JP5532877B2 - 車両のバッテリ配設構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のバッテリ配設構造に関し、主として電気自動車の分野に属する。

車両の前輪と後輪にかかる重量配分（前後重量配分）は、車両の加速時と減速時の慣性力等に大きな影響を与え、当該車両の走行性や操縦安定性を左右する。そのため、車両に搭載される各種機器の配置は、適切な前後重量配分となるように設計される。例えば、ＦＦ式（フロントエンジン・フロントドライブ式）のガソリン自動車では、前後重量配分が約６：４となるようにエンジンや燃料タンク等の機器が配置されることが多い。

ところで、電気自動車においても、ＦＦ式のガソリン自動車と同様の前後重量配分とすることを求められることがある。その場合に、電気自動車では、エンジンや燃料タンクが搭載されない代わりに、大型のバッテリが搭載されるため、このバッテリの配置によって前後重量配分が大きく変わり、その配置が車両の走行性や操縦安定性を左右することになる。

電気自動車において、バッテリは、車両後部のトランクルーム又は車両前部のダッシュパネル前方の空間に搭載されることが多いが、それ以外にも様々なバッテリの配置が考えられる。例えば、特許文献１には、フロアパネルにおいてダッシュパネルからリアシート近傍まで延びるセンターコンソールが形成され、該センターコンソールにバッテリが収容される構成が開示されている。

特開２００７−３９００４号公報

しかし、電気自動車において、ダッシュパネル前方の空間にバッテリを収容すると重量配分が前輪側に偏りすぎてしまい、トランクルームにバッテリを収容すると重量配分が後輪側に偏りすぎてしまう。

また、特許文献１の技術のようにセンターコンソールにバッテリを収容する場合、バッテリの配置はダッシュパネルとリアシートとの間に限られてしまうため、前後重量配分の自由度が低くなる。そのため、例えば６：４等の最適な重量配分に対して、後輪側の荷重が大きくなりやすい。

したがって、バッテリの少なくとも一部をダッシュパネルよりも前側に配置することで、ＦＦ式のガソリン自動車と同様の前後重量配分を得ることが考えられる。

一方で、車体前部におけるダッシュパネル前方のスペースは、前方からの衝撃荷重に対して緩衝機能を果たすことが求められる。そのため、前方から衝撃荷重を受けたときに、バッテリがダッシュパネルの前方に存在することは好ましくない。つまり、前方からの衝撃荷重により車体前部が変形して衝撃を吸収しようとするときに、剛性の高いバッテリがその変形を妨げ、その結果、衝撃があまり吸収されずに車室側に伝達され、車室を変形させるおそれがある。

そこで、本発明は、前後輪の最適な重量配分を実現しながら、前方から衝撃荷重を受けたときに車室の変形を防止することができる車両のバッテリ配設構造を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る車両のバッテリ配設構造は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、
前輪または後輪の少なくとも一方を駆動するモータと、該モータに電力を供給するバッテリと、車室内空間と該車室内空間よりも前側の空間とを仕切るダッシュパネルと、車室内空間と該車室内空間よりも下側の空間とを仕切るフロアパネルとを備え、
該フロアパネルに車両前後方向に延びるトンネル部が上方へ突設された車両のバッテリ配設構造であって、
前記バッテリは、該バッテリの前端部よりも後端部が低くなるように傾斜し、且つ、少なくとも一部が前記ダッシュパネルよりも前側に配置されているとともに、前方からの荷重によって少なくとも一部が前記トンネル部内に案内されるように、後退可能に設けられ、
前記ダッシュパネルよりも前側において、前記前輪に連結されたドライブシャフトが車幅方向に沿って配置され、
前記バッテリの少なくとも一部は、前記ドライブシャフトの上方に配置されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記バッテリは、前記ダッシュパネルの前後両側に亘って配設され、
該ダッシュパネルよりも後側において前記バッテリは前記トンネル部に収容されていることを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、
前記車両は、前記フロアパネル上に配設されたフロントシートと、前記フロアパネル上において前記フロントシートよりも後側に配設されたリアシートと、を備え、
前記トンネル部は、前記ダッシュパネルから後方に向かって前記フロントシートのシートバックの下端側方部まで延びるように配設されていることを特徴とする。

さらに、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、
前記バッテリは、前輪用のサスペンションを支持するサスペンション支持部材により、車両前後方向にスライド可能に支持されていることを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明によれば、バッテリの少なくとも一部がダッシュパネルよりも前側に配置されることにより、前後輪の最適な重量配分を実現しながら、前方からの荷重によってバッテリの少なくとも一部がフロアパネルのトンネル部内に案内されるようにバッテリが後退可能であることにより、乗員の安全性を良好に維持することができる。つまり、前方から衝撃荷重を受けたときに、剛性の高いバッテリが後退することにより、車体前部の変形がバッテリによって阻害されることを抑制することができる。そのため、車体前部の衝撃吸収機能を良好に維持することができ、乗員の安全性を確保することができる。また、後退したバッテリは、フロアパネルのトンネル部内に案内されるため、バッテリが車室内空間に侵入することを確実に防止することができる。また、バッテリの前端部よりも後端部が低くなるようにバッテリが傾斜して配設されているため、前方から衝撃荷重を受けたとき、バッテリの自重を利用してバッテリを確実に後退させることができる。さらに、バッテリの少なくとも一部がドライブシャフトの上方に配置されているため、バッテリとドライブシャフトとの干渉を回避しつつ、バッテリを可及的に前方へ張り出させることができ、バッテリ容量の拡大に貢献することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、バッテリがダッシュパネルの前後両側に亘って配設されるため、バッテリ全体をダッシュパネルの前方に配置する場合に比べて、バッテリ容量の拡大を図ることができる。しかも、ダッシュパネルよりも後側においてバッテリはフロアパネルのトンネル部に収容されるため、フロアパネルの上昇が抑えられ、車室内空間を狭めることなくバッテリ容量を拡大させることができる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、フロアパネルのトンネル部が、ダッシュパネルから後方に向かってフロアシートのシートバックの下端側方部まで延びるように配設されているため、トンネル部内におけるバッテリの収容スペース及び後退スペースを可及的に確保しつつ、リアシートの足元空間がトンネル部により狭められることを回避でき、後席の快適性を良好に維持することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、バッテリがサスペンション支持部材によりスライド可能に支持されるため、バッテリ専用の支持部材の使用を省略することができ、部品点数の増加を抑制することができる。

第１の実施形態に係るバッテリ配設構造を備えた車両を側方から見た断面図である。 図１に示す車両の底面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。 サスペンション支持部材に対するバッテリの取付け状態を示す分解斜視図である。 図６に示す取付け状態を示す拡大断面図である。 第２の実施形態に係るバッテリ配設構造を備えた車両を側方から見た断面図である。 図８に示す車両の底面図である。 第３の実施形態に係るバッテリ配設構造を備えた車両の底面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

［第１の実施形態］
図１の断面図および図２の底面図は、第１の実施形態に係るバッテリ配設構造を備えた車両１を示す。ただし、図２は、後述の台座５２の一部の図示を省略した一部破断底面図である。また、図３〜図５は、それぞれ図１のＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図、Ｃ−Ｃ線断面図である。

図１及び図２に示すように、車両１は、前輪２を駆動するモータ１１と、該モータ１１に電力を供給するバッテリ１２とを備えた電気自動車である。

車両１の車幅方向両端部には、左右一対のサイドシル２８，３０がそれぞれ前後方向に沿って延設されている。また、これらのサイドシル２８，３０よりも車幅方向内側には、左右一対のサイドフレーム２４，２６がそれぞれ前後方向に沿って延設されている。各サイドフレーム２４，２６の後述のダッシュパネル１８よりも前方部分は、フロントサイドフレーム２５，２７となっている。

図３に示すように、各サイドフレーム２４，２６は、例えば、上方に開放した断面略コ字形の鋼材からなり、これらのサイドフレーム２４，２６上にフロアパネル２０が支持されている。該フロアパネル２０は、車室内空間５と該車室内空間５よりも下側の空間とを仕切るようにして左右のサイドシル２８，３０間に亘って設けられている。

図１に戻って、フロアパネル２０上には、フロントシート６と、該フロントシート６よりも後側に配置されたリアシート８とが設けられている。

また、フロアパネル２０の前端部から立ち上がるようにして、車室内空間５と該車室内空間５よりも前側の空間とを仕切るダッシュパネル１８が設けられている。さらに、フロアパネル２０の車幅方向中央部には、前後方向に延びるトンネル部２２が上方へ突設されている。該トンネル部２２は、ダッシュパネル１８から後方に向かってフロントシート６のシートバック６ａの下端側方部まで延びるように配設されている。すなわち、トンネル部２２は、フロントシート６よりも後側へ突出することなく設けられているため、リアシート８の足元空間が狭められることがなく、後席の快適性が良好に維持されるようになっている。また、トンネル部２２は、後方に向かうに連れて低くなるように天井面が傾斜して設けられている。

前記のモータ１１は、車両１におけるダッシュパネル１８の前方の空間９に配設されたモータユニット１０に設けられている。該モータユニット１０は、モータ１１の他に、該モータ１１の駆動力を後述のドライブシャフト１４に伝達するための図示しない差動装置およびギヤを有する。ただし、モータユニット１０には、左右の前輪２に個別に連結される２つのモータを設けるようにしてもよく、この場合は差動装置およびギヤを設ける必要がない。また、モータユニット１０に２つのモータを設ける場合、該２つのモータは、バッテリ１２の左右両側に配設することが望ましい。

また、前記の空間９には、モータユニット１０と左右の各前輪２とを連結するドライブシャフト１４が車幅方向に沿って配置されている。さらに、該空間９には、左右の前輪２に連結されたステアリングシャフト１６が車幅方向に沿って配置されている。本実施形態において、ステアリングシャフト１６は、ドライブシャフト１４の前方に配置されており、モータユニット１０は、ステアリングシャフト１６との干渉を避けるようにして、前端が後端よりも上側に配置されるように傾斜して配置されている。

また、前記のバッテリ１２は細長い形状を有し、車両前後方向に沿って配設されている。図６に示すように、バッテリ１２の下面には複数のボルト６５〜６８が突設されており、該ボルト６５〜６８によって、バッテリ１２は、前輪用のサスペンション（図示せず）を支持するサスペンション支持部材３２に固定されるようになっている。

サスペンション支持部材３２は、前輪用のサスペンションを支持するサブフレーム３４と、バッテリ１２を支持するバッテリ支持部４３とを備え、サブフレーム３４とバッテリ支持部４３とは一体的に設けられている。

サブフレーム３４は、平面視において方形枠状の所謂ペリメータフレームであり、前後方向に延びる左右一対の縦メンバ３５，３６と、左右の縦メンバ３５，３６間に亘って車幅方向に延びる前後一対の横メンバ３７，３８とを有する。また、サブフレーム３４は、前部横メンバ３７の車幅方向両端部からそれぞれ立ち上がる一対の立ち上がり部３９，４０と、該立ち上がり部３９，４０の上端からそれぞれ前方へ延びる一対の連結部４１，４２とを有する。サブフレーム３４は、一対の連結部４１，４２と、後部横メンバ３８の車幅方向両端部とにおいて、例えばボルトを用いてフロントサイドフレーム２５，２７の下面に固定される。本実施形態において、サブフレーム３４は断面ロ字形の鋼材からなるが、サブフレーム３４の断面形状はこれに限定されず、例えば断面コ字形であってもよい。

一方、バッテリ支持部４３は、サブフレーム３４から後方へ延びるように設けられており、フロアパネル２０の下側に配置されている。バッテリ支持部４３は、サブフレーム３４の後部横メンバ３８から後方へ延びる左右一対の縦メンバ４４，４６と、該縦メンバ４４，４６の後端部間に亘って車幅方向に延びる横メンバ４８（図１及び図２参照）とを有する。これらの縦メンバ４４，４６及び横メンバ４８は例えば断面ロ字形の鋼材からなる。なお、バッテリ支持部４３の後端部は、車幅方向に延びるクロスメンバ５０を介して左右のサイドフレーム２４，２６に連結されている（図２参照）。

バッテリ支持部４３の上面には、バッテリ１２を固定するための台座５２が取り付けられている。台座５２は、例えば、金属板を台状に加工して形成されている。台座５２は、前後方向に延びる左右一対のベース部５３，５４と、該ベース部５３，５４の車幅方向内側の端部からそれぞれ立ち上がる一対の立ち上がり部５５，５６と、該立ち上がり部５５，５６の上端部間に亘って設けられた上面部５８とを有する。

左側のベース部５３はバッテリ支持部４３の左側の縦メンバ４４の上面に、右側のベース部５４は右側の縦メンバ４５の上面に、それぞれ例えば溶接により固定されている。

各立ち上がり部５５，５６は、後方に向かうに連れて低くなるように形成されており、これにより、上面部５８は、後方に向かうに連れて低くなるように傾斜して配置されるようになっている。この上面部５８の傾斜角度は、上述のトンネル部２２の天井面の傾斜角度と等しくなっており、図３〜図５に示すように、上面部５８からトンネル部２２の天井面までの高さは、トンネル部２２の前端部から後端部にかけて略一定となっている。

台座５２の上面部５８には、バッテリ１２の上述のボルト６５〜６８に対応する位置において、ボルト６５〜６８を挿通させるための挿通穴６１〜６４が形成されている。図６及び図７に示すように、台座５２にバッテリ１２を固定する際は、バッテリ１２の下面の各ボルト６５〜６８を、それぞれに対応する台座５２の各挿通穴６１〜６４に上側から挿通させた後、下側からナット６９〜７２をねじ込んで締め付けることで行う。

各挿通穴６１〜６４は、車両前後方向に長い長穴で構成されている。そのため、挿通穴６１〜６４に挿通されたボルト６５〜６８は、挿通穴６１〜６４内で車両前後方向に沿ってスライド可能となっている。台座５２にバッテリ１２が固定された状態において、バッテリ１２の各ボルト６５〜６８は、それぞれ対応する挿通穴６１〜６４の前端部に挿通された状態でナット６９〜７２により締結されており、車両１が前方から衝撃荷重を受けたとき、各ボルト６５〜６８は、挿通穴６１〜６４内において後退可能となっている。

このように、バッテリ１２は、台座５２上を車両前後方向にスライド可能なようにサスペンション支持部材３２により支持されている。そのため、バッテリ専用の支持部材の使用を省略することができ、部品点数の増加を抑制することができる。

図１に示すように、上記のようにサスペンション支持部材３２に取り付けられたバッテリ１２は、ダッシュパネル１８の前後両側に亘って配設されている。そのため、前輪２と後輪４の重量配分の自由度が確保され、例えば６：４等の最適な前後重量配分を得ることができる。よって、車両１の良好な走行性や操縦安定性を得ることができる。また、バッテリ１２の前端部はドライブシャフト１４の上方に配置されている。そのため、バッテリ１２とドライブシャフト１４との干渉を回避しつつ、バッテリ１２を可及的に前方へ張り出させることができ、バッテリ容量の拡大に貢献することができる。なお、本実施形態において、バッテリ１２は、前端部から後端部にかけて略同一の断面形状を有するが、本発明では、バッテリ１２の前端部の形状を、ドライブシャフト１４の上方へ回避するようにしてバッテリ１２のその他の部分の形状と異ならせてもよい。

さらに、バッテリ１２は、ダッシュパネル１８よりも後側においてトンネル部２２に収容されている。そのため、ダッシュパネル１８の前後に亘ってバッテリ１２を配置しつつ、フロアパネル２０の上昇が抑えられ、車室内空間５を狭めることなくバッテリ１２の容量を拡大させることができる。

また、バッテリ１２は、トンネル部２２内においてバッテリ１２の後方に所要の後退スペースを残した状態で配設されている。そのため、車両１が前方から衝撃荷重を受けたとき、バッテリ１２は、トンネル部２２内において図１及び図２の二点鎖線で示す位置まで後退可能となっている。すなわち、バッテリ１２の後退がトンネル部２２の後壁に阻害されたり、後退したバッテリ１２がトンネル部２２後方の車室内空間５に侵入したりすることを回避することができる。また、前方から衝撃荷重を受けたとき、該荷重を受ける前にダッシュパネル１８よりも前方に配置されていたバッテリ部分の一部又は全部は、トンネル部２２内に案内され、これにより、車室内空間５へのバッテリ１２の侵入を確実に防止することができる。

さらに、バッテリ１２は、該バッテリ１２の前端部よりも後端部が低くなるように傾斜して配設されている。そのため、前方から衝撃荷重を受けたとき、バッテリ１２の自重を利用してバッテリ１２を確実に後退させることができる。しかも、バッテリ１２の傾斜角度はトンネル部２２の天井面の傾斜角度に等しくなっているため、後退したバッテリ１２をトンネル部２２内に確実に案内することができる。

以上のように、本実施形態では、前方から衝撃荷重を受けたとき、剛性の高いバッテリ１２が後退するようになっているため、車体前部の変形がバッテリ１２によって阻害されることを抑制することができる。そのため、車体前部の衝撃吸収機能が良好に維持され、車室の変形を防止することができるため、乗員の安全性が良好に維持される。

また、図２に示すように、ダッシュパネル１８の前方の空間９では、モータ１０の後端部が、車両前後方向においてバッテリ１２と重複して配置されているため、バッテリ１２をダッシュパネル１８よりも前方へ張り出させつつ、バッテリ１２の側方のスペースを有効利用してモータ１０を配置することができる。

なお、第１の実施形態では、台座５２の長穴６１〜６４を介してバッテリ１２がサスペンション支持部材３２に固定されることで、バッテリ１２が後退可能となっているが、バッテリ１２を後退可能とするための構成はこれに限定されるものでない。バッテリ１２を後退可能とするためのその他の構成としては、例えば、サスペンション支持部材３２に対するバッテリ１２の固定に、前方から衝撃荷重を受けたときに破断するボルトを使用し、該ボルトが破断したときにバッテリ１２が後退するようにしてもよい。また、この場合、バッテリ１２とサスペンション支持部材３２との間に、バッテリ１２を後方へスライドさせながらトンネル部２２内に案内するレールを介在させることが好ましい。

［第２の実施形態］
図８の断面図および図９の底面図は、第２の実施形態に係るバッテリ配設構造を備えた車両２０１を示す。

図８及び図９に示すように、第２の実施形態では、モータ１０に電力を供給するバッテリ２１２全体がダッシュパネル１８の前方に配置されている。このバッテリ２１２は、前方からの荷重によって少なくとも一部がトンネル部２２内に案内されるように後退可能に設けられている。そのため、第１の実施形態と同様、車体前部の衝撃吸収機能がバッテリ２１２により阻害されることを回避できるため車室の変形が防止されるとともに、後退したバッテリ２１２が車室内空間５に侵入することを防止することができる。なお、図８及び図９の二点鎖線は、後退後のバッテリ１２の配置の一例を示している。

また、バッテリ２１２は、該バッテリ２１２の前端部よりも後端部が低くなるように傾斜して配設されている。このバッテリ２１２の傾斜角度は、トンネル部２２の天井面の傾斜角度に等しくなっている。よって、前方から衝撃荷重を受けたとき、バッテリ２１２は、該バッテリ２１２の自重を利用して確実にトンネル部２２内に案内される。

なお、第２の実施形態において、バッテリ２１２を支持するための構成は特に限定されないが、例えば、所定の部材を介してバッテリ２１２をサスペンション支持部材３２に固定し、前方から衝撃荷重を受けたときは、バッテリ２１２の固定に用いるボルトが破断することで、バッテリ２１２を後退可能とすることが考えられる。

また、第２の実施形態において、その他の構成は第１の実施形態と同様であり、図８及び図９において、第１の実施形態と同様の機能を有する部材には同符号を付している。

［参考実施形態］
図１０の底面図は、参考実施形態に係るバッテリ配設構造を備えた車両３０１を示す。

図１０に示すように、参考実施形態では、前輪２を駆動するモータ３１０の構成が、第１及び第２の実施形態に係るモータ１０と異なり、その他の構成は第２の実施形態と同様である。すなわち、本参考実施形態においても、バッテリ２１２は、前方からの荷重によって少なくとも一部がトンネル部２２内に案内されるように後退可能に設けられている。なお、図１０の二点鎖線は、後退後のバッテリ１２の配置の一例を示している。また、図１０において、第１及び第２の実施形態と同様の機能を有する部材には同符号を付している。

本参考実施形態に係るモータ３１０はインホイールモータであり、左右の前輪２それぞれに直結されている。そのため、モータ３１０の動力を前輪２に直接伝達することができるため、第１及び第２の実施形態に係るドライブシャフト１４の使用を省略することができる。よって、車両１におけるダッシュパネル１８の前方の空間９において、バッテリ２１２の配置の自由度が向上し、前後輪の最適な重量配分を一層容易に実現することができる。

なお、参考実施形態で使用されるバッテリは、第２の実施形態と同様のバッテリ２１２に限定されるものでなく、第１の実施形態と同様のバッテリ１２を使用することを妨げないものとする。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、前輪駆動用のモータ１０に電力を供給するバッテリ１２について説明したが、本発明は、後輪駆動用または四輪駆動用のモータに電力を供給するバッテリにも等しく適用することができる。

以上のように、本発明によれば、車輪駆動用のモータと、該モータに電力を供給するバッテリとを備えた車両において、前後輪の最適な重量配分を実現しながら、前方から衝撃荷重を受けたときに車室の変形を防止することが可能となるから、この種の車両の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

１ 車両
２ 前輪
４ 後輪
５ 車室内空間
６ フロントシート
８ リアシート
１１ モータ
１２ バッテリ
１４ ドライブシャフト
１８ ダッシュパネル
２０ フロアパネル
２２ トンネル部
３２ サスペンション支持部材

Claims (4)

1. 前輪または後輪の少なくとも一方を駆動するモータと、該モータに電力を供給するバッテリと、車室内空間と該車室内空間よりも前側の空間とを仕切るダッシュパネルと、車室内空間と該車室内空間よりも下側の空間とを仕切るフロアパネルとを備え、
   該フロアパネルに車両前後方向に延びるトンネル部が上方へ突設された車両のバッテリ配設構造であって、
   前記バッテリは、該バッテリの前端部よりも後端部が低くなるように傾斜し、且つ、少なくとも一部が前記ダッシュパネルよりも前側に配置されているとともに、前方からの荷重によって少なくとも一部が前記トンネル部内に案内されるように、後退可能に設けられ、
   前記ダッシュパネルよりも前側において、前記前輪に連結されたドライブシャフトが車幅方向に沿って配置され、
   前記バッテリの少なくとも一部は、前記ドライブシャフトの上方に配置されていることを特徴とする車両のバッテリ配設構造。
2. 前記バッテリは、前記ダッシュパネルの前後両側に亘って配設され、
   該ダッシュパネルよりも後側において前記バッテリは前記トンネル部に収容されていることを特徴とする請求項１に記載の車両のバッテリ配設構造。
3. 前記車両は、前記フロアパネル上に配設されたフロントシートと、前記フロアパネル上において前記フロントシートよりも後側に配設されたリアシートと、を備え、
   前記トンネル部は、前記ダッシュパネルから後方に向かって前記フロントシートのシートバックの下端側方部まで延びるように配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両のバッテリ配設構造。
4. 前記バッテリは、前輪用のサスペンションを支持するサスペンション支持部材により、車両前後方向にスライド可能に支持されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両のバッテリ配設構造。

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