JP2022083731A - 電池パック搭載車両 - Google Patents
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Abstract
Description
この対策として、例えば、電池パックの車体に対する配置位置を優先する構成とした場合、車体のフロアクロスメンバの位置が通常のガソリン車に対し、電気自動車が専用設計となり、プラットフォームの共用化ができない。一方、電池パックのバッテリクロスメンバを車体のフロアクロスメンバに合わせると、バッテリの種類やサイズ、容量が制限される。
この対策として、例えば、車両の上部(すなわち、フロアパネルの上方)から電池パックの締結部を締結可能に構成することが考えられる。しかし、例えば、電池パックの締結部が座席の下方に位置することが考えられる。このため、電池パックの脱着の際に、座席を車体前後方向にスライド(移動)させたり、シートを車体から取り外したりする必要があり、作業工程が増えることによりメンテナンス費が増加する。
(1)本発明に係る電池パック搭載車両は、車両(例えば、実施形態の電池パック搭載車両Ve)の床部を形成するフロアパネル(例えば、実施形態のフロアパネル23)から上方に***されて車幅方向に延び、前座席(例えば、実施形態の右側の前座席FS1、左側の前座席FS2)の後部を支持する第2フロアクロスメンバ(例えば、実施形態の右側の第2フロアクロスメンバ45、左側の第2フロアクロスメンバ45)と、前記第2フロアクロスメンバの車体後方において前記第2フロアクロスメンバに沿って車幅方向に延び、かつ、前記フロアパネルから上方に***され、後座席(例えば、実施形態の後座席RS)の前部を支持する第3フロアクロスメンバ(例えば、実施形態の右側の第3フロアクロスメンバ46、左側の第3フロアクロスメンバ46)と、前記第2フロアクロスメンバおよび前記第3フロアクロスメンバの間において車体前後方向に延びるフロア縦フレーム(例えば、実施形態の第1~第4のフロア縦フレーム55~58)と、前記フロア縦フレームおよび前記フロアパネルの床下に配置され、バッテリモジュール(例えば、実施形態のバッテリモジュール82)を収納するバッテリケース(例えば、実施形態のバッテリケース81)が前記フロア縦フレームに上下に固定された電池パック(例えば、実施形態の電池パック20)と、を備えている。
特に、電池パックのバッテリなどの部品配置の自由度を車体前後方向において高めることにより、例えば、車両の走行時に、バッテリケースに発生する上下方向へ振動のうち最大振幅位置を車体に固定できる。
さらに、電池パックを締結する締結ボルトなどを、前座席および後座席の間の空間に配置することにより、電池パックを脱着する際に、例えば、前座席を車体前後方向にスライド(移動)させたり、前座席や後座席を外したりする必要がない。
これにより、組立順番の制約を少なくでき、かつ、作業工程を少なく抑えることにより作業時間の短縮が可能になり、メンテナンス(保守点検)の費用を低く抑えることができる。
さらに、第1フロアクロスメンバ、第4フロアクロスメンバ、およびサイドシルで形成された平面視矩形枠体の内部にバッテリケースを配置した。
以下、前面衝突により入力する衝撃荷重を「前突荷重」、側面衝突により入力する衝撃荷重を「側突荷重」ということがある。
これにより、バッテリケース(特に、バッテリモジュール)を前突荷重や側突荷重から保護できる。
また、前座席に着座した乗員の足置き場の車体後方においてフロア部を上方に***することにより、フロア部の下方の電池パックを収納する収納スペース(収納空間)を大きく確保できる。これにより、フロア部の下方に、十分な容量のバッテリモジュールを備えた電池パックを収納できる。
このように、前座席の乗員の足元スペースを確保し、かつ、十分な容量のバッテリモジュールを収納できるようにフロア部を上方に***させて車室側に取り込むことにより、電池パック搭載車両の車体をコンパクトに構成できる。
このように、クロスメンバの前方と後方とにバッテリを均等に配置することにより、バッテリケース(すなわち、電池パック)を小型化できる。
以下、フロアトンネルのうち車体前方の内部を「前トンネル部の内部」、フロアトンネルのうち車体後方の内部を「後トンネル部の内部」ということもある。
よって、フロアトンネルにおいて、第2フロアクロスメンバに相当する部位のみを他の部位より低く抑えることができる。これにより、第2フロアクロスメンバの剛性、強度を、側面衝突により車両の側部から入力する荷重に対して確保でき、側面衝突による側突荷重からバッテリ、第1バッテリ補機および第2バッテリ補機などを保護できる。
また、背の低い第2バッテリ補機は、後トンネル部の内部に配置されている。よって、後トンネル部の高さを低く抑えることができる。後トンネル部は、前部座席の車体後方から後座席の車幅方向中央部(の下方)まで延びている。これにより、後トンネル部の高さを低く抑えることにより、後座席の車体前方のスペースを広く確保できる。
このように、背の高い第1バッテリ補機および背の低い第2バッテリ補機をフロアトンネルの内部において車体前後方向に振り分けて配置することにより、車両の室内空間を広くできる。
ここで、第1補強材および第2補強材はX字状に設けられている。よって、例えば、側面衝突により第2フロアクロスメンバを経て入力する荷重を第1補強材および第2補強材で支持できる。これにより、例えば、第1補強材や第2補強材の板厚を厚くしてフロアトンネルを補強する必要がなく、第1補強材や第2補強材の耐力を低く抑えて軽量にできる。
そこで、フロアパネルのうちサイドシルの近傍部位を、第2フロアクロスメンバおよび第1傾斜メンバで補強し、さらに、第3フロアクロスメンバおよび第2傾斜メンバで補強して、剛性、強度を確保するようにした。
これにより、例えば、電池パックの上下方向の高さを大きくし、さらに、乗員の乗降を容易にするために、フロアパネルをサイドシルの上端に沿って形成した場合でも、側面衝突により入力する荷重をフロアクロスメンバや傾斜メンバで支持できる。
さらに、例えば、車体の車幅方向外側に設けられたサイドシルなどの車体フレーム(骨格部材)への補強を不要にできる。これにより、車体の耐力を低く抑えて車体を軽量化できる。
図1から図3に示すように、電池パック搭載車両Veは、車両本体(以下、車体10ということもある)10と、電池パック20と、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。
車両本体10は、サイドシルユニット22と、フロアパネル23と、フロアトンネル24と、フロントサイドフレームユニット25と、リヤフレームユニット26と、フロアクロスメンバユニット27と、フロア縦フレームユニット28と、を備えている。
左側のサイドシル31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31は、車幅方向左外側に設けられ、フロアパネル23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33は、右側のサイドシル31とフロアトンネル24との間の車幅方向右側に設けられている。第2フロア部34は、左側のサイドシル31とフロアトンネル24との間の車幅方向左側に設けられている。
第1フロア部33および第2フロア部34の間にフロアトンネル24が車体前後方向に延在されている。すなわち、第1フロア部33および第2フロア部34は、フロアトンネル24の車幅方向の両側に一対設けられている。フロアトンネル24は、フロアパネル23から上方へ向けて***されている。フロアトンネル24については、後で詳しく説明する。
右側の前フレーム部37は、右側の外側延長部38および右側の内側延長部39の車体前方において車体前方に延びている。右側の外側延長部38は、右側の前フレーム部37の後端部37aから車体後方へ向うに従って車幅方向外側(右側)へ傾斜状に延びて、右側のサイドシル31の前部31aに接合される。
右側の内側延長部39は、右側の前フレーム部37の後端部37aから車体後方へ向うに従って車幅方向内側(中央側)へ傾斜状に延びて、後述する第1フロアクロスメンバ44の中央部に接合されている。また、右側の内側延長部39は、後端部39aが電池パック20の右側の前支持ブラケット135(後述する)に結合されている。
左側の前フレーム部37は、左側の外側延長部38および左側の内側延長部39の車体前方において車体前方に延びている。左側の外側延長部38は、左側の前フレーム部37の後端部37aから車体後方へ向うに従って車幅方向外側(左側)へ傾斜状に延びて、左側のサイドシル31の前部31aに接合される。
左側の内側延長部39は、左側の前フレーム部37の後端部37aから車体後方へ向うに従って車幅方向内側(中央側)へ傾斜状に延びて、後述する第1フロアクロスメンバ44の中央部に接合されている。また、左側の内側延長部39は、後端部39aが電池パック20の右側の前支持ブラケット135(後述する)に結合されている。
左側のリヤフレーム41は、左側のサイドシル31の後端部31bから車体後方に向けて延び、平面視で概ねJ字状に形成されている。左側のリヤフレーム41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。
フロアクロスメンバユニット27は、第1フロアクロスメンバ44と、右側の第2フロアクロスメンバ45と、左側の第2フロアクロスメンバ45と、右側の第3フロアクロスメンバ46と、左側の第3フロアクロスメンバ46と、第4フロアクロスメンバ47と、を備えている。
右側の第3フロアクロスメンバ46は、右側の第2フロアクロスメンバ45に沿って車幅方向に延び、後述する第1フロア縦フレーム55および第2フロア縦フレーム56を介して連結されている。左側の第3フロアクロスメンバ46は、左側の第2フロアクロスメンバ45に沿って車幅方向に延び、後述する第3フロア縦フレーム57および第4フロア縦フレーム58を介して連結されている。
第4フロアクロスメンバ47は、フロアトンネル24の後端部24cに設けられている。
第1フロアクロスメンバ44の左端部、左側の第2フロアクロスメンバ45の左端部45c、左側の第3フロアクロスメンバ46の左端部46c、および第4フロアクロスメンバ47の左端部に車幅方向左外側から左側のサイドシル31が接合(結合)されている。
クロスメンバ右端部45aと第1フロア部33の右端部33aとによりクロスメンバ傾斜閉断面(閉断面)43が形成されている。
クロスメンバ左端部45cと第2フロア部34の左端部34aとによりクロスメンバ傾斜閉断面(閉断面)43(図示せず)が形成されている。
クロスメンバ右端部46aと第1フロア部33の右端部33aとによりクロスメンバ傾斜閉断面(閉断面)43(図示せず)が形成されている。
クロスメンバ左端部46cと第2フロア部34の左端部34aとによりクロスメンバ傾斜閉断面(閉断面)43(図示せず)が形成されている。
第4フロアクロスメンバ47は、右側のサイドシル31の後端部31bと、左側のサイドシル31の後端部31bとの間のフロアパネル23において車幅方向に延在されている。第4フロアクロスメンバ47は、車幅方向の中央部がフロアトンネル24の後端部24cに接合されている。
第1フロアクロスメンバ44、第4フロアクロスメンバ47、右側のサイドシル31、および左側のサイドシル31は、平面視矩形枠体に形成されている。
換言すれば、フロアトンネル24は、第1フロアクロスメンバ44および第4フロアクロスメンバ47を車体前後方向において連結している(結んでいる)。また、フロアトンネル24は、フロアパネル23から上方へ向けて***されることにより、右側の第2フロアクロスメンバ45と左側の第2フロアクロスメンバ45とを車幅方向の左右側(両側)に分割している。さらに、フロアトンネル24は、右側の第3フロアクロスメンバ46と左側の第3フロアクロスメンバ46とを車幅方向の左右側(両側)に分割している。
中央トンネル部242は、前トンネル部241の車体後方において、右左側の第2フロアクロスメンバ45,45に対応する部位(フロアトンネル24の中央24b)に形成されている。後トンネル部243は、中央トンネル部242および右左側の第2フロアクロスメンバ45,45より車体後方(すなわち、フロアトンネル24の車体後方)において、フロアトンネル24の後半部に形成されている。
以下、フロアトンネル24のうち車体前方の内部を「前トンネル部241の内部」、フロアトンネル24のうち車体後方の内部を「後トンネル部243の内部」ということもある。
ここで、中央トンネル部242は、フロアパネル23からの高さが低く抑えられている。よって、右側の第2フロアクロスメンバ45および左側の第2フロアクロスメンバ45の各内端部45eが中央トンネル部242の頂部242aまで延びている。これにより、右側の第2フロアクロスメンバ45および左側の第2フロアクロスメンバ45は、中央トンネル部242の頂部242aを介して車幅方向に一体に連続した状態に形成されている。したがって、右側の第2フロアクロスメンバ45および左側の第2フロアクロスメンバ45は、車幅方向に対する剛性、強度が確保されている。
よって、例えば、側面衝突により左左側の第2フロアクロスメンバ45,45を経て入力する衝撃荷重(荷重)F1を第1補強材245および第2補強材246で支持できる。これにより、例えば、第1補強材245や第2補強材246の板厚を厚くして中央トンネル部242(すなわち、フロアトンネル24)を補強する必要がなく、第1補強材245や第2補強材246の耐力を低く抑えて軽量にできる。
第1フロア縦フレーム55および第2フロア縦フレーム56は、第1フロア部33(すなわち、フロアパネル23)から上方に***され、第1フロア部33とともに閉断面を形成している。第1フロア縦フレーム55および第2フロア縦フレーム56は、各前端部が右側の第2フロアクロスメンバ45に接合(結合)され、各後端部が右側の第3フロアクロスメンバ46に接合(結合)されている。なお、第1フロア部33に設ける第1、第2のフロア縦フレーム55,56の個数は任意に選択できる。
第3フロア縦フレーム57および第4フロア縦フレーム58は、第2フロア部34(すなわち、フロアパネル23)から上方に***され、第2フロア部34とともに閉断面を形成している。第3フロア縦フレーム57および第4フロア縦フレーム58は、各前端部が左側の第2フロアクロスメンバ45に接合(結合)され、各後端部が左側の第3フロアクロスメンバ46に接合(結合)されている。なお、第2フロア部34に設ける第3、第4のフロア縦フレーム57,58の個数は任意に選択できる。
また、第1フロアクロスメンバ44の左半部44bには、左側の前座席(前座席)FS2の前部(前脚部)が固定されることにより支持されている。左側の第2フロアクロスメンバ45には、左側の前座席(前座席)FS2の後部(後脚部)が固定されることにより支持されている。
また、右側の第3フロアクロスメンバ46および左側の第3フロアクロスメンバ46には、後座席RSの前部(前脚部)が固定されることにより支持されている。
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、右側の前座席(前座席)FS1に着座した乗員66の足66aが載せられる。第1後足置き場62は、電池パック20の上方で、かつ、第1フロア縦フレーム55および第2フロア縦フレーム56の間の部位に配置されている。第1後足置き場62には、後座席RSの右半部に着座した乗員67の足67aが載せられる。
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、左側の前座席FS2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の上方で、かつ、第3フロア縦フレーム57および第4フロア縦フレーム58の間の部位に配置されている。第2後足置き場64には、後座席RSの左半部に着座した乗員69の足69aが載せられる。
なお、実施形態では、フロアパネル23に第1、第2の前足置き場61,63、および第1、第2の後足置き場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23に第1、第2の前足置き場61,63および第1、第2の後足置き場62,64の一方を設けてもよい。
メインフロア部73は、第1後足置き場62および第2後足置き場64を有する。メインフロア部73は、右側のサイドシル31および左側のサイドシル31の各上端31d(左側の上端31dは図示せず)に接合されている。右側のサイドシル31および左側のサイドシル31の各上端31dにメインフロア部73を接合することにより、メインフロア部73と右側のサイドシル31との境界に上下方向の段差をなくして平坦に形成できる。また、メインフロア部73と左側のサイドシル31との境界に上下方向の段差をなくして平坦に形成できる。これにより、例えば、乗員66~乗員69は、電池パック搭載車両Veに容易に乗降できる。
メインフロア部73のうち右側のサイドシル31の近傍部位(右端部)に、クロスメンバ右端部46aおよび傾斜メンバ48(図示せず)を設けて近傍部位を補強するようにした。この傾斜メンバ48およびメインフロア部73で右側のサイドシル31まで延びる閉断面を形成した。
メインフロア部73のうち左側のサイドシル31の近傍部位(右端部)に、クロスメンバ左端部46cおよび傾斜メンバ48(図示せず)を設けて近傍部位を補強するようにした。この傾斜メンバ48およびメインフロア部73で左側のサイドシル31まで延びる閉断面を形成した。
さらに、メインフロア部73を右側のサイドシル31および左側のサイドシル31の各上端31dに接合することにより、例えばメインフロア部73の高さを上げることができる。これにより、例えば、電池パック20の上下方向の高さを大きくすることができる。
また、前フロア部72には、第1前足置き場61および第2前足置き場63が設けられている。前フロア部72は、電池パック20より車体前方において、メインフロア部73より下方に配置されている。よって、第1前足置き場61および第2前足置き場63は、第1後足置き場62および第2後足置き場64より下方に設けられている。
さらに、第1前足置き場61および第2前足置き場63の車体後方において、メインフロア部73を上方に***させて室内空間(車室)75側に取り込むようにした。よって、メインフロア部73の下方の収納スペース(収納空間)78を大きく確保できる。収納スペース78には、電池パック20(すなわち、後述するバッテリケース81)が収納される。これにより、メインフロア部73の下方に、十分な容量のバッテリモジュール82(後述する)を備えた電池パック20を収納できる。
このように、右左側の前座席FS1,FS2に着座した乗員66,68の足元スペースを確保し、かつ、十分な容量のバッテリモジュール82を収納できるようにメインフロア部73を上方に***させた。これにより、電池パック搭載車両Veの車体10をコンパクトに構成できる。
第1ビード部76は、車幅方向に隣接する第1フロア縦フレーム55および第2フロア縦フレーム56の間において、車幅方向に複数本(実施形態では、3本)形成されている。実施形態では、複数の第1ビード部76として、3本の第1ビード部76を例示するが、第1ビード部76の本数は適宜選択が可能である。
第1ビード部76は、第1フロア縦フレーム55および第2フロア縦フレーム56と同様に、ビード形状に上方へ膨出されている。さらに、第1ビード部76は、右側の第2フロアクロスメンバ45と右側の第3フロアクロスメンバ46との間において車体前後方向に延びている。
第2ビード部77は、第3フロア縦フレーム57および第4フロア縦フレーム58と同様に、ビード形状に上方へ膨出されている。さらに、第2ビード部77は、左側の第2フロアクロスメンバ45と左側の第3フロアクロスメンバ46との間において車体前後方向に延びている。
図1から図3に示すように、電池パック20は、メインフロア部73の下方(すなわち、車両Veの床下)に設けられている。また、電池パック20は、右左側の第2フロアクロスメンバ45,45、右左側の第3フロアクロスメンバ46,46、および第1~第4のフロア縦フレーム55~58の下方に配置されている。
さらに、電池パック20は、第1フロアクロスメンバ44、第4フロアクロスメンバ47、右側のサイドシル31、および左側のサイドシル31で形成された平面視矩形枠体の内部に、後述するバッテリケース81が配置されている。
バッテリケース81は、ケース本体86と、ケースカバー87と、を備えている。ケース本体86は、ケース枠部91と、ケース部(トレー)92と、ロアクロスメンバ(トレークロスメンバ、車体前後方向の中央部)93と、第1縦フレーム94(図3参照)と、第2縦フレーム95(図3参照)と、アッパクロスメンバ(トレークロスメンバ、車体前後方向の中央部)96と、アッパデッキ97と、を備えている。
前フレーム101は、バッテリモジュール82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。後フレーム102は、バッテリモジュール82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。
右側フレーム103は、バッテリモジュール82の右側辺に対して車幅方向右側に間隔をあけて配置され、前フレーム101の右端部から車体後方へ向けて延びている。右側フレーム103および後フレーム102は、右傾斜フレーム105で連結されている。
左側フレーム104は、バッテリモジュール82の左側辺に対して車幅方向左側に間隔をあけて配置され、前フレーム101の左端部から車体後方へ向けて延びている。左側フレーム104および後フレーム102は、左傾斜フレーム106で連結されている。
ケース枠部91は、ケース部92の外周に取り付けられている。ケース部92は、ケース枠部91の内部に取り付けられ、バッテリモジュール82の下方に設けられている。
具体的には、ケース部92は、ケース底部(トレーの底部(底壁))108(図4参照)と、ケース周壁109と、を有する。
ケース底部108の外周に沿ってケース周壁109が形成されている。ケース周壁109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。ケース部92には、ロアクロスメンバ93、複数の第1縦フレーム94(図3参照)、および複数の第2縦フレーム95(図3参照)が設けられている。
ケース底部108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。ケース底部108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および第2縦フレーム95の本数は適宜選択が可能である。
バッテリ85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85を「縦長バッテリ85」ということもある。
また、縦長バッテリ85を縦置きに配置するとは、バッテリ85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85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85を効率よく縦置きできるため十分な航続距離を確保できる。
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85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85が縦置きに複数支持されている。前側に複数配置されたバッテリ85で第1バッテリ列128が構成され、後側に複数配置されたバッテリ85で第2バッテリ列129が構成されている。
第1バッテリ列128および第2バッテリ列129は、車体前後方向に一対配置されている。第1バッテリ列128および第2バッテリ列129により、例えば、駆動用のバッテリモジュール82が構成されている。
実施形態では、第1バッテリ列128と第2バッテリ列129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、第1バッテリ列128と第2バッテリ列129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82の上方で、第1境界部121に相当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82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85は、前連結ブラケット(図示せず)で連結されている。さらに、バッテリモジュール82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85は、後連結ブラケット(図示せず)で連結されている。
具体的には、バッテリモジュール82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85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82の前端部82aを、前連結ブラケットにより車幅方向で連結した。さらに、バッテリモジュール82の後端部82bを、後連結ブラケット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85(すなわち、バッテリモジュール82)を安定して固定でき、加えて、バッテリモジュール82の剛性を確保した状態で一体に連結できる。
図5、図7に示すように、バッテリモジュール82の上方に配置され、複数の第2境界部122のうち車幅方向中央の第2境界部122にアッパデッキ97が設けられている。アッパデッキ97は、帯状に形成され、バッテリモジュール82の前端部82aから後端部82bまで車体前後方向に延びている。アッパデッキ97には補機ユニット83が備えられている。補機ユニット83は、第1バッテリ補機831と、第2バッテリ補機832と、第3バッテリ補機833と、を備えている。
第2バッテリ補機832は、例えば、遮断スイッチである。遮断スイッチは、例えば、バッテリモジュール82の電源を遮断するスイッチである。
第3バッテリ補機833は、例えば、ECU(制御機器、Electronic Control Unit)などである。ECUは、例えば、駆動用のバッテリモジュール82と駆動用のモータとの間の放電、充電を制御するバッテリマネジメントユニットである。
第1バッテリ補機831は、第2バッテリ補機832、第3バッテリ補機833に比べて、アッパデッキ97の表面から上方に高く形成されている。
以下、第1バッテリ補機831を「背の高い第1バッテリ補機831」ということもある。また、第2バッテリ補機832および第3バッテリ補機833を、それぞれ「背の低い第2バッテリ補機832」および「背の低い第3バッテリ補機833」ということもある。
図5、図7に示すように、バッテリモジュール82の第1境界部121の空間、および車幅方向中央の第2境界部122の空間に電気配線84が配置されている。電気配線84は、複数のバッテリ85、第1バッテリ補機831、第2バッテリ補機832、および第3バッテリ補機833などを接続する。
すなわち、電気配線84は、第1バッテリ列128のバッテリ端子と、第2バッテリ列129の複数のバッテリ端子とをロアクロスメンバ93に沿って第1境界部121の空間を車幅方向に横配線(配策)されている。また、横配線された電気配線84は、アッパデッキ97の上面に沿って束ねられた状態で車体前後方向に縦配線(配策)され、駆動モータ(図示せず)の側へ接続されている。
ケースカバー87は、***部89が車幅方向中央においてアッパデッキ97に沿って車体前後方向に延びている。***部89は、補機ユニット83(すなわち、第1バッテリ補機831、第2バッテリ補機832、第3バッテリ補機833)、および電気配線84に対応して上下方向に凹凸状に形成されている。***部89にアッパデッキ97、補機ユニット83および電気配線84が下方から収納されている。この状態に電池パック20が組み付けられ、車両Veの床下に取り付けられている。
図3、図8に示すように、バッテリケース81の右側フレーム103は、右側のサイドシル31のインナパネル31eに下方から固定されている。バッテリケース81の左側フレーム104は、左側のサイドシル31のインナパネル31eに下方から固定されている。
バッテリケース81の前フレーム101は、一対の前支持ブラケット135(図7も参照)を介して一対の内側延長部39(すなわち、一対のフロントサイドフレーム36)(図3参照)に固定されている。
バッテリケース81の後フレーム102は、一対の後支持ブラケット136を介してリヤクロスメンバ138に固定されている。リヤクロスメンバ138は、電池パック20より車体後方に設けられて車幅方向へ延び、車体10の骨格の一部を構成する剛性の高い部材である。さらに、バッテリケース81の後フレーム102は、第4フロアクロスメンバ47(図2参照)に固定されている。
頭部125aの雌ねじ144がフロアパネル23の取付孔145に合わせて下方に配置されている。締結ボルト146がフロアパネル23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。
締結ボルト146の頭部146aは、例えば、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。あるいは、締結ボルト146の頭部146aは、例えば、第1~第4のフロア縦フレーム55~58の貫通孔55a~58aに対応する位置に配置されている。
また、アッパクロスメンバ96およびロアクロスメンバ93は、バッテリケース81の車体前後方向の中央部を形成している。よって、バッテリケース81は、車体前後方向の中央部が第1~第4のフロア縦フレーム55~58に上下に固定されている。
このように、アッパクロスメンバ96およびロアクロスメンバ93の車体前方と車体後方とにバッテリ85を均等に配置することにより、バッテリケース81(すなわち、電池パック20)を小型化できる。
さらに、バッテリケース81の車体前後方向の中央部(すなわち、アッパクロスメンバ96およびロアクロスメンバ93)を第1~第4のフロア縦フレーム55~58に固定した。
これにより、バッテリケース81の内部にバッテリモジュール82の収納空間を大きく確保して電池パック20の電池容量を最大化でき、さらに、バッテリケース81(すなわち、電池パック20)をフロアパネル23の下方に安定させて固定できる。
電池パック20のパック重心Giを車両重心Gbより車体後方に配置することにより、例えば、バッテリモジュール82に対する、車両Veの側部に入力する側突荷重F1による回転モーメントM1を小さく設定できる。これにより、側面衝突による電池パック20への衝撃を緩和できる。
また、図5から図7に示すように、車両Veのフロアトンネル24の内部に、ケースカバー87の***部89、補機ユニット83(第1バッテリ補機831、第2バッテリ補機832、第3バッテリ補機833)、および電気配線84が収納されている。
ここで、前トンネル部241および後トンネル部243は、右側の第2フロアクロスメンバ45および左側の第2フロアクロスメンバ45の車体前後方向に振り分けて形成されている。すなわち、車体前後方向において、電気配線84を、右側の第2フロアクロスメンバ45および左側の第2フロアクロスメンバ45に対して跨ぐ位置に配置できる。また、第1バッテリ補機831、第2バッテリ補機832、および第3バッテリ補機833を、右側の第2フロアクロスメンバ45および左側の第2フロアクロスメンバ45から離して配置できる。
したがって、右側の第2フロアクロスメンバ45および左側の第2フロアクロスメンバ45の剛性、強度を、側面衝突により車両Veの側部から入力する側突荷重F1に対して確保できる。これにより、側面衝突による荷重F1からバッテリモジュール82(すなわち、複数のバッテリ85)、第1バッテリ補機831、第2バッテリ補機832、および第3バッテリ補機833などを保護できる。
また、背の低い第2バッテリ補機832や背の低い第3バッテリ補機833は、後トンネル部243の内部に配置されている。よって、後トンネル部243の高さを低く抑えることができる。後トンネル部243は、右左側の前座席FS1,FS2の車体後方から後座席RSの車幅方向中央部(の下方)まで延びている。これにより、後トンネル部243の高さを低く抑えることにより、後座席RSの車体前方のスペースを広く確保できる。
このように、背の高い第1バッテリ補機831、背の低い第2バッテリ補機832、および背の低い第3バッテリ補機833をフロアトンネル24の内部において車体前後方向に振り分けて配置することにより、車両Veの室内空間75(図1参照)を広くできる。
すなわち、バッテリケース81を車体前後方向の中央部が第1~第4のフロア縦フレーム55~58に上下に固定することにより、電池パック20のバッテリ85などの部品配置(レイアウト)の自由度を車体前後方向において高めることができる。
特に、電池パック20のバッテリ85などの部品配置の自由度を車体前後方向において高めることにより、例えば、車両Veの走行時に、バッテリケース81に発生する上下方向(図6に示す矢印A方向)への曲げ部のうち最大振幅位置を車体10に固定できる。
例えば、バッテリケース81の最大振幅位置を車体前後方向の中央部とし、アッパクロスメンバ96およびロアクロスメンバ93を第1~第4のフロア縦フレーム55~58に固定することにより、バッテリケース81の振幅を抑えることができる。
よって、例えば、電池パック20を組み付ける際に、組付順番の制約を少なく抑え、さらに、作業工程を少なく抑えることにより作業時間を短縮することが可能となる。これにより、例えば、電池パック20の着脱性を向上でき、メンテナンス(保守点検)の費用を低く抑えることができる。
ここで、第1~第4のフロアクロスメンバ44~47、右左側のサイドシル31,31、右左側のフロントサイドフレーム36,36、フロアトンネル24は、剛性の高い車体骨格の一部を構成する部材である。また、第1フロアクロスメンバ44が支持された右左側の前座席FS1,FS2の前部(前脚部)も剛性の高い部材である。
よって、バッテリケース81を車体骨格の一部を構成する矩形枠体の内部に配置できる。これにより、バッテリケース81(特に、バッテリモジュール82)を、例えば、前面衝突による前突荷重(荷重)や、側面衝突による側突荷重(荷重)から保護できる。
また、前突荷重F2の残りは、フロントサイドフレーム36の内側延長部39を経て第1フロアクロスメンバ44の中央部に伝達される。第1フロアクロスメンバ44には右左側の前座席FS1,FS2の前部(前脚部)およびフロアトンネル24が連結(接合)されている。よって、第1フロアクロスメンバ44の中央部に伝達された荷重は、右左側の前座席FS1,FS2の前部およびフロアトンネル24で支えられる。これにより、バッテリケース81(特に、バッテリモジュール82)を前突荷重F2から保護できる。
バッテリケース81のケース底部108には、右外側の第1縦フレーム94および右外側の第2縦フレーム95より車幅方向外側に易変形部(トレー変形部)161が設けられている。
具体的には、易変形部161は、右側フレーム103とバッテリモジュール82との間に設けられている。
易変形部161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。易変形部161は、側面衝突の側突荷重F1で変形して側突エネルギー(衝撃エネルギー)を吸収可能に形成されている。
さらに、例えば、車体10の車幅方向外側に設けられた右側のサイドシル31などの車体フレーム(骨格部材)への補強を不要にできる。これにより、車体の耐力を低く抑えて車体を軽量化できる。
よって、側面衝突により入力した側突荷重F1で易変形部を下方へ向けて変形させることができる。これにより、側突エネルギーを易変形部で吸収しできるので、左側のサイドシル31などの車体フレーム(骨格部材)への補強を不要にでき、車体フレームを軽量化できる。
さらに、易変形部を下方に向けて変形させることにより、バッテリモジュール82(すなわち、複数のバッテリ85)や、水冷配管88(図4参照)などに易変形部が干渉することを回避できる。
10 車両本体(車体)
20 電池パック
23 フロアパネル
24 フロアトンネル
31 右左側のサイドシル(サイドシル)
31a 前部
36 右左側のフロントサイドフレーム(フロントサイドフレーム)
37 前フレーム部
37a 後端部
38 右左側の外側延長部(外側延長部)
39 右左側の内側延長部(内側延長部、中央側延長部)
43 クロスメンバ傾斜閉断面(閉断面)
44 第1フロアクロスメンバ
45 右左側の第2フロアクロスメンバ
45a クロスメンバ右端部(右端部、端部)
45c クロスメンバ左端部(左端部、端部)
46 右左側の第3フロアクロスメンバ
46a クロスメンバ右端部(右端部、端部)
46c クロスメンバ左端部(左端部、端部)
47 第4フロアクロスメンバ
48 傾斜メンバ(第1傾斜メンバ、第2傾斜メンバ)
49 傾斜閉断面(閉断面)
55~58 第1~第4のフロア縦フレーム(フロア縦フレーム)
61,63 第1、第2の前足置き場(足置き場)
66,68 乗員
72 前フロア部
73 メインフロア部(フロア部)
76,77 第1、第2のビード部(ビード部)
78 収納スペース(収納空間)
81 バッテリケース
82 バッテリモジュール
83 補機ユニット
84 電気配線(高圧電線)
85 バッテリ(縦長バッテリ)
92 ケース部(トレー)
93 ロアクロスメンバ(トレークロスメンバ、車体前後方向の中央部)
96 アッパクロスメンバ(トレークロスメンバ、車体前後方向の中央部)
101 前フレーム(前部)
102 後フレーム(後部)
103 右側フレーム(右側部、サイドフレーム)
104 左側フレーム(左側部、サイドフレーム)
108 ケース底部(トレーの底部)
161 易変形部(トレー変形部)
245,246 第1、第2の補強材
831 第1バッテリ補機
832 第2バッテリ補機
833 第3バッテリ補機
FS1,FS2 右左側の前座席(前座席)
RS 後座席
F1 側突荷重(衝撃荷重、荷重)
F2 前突荷重(衝撃荷重、荷重)
Claims (12)
- 車両の床部を形成するフロアパネルから上方に***されて車幅方向に延び、前座席の後部を支持する第2フロアクロスメンバと、
前記第2フロアクロスメンバの車体後方において前記第2フロアクロスメンバに沿って車幅方向に延び、かつ、前記フロアパネルから上方に***され、後座席の前部を支持する第3フロアクロスメンバと、
前記第2フロアクロスメンバおよび前記第3フロアクロスメンバの間において車体前後方向に延びるフロア縦フレームと、
前記フロア縦フレームおよび前記フロアパネルの床下に配置され、バッテリモジュールを収納するバッテリケースが前記フロア縦フレームに上下に固定された電池パックと、を備える、
ことを特徴とする電池パック搭載車両。 - 前記第2フロアクロスメンバの車体前方において前記第2フロアクロスメンバに沿って車幅方向に延び、前記前座席の前部を支持する第1フロアクロスメンバと、
前記第3フロアクロスメンバの車体後方において前記第3フロアクロスメンバに沿って車幅方向に延びる第4フロアクロスメンバと、
前記第1フロアクロスメンバ、前記第2フロアクロスメンバ、前記第3フロアクロスメンバ、および前記第4フロアクロスメンバに車幅方向外側から接合され、車体前後方向に延びるサイドシルと、
前記第1フロアクロスメンバおよび前記第4フロアクロスメンバを車体前後方向において連結し、かつ、前記フロアパネルから上方に***され、前記第2フロアクロスメンバおよび前記第3フロアクロスメンバを車幅方向の左右側に分割するフロアトンネルと、
前記第1フロアクロスメンバから車体前方に向けて延びるフロントサイドフレームと、を備え、
前記フロントサイドフレームは、
車体前後方向に延びる前フレーム部と、
前記前フレーム部の後端部から車体後方へ向うに従って車幅方向外側へ傾斜状に延びて、前記サイドシルの前部に接合される外側延長部と、
前記前フレーム部の前記後端部から車体後方へ向うに従って車幅方向内側へ傾斜状に延びて、前記第1フロアクロスメンバに接合される内側延長部と、を備え、
前記前フレーム部、前記外側延長部、および前記内側延長部により平面視においてY字フレームに形成され、
前記第1フロアクロスメンバ、前記第4フロアクロスメンバ、および前記サイドシルで形成された平面視矩形枠体の内部に前記バッテリケースが配置されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の電池パック搭載車両。 - 前記フロアパネルは、
前記前座席に着座した乗員の足置き場の車体後方において、上方に***されたフロア部の下方に前記バッテリケースを収納する収納空間を形成する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池パック搭載車両。 - 前記バッテリケースは、前記フロア縦フレームに上下に固定されるトレークロスメンバを備える、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電池パック搭載車両。 - 前記電池パックは、
前記フロアトンネルのうち車体前方の内部に配置される第1バッテリ補機と、
前記第1バッテリ補機の車体後方に設けられ、前記フロアトンネルのうち車体後方の内部に配置される第2バッテリ補機と、
前記第1バッテリ補機および前記第2バッテリ補機を接続し、前記フロアトンネルの内部において前記第2フロアクロスメンバを跨いで車体前後方向に延びる高圧電線と、を備え、
前記第1バッテリ補機は、前記第2バッテリ補機に比べて上方に高く形成されている
ことを特徴とする請求項2に記載の電池パック搭載車両。 - 前記第2フロアクロスメンバは、
前記フロアトンネルの車幅方向の両側に一対設けられ、
前記フロアトンネルの内部には、
一対の前記第2フロアクロスメンバに連結する第1補強材と、
前記フロアパネルに連結する第2補強材と、を備え、
前記第1補強材および前記第2補強材が正面視でX字状に形成されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の電池パック搭載車両。 - 前記第2フロアクロスメンバおよび前記第3フロアクロスメンバは、前記サイドシルまで各端部が車幅方向外側へ向けて下方に傾斜され、
前記第2フロアクロスメンバの前記端部とともに前記フロアパネルを挟むように前記フロアパネルの下方に設けられた第1傾斜メンバと、を備え、
前記第3フロアクロスメンバの前記端部とともに前記フロアパネルを挟むように前記フロアパネルの下方に設けられた第2傾斜メンバと、を備え、
前記第1傾斜メンバは、
前記フロアパネルとともに前記サイドシルまで閉断面を形成する、
前記第2傾斜メンバは、
前記フロアパネルとともに前記サイドシルまで閉断面を形成する、
ことを特徴とする請求項2に記載の電池パック搭載車両。 - 前記第1傾斜メンバおよび前記フロアパネルで形成される前記閉断面は、
前記第2フロアクロスメンバの前記端部と前記フロアパネルとにより形成される閉断面より大きく、
前記第2傾斜メンバおよび前記フロアパネルで形成される前記閉断面は、
前記第3フロアクロスメンバの前記端部と前記フロアパネルとにより形成される閉断面より大きい、
ことを特徴とする請求項7に記載の電池パック搭載車両。 - 前記フロア縦フレームは、車幅方向に間隔をあけて複数設けられ、
前記フロアパネルは、
少なくとも車幅方向に隣接する前記フロア縦フレームの間に、ビード形状に上方へ膨出するビード部を有する、
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の電池パック搭載車両。 - 前記バッテリケースは、
前記フロントサイドフレームの前記内側延長部に固定された前部と、
前記第4フロアクロスメンバに固定された後部と、
前記サイドシルに固定された右側部および左側部と、
前記フロア縦フレームに固定された車体前後方向の中央部と、を備える、
ことを特徴とする請求項2に記載の電池パック搭載車両。 - 前記第1バッテリ補機は高圧ジャンクションボード、
前記第2バッテリ補機は遮断スイッチである、
ことを特徴とする請求項5に記載の電池パック搭載車両。 - 前記バッテリケースは、前記バッテリモジュールが配置されるトレーを備え、
前記トレーは、
前記サイドシルに固定される前記左側部および前記右側部を形成するサイドフレームと、
前記サイドフレームと前記バッテリモジュールとの間に設けられ、側面衝突の荷重で底部が変形することにより衝撃エネルギーを吸収可能なトレー変形部と、を備える、
ことを特徴とする請求項10に記載の電池パック搭載車両。
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