WO2021049193A1 - 電動車両用バッテリーケース - Google Patents

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WO2021049193A1
WO2021049193A1 PCT/JP2020/029074 JP2020029074W WO2021049193A1 WO 2021049193 A1 WO2021049193 A1 WO 2021049193A1 JP 2020029074 W JP2020029074 W JP 2020029074W WO 2021049193 A1 WO2021049193 A1 WO 2021049193A1
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WO
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tray
cross member
battery case
frame
electric vehicle
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PCT/JP2020/029074
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English (en)
French (fr)
Inventor
徹 橋村
大貴 山川
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
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Publication date
Application filed by 株式会社神戸製鋼所 filed Critical 株式会社神戸製鋼所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery case for an electric vehicle.
  • Electric vehicles such as electric vehicles need to be equipped with a large-capacity battery in order to secure a sufficient cruising range, but a large cabin is required.
  • many electric vehicles store a large-capacity battery in a battery case and mount it on the entire underfloor of the vehicle. Therefore, the battery case for an electric vehicle is required to have a high sealing property to prevent water from entering from the road surface and prevent malfunction of electronic parts, and also has a high collision strength to protect the internal battery. Desired.
  • Patent Document 1 discloses a battery case in which a metal plate is molded into a bathtub shape by cold press molding to improve sealing performance.
  • Patent Document 2 discloses a battery case in which space efficiency and collision strength are improved by joining the bottom plate of the battery case and the frame by a joining means such as welding.
  • Patent Document 2 Since the battery case of Patent Document 2 does not use a bathtub-shaped tray, it is necessary to prevent water from entering through welded seams, etc., and there is room for improvement in sealing performance.
  • An object of the present invention is to secure sufficient sealing performance and strength in a battery case for an electric vehicle.
  • the present invention includes a bathtub-shaped tray having a concave accommodating portion for accommodating a battery, a frame arranged so as to surround the entire circumference of the tray in a plan view, and arranged above the tray.
  • a battery case for an electric vehicle comprising a top cover that closes the accommodating portion and an undercover that is arranged below the tray.
  • the accommodating part is closed by the tray and the top cover, so that the accommodating part is sealed.
  • the tray has a bathtub shape, no seams are provided except at the joint between the tray and the top cover. Therefore, high sealing performance can be ensured for the battery accommodating portion without requiring welding or the like all around.
  • the frame is arranged so as to surround the entire circumference of the tray, high collision strength is ensured.
  • the undercover is arranged below the tray, the tray is not exposed on the lower surface of the vehicle body, and high strength against pushing up from the road surface can be ensured.
  • the undercover is made of a material different from that of the frame, and may be joined to the frame by a different material.
  • the material of the undercover and the frame can be changed according to the application, and the versatility of the battery case for the electric vehicle can be enhanced.
  • the frame may be made of aluminum alloy for weight reduction
  • the undercover may be made of steel for improving the strength of pushing up from the road surface.
  • the dissimilar material joining indicates a joining mode between dissimilar metal materials, and refers to, for example, bolt joining, rivet joining, or EASW (Element Arc Spot Welding).
  • the tray may be made of plastic.
  • the shape of the tray can be arbitrarily formed and the weight of the tray can be reduced.
  • the tray accommodating portion accommodates a battery having a capacity as large as possible, it is preferable that the tray accommodating portion has a large capacity and the roundness of the ridge line portion is small.
  • the tray made of plastic such molding can be easily performed.
  • the frame includes an upper cross member extending in the vehicle width direction and a lower cross member extending in the vehicle width direction and arranged below the upper cross member, and the tray has the upper cross member extending in the vehicle height direction. And the lower cross member.
  • the upper cross member and the lower cross member can improve the strength against lateral collision of the vehicle body. Further, since the tray is sandwiched between the upper cross member and the lower cross member, the tray can be stably fixed. Further, since the upper cross member and the lower cross member can be formed of different materials, weight reduction and high collision strength from the side surface of the vehicle body can be easily realized according to the required performance.
  • the top cover, the upper cross member, the tray, and the lower cross member have concentric holes in a plan view, and bolts are inserted through the concentric holes.
  • the top cover, the upper side, and the tray are completely penetrated, but the lower cross member is not completely penetrated, and the bolt is fastened to the vehicle body, so that the top cover and the upper side are completely penetrated.
  • the cross member, the tray, and the lower cross member may be integrally connected to the vehicle body body.
  • the top cover, upper cross member, tray, and lower cross member are firmly connected to the vehicle body body via bolts.
  • a configuration that is firmly coupled to the vehicle body in this way is effective so as not to excessively vibrate the battery. Further, since the bolt does not completely penetrate the lower cross member, it is possible to prevent the sealing property from being impaired.
  • a wavy panel arranged between the tray and the undercover in the vehicle height direction may be further provided.
  • the push-up strength can be further improved by the wavy panel.
  • the wavy panel preferably absorbs the impact, and is therefore effective in improving the push-up strength.
  • a side view of an electric vehicle equipped with a battery case for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention Schematic cross-sectional view of the vicinity of the rocker member of the battery case.
  • the electric vehicle 1 is a vehicle that runs by driving a motor by the electric power supplied from the battery 30.
  • the electric vehicle 1 is a vehicle that travels on electric power, and may be, for example, an electric vehicle, a plug-in hybrid vehicle, or the like.
  • the type of vehicle is not particularly limited, and may be a passenger car, a truck, a work vehicle, or other mobility.
  • a passenger car type electric vehicle as the electric vehicle 1 will be described as an example.
  • the electric vehicle 1 is equipped with a motor, a high voltage device, or the like (not shown) on the front portion 10 of the vehicle body. Further, the electric vehicle 1 is equipped with a battery case 100 for an electric vehicle (hereinafter, also simply referred to as a battery case 100) in which the battery 30 is housed in substantially the entire surface under the floor of the vehicle interior R in the central portion 20 of the vehicle body.
  • a battery case 100 for an electric vehicle (hereinafter, also simply referred to as a battery case 100) in which the battery 30 is housed in substantially the entire surface under the floor of the vehicle interior R in the central portion 20 of the vehicle body.
  • FIG. 1 the front-rear direction of the electric vehicle 1 is shown in the X direction, and the height direction (vertical direction) is shown in the Z direction.
  • the vehicle width direction is shown in the Y direction in FIGS. 2 and later.
  • the battery case 100 is arranged inside the rocker member 200 in the vehicle width direction and is supported by the rocker member 200.
  • the rocker member 200 is a skeleton member extending in the vehicle front-rear direction at both lower ends of the electric vehicle 1 (see FIG. 1) in the vehicle width direction.
  • the rocker member 200 is formed by laminating a plurality of metal plates, and has a function of protecting the vehicle interior R and the battery case 100 from an impact from the side of the electric vehicle 1.
  • the battery case 100 includes a frame 110 defining a through hole TH, a bathtub-shaped tray 120, and a top cover 130 and an undercover 140 arranged so as to sandwich these from above and below. And. Further, preferably, in the present embodiment, the battery case 100 further includes a plurality of corrugated panels 150 arranged between the tray 120 and the undercover 140 in the vehicle height direction.
  • the frame 110 is a frame-shaped member forming the skeleton of the battery case 100, and in the present embodiment, it is made of, for example, an extruded aluminum alloy product. However, the frame 110 may be made of an aluminum alloy extruded product, an aluminum alloy cast product, a magnesium alloy extruded product, a magnesium alloy cast product, or a combination thereof.
  • the frame 110 includes a rectangular frame-shaped frame-shaped body 111 in a plan view, and four cross members 112 extending in the vehicle width direction within the frame-shaped body 111.
  • the cross member 112 includes four upper cross members 112a extending in the vehicle width direction and four lower cross members 112b extending in the vehicle width direction and arranged below the upper cross member 112a.
  • the four upper cross members 112a are connected by an electric cable 31.
  • the electric cable 31 is connected to the battery 30.
  • the frame 110 having the through hole TH will be described as an example, but the shape of the frame 110 is not particularly limited.
  • the frame 110 may have a hollow portion having a concave shape instead of the through hole TH.
  • the frame-shaped body 111 includes side walls 111c and 111d extending in the front-rear direction of the vehicle, and front walls 111a and rear walls 111b connecting them and extending in the vehicle width direction.
  • the side walls 111c and 111d are substantially L-shaped in a cross section perpendicular to the vehicle front-rear direction.
  • the inside of the side walls 111c and 111d is hollow by being divided into a plurality of rooms.
  • the front wall 111a and the rear wall 111b have a square tubular shape, and the insides of the front wall 111a and the rear wall 111b are also hollow.
  • the four upper cross members 112a and the four lower cross members 112b extend parallel to the front wall 111a and the rear wall 111b and are arranged at substantially equal intervals.
  • the upper cross member 112a is arranged in the tray 120 and is in contact with the inner surface of the tray 120 at both ends in the vehicle width direction.
  • the upper cross member 112a is hollow and has a rectangular closed cross-sectional shape in a cross section perpendicular to the vehicle width direction in detail.
  • the upper cross member 112a is made of high tension steel.
  • the lower cross member 112b is arranged below the upper cross member 112a and connects the side wall 111c and the side wall 111d.
  • the lower cross member 112b is hollow, and more specifically, has a rectangular closed cross-sectional shape whose inside is partitioned by a partition wall 112b1 in a cross section perpendicular to the vehicle width direction. Further, the lower cross member 112b has a flange portion 112b2 for joining with the undercover 140 at the lower end. The flange portion 112b2 extends in a horizontal plane in parallel with the undercover 140.
  • the lower cross member 112b is, for example, an extruded product made of an aluminum alloy (extruded aluminum alloy product).
  • the cross member 112 (upper cross member 112a, lower cross member 112b) has a function of improving the strength of the battery case 100.
  • the cross member 112 can improve the strength of the electric vehicle 1 (see FIG. 1) against a collision from the side.
  • the cross member 112 is not an essential configuration and may be omitted if necessary.
  • its mode is not particularly limited, and the shape, arrangement, number, and the like can be arbitrarily set.
  • the tray 120 is a bathtub-shaped member that houses the battery 30, and is made of, for example, plastic.
  • the tray 120 includes a flange portion 121 extending in the horizontal direction (X, Y direction) at the outer edge portion, and an accommodating portion 122 having a concave shape continuous with the flange portion 121.
  • the accommodating portion 122 is a portion accommodating the battery 30.
  • the bottom portion 122a of the accommodating portion 122 is provided with an overhanging portion 122b having a shape complementary to the lower cross member 112b.
  • a lower cross member 112b is arranged below the overhanging portion 122b, and an upper cross member 112a is arranged above the overhanging portion 122b. That is, the tray 120 is sandwiched between the upper cross member 112a and the lower cross member 112b in the vehicle height direction.
  • the upper cross member 112a, the overhanging portion 122b, and the lower cross member 112b are fastened together with screws 123 and fixed.
  • the upper cross member 112a and the top cover 130 are also screwed in the same manner.
  • the flange portion 121 of the tray 120 is placed on the upper surface of the frame-shaped body 111 of the frame 110, and the tray 120 is accommodated.
  • the portion 122 is arranged in the frame-shaped body 111 of the frame 110.
  • the overhanging portion 122b is arranged so as to partially cover the lower cross member 112b.
  • batteries 30 are arranged in the accommodating portion 122 of the tray 120.
  • the battery 30 is stored in the battery case 100 by closing the accommodating portion 122 from above the battery 30 by the top cover 130.
  • the top cover 130 and the tray 120 are screwed together and fixed to the frame 110.
  • a floor panel 300 constituting the floor surface of the vehicle interior R and a floor cross member 400 extending in the vehicle width direction in the vehicle interior R are arranged.
  • An undercover 140 is arranged below the tray 120. The undercover 140 is joined to the frame 110 to form the lower surface of the vehicle body.
  • the undercover 140 is made of a material different from that of the frame 110.
  • the materials of the undercover 140 and the frame 110 can be changed according to the application, and the versatility of the battery case 100 can be enhanced.
  • the frame 110 is made of, for example, an aluminum alloy as described above, while the undercover 140 is made of, for example, steel. Therefore, the weight of the frame 110 can be reduced, and the strength of the undercover 140 against pushing up from the road surface can be increased.
  • the undercover 140 is joined to the frame 110 by a different material with reference to the partially enlarged view shown by the broken line circle in FIG.
  • the dissimilar material joining indicates a joining mode between dissimilar metal materials, and refers to, for example, bolt joining, rivet joining, or EASW (Element Arc Spot Welding).
  • EASW Element Arc Spot Welding
  • a hollow steel rivet (element) 141 with a flange is fitted into a hole 113a provided in an inner extending portion 113 of an aluminum alloy frame 110, placed on a steel undercover 140, and the element 141. Welding material melted by the arc welding method is cast into the hollow part inside.
  • the element 141 and the undercover 140 are firmly welded.
  • the frame 110 is sandwiched between the flange of the element 141 and the undercover 140 and joined to them.
  • a known adhesive or sealing material may be used in order to enhance the sealing property of the inside (upper side) of the undercover 140.
  • the lower cross member 112b is also joined to the undercover 140 by a different material.
  • EASW is adopted as described above, and the flange portion 112b2 of the lower cross member 112b is joined to the undercover 140 by using the element 142.
  • a known adhesive or sealing material may be used in order to enhance the sealing property of the inside (upper side) of the undercover 140.
  • the wavy panel 150 is arranged between the tray 120 and the undercover 140 in the vehicle height direction.
  • a plurality of corrugated panels 150 (five in the present embodiment) are provided corresponding to the number of batteries 30 (five in the present embodiment).
  • the corrugated panel 150 has a wavy cross section when viewed from the vehicle width direction.
  • the corrugated panel 150 has a function of alleviating the impact of pushing up from the road surface.
  • the accommodating portion 122 is closed by the tray 120 and the top cover 130, the accommodating portion 122 is sealed.
  • the tray 120 has a bathtub shape, no seam is provided except at the joint between the tray 120 and the top cover 130. Therefore, high sealing performance can be ensured for the accommodating portion 122 of the battery 30 without requiring welding or the like all around.
  • the frame 110 is arranged so as to surround the entire circumference of the tray 120, high collision strength is ensured.
  • the undercover 140 is arranged below the tray 120, the tray 120 is not exposed on the lower surface of the vehicle body, and high strength against pushing up from the road surface can be ensured.
  • the tray 120 is made of plastic, the shape of the tray 120 can be arbitrarily formed and the weight of the tray 120 can be reduced.
  • the accommodating portion 122 of the tray 120 accommodates the battery 30 having the largest possible capacity, it is preferable that the accommodating portion 122 has a large capacity and the roundness of the ridgeline portion is small.
  • the tray 120 made of plastic such molding can be easily performed.
  • the upper cross member 112a and the lower cross member 112b are provided, the strength against lateral collision of the vehicle body can be improved as compared with the vehicle body without these. Further, since the tray 120 is sandwiched between the upper cross member 112a and the lower cross member 112b, the tray can be stably fixed. Further, since the upper cross member 112a and the lower cross member 112b can be formed of different materials, weight reduction and high collision strength from the side surface can be easily realized according to the required performance. For example, as in the present embodiment, the upper cross member 112a can be made of high tension steel to ensure high collision strength from the side surface of the vehicle body, and the lower cross member 112b can be made of aluminum alloy to reduce the weight.
  • the wavy panel 150 since the wavy panel 150 is provided, the strength of pushing up from the road surface can be further improved.
  • the wavy panel 150 preferably absorbs an impact, and is therefore effective in improving the push-up strength.
  • a bolt 124 for integrally fixing the top cover 130, the upper cross member 112a, the tray 120, and the lower cross member 112b is used.
  • the top cover 130, the upper cross member 112a, the tray 120, and the lower cross member 112b have concentric holes CH in a plan view.
  • the concentric holes CH are provided so that the bolt 124 completely penetrates the top cover 130, the upper cross member 112a, and the tray 120.
  • the lower cross member 112b is not completely penetrated by the bolt 124, and the lower cross member 112b is provided with a hole CH only on the upper surface so that the bolt 124 penetrates only the upper surface of the lower cross member 112b.
  • the bolt 124 is fixed to the vehicle body body such as the floor panel 300 at the upper end portion. Therefore, in the present embodiment, the floor panel 300 is also provided with concentric hole CHs. The bolt 124 is inserted into the concentric hole CH from above, and the floor panel 300, the top cover 130, the upper cross member 112a, the tray 120, and the lower cross member 112b are integrally fixed in order from the top, and the lower end portion. It is fastened with a nut. Further, the undercover 140 is joined to the lower cross member 112b by a different material such as EASW as described above.
  • the top cover 130, the upper cross member 112a, the tray 120, the lower cross member 112b, and the undercover 140 are firmly connected to the vehicle body body such as the floor panel 300 via the bolt 124.
  • a configuration that is firmly coupled to the vehicle body body in this way is effective so as not to excessively vibrate the battery 30.
  • the bolts are arranged so as to completely penetrate from the upper surface of the top cover 130 to the lower surface of the undercover 140 in the configuration of this modification, the required sealing property may not be ensured.
  • the bolt 124 since the bolt 124 does not completely penetrate the lower cross member 112b but only the upper surface of the lower cross member 112b, the bolt 124 does not penetrate the undercover 140 and the undercover 140.
  • the necessary sealing property is secured on the inside (upper side) of the.
  • a known adhesive or sealing material may be used for the contact portion between the undercover 140 and the frame 110.
  • the tray 120 has been described as being made of plastic, but the material of the tray 120 is not limited to plastic.
  • the material of the tray 120 may be a metal such as steel or an aluminum alloy.
  • Electric vehicle 10 Front part of body 20 Center part of body 30 Battery 31 Electric cable 100 Battery case (battery case for electric vehicle) 110 Frame 111 Frame-shaped body 111a Front wall 111b Rear wall 111c, 111d Side wall 112 Cross member 112a Upper cross member 112b Lower cross member 112b1 Partition wall 112b2 Flange part 113 Inner extension part 113a Hole 120 Tray 121 Flange part 122 Accommodation part 122a Bottom 122b Overhang 123 Screw 124 Bolt 130 Top Cover 140 Undercover 141,142 Element 150 Wavy Panel 200 Rocker Member 300 Floor Panel 400 Floor Cross Member

Landscapes

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

電動車両用バッテリーケース１００は、バッテリー３０を収容する凹状の収容部１２２を有するバスタブ状のトレイ１２０と、平面視においてトレイ１２０の全周を囲むように配置され、トレイ１２０と接合されたフレーム１１０と、トレイ１２０の上方に配置され、収容部１２２を閉じるトップカバー１３０と、トレイ１２０の下方に配置されたアンダーカバー１４０とを備える。

Description

電動車両用バッテリーケース
　本発明は、電動車両用バッテリーケースに関する。
　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。また、特許文献２には、バッテリーケースの底板とフレームとを溶接などの接合手段で接合することにより、スペース効率および衝突強度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 特開２０１２－２１２６５９号公報
　特許文献１のバッテリーケースでは、バッテリーケースの周囲全体をフレームが囲っているわけではないため、衝突強度に関して改善の余地がある。また、バスタブ状のトレイが車体下面を構成しているため、路面からの突き上げに対する強度に対して改善の余地がある。
　特許文献２のバッテリーケースでは、バスタブ状のトレイが使用されていないため、溶接の継ぎ目などからの水の浸入を防止する必要があり、シール性に関して改善の余地がある。
　本発明は、電動車両用バッテリーケースにおいて、十分なシール性および強度を確保することを課題とする。
　本発明は、バッテリーを収容する凹状の収容部を有するバスタブ状のトレイと、平面視において前記トレイの全周を囲むように配置され、前記トレイと接合されたフレームと、前記トレイの上方に配置され、前記収容部を閉じるトップカバーと、前記トレイの下方に配置されたアンダーカバーとを備える、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、トレイとトップカバーによって収容部が閉じられるため、収容部はシールされる。特に、トレイがバスタブ状であるため、トレイとトップカバーとの接合部以外に継ぎ目が設けられない。そのため、バッテリーの収容部に対して、全周の溶接などを要することなく高いシール性を確保できる。また、フレームがトレイの全周を囲むように配置されているため、高い衝突強度が確保される。また、アンダーカバーがトレイの下方に配置されているため、車体の下面においてトレイが露出せず、路面からの突き上げに対する高い強度を確保できる。
　前記アンダーカバーは、前記フレームとは異なる材質からなり、前記フレームに対して異材接合されていてもよい。
　この構成によれば、アンダーカバーとフレームの材質を用途に応じて変更でき、電動車両用バッテリーケースの汎用性を高めることができる。例えば、フレームを軽量化のためにアルミニウム合金製とし、アンダーカバーを路面からの突き上げ強度向上のために鋼鉄製とすることもできる。ここで、異材接合は、異種金属材料同士の接合態様を示し、例えば、ボルト接合、リベット接合、またはＥＡＳＷ（Element Arc Spot Welding）などのことをいう。
　前記トレイは、プラスチック製であってもよい。
　この構成によれば、トレイの形状を任意に成形できるとともにトレイを軽量化できる。特に、トレイの収容部は、可能な限り大容量のバッテリーを収容するため、容量として大きく、かつ、稜線部の丸みを小さくすることが好ましい。これに対し、トレイをプラスチック製とすることで、そのような成形を容易に行うことができる。
　前記フレームは、車幅方向に延びる上側クロスメンバーと、車幅方向に延びて前記上側クロスメンバーの下方に配置された下側クロスメンバーとを備え、前記トレイは、車高方向において前記上側クロスメンバーと前記下側クロスメンバーとに挟まれていてもよい。
　この構成によれば、上側クロスメンバーと下側クロスメンバーとによって、車体の側方衝突に対する強度を向上できる。また、トレイが上側クロスメンバーと下側クロスメンバーとに挟まれていることで、トレイを安定して固定できる。また、上側クロスメンバーと下側クロスメンバーとを異なる材質で形成することもできるため、必要な性能に応じて軽量化や車体側面からの高い衝突強度を容易に実現できる。
　前記トップカバー、前記上側クロスメンバー、前記トレイ、および前記下側クロスメンバーは、平面視において同心状の孔部を備え、前記同心状の孔部にボルトが挿通されており、前記ボルトは、前記トップカバー、前記上側クロスメンバー、および前記トレイを完全に貫通するともに、前記下側クロスメンバーを完全には貫通しておらず、前記ボルトが車体本体に留められることにより、前記トップカバー、前記上側クロスメンバー、前記トレイ、および前記下側クロスメンバーが一体的に前記車体本体に結合されていてもよい。
　この構成によれば、トップカバー、上側クロスメンバー、トレイ、および下側クロスメンバーは、ボルトを介して車体本体に強固に結合される。バッテリーケースにおいては、バッテリーに過度に振動を与えないように、このように車体本体に強固に結合される構成は有効である。また、ボルトが下側クロスメンバーを完全に貫通しないため、シール性が損なわれることを防止できる。
　車高方向において前記トレイと前記アンダーカバーとの間に配置された波状パネルをさらに備えてもよい。
　この構成によれば、波状パネルによって突き上げ強度をさらに向上できる。特に、波状パネルは、好適に衝撃を吸収するため、突き上げ強度の向上に有効である。
　本発明によれば、電動車両用バッテリーケースにおいて、十分なシール性および強度を確保できる。
本発明の一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。 バッテリーケースのロッカー部材付近の概略断面図。 バッテリーケースの分解斜視図。 バッテリーケースの斜視図。 バッテリーケースのクロスメンバー付近の概略断面図。 変形例におけるバッテリーケースのクロスメンバー付近の概略断面図。
　以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
　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モータを駆動させて走行する車両である。電動車両１は、電力で走行する車両であり、例えば、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（上下方向）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、複数枚の金属板が張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およびアンダーカバー１４０とを備える。また、好ましくは、本実施形態では、バッテリーケース１００は、車高方向においてトレイ１２０とアンダーカバー１４０との間に配置された複数枚の波状パネル１５０をさらに備える。
　フレーム１１０は、バッテリーケース１００の骨格をなす枠状の部材であり、本実施形態では、例えば、アルミ合金押出品からなる。ただし、フレーム１１０は、アルミ合金押出品、アルミ合金鋳造品、マグネシウム合金押出品、マグネシウム合金鋳造品、またはそれらの組み合わせからなってもよい。フレーム１１０は、平面視において矩形枠状の枠状体１１１と、枠状体１１１内で車幅方向に延びる４本のクロスメンバー１１２とを備える。
　クロスメンバー１１２は、車幅方向に延びる４本の上側クロスメンバー１１２ａと、車幅方向に延びて上側クロスメンバー１１２ａの下方に配置された４本の下側クロスメンバー１１２ｂとを含む。４本の上側クロスメンバー１１２ａは、電気ケーブル３１によって接続されている。電気ケーブル３１は、バッテリー３０に接続されている。
　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の形状は特に限定されない。例えば、フレーム１１０は、貫通孔ＴＨに代えて凹形状を有する中空部を有していてもよい。
　枠状体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。
　４本の上側クロスメンバー１１２ａおよび４本の下側クロスメンバー１１２ｂは、前壁１１１ａおよび後壁１１１ｂと平行に延び、ほぼ等間隔で配置されている。
　図３，５を併せて参照して、上側クロスメンバー１１２ａは、トレイ１２０内に配置され、車幅方向両端においてトレイ１２０の内面と接触している。上側クロスメンバー１１２ａは、中空状であり、詳細には車幅方向に垂直な断面において矩形の閉断面形状を有している。例えば、上側クロスメンバー１１２ａは、ハイテンション鋼製である。
　下側クロスメンバー１１２ｂは、上側クロスメンバー１１２ａの下方に配置され、側壁１１１ｃと側壁１１１ｄを接続している。下側クロスメンバー１１２ｂは、中空状であり、詳細には車幅方向に垂直な断面において内部が仕切壁１１２ｂ１によって仕切られた矩形の閉断面形状を有している。また、下側クロスメンバー１１２ｂは、下端においてアンダーカバー１４０と接合するためのフランジ部１１２ｂ２を有する。フランジ部１１２ｂ２は、アンダーカバー１４０と平行に水平面内で延びている。下側クロスメンバー１１２ｂは、例えば、アルミニウム合金製の押出成形品（アルミ合金押出品）である。
　クロスメンバー１１２（上側クロスメンバー１１２ａ，下側クロスメンバー１１２ｂ）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。ただし、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。また、クロスメンバー１１２を設置する場合にも、そ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。
　図３を参照して、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り、例えばプラスチック製である。トレイ１２０は、外縁部において水平方向（Ｘ，Ｙ方向）へ延びるフランジ部１２１と、フランジ部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る。収容部１２２の底部１２２ａには、下側クロスメンバー１１２ｂに対して相補的な形状を有する張出部１２２ｂが設けられている。
　図５を参照して、張出部１２２ｂの下方には下側クロスメンバー１１２ｂが配置され、張出部１２２ｂの上方には上側クロスメンバー１１２ａが配置されている。即ち、トレイ１２０は、車高方向において上側クロスメンバー１１２ａと下側クロスメンバー１１２ｂとによって挟まれている。本実施形態では、上側クロスメンバー１１２ａと、張出部１２２ｂと、下側クロスメンバー１１２ｂとは、ねじ１２３で共締めされて固定されている。また、詳細を図示しないが、上側クロスメンバー１１２ａとトップカバー１３０も同様にねじ止めされている。
　図３，４を併せて参照して、トレイ１２０とフレーム１１０が組み合わされた状態では、トレイ１２０のフランジ部１２１がフレーム１１０の枠状体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の枠状体１１１内に配置される。このとき、張出部１２２ｂが下側クロスメンバー１１２ｂを部分的に被覆するように配置される。
　図２，３を併せて参照して、トレイ１２０の収容部１２２にはバッテリー３０（本実施形態では５個）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によって閉じられることで、バッテリー３０がバッテリーケース１００に格納される。図示の例では、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と接合され、車体の下面を構成する。
　好ましくは、アンダーカバー１４０は、フレーム１１０と異なる材質からなる。これにより、アンダーカバー１４０とフレーム１１０の材質を用途に応じて変更でき、バッテリーケース１００の汎用性を高めることができる。本実施形態では、フレーム１１０が前述のように例えばアルミニウム合金製であるのに対し、アンダーカバー１４０は例えば鋼鉄製である。従って、フレーム１１０を軽量化できるとともに、アンダーカバー１４０の路面からの突き上げに対する強度を高くできる。
　図２の破線円で示す部分拡大図を参照して、アンダーカバー１４０は、フレーム１１０に対して異材接合されている。異材接合とは、異種金属材料同士の接合態様を示し、例えば、ボルト接合、リベット接合、またはＥＡＳＷ（Element Arc Spot Welding）などのことをいう。本実施形態では、異材接合としてＥＡＳＷ（Element Arc Spot Welding）が採用されている。ＥＡＳＷでは、中空状のフランジ付鋼製リベット（エレメント）１４１をアルミニウム合金製のフレーム１１０の内側延出部１１３に設けた孔１１３ａに嵌め込み、鋼鉄製のアンダーカバー１４０上に載置し、エレメント１４１内の中空部にアーク溶接法によって溶融した溶接材料を鋳込む。すなわち、片側からアークスポット溶接することで、エレメント１４１とアンダーカバー１４０が強固に溶接される。このとき、フレーム１１０は、エレメント１４１のフランジとアンダーカバー１４０との間に挟まれてこれらと接合される。当該接合部においては、アンダーカバー１４０の内側（上側）のシール性を高めるために公知の接着剤やシール材を使用してもよい。
　図５を参照して、本実施形態では、下側クロスメンバー１１２ｂもまた、アンダーカバー１４０に対して異材接合されている。詳細には、上記と同様にＥＡＳＷが採用され、エレメント１４２を使用して、下側クロスメンバー１１２ｂのフランジ部１１２ｂ２がアンダーカバー１４０と接合されている。当該接合部においても、アンダーカバー１４０の内側（上側）のシール性を高めるために公知の接着剤やシール材を使用してもよい。
　また、本実施形態では、車高方向において、トレイ１２０と、アンダーカバー１４０との間に波状パネル１５０が配置されている。波状パネル１５０は、バッテリー３０の数（本実施形態では５個）に対応して複数枚（本実施形態では５枚）設けられている。波状パネル１５０は、車幅方向から見て断面が波状をしている。波状パネル１５０は、路面からの突き上げ衝撃を緩和する機能を有している。
　以上のようなバッテリーケース１００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とトップカバー１３０によって収容部１２２が閉じられるため、収容部１２２はシールされる。特に、トレイ１２０がバスタブ状であるため、トレイ１２０とトップカバー１３０との接合部以外に継ぎ目が設けられない。そのため、バッテリー３０の収容部１２２に対して、全周の溶接などを要することなく高いシール性を確保できる。また、フレーム１１０がトレイ１２０の全周を囲むように配置されているため、高い衝突強度が確保される。また、アンダーカバー１４０がトレイ１２０の下方に配置されているため、車体の下面においてトレイ１２０が露出せず、路面からの突き上げに対する高い強度を確保できる。
　また、トレイ１２０をプラスチック製としているため、トレイ１２０の形状を任意に成形できるとともにトレイ１２０を軽量化できる。特に、トレイ１２０の収容部１２２は、可能な限り大容量のバッテリー３０を収容するため、容量として大きく、かつ、稜線部の丸みを小さくすることが好ましい。これに対し、トレイ１２０をプラスチック製とすることで、そのような成形を容易に行うことができる。
　また、上側クロスメンバー１１２ａと下側クロスメンバー１１２ｂとを設けているため、これらが設けられていない車体に比べて車体の側方衝突に対する強度を向上できる。また、トレイ１２０が上側クロスメンバー１１２ａと下側クロスメンバー１１２ｂとに挟まれていることで、トレイを安定して固定できる。また、上側クロスメンバー１１２ａと下側クロスメンバー１１２ｂとを異なる材質で形成できるため、必要な性能に応じて軽量化や側面からの高い衝突強度を容易に実現できる。例えば、本実施形態のように、上側クロスメンバー１１２ａをハイテンション鋼製として車体側面からの高い衝突強度を確保できるとともに、下側クロスメンバー１１２ｂをアルミニウム合金製として軽量化を図ることができる。
　また、波状パネル１５０を設けているため、路面からの突き上げ強度をさらに向上できる。特に、波状パネル１５０は、好適に衝撃を吸収するため、突き上げ強度の向上に有効である。
（変形例）
　図６を参照して、本実施形態の変形例を説明する。
　変形例では、上記実施形態のねじ１２３（図５参照）に代えて、トップカバー１３０、上側クロスメンバー１１２ａ、トレイ１２０、および下側クロスメンバー１１２ｂを一体的に固定するボルト１２４を使用する。ボルト１２４を上下方向に挿通するために、トップカバー１３０、上側クロスメンバー１１２ａ、トレイ１２０、および下側クロスメンバー１１２ｂは、平面視において同心状の孔部ＣＨを有している。同心状の孔部ＣＨは、ボルト１２４が、トップカバー１３０、上側クロスメンバー１１２ａ、およびトレイ１２０を完全に貫通するように設けられている。下側クロスメンバー１１２ｂはボルト１２４によって完全に貫通されておらず、下側クロスメンバー１１２ｂの上面のみをボルト１２４が貫通するように、下側クロスメンバー１１２ｂでは上面のみに孔部ＣＨが設けられている。
　また、ボルト１２４は、上端部においてフロアパネル３００などの車体本体に固定される。このため、本実施形態では、フロアパネル３００にも同心状の孔部ＣＨが設けられている。ボルト１２４は、同心状の孔部ＣＨに上方から挿通され、上から順にフロアパネル３００、トップカバー１３０、上側クロスメンバー１１２ａ、トレイ１２０、および下側クロスメンバー１１２ｂを一体的に固定し、下端部においてナットで止められている。また、アンダーカバー１４０は、前述のように下側クロスメンバー１１２ｂとＥＡＳＷ等によって異材接合されている。
　本変形例によれば、トップカバー１３０、上側クロスメンバー１１２ａ、トレイ１２０、下側クロスメンバー１１２ｂ、およびアンダーカバー１４０は、ボルト１２４を介してフロアパネル３００などの車体本体に強固に結合される。バッテリーケース１００においては、バッテリー３０に過度に振動を与えないように、このように車体本体に強固に結合される構成は有効である。
　仮に、本変形例の構成において、トップカバー１３０の上面からアンダーカバー１４０の下面までを完全に貫通するようにボルトを配置すると、必要なシール性を確保できないおそれがある。本変形例では、ボルト１２４が、下側クロスメンバー１１２ｂを完全に貫通せず、下側クロスメンバー１１２ｂの上面のみを貫通するため、ボルト１２４がアンダーカバー１４０を貫通することもなく、アンダーカバー１４０の内側（上側）において必要なシール性を確保している。また、シール性を一層高めるために、アンダーカバー１４０とフレーム１１０との接触部に公知の接着剤やシール材を使用してもよい。
　以上より、本発明の具体的な実施形態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、上記実施形態では、トレイ１２０は、プラスチック製であるとして説明したが、トレイ１２０の材質はプラスチックに限定されない。トレイ１２０の材質は、例えば鋼鉄製またはアルミニウム合金製などの金属製であってもよい。
　　１　電動車両
　　１０　車体前部
　　２０　車体中央部
　　３０　バッテリー
　　３１　電気ケーブル
　　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　枠状体
　　１１１ａ　前壁
　　１１１ｂ　後壁
　　１１１ｃ，１１１ｄ　側壁
　　１１２　クロスメンバー
　　１１２ａ　上側クロスメンバー
　　１１２ｂ　下側クロスメンバー
　　１１２ｂ１　仕切壁
　　１１２ｂ２　フランジ部
　　１１３　内側延出部
　　１１３ａ　孔
　　１２０　トレイ
　　１２１　フランジ部
　　１２２　収容部
　　１２２ａ　底部
　　１２２ｂ　張出部
　　１２３　ねじ
　　１２４　ボルト
　　１３０　トップカバー
　　１４０　アンダーカバー
　　１４１，１４２　エレメント
　　１５０　波状パネル
　　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 (6)

  1. 　バッテリーを収容する凹状の収容部を有するバスタブ状のトレイと、
    　平面視において前記トレイの全周を囲むように配置され、前記トレイと接合されたフレームと、
    　前記トレイの上方に配置され、前記収容部を閉じるトップカバーと、
    　前記トレイの下方に配置されたアンダーカバーと
    　を備える、電動車両用バッテリーケース。
  2. 　前記アンダーカバーは、前記フレームとは異なる材質からなり、前記フレームに対して異材接合されている、請求項１に記載の電動車両用バッテリーケース。
  3. 　前記トレイは、プラスチック製である、請求項１または請求項２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、車幅方向に延びる上側クロスメンバーと、車幅方向に延びて前記上側クロスメンバーの下方に配置された下側クロスメンバーとを備え、
    　前記トレイは、車高方向において前記上側クロスメンバーと前記下側クロスメンバーとに挟まれている、請求項１または請求項２に記載の電動車両用バッテリーケース。
  5. 　前記トップカバー、前記上側クロスメンバー、前記トレイ、および前記下側クロスメンバーは、平面視において同心状の孔部を備え、
    　前記同心状の孔部にボルトが挿通されており、
    　前記ボルトは、前記トップカバー、前記上側クロスメンバー、および前記トレイを完全に貫通するともに、前記下側クロスメンバーを完全には貫通しておらず、
    　前記ボルトが車体本体に留められることにより、前記トップカバー、前記上側クロスメンバー、前記トレイ、および前記下側クロスメンバーが一体的に前記車体本体に結合されている、請求項４に記載の電動車両用バッテリーケース。
  6. 　車高方向において前記トレイと前記アンダーカバーとの間に配置された波状パネルをさらに備える、請求項１または請求項２に記載の電動車両用バッテリーケース。
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