JP6284041B2 - 車両のバッテリ搭載構造 - Google Patents
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Description
近年増加傾向にある電気自動車やハイブリッド車両は、大型のバッテリユニットを搭載している。また、回生制動させた回生発電によって充電する電源装置を備えた車両には、通常の鉛バッテリの他にリチウムイオンバッテリ等の補助バッテリが搭載されている。
このような大型のバッテリユニットや補助バッテリ(以下、単にバッテリと総称する)は、エンジンルーム内が高温になる上、スペース的にも厳しいことから、従来と同様にエンジンルーム内に搭載することは容易ではない。
そこで、配置レイアウトの観点から、エンジンルームの外部空間、例えばフロアパネルの下方を利用してバッテリを配設したバッテリ搭載構造が提案されている。
これにより、バッテリの地上高を確保しつつ、側面衝突時にシートパイプ(シートフレーム)がバッテリに対して相対的に変形しても、突出部に対するシートパイプの直接的な衝撃をフロアパネルの凸部によって抑制している。
これにより、比較的小さな側突荷重が作用した場合には、シートパイプとバッテリとの干渉による衝撃を凸部を介して抑制することができ、バッテリを保護することが可能である。
大きな側突荷重が作用した場合には、側突荷重によって車体側剛性部材であるサイドシルが車幅方向内側へ移動するため、バッテリとサイドシルとが干渉する虞がある。
バッテリとサイドシルとの間にフロアサイドフレームを配設することも考えられる。
しかし、大きな側突荷重によってバッテリの上側に配置された部材(例えばフロアクロスメンバ等)が下側に折れ変形し、バッテリの上側に配置された部材の下方への変形によりバッテリが上方から直接的に集中荷重を受ける虞がある。
上記問題を対策するためには、補強部材の配設や板厚増加等の対策が必要になるが、その場合、重量が増加する可能性があり、改善の余地があった。
補強体がフロアクロスメンバの下側位置で且つバッテリの上側位置に配置されたため、側突荷重によってフロアクロスメンバが下側に折れ変形しても、バッテリの上側を補強体で保護することができ、バッテリが上方から受ける衝撃を低減することができる。
本構成によれば、側突荷重を取付ブラケットを介して車体側に分散することができ、フロアクロスメンバによる下側への折れ変形を抑制することができる。
本構成によれば、フロアクロスメンバの上下方向剛性を増加することができ、フロアクロスメンバによる下側への折れ変形を一層抑制することができる。
本構成によれば、フロアフレームとこれに対向するトルネルサイドフレームとを結ぶ閉断面の断面積を増加することができ、フロアクロスメンバによる下側への折れ変形を確実に抑制することができる。
以下の説明は、本発明を例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。
図1〜図6に示すように、本実施例の車両Vは、車室の床面を構成する鋼板製の矩形状フロアパネル1と、このフロアパネル1と協働して前後に延びる第1閉断面C1を構成する左右1対のフロアフレーム2と、フロアパネル1の下方に車載電装品に対して供給する電力を蓄電可能なバッテリ3等を備えている。
以下、矢印F方向を前方、矢印L方向を左方、矢印U方向を上方として説明する。
フロアパネル1は、このフロアパネル1と協働して前後に延びる第2閉断面C2を構成する左右1対のトンネルサイドフレーム4と、トンネル部11を下方から部分的に覆う略矩形状の前側及び後側ブレース5,6と、フロアパネル1と協働して左右に延びる第3閉断面C3を構成するフロアクロスメンバ7と、フロアパネル1と協働して前後に延びる第4閉断面C4を構成する左右1対のフロア上部フレーム8等を備えている。
このフロアパネル1は、ダッシュパネル(図示略)の傾斜部下端から後方へ略水平状に拡がるように形成され、左右両端部が前後に延びる左右1対のサイドシル9の車幅方向内側壁部の下端部分に夫々連結されている。
図13に示すように、左右1対のトンネルサイドフレーム4は、断面略ハット状に形成され、トンネル部11の左右両端位置においてフロアパネル1の下面に左右両フランジ部4d,4eが夫々接合されている。
図4に示すように、前側ブレース5は、フロアパネル1の前端側部分に対応したトンネル部11の左右両端位置を連結し、後側ブレース6は、フロアパネル1の中間部分に対応したトンネル部11の左右両端位置を連結している。これらブレース5,6は、フロアパネル1の振動抑制のために設けられた補強部材である。
図1〜図3に示すように、フロアクロスメンバ7の後方には、左右1対の後側フロアクロスメンバ10が設けられている。これら1対の後側フロアクロスメンバ10は、トンネル部11を間に介して左右1対のサイドシル9の車幅方向内側壁部同士を連結している。フロアクロスメンバ7と後側フロアクロスメンバ10は、左右の前席シートをスライドレールを介して支持している(何れも図示略)。
フロアフレーム2の下側壁部2cは、トンネルサイドフレーム4の下側壁部4cよりも低い高さ位置になるように配設されている。
図14に示すように、フロアフレーム2のフロアクロスメンバ7よりも前側部分は、左右両フランジ部2d,2eがフロア上部フレーム8の左右両フランジ部8d,8eにフロアパネル1を間に介して三重溶接によって夫々接合されている。
バッテリ3は、略直方体状ユニットに形成され、膨出部12の下方にフロアパネル1から僅かに離隔した状態で配設されている。このバッテリ3は、充放電可能な複数(例えば8つ)のバッテリモジュール(二次電池)を備え、後述する取付ブラケット21に支持されている。
図1〜図3に示すように、膨出部12は、フロアパネル1の右半部において右側の後側フロアクロスメンバ10よりも前側位置で且つ右側のサイドシル9とトンネル部11の間に形成されている。
図3,図12,図14に示すように、膨出部12は、フロアパネル1の大半を占める一般面よりも高い高さ位置に略矩形状の平坦部を形成する上側折曲部12aと、この上側折曲部12aよりも下方に形成され且つ一般面から上方に向けて折れ曲がった下側折曲部12bとを備え、断面略台形状に突出形成されている。
尚、下側折曲部12bによって囲まれた部分が、膨出部12に相当している。
また、折曲部とは、フロアパネル1の曲率が一般面に対して急激に変化する湾曲状の変曲部であって、側面衝突時、変形の起点となり得る変曲部を含むものである。
本実施例では、上側折曲部12aの左端側部分がトンネルサイドフレーム4の右側壁部4bよりも左側で且つ下側折曲部12bの左端側部分がトンネルサイドフレーム4の左側壁部4aよりも右側に位置するように形成されている。それ故、折曲部12a,12bの左端側部分が第2閉断面C2の一部に形成されている。また、上側折曲部12aの右端側部分がフロアフレーム2の左側壁部2aよりも右側で且つ下側折曲部12bの右端側部分がフロアフレーム2の右側壁部2bよりも左側に位置するように形成されている。それ故、折曲部12a,12bの右端側部分が第1閉断面C1の一部に形成されている。
これにより、折曲部12a,12bの左端側部分及び右端側部分の強度増加を図っている。
これにより、折曲部12a,12bの右端側部分をフロアフレーム2とフロア上部フレーム8とによって上下両方向から挟み込むことにより、折曲部12a,12bの右端側部分を第1閉断面C1及び第4閉断面C4からなる閉断面の節部分として取り込むことができる。
図4,図5,図12に示すように、取付ブラケット21は、バッテリ3及び後述する荷重伝達部材22を下方から支持すると共に、これらを車体側に取付可能に構成されている。
図7,図8に示すように、取付ブラケット21は、鋼板をプレス加工することによって成形され、バッテリ3及び荷重伝達部材22を支持する本体部21aと、車体側に取付けるための5つの取付部21b〜21f等を備えている。
複数の支持ボルト穴b1は、本体部21aの左端側部分及び右端側部分に夫々前後に整列するように4つづつ、計8つ設けられている。複数の支持ボルト穴b2は、本体部21aの右端部分の支持ボルト穴b1よりも右側位置において本体部21aの後半部に前後1対設けられている。
図4,図5に示すように、取付部21b,21dは、本体部21aの左端部分の前端側部分、後端側部分に夫々形成され、トンネルサイドフレーム4の下側壁部4cにボルトによって締結固定される。取付部21cは、本体部21aの左端部分の途中部分に形成され、トンネルサイドフレーム4の下側壁部4cに後述する補強体23を間に介してボルトによって締結固定される。尚、この取付部21cは、フロアパネル1に補強体23を間に介してボルトによって締結固定しても良い。
取付部21fは、本体部21aの右端部分の途中部分から下方へ屈曲した後、右方に屈曲する断面略クランク状に形成されている。この取付部21fは、フロアフレーム2の下側壁部2cに補強体23を間に介してボルトによって締結固定される。
複数の固定ボルト穴b3は、取付部21b,21d,21fに夫々前後1対設けられ、取付部21eに左右1対設けられ、取付部21cに1つ設けられている。
後側程車幅方向外側に移行するフロアフレーム2の車幅方向内側に直方体状のバッテリ3を配置した場合、バッテリ3の右側部とフロアフレーム2の左側壁部2aとの離隔距離が前後方向で異なり、側面衝突時、フロアフレーム2から作用する側突荷重がバッテリ3の右側部(右側壁部)の前側角部周辺に局所的に作用する虞がある。
図6に示すように、荷重伝達部材22は、フロアパネル1の下方において、フロアフレーム2とバッテリ3との間に介装され、車両Vの側面衝突時、バッテリ3に局所的に作用する側突荷重を回避可能に構成されている。この荷重伝達部材22は、衝撃吸収能率に優れた金属材料、例えばアルミ合金材料で一体的に構成されている。
具体的には、第1〜第4リブ部22e〜22hは、フロアフレーム2の左側壁部2aに対して略直交するように配設されている。
第1リブ部22e及び第3リブ部22gの左側下端部分には、ねじ穴を有する取付部22i,22jが夫々形成されている。これら取付部22i,22jは、取付ブラケット21の1対の支持ボルト穴b2にボルトによって締結固定されている。
これにより、側面衝突時、フロアフレーム2が左方に移動して第1壁面部22cに接触した際、第1壁面部22cに作用した側突荷重を第2壁面部22dに対して均等に分散して伝達することができ、結果的に、バッテリ3の右側部に対する局所的な荷重集中を回避している。
図6,図12に示すように、補強体23は、鋼板によって形成され、右側のフロアフレーム2の下側壁部2cと右側のトルネルサイドフレーム4の下側壁部4cとに連結されて両者の間を補強している。これにより、膨出部12の下方において、補強体23の配置された領域は、補強体23の配置されない領域よりも左右方向の強度が高くされている。
補強体23は、フロアクロスメンバ7の下側位置で且つバッテリ3の上側位置に配置されている。これにより、バッテリ3の上方を保護している。
左側壁部23aの下端部から右側壁部23bの下端部に亙って連続して凹入する凹入部23fが形成されている。この凹入部23fは、左側壁部23aと右側壁部23bと上側壁部23cとの前後方向中間部分に形成されている。
この車両Vのバッテリ搭載構造によれば、フロアフレーム2とこれに対向するトルネルサイドフレーム4とに連結されて両者の間を補強する補強体23を備えたため、側面衝突時、フロアフレーム2とこれに対向するトルネルサイドフレーム4との離隔距離を確保することができる。補強体23がフロアクロスメンバ7の下側位置で且つバッテリ3の上側位置に配置されたため、側突荷重によってフロアクロスメンバ7が下側に折れ変形しても、バッテリ3の上側を補強体23で保護することができ、バッテリ3が上方から受ける衝撃を低減することができる。
1〕前記実施形態のバッテリは、充放電可能なバッテリであれば良く、通常の鉛バッテリ、電気自動車の駆動用バッテリ、ハイブリッド車両用バッテリ、回生発電によって充電する電源装置を備えた車両の補助バッテリ等何れのバッテリの搭載にも適用可能である。
1 フロアパネル
2 フロアフレーム
3 バッテリ
4 トンネルサイドフレーム
4c 下側壁部
11 トンネル部
21 取付ブラケット
23 補強体
23f 凹入部
C1 第1閉断面
C2 第2閉断面
C3 第3閉断面
Claims (4)
- 車室床面を構成するフロアパネルと、このフロアパネルの下面側にフロアパネルと協働して前後方向に延びる左右1対の閉断面を構成する左右1対のフロアフレームと、前記フロアパネルの車幅方向中央部分に車室側へ突出して前後方向に延びるトンネル部と、前記フロアパネルの上面側にフロアパネルと協働して前記トンネル部から車幅方向外側に延びる閉断面を構成するフロアクロスメンバとを備え、前記フロアパネルの下方で且つ前記フロアフレームとトンネル部との間にバッテリを配設した車両のバッテリ搭載構造において、
前記トンネル部の左右両端位置に前記フロアパネルの下面側にフロアパネルと協働して前後方向に延びる左右1対の閉断面を構成する左右1対のトルネルサイドフレームと、
前記フロアフレームとこれに対向するトルネルサイドフレームとに連結されて両者の間を補強する補強体とを備え、
前記補強体が前記フロアクロスメンバの下側位置で且つ前記バッテリの上側位置に配置されたことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。 - 前記バッテリを下方から支持して車体側に取付けるための取付ブラケットを備え、
前記取付ブラケットが前記トルネルサイドフレームの下側壁部又はフロアパネルに前記補強体を介して連結されたことを特徴とする請求項1に記載の車両のバッテリ搭載構造。 - 前記補強体に車幅方向に延びる高剛性部を形成し、
前記高剛性部が、前記フロアクロスメンバとフロアパネルとが構成した閉断面に上下方向に重なるように配置されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両のバッテリ搭載構造。 - 前記高剛性部が下方に凹入する凹入部で構成され、
前記凹入部がフロアパネルと協働して車幅方向に延びる閉断面を構成することを特徴とする請求項3に記載の車両のバッテリ搭載構造。
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