(57)【要約】  本発明は、電力供給バッテリと強化要素（１４、１５）とを含む、電気モータもしくはハイブリッドエンジンを有する自動車両（１０）のための配置に関し、強化要素は、特に衝突の際、車両の長手方向（Ｘ）及び／又は横断方向（Ｙ）に車両に加わる外部応力からバッテリ（１１）を保護するよう設計される。強化要素（１４、１５）はバッテリ（１１）から分離され、特にバッテリ（１１）の筐体から分離される。車両シャシの第１の構造シャシ要素（１２）をバッテリ（１１）と強化要素（１４、１５）との間に挟み且つ締め付け、バッテリ（１１）は強化要素（１４、１５）に装着される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給バッテリ（１１）とバッテリ（１１）から独立した強化要素（１４、１５）とを有する、電気モータもしくはハイブリッドモータを備える自動車両（１０）のための配置であって、強化要素（１４、１５）は、特に衝突の際、車両（１０）の長手方向（Ｘ）及び／又は横断方向（Ｙ）に車両に加わる外部応力からバッテリ（１１）を保護するよう設計され、前記配置は、車両（１０）のシャシの第１の構造要素（１２、１３）を含むことを特徴とし、ユニットは、第１の構造要素（１２、１３）がバッテリ（１１）と強化要素（１４、１５）との間に特に垂直方向（Ｚ）に挟まれるよう、設計されることを特徴とする、配置。
【請求項２】
バッテリ（１１）を強化要素（１４、１５）に取り外し可能に装着するための装着要素（１７）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の配置。
【請求項３】
装着要素（１７）は、バッテリ（１１）を強化要素（１４、１５）の方へ移動させて接近させる力を発揮するよう設計されることを特徴とし、前記移動は、前記接近させる力の作用によってバッテリ（１１）と強化要素（１４、１５）との間で第１の構造要素（１２）を締め付けることによる、請求項２に記載の配置。
【請求項４】
第１の構造シャシ要素（１４、１５）は、特に炭素繊維ベースの複合材料で作製される少なくとも１つの一体型ボディ（１２、１３）であり、第１の構造シャシ要素（１４、１５）は、車両のアンダーフレームの、長手方向（Ｘ）における少なくとも１つの中央部分に配置されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の配置。
【請求項５】
第１の構造要素（１２、１３）とは異なる、車両（１０）のシャシの第２の構造要素（１８、１９）を含むことを特徴とし、強化要素（１４、１５）は第２の構造要素（１８、１９）に、特にねじにより、強固に接続されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の配置。
【請求項６】
第２の構造シャシ要素（１８、１９）は、車両（１０）のアンダーフレームの、車両の長手方向（Ｘ）における少なくとも１つの前方部分に配置されるフレームを含み、強化要素（１４、１５）は前記前方部分からアンダーフレームの中央部分に隣接して延びることを特徴とする、請求項５に記載の配置。
【請求項７】
強化要素（１４、１５）は、第１の構造要素（１２）上に、上方から位置決めされることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の配置。
【請求項８】
シャシに加わる特に曲げ荷重及び／又はねじり荷重の存在下で強化要素（１４、１５）が第１の構造要素（１２、１３）を硬化するよう、強化要素（１４、１５）は第１の構造要素（１２）に、特に接着によって装着されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の配置。
【請求項９】
強化要素（１４，１５）は、特に鋼、押出しアルミニウム、もしくはアルミニウム合金などの金属材料で作製される、長手方向セクション（１４）及び横断方向セクション（１５）を含み、前記長手方向セクション（１４）及び横断方向セクション（１５）は、特に機械的溶接によって共に組み立てられ、所与の平面（Ｐ）において特に水平面においてバッテリ（１１）を囲むフレームを形成することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の配置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の配置を含むことを特徴とする、電気モータ又はハイブリッドモータを備える自動車両（１０）。
【請求項１１】
電気モータ又はハイブリッドモータを備える自動車両の電力供給バッテリ（１１）を、車両のシャシに装備するための方法であって、
バッテリ（１１）及びバッテリ（１１）から独立した強化要素（１４、１５）を提供するステップであって、強化要素（１４、１５）は、特にバッテリ（１１）の筐体から独立してバッテリ（１１）を保護するよう設計され、且つ、下記の装着するステップの完了時には、特に衝突の際に車両の長手方向（Ｘ）及び／又は横断方向（Ｙ）において車両に加わる外部応力からバッテリ（１１）を保護する、提供するステップと、
車両の第１の構造シャシ要素（１２）をバッテリ（１１）と強化要素（１４、１５）との間に挟み且つ締め付けることによって、バッテリ（１１）を強化要素（１４、１５）に装着するステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータ又はハイブリッドモータを備える車両の構造の分野に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、電力供給バッテリとバッテリから独立した強化要素とを有する、電気モータ又はハイブリッドモータを備える自動車両のための配置に関し、強化要素は、特に衝突の際、車両の長手方向及び／又は横断方向に車両に加わる外部応力からバッテリを保護するよう設計される。
【０００３】
本発明は、そのような配置を含む電気モータもしくはハイブリッドエンジンを伴う自動車両、及び、電気モータもしくはハイブリッドモータを備える自動車両の電力バッテリを車両シャシに装備するための方法にも関する。
【背景技術】
【０００４】
ハイブリッド又は電気トラクション車両のアーキテクチャはしばしば特有のものである。電力供給バッテリは、必ずしも従来型の内燃エンジン車両のタンクに置き換えられない。バッテリを車両構造の中央部分に位置決めすると、特に柱などの物体による横衝撃に対しバッテリが脆弱となる。
【０００５】
さらに、構造の中央部分は、バッテリの筐体を保護するために非耐荷重の一又は複数の（例えば）炭素繊維一体型ボディにより形成されることがあり、筐体は、例えば鋳造法により得られたアルミニウム部品などの壊れやすい材料で作製されることがよくある。
【０００６】
既知のソリューションは、電力供給バッテリを車両の後車軸又は前車軸に隣接して（一般的には内燃エンジン車両の燃料タンクに置き換えて）配置することを含む。この位置決めは、車軸の横断方向の剛性を利用して、衝突の場合にもバッテリの完全性を確保する。
【０００７】
しかしながら、特に後方ゾーンにおける推進システムの設計上の制約を考慮すると、このような配置が常に可能となるわけではない。結果としてバッテリが構造の中央部分に位置することがしばしばあり、この場合バッテリの横断寸法は車両の側縁に近接し、これはバッテリの深刻な変形につながって感電及び／又は火災を発生させるリスクを生む傾向がある。
【０００８】
このため、電気もしくはハイブリッド車両に関連して全体的な安全性を確保する目的で、バッテリを車両の中央部分に設置する場合及び／又は一体型ボディが使用される場合を含み、様々な衝突シナリオ（前面衝突、後方衝突、柱側面衝突（ｐｏｓｔ  ｓｉｄｅ  ｉｍｐａｃｔ））において、衝突中のバッテリ内部要素間の接触リスク及び／又は衝突中もしくは衝突後に起きる傾向にある短絡を最小化するために、トラクション電力供給バッテリの完全性を保証するソリューションを提供する必要がある。
【０００９】
文献国際出願第２０１１／０６１５７１号、欧州登録特許第１９５００７０Ｂ１号、及び欧州登録特許第２０７０７５４号は、強固に且つ永続的にバッテリに装着される強化要素を実装するソリューションを記載するが、これはバッテリの取扱い、製造、及び保存の間は不便であり得る。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的は、上述の欠点を克服し且つ上述の全体的な目的に対処するソリューションを提示することである。
【００１１】
本発明の第１の態様は、電力供給バッテリとバッテリから独立した強化要素とを有する、電気モータもしくはハイブリッドモータを備える自動車両のための配置に関し、強化要素は、特に衝突の際、車両の長手方向及び／又は横断方向に車両に加わる外部応力からバッテリを保護するよう設計される。配置は車両シャシの第１の構造要素を含み、ユニットは、第１の構造要素がバッテリと強化要素との間に、特に垂直方向に挟まれるよう設計される。
【００１２】
配置は、バッテリを強化要素に取り外し可能に装着するための装着要素も含み得る。
【００１３】
装着要素は、バッテリを強化要素の方へと移動させて接近させる力を発揮するよう設計され得、これは前記接近させる力の作用でバッテリと強化要素との間で第１の構造要素を締め付けることによる。
【００１４】
第１の構造シャシ要素は、特に炭素繊維ベースの複合材料で作製された少なくとも１つの一体型ボディであることができ、車両のアンダーフレームの長手方向における少なくとも１つの中央部分に配置される。
【００１５】
配置は、第１の構造要素とは異なる、車両シャシの第２の構造要素を含み得、強化要素は第２の構造要素に、特にねじにより強固に接続される。
【００１６】
第２の構造シャシ要素は、車両の長手方向における車両のアンダーフレームの少なくとも１つの前方部分に配置されるフレームを含み得、強化要素は前方部分からアンダーフレームの中央部分に隣接して延びる。
【００１７】
強化要素は第１の構造要素上へと上方から位置決めされる。
【００１８】
強化要素は、シャシに加わる特に曲げ荷重及び／又はねじり荷重の存在下で強化要素が第１の構造要素を硬化するよう、特に接着によって第１の構造要素に装着され得る。
【００１９】
強化要素は、特に鋼、押出しアルミニウム、アルミニウム合金などの金属材料で作製される、長手方向セクション及び横断方向セクションを含み得、これらセクションは特に機械的溶接によって共に組み立てられ、所与の平面、特に水平面においてバッテリを囲むフレームを形成する。
【００２０】
本発明の第２の態様は、そのような配置を含む、電気モータ又はハイブリッドモータを備える自動車両に関する。
【００２１】
本発明の第３の態様は、電気モータ又はハイブリッドモータを備える自動車両の電力供給バッテリを、車両シャシに装備するための方法に関し、方法は、
バッテリ及びバッテリから独立した強化要素を提供するステップであって、強化要素は特にバッテリの筐体から独立してバッテリを保護するよう設計され、強化要素は、下記の装着するステップの完了時には、特に衝突の際に車両の長手方向及び／又は横断方向に車両に加わる外部応力からバッテリを保護する、提供するステップと、
車両の第１の構造シャシ要素を、バッテリと強化要素との間に挟み且つ締め付けることによって、バッテリを強化要素に装着するステップと
を含む。
【００２２】
他の利点及び特徴は、後述する本発明の特定の実施形態により明確に記載され、これらは非限定的な例として提供されて下記の添付図面に示される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による例示的な配置を備える自動車両の底面図である。
【図２】使用される強化要素の上面図である。
【図３】使用される強化要素及びバッテリの上面図である。
【図４】外部横柱衝突（ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｌａｔｅｒａｌ  ｐｏｓｔ  ｉｍｐａｃｔ）の後の、配置の底面図である。
【図５】図４に示される衝突の前の、バッテリの縁における配置の局所断面図を示す。
【図６】図４に示される衝突の後の、バッテリの縁における配置の局所断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１から６を参照する本明細書の後述の記載は、下記で詳述される本発明による配置を含む、電気モータ又はハイブリッドモータを備える自動車両１０に関する。電動モータに電気エネルギーを提供するため、車両１０は電力供給バッテリ１１を保有する。ユニットは、バッテリ１１が車両１０の下側を経由して、例えば車両１０の中央部分においてすなわち車両１０の長さに沿ったほぼ半分において、取り外し可能に装備されるよう、設計される。
【００２５】
自動車両１０は幾つかの部分から作製される構造シャシを有する。したがってシャシは、第１の構造シャシ要素により形成される第１の部分を含み、構造シャシ要素は、特に炭素繊維ベースの複合材料で作製される少なくとも１つの一体型ボディ１２を含み、車両１０のアンダーフレームの、シャシの長手方向Ｘにおける少なくとも１つの中央部分に配置される。車両の横断方向Ｙは車両１０の幅に対応し、垂直方向は図のＺで記される。第１のシャシ部分が複数の一体型ボディを有する場合、これらボディは特に接着によって組み立てられ、例えば組み立てられた一体型ボディに囲まれる中空の管状ボディを形成するために、可能な限り強固な一体ユニットを形成する。第１の構造要素は特に、一体型ボディ１２に加えて、少なくとも１つの補助的な一体型ボディ１３を含む。可能な配置では一体型ボディ１２と１３とを重ねることが含まれ、一体型ボディ１３は一体型ボディ１２の上方にある。図３及び４ではバッテリ１１のみが示され、配置のこれら底面図には一体型ボディ１２が示されていないことも特筆される。
【００２６】
各一体型ボディ１２、１３は特に、モノリシックである。用語「モノリシック」は、一体型ボディが単一の高密度の壁を有し、より低密度のハニカム材料を締め付けた２つの壁のサンドイッチ構造ではないという事実を指す。
【００２７】
しかし当然ながら、第１のシャシ部分を成す第１の構造要素は異なるものであり得、これは例えば強化セクションを成すフレームの形態を取り得る。
【００２８】
一体型ボディ１２は、ボディの長さに沿ってＸ方向に約半分のところに、及び、ボディの幅のＹ方向ほぼ全体に渡って、垂直上方に向けられた強化要素を有し、強化要素の全体的な形状は、ケーシングとも称されるバッテリ１１の筐体の形状に一致する。強化要素の背面は、バッテリ１１の筐体の長手方向寸法及び横断方向寸法よりも小さい長手方向寸法及び横断方向寸法を伴う、開口（図示せず）を有し得る。強化要素はバッテリ１１を、Ｚに沿って下から、一体型ボディ１２の下面側から、受けるよう設計される。
【００２９】
車両１０における配置は、バッテリ１１に加えて、特に衝突の際、長手方向Ｘに（前面衝突もしくは後方衝突）及び／又は横断方向Ｙに（柱などの外的物体による側面衝突）車両１０に加えられる外部応力からバッテリ１１を保護するよう設計される、強化要素を含む。不可欠な特徴としては、下記で詳述する強化要素はバッテリ１１から独立し、特にバッテリ１１の筐体から独立する。
【００３０】
有利には、強化要素は、Ｘ方向に向けられた長手方向構造セクション１４とＹ方向に配置された横断方向構造セクション１５とを含む。好ましくは、セクション１４、１５は、鋼、押出しアルミニウム（Ａｌ６００５もしくはＡｌ６２６０など）、又はアルミニウム合金などの金属材料で作製される。セクション又は押出しアルミニウムセクションの使用によって、第１にリブを組み込むことが可能となり、これにより曲げに対する良好な強固性が確保され、第２に、ユニットの質量を包含することが可能となる。シミュレーションにより、２〜３．５ｍｍの範囲にあるセクション１４、１５の厚みによって、強固性に関して満足のいく結果が得られることが示された。
【００３１】
セクション１４、１５は、バッテリ１１を所与の平面Ｐ（図５）において特に水平面（Ｘ、Ｙ）において取り囲むフレーム（例えば矩形フレーム）を形成するために、特に機械的溶接によって、２つずつ組み立てられて所望の衝撃抵抗を提供する。ユニットは、シャシのアンダーフレームの少なくとも１つの連続的な横断方向の強化を生み出すよう設計され、衝突の際にバッテリ１１の最適な完全性を保証する。このように、バッテリ周囲にセクション１４、１５によって形成される保護フレームは、バッテリ１１の筐体に加わる応力を限定するために、可能な限り完全なままであらねばならない。Ｘ方向に向けられた長手方向セクションは、Ｙ方向の横衝撃に際しエネルギーの全体又は部分を、変形又は破断によって吸収することを意図する。したがって例示した変形例では、バッテリ１１の各長手方向縁において、強化要素は、Ｙ方向に向けられた複数の連結セクションにより長手方向セクションの長さに沿って接続された、２つの平行且つ直接隣接する長手方向セクション１４を含み、柱１６（図４）などの物体によって少なくともＹ方向に車両１０に外部から加えられる横衝撃の際のエネルギー吸収を向上させている。
【００３２】
強化要素は要求される機能によって様々な種類のものであり得るが、Ｚに沿って上方から第１の構造要素へと、特に一体型ボディ１２の上面に隣接して一体型ボディ１２上へ、位置決めされる。これは第１に、強化要素が一体型ボディ１２と１３との間に垂直方向Ｚにおいて配置されることを確保し、第２に、ユニットが、一体型ボディ１２に隣接する第１の構造要素が垂直方向Ｚにおいてバッテリ１１と強化要素との間に挟まれるよう設計されることを確保する。第１の構成要素が強化要素とバッテリ１１との間に、垂直方向Ｚ以外の方向において、特に長手方向Ｘに沿って及び／又は横断方向Ｙに沿って位置するコンポーネントを伴って、挟まれることが可能である。
【００３３】
有利には、図２及び５に示すように、シャシに加わる特に曲げ荷重及び／又はねじり荷重の存在下で強化要素が第１の構造要素の全体を硬化するよう、強化要素は第１の構造要素の一体型ボディ１２に、特に接着によって装着される。しかしながら強化要素及び第１の構造要素の性質によっては、螺合又は溶接などの他の装着手段が使用されることができる。
【００３４】
配置は、バッテリ１１を強化要素に取り外し可能に装着する装着要素１７を含む。装着要素１７は、バッテリ１１を強化要素の方へ移動させて接近させる力を発揮するよう設計されることに留意されたく、この移動は、前記接近させる力の作用でバッテリ１１と強化要素との間で第１の構造要素（この場合は一体型ボディ１２）を締め付けることによる。このような装着装置１７は任意の数だけ存在し得、任意のタイプであり得る。例示した変形例では、Ｘ方向に向けられた長手方向縁の各々において、バッテリ１１は２つの装着要素１７によって強化要素に装着され、各装着要素は２つの隣接する長手方向セクション１４のうちの１つに直接係合するねじを有する。バッテリ１１の後方横断方向縁において、バッテリ１１は３つの装着要素１７によって横断方向セクション１５に装着され、装着要素１７の各々はセクション１５に装着されるプレートを使用し、ここで止めねじが係合される。バッテリ１１の前方横断方向縁において、バッテリ１１は単一の装着要素１７によって横断方向セクション１５に装着される。一体型ボディ１２はこれらねじが通過する開口を備える。
【００３５】
車両１０のシャシはさらに、上記で詳述した第１の構造要素とは異なる、車両１０のシャシの第２の構造要素によって形成される少なくとも第２の部分を含む。第２の構造シャシ要素は、車両１０のアンダーフレームの、車両１０の長手方向Ｘにおける少なくとも１つの前方部分に配置されるフレームを含み得、強化要素は前方部分からアンダーフレームの中央部分に隣接して延びる。例示された変形例でフレームは、Ｘ方向に向けられ且つ末端において前方横断部材１９（図４）によって相互に連結された、２つの前方桁１８を含む。強化要素は、前方横断セクション１５からＸ方向に前に延びる、少なくとも１つの（この場合は２つの）リンクセクション２０を含む。全体的に、強化要素は第２の構造要素に、強固且つ取り外し可能に、特にねじによって連結される。１つの可能な配置においては、各リンクセクション２０が前方桁１８の後方末端を伴って雄雌アセンブリによって協働し、後続する螺合によりアセンブリは共に保持される。したがって強化要素は、車両１０のシャシ（フレーム）の前方部分の全体又は部分を（この場合は下方部分のみを）受けて、前方衝撃を吸収する。換言すれば、車両１０のシャシの第１の部分と第２の部分との間に機械的リンクを提供するのは強化要素１４、１５、２０である。
【００３６】
したがって車両１０のシャシにバッテリ１１を装着することは、
バッテリ１１及びバッテリから独立した強化要素１４、１５を提供するステップであって、強化要素は特にバッテリの筐体から独立してバッテリ１１を保護するよう設計され、強化要素は、下記の装着するステップの完了時には、特に衝突の際に車両１０の長手方向Ｘ及び／又は横断方向Ｙにおいて車両に加わる外部応力からバッテリ１１を保護する、提供するステップと、
車両の第１の構造シャシ要素（一体型ボディ１２）をバッテリ１１と強化要素１４、１５との間に挟み且つ締め付けることによって、バッテリ１１を強化要素１４、１５に装着するステップと
を含む。
【００３７】
このようなアセンブリに従い図４及び６は、少なくとも横断方向Ｙに車両１０に加わる、柱１６による外部横衝撃に続く、配置の状況を示す。これらの図は、強化要素の長手方向要素が、この場合は長手方向セクション１４が、この横衝撃に起因するエネルギーをほぼすべて吸収したことを示す。長手方向セクション１４の及び／もしくは連結セクションの変形又は破断は、バッテリ１１の最適な完全性を確保する。強化要素の全体は特に、バッテリ１１の筐体における亀裂は許容されるものの、「規格化された」テストフィンガーを通過させてはならないという事実を考慮して、設計されねばならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2015514632.tif 000009
2015514632.tif 000010
2015514632.tif 000011
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