JP6515980B1 - 電気車両のバッテリ搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】上下２層配置されたバッテリモジュールの被水防止と温度管理とを両立することができる電気車両のバッテリ搭載構造を提供する。【解決手段】上下に積載された複数のバッテリモジュール２０の周囲に位置する枠状フレーム３０と、底板３１と、アッパカバー３２とを備える共に外部に対して密閉性を有するバッテリパックＢがフロアパネル１の下側に配設された電気車両Ｖのバッテリ搭載構造であって、上下に積載されたロアバッテリモジュール２０ａの上側にアッパバッテリモジュール２０ｂを支持する支持体５０を設け、支持体５０は、アッパバッテリモジュール２０ｂの底部を面接触状態で支持する載置部５１と、ロアバッテリモジュール２０ａを間に介在させて載置部５１を支持すると共に底板３１に支持される複数の脚部５２とが一体的に形成されている。【選択図】 図５

Description

本発明は、電気車両のバッテリ搭載構造に関し、特に外部に対して密閉性を有するバッテリパックがフロアパネルの下側に配設された電気車両のバッテリ搭載構造に関する。

従来より、ハイブリッド車や電気自動車等の電気車両では、車輪を駆動する電気モータの動力源であるバッテリが大容量になるため、バッテリセルの集合体からなる複数のバッテリモジュールを車体フロアの下方空間を利用して配置している。
特許文献１の電動車両のバッテリ搭載構造は、複数のバッテリモジュールを囲繞するアッパカバー及びロアカバーとこれらを支持する左右１対の支持部材とを備えたバッテリユニットを設け、１対の支持部材の各前端部をサスペンションクロスメンバの下部に夫々結合し、１対の支持部材の各途中部をフロアパネルと協働して前後に延びる左右１対の閉断面を形成する左右１対のフロアフレームの下部に夫々結合することによりバッテリユニットを車体に固定している。

バッテリモジュールをフロアパネルの下側に配設した場合、バッテリモジュールが雨水等によって被水する。車両走行中にバッテリモジュールが被水すると、バスバー等の機能故障（例えば、腐食、錆等）に起因した出力性能の低下を招く虞がある。
そこで、密閉性を有するバッテリパックを構成し、そのバッテリパック内に複数のバッテリモジュールを収容する技術が提案されている。
特許文献２のバッテリ搭載構造は、上下２段に重ねた複数のバッテリを車体に固定されたバッテリトレイとこのバッテリトレイの上側を覆うカバーとからなるパック状の収容容器内に収容している。

特許第５４７７２５６号公報 特許第４９４０９６６号公報

電動車両の電気エネルギーを蓄えるバッテリとして、二次電池の中でも高電圧で高エネルギー密度等の特性を備えたリチウムイオンバッテリが使用に供されている。
このリチウムイオンバッテリは、高エネルギー密度等の優位性を備えている反面、使用に当って高精度の温度管理が必要である。
例えば、−１０℃（耐低温温度）以下の低温環境下では、内部抵抗の増加に伴って過電圧が上昇するため、出力低下を生じる虞があり、例えば、４０℃以上の高温環境下では、内部抵抗は減少するものの、充放電反応速度の増加に伴って劣化反応速度が加速度的に増加するため、バッテリ寿命を短縮化すると共にガスの発生等信頼性の低下が懸念される。

前述したように、バッテリモジュールの採用には被水防止と温度管理が不可欠であるものの、これら被水防止と温度管理の対策は夫々相反する結果を招くことが考えられる。
密閉性を有するバッテリパック内にバッテリモジュールを収容する場合、温度を管理するための熱交換用媒体や冷却風をバッテリパック内に搬送する搬送経路が必要となり、このバッテリパック内外を連通させる搬送経路を設けることにより、バッテリパックの密閉性が損なわれる虞がある。

また、バッテリパック内にバッテリモジュールを１層配置で搭載した場合、バッテリモジュールの底部全域からバッテリパックの底板に熱が伝導されるため、バッテリパックの下方を流れる走行風による冷却効果を期待することができる。
しかし、特許文献２のバッテリ搭載構造のように、バッテリパック内にバッテリモジュールを上下２層配置で搭載した場合、特に上方に配置されたアッパモジュールは、底部全域からバッテリパックの底板に直接的に熱を伝導することができず、走行風による冷却効果を期待できない。
即ち、上下２層配置されたバッテリモジュールの被水防止と温度管理とを両立させる有効な構造については未だ提案されていない。

本発明の目的は、上下２層配置されたバッテリモジュールの被水防止と温度管理とを両立可能な電気車両のバッテリ搭載構造等を提供することである。

請求項１の電気車両のバッテリ搭載構造は、上下に積載された複数のバッテリモジュールを含む複数のバッテリモジュールの周囲に位置するように配設された枠状フレームと、この枠状フレームの底部を覆う金属製底板と、前記複数のバッテリモジュールの上側部分を覆うアッパカバーとを備える共に外部に対して密閉性を有するバッテリパックがフロアパネルの下側に配設された電気車両のバッテリ搭載構造において、前記上下に積載されたロアバッテリモジュールの上側にアッパバッテリモジュールを支持する金属製支持体を設け、前記支持体は、アッパバッテリモジュールの底部を面接触状態で支持する載置部と、前記ロアバッテリモジュールを間に介在させて前記載置部を支持すると共に前記底板に支持される複数の脚部とが一体的に形成されたことを特徴としている。

この電気車両のバッテリ搭載構造では、上下に積載されたロアバッテリモジュールの上側にアッパバッテリモジュールを支持する金属製支持体を設けたため、複数のバッテリモジュールを上下に積載することができると共に強制冷却機構を必要とすることなくロアバッテリモジュールの底部を熱伝導と走行風を用いて空冷することができる。
支持体は、アッパバッテリモジュールの底部を面接触状態で支持する載置部と、前記ロアバッテリモジュールを間に介在させて前記載置部を支持すると共に前記底板に支持される複数の脚部とが一体的に形成されたため、アッパバッテリモジュールの熱が伝導された載置部とバッテリパックの底板とを複数の脚部によって熱伝導可能に連結でき、アッパバッテリモジュールの底部を熱伝導と走行風を用いて空冷することができる。
尚、上記「密閉性を有するバッテリパック」とは、バッテリパックの内部空間が、完全な密封状態に維持されている意味ではなく、内部空間への外気の流通が抑制され、外気温度と内部空間の温度とが簡単には平衡化されない、緩やかな気密状態を含む用語として定義している。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記複数の脚部は前記底板に下端が接触する複数のフィン部を有することを特徴としている。
この構成によれば、アッパバッテリモジュールから複数のフィン部を介してバッテリパック内空間に放熱できると共にバッテリパックの底板との接触面積を増加して外部への放熱効率を増加することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記フロアパネルの後側部分に前側部分よりも高さ位置が高く形成されたキックアップ部を設け、前記上下に積載された複数のバッテリモジュールを前記キックアップ部の下方に配置したことを特徴としている。
この構成によれば、上下に積載された複数のバッテリモジュールをフロアパネルの下側に配設することができ、コンパクト化を図ることができる。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記枠状フレームが、前後方向に延びる左右１対の閉断面状の支持フレームと、前記１対の支持フレームの前端部同士を連結する閉断面状の前端フレームと、前記１対の支持フレームの後端部同士を連結する閉断面状の後端フレームと、前記１対の支持フレームの途中部同士を連結する横メンバとを有し、前記支持体に前記後端フレーム及び横メンバに固定する複数の連結部を設けたことを特徴としている。
この構成によれば、枠状フレームの剛性及び支持体の支持剛性を相乗的に高くすることができる。

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記アッパバッテリモジュールと載置部との間に熱伝導シートを設けたことを特徴としている。
この構成によれば、密着性を増すことにより、アッパバッテリモジュールの底部から載置部への熱伝導性を高くすることができる。

本発明の電気車両のバッテリ搭載構造によれば、アッパバッテリモジュールを支持する支持体をアッパバッテリモジュールの熱伝導経路にすることにより、上下２層配置されたバッテリモジュールの被水防止と温度管理とを両立することができる。

実施例１に係る車両の底面図である。 後側左下方から視た斜視図である。 図１のIII-III線断面図である。 図１のIV-IV線断面図である。 図１のV-V線断面図である。 後側要部側面図である。 バッテリパックと発電装置と排気装置を組み立てた組立ユニットの斜視図である。 バッテリパックの分解斜視図である。 バッテリパックの下半部の斜視図である。 バッテリパックの下半部からバッテリモジュールと燃料タンクを省略した斜視図である。 バッテリモジュールの分解斜視図である。 支持体の斜視図である。 図２の要部拡大図である。 エア混合手段の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明を電気車両Ｖのバッテリ搭載構造に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。

以下、本発明の実施例１について図１〜図１４に基づいて説明する。
図１，図２に示すように、電気車両Ｖは、駆動輪を回転駆動する電動モータＭと、バッテリパックＢと、発電装置Ｇと、排気装置Ｅ等を備えている。
この車両Ｖは、充電専用エンジン６１と駆動専用モータＭとを備えており、搭載されたバッテリの保有電力が所定閾値（例えば、ＳＯＣが３０％）以上においてエンジン６１の停止状態を継続し、バッテリの保有電力が所定閾値未満において応急的にエンジン６１を始動して充電を行うレンジエクステンダタイプの電気車両である。

まず、車両Ｖの骨格部材に係る前提構造について説明する。
尚、以下、矢印Ｆを前方、矢印Ｌを左方、矢印Ｕを上方として説明する。
フロアパネル１は、車室の床面を構成し、前席（図示略）が配設される略水平状のフロントフロアパネル１ａと、このフロントフロアパネル１ａの後端から高さ位置が高くなるように後方上り傾斜状に移行して後席（図示略）が配置されるキックアップ部１ｂと、このキックアップ部１ｂから後方に延びるリヤフロアパネル１ｃとを有している。
リヤフロアパネル１ｃの後側上部には、リヤフロアパネル１ｃと協働して左右に延び且つ車室と荷室とを区分するクロスメンバ１６が配設されている。

図１〜図５に示すように、フロアパネル１（フロントフロアパネル１ａ）の左右両端には、前後に延びる左右１対のサイドシル２が夫々連結されている。
サイドシル２は、車体側部を構成するサイドフレーム３が連結された断面ハット状のサイドシルアウタパネル２ａと、フロアパネル１が連結された断面ハット状のサイドシルインナパネル２ｂとから構成されている。
アウタパネル２ａとインナパネル２ｂは、上側フランジ同士を接合して上側フランジ部２ｃを形成すると共に下側フランジ同士を接合して下側フランジ部２ｄを形成することにより断面略矩形状の閉断面Ｃ２（第２閉断面）を構成している。
上側フランジ部２ｃは閉断面Ｃ２の上壁略中央部から上方に延び、下側フランジ部２ｄは閉断面Ｃ２の下壁略中央部から下方に延びている。

図４に示すように、１対のサイドシル２の車幅方向内側には、前後に延びる左右１対のフロアフレーム４が設けられている。これら１対のフロアフレーム４は、後側程左右方向の離隔距離が大きくなるように配設されている。
フロアフレーム４は、断面ハット状に形成され、フロアパネル１の下側にフロアパネル１と協働して断面略矩形状の閉断面Ｃ１（第１閉断面）を構成している。
フロアフレーム４の下端部は、サイドシル２の下端部（下側フランジ部２ｄの下端部）よりも高さ位置が低くなるように形成されている。
また、フロアフレーム４の車幅方向外側壁部とサイドシル２の車幅方向内側壁部（インナパネル２ｂ）とは、フロアパネル１と協働して閉断面を形成する複数の補強部材５によって連結されている。これにより、側突時におけるサイドシル２の車幅方向内側への移動を抑制し、衝撃荷重の分散を図っている。

１対のフロアフレーム４の前側延長部分には、フロアパネル１の前端に連なるダッシュパネル６を介して左右１対のフロントサイドフレーム７が前方に延びるように配設されている。これら１対のフロントサイドフレーム７の前端部には、圧縮変形により衝撃吸収可能なクラッシュカンが夫々固定され、これらのクラッシュカンを連結するようにバンパレインフォースメントとバンパフェースが装着されている（何れも図示略）。
１対のフロントサイドフレーム７の間に形成された空間部には、駆動輪である前輪（図示略）を回転駆動する駆動専用モータＭが配置されている。

１対のフロアフレーム４の後側延長部分には、左右１対のリヤサイドフレーム８が後方に延びるように配設されている。
図６，図１３に示すように、１対のリヤサイドフレーム８の後端部には、圧縮変形により衝撃吸収可能なクラッシュカン９が夫々固定され、これらのクラッシュカン９を連結するようにバンパレインフォースメント１０とバンパフェース（図示略）が装着されている。
１対のリヤサイドフレーム８の下方には、前後に延びる左右１対の第１リヤサブフレーム１１と、これら１対の第１リヤサブフレーム１１の下方に配置された左右１対の第２リヤサブフレーム１２と、第１，第２リヤサブフレーム１１，１２の後方に左右に延びる左右１対の第３リヤサブフレーム１３が夫々設けられている。

第１リヤサブフレーム１１は、リヤサイドフレーム８の途中部下部に連結されると共に下方に向かって緩湾曲状に移行し、第２リヤサブフレーム１２は、第１リヤサブフレーム１１の車幅方向内側において、バッテリパックＢの後端部に連結されると共に緩湾曲状に上方に移行するように形成されている。第１，第２リヤサブフレーム１１，１２の後端側部分がブラケット１４を介して排気装置Ｅの後端部と連結されている。
これにより、後突時、リヤサイドフレーム８及び第１，第２リヤサブフレーム１１，１２によって複数のロードパスを形成でき、衝撃吸収に必要なクラッシュスペースを短縮することができる。これら１対のリヤサイドフレーム８及び第１，第２リヤサブフレーム１１，１２の間に形成された空間部には、発電装置Ｇが配置されている。
図１，図２，図８，図１３に示すように、１対の第３リヤサブフレーム１３の車幅方向内側部分が排気装置Ｅの左右両端部に夫々連結され、車幅方向外側部分がリヤサイドフレーム８の途中部下部に夫々連結されている。

次に、バッテリパックＢについて説明する。
バッテリパックＢは、複数（例えば、１６個）のバッテリモジュール２０を直列接続した高電圧バッテリを車室外、特に、フロアパネル１の下方空間にレイアウトする必要があるため、耐振性（剛性）及び耐水性（防水性）を確保するように構成されている。
このバッテリパックＢは、バッテリモジュール２０に発生する熱を熱伝導を利用して直接的に車両外部に放出する自然空冷方式を用いており、冷却水や送風ファンによる冷却風を用いた強制冷却方式は採用していない。

ここで、バッテリパックＢの説明の前に、バッテリモジュール２０について説明する。
図７に示すように、バッテリモジュール２０は、規格電圧を有する直方体形状の複数（例えば、１２個）のバッテリセル２１をセパレータ２２を間に介して水平方向に積層状に整列させた直方体形状のバッテリ集合体Ａを備えている。
バッテリセル２１は、例えば、２次電池の一種であるリチウムイオンバッテリである。
以下、積層方向が前後方向に設定されたバッテリモジュール２０の例について説明する。

セパレータ２２は、異常なバッテリセル２１の熱を他の正常なバッテリセル２１に伝播させないように熱遮断性、耐熱性及び熱安定性に優れた合成樹脂材料、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）シートにより構成されている。
このバッテリ集合体Ａにおいて、全てのバッテリセル２１の各々の電極が上方に向うように配列されているため、隣り合う電極を接続するバスバー２３（電極接続部）、各ハーネスやケーブルが上面部に配設されている。

図７に示すように、バッテリモジュール２０は、前後１対のエンドプレート２４と、左右１対のアルミ合金製バインドバー２５（挟持パネル部材）と、アッパプレート２６等を有している。
エンドプレート２４の一方がバッテリ集合体Ａの前端部全域を覆うように重畳され、エンドプレート２４の他方がバッテリ集合体Ａの後端部全域を覆うように重畳されている。
プレート状のバインドバー２５は、バッテリ集合体Ａの両方の側面部全域を覆うように夫々配置され、１対のエンドプレート２４を前後方向から挟み込み可能に構成されている。
左側のバインドバー２５には、前端部及び後端部から右側直交方向に夫々屈曲した前後１対の取付部２５ａが設けられ、１対の取付部２５ａと１対のエンドプレート２４とが締結部材を介して夫々締結固定されている。
尚、右側のバインドバー２５は、左側のバインドバー２５と左右対称の構成である。

左右１対のバインドバー２５のうち一方、例えば、左側のバインドバー２５の左側面部には、ヒータユニット２７（シート状ヒータ手段）が装着されている。
ヒータユニット２７は、周辺温度を自己判断して放熱量制御を行うシート状の電熱線ヒータ、例えば、バインドバー２５に部分的に面接触可能なＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータによって構成されている。
これにより、ヒータユニット２７からの熱は、ヒータユニット２７の形状に拘らず、バインドバー２５を介してバッテリ集合体Ａの側面部全域に伝播される。

アッパプレート２６は、合成樹脂製プレート材で構成され、バスバー２３や各ハーネス等を含んでバッテリ集合体Ａの上面部全域を覆うように形成されている。
バッテリモジュール２０をバッテリパックＢ内に収容する際、バッテリ集合体Ａの下面部の略全域には、熱伝導性に優れたシリコンシート２８（熱伝導シート）が貼着されている。尚、積層方向が左右方向に設定されたバッテリモジュール２０の場合、前述した積層方向が前後方向に設定されたバッテリモジュール２０を鉛直軸回りに９０°回転させた構成になっている。

また、バッテリパックＢの説明に戻る。
バッテリパックＢは、発電装置Ｇ及び排気装置Ｅと一体的に組み立てられて組立ユニットを形成している。
図８〜図１１に示すように、バッテリパックＢは、略ロ字状の金属製枠状フレーム３０と、金属製底板３１と、合成樹脂製アッパカバー３２とを主要な構成要素としている。
枠状フレーム３０と金属製底板３１とが、バッテリパックＢのロアカバーに相当している。

枠状フレーム３０は、前後に延びる左右１対の支持フレーム３３と、これら１対の支持フレーム３３の前端部を左右に連結する前端フレーム３４と、１対の支持フレーム３３の後端部を左右に連結する後端フレーム３５とを備えている。
１対の支持フレーム３３は、１対のフロアフレーム４の下方において１対のフロアフレーム４に沿って後側程車幅方向外側に移行するように配設されている。

図４に示すように、支持フレーム３３は、略Ｌ字状の支持フレームロアパネル３３ａと、略Ｗ字状の支持フレームアッパパネル３３ｂとを有している。
支持フレームロアパネル３３ａと支持フレームアッパパネル３３ｂは、左側（車幅方向外側）フランジ同士を接合して外側フランジ部３３ｃを形成すると共に右側フランジ同士を接合して内側フランジ部３３ｄを形成することにより略扁平形状の閉断面Ｃ３（第３閉断面）を構成している。鋼板製の支持フレームロアパネル３３ａと支持フレームアッパパネル３３ｂは、プレス加工によって各々の形状に成形された後、各フランジ同士が溶接接合されているため、外側フランジ部３３ｃには、上下方向に延びた複数のビード状成形皺３３ｅ（図２，図８，図１０，図１１参照）が形成されている。
閉断面Ｃ３は、上下寸法よりも左右寸法が大きい略扁平形状に形成され、閉断面Ｃ３の上端部とフロアフレーム４の下端部とは所定間隔離隔するように構成されている。

外側フランジ部３３ｃは、閉断面Ｃ３の左端上側頂部から上方に延び、その上端部の高さ位置がサイドシル２の下側フランジ部２ｄの下端部の高さ位置よりも高くなる、換言すれば、外側フランジ部３３ｃと下側フランジ部２ｄが、側面視にて重なり合うように形成されている。また、外側フランジ部３３ｃの上端部の高さ位置がフロアフレーム４（閉断面Ｃ１）の下端部の高さ位置よりも高くなるように形成されている。
これにより、側突時、サイドシル２の車幅方向内側への移動を外側フランジ部３３ｃによって抑制し、更に衝撃荷重が大きい場合、支持フレーム３３の車幅方向内側への移動を閉断面Ｃ１によって抑制することができる。
内側フランジ部３３ｄは、閉断面Ｃ３の右端下側頂部から右方に延びている。

図８，図１０，図１１に示すように、支持フレーム３３の上壁部には、対向するフロアフレーム４の下端部に支持させるための４本のボルト部３３ｆ〜３３ｉが設けられている。
これらのボルト部３３ｆ〜３３ｉは、フロアパネル１の上側において前方から後方にかけて順に配設され、車幅方向に延びる閉断面を形成する各々のクロスメンバ（図示略）とフロアフレーム４とが重なり合う部分にナット部材（図示略）を用いて夫々締結固定されている。

前端フレーム３４は、１対の支持フレーム３３の前端部同士を連結する閉断面を形成している。この前端フレーム３４の途中部には、左右１対のボルト部３４ａが形成され、これら１対のボルト部３４ａが車体前部に対して締結固定されている。
後端フレーム３５は、１対の支持フレーム３３の後端部同士を連結する閉断面を形成している。この後端フレーム３５の途中部には、左右１対のブラケット３６が設けられている。これら１対のブラケット３６は、後端フレーム３５の後壁部に夫々固定され、上方に延びるように夫々形成されている。これらのブラケット３６は、クロスメンバ１６の下部にナット部材（図示略）を用いて夫々締結固定されている。
後端フレーム３５の後壁部の左右端側部分は、１対のリヤサブフレーム１２の前端部を当接支持している。これにより、リヤサブフレーム１２に入力した衝撃荷重を車室から独立した枠状フレーム３０全域に分散させて減衰することができる。

図１１に示すように、枠状フレーム３０には、底板３１の上側において底板３１と協働して閉断面を形成する補強用メンバ４１〜４４が設けられている。
各メンバ４１〜４４のうち横メンバ４１〜４３は、１対のボルト部３３ｆ，３３ｇ，３３ｉの間を夫々左右方向に連結し、縦メンバ４４は、横メンバ４３の左寄り途中部と後端フレーム３５の左寄り途中部の間を前後方向に連結するように構成されている。
そして、枠状フレーム３０の横メンバ４３よりも前側部分は、フロントフロアパネル１ａの下方に配置され、枠状フレーム３０の横メンバ４３よりも後側部分は、キックアップ部１ｂ及びリヤフロアパネル１ｃの下方に配置されている。
本実施例では、縦メンバ４４と左側支持フレーム３３との離隔距離と縦メンバ４４と右側支持フレーム３３との離隔距離の比率は、１：３に設定されている。

底板３１は、熱伝導性に優れた金属、例えば、アルミ合金によって構成されている。
図４，図５に示すように、底板３１の左端側部分は、クランク状に形成され、支持フレーム３３の上壁部と内側フランジ部３３ｄとに支持されている。底板３１の右端側部分も同様である。また、底板３１の前端側部分及び後端側部分は、クランク状に形成され、前端フレーム３４及び後端フレーム３５のフランジ部及び上壁部によって夫々支持されている。

アッパカバー３２は、軽量で剛性に優れた合成樹脂材料、例えば、ガラス繊維強化材が含有されたポリプロピレン（ＰＰ）によって構成されている。
図８，図９に示すように、アッパカバー３２は、前側部分が後側部分よりも大きい左右寸法で且つ小さい上下寸法にされた左右非対称形状である。
アッパカバー３２の前側部分上部には、リレー等を含むジャンクションボックスを収容可能な凸部が形成され、後側部分上部には、ＥＣＵを含む電池監視ユニットを収容可能な凸部が形成されている。
このアッパカバー３２の外周フランジ部は、シール用のガスケット（図示略）を介して枠状フレーム３０の上壁部内縁に対して密着状に固定されている。

バッテリパックＢの内部には、１層配置で搭載された第１バッテリモジュールと上下２層配置で搭載された第２バッテリモジュールとによって構成された複数のバッテリモジュール２０が収容されている。
図９，図１０に示すように、横メンバ４１，４２の間において積層方向が前後になるように配置され且つ左右に整列された４個、横メンバ４２，４３の間において積層方向が左右になるように配置され且つ前後に整列された３個を左右２列に配列した６個、横メンバ４３と後端フレーム３５との間において縦メンバの右側に積層方向が前後になるように配置され且つ左右に整列された３個を上下２段に配列した６個の合計１６個のバッテリモジュール２０が密閉状態で収容されている。
これらのバッテリモジュール２０は、複数のバスバー２９により電気的に直列接続になるように連結されている。
以下、横メンバ４３と後端フレーム３５との間、所謂キックアップ部１ｂ及びリヤフロアパネル１ｃの下方に配置された６個のバッテリモジュール２０のうち、特に、下段に配列された３個のバッテリモジュール２０をロアバッテリモジュール２０ａ、上段に配列された３個のバッテリモジュール２０をアッパバッテリモジュール２０ｂと表し、これらを総称する場合には、バッテリモジュール２０と表す。

図３，図５に示すように、３個のアッパバッテリモジュール２０ｂは、金属製、例えばアルミ合金製支持体５０を介してバッテリパックＢに夫々支持されている。
図１２に示すように、支持体５０は、水平方向に延び且つ左右に隣り合う３つの板状載置部５１と、これら板状載置部５１の左右両端部から下方に延び且つ左右に隣り合う４つの板状脚部５２等を備えている。
載置部５１は、アッパバッテリモジュール２０ｂの底部（バッテリセル集合体Ａの下面部）にシリコンシート２８を介して面接触可能に構成されている。
脚部５２は、載置部５１と一体的に連なるように形成され、隣り合う脚部５２の間に載置されたロアバッテリモジュール２０ａを収容可能に構成されている。
この脚部５２は、下端部が底板３１に面接触可能に形成され、前端壁及び後端壁の中段部に水平方向に延びる取付部５３が夫々設けられている。前端側取付部５３は締結部材を介して横メンバ４３に締結固定され、後端側取付部５３は締結部材を介して後端フレーム３５に締結固定される。

脚部５２は、上半部に前後方向に直交する面を備えた冷却用上側フィン５２ａが設けられ、左右両端の脚部５２には、下半部に前後方向に直交する面を備えると共に下端部が底板３１に面接触する冷却用下側フィン５２ｂが設けられている。
後側の下側フィン５２ｂは、上側フィン５２ａに連なるように形成されている。
これにより、アッパバッテリモジュール２０ｂの熱をシリコンシート２８を介して載置部５１に導入し、導入された熱を脚部５２の下端部と下側フィン５２ｂの下端部とから外部に放出することができる。

次に、モータＭについて説明する。
１対のフロントサイドフレーム７の間で且つ前輪のサスペンションクロスメンバ（図示略）の直ぐ前側には、車両Ｖを駆動するパワーユニット（図示略）が設けられている。
パワーユニットは、例えば、モータＭ（図１，図２参照）やモータ用インバータであるＤＣ−ＡＣコンバータ（図示略）を含むモータユニットと、このモータユニットの駆動力を前輪へ伝達するための動力伝達機構（減速機構及び差動機構）を含むトランクアクスル（図示略）とが車幅方向に並ぶように一体的に結合されている。
モータＭのモータ軸心、トランクアクスルにおけるモータ軸と連結される入力軸の軸心、及びパワーユニットの出力軸（ジョイントシャフト）の軸心は、何れも車幅方向に延びている。

次に、発電装置Ｇについて説明する。
図３，図６，図８に示すように、発電装置Ｇは、エンジン６１と、ジェネレータ６２と、ＡＣ−ＤＣコンバータ６３と、アンダカバー６９と、燃料タンクＴ等を備えている。
発電装置Ｇは、車幅方向中央位置においてバッテリパックＢの後端近傍位置に配設されている。この発電装置Ｇは、一体的にユニット化されており、前端部がブラケット６４を介してクロスメンバ１６の下部に固定され、左右両側部がブラケット（図示略）を介してリヤサブフレーム１１，１２に固定されている。そして、発電装置Ｇの下部は、合成樹脂製のアンダカバー６９で覆われている。

エンジン６１は、１ロータの小型ロータリエンジンであり、ロータの回転軸が前後に延びるように配設されている。このエンジン６１は、側壁に排気ポートが形成されたサイド排気式に構成され、燃料タンクＴから供給された燃料を燃焼させて得られたエネルギーでロータの回転軸に連結されたジェネレータ６２の回転軸を回転駆動している。
バッテリパックＢの保有電力が所定閾値未満に低下したとき、エンジン６１が始動され、ジェネレータ６２が最大発電効率になるよう予め設定された規定回転数で運転される。
エンジン６１の燃焼室には、吸気通路を形成する吸気管（図示略）及び排気通路を形成する排気管６５が連通されている。
吸気管は、途中部にエアクリーナが配設され、右側ホイールハウスのインナパネルに設けられた差込口に差込接続されている（何れも図示略）。
排気管６５は、その途中部に触媒装置６６と、消音装置６７とが設けられている。

図３，図６，図８に示すように、ジェネレータ６２は、バッテリパックＢとエンジン６１との間に配置されている。これにより、エンジン６１を含む前後寸法を短縮化することができると共にジェネレータ６２を前方配置することができ、後突時、高電圧部品であるジェネレータ６２と排気装置Ｅとの直接的な干渉を回避している。
コンバータ６３は、エンジン６１の始動による充電時、ジェネレータ６２からの交流電流を直流電流に変換して各バッテリモジュール２０に供給している。

燃料タンクＴは、横メンバ４３と後端フレーム３５との間において縦メンバ４４の左側に底板３１に搭載された状態で配置され、横メンバ４３と後端フレーム３５とに固定された前後１対のブラケット３７（図１４参照）を介してバッテリパックＢに上部開放状態で支持されている。燃料タンクＴの内部には、燃料ポンプと、この燃料ポンプへの吸込用ストレーナ等が収容されている（何れも図示略）。
図５，図８〜図１０に示すように、燃料タンクＴは、エンジン６１の小型化に伴って貯留容量が小型化されており、正面視にて略縦長形状に形成されている。具体的には、燃料タンクＴの頂部が、第２バッテリモジュールであるアッパバッテリモジュール２０ｂの頂部の高さ位置に略等しくなるように設定されている。

図５に示すように、燃料タンクＴの下半部は、上側程左右寸法（横断面積）が大きくなるように形成されている。これにより、設置面積とタンク容量の確保を両立している。
また、図５，図８，図９に示すように、燃料タンクＴの中段部が右方に張り出しているため、アッパカバー３２の左側後部に燃料タンクＴを避けるように右方に凹入した回避部３２ａが設けられている。
これにより、燃料タンクＴとアッパカバー３２の干渉を回避でき、アッパカバー３２の損傷防止によりバッテリモジュール２０に対するシール性向上を図ることができる。

次に、排気装置Ｅについて説明する。
充電時、高回転駆動されたエンジン６１の排気ガス温度が高温になるため、排気装置Ｅは、排気ガスを外部に放出する前段階において、排気ガスとエア（外気）とを予め攪拌し、排気ガス温度を低下させてから外部に放出するように構成されている。
図３，図６，図８，図１３，図１４に示すように、排気管６５と、この排気管６５の途中部に設けられた触媒装置６６と、この触媒装置６６よりも下流側に設けられた消音装置６７と、エア混合手段６８と、触媒装置６６、消音装置６７及びエア混合手段６８等を所定間隔を空けて囲繞する金属製の排気ボックス７０等を備えている。
触媒装置６６は、略円柱状に形成され、その軸心がエンジン６１のロータ軸心と略同じ高さ位置で且つ左右に延びるように配設されている。
消音装置６７は、略楕円柱状に形成されている。この消音装置６７は、触媒装置６６の下方位置に配置され、その軸心が触媒装置６６の軸心と略平行に延び且つ断面形状の長径が前後に延びるように配設されている。

それ故、排気管６５は、エンジン６１の排気ポートが形成された後部左方から後側上方に延びた後、右側下方に湾曲しながら触媒装置６６の左端部に形成された導入口に接続されている。そして、排気管６５は、触媒装置６６の右端部に形成された排出口から下方に湾曲して消音装置６７の右端前部に形成された導入口に接続され、消音装置６７の左端後部に形成された排出口から左方に延びている。
これにより、後突時、触媒装置６６は前側下方に移行し、消音装置６７は前側下方に移行しつつ側面視にて導入口を中心として時計回りに回動するため、発電装置Ｇとの干渉を抑制することができる。

図１４に示すように、エア混合手段６８は、排気管６５の下流端部に設けられ、進行方向誘導部６８ａと、本体部６８ｂと、扁平開口部６８ｃ等を備えている。
進行方向誘導部６８ａは、消音装置６７の排出口から左方に向かって流れる排気ガスの進路を下方を除いて遮断し、排気ガスの進行方向を下方に誘導するように構成されている。
具体的には、排気ガスの進行方向正面に緩湾曲状で且つ下方に延びる壁部を形成している。

本体部６８ｂは、左右に延びた略扁平状で且つ後方下り傾斜状の容積室を形成している。
進行方向誘導部６８ａに誘導された排気ガスの進行方向ベクトルは、下向きベクトルと壁部からの反射による右向きベクトルが存在しているため、排気ガスの一部は、他からの力が加わらない限り、下向きベクトルと右向きベクトルの合成ベクトルにより図中矢印で示すような前後方向軸を中心とした反時計回りの旋回流（渦流）を形成する。
それ故、本体部６８ｂは、反時計回りの旋回流を形成するために十分な上下長及び左右長を有している。

扁平開口部６８ｃは、本体部６８ｂの下端に下向き且つ左右に延びると共に周囲のエア（外気）を導入可能に形成されている。
このエア混合手段６８は、走行風が存在していない車両停車時、本体部６８ｂから外部に飛び出した旋回外側の流れを排気ボックス７０内で且つエア混合手段６８周りのエアと一緒に扁平開口部６８ｃから本体部６８ｂの内部に取り込むことにより、排出前に本体部６８ｂ内で排気ガス温度を低下させる第１の温度低下機能を有している。

図２，図１３に示すように、排気ボックス７０は略直方体のボックス形状に形成され、エア混合手段６８が左側部分に配設され、エンジン６１の始動に同期して作動すると共に排気ボックス７０の内部に外気を導入可能な掃気ファン７１（エア導入手段）が右側壁部に形成されている。排気ボックス７０の左側後方底部には、扁平開口部６８ｃに対向して開口７０ａが形成されている。
これにより、車両停車時でも、掃気ファン７１によって排気ボックス７０内に左方に流動する外部エアを導入することができ、第１温度低下機能に加えて、エア混合手段６８周りの排気ガス温度を低下させることができるため、本体部６８ｂ内で更に排気ガス温度を低下させる第２の温度低下機能を有している。

また、扁平開口部６８ｃと開口７０ａが近接配置されているため、車両走行時、前述した第１温度低下機能に加え、排気ボックス７０内のエアと混合して温度低下された排気ガスを走行風の負圧による吸出し作用により車外に排出することができる。
以上により、車両Ｖの走行状態に拘らず、排気装置Ｅから排出されるガス温度を排気装置Ｅ（本体部６８ｂ）内部で低下することができ、特に、車両停車時、車両周囲への高温ガスの排出を回避することができ、乗降時、後席乗員の熱い空気流による違和感を解消することができる。

次に、上記電気車両のバッテリ搭載構造の作用、効果について説明する。
実施例１に係る電気車両Ｖのバッテリ搭載構造によれば、上下に積載されたロアバッテリモジュール２０ａの上側にアッパバッテリモジュール２０ｂを支持する金属製支持体５０を設けたため、複数のバッテリモジュール２０を上下に積載することができると共に強制冷却機構を必要とすることなくロアバッテリモジュール２０ａの底部を熱伝導と走行風を用いて空冷することができる。
支持体５０は、アッパバッテリモジュール２０ｂの底部を面接触状態で支持する載置部５１と、ロアバッテリモジュール２０ａを間に介在させて載置部５１を支持すると共に底板３１に支持される複数の脚部５２とが一体的に形成されたため、アッパバッテリモジュール２０ｂの熱が伝導された載置部５１とバッテリパックＢの底板３１とを複数の脚部５２によって熱伝導可能に連結でき、アッパバッテリモジュール２０ｂの底部を熱伝導と走行風を用いて空冷することができる。

複数の脚部５２は底板３１に下端が接触する複数のフィン部５２ｂを有するため、アッパバッテリモジュール２０ｂから複数のフィン部５２ａ，５２ｂを介してバッテリパックＢ内空間に放熱できると共にバッテリパックＢの底板３１との接触面積を増加して外部への放熱効率を増加することができる。

フロアパネル１の後側部分に前側部分よりも高さ位置が高く形成されたキックアップ部１ｂを設け、上下に積載された複数のバッテリモジュール２０（２０ａ，２０ｂ）をキックアップ部１ｂの下方に配置したため、上下に積載された複数のバッテリモジュール２０をフロアパネル１の下側に配設することができ、コンパクト化を図ることができる。

枠状フレーム３０が、前後に延びる左右１対の閉断面状の支持フレーム３３と、１対の支持フレーム３３の前端部同士を連結する閉断面状の前端フレーム３４と、１対の支持フレーム３３の後端部同士を連結する閉断面状の後端フレーム３５と、１対の支持フレーム３３の途中部同士を連結する横メンバ４３とを有し、支持体５０に後端フレーム３５及び横メンバ４３に固定する複数の連結部５３を設けたため、枠状フレーム３０の剛性及び支持体５０の支持剛性を相乗的に高くすることができる。

アッパバッテリモジュール２０ｂと載置部５１との間にシリコンシート２８を設けたため、密着性を増すことにより、アッパバッテリモジュール２０ｂの底部から載置部５１への熱伝導性を高くすることができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、アッパバッテリモジュールとロアバッテリモジュールを３個づつ上下に積載した例を説明したが、２個以下或いは４個以上積載しても良く、また、アッパバッテリモジュールとロアバッテリモジュールの数を異ならせても良い。

２〕前記実施形態においては、ロアバッテリモジュールを個々に挟み込む脚部の例を説明したが、少なくとも下端がバッテリパックの底板に当接した脚部であれば良く、複数のロアバッテリモジュールの一端側と他端側に１対の脚部を設け、それらに支持される載置部に１又は複数のアッパバッテリモジュールを載置しても良い。

３〕前記実施形態においては、バッテリモジュールの保有電力が閾値以下に低下したとき、発電するために始動するエンジンの例を説明したが、バッテリモジュールの保有電力が閾値以下ではなくとも、例えば、潤滑油を循環させるために停止期間が所定期間継続したとき、エンジンを始動しても良い。また、モータ以外にエンジンによっても走行可能に構成し、乗員による加速要求が高いとき、エンジン駆動に切り替えてエンジンを始動させても良い。

４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

１ フロアパネル
１ｂ キックアップ部
２０ バッテリモジュール
２０ａ ロアバッテリモジュール
２０ｂ アッパバッテリモジュール
２８ シリコンシート
３０ 枠状フレーム
３１ 底板
３２ アッパカバー
４１〜４３ 横メンバ
５０ 支持体
５１ 載置部
５２ 脚部
５３ 取付部
Ｖ 車両
Ｂ バッテリパック

Claims (5)

1. 上下に積載された複数のバッテリモジュールを含む複数のバッテリモジュールの周囲に位置するように配設された枠状フレームと、この枠状フレームの底部を覆う金属製底板と、前記複数のバッテリモジュールの上側部分を覆うアッパカバーとを備える共に外部に対して密閉性を有するバッテリパックがフロアパネルの下側に配設された電気車両のバッテリ搭載構造において、
   前記上下に積載されたロアバッテリモジュールの上側にアッパバッテリモジュールを支持する金属製支持体を設け、
   前記支持体は、アッパバッテリモジュールの底部を面接触状態で支持する載置部と、前記ロアバッテリモジュールを間に介在させて前記載置部を支持すると共に前記底板に支持される複数の脚部とが一体的に形成されたことを特徴とする電気車両のバッテリ搭載構造。
2. 前記複数の脚部は前記底板に下端が接触する複数のフィン部を有することを特徴とする請求項１に記載の電気車両のバッテリ搭載構造。
3. 前記フロアパネルの後側部分に前側部分よりも高さ位置が高く形成されたキックアップ部を設け、
   前記上下に積載された複数のバッテリモジュールを前記キックアップ部の下方に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気車両のバッテリ搭載構造。
4. 前記枠状フレームが、前後方向に延びる左右１対の閉断面状の支持フレームと、前記１対の支持フレームの前端部同士を連結する閉断面状の前端フレームと、前記１対の支持フレームの後端部同士を連結する閉断面状の後端フレームと、前記１対の支持フレームの途中部同士を連結する横メンバとを有し、
   前記支持体に前記後端フレーム及び横メンバに固定する複数の連結部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の電気車両のバッテリ搭載構造。
5. 前記アッパバッテリモジュールと載置部との間に熱伝導シートを設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電気車両のバッテリ搭載構造。
   

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