(57)【要約】【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、周囲を構成する壁体を、金属製の芯材と、芯材の表裏面に設けられた樹脂部材を用いて成形する。芯材は、連続した板材からなり、所定の強度と靱性を備えて構成されている。樹脂部材は、強化用繊維を内部に有する繊維強化系合成樹脂材とした。【選択図】図１
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【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、
周囲の壁体を、金属製板材からなる芯材と、該芯材の表裏面の少なくとも一方に設けられた樹脂部材とから形成し、
更に前記芯材を、前記車両用電池容器の形状に沿った連続した板材で形成し、
前記樹脂部材を、強化用繊維を樹脂材内に有する繊維強化系樹脂材から形成したことを特徴とする車両用電池容器。
【請求項２】
前記樹脂部材は、前記芯材の表裏面に設け、該芯材の上部端縁において、表裏面の前記樹脂部材を接合させていることを特徴とする請求項１に記載の車両用電池容器。
【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られ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、周囲の壁体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、繊維強化系の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】
また駆動用蓄電池は、精密な制御が行なわれており、充放電等による電流・電圧変動により電磁波を発生させることがある。電池容器には、人体や周辺機器類に電磁波による影響が及ばないように、収納した駆動用蓄電池から発せられる電磁波を遮断する機能が求められている。
【０００８】
電池容器を金属製とすれば、金属が電磁波を反射、あるいは吸収するため電磁波による問題は生じない。ところが、合成樹脂材では通常電磁波を遮断できず、電池容器を合成樹脂材で形成すると、駆動用蓄電池から発せられる電磁波が電池容器を通過し、周囲に放出されてしまうという問題があった。
【０００９】
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、しかも電磁波の外部への放出を生じさせない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】
【００１０】
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、所定量の駆動用蓄電池を収納する容量を有した、上面が開放された容器体である。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。
【００１１】
容器本体と蓋体はともに、芯材と、芯材に積層させた樹脂部材とから形成されている。芯材は、アルミニウムなどの金属からなる板材である。芯材は、容器本体や蓋体の全体にわたり、その形状に沿って形成されている。また芯材は、連続した面で形成されている。
【００１２】
樹脂部材は、芯材の外方、あるいは内方のいずれか、あるいは内外の双方に設けられている。樹脂部材は、強化用繊維を含む繊維強化樹脂であり、芯材に密着している。
【００１３】
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内部を密閉させる。蓋体は、容器本体と同様、芯材と、芯材に積層させた樹脂部材とから形成されている。
【発明の効果】
【００１４】
車両用電池容器は、金属製の芯材と繊維強化樹脂性の樹脂部材とを備えるため、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。
【００１５】
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、芯材が塑性変形し、車両用電池容器に破断や開口などを発生させない。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。
【００１６】
車両用電池容器は、金属製薄板と合成樹脂製の樹脂部材から形成してあるので、軽量化でき、車両の燃費や走行性能を向上できる。電磁波が駆動用蓄電池から発せられても、芯材が金属製であるので、電磁波を反射、あるいは吸収し、車両用電池容器外に電磁波を放出させない。車両用電池容器を、ＲＴＭ法を用いた樹脂成形法により成形できるので、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】
【００１７】
【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】同車両用電池容器の一部を示す断面斜視図である。
【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】車両のフレーム構造を示す平面図である。
【図６】車両を示す斜視図である。
【図７】電池容器の成形装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図６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が車両の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。
【００２０】
図５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。
【００２１】
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。
【００２２】
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２参照。）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、電池容器１０に送られ、駆動用蓄電池３６に蓄えられる。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
駆動用蓄電池３６は、電力線４４を介してパワーコントロールユニット２６に接続し、パワーコントロールユニット２６から電動機２０に接続している。パワーコントロールユニット２６は、上述したように駆動制御装置（図示せず。）からの指示に従い、電動機２０に駆動用蓄電池３６の電力を送り出す。
【００２８】
次に、電池容器１０の構造について具体的に説明する。
【００２９】
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、全体が合成樹脂材と金属部材と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、電池容器１０の周囲の壁体を構成する。
【００３０】
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は通常取付蓋６６により閉じられている。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。
【００３１】
図１に、壁板５２の上部端縁の断面を示す。壁板５２は、図１、図２に示すように外壁５４と内壁５６と芯材６２とから構成されている。
【００３２】
芯材６２は、アルミニウム板からなり、容器本体３２とほぼ同一の形状で、基本的に連続した板材で形成されている。芯材６２は、電池容器１０に駆動用蓄電池３６を収納した際、駆動用蓄電池３６から発生された電磁波を反射し、芯材６２の外方に電磁波を放出させることのない性能を具えている。
【００３３】
芯材６２の表裏面には、合成樹脂材からなる外壁５４と内壁５６がそれぞれ設けられている。外壁５４は、図２に示すように容器本体３２の外方に位置した側に、内壁５６は、内側に位置した側に設けられている。
【００３４】
外壁５４と内壁５６は、ガラス繊維６４を樹脂材の内部に含んだ繊維強化系合成樹脂材から形成されている。外壁５４と内壁５６は、芯材６２の表裏面全体を覆い、芯材６２の上部端縁で、端縁を越えて外壁５４と内壁５６の端部が接合されている。端縁に形成された接合部５５は、容器本体３２の上部端縁の外周全体に連続して設けられている。
【００３５】
外壁５４と内壁５６は、図１に示すように所定の厚み幅を有し、容器本体３２全体でほぼ均一な厚みに形成されている。壁板５２は、外壁５４と内壁５６と芯材６２とにより所定の強度等、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、更に芯材６２による所定の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。
【００３６】
尚外壁５４と内壁５６は、同一の厚みでなく、両者間での厚み幅を変更してもよく、また容器本体３２の位置に応じてその厚み幅を適宜変更してもよい。かかる外壁５４と内壁５６と芯材６２は、壁板５２から連続して底板５０においても、同様に形成されている。
【００３７】
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を構成する壁体５２は、容器本体３２の壁体５２と同様、外壁５４と内壁５６と芯材６２から形成されている。
【００３８】
蓋体３４の外壁５４と内壁５６と芯材６２の構成は、容器本体３２での構成と同様であり、これにより蓋体３４は、所定の強度と剛性を具え、かつ、芯材６２により、所定の靱性と電磁波を遮断する電磁波遮断性を具えている。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。更に、容器本体３２と蓋体３４との組み合わせ部において、金属部材で覆われていない空白の部分が生じているとその箇所から電磁波が外部に漏洩することが考えられる。そのため、容器本体３２と蓋体３４との組み合わせ部においては、芯材６２等の金属部材で必ず覆われるように形成するとともに、容器本体３２と蓋体３４容器本体３２と蓋体３４の芯材６２を直接接触させるなどして導電状態とし、例えば容器本体３２を介して接地した状態となるような構造とする。
【００３９】
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。
【００４０】
次に、電池容器１０を成形する成形装置について図を用いて説明する。
【００４１】
図７に、成形装置１１０を示す。成形装置１１０は、いわゆるＲＴＭ（Resin Transfer Molding）法と呼ばれる成形方法で成形品を成形する成形装置である。
【００４２】
成形装置１１０は、金型１１２と、樹脂を金型１１２に注入する樹脂注入装置１１４と、脱気装置１１６などから構成されている。樹脂注入装置１１４は、合成樹脂剤を注入する注入装置であり、例えば基材を収納した容器１１８と、硬化剤を収納した容器１２０と、それらを吸引して混合し注出する注出機構１２２などから構成されている。脱気装置１１６は、吸引ポンプ１２４を備え、吸引管１２６を金型１１２に接続し、排出管１２８を外気に開放させている。
【００４３】
金型１１２は、下型１３０と上型１３２から構成されている。下型１３０は、容器本体３２の外壁５４の外側形状と同一の型を有し、上型１３２は、容器本体３２の内壁５６の内側形状と同一の型を有している。上型１３２は、駆動機構（図示せず。）に取り付けてあり、下型１３０に対して上下動自在に設けられている。尚、成形装置１１０の駆動方向は、上下でなく、水平方向に作動してもよい。
【００４４】
駆動機構を作動させて、金型１１２を型締めすると、上型１３２と下型１３０との間には所定の間隙（キャビティ）が形成される。また金型１１２を型締めした状態では、上型１３２と下型１３０の周囲は、樹脂注入装置１１４から延びる注入管１３４と、脱気装置１１６から延びる吸引管１２６が接続されているのを除き密閉される。
【００４５】
上型１３２と下型１３０の間隙は、樹脂の収縮変形等を考慮した上での容器本体３２の成形空間である。また金型１１２を型締めしたときの上型１３２と下型１３０の間隙は、芯材６２が上型１３２と下型１３０の間隙のほぼ中間に位置するように形成されている。芯材６２は、上型１３２や下型１３０との間隔が所定の距離を持つように配置される。それらの間隔を保つため、金型１１２内にスペーサなどを適宜配置してもよい。
【００４６】
次に、成形装置１１０による電池容器１０の成形方法について説明する。
【００４７】
容器本体３２の成形について説明する。図７は、型締めされた状態の成形装置１１０を示す。上型１３２と下型１３０の間には、芯材６２が配置されている。芯材６２は、型開きしたときに下型１３０に配置し、駆動装置を作動させて上型１３２を下降させて型締めする。芯材６２は、予めプレス等により成形されたアルミニウム製の部材であり、芯材６２の表裏面には、強化用繊維であるガラス繊維６４が設けられている。
【００４８】
芯材６２を配置して金型１１２が型締めされたら、樹脂注入装置１１４を作動させる。樹脂注入装置１１４では、注出機構１２２が基剤と硬化剤を所定の割合で吸引し、混合して金型１１２に注入する。樹脂注入装置１１４による樹脂の注入作業に伴い、脱気装置１１６を作動させる。脱気装置１１６は、樹脂注入装置１１４の注入管１３４と対向した側に吸引管１２６を接続させ、吸引ポンプ１２４により、金型１１２内の空気を金型１１２外に排出させる。
【００４９】
これにより、樹脂注入装置１１４から注出された硬化性樹脂材は、下型１３０と上型１３２の間で、しかも芯材６２の表裏にそれぞれ流入する。硬化性樹脂材は、樹脂注入装置１１４から注出されるとともに、脱気装置１１６により金型１１２内が脱気されるので、注入管１３４から吸引管１２６に向かって円滑に流動される。
【００５０】
金型１１２内に注入された硬化性樹脂材は、ガラス繊維６４から形成されたマット状の内部に浸透し、芯材６２の表裏面に付着する。そして所定の厚み幅まで注入され、注入した硬化性樹脂材が硬化したなら、金型を開き、容器本体３２を金型から取り出す。
【００５１】
また、蓋体３４も、容器本体３２と同様に成形する。蓋体３４としての芯材６２をアルミニウム材で形成し、それにガラス繊維６４を付して蓋体３４用の金型１１２内に収納する。そして、硬化性樹脂を金型１１２に注入し、芯材６２の表裏に繊維強化性樹脂を形成し蓋体３４を成形する。
【００５２】
このように電池容器１０を成形したことにより、電池容器１０の周囲の壁体が、アルミニウム製の芯材６２を中間に介在させて繊維強化性樹脂で形成される。したがって、十分な剛性を有するとともに、アルミニウム製の芯材６２が有する塑性変形性により、十分な靭性がもたらされ、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。また蓋体３４も、所定の強度と剛性、及び靱性を具え、容器本体３２に組み付けると、電池容器１０の全体を所定の強度、剛性等に形成する。
【００５３】
また、芯材６２をアルミニウム製としたので、駆動用蓄電池３６から発生した電磁波が反射され、電池容器１０から電磁波が外部に放出されることがなく、電池容器１０の近傍において、人や周辺機器類に電磁波による影響を与えることがない。
【００５４】
更に、電池容器１０をアルミニウム製の芯材６２と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。
【００５５】
尚、芯材６２は、金属であればアルミニウムでなく他の素材から形成してもよい。さらに、靱性と電磁波遮断性を備えていれば、他の素材で形成してもよい。また、芯材６２に接地が必要とされる場合には、容器本体３２や蓋体３４の芯材６２に導電部材を接続させ、車両１００のメインフレーム１０６などに導通させる。
【００５６】
また樹脂部材は、材質をポリエステル樹脂に限定する必要はなく、本発明に要求される要件を満たす性質を有すれば、他の樹脂材料であってもよい。また容器本体３２等をＲＴＭ成形方法で成形するとしたが、本発明は、それに限るものではなく、硬化性樹脂材を含浸させた繊維材を積層させる方法などで成形してもよい。また、硬化性樹脂材は、硬化剤による硬化でなく、加熱による熱硬化性樹脂、紫外線照射による硬化性樹脂などその他の硬化性樹脂材であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
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】
【００５８】
１０…車両用電池容器  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  ４４…電力線  ５０…底板
５２…壁板  ５４…外壁  ５５…接合部  ５６…内壁  ６２…芯材  ６４…ガラス繊維
６６…取付蓋  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  １１０…成形装置  １１２…金型
１１４…樹脂注入装置  １１６…脱気装置  １２２…注出機構  １２４…吸引ポンプ
１２６…吸引管  １２８…排出管  １３０…下型  １３２…上型  １３４…注入管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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