特許 7332552 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】2023-08-15

(45)【発行日】2023-08-23

(54)【発明の名称】電動車両

(51)【国際特許分類】

   B60K 1/04 20190101AFI20230816BHJP

   B60K 11/02 20060101ALI20230816BHJP

   B62D 25/20 20060101ALI20230816BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20230816BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20230816BHJP

   H01M 10/6554 20140101ALI20230816BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20230816BHJP

【ＦＩ】

B60K1/04 Z

B60K11/02

B62D25/20 E

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/6554

H01M50/249

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020142652

(22)【出願日】2020-08-26

(65)【公開番号】P2022038256

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2022-06-03

(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】末若 大輔

【審査官】中川 隆司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０５３１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９５０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５７７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４５４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１４９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００４４５４０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １／０４

Ｂ６０Ｋ １１／０２

Ｂ６２Ｄ ２５／２０

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

Ｈ０１Ｍ １０／６５５４

Ｈ０１Ｍ ５０／２４９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フロアパネルの下に配置されている電源と、
前記電源の下に配置されている冷却器と、
前記電源と前記冷却器の間に挟まれて圧縮されている伝熱材と、
前記冷却器よりも剛性が高く、前記冷却器を下側から覆うように前記電源の底に取り付けられている防護板と、
前記冷却器と前記防護板の間に挟まれて圧縮されている弾性体と、
前記電源の底板に取り付けられており、下方に突出するように湾曲しているブラケットと、
下から前記防護板と前記ブラケットに挿通されており、前記防護板を前記ブラケットに固定しているボルトと、
を備えており、
前記底板には、前記ブラケットに対向するように上方へ窪んでいる窪みが設けられており、
前記ブラケットを通過した前記ボルトの先端が前記窪みの空間に位置している、
電動車両。

【請求項2】

前記弾性体は、前記冷却器の縁を前記電源に押し付けている、請求項１に記載の電動車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、フロアパネルの下に電源が配置されており、さらに電源の下に冷却器が取り付けられている電動車両に関する。

【背景技術】

【0002】

電動車両では、走行用のモータに電力を供給する電源がフロアパネルの下に配置される場合がある。特許文献１、２に、そのような電動車両の例が開示されている。特許文献２の電動車両では、電源の下に冷却器が取り付けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１９３２９０号公報

【文献】特開２０１４－１９１９１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電源と冷却器の間には、伝熱性の高い伝熱材が挟まれる。電源から冷却器への伝熱性を高めるため、伝熱材は電源と冷却器の間で圧縮される。伝熱材を強く圧縮するために冷却器を電源に強く押し付ける必要がある。一方、冷却器は軽いことが望ましいため、薄い金属板で作られており、剛性が低い。それゆえ、伝熱材の全体を圧縮した状態に保持するには、冷却器を多数の箇所で電源に押し付けておく必要がある。冷却器の多数の箇所を固定するのは生産性がよろしくない。本明細書は、車体のフロアパネルの下に電源が配置されており、さらに電源の下に冷却器が取り付けられている電動車両に関し、生産性に優れた構造を提供する。

【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、フロアパネルの下に配置されている電源と、電源の下に配置されている冷却器と、電源と冷却器の間に挟まれて圧縮されている伝熱材と、冷却器よりも剛性が高く、冷却器を下側から覆うように電源の底に取り付けられている防護板と、冷却器と防護板の間に挟まれて圧縮されている弾性体を備える。防護板は走行中に道路から跳ねあがる小石などから電源と冷却器を保護する。

【0006】

本明細書が開示する電動車両では、冷却器よりも剛性が高い防護板が弾性体を介して冷却器を電源に押し付ける。剛性の高い防護板で冷却器を電源に押し付けることで、冷却器の多数の箇所を固定せずとも伝熱材を圧縮した状態に保持することができる。すなわち、本明細書が開示する電動車両は生産性に優れる。なお、「冷却器の剛性」、「防護板の剛性」とは、冷却器と防護板の曲げ剛性を意味する。

【0007】

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】電気自動車の車体の分解斜視図である。

【図2】電気自動車の車体の斜視図である。

【図3】電気自動車の車体の底面図である。

【図4】図３のIV－IV線でカットした車体の断面図である。

【図5】図３のＶ－Ｖ線でカットした車体の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図面を参照して実施例の電動車両を説明する。実施例の電動車両は電気自動車２である。図１に、電気自動車２の車体３の分解斜視図を示す。

【0010】

図１は、車体３のフロアパネル４の下に配置されている部品を車体３から分解した図である。図１、および、以降の図では、フロアパネル４の下に配置されている部品以外、車体３に組み込まれている部品の図示は省略した。フロアパネル４は、一対のロッカ５の間に配置されている。フロアパネル４は、車室の床に相当する。フロアパネル４の下には、電池パック１０、冷却器２０、防護板３０が取り付けられる。電池パック１０の側方にはエネルギ吸収メンバ４０（後述）が取り付けられている。

【0011】

電池パック１０は、電気自動車２の走行用のモータ（不図示）に供給する電力を蓄える。電池パック１０は、一対のロッカ５に固定される。電池パック１０は、利用中に発熱するため、電池パック１０の下に冷却器２０が配置される。電池パック１０から冷却器２０への伝熱性を高めるため、電池パック１０と冷却器２０の間には伝熱材２８が挟まれる。詳しくは後述するが、冷却器２０は、冷媒が流れる流路を有しており、伝熱材２８は、流路の上方に配置される。

【0012】

走行中に跳ね上がる小石などから冷却器２０と電池パック１０を保護するために、冷却器２０を下側から覆うように、防護板３０が取り付けられる。冷却器２０と防護板３０の間には、弾性体３１が挟まれる。弾性体３１は、冷却器２０の縁に沿った枠形状を有している。

【0013】

図２は、電池パック１０、伝熱材２８、冷却器２０、弾性体３１、防護板３０を車体３に取り付けた図である。伝熱材２８、冷却器２０、弾性体３１は、防護板３０に隠れて見えない。図２では、電池パック１０の側方に取り付けられたエネルギ吸収メンバ４０が見えている。エネルギ吸収メンバ４０は、ロッカ５に沿って車体３の前後方向に延びている。

【0014】

伝熱材２８は、例えば発泡性の樹脂であり、圧縮性（弾性）を有している。伝熱材２８は、電池パック１０と冷却器２０の間に挟まれて圧縮されている。一方、冷却器２０は、薄い２枚の金属板で作られており、曲げ剛性が低い。したがって冷却器２０のみで伝熱材２８を圧縮した状態に保持するには、冷却器２０の多数の箇所を電池パック１０に固定しなければならない。多数の箇所を固定するのは生産性がよくない。

【0015】

実施例の電気自動車２では、防護板３０を利用し、冷却器２０の多数の箇所を固定せずとも伝熱材２８を圧縮した状態に保持できる。先に述べたように、防護板３０は、走行中に跳ね上がる小石などから冷却器２０を保護するため、板厚が冷却器２０に用いられている金属板よりも厚く、冷却器２０よりも曲げ剛性が高い。そこで、冷却器２０と防護板３０の間に弾性体３１を挟む。弾性体３１は、例えば発泡性の樹脂であり、冷却器２０と防護板３０の間に挟まれて圧縮される。冷却器２０よりも剛性が高い防護板３０が、弾性体３１を介して冷却器２０を電池パック１０に押し付ける。実施例の電気自動車２は、伝熱材２９を圧縮した状態に保持するのに冷却器２０の多数の箇所を固定する必要がなく、生産性に優れている。

【0016】

図３に、電気自動車２の車体３の底面図を示す。なお、図３の座標系の「Ｆｒｏｎｔ」／「Ｒｅａｒ」は、車体３の「前」／「後」を示している。図３の座標系の「Ｒｉｇｈｔ」は、車体３の後方から前方をみたときの「右」を示している。以降の図でも、座標系の「Ｆｒｏｎｔ」／「Ｒｉｇｈｔ」等の意味は同じである。

【0017】

電池パック１０、冷却器２０、弾性体３１は、防護板３０に覆われており、破線で描かれている。電池パック１０は、一対のロッカ５の間に位置する。また、電池パック１０は、一対のロッカ５を連結する前クロスメンバ６ａと後クロスメンバ６ｂの間に位置する。

【0018】

冷却器２０は、２本の縦流路２１ａと多数の横流路２１ｂを備えている。図３では、理解を助けるために、縦流路２１ａと横流路２１ｂ、および、弾性体３１をグレーで示してある。多数の横流路２１ｂは、２本の縦流路２１ａの間に連結されている。一方の縦流路２１ａに冷却水が供給される。冷却水は多数の横流路２１ｂに分配され、他方の縦流路２１ａを通じて循環装置に戻る。図３では、冷却器２０の冷媒入口と冷媒出口は図示を省略した。以下では縦流路２１ａと横流路２１ｂを合わせて流路２１と総称する場合がある。複数の流路２１のそれぞれと電池パック１０の間に伝熱材２９が挟まれている。図３では、流路２１の形状が伝熱材２９の形状にも相当する。

【0019】

弾性体３１は、車体３を下からみて、枠形状を有しており、冷却器２０（流路２１）を囲むように配置されている。

【0020】

次に、図４、５を用いて、流路２１の近傍における構造を説明する。図４は、図３のIV－IV線でカットした車体３の断面を示している。図４は、車体３の右側のロッカ５の周辺の断面を示している。車体３の左側のロッカ５の周辺も同じ構造を有している。

【0021】

電池パック１０は、天板１２と底板１３で構成されるハウジング１４と、ハウジング１４に収容される複数の電池セル１１で構成されている。図４（及び図５）では、複数の電池セル１１は単純な１個の矩形で簡略化して表してある。電池セル１１は、伝熱材２８を介してハウジング１４の底板１３に固定されている。

【0022】

電池パック１０の側面に第１エネルギ吸収メンバ３２が取り付けられており、第１エネルギ吸収メンバ３２の外側に第２エネルギ吸収メンバ４０が取り付けられている。エネルギ吸収メンバ３２、４０は、車体の前後方向に延びる中空の梁である。エネルギ吸収メンバ３２、４０は、障害物が車体３の側方から衝突したときに潰れて衝突のエネルギを吸収し、電池パック１０を保護する。以下では、説明を簡単にするため、「エネルギ吸収メンバ」を「ＥＡメンバ」と略称する。電池パック１０は、第１ＥＡメンバ３２と第２ＥＡメンバ４０を介してロッカ５に支持される。

【0023】

第１ＥＡメンバ３２は、接着剤で電池パック１０のハウジング１４の側面に接着されているとともに、ボルト４５とナット４６で電池パック１０と防護板３０に固定されている。ハウジング１４の底面から側方に向けてブラケット１５が延びており、そのブラケット１５と防護板３０がボルト４５とナット４６で第１ＥＡメンバ３２に固定されている。

【0024】

第２ＥＡメンバ４０も、ボルト４５とナット４６で第１ＥＡメンバ３２に固定されている。第２ＥＡメンバ４０の上板４１からフランジ４３が延びており、そのフランジ４３がボルト４５とナット４６で第１ＥＡメンバ３２に固定されている。先に述べたように、第２ＥＡメンバ４０は中空の梁であり、その内部に補強縦板４７と筋交４８を備えている。補強縦板４７は、第２ＥＡメンバ４０の上板４１と下板４２を連結している。

【0025】

第２ＥＡメンバ４０は、ボルト５１とナット５２でロッカ５に固定されている。ロッカ５も車体３の前後方向に延びる中空の梁である。ロッカ５は、角張ったＵ形状のロッカインナパネル５ａとロッカアウタパネル５ｂで構成されている。ロッカインナパネル５ａとロッカアウタパネル５ｂはともにフランジを有しており、フランジ同士が接合され、中空のロッカ５が形成される。

【0026】

ロッカ５の底面から下方にフランジ５ｃが延びている。フランジ５ｃと干渉しないように第２ＥＡメンバ４０をロッカ５に固定するため、筒状のスペーサ５３が用いられる。スペーサ５３は、第２ＥＡメンバ４０の上板４１を貫通し、スペーサ５３の下端が第２ＥＡメンバ４０の下板に当接し、スペーサ５３の上端がロッカ５の底面に当接している。ボルト５１は下側からスペーサ５３を通り、ナット５２でロッカ５に固定される。スペーサ５３によってロッカ５と第２ＥＡメンバ４０の間にギャップが確保され、第２ＥＡメンバ４０は、フランジ５ｃと干渉することなくロッカ５に固定される。

【0027】

車室の床に相当するフロアパネル４はロッカ５に固定されている。電池パック１０はフロアパネル４の下に配置される。

【0028】

電池パック１０のハウジング１４の底面にはブラケット１５、１６が取り付けられている。ブラケット１５、１６は、下方に突出するように湾曲している。ハウジング１４の底面には、ブラケット１５、１６の突出部に対向するように窪み１３ａが設けられている。ブラケット１５、１６の突出した部位に防護板３０が固定されている。防護板３０は、ボルト１７とナット１８でブラケット１５、１６（すなわち電池パック１０）に固定される。ハウジング１４の底面には窪み１３ａが設けられており、ブラケット１５、１６を通過したボルト１７の先端は窪み１３ａの空間に位置する。

【0029】

下方に突出するように湾曲するブラケット１５、１６を採用するとともに、ブラケット１５、１６に対向するように窪み１３ａを設けることで、ハウジング１４の底に孔を設けることなく、防護板３０を電池パック１０に固定することが可能になっている。ハウジング１４の底に孔を設ける必要がないので、水がハウジング１４内へ浸入することを防止できる。

【0030】

図４には冷却器２０の縦流路２１ａの周辺の拡大図も示してある。先に述べたように、冷却器２０は、２枚の金属板を張り合わせて作られており、２枚の金属板の間に縦流路２１ａが形成されている。冷却器２０は伝熱材２９で電池パック１０の底板１３に接着されている。伝熱材２９は弾性を有しており、冷却器２０と電池パック１０の間に圧縮された状態で挟まれている。

【0031】

冷却器２０と防護板３０の間には弾性体３１が挟まれて圧縮されている。弾性体３１を介して防護板３０が冷却器２０を電池パック１０のハウジング１４の底面に押し付ける。図４の縦流路２１ａは、車体３の右側の縦流路である。縦流路２１ａの右側、すなわち冷却器２０の右縁２０ａが弾性体３１を介して電池パック１０の底面に押し付けられる。図示は省略するが、冷却器２０の左縁も弾性体３１を介して電池パック１０の底面に押し付けられる。

【0032】

図５は、図３のＶ－Ｖ線でカットした車体３の断面を示している。図５は、電池パック１０の前端における断面を示している。図５には、冷却器２０の横流路２１ｂの周辺の拡大図も示してある。

【0033】

電池パック１０は、車体３の前側のクロスメンバ（前クロスメンバ６ａ）の後方に位置する。図５に示されている横流路２１ｂは、複数の横流路２１ｂの中の最前列に位置する。その横流路２１ｂの前側、すなわち、冷却器２０の前縁２０ｂが弾性体３１を介して電池パック１０の底面に押し付けられる。電池パック１０の前側でも、底板１３には下方に突出するように湾曲しているブラケット１６が取り付けられており、防護板３０は、ボルト１７とナット１８によりブラケット１６に固定されている。ハウジング１４の底面には、ブラケット１６の突出部に対向するように窪み１３ａが設けられている。図４の場合と同様に、ブラケット１５、１６を通過したボルト１７の先端は窪み１３ａの空間に位置する。先に述べたように、下方に突出するように湾曲するブラケット１６を採用するとともに、ブラケット１６に対向するように窪み１３ａを設けることで、ハウジング１４の底に孔を設けることなく、防護板３０を電池パック１０に固定することができる。図示は省略するが、冷却器２０の後縁も弾性体３１を介して電池パック１０の底面に押し付けられる。

【0034】

図３－図５に示したように、弾性体３１は、車体３を下からみて、冷却器２０の縁を囲むように配置されている。防護板３０は、枠形状の弾性体３１を介して、冷却器２０の縁を電池パック１０に押し付ける。冷却器２０は曲げ剛性の低い金属で作られているが、曲げ剛性の高い防護板３０が冷却器２０を電池パック１０の底面に押し付けることで、伝熱材２９は圧縮された状態で冷却器２０と電池パック１０の間に保持される。枠形状の弾性体３１を介することで、冷却器２０の全面にわたって伝熱材２９は圧縮された状態に保持される。実施例の電気自動車２は、冷却器２０の上面に広く分布している伝熱材２９を圧縮された状態に保持するのに、剛性の高い防護板３０を利用する。剛性の低い冷却器２０の多数の箇所を個別に固定する必要がないので、電気自動車２は生産性が高い。

【0035】

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。車体３を下から見て弾性体３１は冷却器２０を囲むように配置されている。弾性体３１は、防護板３０と冷却器２０の間に水が浸入することを防ぐ。ただし、枠形状の弾性体３１は、ところどころで途切れていてもよい。

【0036】

冷却器２０と電池パック１０の間に配置される伝熱材２９は、初期状態はゲル状の接着剤であってもよい。防護板３０が冷却器２０を電池パック１０に押し付けるので、電気自動車２の製造過程において、ゲル状の接着剤は圧縮された状態に保持される。

【0037】

実施例の電池パック１０は電源の一例に相当する。電源は、燃料電池であってもよい。本明細書における電動車両には、走行用に電気モータとともにエンジンを備えるハイブリッド車が含まれる。

【0038】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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様々に変形、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、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合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し得るものであり、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】

【0039】

２ ：電気自動車（電動車両）
３ ：車体
４ ：フロアパネル
５ ：ロッカ
５ａ ：ロッカインナパネル
５ｂ ：ロッカアウタパネル
５ｃ ：フランジ
６ａ ：前クロスメンバ
６ｂ ：後クロスメンバ
１０ ：電池パック
１１ ：電池セル
１２ ：天板
１３ ：底板
１３ａ ：窪み
１４ ：ハウジング
１５、１６ ：ブラケット
１７ ：ボルト
１８ ：ナット
２０ ：冷却器
２１ ：流路
２８、２９ ：伝熱材
３０ ：防護板
３１ ：弾性体
３２、４０ ：エネルギ吸収メンバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】