JP2017168243A - 二段構造の電池ケース - Google Patents

Abstract

【課題】二段構造の電池ケースにおいて、二段構造の接続部の剛性及び結合強度の向上を図る。【解決手段】二段構造の電池ケース１０は、下段フレーム２０と上段フレーム４０を備える。下段フレーム２０は、下段底板２２から立ち上がり、電池１２の収納側の内壁部と外形壁部との間が複数に仕切られた中空部を有する中空構造の側壁部３０を含む。上段フレーム４０は、上段底板４２から立ち下がり、電池１２の収納側の内壁部と外形壁部との間が複数に仕切られた中空部を有する中空構造のつなぎ壁部５０を有する。第一結合部６０において、下段フレーム２０の側壁部３０の下段張出部３２と上段フレーム４０のつなぎ壁部５０の上段張出部５２とが結合され、第二結合部６２において、下段フレーム２０の側壁部３０の内壁部３４と上段フレーム４０のつなぎ壁部５０の下延壁部５３とが結合される。【選択図】図２

Description

本発明は、二段構造の電池ケースに関する。

ハイブリッド車両等には、複数の電池セルを含む電池ケースが搭載される。ハイブリッド車両は搭載スペースが限られているので、電池の収納効率を向上させたコンパクトな電池ケースが要望される。

例えば、特許文献１には、電池パックとして、上面がフランジ付の開口であるトレイ、トレイの内側に設けられる下部ブラケットの上に支持される下段フレーム、トレイの内側に設けられる中間ブラケットの上に支持される隔壁、カバーの二段構造が開示されている。ここでは、下部ブラケットの上面と下段フレームとの間、中間ブラケット上面と隔壁との間、トレイのフランジとカバーとの間は、それぞれボルトナット構造で固定される。

特許文献２には、電池モジュール支持体として、ベースフレーム、中間フレーム、カバー部材の二段構造が開示される。ここでは、中間フレームは天井部とその両側で上側及び下側に突設した左右の側壁を有し、これがベースフレームの左右側壁に対し、上部と下部の２箇所で相互に嵌合、あるいはかぎ溝と差し込み溝による嵌合、Ｔ字形状と溝部による嵌合で一体化される。

特許文献３には、電池パックとして、下側がフランジ付開口である第１ケース体、上側がフランジ付開口である第２ケース体、第１ケース体と第２ケース体との間に配置される環状のセンタープレートとで構成される二段構造が開示される。ここでは、第１ケース体のフランジ、センタープレートの環状部分、第２ケース体のフランジが重ねられてボルトナット構造で一体化される。

本発明に関連する技術として、特許文献４には、車両の電池パック内に送風路がもうけられ、送風路とバッテリカバーとの間の空間に、送風路に沿って電力ケーブルが配置される構造が開示されている。

特開２０１５−２１６０７１号公報 特開２０１４−９９２５７号公報 特開２０１３−１２９３９１号公報 特開２０１４−２２０９２号公報

従来技術の二段構造の電池ケースでは、２つのケース体等がボルトナット構造で結合されている。電池を二段構造とする電池ケースでは、二段構造の結合部に最も負担が懸るので、二段構造の接続部において、さらなる剛性の向上と、さらなる結合強度の向上が要望される。

本発明に係る二段構造の電池ケースは、下段側の電池が配置される下段底板、及び、下段底板から上段側に立ち上がって先端に外周側に張り出す下段張出部を有し、電池の収納側の内壁部と外形壁部との間が複数に仕切られた中空部を有する中空構造の側壁部、を含む下段フレームと、上段側の電池が配置される上段底板、及び、上段底板から下段側に立ち下がって先端に外周側に張り出す下段張出部及びさらに下段側に延出する下延壁部を有し、電池の収納側の内壁部と外形壁部との間が複数に仕切られた中空部を有する中空構造のつなぎ壁部、を含む上段フレームと、下段フレームの側壁部の下段張出部と上段フレームのつなぎ壁部の上段張出部とが結合された第一結合部と、下段フレームの側壁部の内壁部と上段フレームのつなぎ壁部の下延壁部とが結合された第二結合部と、を備える。

上記構成の二段構造の電池ケースによれば、中空構造の側壁部と中空構造のつなぎ壁部とが、互いに結合方向の異なる第一結合部と第二結合部とで結合されるので、結合部における剛性が向上し、結合強度が向上する。

本発明に係る実施の形態における二段構造の電池ケースの斜視図である。 図１のＡ部についての側面図である。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、ハイブリッド車両に搭載される二段構造の電池ケース１０を示す斜視図である。ハイブリッド車両に対する電池ケースの配置関係として、前後方向と左右方向と上下方向の３方向を図１に示す。前後方向における前方側は、ハイブリッド車両の前方側の方向であり、左右方向の右側はハイブリッド車両において右側ドアの設けられる方向であり、上下方向における上方側は、路面上のハイブリッド車両において路面に対し上方側の方向である。後方側、左側、下方側は、これらの逆方向である。図１でＡと示す部分について左側から見た側面図を図２に示す。

電池ケース１０は、ハイブリッド車両の回転電機を駆動するための充放電可能な高電圧用二次電池を内部に収容するケースである。電池ケース１０は、ハイブリッド車両のバッテリフレーム８に取付けられる。電池ケース１０の内部に収容される高電圧用二次電池は、複数の電池セルを直列及び並列接続して、所定の高電圧、大電流を出力可能とした組電池である。単池セルとしては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等を用いることができる。

電池ケース１０は、ハイブリッド車両における搭載スペースを考慮して、高電圧用二次電池の全体を下段側の電池１２と上段側の電池１４とに分け、上下方向に二段に配置できる二段構造を有する。上段側とは、ハイブリッド車両に配置されたときの上方側であり、下段側とは上段側に対し下方側である。電池ケース１０は、左右方向に対し、前後対称形であるので、以下では、左右対称の前方側における構成を述べる。

二段構造の電池ケース１０は、下段フレーム２０と、上段フレーム４０と、カバー７２とを含む。

下段フレーム２０は、下段側の電池１２が配置される下段底板２２と、下段底板２２から上段側に立ち上がる側壁部３０とを含む。下段底板２２は、下段側の電池１２の質量を底支えする板部材である。かかる下段底板２２には、金属製の板材を所定の形状に成形したものを用いる。金属製の板材としては、鉄板、アルミニウム合金板が用いられる。

側壁部３０は、電池ケース１０において下方側の側壁を構成する部材で、電池ケース１０の左右方向に沿って連続して延出する。側壁部３０は、上段側に立ち上がった先端に、外周側に張り出す下段張出部３２を有する。外周側とは、側壁部３０よりも前方側である。図１に示すように、下段張出部３２は、電池ケース１０の左右方向に沿って鍔状に連続して延出する。

側壁部３０は、下段側の電池１２の収納側の内壁部３４と、外形壁部３６との間が、複数に仕切られた中空部３８を有する中空構造である。図１、図２の例では、略梯子状の断面において、２つの仕切部によって３つの中空部３８を有する。中空部３８の形状は、そのまま、電池ケース１０の左右方向に沿って延びる。例えば、１枚の板材を曲げ成形した形状の側壁構造の剛性に比較して、この中空構造によって、下段フレーム２０における側壁部３０の剛性が向上する。かかる側壁部３０は、金属材料を押出成形技術によって所定の形状に成形したものを用いる。金属材料としては、軽量で所定の強度を有する材料が用いられる。例えば、アルミニウム合金が用いられる。

上段フレーム４０は、上段側の電池１４が配置される上段底板４２と、上段底板４２を挟み込み固定し下段側に立ち下がるつなぎ壁部５０とを含む。上段底板４２は、上段側の電池１４の質量を底支えする板部材である。かかる上段底板４２には、下段底板２２と同様に、金属製の板材を所定の形状に成形したものを用いる。金属製の板材としては、鉄板、アルミニウム合金板が用いられる。

つなぎ壁部５０は、上段底板４２が受け止めた上段側の電池１４の質量を、下段フレーム２０の側に伝達する役割を有する部材である。つなぎ壁部５０は、上段底板４２から下段側に立ち下がって先端に外周側に張り出す上段張出部５２を有する。上段張出部５２の外周側への張り出しは、下段フレーム２０に上段フレーム４０を組み合わせて電池ケース１０を形成するときに、下段フレーム２０の側壁部３０の上端面に当接できる位置と大きさに設定される。また、つなぎ壁部５０は、上段張出部５２からさらに下段側に延出する下延壁部５３を有する。下延壁部５３の下方への延出は、下段フレーム２０に上段フレーム４０を組み合わせて電池ケース１０を形成するときに、下段フレーム２０における内壁部３４に当接できる位置と大きさに設定される。

つなぎ壁部５０は、下段側の電池１２の収納側の内壁部５４と、外形壁部５６との間が、複数に仕切られた中空部５８を有する中空構造である。図１、図２の例では、略梯子状の断面において、３つの仕切部によって４つの中空部５８を有する。例えば、１枚の板材を曲げ成形した形状の側壁構造の剛性に比較して、この中空構造によって、上段フレーム４０におけるつなぎ壁部５０の剛性が向上する。かかるつなぎ壁部５０は、金属材料を押出成形技術によって所定の形状に成形したものを用いる。金属材料としては、軽量で所定の強度を有する材料が用いられる。例えば、アルミニウム合金が用いられる。

第一結合部６０は、下段フレーム２０の側壁部３０の下段張出部３２と、上段フレーム４０のつなぎ壁部５０の上段張出部５２とを当接させたうえで、結合手段によって上下方向に結合された部分である。結合手段としては、ボルトナット機構が用いられる。

第二結合部６２は、下段フレーム２０の側壁部３０の内壁部３４と上段フレーム４０のつなぎ壁部５０の下延壁部５３とを当接させたうえで、結合手段によって前後方向に結合された部分である。結合手段としては、ボルトナット機構が用いられる。

第一結合部６０と第二結合部６２とにおいて、下段フレーム２０と上段フレーム４０とが結合されるが、第一結合部６０において結合される方向は上下方向であり、第二結合部６２において結合される方向は前後方向である。さらに図２に示すように、下段フレーム２０の側壁部３０の上方側の先端の断面形状は、Ｌ字肩状の凸形状であり、上段フレーム４０のつなぎ壁部５０の下方側の先端の断面形状はＬ字曲りの凹形状である。この凸形状の２辺と、凹形状の２辺とが互いに当接し、当接した２辺の一方は第一結合部６０において、他方は第二結合部６２において結合される。このように、剛性の高い中空構造の側壁部３０とつなぎ壁部５０とが、互いに結合方向の異なる第一結合部と第二結合部とにおいて結合される。したがって、１枚の板材を曲げ成形した形状の側壁部とつなぎ壁部とを一方向から結合する構造に比べ、結合部における剛性が向上し、結合強度が向上する。

上段フレーム４０のつなぎ壁部５０は、下段フレーム２０の側壁部３０のように、電池ケース１０の左右方向に沿って連続して延出してもよいが、結合部におけるつなぎ壁部５０の剛性が十分大きく、結合強度が十分大きい場合には、切欠きを設けてもよい。図１では、つなぎ壁部５０を電池ケース１０の左右方向に沿って適当に切り欠いた例を示す。すなわち、電池ケース１０の最左側のつなぎ壁部５０と、これよりも右側に配置されるつなぎ壁部５１との間は、つなぎ壁部５０が切り欠かれる。切欠き領域８０は、電池ケース１０における各種ワイヤハーネス等の配線部材の配置領域として用いられる。切欠き領域８０は、電池ケース１０の外形よりも内側であるので、配線部材が電池ケース１０の外側に配置される場合に比べ、電池ケース１０の全体の取扱が便利となる。また、切欠き領域８０においては、下段側の電池１２の側面が露出されるので、電池ケース１０におけるワイヤハーネス等の組付作業、配線作業等が容易となる。

図１、図２に示すように、下段側の電池１２と、側壁部３０の内壁部３４、及び、つなぎ壁部５０の内壁部５４の間には、空間８２が設けられる。仮に、ハイブリッド車両が衝突等の衝撃を受けたとしても、この空間８２が電池ケース１０に対する衝撃を緩和する緩和空間として働く。また、つなぎ壁部５０の切欠き領域８０と同様に、配線部材の配置領域としても利用できる。

図１、図２に示す接続部材７０は、上段フレーム４０とカバー７２とを接続する板部材である。カバー７２の質量は電池１２，１４に比べると小さいので、接続部材７０は電池ケース１０の四隅等の適当な個所に設けられる。したがって、接続部材７０と上段側の電池１４との間は適当な空間ができるので、この空間を上段側の電池１４についての配線部材等の配置場所とできる。

８ バッテリフレーム、１０ 電池ケース、１２，１４ 電池、２０ 下段フレーム、２２ 下段底板、３０ 側壁部、３２ 下段張出部、３４，５４ 内壁部、３６，５６ 外形壁部、３８，５８ 中空部、４０ 上段フレーム、４２ 上段底板、５０，５１ つなぎ壁部、５２ 上段張出部、５３ 下延壁部、６０ 第一結合部、６２ 第二結合部、７０ 接続部材、７２ カバー、８０ 切欠き領域、８２ 空間。

Claims (1)

1. 下段側の電池が配置される下段底板、
   及び、
   前記下段底板から上段側に立ち上がって先端に外周側に張り出す下段張出部を有し、前記電池の収納側の内壁部と外形壁部との間が複数に仕切られた中空部を有する中空構造の側壁部、
   を含む下段フレームと、
   前記上段側の電池が配置される上段底板、
   及び、前記上段底板から前記下段側に立ち下がって先端に前記外周側に張り出す上段張出部及びさらに前記下段側に延出する下延壁部を有し、前記電池の収納側の内壁部と外形壁部との間が複数に仕切られた中空部を有する中空構造のつなぎ壁部、
   を含む上段フレームと、
   前記下段フレームの前記側壁部の前記下段張出部と前記上段フレームの前記つなぎ壁部の前記上段張出部とが結合された第一結合部と、
   前記下段フレームの前記側壁部の前記内壁部と前記上段フレームの前記つなぎ壁部の前記下延壁部とが結合された第二結合部と、
   を備える、二段構造の電池ケース。

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