JP5658967B2 - 車両用電池容器 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載させる駆動用蓄電池を内部に収納し、車体に取り付けられる車両用電池容器に関する。

電気自動車や、内燃機関に電動機を組み合わせた、いわゆるハイブリッド車などは、駆動用蓄電池を搭載し、走行用の動力等に駆動用蓄電池に蓄えた電力を用いている。一方駆動用蓄電池は、セルと呼ばれる単電池を複数重ね合せて構成されており、全体では相当な重量になることがある。また駆動用蓄電池を車体の外方に取り付けた場合には、走行中に石が当たったり、あるいは事故時に過大な力が加えられることが考えられる。

そのため、所定の強度を備えた電池容器内に駆動用蓄電池を収納し、電池容器を介して車両に搭載させることが考えられている。トラックなどの貨物用車両では、車体中央に前後方向に延びるメインフレームが設けてあり、かかる車両のハイブリッド車では、メインフレームの側方に、駆動用蓄電池を収納した電池容器を取り付けることが行なわれている。

一方近年特に車両は、軽量化が求められている。例えば、電池容器を一般的な金属材料で製造すると、車両重量が著しく増加する。そこで、電池容器を合成樹脂材で形成することが考えられた。

特開平８−１８６３９０号公報

しかしながら電池容器を車両に搭載して用いる場合には、電池容器には剛性とともに容易に破断せず、周壁部分に孔などが形成されない靭性も必要とされる。高い剛性を有する合成樹脂材としては、繊維強化系プラスチックが知られているが、靱性において、繊維強化系プラスチックは十分とは言えなかった。

また駆動用蓄電池は、精密な制御が行なわれており、充放電等による電流・電圧変動により電磁波を発生させることがある。電池容器には、人体や周辺機器類に電磁波による影響が及ばないように、収納した駆動用蓄電池から発せられる電磁波を遮断する機能が求められている。

電池容器を金属製とすれば、金属が電磁波を反射するため電磁波による問題は生じない。ところが、合成樹脂材では通常電磁波を遮断できず、電池容器を合成樹脂材で形成すると、駆動用蓄電池から発せられる電磁波が電池容器を通過し、周囲に放出されてしまうという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、軽量化が図れ、十分な剛性と靭性を備え、しかも電磁波の外部への放出を生じさせない車両用電池容器を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため車両用電池容器を次のように構成した。
車両用電池容器は、容器本体と、容器本体に取り付けられる蓋体から構成する。容器本体は、所定量の駆動用蓄電池を収納する容量を有した、上面が開放された容器体である。蓋体は、容器本体の上面開口に合わせて形成してあり、容器本体の開口部に組み付けると容器本体の内部を密閉させる。

容器本体と蓋体はともに、外壁と内壁からなる二重壁構造で形成されている。外壁と内壁は、適度な距離を保ち、ほぼ平行に形成されている。更に外壁及び内壁は、それぞれ厚み方向に異なる性質の部材を重ねた二層構造に形成されている。

二層構造のうちの外層は、耐衝撃性を具えた合成樹脂材、例えば高密度ポリエチレンなどである。内層は、外層との密着性がよく、かつ電磁波遮断性塗布材を表面に塗布できる性質を備えた合成樹脂材である。電磁波遮断性塗布材は、例えば塗料に繊維状の金属片や炭素材などを混入させた塗布材であり、導電性を有し、電磁波の通過を抑制する性質を備えている。

容器本体や蓋体を成形する方法としては、例えばブロー成形法を用いる。パリソンは、上記二種類の樹脂材にて形成する。例えば、外層に高密度ポリエチレン樹脂を用い、内層にポリアミド樹脂を用いる。

このパリソンを金型で挟み、型締め途中または型締め後にパリソン内に空気を送り込み、合成樹脂材を型に押し付け、車両用電池容器（容器本体や蓋体）を成形する。そして、空気を送り込む際に，パリソンの内部に電磁波遮断性塗布材を注入し、パリソンの内面に電磁波遮断性塗布材を付着させる。

車両用電池容器は、外壁と内壁からなる二重壁構造であるため、外壁や内壁単独の板厚に比較して、高い剛性と強度を具えている。したがって、所定の重量を有する駆動用蓄電池を確実に保持できる。また車両用電池容器の外面に締結バンドなどを回し、車両のシャーシフレーム等に確実に取り付けることができる。

万一事故などが発生して外部から衝撃を受けた場合でも、外層を形成する材質、例えば高密度ポリエチレンが靭性を備えているため、車両用電池容器の外周部材に破断や孔などを生じさせない。そのため、駆動用蓄電池の導電部が車両用電池容器の外側から接触できる状態となったり、あるいは駆動用蓄電池が車両用電池容器の外に露出されてしまうことなどを確実に防止できる。

車両用電池容器は合成樹脂製であるので、軽量化でき、駆動用蓄電池を搭載する車両の燃費や走行性能を向上できる。電磁波が駆動用蓄電池から発せられても、電磁波遮断性塗布材が電磁波を遮断し、車両用電池容器の外方に電磁波が放散されない。内層が電磁波遮断性塗布材に対して付着性を有しているため、車両用電池容器の内面に電磁波遮断性塗布材が確実に塗布される。ブロー成形法により車両用電池容器が成形できるので、正確な形状の車両用電池容器を、容易に、かつ安価に製造できる。

本発明にかかる車両用電池容器の一実施形態の一部を示す断面図である。 同車両用電池容器を示す斜視図である。 同車両用電池容器を車両に取り付けた状態を示す斜視図である。 車両のフレーム構造を示す平面図である。 車両を示す斜視図である。 電池容器のブロー成形法を示す説明図である。 成形金型を示す断面図である。

本発明にかかる、車両用電池容器の一実施形態について説明する。

図５に、車両１００を示す。車両１００は、本発明にかかる車両用電池容器（以下、「電池容器」とする。）１０を側方に搭載した、貨物用のハイブリッド車両である。車両１００は、前方にキャビン１０２を備え、後方に荷箱１０４を備え、キャビン１０２の下部に前輪１２ａ、荷箱１０４の下部に後輪１２ｂを有している。車両１００には、メインフレーム１０６が車両の前後を貫いて設けられており、電池容器１０はメインフレーム１０６の側方に取り付けられている。

図４に、車両１００を上方から見たときの概略構成を示す。車両１００の幅方向の中央に、メインフレーム１０６が前後方向に設けられている。メインフレーム１０６は、断面コの字状のフレーム部材１０７を、左右１対平行に配して構成されている。メインフレーム１０６には、前方からエンジン１４、クラッチ機構１６、電動機２０、変速機１８が取り付けられている。更にメインフレーム１０６には、電池容器１０とパワーコントロールユニット２６が側方に取り付けられている。

エンジン１４は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン１４の出力軸は、クラッチ機構１６に接続している。クラッチ機構１６は、エンジン１４と電動機２０との間に設けられ、エンジン１４からの回転出力を断続させる。変速機１８は、内部に変速機構を備え、出力軸（図示せず。）がプロペラシャフト３０、差動装置３１を介して後輪１２ｂに接続している。

電動機２０は、パワーコントロールユニット２６を介して、電池容器１０内に収納されている駆動用蓄電池３６（図２参照。）に接続している。パワーコントロールユニット２６は、制御装置（図示せず。）からの指示に従い、電動機２０に電力を供給する。電動機２０は、エンジン１４とは個別に作動し、変速機１８に駆動力を付与する。また電動機２０は、制動時に後輪１２ｂから受ける駆動力で発電を行なう。電動機２０が発電した電力は、電池容器１０に送られ、駆動用蓄電池３６に蓄えられる。

このように車両１００は、内燃機関であるエンジン１４からの動力と電動機２０からの動力との異なる動力を個別に、あるいは同時に利用して走行可能な、いわゆるハイブリッド車である。尚、エンジン１４は、ガソリンエンジン等その他の内燃機関のエンジン、あるいは内燃機関でなく、他の動力源であってもよい。また本発明にかかる車両は、電力のみを駆動源にして走行する電気自動車であってもよい。

更に電動機２０は、設置する位置を特に問わない。例えば、エンジン１４とクラッチ機構１６との間に電動機２０を設けても良い。更に電動機２０を前輪１２aに連結させ、前輪１２ａを電動機２０により駆動可能としてもよい。

電池容器１０は、図２に示すように容器本体３２と蓋体３４から構成され、内部に駆動用蓄電池３６および冷却機構３８が収納されている。

駆動用蓄電池３６は、一単位となる電池セルを複数重ね合せて、所定の電圧となるよう形成された高出力電池である。冷却機構３８は、駆動用蓄電池３６の上部に設けられ、ブロア４０と、温度計測器（図示せず。）と、各種ダクト類４２などからなり、温度計測器での計測結果に基づき、電池容器１０に形成された流入口（図示せず。）から導入した外気を内部に通し、排気口（図示せず。）から排出して、駆動用蓄電池３６を所定の温度に保持する。

次に、電池容器１０の構造について具体的に説明する。

電池容器１０は、図３にも示すように概ね直方体の形状をなし、全体が合成樹脂材から形成されている。容器本体３２は、底板５０と底板５０の周囲に立ち上げられた壁板５２とから構成されている。底板５０は、概ね長方形で、底板５０の周囲の各端縁に壁板５２がほぼ垂直に立ち上げられ、側壁を形成している。底板５０と壁板５２は、容器本体３２の周囲の壁体である。

容器本体３２の正面（車両１００においては左側面）の壁板５２の右方には、点検、修理用の開口部５８が形成されている。開口部５８には取付蓋６６が取り付けてあり、開口部５８は通常取付蓋６６により閉じられている。また、内部温度調整用の流入口と排気口（いずれも図示せず。）が、底板５０や壁板５２に形成してある。

図１に、壁板５２の上部端縁の断面を示す。壁板５２は、図１に示すように外壁５４と内壁５６とからなる二重壁構造で形成されている。外壁５４は、容器本体３２の外方に位置し、内壁５６は、容器本体３２の内方に位置している。また図に示すように壁板５２は、上端において、外壁５４が図の左方、つまり容器本体３２の外方向に屈曲し、そして左端で上方に屈曲して上方に延び、内壁５６の左端に接続している。内壁５６は、外壁５４の上端から右方に延び、図の右端にて下方に屈曲している。尚、外壁５４と内壁５６とは、このようにフランジを形成している場合、厳密に区分しなくともよい。

外壁５４と内壁５６は、図に示すように所定の間隙を有して、ほぼ平行に形成されている。尚外壁５４と内壁５６は、常に一定の間隙でなく、容器本体３２の位置に応じてその間隔を適宜変更してもよい。またかかる外壁５４と内壁５６は、底板５０においても壁板５２から連続して、同様に形成されている。

更に外壁５４と内壁５６は、それぞれ外層７０と内層７２からなる二層構造となっている。外層７０と内層７２は、容器本体３２の内外を基準とするのではなく、外気側か否かを基準として定め、外壁５４及び内壁５６の外気に接する側を外側、その逆側を内側として定める。

外層７０は、高密度ポリエチレンなどの合成樹脂材から形成されている。外層７０は、外層７０のみで容器本体３２、ひいては電池容器１０を形成するに十分な剛性と強度、及び靱性を備えるように、材質、厚み、形状等を選択して形成されている。尚外層７０は、内層７２と一体で所定の強度等を具えるように設定してもよい。

内層７２は、例えばポリアミド樹脂などの合成樹脂材で形成されている。内層７２の内側には、電磁波遮断性塗布材である導電性塗布材７３が塗布されている。ポリアミド樹脂など内層７２を形成する合成樹脂材は、外層７０を形成する高密度ポリエチレンなどの合成樹脂材との密着性が良好で、しかも表面に導電性塗布材７３が塗布できる性質を有している。

導電性塗布材７３は、例えば塗料材に繊維状金属や炭素粒子、炭素繊維等を混在させ、導電性を付与した塗布材である。尚、導電性塗布材７３は、電磁波が遮断可能であれば、他の塗布材であってもよい。

導電性塗布材７３は、内層７２にほぼ均一な厚みで塗布してある。また導電性塗布材７３は、電磁波を反射もしくは吸収し、電池容器１０内で駆動用蓄電池３６が発生させた電磁波を電池容器１０の外に放出させることのないように塗布されている。尚、電磁波の発生状態に応じて、導電性塗布材７３の塗布の厚みを部分的に変更させてもよい。

蓋体３４は、容器本体３２の上面形状に適合させて形成してあり、蓋体３４を容器本体３２の開放部分に取り付けると、容器本体３２を密閉させる。蓋体３４は、容器本体３２と同様、外壁５４と内壁５６からなる二重壁構造であり、かつ外層７０と内層７２とからなる二層構造で、更に内面に導電性塗布材７３が塗布されている。

蓋体３４の外層７０と内層７２の構成は、容器本体３２の構成と同様であり、内層７２の内面に塗布されている導電性塗布材７３も同様の構成である。これにより蓋体３４は、所定の強度と剛性、及び靱性を具え、かつ、駆動用蓄電池３６が発生する電磁波を遮断する電磁波遮断性を有している。尚蓋体３４は、容器本体３２と別体としても、ヒンジ等で容器本体３２に開閉自在に取り付けてもよい。

蓋体３４と容器本体３２の締結部においては、各々の外層７０を切削等により除去し、内層７２および導電性塗布材７３を露出させ，導電性を有したガスケットもしくはシール材を間に介して締結する。これにより蓋体３４と容器本体３２が導電状態となり、締結部から電磁波を電池容器１０の外に放出させることを防ぐ。

図３に、電池容器１０を車両１００に取り付けた状態を示す。
電池容器１０は、図に示すように、メインフレーム１０６の左側のフレーム部材１０７に取り付けられている。フレーム部材１０７には、Ｌ字状のステー７４が取り付けてある。ステー７４の下部の張出部分には、棚板７６が取り付けてあり、棚板７６上に電池容器１０が載置されている。ステー７４の前端には、ベルト７８の一端が固定してある。ベルト７８は、例えば金属製ベルトであり、電池容器１０の前面と上面に沿って回され、他端がメインフレーム１０６に設けられた取付具８０に着脱可能に取り付けられている。

次に、電池容器１０の製造方法について図６及び図７を用いて説明する。

図６に、ブロー成形法の金型装置１３０を示す。金型装置１３０は、雄金型１３２と、雌金型１３４とから構成されている。雄金型１３２と雌金型１３４は、いずれか一方、あるいは双方が移動可能に設けられ、開閉可能となっている。

また雌金型１３４には、可動金型部１３６がヒンジ１３８を介して回動自在に取り付けられている。可動金型部１３６は、図６では雌金型１３４の二箇所にのみ設けられているが、実際は、雌金型１３４の四面にそれぞれ設けられており、図面の都合上、紙面の表裏方向に設けられている可動金型部１３６を省略している。

各可動金型部１３６には、ピストンシリンダ機構からなる駆動機構１４０が設けられている。駆動機構１４０は、油圧等により作動し、ヒンジ１３８を中心として可動金型部１３６を回動させる。

金型装置１３０の上部には、パリソン注出機構１４６が設けられている。パリソン注出機構１４６は、所定の合成樹脂材を筒状に注出し、下端を閉じてパリソン１４８を形成させる。更にパリソン注出機構１４６は、注出口（図示せず。）を複数備え、各注出口から異なる樹脂材を層状に注出可能となっている。

またパリソン注出機構１４６は、空気注入口１５０と塗布材注入口１５２を具えている。空気注入口１５０は、空気圧送器（図示せず。）からの圧縮空気を、パリソン１４８の内部に注入する。塗布材注入口１５２は、塗布材注出装置（図示せず。）に接続し、塗布材をパリソン１４８の内部に注入する。

次に、電池容器１０の具体的な成形方法について説明する。まず、パリソン注出機構１４６から樹脂材を注出させ、パリソン１４８を形成する。パリソン１４８は、内外で異なる樹脂材の二層構造となっている。

次に、雄金型１３２と雌金型１３４とを型締めする。その際駆動機構１４０は収縮しており、可動金型部１３６は外方に開いている。雄金型１３２と雌金型１３４との型締めに合わせて、駆動機構１４０を作動させ、４箇所の可動金型部１３６を回動させて閉じる。可動金型部１３６が回動すると、パリソン１４８が四方から押圧され、図７に示すように型締めされる。

また、型締め途中及び型締め後に空気注入口１５０からパリソン１４８の内部に空気を注入し、外壁５４と内壁５６からなる中空二重壁構造を形成する。そして空気を注入する際に、塗布材注入口１５２から導電性塗布材７３を注出させ、パリソン１４８の内部に導電性塗布材７３を注入する。注入された導電性塗布材７３は、中空部の内層７２全体にほぼ均一な厚さとなるように塗布される。これにより、容器本体３２が、金型装置１３０により成形される。尚図７においても図６同様、紙面に対して表裏方向の２面の可動金型部１３６が省略されている。

更にパリソン１４８が、内外で異なる樹脂材からなる二層構造であることから、外壁５４と内壁５６がそれぞれ二層構造に形成される。パリソン１４８の外層７０は、高密度ポリエチレンなど所定の強度と靱性とを備えた合成樹脂材で形成され、内層７２は、ポリアミド樹脂など電磁波遮断性塗布材を表面に塗布可能な樹脂材で成形される。そして、内層７２の内面に導電性塗布材７３が塗布されている。これにより、底板５０と壁板５２の外壁５４及び内壁５６が、それぞれ三層構造に形成される。

また蓋体３４は、容器本体３２と同様内外二層で、かつ二重壁構造であり、上述したと同様のブロー成形方法で成形する。蓋体３４も容器本体３２と同様、外壁５４と内壁５６を具え、それぞれが高密度ポリエチレンからなる外層７０と、電磁波遮断性塗布材を塗布可能な内層７２とから形成され、更に内層７２の内面に導電性塗布材７３が塗布されている。したがって蓋体３４も、所定の強度と剛性、及び靱性を具え、容器本体３２に組み付けると、電池容器１０の全体を所定の強度、剛性等に形成する。

このように電池容器１０を成形したことにより、電池容器１０の外周部材が二重壁構造により十分な剛性を得るとともに、外層７０を形成する高密度ポリエチレンにより、十分な靭性がもたらされ、車両の衝突や、飛び石などにより電池容器１０が衝撃を受けても、壁板５２に亀裂が生じたり、開口部などが形成されたりすることがない。そのため、駆動用蓄電池３６の導電部分などが電池容器１０の外から接触可能となったり、駆動用蓄電池３６が電池容器１０から外部に露出されたりすることがない。

また内層７２の内面に導電性塗布材７３が塗布されていることから、駆動用蓄電池３６から発生した電磁波が導電性塗布材７３により反射もしくは吸収され、その通過が遮られる。したがって、電池容器１０から電磁波が外部に放出されることがなく、電池容器１０の近傍において、人や周辺機器類に電磁波による影響を与えることがない。

更に、電池容器１０を合成樹脂材により成形したことにより、電池容器１０の重量増加を抑制でき、車両１００の走行性能や燃費などの悪化を防止できる。電池容器１０は、剛性や強度と靭性とを適度に備えているので、車両１００のメインフレーム１０６に、ベルト７８による締結で確実に固定させることができる。

また外層７０及び内層７２は、材質を高密度ポリエチレン樹脂及びポリイミド樹脂に限定する必要はなく、本発明に要求される要件を満たす性質を有すれば、他の材料であってもよい。また本発明にかかる車両は、上記例の車両１００に限るものではない。

本発明は、駆動用蓄電池を搭載した、電気車両やハイブリッド車両等に用いることができる。

１０…車両用電池容器 １４…エンジン ２０…電動機 ３２…容器本体 ３４…蓋体 ３６…駆動用蓄電池 ５０…底板 ５２…壁板 ５４…外壁 ５６…内壁 ７０…外層 ７２…内層 ７３…導電性塗布材 １００…車両 １０６…メインフレーム １３０…金型装置 １３２…雄金型 １３４…雌金型 １３６…可動金型部 １４６…パリソン注出機構 １４８…パリソン １５０…空気注入口 １５２…塗布材注入口

Claims (5)

1. 車両に搭載させる駆動用蓄電池を内部に収納し、車体に取り付けられる車両用電池容器において、
   前記車両用電池容器は、周囲の壁体が、外壁と該外壁から所定距離離れて設けられた内壁とからなる二重壁構造であり、
   前記外壁及び前記内壁は、該外壁及び該内壁のそれぞれの厚み方向に、異なる性質を有する部材を積層した外層と内層からなる二層構造であり、
   前記外層と前記内層のいずれか一の層は、該一の層のみにおいて前記車両用電池容器に所定の強度及び靱性をもたらす合成樹脂材からなり、
   前記外層と前記内層の他の層は、前記一の層に密着し、かつ電磁波の通過を抑制する電磁波遮断性塗布材を、前記他の層の表面に塗布可能な性質を有する合成樹脂材からなり、
   前記電磁波遮断性塗布材が前記他の層の表面に塗布されていることを特徴とする車両用電池容器。
2. 前記一の層を形成する部材は、高密度ポリエチレンであることを特徴とする請求項１に記載の車両用電池容器。
3. 前記他の層を形成する部材は、ポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項１また２に記載の車両用電池容器。
4. 前記車両用電池容器は、ブロー成形法で成形したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用電池容器。
5. 前記電磁波遮断性塗布材は、パリソンの内部に注入し、塗布したことを特徴とする請求項４に記載の車両用電池容器。

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