JP6488736B2 - バッテリーケース - Google Patents

Description

本発明は電動車に使用されるバッテリーケースに関する。

通常、バッテリから供給される電力によって電気モータを駆動して走行する車両が知られている。
特許文献１には、バッテリと、バッテリが収容されるバッテリトレーとを備えたバッテリパックが開示されている。バッテリトレーは、左右のサイドメンバーの間に配置されるトレー本体と、トレー本体の上端外周に設けられカバーが取着されるフランジとを有している。そして、トレー本体の周囲に金属製の枠状の補強フレームが設けられている。
補強フレームは、トレー本体の側部から車幅方向外側に位置する外側部分を有しており、車両の側方から他の車両が衝突した場合、車幅方向内側に変形したサイドメンバがこの補強フレームの外側部分に当たることで衝撃力が分散され、これによりバッテリーパックの保護が図られている。
ところで、金属製の補強フレームをトレー本体の側部に溶接により接合する場合、補強フレームの外側部分とトレー本体との間の空間に水が侵入すると、補強フレームに錆が発生し、やがて補強フレームの錆がトレー本体に移ることが懸念される。
そのため、補強フレームとトレー本体との接合部分にシール材を塗布することにより補強フレームとトレー本体との間の空間への水の侵入を防止することが考えられる。

特許第５０１３１４０号公報

一方、補強フレームの上部は、フランジの下方に位置するトレー本体の側部の箇所に接合される。
したがって、補強フレームの外側部分の上部とフランジとの間に、シール材を塗布するシールガンのノズルを挿入するに足る上下方向の作業用空間を補強フレームの全長にわたって確保しつつ、補強フレームの内部に水が浸入しないような水密構造を確保する必要がある。すなわち、シール作業の効率化、及び補強フレームの水密構造を確保する観点において依然として改善の余地がある。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、シール作業の効率化を図りつつ補強フレームの水密構造を確保する上で有利なバッテリーケースを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、バッテリが載置される底壁及びその底壁の周囲を囲む側壁を有するトレー本体と、前記トレー本体の上部外周に設けられて前記トレー本体を覆うカバーと、前記トレー本体の側壁から突き出るフランジと、前記フランジの下方で前記トレー本体の車幅方向の側部に設けられる前記側壁に沿って車両の前後方向に延在する補強フレームとを備えるバッテリーケースであって、前記補強フレームは、前記トレー本体の側壁の下部に取着されたフレーム下部と、前記トレー本体の側壁に取着されたフレーム上部と、前記フレーム下部と前記フレーム上部との間で前記トレー本体の側壁から車幅方向の外側に間隔をおいた箇所に位置するフレーム中間部とを有し、前記フレーム中間部と前記フランジとの間には離間部が設けられており、前記トレー本体の底壁と前記フレーム下部との間がシール材によりシールされているとともに、前記トレー本体の側壁と前記フレーム上部との間は前記離間部にてシール材によりシールされ、前記補強フレームを前記トレー本体に取り付けた後に、前記補強フレームを覆うように補強部材が前記補強フレームに取り付けられ、前記補強部材は、前記フレーム中間部に着脱可能に取着され前記フレーム中間部から上方に延在する側板部と、前記側板部の上端から前記フレーム上部に近づく方向に延在する上板部とを有し、前記補強フレーム及び前記補強部材は、各々前記フレーム中間部と前記側板部とが当接された状態で双方を挿通する挿通孔を有し、この挿通孔には鍔部を有するボルトが挿通されており、該鍔部が前記補強部材の側板部に密接されていることを特徴とする。

本発明によれば、補強フレームのフレーム中間部とフランジとの間に離間部が設けられており、トレー本体の側壁とフレーム上部との間が離間部にてシール材によりシールされている。このため、トレー本体の側壁とフレーム上部との間に、シールガンのノズルを挿入するに足る上下方向の作業用空間が補強フレームの全長にわたって確保されている。その結果、シール作業の効率化を図る上で有利となる。
また、そうしたトレー本体の側壁とフレーム上部との間に加えて、トレー本体の底壁とフレーム下部との間もシール材によりシールされている。これにより、補強フレームの充分な水密構造が確保され、内部への水の浸入が抑制される。その結果、例えば、補強フレームに錆が発生し、その錆がトレー本体に移るといった不具合が効果的に防止される。

また、本発明によれば、補強部材を補強フレームに取り付けた後では、側突時にサイドメンバが補強フレームに加えて補強部材に当たるため、サイドメンバが当たる面積を補強フレームにより大きく確保でき、補強フレームおよび補強部材により衝撃力の分散を効果的に行なう上で有利となり、バッテリーの保護を図る上で有利となる。

また、本発明によれば、補強部材を補強フレームに一体で設けるに際して挿通孔を挿通し、その挿通孔にボルトを挿通した場合でも、同ボルトに鍔部が設けられておりその鍔部が補強部材の側板部に密接されているため、挿通孔を介しての補強フレーム内への水の浸入が効果的に抑制されて水密構造を確保することが可能となる。

バッテリーケース、補強フレーム、補強部材の構成を示す斜視図である。 バッテリーケースに補強フレームが取り付けられた状態を示す断面図である。 補強フレームに補強部材が取り付けられた状態を示す断面図である。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
以下の実施の形態では、本発明が適用される車両がモータのみを駆動源とする電気自動車である場合について説明するが、本発明は、電気自動車に限定されるものではなく、床下にバッテリケースが配置される車両であれば広く適用可能であり、例えば、ハイブリッド車、あるいは、プラグインハイブリッド車などの電動車に広く適用可能である。

図１、図３に示すように、電動車１０は、車体１２と、不図示の走行用モータと、バッテリケース１４と、補強フレーム１６と、補強部材１８とを含んで構成されている。
なお、図中、矢印ＦＲは車両の前方を示し、矢印ＲＲは車両の後方を示し、矢印ＩＮは車幅方向内方を示し、矢印ＯＵＴは車幅方向外方を示し、矢印ＵＰは車両の上方を示し、矢印ＤＯＷＮは車両の下方を示す。
車体１２は、左右のサイドメンバ２０と、不図示の複数のクロスメンバと、フロアパネル２２とを含んで構成されている。
左右のサイドメンバ２０は、車両の車幅方向に間隔をおいて車両前後方向に延在している。
複数のクロスメンバは、車両の前後方向に間隔をおいて配置され、それぞれ車幅方向に延在して一対のサイドメンバ２０を連結している。
フロアパネル２２は、車体１２の下部に配置されて車室の底部を構成しており、鋼板で構成されている。フロアパネル２２は、フロアパネル２２の下面の車幅方向の両側が左右のサイドメンバ２０に溶接により接合されている。

バッテリケース１４は、トレー本体２４と、カバー２６と、走行用の不図示のバッテリとを含んで構成されている。バッテリケース１４は、バッテリの電力を前記走行用モータに供給することで走行用モータを駆動させ電動車１０を走行させる。
トレー本体２４およびカバー２６は金属製である。
トレー本体２４は、左右のサイドメンバ２０の間に配置されている。
トレー本体２４は、平面視長方形の板状の底壁２４０２と、底壁２４０２の周囲から起立する側壁２４０４と、側壁２４０４の上端外周に設けられた環状のトレー本体側フランジ２４０６とを備えている。
トレー本体２４は、長手方向を車両の車両前後方向に合致させて車幅方向の中央に配置され、補強部材１８および後述する取り付け部材３６を介して２つのサイドメンバ２０に取着されている。
なお、トレー本体２４の車体１２への取付構造は取り付け部材３６を用いる構造に限定されるものではなく、従来公知の様々な構造が使用可能である。

バッテリはトレー本体２４に収容されている。
バッテリは、互いに直列に接続された複数の電池モジュールと、これら電池モジュールを機能させるための周辺部品とを含んで構成されている。各電池モジュールは互いに直列に接続された複数の電池セルを備えている。
カバー２６は、トレー本体２４の底壁２４０２に対向する長方形の板状の不図示の上壁と、上壁の周囲から垂設された側壁２６０４と、側壁２６０４の下端外周に設けられた環状のカバー側フランジ２６０６とを備えている。
トレー本体２４とカバー２６は、トレー本体側フランジ２４０６とカバー側フランジ２６０６とを重ね合わせた状態で不図示の複数のボルトにより締結されている。

補強フレーム１６は、金属製の板材から形成されている。
補強フレーム１６は、トレー本体側フランジ２４０６の下方でトレー本体２４の車幅方向両側の側壁２４０４に設けられ（トレー本体２４の車幅方向の側部に位置する側壁２４０４に設けられ）、側壁２４０４の全長にわたって延在している。
補強フレーム１６は、フレーム下部２８と、フレーム上部３０と、フレーム中間部３２とを備えている。
フレーム下部２８は、底壁２４０２の車幅方向両側の箇所から車幅方向外側に延在している。
フレーム下部２８の車幅方向内側の端部は、トレー本体２４の側壁２４０４の下部、すなわち、車幅方向両側に位置する底壁２４０２の箇所に溶接により取着されている。
フレーム下部２８と底壁２４０２との接合部分はシール材３４により水密にシールされている。
また、フレーム下部２８には、複数の取り付け部材３６が補強フレーム１６の長手方向に間隔をおいて溶接により接合されている。
各取り付け部材３６は、フレーム下部２８の車幅方向外側の端部から車幅方向外側に延在しており、各取り付け部材３６の延在方向の先部にはボス部３６０２が設けられ、ボス部３６０２にボルト挿通孔３６０４が形成されている。
各取り付け部材３６のボス部３６０２は、サイドメンバ２０の下部に合わされ、ボルト挿通孔３６０４を挿通したボルト３８が、サイドメンバ２０のウェルドナット２００２に締結され、これによりトレー本体２４は左右のサイドメンバ２０の間に配置されている。

フレーム上部３０は、トレー本体２４の側壁２４０４に沿って上下方向に延在している。
フレーム上部３０は、トレー本体２４の側壁２４０４の上部、すなわち、車幅方向両側に位置する側壁２４０４の上部に溶接により取着されている。フレーム上部３０は、補強フレーム１６の断面係数を大きく確保し補強フレーム１６の剛性を高めるため、トレー本体側フランジ２４０６の直下に位置する側壁２４０４の箇所に配置されていることが好ましい。

フレーム上部３０と側壁２４０４との接合部分は、車両の前後方向に沿ってシール材３４により水密にシールされている。このシール材３４は、フランジ２４０６の根元（基端）とフレーム上部３０の上端との間に設けられている。これにより、補強フレーム１６とトレー本体２４の側壁との間のシール効果が高められる。

フレーム中間部３２は、フレーム下部２８とフレーム上部３０との間で断面逆Ｌ字状に側壁２４０４から車幅方向の外側に間隔をおいた箇所で車両の前後方向に延在している。
すなわち、フレーム中間部３２は、フレーム下部２８の車幅方向外側の端部から起立する中間側部３２０２と、中間側部３２０２の上端から車幅方向内側に延在しフレーム上部３０に接続される中間上部３２０４とを有している。
したがって、補強フレーム１６とトレー本体２４の側壁２４０４とにより閉断面構造が形成され、補強フレーム１６とトレー本体２４の側壁２４０４との間に空間Ｓ０が形成されている。

また、中間側部３２０２には、補強フレーム１６の延在方向に間隔をおいて複数のボルト挿通孔３２０６が形成されると共に、中間側部３２０２の車幅方向内側にそれら複数のボルト挿通孔３２０６に対応してウェルドナット３２０８が設けられている。
なお、補強フレーム１６の長手方向の両端に形成された開口は、不図示の閉塞板が溶接により取着されることで閉塞され、開口の縁と閉塞板との接合部分はシール材３４により水密にシールされている。したがって、補強フレーム１６とトレー本体２４の側壁２４０４との間の空間Ｓ０は、各シール材３４により水密にシールされ、空間Ｓ０に水が侵入することが防止されている。
また、中間上部３２０４とトレー本体側フランジ２４０６との間には、シールガン４６のノズル４６０２を挿入するに足る上下方向の作業用空間Ｓ１（離間部）が補強フレーム１６の全長にわたって確保されている。そして、トレー本体２４の側壁とフレーム上部３０との間が作業用空間Ｓ１にてシール材３４によりシールされている。すなわち、トレー本体２４の側壁とフレーム上部３０との間に、シールガンのノズルを挿入するに足る上下方向（車高方向）の作業用空間Ｓ１が補強フレーム１６の全長にわたって確保されることとなる。その結果、シールガンを用いてのシール作業の効率化を図る上で有利となる。

補強部材１８は、金属製の板材から形成されている。この補強部材１８は、補強フレーム１６をトレー本体２４に取り付けた後に、補強フレーム１６を覆うように取り付けられる。
補強部材１８は、補強フレーム１６の全長に延在する長さを有し、側板部４０と上板部４２とを備えている。
側板部４０には、長手方向に間隔をおいて複数のボルト挿通孔４００２が形成されている。
側板部４０の下部は中間側部３２０２に合わされ、ボルト挿通孔４００２、３２０６を挿通したボルト４４がウェルドナット３２０８に螺合している。これにより、補強部材１８が補強フレーム１６に対して着脱可能に取着されている。
言い換えると、補強フレーム１６及び補強部材１８は、各々フレーム中間部３２と側板部４０とが当接された状態で双方を挿通するボルト挿通孔４００２、３２０６を有している。
側板部４０の上部は、フレーム中間部３２の上方に位置し、詳細には、フレーム上部３０の車幅方向外側に位置し、フレーム上部３０を車幅方向外側から覆う位置に設けられている。

上板部４２は、側板部４０の上端から車幅方向内側に延在する上面部４２０２と、上面部４２０２の車幅方向内側の端部から下方に延在する屈曲部４２０４とを有している。
上面部４２０２は、側板部４０の上部と同様に、フレーム上部３０を車幅方向外側から覆う位置に設けられている。この上板部４２は、トレー本体２４の側壁から離間している。これにより、例えば、衝突により補強部材１８が変形したとしてもトレー本体２４に特に影響を与えることなくトレー本体２４を正常な状態で維持することが可能となる。

なお、ボルト４４の頭部には鍔部４４０２が形成されており、ボルト締結時に鍔部４４０２が側板部４０の外面に強固に密着することでボルト挿通孔４００２、３２０６を介しての補強フレーム１６内への水の侵入が阻止される。

次に、補強フレーム１６のトレー本体２４への取り付け、補強部材１８の補強フレーム１６への取り付け、バッテリケース１４のサイドメンバ２０への取り付けについて説明する。
図２に示すように、補強フレーム１６のフレーム下部２８とフレーム上部３０とをトレー本体２４の側壁２４０４に対して位置決めして溶接により接合する。
次いで、シールガン４６のノズル４６０２をフレーム下部２８とトレー本体２４との接合部分に接近させ、シールガン４６のノズル４６０２からシール材３４を吐出させつつシールガン４６を補強フレーム１６の延在方向に移動させることによりシール材３４を塗布する。

次いで、トレー本体側フランジ２４０６の下方において、シールガン４６のノズル４６０２をフレーム上部３０とトレー本体２４との接合部分に接近させ、シールガン４６のノズル４６０２からシールを吐出させつつシールガン４６を補強フレーム１６の延在方向に移動させることによりシール材３４を塗布する。
この際、フレーム中間部３２とトレー本体側フランジ２４０６との間には作業用空間Ｓ１が確保されているため、シールガン４６がフランジ２４０６や補強フレーム１６に干渉することがなくシール作業の効率化が図られている。

シール作業が終了したならば、図３に示すように、補強フレーム１６の外側に補強部材１８を位置決めし、複数のボルト４４をボルト挿通孔４００２、３６０４に挿通してウェルドナット３２０８に螺合することで補強部材１８を補強フレーム１６に締結する。
最後に、各取り付け部材３６のボルト挿通孔３６０４を挿通したボルト３８を、サイドメンバ２０に設けられた複数のウェルドナット２００２に螺合し、バッテリーパック１４１４をサイドメンバ２０に取り付ける。

以上説明したように本実施の形態によれば、補強フレーム１６のフレーム中間部３２とトレー本体側フランジ２４０６との間に作業用空間Ｓ１（離間部）が設けられており、トレー本体２４の側壁２４０４とフレーム上部３０との間が作業用空間Ｓ１（離間部）にてシール材３４によりシールされている。このため、トレー本体２４の側壁２４０４とフレーム上部３０との間に、シールガン４６のノズル４６０２を挿入するに足る上下方向の作業用空間Ｓ１（離間部）が補強フレーム１６の全長にわたって確保されている。その結果、シール作業の効率化を図る上で有利となる。
また、そうしたトレー本体２４の側壁２４０４とフレーム上部３０との間に加えて、トレー本体２４の底壁２４０２とフレーム下部２８との間もシール材３４によりシールされている。これにより、補強フレーム１６の充分な水密構造が確保され、補強フレーム１６の内部への水の浸入が抑制される。その結果、例えば、補強フレーム１６に錆が発生し、その錆がトレー本体２４に移るといった不具合が効果的に防止される。

また、本実施の形態では、補強部材１８を補強フレーム１６に取り付けた後では、側突時にサイドメンバ２０が補強フレーム１６に加えて補強部材１８に当たるため、サイドメンバ２０が当たる面積を補強フレーム１６により大きく確保でき、補強フレーム１６および補強部材１８により衝撃力の分散を効果的に行なう上で有利となり、バッテリーの保護を図る上で有利となる。

また、本実施の形態では、補強部材１８を補強フレーム１６に一体で設けるに際してボルト挿通孔４００２、３２０６を挿通し、そのボルト挿通孔４００２、３２０６にボルト４４を挿通した場合でも、同ボルト４４に鍔部４４０２が設けられておりその鍔部４４０２が補強部材１８の側板部４０に密接されているため、ボルト挿通孔４００２、３２０６を介しての補強フレーム１６内への水の浸入が効果的に抑制されて水密構造を確保することが可能となる。
また、本実施の形態では、補強部材１８は、フレーム中間部３２に着脱可能に取着された箇所から上方に延在する側板部４０と、側板部４０の上端から前記フレーム上部３０に近づく方向に延在する上板部４２とを有している。
したがって、側板部４０と上板部４２とにより補強部材１８の強度を高め、補強フレーム１６の強度を高める上で有利となり、バッテリーパック１４の保護を図る上でより有利となる。

１０ 電動車
１４ バッテリケース
１６ 補強フレーム
１８ 補強部材
２４ トレー本体
２４０２ 底壁
２４０４ 側壁
２４０６ トレー本体側フランジ（フランジ）
２６ カバー
２８ フレーム下部
３０ フレーム上部
３２ フレーム中間部
３２０６ ボルト挿通孔（挿通孔）
３４ シール材
４０ 側板部
４００２ ボルト挿通孔（挿通孔）
４２ 上板部
４４ ボルト
４４０２ 鍔部
４６ シールガン
４６０２ ノズル
Ｓ１ 作業用空間（離間部）

Claims (1)

1. バッテリが載置される底壁及びその底壁の周囲を囲む側壁を有するトレー本体と、
   前記トレー本体の上部外周に設けられて前記トレー本体を覆うカバーと、
   前記トレー本体の側壁から突き出るフランジと、
   前記フランジの下方で前記トレー本体の車幅方向の側部に設けられる前記側壁に沿って車両の前後方向に延在する補強フレームとを備えるバッテリーケースであって、
   前記補強フレームは、前記トレー本体の側壁の下部に取着されたフレーム下部と、前記トレー本体の側壁に取着されたフレーム上部と、前記フレーム下部と前記フレーム上部との間で前記トレー本体の側壁から車幅方向の外側に間隔をおいた箇所に位置するフレーム中間部とを有し、
   前記フレーム中間部と前記フランジとの間には離間部が設けられており、
   前記トレー本体の底壁と前記フレーム下部との間がシール材によりシールされているとともに、前記トレー本体の側壁と前記フレーム上部との間は前記離間部にてシール材によりシールされ、
   前記補強フレームを前記トレー本体に取り付けた後に、前記補強フレームを覆うように補強部材が前記補強フレームに取り付けられ、
   前記補強部材は、前記フレーム中間部に着脱可能に取着され前記フレーム中間部から上方に延在する側板部と、前記側板部の上端から前記フレーム上部に近づく方向に延在する上板部とを有し、
   前記補強フレーム及び前記補強部材は、各々前記フレーム中間部と前記側板部とが当接された状態で双方を挿通する挿通孔を有し、この挿通孔には鍔部を有するボルトが挿通されており、該鍔部が前記補強部材の側板部に密接されている、
   ことを特徴とするバッテリーケース。

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