JP7127469B2 - 車両 - Google Patents

Description

本開示は、車両に関する。

ハイブリッド自動車などの車両には、内燃機関および排気管に加えて、モータに電力を供給するための電池パックが搭載されている。下記の特許文献１～４に開示されているように、電池パックはフロアパネルの下方に配置される場合がある。このような場合、電池パックにリンフォースおよびブラケット等が接合され、これらの部材を介して電池パックはフロアパネル側に固定される。

特開２０１３－０１２４８０号公報 特開２０１４－１５１８９１号公報 特開２０１６－２１３０６５号公報 特開２０１８－０２４３７６号公報

電池パックがフロアパネルの下方に配置される場合、熱源となる排気管が電池パックの近傍に配置されることとなり、その結果、排気管から電池パックに熱エネルギーが伝達されやすくなる。

本開示は、上述のような実情に鑑みて創作されたものであって、電池パックがフロアパネルの下方に排気管と並んで配置される場合であっても、排気管から電池パックに熱エネルギーが伝達されることを抑制可能な構造を備えた車両を提供することを目的とする。

車両は、フロアパネルを有する車両本体と、側壁部および底部を有し、上記フロアパネルの下方に配置された電池パックと、上記底部に接合されたリンフォースと、上記フロアパネルの下方に配置され、上記側壁部と車幅方向において隣り合うように配置され、前後方向に沿って延在する排気管と、一端部、他端部および中間部を有し、上記中間部が上記側壁部と上記排気管との間に位置し、上記一端部が上記リンフォースに接合され、上記他端部が上記フロアパネル側に固定された、ボデー取付用のブラケットと、上記側壁部と上記排気管との間に形成されているスペースに沿って上記前後方向に延在するように配置され、上記ブラケットに接合されて支持された強度骨格部材と、を備える。

上記構成を備えた電池パックによれば、排気管と電池パックとの間に配置された強度骨格部材の存在により、排気管から電池パックに熱エネルギーが伝達されることを抑制できる。

車両１０を示す概略図である。 関連技術に係る電池パック３０の分解した状態を示す斜視図である。 関連技術に係る電池パック３０および排気管４０等を示す平面図である。 図３中のＩＶ－ＩＶ線に沿った矢視断面図である。 図３中のＶ－Ｖ線に沿った矢視断面図である。 関連技術の他の形態を説明するための断面図である。 実施の形態に係る電池パック３０および排気管４０等を示す平面図である。 図７中のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。 図７中のＩＸ－ＩＸ線に沿った矢視断面図である。 図７中のＸ－Ｘ線に沿った矢視断面図である。 図１０中のＸＩ－ＸＩ線に沿った矢視断面図である。

［関連技術］
本開示の実施の形態について説明する前に、以下、実施の形態に関連する関連技術について、図１～図６を参照して説明する。実施の形態については、図７～図１１を参照して後述する。以下の説明において、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない場合がある。

［車両１０］
図１は、車両１０を示す概略図である。車両１０は、たとえばハイブリッド自動車、またはプラグインハイブリッド自動車であり、図示しない内燃機関およびモータにより駆動される。車両１０は、車両本体２０および電池パック３０を備える。車両本体２０は、フロアパネル２１、フロントシート２２およびリヤシート２３を有する。

電池パック３０は、フロアパネル２１の下方に配置される。フロアパネル２１のうちのリヤシート２３の下方に位置する部分には、開口部が設けられる。電池パック３０が車両１０に搭載された状態では、電池パック３０の一部が上記開口部の内側に配置され、リヤシート２３の直下に位置する。

図２は、電池パック３０の分解した状態を示す斜視図である。図３は、電池パック３０および排気管４０等を示す平面図である。図４は、図３中のＩＶ－ＩＶ線に沿った矢視断面図である。図５は、図３中のＶ－Ｖ線に沿った矢視断面図である。図２～図５に示すように、車両１０は車両本体２０（図１）および電池パック３０に加えて、リンフォース４１～４５（図３）および排気管４０（図３～図５）等をさらに備える。

図２，図３に示すように、電池パック３０はケース３１および蓄電要素本体３４（図２）を備える。蓄電要素本体３４は、直列および／または並列接続された複数の組電池３５を含む。ケース３１は内部に収容スペースを有しており、蓄電要素本体３４は、ＥＣＵ等の制御装置３９（図４）とともに、この収容スペース内に配置される。

図２に示すように、ケース３１はアッパケース部３２およびロアケース部３３を含む。アッパケース部３２は、下方に向けて開口する箱型形状を有し、ロアケース部３３は、上方に向けて開口する箱型形状を有する。ロアケース部３３は、底部３６、側壁部３７、および後壁部３８を有する（図２，図３）。

アッパケース部３２およびロアケース部３３の各々の周縁には、相互に対向するフランジが形成されており、複数の締結部材によってこれらのフランジ同士はシールリング等を介して互いに締結される。アッパケース部３２とロアケース部３３とが互いに締結されることでケース３１が構成され、蓄電要素本体３４および制御装置３９等を収容するためのスペースがケース３１の内部に形成される。

図３を参照して、リンフォース４１～４５は、いずれもハット状の断面形状を有する。リンフォース４１～４５は、各々が車幅方向に沿って略平行に延在し、且つ、車両１０の前方側（矢印ＦＲに示す方向側）から後方側に向かって、相互間に間隔を空けて配置される。リンフォース４１～４５は、電池パック３０を車両本体２０（フロアパネル２１）側に取り付けるためのブラケットとしても機能する。

図４に示すように、リンフォース４３は、ロアケース部３３の底部３６に溶接等により接合される。リンフォース４３の両外側に設けられた端部４３ａがアンダーメンバ５１，５２（図３）等に接合される。同様な支持構造がリンフォース４１，４２，４４，４５においても構成され、電池パック３０はリンフォース４１～４５によって車両本体２０（フロアパネル２１）側に固定されることとなる。リンフォース４１～４５のすべてが当該ブラケット機能を有していてもよいし、リンフォース４１～４５のうちのいくつかが当該ブラケット機能を有していてもよい。

車両１０においては、電池パック３０および排気管４０がフロアパネル２１の下方に設けられており、電池パック３０の車幅方向における右側（矢印ＲＨに示す方向の側）に、排気管４０が配置されている。排気管４０は、インシュレータ５０（図４，図５）を介してロアケース部３３の側壁部３７と車幅方向において隣り合っている。

図４に示すように、側壁部３７と排気管４０との間に（より具体的には、側壁部３７と排気管４０との間の熱伝達経路上に）リンフォース４３の一部分が位置している場合には、排気管４０からの熱エネルギーの伝達は、インシュレータ５０によって抑制されるだけでなく、リンフォース４３の当該一部分によっても抑制される（矢印Ａ１，Ａ２，Ａ３）。

図５に示すように、関連技術に係る車両１０においては一方で、側壁部３７と排気管４０との間に（より具体的には、側壁部３７と排気管４０との間の熱伝達経路上に）リンフォース４３が位置しておらず、インシュレータ５０のみが配置されている領域が存在している。

この領域においては、排気管４０からの熱エネルギーの伝達は、インシュレータ５０によって抑制されるが、リンフォースによって抑制されることなくそのまま側壁部３７に向かって伝達されることとなる（矢印Ａ１，Ａ２）。この熱伝達を考慮した上で、電池パック３０の構成部品（シールリング、蓄電要素本体３４、および制御装置３９）等の許容温度を設定することが必要となる。

図６は、関連技術の他の形態を説明するための断面図である。図６に示すように、電池パック３０の構成部品等の許容温度をより低い値に設定したい場合には、断熱材３２Ｈ，３３Ｈなどを、電池パック３０（ケース３１）の側壁部３７側に配置するといった対策がたとえば必要となる。このような対策はコスト、部品点数、および重量増などを招き得る。

一方で、側突対策およびノイズや振動対策といった目的のため、電池パック３０の近傍には、強度骨格部材６０が設けられる場合がある。強度骨格部材６０はたとえば、ハット状の断面形状を有し、車両前後方向に延在するように配置される。図６に示す構成では、強度骨格部材６０はリンフォース４３を介して電池パック３０の下方に配置されている。強度骨格部材６０は、上記のような熱伝達を抑制する手段としては機能していない。本願の発明者らは上記のような熱伝達対策について鋭意検討を重ねた結果、強度骨格部材に着目し、その対策とすることを見出した。

［実施の形態］
以下、本開示の実施の形態について、図７～図１１を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態の説明においては、上述の関連技術との相違点について主として説明し、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない場合がある。

図７は、実施の形態に係る電池パック３０および排気管４０等を示す平面図である。図８は、図７中のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。図９は、図７中のＩＸ－ＩＸ線に沿った矢視断面図である。実施の形態における車両は、上記関連技術の場合と同様に、車両本体２０（図１参照）、電池パック３０、排気管４０、およびリンフォース４１～４６等を備える。

車両本体２０はフロアパネル２１を有し、排気管４０および電池パック３０はフロアパネル２１の下方に配置される。電池パック３０のケース３１はアッパケース部３２およびロアケース部３３を含み、アッパケース部３２およびロアケース部３３の各々の周縁には、相互に対向するフランジが形成される。複数の締結部材によってこれらのフランジ同士はシールリングＣ（図８，図９）等を介して互いに締結される。ロアケース部３３には底部３６、側壁部３７および後壁部３８が設けられ、排気管４０は側壁部３７と車幅方向において隣り合うように配置され、前後方向に沿って延在する。

リンフォース４１～４６（図７）はいずれも車幅方向に沿って略平行に延在し、且つ、車両の前方側（矢印ＦＲに示す方向側）から後方側に向かって、相互間に間隔を空けて配置される。リンフォース４１～４６は、ロアケース部３３の底部３６に溶接等により接合される。図８，図９ではリンフォース４３，４４と底部３６との間に隙間が設けられているが、リンフォース４３，４４は底部３６に適宜接触するように配置される。

図９に示すように、本実施の形態においては、リンフォース４１～４６（図７）とは別に、ボデー取付用のブラケット４７が用いられる。ブラケット４７は、一端部４７ａ、他端部４７ｂおよび中間部４７ｃを有する。中間部４７ｃは、略Ｌ字状の形状を呈しており、水平部４７ｄと起立部４７ｅとを含む。水平部４７ｄの左端が一端部４７ａに接続しており、起立部４７ｅの上端が他端部４７ｂに接続している。

ブラケット４７の中間部４７ｃは、側壁部３７と排気管４０との間に位置している。一端部４７ａはリンフォース４３に接合され、他端部４７ｂがフロアパネル２１側のフロアブラケット５３（あるいはアンダーメンバ５１）等に固定されている。フロアブラケット５３（あるいはアンダーメンバ５１）等は、車幅方向において側壁部３７と排気管４０との間に位置している。同様な支持構造が他のリンフォース４１，４２，４４，４６等（図７）にも適用され、電池パック３０は、これらのリンフォースおよびブラケット４７によって車両本体２０（フロアパネル２１）側に固定されることとなる。

ここで、本実施の形態における車両１０（図１参照）は、強度骨格部材６１をさらに備えている。強度骨格部材６１は、側壁部３７と排気管４０との間に形成されているスペースに沿って、前後方向に延在するように配置され、ブラケット４７に接合されることにより支持されている。

本実施の形態の強度骨格部材６１は、水平部６１ａ、傾斜部６１ｂおよび起立部６１ｃを有している。図９に示すように、水平部６１ａは、ブラケット４７の一端部４７ａと底部３６との間に配置され、必要に応じて締結手段や溶接手段などによって位置決めないし固定されている。起立部６１ｃは、ブラケット４７（中間部４７ｃ）の起立部４７ｅに締結手段や溶接手段などによって位置決めないし固定されている。

本実施の形態では、排気管４０から電池パック３０（側壁部３７）への熱エネルギーの伝達は、インシュレータ５０および強度骨格部材６１によって抑制されることが可能である。ケース３１内への水等の抑制防止機能も発揮可能なように、強度骨格部材６１の起立部６１ｃを、ケース３１のフランジ合わせ面（シールリングＣ）の高さ位置まで到達するように設けるとよい。また、強度骨格部材６１の起立部６１ｃを、ブラケット４７の他端部４７ｂとフロアブラケット５３との間の座面の高さ位置まで到達するように設けるとよい。

ブラケット４７（中間部４７ｃ）の水平部４７ｄおよび起立部４７ｅと、強度骨格部材６１の傾斜部６１ｂとによって、断熱性向上に寄与する空間Ｓ（図９）が形成される。空間Ｓ（空気層）の存在により、排気管４０から電池パック３０（側壁部３７）への熱エネルギーの伝達はさらに抑制される。空間Ｓの密閉性を高めて閉空間とするために、次のような構成が採用されてもよい。

図１０は、図７中のＸ－Ｘ線に沿った矢視断面図であり、図１１は、図１０中のＸＩ－ＸＩ線に沿った矢視断面図である。本実施の形態では、電池パック３０の後壁部３８に隣接して、後端用のリンフォース４６およびブラケット４８が配置されている。リンフォース４６は、衝突対策および剛性確保のための骨格部材として機能する。

リンフォース４６は、水平部４６ａ、起立部４６ｂ、水平部４６ｃおよび起立部４６ｄを有する。水平部４６ａの後端から起立部４６ｂが起立しており、起立部４６ｂの上端から車両前方側に向かって水平部４６ｃが延びている。水平部４６ｃの前端から起立部４６ｄが起立している。起立部４６ｄはロアケース部３３の後壁部３８に溶接等により接合されているとよい。

ブラケット４８は、水平部４８ａ、剛性部４８ｂ、下方部４８ｃおよび起立部４８ｄを有する。水平部４８ａの後方に剛性部４８ｂおよび下方部４８ｃが順に連設されており、下方部４８ｃの後端から起立部４８ｄが起立している。水平部４８ａおよび剛性部４８ｂは、水平部４６ａに適宜溶接等により接合される。ブラケット４８の起立部４８ｄが、リンフォース４６の起立部４６ｂに溶接等により接合されることで剛性が向上する。

ブラケット４８の車幅方向における右側端部には接合部４８ｔが設けられており、ブラケット４８は接合部４８ｔを介してフロアブラケット５３に固定されている。以上のようなブラケット４８によれば、ブラケット４８の起立部４８ｄが空間Ｓの後方側を覆うように配置されており、空間Ｓの密閉性を高めて閉空間とすることが可能となっている。

ブラケット４７、フロアブラケット５３、強度骨格部材６１、リンフォース４６およびブラケット４８により、密閉性の高い上記閉空間（空間Ｓ）を排気管４０と電池パック３０との間に実現することが可能となり、この閉空間が断熱空間として機能するため、排気管４０から電池パック３０に熱エネルギーが伝達されることをより一層抑制することが可能となる。

上記の通り、ボデー取付用のブラケット４７に接合された強度骨格部材６１（起立部６１ｃ）がケース３１の合わせ面を保護することにより、防水性能も向上し電池パック３０としての信頼性向上も図れる。当該構成によれば、要求されるシール性能がより低いシールリングＣを採用することも可能となり、質量およびコスト削減なども図れる。また、電池パック３０と排気管４０との間に要求されるスペースも小さくすることができ、ケース３１の外形サイズを拡大し、たとえばより容量の大きい蓄電要素本体３４を内部に搭載するといったことも可能となり、ひいては走行距離をより長くすることも可能となる。

以上、実施の形態について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 車両、２０ 車両本体、２１ フロアパネル、２２ フロントシート、２３ リヤシート、３０ 電池パック、３１ ケース、３２ アッパケース部、３２Ｈ，３３Ｈ 断熱材、３３ ロアケース部、３４ 蓄電要素本体、３５ 組電池、３６ 底部、３７ 側壁部、３８ 後壁部、３９ 制御装置、４０ 排気管、４１，４２，４３，４４，４５，４６ リンフォース、４３ａ 端部、４６ａ，４６ｃ，４７ｄ，４８ａ，６１ａ 水平部、４６ｂ，４６ｄ，４７ｅ，４８ｄ，６１ｃ 起立部、４７，４８ ブラケット、４７ａ 一端部、４７ｂ 他端部、４７ｃ 中間部、４８ｂ 剛性部、４８ｃ 下方部、４８ｔ 接合部、５０ インシュレータ、５１，５２ アンダーメンバ、５３ フロアブラケット、６０，６１ 強度骨格部材、６１ｂ 傾斜部、Ａ１，Ａ２，Ａ３，ＦＲ，ＲＨ 矢印、Ｃ シールリング、Ｓ 空間。

Claims (1)

1. フロアパネルを有する車両本体と、
   側壁部および底部を有し、前記フロアパネルの下方に配置された電池パックと、
   前記底部に接合されたリンフォースと、
   前記フロアパネルの下方に配置され、前記側壁部と車幅方向において隣り合うように配置され、前後方向に沿って延在する排気管と、
   一端部、他端部および中間部を有し、前記中間部が前記側壁部と前記排気管との間に位置し、前記一端部が前記リンフォースに接合され、前記他端部が前記フロアパネル側に固定された、ボデー取付用のブラケットと、
   前記側壁部と前記排気管との間に形成されているスペースに沿って前記前後方向に延在するように配置され、前記ブラケットに接合されて支持された強度骨格部材と、を備え、
   前記ブラケットの前記中間部は、第１水平部と第１起立部とを含み、前記第１水平部が前記一端部に接続し、前記第１起立部は前記第１水平部から起立し、前記第１起立部の上端が前記他端部に接続しており、
   前記強度骨格部材は、第２水平部、傾斜部および第２起立部を有し、
   前記第２水平部は、前記ブラケットの前記一端部と前記底部との間に配置され、
   前記第２起立部は、前記ブラケットの前記第１起立部に固定されている、
   車両。

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