパックに直接接触して衝撃を伝達するような事態を防ぐことができる。

一実施形態に係る車両用バッテリパック支持装置を備えた車両の全体構成を示す概略上面図である。 バッテリパック及びバッテリ側ブラケットの分解斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。 他の実施形態に係る車両用バッテリパック支持装置を備えた車両の全体構成を示す概略上面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。なお、図面は必ずしも縮尺に従っていない。図１は本実施形態に係る車両用バッテリパック支持装置を備えた車両の全体構成を示す概略上面図である。以下で説明する構成は、基本的には車両１の車幅方向（紙面Ｙ方向）の中央を中心として左右対称な形状である。そのため、以下の説明では、基本的には左右いずれかの構成についてのみ説明するが、対称となる形状も同様の構成である。

車両１は走行用動力源として不図示のモータ（電動機）を備えるものであり、例えばいわゆる電気自動車である。本実施形態では特に、車両１は、シャシフレーム上に、運転者が搭乗可能なキャブ４と、キャブ４の後方に荷役を積載可能に構成された荷箱６とが搭載されたトラック車両である。この図において、キャブ４と荷箱６の外郭は点線で示している。

ただし、走行用動力源としてのモータの他にさらにエンジンを備えるハイブリッド自動車であってもよい。また、トラック車両に限定されることなく、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。

シャシフレームは車両前後方向（紙面Ｘ方向）に沿って延びる、一対のサイドレール３Ｌ、３Ｒと、これらのサイドレール３Ｌ、３Ｒ間に車幅方向（紙面Ｙ方向）に沿って配置された複数のクロスメンバ３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄを備えた、いわゆるラダーフレーム型のものである。サイドレールの左右を特定せず単にサイドレールとも称する。このような構成のシャシフレームはトラック車両の重量に耐える静的な強度と、走行中に路面振動などから発生する繰り返し荷重に耐える動的な強度（疲労強度）とを両立することが可能である。

また、シャシフレームの前方には前輪７が懸架され、後方には後輪８が懸架されている。これらの車輪に対し不図示のモータにより駆動力が伝達され走行可能に構成されている。車両１には、そのような走行用動力源としてのモータに、電力を供給するためのバッテリが支持装置１０を介して搭載されている。

バッテリは複数の二次電池セルからなるバッテリユニット（不図示）が、筐体であるバッテリパック２に収容されて構成されている。バッテリパック２は図１に示すようにシャシフレームを構成するサイドレール３Ｒ、３Ｌに支持装置１０を介して支持されている。

支持装置１０は、バッテリ側ブラケット２０とフレーム側ブラケット３０とを備えている。

バッテリ側ブラケット２０は、前後一対の前側第１ブラケット２１Ａ、後側第１ブラケット２１Ｂ（併せて第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂとも称する）と、左右一対の左側第２ブラケット２２Ｌ、右側第２ブラケット２２Ｒ（併せて第２ブラケット２２Ｌ、２２Ｒとも称する）を有している。

バッテリ側ブラケット２０の第２ブラケット２２Ｌ、２２Ｒは、それぞれ前部及び後部にてフレーム側ブラケット３０を介してサイドレール３Ｌ、３Ｒに連結されて支持されている。

図２には、バッテリパック及びバッテリ側ブラケットの分解斜視図が示されている。バッテリパック２は直方体形状をなしており、車両前方向に向く矩形状の車両前側矩形側面である前側面２ａと車両後方に向く矩形状の後側面２ｂを有している。そしてバッテリパック２は、前側面２ａ及び後側面２ｂの長辺が、車両前後方向（紙面Ｘ方向）と直交するように、車幅方向（紙面Ｙ方向）に沿って配置されている。バッテリパック２は車幅方向の両端部がサイドレール３Ｌ、３Ｒの車幅方向外側面を超えて延びているサイズのものである。前側面２ａ及び後側面２ｂの長辺の長さＬ２は、サイドレール３Ｌ、３Ｒ間の長さＬ１よりも長い。

アンダーカバー２３はバッテリパック２を直接載置するものであり、例えばプレート状の部材により構成される。このアンダーカバー２３は単にバッテリパック２の下面を覆うだけのカバーであって、バッテリパック２の直接的な保持は第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂが担っている。

前側第１ブラケット２１Ａは、この図面においてバッテリパック２の前側面２ａを覆うための第１のウェブ２１Ａｗを備える。また、バッテリパック２の前側面２ａと連続する上面の一部、及び前側面２ａと連続する下面の一部を覆うための第１の上側フランジ２１Ａｔ、及び第１の下側フランジ２１Ａｂが、前面第１のウェブ２１Ａｗと垂直に連続して形成されている。すなわち、第１の上側フランジ２１Ａｔと第１の下側フランジ２１Ａｂは車高方向（紙面Ｚ方向）で平面部が対向するように配置されている。これにより、前側第１ブラケット２１Ａはその断面が車両後側に開放された略Ｕ字状に形成されている。

後側第１ブラケット２１Ｂも同様に、バッテリパック２の後側面２ｂを覆うための第１のウェブ２１Ｂｗを備える。また、バッテリパック２の後側面２ｂと連続する上面の一部、及び後側面２ｂと連続する下面の一部を覆うための第１の上側フランジ２１Ｂｔ、及び第１の下側フランジ２１Ｂｂを備えている。すなわち、後側第１ブラケット２１Ｂの第１の上側フランジ２１Ｂｔと第１の下側フランジ２１Ｂｂは車高方向（紙面Ｚ方向）で平面部が対向するように配置されている。これにより、後側第１ブラケット２１Ｂはその断面が車両前側に開放された略Ｕ字状に形成されている。

これらの第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂは、その開放側が互いに対向して、バッテリパック２を前後で挟み込む形で、バッテリパック２を支持する。

左側第２ブラケット２２Ｌは、第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂの車幅方向左端部の開口面を覆う第２のウェブ２２Ｌｗを備えている。また、この第２のウェブ２２Ｌｗの上端からは第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂの各第１の上側フランジ２１Ａｔ、２１Ｂｔ間に亘っていて、第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂの第１の上側フランジ２１Ａｔ、２１Ｂｔの外側に連結される第２の上側フランジ２２Ｌｔが形成されている。同様に、第２のウェブ２２Ｌｗの下端からは第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂの第１の下側フランジ２１Ａｂ、２１Ｂｂ間に亘っていて、第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂの第１の下側フランジ２１Ａｂ、２１Ｂｂの外側に連結される第２の下側フランジ２２Ｌｂが形成されている。

左側第２ブラケット２２Ｌの第２の上側フランジ２２Ｌｔ及び第２の下側フランジ２２Ｌｂは、車幅方向の長さが、車両前後方向の中央よりも端部において長くなっている。具体的には第２の上側フランジ２２Ｌｔ及び第２の下側フランジ２２Ｌｂの車両前後方向中央部分が円弧状に切り欠かれている。こうすることにより、軽量化を図りつつバッテリパック保持装置のねじれ剛性が向上する。

また、右側第２ブラケット２２Ｒについては、左側第２ブラケット２２Ｌと左右対称で同様の構成であり、説明を省略する。

この図において一点鎖線で結ばれている部分が合わせられることで、バッテリ側ブラケット２０は、バッテリパック２の四側面と上面及び下面の一部を囲んで箱状に包囲するようになっている。そして、このようにバッテリパック２を囲んだバッテリ側ブラケット２０は、フレーム側ブラケット３０を介してサイドレール３Ｌ、３Ｒに連結されている。

ここで図３を参照すると、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図が示されている。以下、この図に基づき、サイドレール３Ｌに懸架される支持装置１０の左側部分を例に説明する。サイドレール３Ｒに懸架される右側の支持装置１０については左右対称で同様の構成であるから説明を省略する。

前述のように、バッテリパック２は、アンダーカバー２３上に載置されており、前部及び後部が第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂにより覆われている。具体的には、第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂの第１のウェブ２１Ａｗ、２１Ｂｗ、第１の上側フランジ２１Ａｔ、２１Ｂｔ、がバッテリパック２の対応する各面（前側面２ａ、後側面２ｂ、上面の一部）と当接しており、第１の下側フランジ２１Ａｂ、２１Ｂｂはアンダーカバー２３と当接している。

さらに、バッテリパック２の左側面と車幅方向に隙間Ｓを空けて左側第２ブラケット２２Ｌが、アンダーカバー２３及び第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂより外側から覆っている。隙間Ｓの大きさは、左側第２ブラケット２２Ｌの第２の上側フランジ２２Ｌｔと、第２の下側フランジ２２Ｌｂの車幅方向の長さを変更することにより、調節することができるし、第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂの車幅方向の長さを変更することによっても調節することは可能である。

そして、左側第２ブラケット２２Ｌの第２の下側フランジ２２Ｌｂは第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂの第１の下側フランジ２１Ａｂ、２１ｂと当接しており、この左側第２ブラケット２２Ｌの第２の下側フランジ２２Ｌｂと、第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂの第１の下側フランジ２１Ａｂ、２１ｂと、アンダーカバー２３とが、複数のボルト４０（図３では１つのみ記載）により連結されている。

また、左側第２ブラケット２２Ｌの第２の上側フランジ２２Ｌｔは、第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂの第１の上側フランジ２１Ａｔ、２１Ｂｔと、フレーム側ブラケット３０と当接しており、この左側第２ブラケット２２Ｌの第２の上側フランジ２２Ｌｔと、第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂの第１の上側フランジ２１Ａｔ、２１Ｂｔと、フレーム側ブラケット３０の下部３０ｃとが、複数のボルト４１（図３では１つのみ記載）により連結されている。

フレーム側ブラケット３０は、例えば図示の様に上部３０ａ、中央部３０ｂ、下部３０ｃからなる断面Ｓ字状の部材であり、強度向上のため不図示のリブが側面に設けられている。このフレーム側ブラケット３０の上部３０ａがマウント３１に複数のボルト４２（図３では１つのみ記載）によって連結されている。

マウント３１は、フレーム側ブラケット３０とサイドレール３Ｌとを接続する部材であり、例えばサイドレール３Ｌのウェブ３Ｌｗに複数のボルト４３（図３では２つのみ記載）によって連結されている。マウント３１は例えばラバーマウントであり、内部にゴムなどの弾性体を備えていて、フレーム側ブラケット３０をサイドレール３Ｌに対して弾性的に保持する。

このように支持装置１０は、シャシフレーム相当の剛性を持っている第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂが、バッテリパック２の前側面２ａ及び後側面２ｂの長辺より長く、その前側面２ａ及び後側面２ｂを覆っていることで、車幅方向側方からの衝撃があっても、バッテリパック２に直接衝撃が伝わらない構造となっている。

加えて、第２ブラケット２２Ｌ、２２Ｒが第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂの車幅方向端部を覆っていることにより、バッテリ側ブラケット２０のねじり剛性が向上する上、車幅方向側方から物体が衝突した場合でも、破片等が直接バッテリパック２に到達するのを防ぐことができる。

このような第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂ及び第２ブラケット２２Ｌ、２２Ｒを含むバッテリ側ブラケット２０はバッテリパック２の形状に合わせて容易に形成可能である。そして、このバッテリ側ブラケット２０をフレーム側ブラケット３０を介してサイドレール３Ｌ、３Ｒと連結し、バッテリパック２を支持することで、電動トラックのサイドレール３Ｌ、３Ｒ間よりもサイズが大きいバッテリパック２を容易に搭載可能であり、バッテリパック２のねじれ剛性および側突安全性を確保することができる。

特に、前側第１ブラケット２１Ａは、バッテリパック２の前側面２ａを覆う第１のウェブ２１Ａｗに対して第１の上側フランジ２１Ａｔ及び第１の下側フランジ２１Ａｂが連続して一体に形成されていることで、車両前方からの衝撃を緩和することができ、バッテリパックに対する前突安全性を向上させることができる。

また、第２ブラケット２２Ｌ、２２Ｒが、第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂの第１の上側フランジ２１Ａｔ、２１Ｂｔと連結する第２の上側フランジ２２Ｌｔ、２２Ｒｔと、第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂの第１の下側フランジ２１Ａｂ、２１Ｂｂと連結する第２の下側フランジ２２Ｌｂ、２２Ｒｂとを有していることで、第１ブラケット２１Ａ，２１Ｂを挟み込んで保持する構造となり、バッテリ側ブラケット２０のねじり剛性を向上させることができる。

さらに、第２ブラケット２２Ｌ、２２Ｒの第２の上側フランジ２２Ｌｔ、２２Ｒｔ及び第２の下側フランジ２２Ｌｂ、２２Ｒｂについて、車幅方向の長さが車両前後方向端部において中央部よりも長いことで、バッテリ側ブラケット２０の軽量化を図りつつねじり剛性を確保することができる。

また、第２ブラケット２２Ｌ、２２Ｒの第２のウェブ２２Ｌｗ、２２Ｒｗとバッテリパック２の車幅方向の側面との間には隙間Ｓが形成されていることで、車両側方から衝撃を受けて第２ブラケット２２Ｌ、２２Ｒが変形した場合でも、第２ブラケット２２Ｌ、２２Ｒがバッテリパック２に直接接触して衝撃を伝達するような事態を防ぐことができる。

以上で本発明に係る車両用バッテリパック支持装置の一実施形態についての説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

例えば、図６は他の実施形態に係る車両用バッテリパック支持装置を備えた車両の概略上面図である。この実施形態では、図６に示すように、３つのバッテリパック２Ａ、２Ｂ、２Ｃが、それぞれの支持装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃにより車両前後方向に並んで支持されている。

車両前後方向中央部のバッテリパック２Ｂ及び支持装置１０Ｂは上記実施形態と同様であるのに対して、車両前側のバッテリパック２Ａ及び支持装置１０Ａは車幅方向に長く、車両右側にオフセットして配置されている。また、車両後側のバッテリパック２Ｃ及び支持装置１０Ｃは、中央のバッテリパック２Ｂ及び支持装置１０Ｂよりも車両前後方向に長い。

このように支持装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、バッテリパック２Ａ、２Ｂ、２Ｃの形状やレイアウトに容易に適合させることができ、それぞれにおいて上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、上記実施形態では、バッテリ側ブラケット２０の第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂは前後一対からなるが、このような形状に限られるものではない。例えば、断面Ｌ字状のブラケット部材を上下に２つ組み合わせて第１ブラケットのいずれか一方としてもよい。また、前後一対の第１ブラケット２１Ａ、２１Ｂを一体にして筒状に形成してもよい。こうすることにより、バッテリ側ブラケット２０のねじれ剛性がより向上する。

以上、本発明の実施例を説明したが、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行う事ができる。これら実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。

１ 車両
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ バッテリパック
３Ｌ、３Ｒ サイドレール
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 支持装置
２０ バッテリ側ブラケット
２１Ａ、２１Ｂ 第１ブラケット
２２Ｌ、２２Ｒ 第２ブラケット
２３ アンダーカバー
３０ フレーム側ブラケット
３１ マウント

Claims (6)

1. 車両前後方向に延びる一対のサイドレールの下方に搭載され、前記車両前後方向にそれぞれ向く一対の側面を有し、前記側面の長辺が前記車両前後方向と直交しながら前記サイドレールよりも車幅方向外側に延びているバッテリパックの支持装置であって、
   前記バッテリパックを収容するバッテリ側ブラケットと、
   前記サイドレールと前記バッテリ側ブラケットを連結するフレーム側ブラケットと、を備え、
   前記バッテリ側ブラケットは、
   前記バッテリパックの前記側面と、前記側面と連続する上面の少なくとも一部と、前記側面と連続する下面の少なくとも一部とを覆い、かつ車幅方向における長さが前記バッテリパックの長辺以上である第１ブラケットと、
   前記第１ブラケットの前記車幅方向における端部を覆い、かつ前記フレーム側ブラケットと連結する第２ブラケットと、を有することを特徴とする車両用バッテリパック支持装置。
2. 前記第１ブラケットは、前記バッテリパックの車両前側の前記側面を覆う第１のウェブと、前記第１のウェブに連続し前記上面を覆う第１の上側フランジと、前記第１のウェブに連続し前記下面を覆う第１の下側フランジと、を有する請求項１に記載の車両用バッテリパック支持装置。
3. 前記第１ブラケットは、前記側面と、前記上面と、前記下面とを、一体に覆う筒状をなしている請求項１に記載の車両用バッテリパック支持装置。
4. 前記第２ブラケットが、前記第１ブラケットの前記第１の上側フランジと連結する第２の上側フランジと、前記第１ブラケットの前記第１の下側フランジと連結する第２の下側フランジと、前記第２の上側フランジと前記第２の下側フランジとを連結する第２のウェブと、を有している請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用バッテリパック支持装置。
5. 前記第２ブラケットの前記第２の上側フランジ及び前記第２の下側フランジの少なくともいずれか一方について、前記車幅方向の長さが車両前後方向端部において中央部よりも長いことを特徴とする請求項４に記載の車両用バッテリパック支持装置。
6. 前記第２ブラケットの前記第２のウェブと前記バッテリパックの前記車幅方向の側面との間には隙間が形成されている請求項４に記載の車両用バッテリパック支持装置。

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