JP2010034076A - 電気自動車用バッテリケースの構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電気自動車10の走行用のバッテリ20を内蔵する樹脂性のバッテリケース13の外壁部16〜19に埋設されるとともにナットが取り付けられたメタルフレーム32と、ナットに螺合するボルト64,67によりバッテリケース13の外壁部16〜19に取り付けられてメタルフレーム32と車体部材11,12とを接続すべくバッテリケース13の周囲に設けられた複数の耐衝撃部材63A〜63B,66A〜66Dとを備えて構成する。
【選択図】図5
Description
この特許文献1においては、その図7などに示されるように、ケース(1)の外面にコネクタ(2A)を設け、このコネクタ(2A)に対して図示しないケーブル側のコネクタを差し込む構造が開示されている。
また、電気自動車にバッテリを搭載するべく、フレームにより形成された構造体であるバッテリフレームを用いる技術が知られている。このような技術の例としては、以下の特許文献1および2の技術が挙げられる。なお、これらの特許文献2および3には、バッテリフレームの材質についての明示はないものの、バッテリという重量物を支持するため、鉄が用いられることが一般的である。
つまり、特許文献1に開示されるメスコネクタ(2A)用いると、コストが増大するばかりでなく、車両重量の増大を招いてしまう。
ところで、バッテリケースの軽量化を図りながら、バッテリケースの取付剛性を向上させることが望まれている。
また、請求項3記載の電気自動車用バッテリケースの構造は、請求項2記載の内容において、該メタルフレームは、前側フレームセットと、該前側フレームセットとは別体に形成され且つ該前側フレームセットの後方に配設された後側フレームセットとを有し、該耐衝撃部材は、該前側フレームセットと該サイドメンバとを接続する前方第2耐衝撃部材と、該後側フレームセットと該サイドメンバとを接続する後方第2耐衝撃部材とを有することを特徴としている。
また、請求項4記載の電気自動車用バッテリケースの構造は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の内容において、該車体部材は、車長方向に延在する一対のサイドメンバと、車幅方向に延在し該一対のサイドメンバの間に亘って設けられたクロスメンバとを有し、該バッテリケースは、一対の該サイドメンバの間で且つ該クロスメンバの後方に配設され、該メタルフレームは、該バッテリケースの前側壁部に埋設され、該耐衝撃部材は、該クロスメンバと該前側壁部との間に設けられる第1耐衝撃部材を有することを特徴としている。
また、請求項5記載の電気自動車用バッテリケースの構造は、請求項4記載の内容において、該メタルフレームは、略L字形に形成され該バッテリケースの左側壁部および前側壁部の内部に埋め込まれた前左フレームと、略L字形に形成され該バッテリケースの右側壁部および前側壁部の内部に埋め込まれた前右フレームと、該前左フレームと前右フレームとの間で該バッテリケースの前側壁部に埋め込まれた前中フレームとを有し、該第1耐衝撃部材は、該前左フレームおよび該前中フレームに接続された左第1耐衝撃部材と、該前右フレームおよび該前中フレームに接続された右第1耐衝撃部材とを有することを特徴としている。
また、図9はバッテリケースの裏側を主に示す模式的な平面図、図10は側端サポートメンバおよび前端サポートメンバを示す模式図、図11は図1の模式的なXI−XI矢視断面図、図12は図1の模式的なXII−XII矢視断面図、図13は図1の模式的なXIII−XIII矢視断面図、図14は図3の模式的なXIV−XIV矢視断面図である。
さらに、図15はカバープレートを示す模式的な正面図、図16はカバープレートを主に示す模式的な斜視図、図17は図16の模式的なXVII−XVII断面図、図18は図16の模式的なXVIII−XVIII断面図である。
図1に示すように、電気自動車10には、前後方向に延在するサイドメンバ(車体部材,第1車体部材)11,11が、左右にそれぞれ設けられている。
また、この電気自動車10には、車幅方向(左右方向)に延在し、一対のサイドメンバ11,11を相互に接続するバッテリクロスメンバ(車体部材,第2車体部材)12が設けられている。
また、一対のサイドメンバ11、11の間で且つバッテリクロスメンバ12の後方において、バッテリケース13が配設されている。このバッテリケース13は、ガラス繊維を含むポリブチレン樹脂により主に形成され、その内部と外部との間で空気が流通することを防ぎながら(即ち、バッテリケース13内の気密性を保ちながら)、複数のバッテリ20(図4参照)をその内部に保持するものである。
また、図3に示すように、バッテリトレイ14には、前側壁部16,左側壁部17,右側壁部18,後側壁部19,前仕切壁21,中仕切壁22および後仕切壁23が設けられている。
また、前仕切壁21は、中仕切壁22の前方に配設され、後仕切壁23は中仕切壁22の後方に配設されている。
また、後側壁部19と後仕切壁23との間において前後方向に延在する壁である、後側バッテリ仕切壁27A,27B,27C,27Dが設けられている。
また、前仕切壁21と中仕切壁22との間において前後方向に延在する壁である、前側補強壁25A,25Bが設けられるとともに、後述する一対の凹部28A,28Bをそれぞれ形成する凹奥壁部29,29が設けられている。
そして、図4に示すように、バッテリ20は、バッテリトレイ14上における所定の場所に載置された後、それぞれ、バッテリ固定部31により上方から押さえられ、且つ、このバッテリ固定部31が図示しないボルトによりバッテリトレイ14に固定されることで、バッテリ20がバッテリケース13内に確実に保持されるようになっている。
また、前側フレームセット33は、前左フレーム38,前中フレーム36および前右フレーム37から構成されている。
同様に、図5に示す前右フレーム37も、略L字形の部品であって、右側面に4つのナット(図示略)が溶接され且つ前面にナット37Eが溶接されている。また、この前右フレーム37は、図3に示すバッテリトレイ14の右側壁部18と前側壁部16の内部に埋め込まれている。
これらのうち、後横左フレーム41は、図3に示す左側壁部17の内部に埋め込まれる部品であり、また、その左側面にはナット41A,41B,41C,41Dが溶接されている。
また、図5に示す後端左フレーム42,後端中フレーム43および後端右フレーム44は、図3に示す後側壁部19の内部に埋め込まれる部品である。
また、前左フレーム38と前中フレーム36との間には隙間G1が形成され、また、前右フレーム37と前中フレーム36との間には隙間G2が形成されている。また、後横左フレーム41と後端左フレーム42との間には隙間G3が形成され,後端左フレーム42と後端中フレーム43との間には隙間G4が形成されている。さらに、後端中フレーム43と後端右フレーム44との間には隙間G5が形成され、後端右フレーム44と後横右フレーム45との間には隙間G6が形成されている。
この埋設ナット51は、上側ナット52,中間部53および下側ナット54により主に構成された鉄製の部品である。
これらのうち、上側ナット52は、上方に開口した上方開口部52Aを有し上下方向に延在した円筒状の部分であって、その内部にはボルト溝52Bが形成されている。
また、中間部53は、上側ナット52と下側ナット54との間に設けられた円柱状の部分であって、その周面には多数の溝部(セレーション)53Aが形成されている。
また、細径部55A,55Bにより、埋設ナット51に対して中心軸C51に沿った方向の力が加わった場合であっても、埋設ナット51がバッテリトレイ14から脱落することを防ぐことができるようになっている。
図8に示すように、Aサポートメンバ61Aには、前端サポートメンバ(支持部材,第2支持部材)62A,62Bが設けられている。これらの前端サポートメンバ62A,62Bは、それぞれ、電気自動車10の前後方向に延在し、且つ、バッテリトレイ14の前端よりも前方へ突出した部品である。
また、図1に示すように、これらの前端サポートメンバ62A,62Bは、後述する前方ブロック63A,63Bを介して、バッテリクロスメンバ12とAサポートメンバ61Aとを接続している。また、これらの前端サポートメンバ62A,62Bは鉄製である。
つまり、図2に示すように、これらの側方ブロック66A,66B,66C,66Dは、それぞれ、サイドメンバ11の下面と側端サポートメンバ61A,61B,61C,61Dとの間に介装され、且つ、サイドメンバ11とバッテリケース14とを接続している部品である。なお、これらの側方ブロック66A,66B,66C,66Dは、断面が中空の四角柱形であり、その材質は鉄である。
この点を以下、もう少し詳しく説明する。
図12に示すように、Cサポートメンバ61Cは、C接続ブロック69Cを介してサイドメンバ11に接続されている。このC接続ブロック69Cはサイドメンバ11の下側に接続された断面中空の鉄製の部品であり、その内部には袋ナット11Cが固定されている。そして、この袋ナット11Cに対して螺合するボルト68によってCサポートメンバ61CがC接続ブロック69Cに固定されている。
図9に示すように、バッテリトレイ14の左側壁部17とサイドメンバ11との間、および、バッテリトレイ14の右側壁部18とサイドメンバ11との間には、それぞれ、高電圧ケーブル72が2本ずつ配設されている。これらの高電圧ケーブル72は、バッテリケース13に内蔵されたバッテリ20と、図示しないインバータ(外部機器)とを接続し、約300Vの電圧が印加されることが許容される電気ケーブルである。
また、これらの凹部28A,28Bは、それぞれ、サイドメンバ11と対向する凹奥壁部29と、この凹奥壁部29の前端から側方へ延在する前壁部74と、凹奥壁部29の後端から側方へ延在する後壁部75とにより形成されている。
また、この凹奥壁部29の裏側には、図15に示すカバープレート81が固定されている。なお、このカバープレート81の詳細については後述する。
また、低電圧ケーブル用ケース穴77は、約12V系電装機器(図示略)への給電に用いられる低電圧ケーブル89(図16参照)が相通する穴部であって、カバープレート81の低電圧ケーブル用プレート穴83と連通するようになっている。
また、高電圧ケーブル用ケース穴79,79は、それぞれ、高電圧ケーブル72(図9参照)が相通する穴部であって、カバープレート81の高電圧ケーブル用プレート穴85A,85Bと連通するようになっている。
このカバープレート81には、プレートボルト穴82,低電圧ケーブル用プレート穴83,ガス抜き穴84および高電圧ケーブル用プレート穴(ケーブル用穴部)85A,85Bが形成されている。
ガス抜き穴84は、バッテリケース13内部の気圧が上昇した場合に、バッテリケース13内の空気をバッテリケース13外に排出するために設けられた穴部である。なお、このガス抜き穴84には、図示しないワンウェイバルブがはめ込まれており、バッテリケース13内部の気密性が保たれるようになっている。
ケーブルホルダ101,101内には、高電圧ケーブル72,72が挿通されている。また、これらのケーブルホルダ101,101の先端部101A,101Aには、それぞれ、ラバー性のOリング103が装着されており、バッテリケース13内部の気密性が保たれるようになっている。
これらのケーブルホルダ用穴部86A,86Bは、高電圧ケーブル用プレート穴85A,85Bの周縁に形成された穴部であって、カバープレート81の前面側とは連通しているが、カバープレート81の裏面側とは連通していない。
図19および図20に示すように、バッテリカバー15には、前隆起部91,中隆起部92および後隆起部93が形成されている。
そして、このバッテリカバー15の周縁にはフランジ部95が形成され、さらに、このフランジ部95には複数のカバーボルト穴96が形成されている。
一方、図3に示すように、バッテリトレイ14の前側壁部16,左側壁部17,右側壁部18および後側壁部19(即ち、バッテリトレイ14の周縁)には、上述のカバーボルト穴96のそれぞれと対応する位置にトレイボルト穴101が形成されている。これにより、バッテリトレイ14上にバッテリカバー15が載置された際に、これらのカバーボルト穴96とトレイボルト穴101とが連通し、これらのカバーボルト穴96とトレイボルト穴101とに図示しないボルトが挿通されて、バッテリトレイ14とバッテリカバー15とが固定されるようになっている。
例えば、電気自動車10の前方が衝突した際、バッテリ20を内蔵するバッテリケース13は、慣性により前方へ移動しようとする。特に、バッテリ20は比較的重いものであり、電気自動車10の衝突時におけるバッテリケース13の運動エネルギーは到底無視できるものではない。
また、側端サポートメンバ61A,61B,61C,61Dおよび前端サポートメンバ62A,62Bを鉄により形成するとともに、バッテリケース13をガラス繊維入りのポリブチレン樹脂により形成している。これにより、バッテリケース13の軽量化を図りながら安価に量産することを可能とし、且つ、電気自動車10に対するバッテリケース13の取付け剛性を向上させることが出来る。
また、側方ブロック66A,66B,66C,66Dを、バッテリケース13の側面とサイドメンバ11との間設けることで、電気自動車10の側方が衝突した場合であっても、バッテリケース13が慣性により側方へ移動しサイドメンバ11に衝突することを防ぐことが可能となる。
また、側端サポートメンバ61A,61B,61C,61D,前方ブロック63A,63Bおよびバッテリクロスメンバ12は鉄により形成し、一方、バッテリケース13は、ガラス繊維入りのポリブチレン樹脂により形成している。
また、サイドメンバ11およびバッテリクロスメンバ12と、前端サポートメンバ62A,62Bおよび側端サポートメンバ61A,61B,61C,61Dとを、前方ブロック63A,63Bおよび側方ブロック66A,66B,66C,66Dにより接続することで、重量物であるバッテリ20を内蔵するバッテリケース13の重心位置を低くすることが可能となる。
したがって、電気自動車10に搭載されたバッテリ20の耐衝突性能を高めることが出来る。
また、図9を用いて上述したように、高電圧ケーブル72,72は、バッテリケース13の凹部28A,28Bに設けられたカバープレート81に形成された高電圧ケーブル用プレート穴85A,85Bを通じて、バッテリケース13の内部と外部とに亘って延在し、所定の半径(曲げ半径)で円弧状に曲げられて、サイドメンバ11,11とバッテリケース13との間にそれぞれ配設されている。
また、高電圧ケーブル72は、丸穴端子73によりバッテリケース13内のバッテリ20に接続されるので、コストの増大を招くことなく、高電圧ケーブルとバッテリとを確実に接続することが出来る。
したがって、高電圧ケーブル72がバッテリ20から外れてしまうことを確実に防ぐことで、電気自動車10の信頼性を向上させることが出来る。
また、アルミニウム製のカバープレート81に形成された高電圧ケーブル用プレート穴85A,85Bを通じて高電圧ケーブル72,72をバッテリケース13から引き出すことで、温度変化等に起因して高電圧ケーブル用プレート穴85A,85Bの大きさが変化する事態を防ぐとともに、Oリング103により高電圧ケーブル72,72の外周面と高電圧ケーブル用プレート穴85A,85Bの内周面との間を閉塞することで、外気がバッテリケース13内に入り込むことを防ぐことが出来る。
また、仮にカバープレート81を設けず、樹脂製のバッテリトレイ14の高電圧ケーブル用ケース穴79,79を通じて直接的に高電圧ケーブル72,72を配線しようとした場合、バッテリトレイ14の成型時における伸縮により、高電圧ケーブル用ケース穴79,79の径にバラつきが生じ、バッテリケース13の気密性を確保することが難しくなる。
また、図6および図7に示すように、埋設ナット51における局所的に小さい径(第2径D2)の部分、即ち、上側細径部55Aおよび下側細径部55Bを、樹脂製のバッテリトレイ14の内部にくい込ませることで、埋設ナット51に対して上下方向の力が加わった場合であっても、この埋設ナット51がバッテリトレイ14から容易に脱落することを防ぐことが出来る。
11 サイドメンバ(車体部材,第1車体部材)
12 バッテリクロスメンバ(車体部材,第2車体部材)
13 バッテリケース
14 バッテリトレイ
15 バッテリカバー
16 バッテリ
28A,28B 凹部
29 凹奥壁部(奥壁部)
61A,61B,61C,61D 側端サポートメンバ(支持部材,第1支持部材)
62A,62B 前端サポートメンバ(支持部材,第2支持部材)
63A,63B 前方ブロック(耐衝撃部材,第1耐衝撃部材)
66A,66B,66C,66D 側方ブロック(耐衝撃部材,第2耐衝撃部材)
72 高電圧ケーブル
79 高電圧ケーブル用ケース穴(ケース穴部)
81 カバープレート
82 プレートボルト穴(固定ボルト穴)
85A,85B 高電圧ケーブル用プレート穴85A,85B(プレート穴部)
103 Oリング(弾性材)
104 プレート固定ボルト(固定ボルト)
Claims (5)
- 電気自動車のバッテリ搭載構造であって、
該電気自動車の車体を形成する車体部材と、
該電気自動車の走行用のバッテリを内蔵する樹脂性のバッテリケースと、
該バッテリケースの外壁部に埋設されるとともにナットが取り付けられたメタルフレームと、
該ナットに螺合するボルトにより該バッテリケースの外壁部に取り付けられて該メタルフレームと該車体部材とを接続すべく該バッテリケースの周囲に設けられた複数の耐衝撃部材とを備える
ことを特徴とする、電気自動車用バッテリケースの構造。 - 該車体部材は、
車長方向に延在する一対のサイドメンバを有し、
該バッテリケースは、
一対の該サイドメンバの間に配設され、
該メタルフレームは、
該バッテリケースの左側壁部および右側側壁部に埋設され、
該耐衝撃部材は、
該一対のサイドメンバと該左側壁部および該右側側壁部との間に設けられる第2耐衝撃部材を有する
ことを特徴とする、請求項1記載の電気自動車用バッテリケースの構造。 - 該メタルフレームは、
前側フレームセットと、該前側フレームセットとは別体に形成され且つ該前側フレームセットの後方に配設された後側フレームセットとを有し、
該耐衝撃部材は、
該前側フレームセットと該サイドメンバとを接続する前方第2耐衝撃部材と、該後側フレームセットと該サイドメンバとを接続する後方第2耐衝撃部材とを有する
ことを特徴とする、請求項2記載の電気自動車のバッテリ搭載構造。 - 該車体部材は、
車長方向に延在する一対のサイドメンバと、
車幅方向に延在し該一対のサイドメンバ間に亘って設けられたクロスメンバとを有し、
該バッテリケースは、
一対の該サイドメンバの間で且つ該クロスメンバの後方に配設され、
該メタルフレームは、
該バッテリケースの前側壁部に埋設され、
該耐衝撃部材は、
該クロスメンバと該前側壁部との間に設けられる第1耐衝撃部材を有する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気自動車のバッテリ搭載構造。 - 該メタルフレームは、
略L字形に形成され該バッテリケースの左側壁部および前側壁部の内部に埋め込まれた前左フレームと、
略L字形に形成され該バッテリケースの右側壁部および前側壁部の内部に埋め込まれた前右フレームと、
該前左フレームと前右フレームとの間で該バッテリケースの前側壁部に埋め込まれた前中フレームとを有し、
該第1耐衝撃部材は、
該前左フレームおよび該前中フレームに接続された左第1耐衝撃部材と、
該前右フレームおよび該前中フレームに接続された右第1耐衝撃部材とを有する
ことを特徴とする、請求項4記載の電気自動車のバッテリ搭載構造。
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