JP2018163740A - バッテリーケース - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーモジュールを支持するロアケースの強度を高めるとともに、ロアケースとバッテリーモジュールとの接触部分の電食を防止する。【解決手段】バッテリーケース２０は、バッテリーモジュール１０を載置した状態で支持するロアケース２１と、バッテリーモジュール１０を覆うようにロアケース２１に取り付けられるカバー２９と、ロアケース２１を構成する金属製のトレイ２２と、ロアケース２１を構成し、トレイ２２の上面を覆うように形成された合成樹脂製の絶縁層２５とを備えている。【選択図】図８

Description

本発明は、バッテリーケースに関するものである。

特許文献１には、バッテリーモジュールを収容するためのバッテリーケースが開示されている。このバッテリーケースは、バッテリーモジュールを支持するロアケースと、ロアケースに載置したバッテリーモジュールを覆うカバーとからなる。ロアケースは、合成樹脂製のトレイと、トレイの外周に固定された金属製のフレームとを備え、フレームにはカバーの外周縁が固定されている。

特開２０１１−１２４１０１号公報

上記のバッテリーケースは、ロアケースのうちバッテリーモジュールを載置しているトレイが合成樹脂製である。したがって、バッテリーモジュールのバッテリーセルを収容するセルケースが金属製であっても、セルケースとトレイとの接触部分で電食が発生する虞はない。しかし、トレイの材料である合成樹脂は、金属に比べて強度が低いため、バッテリーケースを車両の床下に取り付けた場合に、走行中の振動や飛び石等により、トレイに亀裂が生じたりトレイが破損したりすることが懸念される。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、バッテリーモジュールを支持するロアケースの強度を高めるとともに、ロアケースとバッテリーモジュールとの接触部分の電食を防止することを目的とする。

本発明は、
バッテリーモジュールを載置した状態で支持するロアケースと、
前記バッテリーモジュールを覆うように前記ロアケースに取り付けられるカバーと、
前記ロアケースを構成する金属製のトレイと、
前記ロアケースを構成し、前記トレイの上面を覆うように形成された合成樹脂製の絶縁層とを備えているところに特徴を有する。

ロアケースのうちバッテリーモジュールを支持するトレイを金属製としたので、ロアケースは高い強度を有している。また、トレイの上面は合成樹脂製の絶縁層で覆われているので、ロアケースの上面に接する部材の材料がトレイとは異なる金属であっても、ロアケースの上面において電食が発生する虞はない。

実施例１のバッテリーケースを用いたバッテリーパックの斜視図 ロアケースにバッテリーモジュールを取り付けた状態をあらわす斜視図 カバーの斜視図 ロアケースの斜視図 冷却器の斜視図 バッテリーモジュールの分解斜視図 ロアケースの製造前においてトレイと絶縁層と保護層を分離した状態をあらわす斜視図 バッテリーパックの断面図 実施例２のバッテリーパックの断面図

本発明は、前記ロアケースを構成し、前記トレイの下面を覆うように形成された合成樹脂製の保護層を備えていてもよい。この構成によれば、ロアケースの下面に水分が付着しても、トレイの下面に錆が発生する虞はない。

本発明は、前記絶縁層と前記保護層の外周縁部同士が、前記トレイの周面において繋がっていてもよい。この構成によれば、トレイに、直接、水分が付着することを阻止して、トレイに錆が発生することを防止できる。

本発明は、前記カバーを構する金属製のシェルを有し、前記シェルの外周縁部が前記トレイの外周縁部に導通可能に接続されていてもよい。この構成によれば、トレイとシェルによって、バッテリーモジュールを包囲する電磁波シールド機能部材を構成することができる。

＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１〜図８を参照して説明する。尚、以下の説明において、上下の方向については、図１〜８にあらわれる向きを、そのまま上方、下方と定義する。本実施例１のバッテリーケース２０は、バッテリーパックを構成するものである。バッテリーパックは、バッテリーケース２０内に収容される複数のバッテリーモジュール１０と、複数の冷却器３３とを備えて構成されている。

バッテリーモジュール１０は、図６に示すように、前後方向に積層した複数のバッテリーセル１１と、複数のバッテリーセル１１を収容するモジュールケース１５とを備えている。バッテリーセル１１は、前後方向の寸法が、高さ寸法（上下寸法）及び幅寸法（左右寸法）に比べて小さい厚板状をなす。各バッテリーセル１１の上端面には（＋）電極１２と（−）電極１３が設けられており、複数のバッテリーセル１１は、（＋）電極１２と（−）電極１３を繋ぐバスバー１４によって直列接続されている。

モジュールケース１５は、水平板状の底板部１６の外周縁に角筒部材１７を組み付けて構成されている。モジュールケース１５内には複数のバッテリーセル１１が位置決めされた状態で収容されている。角筒部の前端部下端縁と後端部下端縁には、夫々、前方へ板状に突出した形態の左右一対の固定片１８が形成されている。

バッテリーケース２０は、略水平な板状をなすロアケース２１（図４を参照）と、ロアケース２１に対し上から覆うように組み付けられた合成樹脂製のカバー２９（図３を参照）とを備えている。ロアケース２１は、金属製のトレイ２２と、合成樹脂製の絶縁層２５と、合成樹脂製の保護層２６とを備えて構成されている。

図８に示すように、トレイ２２は、水平な平板状をなすロアプレート２３と、ロアプレート２３とは別体部品のフレーム２４とからなる。フレーム２４は、内部が中空の角筒材を溶接等により方形に組み付けたものであり、ロアプレート２３の上面外周縁に導通可能に固着されている。ロアプレート２３の材料とフレーム２４の材料は、電食対策として同一種類の金属である。

図８に示すように、絶縁層２５は、トレイ２２の内面と上面を、その全領域に亘り且つ隙間なく覆うように密着している。換言すると、絶縁層２５は、ロアプレート２３の上面の全領域と、フレーム２４の内周面の全領域と、フレーム２４の上面の全領域を覆っている。更に、絶縁層２５の外周縁部２５Ｅは、その全周に亘り、フレーム２４の外周面よりも外方へ水平なフランジ状に張り出している。また、絶縁層２５のうちロアプレート２３の上面を覆う水平領域には、前後方向に細長い複数本のリブ２７が突出形成されている。フレーム２４の左右両側縁部と複数本のリブ２７とにより、トレイ２２（ロアケース２１）の上面には、前後方向に細長く延び且つ左右方向に並列した複数の収容溝２８が形成されている。

図８に示すように、保護層２６は、トレイ２２の外面（下面）と外周面を、その全領域に亘り且つ隙間なく覆うように密着している。換言すると、保護層２６は、ロアプレート２３の下面の全領域と、フレーム２４の外周面の全領域を覆っている。更に、保護層２６の外周縁部２６Ｅは、その全周に亘り、フレーム２４の外周面よりも外方へ水平なフランジ状に張り出して、絶縁層２５の外周縁部２５Ｅの下面に対し面接触状態で積層するように固着されている。絶縁層２５の外周縁部２５Ｅの下面と保護層２６の外周縁部２６Ｅの上面とが接触する領域は、溶着、ガスケット、シール部材等のシール手段（図示省略）により液密状にシールされた状態となっている。

ロアケース２１を製造する際には、シートブロー成形やホットプレス成形によって、絶縁層２５と保護層２６をトレイ２２と一体化させる。リブ２７は、絶縁層２５をトレイ２２と一体化させる工程で形成する。トレイ２２と絶縁層２５と保護層２６を一体化させた状態では、絶縁層２５の外周縁部２５Ｅと保護層２６の外周縁部２６Ｅとが全周に亘って液密状に密着するとともに、トレイ２２の外面の全領域が絶縁層２５と保護層２６とによって液密状に覆われる。したがって、ロアケース２１の外部の液体が金属製のトレイ２２に付着する虞はない。

図８に示すように、カバー２９は、水平な上壁部３０と、上壁部３０の外周縁から全周に亘って下方へ延出した周壁部３１と、周壁部３１の下端縁から全周に亘って外方へ水平に張り出したフランジ部３２とを備えた単一部品である。カバー２９は、そのフランジ部３２を絶縁層２５の外周縁部２５Ｅに面当たり状態で積層するようにして、ロアケース２１に取り付けられている。カバー２９のフランジ部３２の下面と絶縁層２５の外周縁部２５Ｅの上面とが接触する領域は、溶着、ガスケット、シール部材等のシール手段（図示省略）により液密状にシールされた状態となっている。尚、シール手段は、インサート等によってカバー２９のフランジ部３２と一体化させてもよい。

ロアケース２１の上面に形成された各収容溝２８内には、夫々、冷却器３３が収容されている。冷却器３３は、前後方向に細長く且つ上下寸法の小さい偏平な板状をなす。冷却器３３の内部には、バッテリーの熱をバッテリーパック（バッテリーケース２０）の外部へ排出するための冷却液（図示省略）が流動するようになっている。冷却器３３は、熱伝導率の高い材料（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金など）からなる。

バッテリーパックを組み付ける際には、ロアケース２１の上面に形成されている複数の収容溝２８に、夫々、冷却器３３を収容し、各冷却器３３の上面に複数（本実施例１では４つ）のバッテリーモジュール１０を前後方向に間隔を空けて並べて載置する。このとき、前側のバッテリーモジュール１０と後側のバッテリーモジュール１０との間に、二対の固定片１８が左右に並ぶように配置する。

次に、左右方向に細長い固定バー３４を、前側のバッテリーモジュール１０と後側のバッテリーモジュール１０との隙間に落とし込むように収容して、二対の固定片１８の上面に載せる。そして、固定バー３４に貫通したボルト（図示省略）を、位置決めリブ２７にネジ込んで締め付ける。ボルトの締付けにより、複数のバッテリーモジュール１０が、冷却器３３の上面に当接した状態でロアケース２１に固定される。

複数のバッテリーモジュール１０をロアケース２１に固定した後、バッテリーモジュール１０を上から覆い隠すようにカバー２９を被せ、被せたカバー２９を溶着等によってロアケース２１に固定する。これにより、バッテリーケース２０が構成されるとともに、バッテリーケース２０内に複数のバッテリーモジュール１０と複数の冷却器３３が固定された状態で収容される。以上により、バッテリーパックの組付けが完了する。

本実施例１のバッテリーケース２０は、バッテリーモジュール１０を支持するロアケース２１の強度を高めるとともに、ロアケース２１とバッテリーモジュール１０との接触部分の電食を防止することを解決課題とする。課題解決の手段として、バッテリーケース２０は、バッテリーモジュール１０を載置した状態で支持するロアケース２１と、バッテリーモジュール１０を覆うようにロアケース２１に取り付けられるカバー２９とを備えている。ロアケース２１は、金属製のトレイ２２と、トレイ２２の上面を覆うように形成された合成樹脂製の絶縁層２５とを備えている。

この構成によれば、ロアケース２１のうちバッテリーモジュール１０を支持するトレイ２２を金属製としたので、ロアケース２１は高い強度を有している。また、トレイ２２の上面は合成樹脂製の絶縁層２５で覆われているので、ロアケース２１の上面に接する部材（冷却器３３）の材料がトレイ２２とは異なる金属であっても、ロアケース２１の上面において電食が発生する虞はない。

また、ロアケース２１は、トレイ２２の下面（外面）を覆うように形成された合成樹脂製の保護層２６を備えている。したがって、ロアケース２１の下面（外面）に水分が付着しても、トレイ２２の下面に錆が発生する虞はない。さらに、絶縁層２５と保護層２６の外周縁部２５Ｅ，２６Ｅ同士は、トレイ２２の外周面に沿うように配されていて、互いに繋がっている。したがって、トレイ２２に、直接、水分が付着することを阻止して、トレイ２２に錆が発生することを防止できる。

＜実施例２＞
次に、本発明を具体化した実施例２を図９を参照して説明する。本実施例２のバッテリーケース４０は、電磁波シールド機能を有している点で、上記実施例１のバッテリーケース２０と異なっている。その他の構成については上記実施例１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。

本実施例２のバッテリーケース４０は、略水平な板状をなすロアケース４１と、ロアケース４１に対し上から覆うように組み付けられた合成樹脂製のカバー５０とを備えている。ロアケース４１は、金属製のトレイ４２と、合成樹脂製の絶縁層４６と、合成樹脂製の保護層４９とを備えて構成されている。

トレイ４２は、水平な平板状をなすロアプレート４３と、ロアプレート４３とは別体部品のフレーム４４とからなる。フレーム４４は、内部が中空の角筒材を溶接等により方形に組み付けたものであり、ロアプレート４３の上面外周縁に導通可能に固着されている。フレーム４４には、その外周面上端縁から外方へ水平なフランジ状に張り出した板状導通部４５（請求項に記載のトレイの外周縁部）が形成されている。ロアプレート４３の材料とフレーム４４の材料は、電食対策として同一種類の金属である。トレイ４２は、カバー５０のシェル５１と共同して電磁波シールド機能を発揮する。

絶縁層４６は、トレイ４２の内面の全領域と、トレイ４２の上面のうちフレーム４４の全領域及び板状導通部４５の内周側領域とに、隙間なく覆うように密着している。絶縁層４６のうちロアプレート４３の上面を覆う水平領域には、前後方向に細長い複数本のリブ４７が突出形成されている。フレーム４４の左右両側縁部と複数本のリブ４７とにより、トレイ４２（ロアケース４１）の上面には、前後方向に細長く延び且つ左右方向に並列した複数の収容溝４８が形成されている。

保護層４９は、トレイ４２の外面（下面）の全領域と、トレイ４２の外周面の全領域と、板状導通部４５の下面のうち内周側領域とに、隙間なく覆うように密着している。保護層４９と絶縁層４６は、直接的に接触してはいない。つまり、絶縁層４６の外周縁と保護層４９の外周縁との間から、板状導通部４５の外周側領域が水平に露出している。

ロアケース４１を製造する際には、シートブロー成形やホットプレス成形によって、絶縁層４６と保護層４９をトレイ４２と一体化させる。リブ４７は、絶縁層４６をトレイ４２と一体化させる工程で形成する。トレイ４２と絶縁層４６と保護層４９を一体化させた状態では、トレイ４２と絶縁層４６との界面が、その全領域に亘って液密状に密着しているとともに、トレイ４２と保護層４９との界面が、その全領域に亘って液密状に密着しているので、トレイ４２のうち板状導通部４５の外周側領域を除いた大部分の領域には、ロアケース４１の外部の液体が付着する虞はない。

カバー５０は、トレイ４２と同一種類の金属材料からなるシェル５１と、合成樹脂製の絶縁内層５６と、合成樹脂製の絶縁外層５７とから構成されている。シェル５１は、水平な上板部５２と、上板部５２の外周縁から全周に亘って下方へ延出した壁状部５３と、壁状部５３の下端縁から全周に亘って外方へ水平にフランジ状に張り出した張出部５４とを備えた単一部品である。張出部５４の外周縁部は、段差状に低くなった板状接触部５５（請求項に記載のシェルの外周縁部）となっている。

絶縁内層５６は、シェル５１の内面及び下面のうち板状接触部５５を除いた領域に対し液密状に密着している。絶縁外層５７は、シェル５１の外面及び上面のうち板状接触部５５を除いた領域に対し液密状に密着している。絶縁内層５６と絶縁外層５７は、直接的に接触してはいない。つまり、絶縁内の外周縁と絶縁外層５７の外周縁との間から、板状接触部５５が水平に露出している。

カバー５０は、絶縁内層５６の外周縁部５６Ｅを絶縁層４６の外周縁部４６Ｅに面当たり状態で積層するようにして、ロアケース４１に取り付けられている。カバー５０（絶縁内層５６）の外周縁部５６Ｅの下面と絶縁層４６の外周縁部４６Ｅの上面とが接触する領域は、溶着、ガスケット、シール部材等のシール手段（図示省略）により液密状にシールされた状態となっている。尚、シール手段は、インサート等によってカバー５０の外周縁部５６Ｅと一体化させてもよい。

カバー５０をロアケース４１に取り付けた状態では、トレイ４２の板状導通部４５の上面と、シェル５１の板状接触部５５の下面とが、全周に亘り、導通可能に面接触した状態で固着されている。これにより、トレイ４２とシェル５１とによって、バッテリーモジュールを全体に亘って包囲するシールド部材５８が構成される。シールド部材５８により、バッテリーモジュールに対する外部からの電磁ノイズの影響や、バッテリーモジュールが発する電磁ノイズの外部への影響が抑制される。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例１，２では、トレイの下面に合成樹脂製の保護層を形成したが、ロアケースは保護層を有しないものであってもよい。
（２）上記実施例１では、絶縁層と保護層の外周縁部同士を、トレイの周面において繋げたが、絶縁層の外周縁部と保護層の外周縁部との間で、トレイの周面が、合成樹脂で覆われずに露出していてもよい。

１０…バッテリーモジュール
２０，４０…バッテリーケース
２１，４１…ロアケース
２２，４２…トレイ
２５，４６…絶縁層
２５Ｅ…絶縁層の外周縁部
２６，４９…保護層
２６Ｅ…保護層の外周縁部
２９，５０…カバー
４５…板状導通部（トレイの外周縁部）
５１…シェル
５５…板状接触部（シェルの外周縁部）

Claims (4)

1. バッテリーモジュールを載置した状態で支持するロアケースと、
   前記バッテリーモジュールを覆うように前記ロアケースに取り付けられるカバーと、
   前記ロアケースを構成する金属製のトレイと、
   前記ロアケースを構成し、前記トレイの上面を覆うように形成された合成樹脂製の絶縁層とを備えていることを特徴とするバッテリーケース。
2. 前記ロアケースを構成し、前記トレイの下面を覆うように形成された合成樹脂製の保護層を備えてい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. 前記絶縁層と前記保護層の外周縁部同士が、前記トレイの周面において繋がっていることを特徴とする請求項２記載のバッテリーケース。
4. 前記カバーを構成する金属製のシェルを有し、
   前記シェルの外周縁部が前記トレイの外周縁部に導通可能に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のバッテリーケース。

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