JP7126552B2 - バッテリパックの配置構造 - Google Patents

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Description

本発明は、電動車両の駆動用バッテリをケース本体およびカバーの内部に収容したバッテリパックを車体の下部に配置するバッテリパックの配置構造に関する。
電動車両の駆動用バッテリを収容するバッテリケースのカバーに車幅方向に延びて下向きに窪む凹部を形成し、この凹部に車体のフロアクロスメンバを上方から嵌合させることで、フロアクロスメンバとの干渉を回避しながらバッテリケースを高い位置に配置して最低地上高を確保するものが、下記特許文献１により公知である。
日本特開２０１７－２２６３５３号公報
ところで、上記従来のものは、バッテリケースがプレス成形した鋼板で構成されており、バッテリケースの側壁に沿って固定した縦骨がボルトで車体のサイドシルに締結されているため、バッテリケースの耐側面衝突性能を高めようとすると、バッテリケースを補強部材で補強したり、サイドシルの内部に衝撃吸収部を設けたりする必要が生じ、部品点数の増加や重量の増加の原因となる問題があった。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、部品点数や重量の増加を回避しながらバッテリパックの耐側面衝突性能を高めることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、電動車両の駆動用バッテリをケース本体およびカバーの内部に収容したバッテリパックを車体の下部に配置するバッテリパックの配置構造であって、前記車体は、左右のサイドシルの車幅方向内側で車体フロアの下方に前後方向に延びるように配置される左右のフロアフレームと、前記左右のフロアフレームを車幅方向に接続する前側の第１フロアクロスメンバおよび後側の第２フロアクロスメンバとを備え、前記ケース本体は金属ダイキャスト製であって、ケース底壁から上方に隆起して車幅方向に延びるクロスメンバが一体に形成され、前記クロスメンバに設けられた第１固定部は前記第２フロアクロスメンバに固定され、前記バッテリパックを前記フロアフレームに固定するための第２固定部が、ケース側壁から車幅方向外方に突出するようにして前記ケース本体に一体に形成され、前記カバーは前記クロスメンバに向かって窪む凹部が形成され、上下方向視で前記凹部と前記第２フロアクロスメンバとは少なくとも一部でオーバーラップすることを第１の特徴とするバッテリパックの配置構造が提案される。
また本発明によれば、電動車両の駆動用バッテリをケース本体およびカバーの内部に収容したバッテリパックを車体の下部に配置するバッテリパックの配置構造であって、前記車体は、前後方向に延びる左右のフロアフレームと、前記左右のフロアフレームを車幅方向に接続する前側の第１フロアクロスメンバおよび後側の第２フロアクロスメンバとを備え、前記ケース本体は金属ダイキャスト製であって、ケース底壁から上方に隆起して車幅方向に延びるクロスメンバが一体に形成され、前記クロスメンバに設けられた第１固定部は前記第２フロアクロスメンバに固定され、ケース側壁から車幅方向外側に突出して前記フロアフレームに固定される第２固定部が前記ケース本体に一体に形成され、前記カバーは前記クロスメンバに向かって窪む凹部が形成され、上下方向視で前記凹部と前記第２フロアクロスメンバとは少なくとも一部でオーバーラップし、前後一対の前記第２固定部と、それらの第２固定部を連結するようにしてケース側壁に沿って延びるＬ字状断面の連結壁とで、前記ケース側壁の外面に下向きに解放する空間が形成されることを第２の特徴とするバッテリパックの配置構造が提案される。
また本発明によれば、前記第１または第２の特徴に加えて、前記駆動用バッテリの上部に配置された電装部品を覆う隆起部が前記カバーから上方に突出しており、前記隆起部は前記第１フロアクロスメンバおよび前記第２フロアクロスメンバ間に配置されることを第３の特徴とするバッテリパックの配置構造が提案される。
また本発明によれば、前記第１～第３の何れかの特徴に加えて、ケース後壁は燃料タンクの前端部またはリヤサブフレームの前端部よりも前方に位置することを第４の特徴とするバッテリパックの配置構造が提案される。
なお、実施の形態のバッテリモジュール３４は本発明の駆動用バッテリに対応する。
本発明の第１、第２の特徴によれば、電動車両の駆動用バッテリをケース本体およびカバーの内部に収容したバッテリパックを車体の下部に配置する。
ケース本体は金属ダイキャスト製であるので、ケース底壁から上方に隆起して車幅方向に延びるクロスメンバと、ケース側壁から車幅方向外側に突出する第２固定部とをケース本体と一体に形成して部品点数や重量を削減できるだけでなく、クロスメンバおよび第２固定部を備えるケース本体の強度を増加させて耐側面衝突性能を高めることができる。
またバッテリパックをフロアフレームに固定するための第２固定部が、ケース本体ケース側壁から車幅方向外方に突出するようにしてケース本体に一体に形成されるので、側面衝突の衝突荷重がフロアフレームからケース本体のクロスメンバに直接的に伝達されて支持されることで、フロアフレームの強度を下げて軽量化を図っても耐側面衝突性能を確保することができ、しかもカバーはクロスメンバに向かって窪む凹部が形成され、上下方向視で凹部と第２フロアクロスメンバとは少なくとも一部でオーバーラップするので、第２フロアクロスメンバとの干渉を回避しながらバッテリパックを高い位置に配置し、車両の最低地上高を確保することができる。
また本発明の第３の特徴によれば、駆動用バッテリの上部に配置された電装部品を覆う隆起部がカバーから上方に突出しており、隆起部は第１フロアクロスメンバおよび第２フロアクロスメンバ間に配置されるので、第１、第２フロアクロスメンバとの干渉を回避しながら隆起部を有するバッテリパックを車体に搭載することができる。
また本発明の第４の特徴によれば、ケース後壁は燃料タンクの前端部またはリヤサブフレームの前端部よりも前方に位置するので、バッテリパックが後方に突出しないようにしてリヤシートの居住性を確保することができる。また本発明の第４の特徴によれば、車両が側面衝突して衝突荷重がフロアフレームからバッテリケースのケース本体に入力したとき、前記空間が潰れることで衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。
図１はプラグインハイブリッド車両の車体側面図である。（第１の実施の形態） 図２は図１の２方向矢視図である。（第１の実施の形態） 図３は図２の３－３線断面図である。（第１の実施の形態） 図４は図３の４－４線矢視図である。（第１の実施の形態） 図５はバッテリパックの分解斜視図である。（第１の実施の形態） 図６はバッテリパックの取付状態を示す斜視図である。（第１の実施の形態） 図７は図６の７方向矢視図である。（第１の実施の形態）
１５ フロアフレーム
１６ 第１フロアクロスメンバ
１７ 第２フロアクロスメンバ
２１ バッテリパック
２３ 燃料タンク
３１ ケース本体
３１ａ ケース底壁
３１ｃ ケース後壁
３１ｄ ケース側壁
３１ｅ クロスメンバ
３１ｆ 第１固定部
３１ｇ 第２固定部
３２ カバー
３２ａ 凹部
３２ｄ 隆起部
３２ｅ 隆起部
３４ バッテリモジュール（駆動用バッテリ）
３５ 電装部品
以下、図１～図７に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書における前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向は運転席に着座した乗員を基準として定義される。
第１の実施の形態
図１、図２および図４に示すように、前輪駆動のプラグインハイブリッド車両の車体前部には、前輪を駆動する電動モータ１１と、バッテリを充電する発電機を駆動するエンジン１２と、電動モータ１１の駆動を制御するインバータを備えるパワードライブユニット１３とが搭載される。
車体中央の左右両側部には前後方向に延びる左右一対のサイドシル１４が配置されるとともに、左右のサイドシル１４の車幅方向内側には前後方向に延びる左右一対のフロアフレーム１５が配置されており、左右のサイドシル１４および左右のフロアフレーム１５の前部間が車幅方向に延びる第１フロアクロスメンバ１６で接続され、左右のサイドシル１４および左右のフロアフレーム１５の前後方向中間部間が車幅方向に延びる第２フロアクロスメンバ１７で接続される。第１フロアクロスメンバ１６および第２フロアクロスメンバ１７は前後方向に延びる複数のシートレール１８で接続されており、これらのシートレール１８にフロントシート１９が支持される。
電動モータ１１を駆動するバッテリをバッテリケース２０内に収納するバッテリパック２１が左右のフロアフレーム１５および第２フロアクロスメンバ１７の下面に支持される。バッテリパック２１の前側には、外部電源に充電ケーブルを介して接続されてバッテリを充電するチャージャ２２（あるいは非接触式の充電パッド）が配置され、バッテリパック２１の後側には、エンジン１２を駆動する燃料を貯留する燃料タンク２３が配置される。
図２～図７に示すように、バッテリケース２０は、上向きに開放する金属（アルミニウム）ダイキャスト製のケース本体３１と、下向きに開放する金属（アルミニウム）ダイキャスト製のカバー３２とを、それらの外周部において複数のボルト３３で上下方向に結合して構成される。ケース本体３１の底部には８個のバッテリモジュール３４が搭載され、その上部にバッテリ制御装置、ジャンクションボード、セル電圧センサ等の電装部品３５が配置される。
浅い容器状のケース本体３１は、略平坦なケース底壁３１ａと、ケース底壁３１ａの外周から起立するケース前壁３１ｂ、ケース後壁３１ｃおよび左右のケース側壁３１ｄと、左右のケース側壁３１ｄを車幅方向に接続するクロスメンバ３１ｅとを備える。本実施の形態のクロスメンバ３１ｅは、ケース底壁３１ａから起立する多数のリブの集合体であるが（図５参照）、その構造は任意である。ケース本体３１のクロスメンバ３１ｅ上には左右一対の円筒状の第１固定部３１ｆが形成され、また左右のケース側壁３１ｄの車幅方向の外面には、それぞれ前後一対の円筒状の第２固定部３１ｇがケース本体３１と一体に形成される。前後一対の第２固定部３１ｇは、ケース側壁３１ｄに対して平行に延びるＬ字状断面の連結壁３１ｈで接続される。その結果、ケース側壁３１ｄ、一対の第２固定部３１ｇおよび連結壁３１ｈに囲まれるように下向きに開放する空間が形成され、この空間内にケース側壁３１ｄおよび連結壁３１ｈを接続する複数枚のリブ３１ｉが形成される。
バッテリケース２０のカバー３２は、ケース本体３１のクロスメンバ３１ｅに対応する位置に下向きに窪む溝状の凹部３２ａが形成され、この凹部３２ａ上にケース本体３１の一対の第１固定部３１ｆに重なる一対のボルト孔３２ｂが形成され、またカバー３２の左右の車幅方向外壁にケース本体３１の一対の第２固定部３１ｇに重なる一対のボルト孔３２ｃが形成される。カバー３２の前部には電装部品３５を収納する隆起部３２ｄ，３２ｅが上向きに突設される。
車体フロア３６の下面に固定された第２フロアクロスメンバ１７は、上下方向視でケース本体３１のクロスメンバ３１ｅおよびカバー３２の凹部３２ａに重なっている（図３参照）。
このように構成されたバッテリケース２０は、ケース本体３１の左右２個の第１固定部３１ｆおよびカバー３２の左右２個のボルト孔３２ｂを下から上に貫通する２本のボルト３７を第１フロアクロスメンバ１６の上面に設けた２個ナット３８に螺合するとともに、ケース本体３１の左右各２個の第２固定部３１ｇおよびカバー３２の左右各２個のボルト孔３２ｃを下から上に貫通する各２本のボルト３９を左右のフロアフレーム１５の上面に設けた各２個ナット４０に螺合することで、車体フロア３６の下面に固定される。
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
ケース本体３１およびカバー３２よりなるバッテリケース２０は金属ダイキャスト製であるため、その第１、第２固定部３１ｆ，３１ｇをケース本体３１と一体に形成して部品点数や重量を削減できるだけでなく、ケース本体３１にクロスメンバ３１ｅを一体に形成することで、部品点数や重量の増加を最小限に抑えながらケース本体３１の強度を増加させて耐側面衝突性能を高めることができる。
すなわち、フロアフレーム１５に対向するバッテリケース２０のケース本体３１のケース側壁３１ｄには、前後２個の第２固定部３１ｇと、ケース側壁３１ｄに対向する面形状に形成されて２個の第２固定部３１ｇを前後方向に連結する連結壁３１ｈとが一体に形成されるので、車両が側面衝突して衝突荷重がフロアフレーム１５からバッテリケース２０のケース本体３１に入力したとき、２個の第２固定部３１ｇ、連結壁３１ｈおよびケース側壁３１ｄに囲まれた空間が潰れることで衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。
このとき、第２固定部３１ｇの車幅方向外端はフロアフレーム１５の車幅方向外端よりも車幅方向内側に位置するので、側面衝突の衝突荷重をフロアフレーム１５で優先的に支持し、受けきれなかった衝突荷重をバッテリケース２０で受けることで、バッテリケース２０の損傷を最小限に抑えることができる。
また第２固定部３１ｇおよび連結壁３１ｈは金属ダイキャスト製のケース本体３１と一体に形成されるので、部品点数の削減が可能になるだけでなく、第２固定部３１ｇおよび連結壁３１ｈでケース本体３１の剛性が高められる。しかもケース本体３１は２個の第２固定部３１ｇ間にケース側壁３１ｄおよび連結壁３１ｈを車幅方向に連結するリブ３１ｉを備えるので、第２固定部３１ｇおよび連結壁３１ｈをリブ３１ｉで補強して耐側面衝突性能を一層高めることができる。
さらにケース本体３１のケース側壁３１ｄから車幅方向外側に突出する第２固定部３１ｇがフロアフレーム１５にボルト３９およびナット４０で固定されるので、側面衝突の衝突荷重がフロアフレーム１５からケース本体３１のクロスメンバ３１ｅに直接的に伝達されて支持されることで、フロアフレーム１５の強度を下げて軽量化を図っても耐側面衝突性能を確保することができ、またバッテリケース２０のカバー３２はケース本体３１のクロスメンバ３１ｅに向かって下向きに窪む凹部３２ａが形成され、この凹部３２ａと車体の第２フロアクロスメンバ１７とは上下方向視でオーバーラップするので、第２フロアクロスメンバ１７との干渉を回避しながらバッテリケース２０を高い位置に配置し、車両の最低地上高を確保することができる。
しかもバッテリケース２０のカバー３２の上面には、バッテリ制御装置、ジャンクションボード、セル電圧センサ等の電装部品３５を収納する隆起部３２ｄ，３２ｅが形成されるが、この隆起部３２ｄ，３２ｅは上下方向視で第１フロアクロスメンバ１６および第２フロアクロスメンバ１７間に配置されるので、第１、第２フロアクロスメンバ１６，１７との干渉を回避しながら隆起部３２ｄ，３２ｅを有するバッテリケース２０を車体に搭載することができる。
またバッテリケース２０のケース後壁３１ｃは燃料タンク２３の前端部よりも前方に位置するので、バッテリケース２０が後方に突出しないようにしてリヤシートの居住性を確保することができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、燃料タンク２３の位置にリヤサブフレームを設け、ケース本体３１のケース後壁３１ｃをリヤサブフレームの前端部よりも前方に位置させても良い。
また実施の形態ではバッテリケース２０のケース本体３１およびカバー３２の両方が金属ダイキャスト製であるが、カバー３２は必ずしも金属ダイキャスト製である必要ではない。

Claims (4)

  1. 電動車両の駆動用バッテリ（３４）をケース本体（３１）およびカバー（３２）の内部に収容したバッテリパック（２１）を車体の下部に配置するバッテリパックの配置構造であって、
    前記車体は、左右のサイドシル（１４）の車幅方向内側で車体フロア（３６）の下方に前後方向に延びるように配置される左右のフロアフレーム（１５）と、前記左右のフロアフレーム（１５）を車幅方向に接続する前側の第１フロアクロスメンバ（１６）および後側の第２フロアクロスメンバ（１７）とを備え、
    前記ケース本体（３１）は金属ダイキャスト製であって、ケース底壁（３１ａ）から上方に隆起して車幅方向に延びるクロスメンバ（３１ｅ）が一体に形成され、前記クロスメンバ（３１ｅ）に設けられた第１固定部（３１ｆ）は前記第２フロアクロスメンバ（１７）に固定され、前記バッテリパック（２１）を前記フロアフレーム（１５）に固定するための第２固定部（３１ｇ）が、ケース側壁（３１ｄ）から車幅方向外方に突出するようにして前記ケース本体（３１）に一体に形成され、
    前記カバー（３２）は前記クロスメンバ（３１ｅ）に向かって窪む凹部（３２ａ）が形成され、上下方向視で前記凹部（３２ａ）と前記第２フロアクロスメンバ（１７）とは少なくとも一部でオーバーラップすることを特徴とするバッテリパックの配置構造。
  2. 電動車両の駆動用バッテリ（３４）をケース本体（３１）およびカバー（３２）の内部に収容したバッテリパック（２１）を車体の下部に配置するバッテリパックの配置構造であって、
    前記車体は、前後方向に延びる左右のフロアフレーム（１５）と、前記左右のフロアフレーム（１５）を車幅方向に接続する前側の第１フロアクロスメンバ（１６）および後側の第２フロアクロスメンバ（１７）とを備え、
    前記ケース本体（３１）は金属ダイキャスト製であって、ケース底壁（３１ａ）から上方に隆起して車幅方向に延びるクロスメンバ（３１ｅ）が一体に形成され、前記クロスメンバ（３１ｅ）に設けられた第１固定部（３１ｆ）は前記第２フロアクロスメンバ（１７）に固定され、ケース側壁（３１ｄ）から車幅方向外側に突出して前記フロアフレーム（１５）に固定される第２固定部（３１ｇ）が前記ケース本体（３１）に一体に形成され、
    前記カバー（３２）は前記クロスメンバ（３１ｅ）に向かって窪む凹部（３２ａ）が形成され、上下方向視で前記凹部（３２ａ）と前記第２フロアクロスメンバ（１７）とは少なくとも一部でオーバーラップし、
    前後一対の前記第２固定部（３１ｇ）と、それらの第２固定部（３１ｇ）を連結するようにしてケース側壁（３１ｄ）に沿って延びるＬ字状断面の連結壁（３１ｈ）とで、前記ケース側壁（３１ｄ）の外面に下向きに解放する空間が形成されることを特徴とするバッテリパックの配置構造。
  3. 前記駆動用バッテリ（３４）の上部に配置された電装部品（３５）を覆う隆起部（３２ｄ，３２ｅ）が前記カバー（３２）から上方に突出しており、前記隆起部（３２ｄ，３２ｅ）は前記第１フロアクロスメンバ（１６）および前記第２フロアクロスメンバ（１７）間に配置されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のバッテリパックの配置構造。
  4. ケース後壁（３１ｃ）は燃料タンク（２３）の前端部またはリヤサブフレームの前端部よりも前方に位置することを特徴とする、請求項１～３の何れかに記載のバッテリパックの配置構造。
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