JP2024073151A - バッテリケースの筐体およびバッテリケース - Google Patents

Abstract

【課題】軽量でありながら高い衝突強度を有するバッテリケースの筐体及びバッテリケースの提供を課題とする。【解決手段】バッテリケースの筐体２０は、フレーム３０とバッテリセル収容ボックス４０とを有する。バッテリセル収容ボックス４０は、複数のバッテリセルケース４２を、車長方向に並べて接合したバッテリセルケース群４１と、各開口４２ｆを封止する上蓋５１及び下蓋５２と、を有する。各バッテリセルケース４２は、略Ｕ字状の断面形状を有し、各バッテリセルケース４２が、車長方向で互いに隣り合うもの同士において、各開口４２ｆの向きが上下逆向きの状態で一方のバッテリセルケース４２の縦壁部と他方のバッテリセルケース４２の縦壁部とが重なり、互いに重なった各縦壁部の各端が左サイドメンバ３３及び右サイドメンバ３４の内側面に面するように、バッテリセル収容ボックス４０がフレーム３０内に固定配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、バッテリケースの筐体およびバッテリケースに関する。

電動車両においては、その動力源であるバッテリを床下に配する構造が知られている。
例えば下記特許文献１には、電動車両用バッテリケースが開示されている。この電動車両用バッテリケースは、「平面視において、多角形枠状であり、内側に空間を画定し、前記多角形枠状の角部の内側にはＲ形状が付与されているフレームと、前記空間内に位置する底壁と、前記底壁の周囲に設けられて前記底壁とは反対側に開口部を画定する周壁と、前記周壁の先端に設けられたフランジとを有し、前記フレームに圧接されて一体化されたバスタブ状のトレイとを備える」構成を有する。このバッテリケースによれば、「路面などからの水の浸入を防止して電子部品の不具合を防止するための高いシール性が求められるとともに、内部のバッテリを保護するために高い衝突強度が求められる」という問題を解決可能としている。

特開２０２２－４２８５１号公報

ところで、電動車両においてその航続距離を延ばすには、車両重量を減らすことが効果的である。具体的には、バッテリケースを構成するバッテリ及びこれを収容するバッテリケースの筐体のうち、バッテリケースの筐体の構成部品を薄肉化したり部品数を減らしたりすることが考えられる。しかし、上記特許文献１にも記載の通り、バッテリケースの筐体にはバッテリを保護する高い衝突強度が求められるため、上記のような設計変更は好ましくない。一般的に、軽量化と高強度化は互いに相反する関係にあるため、これらを両立させることは容易ではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、軽量でありながら高い衝突強度を有するバッテリケースの筐体およびバッテリケースの提供を課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
（１）本発明の一態様に係るバッテリケースの筐体は、
複数のバッテリセルを収容して電動車両に搭載されるバッテリケースの筐体であって、
前記電動車両の車長方向に間隔を置いて配置されるフロントメンバ及びリアメンバと、前記電動車両の車幅方向に間隔を置いて配置されてかつ前記フロントメンバ及び前記リアメンバ間を接続する一対のサイドメンバと、を有する枠状のフレームと；
前記各バッテリセルを収容するバッテリセル収容部をそれぞれ有する複数のバッテリセルケースを、前記車長方向に並べて接合したバッテリセルケース群と、前記各バッテリセル収容部に通じる前記各バッテリセルケースの各開口を封止する蓋体と、を有するバッテリセル収容ボックスと；
を備え、
前記バッテリセルケース群を前記車長方向に沿う縦断面で見たときに、
前記各バッテリセルケースのそれぞれが、略Ｕ字状の断面形状を有し、
前記各バッテリセルケースが、前記車長方向で互いに隣り合うもの同士において、前記各開口の向きが上下逆向きの状態で一方の前記バッテリセルケースの縦壁部と他方の前記バッテリセルケースの縦壁部とが重なり、
互いに重なった前記各縦壁部の各端が前記サイドメンバの内側面に面するように、前記バッテリセル収容ボックスが前記フレーム内に固定配置されている。

上記（１）に記載のバッテリケースの筐体によれば、各バッテリセルを直にバッテリセル収容ボックスの各バッテリ収容部にドライな状態で収容できるので、従来構成において各バッテリセルを個別に収容していた多数のバッテリモジュールケースが不要となる。その結果、各バッテリセルを収容してバッテリケースとした際に、大幅な軽量化が行える。また、互いに隣り合うバッテリセルケース間において互いに重なり合う縦壁が、従来構成におけるクロスメンバの機能を持つ。例えば、衝突に伴う外力がサイドメンバに加わった場合、サイドメンバは、車幅方向に沿って延在する一対の縦壁によって支持される。そのため、サイドメンバが過度に変形して各バッテリセルを加圧することが防げるので、高い衝突強度を発揮できる。

（２）上記（１）に記載のバッテリケースの筐体において、
前記蓋体が、前記各開口を個別に封止するように複数分割されていてもよい。
上記（２）に記載のバッテリケースの筐体の場合、各開口のみに蓋体が設けられ、封止を必要としない箇所への蓋体の配置を省略できるので、より軽量化することができる。

（３）上記（２）に記載のバッテリケースの筐体において、
複数分割された前記蓋体のそれぞれに対し個別に当接する冷却プレートをさらに備えてもよい。
上記（３）に記載のバッテリケースの筐体の場合、各バッテリセルからの発熱を、蓋体を介して冷却プレートに取り込むことができる。ここで、蓋体の無い箇所への冷却プレートの配置を省略できるので、さらに軽量化することができる。

（４）上記（１）～（３）の何れか１項に記載のバッテリケースの筐体において、以下の構成を採用してもよい：
前記バッテリセルケース群を前記縦断面で見たときに、
前記各バッテリセルケースが、ハット頂部と、前記ハット頂部の両側に連なる一対の前記縦壁部と、前記各縦壁部のそれぞれに連なる一対の連結フランジ部と、を有するハット形状を有し、
前記各バッテリセルケースが、前記車長方向で互いに隣り合うもの同士において、一方の前記バッテリセルケースの前記連結フランジ部が他方の前記バッテリセルケースの前記ハット頂部に固定され、他方の前記バッテリセルケースの前記連結フランジ部が一方の前記バッテリセルケースの前記ハット頂部に固定されている。
上記（４）に記載のバッテリケースの筐体の場合、互いに隣り合うバッテリセルケース間において、一対の縦壁部からなる強固な補強を一対のサイドメンバ間に配置できる。また、各バッテリセルケースが蓋体と組み合わさることでハット形状の補強部材内にバッテリセルを収容できるので、様々な方向からの外力に対して高い衝突強度を発揮できる。

（５）上記（１）～（４）の何れか１項に記載のバッテリケースの筐体において、以下の構成を採用してもよい：
前記各バッテリセルケースそれぞれの前記車幅方向の両端が、前記各サイドメンバに接合された一対の支持フランジ部を有し、
前記各サイドメンバのそれぞれにおいて、上部に接続された前記支持フランジ部と、前記各サイドメンバの下部に接続された前記支持フランジ部とが、前記車長方向に沿って交互に並んでいる。
上記（５）に記載のバッテリケースの筐体の場合、各支持フランジ部によってバッテリセル収容ボックスを立体的にフレーム内に支持固定できる。

（６）本発明の一態様に係るバッテリケースは、
上記（１）～（５）の何れか１項に記載のバッテリケースの筐体と；
前記各バッテリセル収容部に収容された前記各バッテリセルと；
を有する。
上記（６）に記載のバッテリケースによれば、大幅な軽量化と高い衝突強度を実現できる。

本発明の上記各態様によれば、軽量でありながら高い衝突強度を有するバッテリケースの筐体及びバッテリケースを提供できる。

本発明の一実施形態にかかるバッテリケースを示す斜視図である。 同バッテリケースから上側冷却プレートと上蓋を外した状態を示す斜視図である。 同バッテリケースの分解斜視図である。 同バッテリケースのバッテリセルケース群を説明するための斜視図である。 同バッテリケースの一部を示す図であって、図１のＡ－Ａ断面図である。 同バッテリケースの一部を示す図であって、（ａ）が図１のＢ－Ｂ断面図であり、（ｂ）が図１のＣ－Ｃ断面図である。 比較例である従来のバッテリケースを示す斜視図である。 同比較例のバッテリケースの分解斜視図である。 図１に示した発明例と、図７に示した比較例とのそれぞれについて、側方からポールに衝突した場合に変形したバッテリケースの筐体がバッテリセルあるいはバッテリモジュールケースに加える接触力を、数値計算で求めた結果を示す。（ａ）～（ｃ）が発明例のバッテリケースの結果であり、（ｄ）～（ｆ）が比較例のバッテリケースの結果である。より具体的には、（ａ）が図１のＢ－Ｂ断面における変形状態を示し、（ｂ）が（ａ）の平面図で（ｃ）が（ａ）の下面図を示す。また、（ｄ）が図７のＤ－Ｄ断面における変形状態を示し、（ｅ）が（ｄ）の平面図で（ｆ）が（ｄ）の下面図を示す。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るバッテリケースの筐体と、このバッテリケースの筐体にバッテリセルを収容したバッテリケースと、について説明する。各図において、Ｘ軸に沿った方向は、このバッテリケースの筐体／バッテリケースが搭載される電動車両の車長方向を示す。また、Ｙ軸に沿った方向は、同電動車両の車幅方向を示す。そして、Ｚ軸に沿った方向は、同電動車両の車高方向を示す。

図１及び図２に示す本実施形態のバッテリケース１００は、図示されない電動車両に搭載され、同電動車両に備わるモータに電力を供給することで同電動車両を走行させる。なお、バッテリケース１００が搭載される電動車両の種類は特に限定されず、乗用車、トラック、作業車、あるいはその他車両にも搭載可能である。本実施形態では、バッテリケース１００を乗用車のキャビン床下に搭載した場合を例示して以下に説明する。

本実施形態のバッテリケース１００は、複数のバッテリセル１０と、制御基板（不図示）と、これらバッテリセル１０及び前記制御基板を収容するバッテリケースの筐体２０とを備える。なお、以下の説明では、バッテリセル１０と前記制御基板を纏めて「セルユニット」と呼ぶ場合がある。

各バッテリセル１０は、大容量のリチウムイオン電池であり、前記制御基板を介して相互に電気的に接続されている。図２等においては、説明のために、各バッテリセル１０を一列に並べたものを１本の四角柱で示している。実際には、図２に示す１本の四角柱あたり１０～１２個のバッテリセル１０を含む。ただし、個数に関してはこれのみに限らず、各バッテリセル１０のサイズや搭載空間の広さ等に応じて、一列あたり１３個以上を搭載してもよい。

図３に示すように、本実施形態のバッテリケース１００では、合計で８列のセルユニットを搭載している。電動車両のキャビン床下に配置する関係上、前輪等と干渉するのを避けるために、バッテリケース１００の前端部分は車両前方に向かうにつれて幅寸法が先細りとなっている。そのため、各バッテリセル１０のセルユニットも、最前列と２列目については、３列目以降のものよりも各バッテリセル１０の搭載個数を減らすことによって長さを短くしている。一方、最前列から数えて３列目～８列目のセルユニットは、互いに同じ個数のバッテリセル１０を接続しているため、互いに同じ長さとなっている。
前記制御基板は、各バッテリセル１０から電動車両への給電と、電動車両から各バッテリセル１０への充電とを総合的に制御する。

バッテリケースの筐体２０は、バッテリケース１００から全てのバッテリセル１０及び前記基板を除いたものである。バッテリケースの筐体２０は、図３に示すように、フレーム３０と、バッテリセル収容ボックス４０と、冷却プレート６０と、アンダーカバー７０とを備える。

フレーム３０は、図１及び図２に示したように、バッテリセル収容ボックス４０の周囲を囲って保護する強度部材であり、フロントメンバ３１と、リアメンバ３２と、左サイドメンバ３３と、右サイドメンバ３４と、を有する。このフレーム３０を、キャビン床下にある強度部品に対してボルト等で固定されることにより、バッテリケース１００が電動車両の車体に固定される。

フロントメンバ３１は、車幅方向に沿って延在する部品であり、車両前方から車両後方に向かう外力が加わった場合にはこの外力を自らが受け止めることで、バッテリセル収容ボックス４０内の各セルユニット（各バッテリセル１０及び前記基板）を保護する。上述したように、バッテリケース１００の前端部分は車両前方に向かうにつれて幅寸法が先細りとなっているので、フロントメンバ３１の長さ寸法は、リアメンバ３２の長さ寸法よりも短くなっている。
リアメンバ３２も、フロントメンバ３１と同様に車幅方向に沿って延在する部品であり、車両後方から車両前方に向かう外力が加わった場合にはこの外力を自らが受け止めることで、バッテリセル収容ボックス４０内の各セルユニットを保護する。

左サイドメンバ３３は、車長方向に沿って延在する部品であり、その前端部分が車幅方向内側に向かって緩やかに曲がっている。左サイドメンバ３３は、車両左側から車両右側に向かう外力が加わった場合にこの外力を自らが受け止めることで、バッテリセル収容ボックス４０内の各セルユニットを保護する。
図６の説明において後述するように、左サイドメンバ３３の側面のうち、フレーム３０として組んだときに枠の内周側となる側面に、上フランジ部３３ａ及び下フランジ部３３ｂがそれぞれ形成されている。上フランジ部３３ａは、左サイドメンバ３３の側面上縁に沿って車長方向に形成されている。下フランジ部３３ｂは、左サイドメンバ３３の側面下縁に沿って車長方向に形成されている。

右サイドメンバ３４も、車長方向に沿って延在する部品であり、その前端部分が車幅方向内側に向かって緩やかに曲がっている。右サイドメンバ３４は、車両右側から車両左側に向かう外力が加わった場合にこの外力を自らが受け止めることで、バッテリセル収容ボックス４０内の各セルユニットを保護する。
右サイドメンバ３４の側面のうち、フレーム３０として組んだときに枠の内周側となる側面に、図３に示すように、上フランジ部３４ａ及び下フランジ部３４ｂがそれぞれ形成されている。上フランジ部３４ａは、右サイドメンバ３４の側面上縁に沿って車長方向に形成されている。下フランジ部３４ｂは、右サイドメンバ３４の側面下縁に沿って車長方向に形成されている。
右サイドメンバ３４は、左サイドメンバ３３と同じ長さを有する。

バッテリセル収容ボックス４０は、フレーム３０内に支持固定される容器であり、図３に示すように、バッテリセルケース群４１と、上蓋（蓋体）５１と、下蓋（蓋体）５２と、を有する。
バッテリセルケース群４１は、各セルユニットを直に収容するバッテリセル収容部４２ｅが上下面に複数本ずつ形成された略平板状の容器である。バッテリセルケース群４１は、複数本（図示の例では８本）のバッテリセルケース４２を備える。１本のバッテリセルケース４２に１本のバッテリセル収容部４２ｅが形成されている。各バッテリセルケース４２は、引張強度５９０ＭＰａの鋼板をプレス加工して得られる箱体であり、バッテリセル収容部４２ｅを区画する６面のうちの上面あるいは下面のみが開口している。そのため、各バッテリセルケース４２をその長手方向に直交する断面で見た場合、略Ｕ字状の断面形状を有する。

図３に示すように、８本のバッテリセルケース４２のうち、車両前方側にある１本目では下面が開口しており、この１本目の車長方向後列側の隣りにある２本目では上面が開口しており、この２本目の車長方向後列側の隣りにある３本目では下面が開口しており、この３本目の車長方向後列側の隣りにある４本目では上面が開口しており、この４本目の車長方向後列側の隣りにある５本目では下面が開口しており、この５本目の車長方向後列側の隣りにある６本目では上面が開口しており、この６本目の車長方向後列側の隣りにある７本目では下面が開口しており、この７本目の車長方向後列側の隣りにある８本目では上面が開口している。このように、各開口４２ｆの位置が、バッテリセルケース群４１を車長方向に沿って見たときに交互に上下となっている。

図４は、バッテリセルケース群４１の一部を示し、具体的には、車長方向最前列から数えて３本目のバッテリセルケース４２と４本目のバッテリセルケース４２とを示す。
これら２本のバッテリセルケース４２は、互いに同一形状及び同一寸法を有する。各バッテリセルケース４２は、車幅方向に垂直な断面で見た場合に、ハット頂部４２ａと、ハット頂部４２ａの両側に連なる一対の縦壁部４２ｂと、各縦壁部４２ｂのそれぞれに連なる一対の連結フランジ部４２ｃと、を有するハット形状をなしている。各バッテリセルケース４２は、車長方向に垂直な断面で見た場合も同様に、ハット頂部４２ａと、ハット頂部４２ａの両側に連なる一対の端壁部４２ｇと、各端壁部４２ｇのそれぞれに連なる一対の支持フランジ部４２ｄと、を有するハット形状をなしている。

ハット頂部４２ａは、車幅方向に長い長方形状を有する。ハット頂部４２ａの上面の長辺を含む両側縁部分は、他のバッテリセルケース４２の連結フランジ部４２ｃが接合する接合面となっている。
一対の縦壁部４２ｂは、それぞれ、車幅方向に長い長方形状を有する。各縦壁部４２ｂは、それぞれがハット頂部４２ａの長辺に対して一体に連なっており、車幅方向に直交する断面で見たときの間隔がハット頂部４２ａから離れるに従って広がるように若干傾斜している。
一対の連結フランジ部４２ｃは、それぞれ、車幅方向に長い長方形状を有する。各連結フランジ部４２ｃは、それぞれが各縦壁部４２ｂの長辺に対して一体に連なっており、車幅方向に直交する断面で見たときに互いに平行な下端面を有している。また、各連結フランジ部４２ｃは、平面視において互いに平行となっている。

一対の端壁部４２ｇは、それぞれ、車長方向に沿って互いに平行に配置されており、略台形状を有する。各端壁部４２ｇは、各縦壁部４２ｂとは異なり、両者の間隔がハット頂部４２ａから離れても一定となっている。つまり、各端壁部４２ｇは、車幅方向に対してそれぞれ直交するように配置されている。各端壁部４２ｇが形成する台形の上縁部分は、ハット頂部４２ａの短辺に対して一体に連なっている。また、各端壁部４２ｇが形成する台形の両側縁部分は、各縦壁部４２ｂの各側縁に対してそれぞれ一体に連なっている。

一対の支持フランジ部４２ｄは、それぞれ、車長方向に長い長方形状を有する。各支持フランジ部４２ｄは、それぞれが各端壁部４２ｇがなす台形の下縁部分に対して一体に連なっており、車長方向に直交する断面で見たときに互いに平行な下端面を有している。また、各支持フランジ部４２ｄは、平面視において互いに平行となっている。各支持フランジ部４２ｄは、それらの両端において前記連結フランジ部４２ｃの両端に対して一体に連なっている。よって、これら支持フランジ部４２ｄ及び連結フランジ部４２ｃの組み合わせによって長方形状の枠が形成されている。このように本実施形態では各支持フランジ部４２ｄと各連結フランジ部４２ｃが一体に繋がっている場合を例示したが、この構成のみに限らず、互いに分離していてもよい。

一対の端壁部４２ｇと一対の縦壁部４２ｂとハット頂部４２ａとの５枚の板材により、長手方向に直交する断面が台形のバッテリセル収容部４２ｅがバッテリセルケース４２内に区画形成されている。そして、バッテリセル収容部４２ｅのうちで覆われていない面が、セルユニットを出し入れするための開口４２ｆとなっている。この開口４２ｆは、一対の連結フランジ部４２ｃ及び一対の支持フランジ部４２ｄによって四角く縁取られている。
各連結フランジ部４２ｃは、開口４２ｆから車長方向に沿って離れるように突出している。同様に、各支持フランジ部４２ｄは、開口４２ｆから車幅方向に沿って離れるように突出している。

以上説明の構成を有する一対のバッテリセルケース４２を、図４に示すように、一方は開口４２ｆが下でハット頂部４２ａが上を向き、また他方は開口４２ｆが上でハット頂部４２ａが下を向くように配置する。そして、前記一方のバッテリセルケース４２のハット頂部４２ａの上面でかつ長辺の部分に対し、前記他方のバッテリセルケース４２の連結フランジ部４２ｃを重ね合わせる。この時、同時に、前記他方のバッテリセルケース４２のハット頂部４２ａの下面でかつ長辺の部分に対し、前記一方のバッテリセルケース４２の連結フランジ部４２ｃを重ねる。そして、重ね合わせた部分それぞれに対して一定間隔でスポット溶接を行うことにより、互いに隣り合う一対のバッテリセルケース４２間が強固に接合される。このような接合を繰り返すことで全８個のバッテリセルケース４２を車長方向に繋げることで、図３に示したバッテリセルケース群４１が製造される。なお、本実施形態では、鋼板をプレス加工した部品を組み合わせることによってバッテリケース群４１を構成したが、必要に応じて、バッテリケース群４１をアルミの鋳物によって製造してもよい。

このバッテリセルケース群４１では、例えば図５の断面図に示すように、互いに隣り合う一対のバッテリセルケース４２同士の接合部分において、互いに密に重なり合った一対の縦壁部４２ｂが配置される。これら縦壁部４２ｂは、一対のバッテリセル収容部４２ｅ間を、車高方向の下端から上端、車幅方向の左端から右端に渡って仕切る。その結果、一対の縦壁部４２ｂは、車幅方向に沿って延在するクロスメンバとして機能する。従来のクロスメンバの場合は、ある程度の幅寸法を持つ棒状の強度部品を用いるため、車長方向に隣り合うバッテリセル収容部４２ｅ間の間隔をある程度広くとる必要があった。これに対し、本実施形態のバッテリケース１００では、一対の重ね合わせた縦壁部４２ｂによってクロスメンバを構成しているため、各バッテリセル収容部４２ｅ間の間隔を狭めて各バッテリセル収容部４２ｅの大きさを拡げることができる。あるいは、各バッテリセル収容部４２ｅ間の間隔を狭めることによってバッテリセルケース群４１の全長を短くして小型化することもできる。

図３に戻り、前記上蓋（蓋体）５１は、バッテリセルケース群４１の上部にある各開口４２ｆを封止する板材である。バッテリセルケース群４１の上面には合計４箇所の開口４２ｆが開いているため、これらを封止するために合計４枚の上蓋５１が設けられている。これら上蓋５１は、それぞれが開口４２ｆよりも大きめの長方形状を持つ。上蓋５１は、４枚に分割せずに１枚の広めの板材とすることもできるが、本実施形態のように４枚に分割してかつ開口４２ｆ以外のハット頂部４２ａは覆わない構成とすることにより、バッテリセル収容ボックス４０全体としての重量を軽減できる。

前記下蓋（蓋体）５２は、バッテリセルケース群４１の下部にある各開口４２ｆを封止する板材である。バッテリセルケース群４１の下面には合計４箇所の開口４２ｆが開いているため、これらを封止するために合計４枚の下蓋５２が設けられている。これら下蓋５２は、それぞれが開口４２ｆよりも大きめの長方形状を持つ。下蓋５２は、上蓋５１と同様に、４枚に分割せずに１枚の広めの板材とすることもできるが、本実施形態のように４枚に分割してかつ開口４２ｆ以外のハット頂部４２ａは覆わない構成とすることにより、バッテリセル収容ボックス４０全体としての重量を軽減できる。

図３に示す冷却プレート６０は、各上蓋５１及び各下蓋５２を介して各セルユニットの発熱を排熱するものであり、バッテリセル収容ボックス４０の上側に取り付けられる上側冷却プレート６１と、バッテリセル収容ボックス４０の下側に取り付けられる下側冷却プレート６２とを有する。
上側冷却プレート６１は、平面視で上蓋５１と同じ形状及び寸法を有する４枚の板状部品であり、冷却水を全面に亘って行き渡らせるための流路が内部に形成されている。上側冷却プレート６１は、４枚に分割せずに１枚の広めの板材とすることもできるが、本実施形態のように４枚に分割してかつ開口４２ｆ以外のハット頂部４２ａは覆わない構成とすることにより、バッテリセル収容ボックス４０全体としての重量を軽減できる。
下側冷却プレート６２は、下面視で下蓋５２と同じ形状及び寸法を有する４枚の板状部品であり、冷却水を全面に亘って行き渡らせるための流路が内部に形成されている。下側冷却プレート６２は、４枚に分割せずに１枚の広めの板材とすることもできるが、本実施形態のように４枚に分割してかつ開口４２ｆ以外のハット頂部４２ａは覆わない構成とすることにより、バッテリセル収容ボックス４０全体としての重量を軽減できる。
各上側冷却プレート６１及び各下側冷却プレート６２それぞれの前記流路は、図示されない冷却水配管と接続可能であり、冷却水の給排水が可能となっている。

図３に示すアンダーカバー７０は、バッテリセル収容ボックス４０及び下側冷却プレート６２をその下方から保護する１枚の板材であり、フレーム３０の下面に対して複数本のボルト（不図示）によって固定される。バッテリセル収容ボックス４０及び下側冷却プレート６２をアンダーカバー７０で覆うことにより、走行中の電動車両が路面から衝撃を受けても、各セルユニットを保護して健全に保つことができる。

以上説明の各構成要素からなるバッテリケース１００は、以下のようにして組み立てられる。
まず、図５に示すように、バッテリセルケース群４１の各バッテリセル収容部４２ｅ内に、セルユニット（バッテリセル１０及び制御基板）を収容する。続いて、各上蓋５１及び各下蓋５２のそれぞれを、シーラーを介してバッテリセルケース群４１に重ね合わせる。さらに、各上側冷却プレート６１及び各下側冷却プレート６２を、各上蓋５１及び各下蓋５２のそれぞれに重ね合わせる。この状態で、各上側冷却プレート６１及び各上蓋５１をボルトによってバッテリセルケース群４１の上面に固定する。同様に、各下側冷却プレート６２及び各下蓋５２をボルトによってバッテリセルケース群４１の下面に固定する。以上により、各セルユニットがドライな状態でバッテリセルケース群４１内に封止される。

各セルユニットがドライな状態でバッテリセルケース群４１内に封止される理由について説明する。
上述したように、各バッテリセルケース４２には開口４２ｆが形成されているため、ここを上蓋５１あるいは下蓋５２で完全に塞ぐことにより、中に収められた各セルユニットをドライな状態に保つ。このドライな状態を得るためには、各バッテリセルケース４２と、上蓋５１あるいは下蓋５２との間に形成される四角枠状の接合面において、その周方向の何れの位置においても水密な状態が保たれている必要がある。そのため、開口４２ｆの周囲を縁取る一対の連結フランジ４２ｃと一対の支持フランジ４２ｄとが一繋がりになって連続した枠を構成している。つまり、各連結フランジ４２ｃの両端と、これら両端に連なる各支持フランジ４２ｄの両端とが、切れ目や段差などなく、面一に繋がっている。そのため、開口４２ｆの縁に沿う周方向に見たときに、その直線部分のみならず、各連結フランジ４２ｃと各支持フランジ４２ｄの両端とが繋がる４つの角部においても、上蓋５１あるいは下蓋５２を重ねるための合わせ面がそれぞれ形成されている。このように、開口４２ｆの周囲に形成される四角枠状の面一な合わせ面と上蓋５１あるいは下蓋５２の平坦な合わせ面とが互いに面接合可能な状態になっていて、その上で、これらの間に前記シーラーを挟んで接合する構成としている。したがって、各連結フランジ４２ｃ及び各支持フランジ４２ｄによって周回トラック状（オーバル状）の連続した合わせ面が形成されているため、シーラーを介して上蓋５１あるいは下蓋５２を取り付けるだけで、各セルユニットを各バッテリケース４２内のドライな空間に封止可能としている。

続いて、図１に示したように、各セルユニットを搭載したバッテリセル収容ボックス４０を、フレーム３０内に配置する。その際、図６（ａ）に示すように、バッテリセルケース群４１の車高方向上部にある支持フランジ部４２ｄにおいては、これを、上蓋５１及び上側冷却プレート６１と共に、上フランジ部３３ａ，３４ａの下面に対してボルトで固定する。また、図６（ｂ）に示すように、バッテリセルケース群４１の車高方向下部にある支持フランジ部４２ｄにおいては、これを、下蓋５２及び下側冷却プレート６２と共に、下フランジ部３３ｂ，３４ｂの上面に対してボルトで固定する。
以上説明の工程により、バッテリケース１００は組み立てられる。

上述のように、バッテリセルケース群４１を各支持フランジ部４２ｄにおいて上フランジ部３３ａ，３４ａと下フランジ部３３ｂ，３４ｂとの間に挟み込むことにより、バッテリセルケース群４１がフレーム３０内から外れないよう強固に固定できる。
また、本実施形態のバッテリセルケース群４１は、左サイドメンバ３３または右サイドメンバ３４の上部に接続された支持フランジ部４２ｄと、左サイドメンバ３３または右サイドメンバ３４の下部に接続された支持フランジ部４２ｄとが、車長方向に沿って交互に並んでいる。この構成によれば、各支持フランジ部４２ｄによってバッテリセル収容ボックス４０をフレーム３０内に立体的に支持固定できる。

また、バッテリセルケース群４１を各支持フランジ部４２ｄにおいて上フランジ部３３ａ，３４ａと下フランジ部３３ｂ，３４ｂとの間に挟み込むことにより、互いに重なってクロスメンバの機能を果たす各縦壁部４２ｂの左端が左サイドメンバ３３の内側面に面すると同時に、各縦壁部４２ｂの右端も右サイドメンバ３４の内側面に面する。したがって、互いに重ね合わせた一対の縦壁部４２ｂにより構成されるクロスメンバが、左サイドメンバ３３及び右サイドメンバ３４間に７本、車長方向に等間隔を置いて配置される。これらクロスメンバは、左サイドメンバ３３の内側面と右サイドメンバ３４の内側面との間を一定間隔に保つ。そのため、例えば、衝突に伴う外力が左サイドメンバ３３あるいは右サイドメンバ３４に加わったとしても、その外力は、車幅方向に沿って延在する一対の縦壁部４２ｂによって支持される。そのため、左サイドメンバ３３あるいは右サイドメンバ３４が過度に変形してセルユニットを加圧することを防げるので、高い衝突強度を発揮できる。

従来構造を有する比較例であるバッテリケース２００と、上記実施形態で説明したバッテリケース１００とを、重量及び衝突強度の両面において対比した。その結果を後述するが、その前に、比較例のバッテリケース２００の概略構成を、図７及び図８を参照しながら説明する。なお、図７は、従来のバッテリケースを示す斜視図であり、図８は、同バッテリケース２００の分解斜視図である。

図７に示すように、比較例のバッテリケース２００では、複数のバッテリセル１０がアルミバッテリモジュールケース２０１内に収容されている。各アルミバッテリモジュールケース２０１は直方体形状を有するアルミ製の容器であり、その内部に複数個のバッテリセル１０が水密に収容されている。したがって、各バッテリセル１０は、アルミバッテリモジュールケース２０１に収容されることで多数個に区分けされている。図示の例では、合計３６個のアルミバッテリモジュールケース２０１が用いられている。一方、上記実施形態では各バッテリセル１０を直接、各バッテリセル収容部４２ｅ内に入れて封止しているため、これら多数個のアルミバッテリモジュールケース２０１が不要となっている。

また、図８に示すように、バッテリケース２００のバスタブ状のトレイ２０２は、全面にわたって平坦な底面を有する容器であり、この底面上に多数のアルミバッテリモジュールケース２０１が敷き詰められる。そして、これらアルミバッテリモジュールケース２０１間の隙間に、３本のクロスメンバ２０３が車幅方向に沿って配置されている。これらクロスメンバ２０３は、一方向に長い板材をプレス加工して棒状としたものであり、車長方向において互いに等間隔を置いて、トレイ２０２の底面にスポット溶接で固定されている。これらクロスメンバ２０３は、平面視において所定の幅寸法を有する。そのため、これらクロスメンバ２０３が介在する位置においては、互いに隣り合うアルミバッテリモジュールケース２０１同士の間隔ｇｐが広く開いている。

トレイ２０２の上部には、上蓋２０４がボルトで固定される。また、トレイ２０２の下面には、冷却プレート２０５が面接触している。上蓋２０４は、１枚の板材であり、トレイ２０２内に収容された各アルミバッテリモジュールケース２０１の上面を覆う。冷却プレート２０５は、その内部に冷却水を流すための流路が全面にわたって形成された１枚の板材である。フレーム２０６は、上記実施形態のフレーム３０と略同一の構成を有する。アンダーカバー２０７も、上記実施形態のアンダーカバー７０と略同一の構成を有する。

上記構成を有する比較例であるバッテリケース２００と、上記実施形態で説明した発明例であるバッテリケース１００とを、その重量において対比した結果を下表１に示す。表１中の数値は比較例のバッテリケース２００の重量を１．００とした重量比である．また，バッテリケースの内，バッテリユニットを除く重量で比較している．この表１の結果から分かるように、多数のアルミバッテリモジュールケース２０１を不要とする発明例では、比較例に比べて２割以上の大幅な軽量化に成功している。

続いて、比較例のバッテリケース２００と発明例のバッテリケース１００とのそれぞれにおいて、ポールＰに衝突した際の各部品の変形挙動を数値計算により求めた。変形箇所の状態を図９に示す。図９において、（ａ）～（ｃ）が発明例のバッテリケースの結果であり、（ｄ）～（ｆ）が比較例のバッテリケースの結果である。より具体的には、（ａ）が図１のＢ－Ｂ断面における変形状態を示し、（ｂ）が（ａ）の平面図で（ｃ）が（ａ）の下面図を示す。また、（ｄ）が図７のＤ－Ｄ断面における変形状態を示し、（ｅ）が（ｄ）の平面図で（ｆ）が（ｄ）の下面図を示す。

そして、比較例においては、上蓋２０４が変形してアルミバッテリモジュールケース２０１の上部に当たった際の反力を求めた。また、発明例においては、上蓋５１がバッテリセル１０の上部に当たった際の反力を求めた。これらの結果を下表２に纏める。この表２の結果から分かるように、発明例においてバッテリセル１０に生じた反力は比較例においてアルミバッテリモジュールケース２０１に生じる反力に比べ低く、高いバッテリ保護機能を有することが確認された。

以下、本発明の骨子を纏める。
（１）本発明の一態様は、
複数のバッテリセル１０を収容して電動車両に搭載されるバッテリケースの筐体２０であって、
前記電動車両の車長方向に間隔を置いて配置されるフロントメンバ３１及びリアメンバ３２と、前記電動車両の車幅方向に間隔を置いて配置されてかつフロントメンバ３１及びリアメンバ３２間を接続する一対の左サイドメンバ３３及び右サイドメンバ３４と、を有する枠状のフレーム３０と；
各バッテリセル１０を収容するバッテリセル収容部４２ｅをそれぞれ有する複数のバッテリセルケース４２を、前記車長方向に並べて接合したバッテリセルケース群４１と、各バッテリセル収容部４２ｅに通じる各バッテリセルケース４２の各開口４２ｆを封止する上蓋（蓋体）５１及び下蓋（蓋体）５２と、を有するバッテリセル収容ボックス４０と；
を備え、
バッテリセルケース群４１を前記車長方向に沿う縦断面で見たときに、
各バッテリセルケース４２のそれぞれが、略Ｕ字状の断面形状を有し、
各バッテリセルケース４２が、前記車長方向で互いに隣り合うもの同士において、各開口４２ｆの向きが上下逆向きの状態で一方のバッテリセルケース４２の縦壁部４２ｂと他方のバッテリセルケース４２の縦壁部４２ｂとが重なり、
互いに重なった各縦壁部４２ｂの各端が左サイドメンバ３３及び右サイドメンバ３４の各内側面に面するように、バッテリセル収容ボックス４０がフレーム３０内に固定配置されている。

（２）上記（１）に記載のバッテリケースの筐体２０において、上蓋５１及び下蓋５２が、各開口４２ｆを個別に封止するように複数分割されていてもよい。

（３）上記（２）に記載のバッテリケースの筐体２０において、
複数分割された上蓋５１及び下蓋５２のそれぞれに対し個別に当接する上側冷却プレート（冷却プレート）６１及び下側冷却プレート（冷却プレート）６２をさらに備えてもよい。

（４）上記（１）～（３）の何れか１項に記載のバッテリケースの筐体２０において、以下の構成を採用してもよい：
バッテリセルケース群４１を前記縦断面で見たときに、
各バッテリセルケース４２が、ハット頂部４２ａと、ハット頂部４２ａの両側に連なる一対の縦壁部４２ｂと、各縦壁部４２ｂのそれぞれに連なる一対の連結フランジ部４２ｃと、を有するハット形状を有し、
各バッテリセルケース４２が、前記車長方向で互いに隣り合うもの同士において、一方のバッテリセルケース４２の連結フランジ部４２ｃが他方のバッテリセルケース４２のハット頂部４２ａに固定され、他方のバッテリセルケース４２の連結フランジ部４２ｃが一方のバッテリセルケース４２のハット頂部４２ａに固定されている。

（５）上記（１）～（４）の何れか１項に記載のバッテリケースの筐体２０において、以下の構成を採用してもよい：
各バッテリセルケース４２それぞれの前記車幅方向の両端が、左サイドメンバ３３及び右サイドメンバ３４に接合された一対の支持フランジ部４２ｄを有し、
左サイドメンバ３３及び右サイドメンバ３４の上部に接続された支持フランジ部４２ｄと、左サイドメンバ３３及び右サイドメンバ３４の下部に接続された支持フランジ部４２ｄとが、前記車長方向に沿って交互に並んでいる。

（６）本発明の一態様に係るバッテリケース１００は、
上記（１）～（５）の何れか１項に記載のバッテリケースの筐体２０と；
前記各バッテリセル収容部４２ｅに収容された各バッテリセル１０と；
を有する。

１０ バッテリセル
２０ バッテリケースの筐体
３０ フレーム
３１ フロントメンバ
３２ リアメンバ
３３ 左サイドメンバ（サイドメンバ）
３４ 右サイドメンバ（サイドメンバ）
４０ バッテリセル収容ボックス
４１ バッテリセルケース群
４２ バッテリセルケース
４２ａ ハット頂部
４２ｂ 縦壁部
４２ｃ 連結フランジ部
４２ｄ 支持フランジ部
４２ｅ バッテリセル収容部
４２ｆ 各バッテリセルケースの開口
６０ 冷却プレート
１００ バッテリケース
Ｘ 車長方向
Ｙ 車幅方向

Claims (6)

1. 複数のバッテリセルを収容して電動車両に搭載されるバッテリケースの筐体であって、
   前記電動車両の車長方向に間隔を置いて配置されるフロントメンバ及びリアメンバと、前記電動車両の車幅方向に間隔を置いて配置されてかつ前記フロントメンバ及び前記リアメンバ間を接続する一対のサイドメンバと、を有する枠状のフレームと；
   前記各バッテリセルを収容するバッテリセル収容部をそれぞれ有する複数のバッテリセルケースを、前記車長方向に並べて接合したバッテリセルケース群と、前記各バッテリセル収容部に通じる前記各バッテリセルケースの各開口を封止する蓋体と、を有するバッテリセル収容ボックスと；
   を備え、
   前記バッテリセルケース群を前記車長方向に沿う縦断面で見たときに、
   前記各バッテリセルケースのそれぞれが、略Ｕ字状の断面形状を有し、
   前記各バッテリセルケースが、前記車長方向で互いに隣り合うもの同士において、前記各開口の向きが上下逆向きの状態で一方の前記バッテリセルケースの縦壁部と他方の前記バッテリセルケースの縦壁部とが重なり、
   互いに重なった前記各縦壁部の各端が前記サイドメンバの内側面に面するように、前記バッテリセル収容ボックスが前記フレーム内に固定配置されている
   ことを特徴とするバッテリケースの筐体。
2. 前記蓋体が、前記各開口を個別に封止するように複数分割されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリケースの筐体。
3. 複数分割された前記蓋体のそれぞれに対し個別に当接する冷却プレートをさらに備える
   ことを特徴とする請求項２に記載のバッテリケースの筐体。
4. 前記バッテリセルケース群を前記縦断面で見たときに、
   前記各バッテリセルケースが、ハット頂部と、前記ハット頂部の両側に連なる一対の前記縦壁部と、前記各縦壁部のそれぞれに連なる一対の連結フランジ部と、を有するハット形状を有し、
   前記各バッテリセルケースが、前記車長方向で互いに隣り合うもの同士において、一方の前記バッテリセルケースの前記連結フランジ部が他方の前記バッテリセルケースの前記ハット頂部に固定され、他方の前記バッテリセルケースの前記連結フランジ部が一方の前記バッテリセルケースの前記ハット頂部に固定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリケースの筐体。
5. 前記各バッテリセルケースそれぞれの前記車幅方向の両端が、前記各サイドメンバに接合された一対の支持フランジ部を有し、
   前記各サイドメンバのそれぞれにおいて、上部に接続された前記支持フランジ部と、前記各サイドメンバの下部に接続された前記支持フランジ部とが、前記車長方向に沿って交互に並んでいる
   ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリケースの筐体。
6. 請求項１～５の何れか１項に記載のバッテリケースの筐体と；
   前記各バッテリセル収容部に収容された前記各バッテリセルと；
   を有することを特徴とするバッテリケース。

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