JP2019096385A - 車両用電池ケース及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】閉断面を形成する側壁と当該側壁をケース内側から支持する支持部材とがスポット溶接により結合される構成において、スポット溶接用の開口を側壁に形成する必要がなく、しかも、支持部材とは反対側からの荷重による側壁の変形を効率的に抑制可能な車両用電池ケースを得る。【解決手段】車両用電池ケース１０では、側壁２０のインナパネル２２は、アウタパネル２４及びクロスビーム４０に対してスポット溶接により結合されている。インナパネル２２の上下方向中間部には、アウタパネル２４側へ膨出されてスポット溶接によりアウタパネル２４と結合された膨出部２６が形成されており、膨出部２６の上下両側にそれぞれ閉断面部２８、３０が形成されている。また、インナパネル２２とアウタパネル２４とを結合したスポット溶接の打点は、インナパネル２２とアウタパネル２４との対向方向から見てクロスビーム４０と重ならない位置に配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、電池を収容して車両の床下に搭載される車両用電池ケース及びその製造方法に関する。

下記特許文献１に記載された電動車両用の電池パックは、車両の床下に搭載される電池ケースを備えている。この電池ケースは、電池を収容する箱状のトレイと、トレイの外側に配置された外フレームと、トレイの内側に配置された複数の内フレーム及びクロスビームとを備えている。これらのトレイ、外フレーム、内フレーム及びクロスビームは、何れも鋼板製とされている。内フレーム及びクロスビームは、それぞれトレイ及び外フレームに対して３枚重ねの状態でスポット溶接により結合されている。外フレームは、トレイと共に閉断面状の側壁を形成しており、当該側壁が内フレーム及びクロスビーム（何れも支持部材）によってトレイの内側から支持されている。これにより、車幅方向外側からの荷重に対する電池ケースの強度を高めるようにしている。この電池ケースでは、スポット溶接用のガンが挿通される開口（作業穴）が外フレームに形成されている。

特開２０１５−１７０４５２号公報

上記の先行技術では、外フレームに開口が形成されるため、以下のような不利が生じる。すなわち、開口を形成するための追加工が必要になる共に、開口が形成された部分で外フレームの強度が低下する。また、外フレーム内への水等の侵入を防ぐために、開口を塞ぐ部材が必要となる。以上のことから、製造コストが高くなったり、質量が重くなる等の問題が生じるため、改善の余地がある。

また、上記の先行技術では、外フレームとトレイとによって形成される閉断面状の側壁が、車幅方向外側（クロスビームとは反対側）からの荷重によって潰れる（断面が崩れる）と、クロスビームに対して上記の荷重が伝達され難くなる。その結果、トレイの変形量が大きくなり、トレイ内の電池が損傷する可能性がある。また、上記の先行技術では、側壁が車幅方向外側からの荷重によってクロスビームの前後で曲げ変形することを、トレイ内に配設した内フレームによって抑制するようにしている。このため、内フレームの配設スペースによって電池の収容スペースが狭められている。以上のことから、上記の先行技術では、上記のような側壁の変形を効率的に抑制する観点でも改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、閉断面を形成する側壁と当該側壁をケース内側から支持する支持部材とがスポット溶接により結合される構成において、スポット溶接用の開口を側壁に形成する必要がなく、しかも、支持部材とは反対側からの荷重による側壁の変形を効率的に抑制可能な車両用電池ケース及びその製造方法を得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る車両用電池ケースは、電池を収容して車両の床下に搭載される車両用電池ケースであって、底板及び側壁と、前記底板に結合されて前記側壁をケース内側から支持する支持部材と、を備え、前記側壁は、前記支持部材がスポット溶接により結合されたインナパネルと、前記インナパネルに対して前記支持部材とは反対側から対向したアウタパネルと、を有しており、前記インナパネル及び前記アウタパネルは、上部が互いにスポット溶接により結合されると共に、下端部が前記底板と結合又は一体化されており、前記インナパネル及び前記アウタパネルのうちの一方の上下方向中間部には、他方の側へ膨出され、スポット溶接により前記他方と結合された膨出部が形成されており、前記側壁における前記膨出部の上下両側にそれぞれ閉断面部が形成されており、前記インナパネルと前記アウタパネルとを結合したスポット溶接の打点が、前記インナパネルと前記アウタパネルとの対向方向から見て前記支持部材と重ならない位置に配置されている。

請求項１に記載の「結合又は一体化」は、インナパネル及びアウタパネルの各下端が底板と結合される場合と、インナパネル及びアウタパネルのうちの何れか一方の下端が底板と一体化され、何れか他方の下端が底板と結合される場合との何れかである。

請求項１に記載の車両用電池ケースは、電池を収容して床下に搭載される。この車両用電池ケースは、底板及び側壁と、底板に結合されて側壁をケース内側から支持する支持部材とを備えている。側壁は、支持部材がスポット溶接により結合されたインナパネルと、インナパネルに対して支持部材とは反対側から対向したアウタパネルとを有している。インナパネル及びアウタパネルは、上部が互いにスポット溶接により結合されると共に、下端部が底板と結合又は一体化されている。また、インナパネル及びアウタパネルのうちの一方の上下方向中間部には、他方の側へ膨出され、スポット溶接により他方と結合された膨出部が形成されている。そして、側壁における前記膨出部の上下両側にそれぞれ閉断面部が形成されている。

ここで、上記のようにインナパネルとアウタパネルとを結合したスポット溶接の打点は、インナパネルとアウタパネルとの対向方向から見て支持部材と重ならない位置に配置されている。このため、上記のように閉断面を形成する側壁と、当該側壁をケース内側から支持する支持部材とをスポット溶接により結合する際には、先ず支持部材とインナパネルとをスポット溶接し、その後に上記重ならない位置でインナパネルとアウタパネルとをスポット溶接すればよく、スポット溶接用のガンが挿通される開口を側壁に形成する必要がない。しかも、インナパネル及びアウタパネルのうちの一方に設けられた膨出部、すなわち側壁の一部が、支持部材とは反対側からの荷重（以下、単に「荷重」と称する）による側壁の変形を抑制するので、側壁の変形を効率的に抑制することができる。

請求項２に記載の発明に係る車両用電池ケースは、請求項１において、前記膨出部は、前記インナパネルの上下方向中間部に形成されている。

請求項２に記載の車両用電池ケースによれば、側壁が有するインナパネルの上下方向中間部には、アウタパネル側へ膨出されてアウタパネルと結合された膨出部が形成されている。ここで、アウタパネルの上下方向中間部にインナパネル側へ膨出された膨出部が形成される場合、アウタパネルにおけるインナパネルとは反対側（ケース外側）の面に凹みが形成されるため、当該凹みに水や異物等が溜まる可能性があるが、本発明ではこれを回避することができる。

請求項３に記載の発明に係る車両用電池ケースは、請求項２において、各前記閉断面部が前記支持部材と結合されている。

請求項３に記載の車両用電池ケースによれば、側壁における膨出部の上下両側にそれぞれ形成された閉断面部が、支持部材と結合されている。これにより、上下の閉断面部が支持部材を介して連結されているので、側壁が荷重によって変形することを一層効率的に抑制できる。

請求項４に記載の発明に係る車両用電池ケースは、請求項１〜請求項３の何れか１項において、前記底板、前記インナパネル、前記アウタパネル及び前記支持部材は、鋼板によって形成されており、前記底板は、スポット溶接により前記インナパネル、前記アウタパネル及び前記支持部材と結合されている。

請求項４に記載の車両用電池ケースでは、底板、インナパネル、アウタパネル及び支持部材が鋼板によって形成されているので、これらの部材がアルミニウム等の軽金属又はその合金によって形成される場合と比較して、製造コストを低減することができる。しかも、底板がスポット溶接によってインナパネル、アウタパネル及び支持部材と結合されるので、スポット溶接のみによって上記各部材を結合することができる。したがって、製造が容易になる。

請求項５に記載の発明に係る車両用電池ケースは、請求項１〜請求項３の何れか１項において、前記インナパネル、前記アウタパネル及び前記支持部材は、鋼板によって形成されており、前記底板は、軽金属又は軽合金の板材によって形成され、機械的締結により前記インナパネル、前記アウタパネル及び前記支持部材と結合されている。

請求項５に記載の車両用電池ケースでは、鋼板からなるインナパネル、アウタパネル及び支持部材と、軽金属又は軽合金の板材からなる底板とが、機械的締結により結合されている。これにより、荷重に対する側壁の強度を鋼板製のインナパネル、アウタパネル及び支持部材によって確保しつつ、軽金属又は軽合金製の底板によって軽量化を図ることができる。

請求項６に記載の発明に係る車両用電池ケースの製造方法は、請求項４又は請求項５に記載の車両用電池ケースの製造方法であって、前記支持部材と前記インナパネルとをスポット溶接により結合する第１工程と、前記インナパネルと前記アウタパネルとをスポット溶接により結合する第２工程と、前記インナパネル、前記アウタパネル及び前記支持部材と前記底板とを前記スポット溶接又は前記機械的締結により結合する第３工程と、を有している。

請求項６に記載の車両用電池ケースの製造方法によれば、第１工程では、支持部材とインナパネルとがスポット溶接により結合される。次いで第２工程では、インナパネルとアウタパネルとがスポット溶接により結合される。その後の第３工程では、インナパネル、アウタパネル及び支持部材と、底板とが、スポット溶接又は機械的締結により結合される。これらの工程を経て製造される車両用電池ケースは、請求項４又は請求項５に記載されたものであるため、前述した効果が得られる。

以上説明したように、本発明に係る車両用電池ケース及びその製造方法によれば、閉断面を形成する側壁と当該側壁をケース内側から支持する支持部材とがスポット溶接により結合される構成において、スポット溶接用の開口を側壁に形成する必要がなく、しかも、支持部材とは反対側からの荷重による側壁の変形を効率的に抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用電池ケースを含んで構成された車両用電池パックが車両から取り外された状態を示す斜視図である。 第１実施形態に係る車両用電池ケースから上蓋が取り外された状態を示す斜視図である。 図２のＦ３−Ｆ３線に沿った切断面を拡大して示す断面図である。 図２のＦ４−Ｆ４線に沿った切断面を拡大して示す断面図である。 第１実施形態に係る車両用電池ケースの製造方法の第１工程を示す断面図である。 同製造方法の第２工程を示す断面図である。 同製造方法の第３工程を示す断面図である。 第１実施形態に係る車両用電池ケースの側壁における変形の態様の一例について説明するための図４に対応した断面図である。 第１比較例に係る車両用電池ケースの部分的な構成を示す断面図である。 第２比較例に係る車両用電池ケースの部分的な構成を示す断面図である。 第２比較例に係る車両用電池ケースから上蓋が取り外された状態を示す斜視図である。 図１１において符号Ａを付した領域を拡大して示す斜視図である。 第２比較例に係る車両用電池ケースの側壁と支持部材とがスポット溶接される際の状況を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用電池ケースの部分的な構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る車両用電池ケースの部分的な構成を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る車両用電池ケースの部分的な構成を示す断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、図１〜図８を用いて本発明の第１実施形態に係る車両用電池ケース１０（以下、単に「電池ケース１０」と称する）及びその製造方法について説明する。なお、各図中に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＬＨは、車両用電池ケース１０が床下に搭載された電気自動車（車両）１２の前方向（進行方向）、上方向、左方向をそれぞれ示している。以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向（車幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。また、各図においては、図面を見易くする関係から一部の符号を省略している場合がある。

図１に示されるように、本実施形態に係る電気自動車１２は、車室の床下に搭載される車両用電池パック１４（以下、単に「電池パック１４」と称する）を備えている。この電池パック１４は、電気自動車１２を走行させるための電動機（図示省略）や、電気自動車１２の空調装置（図示省略）などに電力を供給するためのものであり、電池ケース１０と、電池ケース１０の内部に収容された図示しない電池等の内蔵物とを備えている。電池は、複数の電池モジュールによって構成されており、各電池モジュールは、例えば複数の角型の蓄電池がモジュール化されて構成されている。先ず電池ケース１０の全体構成について説明し、その後に本実施形態の要部の構成、及び電池ケース１０の製造方法について順次説明する。

（電池ケースの全体構成）
電池ケース１０は、車両前後方向を長手方向とし且つ車両上下方向に扁平な箱状をなしており、ボルト締結等の手段で電気自動車１２の車体に固定されている。この電池ケース１０は、図１〜図４に示されるように、電池ケース１０の下面を形成する底板１６と、電池ケース１０の上面を形成する上蓋１８（図２では図示省略）と、電池ケース１０の外周面を形成する側壁（周壁）２０と、電池ケース１０内の車幅方向中央に配設されたセンタビーム３８（図２参照）と、側壁２０をケース内側から支持する複数（ここでは１２個）のクロスビーム４０と、を備えている。クロスビーム４０は、本発明における「支持部材」に相当する。なお、図３及び図４に示される４２、４４は、上蓋１８の端末部と側壁２０との合わせ部、及び側壁２０と底板１６との合わせ部を止水するシーラーである。

底板１６、上蓋１８、側壁２０、センタビーム３８及びクロスビーム４０は、何れも鋼板によって形成されている。底板１６、側壁２０及びクロスビーム４０は、スポット溶接によって互いに結合されており、センタビーム３８は、スポット溶接によって底板１６と結合（接合）されている。また、上蓋１８はボルト締結によって側壁２０と結合（接合）されている。なお、上記各部材の全部又は一部がアルミニウム等の軽金属又はその合金によって形成された構成にしてもよい。

底板１６及び上蓋１８は、鋼板が長尺矩形の板状にプレス成型されて形成されたものであり、車両前後方向を長手方向とし且つ車両上下方向を板厚方向として配置されている。側壁２０は、車両上下方向視で車両前後方向を長手とする長尺矩形の枠状をなしており、左右一対の直線部２０Ａと、前後一対の直線部２０Ｂと、これらの直線部２０Ａ、２０Ｂを繋いだ４つのコーナー部（角部）２０Ｃとによって構成されている。左右の直線部２０Ａは、車両前後方向に延在しており、前後の直線部２０Ｂは、車幅方向に延在している。この側壁２０の構成については、後で詳述する。

センタビーム３８は、鋼板がロールフォーミング又はプレス成型されて長尺状に形成されたものであり、左右の直線部２０Ａの間の中央に車両前後方向を長手方向として配置されている。このセンタビーム３８は、車両前後方向から見た断面がハット状をなしており、下端部に形成された図示しない左右一対の下フランジ部がスポット溶接により底板１６の上面と結合されている。

複数のクロスビーム４０は、鋼板がロールフォーミング又はプレス成型されて長尺状に形成されたものであり、左の直線部２０Ａとセンタビーム３８との間、及び右の直線部２０Ａとセンタビーム３８との間に車幅方向を長手方向として配設されている。具体的には、センタビーム３８の両側に車幅方向に並んで配置された一対のクロスビーム４０が、車両前後方向に間隔をあけて複数組（ここでは６組）配設されている。これらのクロスビーム４０の高さ寸法は、センタビーム３８の高さ寸法よりも高く設定されている。

各クロスビーム４０は、車幅方向から見た断面がハット状をなしており、下端部に形成された前後一対の下フランジ部（図２参照；符号省略）がスポット溶接により底板１６の上面と結合されている。また、各クロスビーム４０の車幅方向端部には、車両前後方向両側へ突出した前後一対の横フランジ部４０Ａ（後側の横フランジ部４０Ａは図示省略）が形成されている。前後の横フランジ部４０Ａは、左右の直線部２０Ａに対してスポット溶接により結合されている。

（本実施形態の要部）
次に、図２〜図４を用いて本実施形態の要部について説明する。本実施形態に係る電池ケース１０では、前述した側壁２０の左右の直線部２０Ａが、複数のクロスビーム４０によってケース内側から支持されている。左右の直線部２０Ａは、クロスビーム４０の横フランジ部４０Ａがスポット溶接により結合されたインナパネル２２と、インナパネル２２に対してクロスビーム４０とは反対側（車幅方向外側）に配置されたアウタパネル２４とによって構成されている。

なお、この電池ケース１０は、左右対称に構成されているため、以下、電池ケース１０の左側部分の構成について説明し、右側部分の構成についての説明を省略する。また、以下の説明では、左の直線部２０Ａを、単に「直線部２０Ａ」と称し、複数のクロスビーム４０を、単に「クロスビーム４０」と称し、クロスビーム４０の前後の横フランジ部４０Ａを、単に「横フランジ部４０Ａ」と称する場合がある。

インナパネル２２及びアウタパネル２４は、鋼板がロールフォーミングされて長尺状に形成されたものであり、車両前後方向を長手方向とし且つ車幅方向を厚さ方向として配置されている。これらのインナパネル２２及びアウタパネル２４は、上部が互いにスポット溶接により結合されると共に、下端部が底板１６とスポット溶接により結合されている。インナパネル２２の上下方向中間部には、アウタパネル２４側へ膨出され、スポット溶接によりアウタパネル２４と結合された膨出部２６が形成されており、直線部２０Ａにおける膨出部２６の上下両側には、それぞれ閉断面部２８、３０が形成されている。上記各スポット溶接の打点は、車両前後方向に並んだ多数の箇所に設定されている。そして、インナパネル２２とアウタパネル２４とを結合した多数のスポット溶接の打点（図４の打点Ｓ３、Ｓ４参照）が、インナパネル２２とアウタパネル２４との対向方向（車幅方向）から見てクロスビーム４０と重ならない位置に配置されている。以下、具体的に説明する。

アウタパネル２４は、図３及び図４に示されるように、車両前後方向（長手方向）から見た断面がクランク状に屈曲しており、長手方向において同一形状の断面となっている。このアウタパネル２４は、車両前後方向視で車両上下方向に延びる縦壁部２４Ａと、縦壁部２４Ａの上端部から車幅方向内側へ延びる上フランジ部２４Ｂと、縦壁部２４Ａの下端部から車幅方向外側へ延びる下フランジ部２４Ｃとによって構成されている。このアウタパネル２４の高さ寸法は、クロスビーム４０の高さ寸法と同等に設定されている。

上フランジ部２４Ｂの下面には、上蓋１８を上フランジ部２４Ｂに締結するためのボルト３２が螺合されるウェルドナット３４が固定されている。下フランジ部２４Ｃは、底板１６の車幅方向端部の上面に重ね合わされており、底板１６に対してスポット溶接により車両上下方向に結合されている（図３及び図４の打点Ｓ６参照）。これにより、電池ケース１０の車幅方向端部の下端には、車幅方向外側へ延びる取付フランジ部１０Ａが形成されている。この取付フランジ部１０Ａには、多数の貫通孔１１が車両前後方向に並んで形成されている。そして、これらの貫通孔１１に挿通された図示しないボルトを用いて電池ケース１０が電気自動車１２の車体（図示しないロッカ）に固定されている。

インナパネル２２は、図３及び図４に示されるように、車両前後方向から見た断面が角波状に屈曲しており、長手方向において同一形状の断面となっている。このインナパネル２２は、車両前後方向視で車両上下方向に延びる上側アウタ接合部２２Ａと、上側アウタ接合部２２Ａの下端部から車幅方向内側へ延出された上側横壁部２２Ｂと、上側横壁部２２Ｂの車幅方向内側端部から車両下方へ延出された上側ビーム接合部２２Ｃと、上側ビーム接合部２２Ｃの下端部から車幅方向外側へ延出された中間横壁部２２Ｄと、中間横壁部２２Ｄの車幅方向外側端部から車両下方へ延出された下側アウタ接合部２２Ｅと、下側アウタ接合部２２Ｅの下端部から車幅方向内側へ延出された下側横壁部２２Ｆと、下側横壁部２２Ｆの車幅方向内側端部から車両下方へ延出された下側ビーム接合部２２Ｇと、下側ビーム接合部２２Ｇの下端部から車幅方向内側へ延出された下フランジ部２２Ｈとによって構成されている。このインナパネル２２の高さ寸法は、アウタパネル２４及びクロスビーム４０の高さ寸法よりも若干低く設定されている。

上側アウタ接合部２２Ａ及び下側アウタ接合部２２Ｅは、アウタパネル２４の縦壁部２４Ａに対して車幅方向内側（ケース内側）から重ね合わされており、縦壁部２４Ａに対してスポット溶接により車幅方向に結合されている（図４の打点Ｓ３、Ｓ４参照）。これにより、インナパネル２２とアウタパネル２４とが、上部及び上下方向中間部において互いに結合されている。上側ビーム接合部２２Ｃと下側ビーム接合部２２Ｇは、クロスビーム４０の横フランジ部４０Ａに対して車幅方向外側（ケース外側）から重ね合わされており、横フランジ部４０Ａに対してスポット溶接により車幅方向に結合されている（図３の打点Ｓ１、Ｓ２参照）。下フランジ部２２Ｈは、底板１６の上面に重ね合わされており、底板１６に対してスポット溶接により車両上下方向に結合されている（図３及び図４の打点Ｓ５参照）。

上記構成の直線部２０Ａでは、インナパネル２２の上側横壁部２２Ｂ、中間横壁部２２Ｄ及び下側横壁部２２Ｆが略車両水平方向に沿って延びている。そして、中間横壁部２２Ｄ、下側アウタ接合部２２Ｅ、及び下側横壁部２２Ｆによって、前述した膨出部２６が構成されている。この膨出部２６は、車両前後方向から見て車幅方向内側が開放された断面略Ｕ字状（断面略コ字状）に形成されている。この膨出部２６の上下両側に、上下の閉断面部２８、３０が形成されている。上側の閉断面部２８は、インナパネル２２の上側横壁部２２Ｂ、上側ビーム接合部２２Ｃ及び中間横壁部２２Ｄと、アウタパネル２４の縦壁部２４Ａとによって構成されている。下側の閉断面部３０は、インナパネル２２の下側横壁部２２Ｆ及び下側ビーム接合部２２Ｇと、アウタパネル２４の縦壁部２４Ａと、底板１６とによって構成されている。そして、上下の閉断面部２８、３０が、横フランジ部４０Ａによって上下に連結されている。

また、この直線部２０Ａでは、インナパネル２２とアウタパネル２４とを結合したスポット溶接の打点Ｓ３、Ｓ４が、車幅方向から見てクロスビーム４０と重ならない位置、すなわちクロスビーム４０に対して車両前後方向（直線部２０Ａの長手方向）にずれた位置に配置されている。具体的には、クロスビーム４０が結合されたインナパネル２２に対して、アウタパネル２４をスポット溶接により結合する際に、スポット溶接用のガンがクロスビーム４０と干渉しない程度に、上記の打点Ｓ３、Ｓ４がクロスビーム４０に対して車両前後方向にずれている。換言すれば、車幅方向から見てクロスビーム４０と重なる位置には、上記の打点Ｓ３、Ｓ４が存在しない構成になっている。

なお、本実施形態に係る電池ケース１０では、側壁２０の前後の直線部２０Ｂは、左右の直線部２０Ａと同様に、２枚のパネル（図１に示されるインナパネル２３及びアウタパネル２５参照）がスポット溶接により結合されて形成されている。インナパネル２３及びアウタパネル２５は、車幅方向を長手方向とし且つ左右の直線部２０Ａよりも若干短く形成されている以外は、インナパネル２２及びアウタパネル２４と基本的に同様の構成とされている。また、側壁２０の４つのコーナー部２０Ｃは、例えば鋼板が円弧状にプレス成型されて形成されており、溶接等の手段によって左右の直線部２０Ａ及び前後の直線部２０Ｂ（例えば上記のアウタパネル２４、２５）と結合されている。

本実施形態では、前後の直線部２０Ｂとセンタビーム３８とが結合されない構成とされているが、これに限るものではない。すなわち、センタビーム３８の車両前後方向端部に左右一対のフランジ部が形成され、それらのフランジ部と、前後の直線部２０Ｂの各インナパネル２３とがスポット溶接により結合される構成にしてもよい。その場合、センタビーム３８とインナパネル２３とアウタパネル２５との結合構造は、インナパネル２２とアウタパネル２４とクロスビーム４０との結合構造と同様になる。またその場合、センタビーム３８が、前後の直線部２０Ｂをケース内側から支持する支持部材となる。

（電池ケースの製造方法）
次に、図５〜図７を用いて上述した電池ケース１０の製造方法について説明する。この製造方法では、先ず第１工程において、図５に示されるように、クロスビーム４０とインナパネル２２とがスポット溶接により結合される。次いで第２工程では、図６に示されるように、インナパネル２２に対してクロスビーム４０（図６では図示省略）とは反対側からアウタパネル２４が被せられ、インナパネル２２とアウタパネル２４とがスポット溶接により結合される。次いで第３工程では、図７に示されるように、インナパネル２２、アウタパネル２４及びクロスビーム４０（図７では図示省略）が、底板１６の上に載せられ、インナパネル２２、アウタパネル２４及びクロスビーム４０と底板１６とがスポット溶接により結合される。これにより、底板１６と左右の直線部２０Ａとが結合される。

また、上記の工程とは別工程で、前述したインナパネル２３とアウタパネル２５とが結合されて前後の直線部２０Ｂが製造される。製造された前後の直線部２０Ｂは、上記のように左右の直線部２０Ａが結合された底板１６の上に載せられ、スポット溶接により底板１６と結合される。次いで、４つのコーナー部２０Ｃが左右の直線部２０Ａ及び前後の直線部と溶接等の手段により結合される。これにより、底板１６と結合された側壁２０が完成する。なお、前後の直線部２０Ｂが底板１６に結合される前に、４つのコーナー部２０Ｃが左右の直線部２０Ａ又は前後の直線部２０Ｂと結合される構成にしてもよい。

次いで、側壁２０の内側（ケース内側）に電池等の内蔵物が取り付けられると共に、側壁２０上に上蓋１８が被せられ、ボルト締結により上蓋１８が側壁２０に固定される。その後、上蓋１８の端末部と側壁２０との合わせ部、及び側壁２０と底板１６との合わせ部に、止水用のシーラー４２、４４（図３及び図４参照）が塗布される。これにより、電池を収容した電池ケース１０すなわち電池パック１４が完成する。

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

上記構成の電池ケース１０は、底板１６及び側壁２０と、底板１６に結合されて側壁２０をケース内側から支持するクロスビーム４０とを備えている。側壁２０は、クロスビーム４０がスポット溶接により結合されたインナパネル２２と、インナパネル２２に対してクロスビーム４０とは反対側から対向したアウタパネル２４とを有している。インナパネル２２及びアウタパネル２４は、上部が互いにスポット溶接により結合されると共に、下端部が底板１６とスポット溶接により結合されている。また、インナパネル２２の上下方向中間部には、アウタパネル２４側へ膨出され、スポット溶接によりアウタパネル２４と結合された膨出部２６が形成されている。そして、側壁２０における膨出部２６の上下両側にそれぞれ閉断面部２８、３０が形成されている。

ここで、インナパネル２２とアウタパネル２４とを結合したスポット溶接の打点Ｓ３、Ｓ４は、インナパネル２２とアウタパネル２４との対向方向（車幅方向）から見てクロスビーム４０と重ならない位置に配置されている。このため、上記のように閉断面部２８、３０を形成する側壁２０と、当該側壁２０をケース内側から支持するクロスビーム４０とをスポット溶接により結合する際には、先ずクロスビーム４０とインナパネル２２とをスポット溶接する。そして、その後に上記重ならない位置でインナパネル２２とアウタパネル２４とをスポット溶接すればよいので、スポット溶接用のガンが挿通される開口を側壁２０（アウタパネル２４等）に形成する必要がない。

しかも、インナパネル２２に設けられた膨出部２６、すなわち側壁２０の一部が、車幅方向外側（クロスビーム４０とは反対側）からの荷重（例えば側面衝突の荷重；以下、単に「荷重」と称する）による側壁２０（直線部２０Ａ）の変形を抑制する。つまり、膨出部２６が中間横壁部２２Ｄ及び下側横壁部２２Ｆを有しているため、側壁２０の断面が崩れずに上記の荷重がクロスビーム４０に伝達され易くなる。また、前後に並ぶクロスビーム４０間での側壁２０の曲げ変形が抑制される。これにより、側壁２０の変形を効率的に抑制することができる。

また、本実施形態では、膨出部２６がインナパネル２２の上下方向中間部に形成されているので、次の効果が得られる。すなわち、アウタパネル２４の上下方向中間部にインナパネル２２側へ膨出された膨出部が形成される場合、アウタパネル２４におけるインナパネル２２とは反対側（ケース外側）の面に凹みが形成されるため、当該凹みに水や異物等が溜まる可能性があるが、本実施形態ではこれを回避することができる。

さらに、本実施形態では、側壁２０において、膨出部２６の上下両側にそれぞれ形成された閉断面部２８、３０が、クロスビーム４０の横フランジ部４０Ａと結合されている。これにより、上下の閉断面部２８、３０が横フランジ部４０Ａ（すなわちクロスビーム４０）を介して連結されているので、側壁２０が荷重によって変形することを一層効率的に抑制できる。

つまり、本実施形態では、インナパネル２２を波型断面とすることで、インナパネル２２とアウタパネル２４とで囲まれた上下の閉断面部２８、３０を形成している。これらの閉断面部２８、３０の断面形状が保持される限りは、曲げにも強く、また膨出部２６を介して荷重（外力）がクロスビーム４０に伝達される。一方、図８に破線で示すように、閉断面部２８が車幅方向外側からの荷重Ｆによって変形（所謂マッチ箱変形）してしまうと、上記の性能が発揮されなくなる。

この点、本実施形態では、上下の閉断面部２８、３０がクロスビーム４０の横フランジ部４０Ａで連結されているので、部品を追加することなく閉断面部２８のマッチ箱変形を抑制することができる。なお、本実施形態では、上下に延びる横フランジ部４０Ａによって上下の閉断面部２８、３０を連結しているが、横フランジ部４０Ａが上下に分割されていたとしても、分割された上下の横フランジ部４０Ａがクロスビーム４０の本体部と繋がっているので、上記のマッチ箱変形を抑制することができる。

また、本実施形態では、底板１６、インナパネル２２、アウタパネル２４及びクロスビーム４０が鋼板によって形成されているので、これらの部材がアルミニウム等の軽金属又はその合金によって形成される場合と比較して、製造コストを低減することができる。しかも、底板１６がスポット溶接によってインナパネル２２、アウタパネル２４及びクロスビーム４０と結合されるので、スポット溶接のみによって上記各部材を結合することができる。したがって、製造が容易になる。

上述した効果について、図９〜図１３に示される比較例を用いて補足説明する。図９には、第１比較例に係る車両用電池ケース１００（以下、「第１比較例１００」と称する）の部分的な構成が断面図にて示されている。また、図１０には、第２比較例に係る車両用電池ケース２００（以下、「第２比較例２００」と称する）の部分的な構成が断面図にて示されている。また、図１１には、第２比較例２００から上蓋１８が取り外された状態が斜視図にて示されており、図１２には、図１１において符号Ａが付された領域が拡大斜視図にて示されている。さらに、図１３には、第２比較例２００の側壁２０２とクロスビーム４０とがスポット溶接される際の状況が断面図にて示されている。なお、図９〜図１３では、本実施形態と基本的に同様の構成に同符号を付している。

ここで、車両の床下に搭載される電池パックの電池ケースには、内蔵された電池等を衝突等の外力から保護する役目が期待される。特に電池ケースの外周部に位置する側壁は、電池を保護するために外力がかかっても殆ど変形しないことが期待される。このため、側壁は外力がかかったときに、その断面が崩れずに荷重をクロスビーム（支持部材）に伝達することと、クロスビーム間での曲げ変形が少ないことが望ましい。

上記のように側壁の断面が崩れずに荷重がクロスビームに伝達されること、及び、クロスビーム間での側壁の曲げ変形が少ないこと、を実現するという観点では、図９に示される車両用電池ケース１００のように、側壁１０２（直線部２０Ａ）の断面が閉断面形状であって、且つ直線部２０Ａの閉断面内に荷重伝達できる横壁部（橋渡し部）１０２Ａが存在することが好ましい。図９に示される第１比較例１００は、側壁１０２の直線部２０Ａをアルミニウムの押出し成型によって製造した例であるが、アルミニウムは鋼板に比べて高価であるという問題がある。そこで、第１比較例１００と同様の性能を鋼板の組み合わせで実現させた例を図１０に示す。

図１０に示される第２比較例２００では、断面ハット形状の２枚の鋼板２０４、２０６が組み合わされることにより、前記横壁部１０２Ａと同様の横壁部（橋渡し部）２０２Ａを有する側壁２０２（直線部２０Ａ）が形成されている。この側壁２０２には、図１１及び図１２に示されるようにクロスビーム４０が突き当てられる。この突き当て部分では、側壁２０２とクロスビーム４０とを溶接するなどして結合（接合）することが好ましい。その場合、容易に接合しようとすると、アーク溶接で接合することとなる（図１２のアーク溶接部ＡＷ参照）。アーク溶接で接合すると、生産性が良くないためにコストがかかるし、入熱量が大きいために接合後に電池ケースが熱で歪む等の問題が生じる。また、アーク溶接の代わりにブラインドリベット等を用いても良いが、これもコストが高くなる。

一方、アーク溶接の代わりにスポット溶接を用いれば、生産性が高くなり、コストが低くなると共に、熱の影響も少なくなる。このため、スポット溶接を用いた接合を行いたいが、図９及び図１０に示されるような閉断面形状の側壁１０２、２０２の場合、スポット溶接用ガンが有する一対の電極のうちの一方が溶接したい部分に届かない。このため、例えば図１３に示すように、スポット溶接用ガンの一対の電極Ｐ１、Ｐ２のうちの一方の電極Ｐ１を通すための作業穴（開口）２０８を側壁２０２にあける必要がある。しかしながら、側壁２０２に作業穴２０８をあけると、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したような不利が生じる。

この点、本実施形態では、前述した如き特有の構成とすることにより、閉断面形状の直線部２０Ａを有する側壁２０でありながら、直線部２０Ａに作業穴をあけることなく、スポット溶接だけで直線部２０Ａとクロスビーム４０とを接合することができる。その結果、電池ケース１０を低コストで製造することが可能となり、ひいては電気自動車１２の低コスト化が可能となる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、第１実施形態と基本的に同様の構成及び作用については、第１実施形態と同符号を付与しその説明を省略する。

＜第２の実施形態＞
図１４には、本発明の第２実施形態に係る車両用電池ケース５０の部分的な構成が断面図にて示されている。なお、図１４においては、図１４に示される断面には存在しないクロスビーム４０及び打点Ｓ１、Ｓ２を仮想線で示している。この実施形態では、アウタパネル２４の下端部に下フランジ部２４Ｃが設けられておらず、アウタパネル２４の下端部が底板１６と一体化されている（底板１６と一体に繋がっている）。つまり、この実施形態では、底板１６とアウタパネル２４とが、プレス成型された一枚の鋼板５２によって一体に形成されている。この鋼板５２は、例えば上方側が開放された箱状に成型されており、アウタパネル２４の上フランジ部２４Ｂは、縦壁部２４Ａの上端部から車幅方向外側へ延出されている。

この車両用電池ケース５０が製造される際には、先ずクロスビーム４０の横フランジ部４０Ａとインナパネル２２とがスポット溶接により結合される（図１４の打点Ｓ１、Ｓ２参照）。次いで、底板１６の上にインナパネル２２及びクロスビーム４０が載せられ、インナパネル２２とアウタパネル２４とがスポット溶接により結合される（図１４の打点Ｓ３、Ｓ４参照）。次いで、インナパネル２２と底板１６とがスポット溶接により結合される（図１４の打点Ｓ５参照）。この実施形態では、上記以外の構成は第１実施形態と同様とされている。

この実施形態においても、第１実施形態と基本的に同様の作用効果が得られる。しかも、アウタパネル２４と底板１６とが一枚の鋼板５２によって形成されているので、部品点数やスポット溶接の工数を低減することができる。

＜第３の実施形態＞
図１５には、本発明の第３実施形態に係る車両用電池ケース６０の部分的な構成が断面図にて示されている。なお、図１５においては、図１５に示される断面には存在しないクロスビーム４０及び打点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ７、Ｓ８を仮想線で示している。この実施形態では、インナパネル２２が膨出部２６を有しておらず、上側ビーム結合部２２Ｃと下側ビーム結合部２２Ｇとが下側アウタ結合部２２Ｅ’を介して断面直線状に繋がっている。また、アウタパネル２４の上下方向中間部には、インナパネル２２側へ膨出されてインナパネル２２と結合された膨出部２７が形成されている。

この膨出部２７は、車両前後方向から見て車幅方向外側が開放された断面略Ｕ字状（断面略コ字状）に形成されている。この膨出部２７は、略車両水平方向に延びる上下の横壁部２４Ａ１、２４Ａ３と、上下の横壁部２４Ａ１、２４Ａ３の車幅方向内側端部を上下に繋いだインナ結合部２４Ａ２とによって構成されており、インナ結合部２４Ａ２と上記の下側アウタ結合部２２Ｅ’とがスポット溶接により車幅方向に結合されている。この実施形態では、上記以外の構成は第１実施形態と同様とされている。

この実施形態においても、第１実施形態と基本的に同様の作用効果が得られる。但し、この実施形態では、車幅方向外側からの荷重による閉断面部２８の変形（前述したマッチ箱変形）を抑制するための部材を追加することが好ましい。この追加部材としては、例えば車両用電池ケース６０を車体に取り付けるための取付けブラケット６２（図１５参照）を用いることができる。

この取付けブラケット６２は、例えば鋼板が断面Ｌ字状に曲げられて形成されたものであり、車両上下方向に延びる縦壁部６２Ａと、縦壁部６２Ａの上端から車幅方向外側へ延びる上壁部６２Ｂとによって構成されている。縦壁部６２Ａは、スポット溶接によりアウタパネル２４の縦壁部２４Ａと結合されており（図１５の打点Ｓ７、Ｓ８参照）、上下の閉断面部２８、３０を連結している。また、上壁部６２Ｂは、車体の骨格部材（例えばサイドメンバ）の下面に重ねられ、ボルト締結等の手段によって上記の骨格部材に固定される。なお、本実施形態において、インナパネル２２の下端部が底板１６と一体化された構成にしてもよい。その場合、例えばアウタパネル２４の下端部がインナパネル２２の下端部に対して車幅方向外側から重ね合わされてスポット溶接により結合される構成になる。

＜第４の実施形態＞
図１６には、本発明の第４実施形態に係る車両用電池ケース７０の部分的な構成が断面図にて示されている。この実施形態では、底板１６がアルミニウムによって形成されており、インナパネル２２、アウタパネル２４及びクロスビーム４０が、ブラインドリベットＲによる機械的締結によって底板１６と結合されている。なお、図１６ではブラインドリベットＲを概略的に記載している。また、上記の機械的締結は、ボルト締結であってもよい。この実施形態では、上記以外の構成は第１実施形態と同様とされている。

この実施形態においても第１実施形態と基本的に同様の作用効果が得られる。また、この実施形態では、クロスビーム４０とは反対側からの荷重に対する側壁２０の強度を鋼板製のインナパネル２２、アウタパネル２４及びクロスビーム４０によって確保しつつ、アルミニウム製の底板１６によって軽量化を図ることができる。

以上、幾つかの実施形態を挙げて本発明について説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記各実施形態に限定されないことは勿論である。

１０ 車両用電池ケース
１２ 電気自動車（車両）
１６ 底板
１８ 上蓋
２０ 側壁
２２ インナパネル
２４ アウタパネル
２６、２７ 膨出部
２８、３０ 閉断面部
４０ クロスビーム（支持部材）
５０ 車両用電池ケース
６０ 車両用電池ケース
７０ 車両用電池ケース
Ｓ３、Ｓ４ アウタパネルとインナパネルとを結合したスポット溶接の打点

Claims (6)

1. 電池を収容して車両の床下に搭載される車両用電池ケースであって、
   底板及び側壁と、前記底板に結合されて前記側壁をケース内側から支持する支持部材と、を備え、
   前記側壁は、前記支持部材がスポット溶接により結合されたインナパネルと、前記インナパネルに対して前記支持部材とは反対側から対向したアウタパネルと、を有しており、
   前記インナパネル及び前記アウタパネルは、上部が互いにスポット溶接により結合されると共に、下端部が前記底板と結合又は一体化されており、
   前記インナパネル及び前記アウタパネルのうちの一方の上下方向中間部には、他方の側へ膨出され、スポット溶接により前記他方と結合された膨出部が形成されており、
   前記側壁における前記膨出部の上下両側にそれぞれ閉断面部が形成されており、
   前記インナパネルと前記アウタパネルとを結合したスポット溶接の打点が、前記インナパネルと前記アウタパネルとの対向方向から見て前記支持部材と重ならない位置に配置されている車両用電池ケース。
2. 前記膨出部は、前記インナパネルの上下方向中間部に形成されている請求項１に記載の車両用電池ケース。
3. 各前記閉断面部が前記支持部材と結合されている請求項２に記載の車両用電池ケース。
4. 前記底板、前記インナパネル、前記アウタパネル及び前記支持部材は、鋼板によって形成されており、前記底板は、スポット溶接により前記インナパネル、前記アウタパネル及び前記支持部材と結合されている請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用電池ケース。
5. 前記インナパネル、前記アウタパネル及び前記支持部材は、鋼板によって形成されており、前記底板は、軽金属又は軽合金の板材によって形成され、機械的締結により前記インナパネル、前記アウタパネル及び前記支持部材と結合されている請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用電池ケース。
6. 請求項４又は請求項５に記載の車両用電池ケースの製造方法であって、
   前記支持部材と前記インナパネルとをスポット溶接により結合する第１工程と、
   前記インナパネルと前記アウタパネルとをスポット溶接により結合する第２工程と、
   前記インナパネル、前記アウタパネル及び前記支持部材と前記底板とを前記スポット溶接又は前記機械的締結により結合する第３工程と、
   を有する車両用電池ケースの製造方法。