JP5772347B2 - 自動車のバッテリー搭載構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車体床部の下側にバッテリーモジュールを搭載するためのバッテリー搭載構造に関する。

下記特許文献１には、車両の走行風を用いてブレーキを冷却する技術が開示されている。

特開平７−１５６６６６号公報

ところで、電気自動車やハイブリッド車等では、電池（バッテリーモジュール）が車体の床下に搭載されることがある。このようなバッテリーモジュールは、使用時の発熱により温度が上昇しすぎると性能が低下するため、走行風を用いて冷却することが好ましい。

本発明は上記事実を考慮し、バッテリー冷却性能を良好にすることができる自動車のバッテリー搭載構造を得ることを目的としている。

請求項１に記載の発明に係る自動車のバッテリー搭載構造は、車体床部の下側に配置され、バッテリーを内部に収容した外装部材を有するバッテリーモジュールと、前記外装部材の車体幅方向端部に取り付けられて車体前後方向に延在し、車体床部に固定されると共に、前後両端部が開口した筒状に形成され、前端開口部を介して筒内に導入された走行風が、車両の後輪の車体前方に配置された後端開口部から排出されるサイドフレームを有するバッテリーフレームと、を備え、前記サイドフレームの車体幅方向内方側には、前記外装部材の内部と前記サイドフレームの筒内とを連通させた連通孔が形成されており、前記外装部材は、車体幅方向端部が前記連通孔よりも車体幅方向外方側で前記サイドフレームに固定された上側部材と、車体幅方向端部が前記連通孔よりも下方側で前記サイドフレームに固定された下側部材と、を有している。

請求項１に記載の自動車のバッテリー搭載構造では、バッテリーフレームに設けられたサイドフレームが、バッテリーモジュールの車体幅方向端部に取り付けられている。このサイドフレームは、前後両端部が開口した筒状に形成されており、前端開口部を介して筒内に導入された走行風が後端開口部から排出される。この走行風によってバッテリーモジュールの熱を奪うことができるので、バッテリー冷却性能を良好にすることができる。また、サイドフレームの後端開口部は、車両の後輪の車体前方に配置されているため、サイドフレームの後端開口部から排出される走行風によって、後輪のブレーキを冷却することもできる。
しかも、この自動車のバッテリー搭載構造では、バッテリーモジュールの外装部材の内部とサイドフレームの筒内とが、サイドフレームに形成された連通孔を介して連通されている。このため、サイドフレーム内を走行風が流れることによりサイドフレーム内が負圧になると、バッテリーが発する熱により加熱された外装部材内部の空気がサイドフレーム内に流れ込み、サイドフレームの後端開口部から排出される。これにより、バッテリー冷却性能を向上させることができる。
さらに、この自動車のバッテリー搭載構造では、サイドフレームの車体幅方向内方側に連通孔が形成されている。また、バッテリーモジュールの外装部材は、上側部材の車体幅方向端部が連通孔よりも車体幅方向外方側でサイドフレームに固定されており、下側部材の車体幅方向端部が連通孔よりも下方側でサイドフレームに固定されている。これにより、外装部材の内部とサイドフレームの筒内とを簡単な構成で連通させることができる。

請求項２に記載の発明に係る自動車のバッテリー搭載構造は、請求項１に記載の自動車のバッテリー搭載構造において、前記サイドフレームは、前記バッテリーモジュールの車体幅方向両端部にそれぞれ取り付けられている。

請求項２に記載の自動車のバッテリー搭載構造では、バッテリーモジュールの車体幅方向両端部にそれぞれ取り付けられた左右一対のサイドフレームが車体前後方向に延在しているため、これらのサイドフレーム内を走行風が通過することにより、走行風を整流することができる。これにより、車両の走行性能（特に直進安定性）を良好にすることができる。

請求項３に記載の発明に係る自動車のバッテリー搭載構造は、請求項１又は請求項２に記載の自動車のバッテリー搭載構造において、前記連通孔は、前記サイドフレームの上部側に形成されている。

請求項３に記載の自動車のバッテリー搭載構造では、バッテリーモジュールの外装部材の内部とサイドフレームの筒内とを連通させた連通孔が、サイドフレームの上部側に形成されている。このため、サイドフレームの前端開口部又は後端開口部を介してサイドフレーム内に水が浸入した場合でも、当該水が連通孔を介して外装部材内部に入り込むことを抑制することができる。

請求項４に記載の発明に係る自動車のバッテリー搭載構造は、請求項３に記載の自動車のバッテリー搭載構造において、前記連通孔は、前記サイドフレームを上下方向に貫通している。

請求項４に記載の自動車のバッテリー搭載構造では、サイドフレームの上部側に形成された連通孔が、サイドフレームを上下方向に貫通している。つまり、この連通孔は、上端開口部を介して外装部材の内部に連通されると共に、下端開口部を介してサイドフレームの筒内に連通されている。これにより、サイドフレーム内に浸入した水が外装部材内部に入り込むことを効果的に抑制することができる。

以上説明したように、本発明に係る自動車のバッテリー搭載構造では、バッテリー冷却性能を良好にすることができる。

本発明の実施形態に係る自動車のバッテリー搭載構造の部分的な構成を車体前方側から見た状態で示す縦断面図である。 図１に示されるバッテリー搭載構造の構成部材であるバッテリーモジュール及びバッテリーフレームの構成を示す斜視図である。 図２に示されるバッテリーフレームを拡大して示す斜視図である。 図１に示されるバッテリー搭載構造の部分的な構成を車体上方から見た状態で示す平面図である。

以下、図１〜図４を用いて、本発明に係る自動車のバッテリー搭載構造の一実施形態について説明する。なお、各図中に適宜示される矢印ＦＲは車体前方を示し、矢印ＵＰは車体上方を示し、矢印ＩＮは車体幅方向内方を示している。

図１には、本実施形態に係る自動車のバッテリー搭載構造１０（以下、単に「バッテリー搭載構造１０」という）の部分的な構成が車体前方側から見た縦断面図にて示されている。この自動車は、例えば、電気自動車、ガソリンハイブリッド車、燃料電池ハイブリッド車等のようにバッテリーモジュール１２が搭載された自動車であり、本実施形態における自動車のバッテリー搭載構造１０は、このような自動車に適用される構造である。

図１に示されるように、本実施形態では、バッテリーモジュール１２が自動車の車体床部１４の下側（車体床部１４と図示しない地面との間）に配置されている。車体床部１４は、車室１６の床面を構成するフロアパネル１８と、フロアパネル１８の車体幅方向外方側で車体側部に配設されたロッカ２０とを備えている。ロッカ２０は、車体前後方向に沿って延在する閉断面構造の車体骨格部材であり、アウタパネル２２と、当該アウタパネル２２の車体幅方向内側に配置されたインナパネル２４と、両者の間に配置されたリインフォースメント２６と、によって構成されている。また、フロアパネル１８は、車体幅方向外方側の端部が、インナパネル２４の上面における車体幅方向内方側の端部にスポット溶接等により結合されている。

一方、バッテリーモジュール１２は、高さ寸法が小さい長方体状に形成されたバッテリー（例えば、リチウムイオン二次電池）２８と、当該バッテリー２８を内部に収容した外装部材（ケース）３０とを備えている。外装部材３０は、バッテリー２８の上側に配置された上側部材３２と、バッテリー２８の下側に配置された下側部材３４とによって構成されており、全体として高さ寸法が小さい箱状に形成されている。上側部材３２は、下端側が開放された箱状（皿状）に形成されており、下側部材３４は平板状に形成されている。この外装部材３０の車体幅方向両端部には、図２に示されるように、バッテリーフレーム３６を構成する左右一対のサイドフレーム３８が取り付けられている。

図１に示されるように、サイドフレーム３８は、ロッカ２０の下方における車体幅方向内方側に配置されている。このサイドフレーム３８は、図１及び図３に示されるように、上下方向に対向した上壁部３８Ａ及び下壁部３８Ｂと、車体幅方向に対向した外壁部３８Ｃ及び内壁部３８Ｄと、を備えており、前後両端部が開口した角筒状（車体前後方向から見て閉断面状）に形成されている。上壁部３８Ａの車体幅方向外方側は、前述したインナパネル２４の下面に図示しないボルト及びナットにより締結固定されている。これにより、サイドフレーム３８がロッカ２０に固定されている。

このサイドフレーム３８は、図４に示されるように、車両の前輪４０と後輪４２との間に車体前後方向に沿って真っ直ぐに延在しており、前端開口部４６が前輪４０の車体後方に配置されると共に、後端開口部４８が後輪４２の車体前方に配置されている。サイドフレーム３８の前端開口部４６と前輪４０との間、及び後端開口部４８と後輪４２との間には、それぞれ十分な幅の隙間が確保されている。このため、自動車の走行時には、走行風Ｗ（図２〜図４参照）が前端開口部４６を介してサイドフレーム３８の筒内４９（サイドフレーム３８の内側：図１参照）に導入されると共に、当該導入された走行風Ｗが後端開口部４８から車体後方側（後輪４２側）へ排出されるようになっている。

また、上壁部３８Ａの車体幅方向内方側には段部が形成されており、上壁部３８Ａは、段部よりも車体幅方向外方側が上部３８Ａ１とされ、段部よりも車体幅方向内方側が下部３８Ａ２とされている。上部３８Ａ１の上面における車体幅方向内方側の端部には、上側部材３２の車体幅方向端部に設けられたフランジ部３２Ａが固定されている。また、内壁部３８Ｄの下端側には、下側部材３４の車体幅方向端部に設けられたフランジ部３４Ａが固定されている。これにより、上側部材３２、下側部材３４、及びサイドフレーム３８によって閉断面が形成されており、当該閉断面の内側（外装部材３０の内部：以下、「バッテリー空間５０」という）にバッテリー２８が配置されている。バッテリー２８は、下側部材３４の上面に固定されており、下側部材３４及びサイドフレーム３８を介してロッカ２０に支持されている。なお、上側部材３２及び下側部材３４のサイドフレーム３８への固定方法としては、ボルト及びナットによる締結、リベットによる締結、接着等の方法を採用することができる。

また、サイドフレーム３８における上壁部３８Ａの下部３８Ａ２（すなわちサイドフレーム３８の上部側における車体幅方向内方側）には、当該下部３８Ａ２を上下方向に貫通した複数（ここでは４つ）の連通孔５２が形成されている（図１及び図３参照）。これらの連通孔５２は、車体前後方向を長手として配置された長孔であり、車体前後方向に等間隔に並んで配置されている。これらの連通孔５２は、上壁部３８Ａの上部３８Ａ１に固定された上側部材３２のフランジ部３２Ａよりも車体幅方向内方側に配置されている。また、これらの連通孔５２は、内壁部３８Ｄの下端側に固定された下側部材３４のフランジ部３４Ａよりも上方側に配置されている。つまり、これらの連通孔５２は、サイドフレーム３８におけるバッテリー空間５０と接する部位（バッテリー空間５０に面した部位）に形成されており、これらの連通孔５２を介してバッテリー空間５０とサイドフレーム３８の筒内４９とが連通されている。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

上記構成のバッテリー搭載構造１０では、バッテリーフレーム３６に設けられた左右一対のサイドフレーム３８が、バッテリーモジュール１２の車体幅方向両端部に取り付けられている。これら一対のサイドフレーム３８は、前後両端部が開口した筒状に形成されており、前端開口部４６を介して筒内４９に導入された走行風Ｗが後端開口部４８から排出される。この走行風Ｗによってバッテリーモジュール１２の熱を奪うことができるので、バッテリー冷却性能を良好にすることができる。また、一対のサイドフレーム３８は、車体前後方向に延在しているため、これらのサイドフレーム３８内を走行風Ｗが通過することにより、走行風Ｗを整流することができる。これにより、車両の走行性能（特に直進安定性）を良好にすることができる。さらに、各サイドフレーム３８の後端開口部４８は、後輪４２の車体前方に配置されているため、各サイドフレーム３８の後端開口部４８から排出される走行風Ｗによって、後輪４２のブレーキ（図示省略）を冷却することもできる。これにより、ブレーキ冷却性能を向上させることができる。

しかも、このバッテリー搭載構造１０では、バッテリーモジュール１２のバッテリー空間５０とサイドフレーム３８の筒内４９とが、サイドフレーム３８に形成された連通孔５２を介して連通されている。このため、サイドフレーム３８内を走行風Ｗが流れることによりサイドフレーム３８内が負圧になると、バッテリー２８が発する熱により加熱されたバッテリー空間５０の空気がサイドフレーム３８内に流れ込み（図３及び図４の矢印Ｈ参照）、サイドフレーム３８の後端開口部４８から排出される。これにより、バッテリー冷却性能を向上させることができる。

また、上述の連通孔５２は、サイドフレーム３８の上部側（上壁部３８Ａ）に形成されている。このため、サイドフレーム３８の前端開口部４６又は後端開口部４８を介してサイドフレーム３８内に水が浸入した場合でも、当該水が連通孔５２を介してバッテリー空間５０に入り込むことを抑制することができる。つまり、サイドフレーム３８内に浸入した水は、重力によってサイドフレーム３８の下部側（下壁部３８Ｂ側）に溜まるため、連通孔５２を介したバッテリー空間５０への水の流入を抑制することができる。

しかも、上述の連通孔５２は、図１に示されるように、サイドフレーム３８の上壁部３８Ａを上下方向に貫通しており、上端開口部を介して外装部材３０の内部に連通されると共に、下端開口部を介してサイドフレーム３８の筒内４９に連通されている。これにより、サイドフレーム３８内に浸入した水がバッテリー空間５０に入り込むことを効果的に抑制することができる。

さらに、このバッテリー搭載構造１０では、バッテリーモジュール１２の外装部材３０は、上側部材３２の車体幅方向端部に設けられたフランジ部３２Ａが連通孔５２よりも車体幅方向外方側でサイドフレーム３８の上壁部３８Ａに固定されている。また、下側部材３４の車体幅方向端部に設けられたフランジ部３４Ａが連通孔５２よりも下方側でサイドフレーム３８の内壁部３８Ｄに固定されている。これにより、外装部材３０の内部とサイドフレーム３８の筒内４９とを簡単な構成で連通させることができる。

＜実施形態の補足説明＞
上記実施形態では、サイドフレーム３８が角筒状に形成された構成にしたが、請求項１〜請求項４に係る発明はこれに限らず、サイドフレームは前後両端部が開口された筒状であればよい。

また、上記実施形態では、サイドフレーム３８に形成された４つの連通孔５２が、車体前後方向を長手として配置された長孔とされた構成にしたが、請求項１〜請求項４に係る発明はこれに限らず、連通孔の数、形状、配置は適宜変更することができる。

また、上記実施形態では、連通孔５２がサイドフレーム３８の上壁部３８Ａを上下方向に貫通した構成にしたが、請求項１〜請求項３に係る発明はこれに限らず、サイドフレームに対する連通孔の貫通方向は適宜変更することができる。

また、上記実施形態では、連通孔５２がサイドフレーム３８の上部側（上壁部３８Ａ）に形成された構成にしたが、請求項１〜請求項２に係る発明はこれに限らず、連通孔がサイドフレームの下部側に形成された構成にしてもよい。但しその場合、連通孔を介した外装部材の内部への水の浸入を防止又は抑制するための別の対策が必要になる。

また、上記実施形態では、バッテリーフレーム３６が左右一対のサイドフレーム３８によって構成された場合について説明したが、請求項１〜請求項４に係る発明はこれに限らず、バッテリーフレームの構成は適宜変更することができる。例えば、バッテリーフレームが、左右一対のサイドフレームの前端部同士をシート幅方向に連結したフロントフレームと、及び左右一対のサイドフレームの後端部同士をシート幅方向に連結したリヤフレームとを備えて平面視で枠状に形成された構成にしてもよい。

また、上記実施形態では、左右一対のサイドフレーム３８の両方が、前後両端部が開口した筒状に形成された構成にしたが、請求項１に係る発明はこれに限らず、左右一対のサイドフレームのうちの一方のみが、前後両端部が開口した筒状に形成され、他方のサイドフレームにおける前後両端部が閉塞された構成にしてもよい。この場合でも、上記一方のサイドフレームの筒内を流れる走行風によってバッテリーモジュールを冷却することができる。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。

１０ 自動車のバッテリー搭載構造
１２ バッテリーモジュール
１４ 車体床部
２８ バッテリー
３０ 外装部材
３２ 上側部材
３４ 下側部材
３６ バッテリーフレーム
３８ サイドフレーム
４２ 後輪
４６ 前端開口部
４８ 後端開口部
４９ 筒内
５０ バッテリー空間（外装部材の内部）
５２ 連通孔

Claims (4)

1. 車体床部の下側に配置され、バッテリーを内部に収容した外装部材を有するバッテリーモジュールと、
   前記外装部材の車体幅方向端部に取り付けられて車体前後方向に延在し、車体床部に固定されると共に、前後両端部が開口した筒状に形成され、前端開口部を介して筒内に導入された走行風が、車両の後輪の車体前方に配置された後端開口部から排出されるサイドフレームを有するバッテリーフレームと、
   を備え、
   前記サイドフレームの車体幅方向内方側には、前記外装部材の内部と前記サイドフレームの筒内とを連通させた連通孔が形成されており、
   前記外装部材は、車体幅方向端部が前記連通孔よりも車体幅方向外方側で前記サイドフレームに固定された上側部材と、車体幅方向端部が前記連通孔よりも下方側で前記サイドフレームに固定された下側部材と、を有する自動車のバッテリー搭載構造。
2. 前記サイドフレームは、前記バッテリーモジュールの車体幅方向両端部にそれぞれ取り付けられている請求項１に記載の自動車のバッテリー搭載構造。
3. 前記連通孔は、前記サイドフレームの上部側に形成されている請求項１又は請求項２に記載の自動車のバッテリー搭載構造。
4. 前記連通孔は、前記サイドフレームを上下方向に貫通している請求項３に記載の自動車のバッテリー搭載構造。