WO2021070533A1 - 電動車両用バッテリーケースの製造方法および電動車両用バッテリーケース - Google Patents

Abstract

電動車両用バッテリーケース１００の製造方法では、内側に貫通空間ＴＨを画定するフレームと、樹脂製の平板１５０とを準備し、平板１５０をフレーム１１０に重ねて配置し、フレーム１１０とは反対側から平板１５０に圧力を加え、フレーム１１０に平板１５０を押付けて貫通空間ＴＨ内で膨出させ、それによって平板１５０を、底壁１２０ａと、底壁１２０ａの周縁に設けられて開口部１２０ｂを画定する周壁１２０ｃとを備えるバスタブ状のトレイ１２０に変形させると共に、フレーム１１０にかしめ接合する。

Description

電動車両用バッテリーケースの製造方法および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の製造方法および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、金属板を冷間プレス成形でバスタブ状に成形するため、金型の抜き角（側面の傾斜）および底部の稜線部ないし角部に丸みが必要となり、バッテリー搭載用のスペース効率を向上できない。また、バスタブ状のトレイと、フレームである縦骨とを溶接などによって別途接合する必要もある。

　特許文献２のバッテリーケースでは、溶接などの接合手段に伴って熱変形が生じるおそれがある。そのため、シール精度および接合精度などに関して検査工程および修繕工程を追加する必要がある。

　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、十分なシール性を確保するとともに簡易かつ高精度の接合を実現することを課題とする。

　本発明の第１の態様は、内側に空間を画定するフレームと、樹脂製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共に、前記フレームと一体化することを含む、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、樹脂製の被成形部材をバスタブ状のトレイに成形すると同時にフレームと一体化することができる。被成形部材は加圧によりバスタブ状のトレイに成形されるため、トレイに継ぎ目が存在せず、高いシール性を確保できる。また、被成形部材のバスタブ状への成形と、フレームへのかしめ接合とが同時になされるため、接合工程を簡易化できる。トレイは、フレームに対して溶接によらずに一体化されるため、熱変形が生じることもなく、高精度の接合を実現できる。従って、バッテリーケースの十分なシール性を確保するとともに、被成形部材をバスタブ状に成形したトレイとフレームとを簡易かつ高精度に接合できる。

　トレイは、樹脂製の被成形部材をバスタブ状に成形することで得られる。つまり、トレイは樹脂製である。トレイを樹脂製とすることで、トレイが金属製である場合と比較して、電動車両用バッテリーケースをより軽量化できる。また、被成形部材は樹脂製であるため、トレイの形状の自由度が高い。

　前記トレイは前記周壁の先端に設けられたフランジをさらに備えてもよい。

　前記被成形部材を構成する前記樹脂は熱可塑性を有し、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る際に、前記被成形部材を加熱してもよい。

　前記被成形部材の加熱は、前記被成形部材自体の加熱及び前記フレームの加熱のうちの少なくともいずれか一方により実行されてもよい。

　前記被成形部材は平板状であってもよい。

　電動車両用バッテリーケースの製造方法は、底壁と、前記底壁の周縁に設けられた周壁と、前記周壁の先端に設けられたフランジとを有する前記被成形部材を一次成形することをさらに備えてもよい。

　この方法によれば、トレイと同様の形状、つまり底壁、周壁、及びフランジを有する形状に一次成形された被成形部材が、圧力を加えることによるバスタブ状のトレイへの変形とフレームに対するかしめ接合に供される。つまり、被成形部材のトレイへの変形は２工程に分けて段階的に行われる。そのため、平板状の被成形部材に圧力を加えることのみで、トレイに変形させ、かつフレームにかしめ接合する場合と比較して、被成形部材に加えられる歪量が低減されるので、局所的な肉厚減少を抑制することができる。

　前記樹脂は繊維強化樹脂であり、前記被成形部材の前記一次成形は射出成形であってもよい。

　前記樹脂は繊維強化樹脂であり、前記被成形部材の前記一次成形はＳＭＣの熱プレスであってもよい。

　前記フレームは金属製であってもよい。

　前記フレームとは反対側から前記被成形部材へ圧力を加えることは、圧力成形法により実行されてもよい。

　圧力成形法を採用することで、例えば金属板の一般的な冷間プレス成形では困難な抜き角（側面の傾斜）の省略と、稜線部ないし角部の丸みの低減とが可能となり、バスタブ状のトレイの形状の自由度が高くなる。また、抜き角の省略と、稜線部の丸みの低減によって、トレイのスペース効率を向上でき、より大容量のバッテリーを搭載できる。ここで、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。

　前記フレームとは反対側から前記被成形部材へ圧力を加えることは、液体の圧力を利用して弾性変形可能な液圧伝達弾性体を準備し、前記フレームに重ねて配置された前記被成形部材に、前記液圧伝達弾性体を重ねて配置し、前記液圧伝達弾性体を介して前記被成形部材に圧力を加えてもよい。

　この方法によれば、被成形部材をバスタブ状に成形する際、圧力を加える液体が飛散および漏出しない。ここで、例えば、液圧伝達弾性体は、液体の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。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。仮に、圧力成形法において液圧伝達弾性体を使用しない場合、高圧に保持される流体で直接被成形部材を変形させるため、流体が外部に飛散および漏出しないように被成形部材の外縁部を強く拘束する必要がある。しかし、液圧伝達弾性体を使用すると、力を加える液体が飛散および漏出しないため、被成形部材の外縁部の拘束力を低減できる。そのため、被成形部材をバスタブ状に成形する際に外縁部から内側への材料流入量を増加させることができ、被成形部材の割れなど抑制して安定した加工を実現できる。また、被成形部材の外縁部を完全にシールする必要がなくなることから、外縁部を拘束する金型およびプレス機のメンテナンスが容易になり、生産性を向上できる。

　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て前記被成形部材を前記トレイに変形させる際に、前記トレイの前記底壁から前記開口部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てもよい。

　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する際に、負角が形成されるので、負角部分によってフレームに対するトレイのかしめ接合が外れることを抑制できる。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。従って、負角成形によって、フレームとバスタブ状のトレイの接合強度が増大する。特に、負角成形は、通常の金型を使用した抜き角を要する冷間プレス成形ではカム機構を追加する必要があり、金型構造が複雑になるなどの問題があり、圧力成形法に特有の成形である。

　前記フレームは、予め負角が形成された負角部を有し、前記負角成形は、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て前記被成形部材を前記トレイに変形させる際に、前記被成形部材を前記フレームの前記負角部に押し付けることにより行われてもよい。

　この方法によれば、フレームの負角部によって、容易かつ確実に負角成形を実行できる。

　前記負角成形は、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て前記被成形部材を前記トレイに変形させる際に、前記フレームと前記被成形部材とが一体的に変形して前記負角を形成することによりなされてもよい。

　この方法によれば、被成形部材とフレームが一体的に変形することで負角を形成するため、予めフレームに対して負角部を設ける必要がない。従って、簡易に負角成形を実行できる。

　本発明の第２の態様は、内側に空間を画定する金属製のフレームと、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備え、前記フレームにかしめ接合された、樹脂製でバスタブ状のトレイとを備える、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、トレイはバスタブ状で継ぎ目がないのでシール性を向上でき、フレームとトレイが溶接されることなく一体化されているため、熱変形による寸法変化が生じることなく高精度の接合が実現されている。また、トレイは樹脂製であるので、トレイが金属製である場合と比較して、電動車両用バッテリーケースをより軽量化できる。さらに、樹脂製であるため、トレイの形状の自由度が高い。

　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もよい。

トレイに負角部が形成されていることによって、かしめ接合が外れることを抑制でき、電動車両用バッテリーケースの強度を向上できる。

　前記トレイは繊維強化樹脂製であってもよい。

　繊維強化樹脂製とすることで、トレイの軽量化は確保しつつ、トレイの強度を向上できる。

　前記フレームは、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。

　フレームをアルミ系またはマグネシウム系の材料製とすることで、強度を確保しつつフレームの軽量化を図ることができる。

　前記フレームは、鋼板ロールフォーム材、鋼板プレス部品、またはそれらの組み合わせからなってもよい。

　鋼製の部材でフレームを構成することで、コストを抑制しつつ、フレームの高強度化を図ることができる。

　前記フレームはクロスメンバーを備えてもよい。

　フレームがクロスメンバーを備えることで、電動車両用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する強度を向上できる。

　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、十分なシール性を確保するとともに簡易かつ高精度の接合を実現できる。

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模式的な側面図。 電動車両用バッテリーケースの車体幅方向に沿った模式的な断面図。 電動車両用バッテリーケースの斜視図。 電動車両用バッテリーケースの分解斜視図。 図３のＶ－Ｖ線に沿った断面図。 図３のVI－VI線に沿った断面図。 図３のVII－VII線に沿った断面図。 第１実施形態に係る電動車両用バッテリーケースの製造方法を説明するための模式的な断面図。 第１実施形態に係る電動車両用バッテリーケースの製造方法を説明するための模式的な断面図。 第１実施形態に係る電動車両用バッテリーケースの製造方法を説明するための模式的な断面図。 図１０の部分XIの拡大図。 第１実施形態の第１の代案を示す図１１と同様の断面図。 第１実施形態の第２の代案を示す図１１と同様の断面図。 第１実施形態の第３の代案を示す図１１と同様の断面図。 第１実施形態の第４の代案を示す図１１と同様の断面図。 本発明の第２実施形態における一次成形部材を示す図５と同様の断面図。 第２実施形態における一次成形部材を示す図６と同様の断面図。 第２実施形態における一次成形部材を示す図７と同様の断面図。 第２形態における圧力成形工程を説明するための模式的な断面図。 本発明の第３実施形態に係る電動車両バッテリーケースの製造方法で使用する拘束金型をフレームに取り付けた状態を示す斜視図。 第３実施形態に係る電動車両バッテリーケースの製造方法で使用する拘束金型の分解斜視図。 第３実施形態に係る電動車両用バッテリーケースの製造方法を説明するための模式的な断面図。 第３実施形態に係る電動車両用バッテリーケースの製造方法を説明するための模式的な断面図。 第３実施形態に係る電動車両用バッテリーケースの製造方法を説明するための模式的な断面図。 第３実施形態の変形例に係る電動車両用バッテリーケースの製造方法を説明するための模式的な断面図。 本発明の第４実施形態に係る電動車両用バッテリーケースの製造方法を説明するための模式的な断面図。

　（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が乗用車タイプの電気自動車である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、骨格部材である一対のロッカー部材２００の内側に配置され、これらのロッカー部材２００に支持されている。個々のロッカー部材２００は、電動車両１（図１参照）の車幅方向端部の下方において車両前後方向に延びている。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から図７を併せて参照して、バッテリーケース１００は、内側に空間の一例である貫通孔ないし貫通空間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。

　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る。フレーム１１０は、例えば、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る。フレーム１１０をアルミ系またはマグネシウム系の材料製とすることで、強度を確保しつつフレームの軽量化を図ることができる。特に、フレーム１１０は、６０００系のアルミ合金の複数の押出中空部材をアーク溶接で接合することで製作できる。この場合、アルミ合金は７０００系であってもよい。

　フレーム１１０は、鋼板ロールフォーム材、鋼板プレス部品、またはそれらの組み合わせであってもよい。鋼製の部材でフレーム１１０を構成することで、コストを抑制しつつ、フレームの高強度化を図ることができる。

　複数の部材を接合してフレーム１１０を製作する場合、前述のアーク溶接以外に、摩擦攪拌接合、ＦＳＷ（Friction Stir Welding）、レーザー溶接、電子ビーム溶接、抵抗スポット溶接、ＳＰＲ（Self Piercing Rivet）、ＦＤＳ（Flow Drill Screw）のような材料に適した手段を採用できる。

　本実施形態におけるフレーム１１０は、平面視において矩形枠状の枠状体１１１と、枠状体１１１内の下方において貫通空間ＴＨを横切るように車幅方向に延びて３本のクロスメンバー１１２とを備える。なお、本実施形態では、貫通空間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、貫通空間ＴＨに代わる空間として凹形状ないし有底形状の中空部を画定するものでもよい。

　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。図６および図７に示すように、側壁１１１ｃ，１１１ｄの外形輪郭は、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、それぞれ長手方向に延びる複数の部屋に仕切られて中空状となっている。図５に示すように、前壁１１１ａおよび後壁１１１ｂの外形輪郭は、車幅方向に垂直な断面において四角筒状であり、前壁１１１ａおよび後壁１１１ｂの内部も同様にそれぞれ長手方向に延びる複数の部屋に仕切られて中空状となっている。側壁１１１ｃ，１１１ｄの外形輪郭は、車両前後方向に垂直な断面において、例えば四角筒状のようなＬ字形以外の形状であってもよい。また、側壁１１１ｃ，１１１ｄは中実であってもよい。前壁１１１ａおよび後壁１１１ｂの外形輪郭は、車幅方向に垂直な断面において、例えばＬ字形状のような四角筒状以外の形状であってもよい。また、前壁１１１ａおよび後壁１１１ｂは、中実であってもよい。

　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、それぞれ側壁１１１ｃと側壁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。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。

　トレイ１２０は熱可塑性樹脂製である。トレイ１２０は、強化繊維を含まないポリエチレン、ポリプロピレンのような熱可塑性樹脂製であってもよい。また、トレイ１２０は熱可塑性の繊維強化樹脂であってもよい。より具体的には、トレイ１２０の材料として採用し得る熱可塑性の繊維強化樹脂は、ＧＦＲＰ（強化繊維はグラスファイバー）、ＣＦＲＰ（強化繊維はカーボンファイバー）、およびＣＮＦＲＰ（強化繊維はセルロースナノファイバー）を含む。トレイ１２０を繊維強化樹脂製とすることで、トレイ１２０の軽量化は確保しつつ、トレイ１２０の強度を向上できる。

　トレイ１２０は、底壁１２０ａと、底壁１２０ａの周縁に設けられた底壁１２０ａと反対側つまり先端側に開口部１２０ｂを画定する周壁１２０ｃと、周壁１２０ｃの先端に設けられた水平方向（Ｘ，Ｙ方向）に延びて外側に広がるフランジ１２０ｄとを備える。つまり、トレイ１２０はバスタブ状である。底壁１２０ａと周壁１２０ｃによって囲まれた空間である収容部１２０ｅに、バッテリー３０が収容される。底壁１２０ａには、開口部１２０ｂに向けて突出し、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１２０ｆが設けられている。

　図２、図３、および図５から図７を参照して、後に詳述するように、トレイ１２０はフレーム１１０に対して圧力成形法でかしめ接合されることで、フレーム１１０に対して一体化されている。具体的には、トレイ１２０の底壁１２０ａは貫通空間ＴＨの下部に位置し、トレイ１２０の周壁１２０ｃの外面が枠状体１１１の内面に対して密接ないし圧接されている。また、張出部１２０ｆの下面がクロスメンバー１１２に対して密接ないし圧接されている。トレイ１２０のフランジ１２０ｄは枠状体１１１の上面に載置されている。

　図２を参照して、トレイ１２０の開口部１２０ｂはトップカバー１３０によって閉じられている。言い換えれば、バッテリー３０が収容された収容部１２０ｅは、トレイ１２０の底壁１２０ａ、トレイ１２０の周壁１２０ｃ、及びトップカバー１３０によって閉鎖空間とされている。トップカバー１３０はトレイ１２０のフランジ１２０ｄは、フレーム１１０の枠状体１１１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。トップカバー１３０とアンダーカバー１４０の他の部材への締結は、リベット、ボルト、接着剤のようなねじ以外の方法によるものでもよい。

　トレイ１２０はバスタブ状で継ぎ目がないのでシール性を向上でき、フレームとトレイが溶接されることなく圧力成形法でかしめ接合によって一体化されているため、熱変形による寸法変化が生じることなく高精度の接合が実現されている。また、前述のようにトレイ１２０は樹脂製であるので、トレイ１２０が金属製である場合と比較して、電動車両用バッテリーケース１をより軽量化できる。さらに、樹脂製であるため、トレイ１２０の形状の自由度が高い。

　図５から図７を参照して、トレイ１２０は圧力成形法でかしめ接合されているため、例えば金属の冷間プレス成形では困難な抜き角（周壁１２０ｃの傾斜）の省略と、稜線部ないし角部の丸みの低減とを可能とし、任意形状のトレイ１２０を成形できる。具体的には、本実施形態の場合、周壁１２０ｃはいずれも底壁１２０ａに対して概ね直交しており、抜き角θは０度である。また、本実施形態の場合、フレーム１２０の枠状体１１１の内側上部のＲ形状が施されている部分を除き、稜線部１２０ｇと角部１２０ｈのアールｒは１ｍｍ～２０ｍｍ程度である。このようにトレイ１２０における抜き角θの省略と、稜線部１２０ｇと角部１２０ｈの丸みの低減とによって、バッテリーケース１００のスペース効率を向上でき、より大容量のバッテリー３０を搭載できる。

　次に、図８から図１１を参照し、本実施形態のバッテリーケース１００の製造方法を説明する。

　図８を参照して、完成品ではトレイ１２０となる熱可塑性樹脂からなる平板（被加工部材）１５０を準備する。平板１５０の製造方法としては、例えば以下がある。まず、強化繊維を含まない熱可塑性樹脂、またはＧＦＲＰの場合、ペレットを使用した射出成形を採用できる。また、ＧＦＲＰ、ＣＦＲＰ（短繊維）の場合、ＳＭＣ（Sheet Molding Compound）を使用した熱プレスを採用できる。さらに、ＣＦＲＰ（連続繊維）の場合、強化繊維の織物と樹脂を使用したＲＴＭ（Resin Transfer Molding）や、プリプレグシートのＰＣＭ（Prepreg Compression）を採用できる。

　次いで、図９から図１１を参照して、フレーム１２０を上面が平坦な台５５に載置する。また、台５５に載置されたフレーム１２０に平板１５０を重ねて配置する。この状態で、フレーム１１０とは反対側から平板１５０に圧力を加えてフレーム１１０に押し付け、平板１５０を貫通空間ＴＨ内に膨出させる。この膨出によって平板１５０を、底壁１２０ａ、周壁１２０ｃ、およびフランジ１２０ｄを備えるバスタブ状のトレイ１２０に変形させる。トレイ１２０は、加圧によって平板１５０から変形される際に、フレーム１２０にかしめ接合される。これにより、トレイ１２０とフレーム１１０が、図５から図７に最も明瞭に示すように、一体化する。

　フレーム１１０とは反対側から平板１５０に圧力を加える際には、平板１５０を加熱する。平板１５０は熱可塑性を有するので、加熱することで塑性が向上する。その結果、圧力を加えることで、平板１５０がより確実に所望のバスタブ形状に変形させることができる。平板１５０の加熱方法としては、例えば以下がある。まず、平板１５０とフレーム１１０の一方または両方に熱風を吹き付けてもよい。また、平板１５０とフレーム１１０を台５５と共に、ヒータにより高温となった加熱炉内に収容してもよい。さらに、フレーム１１０を電磁誘導加熱してもよい。

　本実施形態では、平板１５０の加圧は、圧力成形法によって行われる。ここで、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、圧力成形法において、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、詳細を図示しないが、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。液体の圧力を調整することにより、ゴム板が弾性変形し、液体が平板１５０と直接接触することなく成形を行うことができる。

　図１０を参照して、平板１５０がバスタブ状のトレイ１２０に変形した後に、図示しないプレス機械の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とアンダーカバー１４０を接合することでバッテリーケース１００が構成される。

　なお、本実施形態では、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形状が施されており、上記成形において平板１５０の内側への材料流入を促すようにしている。

　本実施形態の製造方法では、樹脂製の平板１５０をバスタブ状のトレイ１２０に成形すると同時にフレーム１１０と一体化することができる。平板１５０は加圧によりバスタブ状のトレイ１２０に成形されるため、トレイ１２０に継ぎ目が存在せず、高いシール性を確保できる。また、平板１５０のバスタブ状への成形と、フレーム１１０へのかしめ接合とが同時になされるため、接合工程を簡易化できる。トレイ１２０は、フレーム１１０に対して溶接ではなくかしめ接合されるため、熱変形が生じることもなく、高精度の接合を実現できる。従って、バッテリーケース１００の十分なシール性を確保するとともに、平板１５０をバスタブ状に成形したトレイ１２０とフレーム１１０とを簡易かつ高精度に接合できる。

　平板１５０の加圧に圧力成形法を採用することで、例えば金属板の一般的な冷間プレス成形では困難な抜き角θの省略と、稜線部１２０ｇと角部１２０ｈの丸みの低減とが可能となり、バスタブ状のトレイ１２０の形状の自由度が高くなる。また、抜き角θの省略と、稜線部１２０ｇと角部１２０ｈの丸みの低減によって、トレイ１２０のスペース効率を向上でき、より大容量のバッテリー３０を搭載できる。

　平板１５０の加圧に液圧伝達弾性体を使用した圧力成形法を採用することで、圧力を加える液体が飛散および漏出しない。仮に、圧力成形法において液圧伝達弾性体を使用しない場合、高圧に保持される流体で直接平板１５０を変形させるため、流体が外部に飛散および漏出しないように平板１５０の外縁部を強く拘束する必要がある。しかし、液圧伝達弾性体を使用すると、力を加える液体が飛散および漏出しないため、平板１５０の外縁部の拘束力を低減できる。そのため、平板１５０をバスタブ状に成形する際に外縁部から内側への材料流入量を増加させることができ、被成形部材の割れなど抑制して安定した加工を実現できる。また、平板１５０の外縁部を完全にシールする必要がなくなることから、プレス機のメンテナンスが容易になり、生産性を向上できる。

　図１２から図１５は、本実施形態の変形例を示す。これらの変形例は、後述する第２および第３実施形態にも適用できる。

　図１２に示す変形例では、平板１５０をバスタブ状のトレイ１２０に成形する際、トレイ１２０の底壁１２０ａから開口部１２０ｂ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。この変形例では、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の枠状体１１１と平板１５０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。具体的には、枠状体１１１の内面が部屋ごとに外側へ変形し、トレイ１２０の周壁１２０ｃも外側へ変形し、負角部１１１ｅ，１２０ｉが形成される。

　図１２の変形例では、平板１５０をバスタブ状のトレイ１２０に成形する際に、負角部１１１ｅ，１２０ｉが形成されるので、負角部１１１ｅ，１２０ｉによってフレーム１１０に対するトレイ１２０のかしめ接合が外れることを抑制できる。従って、負角成形によって、フレーム１１０とバスタブ状のトレイ１２０の接合強度が増大する。特に、負角成形は、通常の金型を使用した抜き角を要する冷間プレス成形ではカム機構を追加する必要があり、金型構造が複雑になるなどの問題があり、圧力成形法に特有の成形である。

　図１３から図１５の変形例では、フレーム１１０の枠状体１１１に負角部１１１ｅが予め形成されている。この場合、負角成形は、平板１５０を予め形成されている枠状体１１１の負角部１１１ｅに押し付けることにより行う。図１３の変形例では枠状体１１１の内面の図において下端側の位置に窪みとして負角部１１１ｅを設けている。図１４の変形例では枠状体１１１の内面の図において高さ方向中間の位置に窪みとして負角部１１１ｅを設けている。図１５の変形例では枠状体１１１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。このように、フレーム１１０の枠状体１１１に負角部１１１ｅを予め設けることによって、容易かつ確実に負角成形を実行できる。負角部はクロスメンバー１１２にも形成されていてもよい。

　以下、本発明の第２及び第３実施形態を説明する。これらの実施形態において、最終的に製造されるバッテリーケース１００の構造は、特に言及する点を除いて、第１実施形態と同様である。また、これらの実施形態におけるバッテリーケースの製造方法も、特に言及する点を除いて、第１実施形態と同様である。

　（第２実施形態）
　図１６から図１８を参照して、本実施形態におけるバッテリーケース１００の製造方法では、完成品であるトレイ１２０に近いバスタブ形状を有する熱可塑性樹脂製の一次成形品（被加工部材）１６０を準備する。本実施形態では、一次成形品１６０は、底壁１６０ａと、底壁１６０ａの周縁に設けられた周壁１６０ｂと、周壁１６０ｂの先端に設けられたフランジ１６０ｃとを備える。一次成形品１６０の抜き角θｉは完成品のトレイ１２０の抜き角θ（図５から図７）とは異なり０度ではない。つまり、完成品のトレイ１２０では周壁１２０ｃは傾斜していないのに対して、一次成形品１６０の周壁１６０ｂは傾斜を有する。また、一次成形品１６０の稜線部１６０ｄと角部１６０ｅのアールｒｉは５ｍｍ～７０ｍｍ程度であり、完成品のトレイ１２０における稜線部１２０ｇと角部１２０ｈのアールｒ（図５から図７）よりも大きい。

　一次成形品１６０の製造方法としては、例えば以下がある。まず、強化繊維を含まない熱可塑性樹脂、またはＧＦＲＰの場合、ペレットを使用した射出成形を採用できる。また、ＧＦＲＰ、ＣＦＲＰ（短繊維）の場合、ＳＭＣを使用した熱プレスを採用できる。さらに、ＣＦＲＰ（連続繊維）の場合、強化繊維の織物と樹脂を使用したＲＴＭや、プリプレグシートのＰＣＭを採用できる。

　図１９を参照して、フランジ１６０ｃがフレーム１１０の枠状体１１１の上面に配置され、底壁１６０ａと周壁１６０ｂが貫通空間ＴＨ内に位置するように、一次成形品１６０をフレーム１１０に重ね配置する。その後、一次成形品１６０を加熱しつつ、液圧伝達弾性体５０を使用した圧力成形法により、フレーム１１０とは反対側から一次成形品１６０に圧力を加え、フレーム１１０に一次成形品１６０を押付けて貫通空間ＴＨ内で膨出させる。この膨出によって、一次成形品１６０をバスタブ状のトレイ１２０に変形させ、併せてトレイ１２０をフレーム１１０にかしめ接合する。

　本実施形態では、トレイ１２０と同様の形状に予め成形された一次成形品１６０が、圧力を加えることによるバスタブ状のトレイ１２０への変形とフレーム１１０に対するかしめ接合に供される。つまり、トレイ１２０への変形は２工程に分けて段階的に行われる。そのため、平板に圧力を加えることのみで、トレイ１２０に変形させ、かつフレーム１１０にかしめ接合する場合と比較して、一次成形品１６０に加えられる歪量が低減されるので、局所的な肉厚減少を抑制することができる。

　（第３実施形態）
　図２０，２１を参照して、本実施形態では、平板１５０を圧力成形法で加圧する際にフレーム１１０の位置を拘束する拘束金型６０を使用する。拘束金型６０は、圧力成形法による加圧の対象が第２実施形態の一次成形品１６０である場合にも使用できる。

　拘束金型６０は、フレーム１１０と相補的な形状を有し、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の高さよりも大きく設定されている。

　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２０参照）。その後、図２２から図２４に示すように、第１実施形態と同様に平板１５０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。

　詳細には、図２２に示すように平板１５０を拘束金型６０上に配置し、図２３に示すように液圧伝達弾性体５０を介して平板１５０を加圧することで、平板１５０の第１外縁部１５０ａ（最外縁部からわずかに内側の部分）をフレーム１１０によって支持するとともに第１外縁部１５０ａよりも外側の第２外縁部１５０ｂ（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、平板１５０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、平板１５０がこのように撓んだ状態から続けて平板１５０を加圧することで、平板１５０をバスタブ状のトレイ１２０に変形させ、フレーム１１０と安定してかしめ接合することができる。

　本実施形態によれば、平板１５０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平板１５０を加圧するため、平板１５０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。

　図２５に示す第３実施形態の変形では、拘束金型６０の形状が変更されている。具体的には、この変形例における拘束金型６０の上部６０ｄは平坦である。また、拘束金型６０の高さＨ１は、フレーム１１０の高さＨ２と同じに設定している。特に、平板１５０からトレイ１２０（図３参照）に変形させる際の成形性に問題がない場合、この変形例のように拘束金型６０とトレイ１２０の高さＨ１，Ｈ２を同じにすることで、トレイ１２０のフランジ１２０ｄ（図３参照）の幅を必要最小限にできる。その結果、樹脂製の平板１５０について材料歩留を向上できる。

　（第４実施形態）
　図２６に示すように、第２実施形態で説明したバスタブ形状を有する熱可塑性樹脂製の一次成形品１６０（図１６から図１８参照）を、液圧伝達弾性体５０を使用した圧力成形法によりトレイ１２０（図３参照）に変形させる際に、拘束金型６０を使用できる。この場合、上述した第３実施形態の変形例（図２５）と同様に、拘束金型６０とトレイ１２０の高さＨ１，Ｈ２を同じに設定される。

　以上の説明で参照したフレーム１２０の枠状体１１１を示す断面図（図２，図５～図１５，図１９，図２２～図２６）では、前述した内側上部を除きＲ形状を図示していない。しかし、枠状体１１１のすべての角部について適宜Ｒ形状としてもよい。

　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
　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
　１００　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
　１２０　トレイ
　１２０ａ　底壁
　１２０ｂ　開口部
　１２０ｃ　周壁
　１２０ｄ　フランジ
　１２０ｅ　収容部
　１２０ｆ　張出部
　１２０ｇ　稜線部
　１２０ｈ　角部
　１２０ｉ　負角部
　１３０　トップカバー
　１４０　アンダーカバー
　１５０　平板（被加工部材）
　１５０ａ　第１外縁部
　１５０ｂ　第２外縁部
　１６０　一次成形品（被加工部材）
　１６０ａ　底壁
　１６０ｂ　周壁
　１６０ｃ　フランジ
　１６０ｄ　稜線部
　１６０ｅ　角部
　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
　Ｒ　車室
　ｒ，ｒｉ　アール
　ＴＨ　貫通空間（空間）
　θ，θｉ　抜き角

Claims (20)

1. 　内側に空間を画定するフレームと、樹脂製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共に、前記フレームと一体化することを含む、電動車両用バッテリーケースの製造方法。
2. 　前記トレイは前記周壁の先端に設けられたフランジをさらに備える、請求項１に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
3. 　前記被成形部材を構成する前記樹脂は熱可塑性を有し、
   　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る際に、前記被成形部材を加熱する、請求項１または２に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
4. 　前記被成形部材の加熱は、前記被成形部材自体の加熱及び前記フレームの加熱のうちの少なくともいずれか一方により実行される、請求項１または２に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
5. 　前記被成形部材は平板状である、請求項１または２に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
6. 　底壁と、前記底壁の周縁に設けられた周壁と、前記周壁の先端に設けられたフランジとを有する前記被成形部材を一次成形することをさらに備える、請求項１または２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。
7. 　前記樹脂は繊維強化樹脂であり、
   　前記被成形部材の前記一次成形は射出成形である、請求項６に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
8. 　前記樹脂は繊維強化樹脂であり、
   　前記被成形部材の前記一次成形はＳＭＣの熱プレスである、請求項６に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
9. 　前記フレームは金属製である、請求項１または２に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
10. 　前記フレームとは反対側から前記被成形部材へ圧力を加えることは、圧力成形法により実行される、請求項１または２に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
11. 　前記フレームとは反対側から前記被成形部材へ圧力を加えることは、
    　液体の圧力を利用して弾性変形可能な液圧伝達弾性体を準備し、
    　前記フレームに重ねて配置された前記被成形部材に、前記液圧伝達弾性体を重ねて配置し、
    　前記液圧伝達弾性体を介して前記被成形部材に圧力を加える、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. 　前記フレームとは反対側から前記被成形部材に圧力を加えて前記被成形部材を前記トレイに変形させる際に、前記トレイの前記底壁から前記開口部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、請求項１または２に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
13. 　前記フレームは、予め負角が形成された負角部を有し、
    　前記負角成形は、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て前記被成形部材を前記トレイに変形させる際に、前記被成形部材を前記フレームの前記負角部に押し付けることにより行われる、請求項１２に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
14. 　前記負角成形は、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て前記被成形部材を前記トレイに変形させる際に、前記フレームと前記被成形部材とが一体的に変形して前記負角を形成することによりなされる、請求項１２に記載の電動車両用バッテリーケースの製造方法。
15. 　内側に空間を画定する金属製のフレームと、
    　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備え、前記フレームに一体化された、樹脂製でバスタブ状のトレイと
    　を備える、電動車両用バッテリーケース。
16. 　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、請求項１５に記載の電動車両用バッテリーケース。
17. 　前記トレイは繊維強化樹脂製である、請求項１５または１６に記載の電動車両用バッテリーケース。
18. 　前記フレームは、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る、請求項１５または１６に記載の電動車両用バッテリーケース。
19. 　前記フレームは、鋼板ロールフォーム材、鋼板プレス部品、またはそれらの組み合わせからなる、請求項１５または１６に記載の電動車両用バッテリーケース。
20. 　前記フレームはクロスメンバーを備える、請求項１５または１６に記載の電動車両用バッテリーケース。

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