JP7077988B2 - 車両用のバッテリパック - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリパックの構造に関する。
ベースプレート上に直方体形状の複数の電池スタックを車両幅方向、或いは、車両前後方向に並べて配置し、連結プレートでベースプレートに固定して、車両が衝突した際の電池スタックの倒れを防止する車両用のバッテリパックの構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１８－１６２４３号公報
ところで、近年、電気自動車の航続距離を延ばすために電池スタックを二段積みとしたバッテリパックを車両の床下に搭載することが検討されている。この場合、上段の電池スタックを下段の電池スタックの間に脚部が配置された架台の上に搭載することが考えられる。しかし、この構成では、車両が前突した際に上段の電池スタックの慣性力により架台が車両前方に移動し、架台の脚部と下段の電池スタックとが接触する可能性があった。
そこで、本開示は、電池スタックを上下に収容した車両用のバッテリパックにおいて、車両前突時に下段の電池スタックと上段の電池スタックを支持する架台との接触を抑制することを目的とする。
本開示の車両用のバッテリパックは、複数の電池スタックを上下に収容した車両用のバッテリパックであって、下段の前記電池スタックが車両前後方向に並べて搭載されるロアケースと、下段の前記電池スタックの前側及び後側の前記ロアケースの上に取付けられた脚部と前記脚部の上側に取付けられた枠体とで構成され、前記枠体の上部に上段の前記電池スタックが車両前後方向に並べて搭載される架台と、下段の前記電池スタックの車両幅方向外側に配置され、前記ロアケースと前記架台の前記枠体とを接続する補強部材と、を有すること、を特徴とする。
板部材でロアケースと架台の上側の枠体とを接続し、車両が前突した際に、上段の電池スタックの慣性力により架台に加わる車両前方に向かう荷重を補強部材で受け止めるので、架台の脚部の車両前方への傾き変形量を小さくできる。これにより、脚部が下段の電池スタックに接触することを抑制することができる。
本開示の車両用のバッテリパックにおいて、前記架台の前記枠体の車両前方側に設けられて車両前方に突出する突出部と、前記ロアケースの上側に取付けられて前記突出部と対向し、且つ、前記突出部の車両前方側を覆うアッパケースと、を有すること、を特徴とする。
これにより、前突により架台が前方に移動した際に架台前方の突出部がアッパケースに当接して架台の車両前方への移動を抑制する。これにより、架台の脚部と下段の電池スタックとの接触を抑制することができる。
本開示の車両用のバッテリパックにおいて、前記突出部は、配線締結用のブラケットとしてもよい。
車両の前突の際に架台の変位を抑制する別部材を取付けずに簡便な構成で架台の脚部と下段の電池スタックとの接触を抑制することができる。
本開示の車両用のバッテリパックにおいて、前記架台の前記突出部と対向するアッパケースの前方部分が、車両幅方向に延びるフロアクロスメンバの車両後方となるように車両のフロアパネルの下側に搭載されてもよい。
この構成により、車両の前突により突出部が当接するアッパケースの前方部分が車両前側の骨格部材であるフロアクロスメンバに当接するので、車両前突の際の架台の前方への移動量を少なくでき、架台の脚部と下段の電池スタックとの接触を効果的に抑制することができる。
本開示は、電池スタックを上下に収容した車両用のバッテリパックにおいて、車両前突時に下段の電池スタックと上段の電池スタックを支持する架台との接触を抑制することができる。
実施形態のバッテリパックが取付けられる車両のボデーを示す斜視図である。 実施形態のバッテリパックの断面図である。 実施形態のバッテリパックの架台と板部材とを示す斜視図である。 実施形態のバッテリパックの架台に設けられた配線締結用のブラケットの断面図である。 車両が前突した際の架台の変形を示す断面図である。
以下、図面を参照しながら実施形態のバッテリパック１００について説明する。なお、各図に示す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＲＨは、車両５０の前方向（進行方向）、上方向、右方向をそれぞれ示している。また、各矢印ＦＲ、ＵＰ、ＲＨの反対方向は、車両後方向、下方向、左方向を示す。以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向（車両幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。
図１に示すように、車両用のバッテリパック１００は、ロアケース１１とアッパケース１２とで構成されるケーシング１０の内部に複数の電池スタック３０を収容したものである。電池スタック３０は、複数の電池セルを長手方向に積層して構成された直方体形状であり、積層方向が車両幅方向となるようにバッテリパック１００の中に収容されている。バッテリパック１００の後方側は電池スタック３０が上下二段に収容されている。バッテリパック１００の前方側は電池スタック３０が一段に収容されている。
バッテリパック１００は、車両５０のフロアパネル５５，５６の下側に搭載されている。車両５０のボデーは、骨格部材であるロッカ５１と、リアサイドメンバ５２と、フロアクロスメンバ５３とリアクロスメンバ５４を備えている。ロッカ５１は、車両下部の左右両側部に配置されて車両前後方向に延びる長手部材である。リアサイドメンバ５２は、ロッカ５１に接続されて車両左右両側部で車両後方に延びる長手部材である。フロアクロスメンバ５３は、リアサイドメンバ５２の前方で左右のリアサイドメンバ５２を接続する部材である。リアクロスメンバ５４は、リアサイドメンバ５２の後方で左右のリアサイドメンバ５２を接続する部材である。左右のロッカ５１の間および左右のリアサイドメンバ５２の間には、車両５０の床面を構成するフロアパネル５５，５６が取付けられている。前方のフロアパネル５５はフロアクロスメンバ５３の下側に配置されており、後方のフロアパネル５６は、後方側がフロアクロスメンバ５３の上方近傍まで盛り上がっている。
バッテリパック１００のロアケース１１は、車両幅方向に延びるクロスフレーム１３を備えており、クロスフレーム１３の端部はロアケース１１から車両幅方向外側に突出している。クロスフレーム１３の車両幅方向外側に突出した端部と、車両５０の左右のロッカ５１と左右のリアサイドメンバ５２との間はポスト１４で接続されている。このように、バッテリパック１００は、ロッカ５１、リアサイドメンバ５２から吊り下げられて、フロアパネル５５，５６の下側に搭載されている。
図２に示すように、上下二段に収容された電池スタック３０の内、下段の電池スタック３０は、車両前後方向に並べてロアケース１１の上に搭載されている。ロアケース１１の上には上段の電池スタック３０が搭載される架台２０が取付けられている。
図３に示すように、架台２０は、ロアケース１１の上に取付けられた複数の脚部２１と、脚部２１の上側に取付けられた枠体２２とで構成されている。各脚部２１は、車両前後方向に並べて搭載された下段の電池スタック３０の前側及び後側に配置されている。枠体２２は、脚部２１の上端が接続されて車両幅方向に延びる複数のクロス梁２３と、各クロス梁２３の車両幅方向の各端部を車両前後方向に接続するサイド梁２４とを四角枠状に組み合わせたものである。枠体２２の上部には上段の電池スタック３０が車両前後方向に並べて搭載される。
枠体２２のサイド梁２４の車両幅方向外側の面には、枠体２２とロアケース１１とを接続する補強部材である板部材２６が取付けられている。板部材２６は、下段の電池スタック３０の車両幅方向外側に配置されている。また、架台２０の枠体２２の最前方のクロス梁２３には、クロス梁２３の車両前方側に設けられて車両前方に突出する突出部を構成する配線締結用のブラケット２５が取付けられている。
図２に示すように、アッパケース１２は、ロアケース１１の上側に取付けられて、電池スタック３０、架台２０、板部材２６、ブラケット２５の外側を覆う金属製のカバーである。アッパケース１２は、上下二段に電池スタック３０を収容したバッテリパック１００の後方側を覆う後部１２ａと、電池スタック３０を一段に収容したバッテリパック１００の前方側を覆う前部１２ｂとで構成されている。後部１２ａの前方部分１２ｃはブラケット２５の車両前方と対向し、ブラケット２５の車両前方を覆っている。
上下二段に電池スタック３０を収容したバッテリパック１００の後方側は、フロアクロスメンバ５３の後方側で、フロアクロスメンバ５３の上方近傍まで盛り上がったフロアパネル５６の下側に搭載されている。フロアパネル５６の前方側は、フロアクロスメンバ５３に沿って下方に折れ曲がった縦壁部５６ａとなっている。また、一段に電池スタック３０を収容したバッテリパック１００の前方側は、フロアクロスメンバ５３の下側に配置されたフロアパネル５５の下側に搭載されている。
従って、バッテリパック１００が車両５０に搭載されると、フロアクロスメンバ５３と、フロアパネル５６の縦壁部５６ａと、アッパケース１２の後部１２ａの前方部分１２ｃとは、車両前後方向に並んで配置される。また、架台２０のブラケット２５は、フロアクロスメンバ５３の車両後方に位置する。
図４に示すように、ブラケット２５は、配線４１に取り付けられる樹脂製のクリップ４０の先端が差し込まれる孔２７が設けられた金属製の板状部材である。
以上のように構成されたバッテリパック１００を搭載した車両５０が前突した際の各部の変形について、図５を参照しながら説明する。
車両５０が前突すると、上段の電池スタック３０の慣性力により、架台２０には、図５の白抜き矢印に示すように車両前方に向かう荷重が掛かる。この車両前方に向かう荷重は、架台２０の枠体２２の左右の側面に取付けられた板部材２６によってロアケース１１に伝達される。このため、架台２０の上部の枠体２２のロアケース１１に対する車両前方への相対移動量が減少する。
そして、前突初期に架台２０がロアケース１１に対して車両前方に移動すると、架台２０の枠体２２の前方に取付けられたブラケット２５の先端がアッパケース１２の後部１２ａの前方部分１２ｃに接触する。すると、架台２０の前方への移動は、アッパケース１２の前方部分１２ｃにより拘束されるので、架台２０のロアケース１１に対する前方への相対移動が抑制される。
その後、前突により、アッパケース１２の前方部分１２ｃがフロアパネル５６の縦壁部５６a、或いは、縦壁部５６aを介して骨格部材であるフロアクロスメンバ５３に接触すると、これらの部材により、アッパケース１２の前方部分１２ｃが前方に移動することが抑制される。図１に示すように、ロアケース１１はポスト１４によってフロアクロスメンバ５３に接続されているロッカ５１、リアサイドメンバ５２に取付けられている。このため、ロアケース１１のフロアクロスメンバ５３に対する相対的な移動量は少ない。この結果、バッテリパック１００の架台２０の上部の枠体２２がロアケース１１に対して前方へ相対移動することが抑制される。
このように、前突時に架台２０の上部の枠体２２のロアケース１１に対する相対的な前方移動量が低減されるので、脚部２１の車両前方への傾斜角度が小さくなる。このため、前突時に脚部２１が車両前方に隣接する下段の電池スタック３０と接触することを抑制することができる。
以上説明したように、本実施形態のバッテリパック１００は、車両前突時に下段の電池スタック３０と上段の電池スタック３０を支持する架台２０の脚部２１との接触を抑制することができる。
以上の説明では、バッテリパック１００の後方側は電池スタック３０が上下二段に収容されていることとして説明したが、これ限らず、二段以上に収容されていてもよい。また、電池スタック３０は、直方体形状として説明したが、これに限らず、円柱形状、板状など他の形であってもよい。更に、補強部材は板部材２６として説明したが、板状の部材に限らず、棒状部材、柱状部材を組み合わせて構成してもよい。
１０ ケーシング、１１ ロアケース、１２ アッパケース、１２ａ 後部、１２ｂ 前部、１２ｃ 前方部分、１３ クロスフレーム、１４ ポスト、２０ 架台、２１ 脚部、２２ 枠体、２３ クロス梁、２４ サイド梁、２５ ブラケット（突出部）、２６ 板部材、２７ 孔、３０ 電池スタック、４０ クリップ、４１ 配線、５０ 車両、５１ ロッカ、５２ リアサイドメンバ、５３ フロアクロスメンバ、５４ リアクロスメンバ、５５，５６ フロアパネル、５６ａ 縦壁部、１００ バッテリパック。

Claims (4)

  1. 複数の電池スタックを上下に収容した車両用のバッテリパックであって、
    下段の前記電池スタックが車両前後方向に並べて搭載されるロアケースと、
    下段の前記電池スタックの前側及び後側の前記ロアケースの上に取付けられた脚部と前記脚部の上側に取付けられた枠体とで構成され、前記枠体の上部に上段の前記電池スタックが車両前後方向に並べて搭載される架台と、
    下段の前記電池スタックの車両幅方向外側に配置され、前記ロアケースと前記架台の前記枠体とを接続する補強部材と、を有すること、
    を特徴とする車両用のバッテリパック。
  2. 請求項１に記載の車両用のバッテリパックであって、
    前記架台の前記枠体の車両前方側に設けられて車両前方に突出する突出部と、
    前記ロアケースの上側に取付けられて前記突出部と対向し、且つ、前記突出部の車両前方側を覆うアッパケースと、を有すること、
    を特徴とする車両用のバッテリパック。
  3. 請求項２に記載の車両用のバッテリパックであって、
    前記突出部は、配線締結用のブラケットであること、
    を特徴とする車両用のバッテリパック。
  4. 請求項２又は３に記載の車両用のバッテリパックであって、
    前記架台の前記突出部と対向するアッパケースの前方部分が、車両幅方向に延びるフロアクロスメンバの車両後方となるように車両のフロアパネルの下側に搭載されていること、
    を特徴とする車両用のバッテリパック。
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