つらつらとMAZDA

マツダに関する備忘録的ブログ。

マツダが「EV専用スケーラブルアーキテクチャー」関連と思われる特許を海外で出願、車体上部と下部を着脱可能な構造を採用か?

(画像 EPO)

アップデートした中期経営計画を先日発表したマツダですが、その中で2020年代後半に導入予定の「EV専用アーキテクチャー」に関係すると思われる特許が海外で出願されていました。

 

 

今回取り上げるのは「米国特許商標庁(USPTO)」「欧州特許庁EPO)」のデータベースで公開された内容。

〇米国特許商標庁(USPTO)

〇欧州特許庁EPO

 

 

今回取り上げるのは「VEHICLE-BODY STRUCTURE OF ELECTRIC AUTOMOTIVE VEHICLE(電気自動車の車体構造)」という題名の内容。

(1件目:US2022379962A1)

(2件目:US2022379963A1)

(3件目:US2022379966A1)

(4件目:US2022379705A1)

(5件目:US2022379706A1)

In a case of the general electric automotive vehicle, the battery case is detachably attached below the floor, separately from a vehicle body.

In the present embodiment, however, the front frame members 11 and the rear frame members 12 are integrally formed at the battery case 10 , and these members 10 , 11 , 12 are together detachably attached to the upper structural body 3

一般的な電気自動車の場合、バッテリケースは車体とは別に床下に着脱可能に取り付けられる。

しかし、本実施形態では前フレーム部材11と後フレーム部材12とが電池ケース10に一体的に形成され、これらの部材10,11,12が一体となって上部構造体3に着脱可能な状態で取り付けられている。

Specifically, the electric automotive vehicle 1 of the present embodiment is vertically split into the lower structural body 2 provided with the battery case 10 and the upper structural body 3 provided with the cabin R 1 and the baggage room R 2 .

This vertical-split constitution means the structure where the lower structural body 2 is integrally attached to the upper structural body 3 by fastening members, such as bolts and nuts or screws, without using welding, adhesion, or the like.

Thereby, when maintenance or repair are conducted for the electric automotive vehicle 1 after a user gets it, the lower structural body 2 can be separated from the upper structural body 3 as needed, so that the maintenance performance can be superior.

すなわち、本実施形態の電気自動車1は「バッテリケース10を備える下部構造体2」と「キャビンR1および荷室R2を備える上部構造体3」とに上下分割されている。

この縦割り構成とは、下部構造体2が溶接や接着等を用いずに、ボルト・ナットやネジ等の締結部材により上部構造体3に一体的に取り付けられた構造を意味する。

これにより、使用者が入手した後に電気自動車1の整備や修理を行う際には、必要に応じて上部構造体3から下部構造体2を分離できるので、メンテナンス性に優れる。

The battery case 10 comprises a left-side member 20 , a right-side member 21 , a front-end member 22 , a rear-end member 23 , and a bottom plate 24 .

The left-side member 20 , the right-side member 21 , the front-end member 22 , and the rear-end member 23 are respectively made of an aluminum-alloy extruded member, for example, but these may be formed by pressing an aluminum-alloy made plate member or a steel plate. The bottom plate 24 can be also made of an extruded member.

In the following description, the “extruded member” means the aluminum-alloy extruded member, and the “pressing member” means the aluminum-alloy made plate member or the steel plate which are formed through pressing. Moreover, each member may be made of a casting.

電池ケース10は、左側部材20、右側部材21、前端部材22、後端部材23、および底板24から構成されている。

左側部材20、右側部材21、前端部材22、後端部材23は、それぞれアルミニウム合金製の押出部材からなるが、これらは、アルミニウム合金製の板状部材や鋼板をプレス加工して形成してもよい。また、底板24も押出成形部材で作ることができる。

なお、以下の説明において、「押出部材」とは、アルミニウム合金製の押出部材を意味し、「プレス部材」とは、アルミニウム合金製の板状部材や鋼板のうち、プレス加工により形成された部材を意味する。さらに、各部材は、鋳造品で構成されていてもよい。

Front space before the cabin R 1 of the electric automotive vehicle 1 can be constituted by a power room R 3 , for example. That is, the vehicle-body structure A comprises a motor for vehicle driving M to generate driving power to drive vehicle's driving wheels and a battery case 10 where a battery B to supply electric power are provided.

A powertrain PT is constituted by the driving motor M only, or by the driving motor M, reduction gears, a transmission, and others. FIGS. 1 and 2 show a case where the powertrain PT is provided only in the power room R 3 , but the powertrain PT may be provided in a lower space R 4 of the baggage room R 2 (not illustrated).

In the case where the powertrain PT is provided only in the power room R 3 , only front wheels F are driven.

In the case where the powertrain PT is provided in the lower space R 4 , only rear wheels R are driven. In this case, the power room R 3 is usable as a baggage-room space or the like.

Further, in a case where the powertrain PT is provided both in the power room R 3 and the lower space R 4 , this vehicle is a four-wheel drive car. 

電気自動車1のキャビンR1の手前の前方空間は、例えば、動力室R3(フロントボンネット内スペース)によって構成することができる。すなわち、車体構造Aは、車両の駆動輪を駆動するための駆動力を発生する車両駆動用モータMと、電力を供給するバッテリBが設けられたバッテリケース10とで構成されている。

「駆動モータMのみ」あるいは「駆動モータM+減速機+変速機等」によってパワートレインPTが構成される。図1及び図2では、パワートレインPTが動力室R3のみに設けられている場合を示しているが、パワートレインPTは、トランクR2の下部空間R4に設けられていてもよい。

動力室R3のみにパワートレインPTが設けられている場合は「前輪駆動」

パワートレインPTがトランクの下部空間R4に設けられている場合は「後輪駆動」で、フロントの動力室R3は荷物置き場スペース等として利用可能である。

さらに、動力室R3及びトランクの下部空間R4両方にパワートレインPTが設けられている場合は「四輪駆動(AWD)」となる。

The size of the battery storage space S is changeable according to the capacity of the battery B installed. The size of the battery storage space S is easily changeable by each length of the left-side member 20 , the right-side member 21 , the front-end member 22 , and the rear-end member 23 and a shape of the bottom plate 24 .

For example, in a case where the vehicle is a small (compact) car with a short wheel base and a narrow tread, the size of the battery storage space S becomes small by configuring the vehicle such that the left-side member 20 , the right-side member 21 , the front-end member 22 , and the rear-end member 23 are respectively short and the shape of the bottom plate 24 is small (see FIG. 5 ).

In a case where the vehicle is a large car, meanwhile, by configuring the vehicle such that the left-side member 20 , the right-side member 21 , the front-end member 22 , and the rear-end member 23 are respectively long and the shape of the bottom plate 24 is large, the size of the battery storage space S becomes large.

In a case where the left-side member 20 , the right-side member 21 , the front-end member 22 , and the rear-end member 23 are respectively made of the extruded member, their length can be changed easily. Further, the bottom plate 24 can be made of the extruded member, whereby its shape can be changed easily.

バッテリ収納スペースSの大きさは、搭載されるバッテリBの容量に応じて変更可能である。電池収納空間Sの大きさは、左側部材20、右側部材21、前端部材22、後端部材23の各長さと底板の形状によって容易に変更可能である。

例えば、車両がホイールベースが短くトレッドが狭い小型(コンパクト)カーである場合、左サイドメンバ20、右側部材21、前端部材22、後端部材23が短く、底板24の形状が小さい(図5参照)

一方、車両が大型車の場合、左側部材20、右側部材21、前端部材22、後端部材23をそれぞれ長く構成することにより、また、底板24の形状が大きいと、電池収納スペースSのサイズが大きくなる。

左サイド部材20、右サイド部材21、前端部材22、後端部材23は、それぞれ押し出し材で作られているので、その長さを容易に変更することができる。また、底板24も押し出し材で作ることができるので、形状変更が容易である。

The seat fixation portion 100 is constituted by a bracket, for example. Herein, whole part of the seat fixation portion 100 may be attached to the rear floor portion 70 b as long as at least a rear portion of the seat fixation portion 100 is attached to the rear floor portion 70 b .

Since the front seat S 1 can be disposed at a lower level by attaching at least the rear portion of the seat fixation portion 100 to the rear floor portion 70 b , a hip point of a front-seat passenger P can be lowered, so that there occurs a sufficient space above a head of the front-seat passenger, thereby improving the residential performance. Further, lowering of the hip point means that a sitting position of the front-seat passenger P becomes low, so that the level of the gravity center of the vehicle when the passenger is in the vehicle is lowered. In the present embodiment, since the whole part of the seat fixation portion 100 is attached to the rear floor portion 70 , the front seat S 1 can be located at the further lower level.

シート固定部100は、例えばブラケットによって構成されている。ここで、シート固定部100の少なくとも後方部分がリアフロア部70bに取り付けられていれば、シート固定部100の全部がリアフロア部70bに取り付けられていてもよい。

シート固定部100の少なくとも後部をリヤフロア部70bに取り付けることにより、前席S1を低い位置に配置することができるので、前席乗員Pのヒップポイントを低くすることができ、前席乗員の頭上に十分な空間を発生させ、居住性を向上させることができる。

さらに、ヒップポイントが低くなることは、前席乗員Pの着座位置が低くなることを意味するので、乗員が乗車した際の車両の重心レベルを低くすることができる。

本実施形態では、シート固定部100の全体がリヤフロア部70に取り付けられているため、前席S1を更に低い位置に配置することができる。

(画像 EPO)

〇資料に記載されている特許の目的

(1件目)

本発明の目的は、車両前面衝突時の衝突荷重を車体及び電池ケースに適切に分散して伝達することにより、車体を構成する各部材の強度を最適化して車両の軽量化を適切に達成できる電気自動車車両の車体構造を提供することである。

(2件目)

本発明の目的は、フロアパネルの下方に設けられる電池ケースを利用して、フロアパネルの高位部分の剛性を効率的に向上させることができる電気自動車車両の車体構造を提供することである。

(3件目)

本発明の目的は、車両側面衝突時に入力される衝突荷重を車体及び電池ケースに適切に分散して伝達することにより、車体及び電池保護の軽量化を両立させることができる電気自動車車両の車体構造を提供することである。

(4件目)

本発明の目的は、車両側面衝突時に入力される衝突荷重を車体及び電池ケースに分散して伝達することにより、電池の保護性能を適切に向上させることができる電気自動車車両の車体構造を提供することである。

(5件目)

本発明の目的は、車両長手方向の衝突荷重を電池ケースの前部に直線的(リニア)に入力して衝突荷重の分散・吸収を適切に達成することができる電気自動車車両の車体構造を提供することである。

説明文に関しては自動翻訳をベースにしているので一部間違ってる部分があるかもしれませんが、説明図を見る限りだと2020年代後半から導入予定と公表されている「EV専用スケーラブルアーキテクチャー」に関係している特許出願である可能性が高そうです。

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(画像 MAZDAEPO)



今回の特許出願で注目なのは「バッテリーケースやサスペンションがある"車体下部"(シャシー「キャビンや荷室がある"車体上部"(ボディ)が分離されていて、ボルトやナットなどの締結部材で取り付けられているので着脱も可能である事。

(画像 EPO)

現在販売されている乗用車はほぼ全てシャシーとボディが一体化されたモノコック構造」を採用していますが、今回の特許出願はシャシーとボディが分離しているのでどちらかと言うと本格的なオフロード車やトラック・バスに採用されているラダーフレーム構造」に近い内容です。

今回の特許資料ではラダーフレームとの違いについても説明があります。

Radar-frame type of vehicle-body structure is known as the vehicle-body structure of the automotive vehicle.

In a case of the radar-frame type of vehicle-body structure, the structure is vertically splitable into a radar frame and a cabin, wherein the radar frame continuously extends in a longitudinal direction and therefore this radar frame receives a collision load mainly in a vehicle frontal collision and a vehicle rear collision.

In a vehicle side collision, the radar frame receives the collision load supplementally and the cabin receives the collision load mainly.

Thus, in the radar-frame type of vehicle-body structure, it is usual that the member receiving the collision load of the vehicle frontal/rear collision is separated from the member receiving the collision load of the vehicle side collision.

自動車車両の車体構造としてラダーフレームタイプの車体構造が知られている。

ラダーフレームタイプの車体構造の場合、ラダーフレームとキャビンとに上下方向に分割可能であり、ラダーフレームは長手方向に連続して延びているため、車両前方衝突時および車両後方衝突時にはラダーフレームが主に衝突荷重を受けることになる。

また、車両側面衝突時にはラダーフレームが衝突荷重を補助的に受け、キャビンが衝突荷重を主に受ける。

このように、ラダーフレーム型の車体構造では「車両前面衝突・車両後面衝突の衝突荷重を受ける部材」と「車両側面衝突の衝突荷重を受ける部材」とを分けることが一般的である。

Meanwhile, in the case of the electric automotive vehicle 1 of the present embodiment in which the lower structural body 2 provided with the frame members 11 , 12 and the upper structural body 3 are splitable, the collision load is received by the lower structural body 2 and the upper structural body 3 both in the vehicle frontal/rear collision and in the vehicle side collision.

so that the technology concept of the present embodiment is considerably different from that of the conventional radar-frame type of vehicle-body structure in dispersing the collision load to the both structural bodies 2 , 3 and absorbing the collision load. 

一方、今回のようなフレーム部材11 ,12 を備えた下部構造体2と上部構造体3とが分割可能な本実施形態の電気自動車1の場合、車両前後方向衝突時および車両側面衝突時のいずれにおいても、衝突荷重は下部構造体2および上部構造体3で受けられることになる。

このように、本実施形態の技術思想は両構造体2,3への衝突荷重の分散と衝突荷重の吸収において従来のレーダフレームタイプの車体構造とは大きく異なるものである。

ラダーフレームは衝突箇所によって荷重を受け止める部材が異なるのに対して、今回出願された車体構造はどのような場合でも車体上部・下部両方で受け止める構造になっているのが違いと説明されています。

さらに、パワートレイン(モーター)の取り付け位置によって「前輪駆動」「後輪駆動」「AWD」にすることが可能と説明されていますが、マツダが公開したEV専用スケーラブルアーキテクチャーの画像でもフロント・リア両方にモーターらしき物が搭載されていました。

(画像 MAZDA)

マツダの関係者によると、EV専用スケーラブルアーキテクチャーは小型車だけでなく大型SUVやスポーツカーまでカバーできるとの事なので、車体の上下を分離可能にする事で幅広い車種を一つのアーキテクチャーで対応するのが狙いだと思われます。

 

 

さらに今回の特許では着座位置を低くする事に言及されている事に加えて説明図がセダンである事も注目。

(画像 EPO)

先日、オーストラリアメディアの記事で「ラージ群アーキテクチャーは主にSUVを想定している」という話が出た事でMAZDA6の次期型・後継モデルの行方がさらに不透明になっていまいましたが、EV専用スケーラブルアーキテクチャーでは車体が低いモデルもしっかり考慮されてそうで個人的にはちょっと嬉しいポイントです(笑)

直6エンジンとFRプラットフォームを基にしたMAZDA6の次期型・後継モデルが登場してくれるのが一番ではありますが、EV専用スケーラブルアーキテクチャーの一例でもVISION COUPEに似たモデルがあったのでちょっと期待したくなりますね・・・。

(画像 MAZDA)

 

 

今回取り上げた特許出願は海外のデータベース上で公開された内容ですが、後から日本のデータベース上でも公開される可能性があるので、その時はまた改めてチェックしてみたいと思います。