JP7273013B2

JP7273013B2 - 車両

Info

Publication number: JP7273013B2
Application number: JP2020156552A
Authority: JP
Inventors: 直樹高橋; 卓也廣田; 峻志柴田
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2040-09-17
Also published as: JP2022050130A; CN114261267B; CN114261267A; US20220080820A1; US11752851B2

Description

本明細書に開示する技術は、車両に関する。特に、フロアパネルの下方にバッテリパックを備える車両に関する。

特許文献１に、走行用モータを有する車両が記載されている。この車両は、フロアパネルの両側に一対のロッカが設けられた車体を備えている。また、走行用モータに供給される電力を蓄えるバッテリパックが、フロアパネルの下方に配置されている。

特開２０１９－１４２４２１号公報

この種の車両下部構造では、バッテリパックを一対のロッカに固定するための、一対の固定部材を用いる場合がある。一対の固定部材は、バッテリパックの左右方向の両側に配置される。そして、バッテリパックの両側と一対の固定部材とを、接着材により接合する場合がある。修理やバッテリパックのリサイクルの際には、バッテリパックと固定部材とを切り離す必要があるが、両者を接着材で接合した場合には、切り離しが困難になる場合がある。

本明細書が開示する技術は、走行用モータを有する車両に具現化される。この車両は、フロアパネルの左右方向の両側に一対のロッカが設けられた車体を備える。車両は、フロアパネルの下方に配置されており、走行用モータに供給される電力を蓄えるバッテリパックを備える。車両は、バッテリパックの左右方向の両側に配置されており、バッテリパックを一対のロッカに対して固定する一対の固定部材を備える。バッテリパックと固定部材との間が、複数の接着材により接合されている。複数の接着材が車長方向に沿って断続的に配置されている。

バッテリパックと固定部材とを接合する複数の接着材が、車長方向に沿って断続的に配置されている。これにより、接着材が車長方向に沿って連続的に配置される場合に比して、バッテリパックと固定部材との切り離しを容易にすることができる。

バッテリパックは、複数のバッテリスタックが格納されているケースを備えていてもよい。ケースは、一対の固定部材と対向している一対の側面を備えていてもよい。ケースは、ケース内部に車幅方向に延びるように配置されており、一対の側面を接続しているリインフォースを備えていてもよい。接着材は、側面のうちリインフォースが接続されている領域の少なくとも一部に配置されていてもよい。側面のうちリインフォースが接続されている領域は、リインフォースが接続されていない領域に比して強度が高い領域である。この高強度の領域でバッテリパックと固定部材とを接合することで、結合剛性を高めることができる。

一対の側面と一対の固定部材とが接合している接合領域は、一対の側面の少なくとも一部に車長方向に沿って存在していてもよい。複数の接着材は、接合領域の車両上側の領域に配置されている第１の接着材を含んでいてもよい。接合領域の車両上側で、ケース側面と固定部材とを接合することができる。

一対の側面と一対の固定部材とが接合している接合領域は、一対の側面の少なくとも一部に車長方向に沿って存在していてもよい。複数の接着材は、接合領域の車両下側の領域に配置されている第２の接着材を含んでいてもよい。接合領域の車両下側で、ケース側面と固定部材とを接合することができる。

一対の側面と一対の固定部材とが接合している接合領域は、一対の側面の少なくとも一部に車長方向に沿って存在していてもよい。複数の接着材は、接合領域の車両上側の領域に配置されている第１の接着材と、第１の接着材よりも車両下側に配置されている第２の接着材と、を含んでいてもよい。接合領域の車両上側および下側で、ケース側面と固定部材とを接合することができる。よって、車両上下方向の結合剛性を高めることができる。

第１の接着材および第２の接着材は、車長方向に沿って交互に配置されていてもよい。第１および第２の接着材を交互に配置することで、接着材の配置を均一に分散させることができる。接合領域内の結合剛性を均一化することができる。

複数の接着材は、車長方向に伸びるに従って車両上側または車両下側に移動している第３の接着材を含んでいてもよい。車長方向および車両上下方向の結合剛性を高めることができる。

複数の接着材は、車長方向に伸びるに従って車両上側または車両下側に移動している第３の接着材を含んでいてもよい。第３の接着材は、第１の接着材または第２の接着材の少なくとも一方と接続していてもよい。車長方向および車両上下方向の結合剛性を高めることができる。

車両１０の左側面図である。車両１０の底面図である。バッテリパック３０およびＥＡ部材１８の分解斜視図である。実施例１に係るバッテリパック３０の側面図である。図３のV－V線における断面図である。比較例のバッテリパックの側面図である。実施例２に係るバッテリパック３０の側面図である。実施例３に係るバッテリパック３０の側面図である。

＜車両の構造＞
図１に、車両１０の左側面図を示す。本実施例の車両１０は、いわゆる自動車であって、路面を走行する車両である。ここで、図面における方向ＦＲは、車両１０の前後方向（車長方向）における前方を示し、方向ＲＲは車両１０の前後方向における後方を示す。また、方向ＬＨは車両１０の左右方向（車幅方向）における左方を示し、方向ＲＨは車両１０の左右方向における右方を示す。そして、方向ＵＰは車両１０の上下方向（車高方向）における上方を示し、方向ＤＮは車両１０の上下方向における下方を示す。なお、本明細書では、車両１０の前後方向、左右方向及び上下方向を、それぞれ単に前後方向、左右方向及び上下方向と称することがある。

車両１０は、車体１２、複数の車輪１４ｆおよび１４ｒ、走行用モータ１６、バッテリパック３０、を備えている。なお、車輪１４ｆ、１４ｒの数については、四つに限定されない。車体１２は、主に、ユーザが乗車するキャビン１２ｃと、キャビン１２ｃの前方に位置するフロント部１２ｆと、キャビン１２ｃの後方に位置するリア部１２ｒとに区分することができる。

走行用モータ１６は、一対の前車輪１４ｆに接続されており、一対の前車輪１４ｆを駆動する。バッテリパック３０は、走行用モータ１６のための電源であって、走行用モータ１６へ供給される電力を蓄える。バッテリパック３０は、ＤＣ－ＤＣコンバータやインバータといった電力供給回路（図示省略）を介して、走行用モータ１６へ電気的に接続されている。また、車両１０は、走行用モータ１６に加えて、又は代えて、エンジンといった他の原動機を備えてもよい。

図２に、車両１０の主たる構造を模式的に示す底面図を示す。車体１２は、フロアパネル２０と、一対のロッカ２２と、ダッシュクロスメンバ２４と、一対のフロントサイドメンバ２６と、一対のリアサイドメンバ２８とを備える。フロアパネル２０は、前後方向及び左右方向に広がる板状の部材であって、キャビン１２ｃのフロアを構成している。一対のロッカ２２（サイドシルとも称される）は、キャビン１２ｃに位置しており、フロアパネル２０の左右方向の両側に設けられている。各々のロッカ２２は、概して前後方向に延びる筒状構造を有しており、車体１２の骨格の一部を構成している。各々のロッカ２２の前端は、ダッシュクロスメンバ２４に接続されており、各々のロッカ２２の後端は、リアサイドメンバ２８に接続されている。

ダッシュクロスメンバ２４は、キャビン１２ｃとフロント部１２ｆとの間の境界に位置しており、一方のロッカ２２の前端から、他方のロッカ２２の前端まで延びている。ダッシュクロスメンバ２４は、概して左右方向に延びる筒状構造を有しており、車体１２の骨格の一部を構成している。一対のフロントサイドメンバ２６は、フロント部１２ｆに位置しており、ダッシュクロスメンバ２４から前方に向けて延びている。一対のフロントサイドメンバ２６は、概して前後方向に延びる筒状構造を有しており、車体１２の骨格の一部を構成している。一対のリアサイドメンバ２８は、リア部１２ｒに位置しており、一対のロッカ２２から連続して後方に延びている。一対のリアサイドメンバ２８は、概して前後方向に延びる筒状構造を有しており、車体１２の骨格の一部を構成している。

バッテリパック３０は、車体１２のフロアパネル２０の下方に配置されており、一対のＥＡ（Energy Absorber）部材１８を介して一対のロッカ２２に固定されている。すなわち一対のＥＡ部材１８は、バッテリパック３０を一対のロッカ２２に対して固定するための一対の固定部材である。一対のＥＡ部材１８は、バッテリパック３０の左右方向の両側において、それぞれ前後方向に延びている。ＥＡ部材１８は、衝突時のエネルギを吸収するための部材であり、衝突荷重に応じて所定の塑性変形が生じるように構成されている。ＥＡ部材１８の材料や構造については、特に限定されない。一例ではあるが、本実施例におけるＥＡ部材１８は、アルミニウム系の材料で構成されている。

＜バッテリパックおよびＥＡ部材の構造＞
図３に、バッテリパック３０およびＥＡ部材１８の分解斜視図を示す。図３では、上側ケース３３で隠れているパック内クロスメンバ３６を点線で示している。図４に、バッテリパック３０の側面図を示す。図５に、図３のV－V線における断面図を示す。V－V線は、パック内クロスメンバ３６の中心を通る線である。図５は、バッテリパック３０、ＥＡ部材１８、ロッカ２２がすべて組み合わされた状態を示す図である。左右対称の構造を有するため、図５では、中心線ＣＬ１の一方のみを示している。

バッテリパック３０は、ケース３１、複数のバッテリセル４０、エンドプレート４２、を備えている。ケース３１は、バッテリパック３０の外殻を構成する部材である。ケース３１は、下側ケース３２、上側ケース３３、パック内クロスメンバ３６、締結部材３７、ボルト孔３８、を備えている。下側ケース３２は、下側に窪んだ皿形状である。上側ケース３３は、上側に突出した蓋形状である。両者がフランジ部３０ｆ（図５参照）で接合されることにより、内部空間が形成されている。締結部材３７は、バッテリパック３０を車体１２の下面に固定するための部材である。

下側ケース３２は、車幅方向に一対の側面３２ｓを備えている。側面３２ｓは、ＥＡ部材１８と対向している。下側ケース３２の内部には、車幅方向に延びるようにパック内クロスメンバ３６が設けられている。パック内クロスメンバ３６は、一対の側面３２ｓを接続している。パック内クロスメンバ３６は、下側ケース３２の強度を高めるための骨格部材であり、リインフォースとも呼ばれる。図４では、パック内クロスメンバ３６は側面３２ｓで隠れているため、点線で示されている。図４に示すように、パック内クロスメンバ３６は、断面が両ハット形状をした鋼板を、下側ケース３２の底面に溶接することで形成されている。具体的には、パック内クロスメンバ３６の幅方向の両側に配置されているフランジ３６ｆが、下側ケース３２の底面に溶接されていることで、閉断面が形成されている。

図５に示すように、ケース３１の内部空間には、複数のバッテリセル４０が内蔵されている。複数のバッテリセル４０の各々は、例えばリチウムイオンバッテリセルといった二次バッテリセルであり、外部電源から供給される電力や、走行用モータ１６による回生電力によって、繰り返し充電可能である。複数のバッテリセル４０は、車両左右方向に沿って配列されている。エンドプレート４２は、上下方向に延びる板状の部材であり、複数のバッテリセル４０の一端に配置されている。エンドプレート４２は、複数のバッテリセル４０をその配列方向に沿って押圧している。

下側ケース３２の側面３２ｓには、ＥＡ部材１８が接合される。本明細書では、側面３２ｓとＥＡ部材１８とが接合する領域を、接合領域Ｒ１と定義する。図４に示すように、接合領域Ｒ１は、側面３２ｓに車長方向に沿って存在している。接合領域Ｒ１には、第１の接着材５１および第２の接着材５２が配置されている。これらの接着材は、下側ケース３２とＥＡ部材１８とを接合するために用いられる部材である。本実施例では、第１の接着材５１および第２の接着材５２は両面テープである。

複数の第１の接着材５１は、車長方向に沿って断続的に配置されている。第１の接着材５１は、接合領域Ｒ１の車両上側の領域に配置されている接着材である。具体的には、第１の接着材５１は、接合領域Ｒ１を上下に区切っている中心線ＣＬ２に対して、上側に配置されている。また図４における点線領域で示すように、接合領域Ｒ１には、パック内クロスメンバ３６が接続されている領域が存在する。このパック内クロスメンバ３６が接続されている領域の少なくとも一部に、第１の接着材５１が配置されている。換言すると、バッテリパック３０の側面視において、パック内クロスメンバ３６が接続されている領域に第１の接着材５１の一部が重なっている。

複数の第２の接着材５２は、車長方向に沿って断続的に配置されている。第２の接着材５２は、第１の接着材５１よりも車両下側に配置されている接着材である。具体的には、第２の接着材５２は、中心線ＣＬ２に対して下側に配置されている。そして第１の接着材５１および第２の接着材５２は、車長方向に沿って交互に配置されている。

図３の説明に戻る。ＥＡ部材１８は、フランジ部１８ｆおよび孔部１８ｈを備えている。ボルト３９がフランジ部１８ｆを貫通して、ボルト孔３８に固定される。これにより、ＥＡ部材１８を下側ケース３２に固定することができる。また、ボルト１９が孔部１８ｈを貫通して、ロッカ２２下面のボルト孔（不図示）に固定される。これにより、ＥＡ部材１８をロッカ２２に固定することができる。

＜効果＞
図６に、効果を説明するための比較例を示す。図６は、図４に対応する側面図である。比較例では、接着材１５０が接合領域Ｒ１を囲うように、接合領域Ｒ１の四辺に配置されている。すなわち、接着材１５０が車長方向に沿って連続的に配置されている。修理やバッテリパック３０のリサイクルの際には、バッテリパック３０とＥＡ部材１８とを切り離す必要がある。しかし図６の比較例では、車長方向に沿って連続的に配置されている接着材１５０が障害となり、カッターなどの簡単な工具を接合面に挿入することが困難である。そのため、切り離しのための専用の工具が必要となる場合がある。また接着材１５０が連続的に配置されていることにより、接着強度が必要以上に高くなり、切り離しが困難となる場合がある。そこで実施例１の技術では、図４に示すように、第１の接着材５１および第２の接着材５２を、車長方向に沿って断続的に配置している。これにより、接着材が配置されていない領域から、カッターなどの工具を接合面に容易に挿入することができる。切り離しを容易化することが可能となる。また、接着材が配置されている領域の配置割合を調整することにより、十分な結合剛性を有しながら切り離しを容易に行えるように、接着強度を最適化することができる。

側面３２ｓにおいて、パック内クロスメンバ３６が接続されている領域（図４の点線領域を参照）は、パック内クロスメンバ３６が接続されていない領域に比して強度が高い領域である。この高強度領域は、外力により変形しにくいため、結合剛性を高めるための寄与度が高い。この高強度領域に第１の接着材５１を配置することにより、高強度領域でバッテリパック３０とＥＡ部材１８とを接合できるため、両者の結合剛性を高めることが可能となる。

第１の接着材５１および第２の接着材５２を車長方向に沿って交互に配置することで、接合領域Ｒ１内の接着材の配置密度を均一化することができる。接合領域Ｒ１内の結合剛性を均一化できるため、接合領域Ｒ１全体としての結合剛性を高めることが可能となる。

図７に、実施例２における接着材の配置パターンを示す。図７は、実施例１の図４に対応する図面である。なお、実施例１と同様の部位には同一符号を付すことで、説明を省略する。以下の他の実施例においても同様である。接合領域Ｒ１には、第１の接着材５１のみが複数配置されている。複数の第１の接着材５１は、車長方向に沿って断続的に配置されている。また複数の第１の接着材５１は、パック内クロスメンバ３６が接続されている領域の少なくとも一部に配置されている。

これにより、接合領域Ｒ１の車両上側で、側面３２ｓとＥＡ部材１８とを接合することができる。バッテリパック３０とＥＡ部材１８とを切り離す際に、カッターなどの工具を移動させる領域を、接合面の上側領域のみとすることができる。切り離しを容易化することが可能となる。

図８に、実施例３における接着材の配置パターンを示す。接合領域Ｒ１には、実施例１（図４）で説明した第１の接着材５１および第２の接着材５２が配置されているとともに、複数の第３の接着材５３が追加配置されている。第３の接着材５３は、車長方向に伸びるに従って車両上側または車両下側に移動するように配置されている。換言すると、第３の接着材５３は、車両前後方向に対して斜めに配置されている。また複数の第３の接着材５３の各々は、接続部５３ｃにおいて、第１の接着材５１の車両前後方向の端部と接続している。

斜めに配置されている第３の接着材５３によって、車長方向および車両上下方向の結合剛性を高めることができる。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

＜変形例＞
接着材が両面テープである場合を説明したが、この形態に限られない。液状の接着材を接着面に塗布してもよい。

接合領域Ｒ１における接着材の配置態様は、本明細書の例に限られず、様々であってよい。例えば、実施例１の配置態様（図４）において、第１の接着材５１および第２の接着材５２の配置数を適度に間引いてもよい。実施例１の配置態様（図４）において、第２の接着材５２のみを残してもよい。実施例３の配置態様（図８）において、第３の接着材５３のみを残してもよい。また、接着材を車両上下方向（すなわち縦方向）に配置してもよい。

「側面３２ｓにおいてパック内クロスメンバ３６が接続されている領域」の構造は、本明細書の例に限られず、様々であってよい。例えば、パック内クロスメンバ３６は、各種の連結部を介して側面３２ｓに接続していてもよい。連結部の例としては、ステー、ブラケット、溶接ビードにより形成された補強部、などが挙げられる。

ＥＡ部材１８は、固定部材の一例である。

１０：車両１２：車体１８：ＥＡ部材２０：フロアパネル２２：一対のロッカ３０：バッテリパック３１：ケース３２：下側ケース３２ｓ：側面３３：上側ケース３６：パック内クロスメンバ４０：バッテリセル５１：第１の接着材５２：第２の接着材５３：第３の接着材Ｒ１：接合領域

Claims

走行用モータを有する車両であって、
フロアパネルの左右方向の両側に一対のロッカが設けられた車体と、
前記フロアパネルの下方に配置されており、前記走行用モータに供給される電力を蓄えるバッテリパックと、
前記バッテリパックの前記左右方向の両側に配置されており、前記バッテリパックを前記一対のロッカに対して固定する一対の固定部材と、
を備え、
前記バッテリパックと前記固定部材との間が、複数の接着材により接合されており、
前記複数の接着材が車長方向に沿って断続的に配置されている、車両であって、
前記バッテリパックは、複数のバッテリスタックが格納されているケースを備えており、
前記ケースは、
前記一対の固定部材と対向している一対の側面と、
前記ケース内部に車幅方向に延びるように配置されており、前記一対の側面を接続しているリインフォースと、
を備えており、
前記接着材は、前記側面のうち前記リインフォースが接続されている領域の少なくとも一部に配置されており、
前記一対の側面と前記一対の固定部材とが接合している接合領域は、前記一対の側面の少なくとも一部に車長方向に沿って存在しており、
前記複数の接着材は、前記接合領域の車両上側の領域に配置されている第１の接着材と、車長方向に伸びるに従って車両上側または車両下側に移動している第３の接着材と、を含んでいる、車両。
前記一対の側面と前記一対の固定部材とが接合している接合領域は、前記一対の側面の少なくとも一部に車長方向に沿って存在しており、
前記複数の接着材は、前記接合領域の車両下側の領域に配置されている第２の接着材を含んでいる、請求項１に記載の車両。
前記一対の側面と前記一対の固定部材とが接合している接合領域は、前記一対の側面の少なくとも一部に車長方向に沿って存在しており、
前記複数の接着材は、
前記接合領域の車両上側の領域に配置されている第１の接着材と、
前記第１の接着材よりも車両下側に配置されている第２の接着材と、
を含んでいる、請求項１に記載の車両。
前記第１の接着材および前記第２の接着材は、車長方向に沿って交互に配置されている、請求項３に記載の車両。
走行用モータを有する車両であって、
フロアパネルの左右方向の両側に一対のロッカが設けられた車体と、
前記フロアパネルの下方に配置されており、前記走行用モータに供給される電力を蓄えるバッテリパックと、
前記バッテリパックの前記左右方向の両側に配置されており、前記バッテリパックを前記一対のロッカに対して固定する一対の固定部材と、
を備え、
前記バッテリパックと前記固定部材との間が、複数の接着材により接合されており、
前記複数の接着材が車長方向に沿って断続的に配置されている、車両であって、
前記バッテリパックは、複数のバッテリスタックが格納されているケースを備えており、
前記ケースは、
前記一対の固定部材と対向している一対の側面と、
前記ケース内部に車幅方向に延びるように配置されており、前記一対の側面を接続しているリインフォースと、
を備えており、
前記接着材は、前記側面のうち前記リインフォースが接続されている領域の少なくとも一部に配置されており、
前記一対の側面と前記一対の固定部材とが接合している接合領域は、前記一対の側面の少なくとも一部に車長方向に沿って存在しており、
前記複数の接着材は、
前記接合領域の車両上側の領域に配置されている第１の接着材と、
前記第１の接着材よりも車両下側に配置されている第２の接着材と、
車長方向に伸びるに従って車両上側または車両下側に移動している第３の接着材と、
を含んでおり、
前記第１の接着材および前記第２の接着材は、車長方向に沿って交互に配置されており、
前記第３の接着材は、前記第１の接着材または前記第２の接着材の少なくとも一方と接続している、車両。