JPWO2011145407A1

JPWO2011145407A1 - 電源装置保護構造

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Publication number: JPWO2011145407A1
Application number: JP2012515791A
Authority: JP
Inventors: 真一星野
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2013-07-22
Anticipated expiration: 2031-04-11
Also published as: CN102892604B; US20130015681A1; JP5769091B2; US8585128B2; DE112011101674T5; WO2011145407A1; DE112011101674B4; CN102892604A

Abstract

この発明は、車両の高さ方向に積み重ねて車両に搭載される電源装置であっても、車両が受ける所定方向からの外力に対して電源装置を保護し、且つ隣接する車体構造部品の変形を抑制する電源装置保護構造を提供することを目的とする。この発明は、車両に搭載される電源装置と、複数のフレームが互いに接続されることにより構成され、且つ前記電源装置を内部に収納する保護フレーム構造とを備え、前記保護フレーム構造の下端部をフロアパネルに固定した電源装置保護構造において、前記保護フレーム構造は車両幅方向に沿って延びるフレーム（４２）を少なくとも一つ有し、前記フレーム（４２）の車両幅方向の両端部が所定の剛性を確保した前記車両の側面の内部構造に接続されることを特徴とする。

Description

この発明は、車電源装置保護構造に関し、特に、複数のフレームにより構成される保護フレーム構造を外力を車体に逃がし、保護フレームに収納した電源装置の保護を図った電源装置保護構造に関する。

電気自動車やハイブリッド車などのようにモータで走行させる形式の車両においては、モータの駆動源としての電源装置を、後方から作用する外力（後突）に対して十分なクラッシャブルゾーンが確保された構造の荷室に搭載する構造としている。このような保護構造により、クラッシャブルゾーンで衝撃を吸収し、電源装置にかかる負荷を抑えるとともに、直接電源装置に車両部品が突入し、電源装置が破損するのを防いでいる。
しかし、このような保護構造では、より小型のハッチバックタイプの車両などの狭い荷室スペースに電源装置が積まれた場合、後突に対して十分なクラッシャブルゾーンが確保できない場合がある。

電源装置保護構造の従来技術としては、電源装置（二次電池）を複数のフレームにより構成される保護フレーム構造（フレームユニット）内に収納し、電源装置に対して作用する外力を抑制することができる技術が提案されている。（特許文献１）

特開２００９−２７４６６５号公報

しかし、前記特許文献１の提案技術では、例えば電源装置の二次電池の容量が増え、車両の高さ方向に延びた電源装置を搭載するような場合に、以下の問題点を有している。
（１）保護フレーム構造の固定は、その下端部のみで行われているので、保護フレーム構造の重心位置が高くなる。したがって、保護フレーム構造の下端部を固定部材を用いてフロアパネルに固定しただけでは、保護フレーム構造の車両高さ方向の安定性に乏しい。また、重心位置が高くなると、車両の走行による保護フレーム構造の上側のねじれも発生しやすくなる。
車両高さ方向の安定性や上側のねじれは、保護フレーム構造自体の剛性を高めることや保護フレーム構造の下端部の固定を強固なものとすれば回避できるが、保護フレーム構造および車両の重量増を招くことになる。
（２）車両外部に後方から作用する外力（例えば他車両からの追突（後突））による保護フレーム構造の移動を許容しているため、同時に変形する隣接する車体構造部品（例えばバックドア）によって保護フレーム構造が押された場合に、保護フレーム構造が車両前側に転倒するおそれがある。

この発明は、車両の高さ方向に積み重ねて車両に搭載される電源装置であっても、車両が受ける所定方向からの外力に対して電源装置を保護し、且つ隣接する車体構造部品の変形を抑制する電源装置保護構造を提供することを目的とする。

この発明は、車両に搭載される電源装置と、複数のフレームが互いに接続されることにより構成され、且つ前記電源装置を内部に収納する保護フレーム構造とを備え、前記保護フレーム構造の下端部をフロアパネルに固定した電源装置保護構造において、前記保護フレーム構造は車両幅方向に沿って延びるフレームを少なくとも一つ有し、前記フレームの車両幅方向の両端部が所定の剛性を確保した前記車両の側面の内部構造に接続されることを特徴とする。

この発明の電源装置保護構造は、車両や保護フレーム構造が外力を受けた際に、車両幅方向に沿って延びて車両の内部構造に接続されるフレームを介して、受けた外力を車体に逃すことができる。
このため、この発明の電源装置保護構造は、車両の高さ方向に積み重ねて車両に搭載される電源装置であっても、車両が受ける所定方向からの外力に対して電源装置を保護することができる。

保護フレーム構造の斜視図である。（実施例）電源装置を収納した保護フレーム構造の斜視図である。（実施例）フレームの後端面に連結した隔壁の斜視図である。（実施例）隔壁の斜視図である。（実施例）図４のＶ−Ｖによる断面図である。（実施例）電源装置保護構造を搭載した車両後部の側面図である。（実施例）

この発明の電源装置保護構造は、車両や保護フレーム構造が外力を受けた際に、車両幅方向に沿って延びて車両の内部構造に接続されるフレームを介して、受けた外力を車体に逃すことで、電源装置を保護するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。
［実施例］

図６において、１は車両、２は車体、３はサイドボディ、４はルーフ、５はバックドア、６はフロアパネル、７は車室、８は荷室である。車両１は、車室７のフロアパネル６にリアシート９を配置し、リアシート９とバックドア５との間の荷室８のフロアパネル６に電源装置１０を搭載している。電源装置１０は、高電圧を発生する２つの二次電池１１・１２からなり、保護フレーム構造１３の内部に収納されている。保護フレーム構造１３は、下端部をフロアパネル６に固定している。なお、保護フレーム構造１３は、二次電池１１・１２だけでなくその補機類（図示せず）を車両高さ方向に積み重ねて保持し、それらを共に車両１の荷室８に搭載する。

前記保護フレーム構造１３は、図１・図２に示すように、荷室８のフロアパネル６上を前後に離間して車両幅方向に平行に延びる第１フレーム１４および第２フレーム１５を備え、第１フレーム１４および第２フレーム１５の車両幅方向両端にそれぞれ車両前後方向に延びる第３フレーム１６および第４フレーム１７の両端を接続している。第３フレーム１６および第４フレーム１７の車両前後方向の長さは、二次電池１１・１２の車両前後方向の長さと同等の長さとしている。第１フレーム１４の前側には、補強フレーム１８を取り付けている。第２フレーム１５の後側には、補強フレーム１９を取り付けている。第３フレーム１６の内側には、第３フレーム１６と平行に配置した補強フレーム２０の両端を１フレーム１４および第２フレーム１５に接続している。
第１フレーム１４および第２フレーム１５と第３フレーム１６および第４フレーム１７とは、保護フレーム構造１３の四角枠状の土台となる。土台となる第１フレーム１４および第２フレーム１５の両端には、それぞれ固定孔２１を設けている。保護フレーム構造１３は、固定孔２１に挿通したボルトなどの固定具によってフロアパネル６に固定される。

前記第１フレーム１４には、車両幅方向の両端近傍にそれぞれ上方に延びる第５フレーム２２および第６フレーム２３の下端を接続している。第５フレーム２２および第６フレーム２３の離間長さは、二次電池１１・１２の車両幅方向の長さと同等の長さとしている。第５フレーム２２および第６フレーム２３は、２つ重ねた二次電池１１・１２の上面の高さと同等の中間位置で、後方に傾斜するように折り曲げている。前記第５フレーム２２および第６フレーム２３は、中間位置より下側であって、１つの二次電池１１の上面の高さと同等の位置を、車両幅方向に延びる第７フレーム２４により接続している。
前記第２フレーム１５には、第５フレーム２２および第６フレーム２３と対となるように、車両幅方向の両端近傍にそれぞれ上方に延びる第８フレーム２５および第９フレーム２６の下端を接続している。第８フレーム２５および第９フレーム２６の離間長さは、二次電池１１・１２の車両幅方向の長さと同等の長さとしている。第８フレーム２５および第９フレーム２６は、中間位置より下側であって、１つの二次電池１１の上面の高さと同等の位置を、車両幅方向に延びる第１０フレーム２７により接続している。
なお、第８フレーム２５および第９フレーム２６は、図３に示すように、２つ重ねた二次電池１１・１２の上面の高さと同等の中間位置の後側と、１つの二次電池１１の上面の高さと同等の位置の後側とに、それぞれ車両幅方向に延びる補強フレーム２８・２９を取り付けている。２つの補強フレーム２８・２９の間は、車両上下方向に延びる補助フレーム３０で接続している。

車両前後方向に並ぶ前記第５フレーム２２および第８フレーム２５は、１つの二次電池１１の上面の高さと同等の位置を車両前後方向に延びる第１１フレーム３１により接続し、２つ重ねた二次電池１１・１２の上面の高さと同等の中間位置を車両前後方向に延びる第１２フレーム３２により接続し、最上端を車両前後方向に延びる第１３フレーム３３により接続している。第１３フレーム３３の長さは、第１１・第１２フレーム３１・３２の長さよりも短くなっている。
車両前後方向に並ぶ前記第６フレーム２３および第９フレーム２６は、１つの二次電池１１の上面の高さと同等の位置を車両前後方向に延びる第１４フレーム３４により接続し、２つ重ねた二次電池１１・１２の上面の高さと同等の中間位置を車両前後方向に延びる第１５フレーム３５により接続し、最上端を車両前後方向に延びる第１６フレーム３６により接続している。第１６フレーム３６の長さは、第１４・第１５フレーム３４・３５の長さよりも短くなっている。なお、第６フレーム２３および第９フレーム２６は、第１５フレーム３５と第１６フレーム３６との間に車両前後方向に延びる補助フレーム３７を取り付けている。

前記保護フレーム構造１３は、図１に示すように、第５フレーム２２および第６フレーム２３の間の第１フレーム１４と、第８フレーム２５および第９フレーム２６の間の第２フレーム１５とに、それぞれ取付孔３８を設けている。図２に示すように、保護フレーム構造１３は、第１フレーム１４および第２フレーム１５の各取付孔３８に、二次電池１１の取付部３９をボルトなどの取付具によって取り付け、下段の二次電池１１を収納する。
また、保護フレーム構造１３は、第５フレーム２２および第６フレーム２３の間の第７フレーム２４と、第８フレーム２５および第９フレーム２６の間の第１０フレーム２７とに、それぞれ取付孔４０を設けている。図２に示すように、保護フレーム構造１３は、第７フレーム２４および第１０フレーム２７の各取付孔４０に、二次電池１２の取付部４１をボルトなどの取付具によって取り付け、下段の二次電池１１の上部に上段の二次電池１２を収納する。

前記保護フレーム構造１３は、車両幅方向に沿って延びるフレームとして、第１７フレーム４２を有している。第１７フレーム４２は、車幅方向両端部が右側のサイドボディ３および左側のサイドボディ（図示せず）まで達するように、第５フレーム２２および第６フレーム２３の後方に傾斜した上端に接続している。第５フレーム２２および第６フレーム２３の前側上端部に配置される第１７フレーム４２は、第５フレーム２２および第６フレーム２３に接続した箇所で折り曲げられて、車両幅方向の両側の部分が車両１の後方に向かうように延びている。
第１７フレーム４２の車両幅方向の両端部には、それぞれ連結部４３・４４を設けている。第１７フレーム４２は、両端部の連結部４３・４４を、所定の剛性を確保した車両１の側面の内部構造である右側のサイドボディ３および左側のサイドボディ（図示せず）に、ボルトなどの連結具により接続される。
これにより、保護フレーム構造１３は、第１７フレーム４２の車両幅方向の両端部が所定の剛性を確保した車体構造部品のサイドボディ３に接続されているので、車両１や保護フレーム構造１３が後方からの外力を受けた際に、車両１に接続される車両幅方向に沿って延びる第１７フレーム４２を介して、その外力をサイドボディ３から車体２に逃すことができる。
また、この保護フレーム構造１３は、車両幅方向の両側の部分が、車両１に作用する外力の所定方向に向かうように延びる構造を持っていることで、外力を効果的に車体１に伝達させることができ、保護フレーム構造１３や車体２の局所的な破壊を抑制できる。

前記保護フレーム構造１３は、図３に示すように、後端で、且つ車両幅方向両側に位置する第８フレーム２５上部および第９フレーム２６上部の後端面同士を連結する隔壁４５を設けている。隔壁４５は、図４・図５に示すように、後側のバックドア５に対向する車両幅方向に長い第１部材４６と、第１部材４６の前側に溶接等で結合される車両幅方向に長い第２部材４７とからなる。第１部材４６および第２部材４７は、バックドア５の変形に対抗できるような大きさを備え、長手方向に対して幅方向（上下方向）に折曲げることで剛性を高めている。
隔壁４５は、第２部材４６の長手方向両端にそれぞれ２つの取付孔４８を設けている。隔壁４５は、第１部材４６をバックドア５に対向させた状態で、第２部材４７の４つの取付孔４８にそれぞれ挿通したボルトなどの固定具によって第８フレーム２５および第９フレーム２６の後端面に固定される。
これにより、保護フレーム構造１３は、隔壁４５と車両幅方向両側に位置する第８フレーム２５および第９フレーム２６とは一直線上に存在しない３点以上の取付点により固定され、隔壁４５の後端面は保護フレーム構造１３よりも後方に隣接して位置する車体構造部品のバックドア５の変形に対抗できるような大きさを備えている。したがって、後方からの外力によって変形するバックドア５を隔壁４５の後端面で受けて変形を抑制することができ、単にフレームで受ける場合よりも保護フレーム構造１３への外力が局所的に作用せず、保護フレーム構造１３の局所的な変形や破壊を抑制できる。
前記隔壁４５は、保護フレーム構造１３に一直線上に存在しない３点以上の取付点にて取り付けられることでねじれの発生を抑制し、且つ剛性を向上した保護フレーム構造１３を提供できる。また、前記隔壁４５は、外力が作用する方向（後方）より取り付けられるので、隔壁４５が受けた外力をその隔壁４５を取り付ける第８フレーム２５および第９フレーム２６に伝えることができ、結果、保護フレーム構造１３全体で外力を受けることができる。

この保護フレーム構造１３は、上記のように、構成するフレームのうち、前側上端部に車両幅方向に延びる第１７フレーム４２はその両側の部分が外力方向（後方）に向かうように車両後方に延びる構造を持ち、且つその両端には車体１に連結する連結部４３・４４を備えている。一方、車両１には、連結部４３・４４を取り付ける内部構造の右側のサイドボディ３および左側のサイドボディ（図示せず）を有し、夫々をボルト等の連結具で接続する。また、この保護フレーム構造１３は、構成する高さ方向に沿って延びるフレームのうち、後側に位置する第８フレーム２５および第９フレーム２６の後端に保護フレーム構造１３の後側から取り付けられる隔壁４５が存在する。なお、保護フレーム構造１３を構成する複数のフレームは、夫々ボルト等の締結部材もしくは溶接によって連結され、内部は中空である。
この保護フレーム構造１３の上端は、下側の土台部分に比べて前後方向長さが短い。これは、図６に示すように、保護フレーム構造１３がリアシート９の後ろに近接されて設置されること、リアシート９のシートバック４９が車両後方且つ上方に傾斜した構造を持つことによる。さらに、保護フレーム構造１３の上端の車両前後方向の長さは、保護フレーム構造１３内部に収納する電源装置１０の二次電池１１・１２の車両前後方向の長さよりも短い設定である。そのため、この実施例では、保護フレーム構造１３内に二次電池１１・１２を収納して取り付けた後、隔壁４５を保護フレーム構造１３に取り付ける構造としている。これより、極力車両前方に保護フレーム構造１３を設置することを可能とした。

さらに詳細に説明すると、図１・図２に示すように、保護フレーム構造１３を構成する前側の上下方向に延びる第５フレーム２２および第６フレーム２３は、その下端から中間位置までが上下方向に延びており、中間位置から上端までは後方側に傾斜した構造を持っている。前記中間位置は、上下二段に積まれた二次電池１１・１２のうちの、上段側の二次電池１２の上面と同等の位置となっている。
保護フレーム構造１３の後側上部には、隔壁４５が取り付けられている。この隔壁４５は、二次電池１１・１２を保護フレーム構造１３に収納した後に、保護フレーム構造１３に取り付けている。なお、この実施例の隔壁４５が取り付けられる第８フレーム２５および第９フレーム２６は、上下方向に直線的に延びた構造を持つが、各フレーム２５・２６に曲げ部を持たせ、保護フレーム構造１３の車両１への搭載状態において、隔壁４５が隣接する部品と平行となる構造としても良い。
保護フレーム構造１３の下端の土台となる第１フレーム１４〜第４フレーム１７には、車体１のフロアパネル６ヘ保護フレーム構造１３を固定する取付孔２１を設けている。一方、フロアパネル６は、車体２自体の剛性確保のために複数の構造部材が取り付けられ、一定量の剛性を確保している。前記取付孔２１は、土台を構成する第１フレーム１４〜第４フレーム１７の四隅に設けられており、取付孔２１にボルト等の固定具を用いてフロアパネル６に固定する。

保護フレーム構造１３の前側の第５フレーム２２および第６フレーム２３の上端部には、図３〜図５に示すように、保護フレーム構造１３の幅方向に延びる第１７フレーム４２を設けている。第１７フレーム４２の両端部には、車体１に固定するための連結部４３・４４を設けている。この保護フレーム構造１３は、連結部４３・４４を車両１の右側のサイドボディ６および左側のサイドボディに連結することで、車両１に搭載した保護フレーム構造１３の上側のねじれを抑制できる。また、この保護フレーム構造１３は、第１７フレーム４２の連結構造を通して保護フレーム構造１３が受ける外力を車体２に伝達でき、保護フレーム構造１３の下端をフロアパネル６に固定しただけのものに対し、車体２の局所的な変形や破壊を防止できる。
サイドボディ６に連結する第１７フレーム４２の位置は、この実施例のように保護フレーム構造１３の前端部且つ上端部に取り付けることが好ましい。前端部が望ましい理由は、他車両からの追突等によって受ける外力で車体２が変形するおそれの高い車両後端よりも、できるだけ距離を確保することが好ましいからである。上端部が望ましい理由は、保護フレーム構造１３の上側のねじれ防止や外力によって変形した隣接する車体構造部品による保護フレーム構造１３の転倒防止効果が高いからである。
さらに、第１７フレーム４２の幅方向両側は、車両１が受けるおそれのある所定の外力方向、具体的には他車両からの車両後部への追突等によって作用する外力方向と逆方向に向かうように延びる構造を持つ。車両１が外力を受けた場合、第１７フレーム４２の両側が連結された右側のサイドボディ３および左側のサイドボディを外力方向と同じ方向に沿って引っ張るように働くことで、外力による保護フレーム構造１３の移動規制を効果的に行うことができる。もし、第１７フレーム４２が単に幅方向に水平直線状に延びて車体１に連結される場合、第１７フレーム４２やサイドボディ３の局所的な変形や破壊が発生する可能性が上記構造（第１７フレーム４２の幅方向両側が、作用する外力方向と逆方向に向かうように延びる構造）に比べて高く、その点で上記構造は優れている。
前記第１７フレーム４２の連結部４３・４４は、車両１の車体２側に取り付けられている、リアシート９のシートバック４９を固定する右側のストライカ５０（図３参照）および左側のストライカ（図示せず）を利用して、これら右側のストライカ５０および左側のストライカにボルト等の連結具を用いて連結することができる。この右側のストライカ５０および左側のストライカは、車両１の前後および上下方向に延びる車体１の側面の内部構造、いわゆる右側のサイドボディ３および左側のサイドボディに取り付けられており、この右側のストライカ５０および左側のストライカの取付位置およびその周辺はその他の車体構造部品（図示せず）によって一定量の剛性を確保している。なお、この実施例のように第１７フレーム４２の連結部４３・４４の取り付け相手はストライカに限らず、同様に剛性が確保されたサイドボディ３の他の構造部品であっても良い。

保護フレーム構造１３の上端後側には、前記第１７フレーム４２の車両幅方向中央部の延設方向、つまり車両幅方向に沿って延びる隔壁４５が取り付けられている。この隔壁４５は、
・保護フレーム構造１３のねじれ対策、剛性向上
・外力による隣接する車体構造部品（バックドア５）の変形抑制
・変形した隣接する車体構造部品を広い面で受けることで、保護フレーム構造１３の局所的な変形や破壊の抑制
・車両１が受ける後方からの外力方向によらず、隣接する車体構造部品を保護フレーム構造１３と共に受けることができる
などの効果を奏することができる。
隔壁４５は、それを取り付ける第８フレーム２５および第９フレーム２６の後方（車両１が受けるおそれのある所定の外力方向）より組み付ける。これは、保護フレーム構造１３が受ける外力の方向と同じである。隔壁４５の保護フレーム構造１３への取り付けは、隔壁４５の四隅をボルト等の固定具を用いて行う。隔壁４５は、２つの第１部材４６および第２部材４７からなり、夫々を溶接等により結合させて剛性を高めている。隔壁４５の構成部材である第２部材４７の一部は、隔壁４５を取り付ける夫々の第８フレーム２５および第９フレーム２６の後面よりも、保護フレーム構造１３の内部に設置される二次電池１１・１２や補機類に接触しない程度に保護フレーム構造１３の内部に突出するよう形成されている。これより、保護フレーム構造１３の後方に隣接して位置する車体構造部品（バックドア５）側への突出を抑えつつ、隔壁４５の剛性を向上させるための形状を持たせている。

保護フレーム構造１３は、図６に示すように、リアシート９とバックドア５に挟まれる形で荷室８に設置される。隔壁４５の下端は、バックドア５の下端と同等の位置にあり、外力が加わった場合に、隔壁４５および隔壁４５が取り付けられた第８フレーム２５および第９フレーム２６とともにバックドア５の保護フレーム構造１３内部への侵入を防止する。

この発明は、車両や保護フレーム構造が外力を受けた際に、車両幅方向に沿って延びて車両の内部構造に接続されるフレームを介して、受けた外力を車体に逃すことができるものであり、電源装置にかぎらず、荷室に搭載される車両部品の保護に応用可能である。

１車両
２車体
３サイドボディ
５バックドア
６フロアパネル
８荷室
９リアシート
１０電源装置
１１・１２二次電池
１３保護フレーム構造
１４第１フレーム
１５第２フレーム
１６第３フレーム
１７第４フレーム
２２第５フレーム
２３第６フレーム
２５第８フレーム
２９第９フレーム
３１第１１フレーム
３２第１２フレーム
３３第１３フレーム
３４第１４フレーム
３５第１５フレーム
３６第１６フレーム
４２第１７フレーム
４３・４４連結部
４５隔壁
４６第１部材
４７第２部材

Claims

車両に搭載される電源装置と、
複数のフレームが互いに接続されることにより構成され、且つ前記電源装置を内部に収納する保護フレーム構造とを備え、
前記保護フレーム構造の下端部をフロアパネルに固定した電源装置保護構造において、
前記保護フレーム構造は、車両幅方向に沿って延びるフレームを少なくとも一つ有し、
前記フレームの車両幅方向の両端部が、所定の剛性を確保した前記車両の側面の内部構造に接続されることを特徴とする電源装置保護構造。
前記車両幅方向に沿って延びるフレームのうち、前記保護フレーム構造の前側上端部に配置されるフレームは、車両幅方向の両側が車両に作用する外力の所定方向に向かうように延びる構造を持つことを特徴とする請求項１に記載の電源装置保護構造。
前記保護フレーム構造の後端で、且つ車両幅方向両側に位置するフレームの後端面同士を連結する隔壁を設け、
前記隔壁と前記車両幅方向両側に位置するフレームとは、一直線上に存在しない３点以上の取付点により固定され、
前記隔壁の後端面は、前記保護フレーム構造よりも後方に隣接して位置する車体構造部品の変形に対抗できるような大きさを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電源装置保護構造。