CN117321835A - 冷却构造、电池单元及冷却构造的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一方式的冷却构造具备:冲压成型部件,具有槽部及设在槽部的周围的堤部;流路上盖,被重叠在将冲压成型部件的槽部覆盖的位置处;以及接合部,将流路上盖与堤部的相互对置的面彼此接合,形成冷却液能够流通的流路,冲压成型部件及流路上盖是具有母材钢板和膜厚为10.0μm以上的Al类镀覆层或膜厚为5.0μm以上的Zn类镀覆层、板厚为0.3mm~1.2mm的镀覆钢板,接合部由将冲压成型部件与流路上盖各自的母材钢板彼此钎焊的接合金属构成,部分流路间隔为20mm以下,接合宽度为3mm以上。
Description
技术领域
本发明涉及冷却构造、电池单元及冷却构造的制造方法。
本申请基于2021年5月20日在日本提出申请的日本特愿2021-085198号主张优先权,在此引用其内容。
背景技术
为了削减二氧化碳排出量,推进了汽车的EV(Electric Vehicle、电动汽车)化。在EV的电池箱中,为了防止因温度上升造成的电池劣化,需要设置冷却构造。目前为止冷却构造以空冷式为主流,但近年来,随着电池的大容量化,采用冷却能较高的水冷式的例子正在增加(例如专利文献1~3)。在水冷式的电池组中,在电池组的外侧形成冷却液流动的水冷介质用流路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2020-107443号公报
专利文献2:日本特许第6125624号公报
专利文献3:日本特开2012-17954号公报
发明内容
发明要解决的课题
水冷式的电池组的外壁部分及冷却构造由对于冷却液的耐腐蚀性较高的铝构成的情况较多。但是,铝有成本方面的问题。此外,由于铝性质柔软,所以在由铝板构成的冷却构造中,难以在确保外壁强度的状态下使外壁较薄来削减其重量。在使这些部件的材料为钢板的情况下,能够便宜地提供水冷式的电池组并削减其重量。
这里,在水冷介质用流路中,作为冷却液流动着包含有机成分的LLC(长效冷却剂)水溶液。因此,对于构成水冷介质用流路的部件而言,要求对冷却液有较高的耐腐蚀性。此外,由于电池组及冷却构造被配置在汽车的底面部,所以被暴露在外部环境中。因而,对于构成电池组及冷却构造的部件,要求与汽车的底盘零件同等的耐腐蚀性。以下,将对于冷却液的耐腐蚀性称作冷却液耐腐蚀性或内表面耐腐蚀性,将对于外部环境的耐腐蚀性称作外表面耐腐蚀性。此外,在简单记作“耐腐蚀性”的情况下,是指冷却液耐腐蚀性及外表面耐腐蚀性这两者。
作为用来提高钢板的耐腐蚀性的手段之一,有镀覆。例如,通过在钢板的表面形成Al类镀覆层及Zn类镀覆层等的镀覆层,能够提高冷却液耐腐蚀性及外表面耐腐蚀性这两者。但是,本发明人尝试使用镀覆钢板的冷却构造的制造后认识到,在镀覆钢板的接合部及其周边很容易发生镀覆层损伤,由此钢板的耐腐蚀性受损。
此外,当然对于冷却构造要求较高的冷却效率。除此以外,为了保持冷却效率、抑制LLC泄漏,还需要流路的液密性。但是,使用镀覆钢板形成流路的冷却构造到目前为止几乎没有例子,因而没有进行关于将镀覆钢板接合的方法的研究。在专利文献3中,公开了将铝类镀覆层钢板钎焊(硬钎焊)的冷却器,但该冷却器是被组装在混合动力汽车的内部中,完全没有考虑外表面耐腐蚀性。此外,在该冷却器的钎焊(硬钎焊)时,为了避免部件的热应变而使用了镇石将部件固定。因此,在该冷却器的外表面的镀覆层中包含有伤痕,可以想到外表面耐腐蚀性较差。除此以外,在专利文献3所记载的冷却器的制造中,需要使变形量很小。因此,专利文献3所记载的冷却器不适于大型化。
作为用来将镀覆钢板牢固地接合的手段通常使用的是点焊接,但点焊接会损伤焊接部周边的镀覆层,损害到耐腐蚀性。特别是,在作为暴露于LLC的严酷的腐蚀环境的流路内部中,稍微的镀覆层损伤也会成为问题。此外,由于点焊接是点接合,所以难以确保流路的液密性。虽然使用密封层能够确保点焊接部的液密性,但密封层有可能由于LLC而劣化。因而,在冷却构造的制造时,还需要在保持着耐腐蚀性的情况下能够确保流路的液密性的接合方法。
鉴于以上的情况,本发明的目的在于提供一种具有较高的冷却效率、流路的液密性优良、而且具有较高的冷却液耐腐蚀性及外表面耐腐蚀性的冷却构造、电池单元及冷却构造的制造方法。
用来解决课题的手段
本发明的主旨如以下所述。
(1)有关本发明的一技术方案的冷却构造具备:冲压成型部件,具有槽部及设在上述槽部的周围的堤部;流路上盖,是被重叠在将上述冲压成型部件的上述槽部覆盖的位置处的平板,构成平坦的冷却面;以及接合部,将上述流路上盖与上述堤部的相互对置的面彼此接合,形成冷却液能够流通的流路;上述冲压成型部件及上述流路上盖是具有母材钢板和膜厚为10.0μm以上的Al类镀覆层或膜厚为5.0μm以上的Zn类镀覆层、板厚为0.3mm~1.2mm的镀覆钢板;上述接合部由将上述冲压成型部件和上述流路上盖的各自的上述母材钢板彼此钎焊的接合金属构成;上述流路具有沿着第1方向延伸的多个部分流路在与上述第1方向正交的第2方向上排列的并列流路部;在与上述第1方向垂直的上述并列流路部的截面中,当将处于相邻的上述部分流路彼此之间的上述堤部与上述流路上盖的间隔小于0.5mm的区域的宽度定义为部分流路间隔、将处于相邻的上述部分流路彼此之间的上述接合金属的宽度定义为接合宽度时,在上述并列流路部的一部分或全部中,上述部分流路间隔为20mm以下,上述接合宽度为3mm以上。
(2)在上述(1)所记载的冷却构造中,上述接合金属的一部分或全部也可以是上述Al类镀覆层或上述Zn类镀覆层。
(3)在上述(1)或(2)所记载的冷却构造中,也可以是,上述冷却构造的外表面中的镀覆层损伤率为20%以下;在上述冷却构造的上述外表面中,上述母材钢板不露出。
(4)上述(1)~(3)的任一项所记载的冷却构造也可以是,在上述接合部的一部分中,具有从包括点焊接部、凸焊焊接部、激光焊接部及敛缝接合部的组中选择的一种以上的追加接合部。
(5)有关本发明的另一技术方案的电池单元具备:单位电池;电池组,容纳有上述单位电池;以及上述(1)~(4)的任一项所记载的冷却构造;上述冷却构造的上述流路上盖被接合在上述电池组。
(6)有关本发明的另一技术方案的电池单元具备:单位电池;电池组,容纳有上述单位电池;以及上述(1)~(4)的任一项所记载的冷却构造;上述冷却构造的上述流路上盖是上述电池组。
(7)在上述(5)或(6)所记载的电池单元中,也可以是,构成上述电池组的钢板的板厚为0.3mm~1.2mm;构成上述电池组的上述钢板具有Al类镀覆层或Zn类镀覆层。
(8)有关本发明的另一技术方案的冷却构造的制造方法具备如下工序:将钢板冲压成型,得到具有槽部及设在上述槽部的周围的堤部的冲压成型部件;将作为平板的流路上盖重叠在覆盖上述冲压成型部件的上述槽部的位置处并进行固定;以及将配设在上述流路上盖与上述冲压成型部件的上述堤部的顶部之间的钎料加热,将配设在上述流路上盖与上述冲压成型部件的上述堤部的顶部之间的钎料加热,得到将上述流路上盖与上述堤部的相互对置的面彼此接合而形成冷却液能够流通的流路的接合部;上述冲压成型部件及上述流路上盖是具有母材钢板和膜厚为10.0μm以上的Al类镀覆层或膜厚为5.0μm以上的Zn类镀覆层、板厚为0.3mm~1.2mm的镀覆钢板;上述接合部由将上述冲压成型部件和上述流路上盖的各自的上述母材钢板彼此钎焊的接合金属构成;上述流路具有沿着第1方向延伸的多个部分流路在与上述第1方向正交的第2方向上排列的并列流路部;在与上述第1方向垂直的上述并列流路部的截面中,当将处于相邻的上述部分流路彼此之间的上述堤部与上述流路上盖的间隔小于0.5mm的区域的宽度定义为部分流路间隔、将处于相邻的上述部分流路彼此之间的上述接合金属的宽度定义为接合宽度时,在上述并列流路部的一部分或全部中,上述部分流路间隔为20mm以下,上述接合宽度为3mm以上。
(9)在上述(8)所记载的冷却构造的制造方法中,也可以还具备在将上述流路上盖重叠在上述冲压成型部件之前,在上述冲压成型部件的上述槽部的上述顶部及上述流路上盖中的与上述顶部接合的区域的一方或双方中涂敷上述钎料的工序。
(10)在上述(8)或(9)所记载的冷却构造的制造方法中,上述接合金属的一部分或全部是上述Al类镀覆层或上述Zn类镀覆层。
(11)在上述(8)~(10)的任一项所记载的冷却构造的制造方法中,也可以是,在形成上述接合部之前,通过从包括点焊接、凸焊焊接、激光焊接及敛缝接合的组中选择的一种以上的接合手段将上述堤部的上述顶部与上述流路上盖的一部分接合,由此将上述流路上盖与上述冲压成型部件固定。
(12)在上述(8)~(11)的任一项所记载的冷却构造的制造方法中,也可以是,上述堤部的上述顶部是平面;用来将上述流路上盖和上述冲压成型部件固定的固定夹具与上述堤部的上述顶部的接触部的面积,是上述冷却构造的外表面中的形成上述堤部的上述顶部的上述平面的面积的30%以下。
(13)在上述(8)~(12)的任一项所记载的冷却构造的制造方法中,也可以是,通过朝向配设有上述钎料的部位照射激光,将上述钎料加热。
发明效果
根据本发明,能够提供具有较高的冷却效率、流路的液密性优良、而且具有较高的冷却液耐腐蚀性及外表面耐腐蚀性的冷却构造、电池单元及冷却构造的制造方法。
附图说明
图1A是冷却构造的与平行地延伸的多个部分流路垂直的剖视图。
图1B是说明接合宽度B及部分流路间隔s的概略图。
图2A是流路连通部与部分流路正交的冷却构造的从冲压成型部件侧观察的平面图。
图2B是流路连通部具有分支构造的冷却构造的从冲压成型部件侧观察的平面图。
图3A是具有追加接合部15的冷却构造的剖视图。
图3B是具有追加接合部15的冷却构造的平面图。
图4A是电池单元的立体图。
图4B是使用电池组作为流路上盖的电池单元的剖视图。
图4C是将电池组与流路上盖接合的电池单元的剖视图。
图5是冷却构造的制造方法的流程图。
图6A是表示具有棒状的突出部的固定夹具的使用方法的图。
图6B是表示具有平板状的突出部的固定夹具的使用方法的图。
图7是说明使用激光的钎焊(铜焊、brazing)方法的图。
具体实施方式
以下,参照附图详细地说明本发明的优选的实施方式。
(1.冷却构造)
首先,说明有关本发明的第一实施方式的冷却构造。如图1A及图2A所示,有关本实施方式的冷却构造1具有冲压成型部件11、流路上盖12以及将它们接合的接合部13。接合部13通过钎焊(铜焊、brazing)而形成。图1A是该冷却构造1的剖视图,图2A是将该冷却构造1从冲压成型部件11侧俯视得到的图。
冲压成型部件11是通过将镀覆钢板冲压成型而得到的部件,具有槽部111及设置在槽部111的周围的堤部112。流路上盖12是构成平坦的冷却面的部件,具有平板形状,被重叠在覆盖冲压成型部件11的槽部111的位置。
冲压成型部件11和流路上盖12通过接合部13而被接合。具体而言,接合部13将流路上盖12和冲压成型部件11的堤部112的相互对置的面彼此接合。由此,流路上盖12及槽部111形成冷却液能够流通的流路14。如由图2A的虚线所示,在流路14中,能够使从冷却液入口143导入的LLC等的任意的冷却液向冷却液出口144流通。由此,能够将作为冷却面的流路上盖12以及与流路上盖12接触的任意的物体冷却。另外,图2A所示的流路具有沿着第1方向延伸的多个部分流路1411在与第1方向正交的第2方向上排列的并列流路部141、以及将这些部分流路1411连通的流路连通部142。关于流路14的具体的结构将在后面叙述。
堤部112的形状没有被特别限定。在图1A所例示的冲压成型部件11中,堤部112的截面为梯形形状。另一方面,也可以如图4B及图4C的下部所示,冲压成型部件11是所谓的波形板,堤部112的截面具有部分圆形状或圆弧状。同样,槽部111的形状也没有被特别限定,其截面可以采用梯形形状、部分圆形状或圆弧状、其他各种适当的形状。
冲压成型部件11及流路上盖12是具有母材钢板和设置在母材钢板的表面上的镀覆层的镀覆钢板。镀覆钢板的板厚、即冲压成型部件11及流路上盖12的板厚被设为0.3mm以上。这是因为,在板厚小于0.3mm的情况下,难以确保冲压成型性及冷却构造1的刚性。也可以使冲压成型部件11及流路上盖12的板厚为0.4mm以上、0.5mm以上或0.8mm以上。另一方面,构成冲压成型部件11及流路上盖12的镀覆钢板的板厚为1.2mm以下。在冲压成型部件11的板厚过大的情况下,难以使冲压成型部件11密接于流路上盖12,不再能够确保流路的液密性。此外,在流路上盖12的板厚过大的情况下,冷却构造1的冷却效率受损。也可以使冲压成型部件11及流路上盖12的板厚为1.1mm以下、1.0mm以下或0.8mm以下。冲压成型部件11及流路上盖12的板厚也可以不同。由于板厚越薄则冷却效率越高,所以流路上盖12优选的是较薄。
构成冲压成型部件11及流路上盖12的镀覆钢板的母材钢板没有被特别限定。例如,为了进一步提高冷却构造1的刚性,也可以使流路上盖12的母材钢板为抗拉强度980MPa以上的高强度钢板。另一方面,为了进一步提高冲压成型性,也可以使冲压成型部件11的母材钢板为抗拉强度大致270MPa的软钢板、例如SPCC。能够将与冷却构造1的形状及用途对应的各种形态应用于构成冲压成型部件11及流路上盖12的母材钢板。作为母材钢板的例子,可以举出添加了Ti、Nb、B等的IF钢、Al-k钢、Cr添加钢、不锈钢、高强度钢、低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢等。
构成冲压成型部件11及流路上盖12的镀覆钢板的镀覆层是膜厚10.0μm以上的Al类镀覆层、或膜厚5.0μm以上的Zn类镀覆层。此外,也可以对镀覆层的表层部实施化学转化膜处理(chemical conversion coating treatment)。使用Al类镀覆层或Zn类镀覆层,能够确保冲压成型部件11及流路上盖12的冷却液耐腐蚀性及外表面耐腐蚀性。由此,抑制了由冷却液造成的冷却构造1的腐蚀,因此能够抑制作为导热率下降及网孔堵塞的原因的污染(冷却构造1的成分溶解到冷却液内)。此外,能够抑制外表面腐蚀,延长冷却构造1的寿命。进而,通过使镀覆的膜厚为上述的范围内,镀覆层作为钎料发挥作用,能够避免钎焊不良。即,这些镀覆层还具有确保冷却构造1的液密性的作用。
在将镀覆钢板的镀层种类设为Al类镀覆层的情况下,Al类镀覆层的膜厚设为10.0μm以上。由此,Al类镀覆层在钎焊接合时作为钎料发挥作用,能够避免接合部的接合不良。此外,冲压成型部件11的角部有镀覆层变薄、耐腐蚀性不足的趋向,但通过使Al类镀覆层的膜厚为10.0μm以上,能够确保角部的耐腐蚀性。
Al类镀覆层的成分没有被特别限定。Al类镀覆层钢板的镀覆层例如是Al含量为70质量%以上、优选的是Al含量为70~98质量%且Si含量为2~15质量%的两成分类或多成分类的镀覆层。Si含量的更优选的范围是3~15质量%。通过将Si含量设为上述范围内,能够提高Al类镀覆层钢板的加工性、耐腐蚀性。作为Al类镀覆层中的杂质元素,有夹杂微量的Fe、Ni、Co等的情况。此外,根据需要,也可以使Al类镀覆层含有Mg、Sn、混合稀土(mischmetal)、Sb、Zn、Cr、W、V、Mo等。关于Al类镀覆层钢板的制造方法没有特别限制,但优选的是熔融焊剂镀覆、通过森吉米尔法、全辐射法等进行的熔融镀覆、电镀、蒸镀。
为了进一步提高Al类镀覆层钢板等的外表面耐腐蚀性及冷却液耐腐蚀性,优选的是在Al类镀覆层钢板等的表面,形成作为化学转化膜(chemical conversion coatingfilm)而含有Zr类成分或Ti类成分或Si类成分为主成分(例如作为质量%为50质量%以上)的皮膜。也可以在皮膜中包含有机成分。
化学转化膜的例子例如在日本特开2008-115442号公报、日本特开2013-7108号公报、日本特开2004-232040号公报、日本特许第3302676号公报、日本特许第4776458号公报、日本特许第5336002号公报等中有例示。因而,可以将在这些公报中举出的化学转化膜适当地作为本实施方式的化学转化膜使用。
在将镀覆钢板的镀层种类设为Zn类镀覆层的情况下,Zn类镀覆层的膜厚设为5.0μm以上。由此,Zn类镀覆层在钎焊接合时作为钎料发挥作用,能够抑制接合部的接合不良。另外,由于Zn类镀覆层具有牺牲防腐蚀功能(sacrificial anticorrosion function),所以即使是比Al类镀覆层薄的膜厚,也能够发挥需要的耐腐蚀性。
Zn类镀覆层的成分没有被特别限定。作为Zn类镀覆层钢板,例如可以举出锌镀覆层钢板、锌-镍镀覆层钢板、锌-铁镀覆层钢板、锌-铬镀覆层钢板、锌-铝镀覆层钢板、锌-钛镀覆层钢板、锌-镁镀覆层钢板、锌-锰镀覆层钢板、锌-铝(Al)-镁(Mg)镀覆层钢板、锌-铝-镁-硅镀覆层钢板等。进而,也可以使用在这些镀覆层中作为少量的不同种金属元素或杂质而含有钴、钼、钨、镍、钛、铬、铝、锰、铁、镁、铅、铋、锑、锡、铜、镉、砷等的结构,或分散有氧化硅、氧化铝、二氧化钛等的无机物的Zn类镀覆层钢板。进而,也可以将上述的镀覆层与其他种类的镀覆层组合,例如也能够应用与铁镀覆层、铁-磷镀覆层、镍镀覆层、钴镀覆层等组合的多层镀覆层。镀覆方法没有被特别限定,可以是公知的电镀法、熔融镀覆法、蒸镀法、分散镀覆法、真空镀覆法等的任一方法。
进而,也可以在Zn类镀覆层钢板的表面形成无机皮膜或树脂皮膜作为化学转化膜。无机皮膜包含Si类成分或Zr类成分作为主成分(例如作为质量%为50质量%以上)。另外,无机皮膜也可以包含有机成分。
无机皮膜或树脂皮膜优选的是具有导电性。在此情况下,能够提高Zn类镀覆层钢板的焊接性或电沉积涂装性(electrodeposition coating properties)。进而,无机皮膜优选的是由包含Si-O键、Si-C键及Si-OH键中的1种以上的化合物相构成。此外,在化合物相中优选的是包含后述的丙烯酸树脂。在满足这些条件的情况下,由于能够提高化学转化膜的密接性,所以能够提高Zn类镀覆层钢板的加工部的外表面耐腐蚀性及冷却液耐腐蚀性。此外,无机皮膜优选的是包含V成分、P成分及Co成分的至少1种以上作为防锈成分。无机皮膜的防锈成分优选的是氧化钒、磷酸及硝酸Co的任一种以上。此外,无机皮膜的厚度优选的是超过0μm且1.5μm以下。在此情况下,能够进一步提高上述化学转化膜的导电性或密接性。
树脂皮膜优选的是包含树脂、防锈颜料及导电颜料。进而,树脂皮膜含有金属粒子、金属间化合物粒子、导电性氧化物粒子及导电性非氧化物陶瓷粒子的任一种以上作为上述导电颜料,导电颜料优选的是含有从25℃的粉体电阻率为185×10-6Ωcm以下且由Zn、Si、Zr、V、Cr、Mo、Mn、Fe及W构成的组中选择的任一种以上作为构成元素。进而,树脂皮膜优选的是以1.0质量%以上30质量%以下的比例含有导电颜料。更优选的是,树脂皮膜的平均厚度为1.0μm以上15μm以下。更优选的是,导电颜料的平均粒径为树脂皮膜的平均厚度的0.5倍以上1.5倍以下。在满足这些条件的某1个以上的情况下,能够进一步提高Zn类镀覆层钢板的外表面耐腐蚀性及冷却液耐腐蚀性。
化学转化膜的例子例如在日本特许第4776458号公报、日本特许第5336002号公报、日本特许第6191806号公报、日本特许第6263278号公报、国际公开第2020/202461号公报、日本特许第4084702号公报等中所列举的。因而,可以适当地将这些公报中所列举的化学转化膜作为本实施方式的化学转化膜来使用。
冲压成型部件11的堤部112的顶部与流路上盖12通过接合部13被接合。该接合部13由将冲压成型部件11的母材钢板与流路上盖12的母材钢板钎焊的接合金属构成。钎焊与焊接不同,由于是在母材熔点以下的温度下进行,所以不使母材钢板熔融。若观察接合部13的截面,则能够容易地区别母材钢板和接合金属。
钎焊虽然不使母材钢板熔融,但有可能将镀覆层损伤。因而,在要求冷却液耐腐蚀性及外表面耐腐蚀性这两者的冷却构造1中,没有报告有将镀覆钢板和钎焊并用的例子。但是,本申请发明人认识到,通过将Al类镀覆层或Zn类镀覆层的膜厚设为上述的范围,能够抑制流路14中的镀覆层损伤,能够进一步提高冷却液耐腐蚀性。
此外,接合部13能够使用具有上述的膜厚的仅是Al类镀覆层或Zn类镀覆层来形成。如后所述,是因为较厚地形成的Al类镀覆层或Zn类镀覆层发挥与钎料同样的作用。因而,可以是构成接合部13的接合金属的全部是Al类镀覆层或Zn类镀覆层。另一方面,在冲压成型部件11及流路上盖12是Al类镀覆层钢板的情况下,例如也可以追加性地使用Al-Si钎料等的钎料。此外,在冲压成型部件11及流路上盖12是Zn类镀覆层钢板的情况下,例如也可以追加性地使用Zn-Si钎料等的钎料。在此情况下,构成接合部13的接合金属的一部分是镀覆层,其余为追加钎料。
另外,通常钎焊被理解为对母材彼此之间追加填充金属(filler metal)而进行的接合。在本实施方式中,虽然有不追加性地涂敷钎料的情况,但可以将Al类镀覆层或Zn类镀覆层看作被追加到母材钢板之间的填充金属,将接合部作为钎焊部的一种来掌握。此外,通常钎料被理解为熔点450℃以上的填充金属。但是,在本实施方式中,为方便起见,将熔点为420℃左右的Zn-Si钎料或Zn类镀覆层也称作钎料,将使用它的接合称作钎焊(铜焊)。
在有关本实施方式的冷却构造中,分别地规定了并列流路部141中的部分流路1411彼此的间隔即部分流路间隔s,以及并列流路部141中的接合部13的宽度即接合宽度B。部分流路间隔s是指,在并列流路部141的与部分流路1411的延伸方向即第1方向垂直的截面中,处于相邻的部分流路1411彼此之间的、堤部112与流路上盖12的间隔小于0.5mm的区域的宽度。接合宽度B是指,在与第1方向垂直的并列流路部141的截面中,处于相邻的部分流路1411彼此之间的接合金属的宽度。这里,“宽度”是沿着第2方向测量的宽度。
另外,将部分流路间隔s如上述进行定义的理由,是因为考虑到了冷却液的流通的容易度。在有关本实施方式的冷却构造1中,流路14及其中包含的部分流路1411,是指冷却水容易地流通、发挥实质上的冷却效果的空间。只要在冲压成型部件11与流路上盖12之间稍稍有间隙,冷却水就能够进入到该间隙中。但是,在该间隙的厚度小于0.5mm的情况下,间隙不发挥冷却效果,不作为流路14及部分流路1411发挥功能。因为以上的理由,在本实施方式中,将流路上盖12及冲压成型部件11之间且沿着与流路上盖12垂直的方向的厚度为0.5mm以上的空间看作流路14及部分流路1411。此外,将部分流路1411之间的接合金属区域即间隙为0mm的区域的宽度与流路上盖12及冲压成型部件11之间且沿着与流路上盖12垂直的方向的厚度小于0.5mm的空间的宽度的总和看作部分流路1411的间隔。
图1B是说明部分流路间隔s和接合宽度B的示意图。
在图1B的左侧,表示了截面为部分圆形状的堤部和流路上盖通过接合金属131被接合的状况。这里,接合金属的两端的堤部112与流路上盖12的间隔比0.5mm稍窄。因此,接合宽度B的两端与部分流路间隔s的两端不一致。
在图1B的右侧,表示了截面为矩形形状且其顶部呈平面的堤部和流路上盖通过接合金属131被接合的状况。这里,接合金属131被配设在形成堤部的顶部的平面整体上。并且,接合金属的两端的堤部112与流路上盖12的间隔被设为0.5mm以上。因此,接合宽度B的两端与部分流路间隔s的两端一致。
在图1B的中央,表示了截面为矩形形状且其顶部呈平面的堤部和流路上盖通过接合金属131被接合的状况。这里,接合金属131仅被配设在形成堤部的顶部的平面的一部分上。进而,接合金属的两端的堤部112与流路上盖12的间隔小于0.5mm,形成堤部的顶部的平面的两端的堤部112与流路上盖12的间隔也小于0.5mm。因此,接合宽度B为接合金属的两端间的间隔,而部分流路间隔s的端部位于比形成堤部的顶部的平面的两端稍靠外侧。
为了提高冷却构造1的冷却效率,优选的是增大冷却液与流路上盖12之间的接触面积,即增大流路上盖12中的面向流路14的区域的面积。因此,流路14具有沿着第1方向延伸的多个部分流路1411在与第1方向正交的第2方向上排列的并列流路部141。第1方向例如是冷却构造1的长度方向或宽度方向。通过设置平行地配置有多个部分流路1411的并列流路部141,能够使冷却液与流路上盖12的接触面积增大。但是,为了确保更优异的冷却效率,本发明人反复进行了进一步的研究。
作为用来使冷却液与流路上盖12的接触面积进一步增大的手段,可以考虑扩大部分流路1411的宽度w。但是,部分流路1411的宽度w越宽,附加于接合部13的应力越大,冷却构造1的寿命有可能下降。此外,如果部分流路1411的宽度w过宽,则冷却液不再沿着部分流路1411的延伸方向即第1方向流动,有可能发生冷却不匀。
用来使冷却液与流路上盖12的接触面积进一步增大的其他手段,是缩窄部分流路间隔s。根据该手段,能够在防止对接合部13附加的应力的增大及冷却不匀的发生的同时提高冷却效率。因为以上的理由,在有关本实施方式的冷却构造1中,在并列流路部141的一部分或全部中,将作为相邻的部分流路1411彼此的间隔的部分流路间隔s设为20mm以下。也可以将部分流路间隔s设为18mm以下、16mm以下或15mm以下。部分流路间隔s的下限值没有被特别限定,但从防止接合不良的观点考虑,也可以将间隔s设为3mm以上、5mm以上或8mm以上。优选的是在并列流路部141的全部中将部分流路间隔s设为上述的范围内。但是,例如也可以是由于在部分流路1411之间配置螺孔等其他的构成要素而在并列流路部141的一部分中部分流路间隔s超过20mm。换言之,也可以在并列流路部141的一部分中将部分流路间隔s设为上述的范围内。
另一方面,为了确保冷却构造1的强度及液密性,需要确保钎焊部的接合强度。因此,在并列流路部141的一部分或全部中,将配设在钎焊部的接合金属的宽度即接合宽度B的下限值设为3mm以上。也可以将接合宽度B的下限值设为5mm以上或8mm以上。关于接合宽度B的上限值没有特别限制,但如果考虑上述的部分流路间隔s的规定,则优选的是以20mm为上限。也可以将接合宽度B设为18mm以下、16mm以下或15mm以下。另外,为了防止冷却水向冷却构造1的外部漏出,也可以在冷却构造1的外周部使接合宽度B为上述的范围内。即,也可以是不仅是在部分流路1411彼此之间,在构成部分流路1411或流路连通部142的流路与冲压成型部件11的端部之间,或构成部分流路1411或流路连通部142的流路与流路上盖12的端部之间,也使接合宽度B为上述的值。此外,与部分流路间隔s同样,只要在并列流路部141的一部分或全部中将接合宽度B设为上述的范围内即可。
另外,如图1B所示,部分流路间隔s和接合宽度B并不一定一致。基于堤部112的截面形状等,能够某种程度推测部分流路间隔s及接合宽度B。但是,为了正确地测量部分流路间隔s及接合宽度B,优选的是将被钎焊接合的冷却构造1切断并观察其截面。
只要将部分流路间隔s及接合宽度B设为上述的范围内,部分流路1411的宽度w没有被特别限定。从使流路形成部与流路上盖12的接触面积进一步增大的观点考虑,也可以将部分流路1411的宽度w设为6mm以上、8mm以上或10mm以上。另一方面,从进一步提高冲压成型部件11与流路上盖12的接合强度、此外进一步提高冷却的均匀性的观点考虑,也可以将部分流路1411的宽度w设为30mm以下、25mm以下或20mm以下。
此外,部分流路1411的宽度w是沿着第2方向测量的、部分流路1411的两端部彼此的间隔。此时,部分流路1411的端部是将冷却构造1在与流路上盖12垂直的方向上俯视时的堤部112与流路上盖12的间隔为0.5mm以上的区域的端部。
如图2A所示,也可以在流路14中还设置将多个部分流路1411连通的流路连通部142。此外,也可以在流路14中还设置用来将冷却液向流路导入的冷却液入口143及冷却液出口144。在流路14具有流路连通部142的情况下,流路14形成1个空间。在此情况下,只要在冷却构造1中设置1个冷却液入口143及冷却液出口144即可。另一方面,在冷却构造1中也可以不设置流路连通部142。在此情况下,只要在多个部分流路1411的各自中设置冷却液入口143及冷却液出口144即可。也可以是多个部分流路1411的仅一部分被流路连通部142连通,流路14形成两个以上的空间。
另外,在图2A等中,两个流路连通部142分别是一条笔直的流路,以流路连通部142与全部的部分流路1411正交的方式连通。但是,流路连通部142的形状及流路连通部142和部分流路1411的配置并不限定于此。例如,流路连通部142与部分流路1141所成的角度并不限定于90°,可以根据冷却构造1的用途适当选择。此外,流路连通部142也可以具有分支构造。如图2B所示,也可以是两个流路连通部142以冷却液入口143或冷却液出口144为起点以扇状分支,在该分支点与各部分流路1411以各种角度连通。
从进一步提高冷却构造1的外表面耐腐蚀性的观点考虑,优选的是使冷却构造1的外表面的镀覆层损伤率为0%以下、18%以下、15%以下或10%以下。镀覆层损伤率是镀覆层损伤而母材钢板露出的部位、在钎焊时镀覆层熔融的状态下约束夹具接触而在镀覆层表面发生了凹凸的部位、以及由于点焊接或激光焊接等的附加接合而镀覆层再熔融并在镀覆层表面发生了凹凸的部位的情况。即使镀覆层熔融,只要在保持着均匀的表面形状的状态下再凝固,耐腐蚀性也不会变差,但如果在镀覆层再熔融时发生凹凸,则由于发生镀覆层厚度的不匀,因而导致耐腐蚀性下降。由于有凹凸的镀覆层通过外观目视能够容易地判别,所以能够根据照片摄影等所取得的图像来测量凹凸部的面积。进而,优选的是钢板在冷却构造1的外表面不露出。即,优选的是冷却构造1的外表面全部被Al类镀覆层或Zn类镀覆层覆盖。
冷却构造1也可以如图3A及图3B所示,在接合部13的一部分具有从包括点焊接部、凸焊焊接部、激光焊接部及敛缝接合部的组中选择的一种以上的追加接合部15。
追加接合部15主要被用于钎焊(铜焊)工序的高效率化。钎焊工序如后述,通过将流路上盖12与冲压成型部件11叠合、固定之后将钎料加热来进行。流路上盖12及冲压成型部件11通常使用固定夹具来把持从而进行固定。但是,通过用固定夹具把持流路上盖12及冲压成型部件11,在流路上盖12及冲压成型部件11的表面形成的镀覆层会损伤,或给镀覆层带来伤痕而使母材钢板露出。另一方面,通过在钎焊工序之前设置追加接合部15,使用它将流路上盖12及冲压成型部件11固定,由此能够使冷却构造1的外表面的镀覆层损伤率下降,或防止母材钢板在冷却构造1的外表面中露出。另外,如果将镀覆钢板焊接则有镀覆层损伤的情况,但是在焊接后进行钎焊的情况下,钎料流动而覆盖镀覆层损伤部。因而,追加接合部15其耐腐蚀性的下降较少。此外,在设置追加接合部15时有在流路上盖12及冲压成型部件11中发生应变而尺寸精度稍稍下降的情况。但是,例如在冷却构造1的用途是EV的电池的冷却的情况等冷却构造1的尺寸较大的情况下,由追加接合部15带来的尺寸精度的下降能够忽视。
冲压成型部件11及构成冷却构造1的冷却面的流路上盖12的俯视形状没有被特别限定。例如在冷却构造1的用途是EV的电池的冷却的情况下,流路上盖12的俯视形状优选的是长方形。在此情况下,流路上盖12的俯视下的大小优选的是长度方向为1000mm~2300mm、宽度方向为200mm~1500mm。冲压成型部件11的俯视下的大小也同样,优选的是长度方向为1000mm~2300mm、宽度方向为200mm~1500mm。在制造冲压成型部件11及/或流路上盖12具有大面积、并且部分流路间隔s较窄的冷却构造1时,堤部112与流路上盖12的接合不良容易成为问题,但例如根据后述的制造方法,能够容易地避免接合不良。
可以将流路上盖12的俯视下的长度方向的大小设为1200mm以上、1400mm以上或1600mm以上。也可以将流路上盖12的俯视下的长度方向的大小设为2200mm以下、2000mm以下或1800mm以下。可以将流路上盖12的俯视下的宽度方向的大小设为250mm以上、500mm以上或700mm以上。也可以将流路上盖12的俯视下的宽度方向的大小设为1400mm以下、1300mm以下或1200mm以下。
可以将冲压成型部件11的俯视下的长度方向的大小设为1200mm以上、1400mm以上或1600mm以上。也可以将冲压成型部件11的俯视下的长度方向的大小设为2200mm以下、2000mm以下或1800mm以下。可以将冲压成型部件11的俯视下的宽度方向的大小设为250mm以上、500mm以上或700mm以上。也可以将冲压成型部件11的俯视下的宽度方向的大小设为1400mm以下、1300mm以下或1200mm以下。
如以上说明,在有关第1实施方式的冷却构造中,通过使冲压成型部件11及流路上盖12为具有规定的膜厚的Al类镀覆层钢板或Zn类镀覆层钢板,进而将冲压成型部件11及流路上盖12钎焊接合,从而能够提高冷却液耐腐蚀性及外表面耐腐蚀性。由此,能够抑制流路腐蚀,抑制作为导热率下降及网孔堵塞的原因的污染的发生。进而,能够抑制外表面腐蚀,延长冷却构造1的寿命。
此外,在有关第1实施方式的冷却构造中,通过将并列流路部141中的部分流路间隔s设为20mm以下,能够增大冷却液与流路上盖12接触的面积,使冷却效率提高。
除此以外,在有关第1实施方式的冷却构造中,通过将接合宽度B设为3mm以上,将构成冲压成型部件11的镀覆钢板的板厚设为1.2mm以下,并且将Al类镀覆层或Zn镀覆层做成较厚镀覆层,能够抑制钎焊不良,提高流路14的液密性。
(2.电池单元)
接着,对有关本发明的第二实施方式的电池单元进行说明。有关本实施方式的电池单元2如图4A~图4C所示,具有单位电池21、容纳有单位电池21的电池组22和有关第一实施方式的冷却构造1。
在将冷却构造1对电池单元2进行组装时,如图4B所示,可以使用电池组22作为冷却构造1的流路上盖12。换言之,可以将冲压成型部件11的堤部112的顶部钎焊到电池组22上。通过将电池组22和冷却构造1一体化,电池单元2能够很有效地将单位电池21冷却。
另一方面,也可以采用电池组22和冷却构造1分离的构造。例如,也可以通过将流路上盖12与电池组22接合来制造电池单元2。在此情况下,如图4C所示,也可以在流路上盖12与电池组22之间配置填隙物23。因为某些原因(尺寸精度的误差、在电池组22上形成有复杂的凹凸形状等),有时难以将电池组22和冷却构造1的流路上盖12无间隙地接合。在这样的情况下可以使用填隙物23。填隙物23一般在树脂中包含有导热性较高的颜料。通过将填隙物23插入到不同的物质间,能够使热交换效率提高。在本实施方式中,填隙物23的导热率优选的是3.5W/m以上。作为填隙物23的例子,可以举出日本信越硅公司(信越シリコーン社)制的“SDP-3540-A”。填隙物的厚度优选的是0.1mm~8.0mm,更优选的是0.5mm~3.0mm。
电池组22的结构没有被特别限定。例如可以使电池组22为大致矩形状,在其底面部配置冷却构造1,或将其底面部作为冷却构造1的流路上盖12。此外,从提高耐腐蚀性的观点考虑,构成电池组22的钢板优选的是Al类镀覆层钢板或Zn类镀覆层钢板。但是,在采用图4C所示的电池组22和冷却构造1分离的构造的情况下,在电池组22中使安装有冷却构造1的部位例如底面部拥有冷却液耐腐蚀性并不是必须的。
构成电池组22的底面部的Zn类镀覆层钢板或Al类镀覆层钢板的厚度没有被特别限制,例如优选的是0.3~1.2mm,更优选的是0.4~0.6mm。在此情况下,能够在保持电池组22的底面部的强度的同时将底面部形成得较薄。因而,能够缩窄冷却液与电池组22的内部构造的距离,所以能够提高电池组22的冷却效率,而且能够提高电池组22的冷却响应性。
电池组22的侧面部及上表面部的材质没有被特别限制,它们优选的也是由与底面部同样的Zn类镀覆层钢板或Al类镀覆层钢板构成。特别是,由于侧面部被暴露在外部环境中,所以优选的是由与底面部同样的Zn类镀覆层钢板或Al类镀覆层钢板构成。另外,也可以将上表面部与侧面部经由密封层而接合。在使用电池单元2作为EV的电源的情况下,优选的是将电池组22的上表面部固定在车辆的底面部。
(3.冷却构造的制造方法)
接着,对有关本发明的第三实施方式的冷却构造的制造方法进行说明。如图5所示,有关第三实施方式的冷却构造的制造方法具备将镀覆钢板冲压成型而得到冲压成型部件11的工序S1、将冲压成型部件11和流路上盖12固定的工序S2、以及将冲压成型部件与流路上盖钎焊的工序S3。以下对这些工序的详细情况进行说明。根据该制造方法,能够适当地制造有关第一实施方式的冷却构造。但是,以下的记载并不限定有关第一实施方式的冷却构造的制造方法。
(S1冲压成型)
在有关本实施方式的冷却构造的制造方法中,首先,将镀覆钢板冲压成型。由此,得到具有槽部111、及设置在槽部111的周围的堤部112的冲压成型部件11。供冲压成型的镀覆钢板其板厚是0.3mm~1.2mm,并且具有膜厚10.0μm以上的Al类镀覆层或膜厚5.0μm以上的Zn类镀覆层。此外,在最终得到的冷却构造1中,流路14具有沿着第1方向延伸的多个部分流路1411在与第1方向正交的第2方向上排列的并列流路部141。并且,在并列流路部141中,相邻的部分流路1411彼此的间隔即部分流路间隔s被设为20mm以下,接合宽度B被设为3mm以上。需要在冲压成型中形成槽部111,以达成这样的流路14的形状。
(S2固定)
接着,将作为平板的流路上盖12重叠在将冲压成型部件11的槽部111覆盖的位置,将两者固定。另外,也可以在将流路上盖12与冲压成型部件11叠合之前,在它们之间配设追加的钎料。关于配设追加的钎料的工序将在后面叙述。
固定被重叠的流路上盖12与冲压成型部件11的方法没有被特别限定。在钎焊中,最一般性的方法是使用固定夹具把持流路上盖12和冲压成型部件11。但是,在流路上盖12较大、并且部分流路间隔s较小的情况下,钎焊的部位变得很多。因而,需要使进行钎焊的部位全部无间隙地密接。这样的处置通过以往的固定夹具来进行比较困难。
作为使进行钎焊的部位全部无间隙地密接的手段之一,可以考虑使用金属模等的高刚性夹具。通过使用具有沿着冲压成型部件11的外表面的形状的金属模,能够将冲压成型部件11的堤部112整体推压在流路上盖12上而使其密接。但是,在使用这样的金属模的情况下,有可能将配设在冷却构造1的外表面的镀覆层弄伤。在此情况下,冷却构造1的外表面中的镀覆层损伤率变高,或钢板在外表面露出,冷却构造1的外表面耐腐蚀性有可能受损。
为了避免镀覆层损伤,优选的是尽可能减小将堤部112的顶部向流路上盖12推压的固定夹具与冷却构造1的外表面的接触面积。具体而言,用来将流路上盖12与冲压成型部件11固定的固定夹具F和堤部112的顶部的接触部的面积优选的是冷却构造1的外表面中的形成堤部112的顶部的平面的面积的30%以下。这里,形成堤部112的顶部的平面的面积,在如图1A所例示堤部112的顶部是平面的情况下,是指对应于顶部的平面的总面积。
作为用来减小接触面积的具体的手段,例如可以使用固定夹具F将冲压成型部件11的堤部112推压于流路上盖12而进行固定,所述固定夹具F具有基部和突出部,突出部的前端处于大致同一平面上,突出部的位置与冲压成型部件11的堤部112对应,突出部的前端与基部的距离比冲压成型部件11的槽部111的深度充分大。
在图6A及图6B中表示了固定夹具F的例子。在这些图中,省略了固定夹具F的基部的表示,仅表示了突出部。图6A所例示的固定夹具F具有棒状的多个突出部,这些突出部的前端处于大致同一平面上,进而,突出部的位置对应于堤部112。图6B所例示的固定夹具F除了突出部的形状不是棒状而是板状这一点以外,具有与图6A同样的结构。通过使用这样的固定夹具F将冲压成型部件11推压于流路上盖12而固定,能够抑制接合不良。此外,突出部具有充分的长度。因而,突出部在将冲压成型部件11推压于流路上盖12时,能够抑制固定夹具F的基部与冲压成型部件11接触,能够将配设在流路上盖12的外表面的镀覆层的损伤抑制在最小限度。
此外,为了使冲压成型部件11的堤部112与流路上盖12密接,也可以代替使用固定夹具F而是形成上述的追加接合部15。具体而言,可以在形成接合部13之前,将堤部112的顶部及流路上盖12的一部分通过从包括点焊接、凸焊焊接、激光焊接及敛缝接合的组中选择的一种以上的接合手段来进行接合,由此将流路上盖12和冲压成型部件11固定。即,可以在用追加接合部15将堤部112和流路上盖12临时固定后实施钎焊。在通过焊接形成追加接合部15的情况下,优选焊接热输入保持在最小限度。由于形成追加接合部15的目的是临时固定,所以不需要将焊接热输入增大来确保熔化深度。此外,通过使焊接热输入保持在最小限度,能够避免焊接部周边的镀覆层损伤。但是,即使由于焊接而发生了镀覆层稍稍损伤,由于在接着的钎焊时钎料流动而将镀覆层损伤部覆盖,所以焊接给耐腐蚀性带来的影响也很轻微。
使用图6A及图6B所例示的固定夹具F的方法的优点在于该方法能够简单且短时间地进行。但是,固定夹具F的形状较复杂,并且需要将突出部的位置设为与流路14的形状对应的位置。每当变更流路14的形状,就必须制造与其适合的固定夹具F。因而,使用固定夹具F的方法缺乏生产自由度。另一方面,使用追加接合部15的方法的优点在于生产自由度较高。但是,根据使用追加接合部15的方法,为了将流路上盖12与冲压成型部件11固定而需要比较长的时间。此外,在设计堤部112的宽度以使部分流路间隔s变得很窄的情况下,有可能使得焊接电极等的接合机构不能插入到堤部112的顶部。优选的是考虑了冷却构造1的形状、用途、制造环境及制造数量等的情况下来选择适当的固定手段。
(S3钎焊)
在将流路上盖12和冲压成型部件11固定后,将配设在流路上盖12与冲压成型部件11的堤部112的顶部之间的钎料加热。由此,钎料熔融及凝固,得到将流路上盖12与顶部接合的接合部13。
配设钎料的手段没有被特别限定。例如,在设接合部13中的钎料的全部为由Al类镀覆层或Zn类镀覆层构成的情况下,不需要配设钎料的工序。这是因为,设置于母材钢板的表面的Al类镀覆层或Zn类镀覆层作为配设在与冲压成型部件11的堤部112的顶部之间的钎料发挥作用。
另一方面,以更可靠地防止冷却液的漏出为目的,也可以在将流路上盖12与冲压成型部件11重叠之前,追加性地涂敷钎料。追加钎料只要涂敷到冲压成型部件11的堤部112的顶部、及/或流路上盖12中的与顶部接合的区域中即可。在冲压成型部件11及流路上盖12是Al类镀覆层钢板的情况下,只要涂敷Al-Si钎料等与Al类镀覆层的亲和性较高的钎料即可。在冲压成型部件11及流路上盖12是Zn类镀覆层钢板的情况下,只要涂敷例如Zn-Si钎料等与Zn类镀覆层的亲和性较高的钎料即可。
用来将钎料加热的手段没有被特别限定。最一般性的加热手段是加热炉。通过将被固定的流路上盖12及冲压成型部件11装入到加热炉中,将加热炉升温,从而能够将包括钎料的部件整体均匀地加热。但是,在流路上盖12及冲压成型部件11较大的情况下,需要使用大型的加热炉,制造成本增大。
作为用来加热钎料的其他的手段,也可以使用激光等能够进行局部加热的热源。例如如图7所示,朝向配设在流路上盖12及冲压成型部件11之间的钎料照射激光L,从而通过钎料的附近的钢板等的温度上升而钎料熔融,能够将流路上盖12及冲压成型部件11接合。在没有涂敷追加的钎料的情况下,能够使用激光L使镀覆层熔融而进行钎焊。另外,与使母材局部地熔融的激光焊接不同,在用于钎焊的激光照射中,优选的是将激光束直径设定得较大,以不使母材熔融。进而,在激光照射时,通过以不使冷却构造1的外部损伤的程度的输出来照射激光,从而能够使冷却构造1的外表面耐腐蚀性进一步提高。此外,在使用激光L进行钎焊的情况下,优选的是使用追加接合部15进行部件的固定。在使用图6A及图6B所例示的固定夹具F的情况下,有时固定夹具F的突出部会妨碍激光L的照射。
实施例
通过实施例更具体地说明本发明的一技术方案的效果。但是,实施例中的条件仅是为了确认本发明的实施可能性及效果而采用的一条件例。本发明并不限定于该一条件例。本发明只要不脱离本发明的主旨而达成本发明的目的,可以采用各种条件。
使用表1所示的钢板,制造出冲压成型部件及流路上盖。将这些部件在表1所示的接合条件下接合,得到发明例A1~A10的冷却构造及比较例B1~B3的冷却构造。测量这些冷却构造的并列流路部中的部分流路的宽度及部分流路间隔,记入到表1中。部分流路的宽度及部分流路间隔通过将各冷却构造的并列流路部用与第1方向垂直的面切断并观察该切断面而测量。将随机地选择的5个部位的部分流路的宽度及部分流路间隔的测量值的平均值记入到表1中。
进而,对于这些冷却构造进行液密性、冷却液耐腐蚀性及外表面耐腐蚀性的评价,将结果记入在表2中。另外,任一实施例中都将并列流路部中的部分流路的宽度设为20mm以下。因此,充分地确保了流路上盖与冷却液的接触面积,具有较高的冷却效率。
表1所记载的钢板均为抗拉强度270MPa级。此外,在相同的实施例中,冲压成型部件及流路上盖的钢板相同。
关于在表1的“钎料”列中记载有“利用镀覆层”的实施例,不涂敷追加的钎料,仅使用镀覆层作为钎料。关于其他的实施例,在钎焊前涂敷了在“钎料”列中记载的种类的钎料。此外,关于涂敷了追加的钎料的实施例,将涂敷位置记载在“钎料使用位置”列中。
在表1的“接合部的固定方法”列中记载有“凸缘点推压夹具”的实施例的制造时,为了将冲压成型部件及流路上盖固定,使用图6A所示的具有棒状的突出部的固定夹具。在记载有“整面推压”的实施例的制造时,使用将冲压成型部件的整体推压的固定金属模作为固定夹具。在其他实施例的制造中,不使用固定夹具,通过在“接合部的固定方法”列中记载的手段形成追加接合部。
在表1的“加热方法”列中,记载有与钎焊对应的加热方法。
在表1的“形状”列中表示了冲压成型部件的截面形状。记载有“矩形”的实施例的冲压成型部件呈图1A等所示的弯折的形状。记载为“波型”的实施例的冲压成型部件呈图4B的下部等所示的将部分圆相连的形状。
在表2中记载的“漏水评价”通过以下的次序进行了评价。使50℃的LLC在1.5大气压下流通到各实施例的流路中。此时,从冷却构造以目视确认是否没有向外部的LLC泄漏。此外,用放射温度计测量冷却构造的表面温度。假如在流路彼此之间发生LLC泄漏,流路的温度达不到作为LLC温度的50℃。关于发生了泄漏的实施例,在“LLC循环试验中的泄漏”列中记入“C”,关于其他的实施例记载“A”。流路温度没有上升到50℃的实施例在“流路的温度测量”列中记入“C”,关于其他的实施例记载“A”。进而,在漏水试验后将部件解体,通过截面观察测量接合宽度。另外,表2中记载的接合宽度记载了将水流路径随机地进行5处截面观察时的最小接合宽度。
此外,在上述的条件下使LLC流通之后,确认在LLC中是否混入了锈。如果使LLC流通到冷却液耐腐蚀性不足的冷却构造中,则由于锈而LLC变色为红色。在LLC中混入了锈的实施例在“LLC循环试验中的液体劣化”列中记入“C”,关于其他的实施例记载“A”。
表2中记载的“镀覆层损伤率”通过从评价部件的外观照片中目视检查在镀覆层产生了凹凸的部位来评价。将镀覆层损伤部位的面积相对于作为钎焊部位的堤部(相当于部分流路间隔的部位)的面积的比率定义为镀覆层损伤率。此外,在各实施例中实施复合循环试验,将其结果记载在表2的“CCT腐蚀试验”列中。复合循环试验的条件依据JASO规格,以盐水喷雾2小时、干燥4小时、湿润2小时为1个循环,实施180个循环。在180个循环时点,关于没有发生红锈及白锈这两者的试料,在“CCT腐蚀试验”列中记载“A”,关于没有发生红锈但发生了白锈的试料,在“CCT腐蚀试验”列中记载“B”,关于发生了红锈的试料,在“CCT腐蚀试验”列中记载“C”。将被判定为“A”或“B”的试料判断为外表面耐腐蚀性优异。关于发生了红锈的试料,考虑是腐蚀达到了母材钢板。另一方面,关于没有发生红锈的试料,考虑是尽管发生了白锈,但腐蚀没有达到母材钢板,确保了需要的外表面耐腐蚀性。
[表1]
表1
[表2]
表2
发明例A1~A10中,钢板的板厚及镀覆层厚度处于适当范围内。因此,发明例A1~A10的冷却构造在流路的液密性、冷却液耐腐蚀性及外表面耐腐蚀性上优异。另外,在A10的CCT腐蚀试验中,虽然没有发生红锈,但发生了白锈。推测这是因为,由于固定夹具而在冷却构造的外表面发生较多的镀覆层损伤。另一方面,在钎焊时使部件与夹具的接触面积减小的发明例A1~A9中,白锈的发生也被抑制,能够实现更高的外表面耐腐蚀性。
在比较例B1中,钢板的板厚不足。因此,在冲压成型时发生破裂,不能制作冷却构造。
在比较例B2中,Al类镀覆层的膜厚不足,并且没有涂敷追加的钎料。因此,在比较例B2中,不能形成遍及流路全域的健全的接合部,不能确保流路的液密性。进而,在比较例B2中,也不能确保冷却水耐腐蚀性及外表面耐腐蚀性。
在比较例B3中,钢板的板厚过大。因此,在将流路上盖与冲压成型部件重叠而固定时,不能使堤部与流路上盖整体地密接,不能确保流路的液密性。
标号说明
1冷却构造;11冲压成型部件;111槽部;112堤部;12流路上盖;13接合部;131接合金属;14流路;141并列流路部;1411部分流路;142流路连通部;143冷却液入口;144冷却液出口;15追加接合部;2电池单元;21单位电池;22电池组;23填隙物;F固定夹具;L激光;s流路的间隔;w流路的宽度。
Claims (13)
1.一种冷却构造,
具备:
冲压成型部件,具有槽部及设置在上述槽部的周围的堤部;
流路上盖,是被重叠在将上述冲压成型部件的上述槽部覆盖的位置的平板,构成平坦的冷却面;以及
接合部,将上述流路上盖与上述堤部的相互对置的面彼此接合,形成冷却液能够流通的流路,
上述冲压成型部件及上述流路上盖是具有母材钢板和膜厚为10.0μm以上的Al类镀覆层或膜厚为5.0μm以上的Zn类镀覆层、板厚为0.3mm~1.2mm的镀覆钢板,
上述接合部由将上述冲压成型部件和上述流路上盖的各自的上述母材钢板彼此钎焊的接合金属构成,
上述流路具有沿着第1方向延伸的多个部分流路在与上述第1方向正交的第2方向上排列的并列流路部,
在与上述第1方向垂直的上述并列流路部的截面中,当将处于相邻的上述部分流路彼此之间的上述堤部与上述流路上盖的间隔小于0.5mm的区域的宽度定义为部分流路间隔、将处于相邻的上述部分流路彼此之间的上述接合金属的宽度定义为接合宽度时,在上述并列流路部的一部分或全部中,上述部分流路间隔为20mm以下,上述接合宽度为3mm以上。
2.如权利要求1所述的冷却构造,
上述接合金属的一部分或全部是上述Al类镀覆层或上述Zn类镀覆层。
3.如权利要求1或2所述的冷却构造,
上述冷却构造的外表面中的镀覆层损伤率为20%以下,
在上述冷却构造的上述外表面中,上述母材钢板不露出。
4.如权利要求1~3中任一项所述的冷却构造,
在上述接合部的一部分中,具有从包括点焊接部、凸焊焊接部、激光焊接部及敛缝接合部的组中选择的一种以上的追加接合部。
5.一种电池单元,
具备:
单位电池;
电池组,容纳有上述单位电池;以及
权利要求1~4中任一项所述的冷却构造,
上述冷却构造的上述流路上盖被接合在上述电池组。
6.一种电池单元,
具备:
单位电池;
电池组,容纳有上述单位电池;以及
权利要求1~4中任一项所述的冷却构造,
上述冷却构造的上述流路上盖是上述电池组。
7.如权利要求5或6所述的电池单元,
构成上述电池组的钢板的板厚为0.3mm~1.2mm,
构成上述电池组的上述钢板具有Al类镀覆层或Zn类镀覆层。
8.一种冷却构造的制造方法,
具备如下工序:
将钢板冲压成型,得到具有槽部及设置在上述槽部的周围的堤部的冲压成型部件;
将作为平板的流路上盖重叠在将上述冲压成型部件的上述槽部覆盖的位置并固定;以及
将配设在上述流路上盖与上述冲压成型部件的上述堤部的顶部之间的钎料加热,得到将上述流路上盖与上述堤部的相互对置的面彼此接合而形成冷却液能够流通的流路的接合部,
上述冲压成型部件及上述流路上盖是具有母材钢板和膜厚为10.0μm以上的Al类镀覆层或膜厚为5.0μm以上的Zn类镀覆层、板厚为0.3mm~1.2mm的镀覆钢板,
上述接合部由将上述冲压成型部件和上述流路上盖的各自的上述母材钢板彼此钎焊的接合金属构成,
上述流路具有沿着第1方向延伸的多个部分流路在与上述第1方向正交的第2方向上排列的并列流路部,
在与上述第1方向垂直的上述并列流路部的截面中,当将处于相邻的上述部分流路彼此之间的上述堤部与上述流路上盖的间隔小于0.5mm的区域的宽度定义为部分流路间隔、将处于相邻的上述部分流路彼此之间的上述接合金属的宽度定义为接合宽度时,在上述并列流路部的一部分或全部中,上述部分流路间隔为20mm以下,上述接合宽度为3mm以上。
9.如权利要求8所述的冷却构造的制造方法,
还具备在将上述流路上盖重叠在上述冲压成型部件之前,在上述冲压成型部件的上述槽部的上述顶部及上述流路上盖中的与上述顶部接合的区域的一方或双方涂敷上述钎料的工序。
10.如权利要求8或9所述的冷却构造的制造方法,
上述接合金属的一部分或全部是上述Al类镀覆层或上述Zn类镀覆层。
11.如权利要求8~10中任一项所述的冷却构造的制造方法,
在形成上述接合部之前,通过从包括点焊接、凸焊焊接、激光焊接及敛缝接合的组中选择的一种以上的接合手段将上述堤部的上述顶部与上述流路上盖的一部分接合,由此将上述流路上盖与上述冲压成型部件固定。
12.如权利要求8~11中任一项所述的冷却构造的制造方法,
上述堤部的上述顶部是平面,
用来将上述流路上盖和上述冲压成型部件固定的固定夹具与上述堤部的上述顶部的接触部的面积,是上述冷却构造的外表面中的形成上述堤部的上述顶部的上述平面的面积的30%以下。
13.如权利要求8~12中任一项所述的冷却构造的制造方法,
通过朝向配设有上述钎料的部位照射激光,从而将上述钎料加热。
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