特許 7221714 車両用電池保護構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-06

(45)【発行日】2023-02-14

(54)【発明の名称】車両用電池保護構造

(51)【国際特許分類】

   B60K 1/04 20190101AFI20230207BHJP

【ＦＩ】

B60K1/04 Z ZHV

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019018802

(22)【出願日】2019-02-05

(65)【公開番号】P2020125025

(43)【公開日】2020-08-20

【審査請求日】2021-09-03

(73)【特許権者】

【識別番号】391002498

【氏名又は名称】フタバ産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】奥出 竜基

【審査官】塩澤 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０８０１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２４６８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７４２４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載される車両用電池保護構造であって、
車両用電池を保護するための部材である保護部材と、
前記保護部材を、前記車両用電池の下面よりも鉛直方向下側であって、前記車両用電池の下面における外周部よりもさらに外周側にて前記車両用電池と隔てられた状態で支持する支持部材と、
を備え、
前記保護部材は、長手方向に延びる柱状に構成され、
前記支持部材は、前記長手方向の両側に設定された複数の保持位置にて前記保護部材を保持するように構成され、
前記保護部材の長手方向と直交する仮想平面で保護部材を切断した際における前記保護部材の図心は、前記複数の保持位置の中間の位置で前記保護部材を切断したときの図心が、前記保持位置で前記保護部材を切断したときの図心よりも鉛直方向上側に位置する
ように構成された車両用電池保護構造。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用電池保護構造であって、
前記保護部材は、長手方向に延びる柱状に構成され、
前記支持部材は、前記長手方向の両側に設定された複数の保持位置にて前記保護部材を保持するように構成され、かつ、前記車両用電池の周囲を取り囲んで配置されるフレームとして構成される
車両用電池保護構造。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の車両用電池保護構造であって、
前記保護部材は、変形する際に衝撃を吸収するように構成された圧壊部材として構成される
車両用電池保護構造。

【請求項4】

請求項１又は請求項２に記載の車両用電池保護構造であって、
前記保護部材は、中実に構成される
車両用電池保護構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両に搭載される車両用電池を保護するための車両用電池保護構造に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、下記特許文献１では、上記の車両用電池保護構造として、電気自動車における車両用電池の前方に、車両用電池に衝突等の衝撃が加わることを抑制する保護部材を配置する技術が提案されている。保護部材は、壊れる際に衝撃を吸収するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１４０７１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、車両用電池保護構造では、車両の衝突に備えて、車両用電池に対して水平方向から入力される負荷に耐えられることが求められる。しかしながら、上記の車両用電池保護構造では、保護部材と車両用電池とが水平方向に並べて配置されているので、保護部材が変形したときに、変形した保護部材が車両用電池に干渉しやすいという問題があった。

【0005】

本開示の一側面は、車両に搭載される車両用電池を保護するための車両用電池保護構造において、保護部材が変形したときに、変形の影響が車両用電池に波及しにくくできることが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、車両に搭載される車両用電池保護構造であって、保護部材と、支持部材と、を備える。保護部材は、車両用電池を保護するための部材である。支持部材は、保護部材を、車両用電池の下面よりも鉛直方向下側であって、車両用電池の下面における外周部よりもさらに外周側にて車両用電池と隔てられた状態で支持する。

【0007】

このような構成によれば、保護部材は、車両用電池の下面の鉛直方向下側、かつ車両用電池の下面の外周部よりもさらに外周側に配置され、車両用電池と隔てられている。よって、水平方向の負荷が保護部材に加わり、保護部材が変形する際に、保護部材は車両用電池の下側に向けて変形するので、変形の影響が車両用電池に波及しにくくすることができる。

【0008】

本開示の一態様では、保護部材は、長手方向に延びる柱状に構成されてもよい。また、支持部材は、長手方向の両側に設定された複数の保持位置にて保護部材を保持するように構成されてもよい。

【0009】

また、保護部材の長手方向と直交する仮想平面で保護部材を切断した際における保護部材の図心は、複数の保持位置の中間の位置で保護部材を切断したときの図心が、保持位置で保護部材を切断したときの図心よりも鉛直方向上側に位置してもよい。

【0010】

このような構成によれば、保持位置における保護部材の図心が複数の保持位置の中間の位置における保護部材の図心よりも上側に位置するので、保護部材が水平方向からの負荷を受けると、保護部材は水平方向下側に変形しやすくなる。つまり、保護部材の図心の位置が異なる場合、保護部材が負荷を受けると保護部材にモーメントが発生し、モーメントが０になるように、換言すれば、図心が同一高さになるように保護部材が変形しようする。

【0011】

このため、保護部材は、鉛直方向において車両用電池から離れる方向である下側に変形しやすくなる。よって、本構成では、保護部材が変形したときに、変形の影響が車両用電池に波及しにくくすることができる。

【0012】

本開示の一態様は、車両用電池構造であって、保護部材は、長手方向に延びる柱状に構成される。支持部材は、長手方向の両側に設定された複数の保持位置にて保護部材を保持するように構成され、かつ、車両用電池の周囲を取り囲んで配置されるフレームとして構成されてもよい。

【0013】

このような構成によれば、保護部材がフレームとして構成された支持部材にて支持され、保護部材をフレーム間に配置できるため、保護部材の着脱を容易に行うことができる。
本開示の一態様では、保護部材は、変形する際に衝撃を吸収するように構成された圧壊部材として構成されてもよい。

【0014】

このような構成によれば、保護部材を、変形する際に衝撃を吸収するように構成された圧壊部材とするので、衝撃が車両用電池の周囲に波及しにくくすることができる。
本開示の一態様では、保護部材は、中実に構成されてもよい。

【0015】

このような構成によれば、保護部材を中空とする構成と比較して、保護部材のせん断耐力を向上させることができるので、車両用電池を強固に保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態において車両用電池保護構造の配置を示す平面図である。

【図2】図１におけるII－II断面図である。

【図3】図１におけるIII－III断面図である。

【図4】車両用電池下部の平面図である。

【図5】図２におけるV－V断面図である。

【図6】第１実施形態の保護部材における図心を示す説明図である。

【図7】第２実施形態の保護部材を示す端面図である。

【図8】第２実施形態の保護部材の取付態様を示す断面図である。

【図9】図８におけるIX－IX断面図である。

【図10】第２実施形態の保護部材における図心を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．第１実施形態］
［１－１．概略構成］
本開示の一態様の車両用電池保護構造１Ａは、図１に示すように、車両１００の床下に配置される。図１に示す例では、車両１００は、内燃機関７１、排気管７２、および車両用電池１０を備えるハイブリッド車として構成される。なお、車両１００は、内燃機関７１および排気管７２を備えない電気自動車として構成されてもよい。

【0018】

なお、図１では、紙面左右方向が車両１００の前後方向であり、紙面右側のＲｒ方向が車両１００の後方側である。また、紙面上下方向が車両１００の左右方向であり、紙面上側のＲｈ方向が車両右側である。

【0019】

車両用電池保護構造１Ａは、電気自動車、ハイブリッド車等、車両１００の駆動に利用される車両用電池１０を、車両１００のボデーに組み付けるための構造体である。車両用電池保護構造１Ａは、主として水平方向から入力される負荷に対して車両用電池１０を保護する機能を備える。

【0020】

車両用電池保護構造１Ａは、車両１００の左右方向の両端部に位置するサイドレール５の間の領域に配置される。サイドレール５は、車両１００の床下部分の形状を維持するための構造体である床下構造体の一部である。

【0021】

車両用電池保護構造１Ａは、図２以下の図面に示すように、下側部材４０と、保護部材６０Ａを備える。車両用電池保護構造１Ａは、図１および図２に示すように、上側部材２０と、接続部材５０と、複数の取付部３１と、複数の補強部材３０を備えてもよい。

【0022】

下側部材４０は、本開示での支持部材に相当し、車両用電池１０の下部にて車両用電池１０を保持する。より詳細には、下側部材４０は、車両用電池１０の下面の一部を覆うフレーム４１，４２として構成され、車両用電池１０の下面を保持する。なお、下側部材４０および保護部材６０Ａの詳細については後述する。

【0023】

上側部材２０は、車両用電池１０の上部に位置し、車両１００のボデーの一部を構成する。より詳細には、上側部材２０は、板状のパネルとして構成され、車両１００の床下構造体の一部であって、車両１００における車室と床下空間とを隔てる隔壁として機能する。上側部材２０は、上部に図示しない座席等が配置され、乗員の重量等を支える必要があるため、複数の補強部材３０によって補強される。

【0024】

複数の補強部材３０は、上側部材２０から下側に突出して構成される。詳細には、複数の補強部材３０は、車両１００の前後方向に沿って延びる角柱状に構成される。そして、複数の補強部材３０には、車両用電池１０が取り付けられる。

【0025】

複数の補強部材３０は、それぞれ、車両用電池１０を取り付けるための複数の取付部３１を備える。複数の取付部３１は、接続部材５０を取り付けるための部位である。
接続部材５０は、上側部材２０および下側部材４０を接続するように構成され、複数の取付部３１のうちの少なくとも何れかに接続される。詳細には、接続部材５０は、柱状に構成され、車両用電池１０を保持した状態の下側部材４０に固定され、この状態で、取付部３１に取り付けられる。

【0026】

接続部材５０と取付部３１とは、任意の手法で取り付けられる。例えば、接続部材５０にネジ山を有するボルトが備えられているとともに、取付部３１には、複数のネジ穴が備えられており、接続部材５０のボルトをネジ穴に蝶合させることによる取付手法を採用できる。なお、溶接等の取付手法を採用してもよい。また、接続部材５０はボルト等の部材のみから構成されてもよい。

【0027】

［１－２．詳細構成］
下側部材４０および保護部材６０Ａの詳細について以下に説明する。
下側部材４０は、図２～図５に示すように、水平方向に沿って配置されるフレームとして、車両１００の左右方向に延びる横フレーム４１と、車両１００の前後方向に延びる縦フレーム４２とを備える。横フレーム４１および縦フレーム４２は、接続部材５０等とともに、車両用電池１０の周囲を取り囲んで配置される。

【0028】

横フレーム４１は、車両用電池１０の下面と接触し、車両用電池１０を支持する。また、縦フレーム４２は、横フレーム４１の下部に位置し、横フレーム４１を支持する。
保護部材６０Ａは、車両用電池１０を保護するための部材である。保護部材６０Ａは、図４に示すように、車両用電池１０の周囲の６箇所において、車両用電池１０の大部分を取り囲んで配置される。なお、図４では、車両用電池１０、下側部材４０、保護部材６０Ａのみを図示している。

【0029】

保護部材６０Ａは、長手方向に延びる柱状に構成される。保護部材６０Ａは、内部が空洞である中空に構成され、負荷が加わり変形する際に衝撃を吸収するように構成された圧壊部材として構成される。

【0030】

長手方向が車両１００の前後方向に沿うように配置される４つの保護部材６０Ａは、車両１００の左右方向からの負荷から車両用電池１０を保護するために、車両用電池１０の左右のそれぞれに配置される。これらの保護部材６０Ａは、複数の横フレーム４１の間に配置される。つまり、保護部材６０Ａは、横フレーム４１が存在せず、比較的強度的に不利になる部位の強度を補うために配置される。

【0031】

また、長手方向が車両１００の左右方向に沿うように配置される２つの保護部材６０Ａは、車両１００の前後方向からの負荷から車両用電池１０を保護するために、車両用電池１０の前後のそれぞれに配置される。これらの保護部材６０Ａは、複数の縦フレーム４２の間に配置される。これら６つの保護部材６０Ａは、全て同様の取付態様で横フレーム４１又は縦フレーム４２に取り付けられる。

【0032】

ここでは、６つの保護部材６０Ａを代表して、車両１００の前後方向に沿って配置される保護部材６０Ａのうちの車両左前に位置する保護部材６０Ａの詳細について説明する。この保護部材６０Ａは、図５に示すように、接合部６１と、テーパ部６２と、中間部６３とを備える。保護部材６０Ａは、接合部６１、テーパ部６２、および中間部６３が一体に構成されており、長手方向に延びる１つの材料を加工することで構成される。

【0033】

接合部６１は、保護部材６０Ａの長手方向の両側の端部に位置し、横フレーム４１の下側に接合により取り付けられる部位である。つまり、横フレーム４１は、保護部材６０Ａを、車両用電池１０の下面よりも鉛直方向下側であって、車両用電池１０の下面における外周部よりもさらに外周側にて車両用電池１０と隔てられた状態で支持する。

【0034】

具体的には、保護部材６０Ａと車両用電池１０の下面における外周部とは、図３に示すように、距離ｄだけ隔てられる。また、保護部材６０Ａの中間部６３と下側部材４０とは、同様に距離ｄだけ隔てられる。なお、接合部６１と横フレーム４１との接合態様は、例えばボルト等による締結、溶接等による溶着等、任意の態様を採用できる。

【0035】

テーパ部６２は、図５に示すように、接合部６１から延びる部位であり、接合部６１から遠ざかるにつれて連続的に断面積が大きくなるように構成される。中間部６３は、テーパ部６２同士の中間に位置する部位であり、断面積は均一に構成される。

【0036】

接合部６１、テーパ部６２、中間部６３ともに、下面の位置は共通であり、上面の位置がそれぞれ異なり、接合部６１よりも中間部６３の上面がより上側に位置する。ただし、中間部６３の上面の位置は、車両用電池１０の下面の位置よりも鉛直方向下側に位置するように構成される。

【0037】

このような構成であるため、図６に示すように、中間部６３における保護部材６０Ａの図心Ｚ２は、接合部６１における保護部材６０Ａの図心Ｚ１よりも鉛直方向上側に位置する。なお、上記の図心とは、保護部材６０Ａの長手方向と直交する仮想平面で保護部材６０Ａを切断した断面図における図心を示す。

【0038】

［１－３．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１ａ）本開示の一態様は、車両１００に搭載される車両用電池保護構造１Ａであって、保護部材６０Ａと、下側部材４０と、を備える。保護部材６０Ａは、車両用電池１０を保護するための部材である。下側部材４０は、保護部材６０Ａを、車両用電池１０の下面よりも鉛直方向下側であって、車両用電池１０の下面における外周部よりもさらに外周側にて車両用電池１０と隔てられた状態で支持する。

【0039】

このような構成によれば、水平方向の負荷が保護部材６０Ａに加わり、保護部材６０Ａが変形する際に、保護部材６０Ａは車両用電池１０の下側に向けて変形するので、変形の影響が車両用電池１０に波及しにくくすることができる。

【0040】

（１ｂ）本開示の一態様では、保護部材６０Ａは、長手方向に延びる柱状に構成される。また、下側部材４０は、長手方向の両側に設定された複数の保持位置にて保護部材６０Ａを保持するように構成される。

【0041】

また、保護部材６０Ａの長手方向と直交する仮想平面で保護部材６０Ａを切断した際における保護部材６０Ａの図心は、複数の保持位置の中間の位置で保護部材６０Ａを切断したときの図心が、保持位置で保護部材６０Ａを切断したときの図心よりも鉛直方向上側に位置するように構成される。

【0042】

このような構成によれば、保持位置における保護部材６０Ａの図心が複数の保持位置の中間の位置における保護部材６０Ａの図心よりも上側に位置するので、保護部材６０Ａが水平方向からの負荷を受けると、保護部材６０Ａは水平方向下側に変形しやすくなる。つまり、保護部材６０Ａの図心の位置が異なる場合、保護部材６０Ａが負荷を受けると保護部材６０Ａにモーメントが発生し、モーメントが０になるように、換言すれば、図心が同一高さになるように保護部材６０Ａが変形しようとする。

【0043】

このため、保護部材６０Ａは、鉛直方向において車両用電池１０から離れる方向である下側に変形しやすくなる。よって、本構成では、保護部材６０Ａが変形したときに、変形の影響が車両用電池１０に波及しにくくすることができる。

【0044】

（１ｃ）本開示の一態様では、保護部材６０Ａは、長手方向に延びる柱状に構成される。下側部材４０は、長手方向の両側に設定された複数の保持位置にて保護部材６０Ａを保持するように構成され、かつ、車両用電池１０の周囲を取り囲んで配置されるフレーム４１，４２として構成される。

【0045】

このような構成によれば、保護部材６０Ａがフレーム４１，４２として構成された下側部材４０にて支持され、保護部材６０Ａをフレーム４１，４２間に配置できるため、保護部材６０Ａの着脱を容易に行うことができる。

【0046】

（１ｄ）本開示の一態様では、保護部材６０Ａは、変形する際に衝撃を吸収するように構成された圧壊部材として構成されてもよい。
このような構成によれば、保護部材６０Ａを圧壊部材とするので、衝撃が車両用電池１０の周囲に波及しにくくすることができる。

【0047】

（１ｅ）本開示の一態様では、保護部材６０Ａは、中実に構成されてもよい。
このような構成によれば、保護部材６０Ａを中空とする構成と比較して、保護部材６０Ａのせん断耐力を向上させることができるので、車両用電池１０を強固に保護することができる。

【0048】

［２．第２実施形態］
［２－１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

【0049】

上述した第１実施形態の車両用電池保護構造１Ａでは、保護部材６０Ａを１つの部材で構成した。これに対し、第２実施形態の車両用電池保護構造１Ｂでは、保護部材６０Ｂを複数の部材で構成する点で、第１実施形態と相違する。

【0050】

［２－２．構成］
第２実施形態の車両用電池保護構造１Ｂでは、第１実施形態の保護部材６０Ａに換えて、図７、図８、図９に示す保護部材６０Ｂを備える。保護部材６０Ｂは、接合部材６５と、中間部材６６とを備える。

【0051】

中間部材６６は、上述の中間部６３と同様に、長手方向に沿う任意の仮想平面で中間部材６６を切断した場合に、均一の断面積を有する柱状の部位である。接合部材６５は、中間部材６６の両端を支持する部材である。接合部材６５は、下面部６５Ａ、側面部６５Ｂ、羽部６５Ｃ、接合部６５Ｄを備える。

【0052】

下面部６５Ａは、中間部材６６の両端部の下面と当接し、下方から中間部材６６を保持する。
側面部６５Ｂは、中間部材６６の側面のおおよそ下側半分と当接し、側方から中間部材６６を保持する。

【0053】

羽部６５Ｃは、側面部６５Ｂの上端部から側方に突出する部位である。羽部６５Ｃは、側方に突出することで中間部材６６を保護する機能を有する。
接合部６５Ｄは、下面部６５Ａから延設された平板状の部位であり、横フレーム４１の下面に接合される。なお、接合部６５Ｄには、側面部６５Ｂおよび羽部６５Ｃが備えられない。

【0054】

このような接合部材６５は、中間部材６６が抜け落ちないように支持する。また、図１０に示すように、中間部材６６の図心Ｚ４は、接合部材６５における接合部６５Ｄの図心Ｚ３よりも鉛直方向上方に位置する。

【0055】

［２－３．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果（１ａ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。

【0056】

（２ａ）第２実施形態の車両用電池保護構造１Ｂでは、保護部材６０Ｂが接合部材６５および中間部材６６というように複数の部材で構成される。このような構成によれば、中間部材６６を直方体等の単純な形状にすることができるので、保護部材６０Ｂを簡素な構成で実現することができる。

【0057】

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

【0058】

（３ａ）上記実施形態では、保護部材６０Ａ，６０Ｂを中空に構成したが、これに限定されるものではない。例えば、保護部材６０Ａ，６０Ｂは、内部に空間が存在しない中実に構成されてもよい。

【0059】

このような構成によれば、保護部材６０Ａ，６０Ｂを中空とする構成と比較して、保護部材６０Ａ，６０Ｂのせん断耐力を向上させることができるので、車両用電池１０を強固に保護することができる。なお、せん断耐力とは、部材のせん断力に対する抵抗力を示す。

【0060】

（３ｂ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

【0061】

（３ｃ）上述した車両用電池保護構造１Ａ，１Ｂの他、当該車両用電池保護構造１Ａ，１Ｂを構成要素とするシステムなど、種々の形態で本開示を実現することもできる。

【符号の説明】

【0062】

１Ａ，１Ｂ…車両用電池保護構造、５…サイドレール、１０…車両用電池、２０…上側部材、３０…補強部材、３１…取付部、４０…下側部材、４１…横フレーム、４２…縦フレーム、５０…接続部材、６０Ａ，６０Ｂ…保護部材、６１…接合部、６２…テーパ部、６３…中間部、６５…接合部材、６５Ａ…下面部、６５Ｂ…側面部、６５Ｃ…羽部、６５Ｄ…接合部、６６…中間部材、７１…内燃機関、７２…排気管、１００…車両。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】