JP6801737B2

JP6801737B2 - 車両のバッテリ搭載構造

Info

Publication number: JP6801737B2
Application number: JP2019074976A
Authority: JP
Inventors: 康洋原; 正剛藤嶋; 昌義石川; 誠之北浦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2020-12-16
Anticipated expiration: 2036-04-21
Also published as: JP2019147547A

Description

本発明は、車両に対してバッテリを搭載するための構造に関し、さらに詳しくは、車両が走行するための電力を蓄電し、また放電するバッテリを搭載するための構造に関する。

従来、フロアパネルの下方でバッテリを支持するバッテリフレームを備えた車両のバッテリ搭載構造が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示された構造は、車室の床面を構成するフロアパネルの下方にバッテリを搭載するように構成されている。車体の左右両側には、車両の前後方向に互いに平行に延びる一対のサイドメンバ（骨格部材）が配置されている。これらのサイドメンバの前端部には、車両の幅方向（車幅方向）に向けて配置されたフロントクロスメンバが各サイドメンバを連結した状態に固定され、また各サイドメンバの後端部には、車幅方向に向けて配置されたリヤクロスメンバが各サイドメンバを連結した状態に固定されている。バッテリは、予め矩形の平面形状をなすバッテリ搭載フレームの内側に積層されてバッテリアセンブリとして構成されている。バッテリアセンブリは、上記の一対のサイドメンバおよびフロントクロスメンバならびにリヤクロスメンバによって形作られる枠部の内側の開口部に下方から取り付けられている。

国際公開第２０１０／０９８２７１号

車体を構成している上記のサイドメンバやフロントおよびリヤのクロスメンバは、車体の骨格をなす強度部材であり、車両に要求される強度に応じた剛性の部材あるいは構造が採用される。前述した特許文献１に記載されたバッテリの搭載構造では、それらのサイドメンバやフロントおよびリヤのクロスメンバにバッテリを保持させるように構成されている。そのバッテリは、車両の電装品の電源であるだけでなく、走行のための電力を蓄電または放電するためのものであり、インバータなどのコントローラを含めると重量が相当に大きくなる。そのため、特許文献１に記載された構造では、サイドメンバやフロントおよびリヤのクロスメンバには、車体の形態を維持する剛性に加えて、バッテリなどの電源部を保持する剛性が要求されることになり、その結果、車体の骨格をなす強度部材が大型化し、ひいては車体重量が増大してしまう可能性がある。

本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、車体重量の増大を抑制でき、しかも車両の剛性を確保することができる車両のバッテリ搭載構造を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明は、車幅方向に間隔を空けてかつ車両の前後方向に延ばして配置された一対の骨格部材と、前記一対の骨格部材の間に配置されており、複数の単セルを一方向に積層して一体化した積層体を有する電池パックとを備えた車両のバッテリ搭載構造において、前記積層体は、固体電解質を有する全固体電池を備え、前記車幅方向で前記電池パックの外側には、前記電池パックを前記骨格部材に連結する連結部がそれぞれ設けられており、前記車両の高さ方向での前記電池パックの下面は、前記高さ方向での前記連結部の下面よりも高い位置に設定されており、前記車幅方向で前記骨格部材における前記電池パック側に、前記連結部が嵌まり合う凹部が形成されており、前記電池パックは、前記凹部に前記連結部が嵌め合わされ、かつ、前記連結部が前記骨格部材に固定されることによって、前記車幅方向で前記一対の骨格部材の間に、前記単セルの積層方向を前記車幅方向に合わせた姿勢で固定されていることを特徴とするものである。
また、本発明は、車幅方向に間隔を空けてかつ車両の前後方向に延ばして配置された一対の骨格部材と、前記一対の骨格部材の間に配置されており、複数の単セルを一方向に積層して一体化した積層体を有する電池パックとを備えた車両のバッテリ搭載構造において、前記積層体は、固体電解質を有する全固体電池を備え、前記車幅方向で前記電池パックの外側には、前記電池パックを前記骨格部材に連結する連結部がそれぞれ設けられており、前記車両の高さ方向での前記電池パックの下面は、前記高さ方向での前記連結部の下面よりも高い位置に設定されており、前記車幅方向で前記骨格部材における前記電池パック側に、前記連結部が嵌まり合う凹部が形成されており、前記電池パックは、前記凹部に前記連結部が嵌め合わされ、かつ、前記連結部が前記骨格部材に固定されることによって、前記車幅方向で前記一対の骨格部材の間に固定されると共に、前記車両の前後方向に複数並んで配置されていることを特徴とするものである。
本発明では、前記車両の高さ方向での前記電池パックの下面よりも前記高さ方向での前記骨格部材の最下面が低く設定されていてよい。
本発明では、前記車幅方向で前記電池パックと前記骨格部材との間に隙間が形成されており、前記連結部に、前記電池パックに前記連結部を取り付ける前記車両の高さ方向に延びるフランジ部が設けられており、前記隙間に、前記フランジ部が配置されていてよい。
本発明は、車幅方向に間隔を空けてかつ車両の前後方向に延ばして配置された一対の骨格部材と、前記一対の骨格部材の間に配置されており、複数の単セルを一方向に積層して一体化した積層体を有する電池パックとを備えた車両のバッテリ搭載構造において、前記積層体は、固体電解質を有する全固体電池を備え、前記電池パックは、前記積層体を含むバッテリモジュールと、前記バッテリモジュールを収容するケースとを備え、前記車幅方向で前記ケースの側面に、前記車両の高さ方向で前記ケースの底部と同じ高さであってかつ前記車幅方向に延びる延長部が設けられ、前記車幅方向で前記バッテリモジュールの側面に、前記延長部に重なるように前記車幅方向に延びる連結部が設けられ、前記連結部と前記延長部とによって前記バッテリモジュールを前記一対の骨格部材に直接に固定して前記電池パックが前記一対の骨格部材に固定されている
ことを特徴とするものである。
本発明は、前記車両の高さ方向での前記骨格部材の下面の高さは、前記高さ方向での前記ケースの下面および前記高さ方向での前記連結部の下面よりも、高く設定されていてよい。

前記連結部は、前記車両の前後方向に間隔を空けた複数の位置で固定してよい。

前記電池パックは、前記単セルの前記積層方向の両端に配置されて前記積層体を挟持する一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレートを連結するとともに、前記一対のエンドプレートによって挟持された前記積層体を前記積層方向に拘束する拘束部材とを有するバッテリモジュールを含んでよい。

前記電池パックは、前記積層体を収容するケースを有し、前記ケースの車幅方向における内壁面と前記バッテリモジュールの車幅方向における外面とが互いに平行に対向されていてよい。また、前記車両は、フロアパネルを有し、前記電池パックは、前記フロアパネルの下または上に配置されてよい。

本発明においては、固体電解質を含む全固体電池となっている積層体を有する電池パックの車幅方向の外側に設けられた連結部によって一対の骨格部材に固定されている。このため、例えば車両の側面からの衝突時（以下、「側突時」と称する）に入力される衝撃荷重を連結部によって全固体電池である積層体に伝達することができる。これにより、全固定電池を車両の剛性部材として利用することができるので、衝撃荷重に対する車体の剛性が高まる。また、クロスメンバなどの補強部材を軽量化もしくは省略しても車体の剛性を確保することができ、ひいては車両の軽量化を図ることができる。

電池パックの少なくとも一部が車両の高さ方向で骨格部材とオーバーラップした状態で電池パックを骨格部材に固定した発明によれば、例えば側突時に入力される衝撃荷重を全固体電池である積層体に確実に伝達することができる。

単セルの積層方向を車幅方向に合わせた姿勢で電池パックを骨格部材に固定した発明によれば、車幅方向に伝達される荷重に対する車両の剛性を高めることができる。

電池パックを車両の前後方向に複数並んで配置する発明によれば、例えば車両の側面からの衝突時に骨格部材に入力される衝撃荷重に対する車体の剛性をさらに高めることができる。

連結部を車両の前後方向に間隔を空けた複数の位置で固定する発明によれば、連結部を中心に一対の骨格部材が回転したり、車両の前後方向にずれたりすることを抑制または防止することができる。

連結部がバッテリモジュールを一対の骨格部材に直接に固定する発明によれば、側突時に骨格部材に入力される衝撃荷重を積層体に直接に伝達することができる。

バッテリモジュールが一対のエンドプレートと拘束部材とを有する発明によれば、電池パックが積層方向に強度および剛性を有するため、側突したときの衝撃荷重に対する車両の剛性が高まる。

ケースの車幅方向における内壁面とバッテリモジュールの車幅方向における外面とが互いに平行に対向された発明によれば、側突時に骨格部材に入力される衝撃荷重を積層体に確実に伝達することができる。

車両がフロアパネルを有し、電池パックがフロアパネルの下または上に配置された発明によれば、電池パックによりフロアパネルの変形を抑制することができる。

本発明に適用される車両の一例を示す説明図である。バッテリモジュールの一例を示す斜視図である。図２で説明したバッテリモジュールを示す分解斜視図である。電池パックおよびサイドシルの固定状態を示す断面図である。図４で説明した電池パックおよびサイドシルの固定状態を示す斜視図である。バッテリモジュールをサイドシルに直接に固定した別の実施例を示す断面図である。図６で説明した連結板をバッテリモジュールに固定した状態を示す斜視図である。図６で説明した電池パックおよびサイドシルの固定状態を示す斜視図である。フロアパネルの上に電池パックを取り付けた他の実施例を示す断面図である。

以下、図面を用いて実施例を説明する。図１は、本発明に適用される車両１０の一例を示す説明図である。図１では、車両１０を底面側から見ており、矢印ＦＲ方向は車両１０の前後方向のうちの前方向を、矢印ＲＨ方向は車幅方向のうちの右方向を示す。図１に示すように車両１０は、例えばフロントコンパートメント１１にコンバータ１２、インバータ１３、モータ１４および動力伝達機構１５を搭載し、また車両１０の底面には、二次電池となっている電池パック１６，１７，１８，１９，２０を搭載している。電池パック１６〜２０は、単セルの集合体を含むバッテリモジュール２１（２１−１，２１−２，２１−３，２１−４，２１−５）を直方体のケース４６に収容した形態となっている。コンバータ１２は、バッテリモジュール２１から供給された電源の電圧を昇圧するとともに、バッテリモジュール２１から供給される電源電圧の変動を吸収して電圧を安定させた電源をインバータ１３に供給する。インバータ１３は、バッテリモジュール２１から出力される直流電源を交流電源に変換するとともに、周波数を制御する。動力伝達機構１５は、モータ１４が出力する駆動力を増減して駆動輪となる前輪２３に伝達する。なお、コンバータ１２を省略してインバータ１３をバッテリモジュール２１に直接に接続してよい。

車両１０は、車幅方向の両端に、車両１０の前後方向に延びた一対のサイドシル２４，２５を備えている。一対のサイドシル２４，２５の互いに平行な部分２４ａ，２５ａの間には、５個の電池パック１６〜２０が車両１０の前後方向に所定間隔を保って並べて配置されている。電池パック１６〜２０の各々は、底面視にて車両１０の前後方向の長さよりも車幅方向の長さが長い矩形状になっており、長手方向を車幅方向に合わせた向きで一対のサイドシル２４，２５の間に固定されている。一対のサイドシル２４，２５は、一対の骨格部材の一例である。電池パック１６〜２０の各々は、側突したときの衝撃荷重に対する抵抗力を補う補強材として機能する。一対のサイドシル２４，２５の互いに平行な部分２４ａ，２５ａの略中央に配置された電池パック１８に対して車両１０の前後には、車幅方向に延ばして設けられたフロアクロス２６，２７が配置されている。フロアクロス２６，２７の両端は、一対のサイドシル２４，２５に固定されている。なお、本発明の実施例では、電池パック１６を５個使用しているが、これに限らず６個以上または単数を含む４個以下を使用してよい。また、フロアクロス２６，２７のいずれか一方または両方を省略してよい。さらに、一対のサイドシル２４，２５の互いに平行な部分２４ａ，２５ａは、車両１０の前後方向に平行でなくてよい。

図２は、バッテリモジュール２１の一例を示す斜視図である。図２では、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向を、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。図２に示すようにバッテリモジュール２１は、第１エンドプレート３０、第２エンドプレート３１、第１テンションプレート３２、第２テンションプレート３３および電池スタック３４を備えている。バッテリモジュール２１は、例えば車幅方向に沿う長さが車両１０の前後方向に沿う長さよりも長く、車両１０の高さ方向に沿う長さが車両１０の前後方向に沿う長さよりも短い直方体の形状となっている。

図３は、図２で説明したバッテリモジュール２１を示す分解斜視図である。図３では、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向を、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。図３に示すように電池スタック３４は、複数の単セル３５（３５−１，３５−２，３５−３・・・３５−ｎ（ｎは自然数））を車幅方向に積層して一体化したものである。単セル３５は、例えば車両１０の前後方向の長さが車幅方向の長さ（厚み）よりも長く、車両１０の高さ方向の長さが厚み長さよりも長い薄厚平板状に形成されている。電池スタック３４は、単セル３５の厚み方向、つまり車幅方向に積層されている。各電池パック１６〜２０は、単セル３５の積層方向を車幅方向に合わせた姿勢で後述する連結部によりサイドシル２４，２５に固定されている。なお、電池スタック３４は、積層体の一例である。

単セル３５は、固体電解質（図示なし）と、固体電解質の積層方向に沿う両側に設けられた一対の電極（図示なし）とを有する。複数の単セル３５は、配線部材、例えばケーブル３７により互いに電気的に接続されている。ケーブル３７は、銅線を中心とした複数の素線を縒り合わせてなる構造とされ、その表面には、耐熱性・耐磨耗性の高い絶縁樹脂が被覆されている。なお、図３では、図面の煩雑化を防ぐためにケーブル３７の一部を省略している。バッテリモジュール２１は、複数の単セル３５を直列接続して構成されており、単セル３５の数に応じた電圧となった電源を、外部に露呈された一対の電極端子を通じて出力する。また、各単セル３５は、ケーブル３７により電池ＥＣＵ３６に電気的に接続されている。このような電池スタック３４またはバッテリモジュール２１は、固体電解質を有する全固体電池を構成する。電池ＥＣＵ３６は、各単セル３５の電圧を測定し、測定した電圧に基づいて単セル３５の電圧の均等化を行う電圧均等化制御を実施する。電池ＥＣＵ３６は、電池スタック３４に対して車両１０の前または後に配置される（図１参照）。電池パック１６〜２０は、各々が電気的に並列に接続される。電池パック１６〜２０を並列に接続することによりモータ１４の駆動に必要な電流容量が得られる。

第１エンドプレート３０および第２エンドプレート３１は、電池スタック３４の積層方向の両端に配置される。第１テンションプレート３２は、電池スタック３４の上側で第１エンドプレート３０および第２エンドプレート３１の間に、固定部材、例えば複数のボルト３８，３９により固定される。第２テンションプレート３３は、電池スタック３４の下側で、第１エンドプレート３０および第２エンドプレート３１の間に、固定部材、例えば複数のボルト３８，３９により固定される。第１エンドプレート３０、第２エンドプレート３１、第１テンションプレート３２および第２テンションプレート３３は、硬度または剛性を有する材質で作られている。電池スタック３４は、ボルト３８，３９の締結によって第１エンドプレート３０および第２エンドプレート３１の間で積層方向に拘束される。第１エンドプレート３０に対して第１テンションプレート３２および第２テンションプレート３３との間にはシム４０がそれぞれ挿入されている。シム４０は、電池スタック３４に付与する拘束力を調整するためのものであり、所望する拘束力となる厚みのものが使用される。このようなバッテリモジュール２１は、電解質が固体であるため電解液漏れの心配がなく、また単セル３５を構成する主な部材が耐衝撃性の高い要求を満たすように作られているため、車幅方向に一致する拘束方向での耐衝撃性が非常に高い長所を有する。なお、第１エンドプレート３０および第２エンドプレート３１には、絶縁性材料で形成されたケース（図３では図示なし）に固定するための固定板４２〜４５が設けられている。なお、シム４０は省略してよい。また、第１テンションプレート３２、第２テンションプレート３３およびボルト３８，３９は、拘束部材の一例である。

図４は、電池パック１８およびサイドシル２５の固定状態を示す断面図である。図４では、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。図４に示すように電池パック１８は、バッテリモジュール２１およびケース４６を含む。ケース４６は、バッテリモジュール２１が固定される収容部４７、および収容部４７の開口４８を塞ぐ蓋部４９を有する。蓋部４９の上はフラットになっている。蓋部４９の上方には、車室２９の床を構成するフロアパネル６５が配置されている。フロアパネル６５は、車幅方向の一端６６がサイドシル２５の上面に接合されている。収容部４７の底面は、車両１０の底面の一部を構成する。収容部４７には、車幅方向のうち左方の外壁４７ａに連結部５０が取り付けられている。連結部５０は、例えば断面が矩形になっており、車両１０の前後方向に延ばされた長尺部材となっている。

バッテリモジュール２１の固定板４３は、収容部４７に形成された固定部５１に固定部材、例えばボルト５２により固定される。他の固定板４２，４４，４５は図示していないが前述した固定板４３および固定部５１と同じまたは同様な構成により収容部４７に固定される。固定板４２〜４５および固定部５１によってバッテリモジュール２１をケース４６に固定した状態で収容部４７の車幅方向における内壁面５３と、第１エンドプレート３０の車幅方向における外面５４とが互いに平行に対向している。ここで「平行」というのは、物理的に「厳密な平行」はもちろん、技術常識的からみて平行にみられる「略平行」を含む概念である。なお、以下で言う「平行」も前述したと同じまたは同様な概念とする。なお、外面５４は、第１エンドプレート３０の車幅方向における外面に限らず、バッテリモジュール２１の外面であればいずれの部材の外面でよい。

サイドシル２５は、車体の軽量化と剛性確保の両立化を目的として、例えばアルミ軽合金材料を用いて押し出し加工により断面形状が閉じられた中空部（断面閉中空部）５６（５６ａ，５６ｂ，５６ｃ）を有するように一体に成形されている。また、サイドシル２５は、断面輪郭形状の左下に、矩形状に一段窪んだ凹部５７を有する。凹部５７には、連結部５０を取り付けるための取付孔５８が設けられ、また凹部５７の内側の断面閉中空部５６ａには、連結部５０を固定するための固定部材、例えばナット５９が予め接着されている。また、連結部５０には、ボルト６０を取付孔５８に挿通させるための開口６１およびサイドシル２５に取り付けるための取付孔６２が設けられている。電池パック１８は、連結部５０を凹部５７に挿入した後に、固定部材、例えばボルト６０を、開口６１を通して取付孔６２，５８に挿入して、ナット５９に螺合させることでサイドシル２５に固定される。なお、車幅方向の右方に配置されているサイドシル２４に対して電池パック１８およびフロアパネル６５を固定する構成は、図４で説明したと同じまたは同様になっている。

図５は、図４で説明した電池パック１８およびサイドシル２５の固定状態を示す斜視図である。図５では、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向を、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向をそれぞれ示す。図５に示すように電池パック１８およびサイドシル２５の固定箇所は、車両１０の前後方向に間隔を空けた位置に設けられた取付孔６２に対応する２箇所となっている。連結部５０によって電池パック１８をサイドシル２５に固定した状態で電池パック１８の車幅方向における外側の端面６３と、サイドシル２５の車幅方向における内側面６４とが互いに平行に対向している。端面６３および内側面６４は、車両１０の上下方向に延びた面となっている。言い換えれば、電池パック１８の少なくとも一部例えば端面６３は、車両１０の側面から視て（以下、「側面視にて」と称す）てサイドシル２５の一部例えば内側面６４とオーバーラップしている。端面６３と内側面６４との間は隙間が空いている。なお、隙間無く端面６３と内側面６４との一部を接触させてよい。電池パック１８は、車幅方向の右側のサイドシル２４に対しても、前述したと同じまたは同様な構成で固定されている。端面６３と内側面６４とを側面視にてオーバーラップさせた状態で固定しているため、側突時にサイドシル２５に入力される衝撃荷重を電池スタック３４に直接に伝達させることができる。しかも平行に配置しているので前述した効果をさらに高めることができる。このように、側突時の衝撃荷重に対する車体の剛性が高まるため、サイドシル２４，２５が車室２９（図４参照）の方向に変形することを抑制することができる。また、この実施例では、電池パック１８と各サイドシル２４，２５との間での固定を２箇所で行っているため、車幅方向に配置された一対のサイドシル２４，２５は、固定箇所を中心に回転したり、車両１０の前後方向にズレたりすることを抑制または防止することができる。

フロアクロス２７は、上側が開放されたカップ形をなす断面形状となっており、車幅方向に延ばして設けられた一端２７ａがサイドシル２５に接合されている。フロアクロス２７は上面がフラットに作られている。フロアクロス２７は、フロアパネル６５を下方から支えられることで剛性が確保される。なお、連結部５０としては、ケース４６の全周に設けられていてよい。つまり連結部５０は、少なくともケース４６のうちの車幅方向の両側に設けられていてよい。

図６は、バッテリモジュール２１をサイドシル６７に直接に固定した別の実施例を示す断面図である。図６では、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。図６に示すようにサイドシル６７は、サイドシルアウタ６８とサイドシルインナ６９とを接合することで断面閉空間部７０を形成している。ケース７１は、バッテリモジュール２１が固定される底部７２と、バッテリモジュール２１の側面および上面を覆う蓋部７３とを有する。蓋部７３には、開口縁７３ａからサイドシル６７に向けて突出するフランジ７４が一体的に形成されている。底部７２には、フランジ７４に重なるように延ばされた延長部７５が一体的に形成されている。フランジ７４および延長部７５には、固定部材、例えばボルト７６によりサイドシル６７に締結するための取付孔７７，７８が形成されている。サイドシル６７には、電池パック７９を取り付けるための取付孔８０が形成され、また、取付孔８０の内側にウェルドナット（溶接ナット）５５が予め溶着されている。

バッテリモジュール２１には、断面Ｌ字状に作られた連結板８１の一端８２が固定されている。連結板８１の他端８３は、フランジ７４および延長部７５の間に向けて突出している。他端８３には、取付孔７７，７８に重なる取付孔８４が設けられている。電池パック７９をサイドシル６７に固定した状態では、電池パック７９の車幅方向における外側の端面６３とサイドシル６７の車幅方向における内側面６４とが互いに平行に対向している。端面６３と内側面６４との間は、隙間が空いている。なお、隙間を空けずに端面６３と内側面６４とのうちの少なくとも一部を接触させてよい。また、ケース７１の車幅方向における内壁面５３と、バッテリモジュール２１の車幅方向における外面５４とが互いに平行に対向している。電池パック１８の少なくとも一部例えば端面６３は、サイドシル６７の一部例えば内側面６４と側面視にてオーバーラップした状態となっている。なお、連結板８１、フランジ７４および延長部７５などは、連結部の一例である。

図７は、図６で説明した連結板８１をバッテリモジュール２１に固定した状態を示す斜視図である。図７では、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向を、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向をそれぞれ示す。図７に示すように連結板８１は、一端８２が第１エンドプレート３０と第２テンションプレート３３との間に挟持されている。連結板８１の他端８３には、固定部材によりサイドシル６７に固定される取付孔８４が車両１０の前後方向に間隔を空けた２箇所の位置に設けられている。連結板８１、フランジ７４または延長部７５が、サイドシル６７と電池パック７９とを直接に固定している。より詳細には、連結板８１がサイドシル６７とバッテリモジュール２１とを直接に連結している。このため、側突時にサイドシル２５に入力される衝撃荷重を電池スタック３４に直接に伝達させることができる。なお、連結板８１を第１エンドプレート３０および第２エンドプレート３１に一体的に設けてよい。

図８は、図６で説明した電池パック７９およびサイドシル６７の固定状態を示す斜視図である。図８では、矢印ＬＨ方向が車幅方向の左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向を、矢印ＦＲ方向が車両前後方向のうちの前方向をそれぞれ示す。図８に示すように連結板８１の他端８３は、フランジ７４および延長部７５の間に挟装された状態でサイドシル６７の下面８６に固定される。電池パック７９は、連結板８１、フランジ７４および延長部７５を下面８６に挿入した後に、ボルト７６をウェルドナット５５に螺合させることでサイドシル６７に固定される。ボルト７６での固定箇所は、車両１０の前後方向に間隔を空けた２箇所となっている。なお、電池パック７９は、車幅方向における右側のサイドシルに対しても前述したと同じまたは同様な構成により固定されている。

図９は、フロアパネル８７の上に電池パック８８を取り付けた他の実施例を示す断面図である。図９では、矢印ＬＨ方向が車幅方向のうちの左方向を、矢印ＵＰ方向が車両上下方向のうちの上方向をそれぞれ示す。図９に示すようにフロアパネル８７は、車幅方向における一端８５がサイドシル６７の下面８６に取り付けられている。勿論、フロアパネル８７は、車幅方向における右端でも図示していないが車幅方向の右側の配置されたサイドシルに取り付けられている。電池パック８８は、図６で説明した電池パック７９を上下反転した形状となっている。つまり電池パック８８のケース８９は、バッテリモジュール２１が固定される収容部９０、および収容部９０の開口９１を塞ぐ蓋部９２を有し、収容部９０の車幅方向における内壁面９３と、バッテリモジュール２１の車幅方向における外面５４とが互いに平行に対向している。

収容部９０には、開口９１の縁からサイドシル６７に向けて突出するフランジ９６が一体的に形成され、また蓋部９２には、フランジ９６に重なるようにサイドシル６７に向けて延長された延長部９５が一体的に形成されている。フランジ９６および延長部９５の間には、連結板９７が挟装されている。連結板９７は、図６で説明した構成と同じまたは同様に一端９４がバッテリモジュール２１に固定された断面Ｌ字状に形成されている。連結板９７の他端１０１は、固定部材、例えばボルト９８およびウェルドナット９９によって、フランジ９６および延長部９５と一緒にサイドシル６７の上面１００に固定される。すなわち、連結板９７、フランジ９６または延長部９５が、サイドシル６７と電池パック８８とを直接に固定している。より詳細には、連結板９７がサイドシル６７とバッテリモジュール２１とを直接に固定している。この実施例では、電池パック８８の車幅方向における外側の端面６３とサイドシル６７の車幅方向における内側面６４とが互いに平行に対向している。電池パック１８の少なくとも一部例えば端面６３は、サイドシル６７の一部例えば内側面６４と側面視にてオーバーラップしている。なお、電池パック８８の車幅方向の右側も、前述したと同じまたは同様な構成によって車幅方向の右側に配置されたサイドシルに固定される。収容部９０の底面および蓋部９２の上面はフラットになっている。収容部９０の底面はフロアパネル８７の上に載置され、また蓋部９２の上面は車室２９の床の一部として使用される。なお、連結板９７、フランジ９６および延長部９５などは、連結部の一例である。

以上、実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。例えば、本発明の車両としては、電気自動車の車両として説明しているが、これに限らず、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と充放電可能なバッテリモジュールに蓄積された電力により駆動するモータとを動力源とするハイブリッド車両や外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド車両としてよい。

また、上記各実施例で説明した電気自動車に限らず、モータを全車輪近くに搭載し、モータで直接各車輪を駆動するインホイールモータ車両を使用してよい。この場合には、フロントおよびリヤに配置された全輪、例えば４輪にモータを個別に組み込む構成としてよいし、またフロントまたはリヤのいずれか一方の複数輪、例えば２輪にモータを個別に組み込む構成としてよい。

上記各実施例では、単一のバッテリモジュールを単一のケースに収容した形態として説明しているが、これに限らず、例えば複数のバッテリモジュール２１を単一のケースに、車両１０の前後方向に並べて収容した形態としてよい。この場合にバッテリモジュール２１は、単セル３５の積層方向を車幅方向に合わせた姿勢で収容される。そして、バッテリモジュール２１は、ケースの車幅方向における内壁面と、第１エンドプレート３０の車幅方向における外面５４とが車両１０の前後方向において互いに平行に対向するように収容されていればよい。また、上記各実施例では、固体電解質を有する単セルを積層したバッテリモジュールを使用しているが、本発明ではこれに限らず、例えば液体電解質を有する単セルを積層したものでもよい。さらに、車幅方向の両側に配置された一対のサイドシルの間に電池パックを配置しているが、例えば一対のサイドシルの間に車両の前後方向に延設されたリインフォースを設け、いずれか一方のサイドシルとリインフォースとの間に電池パックを配置してよい。この場合にリインフォースは、フロアパネルの下面を補強するフロアメンバを含む。

上記各実施例では、電池パックとサイドシルとの固定箇所を車両１０の前後方向に間隔を空けた２箇所として説明しているが、これに限らず１箇所としてよいし、また車両１０の前後方向に間隔を空けた３箇所以上としてよい。また、上記各実施例では、電池パックおよびサイドシルを固定する連結部としては、例えばボルトなどの締結部材として説明しているが、リベット結合、溶着および接着を含んでよい。

１０…車両、１６，７９，８８…電池パック、２４，２５，６７…サイドシル、２１…バッテリモジュール、３０…第１エンドプレート、３１…第２エンドプレート、３２…第１テンションプレート、３３…第２テンションプレート、３４…電池スタック、３５…単セル、５０…連結部、６３…端面、６４…内側面、６５，８７…フロアパネル。

Claims

車幅方向に間隔を空けてかつ車両の前後方向に延ばして配置された一対の骨格部材と、前記一対の骨格部材の間に配置されており、複数の単セルを一方向に積層して一体化した積層体を有する電池パックとを備えた車両のバッテリ搭載構造において、
前記積層体は、固体電解質を有する全固体電池を備え、
前記車幅方向で前記電池パックの外側には、前記電池パックを前記骨格部材に連結する連結部がそれぞれ設けられており、
前記車両の高さ方向での前記電池パックの下面は、前記高さ方向での前記連結部の下面よりも高い位置に設定されており、
前記車幅方向で前記骨格部材における前記電池パック側に、前記連結部が嵌まり合う凹部が形成されており、
前記電池パックは、前記凹部に前記連結部が嵌め合わされ、かつ、前記連結部が前記骨格部材に固定されることによって、前記車幅方向で前記一対の骨格部材の間に、前記単セルの積層方向を前記車幅方向に合わせた姿勢で固定されている
ことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
車幅方向に間隔を空けてかつ車両の前後方向に延ばして配置された一対の骨格部材と、前記一対の骨格部材の間に配置されており、複数の単セルを一方向に積層して一体化した積層体を有する電池パックとを備えた車両のバッテリ搭載構造において、
前記積層体は、固体電解質を有する全固体電池を備え、
前記車幅方向で前記電池パックの外側には、前記電池パックを前記骨格部材に連結する連結部がそれぞれ設けられており、
前記車両の高さ方向での前記電池パックの下面は、前記高さ方向での前記連結部の下面よりも高い位置に設定されており、
前記車幅方向で前記骨格部材における前記電池パック側に、前記連結部が嵌まり合う凹部が形成されており、
前記電池パックは、前記凹部に前記連結部が嵌め合わされ、かつ、前記連結部が前記骨格部材に固定されることによって、前記車幅方向で前記一対の骨格部材の間に固定されると共に、前記車両の前後方向に複数並んで配置されている
ことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
請求項１または２に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
前記車両の高さ方向での前記電池パックの下面よりも前記高さ方向での前記骨格部材の最下面が低く設定されている
ことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
前記車幅方向で前記電池パックと前記骨格部材との間に隙間が形成されており、
前記連結部に、前記電池パックに前記連結部を取り付ける前記車両の高さ方向に延びるフランジ部が設けられており、
前記隙間に、前記フランジ部が配置されている
ことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
車幅方向に間隔を空けてかつ車両の前後方向に延ばして配置された一対の骨格部材と、前記一対の骨格部材の間に配置されており、複数の単セルを一方向に積層して一体化した積層体を有する電池パックとを備えた車両のバッテリ搭載構造において、
前記積層体は、固体電解質を有する全固体電池を備え、
前記電池パックは、前記積層体を含むバッテリモジュールと、前記バッテリモジュールを収容するケースとを備え、
前記車幅方向で前記ケースの側面に、前記車両の高さ方向で前記ケースの底部と同じ高さであってかつ前記車幅方向に延びる延長部が設けられ、
前記車幅方向で前記バッテリモジュールの側面に、前記延長部に重なるように前記車幅方向に延びる連結部が設けられ、
前記連結部と前記延長部とによって前記バッテリモジュールを前記一対の骨格部材に直接に固定して前記電池パックが前記一対の骨格部材に固定されている
ことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
請求項５に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
前記車両の高さ方向での前記骨格部材の下面の高さは、前記高さ方向での前記ケースの下面および前記高さ方向での前記連結部の下面よりも、高く設定されている
ことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
前記連結部は、前記車両の前後方向に間隔を空けた複数の位置で固定していることを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
請求項５に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
前記バッテリモジュールは、前記単セルの前記積層方向の両端に配置されて前記積層体を挟持する一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレートを連結するとともに、前記一対のエンドプレートによって挟持された前記積層体を前記積層方向に拘束する拘束部材とを有することを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
請求項８に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
前記電池パックは、前記ケースの車幅方向における内壁面と前記バッテリモジュールの車幅方向における外面とが互いに平行に対向していることを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の車両のバッテリ搭載構造において、
前記車両は、フロアパネルを有し、
前記電池パックは、前記フロアパネルの下側または上側に配置されていることを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。