JP2011124101A - バッテリーケース - Google Patents

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Abstract

【課題】 強度及び剛性が高く、かつ密閉性の高いバッテリーケースを提供する。
【解決手段】 バッテリーＶが載置される底壁１１及び底壁の周囲を囲む周側壁１２を有する樹脂製のバッテリートレイ１０と、バッテリートレイを覆うバッテリーカバー２０とを備え、周側壁の上面にはフランジ部１３が設けられ、かつ、バッテリートレイの外壁側には金属製枠状フレーム３０が設けられ、フランジ部とバッテリーカバーとを金属製枠状フレームの上面に締結部材により固定する。
【選択図】図２

Description

本発明はバッテリーケースに関する。
従来、電気自動車では車載バッテリーがかなりの重量および搭載スペースを占めるため、車体フロアの下側に専用のバッテリーフレームを配設し、このバッテリーフレーム内に複数個のバッテリーを搭載して、バッテリーを車体フロアから密閉格納するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３８９６６０７号公報（請求項１、図２等）
特許文献１では、バッテリーフレームは、外枠フレームと、外枠フレームに嵌合固定するシールドフレームとからなる。シールドフレームの周側壁は、外枠フレームの内壁面に沿うように構成されていて、シールドフレームの周側壁と外枠フレームの内壁面との間には接着剤が注入されて両者を固定している。この構造では、外枠フレームを設けることでシールドフレームの剛性を高めることができる。
しかしながら、接着剤をシールドフレームの周側壁と外枠フレームの内壁面との間に注入するので、接着剤が行きわたらない場合も生じるため、密閉性が劣るという問題がある。他方で、上記構成で密閉性を確保するために、シールドフレームと外枠フレームとを精度良く位置決めして接着することが難しいという問題がある。さらに、接着剤によるシール性の検査確認は目視では行いにくいために、検査しにくいという問題もある。
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、強度及び剛性が高く、かつ密閉性の高いバッテリーケースを提供しようとするものである。
本発明のバッテリーケースは、バッテリーが載置される底壁及び該底壁の周囲を囲む周側壁を有する樹脂製のバッテリートレイと、該バッテリートレイを覆うバッテリーカバーとを備え、前記周側壁の上面にはフランジ部が設けられ、かつ、前記バッテリートレイの外壁側には金属製枠状フレームが設けられ、前記フランジ部と前記バッテリーカバーとを前記金属製枠状フレームの上面に締結部材により固定することを特徴とする。本実施形態においては、バッテリートレイの外壁側に金属製枠状フレームが設けられていることで、バッテリートレイの強度及び剛性を高めることができる。かつ、前記フランジ部とバッテリーカバーとを前記金属フレーム部の上面に締結部材により固定することで、バッテリートレイの変形を抑制し、密閉性を高く保持することが可能である。
前記金属製枠状フレームは、内部が中空であることが好ましい。中空であることで、側面衝突等の衝突エネルギーを効率よく吸収し、載置されたバッテリーを保護することが可能であると共に、軽量化することも可能である。
前記バッテリートレイの前記周側壁により囲まれて形成された開口が底壁側に向かって小さくなるように、前記周側壁が傾斜していることが好ましい。周側壁が傾斜していることで、バッテリートレイに枠状フレームを嵌め込みやすく、製造が容易である。
本発明の好適な実施形態としては、前記バッテリーカバーが、前記バッテリートレイを覆う天井壁と、天井壁の周囲を囲むカバー側周側壁と、カバー側周側壁の下面に設けられたカバー側フランジ部とを備え、該カバー側フランジ部が、前記フランジ部と前記金属製枠状フレームの上面に締結部材により固定されることが挙げられる。
本発明のバッテリーケースによれば、バッテリーケースの強度、剛性を保持できると共に、密閉性が高いという優れた効果を奏し得る。
バッテリーケースの設置を示すための電気自動車の模式的斜視図である。 バッテリーケースの分解斜視図である。 バッテリーケースの（ａ）上面図（ｂ）Ａ−Ａ線における断面図である。 図２（ｂ）の一部拡大図である。 実施形態２にかかる一部拡大断面図である。 実施形態３にかかる一部拡大断面図である。
（実施形態１）
本発明にかかる実施形態１について以下説明する。
バッテリーケースは、内部に形成された収容空間内にバッテリーを収容するものである。例えば図１に示すように、バッテリーケース１は、電気自動車Ｉの車体の下部に図示しないバッテリー設置用部材により設置され、電気自動車Ｉのモーター等に電気を供給する。バッテリーケース１の構成について、図２〜図４を用いて以下詳細に説明する。
バッテリーケース１は、具体的には、複数のバッテリーＶ（図３参照）が搭載されるバッテリートレイ１０と、バッテリートレイ１０の上面側に設けられ、バッテリートレイ１０を封止するバッテリーカバー２０と、バッテリートレイ１０の外周を覆い、バッテリートレイ１０を補強する枠状フレーム３０とを備える。
バッテリートレイ１０は、バッテリーケース１の下部を構成するものであり、薄肉（厚さ３〜５ｍｍ）樹脂から構成されている。バッテリートレイ１０は、多角形状の底壁１１を備える。この底壁１１の周縁には、周側壁１２が設けられている。底壁１１と周側壁１２とにより画成された空間が、バッテリーＶの収容空間４０の下部を構成する。図４に示すように、バッテリートレイ１０の周側壁１２は、断面視において底壁１１と周側壁１２とのなす角度が鈍角となるように、傾斜した状態で設けられている。即ち、周側壁１２により囲まれて形成された開口は底壁１１側に向かって小さくなっている。
周側壁１２は、車両の前方向に向けて曲折された曲折部を有する前側壁１２１と、前側壁１２１に対向する後側壁１２２と、前側壁１２１及び後側壁１２２を接続する左側壁１２３及び右側壁１２４とからなる。
周側壁１２より囲まれたバッテリートレイ１０の内部は、左側壁１２３及び右側壁１２４の間に亘ってバッテリートレイ１０の左右方向に第１仕切壁１２５が複数（図中では例として６個）設けられている。また、最前の第１仕切壁１２５と後側壁１２２との間に亘って、バッテリートレイ１０の前後方向に第２仕切壁１２６が設けられている。図２に示すように、これらの第１仕切壁１２５及び第２仕切壁１２６により区画された空間に、バッテリーＶが搭載される。
周側壁１２の端部（開口端部）には、外側にフランジ部１３が延設されている。フランジ部１３は、床面に対して平行となるように設けられている。
バッテリーカバー２０は、バッテリーケース１の上部を構成する。バッテリーカバー２０は、天井壁２１を備える。バッテリーカバー２０の天井壁２１の形状は、上面視においてバッテリートレイ１０の底壁１１の形状と略同一である。天井壁２１の周縁には、カバー側周側壁２２が設けられている。カバー側周側壁２２と天井壁２１とにより画成された空間が、バッテリーＶの収容空間４０の上部を構成する。カバー側周側壁２２の端部には、外側にカバー側フランジ部２３が延設されている。カバー側フランジ部２３は、床面に対して平行となるように設けられている。このカバー側フランジ部２３の幅は、バッテリートレイ１０のフランジ部１３の幅と同一である。なお、本実施形態では図示していないが、バッテリーカバー２０には例えばバッテリーケース内の温度を一定に保持するための冷却風を導入するための導入装置等が設けられていても良い。
枠状フレーム３０は、バッテリートレイ１０の周側壁１２の外周に設けられる。枠状フレーム３０は、複数の直線的な金属フレームからなる。即ち、枠状フレーム３０は、最前側の最前フレーム部３１と、最前フレーム部３１の左側にジョイント部材Ｊ１を介して接続された前フレーム部３２とを備える。また、前フレーム部３２の他端側には、ジョイント部材Ｊ２を介して左フレーム部３３が接続され、左フレーム部３３の他端側には、ジョイント部材Ｊ３を介して後側左フレーム部３４が接続されている。後側左フレーム部３４には、最前フレーム部３１と平行になるようにジョイント部材Ｊ４を介して後フレーム部３５が接続されている。後フレーム部３５の他端側には、ジョイント部材Ｊ５を介して、後側左フレーム部３４と平行になるように後側右フレーム部３６が接続されている。後側右フレーム部３６の他端側には、ジョイント部材Ｊ６を介して、左フレーム部３３と平行になるように右フレーム部３７が接続されている。右フレーム部３７の他端側には、ジョイント部材Ｊ７を介して、最前フレーム部３１が接続されている。このように、枠状フレーム３０は、複数の直線的な金属フレームとジョイント部材Ｊ１〜Ｊ７とでバッテリートレイ１０の周側壁１２を囲む枠状になるように組み立てられている。また、枠状フレーム３０の左フレーム部３３、後側左フレーム部３４、右フレーム部３７、後側右フレーム部３６の下面側には、フレーム側フランジ部３８が内側に延設されている。
このように構成された枠状フレーム３０の上面の幅は、バッテリートレイ１０のフランジ部１３の幅と同一となるように構成されている。また、枠状フレーム３０を構成する各金属フレームは、押し出しにより形成され、図３及び図４に示すように、内部が中空であり、その中央付近には左右方向に亘って梁部３９が設けられている。
上述した各部材は、以下に説明するようにして固定される。
バッテリートレイ１０の外壁側には、上述のように枠状フレーム３０が下側から取り付けられる。即ち、枠状フレーム３０にバッテリートレイ１０が嵌めこまれ、枠状フレーム３０の上面には、バッテリートレイ１０のフランジ部１３が配される。そして、バッテリートレイ１０の上側には、バッテリーカバー２０が取り付けられる。バッテリートレイ１０のフランジ部１３上には、バッテリーカバー２０のカバー側フランジ部２３が配される。フランジ部１３上に設置されたカバー側フランジ部２３とフランジ部１３とは、枠状フレーム３０上に、ブラインドナット５１とボルト５２とにより固定される。具体的には、枠状フレーム３０にはブラインドナット５１が所定位置に設けられており、カバー側フランジ部２３側からボルト５２をブラインドナット５１に挿入してカバー側フランジ部２３とフランジ部１３と枠状フレーム３０とが固定される。
このようにして固定されると、バッテリーケース１の内部に、即ちバッテリーカバー２０とバッテリートレイ１０との間に収容空間４０が形成される。この収容空間４０は、密閉された空間である。バッテリーＶはこの収容空間４０内に密閉された状態で収容されている。
また、枠状フレーム３０とバッテリートレイ１０とは、枠状フレーム３０のフレーム側フランジ部３８とバッテリートレイ１０の底壁１１とが固定されていることで、上下方向についても固定されている。具体的には、底壁１１に設けられたインサートナット５３に底壁１１側からボルト５２を締結して、フレーム側フランジ部３８とバッテリートレイ１０の底壁１１とが固定される。
上述した構成のバッテリーケース１の効果について説明する。
本実施形態においては、枠状フレーム３０をバッテリートレイ１０の外周側に設けることで、薄肉樹脂からなるバッテリートレイ１０の剛性を高め、バッテリーケース１が所望の強度、剛性を得ることができる。
本実施形態においては、バッテリートレイ１０は全て薄肉樹脂から構成されているので、バッテリートレイを厚肉樹脂（厚さ２０ｍｍ程度）から構成する場合や、その内部に金属フレームを挿入する場合に比べて軽量化することができると共に、コストダウンを実現する。なお、例えば厚肉樹脂からなるバッテリーケースを構成するとすれば、軽量化のために形状を確保するのに不要な部分については除去する（肉盗み）ことも考えられるが、除去により強度も剛性も低下してしまう。従って、本実施形態におけるように薄肉樹脂のバッテリートレイ１０の周囲に金属からなる枠状フレーム３０を設けることが好ましい。
また、このように薄肉樹脂からなるバッテリートレイ１０は、射出成形で形成されている。厚肉樹脂でこのようなバッテリートレイを構成する場合には、成形時間が長い圧縮成形により成形するが、本実施形態のバッテリートレイ１０を製造する場合は、上述のように成形時間が短い射出成形で形成されていることから、製造時間が短縮されて製造効率が上昇する。
本実施形態においては、バッテリーカバー２０、バッテリートレイ１０、及び枠状フレーム３０は、フランジ部１３及びカバー側フランジ部２３を枠状フレーム３０の上面で固定していることで、ブラインドナット５１の締結時のフランジ部１３及びカバー側フランジ部２３の変形を抑制することができる。変形が抑制されることで、バッテリーカバー２０とバッテリートレイ１０との間に画成された収容空間４０は、確実に密閉される。また、このようにブラインドナット５１による固定は、接着剤による固定に比べてシールの安定性、即ち衝撃等が与えられても密閉性を保持し続けることが可能である。また、シールが確実かどうかの検査は目視により行うことができ、接着剤固定の場合の検査とは異なり、簡易に行うことができる。
また、枠状フレーム３０自体は、金属で、かつ、中空となるように形成されていることで、枠状フレーム３０がバッテリーケース１の強度及び剛性を保持すると共に、軽量化を図ることができる。
さらにまた、枠状フレーム３０とバッテリートレイ１０とは、フランジ部１３だけではなく、フレーム側フランジ部３８においても固定されていることで、枠状フレーム３０が薄肉樹脂からなるバッテリートレイ１０に確実に固定され、その強度及び剛性をより高めることができる。また、この場合に、ボルト５２を底壁１１側から締結することより、ボルト５２に対向する部分では底壁１１をボルト５２が貫通しないので、収容空間４０の密閉性を確保することができる。
本実施形態では、周側壁１２が傾斜していることで、バッテリートレイ１０を枠状フレーム３０に上方から嵌め込みやすい。従って、製造が簡易である。
即ち、本実施形態によれば、バッテリーケース１の下部をバッテリートレイ１０と枠状フレーム３０とから構成することで、軽量化を図ると共に剛性を確保している。また、構造をシンプルにし、接着剤を用いずにシールすることができるので、密封性を向上することが可能であると同時に、シールの安定性を向上できる。
（実施形態２）
本発明にかかる実施形態２について図５を用いて説明する。なお、図５において図１〜４と同一部材は同一符号を付す。
実施形態１においては、枠状フレームを構成する各金属フレームは、その内部の中央付近には左右方向に亘って梁部３９（図４参照）が設けられていたが、本実施形態においては、枠状フレーム３０Ａを構成する各金属フレームは、梁部が設けられていない。この場合には実施形態１よりもバッテリーケース１を軽量とすることができる。本実施形態における枠状フレーム３０Ａについては、例えば、スチールの角パイプから構成することが可能である。また、実施形態１においては、フレーム側フランジ部は枠状フレームと一体であったが、本実施形態に示すように、フレーム側フランジ部３８Ａは、枠状フレーム３０Ａと別体であってもよい。この場合に、枠状フレーム３０Ａとフレーム側フランジ部３８Ａとは、枠状フレーム３０Ａのバッテリートレイ１０側の壁面と、フレーム側フランジ部３８Ａの端部に延設された立ち上がり部３８Ｂとが例えば溶接により接合される。
また、本実施形態では、枠状フレーム３０Ａを構成する各金属フレームには梁部を設けなかったが、枠状フレーム３０Ａを構成する各金属フレームのうち、一部のみ梁部を設けないように構成してもよい。
（実施形態３）
本発明にかかる実施形態３について図６を用いて説明する。なお、図６において図１〜５と同一部材は同一符号を付す。
実施形態１においては、枠状フレーム３０として中空の金属フレームを接合したが、本実施形態では、枠状フレーム３０Ｃは、ロール成型した板金により構成している。即ち、板金を、断面視において略矩形状である矩形状部３０Ｄを二つ形成するようにロール成型し、２つの矩形状部３０Ｄの間の中央部付近でスポット溶接により板金の幅方向の中央部及び端部を接合している。即ち、枠状フレーム３０Ｃは、２つの枠が上下方向に接合されたような状態で形成されている。かかる形状とすることで、強度及び剛性を保持することができると共に、比較的簡易に製造することができる。
この場合においても、実施形態２と同様に、フレーム側フランジ部３８Ａを枠状フレーム３０Ｃとは別体としている。枠状フレーム３０Ｃとフレーム側フランジ部３８Ａとは、枠状フレーム３０Ｃのバッテリートレイ１０側の壁面と、フレーム側フランジ部３８Ａの端部に延設された立ち上がり部３８Ｂとが例えば溶接により接合される。
以下、その他の実施形態について説明する。
上述した各実施形態では、電気自動車Ｉにバッテリーケース１を設置した場合について説明したが、これに限定されない。バッテリーケース１を、電気自動車以外の他の用途に用いてもよい。
上述した各実施形態では、締結部材としてブラインドナット５１、インサートナット５３、ボルト５２を用いたが、これに限定されず、ウエルドナットやウエルドボルト等を用いてもよい。また、両者を固定できればボルトやナットに限定されず、例えば、クリップや押さえプレート等でもよい。
また、バッテリーケース１の密閉性をより安定化させるために、バッテリートレイ１０のフランジ部１３とバッテリーカバー２０のカバー側フランジ部２３との間に、シール材（例えば綿状ガスケット等）を挿入してもよい。
バッテリーケース１の形状は、車両の形状により適宜定まるものであり、上述した形状に限定されない。例えば、上述した各実施形態では、バッテリーカバー２０はカバー側周側壁２２を備えるものであったが、例えば平面状のカバーであってもよい。
本発明のバッテリーケースは、強度、剛性が高く、かつ密封性が高いため例えば車両製造分野においてバッテリーの収容ケースとして利用可能である。
１０ バッテリートレイ
１１ 底壁
１２ 周側壁
１３ フランジ部
２０ バッテリーカバー
２１ 天井壁
２２ カバー側周側壁
２３ カバー側フランジ部
２４ 収容空間
３０ 枠状フレーム
３８ フレーム側フランジ部
３９ 梁部
５１ ブラインドナット

Claims (4)

  1. バッテリーが載置される底壁及び該底壁の周囲を囲む周側壁を有する樹脂製のバッテリートレイと、該バッテリートレイを覆うバッテリーカバーとを備え、
    前記周側壁の上面にはフランジ部が設けられ、
    かつ、前記バッテリートレイの外壁側には金属製枠状フレームが設けられ、
    前記フランジ部と前記バッテリーカバーとを前記金属製枠状フレームの上面に締結部材により固定することを特徴とするバッテリーケース。
  2. 前記金属製枠状フレームは、内部が中空であることを特徴とする請求項１記載のバッテリーケース。
  3. 前記バッテリートレイの前記周側壁により囲まれて形成された開口が底壁側に向かって小さくなるように、前記周側壁が傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリーケース。
  4. 前記バッテリーカバーが、前記バッテリートレイを覆う天井壁と、天井壁の周囲を囲むカバー側周側壁と、カバー側周側壁の下面に設けられたカバー側フランジ部とを備え、
    該カバー側フランジ部が、前記フランジ部と前記金属製枠状フレームの上面に締結部材により固定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバッテリーケース。
JP2009281039A 2009-12-10 2009-12-10 バッテリーケース Active JP5013140B2 (ja)

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