WO2022118828A1

WO2022118828A1 - バッテリ冷却装置及び同製造方法

Info

Publication number: WO2022118828A1
Application number: PCT/JP2021/043788
Authority: WO
Inventors: 鳴笛王; 禹王
Original assignee: 株式会社ヴァレオジャパン
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2022-06-09

Abstract

【課題】バッテリの全体を均一に冷却することができるバッテリ冷却装置を提供すること。【解決手段】バッテリ冷却装置（２０；２０Ａ）は、内部に冷媒を流すことが可能なチューブ（２１）と、チューブ（２１）に熱的に結合して設けられ全体の温度を均一にするための均熱部（２３；２３Ａ）と、弾性を有し、一方面側が均熱部（２３；２３Ａ）に当接していると共に他方面側がバッテリ（Ｂａ）に熱的に結合して、均熱部（２３；２３Ａ）とバッテリ（Ｂａ）との熱交換効率を向上させるためのバッテリ密着性向上部（２４）と、を有している。均熱部（２３；２３Ａ）には、均熱部（２３；２３Ａ）とバッテリ密着性向上部（２４）との間にガスが残留することを抑制するためのガス抜き穴（２５）が開けられている。

Description

バッテリ冷却装置及び同製造方法

　本発明は、作動中に高温となるバッテリを冷却するためのバッテリ冷却装置及び同製造方法に関する。

　モータを駆動源とする車両が一般に知られている。このような車両には、モータを作動させるためのバッテリと、バッテリを冷却するためのバッテリ冷却装置が搭載されている。冷媒を用いてバッテリを冷却するバッテリ冷却装置として、特許文献１に開示される技術がある。

　特許文献１に開示されたバッテリ冷却装置は、バッテリに熱的に結合されているチューブの内部に冷媒を流し、冷媒との熱交換によってバッテリを冷却するものである。

欧州特許出願公開第２９４５２１９号明細書

　特許文献１に開示されたバッテリ冷却装置において、例えば、チューブとバッテリとの間に隙間が存在すると、この部位においてバッテリが十分に冷却されない虞がある。このため、バッテリの全体を均一に冷却することができるバッテリ冷却装置の提供が望まれる。

　本発明は、バッテリの全体を均一に冷却することができるバッテリ冷却装置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。

　本開示の一面によれば、バッテリ（Ｂａ）を冷却するためのバッテリ冷却装置（２０）において、
　内部に冷媒を流すことが可能なチューブ（２１）と、
　このチューブ（２１）に熱的に結合して設けられ全体の温度を均一にするための均熱部（２３）と、
　弾性を有し、一方面側が前記均熱部（２３）に当接していると共に他方面側が前記バッテリ（Ｂａ）に熱的に結合して、前記均熱部（２３）と前記バッテリ（Ｂａ）との熱交換効率を向上させるためのバッテリ密着性向上部（２４）と、を有し、
　前記均熱部（２３）には、前記均熱部（２３）と前記バッテリ密着性向上部（２４）との間にガスが残留することを抑制するためのガス抜き穴（２５）が開けられている、バッテリ冷却装置が提供される。

　また、本開示の別の面によれば、バッテリ（Ｂａ）の冷却を行うためのバッテリ冷却装置（２０）の製造方法において、
　内部に冷媒を流すことが可能なチューブ（２１）と、全体の温度を均一にするために用いられガス抜き穴（２５）が全体に一定のピッチで開けられている均熱部（２３）と、弾性を有し前記均熱部（２３）と前記バッテリ（Ｂａ）との熱交換効率を向上させるためのバッテリ密着性向上部（２４）と、を準備する準備工程と、
　前記均熱部（２３）に前記バッテリ密着性向上部（２４）を重ね合わせ、均熱密着体（３６）を得る均熱密着体形成工程と、
　前記バッテリ密着性向上部（２４）を重ね合わせた際に前記均熱部（２３）との間に残留したガスを排出するガス排出工程と、
　前記均熱密着体（３６）を前記チューブに接触させる接触工程と、を有するバッテリ冷却装置の製造方法が提供される。

　本発明では、バッテリの全体を均一に冷却することができるバッテリ冷却装置をできる。

実施例１によるバッテリ冷却装置が用いられる冷却回路の模式図である。図１に示されたバッテリ冷却装置の分解図である。３Ａは、接着剤塗布工程から均熱部載置工程までを説明する図、３Ｂは、密着性向上部載置工程について説明する図、３Ｃは、ガス排出工程からバッテリ載置工程までを説明する図である。実施例２によるバッテリ冷却装置の分解図である。５Ａは、均熱密着体形成工程を説明する図、５Ｂは、ガス排出工程から密着工程までを説明する図、５Ｃは、バッテリ載置工程を説明する図である。６Ａは、実施例による製造方法について説明する図、６Ｂは、実施例による効果について説明する図である。

　本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

＜実施例１＞
　図１を参照する。バッテリ冷却装置２０（以下、「冷却装置２０」という。）は、例えば、モータを駆動源とする車両に搭載され、モータを作動させるためのバッテリＢａを冷却する。バッテリＢａは、複数のバッテリセルによって構成されている。

　冷凍サイクル１０は、内部に冷媒の流れる流路１１上に、冷媒を圧縮すると共に送る圧縮機１２と、この圧縮機１２を通過した高温高圧の冷媒を冷却する凝縮器１３と、この凝縮器１３において冷却された高圧の冷媒を減圧し低温低圧の冷媒とする膨張弁１４と、この膨張弁１４により低温低圧とされた冷媒が流れバッテリＢａとの熱交換によりバッテリＢａを冷却する冷却装置２０と、冷却装置２０において熱交換された冷媒が通過し気体と液体とを分離するアキュムレータ１６と、が配置されてなる。

　流路１１上には、流路１１を分岐するための分岐部１７と、分岐された冷媒が合流する合流部１８と、が設けられている。冷媒は、分岐部１７において分岐された流路の両方に流される。

　凝縮器１３は、近傍にファン１３ａが設けられ、空気の通過が可能とされている。

　なお、冷凍サイクル１０は、車両用空調装置の一部を共用することができる。

　また、凝縮器１３と膨張弁１４との間には、流路１１内の余剰冷媒を貯留するとともに、凝縮器１３から流出した冷媒を気体状成分と液状成分とに分離し、液状の冷媒を流出させるリキッドタンクを設けることもできる。アキュムレータ１６に代えて、リキッドタンクが設けられる場合もある。

　図２を参照する。冷却装置２０は、流路１１（図１参照）上に配置され内部に冷媒を流すことが可能な２つのチューブ２１と、これらのチューブ２１にそれぞれ塗布されている接着剤２２と、この接着剤２２を介してチューブ２１に接着され全体の温度を均一にするための均熱部２３と、この均熱部２３に密着して設けられ均熱部２３とバッテリＢａとの熱交換効率を向上させるためのバッテリ密着性向上部２４（以下、「密着性向上部２４」という。）と、を有している。

　２つのチューブ２１は、互いに略平行に配置され、同じ構成とされている。チューブ２１は、例えば、扁平状のアルミニウムやアルミニウム合金に冷媒が通過するための複数の穴が開けられてなる。チューブ２１は、ばね等によってバッテリＢａに向かって付勢されていても良い。

　接着剤２２には、熱伝導率の高いシリコーン系の接着剤を用いることが好ましい。より具体的には、積水ポリマテック株式会社製２液性室温効果放熱グリスＣＧＷ－２やＣＧＷ－３を用いることができる。チューブ２１や均熱部２３の表面のわずかな凹凸により形成される空間を充填し、チューブ２１と均熱部２３との熱伝導性を向上することができる。

　なお、ばね等によってチューブ２１をバッテリＢａに向かって付勢するときには、チューブ２１を均熱部２３に密着させることができるので、この場合には接着剤２２は不要である。

　均熱部２３は、板状のアルミニウム又はアルミニウム合金によって構成され、チューブ２１とチューブ２１との間の部位に対応させて複数のガス抜き穴２５が開けられてなる。均熱部２３の材料は、異種材料の接触を防ぐ観点からチューブ２１の材料と同じであることが好ましい。

　ガス抜き穴２５は、均熱部２３と密着性向上部２４との間に形成されうる気泡を排出するための穴である。ガス抜き穴２５は、チューブ２１とチューブ２１との間に対応する部位にのみ一定のピッチで形成されている。

　密着性向上部２４は、弾性を有すると共に熱伝導率の高いシート状の部材である。密着性向上部２４には、例えば、スリーエムジャパン株式会社製ハイパーソフト放熱シート６５１０Ｈや６５５０Ｈ等の非シリコーン系の放熱材を用いることができる。

　密着性向上部２４は、バッテリＢａを構成するそれぞれのバッテリセルの当接面に密着している。換言すれば、密着性向上部２４は、それぞれのバッテリセルの形状の違い等によって不可避的に生ずる段差を吸収し、それぞれの当接面に密着できる程度に弾性と厚みとを有する、ということができる。

　チューブ２１の内部に冷媒を流すことにより、冷媒の熱は、接着剤２２、均熱部２３、密着性向上部２４を通じてバッテリＢａに伝わる。充電中等に高温となったバッテリは、冷媒との熱交換によって冷却される。

　次に、冷却装置の製造方法について説明する。

　まず、チューブ２１、２１と、接着剤２２と、ガス抜き穴２５が開けられている均熱部２３と、密着性向上部２４と、を準備する（準備工程）。

　図３Ａを参照する。次に、チューブ２１、２１の上面のそれぞれに接着剤２２を塗布し（接着剤塗布工程）、塗布された接着剤２２の上方から均熱部２３を載せる（均熱部密着工程）。

　図３Ｂを参照する。チューブ２１に均熱部２３を密着させることで得たチューブ均熱部密着体３１の上方から密着性向上部２４を密着させる（密着性向上部密着工程）。

　図３Ｃを参照する。密着性向上部密着工程を終えた時点において、均熱部２３と密着性向上部２４との間には気泡（ガス）が残留していることがある。残留したガスをガス抜き穴２５や均熱部２３の縁まで追い込むことにより排出する（ガス排出工程）。ガス排出工程は、例えば、密着性向上部２４の上面をローラーにより押圧することにより行うことができる。ガスを排出することにより冷却装置２０は、完成する。完成した冷却装置２０にバッテリＢａを載置することにより、バッテリＢａを冷却することができる。

　以上に説明した冷却装置２０は、以下の効果を奏する。

　図３を参照する。均熱部２３には、ガス抜き穴２５が開けられている。ガス抜き穴２５が形成されていることにより、均熱部２３と密着性向上部２４との間に残留したガスをこれらの間から容易に排出することができる。均熱部２３と密着性向上部２４との間からガスを抜くことにより、均熱部２３の全体と密着性向上部２４の全体とを密着させることができ、バッテリＢａの全体を均一に冷却することができる。

　さらに、密着性向上部２４及び均熱部２３は、複数のチューブ２１を架け渡すように配置されている。チューブ２１とチューブ２１との間の部位に対応する部位から密着性向上部２４又は均熱部２３の縁までは距離が長く、ガスを排出するのが困難である。チューブ２１とチューブ２１との間の部位に対応する部位にガス抜き穴２５が形成されていることにより、ガスを排出するのが困難な部位のガスを容易に排出することができるようになる。

　ガス抜き穴２５は、チューブ２１とチューブ２１との間の部位に対応した部位にのみ開けられていても良い。チューブ２１とチューブ２１との間の部位から均熱部２３の縁までは、距離が長い。このため、均熱部２３の縁まで気泡を排出するのが困難である。この点、ガスを排出するのが困難な部位にガス抜き穴２５を形成することにより、効率よくガスを排出することができる。一方、均熱部２３のチューブ２１の上面に対応する部位には、ガス抜き穴２５が形成されていない。この部位は、均熱部２３の縁までが短く、比較的容易にガスを追い込むことができる。また、均熱部２３のチューブ２１の上面に対応する部位にガス抜き穴２５が形成されている場合には、均熱部密着工程にて、ガス抜き穴２５から接着剤２２が漏れることを抑制するための手段が必要となる。この点、均熱部２３のチューブ２１の上面に対応する部位にガス抜き穴２５を形成しないことにより、設計や製造方法の自由度を高めることができる。

＜実施例２＞
　次に、実施例２による冷却装置２０Ａを図面に基づいて説明する。

　図４には、実施例２による冷却装置２０Ａが示されている。実施例２による冷却装置２０Ａにおいては、実施例１による冷却装置２０（図２参照）に用いた均熱部２３に代え、全体にガス抜き穴２５が形成されている均熱部２３Ａが用いられている。接着剤２２（図２参照）は、利用しない。また、冷却装置２０Ａの製造方法が実施例１の冷却装置２０の製造方法と異なる。その他の基本的な構成については、実施例１による冷却装置２０と共通する。実施例１と共通する部分については、符号を流用すると共に、詳細な説明を省略する。

　まず、チューブ２１、２１と、ガス抜き穴２５が開けられている均熱部２３と、密着性向上部２４と、を準備する（準備工程）。

　図５Ａを参照する。次に、均熱部２３Ａに密着性向上部２４を重ね合わせ、均熱密着体３６を得る（均熱密着体形成工程）。

　図５Ｂを参照する。次に、密着性向上部２４を重ね合わせた際に均熱部２３Ａとの間に残留したガスを排出する（ガス排出工程）。次に、均熱密着体３６をチューブ２１の上に載せ、均熱密着体３６をチューブ２１に接触させる（接触工程）。

　図５Ｃを併せて参照する。均熱密着体３６をチューブ２１に密着させることにより、冷却装置２０Ａは、完成する。完成した冷却装置２０ＡにバッテリＢａを載置することにより、バッテリＢａを冷却することができる。

　以上に説明した冷却装置も本発明所定の効果を奏する。また、図５において説明した製造方法によれば、さらに、以下の効果を奏する。

　図５Ａを参照する。均熱部２３Ａは、全体にかつ一様にガス抜き穴２５が形成されている。言い換えれば、特定の領域にガス抜き穴２５が形成されるような特別な部品ではない。このように、安価に均熱部２３を調達しつつ、ガスの滞留を防止してバッテリの全体を均一に冷却する冷却装置２０Ａを製造することができる。

　また、実施例２の冷却装置２０Ａは、接着剤２２を利用しない。このため、冷却装置２０Ａを安価に生産することができる。

　図５Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂを参照する。均熱密着体形成工程によって予め均熱密着体３６を得てからチューブ２１に接触させることで、均熱部２３と密着性向上部２４との間に残留するガスを容易に抜き、均熱部２３と密着性向上部２４とをより確実に密着させることができる。これにより、バッテリＢａの全体を均一に冷却することができる。

　尚、本発明による冷却装置２０、２０Ａの用途は、車両用バッテリの冷却に限られるものではない。さらに、接着剤２２、均熱部２３、２３Ａ、密着性向上部２４の材料としたものは、一例であり、本発明の効果を奏する限り、適宜任意の材料を適用することができる。

　本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

　本発明の冷却装置は、車両用バッテリを冷却するのに好適である。

　２０、２０Ａ…バッテリ冷却装置
　２１…チューブ
　２３、２３Ａ…均熱部
　２４…バッテリ密着性向上部
　２５…ガス抜き穴
　３６…均熱密着体

Claims

　バッテリ（Ｂａ）を冷却するためのバッテリ冷却装置（２０；２０Ａ）において、
　内部に冷媒を流すことが可能なチューブ（２１）と、
　このチューブ（２１）に熱的に結合して設けられ全体の温度を均一にするための均熱部（２３）と、
　弾性を有し、一方面側が前記均熱部（２３；２３Ａ）に当接していると共に他方面側が前記バッテリ（Ｂａ）に熱的に結合して、前記均熱部（２３；２３Ａ）と前記バッテリ（Ｂａ）との熱交換効率を向上させるためのバッテリ密着性向上部（２４）と、を有し、
　前記均熱部（２３；２３Ａ）には、前記均熱部（２３；２３Ａ）と前記バッテリ密着性向上部（２４）との間にガスが残留することを抑制するためのガス抜き穴（２５）が開けられている、バッテリ冷却装置。
　前記チューブ（２１）は、複数であると共に互いに平行に配置され、
　前記バッテリ密着性向上部（２４）及び前記均熱部（２３；２３Ａ）は、複数の前記チューブ（２１）を架け渡すように配置され、
　前記ガス抜き穴（２５）は、少なくとも前記チューブ（２１）と前記チューブ（２１）との間の部位に対応させて開けられている、請求項１に記載のバッテリ冷却装置。
　バッテリ（Ｂａ）の冷却を行うためのバッテリ冷却装置（２０）の製造方法において、
　内部に冷媒を流すことが可能なチューブ（２１）と、全体の温度を均一にするために用いられガス抜き穴（２５）が全体に一定のピッチで開けられている均熱部（２３Ａ）と、
　弾性を有し前記均熱部（２３Ａ）と前記バッテリ（Ｂａ）との熱交換効率を向上させるためのバッテリ密着性向上部（２４）と、を準備する準備工程と、
　前記均熱部（２３Ａ）に前記バッテリ密着性向上部（２４）を重ね合わせ、均熱密着体（３６）を得る均熱密着体形成工程と、
　前記バッテリ密着性向上部（２４）を重ね合わせた際に前記均熱部（２３Ａ）との間に残留したガスを排出するガス排出工程と、
　前記均熱密着体（３６）を前記チューブに接触させる接触工程と、を有するバッテリ冷却装置の製造方法。