JP5865610B2 - 一体型高電圧バッテリーケース - Google Patents

Description

本発明は、一体型高電圧バッテリーケースに関し、より詳細には、バッテリーケースと車体サイドメンバー間の連結構造を一体化することにより、側面衝突に対しての安全性を高め、かつ重量を減少させることができる一体型高電圧バッテリーケースに関する。

ハイブリッド車両は、異なる２種以上の動力源を效率的に組み合わせて駆動させる車両を意味し、一般には、燃料を用いて駆動力を得るエンジンと、高電圧バッテリーの電力により駆動される電気モーターとを組み合わせて駆動力としており、このような車両を、ハイブリッド電気車両（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）と称している。

バッテリーを車体内部に固定させるためのバッテリーケースについては、多数のバッテリーを充分に冷却できるようにした車載用バッテリーケース〔特許文献１参照〕、バッテリーの着脱時における作業性を損なうことなく、部品点数を削減し製造コストを低減することができるバッテリー取付構造〔特許文献２参照〕、バッテリーケースの踊り現象を抑制することのできるバッテリー位置決め構造〔特許文献３参照〕などの先例がある。

図６、７には、高電圧バッテリーを車体内部に固定させるためのバッテリーケースの基本的な構造を示しており、図６は、高電圧バッテリーケースの上面斜視図、図７は、底面斜視図である。また、図８は、高電圧バッテリーケースの一側部断面を示している。

従来の高電圧バッテリーケース１０は、高電圧バッテリーを積載するための下部ケース１１と、下部ケース１１の内部に装着され、高電圧バッテリーを固定するためのバッテリー固定ブラケット１２、下部ケース１１の側部で車体サイドメンバー１と結合して固定するためのサイド固定ブラケット２０、下部ケース１１の底面にバーの形態で備えられ、高電圧バッテリーケースの荷重を支持するクロスメンバー３０を含んで構成されている。

このとき、クロスメンバー３０は、下部ケース１１の両側に延びて形成され、サイド固定ブラケット２０と結合し、サイド固定ブラケット２０を介して車体サイドメンバー１と結合する。

図８を参照すると、サイド固定ブラケット２０は、上部ブラケット２０ａと下部ブラケット２０ｂが溶接結合して形成され、下部ブラケット２０ｂは、クロスメンバーと結合し、上部ブラケット２０ａは、その上面に形成された穴に締結されるボルト２２及びパイプナット２４間の結合により車体サイドメンバー１と結合することになる。

また、下部ケース１１の側壁とクロスメンバー３０との間には、下部ケース連結ブラケット３２が備えられて下部ケース１１の捩れを防止し、さらに堅固に固定している。

しかし、このような従来の高電圧バッテリーケースは、次のような問題があった。
第一に、図８に示すように、下部ケース１１の側壁とサイド固定ブラケット２０は互いに別途の構成部品であり、その間には空間ができている。これにより、車両が側面から衝突を受けたとき、バッテリー及び車体が、変形、破損に対して脆弱であった。即ち、側面衝突した時に、衝撃力が直接バッテリーケース１０に及び、突出したサイド固定ブラケット２０がバッテリーケース１０の内部に入り込んでバッテリーセルの破損を引き起こすことがあった。また、バー形態のクロスメンバー３０により支持されるサイド固定ブラケット２０は、衝撃発生時に車体サイドメンバー１の変形を抑える程の支持力がなく、車体サイドメンバー１が変形し易いという短所があった。

第二に、下部ケース１１の底面を支持するクロスメンバー３０は、バッテリーケース１０に対する支持力、衝突に対する剛性を上げようとすると、重量が大きくなり、部品の数が多いこともあって。車体の重量が増大し、部品供給のための製造コストの上昇を招いていた。

特開平０７−００６７９号公報 特開２０１０−２３８４６０号公報 特開平０９−１７５７９３号公報

本発明は、上記のような問題を解決すべくなされたものであって、車両の側面からの衝突に際して、バッテリー及び車体の変形、及び破損を最小に抑えることができる一体型高電圧バッテリーケースを提供することを目的とする。
また、一体化した構造により、效果的にバッテリーケースに対する支持力を伝達するとともに、部品数を減らすことで、重量及び原価を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による一体型高電圧バッテリーケースは、バッテリーが納められる下部ケースと、下部ケースの上面でバッテリーを固定結合させるためのバッテリー固定ブラケットと、下部ケースの側壁上端の縁部から延設され、車体サイドメンバーと結合するための結合孔が形成された複数のフランジ部とを有し、下部ケースの底面には、下部ケースの両側方向に横切るようにつながる断面凹凸構造の補強部が形成される。

このとき、補強部は、下部ケースの両側に向かい合うように形成されたフランジ部間を横切るように形成されるのが好ましい。

また、バッテリー固定ブラケットは、下部ケースの両側方向につながるバーの形態で、その断面が上方に突出する凹凸構造とし、このバッテリー固定ブラケットの断面凹凸と、補強部の断面凹凸が、互いに対向するように形成されることが望ましい。

本発明による一体型高電圧バッテリーケースは、さらに、下部ケースの底面側部とフランジ部に両端が結合するように屈曲して形成されたサポートブラケットを、フランジ部の結合孔が形成された位置に備えられたサポートプレートを有することができる。

本発明による一体型高電圧バッテリーケースによれば、車両の側面衝突時に伝達される衝撃力を分散し、これによりバッテリーケースの内部のバッテリーセルの破損を小さくすることができる。

また、車体サイドメンバーが、高電圧バッテリーケースに堅固に支持され、側面衝突時における車体の変形も小さくすることができる。

さらに、従来の高電圧バッテリーケースに装着されるクロスメンバーとサイド固定ブラケットをなくすことにより、バッテリーケースの軽量化を図ることができ、原価の節減ができる。

また、サポートブラケットとサポートプレートをさらに備えることにより、バッテリーケースの支持力及びフランジ部の剛性をさらに高めることができる。

本発明の実施形態による一体型高電圧バッテリーケースの上面斜視図である。 本発明の実施形態による一体型高電圧バッテリーケースの底面斜視図である。 本発明の実施形態による一体型高電圧バッテリーケースの側部を示す斜視図である。 本発明の実施形態による一体型高電圧バッテリーケースの側部を示す断面図である。 本発明の実施形態により対向形成されるバッテリー固定ブラケットと補強部を示す断面図である。 従来技術による高電圧バッテリーケースの上面斜視図である。 従来技術による高電圧バッテリーケースの底面斜視図である。 従来技術による高電圧バッテリーケースの側部を示す断面図である。

以下、添付の図面を参照し、実施形態を挙げて本発明を詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明の実施形態による一体型高電圧バッテリーケース１００の構成を示しており、図１は、その上面斜視図、図２は、底面斜視図である。

図示しているように、一体型高電圧バッテリーケース１００は、下部ケース１１０、バッテリー固定ブラケット１４０、フランジ部１２０、及び補強部１６０を主要構成部としている。

下部ケース１１０は、バッテリーを納める空間を形成するケースであって、その上面には、バッテリーを固定結合させるためのバッテリー固定ブラケット１４０が装着されている。バッテリー固定ブラケット１４０は、複数個のバッテリーが所定間隔をおいて平行に配置するように装着される。

フランジ部１２０は、下部ケース１１０の側壁から外に延設され、車体サイドメンバーと結合するための結合孔１２２が形成されている。より具体的には、フランジ部１２０は、下部ケース１１０の側壁上端の縁部から延びて、下部ケース１１０の側壁の周縁に沿って複数個が形成される。フランジ部１２０は、下部ケース１１０の両側に対称となるように形成されることが多いが、本発明は、これに限定されるものではない。

一方、下部ケース１１０の底面には、下部ケース１１０の両側方向に横切るようにつながる補強部１６０が形成される。補強部１６０は、下部ケース１１０の底面を屈曲成形して形成されたものであって、下部ケースの底面の捩れ及び垂れを防止し、剛性及び支持力を増大させる。特に、補強部１６０を、凹凸形状（「Ｕ」字形状）断面にして下部ケース１１０の底面から下方に突出するようにし、かつ、複数個を所定の間隔をおいて平行に配列することにより、支持力を高めることができる。

フランジ部１２０を下部ケース１１０の両側に対称となる位置に形成し、補強部１６０を向かい合う一対のフランジ部１２０間を横切るように形成することにより、バッテリーケース１００の荷重がフランジ部１２０に伝達されても、下部ケース１１０に捩れ、及び垂れを生じることがない。

一方、下部ケース１１０の上面に装着されたバッテリー固定ブラケット１４０を、下部ケース１１０の両側方向につながるバー形態にし、好ましくは、断面を上部に突出する凹凸形状（上下逆「Ｕ」字形状）に形成することにより、下部ケース１１０に生じる捩れ、及び垂れを抑えることができる。

このように、下部ケース１１０の底面に形成された補強部１６０と、上面に装着されたバッテリー固定ブラケット１４０とが、それぞれ作用し合って、下部ケース１１０を強固にしている。

より好ましくは、図５に示すように、バッテリー固定ブラケット１４０の断面凹凸と補強部１６０の断面凹凸とが互いに対向するように形成する。これにより、下部ケース１１０は、バッテリーセルの荷重を伝達するバッテリー固定ブラケット１４０に対して上下方向に対する変形が效率的に抑制され、剛性及び支持力を大きくすることができるようになる。このとき、補強部１６０の二つの凸部１６０ａ、１６０ｂと、これに対向して一つのバッテリー固定ブラケット１４０を配置するようにすることで、支持力を一層大きくすることができる。

本実施形態では、図２、３、４に示すように、さらにサポートブラケット１２４、サポートプレート１２６を設けて、フランジ部１２０の支持力、及び剛性を高めることができる。

サポートブラケット１２４は、下部ケース１１０の底面側部とフランジ部１２０との間に、これらと両端が結合するように形成される。このとき、フランジ部１２０は、下部ケース１１０の側壁上端の縁部から外に延設された形体で、フランジ部１２０と下部ケース１１０の底面との間には段差が存在するので。サポートブラケット１２４は、屈曲した構造で、両端がフランジ部１２０と下部ケース１１０の底面にそれぞれ結合するように形成する。

サポートブラケット１２４は、上方に垂直抗力が作用するフランジ部１２０と、下方に荷重が作用する下部ケース１１０の底面との間で剛性を与えることにより、下部ケース１１０の側壁の反りなどの変形を抑えることができる。サポートブラケット１２４は、好ましくは、一端がフランジ部１２０の結合孔１２２が形成された位置に結合するようにし、これにより支持力を大きくすることできる。

図４に示すように、フランジ部１２０に形成された結合孔１２２は、車体サイドメンバー１と結合するためのものであり、結合孔１２２に締結するボルト２２及びパイプナット２４間の結合により車体サイドメンバー１に固定することができる。このとき、本実施形態によれば、フランジ部１２０の結合孔１２２が形成された位置に、さらにサポートプレート１２６を設けて、フランジ部１２０の剛性及び支持力を高めることができる。即ち、サポートプレート１２６は、ボルト２２が締結する結合孔１２２の周囲でフランジ部１２０と接合するように形成され、フランジ部１２０の剛性を補強し、フランジ部１２０の捩れなどのような変形を抑制できる。

以上、説明した本発明の実施形態による一体型高電圧バッテリーケース１００は、下部ケース１１０から延設されたフランジ部１２０を介して車体サイドメンバー１と結合し、下部ケース１１０の底面上に形成された断面凹凸構造の補強部１６０により下部ケース１１０の支持力を高めて、一体化した構造で高電圧バッテリーケース１００を固定及び支持できるようになる。

また、本発明において下部ケース１１０と一体に形成されたフランジ部１２０は、車両の側面からの衝突に際して発生する衝撃力を下部ケース１１０の側壁に分散させ、これにより、バッテリーケース１００の変形及びバッテリーセルの破損を最小にすることができるようになる。また、本発明による一体型高電圧バッテリーケース１００が車体サイドメンバー１に装着されたとき、車体サイドメンバー１が、下部ケース１１０と一体に形成されたフランジ部１２０により堅固に固定されることにより、側面衝突時における車体の変形も小さくすることができるようになる。

以上、本発明を実施形態を通じて具体的に説明したが、当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更をすることができる。従って、本発明の詳細な説明及び実施形態から、本発明の属する技術分野における当業者が容易に類推できるものは、本発明の権利範囲に属するものと解釈される。

１；車体サイドメンバー
１０；高電圧バッテリーケース
１１；下部ケース
１２；バッテリー固定ブラケット
２０；サイド固定ブラケット
２０ａ；（サイド固定ブラケットの）上部ブラケット
２０ｂ；（サイド固定ブラケットの）下部ブラケット
２２；ボルト
２４；パイプナット
３０；クロスメンバー
３２；下部ケース連結ブラケット
１００；一体型高電圧バッテリーケース
１１０；下部ケース
１２０；フランジ部
１２２；結合孔
１２４；サポートブラケット
１２６；サポートプレート
１４０；バッテリー固定ブラケット
１６０；補強部
１６０ａ、１６０ｂ；（補強部における）凸部

Claims (3)

1. バッテリーが納められる下部ケースと、
   前記下部ケースの上面でバッテリーを固定結合させるためのバッテリー固定ブラケットと、
   前記下部ケースの側壁上端の縁部から延設され、車体サイドメンバーと結合するための結合孔が形成された複数のフランジ部と、を有し、
   前記下部ケースの底面には、前記下部ケースにおける対向する一対の前記側壁同士を結ぶようにつながると共に、前記底面が屈曲成形されて底面下方に突出する断面凹凸構造の補強部が形成されており、
   前記補強部は、前記下部ケースの両側に向かい合うように形成された一対の前記フランジ部につながるように一対のフランジ部を直線的に結ぶ方向に延び形成され、
   前記バッテリー固定ブラケットは、前記下部ケースの両側方向につながるバーの形態とし、その断面が上方に突出する凹凸構造であり、
   前記バッテリー固定ブラケットの断面凹凸は、前記補強部の断面凹凸と互いに直接上下に対向し、前記バッテリー固定ブラケットの断面凹凸と前記補強部の断面凹凸とによって囲まれる空間を形成するように前記バッテリー固定ブラケットの断面凹凸と前記補強部の断面凹凸とが結合していることを特徴とする一体型高電圧バッテリーケース。
2. さらに、前記下部ケースの底面側部と前記フランジ部に両端が結合するように屈曲して形成されたサポートブラケットを有することを特徴とする請求項１に記載の一体型高電圧バッテリーケース。
3. さらに、前記フランジ部の結合孔が形成された位置に備えられたサポートプレートを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の一体型高電圧バッテリーケース。

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