JP2022111787A - 車両搭載用電池パック - Google Patents

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Abstract

Figure 2022111787000001
【課題】バッテリを保護でき、さらに軽量化を図ることができる車両搭載用電池パックを提供する。
【解決手段】車両搭載用電池パック20は、床部76、右側フレーム96および左側フレームで構成されたバッテリトレー71を備えている。バッテリトレーは、電池配置領域部115と、右側の衝撃吸収領域部116および左側の衝撃吸収領域部と、を有する。電池配置領域部にはバッテリモジュール62が載置されている。左右側の衝撃吸収領域部は、電池配置領域部の車幅方向外側に設けられている。右側フレームおよび左側フレームは、右左側の衝撃吸収領域部より薄肉に形成されている。また、右左側の衝撃吸収領域部は、下部に易変形部118が形成されている。
【選択図】図8

Description

本発明は、車両搭載用電池パックに関する。
車両搭載用電池パックとして、例えば、トレー底プレート(以下、床部という)にバッテリモジュールが載置され、床部の周囲に取付ビーム(以下、フレーム枠体という)が設けられ、フレーム枠体が車両の底部に取り付けられたものが知られている。床部は、上プレート部、中プレート部、および下プレート部を含み、上プレート部と中プレート部との間に冷却空洞が形成されている。また、中プレート部と下プレート部との間(すなわち、冷却空洞の下方)に緩衝空洞が形成されている。
冷却空洞には、例えば、バッテリモジュールを冷却する冷却配管が配置されている。緩衝空洞は、例えば、下方からの衝撃に対してバッテリモジュールを保護する(例えば、特許文献1参照)。
特表2019-531955号公報
ここで、従来の緩衝空洞は、下方からの衝撃に対してバッテリモジュールを保護することは可能である。しかし、従来の緩衝空洞では、例えば、側面衝突により車体側方から荷重が入力した場合、入力した荷重を吸収してバッテリモジュールを保護することは難しい。このため、側面衝突により車体側方から入力した荷重により、フレーム枠体が車幅方向内側へ変形し、バッテリモジュール(すなわち、バッテリ)を損傷する虞がある。
この対策として、例えば、床部を補強することが考えられる。しかし、床部を補強した場合、車両の軽量化が難しくなり、この観点から改良の余地が残されている。
本発明は、バッテリを保護でき、さらに軽量化を図ることができる車両搭載用電池パックを提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
(1)本発明に係る車両搭載用電池パックは、車両(例えば、実施形態の車両Ve)の床下に配置される床部(例えば、実施形態の床部76)と、前記床部のうち、少なくとも車幅方向の左右側に設けられて前記車両に取り付けられる側部フレーム(例えば、実施形態の右側フレーム96、左側フレーム97)を有するフレーム枠体(例えば、実施形態のフレーム枠体77)と、で構成されるバッテリトレー(例えば、実施形態のバッテリトレー71)を備え、前記バッテリトレーは、車幅方向の中央に設けられて、複数のバッテリ(例えば、実施形態のバッテリ123)で構成されたバッテリモジュール(例えば、実施形態のバッテリモジュール62)が載置される電池配置領域部(例えば、実施形態の電池配置領域部115)と、前記電池配置領域部の車幅方向外側に設けられた衝撃吸収領域部(例えば、実施形態の右側の衝撃吸収領域部116、左側の衝撃吸収領域部116)と、を有し、前記側部フレームは、前記衝撃吸収領域部より薄肉に形成され、前記衝撃吸収領域部は、下部(例えば、実施形態の右側の衝撃吸収領域部の下部116a、左側の衝撃吸収領域部の下部116a)に斜部および薄肉部の少なくとも一方で形成される易変形部(例えば、実施形態の易変形部118)を有している。
この構成によれば、バッテリトレーの電池配置領域部にバッテリモジュールを載置し、電池配置領域部の車幅方向外側に衝撃吸収領域部を設けた。また、車幅方向の左右側に設けられた側部フレームを衝撃吸収領域部より薄肉に形成した。さらに、衝撃吸収領域部の下部(下面)に易変形部を形成した。易変形部は、斜部および薄肉部の少なくとも一方で形成されている。
よって、例えば、側面衝突により車体側方から荷重(以下、側突荷重ということもある)が入力した場合に、入力する側突荷重により、衝撃吸収領域部を下方に変形させるとともに、側部フレームを圧壊(圧縮)させて衝撃エネルギーを良好に吸収できる。さらに、衝撃吸収領域部は、側部フレームより厚肉に形成されている。よって、入力する側突荷重による衝撃吸収領域部の変形を、バッテリモジュールを保護可能な範囲において最小に抑えることができる。
これにより、バッテリモジュールを保護でき、車両パックを必要以上に補強する必要がなく、車両パックの軽量化を図ることができる。
(2)前記側部フレームは、断面中心に薄肉部(例えば、実施形態の薄肉部113a)を有してもよい。
この構成によれば、側部フレームの断面中心に薄肉部を形成した。よって、側面衝突により入力する側突荷重により、側部フレームを断面中心から潰すことができる。これにより、側突荷重による側部フレームの圧壊を、側部フレームにおいて全体的に発生させて衝撃エネルギーの吸収効果を高めることができる。
(3)前記側部フレームは、下部(例えば、実施形態の張出部の下部108c)が前記電池配置領域部の下部(例えば、実施形態の電池配置領域部の下部115a)よりも上下方向において低い位置に配置されてもよい。
この構成によれば、側部フレームの下部を電池配置領域部の下部よりも上下方向において低い位置に配置した。よって、側面衝突により入力する側突荷重により、側部フレームを圧壊させる際に、衝撃吸収領域部を下方に変形させることができる。これにより、側部フレームを圧壊させる際に、側部フレームの下部が衝撃吸収領域部の下部に干渉することを抑制できる。このように、衝撃吸収領域部を下方に良好に変形させ、側部フレームを良好に圧壊させることにより、衝撃エネルギーの吸収効果を高めることができる。
(4)前記側部フレームは、前記バッテリモジュールの側の上部(例えば、実施形態のカバー取付部108a)に蓋部(例えば、実施形態のケースカバー66)が固定され、前記蓋部から車幅方向外側に張り出された張出部(例えば、実施形態の張出部108)を有し、前記張出部の外側部(例えば、実施形態のサイドシル取付部108b)は、前記車両において車幅方向外側(例えば、実施形態のインナパネル32)に固定されてもよい。
この構成によれば、側部フレームには、蓋部から車幅方向外側に張り出した張出部が形成されている。この張出部のうち、バッテリモジュールの側の上部に蓋部を固定した。さらに、張出部の外側部を車両において車幅方向外側(例えば、サイドシルのインナパネル)に固定した。よって、側部フレームの上方において、上部と外側部との間に側部フレーム(具体的には、張出部)の圧壊を許容する変形許容空間を確保できる。これにより、側面衝突により入力する側突荷重により、側部フレーム(張出部)を良好に圧壊させることができ、衝撃エネルギーの吸収効果を高めることができる。
(5)前記張出部の上部に張出斜部(例えば、実施形態の張出斜部108d)を有し、前記張出斜部が車幅方向外側から車幅方向内側に向うに従って上り勾配に傾斜され、前記張出斜部と前記易変形部との間にL字状の閉断面部(例えば、実施形態のL字閉断面部109)を有し、前記L字状の閉断面部は、前記張出斜部に向けて鉛直に立ち上げられた鉛直閉断面部(例えば、実施形態の鉛直閉断面部109a)と、前記鉛直閉断面部の下部(例えば、実施形態の張出部の下部108c)から前記易変形部に向けて車幅方向内側に張り出された水平閉断面部(例えば、実施形態の水平閉断面部109b)と、を有してもよい。
この構成によれば、張出部の上部に張出斜部を形成し、衝撃吸収領域部の下部に易変形部を形成した。張出斜部および易変形部を、車幅方向外側から車幅方向内側に向うに従って上り勾配に傾斜させた。また、張出斜部および易変形部の間にL字状の閉断面部を有する。さらに、L字状の閉断面部の鉛直閉断面部を張出斜部に向けて鉛直に立ち上げ、水平閉断面部を鉛直閉断面部の下部から易変形部に向けて車幅方向内側に張り出した。
よって、例えば、側面衝突により入力した側突荷重により、L字状の閉断面部のうち鉛直閉断面部の頂部を車幅方向内側に向け、水平閉断面部の内端部を下側に向けて移動させるモーメントを発生させることができる。具体的には、例えば、車体右側の側部フレームにおいて、車体前方からみて、側面衝突により入力した側突荷重により、時計回りのモーメントを発生させることができる。これにより、衝撃吸収領域部の易変形部を確実に下方に折ることができる。
したがって、側面衝突により入力する側突荷重Fにより、張出部108および衝撃吸収領域部116を良好に圧壊させることができ、衝撃エネルギーの吸収効果を高めることができる。
(6)前記電池配置領域部には、前記バッテリモジュールを構成する縦長のバッテリ(例えば、実施形態のバッテリ123)が長手方向を車両前後方向に向けて複数配列され、前記電池配置領域部に載置された複数の前記バッテリの下方で、かつ、前記バッテリトレーのうち車体前後方向の中央において車幅方向に延設され、前記バッテリトレーに取り付けられたロアクロスメンバ(例えば、実施形態のロアクロスメンバ72)と、前記ロアクロスメンバの上方で、複数の前記バッテリの上方で車幅方向に延設されたアッパクロスメンバ(例えば、実施形態のアッパクロスメンバ73)と、を備え、前記アッパクロスメンバおよび前記ロアクロスメンバにより、車両前後方向に向けて配列された複数の前記バッテリのうち、車体前後方向の中央側の端部が前記バッテリトレーに固定されてもよい。
この構成によれば、バッテリモジュールを構成する縦長のバッテリを、車両前後方向に向けて複数配列した。また、ロアクロスメンバをバッテリモジュールの下方に設け、アッパクロスメンバをバッテリモジュールの上方に設けた。さらに、ロアクロスメンバおよびアッパクロスメンバにより、車両前後方向に向けて配列された複数のバッテリのうち、車体前後方向の中央側の端部をバッテリトレーに固定した。これにより、複数のバッテリ(すなわち、バッテリモジュール)をロアクロスメンバおよびアッパクロスメンバにより電池配置領域部に安定して固定できる。
また、縦長のバッテリを車両前後方向に向けて配列し、ロアクロスメンバおよびアッパクロスメンバをバッテリモジュールの下方および上方に設けた。よって、バッテリモジュール(すなわち、電池配置領域部)の車幅方向の幅を狭く抑えることができる。これにより、電池配置領域部と側部フレームとの間に衝撃吸収領域部を形成する空間(スペース)を確保できる。したがって、例えば、側面衝突により入力した側突荷重により、衝撃吸収領域部を好適に変形させて、衝撃吸収領域部によりバッテリモジュールを側突荷重から保護できる。
本発明によれば、車幅方向の左右側に設けられた側部フレームを衝撃吸収領域部より薄肉に形成した。さらに、衝撃吸収領域部の下部(下面)に易変形部を形成した。これにより、バッテリを保護でき、さらに軽量化を図ることができる。
本発明に係る一実施形態の車両搭載用電池パックを備えた車両の斜視図である。 一実施形態の車両搭載用電池パックを備えた車両の底面図である。 一実施形態の車両搭載用電池パックを備えた車両をアッパクロスメンバおよびロアクロスメンバで破断した斜視図である。 一実施形態のバッテリケースにおけるケース本体からケースカバーを外した分解斜視図である。 一実施形態の車両搭載用電池パックの断面図である。 一実施形態のケース本体を示す斜視図斜視図である。 一実施形態の車両搭載用電池パックの冷却通路を示す断面図である。 図5のVIII部を拡大した断面図である。 図1のIX-IX線に沿って破断した断面図である。 一実施形態のケース本体からバッテリ補機を分解した分解斜視図である。 図1の車両をX1-X1線で破断した断面図である。 一実施形態のケース本体における右側フレームで衝撃エネルギーを吸収する例を説明する断面図である。
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る車両搭載用電池パックを説明する。図面において、矢印FRは車両の前方、矢印UPは車両の上方、矢印LHは車両の左側方を示す。なお、車両は、用途や種類等は特に限定されないが、一実施形態として自動車を例に説明する。また、車両は、概ね左右対称の構成である。よって、以下、左右の構成部材に同じ符号を付して説明する。
<車両>
図1、図2に示すように、車両Veは、車両本体(以下、車体10ということもある)10と、車両搭載用電池パック20と、を備えている。以下、車両搭載用電池パック20を単に「電池パック20」ということもある。
<車両本体>
車両本体10は、サイドシルユニット22と、フロアパネル23と、フロアトンネル24と、フロントサイドフレームユニット25と、リヤフレームユニット26と、フロアクロスメンバユニット27と、フロア縦フレームユニット28と、を備えている。
サイドシルユニット22は、右側のサイドシル31と、左側のサイドシル31と、を備えている。右側のサイドシル31は、閉断面に形成され、車体10の骨格の一部を構成する剛性の高い部材である。右側のサイドシル31は、車幅方向右外側に設けられ、フロアパネル23の車幅方向右外側部に沿って車体前後方向に延在されている。
左側のサイドシル31は、閉断面に形成され、車体10の骨格の一部を構成する剛性の高い部材である。左側のサイドシル31は、車幅方向左外側に設けられ、フロアパネル23の車幅方向左外側部に沿って車体前後方向に延びている。
左側のサイドシル31と右側のサイドシル31との間にフロアパネル23が設けられている。フロアパネル23は、平面視略矩形状の板状部材であり、車両Veの床部を形成している。フロアパネル23の車幅方向中央において、フロアトンネル24が車体前後方向に延在されている。フロアトンネル24は、フロアパネル23から上方へ向けて隆起されている。
フロントサイドフレームユニット25は、右側のフロントサイドフレーム36と、左側のフロントサイドフレーム36と、を備えている。右側のフロントサイドフレーム36および左側のフロントサイドフレーム36は、電池パック20より車体前方に設けられている。
リヤフレームユニット26は、右側のリヤフレーム41と、左側のリヤフレーム41と、を備えている。右側のリヤフレーム41および左側のリヤフレーム41は、電池パック20より車体後方に設けられている。
フロアクロスメンバユニット27は、右側のサイドシル31と左側のサイドシル31との間に配置され、フロアパネル23の上面に沿って接合されている。
フロアクロスメンバユニット27は、右側の第1フロアクロスメンバ44と、左側の第1フロアクロスメンバ44と、右側の第2フロアクロスメンバ45と、左側の第2フロアクロスメンバ45と、右側の第3フロアクロスメンバ46と、左側の第3フロアクロスメンバ46と、第4フロアクロスメンバ47と、を備えている。
フロアトンネル24は、左右側の第1フロアクロスメンバ44、左右側の第2フロアクロスメンバ45、および左右側の第3フロアクロスメンバ46に交差(実施形態では、直交)して車体前後方向に延びている。
図1、図3に示すように、フロア縦フレームユニット28は、フロアパネル23に車幅方向へ間隔をあけて第1~第4のフロア縦フレーム55~58が複数設けられている。具体的には、第1フロア縦フレーム55および第2フロア縦フレーム56は、フロアパネル23のうちフロアトンネル24の右側において、車幅方向に間隔をあけて設けられている。第3フロア縦フレーム57および第4フロア縦フレーム58は、フロアパネル23のうちフロアトンネル24の左側において、車幅方向に間隔をあけて設けられている。フロアパネル23の下方に電池パック20が設けられている。
<電池パック>
電池パック20は、フロアパネル23の下方(すなわち、車両Veの床下)に設けられている。さらに、電池パック20は、左右側の第2フロアクロスメンバ45、左右側の第3フロアクロスメンバ46、および第1~第4のフロア縦フレーム55~58の下方に配置されている。電池パック20は、図4に示すように、バッテリケース61と、バッテリモジュール62と、バッテリ補機63と、を備えている。
(バッテリケース)
図4から図6に示すように、バッテリケース61は、ケース本体65と、ケースカバー(蓋部)66と、を備えている。ケース本体65は、バッテリトレー71と、ロアクロスメンバ72と、アッパクロスメンバ73と、アッパデッキ74と、を備えている。バッテリトレー71は、床部76と、フレーム枠体77と、を備えている。
床部76は、例えば、平面視において矩形状に形成され、車両Ve(図1参照)の床下で、かつ、バッテリモジュール62が載置可能にバッテリモジュール62の下方に設けられている。床部76は、例えば、バッテリモジュール62が載置される表面76aが平坦に形成され、かつ、表面76aの反対側の裏面76bも平坦に形成されている。
図5、図7、図8に示すように、床部76において、表面76aと裏面76bとの間の内部には、複数(実施形態では8つ)の第1中空室(中空室)81と、複数(実施形態では3つ)の第2中空室(他の中空室)82と、が床部76に一体形成されている。
複数の第1中空室81は、床部76の内部において車体前後方向に向けて延設されている。複数の第1中空室81は、一対の第1中空室81が車幅方向において隣接した状態にまとめられて、床部76の内部において複数箇所に設けられている。まとめられた一対の第1中空室81は、それぞれが、床部76のうち車幅方向中央寄りの2箇所と、車幅方向左右側の2箇所とに車幅方向へ間隔をあけて設けられている。
なお、第1中空室81は、例えば、床部76の強度、剛性を確保するために、車幅方向中央に仕切壁83 が形成されている。
図5、図6に示すように、一対の第1中空室81は、例えば、床部76の後端部76cにおいて、一方の第1中空室81の後端部81aと、他方の第1中空室81の後端部81aとが連通されている。また、一対の第1中空室81は、例えば、床部76の前端部76dにおいて、一方の第1中空室81の前端部81bに開口部が開口され、他方の第1中空室81の前端部81b(図7も参照)に開口部が開口されている。すなわち、一対の第1中空室81は、平面視において、U字状に形成されている。
一対の第1中空室81により、冷却通路(冷却水路)85が平面視においてU字状(略U字状を含む)に形成されている。すなわち、複数の第1中空室81(実施形態では8つ)により、冷却通路が複数(実施形態では4つ)形成されている。このように、冷却通路85は、床部76の内部において車体前後方向に一体に延設されている。なお、冷却通路85は少なくとも1つ備えていればよく、冷却通路85の個数は任意に選択できる。
冷却通路85は、床部76の前端部76dにおいて、一方の第1中空室81の開口部(給水口)に給水用の給水コネクタ(冷却水コネクタ)86(図7も参照)が連通されている。また、床部76の前端部76dにおいて、他方の第1中空室81の開口部(排水口)に排水用の排水コネクタ(冷却水コネクタ)87(図7も参照)が連通されている。
よって、例えば、車両Ve(図1参照)のラジエータ(図示せず)で冷却した冷却水を給水コネクタ86から一方の冷却通路85に矢印の如く導き、一方の冷却通路85の後端部85aから他方の冷却通路85の後端部85aに矢印の如く導くことができる。また、他方の冷却通路85の後端部85aに導かれた冷却水を他方の冷却通路85を経て排水コネクタ87に矢印の如く導くことができる。さらに、排水コネクタ87に導かれた冷却水を排水コネクタ87からラジエータに戻すことができる。これにより、冷却通路85に導かれる冷却水でバッテリモジュール62を冷却できる。すなわち、床部76は、電池パック20のウオータジャケットを兼ねている。
図5、図8に示すように、床部76の内部には第2中空室82が一体に形成されている。第2中空室82は、冷却通路85を形成する第1中空室81に対して車幅方向に隔離された(仕切られた)状態で形成されている。第2中空室82は、床部76の車幅方向中央で、かつ、一対の冷却通路85の間において車両前後方向に延設されている。また、第2中空室82は、床部76の車幅方向左寄りで、かつ、一対の冷却通路85の間において車両前後方向に延設されている。さらに、第2中空室82は、床部76の車幅方向右寄りで、かつ、一対の冷却通路85の間において車両前後方向に延設されている。なお、第2中空室82は、例えば、床部76の強度、剛性を確保するために、車幅方向中央に仕切壁84が形成されている。
複数の第2中空室82により、空洞部88が複数(実施形態では3つ)形成されている。空洞部88の個数は任意に選択できる。床部76に複数の空洞部88が形成されることにより、床部76には、冷却通路85で形成される冷却領域91と、空洞部88で形成される空洞領域92と、が設けられている。冷却領域91および空洞領域92は、車幅方向において交互に配置されている。よって、冷却領域91により、後述する電池配置領域部115(すなわち、バッテリモジュール62)を効率よく冷却できる。床部76の周囲にはフレーム枠体77が設けられている。
図6に示すように、フレーム枠体77は、前フレーム(前部フレーム)94と、後フレーム(後部フレーム)95と、右側フレーム(側部フレーム)96と、左側フレーム(側部フレーム)97と、右傾斜フレーム98と、左傾斜フレーム99と、を備えている。
図2、図6に示すように、前フレーム94は、車体前後方向において床部76の前端部(車体前方側)76dに設けられている。前フレーム94には、右側の前支持ブラケット102および左側の前支持ブラケット102が車体前方に向けて突出されている。右側の前支持ブラケット102は、右側のフロントサイドフレーム36の後部36aから延出された右側の分岐部(車両の底部)38に取り付けられている。左側の前支持ブラケット102は、左側のフロントサイドフレーム36の後部36aから延出された左側の分岐部(車両の底部)38に取り付けられている。すなわち、前フレーム94は、右側の分岐部38および左側の分岐部38に取り付けられている。
後フレーム95は、車体前後方向において床部76の後端部(車体後方側)76cに設けられている。後フレーム95には、右側の後支持ブラケット104および左側の後支持ブラケット104が車体後方へ向けて突出されている。右側の後支持ブラケット104は、右側の連結ブラケット105(図5も参照)を介して第4フロアクロスメンバ(車両の底部)47に取り付けられている。左側の後支持ブラケット104は、左側の連結ブラケット105を介して第4フロアクロスメンバ47に取り付けられている。すなわち、前フレーム94は、第4フロアクロスメンバ47に取り付けられている。
図6、図8、図9に示すように、右側フレーム96は、車幅方向において床部76の右側部(右側)76eに沿って設けられている。右側フレーム96は、例えば、右側のサイドシル31のうちインナパネル32の底部(車両の底部)32aに下方から締結ボルト33により取り付けられている。なお、右側フレーム96については、後で詳しく説明する。
図2、図5、図6に示すように、左側フレーム97は、車幅方向において床部76の左側部(左側)76fに沿って設けられている。左側フレーム97は、左側のサイドシル31のうちインナパネル32の底部(車両の底部)32aに下方から取り付けられている。
右傾斜フレーム98は、右側フレーム96の後端部と後フレーム95の右端部とに傾斜状に連結されている。左傾斜フレーム99は、左側フレーム97の後端部と後フレーム95の左端部とに傾斜状に連結されている。
フレーム枠体77は、前フレーム94、後フレーム95、左側フレーム97、右側フレーム96、右傾斜フレーム98、および左傾斜フレーム99により、平面視において矩形枠状(略矩形枠状を含む)に形成されている。フレーム枠体77には、ケースカバー66(図4も参照)が取り付けられている。
図8、図9に示すように、右側フレーム96は、フレーム床部107と、張出部(延長部)108と、を有する。フレーム床部107は、床部76の右側部76eに沿って設けられ、床部76の右側部76eとケースカバー66の右側壁66aとの間に設けられている。フレーム床部107は、表面107aが床部76の表面76aに対して面一に形成されている。
張出部108は、ケースカバー66の右側壁66aから車幅方向外側(すなわち、右側のサイドシル31側)に張り出されている。張出部108は、カバー取付部(上部)108aと、サイドシル取付部(外側部)108bと、張出斜部108dと、を有する。
カバー取付部108aは、張出部108のうちバッテリモジュールの側の上側部で形成されている。カバー取付部108aにケースカバー66の取付部67(図7も参照)が上方から締結ボルト111で固定されている。
サイドシル取付部108bは、張出部108のうちサイドシル31の側の外側部で形成されている。サイドシル取付部108bは、右側のサイドシル31のうちインナパネル(車両において車幅方向外側)32の底部32aに下方から締結ボルト33で固定されている。
張出斜部108dは、例えば、張出部108の上部のうち、サイドシル取付部108bとカバー取付部108aとの間に形成されている。張出斜部108dは、例えば、車幅方向外側(すなわち、サイドシル取付部108b側)から車幅方向内側(カバー取付部108a側)に向うに従って上り勾配に傾斜されている。
右側フレーム96の内部には、複数(多数)のフレーム中空室(中空室)112が仕切壁113で一体に形成されている。複数のフレーム中空室112は、右側フレーム96の内部において車体前後方向に延設されている。
右側フレーム96は、例えば、張出部108の断面中心に薄肉部113aを有する。薄肉部113aは、仕切壁113のうち張出部108の断面中心に位置し、車幅方向を向いて水平に形成されている。
また、右側フレーム96は、特に張出部108の下部(下面、側部フレームの下部)108cが電池配置領域部115の下部(下面)115aよりも上下方向において低い位置に配置されている。
図5、図6に示すように、左側フレーム97は、右側フレーム96と概ね左右対称に形成されている。よって、以下、左側フレーム97を形成する各部位に右側フレーム96と同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
ここで、バッテリトレー71は、床部76、右側フレーム96のフレーム床部107、および左側フレーム97のフレーム床部107でトレー床部75が形成されている。トレー床部75は、電池配置領域部115と、右側の衝撃吸収領域部(衝撃吸収領域部)116と、左側の衝撃吸収領域部(衝撃吸収領域部)116と、を有する。
電池配置領域部115は、車幅方向の中央に位置し、バッテリモジュール62の全体が載置される。電池配置領域部115の内部には、複数(多数)の第1中空室81(すなわち、冷却通路85)、および複数(多数)の第2中空室82(すなわち、空洞部88)が一体に形成されている。
図8、図9に示すように、右側の衝撃吸収領域部116は、電池配置領域部115の車幅方向外側において、電池配置領域部115とケースカバー66の右側壁66a(すなわち、張出部108)との間に位置する。右側の衝撃吸収領域部116の内部には、複数のフレーム中空室112(すなわち、空洞部)が一体に形成されている。
また、張出部108は、フレーム中空室112を形成する仕切壁113の肉厚が右側の衝撃吸収領域部116より薄肉に形成されている。さらに、衝撃吸収領域部116は、例えば、下部116aに易変形部118を有する。易変形部118は、例えば、車幅方向外側(すなわち、張出部108の下部108cの側)から車幅方向内側に向うに従って上方に傾斜された斜部で形成されている。
なお、実施形態では、易変形部118を斜部で形成する例について説明するが、これに限らない。その他の例として、例えば、易変形部118に相当する仕切壁113を、他の仕切壁113の肉厚より薄くする薄肉部で易変形部118を形成してもよい。あるいは、易変形部118を形成する実施形態の斜部を、他の仕切壁113の肉厚より薄くしてもよい。
また、右側フレーム96は、張出斜部108dと易変形部118との間にL字状の閉断面部109を有する。L字状の閉断面部109は、鉛直閉断面部109aと、水平閉断面部109bと、を有する。以下、L字状の閉断面部109を「L字閉断面部109」ということもある。
鉛直閉断面部109aは、張出部108の下部108cからカバー取付部108a(すなわち、頂部)に向けて鉛直に立ち上げられている。カバー取付部108aは、張出斜部108dの内端部に位置する。
水平閉断面部109bは、鉛直閉断面部109aの下部(すなわち、張出部108の下部108c)から易変形部118に向けて車幅方向内側に張り出されている。水平閉断面部109bの内端部109cは、易変形部118の外端部に位置する。
図5、図6に示すように、左側の衝撃吸収領域部116は、右側の衝撃吸収領域部116と概ね左右対称に形成されている。よって、左側の衝撃吸収領域部116の詳しい説明を省略する。なお、以下、右側の衝撃吸収領域部116を「衝撃吸収領域部116」と略記することもある。
トレー床部75にはロアクロスメンバ72が設けられている。ロアクロスメンバ72は、トレー床部75のうち車体前後方向の中央(中間)で、かつ、バッテリモジュール62(複数のバッテリ123)の下方において車幅方向に延設されている。ロアクロスメンバ72は、例えば、トレー床部75に上方から締結ボルト127(図11で後述する)により取り付けられている。この状態において、ロアクロスメンバ72は、右側フレーム96と左側フレーム97とに連結されている。ロアクロスメンバ72については後で詳しく説明する。
トレー床部75の電池配置領域部115において、ロアクロスメンバ72の車体前方側の前領域部と、ロアクロスメンバ72の車体後方側の後領域部とに駆動用のバッテリモジュール62(図4参照)が載置されている。
(バッテリモジュール)
図4から図6に示すように、バッテリモジュール62は、例えば、電池配置領域部115の前領域部に載置される第1モジュール121と、電池配置領域部115の後領域部に載置される第2モジュール122と、により構成されている。
第1モジュール121は、前領域部において、複数のバッテリ123が車幅方向に向けて配列されている。バッテリ123は、例えば、複数の電池セル(図示せず)が長手方向に重ねられて縦長の矩形体に形成されている。以下、縦長のバッテリ123を「縦長バッテリ123」ということもある。また、縦長バッテリ123を縦置きに配置するとは、バッテリ123の長手方向を車体前後方向に向けて配置することをいう。
すなわち、第1モジュール121は、電池配置領域部115の前領域部において、複数の縦長バッテリ123が縦置きに配置された状態で車幅方向に向けて配列されている。また、第2モジュール122は、電池配置領域部115の後領域部において、複数の縦長バッテリ123が縦置きに配置された状態で車幅方向に向けて配列されている。
これにより、車体前後方向において、第1モジュール121と第2モジュール122との間にロアクロスメンバ72が配置されている。
実施形態では、第1モジュール121と第2モジュール122とを車体前後方向に一対配置する例について説明したが、これに限らない。その他の例として、例えば、第1モジュール121と第2モジュール122とを車体前後方向に3列以上配置してもよい。
図3、図10、図11に示すように、第1モジュール121および第2モジュール122の間で、かつ、バッテリモジュール62(複数のバッテリ123)の上方にアッパクロスメンバ73が設けられている。アッパクロスメンバ73は、ロアクロスメンバ72の上方において、ロアクロスメンバ72に沿って車幅方向に延設されている。
アッパクロスメンバ73は、上下連結カラー124の上端部124a、およびバッテリ123の段部123aに載置されている。上下連結カラー124は、下端部124bがロアクロスメンバ72に結合されている。
この状態において、締結ボルト(締結部材)127は、アッパクロスメンバ73のフランジ73a、バッテリ123、ロアクロスメンバ72の取付部72a、およびトレー床部75の上部に上方から貫通されている。貫通した締結ボルト127のねじ部127aは、空洞部88に突出して締結ナット129に締結されている。なお、実施形態では、締結部材として締結ボルト127を例示するが、これに限らない。その他の例として、例えば、リベットなどを締結部材としてもよい。
これにより、ロアクロスメンバ72は、空洞部88においてトレー床部75に締結ボルト127および締結ナット129で固定されている(取り付けられている)。また、ロアクロスメンバ72は、空洞部88において、複数のバッテリ123(すなわち、バッテリモジュール62)に締結ボルト127および締結ナット129で締結されている。さらに、アッパクロスメンバ73は、締結ボルト125、上下連結カラー124および締結ナット129によりロアクロスメンバ72およびトレー床部75に結合されている。
加えて、複数のバッテリ123(バッテリモジュール62)は、空洞部88において、アッパクロスメンバ73とロアクロスメンバ72の取付部72aとにより上下方向に挟持されている。この状態において、複数のバッテリ123は、トレー床部75に締結ボルト127および締結ナット129で締結されている。これにより、複数のバッテリ123は、アッパクロスメンバ73により上方から固定されている。すなわち、アッパクロスメンバ73は、バッテリモジュール62の車体前後方向の中央において、車体前後方向に配置された複数のバッテリ123を上方から固定し、かつ、車幅方向に配置された複数のバッテリ123を上方から固定している。
換言すれば、車両前後方向に向けて配列された複数の縦長バッテリ123のうち、車体前後方向の中央側の端部が、ロアクロスメンバ72およびアッパクロスメンバ73によりバッテリトレー71に固定されている。
また、車幅方向に配置された複数のバッテリ123は、バッテリモジュール62の前端部62aにおいて、前連結ブラケット131で連結されている。さらに、車幅方向に配置された複数のバッテリ123は、バッテリモジュール62の後端部62bにおいて、後連結ブラケット(図示せず)で連結されている。
このように、電池配置領域部115に複数のバッテリ123(すなわち、バッテリモジュール62)が載置され、バッテリモジュール62が車体前後方向の中央においてアッパクロスメンバ73で上方から固定されている(図4も参照)。これにより、バッテリモジュール62(すなわち、複数の縦長バッテリ123)は安定して固定され、加えて、バッテリモジュール62の剛性が確保された状態で一体に連結されている。
(バッテリ補機)
図4、図10に示すように、バッテリモジュール62の上方において、車幅方向中央にアッパデッキ74が設けられている。
アッパデッキ74は、帯状に形成され、バッテリモジュール62の前端部62aから後端部62bまで車体前後方向に延びている。アッパデッキ74には、高圧ジャンクションボードやECU(制御機器、Electronic Control Unit)などのバッテリ補機63が備えられている。
高電圧ジャンクションボックスは、例えば、駆動用のバッテリモジュール62の電気を駆動用のモータ(図示せず)に供給する補機である。ECUは、例えば、駆動用のバッテリモジュール62と駆動用のモータとの間の放電、充電を制御するバッテリマネジメントユニットである。
図4、図6、図8に示すように、ケース本体65にバッテリモジュール62およびバッテリ補機63などが収容(配置)されている。この状態において、ケースカバー66がフレーム枠体77にシール材135を介して上方から締結ボルト111で取り付けられている。
これにより、バッテリトレー71およびケースカバー66によりバッテリケース61の内部が密閉空間に形成されている。バッテリケース61の密閉空間にバッテリモジュール62が収納されている(図5も参照)。
また、ケースカバー66は、隆起部68が車幅方向中央においてアッパデッキ74に沿って車体前後方向に延びている。隆起部68にアッパデッキ74およびバッテリ補機63などが下方から収納されている。この状態に電池パック20が組み付けられ、車両Ve(図1参照)の床下に取り付けられている。
(車両の床下への電池パック20の組付け)
図2、図3、図6に示すように、電池パック20の右側フレーム96は、右側のサイドシル31のインナパネル32に下方から固定されている。左側フレーム97は、左側のサイドシル31のインナパネル32に下方から固定されている。
前フレーム94は、右側の前支持ブラケット102および左側の前支持ブラケット102を介して右側の分岐部38および左側の分岐部38に固定されている。後フレーム95は、右側の後支持ブラケット104、右側の連結ブラケット105、左側の後支持ブラケット104および左側の連結ブラケット105を介して第4フロアクロスメンバ47に固定されている。
図3、図11に示すように、締結ボルト125の頭部125aが、ケースカバー66の貫通孔141を貫通して上方のフロアパネル23に接触している。また、頭部125aに設けられたラバー部材142が、ケースカバー66の貫通孔141を貫通して上方のフロアパネル23に接触している。
頭部125aの雌ねじ144が、フロアパネル23の取付孔145に合わせて下方に配置されている。締結ボルト146が、フロアパネル23の取付孔145を経て頭部125aの雌ねじ144にねじ結合されている。締結ボルト146の頭部146aは、第1~第4のフロア縦フレーム55~58の頂部の貫通孔55a~58aから上方に突出している。
ここで、第1~第4のフロア縦フレーム55~58は、左右のフランジがフロアパネル23に接合されている。よって、電池パック20のアッパクロスメンバ73およびロアクロスメンバ72は、フロアパネル23を介して第1~第4のフロア縦フレーム55~58に固定されている。これにより、電池パック20は、フロアパネル23の下方に安定させて固定された状態で、車両Veの床下に組み付けられている。
以上説明したように、実施形態に係る車両搭載用電池パック20によれば、以下の作用、効果が得られる。
すなわち、図6、図8、図9に示すように、バッテリトレー71のうち電池配置領域部115の車幅方向外側に衝撃吸収領域部116を設けた。よって、例えば、側面衝突により車体側方から荷重F(以下、側突荷重Fということもある)が入力した場合に、衝撃吸収領域部116で側突荷重Fを吸収して、バッテリモジュール62を保護できる。これにより、例えば、車両Veの外側部(具体的には、サイドシル31)を必要以上に補強する必要がなく、車両Veの軽量化を図ることができる。
さらに、床部76(具体的には、電池配置領域部115)がウオータジャケットを兼ねることにより、床部76と冷却通路85とを一体に成形(形成)できる。これにより、電池パック20の軽量化およびコスト低減を図ることができる。
また、右側フレーム96(具体的には、張出部108)を衝撃吸収領域部116より薄肉に形成し、衝撃吸収領域部116の下部116aに易変形部118として斜部を形成した。よって、側面衝突により入力する側突荷重Fにより、衝撃吸収領域部116を下方に変形させるとともに、右側の張出部108を圧壊(圧縮)させてして衝撃エネルギーを良好に吸収できる。
これにより、右側の張出部108および衝撃吸収領域部116(すなわち、電池パック20)の軽量化を図ることができ、さらに、衝撃エネルギーの吸収効果を高めることができる。
さらに、例えば、衝撃吸収領域部116の肉厚を確保することにより、衝撃吸収領域部116の変形を好適に小さく抑えることが可能になる。これにより、側面衝突により入力する側突荷重Fに対するバッテリモジュール62の保護を良好に確保できる。
このように、右側フレーム96(具体的には、張出部108)や衝撃吸収領域部116によりバッテリモジュール62を保護でき、車両パックを必要以上に補強する必要がなく、車両パックの軽量化を図ることができる。
加えて、右側フレーム96において張出部108の断面中心に薄肉部113aを形成した。よって、側面衝突により入力する側突荷重Fにより、張出部108を断面中心から潰すことができる。これにより、側突荷重Fによる張出部108の圧壊を、張出部108において全体的に発生させて衝撃エネルギーの吸収効果を高めることができる。
図4、図9、図12に示すように、右側フレーム96のうち、特に張出部108の下部(下面)108cを電池配置領域部115の下部(下面)115aよりも上下方向において低い位置に配置した。よって、側面衝突により入力する側突荷重Fにより、右側フレーム96の張出部108を圧壊させる際に、衝撃吸収領域部116を下方に変形させることができる。
これにより、右側フレーム96の張出部108を圧壊させる際に、特に、衝撃吸収領域部116の下部116aが電池配置領域部115の下部115aに干渉することを抑制できる。このように、衝撃吸収領域部116を下方に良好に変形させ、張出部108を良好に圧壊させることにより、衝撃エネルギーの吸収効果を高めることができる。
また、右側フレーム96の張出部108のうち、バッテリモジュール62の側のカバー取付部108aにケースカバー66を固定した。さらに、張出部108のサイドシル取付部108bをサイドシル31のインナパネル32の底部32aに固定した。よって、右側フレーム96(具体的には、張出部108)の上方において、カバー取付部108aとサイドシル取付部108bとの間に張出部108の圧壊を許容する変形許容空間152を確保できる。これにより、側面衝突により入力する側突荷重Fにより、張出部108を良好に圧壊させることができ、衝撃エネルギーの吸収効果を高めることができる。
また、図3から図5に示すように、バッテリトレー71の電池配置領域部115にバッテリモジュール62を載置し、電池配置領域部115の内部に冷却通路85を車体前後方向に向けて延設した。よって、電池配置領域部115(床部76)は、電池パック20のウオータジャケットを兼ねている。これにより、例えば、冷却通路を冷却用のラジエータ(図示せず)に連通する給水コネクタ86および排水コネクタ87をバッテリモジュール62の車体前方側に配置できる。したがって、給水コネクタ86、排水コネクタ87、およびや冷却通路85(例えば、冷却配管)をバッテリモジュール62の車幅方向外側に突出させないようにできる。
よって、張出部108の上方において、カバー取付部108aとサイドシル取付部108bとの間の変形許容空間152(図9参照)から給水コネクタ86、排水コネクタ87や冷却通路85(図7参照)を除去できる。これにより、側突荷重Fにより右側フレーム96(特に、張出部)を圧壊させた場合に、給水コネクタ86、排水コネクタ87や冷却通路85の損傷を抑えて、給水コネクタ86、排水コネクタ87や冷却通路85(図7参照)からの水漏れを抑制できる。
さらに、図9、図12に示すように、張出部108の上部に張出斜部108dを形成し、衝撃吸収領域部116の下部115aに易変形部118(実施形態では斜部)を形成した。張出斜部108dおよび易変形部118の斜部を、車幅方向外側から車幅方向内側に向うに従って上り勾配に傾斜させた。また、張出斜部108dおよび易変形部118の間にはL字閉断面部109を有する。
さらに、L字閉断面部109の鉛直閉断面部109aを張出斜部108dの内端部(すなわち、カバー取付部108a)向けて鉛直に立ち上げた。また、L字閉断面部109の水平閉断面部109bを鉛直閉断面部109aの下部(すなわち、張出部108の下部108c)から易変形部118に向けて車幅方向内側に張り出した。
よって、例えば、側面衝突により入力した側突荷重Fにより、L字閉断面部109にモーメントMを発生させることができる。モーメントMは、L字閉断面部109のうち鉛直閉断面部109aの頂部(すなわち、カバー取付部108a)を車幅方向内側に向けて移動させ、水平閉断面部109bの内端部109cを下側に向けて移動させる。
具体的には、例えば、車体右側の右側フレーム96において、車体前方からみて、側面衝突により入力した側突荷重Fにより、L字閉断面部109に時計回りのモーメントMを発生させることができる。これにより、衝撃吸収領域部116の易変形部118を確実に下方に折ることができる。したがって、側面衝突により入力する側突荷重Fにより、張出部108および衝撃吸収領域部116を良好に圧壊させることができ、衝撃エネルギーの吸収効果を高めることができる。
加えて、図3、図4、図11に示すように、バッテリモジュール62を構成する縦長バッテリ123を、車両前後方向に向けて複数配列した。また、ロアクロスメンバ72をバッテリモジュール62の下方に設け、アッパクロスメンバ73をバッテリモジュール62の上方に設けた。さらに、ロアクロスメンバ72およびアッパクロスメンバ73により、車両前後方向に向けて配列された複数の縦長バッテリ123のうち、車体前後方向の中央側の端部をバッテリトレー71に固定した。これにより、複数の縦長バッテリ123(すなわち、バッテリモジュール62)をロアクロスメンバ72およびアッパクロスメンバ73により電池配置領域部115に安定して固定できる。
さらに、縦長バッテリ123を車両前後方向に向けて配列し、ロアクロスメンバ72およびアッパクロスメンバ73を、それぞれバッテリモジュール62の下方および上方に設けた。よって、バッテリモジュール62(すなわち、電池配置領域部115)の車幅方向の幅を狭く抑えることができる。これにより、電池配置領域部115と右側フレーム96の張出部108(図8も参照)との間に衝撃吸収領域部116を形成する空間を確保できる。したがって、例えば、側面衝突により入力した側突荷重Fにより、衝撃吸収領域部116を好適に変形させて、衝撃吸収領域部116によりバッテリモジュール62を側突荷重Fから保護できる。
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
Ve 車両
20 電池パック(車両搭載用電池パック)
31 サイドシル
32 インナパネル(車両において車幅方向外側)
62 バッテリモジュール
66 ケースカバー(蓋部)
71 バッテリトレー
72 ロアクロスメンバ
73 アッパクロスメンバ
75 トレー床部
76 床部
77 フレーム枠体
96 右側フレーム(側部フレーム)
97 左側フレーム(側部フレーム)
108 張出部
108a カバー取付部(上部)
108b サイドシル取付部(外側部)
108c 張出部の下部(側部フレームの下部、水平閉断面部の下部)
108d 張出斜部
109 L字閉断面部(L字状の閉断面部)
109a 鉛直閉断面部
109b 水平閉断面部
113 仕切壁
113a 薄肉部
115 電池配置領域部
115a 電池配置領域部の下部(下面)
116 左右側の衝撃吸収領域部(衝撃吸収領域部)
116a 左右側の衝撃吸収領域部の下部
118 易変形部(傾斜、薄肉部)
123 バッテリ(縦長バッテリ)

Claims (6)

  1. 車両の床下に配置される床部と、
    前記床部のうち、少なくとも車幅方向の左右側に設けられて前記車両に取り付けられる側部フレームを有するフレーム枠体と、で構成されるバッテリトレーを備え、
    前記バッテリトレーは、
    車幅方向の中央に設けられて、複数のバッテリで構成されたバッテリモジュールが載置される電池配置領域部と、
    前記電池配置領域部の車幅方向外側に設けられた衝撃吸収領域部と、を有し、
    前記側部フレームは、前記衝撃吸収領域部より薄肉に形成され、
    前記衝撃吸収領域部は、下部に斜部および薄肉部の少なくとも一方で形成される易変形部を有する、
    ことを特徴とする車両搭載用電池パック。
  2. 前記側部フレームは、断面中心に薄肉部を有する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両搭載用電池パック。
  3. 前記側部フレームは、下部が前記電池配置領域部の下部よりも上下方向において低い位置に配置されている、
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両搭載用電池パック。
  4. 前記側部フレームは、
    前記バッテリモジュールの側の上部に蓋部が固定され、前記蓋部から車幅方向外側に張り出された張出部を有し、
    前記張出部の外側部は、前記車両において車幅方向外側に固定されている、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の車両搭載用電池パック。
  5. 前記張出部の上部に張出斜部を有し、前記張出斜部が車幅方向外側から車幅方向内側に向うに従って上り勾配に傾斜され、
    前記張出斜部と前記易変形部との間にL字状の閉断面部を有し、
    前記L字状の閉断面部は、
    前記張出斜部に向けて鉛直に立ち上げられた鉛直閉断面部と、
    前記鉛直閉断面部の下部から前記易変形部に向けて車幅方向内側に張り出された水平閉断面部と、を有する、
    ことを特徴とする請求項4に記載の車両搭載用電池パック。
  6. 前記電池配置領域部には、前記バッテリモジュールを構成する縦長のバッテリが長手方向を車両前後方向に向けて複数配列され、
    前記電池配置領域部に載置された複数の前記バッテリの下方で、かつ、前記バッテリトレーのうち車体前後方向の中央において車幅方向に延設され、前記バッテリトレーに取り付けられたロアクロスメンバと、
    前記ロアクロスメンバの上方で、複数の前記バッテリの上方で車幅方向に延設されたアッパクロスメンバと、を備え、
    前記アッパクロスメンバおよび前記ロアクロスメンバにより、
    車両前後方向に向けて配列された複数の前記バッテリのうち、車体前後方向の中央側の端部が前記バッテリトレーに固定されている、
    ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の車両搭載用電池パック。
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