JP2021130416A - 車両下部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両下側からの荷重が冷媒の流路に伝わることを抑制できる車両下部構造を得る。【解決手段】本車両下部構造では、電池５６が載置されるトレイ１８のトレイ底部４２とプレート５８の第２凹部６２とによって冷却液７０の流路が構成される。プレート５８の車両下側には、プロテクタ７２の平板部７４が配置されており、平板部７４は、プレート５８の第１凹部６０の底部へボルト７６によって結合されている。第１凹部６０は、第２凹部６２よりも深く、第１凹部６０の底部は、第２凹部６２よりも車両下側に配置される。このため、プロテクタ７２の平板部７４は、第１凹部６０の底部に対して車両下側に離れている。これによって、プロテクタ７２の平板部７４に入力された車両下側からの荷重が第２凹部６２へ伝わることを抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の車両下側に電池のケースが配置さる車両下部構造に関する。

例えば、下記特許文献１に開示されている構成では、冷却ダクトの断面形状は、例えば、車両上側へ開口した略Ｕ字形状とされている。冷却ダクトの開口側には、ベース本体を構成する支持板が配置され、冷却ダクトの開口側は、支持板によって閉止されている。また、ベース本体は、略平板状のアーマ板（プロテクタ）を備えている。特許文献１の第１の実施形態では、アーマ板に形成された溝の内側に冷却ダクトが配置され、特許文献１の第２の実施形態では、アーマ板上に冷却ダクトが配置されている。このような構成では、冷却ダクトは、少なくともアーマ板の上面に接している。このため、例えば、アーマ板の車両下側からの荷重がアーマ板に入力されると、荷重は、アーマ板から冷却ダクトに直接伝わり、これによって、冷却ダクトがアーマ板と共に変形される可能性がある。

特開２０１５−２２４０２７号公報

本発明は、上記事実を考慮して、車両下側からの荷重が冷媒の流路に伝わることを抑制できる車両下部構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の車両下部構造は、車両外部における車両下側に設けられて載置部上に電池が載置されると共に前記載置部の車両下側に冷媒の流路が設定され、前記電池と前記冷媒との間で熱交換が可能なケースと、前記流路に対して車両下側に離れて設けられるプロテクタと、を備えている。

請求項１に記載の車両下部構造によれば、ケースの載置部上に電池が載置される。この載置部の車両下側には冷媒の流路が設定され、流路を流れる冷媒とケースの載置部上の電池との間で熱が交換されると、電池が冷却される。

また、本車両下部構造は、プロテクタを備えている。プロテクタは、上記の冷媒の流路に対して車両下側に離れて設けられる。このため、車両下側からの荷重がプロテクタに入力されても、荷重がプロテクタから冷媒の流路に伝わることを抑制できる。

請求項２に記載の車両下部構造は、請求項１に記載の車両下部構造において、前記流路は、前記載置部の車両下側に設けられて前記載置部に接合され、前記載置部とで閉じ断面形状を形成する流路構成部材と、前記載置部とで構成されている。

請求項２に記載の車両下部構造によれば、ケースの載置部の車両下側には流路構成部材が設けられる。この流路構成部材は、ケースの載置部へ接合され、これによって、流路構成部材とケースの載置部とで閉じ断面形状が形成され、冷媒の流路が構成される。このように、ケースの載置部が冷媒の流路を構成しているため、載置部上の電池と冷媒との間の介在物を少なくできる。

請求項３に記載の車両下部構造は、請求項１又は請求項２に記載の車両下部構造において、前記プロテクタは、前記流路に対して車両上下方向に対して交差する方向の側方で前記ケースに結合されている。

請求項３に記載の車両下部構造によれば、プロテクタは、冷媒の流路に対して車両上下方向に対して交差する方向の側方でケースに結合されるため、車両下側からプロテクタに入力された荷重は、冷媒の流路を迂回してプロテクタとケースとの結合部分を介してケースに伝わる。

請求項４に記載の車両下部構造は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両下部構造において、前記載置部上に設けられ、前記ケースを補強する補強部を備え、前記プロテクタは、前記補強部へ結合されている。

請求項４に記載の車両下部構造によれば、ケースの載置部上には補強部が設けられ、ケースは、補強部によって補強される。ここで、本車両下部構造では、プロテクタは、補強部へ結合される。このため、車両下側からプロテクタに入力された荷重は、プロテクタから補強部に伝わる。

以上、説明したように、請求項１に記載の車両下部構造では、荷重が冷媒の流路に伝わることを抑制できる。

請求項２に記載の車両下部構造では、載置部上の電池と冷媒との間の介在物を少なくできるため、電池と冷媒との間で熱を効率よく交換できる。

請求項３に記載の車両下部構造では、車両下側からプロテクタに入力された荷重がプロテクタからケースに伝わることによって荷重がケースに分散されるため、荷重が冷媒の流路に伝わることを効果的に抑制できる。

請求項４に記載の車両下部構造では、車両下側からプロテクタに入力された荷重がプロテクタから補強部に伝わることによって、補強部によって荷重を支持でき、補強部に荷重を分散できる。

本発明の一実施の形態に係る車両下部構造の車両前側部分の構成を示す図２の１−１線に沿った断面図である。 本発明の一実施の形態に係る車両下部構造を示す分解斜視図である。

次に、本発明の一実施の形態に係る車両下部構造を図１及び図４の各図に基づいて説明する。なお、図１及び図２において適宜に示される矢印ＦＲは、本車両下部構造が適用された車両の前側（車両前側）を示す。また、矢印ＵＰは、車両上側を示し、矢印ＬＨは、車両左側（車幅方向左側を示す。

＜本実施の形態の構成＞
図１及び図２に示されるように、本実施の形態に係る車両下部構造は、電池ユニット１２を備えている。電池ユニット１２は、ケース１４を備えている。ケース１４は、フレーム１６とトレイ１８とを含んで構成されている。フレーム１６は、全体的にアルミニウムやアルミニウムを含んで構成された合金等の金属によって形成されている。フレーム１６は、フレーム本体２０を備えており、フレーム本体２０は、フレーム底部２２を備えている。フレーム底部２２は、車両上下方向側から見た平面視で矩形の平板状に形成されている。また、フレーム底部２２の中央側には、孔部２４が形成されている。孔部２４は、平面視で矩形とされている。したがって、フレーム底部２２は、平面視で矩形の枠状とされている。

フレーム底部２２の外周部からはフレーム縦壁２６が略車両上側へ向けて立設されている。さらに、車両前側のフレーム縦壁２６の車両上側の端部からは車両前側へ向けてフレームフランジ２８が延出されており、車両後側のフレーム縦壁２６の車両上側の端部からは車両後側へ向けてフレームフランジ２８が延出されている。また、車両左側のフレーム縦壁２６の車両上側の端部からは車両左側へ向けてフレームフランジ２８が延出されており、車両右側のフレーム縦壁２６の車両上側の端部からは車両右側へ向けてフレームフランジ２８が延出されている。

また、フレーム１６は、フロントフレーム３０及びリアフレーム３２を備えている。フロントフレーム３０は、車両前側のフレームフランジ２８の車両下側にも設けられており、リアフレーム３２は、車両後側のフレームフランジ２８の車両下側にも設けられている。フロントフレーム３０及びリアフレーム３２の長手方向は、概ね、車幅方向とされている。これらのフレームフランジ２８は、例えば、車両の車体を構成するフロアパネルの車両下側からフロアパネルへ直接又は間接的に結合される。これによってケース１４が車体へ取り付けられる。

図１に示されるように、フロントフレーム３０及びリアフレーム３２の各々を車幅方向に対して直交する方向に切った断面形状は、中空形状とされている。フロントフレーム３０は、車両前側のフレーム縦壁２６と共に閉じ断面形状を形成し、リアフレーム３２は、車両後側のフレーム縦壁２６と共に閉じ断面形状を形成している。また、フロントフレーム３０及びリアフレーム３２の各々の内側には、中壁３４が設けられており、フロントフレーム３０及びリアフレーム３２の各々の内側の空間は、中壁３４によって車両上下方向に二分割されている（リアフレーム３２の中壁３４については図示省略）。

また、図２に示されるように、フレーム１６は、一対のサイドフレーム３６を備えている。一方のサイドフレーム３６は、車両左側のフレームフランジ２８の車両下側にも設けられており、他方のサイドフレーム３６は、車両右側のフレームフランジ２８の車両下側にも設けられている。これらのサイドフレーム３６の長手方向は、概ね、車両前後方向とされている。

これらのサイドフレーム３６の各々を車両前後方向に対して直交する方向に切った断面形状は、中空形状とされている。一方のサイドフレーム３６は、車両左側のフレーム縦壁２６と共に閉じ断面形状を形成し、他方のサイドフレーム３６は、車両右側のフレーム縦壁２６と共に閉じ断面形状を形成している。また、これらのサイドフレーム３６の各々の内側には、複数の中壁３８が設けられており、サイドフレーム３６の各々の内側の空間は、中壁３８によって車幅方向に三分割されている。

一方、フレーム１６と共にケース１４を構成するトレイ１８は、全体的にアルミニウムやアルミニウムを含んで構成された合金等の金属によって形成されている。図２に示されるように、トレイ１８は、全体的に車両上側へ向けて開口した箱形状とされており、トレイ１８の上端部からは、車両上下方向に対して直交する方向のトレイ１８の外側へ向けてトレイフランジ４０が延出されている。図１に示されるように、トレイ１８は、フレーム１６のフレーム本体２０の内側に配置されている。フレーム本体２０の内側にトレイ１８が配置された状態で、載置部としてのトレイ１８のトレイ底部４２は、フレーム本体２０のフレーム底部２２に接しており、溶接部４４にてトレイ底部４２とフレーム底部２２とが一体的に溶接されている。

トレイ１８の内側には、補強部としての複数のクロスリインフォース４６が設けられている。これらのクロスリインフォース４６の長手方向は、車幅方向とされている。これらのクロスリインフォース４６の長手方向に対して直交する方向に切ったクロスリインフォース４６の断面形状は、矩形とされており、長手方向に貫通した中空形状とされている。クロスリインフォース４６の内側には、中壁５０が設けられており、クロスリインフォース４６の内側の空間は、中壁５０によって車両上下方向に二分割されている。

クロスリインフォース４６の車両下側端における車両前側端部からは車両前側へ向けてクロスフランジ４８が延出されており、クロスリインフォース４６の車両下側端における車両後側端部からは車両後側へ向けてクロスフランジ４８が延出されている。クロスフランジ４８は、トレイ１８のトレイ底部４２に接しており、溶接部５２にてクロスフランジ４８とトレイ底部４２とが一体的に溶接されている。

トレイ１８の車両前側の縦壁とクロスリインフォース４６との間、車両前後方向に互いに隣り合うクロスリインフォース４６との間、トレイ１８の車両後側の縦壁とクロスリインフォース４６との間の各々には、熱伝導部材としての熱伝導シート５４が設けられている。熱伝導シート５４は、例えば、フレーム１６及びトレイ１８よりも熱伝導率が高い部材によって平面視で矩形のシートに形成されている。これらの熱伝導シート５４は、トレイ１８のトレイ底部４２へ接触した状態でトレイ底部４２上に載置されている。

これらの熱伝導シート５４上には、電池５６が載置されている。これらの電池５６は、例えば、リチウムイオン二次電池等の二次電池とされている。電池５６は、制御装置を介してモータへ電気的に接続されており、電池５６からの電力が制御装置によってモータへ供給されることによってモータが駆動される。このようにしてモータから出力された駆動力によって車両の駆動輪が回転されると、車両が走行する。

一方、上述したトレイ１８の車両下側には、流路構成部材としてのプレート５８が設けられている。例えば、アルミニウムやアルミニウムを含んで構成された合金等の金属によって形成された板材をプレス成形することによって形成されている。

プレート５８には、複数の第１凹部６０が形成されている。これらの第１凹部６０は、車両上側へ向けて開口した略Ｕ字形状とされており、各第１凹部６０の長手方向は、車幅方向とされている。これらの第１凹部６０は、車両前後方向に所定の間隔をおいて形成されており、各第１凹部６０の車両上側では、トレイ１８のトレイ底部４２上にクロスリインフォース４６が配置されている。

これらの第１凹部６０の車両前側及び車両後側には第２凹部６２が形成されている。これらの第２凹部６２は、車両上側へ向けて開口した略Ｕ字形状とされており、各第２凹部６２の長手方向は、車幅方向とされている。各第１凹部６０の車両上側では、トレイ１８のトレイ底部４２上に熱伝導シート５４及び電池５６が配置されている。

プレート５８において第２凹部６２の車両上側の端部の車両前後方向両側の部分は、車両下側からトレイ１８のトレイ底部４２へ接しており、溶接部６６でトレイ底部４２へ一体的に溶接されている。これによって、第２凹部６２とトレイ底部４２とを車幅方向に対して直交する方向に切った断面形状が閉じた矩形状とされる。

また、各第１凹部６０の車幅方向両側には第３凹部６４が形成されている。第３凹部６４は、車両上側へ向けて開口した略Ｕ字形状とされており、各第３凹部６４の車両前後方向両端は、第２凹部６２へ繋がっており、第２凹部６２の内側と第３凹部６４の内側とは互いに連通している。

さらに、最も車両前側の第２凹部６２を構成する車両前側の縦壁には、一対の孔部６８が形成されている。一方の孔部６８は、第２凹部６２の車両前側の縦壁の車幅方向左側の端部に形成され、他方の孔部６８は、第２凹部６２の車両前側の縦壁の車幅方向右側の端部に形成されている。これらの孔部６８は、第２凹部６２の車両前側の縦壁を貫通している。これらの孔部６８は、パイプ等によって車両に搭載されたラジエータ（熱交換装置）へ接続されている。一方の孔部６８には、ラジエータから供給された冷媒としての冷却液７０（図１参照）がパイプ等を介して供給される。

冷却液７０は、例えば、水やエチレングリコール等の液体によって形成されている。一方の孔部６８を通った冷却液７０は、第２凹部６２の内側や第３凹部６４の内側を通る。冷却液７０が第２凹部６２の内側を流れると、冷却液７０と電池５６との間で熱が交換され、電池５６が冷やされると共に冷却液７０が温められる。このように温められた冷却液７０は、他方の孔部６８から流れ出る。孔部６８から流れ出た冷却液７０は、パイプ等を介してラジエータへ流れる。ラジエータでは、例えば、車両走行時にラジエータを通過する走行風と、ラジエータ内を流れる冷却液７０との間で熱が交換され、これによって冷却液７０が冷やされる。

以上の構成の車両下側には、プロテクタ７２が設けられている。プロテクタ７２は、アルミニウムや鉄等の金属、又はこのような金属を含んだ合金によって形成されており、外周部分で車両のフロアパネル等へ結合されて支持されている。プロテクタ７２は、平板部７４を備えている。平板部７４は、平面視で略矩形の平板状に形成され、プレート５８の車両下側に配置される。プロテクタ７２の平板部７４の車両上側の面は、プレート５８の第１凹部６０の底部の車両下側面へ接しており、平板部７４の車両上側の面とプレート５８の第１凹部６０の底部とは、締結部材としてのボルト７６によって一体的に結合されている。

ここで、プレート５８の第１凹部６０は、第２凹部６２及び第３凹部６４よりも深く形成されており、このため、第１凹部６０の底部は、第２凹部６２の底部や第３凹部６４の底部よりも車両下側に配置される。したがって、平板状の平板部７４が第１凹部６０の底部に接していることで、平板部７４は、第２凹部６２の底部や第３凹部６４の底部に対して車両下側に離れている。

＜本実施の形態の作用、効果＞
本実施の形態では、ケース１４のトレイ１８のトレイ底部４２上に熱伝導シート５４が載置され、この熱伝導シート５４上に電池５６が載置される。電池５６は、例えば、充電によって発熱することがある。ここで、電池５６の車両下側では、プレート５８の第２凹部６２内を冷却液７０が流れる。冷却液７０の温度が電池５６の温度よりも低いと、冷却液７０と電池５６との間で熱が交換される。これによって、電池５６が冷やされ、電池５６の温度上昇を抑制できる。

一方、車両走行時には、路面の凹凸等に起因して車両の下部が路面へ当接して車両の下部が車両下側からの荷重を受けることがある。ここで、ケース１４の車両下側には、プロテクタ７２が設けられている。このため、ケース１４が路面へ直接接触することを防止でき、路面からの荷重がケース１４へ直接入力されることを防止できる。また、プロテクタ７２の平板部７４は、プレート５８の車両下側に設けられる。このため、路面からの荷重がプレート５８、特に、第２凹部６２及び第３凹部６４に直接入力されることを防止できる。

プレート５８の第２凹部６２及び第３凹部６４は、トレイ１８のトレイ底部４２と共に冷却液７０の流路を構成している。したがって、路面からの荷重が第２凹部６２及び第３凹部６４に直接入力されることを防止できることによって、第２凹部６２又は第３凹部６４が路面からの荷重によって変形されることを抑制できる。これによって、第２凹部６２又は第３凹部６４の変形によって冷却液７０の流れが滞ったり、第２凹部６２又は第３凹部６４の外側に冷却液７０が漏れたりすることを抑制できる。

また、プロテクタ７２の平板部７４は、第２凹部６２の底部及び第３凹部６４の底部に対して車両下側に離れている。このため、プロテクタ７２の平板部７４に入力された路面からの荷重が平板部７４から第２凹部６２の底部又は第３凹部６４の底部へ伝わることを抑制できる。これによって、第２凹部６２又は第３凹部６４が路面からの荷重によって変形されることを効果的に抑制できる。これによって、第２凹部６２又は第３凹部６４の変形によって冷却液７０の流れが滞ったり、第２凹部６２又は第３凹部６４の外側に冷却液７０が漏れたりすることを効果的に抑制できる。

また、プロテクタ７２の平板部７４は、ボルト７６によってプレート５８の第１凹部６０の底部へ結合されている。さらに、プレート５８において第２凹部６２の車両上側の端部の車両前後方向両側の部分は、溶接部６６でトレイ１８のトレイ底部４２へ一体的に溶接されている。このため、プロテクタ７２の平板部７４に入力された路面からの荷重は、プレート５８の第１凹部６０の底部へ伝わり、更に、トレイ１８のトレイ底部４２へ伝わる。これによって、路面からの荷重をトレイ１８に分散できる。

さらに、トレイ１８のトレイ底部４２は、溶接部４４でフレーム１６のフレーム底部２２へ一体的に溶接されている。これによって、路面からの荷重をトレイ１８やプレート５８等に比べて剛性が高く設定されるフレーム１６に分散できると共に路面からの荷重をフレーム１６で支持できる。

また、トレイ１８のトレイ底部４２は、溶接部５２でクロスリインフォース４６へ一体的に溶接されている。これによって、路面からの荷重をケース１４を補強するために設けられた高強度のクロスリインフォース４６に分散できると共に路面からの荷重をクロスリインフォース４６で支持できる。

さらに、プロテクタ７２は、ボルト７６によってプレート５８へ結合される。このため、トレイ１８にボルト７６等を貫通配置するための孔を形成しなくてもよい。これによって、トレイ１８のトレイ底部４２側の水密を高くできる。

また、本実施の形態では、プレート５８の第２凹部６２及び第３凹部６４とトレイ１８のトレイ底部４２とで冷却液７０の流路が構成される。このような構成では、トレイ底部４２が冷却液７０によって直接冷やされる。したがって、トレイ１８のトレイ底部４２の車両下側に筒状の冷却液７０の流路を配置し、トレイ底部４２を冷却液によって流路を介して間接的に冷やす構成に比べて、効率よくトレイ底部４２を冷やすことができる。これによって、電池５６を効率よく冷やすことができる。

さらに、トレイ１８のトレイ底部４２の車両下側に筒状の冷却液７０の流路を配置する構成では、流路とトレイ底部４２との間に熱伝導部材を設けて、トレイ底部４２の冷却効率をあげているが、本実施の形態では、冷却液７０がトレイ底部４２を直接冷やすため、このような熱伝導部材が不要になり、部品点数の低減が可能になる。

なお、本実施の形態では、トレイ１８のトレイ底部４２とプレート５８の第２凹部６２とで冷却液７０の流路を構成した。しかしながら、冷却液７０の筒状の流路をトレイ１８とは別に設けて、冷却液７０によって筒状の流路を介してトレイ底部４２を間接的に冷やす構成にしてもよい。

また、本実施の形態では、プレート５８がトレイ１８のトレイ底部４２を介してフレーム１６のフレーム底部２２やクロスリインフォース４６へ一体的に結合される構成であった。しかし、プレート５８は、フレーム底部２２へ結合されなくてもよいし、クロスリインフォース４６に結合されなくてもよい。

さらに、本実施の形態では、冷媒を液体状の冷却液７０とした。しかしながら、冷媒は、気体であってもよく、冷媒の具体的な態様に限定されるものではない。

また、本実施の形態では、ケース１４は、車両上側へ開口した箱形状であった。しかしながら、本実施の形態におけるケース１４をロアケースとし、このロアケースを車両上側から覆って封止するアッパケースを別に設ける構成にしてもよい。

１４ ケース
４２ トレイ底部（載置部、流路）
４６ クロスリインフォース（補強部）
５６ 電池
５８ プレート（流路構成部材）
６２ 第２凹部（流路）
７０ 冷却液（冷媒）
７２ プロテクタ

Claims (4)

1. 車両の車両下側に設けられて載置部上に電池が載置されると共に前記載置部の車両下側に冷媒の流路が設定され、前記電池と前記冷媒との間で熱交換が可能なケースと、
   前記流路に対して車両下側に離れて設けられるプロテクタと、
   を備える車両下部構造。
2. 前記流路は、前記載置部の車両下側に設けられて前記載置部に接合され、前記載置部とで閉じ断面形状を形成する流路構成部材と、前記載置部とで構成される請求項１に記載の車両下部構造。
3. 前記プロテクタは、前記流路に対して車両上下方向に対して交差する方向の側方で前記ケースに結合される請求項１又は請求項２に記載の車両下部構造。
4. 前記載置部上に設けられ、前記ケースを補強する補強部を備え、前記プロテクタは、前記補強部へ結合される請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両下部構造。

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