特許 7272998 電動車両

(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】2023-05-01

(45)【発行日】2023-05-12

(54)【発明の名称】電動車両

(51)【国際特許分類】

   B60K 1/04 20190101AFI20230502BHJP

   B62D 25/20 20060101ALI20230502BHJP

【ＦＩ】

B60K1/04 Z

B62D25/20 E

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020096045

(22)【出願日】2020-06-02

(65)【公開番号】P2021187355

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2022-05-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【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】伊藤 啓輔

(72)【発明者】

【氏名】岡村 純也

(72)【発明者】

【氏名】松本 知大

【審査官】西中村 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１１２９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５２８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８８８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３８４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０５９１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１３２６４１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １／００－ ６／１２，

７／００－ ８／００，１６／００

Ｂ６０Ｒ １６／０４

Ｂ６２Ｄ １７／００－２５／０８，

２５／１４－２９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動車両であって、
フロアパネルと、
前記フロアパネルの下部に配置されており、電池を内蔵している電池ケースと、
前記電池ケースの後方に配置されており、前記フロアパネルから下側に突出しており、車両前後方向に沿って伸びるリアサイドメンバと、
前記電池ケースに接触して固定されているとともに前記リアサイドメンバに接触して固定されているブラケットと、
を有し、
前記ブラケットが、前記電池ケースの下面に接触して固定されている第１部分と、前記電池ケースの後側側面に接触して固定されている第２部分と、を有する電動車両。

【請求項2】

前記ブラケットの前記第２部分が、前記後側側面の車幅方向の端部を覆っている請求項１の電動車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示の技術は、電動車両に関する。なお、本明細書において、電動車両とは、電池に蓄えられた電力によって走行する車両を意味する。電動車両には、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等が含まれる。

【0002】

特許文献１には、フロアパネルの下部に電池ケースを有する電動車両が開示されている。また、この電動車両は、電池ケースの後方に、一対のリアサイドメンバ（リアサイドフレームともいう）と、リアクロスメンバを有している。各リアサイドメンバは、フロアパネルから下側に突出している。各リアサイドメンバは、車両前後方向に沿って伸びている。一対のリアサイドメンバは、車幅方向に間隔を開けて配置されている。リアクロスメンバは、フロアパネルから下側に突出している。リアクロスメンバは、車幅方向に伸びており、一対のリアサイドメンバ同士を接続している。さらに、この電動車両は、複数のブラケットを備えている。各ブラケットの後端は、リアクロスメンバに接続されている。各ブラケットの前端は、電池ケースに接続されている。このように、ブラケットによってリアクロスメンバと電池ケースとを接続することで、電動車両の衝突時に衝突荷重を電池ケースに伝えることが可能となり、ボディの変形を抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－０３８４０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電動車両に対して後突（電動車両の後方に対する衝突）があったときには、リアサイドメンバに高い荷重が加わる。特許文献１の電動車両では、リアサイドメンバがリアクロスメンバを介してブラケットに接続されている。このため、後突時にリアサイドメンバからブラケット及び電池ケースに荷重が伝わり難い。その結果、荷重によってリアサイドメンバが変形し、リアサイドメンバがフロアパネルと電池ケースの間に進入する場合がある。このようにリアサイドメンバが変形すると、リアサイドメンバが電池ケースの上面に衝突する。電池ケースの上面は通常時はフロアパネルに覆われているため、電池ケースの上面の機械的強度はそれほど高くない。このため、リアサイドメンバが電池ケースの上面に衝突すると、電池ケースの内部の電池が損傷するおそれがある。本明細書では、後突時にリアサイドメンバの変形を効果的に抑制することが可能な技術を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する電動車両は、フロアパネルと、電池ケースと、リアサイドメンバと、ブラケットを有している。前記電池ケースは、前記フロアパネルの下部に配置されており、電池を内蔵している。前記リアサイドメンバは、前記電池ケースの後方に配置されており、前記フロアパネルから下側に突出しており、車両前後方向に沿って伸びている。前記ブラケットは、前記電池ケースに接触して固定されているとともに前記リアサイドメンバに接触して固定されている。

【0006】

この電動車両では、ブラケットがリアサイドメンバに直接固定されている。したがって、後突時にリアサイドメンバに加わる荷重が、ブラケットを介して電池ケースに伝わり易い。このため、電池ケースとブラケットによってリアサイドメンバをより確実に支持することができ、リアサイドメンバの変形を効果的に抑制することができる。このため、リアサイドメンバが、フロアパネルと電池ケースの間に進入して電池ケースの上面に衝突することを抑制でき、電池の損傷を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】電動車両のボディの斜視図。

【図2】電動車両のボディの後部を下側から見た平面図。

【図3】電動車両のボディの後部を斜め下側から見た斜視図。

【図4】電動車両のボディの車幅方向に沿う断面図。

【図5】ブラケットの拡大図。

【図6】電動車両のボディの車両前後方向に沿う断面図。

【図7】比較例の電動車両のブラケットとリアサイドメンバの後突時の変形を例示する断面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本明細書が開示する電動車両の技術要素を、以下に列記する。なお、以下の各技術要素は、それぞれ独立して有用なものである。

【0009】

本明細書が開示する一例の電動車両は、前記ブラケットが、前記電池ケースの下面に接触して固定されている第１部分と、前記電池ケースの後側側面に接触して固定されている第２部分を有していてもよい。この構成によれば、後突時にブラケットが電池ケースから分離し難くなる。

【0010】

本明細書が開示する一例の電動車両は、前記ブラケットの前記第２部分が、前記後側側面の車幅方向の端部を覆っていてもよい。

【0011】

電池ケースの車幅方向の端部は、車両前後方向に加わる荷重に対して高い強度を有する。上記のようにブラケットの第２部分が電池ケースの後側側面の車幅方向の端部を覆っていると、後突時にブラケットを介して電池ケースの車幅方向の端部に荷重が加わり易く、電池ケースが変形し難い。

【0012】

図１は、実施形態の電動車両１０のボディの斜視図である。なお、図１を含む各図において、矢印ＦＲは車両前方向を示し、矢印ＲＨは車両右方向を示し、矢印ＵＰは車両上方向を示す。図１に示すように、電動車両１０は、車室１２の床を構成するフロアパネル１４を有している。フロアパネル１４の下部に、電池ケース６０が配置されている。フロアパネル１４には、ロッカ１６、１８が固定されている。ロッカ１６は、フロアパネル１４の左縁に固定されており、車両前後方向に長く伸びている。ロッカ１８は、フロアパネル１４の右縁に固定されており、車両前後方向に長く伸びている。図２、４に示すように、電池ケース６０は、ロッカ１６とロッカ１８の間に配置されている。ロッカ１６の下部に、取付部材６２が配置されている。取付部材６２は、電池ケース６０の左側に配置されている。電池ケース６０は、取付部材６２を介してロッカ１６に固定されている。ロッカ１８の下部に、取付部材６４が配置されている。取付部材６４は、電池ケース６０の右側に配置されている。電池ケース６０は、取付部材６４を介してロッカ１８に固定されている。図４に示すように、電池ケース６０の内部には、複数の電池セル６１が配置されている。各電池セル６１は、図示しないモータに電力を供給する。このモータが電動車両１０の車輪を回転させることで、電動車両１０が走行する。

【0013】

図２、３に示すように、電池ケース６０の後側に、リアクロスメンバ２４が設けられている。リアクロスメンバ２４は、フロアパネル１４に溶接等によって固定されている。リアクロスメンバ２４は、フロアパネル１４から下側に突出している。リアクロスメンバ２４は、車幅方向に長く伸びている。リアクロスメンバ２４の左側の端部は、ロッカ１６に溶接等によって固定されている。リアクロスメンバ２４の右側の端部は、ロッカ１８に溶接等によって固定されている。

【0014】

リアクロスメンバ２４の後側に、一対のリアサイドメンバ２０、２２が設けられている。リアサイドメンバ２０、２２は、フロアパネル１４に溶接等によって固定されている。リアサイドメンバ２０、２２は、フロアパネル１４から下側に突出している。リアサイドメンバ２０は、フロアパネル１４の左縁に沿って配置されており、車両前後方向に長く伸びている。リアサイドメンバ２０の前側の端部は、リアクロスメンバ２４に溶接等によって固定されている。リアサイドメンバ２０の後側の端部は、ボディの後端においてバンパレインフォースメント３０に接続されている。リアサイドメンバ２２は、フロアパネル１４の右縁に沿って配置されており、車両前後方向に長く伸びている。リアサイドメンバ２２の前側の端部は、リアクロスメンバ２４に溶接等によって固定されている。リアサイドメンバ２２の後側の端部は、ボディの後端においてバンパレインフォースメント３０に接続されている。

【0015】

リアクロスメンバ２４の後側に、リアクロスメンバ２６が設けられている。リアクロスメンバ２６は、フロアパネル１４に溶接によって固定されている。リアクロスメンバ２６は、フロアパネル１４から下側に突出している。リアクロスメンバ２６は、車幅方向に長く伸びている。リアクロスメンバ２６の左側の端部は、リアサイドメンバ２０に溶接等によって固定されている。リアクロスメンバ２６の右側の端部は、リアサイドメンバ２２に溶接等によって固定されている。

【0016】

リアクロスメンバ２６の後側に、リアクロスメンバ２８が設けられている。リアクロスメンバ２８は、フロアパネル１４に溶接によって固定されている。リアクロスメンバ２８は、フロアパネル１４から下側に突出している。リアクロスメンバ２８は、車幅方向に長く伸びている。リアクロスメンバ２８の左側の端部は、リアサイドメンバ２０に溶接等によって固定されている。リアクロスメンバ２８の右側の端部は、リアサイドメンバ２２に溶接等によって固定されている。

【0017】

フロアパネル１４の下側に、ブラケット４０、４２が設けられている。ブラケット４０は、電池ケース６０とリアサイドメンバ２０を接続している。ブラケット４２は、電池ケース６０とリアサイドメンバ２２を接続している。

【0018】

図５は、ブラケット４０の拡大図である。また、図６は、ブラケット４０を含む位置におけるボディの断面図（図５のＶＩ－ＶＩ線における断面図）である。図５、６に示すように、ブラケット４０は、電池ケース６０の下面６０ａを覆う第１部分４０ａと、電池ケース６０の後側側面６０ｂを覆う第２部分４０ｂと、リアサイドメンバ２０の下面を覆う第３部分４０ｃと、リアクロスメンバ２４の下面を覆う第４部分４０ｄと、第１部分４０ａ、第２部分４０ｂ、第３部分４０ｃ、及び、第４部分４０ｄを互いに接続する接続部４０ｅを有している。

【0019】

第１部分４０ａは、電池ケース６０の下面６０ａに接触している。第１部分４０ａは、２つのボルト５０ａによって電池ケース６０の下面６０ａに固定されている。第２部分４０ｂは、電池ケース６０の後側側面６０ｂに接触している。第２部分４０ｂは、溶接またはボルト（図示省略）によって電池ケース６０の後側側面６０ｂに固定されている。図６に示すように、第２部分４０ｂは、第１部分４０ａに接続されている。第１部分４０ａと第２部分４０ｂによって、Ｌ字形状に折れ曲がった取付部が構成されている。すなわち、Ｌ字形状の取付部が電池ケース６０の下面６０ａと後側側面６０ｂのそれぞれに固定されている。

【0020】

図５、６に示すように、接続部４０ｅは、第１部分４０ａ及び第２部分４０ｂから後方に向かって伸びている。接続部４０ｅの後側に第３部分４０ｃと第４部分４０ｄが設けられている。

【0021】

第３部分４０ｃは、リアサイドメンバ２０の下面に接触している。より詳細には、第３部分４０ｃは、リアクロスメンバ２４の下面を覆っている部分のリアサイドメンバ２０の下面に接触している。第３部分４０ｃは、ボルト５０ｃによってリアサイドメンバ２０とリアクロスメンバ２４に固定されている。第４部分４０ｄは、リアクロスメンバ２４の下面に接触している。第４部分４０ｄは、ボルト５０ｄによってリアクロスメンバ２４に固定されている。

【0022】

図２、３に示すように、ブラケット４２は、ブラケット４０と略同等の構成を備えている。すなわち、ブラケット４２の前端部には、Ｌ字形状の取付部が設けられている。Ｌ字形状の取付部が、電池ケース６０の下面６０ａと後側側面６０ｂのそれぞれに固定されている。ブラケット４２の後端部は、リアサイドメンバ２２及びリアクロスメンバ２４に固定されている。

【0023】

次に、ブラケット４０の機能について説明する。電動車両１０に対して後突が生じると、ボディ後端のバンパレインフォースメント３０からリアサイドメンバ２０、２２に荷重が伝わる。リアサイドメンバ２０に伝わった荷重は、ロッカ１６に伝わるとともに、ブラケット４０を介して電池ケース６０に伝わる。リアサイドメンバ２２に伝わった荷重は、ロッカ１８に伝わるとともに、ブラケット４２を介して電池ケース６０に伝わる。このように、電動車両１０では、リアサイドメンバ２０、２２に加わる荷重をロッカ１６、１８だけでなく、電池ケース６０で受けることができる。このように、リアサイドメンバ２０、２２をロッカ１６、１８だけでなく電池ケース６０でも支持することができるので、リアサイドメンバ２０、２２が前方に向かって大きく変形することを抑制することができる。特に、電動車両１０では、ブラケット４０がリアサイドメンバ２０と電池ケース６０に直接固定されているので、リアサイドメンバ２０から電池ケース６０に荷重が伝わり易い。また、ブラケット４２がリアサイドメンバ２２と電池ケース６０に直接固定されているので、リアサイドメンバ２２から電池ケース６０に荷重が伝わり易い。このため、リアサイドメンバ２０、２２の変形を効果的に抑制することができる。例えば、リアサイドメンバ２０、２２がロッカ１６、１８から破断してリアサイドメンバ２０、２２の前端部がフロアパネル１４と電池ケース６０の間に進入することを抑制することができる。このため、リアサイドメンバ２０、２２が電池ケース６０の上面に衝突して電池セル６１が損傷することを抑制することができる。また、上記のように、車室１２の下部において荷重をロッカ１６、１８と電池ケース６０に分散させることができるので、車室１２の変形を抑制することができる。

【0024】

また、実施形態の電動車両１０では、ブラケット４０が電池ケース６０の下面６０ａと後側側面６０ｂの両方に固定されていることで、電池セル６１がより損傷し難くなっている。図７は、比較例として、ブラケット４０が、電池ケース６０の下面６０ａに固定されており、電池ケース６０の後側側面６０ｂに固定されていない構成を示している。この構成において、後突によってリアサイドメンバ２０に荷重Ｆが加わると、ブラケット４０が破断し、矢印１００に示すようにリアサイドメンバ２０とブラケット４０が電池ケース６０の上側まで持ち上がるように変形する場合がある。このように変形が生じると、ブラケット４０またはリアサイドメンバ２０が電池ケース６０の上面に衝突する場合がある。このようにな変形の過程においては、まず、リアサイドメンバ２０が上側に変形するのに従って、ブラケット４０の前端部４０ｘが一時的に後側に引っ張られ、前端部４０ｘと電池ケース６０の固定箇所（例えば、ボルト）にせん断応力が加わる。このようにせん断応力が加わることで、前端部４０ｘと電池ケース６０の固定箇所が破断し、ブラケット４０の全体とリアサイドメンバ２０が上側に持ち上がる。これに対し、実施形態の電動車両１０では、図６に示すように、ブラケット４０が、電池ケース６０の下面６０ａに固定されている第１部分４０ａに加えて、電池ケース６０の後側側面６０ｂに固定されている第２部分４０ｂを有している。後突によって第１部分４０ａと電池ケース６０の固定箇所にせん断応力が加わる場合には、第２部分４０ｂと電池ケース６０の固定箇所には引っ張り応力が加わる。各固定箇所は、引っ張り応力に対しては比較的高い強度を有する。したがって、ブラケット４０が破断し難く、ブラケット４０及びリアサイドメンバ２０が上側に持ち上がり難い。このため、実施形態の電動車両１０では、電池セル６１がより損傷し難い。このように、ブラケット４０を電池ケース６０の２つの面に固定することで、それぞれの固定部の両方にせん断応力が加わることを防止することができ、ブラケット４０の破断を抑制することができる。なお、上記の説明ではブラケット４０を例としたが、ブラケット４２も同様に機能する。

【0025】

また、図５を用いて上述したように、実施形態の電動車両１０では、ブラケット４０の第２部分４０ｂが、電池ケース６０の後側側面６０ｂの左側の端部６０ｄを覆っている。このため、ブラケット４０から端部６０ｄに荷重が加わり易い。電池ケース６０の端部６０ｄ近傍の部分は、電池ケース６０の下面６０ａを構成する金属板だけでなく電池ケース６０の右側面６０ｃを構成する金属板によっても支持されるので、車両前後方向に加わる荷重に対して高い強度を有している。したがって、この構成によれば、電池ケース６０でより高い荷重を受けることが可能であり、リアサイドメンバ２０の変形をより好適に抑制することができる。なお、上記の説明ではブラケット４０を例としたが、ブラケット４２も同様に機能する。

【0026】

以上、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有用性を発揮するものであり、出願時請求項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目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0027】

１０ ：電動車両
１４ ：フロアパネル
１６ ：ロッカ
１８ ：ロッカ
２０ ：リアサイドメンバ
２２ ：リアサイドメンバ
２４ ：リアクロスメンバ
４０ ：ブラケット
４０ａ ：第１部分
４０ｂ ：第２部分
４２ ：ブラケット
６０ ：電池ケース
６０ａ ：下面
６０ｂ ：後側側面
６０ｃ ：右側面
６０ｄ ：端部
６１ ：電池セル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】