JP7343462B2

JP7343462B2 - 車両

Info

Publication number: JP7343462B2
Application number: JP2020173410A
Authority: JP
Inventors: 卓也廣田; 直樹高橋
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2023-09-12
Anticipated expiration: 2040-10-14
Also published as: JP2022064661A; CN114425940B; CN114425940A; US11851110B2; US20220111910A1

Description

本明細書に開示する技術は、車両に関する。特に、フロアパネルの下方にバッテリパックを備える車両に関する。

特許文献１に、走行用モータを有する車両が記載されている。この車両は、フロアパネルの両側に一対のロッカが設けられた車体を備えている。また、走行用モータに供給される電力を蓄えるバッテリパックが、フロアパネルの下方に配置されている。

特開２０１９－１４２４２１号公報

この種の車両下部構造では、バッテリパックを一対のロッカに固定するための、一対の固定部材を用いる場合がある。一対の固定部材は、バッテリパックの左右方向の両側に配置される。バッテリパックの脱着性を高めるために、バッテリパックの両側と一対の固定部材とを締結部材により締結する場合がある。しかし単なる締結構造では、走行時にバッテリが振動してしまうおそれがある。

本明細書が開示する技術は、走行用モータを有する車両に具現化される。この車両は、フロアパネルの左右方向の両側に一対のロッカが設けられた車体を備える。車両は、フロアパネルの下方に配置されており、走行用モータに供給される電力を蓄えるバッテリパックを備える。車両は、バッテリパックの左右方向の両側に配置されており、バッテリパックを一対のロッカに対して固定する一対の固定部材を備える。車両は、バッテリパックと固定部材との間に配置されている弾性部材を備える。車両は、バッテリパックと固定部材とを締結している締結部材を備える。弾性部材は、バッテリパックと固定部材とによって圧縮されている状態で配置されている。

バッテリパックと固定部材との間に圧縮された状態の弾性部材を配置することで、バッテリパックを弾性部材により弾性支持することができる。支持剛性を高めることができるため、バッテリパックの振動を抑制することが可能な締結構造を実現できる。

締結部材は、固定部材の車長方向の前側端部に配置されている第１ボルトおよび後側端部に配置されている第２ボルトを含んでいてもよい。第１および第２ボルトにより、バッテリパックと固定部材とを締結することができる。

弾性部材は、第１ボルトの近傍から第２ボルトの近傍まで延びている単一の部材であってもよい。バッテリパックと固定部材との隙間を、弾性部材によりシールすることができる。そして、第１ボルト近傍から第２ボルト近傍までの領域を、車長方向に隙間のない状態でシールすることができる。バッテリパックと固定部材との隙間に異物や水などが侵入することを防止することができる。

バッテリパックは、固定部材と対向している第１の側面を備えていてもよい。バッテリパックは、第１の側面から車幅方向に突出しているとともに第１ボルトと第２ボルトとの間に配置されているフランジ部をさらに備えていてもよい。締結部材は、フランジ部と固定部材の上面または下面とを結合する結合部材を含んでいてもよい。バッテリパックと固定部材との結合剛性を高めることができる。

固定部材は、バッテリパックと対向している第２の側面を備えていてもよい。弾性部材の車両上下方向の幅は、第２の側面の車両上下方向の幅以上であってもよい。第２の側面を、車両上下方向の幅の全域に亘ってシールすることができる。

弾性部材は、バッテリパックおよび固定部材の何れか一方側に、接着材により接合されていてもよい。弾性部材を、バッテリパックおよび固定部材の何れか一方と一体化することができる。組み立て時や分解時の取り扱い性を高めることが可能となる。

弾性部材は、車幅方向に厚みを有していてもよい。弾性部材の車長方向の前側端部および後側端部の厚みに比して、車長方向の中央部の厚みの方が厚くてもよい。弾性部材に印加される外力が、車長方向の前側端部および後側端部に比して中央部の方が低下するような場合においても、圧縮応力を車長方向で一定とすることができる。

弾性部材はゴムを含んでいてもよい。ゴムにより弾性部材に弾性を与えることができる。

弾性部材に印加されている圧縮応力は、弾性部材の圧縮限界強度以下の値であってもよい。弾性部材の劣化を抑制することができる。

車両１０の左側面図である。車両１０の底面図である。バッテリパック３０およびＥＡ部材１８の分解斜視図である。実施例１に係るバッテリパック３０の側面図である。図３のV－V線における断面図である。実施例２における締結構造を示す断面図である。実施例３における弾性部材１５０を示す図である。

＜車両の構造＞
図１に、車両１０の左側面図を示す。本実施例の車両１０は、いわゆる自動車であって、路面を走行する車両である。ここで、図面における方向ＦＲは、車両１０の前後方向（車長方向）における前方を示し、方向ＲＲは車両１０の前後方向における後方を示す。また、方向ＬＨは車両１０の左右方向（車幅方向）における左方を示し、方向ＲＨは車両１０の左右方向における右方を示す。そして、方向ＵＰは車両１０の上下方向（車高方向）における上方を示し、方向ＤＮは車両１０の上下方向における下方を示す。なお、本明細書では、車両１０の前後方向、左右方向及び上下方向を、それぞれ単に前後方向、左右方向及び上下方向と称することがある。

車両１０は、車体１２、複数の車輪１４ｆおよび１４ｒ、走行用モータ１６、バッテリパック３０、を備えている。なお、車輪１４ｆ、１４ｒの数については、四つに限定されない。車体１２は、主に、ユーザが乗車するキャビン１２ｃと、キャビン１２ｃの前方に位置するフロント部１２ｆと、キャビン１２ｃの後方に位置するリア部１２ｒとに区分することができる。

走行用モータ１６は、一対の前車輪１４ｆに接続されており、一対の前車輪１４ｆを駆動する。バッテリパック３０は、走行用モータ１６のための電源であって、走行用モータ１６へ供給される電力を蓄える。バッテリパック３０は、ＤＣ－ＤＣコンバータやインバータといった電力供給回路（図示省略）を介して、走行用モータ１６へ電気的に接続されている。また、車両１０は、走行用モータ１６に加えて、又は代えて、エンジンといった他の原動機を備えてもよい。

図２に、車両１０の主たる構造を模式的に示す底面図を示す。車体１２は、フロアパネル２０と、一対のロッカ２２と、ダッシュクロスメンバ２４と、一対のフロントサイドメンバ２６と、一対のリアサイドメンバ２８とを備える。フロアパネル２０は、前後方向及び左右方向に広がる板状の部材であって、キャビン１２ｃのフロアを構成している。一対のロッカ２２（サイドシルとも称される）は、キャビン１２ｃに位置しており、フロアパネル２０の左右方向の両側に設けられている。各々のロッカ２２は、概して前後方向に延びる筒状構造を有しており、車体１２の骨格の一部を構成している。各々のロッカ２２の前端は、ダッシュクロスメンバ２４に接続されており、各々のロッカ２２の後端は、リアサイドメンバ２８に接続されている。

ダッシュクロスメンバ２４は、キャビン１２ｃとフロント部１２ｆとの間の境界に位置しており、一方のロッカ２２の前端から、他方のロッカ２２の前端まで延びている。ダッシュクロスメンバ２４は、概して左右方向に延びる筒状構造を有しており、車体１２の骨格の一部を構成している。一対のフロントサイドメンバ２６は、フロント部１２ｆに位置しており、ダッシュクロスメンバ２４から前方に向けて延びている。一対のフロントサイドメンバ２６は、概して前後方向に延びる筒状構造を有しており、車体１２の骨格の一部を構成している。一対のリアサイドメンバ２８は、リア部１２ｒに位置しており、一対のロッカ２２から連続して後方に延びている。一対のリアサイドメンバ２８は、概して前後方向に延びる筒状構造を有しており、車体１２の骨格の一部を構成している。

バッテリパック３０は、車体１２のフロアパネル２０の下方に配置されており、一対のＥＡ（Energy Absorber）部材１８を介して一対のロッカ２２に固定されている。すなわち一対のＥＡ部材１８は、バッテリパック３０を一対のロッカ２２に対して固定するための一対の固定部材である。一対のＥＡ部材１８は、バッテリパック３０の左右方向の両側において、それぞれ前後方向に延びている。ＥＡ部材１８は、衝突時のエネルギを吸収するための部材であり、衝突荷重に応じて所定の塑性変形が生じるように構成されている。ＥＡ部材１８の材料や構造については、特に限定されない。一例ではあるが、本実施例におけるＥＡ部材１８は、アルミニウム系の材料で構成されている。

＜バッテリパックおよびＥＡ部材の構造＞
図３に、バッテリパック３０およびＥＡ部材１８の分解斜視図を示す。図３では、上側ケース３３で隠れているパック内クロスメンバ３６を点線で示している。図４に、バッテリパック３０の側面図を示す。図５に、図３のV－V線における断面図を示す。V－V線は、ＥＡ部材１８の車長方向長さの略中点を通る線である。図５は、バッテリパック３０、ＥＡ部材１８、ロッカ２２がすべて組み合わされた状態を示す図である。左右対称の構造を有するため、図５では、中心線ＣＬ１の一方のみを示している。

バッテリパック３０は、ケース３１、複数のバッテリセル４０、エンドプレート４２、を備えている。ケース３１は、バッテリパック３０の外殻を構成する部材である。ケース３１は、下側ケース３２、上側ケース３３、パック内クロスメンバ３６、固定機構３７、ボルト孔３８および３９、を備えている。下側ケース３２は、下側に窪んだ皿形状である。下側ケース３２の内部には、車幅方向に延びるようにパック内クロスメンバ３６が設けられている。パック内クロスメンバ３６は、下側ケース３２の強度を高めるための骨格部材であり、リインフォースとも呼ばれる。上側ケース３３は、上側に突出した蓋形状である。両者がフランジ部３０ｆ（図５参照）で接合されることにより、内部空間が形成されている。固定機構３７は、バッテリパック３０を車体１２の下面に固定するための部材である。

図５に示すように、ケース３１の内部空間には、複数のバッテリセル４０が内蔵されている。複数のバッテリセル４０の各々は、例えばリチウムイオンバッテリセルといった二次バッテリセルであり、外部電源から供給される電力や、走行用モータ１６による回生電力によって、繰り返し充電可能である。複数のバッテリセル４０は、車両左右方向に沿って配列されている。エンドプレート４２は、上下方向に延びる板状の部材であり、複数のバッテリセル４０の一端に配置されている。エンドプレート４２は、複数のバッテリセル４０をその配列方向に沿って押圧している。

下側ケース３２は、車幅方向に一対の側面３２ｓを備えている。側面３２ｓの前側端部および後側端部の各々には、ボルト孔３８および３９が配置されている。下側ケース３２の側面３２ｓには、接着材（例：両面テープ）によって弾性部材５０が接合されている。換言すると、バッテリパック３０とＥＡ部材１８との間に、弾性部材５０が配置されている。本実施例では、弾性部材５０はゴムシートである。弾性部材５０は、第１ボルト６１が接合されるボルト孔３８の近傍から、第２ボルト６２が接合されるボルト孔３９の近傍まで延びている、単一の部材である。弾性部材５０の車両上下方向の幅Ｗ１は、ＥＡ部材１８の側面１８ｓの車両上下方向の幅Ｗ２以上である。これにより側面１８ｓを、幅Ｗ２の全域に亘って弾性部材５０でシールすることができる。

図３に示すように、ＥＡ部材１８は、側面１８ｓ、フランジ部１８ｆ１および１８ｆ２、孔部１８ｈ、を備えている。側面１８ｓは、バッテリパック３０の側面３２ｓと対向している面である。側面１８ｓの前側端部および後側端部の各々には、フランジ部１８ｆ１および１８ｆ２が配置されている。第１ボルト６１がフランジ部１８ｆ１を貫通して、ボルト孔３８にねじ込まれる。第２ボルト６２がフランジ部１８ｆ２を貫通して、ボルト孔３９にねじ込まれる。これにより、ＥＡ部材１８を下側ケース３２に締結することができる。

ＥＡ部材１８とバッテリパック３０とを締結することにより、弾性部材５０は、側面１８ｓと側面３２ｓとによって挟み込まれるとともに圧縮される。締結により弾性部材５０に印加される圧縮応力は、弾性部材５０の圧縮限界強度以下の値であることが好ましい。弾性部材５０の圧縮永久歪みを抑制することや、劣化を防止することができる。

また、ボルト１９が孔部１８ｈを貫通して、ロッカ２２下面のボルト孔（不図示）に固定される。ＥＡ部材１８をロッカ２２に固定することができる。これにより、ＥＡ部材１８によってバッテリパック３０が支持される。

＜効果＞
バッテリパック３０とＥＡ部材１８との結合構造は、部品交換やリサイクル等を考慮すると、脱着が容易であることが好ましい。また、ＥＡ部材１８によるバッテリパック３０の支持剛性は高いことが好ましい。支持剛性が不足すると、悪路走行時にバッテリパック３０がバウンス共振することで、バッテリパック３０本体が脱落したり内部構造が破断してしまうおそれがあるためである。また通常走行時にバッテリパック３０が振動し、乗心地性能が悪化するおそれがあるためである。バッテリパック３０とＥＡ部材１８とをボルト締結する構造では、両者を接着材で接合する構造などに比して、脱着性を高めることができる。しかし、ボルト締結部分での点の支持となるため、支持剛性が不足してしまう場合がある。本明細書の技術では、バッテリパック３０とＥＡ部材１８との間に弾性部材５０を配置した状態で、バッテリパック３０とＥＡ部材１８とをボルト締結している。これにより、バッテリパック３０とＥＡ部材１８との間に圧縮された状態の弾性部材５０を配置できるため、バッテリパック３０を弾性部材５０により弾性支持することが可能となる。換言すると、弾性部材５０を圧縮することで、バッテリパック３０とＥＡ部材１８との間を接続する剛性部材として弾性部材５０を利用することができる。ボルト締結部分による点の支持に加えて、弾性部材５０による面の支持を行うことができる。支持剛性を高めることができるため、バッテリパック３０の振動を抑制することができる。また弾性支持することによりバッテリパック３０とＥＡ部材１８との間の振動伝達率を低減できるため、振動を抑制することが可能となる。そしてボルト締結を解除することで、バッテリパック３０とＥＡ部材１８との結合を容易に解除することができるため、脱着性を高くすることが可能となる。

弾性部材５０により、バッテリパック３０の側面３２ｓとＥＡ部材１８の側面１８ｓとの隙間をシールすることができる。そして弾性部材５０は単一部材であるため、第１ボルト６１近傍から第２ボルト６２近傍までの領域を、車長方向に隙間のない状態でシールすることができる。両者の隙間に異物や水などが侵入することを防止することができる。塗装剥がれや錆の発生を防止することが可能となる。

弾性部材５０は、接着材によってバッテリパック３０の側面３２ｓに接合されている。これにより弾性部材５０を、バッテリパック３０と一体化することができる。バッテリパック３０およびＥＡ部材１８の組み立て時や分解時における、弾性部材５０の取り扱い性を高めることが可能となる。

図６に、実施例２におけるバッテリパック３０とＥＡ部材１８との締結構造を示す。図６は、実施例１の図５に対応する図面である。なお、実施例１と同様の部位には同一符号を付すことで、説明を省略する。以下の他の実施例においても同様である。

バッテリパック３０は、側面３２ｓから車幅方向に突出している締結フランジ部３２ｆをさらに備えている。締結フランジ部３２ｆは、結合部材３４によってＥＡ部材１８の上面に結合されている。本実施例では、結合部材３４はボルトおよびナットである。締結フランジ部３２ｆの車長方向の配置位置は、第１ボルト６１が締結されるボルト孔３８と第２ボルト６２が締結されるボルト孔３９との間の位置であれば、自由に設定可能である。また締結フランジ部３２ｆの配置数も１つに限られず、複数配置してもよい。

実施例１の構造では、第１ボルト６１および第２ボルト６２により、ＥＡ部材１８の両端に締結部を配置している。実施例２の構造では、さらにＥＡ部材１８の中間点にも締結部を配置することが可能となる。バッテリパック３０とＥＡ部材１８との結合剛性を高めることが可能となる。

図７に、実施例３における弾性部材１５０を示す。図７は、車両上方から弾性部材１５０をみた図である。紙面上側にバッテリパック３０（不図示）が位置しており、紙面下側にＥＡ部材１８（不図示）が位置している。

弾性部材１５０は、第１弾性部材１５０ａと第２弾性部材１５０ｂとが車幅方向に積層された構造を備えている。第１弾性部材１５０ａは、ボルト孔３８（不図示）の近傍からボルト孔３９（不図示）の近傍まで延びている。第２弾性部材１５０ｂは、第１弾性部材１５０ａよりも車長方向の長さが短い。第２弾性部材１５０ｂは、第１弾性部材１５０ａの車長方向の中心部の近傍に配置されている。弾性部材１５０の車長方向の前側端部および後側端部は、厚みＴ１を有している。弾性部材１５０の車長方向の中央部は、厚さＴ１よりも厚い厚さＴ２を有している。

実施例１の構造では、第１ボルト６１および第２ボルト６２により、ＥＡ部材１８の両端に締結部を配置している。すると、弾性部材５０に印加される圧縮方向の外力が、両端部に比して中央部の方が低下してしまう場合がある。実施例３の弾性部材１５０では、外力が低下する中央部の近傍の弾性部材の厚さを厚くすることができる。これにより、弾性部材１５０に発生する圧縮応力を、車長方向で一定とすることができる。応力集中によって弾性部材の両端部が劣化してしまうような事態を防止することが可能となる。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

＜変形例＞
弾性部材５０および１５０の材料はゴムに限られず、様々な組成の弾性体を使用可能である。

弾性部材５０は、接着材によってＥＡ部材１８の側面１８ｓに接合されていてもよい。

実施例３において弾性部材１５０の厚みを変化させる態様は、積層構造に限られない。単層構造で厚みを変化させてもよい。

ＥＡ部材１８は、固定部材の一例である。第１ボルト６１および第２ボルト６２は、締結部材の一例である。

１０：車両１２：車体１８：ＥＡ部材１８ｓ：側面２０：フロアパネル２２：一対のロッカ３０：バッテリパック３１：ケース３２：下側ケース３２ｓ：側面３２ｆ：締結フランジ部３３：上側ケース５０：弾性部材６１：第１ボルト６２：第２ボルト

Claims

走行用モータを有する車両であって、
フロアパネルの左右方向の両側に一対のロッカが設けられた車体と、
前記フロアパネルの下方に配置されており、前記走行用モータに供給される電力を蓄えるバッテリパックと、
前記バッテリパックの前記左右方向の両側に配置されており、前記バッテリパックを前記一対のロッカに対して固定する一対の固定部材と、
前記バッテリパックと前記固定部材との間に配置されている弾性部材と、
前記バッテリパックと前記固定部材とを締結している締結部材であって、前記固定部材の車長方向の前側端部に配置されている第１ボルトおよび後側端部に配置されている第２ボルトを含んでいる、前記締結部材と、
を備え、
前記弾性部材は、前記バッテリパックと前記固定部材とによって圧縮されている状態で配置されており、
前記弾性部材は、前記第１ボルトの近傍から前記第２ボルトの近傍まで延びている単一の部材である、車両。
前記バッテリパックは、前記固定部材と対向している第１の側面を備えており、
前記バッテリパックは、前記第１の側面から車幅方向に突出しているとともに前記第１ボルトと前記第２ボルトとの間に配置されているフランジ部をさらに備えており、
前記締結部材は、前記フランジ部と前記固定部材の上面または下面とを結合する結合部材を含んでいる、請求項１に記載の車両。
走行用モータを有する車両であって、
フロアパネルの左右方向の両側に一対のロッカが設けられた車体と、
前記フロアパネルの下方に配置されており、前記走行用モータに供給される電力を蓄えるバッテリパックと、
前記バッテリパックの前記左右方向の両側に配置されており、前記バッテリパックを前記一対のロッカに対して固定する一対の固定部材と、
前記バッテリパックと前記固定部材との間に配置されている弾性部材と、
前記バッテリパックと前記固定部材とを締結している締結部材と、
を備え、
前記弾性部材は、前記バッテリパックと前記固定部材とによって圧縮されている状態で配置されており、
前記固定部材は、前記バッテリパックと対向している第２の側面を備えており、
前記弾性部材の車両上下方向の幅は、前記第２の側面の車両上下方向の幅以上である、車両。
前記弾性部材は、前記バッテリパックおよび前記固定部材の何れか一方側に、接着材により接合されている、請求項１～３の何れか１項に記載の車両。
前記弾性部材は、車幅方向に厚みを有しており、
前記弾性部材の車長方向の前側端部および後側端部の前記厚みに比して、車長方向の中央部の厚みの方が厚い、請求項１～４の何れか１項に記載の車両。
前記弾性部材はゴムを含んでいる、請求項１～５の何れか１項に記載の車両。
前記弾性部材に印加されている圧縮応力は、前記弾性部材の圧縮限界強度以下の値である、請求項１～６の何れか１項に記載の車両。