JP2024039802A - 車両用バッテリ冷却装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能の高い車両用バッテリ冷却装置の製造方法を提供すること。【解決手段】車両用バッテリ冷却装置（１１Ｃ）の製造方法は、第１板材（２１）と第２板材（２５）とを重ね合わせると共に、隙間領域（Ｓ）に介在部材（６０Ｃ）を配して、組立体（８０）を得る組立工程と、組立体（８０）をロウ付け炉に配し、第１板材（２１）と第２板材（２５）とをロウ付けすると共に、第２板材（２５）と介在部材（６０Ｃ）とをロウ付けし、介在部材付き熱交換器（９０）を得るロウ付け工程と、を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、熱媒体との熱交換によりバッテリを冷却可能な車両用バッテリ冷却装置の製造方法に関する。

電力で走行用モータを駆動して走行する電気自動車や、動力源が内燃機関とモータとからなるハイブリッド車両には、電気が蓄えられるバッテリと、バッテリを冷却可能な車両用バッテリ冷却装置と、が搭載されている。車両用バッテリ冷却装置に関する従来技術が特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示された車両用バッテリ冷却装置は、内部を熱媒体が流れる扁平状の熱交換器（熱交換器のチューブ）と、熱交換器をバッテリの下面に対して押し付け可能な押付部材と、押付部材を収納しているケースと、を備えている。

押付部材は、熱交換器の下面に当接している押付平面を有する押付本体部材と、押付部材本体部とケースとの間に配されている板ばねと、を備えている。この板ばねの力により熱交換器を確実にバッテリに押し付けることができる。

冷却装置の熱交換器として、例えば、特許文献２の熱交換器を採用することもできる。特許文献２の熱交換器は、熱媒体の流路の高さが互いに異なる第１熱媒体流路及び第２熱媒体流路を有している。第２熱媒体流路の高さは、第１熱媒体流路よりも低い。

米国特許出願公開第２０１５／００４４５４０号明細書 特開平６－２４６３６５号公報

特許文献２の熱交換器を冷却装置に採用した場合、冷却装置をバッテリに取り付けた際に、押付部材と高さの低い第２熱媒体との間に隙間が生じる。即ち、押付部材は、熱交換器のなかの第２熱媒体流路に対して当接しないため、第２熱媒体流路の反対側の面をバッテリに対して押し付けることができず、冷却性能が低下してしまう。冷却性能の高い車両用バッテリ冷却装置を効率的に製造することが望ましい。

本発明は、冷却性能の高い車両用バッテリ冷却装置の製造方法の提供を課題とする。

以下の説明では、本発明の理解を容易にするために添付図面中の参照符号を括弧書きで付記するが、それによって本発明は図示の形態に限定されるものではない。

本発明によれば、車両用バッテリ（１０）と熱的に結合可能な冷却用平面（２２）と、前記冷却用平面（２２）の反対側へ突出するように形成され内部を熱媒体が流れる複数の熱媒体流路（５１,５２）と、を有する熱交換器（２０）と、
前記熱交換器（２０）を前記車両用バッテリ（１０）に向けて押し付け可能な押付部材（３０Ｂ）であって、前記複数の熱媒体流路（５１,５２）のうち一部と当接し車両用バッテリ（１０）へ向けて押す押付平面（３１Ｂ）が形成された前記押付部材（３０Ｂ）と、を備えた車両用バッテリ冷却装置（１１Ｃ）の製造方法において、
前記複数の熱媒体流路（５１,５２）は、前記押付部材（３０Ｂ）による押付方向に沿う方向を基準として、流路の寸法が相対的に大きく前記押付平面（３１Ｂ）と当接される第１熱媒体流路（５１）と、流路の寸法が前記第１熱媒体流路（５１）よりも小さく前記押付平面（３１Ｂ）と当接されない第２熱媒体流路（５２）と、を有し、
前記第２熱媒体流路（５２）と前記押付平面（３１Ｂ）との隙間領域（Ｓ）には、前記第２熱媒体流路（５２）と当接可能であると共に前記押付平面（３１Ｂ）に当接可能な介在部材（６０Ｃ）が配され、
前記押付平面（３１Ｂ）は、前記車両用バッテリ（１０）に対して前記第１熱媒体流路（５１）を直接的に押し付け可能であると共に、前記介在部材（６０Ｃ）を介して前記第２熱媒体流路（５２）を押し付け可能であり、
前記冷却用平面（２２）を有する第１板材（２１）と、前記隙間領域（Ｓ）を有している第２板材（２５）と、前記介在部材（６０Ｃ）と、を準備する準備工程と、
前記第１板材（２１）と前記第２板材（２５）とを重ね合わせると共に、前記隙間領域（Ｓ）に前記介在部材（６０Ｃ）を配して、組立体（８０）を得る組立工程と、
前記組立体（８０）をロウ付け炉に配し、前記第１板材（２１）と前記第２板材（２５）とをロウ付けすると共に、前記第２板材（２５）と前記介在部材（６０Ｃ）とをロウ付けし、介在部材付き熱交換器（９０）を得るロウ付け工程と、を含む、車両用バッテリ冷却装置（１１Ｃ）の製造方法が提供される。

本発明は、冷却性能の高い車両用バッテリ冷却装置の製造方法を提供することができる。

車両用バッテリに取り付けられた実施例の車両用バッテリ冷却装置の断面を模式的に示した図である。 図１に示された車両用バッテリ冷却装置の概略斜視図である。 車両用バッテリに取り付けられる前における、熱交換器及び押付部材の寸法について説明する図である。 熱交換器に形成される隙間空間と、隙間空間に配される介在部材とを説明する図である。 図５Ａは、熱交換器を構成する部品と介在部材を準備する準備工程を説明する図である。図５Ｂは、組立体を得る組立工程を説明する図である。図５Ｃは、介在部材付き熱交換器を得るロウ付け工程を説明する図である。

実施例を添付図に基づいて以下に説明する。図中Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。

＜実施例＞
図１には、電気が蓄えられるバッテリ１０（車両用バッテリ）と、バッテリ１０を冷却可能な冷却装置１１Ｃ（車両用バッテリ冷却装置）と、が示されている。これらのバッテリ１０及び冷却装置１１Ｃは、例えば、電力で走行用モータを駆動して走行する電気自動車や、動力源が内燃機関とモータとからなるハイブリッド車両に搭載される。

［バッテリ］
図１及び図２を参照する。バッテリ１０は、車両走行用のモータに通電するために用いられるものであり、充電時に発熱し高温となる。バッテリ１０と冷却装置１１Ｃとの間には、冷却装置１１Ｃをバッテリ１０の下面１０ａに密着させるために密着部材１２が設けられている。密着部材１２は弾性素材により構成されている。バッテリ１０と冷却装置１１Ｃとは、密着部材１２を介して熱の交換が行われる。

［冷却装置］
実施例１による冷却装置１１Ｃは、バッテリ１０を冷却可能な熱交換器２０と、バッテリ１０の下面１０ａに取り付けられた密着部材１２に対して熱交換器２０を押付可能な押付部材３０Ｂと、を備えている。押付部材３０Ｂは、少なくとも、車両に搭載されるバッテリケース４０の内部に収容される。

なお、バッテリ１０の下面１０ａに冷却装置１１Ｃを取り付ける場合、バッテリ１０の自重により、押付部材３０Ｂは熱交換器２０をバッテリ１０に対して押し付けることができる。冷却装置１１Ｃは、バッテリ１０の上面又は側面に取り付けてもよい。バッテリ１０の上面又は側面に冷却装置１１Ｃを取り付ける場合、例えば、バッテリケース４０をバッテリ１０に固定するなどの周知の取付構造を用いることができる。

［熱交換器］
図３を参照する。熱交換器２０は、例えば、バッテリ１０側（上側）の第１板材２１と、押付部材３０Ｂ側（下側）の第２板材２５とが互いに重ね合わされて、構成されている。重ね合わされた部位はロウ付けにより接合されている。

［第１板材］
第１板材２１は全体として平板状である。第１板材２１は、密着部材１２（図２参照）に当接可能な冷却用平面２２を有している。冷却用平面２２はバッテリ１０と熱的に結合可能である。第１板材２１は、第２板材２５とロウ付けによる接合を可能とするため、アルミ合金や銅などが用いられることが好ましい。第１板材２１が、冷却用平面２２を有し、かつ、第２板材２５と接合可能である限り、第１板材２１には、プレス加工によって図示しない凹凸部分が形成されていてもよい。

［第２板材］
第２板材２５は、プレス加工による成形品である。第２板材２５は、第１板材２１に接合されている複数の接合部２６と、接合部２６よりも押付部材３０Ｂ側へ突出している半筒状の複数の突出部２８，２９と、が一体となり構成されている。突出部２８、２９の突出方向は、押付部材３０Ｂによる押付方向に沿う方向ともいえる。第２板材２５は、第１板材２１とロウ付けによる接合を可能とするため、アルミ合金や銅などが用いられることが好ましい。

複数の突出部２８，２９のうち、大きく突出したものを第１突出部２９とし、第１突出部２９よりも小さく突出したものを第２突出部２８とする。第２板材２５の突出部２８，２９と、第１板材２１とは、内部を熱媒体が流れることが可能な複数の熱媒体流路５１，５２を構成している。熱媒体には、図示しないチラーなどにより冷却された冷却水や、断熱膨張されて気液混合状態の冷媒が用いられる。

［第１熱媒体流路、第２熱媒体流路］
第２板材２５の接合部２６は、後述する押付本体部材３２Ｂに対向している対向面２７を有している。この対向面２７を基準とした各々の突出部２８，２９の寸法を熱媒体流路の寸法Ｌ１，Ｌ２とする。複数の熱媒体流路５１，５２は、熱媒体流路の寸法が互いに異なる第１熱媒体流路５１及び第２熱媒体流路５２を有している。第２熱媒体流路５２の寸法Ｌ２（押付方向における対向面２７から第２突出部２８の先端２８ａまでの寸法）は、第１熱媒体流路５１の寸法Ｌ１（押付方向における対向面２７から第１突出部２９の先端２９ａまでの寸法）よりも小さい。第２熱媒体流路５２の断面形状は、第１熱媒体流路５１よりも扁平化されている。第２熱媒体流路５２の熱媒体流路の相当直径（水力直径）を相対的に小さくして、熱交換効率を向上することができる。あるいは、第２熱媒体流路５２の断面積を第１熱媒体流路５１よりも小さくし熱媒体の流速を相対的に早くすることで、第２熱媒体流路５２を流れる熱媒体の混合を促進して、熱交換効率を向上することができる。すなわち、熱交換器２０のなかに第２熱媒体流路５２を設けることで、バッテリ１０の所定の領域に対する冷却能力を向上することができる。

［押付部材、押付平面］
押付部材３０Ｂは、押付平面３１Ｂを有する板状の押付本体部材３２Ｂと、押付本体部材３２Ｂを熱交換器２０に押し付け可能な板ばね７０と、を備えている。押付平面３１Ｂは、冷却装置１１Ｃがバッテリ１０に取り付けられたときに（以下、取付時、とする）、バッテリ１０へ向けて熱交換器２０を押すことが可能な面である。押付平面３１Ｂは、熱交換器２０のなかの熱媒体流路５１，５２側の面全体を覆うような大きさに設定されている。このような押付平面３１Ｂを有する限り、押付部材３０Ｂ全体の形状は板状に限られない。

[板ばね]
板ばね７０は、押付本体部材３２Ｂ側（上側）へ膨らむような断面湾曲状である。板ばね７０は、押付本体部材３２Ｂを押し付けることができれば材質は特に限定はなく、ステンレスなどの金属材が用いられることでよい。なお、図示はしないが、板ばね７０は、バッテリケース４０（図１参照）に支持されている。

図１及び図３を参照する。取付時において、押付平面３１Ｂは、熱媒体流路５１，５２の一部に当接する。詳細には、取付時において、押付平面３１Ｂは、第１熱媒体流路５１に当接する。押付平面３１Ｂは、第２熱媒体流路５２の先端に当接しない。

［隙間領域］
取付時における、第２熱媒体流路５２と押付平面３１Ｂとの間の隙間を隙間領域Ｓとする。

［介在部材］
隙間領域Ｓには、介在部材６０Ｃが配されている。介在部材６０Ｃは、アルミニウムにより構成されている。介在部材６０Ｃは、取付時に第２熱媒体流路５２（第２突出部２８の先端２８ａ）に当接する第１当接平面６１Ｃと、取付時に押付本体部材３２Ｂの押付平面３１Ｂに当接する第２当接平面６２Ｃと、を有している。

取付時に、押付平面３１Ｂは、バッテリ１０に対して介在部材６０Ｃの第１当接平面６１Ｃを介して第２熱媒体流路５２を押し付ける。押付平面３１Ｂはバッテリ１０に対して第１熱媒体流路５１を直接的に押し付ける。

［間隔］
冷却用平面２２に平行であり、第１熱媒体流路５１の先端（第１突出部２９の先端２９ａ）を含む平面を第１平面Ｐ１とする。冷却用平面２２に平行であり、第２熱媒体流路５２の先端（第２突出部２８の先端２８ａ）を含む平面を第２平面Ｐ２とする。バッテリ１０に対する冷却装置１１Ｃの取り付け前（以下、取付前とする）において、第１平面Ｐ１と第２平面Ｐ２との間隔（第１熱媒体流路５１の先端と第２熱媒体流路５２の先端との間隔）を間隔Ｃとする。

なお、間隔Ｃは、隙間領域Ｓの高さともいえる。第１平面Ｐ１は、取付時において押付平面３１Ｂを含む面である。第２平面Ｐ２は、取付時において第１当接平面６１Ｃを含む面である。

［介在部材の厚み］
介在部材６０Ｃの厚みＴは、間隔Ｃよりも僅かに大きく設定されている（Ｔ＞Ｃ）。ただし、取付時に介在部材６０Ｃの第１当接平面６１Ｃが第２熱媒体流路５２に当接し、かつ、押付平面３１Ｂが第１熱媒体流路５１に当接している限り、介在部材６０Ｃの厚みＴは適宜変更することができる。

図２～図４を参照する。隙間領域Ｓは、熱交換器２０の押付部材３０Ｂ側の部位のなかで、凹部状に形成された空間ともいえる。隙間領域Ｓが形成される位置やその数は適宜変更することができる。さらに、熱交換器２０は、冷却用平面２２を備え、かつ、互いに高低差のある第１平面Ｐ１かつ第２平面Ｐ２が形成されることにより隙間領域Ｓが形成できるような形状ならば、その外形は実施例１のものに限られない。

[冷却装置の製造方法]
冷却装置の製造方法は、図５Ａ～図５Ｃに示す３つの工程を含む。

[準備工程]
図５Ａを参照する。最初に、冷却用平面２２を有する第１板材２１と、隙間領域Ｓを有している第２板材２５と、介在部材６０Ｃと、を準備する（準備工程）。

[組立工程]
図５Ｂを参照する。次に、第１板材２１と第２板材２５とを重ね合わせると共に、隙間領域Ｓに介在部材６０Ｃを配して、組立体８０を得る（組立工程）。なお、第１板材２１と第２板材２５の接合部２６との間、及び、第２突出部２８と第１当接平面６１Ｃとの間には、予めロウ材を塗布する。あるいは、第１板材２１と第２板材２５のいずれか一方には、対向する面にロウ材層を有する材料を用いるとともに、第２板材２５には、介在部材６０Ｃに対向する面にロウ材層を有する材料を用いてもよい。一例として、第１板材２１には、第２板材２５と対向する面にロウ材層を有する材料を用い、第２板材２５には、対向面２７にロウ材層を有する材料を用いる組合せが挙げられる。

[ロウ付け工程]
図５Ｃを参照する。最後に、組立体８０をロウ付け炉（図示なし）に置き、第１板材２１と第２板材２５とをロウ付けすると共に第２板材２５と介在部材６０Ｃとをロウ付けし、介在部材付き熱交換器９０を得る（ロウ付け工程）。

＜実施例の効果＞
上記の通り、冷却装置１１Ｃの製造方法のなかのロウ付け工程では、第１板材２１と第２板材２５の接合部２６とをロウ付けすると共に、第２板材２５の第２突出部２８の先端と介在部材６０Ｃの第１当接平面６１Ｃとをロウ付けする。即ち、熱交換器２０を製造する際に、介在部材６０Ｃと第２熱媒体流路５２（第２突出部２８の先端２８ａ）との接合も同時に行っている。介在部材６０Ｃを熱交換器２０に接合する工程を追加する必要がなく、冷却装置１１Ｃの製造工程を簡素化できる。

図２を参照する。上記の製造方法により得られる介在部材付き熱交換器９０は、熱交換器２０と介在部材６０Ｃとが一体化されている。冷却装置１１Ｃをバッテリ１０に取り付ける作業が従来と変わらず、取り付け作業の手間は増えない。

本発明の作用・効果を奏する限り、本発明は実施例に限定されるものではない。

本発明の車両用空調装置は、乗用車に搭載するのに好適である。

車両用バッテリ…１０
車両用バッテリ冷却装置…１１Ｃ
熱交換器…２０
第１板材…２１
冷却用平面…２２
第２板材…２５
押付部材…３０Ｂ
押付平面…３１Ｂ
押付本体部材…３２Ｂ
複数の熱媒体流路…５１,５２
第１熱媒体流路…５１
第２熱媒体流路…５２
組立体…８０
介在部材付き熱交換器…９０
隙間領域…Ｓ

Claims (1)

1. 車両用バッテリ（１０）と熱的に結合可能な冷却用平面（２２）と、前記冷却用平面（２２）の反対側へ突出するように形成され内部を熱媒体が流れる複数の熱媒体流路（５１,５２）と、を有する熱交換器（２０）と、
   前記熱交換器（２０）を前記車両用バッテリ（１０）に向けて押し付け可能な押付部材（３０Ｂ）であって、前記複数の熱媒体流路（５１,５２）のうち一部と当接し車両用バッテリ（１０）へ向けて押す押付平面（３１Ｂ）が形成された前記押付部材（３０Ｂ）と、を備えた車両用バッテリ冷却装置（１１Ｃ）の製造方法において、
   前記複数の熱媒体流路（５１,５２）は、前記押付部材（３０Ｂ）による押付方向に沿う方向を基準として、流路の寸法が相対的に大きく前記押付平面（３１Ｂ）と当接される第１熱媒体流路（５１）と、流路の寸法が前記第１熱媒体流路（５１）よりも小さく前記押付平面（３１Ｂ）と当接されない第２熱媒体流路（５２）と、を有し、
   前記第２熱媒体流路（５２）と前記押付平面（３１Ｂ）との隙間領域（Ｓ）には、前記第２熱媒体流路（５２）と当接可能であると共に前記押付平面（３１Ｂ）に当接可能な介在部材（６０Ｃ）が配され、
   前記押付平面（３１Ｂ）は、前記車両用バッテリ（１０）に対して前記第１熱媒体流路（５１）を直接的に押し付け可能であると共に、前記介在部材（６０Ｃ）を介して前記第２熱媒体流路（５２）を押し付け可能であり、
   前記冷却用平面（２２）を有する第１板材（２１）と、前記隙間領域（Ｓ）を有している第２板材（２５）と、前記介在部材（６０Ｃ）と、を準備する準備工程と、
   前記第１板材（２１）と前記第２板材（２５）とを重ね合わせると共に、前記隙間領域（Ｓ）に前記介在部材（６０Ｃ）を配して、組立体（８０）を得る組立工程と、
   前記組立体（８０）をロウ付け炉に配し、前記第１板材（２１）と前記第２板材（２５）とをロウ付けすると共に、前記第２板材（２５）と前記介在部材（６０Ｃ）とをロウ付けし、介在部材付き熱交換器（９０）を得るロウ付け工程と、を含む、車両用バッテリ冷却装置（１１Ｃ）の製造方法。

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