JP7312075B2 - バッテリ保護構造 - Google Patents

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Description

本発明は、バッテリ保護構造に関し、特に、バッテリの車両外側に配置されたダクトにより衝突事故発生時の衝撃を吸収するバッテリ保護構造に関する。
乗用車等の車両として、ハイブリッド自動車や電気自動車が登場してきており、これらの車両には大型の充電式バッテリが搭載されている。車両に搭載される充電式バッテリは、例えば略板状に形成されたバッテリセルと呼称される単体のリチウムイオンバッテリを複数個組み合わせたモジュールから構成される。
車両に衝突事故が発生した場合、充電式バッテリに大きな衝撃が作用すると漏電やガス発生の恐れがあるため、充電式バッテリに及ぶ衝撃を緩和するための衝撃対策が必要とされる。
このような衝撃対策の一例として、以下の特許文献１に記載された発明が存在する。
特許文献１では、衝撃吸収ダクトでバッテリを保護するバッテリ搭載部のエネルギ吸収構造が記載されている。具体的には、このエネルギ吸収構造では、バッテリ搭載部は、衝撃吸収ダクトにより車体フロアとセンターコンソールボックスとを連結している。また、バッテリ搭載部は、センターコンソールボックスから、所定値以上の荷重が入力すると、変形することでエネルギ吸収を行う。よって、側面衝突時にセンターコンソールボックスから衝撃吸収ダクトへ所定値以上の荷重が入力されると、衝撃吸収ダクトが曲げ変形することによって、バッテリに入力する衝撃エネルギが低減される。
特開２００９－３５０９４号公報
しかしながら、上記した特許文献１に記載された発明では、バッテリを下方から支持するバッテリ搭載部でバッテリを保護していたため、例えば、自車に側方から他車が衝突する側突が発生した場合、バッテリ搭載部を側突から効果的に保護することは困難であった。また、バッテリを側突から保護するために、バッテリの車両側方に衝撃専用部材を配設すると、車両の構成が複雑になり、且つコストアップを招くという課題が生じる。
本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、簡易な構成でバッテリを側突等から保護することができるバッテリ保護構造を提供することになる。
本発明の請求項１に記載された発明によれば、バッテリを衝突から保護する保護構造であり、前記バッテリの近傍に配置された車両骨格部材と、前記車両骨格部材を貫通するように形成された貫通孔と、前記バッテリの車両外側に配置された第１ダクトと、前記バッテリの前記車両外側に配置され、前記車両骨格部材の前記貫通孔を通過する第２ダクトと、を具備し、前記バッテリよりも前記車両外側で、前記第１ダクトと前記第２ダクトとが、上方から見て重畳することを特徴とする。
本発明の請求項２では、前記第１ダクトは、前記バッテリを冷却する空気が流通するダクトであり、前記第２ダクトは、車室を空調する空調風が流通するダクトであることを特徴とする。
本発明の請求項３では、前記車両骨格部材は、フロアトンネルとサイドシルとの間に架設されたクロスメンバであることを特徴とする。
本発明の請求項４では、前記車両骨格部材は、前記バッテリの一方側に配置された第１車両骨格部材と、前記バッテリの他方側に配置された第２車両骨格部材と、を有し、第１車両骨格部材には前記第１貫通孔が形成され、前記第２車両骨格部材には第２貫通孔が形成され、前記第２ダクトは、前記第１貫通孔および前記第２貫通孔を通過することを特徴とする。
本発明の請求項５では、前記第１車両骨格部材および前記第２車両骨格部材は、フロアトンネルとサイドシルとの間に架設されたクロスメンバであることを特徴とする。
本発明の請求項６では、前記バッテリは、シートの下方に配置され、前記車両骨格部材の上面には、前記シートが固定されることを特徴とする。
請求項１に記載された発明によれば、車両骨格部材の貫通孔を第２ダクトが貫通することで第２ダクトの位置が固定され、衝突事故発生時における第２ダクトの移動を抑制し、第２ダクトにより衝突エネルギを吸収してバッテリを保護することができる。また、第１ダクトと第２ダクトとが重畳することで、衝突時に於いて更に多くの衝突エネルギを吸収し、バッテリを保護する効果を顕著にできる。
請求項２に記載された発明によれば、衝突事故発生時に、バッテリ用ダクトおよび空調用ダクトの両方で衝突エネルギを吸収するので、衝突事故発生時にバッテリをより強固に保護することができる。
請求項３に記載された発明によれば、クロスメンバにより第２ダクトを支持するので、衝撃をより効果的に吸収することができる。
請求項４に記載された発明によれば、車両骨格部材により第２ダクトの複数箇所を固定できるため、衝突事故発生時に第２ダクトをより強固に固定することができ、バッテリを保護する効果を更に大きくすることができる。
請求項５に記載された発明によれば、クロスメンバにより前後方向から第２ダクトを支持するので、衝撃をより効果的に吸収することができる。
請求項６に記載された発明によれば、シートを支持する車両骨格部材を用いて、衝突事故が発生した際に第２ダクトの移動を規制し、バッテリを衝突エネルギからより効果的に保護することができる。
本発明の実施の形態に係るバッテリ保護構造を備えた車両を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るバッテリ保護構造を備えた車両を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るバッテリ保護構造を備えた車両を示す断面図であり、衝突事故が発生した後の状態を示している。 本発明の他の形態に係るバッテリ保護構造を備えた車両を示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態に係るバッテリ保護構造１０を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、バッテリ保護構造１０が組み込まれた乗用車等の車両を部分的に示す斜視図である。ここでは、車体フロア１８の前方外側部分を示している。
本実施形態に係るバッテリ保護構造１０は、自車に対して他車が車両外側から衝突する側突により入力する衝撃エネルギを吸収し、バッテリ１１を当該側突から保護する構造である。具体的には、バッテリ保護構造１０は、車両骨格部材であるクロスメンバ１２１およびクロスメンバ１２２と、クロスメンバ１２１に形成した第１貫通孔１３１と、空調ダクト１５２と、バッテリダクト１４と、を具備しており、バッテリ１１よりも車両外側で、空調ダクト１５２とバッテリダクト１４とが重畳している。ここで、バッテリダクト１４が第１ダクトであり、空調ダクト１５２が第２ダクトである。また、前方に配置されたクロスメンバ１２１が第１車両骨格部材であり、クロスメンバ１２２が第２車両骨格部材である。
バッテリ１１は、電動車である車両のモータや電装部品に、電力を供給する。ここで、車両としては、例えば、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等を採用できる。
バッテリ１１は、ここでは図示しないが、積層配置された多数のバッテリセルから成るバッテリスタックを複数個有している。また、バッテリ１１は、リチウムイオンバッテリまたはニッケル水素バッテリから成る二次電池である。
車体フロア１８には、車両骨格部材として、フロアトンネル１６およびサイドシル１７が形成されている。フロアトンネル１６は、車体フロア１８の車両幅方向における中心部分を、前後方向に沿って上方に隆起させた骨格部材である。サイドシル１７は、車体フロア１８の車両外側端部を前後方向に沿って柱状に成形した骨格部材である。バッテリ１１は、フロアトンネル１６と、サイドシル１７との間に配置されている。
更に、車体フロア１８には、骨格部材としてクロスメンバ１２１およびクロスメンバ１２２が配置されている。クロスメンバ１２１はバッテリ１１の前方側に配置される。クロスメンバ１２１の車両外側端部はサイドシル１７に剛結され、クロスメンバ１２１の車両内側端部はフロアトンネル１６に剛結される。クロスメンバ１２２はバッテリ１１の後方側に配置される。クロスメンバ１２２の車両外側端部はサイドシル１７に剛結され、クロスメンバ１２２の車両内側端部はフロアトンネル１６に剛結される。
クロスメンバ１２１には第１貫通孔１３１が形成されている。第１貫通孔１３１はクロスメンバ１２１を前後方向に沿って貫通する孔である。第１貫通孔１３１は、バッテリ１１の車両外側端部よりも車両外側に形成されている。第１貫通孔１３１は、後述する空調ダクト１５２を挿通させることが出来る大きさおよび形状とされている。
また、ここでは図示しないが、クロスメンバ１２１の上面にはシートが固定される。係る構成により、シートを支持する部材としてクロスメンバ１２１を用い、クロスメンバ１２１が空調ダクト１５２の引き回しを阻害することなく、更には、クロスメンバ１２１に形成した第１貫通孔１３１で空調ダクト１５２の耐衝撃性を向上できる。
バッテリ１１の車両外側にはバッテリダクト１４が形成されている。バッテリダクト１４は、バッテリ１１が充放電する際に発する熱を外部に排出するためのダクトである。バッテリダクト１４は、例えばＰＰ（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）から成る。
空調ダクト１５は、車室を空調するための空調風が流通するダクトである。具体的には、空調ダクト１５は、空調風の上流側に形成された空調ダクト１５１と、空調ダクト１５１の下流側端部から枝分かれする空調ダクト１５３および空調ダクト１５２と、を有する。空調ダクト１５は、例えば、例えばＰＰ（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）から成る。
空調ダクト１５１の上流側端部は、車両空調装置に接続され、空調ダクト１５１の下流側端部には空調ダクト１５２および空調ダクト１５３が接続している。
空調ダクト１５２の上流側端部は空調ダクト１５１に接続し、空調ダクト１５２の下流側端部は、ここでは図示しない車室に開口している。また、空調ダクト１５２の中間部分は、クロスメンバ１２１の第１貫通孔１３１を貫通し、クロスメンバ１２２の上方を通過する。また、クロスメンバ１２１とクロスメンバ１２２との間に於いて、クロスメンバ１２１は、バッテリ１１よりも車両外側に配置されている。
空調ダクト１５３の上流側端部は空調ダクト１５１に接続し、空調ダクト１５３の下流側端部は、ここでは図示しない車室に開口している。また、空調ダクト１５３の中間部分は、クロスメンバ１２１およびバッテリ１１の上方を通過している。
本実施形態では、バッテリ１１の車両外側に於いて、バッテリダクト１４と空調ダクト１５２とを重畳させている。このようにすることで、側突が発生した際に、バッテリ１１に作用する衝撃を緩和することができる。
具体的には、バッテリ１１の前方および後方にはクロスメンバ１２１およびクロスメンバ１２２が配置されている。一方、バッテリ１１の車両外側にはサイドシル１７が形成されているが、この部分にポール衝突が発生した場合、サイドシル１７が局所的に内側に向かって湾曲し、バッテリ１１に大きな衝撃が作用してしまう恐れがある。
そこで、本実施形態では、バッテリ１１の車両外側にバッテリダクト１４および空調ダクト１５２を、上方から見たら重畳するように配置している。空調ダクト１５２およびバッテリダクト１４は、上記したように合成樹脂から成るダクトであるため、ある程度の機械的強度を有している。よって、側突が発生した際に、空調ダクト１５２およびバッテリダクト１４が同時に変形することで衝撃を吸収し、バッテリ１１に作用する衝撃を緩和することができる。また、バッテリダクト１４および空調ダクト１５２は、空調風を送風するための構成部材であり、衝撃対策のための専用部材ではないため、コスト上昇を抑制することができる。
図２は、図１の切断面線Ａ－Ａに於ける断面図である。図２では、バッテリ１１の上端および下端と同レベルの高さを一点鎖線で示している。
この図を参照して、バッテリ１１は、フロアトンネル１６とサイドシル１７との間に於いて、車体フロア１８の上面に配置されている。また、バッテリ１１の車両外側には、バッテリダクト１４および空調ダクト１５２が配置されている。上記したように、バッテリダクト１４と空調ダクト１５２とは、上方から見て重畳するように配置されている。バッテリダクト１４と空調ダクト１５２とは、両者が部分的に重畳しても良いし、空調ダクト１５２の全てがバッテリダクト１４の上方に配置されても良い。
更に、バッテリダクト１４および空調ダクト１５２は、バッテリ１１とサイドシル１７との間に於いて、バッテリ１１の側に寄せて配置されている。このようにすることで、側突が発生した際に、バッテリ１１の近傍で、空調ダクト１５２およびバッテリダクト１４が変形することで、側突による衝撃を効果的に吸収することができる。
また、バッテリダクト１４の下端は、バッテリ１１の底面よりも上方に配置されている。更に、バッテリダクト１４の上端は、バッテリ１１の上面よりも下方に配置されている。係る構成により、側突が発生した際に、サイドシル１７に押圧されたバッテリダクト１４が効果的に変形することで、側突による衝撃を緩和し、バッテリ１１を衝撃から保護することができる。
更にまた、空調ダクト１５２の少なくとも一部は、バッテリ１１の上面よりも下方に配置されている。このようにすることで、側突が発生した際に、サイドシル１７に押圧された空調ダクト１５２か効果的に変形することで、側突による衝撃を効果的に緩和し、バッテリ１１を衝撃から保護することができる。ここで、空調ダクト１５２の全てを、バッテリ１１の上面よりも下方に配置することも出来る。
図３に、側突が発生した後のバッテリ保護構造１０の構成を説明する。ここでは、図１の切断面線Ａ－Ａに示した箇所に、車両外側からポールが衝突するポール衝突が発生した場合を示している。先ず、ポール衝突が発生することで、サイドシル１７は車両内側に向かって進入する。更に、サイドシル１７に車両外側から押された空調ダクト１５２およびバッテリダクト１４は、車両幅方向において圧縮されるように変形する。
空調ダクト１５２の前方部分は、図１に示したように、クロスメンバ１２１の第１貫通孔１３１を貫通していることから、空調ダクト１５２の車両内側への移動は抑止されている。よって、側突時に空調ダクト１５２がサイドシル１７により車両内側に押されたら、空調ダクト１５２はその位置を維持しつつ潰れ変形することで、衝撃を吸収する。
また、バッテリダクト１４の車両内側端側の端部は、バッテリ１１に接触している。よって、側突時には、バッテリダクト１４は、サイドシル１７により車両外側から押されることで、バッテリ１１とサイドシル１７との間で潰れ変形する。これにより、側突により発生した衝撃を吸収することができる。
本実施形態では、上記したようにバッテリダクト１４と空調ダクト１５２とが重畳するように配置されている。よって、空調ダクト１５２とバッテリダクト１４とが、同時に潰れ変形を起こすことで、効果的に衝撃を吸収し、バッテリ１１に及ぶ衝撃を緩和することができる。
図４の斜視図を参照して、他の形態に係るバッテリ保護構造１０の構成を説明する。図４に示すバッテリ保護構造１０の構成は、基本的には図１に示したものと同様であり、ここでは、空調ダクト１５２がクロスメンバ１２１およびクロスメンバ１２２の両方を貫通している。
具体的には、前方側に配置されたクロスメンバ１２１には第１貫通孔１３１が形成され、後方側に配置されたクロスメンバ１２２には第２貫通孔１３２が形成されている。また、空調ダクト１５２の前方部分は第１貫通孔１３１を貫通し、空調ダクト１５２の後方部分は第２貫通孔１３２を貫通している。
係る構成により、空調ダクト１５２の前方部分は第１貫通孔１３１を貫通することで支持され、空調ダクト１５２の後方部分は第２貫通孔１３２を貫通することで支持されている。よって、側突が発生した際に、空調ダクト１５２はより強固に支持されることから、空調ダクト１５２によりバッテリ１１を側突から保護する効果を大きくすることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。また、上記した各形態は相互に組み合わせることが可能である。
例えば、図１に示したバッテリ保護構造１０では、バッテリ１１の車両外側である右側に空調ダクト１５２およびバッテリダクト１４を配置することで、車両外側である右側からの側突からバッテリ１１を保護したが、バッテリ１１の後方側に空調ダクト１５２およびバッテリダクト１４を配置することで、後方からの衝突からバッテリ１１を保護することもできる。
１０ バッテリ保護構造
１１ バッテリ
１２１ クロスメンバ
１２２ クロスメンバ
１３１ 第１貫通孔
１３２ 第２貫通孔
１４ バッテリダクト
１５ 空調ダクト
１５１ 空調ダクト
１５２ 空調ダクト
１５３ 空調ダクト
１６ フロアトンネル
１７ サイドシル
１８ 車体フロア

Claims (6)

  1. バッテリを衝突から保護する保護構造であり、
    前記バッテリの近傍に配置された車両骨格部材と、
    前記車両骨格部材を貫通するように形成された貫通孔と、
    前記バッテリの車両外側に配置された第１ダクトと、
    前記バッテリの前記車両外側に配置され、前記車両骨格部材の前記貫通孔を通過する第２ダクトと、を具備し、
    前記バッテリよりも前記車両外側で、前記第１ダクトと前記第２ダクトとが、上方から見て重畳することを特徴とするバッテリ保護構造。
  2. 前記第１ダクトは、前記バッテリを冷却する空気が流通するダクトであり、
    前記第２ダクトは、車室を空調する空調風が流通するダクトであることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ保護構造。
  3. 前記車両骨格部材は、フロアトンネルとサイドシルとの間に架設されたクロスメンバであることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ保護構造。
  4. 前記車両骨格部材は、前記バッテリの一方側に配置された第１車両骨格部材と、前記バッテリの他方側に配置された第２車両骨格部材と、を有し、
    前記第１車両骨格部材には第１貫通孔が形成され、前記第２車両骨格部材には第２貫通孔が形成され、
    前記第２ダクトは、前記第１貫通孔および前記第２貫通孔を通過することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバッテリ保護構造。
  5. 前記第１車両骨格部材および前記第２車両骨格部材は、フロアトンネルとサイドシルとの間に架設されたクロスメンバであることを特徴とする請求項４に記載のバッテリ保護構造。
  6. 前記バッテリは、シートの下方に配置され、
    前記車両骨格部材の上面には、前記シートが固定されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ保護構造。
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