JP6838490B2

JP6838490B2 - 車両のフロア構造

Info

Publication number: JP6838490B2
Application number: JP2017097019A
Authority: JP
Inventors: 昌広有田; 誠一郎永野; 和史竹内; 宏樹三枝
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2021-03-03
Anticipated expiration: 2037-05-16
Also published as: JP2018192873A

Description

本発明は、車両のフロア構造に関する。

近年、ＥＶやＨＥＶなどのモータを駆動源とする電動車両が生産されている。この種の車両は、通常の補機バッテリ（いわゆる１２／２４Ｖバッテリ）の他にモータに電力を供給する高電圧バッテリ（走行エネルギー供給用のバッテリ）も備えている。このような走行エネルギー供給用のバッテリは大型で質量も大きいので、車載時にどこへ配置するかが重要となる。下記特許文献１は、車両の前後方向に延設された一対のサイドメンバの間で、かつ、フロアパネルの下方にバッテリを配置したフロア構造を開示している。バッテリには補機が必要であり、例えば、発熱するバッテリを冷却するための冷却ファン及びダクトや、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ジャンクションボックス、配線等が必要である。これらの補機をバッテリの近くに搭載することで、ダクトや配線の長さを短くすることができる。

特開２０１３−１４７１３７号公報

しかし、特許文献１に開示された構造では、フロアパネルの下方において、バッテリの両側に近接してサイドメンバが配置されるため、バッテリの近くに効率よく補機を配置するのが困難である。また、バッテリをフロアパネルの下方ではなく上方に配する場合、即ち、バッテリを車室内に配する場合は、車室内の他の部品との空間的要件も満たさなければならない（例えば、シートとの位置関係など）。

本発明の目的は、走行エネルギー供給用のバッテリを備えた車両においてスペース効率に優れたフロア構造を提供することにある。

本発明の車両のフロア構造は、走行エネルギー供給用のバッテリと、フロアパネルと、フロアパネル上面に固定された一対のアッパクロスメンバと、フロアパネル下面に固定された一対のロアクロスメンバと、一対のロアクロスメンバと交差する一対のサイドメンバとを備えている。バッテリは、一対のアッパクロスメンバの間で、かつ、一対のサイドメンバの間に配置され、一対のアッパクロスメンバに固定されている。一対のアッパクロスメンバの間で、かつ、一対のサイドメンバの少なくとも一方の外側のフロアパネルに、補機が設置される窪みが形成されている。窪みは、フロア一般面より下方に凹まされている。

本発明によれば、フロア構造のスペース効率を向上させることができる。

実施形態に係るフロア構造の斜視図である。上記フロア構造の拡大分解斜視図である。図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。上記フロア構造の分解斜視図である。上記フロア構造の拡大斜視図である。図５中のＶＩ−ＶＩ線端面図である。図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ線端面図である。図５中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線端面図である。側突後の上記フロア構造の拡大断面図（車両左側）である。

以下、車両のフロア構造の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示されるように、本実施形態のフロア構造は、車体のフロアパネル１上にバッテリ２が固定されて構築されている。即ち、バッテリ２は、車室内に配置されている。この車両はＨＥＶであり、バッテリ２から走行エネルギー（電力）がモータジェネレータ（図示せず）に供給される。また、内燃機関の動力を用いて発電された電力やモータジェネレータで回生発電された電力がバッテリ２に充電される。

バッテリ２は、補機を備えており、図１及び図２には、バッテリ２を冷却するための一対の冷却ファン３と、冷却ファン３とバッテリ２とを連結する一対のダクト４とが示されている。バッテリ２は、補機として、冷却ファン３やダクト４の他にも、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ジャンクションボックス、配線等も備えている（図示せず）。

バッテリ２は、その筐体内に複数のバッテリセルを備えており、このバッテリセルは電力供給時や充電時に発熱する。冷却ファン３は、バッテリ２の筐体内の空気をダクト４を通して吸引した後に排出する。従って、バッテリ２の筐体には、排出された空気に相当する新しい空気を吸い込む吸引口（図示せず）も形成されている。

各冷却ファン３は、その下部にモータ３０を備え、その上部にファン３１を備えている（図３参照）。ファン３１はケース３２内に収納されている。ファン３１はモータ３０の出力軸に取り付けられており、ファン３１の中心部でダクト４を通してバッテリ２内部の空気を吸引する。吸引された空気は、遠心力でファン３１の側方に流され、ケース３２の内面によって案内されて排出される。

図２及び図４に示されるように、フロアパネル１の上面には、車両の幅方向に平行に配置された一対のアッパクロスメンバ１０ＵＦ及び１０ＵＲが固定されている。この一対のアッパクロスメンバ１０ＵＦ及び１０ＵＲに対応させて、フロアパネル１の下面には、一対のロアクロスメンバ１０ＬＦ及び１０ＬＲも固定されている。即ち、フロントアッパクロスメンバ１０ＵＦとフロントロアクロスメンバ１０ＬＦとでフロアパネル１を挟んで、強固な閉断面構造を構築している。同様に、リアアッパクロスメンバ１０ＵＲとリアロアクロスメンバ１０ＬＲとでフロアパネル１を挟んで、強固な閉断面構造を構築している。

なお、図４に示されるように、フロントロアクロスメンバ１０ＬＦの両端には、車両外側に向けて徐々に高さを増すアウトリガ１０ＬＦＯがそれぞれ結合されている。同様に、リアロアクロスメンバ１０ＬＲの両端にも、車両外側に向けて徐々に高さを増すアウトリガ１０ＬＲＯがそれぞれ結合されている。アウトリガ１０ＬＦＯ及び１０ＬＲＯも、フロアパネル１の下面に固定されている。一対のロアクロスメンバ１０ＬＦ及び１０ＬＲの両端は、アウトリガ１０ＬＦＯ及び１０ＬＲＯを介して、後述する一対のサイドシル１２Ｌ及び１２Ｒにそれぞれ結合されている。

また、車両には、前後方向に平行に配された一対のサイドメンバ１１Ｌ及び１１Ｒも設けられている。一対のサイドメンバ１１Ｌ及び１１Ｒは、重要な車両骨格部材である。図４に示されるように、レフトサイドメンバ１１Ｌは、エンジンコンパートメントからフロアパネル１の前部までをカバーするフロントサイドメンバ１１ＬＦと、フロントサイドメンバ１１ＬＦから後方に延在されたサイドメンバエクステンション１１ＬＥとで構成されている。フロントサイドメンバ１１ＬＦとサイドメンバエクステンション１１ＬＥとは結合されている。また、サイドメンバ１１Ｌのフロアパネル１と重なる部分は、フロアパネル１の下面に固定されている。

ライトサイドメンバ１１Ｒも、フロントサイドメンバ１１ＲＦとサイドメンバエクステンション１１ＲＥとで同様に構成されている。フロントサイドメンバ１１ＲＦとサイドメンバエクステンション１１ＲＥとは結合されている。また、サイドメンバ１１Ｒのフロアパネル１と重なる部分も、フロアパネル１の下面に固定されている。ここで、図３に示されるように、フロアパネル１と一対のサイドメンバ１１Ｌ及び１１Ｒとの固定面を含む面をフロア一般面ＦＰとする。

図４に示されるように、一対のサイドメンバ１１Ｌ及び１１Ｒは、一対のロアクロスメンバ１０ＬＦ及び１０ＬＲと交差しており、フロアパネル１の下方に強固なフレーム構造を構築している。即ち、上述したようにロアクロスメンバ１０ＬＦ及び１０ＬＲに対応してアッパクロスメンバ１０ＵＦ及び１０ＵＲも配置されているので、フロアパネル１を含めて、サイドメンバ１１Ｌ及び１１Ｒ、並びに、クロスメンバ１０ＵＦ、１０ＵＲ、１０ＬＦ及び１０ＬＲによって、強固なフレーム構造が構築されている。

上述した走行エネルギー（電力）を供給する高電圧のバッテリ２は、この強固なフレーム構造の内部に配置されている。バッテリ２の上方には一対のフロントシート（図示せず）が配置される。従って、側突を含む車両の衝突時には、バッテリ２はこのフレーム構造によって保護される。図２及び図３に示されるように、フロアパネル１のフレーム構造の内部に位置する部分には、下方に凹まされたバッテリ収容部１３が形成されている。走行エネルギー供給用のバッテリ２は大型で重量も重いので、バッテリ収容部１３によって収容容積を稼ぐとともに、バッテリ２の重心ＧＢの位置を下げている。車両にとって低重心であることは運動性能上重要であり、重量物であるバッテリ２の重心ＧＢの位置を低くすることは重要である。

図２に示されるように、バッテリ２は、それ自身に取り付けられたブラケットを介して、一対のアッパクロスメンバ１０ＵＦ及び１０ＵＲに固定されている。バッテリ２は、上述したフレーム構造の内部に配置されているが、言い換えれば、一対のアッパクロスメンバ１０ＵＦ及び１０ＵＲの間（即ち、一対のロアクロスメンバ１０ＬＦ及び１０ＬＲの間でもある）で、かつ、一対のサイドメンバ１１Ｌ及び１１Ｒの間に配置されている。より詳しくは、フロントアッパクロスメンバ１０ＵＦの前端とリアアッパクロスメンバ１０ＵＲの後端との間で、かつ、レフトサイドメンバ１１Ｌの左端とライトサイドメンバ１１Ｒの右端との間に配置されている。

図４に示されるように、一対のサイドメンバ１１Ｌ及び１１Ｒの車両の幅方向のさらに外側には車両の前後方向に平行に配された一対のサイドシル１２Ｌ及び１２Ｒが設けられている。一対のサイドシル１２Ｌ及び１２Ｒも、フロアパネル１と結合されており、重要な車両骨格部材である。本実施形態の車両はいわゆるワンボックスカーであり、一対のサイドシル１２Ｌ及び１２Ｒの上面は、図３に示されるように、上述したフロア一般面ＦＰよりも下方に位置されている。

そして、図５、図６及び図８に示されるように、一対のアッパクロスメンバ１０ＵＦ及び１０ＵＲの間（即ち、一対のロアクロスメンバ１０ＬＦ及び１０ＬＲの間でもある）で、かつ、一対のサイドメンバ１１Ｌ及び１１Ｒの外側のフロアパネル１には窪み１４がそれぞれ形成されている。各窪み１４には、上述した冷却ファン３（バッテリ２の補機）が設置される。図７及び図８に示されるように、各窪み１４は、フロアパネル１を上述したフロア一般面よりも下方に凹まされて形成されている。窪み１４は、サイドシル１２Ｌ及び１２Ｒよりは車両内側に位置している。即ち、窪み１４は、一対のアッパクロスメンバ１０ＵＦ及び１０ＵＲ、サイドメンバ１１Ｌ（１１Ｒ）及びサイドシル１２Ｌ（１２Ｒ）に囲まれた範囲に形成されている。窪み１４の底面には、冷却ファン３を固定するためのブラケット１４Ｂが固定されている。ブラケット１４Ｂからは、固定用のウェルドボルトが上に向けて突設されている。

バッテリ２の補機としての冷却ファン３は、ブラケット１４Ｂを介して、窪み１４の底面上に設置されている。そして、図３に示されるように、冷却ファン３は窪み１４の底面に固定されているので、冷却ファン３の重心ＧＦは、バッテリ２の幅方向の端部２Ｅの下端Ｘよりも下方に位置されている。さらに、冷却ファン３の重心ＧＦは、フロア一般面ＦＰよりも下方に位置されている。

本実施形態では、一対のアッパクロスメンバ１０ＵＦ及び１０ＵＲの間で、かつ、一対のサイドメンバ１１Ｌ及び１１Ｒの外側のフロアパネル１に、冷却ファン３（バッテリ２の補機）を収納するための窪み１４がそれぞれ形成された。各窪み１４は、フロアパネル１を上述したフロア一般面よりも下方に凹まされて形成されている。従って、本実施形態によれば、一対のアッパクロスメンバ１０ＵＦ及び１０ＵＲの間で、かつ、一対のサイドメンバ１１Ｌ及び１１Ｒの間に配置されたバッテリ２の補機（冷却ファン３）をバッテリの近傍に配置でき、スペース効率に優れる。

具体的には、本実施形態におけるバッテリ２の補機は冷却ファン３であるため、ダクト４の長さや大きさを小さくすることができる。窪み１４に設置されるバッテリ２の補機がＤＣ−ＤＣコンバータやジャンクションボックスなどの電装系部品である場合は、配線を短くできる。特に、窪み１４が、フロアパネル１をフロア一般面ＦＰよりも下方に凹ませて形成されているので、車室内のスペースを有効に利用でき、車室内のスペースを狭くしてしまうことがない。

また、本実施形態では、走行エネルギー供給用のバッテリ２がフロアパネル１の上方、即ち、車室内に配置される。このため、バッテリ２に対して要求される耐熱性や耐侯性（例えば、水密性）は、バッテリ２をフロアパネル１の下方の車外に配置する場合よりも緩くできる。この結果、バッテリ２の安全性を向上でき、かつ、製造コストも低減できる。

さらに、本実施形態では、窪み１４はフロア一般面ＦＰよりも下方に凹まされて形成されており、かつ、冷却ファン３（バッテリ２の補機）は窪み１４の底面上に設置されている。従って、車両の側突時には、図９に示されるようにフロア構造が変形するが、冷却ファン３（バッテリ２の補機）は、その側方に位置するサイドメンバ１１Ｌ（又は１１Ｒ）と接触する。サイドメンバ１１Ｌ（又は１１Ｒ）は、閉断面を有しており、剛性も高いので、冷却ファン３（バッテリ２の補機）を受け止めてバッテリ２との干渉を防止する。従って、側突時のバッテリ２の損傷も防止される。

上述したように、本実施形態では、冷却ファン３（バッテリ２の補機）の重心ＧＦが、バッテリ２の幅方向の端部２Ｅの下端Ｘよりも下方に位置されている（図３参照）。従って、車両の側突時には、図９に示されるように、冷却ファン３は下方へと移動する傾向となる。即ち、冷却ファン３は、バッテリ２から遠ざかる方向へと移動する傾向、言い換えれば、バッテリ２（の下端Ｘ）よりも下方へと移動する傾向となる。従って、側突時のバッテリ２の損傷がより防止される。

また、このことに併せて、本実施形態では、冷却ファン３（バッテリ２の補機）の重心ＧＦが、フロア一般面ＦＰよりも下方に位置されている（図３参照）。従って、下方へと移動する傾向の冷却ファン３（バッテリ２の補機）は、サイドメンバ１１Ｌ（又は１１Ｒ）と接触して、図９に示されるように、バッテリ２から遠ざかるように回転する傾向となる。この結果、側突時の車体の変形ストロークをより多く確保でき、衝突時の運動エネルギーの車体変形による吸収性が向上する。

さらに、本実施形態では、サイドシル１２Ｌ（１２Ｒ）の上面が前記フロア一般面ＦＰよりも下方に位置されている。従って、側突時に車両内側に移動するサイドシル１２Ｌ（１２Ｒ）は、窪み１４の側方又は下方に位置することとなり、窪み１４内に設置された冷却ファン３（バッテリ２の補機）の下部を車両内側に押す傾向となる。この結果、上述した冷却ファン３（バッテリ２の補機）のバッテリ２から遠ざかるように回転する傾向が促進され、衝突時の運動エネルギーの車体変形による吸収性がより向上する。

なお、本実施形態では、一対のサイドメンバ１１Ｌ及び１１Ｒの外側にそれぞれ窪み１４が形成されて、これらの窪み１４の底面上に冷却ファン３がそれぞれ設置された。しかし、窪み１４は、一対のサイドメンバ１１Ｌ及び１１Ｒの少なくとも一方の外側にだけ設けられてもよい。本実施形態では、バッテリ２の排熱に対する設計要求値を考慮して、小型の冷却ファン３をバッテリ２の両側に設けることとした。一概には言えないが、小型の冷却ファン３を二つ設ける方が騒音的に有利である。本実施形態ではバッテリ２と共に冷却ファン３も室内に（フロアパネル１よりも上方に）配置されるため、バッテリ２の両側にそれぞれ小型の冷却ファン３を設けた。

１フロアパネル
２バッテリ
２Ｅ（バッテリ２の幅方向の）端部
Ｘ（端部２Ｅの）下端
３冷却ファン（バッテリ２の補機）
１０ＵＦ，１０ＵＲアッパクロスメンバ
１０ＬＦ，１０ＬＲロアクロスメンバ
１１Ｌ，１１Ｒサイドメンバ
１２Ｌ，１２Ｒサイドシル
１４窪み
ＦＰフロア一般面
ＧＦ（冷却ファン３の）重心

Claims

走行エネルギー供給用のバッテリを備えた車両のフロア構造であって、
フロアパネルと、
前記フロアパネルの上面に固定された、前記車両の幅方向に平行に配置された一対のアッパクロスメンバと、
前記一対のアッパクロスメンバに対応させて、前記フロアパネルの下面に固定された一対のロアクロスメンバと、
前記フロアパネルの前記下面に固定され、前記車両の前後方向に平行に配置されて前記一対のロアクロスメンバと交差する一対のサイドメンバと、
前記一対のアッパクロスメンバの間で、かつ、前記一対のサイドメンバの間に配置され、前記一対のアッパクロスメンバに固定された前記バッテリと、
前記一対のアッパクロスメンバの間で、かつ、前記一対のサイドメンバの少なくとも一方の外側の前記フロアパネルに形成された、前記フロアパネルと前記一対のサイドメンバとの固定面を含むフロア一般面より下方に凹まされた窪みと、
前記窪みの底面上に設置された、前記バッテリの補機と、を備えた、ことを特徴とするフロア構造。
前記補機の重心が、前記バッテリの前記幅方向の端部の下端よりも下方に位置されている、請求項１に記載のフロア構造。
前記補機の重心が、前記フロア一般面よりも下方に位置されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフロア構造。
前記一対のサイドメンバの外側に、一対のサイドシルをさらに備えており、
前記サイドシルの上面が前記フロア一般面よりも下方に位置されている、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のフロア構造。