JP7481235B2 - 車体下部構造 - Google Patents
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Description
(1)本発明に係る車体下部構造は、駆動バッテリ(例えば、実施形態の駆動バッテリ70)を包む電池パック(例えば、実施形態の電池パック20)を備える車体下部構造(例えば、実施形態の車体下部構造11)であって、前記電池パックは、トレー(例えば、実施形態のトレー21)と、前記電池パックの内部を液密状態にするシール部材(例えば、実施形態のシール部材22)を介在して、前記トレーの上面に取り付けられるカバー部材(例えば、実施形態のカバー部材23)と、を備え、前記シール部材より上方に、電気ケーブルの接続部となるバッテリ端子(例えば、実施形態のバッテリ端子81)、高圧ジャンクションボックス(例えば、実施形態の高圧ジャンクションボックス82)、制御装置(例えば、実施形態の制御装置83)及びスイッチ(例えば、実施形態のスイッチ84)が配置される。
図1から図3に示すように、電池パック搭載車両Veは、車体下部構造11を含む車両本体(以下、車体10ということもある)10を備えている。以下、電池パック搭載車両Veを単に「車両Ve」ということもある。
車体下部構造11は、駆動バッテリ70を包んでいる電池パック20を備えている。
車体下部構造11は、サイドシル12と、フロアパネル13と、フロアトンネル13Tと、フロントサイドフレームユニット14と、リヤサイドフレームユニット15と、フロアクロスメンバユニット16と、フロア縦フレームユニット17と、を備えている。
左側のサイドシル12は、閉断面に形成され、車体10の骨格の一部を構成する剛性の高い部材である。左側のサイドシル12は、車幅方向左外側に設けられ、フロアパネル13の車幅方向左外側部に沿って車体前後方向に延びている。
第1フロア部131は、右側のサイドシル12とフロアトンネル13Tとの間の車幅方向右側(車幅方向一方側)に設けられている。第2フロア部132は、左側のサイドシル12とフロアトンネル13Tとの間の車幅方向左側(車幅方向他方側)に設けられている。
第1フロア部131および第2フロア部132の間にフロアトンネル13Tが車体前後方向に延在されている。フロアトンネル13Tは、フロアパネル13から上方へ向けて隆起されている。
第1前足置き場61は、電池パック20より車体前方の部位に配置されている。第1前足置き場61には、右側の前シート(シート、不図示)に着座した乗員66の足66aが載せされる。第1後足置き場62は、電池パック20の上方に配置されている。第1後足置き場62には、右側の後シート(シート、不図示)に着座した乗員67の足67aが載せされる。
第2前足置き場63は、電池パック20より車体前方の部位に配置されている。第2前足置き場63には、左の前シート(シート、不図示)に着座した乗員68の足68aが載せられる。第2後足置き場64は、電池パック20の上方に配置されている。第2後足置き場64には、左側の後シート(シート、不図示)に着座した乗員69の足69aが載せられる。
なお、実施形態では、フロアパネル13に第1、第2前足置き場61,63、及び第1、第2後足置き場62,64を設けた例について説明したが、これに限らない。その他の例として、例えば、フロアパネル13に第1、第2前足置き場61,63及び第1、第2後足置き場62,64の一方を設けてもよい。
ミドルフロアパネル135は、第1後足置き場62および第2後足置き場64を有する。ミドルフロアパネル135は、右側のサイドシル12及び左側のサイドシル12の各上端に接合されている。
図4及び図5に示すように、車体下部構造11は、フロアパネル13と、駆動バッテリ70を包んでいる電池パック20と、を備えている。
電池パック20は、フロアパネル13の下方に設けられている。
電池パック20は、トレー21と、電池パック20の内部を液密状態にするシール部材22を介在して、トレー21の上面に取り付けられるカバー部材23と、を備えている。なお、シール部材22と接するトレー21の上面及びカバー部材23の下面は、同一平面上又は同一水平面上に配置されていることが好ましい。シール部材22は、同一平面上又は同一水平面上に配置されていることが好ましい。
高圧ジャンクションボックス82は、例えば、駆動バッテリ70の電気を駆動用モータ(図示せず)に供給する補機である。制御装置83は、例えば、駆動バッテリ70と駆動用モータとの間の放電及び充電を制御するバッテリマネジメントユニットである。
電池パック20は、図6及び図7に示すように、ケース本体86と、カバー部材23と、を備えている。
ケース本体86は、フレーム30と、トレー21と、ロアクロスメンバ(クロスメンバ)93と、第1縦フレーム(前側の縦フレーム、縦フレーム)94と、第2縦フレーム(後側の縦フレーム、縦フレーム)95と、アッパクロスメンバ96と、デッキ100と、を備えている。
前ビーム33は、駆動バッテリ70の前辺に対して車体前方に間隔をあけて配置されて車幅方向に延びている。後ビーム35は、駆動バッテリ70の後辺に対して車体後方に間隔をあけて配置されて車幅方向に延びている。
サイドビーム31は、駆動バッテリ70の右側辺及び左側辺に対して車幅方向に間隔をあけて配置され、前ビーム33の右端部及び左端部から車体後方へ向けて延びている。
サイドビーム31は、サイドシル12のインナパネルに下方から取り付けられている。
具体的には、トレー21は、底壁(電池パック20の底部)212と、周壁211と、を有する。底壁212は、駆動バッテリ70の下方に配置され、平面視で概ね矩形状に形成されている。底壁212は、電池パック20及びケース本体86の底部を形成している。底壁212の外周に沿って周壁211が形成されている。周壁211は、ケース前壁112と、ケース後壁113と、ケース右壁114と、ケース左壁115と、を有する。トレー21には、ロアクロスメンバ93、複数の第1縦フレーム94、および複数の第2縦フレーム95が設けられている。
底壁212のうち、ロアクロスメンバ93の車体前方には、複数の第1縦フレーム94が車幅方向に間隔をあけて設けられている。底壁212のうち、ロアクロスメンバ93の車体後方には、複数の第2縦フレーム95が車幅方向に間隔をあけて設けられている。
実施形態では、ロアクロスメンバ93として1本を例示するが、ロアクロスメンバ93の本数は適宜選択が可能である。また、実施形態では、複数の第1縦フレーム94として5本を例示し、複数の第2縦フレーム95として5本を例示するが、第1縦フレーム94及び第2縦フレーム95の本数は適宜選択が可能である。
隣り合う一対の第1縦フレーム94の間にバッテリモジュール71が縦置きに配置され、縦置きに配置されたバッテリモジュール71が一対の第1縦フレーム94に支持されている。
隣り合う一対の第2縦フレーム95の間にバッテリモジュール71が縦置きに配置され、縦置きに配置されたバッテリモジュール71が一対の第2縦フレーム95に支持されている。
バッテリモジュール71は、複数の電池セル(図示せず)を長手方向に重ねて縦長の矩形体に形成されている。以下、縦長のバッテリモジュール71を「縦長バッテリモジュール71」ということもある。
また、縦長バッテリモジュール71を縦置きに配置するとは、バッテリモジュール71の長手方向を車体前後方向(縦方向)に向けて配置することをいう。
よって、ロアクロスメンバ93の車体前方および車体後方のケース領域(電池パック20の内部空間)において、複数の第1縦フレーム94および複数の第2縦フレーム95に沿って、複数の縦長バッテリモジュール71を車体前後方向に向けて縦置きに配置できる。これにより、複数の縦長バッテリモジュール71を効率よく縦置きできるため、車両Veの十分な航続距離を確保できる。
この構成によれば、トレー21を、サイドシル12の下面に固定されたサイドビーム31と、ステイ32を介してフロントフロアパネル134に固定された前ビーム33と、ブラケット34を介してリヤフロアパネル136に固定された後ビーム35と、を有するフレーム30を備えたものとした。よって、トレー21を、サイドビーム31と、フロントフロアパネル134と、リヤフロアパネル136に固定できる。これにより、例えば、車体地上高を確保しても十分なバッテリ容量の電池パック20を床下に搭載できるとともに、前席の乗員の足元スペースも確保できる。
また、フロントフロアパネル134に乗員の足元スペースを確保するための下方への窪部133がある場合、電池パック20の前端部が窪部133の後方に配置されるように、ステイ32を水平方向に延在させて、フロントフロアパネル134の下面に固定してよい。これにより、電池パック20をフロアパネル13の下方で窪部133の後方に配置できる。よって、車体地上高を確保できる。
また、フロントフロアパネル134のレベルより、リヤフロアパネル136のレベルが高い場合、ブラケット34におけるトレー21側の端部のレベルより、リヤフロアパネル136側の端部のレベルが高くなるように、ブラケット34を鉛直方向に延在させてよい。これにより、電池パック20をフロアパネル13の下方でリヤフロアパネル136前方に配置できる。よって、車体地上高を確保できる。
また、図4に示すように、トレー21の深さD21をカバー部材23の深さD23より浅くしてよい。言い換えると、カバー部材23の深さD23は、トレー21の深さD21より深くてよい。ここで、カバー部材23の深さD23は、カバー部材23の最下面(トレー21の最上面と対向する面)に対応するエア溜まり境界面Bから、フロアトンネル13Tの下方に配置されるトンネル部分23Tを除く部分におけるカバー部材23の最も浅い部分の下面までの距離である。また、トレー21の深さD21は、トレー21の最上面(カバー部材23の最下面と対向する面)に対応するエア溜まり境界面Bからトレー21の最も浅い部分の上面までの距離である。これにより、カバー部材23の内側であって境界面Bから上方の空間を大きく確保できる。なお、エア溜まり境界面Bは、例えば、電池パック20が水没した際に電池パック20の内部に水が浸入した場合に想定される、カバー部材23の内部に形成されるエア溜まり領域(空間)と水との境界面を表している。
よって、シール部材22から水が浸入した際のエア溜まりの容積を大きく確保されるとともに、トレー21より体積の大きいカバー部材23が質量密度の低いものとなる。これにより、例えば、電気ケーブルの接続部をより被水し難くできる。また、例えば、電池パック20を軽量化できる。
高圧ジャンクションボックス82及び制御装置83は、クロスメンバ90を境に、前後方向に離間していてよい。この構成によれば、高圧ジャンクションボックス82及び制御装置83を、クロスメンバ90を境に、前後方向に離間させた。よって、側突荷重F1が伝達されるクロスメンバ90から更に伝達して高圧ジャンクションボックス82及び制御装置83に作用する荷重を抑制できる。これにより、例えば、側突に対して高圧ジャンクションボックス82と制御装置83への影響を低減できる。
図6に示すように、駆動バッテリ70は、長手方向を車体前後方向に向けて縦置きに配置されるバッテリモジュール71を備えている。
ロアクロスメンバ93の車体前方において、複数の第1縦フレーム94により前側のバッテリモジュール71が縦置きに複数支持されている。ロアクロスメンバ93の車体後方において、複数の第2縦フレーム95により後側のバッテリモジュール71が縦置きに複数支持されている。前側の複数のバッテリモジュール71で前バッテリユニットが構成され、後側の複数のバッテリモジュール71で後バッテリユニットが構成されている。
前バッテリユニットおよび後バッテリユニットが、車体前後方向に一対配置されている。前バッテリユニット(すなわち、前側の複数のバッテリモジュール71)と後バッテリユニット(すなわち、後側の複数のバッテリモジュール71)とにより、例えば、バッテリモジュール71のセットが構成されている。
実施形態では、前側の複数のバッテリモジュール71と後側の複数のバッテリモジュール71とを車体前後方向に一対配置する例について説明したが、これに限らない。その他の例として、前側の複数のバッテリモジュール71と後側の複数のバッテリモジュール71とを車体前後方向に3列以上配置してもよい。
バッテリモジュール71のセットの上方で、第1境界部121に対応する位置にアッパクロスメンバ96が配置されている。
また、バッテリモジュール71のセットの前端部82aにおいて、車幅方向に配置された複数のバッテリモジュール71は、前連結ブラケットBF(図7も参照)で連結されている。さらに、バッテリモジュール71のセットの後端部82bにおいて、車幅方向に配置された複数のバッテリモジュール71は、後連結ブラケットBR(図7参照)で連結されている。
具体的には、バッテリモジュール71のセットの車体前後方向の中央部を、アッパクロスメンバ96により、複数のバッテリモジュール71が車体前後方向と車幅方向とで上方から連結した。また、バッテリモジュール71のセットの前端部82aを、前連結ブラケットBFにより車幅方向で連結した。さらに、バッテリモジュール71のセットの後端部82bを、後連結ブラケットBRにより車幅方向で連結した。
これにより、複数の縦長バッテリモジュール71(すなわち、バッテリモジュール71のセット)を安定して固定でき、加えて、バッテリモジュール71のセットの剛性を確保した状態で一体に連結できる。
この構成によれば、バッテリモジュール71を、トレー21とクロスメンバ90又はデッキ100との間で挟んで固定した。よって、トレー21が浅くてもバッテリモジュール71を確実に固定できる。これにより、例えば、トレー21にフレーム30を設けないようにもできる。
これにより、バッテリモジュール71の車幅方向外側に高圧電線40やバッテリ端子81を設ける必要がなくなるので、例えば、側面衝突により入力する側突荷重F1による変形を許容する衝突ストロークの空間W2(図8、図11等参照)を大きく設定できる。
この構成によれば、駆動バッテリ70は、長手方向を車体前後方向に向けて縦置きに配置されるバッテリモジュール71を備えることとした。よって、駆動バッテリ70の車幅方向の幅寸法を小さく抑えることができる。これにより、例えば、側突荷重F1が入力された際に、側突荷重F1による変形許容空間(衝突ストロークの空間ということもある)を大きく設定できる。また、バッテリ端子81が向かい合うようにクロスメンバ90を境に配置された対となるバッテリモジュール71のセットを、クロスメンバ90の長手方向に沿って複数配置した。そして、各バッテリモジュール71に設けられたバッテリ端子81に接続される高圧電線40を、クロスメンバ90の長手方向に沿って配線し、デッキ100の上方で束ね、駆動モータ(不図示)に隣接する高圧ジャンクションボックス82に向けて前後方向に沿って配線した。これにより、例えば、側突において高圧電線40の横配線(バッテリ端子81からデッキ100の上方で束ねられた部分まで)をクロスメンバ90によって守ることができ、縦配線(デッキ100の上方で束ねられた部分から前後方向に沿う部分)をフロアトンネル13Tの内側に配置して側突荷重F1の入力側から遠ざけることにより、側突からの影響を受け難くできる。さらに、例えば、横配線と縦配線とでT字状(例えば、図15の二点鎖線で囲まれた部分)又は+字状になるように配線することにより、高圧電線40の長さを短縮できる。
図4、図12、図14及び図15に示すように、バッテリモジュール71(駆動バッテリ70)の外面に対向するトレー21の周壁211に沿って、水冷配管60を配置してよい。水冷配管60は、バッテリモジュール71を冷却するための冷却水を流すための管である。水冷配管60は、図15に示すように、平面視において、駆動バッテリ70の全体を囲むようにして配置されていてよい。水冷配管60は、高圧電線40の位置より、下方に位置している。
この構成によれば、バッテリモジュール71の外面に対向するトレー21の壁面に沿って、水冷配管60を配置した。よって、水冷配管60を高圧電線40から離すことができ、水冷配管60が破損した場合において高圧電線40が被水することを抑制できる。これにより、例えば、高圧電線40を特別に覆うような被水防止カバーを廃止できる。
図3、図8に示すように、ケース本体86のサイドビーム31がサイドシル12に下方から取り付けられている。ケース本体86の前ビーム33が一対の前連結ブラケットBF(図7も参照)を介してフロントフロアパネル134の横ビームに連結されている。ケース本体86の後ビーム35が一対の後連結ブラケットBR(図7も参照)を介してリヤフロアパネル136のフレームリヤクロスメンバに連結されている。
頭部125aの雌ねじ144がフロアパネル13の取付孔145に合わせて下方に配置されている。取付ボルト146がフロアパネル13の取付孔145を経て頭部125aの雌ねじ144にねじ結合されている。取付ボルト146の頭部146aは、第1~第4のフロア縦フレーム55~58の頂部の貫通孔55a~58aから上方に突出している。
これにより、電池パック20は、車両Veの床下に組み付けられている。この状態において、電池パック20に収納された駆動バッテリ70の複数のバッテリモジュール71が長手方向を車体前後方向に向けて縦置きされた状態に配置されている(図6も参照)。
詳細には、1本目の右側第1縦フレーム94及び1本目の右側第2縦フレーム95は、駆動バッテリ70の車幅方向の右側外端部70cにおいて車体前後方向へ向けて延設されている。1本目の右側第1縦フレーム94及び1本目の右側第2縦フレーム95は、駆動バッテリ70の車幅方向の右側外端部70cを支持している。
トレー21の底壁212には、1本目の右側第1縦フレーム(外側の縦フレーム)94および1本目の右側第2縦フレーム(外側の縦フレーム)95より車幅方向外側にトレー変形領域21Eが設けられている。
トレー変形領域21Eは、下方へ向けて突出するようにビード状に形成され、車体前後方向に延びている。トレー変形領域21Eは、側面衝突の側突荷重F1(図14参照)により、トレー21の底壁212における他の領域に比べて車幅方向に大きく変形可能に形成されている。
この構成によれば、トレー21の底壁212において、バッテリモジュール71とサイドビーム31との間に、変形して衝撃エネルギーを吸収するトレー変形領域21Eを設けた。よって、側突時において、バッテリモジュール71に衝撃が伝達し難くできる。これにより、例えば、側突に対してバッテリモジュール71への影響を低減できる。また、例えば、トレー変形領域21Eを低耐力の構造として、車体を軽量化できる。
10 車両本体(車体)
11 車体下部構造
12 サイドシル
13 フロアパネル
13T フロアトンネル
14 フロントサイドフレームユニット
15 リヤサイドフレームユニット
16 フロアクロスメンバユニット
17 フロア縦フレームユニット
20 電池パック
21 トレー
21E トレー変形領域
22 シール部材
23 カバー部材
23T トンネル部分
31 サイドビーム
32 ステイ
33 前ビーム
34 ブラケット
35 後ビーム
40 高圧電線
45 第1フロアクロスメンバ(フロアクロスメンバ)
46 第2フロアクロスメンバ(フロアクロスメンバ)
55~58 第1~第4のフロア縦フレーム(フロア縦フレーム)
60 水冷配管
61,63 第1、第2前足置き場(足置き場)
62,64 第1、第2後足置き場(足置き場)
66~69 乗員
70 駆動バッテリ
70c (駆動バッテリの)外端部
71 バッテリモジュール
81 バッテリ端子
82 高圧ジャンクションボックス
83 制御装置
84 スイッチ
90 クロスメンバ
93 ロアクロスメンバ
94 第1縦フレーム(前側の縦フレーム、縦フレーム、外側の縦フレーム)
94a 前端部
95 第2縦フレーム(後側の縦フレーム、縦フレーム、外側の縦フレーム)
95a 後端部
96 アッパクロスメンバ
100 デッキ
112 ケース前壁
113 ケース後壁
114 ケース右壁
115 ケース左壁
117 第1取付ブラケット
118 第2取付ブラケット
121 第1境界部
122 第2境界部
124 上下連結カラー
124a 上端部
124b 下端部
125 取付ボルト
125a 頭部
127 取付ボルト
131 第1フロア部
132 第2フロア部
133 窪部
134 フロントフロアパネル(前フロア部)
135 ミドルフロアパネル(メインフロア部)
136 リヤフロアパネル(後フロア部)
141 貫通孔
142 ラバー部材
145 取付孔
146 取付ボルト
146a 頭部
211 周壁
212 底壁(電池パック20の底部)
B 境界面
BF 前連結ブラケット
BR 後連結ブラケット
F1 側突荷重(側面衝突の荷重)
W1 幅寸法
W2 空間(変形許容空間)
Claims (11)
- 駆動バッテリを包む電池パックを備える車体下部構造であって、
前記電池パックは、トレーと、前記電池パックの内部を液密状態にするシール部材を介在して、前記トレーの上面に取り付けられるカバー部材と、を備え、
前記シール部材より上方に、電気ケーブルの接続部となるバッテリ端子、高圧ジャンクションボックス、制御装置及びスイッチが配置され、
前記高圧ジャンクションボックス、前記制御装置及び前記スイッチは、フロアトンネルの内側に配置される、
ことを特徴とする車体下部構造。 - 前記トレーは金属製であり、
前記カバー部材は樹脂製であり、
前記トレーの深さは、前記カバー部材の深さより浅い、請求項1に記載の車体下部構造。 - 前記高圧ジャンクションボックス、前記制御装置及び前記スイッチは、フロアトンネルの内側に配置される、請求項1又は請求項2に記載の車体下部構造。
- 前記トレーは、クロスメンバを有し、
前記高圧ジャンクションボックス及び前記制御装置は、前記クロスメンバを境に、前後方向に離間する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の車体下部構造。 - 前記高圧ジャンクションボックス、前記制御装置及び前記スイッチは、前記クロスメンバに固定されたデッキの上面に固定される、請求項4に記載の車体下部構造。
- 前記駆動バッテリは、長手方向を車体前後方向に向けて縦置きに配置されるバッテリモジュールを備え、
前記バッテリ端子が向かい合うように前記クロスメンバを境に配置された対となる前記バッテリモジュールのセットは、前記クロスメンバの長手方向に沿って複数配置され、
前記バッテリ端子に接続される高圧電線は、前記クロスメンバの長手方向に沿って配線され、前記デッキの上方で束ねられ、前記高圧ジャンクションボックスに向けて前後方向に沿って配線される、請求項5に記載の車体下部構造。 - 前記バッテリモジュールの外面に対向する前記トレーの壁面に沿って、水冷配管を配置する、請求項6に記載の車体下部構造。
- 前記バッテリモジュールは、前記トレーと前記クロスメンバ又は前記デッキとの間で挟まれて固定される、請求項6又は請求項7に記載の車体下部構造。
- 前記トレーは、サイドシルの下面に固定されたサイドビームと、ステイを介してフロントフロアパネルに固定された前ビームと、ブラケットを介してリヤフロアパネルに固定された後ビームと、を有するフレームを備える、請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の車体下部構造。
- 前記トレーの底壁は、前記バッテリモジュールと前記サイドビームとの間に、変形して衝撃エネルギーを吸収するトレー変形領域を有する、請求項9に記載の車体下部構造。
- 駆動バッテリを包む電池パックを備える車体下部構造であって、
前記電池パックは、トレーと、前記電池パックの内部を液密状態にするシール部材を介在して、前記トレーの上面に取り付けられるカバー部材と、を備え、
前記シール部材より上方に、電気ケーブルの接続部となるバッテリ端子、高圧ジャンクションボックス、制御装置及びスイッチが配置され、
前記トレーは、クロスメンバを有し、
前記高圧ジャンクションボックス及び前記制御装置は、前記クロスメンバを境に、前後方向に離間する、
ことを特徴とする車体下部構造。
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