JP5854149B2

JP5854149B2 - 電気自動車の車体構造

Info

Publication number: JP5854149B2
Application number: JP2014534260A
Authority: JP
Inventors: 敏之上田; 洋平小川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2033-08-08
Also published as: JPWO2014038346A1; WO2014038346A1

Description

本発明は、車体の床下に搭載されたバッテリパックを電源とするモータにより走行する電気自動車の車体構造に関する。

従来、電気自動車としては、バッテリパック（＝バッテリユニット）を囲む種々の車体メンバに対し、ボルト・ナットを介してバッテリパックを吊り下げ固定するバッテリパックの搭載構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４３８６１３１号公報

電気自動車のバッテリパックは、質量が大きいため、大きな衝撃力の入力時に、バッテリパックの慣性により、バッテリパックを締結するメンバ（車体メンバ）や締結部材が変形する可能性がある。これに対し、車体メンバにバッテリを吊り下げている特許文献１に記載された従来技術においてメンバ及び締結部材の変形は、バッテリパックからのモーメント入力によって生じる。このため、メンバ及び締結部材の変形を最小化するためには、締結部材を増やしてモーメントの入力を分散させたり、あるいは、メンバや締結部材自体を強固にしたり等の十分な変形対策を施す必要があり、結果的に質量・コストが大きくかかる、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、衝撃力の入力時に、質量・コストを最小化しつつ、第２メンバ及び締結部材の変形を抑えることができる電気自動車の車体構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電気自動車の車体構造は、車両前方に配置されるモータルームから車両後方に延伸する一対の第１メンバと、前記第１メンバの一部から車両後方に延伸する一対の第２メンバと、前記第２メンバに締結固定され、車両の床下位置に配置されたバッテリパックと、を備えるものを前提とする。
この電気自動車の車体構造において、前記第１メンバの後端部を、前記バッテリパックのケース前端面よりも車両前方位置であり、且つ、前記バッテリパックのケースを構成する前後方向フレームの前後方向投影範囲内の位置に配置した。
前記第１メンバの後端部と前記前後方向フレームとの隙間を介した対向面を、車両前後方向に対して直交する面とした。
左右一対の前記第１メンバの後端部と左右一対の前記前後方向フレームとの間の前後方向隙間を介した対向面の形状を、車両上方から見て車両後方側に向かって車幅方向に拡大する傾斜角を持つ形状、あるいは、車幅方向に縮小する傾斜角を持つ形状とした。

上記のように、バッテリパックを直接的に締結しない第１メンバの後端部と、バッテリパックのケースを構成する前後方向フレームとが、衝撃力の入力時に車両前後方向で当接干渉し合う位置にレイアウトされる。
したがって、衝撃力の入力時、第１メンバと前後方向フレームが車両前後方向で当接干渉し合うことで、バッテリパックを第１メンバが車両前後方向に拘束する。そして、第１メンバ→前後方向フレームを介した車体の荷重伝達経路が形成されることにより、バッテリパックに対して車両後方に向かうメンバ入力荷重を発生させる。一方、衝撃力の入力時、質量が大きいバッテリパックに車両前方へ向かう慣性荷重が作用するが、対向して入力されるメンバ入力荷重によってバッテリパックに作用する慣性荷重を低下させる荷重相殺作用を示す。
このため、バッテリパックを締結固定する第２メンバ及び締結部材へのモーメント入力が低減され、第２メンバ自体の補強や締結部材自体の補強または締結部材を増加しないで済む。この結果、質量・コストを最小化しつつ、第２メンバ及び締結部材の変形が抑えられる。
このように、衝撃力の入力に対し、バッテリパックを車両前後方向に拘束すると共に、第１メンバから前後方向フレームへ向かう荷重伝達経路を形成する構成としたことで、衝撃力の入力時に、質量・コストを最小化しつつ、第２メンバ及び締結部材の変形を抑えることができる。
第１メンバの後端部と前後方向フレームとの隙間を介した対向面を、車両前後方向に対して直交する面とした。このため、第１メンバの後端部と前後方向フレームとが当接干渉した際、当接面での車両上下方向の滑りが防止され、確実に荷重伝達経路を維持することができる。
左右一対の第１メンバの後端部と左右一対の前後方向フレームとの間の前後方向隙間を介した対向面の形状を、車両上方から見て車両後方側に向かって車幅方向に拡大する傾斜角を持つ形状、あるいは、車幅方向に縮小する傾斜角を持つ形状とした。このため、一対の第１メンバからのメンバ入力方向が斜めであったり、左右のメンバ入力の大きさが異なっていたりしても、当接面での車幅方向の滑りが防止され、確実に荷重伝達経路を維持することができる。

実施例１の車体構造を採用したミニバンタイプの電気自動車を示す概略側面図である。実施例１の車体構造を採用したミニバンタイプの電気自動車を示す概略底面図である。実施例１の車体構造における構成要素であるバッテリパックＢＰを示す全体斜視図である。実施例１の車体構造における構成要素であるバッテリパックＢＰを示すバッテリケースアッパーカバーを外した斜視図である。実施例１の車体構造における構成要素であるバッテリパックＢＰとパワーユニットＰＵの接続構成を示す平面図である。実施例１の車体構造においてモータルームサイドメンバと車体サイドメンバとバッテリパックを備えた要部構成を示す側面図である。実施例１の車体構造においてモータルームサイドメンバと車体サイドメンバとバッテリパックを備えた要部構成を示す平面図である。実施例１の車体構造においてモータルームサイドメンバの後端部とバッテリパックの位置関係を示す図６のＡ−Ａ線平面図である。実施例１の車体構造においてモータルームサイドメンバの後端部とバッテリパックの位置関係を示す図７のＢ−Ｂ線側面図である。前面衝突による車体変形時における車体サイドメンバ及び締結部材の変形抑制作用を示す作用説明図である。モータルームサイドメンバの後端部とバッテリパックのケース前端面が当接干渉したときの当接面での車幅方向滑り防止作用を示す作用説明図である。

以下、本発明の電気自動車の車体構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例１の電気自動車の車体構造における構成を、「電気自動車の概略構成」、「バッテリパックBPの詳細構成」、「強電ハーネスの接続構成」、「車体構造の詳細構成」に分けて説明する。

［電気自動車の概略構成］
図１及び図２は、実施例１の車体構造を採用したミニバンタイプの電気自動車を示す概略側面図及び概略底面図である。以下、図１及び図２に基づき、電気自動車の概略構成を説明する。

前記電気自動車は、図１及び図２に示すように、フロアパネル１００とダッシュパネル１０４によりモータルーム１０１と車室１０２に画成され、フロアパネル１００の下部にバッテリパックBPが配置され、モータルーム１０１にパワーユニットPUが配置される。このパワーユニットPUは、左右の前輪１１９を駆動する。つまり、左右の前輪１１９を駆動輪とし、左右の後輪１２０を従動輪とする。

前記車室１０２は、図１に示すように、フロアパネル１００の上部に形成され、ダッシュパネル１０４の位置から車両後端面１０３の位置までの乗員や荷物の空間として確保される。フロアパネル１００は、車両前方から車両後方までのフロア面の凹凸を抑えたフラット形状としている。この車室１０２には、インストルメントパネル１０５と、センターコンソールボックス１０６と、エアコンユニット１０７と、乗員シート１０８と、を有する。

前記バッテリパックBPは、図１に示すように、フロアパネル１００の下部のホイールベース中央部位置に配置され、図２に示すように、車体強度部材である車体メンバに対して８点支持される。車体メンバは、左右一対のモータルームサイドメンバ１２２，１２２と、左右一対の車体サイドメンバ１０９，１０９と、複数の車体クロスメンバ１１０，１１０，…と、を有して構成される。バッテリパックBPの両側は、左右一対の第１車体サイドメンバ支持点Ｓ１，Ｓ１と、左右一対の第１車体クロスメンバ支持点Ｃ１，Ｃ１と、左右一対の第２車体サイドメンバ支持点Ｓ２，Ｓ２により６点支持されている。バッテリパックBPの後側は、左右一対の第２車体クロスメンバ支持点Ｃ２，Ｃ２により２点支持されている。

前記パワーユニットPUは、図１に示すように、モータルーム１０１に配置され、バッテリパックBPとは、充放電に用いる強電ハーネス１１１を介して接続される。このパワーユニットPUは、各構成要素を縦方向に積層配置にしたもので、強電モジュール１１２（DC/DCコンバータ＋充電器）と、インバータ１１３と、モータ駆動ユニット１１４（走行用モータ＋減速ギヤ＋デファレンシャルギヤ）と、を有する。また、車両前面中央位置には、充電ポートリッドを有する急速充電ポート１１５と普通充電ポート１１６が設けられる。急速充電ポート１１５と強電モジュール１１２は、急速充電ハーネス１１７により接続される。普通充電ポート１１６と強電モジュール１１２は、普通充電ハーネス１１８により接続される。

前記左右の前輪１１９は、独立懸架方式のサスペンションにより支持され、前記左右の後輪１２０は、車軸懸架方式のリーフスプリングサスペンション１２１，１２１により支持される。このように、左右の後輪１２０でリーフスプリングサスペンション１２１，１２１を採用したことで、リーフスプリングサスペンション１２１，１２１とバッテリパックBPとの干渉を避ける必要がある。このため、バッテリパックBPの搭載位置は、左右の後輪を独立懸架方式のサスペンションにより支持する車両に比べ、車両前方側にオフセットした位置としている。

［バッテリパックBPの詳細構成］
図３及び図４は、実施例１のバッテリパックBPの詳細を示す図である。以下、図３及び図４に基づき、バッテリパックBPの詳細構成を説明する。

実施例１のバッテリパックBPは、図３及び図４に示すように、バッテリパックケース１と、バッテリモジュール２と、温調風ユニット３と、サービス・ディスコネクト・スイッチ４（強電遮断スイッチ：以下、「SDスイッチ」という。）と、ジャンクションボックス５と、リチウムイオン・バッテリ・コントローラ６（以下、「LBコントローラ」という。）と、を備えていている。

前記バッテリパックケース１は、図３及び図４に示すように、バッテリパックロアフレーム１１とバッテリパックアッパーカバー１２の２部品によって構成される。

前記バッテリパックロアフレーム１１は、図４に示すように、車体メンバに対して締結固定されるフレーム部材である。このバッテリパックロアフレーム１１には、バッテリモジュール２や他のパック構成要素３，４，５，６を搭載する方形凹部による搭載空間を有する。このバッテリパックロアフレーム１１のフレーム前端部には、冷媒管コネクタ端子１３とバッテリ側強電コネクタ端子１４とPTCヒータ用コネクタ端子１５と弱電コネクタ端子１６とが取り付けられている。

前記バッテリパックアッパーカバー１２は、図３に示すように、バッテリパックロアフレーム１１の外周部位置にボルト固定されるカバー部材である。このバッテリパックアッパーカバー１２には、バッテリパックロアフレーム１１に搭載される各パック構成要素２，３，４，５，６のうち、特にバッテリモジュール２の凹凸高さ形状に対応した凹凸段差面形状によるカバー面を有する。

前記バッテリモジュール２は、図４に示すように、バッテリパックロアフレーム１１に搭載され、第１バッテリモジュール２１と第２バッテリモジュール２２と第３バッテリモジュール２３との３分割モジュールにより構成される。各バッテリモジュール２１，２２，２３は、二次電池（リチウムイオンバッテリ等）による複数のバッテリセルを積み重ねた集合体構造である。各バッテリモジュール２１，２２，２３の詳しい構成は、下記の通りである。

前記第１バッテリモジュール２１は、図４に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち車両後部領域に搭載される。この第１バッテリモジュール２１は、厚みが薄い直方体形状のバッテリセルを構成単位とし、複数個のバッテリセルを厚み方向に積み重ねたものを用意しておく。そして、バッテリセルの積み重ね方向と車幅方向を一致させて搭載する縦積み（例えば、２０枚縦積み）により構成している。

前記第２バッテリモジュール２２と前記第３バッテリモジュール２３のそれぞれは、図４に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち、第１バッテリモジュール２１より前側の車両中央部領域に車幅方向に左右分かれて一対搭載される。この第２バッテリモジュール２２と第３バッテリモジュール２３は、全く同じパターンによる平積み構成としている。即ち、厚みが薄い直方体形状のバッテリセルを構成単位とし、複数枚（例えば、４枚と５枚）のバッテリセルを厚み方向に積み重ねたものを複数個（例えば、４枚積みを１組、５枚積みを２組）用意しておく。そして、バッテリセルの積み重ね方向と車両上下方向を一致させた平積み状態としたものを、例えば、車両後方から車両前方に向かって順に４枚平積み・５枚平積み・５枚平積みというように、車両前後方向に複数個整列させることで構成している。第２バッテリモジュール２２は、図４に示すように、前側バッテリモジュール部２２ａ，２２ｂと、前側バッテリモジュール部２２ａ，２２ｂより高さ寸法がさらに１枚分低い後側バッテリモジュール部２２ｃと、を有する。第３バッテリモジュール２３は、図４に示すように、前側バッテリモジュール部２３ａ，２３ｂと、前側バッテリモジュール部２３ａ，２３ｂより高さ寸法がさらに１枚分低い後側バッテリモジュール部２３ｃと、を有する。

前記温調風ユニット３は、図４に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち車両前側空間の右側領域に配置され、バッテリパックBPの送風ダクトに温調風（冷風、温風）を送風する。なお、温調風ユニット３のエバポレータには、フレーム前端部に取り付けられた冷媒管コネクタ端子１３を介して冷媒が導入される。また、温調風ユニット３のPTCヒータには、ジャンクションボックス５を介してヒータ作動電流が導入される。

前記SDスイッチ４は、図３及び図４に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち車両前側空間の中央部領域に配置され、手動操作によりバッテリ強電回路を機械的に遮断するスイッチである。バッテリ強電回路は、内部バスバーを備えた各バッテリモジュール２１，２２，２３と、ジャンクションボックス５と、SDスイッチ４と、を互いにバスバーを介して接続することで形成される。このSDスイッチ４は、強電モジュール１１２やインバータ１１３等の点検や修理や部品交換等を行う際、手動操作によりスイッチ入とスイッチ断が切り替えられる。

前記ジャンクションボックス５は、図３及び図４に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち車両前側空間の左側領域に配置され、リレー回路により強電の供給/遮断/分配を集中的に行う。このジャンクションボックス５には、温調風ユニット３の制御を行う温調用リレー５１と温調用コントローラ５２が併設されている。ジャンクションボックス５とパワーユニットPUの強電モジュール１１２は、バッテリ側強電コネクタ端子１４及び強電ハーネス１１１を介して接続される。ジャンクションボックス５と外部の電子制御システムは、弱電コネクタ端子１６及び弱電ハーネスを介して接続される。

前記LBコントローラ６は、図４に示すように、第１バッテリモジュール２１の左側端面位置に配置され、各バッテリモジュール２１，２２，２３の容量管理・温度管理・電圧管理を行う。このLBコントローラ６は、温度検出信号線からの温度検出信号、バッテリ電圧検出線からのバッテリ電圧検出値、バッテリ電流検出信号線からのバッテリ電流検出信号に基づく演算処理により、バッテリ容量情報やバッテリ温度情報やバッテリ電圧情報を取得する。そして、LBコントローラ６と外部の電子制御システムは、リレー回路のオン/オフ情報やバッテリ容量情報やバッテリ温度情報等を伝達する弱電ハーネスを介して接続される。

［強電ハーネスの接続構成］
図５は、実施例１のバッテリパックBPとパワーユニットPUの強電ハーネス接続構成を示す詳細図である。以下、図５に基づき、強電ハーネス１１１の接続構成を説明する。

実施例１の強電ハーネス接続構造は、図５に示すように、車両の床下位置に配置されたバッテリパックBPと、バッテリパックBPの車両前方位置に配置されたパワーユニットPUと、バッテリパックBPの前端部に設けられたバッテリ側強電コネクタ端子１４とパワーユニットPUに設けられたユニット側強電コネクタ端子１７を接続する強電ハーネス１１１と、を備えている。なお、強電ハーネス１１１の両端位置には、バッテリ側強電コネクタ端子１４に差し込み接続する強電コネクタ端子１８と、ユニット側強電コネクタ端子１７と差し込み接続する強電コネクタ端子１９と、がそれぞれ設けられる。

前記バッテリパックBPは、図５に示すように、その前端部にバッテリ側強電コネクタ端子１４以外に、冷媒管コネクタ端子１３とPTCヒータ用コネクタ端子１５と弱電コネクタ端子１６とが設けられる。冷媒管コネクタ端子１３には、冷媒管３０が接続され、PTCヒータ用コネクタ端子１５には、PTCヒータ用ハーネス３１が接続され、弱電コネクタ端子１６には、弱電ハーネス３２が接続される。このバッテリパックBPは、図５に示すように、バッテリパック中心軸が車両前後方向の中央軸線CLに一致する配置設定とされている。

前記パワーユニットPUは、図５に示すように、サスペンションメンバ３３に対してフロントパワーユニットマウント３４，３５及びリヤパワーユニットマウント３６を介して３点にて弾性支持される。サスペンションメンバ３３は、車体メンバに対し４点のマウント部３７，３７，３７，３７により弾性支持される。フロントパワーユニットマウント３４，３５は、パワーユニットPUの前側左右位置を弾性支持する。そして、リヤパワーユニットマウント３６は、パワーユニットPUの後側中央部位置を弾性支持する。このリヤパワーユニットマウント３６は、図５に示すように、車両前後方向の中央軸線CL上ではなく、中央軸線CLから僅かに左方向にオフセットした位置を弾性支持点とする。

［車体構造の詳細構成］
図６〜図９は、実施例１の車体構造の詳細構成を示す。以下、図６〜図９に基づき、車体構造の詳細構成を説明する。

実施例１の車体構造は、車両前方に配置されるモータルーム１０１から車両後方に延伸する一対のモータルームサイドメンバ１２２，１２２（第１メンバ）と、モータルームサイドメンバ１２２，１２２の一部から車両後方に延伸する一対の車体サイドメンバ１０９，１０９（第２メンバ）と、車体サイドメンバ１０９，１０９に締結固定され、車両の床下位置に配置されたバッテリパックBPと、を備えている（図２参照）。

前記モータルームサイドメンバ１２２は、図６及び図７に示すように、車両前端部位置からモータルーム１０１を経由してバッテリパックBPの前端まで延伸した状態で切れている。そして、車体サイドメンバ１０９は、モータルームサイドメンバ１２２の車両後方側の途中位置に溶接固定され、そこから車両後方へ向かって延伸する形状となっている。なお、車体サイドメンバ１０９とモータルームサイドメンバ１２２との溶接固定部分には、接続強度を確保するためのメンバ接続ブラケット４１を有する。

前記車体サイドメンバ１０９，１０９に締結固定されるバッテリパックBPとは、車体サイドメンバ１０９に直接固定されるメンバ支持点Ｓ１，Ｓ２のみでなく、車体クロスメンバ１１０を介して車体サイドメンバ１０９に固定されるメンバ支持点Ｃ１，Ｃ２をも含む意味である。すなわち、実施例１のバッテリパックBPは、図２に示すように、第１車体サイドメンバ支持点Ｓ１と、第２車体サイドメンバ支持点Ｓ２と、第１車体クロスメンバ支持点Ｃ１と、第２車体クロスメンバ支持点Ｃ２と、により締結固定されている。そして、第１車体サイドメンバ支持点Ｓ１においては、図６に示すように、車体サイドメンバ１０９の側面に固定されたメンバ側ブラケット４２と、バッテリパックロアフレーム１１の側面に固定されたフレーム側ブラケット４３と、両ブラケット４２，４３を締結するボルト・ナット４４と、を用いて締結固定している。つまり、メンバ側ブラケット４２、フレーム側ブラケット４３及びボルト・ナット４４により締結部材が構成される。

前記一対のモータルームサイドメンバ１２２，１２２は、図６及び図７に示すように、メンバ後端部１２２ａ，１２２ａを、バッテリパックBPのケース前端面よりも車両前方位置であり、且つ、バッテリパックBPの前後方向フレーム１１ｂの前後方向投影範囲Ｄ内の位置に配置している。以下、詳しく説明する。

前記前後方向フレーム１１ｂは、図８に示すように、バッテリパックBPのケース側面を構成するフレーム部材である。すなわち、バッテリパックBPのバッテリパックケース１は、バッテリパックロアフレーム１１（容器部）とバッテリパックアッパーカバー１２（蓋部）により構成される。このうち、バッテリパックロアフレーム１１は、前後位置の車幅方向フレーム１１ａと、左右位置の前後方向フレーム１１ｂと、を組み合わせて剛性を高めた方形状フレームを有する。この方形状フレームには、車幅方向フレーム１１ａと前後方向フレーム１１ｂの接続部のケース前端面に、車幅方向外側に向かって緩やかに傾斜する傾斜フレーム面１１ｃが形成されている。

前記モータルームサイドメンバ１２２のメンバ後端部１２２ａには、図８に示すように、前後方向フレーム１１ｂの前後方向投影範囲Ｄと対向する位置にメンバ後端部ブラケット４０（ブラケット）が溶接固定されている。このメンバ後端部ブラケット４０は、プレート材を断面コ字状に折り曲げ、メンバ後端部１２２ａを覆って固定され、前後方向フレーム１１ｂに垂直な垂直対向面４０ａと、傾斜フレーム面１１ｃに平行な傾斜対向面４０ｂと、を有する。

前記前後方向フレーム１１ｂの前後方向投影範囲Ｄとは、図８に示すように、前後方向フレーム１１ｂの外側端面から内側に、車両前後方向に対する高強度が確保される所定量だけ入った幅領域を車両前方側に投影した範囲をいう。そして、メンバ後端部１２２ａを前後方向フレーム１１ｂの前後方向投影範囲Ｄ内の位置に配置するとは、図８に示すように、衝撃力の入力時に荷重伝達経路を形成できるという条件が成立する範囲内であれば、メンバ後端部１２２ａの車幅方向領域のうち、少なくとも一部の領域が前後方向投影範囲Ｄ内に含まれるように配置することをいう。つまり、必ずしもメンバ後端部１２２ａの車幅方向全領域が前後方向投影範囲Ｄ内に含まれることを要しない。

前記モータルームサイドメンバ１２２は、図９に示すように、バッテリパックケース１のバッテリパックロアフレーム１１（容器部）の上下方向投影範囲Ｅ内の位置に配置している。ここで、バッテリパックロアフレーム１１の上下方向投影範囲Ｅとは、バッテリパックロアフレーム１１の高さ領域を車両前方側に投影した範囲をいう。そして、モータルームサイドメンバ１２２を上下方向投影範囲Ｅ内の位置に配置するとは、図９に示すように、衝撃力の入力時に荷重伝達経路を形成できるという条件が成立する範囲内であれば、モータルームサイドメンバ１２２の上下方向領域のうち、少なくとも一部の領域が上下方向投影範囲Ｅ内に含まれる用に配置することをいう。つまり、必ずしもモータルームサイドメンバ１２２の上下方向全領域が上下方向投影範囲Ｅに含まれることを要しない。

前記モータルームサイドメンバ１２２のメンバ後端部１２２ａと前後方向フレーム１１ｂとの前後方向隙間ｔを介した対向面は、図９に示すように、車両前後方向に対して直交する面としている。すなわち、メンバ後端部ブラケット４０の垂直対向面４０ａ及び傾斜対向面４０ｂと、バッテリパックBPのケース前端面に形成された傾斜フレーム面１１ｃは、図８に示すように、前後方向隙間ｔを介して対向する。この前後方向隙間ｔは、通常走行での振動入力等に対しては離間状態を保ち、衝撃力の入力時にモータルームサイドメンバ１２２とバッテリパックBPの相対移動により当接干渉し合うように決められる。なお、通常の走行での振動入力等に対してバッテリパックBPの変位が０（ゼロ）となるような設計の場合、前後方向隙間ｔを０（ゼロ）とし、予め当接させておいても良い。そして、メンバ後端部ブラケット４０の垂直対向面４０ａ及び傾斜対向面４０ｂと、バッテリパックBPのケース前端面に形成された傾斜フレーム面１１ｃとの前後方向隙間ｔを介した対向面は、図９に示すように、車両前後方向に対して直交する上下方向の面としている。ここで、車両前後方向に対して直交する面は、厳密な意味での90°による直角面をいうのではなく、衝撃力の入力時に荷重伝達経路を形成できるという条件が成立する範囲内であれば、90°の前後角度範囲を含む。

前記左右一対のモータルームサイドメンバ１２２，１２２のメンバ後端部１２２ａ，１２２ａと前後方向フレーム１１ｂとの間の前後方向隙間ｔ，ｔを介した対向面の形状は、図７に示すように、車両上方から見て車両後方側に向かって車幅方向に拡大する傾斜角を持つ形状Ｆ，Ｆとしている。すなわち、メンバ後端部ブラケット４０の垂直対向面４０ａ及び傾斜対向面４０ｂと、バッテリパックBPのケース前端面に形成された傾斜フレーム面１１ｃと、が当接干渉し合うとき、車両上方から見て“ハの字状”に当接面が形成されるようにしている。

次に、作用を説明する。
実施例１の電気自動車の車体構造における作用を、「車体サイドメンバ及び締結部材の変形抑制作用」、「荷重伝達経路形成作用」に分けて説明する。

［車体サイドメンバ及び締結部材の変形抑制作用］
質量が大きいバッテリパックBPを車体床下に搭載した電気自動車においては、前面衝突等により衝撃力が入力されても、バッテリパックBPを損傷等から保護するバッテリ保護機能が要求される。以下、図１０に基づき、これを反映する車体サイドメンバ及び締結部材の変形抑制作用を説明する。

実施例１では、モータルームサイドメンバ１２２のメンバ後端部１２２ａを、バッテリパックBPのケース前端面よりも車両前方位置であり、且つ、バッテリパックBPの前後方向フレーム１１ｂの前後方向投影範囲Ｄ内の位置に配置する構成を採用した。
このため、バッテリパックBPを直接的に締結しないモータルームサイドメンバ１２２のメンバ後端部１２２ａと、バッテリパックBPのケースを構成する前後方向フレーム１１ｂとが、衝撃力の入力時に車両前後方向で当接干渉し合う位置にレイアウトされる。

以下、衝撃力の入力時における車体サイドメンバ１０９及び締結部材４２，４３，４４の変形抑制作用を、前面衝突による衝撃力の入力で最大車体変形時を示す図１０に基づき説明する。
前面衝突時には、車両前面から受ける衝撃力が、モータルームサイドメンバ１２２に沿って矢印Ｇ方向に伝達され、モータルームサイドメンバ１２２を変形させると共に車両後方側へ移動しようとする。一方、衝突により車体が停止すると、質量の大きいバッテリパックBPは、前方に向かう慣性により車両前方側へ移動しようとする。よって、両者の相対移動によりモータルームサイドメンバ１２２と前後方向フレーム１１ｂが車両前後方向で当接干渉し合うことで、図１０に示すように、バッテリパックBPをモータルームサイドメンバ１２２が車両前後方向に拘束する。

このモータルームサイドメンバ１２２と前後方向フレーム１１ｂの当接干渉によってモータルームサイドメンバ１２２→前後方向フレーム１１ｂを介した車体の荷重伝達経路が形成されることにより、図１０に示すように、バッテリパックBPに対して車両後方に向かうメンバ入力荷重Ｈを発生させる。一方、衝撃力の入力時、質量が大きいバッテリパックBPに車両前方へ向かう慣性荷重Ｉが作用するが、対向して入力されるメンバ入力荷重ＨによってバッテリパックBPに作用する慣性荷重Ｉを低下させる荷重相殺作用を示す。

このため、バッテリパックBPと車体サイドメンバ１０９を繋ぐ締結部材４２，４３，４４へのモーメント入力Ｊ（慣性荷重×スパン）が低減されるし、同様に、バッテリパックBPを支える車体サイドメンバ１０９へのモーメント入力Ｋ（慣性荷重×スパン）も低減される。このモーメント入力Ｊ，Ｋの低減により、車体サイドメンバ１０９や締結部材４２，４３，４４の設計強度が低く抑えられ、車体サイドメンバ１０９自体の補強や締結部材４２，４３，４４自体の補強、又は、締結部材４２，４３，４４による支持点を増加しないで済む。

この結果、質量・コストを最小化しつつ、車体サイドメンバ１０９及び締結部材４２，４３，４４の変形が抑えられる。すなわち、モーメント入力Ｊの低減によって、締結部材４２，４３，４４の変形が最小に抑えられるし、モーメント入力Ｋの低減によって、車体サイドメンバ１０９の変形が最小に抑えられ、図１０に示すブラケットスパンＬの変形量（短縮量）の最小化が図られる。

実施例１では、衝撃力の入力時、メンバ後端部１２２ａと車両前後方向で当接干渉する部材を、バッテリパックBPのケース側面を構成するフレーム部材である前後方向フレーム１１ｂとする構成を採用した。
例えば、メンバ後端部とバッテリパックのケース前端面のうち、強度が低い位置にメンバ後端部が当接干渉するとうにした場合、メンバ後端部からのメンバ入力荷重によりバッテリパックが損傷するおそれがあり、バッテリパックの保護機能が損なわれ、本末転倒になってしまう。
これに対し、バッテリパックBPのバッテリパックケース１のうち、高強度部品である前後方向フレーム１１ｂにモータルームサイドメンバ１２２のメンバ後端部１２２ａを当接干渉させることにより、荷重伝達によるバッテリパックBPへの影響を生じさせないという前提条件がクリアされる。

［荷重伝達経路形成作用］
上記のように、メンバ後端部１２２ａと前後方向フレーム１１ｂとの車両前後方向で当接干渉により荷重伝達経路が形成される。この荷重伝達経路はモーメント入力を低減するために不可欠なものであるため、確実、且つ、安定して形成することが好ましい。以下、これを反映する荷重伝達経路形成作用を説明する。

実施例１では、モータルームサイドメンバ１２２のメンバ後端部１２２ａのうち、前後方向フレーム１１ｂに対向する位置にメンバ後端部ブラケット４０を有する構成を採用した。
例えば、車両レイアウト上、モータルームサイドメンバのメンバ後端部が、バッテリパックのケース前端面よりも前方で、且つ、バッテリパックの前後方向投影面内の位置に配置できないことがある。この場合、モータルームサイドメンバ１２２のメンバ後端部１２２ａにメンバ後端部ブラケット４０を追加することで、バッテリパックBPの前後方向投影面Ｄ内にモータルームサイドメンバ１２２に繋がる荷重伝達経路を形成することができる。さらに、追加したメンバ後端部ブラケット４０の強度を調整することにより、衝撃力の入力時、バッテリパックBPへのメンバ入力荷重Ｈの大きさを制御することが可能になる。

実施例１では、モータルームサイドメンバ１２２を、バッテリパックロアフレーム１１の上下方向投影範囲Ｅ内の位置に配置する構成を採用した。
このため、衝撃力の入力時、モータルームサイドメンバ１２２のメンバ後端部１２２ａが、バッテリパックBPで最も強度の高いバッテリパックロアフレーム１１に当接干渉することになり、確実に衝突反力の大きい荷重伝達経路が形成される。
したがって、衝突反力の大きい荷重伝達経路を確実に形成することで、車体サイドメンバ１０９や締結部材４２，４３，４４の変形が最小化される。

実施例１では、モータルームサイドメンバ１２２のメンバ後端部１２２ａと前後方向フレーム１１ｂとの前後方向隙間ｔを介した対向面を、車両前後方向に対して直交する面とする構成を採用した。
すなわち、モータルームサイドメンバ１２２のメンバ後端部１２２ａと、バッテリパックBPに形成した傾斜フレーム面１１ｃと、の当接面が、車両前後方向に対して略直交した面とされる。
したがって、メンバ後端部１２２ａ，１２２ａと傾斜フレーム面１１ｃ，１１ｃとが当接干渉した際、当接面での車両上下方向の滑りが防止され、確実に荷重伝達経路が維持される。

実施例１では、モータルームサイドメンバ１２２のメンバ後端部１２２ａと、前後方向フレーム１１ｂと、の間の一対の前後方向隙間ｔ、ｔを介した対向面の形状を、車両上方から見て車両後方側に向かって車幅方向に拡大する傾斜角を持つ形状Ｆ，Ｆとする構成を採用した。
例えば、モータルームサイドメンバのメンバ後端部とケース前端面との当接面を、車幅方向の面としたものを比較例とする。この比較例の場合、モータルームサイドメンバからの入力方向が車両前後方向に対し斜めになっていたり、左右一対のモータルームサイドメンバからの入力の大きさが異なっていたりすると、図１１の点線矢印Ｍに示すように、メンバ入力の方向にしたがって、当接面で車幅方向に滑りが発生し、荷重伝達経路を維持することができなくなることがある。
これに対し、一対のモータルームサイドメンバ１２２，１２２のメンバ後端部１２２ａ，１２２ａと、バッテリパックBPの両側に形成した傾斜フレーム面１１ｃ，１１ｃと、の当接面を車両前後方向に対して車両上方から見てハの字状にしている。このため、メンバ後端部１２２ａ，１２２ａと傾斜フレーム面１１ｃ，１１ｃとが当接干渉した際、メンバ入力荷重Ｈ，Ｈの一部が、一対の当接面で互いに車幅方向内側に向かう傾斜分力となり、ケース前端面を両側から挟み込む。
したがって、一対のモータルームサイドメンバ１２２，１２２からのメンバ入力方向が斜めであったり、左右のメンバ入力の大きさが異なっていたりしても、当接面での車幅方向の滑りが防止され、確実に荷重伝達経路が維持される。

次に、効果を説明する。
実施例１の電気自動車の車体構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 車両前方に配置されるモータルーム１０１から車両後方に延伸する一対の第１メンバ（モータルームサイドメンバ１２２）と、前記第１メンバの一部から車両後方に延伸する一対の第２メンバ（車体サイドメンバ１０９）と、前記第２メンバに締結固定され、車両の床下位置に配置されたバッテリパックBPと、を備えた電気自動車の車体構造において、
前記第１メンバ（モータルームサイドメンバ１２２）の後端部（メンバ後端部１２２ａ）を、前記バッテリパックBPのケース前端面よりも車両前方位置であり、且つ、前記バッテリパックBPのケース（バッテリパックケース１）を構成する前後方向フレーム１１ｂの前後方向投影範囲Ｄ内の位置に配置した（図６，図７）。
このように、衝撃力の入力に対し、バッテリパックBPを車両前後方向に拘束すると共に、第１メンバ（モータルームサイドメンバ１２２）から前後方向フレーム１１ｂへ向かう荷重伝達経路を形成する構成としたことで、衝撃力の入力時に、質量・コストを最小化しつつ、第２メンバ（車体サイドメンバ１０９）及び締結部材４２，４３，４４の変形を抑えることができる。

(2) 前記前後方向フレーム１１ｂは、前記バッテリパックBPのケース側面を構成するフレーム部材である（図８）。
このため、(1)の効果に加え、第１メンバ（モータルームサイドメンバ１２２）の後端部（メンバ後端部１２２ａ）が当接干渉する部材を、バッテリパックBPを構成する部材のうち、高強度部材である前後方向フレーム１１ｂとしたことで、荷重伝達によるバッテリパックBPへの影響を確実に防止することができる。

(3) 前記第１メンバ（モータルームサイドメンバ１２２）の後端部（メンバ後端部１２２ａ）のうち、前記前後方向フレーム１１ｂの前後方向投影範囲Ｄと対向する位置にブラケット（メンバ後端部ブラケット４０）を有する（図８）。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、車両レイアウト上、所望の当接干渉位置に配置できないとき、ブラケット（メンバ後端部ブラケット４０）を追加することで、バッテリパックBPの前後方向投影面Ｄ内に第１メンバ（モータルームサイドメンバ１２２）に繋がる荷重伝達経路を形成することができる。さらに、追加したブラケット（メンバ後端部ブラケット４０）の強度を調整することにより、衝撃力の入力時、バッテリパックBPへのメンバ入力荷重Ｈの大きさを制御することができる。

(4) 前記バッテリパックBPのケース（バッテリパックケース１）は、容器部（バッテリパックロアフレーム１１）と蓋部（バッテリパックアッパーカバー１２）とを有し、
前記第１メンバ（モータルームサイドメンバ１２２）を、前記容器部（バッテリパックロアフレーム１１）の上下方向投影範囲Ｅ内の位置に配置した（図９）。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、衝突反力の大きい荷重伝達経路を確実に形成するレイアウトにしたことで、第２メンバ（車体サイドメンバ１０９）や締結部材４２，４３，４４の変形を最小化することができる。

(5) 前記第１メンバ（モータルームサイドメンバ１２２）の後端部（メンバ後端部１２２ａ）と前記前後方向フレーム１１ｂとの前後方向隙間ｔを介した対向面を、車両前後方向に対して直交する面とした（図９）。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、第１メンバ（モータルームサイドメンバ１２２）の後端部（メンバ後端部１２２ａ，１２２ａ）と前後方向フレーム１１ｂとが当接干渉した際、当接面での車両上下方向の滑りが防止され、確実に荷重伝達経路を維持することができる。

(6) 前記第１メンバ（モータルームサイドメンバ１２２）の後端部（メンバ後端部１２２ａ）と前記前後方向フレーム１１ｂとの間の一対の前後方向隙間ｔ，ｔを介した対向面の形状を、車両上方から見て車両後方側に向かって車幅方向に拡大する傾斜角を持つ形状Ｆ，Ｆとした（図７，図１１）。
このため、(1)〜(5)の効果に加え、一対の第１メンバ（モータルームサイドメンバ１２２，１２２）からのメンバ入力方向が斜めであったり、左右のメンバ入力の大きさが異なっていたりしても、当接面での車幅方向の滑りが防止され、確実に荷重伝達経路を維持することができる。

以上、本発明の電気自動車の車体構造を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、モータルームサイドメンバ１２２のメンバ後端部１２２ａと前後方向フレーム１１ｂとの間の一対の前後方向隙間ｔ，ｔを介した対向面の形状を、車両上方から見て車両後方側に向かって車幅方向に拡大する傾斜角を持つ形状Ｆ，Ｆとする例を示した。しかし、モータルームサイドメンバのメンバ後端部と前後方向フレームとの間の一対の前後方向隙間を介した対向面の形状を、車両上方から見て車両後方側に向かって車幅方向に縮小する傾斜角を持つ形状（逆ハの字状）とする例としても良い。この場合、一対の当接面で互いに車幅方向外側に向かう傾斜分力となり、ケース前端面の両側を押し拡げることで、当接面での車幅方向の滑りが防止される。

実施例１では、モータルームサイドメンバ１２２のメンバ後端部１２２ａのうち、前後方向フレーム１１ｂの前後方向投影範囲Ｄと対向する位置にメンバ後端部ブラケット４０を有する例を示した。しかし、モータルームサイドメンバのメンバ後端部に、メンバ後端部ブラケットを設けない例としても良い。さらに、モータルームサイドメンバのメンバ後端部に、メンバに一体の当接面を形成するような例としても良い。

実施例１では、本発明の車体構造を走行用駆動源として走行用モータのみを搭載したミニバンタイプの電気自動車に適用する例を示した。しかし、本発明の電気自動車の車体構造は、ミニバンタイプ以外に、セダンタイプやワゴンタイプやＳＵＶタイプ等の様々な電気自動車に適用できるのは勿論である。さらに、走行用駆動源として走行用モータとエンジンを搭載したハイブリッドタイプの電気自動車（ハイブリッド電気自動車）に対しても適用することができる。要するに、第１メンバと、第２メンバと、バッテリパックを備えた電気自動車であれば適用することができる。

Claims

車両前方に配置されるモータルームから車両後方に延伸する一対の第１メンバと、前記第１メンバの一部から車両後方に延伸する一対の第２メンバと、前記第２メンバに締結固定され、車両の床下位置に配置されたバッテリパックと、を備えた電気自動車の車体構造において、
前記第１メンバの後端部を、前記バッテリパックのケース前端面よりも車両前方位置であり、且つ、前記バッテリパックのケースを構成する前後方向フレームの前後方向投影範囲内の位置に配置し、
前記第１メンバの後端部と前記前後方向フレームとの隙間を介した対向面を、車両前後方向に対して直交する面とし、
左右一対の前記第１メンバの後端部と左右一対の前記前後方向フレームとの間の前後方向隙間を介した対向面の形状を、車両上方から見て車両後方側に向かって車幅方向に拡大する傾斜角を持つ形状、あるいは、車幅方向に縮小する傾斜角を持つ形状とした
ことを特徴とする電気自動車の車体構造。
請求項１に記載された電気自動車の車体構造において、
前記前後方向フレームは、前記バッテリパックのケース側面を構成するフレーム部材である
ことを特徴とする電気自動車の車体構造。
請求項１又は２に記載された電気自動車の車体構造において、
前記第１メンバの後端部のうち、前記前後方向フレームに対向する位置にブラケットを有する
ことを特徴とする電気自動車の車体構造。
請求項１から３までの何れか１項に記載された電気自動車の車体構造において、
前記バッテリパックのケースは、容器部と蓋部とを有し、
前記第１メンバを、前記容器部の上下方向投影範囲内の位置に配置した
ことを特徴とする電気自動車の車体構造。