JP7040302B2

JP7040302B2 - バッテリ支持構造

Info

Publication number: JP7040302B2
Application number: JP2018110654A
Authority: JP
Inventors: 雅則吉本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2018-06-08
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2038-06-08
Also published as: JP2019209954A

Description

本発明は、車両に搭載されたバッテリを支持するバッテリ支持構造に関する。

従来から、バッテリを搭載する車両において、後方からの障害物の衝突（以下、車両後突という）により発生する衝撃から、バッテリを含む電気部品を保護するための様々な構造が知られている。

特許文献１の図１には、リアシートの下方にバッテリを搭載する配置構造が開示されている。具体的には、直方体形状のバッテリは、下面がフロアパネルの前方部に接し、後面がフロアパネルの縦壁部に沿って配置されている。

特開２０１３－１１２２１０号公報

ところが、特許文献１に開示される配置構造では、フロアパネルの後壁部が前方に対して凸状に変形した場合、バッテリは、後壁部の変形に伴う荷重を後面からそのまま受けてしまう。例えば、バッテリの後部に耐衝撃性が低い部品（例えば、極柱）が配されている場合、この部品に応力集中が発生することでバッテリが破損しやすくなる。このように、上記した配置構造には、フロアパネルとの関係において後方からの荷重入力を抑制させるという改善の余地が残されている。

そこで、本明細書では、車両後突時にフロアパネルの変形を伴う荷重入力が生じた場合であっても、バッテリへの応力集中を緩和することができるバッテリ支持構造を開示する。

本明細書が開示するバッテリ支持構造は、バッテリを収容する車両幅方向に長い略直方体状のバッテリケースと、前記バッテリケースを搭載する前方平坦部と、前記前方平坦部よりも高さが高い後方平坦部と、を備えるフロアパネルと、車両幅方向に延びて、前記バッテリケースの後面下部と前記フロアパネルの前記後方平坦部とを連結するＬ字状の第１ブラケットと、車両幅方向に延び、先端部と、後端部と、前記先端部と前記後端部との間に形成される四角閉断面形状の閉断面部と、備える第２ブラケットと、を備え、前記後端部は、前記第１ブラケットの前記後方平坦部への連結部よりも前方で前記第１ブラケットの下側に固定され、前記閉断面部は、前記バッテリケースの下面後部と前記フロアパネルの前記前方平坦部との間に配置されること、を特徴とする。

車両後突時に後方から荷重が入力されると、リアサイドメンバが上に凸となるように変形する。すると、リアサイドメンバの上側に配置されたフロアパネルが押し上げられ、フロアパネルの屈曲部が上に凸となるように変形する。このフロアパネルの変形に伴って、第１ブラケットおよび第２ブラケットをロードパスとしてバッテリケースの後面下部および下面後部にそれぞれ荷重が入力される。

ここで、第２ブラケットの後端部が第１ブラケットに下側から固定されているので、第２ブラケットは、フロアパネルの変形に応じて、第１ブラケットが固定された床面の固定部を回転中心として変位し、バッテリケースの下後部を押し上げるように作用する。その結果、第１ブラケットからの荷重入力方向が逸れるので、バッテリケースへの荷重が分散される。これにより、車両後突時にフロアパネルの変形を伴う荷重入力が生じた場合であっても、バッテリへの応力集中を緩和することができる。

本明細書に開示するバッテリ支持構造によれば、車両後突時にフロアパネルの変形を伴う荷重入力が生じた場合であっても、バッテリへの応力集中を緩和することができる。

本発明の実施形態におけるバッテリ支持構造の一例を示す平面図である。図１に示す一体ブラケットの斜視図である。図１におけるＡ－Ａ断面の部分図である。車両後突の発生前におけるバッテリ支持構造の状態図である。車両後突時におけるバッテリ支持構造の変形が進んだ状態を示す図である。車両後突時におけるバッテリ支持構造の変形が更に進んだ状態を示す図である。

＜バッテリ支持構造１０の構成＞
図１は、本発明の実施形態におけるバッテリ支持構造１０の一例を示す平面図である。以下、矢印Ｆｒの向きは車両の前方を、矢印Ｒｒの向きは車両の後方をそれぞれ示している。また、矢印Ｒｈの向きは車両の右方を、矢印Ｌｈの向きは車両の左方をそれぞれ示している。また、矢印Ｕｐの向きは車両の上方を、矢印Ｄｗの向きは車両の下方をそれぞれ示している。

このバッテリ支持構造１０は、バッテリ１２を搭載する車両、例えば、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車等に適用することができる。具体的には、バッテリ支持構造１０は、バッテリケース１４と、フロアパネル１６と、左右のリアサイドメンバ１８Ｒ，１８Ｌと、一体ブラケット２０を含んで構成される。

バッテリケース１４は、車両幅方向に長尺な概略直方体の形状を有し、バッテリ１２を収容可能に構成される。バッテリケース１４には、フロアパネル１６または一体ブラケット２０にボルト締結するための複数の締結孔が形成されている。

フロアパネル１６は、バッテリケース１４を搭載可能な床面を形成する。フロアパネル１６の下面または側部には、リアサイドメンバ１８Ｒ，１８Ｌを含む骨格部材が接合されている。

リアサイドメンバ１８Ｒ，１８Ｌは、図示しない後輪を避けて車両幅方向の内側から外側に屈曲するように、後方から前方に延設されている。リアサイドメンバ１８Ｒ，１８Ｌは、軸方向から見て上方に開口するハット状の断面形状を有する。この断面形状は、ハット状に限られず、例えば、上方に開口するコ字状、Ｃ字状、Ｕ字状のいずれであってもよい。

リアサイドメンバ１８Ｒ，１８Ｌの前端はセンターフロアクロスメンバ２４に、リアサイドメンバ１８Ｒ，１８Ｌの後端はリアバンパーリインフォースメント２６にそれぞれ接続されている。また、リアサイドメンバ１８Ｒ，１８Ｌの中間位置には、両部材を架け渡すように、前方から順にリアクロスメンバ２８，３０が車両幅方向にそれぞれ接続されている。

この実施形態では、バッテリケース１４は、フロアパネル１６の所定の位置（具体的には、センターフロアパン）にて、車両幅方向に長尺であって車両幅方向から見て三叉形状を有する一体ブラケット２０により支持されている。

図２は、図１に示す一体ブラケット２０の斜視図である。一体ブラケット２０は、バッテリケース１４の後面側に配される後面ブラケット４０（第１ブラケット）と、バッテリケース１４の下面側に配される追加ブラケット５０（第２ブラケット）が一体となった支持部品である。

後面ブラケット４０は、１枚の金属板材がＬ字状に屈曲されてなる。後面ブラケット４０は、取り付けられた状態において上方に延びる上端部４２と、後方に延びる後端部４４を有する。上端部４２には、バッテリケース１４の後面下部にボルト締結するための締結孔が３箇所に４個ずつ形成されている。また、後端部４４には、フロアパネル１６にボルト締結するための３個の締結孔が形成されている。

追加ブラケット５０は、２枚の金属板材の端部同士が接合されてなり、閉断面構造を有する。追加ブラケット５０は、一方の接合部位である先端部５２と、概略平行四辺形状の閉断面をなす閉断面部５４と、他方の接合部位である後端部５６を有する。ここでは、追加ブラケット５０の後端部５６を後面ブラケット４０の外側屈曲面に溶接することで、後面ブラケット４０と追加ブラケット５０が一体化されている。

図３は、図１のＡ－Ａ線断面の部分図である。後面ブラケット４０の上端部４２がバッテリケース１４の後面下部に、後面ブラケット４０の後端部４４がフロアパネル１６にそれぞれボルト締結されている。このように、後面ブラケット４０は、バッテリケース１４とフロアパネル１６を連結することでバッテリケース１４の後面下部を支持する。

追加ブラケット５０の先端部５２は、バッテリケース１４とフロアパネル１６の間に挟み込まれた状態で固定されている。一方、追加ブラケット５０の後端部５６は、後面ブラケット４０に下側から溶接等により固定されている。このように、追加ブラケット５０は、バッテリケース１４とフロアパネル１６の間に配された状態でバッテリケース１４の後面下部を支持する。ここで、追加ブラケット５０の閉断面部５４により、バッテリケース１４とフロアパネル１６の隙間が埋められている点に留意する。

なお、必要に応じて、フロアパネル１６と追加ブラケット５０の間にゴム等の弾性部材を設けてもよいし、追加ブラケット５０とバッテリケース１４の間にゴム等の弾性部材を設けてもよい。これにより、例えば、車種によらず共通化した一体ブラケット２０を用いることを前提として、車種に対応する弾性部材をそれぞれ設定することで、バッテリ支持構造１０における剛性設計の調整が容易になる。

フロアパネル１６は、リアサイドメンバ１８Ｒ，１８Ｌの形状にならった曲面形状を有する。フロアパネル１６は、後面ブラケット４０が固定された床面の部位（以下、固定部７０）と、追加ブラケット５０の後端部５６の間にある車両前後方向の位置から、前方に向かうにつれて下方に屈曲する屈曲部７２を有する。この屈曲部７２は、後面ブラケット４０が固定された上方平坦部７４と、追加ブラケット５０が固定された下方平坦部７６を滑らかに連結している。

＜バッテリ支持構造１０の作用効果＞
この実施形態におけるバッテリ支持構造１０は、以上のように構成される。続いて、このバッテリ支持構造１０による作用効果について、図４～図６を参照しながら説明する。

図４は、車両後突の発生前におけるバッテリ支持構造１０の状態図であり、図１のＡ－Ａ線断面の全体図に相当する。この状態から車両後突が発生すると、図４→図５→図６に示す順にバッテリ支持構造１０が変形する。

図５および図６に示すように、車両後突時に後方から荷重が入力されると、左右のリアサイドメンバ１８Ｒ，１８Ｌが上に凸となるように変形する。すると、リアサイドメンバ１８Ｒ，１８Ｌの上側に配置されたフロアパネル１６が押し上げられ、フロアパネル１６の屈曲部７２が上に凸となるように変形する。このフロアパネル１６の変形に伴って、後面ブラケット４０および追加ブラケット５０をロードパスとしてバッテリケース１４の後面下部および下面後部にそれぞれ荷重が入力される。

ここで、追加ブラケット５０の後端部５６が後面ブラケット４０に下側から固定されているので、追加ブラケット５０は、フロアパネル１６の変形に応じて、後面ブラケット４０が固定された床面の固定部７０を回転中心として変位し、バッテリケース１４の下面後部を押し上げるように作用する。

特に、追加ブラケット５０がなす閉断面がバッテリケース１４とフロアパネル１６の隙間を埋めているので、フロアパネル１６（屈曲部７２または下方平坦部７６）からの荷重が、閉断面部５４を介して、バッテリケース１４の下面後部に効率よく伝達される。

その結果、後面ブラケット４０からの荷重入力方向が逸れるので、バッテリケース１４への荷重が分散される。これにより、車両後突時においてフロアパネル１６の変形を伴う荷重入力が生じた場合であっても、バッテリ１２への応力集中を緩和することができる。特に、バッテリ１２の後部に耐衝撃性が低い部品（例えば、極柱１３）が配されている場合、極柱１３への応力集中を緩和することで、バッテリ１２の破損が大幅に抑制される。

１０バッテリ支持構造、１２バッテリ、１４バッテリケース、１６フロアパネル、１８Ｒ，１８Ｌリアサイドメンバ、２０一体ブラケット、４０後面ブラケット（第１ブラケット）、５０追加ブラケット（第２ブラケット）、７０固定部、７２屈曲部。

Claims

バッテリを収容する車両幅方向に長い略直方体状のバッテリケースと、
前記バッテリケースを搭載する前方平坦部と、前記前方平坦部よりも高さが高い後方平坦部と、を備えるフロアパネルと、
車両幅方向に延びて、前記バッテリケースの後面下部と前記フロアパネルの前記後方平坦部とを連結するＬ字状の第１ブラケットと、
車両幅方向に延び、先端部と、後端部と、前記先端部と前記後端部との間に形成される四角閉断面形状の閉断面部と、備える第２ブラケットと、を備え、
前記後端部は、前記第１ブラケットの前記後方平坦部への連結部よりも前方で前記第１ブラケットの下側に固定され、
前記閉断面部は、前記バッテリケースの下面後部と前記フロアパネルの前記前方平坦部との間に配置されること、
を特徴とするバッテリ支持構造。