JP5679133B2 - 電気自動車のバッテリ搭載構造 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車のバッテリ搭載構造に係り、詳しくは、車両側突時のバッテリの損傷を防ぐ構造に関する。

従来、電気自動車のバッテリ搭載構造として、車両衝突時にバッテリパックの損傷を防止するために、バッテリセルを内蔵するバッテリケースと閉断面のバッテリクロスメンバとをボルトで固定し、更にバッテリクロスメンバとサイドメンバとをボルトで固定するようにしてバッテリパックを車両の側方で車両の前後方向に延在する一対のサイドメンバの間に配設するようにしている（特許文献１）。

特開２００８−１６２４９７号公報

しかしながら、上記特許文献１の電気自動車のバッテリ搭載構造では、バッテリケースと閉断面のバッテリクロスメンバとをボルトで固定しており、例えば、車両の側方へ他車両等が高速で衝突すると衝突時の荷重を吸収することができず、バッテリクロスメンバが車両の中央方向に移動し、バッテリクロスメンバによってバッテリパック、ひいてはバッテリケース内のバッテリセルを損傷し、電気安全性を低下させることとなり好ましいことではない。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、車両側突時でもバッテリパックの損傷を軽減することのできる電気自動車のバッテリ搭載構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の電気自動車のバッテリ搭載構造では、車体の両側部に前後方向に延在する一対のサイドメンバの間にバッテリパックが配設され、前記バッテリパックは、車体横方向に延在する複数のバッテリクロスメンバを介して前記サイドメンバに固定される電気自動車のバッテリ搭載構造において、前記バッテリクロスメンバは、下方向に開口する断面コの字状のバッテリクロスメンバアッパと前記バッテリクロスメンバアッパの下面に固定された平板状のバッテリクロスメンバロアとからなり、前記バッテリクロスメンバアッパは、前記サイドメンバに取り付けられるとともに上面が略水平に形成される取付部と、前記取付部より高さが低く断面積の小さい変形部と、前記取付部と前記変形部とを接続するスロープとが連続して形成され、車体の側方からの衝突時に前記バッテリクロスメンバアッパに荷重が加わると、前記バッテリクロスメンバアッパは、前記変形部で車体の内側方向に変形し、当該変形に伴い、前記バッテリクロスメンバロアが上方に折れ曲がるように変形することを特徴とする。

また、請求項２の電気自動車のバッテリ搭載構造では、請求項１において、前記バッテリパックは、前記バッテリクロスメンバロアに載置されることを特徴とする。

また、請求項３の電気自動車のバッテリ搭載構造では、請求項２において、前記バッテリパックを載置すると共に前記バッテリクロスメンバロアに載置されるバッテリトレーを有し、前記バッテリクロスメンバアッパは、前記バッテリトレーに接続されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、バッテリクロスメンバアッパは、サイドメンバに取り付けられるとともに上面が略水平に形成される取付部と、取付部より高さが低く断面積の小さい変形部と、取付部と変形部とを接続するスロープとが連続して形成されており、車体の側方からの衝突時にバッテリクロスメンバに荷重が入力されると断面積を小さくして強度を低下させた変形部が車体の内側方向に変形し、この変形に伴い、バッテリクロスメンバロアを上方に折れ曲がるように変形させることができるので、バッテリクロスメンバの移動によるバッテリパックとバッテリクロスメンバアッパとの接触を少なくすることができ、バッテリクロスメンバでバッテリパックが損傷することを軽減することができる。

また、請求項２の発明によれば、バッテリパックをバッテリクロスメンバロアに載置することで、車体の側方からの衝突時の入力をバッテリパック底面へと分散してバッテリパックへの入力を低減することができる上、バッテリクロスメンバロア端部がバッテリパックに取り付けられる構成と比較して変形部の折れ曲がり変形をより促すことができる。

また、請求項３の発明によれば、バッテリパックがバッテリトレーに載置されると共にバッテリクロスメンバアッパがバッテリトレーに固定されるので、衝突時の入力をバッテリトレーへと分散して、バッテリパックへの入力を低減することができる。

本発明の参考例に係る電気自動車のバッテリ搭載構造が適用された車両の車体中央の下面視図である。 図１の矢視Ａ−Ａ線での断面図である。 図２のＢ部の拡大図である。 図３のＣ−Ｃ線での断面図である。 車両側突時の図２のＢ部の拡大図である。 本発明の第１実施例に係る電気自動車のバッテリ搭載構造が適用された車両の車体中央の下面視図である。 図６の矢視Ａ’−Ａ’線での断面図である。 図７のＢ’部の拡大図である。 車両側突時の図７のＢ’部の拡大図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
本実施形態の車両は、当該車両の走行装置として、バッテリパックより電力が供給されインバータにより制御される走行用モータを備える電気自動車である。
まずは、本発明の参考例における電気自動車のバッテリ搭載構造を説明する。
［参考例］
図１は、本発明の参考例に係る電気自動車のバッテリ搭載構造が適用された車両の車体中央の下面視図を示している。また、図２は、図１の矢視Ａ−Ａ線での断面図を示している。そして、図３は、図２のＢ部の拡大図を示しており、図４は、図３のＣ−Ｃ線での断面図を示している。なお、図中矢印「上」は車体上方向、矢印「前」は車体前方向、矢印「横」は車体幅方向をそれぞれ示している。

図１から図４に示すように、参考例の車体１は、当該車体１の左右両側を前後方向に延伸する一対のサイドメンバ３と、バッテリクロスメンバアッパ４を介して一対のサイドメンバ３に接続されるフロントバッテリクロスメンバロア５及びリヤバッテリクロスメンバロア６とで構成されている。そして、バッテリパック２は、車体中央のフロア１１の下部に位置する一対のサイドメンバ３の間にバッテリパック２の位置決めを行うバッテリトレー７を介してフロントバッテリクロスメンバロア５及びリヤバッテリクロスメンバロア６上に配設されている。

バッテリパック２は、ケース２ａとカバー２ｂとの中に複数のバッテリセル２ｃを収めて構成されている。
一対のサイドメンバ３は、上方が開口した断面ハット型の棒状に形成されている。
バッテリクロスメンバアッパ４は、下方が開口した断面コの字型の棒状に形成されている。

フロントバッテリクロスメンバロア５は、金属の薄板によって略井の字状に形成されている。フロントバッテリクロスメンバロア５の車体幅方向へのそれぞれの突出部には、サイドメンバ３と接続される取付部５ａが形成されている。この取付部５ａには、ボルトが挿入される挿入穴５ｂが形成されている。更にフロントバッテリクロスメンバロア５には、バッテリパック２をボルトで固定するための複数のボルトの挿入穴５ｃが形成されている。

リヤバッテリクロスメンバロア６は、金属の薄板により略井の字状に形成されており、車体後方側の一対の突出部が切り落とされた形状となっている。そして、フロントバッテリクロスメンバロア５の車体後方側の突出部とリヤバッテリクロスメンバロア６の車体前方側の突出部とが接続されており、フロントバッテリクロスメンバロア５とリヤバッテリクロスメンバロア６とが一体となってバッテリパック２の下面を支持する構成となっている。リヤバッテリクロスメンバロア６の車体幅方向へのそれぞれ突出部には、サイドメンバ３と接続される取付部６ａが形成されている。この取付部６ａには、ボルトが挿入される挿入穴６ｂが形成されている。更にリヤバッテリクロスメンバロア６には、バッテリパック２をボルトで固定するための複数のボルトの挿入穴６ｃが形成されている。

バッテリトレー７は、図３に示すように断面方向視で略Ｚ字状に形成され、下面視でバッテリパック２のケース２ａの形状に沿った金属の薄板で形成されている。また、バッテリトレー７には、バッテリクロスメンバアッパ４の端部が当接する剛性が比較的低い変形部７ａが形成されている。
更に、バッテリクロスメンバアッパ４が、対応するフロントバッテリクロスメンバロア５の取付部５及びリヤバッテリクロスメンバロア６の取付部６ａの上面に溶接されるとともに、バッテリクロスメンバアッパ４の端面とバッテリトレー７の変形部７ａとが溶接されて固定されている。

そして、フロントバッテリクロスメンバロア５及びリヤバッテリクロスメンバロア６は、バッテリクロスメンバアッパ４を介して一対のサイドメンバ３に図示しないボルトで固定される。
また、バッテリトレー７上にバッテリパック２が載置され、図示しないボルトで固定される。

特に、本実施形態では、上記のようにバッテリトレー７が変形部７ａにおいて車体外方向へ膨らむように形成されているので、ケース２ａの側壁とバッテリトレー７の変形部７ａとの間に空間が設けられる。そして、バッテリトレー７には、バッテリパック２とバッテリクロスメンバアッパ４との間に、剛性が比較的低い変形部７ｂが形成されている。
以下、このように構成された本発明の参考例に係る電気自動車のバッテリ搭載構造の作用及び効果について説明する。

図５は、車両の側方からの衝突後の図２のＢ部の拡大図を示しており、図中太矢印は、車両衝突時の荷重入力方向を示している。なお、図中矢印「上」は車体上方向を、矢印「横」は車体幅方向をそれぞれ示す。
図５に示すように、車体１の側方からの衝突時にサイドメンバ３或いはバッテリクロスメンバアッパ４に荷重が加わると、バッテリクロスメンバアッパ４からフロントバッテリクロスメンバロア５或いはリヤバッテリクロスメンバロア６及びバッテリトレー７に荷重が伝達される。本実施形態では、バッテリクロスメンバアッパ４がケース２ａの側壁に直接固定されておらず、バッテリパック２とバッテリクロスメンバアッパ４との間に空間を有しており、バッテリトレー７の変形部７ａの剛性が比較的低いので、側方からの衝突時にはバッテリトレー７の変形部７ａが車体１の内側方向の空間７ｂへ変形して、衝突時の荷重を吸収する。

このように、車体１の側方からの衝突時には、変形部７ａが変形するようにしており、バッテリクロスメンバアッパ４とバッテリパック２との間に空間７ｂが設けられているので、バッテリトレー７の変形部７ａが変形することで、バッテリクロスメンバアッパ４が変形して荷重を直接バッテリパック２に入力させないため、例えば、バッテリクロスメンバアッパ４が車体１の内側方向に移動しても、バッテリパック２との接触を少なくすることができ、バッテリパック２の損傷を軽減することができる。
［第１実施例］
以下、本発明の第１実施例における電気自動車のバッテリ搭載構造を説明する。

第１実施例では、参考例に対して、バッテリクロスメンバアッパ４’とバッテリトレー７’の形状が異なる。以下に参考例からの変更点について説明する。
図６は、本発明の第１実施例に係る電気自動車のバッテリ搭載構造が適用された車体の車体中央の下面視図を示している。また、図７は、図６の矢視Ａ’−Ａ’線での断面図を示している。そして、図８は、図７のＢ’部の拡大図を示している。なお、図中矢印「上」は車体上方向、矢印「前」は車体前方向、矢印「横」は車体幅方向をそれぞれ示している。

図６から図８に示すように、バッテリクロスメンバアッパ４’は、下方が開口した断面コの字型の棒状に形成されている。また、バッテリクロスメンバアッパ４’のサイドメンバ２への取付時の車体外側方向上側に取付部４ａ’が形成されている。更にサイドメンバ２への取付時の車体内側方向に取付部４ａ’より高さが低く断面積の小さい変形部４ｂ’が形成されている。そして、取付部４ａ’と変形部４ｂ’は、バッテリクロスメンバアッパ４’の中央でスロープ４ｃ’にて接続されている。

バッテリトレー７’は、断面方向視で略Ｚ字状に形成され、下面視でバッテリパック２のケース２ａの形状に沿った金属の薄板で形成されている。また、バッテリトレー７’には、バッテリクロスメンバアッパ４’の端部が当接する接続部７ａ’が形成されている。
更に、バッテリクロスメンバアッパ４が、対応するフロントバッテリクロスメンバロア５の取付部５及びリヤバッテリクロスメンバロア６の取付部６ａの上面に溶接されるとともに、バッテリクロスメンバアッパ４’の端面とバッテリトレー７’の接続部７ａ’とが溶接されて固定されている。

そして、フロントバッテリクロスメンバロア５及びリヤバッテリクロスメンバロア６は、バッテリクロスメンバアッパ４’を介して一対のサイドメンバ３に図示しないボルトで固定される。
また、フロントバッテリクロスメンバロア５及びリヤバッテリクロスメンバロア６上にバッテリトレー７’が載置されるとともに、バッテリトレー７’上にバッテリパック２が載置され、図示しないボルトで固定される。

以下、このように構成された本発明の第１実施例に係る電気自動車のバッテリ搭載構造の作用及び効果について説明する。
図９は、車両の側方からの衝突後の図７のＢ’部の拡大図を示しており、図中太矢印は、車両衝突時の荷重入力方向を示している。なお、図中矢印「上」は車体上方向を、矢印「横」は車体幅方向をそれぞれ示す。

図９に示すように、車体１’の側方からの衝突時にサイドメンバ３或いはバッテリクロスメンバアッパ４’に荷重が加わると、バッテリクロスメンバアッパ４’は、バッテリクロスメンバアッパ４’の変形部４ｂ’の断面積が取付部４ａ’の断面積よりも小さいために、断面積の小さい変形部４ｂ’で車体１’の内側方向に変形し、衝突時の荷重を吸収する。

従って、車体１’の側方からの衝突時に変形部４ｂ’で変形をするようにしているので、バッテリクロスメンバアッパ４’を変形させて荷重を直接バッテリパック２へ入力させないため、例えば、バッテリクロスメンバアッパ４’が車体の内側方向に変形しても、バッテリパック２との接触を少なくすることができ、バッテリパックの損傷を軽減することができる。

以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の実施形態は上記実施形態に限定されるものではない。
上記参考例では、バッテリクロスメンバアッパ４とバッテリパック２との間に空間を形成して変形部とし、また第１実施例では、バッテリクロスメンバアッパ４’の断面積を減少させて変形部として、それぞれ変形部にて変形をするようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、他部位に対して変形部の断面形状を断面強度が低下するような形状とし、変形部で変形するようにしても問題なく、本実施形態と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。

１，１’ 車体
２ バッテリパック
３ サイドメンバ
４，４’ バッテリクロスメンバアッパ
５ フロントバッテリクロスメンバロア
６ リヤバッテリクロスメンバロア
７，７’ バッテリトレー

Claims (3)

1. 車体の両側部に前後方向に延在する一対のサイドメンバの間にバッテリパックが配設され、前記バッテリパックは、車体横方向に延在する複数のバッテリクロスメンバを介して前記サイドメンバに固定される電気自動車のバッテリ搭載構造において、
   前記バッテリクロスメンバは、下方向に開口する断面コの字状のバッテリクロスメンバアッパと前記バッテリクロスメンバアッパの下面に固定された平板状のバッテリクロスメンバロアとからなり、
   前記バッテリクロスメンバアッパは、前記サイドメンバに取り付けられるとともに上面が略水平に形成される取付部と、前記取付部より高さが低く断面積の小さい変形部と、前記取付部と前記変形部とを接続するスロープとが連続して形成され、車体の側方からの衝突時に前記バッテリクロスメンバアッパに荷重が加わると、前記バッテリクロスメンバアッパは、前記変形部で車体の内側方向に変形し、当該変形に伴い、前記バッテリクロスメンバロアが上方に折れ曲がるように変形することを特徴とする電気自動車のバッテリ搭載構造。
2. 前記バッテリパックは、前記バッテリクロスメンバロアに載置されることを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車のバッテリ搭載構造。
3. 前記バッテリパックを載置すると共に前記バッテリクロスメンバロアに載置されるバッテリトレーを有し、
   前記バッテリクロスメンバアッパは、前記バッテリトレーに接続されることを特徴とする、請求項２に記載の電気自動車のバッテリ搭載構造。

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