特開 2022-187738 電動車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022187738

(43)【公開日】2022-12-20

(54)【発明の名称】電動車両

(51)【国際特許分類】

   B62D 25/20 20060101AFI20221213BHJP

   B60K 1/04 20190101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

B62D25/20 F

B60K1/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021095897

(22)【出願日】2021-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井上 心

(72)【発明者】

【氏名】高橋 直樹

(72)【発明者】

【氏名】向川 優貴

(72)【発明者】

【氏名】柴田 峻志

(72)【発明者】

【氏名】楢原 達也

(72)【発明者】

【氏名】藤原 誠二

【テーマコード（参考）】

3D203

3D235

【Ｆターム（参考）】

3D203AA02

3D203AA31

3D203AA33

3D203AA34

3D203BB06

3D203BB12

3D203CA04

3D203CA25

3D203CA35

3D203CA40

3D203CB09

3D203CB19

3D203DB05

3D203DB07

3D203DB10

3D203DB11

3D235AA02

3D235BB07

3D235CC13

3D235CC15

3D235CC22

3D235DD13

3D235DD35

3D235EE64

3D235FF09

3D235FF12

3D235HH26

3D235HH42

(57)【要約】      （修正有）

【課題】フロアパネルの下方にバッテリパックが配置された電動車両において、ＥＡ材のエネルギー吸収性能を向上する。
【解決手段】電動車両は、車両前後方向に延びる一対のロッカ３２と、一対のロッカの間を延びるフロアパネル３０と、フロアパネルの下方に位置するバッテリパック２４と、バッテリパックの車幅方向外側に配置されたエネルギー吸収材（ＥＡ材）４０とを備える。エネルギー吸収材は、バッテリパックに固定された第１部品４２と、第１部品の車幅方向外側に連結されているとともにロッカの下方まで延びる第２部品４４とを有する。第１部品の肉厚は、第２部品の肉厚よりも大きい。そして、第１部品と第２部品との間の境界は、ロッカよりも車幅方向内側に位置する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両前後方向に延びる一対のロッカと、
前記一対のロッカの間を延びるフロアパネルと、
前記フロアパネルの下方に位置するバッテリパックと、
前記バッテリパックの車幅方向外側に配置されたエネルギー吸収材と、
を備え、
前記エネルギー吸収材は、前記バッテリパックに固定された第１部品と、前記第１部品の車幅方向外側に連結されているとともに前記ロッカの下方まで延びる第２部品と、を有し、
前記第１部品の肉厚は、前記第２部品の肉厚よりも大きく、
前記第１部品と前記第２部品との間の境界は、前記ロッカよりも車幅方向内側に位置する、
電動車両。

【請求項2】

前記第１部品は、前記バッテリパックの車幅方向外側に位置する側面に対向している、請求項１に記載の電動車両。

【請求項3】

前記エネルギー吸収材の前記第２部品は、前記ロッカに固定されている、請求項２に記載の電動車両。

【請求項4】

前記第１部品は、前記バッテリパックに固定された状態で、前記ロッカに固定された前記第２部品に対して、下方から着脱可能に構成されている、請求項３に記載の電動車両。

【請求項5】

前記第１部品及び前記第２部品は、それぞれ、車両前後方向に延びる中空構造の長手材である、請求項１から４のいずれか一項に記載の電動車両。

【請求項6】

前記第１部品及び前記第２部品の各々は、車両前後方向に延びる複数の空洞を有し、
前記複数の空洞は、車幅方向に沿って配列されている、請求項５に記載の電動車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示する技術は、電動車両に関する。

【0002】

特許文献１に、電動車両が開示されている。この電動車両は、車両前後方向に延びる一対のロッカと、一対のロッカの間を延びるフロアパネルと、フロアパネルの下方に位置するバッテリパックと、バッテリパックの車幅方向外側に配置されたエネルギー吸収材（以下、ＥＡ材と称することがある）とを備える。エネルギー吸収材は、車幅方向において複数に分割されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－２２７０７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記した構造では、電動車両に側面衝突が生じたときに、ＥＡ材が変形することによって、衝突エネルギーが吸収される。このとき、ＥＡ材の外側部分が先に変形し、次いで内側部分が変形するという変形モードであると、衝突エネルギーがより効果的に吸収される。このような変形モードを実現する上で、ＥＡ材を車幅方向において複数に分割することは有効であるが、さらなる改善が必要とされている。特に、フロアパネルの下方にバッテリパックが配置された電動車両では、側面衝突においてバッテリパックを保護する必要がある。そのために、ＥＡ材にはより優れたエネルギー吸収性能が求められている。

【0005】

上記を鑑み、本明細書は、フロアパネルの下方にバッテリパックが配置された電動車両において、ＥＡ材のエネルギー吸収性能を向上し得る技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書が開示する技術は、電動車両に具現化される。この電動車両は、車両前後方向に延びる一対のロッカと、前記一対のロッカの間を延びるフロアパネルと、前記フロアパネルの下方に位置するバッテリパックと、前記バッテリパックの車幅方向外側に配置されたエネルギー吸収材とを備える。前記エネルギー吸収材は、前記バッテリパックに固定された第１部品と、前記第１部品の車幅方向外側に連結されているとともに前記ロッカの下方まで延びる第２部品とを有する。前記第１部品の肉厚は、前記第２部品の肉厚よりも大きい。そして、前記第１部品と前記第２部品との間の境界は、前記ロッカよりも車幅方向内側に位置する。

【0007】

上記した構造によると、電動車両に側面衝突が生じたときに、ロッカとエネルギー吸収材とのそれぞれに衝突荷重が負荷される。ロッカに負荷された衝突荷重は、ロッカからフロアパネルへと伝達され、主にロッカが変形することによって、衝突エネルギーが吸収されていく。一方、エネルギー吸収材に負荷された衝突荷重は、第２部品から第１部品へと伝達され、さらに第１部品からバッテリパックへと伝達される。ここで、第１部品は第２部品よりも肉厚が大きく、第２部品よりも高い耐力を有する。従って、エネルギー吸収材では、車幅方向外側に位置する第２部品が先に変形し、次いでその内側に位置する第１部品が変形するという変形モードが実現される。加えて、第１部品と第２部品との間の境界が、ロッカよりも車幅方向内側に位置するように、第２部品は比較的に大きなサイズで設計されている。これにより、側面衝突の程度が比較的に軽いときは、第２部品のみが主に変形することによって、第１部品やバッテリパックへのダメージが回避又は抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例の電動車両１０を模式的に示す。

【図2】図１中のＩＩ－ＩＩ線における断面図。

【図3】図２に示す断面図において、バッテリパック２４が着脱される様子を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本技術の一実施形態において、前記第１部品は、前記バッテリパックの車幅方向外側に位置する側面に対向していてもよい。このような構成によると、側面衝突による衝突荷重に対して、エネルギー吸収材からバッテリパックへの直線的な荷重伝達経路が形成されることで、エネルギー吸収材をより効果的に変形させることができる。

【0010】

本技術の一実施形態において、エネルギー吸収材の第２部品は、ロッカに固定されていてもよい。但し、他の実施形態として、エネルギー吸収材の第２部品は、ロッカに代えて、又は加えて、電動車両のその他の部位に固定されていてもよい。

【0011】

上記の実施形態において、前記第１部品は、前記バッテリパックに固定された状態で、前記ロッカに固定された第２部品に対して、下方から着脱可能に構成されていてもよい。このような構成によると、バッテリパックの着脱を容易に行うことができ、電動車両の製造やメンテナンスにおける作業性を高めることができる。

【0012】

本技術の一実施形態において、前記第１部品及び前記第２部品は、それぞれ車両前後方向に延びる中空構造の長手材であってもよい。このような構成によると、比較的に簡素な構造によって、各部品に必要とされるエネルギー吸収性能を実現することができる。但し、他の実施形態として、前記第１部品及び前記第２部品の少なくとも一方が、中空構造の長手材とは異なる構造を有してもよい。

【0013】

上記した実施形態において、前記第１部品及び前記第２部品の各々は、車両前後方向に延びる複数の空洞を有してもよい。この場合、前記複数の空洞は、車幅方向に沿って配列されていてもよい。このような構成によると、空洞の数（言い換えると隔壁の数）や各空洞のサイズを調整することによって、各部品に必要とされるエネルギー吸収性能を実現することができる。

【0014】

本明細書において単に前方、後方、前後方向といった記載は、電動車両における前方、後方、前後方向をそれぞれ意味するものとする。同様に、単に左方、右方、左右方向といった記載は、電動車両における左方、右方、左右方向をそれぞれ意味し、単に上方、下方、上下方向といった記載は、電動車両における上方、下方、上下方向を意味する。例えば、電動車両が水平面上に配置されたときに、電動車両の上下方向は、鉛直方向と一致する。また、電動車両の左右方向は、水平面に平行かつ電動車両の車軸に平行な方向となり、電動車両の前後方向は、水平面に平行かつ電動車両の車軸に垂直な方向となる。なお、電動車両における左右方向は、電動車両の幅方向でもあり、本明細書では車幅方向と表現することがある。

【実施例0015】

図面を参照して、実施例の電動車両１０について説明する。電動車両１０は、いわゆる自動車であって、路面を走行する車両である。ここで、図面における方向ＦＲは、電動車両１０の前後方向における前方を示し、方向ＲＲは電動車両１０の前後方向における後方を示す。また、方向ＬＨは電動車両１０の左右方向（又は、幅方向）における左方を示し、方向ＲＨは電動車両１０の左右方向における右方を示す。また、方向ＵＰは電動車両１０の上下方向における上方を示し、方向ＤＷは電動車両１０の上下方向における下方を示す。

【0016】

図１に示すように、電動車両１０は、ボディ１２と、複数の車輪１４ｆ、１４ｒと、複数のサイドドア１６、１８とを備える。ボディ１２は、特に限定されないが、主に金属で構成されている。ボディ１２の内部には、キャビン１２ｃが設けられている。キャビン１２ｃは、一又は複数のユーザが乗車可能に構成されている。キャビン１２ｃの下方には、ボディ１２のフロアパネル３０が広がっている。なお、他の実施形態として、電動車両１０は、キャビン１２ｃを備えない無人車両であってもよい。この場合、電動車両１０は、キャビン１２ｃに代えて、フロアパネル３０の上方に荷室を備えてもよい。

【0017】

複数の車輪１４ｆ、１４ｒの各々は、ボディ１２によって回転可能に支持されている。複数の車輪１４ｆ、１４ｒには、ボディ１２の前部に位置する一対の前車輪１４ｆと、ボディ１２の後部に位置する一対の後車輪１４ｒとが含まれる。一対の前車輪１４ｆは互いに同軸に配置されており、一対の後車輪１４ｒも互いに同軸に配置されている。一対の前車輪１４ｆは、ユーザの操作に応じて回転軸の向きが変化する操舵輪である。一対の後車輪１４ｒは、モータ２０によって駆動される駆動輪である。なお、車輪１４ｆ、１４ｒの数は、四つに限定されない。

【0018】

電動車両１０は、モータ２０と、電力制御ユニット２２と、バッテリパック２４とをさらに備える。モータ２０は、一対の後車輪１４ｒを駆動する走行用モータであって、一対の後車輪１４ｒと機械的に接続されている。バッテリパック２４は、モータ２０に電力を供給する電源装置であり、電力制御ユニット２２を介してモータ２０と電気的に接続されている。バッテリパック２４は、複数の二次電池セルを内蔵しており、外部の電力やモータ２０の回生電力によって、繰り返し充電可能に構成されている。バッテリパック２４は、フロアパネル３０の下方に位置しており、フロアパネル３０に沿って配置されている。電力制御ユニット２２は、ＤＣ－ＤＣコンバータ及び／又はインバータを内蔵しており、例えばユーザによる運転操作に応じて、バッテリパック２４からモータ２０へ供給される駆動電力や、モータ２０からバッテリパック２４へ供給される回生電力を制御する。

【0019】

モータ２０は、一対の後車輪１４ｒに限られず、複数の車輪１４ｆ、１４ｒの少なくとも一つを駆動するように構成されていればよい。電動車両１０は、モータ２０に代えて、又は加えて、エンジンといった他の原動機をさらに備えてもよい。また、電動車両１０は、バッテリパック２４に加えて、又は代えて、燃料電池ユニットや太陽電池パネルといった他の電源装置を備えてもよい。電動車両１０は、ここで説明する電気自動車に限られず、ハイブリッド車両、燃料電池車両、ソーラーカー等であってもよい。また、本実施例の車両１０には、ユーザによって運転されるものに限られず、外部の装置によって操作されるものや、電動車両１０が自律走行するものも含まれる。

【0020】

図２に示すように、ボディ１２は、フロアパネル３０と、一対のロッカ３２と、フロアクロスビーム３４とを備える。フロアパネル３０は、キャビン１２ｃの底面を構成する板状の部材である。各々のロッカ３２は、中空構造を有する長手材であって、ボディ１２における骨格の一部を構成する。一対のロッカ３２は、フロアパネル３０の両側縁３１に位置しており、フロアパネル３０の車幅方向外側において、前後方向に延びている。一対のロッカ３２は、車幅方向に関して互いに対称に設けられている。そのことから、図２では、電動車両１０の左側部分に設けられたロッカ３２のみを図示し、右側部分に設けられたロッカ３２については図示を省略する。

【0021】

特に限定されないが、本実施例におけるロッカ３２は、幅方向の内側に位置するロッカインナパネル３２ａと、幅方向の外側に位置するロッカアウタパネル３２ｂとを有する。ロッカインナパネル３２ａ及びロッカアウタパネル３２ｂは、それぞれの上縁及び下縁において互いに接合されており、ロッカ３２の内部には、前後方向に延びる閉空間が形成されている。フロアパネル３０は、一対のロッカ３２の間を延びており、両側縁３１においてロッカインナパネル３２ａに接合されている。なお、ロッカ３２は、ロッカインナパネル３２ａ及びロッカアウタパネル３２ｂだけに限られず、三以上のパネルによって構成されてもよい。

【0022】

フロアクロスビーム３４は、中空構造を有する長手材であって、ボディ１２における骨格の一部を構成する。フロアクロスビーム３４は、フロアパネル３０上に位置しており、一対のロッカ３２の間を車幅方向に沿って延びている。図示省略するが、一対のロッカ３２の間には、複数のフロアクロスビーム３４が設けられている。

【0023】

電動車両１０は、一対のエネルギー吸収材４０（以下、ＥＡ材４０と称することがある）をさらに備える。一対のＥＡ材４０は、車幅方向に関して互いに対称に設けられている。図２に示すように、一方のＥＡ材４０は、電動車両１０の左側部分において、バッテリパック２４の車幅方向外側に配置されている。他方のＥＡ材４０は、図示省略するが、電動車両１０の右側部分において、バッテリパック２４の車幅方向外側に配置されている。ＥＡ材４０は、電動車両１０に側面衝突が生じたときに、塑性変形することによって衝突エネルギーを吸収する。ＥＡ材４０は、例えばアルミニウムといった金属で構成されている。但し、ＥＡ材４０を構成する材料は特に限定されない。

【0024】

本実施例におけるＥＡ材４０は、車幅方向において分割されており、第１部品４２と第２部品４４とを有する。第１部品４２は、バッテリパック２４に固定されている。第２部品４４は、第１部品４２の車幅方向外側に連結されている。特に限定されないが、第１部品４２と第２部品４４とは、ボルト５２を用いて互いに連結されている。従って、第１部品４２と第２部品４４との間の連結は、ボルト５２を取り外すことによって解除することができる。第２部品４４は、ロッカ３２の下方まで延びており、ボルト５４を用いてロッカ３２に固定されている。但し、第２部品４４は、ロッカ３２に代えて、又は加えて、ボディ１２の他の部分に固定されてもよい。

【0025】

第１部品４２の具体的な構成、及び、第２部品４４の具体的な構成については、特に限定されない。但し、本実施例の電動車両１０では、第１部品４２の肉厚Ｔ１が、第２部品４４の肉厚Ｔ２よりも大きい。そして、第１部品４２と第２部品４４との間の境界が、ロッカ３２よりも車幅方向内側に位置している。ここで、図２中の位置Ｘは、第１部品４２と第２部品４４との境界の位置を示し、図２中の位置Ｙは、ロッカ３２の車幅方向内側の側面３２ｓの位置を示す。

【0026】

上記した構造によると、電動車両１０に側面衝突が生じたときに、ロッカ３２とＥＡ材４０とそれぞれに、衝突荷重が負荷される。ロッカ３２に負荷された衝突荷重は、ロッカ３２からフロアパネル３０やフロアクロスビーム３４へと伝達され、主にロッカ３２が変形することによって、衝突エネルギーが吸収されていく。一方、ＥＡ材４０に負荷された衝突荷重は、ＥＡ材４０の第２部品４４から第１部品４２へと伝達され、さらに第１部品４２からバッテリパック２４へと伝達される。

【0027】

前述したように、第１部品４２の肉厚Ｔ１は第２部品４４の肉厚Ｔ２よりも大きく、第１部品４２は第２部品４４よりも高い耐力を有する。従って、ＥＡ材４０では、車幅方向外側に位置する第２部品４４が先に変形し、次いでその内側に位置する第１部品４２が変形するという変形モードが実現される。加えて、第１部品４２と第２部品４４との間の境界が、ロッカ３２よりも車幅方向内側に位置するように、第２部品４４は比較的に大きなサイズで設計されている。これにより、側面衝突の程度が比較的に軽いときは、第２部品４４のみが主に変形することによって、第１部品４２やバッテリパック２４へのダメージが回避又は抑制される。このように、本実施例におけるＥＡ材４０は、優れたエネルギー吸収性能を有しており、側面衝突における衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。

【0028】

第１部品４２とバッテリパック２４との位置関係は、特に限定されない。但し、本実施例の電動車両１０では、第１部品４２が、バッテリパック２４の車幅方向外側に位置する側面２４ｓに対向している。このような構成であると、側面衝突による衝突荷重に対して、ＥＡ材４０からバッテリパック２４への直線的な荷重伝達経路が形成されることで、ＥＡ材４０をより効果的に変形させることができる。

【0029】

図３に示すように、第１部品４２は、バッテリパック２４に固定された状態で、ロッカ３２に固定された第２部品４４に対して、下方から着脱可能に構成されている。このような構成によると、バッテリパック２４の着脱を容易に行うことができ、電動車両１０の製造やメンテナンスにおける作業性を高めることができる。特に、ＥＡ材４０の第２部品４４が、図示省略するロッカモールによって下方から覆われている場合でも、ロッカモールを取り外すことなく、ボディ１２に対してバッテリパック２４を着脱する作業を行うことができる。

【0030】

前述したように、第１部品４２及び第２部品４４の具体的な構成については、特に限定されない。一例であるが、本実施例における第１部品４２及び第２部品４４は、それぞれ前後方向に延びる中空構造の長手材である。特に、第１部品４２及び第２部品４４の各々は、前後方向に延びる複数の空洞４２ｈ、４４ｈを有しており、複数の空洞４２ｈ、４４ｈは、それぞれ車幅方向に沿って配列されている。このような構成によると、空洞４２ｈ、４４ｈの数（言い換えると、隔壁４２ｐ、４４ｐの数）や各空洞４２ｈ、４４ｈのサイズを調整することによって、第１部品４２及び第２部品４４に必要とされるエネルギー吸収性能を実現することができる。

【0031】

以上、本技術の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0032】

１０：車両
１２：ボディ
１４ｆ、１４ｒ：車輪
２０：モータ
２２：電力制御ユニット
２４：バッテリパック
３０：フロアパネル
３２：ロッカ
３２ｓ：ロッカの車幅方向内側に位置する側面
４０：エネルギー吸収材（ＥＡ材）
４２：エネルギー吸収材（ＥＡ材）の第１部品
４４：エネルギー吸収材（ＥＡ材）の第２部品
Ｘ：第１部品と第２部品との間の境界の位置
Ｙ：ロッカの車幅方向内側に位置する側面の位置

【図1】

【図2】

【図3】