JP7169326B2 - 電動車両用バッテリーケースおよび製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電動車両用バッテリーケースおよび製造方法に関する。
電気自動車などの電動車両は、十分な航続距離を確保するために大容量のバッテリーを搭載する必要がある一方で広い車室が求められている。これらの要求を両立するため、多くの電気自動車では大容量のバッテリーをバッテリーケースに格納して車両の床下全面に搭載している。従って、電動車両用バッテリーケースには、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、内部のバッテリーを保護するために高い衝突強度が求められる。
例えば、特許文献１には、金属板を冷間プレス成形によりバスタブ状に成形したトレイを用いることでシール性を向上させたバッテリーケースが開示されている。
特開２０１７－２２６３５３号公報
特許文献１のバッテリーケースでは、金属板を冷間プレス成形するため、金型の抜き角（周壁の傾斜）および底壁と周壁の稜線部ないし角部にＲ形状（ラウンド形状）が必要となる。バッテリー搭載用のスペースを大きく確保するために、高荷重のプレス成形を行い、角部の丸みを小さくしようとすると、角部において割れが生じるおそれがある。従って、バッテリー搭載用のスペースを効率的に確保し難い。また、バスタブ状のトレイと、縦骨などのフレームとを溶接する必要もある。
本発明は、電動車両用バッテリーケースおよびその製造方法において、十分なシール性の確保、バッテリー搭載用のスペース効率の向上、およびトレイとフレームの接合強度の向上を実現することを課題とする。
本発明の第１の態様は、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、前記フレームの前記空間内において前記フレームに押し付けられるよう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、前記トレイの前記底壁から開口部に向かって少なくとも部分的に内側へ向かう負角が形成された負角部が設けられている、電動車両用バッテリーケースを提供する。
この構成によれば、トレイがバスタブ状に成形されているため、継ぎ目も存在せず、高いシール性を確保できる。また、フレームの角部にはＲ形状が付与されており、トレイがフレームに圧接されていることからトレイにもフレームのＲ形状が付与される。従って、フレームの角部のＲ形状に合わせたＲ形状を有するトレイを構成できる。よって、フレームの角部のＲ形状を所望の大きさに設定することでバッテリー搭載用のスペース効率を向上できる。仮に、フレームの角部にＲ形状を付与しない場合、高荷重のプレス成形によってトレイの角部のＲ形状が著しく小さくなる結果、トレイ底面部の割れやフランジ部のシワが生じるおそれがある。しかし、上記構成のようにフレームの角部にＲ形状を付与していると、トレイには少なくともフレームの角部のＲ形状と同程度のＲ形状が付与されるため、トレイの成形時に発生する底面部の割れやフランジ部のシワを抑制できる。また、バスタブ状のトレイが圧接によりフレームと一体化されており、溶接に伴う熱変形が生じることもなく、高精度の接合を実現でき、即ちトレイとフレームの接合強度を向上できる。また、トレイに負角部が形成されていることによって、圧接が解かれてトレイがフレームから抜けることを抑制できる。
前記フレームは、前記多角形枠状を構成する本体と、前記本体の前記角部の内側に配置された前記Ｒ形状を有するコーナー部材とを備えてもよい。
この構成によれば、フレームにおいて、本体とコーナー部材が別体であることにより、フレームの角部のＲ形状を自由に設定しやすい。
前記フレームは、直線状の押出材が溶接されて前記多角形枠状が構成され、
前記押出材の端部は、前記Ｒ形状を有するようにプレス加工されていてもよい。
この構成によれば、フレーム自体にＲ形状が付与されていることにより、Ｒ形状を付与するための部品を設ける必要がなく、構成部品数を減らすことができる。なお、フレームに対して溶接を行ってもトレイに対しては溶接を行わないため、シール性は損なわれない。
前記フレームは、アルミニウム合金製の押出材からなり、前記トレイは、アルミニウム合金製の板材からなってもよい。また、前記フレームは、鋼板ロールフォーム材からなり、 前記トレイは、鋼製の板材からなってもよい。また、前記フレームは、防食塗装された鋼板ロールフォーム材からなり、前記トレイは、アルミニウム合金製の板材からなってもよい。また、前記フレームは、アルミニウム合金製の押出材からなり、前記トレイは、塗装鋼板またはラミネート鋼板からなってもよい。
これらの構成によれば、電動車両用バッテリーケースを様々な材質の構成部品を使用して具体的に構成できる。
前記フレームは、クロスメンバーを備えてもよい。
この構成によれば、クロスメンバーによって、バッテリーケースの強度を向上させることができる。特に、クロスメンバーによって、車両の側方からの衝突に対しての強度を向上できる。
前記トレイの前記底壁には冷却液の流路が成形されていてもよい。
この構成によれば、流路に冷却液を流すことによりバッテリーを冷却できる。特に、シール性の高いバッテリーケースでは、放熱性能が低下することがあるため、高い冷却性能が求められる。
本発明の第２の態様は、平面視において、多角形枠状であり内側に空間を画定する本体および前記本体の角部の内側に配置されたＲ形状を有するコーナー部材を含むフレームと、平板状の被成形部材とを準備し、前記被成形部材を前記フレームに重ねて配置し、前記フレームとは反対側から前記被成形部材に圧力を加え、前記フレームに前記被成形部材を押付けて前記空間内で膨出させ、それによって前記被成形部材を、底壁と、前記底壁の周縁に設けられて開口部を画定する周壁とを備えるバスタブ状のトレイに変形させるとともに、前記フレームと一体化し、前記被成形部材と前記フレームが一体化された後に前記コーナー部材を前記フレームから取り外すことを含む、電動車両用バッテリーケースの製造方法を提供する。
この方法によれば、被成形部材をバスタブ状のトレイに成形できるため、継ぎ目も存在せず、高いシール性を確保できる。また、フレームの角部にはＲ形状が付与されており、トレイがフレームに圧接されることからトレイの角部にもフレームのＲ形状と同様のＲ形状が付与される。従って、所望のＲ形状を有するトレイを構成できることから、バッテリー搭載用のスペース効率を向上できるとともに、成形時の割れを抑制できる。また、バスタブ状のトレイが圧接によりフレームと一体化されるため、溶接に伴う熱変形が生じることもなく、高精度の接合を実現でき、即ちトレイとフレームの接合強度を向上できる。また、コーナー部材を取り外すことで軽量化を図ることができる。
前記被成形部材への加圧は、ゴムバルジ法によって行われてもよい。
この方法によれば、熱変形を伴うことなく被成形部材をバスタブ状のトレイに簡易に成形できる。ここで、ゴムバルジ法は、弾性体を利用した圧力成形法である。詳細には、圧力成形法は、気体または液体の圧力によって部材を成形する方法のことをいう。この方法では、例えば、水または油などの液体が入った金属製のチャンバーの下面のみがゴム板（弾性体）で塞がれている装置を使用し得る。そのような装置は、液体の圧力を調整することにより、ゴム板が弾性変形し、ゴム板を被成形部材に押し付けて変形させる。このとき、液体が被成形部材と直接接触することなく成形を行うことができる。
前記ゴムバルジ法による前記被成形部材の加圧は、前記被成形部材を加熱して軟化させた状態で行われてもよい。
この方法によれば、被成形部材の軟化により、トレイの成形時の割れを一層抑制できる。
前記電動車両用バッテリーケースの製造方法は、高さ寸法が前記フレーム以上であって、前記フレームの動きを拘束する拘束金型をさらに準備し、前記拘束金型を前記フレームの外側に固定して配置し、前記被成形部材の第１外縁部を前記フレームによって支持し、前記第１外縁部よりも外側の第２外縁部を前記拘束金型によって支持することで、前記被成形部材を平面視において外側から内側に向かって高さが低くなるように撓ませて配置し、前記被成形部材が撓んだ状態で前記被成形部材を加圧することをさらに含んでもよい。
この方法によれば、被成形部材が外側から内側に向かって高さが低くなるように撓んだ状態で被成形部材を加圧することで、被成形部材の内側への材料流入量を増加させ、バスタブ状のトレイの底壁と周壁との接続稜線部ないし角部のＲ形状をより小さくした形状に実現できる。
前記被成形部材の加圧は、２段階で行われ、第１段階でバスタブ状に前記被成形部材を成形し、第２段階で前記フレームと前記被成形部材を圧接して一体化してもよい。
この方法によれば、被成形部材の加圧を２段階に分けることにより、被成形部材においてひずみが増加する位置が変化するので、全体として成形性を向上できる。即ち、被成形部材の割れを抑制して安定してトレイを成形できる。
本発明によれば、電動車両用バッテリーケースおよびその製造方法において、十分なシール性の確保、バッテリー搭載用のスペース効率の向上、およびトレイとフレームの接合強度の向上を実現できる。
本発明の第１実施形態に係る電動車両用バッテリーケースを搭載した電気自動車の側面図。 第１実施形態におけるバッテリーケースの概略断面図。 第１実施形態におけるトレイとフレームと閉鎖板の斜視図。 第１実施形態におけるトレイとフレームと閉鎖板の分解斜視図。 第１実施形態におけるトレイの平面図。 第１実施形態に係るバッテリーケースの製造方法を示す第１断面図。 第１実施形態に係るバッテリーケースの製造方法を示す第２断面図。 第１実施形態に係るバッテリーケースの製造方法を示す第３断面図。 第１実施形態に係るバッテリーケースの製造方法を示す第４断面図。 負角成形の第１変形例を示す断面図。 負角成形の第２変形例を示す断面図。 負角成形の第３変形例を示す断面図。 閉鎖板の変形例を示すバッテリーケースの概略断面図。 拘束金型とフレームの斜視図。 拘束金型とフレームの分解斜視図。 変形例に係るバッテリーケースの製造方法を示す第１断面図。 変形例に係るバッテリーケースの製造方法を示す第２断面図。 変形例に係るバッテリーケースの製造方法を示す第３断面図。 変形例に係るバッテリーケースの製造方法を示す第４断面図。 他の変形例に係るバッテリーケースの製造方法の変形例を示す断面図。 第２実施形態に係るバッテリーケースのフレームの平面図。 図２１のフレームの製造方法を示す斜視図。 鋼板ロールフォーム材からなるフレームおよびクロスメンバーを含むバッテリーケースの斜視図。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１を参照して、電動車両１は、バッテリー３０から供給される電力によって不図示のモータを駆動させて走行する車両である。例えば、電動車両１は、電気自動車またはプラグインハイブリッド車等であり得る。車両の種類については、特に限定されず、乗用車、トラック、作業車、またはその他のモビリティ等であり得る。以下では、電動車両１として乗用車タイプの電気自動車の場合を例に挙げて説明する。
電動車両１は、車体前部１０に不図示のモータや高電圧機器等を搭載している。また、電動車両１は、車体中央部２０の車室Ｒの床下の概ね全面にバッテリー３０を格納した電動車両用バッテリーケース１００（以下、単にバッテリーケース１００ともいう。）を搭載している。なお、図１中、電動車両１の前後方向をＸ方向で示し、高さ方向をＺ方向で示している。以降の図でも同表記とし、図２以降で車幅方向をＹ方向で示す。
図２を参照して、バッテリーケース１００は、車幅方向においてロッカー部材２００の内側に配置され、ロッカー部材２００に支持されている。ロッカー部材２００は、電動車両１（図１参照）の車幅方向両端下部において車両前後方向に延びる骨格部材である。ロッカー部材２００は、複数枚の金属板が貼り合わされて形成されており、電動車両１の側方からの衝撃に対して車室Ｒおよびバッテリーケース１００を保護する機能を有する。
図３，４を併せて参照して、バッテリーケース１００は、貫通孔ＴＨを画定するフレーム１１０と、バスタブ状のトレイ１２０と、これらを上下から挟み込むように配置されるトップカバー１３０（図２参照）およびアンダーカバー１４０（図２参照）と、トレイ１２０の底壁１２２ａに配置される閉鎖板１２３とを備える。ここで、貫通孔ＴＨは、本発明における空間の一例である。
フレーム１１０は、バッテリーケース１００の骨格をなす部材である。フレーム１１０は、平面視において矩形枠状の本体１１１と、本体１１１内で車幅方向に延びる３本のクロスメンバー１１２と、本体１１１の４つの角部の内側に配置されたコーナー部材１１３とを備える。なお、本実施形態では、貫通孔ＴＨを有するフレーム１１０を例に説明するが、フレーム１１０の形状は貫通形状に限定されない。例えば、フレーム１１０は、貫通形状に代えて凹形状を有してもよく、即ち底壁を有していてもよい。
本体１１１は、車両前後方向に延びる側壁１１１ｃ，１１１ｄと、それらを接続して車幅方向に延びる前壁１１１ａおよび後壁１１１ｂとを備える。側壁１１１ｃ，１１１ｄは、車両前後方向に垂直な断面において概略Ｌ字形をしている。側壁１１１ｃ，１１１ｄの内部は、複数の部屋に仕切られて中空状となっている。前壁１１１ａおよび後壁１１１ｂは四角筒状であり、前壁１１１ａおよび後壁１１１ｂの内部もまた同様に中空状となっている。本体１１１は、例えばアルミニウム合金製の押出材からなる。
３本のクロスメンバー１１２は、前壁１１１ａおよび後壁１１１ｂと平行にほぼ等間隔で設けられ、側壁１１１ｃおよび側壁１１１ｄを接続している。クロスメンバー１１２は、バッテリーケース１００の強度を向上させる機能を有する。特に、クロスメンバー１１２によって、電動車両１（図１参照）の側方からの衝突に対しての強度を向上できる。クロスメンバー１１２の態様は特に限定されず、形状、配置、および本数等は任意に設定され得る。また、クロスメンバー１１２は、必須の構成ではなく、必要に応じて省略されてもよい。
図４の破線円は、コーナー部材１１３を拡大して示している。なお、コーナー部材１１３の円弧形状部には、肩Ｒ形状（上面と側面との境界におけるフィレット形状）を有するが、図示していない。
コーナー部材１１３は、平面視において概略Ｌ字形であり、フレーム１１０と同程度の高さを有する柱状である。コーナー部材１１３の内面１１３ａにはＲ形状（ラウンド形状）を付与されている。バッテリー３０の搭載スペースを大きく確保するために、Ｒ形状の曲率は半径３０ｍｍ以下であることが好ましい。詳細には、フレーム１１０の高さ（貫通孔ＴＨのＺ方向長さ）が５０ｍｍ以下であれば、Ｒ形状の曲率は１５ｍｍ以下であることが好ましい。また、フレーム１１０の高さが１００ｍｍ以下であれば、Ｒ形状の曲率は３０ｍｍ以下であることが好ましい。このような寸法設定により、Ｒ形状を可能な限り小さく設定してバッテリー３０の搭載スペースを大きく確保しつつ、トレイ１２０の成形時に発生する底面部の割れやフランジ部のシワを抑制できる。
コーナー部材１１３は、本体１１１に対して任意の方法で取り付けられ得る。例えば、コーナー部材１１３は、ねじ止めにより本体１１１に取り付けられてもよいし、着脱可能なアタッチメント機構により取り付けられてもよい。
トレイ１２０は、バッテリー３０を収容するバスタブ状の部材である。トレイ１２０は、外縁部において水平方向（Ｘ－Ｙ方向）へ延びるフランジ１２１と、フランジ１２１と連続して凹形状を有する収容部１２２とを備える。収容部１２２は、バッテリー３０を収容する部分であり、底面を構成する底壁１２２ａと、底壁１２２ａの周囲に設けられて底壁１２２ａとは反対側に開口部１２２ｄを画定する周壁１２２ｂとを有する。トレイ１２０は、例えばアルミニウム合金製の板材からなる。
平面視において、周壁１２２ｂの４つの角部には、フレーム１１０のコーナー部材１１３と実質的に同じ曲率のＲ形状が付与されている。フレーム１１０とトレイ１２０が一体介した状態では、周壁１２２ｂの４つの角部と、フレーム１１０のコーナー部材１１３とは、隙間なく当接している。
収容部１２２の底壁１２２ａには、クロスメンバー１１２に対して相補的な形状を有する張出部１２２ｃが設けられている。張出部１２２ｃは、底壁１２２ａが部分的に上方へ張り出して車幅方向に延びる部分である。張出部１２２ｃによって区切られた収容部１２２のそれぞれの底壁１２２ａには、冷却液が流れる溝１２４がそれぞれ形成されている。
個々の溝１２４は、平面視において蛇腹状に形成されている。個々の溝１２４の一端には冷却液が流入する入口１２４ａが設けられ、他端には冷却液が流出する出口１２４ｂが設けられている。特に本実施形態では、張出部１２２ｃによって区切られた個々の収容部１２２に対して、入口１２４ａおよび出口１２４ｂがそれぞれ設けられている。
張出部１２２ｃによって区切られた収容部１２２のそれぞれの底壁１２２ａには、対応する形状の閉鎖板１２３がそれぞれ上方から配置接合されている。閉鎖板１２３によって溝１２４が閉じられることにより、冷却液が流れる冷却液流路１２４Ａが画定される。
閉鎖板１２３上には、バッテリー３０（図２参照）が配置される。冷却液流路１２４Ａを流れる冷却液は、閉鎖板１２３を介してバッテリー３０を冷却する。閉鎖板１２３は、冷却効率を向上させるために熱伝導率の高いアルミニウム板などであり得る。
閉鎖板１２３をトレイ１２０に接合する際には、接着材または熱融着（例えばレーザ熱融着）などの接合方法が使用され得る。好しくは、ＦＳＷ（Friction Stir Welding）が使用される。ＦＳＷは、固相状態での接合であるため、通常の溶接とは異なり、ブローホールを生じさせることもなく、シール性に優れる。冷却性能を向上させるために、閉鎖板１２３の厚みを例えば２ｍｍ以下（例えば１ｍｍ程度）としてもよい。
トレイ１２０とフレーム１１０が組み合わされた状態（図３参照）では、トレイ１２０のフランジ１２１がフレーム１１０の本体１１１の上面に載置されるとともに、トレイ１２０の収容部１２２がフレーム１１０の本体１１１内に配置される。このとき、張出部１２２ｃがクロスメンバー１１２を部分的に被覆するように配置される。図４では、説明のために仮想的に分解図を示しているが、トレイ１２０はフレーム１１０の貫通孔ＴＨに対して圧接されることにより、図３のように組み合わされた状態で一体化されている。この圧接では、フレーム１１０の本体１１１の内面に対してトレイ１２０の収容部１２２の外面が圧接されるとともに、クロスメンバー１１２に対して張出部１２２ｃが圧接されている。
図２を再び参照して、トレイ１２０の収容部１２２にはバッテリー３０が配置される。収容部１２２がバッテリー３０の上方からトップカバー１３０によって密閉されることで、バッテリー３０がバッテリーケース１００に格納される。当該密閉構造によって、バッテリーケース１００の外部からの水の浸入が防止される。また、バッテリーケース１００の内部の圧力調整用の安全弁が設けられてもよい。
図２の例では、トップカバー１３０とトレイ１２０は、フレーム１１０に対してねじで共締めされて固定されている。トップカバー１３０の上方には、車室Ｒの床面を構成するフロアパネル３００と、車室Ｒにおいて車幅方向に延びるフロアクロスメンバー４００とが配置されている。また、トレイ１２０の下方には、アンダーカバー１４０が配置されている。アンダーカバー１４０は、フレーム１１０にねじ止めされ、トレイ１２０を下方から支持している。
図６～９を参照して、上記の構成を有するバッテリーケース１００の製造方法を説明する。
図６を参照して、フレーム１１０と、平板状のブランク材（被成形部材）１２０とを準備し、フレーム１１０およびブランク材１２０を台５５上に重ねて配置する。台５５の上面には、後述するようにトレイ１２０に溝１２４を成形するために溝１２４と対応した形状の凹部５５ａが形成されている。なお、ブランク材とトレイに対して同じ参照符号１２０を使用するが、これは、成形前の状態がブランク材であり、成形後の状態がトレイであることを意味する。
次いで、図７，８を参照して、ブランク材１２０を加圧してフレーム１１０に押し付けることによりブランク材１２０をフレーム１１０の貫通孔（空間）ＴＨ内に膨出させる。これにより、ブランク材１２０をバスタブ状のトレイ１２０に変形させるとともにブランク材１２０（即ちトレイ１２０）をフレーム１１０に圧接する。その結果、トレイ１２０およびフレーム１１０が一体化される。
本実施形態では、ブランク材１２０に対する加圧は、弾性体を利用した圧力成形法（ゴムバルジ法）によって行われる。圧力成形法は、気体または液体の圧力によって部材を成形する方法のことをいう。本実施形態では、ゴムバルジ法において、液体の圧力を利用して弾性変形可能な液圧伝達弾性体５０を使用する。液圧伝達弾性体５０は、例えば水または油などの液体が入った金属製のチャンバーの下面のみがゴム板で塞がれている構造を有するものであり得る。そのような液圧伝達弾性体５０は、液体の圧力を調整することにより、ゴム板が弾性変形し、液体がブランク材１２０と直接接触することなく成形を行うことができる。
図６，７を参照して、本実施形態では、フレーム１１０、ブランク材１２０、および液圧伝達弾性体５０を台５５上にこの順で重ねて配置し、液圧伝達弾性体５０を介してブランク材１２０を加圧してフレーム１１０に押し付ける。好ましくは、ゴムバルジ法によるブランク材１２０の加圧は、ブランク材１２０を加熱して軟化させた状態で行われる。この場合、ブランク材１２０の軟化により、トレイ１２０の成形時の割れを一層抑制できる。
また、台５５の上面には、トレイ１２０に溝１２４を成形できるように溝１２４と対応した形状の凹部５５ａが形成されている。そのため、液圧伝達弾性体５０による加圧に伴って、トレイ１２０の底壁１２２ａには溝１２４(図８参照）が成形される。即ち、本実施形態では、ブランク材１２０をバスタブ状のトレイ１２０に成形するとともにトレイ１２０の収容部１２２の底壁１２２ａに溝１２４を成形する。溝１２４の平面視形状は、特に限定されず、例えば図５に示すような蛇腹状であってもよい。また、溝１２４の断面形状も特に限定されず、図８，９に示すような半円状であってもよい。また、詳細を図示しないが、溝１２４の成形に加えて、バッテリー３０を位置決めするための突起をトレイ１２０に成形してもよい。
図８を参照して、ブランク材１２０がバスタブ状のトレイ１２０に変形した後に加圧力を解放すると、液圧伝達弾性体５０が自然状態の形状に復元する。従って、トレイ１２０の内部から液圧伝達弾性体５０を容易に取り除くことができる。液圧伝達弾性体５０を取り除いた後、図２に示すようにトップカバー１３０やアンダーカバー１４０を接合することでバッテリーケース１００が構成される。
本実施形態では、フレーム１１０において、前壁１１１ａ、後壁１１１ｂ、および側壁１１１ｃ，１１１ｄは、上部の肉厚が他の部分よりも厚く設定されている。前壁１１１ａ、後壁１１１ｂ、および側壁１１１ｃ，１１１ｄの上部は、上記成形によって力を受けやすい部分であり、当該部分の肉厚を厚くすることで意図しない変形を防止している。また、前壁１１１ａ、後壁１１１ｂ、および側壁１１１ｃ，１１１ｄの内側上部には、Ｒ形状が付与されている。このＲ形状によって上記成形においてブランク材１２０の内側への材料流入を促すようにしている。ただし、押出材などの設計上、フレーム１１０の内側上部以外にも小さな角Ｒ（フィレットＲ）が付けられることがある。図示においては、そのような小さな角Ｒは省略するものとする。
本実施形態では、図８を参照して、ブランク材１２０をバスタブ状のトレイ１２０に成形する際、トレイ１２０の底壁１２２ａから上方の開口部１２２ｄに向かって少なくとも部分的に負角を形成する負角成形が行われる。ここで、負角とは、金型を用いた成形分野においてよく使用される用語であり、成形部材における金型の抜き角がゼロ未満（マイナス）であることを示す。本実施形態では、液圧伝達弾性体５０からの加圧によって、予め負角部分を有していなかったフレーム１１０とブランク材１２０とが一体的に変形して負角を形成することにより負角成形がなされる。図示の例では、フレーム１１０の内面が部屋ごとに外側へ変形し、当該変形に沿ってブランク材１２０も外側へ変形し、負角部１１１ｅ，１２２ｃが形成される。図８では、負角部１１１ｅ，１２２ｃをより明瞭に示すために、破線円で囲まれた領域が拡大されて示されている。
次に、図９を参照して、上記のように成形された溝１２４を閉じるようにトレイ１２０の底壁１２２ａに閉鎖板１２３を配置接合する。閉鎖板１２３は、トレイ１２０の収容部１２２に上方から配置され、例えばＦＳＷによって接合される。このようにして、閉鎖板１２３と溝１２４によって、冷却液が流れる冷却液流路１２４Ａが画定される。
また、負角成形の変形例として図１０～１２に示すようにフレーム１１０に負角部１１１ｅを予め設けていてもよい。この場合、負角成形は、ブランク材１２０をフレーム１１０の負角部１１１ｅに押し付けることにより行う。図１０の例ではフレーム１１０の車高方向下部内面に窪みとして負角部１１１ｅを構成している。図１１の例では、フレーム１１０の車高方向中央部内面に窪みとして負角部１１１ｅを構成している。図１２の例ではフレーム１１０の内面がフレーム１１０の中央に向かって傾斜することにより、傾斜面として負角部１１１ｅを構成している。また、負角部１１１ｅはクロスメンバー１１２にも形成されていてもよい。このように、フレーム１１０に負角部１１１ｅを予め設けることによって、バッテリーケース１００に負角部を設ける負角成形を容易かつ確実に実行できる。
また、閉鎖板１２３の変形例として図１３に示すように閉鎖板１２３に凹凸形状を付与してもよい。前述の構成では、平坦な表面を有する閉鎖板１２３を例示しているが、冷却液流路１２４Ａの流路面積を拡大するように溝１２４の形状に合わせて上向きの凸形状（下向きの凹形状）を閉鎖板１２３に付与してもよい。図１３の例では、溝１２４の半円形状と上下対称な半円形状を閉鎖板１２３に付与している。このようにして、冷却液流路１２４Ａの流路面積を拡大することで、冷却液の流量を増加でき、冷却性能を向上できる。
以上のようなバッテリーケース１００およびその製造方法によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態によれば、トレイ１２０がバスタブ状に成形されているため、継ぎ目も存在せず、高いシール性を確保できる。また、フレーム１１０の角部にはコーナー部材１１３によりＲ形状が付与されており、トレイ１２０がフレーム１１０に圧接されていることからトレイ１２０にもフレーム１１０のコーナー部材１１３のＲ形状が付与される。従って、コーナー部材１１３のＲ形状に合わせたＲ形状を有するトレイ１２０を構成できる。よって、コーナー部材１１３のＲ形状を所望の大きさに設定することでバッテリー３０を搭載するためのスペース効率を向上できる。仮に、コーナー部材１１３を使用せず、フレーム１１０の角部にＲ形状を付与しない場合、高荷重のプレス成形によってトレイ１２０の角部のＲ形状が著しく小さくなる結果、トレイ１２０に割れが生じるおそれがある。しかし、本実施形態のようにフレーム１１０の角部にコーナー部材１１３によってＲ形状を付与していると、トレイ１２０には少なくともフレーム１１０のコーナー部材１１３のＲ形状と同程度のＲ形状が付与されるため、トレイ１２０の成形時に発生する底面部の割れやフランジ部のシワを抑制できる。また、バスタブ状のトレイ１２０が圧接によりフレーム１１０と一体化されており、溶接に伴う熱変形が生じることもなく、高精度の接合を実現でき、即ちトレイ１２０とフレーム１１０の接合強度を向上できる。
また、フレーム１１０において、本体１１１とコーナー部材１１３が別体であることにより、フレーム１１０の角部のＲ形状を自由に設定しやすい。
また、トレイ１２０に負角部が形成されていることによって、圧接が解かれてトレイ１２０がフレーム１１０から抜けることを抑制できる。
また、冷却液流路１２４Ａに冷却液を流すことによりバッテリー３０を冷却できる。特に、本実施形態のようにシール性の高いバッテリーケース１００では、放熱性能が低下することがあるため、高い冷却性能が求められる。
また、本実施形態ではゴムバルジ法を採用しているため、熱変形を伴うことなくブランク材１２０をバスタブ状のトレイ１２０に簡易に成形できる。
また、コーナー部材１１３は、トレイ１２０およびフレーム１１０が一体化された後にフレーム１１０から取り外されてもよい。これにより、軽量化を図ることができる。
（変形例）
図１４，１５を参照して、上記実施形態の変形例を説明する。本変形例では、フレーム１１０の動きを拘束する拘束金型６０を使用する。
拘束金型６０は、フレーム１１０と相補的な形状を有し、平面視においてフレーム１１０の外側に配置される。拘束金型６０は、前壁１１１ａおよび後壁１１１ｂをそれぞれ支持する前拘束部材６１および後拘束部材６２と、側壁１１１ｃ，１１１ｄをそれぞれ支持する側方拘束部材６３，６４とを備える。前拘束部材６１、後拘束部材６２、および側方拘束部材６３，６４は組み合わされて、平面視において枠状を構成する。拘束金型６０の上面は、２段形にされている。詳細には、拘束金型６０の上面は、フレーム１１０の上面と概略同一の高さに揃えられた第１面６０ａと、フレーム１１０の上面よりも一段高く設けられた第２面６０ｂとを有する。第１面６０ａと第２面６０ｂは、傾斜面６０ｃによって接続され、平面視において第２面６０ｂが第１面６０ａの外側に配置されている。また、フレーム１１０と拘束金型６０の下面は揃えられている。従って、フレーム１１０と拘束金型６０の高さ寸法を比較すると、拘束金型６０の高さがフレーム１１０の高さよりも高く設定されている。
本実施形態のバッテリーケース１００の製造方法では、第１実施形態に加えてフレーム１１０の動きを拘束する拘束金型６０をさらに準備し、平面視において拘束金型６０をフレーム１１０の外側に固定して配置する（図１４，１５参照）。その後、図１６～１８に示すように、前述と同様にブランク材１２０をバスタブ状のトレイ１２０に変形させるとともにフレーム１１０と一体化する。このとき同時に、トレイ１２０の載置部１２２の底部１２２ａに溝１２４を成形する。そして、図１９に示すように、トレイ１２０に閉鎖板１２３を配置接合する。
詳細には、図１６に示すようにブランク材１２０を拘束金型６０上に配置し、図１７に示すように液圧伝達弾性体５０を介してブランク材１２０を加圧することで、ブランク材１２０の第１外縁部１２１ａをフレーム１１０によって支持するとともに第１外縁部１２１ａ（最外縁部からわずかに内側の部分）よりも外側の第２外縁部１２１ｂ（最外縁部）を拘束金型６０の第２面６０ｂによって支持する。これにより、ブランク材１２０が外側から内側に向かって高さが低くなるように撓んで配置され、ブランク材１２０がこのように撓んだ状態から続けてブランク材１２０を加圧することで、ブランク材１２０を底壁１２２ａに溝１２４が形成されたバスタブ状のトレイ１２０に変形させ、フレーム１１０と圧接する（図１８参照）。
上記圧接後、図１９に示すように、溝１２４を閉じるようにトレイ１２０の底壁１２２ａに閉鎖板１２３を配置接合する。閉鎖板１２３は、トレイ１２０の収容部１２２の底壁１２２ａに上方から配置され、例えばＦＳＷによって接合される。このようにして、閉鎖板１２３と溝１２４によって、冷却液流路１２４Ａが画定される。
本実施形態によれば、ブランク材１２０が外側から内側に向かって高さが低くなるように撓んだ状態でブランク材１２０を加圧するため、ブランク材１２０の内側への材料流入量を増加させ、トレイ１２０の底部１２２ａの稜線部ないし角部の丸みをより低減できる。
本変形例において、傾斜面６０ｃは、鉛直方向に延びていてもよいし、負角形状を有してもよい。また、拘束金型６０の肩Ｒ形状（傾斜面６０ｃと第２面６０ｂのフィレット形状）を図示していないが、好ましくは当該肩Ｒ形状が設けられる。また、第１面６０ａは省略されてもよい。
代替的には、図２０に示すように、フレーム１１０と拘束金型６０の高さ寸法は、同じであってもよい。図１４～図１９の例では、拘束金型６０の高さ寸法をフレーム１１０よりも大きくすることでブランク材１２０の内側への材料流入量を増加させている。しかし、トレイ１２０の成形に問題がない場合には、図２０に示すように、材料歩留を向上する目的でフレーム１１０の上面と拘束金型６０の上面とが揃えられてもよい。
（第２実施形態）
図２１を参照して、第２実施形態では、フレーム１１０はコーナー部材１１３（図４参照）を有しておらず、本体１１１の角部の内側にＲ形状が付与されたＲ部１１１ｆが設けられている。これに関する以外は、第１実施形態と実質的に同じである。従って、第１実施形態と同じ部分については説明を省略する場合がある。
フレーム１１０では、前壁１１１ａ、後壁１１１ｂ、側壁１１１ｃ、および側壁１１１ｄがアルミニウム合金製の押出材からなる。平面視において、前壁１１１ａと側壁１１１ｃおよび前壁１１１ａと側壁１１１ｄがそれぞれ溶接され、後壁１１１ｂと側壁１１１ｃおよび後壁１１１ｂと側壁１１１ｄがそれぞれ溶接されている。このようにして、フレーム１１０の平面視における矩形枠状が構成されている。各壁１１１ａ～１１１ｄの両端部の内側は、Ｒ部１１１ｆを構成するようにプレス加工されている。
図２２は、図２１のフレーム１１０の製造方法を示す斜視図である。図２２は、フレーム１１０を構成する前壁１１１ａが図示されている。図２２の前壁１１１ａは、アルミニウム合金製の中空押出材を長手方向に対して斜め（例えば４５°）に切断したものである。前壁１１１ａの両端部から、内形よりもわずかに大きな外形を有する成形治具８１，８２を差し込むことにより、両端部が拡大変形してＲ形状が形成される。特に、成形治具８１，８２は、前壁１１１ａへの差し込み部分において、前壁１１１ａにＲ形状を付与できるようにＲ形状に対応する湾曲面８１ａ，８２ａを有している。このように成形した前壁１１１ａと、同様に成形した後壁１１１ｂおよび側壁１１１ｃ，１１１ｄとを、図２１に示すように溶接して枠状にすることにより、Ｒ部１１１ｆを有するフレーム１１０が構成される。
本実施形態によれば、フレーム１１０がＲ部１１１ｆを有し、即ちフレーム１１０自体にＲ形状が付与されていることにより、Ｒ形状を付与するための部品を設ける必要がない。よって、構成部品数を減らすことができる。
以上より、本発明の具体的な実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態または変形例の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。
また、上記実施形態では、フレーム１１０は、平面視において矩形状のものを例示したが、矩形以外の多角形状であってよい。フレーム１１０の形状は、バッテリーケース１００を搭載する電動車両１に応じて適宜設計される。
また、フレーム１１０とトレイ１２０の材質は、上記実施形態のものに限定されない。例えば、フレーム１１０は鋼板ロールフォーム材（図２３参照）からなり、トレイ１２０は鋼製の板材からなってもよい。例えば、フレーム１１０は防食塗装された鋼板ロールフォーム材（図２３参照）からなり、トレイ１２０は、アルミニウム合金製の板材からなってもよい。例えば、フレーム１１０はアルミニウム合金製の押出材からなり、トレイ１２０は塗装鋼板またはラミネート(樹脂積層)鋼板からなってもよい。
また、上記実施形態では、ゴムバルジ法によるトレイの成形およびフレーム１１０とトレイ１２０の一体化を１工程で行った例を説明したが、これらはプレス荷重などの条件を変えて２段階に分けて行われてもよい。即ち、第１段階で冷間プレスにより周壁１２２ｂの傾斜角度などが大きな概略バスタブ状のトレイ１２０にブランク材１２０を成形し、第２段階でゴムバルジ法により正確なトレイ１２０形状に成形するとともにフレーム１１０とトレイ（ブランク材）１２０を圧接して一体化してもよい。このようにブランク材１２０の加圧を２段階に分けることにより、ブランク材１２０においてひずみが増加する位置が変化するので、全体として成形性を向上できる。即ち、ブランク材１２０の割れを抑制して安定してトレイを成形できる。
また、上記実施形態では、溝１２４が底壁１２２ａの上面に形成され、溝１２４に対して上方から閉鎖板１２３によって蓋をする構成を例示したが、溝１２４が底壁１２２ａの下面に形成され、溝１２４に対して下方から閉鎖板１２３によって蓋をする構成であってもよい。
１ 電動車両
１０ 車体前部
２０ 車体中央部
３０ バッテリー
５０ 液圧伝達弾性体
５５ 台
５５ａ 凹部
６０ 拘束金型
６０ａ 第１面
６０ｂ 第２面
６０ｃ 傾斜面
６１ 前拘束部材
６２ 後拘束部材
６３，６４ 側方拘束部材
８１，８２ 成形治具
８１ａ，８２ａ 湾曲面
１００ バッテリーケース（電動車両用バッテリーケース）
１１０ フレーム
１１１ 本体
１１１ａ 前壁
１１１ｂ 後壁
１１１ｃ，１１１ｄ 側壁
１１１ｅ 負角部
１１１ｆ Ｒ部
１１２ クロスメンバー
１１２ａ 溶接点
１１３ コーナー部材
１１３ａ 内面
１２０ トレイ（ブランク材）（被成形部材）
１２１ フランジ
１２１ａ 第１外縁部
１２１ｂ 第２外縁部
１２２ 収容部
１２２ａ 底壁
１２２ｂ 周壁
１２２ｃ 張出部
１２２ｄ 開口部
１２３ 閉鎖板
１２４ 溝
１２４Ａ 冷却液流路
１２４ａ 入口
１２４ｂ 出口
１２４ｃ 流入路
１２４ｄ 流出路
１２４ｅ 分岐路
１３０ トップカバー
１４０ アンダーカバー
２００ ロッカー部材
３００ フロアパネル
４００ フロアクロスメンバー

Claims (14)

  1. 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、前記フレームの前記空間内において前記フレームに押し付けられるよう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、
    前記トレイの前記底壁から開口部に向かって少なくとも部分的に内側へ向かう負角が形成された負角部が設けられている、電動車両用バッテリーケース。
  2. 前記フレームは、前記多角形枠状を構成する本体と、前記本体の前記角部の内側に配置された前記Ｒ形状を有するコーナー部材とを備える、請求項１に記載の電動車両用バッテリーケース。
  3. 前記フレームは、直線状の押出材が溶接されて前記多角形枠状が構成され、
    前記押出材の端部は、前記Ｒ形状を有するようにプレス加工されている、請求項１に記載の電動車両用バッテリーケース。
  4. 前記フレームは、アルミニウム合金製の押出材からなり、
    前記トレイは、アルミニウム合金製の板材からなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動車両用バッテリーケース。
  5. 前記フレームは、鋼板ロールフォーム材からなり、
    前記トレイは、鋼製の板材からなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動車両用バッテリーケース。
  6. 前記フレームは、防食塗装された鋼板ロールフォーム材からなり、
    前記トレイは、アルミニウム合金製の板材からなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動車両用バッテリーケース。
  7. 前記フレームは、アルミニウム合金製の押出材からなり、
    前記トレイは、塗装鋼板またはラミネート鋼板からなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動車両用バッテリーケース。
  8. 前記フレームは、クロスメンバーを備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電動車両用バッテリーケース。
  9. 前記トレイの前記底壁には冷却液の流路が成形されている、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電動車両用バッテリーケース。
  10. 平面視において、多角形枠状であり内側に空間を画定する本体および前記本体の角部の内側に配置されたＲ形状を有するコーナー部材を含むフレームと、平板状の被成形部材とを準備し、
    前記被成形部材を前記フレームに重ねて配置し、
    前記フレームとは反対側から前記被成形部材に圧力を加え、前記フレームに前記被成形部材を押付けて前記空間内で膨出させ、それによって前記被成形部材を、底壁と、前記底壁の周縁に設けられて開口部を画定する周壁とを備えるバスタブ状のトレイに変形させるとともに、前記フレームと一体化し、
    前記被成形部材と前記フレームが一体化された後に前記コーナー部材を前記フレームから取り外す
    ことを含む、電動車両用バッテリーケースの製造方法。
  11. 前記被成形部材への加圧は、ゴムバルジ法によって行われる、請求項１０に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
  12. 前記ゴムバルジ法による前記被成形部材の加圧は、前記被成形部材を加熱して軟化させた状態で行われる、請求項１１に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
  13. 高さ寸法が前記フレーム以上であって、前記フレームの動きを拘束する拘束金型をさらに準備し、
    前記拘束金型を前記フレームの外側に固定して配置し、
    前記被成形部材の第１外縁部を前記フレームによって支持し、前記第１外縁部よりも外側の第２外縁部を前記拘束金型によって支持することで、前記被成形部材を平面視において外側から内側に向かって高さが低くなるように撓ませて配置し、
    前記被成形部材が撓んだ状態で前記被成形部材を加圧する
    ことをさらに含む、請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
  14. 前記被成形部材の加圧は、２段階で行われ、
    第１段階でバスタブ状に前記被成形部材を成形し、
    第２段階で前記フレームと前記被成形部材を圧接して一体化する、請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
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