JP2020196428A - Battery unit mounting structure of electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリモジュールを支持すると共に１対のフロアフレームに取り付けられたバッテリユニットを備えた電動車両のバッテリユニット取付構造に関する。 The present invention relates to a battery unit mounting structure for an electric vehicle that supports a battery module and includes a battery unit mounted on a pair of floor frames.
従来より、ハイブリッド車や電気自動車等の電動車両では、車輪を駆動する電動機（例えば、モータジェネレータ又はモータ）の動力源であるバッテリが大容量になるため、バッテリユニットを車体フロアの下方空間を利用して配置している。
通常、バッテリユニットは、リチウムイオン等のバッテリセルの集合体からなる複数のバッテリモジュールと、これら複数のバッテリモジュールを収容するバッテリケースと、このバッテリケースの骨格フレーム等によって構成されている。
Conventionally, in electric vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles, the battery that is the power source of the electric motor (for example, a motor generator or motor) that drives the wheels has a large capacity, so the battery unit uses the space below the vehicle body floor. And arrange it.
Usually, the battery unit is composed of a plurality of battery modules composed of an aggregate of battery cells such as lithium ions, a battery case accommodating the plurality of battery modules, a skeleton frame of the battery case, and the like.
特許文献１の電動車両のバッテリ搭載構造は、フロアパネルと、このフロアパネルの下側にフロアパネルと協働して前後に延びる閉断面を形成する左右１対のフロアフレームと、バッテリモジュールを支持すると共に１対のフロアフレームに取り付けられたバッテリユニットとを備え、バッテリユニットが、バッテリモジュールを載置する下側カバー部材と、この下側カバー部材を覆う上側カバー部材と、これら下側カバー部材及び上側カバー部材の骨格を形成する枠状フレームとを有し、枠状フレームの前側領域にバッテリモジュールを長手方向が車幅方向に延びるように複数配置し、枠状フレームの後側領域にバッテリモジュールを長手方向が車体前後方向に延びるように複数配置している。 The battery-mounted structure of the electric vehicle of Patent Document 1 supports a floor panel, a pair of left and right floor frames that cooperate with the floor panel to form a closed cross section extending forward and backward, and a battery module under the floor panel. A battery unit mounted on a pair of floor frames is provided, and the battery unit includes a lower cover member on which the battery module is mounted, an upper cover member that covers the lower cover member, and these lower cover members. It also has a frame-shaped frame that forms the skeleton of the upper cover member, and a plurality of battery modules are arranged in the front region of the frame-shaped frame so that the longitudinal direction extends in the vehicle width direction, and the battery is arranged in the rear region of the frame-shaped frame. A plurality of modules are arranged so that the longitudinal direction extends in the front-rear direction of the vehicle body.
車両の定常走行時、車輪と路面によって発生した振動エネルギが懸架部材を介して車体強度部材に伝搬し、車室を構成するフロアパネル等のパネル部材を振動させる。これらパネル部材の振動により、ドラミングノイズやロードノイズ等の走行騒音が発生する。
ドラミングノイズは、２０〜５０Ｈｚの低周波音であり、ロードノイズは、１００〜４００Ｈｚの中周波音である。ドラミングノイズを含めてロードノイズと呼ばれることもある。ドラミングノイズやロードノイズ等の走行騒音は、制振材の追加や下部車体剛性の増加によって対策されている。
During steady running of the vehicle, the vibration energy generated by the wheels and the road surface is propagated to the vehicle body strength member via the suspension member to vibrate the panel members such as the floor panel constituting the vehicle interior. Due to the vibration of these panel members, running noise such as drumming noise and road noise is generated.
Drumming noise is a low frequency sound of 20 to 50 Hz, and road noise is a medium frequency sound of 100 to 400 Hz. It is sometimes called road noise including drumming noise. Running noise such as drumming noise and road noise is dealt with by adding damping material and increasing the rigidity of the lower body.
バッテリユニットを備えた電動車両では、バッテリユニットが高重量物であることから、所定の周波数帯域で車体振動と共振した場合、走行騒音を助長することが懸念される。
そこで、バッテリユニットと走行騒音との関連性を明らかにすることを目的として、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）によるシミュレーション解析を行った。
バッテリユニットを搭載していない車両モデルＡ（評価基準モデル）と、バッテリユニット以外モデルＡと略同仕様とされてバッテリユニットを搭載した車両モデルＢとを作成し、モデルＡ，Ｂについて各周波数帯域における車体振動を夫々算出した。尚、バッテリユニットは、総重量３００ｋｇとされ、同一形状で且つ同一姿勢に整列された１６個のバッテリモジュールが強固に支持されている。また、各々のモデルのフロアパネル前部、中部、及び後部を節点に設定し、車体振動の評価指標として、放射される音響パワーに対応する等価放射エネルギ（ＥＲＰ：Equivalent Radiation Energy）を各節点の変位から算出した。
In an electric vehicle equipped with a battery unit, since the battery unit is a heavy object, there is a concern that running noise may be promoted when it resonates with vehicle body vibration in a predetermined frequency band.
Therefore, a simulation analysis by CAE (Computer Aided Engineering) was performed for the purpose of clarifying the relationship between the battery unit and the running noise.
A vehicle model A (evaluation standard model) without a battery unit and a vehicle model B with a battery unit that has almost the same specifications as model A other than the battery unit are created, and each frequency band for models A and B is created. The vehicle body vibrations in the above were calculated respectively. The battery unit has a total weight of 300 kg, and 16 battery modules having the same shape and arranged in the same posture are firmly supported. In addition, the front, middle, and rear of the floor panel of each model are set as nodes, and the equivalent radiation energy (ERP: Equivalent Radiation Energy) corresponding to the radiated acoustic power is used as an evaluation index for vehicle body vibration at each node. Calculated from the displacement.
図１２に基づき、解析結果について説明する。
尚、（ａ）は、フロアパネル前部領域、（ｂ）は、フロアパネル中部領域、（ｃ）は、フロアパネル後部領域の振動特性を示している。
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示すように、バッテリユニットを搭載した破線で示すモデルＢは、約２００Ｈｚ付近の周波数帯域で走行騒音が発生し、バッテリユニットを搭載していない実線で示すモデルＡよりもロードノイズ性能が悪化することが知見された。
制振材の追加や下部車体剛性の増加、例えば、車体骨格フレームの厚肉化等、により中周波域の車体振動を抑制することも考えられる。
しかし、バッテリユニットに加えて、制振材等を追加した場合、車体重量が大幅に増加し、燃費悪化を招く虞がある。即ち、バッテリモジュールを搭載しつつ走行騒音を低減することは容易ではない。
The analysis result will be described with reference to FIG.
In addition, (a) shows the vibration characteristic of the floor panel front region, (b) shows the floor panel middle region, and (c) shows the vibration characteristic of the floor panel rear region.
As shown in FIGS. 12 (a) to 12 (c), the model B shown by the broken line with the battery unit generated running noise in the frequency band around about 200 Hz is a solid line without the battery unit. It was found that the road noise performance was worse than that of the model A shown.
It is also conceivable to suppress the vibration of the vehicle body in the middle frequency range by adding a damping material and increasing the rigidity of the lower vehicle body, for example, by increasing the thickness of the vehicle body frame.
However, when a vibration damping material or the like is added in addition to the battery unit, the weight of the vehicle body increases significantly, which may lead to deterioration of fuel efficiency. That is, it is not easy to reduce running noise while mounting a battery module.
本発明の目的は、走行騒音を低減可能な電動車両のバッテリユニット取付構造等を提供することである。 An object of the present invention is to provide a battery unit mounting structure or the like of an electric vehicle capable of reducing running noise.
請求項１の電動車両のバッテリユニット取付構造は、フロアパネルと、このフロアパネルの下側にフロアパネルと協働して前後に延びる閉断面を形成する左右１対のフロアフレームと、バッテリモジュールを支持すると共に前記１対のフロアフレームに取り付けられたバッテリユニットとを備えた電動車両のバッテリユニット取付構造において、前記バッテリユニットが、前記バッテリモジュールと、前記バッテリモジュールを収容すると共に前記１対のフロアフレームに取り付けられるバッテリケースを有し、前記フロアフレームの車幅方向の曲げ剛性に対する前記バッテリケースの車幅方向の曲げ剛性の剛性比を０．１以上に設定したことを特徴としている。 The battery unit mounting structure of the electric vehicle according to claim 1 includes a floor panel, a pair of left and right floor frames that cooperate with the floor panel to form a closed cross section extending in the front-rear direction, and a battery module under the floor panel. In a battery unit mounting structure of an electric vehicle provided with a battery unit that is supported and mounted on the pair of floor frames, the battery unit accommodates the battery module and the battery module and the pair of floors. It has a battery case attached to the frame, and is characterized in that the rigidity ratio of the bending rigidity of the battery case in the vehicle width direction to the bending rigidity of the floor frame in the vehicle width direction is set to 0.1 or more.
この電動車両のバッテリユニット取付構造では、前記バッテリユニットが、前記バッテリモジュールと、前記バッテリモジュールを収容すると共に前記１対のフロアフレームに取り付けられるバッテリケースを有するため、バッテリモジュールをバッテリケースを介して車体に対して強固に連結することができる。
前記フロアフレームの車幅方向の曲げ剛性に対する前記バッテリケースの車幅方向の曲げ剛性の剛性比を０．１以上に設定したため、バッテリケースを介して一方のフロアフレームの車幅方向の変位を他方のフロアフレームに伝達することにより１対のフロアフレームの車幅方向の挙動を同期させることができ、フロアパネルの面外変形を抑制してロードノイズを低減することができる。
In the battery unit mounting structure of this electric vehicle, since the battery unit has the battery module and the battery case that houses the battery module and is mounted on the pair of floor frames, the battery module is mounted via the battery case. It can be firmly connected to the vehicle body.
Since the rigidity ratio of the flexural rigidity of the battery case in the vehicle width direction to the flexural rigidity of the floor frame in the vehicle width direction is set to 0.1 or more, the displacement of one floor frame in the vehicle width direction through the battery case is changed to the other. By transmitting to the floor frame of the above, the behavior of the pair of floor frames in the vehicle width direction can be synchronized, and the out-of-plane deformation of the floor panel can be suppressed to reduce the road noise.
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記バッテリケースが、車体前後方向に延びて前記１対のフロアフレームに取り付けられる左右１対のサイドフレームと、車幅方向に延びて前記１対のサイドフレームを連結する前後１対のクロスフレームと、前記バッテリモジュールの前端部及び後端部を支持する前後１対のモジュール支持部材とを有し、前記クロスフレームの車幅方向の曲げ剛性が前記モジュール支持部材の車幅方向の曲げ剛性よりも高く設定され且つ前記サイドフレームの車幅方向の曲げ剛性に対する前記モジュール支持部材の車幅方向の曲げ剛性の剛性比を０．１以上に設定したことを特徴としている。
この構成によれば、バッテリトレイの剛性に拘りなくバッテリケースの車幅方向の曲げ剛性を設定することができ、バッテリユニットの軽量化を図ることができる。
The invention of claim 2 is the invention of claim 1, wherein the battery case extends in the front-rear direction of the vehicle body and is attached to the pair of floor frames, and a pair of left and right side frames and a pair of side frames extending in the vehicle width direction. It has a pair of front and rear cross frames that connect a pair of side frames, and a pair of front and rear module support members that support the front end and rear ends of the battery module, and the flexural rigidity of the cross frame in the vehicle width direction. Is set higher than the flexural rigidity of the module support member in the vehicle width direction, and the rigidity ratio of the flexural rigidity of the module support member in the vehicle width direction to the flexural rigidity of the side frame in the vehicle width direction is set to 0.1 or more. It is characterized by having done it.
According to this configuration, the bending rigidity of the battery case in the vehicle width direction can be set regardless of the rigidity of the battery tray, and the weight of the battery unit can be reduced.
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記モジュール支持部材が、上下方向に延びて前記バッテリモジュールに連結される連結壁部と、前記連結壁部の下端部から前記バッテリモジュールと反対方向に延びる固壁定部とを備えた取付ブラケットを有することを特徴としている。
この構成によれば、連結壁部と固壁定部とが形成する屈曲部によってモジュール支持部材の車幅方向の曲げ剛性を高くすることができる。
The invention of claim 3 is the invention of claim 2, wherein the module support member extends in the vertical direction and is connected to the battery module, and the lower end portion of the connecting wall portion is opposite to the battery module. It is characterized by having a mounting bracket with a solid wall fixed portion extending in the direction.
According to this configuration, the bending rigidity of the module support member in the vehicle width direction can be increased by the bending portion formed by the connecting wall portion and the solid wall fixing portion.
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記バッテリケースが、前記バッテリモジュールの下側を覆うバッテリトレイを有し、前記バッテリトレイの車幅方向の曲げ剛性が前記取付ブラケットの車幅方向の曲げ剛性よりも低く設定されたことを特徴としている。
この構成によれば、フロアフレームの車幅方向の曲げ剛性に対する取付ブラケットの車幅方向の曲げ剛性の剛性比を容易に設定することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the battery case has a battery tray that covers the lower side of the battery module, and the flexural rigidity of the battery tray in the vehicle width direction is the vehicle width of the mounting bracket. It is characterized by being set lower than the flexural rigidity in the direction.
According to this configuration, the rigidity ratio of the flexural rigidity of the mounting bracket in the vehicle width direction to the flexural rigidity of the floor frame in the vehicle width direction can be easily set.
請求項５の発明は、請求項３，４の発明において、前記取付ブラケットが、車幅方向に隣り合う複数の前記バッテリモジュールを支持することを特徴としている。
この構成によれば、複数のバッテリモジュールを支持する取付ブラケットを一体化することができ、一層モジュール支持部材の車幅方向の曲げ剛性を高くすることができる。
The invention of claim 5 is characterized in that, in the inventions of claims 3 and 4, the mounting bracket supports a plurality of the battery modules adjacent to each other in the vehicle width direction.
According to this configuration, the mounting brackets that support the plurality of battery modules can be integrated, and the bending rigidity of the module support member in the vehicle width direction can be further increased.
請求項６の発明は、請求項２〜５の何れか１項の発明において、前記フロアフレームの車幅方向の曲げ剛性に対する前記モジュール支持部材の車幅方向の曲げ剛性の剛性比を０．５以下に設定したことを特徴としている。
この構成によれば、最小限の重量増加でロードノイズを低減することができる。
According to the invention of claim 6, in the invention of any one of claims 2 to 5, the rigidity ratio of the flexural rigidity of the module support member in the vehicle width direction to the flexural rigidity of the floor frame in the vehicle width direction is 0.5. It is characterized by the following settings.
According to this configuration, road noise can be reduced with a minimum weight increase.
本発明の電動車両のバッテリモジュール取付構造によれば、１対のフロアフレームの車幅方向の挙動を同期させることにより、走行騒音を低減することができる。 According to the battery module mounting structure of the electric vehicle of the present invention, running noise can be reduced by synchronizing the behavior of the pair of floor frames in the vehicle width direction.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of preferred embodiments is merely exemplary and is not intended to limit the invention, its applications or its uses.
以下、本発明の実施例１について図１〜図１１に基づいて説明する。
本実施例１に係る車両Ｖは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関（図示略）と車両駆動用の電動機（モータジェネレータ）（図示略）とを駆動源としたハイブリッド自動車である。
Hereinafter, Example 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11.
The vehicle V according to the first embodiment is a hybrid vehicle using an internal combustion engine (not shown) such as a gasoline engine or a diesel engine and an electric motor (motor generator) (not shown) for driving the vehicle as a drive source.
図１，図２に示すように、車両Ｖは、前後に延びる左右１対のサイドシル１と、フロアパネル２と、前後に延びる左右１対のフロアフレーム３と、バッテリユニット１０等を備えている。以下、図において、矢印Ｆ方向を車体前後方向前方とし、矢印Ｌ方向を車幅方向左方とし、矢印Ｕ方向を車体上下方向上方として説明する。また、この車両Ｖは、略左右対称構造である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the vehicle V includes a pair of left and right side sills 1 extending in the front-rear direction, a floor panel 2, a pair of left and right floor frames 3 extending in the front-rear direction, a battery unit 10, and the like. .. Hereinafter, in the figure, the arrow F direction will be described as the front in the vehicle body front-rear direction, the arrow L direction as the vehicle width direction left, and the arrow U direction as the vehicle body vertical direction upward. Further, this vehicle V has a substantially symmetrical structure.
まず、車両Ｖの全体構成について説明する。
サイドシル１は、車幅方向外側壁部を構成する断面略ハット状のアウタパネルと、車幅方向内側壁部を構成する断面略ハット状のインナパネルとを備え、両パネルが協働して前後に延びる略矩形状の閉断面を形成している。このサイドシル１の前端側部分には、上下に延びるヒンジピラーが連結され、後端側部分には、上下に延びるリヤピラーが連結されている。尚、この車両Ｖは、フロントドアが前端部分に形成されたヒンジピラーのヒンジ中心に開閉され、リヤドアが後端部分に形成されたリヤピラーのヒンジ中心に開閉される、所謂観音開きタイプのドア構造であり、センターピラーが省略されている。
First, the overall configuration of the vehicle V will be described.
The side sill 1 includes an outer panel having a substantially hat-shaped cross section forming an outer wall portion in the vehicle width direction and an inner panel having a substantially hat-shaped cross section forming an inner side wall portion in the vehicle width direction, and both panels cooperate to move forward and backward. It forms a substantially rectangular closed cross section that extends. A hinge pillar extending vertically is connected to the front end side portion of the side sill 1, and a rear pillar extending vertically is connected to the rear end side portion. This vehicle V has a so-called double door structure in which the front door is opened and closed at the hinge center of the hinge pillar formed at the front end portion, and the rear door is opened and closed at the hinge center of the rear pillar formed at the rear end portion. , The center pillar is omitted.
フロアパネル２は、１対のサイドシル１の間に掛け渡されるようにフルフラット状に形成され、車室内に膨出するトンネル部は形成されていない。
図１，図２，図８に示すように、このフロアパネル２は、前席乗員用シート（図示略）が搭載されるフロントパネル２ａと、このフロントパネル２ａの後端から後方上り傾斜状に上方に起立したキックアップパネル２ｃを介して後方に連なり後席乗員用シート（図示略）が搭載されるリヤパネル２ｂとを備えている。尚、前席右側シートがドライバシートとされている。
The floor panel 2 is formed in a full flat shape so as to be hung between a pair of side sills 1, and a tunnel portion that bulges into the vehicle interior is not formed.
As shown in FIGS. 1, 2 and 8, the floor panel 2 has a front panel 2a on which a front seat occupant seat (not shown) is mounted, and a rearward inclined shape from the rear end of the front panel 2a. It is provided with a rear panel 2b on which a rear seat occupant seat (not shown) is mounted, which is connected to the rear via a kick-up panel 2c standing upward. The right front seat is the driver seat.
１対のフロアフレーム３は、断面略ハット状に夫々形成され、これら１対のフロアフレーム３の間隔が後側程離隔している。それ故、サイドシル１と隣り合うフロアフレーム３との間隔は、後側程接近している。フロアフレーム３は、フロントパネル２ａの下面と協働して前後に延びる断面略矩形状の閉断面を形成している。リヤサスペンション４は、キックアップパネル２ｃの後方で且つリヤパネル２ｂの下方に配設されている。このサスペンション４は、後端部に車輪（図示略）を回転可能に支持する左右１対のトレーリングアーム４ａと、車幅方向両端部が１対のトレーリングアーム４ａに夫々連結された左右に延びるトーションビーム４ｂを備えたトーションビーム式サスペンションである。 The pair of floor frames 3 are each formed in a substantially hat-like cross section, and the distance between the pair of floor frames 3 is increased toward the rear side. Therefore, the distance between the side sill 1 and the adjacent floor frame 3 is closer to the rear side. The floor frame 3 forms a closed cross section having a substantially rectangular cross section extending in the front-rear direction in cooperation with the lower surface of the front panel 2a. The rear suspension 4 is arranged behind the kick-up panel 2c and below the rear panel 2b. The suspension 4 has a pair of left and right trailing arms 4a that rotatably support wheels (not shown) at the rear end, and left and right trailing arms 4a whose both ends in the vehicle width direction are connected to a pair of trailing arms 4a, respectively. It is a torsion beam type suspension provided with an extending torsion beam 4b.
次に、バッテリユニット１０について説明する。
図１〜図３に示すように、バッテリユニット１０は、フロアパネル２の下方空間にレイアウトされている。このバッテリユニット１０は、複数（例えば、１６個）のバッテリモジュール１１と、これら複数のバッテリモジュール１１を収容するバッテリケース１２によって構成されている。車両駆動用電動機に電力を供給するバッテリモジュール１１は、規格電圧を有する直方体形状の複数のバッテリセル１１ａ（図８参照）を前後に積層状に整列させた直方体形状のバッテリ集合体に形成されている。バッテリセル１１ａは、例えば、２次電池の一種であるリチウムイオンバッテリである。
複数のバッテリモジュール１１は、縦、横及び高さ寸法を含めて同一仕様に設定され、長手方向が前後方向と平行になる姿勢でバッテリケース１２に夫々収容されている。
このバッテリモジュール１１の重量は、例えば、約１４ｋｇであり、バッテリユニット１０の総重量は、例えば、約３００ｋｇである。
Next, the battery unit 10 will be described.
As shown in FIGS. 1 to 3, the battery unit 10 is laid out in the space below the floor panel 2. The battery unit 10 is composed of a plurality of (for example, 16) battery modules 11 and a battery case 12 accommodating the plurality of battery modules 11. The battery module 11 that supplies electric power to the vehicle drive electric motor is formed in a rectangular parallelepiped-shaped battery assembly in which a plurality of rectangular parallelepiped-shaped battery cells 11a (see FIG. 8) having a standard voltage are arranged in a stacked manner in the front-rear direction. There is. The battery cell 11a is, for example, a lithium ion battery which is a kind of secondary battery.
The plurality of battery modules 11 are set to have the same specifications including the vertical, horizontal, and height dimensions, and are housed in the battery case 12 in a posture in which the longitudinal direction is parallel to the front-rear direction.
The weight of the battery module 11 is, for example, about 14 kg, and the total weight of the battery unit 10 is, for example, about 300 kg.
バッテリケース１２は、バッテリモジュール１１を直列接続した高電圧バッテリを収容するため、耐振性及び耐水性を確保するように構成されている。
図３に示すように、バッテリケース１２は、左右１対のサイドフレーム２１と、左右に延びて１対のサイドフレーム２１の前端部を連結するフロントフレーム２２と、左右に延びて１対のサイドフレーム２１の後端部を連結するリヤフレーム２３と、各フレーム２１〜２３に支持されると共にバッテリケース１２の底部を形成する桶状のバッテリトレイ２４と、このバッテリトレイ２４と協働して複数のバッテリモジュール１１を収容可能な密閉空間を形成する合成樹脂製のカバー部材２５等を備えている。サイドフレーム２１の左右方向の曲げ剛性は、フロアフレーム３の左右方向の曲げ剛性よりも低くなるように設定されている。
The battery case 12 accommodates a high-voltage battery in which the battery module 11 is connected in series, and is configured to ensure vibration resistance and water resistance.
As shown in FIG. 3, the battery case 12 has a pair of left and right side frames 21, a front frame 22 extending left and right to connect the front ends of the pair of side frames 21, and a pair of sides extending left and right. A rear frame 23 connecting the rear ends of the frames 21, a tub-shaped battery tray 24 supported by the frames 21 to 23 and forming the bottom of the battery case 12, and a plurality of battery trays 24 in cooperation with the battery tray 24. It is provided with a cover member 25 made of synthetic resin and the like that forms a closed space capable of accommodating the battery module 11 of the above. The flexural rigidity of the side frame 21 in the left-right direction is set to be lower than the flexural rigidity of the floor frame 3 in the left-right direction.
各フレーム２１〜２３は、略Ｌ字状のロアパネルと略Ｌ字状のアッパパネルが協働して略矩形状の閉断面を夫々構成している（図７参照）。各フレーム２１〜２３が形成した閉断面は、環状に連なり、略ロ字状の閉断面構造体を構成している。
各フレーム２１〜２３は、取付部２６〜２９により車体に対して取り付けられている。
左右４対の取付部２６及び左右１対の取付部２７は、１対のサイドフレーム２１のロアパネルから車幅方向外側に夫々延びている。これらの取付部２６，２７は、フロアフレーム３の下壁部にボルトｂを介して夫々締結固定されている。左右１対の取付部２８は、フロントフレーム２２のロアパネルから前側に夫々延びている。これら取付部２８は、フロントパネル２ａの前側部分下面にボルトｂを介して締結固定されている。取付部２９は、リヤフレーム２３のロアパネル中央部から上方に延び、上端部が、リヤパネル２ｂと協働して左右に延びる閉断面を形成するクロスメンバ（図示略）にボルトｂを介して締結固定されている。
Each of the frames 21 to 23 has a substantially L-shaped lower panel and a substantially L-shaped upper panel working together to form a substantially rectangular closed cross section (see FIG. 7). The closed cross sections formed by the frames 21 to 23 are connected in an annular shape to form a substantially square-shaped closed cross-section structure.
The frames 21 to 23 are attached to the vehicle body by the attachment portions 26 to 29.
The four pairs of left and right mounting portions 26 and the pair of left and right mounting portions 27 extend outward from the lower panel of the pair of side frames 21 in the vehicle width direction. These mounting portions 26 and 27 are fastened and fixed to the lower wall portion of the floor frame 3 via bolts b, respectively. A pair of left and right mounting portions 28 extend forward from the lower panel of the front frame 22. These mounting portions 28 are fastened and fixed to the lower surface of the front side portion of the front panel 2a via bolts b. The mounting portion 29 extends upward from the central portion of the lower panel of the rear frame 23, and the upper end portion is fastened and fixed to a cross member (not shown) forming a closed cross section extending to the left and right in cooperation with the rear panel 2b via bolts b. Has been done.
図３〜図５に示すように、バッテリトレイ２４は、各フレーム２１〜２３の上壁部に載置された状態で強固に溶接固定されている。バッテリトレイ２４とバッテリモジュール１１との間には、冷却用配管（図示略）を間に介して板状のゴム部材（図示略）が配設されている。これにより、バッテリトレイ２４とバッテリモジュール１１との間隔が、相対変位可能に構成されている。 As shown in FIGS. 3 to 5, the battery tray 24 is firmly welded and fixed while being placed on the upper wall portion of each of the frames 21 to 23. A plate-shaped rubber member (not shown) is disposed between the battery tray 24 and the battery module 11 with a cooling pipe (not shown) in between. As a result, the distance between the battery tray 24 and the battery module 11 is configured to be relatively displaceable.
バッテリトレイ２４は、断面略ハット状の第１〜第３クロスフレーム３１〜３３によってバッテリモジュール１１を収容する第１〜第３収容領域（バッテリ収容領域）Ｓ１〜Ｓ３を区分している。第３，第１クロスフレーム３３，３１が、フロントパネル２ａの前部下方（前席乗員用シート）に対応した第１収容領域Ｓ１の前後範囲を区画し、第１，第２クロスフレーム３１，３２が、フロントパネル２ａの後部下方に対応した第２収容領域Ｓ２の前後範囲を区画し、第２クロスフレーム３２とリヤフレーム２３が、キックアップパネル２ｃ及びリヤパネル２ｂの下方に対応した第３収容領域Ｓ３の前後範囲を区画している。第１，第２収容領域Ｓ１，Ｓ２は、４個のバッテリモジュール１１を左右に整列させて単層状態で夫々収容している。 The battery tray 24 divides the first to third accommodation areas (battery accommodation areas) S1 to S3 for accommodating the battery module 11 by the first to third cross frames 31 to 33 having a substantially hat-shaped cross section. The third and first cross frames 33 and 31 divide the front and rear range of the first accommodation area S1 corresponding to the lower front part (front seat occupant seat) of the front panel 2a, and the first and second cross frames 31 and 31 32 divides the front-rear range of the second accommodating area S2 corresponding to the lower rear part of the front panel 2a, and the second cross frame 32 and the rear frame 23 correspond to the lower part of the kick-up panel 2c and the rear panel 2b. The front and rear range of the area S3 is divided. In the first and second accommodating areas S1 and S2, four battery modules 11 are arranged side by side and accommodated in a single layer state, respectively.
第３収容領域Ｓ３は、２段支持機構４０を有し、４個のバッテリモジュール１１を左右に整列すると共にこれらのバッテリモジュール１１の上側に４個のバッテリモジュール１１を左右に整列させた２層状態で８個のバッテリモジュール１１を収容している。
図４〜図６に示すように、２段支持機構４０は、略π状の前支持部４１と、略π状の後支持部４２と、前支持部４１の左右端部と後支持部４２の左右端部とを夫々連結する左右１対の略Ｔ字状の側支持部４３と、各支持部４１〜４３に掛け渡された底板部材４４等を備え、上段の４個のバッテリモジュール１１を支持している。前支持部４１の左右１対の脚部は、第２クロスフレーム３２の上壁部に締結固定され、後支持部４２の左右１対の脚部は、リヤフレーム２３の上壁部に締結固定されている。１対の側支持部４３の脚部は、バッテリトレイ２４上に締結固定されている。
The third accommodating area S3 has a two-stage support mechanism 40, and has two layers in which four battery modules 11 are arranged left and right and four battery modules 11 are arranged left and right on the upper side of these battery modules 11. In the state, eight battery modules 11 are housed.
As shown in FIGS. 4 to 6, the two-stage support mechanism 40 includes a substantially π-shaped front support portion 41, a substantially π-shaped rear support portion 42, left and right ends of the front support portion 41, and a rear support portion 42. The four battery modules 11 in the upper stage are provided with a pair of left and right side support portions 43 having a substantially T-shape for connecting the left and right end portions of the above, and a bottom plate member 44 and the like spanning the support portions 41 to 43. Supports. The pair of left and right legs of the front support 41 are fastened and fixed to the upper wall of the second cross frame 32, and the pair of left and right legs of the rear support 42 are fastened and fixed to the upper wall of the rear frame 23. Has been done. The legs of the pair of side support portions 43 are fastened and fixed on the battery tray 24.
第１〜第３クロスフレーム３１〜３３は、バッテリトレイ２４の上側にバッテリトレイ２４と協働して左右に延びる閉断面を夫々形成している。これら第１〜第３クロスフレーム３１〜３３は、サイドフレーム２１と略同じ左右方向の曲げ剛性になるよう構成され、前後方向に略等間隔になるように配設されている。 Each of the first to third cross frames 31 to 33 forms a closed cross section extending to the left and right in cooperation with the battery tray 24 on the upper side of the battery tray 24. The first to third cross frames 31 to 33 are configured to have substantially the same bending rigidity in the left-right direction as the side frame 21, and are arranged so as to be substantially equally spaced in the front-rear direction.
図４〜図６に示すように、第１クロスフレーム３１は、上壁部の左右両端部から車幅方向外側に夫々延びる上壁連結部３１ａと、前壁部及び後壁部の左右両端部から前方及び後方に夫々延びる前後１対の側壁連結部３１ｂとが形成されている。上壁連結部３１ａは、サイドフレーム２１の上壁部に接続され、１対の側壁連結部３１ｂは、サイドフレーム２１の内側壁部に夫々接続されている。これら上壁連結部３１ａと１対の側壁連結部３１ｂは、一体的に連なるように連続形成されている。第３クロスフレーム３３は、上壁部の左右両端部から車幅方向外側に夫々延びる上壁連結部３３ａと、前壁部及び後壁部の左右両端部から前方及び後方に夫々延びる前後１対の側壁連結部３３ｂとが形成されている。上壁連結部３３ａは、サイドフレーム２１の上壁部に接続され、１対の側壁連結部３３ｂは、サイドフレーム２１の内側壁部に夫々接続されている。これら上壁連結部３３ａと１対の側壁連結部３３ｂは、独立して分離形成されている。 As shown in FIGS. 4 to 6, the first cross frame 31 includes an upper wall connecting portion 31a extending outward in the vehicle width direction from the left and right end portions of the upper wall portion, and left and right end portions of the front wall portion and the rear wall portion. A pair of front and rear side wall connecting portions 31b extending from the front and the rear respectively are formed. The upper wall connecting portion 31a is connected to the upper wall portion of the side frame 21, and the pair of side wall connecting portions 31b are connected to the inner side wall portion of the side frame 21, respectively. The upper wall connecting portion 31a and the pair of side wall connecting portions 31b are continuously formed so as to be integrally connected. The third cross frame 33 includes an upper wall connecting portion 33a extending outward from the left and right ends of the upper wall portion in the vehicle width direction, and a pair of front and rear connecting portions extending forward and rearward from the left and right end portions of the front wall portion and the rear wall portion. The side wall connecting portion 33b is formed. The upper wall connecting portion 33a is connected to the upper wall portion of the side frame 21, and the pair of side wall connecting portions 33b are connected to the inner side wall portion of the side frame 21, respectively. The upper wall connecting portion 33a and the pair of side wall connecting portions 33b are independently separated and formed.
第２クロスフレーム３２は、上壁部の左右両端部から車幅方向外側に夫々延びる上壁連結部３２ａと、前壁部及び後壁部の左右両端部から前方及び後方に夫々延びる前後１対の側壁連結部３２ｂとが形成されている。上壁連結部３２ａは、サイドフレーム２１の上壁部に接続され、１対の側壁連結部３２ｂは、サイドフレーム２１の内側壁部に夫々接続されている。これら上壁連結部３３ａと１対の側壁連結部３３ｂは、一体的に連なるように連続形成されている。図１，図６〜図８に示すように、バッテリトレイ２４の下面に左右に延びる下側クロスフレーム３４が設けられている。下側クロスフレーム３４は、バッテリトレイ２４の下側にバッテリトレイ２４と協働して左右に延びる閉断面を夫々形成している。下側クロスフレーム３４が形成する閉断面は、第２クロスフレーム３２が形成する閉断面とバッテリトレイ２４を挟んで上下に隣接している。 The second cross frame 32 includes an upper wall connecting portion 32a extending outward from the left and right ends of the upper wall portion in the vehicle width direction, and a pair of front and rear cross frames extending forward and rearward from the left and right both ends of the front wall portion and the rear wall portion. The side wall connecting portion 32b of the above is formed. The upper wall connecting portion 32a is connected to the upper wall portion of the side frame 21, and the pair of side wall connecting portions 32b are connected to the inner side wall portion of the side frame 21, respectively. The upper wall connecting portion 33a and the pair of side wall connecting portions 33b are continuously formed so as to be integrally connected. As shown in FIGS. 1, 6 to 8, a lower cross frame 34 extending to the left and right is provided on the lower surface of the battery tray 24. The lower cross frame 34 forms a closed cross section extending to the left and right in cooperation with the battery tray 24 on the lower side of the battery tray 24, respectively. The closed cross section formed by the lower cross frame 34 is vertically adjacent to the closed cross section formed by the second cross frame 32 with the battery tray 24 interposed therebetween.
各バッテリモジュール１１は、板金製の前後１対の取付ブラケット５１〜５３を介して第１〜第３クロスフレーム３１〜３３及びリヤフレーム２３に夫々取り付けられている。
取付ブラケット５１〜５３の左右方向の曲げ剛性は、バッテリトレイ２４の左右方向の曲げ剛性よりも高く且つ第１〜第３クロスフレーム３１〜３３の左右方向の曲げ剛性よりも低くなるように設定されている。
Each battery module 11 is attached to the first to third cross frames 31 to 33 and the rear frame 23, respectively, via a pair of front and rear mounting brackets 51 to 53 made of sheet metal.
The flexural rigidity of the mounting brackets 51 to 53 in the left-right direction is set to be higher than the flexural rigidity of the battery tray 24 in the left-right direction and lower than the flexural rigidity of the first to third cross frames 31 to 33 in the left-right direction. ing.
図９に示すように、取付ブラケット５１〜５３は、上下に延びてバッテリモジュール１１に連結される連結壁部５１ａ〜５３ａと、前後に延びて締結部材を介して締結される固定壁部５１ｂ〜５３ｂとを備え、断面略Ｌ字状に形成されている。バッテリモジュール１１の前側に取り付けられる取付ブラケットの連結壁部５１ａ，５３ａが、左右に隣り合う２つのバッテリモジュール１１の前壁部に４本のボルトを介して夫々連結され、バッテリモジュール１１の後側に取り付けられる取付ブラケットの連結壁部５２ａ，５３ａが、左右に隣り合う２つのバッテリモジュール１１の後壁部に４本のボルトを介して夫々連結される。また、図８に示すように、取付ブラケットの連結壁部５１ａ〜５３ａは、バッテリモジュール１１の重心の高さ位置が第１〜第３クロスフレーム３１〜３３及びリヤフレーム２３の上壁部の高さ位置と略同じ高さ位置になるようにバッテリモジュール１１に連結されている。 As shown in FIG. 9, the mounting brackets 51 to 53 extend vertically and are connected to the battery module 11 by connecting wall portions 51a to 53a, and extend back and forth and are fastened via a fastening member. It is provided with 53b and is formed in a substantially L-shaped cross section. The connecting wall portions 51a and 53a of the mounting brackets attached to the front side of the battery module 11 are connected to the front wall portions of the two battery modules 11 adjacent to each other via four bolts, respectively, and the rear side of the battery module 11 The connecting wall portions 52a and 53a of the mounting brackets attached to the two battery modules 11 are connected to the rear wall portions of the two battery modules 11 adjacent to each other via four bolts. Further, as shown in FIG. 8, in the connecting wall portions 51a to 53a of the mounting bracket, the height position of the center of gravity of the battery module 11 is the height of the upper wall portions of the first to third cross frames 31 to 33 and the rear frame 23. It is connected to the battery module 11 so as to be at a height substantially the same as the vertical position.
第１収容領域Ｓ１には、第３クロスフレーム３３に固定された左右１対の第１取付ブラケット５１と、第１クロスフレーム３１に固定された左右１対の第２取付ブラケット５２とが配置されている。図９（ａ）に示すように、第１取付ブラケット５１は、例えば、１．６ｍｍの鋼板をプレス加工して成形され、連結壁部５１ａと、固定壁部５１ｂとを備えている。固定壁部５１ｂは、左側端部に前方（屈曲部と反対方向）に延びる締結部５１ｓが形成され、固定壁部５１ｂの中央部と左側端部との中間よりも僅かに中央部寄り部分に前方に延びる位置決め部５１ｐが形成され、固定壁部５１ｂの中央部に対して位置決め部５１ｐと対称部分に前方に延びる締結部５１ｔが形成されている。固定壁部５１ｂは、固定壁部５１ｂから前方に延設され、締結部５１ｓと締結部５１ｔがボルトを介して第３クロスフレーム３３の上壁部に固定されている。尚、左側第１取付ブラケット５１では、車幅方向外側の締結部５１ｓにて位置決めし、車幅方向内側の位置決め部５１ｐにて締結固定している（図４参照）。 In the first accommodation area S1, a pair of left and right first mounting brackets 51 fixed to the third cross frame 33 and a pair of left and right second mounting brackets 52 fixed to the first cross frame 31 are arranged. ing. As shown in FIG. 9A, the first mounting bracket 51 is formed by, for example, pressing a 1.6 mm steel plate, and includes a connecting wall portion 51a and a fixed wall portion 51b. The fixed wall portion 51b is formed with a fastening portion 51s extending forward (in the direction opposite to the bending portion) at the left end portion, and is slightly closer to the center portion than the middle between the central portion and the left end portion of the fixed wall portion 51b. A positioning portion 51p extending forward is formed, and a fastening portion 51t extending forward is formed in a portion symmetrical with the positioning portion 51p with respect to the central portion of the fixed wall portion 51b. The fixed wall portion 51b extends forward from the fixed wall portion 51b, and the fastening portion 51s and the fastening portion 51t are fixed to the upper wall portion of the third cross frame 33 via bolts. The left first mounting bracket 51 is positioned by the fastening portion 51s on the outer side in the vehicle width direction, and is fastened and fixed by the positioning portion 51p on the inner side in the vehicle width direction (see FIG. 4).
図９（ｂ）に示すように、第２取付ブラケット５２は、例えば、１．６ｍｍの鋼板をプレス加工して成形され、連結壁部５２ａと、固定壁部５２ｂとを備えている。固定壁部５２ｂは、右側端部に後方に延びる締結部５２ｓが形成され、左側端部に後方に延びる締結部５２ｔが形成され、固定壁部５２ｂの中央部分に後方に延びる締結部５２ｕが形成され、締結部５２ｓと締結部５２ｕとの中央部分に後方に延びる位置決め部５２ｐが形成されている。固定壁部５２ｂは、屈曲部から後方に延設され、締結部５２ｓと締結部５２ｔと締結部５２ｕがボルトを介して第１クロスフレーム３１の上壁部に固定されている。 As shown in FIG. 9B, the second mounting bracket 52 is formed by, for example, pressing a 1.6 mm steel plate, and includes a connecting wall portion 52a and a fixed wall portion 52b. In the fixed wall portion 52b, a fastening portion 52s extending rearward is formed at the right end portion, a fastening portion 52t extending rearward is formed at the left end portion, and a fastening portion 52u extending rearward is formed at the central portion of the fixed wall portion 52b. A positioning portion 52p extending rearward is formed at the central portion of the fastening portion 52s and the fastening portion 52u. The fixed wall portion 52b extends rearward from the bent portion, and the fastening portion 52s, the fastening portion 52t, and the fastening portion 52u are fixed to the upper wall portion of the first cross frame 31 via bolts.
第２収容領域Ｓ２には、第１クロスフレーム３１に固定された左右１対の第３取付ブラケット５３と、第２クロスフレーム３２に固定された左右１対の第３取付ブラケット５３とが配置されている。図９（ｃ）に示すように、第１クロスフレーム３１に固定された右側の第３取付ブラケット５３は、例えば、２．０ｍｍの鋼板をプレス加工して成形され、連結壁部５３ａと、固定壁部５３ｂとを備えている。固定壁部５３ｂは、左側端部に前方に延びる位置決め部５３ｐが形成され、固定壁部５３ｂの中央部と左側端部との中央部分に前方に延びる締結部５３ｓが形成され、左側端部に前方に延びる締結部５３ｔが形成されている。固定壁部５３ｂは、屈曲部から前方に延設されている。第１クロスフレーム３１に固定された左側の第３取付ブラケット５３及び第２クロスフレーム３２に固定された左右１対の第３取付ブラケット５３も配置位置を除き同様に構成されている。 In the second accommodating area S2, a pair of left and right third mounting brackets 53 fixed to the first cross frame 31 and a pair of left and right third mounting brackets 53 fixed to the second cross frame 32 are arranged. ing. As shown in FIG. 9C, the third mounting bracket 53 on the right side fixed to the first cross frame 31 is formed by pressing, for example, a 2.0 mm steel plate, and is fixed to the connecting wall portion 53a. It is provided with a wall portion 53b. The fixed wall portion 53b has a positioning portion 53p extending forward at the left end portion, a fastening portion 53s extending forward at the central portion between the central portion and the left end portion of the fixed wall portion 53b, and a fastening portion 53s extending forward at the left end portion. A fastening portion 53t extending forward is formed. The fixed wall portion 53b extends forward from the bent portion. The left third mounting bracket 53 fixed to the first cross frame 31 and the pair of left and right third mounting brackets 53 fixed to the second cross frame 32 are similarly configured except for the placement position.
第３収容領域Ｓ３の下段には、第２クロスフレーム３２に固定された左右１対の第３取付ブラケット５３と、リヤフレーム２３に固定された左右１対の第３取付ブラケット５３とが第２収容領域Ｓ２と同様に配置されている。更に、第３収容領域Ｓ３の上段には、前支持部４１に固定された左右１対の第３取付ブラケット５３と、後支持部４２に固定された左右１対の第３取付ブラケット５３とが下段と同様に配置されている。
第１〜第３取付ブラケット５１〜５３は、板厚、締結部位置、及び位置決め部位置を除いて略同様の仕様に設定されている。
In the lower part of the third accommodation area S3, a pair of left and right third mounting brackets 53 fixed to the second cross frame 32 and a pair of left and right third mounting brackets 53 fixed to the rear frame 23 are second. It is arranged in the same manner as the accommodation area S2. Further, in the upper stage of the third accommodation area S3, a pair of left and right third mounting brackets 53 fixed to the front support portion 41 and a pair of left and right third mounting brackets 53 fixed to the rear support portion 42 are provided. It is arranged in the same way as the lower row.
The first to third mounting brackets 51 to 53 are set to substantially the same specifications except for the plate thickness, the fastening portion position, and the positioning portion position.
ここで、走行騒音に関して、フロアフレーム３の左右方向の曲げ剛性に対するモジュール支持部材の左右方向の曲げ剛性の比（以下、車幅方向剛性比という）と車体振動との関係について説明する。本発明者は、車両Ｖに係る評価モデルを作成した上で、車幅方向剛性比を変化させながら基準騒音レベルに対する走行騒音についてＣＡＥ解析を行った。 Here, regarding running noise, the relationship between the ratio of the flexural rigidity of the module support member in the left-right direction to the flexural rigidity in the left-right direction of the floor frame 3 (hereinafter referred to as the vehicle width direction rigidity ratio) and the vehicle body vibration will be described. After creating an evaluation model for the vehicle V, the present inventor performed a CAE analysis on the running noise with respect to the reference noise level while changing the vehicle width direction rigidity ratio.
モジュール支持部材は、バッテリモジュール１１を支持すると共にその荷重をサイドフレーム２１を介してフロアフレーム３に伝達する機構である。本実施形態では、第３クロスフレーム３３の左右方向の曲げ剛性とサイドフレーム２１の左右方向の曲げ剛性が略等しいため、第１取付ブラケット５１がモジュール支持部材に相当している。また、フロアフレーム３のうち、解析対象（荷重伝達に寄与する）部分は、バッテリケース１２が締結固定される領域、つまり、最も前側に位置する取付部２６から取付部２７に対応した部分である。そして、モジュール支持部材の左右方向の曲げ剛性は、第１取付ブラケット５１の左右方向の曲げ剛性であるため、第１取付ブラケット５１の左右方向の曲げ剛性をフロアフレーム３の該当部分における左右方向の曲げ剛性で除算して車幅方向剛性比を求める。車体振動は、フロアパネル２の変位から算出した等価放射エネルギの平均値と見做している。 The module support member is a mechanism that supports the battery module 11 and transmits the load to the floor frame 3 via the side frame 21. In the present embodiment, since the flexural rigidity of the third cross frame 33 in the left-right direction and the flexural rigidity of the side frame 21 in the left-right direction are substantially equal, the first mounting bracket 51 corresponds to the module support member. Further, in the floor frame 3, the part to be analyzed (contributing to load transmission) is the area where the battery case 12 is fastened and fixed, that is, the part corresponding to the mounting portion 26 to the mounting portion 27 located on the frontmost side. .. Since the flexural rigidity of the module support member in the left-right direction is the flexural rigidity of the first mounting bracket 51 in the left-right direction, the flexural rigidity of the first mounting bracket 51 in the left-right direction is set in the corresponding portion of the floor frame 3 in the left-right direction. Divide by the flexural rigidity to obtain the rigidity ratio in the vehicle width direction. The vehicle body vibration is regarded as the average value of the equivalent radiant energy calculated from the displacement of the floor panel 2.
解析結果を図１０に示す。横軸は、車幅方向剛性比、縦軸は、車体振動である。
図１０に示すように、車幅方向剛性比が０．１以上の領域で車体振動が抑制されている。
これは、フロアフレーム３にバッテリケース１２（バッテリモジュール１１の合計）の重量が作用してフロアフレーム３の左右方向の振動振幅が抑制されることに加え、一方のフロアフレーム３の左右方向の変位をモジュール支持部材（第１取付ブラケット５１及び第３クロスフレーム３３）が媒体となって他方のフロアフレーム３に伝達するため、１対のフロアフレーム３の左右方向の変位が同調し、フロアパネル２による面外方向の変形が抑制されたことが要因と考えられる。
The analysis result is shown in FIG. The horizontal axis is the rigidity ratio in the vehicle width direction, and the vertical axis is the vehicle body vibration.
As shown in FIG. 10, vehicle body vibration is suppressed in a region where the vehicle width direction rigidity ratio is 0.1 or more.
This is because the weight of the battery case 12 (total of the battery modules 11) acts on the floor frame 3 to suppress the vibration amplitude in the left-right direction of the floor frame 3, and in addition, the displacement of one floor frame 3 in the left-right direction. The module support members (first mounting bracket 51 and third cross frame 33) act as a medium and transmit the displacement to the other floor frame 3, so that the displacements of the pair of floor frames 3 in the left-right direction are synchronized and the floor panel 2 It is considered that the factor is that the deformation in the out-of-plane direction due to is suppressed.
また、車幅方向剛性比が０．５を超える領域では車体振動が収束している。
これは、フロアパネル２の面外変形以外に起因した車体振動と推測される。即ち、車幅方向剛性比が０．５を超える領域では、モジュール支持部材の剛性を高くしても、車体振動抑制の効果を得ることは難しいことを示している。
Further, in the region where the rigidity ratio in the vehicle width direction exceeds 0.5, the vehicle body vibration is converged.
It is presumed that this is vehicle body vibration caused by other than the out-of-plane deformation of the floor panel 2. That is, in the region where the rigidity ratio in the vehicle width direction exceeds 0.5, it is difficult to obtain the effect of suppressing vehicle body vibration even if the rigidity of the module support member is increased.
以上のことから、本実施形態においては、モジュール支持部材である第１〜第３ブラケット５１〜５３の左右方向の曲げ剛性が、フロアフレーム３の左右方向の曲げ剛性に対して０．１以上０．５以下になるように板厚、材質、形状が夫々構成されている。 From the above, in the present embodiment, the bending rigidity of the first to third brackets 51 to 53, which are the module support members, in the left-right direction is 0.1 or more and 0 with respect to the bending rigidity of the floor frame 3 in the left-right direction. The plate thickness, material, and shape are configured so as to be 5.5 or less.
次に、上記バッテリユニット取付構造の作用、効果について説明する。
作用、効果の説明に当り、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）によるシミュレーション解析を行った。バッテリユニットを搭載していない車両モデルＡ（評価基準モデル）と、本実施例の車両モデルＣとを作成し、モデルＡ，Ｃについて各周波数帯域における車体振動を夫々算出した。尚、車両モデルＡと車両モデルＣは、バッテリユニットを除いて略同一仕様である。また、車体振動の評価指標として、放射される音響パワーに対応する等価放射エネルギ（ＥＲＰ：Equivalent Radiation Energy）を各々のモデルの各節点の変位から算出している。
Next, the operation and effect of the battery unit mounting structure will be described.
In explaining the action and effect, simulation analysis was performed by CAE (Computer Aided Engineering). A vehicle model A (evaluation standard model) not equipped with a battery unit and a vehicle model C of this embodiment were created, and vehicle body vibrations in each frequency band were calculated for each of the models A and C. The vehicle model A and the vehicle model C have substantially the same specifications except for the battery unit. Further, as an evaluation index of vehicle body vibration, equivalent radiation energy (ERP: Equivalent Radiation Energy) corresponding to the radiated acoustic power is calculated from the displacement of each node of each model.
図１１に、解析結果を示す。横軸は、周波数、縦軸は、車体振動を示している。尚、（ａ）は、フロアパネル前部領域、（ｂ）は、フロアパネル中部領域、（ｃ）は、フロアパネル後部領域の振動特性を示している。
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示すように、一点鎖線で示すモデルＣは、フロアパネルの略全域において、一部を除き実線で示すモデルＡよりも改善されたことが確認された。特に、モデルＣは、ロードノイズの原因となる約２００〜４００Ｈｚの周波数帯域において、フロアパネル前部の車体振動を確実に抑えることができ、ロードノイズ性能を格段に向上している。尚、本実施形態において、２０〜５０Ｈｚの低周波音をドラミングノイズ、１００〜４００Ｈｚの中周波音をロードノイズとしている。
FIG. 11 shows the analysis results. The horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents vehicle body vibration. In addition, (a) shows the vibration characteristic of the floor panel front region, (b) shows the floor panel middle region, and (c) shows the vibration characteristic of the floor panel rear region.
As shown in FIGS. 11 (a) to 11 (c), it was confirmed that the model C shown by the alternate long and short dash line was improved over the model A shown by the solid line except for a part in substantially the entire area of the floor panel. .. In particular, the model C can surely suppress the vehicle body vibration at the front part of the floor panel in the frequency band of about 200 to 400 Hz, which causes road noise, and the road noise performance is remarkably improved. In the present embodiment, low frequency sound of 20 to 50 Hz is used as drumming noise, and medium frequency sound of 100 to 400 Hz is used as road noise.
実施例１に係るバッテリユニット取付構造によれば、バッテリユニット１０が、バッテリモジュール１１と、バッテリモジュール１１を収容すると共に１対のフロアフレーム３に取り付けられるバッテリケース１２を有するため、バッテリモジュール１１をバッテリケース１２を介して車体に対して強固に連結することができる。フロアフレーム３の左右方向の曲げ剛性に対するバッテリケース１２の左右方向の曲げ剛性の剛性比を０．１以上に設定したため、バッテリケース１２を介して一方のフロアフレーム３の左右方向の変位を他方のフロアフレーム３に伝達することにより１対のフロアフレーム３の左右方向の挙動を同期させることができ、フロアパネル２の面外変形を抑制してロードノイズを低減することができる。 According to the battery unit mounting structure according to the first embodiment, since the battery unit 10 has the battery module 11 and the battery case 12 that houses the battery module 11 and is mounted on the pair of floor frames 3, the battery module 11 is provided. It can be firmly connected to the vehicle body via the battery case 12. Since the rigidity ratio of the bending rigidity of the battery case 12 in the left-right direction to the bending rigidity of the floor frame 3 in the left-right direction is set to 0.1 or more, the displacement of one floor frame 3 in the left-right direction via the battery case 12 is changed to the other. By transmitting to the floor frame 3, the behavior of the pair of floor frames 3 in the left-right direction can be synchronized, and out-of-plane deformation of the floor panel 2 can be suppressed to reduce road noise.
バッテリケース１２が、前後方向に延びて１対のフロアフレーム３に取り付けられる左右１対のサイドフレーム２１と、左右方向に延びて１対のサイドフレーム２１を連結する前後１対の第３，第１クロスフレーム３３，３１と、バッテリモジュール１１の前端部及び後端部を支持する前後１対の第１，第２ブラケット５１，５２とを有し、第３，第１クロスフレーム３３，３１の左右方向の曲げ剛性が第１，第２ブラケット５１，５２の左右方向の曲げ剛性よりも高く設定され且つサイドフレーム３の左右方向の曲げ剛性に対する第１，第２ブラケット５１，５２の左右方向の曲げ剛性の剛性比を０．１以上に設定している。これにより、バッテリトレイ２４の剛性に拘りなくバッテリケース１２の左右方向の曲げ剛性を設定することができ、バッテリユニット１０の軽量化を図ることができる。 A pair of front and rear third and third battery cases 12 extend in the front-rear direction and connect a pair of left and right side frames 21 that extend in the front-rear direction and are attached to the pair of floor frames 3, and a pair of side frames 21 that extend in the left-right direction. It has one cross frame 33, 31 and a pair of front and rear first and second brackets 51, 52 that support the front end portion and the rear end portion of the battery module 11, and the third and first cross frames 33, 31. The bending rigidity in the left-right direction is set higher than the bending rigidity in the left-right direction of the first and second brackets 51 and 52, and the bending rigidity in the left-right direction of the first and second brackets 51 and 52 with respect to the bending rigidity in the left-right direction of the side frame 3 The rigidity ratio of bending rigidity is set to 0.1 or more. As a result, the bending rigidity of the battery case 12 in the left-right direction can be set regardless of the rigidity of the battery tray 24, and the weight of the battery unit 10 can be reduced.
モジュール支持部材が、上下方向に延びてバッテリモジュール１１に連結される連結壁部５１ａと、連結壁部５１ａの下端部からバッテリモジュール１１と反対方向に延びる固壁定部５１ｂとを備えた第１取付ブラケット５１を有するため、連結壁部５１ａと固壁定部５１ｂとが形成する屈曲部によってモジュール支持部材の左右方向の曲げ剛性を高くすることができる。 The first module support member includes a connecting wall portion 51a extending in the vertical direction and connected to the battery module 11, and a solid wall fixing portion 51b extending in the direction opposite to the battery module 11 from the lower end portion of the connecting wall portion 51a. Since the mounting bracket 51 is provided, the bending rigidity of the module support member in the left-right direction can be increased by the bending portion formed by the connecting wall portion 51a and the solid wall fixing portion 51b.
バッテリケース１２が、バッテリモジュール１１の下側を覆うバッテリトレイ２４を有し、バッテリトレイ２４の左右方向の曲げ剛性が第１取付ブラケット５１の左右方向の曲げ剛性よりも低く設定されたため、フロアフレーム３の左右方向の曲げ剛性に対する第１取付ブラケット５１の左右方向の曲げ剛性の剛性比を容易に設定することができる。 Since the battery case 12 has a battery tray 24 that covers the lower side of the battery module 11, the lateral bending rigidity of the battery tray 24 is set to be lower than the lateral bending rigidity of the first mounting bracket 51, so that the floor frame The rigidity ratio of the flexural rigidity of the first mounting bracket 51 in the left-right direction to the flexural rigidity in the left-right direction of 3 can be easily set.
第１取付ブラケット５１が、左右方向に隣り合う複数のバッテリモジュール１１を支持するため、複数のバッテリモジュール１１を支持する取付ブラケットを一体化することができ、一層モジュール支持部材の左右方向の曲げ剛性を高くすることができる。
フロアフレーム３の左右方向の曲げ剛性に対するモジュール支持部材の左右方向の曲げ剛性の剛性比を０．５以下に設定したため、最小限の重量増加でロードノイズを低減することができる。
Since the first mounting bracket 51 supports a plurality of battery modules 11 adjacent to each other in the left-right direction, the mounting brackets supporting the plurality of battery modules 11 can be integrated, and the flexural rigidity of the module support member in the left-right direction is further increased. Can be raised.
Since the rigidity ratio of the flexural rigidity of the module support member in the left-right direction to the flexural rigidity of the floor frame 3 in the left-right direction is set to 0.5 or less, road noise can be reduced with a minimum increase in weight.
次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、第１〜第３収容領域Ｓ１〜Ｓ３と第１〜第３クロスフレーム３１〜３３とを設けたバッテリケース１２の例を説明したが、少なくともモジュール支持部材の各々の左右方向の曲げ剛性が、フロアフレーム３の左右方向の曲げ剛性に対して０．１以上０．５以下に設定されれば良く、単一の収容領域と単一のクロスフレームとを備えたバッテリケース１２であっても良い。
Next, a modified example in which the embodiment is partially modified will be described.
1] In the above embodiment, an example of the battery case 12 provided with the first to third accommodating areas S1 to S3 and the first to third cross frames 31 to 33 has been described, but at least each of the module support members has been described. The flexural rigidity in the left-right direction may be set to 0.1 or more and 0.5 or less with respect to the flexural rigidity in the left-right direction of the floor frame 3, and the battery has a single accommodation area and a single cross frame. Case 12 may be used.
２〕前記実施形態においては、３種類の第１〜第３取付ブラケット５１〜５３の例を説明したが、単一の取付ブラケットでも良い。また、単一のクロスフレームに左右１対の取付ブラケットを設けた例を説明したが、単一のクロスフレームに１或いは３以上の取付ブラケットを設けても良く、また、単一の取付ブラケットに１或いは３以上のバッテリモジュールを取り付けても良い。 2] In the above embodiment, the examples of the three types of the first to third mounting brackets 51 to 53 have been described, but a single mounting bracket may be used. Further, although an example in which a pair of left and right mounting brackets are provided on a single cross frame has been described, one or three or more mounting brackets may be provided on a single cross frame, or a single mounting bracket may be provided. One or three or more battery modules may be installed.
３〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態や各実施形態を組み合わせた形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。 3] In addition, a person skilled in the art can carry out the present invention in a form in which various modifications are added to the above-described embodiment or in a combination of the respective embodiments without departing from the spirit of the present invention. It also includes various modified forms.
２ フロアパネル
３ フロアフレーム
１０ バッテリユニット
１１ バッテリモジュール
１２ バッテリケース
２１ サイドフレーム
３１ 第１クロスフレーム
３２ 第２クロスフレーム
３３ 第３クロスフレーム
５１ 第１取付ブラケット
５１ａ 連結壁部
５１ｂ 固定壁部
５２ 第２取付ブラケット
５２ａ 連結壁部
５２ｂ 固定壁部
５３ 第３取付ブラケット
５３ａ 連結壁部
５３ｂ 固定壁部
Ｖ 車両
2 Floor panel 3 Floor frame 10 Battery unit 11 Battery module 12 Battery case 21 Side frame 31 1st cross frame 32 2nd cross frame 33 3rd cross frame 51 1st mounting bracket 51a Connecting wall 51b Fixed wall 52 2nd mounting Bracket 52a Connecting wall 52b Fixed wall 53 Third mounting bracket 53a Connecting wall 53b Fixed wall V Vehicle
Claims (6)
前記バッテリユニットが、前記バッテリモジュールと、前記バッテリモジュールを収容すると共に前記１対のフロアフレームに取り付けられるバッテリケースを有し、
前記フロアフレームの車幅方向の曲げ剛性に対する前記バッテリケースの車幅方向の曲げ剛性の剛性比を０．１以上に設定したことを特徴とする電動車両のバッテリユニット取付構造。 A floor panel, a pair of left and right floor frames that cooperate with the floor panel to form a closed cross section extending back and forth under the floor panel, and a pair of floor frames that support the battery module and are attached to the pair of floor frames. In the battery unit mounting structure of an electric vehicle equipped with a battery unit,
The battery unit comprises the battery module and a battery case that accommodates the battery module and is attached to the pair of floor frames.
A battery unit mounting structure for an electric vehicle, characterized in that the rigidity ratio of the flexural rigidity of the battery case in the vehicle width direction to the flexural rigidity of the floor frame in the vehicle width direction is set to 0.1 or more.
前記クロスフレームの車幅方向の曲げ剛性が前記モジュール支持部材の車幅方向の曲げ剛性よりも高く設定され且つ前記サイドフレームの車幅方向の曲げ剛性に対する前記モジュール支持部材の車幅方向の曲げ剛性の剛性比を０．１以上に設定したことを特徴とする請求項１に記載の電動車両のバッテリユニット取付構造。 A pair of left and right side frames extending in the front-rear direction of the vehicle body and attached to the pair of floor frames, and a pair of front-rear cross frames extending in the vehicle width direction to connect the pair of side frames. It has a pair of front and rear module support members that support the front end and the rear end of the battery module.
The flexural rigidity of the cross frame in the vehicle width direction is set higher than the flexural rigidity of the module support member in the vehicle width direction, and the flexural rigidity of the module support member in the vehicle width direction with respect to the flexural rigidity of the side frame in the vehicle width direction. The battery unit mounting structure for an electric vehicle according to claim 1, wherein the rigidity ratio of the above is set to 0.1 or more.
前記バッテリトレイの車幅方向の曲げ剛性が前記取付ブラケットの車幅方向の曲げ剛性よりも低く設定されたことを特徴とする請求項３に記載の電動車両のバッテリユニット取付構造。 The battery case has a battery tray that covers the underside of the battery module.
The battery unit mounting structure for an electric vehicle according to claim 3, wherein the flexural rigidity of the battery tray in the vehicle width direction is set lower than the flexural rigidity of the mounting bracket in the vehicle width direction.
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