JP2017193291A - 車両のバッテリ搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】充放電を制御する電子制御ユニットの保護性能に優れ、しかも車載性に優れ、あるいは電力容量を十分に確保できる車両のバッテリ搭載構造を提供することを目的とする。【解決手段】バッテリモジュール１５の間に配置されているフロアクロス１８と、そのフロアクロス１８に上下方向で対向するように配置されかつケースの底板２７を補強している補強部３４との間に収容部３５が形成され、その収容部３５に電子制御ユニット３６が配置されている。電子制御ユニット３６の幅Ｗ36は、フロアクロス１８あるいは補強部３４の幅Ｗ18，Ｗ34のいずれか一方よりも狭い。したがって、電子制御ユニット３６はフロアクロス１８および補強部３４によって、車両の前後方向および車幅方向の両方向で保護されている。また、バッテリモジュール１５の間のスペースを有効利用できる。【選択図】図３

Description

この発明は、車両のバッテリ搭載構造に関し、特に、車両が走行するための電力を蓄電し、また放電するバッテリを搭載するための構造に関する。

フロアパネルの下側に複数のバッテリを配置した構造が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された構造では、複数のバッテリを垂直方向に積層した第１のバッテリユニットと、複数のバッテリを車両横断方向に積層した第２のバッテリユニットとが設けられている。その第２のバッテリユニットには、ジャンクションボックス内の機器などを制御するための制御ユニットが設けられており、その制御ユニットは車両横断方向に積層されている複数のバッテリを結束しているエンドプレートの外面側、すなわちエンドプレートとバッテリユニットのケースとの間に配置されている。言い換えれば、制御ユニットは、複数のバッテリと同方向に並んで配置されている。

国際公開第２０１０／０９８２７１号

フロアパネルの左右両側（車体の左右両側）には、サイドシルあるいはロッカと称される骨格部材（強度部材）が設けられている。この種の骨格部材は、側面衝突などによる大きい荷重が掛かった場合にある程度変形して衝撃力を緩和する。したがって、側面衝突などが発生した場合には、前記骨格部材の変形に伴って上記の第２のバッテリユニットに対してその積層方向に荷重が掛かる。前記制御ユニットは複数のバッテリと同様に積層もしくは配列されているので、側面衝突などによる大きい荷重が発生した場合には、バッテリを介して制御ユニットに大きい荷重が作用することになる。制御ユニットはバッテリやバッテリユニットと比較すると、剛性が低いので、側面衝突などに伴う大きい荷重が作用した場合には、変形やそれに起因する損傷が生じる可能性がある。

このような不都合を解消するために、制御ユニットを保護するための補強部材を追加設置することが可能である。しかしながら、そのような補強部材を設けると、部品点数の増加によって製造工数や車体重量が増大する不都合がある。また、補強部材を設置するスペースが必要になるので、バッテリユニットが大型化し、またバッテリユニットの車載性が悪化し、あるいは電池容量が制限されるなどの課題が生じる。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、充放電を制御する電子制御ユニットの保護性能に優れ、しかも車載性に優れ、あるいは電力容量を十分に確保できる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。

上記の目的を達成するために、この発明は、複数のバッテリモジュールをケースの内部に収容したバッテリパックを車両のフロアパネルに沿って配置する車両のバッテリ搭載構造において、前記車両の幅方向での両側のそれぞれに骨格部材が設けられ、前記フロアパネルから突出して前記フロアパネルを補強している凸条部であり、前記車両の前後方向でみて所定の幅のフロアクロスが、前記車両の車幅方向に延びて前記骨格部材に連結されており、前記バッテリモジュールは、前記フロアクロスに沿って互いに平行に配置され、前記ケースは、前記バッテリモジュールが間隔をあけている箇所で前記ケースの内部に窪みかつ前記車幅方向に延びる凹溝部を有し、前記ケースの内面で前記凹溝部に対向する位置に、前記ケースの内側に向けて凸となりかつ前記車幅方向に向けて延びた凸条部である所定の幅の補強部が設けられ、前記凹溝部と前記補強部との間に収容部が形成され、前記バッテリモジュールの充放電を制御する電子制御ユニットが前記収容部の内部に配置されかつ前記電子制御ユニットの幅が前記フロアクロスの幅と前記補強部の幅とのいずれか一方の幅より狭いことを特徴とするものである。

この発明によれば、側面衝突などにより車両の幅方向に作用する荷重は、フロアクロスおよび補強部で支え、またバッテリモジュールに掛かり、そのため電子制御ユニットに対して大きい荷重が掛かることを回避もしくは抑制することができる。また、電子制御ユニットの幅がフロアクロスもしくは補強部の幅より狭いから、車両の前後方向に大きい荷重が作用して変形が生じた場合、その変形による荷重は、先ず、電子制御ユニットより幅が大きいフロアクロスあるいは補強部によって受け持たれ、そのため電子制御ユニットに大きい荷重が作用することが回避もしくは抑制される。このように、車体もしくはフロアあるいはバッテリパックを補強している部材によって電子制御ユニットが保護されるから、車体のフロア側の構造あるいはバッテリパックの構造を大型化あるいは複雑化することなく、バッテリパックの外部荷重からの保護性能を向上させることができる。また、バッテリパックの車載性を向上させることができる。さらに、バッテリモジュールのためのスペ−スの制約が少なくなるので電力容量を十分確保することができる。

この発明の実施例における車両の一例を示す図である。 そのバッテリモジュールの一つを一部省略して示す斜視図である。 図１のIII−III線に沿う断面図である。 図１のIV−IV線に沿う断面図である。 図１のV−V線に沿う断面図である。

以下、図面を用いて実施例を説明する。図１は、この発明が適用される車両１０の下部構造の一例を示す底面図である。図１では、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向を、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向をそれぞれ示している。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に走行装置１２および走行用コントローラ１３を搭載している。走行装置１２は、車両１０が走行するための駆動力を出力する装置であり、エンジンやモータなどの動力装置および変速機などの動力伝達装置を備えている。また、走行用コントローラ１３は、エンジンの燃料噴射量や点火時期あるいはスロットル開度などを制御するコントローラ、モータの電流や回転数などを制御するインバータやコンバータなどの制御機器およびその制御機器に制御信号を出力するコントローラを備えている。

また車両１０の下部には、走行のための動力源となるバッテリパック１４が搭載されている。バッテリパック１４は、フロアパネルの上面側あるいは下面側のいずれに配置されていてもよく、以下の説明では、フロアパネルの下面側に設けられている例について説明する。バッテリパック１４は、複数の単セルを積層してバッテリモジュール１５とし、複数（図１の例では１０個）のバッテリモジュール１５を直方体状のケース１６に収納し、かつそれらのバッテリモジュール１５を直列もしくは並列に適宜に接続するとともに電力を外部に取り出すことができるように構成されている。図１に示す例では、１０個のバッテリモジュール１５は、車幅方向および前後方向のそれぞれに所定の間隔をあけて互いに平行に、かつ前後方向で５行、幅方向で２列のマトリックス状に配列されている。

車両１０は、車幅方向の両側に、車両１０の前後方向に延びた一対のサイドシル（ロッカと称されることもある）１７を備えている。これらのサイドシル１７の間の部分を覆った状態に後述するフロアパネル（図１では示していない）が設けられている。また、サイドシル１７の長手方向（車両１０の前後方向）でのほぼ中央部を挟んだ前後両側に一対のフロアクロスリーンフォースメント（以下、単にフロアクロスと記す）１８が所定の間隔をあけて互いに平行に配置されている。フロアクロス１８は車両１０の車幅方向に向けて配置された補強部材（凸条部）であり、押し出し成形もしくはプレス成形されたハット形断面（もしくはカップ形断面）をなし、その開口端側をフロアパネルに密着させて閉じた状態にフロアパネルの下面に取り付けられ、さらに長手方向の両端部がサイドシル１７に固定されている。これらのフロアクロス１８の間隔は、車両１０の前後方向における前述したバッテリモジュール１５の幅より幾分大きい間隔である。フロアクロス１８同士の間にバッテリモジュール１５を配置するためである。

ここで、上記のバッテリモジュール１５の構成について説明する。図２は、バッテリモジュール１５の一例を示す斜視図である。図２では、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向を、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうち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１５は、平板形状の複数の単セル１９を積層したバッテリスタック２０と、そのバッテリスタック２０の積層方向での両端部に配置された一対のエンドプレート２１と、バッテリスタック２０を上下両側から挟みかつ長手方向の両端部がエンドプレート２１にそれぞれボルト２２によって連結された一対のテンションプレート２３とを備えている。単セル１９は固体電解質を使用したいわゆる全固体電池であって、ボルト２２を締め込むことにより前記一対のエンドプレート２１によって強固に密着させられている。なお、図２における符号２４は端子を示している。

上記のバッテリパック１４の構造およびバッテリパック１４を車体に取り付けている構造について説明する。図３は図１のIII−III線に沿う断面図、図４は図１のIV−IV線に沿う断面図、図５は図１のV−V線に沿う断面図である。前記フロアクロス１８が取り付けられているフロアパネル２５は、車幅方向の両端部がサイドシル１７に固定されて車室の床面を構成している。このフロアパネル２５の下面に、図３ないし図５に示すように、前記フロアクロス１８が取り付けられていて、前記フロアクロス１８がフロアパネル２５を補強する凸条部となっている。

一方、バッテリパック１４のケース１６は上蓋２６と底板２７とを備えた直方体状をなしており、バッテリパック１４はその上蓋２６の上面がフロアパネル２５の下面に対向した状態に固定されている。その固定のための手段は適宜、選択することができ、例えば図５に示すように、フロアクロス１８に固定してあるナット２８と、バッテリパック１４の底板２７側から貫通させたボルト２９とによってバッテリパック１４をフロアパネル２５の下面側に固定することができる。なお、上蓋２６と底板２７との間に、ボルト２９を挿入する円筒状の部材（カラー）を嵌め込んでおくことにより、バッテリパック１４の内部を密閉状態とすることが好ましい。このようにボルト２９およびナット２８によってバッテリパック１４を固定する箇所が、図１に示すように、フロアクロス１８の長手方向（車幅方向）での中央部を挟んで所定の間隔をあけた両側の二箇所に設けられている。これらボルト２９およびナット２８による二つの固定箇所３０の間の部分をセンタ部３１、固定箇所３０よりも外側（車両１０の右側および左側）をサイド部３２とすると、これらの部分３１，３２は以下のように構成されている。なお、バッテリパック１４を固定する手段は、適宜に選択することができ、例えば上記の固定箇所３０と同様の固定箇所を更に二箇所に設け、また前記ケース１６の側端部に図示しないフランジ部を設け、そのフランジ部によってサイドシル１７にバッテリパック１４を固定してもよい。

前記上蓋２６のうち前記フロアクロス１８に対向する部分は、図３に示すように、フロアクロス１８の形状に倣ってバッテリパック１４の内側に窪んでいて凹溝部３３となっている。この凹溝部３３が形成されている箇所は、車両１０の前後方向において間隔をあけて配置されているバッテリモジュール１５同士の間の部分である。前記サイド部３２の内部には、この発明の実施例における補強部に相当するサイドリーンフォースメント（サイドＲＦ）３４が設けられている。サイドＲＦ３４は、上記のカラーなどからなる固定箇所３０とバッテリパック１４の車幅方向での側部（側面部）とを連結した状態に設けられている。サイドＲＦ３４の長手方向（車幅方向）での中間部分は、底板２７側に下がって前記凹溝部３３の下面から離れている。また、この中間部分は図３に示すように、前述したフロアクロス１８と同様にハット形断面もしくはカップ形断面をなしていて、開口端側を底板２７の内面に密着させて閉じた状態に底板２７の内面に固定されている。前記凹溝部３３はフロアクロス１８の外形形状に倣った形状であるから、バッテリパック１４の内側における下面は平坦面になっており、これに対向する前記サイドＲＦ３４の上面は同様に平坦面になっている。そしてこれらの互いに対向している凹溝部３３の下面とサイドＲＦ３４の上面とが互いに離れていて、凹溝部３３の下面とサイドＲＦ３４の上面との間に収容部３５が形成されている。

この収容部３５の内部に、電子制御ユニット（ＥＣＵ）３６が配置されている。ＥＣＵ３６はマイクロコンピュータや入出力インターフェースなどの電子部品を所定のケーシング内に収めた構成の電子機器であり、一例として直方体状をなしていてその幅（車両１０の前後方向に測った幅）Ｗ36が、フロアクロス１８の幅Ｗ18とサイドＲＦ３４の幅Ｗ34とのいずれか一方より狭くなっている。これは、衝突などによって車両１０の前後方向に掛かった荷重を、ＥＣＵ３６よりも先にフロアクロス１８もしくはサイドＲＦ３４に作用させるためである。なお、フロアクロス１８の幅Ｗ18あるいはサイドＲＦ３４の幅Ｗ34は、それぞれのフランジ部の端部同士の間隔である。そして、ＥＣＵ３６はサイドＲＦ３４の上面に固定されている。

前記センタ部３１の内部には、左右の固定箇所３０を連結した状態にセンタ上部リーンフォースメント（センタ上部ＲＦ）３７が設けられている。センタ上部ＲＦ３７は、バッテリパック１４における上蓋２６の剛性を高くするための補強部材であり、例えば長手方向（車幅方向）での中央部がハット形断面もしくはカップ形断面をなし、その開口端を上蓋２６の内面（下面）に密着させた状態で上蓋２６の内面（下面）に固定されている。すなわち、センタ上部ＲＦ３７は、上蓋２６の下面の凸条部となって上蓋２６の曲げ剛性を高くしている。また、センタ上部ＲＦ３７は、前述した固定箇所３０において前記サイドＲＦ３４に連結されており、これらセンタ上部ＲＦ３７とサイドＲＦ３４とが相まってバッテリパック１４の車幅方向での剛性を高くしている。

また、センタ上部ＲＦ３７の長手方向（車幅方向）での中央部（車両１０の幅方向での中央部）は所定長さに亘って下側に膨らんでおり、その中央部をワイヤーハーネス３８が車両１０の前後方向に貫通している。したがって、ワイヤーハーネス３８は部分的にセンタ上部ＲＦ３７によって保持されている。なお、ワイヤーハーネス３８は、車幅方向での中央部で左右のバッテリモジュール１５の間を車両の前後方向に向けて通るように配置され、各バッテリモジュール１５やＥＣＵ３６を前述した走行装置１２や走行用コントローラ１３に電気的に接続している。したがって、ワイヤーハーネス３８は、フロアクロス１８やセンタ上部ＲＦ３７などの間に配置されており、これらのフロアクロス１８やセンタ上部ＲＦ３７などが剛性向上のためのいわゆる強度部材であることにより、ワイヤーハーネス３８は衝突時などに生じる大きい外力から保護されている。

さらに、底板２７の車幅方向での中央部は、図４および図５に示すように、車両１０の前後方向に延びた凸条部３９を形成するように下面側に膨らんでいる。センタ部３１の内側で、凸条部３９の開口端を覆うようにセンタ下部リーンフォースメント（センタ下部ＲＦ）４０が設けられている。センタ下部ＲＦ４０は上記の凸条部３９と共に底板２７あるいはケース１６の剛性を高くするための部材であり、ハット形断面もしくはカップ形断面に形成され、その開口端を底板２７の内面に密着させた状態で底板２７の内面に固定されている。

上述したこの発明の実施例におけるバッテリ搭載構造では、フロアパネル２５の剛性を高くするためにフロアクロス１８が設けられていることにより、バッテリモジュール１５同士の間に所定の間隔があいている。その間隔があいている箇所にＥＣＵ３６を配置してあるので、ＥＣＵ３６のためのスペースを特別に確保する必要がなく、スペースの有効利用を図ることができる。したがって、バッテリモジュール１５のためのスペースをＥＣＵ３６が削減することがないので、バッテリパック１４のサイズが小さくなることがなく、その電力容量を十分に大きくすることができる。また、ＥＣＵ３６を配置してある収容部３５は、フロアクロス１８とサイドＲＦ３４とによって形成され、しかもＥＣＵ３６の幅Ｗ36がフロアクロス１８とサイドＲＦ３４とのいずれか一方の幅Ｗ18，Ｗ34より小さいから、衝突などによって前後方向に大きい荷重が作用したとしても、ＥＣＵ３６に先行してフロアクロス１８もしくはサイドＲＦ３４に荷重がかかり、ＥＣＵ３６がそのような荷重から保護される。

なお、この発明は上述した実施例に限定されないのであって、バッテリパック１４はフロアパネル２５の上面側に配置してもよく、その場合には、上述した図１、図３ないし図５の構造を上下反転した構造とすればよい。また、この発明におけるバッテリモジュールの数は上述した実施例で示した数に限らないのであり、必要に応じて適宜に変更することができる。さらに、バッテリは全固体電池以外の蓄電池であってもよい。

１０…車両、 １４…バッテリパック、 １５…バッテリモジュール、 １６…ケース、 １７…サイドシル（ロッカ）、 １８…フロアクロスリーンフォースメント（フロアクロス）、 ２５…フロアパネル、 ２６…上蓋、 ２７…底板、 ３３…凹溝部、 ３４…サイドリーンフォースメント（サイドＲＦ）、 ３５…収容部、 ３６…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、 Ｗ36…（電子制御ユニットの）幅、 Ｗ18…（フロアクロスリーンフォースメントの）幅、 Ｗ34…（サイドリーンフォースメントの）幅。

Claims (1)

1. 複数のバッテリモジュールをケースの内部に収容したバッテリパックを車両のフロアパネルに沿って配置する車両のバッテリ搭載構造において、
   前記車両の幅方向での両側のそれぞれに骨格部材が設けられ、
   前記フロアパネルから突出して前記フロアパネルを補強している凸条部であり、前記車両の前後方向でみて所定の幅のフロアクロスが、前記車両の車幅方向に延びて前記骨格部材に連結されており、
   前記バッテリモジュールは、前記フロアクロスに沿って互いに平行に配置され、
   前記ケースは、前記バッテリモジュールが間隔をあけている箇所で前記ケースの内部に窪みかつ前記車幅方向に延びる凹溝部を有し、
   前記ケースの内面で前記凹溝部に対向する位置に、前記ケースの内側に向けて凸となりかつ前記車幅方向に向けて延びた凸条部である所定の幅の補強部が設けられ、
   前記凹溝部と前記補強部との間に収容部が形成され、
   前記バッテリモジュールの充放電を制御する電子制御ユニットが前記収容部の内部に配置されかつ前記電子制御ユニットの幅が前記フロアクロスの幅と前記補強部の幅とのいずれか一方の幅より狭い
   ことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。

Images