JP5499055B2

JP5499055B2 - エンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造

Info

Publication number: JP5499055B2
Application number: JP2012001182A
Authority: JP
Inventors: 博松田
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2032-01-06
Also published as: DE102012223548A1; US8978617B2; DE102012223548B4; JP2013139234A; CN103192687B; US20130174804A1; CN103192687A

Description

本発明は、エンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造に関し、特にプロペラシャフトを有する車両であっても成立可能であるとともに、客室や荷室スペースの確保、車両の低重心化及びエンジン車との部品共用化を図ることができるものに関する。

走行用動力として、エンジン及び電動モータを併用するエンジン電気ハイブリッド車両においては、燃料タンク及びバッテリの搭載スペースの確保が問題となる。
従来、燃料タンクを一般的なエンジン車と同様に後席下部に配置するとともに、バッテリを後席背面側に配置したり、後席後方の荷室の床下に配置することが知られている。
しかし、後席背面側にバッテリを配置した場合、荷室の奥行き寸法が小さくなり、また、後席バックレストを可倒式としてトランクスルーなどのシートアレンジを行なうことは不可能となる。
また、バッテリを荷室床下に配置した場合、床面が上昇することで荷物の積み下ろし性が悪化すると同時に、荷室高さを確保することができない。ここで、荷室高さを確保しようとすると、トランクのデッキ面を上げる等の対策が必要となり、意匠面で大きな制約が生じるとともに、視界との両立が困難である。
さらに、これらの搭載位置にバッテリを配置した場合、車両の重心位置が高くなることから、走行安定性も低下してしまう。

一方、例えばセンターコンソール内などの客室内にバッテリを配置することも提案されているが、この場合には客室内の居住空間や物入れ空間が犠牲となってしまう。また、衝突時等の安全性を考慮した場合、バッテリは車外に配置することが望ましい。
また、電動モータのみで走行する電気自動車において、車両のフロアパネルの床下にバッテリを配置することも提案されている。
例えば、特許文献１には、車両のフロアパネルの車幅方向中央部分を略ハット状に形成し、この凸部の下面側にバッテリを設置するようにした車体フロア構造が記載されている。

特開２０００−２４７２６１号公報

上述した特許文献１に記載された技術においては、車体の左右中央部にプロペラシャフトが配置される四輪駆動車や後輪駆動車においては成立させることができない。
また、特許文献１に記載された技術は、電動モータのみを動力とする電気自動車に関するものであって、燃料タンクを含めた車両レイアウトについては何ら配慮されていない。
さらに、一般的なエンジン車とハイブリッド車とを共通のプラットフォームから車種バリエーションとして作り分ける場合に、フロアパネルを別設計とすることは、開発工数、生産設備投資などの面からデメリットが大きい。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、プロペラシャフトを有する車両であっても成立可能であるとともに、客室や荷室スペースの確保、車両の低重心化及びエンジン車との部品共用化を図ることができるエンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、エンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造であって、車体床下における後席シート座面の下方であって、車両の左右中央部に配置され前後方向にほぼ沿って延びたプロペラシャフトの一方の側方にバッテリを配置し、他方の側方に燃料タンクを配置し、前記バッテリの上方に設けられたトランクルーム内に配置された冷却ファンと、前記冷却ファンから前記バッテリへ冷却風を導入する冷却ダクトとを備えることを特徴とするエンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造である。
これによれば、プロペラシャフトを跨いで配置される既存の鞍型燃料タンクに代えて、プロペラシャフトを挟んで左右に燃料タンク及びバッテリを配置することによって、エンジン車からの車体側の改修を最低限とすることができ、車室や荷室スペースをエンジン車と同等とすることができ、意匠面の制約も受けることがなく、さらに、車両の低重心化を図ることができる。

請求項２に係る発明は、前記バッテリ及び前記燃料タンクは、前記後席シートの下方に配置され車幅方向にほぼ沿って配置されたクロスメンバと、後輪サスペンションのサスペンションアームが接続されるリアサブフレームとの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造である。
これによれば、車体を構成する部材のなかでも比較的強固であるクロスメンバとリアサブフレームによって囲まれた部分にバッテリ及び燃料タンクを配置することによって、車両の側面衝突時や後方衝突（被追突）時にバッテリ及び燃料タンクを保護して破損を防止することができる。

請求項３に係る発明は、前記燃料タンク及び前記燃料タンクへ燃料を補給する給油口は、エンジンの排気管の出口部と、車体左右方向において反対側に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造である。
これによれば、給油時に漏れた燃料が排気管の出口部の熱によって発火することを防止できる。

以上説明したように、本発明によれば、プロペラシャフトを有する車両であっても成立可能であるとともに、客室や荷室スペースの確保、車両の低重心化及びエンジン車との部品共用化を図ることができるエンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造を提供することができる。

本発明を適用したエンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造の実施例を有する車両の模式的側面透視図である。図１のII−II部矢視模式的断面図である。図１の車両を床下側から見た状態を示す模式的平面図である。

本発明は、プロペラシャフトを有する車両であっても成立可能であるとともに、客室や荷室スペースの確保、車両の低重心化及びエンジン車との部品共用化を図ることができるエンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造を提供する課題を、リアシート座面下部におけるフロアパネル下方のプロペラシャフトを挟んだ左右側に、バッテリ及び燃料タンクをそれぞれ配置することによって解決した。

以下、本発明を適用したエンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造の実施例について説明する。
図１は、車両の模式的側面視透視図である。
図２は、図１のII−II部矢視模式的断面図である。
図３は、図１の車両を床下側から見た状態を示す模式的平面図である。
実施例のバッテリ及び燃料タンク搭載構造が適用される車両１は、例えば、ガソリンエンジン及び電動モータを走行用動力とするとともに、電動モータをジェネレータとして使用することによって、回生発電等が可能なエンジン電気ハイブリッド車両である。
車両１は、例えば、客室（キャビン）１０の前後にエンジンルーム２０及びトランクルーム３０を有する３ボックスのセダン型乗用車である。
車両１は、車両前方にエンジン２及びトランスミッション３を有し、トランスミッションケース内に設けられたフロントディファレンシャル等を介して前輪ＦＷを駆動するとともに、プロペラシャフト４及びリアディファレンシャル５等を介して後輪ＲＷを駆動する全輪駆動（ＡＷＤ）車である。

エンジン２は、例えば、４ストロークの水平対向４気筒エンジンであって、車両前部に縦置き搭載されている。
トランスミッション３は、エンジン２の後方側に設けられ、エンジン２の回転出力を加減速するものである。また、トランスミッション３のケース内には、駆動力を前後輪側に分配するＡＷＤトランスファ、及び、フロントドライブシャフトを介して左右前輪に駆動力を伝達するフロントディファレンシャル、電力による駆動アシスト及び回生発電などを行なうモータジェネレータ等が収容されている。
プロペラシャフト４は、トランスミッション３の後端部から車両後方側に延びて配置され、リアディファレンシャル５に駆動力を伝達する回転軸である。
リアディファレンシャル５は、リアドライブシャフトを介して左右後輪に駆動力を伝達するものである。

客室１０は、乗員が搭乗する部分であって、ルーフ１１、フロントガラス１２、トーボード１３、ダッシュボード１４、フロアパネル１５、リアガラス１６、フロントシート１７、リアシート１８等を有して構成されている。
ルーフ１１は、客室１０の天井部分である。
フロントガラス１２は、ルーフ１１の前端部から車両前方側かつ下方側へ延びて配置されている。
トーボード１３は、フロントガラス１２の下端部から下方に延び、その下端部は、車両後方側に延びてフロアパネル１５の前端部に接続されている。
ダッシュボード１４は、トーボード１３の後方側に、フロントシート１７に対向して配置された内装部材であって、各種計器類、空調装置、オーディオナビゲーション装置等が収容されている。

フロアパネル１５は、客室１０の床面を構成する部分である。
フロアパネル１５は、本体部がほぼ水平に配置された平面状に形成されるとともに、車幅方向における中央部には、プロペラシャフト及び排気管が配置されるフロアトンネルが車室内側に張り出して形成されている。
また、フロアパネル１５は、リアシート１８の座面前端部付近において上方へ立ち上げられ、その後方側では前方側に対して高い位置に配置されている。
リアガラス１６は、ルーフ１１の後端部から車両後方側かつ下方側へ延びて形成されている。
フロントシート１７及びリアシート１８は、前後方向に配列され、乗員が着座するものである。

エンジンルーム２０は、エンジン２を収容する部分であって、客室１０の前方側に配置されている。
また、前輪ＦＷは、エンジンルーム２０の側方に配置されている。

トランクルーム３０は、荷物等が収容される荷室（ラゲッジスペース）であって、客室１０の後方側に配置されている。
後輪ＲＷは、客室１０の後部及びトランクルーム３０の前部付近において、車両の側方に配置されている。

また、図３に示すように、車両１は、フロントサスペンション４０、リアサスペンション５０、リアサブフレーム６０、フロントフレーム７０、サイドフレーム８０、リアシートクロスメンバ９０等が設けられている。

フロントサスペンション４０は、前輪ＦＷを支持する図示しないフロントベアリングハウジングを、車体に対してストローク及び操舵方向に回動可能に支持するものである。
リアサスペンション５０は、後輪ＲＷを支持する図示しないリアベアリングハウジングを、車体に対してストローク可能に支持するものである。

リアサブフレーム６０は、リアサスペンション５０のサスペンションアームが取り付けられる構造部材であって、例えばプレス加工した鋼板を集成して溶接することによって、矩形の枠状に形成されている。
また、リアディファレンシャル５は、このリアサブフレーム６０のほぼ中央部に取り付けられている。
リアサブフレーム６０は、トランクルーム３０の下方において床下側に取り付けられている。

フロントフレーム７０は、エンジンルーム２の側方から、フロアパネル１５の前半部の下方まで延在する車体の構造部材である。
フロントフレーム７０は、閉断面を有する梁状に形成されるとともに、車幅方向に離間して１対が設けられている。エンジン２及びトランスミッション３は、左右のフロントフレーム７０の間に配置されている。

サイドフレーム（サイドシル）８０は、客室１０のほぼ全長にわたって、フロアパネル１５の左右側端部に沿って配置された車体の構造部材である。
サイドフレーム８０の前部は、フロントフレーム７０の後部に対して、車幅方向外側に配置されている。
また、上述したリアシート１８の座面の車幅方向における両端部は、それぞれ左右のサイドフレーム８０の上部近傍に配置される。

リアシートクロスメンバ９０は、リアシート１８の座面前端部の下方において、フロアパネル１５に沿わせて配置され、左右のサイドフレーム８０の間を結合する構造部材である。

さらに、車両１は、燃料タンク１００、バッテリパック１１０、排気管１２０等を備えている。
燃料タンク１００は、エンジン２の燃料であるガソリンが貯留される容器である。
燃料タンク１００は、例えば、上方、前方、側方から見た形状がそれぞれ実質的に矩形となるボックス状に形成されている。
燃料タンク１００は、車両１の車幅方向においては、右側のサイドフレーム８０とプロペラシャフト４との間、車両１の前後方向においては、リアシートクロスメンバ９０の後方側でありかつリアサブフレーム６０の前方側に配置されている。
また、燃料タンク１００には、車体の右側面に設けられた図示しない給油口から、燃料タンク１００内にガソリンを導入する図示しない給油管が設けられている。

バッテリパック１１０は、モータジェネレータに電力を供給するとともに、発電された電力を充電するバッテリを、ケース内に収容したものである。
バッテリパック１１０は、車両１の車幅方向においては、左側のサイドフレーム８０とプロペラシャフト４との間、車両１の前後方向においては、リアシートクロスメンバ９０の後方側でありかつリアサブフレーム６０の前方側に配置されている。
バッテリパック１１０は、複数個のバッテリセルをモジュール化したバッテリモジュール、バッテリコントロールユニット（ＢＣＵ）、配線ケーブル、ジャンクションボックス、サービスプラグ等を備えて構成されている。

ＢＣＵは、バッテリモジュールの電圧、電流、温度等を測定してバッテリの入出力監視、冷却マネジメント、高電圧安全回路の監視などを行なうことによって、バッテリを安全かつ効率的に利用可能としたものである。
配線ケーブルは、各バッテリモジュールを接続し、モータジェネレータや各種補機類に接続するものである。
ジャンクションボックスは、配線ケーブルを結合、分岐、中継する際に用いる端子や端末を保護する容器である。
サービスプラグは、バッテリの着脱時等に、高電圧を遮断し安全に作業を行なえるようにするためのプラグである。

また、図１に示すように、バッテリパック１１０は、バッテリモジュールを冷却するための冷却ファン１１１、冷却ダクト１１２等を備えている。
冷却ファン１１１は、充電又は放電時に発生する熱や外部から受ける熱を冷却するためのファンであって、例えば、トランクルーム３０の左側側部に配置されている。
冷却ダクト１１２は、冷却ファン１１１から、バッテリパック１１０内へ冷却風を導入する管路であって、トランクルーム３０の左側側部に前後方向にほぼ沿って配置されるとともに、下流側の端部（車両前方側の端部）は下方へ折り曲げられてバッテリパック１１０の上面部に接続されている。

なお、車両１が外部からの充電を行なうプラグインハイブリッド車両である場合には、車体の左側面に充電端子を配置することができる。この充電端子は、上述した給油口と左右対称に配置すると、車両１を左右から見た場合の意匠の違いを最小化することができる。

図１に示すように、燃料タンク１００及びバッテリパック１１０の下面部は、後席足元よりも前方側のフロアパネル１５とほぼ同じ高さに配置されている。
燃料タンク１００及びバッテリパック１１０の上面部は、リアシート１８の座面直下におけるフロアパネル１５の下面と隣接して配置されている。

排気管１２０は、エンジン２の排ガスを車外に排出する管路である。
排気管１２０は、図２に示すように、フロアトンネル内において、プロペラシャフト４とバッテリパック１１０との間に配置されている。
また、図３に示すように、車両１の後端部付近の床下には、排気管１２０の出口近傍に設けられたサイレンサ１２１が設けられ、サイレンサ１２１から排ガスが放出されるテールパイプ１２２は、車両の左右方向において給油口の反対側、すなわち、左側に配置されている。

以上説明した本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）図２に破線で示すような、プロペラシャフト４を跨いで配置される既存の鞍型燃料タンクＴに代えて、プロペラシャフト４を挟んで左右に燃料タンク１００及びバッテリパック１１０を配置することによって、バッテリパックが搭載されないエンジン車からの車体側の改修を最低限とすることができ、車室１０やトランクルーム３０内のスペースをエンジン車と同等とすることができる。このため、意匠面の制約も受けることがない。
さらに、車両の低重心化を図り、走行安定性を改善することができる。特に、後席床下に重量物である燃料タンク１００及びバッテリパック１１０を左右に振り分けて搭載することによって、前軸重量の増加を防止するとともに、左右軸重差を最小化することができる。
なお、既存の鞍型燃料タンクＴに対して、燃料タンク１００の容量は減少することになるが、このようなエンジン電気ハイブリッド車両の場合には、燃料消費率が一般的なエンジン車に対して改善されることから、車両の航続距離は十分に確保可能である。
（２）車体を構成する部材のなかでも比較的強固であるリアシートクロスメンバ９０とリアサブフレーム６０によって囲まれた部分にバッテリパック１１０及び燃料タンク１００を配置することによって、車両の側面衝突時や後方衝突（被追突）時にバッテリパック１１０及び燃料タンク１００を保護して破損を防止することができる。
（３）燃料タンク１００及び給油口を、排気管１２０及びその出口であるテールパイプ１２２と左右方向において反対側に配置したことによって、給油時に漏れた燃料が排気管１２０等の熱によって発火することを防止できる。
（４）バッテリパック１１０と冷却ファン１１１とを近い位置に配置することができるため、冷却ダクト１１２が占有する容積を低減して空間の利用を拡大するとともに、冷却ダクト１１２等の部品を簡素化することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）本発明のエンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造が適用される車両の各部位の構造、形状、配置等は、上述した実施例のものに限定されず、適宜変更することが可能である。例えば、バッテリ及び燃料タンクの左右位置を反転させてもよい。また、他の箇所にもバッテリや燃料タンクを設けて併用するようにしてもよい。
（２）実施例において、車両は例えばフロントエンジンのＡＷＤ車であったが、後輪のみを駆動するＲＷＤ車にも本発明は適用することが可能である。
（３）実施例において、エンジンは例えばガソリンエンジンであり、燃料タンクはガソリンを貯留するものであったが、これに限らず、エンジンは例えば軽油を燃料とするディーゼルエンジンや、エタノール系燃料、天然ガス系燃料、水素燃料等の他の燃料を用いるエンジンであってもよく、燃料タンクに貯留される燃料の種類も特に限定されない。
（４）実施例において、車両は例えば３ボックスのセダン型乗用車であったが、本発明はこれに限らず、２ボックスのハッチバック車、ステーションワゴン車、ＳＵＶ車や、３列シート車等の多人数乗り乗用車にも適用することができる。この場合、燃料タンク及びバッテリパックは、２列目シート又は３列目シートの下部で左右に振り分けて搭載することができる。

１車両２エンジン
３トランスミッション４プロペラシャフト
５リアディファレンシャル
ＦＷ前輪ＲＷ後輪
１０客室１１ルーフ
１２フロントガラス１３トーボード
１４ダッシュボード１５フロアパネル
１６リアパネル１７フロントシート
１８リアシート２０エンジンルーム
３０トランクルーム４０フロントサスペンション
５０リアサスペンション６０リアサブフレーム
７０フロントフレーム８０サイドフレーム
９０リアシートクロスメンバ１００燃料タンク
１１０バッテリパック１１１冷却ファン
１１２冷却ダクト１２０排気管
１２１サイレンサ１２２テールパイプ

Claims

エンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造であって、
車体床下における後席シート座面の下方であって、車両の左右中央部に配置され前後方向にほぼ沿って延びたプロペラシャフトの一方の側方にバッテリを配置し、他方の側方に燃料タンクを配置し、
前記バッテリの上方に設けられたトランクルーム内に配置された冷却ファンと、
前記冷却ファンから前記バッテリへ冷却風を導入する冷却ダクトとを備えること
を特徴とするエンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造。
前記バッテリ及び前記燃料タンクは、前記後席シートの下方に配置され車幅方向にほぼ沿って配置されたクロスメンバと、後輪サスペンションのサスペンションアームが接続されるリアサブフレームとの間に配置されること
を特徴とする請求項１に記載のエンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造。
前記燃料タンク及び前記燃料タンクへ燃料を補給する給油口は、エンジンの排気管の出口部と、車体左右方向において反対側に配置されること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン電気ハイブリッド車両のバッテリ及び燃料タンク搭載構造。