JP2012084450A - 車両用電池容器 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量、靱性、強度を具えた車両用電池容器を提供する。
【解決手段】車両用電池容器は、合成樹脂材を用いて成形する。電池容器の周囲の壁体を、外壁と内壁からなる二重壁構造とする。更に外壁と内壁で区画形成された空間内に、溶融金属を注入し、外壁と内壁の少なくとも一方の内面に金属膜を形成させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載させる駆動用蓄電池を内部に収納し、車体外方に取り付ける車両用電池容器に関する。

電気自動車や、内燃機関に電動機を組み合わせた、いわゆるハイブリッド車などは、駆動用蓄電池を搭載し、走行用の動力等に駆動用蓄電池に蓄えた電力を用いている。一方駆動用蓄電池は、セルと呼ばれる単電池を複数重ね合せて構成されており、全体では相当な重量になることがある。また駆動用蓄電池を車体の外方に取り付けた場合には、走行中に石が当たったり、あるいは事故時に過大な力が加えられることが考えられる。

そのため、所定の強度を備えた電池容器内に駆動用蓄電池を収納し、電池容器を介して車両に搭載させることが考えられている。トラックなどの貨物用車両では、車体中央に前後方向に延びるメインフレームが設けてあり、かかる車両のハイブリッド車では、メインフレームの側方に、駆動用蓄電池を収納した電池容器を取り付けることが行なわれている。

一方近年特に車両は、軽量化が求められている。例えば、電池容器を一般的な金属材料で製造すると、車両重量が著しく増加する。そこで、電池容器を合成樹脂材で形成することが考えられた。

特開平８−１８６３９０号公報

しかしながら電池容器を車両に搭載して用いる場合には、電池容器には剛性とともに容易に破断せず、周壁部分に孔などが形成されない靭性も必要とされる。高い剛性を有する合成樹脂材としては、繊維強化系プラスチックが知られているが、靱性において、繊維強化系プラスチックは十分とは言えなかった。

また駆動用蓄電池は、精密な制御が行なわれており、充放電等による電流・電圧変動により電磁波を発生させることがある。電池容器には、人体や周辺機器類に電磁波による影響が及ばないように、収納した駆動用蓄電池から発せられる電磁波を遮断する機能が求められている。

電池容器を金属製とすれば、金属が電磁波を反射するため電磁波による問題は生じない。ところが、合成樹脂材では通常電磁波を遮断できず、電池容器を合成樹脂材で形成すると、駆動用蓄電池から発せられる電磁波が電池容器を通過し、周囲に放出されてしまうという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、軽量化が図れ、十分な剛性と靭性を備え、しかも電磁波の外部への放出を生じさせない車両用電池容器を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため車両用電池容器を次のように構成した。
車両用電池容器は、容器本体と、容器本体に取り付けられる蓋体から構成する。容器本体は、所定量の駆動用蓄電池を収納する容量を有した、上面が開放された容器体である。蓋体は、容器本体の上面開口に合わせて形成してあり、容器本体の開口部に組み付けると容器本体の内部を密閉させる。

容器本体と蓋体はともに、周囲の壁体が外壁と内壁からなる二重壁構造で形成されている。外壁と内壁は、適度な距離を保ち、ほぼ平行に形成されている。更に外壁と内壁の間には、金属膜が形成されている。金属膜は、電磁波を遮断するに十分に形成してあり、例えば外壁と内壁の間に注入した溶融金属で形成する。尚、金属膜の成形方法は特に問わない。

容器本体や蓋体を成形する方法としては、例えばブロー成形法を用いる。用いる合成樹脂材としては、例えば高密度ポリエチレン樹脂である。パリソンを金型で挟み、型締め途中または型締め後にパリソン内に空気を送り込み、合成樹脂材を型に押し付けて車両用電池容器（容器本体や蓋体）を成形する。車両用電池容器を成形した後、外壁と内壁の間に溶融金属を注入し、パリソンの内面全体に金属膜を形成させる。溶融金属は、合成樹脂材への熱影響が極力少ない低融点金属、例えばスズ合金などとする。

車両用電池容器は、外壁と内壁からなる二重壁構造であるため、外壁や内壁単独の板厚に比較して、高い剛性と強度を具えている。したがって、所定の重量を有する駆動用蓄電池を確実に保持できる。また車両用電池容器の外面に締結バンドなどを回し、車両のシャーシフレーム等に確実に取り付けることができる。

万一事故などが発生して外部から衝撃を受けた場合でも、例えば高密度ポリエチレンが靭性を備えているため、車両用電池容器に破断や孔などを生じさせない。そのため、駆動用蓄電池の導電部が車両用電池容器の外部から接触可能な状態となったり、あるいは駆動用蓄電池が車両用電池容器の外に露出されてしまうことなどを確実に防止できる。

車両用電池容器は合成樹脂製であるので、軽量化でき、駆動用蓄電池を搭載する車両の燃費や走行性能を向上できる。電磁波が駆動用蓄電池から発せられても、金属膜が電磁波を反射し、車両用電池容器の外方に電磁波が放出されない。ブロー成形法により車両用電池容器が成形できるので、正確な形状の車両用電池容器を、容易に、かつ安価に製造できる。

本発明にかかる車両用電池容器の一実施形態の一部を示す断面図である。 同車両用電池容器を示す斜視図である。 同車両用電池容器を車両に取り付けた状態を示す斜視図である。 車両のフレーム構造を示す平面図である。 車両を示す斜視図である。 電池容器のブロー成形法を示す説明図である。 成形金型を示す断面図である。

本発明にかかる、車両用電池容器の一実施形態について説明する。

図５に、車両１００を示す。車両１００は、本発明にかかる車両用電池容器（以下、「電池容器」とする。）１０を側方に搭載した、貨物用のハイブリッド車両である。車両１００は、前方にキャビン１０２を備え、後方に荷箱１０４を備え、キャビン１０２の下部に前輪１２ａ、荷箱１０４の下部に後輪１２ｂを有している。車両１００には、メインフレーム１０６が車両の前後を貫いて設けられており、電池容器１０はメインフレーム１０６の側方に取り付けられている。

図４に、車両１００を上方から見たときの概略構成を示す。車両１００の幅方向の中央に、メインフレーム１０６が前後方向に設けられている。メインフレーム１０６は、断面コの字状のフレーム部材１０７を、左右１対平行に配して構成されている。メインフレーム１０６には、前方からエンジン１４、クラッチ機構１６、電動機２０、変速機１８が取り付けられている。更にメインフレーム１０６には、電池容器１０とパワーコントロールユニット２６が側方に取り付けられている。

エンジン１４は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン１４の出力軸は、クラッチ機構１６に接続している。クラッチ機構１６は、エンジン１４と電動機２０との間に設けられ、エンジン１４からの回転出力を断続させる。変速機１８は、内部に変速機構を備え、出力軸（図示せず。）がプロペラシャフト３０、差動装置３１を介して後輪１２ｂに接続している。

電動機２０は、パワーコントロールユニット２６を介して、電池容器１０内に収納されている駆動用蓄電池３６（図２参照。）に接続している。パワーコントロールユニット２６は、制御装置（図示せず。）からの指示に従い、電動機２０に電力を供給する。電動機２０は、エンジン１４とは個別に作動し、変速機１８に駆動力を付与する。また電動機２０は、制動時に後輪１２ｂから受ける駆動力で発電を行なう。電動機２０が発電した電力は、電池容器１０に送られ、駆動用蓄電池３６に蓄えられる。

このように車両１００は、内燃機関であるエンジン１４からの動力と電動機２０からの動力との異なる動力を個別に、あるいは同時に利用して走行可能な、いわゆるハイブリッド車である。尚、エンジン１４は、ガソリンエンジン等その他の内燃機関のエンジン、あるいは内燃機関でなく、他の動力源であってもよい。また本発明にかかる車両は、電力のみを駆動源にして走行する電気自動車であってもよい。

更に電動機２０は、設置する位置を特に問わない。例えば、エンジン１４とクラッチ機構１６との間に電動機２０を設けても良い。更に電動機２０を前輪１２aに連結させ、前輪１２ａを電動機２０により駆動可能としてもよい。

電池容器１０は、図２に示すように容器本体３２と蓋体３４から構成され、内部に駆動用蓄電池３６および冷却機構３８が収納されている。

駆動用蓄電池３６は、一単位となる電池セルを複数重ね合せて、所定の電圧となるよう形成された高出力電池である。冷却機構３８は、駆動用蓄電池３６の上部に設けられ、ブロア４０と、温度計測器（図示せず。）と、各種ダクト類４２などからなり、温度計測器での計測結果に基づき、電池容器１０に形成された流入口（図示せず。）から導入した外気を内部に通し、排気口（図示せず。）から排出して、駆動用蓄電池３６を所定の温度に保持する。

駆動用蓄電池３６は、電力線４４を介してパワーコントロールユニット２６に接続し、パワーコントロールユニット２６から電動機２０に接続している。パワーコントロールユニット２６は、上述したように駆動制御装置（図示せず。）からの指示に従い、電動機２０に駆動用蓄電池３６の電力を送り出す。

次に、電池容器１０の構造について具体的に説明する。

電池容器１０は、図３にも示すように概ね直方体の形状をなし、全体が合成樹脂材から形成されている。容器本体３２は、底板５０と底板５０の周囲に立ち上げられた壁板５２とから構成されている。底板５０は、概ね長方形で、底板５０の周囲の各端縁に壁板５２がほぼ垂直に立ち上げられ、側壁を形成している。底板５０と壁板５２は、周囲の壁体である。

容器本体３２の正面（車両１００においては左側面）の壁板５２の右方には、点検、修理用の開口部５８が形成されている。開口部５８には取付蓋６６が取り付けてあり、開口部５８は通常取付蓋６６により閉じられている。また、内部温度調整用の流入口と排気口（いずれも図示せず。）が、底板５０や壁板５２に形成してある。

図１に、壁板５２の上部端縁の断面を示す。壁板５２は、図１に示すように外壁５４と内壁５６とからなる二重壁構造で形成されている。外壁５４は、容器本体３２の外方に位置し、内壁５６は、容器本体３２の内方に位置している。また図に示すように壁板５２は、上端において、外壁５４が図の左方、つまり容器本体３２の外方向に屈曲し、そして左端で上方に屈曲して上方に延び、内壁５６の左端に接続している。内壁５６は、外壁５４の上端から右方に延び、図の右端にて下方に屈曲している。尚、外壁５４と内壁５６とは、このようにフランジを形成している場合、厳密に区分しなくともよい。

外壁５４と内壁５６は、図に示すように所定の間隙を有して、ほぼ平行に形成されている。尚外壁５４と内壁５６は、常に一定の間隙でなく、容器本体３２の位置に応じてその間隔を適宜変更してもよい。またかかる外壁５４と内壁５６は、底板５０においても壁板５２から連続して、同様に形成されている。

外壁５４および内壁５６は、高密度ポリエチレンなどの合成樹脂材から形成されている。外壁５４と内壁５６からなる周囲の壁体は、容器本体３２、ひいては電池容器１０を構成するに十分な剛性と強度、及び靱性を備えるように、材質、厚み、形状、外壁５４と内壁５６の間隔等を適宜選択して形成されている。

また外壁５４と内壁５６のそれぞれの内側面には、金属膜６０が形成してある。金属膜６０は、例えばスズ合金から形成されている。金属膜６０は、外壁５４と内壁５６のそれぞれの対向した内面に、ほぼ均一の厚みで、かつ連続して形成されている。金属膜６０は、電磁波を反射し、電池容器１０に駆動用蓄電池３６を収納した際、駆動用蓄電池３６が発生する電磁波を電池容器１０の外に放出させることのない性能を具えて形成されている。

蓋体３４は、容器本体３２の上面形状に適合させて形成してあり、容器本体３２の上部開放部分に取り付けると、容器本体３２の内部を密閉させる。蓋体３４は、容器本体３２と同様、外壁５４と内壁５６からなる二重壁構造であり、外壁５４と内壁５６の内面に金属膜６０が同様に設けられている。

蓋体３４の外壁５４と内壁５６の構成は、容器本体３２の構成と同様であり、これにより蓋体３４は、所定の強度と剛性、及び靱性を具え、かつ、電磁波を遮断する電磁波遮断性を具えている。また蓋体３４は、容器本体３２と別体としても、ヒンジ等で容器本体３２に開閉自在に取り付けてもよい。

蓋体３４と容器本体３２の締結部においては、各々のフランジ部にて研削等により金属膜６０を露出させ，導電性を有したガスケットもしくはシール材を間に介して締結する。これにより蓋体３４と容器本体３２が導電状態となり、締結部から電磁波を電池容器１０の外に放出させることを防ぐ。

図３に、電池容器１０を車両１００に取り付けた状態を示す。
電池容器１０は、図に示すように、メインフレーム１０６の左側のフレーム部材１０７に取り付けられている。フレーム部材１０７には、Ｌ字状のステー７４が取り付けてある。ステー７４の下部の張出部分には、棚板７６が取り付けてあり、棚板７６上に電池容器１０が載置されている。ステー７４の前端には、ベルト７８の一端が固定してある。ベルト７８は、例えば金属製ベルトであり、電池容器１０の前面と上面に沿って回され、他端がメインフレーム１０６に設けられた取付具８０に着脱可能に取り付けられている。

次に、電池容器１０の製造方法について図６及び図７を用いて説明する。

図６に、ブロー成形法の金型装置１３０を示す。金型装置１３０は、雄金型１３２と、雌金型１３４とから構成されている。雄金型１３２と雌金型１３４は、いずれか一方、あるいは双方が移動可能に設けられ、開閉可能となっている。

また雌金型１３４には、可動金型部１３６がヒンジ１３８を介して回動自在に取り付けられている。可動金型部１３６は、図６では雌金型１３４の二箇所にのみ設けられているが、実際は、雌金型１３４の四面にそれぞれ設けられており、図面の都合上、紙面の表裏方向に設けられている可動金型部１３６を省略している。

各可動金型部１３６には、ピストンシリンダ機構からなる駆動機構１４０が設けられている。駆動機構１４０は、油圧等により作動し、ヒンジ１３８を中心として可動金型部１３６を回動させる。

金型装置１３０の上部には、パリソン注出機構１４６が設けられている。パリソン注出機構１４６は、所定の合成樹脂材を筒状に注出し、下端を閉じてパリソン１４８を形成させる。またパリソン注出機構１４６は、空気注入口１５０を具えている。空気注入口１５０は、空気圧送器（図示せず。）からの圧縮空気を、パリソン１４８の内部に注入する。

次に、電池容器１０の具体的な成形方法について説明する。まず、パリソン注出機構１４６から高密度ポリエチレンからなる樹脂材を注出させ、下端を閉じてパリソン１４８を形成する。

続いて、雄金型１３２と雌金型１３４とを型締めする。その際駆動機構１４０は収縮しており、可動金型部１３６は外方に開いている。雄金型１３２と雌金型１３４との型締めに合わせて、駆動機構１４０を作動させ、４箇所の可動金型部１３６を回動させて閉じる。可動金型部１３６が回動すると、パリソン１４８が四方から押圧され、図７に示すように型締めされる。また、型締め途中及び型締め後に空気注入口１５０からパリソン１４８の内部に空気を注入し、外壁５４と内壁５６からなる中空二重壁構造を形成する。これにより、容器本体３２が、金型装置１３０により成形される。尚図７においても図６同様、紙面に対して表裏方向の２面の可動金型部１３６が省略されている。

容器本体３２は、外壁５４と内壁５６の二重壁構造に形成される。容器本体３２が成形されたら、容器本体３２の外壁５４と内壁５６の間に、溶融したスズ合金を注入する。注入したスズ合金は、外壁５４と内壁５６のそれぞれの対向した内面の全体に、ほぼ均等の厚さに付着させ、金属膜６０を形成する。

また蓋体３４は、容器本体３２と同様二重壁構造であり、上述したと同様のブロー成形方法で成形する。蓋体３４も容器本体３２と同様、外壁５４と内壁５６を具え、それぞれが高密度ポリエチレンから形成されている。また外壁５４と内壁５６の内面には、容器本体３２と同様の金属膜６０が設けられている。したがって蓋体３４も、所定の強度と剛性、及び靱性を具え、容器本体３２に組み付けると、電池容器１０の全体を所定の強度、剛性等に形成する。更に、金属膜６０により電磁波遮断性を具えている。

このように電池容器１０を成形したことにより、電池容器１０の周囲の壁体が二重壁構造により十分な剛性を有する。また、電池容器１０を形成する高密度ポリエチレンにより、十分な靭性がもたらされ、車両の衝突や、飛び石などにより電池容器１０が衝撃を受けた場合でも、壁板５２に破断が生じたり、開口部が形成されたりすることがない。そのため、駆動用蓄電池３６の導電部分などが電池容器１０の外から接触可能となったり、駆動用蓄電池３６の一部が電池容器１０から外部に露出されたりすることがない。

また外壁５４と内壁５６の間に金属膜６０が形成されていることから、駆動用蓄電池３６から発生した電磁波が反射され、通過が遮られる。したがって、電池容器１０から電磁波が外部に放出されることがなく、電池容器１０の近傍において、人や周辺機器類に電磁波による影響を与えることがない。

更に、電池容器１０を合成樹脂材により成形したことにより、電池容器１０の重量増加を抑制でき、車両１００の走行性能や燃費などの悪化を防止できる。電池容器１０は、剛性や強度と靭性とを適度に備えているので、車両１００のメインフレーム１０６に、ベルト７８による締結で確実に固定させることができる。

尚、金属膜６０は、スズ合金から形成したが、本発明ではそれに限るものではない。金属膜６０は、電磁波を遮断させるに十分な状態に形成されていれば、外壁５４と内壁５６のいずれかの内面に設けられていればよい。

また金属膜６０は、容器本体３２などが金型装置１３０により成形された直後に溶融金属を注入して形成するのでなく、容器本体３２などを金型１３０から外した後、外壁５４あるいは内壁５６の開口から、あるいはこれらに空けた孔から、容器本体３２の冷間時に溶融金属を注入してもよい。ただし、容器本体３２などが温間であるときに、溶融金属を注入した方が、流動性が良好であることから効率よく外壁５４と内壁５６の内面に金属膜６０を付着させることができる。

また外壁５４と内壁５６は、材質を高密度ポリエチレン樹脂に限定する必要はなく、本発明に要求される要件を満たす性質を有すれば、他の材料であってもよい。また本発明にかかる車両は、上記例の車両１００に限るものではない。

本発明は、駆動用蓄電池を搭載した、電気車両やハイブリッド車両等に用いることができる。

１０…車両用電池容器 １４…エンジン ２０…電動機 ３２…容器本体 ３４…蓋体 ３６…駆動用蓄電池 ５０…底板 ５２…壁板 ５４…外壁 ５６…内壁 ６０…金属膜 １００…車両 １０６…メインフレーム １３０…金型装置 １３２…雄金型 １３４…雌金型 １３６…可動金型部 １４６…パリソン注出機構 １４８…パリソン １５０…空気注入口

Claims (4)

1. 車両に搭載させる駆動用蓄電池を内部に収納し、車体外方に取り付けられる車両用電池容器において、
   前記車両用電池容器は、周囲の壁体が、外壁と該外壁から所定距離離れて設けられた内壁とからなる二重壁構造であり、
   前記外壁と前記内壁からなる前記周囲の壁体は、前記車両用電池容器に所定の強度及び靱性をもたらす合成樹脂材からなり、
   かつ前記外壁と前記内壁で区画形成された空間の内面であって、前記外壁と前記内壁の少なくとも一方の内面に、電磁波遮断性を有する金属膜を設けたことを特徴とする車両用電池容器。
2. 前記外壁及び前記内壁は、高密度ポリエチレンからなることを特徴とする請求項１に記載の車両用電池容器。
3. 前記金属膜は、前記外壁と前記内壁で形成された空間内に注入された溶融金属により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用電池容器。
4. 前記車両用電池容器は、ブロー成形法で成形したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用電池容器。

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