(57)【要約】【課題】車体重量が増大することを抑制しつつ、側面衝突などによる衝撃力を緩和させることが可能な車両のバッテリ搭載構造を提供する。【解決手段】フロアパネル４３の車幅方向における両側端側に車両前後方向に向けてそれぞれ配置された中空状の骨格部材２４，２５と、前記それぞれ配置された骨格部材２４，２５の間に配置された電池パック１６〜２０とを備えた車両１０のバッテリ搭載構造１において、前記骨格部材２４，２５の内部に衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材５０，６０，７０，８０，９０，１００が配置され、前記電池パック１６〜２０の車幅方向外側を向く面４８と前記衝撃吸収部材５０，６０，７０，８０，９０，１００の車幅方向内側を向く面との少なくとも一部が水平方向で対向するように配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロアパネルの車幅方向における両側端側に車両前後方向に向けてそれぞれ配置された中空状の骨格部材と、
前記それぞれ配置された骨格部材の間に配置された電池パックとを備えた車両のバッテリ搭載構造において、
前記骨格部材の内部に衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材が配置され、
前記電池パックの車幅方向外側を向く面と前記衝撃吸収部材の車幅方向内側を向く面との少なくとも一部が水平方向で対向するように配置されている
ことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両が走行するためのバッテリをフロアパネルなどの車体の下側の部材に搭載する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１にはフロアパネルの下側に、車両が走行するためのバッテリが取り付けられた電気自動車のバッテリ支持構造が記載されている。このバッテリ支持構造では、左右一対のサイドシルの間にフロアパネルが設けられており、そのフロアパネルの下面側にバッテリ収納部が取り付けられている。また、左右の各サイドシルには、下側に張り出ているサイドパネルが取り付けられており、各サイドパネルはバッテリ収納部の側面に対向している。そして、各サイドパネルの内部には、バッテリ収納部の側面に対向した状態に衝撃吸収部材が保持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０１４２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された構造では、バッテリもしくはバッテリ収納部は車体を構成する強度部材とはなっていないが、車体の側方から衝撃的な荷重が掛かってサイドシルが変形したとしても、バッテリ収納部には衝撃吸収部材が当接して衝撃力を緩和するので、バッテリもしくはバッテリ収納部の損傷を軽減できる。しかしながら、特許文献１の構造では、衝撃吸収部材を設けるために、サイドパネルを追加して設置することになるので、車体を構成する部材の数が多くなって、車体重量が増大するなどの不都合がある。また、特許文献１に記載された構造では、サイドシルに対してバッテリ収納部が下側にオフセットして配置されているので、車体の側方からの衝撃的な荷重がバッテリ収納部に掛かりにくく、その点ではバッテリの保護に有効であるものの、バッテリの剛性が高くてある程度の荷重に耐え得る場合には、バッテリもしくはバッテリ収納部を車体の剛性維持のための部材として機能させ得ない可能性がある。
【０００５】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、車体重量が増大することを抑制しつつ、側面衝突などによる衝撃力を緩和させることが可能な車両のバッテリ搭載構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明は、フロアパネルの車幅方向における両側端側に車両前後方向に向けてそれぞれ配置された中空状の骨格部材と、前記それぞれ配置された骨格部材の間に配置された電池パックとを備えた車両のバッテリ搭載構造において、前記骨格部材の内部に衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材が配置され、前記電池パックの車幅方向外側を向く面と前記衝撃吸収部材の車幅方向内側を向く面との少なくとも一部が水平方向で対向するように配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明においては、車幅方向における両側端側で車両前後方向に向けて配置された中空状の骨格部材の内部に、衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材が設けられている。すなわち、この発明に係る構造では、車体の強度を維持するための部材が、衝撃吸収部材、例えば発泡材のような緩衝部材を保持するための部材を兼ねているから、衝撃吸収部材を用いることに伴う構成部材を少なくすることができ、その結果、車重の増大を抑制しつつ衝撃吸収部材を設けることができる。特にこの発明においては、電池パックの車幅方向における側面と骨格部材の内部に配置されている衝撃吸収部材の側面とのそれぞれの少なくとも一部が、水平方向において互いに対向している。そのため、骨格部材に車幅方向に作用したいわゆる側面方向の荷重が、電池パックの前記側面に衝撃吸収部材を押し付けて変形させるように作用することになり、その結果、衝撃吸収部材の変形を確実に生じさせて優れた緩衝機能を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施形態におけるバッテリ搭載構造を適用した車両の一例を示す説明図である。
【図２】バッテリモジュールの一例を示す斜視図である。
【図３】電池パックおよびサイドシルの連結状態を示す断面図である。
【図４】衝撃吸収部材の第１の例を説明するための図である。
【図５】衝撃吸収部材の第２の例を説明するための図である。
【図６】衝撃吸収部材の第３の例を説明するための図である。
【図７】衝撃吸収部材の第４の例を説明するための図である。
【図８】衝撃吸収部材の第５の例を説明するための図である。
【図９】衝撃吸収部材の第６の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。図１は、この発明の実施形態における車両のバッテリ搭載構造１を適用した車両１０の一例を示す図である。図１では、車両１０を底面側から見ており、矢印ＦＲは車両１０の前方方向を、矢印ＲＨは車幅方向の外側（車体右側）を示している。図１に示すように車両１０は、例えばフロントコンパートメント１１にコンバータ１２、インバータ１３、モータ１４および動力伝達機構１５を搭載し、また車両１０の底面には５個の電池パック（バッテリ）１６〜２０を搭載している。電池パック１６〜２０は、単セルの集合体を含むバッテリモジュール２１を直方体のケース２２に収容した形態となっている。コンバータ１２は、バッテリモジュール２１から出力される電圧を昇圧するとともに、バッテリモジュール２１から出力される電圧の変動を吸収して安定した電圧をインバータ１３に供給する。インバータ１３は、バッテリモジュール２１から出力される直流電流を交流電流に変換するとともに、周波数を制御する。動力伝達機構１５は、モータ１４が出力する駆動力を増減して駆動輪２３に伝達する。なお、コンバータ１２を省略してインバータ１３をバッテリモジュール２１に直接に接続してよい。
【００１０】
車両１０は、車幅方向の両端に、車両１０の前後方向に延びた一対のサイドシル（ロッカー）２４，２５を備えている。一対のサイドシル２４，２５の互いに平行な部分の間には、電池パック１６〜２０が車両１０の前後方向に所定間隔を保って並べて配置されている。電池パック１６〜２０の各々は、底面視にて車両１０の前後方向の長さよりも車幅方向の長さが長い矩形状になっており、長手方向を車幅方向に合わせた向きで一対のサイドシル２４，２５の間に固定されている。一対のサイドシル２４，２５は、フロアパネル４３（図３参照）の車幅方向における両側端側に車両前後方向に向けてそれぞれ配置された骨格部材の一例である。電池パック１６〜２０の各々は、側面衝突したときの衝撃荷重に対する抵抗力を補う補強材として機能する。一対のサイドシル２４，２５の互いに平行な部分の略中央に配置された電池パック１８に対して車両１０の前後には、車幅方向に延ばして設けられたフロアクロス２６，２７が配置されている。フロアクロス２６，２７の両端は、一対のサイドシル２４，２５に固定されている。なお、この発明の実施形態では、電池パック１６を５個使用しているが、これに限らず６個以上または単数を含む４個以下を使用してよい。また、フロアクロス２６，２７のいずれか一方または両方を省略してよい。
【００１１】
図２は、バッテリモジュール２１の一例を示す斜視図である。図２では、矢印ＦＲが車両１０の前方向を、矢印ＬＨが車幅方向の外側（車体左側）を、矢印ＵＰが車両１０の上方向をそれぞれ示している。図２に示すようにバッテリモジュール２１は、第１エンドプレート３０、第２エンドプレート３１、第１テンションプレート３２、第２テンションプレート３３および電池スタック（積層体）３４を備えている。バッテリモジュール２１は、例えば車幅方向に沿う長さが車両１０の前後方向に沿う長さよりも長く、車両１０の高さ方向に沿う長さが車両１０の前後方向に沿う長さよりも短い直方体の形状となっている。
【００１２】
電池スタック３４は、複数の単セル３５を車幅方向に積層して一体化したものである。単セル３５は、例えば車両１０の前後方向の長さが車幅方向の長さ（厚み）よりも長く、車両１０の高さ方向の長さが厚み長さよりも長い薄厚平板状に形成されている。電池スタック３４は、単セル３５の厚み方向、つまり車幅方向に積層されている。
【００１３】
単セル３５は、固体電解質と、固体電解質の積層方向に沿う両側に設けられた正極および負極とを有する。図示は省略するが、複数の単セル３５は、ハーネスにより互いに電気的に接続されている。ハーネスは、銅線を中心とした複数の素線を縒り合わせてなる構造とされ、その表面には、耐熱性・耐摩耗性の高い絶縁樹脂が被覆されている。バッテリモジュール２１は、複数の単セル３５を直列接続して構成されており、単セル３５の数に応じた電圧を、外部に露出した正極端子および負極端子を通じて出力する。また、各単セル３５は、ハーネスにより図示しない電池ＥＣＵに電気的に接続されている。電池ＥＣＵは、各単セル３５の電圧を測定し、測定した電圧に基づいて単セル３５の電圧の均等化を行う電圧均等化制御を実施する。電池ＥＣＵは、電池スタック３４に対して車両１０の前または後に配置される。電池パック１６〜２０は、各々が電気的に並列に接続される。電池パック１６〜２０を並列に接続することによりモータ１４の駆動に必要な電流容量が得られる。
【００１４】
第１エンドプレート３０および第２エンドプレート３１は、電池スタック３４の積層方向の両端に配置される。第１テンションプレート３２は、電池スタック３４の上側で第１エンドプレート３０および第２エンドプレート３１の間に、締結部材、例えば複数のボルト３６，３７の締結により固定される。第２テンションプレート３３は、電池スタック３４の下側で、第１エンドプレート３０および第２エンドプレート３１の間に、締結部材、例えば複数のボルト３６，３７の締結により固定される。第１エンドプレート３０、第２エンドプレート３１、第１テンションプレート３２および第２テンションプレート３３は、硬度または剛性を有する材質から構成される。電池スタック３４は、ボルト３６，３７の締結によって第１エンドプレート３０および第２エンドプレート３１の間で積層方向に拘束される。このようなバッテリモジュール２１は、電解質が固体であるため電解液漏れの心配がなく、また単セル３５を構成する主な部材が耐衝撃性の高い要求を満たすように作られているため、拘束方向での耐衝撃性が高い長所を有する。なお、第１テンションプレート３２、第２テンションプレート３３およびボルト３６，３７は、拘束部材の一例である。また、第１エンドプレート３０および第２エンドプレート３１には、絶縁性材料で形成されたケース２２に固定するための固定板３８が設けられている。固定板３８は、バッテリモジュール２１が固定される収容部４０（図３参照）の図示しない固定部に、締結部材によって固定される。なお、固定板３８は、一つは図示していないが、一つのモジュールに対して四つ設けられている。
【００１５】
図３は、電池パック１８とサイドシル２５とが連結された状態を示す断面図である。図３では、矢印ＬＨが車幅方向の外側（車体左側）を、矢印ＵＰが車両上方向をそれぞれ示している。図３に示すように、電池パック１８は、バッテリモジュール２１およびケース３９を含む。ケース３９は、バッテリモジュール２１が固定される収容部４０、および収容部４０を塞ぐ蓋部４１を有する。ケース３９には、連結部４２が取り付けられている。連結部４２は、例えば矩形断面を車両１０の前後方向に延ばした管状部材となっている。また、電池パック１８の上面には、フロアパネル４３が配置されている。フロアパネル４３は、車幅方向の両端が、サイドシル２４，２５に接合されている。また、バッテリモジュール２１をケース３９に固定した状態で収容部４０の車幅方向における内壁面４４と、第１エンドプレート３０の車幅方向における外面４５とが車両１０の前後方向において互いに平行に対向している。ここで「平行」というのは、物理的に「厳密な平行」はもちろん、技術常識的からみて平行にみられる「略平行」を含む概念である。なお、以下で言う「平行」も前述したと同じまたは同様な概念とする。
【００１６】
サイドシル２５は、車体の軽量化と剛性確保とを目的として、例えばアルミ軽合金材料の押し出し加工により、断面形状が閉じられた中空部（断面閉中空部）４６を有するように一体に成形されている。また、サイドシル２５は、車両１０の下側で、かつ車幅方向の内側に、矩形状に一段凹んだ凹部４７を有する断面形状となっている。その凹部４７と連結部４２とは、図示しないボルトなどの締結部材によって連結される。連結部４２によって電池パック１８をサイドシル２５に固定した状態で電池パック１８の車幅方向における外側の端面４８と、サイドシル２５の車幅方向における内側面４９とが互いに平行となっている。電池パック１８は、車幅方向の右側のサイドシル２４に対しても、前述したと同じまたは同様な構成で固定されている。
【００１７】
サイドシル２５の断面閉中空部４６には、衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材（緩衝部材）５０が設けられている。衝撃吸収部材５０は、車両前後方向に長尺に形成されており、かつ、衝撃吸収部材５０の車幅方向内側を向く面とサイドシル２５の車幅方向における内側面４９とが、車両前後方向で平行に延びている。つまり、電池パック１８の車幅方向外側を向く端面４８と衝撃吸収部材５０の車幅方向内側を向く面とが水平方向で、サイドシル２５を介して対向するように配置されている。なお、図１に示すように、衝撃吸収部材５０の車両前後方向に沿う長さは、最も前側に位置する電池パック１６の前端から、最も後側に位置する電池パック２０の後端までの長さより、長く形成されている。
【００１８】
つぎに、衝撃吸収部材５０の構造について説明する。図４は、衝撃吸収部材５０の第１の例を説明するための斜視図である。図４に示すように、衝撃吸収部材５０の第１の例は、車両前後方向に長尺な直方体であり、また、直方体の内部は、車幅方向に開けられた六角形状の孔５３が複数設けられたいわゆるハニカム構造となっている。また、第１の例の衝撃吸収部材５０は、サイドシル２５の内面に接触している。具体的には、サイドシル２５の内部で車幅方向外側（車両左方向）を向く第１内壁面５１と、第１内壁面５１に対向している第２内壁面５２とに、衝撃吸収部材５０が接触している。衝撃吸収部材５０は、第１内壁面５１および第２内壁面５２に、接着や溶着、あるいはボルトなどの締結部材によって取り付けられている。なお、第１の例の衝撃吸収部材５０は、第１内壁面５１および第２内壁面５２を含む断面閉中空部４６を形成する内壁面のうち、少なくとも一つの内壁面に取り付けられていればよい。また、車幅方向の右側のサイドシル２４にも、このような構成と同じまたは同様な構成の衝撃吸収部材５０が配置されている。
【００１９】
この構成によれば、車幅方向の両側端側で車両前後方向に向けて配置された中空状のサイドシル２４，２５の内部に、衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収部材５０が設けられている。すなわち、この発明の実施形態に係る構造では、車体の強度を維持するための部材が、衝撃吸収部材５０を保持するための部材を兼ねているから、衝撃吸収部材５０を用いることに伴う構成部材を少なくすることができ、その結果、車重の増大を抑制しつつ衝撃吸収部材５０を設けることができる。特にこの発明においては、電池パック１８の車幅方向における端面（側面）４８とサイドシル２４，２５の内部に配置されている衝撃吸収部材５０の側面とのそれぞれの少なくとも一部が、水平方向において互いに対向している。そのため、サイドシル２４，２５に車幅方向に作用したいわゆる側面方向の荷重が、電池パック１８の前記側面に衝撃吸収部材５０を押し付けて変形させるように作用することになり、その結果、衝撃吸収部材５０の変形を確実に生じさせて優れた緩衝機能を発揮させることができる。
【００２０】
また、この構成によれば、サイドシル２４，２５より車幅方向で外側に衝撃吸収部材５０を設けた場合と比較して、車体全体の車幅を短くすることができる。そのため、車体全体の車幅が短くなった分、車体の車幅方向外側にスペースができるので、搭載する電池パック１６〜２０を大きくすることができる。さらに、この発明の実施形態における車両１０が他の車両から側面衝突を受けた場合に、衝撃吸収部材５０によって、他の車両が電池パック１８に衝突するときの衝撃が小さくなる。したがって、電池パック１８に衝突することによって他の車両が受ける損害を小さくすることができる。
【００２１】
以下、図５ないし図９を参照して衝撃吸収部材の他の例について説明する。先ず、図５に示す第２の例の衝撃吸収部材６０は、車幅方向で切断したときの断面が車室側に開口したコ字状の部位６１と、そのコ字状の部位６１における車室側の端部に第１内壁面５１と対向するように形成された二つの取付面６２，６３とによって構成されている。その二つの取付面６２，６３を接着や溶着、あるいはボルトなどの締結部材によって第１内壁面５１に固定する。つまり、衝撃吸収部材６０が第１内壁面５１に固定される。また、第２の例の衝撃吸収部材６０は、上下方向で向かい合う面６４，６５同士の間隔が、車幅方向における外側から内側に向かうに連れて広がるように形成されている。そのため、車幅方向外側から側面衝突を受けたときに、衝撃吸収部材６０が車幅方向内側に変形しつつ衝撃を吸収することができる。
【００２２】
ついで、図６に示す第３の例の衝撃吸収部材７０は、第２の例の衝撃吸収部材６０と同様に、車幅方向内側に開口した断面コ字状に形成された部位を備えている。そして、断面コ字状に形成された部位には、車両上下方向で向かい合う面同士の間隔が広い第１部位７１と、間隔が狭い第２部位７２とがある。この間隔が広い第１部位７１と狭い第２部位７２とは、衝撃吸収部材７０の車両前後方向で交互に形成されている。そして、第３の例の衝撃吸収部材７０は、第２の例の衝撃吸収部材６０と同様に、第１内壁面５１と対向する二つの取付面７３，７４を備えている。その二つの取付面７３，７４を第１内壁面５１に取り付けることで衝撃吸収部材７０が第１内壁面５１に固定される。第３の例の衝撃吸収部材７０は、第１部位７１と第２部位７２とが交互に形成されていることにより、車幅方向に稜線が形成されている。そのため、第２の例の衝撃吸収部材６０と比較して、衝撃エネルギーをさらに吸収することができる。
【００２３】
ついで、図７に示す第４の例の衝撃吸収部材８０は、車両の前後方向に長尺で、かつ中空状の直方体に形成されている。直方体の内部には、車両前後方向に長尺な平板状の部材８１，８２が二枚形成されている。この平板状の部材８１，８２は、例えば押し出し加工などで一体成型されており、平面が車幅方向両側を向くように設けられている。また、第１内壁面５１および第２内壁面５２を含む断面閉中空部４６を形成する内壁面のうち、少なくとも一つの内壁面に、第４の例の衝撃吸収部材８０の外面が取り付けられる。取り付ける手段は、接着や溶着、あるいは締結などである。なお、この平板状の部材８１，８２は、平面が車両前後方向を向くように構成されていてもよい。また、平板状の部材の数を変えて、吸収できる衝撃の大きさを調整してもよい。
【００２４】
ついで、図８に示す第５の例の衝撃吸収部材９０は、第２内壁面５２と対向する面を上面９１とした四角推台状のクラッシュボックス９２と、クラッシュボックス９２の下面側で第１内壁面５１に対向する底面部９３とを備えている。底面部９３は、接着や溶着、あるいはボルトなどの締結部材によって第１内壁面５１に取り付けられる。底面部９３を第１内壁面５１に取り付けることにより、衝撃吸収部材９０が第１内壁面５１に固定される。なお、電池パック１８の車幅方向外側を向く端面４８と底面部９３との少なくとも一部が水平方向で、サイドシル２５を介して対向する位置であれば、クラッシュボックス９２をいくつ設けてもよい。
【００２５】
そして、図９に示す第６の例の衝撃吸収部材１００では、サイドシル２５が衝撃を吸収する部材として構成されている。具体的には、まず、断面閉中空部４６の前端部が壁部１０１によって閉じられており、その壁部１０１に形成された孔１０２からガスを供給するようにインフレータ１０３が取り付けられている。また、断面閉中空部４６の図示しない後端部も閉じられている。サイドシル２５の車幅方向外側を向く面１０４には、断面閉中空部４６に連通するように、抜き穴１０５が設けられている。抜き穴１０５は、車両前後方向に所定の間隔をあけて複数、設けられている。この抜き穴１０５の数や大きさを調整することによって、断面閉中空部４６から外へ排出されるガスの量を調節することができるので、衝撃エネルギーの吸収量を調節することができる。
【００２６】
第６の例の衝撃吸収部材１００を備えた車両が車幅方向外側から側面衝突などを受けると、図示しないセンサー（衝突検知センサー）がその側面衝突を検知して、図示しないＥＣＵ（エアバッグＥＣＵ）に信号を送る。信号を受けたＥＣＵは、断面閉中空部４６にガスを発生させる必要があると判断すると、インフレータ１０３に点火指示を出す。点火指示を受けて着火されると、インフレータ１０３にて火薬が爆発（燃焼）してガスが発生し、断面閉中空部４６にガスが供給される。ガスによって瞬時に断面閉中空部４６の内圧が高まるとともに、衝撃による荷重によって断面閉中空部４６が車幅方向内側に圧縮される。断面閉中空部４６が圧縮されることにより、上記の衝撃を吸収しつつ抜き穴１０５からガスが排出される。したがって、上述した第１の例ないし第５の例の衝撃吸収部材５０，６０，７０，８０，９０と同様の効果を有している。
【００２７】
以上、実施形態に基づいて説明したが、この発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。例えば、衝撃吸収部材は、発泡材であってもよい。また、電池スタック３４の車幅方向外側を向く外面４５と衝撃吸収部材５０の車幅方向内側を向く面とは、少なくとも一部が対向するように配置されていればよい。そのような配置であれば、第１の例ないし第５の例の衝撃吸収部材５０，６０，７０，８０，９０は、車両前後方向に所定の間隔をあけて複数、配置されていてもよい。また、第１の例ないし第５の例の衝撃吸収部材５０，６０，７０，８０，９０は、樹脂、アルミ軽合金材料および鉄などによって形成されていてよい。さらに、上記の実施形態では、固体電解質を有する単セルを積層したバッテリモジュールを使用しているが、この発明ではこれに限らず、例えば液体電解質を有する単セルを積層したものでもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１…バッテリ搭載構造、  １０…車両、  １６，１７，１８，１９，２０…電池パック、  ２４，２５…サイドシル、  ４３…フロアパネル、  ４８…端面、  ５０，６０，７０，８０，９０，１００…衝撃吸収部材。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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