JP7169817B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリを搭載した車両に関する。

モノコック構造の車両において、エンジンルームのフレーム（枠体）又はフレームに溶接された固定パネルなどに、バッテリブラケットを介してバッテリが搭載されることがある（例えば、特許文献１の図３を参照）。フレーム又はフレームに溶接された固定パネルは剛性が高く、車両に衝撃が加わった場合でも、バッテリを十分に支持できる。

特開２００２－２２５７５０号公報

ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）などの車両においては、エンジンに加えて、モータ及びＰＣＵ（Power Control Unit）等の多くのユニットがエンジンルームに搭載される。このため、余剰スペースが少なく、多くのユニットのレイアウト自由度が低下する。エンジンを有さないＥＶ（Electric Vehicle）あるいはモータを有さないエンジン車両であっても、車両のコンパクト化が図られることで、多くのユニットのレイアウト自由度が低下する。

一方、補機用のバッテリ、並びに、バッテリの電力線を開閉するリレーなどの電力伝送部品は、組立及び整備上の観点から容易に着脱可能に車両に搭載できると好ましい。さらに、バッテリの支持構造には、車両に衝撃が加わった場合でもバッテリの支持が十分に維持されることが要求される。

本発明は、バッテリ及び電力伝送部品の組立及び整備の作業性を低下させずに、バッテリ及び電力伝送部品を小さな区画に配置でき、かつ、車両に衝撃が加わってもバッテリの支持を維持できる構造を備えた車両を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
車体のフレームと、
前記フレームに溶接された固定パネルと、
前記固定パネルの上方から下方へ通じる開口部と、
前記開口部に配置され、前記フレーム、前記固定パネル又はこれら両方に着脱可能に連結されたプレートと、
前記プレート上に設けられ前後に配置された前受け部及び後受け部と、
バッテリと、
前記前受け部と前記後受け部とにそれぞれ係止可能な２つのフック部を有し、前記バッテリを保持する保持具と、
前記バッテリの電力を伝送する電力伝送部品が収容された部品ケースと、
を備え、
前記バッテリが前記保持具を介して前記プレート上に保持され、かつ、前記部品ケースが前記プレートの下方に配置されかつ前記プレートに連結されていることを特徴とする車両である。

ここで、「車体のフレーム」とは、フレーム構造におけるフレームに加え、モノコック構造における枠体、サイドメンバ、クロスメンバ及び補強フレーム等が含まれる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両において、
前記部品ケースは、前記部品ケースの中央よりも前方と、前記部品ケースの中央よりも後方とに、前記プレートに連結される連結部を有することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の車両において、
前記前受け部と前記後受け部との間の中央点が、前記プレートの前後方向における中央点よりも後方に位置することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の車両において、
前記前受け部と前記後受け部との間の中央点が、前記プレートの前後方向における中央点よりも前方に位置することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両において、
前記部品ケースは、前記電力伝送部品を収容する本体部を有し、
前記バッテリの前端が前記本体部の前端よりも後方に位置し、前記バッテリの後端が前記本体部の後端よりも後方に位置することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両において、
前記プレートと前記部品ケースとの連結部が、前記バッテリの下方に位置することを特徴とする。

本発明によれば、バッテリと電力伝送部品とがプレートの上下に配置されることで、バッテリと電力伝送部品とを水平方向に並べて配置する場合と比べて、小さな区画に配置できる。さらに、プレートが着脱可能に連結されるので、固定パネルの開口部の下方に電力伝送部品を配置しても、プレートを外して電力伝送部品を取り出し及び取り付けることができる。すなわち、電力伝送部品の組立及び整備の作業性が向上する。さらには、プレートが、フレーム、固定パネル又はこれら両方に連結されることに加えて、部品カバーの連結により補強されるので、車両が衝撃を受けてもプレートの変形が抑制され、バッテリの支持を維持することができる。

本発明の実施形態に係る車両を示す図である。 実施形態１のバッテリ及び電力伝送部品の支持構造を示す分離斜視図である。 実施形態１のバッテリ及び電力伝送部品の支持構造を示す側面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は実施形態１の支持構造に衝撃が加わったときの作用を説明する図である。 実施形態２のバッテリ及び電力伝送部品の支持構造を示す側面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は実施形態２の支持構造に衝撃が加わったときの作用を説明する図である。

（実施形態１）
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両を示す図である。図２は、実施形態１のバッテリ及び電力伝送部品の支持構造を示す分離斜視図である。図３は、実施形態１のバッテリ及び電力伝送部品の支持構造を示す側面図である。本明細書において前後上下左右の各方向は、車両の前後上下左右の各方向を意味する。

本発明の実施形態に係る車両１は、ＨＥＶ、ＥＶ、エンジン自動車などである。車両１は、図１に示すように、フレームＥと、フレームＥに溶接された固定パネルＨ１、Ｈ２と、バッテリプレート２０と、バッテリＢ及びその保持具３０と、電力伝送部品Ｃ及びその部品ケース４０とを備える。バッテリプレート２０は、本発明に係るプレートの一例に相当する。

フレームＥは、例えば、モノコック構造におけるエンジンルーム（ＥＶの場合は任意の部品室）Ａの枠体である。フレームＥとこれに溶接された固定パネルＨ１、Ｈ２とは一体化されて高い剛性を有する。

固定パネルＨ１、Ｈ２の間には、固定パネルＨ１、Ｈ２の上方から下方へ通じる開口部Ｑ１が設けられている。開口部Ｑ１には、バッテリプレート２０が配置される。バッテリＢは保持具３０を介してバッテリプレート２０の上に保持される。バッテリプレート２０の下には電力伝送部品Ｃを収容した部品ケース４０が保持される。

バッテリＢは、例えば鉛蓄電池などであり、走行モータを駆動する電力を蓄積する高電圧バッテリよりも低い電圧（１２Ｖ等）を出力する低電圧バッテリである。バッテリＢは、エンジンのセルモータを駆動する電力、又は、エンジンの補機、制御回路及びアクセサリ機器等を駆動する電力を供給する。あるいは、車両１がＥＶの場合、バッテリＢは、制御回路、ＰＣＵ及びアクセサリ機器等を駆動する電力を供給する。

電力伝送部品Ｃは、バッテリＢの電力伝送路を開閉するリレーを含み、バッテリＢの電力を伝送する。電力伝送部品Ｃは、部品ケース４０内に固定される。

バッテリプレート２０は、バッテリＢが搭載される金属板又は補強された樹脂板である。図ではバッテリプレート２０として平板形状の例を示すが、バッテリプレート２０には凹凸又は波形状の部分が含まれてもよい。

バッテリプレート２０は、フックが通されてフックを係止する前受け部２５及び後受け部２６を有する。前受け部２５及び後受け部２６は、前後方向に並んで、バッテリプレート２０の上面に設けられている。図３に示すように、バッテリＢが配置されたとき、前受け部２５及び後受け部２６はバッテリＢの前面及び背面の近傍に位置する。

バッテリプレート２０は、固定パネルＨ１に連結される第１連結部２１と、固定パネルＨ２に連結される第２連結部２２と、部品ケース４０と連結される第３連結部２３及び第４連結部２４とを有する。第１連結部２１と第３連結部２３とは、バッテリプレート２０の後部に設けられ、第２連結部２２と第４連結部２４とは、バッテリプレート２０の前部に設けられている。第１連結部２１～第４連結部２４は、ボルトにより連結されるボルト孔（ボルト挿通孔又はネジ穴）である。

保持具３０は、複数のフック部３１、３２と、複数のフック部３１、３２の間に介在する金具又はバンド等の介在部材３３とを備える。複数のフック部３１、３２がバッテリＢの前後でバッテリプレート２０の前受け部２５及び後受け部２６にそれぞれ係止され、介在部材３３が上からバッテリＢを押さえることで、バッテリＢがバッテリプレート２０に保持される。

部品ケース４０は、電力伝送部品Ｃの下方、並びに、前後左右の水平方向のうちの少なくとも三方（例えば前方、左方、右方）を覆う本体部４０Ａと、他の部材に連結されるフランジ４０Ｂとを有する。部品ケース４０は、金属部材又は補強された樹脂部材である。フランジ４０Ｂには、固定パネルＨ１に連結される第１連結部４１と、固定パネルＨ２に連結される第２連結部４２と、バッテリプレート２０に連結される第３連結部４３及び第４連結部４４と、フレームＥに連結される第５連結部４５とが設けられている。第１連結部４１、第３連結部４３及び第５連結部４５を有するフランジ４０Ｂは、部品ケース４０の後部に設けられ、第２連結部４２と第４連結部４４を有するフランジ４０Ｂは、部品ケース４０の前部に設けられている。第１連結部４１～第５連結部４５は、ボルトにより連結されるボルト孔（ボルト挿通孔又はネジ穴）である。

フレームＥ及び固定パネルＨ１、Ｈ２には、開口部Ｑ１の周囲に連結部５１～５５が設けられている。連結部５１～５５は、バッテリプレート２０の第１連結部２１及び第２連結部２２と、部品ケース４０の第１連結部４１、第２連結部４２及び第５連結部４５とにそれぞれ対応した位置にある。連結部５１～５５は、ボルトにより連結されるボルト孔（ボルト挿通孔又はネジ穴）である。

図３に示すように、支持構造の各要素が組み付けられた状態では、バッテリプレート２０の前受け部２５と後受け部２６との間の中央点Ｐ１が、バッテリプレート２０の前後方向における中央点Ｐ０よりも後方に位置する。すなわち、バッテリＢはバッテリプレート２０の後方寄りに配置される。これにより、前受け部２５よりも前方にバッテリプレート２０の余剰部分が生じる。

さらに、支持構造の各要素が組み付けられた状態で、バッテリＢの前端は部品ケース４０の本体部４０Ａの前端よりも後方に位置し、バッテリＢの後端は部品ケース４０の本体部４０Ａの後端よりも後方に位置する。言い換えれば、バッテリＢと部品ケース４０とが上下に重なる配置とされ、かつ、部品ケース４０の本体部４０ＡがバッテリＢよりも車体前端の近くに配置される。

さらに、バッテリプレート２０と部品ケース４０とが連結される第３連結部２３、４３は、バッテリＢの下方に位置する。第３連結部２３、４３には、前後に並んだ複数のボルト孔が含まれる。なお、第３連結部２３は、ボルトの頭部がバッテリＢと干渉しないように、ボルトの頭部を収容する凹部を有してもよい。

＜着脱方法＞

バッテリＢ及び電力伝送部品Ｃを支持する構造の各要素は、次のように組み付けられる。まず、部品ケース４０の本体部４０Ａが開口部Ｑ１の内側に配置される。そして、フランジ４０Ｂの第１連結部４１、第２連結部４２及び第５連結部４５が、固定パネルＨ１、Ｈ２及びフレームＥの連結部５３～５５にそれぞれボルトにより連結される。電力伝送部品Ｃは、部品ケース４０の組み付け前にあるいはその後に、部品ケース４０に固定される。

部品ケース４０が連結されたら、次に、バッテリプレート２０が開口部Ｑ１に配置される。そして、第１連結部２１～第４連結部２４が、固定パネルＨ１、Ｈ２の連結部５１、５２並びに部品ケース４０の第３連結部４３及び第４連結部４４に、それぞれボルトにより連結される。その後、バッテリプレート２０の上にバッテリＢが載せられ、さらに、保持具３０のフック部３１、３２が前受け部２５と後受け部２６とに係止され、これによりバッテリＢが固定される。

上記の工程と逆の工程を経ることで、開口部Ｑ１の下方に固定された電力伝送部品Ｃを上方に露出させ、開口部Ｑ１から電力伝送部品Ｃの整備を行うことができる。さらに、開口部Ｑ１から部品ケース４０とともに電力伝送部品Ｃを取り外したり取り付けたりすることができる。

＜衝撃時の作用＞
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、実施形態１の支持構造に衝撃が加わったときの作用を説明する図である。

フレームＥ及び固定パネルＨ１、Ｈ２は、溶接により一体化され、高い剛性を有する。一方、バッテリプレート２０は、連結箇所が一部に限られることから、フレームＥ及び固定パネルＨ１、Ｈ２よりも剛性が低い。さらに、バッテリプレート２０の軽量化が図られる場合には、よりバッテリプレート２０の剛性が低下する。

車両１に前方から衝撃が加わった場合、図４（Ａ）に示すように、フレームＥ、固定パネルＨ１、Ｈ２及びバッテリプレート２０には前後方向の圧縮力Ｆ１が作用し、バッテリＢには前方に倒れる方向の慣性力Ｆ２が作用する。

この場合、仮にバッテリプレート２０が単体でバッテリＢを支持していると、前後方向の圧縮力Ｆ１によりバッテリプレート２０が固定パネルＨ１、Ｈ２よりも変形し、かつ、バッテリＢが慣性力Ｆ２により前方に傾斜する。バッテリＢが前方に傾斜することで、保持具３０の後方のフック部３２には引っ張り力が生じ、フック部３２は後受け部２６に留まる。一方、バッテリプレート２０のバッテリＢの下方部分が例えばＶ字状に折れ曲がりかつバッテリＢが前方に傾斜すると、保持具３０の前方のフック部３１に緩みが生じ、フック部３１が前受け部２５から外れやすくなる。

一方、本実施形態の支持構造では、バッテリプレート２０に部品ケース４０が連結されることで閉断面構造が実現され、バッテリプレート２０単体の構成と比べて、その剛性が向上する。このため、上記衝撃が加わった場合でも、バッテリプレート２０単体の構成と比べて、図４（Ｂ）に示すように、バッテリプレート２０の変形が抑制される。変形の抑制により、保持具３０が緩んでフック部３１、３２が前受け部２５及び後受け部２６から外れることが抑制され、バッテリＢの支持が維持される。

さらに、本実施形態の支持構造では、部品ケース４０はバッテリＢよりも車体前端の近くに配置されている。これにより、バッテリプレート２０の前受け部２５がある範囲の圧縮力Ｆ１に対する剛性がより向上し、前受け部２５が浮き上がるような変形がより抑制される。これにより、特に前方のフック部３１が緩んでしまうことが抑制され、バッテリＢの支持が維持される。

さらに、バッテリプレート２０のバッテリＢの下方には部品ケース４０と連結される第３連結部２３、４３がある。このため、この範囲が折れ曲がるような変形がより抑制される。これにより、特に前方のフック部３１が緩んでしまうことが抑制され、バッテリＢの支持が維持される。

さらに、バッテリＢは、バッテリプレート２０の後方寄りに支持されているため、部品ケース４０による補強の強度よりも大きな衝撃が生じた場合、バッテリプレート２０の前方の余剰部分が先に変形して、バッテリＢの下方部分の変形を抑制する。これにより、バッテリプレート２０におけるバッテリＢの下方の範囲、保持具３０の前後のフック部３１、３２及び介在部材３３からなる、左右方向から見たときの矩形の形状部分が維持される。したがって、このような場合でも、保持具３０のフック部３１、３２が緩むことが抑制され、バッテリＢの支持が維持される。

＜実施形態効果＞
以上のように、実施形態１の車両１によれば、開口部Ｑ１でバッテリプレート２０が着脱可能に連結され、バッテリプレート２０の上にバッテリＢが配置され、その下方に電力伝送部品Ｃが配置される。したがって、バッテリＢと電力伝送部品Ｃとが固定パネル上で水平方向に並んで配置される場合と比較して、エンジンルームＡの小さな区画にバッテリＢと電力伝送部品Ｃとを配置できる。さらに、バッテリプレート２０を取り外して、開口部Ｑ１の上方から電力伝送部品Ｃの整備等を行えるので、電力伝送部品Ｃを整備するのに良好な作業性が得られる。一方、バッテリプレート２０は、着脱可能に連結される構造であるため、互いに溶接されたフレームＥ及び固定パネルＨ１、Ｈ２に比べて剛性が低い。しかし、バッテリプレート２０の下側に部品ケース４０が連結されていることで、バッテリプレート２０が補強され、この補強により、車両１の前方から衝撃が加えられたときに、バッテリプレート２０の変形が抑制される。したがって、保持具３０のフック部３１、３２に緩みが生じることが抑制され、バッテリＢの支持を維持できる。

さらに、実施形態１の車両１によれば、部品ケース４０の前部に第４連結部４４を有し、後部に第３連結部４３を有し、これらがバッテリプレート２０に連結される。これにより、バッテリプレート２０と部品ケース４０とで閉断面構造が実現され、バッテリプレート２０の部品ケース４０による補強の強度が向上する。したがって、車両１の前方から衝撃が加えられたときに、バッテリプレート２０の変形をより抑制できる。

さらに、実施形態１の車両１によれば、バッテリプレート２０の前受け部２５と後受け部２６との間の中央点Ｐ１が、バッテリプレート２０の前後方向における中央点Ｐ０よりも後方に位置する。これにより、バッテリＢの前方にバッテリプレート２０の余剰部分が生じ、車両１に大きな衝撃が生じた場合に、余剰部分が先に変形することで、バッテリプレート２０のバッテリＢの底面に対向する部分の変形を抑制できる。したがって、このような場合でも、バッテリＢの支持を維持できる。

さらに、実施形態１の車両１によれば、バッテリＢの前端は部品ケース４０の本体部４０Ａの前端よりも後方に位置し、バッテリＢの後端は部品ケース４０の本体部４０Ａの後端よりも後方に位置する。したがって、バッテリＢと電力伝送部品Ｃとを縦に重なるレイアウトで配置でき、かつ、バッテリプレート２０の前受け部２５の周囲の剛性を向上できる。この剛性の向上により、車両１が衝撃を受けたときにバッテリプレート２０の前受け部２５の周辺の変形を抑制でき、保持具３０の前側のフック部３１の緩みが抑制されて、バッテリＢの支持を維持できる。

さらに、実施形態２の車両１によれば、バッテリプレート２０と部品ケース４０との第３連結部２３、４３がバッテリＢの下方に配置されるため、この部分の剛性が向上する。したがって、車両１が衝撃を受けたときに、バッテリプレート２０におけるバッテリＢの下方の部分がＶ字状に折れ曲がって、保持具３０の前側のフック部３１が緩んでしまうことを抑制できる。これにより、バッテリＢの支持を維持できる。

（実施形態２）
図５は、実施形態２のバッテリ及び電力伝送部品の支持構造を示す側面図である。図６
（Ａ）及び図６（Ｂ）は実施形態２の支持構造に衝撃が加わったときの作用を説明する図である。

実施形態２は、主にバッテリプレート２０内のバッテリＢの配置が実施形態１と異なる。実施形態１と同様の構成要素については、実施形態１と同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

図５に示すように、バッテリプレート２０の前受け部２５と後受け部２６との間の中央点Ｐ２は、バッテリプレート２０の前後方向における中央点Ｐ０よりも前方に位置する。すなわち、バッテリＢはバッテリプレート２０の前方寄りに配置される。これにより、後受け部２６よりも後方にバッテリプレート２０の余剰部分が生じる。

車両１に前方から衝撃が加わると、図６（Ａ）に示すように、フレームＥ、固定パネルＨ１、Ｈ２及びバッテリプレート２０に前後方向の圧縮力Ｆ１が作用し、バッテリＢに前方に倒れる方向の慣性力Ｆ２が作用する。しかし、実施形態２のバッテリＢの支持構造においても、バッテリプレート２０が部品ケース４０の連結によって補強されることで、バッテリプレート２０の変形が抑制され、これによりバッテリＢの保持を維持できる。

さらに、大きな衝撃が加わった場合には、図６（Ｂ）に示すように、バッテリプレート２０の後部の余剰部分が先に変形することで、バッテリプレート２０の中央から前方の部分の変形を抑制できる。これにより、左右方向から見てバッテリＢを囲う矩形の形状部分（すなわち、バッテリプレート２０のバッテリＢの下方部分、保持具３０の前後のフック部３１、３２及び介在部材３３）が維持され、保持具３０のフック部３１、３２が緩むことが抑制される。したがって、大きな衝撃が加わった場合でも、バッテリＢの支持を維持できる。

以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、フレームＥに２つの固定パネルＨ１、Ｈ２が溶接されている例を示したが、フレームに一体的な固定パネルが溶接され、一体的な固定パネルに開口部が設けられていてもよい。また、上記実施形態では、フレームＥがモノコック構造におけるエンジンルームＡの枠体である例を示したが、車体のフレームはフレーム構造におけるフレーム、モノコック構造におけるサイドメンバ、クロスメンバ及び補強フレーム等であってもよい。また、上記実施形態では、部品ケース４０が電力伝送部品Ｃの下方、左右及び前方を覆う構成として説明したが、電力伝送部品Ｃの上方又は後方を覆う構成としても良いし、前方、左右、下方の何れかを覆わない構成としてもよい。また、バッテリプレートは固定パネル、フレーム又はこれら両方に連結されればよいし、部品ケースは固定パネル及びフレームに連結されずに、バッテリプレートのみに連結されてもよい。その他、各要素の形状又は素材など、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 車両
Ａ エンジンルーム
Ｂ バッテリ
Ｃ 電力伝送部品
Ｅ フレーム
Ｈ１、Ｈ２ 固定パネル
Ｑ１ 開口部
２０ バッテリプレート（プレート）
２１～２４ 第１連結部～第４連結部
２５ 前受け部
２６ 後受け部
３０ 保持具
３１、３２ フック部
３３ 介在部材
４０ 部品ケース
４０Ａ 本体部
４０Ｂ フランジ
４１～４５ 第１連結部～第５連結部
５１～５５ 連結部
Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２ 中央点

Claims (6)

1. 車体のフレームと、
   前記フレームに溶接された固定パネルと、
   前記固定パネルの上方から下方へ通じる開口部と、
   前記開口部に配置され、前記フレーム、前記固定パネル又はこれら両方に着脱可能に連結されたプレートと、
   前記プレート上に設けられ前後に配置された前受け部及び後受け部と、
   バッテリと、
   前記前受け部と前記後受け部とにそれぞれ係止可能な２つのフック部を有し、前記バッテリを保持する保持具と、
   前記バッテリの電力を伝送する電力伝送部品が収容された部品ケースと、
   を備え、
   前記バッテリが前記保持具を介して前記プレート上に保持され、かつ、前記部品ケースが前記プレートの下方に配置されかつ前記プレートに連結されていることを特徴とする車両。
2. 前記部品ケースは、前記部品ケースの中央よりも前方と、前記部品ケースの中央よりも後方とに、前記プレートに連結される連結部を有することを特徴とする請求項１記載の車両。
3. 前記前受け部と前記後受け部との間の中央点が、前記プレートの前後方向における中央点よりも後方に位置することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両。
4. 前記前受け部と前記後受け部との間の中央点が、前記プレートの前後方向における中央点よりも前方に位置することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両。
5. 前記部品ケースは、前記電力伝送部品を収容する本体部を有し、
   前記バッテリの前端が前記本体部の前端よりも後方に位置し、前記バッテリの後端が前記本体部の後端よりも後方に位置することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両。
6. 前記プレートと前記部品ケースとの連結部が、前記バッテリの下方に位置することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両。

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