JP6647005B2

JP6647005B2 - 車両

Info

Publication number: JP6647005B2
Application number: JP2015206585A
Authority: JP
Inventors: 学三谷; 広一高橋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2035-10-20
Also published as: US9950601B2; JP2017077789A; US20170106735A1

Description

本発明は、バッテリ等の高圧系機器を備える車両に関する。

電気自動車、ハイブリッド車などの車両には、バッテリ（高圧バッテリ）、ＤＣ−ＤＣコンバータ、インバータなどの高電圧機器（以下、高圧系機器ともいう）が搭載されている。例えば、特許文献１、２には、シートの後方に高圧系機器を配置した車両が開示されている。

特許文献１の車両は、高圧系機器を支持する専用のユニットフレームを備えており、ユニットフレームの下部をシートの後方下部に配置される下部メンバに連結する一方、ユニットフレームの上部左右両側を左右のホイールハウスパネルに連結することで、高圧系機器を強固に支持しているが、専用のユニットフレームは、車両の軽量化や低コスト化の妨げとなる。

一方、特許文献２の車両は、シートの後方上部に配置される上部メンバと、シートの後方下部に配置される下部メンバとを備え、高圧系機器を上部メンバ及び下部メンバに締結している。このような高圧系機器の固定構造によれば、上下方向において高圧系機器が上部メンバと下部メンバによって両持ち支持されるので、特許文献１に示されるような専用のユニットフレームを不要とすることができる。

特開２００５−１１２２８４号公報特許第３５７１７０４号公報

しかしながら、特許文献２の車両では、側面視で高圧系機器の上部締結点と下部締結点とを結ぶ仮想直線が、高圧系機器の前面に沿っているので、前後方向においては高圧系機器の前端部のみが支持された片持ち支持状態となっており、車両の加減速、車体振動などから生じる高圧系機器の支持部に対する負荷が大きい。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の加減速、車体振動などから生じる高圧系機器の支持部に対する負荷を低減できる車両を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
シート（例えば、後述の実施形態のシート３）の後方に高電圧機器（例えば、後述の実施形態のバッテリユニット１０）が配置された車両（例えば、後述の実施形態の車両１）であって、
前記シートの後方上部に配置され、車幅方向に延びる上部メンバ（例えば、後述の実施形態の上部メンバ７）と、
前記シートの後方下部に配置され、車幅方向に延びる下部メンバ（例えば、後述の実施形態の下部メンバ８）と、を備え、
前記高電圧機器が、複数の上部締結点（例えば、後述の実施形態の上部締結点５３ｅ）で前記上部メンバに締結されているとともに、複数の下部締結点（例えば、後述の実施形態の下部締結点５４ｅ）で前記下部メンバに締結されており、
側面視で前記上部締結点と前記下部締結点とを結ぶ第１仮想直線（例えば、後述の実施形態の仮想直線Ｌ１）が、前記高電圧機器の重心（例えば、後述の実施形態の重心Ｃ）を通っており、
３つの前記上部締結点及び３つの前記下部締結点が、正面視で前記高電圧機器の前記重心を中心として左右対称に配置され、
正面視で左右方向の中間に位置する前記上部締結点と前記下部締結点とを結ぶ第２仮想直線（例えば、後述の実施形態の仮想直線Ｌ２）、正面視で左右方向の左側に位置する前記上部締結点と右側に位置する前記下部締結点とを結ぶ第３仮想直線（例えば、後述の実施形態の仮想直線Ｌ３）、正面視で左右方向の右側に位置する前記上部締結点と左側に位置する前記下部締結点とを結ぶ第４仮想直線（例えば、後述の実施形態の仮想直線Ｌ４）、のいずれもが前記高電圧機器の前記重心を通るように、３つの前記上部締結点及び３つの前記下部締結点の位置が設定されており、
正面視で、左右方向両端に配置された前記下部締結点間の距離が、左右方向両端に配置された前記上部締結点間の距離よりも長い。

請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の車両であって、
前記第１仮想直線が、略垂直方向に沿って延びている。

請求項３に記載の発明は、
請求項１または２に記載の車両であって、
前記高電圧機器が、側面視で前記シートの背凭れ部（例えば、後述の実施形態の背もたれ部３ａ）に沿うように後傾している。

請求項１の発明によれば、高電圧機器を上部メンバ及び下部メンバに締結するにあたり、側面視で上部締結点と下部締結点とを結ぶ仮想直線が、高電圧機器の重心を通っているので、前後方向において高電圧機器をバランス良く支持することができ、その結果、前後方向において高電圧機器を片持ち支持する場合に比べ、車両の加減速、車体振動などから生じる高電圧機器の支持部に対する負荷を低減することができる。
また、複数の上部締結点及び複数の下部締結点が、正面視で高電圧機器の重心を中心として左右対称に配置されているので、左右方向においても高電圧機器をバランス良く支持することができる。

また、請求項２の発明によれば、第１仮想直線が、略垂直方向に沿って延びているので、高圧系機器の支持部に作用するモーメント荷重を低減できる。

また、請求項３の発明によれば、高電圧機器が、側面視でシートの背凭れ部に沿うように後傾しているので、車両の前後方向の長さを伸ばすことなく、可動シートの動作幅（前後スライド範囲及びリクラインニング範囲）の増加が可能になり、乗員の快適性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る車両の車室を示す概略右側面図である。シート後方を拡大して示す左側面図である。バッテリユニットが配置された高圧系機器収容部を示す正面図である。バッテリユニットの分解斜視図である。ダクト類のみ分解して示すバッテリユニットの分解斜視図である。バッテリユニットの斜視図である。高圧系機器収容部の前方を覆う高圧系機器保護カバーを示す分解斜視図である。

以下、本発明の車両の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとし、以下の説明において、前後、左右、上下は、運転者から見た方向に従い、図面に車両の前方をＦｒ、後方をＲｒ、左側をＬ、右側をＲ、上方をＵ、下方をＤ、として示す。

［車両］
図１は、本発明の一実施形態に係る車両の車室を示す概略右側面図であり、図２は、シート後方を拡大して示す左側面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態の車両１は、車体後部にエンジン２を搭載し、その前方に左右のシート３を配置したスポーツタイプのハイブリッド車であり、左右の後輪（図示せず）をエンジン動力で駆動させ、左右の前輪（図示せず）を２つのモータ（図示せず）で駆動させる。

車室４の床面を構成するフロアパネル５は、車幅方向の中央部に前後方向に沿って延びるセンタートンネル５ａを備えており、また、フロアパネル５の後端部には、上方に切り立つキックアップ部６が形成されている。センタートンネル５ａ上には、高圧バッテリの直流電圧を３相交流電圧に変換してモータを駆動させるインバータ（不図示）を収容するインバータケース１４が設けられている。シート３は、キックアップ部６の前方であって、センタートンネル５ａを挟んで左右に配置されており、左右のシート３間には、センタートンネル５ａの上方を覆うセンターコンソール１２が設けられる。

シート３の後方上部には、車幅方向に延びる上部メンバ７が配置され、シート３の後方下部には、キックアップ部６の上部に車幅方向に延びる下部メンバ８が配置されている。また、車両１の車幅方向両端部で、且つ、側面視でシート３の後方には、左右一対のピラー９が立設され、左右一対のピラー９間に高圧系機器収容部１３が設けられている。

［高圧系機器収容部］
図３は、高圧系機器収容部１３を示す正面図であり、図７は、高圧系機器収容部の１３前方を覆う高圧系機器保護カバー１７を示す分解斜視図である。
図２及び図３に示すように、高圧系機器収容部１３は、上方が上部メンバ７で区画され、下方が下部メンバ８で区画され、左右側方が左右のピラー９で区画され、後方が、上部メンバ７、下部メンバ８及び左右のピラー９に締結されたリヤカバー１５で区画されている。高圧系機器収容部１３にはバッテリユニット１０と、高圧バッテリの電圧を降圧して低圧系機器に供給するＤＣ−ＤＣコンバータ１１とが収容される。

図７に示すように、バッテリユニット１０及びＤＣ−ＤＣコンバータ１１が収容された高圧系機器収容部１３は、前方が高圧系機器保護カバー１７で覆われる。高圧系機器保護カバー１７は、その上端部及び下端部に複数の締結点１７ａ、１７ｂを備えており、これらの締結点１７ａ、１７ｂを上部メンバ７と下部メンバ８に締結することにより、高圧系機器収容部１３の前方が高圧系機器保護カバー１７で区画される。

［高圧系機器］
車両１には、高圧系機器として高圧バッテリからなるバッテリユニット１０が設けられている。バッテリユニット１０は、上記したようにＤＣ−ＤＣコンバータ１１とともに、シート３の後方に設けられた高圧系機器収容部１３に収容されている。

図４は、バッテリユニットの分解斜視図であり、図５は、ダクト類のみ分解して示すバッテリユニットの分解斜視図であり、図６は、バッテリユニットの斜視図である。
図４〜図６に示すように、バッテリユニット１０は、複数のバッテリモジュール５１と、バッテリモジュール５１の左右側部を支持する複数のバッテリブラケット５２と、バッテリユニット１０の前面に沿って設けられ、バッテリブラケット５２を介して複数のバッテリモジュール５１を支持する前側フレーム５３と、バッテリユニット１０の後面に沿って設けられ、バッテリブラケット５２を介して複数のバッテリモジュール５１を支持する後側フレーム５４と、バッテリユニット１０の下面に沿って設けられ、高圧系機器収容部１３の外部から供給される冷却空気をバッテリモジュール５１内に導入する導入ダクト５５と、バッテリユニット１０の上面に沿って設けられ、バッテリモジュール５１内を通過した冷却空気をＤＣ−ＤＣコンバータ１１に向けて排気ダクト５６と、前側フレーム５３上に設けられ、バッテリモジュール５１の充放電を制御するバッテリ制御ユニット５７と、前側フレーム５３上に設けられ、モータの駆動を制御する一対のモータ制御ユニット５８と、を備えている。

バッテリモジュール５１は、冷却空気の流路５１ｂを介して並列に配置された複数のバッテリ５１ａを備える。バッテリモジュール５１には、冷却空気の流れ方向に積み重ねて配置された上段バッテリモジュール５１Ｕと下段バッテリモジュール５１Ｄが含まれており、上段バッテリモジュール５１Ｕと下段バッテリモジュール５１Ｄとの間には、冷却空気の漏れを防ぐ中間ダクト５９が配置されている。上下に積み重ねられた上段バッテリモジュール５１Ｕと下段バッテリモジュール５１Ｄは、その左右両側面に設けられるバッテリブラケット５２で連結され、バッテリ組立体６０を構成している。そして、本実施形態のバッテリユニット１０は、車幅方向に並ぶ２つのバッテリ組立体６０から構成されている。

前側フレーム５３は、バッテリユニット１０の前面上部で車幅方向に延びる上側フレーム部材５３ａと、バッテリユニット１０の前面下部で車幅方向に延びる下側フレーム部材５３ｂと、上側フレーム部材５３ａと下側フレーム部材５３ｂとを連結する複数の連結部材５３ｃと、を備えている。上側フレーム部材５３ａ及び下側フレーム部材５３ｂには、バッテリブラケット５２と締結される複数のバッテリ締結点５３ｄが設けられている。また、上側フレーム部材５３ａには、上部メンバ７と締結される上部締結点５３ｅをそれぞれ有する三又ブラケット５０が３つ取り付けられており、下側フレーム部材５３ｂの車幅方向中央部には、後側フレーム５４を下部メンバ８に締結する際に工具を挿入するための工具挿入孔５３ｆが形成されている。

後側フレーム５４は、バッテリユニット１０の後面上部で車幅方向に延びる上側フレーム部材５４ａと、バッテリユニット１０の後面下部で車幅方向に延びる下側フレーム部材５４ｂと、上側フレーム部材５４ａと下側フレーム部材５４ｂとを連結する連結部材５４ｃと、を備えている。上側フレーム部材５４ａ及び下側フレーム部材５４ｂには、バッテリブラケット５２と締結される複数のバッテリ締結点５３ｇが設けられ、下側フレーム部材５４ｂには、下部メンバ８と締結される下部締結点５４ｅが三ヵ所設けられている。

導入ダクト５５は、高圧系機器収容部１３の外部から供給される冷却空気をダクト内に導入する導入口５５ａと、下段バッテリモジュール５１Ｄの下面側に接続され、ダクト内の冷却空気を下段バッテリモジュール５１Ｄの流路５１ｂに流入させる２つのバッテリ接続口５５ｂと、を備える。なお、本実施形態では、車両１の空調装置を通過した冷却空気がセンターコンソール１２内に設けられた供給ダクトを介してバッテリユニット１０の導入ダクト５５に送られる。

排気ダクト５６は、上段バッテリモジュール５１Ｕの上面側に接続され、上段バッテリモジュール５１Ｕの流路５１ｂから流出した冷却空気をダクト内に導入する２つのバッテリ接続口５６ａと、ダクト内の冷却空気をＤＣ−ＤＣコンバータ１１に向けて排気する排気口５６ｂと、を備える。

高圧系機器収容部１３にバッテリユニット１０及びＤＣ−ＤＣコンバータ１１を収容する場合は、まず、高圧系機器収容部１３内に、リヤカバー１５の前面に沿うリヤインシュレータ（図示せず）と、左右のピラー９の内側に沿う左右のサイドインシュレータ１６とを取り付ける。つぎに、バッテリユニット１０を高圧系機器収容部１３内の左側オフセット位置に位置決めした状態で、前側フレーム５３の上部締結点５３ｅを上部メンバ７にボルト締結するとともに、後側フレーム５４の下部締結点５４ｅを下部メンバ８にボルト締結する。なお、後側フレーム５４の中央の下部締結点５４ｅを下部メンバ８にボルト締結する際には、下側フレーム部材５３ｂの車幅方向中央部に形成された工具挿入孔５３ｆに工具を挿入して、後側フレーム５４を下部メンバ８にボルト締結する。これにより、バッテリユニット１０は、側面視でシート３の背凭れ部３ａに沿うように後傾した姿勢で高圧系機器収容部１３内に固定される。その後、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を高圧系機器収容部１３内の右側オフセット位置に位置決めした状態で、上部メンバ７及び下部メンバ８に締結する。

上記のように、シート３の後方に設けられる高圧系機器収容部１３に収容されたバッテリユニット１０は、側面視でシート３の背凭れ部３ａに沿うように後傾し、その上部は、複数の上部締結点５３ｅを介して上部メンバ７に締結され、その下部は、複数の下部締結点５４ｅを介して下部メンバ８に締結されている。これにより、上部メンバ７と下部メンバ８は、上下方向においてバッテリユニット１０を両持ち支持することになる。

［締結点のレイアウト］
図２に示すように、側面視で上部締結点５３ｅと下部締結点５４ｅとを結ぶ仮想直線Ｌ１は、バッテリユニット１０の重心Ｃを通っている。これにより、上部メンバ７と下部メンバ８は、前後方向においてバッテリユニット１０の中間位置を支持することになり、仮想直線Ｌ１よりも前方に位置するバッテリユニット１０の荷重と、仮想直線Ｌ１よりも後方に位置するバッテリユニット１０の荷重が略均等になる。

側面視で上部締結点５３ｅと下部締結点５４ｅとを結ぶ仮想直線Ｌ１は、前後方向のいずれかに傾いていてもよいが、本実施形態のように略垂直方向に沿って延びていることが好ましい。このようにすると、バッテリユニット１０の自重により発生するベクトルの向きが仮想直線Ｌ１の向きと略一致し、上部締結点５３ｅと下部締結点５４ｅに作用するモーメント荷重を低減できる。

さらに、図３に示すように、複数の上部締結点５３ｅ及び複数の下部締結点５４ｅは、正面視でバッテリユニット１０の重心Ｃを中心として左右対称に配置されていることが好ましい。上部締結点５３ｅと下部締結点５４ｅをそれぞれ３つ備える本実施形態では、正面視で左右方向の中間に位置する上部締結点５３ｅと下部締結点５４ｅとを結ぶ仮想直線Ｌ２、正面視で左右方向の左側に位置する上部締結点５３ｅと右側に位置する下部締結点５４ｅとを結ぶ仮想直線Ｌ３、正面視で左右方向の右側に位置する上部締結点５３ｅと左側に位置する下部締結点５４ｅとを結ぶ仮想直線Ｌ４、のいずれもが重心Ｃを通るように複数の上部締結点５３ｅ及び複数の下部締結点５４ｅの位置が設定されている。

以上説明したように、本実施形態の車両１によれば、バッテリユニット１０を上部メンバ７及び下部メンバ８に締結するにあたり、側面視で上部締結点５３ｅと下部締結点５４ｅとを結ぶ仮想直線Ｌ１が、バッテリユニット１０の重心Ｃを通っているので、前後方向においてバッテリユニット１０をバランス良く支持することができ、その結果、前後方向においてバッテリユニット１０を片持ち支持する場合に比べ、車両の加減速、車体振動などから生じるバッテリユニット１０の支持部に対する負荷を低減することができる。

また、仮想直線Ｌ１は、略垂直方向に沿って延びているので、バッテリユニット１０の支持部に作用するモーメント荷重を低減できる。

また、複数の上部締結点５３ｅ及び複数の下部締結点５４ｅは、正面視でバッテリユニット１０の重心Ｃを中心として左右対称に配置されているので、左右方向においてもバッテリユニット１０をバランス良く支持することができる。

また、バッテリユニット１０は、側面視でシート３の背凭れ部３ａに沿うように後傾しているので、車両１の前後方向の長さを伸ばすことなく、可動シートの動作幅（前後スライド範囲及びリクラインニング範囲）の増加が可能になり、乗員の快適性を向上させることができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、前記実施形態では、本発明の対象となる高圧系機器としてバッテリユニットを例示したが、本発明の対象となる高圧系機器は、バッテリユニット、ＤＣ−ＤＣコンバータ、インバータのいずれか１つ、又はそのうち２つ以上の組み合わせでもよい。また、バッテリは、必ずしもユニット化されていなくてもよい。

１車両
３シート
３ａ背凭れ部
７上部メンバ
８下部メンバ
１０バッテリユニット（高電圧機器）
５３ｅ上部締結点
５４ｅ下部締結点
Ｌ１仮想直線
Ｃ重心

Claims

シートの後方に高電圧機器が配置された車両であって、
前記シートの後方上部に配置され、車幅方向に延びる上部メンバと、
前記シートの後方下部に配置され、車幅方向に延びる下部メンバと、を備え、
前記高電圧機器が、３つの上部締結点で前記上部メンバに締結されているとともに、３つの下部締結点で前記下部メンバに締結されており、
側面視で前記上部締結点と前記下部締結点とを結ぶ第１仮想直線が、前記高電圧機器の重心を通っており、
３つの前記上部締結点及び３つの前記下部締結点が、正面視で前記高電圧機器の前記重心を中心として左右対称に配置され、
正面視で左右方向の中間に位置する前記上部締結点と前記下部締結点とを結ぶ第２仮想直線、正面視で左右方向の左側に位置する前記上部締結点と右側に位置する前記下部締結点とを結ぶ第３仮想直線、正面視で左右方向の右側に位置する前記上部締結点と左側に位置する前記下部締結点とを結ぶ第４仮想直線、のいずれもが前記高電圧機器の前記重心を通るように、３つの前記上部締結点及び３つの前記下部締結点の位置が設定されており、
正面視で、左右方向両端に配置された前記下部締結点間の距離が、左右方向両端に配置された前記上部締結点間の距離よりも長い、車両。
請求項１に記載の車両であって、
前記第１仮想直線が、略垂直方向に沿って延びている、車両。
請求項１または２に記載の車両であって、
前記高電圧機器が、側面視で前記シートの背凭れ部に沿うように後傾している、車両。