電気自動車用フロア構造体
【課題】とくに車両側面から衝撃荷重が加わった際に搭載されているバッテリを効果的に保護できるようにした電気自動車用フロア構造体を提供する。
【解決手段】少なくとも、外縁に沿って延びるスティフナと車両幅方向に延びるリブからなる骨格部と、非骨格部に広がるパネル部とを有する繊維強化樹脂製の電気自動車用フロア構造体であって、該フロア構造体のパネル部に、バッテリ保持部材の取付部が設けられていることを特徴とする電気自動車用フロア構造体。
【解決手段】少なくとも、外縁に沿って延びるスティフナと車両幅方向に延びるリブからなる骨格部と、非骨格部に広がるパネル部とを有する繊維強化樹脂製の電気自動車用フロア構造体であって、該フロア構造体のパネル部に、バッテリ保持部材の取付部が設けられていることを特徴とする電気自動車用フロア構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂製の電気自動車用フロア構造体に関し、とくに、車両側面から衝撃荷重が加わった際に搭載されているバッテリを効果的に保護できるようにした電気自動車用フロア構造体に関する。本発明における電気自動車とは、通常の電気自動車に加え、ハイブリッド車、燃料電池車に至るまで、走行用モータに給電するバッテリを搭載したすべての自動車を含む概念である。
【背景技術】
【０００２】
車両走行用の動力源に電気モータを使用する電気自動車は、総合的にみて二酸化炭素の排出量が少なく、地球環境適応型の車両として注目されている。とくに近年、ＬＣＡ(Life Cycle Assessment)の考え方も取り入れられ、材料も含めた車両製造段階から車両使用時、廃車までのライフ全体での二酸化炭素排出量の低減が評価されつつある。また、電気自動車においては、車両走行用のモータは車両搭載位置上の自由度が高いことから、車体設計の自由度が大幅に向上する。そのため、車室やフロア部を構成するための骨格構造体の形状や構造の自由度も大きく増大する。また、電気自動車には、モータへ給電用のバッテリの搭載が必須となるが、このバッテリの搭載構造も比較的自由度が高いと考えられる。
【０００３】
金属製車体構造の場合、通常、バッテリは、フロアを構成するフロア構造体の下部（下面側）に搭載されることが多いが、例えば側面衝突等、車両側面から衝撃荷重が加わった際には、車体側面が大きく変形し、衝突車等が車体内部に侵入することで、バッテリを入れたケースやバッテリ自体を破損するおそれが生じ、バッテリから漏電や火災が発生する危険性が考えられる。とくに、金属製車体構造体の場合、車両前後方向および車両幅方向に井桁状の骨格を構成し、その骨格の骨部に、バッテリ保持部材を取り付けることが多いが、これら骨部は荷重の主伝達経路となり、側面衝突時等の衝撃荷重がバッテリケースやバッテリに直接的に伝達されてしまうので、バッテリの破損防止はより困難なものとなっている。
【０００４】
従来技術では、車体が変形してもバッテリに荷重が入らないように、その取付部やケース自体が変形できる構造にして、バッテリケース等に荷重がかかりにくい構造としている(例えば、特許文献１〜３)。しかし、金属製車体構造の場合には、縦横に延びる梁からなる骨組みと板金とからなる構造体とならざるを得ないことが多いので、比較的重量物であるバッテリを収容したバッテリケースを搭載するためには、通常、骨組み部に取り付けられることとなるので、上記のような側面衝突に伴う衝撃荷重の伝達を適切に阻止するのは難しい。
【０００５】
一方、自動車には、基本的な要求仕様として、衝突時等の乗員の安全性を確保するための構成と、燃費向上等のための車体の軽量化と、優れた量産性や製造コスト低減等が求められる。車体の軽量化を含めて衝突時等の乗員の安全性を確保するための構成として、例えば車体骨格部を繊維強化複合材料で構成した構造が提案されている(例えば、特許文献４)。この特許文献４に開示されている構造は、車体の下部を構成する車体骨格部と車室部とを独立に形成し、車体骨格部を繊維強化樹脂で形成してその部分に衝撃荷重吸収性能を持たせるようにしたものである。
【０００６】
ところが、この特許文献４に開示されている構造では、車室部の下部に位置する車体骨格部自体の構造に、衝撃荷重を吸収しやすいよう構造上の工夫が加えられているものの、そこにバッテリケースが取り付けられる構造を想定した場合の、バッテリケースやバッテリへの衝撃荷重の低減等については、全く配慮されていない。すなわち、室内の乗員に対しては、車体骨格部による衝撃荷重吸収によって安全性を確保する配慮はなされているものの、電気自動車における搭載バッテリの破損防止という面からは、工夫、配慮がなされた構造とは言えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２９７８６１号公報
【特許文献２】特開２００８−１００５８５号公報
【特許文献３】特開２００８−２２６６１０号公報
【特許文献４】特開２０１０−２３７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明の課題は、電気自動車におけるバッテリの保護に的を絞り、かつ、電気自動車における設計の自由度の高さも考慮し、とくに車両側面から衝撃荷重が加わった際に搭載されているバッテリを効果的に保護できるようにした電気自動車用フロア構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る電気自動車用フロア構造体は、少なくとも、外縁に沿って延びるスティフナと車両幅方向に延びるリブからなる骨格部と、非骨格部に広がるパネル部とを有する繊維強化樹脂製の電気自動車用フロア構造体であって、該フロア構造体の前記パネル部に、バッテリ保持部材の取付部が設けられていることを特徴とするものからなる。
【００１０】
このような本発明に係る電気自動車用フロア構造体においては、フロア構造体が、容易に一体成形でき、設計の自由度が高い繊維強化樹脂製のフロア構造体とされる。この繊維強化樹脂製のフロア構造体は、少なくとも、外縁に沿って延びるスティフナと車両幅方向に延びるリブからなる骨格部と、非骨格部に広がるパネル部とを有する構造に構成され、このうちとくに骨格部により、フロア構造体全体として十分に高い剛性、強度が付与され、衝撃荷重等が加わった際の構造体の変形が抑制され、それを介して、乗員の安全性確保に寄与することができる。そして、この骨格部以外の部分である非骨格部に、繊維強化樹脂製の薄板等からなるパネル部を有することにより、フロア構造体全体として必要な形態が整えられている。骨格部は、衝撃荷重等が加わった際の、とくに側面衝突時等に衝撃荷重等が加わった際の、荷重伝達主経路となるが、パネル部は、容易に座屈等が発生する構造となっているので、実質的に荷重伝達経路を構成しない。このような特性のパネル部に、バッテリ保持部材(例えば、バッテリケース)の取付部が設けられるので、側面衝突時等に衝撃荷重等がフロア構造体に加わった際には、その衝撃荷重は実質的に取付部には伝達されず、衝撃荷重の伝達によるバッテリケースやバッテリの破損が適切に防止されることになる。
【００１１】
上記本発明に係る電気自動車用フロア構造体においては、上記スティフナが上記フロア構造体の全縁にわたって延びており、上記リブが上記フロア構造体の車両幅方向全幅にわたって延びており、かつ、上記パネル部が上記骨格部に囲まれた部位に広がっている構造を採ることが好ましい。このように構成することにより、フロア構造体の骨格部全体として高い剛性、強度を持たせつつ、パネル部には衝撃荷重等が伝達されにくい構造を実現できる。なお、パネル部は、必要に応じて、部分的に骨格部に囲まれていない構造とすることも可能である。
【００１２】
また、上記取付部が複数設けられており、そのうちの一つの取付部のみは骨格部に設けられており、他の取付部がパネル部に設けられている構造とすることができる。あるいは、上記取付部が複数設けられており、その全部がパネル部に設けられている構造とすることもできる。前者の構造においては、骨格部に設けられた取付部により、通常の走行振動時等のフロア構造体の位置固定のための強度を確保でき、側面衝突時等の衝撃荷重発生時には、フロア構造体に対するバッテリ保持部材の取付形態について、パネル部への取付部における相対移動の自由度を許容しつつ骨格部への取付部を中心にした回動動作を許容することにより、あるいは、骨格部への取付部の破断を許容することにより、骨格部中の伝達荷重の、取付部を介したバッテリ保持部材側への伝達を回避でき、バッテリケースやバッテリの破損を適切に防止することが可能になる。後者の構造においては、すべての取付部が、骨格部によって形成される荷重伝達経路から切り離されることになり、バッテリケースやバッテリの破損を適切に防止することが可能になる。
【００１３】
また、本発明に係る電気自動車用フロア構造体においては、上記取付部が上記フロア構造体と一体に成形されている構造とすることもでき、上記取付部がフロア構造体とは別体に構成されており、該別体の取付部を構成する取付部材がフロア構造体に機械的な連結や融着、接着等により接合されている構造とすることもできる。成形の容易さや、製造工程の簡略化、製造コスト低減等を考慮して、いずれの形態を採用するかを決めればよい。
【００１４】
さらに、本発明においては、上記バッテリ保持部材の少なくとも一部が上記取付部と一体に形成されている構造とすることも可能である。例えば、上記取付部をフロア構造体とは別体に構成しておき、それとバッテリ保持部材の少なくとも一部を一体に形成したり、さらには、上記取付部とバッテリ保持部材の少なくとも一部を上記フロア構造体と一体に成形することが可能である。このような一体化構造により、製造の容易化、製造や組み付け時間の短縮をはかることが可能になる。
【００１５】
また、本発明に係る電気自動車用フロア構造体においては、上記取付部が、上記パネル部における座屈変形の節の位置に設けられていることが好ましい。このように座屈変形の節の位置に設けておけば、その周囲のパネル部に、フロア構造体全体が受けた荷重によりうねり等の変形が生じる場合にあっても、取付部自体の変位は抑制されるので、取付部を介したバッテリ保持部材の急激な変位が抑制されることになり、バッテリケースやバッテリがより適切に保護されることになる。
【００１６】
また、本発明に係る電気自動車用フロア構造体においては、上記取付部が、車両前後方向に延びる少なくとも２条の形態に構成されている構造も好ましい形態である。すなわち、バッテリケースは比較的大型で比較的重いものとなる場合が多いので、このような２条に延びる取付部を介して取り付けることで、より安定した保持形態（例えば、吊下形態）とすることが可能になる。
【００１７】
さらに、本発明に係る電気自動車用フロア構造体においては、上記取付部が（パネル部と一体に成形される場合にあっても、別体に形成される場合にあっても）、上記パネル部から局所的に突出した突出部に形成されている構造とすることができる。取付部をこのような突出部に形成しておけば、バッテリ保持部材の取付が適切に容易化される。ただし、製造や成形を容易化等するために、上記取付部が、上記パネル部の面状部自体に形成されている（つまり、上記のような突出部を敢えて形成することなく、周囲のパネル部と同じ面上に形成されている）構造としてもよい。
【００１８】
なお、本発明に係る電気自動車用フロア構造体において、上記スティフナやリブの横断面形状はとくに限定されず、各種の断面形状を採り得る。例えば、単なる平板状の立壁状の他、Ｉ形、Ｔ形、Ｌ形、逆Ｌ形、Ｚ形、Ｃ形、ハット形などの各種断面形状を採り得る。
【００１９】
また、本発明に係る電気自動車用フロア構造体は、自動車のフロア部を構成する構造体として構成されるものであるが、これに車室の骨格を構成する構造体としての機能を併せて持たせることも可能である。この場合には、例えば、繊維強化樹脂により、車室部およびフロア部を構成するモノコック構造体に成形すればよい。
【００２０】
さらに、本発明において、フロア構造体に使用される繊維強化樹脂の強化繊維としては、とくに限定されず、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維などを使用でき、さらにこれら強化繊維を組み合わせたハイブリッド構成の採用も可能である。また、繊維強化樹脂のマトリックス樹脂としても、とくに限定されず、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも使用可能である。使用可能な熱硬化性樹脂としては、代表的にはエポキシ樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂を用いる場合の成形には、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）やプリプレグを用いたプレス成形等の成形方法の適用が可能である。熱可塑性樹脂の場合には、上記成形法に加えて、射出成形の適用も可能である。使用可能な熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ、液晶ポリエステルや、アクリロニトリルとスチレンの共重合体等を用いることができる。これらの混合物でもよい。また、ナイロン６とナイロン６６との共重合ナイロンのように共重合したものであってもよい。さらに得たい成形品の要求特性に応じて、難燃剤、耐候性改良剤、その他酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等を添加しておくことができる。
【発明の効果】
【００２１】
このように、本発明に係る電気自動車用フロア構造体によれば、フロア構造体の必要な剛性や強度を骨格部で確保しつつ、取付部をパネル部に設けることで衝撃荷重等の伝達経路からバッテリ取付部を適切に外すことができ、とくに車両側面から衝撃荷重等が加わった際に搭載されているバッテリを効果的に保護できるようになる。これによって、漏電や火災等の不測の事態の発生を予防できる。また、フロア構造体を繊維強化樹脂で構成することにより、軽量性に優れ、量産性にも優れた電気自動車用フロア構造体を低コストで製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施態様に係るフロア構造体を有する電気自動車の部分縦断面図（Ａ）および図（Ａ）とは異なる角度から見た部分縦断面図（Ｂ）である。
【図２】図１のフロア構造体の斜視図（Ａ）および図（Ａ）のＡ矢視に係る底面図（Ｂ）である。
【図３】図２（Ｂ）とは異なる取付部の設置位置例を示すフロア構造体の底面図である。
【図４】図２（Ｂ）のＢ−Ｂ線に沿って見た取付部の構造例を示す拡大断面図である。
【図５】図４とは別の取付部の構造例を示す断面図である。
【図６】取付部をパネル部の座屈変形の節に設けた場合のフロア構造体の底面図（Ａ）および図（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う概略拡大断面図（Ｂ）である。
【図７】取付部を２条の形態で設けた例を示すフロア構造体の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る電気自動車用フロア構造体を設けた電気自動車を示しており、図２は、そのフロア構造体を示している。電気自動車１００は、繊維強化樹脂製のフロア構造体１を有しており、フロア構造体１は、少なくとも、その外縁に沿って延びるスティフナ２と車両幅方向に延びるリブ３からなる骨格部４と、骨格部４以外の非骨格部に広がるパネル部５とを有している。このフロア構造体１のパネル部５に、内部に適当な数のバッテリ（図示略）を収容したバッテリ保持部材６（例えば、バッテリケース）をフロア構造体１の下面側に取り付けるための取付部７が、図２（Ｂ）に示すように複数個所に設けられている。本実施態様では、スティフナ２はフロア構造体１の全縁にわたって延びており、リブ３はフロア構造体１の車両幅方向Ｘ−Ｘ全幅にわたって延びており、かつ、パネル部５は骨格部４に囲まれた部位に広がっている。また、本実施態様では、フロア構造体１は、車両のフロア部の構造体および車室の前部および後部用の構造体として構成されており、繊維強化樹脂製のモノコック構造体として構成されている。この繊維強化樹脂製のモノコック構造体は、全体を一体成形することも可能であり、分割構造体を接合した一体的な構造体に形成することも可能である。
【００２４】
このように、繊維強化樹脂製のフロア構造体１が外縁に沿って延びるスティフナ２と車両幅方向に延びるリブ３からなる骨格部４を備えていることにより、フロア構造体１全体として十分に高い剛性、強度が確保され、衝突時等の衝撃荷重が加わった際の構造体１全体の変形が抑制され、乗員の安全性確保に貢献できる。すなわち、骨格部４が衝撃荷重等の荷重の主伝達経路となり、伝達されようとする荷重に対し高い抗力を発揮して、構造体１全体の変形が小さく抑えられる。そして、この骨格部４以外の部分である非骨格部に、繊維強化樹脂製の薄板等からなるパネル部５が位置し、このパネル部５に、バッテリ保持部材６(例えば、バッテリケース)の取付部７が設けられるので、取付部７は実質的に荷重伝達経路から外れた位置に配置されることになり、衝撃荷重等の直接的な伝達が回避されて、衝撃荷重等の伝達によるバッテリケースやバッテリの破損が適切に防止される。とくに、パネル部５は、スティフナ２やリブ３からなる骨格部４に比べ、より薄い低剛性の薄板構造を有するので、必要に応じて容易に座屈し、大きな荷重は取付部７には伝達されない。その結果、上記の如く、衝撃荷重等の伝達によるバッテリケースやバッテリの破損が適切に防止されることになる。
【００２５】
また、図２（Ｂ）には、すべての取付部７がいずれかのパネル部５に設けられた場合を示したが、図３に示すように、複数の取付部７のうちの一つの取付部７ａのみが骨格部４に（図示例では車両前後方向に延びるリブ３に）設けられており、他の取付部７がパネル部５に設けられている構造とすれば、骨格部４に設けられた取付部７ａにより、通常の走行振動時等のフロア構造体１の位置固定のための強度をより適切に確保でき、側面衝突時等の衝撃荷重発生時には、フロア構造体１に対するバッテリ保持部材６のパネル部５への取付部７における相対移動の自由度を許容しつつ、骨格部４への取付部７ａを中心にした回動動作を許容することができ、あるいは、骨格部４への取付部７ａの破断を許容することにより、フロア構造体１全体の相対変位の必要な自由度を確保でき、それによって、通常時のフロア構造体１の必要な位置固定を達成しつつ、大きな衝撃荷重等が加わった際の取付部を介したバッテリ保持部材６側への荷重伝達を回避でき、バッテリケースやバッテリの破損を適切に防止することが可能になる。
【００２６】
本発明における取付部構造の具体的な例としては、図２（Ｂ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面形態として図４、図５に示すように、取付部７がフロア構造体１と一体に成形されている構造とすることもでき（図４）、取付部７がフロア構造体１とは別体に構成されており、該別体の取付部７を構成する取付部材８がフロア構造体１に接合されている構造とすることもできる（図５）。また、取付部７の形状としては、図４、図５に示したように、取付部７がフロア構造体１から（とくにそのパネル部５から）局所的に突出した突出部形状に形成されている構造とすることができる。このような突出部形状に形成された取付部７に形成しておけば、締結手段９等を介したバッテリ保持部材６の取付操作が容易化される。
【００２７】
また、図６に示すように、取付部７は、パネル部５における座屈変形の節１０の位置に設けられていることが好ましい。このように座屈変形の節１０の位置に設けておけば、その周囲のパネル部５に、フロア構造体１全体が受けた荷重によりうねり等の変形１１が生じる場合にあっても、取付部７自体の変位は抑制されるので、取付部７を介したバッテリ保持部材６の急激な変位が抑制されることになり、バッテリケースやバッテリが一層適切に保護されることになる。
【００２８】
さらに、前述したように、本発明に係る電気自動車用フロア構造体においては、取付部が、車両前後方向に延びる少なくとも２条の形態に構成されている構造を採用することもできる。図７に、このような形態の一例を示すが、各パネル部５にわたって、車両前後方向Ｙ−Ｙに、２条の取付部１２を設けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る電気自動車用フロア構造体は、走行用モータに給電するバッテリを搭載したすべての電気自動車に適用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１ フロア構造体
２ スティフナ
３ リブ
４ 骨格部
５ パネル部
６ バッテリ保持部材
７、７ａ 取付部
８ 取付部材
９ 締結手段
１０ 座屈変形の節
１１ 変形
１２ ２条の取付部
１００ 電気自動車
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂製の電気自動車用フロア構造体に関し、とくに、車両側面から衝撃荷重が加わった際に搭載されているバッテリを効果的に保護できるようにした電気自動車用フロア構造体に関する。本発明における電気自動車とは、通常の電気自動車に加え、ハイブリッド車、燃料電池車に至るまで、走行用モータに給電するバッテリを搭載したすべての自動車を含む概念である。
【背景技術】
【０００２】
車両走行用の動力源に電気モータを使用する電気自動車は、総合的にみて二酸化炭素の排出量が少なく、地球環境適応型の車両として注目されている。とくに近年、ＬＣＡ(Life Cycle Assessment)の考え方も取り入れられ、材料も含めた車両製造段階から車両使用時、廃車までのライフ全体での二酸化炭素排出量の低減が評価されつつある。また、電気自動車においては、車両走行用のモータは車両搭載位置上の自由度が高いことから、車体設計の自由度が大幅に向上する。そのため、車室やフロア部を構成するための骨格構造体の形状や構造の自由度も大きく増大する。また、電気自動車には、モータへ給電用のバッテリの搭載が必須となるが、このバッテリの搭載構造も比較的自由度が高いと考えられる。
【０００３】
金属製車体構造の場合、通常、バッテリは、フロアを構成するフロア構造体の下部（下面側）に搭載されることが多いが、例えば側面衝突等、車両側面から衝撃荷重が加わった際には、車体側面が大きく変形し、衝突車等が車体内部に侵入することで、バッテリを入れたケースやバッテリ自体を破損するおそれが生じ、バッテリから漏電や火災が発生する危険性が考えられる。とくに、金属製車体構造体の場合、車両前後方向および車両幅方向に井桁状の骨格を構成し、その骨格の骨部に、バッテリ保持部材を取り付けることが多いが、これら骨部は荷重の主伝達経路となり、側面衝突時等の衝撃荷重がバッテリケースやバッテリに直接的に伝達されてしまうので、バッテリの破損防止はより困難なものとなっている。
【０００４】
従来技術では、車体が変形してもバッテリに荷重が入らないように、その取付部やケース自体が変形できる構造にして、バッテリケース等に荷重がかかりにくい構造としている(例えば、特許文献１〜３)。しかし、金属製車体構造の場合には、縦横に延びる梁からなる骨組みと板金とからなる構造体とならざるを得ないことが多いので、比較的重量物であるバッテリを収容したバッテリケースを搭載するためには、通常、骨組み部に取り付けられることとなるので、上記のような側面衝突に伴う衝撃荷重の伝達を適切に阻止するのは難しい。
【０００５】
一方、自動車には、基本的な要求仕様として、衝突時等の乗員の安全性を確保するための構成と、燃費向上等のための車体の軽量化と、優れた量産性や製造コスト低減等が求められる。車体の軽量化を含めて衝突時等の乗員の安全性を確保するための構成として、例えば車体骨格部を繊維強化複合材料で構成した構造が提案されている(例えば、特許文献４)。この特許文献４に開示されている構造は、車体の下部を構成する車体骨格部と車室部とを独立に形成し、車体骨格部を繊維強化樹脂で形成してその部分に衝撃荷重吸収性能を持たせるようにしたものである。
【０００６】
ところが、この特許文献４に開示されている構造では、車室部の下部に位置する車体骨格部自体の構造に、衝撃荷重を吸収しやすいよう構造上の工夫が加えられているものの、そこにバッテリケースが取り付けられる構造を想定した場合の、バッテリケースやバッテリへの衝撃荷重の低減等については、全く配慮されていない。すなわち、室内の乗員に対しては、車体骨格部による衝撃荷重吸収によって安全性を確保する配慮はなされているものの、電気自動車における搭載バッテリの破損防止という面からは、工夫、配慮がなされた構造とは言えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２９７８６１号公報
【特許文献２】特開２００８−１００５８５号公報
【特許文献３】特開２００８−２２６６１０号公報
【特許文献４】特開２０１０−２３７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明の課題は、電気自動車におけるバッテリの保護に的を絞り、かつ、電気自動車における設計の自由度の高さも考慮し、とくに車両側面から衝撃荷重が加わった際に搭載されているバッテリを効果的に保護できるようにした電気自動車用フロア構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る電気自動車用フロア構造体は、少なくとも、外縁に沿って延びるスティフナと車両幅方向に延びるリブからなる骨格部と、非骨格部に広がるパネル部とを有する繊維強化樹脂製の電気自動車用フロア構造体であって、該フロア構造体の前記パネル部に、バッテリ保持部材の取付部が設けられていることを特徴とするものからなる。
【００１０】
このような本発明に係る電気自動車用フロア構造体においては、フロア構造体が、容易に一体成形でき、設計の自由度が高い繊維強化樹脂製のフロア構造体とされる。この繊維強化樹脂製のフロア構造体は、少なくとも、外縁に沿って延びるスティフナと車両幅方向に延びるリブからなる骨格部と、非骨格部に広がるパネル部とを有する構造に構成され、このうちとくに骨格部により、フロア構造体全体として十分に高い剛性、強度が付与され、衝撃荷重等が加わった際の構造体の変形が抑制され、それを介して、乗員の安全性確保に寄与することができる。そして、この骨格部以外の部分である非骨格部に、繊維強化樹脂製の薄板等からなるパネル部を有することにより、フロア構造体全体として必要な形態が整えられている。骨格部は、衝撃荷重等が加わった際の、とくに側面衝突時等に衝撃荷重等が加わった際の、荷重伝達主経路となるが、パネル部は、容易に座屈等が発生する構造となっているので、実質的に荷重伝達経路を構成しない。このような特性のパネル部に、バッテリ保持部材(例えば、バッテリケース)の取付部が設けられるので、側面衝突時等に衝撃荷重等がフロア構造体に加わった際には、その衝撃荷重は実質的に取付部には伝達されず、衝撃荷重の伝達によるバッテリケースやバッテリの破損が適切に防止されることになる。
【００１１】
上記本発明に係る電気自動車用フロア構造体においては、上記スティフナが上記フロア構造体の全縁にわたって延びており、上記リブが上記フロア構造体の車両幅方向全幅にわたって延びており、かつ、上記パネル部が上記骨格部に囲まれた部位に広がっている構造を採ることが好ましい。このように構成することにより、フロア構造体の骨格部全体として高い剛性、強度を持たせつつ、パネル部には衝撃荷重等が伝達されにくい構造を実現できる。なお、パネル部は、必要に応じて、部分的に骨格部に囲まれていない構造とすることも可能である。
【００１２】
また、上記取付部が複数設けられており、そのうちの一つの取付部のみは骨格部に設けられており、他の取付部がパネル部に設けられている構造とすることができる。あるいは、上記取付部が複数設けられており、その全部がパネル部に設けられている構造とすることもできる。前者の構造においては、骨格部に設けられた取付部により、通常の走行振動時等のフロア構造体の位置固定のための強度を確保でき、側面衝突時等の衝撃荷重発生時には、フロア構造体に対するバッテリ保持部材の取付形態について、パネル部への取付部における相対移動の自由度を許容しつつ骨格部への取付部を中心にした回動動作を許容することにより、あるいは、骨格部への取付部の破断を許容することにより、骨格部中の伝達荷重の、取付部を介したバッテリ保持部材側への伝達を回避でき、バッテリケースやバッテリの破損を適切に防止することが可能になる。後者の構造においては、すべての取付部が、骨格部によって形成される荷重伝達経路から切り離されることになり、バッテリケースやバッテリの破損を適切に防止することが可能になる。
【００１３】
また、本発明に係る電気自動車用フロア構造体においては、上記取付部が上記フロア構造体と一体に成形されている構造とすることもでき、上記取付部がフロア構造体とは別体に構成されており、該別体の取付部を構成する取付部材がフロア構造体に機械的な連結や融着、接着等により接合されている構造とすることもできる。成形の容易さや、製造工程の簡略化、製造コスト低減等を考慮して、いずれの形態を採用するかを決めればよい。
【００１４】
さらに、本発明においては、上記バッテリ保持部材の少なくとも一部が上記取付部と一体に形成されている構造とすることも可能である。例えば、上記取付部をフロア構造体とは別体に構成しておき、それとバッテリ保持部材の少なくとも一部を一体に形成したり、さらには、上記取付部とバッテリ保持部材の少なくとも一部を上記フロア構造体と一体に成形することが可能である。このような一体化構造により、製造の容易化、製造や組み付け時間の短縮をはかることが可能になる。
【００１５】
また、本発明に係る電気自動車用フロア構造体においては、上記取付部が、上記パネル部における座屈変形の節の位置に設けられていることが好ましい。このように座屈変形の節の位置に設けておけば、その周囲のパネル部に、フロア構造体全体が受けた荷重によりうねり等の変形が生じる場合にあっても、取付部自体の変位は抑制されるので、取付部を介したバッテリ保持部材の急激な変位が抑制されることになり、バッテリケースやバッテリがより適切に保護されることになる。
【００１６】
また、本発明に係る電気自動車用フロア構造体においては、上記取付部が、車両前後方向に延びる少なくとも２条の形態に構成されている構造も好ましい形態である。すなわち、バッテリケースは比較的大型で比較的重いものとなる場合が多いので、このような２条に延びる取付部を介して取り付けることで、より安定した保持形態（例えば、吊下形態）とすることが可能になる。
【００１７】
さらに、本発明に係る電気自動車用フロア構造体においては、上記取付部が（パネル部と一体に成形される場合にあっても、別体に形成される場合にあっても）、上記パネル部から局所的に突出した突出部に形成されている構造とすることができる。取付部をこのような突出部に形成しておけば、バッテリ保持部材の取付が適切に容易化される。ただし、製造や成形を容易化等するために、上記取付部が、上記パネル部の面状部自体に形成されている（つまり、上記のような突出部を敢えて形成することなく、周囲のパネル部と同じ面上に形成されている）構造としてもよい。
【００１８】
なお、本発明に係る電気自動車用フロア構造体において、上記スティフナやリブの横断面形状はとくに限定されず、各種の断面形状を採り得る。例えば、単なる平板状の立壁状の他、Ｉ形、Ｔ形、Ｌ形、逆Ｌ形、Ｚ形、Ｃ形、ハット形などの各種断面形状を採り得る。
【００１９】
また、本発明に係る電気自動車用フロア構造体は、自動車のフロア部を構成する構造体として構成されるものであるが、これに車室の骨格を構成する構造体としての機能を併せて持たせることも可能である。この場合には、例えば、繊維強化樹脂により、車室部およびフロア部を構成するモノコック構造体に成形すればよい。
【００２０】
さらに、本発明において、フロア構造体に使用される繊維強化樹脂の強化繊維としては、とくに限定されず、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維などを使用でき、さらにこれら強化繊維を組み合わせたハイブリッド構成の採用も可能である。また、繊維強化樹脂のマトリックス樹脂としても、とくに限定されず、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも使用可能である。使用可能な熱硬化性樹脂としては、代表的にはエポキシ樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂を用いる場合の成形には、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）やプリプレグを用いたプレス成形等の成形方法の適用が可能である。熱可塑性樹脂の場合には、上記成形法に加えて、射出成形の適用も可能である。使用可能な熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ、液晶ポリエステルや、アクリロニトリルとスチレンの共重合体等を用いることができる。これらの混合物でもよい。また、ナイロン６とナイロン６６との共重合ナイロンのように共重合したものであってもよい。さらに得たい成形品の要求特性に応じて、難燃剤、耐候性改良剤、その他酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等を添加しておくことができる。
【発明の効果】
【００２１】
このように、本発明に係る電気自動車用フロア構造体によれば、フロア構造体の必要な剛性や強度を骨格部で確保しつつ、取付部をパネル部に設けることで衝撃荷重等の伝達経路からバッテリ取付部を適切に外すことができ、とくに車両側面から衝撃荷重等が加わった際に搭載されているバッテリを効果的に保護できるようになる。これによって、漏電や火災等の不測の事態の発生を予防できる。また、フロア構造体を繊維強化樹脂で構成することにより、軽量性に優れ、量産性にも優れた電気自動車用フロア構造体を低コストで製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施態様に係るフロア構造体を有する電気自動車の部分縦断面図（Ａ）および図（Ａ）とは異なる角度から見た部分縦断面図（Ｂ）である。
【図２】図１のフロア構造体の斜視図（Ａ）および図（Ａ）のＡ矢視に係る底面図（Ｂ）である。
【図３】図２（Ｂ）とは異なる取付部の設置位置例を示すフロア構造体の底面図である。
【図４】図２（Ｂ）のＢ−Ｂ線に沿って見た取付部の構造例を示す拡大断面図である。
【図５】図４とは別の取付部の構造例を示す断面図である。
【図６】取付部をパネル部の座屈変形の節に設けた場合のフロア構造体の底面図（Ａ）および図（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う概略拡大断面図（Ｂ）である。
【図７】取付部を２条の形態で設けた例を示すフロア構造体の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る電気自動車用フロア構造体を設けた電気自動車を示しており、図２は、そのフロア構造体を示している。電気自動車１００は、繊維強化樹脂製のフロア構造体１を有しており、フロア構造体１は、少なくとも、その外縁に沿って延びるスティフナ２と車両幅方向に延びるリブ３からなる骨格部４と、骨格部４以外の非骨格部に広がるパネル部５とを有している。このフロア構造体１のパネル部５に、内部に適当な数のバッテリ（図示略）を収容したバッテリ保持部材６（例えば、バッテリケース）をフロア構造体１の下面側に取り付けるための取付部７が、図２（Ｂ）に示すように複数個所に設けられている。本実施態様では、スティフナ２はフロア構造体１の全縁にわたって延びており、リブ３はフロア構造体１の車両幅方向Ｘ−Ｘ全幅にわたって延びており、かつ、パネル部５は骨格部４に囲まれた部位に広がっている。また、本実施態様では、フロア構造体１は、車両のフロア部の構造体および車室の前部および後部用の構造体として構成されており、繊維強化樹脂製のモノコック構造体として構成されている。この繊維強化樹脂製のモノコック構造体は、全体を一体成形することも可能であり、分割構造体を接合した一体的な構造体に形成することも可能である。
【００２４】
このように、繊維強化樹脂製のフロア構造体１が外縁に沿って延びるスティフナ２と車両幅方向に延びるリブ３からなる骨格部４を備えていることにより、フロア構造体１全体として十分に高い剛性、強度が確保され、衝突時等の衝撃荷重が加わった際の構造体１全体の変形が抑制され、乗員の安全性確保に貢献できる。すなわち、骨格部４が衝撃荷重等の荷重の主伝達経路となり、伝達されようとする荷重に対し高い抗力を発揮して、構造体１全体の変形が小さく抑えられる。そして、この骨格部４以外の部分である非骨格部に、繊維強化樹脂製の薄板等からなるパネル部５が位置し、このパネル部５に、バッテリ保持部材６(例えば、バッテリケース)の取付部７が設けられるので、取付部７は実質的に荷重伝達経路から外れた位置に配置されることになり、衝撃荷重等の直接的な伝達が回避されて、衝撃荷重等の伝達によるバッテリケースやバッテリの破損が適切に防止される。とくに、パネル部５は、スティフナ２やリブ３からなる骨格部４に比べ、より薄い低剛性の薄板構造を有するので、必要に応じて容易に座屈し、大きな荷重は取付部７には伝達されない。その結果、上記の如く、衝撃荷重等の伝達によるバッテリケースやバッテリの破損が適切に防止されることになる。
【００２５】
また、図２（Ｂ）には、すべての取付部７がいずれかのパネル部５に設けられた場合を示したが、図３に示すように、複数の取付部７のうちの一つの取付部７ａのみが骨格部４に（図示例では車両前後方向に延びるリブ３に）設けられており、他の取付部７がパネル部５に設けられている構造とすれば、骨格部４に設けられた取付部７ａにより、通常の走行振動時等のフロア構造体１の位置固定のための強度をより適切に確保でき、側面衝突時等の衝撃荷重発生時には、フロア構造体１に対するバッテリ保持部材６のパネル部５への取付部７における相対移動の自由度を許容しつつ、骨格部４への取付部７ａを中心にした回動動作を許容することができ、あるいは、骨格部４への取付部７ａの破断を許容することにより、フロア構造体１全体の相対変位の必要な自由度を確保でき、それによって、通常時のフロア構造体１の必要な位置固定を達成しつつ、大きな衝撃荷重等が加わった際の取付部を介したバッテリ保持部材６側への荷重伝達を回避でき、バッテリケースやバッテリの破損を適切に防止することが可能になる。
【００２６】
本発明における取付部構造の具体的な例としては、図２（Ｂ）におけるＢ−Ｂ線に沿う断面形態として図４、図５に示すように、取付部７がフロア構造体１と一体に成形されている構造とすることもでき（図４）、取付部７がフロア構造体１とは別体に構成されており、該別体の取付部７を構成する取付部材８がフロア構造体１に接合されている構造とすることもできる（図５）。また、取付部７の形状としては、図４、図５に示したように、取付部７がフロア構造体１から（とくにそのパネル部５から）局所的に突出した突出部形状に形成されている構造とすることができる。このような突出部形状に形成された取付部７に形成しておけば、締結手段９等を介したバッテリ保持部材６の取付操作が容易化される。
【００２７】
また、図６に示すように、取付部７は、パネル部５における座屈変形の節１０の位置に設けられていることが好ましい。このように座屈変形の節１０の位置に設けておけば、その周囲のパネル部５に、フロア構造体１全体が受けた荷重によりうねり等の変形１１が生じる場合にあっても、取付部７自体の変位は抑制されるので、取付部７を介したバッテリ保持部材６の急激な変位が抑制されることになり、バッテリケースやバッテリが一層適切に保護されることになる。
【００２８】
さらに、前述したように、本発明に係る電気自動車用フロア構造体においては、取付部が、車両前後方向に延びる少なくとも２条の形態に構成されている構造を採用することもできる。図７に、このような形態の一例を示すが、各パネル部５にわたって、車両前後方向Ｙ−Ｙに、２条の取付部１２を設けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る電気自動車用フロア構造体は、走行用モータに給電するバッテリを搭載したすべての電気自動車に適用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１ フロア構造体
２ スティフナ
３ リブ
４ 骨格部
５ パネル部
６ バッテリ保持部材
７、７ａ 取付部
８ 取付部材
９ 締結手段
１０ 座屈変形の節
１１ 変形
１２ ２条の取付部
１００ 電気自動車
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、外縁に沿って延びるスティフナと車両幅方向に延びるリブからなる骨格部と、非骨格部に広がるパネル部とを有する繊維強化樹脂製の電気自動車用フロア構造体であって、該フロア構造体の前記パネル部に、バッテリ保持部材の取付部が設けられていることを特徴とする電気自動車用フロア構造体。
【請求項２】
前記スティフナが前記フロア構造体の全縁にわたって延びており、前記リブが前記フロア構造体の車両幅方向全幅にわたって延びており、かつ、前記パネル部が前記骨格部に囲まれた部位に広がっている、請求項１に記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項３】
前記取付部が複数設けられており、そのうちの一つの取付部のみは前記骨格部に設けられており、他の取付部が前記パネル部に設けられている、請求項１または２に記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項４】
前記取付部が複数設けられており、その全部が前記パネル部に設けられている、請求項１または２に記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項５】
前記取付部が前記フロア構造体と一体に成形されている、請求項１〜４のいずれかに記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項６】
前記取付部が前記フロア構造体とは別体に構成されており、該別体の取付部を構成する取付部材が前記フロア構造体に接合されている、請求項１〜４のいずれかに記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項７】
前記バッテリ保持部材の少なくとも一部が前記取付部と一体に形成されている、請求項１〜６のいずれかに記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項８】
前記取付部が、前記パネル部における座屈変形の節の位置に設けられている、請求項１〜７のいずれかに記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項９】
前記取付部が、車両前後方向に延びる少なくとも２条の形態に構成されている、請求項１〜８のいずれかに記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項１０】
前記取付部が、前記パネル部から局所的に突出した突出部に形成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項１１】
前記取付部が、前記パネル部の面状部自体に形成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項１】
少なくとも、外縁に沿って延びるスティフナと車両幅方向に延びるリブからなる骨格部と、非骨格部に広がるパネル部とを有する繊維強化樹脂製の電気自動車用フロア構造体であって、該フロア構造体の前記パネル部に、バッテリ保持部材の取付部が設けられていることを特徴とする電気自動車用フロア構造体。
【請求項２】
前記スティフナが前記フロア構造体の全縁にわたって延びており、前記リブが前記フロア構造体の車両幅方向全幅にわたって延びており、かつ、前記パネル部が前記骨格部に囲まれた部位に広がっている、請求項１に記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項３】
前記取付部が複数設けられており、そのうちの一つの取付部のみは前記骨格部に設けられており、他の取付部が前記パネル部に設けられている、請求項１または２に記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項４】
前記取付部が複数設けられており、その全部が前記パネル部に設けられている、請求項１または２に記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項５】
前記取付部が前記フロア構造体と一体に成形されている、請求項１〜４のいずれかに記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項６】
前記取付部が前記フロア構造体とは別体に構成されており、該別体の取付部を構成する取付部材が前記フロア構造体に接合されている、請求項１〜４のいずれかに記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項７】
前記バッテリ保持部材の少なくとも一部が前記取付部と一体に形成されている、請求項１〜６のいずれかに記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項８】
前記取付部が、前記パネル部における座屈変形の節の位置に設けられている、請求項１〜７のいずれかに記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項９】
前記取付部が、車両前後方向に延びる少なくとも２条の形態に構成されている、請求項１〜８のいずれかに記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項１０】
前記取付部が、前記パネル部から局所的に突出した突出部に形成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の電気自動車用フロア構造体。
【請求項１１】
前記取付部が、前記パネル部の面状部自体に形成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の電気自動車用フロア構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−６６７７３（Ｐ２０１２−６６７７３Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１５２２０（Ｐ２０１０−２１５２２０）
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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