JP6551243B2 - バッテリ搭載構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリ搭載構造に関する。

従来のバッテリ搭載構造が開示された文献として、たとえば、特開２０１２−２１４０６５号公報（特許文献１）が挙げられる。

特許文献１に開示のバッテリ搭載構造にあっては、車両の底部にアッパーケースとロアケースとの間にバッテリを収容したバッテリパックが搭載されている。ロアケースは、下方側からバッテリトレーにて覆われており、バッテリトレーの側方側には、バッテリパックを車両に取り付けるためのバッテリクロスメンバアッパが配置されている。

特開２０１２−２１４０６５号公報

しかしながら、特許文献１に開示のバッテリ搭載構造にあっては、ロアケースは、略同一の厚さで中実に構成され、上下方向において剛性が略均一に構成されている。

このため、車両が振動した場合には、バッテリクロスメンバアッパおよびロアケースを介してロアケースに伝わった振動が、アッパーケースにも相当程度伝達される。この際、アッパーケースとロアケースとの合わせ面に相当程度の負荷が加えられる。

ここで、アッパーケースとロアケースとは、シール部材を挟み込んだ状態で、互いに有する合わせ面同士を周方向に沿って複数のボルト等で締結することにより、結合されている。

アッパーケースとロアケースとの合わせ面に相当程度の負荷が加えられた場合には、ボルト間の領域において、アッパーケースの合わせ面とロアケースの合わせ面とが相当程度変位する。この変位にシール部材が追従できない場合には、アッパーケースの合わせ面とロアケースの合わせ面との間に隙間が形成され、アッパーケースとロアケースとのシール性が低下してしまう。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、バッテリパックを構成するアッパーケースとロアケースとのシール性の低下を抑制できるバッテリ搭載構造を提供することにある。

このバッテリ搭載構造は、アッパーケースおよびロアケースを含むバッテリパックと、上記ロアケースの外側に配置され、車両との締結部を含む衝撃吸収部と、を備える。上記ロアケースは、上記衝撃吸収部に隣接する領域において互いに離間して設けられた外壁部および内壁部と、上記外壁部と上記内壁部とを接続する複数のリブを含む。上記締結部の下方側であり、かつ、上記衝撃吸収部と隣接する部分の上記ロアケースに配置される上記リブの密度は、上記締結部よりも上方側に位置する部分の上記ロアケースに配置される上記リブの密度よりも大きくなっている。

ここで、ロアケースに配置されるリブの密度とは、車両前後方向に直交する平面上における、外壁部と内壁部との間の空間の断面積を占める上記平面上におけるリブの総断面積の割合である。なお、リブの総断面積とは、リブが複数配置されている場合には、各リブの断面積の総和を示す。

このようなバッテリ搭載構造においては、衝撃吸収部に隣接する領域においてロアケースを中空に構成し、かつ、ロアケースの中空部に配置されるリブの密度を、衝撃吸収部における車両との締結部を境界にして、締結部よりも下方側が、締結部の上方側よりも大きくすることにより、ロアケースの下方側の剛性をロアケースの上方側の剛性よりも大きくすることができる。

これにより、車両が振動した場合には、衝撃吸収部を介して伝達される振動によってロアケースに加えられる負荷をロアケースの剛性比に応じて配分することができる。このため、上記負荷をロアケースの下部に集中させ、ロアケースの上部に加えられる負荷を低減させることができる。

ロアケースの上部に加えられる負荷を低減することにより、アッパーケースとロアケースとの合わせ面に加えられる負荷を低減し、アッパーケースの合わせ面とロアケースの合わせ面との変位を抑制できる。この結果、アッパーケースとロアケースとのシール性の低下を抑制することができる。

本発明によれば、バッテリパックを構成するアッパーケースとロアケースとのシール性の低下を抑制できるバッテリ搭載構造を提供することができる。

本実施の形態に係るバッテリ搭載構造を備えた車両を示す模式図である。 本実施の形態に係るバッテリ搭載構造の分解斜視図である。 本実施の形態に係るバッテリ搭載構造の平面図である。 車両に固定された状態のバッテリ搭載構造における、図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った位置に対応した断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。また、各図において、Ｘ軸方向は、車両前後方向を示し、Ｙ軸方向は、車両幅方向を示し、Ｚ軸方向は、車両上下方向を示している。

図１は、本実施の形態に係るバッテリ搭載構造を備えた車両を示す模式図である。図２は、本実施の形態に係るバッテリ搭載構造の分解斜視図である。図３は、本実施の形態に係るバッテリ搭載構造の平面図である。図１から図３を参照して、本実施の形態に係るバッテリ搭載構造１０について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るバッテリ搭載構造１０は、ハイブリッド自動車および電気自動車等の車両１に用いられる。バッテリ搭載構造に搭載されているバッテリモジュール２（図２参照）は、車両１の動力源とされる。

図２および図３に示すように、バッテリ搭載構造１０は、バッテリパック１５、複数のバッテリモジュール２、シール部材４０、複数の衝撃吸収部５０を備える。

バッテリパック１５は、たとえば、車両前後方向（Ｘ軸方向）に長手形状を有し、車両幅方向（Ｙ軸方向）に短手方向を有する。バッテリパック１５は、複数のバッテリモジュール２を内部に収容する。バッテリパック１５は、アッパーケース２０およびロアケース３０を含む。

アッパーケース２０は、下方に向けて開放された開放空間が設けられた略箱型形状を有する。アッパーケース２０は、天井部２１、周壁部２２および鍔部２３を含む。天井部２１は、板状形状を有する。周壁部２２は、天井部２１の周縁から下方に向けて延在するように設けられている。鍔部２３は、周壁部２２の下端側から外側に折り曲がるように設けられている。

鍔部２３の下面２３ａは、アッパーケース２０とロアケース３０とを結合するための合わせ面として機能する。鍔部の下面２３ａには、環状の溝部２４（図４参照）が設けられている。当該溝部２４には、シール部材４０の上方側が嵌め込まれる。

ロアケース３０は、上方に向けて開放された開放空間が設けられた略箱型形状を有する。ロアケース３０は、底部３１、側壁部３２を含む。底部３１は、板状形状を有する。側壁部３２は、底部３１の周縁から上方に向けて延在するように設けられている。

側壁部３２の上面３３は、アッパーケース２０とロアケース３０とを結合するための合わせ面として機能する。側壁部３２の上面３３には、環状の凹部３４が設けられている。当該凹部３４には、シール部材４０の下方側が嵌め込まれる。

複数のバッテリモジュール２は、アッパーケース２０とロアケース３０との間に収容される。複数のバッテリモジュール２は、車両幅方向に並ぶように配置される。バッテリモジュール２は、複数の電池セル３が一方向に並んで配置されることにより構成される。複数の電池セル３は、たとえば車両前後方向に並んで配置される。

シール部材４０は、環状形状を有する。シール部材４０は、アッパーケース２０における鍔部２３の溝部２４およびロアケース３０における側壁部３２の凹部３４に嵌め込まれる。シール部材４０は、たとえば、弾性を有するゴム部材によって構成されている。

複数の衝撃吸収部５０は、ロアケース３０の外側に配置されている。より具体的には、複数の衝撃吸収部５０は、車両幅方向における両側方の下方側に配置されている。車両幅方向の一方側および他方側において、衝撃吸収部５０は、車両前後方向に沿って並ぶように配置されている。衝撃吸収部５０は、たとえば、ロアケース３０の側壁部３２から車両幅方向外側に突出するように設けられている。

図４は、車両に固定された状態のバッテリ搭載構造における、図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った位置に対応した断面図である。図４を参照して、バッテリ搭載構造の詳細な構成について説明する。

鍔部２３の下面２３ａと側壁部３２の上面３３とが合わせられた状態で、締結部材によって鍔部２３および側壁部３２が締結される。これにより、アッパーケース２０およびロアケース３０が結合される。締結部材は、周方向に間隔を空けて配置される。

鍔部２３および側壁部３２が締結されることにより、シール部材４０が、上記の溝部２４および凹部３４に圧入される。これにより、バッテリパック１５の内部が液密に維持される。

ロアケース３０は、内壁部３２ａ、外壁部３２ｂおよび複数のリブ３５を含む。内壁部３２ａおよび外壁部３２ｂは、少なくとも衝撃吸収部５０に隣接する領域Ｒ１において、互いに離間して設けられている。内壁部３２ａおよび外壁部３２ｂが互いに離間することにより、側壁部３２は、中空に構成される。内壁部３２ａおよび外壁部３２ｂは、全周に亘って互いに離間するように設けられていてもよい。

複数のリブ３５は、内壁部３２ａおよび外壁部３２ｂを接続する。複数のリブ３５は、上下方向に離間するように設けられている。後述する締結部６０の下方側（図中Ｒ２領域）であり、かつ、衝撃吸収部５０に隣接する部分のロアケース３０に配置されるリブ３５の密度は、締結部６０の上方側（図中Ｒ３領域）に部分のロアケース３０に配置されるリブ３５の密度よりも大きくなっている。

ここで、リブ３５の密度とは、車両前後方向に直交する平面上における、外壁部３２ｂと内壁部３２ａとの間の空間の断面積を占める上記平面上におけるリブの総断面積の割合である。なお、リブの総断面積とは、リブが複数配置されている場合には、各リブの断面積の総和を示す。

衝撃吸収部５０は、複数の板状部５１，５２，５３および複数の縦壁部５４，５５を含む。複数の板状部５１，５２，５３は、上下方向に互いに離間しながらロアケース３０の外周面（外壁部３２ｂの外表面）に交差する方向に延在する。具体的には、複数の板状部５１，５２，５３は、たとえば、車両幅方向に沿って延在する。

板状部５１，５２は、上下方向における複数の板状部５１，５２，５３の両端側に配置されている。板状部５３は、上下方向における複数の板状部５１，５２，５３の略中央に位置する。

縦壁部５４，５５は、ロアケース３０の外周面（外壁部３２ｂの外表面）に交差する方向に並ぶ。具体的には、縦壁部５４，５５は、たとえば、車両幅方向に並ぶ。

縦壁部５４は、車両幅方向における複数の板状部５１，５２，５３の一端側を接続する。なお、車両幅方向における複数の板状部５１，５２，５３の他端側は、ロアケース３０の外壁部３２ｂに接続されている。

縦壁部５５は、車両幅方向において、ロアケース３０の外壁部３２ｂと縦壁部５４との間に設けられている。縦壁部５５は、板状部５２に交差し、上下方向において板状部５１と板状部５３とを接続する。

縦壁部５５と縦壁部５４との間に位置する部分の板状部５１の上方には、サイドメンバ５が配置されている。サイドメンバ５は、車両前後方向に沿って延在する。

サイドメンバ５の底部と、縦壁部５５と縦壁部５４との間に位置する部分の板状部５１とをボルト６１およびナット６２を用いて締結することにより、衝撃吸収部５０がサイドメンバ５に固定される。

この状態においては、衝撃吸収部５０には、車両の一部を構成するサイドメンバ５に締結される締結部６０が形成されている。締結部６０は、ボルト６１の頭部とサイドメンバ５の底部とによって挟まれている部分の板状部５１によって構成されている。

ここで、本実施の形態に係るバッテリ搭載構造１０においては、上述のように、ロアケース３０が互いに離間する外壁部３２ｂおよび内壁部３２ａを含むように構成することにより、ロアケース３０が中空に構成される。このロアケース３０の中空部に配置されるリブ３５の密度を、衝撃吸収部５０における車両１（より特定的には、サイドメンバ５）との締結部６０を境界にして、締結部６０よりも下方側が、締結部６０の上方側よりも大きくすることにより、ロアケース３０の下方側の剛性をロアケース３０の上方側の剛性よりも大きくすることができる。

これにより、車両１が振動した場合には、衝撃吸収部５０を介して伝達される振動によってロアケース３０に加えられる負荷をロアケース３０の剛性比に応じて配分することができる。このため、上記負荷をロアケース３０の下部に集中させ、ロアケース３０の上部に加えられる負荷を低減させることができる。

ロアケース３０の上部に加えられる負荷を低減することにより、アッパーケース２０とロアケース３０との合わせ面に加えられる負荷を低減し、アッパーケース２０の合わせ面とロアケース３０の合わせ面との変位を抑制できる。この結果、シール部材４０がアッパーケース２０の合わせ面とロアケース３０の合わせ面とによって挟持された状態を維持でき、アッパーケース２０とロアケース３０とのシール性の低下を抑制することができる。

上述した実施の形態においては、衝撃吸収部５０が、車両幅方向におけるロアケース３０の外側に配置される場合を例示して説明したが、これに限定されず、車両前後方向におけるロアケース３０の外側にも配置されていてもよい。この場合には、車両前後方向におけるロアケース３０の外側に配置される衝撃吸収部は、車両前後方向に延在する一対のサイドメンバ間を接続するクロスメンバに締結されることが好ましい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ 車両、２ バッテリモジュール、３ 電池セル、５ サイドメンバ、１０ バッテリ搭載構造、１５ バッテリパック、２０ アッパーケース、２１ 天井部、２２ 周壁部、２３ 鍔部、２３ａ 下面、２４ 溝部、３０ ロアケース、３１ 底部、３２ 側壁部、３２ａ 内壁部、３２ｂ 外壁部、３３ 上面、３４ 凹部、３５ リブ、４０ シール部材、５０ 衝撃吸収部、５１，５２，５３ 板状部、５４，５５ 縦壁部、６０ 締結部、６１ ボルト、６２ ナット。

Claims (1)

1. アッパーケースおよびロアケースを含むバッテリパックと、
   前記ロアケースの外側に配置され、車両との締結部を含む衝撃吸収部と、を備え、
   前記ロアケースは、前記衝撃吸収部に隣接する領域において互いに離間して設けられた外壁部および内壁部と、前記外壁部と前記内壁部とを接続する複数のリブを含み、
   前記衝撃吸収部は、一端および他端を有し、前記一端側に前記締結部を含み、前記他端側が前記締結部よりも前記車両の内側において前記外壁部に接続されており、
   前記締結部の下方側であり、かつ、前記衝撃吸収部に隣接する部分の前記ロアケースに配置される前記リブの密度は、前記締結部よりも上方側に位置する部分の前記ロアケースに配置される前記リブの密度よりも大きい、バッテリ搭載構造。

Images