JP5532876B2 - 車両のバッテリ配設構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のバッテリ配設構造に関し、主として電気自動車の分野に属する。

車両の前輪と後輪にかかる重量配分（前後重量配分）は、車両の加速時と減速時の慣性力等に大きな影響を与え、当該車両の走行性や操縦安定性を左右する。そのため、車両に搭載される各種機器の配置は、適切な前後重量配分となるように設計される。例えば、ＦＦ式（フロントエンジン・フロントドライブ式）のガソリン自動車では、前後重量配分が約６：４となるようにエンジンや燃料タンク等の機器が配置されることが多い。

ところで、電気自動車においても、ＦＦ式のガソリン自動車と同様の前後重量配分とすることを求められることがある。その場合に、電気自動車では、エンジンや燃料タンクが搭載されない代わりに、大型のバッテリが搭載されるため、このバッテリの配置によって前後重量配分が大きく変わり、その配置が車両の走行性や操縦安定性を左右することになる。

電気自動車において、バッテリは、車両後部のトランクルーム又は車両前部のダッシュパネル前方の空間に搭載されることが多いが、それ以外にも様々なバッテリの配置が考えられる。例えば、特許文献１には、フロアパネルにおいてダッシュパネルからリアシート近傍まで延びるセンターコンソールが形成され、該センターコンソールにバッテリが収容される構成が開示されている。

特開２００７−３９００４号公報

しかし、電気自動車において、ダッシュパネル前方の空間にバッテリを収容すると重量配分が前輪側に偏りすぎてしまい、トランクルームにバッテリを収容すると重量配分が後輪側に偏りすぎてしまう。

また、特許文献１の技術のようにセンターコンソールにバッテリを収容する場合、バッテリの配置はダッシュパネルとリアシートとの間に限られてしまうため、前後重量配分の自由度が低くなる。そのため、例えば６：４等の最適な重量配分に対して、後輪側の荷重が大きくなりやすい。

そこで、本発明は、エンジンや燃料タンクなどといったバッテリ以外の大型機器が搭載されない電気自動車等の車両において、前後輪の最適な重量配分を得ることができるバッテリ配設構造を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る車両のバッテリ配設構造は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、
前輪または後輪の少なくとも一方を駆動するモータを有するモータユニットと、前記モータに電力を供給するバッテリと、前記前輪に連結されたドライブシャフトと、車室内空間と該車室内空間よりも前側の空間とを仕切るダッシュパネルと、車室内空間と該車室内空間よりも下側の空間とを仕切るフロアパネルとを備え、
該フロアパネルに車両前後方向に延びるトンネル部が上方へ突設された車両のバッテリ配設構造であって、
前記バッテリは、前記ダッシュパネルの前後両側に亘って配設され、該ダッシュパネルよりも後側において前記トンネル部に収容され、
前記モータユニットは、前記ダッシュパネルよりも前側において、車幅方向において前記バッテリからずらして且つ車両前後方向において前記バッテリの前端部と重複するように配設され、
前記ドライブシャフトは、前記トンネル部の前方を横切って車幅方向に延びるように、且つ、車両前後方向において前記モータユニットと重複するように配設され、
該ドライブシャフトの直後方部に、前記バッテリの前端部が配設されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記前輪に連結されたステアリングシャフトが、前記ドライブシャフトよりも前側において車幅方向に延びるように、且つ、車幅方向および車両前後方向において前記モータユニットと重複するように配設され、
前記モータユニットは、その前部が前記ステアリングシャフトよりも上側に位置し、且つ、後部が前部よりも下側且つ前記ステアリングシャフトよりも後方に位置するように傾斜していることを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、
前記車両は、前記フロアパネル上に配設されたフロントシートと、前記フロアパネル上において前記フロントシートよりも後側に配設されたリアシートと、を備え、
前記バッテリは、前記トンネル部の前端部から後端部に亘って配設され、
前記トンネル部は、前記ダッシュパネルから後方に向かって前記フロントシートのシートバックの下端側方部まで延びるように配設されていることを特徴とする。

加えて、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、
前記バッテリは、前輪用のサスペンションを支持するサスペンション支持部材に支持されていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記車両の車幅方向両側の側部に、前後方向に延びるフロントサイドフレームが設けられ、
前記サスペンション支持部材は、前記フロントサイドフレームに連結するサブフレームと、前記フロアパネルの下側に配設されたバッテリ支持部とを備え、
前記サブフレームと前記バッテリ支持部とが一体的に設けられていることを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明によれば、バッテリがダッシュパネルの前後にわたって配設されるため、エンジンや燃料タンクなどといったバッテリ以外の大型機器が搭載されない電気自動車等の車両において、前後輪の重量配分の自由度が確保され、最適な前後重量配分を得ることができる。そのため、車両の良好な走行性や操縦安定性を得ることができる。

また、前記バッテリは、ダッシュパネルよりも後側において、フロアパネルのトンネル部に収容されるため、フロアパネルの上昇を抑えつつ十分なバッテリの容量を確保することができる。よって、フロアパネルの上昇を抑えることで、車室内空間を犠牲にすることを回避して、乗員の快適性を確保することができ、バッテリの容量を確保することで、十分な走行距離を確保することができる。さらに、ダッシュパネルの前方のスペースにおいて、モータユニットが、車両前後方向においてバッテリの前端部と重複して配置されているため、バッテリをダッシュパネルよりも前方へ張り出させつつ、バッテリの側方のスペースを有効利用してモータユニットを配置することができる。また、バッテリの前端部がドライブシャフトの直後方部に配置されているため、バッテリとドライブシャフトとの干渉を回避しつつ、ダッシュパネルよりも前方へバッテリを可及的に張り出させることができ、バッテリ容量の拡大に貢献することができる。

さらに、請求項２に記載の発明によれば、モータユニットの傾斜により、該モータユニットとステアリングシャフトとの干渉を避けることができる。

またさらに、請求項３に記載の発明によれば、バッテリがフロアパネルのトンネル部の前端部から後端部に亘って配設され、該トンネル部がダッシュパネルから後方に向かってフロアシートのシートバックの下端側方部まで延びるように配設されているため、トンネル部内におけるバッテリの収容スペース、ひいてはバッテリの容量を確保しつつ、リアシートの足元空間がトンネル部により狭められることを回避でき、後席の快適性を良好に維持することができる。

一方、請求項４に記載の発明によれば、バッテリがサスペンション支持部材により支持されているため、バッテリ専用の支持部材の使用を省略することができ、部品点数の増加を抑制することができる。

加えて、請求項５に記載の発明によれば、サスペンション支持部材のバッテリ支持部により、フロアパネルの下側からバッテリを確実に支持することができる。しかも、バッテリ支持部はサブフレームと一体的に設けられているため、部品点数および組み立て工程の削減を図ることができる。

本発明の実施形態に係るバッテリ配設構造を備えた車両を側方から見た断面図である。 図１に示す車両の底面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。 サスペンション支持部材に対するバッテリの取付け状態を示す分解斜視図である。 図６に示す取付け状態を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１の断面図および図２の底面図は、本実施形態に係るバッテリ配設構造を備えた車両１を示す。ただし、図２は、後述の台座５２の一部の図示を省略した一部破断底面図である。また、図３〜図５は、それぞれ図１のＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図、Ｃ−Ｃ線断面図である。

図１及び図２に示すように、車両１は、前輪２を駆動するモータ１１と、該モータ１１に電力を供給するバッテリ１２とを備えた電気自動車である。

車両１の車幅方向両端部には、左右一対のサイドシル２８，３０がそれぞれ前後方向に沿って延設されている。また、これらのサイドシル２８，３０よりも車幅方向内側には、左右一対のサイドフレーム２４，２６がそれぞれ前後方向に沿って延設されている。各サイドフレーム２４，２６の後述のダッシュパネル１８よりも前方部分は、フロントサイドフレーム２５，２７となっている。

図３に示すように、各サイドフレーム２４，２６は、例えば、上方に開放した断面略コ字形の鋼材からなり、これらのサイドフレーム２４，２６上にフロアパネル２０が支持されている。該フロアパネル２０は、車室内空間５と該車室内空間５よりも下側の空間とを仕切るようにして左右のサイドシル２８，３０間に亘って設けられている。

図１に戻って、フロアパネル２０上には、フロントシート６と、該フロントシート６よりも後側に配置されたリアシート８とが設けられている。

また、フロアパネル２０の前端部から立ち上がるようにして、車室内空間５と該車室内空間５よりも前側の空間とを仕切るダッシュパネル１８が設けられている。さらに、フロアパネル２０の車幅方向中央部には、前後方向に延びるトンネル部２２が上方へ突設されている。該トンネル部２２は、ダッシュパネル１８から後方に向かってフロントシート６のシートバック６ａの下端側方部まで延びるように配設されている。すなわち、トンネル部２２は、フロントシート６よりも後側へ突出することなく設けられているため、リアシート８の足元空間が狭められることがなく、後席の快適性が良好に維持されるようになっている。また、トンネル部２２は、後方に向かうに連れて低くなるように天井面が傾斜して設けられている。

前記のモータ１１は、車両１におけるダッシュパネル１８の前方の空間９に配設されたモータユニット１０に設けられている。該モータユニット１０は、モータ１１の他に、該モータ１１の駆動力を後述のドライブシャフト１４に伝達するための図示しない差動装置およびギヤを有する。

また、前記の空間９には、モータユニット１０と左右の各前輪２とを連結するドライブシャフト１４が車幅方向に沿って配置されている。さらに、該空間９には、左右の前輪２に連結されたステアリングシャフト１６が車幅方向に沿って配置されている。本実施形態において、ステアリングシャフト１６は、ドライブシャフト１４の前方に配置されており、モータユニット１０は、ステアリングシャフト１６との干渉を避けるようにして、前端が後端よりも上側に配置されるように傾斜して配置されている。

また、前記のバッテリ１２は細長い形状を有し、車両前後方向に沿って配設されている。図６に示すように、バッテリ１２の下面には複数のボルト６５〜６８が突設されており、該ボルト６５〜６８によって、バッテリ１２は、前輪用のサスペンション（図示せず）を支持するサスペンション支持部材３２に固定されるようになっている。

サスペンション支持部材３２は、前輪用のサスペンションを支持するサブフレーム３４と、バッテリ１２を支持するバッテリ支持部４３とを備え、サブフレーム３４とバッテリ支持部４３とは一体的に設けられている。

サブフレーム３４は、平面視において方形枠状の所謂ペリメータフレームであり、前後方向に延びる左右一対の縦メンバ３５，３６と、左右の縦メンバ３５，３６間に亘って車幅方向に延びる前後一対の横メンバ３７，３８とを有する。また、サブフレーム３４は、前部横メンバ３７の車幅方向両端部からそれぞれ立ち上がる一対の立ち上がり部３９，４０と、該立ち上がり部３９，４０の上端からそれぞれ前方へ延びる一対の連結部４１，４２とを有する。サブフレーム３４は、一対の連結部４１，４２と、後部横メンバ３８の車幅方向両端部とにおいて、例えばボルトを用いてフロントサイドフレーム２５，２７の下面に固定される。本実施形態において、サブフレーム３４は断面ロ字形の鋼材からなるが、サブフレーム３４の断面形状はこれに限定されず、例えば断面コ字形であってもよい。

一方、バッテリ支持部４３は、サブフレーム３４から後方へ延びるように設けられており、フロアパネル２０の下側に配置されている。バッテリ支持部４３は、サブフレーム３４の後部横メンバ３８から後方へ延びる左右一対の縦メンバ４４，４６と、該縦メンバ４４，４６の後端部間に亘って車幅方向に延びる横メンバ４８（図１及び図２参照）とを有する。これらの縦メンバ４４，４６及び横メンバ４８は例えば断面ロ字形の鋼材からなる。なお、バッテリ支持部４３の後端部は、車幅方向に延びるクロスメンバ５０を介して左右のサイドフレーム２４，２６に連結されている（図２参照）。

バッテリ支持部４３の上面には、バッテリ１２を固定するための台座５２が取り付けられている。台座５２は、例えば、金属板を台状に加工して形成されている。台座５２は、前後方向に延びる左右一対のベース部５３，５４と、該ベース部５３，５４の車幅方向内側の端部からそれぞれ立ち上がる一対の立ち上がり部５５，５６と、該立ち上がり部５５，５６の上端部間に亘って設けられた上面部５８とを有する。

左側のベース部５３はバッテリ支持部４３の左側の縦メンバ４４の上面に、右側のベース部５４は右側の縦メンバ４５の上面に、それぞれ例えば溶接により固定されている。

各立ち上がり部５５，５６は、後方に向かうに連れて低くなるように形成されており、これにより、上面部５８は、後方に向かうに連れて低くなるように傾斜して配置されるようになっている。この上面部５８の傾斜角度は、上述のトンネル部２２の天井面の傾斜角度と等しくなっており、図３〜図５に示すように、上面部５８からトンネル部２２の天井面までの高さは、トンネル部２２の前端部から後端部にかけて略一定となっている。

台座５２の上面部５８には、バッテリ１２の上述のボルト６５〜６８に対応する位置において、ボルト６５〜６８を挿通させるための挿通穴６１〜６４が形成されている。図６及び図７に示すように、台座５２にバッテリ１２を固定する際は、バッテリ１２の下面の各ボルト６５〜６８を、それぞれに対応する台座５２の各挿通穴６１〜６４に上側から挿通させた後、下側からナット６９〜７２をねじ込んで締め付けることで行う。

このように、バッテリ１２はサスペンション支持部材３２により支持されているため、バッテリ専用の支持部材の使用を省略することができ、部品点数の増加を抑制することができる。

図１に示すように、上記のようにサスペンション支持部材３２に取り付けられたバッテリ１２は、ダッシュパネル１８の前後両側に亘って配設されている。そのため、前輪２と後輪４の重量配分の自由度が確保され、例えば６：４等の最適な前後重量配分を得ることができる。よって、車両１の良好な走行性や操縦安定性を得ることができる。また、バッテリ１２の前端部はドライブシャフト１４の直後方に配置されている。そのため、バッテリ１２とドライブシャフト１４との干渉を回避しつつ、ダッシュパネル１８よりも前方へバッテリ１２を可及的に張り出させることができ、バッテリ容量の拡大に貢献することができる。

さらに、バッテリ１２は、ダッシュパネル１８よりも後側においてトンネル部２２に収容されている。そのため、フロアパネル２０を上昇させたり専用のカバー部材を使用したりしなくても、車室内空間５に露出しないようにバッテリ１２を配置することができる。よって、ダッシュパネル１８の前後に亘ってバッテリ１２を配置しつつ、車室内空間５が狭くなったり、部品点数が増加したりすることを回避することができる。また、バッテリ１２は、トンネル部２２の前端部から後端部に亘って配設されている。そのため、トンネル部２２内のスペースを最大限に利用して、バッテリ１２の容量を大きく確保することができる。

また、図２に示すように、ダッシュパネル１８の前方の空間９では、モータユニット１０の後端部が、車両前後方向においてバッテリ１２と重複して配置されているため、バッテリ１２をダッシュパネル１８よりも前方へ張り出させつつ、バッテリ１２の側方のスペースを有効利用してモータユニット１０を配置することができる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、前輪駆動用のモータに電力を供給するバッテリ１２について説明したが、本発明は、後輪駆動用または四輪駆動用のモータに電力を供給するバッテリにも等しく適用することができる。

以上のように、本発明によれば、車輪駆動用のモータと、該モータに電力を供給するバッテリとを備えた車両において、前後輪の最適な重量配分を得ることが可能となるから、この種の車両の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

１ 車両
２ 前輪
４ 後輪
５ 車室内空間
６ フロントシート
８ リアシート
１１ モータ
１２ バッテリ
１４ ドライブシャフト
１８ ダッシュパネル
２０ フロアパネル
２２ トンネル部
２５ フロントサイドフレーム
２７ フロントサイドフレーム
３２ サスペンション支持部材

Claims (5)

1. 前輪または後輪の少なくとも一方を駆動するモータを有するモータユニットと、前記モータに電力を供給するバッテリと、前記前輪に連結されたドライブシャフトと、車室内空間と該車室内空間よりも前側の空間とを仕切るダッシュパネルと、車室内空間と該車室内空間よりも下側の空間とを仕切るフロアパネルとを備え、
   該フロアパネルに車両前後方向に延びるトンネル部が上方へ突設された車両のバッテリ配設構造であって、
   前記バッテリは、前記ダッシュパネルの前後両側に亘って配設され、該ダッシュパネルよりも後側において前記トンネル部に収容され、
   前記モータユニットは、前記ダッシュパネルよりも前側において、車幅方向において前記バッテリからずらして且つ車両前後方向において前記バッテリの前端部と重複するように配設され、
   前記ドライブシャフトは、前記トンネル部の前方を横切って車幅方向に延びるように、且つ、車両前後方向において前記モータユニットと重複するように配設され、
   該ドライブシャフトの直後方部に、前記バッテリの前端部が配設されていることを特徴とする車両のバッテリ配設構造。
2. 前記前輪に連結されたステアリングシャフトが、前記ドライブシャフトよりも前側において車幅方向に延びるように、且つ、車幅方向および車両前後方向において前記モータユニットと重複するように配設され、
   前記モータユニットは、その前部が前記ステアリングシャフトよりも上側に位置し、且つ、後部が前部よりも下側且つ前記ステアリングシャフトよりも後方に位置するように傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の車両のバッテリ配設構造。
3. 前記車両は、前記フロアパネル上に配設されたフロントシートと、前記フロアパネル上において前記フロントシートよりも後側に配設されたリアシートと、を備え、
   前記バッテリは、前記トンネル部の前端部から後端部に亘って配設され、
   前記トンネル部は、前記ダッシュパネルから後方に向かって前記フロントシートのシートバックの下端側方部まで延びるように配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両のバッテリ配設構造。
4. 前記バッテリは、前輪用のサスペンションを支持するサスペンション支持部材に支持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項に記載の車両のバッテリ配設構造。
5. 前記車両の車幅方向両側の側部に、前後方向に延びるフロントサイドフレームが設けられ、
   前記サスペンション支持部材は、前記フロントサイドフレームに連結するサブフレームと、前記フロアパネルの下側に配設されたバッテリ支持部とを備え、
   前記サブフレームと前記バッテリ支持部とが一体的に設けられていることを特徴とする請求項４の記載の車両のバッテリ配設構造。

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