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JP4917631B2 - 車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体 - Google Patents

車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体 Download PDF

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Description

本発明は車両に電池モジュールを搭載するためのフレーム構造体に関し、特に軽量化を図るのに効果的なフレーム構造に係る。
電気自動車やハイブリッド自動車の分野においては繰り返し充放電が可能なニッケル−カドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池モジュールを搭載する必要がある。
特に電気自動車においては、走行距離を大きくするために、二次電池の搭載重量が大きくなる。
しかし、電池モジュールの搭載量が大きくなれば車両に搭載した際の重量バランスが問題になるために電池モジュールの車両搭載フレームの軽量化が要求される。
特許文献１には、トランクルーム内のサイドメンバー間に配置したフロアパネルに電池を載置する技術を開示するが電池モジュールを車両に搭載するためのフレーム構造体に関するものではない。
特開２００８−２２６６１０号公報
本発明は、軽量で剛性に優れる車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体の提供を目的とする。
本発明に係る車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体は、車両の幅方向両側であって、車両前後方向に延在する車両サイドメンバーに沿って固定する左右一対のサイドフレームと、左右のサイドフレームのフロント側端部間に橋渡しするように載置固定したフロントフレームと、リア側端部間に橋渡しするように載置固定したリアフレームとを有し、前記フロントフレームとリアフレーム間に橋渡しするように載置固定したベースフレームを有し、前記ベースフレームのフロント側に電池モジュールのフロント側を固定載置するフロント取付フレームと、リア側に電池モジュールのリア側を固定載置するリア取付フレームをそれぞれ車両の幅方向に有し、前記サイドフレームはアルミ押出材で製作してあり、且つ車両サイドメンバーに固定する固定ブラケット部を一体的に形成したことを特徴とする。
ここで、車両サイドメンバーとは車体の骨組材をいう。
本明細書においては、車両の前側をフロント側と称し、車両の幅方向を左右方向と表現する。
ここで、サイドフレームはアルミ押出材で製作してあり、車両サイドメンバーに固定する固定ブラケット部及び、フロントフレーム及びリアフレームの両端部を架設載置する載置ブラケット部を一体的に形成してもよい。
また、フロントフレーム及びリアフレームはアルミ押出材で製作してあり、ベースフレームの両端部を載置固定する架設ブラケットを一体的に形成してもよい。
本発明に係るフレーム構造体にあっては、車両の前後方向に設けた左右一対のサイドフレームを車体の骨組である車幅方向左右の前後方向に延在するサイドメンバーに固定し、左右のサイドフレームの車両前後方向においてフロント側端部間に、車幅方向に延在したフロントフレームを架設し、当該左右のサイドフレームのリア側端部間に車幅方向に延在したリアフレームを架設し、さらに、このフロントフレームとリアフレーム間に車両前後方向にベースフレームを架設し、このベースフレ−ムのフロント側に車幅方向に延在したフロント取付フレームと、このベースフレームのリア側に車幅方向に延在したリア取付フレームを設けたフレーム構造を採用したことにより、車両に搭載した電池モジュールによる荷重は次のように伝達される。
電池モジュールをフロント取付フレームとリア取付フレームとの間に橋渡しするように載置固定すると、電池モジュールの荷重は当該フロント取付フレームとリア取付フレームを支持するベースフレームに伝達される。
次にベースフレームに伝達された電池モジュールの荷重はこのベースフレームを支持するフロントフレームとリアフレームに伝達される。
さらにフロントフレームとリアフレームとは左右のサイドフレームに支持されているので電池モジュールの荷重は構成する各フレームに分散伝達されつつ、全重量を車両のサイドメンバーで支えることになる。
これにより、数百ｋｇにも及ぶ電池モジュールの荷重が各フレームに分散伝達しつつ車両のサイドメンバーに伝達されるのでフレーム構造全体の軽量化を図りつつ、高剛性のフレーム構造が得られる。
本発明に係るフレーム構造体にあっては、サイドフレーム、フロントフレーム及びリアフレームをアルミ押出材を用いて製作することもでき、アルミ押出材は断面形状の自由度が高く、各フレーム間を連結あるいはサイドメンバーに固定するブラケット部をフレーム本体と一体的に形成することができ、安価であり、突き合せ溶接に比較して連結強度の信頼性が高い。
本発明に係る車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体の例を以下図面に基づいて説明する。
図１，図２は車両の後部付近（トランクルーム）に本発明に係るフレーム構造体を取り付け例を示す。
車両の幅方向両側であって、車両の前後方向に延在する車両サイドメンバー１，１にフレーム構造体１０を取り付ける。
図１は、車両にフレーム構造体１０を取り付けた際の車両リア側から見た斜視図で図２は逆にフロント側から見た斜視図を示す。
図３は、フレーム構造体１０のみを示した図である。
図４及び図５は説明のために、本発明に係るフレーム構造体１０の上枠部分を取り外した図を示す。
フレーム構造体１０は、車両のサイドメンバー１，１に取り付けるためのサイドフレーム１１，１１を有している。
サイドフレーム１１は、車両前後方向のサイドメンバー１に沿って、前後方向に取り付けるための固定ブラケット１１ａを有し、この固定ブラケットに設けた取付孔１１ｂ等を介してサイドメンバー１に固定できるようになっている。
サイドフレーム１１のフロント側端部には、左右のサイドフレーム間に橋渡しされるようにフロントフレーム１３が架設されている。
一方、サイドフレーム１１のリア側端部には、左右のサイドフレーム間に橋渡しされるようにリアフレーム１２が架設されている。
サイドフレーム，フロントフレーム及びリアフレームはアルミ押出材で製作されている。
まず、サイドフレーム１１とリアフレーム１２との架設連結構造について説明する。
図４（ｂ）Ａ部拡大図に示すように、サイドフレーム１１の内側には押出加工にて一体的に成形した載置ブラケット１１ｃを有し、この載置ブラケット１１ｃにリアフレーム１２に一体的に形成した連結ブラケット１２ｂを重ねるように載置して連結ブラケット１２ｂを載置ブラケット１１ｃに溶接する。
なお、サイドフレーム１１とリアフレーム１２とのコーナー部にはリアコーナー縦フレーム１４に一体的に設けた溶接ブラケット１４ｂ，１４ｃにて側面溶接してある。
サイドフレーム１１とフロントフレーム１３とのコーナー部も図６のフレーム構造体１０の底部側から見た斜視図に示すようにサイドフレーム１１の載置ブラケット１１ｃにフロントフレーム１３の内側に張り出したフロント架設ブラケット１３ｃを載置し、ブラケット間を溶接連結してある。
図４及び図６に示すように、リアフレーム１２は内側に張り出したリア架設ブラケット１２ａを有し、図６に示すようにフロントフレーム１３は内側に張り出したフロント架設ブラケット１３ｃを有し、リア架設ブラケット１２ａとフロント架設ブラケット１３ｃの間に橋渡しするように複数のベースフレーム１８を前後方向に載置固定してある。
複数のベースフレーム１８の上には、フロント側に車幅方向に延在するフロント取付フレーム３２、ベースフレーム１８のリア側に車幅方向に延在するリア取付フレーム３１を固定してある。
なお、フロント取付フレーム３２及びリア取付フレーム３１の両端部はスペーサーを介してサイドフレーム１１の載置ブラケット１１ｃに固定してもよい。
図４（ａ）にはスペーサー３１ｂを用いている。
リアフレーム１２には必要に応じて補強縦フレーム１５を立設してある。
図４に示した状態で図示を省略した電池モジュールを固定ピン３１ａ，３２ａにて載置固定する。
その上に上枠を取り付けて、電池モジュールを車両に搭載する。
上枠は、左右の上枠サイドフレーム２１のフロント側を上枠フロントフレーム２３で連結し、リア側を上枠リアフレーム２２で連結した枠体にしてあり、必要に応じて補強フレーム２４，２５を前後方向，車幅方向に連結し、その上に冷却ユニット等を配置する。
上枠フロントフレーム２１には予め、フロントコーナー縦フレーム１６，補強縦フレーム１７を連結してあり、上枠リアフレーム２２をリアコーナー縦フレーム１４，補強フレーム１５の上部にボルト締結し、上枠フロントフレーム２３から下方向に連結したフロントコーナー縦フレーム１６，補強縦フレーム１７の下端をフロントフレーム１３の連結ブラケット１３ａに取付孔１３ｂを用いてボルト等で固定する。
上枠フロントフレーム２３と上枠サイドフレーム２１の連結方法例を図６（ｂ）Ｂ部拡大図に示す。
上枠フロントフレーム２３は、アルミ押出材で製作してあり、上枠フロントフレーム２３に一体的に形成した上下の溶接ブラケット２３ｂの間に上枠サイドフレーム２１の端部を呑み込ませるようして溶接してある。
同様に上枠フロントフレーム２３とフロントコーナー縦フレーム１６との連結も上枠フロントフレーム２３に設けた左右の溶接ブラケット２３ａの間にフロントコーナー縦フレーム１６の端部を呑み込ませるようにして溶接連結してある。
これにより、コーナー連結部の連結強度が向上する。
また、図６（ａ）に示すように上枠リアフレーム２２にも溶接ブラケット２２ａを上下に設け、この間に上枠サイドフレーム２１の端部を呑み込ませて溶接連結してある。
本発明に係るフレーム構造体を車両のサイドメンバーに固定した状態のリア側から見た斜視図を示す。 本発明に係るフレーム構造体を車両のサイドメンバーに固定した状態のフロント側から見た斜視図を示す。 フレーム構造体単独の斜視図を示す。 フレーム構造体から上枠を取り外した状態を示す。 下枠のリア側から見た斜視図を示す。 フレーム構造体を下から見た斜視図を示す。
１ 車両サイドメンバー
１０ フレーム構造体
１１ サイドフレーム
１１ａ 固定ブラケット
１１ｃ 載置ブラケット
１２ リアフレーム
１２ａ リア架設ブラケット
１２ｂ 連結ブラケット
１３ フロントフレーム
１３ｃ フロント架設ブラケット
１４ リアコーナー縦フレーム
１６ フロントコーナー縦フレーム
１８ ベースフレーム
２１ 上枠サイドフレーム
２２ 上枠リアフレーム
２３ 上枠フロントフレーム
３１ リア取付フレーム
３２ フロント取付フレーム

Claims (2)

  1. 車両の幅方向両側であって、車両前後方向に延在する車両サイドメンバーに沿って固定する左右一対のサイドフレームと、
    左右のサイドフレームのフロント側端部間に橋渡しするように載置固定したフロントフレームと、リア側端部間に橋渡しするように載置固定したリアフレームとを有し、
    前記フロントフレームとリアフレーム間に橋渡しするように載置固定したベースフレームを有し、
    前記ベースフレームのフロント側に電池モジュールのフロント側を固定載置するフロント取付フレームと、リア側に電池モジュールのリア側を固定載置するリア取付フレームをそれぞれ車両の幅方向に有し、
    前記サイドフレームはアルミ押出材で製作してあり、且つ車両サイドメンバーに固定する固定ブラケット部を一体的に形成したことを特徴とする車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体。
  2. 前記フロントフレーム及びリアフレームは、アルミ押出材で製作してあり、ベースフレームの両端部を載置固定する架設ブラケットを一体的に形成したことを特徴とする請求項１記載の車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体。
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