JP7316087B2

JP7316087B2 - バッテリ収納構造

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Publication number: JP7316087B2
Application number: JP2019085616A
Authority: JP
Inventors: 実飯田
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2023-07-27
Anticipated expiration: 2039-04-26
Also published as: JP2020181767A

Description

本発明は、バッテリ収納構造に関し、特に、衝突事故発生時にバッテリスタックを衝撃から保護することができるバッテリ収納構造に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車には、車両に駆動力を与えるモータを回転させるために、モータに電力を供給する大容量の車両用電池が搭載されている。この車両用電池は、十分な連続走行距離を確保する為に、重量が大きく更に占有容積が大きい。従って、この車両用電池は、例えばシートの下方やリアフロアの下方等に配置されている。

車両に大型のバッテリを収納させる構成として様々なものが提案されている。例えば、特許文献１では、車両に配置される電池パックが、ロアケースおよびアッパーケースから構成されている。また、ロアケースはボデーＥＡ材を有する。

特開２０１７－１２１９１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された構成では、衝突時に衝撃を吸収するためのボデーＥＡ材を電池パックに備えていたため、電池パックが大きくなり車載性が悪化し、重量増となったり、電池を多く搭載できないという課題があった。

また、車両のフロアの下方部分にバッテリパックを配置した場合、上記した構造では、バッテリパックを充分に保護することが出来ないこともある。具体的には、車体フレームが形成されていない車体中心部位に、ポールなどの被衝突物が変形侵入した場合、バッテリパックの近傍に単にＥＡ材を配置するのみの対策では、バッテリパックを充分に保護することは困難であった。

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、衝突事故が発生した際にその衝撃からバッテリスタックを保護することができるバッテリ収納構造を提供することにある。

本発明のバッテリ収納構造は、バッテリスタックと、前記バッテリスタックが収納されるバッテリケースと、前記バッテリスタックを支える骨格部材と、前記バッテリケースの側面の変形が伴う衝突が発生した際に、前記衝突が前記バッテリスタックに与える影響を軽減する衝突軽減機構と、を具備し、前記バッテリスタックの内側端部と前記バッテリケースの内側面が離間する距離は、前記バッテリスタックの外側端部と前記骨格部材の外側端部とが離間する距離と、同等以上であることを特徴とする。

本発明のバッテリ収納構造は、バッテリスタックと、前記バッテリスタックが収納されるバッテリケースと、前記バッテリスタックを支える骨格部材と、前記バッテリケースの側面の変形が伴う衝突が発生した際に、前記衝突が前記バッテリスタックに与える影響を軽減する衝突軽減機構と、を具備し、前記バッテリスタックの外側端部は、前記骨格部材の外側端部よりも外側に配置されることを特徴とする。

また、本発明のバッテリ収納構造では、前記衝突軽減機構は、衝突事故が発生した際に、前記バッテリスタックを前記骨格部材に対して移動可能に設置する構造であることであることを特徴とする。

また、本発明のバッテリ収納構造では、前記バッテリケースは、車両内側を向く内側面と、車両外側を向く外側面と、を有し、前記衝突軽減機構は、車両外側に向かって膨出された前記外側面であることを特徴とする。

また、本発明のバッテリ収納構造では、前記バッテリケースは、車両内側を向く内側面と、車両外側を向く外側面と、を有し、前記衝突軽減機構は、上方に向かって外側に傾斜する前記外側面であることを特徴とする。

また、本発明のバッテリ収納構造では、前記バッテリケースを支持するフレームを更に具備し、前記外側面の少なくとも一部は、前記フレームの下方に配置されることを特徴とする。

また、本発明のバッテリ収納構造では、前記バッテリケースの前記外側面は、車両後方側に配置されることを特徴とする。

本発明のバッテリ収納構造は、バッテリスタックと、前記バッテリスタックが収納されるバッテリケースと、前記バッテリスタックを支える骨格部材と、前記バッテリケースの側面の変形が伴う衝突が発生した際に、前記衝突が前記バッテリスタックに与える影響を軽減する衝突軽減機構と、を具備し、前記バッテリスタックの内側端部と前記バッテリケースの内側面が離間する距離は、前記バッテリスタックの外側端部と前記骨格部材の外側端部とが離間する距離と、同等以上であることを特徴とする。これにより、本発明のバッテリ収納構造によれば、バッテリケースの内部に於いて、バッテリスタックの内側に、衝突時にバッテリスタックが待避するスペースを十分に確保できる。

本発明のバッテリ収納構造は、バッテリスタックと、前記バッテリスタックが収納されるバッテリケースと、前記バッテリスタックを支える骨格部材と、前記バッテリケースの側面の変形が伴う衝突が発生した際に、前記衝突が前記バッテリスタックに与える影響を軽減する衝突軽減機構と、を具備し、前記バッテリスタックの外側端部は、前記骨格部材の外側端部よりも外側に配置されることを特徴とする。これにより、本発明のバッテリ収納構造によれば、比較的大きなサイズのバッテリスタックをバッテリケースに収納することができる。

また、本発明のバッテリ収納構造では、前記衝突軽減機構は、衝突事故が発生した際に、前記バッテリスタックを前記骨格部材に対して移動可能に設置する構造であることであることを特徴とする。これにより、本発明のバッテリ収納構造によれば、衝突事故により衝撃がバッテリスタックに作用した際に、その衝撃によりバッテリスタックが車両内側に向かって移動するので、その衝撃がダイレクトにバッテリスタックに作用することを抑止することができる。

また、本発明のバッテリ収納構造では、前記バッテリケースは、車両内側を向く内側面と、車両外側を向く外側面と、を有し、前記衝突軽減機構は、車両外側に向かって膨出された前記外側面であることを特徴とする。これにより、本発明のバッテリ収納構造によれば、外側面が膨出構造であることで、衝突事故発生時に、外側面がバッテリスタックに過度に接触することを抑止できる。

また、本発明のバッテリ収納構造では、前記バッテリケースは、車両内側を向く内側面と、車両外側を向く外側面と、を有し、前記衝突軽減機構は、上方に向かって外側に傾斜する前記外側面であることを特徴とする。これにより、本発明のバッテリ収納構造によれば、外側面が傾斜面であることで、衝突事故発生時に、外側面が過度にバッテリスタックに接触することを抑止できる。

また、本発明のバッテリ収納構造では、前記バッテリケースを支持するフレームを更に具備し、前記外側面の少なくとも一部は、前記フレームの下方に配置されることを特徴とする。これにより、本発明のバッテリ収納構造によれば、フレームの下方の領域を、バッテリケースの外側面を配置するための領域として用いることができる。

また、本発明のバッテリ収納構造では、前記バッテリケースの前記外側面は、車両後方側に配置されることを特徴とする。これにより、本発明のバッテリ収納構造によれば、車両の後方から他車が衝突する後突から、バッテリスタックを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収納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収納構造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収納構造のバッテリケース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収納構造を示す図であり、（Ａ）はバッテリ収納構造を示す斜視図であり、（Ｂ）はバッテリ収納構造の断面図であり、（Ｃ）は衝突事故が発生した後のバッテリ収納構造の断面図である。本発明の他の形態に係るバッテリ収納構造を示す図であり、（Ａ）はバッテリ収納構造の断面図であり、（Ｂ）は衝突事故が発生した後のバッテリ収納構造の断面図である。本発明の実施の形態に係るバッテリ収納構造に於いて、バッテリスタックを支持する構成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収納構造に於いて、バッテリスタックを支持する他の構成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収納構造に於いて、バッテリスタックを支持する更なる他の構成を示す斜視図である。

以下に図面を参照して、本形態に係るバッテリ収納構造２０、および、バッテリ収納構造２０を備えた車両１０を説明する。以下の説明では、同一の部材には原則的に同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、以下の説明では車両外側の一例が後方であり、車両内側の一例が前方である。

図１は、バッテリ収納構造２０を備えた車両１０を後側上方から見た斜視図である。ここでは、車両１０の車体１１の後端を覆うリアゲートを省いて図示している。車両１０としては、ＥＶ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）、ＨＥＶ（ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）やＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）等を採用できる。そして、これらの車両１０にも、高い蓄電機能を有した複数のバッテリスタック２１が搭載されている。

車体１１の車室内後方には後方シート１２が配設され、その後方に収納スペース１４が形成されており、収納スペース１４にバッテリ収納構造２０が配設されている。バッテリ収納構造２０はカバーにより覆われている。

図２を参照して、バッテリ収納構造２０を説明する。バッテリ収納構造２０は、バッテリスタック２１と、バッテリケース１８と、バッテリケース１８の内部でバッテリスタック２１を支持する骨格部材２２（図３参照）と、衝突事故が発生した際にバッテリスタック２１が受ける影響を軽減する衝突軽減機構と、を有する。衝突軽減機構としては、図４（Ｂ）に示す側面２５等である。

バッテリケース１８は、周囲からフレーム３０により支えられている。フレーム３０は、フレーム３１、フレーム３２、フレーム３３およびフレーム３４から成る。フレーム３１はバッテリケース１８を前方から支え、フレーム３２はバッテリケース１８を後方から支え、フレーム３３はバッテリケース１８を右方から支え、フレーム３４はバッテリケース１８を左方から支えている。

図３を参照して、バッテリケース１８は、側面２４、側面２５、側面２６および側面２７を有する。側面２４は前方に配置された側面であり、側面２５は後方に配置された側面であり、側面２６は右方に配置された側面であり、側面２７は左方に配置された側面である。ここで、車両１０の構成を考慮した場合、側面２４が車両内側（車両前方）を向く内側面であり、側面２５が車両外側（車両後方）を剥く外側面である。

バッテリケース１８の底面には、骨格部材２２が形成されている。骨格部材２２は鋼板をプレスすることで成形された剛性の高い部材であり、前後方向に沿って長手方向を有する。骨格部材２２は、バッテリケース１８の底面に、略等間隔に配置されている。骨格部材２２をバッテリケース１８に配置することで、バッテリケース１８の前後方向に於ける剛性を高め、衝突時に於いて、バッテリケース１８の内部に収納されるバッテリスタック２１（図２参照）を保護することができる。

図４を参照して、衝突時に於いてバッテリスタック２１を保護する衝突軽減機構を説明する。図４（Ａ）はバッテリ収納構造２０を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の切断面線Ａ－Ａにおける断面図であり、図４（Ｃ）は衝突事故発生後に於ける状態を示す断面図である。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）を参照して、ここでは、衝突軽減機構として、側面２５を後方に向かって膨出されている。また、膨出している部分の側面２５は、フレーム３２の前端よりも後方に配置されている。更に、膨出している部分の側面２５は、フレーム３２の後面に至るまで、または、フレーム３２の後面よりも後方側に突出するように膨出させても良い。更に、側面２５は、上方に向かって後方側に傾斜する傾斜面としても良い。

図４（Ｃ）を参照して、車両後方からの衝撃がバッテリ収納構造２０に作用した場合、例えば、車両１０の後端部がポール状の物体に衝突する所謂ポール衝突が発生した場合、ポールに押されたフレーム３２が、前方に向かって湾曲して移動する。更に、側面２５は、下端を起点として前方に向かって倒れ込む。この結果、側面２５の下端とフレーム３２の後端部は、点線で示すように前後方向に於いて略同位置に配置される。また、ポール衝突による衝撃が大きい場合は、ポールがバッテリケース１８の下面およびフレーム３２を、同位置で前方に向かって押し出す。

この時、側面２５は膨出形状を呈しているので、側面２５がバッテリスタック２１に過度に接触することが抑制されている。また、衝突に伴い側面２５がバッテリスタック２１に接触したとしも、側面２５がバッテリスタック２１に与える衝撃を小さくすることができる。よって、ポール後突等が車両１０に発生した際に、バッテリスタック２１に作用する衝撃を緩和することができる。

更に、図４（Ｂ）を参照して、バッテリスタック２１の後端は、骨格部材２２の後端よりも後方に配置されている。換言すると、バッテリスタック２１は、骨格部材２２よりも後方に向かってせり出している。係る構成とすることで、バッテリスタック２１のサイズを大型化し、車両１０の連続走行距離を延長することができる。

また、バッテリケース１８の内部に於いて、バッテリスタック２１の後方には衝突領域１６が形成され、バッテリスタック２１の前方には待避領域１７が形成されている。衝突領域１６は、後突に備えて、バッテリ収納構造２０の後端を側面２５から離している領域である。本実施形態では、上記したように、側面２５を後方に向かって膨出させることで、衝突領域１６の幅を大きくしている。一方、待避領域１７は、後突が生じた際に、バッテリスタック２１が待避するための領域であり、バッテリスタック２１の前端と側面２４との間に形成されている。

ここで、バッテリスタック２１の前端と側面２４とが離間する距離Ｌ１０と、バッテリスタック２１の後端が骨格部材２２の後端から後方に突出する長さＬ１１とを比較した場合、距離Ｌ１０はＬ１１と同等以上とされている。このようにすることで、待避領域１７が充分に大きく確保されることから、図４（Ｃ）に示すような後突事故が発生した際に、バッテリスタック２１を待避領域１７に確実に待避させることができ、バッテリスタック２１に作用する衝撃を緩和することができる。

ここで、骨格部材２２の後端と側面２５との間には間隙が形成されており、骨格部材２２の前端は側面２４まで伸びている。骨格部材２２の前端が側面２４まで伸びることで、後突事故が発生した際に、待避領域１７が圧壊されることを防止し、バッテリスタック２１が待避する領域を確保することができる。更に、骨格部材２２の後端と側面２５との間に間隙が形成されることで、後突事故が発生した際に、バッテリ収納構造２０の前端側の変形を許容し、これにより衝撃を緩和し、バッテリスタック２１を保護することができる。

図５を参照して、他の形態に係るバッテリ収納構造２０を説明する。図５に示すバッテリ収納構造２０の構成は図４を参照して説明したものと基本的には同様であり、側面２５の形状が主に異なる。図５（Ａ）は、衝突事故が発生する前のバッテリ収納構造２０を示す断面図であり、図５（Ｂ）は衝突事故が発生した後のバッテリ収納構造２０を示す断面図である。

図５（Ａ）を参照して、側面２５は、上方に向かって後方に傾斜する傾斜面として形成されている。また、側面２５の少なくとも上方部分は、フレーム３２の前端よりも後方に配置されている。更には、側面２５の少なくとも上方部分は、フレーム３２の後端よりも後方側に向かって突出しても良い。係る形状の側面２５が、上記した衝突軽減機構である。ここでも、待避領域１７の幅Ｌ１０は、バッテリスタック２１が骨格部材２２から後方に突出する長さＬ１１と、同等以上とされている。

図５（Ｂ）を参照して、ポール衝突が発生することで、車両後方からの衝撃がバッテリ収納構造２０に作用した場合、ポールに押されたフレーム３２が前方に向かって移動する。更に、側面２５は、下端を起点として前方に向かって倒れ込む。この結果、側面２５の下端とフレーム３２の後端部は、点線で示すように前後方向に於いて略同位置に配置される。ここでも、ポール衝突による衝撃が大きい場合は、ポールがバッテリケース１８の下面およびフレーム３２を、同位置で前方に向かって押し出す。

側面２５は上記したように傾斜しているので、側面２５がバッテリスタック２１に過度に接触することが抑制されている。また、衝突に伴い側面２５がバッテリスタック２１に接触したとしも、側面２５がバッテリスタック２１に与える衝撃を小さくすることができる。よって、ポール後突が車両１０に発生した際に、バッテリスタック２１に作用する衝撃を緩和することができる。また、衝突時の衝撃により、バッテリ収納構造２０の内部に於いて、バッテリスタック２１は側面２４の側に移動している。これにより、バッテリスタック２１に作用する衝撃が緩和される。

図６から図８を参照して、バッテリスタック２１と上記した骨格部材２２とを連結する支持構造を説明する。図６、図７、および図８は、衝突軽減機構の一例であるバッテリスタック２１の支持構成を示す斜視図である。

図６を参照して、バッテリスタック２１は、前後方向に沿って積層されたバッテリセル３６と、バッテリセル３６の前端および後端に配置されたエンドプレート３７と、エンドプレート３７同士の間に架設されたバインドバ３８と、から構成されている。

バッテリスタック２１の下面には取付板３９が設置されている。取付板３９は、バッテリスタック２１の前端側および後端側に設置される。前方側に配置される取付板３９は、左右方向に向かって突出しており、前端側のエンドプレート３７の前面よりも後方に配置されている。係る構成により、衝突発生時に取付板３９がバッテリスタック２１の移動を阻害することがない。係る事項は、図７および図８に示すバッテリスタック２１に関しても同様である。

取付板３９には、スリット４０が形成される。スリット４０は、バッテリスタック２１の前方への移動を許容するために、後方に向かって開口するように形成されている。スリット４０に設置されるボルトナットから成る締結部材４１により、取付板３９は、上記した骨格部材２２に接続される。

衝突事故が発生した際には、締結部材４１は、スリット４０に沿って取付板３９から外れる。これにより、バッテリスタック２１は、図４（Ｃ）に示したように、前方に向かって移動可能となる。

図７に示すバッテリスタック２１では、図６に示したスリット４０に替えて、取付板３９に脆弱部４２が形成されている。脆弱部４２は、締結部材４１が締結される箇所の近傍で、取付板３９に切込を形成する等して脆弱化した部分である。取付板３９は、脆弱部４２よりも外側で、締結部材４１により骨格部材２２に締結されている。衝突事故が発生した際には、脆弱部４２が形成された部分の取付板３９が変形または破断する。これにより、バッテリスタック２１は、図４（Ｃ）に示したように、前方に向かって移動可能となる。

図８に示すバッテリスタック２１では、図６に示したスリット４０に替えて、支持部４３を有している。即ち、取付板３９は、ハット状の断面形状を呈する板状部材である支持部４３を介して、上記した骨格部材２２に取り付けられる。取付板３９は、締結部材４１により支持部４３に締結されている。衝突事故が発生した際には、支持部４３が変形することで、バッテリスタック２１の前後方向に於ける移動を許容する。これにより、バッテリスタック２１は、図４（Ｃ）に示したように、前方に向かって移動可能となる。

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、上記した本実施形態では、バッテリ収納構造２０を車両１０の後端側に配設した場合を説明したが、バッテリ収納構造２０を車両１０の前端側に配設することもできる。この場合は、本実施形態に係るバッテリ収納構造２０を採用することで、車両１０に前方から衝撃が作用する前突事故が発生した際に、その衝撃からバッテリスタック２１を保護することができる。

１０車両
１１車体
１２後方シート
１４収納スペース
１６衝突領域
１７待避領域
１８バッテリケース
２０バッテリ収納構造
２１バッテリスタック
２２骨格部材
２４側面
２５側面
２６側面
２７側面
３０フレーム
３１フレーム
３２フレーム
３３フレーム
３４フレーム
３６バッテリセル
３７エンドプレート
３８バインドバ
３９取付板
４０スリット
４１締結部材
４２脆弱部
４３支持部

Claims

バッテリスタックと、
前記バッテリスタックが収納されるバッテリケースと、
前記バッテリスタックを支える骨格部材と、
前記バッテリケースの側面の変形が伴う衝突が発生した際に、前記衝突が前記バッテリスタックに与える影響を軽減する衝突軽減機構と、を具備し、
前記バッテリスタックの内側端部と前記バッテリケースの内側面が離間する距離は、前記バッテリスタックの外側端部と前記骨格部材の外側端部とが離間する距離と、同等以上であることを特徴とするバッテリ収納構造。
バッテリスタックと、
前記バッテリスタックが収納されるバッテリケースと、
前記バッテリスタックを支える骨格部材と、
前記バッテリケースの側面の変形が伴う衝突が発生した際に、前記衝突が前記バッテリスタックに与える影響を軽減する衝突軽減機構と、を具備し、
前記バッテリスタックの外側端部は、前記骨格部材の外側端部よりも外側に配置されることを特徴とするバッテリ収納構造。
前記衝突軽減機構は、前記衝突が発生した際に、前記バッテリスタックを前記骨格部材に対して移動可能に設置する構造であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバッテリ収納構造。
前記バッテリケースは、車両内側を向く内側面と、車両外側を向く外側面と、を有し、
前記衝突軽減機構は、車両外側に向かって膨出された前記外側面であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のバッテリ収納構造。
前記バッテリケースは、車両内側を向く内側面と、車両外側を向く外側面と、を有し、
前記衝突軽減機構は、上方に向かって外側に傾斜する前記外側面であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のバッテリ収納構造。
前記バッテリケースを支持するフレームを更に具備し、
前記外側面の少なくとも一部は、前記フレームの下方に配置されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のバッテリ収納構造。
前記バッテリケースの前記外側面は、車両後方側に配置されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のバッテリ収納構造。