JPH07186734A - 電動車両のバッテリボックス構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 バッテリの列間にセンタフレーム１５を渡し
たことを特徴とする電動車両のバッテリボックス。 【効果】 バッテリの列間にセンタフレームを渡すこと
によって、バッテリボックスの底部の応力及びたわみを
大幅に減らすことに成功した。従って、センタフレーム
を加えたことによりバッテリボックスの合理的な剛性向
上と軽量化とが図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電動車両のバッテリボッ
クス構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車に代表される電動車両は、一
般に蓄電池（バッテリ）で駆動される。そのために、車
体にバッテリボックスを取付け、このバッテリボックス
に１０〜３０個のバッテリを収納するようにしている。
バッテリはかなり重いので、バッテリバックスは頑丈な
構造体である必要がある。そこで、本出願人は先に、特
開平５−１９３３６７号公報で「電気自動車用バッテリ
ボックス」を提案した。この電気自動車用バッテリボッ
クス（以下「改良型バッテリボックス」という。）は、
同公報の図３に示す通り、鋼製の上部開放、有底ボック
スであり、底の上面に井桁（イゲタ）状の補強フレーム
が付設された丈夫ものである。このボックスには上記公
報の図６に示す通り、多数のバッテリが密に収納され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記改良型バ
ッテリボックスにあっても、更に改良すべき次の〜
の課題がある。課題のは、バッテリボックスの剛性に
関する。次に示す（１）式及び（２）式は等分布荷重を
受けた時の平板の最大撓み及び最大曲げ応力の算式（出
典、機械工学便覧第６版・第４編材料力学・第３７表）
である。

【０００４】

【数１】

【０００５】上記（１）式によれば、最大撓みは短辺の
長さａの４乗に比例し、平板の厚さｈの３乗に反比例す
る。短辺の長さａは収納するバッテリの個数及び寸法か
ら決定されるので簡単に変更できる性質の数値ではな
い。そこで、撓みを許容撓み量以内におさめるには、ボ
ックスの底板を厚くするかまたは補強フレームを厚くす
る方法がある。しかし、上記公報の図３に明示される補
強フレームは、断面の高さ寸法が小さいために高さ方向
の断面２次モーメント及び断面係数が小さく、下向き荷
重に対する曲げ剛性及び撓み剛性に富んでいるとは言い
難い。その結果、上記補強フレーム付きボックスは、ボ
ックスの底板を厚くしたり、補強フレームを厚くする必
要があり、バッテリボックスが重くなるという問題があ
る。

【０００６】課題のは、バッテリボックスの製造方法
に関する。上記公報の図３のバッテリボックスは、底板
に４枚の側板を溶接止めするビルトアップ法又は平板を
絞り成形するドロー成形法で製造される。ビルトアップ
法はコスト高であり量産に適さず、ドロー成形法は絞り
用金型のコストが嵩み、更に底板と側壁のコーナや側壁
同士のコーナは適当な径のアールを付ける必要がありこ
とから、シャープな加工ができず、その結果、バッテリ
ボックスが大きくなるという問題がある。

【０００７】課題のは、バッテリボックスの断熱に関
する。上記公報の図６で示した通り、従来のバッテリボ
ックスはバッテリ冷却ファン（押込みファン及び吸出し
ファン）を備え、バッテリを冷却することのみを考慮し
た構造であった。しかし、バッテリの熱はボックスの壁
を通じて外に直接逃げる要素と、逆に外部の熱がボック
スの壁を通って直接バッテリを暖める要素とがあり、こ
れらが複数のバッテリにおいける温度差を発生させ、バ
ッテリの性能及び寿命に著しく影響していることが判明
した。

【０００８】そこで本発明の目的は、剛性の高い合理的
な構造と加工コストの嵩まない簡単な構造と断熱を考慮
した保温構造とを備えたバッテリボックスを提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本発明は、複数のバッテリを少なくとも２列に収納する
バッテリボックスにおいて、このバッテリボックスはバ
ッテリの列間にセンタフレームを渡したことを特徴とす
る。このセンタフレームは、略逆Ｕ字断面の中空部材で
あることが好ましい。又このセンタフレームは、バッテ
リと同等の高さを有するものであればよい。

【００１０】バッテリボックスを、平板を折り曲げ成形
した有底箱状のボックス外箱と、平板をプレス成形しボ
ックス外箱の前後左右壁に内側から当てられ溶接された
インナフレームと、センタフレームとから構成する。そ
して、バッテリボックスの底部、前後左右の壁およびセ
ンタフレームに、断熱材を付設するとよい。

【００１１】

【作用】センタフレームを加えて、バッテリボックスの
底部の応力及び撓みを減らす。センタフレームを略Ｕ字
断面の中空部材として軽量化を図る。更にセンタフレー
ムは高さ寸法が大きいほど有利となる。

【００１２】ボックス外箱の形状を簡単な有底箱形状に
して成形加工を容易にする。そして、構造の簡単なイン
ナフレームやセンタフレームを追加するだけにして、強
固な補強フレームを廃止する。バッテリボックスを断熱
化することで、バッテリの保温と管理された温度制御を
可能にする。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を添付図面に基づいて以下に
説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明の電動車両用バッテリボックスの分解斜視
図（小部品は省略）、図２は図１のボックス外板の加工
図、図３は図１のセンタフレームの加工図である。な
お、以下「前」、「後」、「左」、「右」は運転者から
見た方向に従う。図１において、バッテリボックス１は
ボックス外板２（底部３、前壁４、後壁５、左・右壁
６，７とからなる。）に、インナフレーム１０（ストレ
ートフレーム１１…とコーナフレーム１２，１３…とか
らなる。）及びセンタフレーム１５（ハーフフレーム１
６，１６からなる。）を適宜バラの状態で上から取付
け、スポット溶接等で固着したものである。１８，１９
はサポートフレーム（分割姿）である。

【００１４】前記インナフレーム１０は、薄板に孔１０
ａ…を打ち抜きつつ断面を浅いコ字形に湾曲成形してな
るストレートフレーム１１を４個配置し、これらをやは
りプレス加工法で孔開け及び湾曲成形した２個のコーナ
フレーム１２，１２及び２個のコーナフレーム１３，１
３でつなぐことで１個の矩形枠としたものであるが、ス
トレートフレーム１２…が前後左右共通であることを特
徴とし、これにより型代の節約及び部品点数の削減とが
図れる。

【００１５】図２（ａ），（ｂ）でボックス外板２を詳
しく説明すると、（ａ）で平板の中央の上（図面表側）
に凸のビード（薄板に強度向上を目的に押し型で形成す
る溝）３ａ…及び吸気スリット３ｂ…（一部不図示）を
条設し、これらの前後左右に下に凸の凹部４ａ，５ａ，
６ａ，７ａを形成し、更に凹部７ａに３個の排気孔７ｂ
…を打ち抜き形成し、四隅のバッチング部分を切除す
る。そして、（ｂ）に示す通り４辺を上に折り曲げて前
後左右の壁４〜７を形成し、これら壁４〜７同士を溶接
止めすることで、高級金型を要すること無く、極く簡単
にボックス外板２を製造することができる。

【００１６】図３（ａ），（ｂ）でセンタフレーム１５
を詳しく説明すると、センタフレーム１５は２列のバッ
テリ群の列間に配置されたものである。（ａ）でハーフ
フレーム１６は中央の折曲部１６ａに対して一方の辺に
三角孔１６ｂ…、他方の辺に比較的大きな矩形孔１６ｃ
…が打ち抜かれ、その後、折曲部１６ａで２ツ折りする
ことで簡単に（ｂ）に示すハーフフレーム１６を製造す
ることができる。即ちハーフフレーム１６は逆Ｕ字断面
を呈し、且つハーフフレーム１６の高さは概ねバッテリ
の高さと同じとされている。ハーフフレーム１６の端部
のフランジ１６ｄを図１のインナフレーム１０に溶接止
めし、下部フランジ１６ｅを底部３に溶接止めする。な
お、（ａ）に示す通り２個のハーフフレーム１６，１６
は取付けの際に一方を１８０゜回転するだけですむ。従
って、孔１６ｂ，１６ｃの模様が異なるにも拘らず、一
種類のハーフサイズ用プレス型でセンタフレーム１５を
簡単にプレス成形することができる。上記プレス型はセ
ンタフレーム１５の全長の略１／２長さで済むので、小
型で安価なものとなる。

【００１７】図４は本発明のバッテリボックスの断面図
（断熱材なし）であり、正面断面図であるために図右の
壁が左壁６、図左の壁が右壁７となる。ボックス外板２
の左右壁６，７にインナフレーム１０を当接して溶接止
めする。また、中央にセンタフレーム１５を渡し、上述
した通りにそれの前後フランジ１６ｄを前壁及び後壁に
沿ったインナフレーム１０に溶接止めし、下部フランジ
１６ｅを底部のビード３ａ上面に溶接する。

【００１８】図５は本発明のバッテリボックスの断面図
（断熱材付き）であり、底部３の上面に下部断熱材２
０，２０を敷き、インナフレーム１０の内側（凹部）に
側部断熱材２１，２２を取付ける。但し、図左の側部断
熱材２２はインナフレーム１０との間に排気通路２３を
確保するためにその排気通路２３の手前に取付ける。２
４はその為にインナフレーム切起し部である。センタフ
レーム１５にも中央部断熱材２６を取付けるが、センタ
フレーム１５には大きな矩形孔１６ｃと小さな三角孔１
６ｂ（図３参照）とが開けられているので、大きな矩形
孔１６ｃから断熱材２６を押込み、三角孔１６ｂに当て
止めすればよい。これで、下部と側部と中央部とが断熱
されたことになる。なお、図右の側部断熱材２１以外の
中央部断熱材２６と左の側部断熱材２２と底の下部断熱
材２０は、後述するバッテリの相互間（図表裏方向）で
数ｍｍ幅のスリットが切られている。これらスリットは
冷却空気を通過させるため通路である。詳しくは図６で
述べる。

【００１９】図６は本発明のバッテリボックスの全体組
立断面図であり、ボックス外板の底部３の下面に樹脂製
のエアダクト２８を取付け、左壁６にクロスフローファ
ン２９を取付け、右壁７に排気孔機構３０（排気弁３０
ａ，３０ａ、フード３０ｂからなる。）を取付け、ボッ
クス内に左右２列のバッテリ３１…（２×１２＝２４
個）を収納し、これらバッテリ３１…の上部隙間にパッ
キンを兼ねた帯状断熱材３２を取付け、その上からリッ
ド３３を被せたものである。このリッド３３にも上部断
熱材３４が内張りされている。この様に組まれたバッテ
リボックス１をサポートフレーム１８，１９を介して車
体フレーム３５，３５にボルト止めする。３６はクロス
フローファンのファンケース固定ボルト、３７はブレー
カボックス固定ボルト、３８，３８は位置決め用のロケ
ットピンである。

【００２０】以上の構成からなる電動車両用バッテリボ
ックスの作用を次に述べる。図６において、バッテリ３
１…を冷却する必要がある場合、例えば充電時、にクロ
スフローファン２９を始動する。クロスフローファン２
９は矢印のごとく吸入した空気を加圧して、エアダクト
２８に送る。エアダクト２８は矢印のごとくボックス外
板の底部３を貫通してエアを吹上げる。このエアは各々
左右のバッテリ３１，３１の図の前後側面を冷却した
後、ほぼ水平流となって左に流れ、排気通路２３に至
り、この後、排気弁３０ａ，３０ａを押し開けて外へ出
る。バッテリ３１は長辺側面を除く短辺側面及び上下面
が断熱されているので実質的に外部との熱の授受はな
く、長辺側面のみが冷却されるので、冷却はよく管理さ
れ、その結果、バッテリ相互間の温度差は極く小さくな
り、好ましい。

【００２１】更に、図４に示す通り、高さ寸法がボック
ス外板の左右壁６，７と等しいか若しくはそれより大き
なセンタフレーム１５がボックスの中央に渡されたの
で、底部３の材料力学上の支点間距離が１／２となり、
前記数１の（１）式からセンタフレームの無い場合に較
べて撓みは１／８と極く小さくなる可能性がある。この
ことから、底板の厚さを小さくできる。また、ボックス
外板の左右壁６，７にインナフレーム１０を付設し、し
かも湾曲成形したので、ボックス外板２の剛性が高ま
る。更に、センタフレーム１５およびインナフレーム１
０は、高さが大きいので上下方向における剛性が大き
く、又縦方向にスリムであって強度に直接寄与しない部
分を開口にしたので全体的に軽量であると言える。従っ
て、背の高いセンタフレーム１５及びインナフレーム１
０をボックス外板２に付設したことでバッテリボックス
１の剛性を合理的に高めることができたと言える。

【００２２】また、図２（ａ），（ｂ）で説明した通
り、重要部材であるボックス外板２は平板を簡単に折り
曲げ加工するだけで製造可能となったので、安価で量産
することができるようになった。

【００２３】図７は本発明のバッテリボックスのボルト
取付け図であり、本発明のバッテリボックス１はファン
ケース固定ボルト３６をバッテリ３１に対して外向き即
ち、ボルトの頭３６ａをボックス外板の左壁６に溶接し
てボルトの先を外方へ突出したことを特徴とする。その
他、ボックス外板の底にとり付けたエアダクト２８、リ
ッド上のブレーカボックス、水素防曝フィルタの取付け
ボルトも同様である。この構造により、ボルトの先でバ
ッテリ２１を傷をつけるという危険を回避することがで
きる。

【００２４】図８は本発明のバッテリボックスを車体フ
レームの一部に組込んだ例を示す図であり、バッテリケ
ース１のサポートフレーム１８を車体側のフロアフレー
ム４１にボルト４２で固定するものである。これにより
バッテリボックス１の荷重をフロアフレーム４１、アウ
トリガー４３を介してサイドシール４４そしてセンタピ
ラー４５に伝達することができる。図９は図８の別実施
例図であり、アウトリガー４３にサポートフレーム１８
を直接ボルト締結したものであり、バッテリボックス１
の荷重を直接アウトリガー４３に伝達することができて
好ましい。

【００２５】図１０（ａ），（ｂ）は本発明のバッテリ
ボックスのリッドの改良図であり、（ｂ）に示す通り、
リッド５１の内部は下層が結線部５２、上層が配電ユニ
ット５３の２層構造となっていることを特徴とする。５
４…は外部接続端子である。（ａ）に示すバッテリ外箱
２に複数のバッテリ３１…を収納した後、本実施例のリ
ッド５１を被せる。すると、（ｂ）に示した通り、結線
部５２がバッテリ３１間の結線を為せる。煩わしいバッ
テリ結線をリッドを被せるだけで為せるので作業は容易
であり、作業ミスを防止できる。しかも、比較的大きな
平面積のリッド５１に外部接続端子５４…を設けたこと
によって、車体下部のハーネス（配線）を一部省略で
き、また駆動モータの位置が車種毎に変更されたとして
も上記外部接続端子５４…の内の一番近いものを使用す
ればよいので、ハーネス設計が容易となる。

【００２６】尚、本実施例ではセンタフレーム１５をバ
ッテリボックス１の長手方向に渡したが、クロス方向に
渡すこと、又は十字，キ字型に渡してもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上に述べた通り本発明は、複数のバッ
テリを少なくとも２列に収納するバッテリボックスにお
いて、このバッテリボックスはバッテリの列間にセンタ
フレームを渡すことによって、バッテリボックスの底部
の応力及びたわみを大幅に減らすことに成功した。従っ
て、センタフレームを加えたことによりバッテリボック
スの合理的な剛性向上と軽量化とが図れる。センタフレ
ームを逆Ｕ字形の中空部材とすれば、強度を維持しつつ
軽量化を図れ、又、センタフレームをバッテリと同等の
高さにしたことにより同様に強度を維持しつつ軽量化を
図れる。

【００２８】また、バッテリボックスを、平板を折り曲
げ成形した有底箱状のボックス外箱と、平板をプレス成
形しボックス外箱の前後左右壁に内側から当てられ溶接
されたインナフレームと、センタフレームとで構成すれ
ば、ボックス外箱は形状が簡単なため成形加工が容易と
なり、また、簡単なインナフレームやセンタフレームを
追加するだけよいので、従来の重くて強固な補強フレー
ムを廃止することができる。

【００２９】更に、バッテリボックスの底部、前後左右
の壁およびセンタフレームに、断熱材を付設すればバッ
テリの保温と温度管理が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電動車両用バッテリボックスの分解斜
視図

【図２】図１のボックス外板の加工図

【図３】図１のセンタフレームの加工図

【図４】本発明のバッテリボックスの断面図（断熱材な
し）

【図５】本発明のバッテリボックスの断面図（断熱材付
き）

【図６】本発明のバッテリボックスの全体組立断面図

【図７】本発明のバッテリボックスのボルト取付け図

【図８】本発明のバッテリボックスを車体フレームの一
部に組込んだ例を示す図

【図９】図８の別実施例図

【図１０】本発明のバッテリボックスのリッドの改良図

【符号の説明】

１…バッテリボックス、２…ボックス外板、３…底部、
４…前壁、５…後壁、６…左壁、７…右壁、１０…イン
ナフレーム、１５…センタフレーム、２０…下部断熱
材、２１，２２…側部断熱材、２６…中央部断熱材、３
１…バッテリ、３３…リッド、３４…上部断熱材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 和幸 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 藤本 浩之 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のバッテリを少なくとも２列に収納
   するバッテリボックスにおいて、このバッテリボックス
   はバッテリの列間にセンタフレームを渡したことを特徴
   とする電動車両のバッテリボックス構造。
2. 【請求項２】 前記センタフレームは、略逆Ｕ字断面の
   中空部材であることを特徴とする請求項１記載の電動車
   両のバッテリボックス構造。
3. 【請求項３】 前記センタフレームは、バッテリと同等
   の高さを有するものであることを特徴とする請求項１記
   載の電動車両のバッテリボックス構造。
4. 【請求項４】 前記バッテリボックスは、平板を折り曲
   げ成形した有底箱状のボックス外箱と、平板をプレス成
   形し前記ボックス外箱の前後左右壁に内側から当てられ
   溶接されたインナフレームと、前記センタフレームとか
   らなることを特徴とする請求項１記載の電動車両のバッ
   テリボックス構造。
5. 【請求項５】 前記バッテリボックスの底部、前後左右
   の壁およびセンタフレームに、断熱材を付設したことを
   特徴とする請求項３記載の電動車両のバッテリボックス
   構造。