JP2017027808A - 電池ケース - Google Patents

Abstract

【課題】ボルトの脱落を防止し耐久性の向上を図る。【解決手段】衝撃や振動などの原因によりボルト３２が緩み、ボルト３２が外れる方向に移動しようとすると、第１の規制部２４Ａを構成する一対の凸部２４１０がボルト３２のフランジ３２０４に当接することでそれ以上のボルト３２の移動が規制され、ボルト３２の脱落が防止される。また、車両が側突した場合、カバー２２の車幅方向両側に位置する傾斜面部２２０４に対して車幅方向内側に向かう荷重が入力し、カバー２２が車幅方向内側に変形し、規制部材２４もカバー２２の変形により車幅方向内側に移動しようとする。しかしながら、第２の規制部２４Ｂを構成する基部２４０８がボルト頭部３２０２の側面に当接することで規制部材２４がアッパホルダ２０に近づく方向への移動が規制され、規制部材２４がアッパホルダ２０にぶつかることを抑制できる。【選択図】図４

Description

本発明は電動車に使用される電池ケースに関する。

モータを駆動源とした電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車においてモータに電力を供給するバッテリが使用されている。
バッテリは、高圧の直流電力をモータに供給することから複数の電池セルを直列に接続した組電池を複数個直列に接続して構成され、これら複数の組電池は、電池ケースに収容されている。
特許文献１には、電池ケースとして、組電池を収容するトレーと、トレーを覆うカバーと、ボルトによりトレーに締結されトレーに収容された組電池をトレーの底部に押し付けるアッパホルダとを備えるものが開示されている。

特開２０１４−２２１５７号公報

このような電池ケースでは、何らかの原因によりボルトが緩んで脱落した場合、残りのボルトの締結部分にかかる負荷が増大することから電池ケースの耐久性の向上を図る上で改善の余地がある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、ボルトの脱落を防止し耐久性の向上を図る上で有利な電池ケースを提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、組電池を収容するトレーと、前記トレーを覆うカバーと、ボルトにより前記トレーに締結され前記トレーに収容された組電池を前記トレーの底部に押し付けるアッパホルダとを備える電池ケースであって、前記カバーに、前記ボルトの軸方向で前記ボルトが外れる方向への前記ボルトの移動を規制する第１の規制部を有する規制部材が設けられ、前記規制部材は、前記ボルトの軸方向と直交する方向で前記規制部材が前記アッパホルダに近づく方向への移動を規制する第２の規制部を有していることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記ボルトは、ボルト頭部にフランジが設けられたフランジ付きボルトであり、前記第１の規制部は、前記フランジに当接することで前記ボルトの移動を規制し、前記第２の規制部は、前記ボルト頭部に当接することで前記ボルトの移動を規制することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記組電池は、前記組電池の幅と直交する厚さ方向に並べられて前記トレーに収容され、前記規制部材は、前記組電池の幅方向の両側に位置する前記カバーの側面から前記組電池に向けて突設されたブラケットで構成され、前記ブラケットは、前記組電池の厚さ方向に延在し前記第２の規制部を構成する基部と、前記基部の延在方向の両端から前記組電池に向けて突出されそれらの間に前記ボルト頭部が配置され前記第１の規制部を構成する一対の凸部とを有していることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記第１の規制部は、前記ボルトのボルト頭部の頂面に当接することで前記ボルトの移動を規制し、前記第２の規制部は、前記ボルト頭部の側面に当接することで前記ボルトの移動を規制することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、衝撃や振動などの原因によりボルトが緩み、ボルトが外れる方向に移動しようとすると、第１の規制部がボルトに当接することでそれ以上のボルトの移動が規制され、ボルトの脱落が防止される。そのため、１つのボルトが緩んで脱落して残りのボルトの締結部分にかかる負荷が増大することがない。
また、車両が側突した場合、カバーに対して車幅方向内側に向かう荷重が入力し、カバーが車幅方向内側に変形し、規制部材もカバーの変形により車幅方向内側に移動しようとしても、第２の規制部により規制部材がアッパホルダに近づく方向への移動が規制される。したがって、規制部材がアッパホルダにぶつかることを抑制できる。
したがって、ボルトの脱落を防止し、電池ケースの耐久性の向上を図る上で有利となり、規制部材のアッパホルダへの衝突を防止することで、電池ケースの耐久性の向上を図る上でより有利となる。
請求項２記載の発明によれば、ボルトの脱落を確実に防止する上でより有利となる。
請求項３記載の発明によれば、規制部材の構成の簡素化を図りつつボルトの脱落を確実に防止するとともに、規制部材のアッパホルダに近づく方向への移動を確実に抑制する上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、ボルトの頭部を利用することで、ボルトの脱落を確実に防止するとともに、規制部材のアッパホルダに近づく方向への移動を確実に抑制する。

第1の実施の形態の電池ケースの断面図である。 トレー内部に組電池が配置された状態を示す斜視図である。 トレー内部にアッパホルダおよびロアホルダが配置された状態を示す斜視図である。 （Ａ）は図１のＡＡ線矢視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図である。 第１の実施の形態におけるカバーの斜視図である。 第２の実施の形態におけるカバーの斜視図である。 第３の実施の形態におけるボルトと規制部材との位置関係を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ矢視図である。 第４の実施の形態におけるボルトと規制部材との位置関係を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
本実施の形態に係る電池ケースは、モータのみを駆動源とする電気自動車、あるいは、ハイブリッド車、あるいは、プラグインハイブリッド車などのモータを駆動源とした電動車に搭載されるものである。
図１に示すように、組電池１２を収容する電池ケース１０は、トレー１４と、取り付け部材１６と、ロアホルダ１８と、アッパホルダ２０と、カバー２２と、規制部材２４とを含んで構成されている。
なお、図１から図８において、符号ＵＰは車両の上方を示し、符号ＤＯＷＮは車両の下方を示し、符号ＦＲは車両の前方を示し、符号ＲＲは車両の後方を示し、符号ＬＨは車幅方向を示す。

図１、図２に示すように、組電池１２は、複数の電池モジュール２６が車両の前後方向に並べられて構成されている。各電池モジュール２６は、矩形板状を呈する複数の電池セル２８がそれら電池セル２８の幅と直交する厚さ方向に並べられて構成されている。本実施の形態では、複数の電池セル２８がそれらの厚さ方向を車幅方向に向けて配置された電池モジュール２６が、車両の前後方向に複数並べられて組電池１２が構成されている。そして、組電池１２は、車幅方向に延在する幅と、上下方向に延在する高さと、車両前後方向に延在する厚さとを有している。
トレー１４とカバー２２は共に金属製で、トレー１４は、組電池１２を収容する収容部１４Ａと、フランジ１４Ｂとを備えている。
収容部１４Ａは、長手方向を車両前後方向に向けた長方形状の底面部１４０２と、底面部１４０２の周囲から起立する傾斜面部１４０４とを備え、フランジ１４Ｂは、傾斜面部１４０４の上端に設けられている。
フランジ１４Ｂには、その延在方向に間隔をおいて複数のねじ孔１４０６が形成されている。このねじ孔１４０６はフランジ１４Ｂの下面に取着したウェルドナットで構成するなど任意である。
トレー１４は、車幅方向両側に位置する傾斜面部１４０４および底面部１４０２の箇所がステー３０を介して車体側に取り付けられる。

図２に示すように、取り付け部材１６は、トレー１４の車幅方向の両側に位置する傾斜面部１４０４の内側に配置されている。
取り付け部材１６は、傾斜面部１４０４の内側で傾斜面部１４０４に沿って延在する縦板部１６０２と、縦板部１６０２の下部から屈曲されトレー１４の底面部１４０２に溶接される下板部１６０４と、縦板部１６０２の上部から屈曲されトレー１４の傾斜面部１４０４の上部に溶接される上板部１６０６とを備えている。
上板部１６０６はその延在方向に間隔をおいて複数のねじ孔１６０８が形成されている。このねじ孔１６０８は上板部１６０６の下面に取着したウェルドナットで構成するなど任意である。

ロアホルダ１８は、図１、図３に示すように、取り付け部材１６の内側で電池モジュール２６の下部を収容するものであり、本実施の形態ではロアホルダ１８は電池モジュール２６毎に設けられている。
ロアホルダ１８は、底板部１８０２と、前後の下側板部１８０４と、車幅方向両側の側板部１８０６とを備えている。
底板部１８０２は、長手方向が車幅方向に向けられた長方形状を呈し、トレー１４の底面部１４０２上に載置されている。この底板部１８０２には、電池モジュール２６が載置されている。
前後の下側板部１８０４は、底板部１８０２の車両前後方向の両端に位置する２辺から起立し、電池モジュール２６の車両前後方向の側面の下端寄りの箇所に合わされている。
車幅方向両側の側板部１８０６は、底板部１８０２の車幅方向の両端に位置する２辺から起立し、電池モジュール２６の車幅方向の側面の下部に合わされている。
そして、車幅方向両側の側板部１８０６の上端の延在方向に間隔をおいた複数箇所から車幅方向外側に向けて取り付け片部１８０８が突設され、各取り付け片部１８０８にはボルト挿通孔１８１０が設けられている。

アッパホルダ２０は、図１、図３に示すように、電池モジュール２６の上部を収容するとともに電池モジュール２６をロアホルダ１８の底板部１８０２に押さえ付け、電池モジュール２６をロアホルダ１８の底板部１８０２を介してトレー１４の底面部１４０２に押し付けるものである。本実施の形態ではアッパホルダ２０は、ロアホルダ１８と同様に電池モジュール２６毎に設けられている。
アッパホルダ２０は、上板部２００２と、前後の上側板部２００４と、車幅方向両側の側板部２００６とを備えている。
上板部２００２は、長手方向が車幅方向に向けられた長方形状を呈し、電池モジュール２６の上面を押さえつける凸部２００８を有している。
なお、電池モジュール２６の上面を押さえつける構造としては、電池モジュール２６の上面、下面、４つの側面に合わされて電池モジュール２６をがたつくことなく収容するインナケースを設け、アッパホルダ２０の上板部１６０６でインナケースを押さえつけるなど、従来公知の様々な構造を用いることができる。
前後の上側板部２００４は、上板部２００２の車両前後方向の両端に位置する２辺から垂設され、電池モジュール２６の車両前後方向の側面の上端寄りの箇所に合わされている。
車幅方向両側の側板部２００６は、上板部２００４の車幅方向の両端に位置する２辺から垂設され、電池モジュール２６の車幅方向の側面の上部に合わされている。
そして、車幅方向両側の側板部２００６の下端の延在方向に間隔をおいた複数箇所から車幅方向外側に向けて取り付け片部２０１０が突設され、各取り付け片部２０１０にはボルト挿通孔２０１２が設けられている。

図１に示すように、組電池１２を構成する各電池モジュール２６は、それぞれロアホルダ１８とアッパホルダ２０との間に挟まれ、取り付け部材１６の上板部１６０６にロアホルダ１８の取り付け片部１８０８およびアッパホルダ２０の取り付け片部２０１０が重ね合わせて載置される。
そして、アッパホルダ２０の取り付け片部２０１０のボルト挿通孔２０１２、ロアホルダ１８の取り付け片部１８０８のボルト挿通孔１８１０を挿通したボルト３２が上板部１６０６のねじ孔１６０８に螺合することにより、組電池１２は、ロアホルダ１８およびアッパホルダ２０を介してトレー１４に組み付けられている。
言い換えると、アッパホルダ２０はボルト３２によりトレー１４に締結され、トレー１４に収容された組電池１２をトレー１４の底部に押し付けている。
本実施の形態では、ボルト３２は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ボルト頭部３２０２にフランジ３２０４が設けられたフランジ付きボルトであり、フランジ３２０４の外径はボルト頭部３２０２の外径よりも大きな寸法である。

カバー２２は、トレー１４を覆うものであり、トレー１４のフランジ１４Ｂに重ね合わされ結合されるフランジ２２Ｂと、フランジ２２Ｂの内周部から起立する傾斜面部２２０４と、傾斜面部２２０４の上端を接続する上面部２２０２とを備えている。
カバー２２のフランジ２２Ｂには、その延在方向に間隔をおいて複数のボルト挿通孔２２０６が形成されている。
カバー２２は、そのフランジ２２Ｂがトレー１４のフランジ１４Ｂに重ね合わされ、カバー２２の各ボルト挿通孔２２０６を挿通したボルト３４がトレー１４のねじ孔１４０６に螺合することにより、カバー２２がトレー１４に締結される。なお、図１において符号３６はフランジ２２Ｂ、１４Ｂの間に介設された防水用のパッキン材を示す。
フランジ２２Ｂ、１４Ｂを介してカバー２２がトレー１４に取着された状態で、上面部２２０２はトレー１４の底面部１４０２に平行し、組電池１２の上面に対向している。

規制部材２４は、図１、図４（Ａ）、（Ｂ），図５に示すように、カバー２２に設けられている。
規制部材２４は、ボルト３２の軸方向でボルト３２が外れる方向へのボルト３２の移動を規制する第１の規制部２４Ａと、ボルト３２の軸方向と直交する方向で規制部材２４がアッパホルダ２０に近づく方向への移動を規制する第２の規制部２４Ｂとを有している。
規制部材２４は、組電池１２の幅方向の両側に位置するカバー２２の傾斜面部２２０４から組電池１２に向けて突設されたブラケット２４０２で構成され、ブラケット２４０２はボルト３２に対応した数で設けられている。
ブラケット２４０２は、傾斜面部２２０４に溶接により取着された取り付け板部２４０４と、取り付け板部２４０４の下端に連結された屈曲部２４０６と、屈曲部２４０６の先端に連結され車両前後方向である組電池１２の厚さ方向に延在する基部２４０８と、基部２４０８の延在方向の両端から組電池１２に向けて突出されそれらの間にボルト頭部３２０２が配置される一対の凸部２４１０とを有している。
本実施の形態では、第１の規制部２４Ａが一対の凸部２４１０で構成され、第２の規制部２４Ｂが基部２４０８により構成されている。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
図１に示すように、衝撃や振動などの原因によりボルト３２が緩み、ボルト３２が外れる方向に移動しようとすると、第１の規制部２４Ａを構成する一対の凸部２４１０がボルト３２のフランジ３２０４に当接することでそれ以上のボルト３２の移動が規制され、ボルト３２の脱落が防止される。そのため、１つのボルト３２が緩んで脱落して残りのボルト３２の締結部分にかかる負荷が増大することがない。
また、車両が側突した場合、カバー２２の車幅方向両側に位置する傾斜面部２２０４に対して車幅方向内側に向かう荷重が入力し、カバー２２が車幅方向内側に変形し、規制部材２４もカバー２２の変形により車幅方向内側に移動しようとする。
しかしながら、第２の規制部２４Ｂを構成する基部２４０８がボルト頭部３２０２の側面に当接することで規制部材２４がアッパホルダ２０に近づく方向への移動が規制される。したがって、規制部材２４がアッパホルダ２０にぶつかることを抑制できる。
したがって、本実施の形態によれば、ボルト３２の脱落を防止し、電池ケース１０の耐久性の向上を図る上で有利となる。
また、規制部材２４のアッパホルダ２０への衝突を防止することで、電池ケース１０の耐久性の向上を図る上でより有利となる。

また、本実施の形態では、ボルト３２がボルト頭部３２０２にフランジ３２０４が設けられたフランジ付きボルト３２であり、第１の規制部２４Ａは、フランジ３２０４に当接することでボルト３２の移動を規制するようにした。
したがって、ボルト３２の脱落を確実に防止する上でより有利となる。
また、本実施の形態では、規制部材２４を、基部２４０８と一対の凸部２４１０とを有するブラケット２４０２で構成したので、規制部材２４の構成の簡素化を図りつつボルト３２の脱落を確実に防止するとともに、規制部材２４のアッパホルダ２０に近づく方向への移動を確実に抑制する上で有利となる。

（第２の実施の形態）
次に図６を参照して第２の実施の形態について説明する。
なお、以下の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の部分、部材については第１の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
第２の実施の形態では、１つのブラケット２４０２に、第１の規制部２４Ａと第２の規制部２４Ｂとを３つずつ設けたものである。
すなわち、取り付け板部２４０４が第１の実施の形態の取り付け板部２４０４よりも長く、取り付け板部２４０４に屈曲部２４１２を介して第１の実施の形態の基部２４０８と一対の凸部２４１０とが３つずつ設けられている。
このような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態に比べ部品点数を削減し組み付けの簡易化を図る上で有利となる。

（第３の実施の形態）
次に図７を参照して第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態は、ボルト３２の構造と、規制部材２４の構造が第１の実施の形態と異なっている。
ボルト３２は、第１の実施の形態と異なりフランジ３２０４を有さないものである。
規制部材２４を構成するブラケット２４０２は、傾斜面部２２０４に取り付けられる取り付け板部２４２０と、取り付け板部２４２０から組電池１２側に突出する屈曲部２４２２と、屈曲部２４２２から起立しボルト頭部３２０２の車両前後方向に位置する一対の第１起立板２４２４と、屈曲部２４２２から起立しボルト頭部３２０２の車幅方向外側に位置する第２起立板２４２６と、一対の第１起立板２４２４の上端と第２起立板２４２６の上端とを接続する接続板部２４２８を有している。
接続板部２４２８は、ボルト３２が外れる方向に移動しようとしたときに、ボルト頭部３２０２の頂面に当接することでそれ以上のボルト３２の移動が規制する第１の規制部２４Ａを構成している。
また、第２起立板２４２６は、車両が側突した場合、カバー２２の車幅方向両側に位置する傾斜面部２２０４に対して車幅方向内側に向かう荷重が入力し、カバー２２が車幅方向内側に変形し、ブラケット２４０２もカバー２２の変形により車幅方向内側に移動しようとしたときに、ボルト頭部３２０２の側面に当接することで規制部材２４がアッパホルダ２０に近づく方向への移動を規制する第２の規制部２４Ｂを構成している。
このような第３の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。

（第４の実施の形態）
次に図８を参照して第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態は、ボルト３２の頭部部分の形状が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、第４の実施の形態では、ボルト頭部３２０２にフランジ３２０４を有しておらず、また、ボルト頭部３２０２の頂面からボルト３２の軸心と同軸上に軸部３２１０が突設されている。
ブラケット２４０２は、第１の実施の形態と同様に、取り付け板部２４０４と、屈曲部２４０６と、基部２４０８と、一対の凸部２４１０とを有し、一対の凸部２４１０の間に軸部３２１０が位置している。
基部２４０８と一対の凸部２４１０は、ボルト３２が外れる方向に移動しようとしたときに、ボルト頭部３２０２の頂面に当接することでそれ以上のボルト３２の移動が規制する第１の規制部２４Ａを構成している。
また、基部２４０８は、車両が側突した場合、カバー２２の車幅方向両側に位置する傾斜面部２２０４に対して車幅方向内側に向かう荷重が入力し、カバー２２が車幅方向内側に変形し、ブラケット２４０２もカバー２２の変形により車幅方向内側に移動しようとしたときに、軸部３２１０に当接することで規制部材２４がアッパホルダ２０に近づく方向への移動を規制する第２の規制部２４Ｂを構成している。
このような第４の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。

１０ 電池ケース
１２ 組電池
１４ トレー
１６ 取り付け部材
１８ ロアホルダ
２０ アッパホルダ
２２ カバー
２４ 規制部材
２４Ａ 第１の規制部
２４Ｂ 第２の規制部
２４０２ ブラケット
２４０４ 取り付け板部
２４０６ 屈曲部
２４０８ 基部
２４１０ 一対の凸部
２４１２ 屈曲部
２４２０ 取り付け板部
２４２２ 屈曲部
２４２４ 第１起立板部
２４２６ 第２起立板部
２４２８ 接続板部
２６ 電池モジュール
２８ 電池セル
３２ ボルト
３２０２ ボルト頭部
３２０４ フランジ

Claims (4)

1. 組電池を収容するトレーと、
   前記トレーを覆うカバーと、
   ボルトにより前記トレーに締結され前記トレーに収容された組電池を前記トレーの底部に押し付けるアッパホルダとを備える電池ケースであって、
   前記カバーに、前記ボルトの軸方向で前記ボルトが外れる方向への前記ボルトの移動を規制する第１の規制部を有する規制部材が設けられ、
   前記規制部材は、前記ボルトの軸方向と直交する方向で前記規制部材が前記アッパホルダに近づく方向への移動を規制する第２の規制部を有している、
   ことを特徴とする電池ケース。
2. 前記ボルトは、ボルト頭部にフランジが設けられたフランジ付きボルトであり、
   前記第１の規制部は、前記フランジに当接することで前記ボルトの移動を規制し、
   前記第２の規制部は、前記ボルト頭部に当接することで前記ボルトの移動を規制する、 ことを特徴とする請求項１記載の電池ケース。
3. 前記組電池は、前記組電池の幅と直交する厚さ方向に並べられて前記トレーに収容され、
   前記規制部材は、前記組電池の幅方向の両側に位置する前記カバーの側面から前記組電池に向けて突設されたブラケットで構成され、
   前記ブラケットは、前記組電池の厚さ方向に延在し前記第２の規制部を構成する基部と、前記基部の延在方向の両端から前記組電池に向けて突出されそれらの間に前記ボルト頭部が配置され前記第１の規制部を構成する一対の凸部とを有している、
   ことを特徴とする請求項２記載の電池ケース。
4. 前記第１の規制部は、前記ボルトのボルト頭部の頂面に当接することで前記ボルトの移動を規制し、
   前記第２の規制部は、前記ボルト頭部の側面に当接することで前記ボルトの移動を規制する、
   ことを特徴とする請求項１記載の電池ケース。

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