JP6743584B2 - 車両のバッテリ搭載構造 - Google Patents

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Description

本発明は、車両のバッテリ搭載構造に関する。
ハイブリッド車や電気自動車は、車両駆動用バッテリとして大容量化が要求される。このような状況下で、特許文献1に記載の車両のフロア構造では、フロアトンネルに対して車幅方向一方側のフロアパネル上にバッテリユニットを搭載している。
特開2016−130060号公報
特許文献1に記載の車両のフロア構造のように、フロアトンネルを備えた車両では、フロアトンネルが邪魔となって大容量のバッテリを搭載しにくい。
そこで、本発明は、バッテリの搭載空間をより大きくすることを目的としている。
本発明は、トンネル部は、フロアパネルからの高さに関し、少なくとも第1クロスメンバと第2クロスメンバとの間の部分が他の部分よりも低くされた低トンネル部を備えている。第1クロスメンバと第2クロスメンバとの間のフロアパネル及び低トンネル部の上に、バッテリのうち、バッテリケースの内部に収容されたバッテリ本体の全体を搭載する。バッテリを覆うようにしてトンネル部に沿ってトンネル補強部材を設ける。
本発明によれば、第1クロスメンバと第2クロスメンバとの間のバッテリ搭載空間を、車体剛性を確保しながら、より大きくすることができ、車両により大きなバッテリを搭載することができる。
本発明の一実施形態に係わる車両のバッテリ搭載構造を示す斜視図である。 図1に対し、トンネル補強部材、バッテリ、冷却装置及び第1、第2クロスメンバを取り外した状態を示す斜視図である。 図2に対し、第1、第2クロスメンバを取り付けた状態を、車体前後を部分的に省略して示す斜視図である。 図3に対し、バッテリ及び冷却装置を取り付けた状態を示す斜視図である。 図1のA−A断面図である。
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るハイブリッド車両のバッテリ搭載構造を示している。なお、図中で、矢印FRで示す方向が車両前方、矢印LHで示す方向が車両左方、矢印UPで示す方向が車両上方である。
ハイブリッド車両における車体底部の車幅方向両側には、車体前後方向に延在する一対のサイドシル1を設けている。一対のサイドシル1相互間にはフロアパネル3を設けている。フロアパネル3の前部は、上方に向けて湾曲形成され、湾曲形成した上端を、上下方向に向けて延設されるダッシュパネル5の下端に連結している。フロアパネル3の後部に連結されるリアフロアパネル7には、図示しないスペアタイヤを収容するタイヤ収容凹部7aを形成している。
フロアパネル3上の車幅方向中央位置には、車両前後方向に延在するトンネル部としてのセンタトンネル9を設けている。センタトンネル9は、フロアパネル3から上方に向けて立ち上がるようにして上方に突出している。センタトンネル9は、図2に示すように、車体前方側から後方側に向けて順に、前部11、低トンネル部としての中間部13、後部15を備えている。
前部11は、フロアパネル3から立ち上がる左右一対の前部側壁11aと、左右一対の前部側壁11aの上端相互を接続する前部上壁11bとを備えている。左右一対の前部側壁11aは、下部よりも上部ほど互いに近い位置となるよう傾斜している。前部11の前端は、フロアパネル3の湾曲形成した部位に接合している。
中間部13は、センタトンネル9の車幅方向中心に対して左右非対称な形状となっている。中間部13の左側は、図3にも示すように、フロアパネル3から立ち上がる下部側壁13aと、下部側壁13aの上端から車幅方向右側にほぼ水平に延びる下部上壁13bと、下部上壁13bの下部側壁13aと反対側の端部から立ち上がる上部側壁13cと、を備えている。上部側壁13cの上端にはほぼ水平面となる上部上壁13dがつながる。これにより、中間部13の左側は、車幅方向に沿って段部が形成されて山形の階段状に形成される。
なお、図3及び図4は、フロアパネル3を仮想の二点鎖線で示している。したがって、図3及び図4では、後述する第1クロスメンバ19と第2クロスメンバ31との間において、フロアパネル3の下面に接合される部材14が見えている。当該部材14は、図1、図2に示す車体前部において車体前後方向に延設されるフロントサイドメンバ29の後部に連結するエクステンションメンバである。第1クロスメンバ19の前方のフロアパネル3上には床上メンバ16を設けている。
中間部13の下部側壁13aは、前部側壁11aとほぼ同一面となるよう傾斜しており、フロアパネル3からの高さを前部側壁11aより充分低く形成している。このため、下部上壁13bは、前部上壁11bよりも充分低い位置に設定している。中間部13の上部側壁13cは、傾斜角度が下部側壁13aよりも緩く形成してあり、上端の位置は前部上壁11bよりも低い位置に設定している。このため、中間部13の上部上壁13dは、前部上壁11bよりも低い位置に設定している。中間部13の上部上壁13dのフロアパネル3からの高さ位置は、前部上壁11bのフロアパネル3からの高さ位置に対し、充分低く、例えば1/3程度である。
一方、中間部13の右側は、フロアパネル3から立ち上がる右側壁13eを備え、右側壁13eの上端が上部上壁13dにつながっている。したがって、上部上壁13dは、右側壁13eの上端と左側の上部側壁13cの上端とを車幅方向に沿ってほぼ水平につないでいる。右側壁13eの傾斜角度は、左側の上部側壁13cの傾斜角度とほぼ同等である。
このような中間部13の左右非対称の形状は、搭載するバッテリの底部の形状に合わせている。このため、バッテリの底部の形状に合わせるために、例えば、中間部13の形状を左右対称とすることもできる。すなわち、上部上壁13dの車幅方向左側に形成される階段形状を、上部上壁13dの車幅方向右側に設けることもできる。あるいは、上部上壁13dの車幅方向両側共に階段状に形成しなくてもよい。センタトンネル9の前部11と中間部13との間には、図2に示すように、開口部17を形成してあり、開口部17は、図3に示す第1クロスメンバ19によって閉塞される。
センタトンネル9の後部15は、左右一対の後部側壁15aと、左右一対の後部側壁15aの上端相互をつなぐ後部上壁15bとを備えている。左右一対の後部側壁15aは、前部側壁11a及び中間部13の下部側壁13aとほぼ同一面となるよう傾斜しており、フロアパネル3からの高さが、後方に行くに従って徐々に高くなっている。
このため、後部上壁15bは、中間部13との境界部分から後方に行くに従ってフロアパネル3からの高さが徐々に高くなる。後部上壁15bは、低トンネル部となる中間部13から車体後方に行くに従ってフロアパネル3からの高さが徐々に高く形成されるトンネル部傾斜面を備えている。センタトンネル9の後部15の後端は、車幅方向に延在する後部クロスメンバ21まで達している。
図3に示すように、センタトンネル9の中間部13に対応する位置のフロアパネル3上には、車幅方向に延在する第1クロスメンバ19及び第2クロスメンバ31を設けている。すなわち、第1クロスメンバ19及び第2クロスメンバ31は、中間部13を跨るようにして配置してある。第1クロスメンバ19は、中間部13の前部11に近接した位置にある。第2クロスメンバ31は、中間部13の後部15に近接した位置にある。このため、第1クロスメンバ19と第2クロスメンバ31とは、車体前後方向に互いに離間した位置にある。第1クロスメンバ19及び第2クロスメンバ31の車幅方向両端は、サイドシル1の車幅方向内側に接合してある。
第1クロスメンバ19は、車幅方向中央に位置する中央部33と、車幅方向に延在するメンバ本体35とを備えている。中央部33は、左右一対の側壁33aと、左右一対の側壁33a相互をつなぐ上壁33bとを備え、前端部をセンタトンネル9の前部11の後端を覆うようにして前部11に接合してある。上壁33bには電気配線取り出し用の孔33bhを設けている。
中央部33の左右一対の側壁33aは、センタトンネル9の前部側壁11aとほぼ同一面を形成するように傾斜してあり、下端をフロアパネル3に接合している。側壁33aは、フロアパネル3からの高さが、後方に行くに従って徐々に低くなっている。このため、上壁33bは、センタトンネル9の前部11との接合部分から後方に行くに従ってフロアパネル3からの高さが徐々に低くなっている。上壁33bの後方側の一部は、車体前後方向でメンバ本体35と重なる位置にある。中央部33は、前方、後方及び下方がそれぞれ開口している。
第1クロスメンバ19のメンバ本体35は、中央部33の左右両側壁33aから車幅方向外側にそれぞれ延びる左部35L及び右部35Rと、左部35L及び右部35R相互間に位置する中部35Sを備える。左部35L及び右部35Rは、いずれも、第1上壁35aと、第1上壁35aの前後両端から下方に向けて延びる第1前壁35b及び第1後壁35cとを備えている。中部35Sは、ほぼ平板形状であり、中央部33の後方に開口する部分を閉塞している。左部35L及び右部35Rの車幅方向内側の端部は、中央部33の側壁33a及び中部35Sに接合してある。
第1クロスメンバ19は、下端をフロアパネル3及び、センタトンネル9の中間部13に接合している。より詳細には、左部35L及び右部35Rは、第1前壁35b及び第1後壁35cの下部に形成してあるフランジ35f1をフロアパネル3に接合している。中部35Sは、下部に形成してあるフランジ35f2をセンタトンネル9の中間部13に接合している。フランジ35f2は、中間部13の形状に合わせるようにして接合する。
第2クロスメンバ31は、第2上壁31aと、第2上壁31aの前後両端から下方に向けて延びる第2前壁31b及び第2後壁31cとを備えている。第2前壁31bの下端を、フロアパネル3及びセンタトンネル9の中間部13に接合し、第2後壁31cの下端を、フロアパネル3及びセンタトンネル9の後部15に接合している。第2前壁31b及び第2後壁31cは、センタトンネル9に対応する部位が、フロアパネル3に対応する部位よりも上下方向の長さが短い。
第2前壁31b及び第2後壁31cの下部のフロアパネル3に対応する部位に、フランジ31f1をそれぞれ形成し、フランジ31fをフロアパネル3に接合する。第2後壁31cの下部のセンタトンネル9の後部15に対応する部位に、フランジ31f2を形成し、フランジ31f2を後部上壁15bに接合する。後部上壁15bのフランジ31f2を接合する部分は、ほぼ平坦となっている。第2前壁31bの下部のセンタトンネル9の中間部13に対応する部位には、図3では見えていないフランジを形成し、当該フランジを中間部13の形状に合わせて接合する。
第1クロスメンバ19と第2クロスメンバ31との間には、図4に示すように、車両駆動用のバッテリ37を配置している。バッテリ37は、フロアパネル3及びセンタトンネル9の中間部13の上に搭載している。すなわち、バッテリ37は、左右一対のサイドシル1相互間であって、第1クロスメンバ19と第2クロスメンバ31との間のフロアパネル3上において、センタトンネル9の中間部13を跨るようにして配置している。
バッテリ37は、バッテリケース39の内部にバッテリ本体を収容している。バッテリケース39は、センタトンネル9に対応する部分に対して車幅方向外側部分の上部に、前方及び後方にそれぞれ突出する取付フランジ39a及び39bをそれぞれ備えている。前方の取付フランジ39aは、第1クロスメンバ19の第1上壁35aにボルト41により締結する。後方の取付フランジ39bは、第2クロスメンバ31の第2上壁31aにボルト43により締結する。
バッテリケース39の下面は、図示していないが、ゴム等の複数の緩衝部材を介してフロアパネル3に接触している。
図1に示すように、センタトンネル9の上には、バッテリケース39(バッテリ37)を覆うようにしてセンタトンネル9に沿ってトンネル補強部材45を取り付けている。トンネル補強部材45は、図1及び図5に示すように、センタトンネル9の前部11の後端付近から、センタトンネル9の後部15にわたり、センタトンネル9に沿って配置している。図5に示すように、センタトンネル9の下部には、排気管44を配置している。
トンネル補強部材45は、左右一対の補強部材側壁45aと、左右一対の補強部材側壁45aの上端相互をつなぐ補強部材上壁45bとを備えている。図5に示すように、補強部材上壁45bは、前部に位置する上壁前部45b1と、後部に位置する上壁後部45b2と、上壁前部45b1と上壁後部45b2との間に位置する上壁中部45b3とを備える。フロアパネル3からの高さは、上壁前部45b1が最も高く、上壁後部45b2は、前部付近が上壁中部45b3とほぼ同等で、後部に行くに従って徐々に低くなっている。
補強部材上壁45bは、上壁前部45b1と上壁中部45b3との間に、傾斜部45b4を備えている。傾斜部45b4は、下部が上部よりも後方となるよう傾斜している。傾斜部45b4及び、傾斜部45b4近傍の上壁中部45b3には、図1に示すように、平面視でほぼ矩形状の開口部45hを設けてある。開口部45hには、バッテリ37の付属部品47が露出している。
図1に示すように、トンネル補強部材45は、第1クロスメンバ19の中央部33に対し、左右一対の補強部材側壁45aの下部をボルト49によって締結固定する。トンネル補強部材45は、図5に示すように、上壁前部45b1から下方及び前方に屈曲形成された前部取付フランジ45dを、センタトンネル9の前部11から第1クロスメンバ19の中央部33を通して上方に突出したスタッドボルト50にナット51を締結して固定する。
図1に示すように、トンネル補強部材45は、第2クロスメンバ31に対応する位置で、左右一対の補強部材側壁45aの下端から外側に向けて突出している側部取付フランジ45eを、第2クロスメンバ31の第2上壁31aに、ボルト53により締結固定する。
トンネル補強部材45の上壁後部45b2を備える部分は、第2クロスメンバ31よりも車体後方側に延設される延設部45cとなっている。延設部45cの上壁後部45b2は、上壁中部45b3側から後方に行くに従ってフロアパネル3からの高さが徐々に低くなっている。すなわち、上壁後部45b2は、後方が前方よりも下方となるよう傾斜する傾斜面であり、車体後方に行くに従ってフロアパネル3からの高さが低く形成された補強部材傾斜面を備えている。
図5に示すように、上壁後部45b2の後端は、ほぼ水平面となって後部取付フランジ45fを形成している。後部取付フランジ45fは、センタトンネル9の後部上壁15bに重ね合わせて、ボルト55により後部上壁15bに締結固定する。
図5に示すように、第2クロスメンバ31より後方に位置するセンタトンネル9の後部15は、後方に行くほどフロアパネル3からの高さを高く形成している。一方、第2クロスメンバ31より後方に位置するトンネル補強部材45の上壁後部45b2は、後方に行くほどフロアパネル3からの高さを低く形成している。すなわち、センタトンネル9の後部上壁15bとトンネル補強部材45の上壁後部45b2とは、後方に行くに従って徐々に接近し、後端部は互いに接触してボルト55により固定する。
図5に示すように、第2クロスメンバ31より後方に位置するセンタトンネル9の後部15とトンネル補強部材45の延設部45cとの間には、空間57が形成されている。空間57には、バッテリ37を冷却するための冷却装置となる送風機59を配置している。送風機59の吸気ダクト61は、第2クロスメンバ31の上部を通り、バッテリケース39に形成してある空気排出口に連通接続している。バッテリケース39内には、冷却空気流路を形成してあり、冷却空気流路はバッテリケース39に形成してある空気取入口に一端が連通し、他端は上記した空気排出口に連通接続している。バッテリケース39の空気取入口は、車室内に連通している。
図1に示すように、送風機59の排気ダクト63は、センタトンネル9の車幅方向左側から車幅方向左側のサイドシル1に向けて延在し、サイドシル1近傍で後方に向けて屈曲している。排気ダクト63の下流側は、サイドシル1に沿って延在しており、後方に排気口を設けている。したがって、送風機59が作動すると、車室内の空気が、バッテリケース39の空気取入口から冷却空気流路に流れてバッテリ37を冷却する。バッテリ37を冷却した後の空気は、バッテリケース39の空気排出口を経て吸気ダクト61及び排気ダクト63を通り、排気口から車体の外部に排出される。
バッテリ37(バッテリケース39)の上方には、図示していないが、前席シートを配置する。前席シートは、第1クロスメンバ19及び第2クロスメンバ31に、図示しないシートスライド装置を介して取り付ける。
本実施形態は、車体の床面を形成するフロアパネル3と、フロアパネル3に設けられ、車幅方向に延在する第1クロスメンバ19と、第1クロスメンバ19に対し車体前後方向に離間した位置でフロアパネル3に設けられ、車幅方向に延在する第2クロスメンバ31と、フロアパネル3に設けられ、車幅方向中央位置で上方に突出して車体前後方向に延在するセンタトンネル9とを有している。
センタトンネル9は、フロアパネル3からの高さに関し、少なくとも第1クロスメンバ19と第2クロスメンバ31との間の部分が、前部11及び後部15よりも低くされた中間部13を備えている。第1クロスメンバ19と第2クロスメンバ31との間のフロアパネル3及び中間部13の上にバッテリ37を搭載し、バッテリ37を覆うようにしてセンタトンネル9に沿ってトンネル補強部材45を設けている。
これにより、本実施形態は、第1クロスメンバ19と第2クロスメンバ31との間のバッテリ搭載空間を、センタトンネル9の中間部13に対応する部分を含めることでより広く大きくすることができる。この場合、バッテリ37は、中間部13を跨るようにしてフロアパネル3上に配置することができ、より大きくより大容量のバッテリ37を車両に搭載することができる。より大きくより大容量のバッテリを搭載するために、バッテリを後方のラゲッジスペースやリアシート下に搭載する必要がなくなり、ハイブリッド車両における荷室容量の減少や、燃料タンク容量の減少による航続距離の減少といった車両の性能低下を抑制できる。
また、中間部13を形成したセンタトンネル9の剛性を、トンネル補強部材45によって充分確保することができ、車体剛性の低下を抑制できる。
本実施形態は、第2クロスメンバ31が第1クロスメンバ19よりも車体後方側に位置し、トンネル補強部材45は、第2クロスメンバ31よりも車体後方側に延設される延設部45cを有する。延設部45cは、車体後方に行くに従ってフロアパネル3からの高さが低く形成された上壁後部45b2を備え、延設部45cに対応する位置のセンタトンネル9は、中間部13から車体後方に行くに従ってフロアパネル3からの高さが高く形成された後部上壁15bを備えている。上壁後部45b2の後部と後部上壁15bの後部とを接合している。
この場合、トンネル補強部材45の後部をセンタトンネル9に接合するにあたり、接合部近傍のトンネル補強部材45及びセンタトンネル9の双方が、互いに近づくように屈曲している。このため、本実施形態は、トンネル補強部材45及びセンタトンネル9の屈曲部に関し、より緩やかに屈曲して曲率がより小さくなり、強度低下を抑制できる。トンネル補強部材45とセンタトンネル9とのいずれか一方を屈曲させずに平面形状として、他方のみを屈曲させる場合には、当該他方の屈曲部の曲率が多大となり、強度低下を招いてしまう。
本実施形態は、トンネル補強部材45の上壁後部45b2とセンタトンネル9の後部上壁15bとの間の空間57に、バッテリ37を冷却する送風機59を設けている。この場合、上壁後部45b2と後部上壁15bとの間に形成された空間57を有効利用することができる。
本実施形態は、第1クロスメンバ19及び第2クロスメンバ31を、センタトンネル9の中間部13を跨るようにして配置している。この場合、中間部13のフロアパネル3からの高さが他の部位(前部11及び後部15)よりも低いことから、第1クロスメンバ19及び第2クロスメンバ31を、中間部13を跨るようにして延在させてそれぞれ一体化することができる。このため、本実施形態は、第1クロスメンバ及び第2クロスメンバがセンタトンネルを間にして左右に分断される場合に比較して、車体剛性をより高めることができる。
本実施形態は、センタトンネル9の中間部13が車幅方向に沿って階段状に形成されている。階段状に形成した中間部13は、強度がより高まり、車体剛性の向上に寄与することができる。
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。例えば、ハイブリッド車両に限らず、電気自動車に本発明を適用してもよい。
第1クロスメンバ19のメンバ本体35は、左部35L及び右部35Rと、中部35Sとを一体で形成してもよく、別体で形成してもよい。別体で形成する際には、ほぼ平板状の中部35Sは、左部35L及び右部35Rよりも板厚を厚くしたり、より剛性の高い材料を使用するなどして、強度を高めてもよい。これにより、第1クロスメンバ19全体の強度を高めることができる。
上記実施形態では、第1クロスメンバ19及び第2クロスメンバ31の双方を、中間部13を跨るようにして配置しているが、少なくとも一方を、中間部13を跨るようにして配置してもよい。
センタトンネル9は、フロアパネル3とは別部材としてフロアパネル3に取り付ける構成でもよく、フロアパネル3と一体成形されたものでもよい。
3 フロアパネル
9 センタトンネル(トンネル部)
13 センタトンネルの中間部(低トンネル部)
15b センタトンネルの後部上壁(トンネル部傾斜面)
19 第1クロスメンバ
31 第2クロスメンバ
37 バッテリ
45 トンネル補強部材
45b2 トンネル補強部材の上壁後部(補強部材傾斜面)
45c トンネル補強部材の延設部
57 トンネル補強部材の上壁後部とセンタトンネルの後部上壁との間の空間
59 送風機(冷却装置)

Claims (5)

  1. 車体の床面を形成するフロアパネルと、
    前記フロアパネル上に設けられ、車幅方向に延在する第1クロスメンバと、
    前記第1クロスメンバに対し車体前後方向に離間した位置で前記フロアパネル上に設けられ、車幅方向に延在する第2クロスメンバと、
    前記フロアパネルに設けられ、車幅方向中央位置で上方に突出して車体前後方向に延在するトンネル部と、を有し、
    前記トンネル部は、前記フロアパネルからの高さに関し、少なくとも前記第1クロスメンバと前記第2クロスメンバとの間の部分が他の部分よりも低くされた低トンネル部を備え、
    前記第1クロスメンバと前記第2クロスメンバとの間の前記フロアパネル及び前記低トンネル部の上に、バッテリのうち、バッテリケースの内部に収容されたバッテリ本体の全体が搭載され、
    記バッテリを覆うようにして前記トンネル部に沿ってトンネル補強部材が設けられていることを特徴とするバッテリ搭載構造。
  2. 前記第2クロスメンバは前記第1クロスメンバよりも車体後方側に位置し、
    前記トンネル補強部材は、前記第2クロスメンバよりも車体後方側に延設される延設部を有し、
    前記延設部は、車体後方に行くに従って前記フロアパネルからの高さが低く形成された補強部材傾斜面を備え、
    前記延設部に対応する位置の前記トンネル部は、前記低トンネル部近傍から車体後方に行くに従って前記フロアパネルからの高さが高く形成されたトンネル部傾斜面を備え、
    前記補強部材傾斜面の後部と前記トンネル部傾斜面の後部とが接合されていることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ搭載構造。
  3. 前記補強部材傾斜面と前記トンネル部傾斜面との間の空間に、前記バッテリを冷却する冷却装置が設けられているとことを特徴とする請求項2に記載のバッテリ搭載構造。
  4. 前記第1クロスメンバと前記第2クロスメンバとの少なくとも一方が、前記低トンネル部を跨るようにして配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のバッテリ搭載構造。
  5. 前記低トンネル部は、車幅方向に沿って階段状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のバッテリ搭載構造。
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