JP6352594B2 - バッテリの車両搭載構造 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリを収容するバッテリケースが車両に搭載されるバッテリの車両搭載構造に関する。

従来、エンジン及び電気モータの双方を動力源とするハイブリッド型車両の後部座席の下方に燃料タンクが設けられ、この燃料タンクの前方の後部座席の下方に、電気モータに給電する駆動用のバッテリを搭載する技術が知られている（特許文献１）。

特開２０１１−５８８９号公報

ところで、ハイブリッド型車両、特に家庭用電源などでバッテリを充電可能なプラグインハイブリッド型車両に用いられる駆動用バッテリは大型（大容量）であり、このような大型のバッテリを燃料タンクとともに後部座席の下方に搭載するのは困難である。そこで、車両後方の荷室スペースのフロア下にバッテリを搭載することが考えられるが、この場合には、車両が後方から荷重入力を受けると、バッテリケース内のバッテリに大きな力が加わる恐れがある。

そこで、本発明は、車両が後方から荷重入力を受けた場合に、車両後方の荷室スペース側に搭載したバッテリが大きな力を受けるのを抑制することを目的としている。

本発明は、後部フロアを上下方向に貫通するよう配置したバッテリケースが、バッテリ本体を収容する上部空間と、バッテリ周辺機器を収容する下部空間と、を有し、下部空間に対応するバッテリケースの車体後方側に排気消音器が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、車両が後方から受ける荷重は、車両後方側に配置されている排気消音器から、その前方のバッテリ周辺機器を収容する下部空間に対応する位置のバッテリケースに入力される。これにより、バッテリ本体を収容する上部空間に対応する位置のバッテリケースへの荷重入力は抑制され、上部空間に収容されるバッテリ本体が大きな力を受けるのを抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係わるバッテリの車両搭載構造を示す車両側方から見た断面図である。 図２は、図１のバッテリの車両搭載構造の分解斜視図である。 図３は、図２のＡ−Ａ線矢視断面位置に対応する組み付け状態での断面図である。 図４は、図１のバッテリの車両搭載構造の平面図である。 図５は、図１のバッテリの車両搭載構造を備える車両が後方から衝突荷重を受けて変形した状態を示す作用説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施形態に係わるバッテリの車両搭載構造を示している。図１のバッテリの車両搭載構造を備える車両は、エンジン及び電気モータの双方を動力源とし、かつ家庭用電源などからバッテリを充電可能とするプラグインハイブリッド型車両である。後部座席１の下方には燃料タンク３を配置し、後部座席１の後方の荷室スペース５側には、バッテリ７を収容しているバッテリケース９を搭載している。なお、図中の矢印ＦＲで示す方向が車両前方である。

後部座席１は、座部１１と背凭れ部１３と備えて後部フロア１５上に取り付けられている。後部フロア１５は、車両前側部１５ａと、車両前側部１５ａの後端から上方に向けて立ち上がる縦壁部１５ｂと、縦壁部１５ｂの上端から車両後方へ延びる平板部１５ｃとを備えている。平板部１５ｃ上の縦壁部１５ｂ側に、後部座席１の座部１１を取り付けている。

後部フロア１５の平板部１５ｃは、座部１１が取り付けられた位置から車両後方の荷室スペース５側まで延設されており、荷室スペース５に対応する位置に上下方向に貫通する開口部１５ｄを設けている。そして、この開口部１５ｄ内に前記したバッテリケース９を配置している。すなわち、車体の後部フロア１５を上下方向に貫通するようバッテリケース９が配置されている。

バッテリケース９は、上部ケース１７と下部ケース１９とを備えており、各ケース１７，１９が上下方向に互いに突き合わされて内部にバッテリ収容空間２１を形成している。ここで、上部ケース１７の大半は後部フロア１５の平板部１５ｃから上方の荷室スペース５に向けて突出している。この上部ケース１７の上部を覆うようにして、カバー２３を、平板部１５ｃの開口部１５ｄを塞ぐべく平板部１５ｃに装着している。カバー２３は、その全周にわたる周縁部２３ａが開口部１５ｄの周縁上面に固定され、荷室スペース５側の車内と車外との間を密閉している。

バッテリ７は、バッテリ本体２５と、バッテリ本体２５の機能を補助するバッテリ補機部品２７とを備えている。バッテリ補機部品２７としては、例えばバッテリ本体２５を冷却するための冷却機器やインバータなどを含んでおり、バッテリ周辺機器を構成している。バッテリ本体２５は、その大半が上部ケース１７内の上部空間２１ａに収容され、下部の一部が下部ケース１９内の下部空間２１ｂの上部に臨んでいる。

下部ケース１９は、車両前方側が下方に膨出する膨出部１９ａを備え、この膨出部１９ａ内に、バッテリ補機部品２７を収容している。膨出部１９ａは、車両後方側の外面が傾斜面１９ａ１となっている。傾斜面１９ａ１は、下端部が上端部よりも車両前方となるよう傾斜している。そして、膨出部１９ａの傾斜面１９ａ１の後方には、排気消音器２９を配置している。排気消音器２９はその車両後方側の端部がバッテリケース９の車両後方側の端部よりも車両後方に位置している。

バッテリケース９は、下部ケース１９の周縁全周に補助ブラケット３１を接合固定している。補助ブラケット３１は、下壁３１ａと側壁３１ｂと上壁３１ｃとを備えている。下壁３１ａの先端３１ａ１を、下部ケース１９の周縁に下方から接合して固定するとともに、上壁３１ｃの先端から上方に向けて屈曲するフランジ部３１ｄを、下部ケース１９の上端周縁に側方から接合して固定している。これにより、下部ケース１９とその外側の補助ブラケット３１との間で閉断面空間３３が形成される。

補助ブラケット３１の上壁３１ｃは、内側（バッテリ収容空間２１側）が外側よりも上方に位置するよう僅かに傾斜しており、この傾斜した上壁３１ｃに、上部ケース１７の周縁フランジ１７ａを載置してボルト・ナット３５を用いて結合固定している。

補助ブラケット３１には、補強部材としてのバッテリメンバ３７を接合固定している。バッテリメンバ３７は、図２に示すように、バッテリケース９の車両後方側の後部３７ａと左右両側の一対の側部３７ｂとを備えている。すなわち、バッテリメンバ３７は、バッテリケース９の少なくとも車幅方向側部に設けられている。このようなバッテリメンバ３７は、図１、図３に断面図で示すように、底板３９上に屈曲部材４１が重ね合わされて内部に閉断面空間４３が形成されている。

底板３９は、図３に示すように、底面部３９ａと、底面部３９ａから下方に屈曲する屈曲フランジ３９ｂとを備えている。屈曲部材４１は、上面部４１ａと、上面部４１ａの外側端部から下方に屈曲して延びる外面部４１ｂと、上面部４１ａの内側端部から下方に屈曲して延びる内面部４１ｃと、内面部４１ｃの下端から内側（バッテリ収容空間２１側）に向けて屈曲して水平に延びる水平フランジ４１ｄとを備えている。

そして、底板３９の屈曲フランジ３９ｂと屈曲部材４１の外面部４１ｂの下端とを接合固定するとともに、底板３９の底面部３９ａの屈曲フランジ３９ｂと反対側の端部と、屈曲部材４１の水平フランジ４１ｄとを接合固定する。このようにしてバッテリメンバ３７は、底板３９と屈曲部材４１とが一体化している。

バッテリメンバ３７は、屈曲部材４１の水平フランジ４１ｄが補助ブラケット３１の下壁３１ａに下方から接合固定されるとともに、屈曲部材４１の内面部４１ｃが補助ブラケット３１の側壁３１ｂに側方から接合固定される。これによりバッテリメンバ３７は、補助ブラケット３１に対し、その後方及び左右両側方を覆うようにして固定されて一体化する。

以上説明したとおり、バッテリケース９は上部ケース１７と下部ケース１９とを備え、下部ケース１９の周縁全周に補助ブラケット３１が取り付けられ、さらに補助ブラケット３１の周囲三方（後方及び左右両側方）にバッテリメンバ３７が取り付けられている。

一方、車体の後部フロア１５に形成してある開口部１５ｄの車両後方下面には、車幅方向（図１中で紙面に直交する方向）に延びる断面ハット形の後方リアクロスメンバ４５が接合されて後部フロア１５との間で閉断面を形成している。後部フロア１５の開口部１５ｄの車両前方下面には、断面ハット形の前方リアクロスメンバ４７が車幅方向に延設された状態で接合固定されている。

また、図３に示すように、開口部１５ｄの左右両側方の下面には、車体前後方向（図３中で紙面に直交する方向）に延びる断面ハット形のサイドメンバとしてのリアサイドメンバ４９が接合されて後部フロア１５との間で閉断面を形成している。すなわち、後部フロア１５の開口部１５ｄは、その下部周縁全周を、後方リアクロスメンバ４５と前方リアクロスメンバ４７と左右一対のリアサイドメンバ４９とに囲まれている。

そして、上記補助ブラケット３１及びバッテリメンバ３７を一体に備えるバッテリケース９を、図２のように後部フロア１５の下方から開口部１５ｄに挿入するようにして取り付ける。このとき、バッテリメンバ３７の後部３７ａの上面（屈曲部材４１の上面部４１ａ）が後方リアクロスメンバ４５の下面に当接し（図１）、バッテリメンバ３７の左右両側の一対の側部３７ｂの上面（屈曲部材４１の上面部４１ａ）がリアサイドメンバ４９の下面に当接する（図３）。

上記当接した状態で、バッテリメンバ３７の下方から挿入したボルト５１を、後方リアクロスメンバ４５及びリアサイドメンバ４９の内部にあらかじめ溶接固定してあるウェルドナット５３に締結固定する。その際、バッテリメンバ３７の底板３９と屈曲部材４１との間には、ボルト５１が挿入される円筒形状のスペーサ５５を配置してある。図４は、バッテリケース９が、バッテリメンバ３７を介して後方リアクロスメンバ４５及び左右のリアサイドメンバ４９に車体の下方から取り付けられた状態を平面図として示している。なお、図４では後部フロア１５を省略している。

また、バッテリ本体２５は、周囲の側部に取り付けてあるブラケット５７を介して取付板５９上に取り付け、取付板５９の車幅方向両端部を、図３では省略しているが下部ケース１９に固定している。すなわち、バッテリ本体２５を下部ケース１９に取り付けた状態で下部ケース１９に上部ケース１７を被せるようにして取り付ける。

次に、上記のようにしてバッテリケース９を搭載した車両が、後方から衝突などによって、他の車両などの障害物から衝撃荷重Ｆを受けた場合を説明する。車両が障害物から衝撃荷重Ｆを受けると、図５に示すように、車体後部の図示しないリアバンパに入力された衝撃荷重Ｆの一部が排気消音器２９に伝達され、排気消音器２９は前方に移動してバッテリケース９の下部ケース１９の膨出部１９ａに干渉する。

下部ケース１９の膨出部１９ａ内には、バッテリ補機部品２７が収容されているので、上記した衝撃荷重Ｆの一部はバッテリ補機部品２７が受けることになり、上部ケース１７内に収容してあるバッテリ本体２５への衝撃荷重の入力を抑制することができる。

また、排気消音器２９は、その前方の膨出部１９ａの傾斜面１９ａ１に干渉するので、干渉後は傾斜面１９ａ１に沿って下方に移動するようにして回転する。このため、膨出部１９ａに付与される衝撃荷重が緩和され、内部のバッテリ補機部品２７への負担も軽減される。

一方、衝撃荷重Ｆはリアバンパ６３から後方リアクロスメンバ４５及びリアサイドメンバ４９にも入力される。後方リアクロスメンバ４５及びリアサイドメンバ４９が受ける衝撃荷重は、これらメンバ４５，４９に連結されているバッテリメンバ３７を介してバッテリケース９に入力される。バッテリケース９が荷重を受けると、その入力荷重は取付板５９及びブラケット５７を介してバッテリ本体２５にも伝達される。

この際、後方リアクロスメンバ４５及びリアサイドメンバ４９は、図１、図３に示すように、バッテリ本体２５の上下方向のほぼ中間位置よりやや下側に位置している。すなわち、後方リアクロスメンバ４５及びリアサイドメンバ４９と、バッテリ本体２５とは、上下方向位置の少なくとも一部が同じ位置となるよう配置されている。

このため、大型の重量物であるバッテリ本体２５は、車両前方へ押し出されるようにして受ける荷重によって前後に移動するが、上下方向の揺動は抑制され、バッテリ本体２５が大きな力を受けるのを抑制できる。仮に、後方リアクロスメンバ４５及びリアサイドメンバ４９が、バッテリ本体２５に対して上下方向位置がずれているとすると、バッテリ本体２５は、各メンバ４５，４９が荷重を受けることで慣性力により上下方向に揺動しやすくなってしまう。バッテリ本体２５は、上下方向に揺動するとバッテリケース９から外れるなどの不具合が発生する恐れがある。

また、本実施形態では、大型のバッテリ本体２５を収容しているバッテリケース９を荷室スペース５における後部フロア１５を上下に貫通するように配置することで、後部座席１の下方に配置している燃料タンク３の容量を充分確保することができる。すなわち、本実施形態では、燃料タンク３の容量を確保しつつ、大型で大容量のバッテリ本体２５への衝撃荷重の入力が抑制される状態でバッテリ７を車両に搭載可能である。

また、本実施形態では、バッテリケース９は上部ケース１７と下部ケース１９とを有し、下部ケース１９に取り付けられたバッテリメンバ３７が、後方リアクロスメンバ４５及びリアサイドメンバ４９に固定されている。このため、バッテリケース９は、バッテリメンバ３７を介して後方リアクロスメンバ４５及びリアサイドメンバ４９に強固に取り付けることができる。

また、本実施形態では、バッテリケース９は、後部フロア１５に形成した開口部１５ｄに対し下方から挿入され、この挿入された状態でバッテリメンバ３７が、後方リアクロスメンバ４５及びリアサイドメンバ４９に固定される。すなわち、バッテリケース９は、車体の下方から取り付けることができる。このため、燃料タンク３など他の部品と同方向から車体に取り付けることができ、取り付け作業性が向上する。

また、本実施形態では、バッテリケース９の下部空間２１ｂを形成する部位の排気消音器２９に対向する面は、下端部が上端部よりも車両前方となるよう傾斜している傾斜面１９ａ１となっている。このため、車両が後方から衝撃荷重を受けて排気消音器２９が前方に移動して膨出部１９ａの傾斜面１９ａ１に干渉することで、排気消音器２９は傾斜面１９ａ１に沿って下方に移動するようにして回転し、膨出部１９ａに付与される衝撃荷重が緩和される。その結果、膨出部１９ａ内に収容してあるバッテリ補機部品２７へ入力される荷重も軽減される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。

例えば、上記した実施形態では、プラグインハイブリッド型車両を用いて説明したが、プラグインではないハイブリッド型車両や、電気モータのみを駆動源とする電動車両に対しても本発明を適用することができる。また、バッテリメンバ３７は、バッテリケース９の車両後方側の後部３７ａと左右両側の一対の側部３７ｂとを備えている構成としたが、左右両側の一対の側部３７ｂのみを備える構成とすることもできる。

９ バッテリケース
１５ 後部フロア
１５ｄ 後部フロアの開口部
１７ バッテリケースの上部ケース
１９ バッテリケースの下部ケース
２１ａ 上部ケース内の上部空間
２１ｂ 下部ケース内の下部空間
２５ バッテリ本体
２７ バッテリ補機部品（バッテリ周辺機器）
２９ 排気消音器
３７ バッテリメンバ（補強部材）
４９ リアサイドメンバ（サイドメンバ）

Claims (5)

1. 車体の後部フロアを上下方向に貫通するようバッテリケースが配置され、
   前記バッテリケースは、バッテリ本体を収容する上部空間と、前記バッテリ本体の機能を補助するバッテリ周辺機器を収容する下部空間と、を有し、
   前記下部空間に対応する前記バッテリケースの車両後方側に排気消音器が配置されていることを特徴とするバッテリの車両搭載構造。
2. 前記バッテリケースの少なくとも車幅方向側部に補強部材が取り付けられ、この補強部材は、車体の前後方向に向けて延設されるサイドメンバに固定され、このサイドメンバと前記バッテリ本体とは、上下方向の少なくとも一部が同じ位置となるよう配置されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリの車両搭載構造。
3. 前記バッテリケースは、前記上部空間を有する上部ケースと前記下部空間を有する下部ケースとを有し、前記補強部材は前記下部ケースに取り付けられ、該下部ケースに取り付けられた前記補強部材が、前記サイドメンバに固定されていることを特徴とする請求項２に記載のバッテリの車両搭載構造。
4. 前記バッテリケースは、前記後部フロアに形成した開口部に対し下方から挿入され、この挿入された状態で前記補強部材が、前記サイドメンバに固定されていることを特徴とする請求項３に記載のバッテリの車両搭載構造。
5. 前記バッテリケースの前記下部空間を形成する部位の前記排気消音器に対向する面は、下端部が上端部よりも車両前方となるよう傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のバッテリの車両搭載構造。

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