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WO2012014776A1 - 車体の下部構造 - Google Patents

車体の下部構造 Download PDF

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WO2012014776A1
WO2012014776A1 PCT/JP2011/066573 JP2011066573W WO2012014776A1 WO 2012014776 A1 WO2012014776 A1 WO 2012014776A1 JP 2011066573 W JP2011066573 W JP 2011066573W WO 2012014776 A1 WO2012014776 A1 WO 2012014776A1
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WO
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vehicle
vehicle body
battery
sill
width direction
Prior art date
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Application number
PCT/JP2011/066573
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English (en)
French (fr)
Inventor
朝一 前田
小野寺　健
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP2012526458A priority patent/JP5435136B2/ja
Priority to CN201180036338.7A priority patent/CN103025598B/zh
Priority to US13/811,984 priority patent/US8689919B2/en
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    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B60K2001/0405—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion characterised by their position
    • B60K2001/0438—Arrangement under the floor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/01—Reducing damages in case of crash, e.g. by improving battery protection

Definitions

  • the present invention relates to a lower structure of a vehicle body in which a battery is mounted on the lower part of a floor.
  • An electric vehicle such as an electric vehicle is usually equipped with a battery that serves as a power source for the motor (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-305879).
  • a battery that serves as a power source for the motor
  • side sills, rear pillars, and rear side members arranged on the left and right sides of the vehicle body are passed through four cross members extending along the vehicle width direction.
  • the batteries are accommodated between these cross members.
  • the battery when a load is input from the front to the rear of the vehicle, the battery can be protected by supporting the cross member moving forward by the transmission link.
  • the present invention provides a lower structure of a vehicle body that can reliably and efficiently protect a battery while suppressing an increase in the weight of the vehicle body when a load is input to the vehicle body from the side.
  • the side sill is arranged on both sides in the vehicle width direction and extends along the vehicle front-rear direction, and is joined to the lower surface of the floor panel.
  • a side member extending in the vehicle front-rear direction, a first connecting member for connecting a lower portion of the side member and an upper side of the side sill, and a first member for connecting the lower portion of the side member and the lower side of the side sill.
  • the main feature is that it includes two connecting members.
  • the side member rotates while the height position is substantially constant, so that the battery is reliably and efficiently suppressed while suppressing an increase in the weight of the vehicle body. Can be protected.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a state in which a lower structure of a vehicle body according to an embodiment of the present invention is cut along the vehicle width direction, as viewed from the front of the vehicle.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the lower structure of the vehicle body, (a) is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1 showing a normal state before load input from the side, and (b) is a side view of the side sill. The initial stage in which the load is input is shown, and (c) shows the final stage in which the load is input to the side sill from the side.
  • FIG. 1 to 3 show an embodiment of a lower structure of a vehicle body according to an embodiment of the present invention.
  • an electric vehicle provided with a so-called high floor type floor will be described as an example, but the present invention can be applied to a so-called hybrid vehicle in addition to the electric vehicle.
  • the floor panel 1 of the vehicle body extends substantially horizontally along the vehicle longitudinal direction and the vehicle width direction.
  • a pair of left and right side sills 3, 3 extending along the vehicle front-rear direction are disposed.
  • the side sill 3 includes a sill outer 5 and a sill inner 7 having a hat-shaped cross section. Specifically, the upper flanges 9 and 9 of the sill outer 5 and the sill inner 7 are joined to each other, and the lower flanges 11 and 11 of the sill outer 5 and the sill inner 7 are joined to each other to form a rectangular closed cross-sectional structure. Forming.
  • a side member 13 having a hat-shaped cross section extends along the vehicle front-rear direction below the floor panel 1 on the inner side and the upper side of the side sill 5 in the vehicle width direction. That is, the side member 13 includes a bottom surface 15 disposed on the lower side, side surfaces 17 and 17 extending upward from the left and right ends of the bottom surface 15, and bending and extending from the upper end of the side surface 17 in the vehicle width direction. It is integrally formed with the upper end flange 19. When the upper end flange 19 is joined to the lower surface 1b of the floor panel 1, the side member 13 has a closed cross-sectional structure.
  • a battery frame 27 having a closed cross-sectional structure having a rectangular cross section composed of an upper surface 21, side surfaces 23, 24 and a bottom surface 25 is extended along the vehicle front-rear direction.
  • the battery support member 26 supports the battery frame 27 and the battery 29 and covers the battery 29 from above with the battery tray 31 having the vehicle width direction end portion 31a joined to the bottom surface 25 of the battery frame 27.
  • a battery cover 33 having a vehicle width direction end portion 33a joined to the upper surface 21 of the battery frame 27.
  • the battery support member 26 is disposed below the side member 13 and supports the battery 29.
  • the battery frame 27 corresponds to the outer peripheral portion of the battery support member 26, and is a cylindrical body having an inside with a hollow closed cross-sectional structure.
  • the vehicle width direction inner side end portion of the lower end surface 35 (lower side) of the sill inner 7 constituting the side sill 3 and the vehicle width direction outer side end portion of the bottom surface 15 (lower portion) of the side member 13 are second connecting members. They are connected by an outer cross member 37. As described above, the outer cross member 37 as the second connecting member connects the lower part of the side member 13 and the lower side of the side sill 3. A brace member 39 as a first connecting member is disposed on the inner side (upper side) of the outer cross member 37.
  • the brace member 39 has an outer end 39 a sandwiched between the joining end 1 a of the floor panel 1 and the upper end surface 41 of the sill inner 7, and the inner end 39 b is connected to the bottom 15 of the side member 13 and the inner side of the outer cross member 37. It is clamped by the end 37a.
  • the brace member 39 as the first connecting member connects the lower part of the side member 13 and the upper side of the side sill 3.
  • connection bracket 43 that is a third connection member.
  • an upper end flange 43a extending in the vehicle width direction is formed at the upper end of the connection bracket 43, and a lower end flange 43b is formed at the lower end.
  • the upper end flange 43 a is joined to the lower surface of the inner end portion 37 a of the outer cross member 37, and the lower end flange 43 b is joined to the side surface 23 of the battery frame 25 on the outer side in the vehicle width direction.
  • the outer end 37b of the outer cross member 37 is joined to the lower end surface 35 of the side sill 3.
  • An inner cross member 45 is disposed above the battery cover 33, and an end 45 a on the outer side in the vehicle width direction is bent downward and joined to the side surface of the side member 13.
  • the load transmitted from the upper side of the side sill 3 to the upper part of the side member 13 via the floor panel 1 is lower than the lower side member 13 via the brace member 39 and the outer cross member 37 from the lower side of the side sill 3.
  • the transmitted load is larger.
  • the upward movement of the side member 13 is suppressed as compared with the case where the lower end flange 43 b is joined to the upper surface 21 of the battery frame 27. That is, since the side member 13 rotates while the height position is substantially constant, the upward movement of the battery frame 27 is also suppressed, and the deformation of the battery tray 31 is also suppressed.
  • the lower structure of the vehicle body according to the present embodiment is disposed on both sides in the vehicle width direction, joined to the side sill 3 extending along the vehicle front-rear direction, and the lower surface 1b of the floor panel 1.
  • a side member 13 extending along the vehicle longitudinal direction on the upper side and in the vehicle width direction; a brace member 39 (first connecting member) for connecting a lower portion of the side member 13 and an upper side of the side sill 3;
  • the outer cross member 37 (2nd connection member) which connects the lower part of the member 13 and the lower side of the side sill 3 is provided.
  • the side member 13 rotates in the clockwise direction when viewed from the front of the vehicle (that is, the upper side of the side member 13 is the outer side in the vehicle width direction and the lower side is the inner side in the vehicle width direction).
  • the side member 13 rotates with the height position being substantially constant, the battery frame 27 is also prevented from moving upward, and the deformation of the battery tray 31 is also suppressed.
  • the battery 29 contacts the side member 13. Is prevented.
  • the battery 29 can be reliably and efficiently protected when a load is input from the side while suppressing an increase in the weight of the vehicle body.
  • the lower structure of the vehicle body according to the present embodiment includes a battery support member 26 that is disposed below the side member 13 and supports the battery 29, and a battery frame 27 (outer peripheral portion) of the battery support member 26. And a connecting bracket 43 (third connecting member) for connecting the outer side in the vehicle width direction and the side member 13.
  • the upward movement of the side member 13 is suppressed when a load is input to the side sill 3 from the vehicle side. Is done. That is, since the side member 13 rotates while the height position is substantially constant, the upward movement of the battery frame 27 is also suppressed, and the deformation of the battery tray 31 is also suppressed.
  • the battery frame 27 is a cylindrical body having a closed cross-sectional structure with a hollow inside.
  • the battery frame 27 when a load is input from the side of the vehicle, the battery frame 27 has the side surface 23 on the outer side in the vehicle width direction moved upward relative to the side surface 24 on the inner side in the vehicle width direction. Then, the cross section is deformed into a substantially parallelogram shape.
  • the battery frame 27 is a cylindrical body formed in a closed cross-sectional structure having a hollow shape, deformation into a substantially parallelogram cross-section is not efficiently inhibited.
  • the undercarriage of the vehicle body of the present invention can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
  • the present invention can be applied to any vehicle that is mounted and operated without being limited to an electric vehicle.
  • the side member when a load is input to the side sill from the side of the vehicle, the side member rotates while the height position is substantially constant. Can be reliably and efficiently protected.

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Abstract

　本発明に係る車体の下部構造は、車幅方向両側に配置され、車両前後方向に沿って延在するサイドシル（３）と、フロアパネル（１）の下面（１ｂ）に接合され、前記サイドシル（３）よりも上側でかつ車幅方向内側に車両前後方向に沿って延在するサイドメンバ（１３）と、前記サイドメンバ（１３）の下部とサイドシル（３）の上側とを連結するブレースメンバ３９と、前記サイドメンバ（１３）の下部とサイドシル（３）の下側とを連結する外側クロスメンバ３７と、を備えている。

Description

車体の下部構造
　本発明は、フロアの下部にバッテリを搭載した車体の下部構造に関する。
　電気自動車などの電動車両には、通常、モータの動力源となるバッテリが搭載されている（例えば、日本国　特開平５－３０５８７９号公報を参照）。この日本国　特開平５－３０５８７９号公報に記載された電気自動車においては、車体の左右両側に配置したサイドシル、リアピラー、リアサイドメンバ同士を車幅方向に沿って延在する４本のクロスメンバを介して連結し、これらのクロスメンバの間に前記バッテリを収容配置している。
　また、後方上側に配置されたクロスメンバの車幅方向端部と、リアピラー下端部とサイドシルとの交差部と、を略直線状に延びる伝達リンクを介して連結している。この伝達リンクは、車両前方に向かうにつれて車幅方向外側かつ下方に向けて延びている。
　従って、車両に前方から後方に向けて荷重が入力された場合に、前記クロスメンバが前方に移動するのを前記伝達リンクによって支持することにより、バッテリを保護することができる。
　しかしながら、かかる従来の車体構造では、車両に対して側方から荷重が入力された場合には、バッテリを確実に保護するために、前記伝達リンクの板厚を上げる必要があり、車体重量の増大を招くおそれがあった。
　そこで、本発明は、車体に側方から荷重が入力した場合に、車体重量の増大を抑制しつつバッテリを確実にかつ効率良く保護することができる車体の下部構造を提供するものである。
　本発明に係る車体の下部構造にあっては、車幅方向両側に配置され、車両前後方向に沿って延在するサイドシルと、フロアパネルの下面に接合され、前記サイドシルよりも上側でかつ車幅方向内側に車両前後方向に沿って延在するサイドメンバと、前記サイドメンバの下部とサイドシルの上側とを連結する第１連結部材と、前記サイドメンバの下部とサイドシルの下側とを連結する第２連結部材と、を備えたことを最も主要な特徴とする。
　本発明によれば、車両側方からサイドシルに荷重が入力された場合に、サイドメンバは高さ位置が略一定のまま回転するため、車体重量の増大を抑制しつつバッテリを確実にかつ効率良く保護することができる。
図１は、本発明の実施形態にかかる車体の下部構造を車幅方向に沿って切断した状態を車両前方から見た横断面図である。 図２は、図１のＡ－Ａ線による断面図である。 図３は、車体の下部構造の横断面図であり、（ａ）は側方からの荷重入力前の通常状態を示す図１に対応した断面図であり、（ｂ）はサイドシルに側方から荷重が入力された初期段階を示し、（ｃ）はサイドシルに側方から荷重が入力された最終段階を示す。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
　図１～図３は、本発明の実施形態にかかる車体の下部構造の一実施形態を示している。なお、本実施形態においては、いわゆる高床式フロアが設けられた電気自動車を例にとって説明するが、電気自動車以外にも、いわゆるハイブリッド車等にも適用可能である。
　図１に示すように、車体のフロアパネル１は、車両前後方向および車幅方向に沿って略水平状に延設されている。車両の車幅方向両側には、車両前後方向に沿って延びる左右一対のサイドシル３，３が配設されている。このサイドシル３は、断面ハット状のシルアウタ５とシルインナ７とから構成されている。具体的には、シルアウタ５とシルインナ７の上側フランジ同士９，９を互いに接合すると共に、シルアウタ５とシルインナ７の下側フランジ同士１１，１１を互いに接合することによって、矩形状の閉断面構造に形成している。
　また、サイドシル５よりも車幅方向内側でかつ上側には、断面ハット状のサイドメンバ１３がフロアパネル１の下部に車両前後方向に沿って延在している。即ち、サイドメンバ１３は、下側に配置された底面１５と、該底面１５の左右両端から屈曲して上方に延びる側面１７，１７と、該側面１７の上端から車幅方向に屈曲して延びる上端フランジ１９とから一体形成されている。前記上端フランジ１９がフロアパネル１の下面１ｂに接合されることによって、サイドメンバ１３は閉断面構造に構成されている。
　さらに、サイドメンバ１３の下方には、上面２１、側面２３，２４および底面２５からなる断面矩形状の閉断面構造のバッテリフレーム２７が車両前後方向に沿って延設されている。ここで、バッテリ支持部材２６は、前記バッテリフレーム２７と、バッテリ２９を支持すると共に車幅方向端部３１ａがバッテリフレーム２７の底面２５に接合されたバッテリトレイ３１と、前記バッテリ２９を上側から覆うように配設され、車幅方向端部３３ａがバッテリフレーム２７の上面２１に接合されたバッテリカバー３３とから構成されている。このように、バッテリ支持部材２６は、サイドメンバ１３の下側に配置されると共にバッテリ２９を支持している。そして、前記バッテリフレーム２７は、バッテリ支持部材２６の外周部分に相当し、内部が中空状の閉断面構造に形成された筒状体である。
　前記サイドシル３を構成するシルインナ７の下端面３５（下側）の車幅方向内側端部と前記サイドメンバ１３の底面１５（下部）の車幅方向外側端部とは、第２連結部材である外側クロスメンバ３７によって連結されている。このように、第２連結部材である外側クロスメンバ３７は、サイドメンバ１３の下部とサイドシル３の下側とを連結している。また、該外側クロスメンバ３７の内方（上側）には、第１連結部材であるブレースメンバ３９が配設されている。該ブレースメンバ３９は、外側端部３９ａがフロアパネル１の接合端部１ａとシルインナ７の上端面４１とによって挟持され、内側端部３９ｂは、サイドメンバ１３の底面１５と外側クロスメンバ３７の内側端部３７ａによって挟持されている。このように、第１連結部材であるブレースメンバ３９は、サイドメンバ１３の下部とサイドシル３の上側とを連結している。
　また、バッテリフレーム２７の車幅方向外側の側面２３（車幅方向外側）とサイドメンバ１３とは、第３連結部材である連結ブラケット４３を介して上下方向に沿って連結されている。具体的には、連結ブラケット４３の上端には、車幅方向に延びる上端フランジ４３ａが形成され、下端には下端フランジ４３ｂが形成されている。上端フランジ４３ａは外側クロスメンバ３７の内側端部３７ａの下面に接合され、下端フランジ４３ｂはバッテリフレーム２５の車幅方向外側の側面２３に接合されている。なお、前記外側クロスメンバ３７の外側端部３７ｂは、サイドシル３の下端面３５に接合されている。また、バッテリカバー３３の上方には、内側クロスメンバ４５が配設されており、車幅方向外側の端部４５ａが下方に屈曲し、サイドメンバ１３の側面に接合されている。
　図２に示すように、フロアパネル１の下部には、車幅方向に沿って延びる内側クロスメンバ４５，４５が前側と後側とに一対に配設されている。該内側クロスメンバ４５は、断面ハット状に形成されており、底面４７と、該底面４７の両端から上方に屈曲して延びる側面４９，４９と、該側面４９の上端から前後方向に屈曲して延びる上端フランジ５１とから一体形成されている。なお、図１は、前側に配置された内側クロスメンバ４５における断面図である。
　また、内側クロスメンバ４５，４５の下部には、図１で説明したバッテリ２９，２９が前後に配置されており、これらのバッテリ２９，２９の間に別の大型バッテリ５３が搭載されている。大型バッテリ５３の高さは、バッテリ２９よりも大きいため、バッテリカバー３３は前後方向中央部５５が上方に突出した形状に形成されている。
　次いで、本実施形態に係る車体の下部に側方から荷重が入力された場合の変形状態を説明する。
　図３（ａ）に示す通常状態の車体下部のサイドシル３に対して車幅方向外側から内側に向けて荷重が入力されると、サイドシル３からブレースメンバ３９および外側クロスメンバ３７を介してサイドメンバ１３の底面１５に荷重が伝達される。また、フロアパネル１の接合端部１ａは、ブレースメンバ３９を介してシルインナ７の上端面４１に接合されているため、フロアパネル１を介してサイドメンバ１３の上端フランジ１９にも荷重が伝達される。ここで、サイドシル３の上側からフロアパネル１を介してサイドメンバ１３の上部に伝達される荷重よりも、サイドシル３の下側からブレースメンバ３９および外側クロスメンバ３７を介してサイドメンバ１３の下部に伝達される荷重の方が大きくなる。
　従って、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、サイドメンバ１３が車両前方から見て時計回り方向（即ち、サイドメンバ１３の上部が車幅方向外側で、下部が車幅方向内側に向かう方向）に回転する。この回転に伴って、フロアパネル１および内側クロスメンバ４５が変形する。ここで、連結ブラケット４３は、上端フランジ４３ａが外側クロスメンバ３７およびブレースメンバ３９を介してサイドメンバ１３の底面１５に接合されると共に、下端フランジ４３ｂがバッテリフレーム２７の側面２３に接合されている。従って、前記下端フランジ４３ｂがバッテリフレーム２７の上面２１に接合されている場合に比較して、サイドメンバ１３の上方移動が抑制される。つまり、サイドメンバ１３は、高さ位置が略一定のまま回転するため、バッテリフレーム２７も上方移動が抑制され、バッテリトレイ３１の変形も抑制される。
　以下に、本実施形態による作用効果を説明する。
（１）本実施形態に係る車体の下部構造は、車幅方向両側に配置され、車両前後方向に沿って延在するサイドシル３と、フロアパネル１の下面１ｂに接合され、前記サイドシル３よりも上側でかつ車幅方向内側に車両前後方向に沿って延在するサイドメンバ１３と、前記サイドメンバ１３の下部とサイドシル３の上側とを連結するブレースメンバ３９（第１連結部材）と、前記サイドメンバ１３の下部とサイドシル３の下側とを連結する外側クロスメンバ３７（第２連結部材）と、を備えている。
　従って、車両側方からサイドシル３に荷重が入力された場合に、サイドシル３からブレースメンバ３９および外側クロスメンバ３７を介してサイドメンバ１３の底面１５に荷重が伝達される。一方、フロアパネル１を介してサイドメンバ１３の上端フランジ１９にも荷重が伝達される。ここで、サイドシル３の上側からフロアパネル１を介してサイドメンバ１３の上部に伝達される荷重よりも、サイドシル３の下側からブレースメンバ３９および外側クロスメンバ３７を介してサイドメンバ１３の下部に伝達される荷重の方が大きくなる。すると、サイドメンバ１３が車両前方から見て時計回り方向（即ち、サイドメンバ１３の上部が車幅方向外側で、下部が車幅方向内側に向かう方向）に回転する。このように、サイドメンバ１３は、高さ位置が略一定のまま回転するため、バッテリフレーム２７も上方移動が抑制され、バッテリトレイ３１の変形も抑制される結果、バッテリ２９がサイドメンバ１３に接触することが防止される。これにより、車体重量の増大を抑制しつつ側方から荷重が入力した場合にバッテリ２９を確実にかつ効率良く保護することができる。
（２）本実施形態に係る車体の下部構造は、前記サイドメンバ１３の下側に配置されると共にバッテリ２９を支持するバッテリ支持部材２６と、前記バッテリ支持部材２６のバッテリフレーム２７（外周部分）の車幅方向外側と前記サイドメンバ１３とを連結する連結ブラケット４３（第３連結部材）と、を更に備えている。
　従って、連結ブラケット４３の下端フランジ４３ｂがバッテリフレーム２７の上面２１に接合されている場合に比較して、車両側方からサイドシル３に荷重が入力された場合に、サイドメンバ１３の上方移動が抑制される。つまり、サイドメンバ１３は、高さ位置が略一定のまま回転するため、バッテリフレーム２７も上方移動が抑制され、バッテリトレイ３１の変形も抑制される。
（３）また、前記バッテリフレーム２７は、内部が中空状の閉断面構造に形成された筒状体である。
　図３（ｃ）に示すように、車両側方から荷重が入力された場合にバッテリフレーム２７は、車幅方向外側の側面２３が、車幅方向内側の側面２４に対して相対的に上方移動して、断面略平行四辺形の形状に変形する。ここで、バッテリフレーム２７は、内部が中空状の閉断面構造に形成された筒状体であるため、断面略平行四辺形への変形が効率的に阻害されることがない。
　なお、本発明の車体の下部構造は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能である。たとえば電気自動車に限ることなくバッテリを搭載して稼働する車両であれば本発明を適用することができる。
産業上の利用の可能性
　本発明に係る車体の下部構造によれば、車両側方からサイドシルに荷重が入力された場合に、サイドメンバは高さ位置が略一定のまま回転するため、車体重量の増大を抑制しつつバッテリを確実にかつ効率良く保護することができる。

Claims (3)

  1. 　車幅方向両側に配置され、車両前後方向に沿って延在するサイドシルと、
    　フロアパネルの下面に接合され、前記サイドシルよりも上側でかつ車幅方向内側に車両前後方向に沿って延在するサイドメンバと、
    　前記サイドメンバの下部とサイドシルの上側とを連結する第１連結部材と、
    　前記サイドメンバの下部とサイドシルの下側とを連結する第２連結部材と、
    を備えたことを特徴とする車体の下部構造。
  2. 　請求項１に記載の車体の下部構造であって、
    　前記サイドメンバの下側に配置されると共にバッテリを支持するバッテリ支持部材と、
    前記バッテリ支持部材の外周部分の車幅方向外側と前記サイドメンバとを連結する第３連結部材と、を更に備えたことを特徴とする車体の下部構造。
  3. 　請求項２に記載の車体の下部構造であって、
    　前記バッテリ支持部材の外周部分は、内部が中空状の閉断面構造に形成された筒状体であることを特徴とする車体の下部構造。
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