JP2024081059A - 車両後部バッテリ搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両後部への側突時にバッテリユニットを保護することができる車両後部バッテリ搭載構造を提供する。
【解決手段】 車両後部バッテリ搭載構造では、車両後部のフロアパネル１の車幅方向の両側部に後輪用の一対のホイールハウス２が形成されている。車幅方向に延在するクロスメンバ３が一対のホイールハウス２の間でフロアパネル１に固定されている。一対のホイールハウス２の間にはバッテリユニット４が搭載されており、このバッテリユニット４はクロスメンバ３に固定されている。クロスメンバ３の端部３ａは、バッテリユニット４の側壁４ａからホイールハウス２を形成する車体パネルに向けて突出されている。また、クロスメンバ３の端部３ａは、側面視において、ホイールハウス２を形成する車体パネルと重複すると共に、ホイールハウス２内の後輪５とも重複している。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両後部バッテリ搭載構造に関するものである。

車両の電動化が進み、車両にはバッテリユニットが搭載される。車両駆動用バッテリユニットの場合、バッテリ電気自動車（ＢＥＶ）ではそのバッテリ容量が大きくなるためユニット体積も大きくなり、車室床下全体を占めるように搭載されることが多い。ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）では、ＢＥＶよりも、バッテリ容量は少なくて済むためユニット体積も小さくでき、車両後部に搭載することもできる。下記特許文献１は、車両後部バッテリ搭載構造を開示している。この搭載構造では、一対のリアホイールハウスの間にフロアパネル上に高電圧バッテリユニットが搭載されており、バッテリユニットの側壁はホイールハウスの側壁近傍に位置している。

特許第６５３６５１２号公報

特許文献１の発明は、車両後方からの衝突（後突）を考慮したものであり、車両後部への側方からの衝突（側突）が考慮されたものではない。車両後部への側突時には、衝突荷重が側方から後輪近傍に入力される。この衝突荷重が後輪へ入力された場合、後輪からリアホイールハウスを介してバッテリユニットに入力され得る。車両後部への側突時であってもバッテリユニットを確実に保護したい。

従って、本発明の目的は、車両後部への側突時にバッテリユニットを保護し得る車両後部バッテリ搭載構造を提供することにある。

本発明に係る車両後部バッテリ搭載構造では、車両後部のフロアパネルの車幅方向の両側部に後輪用の一対のホイールハウスが形成されている。車幅方向に延在するクロスメンバが一対のホイールハウスの間でフロアパネルに固定されている。一対のホイールハウスの間にはバッテリユニットが搭載されており、このバッテリユニットはクロスメンバに固定されている。クロスメンバの端部は、バッテリユニットの車幅方向の側壁からホイールハウスを形成する車体パネルに向けて突出されている。また、クロスメンバの端部は、側面視において、ホイールハウスを形成する車体パネルと重複すると共に、ホイールハウス内の後輪とも重複している。

本発明に係る車両後部バッテリ搭載構造によれば、車両後部への側突時にバッテリユニットを保護することができる。

実施形態に係る車両後部バッテリ搭載構造の一部断面斜視図である。 上記搭載構造の模式的断面図である。 上記搭載構造の模式的側面図である。 上記搭載構造の側突時の模式的断面図である。

図面を参照しつつ、実施形態に係る車両後部バッテリ搭載構造（以下、単に搭載構造と呼ぶ）について説明する。なお、図１は、一部断面斜視図であり、搭載構造がよく見えるように、車体をホイールハウス２の上方位置で水平に切断した図である。また、図２～図４は模式的な図である。例えば、図２及び図４では、車体のサイドパネル７が一枚で示されているが、実際の車体では、後輪５近傍のサイドパネル７は複数枚設けられることが一般的である。

図１～図３に示されるように、本実施形態の搭載構造では、車両後部のフロアパネル１の車幅方向の両側部には、後輪５用の一対のホイールハウス２が形成されている。フロアパネル１の両側縁は、それぞれ車体のサイドパネル７に接合されている。ホイールハウス２は、フロアパネル１の側縁からサイドパネル７の下部にかけて形成されており、車室側に膨出された形状を有している。一対のホイールハウス２の間には、車幅方向に延在する補強部材としてのクロスメンバ３が二本設けられている。本実施形態の各クロスメンバ３は、ボルト及びナットなどの締結具８によってフロアパネル１の上面に固定されている。

クロスメンバ３は、中空断面を有する棒状部材である。本実施形態では、フロアパネル１やサイドパネル７によって構成される車体はスチール製であり、クロスメンバ３もスチールやアルミ合金などによる金属製である。なお、クロスメンバ３は、少なくとも一本設けられればよく、三本以上設けられてもよい。また、本実施形態のクロスメンバ３は直線状であるが、その中央部が湾曲していてもよい。クロスメンバ３が湾曲する場合、クロスメンバ３の湾曲方向は、前方又は後方に向けて湾曲されてもよいし、上方又は下方に向けて湾曲されてもよい。さらに、本実施形態のクロスメンバ３は締結具８によってフロアパネル１に固定されたが、溶接などの他の手段でフロアパネル１に固定されてもよい。例えば、断面ハット形のスチールプレス材の両側のフランジをフロアパネル１に溶接することで中空閉断面のクロスメンバ３を形成することもできる。

クロスメンバ３上には、バッテリユニット４がボルト及びナットなどの締結具８によって固定されている。本実施形態の場合、バッテリユニット４は車両駆動用の高電圧バッテリユニットである。バッテリユニット４は、バッテリパックとも呼ばれ、多数のバッテリモジュールを内蔵している。各バッテリモジュール内には、複数のバッテリセルが内蔵されている。バッテリユニット４の内部には、制御モジュールも内蔵されている。本実施形態の車両は、ＨＥＶ（プラグインＨＥＶを含む）であり、バッテリユニット４の体積はＢＥＶのバッテリユニットよりは小さい。本実施形態のバッテリユニット４のケースは、アルミ合金製であり、内部のモジュールを保護している。なお、バッテリユニット４はクロスメンバ３に固定されているが、クロスメンバ３に加えてフロアパネル１などの車体の他の部位にさらに固定されてもよい。

クロスメンバ３の端部３ａは、バッテリユニット４の車幅方向の側壁４ａからホイールハウス２を形成する車体パネルに向けて突出されている。本実施形態では、バッテリユニット４は車両後部の車幅方向の中央に搭載されており、バッテリユニット４の右側及び左側のそれぞれで、左右対称に端部３ａが側壁４ａから突出されている。なお、バッテリユニット４は、車幅方向の中央に搭載されなくてもよい。例えば、図１に示されるように、バッテリユニット４の左右幅の半分の左右幅を有するバッテリユニット４Ｘが車両の右側に寄せてクロスメンバ３に固定されてもよい。

図３に示されるように、クロスメンバ３の端部３ａは、それぞれ、側面視において、ホイールハウス２を形成する車体パネルと重複すると共に、ホイールハウス２内の後輪５とも重複している。後輪５は、その中心に位置する金属製のロードホイール５ａとロードホイール５ａの外周に取り付けられたタイヤ５ｂとを備えている。特に、本実施形態の搭載構造では、端部３ａは、側面視において、後輪５のタイヤ５ｂと重複している。本実施形態では、二本のクロスメンバ３の両方の端部３ａが、ホイールハウス２を形成する車体パネルと重複すると共に、ホイールハウス２内の後輪５とも重複している。しかし、少なくとも一方の端部３ａが、ホイールハウス２を形成する車体パネルと重複していればよい。また、少なくともホイールハウス２を形成する車体パネルと重複する一方の端部３ａが、ホイールハウス２内の後輪５と重複していればよい。このとき、後輪５と重複する一方の端部３ａが、後輪５のタイヤ５ｂと重複することが好ましい。なお、ここで説明した側面視における位置関係は、車両停車時の車両に乗員が載っていない状態で判断される。

ただし、本実施形態のように、二本のクロスメンバ３の両方の端部３ａが、ホイールハウス２を形成する車体パネルと重複すると共に、ホイールハウス２内の後輪５のタイヤ５ｂと重複していることが好ましい。また、三本以上のクロスメンバ３が設けられる場合、そのうちの一部のクロスメンバ３の端部３ａのみがホイールハウス２を形成する車体パネルと重複していればよい。その際、ホイールハウス２を形成する車体パネルと重複する端部３ａのうちの一部のみが後輪５と重複してもよい。さらに、その際、後輪５と重複する端部３ａのうちの一部のみがタイヤ５ｂと重複し、残りがロードホイール５ａと重複してもよい。

また、ここで、クロスメンバ３の少なくとも端部３ａがホイールハウス２を形成する車体パネルやタイヤ５ｂと重複していればよい。例えば、クロスメンバ３の中央部が上述したように湾曲しているような場合、その湾曲部はホイールハウス２を形成する車体パネルやタイヤ５ｂと重複していなくてもよい。

さらに、図２に示されるように、本実施形態の搭載構造では、ホイールハウス２を形成する車体パネルに向けて側壁４ａから突出された端部３ａは、それぞれ、ホイールハウス２を形成する車体パネルに当接されている。このように、側壁４ａから突出された端部３ａは、ホイールハウス２を形成する車体パネルに当接されていることが好ましい。ただし、端部３ａは、少なくとも側壁４ａから突出されていればよく、ホイールハウス２を形成する車体パネルに当接されていなくてもよい。

次に、図４を参照しつつ、側突時における搭載構造の機能について説明する。車体の側方から、後輪５の近傍に他の車両などの障害物９が衝突すると、衝突荷重によってサイドパネル７やホイールハウス２が変形されて、この変形によって衝突エネルギーが吸収される。変形したサイドパネル７やホイールハウス２は、車室内のバッテリユニット４に向けて押し込まれる。衝突荷重は、後輪５にも作用し、後輪５のサスペンションを破壊し、この破壊によっても衝突エネルギーが吸収される。サスペンションによる支持を失った後輪５も、内方に向けて押し込まれる。

内方に押し込まれたホイールハウス２は、側壁４ａから側外方に突出されたクロスメンバ３の端部３ａに受け止められ、さらなる内方への変形が抑止される。このため、ホイールハウス２とバッテリユニット４との干渉が抑止される。また、端部３ａに入力された衝突荷重は、クロスメンバ３を介して車体の反対側に伝達されて分散される。さらに、本実施形態では、フロアパネル１の下面には、前後方向に延在されたリアサイドメンバ６も設けられている。フロアパネル１とクロスメンバ３との間の固定点（締結具８）やクロスメンバ３とバッテリユニット４との間の固定点（締結具８）は、このリアサイドメンバ６の位置に配されており、側壁４ａもこのリアサイドメンバ６の位置に配されている。このため、衝突荷重を端部３ａ及びリアサイドメンバ６で効果的に受け止めることができる。

また、内方に移動される後輪５も、ホイールハウス２を介して端部３ａによって受け止められる。このため、ホイールハウス２を介した後輪５とバッテリユニット４との干渉も抑止される。また、この後輪５による衝突荷重も、クロスメンバ３を介して車体の反対側に伝達されて分散される。特に、本実施形態では、側面視において後輪５のタイヤ５ｂが端部３ａと重複するため、サスペンションストロークが生じていても、タイヤ５ｂがホイールハウス２を介して端部３ａによって受け止められる可能性が高い。タイヤ５ｂはロードホイール５ａよりも柔らかく変形しやすいため、端部３ａへの入力荷重が低減される。タイヤ５ｂがホイールハウス２を介して端部３ａに受け止められる際にタイヤ５ｂの内圧が維持されていれば、端部３ａへの入力荷重はさらに低減され得る。

本実施形態では、内方に移動するホイールハウス２が二本のクロスメンバ３の両方の端部３ａに分散して受け止められるため、より確実にバッテリユニット４を保護することができる。さらに、内方に移動する後輪５もホイールハウス２を介して二本のクロスメンバ３の両方の端部３ａによって受け止められるため、より確実にバッテリユニット４を保護することができる。なお、本実施形態の場合、後輪５はリアサイドメンバ６によっても受け止められる。さらに、本実施形態では、後輪５のタイヤ５ｂが両方の端部３ａによって受け止めるため、より確実にバッテリユニット４を保護することができる。また、本実施形態では、端部３ａはホイールハウス２を形成する車体パネルと当接しているので、クロスメンバ３によって車体剛性も向上される。車体剛性の向上により、車両走行性能や車両乗り心地も向上させることができる。

本実施形態に係る搭載構造によれば、クロスメンバ３の端部３ａが、バッテリユニット４の車幅方向の側壁４ａから後輪５用のホイールハウス２を形成する車体パネルに向けて突出されている。また、クロスメンバ３の端部３ａが、側面視において、ホイールハウス２を形成する車体パネルと重複すると共に、ホイールハウス２内の後輪５とも重複している。そのため、側突時に衝突荷重をクロスメンバ３で受け止めることができる。また、ホイールハウス２のバッテリユニット４との干渉や、後輪５のホイールハウス２を介したバッテリユニット４との干渉も突出された端部３ａによって回避することができる。このため、側突時にバッテリユニット４を保護することができる。

ここで、本実施形態に係る搭載構造によれば、クロスメンバ３の端部３ａが、側面視において、後輪５のタイヤ５ｂと重複している。即ち、後輪５と重複する端部３ａは、後輪５のタイヤ５ｂと重複している。タイヤ５ｂはロードホイール５ａよりも柔らかく変形しやすいため、端部３ａに入力される衝突荷重が低減される。従って、より確実にバッテリユニット４を保護することができる。

さらに、本実施形態に係る搭載構造によれば、二つの平行なクロスメンバ３が、車両前後方向に並べられており、二つのクロスメンバの両方の端部３ａが、側面視において、後輪５のタイヤ５ｂと重複している。ホイールハウス２との干渉によって入力される衝突荷重を二本のクロスメンバ３で受け止めることができる。さらに、ホイールハウス２を介した後輪５との干渉によって入力される衝突荷重を二本のクロスメンバ３で受け止めることができる。この後輪５との干渉は、後輪５のタイヤ５ｂとの干渉となる。従って、より一層確実にバッテリユニット４を保護することができる。

またさらに、本実施形態に係る搭載構造によれば、クロスメンバ３の端部３ａが、ホイールハウス２を形成する車体パネルに当接されている。このため、クロスメンバ３によって車体剛性も向上される。特に、ホイールハウス２の近傍、即ち、後輪５のサスペンションの車体への取付位置近傍の車体剛性が向上される。従って、車体剛性の向上により、車両走行性能や車両乗り心地も向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されない。例えば、上述したように、補強部材として少なくとも一本のクロスメンバ３が設けられ、その端部３ａが側面視においてホイールハウス２を形成する車体パネル及び後輪５と重複していればよいが、クロスメンバ３の数は限定されない。また、端部３ａが側面視において後輪５のタイヤ５ｂと重複することが好ましいが、後輪５のロードホイール５ａと重複をしてもよい。また、上記実施形態では、図３に示されるように、バッテリユニット４の前後幅は、ホイールハウス２の前後幅にほぼ等しいが、これに限定されない。バッテリユニット４の前後幅が、図３に示される前後幅よりも大きく、バッテリユニット４がホイールハウス２よりも前方又は後方に延在していてもよい。上記実施形態の車両はＨＥＶであったが、ＢＥＶでもよい。

１ フロアパネル
２ ホイールハウス
３ クロスメンバ
３ａ （クロスメンバ３の）端部
４，４Ｘ バッテリユニット
４ａ （バッテリユニット４，４Ｘの）側壁
５ 後輪
５ｂ （後輪５の）タイヤ

Claims (4)

1. 車両後部バッテリ搭載構造であって、
   車両後部のフロアパネルと、
   前記フロアパネルの車幅方向の両側部に形成された、後輪用の一対のホイールハウスと、
   一対の前記ホイールハウスの間で前記車幅方向に延在され、かつ、前記フロアパネルに固定されたクロスメンバと、
   一対の前記ホイールハウスの間に搭載され、かつ、前記クロスメンバに固定されたバッテリユニットと、を備えており、
   前記クロスメンバの端部が、前記バッテリユニットの前記車幅方向の側壁から前記ホイールハウスを形成する車体パネルに向けて突出されており、
   前記クロスメンバの前記端部が、側面視において、前記ホイールハウスを形成する前記車体パネルと重複すると共に、前記ホイールハウス内の前記後輪とも重複している、車両後部バッテリ搭載構造。
2. 前記クロスメンバの前記端部が、前記側面視において、前記後輪のタイヤと重複している、請求項１に記載の車両後部バッテリ搭載構造。
3. 二つの平行な前記クロスメンバが、車両前後方向に並べられており、
   二つの前記クロスメンバの両方の前記端部が、前記側面視において、前記後輪の前記タイヤと重複している、請求項２に記載の車両後部バッテリ搭載構造。
4. 前記クロスメンバの前記端部が、前記ホイールハウスを形成する前記車体パネルに当接されている、請求項３に記載の車両後部バッテリ搭載構造。