JP5528988B2 - 車両用バッテリユニットの支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリを搭載したバッテリ搭載部材と、車両のフレームに設けた取付ブラケットとを締結部材で締結した車両用バッテリユニットの支持構造に関する。

複数のバッテリよりなるバッテリユニットを備えた車両が衝突した場合に、そのバッテリユニットを衝突荷重の伝達経路から切り離すことで、バッテリユニットの破壊を防止するものが下記特許文献１〜３により公知である。

特許文献１に記載された発明は、プラスチックで一体成形した電池収納ボックスと衝撃吸収ボックスとの境界に衝撃破壊薄肉部を形成し、車両の衝突の衝撃で前記衝撃破壊薄肉部が破断することで、衝撃吸収ボックスを電池収納ボックスの下に押し込んで衝撃を吸収するようになっている。

また特許文献２に記載された発明は、車両用電源装置のケースを衝撃破壊リベットで相互に結合された第１のケースおよび第２のケースで構成し、車両の衝突の衝撃で前記衝撃破壊リベットが破断することで、第２のケースを第１のケースの下に押し込んで衝撃を吸収するようになっている。

また特許文献３に記載された発明は、バッテリを搭載する四角枠状のバッテリフレームの左右両側部を、車幅方向に延びるボルトを介して車体の左右のサイドメンバに締結し、車両の衝突時に前記ボルトが剪断力で破断することで、バッテリフレームを左右のサイドメンバに対して慣性で前方に移動させて衝撃を吸収するようになっている。

特開２００６−３０６２４９号公報 特開２００６−３５９２５号公報 特開平６−１０８９５６号公報

ところで、上記特許文献１〜３に記載された発明は、車両の衝突時に衝撃破壊薄肉部、衝撃破壊リベットあるいはボルト等の破断部を的確に破断する設定が難しく、その破断部が衝突時に破断しなかったり、車両の加減速による慣性力や路面の凹凸により発生する慣性力で破断してしまう可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、バッテリを搭載したバッテリ搭載フレームを車両の衝突時だけに確実に車体から切り離せるように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、バッテリを搭載したバッテリ搭載部材と、車両のフレームに設けた取付ブラケットとを締結部材で締結した車両用バッテリユニットの支持構造であって、車両のフレームの、車両前面衝突時の衝撃で上方に移動、変形可能な部分に、上下方向に延びる前記取付ブラケットの上部が結合されるとともに、同取付ブラケットの下部が前記バッテリ搭載部材の前面に締結され、前記バッテリ搭載部材および前記取付ブラケットの少なくとも一方には、前記締結部材により締結される部分の厚さが該部分の上側の部分の厚さよりも厚くなるように段差部が形成されていて、車両前面衝突時に前記フレームの前記部分が上方に移動しようとし且つ前記バッテリ搭載部材が慣性で車体前方に移動しようとするのに応じて前記段差部に応力が集中するようにしたことを特徴とする車両用バッテリユニットの支持構造が提案される。

尚、実施の形態のバッテリモジュール１２およびバッテリセル１３は本発明のバッテリに対応し、実施の形態のトレー１１は本発明のバッテリ搭載部材に対応し、実施の形態のクロスメンバ１５は本発明の車両のフレームに対応し、実施の形態のナット５８およびボルト５９は本発明の締結部材に対応する。

請求項１の構成によれば、車両のフレームの、車両前面衝突時の衝撃で上方に移動、変形可能な部分に、上下方向に延びる取付ブラケットの上部が結合されるとともに、同取付ブラケットの下部がバッテリ搭載部材の前面に締結され、バッテリ搭載部材と車両のフレームに設けた取付ブラケットの少なくとも一方には、それらが締結部材により相互に締結される部分の厚さが該部分の上側の部分の厚さよりも厚くなるように段差部が形成されていて、車両前面衝突時にフレームの前記部分が上方に移動しようとし且つバッテリ搭載部材が慣性で車体前方に移動しようとするのに応じて締結部に曲げモーメントが作用するので、該曲げモーメントによる応力が強度の急変する段差部の部分に集中して段差部が破断する。これにより、バッテリ搭載部材が車両のフレームから切り離されるため、衝突時の車体の変形によるバッテリ自身またはバッテリの近傍の高圧配電系の変形を防止できるだけでなく、バッテリ搭載部材が車体部材に押し付けられて地絡などの電気安全上の不具合事象が発生するのを防止することができる。またバッテリ搭載部材には急制動や急発進によって前後方向の荷重が加わったり、路面の凹凸によって上下方向の荷重が加わったりするが、この場合には締結部材による大きな曲げモーメントが締結部に作用することがなく、これらの入力荷重に対する充分な疲労強度を確保することが可能であるため、バッテリ搭載部材の周辺が破断する虞はない。

電気自動車のバッテリユニットの斜視図。（第１の実施の形態） 図１からバッテリジュールを取り外した状態を示す図。（第１の実施の形態） 図２の３方向矢視図。（第１の実施の形態） 図３の４Ａ−４Ａ線断面図および４Ｂ−４Ｂ線断面図。（第１の実施の形態） 図３の５−５線断面図。（第１の実施の形態） 図２の４部拡大図。（第１の実施の形態） バッテリモジュール支持台および電源スイッチ支持台の斜視図。（第１の実施の形態） 図２の８−８線断面図。（第１の実施の形態） 図３の９−９線断面図。（第１の実施の形態） 図３の１０−１０線断面図。（第１の実施の形態） 図１０に対応する作用説明図。（第１の実施の形態） 冷却用空気の流通経路を説明する模式図。（第１の実施の形態） 冷却用空気の流れ方向とバッテリセルの積層方向との関係を示す図。（第１の実施の形態） 図１０に対応する図。（第２の実施の形態）

以下、図１〜図１３に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１〜図３に示すように、電気自動車の走行用動力源であるモータ・ジェネレータに電力を供給するバッテリユニットは、平板状のトレー１１と、トレー１１の床面に載置された複数のバッテリモジュール１２…とを備える。各バッテリジュール１２の形状は直方体であり、その内部に電気的に直列に接続された複数のバッテリセル１３…（図２参照）が収納される。バッテリモジュール１２の長手方向両端面には、それをトレー１１に固定するための各２個のブラケット１２ａ，１２ａが突設される。

トレー１１の前部に設けた取付ブラケット１４の上部を車体のクロスメンバ１５に結合し、トレー１１の左後部に設けた２個の取付ブラケット１６Ｌ，１７Ｌを左側のサイドフレーム１８Ｌに結合し、トレー１１の右後部に設けた２個の取付ブラケット１６Ｒ，１７Ｒを右側のサイドフレーム１８Ｒに結合することで、バッテリユニットが車体に吊り下げ支持される。トレー１１の後端部には、内部に電動ファン（不図示）を収納したファンユニット１９が設けられており、このファンユニット１９で吸引した外気がトレー１１の内部を流れるときに、その床面に載置したバッテリジュール１２…との間で熱交換して該バッテリジュール１２…を冷却する。

トレー１１は、車体前後方向に沿って相互に平行に延びる第１縦フレーム部材２１、第２縦フレーム部材２２、第３縦フレーム部材２３および第４縦フレーム部材２４を備える。第１縦フレーム部材２１は車幅方向右側に配置され、第２縦フレーム部材２２は車幅方向左側に配置され、第３縦フレーム部材２３は第１縦フレーム部材２１の車幅方向内側に配置され、第４縦フレーム部材２４は第２縦フレーム部材２２の車幅方向内側に配置される。

トレー１１は、前記第１〜第４縦フレーム部材２１〜２４の後方において車体前後方向に沿って相互に平行に延びる第５縦フレーム部材２５、第６縦フレーム部材２６および第７縦フレーム部材２７を備える。第５縦フレーム部材２５は車幅方向右側に配置され、第６縦フレーム部材２６は車幅方向左側に配置され、第７縦フレーム部材２７は車体中央に配置される。第５縦フレーム部材２５の車幅方向外側には第８縦フレーム部材２８が平行に接続され、第７縦フレーム部材２７の車幅方向外側には第９縦フレーム部材２９が平行に接続される。

第３、第４縦フレーム部材２３，２４の前端間に車幅方向に延びる第１横フレーム部材３１が接続される。第１、第２縦フレーム部材２１，２２の前端間に３分割されて車幅方向に延びる第２横フレーム部材３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｒが接続される。左側および中央の第２横フレーム部材３２Ｌ，３２Ｍの間に第４縦フレーム部材２４が挟まれ、中央および右側の第２横フレーム部材３２Ｍ，３２Ｒの間に第３縦フレーム部材２３が挟まれる。第１、第２縦フレーム部材２１，２２の前後方向中間部間に３分割されて車幅方向に延びる第３横フレーム部材３３Ｌ，３３Ｍ，３３Ｒが接続される。左側および中央の第３横フレーム部材３３Ｌ，３３Ｍの間に第４縦フレーム部材２４が挟まれ、中央および右側の第３横フレーム部材３３Ｍ，３３Ｒの間に第３縦フレーム部材２３が挟まれる。

第１〜第４縦フレーム部材２１〜２４の後端に車幅方向に延びる第４横フレーム部材３４が接続される。第４横フレーム部材３４には第５〜第７縦フレーム部材２５〜２７の前端が接続され、第５〜第７縦フレーム部材２５〜２７の後端には２分割されて車幅方向に延びる第５横フレーム部材３５Ｌ，３５Ｒが接続される。

第８縦フレーム部材２８および第９縦フレーム部材２９の前端にそれぞれ入口側脚部４２ｉおよび出口側脚部４２ｏが立設されており、入口側脚部４２ｉおよび出口側脚部４２ｏの上端間に車幅方向に延びる矩形板状の熱交換パネル４３が架設される。

前記取付ブラケット１４の下部は第１横フレーム部材３１の前面に固定され、前記取付ブラケット１６Ｌ，１６Ｒはそれぞれ第１、第２縦フレーム部材２１，２２の外面に固定され、前記取付ブラケット１７Ｌ，１７Ｒはそれぞれ第８、第９縦フレーム部材２８，２９の上面に固定される。

第９縦フレーム部材２９の後部上面に形成された開口２９ｃに、ファンユニット１９の入口ダクト１９ａが固定され、ファンユニット１９の２個の排出口１９ｂ，１９ｂは車体左右後方を向いて開口する。

次に、トレー１１の内部を流れる冷媒としての空気の流路を説明する。空気の流路の全体的な構成は、図１２に模式的に示される。

図３および図１２に示すように、第１縦フレーム部材２１、第２縦フレーム部材２２、第５縦フレーム部材２５および第６縦フレーム部材２６は、全て同一の断面形状を有する押し出し材で構成される。図４（Ａ）に示すように、第１縦フレーム部材２１の断面は「Ｌ」字形状であって、上側の中空フレームＦと、下側の第１ダクトＤ１とが一体に形成される。これと同一の断面形状を有する第２縦フレーム部材２２、第５縦フレーム部材２５および第６縦フレーム部材２６は、中空フレームＦの下方に、それぞれ第２ダクトＤ２、第８ダクトＤ８および第９ダクトＤ９を備える。また第９縦フレーム部材２９の内部には第１１ダクトＤ１１が形成される。

図３および図１２に示すように、第３縦フレーム部材２３、第４縦フレーム部材２４および第７縦フレーム部材２７は、全て同一の断面形状を有する押し出し材で構成される。図４（Ｂ）に示すように、第３縦フレーム部材２３の断面は「凸」字形状であって、上側に中空フレームＦと、その下側に車幅方向の連設された一対の第３ダクトＤ３，Ｄ３とが一体に形成される。これと同一の断面形状を有する第４縦フレーム部材２４は、中空フレームＦの下方に、車幅方向左側の第４ダクトＤ４と車幅方向右側の第５ダクトＤ５とを一体に備える。これと同一の断面形状を有する第７縦フレーム部材２７は、中空フレームＦの下方に左右一対の第７ダクトＤ７，Ｄ７を一体に備える。

図３、図５および図１２に示すように、第１横フレーム部材３１、第２横フレーム部材３２Ｌ，３２Ｍ，３２Ｒ、第４横フレーム部材３４および第５横フレーム部材３５Ｌ，３５Ｒは、全て「口」字状断面を有する押し出し材で構成される。左側の第２横フレーム部材３２ＬがバイパスダクトＤｂ（図６参照）を構成しており、バイパスダクトＤｂの左端は第２ダクトＤ２の前端に接続されるとともに、バイパスダクトＤｂの右端は第４縦フレーム部材２４の上面を覆う流路形成部材４４を介して第５ダクトＤ５の上面の開口２４ｄ（図６参照）に接続される。

尚、流路形成部材４４と第４ダクトＤ４との間に発泡材などの断熱材を設けても良く、その断熱材には上面の開口２４ｄからバイパスダクトＤｂに向かって延びる凹凸などの整流機能を付与しても良い。これにより、第４ダクトＤ４を流れる低温の空気とバイパスダクトＤｂに排出される高温の空気との間の熱交換を防止することができる。

また第４横フレーム部材３４の内部は第６ダクトＤ６を構成し、そこに第１、第２ダクトＤ１，Ｄ２の後端、第５ダクトＤ５の後端、第８、第９ダクトＤ８，Ｄ９の前端および第１１ダクトＤ１１の前端が接続される。尚、中央の第２横フレーム部材３２Ｍおよび右側の第２横フレーム部材３２Ｒ、第３横フレーム部材３３Ｌ，３３Ｍ，３３Ｒおよび第５横フレーム部材３５Ｌ，３５Ｒは空気の流路としては機能しない。

第１ダクトＤ１の後端、第８ダクトＤ８の前端および第６ダクトＤ６の右端が第８縦フレーム部材２８の前部の第１集合部Ａ（図１２参照）において集合し、第２ダクトＤ２の後端、第９ダクトＤ９の前端、第１１ダクトＤ１１の前端および第６ダクトＤ６の左端が第９縦フレーム部材２９の前部の第２集合部Ｂ（図１２参照）において集合する。図２および図３に示すように、第１集合部Ａの上方の開口２９ａにバッテリモジュール支持台４１の入口側脚部４２ｉが接続され、第２集合部Ｂの上方の開口２８ａにバッテリモジュール支持台４１の出口側脚部４２ｏが接続される。入口側脚部４２ｉおよび出口側脚部４２ｏの上端間に車幅方向に延びる矩形板状の熱交換パネル４３が架設されており、熱交換パネル４３の内部には第１０ダクトＤ１０…が形成される。

第３縦フレーム部材２３の一対の第３ダクトＤ３，Ｄ３の前端に吸入口２３ａ，２３ａが形成され、第４縦フレーム部材２４の第４ダクトＤ４の前端に吸入口２４ａが形成され、第７縦フレーム部材２７の一対の第７ダクトＤ７，Ｄ７の後端に吸入口２７ａ，２７ａが形成される。

第３縦フレーム部材２３および第１縦フレーム部材２１が２枚の熱交換パネル４５，４５で接続され、第４縦フレーム部材２４および第２縦フレーム部材２２が２枚の熱交換パネル４５，４５で接続され、第３縦フレーム部材２３および第４縦フレーム部材２４が３枚の熱交換パネル４５…で接続され、第７縦フレーム部材２７および第５縦フレーム部材２５が熱交換パネル４５で接続され、第７縦フレーム部材２７および第６縦フレーム部材２６が熱交換パネル４５で接続される。

図５に示すように、各熱交換パネル４５の内部に、空気の流れ方向に沿って延びる多数の隔壁４５ａ…によって多数の連結ダクトＤｃ…が形成される。第１〜第７縦フレーム部材２１〜２７の側面には多数の連通孔２１ｂ…〜２７ｂ…が形成されており、これら第１〜第７縦フレーム部材２１〜２７の内部空間が連通孔２１ｂ…〜２７ｂ…を介して連結ダクトＤｃ…の内部空間に連通する。

図１および図４に示すように、各熱交換パネル４５の上面に、２個あるいは４個のバッテリジュール１２…が支持され、各バッテリジュール１２の４個のブラケット１２ａ…がボルト４６…およびナット４７…で第１〜第７縦フレーム部材２１〜２７および第１、第２横フレーム部材３１，３２Ｍに固定される。このとき、図４および図５に示すように、バッテリジュール１２の下面と熱交換パネル４５の上面との間に伝熱性が高いシリコンシート４８が挟まれるとともに、熱交換パネル４５の上面に相互に平行に延びる多数の空気抜き溝４５ｂ…が形成される。

図１および図１２に示すように、第１、第３縦フレーム部材２１，２３間に配置された８個のバッテリジュール１２…は第１バッテリ群Ｂ１を構成し、第２、第４縦フレーム部材２２，２４間に配置された８個のバッテリジュール１２…は第２バッテリ群Ｂ２を構成し、第３、第４縦フレーム部材２３，２４間に配置された１０個のバッテリジュール１２…は第３バッテリ群Ｂ３を構成し、第５、第７縦フレーム部材２５，２７間に配置された３個のバッテリジュール１２…は第４バッテリ群Ｂ４を構成し、第６、第７縦フレーム部材２６，２７間に配置された３個のバッテリジュール１２…は第５バッテリ群Ｂ５を構成し、バッテリモジュール支持台４１上に配置された２個のバッテリジュール１２，１２は第６バッテリ群Ｂ６を構成する。

図２、図７および図８に示すように、バッテリモジュール支持台４１は、中空に構成された入口側脚部４２ｉおよび出口側脚部４２ｏと、入口側脚部４２ｉおよび出口側脚部４２ｏ間に架設された板状の熱交換パネル４３とを備える。入口側脚部４２ｉは、第８縦フレーム部材２８の前部上面に形成された開口２８ａ（図３参照）を覆うようにボルト４９…で固定され、また出口側脚部４２ｏは、第９縦フレーム部材２９の前部上面に形成された開口２９ａ（図３参照）を覆うようにボルト５０…で固定される。熱交換パネル４３の内部には、空気の流れ方向に延びる複数の隔壁４３ａ…によって複数の第１０ダクトＤ１０…が区画される。熱交換パネル４３の上面には空気抜き溝４３ｂ…が形成されており、その上面にシリコンシート４８を挟んで、第６バッテリ群Ｂ６を構成する２個のバッテリジュール１２，１２が載置される。

バッテリモジュール支持台４１の後方に屈曲した金属パイプで構成された電源スイッチ支持台５１が設けられる。電源スイッチ支持台５１は、電源スイッチ５２を支持する矩形状の支持枠５１ａと、その左右後端から下方に延びる左右一対の支持脚５１ｂ，５１ｃとを備える。支持枠５１ａの前縁に設けた複数のブラケット５１ｄ…がボルト５３…で熱交換パネル４３の後縁に固定され、左側の支持脚５１ｂの下端に設けた取付ブラケット５１ｅがボルト５４で第９縦フレーム部材２９の上面に固定され、右側の支持脚５１ｃの下端に設けた取付ブラケット５１ｆがボルト５５で第８縦フレーム部材２８の上面に固定される。尚、取付ブラケット５１ｆは、バッテリモジュール１２を保持するボルト４６にバッテリモジュール１２と共締めにより固定されても良い。

下向きに直線状に延びる左側の支持脚５１ｂの下端の取付ブラケット５１ｅは、車体後方に向けて直角に屈曲する。一方、車体前方に向けて湾曲しながら下向きに延びる右側の支持脚５１ｃの下端の取付ブラケット５１ｆは、車体前方に向けて直角に屈曲する。

図９に示すように、第３、第４縦フレーム部材２３，２４の中空フレームＦ，Ｆの左右両側面には、伝熱パネル４５…の上面に臨む水抜き孔２３ｃ…，２４ｃ…が形成される。水抜き孔２３ｃ…，２４ｃ…は第３、第４縦フレーム部材２３，２４の長手方向に沿って所定間隔で複数個が形成されており、これらの水抜き孔２３ｃ…，２４ｃ…によって第３、第４縦フレーム部材２３，２４の中空フレームＦ，Ｆの内外が連通する。

また第３縦フレーム部材２３の後端部には第３ダクトＤ３を上下に貫通する水抜きパイプ５７が設けられるとともに、第４縦フレーム部材２４の後端部には第４ダクトＤ４を上下に貫通する水抜きパイプ５７が設けられる。水抜きパイプ５７，５７の上端は第３、第４ダクトＤ３，Ｄ４の上壁に圧入され、下端は第３、第４ダクトＤ３，Ｄ４の下壁に溶接される。これらの水抜きパイプ５７，５７により、第３、第４縦フレーム部材２３，２４の中空フレームＦ，Ｆの内部空間が第３、第４ダクトＤ３，Ｄ４の下方の外部空間に連通する。

図６および図１０に示すように、トレー１１の前縁を構成する第１横フレーム部材３１は「口」字状断面を有しており、その前壁３１ａに形成された３個の開口３１ｂ…に予め３個のナット５８…が固定される。前上方から後下方に向かって斜めに延びる取付ブラケット１４の下端の下フランジ部１４ａが第１横フレーム部材３１の前面に当接し、下フランジ部１４ａを貫通する３本のボルト５９…がナット５８…に締結される。車体前部に配置されたダッシュボードロアパネル６０は前上方から後下方に延び、その下端に車幅方向に延びるクロスメンバ１５が結合される。取付ブラケット１４の上端の上フランジ部１４ｂはクロスメンバ１５の下面に当接し、２本のボルト６１，６１および２個のナット６２，６２で締結される。

第１横フレーム部材３１の前壁３１ａは開口３１ｂ…の上部に水平方向に延びる段差部３１ｃを備えており、前壁３１ａの肉厚は段差部３１ｃの下方の締結される部分で厚く、段差部３１ｃの上方で薄くなっている。

図１、図４（Ｂ）および図１０に示すように、電気自動車のバッテリユニットの上面を覆うバッテリカバー６３は、その外周部がボルト６４…およびナット６５…でトレー１１の外周に固定される。またトレー１１の下面はアンダーカバー６６によって覆われる。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

車両の走行用の駆動源であるモータ・ジェネレータを駆動・回生すると、その電源であるバッテリジュール１２…が発熱するため、トレー１１の内部を流れる空気（外気）によってバッテリジュール１２…を冷却することで耐久性を確保する必要がある。バッテリセル１３…やバッテリジュール１２…は冷却用の外気に直接接触せず、第１〜第７ダクトＤ１〜Ｄ７を流れる外気によって間接的に冷却されるので、外気に含まれる塵や水分でバッテリセル１３…やバッテリジュール１２…が汚れることがない。

空気の流通経路の下流端にあるファンユニット１９を駆動すると、図１２に示すように、第３、第４縦フレーム部材２３，２４の前端の吸入口２３ａ，２３ａ；２４ａから空気が吸入される。第３縦フレーム部材２３の右側の吸入口２３ａから第３ダクトＤ３内に吸入された空気は、第３ダクトＤ３の右側面から第１バッテリ群Ｂ１の下方の熱交換パネル４５，４５の連結ダクトＤｃに流入し、そこを流れる間に熱交換して第１バッテリ群Ｂ１を冷却した後、第１縦フレーム部材２１の第１ダクトＤ１に流入して後方の第１集合部Ａに集合する。

第４縦フレーム部材２４の吸入口２４ａから第４ダクトＤ４内に吸入された空気は、第４ダクトＤ４の左側面から第２バッテリ群Ｂ２の下方の熱交換パネル４５，４５の連結ダクトＤｃに流入し、そこを流れる間に熱交換して第２バッテリ群Ｂ２を冷却した後、第２縦フレーム部材２２の第２ダクトＤ２に流入して後方の第２集合部Ｂに集合する。

第３縦フレーム部材２３の左側の吸入口２３ａから第３ダクトＤ３内に吸入された空気は、第３ダクトＤ３の左側面から第３バッテリ群Ｂ３の下方の熱交換パネル４５…の連結ダクトＤｃに流入し、そこを流れる間に熱交換して第３バッテリ群Ｂ３を冷却した後、第４縦フレーム部材２４の第５ダクトＤ５に流入して前後に分流する。第５ダクトＤ５の空気の一部は第５ダクトＤ５の上面の開口２４ｄおよび流路形成部材４４の内部を通過して左側の第２横フレーム部材３２Ｌの内部のバイパスダクトＤｂに流入し、そこから第２縦フレーム部材２２の第２ダクトＤ２の前端に流入して後方の第１集合部Ａに集合する。また第５ダクトＤ５の空気の残部は後方に流れて第４横フレーム部材３４の第６ダクトＤ６に流入し、そこで左右に分流して第１集合部Ａおよび第２集合部Ｂに集合する。

第７縦フレーム部材２７の後端の吸入口２７ａ，２７ａから第７ダクトＤ７，Ｄ７内に吸入された空気は、右側の第７ダクトＤ７の右側面から第４バッテリ群Ｂ４の下方の熱交換パネル４５の連結ダクトＤｃに流入し、そこを流れる間に熱交換して第４バッテリ群Ｂ４を冷却した後、第５縦フレーム部材２５の第８ダクトＤ８に流入して前方に流れ、第１集合部Ａに集合するとともに、左側の第７ダクトＤ７の左側面から第５バッテリ群Ｂ５の下方の熱交換パネル４５の連結ダクトＤｃに流入し、そこを流れる間に熱交換して第５バッテリ群Ｂ５を冷却した後、第６縦フレーム部材２６の第９ダクトＤ９に流入して前方に流れ、第２集合部Ｂに集合する。

第１集合部Ａに集合した空気は第８縦フレーム部材２８の上面の開口２８ａを通過し、入口側脚部４２ｉの内部を上方に流れて熱交換パネル４３の内部の第１０ダクトＤ１０…に流入し、そこを流れる間に熱交換して第６バッテリ群Ｂ６を冷却した後、出口側脚部４２ｏの内部を下向きに流れて第９縦フレーム部材２９の上面の開口２９ａを通過し、第２集合部Ｂに集合する。熱交換パネル４３の内部の第１０ダクトＤ１０…を流れる空気は既に第１、第５バッテリ群Ｂ１〜Ｂ５との間で熱交換してある程度温度上昇しているが、その第１０ダクトＤ１０…には第１集合部Ａに集合した全ての空気が流れるため、充分な流量の空気で第６バッテリ群Ｂ６の冷却性能を確保することができる。

バッテリジュール１２と熱交換パネル４５との間に挟まれたシリコンシート４８はバッテリジュール１２および熱交換パネル４５よりも柔らかいため、バッテリジュール１２の重量で変形してバッテリジュール１２および熱交換パネル４５の両方に密着し、バッテリジュール１２から熱交換パネル４５への熱交換効率を高める機能を発揮する。また熱交換パネル４５の上面には相互に平行に延びる多数の空気抜き溝４５ｂ…が形成されており、この空気抜き溝４５ｂ…により、熱交換パネル４５とシリコンシート４８との間に空気が挟まれて熱交換効率が低下するのを防止することができる。

バッテリモジュール支持台４１の熱交換パネル４３およびバッテリジュール１２，１２間に挟まれたシリコンシート４８の作用効果と、バッテリモジュール支持台４１の熱交換パネル４３の上面の空気抜き溝４３ｂ…の作用効果とは、上述したものと同じである。

ところで、第３縦フレーム部材２３に相互に接するように形成された一対の第３ダクトＤ３，Ｄ３の内部を流れる空気は共に熱交換前の低温のものであるが、第４縦フレーム部材２４に相互に接するように形成された第４ダクトＤ４および第５ダクトＤ５のうち、第４ダクトＤ４には熱交換前の低温の空気が流れ、第５ダクトＤ５には熱交換後の高温の空気が流れるため、温度差のある空気間で熱交換が行われて第２バッテリ群Ｂ２のバッテリジュール１２…の冷却効果が低下する可能性がある。

しかしながら本実施の形態によれば、第５ダクトＤ５がバイパスダクトＤｂを介して第２ダクトＤ２に連通しているため、熱交換後の高温の空気が第５ダクトＤ５の内部に滞在する時間を短縮して第４ダクトＤ４内の低温の空気との間で熱交換し難くすることで、第４ダクトＤ４内の空気の温度上昇を最小限に抑えて第２バッテリ群Ｂ２の冷却効果の低下を最小限に抑えることができる。

またトレー１１の前端に支持された第３バッテリ群の２個のバッテリモジュール１２，１２を除く他の全てのバッテリモジュール１２…は、その長手方向に沿って冷却用の空気が流れるように配置される。言い換えると、各バッテリモジュール１２におけるバッテリセル１３…に積層方向と平行に冷却用の空気が流れるように配置される。

図１３（Ａ）は比較例を示すもので、各バッテリモジュール１２のバッテリセル１３…の積層方向が、上述とは逆に空気の流れ方向と直交する場合に対応する。この場合、縦フレーム部材から熱交換パネルに空気が流入する位置に応じて空気の温度が異なり、上流側で方向変換して熱交換パネルに流入する空気Ａは低温であるが、下流側で方向変換して熱交換パネルに流入する空気Ｃは高温になるため、空気Ａと熱交換するバッテリセル１３…と、空気Ｂと熱交換するバッテリセル１３…と、空気Ｃと熱交換するバッテリセル１３…とで、冷却空気の温度が異なってバッテリセル１３…間で温度のバラツキが生じてしまい、上流側のバッテリセルに対して下流側のバッテリセルが冷え難くなる問題がある。

一方、図１３（Ｂ）は本実施の形態を示すもので、各バッテリモジュール１２のバッテリセル１３…の積層方向が、空気の流れ方向と平行である場合に対応する。この場合、各々のバッテリセル１３…に上流側の低温の空気Ａ、中流側の中温の空気Ｂおよび下流側の高温の空気Ｃの全てが接触して熱交換するため、空気Ａ、Ｂ、Ｃの温度のバラツキが各々のバッテリセル１３…内で均一化され、全てのバッテリセル１３…を均一に冷却して温度差を均一化することで耐久性を高めることができる。

またバッテリモジュール支持台４１は入口側脚部４２ｉおよび出口側脚部４２ｏによって支持された熱交換パネル４３の上面に重量の大きい２個のバッテリジュール１２…を載置しているため、車両が急発進、急制動あるいは急旋回したときにバッテリジュール１２…に作用する慣性力によってバッテリモジュール支持台４１を倒そうとするモーメントが発生する。特に、入口側脚部４２ｉおよび出口側脚部４２ｏは車幅方向に離間して配置されており、かつ前後方向の幅も小さいため、車両が急発進、急制動したときにバッテリモジュール支持台４１が前後方向に倒れ易くなる。

しかしながら本実施の形態によれば、バッテリモジュール支持台４１の後部に電源スイッチ支持台５１が接続されているので、この電源スイッチ支持台５１でバッテリモジュール支持台４１の倒れ剛性を高めて急発進時および急制動時の安定性を高めることができる。特に、電源スイッチ支持台５１は。その左側の支持脚５１ｂの取付ブラケット５１ｅが車体後方に延び、その右側の支持脚５１ｃが車体前方に屈曲するとともに取付ブラケット５１ｆが車体前方に延びるので、電源スイッチ支持台５１自体の前後方向の倒れ剛性を高め、ひいてはバッテリモジュール支持台４１の前後方向の倒れ剛性を高めることができる。しかも電源スイッチ支持台５１を利用してバッテリモジュール支持台４１の倒れ剛性を高めるので、特別の補強部材が不要になって部品点数やコストの削減が可能になる。

また下層の第４、第５バッテリ群Ｂ４，Ｂ５の上方に配置されて上面に上層の第６バッテリ群Ｂ６を支持するバッテリモジュール支持台４１の熱交換パネル４３が中空に構成されており、その内部の第１０ダクトＤ１０…を流通する空気により上層の第６バッテリ群Ｂ６が冷却されるので、熱交換パネル４３に第６バッテリ群Ｂ６の支持および第６バッテリ群Ｂ６の冷却の二つの機能を持たせることで、部品点数の削減および構造の簡素化を図ることができる。

しかも熱交換パネル４３の内部が空気の流通方向に延びる複数の隔壁４３ａ…によって複数の第１０ダクトＤ１０…に分割されているので、第６バッテリ群Ｂ６の重量によって熱交換パネル４３が潰れるのを防止して空気の流路を確保することができるだけでなく、熱交換パネル４３の内部を流れる空気を隔壁４３ａ…で整流して流通抵抗を低減することができる。尚、第１〜第５バッテリ群Ｂ１〜Ｂ５を支持する熱交換パネル４５…も、上述した第６バッテリ群Ｂ６を支持する熱交換パネル４３と同様に、その隔壁４５ａ…によって上記作用効果を達成することができる。

また結露や浸水によってトレー１１の床面に水が溜まると、その水でバッテリモジュール１２…が濡れて耐久性が低下する可能性があるが、トレー１１の床面を構成する熱交換パネル４５…の上面に溜まった水は第３、第４縦フレーム部材２３，２４に形成した水抜き孔２３ｃ…，２４ｃ…（図９参照）から中空フレームＦ，Ｆの内部に流入し、そこから第３、第４ダクトＤ３，Ｄ４を上下に貫通する水抜きパイプ５７，５７を経てトレー１１の下面に排出されるため、水分の付着によるバッテリモジュール１２…の劣化を防止することができる。更に、水抜きパイプ５７，５７、中空フレームＦ，Ｆおよび水抜き孔２３ｃ…，２４ｃ…によってラビリンスが構成されるため、水抜きパイプ５７，５７側からトレー１１側に水が浸入するのを阻止することができるだけでなく、第３、第４縦フレーム部材２３，２４を排水に利用するので部品点数の増加や構造の複雑化を防止することができる。

しかも第３、第４縦フレーム部材２３，２４の中空フレームＦ，Ｆの下面に第３〜第５ダクトＤ３〜Ｄ５が一体に形成されるので、第３〜第５ダクトＤ３〜Ｄ５によって中空フレームＦ，Ｆを補強してトレー１１の剛性を更に高めることができるだけでなく、水抜きパイプ５７，５７が第３、第４ダクトＤ３，Ｄ４を上から下に貫通するので、水抜きパイプ５７，５７によって第３、第４ダクトＤ３，Ｄ４の上下方向の荷重に対する剛性を高めることができる。

更に、水抜きパイプ５７，５７は第３、第４ダクトＤ３，Ｄ４における空気の流れ方向の下流側の端部に位置するので、第３、第４ダクトＤ３，Ｄ４内の空気の流れが水抜きパイプ５７，５７によって妨げられるのを最小限に抑えることができる。尚、水抜きパイプ５７，５７が第３、第４ダクトＤ３，Ｄ４の後端だけに設けられていても、第３、第４ダクトＤ３，Ｄ４内の水は車両の発進時や加速時に慣性で後方に流れるため、その排出は支障なく行われる。

更にまた、水抜きパイプ５７，５７の下端がトレー１１の下面を覆うアンダーカバー６６の上面に対向するように開口するので、車両の走行に伴って車輪が撥ね上げた泥水等をアンダカバー６６で遮り、水抜きパイプ５７，５７を通して第３、第４ダクトＤ３，Ｄ４内に浸入するのを防止することができる。

以上、第１〜第３バッテリ群Ｂ１〜Ｂ３の水濡れを防止するために第３、第４縦フレーム部材２３，２４に設けた水抜き構造について説明したが、第４，第５バッテリ群Ｂ４，Ｂ５の水濡れを防止するために第７縦フレーム部材２７の同様の水抜き構造を設けても良い。

図１１に示すように、車両が前面衝突すると、大重量のバッテリユニットには慣性力で前方に移動するとともに（矢印Ａ１参照）、車体前部の圧壊によってダッシュボードロアパネル６０、クロスメンバ１５および取付ブラケット１４は上方に引き上げられるように変形するため（矢印Ａ２参照）、上端をクロスメンバ１５に固定され下端をトレー１１の第１横フレーム部材３１に固定された取付ブラケット１４に大きな曲げモーメントＭが作用する。このとき、取付ブラケット１４の下フランジ部１４ａがボルト５９…およびナット５８…で結合された第１横フレーム部材３１の前壁３１ａには、結合された部分の上側に強度が急変する段差部３１ｃが形成されているので、前記曲げモーメントＭによって段差部３１ｃの部分が破断することで、ナット５８…が第１横フレーム部材３１から分離してトレー１１の前端が取付ブラケット１４から切り離される。

このようにしてトレー１１の前端が取付ブラケット１４から切り離されると、その後部を取付ブラケット１６Ｌ，１６Ｒ；１７Ｌ，１７Ｒでサイドフレーム１８Ｌ，１８Ｒに吊り下げ支持されたトレー１１の変位と車体部材の変形とを分離することができる。その結果、車体前部の変形に引っ張られてバッテリユニットやその周りの高圧配電系に応力が加わって変形することや、上方に位置する車体部材に押し付けられて地絡等の電気安全上の不具合事象が発生するのを防止することができる。

車両の通常の運転時であっても、急発進、急制動、急旋回、路面の凹凸の乗り越え等によってバッテリユニットには前後左右方向あるいは上下方向の慣性力が作用するが、その場合はダッシュボードロアパネル６０の後上方（矢印Ａ２参照）への変形を伴わないために前記曲げモーメントＭは発生せず、従って前記段差部３１ｃが破断することはない。

次に、図１４に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態では、車両の正面衝突時に応力が集中して破断する段差部３１ｃを第１横フレーム部材３１の前壁２１ａに設けているが、第２の実施の形態では、その段差部１４ｃを取付ブラケット１４の下フランジ１４ａの付け根部に設けており、下フランジ１４ａの、ボルト５９…およびナット５８…で締結される部分の厚さが、該締結される部分の上側の部分の厚さよりも厚く形成される。

この第２の実施の形態によっても、車両の正面衝突時に発生する曲げモーメントＭで取付ブラケット１４の段差部１４ｃに応力を集中させて確実に破断し、トレー１１の前部をクロスメンバ１５から切り離すことができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では第１横フレーム部材３１と取付ブラケット１４とを締結手段としてのボルト５９…およびナット５８…で締結しているが、その締結手段として他の任意のものを採用することができる。

１１ トレー（バッテリ搭載部材）
１２ バッテリモジュール（バッテリ）
１３ バッテリセル（バッテリ）
１４ 取付ブラケット
１４ｃ 段差部
１５ クロスメンバ（車両のフレーム）
３１ｃ 段差部
５８ ナット（締結部材）
５９ ボルト（締結部材）

Claims (1)

1. バッテリを搭載したバッテリ搭載部材と、車両のフレームに設けた取付ブラケットとを締結部材で締結した車両用バッテリユニットの支持構造であって、
   車両のフレームの、車両前面衝突時の衝撃で上方に移動、変形可能な部分に、上下方向に延びる前記取付ブラケットの上部が結合されるとともに、同取付ブラケットの下部が前記バッテリ搭載部材の前面に締結され、前記バッテリ搭載部材および前記取付ブラケットの少なくとも一方には、前記締結部材により締結される部分の厚さが該部分の上側の部分の厚さよりも厚くなるように段差部が形成されていて、車両前面衝突時に前記フレームの前記部分が上方に移動しようとし且つ前記バッテリ搭載部材が慣性で車体前方に移動しようとするのに応じて前記段差部に応力が集中するようにしたことを特徴とする車両用バッテリユニットの支持構造。

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