JP2019110003A - Battery case - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電池ケースに関し、特に、電池ケース底部の構造に関する。 The present disclosure relates to a battery case, and more particularly to the structure of a battery case bottom.
船体を構成する部材として、サンドイッチ構造を有するパネル(以下、「サンドイッチパネル」と称する)が知られている。特開2010−179669号公報(特許文献1)には、一対のFRP(繊維強化プラスチック)板でコア材を挟んだサンドイッチ構造を有するサンドイッチパネルが開示されている。 A panel having a sandwich structure (hereinafter referred to as "sandwich panel") is known as a member constituting a hull. JP-A-2010-179669 (Patent Document 1) discloses a sandwich panel having a sandwich structure in which a core material is sandwiched between a pair of FRP (fiber reinforced plastic) plates.
ところで、自動車においては、車両が重くなるほど燃料消費率(単位走行距離あたりの燃料消費量)が悪くなるため、車両に搭載される装置(バッテリ等)の軽量化が求められている。車載バッテリの電池ケースは、金属板(たとえば、アルミニウム合金板)の板金加工により成形される。金属板を薄くし過ぎると、電池ケースにとって十分な強度(剛性)を確保できなくなるため、電池ケースの軽量化には限界があった。 By the way, in an automobile, the fuel consumption rate (fuel consumption per unit travel distance) gets worse as the vehicle gets heavier, so there is a demand for weight reduction of devices (such as batteries) mounted on the vehicle. The battery case of the in-vehicle battery is formed by sheet metal processing of a metal plate (for example, an aluminum alloy plate). If the metal plate is too thin, sufficient strength (stiffness) for the battery case can not be secured, and there is a limit to the weight reduction of the battery case.
そこで、本願発明者は、車載バッテリの電池ケースにサンドイッチパネルを利用することを考えた。しかし、特許文献1に記載される上記のサンドイッチパネルをそのまま電池ケースに用いた場合、FRP板では電池ケースにとって十分な耐熱性を確保することが難しかった。車両(電気自動車やハイブリッド車等)では、電池ケース外の温度変動が大きくなるため、一対のFRP板のうち特に外側(電池とは反対側)のFRP板の耐熱性が問題となった。 Therefore, the inventor of the present application considered using a sandwich panel for the battery case of the on-board battery. However, when the above-mentioned sandwich panel described in Patent Document 1 is used as it is in a battery case, it is difficult to secure sufficient heat resistance for the battery case with an FRP plate. In vehicles (electric vehicles, hybrid vehicles, etc.), the temperature fluctuation outside the battery case becomes large, so the heat resistance of the FRP plate particularly on the outer side (opposite side of the battery) of the pair of FRP plates becomes a problem.
本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、軽量でありながら、優れた剛性及び耐熱性を有する電池ケースを提供することである。 The present disclosure has been made to solve the above-described problems, and an object of the present disclosure is to provide a battery case that is lightweight and yet has excellent rigidity and heat resistance.
本開示の電池ケースは、側壁部及び底部を含む。底部は、第1板と第2板とがコア材を挟んだサンドイッチ構造を有する。このサンドイッチ構造において、電池側には第1板が配置される。コア材は樹脂を含む。第2板は金属板である。底部の第2板と側壁部とは接合されている。そして、第1板の内部、第1板とコア材との間、及びコア材の内部のうち、少なくとも1箇所に流路が形成されている。 The battery case of the present disclosure includes a side wall and a bottom. The bottom portion has a sandwich structure in which the first plate and the second plate sandwich the core material. In this sandwich structure, a first plate is disposed on the battery side. The core material contains a resin. The second plate is a metal plate. The bottom second plate and the side wall are joined. And a flow path is formed in at least one place among the inside of the 1st board, between the 1st board and the core material, and the inside of the core material.
上記構成では、電池ケースの底部がサンドイッチ構造を有する。そして、このサンドイッチ構造のコア材は、樹脂を含むため、金属よりも軽い。こうしたサンドイッチ構造により、底部の軽量化を図ることが可能になる。なお、底部の軽量化を図るためには、コア材が、発泡樹脂や、樹脂製のハニカム構造体を含むことが特に好ましい。 In the above configuration, the bottom of the battery case has a sandwich structure. And since the core material of this sandwich structure contains resin, it is lighter than metal. Such a sandwich structure makes it possible to reduce the weight of the bottom. In order to reduce the weight of the bottom portion, it is particularly preferable that the core material contains a foamed resin or a honeycomb structure made of resin.
また、上記サンドイッチ構造の外側(電池とは反対側)には、プラスチック(FRP等)よりも優れた耐熱性を有する第2板(金属板)が配置される。これにより、電池ケース外の環境温度の上昇に対する電池ケースの耐熱性が向上する。 Moreover, the 2nd board (metal board) which has the heat resistance superior to plastics (FRP etc.) is arrange | positioned on the outer side (the opposite side to a battery) of the said sandwich structure. Thereby, the heat resistance of the battery case against the rise of the environmental temperature outside the battery case is improved.
また、側壁部と底部とが分割されていることで、側壁部及び底部のうち底部のみをサンドイッチ構造にすることが容易になる。さらに、高い強度(剛性)を有する第2板(金属板)を電池ケースの側壁部と接合することで、接合部における電池ケースの剛性低下が抑制され、接合後の電池ケース全体が高い剛性を有するようになる。第2板に十分な剛性を持たせるためには、第2板がヤング率の高い材料で形成されていることが好ましい。剛性及び耐熱性の観点からは、第2板が鋼板であることが特に好ましい。 Further, the side wall portion and the bottom portion are separated, so that it is easy to make only the bottom portion of the side wall portion and the bottom portion into a sandwich structure. Furthermore, by bonding the second plate (metal plate) having high strength (rigidity) to the side wall portion of the battery case, the reduction in rigidity of the battery case at the bonding portion is suppressed, and the entire battery case after bonding has high rigidity. Become to have. In order to give sufficient rigidity to the second plate, the second plate is preferably formed of a material having a high Young's modulus. From the viewpoint of rigidity and heat resistance, the second plate is particularly preferably a steel plate.
なお、接合は、機械的接合(リベット接合、ねじ接合、かしめ接合等)であってもよいし、冶金的接合(溶接、溶着等)であってもよいし、接着剤による接合であってもよい。第2板だけなく側壁部も金属で形成されている場合には、第2板と側壁部とを機械的に接合することで、電池ケースの組立て及び分解が容易になる。第2板と側壁部とを機械的に接合してから部材間の隙間を接着剤で埋めてもよい。 The bonding may be mechanical bonding (rivet bonding, screw bonding, caulking bonding, etc.), metallurgical bonding (welding, welding, etc.), or bonding using an adhesive. Good. In the case where not only the second plate but also the side wall portion is formed of metal, the mechanical joining of the second plate and the side wall portion facilitates the assembly and disassembly of the battery case. After mechanically joining the second plate and the side wall, the gap between the members may be filled with an adhesive.
また、電池付近(すなわち、第1板の内部、第1板とコア材との間、及びコア材の内部のいずれか)に形成された流路を利用して、電池及びその周辺の温度を調節することが可能になる。流路に熱媒体(冷媒等)を流すことによって、流路周辺の温度を調節することができる。たとえば、上記のサンドイッチ構造において、第2板(金属板)以外の部材は、必ずしも優れた耐熱性を有するとは限らない。特にコア材は樹脂を含むため、耐熱性が低くなりやすい。しかし、第1板及びコア材の各々の材料自体の耐熱性は低かったとしても、低温の熱媒体を上記の流路に流すことによって第1板及びコア材を冷却して、第1板及びコア材が高温になることを防ぐことができる。また、環境温度が低いときなどには、高温の熱媒体を上記の流路に流して電池及びその周辺を温めてもよい。 In addition, the temperature of the battery and its periphery is set using the flow path formed in the vicinity of the battery (that is, inside the first plate, between the first plate and the core material, and inside the core material). It becomes possible to adjust. By flowing a heat medium (such as a refrigerant) in the flow path, the temperature around the flow path can be adjusted. For example, in the sandwich structure described above, members other than the second plate (metal plate) do not necessarily have excellent heat resistance. In particular, since the core material contains a resin, the heat resistance tends to be low. However, even if the heat resistance of each of the first plate and the core material itself is low, the first plate and the core material are cooled by flowing a low-temperature heat medium into the above-mentioned flow path to It is possible to prevent the core material from becoming hot. In addition, when the environmental temperature is low, a high temperature heat transfer medium may be made to flow through the above-mentioned flow path to warm the battery and its surroundings.
上記の温度調節の効率を高めるためには、第1板が熱伝導率の高い材料(銅やアルミニウム等)で形成されていることが好ましい。 In order to enhance the efficiency of the above-mentioned temperature control, it is preferable that the first plate is formed of a material having high thermal conductivity (such as copper or aluminum).
以下、第1板とコア材との間を「第1コア境界」と、コア材と第2板との間を「第2コア境界」と称する場合がある。流路に熱媒体を流して効率良く電池の温度を調節するためには、第1板の内部と第1コア境界とのいずれか一方に流路が形成されていることが特に好ましい。電池に近い位置を熱媒体が通ることによって温度調節の効率が高くなる。すなわち、第2コア境界を熱媒体が通る場合よりも第1コア境界を熱媒体が通る場合のほうが温度調節の効率は高くなる。なお、熱媒体は、気体であってもよいし、液体であってもよい。 Hereinafter, the space between the first plate and the core member may be referred to as a “first core boundary”, and the space between the core member and the second plate may be referred to as a “second core boundary”. In order to flow the heat medium to the flow path to control the temperature of the battery efficiently, it is particularly preferable that the flow path is formed in either one of the inside of the first plate and the first core boundary. The efficiency of the temperature control is enhanced by the heat medium passing near the battery. That is, the temperature control efficiency is higher when the heat medium passes through the first core boundary than when the heat medium passes through the second core boundary. The heat medium may be gas or liquid.
本開示によれば、軽量でありながら、優れた剛性及び耐熱性を有する電池ケースを提供することが可能になる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a battery case having excellent rigidity and heat resistance while being lightweight.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference characters and description thereof will not be repeated.
各図において、互いに直交するX軸、Y軸、及びZ軸のうち、X軸は車両の車幅方向を、Y軸は車両の前後方向を、Z軸は車両の高さ方向を示している。以下、X軸、Y軸、Z軸の矢印が指し示す一方向には「+」を、その反対の一方向には「−」を付けて表す。また、+Y方向を「前方」、−Y方向を「後方」、+Z方向を「上」、−Z方向を「下」と称する場合がある。 In each figure, among the X axis, Y axis, and Z axis orthogonal to one another, the X axis indicates the vehicle width direction of the vehicle, the Y axis indicates the longitudinal direction of the vehicle, and the Z axis indicates the height direction of the vehicle . Hereinafter, “+” is indicated in one direction indicated by the arrows of the X axis, Y axis, and Z axis, and “−” is indicated in the opposite one direction. Also, the + Y direction may be referred to as “forward”, the −Y direction as “backward”, the + Z direction as “upper”, and the −Z direction as “down”.
以下では、この実施の形態に従う電池ケースが電気自動車のバッテリに適用される例について説明する。しかし、電池ケースの適用対象は、電気自動車のバッテリに限定されず任意であり、たとえば、ハイブリッド車のバッテリであってもよく、さらには定置用バッテリであってもよい。また、電池の種類も、単電池/組電池のいずれであるかを含めて任意であり、たとえば以下に示す電池ケースを燃料電池に適用してもよい。 Below, the example which the battery case according to this embodiment is applied to the battery of an electric vehicle is demonstrated. However, the application target of the battery case is not limited to the battery of the electric vehicle, and is optional. For example, the battery case may be a battery of a hybrid vehicle, or may be a stationary battery. Also, the type of the battery is optional including the unit cell / assembled battery, and for example, the following battery case may be applied to the fuel cell.
図1は、この実施の形態に従う電池ケースが適用された車両100を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a view schematically showing a
図1を参照して、車両100は、車体101と、前輪102と、後輪103と、モータジェネレータ(以下、「MG(Motor Generator)」と称する)104と、電力制御ユニット(以下、「PCU(Power Control Unit)」と称する)105と、バッテリ10とを備える。前輪102は車体101の前後方向の中央よりも前方に設けられており、後輪103は車体101の前後方向の中央よりも後方に設けられている。車両100は、バッテリ10に蓄えられた電力を使って走行するように構成される。
Referring to FIG. 1,
MG104は、たとえば三相交流回転電機である。MG104の出力トルクは、減速機等によって構成された動力伝達ギアを介して駆動輪(前輪102及び/又は後輪103)に伝達される。MG104は、車両100の回生制動動作時には、駆動輪の回転力によって発電することも可能である。
PCU105は、インバータとコンバータと(いずれも図示せず)を含む。バッテリ10の放電時には、コンバータは、バッテリ10から供給された電圧を昇圧してインバータに供給する。インバータは、コンバータから供給された直流電力を交流電力に変換してMG104を駆動する。一方、バッテリ10の充電時には、インバータは、MG104によって発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータに供給する。コンバータは、インバータから供給された電圧を降圧してバッテリ10に供給する。
The
バッテリ10は、車体101の一部(アンダーボディ)を構成するフロアパネルの下面(床下)に、車外に露出した状態で固定されている。バッテリ10の電池ケースの形状は、車体101の床下形状に合わせた形状にすることができる。バッテリ10は、電池ケースの幅方向が車両100の車幅方向(X軸)に、電池ケースの長さ方向が車両100の前後方向(Y軸)に、電池ケースの高さ方向が車両100の高さ方向(Z軸)に一致するように、車両100に搭載される。
The
以下、図2〜図7を用いて、バッテリ10の電池ケースの構造について説明する。図2は、バッテリ10の内部構造を示す図である。説明の便宜上、図2では、電池ケースのアッパーカバーを割愛して上から見たときのバッテリ10の構造を示している。図3は、図2のIII−III断面図である。図3では、電池ケースのアッパーカバーも図示している。
Hereinafter, the structure of the battery case of the
図2及び図3を参照して、バッテリ10は、8つの電池モジュール10a〜10hを備える。各電池モジュールは、組電池及びその付属部品を含んで構成される。組電池は、たとえば図3に示すように、複数のセル11と複数のスペーサ12とがX方向に交互に積層されて構成される。組電池を構成する複数のセル11は、1個ずつ向きを反転させられながら配列され、一のセル11の正極端子と、隣接する別のセル11の負極端子とは、バスバー13によって電気的に接続されている。こうして、複数のセル11は電気的に直列に接続されている。なお、組電池におけるセル11の接続態様は任意であり、たとえば複数のセル11は電気的に並列に接続されていてもよい。
Referring to FIGS. 2 and 3,
セル11としては、たとえば、リチウムイオン電池を採用できる。ただし、リチウムイオン電池以外の二次電池(たとえば、ニッケル水素電池)をセル11として採用してもよい。組電池の付属部品の例としては、複数のセル11を電気的に接続するための接続部材(バスバー13、ハーネス等)、複数のセル11を機械的に連結するための連結部材(拘束板、拘束バンド等)、各セル11を保持するホルダ(樹脂枠等)、各セル11の状態(電流、電圧、温度等)を検出するセンサ、各セル11と外部機器との間を中継するリレーが挙げられる(バスバー13以外は図示せず)。
For example, a lithium ion battery can be employed as the
電池ケースの収容部20に上記の電池(電池モジュール10a〜10h)が収容される。電池ケースの収容部20は、サイドカバー21及び22(電池ケースの側壁部)と、ロアケース23(電池ケースの底部)と、複数のリインフォース40(補強部材)と、アッパーカバー33(電池ケースの蓋部)とを含む。ロアケース23の上面には、X方向に延びる5つのリインフォース40が設けられている。ロアケース23の上面は、リインフォース40で4つの領域に分割されており、各領域に電池モジュールが2つずつ配置されている。なお、リインフォースの数は任意である。また、X方向に延びるリインフォースに代えて又は加えて、Y方向に延びるリインフォースを用いてもよい。補強の必要がなければ、リインフォースを割愛してもよい。
The battery (
電池ケースの収容部20の前方、後方には、それぞれフロントカバー31(電池ケースの前面部)、バックカバー32(電池ケースの後面部)が取り付けられる。電池ケースの収容部20とフロントカバー31及びバックカバー32の各々との接合方法は任意であり、機械的接合(たとえば、リベット接合)であってもよいし、冶金的接合(たとえば、溶接)であってもよい。フロントカバー31、バックカバー32、及びアッパーカバー33は、金属板(たとえば、アルミニウム合金板)から構成される。これらのカバーは、板金加工により成形できる。なお、電池ケースを軽量化するために、フロントカバー31、バックカバー32、及びアッパーカバー33の少なくとも1つを樹脂で形成してもよい。
A front cover 31 (a front surface of the battery case) and a back cover 32 (a rear surface of the battery case) are attached to the front and the rear of the
電池ケース内の空間においてフロントカバー31で覆われる部分(チャンバー部)には、冷媒導入口31aが設けられている。冷媒供給装置(図示せず)から供給される冷媒は、冷媒導入口31aを通って電池ケース内へ導入される。これにより、電池ケース内の電池モジュール10a〜10h等が冷却される。また、冷媒供給装置から供給される冷媒は、後述するロアケース23の流路(流路F1等)にも流れる。これにより、電池モジュール10a〜10h及びロアケース23が冷却される。冷媒としては、たとえば空気(冷風)を採用できる。
A
バックカバー32には、電池ケース内の空間と連通したダクト32aが設けられている。後述するロアケース23の流路(流路F1等)も、ダクト32aと連通している。ダクト32aは冷媒の排出口として機能する。すなわち、上記の冷媒供給装置から供給された冷媒は、電池ケース内の空間(サイドカバー21,22、ロアケース23、フロントカバー31、バックカバー32、及びアッパーカバー33で囲まれた空間)及びロアケース23の流路を通って、ダクト32aに排出される。ダクト32aに排出された冷媒は、たとえばフィルター(図示せず)を通って車両100の外部へ排出される。
The
バッテリ10は、たとえば、次のような手順で組み立てられる。まず、ロアケース23上に電池モジュール10a〜10hを置く。ロアケース10内で各電池モジュールを組み立ててもよい。続けて、ロアケース23上の電池モジュール10a〜10hを覆うようにサイドカバー21,22及びアッパーカバー33を取り付けて、電池ケースの収容部20を形成した後、収容部20の長さ方向の両端にフロントカバー31及びバックカバー32を取り付ける。これにより、電池(電池モジュール10a〜10h)を収容する電池ケースが得られる。そして、必要な付属部品(ダクト32a等)を電池ケースに取り付けることによって、バッテリ10が完成する。
The
この実施の形態では、互いに分割された電池ケースの収容部20とフロントカバー31とバックカバー32とが接合されている。しかしこれに限られず、必要に応じてシームレス構造にしてもよい。たとえば、フロントカバー31の底部とバックカバー32の底部とロアケース23とを一体的に形成してもよい。また、フロントカバー31の側壁部とバックカバー32の側壁部とサイドカバー21,22とを一体的に形成してもよい。また、フロントカバー31の蓋部とバックカバー32の蓋部とアッパーカバー33とを一体的に形成してもよい。
In this embodiment, the
ところで、車両100が重くなるほど燃料消費率が悪くなるため、車両100に搭載されるバッテリ10の軽量化(ひいては、電池ケースの軽量化)が求められている。しかし、電池ケースにとって十分な剛性及び耐熱性を維持しながら電池ケースを軽量化することは容易ではない。
By the way, since the fuel consumption rate becomes worse as the
たとえば、バッテリ10を軽量化するために電池ケースの板材を薄くし過ぎると、電池ケースにとって十分な強度(剛性)を確保できなくなる。また、バッテリ10は車外に露出した状態で固定されている(図1参照)。このため、路面からの輻射熱等の影響でバッテリ10の電池ケースは加熱されやすい。また、車両100の走行時(特に、悪路走行時)においては、バッテリ10の電池ケースに路面からの負荷(いわゆる路面入力)が加わり、局所座屈が生じやすくなる。
For example, if the thickness of the plate of the battery case is made too thin to reduce the weight of the
そこで、この実施の形態では、電池ケースの底部に、図3に示すようなサンドイッチ構造を有するロアケース23を採用することで、軽量でありながら、優れた剛性及び耐熱性を有する電池ケースを実現している。
Therefore, in this embodiment, by adopting
詳細は後述するが、上記サンドイッチ構造のコア材233は樹脂を含む。金属と比べて樹脂は軽いため、上記サンドイッチ構造により、ロアケース23の軽量化を図ることが可能になる。中実の金属板で高い剛性を得るためには金属板の板材を厚くする必要があるため、同じ剛性で比較すると、中実の金属板はロアケース23(サンドイッチパネル)よりも重くなると考えられる。また、上記サンドイッチ構造の外側(−Z方向)には、金属板である第2板232が配置される。金属はプラスチック(FRP等)よりも優れた耐熱性を有するため、第2板232によって、路面からの輻射熱等に対する電池ケースの耐熱性が向上する。また、サイドカバー21,22とロアケース23とが分割されていることで、ロアケース23のみを上記のサンドイッチ構造にすることが容易になる。さらに、高い強度(剛性)を有する第2板232がサイドカバー21,22と接合される。これにより、接合部における電池ケースの剛性低下が抑制され、接合後の電池ケース全体が高い剛性を有するようになる。その結果、電池ケース全体に荷重を分散させやすくなり、路面入力に対する電池ケースの耐久性が向上する。
Although the details will be described later, the
また、この実施の形態に従う電池ケースでは、第1板231の内部に複数の流路F1が形成されている。このため、電池付近(電池モジュール10a〜10hの下)に形成された流路F1を利用して、電池モジュール10a〜10h及びその周辺の温度を調節することができる。流路F1に冷媒を流すことによって第1板231及びコア材233を冷却して、第1板231及びコア材233が高温になることを防ぐことができる。
Further, in the battery case according to this embodiment, a plurality of flow paths F1 are formed in the inside of the
以下、図3を用いて、この実施の形態に従う電池ケースの上記構造について詳述する。図3を参照して、電池ケースの底部を構成するロアケース23は、第1板231と第2板232とがコア材233を挟んだサンドイッチ構造を有する。このサンドイッチ構造において、電池(たとえば、電池モジュール10a)側には第1板231が配置されている。なお、図2に示される電池モジュール10a〜10hはいずれも第1板231の上面に搭載されている。
Hereinafter, the above-described structure of the battery case according to this embodiment will be described in detail with reference to FIG. Referring to FIG. 3,
コア材233は、たとえば発泡樹脂から構成される。発泡樹脂の例としては、発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレン、発泡ポリオレフィン(発泡ポリプロピレン等)が挙げられる。発泡樹脂は軽いため、コア材233が発泡樹脂を含むことで、ロアケース23の軽量化が図られる。また、発泡樹脂は熱伝導率が低いため、コア材233によって外部入熱が抑制されやすくなる。ロアケース23に十分な剛性を持たせるためには、ヤング率1GPa以上の材料でコア材233を形成することが好ましい。
たとえば、公知の樹脂成形法により所望の形状(たとえば、矩形平板状)を有するコア材233を得て、そのコア材233の上面、下面にそれぞれ第1板231、第2板232を接合することによって、上記のようなサンドイッチ構造を有するロアケース23が得られる。コア材233と第1板231、第2板232とは、たとえば接着剤で接合することができる。
For example, a
第1板231は、たとえばアルミニウム合金板である。第1板231で熱を分散させて局所的な加熱を防ぐためには、熱伝導率50W/m・K以上の材料で第1板231を形成することが好ましい。第2板232は、たとえば鉄鋼板である。薄い板材で第2板232に十分な剛性を持たせるためには、ヤング率100GPa以上の材料で第2板232を形成することが好ましい。この実施の形態では、第1板231及び第2板232がいずれも金属板であり、第1板231が第2板232よりも高い熱伝導率を有し、第2板232が第1板231よりも高いヤング率を有する。
The
図4は、第1板231及び第2板232の平面形状を示す図である。第1板231と第2板232とを対比するため、図4では、第1板231及び第2板232のみを示している。
FIG. 4 is a view showing a planar shape of the
図4を参照して、長さ方向(Y軸)の寸法は、第1板231と第2板232とで略同じである。ただし、幅方向(X軸)の寸法は、第1板231よりも第2板232のほうが大きい。第2板232は、第1板231の幅方向の両端よりも外側(サイドカバー21,22側)に延びる部分(以下、「外縁部」と称する)を有する。第2板232の外縁部E1は、第1板231よりもサイドカバー21(図2)側に位置する。第2板232の外縁部E2は、第1板231よりもサイドカバー22(図2)側に位置する。
Referring to FIG. 4, the dimensions in the length direction (Y axis) are substantially the same for the
再び図3を参照して、サイドカバー21は、上部21aと、下部21bと、かしめ加工部21cとを一体的に有する。サイドカバー21のうち、上部21aは、第1板231とコア材233との境界(第1板231の下面、又はコア材233の上面)よりも上の部分であり、下部21bは、第1板231とコア材233との境界よりも下の部分である。サイドカバー21の下部21bは、第2板232の外縁部E1の上面に載置され、コア材233側へ突出する部分(以下、「サイド突出部」と称する場合がある)を有する。サイド突出部は、第1板231と第2板232とに挟まれており、第1板231、第2板232、及びコア材233の全てに接触している。
Referring again to FIG. 3, the
サイドカバー21は、金属(たとえば、アルミニウム合金)で形成されている。サイドカバー21は、空洞ブロック構造を有する。すなわち、上部21aには空洞R11及びR12が、下部21bには空洞R13が形成されている。空洞R11〜R13が形成されていることで、サイドカバー21の軽量化が図られる。また、空洞R11〜R13は、固定具(リベット等)でサイドカバー21と他のケース構成要素(ロアケース23、アッパーカバー33等)とを締結するために利用できる。
The side cover 21 is formed of a metal (for example, an aluminum alloy). The side cover 21 has a hollow block structure. That is, the cavities R11 and R12 are formed in the
空洞R11を利用して、リベット52によりアッパーカバー33がサイドカバー21に締結固定されている。リベット52の一端はアッパーカバー33の上面に位置し、リベット52の他端は空洞R11内に位置する。
The
かしめ加工部21cは、下部21bの下面に一体的に形成されている板状の部分である。かしめ加工部21cによって、サイドカバー21と第2板232とがかしめ接合されている。図5は、サイドカバー21と第2板232とをかしめ接合する方法を説明するための図である。
The
図5を参照して、かしめ加工部21cは、かしめ加工前の状態では平板状の形態を有する。こうした形態を有するかしめ加工部21cを、工具を使って第2板232の外縁部E1の下面に向かって折り曲げるように塑性変形させる(かしめる)ことにより、サイドカバー21のかしめ加工部21cと第2板232の外縁部E1とをかしめ接合することができる。
Referring to FIG. 5, the
サイドカバー22(図2)のかしめ加工部(図示せず)と第2板232の外縁部E2(図4)とも、上記のような方法で、かしめ接合されている。高い強度(剛性)を有する第2板232がサイドカバー21,22と接合されることにより、接合後の電池ケース全体が高い剛性を有するようになる。その結果、電池ケース全体に荷重を分散させやすくなり、路面入力に対する電池ケースの耐久性が向上する。また、サイドカバー21,22の荷重が上記の接合部を介してロアケース23の第2板232に伝わることにより、サイドカバー21,22の負荷が軽減される。このため、サイドカバー21,22を軽量化したりコンパクトにしたりすることができる。
The caulking portion (not shown) of the side cover 22 (FIG. 2) and the outer edge E2 (FIG. 4) of the
再び図3を参照して、第1板231は、幅方向(X軸)の両端に、コア材233よりも外側(サイドカバー21,22側)に延びる端部(図3には、サイドカバー21側の端部E3のみ図示)を有する。この実施の形態では、これら各端部とサイドカバー21,22とがリベット接合されている。たとえば図3に示すように、空洞R13を利用して、リベット51により第1板231の端部E3がサイドカバー21の下部21b(サイド突出部)に締結固定されている。リベット51の一端は第1板231の上面に位置し、リベット51の他端は空洞R13内に位置する。また、リベット51による接合部の隙間に接着剤を注入して硬化させることにより、第1板231の端部E3とサイドカバー21のサイド突出部との接合強度を高めている。
Referring again to FIG. 3, the
なお、図3には、サイドカバー21の断面構造を示しているが、サイドカバー22(図2)の断面構造も、基本的には、図3に示されるサイドカバー21の断面構造と同じである。また、サイドカバー22とロアケース23との接合態様も、基本的には、図3に示されるサイドカバー21とロアケース23との接合態様と同じである。
Although FIG. 3 shows the cross-sectional structure of the
第1板231の内部には、複数の流路F1が形成されている。第1板231の内部に形成された複数の空隙の各々に配管を設けることで、流路F1を形成することができる。
In the inside of the
なお、流路F1の寸法、形状、及び配置は、第1板231の強度や、圧力損失、冷却効率などを考慮して、任意に変更することができる。配管は金属製であってもよいし樹脂製であってもよい。配管の材料は、流路F1を流れる流体(たとえば、冷媒)の種類に応じて任意に選択することができる。また、必要がなければ、配管を割愛してもよい。すなわち、第1板231の内部に形成された空隙をそのまま流路F1として用いてもよい。
The size, shape, and arrangement of the flow path F1 can be arbitrarily changed in consideration of the strength of the
内部に複数の空隙を含む第1板231は、たとえば鋳造によって形成することができる。また、少なくとも一方が凹部を有する2つの板を接合して、内部に複数の空隙を含む第1板231を形成してもよい。
The
以下、各々が凹部を有する2つの板を接合して、内部に複数の流路F1を含む第1板231を形成する例について説明する。図6は2つの板を接合して第1板231を形成する方法を説明するための図である。図7は、こうした方法で形成された第1板231を示す図である。
Hereinafter, the example which joins two boards which each has a recessed part, and forms the
図6を参照して、まず、複数の凹部R21(たとえば、溝)を有する金属板231aと、複数の凹部R22(たとえば、溝)を有する金属板231bと、楕円筒状の配管231cとを準備する。各々が凹部を有する金属板231a及び金属板231bは、たとえば鋳造又は鍛造で形成することができる。また、平板状の金属板を準備し、化学的加工(エッチング等)又は機械的加工(切削加工等)によりその金属板の表面を削って、上記の凹部R21及びR22を形成してもよい。なお、凹部R21及びR22の数は、流路F1の数に対応している。また、凹部R21及びR22の形状は、配管231cの形状に合った形状とする。
Referring to FIG. 6, first, a
次に、金属板231aの凹部R21と金属板231bの凹部R22との間に配管231cが挟まれるように、金属板231a、金属板231b、及び配管231cを組み合わせる。
Next, the
図7を参照して、上記のように組み合わせた金属板231a、金属板231b、及び配管231cを接合することで、内部に複数の流路F1を含む第1板231を形成することができる。凹部R21と凹部R22によって第1板231の内部に複数の空隙が形成され、さらに、各空隙には配管231cが配置される。第1板231の内部に形成された複数の空隙の各々に配管231cが設けられることで、第1板231の内部に複数の流路F1が形成される。なお、金属板231a、金属板231b、及び配管231cの接合方法は任意であり、冶金的接合(溶接、溶着等)であってもよいし、接着剤による接合であってもよい。また、配管231cを割愛して、金属板231aと金属板231bとだけで流路F1を形成してもよい。
Referring to FIG. 7, by joining
再び図3を参照して、第1板231の内部に形成された複数の流路F1の各々に冷媒を流すことによって第1板231及びコア材233を冷却して、第1板231及びコア材233が高温になることを防ぐことができる。また、電池(電池モジュール10a〜10h)に近い位置を冷媒が通ることによって電池も冷却される。上記のように電池ケース(ロアケース23の内部)に流路F1(温度調節用の流路)が形成されることで、電池ケース外の温度調節用配管を割愛又は簡略化することができる。
Referring again to FIG. 3, the
流路F1による上記温度調節の効率(冷却効率)を高めるためには、第1板231の熱伝導率が50W/m・K以上であり、かつ、コア材233の熱伝導率が0.1W/m・K以下であることが特に好ましい。第1板231よりも下(ロアケース23の中間部)に低熱伝導率のコア材233が配置されることで、外部入熱が抑制され、ロアケース23の上部に高熱伝導率の第1板231が配置されることで、電池付近での効率的な熱輸送が可能になる。また、ロアケース23の下部(コア材233よりも下)に第2板232が配置されることで、路面からの輻射熱や路面入力に対する電池ケースの耐久性が向上する。
The thermal conductivity of the
以上説明したように、この実施の形態に従う電池ケースは、軽量でありながら、優れた剛性及び耐熱性を有する。 As described above, the battery case according to this embodiment has excellent rigidity and heat resistance while being lightweight.
上記実施の形態では、ロアケース23のサンドイッチ構造を完成させてから、そのロアケース23(サンドイッチパネル)をサイドカバー21,22と接合した。しかしこれに限られず、ロアケース23のサンドイッチ構造を完成させる前に、未完成のロアケース23をサイドカバー21,22と接合して、その後で、ロアケース23のサンドイッチ構造を完成させてもよい。
In the above embodiment, after the sandwich structure of the
図8は、ロアケース23のサンドイッチ構造を形成する方法の変形例を説明するための図である。図8を参照して、第1板231及び第2板232をサイドカバー21,22(図8には、サイドカバー21のみを図示)と接合する。次いで、第1板231の所定の位置に設けられた注入口DHから第1板231と第2板232との間の空間へ、コア材233(発泡樹脂)の液状の材料233aを注入する。第1板231と第2板232とサイドカバー21,22とによって囲まれた空間に材料233aを充填し、その材料233aを発泡及び固化させることによって、図3に示されるようなコア材233が形成される。材料233aが固化するときに、第1板231及び第2板232とコア材233とが接着される。発泡樹脂の材料を発泡させる方法は任意であり、たとえば、溶解したガスから気泡を発生させる方法であってもよいし、分散させた発泡剤の熱分解によって気泡を発生させる方法であってもよい。上記の発泡及び固化は同時に進行してもよい。
FIG. 8 is a view for explaining a modification of the method of forming the sandwich structure of the
上記実施の形態において、ロアケース23とサイドカバー21,22との接合方法は、任意に変更することができる。図9は、ロアケース23とサイドカバー21,22との接合方法の変形例を説明するための図である。
In the said embodiment, the joining method of
図9を参照して、この例では、空洞R13を利用して、リベット53により第2板232の外縁部E1がサイドカバー21の下部21b(サイド突出部)に締結固定されている。リベット53による接合部の隙間に接着剤を注入して硬化させることにより、第2板232の外縁部E1とサイドカバー21のサイド突出部との接合強度を高めてもよい。図9に示すようなリベット接合を採用した場合には、かしめ加工部21c(図3)を割愛することができる。なお、図9にはサイドカバー21とロアケース23との接合態様のみを示しているが、サイドカバー22(図2)のサイド突出部とロアケース23の第2板232とも、図9に示す態様でリベット接合されていてもよい。
Referring to FIG. 9, in this example, the outer edge E1 of the
ロアケース23の第2板232とサイドカバー21,22とを接合することによってロアケース23とサイドカバー21,22とが十分な強度で接合される場合には、ロアケース23の第1板231とサイドカバー21,22とは接合しなくてもよい。
When the
上記実施の形態では、第1板231の内部に流路F1が形成されている。しかし、温度調節用の流路は、第1板231とコア材233との間に形成されていてもよいし、コア材233の内部に形成されていてもよい。
In the above embodiment, the flow path F1 is formed inside the
図10は、第1板231とコア材233との間に流路F2が形成された例を示す図である。図10を参照して、この例では、第1板231とコア材233との間に相当する第1コア境界に複数の流路F2が形成されている。公知の樹脂成形法により平板状の樹脂板を準備し、化学的加工(エッチング等)又は機械的加工(切削加工等)によりその樹脂板の表面を削ることによって、表面に凹部(たとえば、溝)を有するコア材233が得られる。そして、コア材233の凹部の開口を塞ぐように第1板231を設けることによって、流路F2が形成される。第1板231とコア材233との間(コア材233の凹部内)に配管(たとえば、金属製の配管)を設けてもよい。
FIG. 10 is a view showing an example in which the flow path F2 is formed between the
図11は、コア材233の内部に流路F3が形成された例を示す図である。図11を参照して、この例では、コア材233の内部に複数の流路F3が形成されている。内部に複数の流路F3を含むコア材233は、公知の樹脂成形法により形成することができる。所定の位置に配管が固定された状態でコア材233の樹脂成形を行なうことによって、各流路F3に配管(たとえば、金属製の配管)が設けられた構造にしてもよい。
FIG. 11 is a diagram showing an example in which the flow path F3 is formed inside the
上記流路F1〜F3(図3、図10、図11参照)のうち2つ以上を採用してもよい。たとえば、図10又は図11に示される第1板231の内部に流路F1を形成してもよい。
Two or more of the channels F1 to F3 (see FIGS. 3, 10, and 11) may be employed. For example, the flow path F1 may be formed inside the
上記実施の形態では、熱媒体として冷媒を用いたが、熱媒体は、冷却目的の媒体に限られず、加熱目的の媒体であってもよい。たとえば環境温度が低いときなどには、高温の熱媒体を上記の流路(流路F1〜F3)に流して電池及びその周辺を温めてもよい。温度範囲の広い熱媒体を用いることで、冷却及び加熱の両方が可能になる。なお、熱媒体は、気体であってもよいし、液体であってもよい。 Although the refrigerant is used as the heat medium in the above embodiment, the heat medium is not limited to the medium for cooling, and may be the medium for heating. For example, when the environmental temperature is low, a high temperature heat transfer medium may be flowed through the above-described flow paths (flow paths F1 to F3) to warm the battery and the periphery thereof. Both cooling and heating are possible by using a heat medium with a wide temperature range. The heat medium may be gas or liquid.
第1板231の材料は任意である。たとえば、第1板231の材料としてアルミニウム合金に代えて銅を採用してもよい。また、電池ケースの軽量化のために第1板231をポーラス金属で形成してもよい。
The material of the
第2板232の材料も金属である範囲で任意に変更できる。たとえば、第2板232の材料として鉄鋼に代えて、アルミニウムや銅、又はこれらの少なくとも一方を含む合金を採用してもよい。
The material of the
コア材233の材料も樹脂である範囲で任意に変更できる。たとえば、コア材233として樹脂製のハニカム構造体を採用してもよい。
The material of the
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
10 バッテリ、10a〜10h 電池モジュール、11 セル、12 スペーサ、13 バスバー、20 収容部、21,22 サイドカバー、21a 上部、21b 下部、21c かしめ加工部、23 ロアケース、31 フロントカバー、31a 冷媒導入口、32 バックカバー、32a ダクト、33 アッパーカバー、40 リインフォース、51〜53 リベット、100 車両、101 車体、102 前輪、103 後輪、231 第1板、231a,231b 金属板、231c 配管、232 第2板、233 コア材、233a 材料、DH 注入口、E1,E2 外縁部、E3 端部、F1〜F3 流路、R11〜R13 空洞、R21,R22 凹部。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記底部は、第1板と第2板とがコア材を挟んだサンドイッチ構造を有し、
前記サンドイッチ構造において、電池側には前記第1板が配置され、
前記コア材は、樹脂を含み、
前記第2板は、金属板であり、
前記第2板と前記側壁部とが接合されており、
前記第1板の内部、前記第1板と前記コア材との間、及び前記コア材の内部のうち、少なくとも1箇所に流路が形成されている、電池ケース。 A battery case including a side wall portion and a bottom portion,
The bottom portion has a sandwich structure in which a first plate and a second plate sandwich a core material,
In the sandwich structure, the first plate is disposed on the battery side,
The core material contains a resin,
The second plate is a metal plate,
The second plate and the side wall portion are joined,
A battery case, wherein a flow path is formed in at least one of the inside of the first plate, the space between the first plate and the core member, and the inside of the core member.
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