JP4732011B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、複数のバッテリモジュールをバッテリカバーの内部に収納したバッテリボックスを車体に搭載し、車両を走行させるモータに前記バッテリモジュールから電力を供給するハイブリッド車両に関する。

ハイブリッド自動車のモータ・ジェネレータに給電するバッテリを収納するバッテリボックスを、リヤシートの後方のトランクルームの前部に配置したものが、下記特許文献１、２により公知である。
特開２００３−３１７８１３号公報 特開２００５−７１７５９号公報

ところで、車体の側部に前後方向に配置された左右のサイドフレームは左右方向に配置されたクロスメンバにより接続されて補強される。特に、後輪のホイールハウスの位置に対応するサイドフレームには、サスペンション装置のダンパーの上端から大きな荷重が入力されるが、その部分に電源装置を搭載するとクロスメンバを配置するスペースがなくなり、車体の剛性が不足する可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、電源装置を利用して車体の剛性を確保するハイブリッド車両を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車体前後方向に延びる左右一対のサイドフレームを車体の左右両側部にそれぞれ備えると共に、その両サイドフレームとリヤシート下面とに囲まれた空間に燃料タンクが配置され、前記左右一対のサイドフレームが、車体の、後輪上部を覆うホイールハウスに対応する位置で湾曲する湾曲部をそれぞれを備えると共に、その各々の湾曲部に後輪用サスペンション装置が、そのサスペンション装置の荷重を該湾曲部に入力させ得るように接続され、複数のバッテリモジュールをバッテリカバーの内部に収納したバッテリボックスが、前記リヤシートよりも後側且つ前記燃料タンクよりも上側で車体に搭載され、車両を走行させるモータに前記バッテリモジュールから電力を供給するようにしたハイブリッド車両であって、前記バッテリボックスは前記バッテリモジュールを支持して前記バッテリカバーを車体左右方向に貫通するバッテリ支持フレームを備えており、このバッテリ支持フレームの左右両端部を、前記ホイールハウスに対応する位置で前記左右一対のサイドフレームの前記湾曲部にそれぞれ連結したことを特徴とするハイブリッド車両が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、複数のバッテリセルを直列に接続して構成した前記バッテリモジュールを、その長手方向が車体前後方向に沿うように配置したことを特徴とするハイブリッド車両が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１又は２の構成に加えて、バッテリカバーを金属製のバッテリケースで覆ったことを特徴とするハイブリッド車両が提案される。

尚、実施例の下部バッテリ支持フレーム２５は本発明のバッテリ支持フレームに対応し、実施例の下部バッテリカバー３０および上部バッテリカバー３１は本発明のバッテリカバーに対応する。

請求項１の構成によれば、車体前後方向に延びる左右一対のサイドフレームを車体の左右両側部にそれぞれ備えると共に、その両サイドフレームとリヤシート下面とに囲まれた空間に燃料タンクが配置され、左右一対のサイドフレームが、ホイールハウスに対応する位置で湾曲する湾曲部をそれぞれを備えると共に、その各々の湾曲部に後輪用サスペンション装置が接続され、バッテリボックスが、リヤシートよりも後側且つ燃料タンクよりも上側で車体に搭載されるハイブリッド車両において、バッテリボックスを複数のバッテリモジュールと、バッテリモジュールを収納するバッテリカバーと、バッテリモジュールを支持してバッテリカバーを車体左右方向に貫通するバッテリ支持フレームとで構成し、バッテリ支持フレームの左右両端部を、ホイールハウスに対応する位置で左右一対のサイドフレームの前記湾曲部にそれぞれ連結したので、重量の大きいバッテリボックスを車体に強固に搭載することが可能になるだけでなく、バッテリボックスの位置にクロスメンバを配置できなくても、バッテリ支持フレームにクロスメンバの機能を発揮させて左右のサイドフレームの剛性を高めることができ、これにより、バッテリボックスを搭載したことによる重量増加に対しても、従来の車体構造を大幅に変更することなく対応することが可能となり、その上、サイドフレームにサスペンション装置からの荷重が加わる部分をバッテリ支持フレームで効果的に補強することができる。

請求項２の構成によれば、複数のバッテリセルを直列に接続した細長いバッテリモジュールを車体前後方向に配置したので、車体左右方向に延びるバッテリ支持フレームで複数のバッテリセルを確実に支持することができる。

請求項３の構成によれば、バッテリカバーを金属製のバッテリケースで覆ったので、バッテリカバーおよびその内部のバッテリモジュールを保護することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図１１は本発明の一実施例を示すもので、図１は自動車の車体後部の斜視図、図２は図１の２方向矢視図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図２の４部拡大図、図５は図４の５−５線断面図、図６は電源システムの分解斜視図、図７はバッテリボックスの分解斜視図、図８はバッテリ支持フレームの斜視図、図９は図２の９方向矢視図、図１０はバッテリカバーの分解斜視図、図１１はバッテリボックスの模式図である。

図１〜図４に示すように、走行用の動力源としてエンジンおよびモータ・ジェネレータを備えたハイブリッド自動車は、車体の左右両側部に車体前後方向に配置された一対のサイドフレーム１１，１１を備えており、リヤシート１２のシートクッション１２ａの前部下面で左右のサイドフレーム１１，１１がクロスメンバ１３により接続される。左右のサイドフレーム１１，１１、クロスメンバ１３およびシートクッション１２ａの下面に囲まれた空間に燃料タンク１４が配置されており、この燃料タンク１４の左端から後上方に延びるフィラーチューブ１５の上端に給油口１６が設けられる。左右のサイドフレーム１１，１１はホイールハウス１７，１７に対応する位置に上方に湾曲する湾曲部１１ａ，１１ａを備えており、その湾曲部１１ａ，１１ａの頂点間に、モータ・ジェネレータの動力源となる電源システムのバッテリボックス１８の左右両端部が接続され、そのバッテリボックス１８はリヤシート１２よりも後側で且つ燃料タンク１４よりも上側に配置される。バッテリボックス１８の右側面の前部から車体前方に向けて吸気ダクト１９が接続され、またバッテリボックス１８の右側面の後部から車体後方に向けて排気ダクト２０が接続される。排気ダクト２０の中間部にはファン２１およびサイレンサ２２が設けられる。

図５〜図９から明らかなように、複数のバッテリセルを直列に結合した３６本の棒状のバッテリモジュール２３…を複数のモジュールホルダ２４…で一体に束ねたものが、一対の下部バッテリ支持フレーム２５，２５および一対の上部バッテリ支持フレーム２６，２６で上下から挟持される。中間部がバッテリモジュール２３…の下面を支持すべく下向きに湾曲した一対の下部バッテリ支持フレーム２５，２５の両端は、固定ブラケット２７，２７で一体に結合される。バッテリモジュール２３…の上面を支持すべく上向きに湾曲した一対の上部バッテリ支持フレーム２６，２６は、その左右両端部がボルト２８…で下部バッテリ支持フレーム２５，２５の上面に固定される。

サイドフレーム１１，１１の湾曲部１１ａ，１１ａの上面に、下部バッテリ支持フレーム２５，２５の両端の固定ブラケット２７，２７がボルト２９…で結合される。サイドフレーム１１，１１の湾曲部１１ａ，１１ａはホイールハウス１７，１７に対応する位置に設けられているため、図示せぬサスペンション装置のダンパーの上端が接続されて車輪からの大きな荷重が入力されるが、その部分をクロスメンバとして機能する強固な下部バッテリ支持フレーム２５，２５で接続することで、特別の補強部材を必要とせずに補強して車体の剛性を高めることができる。これにより、バッテリボックス１８を搭載したことによる重量増加に対しても、従来の車体構造を大幅に変更することなく対応することが可能となる。

また重量の大きいバッテリボックス１８をサイドフレーム１１，１１に支持することにより、その支持を強固なものとすることができる。しかも棒状のバッテリモジュール２３…は車体前後方向に配置されており、これらのバッテリモジュール２３…を車体左右方向に延びる下部バッテリ支持フレーム２５，２５および上部バッテリ支持フレーム２６，２６で支持することにより、その支持を容易かつ確実に行うことができる。

下部バッテリ支持フレーム２５，２５および上部バッテリ支持フレーム２６，２６で束ねられた複数本のバッテリモジュール２３…は、発泡性の合成樹脂で形成された下部バッテリカバー３０および上部バッテリカバー３１によって覆われ、更にそれらの上面が下方が開放した金属製のバッテリケース３２で覆われる。下部バッテリ支持フレーム２５，２５の左右両端部は、上部バッテリカバー３１を貫通して外部に延出する。発泡性の合成樹脂よりなる下部バッテリカバー３０および上部バッテリカバー３１を金属製のバッテリケース３２で覆うことにより、それらの下部バッテリカバー３０、上部バッテリカバー３１と内部のバッテリモジュール２３…とを保護することができる。

次に、図１０および図１１に基づいて、下部バッテリカバー３０および上部バッテリカバー３１の構造を説明する。尚、図１１は図１０に対応する模式図である。

下部バッテリカバー３０および上部バッテリカバー３１は、車体左側に位置するバッテリ収納部Ａと、車体右側に位置する冷却空気案内部Ｂとで構成される。バッテリ収納部Ａは矩形状の上壁３３Ｕおよび下壁３３Ｌと、前後方向に延びる一対の第１側壁３４Ｌ，３４Ｒと、左右方向に延びる一対の第２側壁３５ｆ，３５ｒとを備えて上下方向に偏平な直方体状に形成される。

バッテリ収納部Ａにおいて、上壁３３Ｕの下面に左右方向に形成された２本の仕切り壁３３Ｕａ，３３Ｕａと、下壁３３Ｌの上面に左右方向に形成された２本の仕切り壁３３Ｌａ，３３Ｌａとは、下部バッテリ支持フレーム２５，２５および上部バッテリ支持フレーム２６，２６に接しており、これらの仕切り壁３３Ｕａ，３３Ｕａ；３３Ｌａ，３３Ｌａにより後方に位置する２本の第１冷却通路３６，３６と、前方に位置する１本の第２冷却通路３７とが区画される。また左側の第１側壁３４Ｌに沿って前後方向に延びる連結通路３８が形成される。第１冷却通路３６，３６の左端（終端）が連結通路３８の後端（始端）に連通し、連結通路３８の前端（終端）が第２冷却通路３７の左端（始端）に連通することで、第１冷却通路３６，３６、連結通路３８および第２冷却通路３７は全体的にＵ字状に配置される。

上部バッテリカバー３１の冷却空気案内部Ｂには、右側の第１側壁３４Ｒの右側に連なる隔壁３９が水平方向に形成され、その隔壁３９と下部バッテリカバー３０との間に冷却空気導入通路４０が形成される。下部バッテリカバー３０の右端前部には冷却空気導入通路４０に連なる冷却空気導入口４１が形成され、下部バッテリカバー３０の右側の第１側壁３４Ｒの後部に第１冷却通路３６，３６の始端に連なる第１連通口４２が形成される。上部バッテリカバー３１の右側の第１側壁３４Ｒの前部に第２冷却通路３７の終端に連なる第２連通口４３が形成される
上部バッテリカバー３１の隔壁３９とバッテリケース３２との間に冷却空気排出通路４４が形成され、その冷却空気排出通路４４の始端は第２連通口４３に接続され、その終端には上部バッテリカバー３１の隔壁３９とバッテリケース３２とによって冷却空気排出口４５が形成される。上部バッテリカバー３１の隔壁３９の上面に、バッテリモジュール２３…の高電圧を降圧するダウンバータ４６が、冷却空気排出通路４４内に位置するように配置される。

バッテリボックス１８の冷却空気導入口４１に接続された吸気ダクト１９は、リヤシート１２のシートバック１２ｂの右側面からシートクッション１２ａの右側面に沿って配置され、シートクッション１２ａの右側面の前端に右前方を向いて開口する吸入口１９ａは、後部右ドアに隙間を存して対向する。従って、吸気ダクト１９によってリヤシート１２の着座性能が阻害されるのを防止しながら、特に夏期に車室内の適温に空調された空気をバッテリボックス１８に供給することができる。しかも後部右ドアを閉じた状態で、吸気ダクト１９の吸入口１９ａを見えにくくして外観を向上させることができる。また吸気ダクト１９の通路断面積は、その何れの部位でも吸入口１９ａの断面積よりも大きく設定されており、これにより吸気ダクト１９を流れる冷却空気の流通抵抗を最小限に抑えることができる（図６参照）。

リヤシート１２の前方のフロアに、暖房用の空気を吹き出す吹出口４８が設けられる。後方を向いて開口する吹出口４８の延長線上に対して、吸気ダクト１９の吸入口１９ａは上方かつ右方にずれており、これにより吹出口４８から吹出た高温の空気が吸気ダクト１９に直接吸入されないようにし、バッテリモジュール２３…の冷却性能の低下を防止することができる。

バッテリボックス１８の冷却空気排出口４５に連なる排気ダクト２０は、それに設けたファン２１およびサイレンサ２２と共に、トランクルームの内装材４９と車体外板５０との間の空間に配置される（図２参照）。ファン２１を内装材４９で覆ったことで車室内に漏れる騒音を低減することができ、またサイレンサ２２を設けたことで冷却空気の流れに伴う騒音を低減することができる。

次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。

モータ・ジェネレータを駆動することで発熱したバッテリモジュール２３…を冷却すべく排気ダクト２０に設けたファン２１を駆動すると、車室内の空気が吸気ダクト１９の吸入口１９ａからバッテリボックス１８に冷却空気導入口４１に導入される。冷却空気導入口４１に導入された冷却空気は、バッテリボックス１８の冷却空気案内部Ｂの隔壁３９の下方に設けた冷却空気導入通路４０を前から後に流れた後に、バッテリボックス１８のバッテリ収納部Ａの右側の第１側壁３４Ｒに設けた第１連通口４２から２本の第１冷却通路３６，３６に流入する。

後側の第２側壁３５ｒに沿う第１冷却通路３６，３６を右から左に流れた冷却空気は、左側の第１側壁３４Ｌに沿う連結通路３８を後から前に流れ、更に前側の第２側壁３５ｆに沿う第２冷却通路３７を左から右に流れた後に、右側の第１側壁３４Ｒに設けた第２連通口４３から隔壁３９の上方に設けた冷却空気排出通路４４に排出される。

冷却空気が第１冷却通路３６，３６および第２冷却通路３７を流れる間に、そこに配置されたバッテリモジュール２３…を冷却する。このとき、２本設けられた上流側の第１冷却通路３６，３６の冷却空気は比較的に低温であるが、流路断面積が大きいために冷却空気の流速が小さくなり、逆に１本だけ設けられた下流側の第２冷却通路３７の冷却空気は比較的に高温であるが、流路断面積が小さいために冷却空気の流速が大きくなることで、全てのバッテリモジュール２３…を均一に冷却することができる。

またバッテリモジュール２３…を冷却した後の冷却空気が通過する冷却空気排出通路４４にダウンバータ４６を配置したことで、バッテリモジュール２３…を冷却した冷却空気を利用してダウンバータ４６を冷却することができる。そして冷却空気排出口４５から排気ダクト１９に排出された冷却空気は、ファン２１を通過してサイレンサ２２で消音された後に、トランクルームの内装材４９と車体外板５０との間の空間に排出される。

バッテリボックス１８のバッテリ収納部Ａの中心線Ｌ１は車体中心線Ｌ２に対して車体左側にずれており、その結果として車体右側に形成されたスペースに冷却空気案内部Ｂ、吸気ダクト１９および排気ダクト２０を配置したので、リヤシート１２およびトランクルーム間の限られた空間にバッテリボックス１８をコンパクトに配置することができる。しかも燃料タンク１４のフィラーチューブ１５を吸気ダクト１９および排気ダクト２０と反対側である車体左側に配置したので、フィラーチューブ１５が吸気ダクト１９および排気ダクト２０と干渉するのを防止してレイアウトの自由度を高めることができる。

またバッテリボックス１８のバッテリ収納部Ａに隣接して冷却空気案内部Ｂを一体に設け、この冷却空気案内部Ｂの内部で冷却空気導入通路４０および冷却空気排出通路４４を交差させたので、冷却空気案内部Ｂの右側面および後面にそれぞれ冷却空気導入口４１および冷却空気排出口４５を設けることが可能になり、吸気ダクト１９および排気ダクト２０のレイアウトの自由度が向上する。また隔壁３９を挟んで冷却空気導入通路４０および冷却空気排出通路４４を上下に分離したので、冷却空気導入通路４０および冷却空気排出通路４４を無理なく交差させて冷却空気の流通抵抗の増加を最小限に抑えることができる。

尚、実施例では冷却空気案内部Ｂの右側面および後面にそれぞれ冷却空気導入口４１および冷却空気排出口４５を設けているが、吸気ダクト１９および排気ダクト２０のレイアウトの要請に応じて、それらを冷却空気案内部Ｂの任意の位置に設けることができ、これにより吸気ダクト１９および排気ダクト２０の干渉を回避してレイアウトの自由度を高めることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

自動車の車体後部の斜視図 図１の２方向矢視図 図２の３−３線断面図 図２の４部拡大図 図４の５−５線断面図 電源システムの分解斜視図 バッテリボックスの分解斜視図 バッテリ支持フレームの斜視図 図２の９方向矢視図 バッテリカバーの分解斜視図 バッテリボックスの模式図

１１ サイドフレーム
１１ａ 湾曲部
１２ リヤシート
１４ 燃料タンク
１７ ホイールハウス
１８ バッテリボックス
２３ バッテリモジュール
２５ 下部バッテリ支持フレーム（バッテリ支持フレーム）
３０ 下部バッテリカバー（バッテリカバー）
３１ 上部バッテリカバー（バッテリカバー）
３２ バッテリケース

Claims (3)

1. 車体前後方向に延びる左右一対のサイドフレーム（１１）を車体の左右両側部にそれぞれ備えると共に、その両サイドフレーム（１１）とリヤシート（１２）下面とに囲まれた空間に燃料タンク（１４）が配置され、前記左右一対のサイドフレーム（１１）が、車体の、後輪上部を覆うホイールハウス（１７）に対応する位置で湾曲する湾曲部（１１ａ）をそれぞれを備えると共に、その各々の湾曲部（１１ａ）に後輪用サスペンション装置が、そのサスペンション装置の荷重を該湾曲部（１１ａ）に入力させ得るように接続され、複数のバッテリモジュール（２３）をバッテリカバー（３０，３１）の内部に収納したバッテリボックス（１８）が、前記リヤシート（１２）よりも後側且つ前記燃料タンク（１４）よりも上側で車体に搭載され、車両を走行させるモータに前記バッテリモジュール（２３）から電力を供給するようにしたハイブリッド車両であって、
   前記バッテリボックス（１８）は前記バッテリモジュール（２３）を支持して前記バッテリカバー（３０，３１）を車体左右方向に貫通するバッテリ支持フレーム（２５）を備えており、
   このバッテリ支持フレーム（２５）の左右両端部を、前記ホイールハウス（１７）に対応する位置で前記左右一対のサイドフレーム（１１）の前記湾曲部（１１ａ）にそれぞれ連結したことを特徴とするハイブリッド車両。
2. 複数のバッテリセルを直列に接続して構成した前記バッテリモジュール（２３）を、その長手方向が車体前後方向に沿うように配置したことを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記バッテリカバー（３０，３１）を金属製のバッテリケース（３２）で覆ったことを特徴とする、請求項１又は２に記載のハイブリッド車両。

Images