JP2012089377A - 車両用電池容器 - Google Patents
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Abstract
【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。
【選択図】図1
【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。
【選択図】図1
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
次に、電池容器10の構造について具体的に説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (3)
- 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。 - 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。
- 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。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140107 |