JP7014107B2 - バッテリパック支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のフロア下に搭載されるバッテリパックを支持するバッテリパック支持構造に関する。

車両のフロア下に車両駆動用電力を供給するためのバッテリを備えた車両が知られている。下記特許文献１には、フロアパネル（３１）に形成された凹部（３２）内にバッテリ（１８）が配置された車両下部構造（１０）が示されている。なお、上記の（ ）内の部材名および符号は、下記特許文献１で用いられている符号であり、本願の実施形態の説明で用いられる部材名および符号とは関連しない。

特開２０１８－５２２０９号公報

バッテリパックをフロア下に搭載するための支持構造の一部がバッテリパックの側方に位置する場合がある。この支持構造の一部は、側面衝突時にバッテリパックに向けて移動する。

本発明は、側面衝突時、バッテリパックに側方に位置する支持構造の一部の移動を抑制することを目的とする。

本発明に係るバッテリパック支持構造は、車両のフロア下に搭載されるバッテリパックの下面または上面に沿って配置されてバッテリパックと結合しているバッテリフレームと、バッテリフレームと車両のフロアを連結する連結ブラケットとを含む。バッテリフレームは、車幅方向に延びる複数の横ビームを有し、少なくとも一部の横ビームの端部に連結ブラケットが結合されている。横ビームと横ビームに連結した連結ブラケットは、一体となって車幅方向においてクランク形状を形成する。このクランク形状の角部分には、筋交い部材が配置される。

側面衝突時において、筋交い部材により、バッテリパック側方に位置する連結ブラケットおよびその周囲の構成の変形が抑制され、この部分のバッテリパックに向けての移動を抑制することができる。

また、バッテリパック支持構造は、複数の横ビームの端部を横切って前後方向に延びる補強プレートを含むことができ、この補強プレートの、連結ブラケットに対応する部分が筋交い部材として機能する。一体の補強プレートを用いることにより、連結ブラケットごとに筋交い部材を設けることに比べ、構成を簡略なものとすることができる。

また、連結ブラケットは、横ビームに結合される横ビーム結合部と、フロアに連結されるフロア結合部と、横ビーム結合部とフロア結合部をつなぐ連絡部と、を有するものとできる。少なくとも一部の筋交い部材は、横ビームと、連結ブラケットの連絡部のフロア結合部側の端部とに結合するものとできる。これにより、側面衝突時において、連結ブラケットのフロア連結部の移動を抑制することができる。

また、横ビームは、当該横ビームの長手方向に沿って延びる稜線を有し、筋交い部材は、連結ブラケットと横ビームをつなぐ方向に延びる畝状隆起であって、横ビームの稜線の位置にそろえて配置された畝状隆起を有するものとすることができる。横ビームの稜線と筋交い部材の畝状隆起がそろうことにより、側面衝突時に連結ブラケットのフロア結合部に入力した衝突荷重を効率良く横ビームに伝えることができる。

側面衝突時において、バッテリパック支持構造の一部、特にバッテリパックの側方に位置する部分の移動が抑制される。

車両の下部構造を下から見上げた状態で示す斜視図である。 バッテリパック支持構造の上面を示す斜視図である。 バッテリパック支持構造を示す平面図である。 バッテリフレームの１本の横ビームおよびこれに結合される連結ブラケットを示す正面図である。 バッテリパック支持構造の他の態様を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。以下の説明において、特段の断りがない限り、前後左右上下等の方向および向きを表す語句は、車両に関する方向および向きを表す。また、車両の左右方向については車幅方向と記す。各図において、矢印ＦＲの向きが前方、矢印ＵＰの向きが上方、矢印ＬＨの向きが左方である。

図１は、車両の下部構造１０を下方から見上げた状態で示す斜視図である。車両の下部構造１０は、フロア１２を有するアンダーボデー１４と、フロア１２の下に搭載されたバッテリパック１６と、フロア１２の下面に結合されてバッテリパック１６を支持するバッテリパック支持構造１８を含む。図１においては、アンダーボデー１４、バッテリパック１６およびバッテリパック支持構造１８が、互いに離れた状態で示されている。バッテリパック１６は、車両の駆動用電動機に供給する電力を蓄える。バッテリパック支持構造１８は、上面にバッテリパック１６が載置される格子状のバッテリフレーム２０と、バッテリフレーム２０とフロア１２を連結する複数の連結ブラケット２２を含む。連結ブラケット２２は、フロア１２の下面に沿って延びるアンダーリインホースメント２４に設けられた結合点２６、またはフロア１２に設けられた結合点２８に結合される。

図２および図３は、バッテリパック支持構造１８の概略構成を示す図であり、図２が上面側を表す斜視図、図３が平面図である。バッテリフレーム２０は、左右方向に延びる複数の横ビーム３０および前後方向に延びる複数の縦ビーム３２を有し、横ビーム３０および縦ビーム３２が互いに交差して格子形状が形成されている。連結ブラケット２２のいくつかは、横ビーム３０の端に結合している。

連結ブラケット２２は、クランク形状を有する。クランク形状を構成する３辺のうち、一方の端の１辺は、横ビーム３０と共に左右方向に延びて、横ビーム３０に結合されている。他方の端の１辺は、フロア１２と平行に配置され、フロア１２に結合されている。残余の１辺は、上下方向に延びて他の２辺をつないでいる。横ビーム３０に連結ブラケット２２が結合することで、横ビーム３０の端部に、車幅方向においてクランク形状の部分が形成される。

バッテリフレーム２０の左右の辺縁に沿って前後方向に延びる補強プレート３４が配置されている。補強プレート３４は、複数の横ビーム３０の端部および複数の連結ブラケット２２を横切るようにして延び、これらを橋渡ししている。また、補強プレート３４は、結合された横ビーム３０と連結ブラケット２２が形成する角部分に配置され、筋交い部材として機能する。

補強プレート３４には、少なくとも連結ブラケット２２に対応する位置に畝状隆起３６が形成されている。畝状隆起３６は、筋交いの延びる方向、すなわち連結ブラケット２２とこれに結合された横ビーム３０をつなぐ方向に延びている。このバッテリパック支持構造１８においては、連結ブラケット２２が設けられていない位置にも、畝状隆起３６が設けられており、補強プレート３４自体の剛性、強度の向上に貢献している。

各横ビーム３０は、横断面の形状がハット形状であり、ハット形状の凹の側が上方を向いている。ハット形状の角部分により、横ビームの延びる方向、つまり車幅方向に延びる稜線３８が形成されている。この横ビーム３０の稜線３８と、連結ブラケット２２の畝状隆起３６の位置はそろえられている。

図４は、横ビーム３０と連結ブラケット２２を示す図であり、特に、最も前方に位置する横ビーム３０Ａ、およびこの横ビーム３０Ａに結合している連結ブラケット２２Ａ，２２Ｂを例示している。図４には、さらに、バッテリパック１６およびアンダーリインホースメント２４が模式的に示されている。連結ブラケット２２Ａは、フロア１２上の結合点２８に結合されるブラケットであり、連結ブラケット２２Ｂは、アンダーリインホースメント２４に形成された結合点２６に結合されるブラケットである。連結ブラケット２２Ｂは、アンダーリインホースメント２４の高さの分、連結ブラケット２２Ａよりも短い。以降、連結ブラケット２２Ａを長連結ブラケット２２Ａ、連結ブラケット２２Ｂを短連結ブラケット２２Ｂと記す。

長連結ブラケット２２Ａは、クランク形状を有し、クランク形状を構成する３辺のうち一方の端の１辺は、横ビーム３０Ａと共に左右方向に延びて、横ビーム３０に結合されている。この部分を横ビーム結合部４０と記す。他方の端の１辺は、フロア１２と平行に配置され、フロア１２に結合されている。この部分をフロア結合部４２と記す。残余の１辺は、上下方向に延びて他の２辺をつないでいる。この部分を連結部４４と記す。補強プレート３４は、横ビーム結合部４０と連結部４４が形成する角部分に配置され、これらの部分を連結している。また、補強プレート３４上の畝状隆起３６は、横ビーム３０Ａから連結ブラケット２２Ａの連結部４４まで延びている。

短連結ブラケット２２Ｂは、２つのＬ字形の部品４６，４８を連結して、クランク形状に形成されている。２つの部品４６，４８のうち、横ビーム３０Ａに結合される部品を第１部品４６、もう１つの部品を第２部品４８と記す。第１および第２部品４６，４８で形成された短連結ブラケット２２Ｂは、クランク形状を有し、クランク形状を構成する３辺のうち一方の端の１辺は、横ビーム３０Ａと共に左右方向に延びて、横ビーム３０に結合されている。この部分を横ビーム結合部５０と記す。他方の端の１辺は、フロア１２と平行に配置され、フロア１２に設けられたアンダーリインホースメント２４に結合されている。この部分をフロア結合部５２と記す。残余の１辺は、上下方向に延びて他の２辺をつないでいる。この部分を連結部５４と記す。連結部５４にて、第１および第２部品４６，４８が、例えばボルトなどの締結要素を利用して結合されている。

補強プレート３４は、横ビーム結合部５０と連結部５４が形成する角部分に配置され、これらの部分を連結している。特に、連結部５４の、フロア結合部５２側の端部において、補強プレート３４と連結ブラケット２２Ｂが結合している。また、補強プレート３４上の畝状隆起３６は、横ビーム３０Ａから連結ブラケット２２Ｂの連結部５４まで延びている。連結ブラケット２２Ｂのフロア結合部５２は、板材を湾曲させるまたは折り曲げる手法により上下方向に厚みが形成されている。一方、補強プレート３４においても、畝状隆起３６を設けることにより上下方向に厚みが形成されている。フロア結合部５２の厚みと補強プレート３４の厚みは、上下方向において、少なく一部が重なるように配置されている。

左側からの側面衝突時、衝突荷重Ｆがアンダーリインホースメント２４を介して、または直接、短連結ブラケット２２Ｂに入力すると、衝突荷重Ｆ１は、連結ブラケット２２Ｂと補強プレート３４を介して横ビーム３０Ａに伝達される。補強プレート３４が筋交いとして機能し、短連結ブラケット２２Ｂの第１部品４６の変形が抑制される。また、補強プレート３４を伝わる衝突荷重は、横ビーム３０Ａを曲げるように作用する。衝突のエネルギが横ビーム３０Ａの曲げにより消費される。これらにより、短連結ブラケット２２Ｂの変形、特にフロア結合部５２の移動を抑制することができ、衝突による変形後、バッテリパック１６との距離を確保することができる。

右側からの側面衝突時には、衝突荷重Ｆ２が長連結ブラケット２２Ａに入力する。この衝突荷重に対して、補強プレート３４は筋交いとして機能し、連結ブラケット２２Ａのバッテリパック１６側への倒れを抑制する。また、補強プレート３４を伝わる衝突荷重は、横ビーム３０Ａを曲げるように作用する。衝突のエネルギが横ビーム３０Ａの曲げにより消費される。これらにより、長連結ブラケット２２Ａの変形および移動を抑制することができ、衝突による変形後、バッテリパック１６との距離を確保することができる。

補強プレート３４は、追加的に、または代替的に連結ブラケット２２のもう一つの角部分、つまりフロア結合部４２，５２と連結部４４，５４により形成される角部分に設けてもよい。

図５は、バッテリパック支持構造の他の実施形態を示す図である。バッテリパック支持構造６０は、バッテリパック６２の上面に沿って配置されるバッテリフレーム６４と、バッテリフレーム６４と、車両のフロア１２を連結する連結ブラケット６６を含む。図示する連結ブラケット６６は、フロア１２に設けられたアンダーリインホースメント２４に結合されている。バッテリパック６２は、フロア１２に沿って配置されたバッテリフレーム６４から吊り下げ支持されている。

バッテリフレーム６４は、前述のバッテリフレーム２０と同様に横ビーム６８と縦ビーム（不図示）を交差配置した格子形状を有している。連結ブラケット６６は、横ビーム６８の端部に結合され、横ビーム６８と共に横ビーム６８の端部にクランク形状を形成している。このクランク形状の角部分に筋交い部材としての補強プレート７０が配置されている。補強プレート７０は、前述の補強プレート３４と同様に複数の横ビーム６８の端部を横切るように前後方向に延びている。

バッテリパック支持構造６０においても、側面衝突時に加わる衝突荷重Ｆを、補強プレート７０を介して横ビーム６８に伝えることができるので、連結ブラケット６６のバッテリパックパック６２へ向かう移動が抑制される。

１０ 下部構造、１２ フロア、１４ アンダーボデー、１６ バッテリパック、１８ バッテリパック支持構造、２０ バッテリフレーム、２２ 連結ブラケット、２４ アンダーリインホースメント、２６，２８ 結合点、３０ 横ビーム、３２ 縦ビーム、３４ 補強プレート（筋交い部材）、３６ 畝状隆起、３８ （横ビームの）稜線、４０ 横ビーム結合部、４２ フロア結合部、４４ 連結部、４６ 第１部品、４８ 第２部品、５０ 横ビーム結合部、５２ フロア結合部、５４ 連結部、６０ バッテリパック支持構造、６２ バッテリパック、６４ バッテリフレーム、６６ 連結ブラケット、６８ 横ビーム、７０ 補強プレート（筋交い部材）。

Claims (4)

1. 車両のフロア下に搭載されるバッテリパックの下面または上面に沿って配置されて前記バッテリパックと結合しているバッテリフレームであって、車幅方向に延びる複数の横ビームを有するバッテリフレームと、
   少なくとも一部の横ビームの端部に結合されて、当該横ビームと共に車幅方向においてクランク形状を形成し、前記バッテリフレームと前記フロアを連結する連結ブラケットと、
   前記クランク形状の角部分に配置される筋交い部材と、
   を含む、バッテリパック支持構造。
2. 請求項１に記載のバッテリパック支持構造であって、前記複数の横ビームの端部を横切って前後方向に延びる補強プレートを含み、前記補強プレートの、前記連結ブラケットに対応する部分が前記筋交い部材として機能する、バッテリパック支持構造。
3. 請求項１または２に記載のバッテリパック支持構造であって、
   前記連結ブラケットは、前記横ビームに結合される横ビーム結合部と、前記フロアに連結されるフロア結合部と、前記横ビーム結合部と前記フロア結合部をつなぐ連絡部と、を有し、
   少なくとも一部の筋交い部材は、前記横ビームと、前記連結ブラケットの前記連絡部の前記フロア結合部側の端部とに結合している、
   バッテリパック支持構造。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のバッテリパック支持構造であって、
   前記横ビームは、当該横ビームの長手方向に沿って延びる稜線を有し、
   前記筋交い部材は、前記連結ブラケットと前記横ビームをつなぐ方向に延びる畝状隆起であって、前記横ビームの前記稜線の位置にそろえて配置された畝状隆起を有する、
   バッテリパック支持構造。
   

Images