JP5971235B2 - バッテリフレーム及び車両用電池搭載構造 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリフレームと、それを備えた車両用電池搭載構造に関する。

電気自動車のフロア部の下側に配置される駆動用バッテリ（電池）を支持するバッテリフレームを繊維強化樹脂材料（ＦＲＰ）で成形し、フロア部の下面の左右に配置されたサイドフレーム（車体側）に固定した構造は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３６０６４１５号公報

しかしながら、駆動用バッテリは、樹脂製のバッテリフレームの締結部を介して、サイドフレームに支持されているため、車両の衝突により、バッテリフレームに衝突荷重が入力されたときには、そのバッテリフレームの締結部に亀裂（破断）が発生するおそれがあり、バッテリフレーム（駆動用バッテリ）がサイドフレーム（車両）から脱落するおそれがある。このように、バッテリフレーム（車両）に衝突荷重が入力されたときに、駆動用バッテリの車両からの脱落を抑制する構造には、改善の余地がある。

そこで、本発明は、車両に荷重が入力されても、電池が車両から脱落するのを抑制できるバッテリフレームと、そのバッテリフレームを備えた車両用電池搭載構造を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のバッテリフレームは、フロアパネルの車体下方側に配置され、電池を支持する樹脂製のバッテリフレーム本体と、前記バッテリフレーム本体に一体的に設けられ、前記フロアパネルの下面側に締結固定されるとともに、前記電池が締結固定された金属製の延性部材と、を備え、前記バッテリフレーム本体は、頂部を構成するアッパフレームと、底部を構成するロアフレームと、前記アッパフレームと前記ロアフレームとの間に設けられた中間部材と、を有し、前記延性部材は、少なくとも前記中間部材を囲む環状に形成されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、樹脂製のバッテリフレーム本体に一体的に設けられた金属製の延性部材が、フロアパネルの下面側に締結固定されている。したがって、車両に荷重が入力されても、その延性部材により、バッテリフレームがフロアパネルから脱落するのが抑制される。

また、樹脂製のバッテリフレーム本体に一体的に設けられた金属製の延性部材に電池が締結固定されている。したがって、車両に荷重が入力されても、その延性部材により、電池がバッテリフレームから脱落するのが抑制される。

つまり、本発明によれば、車両に荷重が入力されても、電池が車両から脱落するのが抑制される。

また、バッテリフレーム本体は、頂部を構成するアッパフレームと、底部を構成するロアフレームと、アッパフレームとロアフレームとの間に設けられた中間部材と、を有しており、延性部材が、少なくとも中間部材を囲む環状に形成されている。

したがって、延性部材に一方側から荷重が入力されても、その荷重は、延性部材の他方側へ受け流され、中間部材へ伝達されるのが抑制される。よって、中間部材に損傷が発生するのが抑制又は防止され、電池がバッテリフレームから脱落するのが抑制又は防止される。

また、請求項２に記載のバッテリフレームは、請求項１に記載のバッテリフレームであって、前記中間部材は、車幅方向から見て断面凹凸形状に形成されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、中間部材が、車幅方向から見て断面凹凸形状に形成されている。したがって、延性部材やバッテリフレーム本体に車幅方向から荷重が入力されても、その荷重は中間部材によって吸収される。

また、請求項３に記載のバッテリフレームは、請求項１又は請求項２に記載のバッテリフレームであって、前記延性部材の車幅方向に延在するクロスメンバは、断面略ハット型形状に形成されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、延性部材の車幅方向に延在するクロスメンバが、断面略ハット型形状に形成されている。したがって、延性部材に車幅方向から荷重が入力されたときには、その荷重がクロスメンバによって吸収され、バッテリフレーム本体へ伝達されるのが抑制される。よって、バッテリフレーム本体に損傷が発生するのが抑制又は防止され、電池がバッテリフレームから脱落するのが抑制又は防止される。

また、請求項４に記載のバッテリフレームは、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のバッテリフレームであって、前記電池が締結固定される前記延性部材の締結部は、平面視で前記バッテリフレーム本体側へ張り出された内側締結部とされていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、電池が締結固定される延性部材の締結部が、平面視でバッテリフレーム本体側へ張り出された内側締結部とされている。したがって、延性部材に荷重が入力されても、その荷重が電池の内側締結部へ直接的に伝達されることが抑制される。よって、電池がバッテリフレームから脱落するのが抑制又は防止される。

また、請求項５に記載のバッテリフレームは、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のバッテリフレームであって、前記電池が締結固定される前記延性部材の締結部は、平面視で前記バッテリフレーム本体側とは反対側へ張り出された外側締結部とされていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、電池が締結固定される延性部材の締結部が、平面視でバッテリフレーム本体側とは反対側へ張り出された外側締結部とされている。したがって、延性部材に荷重が入力されても、その荷重が電池の外側締結部へ直接的に伝達されることが抑制される。よって、電池がバッテリフレームから脱落するのが抑制又は防止される。

また、請求項６に記載のバッテリフレームは、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のバッテリフレームであって、前記電池が締結固定される前記延性部材の締結部が複数設けられ、前記締結部の一部は、平面視で前記バッテリフレーム本体側へ張り出された内側締結部とされ、前記締結部の残りの一部は、平面視で前記バッテリフレーム本体側とは反対側へ張り出された外側締結部とされていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、電池が締結固定される延性部材の締結部が複数設けられ、締結部の一部が、平面視でバッテリフレーム本体側へ張り出された内側締結部とされ、締結部の残りの一部が、平面視でバッテリフレーム本体側とは反対側へ張り出された外側締結部とされている。したがって、延性部材に荷重が入力されても、その荷重が電池の内側締結部及び外側締結部へ直接的に伝達されることが抑制される。よって、電池がバッテリフレームから脱落するのが抑制又は防止される。

また、請求項７に記載のバッテリフレームは、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のバッテリフレームであって、前記延性部材は、上部延性部材と下部延性部材とを有し、前記上部延性部材の一部と前記下部延性部材の一部とが重ね合わされて構成されたフランジ部が、前記フロアパネルの下面側に締結固定されていることを特徴としている。

請求項７に記載の発明によれば、上部延性部材の一部と下部延性部材の一部とが重ね合わされて構成されたフランジ部が、フロアパネルの下面側に締結固定されている。したがって、フロアパネルを介してフランジ部に荷重が入力されても、そのフランジ部に亀裂や破断が発生するのが抑制又は防止される。よって、バッテリフレームがフロアパネルから脱落するのが抑制又は防止される。

また、請求項８に記載のバッテリフレームは、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載のバッテリフレームであって、前記バッテリフレーム本体は、繊維強化樹脂材料で成形され、前記延性部材は、鋼板で成形されていることを特徴としている。

請求項８に記載の発明によれば、バッテリフレーム本体が繊維強化樹脂材料で成形され、延性部材が鋼板で成形されている。したがって、バッテリフレームとしての強度（剛性）を保ちながら重量の低減が図れる。

また、本発明に係る請求項９に記載の車両用電池搭載構造は、請求項１〜請求項８の何れか１項に記載のバッテリフレームと、前記バッテリフレームの延性部材に締結固定される電池と、前記バッテリフレームの延性部材が下面側に締結固定されるフロアパネルと、を備えたことを特徴としている。

請求項９に記載の発明によれば、樹脂製のバッテリフレーム本体に一体的に設けられた金属製の延性部材が、フロアパネルの下面側に締結固定されている。そして、その延性部材に電池が締結固定されている。したがって、車両に荷重が入力されても、延性部材により、バッテリフレームがフロアパネルから脱落するのが抑制され、電池がバッテリフレームから脱落するのが抑制される。つまり、本発明によれば、車両に荷重が入力されても、電池が車両から脱落するのが抑制される。

また、請求項１０に記載の車両用電池搭載構造は、請求項９に記載の車両用電池搭載構造であって、前記バッテリフレームの車幅方向外側にエネルギー吸収部材が配設されていることを特徴としている。

請求項１０に記載の発明によれば、バッテリフレームの車幅方向外側にエネルギー吸収部材が配設されている。したがって、車両の側面に入力された荷重の一部は、エネルギー吸収部材によって吸収される。よって、バッテリフレームに伝達される荷重が低減される。

以上、説明したように、請求項１に係る発明によれば、車両に荷重が入力されても、電池が車両から脱落するのを抑制することができる。

また、請求項１に係る発明によれば、延性部材に荷重が入力されても、中間部材に損傷が発生するのを抑制することができ、電池がバッテリフレームから脱落するのを抑制することができる。

請求項２に係る発明によれば、延性部材やバッテリフレーム本体に荷重が入力されても、その荷重を中間部材によって吸収することができる。

請求項３に係る発明によれば、延性部材に荷重が入力されても、バッテリフレーム本体に損傷が発生するのを抑制することができ、電池がバッテリフレームから脱落するのを抑制することができる。

請求項４に係る発明によれば、延性部材に荷重が入力されても、電池がバッテリフレームから脱落するのを抑制することができる。

請求項５に係る発明によれば、延性部材に荷重が入力されても、電池がバッテリフレームから脱落するのを抑制することができる。

請求項６に係る発明によれば、延性部材に荷重が入力されても、電池がバッテリフレームから脱落するのを抑制することができる。

請求項７に係る発明によれば、延性部材の一部であるフランジ部に荷重が入力されても、そのフランジ部に亀裂や破断が発生するのを抑制することができ、バッテリフレームがフロアパネルから脱落するのを抑制することができる。

請求項８に係る発明によれば、バッテリフレームとしての強度（剛性）を保ちながら重量の低減を図ることができる。

請求項９に係る発明によれば、車両に荷重が入力されても、電池が車両から脱落するのを抑制することができる。

請求項１０に係る発明によれば、バッテリフレームに伝達される荷重を低減させることができる。

本実施形態に係る車両用電池搭載構造を示す分解斜視図である。 本実施形態に係る燃料電池スタックとバッテリフレームを示す斜視図である。 本実施形態に係るバッテリフレームの平面図である。 ロッカとフロアパネルの下面側（エネルギー吸収部材を含む）と共に示される図３におけるＸ−Ｘ線矢視断面図である。 フロアパネルの下面側と共に示される図３におけるＹ−Ｙ線矢視断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車体上方向、矢印ＦＲを車体前方向、矢印ＯＵＴを車幅方向外側とする。また、以下の説明で、特記なく上下、前後、左右の方向を用いる場合は、車体上下方向の上下、車体前後方向の前後、車体左右方向（車幅方向）の左右を示すものとする。

図１、図２に示されるように、電気自動車等の車両に適用される本実施形態に係る車両用電池搭載構造１０は、車両のフロア（車体）を構成する金属製のフロアパネル１２と、そのフロアパネル１２に締結固定されるバッテリフレーム（スタックフレーム）２０と、そのバッテリフレーム２０に締結固定される電池としての燃料電池スタック７０と、を備えている。

図１に示されるように、フロアパネル１２は、車幅方向中央部に車体上方側へ凸状とされて車体前後方向に延在するトンネル部１４を有している。そして、トンネル部１４の左右両側におけるフロアパネル１２の下面で、かつ車体前方側には、フロアパネル１２の車体前後方向の長さの約半分程度の長さで車体前後方向に延在する、断面略ハット型形状とされた左右一対の金属製のアンダーメンバ１６が設けられている。

更に、各アンダーメンバ１６の車幅方向外側におけるフロアパネル１２の下面には、フロアパネル１２の車体前後方向のほぼ全長に亘って車体前後方向に延在する、断面略ハット型形状とされた左右一対の金属製のアンダーメンバ１８が設けられている。そして、各アンダーメンバ１８の車幅方向内側で、かつフロアパネル１２の車体後方側端部における下面には、断面略ハット型形状とされた左右一対の金属製のアンダーブラケット１７が設けられている。

詳細に説明すると、アンダーメンバ１６の上端部であるフランジ部（図示省略）と、アンダーメンバ１８の上端部であるフランジ部１８Ａ（図４参照）と、アンダーブラケット１７の上端部であるフランジ部１７Ａ（図４、図５参照）とが、それぞれスポット溶接等によってフロアパネル１２の下面に接合固定されている。なお、アンダーメンバ１８は、フロアパネル１２の車幅方向外側端部（後述する屈曲部１２Ａ）寄りに取り付けられている。

また、各アンダーメンバ１６には、図４、図５に示されるフランジボルト５２を挿通させるための貫通孔（図示省略）が複数形成されており、各貫通孔と同軸的にウエルドナット（図示省略）が設けられている。同様に、各アンダーメンバ１８には、フランジボルト５２を挿通させるための貫通孔１８Ｂが複数形成されており、各貫通孔１８Ｂと同軸的にウエルドナット５４が設けられている（図４参照）。

そして、図４、図５に示されるように、各アンダーブラケット１７には、フランジボルト５２を挿通させるための貫通孔１７Ｂが１つずつ形成されており、各貫通孔１７Ｂと同軸的にウエルドナット５４が設けられている。なお、アンダーブラケット１７との高さを調整するために、後述するリアクロスメンバ４７Ｂには、金属製で円筒状のカラー部材６０が溶接等によって取り付けられている。

図１〜図３に示されるように、バッテリフレーム２０は、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）製、一例として炭素繊維強化樹脂材料（ＣＦＲＰ）で成形されたバッテリフレーム本体２１と、金属製、一例として高張力鋼板又は超高張力鋼板で成形された延性部材４０と、を有している。

詳細に説明すると、バッテリフレーム本体２１は、頂部を構成する略平板状のアッパフレーム２２と、底部を構成する略トレイ状のロアフレーム２６と、アッパフレーム２２とロアフレーム２６との間に設けられる中間部材（補強部材）としてのコアフレーム３０と、を含んで構成されている。

アッパフレーム２２は、水平方向に沿って配置される矩形平板状の天板２３と、天板２３の車幅方向両端部（外側端部）に、後述する傾斜壁３６に沿うように車幅方向外側上方へ向けて斜めに一体に連設された矩形平板状の傾斜壁２４と、傾斜壁２４の車幅方向両端部に、後述する上壁３７に沿うように車幅方向外側へ向けて略水平に一体に連設された矩形平板状のフランジ部２５と、を有している。なお、天板２３の車体後方側端部には、後述する締結部６６、６８を避けるための２つの円弧状の切欠部２３Ａが形成されている。

ロアフレーム２６は、水平方向に沿って配置される矩形平板状の底板２７と、底板２７の車幅方向両端部（外側端部）に、車体上方側へ向けて略垂直に、詳しくは図４に示されるように、車体前後方向から見て車体上方外側へ向けて若干斜めに一体に立設された矩形平板状の側壁部２８と、を有している。なお、側壁部２８の高さは、後述する下部延性部材４６のロア本体部４７における側壁部４７Ｄの高さとほぼ同一とされている。

コアフレーム３０は、車幅方向に沿って延在する断面略ハット型形状の凸部３３が車体前後方向に複数列（例えば５列）並んで形成された（車幅方向から見て断面凹凸形状となるコルゲート状に形成された）本体部３２と、本体部３２の車幅方向両端部で、かつ凸部３３の上面から連続して車体上方側へ突出するように形成された突出部３４と、を有している。

突出部３４の車幅方向内側は、凸部３３の上面から車幅方向外側上方へ向けて斜めに一体に連設された傾斜壁３６とされており、傾斜壁３６の上端部には、車幅方向外側へ向けて略水平な上壁３７が一体に連設されている。そして、突出部３４の車幅方向外側端部は、本体部３２に対して略垂直な断面となる端面部３８とされている。なお、本体部３２の車体後方側端部には、後述する締結部６６、６８を避けるための２つの円弧状の切欠部３２Ａが形成されている。

延性部材４０は、車体前後方向が長手方向とされた上部延性部材４２と、燃料電池スタック７０の後述する外装部７２の形状に合わせて、前端中央部が車体前方側へ張り出した略矩形枠状（閉じた環状）の下部延性部材４６と、を有している。

図１〜図４に示されるように、上部延性部材４２は、アッパ本体部４３と、アッパ本体部４３の車幅方向外側に一体に連設されたアッパフランジ部４４と、を有している。そして、アッパ本体部４３及びアッパフランジ部４４は、それぞれ後述する下部延性部材４６のロア本体部４７及びロアフランジ部４８に重ねられてリベット等によって接合されるようになっている。

また、アッパ本体部４３とアッパフランジ部４４との境界部分には、車体前後方向から見て車体下方側へ凹む凹部４５が形成されている。この凹部４５が、車両の側面衝突時に、アッパフランジ部４４及びロアフランジ部４８（後述するフランジ部５０）の車幅方向内側への折れ曲がり変形の支点となる構成になっている。

図１〜図３に示されるように、下部延性部材４６は、矩形枠状とされたロア本体部４７を有している。そして、ロア本体部４７の前部側が、車幅方向に延在する断面略ハット型形状のフロントクロスメンバ４７Ａとされ、ロア本体部４７の後部側が、車幅方向に延在する断面略ハット型形状のリアクロスメンバ４７Ｂとされている。なお、フロントクロスメンバ４７Ａ及びリアクロスメンバ４７Ｂが、本発明における「クロスメンバ」である。

フロントクロスメンバ４７Ａの前端中央部には、平面視略「Ｕ」字状とされた延長部４７Ｃが、その円弧形状とされた部分を車体前方側（バッテリフレーム本体２１とは反対側）へ向けて一体に連設されている。そして、延長部４７Ｃの左右両端部側には、バッテリフレーム２０をフロアパネル１２の各アンダーメンバ１６に締結固定するための複数（例えば左右２個ずつで計４個）の貫通された孔部５６が、それぞれ略車体前後方向に並んで形成されている。

更に、この延長部４７Ｃの所定位置には、燃料電池スタック７０を締結固定するための複数（例えば左右１個ずつで計２個）の貫通された孔部６２と、１つの締結部６４とが形成されている。詳細に説明すると、孔部６２は、車体前方側の孔部５６の車幅方向内側で左右に所定の間隔を隔てて形成されている。

締結部６４は、バッテリフレーム本体２１とは反対側（外側）へ張り出す外側締結部であり、左側の孔部６２の車体後方側に、車体上方側へ若干凸状になるように形成されている。そして、締結部６４の中央部には、貫通された孔部６４Ａが形成されており、延長部４７Ｃ（締結部６４）の下面には、孔部６２及び孔部６４Ａと同軸的にウエルドナット（図示省略）が設けられている。

一方、リアクロスメンバ４７Ｂの前端部には、燃料電池スタック７０を締結固定するための２つの締結部６６、６８が、車幅方向に所定の間隔を隔てて一体に形成されている。各締結部６６、６８は、バッテリフレーム本体２１側（内側）へ張り出す内側締結部であり、車体上方側へ若干凸状になるように形成されている。そして、各締結部６６、６８の中央部には、それぞれ貫通された孔部６６Ａ、６８Ａが形成されており、各締結部６６、６８の下面には、孔部６６Ａ、６８Ａと同軸的にウエルドナット５４（図４参照）が設けられている。

また、リアクロスメンバ４７Ｂの各締結部６６、６８の近傍、例えば各締結部６６、６８の右側に隣接した部位には、バッテリフレーム２０をフロアパネル１２の各アンダーブラケット１７に締結固定するための複数（例えば左右１個ずつで計２個）の貫通された孔部５８が、それぞれ形成されている。

そして、リアクロスメンバ４７Ｂには、金属製で円筒状のカラー部材６０が、その貫通孔６０Ａを各孔部５８に連通させて（各孔部５８と同軸的に）溶接等によって取り付けられている（図４、図５参照）。カラー部材６０の長さは、リアクロスメンバ４７Ｂとアンダーブラケット１７との間隔とほぼ同一になっている。したがって、このカラー部材６０により、リアクロスメンバ４７Ｂとアンダーブラケット１７との高さの違いが調整されるようになっている。

また、図１に示されるように、ロア本体部４７の車幅方向両端部は、車体前後方向に延在する側壁部４７Ｄとされている。側壁部４７Ｄは、ロアフレーム２６の側壁部２８に沿うように、車体上方側へ向けて略垂直に、詳しくは図４に示されるように、車体前後方向から見て車体上方外側へ向けて若干斜めに（側壁部２８と同じ傾斜角度で）形成されている。なお、側壁部４７Ｄの高さは、ロアフレーム２６の側壁部２８の高さとほぼ同一とされている。

そして、側壁部４７Ｄの下端部には、車幅方向内側へ張り出す矩形平板状の張出部４７Ｅが一体に連設されている。この張出部４７Ｅの上面に、後述するように、コアフレーム３０の本体部３２の突出部３４側における下面が接着剤によって接合されるようになっている。つまり、ロア本体部４７の張出部４７Ｅは、ロアフレーム２６とコアフレーム３０とで挟持固定されるようになっており、ロア本体部４７の側壁部４７Ｄは、コアフレーム３０の端面部３８と対向するようになっている。

また、側壁部４７Ｄの車幅方向外側端部には、ロアフレーム２６の側壁部２８（バッテリフレーム本体２１）よりも車幅方向外側へ突出するロアフランジ部４８が一体に連設されている。このロアフランジ部４８に、ロアフレーム２６の側壁部２８（バッテリフレーム本体２１）よりも車幅方向外側に配置されるアッパフランジ部４４が上方から重ね合わされてリベット等によって接合されている。

そして、互いに接合されたアッパフランジ部４４とロアフランジ部４８とにより、各アンダーメンバ１８（フロアパネル１２の下面側）に対する固定部位となるフランジ部５０が構成されるようになっている。すなわち、このフランジ部５０には、バッテリフレーム２０をフロアパネル１２の各アンダーメンバ１８に締結固定するための複数の貫通孔５０Ａが車体前後方向に並んで形成されている。

したがって、バッテリフレーム２０は、後述する燃料電池スタック７０が締結固定された後、車体下方側から貫通孔５０Ａ及び貫通孔１８Ｂにフランジボルト５２が挿通されてウエルドナット５４に螺合されることにより、アンダーメンバ１８に締結固定される。そして、バッテリフレーム２０は、車体下方側から孔部５６及び貫通孔（図示省略）にフランジボルト（図示省略）が挿通されてウエルドナット（図示省略）に螺合されることにより、アンダーメンバ１６に締結固定される。

更に、バッテリフレーム２０は、車体下方側から孔部５８、即ちカラー部材６０の貫通孔６０Ａ及び貫通孔１７Ｂにフランジボルト５２が挿通されてウエルドナット５４に螺合されることにより、アンダーブラケット１７に締結固定される。なお、底板２７には、フランジボルト５２を挿入させるための貫通孔２７Ａ（図４参照）が形成されている。このように、バッテリフレーム２０は、延性部材４０だけを介して、フロアパネル１２の下面側に締結固定されるようになっている（図４、図５参照）。

また、このような構成のバッテリフレーム２０は、次のようにして組み立てられる。すなわち、まずロアフレーム２６の底板２７の上面に、下部延性部材４６のロア本体部４７が接着剤やリベット等によって接合される。そして、ロア本体部４７の内側にコアフレーム３０が配置され、本体部３２の下面が、ロアフレーム２６の底板２７の上面に接着剤やリベット等によって接合される。

なお、このとき、張出部４７Ｅの上面に、本体部３２の突出部３４側における下面が接着剤によって接合され、張出部４７Ｅがロアフレーム２６とコアフレーム３０とで挟持固定される。そして、コアフレーム３０の各凸部３３の上面に、アッパフレーム２２の天板２３の下面が接着剤やリベット等によって接合され、上部延性部材４２のアッパフランジ部４４が下部延性部材４６のロアフランジ部４８にリベット等によって接合される。

これにより、バッテリフレーム本体２１の少なくとも一部、即ちアッパフレーム２２及びコアフレーム３０が、略矩形枠状（閉じた環状）とされた延性部材４０の内側に配置された（略矩形枠状とされた延性部材４０に外側から囲まれた）バッテリフレーム２０が組み立てられる。つまり、フロアパネル１２に対する締結箇所及び後述する燃料電池スタック７０との締結箇所が、全て延性部材４０上のみとされたバッテリフレーム２０が効率よく製造される。

図１、図２に示されるように、燃料電池スタック７０は、その外装部７２が、平面視で凸形状となる箱状に金属（又は樹脂でもよい）で成形されている。そして、外装部７２の下端周縁部における複数箇所には、外方側へ突出する脚部７６が一体に形成されている。

詳細に説明すると、外装部７２の車体前方側へ突出した突出部７４の左側壁７４Ａの下端部と、突出部７４の左右両側方における外装部７２の前壁７２Ａの下端部と、外装部７２の後壁７２Ｂの左右両側の下端部に、それぞれ脚部７６が突設されている。そして、各脚部７６には、フランジボルト５２を挿通させるための貫通孔７６Ａが形成されている。

したがって、燃料電池スタック７０は、次のようにしてバッテリフレーム２０（延性部材４０）に締結固定される。すなわち、燃料電池スタック７０は、図２に示されるように、バッテリフレーム本体２１（天板２３）の上面に載置されるとともに、各脚部７６が、延長部４７Ｃに形成された締結部６４の上と、リアクロスメンバ４７Ｂの前端部に形成された各締結部６６、６８の上に配置される。

これにより、各貫通孔７６Ａと各孔部６４Ａ、６６Ａ、６８Ａとが連通され、各貫通孔７６Ａと各孔部６２とが連通される。したがって、図４に示されるように、車体上方側からフランジボルト５２を各貫通孔７６Ａ及び各孔部６２、６４Ａ、６６Ａ、６８Ａにそれぞれ挿通し、ウエルドナット５４に螺合することにより、燃料電池スタック７０がバッテリフレーム２０、詳しくは延性部材４０（下部延性部材４６）のみに締結固定される。

なお、本実施形態に係る燃料電池スタック７０は、車幅方向中央部よりも車幅方向左側に重心がある。そのため、バッテリフレーム２０における各締結部６４、６６、６８は、車幅方向中央部よりも車幅方向左側に配置されているが、これに限定されるものではない。すなわち、燃料電池スタック７０の重心が車幅方向中央部にあれば、各締結部６４、６６、６８は、左右対称に配置されていてもよい。

また、図４に示されるように、フロアパネル１２の車幅方向外側端部は、車体上方側へ屈曲形成された屈曲部１２Ａとされており、その屈曲部１２Ａが金属製のロッカ８０のインナパネル８２に溶接等によって接合されている。ロッカ８０は、断面略ハット型形状とされたインナパネル８２と、断面略ハット型形状とされたアウタパネル８４と、を含んで構成されている。

すなわち、ロッカ８０は、インナパネル８２の上フランジ部８２Ａにアウタパネル８４の上フランジ部８４Ａが溶接等によって接合され、インナパネル８２の下フランジ部８２Ｂにアウタパネル８４の下フランジ部８４Ｂが溶接等によって接合されることにより、矩形閉断面形状に構成されている。

また、ロッカ８０（フロアパネル１２の車幅方向両端部を含む）の車体下方側とバッテリフレーム２０との間には、金属製のエネルギー吸収部材９０が配設されている。エネルギー吸収部材９０は、側壁部２８に近接するように車幅方向内側に配置されたインナ部材９２と、インナ部材９２よりも車幅方向外側に所定の隙間（下フランジ部８２Ｂ、８４Ｂを挿入できる程度の隙間）を有して配置されたアウタ部材９６と、を含んで構成されている。

インナ部材９２は、車体前後方向に延在する略矩形閉断面形状（筒状）のブロック部が複数（例えば７個）一体に組み合わされたような形状に構成されており、車幅方向最内側のブロック部９３の車幅方向内側を向く側壁部９３Ａが、側壁部２８に対して近接配置されている。

詳細に説明すると、ブロック部９３の側壁部９３Ａは、車体前後方向から見て（正面視で）側壁部２８と略平行になるように、車体上方外側へ向けて若干斜めに（側壁部２８と同じ傾斜角度で）形成されており、車幅方向に僅少な隙間を有して対向配置されている。そして、側壁部９３Ａの上端面と、側壁部２８の上端面とは、ほぼ同じ高さ位置とされている。

なお、このブロック部９３が、フランジ部５０の締結部位を除いたアンダーメンバ１８に図示しないボルト及びウエルドナットによって締結固定され、車幅方向最外側で上部側のブロック部９４が、ロッカ８０のインナパネル８２にボルト８６及びウエルドナット８８によって締結固定されている。これにより、インナ部材９２が、フロアパネル１２の車幅方向両端部における車体下方側に配置されるようになっている。

アウタ部材９６は、車体前後方向に延在する略矩形閉断面形状（筒状）のブロック部が複数（例えば５個）一体に組み合わされたような形状に構成されており、車幅方向外側で上部側のブロック部９９が、ロッカ８０のアウタパネル８４にボルト８６及びウエルドナット８８によって締結固定されている。これにより、アウタ部材９６が、ロッカ８０の車体下方側に配置されるようになっている。

また、インナ部材９２の車幅方向最外側で下部側のブロック部９５には、車幅方向外側へ突出する凸部９５Ａが形成されている。そして、アウタ部材９６の車幅方向内側で下部側のブロック部９７とブロック部９８との境界部には、凸部９５Ａを許容するように（凸部９５Ａと非接触となるように）、車幅方向外側へ凹んだ凹部９７Ａが形成されている。

この凹部９７Ａは、車両の側面衝突によってアウタ部材９６がインナ部材９２側へ移動したときに、凸部９５Ａに嵌合（接触）するようになっており、入力された衝突荷重の一部をアウタ部材９６からインナ部材９２へ効率よく伝達できるようになっている。つまり、アウタ部材９６とインナ部材９２とが一体になって車幅方向内側へ塑性変形できる（潰れる）構成になっている。

以上のような構成とされたバッテリフレーム２０及び車両用電池搭載構造１０において、次にその作用について説明する。すなわち、例えば鉛直方向に延在する円柱状（又は円筒状）の金属製のポール（図示省略）に車両が側面衝突した場合の作用について説明する。

ポール（障壁）に車両が側面衝突したときには、ロッカ８０及びエネルギー吸収部材９０に対して車幅方向内側へ向かう過大な衝突荷重が入力される。ロッカ８０及びエネルギー吸収部材９０に対して車幅方向外側から衝突荷重が入力されると、ロッカ８０及びエネルギー吸収部材９０は、車幅方向内側へ塑性変形しつつ移動して、その入力された衝突荷重の一部を吸収し、残りの衝突荷重の一部をフロアパネル１２（アンダーメンバ１８）やバッテリフレーム２０（フランジ部５０）に伝達する。

フロアパネル１２に衝突荷重の一部が伝達されると、そのフロアパネル１２の車幅方向外側端部（屈曲部１２Ａ）が捲れ上がり、フロアパネル１２の車幅方向外側端部（屈曲部１２Ａ）寄りの下面に固定されているアンダーメンバ１８の車幅方向外側が車体上方側へ移動させられる。すると、そのアンダーメンバ１８に締結固定されている延性部材４０のフランジ部５０に、車体前後方向を軸方向とした曲げモーメントが入力される。

すなわち、アンダーメンバ１８に締結固定されている延性部材４０のフランジ部５０（アッパフランジ部４４及びロアフランジ部４８）には、凹部４５を支点にして上方へ折れ曲がるような（フランジ部５０の車幅方向外側端部が車体上方側へ移動させられるような）力が加えられる。

ここで、フランジ部５０（延性部材４０）は、金属（高張力鋼板又は超高張力鋼板）で成形されていることから延性を有している。そのため、フランジ部５０は、凹部４５を支点にして車体上方側へ折れ曲がり変形（塑性変形）し易くなっている。したがって、フランジ部５０に入力された曲げモーメントは、フランジ部５０の車体上方側への曲げ変形によって効率よく吸収され、バッテリフレーム本体２１へ伝達されるのが抑制又は防止される。

また、フランジ部５０は、延性を有していることから、車体上方側へ折れ曲がり変形させられるだけで、亀裂や破断が発生するのが抑制又は防止されている。そのため、フランジ部５０に曲げモーメントが入力されても、バッテリフレーム２０がアンダーメンバ１８から脱落するのを抑制又は防止することができ、燃料電池スタック７０が車両から脱落するのを抑制又は防止することができる。

また、フロアパネル１２に衝突荷重の一部が伝達されることに伴い、アンダーメンバ１８が車幅方向内側へ移動したときには、フランジボルト５２を介して一方のフランジ部５０に衝突荷重の一部が局所的に伝達される。ここで、フランジ部５０は、アッパフランジ部４４とロアフランジ部４８とが重ね合わされて構成されているので、その強度（剛性）が確保又は向上されている。

そのため、フランジボルト５２を介してフランジ部５０に衝突荷重が入力されても、そのフランジ部５０に亀裂や破断が発生するのが抑制又は防止される。また、フランジ部５０の車体前後方向両端部は、それぞれフロントクロスメンバ４７Ａ及びリアクロスメンバ４７Ｂに接続されている（延性部材４０が略矩形枠状に形成されている）。

したがって、一方のフランジ部５０に入力された衝突荷重は、そのフランジ部５０と、断面略ハット型形状とされたフロントクロスメンバ４７Ａ及びリアクロスメンバ４７Ｂとによって効率よく吸収されつつ、他方のフランジ部５０へ受け流される。よって、フランジ部５０に入力された衝突荷重がバッテリフレーム本体２１へ伝達されるのが抑制又は防止される。

つまり、このバッテリフレーム２０によれば、車両の側面衝突時に、アンダーメンバ１８（フランジボルト５２）からフランジ部５０を介してバッテリフレーム本体２１へ加えられる応力負荷を低減又は無くすことができる。よって、車両の側面衝突時に、バッテリフレーム本体２１に亀裂や破断（損傷）が発生するのを抑制又は防止することができる。

また、バッテリフレーム２０（延性部材４０）における燃料電池スタック７０の締結箇所は、延長部４７Ｃ（締結部６４）上及びリアクロスメンバ４７Ｂから車体前方側（バッテリフレーム本体２１側）へ突出した締結部６６、６８上とされている。つまり、燃料電池スタック７０の締結箇所は、車幅方向に延在するフロントクロスメンバ４７Ａ上及びリアクロスメンバ４７Ｂ上には形成されていない。

したがって、フロントクロスメンバ４７Ａ及びリアクロスメンバ４７Ｂに衝突荷重が伝達されても、各締結箇所に衝突荷重が直接的に伝達されるのを抑制又は防止することができる。よって、延性部材４０における各締結箇所に亀裂や破断が発生するのを抑制又は防止することができ、燃料電池スタック７０がバッテリフレーム２０（車両）から脱落するのを抑制又は防止することができる。

また、下部延性部材４６におけるロア本体部４７の側壁部４７Ｄは、コアフレーム３０の端面部３８に対向配置されている。したがって、フランジ部５０から側壁部４７Ｄへ伝達された衝突荷重や、エネルギー吸収部材９０がロアフレーム２６の側壁部２８に直接当たることによって伝達された衝突荷重は、コアフレーム３０の各端面部３８、即ち複数列の凸部３３へ効率よく伝達され、その複数列の凸部３３によって効率よく吸収される。

つまり、このバッテリフレーム２０によれば、車両の側面衝突時に、フランジ部５０から側壁部４７Ｄを介してバッテリフレーム本体２１へ加えられる応力負荷や、エネルギー吸収部材９０から側壁部２８（及び側壁部４７Ｄ）を介してバッテリフレーム本体２１（ロアフレーム２６）へ加えられる応力負荷も低減又は無くすことができる。

よって、車両の側面衝突時に、バッテリフレーム本体２１（ロアフレーム２６）に亀裂や破断（損傷）が発生するのを更に抑制又は防止することができる。そして、これにより、燃料電池スタック７０に衝突荷重が入力される（燃料電池スタック７０が損傷する）のを抑制又は防止することができる。

なお、車両が前面衝突又は後面衝突した場合も、延性部材４０（下部延性部材４６）は略矩形枠状（閉じた環状）に形成されているため、その衝突荷重は、延性部材４０（下部延性部材４６のロア本体部４７における側壁部４７Ｄ）によって効率よく吸収される。しかも、側壁部４７Ｄには、燃料電池スタック７０の締結箇所が形成されていない。

したがって、側壁部４７Ｄに衝突荷重が伝達されても、各締結箇所に衝突荷重が直接的に伝達されるのを抑制又は防止することができる。よって、車両の前面衝突時や後面衝突時に、延性部材４０における各締結箇所に亀裂や破断が発生するのを抑制又は防止することができ、燃料電池スタック７０がバッテリフレーム２０（車両）から脱落するのを抑制又は防止することができる。

また、路面干渉物により、バッテリフレーム２０に対して車体下方側から荷重が入力されたときには、バッテリフレーム本体２１に対して車体上方側へ向かう応力負荷が生じる。しかしながら、バッテリフレーム本体２１は、コルゲート状（車幅方向から見て断面凹凸形状）とされたコアフレーム３０を備えているので、その応力負荷に対する強度（剛性）が確保又は向上されている。

したがって、車体下方側から荷重が入力されても、バッテリフレーム本体２１に亀裂や破断（損傷）が発生するのを抑制又は防止することができる。よって、バッテリフレーム２０が、フロアパネル１２の下面側（アンダーメンバ１６、アンダーメンバ１８、アンダーブラケット１７）から脱落するのを抑制又は防止することができるとともに、燃料電池スタック７０がバッテリフレーム２０（車両）から脱落するのを抑制又は防止することができる。

つまり、本実施形態に係るバッテリフレーム２０によれば、車両に対して、車幅方向からだけではなく、車体前後方向や車体下方向から荷重が入力されても、バッテリフレーム２０のフロアパネル１２からの脱落を抑制又は防止することができるとともに、燃料電池スタック７０のバッテリフレーム２０（車両）からの脱落を抑制又は防止することができる。

また、本実施形態に係るバッテリフレーム２０は、バッテリフレーム本体２１が繊維強化樹脂材料（ＦＲＰ）で成形され、そのバッテリフレーム本体２１を囲むように、高張力鋼板又は超高張力鋼板で成形された延性部材４０が一体的に設けられているので、バッテリフレーム２０としての強度（剛性）を確保しつつ、効率よく重量の低減が図れる。よって、本実施形態に係るバッテリフレーム２０を備えた車両において、燃費性能の低下を抑制することができる。

以上、本実施形態に係るバッテリフレーム２０及び車両用電池搭載構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係るバッテリフレーム２０及び車両用電池搭載構造１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、ロアフレーム２６も、下部延性部材４６の内側に配置される構成にしてもよく、この場合は、バッテリフレーム本体２１全体が延性部材４０に囲まれる。

また、延性部材４０のフランジ部５０は、フロアパネル１２の下面に接合固定されたアンダーメンバ１８に締結固定される構成に限定されるものではなく、例えばフロアパネル１２の下面やアンダーメンバ１８の下面に接合固定された図示しないブラケット等に締結固定される構成とされてもよい。つまり、延性部材４０のフランジ部５０は、フロアパネル１２やアンダーメンバ１８に間接的に接合される構成とされてもよい。

また、燃料電池スタック７０のバッテリフレーム２０（延性部材４０）に対する締結部６４がバッテリフレーム本体２１側に張り出していてもよく、各締結部６６、６８がバッテリフレーム本体２１とは反対側に張り出していてもよい。つまり、各締結部６４、６６、６８が、全てバッテリフレーム本体２１側に張り出していてもよいし、バッテリフレーム本体２１とは反対側に張り出していてもよい。

また、フロントクロスメンバ４７Ａ及びリアクロスメンバ４７Ｂは、断面略ハット型形状に形成される構成に限定されるものではない。更に、本実施形態における「締結」は、ボルト（フランジボルト５２）及びナット（ウエルドナット５４）による締結に限定されるものではなく、他の締結具（図示省略）によって締結される（取り付けられる）構成とされていてもよい。

また、延性部材４０は、高張力鋼板や超高張力鋼板で成形されるものに限定されるものではなく、例えば、ある程度の硬度を持ったアルミニウム合金や鉄等で成形されていてもよい。また、バッテリフレーム本体２１も、繊維強化樹脂材料（ＦＲＰ）で成形されるものに限定されるものではない。

更に、本実施形態に係るバッテリフレーム２０は、燃料電池スタック７０を支持する構成に限定されるものではない。例えば、燃料電池スタック７０の補機等も（燃料電池スタック７０と共に）バッテリフレーム２０で支持する構成としてもよい。また、本実施形態に係る燃料電池スタック７０は、２次電池とされていてもよい。

１０ 車両用電池搭載構造
１２ フロアパネル
２０ バッテリフレーム
２１ バッテリフレーム本体
２２ アッパフレーム
２６ ロアフレーム
３０ コアフレーム（中間部材）
４０ 延性部材
４２ 上部延性部材
４６ 下部延性部材
４７Ａ フロントクロスメンバ（クロスメンバ）
４７Ｂ リアクロスメンバ（クロスメンバ）
５０ フランジ部
６４ 締結部（外側締結部）
６６ 締結部（内側締結部）
６８ 締結部（内側締結部）
７０ 燃料電池スタック（電池）
９０ エネルギー吸収部材

Claims (10)

1. フロアパネルの車体下方側に配置され、電池を支持する樹脂製のバッテリフレーム本体と、
   前記バッテリフレーム本体に一体的に設けられ、前記フロアパネルの下面側に締結固定されるとともに、前記電池が締結固定された金属製の延性部材と、
   を備え、
   前記バッテリフレーム本体は、頂部を構成するアッパフレームと、底部を構成するロアフレームと、前記アッパフレームと前記ロアフレームとの間に設けられた中間部材と、を有し、
   前記延性部材は、少なくとも前記中間部材を囲む環状に形成されていることを特徴とするバッテリフレーム。
2. 前記中間部材は、車幅方向から見て断面凹凸形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリフレーム。
3. 前記延性部材の車幅方向に延在するクロスメンバは、断面略ハット型形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバッテリフレーム。
4. 前記電池が締結固定される前記延性部材の締結部は、平面視で前記バッテリフレーム本体側へ張り出された内側締結部とされていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のバッテリフレーム。
5. 前記電池が締結固定される前記延性部材の締結部は、平面視で前記バッテリフレーム本体側とは反対側へ張り出された外側締結部とされていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のバッテリフレーム。
6. 前記電池が締結固定される前記延性部材の締結部が複数設けられ、前記締結部の一部は、平面視で前記バッテリフレーム本体側へ張り出された内側締結部とされ、前記締結部の残りの一部は、平面視で前記バッテリフレーム本体側とは反対側へ張り出された外側締結部とされていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のバッテリフレーム。
7. 前記延性部材は、上部延性部材と下部延性部材とを有し、前記上部延性部材の一部と前記下部延性部材の一部とが重ね合わされて構成されたフランジ部が、前記フロアパネルの下面側に締結固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のバッテリフレーム。
8. 前記バッテリフレーム本体は、繊維強化樹脂材料で成形され、前記延性部材は、鋼板で成形されていることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１項に記載のバッテリフレーム。
9. 請求項１〜請求項８の何れか１項に記載のバッテリフレームと、
   前記バッテリフレームの延性部材に締結固定される電池と、
   前記バッテリフレームの延性部材が下面側に締結固定されるフロアパネルと、
   を備えた車両用電池搭載構造。
10. 前記バッテリフレームの車幅方向外側にエネルギー吸収部材が配設されていることを特徴とする請求項９に記載の車両用電池搭載構造。

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