JP4888657B2

JP4888657B2 - 電気自動車

Info

Publication number: JP4888657B2
Application number: JP2007231545A
Authority: JP
Inventors: 琢磨野崎; 篤竹田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-09-06
Also published as: JP2009061915A

Description

本発明は、パワーユニットとバッテリユニットとが搭載された電気自動車に関する。

電気自動車では、信頼性の向上、コストの低減、開発期間の短縮のために、内燃エンジンを搭載する車両の車体を活用して、電動モータなどで構成されたパワーユニットや電力源となるバッテリユニットを搭載する場合がある。具体的には、車体の前後方向の端部に形成したエンジンルームをそのままパワーユニットルームとして用いてパワーユニットを搭載したり、車体の中央に形成されている客室の床下にバッテリユニットを搭載したりすることが行われている。

通常、電気自動車のパワーユニットは、特許文献１のようにパワーユニットのバッテリユニット側の端部から突き出たバッテリユニット側ブラケットおよびバッテリユニットとは反対側から突き出た反対側ブラケットを用いて、パワーユニットルームの骨格部に支持させている。
特開平８−３１０２５２号公報

こうした電気自動車は、上記したように車体の中央と端部とにおいて、機器を搭載するスペースが確保されやすいために、構造上、パワーユニットとバッテリユニットとは、互い隣接した位置関係で搭載されるというレイアウトが強いられやすい。特に電気自動車の航続距離は、搭載されるバッテリの電気的容量に依存する割合が大きく、極力大きなバッテリを搭載したいという要求があるため、隣接したパワーユニットとバッテリユニットとの隙間を大きくとることが困難である。

ところで、電気自動車は、パワーユニットが搭載されている側（一端側）からの衝突時、車体の一端部に衝突荷重が入力されると、慣性によってパワーユニットは残り、車体だけがバッテリユニットへ向って強制変位させられるという挙動が生じる。このとき、パワーユニットは、バッテリユニット側ブラケットや反対側ブラケットで車体に支持されているために、バッテリユニットへ向って押し出される。

ところが、パワーユニットとバッテリユニットとの間の隙間が小さいため、パワーユニットが、そのまま押し出されてしまうと、真正面からバッテリユニットの端部とぶつかり、バッテリユニットに損傷を与えることがある。
このような場合、自動車の分野では、ブラケットに脆弱部を形成して、パワーユニットが搭載されている側（一端側）からの衝突時、車体の一端部に加わる衝突荷重で、ブラケットを破断させて、パワーユニットの動きを抑える。

しかし、電気自動車では、脆弱部を形成するだけでは、バッテリユニットの損傷を防ぐことにはならない。
これには、２つの理由がある。その１つ目は、パワーユニットが搭載されている側（一端側）からの衝突時、単にパワーユニットを車体から離脱させただけは、バッテリユニットとの真正面からの衝突は避けきれないからである。

２つ目は、電気自動車のパワーユニットが搭載されていない側（他端側）からの衝突時の挙動が、先に述べたパワーユニットが搭載されている側（一端側）からの衝突時とは異なるからである。
すなわち、電気自動車は、パワーユニットが搭載されている側（一端側）の衝突時とは異なり、パワーユニットが搭載されていない側（他端側）からの衝突時、車体の他端部に衝突荷重が入力されると、慣性により、パワーユニットがバッテリユニットに向かって強制変位させられるという挙動が生じる。

このとき、バッテリユニット側ブラケットには、パワーユニットが搭載されている側（一端側）からの衝突時とは異なり、できるだけ破断を抑えて、パワーユニットがバッテリユニットへ接近するのを抑えることが求められる。
ところが、単に脆弱部を形成するだけでは、逆にパワーユニットが搭載されていない側（他端側）からの衝突時も、バッテリユニット側ブラケットは破断しやすくなる。このため、逆にパワーユニットが搭載されていない側からの衝突時において、パワーユニットがバッテリユニットに衝突しやすく、バッテリユニットに損傷を与えやすくなってしまう。

そこで、本発明の目的は、パワーユニットが搭載されている側からの衝突時であっても、パワーユニットが搭載されていない側からの衝突時であっても、バッテリユニットの損傷が抑えられる電気自動車を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、パワーユニットのバッテリユニット側の端部を車体に支持するバッテリユニット側ブラケットに、所定以上の衝撃荷重が加わると破断するバッテリユニット側ブラケット脆弱部を形成し、パワーユニットのバッテリユニットとは反対側の端部を車体に支持する反対側ブラケットに、所定以上の衝撃荷重が加わると破断する反対側ブラケット脆弱部を形成し、バッテリユニット側ブラケット脆弱部を、車両前後方向一端側の衝突時の車体の一端部から入力される衝撃荷重が、車両前後方向他端側の衝突時の車体の他端部から入力される衝撃荷重より小さい衝撃荷重で破断するように形成し、反対側ブラケット脆弱部を、車両前後方向一端側の衝突時のバッテリユニット側ブラケット脆弱部が破断するよりも早い段階で破断し、車両前後方向他端側の衝突時のバッテリユニット側ブラケット脆弱部が破断する衝撃荷重より大きい荷重で破断するように形成した。

同構成により、今、パワーユニットが搭載されている側（一端側）からの衝突により、車体の一端側から衝撃荷重が加わったとする。このとき、反対側ブラケットの反対側ブラケット脆弱部は、車体の一端側からの衝撃荷重に対して破断しやすい特性が与えられているから、反対側ブラケットが、衝撃荷重を受けて、反対側ブラケット脆弱部から破断する。これにより、パワーユニットは、バッテリユニット側の端部が車体に支えられるだけの片支持となる。これで、パワーユニットのバッテリユニットとは反対側の端部は、パワーユニットの自重により下がる。続いて、つぎに破断しやすい特性が与えられているバッテリユニット側ブラケット脆弱部が破断する。これで、パワーユニットは、傾いた姿勢のまま、車体から離脱する。この傾いた姿勢により、パワーユニットは、たとえバッテリユニットに至っても、バッテリユニットの上面を乗り上げながら変位して、バッテリユニットと真正面からぶつかるのが避けられる。

また反対にパワーユニットが搭載されていない側（他端側）からの衝突により、車体の他端側から衝撃荷重が加わったとする。このとき、バッテリユニット側ブラケット脆弱部、反対側ブラケット脆弱部は、車体の他端側からの衝撃荷重に対しては破断しにくくなる特性が与えられている。そのため、バッテリユニット側ブラケットは、破断せず、パワーユニットがバッテリユニットへ変位するのが抑えられる。過度の衝撃荷重が加わると、バッテリユニット側ブラケット脆弱部が破断して、衝撃エネルギーを開放し、反対側ブラケットの支えだけでパワーユニットがバッテリユニットへ向うのを抑える。

請求項２に記載の発明は、さらに簡単な構造で、パワーユニットが搭載されている側からの衝突時と、パワーユニットが搭載されていない側からの衝突時とに求められる特性をもつバッテリユニット側ブラケット脆弱部が得られるよう、バッテリユニット側ブラケットには車幅方向に延びるアーム部材を用い、このアーム部材のパワーユニット側に向く側面に、バッテリユニット側ブラケット脆弱部として、上下方向に延びる凹部を形成する構成を採用した。

請求項３に記載の発明は、さらに、バッテリユニット側ブラケットの破断した破断部とバッテリユニットとの衝突を避けるよう、バッテリユニット側ブラケット脆弱部は、アーム部材のパワーユニットが取り付くパワーユニット取付点と車体が取り付く車体点との間に形成される構成とした。
請求項４に記載の発明は、さらに簡単な構造で、パワーユニットが搭載されている側からの衝突時と、パワーユニットが搭載されていない側からの衝突時とに求められる特性をもつ反対側ブラケット脆弱部が得られるよう、反対側ブラケットは、車体前後方向に延びるアーム部材から構成し、反対側ブラケット脆弱部は、このアーム部材のパワーユニットが取り付くパワーユニット取付点と車体が取り付く取付点との間をオフセットさせてなる構成を採用した。

請求項１の発明によれば、パワーユニットが搭載されている側（一端側）からの衝突時は、バッテリユニット側ブラケットおよび反対側ブラケットの破断しやすい特性を用いて、パワーユニットを、バッテリユニットの上面を乗り上げるよう変位させて、バッテリユニットと衝突するのを避けることができる。またパワーユニットが搭載されていない側（他端側）からの衝突時は、逆のバッテリユニット側ブラケットおよび反対側ブラケットの破断しにくい特性を用いて、パワーユニットがバッテリユニットへ変位するのを抑えて、バッテリユニットと衝突するのを防ぐことができる。

したがって、電気自動車は、パワーユニットが搭載されている側からの衝突時であっても、パワーユニットが搭載されていない側からの衝突時であっても、バッテリユニットの損傷を抑えることができる。
請求項２の発明によれば、バッテリユニット側ブラケットの側面に形成した溝形の凹部は、パワーユニットが搭載されている側からの衝突時には、破断が生じやすい、凹部の開口が拡げられる方向に曲げ応力が加わり、反対にパワーユニットが搭載されている側からの衝突時には、破断が生じにくい、開口が狭められる方向に曲げ応力が加わるから、簡単な構造で、パワーユニットが搭載されている側からの衝突時と、パワーユニットが搭載されていない側からの衝突時とにおける破断特性を得ることができる。

請求項３の発明によれば、バッテリユニット側ブラケットが破断したとき、車体側にはパワーユニットの支持から解放された全長の短いブラケット部分が残るだけなので、ブラケット部分の破断部とバッテリユニットとの衝突を避けることができる。
請求項４の発明によれば、反対側ブラケットのオフセットした部分は、パワーユニットが搭載されている側からの衝突時には、破断が生じやすい、大きな曲げモーメントが発生しやすい部分となり、反対にパワーユニットが搭載されている側からの衝突時には、破断が生じにくい、伸張する方向へ応力が発生する構造となるから、簡単な構造で、パワーユニットが搭載されている側からの衝突時と、パワーユニットが搭載されていない側からの衝突時とにおける破断特性を得ることができる。

以下、本発明を図１〜図１９に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は電気自動車の後側の側断面図を示していて、同図中１は車体である。車体１は、前後方向最後部に荷室２を有し、前後方向中央に客室３を有している。４は、車体１の下面に配設された一対のサイドフレーム（車体１の骨格をなす部材）を示している。
サイドフレーム４は、図２に示されるように車幅方向に並行に２本、所定の間隔で配置してあり、いずれも客室３の床の下面、この客室３の床より高い地点に形成されている荷室２の床の下面を通り、車両前後方向に延びている。図１中４ａは、荷室２下を通る後部分を示している。そして、荷室２の床下に形成される車体最後部（車両前後方向一端側）の空間をパワーユニットルーム５としている。また客室３の床下のサイドフレーム４，４で囲まれた車体前後方向中央側の空間は、バッテリユニット収容室６にしてある。詳しくは、図１に示されるようにバッテリユニット収容室６は、客室３の後側に設置されたリヤシート８下から同じく前側に設置されたフロントシート９下まで連続したサイドフレーム４，４間の扁平な空間で形成してある。つまり、パワーユニットルーム５とバッテリユニット収容室６とは、車両前後方向で隣接したレイアウトとなる。

このうちバッテリユニット収容室６内には、同空間を占めるようにバッテリユニット１０が収められている。電気自動車の電力源となるバッテリユニット１０は、箱形の収容容器１１内に多数個のバッテリモジュール１２を収容した箱形構造となっている。このバッテリユニット１０の後側の端部がパワーユニットルーム５に臨んでいる。
パワーユニットルーム５内には、図２に示されるようにパワーユニット１６が、パワーユニット１６を制御するコントロールユニット２７、これらマウントするマウントフレーム３０と共に収容してある。

同構造を説明すると、パワーユニット１６は、図２に示されるように電動モータ１７と減速機１８とを車幅方向（横向き）で連結し、減速機１８に差動装置１９を連結させてなる。
このうち電動モータ１７の車体後側へ突き出る支持プレート部１７ｘには、図３および図４に示されるように、車体取付用ブッシュ２０を先端に有するアーム状のリヤブラケット２１（本願の反対側ブラケットに相当）が突設されている。具体的には、図３および図４に示されるように車体取付用ブッシュ２０は、リヤブラケット２１の先端に形成された円形の枠部２０ｂと、同枠部２０ｂ内に圧入された筒形のブッシュ部材２０ａとを組み合わせて構成される。そして、リヤブラケット２１の基端部をボルトナット２２で支持プレート部１７ｘに締結して、先端の車体取付用ブッシュ２０を車体後側へ突出させている。

また電動モータ１７や減速機１８の車体前側に向くケーシング部分には、車幅方向に延びるフロントブラケット２３（本願のバッテリユニット側ブラケットに相当）が設けてある。具体的には、フロントブラケット２３は、図２、図３および図５に示されるようにパワーユニット１６のバッテリユニット側の端部となる、横置き電動モータ１７および減速機１８の側方を経て、車幅方向に延びる一本のアーム部材が用いてある。このアーム部材の中間部の両側には、短筒状のパワーユニット取付用ブッシュ２４がそれぞれ圧入され、パワーユニット１６に取り付く地点としている。パワーユニット取付用ブッシュ２４は、ボルト２５で、電動モータ１７や減速機１８のケーシング部分に形成してある支持座１７ａや支持座１８ａに取り付けられ、アーム部材のパワーユニット１６に取り付く地点を弾性支持させている。アーム部材の電動モータ１７端や減速機１８端から張り出した両端部は、車体１に取り付く地点となっていて、同部分にはそれぞれ車体取付用ブッシュ２６が設けてある。車体取付用ブッシュ２６も、リヤブラケット２１と同様、アーム部材の各先端に形成された円形の枠部２６ｂと、同枠部２６ｂ内に圧入された筒形のブッシュ部材２６ａとを組み合わせた構造となっている。

コントロールユニット２７は、図２に示されるように電動モータ１７の電源周波数を可変するインバータ装置２８ａ及び該インバータ装置２８ａを車両の運転状態に応じて制御する制御装置２８、ＤＣ／ＤＣコンバータ２９ａ及び充電装置２９を車幅方向に並べて構成される。
マウントフレーム３０は、車体１の一部をなす部材で、図２および図３に示されるように車体１の後側へ並行に延びる一対の側フレーム部３１と該側フレーム部３１の各後端部をつなぐ端フレーム部３２とを有した略Ｕ形をなしている。このうち一対の側フレーム部３１は、電動モータ１７端や減速機１８端を通過して車体１の前後方向に延び、端フレーム部３２は、パワーユニット１６の後方を通過して車幅方向に延びている。このマウントフレーム３０が、図２および図３に示されるように側フレーム部３１端に設けたフロント取付座３４や端フレーム部３２に設けたリヤ取付座３５を介して、パワーユニットルーム５の骨格となる、各リヤ部分４ａ，４ａ（サイドフレーム）の下部やリヤ部分４ａ，４ａ間に形成されたクロスメンバ部３６の下部などにボルトナット３７で締結してある。

この吊持したマウントフレーム３０の上部、すなわち側フレーム３１、端フレーム３２上に、図１および図２に示されるようにインバータ装置２８ａ及び該インバータ装置２８ａを車両の運転状態に応じて制御する制御装置２８、ＤＣ／ＤＣコンバータ２９ａ及び充電装置２９が搭載される。またマウントフレーム３０の下部、すなわち側フレーム３１、端フレーム３２下に、パワーユニット１６が吊持される。具体的には、パワーユニット１６は、図２および図５に示されるようにフロントブラケット２３の各車体取付用ブッシュ２６が各側フレーム３１に取着した一対のマウントブラケット３９にボルトナット４０で支持されること、図２および図４に示されるようにリヤブラケット２１の車体取付用ブッシュ２０が端フレーム部３２の中央に取着したマウントブラケット４１にボルトナット４２で支持されることによって、マウントフレーム３０に吊持させてある。

つまり、パワーユニット１６のバッテリユニット側の端部やその反対側の端部などパワーユニット１６の各部は、車体取付用ブッシュ２０，２６やパワーユニット取付用ブッシュ２４をもつ複数のブラケット２１，２３により、車体１に弾性支持される。さらに、パワーユニット取付用ブッシュ２４を設けることで２重防振構造とし、電動モータ１７から発する高い周波数の振動が車体１へ伝わるのを防いでいる。

フロントブラケット２３には、車体１のパワーユニット１６が搭載された側（車両前後方向一端側）の衝突時（本実施形態では後部衝突）と、それとは反対のパワーユニット１６が搭載されていない側（車両前後方向他端側）の衝突時（本実施形態では前部衝突）との双方で、バッテリユニット１７の損傷を抑えられるようにした工夫が施されている。
この工夫には、フロントブラケット２３に、図２、図３および図５に示されるようにパワーユニット１６が搭載された側の衝突時と、パワーユニット１６が搭載されていない側の衝突時とで、それぞれ違う破断特性をもつフロントブラケット脆弱部４８（本願のバッテリユニット側ブラケット脆弱部に相当）を設け、リヤブラケット２１にも、図２、図３および図４に示されるようにパワーユニット１６が搭載されていない側の衝突時とで、それぞれ違う破断特性をもつリヤブラケット脆弱部５６（本願の反対側ブラケット脆弱部に相当）を設けた構造が用いられている。

これら脆弱部４８，５６のうち、フロントブラケット脆弱部４８について説明すると、フロントブラケット脆弱部４８は、フロントブラケット２３のパワーユニット取付用ブッシュ２５（本願のパワーユニットが取り付く取付点に相当）と車体取付用ブッシュ２６（本願の車体が取り付く取付点に相当）の各ブラケット部分２３ａ（図２中の一点鎖線αの位置）にそれぞれ設けられている。

これらフロントブラケット脆弱部４８は、いずれも所定以上の衝撃荷重が加わると破断する通常の特性に加え、パワーユニット１６が搭載された側（一端側）の衝突時に、車体１の後部（一端側）から入力される衝撃荷重に対しては破断しやすく、反対のパワーユニット１６が搭載されていない側（他端側）の衝突時に、車体１の前部（他端側）から入力される衝撃荷重に対しては破断しにくくした構造が用いられている。具体的にはフロントブラケット脆弱部４８には、図３〜図６に示されるようにブラケット部分２３ａのパワーユニット１６に向く側面に、上下方向に延びる凹部、例えば溝形の凹部４９を形成した構造が用いてある。

このようにパワーユニット１６側に開口する縦形の凹部４９を形成すると、ブラケット部分２３には、パワーユニット１６が搭載されている側からの衝突時（後部衝突）のときは、その衝突で車体１が強制変位されるという挙動により、溝形の凹部４９の開口を拡げるという破断が生じやすい方向から、曲げ応力が加わる。また反対のパワーユニット１６が搭載されていない側からの衝突時（前部衝突）のときは、その衝突でパワーユニット１６が強制変位されるという挙動により、溝形の凹部４８の開口が狭まるという破断が生じにくい方向から、曲げ応力が加わる。この違いにより、車体１の後部から入力される衝撃荷重Ｐ１とし、車体１の前部から入力される衝撃荷重Ｐ２としたとき、パワーユニット１６が搭載されている側の衝突時は、衝撃荷重Ｐ２より、格段に小さい衝撃荷重Ｐ１で、フロントブラケット２３の破断が起きるようにしていると共に、パワーユニット１６が搭載された側の衝突時は、大きな衝撃荷重Ｐ２でも、フロントブラケット２３の破断が起きないようにしている。もちろん、凹部４９は、こうした破断のコントロールが可能であれば、溝形以外の単なる窪みなどでもよい。

この破断特性の違いにより、フロントブラケット２３は、パワーユニット１６が搭載されている側からの衝突時（後部衝突）には、車体取付用ブッシュ２６に全長の短いブラケット部分２３ｂを残して破断されるようにしている。これで、パワーユニット１６の支持から解放されたブラケット部分２３ａや車体取付用ブッシュ２６が、バッテリユニット１０から避けて逃げられるようにしている。またパワーユニット１６が搭載されていない側からの衝突時（前部衝突）は、フロントブラケット２３の破断をできるだけ抑えて、パワーユニット１６をバッテリユニット１０へ変位させにくくしている。

このときパワーユニット取付用ブッシュ２４のたわみは、パワーユニット１６が搭載されている側からの衝突時（後部衝突）、フロントブラケット２３の破断を妨げる。これを改善するために、図２、図３、図５および図６に示されるようにフロントブラケット２３には、パワーユニット取付用ブッシュ２４のたわみを抑えるたわみ抑制部５０が設けてある。同たわみ抑制部５０は、図５および図６に示されるようにフロントブラケット２３をパワーユニット１６に支持するボルト２５のバッテリユニット１０側へ突き出た頭部とパワーユニット取付用ブッシュ２４の端部との間に、パワーユニット取付用ブッシュ２４より大きな外径の円形のワッシャ５１（剛体のたわみ制限部材）を組み付けて構成される。

このワッシャ５１は、図６中の実線に示されるように、通常時には、フロントブラケット２３から離れた状態に保たれ、図１３に示されるように車体後部（パワーユニット１６が搭載されている側）から衝撃荷重Ｐ１が入力され、パワーユニット取付用ブッシュ２４がたわむと、ワッシャ５１の外周端部とフロントブラケット２３の側部とが突き当たるようにしてある。また車体前部（パワーユニット１６が搭載されていない側）からの衝撃荷重Ｐ２に対しては、そのままたわみが生ずるようにしてある。これで、パワーユニット１６が搭載されている側（一端側）からの衝突時の衝撃荷重が入力されたときだけ、パワーユニット１６とフロントブラケット２３間を剛体同士で突き合わせて、パワーユニット取付用ブッシュ２４のたわみを制限させ、凹部４９に衝撃荷重Ｐ１が集中されるようにしてある。このたわみ制限により、フロントブラケット２３がバッテリユニット１０へ至るまでの間で、フロントブラケット２３の破断が行われるようにコントロールしている。

またワッシャ５１をフロントブラケット２３のバッテリユニット１０側の面に設けることで、後突時にはパワーユニット取付用ブッシュ２４の弾性を阻害し、前突時にはパワーユニット取付用ブッシュ２４の弾性を阻害しない構造にしてあり、フロントブラケット２３の後突時や前突時といった各モードでの破断コントロールが好適になされるようにしている。

なお、図７に示されるように車体取付用ブッシュ２６の位置は、車体取付用ブッシュ２６をバッテリユニット１０に乗り上げやすくするために、できるだけ矢印Ｈの如く側フレーム部３１（マウントフレーム）寄り、すなわちサイドフレーム４寄りに位置決めてある。これで、車体取付用ブッシュ２６の端部、具体的には軸心位置から下側部分とバッテリユニット１０の上面から下側部分とがラップするＬ部分を所定値以下、具体的にはできる限り小さな寸法に抑えて、車体取付用ブッシュ２６を、バッテリユニット１０の上面に乗り上げやすくしている。この他、車体取付用ブッシュ２６をバッテリユニット１０に乗り上げやすくするために、図２、図５、図６および図７に示されるように車体取付用ブッシュ２６近傍の下側には、スロープ部５３が設けてある。具体的にはスロープ部５３は、図７に示されるようにブッシュ部材２６ａを収める枠部２６ｂのバッテリユニット１０の端部と向き合う端面部分のうち、バッテリユニット１０の端部とラップする枠部２６ｂの下側半分に、バッテリユニット１０側へ突き出る突出部５４を形成した構造が用いてある。この円弧形の突出部５４により、車体取付用ブッシュ２６がバッテリユニット１０と当たるときは、先に突出部５４がバッテリユニット１０と当接して、車体取付用ブッシュ２６や枠部２６ｂを、よりスムーズに前傾させる。これで、車体取付用ブッシュ２６や枠部２６ｂがバッテリユニット１０に乗り上げやすくしている。

他方、図２、図３および図４に示されるようにリヤブラケット２１（本願の反対側ブラケットに相当）には、パワーユニット１６に取り付く取付点Ｓ（図３だけ図示）と車体取付用ブッシュ２０（車体に取り付く取付点に相当）との間に、リヤブラケット脆弱部５６が設けられている。このリヤブラケット脆弱部５６には、図３に示されるようにリヤブラケット２１の中間部を斜めに折り曲げたオフセット部５７を形成して、パワーユニット１６が取り付く取付点Ｓと車体取付用ブッシュ２０との間を例えば車幅方向にオフセットさせた構造が用いてある。このオフセット部５７により、リヤブラケット２１には、パワーユニット１６が搭載されている側からの衝突に対しては、車体１の強制変位により、オフセット部５７に大きな曲げモーメントが生じさせて、容易に破断が進み、パワーユニット１６が搭載されていない側からの衝突に対しては、パワーユニット１６の強制変位により、オフセット部５７を伸張方向に変形させて、なかなか破断に至らせない、といった破断特性を与えている。つまり、リヤブラケット２１も、パワーユニット１６が搭載されている側からの衝突時に対しては破断しやすく、パワーユニット１６が搭載されていない側からの衝突時に対しては破断しにくいという破断特性が確保してある。なお、図３中Ｆはそのオフセット部５７のオフセット量を示している。

リヤブラケット２１には、求められる破断特性や必要な剛性強度を確保するために、図４に示されるように枠形のフレーム２１ａから構成し、同フレーム２１ａの中間を車幅方向に対してオフセットさせ、各種リブ５８を追加して、パワーユニット１６が取り付く取付点Ｓと車体取付用ブッシュ２０が有る地点の剛性強度を高く、中間のオフセットした部分の剛性強度を弱くするという、剛性強度が変更しやすい構造が用いてある。

このリヤブラケット２１の構造、オフセット部５７の設定などにより、リヤブラケット脆弱部５６には、パワーユニット１６が搭載されている側からの衝突に対してはフロントブラケット脆弱部４８の破断よりも早い段階で破断し、パワーユニット１６が搭載されていない側の衝突に対してはフロントブラケット脆弱部４０の衝撃荷重より大きな衝撃荷重で破断、すなわち破断しにくくするという破断特性を与えている。

但し、図１、図１０、図１１および図１７中５９は、図示しないシャフトを介して差動装置１９に接続されている後輪を示している。
こうしたフロントブラケット脆弱部４８やリヤブラケット脆弱部５６により、パワーユニット１６が搭載されている側からの衝突やパワーユニット１６が搭載されていない側の衝突に対して、バッテリユニット１０が損傷されにくくしている。

すなわち、図８ないし図１９を参照して電気自動車の衝突時の挙動を説明する。
今、例えば停止している電気自動車の後端部に対し、同電気自動車の後方から他の車両が衝突したとする（パワーユニット１６が搭載されている側からの衝突：後突）。
この後突時、電気自動車は、図１中の矢印に示されるようにパワーユニット１６が搭載されている側（一端部）から所定以上の衝撃荷重Ｐ１が入力される。衝撃荷重Ｐ１は、衝突箇所に近いリヤ側のマウントブラケット４１やサイドフレーム４の後端へ入力される。

すると、車体１は、衝撃により、前方へ強制変位される。と共に、慣性で残ろうとするパワーユニット１６にも、各ブラケット２１，２３を通じ、前方へ変位させようとする衝撃力が加わる。
ここで、リヤブラケット２１やフロントブラケット２３には、脆弱部として、凹部４９やオフセット部５７がある。このとき、オフセット部５７は、車体１の後部から入力される衝撃荷重に対しては最も破断しやすい設定となっている。

そのため、図８〜図１０に示されるようにリヤブラケット２１のオフセット部５７は、入力される衝撃荷重Ｐ１で生ずる曲げモーメントＭ（図９に図示）によって破断する。つまり、最初、リヤブラケット２１が、車体１から離脱する挙動が生じる。
これにより、パワーユニット１６は、車体後側の支持を失い、車体前側の支持だけとなる。すると、図１１に示されるようにパワーユニット１６の後側が、パワーユニット１６の自重により、前側を支点に下がる。これで、パワーユニット１６は、後側が低くなる斜めの姿勢となる。

このとき、サイドフレーム４およびマウントフレーム３０は、入力された衝撃荷重Ｐ１で、図１０中の矢印に示されるように、慣性によりパワーユニット１６を残しながら、前方へ強制的に変位させられているので、フロントブラケット２３には、サイドフレーム４と共に強制変位させられる車体取付用ブッシュ２６と、残ろうとするパワーユニット１６との挙動がもたらす曲げ応力が生ずる。

ここで、図６に示されるようにパワーユニット取付用ブッシュ２４と車体取付用ブッシュ２６との間のブラケット部分２３ａには、破断位置を特定する脆弱部、すなわち凹部４９が形成されている。しかも、凹部４９は、このときに生ずる曲げモーメントに対し破断しやすい向きに形成されている。
このため、サイドフレーム４（マウントフレーム３０）の強制変位で、フロントブラケット２３が変位してワッシャ５１と突き当たり、パワーユニット取付用ブッシュ２４のたわみが制限され、衝撃荷重Ｐ１が凹部４９に効率よく伝達され、図１３に示されるように応力が凹部４９に集中して、同部分を、開口を拡げる方向へ変形させる。この開口を拡げる方向の曲げ変形は、破断が生じやすいから、ブラケット部分２３ａは、即座に、同部から破断を起こす。これにより、図１２に示されるようにフロントブラケット２３は、中間部分と左右両側とに３分割される。

この破断により、パワーユニット１６は車体１から離脱する。また強制変位している車体１側には、図１４に示されるように車体取付用ブッシュ２６と、破断したブラケット部２３ｂとが残る。
このとき、図１４に示されるように車体取付用ブッシュ２６に残っているブラケット部２３ｂは、全長が短く、パワーユニット１６の支持から解放されて自由に動ける状態となっているから、例えば図１４中の二点鎖線で示されるようにバッテリユニット１０の上面を乗り上げたり、あるいは図示はしないがバッテリユニット１０の脇へ逃げたりするなどする。これにより、破断したブラケット部分２３ｂやブラケット部分２３ｂの先端の鋭利な破断部２３ｃは、バッテリユニット１０との衝突が避けられる。

車体取付用ブッシュ２６自身も、パワーユニット１６の支持から解放されて、自由に動ける状態となっているから、バッテリユニット１０との衝突が避けられる。この挙動が図１５（ａ）〜（ｃ）に示されている。
このときの挙動を説明すると、図１５（ａ）に示されるように自由に動ける状態になった車体取付用ブッシュ２６が、サイドフレーム４の強制変位により、バッテリユニット１０の端部へ接近すると、図１５（ｂ）に示されるように枠部２６ｂの下側部分（ボルト挿通位置から下側）に有る突出部５４が、バッテリユニット１０の端部の上段部分に当たる。すると、車体取付用ブッシュ２６は、バッテリユニット１０で押されて傾く（前傾）。

これにより、車体取付用ブッシュ２６は、バッテリユニット１０の端部から上面へ引きずられる。この引きずりにより、図１５（ｃ）に示されるように車体取付用ブッシュ２６は、傾きながらバッテリユニット１０の上面を滑るように乗り上げ、バッテリユニット１０との衝突を避ける。
一方、車体１から離脱したパワーユニット１６は、図１６（ａ）に示されるようにバッテリユニット側（前側）が高く、その反対側（後側側）が低いという、バッテリユニット１０を乗り上げやすい後傾姿勢のまま、バッテリユニット１０へ向う。

すると、図１６（ａ）のようにパワーユニット１６は、傾いた下面部が、バッテリユニット１０の端部上段に当たる。これにより、パワーユニット１６には、上側へ向う挙動が与えられる。すると、図１６（ｂ）に示されるようにパワーユニット１６は、バッテリユニット１０を乗り上げるように変位して、バッテリユニット１０との衝突を避ける。
これにより、パワーユニット１６が搭載されている側の衝突時は、パワーユニット１６とバッテリユニット１０とが衝突するのが抑えられる。また破断したブラケット部分２３ｂや、同ブラケット部分２３ｂの先端に生ずる鋭利な破断部２３ｃや、車体取付用ブッシュ２６と、バッテリユニット１０とが衝突するのも抑えられる。

また、上記とは反対に、例えば走行中の電気自動車の前部が、前方の物体に衝突したときにも（パワーユニット１６が搭載されていない側からの衝突）、凹部４９やオフセット部５７により、パワーユニット１６とバッテリユニット１０との衝突が抑えられる。
この前突時の挙動を説明する。このときには電気自動車は、図１７中の矢印に示されるようにパワーユニット１６が搭載されていない側（他端部）から所定から所定以上の衝撃荷重Ｐ２が入力される。

すると、パワーユニット１６は、同図中の矢印に示されるように、慣性により、バッテリユニット１０に向って強制変位させられる。
ここで、リヤブラケット２１やフロントブラケット２３には、脆弱部として、凹部４９やオフセット部５７があるが、凹部４９は、車体１の前部から入力される衝撃荷重に対し
破断しにくい向きが設定してあり、オフセット部５７は、同凹部４９よりも、さらに破断しにくい引っ張り方向での破断が設定してある。

そのため、図１８に示されるようにパワーユニット１６の強制変位で、パワーユニット１６がフロントブラケット２３と突き当たり、衝撃荷重Ｐ２が凹部４９に加わっても、同図に示されるように凹部４９は、破断が生じにくい開口を狭める方向へ変形するだけで破断しない。またオフセット部５７は、図１９に示されるように引っ張られて真っ直ぐになる方向に変形するだけで破断しにくい。この挙動により、パワーユニット１６がバッテリユニット１０へ変位するのが抑えられる。

この前突時（衝突加重Ｐ２がかかった際）には、上記後突時（衝突加重Ｐ１がかかった際）おいて、パワーユニット取付用ブッシュ２４の変位を阻害したワッシャ５１は、パワーユニット取付用ブッシュ５１の変位を阻害しないため、同ブッシュ５１により、パワーユニット１６からフロントブラケット２３にかかる荷重が抑えられる。荷重がフロントブラケット２３に伝わるのも遅らせられる。

過度に大きい衝撃荷重Ｐ２が入力されるときは、フロントブラケット２３が凹部４９から破断し、その後にリヤブラケット２３のオフセット部５７が破断するという挙動で、できるだけパワーユニット１６がバッテリユニット１０へ向うのを抑える。
これにより、パワーユニット１６が搭載されていない側の衝突時は、パワーユニット１６とバッテリユニット１０との衝突が抑えられる。

したがって、電気自動車は、フロントブラケット脆弱部４８の破断特性とリヤブラケット脆弱部５６の破断特性との組み合わせにより、パワーユニット１６が搭載されている側からの衝突時でも、パワーユニット１６が搭載されていない側からの衝突時でも、それぞれ挙動を考慮して、パワーユニット１６の動きを要因としたバッテリユニット１０の損傷を抑えることができる。

特にフロントブラケット脆弱部４８は、フロントブラケット２３のパワーユニット１６が取り付く取付点としてのパワーユニット取付用ブッシュ２５と、車体１が取り付く取付点としての車体取付用ブッシュ２６との間に形成したことにより、破断したブラケット部分２３ｂは、全長が短く、パワーユニット１６の支持からも開放されるので、該ブラケット部分２３ｂの先端の鋭利な破断部２３ｃとバッテリユニット１６との衝突が避けやすく、破断部２３ｃによるバッテリユニット１６の損傷も防ぐこともできる。

しかも、バッテリユニット１０の損傷を抑えるのに重要なフロントブラケット脆弱部４８は、フロントブラケット２３のパワーユニット側の側面に凹部４９を形成するだけで、求められる破断特性が得られるので、簡単である。そのうえ、リヤブラケット脆弱部５６も、リヤブラケット２１にオフセット部５７を形成するだけで、求められるフロントブラケット２３の凹部４９以上に破断特性が得られるので、簡単である。

なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば一実施形態では、車体の後端側にパワーユニットを搭載し、車体の中央側にバッテリユニットを搭載した電気自動車の例を挙げたが、これに限らず、例えば車体の前端側にパワーユニットを搭載し、車体の中央側にバッテリユニットを搭載した電気自動車に本発明を適用してもよい。

また、一実施形態において、バッテリユニットのパワーユニット搭載側に金属板等の補強部材を設けて、より安全性を強化してもよい。

本発明の一実施形態に係る電気自動車のパワーユニット、バッテリユニットが搭載された後部側を示す側断面図。同パワーユニットが車体にマウントされた構造を示す斜視図。同パワーユニットの各部を車体に支持する支持構造を示す平面図。同支持構造を構成するリヤブラケットを示す分解斜視図。パワーユニットのバッテリユニット側の端部を支持するブラケットを示す分解斜視図。同ブラケットのパワーユニットが取り付く部分、脆弱部および車体取付用ブッシュを示す平面図。同車体取付用ブッシュの位置を説明するための斜視図。パワーユニットが搭載された側からの衝突時の衝撃荷重にてリヤブラケットが破断したときを示す斜視図。同じくリヤブラケットが破断したときを示す平面図。同じくリヤブラケットが破断したときを、周辺の機器や部材と共に示す側面図。同リヤブラケットの破断にしたがい、パワーユニットの姿勢が変化するのを示す側面図。同リヤブラケットの後に破断したフロントブラケットを示す斜視図。フロントブラケットの破断した脆弱部を示す平面図。同破断後の車体取付用ブッシュに残るブラケット部分を示す斜視図。同破断後の車体取付用ブッシュがバッテリユニットから逃げる挙動を説明する側面図。同破断後のパワーユニットがバッテリユニットから逃げる挙動を説明する側面図。パワーユニットが搭載されていない側からの衝突時、フロントブラケットが破断せず、パワーユニットの強制変位を抑える挙動を説明する側面図。同フロントブラケットの脆弱部の挙動を説明する平面図。パワーユニットが搭載されていない側からの衝突時、リヤブラケットが破断せず、パワーユニットの強制変位を抑える挙動を説明する平面図。

符号の説明

１車体
１０バッテリユニット
１６パワーユニット
２０車体取付用ブッシュ（反対側ブラケットの車体が取り付く取付点）
２１リヤブラケット（反対側ブラケット）
２３フロントブラケット（バッテリユニット側ブラケット）
２４パワーユニット取付用ブッシュ（パワーユニットが取り付く取付点）
２６車体取付用ブッシュ（車体が取り付く取付点）
４８フロントブラケット脆弱部（バッテリユニット側ブラケット脆弱部）
４９凹部
５６リヤブラケット脆弱部（反対側ブラケット脆弱部）
５７オフセット部
Ｓ取付点（反対側ブラケットのパワーユニットに取り付く取付点）

Claims

車両を駆動する機器で構成されるパワーユニットと、
前記パワーユニットを車両前後方向一端側に搭載する車体と、
前記パワーユニットと隣接して前記車体の前後方向中央側に搭載された、車両の電力源となるバッテリユニットと、
前記パワーユニットのバッテリユニット側の端部を前記車体に支持するバッテリユニット側ブラケットと、
前記パワーユニットのバッテリユニットとは反対側の端部を前記車体に支持する反対側ブラケットと
を備え、
前記バッテリユニット側ブラケットは、前記車両前後方向一端側の衝突時または車両前後方向他端側の衝突時に所定以上の衝撃荷重が加わると破断するバッテリユニット側ブラケット脆弱部を有し、
前記反対側ブラケットは、前記車両前後方向一端側の衝突時または車両前後方向他端側の衝突時に所定以上の衝撃荷重が加わると破断する反対側ブラケット脆弱部を有し、
前記バッテリユニット側ブラケット脆弱部は、車両前後方向一端側の衝突時の前記車体の一端部から入力される衝撃荷重が、前記車両前後方向他端側の衝突時の前記車体の他端部から入力される衝撃荷重より小さい衝撃荷重で破断するように形成され、
前記反対側ブラケット脆弱部は、前記車両前後方向一端側の衝突時の前記バッテリユニット側ブラケット脆弱部が破断するよりも早い段階で破断し、前記車両前後方向他端側の衝突時の前記バッテリユニット側ブラケット脆弱部が破断する衝撃荷重より大きい荷重で破断するように形成してある
ことを特徴とする電気自動車。
前記バッテリユニット側ブラケットは、車幅方向に延びるアーム部材から構成され、
前記バッテリユニット側ブラケット脆弱部は、前記アーム部材のパワーユニット側に向く側面に、上下方向に延びる凹部を形成してなることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
前記バッテリユニット側ブラケット脆弱部は、前記アーム部材の前記パワーユニットが取り付くパワーユニット取付点と前記車体が取り付く取付点との間に形成されることを特徴とする請求項２に記載の電気自動車。
前記反対側ブラケットは、車体前後方向に延びるアーム部材から構成され、
前記反対側ブラケット脆弱部は、前記アーム部材の前記パワーユニットが取り付くパワーユニット取付点と前記車体が取り付く取付点との間をオフセットさせてなる
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の電気自動車。