JP2932134B2 - 電気自動車のエネルギ吸収コントロール構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリを収納するバ
ッテリキャリアが車体に装着される電気自動車のエネル
ギ吸収コントロール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】排出ガスや騒音のない無公害車としての
電気自動車は、動力源としてＡＣモータあるいはＤＣモ
ータとバッテリを用いるのが大勢であり、通常このバッ
テリは、バッテリキャリアに収納され、このバッテリキ
ャリアが車体の床下等に取付けられている。

【０００３】ところで、一般に自動車は、前面衝突時車
体前方から作用する衝撃力により、フロントサイドメン
バー等の車体骨格部材が変形するようになっており、こ
の時の減速度波形が、図１０に示される様に、車体変形
量が約０．４ｍとなった時に、或いは車体前方から衝撃
力が作用し始めた後約３０ｍｓ後に、減速度が最も低く
なる場合に、車両の乗員保護性能が良いことが知られて
いる（自動車技術会前刷集９２４，１９９２年１０月
号）。従って、車体変形量が約０．４ｍとなった時、或
いは車体前方から衝撃力が作用し始めた後約３０ｍｓ後
の減速度Ｇ１が小さな波形（実線で示される理想減速度
波形）は、減速度Ｇ２が大きな波形（破線で示される波
形）に比べて車両の乗員保護性能が高いことになる。

【０００４】なお、車体変形量が約０．４ｍとなった時
に、或いは車体前方から衝撃力が作用し始めた後約３０
ｍｓ後に、減速度をできる限り低くするために、従来で
は、フロントサイドメンバ等の車体骨格部材の補強方
法、補強位置でコントロールしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バッテ
リを搭載した電気自動車では、一般の自動車よりも車両
重量が増大するため、運動エネルギを吸収するには、そ
の分メンバーの強度を上げる必要が生じ、さらに、減速
度波形を理想減速度波形に近づけるために、フロントサ
イドメンバ等の車体骨格部材に補強材等を追加すると、
車両重量が大幅に増大する。

【０００６】本発明は係る事実を考慮し、車体骨格部材
に補強部材を追加することなく理想減速度波形を得るこ
とができる電気自動車のエネルギ吸収コントロール構造
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、車体下部でバッテリキャリアを支持し前面衝突など
の車体急減速時にバッテリキャリアが車両に対して前方
へ相対移動する機構を備えた電気自動車のエネルギ吸収
コントロール構造であって、車体が衝突時速度５０ｋｍ
／ｈで前突し、車体前方から衝撃力が作用した場合に衝
撃力作用後約３０ｍｓ後あるいは車体変形量が約０．４
ｍとなった時に車体に当接する位置にバッテリキャリア
を設けたことを特徴としている。

【０００８】また、請求項２記載の本発明は、車体下部
でバッテリキャリアを支持し前面衝突などの車体急減速
時にバッテリが車両に対して前方へ相対移動する機構を
備えた電気自動車のエネルギ吸収コントロール構造であ
って、バッテリキャリア内に前方へ相対移動可能に配置
され、車体が衝突時速度５０ｋｍ／ｈで前突し、車体前
方から衝撃力が作用した場合に衝撃力作用後約３０ｍｓ
後あるいは車体変形量が約０．４ｍとなった時にバッテ
リキャリアに当接するバッテリを有することを特徴とし
ている。

【０００９】

【作用】請求項１記載の本発明に係る電気自動車のエネ
ルギ吸収コントロール構造では、車体が衝突時速度５０
ｋｍ／ｈで前突し、車体前方から衝撃力が作用し、バッ
テリキャリアが車両に対して前方へ相対移動した場合に
は、衝撃力作用後約３０ｍｓ後あるいは車体変形量が約
０．４ｍとなった時に前方へ移動しているバッテリキャ
リアが車体に当接する。この当接の間、車両前部の骨格
部材の変形の大部分は、バッテリキャリアの運動エネル
ギを吸収することに費やされ車両の減速にほとんど寄与
しない。従って、衝撃力作用後約３０ｍｓ後あるいは車
体変形量が約０．４ｍとなった時の減速度が最も小さい
理想減速度波形が得られる。このため、骨格部材に補強
部材を追加することなく理想減速度波形を得ることがで
きる。

【００１０】また、請求項２記載の本発明に係る電気自
動車のエネルギ吸収コントロール構造では、車体が衝突
時速度５０ｋｍ／ｈで前突し、車体前方から衝撃力が作
用した場合に、先ず、バッテリがバッテリキャリアに対
して前方へ相対移動し、衝撃力作用後約３０ｍｓ後ある
いは車体変形量が約０．４ｍとなった時にバッテリキャ
リアに当接する。この当接の間、車両前部の骨格部材の
変形は、バッテリの運動エネルギを吸収することに費や
され車両の減速に寄与しない。従って、衝撃力作用後約
３０ｍｓ後あるいは車体変形量が約０．４ｍとなった時
の減速度が最も小さい理想減速度波形が得られる。この
ため、骨格部材に補強部材を追加することなく理想減速
度波形を得ることができる。

【００１１】

【実施例】本発明の電気自動車のエネルギ吸収コントロ
ール構造の第１実施例を図１〜図１０に従って説明す
る。

【００１２】なお、図中矢印ＦＲは車体前方方向を、矢
印ＩＮは車幅内側方向を、矢印ＵＰは車体上方方向を示
す。

【００１３】図８に示される如く、本実施例に係る電気
自動車の車体１０のフロアパンの下には、バッテリ１１
が収納されたバッテリキャリア１２が設けられており、
バッテリキャリア１２の幅方向外側には、ロッカ１３が
車体前後方向に沿って配置されている。

【００１４】図１に示される如く、バッテリキャリア１
２の車両前方には、バッテリキャリア１２の前壁部１２
Ａと所定距離Ｄを開けてフロントサブフレーム１５が配
設されている。

【００１５】図６に示される如く、フロントサブフレー
ム１５は、車体前後方向に延びる一対のフロントサイド
メンバ１７に架設されている。また、フロントサブフレ
ーム１５の車幅方向両端部には、サスペンションアーム
１８が取付けられており、フロントサブフレーム１５の
車体前方には、図示しないモータマウントを介して車輪
を駆動させるためのモータ２０とリダクションギア２２
からなるモータ部２４が配設されている。

【００１６】図３に示される如く、バッテリキャリア１
２は、車体前後方向に長い矩形の箱状とされており、上
部が開口されている。また、バッテリキャリア１２の左
右両側壁部１２Ｂの上端部には、車幅方向外側へ向けて
フランジ１２Ｃが形成されており、バッテリキャリア１
２の前壁部１２Ａの上端部には、車体前側へ向けてフラ
ンジ１２Ｄが形成されている。

【００１７】バッテリキャリア１２のフランジ１２Ｃの
前部上面には、フロントブラケット１４が固定されてお
り、バッテリキャリア１２のフランジ１２Ｃの後部上面
には、リヤブラケット１６が固定されている。

【００１８】図４に示される如く、フロントブラケット
１４の車幅方向から見た断面形状は、開口部を下方へ向
けたハット状とされており、前フランジ１４Ａと後フラ
ンジ１４Ｂとがバッテリキャリア１２のフランジ１２Ｃ
の上面に溶着されている。フロントブラケット１４の頂
部１４Ｃの車体前後方向略中央部には、車体後方へ向け
て延びる長孔１８が形成されており、この長孔１８は後
フランジ１４Ｂに達している。また、この長孔１８の前
端部１８Ａ近傍には、フロントブレイクアウェイカプセ
ル１９が固定されており、このフロントブレイクアウェ
イカプセル１９と対向するバッテリキャリア１２のフラ
ンジ１２Ｂの部位には、作業用孔２０が穿設されてい
る。

【００１９】リヤブラケット１６の車幅方向から見た断
面形状は、開口部を下方へ向けたハット状とされてお
り、前フランジ１６Ａと後フランジ１６Ｂとがバッテリ
キャリア１２のフランジ１２Ｃの上面に溶着されてい
る。リヤブラケット１６の頂部１６Ｃの車体前後方向略
中央部には、車体後方へ向けて延びる長孔２２が形成さ
れており、この長孔２２は後フランジ１６Ｂに達してい
る。また、この長孔２２の前端部２２Ａ近傍には、リヤ
ブレイクアウェイカプセル２３が固定されており、この
リヤブレイクアウェイカプセル２３と対向するバッテリ
キャリア１２のフランジ１２Ｂの部位には、作業用孔２
４が穿設されている。

【００２０】図３に示される如く、ロッカ１３は、ロッ
カ１３の車幅方向外側部を構成するロッカアウタ２８と
ロッカ１３の車幅方向内側部を構成するロッカインナ３
０とで構成されており、車体前後方向へ延びる閉断面構
造とされている。

【００２１】図４に示される如く、ロッカインナ３０の
下壁部３０Ａの前部には、フロントブレイクアウェイカ
プセル１９と対向する位置に貫通孔３２が穿設されてい
る。ロッカインナ３０の下壁部３０Ａの上面には、貫通
孔３２と同軸的にウエルドナット３４が固定されてい
る。このウエルドナット３４には、作業用孔２０から挿
入されたボルト３６が螺合しており、ボルト３６とウエ
ルドナット３４とでフロントブラケット１４の頂部１４
Ｃがフロントブレイクアウェイカプセル１９を介してロ
ッカインナ３０の下壁部３０Ａに固定されている。

【００２２】ロッカインナ３０の下壁部３０Ａの後部に
は、リヤブラケット１６の長孔２２の前端部２２Ａと対
向する位置に貫通孔３８が穿設されている。ロッカイン
ナ３０の下壁部３０Ａの上面には、貫通孔３８と同軸的
にウエルドナット４０が固定されている。このウエルド
ナット４０には、作業用孔２４から挿入されたボルト４
２が螺合しており、ボルト４２とウエルドナット４０と
でリヤブラケット１６の頂部１６Ｃがリヤブレイクアウ
ェイカプセル２３を介して、ロッカインナ３０の下壁部
３０Ａに固定されている。

【００２３】図５に示すように、フロントサブフレーム
１５の車体後側部には、平坦面１５Ａが形成されてい
る。この平坦面１５Ａには、バッテリキャリア１２の構
成部材であるビーム４４が対向するバッテリキャリア１
２の前壁部１２Ａが当接するように配設されており、バ
ッテリキャリア１２の持つ運動エネルギを確実にフロン
トサブフレーム１５へ伝達するようになっている。

【００２４】また、バッテリキャリア１２の前壁部１２
Ａとフロントサブフレーム１５の平坦面１５Ａとの距離
Ｄは、６０ｍｍ程度に設定されており、図９に示される
如く、例えば、衝突時速度が５０ｋｍ／ｈで、３０ｍｓ
後の速度が初期速度マイナス４ｍ／ｓの時、３０ｍｓ間
にバッテリキャリア１２が空走する距離Ｌ、即ち、図９
の斜線の部分の面積Ｌ＝（３０ｍｓ×４ｍ／ｓ）÷２＝
６０ｍｍと等しくなっている。

【００２５】次に、本実施例の作用を説明する。図１に
示される如く、衝突時速度５０ｋｍ／ｈで車両の前方が
バリアＢに当接すると、バッテリキャリア１２は、慣性
力によって、当接直前まで保持していた運動エネルギを
消化するために、車体前方（図１の矢印Ａ方向）へ移動
しようとする。

【００２６】ここで、この運動エネルギが、図３に示す
フロントブレイクアウェイカプセル１９とリヤブレイク
アウェイカプセル２３との各破断力より大きくなると、
バッテリキャリア１２に滑りが生じ、ボルト３６、４２
に支持された状態でバッテリキャリア１２は、車体１０
と切り離され、長孔１８、２２にガイドされながら車体
１０の前方へ移動する。この状態では、バッテリキャリ
ア１２の運動エネルギは、車体１０へは実質的には伝達
されていない。なお、説明の便宜上、ここでバッテリキ
ャリア１２の運動エネルギが、実質的に車体１０へ伝達
されず、運動エネルギを保持したまま移動している状態
を空走状態と定義する。

【００２７】この空走状態が、約３０ｍｓ続いた後、即
ち、バッテリキャリア１２が車両に対して６０ｍｍ程
度、前方へ移動すると、図２に示される如く、フロント
サブフレーム１５の平坦面１５Ａにバッテリキャリア１
２の前面１２Ｂが当接する。この当接の間、車両前部の
フロントサイドメンバ１７の変形の大部分は、バッテリ
キャリア１２の運動エネルギを吸収することに費やされ
車両の減速にほとんど寄与しない。

【００２８】従って、図１０に示される如く、車体変形
量が約０．４ｍとなった時或いは衝撃力作用後約３０ｍ
ｓ後の減速度が最も小さい理想減速度波形が得られる。
このため、フロントサイドメンバ１７に補強部材を追加
することなく理想減速度波形を得ることができる。

【００２９】その後、図７に示される如く、フロントサ
イドメンバ１７は圧縮変形しながら、車体１０の運動エ
ネルギを吸収し、モータ２０とリダクションギア２２
は、バリアＢに当接停止し、また、フロントサブフレー
ム１５は変形しながらリダクションギア２２に当接停止
する。

【００３０】このように、本実施例の電気自動車のエネ
ルギ吸収コントロール構造では、車体が衝突時速度５０
ｋｍ／ｈで前突し、衝撃力作用後約３０ｍｓ後あるいは
車体変形量が約０．４ｍとなった時の減速度が最も小さ
い理想減速度波形が得られるため、骨格部材に補強部材
を追加することなく理想減速度波形を得ることができ
る。

【００３１】なお、本実施例では、バッテリキャリア１
２をフロントサブフレーム１５に当接させる構成とした
が、フロントサブフレーム１５に代えてバッテリキャリ
ア１２を他の車体骨格部材に当接させる構成としても良
い。

【００３２】本発明の電気自動車のエネルギ吸収コント
ロール構造の第２実施例を図１１に従って説明する。

【００３３】なお、第１実施例と同一部材については、
同一符号を付してその説明を省略する。

【００３４】図１１に示される如く、本実施例では、バ
ッテリ１１がバッテリキャリア１２内に前方へ相対移動
可能に配置されており、バッテリ１１の前壁部１１Ａと
バッテリキャリア１２の前壁部１２Ａの内側面１２Ｅと
の距離Ｄが、６０ｍｍ程度に設定されている。

【００３５】従って、車体が衝突時速度５０ｋｍ／ｈで
前突し、車体前方から衝撃力が作用した場合に、先ず、
バッテリ１１がバッテリキャリア１２に対して前方へ相
対移動し、衝撃力作用後約３０ｍｓ後あるいは車体変形
量が約０．４ｍとなった時にバッテリキャリア１２の内
側面１２Ｅに当接する。この当接の間、車両前部のフロ
ントサイドメンバ１７の変形の大部分は、バッテリ１１
の運動エネルギを吸収することに費やされ車両の減速に
ほとんど寄与しない。

【００３６】この結果、図１０の実線に示される如く、
車体が衝突時速度５０ｋｍ／ｈで前突し、車体変形量が
約０．４ｍとなった時或いは衝撃力作用後約３０ｍｓ後
の減速度が最も小さい理想減速度波形が得られる。この
ため、フロントサイドメンバ１７に補強部材を追加する
ことなく理想減速度波形を得ることができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係る電気自動車のエネルギ吸収
コントロール構造は、上記構成としたので、車体骨格部
材に補強部材を追加することなく理想減速度波形を得る
ことができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る電気自動車のエネル
ギ吸収コントロール構造を示す概略側断面図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る電気自動車のエネル
ギ吸収コントロール構造の作用を説明する概略側断面図
である。

【図３】本発明の第１実施例に係る電気自動車のエネル
ギ吸収コントロール構造のバッテリキャリアとロッカと
の結合部を示す車体前方内側から見た斜視図である。

【図４】図３の４−４線断面図である。

【図５】本発明の第１実施例に係る電気自動車のエネル
ギ吸収コントロール構造のバッテリキャリアとフロント
サブフレームの当接部を示す車体後方外側から見た斜視
図である。

【図６】本発明の第１実施例に係る電気自動車のエネル
ギ吸収コントロール構造を示す平面図である。

【図７】本発明の第１実施例に係る電気自動車のエネル
ギ吸収コントロール構造の作用を説明する平面図であ
る。

【図８】本発明の第１実施例に係る電気自動車のエネル
ギ吸収コントロール構造が適用された車体を示す車体後
方斜め下側から見た斜視図である。

【図９】本発明の第１実施例に係る電気自動車のエネル
ギ吸収コントロール構造が適用された車体の速度変化を
示すグラフである。

【図１０】車体変形量と車体の減速度との関係を示すグ
ラフである。

【図１１】本発明の第２実施例に係る電気自動車のエネ
ルギ吸収コントロール構造を示す車体前方内側から見た
斜視図である。

【符号の説明】

１０ 車体 １１ バッテリ １２ バッテリキャリア １２Ａ 前壁部 １５ フロントサブフレーム １５Ａ 平坦面 １７ フロントサイドメンバ ２０ モータ ２２ リダクションギア

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体下部でバッテリキャリアを支持し前
   面衝突などの車体急減速時にバッテリキャリアが車両に
   対して前方へ相対移動する機構を備えた電気自動車のエ
   ネルギ吸収コントロール構造であって、車体が衝突時速
   度５０ｋｍ／ｈで前突し、車体前方から衝撃力が作用し
   た場合に衝撃力作用後約３０ｍｓ後あるいは車体変形量
   が約０．４ｍとなった時に車体に当接する位置にバッテ
   リキャリアを設けたことを特徴とする電気自動車のエネ
   ルギ吸収コントロール構造。
2. 【請求項２】 車体下部でバッテリキャリアを支持し前
   面衝突などの車体急減速時にバッテリが車両に対して前
   方へ相対移動する機構を備えた電気自動車のエネルギ吸
   収コントロール構造であって、バッテリキャリア内に前
   方へ相対移動可能に配置され、車体が衝突時速度５０ｋ
   ｍ／ｈで前突し、車体前方から衝撃力が作用した場合に
   衝撃力作用後約３０ｍｓ後あるいは車体変形量が約０．
   ４ｍとなった時にバッテリキャリアに当接するバッテリ
   を有することを特徴とする電気自動車のエネルギ吸収コ
   ントロール構造。