車両用電池容器

【課題】軽量、靱性、強度を具えた車両用電池容器を提供する。
【解決手段】車両用電池容器は、合成樹脂材を用いて成形する。車両用電池容器の周囲の壁体を、外壁と内壁からなる二重壁構造とする。更に外壁と内壁の間に連結片を設け、連結片により外壁と内壁を連結する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載させる駆動用蓄電池を内部に収納し、車体外方に取り付ける車両用電池容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車や、内燃機関に電動機を組み合わせた、いわゆるハイブリッド車などは、駆動用蓄電池を搭載し、走行用の動力等に駆動用蓄電池に蓄えた電力を用いている。一方駆動用蓄電池は、セルと呼ばれる単電池を複数重ね合せて構成されており、全体では相当な重量になることがある。また駆動用蓄電池を車体の外方に取り付けた場合には、走行中に石が当たったり、あるいは事故時に過大な力が加えられることが考えられる。
【０００３】
そのため、所定の強度を備えた電池容器内に駆動用蓄電池を収納し、電池容器を介して車両に搭載させることが考えられている。トラックなどの貨物用車両では、車体中央に前後方向に延びるメインフレームが設けてあり、かかる車両のハイブリッド車では、メインフレームの側方に、駆動用蓄電池を収納した電池容器を取り付けることが行なわれている。
【０００４】
一方近年特に車両は、軽量化が求められている。例えば、電池容器を一般的な金属材料で製造すると、車両重量が著しく増加する。そこで、電池容器を合成樹脂材で形成することが考えられた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１８６３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら電池容器を車両に搭載して用いる場合には、電池容器には剛性とともに容易に破断せず、周壁部分に孔などが形成されない靭性も必要とされる。高い剛性を有する合成樹脂材としては、繊維強化系プラスチックが知られているが、靱性において、繊維強化系プラスチックは十分とは言えなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、軽量化が図れ、十分な剛性と靭性を備えた車両用電池容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため車両用電池容器を次のように構成した。
車両用電池容器は、容器本体と、容器本体に取り付けられる蓋体から構成する。容器本体は、上面が開放された容器体であり、所定量の駆動用蓄電池を収納する容量を有している。蓋体は、容器本体の上面開口に合わせて形成してあり、容器本体の開口部に組み付けると容器本体の内部を密閉させる。
【０００９】
容器本体と蓋体はともに、外壁と内壁からなる二重壁構造で形成されている。外壁と内壁は、適度な距離を保ち、ほぼ平行に形成されている。例えば外壁と内壁の少なくとも一方は、高密度ポリエチレンなど、靱性を具えた合成樹脂材から形成する。外壁と内壁のいずれか一方、もしくは双方には、外壁と内壁の間に突出させた連結片が設けられている。連結片は、例えば先細の円錐台状で、先端部が対向する壁板や他の連結片の先端部と溶着などにより固着されている。連結片を、不連続な形状に形成した。尚、不連続とは、断面積が段階的に変化することや、切り欠きが設けられていたり、厚みが急激に変化しているなど、形状が連続して変化していないことをいう。
【発明の効果】
【００１０】
車両用電池容器は、外壁と内壁からなる二重壁構造であるため、外壁や内壁単独の板厚に比較して、高い剛性と強度を具えている。したがって、所定の重量を有する駆動用蓄電池を確実に保持できる。また車両用電池容器の外周面に締結バンドなどを回し、車両のシャーシフレーム等に確実に取り付けることができる。
【００１１】
更に車両用電池容器は、外壁と内壁が連結片で連結されている。そのため、連結片が設けられた外壁、あるいは内壁自体が変形しにくくなっている。外壁に押圧力が加えられると、その力が内壁に伝達されるので、支持力が増加し、高い剛性をもたらすことができる。押圧力が加えられたとき、外壁と内壁のずれが抑制され、変形に対してより高い剛性がもたらされる。
【００１２】
外壁と内壁の少なくとも一方を、例えば高密度ポリエチレンなどの靭性を備えた樹脂材から形成したので、万一事故などが発生して外部から衝撃を受けた場合でも、靭性を備えた樹脂材からなる壁板は、破断や開口などを生じさせない。そのため、駆動用蓄電池の導電部が車両用電池容器の外部から接触可能な状態となったり、あるいは駆動用蓄電池が車両用電池容器の外に露出されてしまうことなどを確実に防止できる。
【００１３】
衝突などにより車両用電池容器に衝撃が加えられると、連結片が変形するので、その変形作用により衝突エネルギーを吸収し、車両用電池容器が受ける衝撃力を緩和させ、車両用電池容器の損傷を低減させることができる。
【００１４】
連結片が不連続な形状に形成されているので、連結片が段階的に変形し、小さい衝撃力から大きな衝撃力まで、幅広い範囲の衝撃エネルギーを吸収できる。
【００１５】
車両用電池容器は合成樹脂製であるので、軽量化でき、車両の燃費や走行性能を向上できる。ブロー成形法や真空成形法などにより、壁板および連結片が成形できるので、正確な形状の車両用電池容器を、容易に、かつ安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかる車両用電池容器の一実施形態の一部を示す断面図である。
【図２】同車両用電池容器を示す分解断面図である。
【図３】同車両用電池容器を示す斜視図である。
【図４】同車両用電池容器を車両に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図５】変形した連結片を示す断面図である。
【図６】他の例の連結片を示す斜視図である。
【図７】他の例の連結片を示す断面図である。
【図８】変形した連結片を示す断面図である。
【図９】変形した連結片を示す断面図である。
【図１０】変形した連結片を示す断面図である。
【図１１】車両のフレーム構造を示す平面図である。
【図１２】車両を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明にかかる、車両用電池容器の一実施形態について説明する。
【００１８】
図１２に、車両１００を示す。車両１００は、本発明にかかる車両用電池容器（以下、「電池容器」とする。）１０を側方に搭載した、貨物用のハイブリッド車両である。車両１００は、前方にキャビン１０２を備え、後方に荷箱１０４を備え、キャビン１０２の下部に前輪１２ａ、荷箱１０４の下部に後輪１２ｂを有している。車両１００には、メインフレーム１０６が車両前後を貫いて設けられており、電池容器１０はメインフレーム１０６の側方に取り付けられている。
【００１９】
図１１に、車両１００を上方から見たときの概略構成を示す。車両１００の幅方向の中央に、メインフレーム１０６が前後方向に設けられている。メインフレーム１０６は、断面コの字状のフレーム部材１０７を、左右１対平行に配して構成されている。メインフレーム１０６には、前方からエンジン１４、クラッチ機構１６、電動機２０、変速機１８が取り付けられている。更にメインフレーム１０６には、電池容器１０とパワーコントロールユニット２６が側方に取り付けられている。
【００２０】
エンジン１４は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン１４の出力軸は、クラッチ機構１６に接続している。クラッチ機構１６は、エンジン１４と電動機２０との間に設けられ、エンジン１４からの回転出力を断続させる。変速機１８は、内部に変速機構を備え、出力軸（図示せず。）がプロペラシャフト３０、差動装置３１を介して後輪１２ｂに接続している。
【００２１】
電動機２０は、パワーコントロールユニット２６を介して、電池容器１０内に収納されている駆動用蓄電池３６（図５参照。）に接続している。パワーコントロールユニット２６は、制御装置（図示せず。）からの指示に従い、電動機２０に電力を供給する。電動機２０は、エンジン１４とは個別に作動し、変速機１８に駆動力を付与する。また電動機２０は、制動時に後輪１２ｂから受ける駆動力で発電を行なう。電動機２０が発電した電力は、駆動用蓄電池３６に蓄えられる。
【００２２】
このように車両１００は、内燃機関であるエンジン１４からの動力と電動機２０からの動力との異なる動力を個別に、あるいは同時に利用して走行可能な、いわゆるハイブリッド車である。尚、エンジン１４は、ガソリンエンジン等その他の内燃機関のエンジン、あるいは内燃機関でなく、他の動力源であってもよい。また本発明にかかる車両は、電力のみを駆動源にして走行する電気自動車であってもよい。
【００２３】
更に電動機２０は、設置する位置を特に問わない。例えば、エンジン１４とクラッチ機構１６との間に電動機２０を設けても良い。更に電動機２０を前輪１２aに連結させ、前輪１２ａを電動機２０により駆動可能としてもよい。
【００２４】
電池容器１０は、図３に示すように容器本体３２と蓋体３４から構成され、内部に駆動用蓄電池３６および冷却機構３８が収納されている。
駆動用蓄電池３６は、一単位となる電池セルを複数重ね合せて、所定の電圧となるよう形成された高出力電池である。冷却機構３８は、駆動用蓄電池３６の上部に設けられ、ブロア４０と、温度計測器（図示せず。）と、各種ダクト類４２などからなり、温度計測器での計測結果に基づき、電池容器１０に形成された流入口（図示せず。）から導入した外気を内部に通し、排気口（図示せず。）から排出して、駆動用蓄電池３６を所定の温度に保持する。
【００２５】
次に、電池容器１０の構造について具体的に説明する。
【００２６】
電池容器１０は、図４にも示すように概ね直方体の形状をなし、全体が合成樹脂材から形成されている。容器本体３２は、底板５０と底板５０の周囲に立ち上げられた壁板５２とから構成されている。底板５０は、概ね長方形で、底板５０の周囲の各端縁に壁板５２がほぼ垂直に立ち上げられ、側壁を形成している。底板５０と壁板５２は、容器本体３２の周囲の壁体を構成する。
【００２７】
容器本体３２の正面（車両１００においては左側面）の壁板５２の右方には、点検、修理用の開口部５８が形成されている。開口部５８には取付蓋６６が取り付けてあり、開口部５８は取付蓋６６により通常閉じられている。また、内部温度調整用の流入口と排気口（いずれも図示せず。）が、底板５０や壁板５２に形成してある。
【００２８】
図１に、壁板５２の上部端縁の断面を示す。壁板５２は、図１に示すように外壁５４と内壁５６とからなる二重壁構造で形成されている。外壁５４と内壁５６は、高密度ポリエチレンなどの、強度とともに靱性を有する合成樹脂材から形成されている。尚壁板５２は、外壁５４と内壁５６のいずれか一方が高密度ポリエチレンで成形されていればよい。
【００２９】
容器本体３２の外方に外壁５４が位置し、内方に内壁５６が位置している。また図１に示すように壁板５２は、上部外周縁において、外壁５４と内壁５６が溶着されている。外壁５４と内壁５６が溶着された接合部５５は、容器本体３２の上部外周縁全体に連続して設けられている。
【００３０】
外壁５４と内壁５６は、図１に示すように所定の間隙を有し、ほぼ平行に設けられている。更に外壁５４と内壁５６の間には、連結片６２が設けられている。連結片６２は、内壁５６に設けられ、外壁５４に向かって径が徐々に細くなるよう円錐台状に形成されている。連結片６２の先端部６５は、外壁５４に直接接触し、溶着により外壁５４に固定されている。連結片６２は、図４に壁板５２を一部切り欠いて示すように、少なくとも電池容器１０の車両１００の外方に位置する壁板５２に形成されている。かかる外壁５４と内壁５６と連結片６２とからなる構成は、底板５０においても壁板５２と同様に形成されている。
【００３１】
外壁５４と内壁５６、および連結片６２は、壁板５２が所定の強度等、すなわち容器本体３２、ひいては電池容器１０を構成するに十分な剛性と強度、及び靱性を備えるように、それぞれの材質、厚み、形状等を選択して形成されている。
【００３２】
蓋体３４は、容器本体３２の上面形状に適合させて形成してあり、容器本体３２の上部開放部分に取り付けると、容器本体３２の内部を密閉させる。蓋体３４は、容器本体３２と同様、外壁５４と内壁５６からなる二重壁構造で、外壁５４と内壁５６の間に連結片６２を備えている。これにより蓋体３４は、所定の剛性と強度、及び靱性を具えている。蓋体３４の外壁５４と内壁５６は、蓋体３４の周囲の壁体を形成する。尚蓋体３４は、容器本体３２と別体としても、ヒンジ等で容器本体３２に開閉自在に取り付けてもよい。
【００３３】
図４に、電池容器１０を車両１００に取り付けた状態を示す。電池容器１０は、図４に示すように、メインフレーム１０６の左側のフレーム部材１０７に取り付けられている。フレーム部材１０７には、Ｌ字状のステー７４が取り付けてある。ステー７４の下部の張出部分には、棚板７６が取り付けてあり、棚板７６上に電池容器１０が載置されている。ステー７４の前端には、ベルト７８の一端が固定してある。ベルト７８は、例えば金属製ベルトであり、電池容器１０の前面と上面に沿って回され、他端がメインフレーム１０６に設けられた取付具８０に着脱可能に取り付けられている。
【００３４】
図２に、容器本体３２の製造方法の一例を示す。容器本体３２は、例えば図２に示すように外方部材４６と内方部材４８から形成されている。外方部材４６は、容器本体３２の外方に位置し、外壁５４を形成する部材であり、内方部材４８は、容器本体３２の内方に位置し内壁５６を形成する部材である。
【００３５】
外方部材４６と内方部材４８は、真空成形法により成形する。内方部材４８は、外側面に連結片６２が多数設けられている。外方部材４６と内方部材４８をそれぞれ成形したなら、図２に示すように外方部材４６の内側に内方部材４８を組み入れ、上部外周縁を溶着して一体に接合させる。更に、各連結片６２の先端部６５と外方部材４６、すなわち外壁５４とを溶着により一体に固定する。
【００３６】
このようにして成形した電池容器１０は、電池容器１０の周囲の壁体が二重壁構造となり、その間に連結片６２が設けられることから、十分な剛性と強度がもたらされる。更に電池容器１０は、外壁５４を形成する高密度ポリエチレンにより所望の靭性がもたらされ、車両１００が衝突したり、飛び石などにより電池容器１０が衝撃を受けても、壁板５２に亀裂が生じたり、開口部が形成されたりすることがない。そのため、駆動用蓄電池３６の導電部分などが電池容器１０の外から接触可能となったり、駆動用蓄電池３６が電池容器１０から外部に露出されたりすることがない。
【００３７】
また、電池容器１０の周囲の壁体を合成樹脂材により成形したことにより、電池容器１０の重量増加を抑制でき、車両１００の走行性能や燃費などの悪化を防止できる。電池容器１０は、剛性や強度と靭性とを適度に備えているので、車両１００のメインフレーム１０６に、ベルト７８による締結で確実に固定させることができる。
【００３８】
更に衝突時など、電池容器１０の壁板５２に厚み方向に沿った押圧力を加えられると、図５に示すように連結片６２が適宜変形（座屈）する。連結片６２が座屈すると、変形エネルギーが座屈により消費され、電池容器１０に加えられた衝撃エネルギーを吸収し、衝突による電池容器１０の損壊を低減させることができる。
【００３９】
図６に、連結片の他の例を示す。図６に示す連結片６３は、円筒状で、第１筒部６４と、第２筒部６８と、第３筒部７０から構成されている。連結片６３は、内部が図７に示すように中空で、長手方向に垂直な断面積が段階的に変化している。
【００４０】
連結片６３は、連結片６３に押圧力が加えられると第１筒部６４と、第２筒部６８と、第３筒部７０の各部に対応した強度により、段階的に変形が行なわれる。すなわち、押圧力が小さい場合には、図８に示すように先端の第１筒部６４のみが変形して、第１筒部６４の強度に対応した押圧エネルギーを吸収する。そしてより大きな押圧力が加えられたときには、図９に示すように次の第２筒部６８まで変形し、より大きな衝撃エネルギーを吸収する。更に大きな押圧力が加えられたときには、図１０に示すように第３筒部７０まで、全ての筒部が変形し、より大きな衝撃エネルギーを吸収する。
【００４１】
したがって、連結片６２のように変形箇所が一箇所に限定される場合には、座屈により吸収されるエネルギー量は常にほぼ同じ値であり、設定された条件以外の状態で衝撃エネルギーを吸収することはない。ところが、連結片６３では、各筒部毎に変形（座屈）が行なわれるので、組み合わせることにより幅広い範囲の衝撃力に対応することができる。
【００４２】
更に連結片６２は、内壁５６に均一な間隔で配置されていなくともよい。例えば、電池容器１０の強度分布に応じて配置させる。壁板５２においては、一般に壁板５２の角部近辺より中央部分の方が撓み易くなっている。そこで、車両外方の壁板５２の中央部分における連結片６２の配置間隔を、角部近辺における連結片６２の配置間隔より短く設定する。これにより、壁板５２の面強度を均等にするなど所望の状態に形成することができる。また、底板５０などでも、場所に対応して強度を変更させてもよい。
【００４３】
また外壁５４と内壁５６との間隔を、一定でなく、容器本体３２の位置に応じて適宜変更させ、かつそれに伴い連結片６２の長さも変更させてもよい。すると、剛性を必要とする箇所には、外壁５４と内壁５６の間隔を広げるとともに、連結片６２の径を太く、また狭い間隔で配置させるなどにより、剛性を高めることができる。
【００４４】
尚、連結片６２、６３は、内壁５６でなく、外壁５４に設けてもよい。また、連結片６２等を、外壁５４と内壁５６の双方に設けてもよく、また外壁５４と内壁５６の双方に設けた連結片６２等の先端部６５どうしを結合させてもよい。また連結片６２等の断面形状は、円形に限らず、三角、四角その他の形状でよい。
【００４５】
尚壁板５２の材質は、高密度ポリエチレン樹脂に限定する必要はなく、本発明に必要とされる要件を満たす性質を有すれば、他の材料であってもよい。また外方部材４６と内方部材４８等を真空成形方法で成形したが、本発明は、それに限るものではなく、射出成形などを用いて外方部材４６等を成形してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、駆動用蓄電池を搭載した、電気車両やハイブリッド車両等に用いることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０…車両用電池容器１４…エンジン２０…電動機２６…パワーコントロールユニット３２…容器本体３４…蓋体３６…駆動用蓄電池４６…外方部材４８…内方部材５０…底板５２…壁板５４…外壁５５…接合部５６…内壁６２、６３…連結片６４…第１筒部６６…取付蓋６８…第２筒部７０…第３筒部７４…ステー７６…棚板７８…ベルト８０…取付具１００…車両１０６…メインフレーム

【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載させる駆動用蓄電池を内部に収納し、車体外方に取り付けられる車両用電池容器において、
前記車両用電池容器は、周囲の壁体を、外壁と該外壁から所定距離離れて設けられた内壁とからなる二重壁構造とし、
更に、前記外壁と前記内壁の少なくとも一方に、他方の壁体に向けて突出させた連結片を先細の状態に設け、該連結片の先端部を前記他方の壁体に固着させ、前記外壁と前記内壁との間を前記連結片により連結させたことを特徴とする車両用電池容器。
【請求項２】
前記連結片の長手方向に垂直な断面を段階的に変化させ、該連結片が異なる衝撃力を吸収可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の車両用電池容器。
【請求項３】
前記車両用電池容器の長手方向に沿った、車両外方に位置する壁体に、前記連結片を該壁体の面強度が均等になるように配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用電池容器。

【図１】