JP2011146340A - 車両用バッテリケース - Google Patents

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Abstract

【課題】バッテリパックの剛性を確保しつつ重量を軽減するとともにコストを低減することの可能な車両用バッテリケースを提供する。
【解決手段】バッテリ(36)を保持し、底部(34)に複数の突出部(32)が形成された樹脂からなるトレイ部材(20)と、トレイ部材の外側面に配置され、トレイ部材に面する側に立設する金属板で構成された少なくとも１つ以上の補強部材(42)を有する補強トレイ部材とを備え、突出部の外側面には少なくとも補強部材に対応して凹部(56)が形成されており、補強部材は凹部に嵌め込まれる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用バッテリケースに係り、詳しくは電動車両を駆動するバッテリを収納するためのバッテリケースに関するものである。
近年、大容量のバッテリが搭載され、当該バッテリの電力で駆動される駆動モータを動力源の１つとするハイブリッド車や電気自動車が広く開発されている。
このような電動車両に搭載されるバッテリケースは、一例としてバッテリを収納するトレイ部材と、トレイ部材を覆うカバー部材とから構成されている。
このように構成されたバッテリケースは、複数のバッテリモジュールがトレイ部材に配置されるため、車体にバッテリケースを搭載するとバッテリモジュールの重量により、トレイ部材及び当該トレイ部材を車体に取り付けているフレーム部材の下面が撓んでしまい、規定の車高を維持できなくなるという問題があり、撓みを防止するためにバッテリケースの剛性を確保する必要がある。
バッテリケースの剛性を確保する方法として、例えば、カバー部材やトレイ部材の厚みを増大させる構成が知られている。
また、特許文献１には、樹脂で構成されたトレイ部材の周壁に金属製のインサート部材を埋め込む構成や、樹脂にガラス繊維を混合して固めた強化樹脂を使用してカバー部材やトレイ部材を形成する方法が開示されている。
特開２００９−８７６４５号公報
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、トレイ部材に金属板のインサート部材を埋め込んでいるために、バッテリケース全体の重量が増大してしまうという問題がある。
また、カバー部材やトレイ部材を強化樹脂により形成したり、トレイ部材に金属製のインサート部材を埋め込んだりする場合、各部材に必要なコストが増大してしまうため、好ましくない。
さらに、剛性を確保するためにカバー部材やトレイ部材の厚みを増大させるとバッテリケース全体の厚みも増大してしまい、バッテリケースを車体に収納するための空間を広げる必要があり、好ましくない。
本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、バッテリパックの剛性を確保しつつ重量を軽減するとともにコストを低減することの可能な車両用バッテリケースを提供することにある。
上記の目的を達成するべく、請求項１の車両用バッテリケースは、車両を駆動するバッテリを収納する車両用バッテリケースにおいて、前記バッテリを保持し、底部に複数の突出部が形成された樹脂からなるトレイ部材と、前記トレイ部材の外側面に配置され、前記トレイ部材に面する側に立設する金属板で構成された少なくとも１つ以上の補強部材を有する補強トレイ部材とを備え、前記突出部の外側面には少なくとも前記補強部材に対応して凹部が形成されており、前記補強部材は前記凹部に嵌め込まれることを特徴とする。
請求項２の車両用バッテリケースでは、請求項１において、前記トレイ部材は複数のバッテリを収容し、前記突出部は、前記複数のバッテリを区画するために形成されていることを特徴とする。
請求項３の車両用バッテリケースでは、請求項１または２において、前記補強トレイ部材は、前記トレイ部材の底板を覆う底壁を備え、前記補強部材は、前記底壁に固定されることを特徴とする。
請求項４の車両用バッテリケースでは、請求項３において、前記補強部材は、前記底壁を切り欠いて起立させた切欠起立部から形成されることを特徴とする。
請求項５の車両用バッテリケースでは、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記補強トレイ部材は、前記トレイ部材の外周を覆う金属板で構成されたフレーム部材を備え、前記補強部材は、前記フレーム部材の内周壁に固定されることを特徴とする。
請求項１の車両用バッテリケースによれば、底部に複数の突出部が形成された樹脂からなるトレイ部材と、トレイ部材の外側面に配置され、補強トレイ部材のトレイ部材に面する側に金属板で構成された少なくとも１つ以上の補強部材が立設され、突出部の外側面には少なくとも補強部材に対応して凹部が形成されており、補強部材は凹部に嵌め込まれる。
従って、樹脂で構成されたトレイ部材の突出部の外側面に補強部材に対応して形成された凹部に補強部材を嵌め込むことにより、トレイ部材の剛性が確保されるので、バッテリケースに収納されたバッテリ等の荷重による撓みを防止することができる。
また、カバー部材及びトレイ部材は強化部材を含まない樹脂で構成されるのがよく、この場合には強化樹脂やインサート板金は含まれていないので、バッテリケース全体の重量を軽減することができるとともにコストを低減することができる。
請求項２の車両用バッテリケースによれば、トレイ部材に形成された突出部は複数のバッテリを区画するために形成されているので、補強部材を嵌め込むための突出部を新たに設ける必要はないため、既に形成されている形状を利用して効率的にバッテリケースの剛性を確保することができる。
請求項３の車両用バッテリケースによれば、補強トレイ部材に備えられたトレイ部材の底板を覆う底壁に補強部材が固定されることにより、トレイ部材の剛性がより高くなり剛性が確保されるので、バッテリケースに収納されたバッテリ等の荷重による撓みを防止することができる。
請求項４の車両用バッテリケースによれば、補強部材は底壁を切り欠いて起立させた切欠起立部から形成されることにより、補強部材が切欠起立部から形成される場合は部品点数が削減されるので、バッテリケースの重量を軽減することができるとともにコストを低減することができる。
請求項５の車両用バッテリケースによれば、トレイ部材の外周を覆う金属板で構成されたフレーム部材の内周壁に補強部材が固定されることにより、補強部材の両端が撓ることを防止することができる。また、補強部材の剛性はより高くなるため、トレイ部材の突出部に形成された凹部に補強無事を嵌め込むことによりトレイ部材の剛性を確保することができるので、バッテリ等の荷重による撓みを防止することができる。
また、金属板で構成されたフレーム部材によりトレイ部材の剛性を確保することができるので、剛性を確保するためにカバー部材やトレイ部材の厚みを増大させる必要はなく、バッテリケースを車体に収納するための空間を広げることなく車体に搭載することができる。
本発明に係るバッテリケースが載置された電気自動車の斜視図である。 図１に示したバッテリケースの概略構成図である。 図２に示したバッテリケースの第１実施形態における分解斜視図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。 図４の突出部の拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るバッテリケースの分解斜視図である。 図６に示したフレームの分解斜視図である。 第２実施形態の変形例を示すフレームの斜視図である。 図８の分解斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るバッテリケースの分解斜視図である。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るバッテリケースが搭載された電気自動車の斜視図である。
図１に示すように、電気自動車１は車体２の床下に載置されたバッテリケース１０と、図示しないが外部からの充電経路とを備えており、当該充電経路から電力の供給を受けて充電を行う充電器１２が車体２の後部に配置され、バッテリケース１０は充電器１２に接続されて蓄電するように構成されている。
図２は、バッテリケース１０の概略構成図を示している。
バッテリケース１０は樹脂トレイ（トレイ部材）２０と、カバー（カバー部材）２２と、樹脂トレイ２０の外周を覆うフレーム（補強トレイ部材、フレーム部材）２４と、カバー２２とフレーム２４とを締結する締結部材２６と、バッテリケース１０を車体２に取り付けるためのブラケット２８とから構成されている。
樹脂トレイ２０やカバー２２は電気絶縁性を有する樹脂であって、ガラス繊維や金属製のインサート部材等の補強部材を含まない樹脂により成形されている。
図３は、本発明の第１実施形態であるバッテリケース１０の分解斜視図を示している。
樹脂トレイ２０には、突出部３２が底部３４に樹脂トレイ２０の幅方向に延びて複数設けられている。突出部３２は、バッテリモジュール（バッテリ）３６を区画して配置するために設けられており、バッテリモジュール３６は、リチウムイオン電池で構成されるバッテリセルを複数個直列に接続したものである。なお、二次電池であればリチウムイオン電池に限られない。
図示しないが、樹脂トレイ２０の周縁部にある接触面３７には防水用のシール部材が配置されており、カバー２２と重なり接することにより当該シール部材が樹脂トレイ２０とカバー２２との周縁部をシールするので、バッテリケース１０の防水性が確保される。
樹脂トレイ２０の外周はフレーム２４により覆われる。当該フレーム２４は、例えば金属板をプレスして成形したものである。
フレーム２４の周壁の一側からフレーム２４の内周方向に向かって所定長さ延びる枠部３８には金属製の底壁（補強トレイ部材）４０が渡されており、底壁４０は枠部３８に固定されている。
底壁４０には、樹脂トレイ２０と面する側に所定の間隔でＬ字型補強部材（補強部材）４２が複数固定されて設けられており、Ｌ字型補強部材４２の長手方向両端は一対の金属製のブラケット４４、４４を介して内周壁４６に溶接されて固定される。Ｌ字型補強部材４２は、例えば金属板をプレスして折り曲げて成形したものである。
フレーム２４の外周壁３０の長手方向両端には、車体２へ取り付けるための取付ブラケット２８が配置されて設けられている。なお、図示しないが、一対の取付ブラケット２８、２８間にはＬ字型補強部材４２と平行して桁部材が渡されており、当該桁部材は、枠部３８及び底壁４０の背面、つまりＬ字型補強部材４２が設けられている面の背面に固定されている。
フレーム２４の周縁部４８には所定の間隔で貫通孔５０が形成されており、周縁部４８はカバー２２の周縁部５２と重なり接する。
カバー２２の周縁部５２には、フレーム２４の周縁部４８に形成された貫通孔５０と合わさる位置に貫通孔５４が形成され、貫通孔５０、５４を介して締結部材２６によりカバー２２とフレーム２４とが締結される。これにより、カバー２２の接触面が樹脂トレイ２０の接触面３７及びフレーム２４の接触面と重なり接し、バッテリケース１０の防水性が確保される。
図４に図２のＡ−Ａ線に沿う縦断面図を示すように、樹脂トレイ２０は突出部３２により区画されてバッテリモジュール３６が配置されている。突出部３２には底壁４０に面する側、つまり突出部３２の背面となる樹脂トレイ２０の底板の外側面５５に、Ｌ字型補強部材４２に対応して凹部５６が形成されている。
詳しくは、図５に示すように、Ｌ字型補強部材４２の底部５８は底壁４０に溶接されて固定されており、フレーム２４に樹脂トレイ２０を嵌め込むことにより、突出部３２に形成された凹部５６にＬ字型補強部材４２の立設部６０が嵌め込まれる。
このように、本実施形態によれば、樹脂トレイ２０及びカバー２２はガラス繊維や金属製のインサート部材等の補強部材を含まない樹脂で構成されており、樹脂トレイ２０にはバッテリモジュール３６を区画して配置するための突出部３２が形成されており、突出部の背面となる樹脂トレイ２０の底板の外側面５５には凹部５６が形成されている。樹脂トレイ２０の外側は金属製のフレーム２４及びフレーム２４の枠部３８に固定された底壁４０により覆われている。そして、金属板から構成された底壁４０には所定の間隔でＬ字型補強部材４２の底部５８が溶接されて固定されており、Ｌ字型補強部材４２の立設部６０の長手方向両端は一対のブラケット４４、４４を介して内周壁４６と溶接されて固定されることにより、Ｌ字型補強部材４２はフレーム２４に固定される。そして、フレーム２４に樹脂トレイ２０を嵌め込むことにより、Ｌ字型補強部材４２は樹脂トレイ２０の凹部５６に嵌め込まれる。
このように、樹脂トレイ２０の突出部３２の外側面５５に形成された凹部５６にＬ字型補強部材４２を嵌め込むことにより、Ｌ字型補強部材４２は樹脂トレイ２０の剛性を高める剛性部材として機能するので、樹脂トレイ２０の剛性を確保することができるとともにバッテリケース１０の剛性を確保することができる。
また、樹脂トレイ２０全体が金属製のフレーム２４で覆われることにより、樹脂トレイ２０の剛性を確保することができるとともにバッテリケース１０の剛性を確保することができるので、バッテリモジュール３６等の荷重によるバッテリケース１０の撓みを防止することができる。
さらに、剛性を確保するために樹脂トレイ２０やカバー２２の厚みを増大させる必要はないため、バッテリケース１０の厚みを抑制することができるとともに重量を軽減することができる。
そして、樹脂トレイ２０やカバー２２を構成する樹脂は、ガラス繊維や金属板のインサート部材等の補強部材を含んでいないので、バッテリケース１０全体の重量を軽減できるとともにコストを低減することができる。
また、バッテリモジュール３６を区画して配置するために形成された突出部３２の外側面５５に凹部５６を形成してＬ字型補強部材４２を嵌め込むので、樹脂トレイ２０にＬ字型補強部材４２を嵌め込むための新たな凹部を形成する必要はなく、効率的にＬ字型補強部材４２を配置することができる。
また、Ｌ字型補強部材４２を一対のブラケット４４、４４を介してフレーム２４の内周壁４６に固定するので、Ｌ字型補強部材の両端が撓ることを防止するとともにＬ字型補強部材４２の剛性がより高くなり、突出部３２に形成された凹部５６に内周壁４６に固定されたＬ字型補強部材４２を嵌め込むことにより、樹脂トレイ２０の剛性を確保することができる。
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。
本実施形態の車両用バッテリケースは、第１実施形態に対して、Ｌ字型補強部材４２は底壁４０を切り欠いた切欠部であるという点が相違しており、その他の構成は共通している。従って、共通箇所の説明は省略し、相違点について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る車両用バッテリケースの分解斜視図を示している。
図６に示すように、フレーム２４の枠部３８に固定された底壁４０には、樹脂トレイ２０に設けられた突出部３２の凹部５６へ嵌め込まれる所定の位置に切欠起立部（補強部材）６２が立設されている。
詳しくは、図７に示すように、各切欠起立部６２は底壁４０を切り欠いて形成される。切欠起立部６２は、底壁４０の幅方向である複数の所定位置において、底壁４０の長手方向両端及び幅方向両端よりも内側にあり、所定の長さ及び所定の幅を切り欠いて内側に折り曲げ起立させて形成される。従って、底壁４０は、立設される複数の切欠起立部６２と、切欠起立部６２を内側、つまり底壁４０がフレーム２４の枠部３８と接しない側に折り曲げることにより形成される複数の開口部６４とを有する。そして、底壁４０はフレーム２４の枠部３８に固定される。
切欠起立部６２の両端を一対のブラケット４４、４４を介してフレーム２４の内周壁４６の内側に固定することにより、切欠起立部６２が内周壁４６に固定される。そして、フレーム２４に樹脂トレイ２０を重ねて嵌め合わせることにより、樹脂トレイ２０に設けられた突出部３２の背面となる樹脂トレイ２０の底板の外側面５５に形成された凹部５６に切欠起立部６２が嵌め込まれる。
このように、本実施形態によれば、フレーム２４の枠部３８に固定された底壁４０には、底壁４０を切り欠いて形成された切欠起立部６２が立設されており、切欠起立部６２の両端が一対のブラケット４４、４４を介してフレーム２４の内周壁４６に固定されている。そして、フレーム２４に樹脂トレイ２０を重ねて嵌め合わせることにより、切欠起立部６２が樹脂トレイ２０の突出部３２の外側面５５に形成された凹部５６に嵌め込まれる。
このような構成にすることにより、切欠起立部６２は樹脂トレイ２０の剛性を高める剛性部材として機能するので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、底壁４０の所定位置を複数切り欠いて形成した切欠起立部６２を突出部３２の凹部５６に嵌め込むことにより、バッテリケース１０全体の部品点数を削減することができるので、バッテリケース１０の重量を軽減することができるとともにコストを低減することができる。
さらに、上記第２実施形態の変形例について説明する。
この変形例では、図８のフレーム２４及び底壁４０の斜視図及び図９の分解斜視図に示されるように、底壁４０の所定位置を切り欠いて形成された切欠起立部６２の両端をフレーム２４の内周壁４６に固定するための取付切欠起立部６６が複数形成されている。取付切欠起立部６６は、フレーム２４の周壁を所定位置で長手方向に切り欠いて内側に折り曲げ起立させて形成されており、対向する一対の取付切欠起立部６６、６６が開口部６４に面する側で切欠起立部６２の長手方向両端に固定されることにより、切欠起立部６２がフレーム２４の内周壁４６に固定されている。
上述した変形例の場合には、底壁４０をフレーム２４の内周壁４６に固定するためのブラケット４４を要しないため、部品点数を削減することができ、バッテリケース１０の重量を軽減することができるとともにコストを低減することができる。
次に、本発明に係る第３実施形態について説明する。
本実施形態の車両用バッテリケースは、第１実施形態に対して、フレーム２４の幅方向にＬ字型補強部材４２を渡して一対のブラケット４４、４４で固定したという点が相違しており、その他の構成は共通している。従って、共通箇所の説明は省略し、相違点について説明する。
図１０は、本発明の第３実施形態に係る車両用バッテリケースの分解斜視図を示している。
図１０に示すように、フレーム２４の幅方向にＬ字型補強部材４２が渡されており、Ｌ字型補強部材４２の両端を一対のブラケット４４、４４を介してフレーム２４の内周壁４６に溶接されて固定されている。そして、フレーム２４に樹脂トレイ２０を重ねて嵌め合わせることにより、突出部３２の背面となる樹脂トレイ２０の底板の外側面５５に形成された凹部５６にＬ字型補強部材４２が嵌め込まれる。
このように、本実施形態によれば、フレーム２４の幅方向に一対のブラケット４４、４４を介してＬ字型補強部材４２の両端がフレーム２４の内周壁４６に溶接されて固定されており、樹脂トレイ２０をフレーム２４に重ねて嵌め合わせることにより、突出部３２の外側面５５に形成された凹部５６にＬ字型補強部材４２が嵌め込まれる。
このような構成にすることにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記各実施形態では、金属製の底壁４０をフレーム２４に固定して樹脂トレイ２０の外側を覆うフレーム２４を形成しているが、これに限らず、１枚の金属板をプレス成形することにより有底のフレームを形成してもよい。
また、上記各実施形態では、Ｌ字型補強部材４２を一対のブラケット４４、４４で、切欠起立部６２を取付切欠起立部６６でそれぞれフレーム２４の内周壁４６に固定しているが、内周壁４６に固定する構成はこれに限られず、Ｌ字型補強部材４２を取付切欠起立部６６で固定したり、Ｌ字型補強部材４２または切欠起立部６２を直接内周壁４６に溶着して固定したりしてもよい。
また、上記各実施形態では電気自動車を例に説明したが、ハイブリッド車にも適用可能である。
１ 電気自動車
１０ バッテリケース
２０ 樹脂トレイ（トレイ部材）
２４ フレーム（フレーム部材）
３２ 突出部
４０ 底壁
４２ Ｌ字型補強部材（補強部材）
４４ ブラケット
４６ 内周壁
５６ 凹部
５８ 底部
６０ 立設部
６２ 切欠起立部（補強部材）
６６ 取付切欠起立部

Claims (5)

  1. 車両を駆動するバッテリを収納する車両用バッテリケースにおいて、
    前記バッテリを保持し、底部に複数の突出部が形成された樹脂からなるトレイ部材と、
    前記トレイ部材の外側面に配置され、前記トレイ部材に面する側に立設する金属板で構成された少なくとも１つ以上の補強部材を有する補強トレイ部材とを備え、
    前記突出部の外側面には少なくとも前記補強部材に対応して凹部が形成されており、
    前記補強部材は前記凹部に嵌め込まれることを特徴とする車両用バッテリケース。
  2. 前記トレイ部材は複数のバッテリを収容し、
    前記突出部は、前記複数のバッテリを区画するために形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の車両用バッテリケース。
  3. 前記補強トレイ部材は、前記トレイ部材の底板を覆う底壁を備え、
    前記補強部材は、前記底壁に固定されることを特徴とする、請求項１または２に記載の車両用バッテリケース。
  4. 前記補強部材は、前記底壁を切り欠いて起立させた切欠起立部から形成されることを特徴とする、請求項３に記載の車両用バッテリケース。
  5. 前記補強トレイ部材は、前記トレイ部材の外周を覆う金属板で構成されたフレーム部材を備え、
    前記補強部材は、前記フレーム部材の内周壁に固定されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用バッテリケース。
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