JP7143768B2 - 車両下部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のフロア下にバッテリが収容された、車両下部構造に関する。

電気自動車等の、駆動源として回転電機が使用される車両には、その電源としてバッテリが搭載される。例えば特許文献１では、車室の床面を構成するフロアパネル下にバッテリパックが収容される。

重量物であるバッテリパックは、車両の骨格部材に固定される。例えばバッテリパックの底面には骨格部材であるロアフレームが設けられ、当該ロアフレームはバッテリパックから車幅方向外側に張り出される。一方、フロアパネルには、その車幅方向両側に、骨格部材である一対のサイドメンバが車両前後方向に延設される。ロアフレームの、バッテリパックから張り出された部分と、サイドメンバとが、ボルト・ナット等によって締結される。

バッテリパック内には複数のバッテリスタックが収容される。この収容に当たり、車両のフロア形状に倣うようにして、バッテリスタックの配置が定められる。例えば、車室後方のラゲッジスペースの床面は乗員スペースの床面よりも底上げされる。この床面形状に沿って、床下配置されるバッテリパックの後方部分は、バッテリスタックが上下二段積みされる。

下段のバッテリスタックの冷却風流路や導線（ケーブル）のスペースを確保するために、上段のバッテリスタックと下段のバッテリスタックとは、車高方向に離間される。例えばバッテリスタックを収容するケーストレイの底面から、支持部材であるブラケットが車高方向に延設され、当該ブラケットに上段のバッテリスタックが支持（持ち上げ支持）される。

特開２０１０－１５３１３０号公報

ところで、バッテリパック底面のロアフレームが一対のサイドメンバに締結されると、当該一対のサイドメンバの間にバッテリパックが配置される。このとき、バッテリパックの少なくとも一部とサイドメンバとの車高方向位置が一致する。

上記のような配置において、車両の側面衝突（以下適宜側突と記載する）が発生すると、重量物であるバッテリパックが慣性により車幅方向に付勢される（横に振られる）。このとき、上段のバッテリスタックがその側方にあるサイドメンバに接触するおそれがある。

すなわち、下段のバッテリスタックはロアアームに固定されており、またロアアームはサイドメンバに固定されているので、下段のバッテリスタックがサイドメンバに接触する可能性は構造上低い。一方、上段のバッテリスタックは、下段のバッテリスタックとは離間された（浮いた）状態で、ブラケット等の支持部材を介してロアアームに固定される。ブラケットの強度によっては、側突時に上段のバッテリスタックが車幅方向に付勢されたときにブラケットが座屈変形し、それにより上段のバッテリスタックが車幅方向に移動してそのままサイドメンバに接触するおそれがある。

ブラケットの座屈変形を抑制するために、ブラケット（支持部材）の強度を高める、例えば肉厚の鋼板を用いることも考えられるが、例えば上段のバッテリパックの重量増に併せて強度計算を再度実施して肉厚を変更するなど、設計変更への対応が煩雑となるおそれがある。

そこで本発明は、上段のバッテリスタックの支持部材の強度に関わらず、側突時における上段のバッテリスタックへの衝突荷重の伝達を抑制可能な、車両下部構造を提供することを目的とする。

本発明は、車両下部構造に関する。当該構造は、バッテリパック、ロアフレーム、及び一対のサイドフレームを備える。バッテリパックはフロアパネル下に収容される。ロアフレームは、バッテリパックの底面に設けられ、当該バッテリパックよりも車幅方向外側に張り出された両端に締結部が形成される骨格部材である。一対のサイドメンバは、フロアパネルの車幅方向両側に、車両前後方向に延設され、ロアフレームの締結部が締結される骨格部材である。バッテリパックは、ロアフレームに固定された下段バッテリスタックと、下段バッテリスタックの上段に積載された上段バッテリスタックとを備える。上段バッテリスタックは下段バッテリスタックから車高方向に離間される。また、上段バッテリスタックと下段バッテリスタックとの離間箇所と車高方向位置が揃うようにして補強部材が設けられる。補強部材は、車幅方向に延設され車両前後方向に一対設けられる横フレームと、一対の横フレームの車幅方向両端に接続され車両前後方向に延設される一対の縦フレームと、を備え、縦フレームが、上段バッテリスタックよりも車幅方向外側に張り出される。

上記構成によれば、補強部材の縦フレームが、上段バッテリスタックよりも車幅方向外側に張り出されているので、側突時には上段バッテリスタックよりも先にサイドメンバに接触する。さらに縦フレームは上段バッテリスタックと下段バッテリスタックとの離間箇所と車高方向位置が揃うように設けられており、上段バッテリスタック及び下段バッテリスタックが、縦フレームから車高方向に避けた配置となっている。したがって、縦フレームが受けた車幅方向の荷重は横フレームに伝達される一方で、上段バッテリスタック及び下段バッテリスタックへの伝達は抑制される。

また、上記発明において、縦フレームは、サイドメンバと車高方向位置が揃う重複箇所を含んでもよい。この場合、縦フレームの重複箇所から更に車幅方向外側に張り出す補助部材が設けられてもよい。

車幅方向への張り出し幅を補助部材によって拡張させることで、サイドメンバと上段バッテリスタックとの近接が免れる。また、重複箇所に限って補助部材が設けられることで、例えば縦フレームの長手方向全長に亘って補助部材を設ける場合と比較して、部材の重量増を抑制可能となる。

また、上記発明において、バッテリパックは、上段バッテリスタック及び下段バッテリスタックを収容するケーストレイを備えてもよい。この場合、上段バッテリスタックは、ケーストレイから上方かつ車両前後方向に延設される板状のブラケットの上端に固定される。さらに、ブラケットには、車両前後方向に亘って稜線が形成される。

車両前後方向に亘って稜線を設けることで、ブラケットの車両前後方向の剛性が向上する。その一方で、車両前後方向に亘る稜線は、側突時にブラケットの座屈変形の起点となるおそれがある。しかしながら、仮に座屈変形されても上述したように補強部材が上段バッテリスタックよりも先にサイドメンバに衝突するので、上段バッテリスタックへの衝突荷重の伝達は抑制される。

本発明によれば、上段のバッテリスタックの支持部材の強度に関わらず、側突時における上段のバッテリスタックへの衝突荷重の伝達を抑制可能となる。

本実施形態に係る車両下部構造を例示する分解斜視図である。 バッテリパックの底面構造を例示する斜視図である。 バッテリパックのサイドメンバへの締結例を説明する分解斜視図である。 バッテリパックの構成部材を例示する分解斜視図である。 支持ブラケットにミドルフレームを締結させたときの例を示す斜視図である。 ミドルフレーム上に上段バッテリスタック及び上段センタートンネルを配置したときの例を示す斜視図である。 バッテリパックとリアサイドメンバとの位置関係を例示する側面図である。 図７のＡ－Ａ断面図である。 ポール側突時の様子を示すＡ－Ａ断面図である。 本実施形態に係る車両下部構造の第一別例であって、縦フレームの側方に補助部材を取り付けた例を示す斜視図である。 本実施形態に係る車両下部構造の第二別例を示す斜視図である。 本実施形態に係る車両下部構造の第三別例を示す斜視図である。

図１～図１２には、本実施形態に係る車両下部構造が例示される。なお、図１～図１２において、車両前後方向が記号ＦＲで表される軸で示され、車幅方向が記号ＲＷで表される軸で示され、車両上下方向が記号ＵＰで表される軸で示される。車両前後軸ＦＲは車両前方方向を正方向とする。車幅軸ＲＷは右幅方向を正方向とする。また車両上下軸ＵＰは上方向を正方向とする。これら３軸は互いに直交する。

図１には、本実施形態に係る車両下部構造の分解斜視図が例示される。本実施形態に係る車両下部構造は、例えば電気自動車に搭載される。当該車両下部構造は、バッテリパック１０、ロアフレーム３０、フロントサイドメンバ１１０及びリアサイドメンバ１１２を備える。

図１には、バッテリパック１０及びこれを支持する車両の骨格部材が例示され、補助的に、パネル部材やリアタイヤ１１８が破線で示される。車両の骨格部材は、車両前後方向に延設される「縦の骨」として、それぞれ一対のフロントサイドメンバ１１０，１１０、リアサイドメンバ１１２，１１２、及びロッカ１１６，１１６を含んで構成される。また車両の骨格部材は、車幅方向に延設される「横の骨」として、センターフロアクロスメンバ１１３及びリアクロスメンバ１１４を含んで構成される。これらの部材は、例えば高張力鋼板やホットスタンプ鋼板から構成される。

フロントサイドメンバ１１０及びリアサイドメンバ１１２は、ともにフロアパネル１２０（図３参照）の車幅方向両側（両サイド）に、ともに一対、車両前後方向に延設される骨格部材である。フロントサイドメンバ１１０とリアサイドメンバ１１２とをまとめて、車両前後方向に延設される一対のサイドメンバと捉えることができる。

一対のフロントサイドメンバ１１０，１１０は、例えば車室前方のフロントコンパートメント（図示せず）から車室内のセンターフロアクロスメンバ１１３まで延設される。また図３を参照して、フロントサイドメンバ１１０，１１０には、ロアフレーム３０の締結部３６が締結される。この締結構造については後述する。

例えばフロントサイドメンバ１１０，１１０は、上部部材であるフロントサイドメンバアッパ１１０Ａ及び下部部材であるフロントサイドメンバロア１１０Ｂを備える。フロントサイドメンバアッパ１１０Ａ及びフロントサイドメンバロア１１０Ｂは断面ハット型であり、両者を重ね合わせることで閉断面が構成される。

図１を参照して、一対のリアサイドメンバ１１２，１１２は、その前端がフロントサイドメンバ１１０，１１０の後端に接続される。例えばリアサイドメンバ１１２，１１２は、センターフロアクロスメンバ１１３から車両後端のリアバンパリーンフォース（図示せず）まで延設される。

図１や図７に示されているように、リアサイドメンバ１１２，１１２は、その前端から前方水平部１１２Ａ、キックアップ部１１２Ｂ、及び後方水平部１１２Ｃを備える。キックアップ部１１２Ｂは、前方水平部１１２Ａと後方水平部１１２Ｃとの間に設けられ、車両後方に行くにつれて斜め上方に延設される傾斜形状となっている。後方水平部１１２Ｃには、リアタイヤ１１８（図１参照）を懸下するリアサスペンション機構を支持するリアサスペンションメンバ１２２が締結される。

また、図８に例示されるように、リアサイドメンバ１１２は、断面ハット形状であって、開放端がフロアパネル１２０にて覆われることで閉断面が構成される。

図２には、バッテリパック１０のケーストレイ２４の底面斜視図が例示される。ケーストレイ２４の底面２４Ａには、骨格部材である複数のロアフレーム３０が設けられる。ロアフレーム３０は車幅方向に延設され、それぞれ車両前後方向に間隔を空けて配列される。

また、各ロアフレーム３０，３０，・・・を跨ぐようにして、車両前後方向に骨格部材であるロアメンバ３４が車幅方向に間隔を空けて複数設けられる。これらの骨格部材（ロアフレーム３０、ロアメンバ３４）は、例えば高張力鋼板やホットスタンプ鋼板から構成される。

ロアフレーム３０は、例えば最後端のロアフレーム３０を除いて、バッテリパック１０、すなわちケーストレイ２４から車幅方向外側にその両端が張り出すように構成される。この、張り出した両端部分は締結部３６となる。締結部３６には厚さ方向に貫通された締結孔３２が穿孔される。

図３に例示されるように、ロアフレーム３０の締結部３６がフロントサイドメンバ１１０，１１０に締結される。具体的には、ロアフレーム３０の締結部３６の締結孔３２にボルト３８が螺入される。さらにボルト３８はカラー４０を経由してフロントサイドメンバロア１１０Ｂの内部に設けられたウェルドナット１１１に螺入される。全ての締結孔３２に対してこのようなねじ込みを行うことで、ロアフレーム３０及びこれに支持されるバッテリパック１０はフロントサイドメンバ１１０，１１０に締結される。

また図１を参照して、バッテリパック１０の後端には一対のリアブラケット３７，３７が設けられる。リアブラケット３７，３７の下端はケース２０のケーストレイ２４に締結される。またリアブラケット３７，３７の上端はリアクロスメンバ１１４に締結される。このように、バッテリパック１０をフロアパネル１２０の下に収容するに当たり、バッテリパック１０は、ロアフレーム３０を介してフロントサイドメンバ１１０，１１０に締結され、またリアブラケット３７，３７を介してリアクロスメンバ１１４に締結される。

図１には、バッテリパック１０の全体斜視図が例示される。また図４には、ケース２０に収容された各部材が分解斜視図にて例示される。なお図４では、ケースカバー２２の図示を省略している。バッテリパック１０は、ケース２０、下段バッテリスタック５２、下段センタートンネル５３、上段バッテリスタック５４、上段センタートンネル５５、支持ブラケット５８、バッテリＥＣＵ５９、及びミドルフレーム７０を備える。

なお、下段バッテリスタック５２及び上段バッテリスタック５４は、配置されるのが上段であるか下段であるかの別はあるものの、基本的な構造は等しい（共通する）ものとする。また例えば各スタックに収容されるバッテリセル５１（図３参照）の数が下段に比べて上段が少ない等の差異は有するが、補強構造や配線、温度センサ、電流センサ等の機器は下段バッテリスタック５２及び上段バッテリスタック５４にそれぞれ備えられる。

ケース２０は下段バッテリスタック５２、上段バッテリスタック５４やミドルフレーム７０等を収容しており、上部部材であるケースカバー２２及びケーストレイ２４を備える。図１を参照して、ケースカバー２２はケース２０内に収容される部材の配列に応じてその形状が定められる。例えば図４、図６を参照して、上段バッテリスタック５４がケース２０の後方に寄せられて配置されることから、ケースカバー２２は、その後方が前方と比較して上方に膨らんだ形状となっている。

ケーストレイ２４は舟形状であって、その底面２４Ａ（図２参照）に上述したロアフレーム３０やロアメンバ３４が設けられる。図４を参照して、ケーストレイ２４の上面２４Ｂ（ケース内面）は平板状であって、当該上面２４Ｂに、バッテリＥＣＵ５９、下段バッテリスタック５２、下段センタートンネル５３、上段バッテリスタック５４、上段センタートンネル５５、及びミドルフレーム７０等が収容される。

バッテリＥＣＵ５９は、下段バッテリスタック５２及び上段バッテリスタック５４の充電／放電管理や温度管理を行う。例えばバッテリＥＣＵ５９は、コンピュータから構成される電子コントロールユニットである。バッテリＥＣＵ５９はケース２０において車両前後方向前端に配置され、フロントコンパートメント（図示せず）に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータやインバータ等のパワーコントロールユニット（図示せず）に高電圧ケーブル等により接続される。

また、ケーストレイ２４には複数の下段バッテリスタック５２が配置される。例えば下段バッテリスタック５２は車幅方向中央に置かれた下段センタートンネル５３を挟んで車両前後方向に複数配列される。それぞれの下段バッテリスタック５２には複数のバッテリセル５１（図３参照）が収容される。

また、それぞれの下段バッテリスタック５２は、図示しないケース内ブラケット等を介して、ロアフレーム３０に固定（締結）される。これにより、例えば車両の側突時には、下段バッテリスタック５２はロアフレーム３０に支持固定された状態が維持される。

車幅方向に並んで配置された下段バッテリスタック５２，５２の間に下段センタートンネル５３が設けられる。下段センタートンネル５３は、例えばバッテリＥＣＵ５９の後端からケーストレイ２４の後端まで車両前後方向に延設される。下段センタートンネル５３には、例えば高電圧のケーブル５６（図３参照）が配置（配索）される。

複数の下段バッテリスタック５２のうち、後方の下段バッテリスタック５２に、上段バッテリスタック５４が積載される。例えば下段バッテリスタック５２が車両前後方向に八列配置されている場合に、後方の三列の下段バッテリスタック５２上に上段バッテリスタック５４が積載される。

ここで仮に、下段バッテリスタック５２の頂面に上段バッテリスタック５４の底面を載せるようにして両者を直接積層させると、下段バッテリスタック５２から発生した熱が外部に逃げにくくなるおそれがある。そこで例えば放熱用のスペースや、冷却風の流路として、下段バッテリスタック５２の上方には空間が設けられる。

このように、下段バッテリスタック５２に対して上段バッテリスタック５４を車高方向に離間させて積層させるに当たり、支持ブラケット５８及びミドルフレーム７０が設けられる。

図４、図５を参照して、支持ブラケット５８は、ケーストレイ２４の上面２４Ｂ（ケース内面）から上方かつ車両前後方向に延設される板状の支持金具である。支持ブラケット５８は、例えば車両前後方向に三列配列された上段バッテリスタック５４の全長に亘って延設されてもよいが、全長より短い、例えば二列程度の長さであってもよい。このようにすることで、例えば車両前後方向で最後列の下段バッテリスタック５２の車幅方向側方が開放され、当該箇所の放熱経路が確保される。

支持ブラケット５８は、ミドルフレーム７０と下段バッテリスタック５２との間に空間が設けられるように、その高さ（車高方向長さ）が定められる。例えば、下段バッテリスタック５２の高さ及びミドルフレーム７０の厚さに所定のマージン（空間の高さ）を加えた値に、支持ブラケット５８の高さが定められる。

また、図５に例示されるように、支持ブラケット５８には、車両前後方向に亘って稜線５８Ａが形成される。例えば支持ブラケット５８は、平板に段差が形成された屈曲部を備え、その折れ線として稜線５８Ａが車両前後方向に形成される。

車両前後方向に稜線５８Ａが形成されることで、支持ブラケット５８の、車両前後方向の耐荷重性が向上する。例えば急発進や急停車時に、ミドルフレーム７０上の上段バッテリスタック５４が後方または前方に付勢されるが、このような車両前後方向の付勢に抗して支持ブラケット５８が上段バッテリスタック５４を支持可能となる。

その一方で、支持ブラケット５８は、例えば車両の側突時等において、車幅方向の付勢に対して稜線５８Ａを起点として座屈変形し易くなる。しかしながら後述するように、ミドルフレーム７０の縦フレーム７４が上段バッテリスタック５４に先んじてリアサイドメンバ１１２に接触するので、上段バッテリスタック５４への衝突荷重の伝達が抑制される。

支持ブラケット５８は、ケーストレイ２４の車幅方向の側壁２４Ｃ，２４Ｃと下段バッテリスタック５２との間に設けられた間隙に一対配置される。支持ブラケット５８の下端は、例えばロアフレーム３０に締結される。

また、上段バッテリスタック５４及び上段センタートンネル５５は、ミドルフレーム７０を介して、一対の支持ブラケット５８，５８の上端に固定される。すなわち、一対の支持ブラケット５８，５８の上端に挟まれるようにして、ミドルフレーム７０が締結される。このミドルフレーム７０上に、上段バッテリスタック５４及び上段センタートンネル５５が配置される。

また、ミドルフレーム７０の下方には、下段バッテリスタック５２が設けられる。このような配置に基づいて、ミドルフレーム７０の、特に横フレーム７２及び縦フレーム７４は、下段バッテリスタック５２と上段バッテリスタック５４との離間箇所と車高位置が揃うように設けられた補強部材と捉えることができる。

ミドルフレーム７０は、横フレーム７２、縦フレーム７４、及びプレート７６を備える。横フレーム７２は、車幅方向に延設され、車両前後方向に間隔を置いて複数配置される。例えば図５の例では横フレーム７２が４本設けられる。図５の一部断面図にて示されるように、例えば横フレーム７２は角鋼管から構成される。後述するように、車両の側突時にリアサイドメンバ１１２からの衝突荷重に抗するために、横フレーム７２は例えば高張力鋼材から構成される。

プレート７６は隣り合う横フレーム７２，７２間に設けられる。プレート７６は例えば鉄板やアルミ板等の金属板から構成される。例えば上段バッテリスタック５４の底面の放熱を促す観点から、プレート７６が省略されてもよい。

縦フレーム７４はミドルフレーム７０の車幅方向両端に一対設けられる。縦フレーム７４は、車両前後方向に延設されるフレーム部材であり、ミドルフレーム７０の車両前後方向前端及び後端に配置された一対の横フレーム７２，７２の車幅方向両端に接続される。例えば図５に例示されるように、縦フレーム７４は角鋼管から構成される。また横フレーム７２と同様にして、縦フレーム７４は例えば高張力鋼材から構成される。

例えば縦フレーム７４の上面は、車幅方向内側が外側に対して窪むような段差形状に形成される。この段差形状が上段バッテリスタック５４の積載の際に位置決めに利用される。

また、図６に例示されるように、一対の縦フレーム７４，７４は、上段バッテリスタック５４よりも車幅方向外側に張り出される。例えば上記の段差形状を例に取ると、段差形状の上段に相当する面が、上段バッテリスタック５４から車幅方向外側に張り出す。

縦フレーム７４が上段バッテリスタック５４よりも車幅方向外側に張り出されることで、後述するように、車両の側突時には上段バッテリスタック５４に先駆けて縦フレーム７４がリアサイドメンバ１１２に接触して衝突荷重を受ける。これにより、上段バッテリスタック５４への衝突荷重の伝達が抑制される。

なお、図８に例示されるように、ケース２０及びその周辺の車両部品との空間の取り合いの関係で、下段バッテリスタック５２の車幅方向外側面と、縦フレーム７４の車幅方向外側面とは車幅方向でほぼ一致するように定められる。このため、下段バッテリスタック５２と比較して、上段バッテリスタック５４は、スタック一個当たりに積層されるバッテリセル５１（図３参照）の数が少なくなるように構成される。

図６を参照して、上段バッテリスタック５４は、Ｌ字ブラケット６０を介してミドルフレーム７０に締結される。Ｌ字ブラケット６０は正面視Ｌ字の固定金具であって、Ｌ字を構成する一片が上段バッテリスタック５４の車幅方向外側面に当接し、他片が縦フレーム７４の上面に当接する。

図７には、リアサイドメンバ１１２とバッテリパック１０との位置関係を示す側面図が例示される。ミドルフレーム７０及び上段バッテリスタック５４は、リアサイドメンバ１１２のキックアップ部１１２Ｂと、車高方向で一部揃うような位置関係となる。例えば上段バッテリスタック５４においては車両前後方向に並んだ三列とも、一部でキックアップ部１１２Ｂと車高方向位置が揃う。またミドルフレーム７０及びその縦フレーム７４は、その前方、つまり図７にてハッチングで示した重複箇所７４Ａにて、キックアップ部１１２Ｂと車高方向位置が揃う。

図８には、図７のＡ－Ａ断面、つまり、重複箇所７４Ａを含む正面視断面図が例示される。この図に例示されるように、ミドルフレーム７０の縦フレーム７４は、リアサイドメンバ１１２と車高方向位置が揃えられる。また上段バッテリスタック５４も、その大部分において、リアサイドメンバ１１２と車高方向位置が揃えられる。

図９には、図８と同様の正面視断面にて、車両の側突時の様子が例示される。例えば障害物として道路脇のポール１４０が挙げられる。ポール１４０は例えば電柱や立木等を含む。例えば側突の対象が壁等の場合と比較して、ポール１４０は車両との衝突面積が小さいため、車両が十分に減速されないままポール１４０が車幅方向内側にめり込みやすい。

図９を参照して、車両側面がポール１４０に衝突した場合、重量物であるバッテリパック１０は慣性により車幅方向外側に付勢される。ここで、バッテリパック１０内の下段バッテリスタック５２はロアフレーム３０を介してフロントサイドメンバ１１０に締結される。このような締結構造に基づき、側突時であっても、少なくともその初期には、下段バッテリスタック５２と、フロントサイドメンバ１１０に結合されたリアサイドメンバ１１２との相対位置は維持される。

一方、上段バッテリスタック５４が慣性により車幅方向外側に付勢されると、支持ブラケット５８は稜線５８Ａを変形起点としてその上端が車幅方向外側に座屈変形する。この結果、上段バッテリスタック５４及びこれを支持するミドルフレーム７０が車幅方向外側に移動させられる。つまり上段バッテリスタック５４がリアサイドメンバ１１２に近接する。

側突過程が進行すると、リアサイドドア１３０を変形させながらポール１４０が車幅方向内側に入り込む。さらにリアサイドドア１３０を介してリアサイドメンバ１１２がポール１４０を受ける。これによりリアサイドメンバ１１２はその閉断面形状を変形させながら車幅方向内側に入り込む。

このようにして、支持ブラケット５８の変形に伴って車幅方向外側に移動させられた上段バッテリスタック５４及びミドルフレーム７０と、ポール１４０の進入に伴って車幅方向内側に押し込まれるリアサイドメンバ１１２とが近接する。このとき、上段バッテリスタック５４よりも車幅方向外側に張り出された縦フレーム７４が上段バッテリスタック５４に先駆けてリアサイドメンバ１１２に接触してその衝突荷重を受ける。

衝突荷重を受ける際に、縦フレーム７４が車幅方向内側に押し込まれる。ここで、縦フレーム７４（及びミドルフレーム７０）は、上段バッテリスタック５４及び下段バッテリスタック５２との離間箇所に設けられており、上段バッテリスタック５４及び下段バッテリスタック５２は縦フレーム７４を車高方向に避けた配置となっている。言い換えると、縦フレーム７４に車幅方向の荷重が入力された際に、上段バッテリスタック５４及び下段バッテリスタック５２は、その荷重伝達経路から外れるように配置される。したがって、縦フレーム７４が車幅方向内側に押し込まれても、上段バッテリスタック５４及び下段バッテリスタック５２に衝突荷重が伝達されることが抑制され、当該衝突荷重は主に横フレーム７２に伝達される。また、縦フレーム７４の車幅方向内側への進入は、横フレーム７２が突っ張ることで抑制される。

このように本実施形態では、上段バッテリスタック５４及び下段バッテリスタック５２との離間箇所に縦フレーム７４を有するミドルフレーム７０が設けられる。これにより、車両側突時における上段バッテリスタック５４及び下段バッテリスタック５２への衝突荷重の伝達が抑制される。

＜本実施形態に係る車両下部構造の第一別例＞
なお、図６の例では、縦フレーム７４は、車両前後方向の全長に亘って、Ｌ字ブラケット６０が締結される締結スペースよりも更に車幅方向外側に張り出していたが、本実施形態に係る車両下部構造は当該構成に限らない。例えばこの締結スペースより外側の張り出しが、リアサイドメンバ１１２と接触する部分に限定されてもよい。

図１０には、本実施形態に係る車両下部構造の第一別例が示される。この例は、ミドルフレーム１７０及び補助部材１８０を備える点で図６の実施形態と異なる。ミドルフレーム１７０は、縦フレーム１７４を備える。なお、横フレーム７２の構成等は、図６の実施形態と同様であってよい。

縦フレーム１７４の車幅方向寸法は、Ｌ字ブラケット６０の締結スペースに限られる。さらに支持ブラケット５８を挟んで、一対の縦フレーム１７４，１７４から、車幅方向外側に張り出す補助部材１８０が設けられる。

補助部材１８０は例えば縦フレーム１７４と同様の角鋼管であってよい。また、補助部材１８０は、縦フレーム１７４の、図７に示す縦フレーム７４とリアサイドメンバ１１２との重複箇所７４Ａから更に車幅方向外側に張り出すように構成される。例えば補助部材１８０は縦フレーム１７４の車両前後方向の全長の１／３程度の長さであって、縦フレーム１７４の前方に配置される。

このように、重複箇所７４Ａに限って車幅方向外側への張り出し部材（補助部材１８０）を設けることで、リアサイドメンバ１１２と重複しない箇所にまで縦フレーム１７４を車幅方向外側に張り出す場合と比較して、ミドルフレーム１７０の体積を効果的に減らすことができる。

＜本実施形態に係る車両下部構造の第二別例＞
図６、図１０の例では、ミドルフレーム７０，１７０に上段バッテリスタック５４及び上段センタートンネル５５を配置していたが、本実施形態に係る車両下部構造は上記形態に限らない。図１１には、本実施形態に係る車両下部構造の第二別例が示される。この例では、一対の支持ブラケット２５８，２５８のみにて上段バッテリスタック５４及び上段センタートンネル５５が支持される点で、図６の実施形態と異なる。さらに図１１の例は、上段バッテリスタック５４及び上段センタートンネル５５と、下段バッテリスタック５２及び下段センタートンネル５３との車高方向の離間箇所と車高方向位置を揃えるようにして、角枠状のミドルフレーム２７０が設けられた点で、図６の実施形態と異なる。

一対の支持ブラケット２５８，２５８は、例えばケーストレイ２４の上面２４Ｂ（図４参照）から上方かつ車両前後方向に延設される板状の支持部材である。支持ブラケット２５８は、例えば車両前後方向に三列配列された上段バッテリスタック５４の全長に亘って延設される。

一対の支持ブラケット２５８，２５８は、その車幅方向内側面の上方と、上段バッテリスタック５４の車幅方向外側面とが当接して締結される。さらに上段バッテリスタック５４の車幅方向内側面と上段センタートンネル５５の側面とが当接して締結される。つまり上段バッテリスタック５４と上段センタートンネル５５が車幅方向に互いに締結し合う。

このような構成において、上段バッテリスタック５４及び上段センタートンネル５５と、下段バッテリスタック５２及び下段センタートンネル５３とが、車高方向に離間される。この離間箇所と車高方向位置が揃うように、かつ、当該離間箇所を取り巻くようにして、角枠状のミドルフレーム２７０が設けられる。

ミドルフレーム２７０は、横フレーム２７２及び縦フレーム２７４を備える。横フレーム２７２は、車幅方向に延設され、車両前後方向に一対設けられる。縦フレーム２７４は、車両前後方向に延設され、一対の横フレーム２７２，２７２の車幅方向両端に接続される。縦フレーム２７４は、上段バッテリスタック５４よりも車幅方向外側に張り出される。

このような構成においても、車両の側突時にはミドルフレーム２７０の縦フレーム２７４が上段バッテリスタック５４に先駆けてリアサイドメンバ１１２に接触して衝突荷重を受ける。またミドルフレーム２７０を車高方向に避けるようにして上段バッテリスタック５４及び下段バッテリスタック５２が設けられることで、ミドルフレーム２７０が受けた衝突荷重の、上段バッテリスタック５４及び下段バッテリスタック５２への伝達が抑制され、当該衝突荷重は、主に横フレーム２７２に伝達される。

＜本実施形態に係る車両下部構造の第三別例＞
図１２には、図６、図１０、図１１とは異なる更なる別例が示される。図１１では、支持ブラケットを設けずに上段バッテリスタック５４が下段バッテリスタック５２上に積層される。

下段バッテリスタック５２及び下段センタートンネル５３は、下段ケース３１０に収容される。下段ケース３１０は図示しないブラケット等を介してロアフレーム３０に締結される。

下段ケース３１０は例えば樹脂製の筐体であって、その頂壁（上壁）は下段バッテリスタック５２及び下段センタートンネル５３の上面よりも車高方向上方に離間される。言い換えると、下段バッテリスタック５２及び下段センタートンネル５３の上面と下段ケース３１０の頂壁との間には空間が設けられる。

上段バッテリスタック５４及び上段センタートンネル５５は、上段ケース３００に収容される。上段ケース３００は例えば樹脂製の筐体であって、下段ケース３１０上に直接配置される。上段ケース３００と下段ケース３１０は、例えばねじ、嵌合、バンド等により互いに固定される。

上述したように、下段バッテリスタック５２及び下段センタートンネル５３の上面と下段ケース３１０の頂壁との間には空間が設けられる。したがって、下段バッテリスタック５２及び上段バッテリスタック５４との間には、下段ケース３１０及び上段ケース３００を介して、車高方向に離間する離間箇所が形成される。この離間箇所と車高方向位置を揃えるように、かつ、離間箇所を取り巻くように、ミドルフレーム２７０が設けられる。

このミドルフレーム２７０は、図１１にて例示されたミドルフレーム２７０と同様のものであり、縦フレーム２７４が上段ケース３００よりも車幅方向外側に張り出される。

このような構成においても、車両の側突時にはミドルフレーム２７０の縦フレーム２７４が上段バッテリスタック５４に先駆けてリアサイドメンバ１１２に接触して衝突荷重を受ける。ミドルフレーム２７０を車高方向に避けるようにして、上段バッテリスタック５４及び下段バッテリスタック５２が設けられることで、ミドルフレーム２７０が受けた衝突荷重の、上段バッテリスタック５４及び下段バッテリスタック５２への伝達が抑制され、当該衝突荷重は、主に横フレーム２７２に伝達される。

１０ バッテリパック、２０ ケース、２２ ケースカバー、２４ ケーストレイ、２４Ａ ケーストレイの底面、２４Ｂ ケーストレイの上面、３０ ロアフレーム、３６ ロアフレームの締結部、５１ バッテリセル、５２ 下段バッテリスタック、５３ 下段センタートンネル、５４ 上段バッテリスタック、５５ 上段センタートンネル、５８，２５８ 支持ブラケット、５８Ａ 支持ブラケットの稜線、７０，１７０，２７０ ミドルフレーム、７２，２７２ 横フレーム、７４，１７４，２７４ 縦フレーム、７４Ａ 縦フレームの重複箇所、１１０ フロントサイドメンバ、１１２ リアサイドメンバ、１２０ フロアパネル、１８０ 補助部材、３００ 上段ケース、３１０ 下段ケース。

Claims (4)

1. フロアパネル下に収容されるバッテリパックと、
   前記バッテリパックの底面に設けられ、当該バッテリパックよりも車幅方向外側に張り出された両端に締結部が形成される、骨格部材であるロアフレームと、
   前記フロアパネルの車幅方向両側に、車両前後方向に延設され、前記ロアフレームの前記締結部が締結される、骨格部材である一対のサイドメンバと、
   を備える、車両下部構造であって、
   前記バッテリパックは、前記ロアフレームに固定された下段バッテリスタックと、前記下段バッテリスタックの上段に積載された上段バッテリスタックとを備え、
   前記上段バッテリスタックは前記下段バッテリスタックから車高方向に離間され、
   前記上段バッテリスタックと前記下段バッテリスタックとの離間箇所と車高方向位置が揃うようにして補強部材が設けられ、
   前記補強部材は、車幅方向に延設され車両前後方向に一対設けられる横フレームと、一対の前記横フレームの車幅方向両端に接続され車両前後方向に延設される一対の縦フレームと、を備え、前記縦フレームが延設方向に対する垂直断面において閉断面構造であって、前記上段バッテリスタックよりも車幅方向外側に張り出される、
   車両下部構造。
2. 請求項１に記載の車両下部構造であって、
   前記縦フレームは、前記サイドメンバと車高方向位置が揃う重複箇所を含み、
   前記縦フレームの前記重複箇所から更に車幅方向外側に張り出す補助部材が設けられる、
   車両下部構造。
3. 請求項１または２に記載の車両下部構造であって、
   前記バッテリパックは、前記上段バッテリスタック及び前記下段バッテリスタックを収容するケーストレイを備え、
   前記上段バッテリスタックは、前記ケーストレイから上方かつ車両前後方向に延設される板状のブラケットの上端に固定され、
   前記ブラケットには、車両前後方向に亘って稜線が形成される、
   車両下部構造。
4. 請求項２に記載の車両下部構造であって、
   前記補助部材は延設方向に対する垂直断面において閉断面構造である、
   車両下部構造。

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