JP5760992B2 - 車両のバッテリ搭載構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のバッテリ搭載構造に関する。

ＨＶ車両において、後席のシート下に走行用のモータに電力を供給するバッテリを配置した構成のものがある（例えば、特許文献１参照）。
バッテリにはワイヤハーネスが接続されており、ワイヤハーネスは、バッテリの車両幅方向の側方で、フロアパネルのサイドメンバ近傍に形成された貫通穴を介してフロアパネル下方に出され、フロアパネルの下面に沿って車両前方側の側方に配置されたインバータへ向けて最短距離で配設されている。
貫通穴は剛性の高いサイドメンバ近傍に形成されているため、例えば、後突時においても貫通穴は変形し難く、ワイヤハーネスの損傷は抑制される。

バッテリの車両幅方向の側部にブロアモータ等の車載部品を配置した場合、車載部品のサイズによっては車載部品が貫通穴と干渉する場合がある。
このため、貫通穴の位置を車両前後方向の後方向側に変位させ、バッテリの車両前後方向の後方側に配置されるクロスメンバと貫通穴とが干渉しないようにクロスメンバを車両前後方向の後方側に屈曲させる必要がある。

特開２０１１―００５８８９号公報。

クロスメンバは、剛性を高めるために、長手方向の直角断面がハット形状等に形成されているため、上面視で一部分を屈曲させた形状とすることが成形上難しい。

本発明は上記事実を考慮し、ワイヤハーネスの損傷を抑制すると共にワイヤハーネスを短くしつつ、車体を形成し易い車両のバッテリ搭載構造の提供を目的とする。

請求項１に記載の車両のバッテリ搭載構造は、シートの下方に配置されるバッテリと、
前記バッテリが搭載されるフロアパネルと、前記フロアパネルに搭載され、前記バッテリの車両幅方向の側方に配置される車載部品と、前記フロアパネルに形成され、前記バッテリの車両幅方向の側方かつ前記車載部品の車両後方向側に配置され、前記バッテリと車両前部に配置される電気部品とを接続するワイヤハーネスが挿通する貫通孔と、前記フロアパネルの車両幅方向中央部分に接合され車両幅方向に沿って延びるクロスメンバセンター部材と、前記フロアパネルにおける前記貫通孔よりも車両後方向側に配置されると共に一端が車両前後方向に沿って延びるリアサイドメンバに接合されかつ他端が前記クロスメンバセンター部材の長手方向端部に接合されたクロスメンバサイド部材と、を含んで構成されるクロスメンバと、を有する。

請求項１に記載の車両のバッテリ搭載構造では、フロアパネルにバッテリが搭載されており、バッテリと車両前部に配置される電気部品とを接続するワイヤハーネスが、フロアパネルに形成された貫通孔を挿通している。

貫通孔は、車載部品とクロスメンバサイド部材との間に位置する共にバッテリのリアサイドメンバ側に位置しているので、クロスメンバよりも車両後方向側に形成した孔を挿通する場合に比較してワイヤハーネスを短くできる。

また、貫通孔は、バッテリの車両幅方向の側方、即ち、車両の中でも剛性の高い部材とされているリアサイドメンバの近傍に配置され、貫通孔の車両後方向側にはクロスメンバサイド部材が配置されるので、衝突時の貫通孔の変形が抑えられる。このため、ワイヤハーネスの貫通孔を挿通する部分の損傷が抑えられる。

さらに、バッテリの車両幅方向側に配置される車載部品のサイズが大きく、レイアウトの関係で車載部品の位置を車両前後方向の前方向側に移動出来ない場合には、車載部品で塞がれないように貫通孔を車両後方側へ移動する必要が生じる。
貫通孔を車両後方側へ移動すると貫通孔がクロスメンバに干渉するため、貫通孔を塞がないようにクロスメンバを曲げる等の必要が生じる。クロスメンバは剛性が高いため、曲がったクロスメンバは直線状のクロスメンバに比較して製造し難い面がある。

請求項１に記載の車両のバッテリ搭載構造では、クロスメンバをクロスメンバセンター部材と、クロスメンバセンター部材の両側に位置するクロスメンバサイド部材との２種類の部材から構成したので、貫通孔と干渉しないようにクロスメンバセンター部材に対してクロスメンバサイド部材の向きを変えて接合することができ、貫通孔を塞がないように貫通孔を容易に避けることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両のバッテリ搭載構造において、前記クロスメンバサイド部材は、少なくとも一部分が前記クロスメンバセンター部材よりも車両後方向側に位置している。

請求項２に記載の車両のバッテリ搭載構造では、クロスメンバサイド部材の少なくとも一部分がクロスメンバセンター部材よりも車両後方向側に位置しており、これにより、貫通孔が車載部品及びクロスメンバと干渉しない構成となり、貫通孔にワイヤハーネスを挿通することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の車両のバッテリ搭載構造において、前記クロスメンバサイド部材の車両前方向側の縁部には、前記貫通孔と対向する部分に上面視で凹状とされたえぐり部が形成されている。

請求項３に記載の車両のバッテリ搭載構造では、クロスメンバサイド部材の車両前後方向の前方側の縁部が、貫通孔と対向する部分に上面視で凹状とされたえぐり部が形成されているため、貫通孔とクロスメンバサイド部材とを干渉させないようにしつつ、貫通孔をより車両後方向側へ配置することができる。
これにより、車載部品のサイズが大きい場合であっても、ワイヤハーネスを貫通孔に挿通することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の車両のバッテリ搭載構造において、前記フロアパネルには、車両の室内の床面を形成し車両前後方向の前方向側に向けて水平に拡がって延びて前記バッテリが搭載される前方部と、前記前方部の車両前後方向の後方向側の端部から上方に向けて延びて前記バッテリの後方向側に配置される縦壁部と、前記縦壁部の上端から車両前後方向の後方向側に延びる後方部とからなる段差部が形成され、前記クロスメンバセンター部材は、前記縦壁部に接合されると共に前記クロスメンバサイド部材に接合されるセンターメンバ部材アッパと、前記前方部の下面に接合されると共に前記クロスメンバサイド部材に接合されるセンターメンバ部材ロアとを有する。

請求項４に記載の車両のバッテリ搭載構造では、バッテリがフロアパネルの前方部に搭載されており、前方部の下面に接合されたセンターメンバ部材ロアが前方部を補強し、かつバッテリの荷重を支持する。
バッテリの後方向側に配置されるフロアパネルの縦壁部に接合されたセンターメンバ部材アッパは、後突時の衝撃を緩和し、バッテリを保護することができる。

以上説明したように本発明のバッテリ搭載構造によれば、ワイヤハーネスの損傷を抑制すると共にワイヤハーネスを短くしつつ、車体を形成し易い車両を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る車両のバッテリ搭載構造を示す車両を幅方向中央部で縦に切断した縦断面図（図２のＡ−Ａ線断面図）である。 本発明の一実施形態に係る車両のバッテリ搭載構造を示す上面図である。 図２に示す車両のバッテリ搭載構造のＢ−Ｂ線断面図である。 グロメット及びカバー周辺の縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る車両のバッテリ搭載構造を示すフロアパネルの図示を省略した上面図である。 図５に示す車両のバッテリ搭載構造のＣ−Ｃ線断面図である。

図１〜６にしたがって、本発明の一実施形態に係る車両のバッテリ搭載構造１０を説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示している。
本実施形態の車両は、エンジン及び電気モータを動力源とするハイブリット型のものであり、車両前部のエンジンコンパートメント内に、エンジン、電気モータ及びこの電気モータに接続されるインバータ（いずれも図示せず）等が搭載されている。なお、本実施形態では、インバータがエンジンコンパートメントの車両左側に搭載されている。

図１に示すように、車両１２の車室内部にはリアシート１４が備られている。リアシート１４は、乗客１５の臀部１５Ａを支持するシートクッション１４Ａと、乗客１５の背中１５Ｂを支持するシートバック１４Ｂとを備えている。

リアシート１４の下方にはセンタフロアパネル１６が設けられている。
センタフロアパネル１６は、車両１２の室内の床面を形成し車両前後方向の前方向側に向けて略水平に拡がって延びる前方部１６Ａと、前方部１６Ａの車両前後方向の後方向側の端部から上方に向けて延びる縦壁部１６Ｂと、縦壁部１６Ｂの上端から車両前後方向の後方向側に延びる後方部１６Ｃとを有し、これら前方部１６Ａ、縦壁部１６Ｂ、及び後方部１６Ｃで段差部が形成されている。

センタフロアパネル１６の車両前方向側には、車両前方向側に向けて略水平に拡がって延びるフロントフロアパネル１８が配置されている。フロントフロアパネル１８には、フロアカーペット２８が敷かれている。
一方、センタフロアパネル１６の車両後方向側には、車両後方向側に向けて延びるリアフロアパネル２０が配置されている。

図２に示すように、車両１２の両側部には、車両前後方向に延びるロッカ２２が配置されており、このロッカ２２にフロントフロアパネル１８の車両幅方向の側部が接合されている。
ロッカ２２の車両前後方向の後方向側には、車両前後方向に延びるリアフロアサイドメンバ２４が配置されており、このリアフロアサイドメンバ２４にセンタフロアパネル１６の車両幅方向の側部、及びリアフロアパネル２０の車両幅方向の側部が接合されている。
なお、リアフロアサイドメンバ２４の車両幅方向の外方向側には、リアホイルハウス２６が設けられている。

図１、及び図２に示すように、リアフロアパネル２０の車両前方側の下面には、車両幅方向に沿って延びるリアフロアクロスメンバ３２が接合されている。リアフロアクロスメンバ３２の長手方向両端は、リアフロアサイドメンバ２４に接合されている。なお、リアフロアパネル２０には、スペアタイヤ３０が搭載される。

センタフロアパネル１６の前方部１６Ａには、車両前方向側の端部上に、足元カバー３４が立設されている。
リアシート１４のシートクッション１４Ａ、センタフロアパネル１６の前方部１６Ａ、センタフロアパネル１６の縦壁部１６Ｂ、及び足元カバー３３で収納空間ＳＰが形成されている。この収納空間ＳＰに高圧バッテリ３４、ブロアモータ３６、及び補機バッテリ３８が設置されている。

センタフロアパネル１６の前方部１６Ａの車両幅方向中央部分に車両幅方向に長い高圧バッテリ３４が搭載されており、高圧バッテリ３４の車両左方向側にブロアモータ３６が搭載され、高圧バッテリ３４の車両右方向側に補機バッテリ３８が搭載されている。なお、高圧バッテリ３４、ブロアモータ３６及び補機バッテリ３８は、可能な限り足元カバー３３に接近させて配置されている。

図２、及び図３に示すように、高圧バッテリ３４は、細長い略直方体形状の筐体を有し、この筐体の中に、電気モータ（図示せず）の駆動電力を蓄積する複数の二次電池を収納している。この高圧バッテリ３４の車両幅方向の左方向側の側部から二次電池に接続されたワイヤハーネス４０が延設されている。

ワイヤハーネス４０は、エンジンコンパートメント（図示せず）に設けられた本発明の電気部品としてのインバータ（図示せず）に接続されている。高圧バッテリ３４は、インバータを経由して、電気モータや車両に搭載された各種のアクセサリ（図示せず）に電力を供給する。また、高圧バッテリ３４には、モータの駆動により発生した電力が、インバータを介して蓄電される。

補機バッテリ３８は、高圧バッテリ３４による車両１２の各部への電力供給を補助する。補機バッテリ３８の電力は、車両の走行には用いられず、低電圧（例えば１２Ｖ）で動作する不図示のＥＣＵ（エレクトロニックコントロールユニット）或いはブロアモータ３６等の補機類への電圧供給、または高圧バッテリ３４が未充電である場合等の車両の各部の駆動に用いられる。

また、ブロアモータ３６は、車両１２に搭載されるヒーターやエアコン（いずれも図示せず）の送風源となる他、高圧バッテリ３４に冷却風を当てて高圧バッテリ３４の冷却を行う。

センタフロアパネル１６の前方部１６Ａには、ブロアモータ３６の車両後方側に、ワイヤハーネス４０を挿通させるための貫通孔４２が形成されている。

図４に示すように、貫通孔４２には防水用のグロメット４４が取り付けられており、ワイヤハーネス４０はこのグロメット４４を貫通している。このグロメット４４は、ゴム等の絶縁性を有する弾性体で形成されており、内部に金属のフランジ４４Ａが埋設されている。フランジ４４Ａには図示しない孔が形成されており、このフランジ４４Ａの孔、及びセンタフロアパネル１６の前方部１６Ａに形成した孔を通したボルトにナットを螺合させることで、グロメット４４を前方部１６Ａに固定している。

図２〜図４に示すように、グロメット４４（図３では図示省略）を貫通したワイヤハーネス４０は、センタフロアパネル１６及びフロントフロアパネル１８の下面を車両左側のロッカ２２に沿うように配置され、コンパートメントの車両左側に配置されたインバータ（図示せず）に接続されている。
図４に示すように、センタフロアパネル１６及びフロントフロアパネル１８の下面には、ワイヤハーネス４０を保護するカバー４６が螺子止めされている。

以下に本発明の実施形態に係るセンターフロアクロスメンバ４８について説明する。
図２、及び図５に示すように、センタフロアパネル１６の下側には、車両幅方向に延びるセンターフロアクロスメンバ４８が配置されている。
本実施形態のセンターフロアクロスメンバ４８は、車両幅方向中央に配置されるセンターメンバ部材ロア５０、センターメンバ部材アッパ５２、センターメンバ部材レフト５４Ｌ、センターメンバ部材ライト５４Ｒの４つのクロスメンバ部材から構成されている。

図１に示すように、センターメンバ部材ロア５０は、長手方向直角断面形状がハット形状とされ、フランジ部５０Ａがセンタフロアパネル１６の前方部１６Ａの車両後方端側下面にスポット溶接にて接合されている。
このセンターメンバ部材ロア５０は、センタフロアパネル１６の前方部１６Ａを介して高圧バッテリ３４、ブロアモータ３６、及び補機バッテリ３８を支持している。

センターメンバ部材アッパ５２は、長手方向直角断面形状がクランク形状とされ、一方のフランジ部５２Ａがセンタフロアパネル１６の縦壁部１６Ｂに形成された段部１６Ｂａにスポット溶接にて接合され、他方のフランジ部５２Ｂがセンタフロアパネル１６の後方部１６Ｃにスポット溶接にて接合されている。

図３に示すように、センターメンバ部材レフト５４Ｌは、長手方向直角断面形状が概略でＬ字形状を呈している。
図３、及び図５に示すように、センターメンバ部材レフト５４Ｌは、車両前方向側のフランジ５４ＬＦがセンタフロアパネル１６の前方部１６Ａ及びセンターメンバ部材ロア５０のフランジ部５０Ａにスポット溶接にて接合され、車両後方向側のフランジ５４ＬＲがセンタフロアパネル１６の後方部１６Ｃ及びセンターメンバ部材アッパ５２のフランジ部５２Ａにスポット溶接にて接合されている。
図５、及び図６に示すように、センターメンバ部材レフト５４Ｌの車両幅方向外方向側のフランジ部５４ＬＳは、リアフロアサイドメンバ２４にスポット溶接にて接合されている。

図２、及び図３に示すように、高圧バッテリ３４の車両幅方向の左側部から延設されたワイヤハーネス４０は、ブロアモータ３６、センタフロアパネル１６の縦壁部１６Ｂ、高圧バッテリ３４、及び車両左側のロッカ２２で囲まれる空間ＳＰに配置されており、このワイヤハーネス４０が挿通する貫通孔４２は、ブロアモータ３６で塞がれないようにセンタフロアパネル１６のブロアモータ３６の車両後方向側に形成されている。

そして、この貫通孔４２を塞がないように、センターメンバ部材レフト５４Ｌは車両上面視で斜めに配置されてセンターメンバ部材ロア５０に対して車両後方向側へ位置し、さらに、図２、及び図５の上面図に示すように、センターメンバ部材レフト５４Ｌには、センタフロアパネル１６の貫通孔４２と対向する部分に湾曲したえぐり部５６が形成されている。
なお、センターメンバ部材ライト５４Ｒは、センターメンバ部材レフト５４Ｌと略対称形状であり、えぐり部５６に相当するものは形成されていない。

図１、及び図２に示すように、センタフロアパネル１６の後方部１６Ｃの下側には、エンジンの駆動に用いる液体燃料を貯留する燃料タンク５８が配置されている。燃料タンク５８は、例えば、リアフロアサイドメンバ２４に固定される。この燃料タンク５８は、センターメンバ部材レフト５４Ｌ、センターメンバ部材アッパ５２、及びセンターメンバ部材ライト５４Ｒに対して車両後方向側に位置しており、これらとの干渉を避ける形状に形成されている。

なお、センタフロアパネル１６の後方部１６Ｃには、燃料タンク５８からのワイヤハーネス（図示せず）を挿通する開口６０が形成されている。

（作用）
燃料タンク５８はエンジンに供給される揮発性の高い液体燃料（ガソリン、アルコールなど）を収納するために気密性を有していればよく、この燃料タンク５８の形状自体は、比較的自由に形成することが可能である。これに対し、高圧バッテリ３４及び補機バッテリ３８については形状の設計の自由度が乏しい。

より詳細には、高圧バッテリ３４及び補機バッテリ３８は、内部に複数の電池セルや電池モジュールを収納しており、これらの複数の電池セルや電池モジュールの形状及び接続位置などにより外形が決まってしまう。このため、高圧バッテリ３４及び補機バッテリ３８については、形状の設計の自由度が乏しい。また、ブロアモータ３６においても、サイズ及び形状が予め決まっているものが使用される。

本実施形態では、衝突等により車両に加えられた衝撃によって損傷することを防ぐために高圧バッテリ３４は車両の中央に配置され、ブロアモータ３６及び補機バッテリ３８は高圧バッテリ３４の車両幅方向の側方側に配置されている。

本実施形態では、部品配置の設計の自由度が乏しい車両１２の内部構造において、通常は用いられないリアシート１４の下方の車両幅方向に沿って細長い収納空間ＳＰ内に、ブロアモータ３６、高圧バッテリ３４、及び補機バッテリ３８を横並びに配置することで、これらブロアモータ３６、高圧バッテリ３４、及び補機バッテリ３８は収納空間ＳＰ内に効率的に収納されている。

本実施形態では、高圧バッテリ３４の車両左方向側の側部から延設されたワイヤハーネス４０が、ブロアモータ３６の車両後方側に形成された貫通孔４２に取り付けらえたグロメット４４を挿通し、センタフロアパネル１６の下面に沿って車両前部のエンジンコンパートメント内左側に配置されたインバータに接続されている。このため、燃料タンク用ワイヤハーネス（図示せず）を挿通させる開口６０を介してインバータに接続する場合に比較してワイヤハーネス４０を短くでき、車両１２の重量及び製造コストを低減することができる。

ワイヤハーネス４０を挿通させる貫通孔４２は、衝突時に変形してワイヤハーネス４０を損傷させないことが好ましい。本実施形態の貫通孔４２は、フロントフロアパネル１８の車両１２の中でも剛性が高くて衝突時に変形の少ないロッカ２２、リアフロアサイドメンバ２４、及びセンターフロアクロスメンバ４８で囲まれる部分に形成されているので、衝突の際に変形し難くなっている。さらに、ワイヤハーネス４０は弾性体で形成されたグロメット４４に保護されて貫通孔４２を貫通しているため、さらに損傷が抑えられている。

センタクロスメンバ４８は剛性を高めるために断面形状が複雑になっているため、このセンタクロスメンバ４８を１枚の鋼板では成形し、しかも上面視で曲がった形状とすることは難しい。
本実施形態では、センタクロスメンバ４８を幅方向中央側に配置されるセンターメンバ部材ロア５０及びセンターメンバ部材アッパ５２と、幅方向両側に配置されるセンターメンバ部材ライト５４Ｒ及びセンターメンバ部材レフト５４Ｌとから構成したので、貫通孔４２と干渉しないようにするため、センタクロスメンバ４８を全体的に見て曲がった形状とすることが容易にできる。

なお、センタフロアパネル１６の前方部１６Ａの下面に接合されたセンターメンバ部材ロア５０が前方部１６Ａを補強し、かつ前方部１６Ａに搭載された高圧バッテリ３４、補機バッテリ３８、及びブロアモータ３６の荷重を支持する。
また、高圧バッテリ３４、補機バッテリ３８、及びブロアモータ３６の後方に配置される縦壁部１６Ｂに接合されたセンターメンバ部材アッパ５２は、後突時の衝撃を緩和し、これら高圧バッテリ３４、補機バッテリ３８、及びブロアモータ３６を保護することができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０ 車両のバッテリ搭載構造
１２ 車両
１４ リアシート（シート）
１６ センタフロアパネル（フロアパネル）
２４ リアフロアサイドメンバ（サイドメンバ）
３４ 高圧バッテリ（バッテリ）
３６ ブロアモータ（車載部品）
４０ ワイヤハーネス
４２ 貫通孔
４８ センターフロアクロスメンバ（クロスメンバ）
５０ センターメンバ部材ロア（クロスメンバセンター部材）
５４Ｒ センターメンバ部材ライト（クロスメンバサイド部材）
５４Ｌ センターメンバ部材レフト（クロスメンバサイド部材）
５６ えぐり部
５８ 燃料タンク

Claims (4)

1. シートの下方に配置されるバッテリと、
   前記バッテリが搭載されるフロアパネルと、
   前記フロアパネルに搭載され、前記バッテリの車両幅方向の側方に配置される車載部品と、
   前記フロアパネルに形成され、前記バッテリの車両幅方向の側方かつ前記車載部品の車両後方向側に配置され、前記バッテリと車両前部に配置される電気部品とを接続するワイヤハーネスが挿通する貫通孔と、
   前記フロアパネルの車両幅方向中央部分に接合され車両幅方向に沿って延びるクロスメンバセンター部材と、前記フロアパネルにおける前記貫通孔よりも車両後方向側に配置されると共に一端が車両前後方向に沿って延びるリアサイドメンバに接合されかつ他端が前記クロスメンバセンター部材の長手方向端部に接合されたクロスメンバサイド部材と、を含んで構成されるクロスメンバと、
   を有する車両のバッテリ搭載構造。
2. 前記クロスメンバサイド部材は、少なくとも一部分が前記クロスメンバセンター部材よりも車両後方向側に位置している、請求項１に記載の車両のバッテリ搭載構造。
3. 前記クロスメンバサイド部材の車両前方向側の縁部には、前記貫通孔と対向する部分に上面視で凹状とされたえぐり部が形成されている、請求項１または請求項２に記載の車両のバッテリ搭載構造。
4. 前記フロアパネルには、車両の室内の床面を形成し車両前後方向の前方向側に向けて水平に拡がって延びて前記バッテリが搭載される前方部と、前記前方部の車両前後方向の後方向側の端部から上方に向けて延びて前記バッテリの後方向側に配置される縦壁部と、前記縦壁部の上端から車両前後方向の後方向側に延びる後方部とからなる段差部が形成され、
   前記クロスメンバセンター部材は、前記縦壁部に接合されると共に前記クロスメンバサイド部材に接合されるセンターメンバ部材アッパと、前記前方部の下面に接合されると共に前記クロスメンバサイド部材に接合されるセンターメンバ部材ロアとを有する、請求項２または請求項３に記載の車両のバッテリ搭載構造。

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