JP7190269B2 - 車両用バッテリパック支持装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用バッテリパック支持装置に関する。
従来から、環境負荷低減の観点に着目し、エンジンのような内燃機関に代えて走行用動力源としてモータを利用する電気自動車、及び当該内燃機関と当該モータとを併用するハイブリッド自動車等の電動車両の開発が進んでいる。特に、これらの電動車両においては、当該モータを駆動するために駆動用のバッテリが搭載され、当該バッテリから当該モータへ電力を供給することにより、車両を走行させるために必要となる動力が得られる。近年、このような電動車両に関し、トラック等の商用車の分野においても、その開発が行われている。例えば、特許文献１には、駆動用のバッテリパックを電動トラックのラダーフレームに保持する保持構造が開示されている。
特開２０１６－１１３０６３号公報
上記のような電動トラックは、乗用車に比べて車両重量が大きいことから、十分な航続距離を確保するために大型で大容量のバッテリパックを搭載する必要がある。このとき、バッテリパックは、車幅方向の長さがラダーフレームよりも長い場合には、車両のラダーフレームの車幅方向外側の面に連結される支持装置によって、ラダーフレームに懸架される。
しかしながら、このような支持装置は、大型のバッテリパックを支持する十分な信頼性を確保するためには、強固な部材で構成されなければならず、重量化を招く虞が生じる。また、車両の車格によってバッテリパックが懸架されるラダーフレームのサイドレール間距離が異なるため、車格ごとに支持装置を設計・製造した場合には、支持装置のコストが上昇する虞が生じる。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両の様々な車格に対応しつつ、かつ、軽量化及びコスト低減を図ることができる車両用バッテリパック支持装置を提供することにある。
本発明に係る車両用バッテリパック支持装置は、車両のラダーフレームを構成するサイ
ドレールにバッテリパックを懸架する車両用バッテリパック支持装置であって、前記サイ
ドレールの外側面に格子状に配列された複数のボルト締結部においてボルトにより固定さ
れるフレーム側ブラケットと、前記バッテリパックと前記フレーム側ブラケットとを弾性
的に連結する弾性連結部と、前記サイドレールの前記外側面と前記フレーム側ブラケット
との間に介在するスペーサと、を含み、前記スペーサは、前記サイドレールの底面よりも車高方向下方まで延在する下方延在部を有する。また、本発明に係る車両用バッテリパック支持装置において、前記スペーサは、前記下方延在部の車高方向上方において、前記複数のボルト締結部に対応する複数の円柱状部材と、前記複数の円柱状部材を連結する連結部と、を備えていてもよい。また、本発明に係る車両用バッテリパック支持装置において、前記スペーサの前記サイドレールの前記外側面と前記フレーム側ブラケットとの間に介在する部分は、前記円柱部材と、前記連結部により構成されていてもよい。
車両用バッテリパック支持装置は、車両のサイドレールの外側面に連結されたフレーム側ブラケットと弾性連結部とを介してラダーフレームにバッテリパックを懸架する。このとき、サイドレールとフレーム側ブラケットとの間において、両者の離間距離に応じた幅を有するスペーサが介在することで、車格によるサイドレール間距離にバリエーションがある場合であっても、スペーサ以外の構成を変更する必要がない。
また、スペーサは、サイドレールに固定されるボルトが貫通するボルト貫通孔の周囲においてボルトを支持する複数の円柱状部材が設けられ、当該円柱状部材が連結部によって一体に形成されている。このため、スペーサは、ボルトごとに個別に設けられるスペーサと比較して、サイドレールへの固定に係る工程を簡略化することができる。さらに、スペーサは、高重量のバッテリパックをラダーフレームに懸架するための連結強度を円柱状部材及び連結部において確保することで、その他の部分を中空部とすることができる。従って、本発明に係る車両用バッテリパック支持装置によれば、車両の様々な車格に対応しつつ、かつ、軽量化及びコスト低減を図ることができる。
本発明に係る車両用バッテリパック支持装置が搭載された車両の全体構成を概略的に示す上面図である。 サイドレールとバッテリパックとを接続する支持装置の構成及び接続形態を示す斜視図である。 支持装置におけるスペーサの構造を表す斜視図である。 サイドレールとバッテリパックとを接続する支持装置の接続形態を模式的に示す背面図である。
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。
図１は、本発明に係る車両用バッテリパック支持装置が搭載された車両１の全体構成を概略的に示す上面図である。図１に示すように、本実施形態に係る車両１は、ラダーフレーム１０、キャブ２０、荷箱３０、車輪機構４０、駆動ユニット５０、駆動電力供給部６０、バッテリパック７０、及び「車両用バッテリパック支持装置」としての複数の支持装置８０を備える電動トラックである。なお、図１では、車両１の上面からキャブ２０及び荷箱３０を透過するように見た場合の上面図として表している。
本実施形態において、車両１は、走行用駆動源として電動機（後述するモータ５１）を備える電気自動車として想定されているが、エンジンを更に備えるハイブリッド自動車であってもよい。また、車両１は電動トラックに限定されることなく、電動塵芥車など、車両を駆動するためのバッテリを備える他の商用車であってもよい。
ラダーフレーム１０は、サイドレール１１と複数のクロスメンバ１２を有する。また、サイドレール１１は、車両１の車両前後方向Ｘに沿って延在し、互いに車幅方向Ｙに対して平行に配置される左サイドレール１１Ｌ及び右サイドレール１１Ｒからなる。複数のクロスメンバ１２は、左サイドレール１１Ｌと右サイドレール１１Ｒとを連結している。すなわち、ラダーフレーム１０は、いわゆる梯子型フレームを構成している。そして、ラダーフレーム１０は、キャブ２０、荷箱３０、駆動ユニット５０、駆動電力供給部６０、バッテリパック７０、及び車両１に搭載されるその他の重量物を支持する。
キャブ２０は、図示しない運転席を含む構造体であり、ラダーフレーム１０の前部上方に設けられている。一方、荷箱３０は、車両１によって搬送される荷物等が積載される構造体であり、ラダーフレーム１０の後部上方に設けられている。
車輪機構４０は、本実施形態においては、車両前方に位置する左右の前輪４１、２つの前輪４１の車軸としてのフロントアクスル４２、車両後方に位置し且つ左右に各２つ配置された後輪４３、及び後輪４３の車軸としてのリアアクスル４４から構成される。そして、本実施形態に係る車両１においては、後輪４３が駆動輪として機能するように駆動力が伝達され、車両１が走行することになる。尚、車輪機構４０は、図示しないサスペンション機構を介してラダーフレーム１０に懸架され、車両１の重量を支持する。
駆動ユニット５０は、モータ５１、減速機構５２、及び差動機構５３を有する。モータ５１は、後述する駆動電力供給部６０から交流電力が供給されることにより、車両１の走行に必要な駆動力を発生させる。減速機構５２は、図示しない複数のギアを含み、モータ５１から入力される回転トルクを減速して差動機構５３に出力する。差動機構５３は、減速機構５２から入力される動力を左右の後輪４３に対して振り分ける。すなわち、駆動ユニット５０は、減速機構５２及び差動機構５３を介して、モータ５１の駆動トルクを車両の走行に適した回転速度に減速してリアアクスル４４に駆動力を伝達する。これにより駆動ユニット５０は、リアアクスル４４を介して後輪４３を回転させて車両１を走行させることができる。
駆動電力供給部６０は、いわゆるインバータであり、バッテリパック７０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５１へ供給し、車両１に対するアクセル操作に応じてモータ５１の回転速度を制御する。
バッテリパック７０は、車両１を走行させるためのエネルギー源としてモータ５１に電力を供給する二次電池である。バッテリパック７０は、車両１に必要とされる電力を蓄えるために比較的大型で大容量のバッテリモジュール（図示せず）を内部に複数備える。ここで、バッテリパック７０は、本実施形態においては、左サイドレール１１Ｌと右サイドレール１１Ｒとの間、及びサイドレール１１の下方からなるスペースに跨って配置され、車両前後方向Ｘに垂直な平面における断面形状が逆Ｔ型となる形状を備えている。
支持装置８０は、詳細を後述するように、バッテリパック７０をラダーフレーム１０に懸架するための接続部材である。支持装置８０は、本実施形態においては、車幅方向Ｙに対してラダーフレーム１０の両側にそれぞれ３つ（合計６つ）設けられている。ただし、支持装置８０は、バッテリパック７０の重量及び寸法に応じ、その数量を適宜変更することができる。
図２は、サイドレール１１とバッテリパック７０とを接続する支持装置８０の構成及び接続形態を示す斜視図である。図２は、より詳しくは、左サイドレール１１Ｌに接続される１つの支持装置８０について、車両１の左斜め前方から見た場合の斜視図である。
ここで、サイドレール１１は、車幅方向Ｙに垂直な平面を形成するウェブ１１ｗと、車高方向Ｚに垂直な平面を形成する２つのフランジ１１ｆとが連続する形状を有している。また、ウェブ１１ｗには、車両１に各種の重量物を懸架するためのボルト１１Ｂを固定する貫通孔としてのボルト締結部１１Ｈが格子状に配列されて形成されている。
支持装置８０は、フレーム側ブラケット８１、バッテリ側ブラケット８２、弾性連結部８３、及びスペーサ８４を備える。
フレーム側ブラケット８１は、サイドレール１１の外側面、すなわちウェブ１１ｗに対して、複数のボルト１１Ｂで連結される金属部材である。すなわち、フレーム側ブラケット８１は、車幅方向Ｙに垂直な平面部分において、スペーサ８４を介してサイドレール１１の外側面に連結される。また、フレーム側ブラケット８１は、車高方向Ｚに垂直な平面部分において、弾性連結部８３と連結されている。
バッテリ側ブラケット８２は、バッテリパック７０の車幅方向Ｙの外側面に連結され、車幅方向Ｙに対するサイドレール１１の外側においてバッテリパック７０を懸架するための金属部材である。
弾性連結部８３は、フレーム側ブラケット８１とバッテリ側ブラケット８２とを車高方向Ｚの上下で弾性的に連結し、両者の相対変位に伴う応力を吸収する所謂ラバーブッシュを含む。
スペーサ８４は、サイドレール１１とフレーム側ブラケット８１との互いの接続面が離間している場合に、両者の間に介在する金属部材である。このため、サイドレール１１とフレーム側ブラケット８１とが離間していない場合には、スペーサ８４が不要となる。
このように、本実施形態の車両１においては、バッテリパック７０は、バッテリ側ブラケット８２、弾性連結部８３、フレーム側ブラケット８１、及びスペーサ８４からなる支持装置８０を介してサイドレール１１に懸架される。このため、車両１の走行に伴いサイドレール１１に捩れや撓みに伴う応力が発生した場合であっても、弾性連結部８３は、その緩衝効果により、当該応力がバッテリパック７０へ伝達される虞を低減することができる。
図３は、支持装置８０におけるスペーサ８４の構造を表す斜視図である。より詳しくは、図３は、図２において部分的に可視化されているスペーサ８４を取り出して見た場合のスペーサ８４を示している。
スペーサ８４は、円柱状部材９０、連結部９１、及び下方延在部９４をそれぞれ複数含み、これらの部分が例えばアルミの押し出し成形により一体的に形成されている。
複数の円柱状部材９０は、サイドレール１１のウェブ１１ｗにおいて格子状に形成された複数のボルト締結部１１Ｈに対応する間隔で、ＸＺ平面上に並べられている。ここで、本実施形態に係る複数の円柱状部材９０は、車両長手方向Ｘに対して３個、車高方向Ｚに対して４個のマトリックス状に配置されているが、数量及び配置はこれに限定されるものではなく、種々の条件に応じて適宜変更することができる。
複数の連結部９１は、複数の円柱状部材９０を一体に構成するための接続部分であり、車両長手方向Ｘ及び車高方向Ｚに隣接する２つの円柱状部材９０を互いに連結する。ただし、複数の連結部９１は、スペーサ８４に含まれる全ての円柱状部材９０を一体的に連結できればよく、隣接する２つの円柱状部材９０が必ずしも直接連結されている必要はない。このため、スペーサ８４は、複数の連結部９１の間において、中空部９５が形成されることになる。
下方延在部９４は、車高方向Ｚの最下方に配置される円柱状部材９０から車高方向Ｚの下方に向かって延在し、スペーサ８４の底面の高さを規定する部分である。下方延在部９４の作用については後述する。
ここで、複数の円柱状部材９０は、車幅方向Ｙの端面において円形のボルト座面９２を含むと共に、ボルト座面９２の中心において車幅方向Ｙに貫通するボルト貫通孔９３が形成されている。これにより、スペーサ８４は、車幅方向Ｙの両側からサイドレール１１とフレーム側ブラケット８１とに挟まれつつ、ボルト貫通孔９３を貫通するボルト１１Ｂによりこれらが一体に固定される。
また、スペーサ８４は、上記したように例えばアルミの押し出し成形により形成されることにより、サイドレール１１とフレーム側ブラケット８１との間隔に応じて車幅方向Ｙに対する幅Ｗを容易に調整することができる。このとき、当該間隔にバリエーションがある場合であっても、押し出し成形されるアルミの切断位置によって幅Ｗを設定することができるため、スペーサ８４を形成するための金型を共通化することができる。
そして、スペーサ８４は、サイドレール１１とフレーム側ブラケット８１との間においてボルト１１Ｂを支持することで、バッテリパック７０の重量に伴いボルト１１Ｂに加わる応力に対して信頼性を向上させることができる。また、スペーサ８４は、信頼性の向上に対して余剰となる部分が中空部９５として形成されていることにより、軽量化を図ることができる。
図４は、サイドレール１１とバッテリパック７０とを接続する支持装置８０の接続形態を模式的に示す背面図である。より詳しくは、図４は、バッテリパック７０が支持装置８０によってサイドレール１１に懸架される状態を、車両長手方向Ｘの後方から見た場合の平面図として模式的に表している。
車両１に搭載されるバッテリパック７０は、上記したように、車幅方向Ｙにおける両側において、バッテリ側ブラケット８２、弾性連結部８３、フレーム側ブラケット８１、及びスペーサ８４を介してサイドレール１１に懸架されている。ここで、サイドレール１１は、左サイドレール１１Ｌと右サイドレール１１Ｒとの間隔が、車両１の車格によって異なる。そのため、支持装置８０は、スペーサ８４の車幅方向Ｙにおける幅Ｗによって、当該間隔を調整している。
このとき、フレーム側ブラケット８１は、ボルト１１Ｂによりスペーサ８４を介してサイドレール１１に対して車幅方向Ｙに連結され、また、車高方向Ｚの下方において弾性連結部８３に連結されている。このため、スペーサ８４及びフレーム側ブラケット８１には、サイドレール１１と弾性連結部８３との間の最短経路上において応力が集中することになる。
ここで、スペーサ８４の上記した複数の円柱状部材９０は、サイドレール１１のウェブ１１ｗに形成された複数のボルト締結部１１Ｈに対応するように、サイドレール１１の外側面に連結されている。このとき、スペーサ８４は、複数の円柱状部材９０よりも車高方向Ｚの下方において下方延在部９４が形成されていることにより、下方延在部９４がサイドレール１１の底面よりも車高方向Ｚの下方まで延在することになる。このため、スペーサ８４は、応力が集中する部分において下方延在部９４を設けることにより、当該応力に対する耐久性を向上させている。
以上のように、本発明に係る支持装置８０は、車両のサイドレール１１にバッテリパック７０を懸架する際に、サイドレール１１の外側面とフレーム側ブラケット８１との離間距離に応じた幅Ｗのスペーサ８４が設けられている。このため、支持装置８０は、車格に伴う左サイドレール１１Ｌと右サイドレール１１Ｒとの間隔にバリエーションがある場合であっても、バリエーションごとの設計及び製造が不要となり、コストを低減することができる。
また、本発明に係る支持装置８０のスペーサ８４は、連結部９１により連結された複数の円柱状部材９０からなり、バッテリパック７０の重量を支持する上で余剰となる部分が中空部９５として形成されていることにより、軽量化及び低コスト化を図ることができる。
さらに、本発明に係る支持装置８０のスペーサ８４は、例えば押し出し成形により成形されていることから、複数の幅Ｗのバリエーションを形成する場合であっても、製造のための金型を共通化することができ、設計及び製造コストを低減することができる。従って、本発明に係る支持装置８０によれば、車両の様々な車格に対応しつつ、かつ、軽量化及びコスト低減を図ることができる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、スペーサ８４を押し出し成形により形成するものとして説明したが、引き抜き成形や鋳造など、その他の形成方法を採用してもよい。また、上記の実施形態では、スペーサ８４に設けられる全てのボルト貫通孔９３にボルト１１Ｂが挿通される態様を図示しているが、サイドレール１１への接続信頼性が担保される限り、一部のボルト貫通孔９３を使用しない連結方法を適用してもよい。
１ 車両
１０ ラダーフレーム
１１ サイドレール
１１ｗ ウェブ
１１Ｈ ボルト締結部
１１Ｂ ボルト
７０ バッテリパック
８０ 支持装置
８１ フレーム側ブラケット
８２ バッテリ側ブラケット
８３ 弾性連結部
８４ スペーサ
９０ 円柱状部材
９１ 連結部

Claims (2)

  1. 車両のラダーフレームを構成するサイドレールにバッテリパックを懸架する車両用バッテリパック支持装置であって、
    前記サイドレールの外側面に格子状に配列された複数のボルト締結部においてボルトにより固定されるフレーム側ブラケットと、
    前記バッテリパックと前記フレーム側ブラケットとを弾性的に連結する弾性連結部と、前記サイドレールの前記外側面と前記フレーム側ブラケットとの間に介在するスペーサと、を含み、
    前記スペーサは、前記サイドレールの底面よりも車高方向下方まで延在する下方延在部を有し、前記下方延在部の車高方向上方において、前記複数のボルト締結部に対応する複数の円柱状部材と、前記複数の円柱状部材を連結する連結部と、を備える、車両用バッテリパック支持装置。
  2. 前記スペーサの前記サイドレールの前記外側面と前記フレーム側ブラケットとの間に介在する部分は、前記円柱状部材と、前記連結部により構成される、請求項１に記載の車両用バッテリパック支持装置。
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