特開 2023-131343 電動車両用バッテリーケースおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023131343

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】電動車両用バッテリーケースおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   B60K 1/04 20190101AFI20230914BHJP

【ＦＩ】

B60K1/04 Z

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022036045

(22)【出願日】2022-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100218132

【弁理士】

【氏名又は名称】近田 暢朗

(72)【発明者】

【氏名】石飛 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】大學 孝一

【テーマコード（参考）】

3D235

【Ｆターム（参考）】

3D235AA01

3D235BB02

3D235BB20

3D235CC14

3D235DD35

3D235EE63

3D235HH43

3D235HH55

(57)【要約】      （修正有）

【課題】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、バスタブ状のトレイによってシール性を向上させるとともに、トレイを収容するフレームを熱損傷なく簡易に構成する。
【解決手段】電動車両用バッテリーケースは、複数の骨格部材１１１，１１２が接合部材１１４を介して接合され、車両上下方向から見て多角形枠状に構成され、内側に貫通孔ＴＨを画定するフレーム１１０と、バッテリーを収容し、フレームの貫通孔ＴＨ内に少なくとも部分的に配置されるバスタブ状のトレイ１２０とを備える。複数の骨格部材は、アルミ押出材である第１骨格部材および第２骨格部材を含んでいる。フレームでは、第１骨格部材および接合部材が機械的接合方法によって接合されることにより、かつ、第２骨格部材および接合部材が機械的接合方法によって接合されることにより、第１骨格部材および第２骨格部材が接合部材を介して間接的に接合されている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の骨格部材が接合部材を介して接合され、車両上下方向から見て多角形枠状に構成され、内側に空間を画定するフレームと、
バッテリーを収容し、前記フレームの前記空間内に少なくとも部分的に配置されるバスタブ状のトレイと
を備え、
前記複数の骨格部材は、アルミ押出材である第１骨格部材および第２骨格部材を含み、
前記フレームでは、前記第１骨格部材および前記接合部材が機械的接合方法によって接合されることにより、かつ、前記第２骨格部材および前記接合部材が機械的接合方法によって接合されることにより、前記第１骨格部材および前記第２骨格部材が前記接合部材を介して間接的に接合されている、電動車両用バッテリーケース。

【請求項2】

前記機械的接合方法は、フロードリルスクリュ接合を含む、請求項１に記載の電動車両用バッテリーケース。

【請求項3】

前記トレイは、前記フレームに圧接されている、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。

【請求項4】

前記トレイの底壁から前記車両上下方向の上方に向かって少なくとも部分的に水平方向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３に記載の電動車両用バッテリーケース。

【請求項5】

前記接合部材は、前記車両上下方向から見て、前記フレームの内角部を湾曲形状にする湾曲面を有している、請求項３または請求項４に記載の電動車両用バッテリーケース。

【請求項6】

前記接合部材は、前記車両上下方向において、相対的に上方に配置される上側部材と、相対的に下方に配置される下側部材とを含み、
前記前記下側部材は、前記第１骨格部材および前記第２骨格部材と前記機械的接合方法によって接合され、
前記上側部材は、前記下側部材に嵌合して固定される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電動車両用バッテリーケース。

【請求項7】

前記上側部材は、前記車両上下方向から見て、前記フレームの外面を構成する前記第１骨格部材および前記第２骨格部材の外面をそれぞれ支持するフランジ部を有している、請求項６に記載の電動車両用バッテリーケース。

【請求項8】

平板状の被成形部材と複数の骨格部材と接合部材とを準備し、前記複数の骨格部材は、アルミ押出材である第１骨格部材および第２骨格部材を含み、
前記第１骨格部材および前記接合部材が機械的接合方法によって接合されることにより、かつ、前記第２骨格部材および前記接合部材が機械的接合方法によって接合されることにより、前記第１骨格部材および前記第２骨格部材が前記接合部材を介して間接的に接合して車両上下方向から見て多角形枠状であって内側に空間を画定するフレームを構成し、
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し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、前記フレームに圧接する
ことを含む、電動車両用バッテリーケースの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－２２６３５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のバッテリーケースでは、バスタブ状のトレイによってシール性を向上させているが、トレイを収容するフレームを構成するために、縦骨とフロントビームとリヤビームとを溶接などの接合手段によって接合する必要がある。特に、接合手段として溶接を利用すると、製造工程が複雑化するだけなく熱損傷が生じるおそれがある。

【0006】

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、バスタブ状のトレイによってシール性を向上させるとともに、トレイを収容するフレームを熱損傷なく簡易に構成することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様は、複数の骨格部材が接合部材を介して接合され、車両上下方向から見て多角形枠状に構成され、内側に空間を画定するフレームと、バッテリーを収容し、前記フレームの前記空間内に少なくとも部分的に配置されるバスタブ状のトレイとを備え、前記複数の骨格部材は、アルミ押出材である第１骨格部材および第２骨格部材を含み、前記フレームでは、前記第１骨格部材および前記接合部材が機械的接合方法によって接合されることにより、かつ、前記第２骨格部材および前記接合部材が機械的接合方法によって接合されることにより、前記第１骨格部材および前記第２骨格部材が前記接合部材を介して間接的に接合されている、電動車両用バッテリーケースを提供する。

【0008】

この構成によれば、第１骨格部材および第２骨格部材が接合部材を介して機械的接合方法によって間接的に接合されるため、複雑な溶接を要しない。ここで、機械的接合方法は、溶接などの冶金的接合方法と異なり、力学的エネルギーを使った接合方法である。機械的接合方法は、例えば、ボルトおよびナット、並びにリベットなどを利用した接合方法を含む。また、上記の間接的に接合とは、第１骨格部材および第２骨格部材が、互いに直接接合されることなく、接合部材を介して接合されることをいう。従って、溶接などの熱を利用した接合方法を利用しないため、フレームの熱損傷を抑制できるとともにフレームを簡易に構成できる。さらに、第１骨格部材および第２骨格部材が接合部材を介して接合されることにより、接合部が外力によって変形することを抑制でき、バッテリーケース全体の剛性を向上できる。また、トレイがバスタブ状に形成されているため、トレイに継ぎ目も存在せず、路面などからの水の浸入を防止可能な高いシール性を確保できる。

【0009】

前記機械的接合方法は、フロードリルスクリュ接合を含んでもよい。

【0010】

この構成によれば、下穴なしに片側から結合することができ、簡易にフレームを構成できる。ここで、フロードリルスクリュ接合とは、先端の尖ったねじを高速回転させることによって部材を貫通し、次第に回転数を下げてねじを止め、２つの部材を締結させる手法である。フロードリルスクリュ接合は、溶接とは異なり、異種材料の接合を容易に実現できる利点がある。

【0011】

前記トレイは、前記フレームに圧接されてもよい。

【0012】

この構成によれば、溶接を要することなく、フレームとトレイとを簡易に一体化できる。

【0013】

前記トレイの底壁から前記車両上下方向の上方に向かって少なくとも部分的に水平方向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。

【0014】

この構成によれば、トレイに対して上向きの力が付加された場合でも負角部がフレームに引っ掛かるため、トレイがフレームから外れることを抑制できる。即ち、トレイとフレームとの圧接が解かれることを抑制できる。

【0015】

前記接合部材は、前記車両上下方向から見て、前記フレームの内角部を湾曲形状にする湾曲面を有してもよい。

【0016】

この構成によれば、上記圧接の際にトレイはフレームの内角部において湾曲面に押し付けられる。仮に、内角部が直角の場合、トレイの角部が直角に変形しようとして応力が集中し、割れるおそれがある。しかし、上記構成のように内角部が湾曲面となっていることにより、上記圧接の際にトレイの角部は、湾曲面によって支持されるため、トレイの角部への応力の集中を抑制でき、トレイの割れを抑制できる。ここで、湾曲形状は、例えば円弧形状であってもよい。

【0017】

前記接合部材は、前記車両上下方向において、相対的に上方に配置される上側部材と、相対的に下方に配置される下側部材とを含み、前記前記下側部材は、前記第１骨格部材および前記第２骨格部材と前記機械的接合方法によって接合され、前記上側部材は、前記下側部材に嵌合して固定されてもよい。

【0018】

この構成によれば、接合部材が上下に分割されていることで、接合部材を製造する際の設計自由度が向上する。

【0019】

前記上側部材は、前記車両上下方向から見て、前記フレームの外面を構成する前記第１骨格部材および前記第２骨格部材の外面をそれぞれ支持するフランジ部を有してもよい。

【0020】

この構成によれば、第１骨格部材および第２骨格部材がフランジ部によって支持されるため、接合部の変形を抑制できる。

【0021】

本発明の第２の態様は、平板状の被成形部材と複数の骨格部材と接合部材とを準備し、前記複数の骨格部材は、アルミ押出材である第１骨格部材および第２骨格部材を含み、前記第１骨格部材および前記接合部材が機械的接合方法によって接合されることにより、かつ、前記第２骨格部材および前記接合部材が機械的接合方法によって接合されることにより、前記第１骨格部材および前記第２骨格部材が前記接合部材を介して間接的に接合して車両上下方向から見て多角形枠状であって内側に空間を画定するフレームを構成し、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し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、前記フレームに圧接することを含む、電動車両用バッテリーケースの製造方法を提供する。

【0022】

この方法によれば、第１骨格部材および第２骨格部材が接合部材を介して機械的接合方法によって間接的に接合されるため、複雑な溶接を要しない。従って、フレームの熱損傷を抑制できるとともにフレームを簡易に構成できる。さらに、第１骨格部材および第２骨格部材が接合部材を介して接合されることにより、接合部が外力によって変形することを抑制でき、バッテリーケース全体の剛性を向上できる。また、トレイがバスタブ状に形成されているため、トレイに継ぎ目も存在せず、路面などからの水の浸入を防止可能な高いシール性を確保できる。また、圧接によって、溶接を要することなく、フレームとトレイとを簡易に一体化できる。このとき、バスタブ状のトレイの成形と、トレイおよびフレームの圧接とを同時に行うことで、製造工程を簡略化できる。

【発明の効果】

【0023】

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、バスタブ状のトレイによってシール性を向上させるとともに、トレイを収容するフレームを熱損傷なく簡易に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】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。

【図2】バッテリーケースの概略断面図。

【図3】バッテリーケースの斜視図。

【図4】バッテリーケースの分解斜視図。

【図5】フレームの分解斜視図。

【図6】トレイの平面図。

【図7】被成形部材、第１骨格部材、第２骨格部材、および接合部材の斜視図

【図8】バッテリーケースの製造方法を示す第１断面図。

【図9】バッテリーケースの製造方法を示す第２断面図。

【図10】バッテリーケースの製造方法を示す第３断面図。

【図11】バッテリーケースの製造方法を示す第４断面図。

【図12】負角成形の第１変形例を示す断面図。

【図13】負角成形の第２変形例を示す断面図。

【図14】閉鎖板の変形例を示すバッテリーケースの概略断面図。

【図15】フレームの第１変形例を示す分解斜視図。

【図16】フレームの第２変形例を示す斜視図。

【図17】フレームの第２変形例を示す分解斜視図。

【図18】第２実施形態に係るバッテリーケースのフレームの斜視図。

【図19】フレームの分解斜視図。

【図20】接合部材の第１変形例を示す分解斜視図。

【図21】接合部材の第２変形例を示す斜視図。

【図22】接合部材の第２変形例を示す分解斜視図。

【図23】接合部材の第３変形例を示す斜視図。

【図24】接合部材の第３変形例を示す分解斜視図。

【図25】フレームおよびクロスメンバーの変形例を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

【0026】

（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。

【0027】

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、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。

【0028】

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ている。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。

【0029】

図２～４を合わせて参照して、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。

【0030】

図５を合わせて参照して、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、複数の骨格部材１１１，１１２が接合部材１１４を介して接合されることによって車両上下方向から見て多角形枠状（本実施形態では矩形枠状）に構成され、内側に貫通孔ＴＨを画定している。以降、フレーム１１０の内側とは、矩形枠状の中心側をいい、外側とはその反対側をいう。複数の骨格部材１１１，１１２は、２つの第１骨格部材１１１と、２つの第２骨格部材１１２とを含む。

【0031】

第１骨格部材１１１は、車両前後方向に直線状に延びるアルミ押出材である。第１骨格部材１１１は、概ね剛体としての剛性を有する。第１骨格部材１１１は、中空状である。第１骨格部材１１１の内部は、仕切壁１１１ａによって車両上下方向に仕切られている。第１骨格部材１１１は、車両前後方向に垂直な断面において、車幅方向内側に段差面１１１ｄを有している。段差面１１１ｄは、車両上下方向の上側で貫通孔ＴＨを狭めるように段差形状を有している（図５の右下破線円内参照）。

【0032】

また、第１骨格部材１１１は、車両上下方向から見て、車両前後方向の両端部において車幅方向から傾斜して切断されている。当該両端部は、接合部材１１４を介して第２骨格部材１１２と接合されている。

【0033】

第２骨格部材１１２は、車幅方向に直線状に延びるアルミ押出材である。第２骨格部材１１２は、概ね剛体としての剛性を有する。第２骨格部材１１２は、中空状である。第２骨格部材１１２の内部は、仕切壁１１２ａによって車両上下方向に仕切られている。第２骨格部材１１２は、車両前後方向に垂直な断面において、車両前後方向内側に段差面１１２ｄを有している。段差面１１２ｄは、車両上下方向の上側で貫通孔ＴＨを狭めるように段差形状を有している（図５の左下破線円内参照）。

【0034】

また、第２骨格部材１１２は、車両上下方向から見て、車幅方向の両端部において車両前後方向から傾斜して切断されている。当該両端部は、接合部材１１４を介して第１骨格部材１１１と接合されている。

【0035】

接合部材１１４は、直方体状の基部１１４ａと、基部１１４ａから突出した突出部１１４ｂとを有している。突出部１１４ｂは、４つの内側突出片１１４ｂ１と、４つの内側突出片１１４ｂ１よりも基部１１４ａから大きく突出した４つの外側突出片１１４ｂ２とを含んでいる。車両上下方向から見て、４つの外側突出片１１４ｂ２は、４つの内側突出片１１４ｂ１の車幅方向外側または車両前後方向外側に位置している。４つの内側突出片１１４ｂ１および４つの外側突出片１１４ｂ２は、第１骨格部材１１１および第２骨格部材１１２に挿入される。従って、第１骨格部材１１１、第２骨格部材１１２、および接合部材１１４が、フレーム１１０として組み立てられると、接合部材１１４は基部１１４ａのみ視認でき、４つの内側突出片１１４ｂ１および４つの外側突出片１１４ｂ２は視認できない。

【0036】

第１骨格部材１１１および第２骨格部材１１２は、機械的接合方法によって接合部材１１４を介して間接的に接合される。機械的接合方法は、例えば、ボルトおよびナット、並びにリベットなどを利用した接合方法を含む。本実施形態では、接合部材１１４は、４つの外側突出片１１４ｂ２において、第１骨格部材１１１および第２骨格部材１１２に対してフロードリルスクリュ接合される。フロードリルスクリュ接合は、機械的接合方法の一例である。

【0037】

フロードリルスクリュ接合では、先端の尖ったねじ（図示せず）を高速回転させることによって、第１骨格部材１１１の外壁と接合部材１１４の４つの外側突出片１１４ｂ２とを貫通し、次第に回転数を下げてねじを止め、これらを締結する。同様に、先端の尖ったねじ（図示せず）を高速回転させることによって、第２骨格部材１１２の外壁と接合部材１１４の４つの外側突出片１１４ｂ２とを貫通し、次第に回転数を下げてねじを止め、これらを締結する。フロードリルスクリュ接合は、下穴なしに片側から結合することができ、簡易にフレーム１１０を構成できる。また、溶接とは異なり、異種材料の接合を容易に実現できる利点がある。よって、第１骨格部材１１１および第２骨格部材１１２と、接合部材１１４とが異種材料であっても容易に接合できる。

【0038】

なお、本実施形態では、貫通孔ＴＨを画定するフレーム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。

【0039】

再び図４を参照して、フレーム１１０には、３本のクロスメンバー１１３が取り付けられている。３本のクロスメンバー１１３は、貫通孔ＴＨ内において２つの第１骨格部材１１１を接続するように２つの第２骨格部材１１２と平行に等間隔で配置されている。３本のクロスメンバー１１３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、３本のクロスメンバー１１３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。なお、クロスメンバー１１３の態様は特に限定されず、大きさ、形状、配置、または本数等は任意に設定され得る。また、クロスメンバー１１３は、必須の構成ではなく、必要に応じて省略され得る。

【0040】

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、例えばアルミニウム合金製の板材からなる。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、フレーム１１０の貫通孔ＴＨ内に部分的に配置される。収容部１２２は、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。詳細を後述するが、周壁１２２ｂは、フレーム１１０に対して圧接されている。

【0041】

収容部１２２の底壁１２２ａには、３本のクロスメンバー１１３に対して相補的な形状を有する３つの張出部１２２ｃが形成されている。３つの張出部１２２ｃは、底壁１２２ａが部分的に上方へ張り出すとともに車幅方向に延びる部分である。底壁１２２ａには、３つの張出部１２２ｃによって区切られた各領域において冷却液が流れる溝１２４がそれぞれ形成されている。詳細を後述するが、３つの張出部１２２ｃは、３本のクロスメンバー１１３に対して圧接されている。

【0042】

図６を参照して、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。また、溝１２４の断面形状は半円状である（図２参照）。
なお、溝１２４の平面視形状や断面形状は、特に限定されず、任意の形状であり得る。

【0043】

図２および図４を合わせて参照して、３つの張出部１２２ｃによって区切られた底壁１２２ａの各領域には、対応する形状の閉鎖板１２３が上方から配置および接合されている。閉鎖板１２３によって溝１２４が閉じられ、冷却液が流れる冷却液流路１２４Ａが画定される。

【0044】

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。

【0045】

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。好ましくは、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。

【0046】

図３を再び参照して、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１２１がフレーム１１０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の貫通孔ＴＨ内に配置される。このとき、張出部１２２ｃがクロスメンバー１１３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および３本のクロスメンバー１１３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。

【0047】

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。特に、トレイ１２０がバスタブ状に形成されているため、トレイ１２０に継ぎ目も存在せず、路面などからの水の浸入を防止可能な高いシール性を確保できる。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。

【0048】

図２の例では、トップカバー１３０およびトレイ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およびクロスメンバー１１３それぞれにねじ止めされ、トレイ１２０を下方から支持している。

【0049】

図７～１１を参照して、上記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。

【0050】

図７を参照して、平板状の被成形部材１２０と、第１骨格部材１１１と、第２骨格部材１１２と、接合部材１１４とを準備する。そして、接合部材１１４を介して第１骨格部材１１１と第２骨格部材１１２とを接合して車両上下方向から見て矩形枠状であって内側に貫通孔ＴＨを画定するフレーム１１０を構成する（図４参照）。

【0051】

図８を参照して、被成形部材１２０をフレーム１１０に重ねて台５５上に配置する。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、被成形部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、成形前の状態が被成形部材であり、成形後の状態がトレイであることを意味する。

【0052】

次いで、図９，１０を参照して、フレーム１１０とは反対側（即ち上方側）から被成形部材１２０に圧力を加え、フレーム１１０に被成形部材１２０を押し付けて貫通孔ＴＨ内で膨出させ、それによって被成形部材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に圧接する。このとき、被成形部材１２０は、３本のクロスメンバー１１３にも圧接される。その結果、トレイ１２０、フレーム１１０、および３本のクロスメンバー１１３が一体化される。

【0053】

本実施形態では、被成形部材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弾性膜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、弾性膜が変形し、液体が被成形部材１２０と直接接触することなく成形を行うことができる。

【0054】

図８，９を参照して、本実施形態では、フレーム１１０、被成形部材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を介して被成形部材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被成形部材１２０の加圧は、被成形部材１２０を加熱して軟化させた状態で行われる。この場合、被成形部材１２０の軟化により、トレイ１２０の成形時の割れを抑制できる。

【0055】

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５参照）が成形される。即ち、本実施形態では、被成形部材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。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。

【0056】

図１０を参照して、被成形部材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に示すように閉鎖板１２３やアンダーカバー１４０を接合して、バッテリー３０を収納した後、トップカバー１３０を接合することでバッテリーパックが構成される。なお、ここでは、バッテリー３０を収納する容器のことをバッテリーケース１００といい、バッテリーケース１００にバッテリー３０や制御機器を収納して機能する状態にしたものをバッテリーパックという。

【0057】

本実施形態では、フレーム１１０は、上部１１０ａの肉厚が他の部分よりも厚く設定されている。フレーム１１０の上部１１０ａ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、フレーム１１０の上部１１０ａの内側には、Ｒ形状（角の丸い形状）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被成形部材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の上部１１０ａの内側以外にも小さなＲ形状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Ｒ形状は省略するものとする。

【0058】

本実施形態では、被成形部材１２０をバスタブ状のトレイ１２０に成形する際、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トレイ１２０がフレーム１１０の段差面１１１ｄ，１１２ｄに押し付けられ、トレイ１２０の底壁１２２ａから車両上下方向の上方に向かって水平方向内側へ向かう負角が形成された負角部１２２ｅがトレイ１２０に設けられる。換言すれば、負角部１２２ｅが、段差面１１１ｄ，１１２ｄによって構成される窪み部Ｐに入り込むように構成される。また、このような窪み部Ｐは３本のクロスメンバー１１３にも設けられてもよい。このように、フレーム１１０に窪み部Ｐを設けることによって、トレイ１２０に負角部１２２ｅを形成する負角成形を容易かつ確実に実行できる。

【0059】

次に、図１１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を配置および接合する。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。

【0060】

また、負角成形の変形例を図１２，１３に示す。図１２の例では、フレーム１１０の内側の段差面１１１ｄの車両上下方向の中央部に窪み部Ｐが設けられている。図１３の例では、上記段差面１１１ｄに代えて、傾斜面１１１ｅが設けられている。即ち、フレーム１１０の内側の傾斜面１１１ｅが上方に向かうにつれて貫通孔ＴＨを狭めるように傾斜して設けられている。

【0061】

また、閉鎖板１２３の変形例として図１４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１４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。

【0062】

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。

【0063】

第１骨格部材１１１および第２骨格部材１１２が接合部材１１４を介して機械的接合方法によって間接的に接合されるため、複雑な溶接を要しない。従って、フレーム１１０の熱損傷を抑制できるとともにフレーム１１０を簡易に構成できる。さらに、第１骨格部材１１１および第２骨格部材１１２が接合部材１１４を介して接合されることにより、接合部が外力によって変形することを抑制でき、バッテリーケース１００の全体の剛性を向上できる。また、トレイ１２０がバスタブ状に形成されているため、トレイ１２０に継ぎ目も存在せず、路面などからの水の浸入を防止可能な高いシール性を確保できる。

【0064】

また、フレーム１１０とトレイ１２０とを圧接しているため、溶接を要することなく、フレーム１１０とトレイ１２０とを簡易に一体化できる。このとき、バスタブ状のトレイの成形と、トレイおよびフレームの圧接とを同時に行うことで、製造工程を簡略化できる。

【0065】

また、トレイ１２０に対して上向きの力が付加された場合でも負角部１２２ｅがフレーム１１０に引っ掛かるため、トレイ１２０がフレーム１１０から外れることを抑制できる。即ち、トレイ１２０とフレーム１１０との圧接が解かれることを抑制できる。

【0066】

なお、フレーム１１０の形状は、上記実施形態のものに限定されない。例えば、図１５に示すように、第１骨格部材１１１の段差面１１１ｄの上部に複数の溝１１１ｆが形成されてもよい。同様に、第２骨格部材１１２の段差面１１２ｄの上部に複数の溝１１２ｆが形成されてもよい。複数の溝１１１ｆ，１１２ｆにより、フレーム１１０とトレイ１２０との圧接がより強固になり得る。

【0067】

また、接合部材の形状についても上記実施形態のものに限定されない。例えば、図１６，１７に示すように、突出部１１４ｂは、車両上下方向から見て概ねＵ字形を有する４つの突出片１１４ｂ３を有してもよい。また、接合部材１１４は、車両上下方向から見て、フレーム１１０の内角部１１０ｂを湾曲形状にする湾曲面１１４ｃを有してもよい。湾曲面１１４ｃは、第１骨格部材１１１の段差面１１１ｄと、第２骨格部材１１２の段差面１１２ｄとを滑らかに繋いでいる。例えば、湾曲面１１４ｃは、車両上下方向から見て円弧形状であってもよい。

【0068】

また、湾曲面１１４ｃは、車両上下方向から見てフレーム１１０の内側へ膨出した形状を有しているため、基部１１４ａの上部に湾曲面１１４ｃを形成することで、前述のようにトレイ１２０の負角成形を行うことができる。これにより、圧接の際には、トレイ１２０はフレーム１１０の内角部１１０ｂにおいて湾曲面１１４ｃに押し付けられる。仮に、内角部１１０ｂが直角の場合、トレイ１２０の角部が直角に変形しようとして応力が集中し、割れるおそれがある。しかし、内角部１１０ｂが湾曲面１１４ｃとなっていることにより、圧接の際にトレイ１２０の角部は、湾曲面１１４ｃによって支持されるため、トレイ１２０の角部への応力の集中を抑制でき、トレイ１２０の割れを抑制できる。

【0069】

（第２実施形態）
図１８，１９に示す第２実施形態は、第１骨格部材１１１と第２骨格部材１１２と接合部材１１４とに関する構成が第１実施形態とは異なる。これらに関する構成以外は、第１実施形態やその変形例と実質的に同じである。従って、第１実施形態やその変形例にて示した部分については説明を省略する場合がある。

【0070】

本実施形態では、第１骨格部材１１１の車両前後方向の両端部が車両前後方向に対して垂直に切断されている。同様に、第２骨格部材１１２の車幅方向の両端部が車幅方向に対して垂直に切断されている。従って、第１実施形態に比べて、第１骨格部材１１１と第２骨格部材１１２とを容易に製造できる。

【0071】

本実施形態の接合部材１１４では、基部１１４ａが環状扇形の柱状である。基部１１４ａは、フレーム１１０の内側に位置する面と外側に位置する面とがそれぞれ湾曲面１１４ｄ，１１４ｅとなっている。従って、車両上下方向から見ると、フレーム１１０の内形および外形は、角丸四角形となっている。また、突出部１１４ｂは、４つの突出片１１４ｂ４を有している。接合部材１１４は、４つの突出片１１４ｂ４において第１骨格部材１１１と第２骨格部材１１２とに対して機械的接合方法によって接合されている。

【0072】

本実施形態のバッテリーケース１００の製造方法は、第１実施形態と実質的に同じである。

【0073】

以上のような構成を有するバッテリーケース１００およびその製造方法による作用効果についても第１実施形態と実質的に同一である。

【0074】

図２０を参照して、接合部材１１４の第１変形例について説明する。

【0075】

図２０に示す第１変形例の接合部材１１４では、第２実施形態のものに対して上カバー１１４ｆが設けられている。４つの突出片１１４ｂ４のそれぞれの形状は、車両上下方向から見て概ねＵ字形を有している。

【0076】

本変形例によれば、接合部材１１４の設計自由度を向上させることができ、薄肉軽量化を容易に実現できる。また、接合部材１１４を押出材で形成する場合、押し出された形状から仕切壁１１１ａに対応する部分のみを切削するだけで簡易に製品形状を形成できるため、切削加工量を少なくできる。

【0077】

また、図２１，２２を参照して、接合部材１１４の第２変形例について説明する。

【0078】

図２１，２２に示す第２変形例では、接合部材１１４は、上側部材１１５と、上側部材１１５の下側に配置される下側部材１１６とを有している。

【0079】

上側部材１１５および下側部材１１６は、ともに概ね環状扇形柱状である。従って、上側部材１１５において、フレーム１１０の内側に位置する面と外側に位置する面とがそれぞれ湾曲面１１５ａ，１１５ｂとなっている。同様に下側部材１１６においてもフレーム１１０の内側に位置する面と外側に位置する面とがそれぞれ湾曲面１１６ａ，１１６ｂとなっている。特に、上側部材１１５の湾曲面１１５ａは、第１骨格部材１１１の段差面１１１ｄと第２骨格部材１１２の段差面１１２ｄとを滑らかに繋いでいる。また、下側部材１１６の湾曲面１１６ｂには、上側部材１１５の位置決め用の突起部１１６ｃが形成されている。

【0080】

上側部材１１５の下面には、下側部材１１６と相補的な形状の凹部１１５ｃが設けられている。凹部１１５ｃに下側部材１１６が配置されることにより、上側部材１１５および下側部材１１６が嵌合する。嵌合状態では、上側部材１１５の湾曲面１１５ａが下側部材の湾曲面１１６ａよりもフレーム１１０の内側に位置する。従って、前述の負角成形が可能となっている。

【0081】

本変形例では、上側部材１１５は、第１骨格部１１１および第２骨格部材１１２には挿入されず接合もされない。下側部材１１６は、両端部において第１骨格部材１１１と第２骨格部材１１２とに挿入され、機械的接合方法によってこれらと接合される。従って、上側部材１１５は、凹部１１５ｃにて下側部材１１６と嵌合することにより、位置が固定される。

【0082】

本変形例によれば、接合部材１１４が上下に分割されていることで、接合部材１１４を製造する際の設計自由度が向上する。

【0083】

また、図２３，２４を参照して、接合部材１１４の第３変形例について説明する。

【0084】

図２３，２４に示す第３変形例では、上記第２変形例と同様に、接合部材１１４は、上側部材１１５と、下側部材１１６とを有している。また、上側部材１１５および下側部材１１６は、第２変形例の構成に加えてさらに以下を有している。

【0085】

上側部材１１５は、車両上下方向から見て、フレーム１１０の外面を構成する第１骨格部材１１１および第２骨格部材１１２の外面をそれぞれ支持するフランジ部１１５ｄを有している。また、上側部材１１５は、湾曲面１１５ａがフレーム１１０の内側に突出するように構成されている。即ち、湾曲面１１５ａは、第２変形例のように第１骨格部材１１１の段差面１１１ｄと第２骨格部材１１２の段差面１１２ｄとを滑らかに繋いでいるのではなく、それらに比べてフレーム１１０の内側に位置している。従って、当該湾曲面１１５ａを構成する部分と、フランジ部１１５ｄとによって、第１骨格部材１１１の端部と、第２骨格部材１１２の端部とを咥え込むように構成されている。換言すれば、上側部材１１５は、第２変形例と異なり、第１骨格部材１１１および第２骨格部材１１２と嵌合する形状を有している。

【0086】

下側部材１１６は、上側部材１１５と同様に湾曲面１１６ａがフレーム１１０の内側に突出するように構成されている。ただし、上側部材１１５の湾曲面１１５ａは、下側部材１１６の湾曲面１１６ａよりもフレーム１１０の内側に位置しているため、当該部分において負角成形が可能となっている。

【0087】

本変形例においても、上側部材１１５は、第１骨格部材１１１および第２骨格部材１１２には挿入されないが、これらと嵌合する。従って、上側部材１１５は、第１骨格部材１１１と第２骨格部材１１２と下側部材１１６と嵌合することにより、位置が固定される。なお、下側部材１１６は、第２変形例と同様に、両端部において第１骨格部材１１１と第２骨格部材１１２とに挿入され、機械的接合方法によってこれらと接合される。

【0088】

本変形例によれば、第１骨格部材１１１および第２骨格部材１１２がフランジ部１１５ｄによって支持されるため、接合部の変形を抑制できる。

【0089】

また、図２５を参照して、上記第１，第２実施形態におけるフレーム１１０および３本のクロスメンバー１１３に対して、車両前後方向に延びるクロスメンバー１１７が設けられてもよい。

【0090】

クロスメンバー１１７は、貫通孔ＴＨ内において２つの第２骨格部材１１２を接続するように２つの第１骨格部材１１１と平行に配置されている。クロスメンバー１１７は、３つのクロスメンバー１１３と直交して配置されており、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、３本のクロスメンバー１１３との接合によって、電動車両１（図１参照）の前後方向からの衝突に対しての強度を向上できる。なお、クロスメンバー１１７の態様は特に限定されず、大きさ、形状、配置、または本数等は任意に設定され得る。また、クロスメンバー１１７は、必須の構成ではなく、必要に応じて省略され得る。

【0091】

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、個々の実施形態や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。

【符号の説明】

【0092】

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
１００ 電動車両用バッテリーケース（バッテリーケース）
１１０ フレーム
１１０ａ 上部
１１０ｂ 内角部
１１１ 第１骨格部材（骨格部材）
１１１ａ 仕切壁
１１１ｄ 段差面
１１１ｅ 傾斜面
１１１ｆ 溝
１１２ 第２骨格部材（骨格部材）
１１２ａ 仕切壁
１１２ｄ 段差面
１１２ｆ 溝
１１３ クロスメンバー
１１４ 接合部材
１１４ａ 基部
１１４ｂ 突出部
１１４ｂ１ 内側突出片
１１４ｂ２ 外側突出片
１１４ｂ３，１１４ｂ４ 突出片
１１４ｃ，１１４ｄ，１１４ｅ 湾曲面
１１４ｆ 上カバー
１１５ 上側部材
１１５ａ，１１５ｂ 湾曲面
１１５ｃ 凹部
１１５ｄ フランジ部
１１６ 下側部材
１１６ａ，１１６ｂ 湾曲面
１１６ｃ 突起部
１１７ クロスメンバー
１２０ トレイ（被成形部材）
１２１ フランジ
１２２ 収容部
１２２ａ 底壁
１２２ｂ 周壁
１２２ｂ１ 角部
１２２ｃ 張出部
１２２ｄ 開口部
１２２ｅ 負角部
１２３ 閉鎖板
１２４ 溝
１２４ａ 入口
１２４Ａ 冷却液流路
１２４ｂ 出口
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
Ｐ 窪み部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】