WO2022244570A1 - 冷却構造、バッテリーユニット、及び冷却構造の製造方法 - Google Patents

冷却構造、バッテリーユニット、及び冷却構造の製造方法 Download PDF

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flow path
press
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翔 松井
真二 児玉
恭平 三宅
豊 三日月
隆志 大毛
克哉 乘田
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日本製鉄株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a cooling structure, a battery unit, and a method of manufacturing a cooling structure.
  • the outer wall and cooling structure of water-cooled battery packs are often made of aluminum, which has high corrosion resistance to coolant.
  • aluminum has cost issues.
  • an LLC (long-life coolant) aqueous solution containing an organic component flows as a cooling liquid in the water coolant passage. Therefore, high corrosion resistance to the cooling liquid is required for the member forming the water coolant flow path.
  • the battery pack and cooling structure are located at the bottom of the vehicle and are therefore exposed to the external environment. Therefore, the members constituting the battery pack and the cooling structure are required to have corrosion resistance equivalent to that of automobile underbody parts.
  • the corrosion resistance to the coolant will be referred to as coolant corrosion resistance or inner surface corrosion resistance
  • the corrosion resistance to the external environment will be referred to as outer surface corrosion resistance.
  • corrosion resistance it refers to both coolant corrosion resistance and outer surface corrosion resistance.
  • Plating is one of the means to improve the corrosion resistance of steel sheets. For example, by forming plating such as Al-based plating on the surface of the steel sheet, both coolant corrosion resistance and outer surface corrosion resistance can be enhanced.
  • the cooling structure is required to have high cooling efficiency.
  • liquid-tightness of the flow path is also required to maintain cooling efficiency and suppress LLC leakage.
  • Spot welding is usually used as a means for firmly joining plated steel sheets.
  • spot welding is point joining, it is difficult to ensure the liquid tightness of the flow path.
  • a sealer can be used to ensure the liquid tightness of the spot weld, but the sealer can be degraded by the LLC.
  • a bonding method is also required that can ensure liquid tightness of the flow path while maintaining corrosion resistance.
  • a cooler is manufactured by brazing an aluminum-based plated steel sheet.
  • the technique of Patent Document 3 is assumed to be applied exclusively to small-sized devices, and it is difficult to deal with coolers of various sizes.
  • the problem is to prevent the deformation of the exterior member, and it is difficult to change the joining means of the exterior member.
  • the present invention provides a cooling structure, a battery unit, and a method of manufacturing the cooling structure, which have high cooling efficiency, excellent liquid-tightness of the flow path, and high coolant corrosion resistance and outer surface corrosion resistance.
  • the task is to
  • the gist of the present invention is as follows.
  • a cooling structure includes a press-formed member having a groove and a bank provided around the groove, and a flat plate superimposed on the press-formed member at a position covering the groove.
  • a laser-welded portion that joins the opposing surfaces of the upper lid of the flow passage and the embankment forming a flat cooling surface to form a flow passage through which the cooling liquid can flow.
  • the press-formed member and the flow path upper cover are plated steel sheets having a base material steel sheet and Al-based plating, and the flow path has a plurality of partial flow paths extending along the first direction.
  • the interval between adjacent partial channel portions is 20 mm or less in part or all of the parallel channel portions.
  • the interval between the adjacent partial channels may be 0.8 to 15 mm.
  • the partial flow path may have a width of 6 to 60 mm.
  • the partial flow path may have a width of 6 to 20 mm.
  • the Al-based plating may contain Si.
  • the Al-based plating may have a Si content of 2.0 to 15% by mass.
  • the plated steel sheet has a Zr-based component, a Ti-based component, or a Si-based component on the surface at a rate of 50% by mass or more. It may have a chemical conversion coating containing.
  • the cross-sectional shape of the bank portion is a substantially circular arc, and at the contact portion between the flow path upper cover and the bank portion, A radius of curvature of the bank portion may be 15 mm or less.
  • the film thickness of the Al-based plating is 10.0 ⁇ m or more
  • the press-formed member near the laser welded portion and the upper lid of the flow path is 0.3 mm or less
  • the larger one of the bead width of the surface of the laser welded portion in the upper lid of the flow path and the bead width of the surface of the laser welded portion in the press-formed member may be 0.8 to 1.5 mm.
  • the plated steel sheet forming the press-formed member and the flow passage upper cover has a plate thickness of 0.3 to 1.2 mm. There may be.
  • the laser welded portion has a channel outer edge welded portion surrounding all the channels, and the laser welded portion may be excluded from the channel outer edge weld.
  • the cooling structure may exclude the starting end portion and the terminal end portion of the laser welded portion.
  • part or all of the surface of the laser welded portion is the Al It may be covered with a system plating.
  • a bead height of the laser-welded portion in the flow passage upper cover may be 0.3 mm or less.
  • a battery unit according to another aspect of the present invention includes a battery cell, a battery pack housing the battery cell, and the cooling structure according to any one of (1) to (15) above. and wherein the channel top of the cooling structure is bonded to the battery pack.
  • a battery unit according to another aspect of the present invention includes a battery cell, a battery pack housing the battery cell, and the cooling structure according to any one of (1) to (15) above. The upper cover of the flow path of the cooling structure is the battery pack.
  • a method for manufacturing a cooling structure includes a step of press-forming a steel plate to obtain a press-formed member having a groove and a bank provided around the groove; is superimposed on the position covering the groove portion of the press-formed member, and the channel upper cover and the bank portion of the press-formed member are laser-welded to form a channel through which the cooling liquid can flow.
  • the press-formed member and the flow path upper cover are plated steel sheets having a base material steel sheet and Al-based plating, and the flow path extends along the first direction
  • a plurality of extending partial flow paths have a parallel flow path portion arranged in a second direction orthogonal to the first direction, and in the parallel flow path portion, the interval between the adjacent partial flow paths is 20 mm or less.
  • the film thickness of the Al-based plating is 10.0 ⁇ m or more
  • the laser welding has a beam diameter of 0.2 to 0.8 mm
  • the unit The heat input per welding length may be 30 to 120 kJ/m
  • the distance between the press-formed member and the flow passage upper cover in the vicinity of the laser welded portion may be 0.3 mm or less.
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION it is possible to provide a cooling structure, a battery unit, and a method of manufacturing the cooling structure, which have high cooling efficiency, excellent liquid-tightness of the flow path, and high coolant corrosion resistance and outer surface corrosion resistance. .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view perpendicular to the extending direction of the partial flow path of the cooling structure in which the cross-sectional shape of the press-formed member is rectangular;
  • FIG. 4 is a plan view of the cooling structure in which the channel communicating portion and the partial channel are perpendicular to each other, viewed from the side of the press-formed member.
  • FIG. 4 is a plan view of the cooling structure in which the flow channel communicating portion has a branched structure, viewed from the side of the press-formed member.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view perpendicular to the extending direction of the partial flow path of the cooling structure in which the cross-sectional shape of the press-formed member is wavy;
  • FIG. 1 is a perspective view of the cooling structure with the beginning and end of the laser weld removed;
  • FIG. 4 is a schematic of the cooling structure with the start and end of the laser weld removed from the flow path perimeter weld.
  • FIG. 4 is a schematic of the cooling structure with the start and end of the laser weld removed from the flow path perimeter weld.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a method for measuring the surface coverage of the laser welded portion between the press-formed member and the flow passage top cover. It is a perspective view of a battery unit.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a battery unit using a battery pack as a channel upper lid;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a battery unit in which a battery pack and a channel upper lid are joined;
  • 1 is a perspective view of a cooling structure of Example 1.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between bead width and coverage in the cooling structure of Example 2 manufactured from a steel plate having a plating thickness of 10 ⁇ m.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between bead width and coverage in the cooling structure of Example 2 manufactured from a steel plate having a plating thickness of 60 ⁇ m.
  • FIG. 11 is a perspective view of a press-formed member before laser welding of the cooling structure of Example 3;
  • FIG. 11 is a perspective view of a flow passage top cover before laser welding of the cooling structure of Example 3;
  • FIG. 11 is a perspective view of a cooling structure of Example 3;
  • the cooling structure 1 includes a press-formed member 11, a flow path upper lid 12, and a laser welded portion 13 joining them.
  • a laser weld is a joint made up of a linear bead (that is, weld metal).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of this cooling structure 1
  • FIG. 2A is a plan view of this cooling structure 1 from the press-formed member 11 side.
  • the press-formed member 11 is a member obtained by press-forming a plated steel sheet, and has a groove portion 111 and bank portions 112 provided around the groove portion 111 .
  • the bottom of the press-formed member 11 and its surroundings are grooves 111
  • the top of the press-formed member 11 and its surroundings are embankments 112 .
  • the flow path upper lid 12 is a member that forms a flat cooling surface, has a flat plate shape, and is superimposed at a position covering the groove portion 111 of the press-formed member 11 .
  • the press-formed member 11 and the channel upper lid 12 are joined by a laser welded portion 13 .
  • the laser welded portion 13 joins the opposing surfaces of the flow path upper lid 12 and the embankment portion 112 of the press-formed member 11 .
  • the channel upper lid 12 and the groove portion 111 form the channel 14 through which the cooling liquid can flow.
  • the flow path 14 allows any coolant such as LLC introduced from the coolant inlet 143 to flow to the coolant outlet 144 .
  • the passage upper lid 12 which is a cooling surface, and any object that comes into contact with the passage upper lid 12 can be cooled. Note that the flow path shown in FIG.
  • the secondA includes a parallel flow path section 141 in which a plurality of partial flow paths 1411 extending along the first direction are arranged in a second direction orthogonal to the first direction, and a parallel flow path section 141 in which these partial flow paths 1411 and a flow passage communicating portion 142 that communicates with the .
  • the first direction is, for example, the longitudinal direction or lateral direction of the cooling structure 1 . A specific configuration of the flow path 14 will be described later.
  • the shape of the bank portion 112 and the groove portion 111 is not particularly limited.
  • the cross sections of the embankment portion 112 and the groove portion 111 are substantially rectangular (trapezoidal).
  • the cross-sectional shape of one or both of the bank portion 112 and the groove portion 111 of the press-formed member 11 may be a partial circular shape or a substantially circular arc shape.
  • the press-formed member 11 in which the cross-sectional shapes of both the bank portions 112 and the groove portions 111 are partially circular or approximately circular arc-shaped is called a corrugated plate.
  • the radius of curvature of the bank portion 112 at the contact portion between the channel top cover 12 and the bank portion 112, that is, the laser welded portion 13, is 15 mm or less, 13 mm or less, or 10 mm or less. There may be.
  • the radius of curvature of the bank portion 112 at the contact portion between the channel top cover 12 and the bank portion 112 is parallel to the second direction orthogonal to the first direction, which is the extending direction of the partial channel 1411, and Measured in the cross-section of the partial channel 1411 , which is perpendicular to the surface of the lid 12 .
  • a total of three points: the center of the weld metal at the center of the bank portion 112 in the plate thickness direction and two points separated by 1 mm from the center of the weld metal along the second direction. is the radius of curvature of the bank portion 112 at the contact portion between the channel top cover 12 and the bank portion 112 .
  • the press-formed member 11 and the flow path upper lid 12 are plated steel sheets having a base material steel sheet and Al plating provided on the surface of the base material steel sheet.
  • the structure of the Al-plated steel sheet is not particularly limited, a suitable structure is exemplified as follows.
  • the plate thickness of the plated steel sheet that constitutes the press-formed member 11 and the flow passage upper lid 12 may be 0.3 mm or more. By setting the plate thickness to 0.3 mm or more, the press formability and the rigidity of the cooling structure 1 can be further improved.
  • the plate thickness of the plated steel sheet forming the press-formed member 11 and the flow passage upper lid 12 may be 0.4 mm or more, 0.6 mm or more, or 0.8 mm or more. On the other hand, the plate thickness of the plated steel sheet forming the press-formed member 11 and the passage upper lid 12 may be 1.2 mm or less.
  • the plate thickness of the press-formed member 11 By setting the plate thickness of the press-formed member 11 to 1.2 mm or less, it becomes easier to bring the press-formed member 11 into close contact with the channel upper lid 12, further improving the liquid-tightness of the channel. Further, by setting the plate thickness of the flow path upper cover 12 to 1.2 mm or less, the cooling efficiency of the cooling structure 1 can be further improved.
  • the plate thickness of the press-molded member 11 and the channel upper lid 12 may be 1.1 mm or less, 1.0 mm or less, or 0.8 mm or less.
  • the plate thicknesses of the press-molded member 11 and the channel upper lid 12 may be different. The thinner the plate thickness, the higher the cooling efficiency.
  • the base steel plate of the plated steel plate that constitutes the press-formed member 11 and the flow path upper lid 12 is not particularly limited.
  • the base material steel plate of the flow path upper lid 12 may be a high-strength steel plate having a tensile strength of 980 MPa or more.
  • the base material steel plate of the press-formed member 11 may be a mild steel plate having a tensile strength of about 270 MPa, such as SPCC.
  • the shape of the cooling structure 1 and various forms according to the application can be applied to the base steel plate that constitutes the press-formed member 11 and the flow path upper lid 12 .
  • the base material steel plate include IF steel added with Ti, Nb, B, etc., Al-k steel, Cr-added steel, stainless steel, high-tensile steel, low-carbon steel, medium-carbon steel, high-carbon steel, alloy steel, etc. be done.
  • the Al-based plating of the plated steel sheet forming the press-formed member 11 and the flow path upper lid 12 is, for example, binary or multi-component plating with an Al content of 70% by mass or more.
  • the Al-based plating is a two-component or multi-component plating having an Al content of 70 to 98% by mass and an Si content of 2.0 to 15% by mass.
  • the Si content of the Al-based plating may be 3.0% by mass or more, 4.0% by mass or more, or 5.0% by mass or more.
  • the Si content of the Al-based plating may be 14% by mass or less, 12% by mass or less, or 10% by mass or less.
  • the Si content within the above range, the workability and corrosion resistance of the Al plated steel sheet can be further enhanced.
  • a small amount of Fe, Ni, Co, or the like may intervene as an impurity element in the plating layer.
  • Mg, Sn, misch metal, Sb, Zn, Cr, W, V, Mo, etc. may be included in the Al-based plating as necessary.
  • Al-based plating can be provided by hot-dip plating, hot-dip flux plating, electroplating, or vapor deposition plating by the Zenzimer method or all-radiant method.
  • the film thickness of the Al-based plating is also not particularly limited.
  • the film thickness of Al-based plating may be 10 ⁇ m or more, 12 ⁇ m or more, 15 ⁇ m or more, or 20 ⁇ m or more.
  • the thickness of the Al-based plating may be 60 ⁇ m or less, 50 ⁇ m or less, or 40 ⁇ m or less.
  • the corrosion resistance of the inner surface of the cooling structure 1 is enhanced.
  • Al is added to the surface of the weld metal of the laser welded portion 13. It is possible to distribute
  • the surface of the Al-plated steel sheet is chemically treated.
  • chemical conversion treatments may be used for the chemical conversion treatment, but chemical conversion containing one or more selected from the group consisting of Zr-based components, Ti-based components and Si-based components as a main component (for example, 50% by mass or more as mass%) A treated film is preferably formed.
  • the chemical conversion coating may contain an organic component.
  • the "main component" of the chemical conversion coating means a component that accounts for 50% by mass or more of the chemical conversion coating.
  • Examples of chemical conversion coatings are, for example, JP 2008-115442, JP 2013-7108, JP 2004-232040, JP 3302676, JP 4776458, JP 5336002, etc. mentioned. Therefore, the chemical conversion coatings described in these publications can be suitably used as the chemical conversion coating of the present embodiment. Therefore, the outline of the chemical conversion coating is explained here.
  • the first example of the chemical conversion treatment film is an example of a film containing Zr-based components as the main component, consisting only of Zr, F, P, C, O, N and H, and having a number average molecular weight of 200 or more. does not contain Among the constituent elements of the chemical conversion coating, the mass ratio Zr/F between Zr and F is 1.0 to 10.0, and the mass ratio Zr/P between Zr and P is 8.5 to 18.0. The components are adjusted so that the Zr content contained therein is 23.0% by mass to 48.0% by mass.
  • the source of each component of the chemical conversion treatment film is one or more inorganic acids selected from the group consisting of carbonic acid, phosphoric acid and hydrofluoric acid and/or their ammonium salts, and zirconium-containing complexes other than zirconium hydrofluoric acid. Composed of compounds.
  • a second example of the chemical conversion treatment film is an example of a film containing a Zr-based component as a main component, and (A) at least one or more of a titanium compound and a zirconium compound, and (B) two or more of myo-inositol. It contains six combined phosphates and at least one or more selected from alkali metal salts, alkaline earth metal salts and ammonium salts thereof, and (C) silica.
  • the mass ratio of (A) in terms of metal (Zr+Ti):(B):(C) is 1:0.2-1.7:0.2-5.
  • Titanium compounds include, for example, titanium potassium oxalate, titanyl sulfate, titanium chloride, titanium lactate, titanium isopropoxide, isopropyl titanate, titanium ethoxide, titanium 2-ethyl-1-hexanolate, tetraisopropyl titanate, tetratitanate -n-butyl, titania sol, and the like.
  • zirconium compounds include zirconyl nitrate, zirconyl acetate, zirconyl sulfate, zirconyl ammonium carbonate, potassium zirconium carbonate, sodium zirconium carbonate, and zirconium acetate.
  • the 2 to 6 linked phosphates of myo-inositol include, for example, myo-inositol diphosphate, myo-inositol triphosphate, myo-inositol tetraphosphate, myo-inositol pentanephosphate, myo-inositol hexane. It is a phosphate ester.
  • silica examples include water-dispersible silica compounds.
  • Water-dispersible silica compounds include liquid-phase colloidal silica and gas-phase silica.
  • the liquid phase colloidal silica is not particularly limited, but includes Snowtex C, Snowtex O, Snowtex N, Snowtex S, Snowtex UP, Snowtex PS-M, Snowtex PS-L, and Snowtex 20. , Snowtex 30, Snowtex 40 (registered trademark) (both manufactured by Nissan Chemical Industries), Adelite AT-20N, Adelite AT-20A, Adelite AT-20Q (both manufactured by Asahi Denka Kogyo), and the like.
  • the gas phase silica is not particularly limited, but includes Aerosil 50, Aerosil 130, Aerosil 200, Aerosil 300, Aerosil 380, Aerosil TT600, Aerosil MOX80, Aerosil MOX170 (all manufactured by Nippon Aerosil), and the like.
  • a third example of a chemical conversion treatment film is an example of a film containing a Zr-based component as a main component, and is composed of a zirconium compound, a vanadium compound, a silica compound, a phosphoric acid compound, a hydroxyl group, a carbonyl group, and a carboxyl group. It is a composite coating made of an organic compound having at least one functional group among them.
  • This chemical conversion coating contains 2 to 1,200 mg/m 2 of zirconium, 0.1 to 300 mg/m 2 of vanadium, and 0.3 to 450 mg/m of phosphate compound in terms of PO 4 3- converted per side of the Al plated steel sheet.
  • m 2 contains; Furthermore, the content of chromium or chromium compounds in the chemical conversion treatment film is 0.1 mg/m 2 or less as chromium, and the content of fluorine or fluorine compounds is 0.1 mg/m 2 or less as fluorine.
  • zirconium compounds include zirconyl nitrate, zirconyl acetate, zirconyl sulfate, zirconyl ammonium carbonate, potassium zirconium carbonate, sodium zirconium carbonate, and zirconium acetate.
  • vanadium compounds include vanadium pentoxide, metavanadic acid, ammonium metavanadate, sodium metavanadate, vanadium oxytrichloride, vanadium trioxide, vanadium dioxide, vanadium oxysulfate, vanadium oxyacetylacetonate, vanadium acetylacetonate, and trichloride. vanadium, phosphovanadomolybdic acid, vanadium sulfate, vanadium dichloride, vanadium oxide and the like.
  • silica compounds include water-dispersible silica compounds.
  • water-dispersible silica compounds include colloidal silica and gaseous silica.
  • colloidal silica include, but are not limited to, Snowtex C, Snowtex O, Snowtex N, Snowtex S, Snowtex UP, Snowtex PS-M, Snowtex PS-L, Snowtex 20, Snowtex 30, Snowtex 40 (all manufactured by Nissan Chemical Industries), Adelight AT-20N, Adelight AT-20A, Adelight AT-20Q (both Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) and the like.
  • the gas phase silica is not particularly limited, but includes Aerosil 50, Aerosil 130, Aerosil 200, Aerosil 300, Aerosil 380, Aerosil TT600, Aerosil MOX80, Aerosil MOX170 (all manufactured by Nippon Aerosil), and the like.
  • Phosphoric acid compounds include, for example, orthophosphoric acid (phosphoric acid), metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, and salts such as ammonium salts, sodium salts, calcium salts, and potassium salts in which the hydrogen ions of some or all of these substances are replaced. They can be used singly or in combination.
  • organic compounds having at least one functional group selected from a hydroxyl group, a carbonyl group, and a carboxyl group include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, and ethylene glycol, formaldehyde, acetaldehyde, furfural, acetylacetone, ethyl acetoacetate, di Carbonyl compounds such as pivaloylmethane and 3-methylpentanedione; organic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, tartaric acid, ascorbic acid, gluconic acid, citric acid and malic acid; monosaccharides such as glucose, mannose and galactose; Oligosaccharides such as maltose and sucrose, natural polysaccharides such as starch and cellulose, tannic acid, humic acid, lignosulfonic acid, aromatic compounds such as polyphenol, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyacrylic acid, polyacrylamide
  • the chemical conversion film may contain, as an additional component, a lubricity imparting component comprising at least one of polyolefin wax and paraffin wax.
  • a fourth example of the chemical conversion treatment film is an example of a film containing a Ti-based component as a main component, and is a film in which valve metal oxides or hydroxides and fluorides coexist.
  • Valve metals include Ti, V, and the like.
  • the tetravalent compound of Ti is preferable because it is a stable compound and can form a film having excellent properties.
  • coatings containing a Ti-based component as a main component include coatings in which oxides [TiO 2 ], hydroxides [Ti(OH) 4 ], etc. are combined.
  • a fifth example of the chemical conversion treatment film is an example of a film containing Si-based components as a main component, and is a chemical conversion treatment film containing an organosilicon compound (silane coupling agent) as a main component.
  • the organosilicon compound comprises a silane coupling agent (A) containing one amino group in the molecule and a silane coupling agent (B) containing one glycidyl group in the molecule at a solid content mass ratio [(A) /(B)] at a ratio of 0.5 to 1.7.
  • the organosilicon compound has a functional group (a) represented by the formula —SiR1R2R3 (wherein R1, R2 and R3 each independently represent an alkoxy group or a hydroxyl group, at least one of which represents an alkoxy group) in the molecule. 2 or more, and at least one hydrophilic functional group (b) selected from hydroxyl groups (different from those that can be contained in the functional group (a)) and amino groups. It has a molecular weight of 1,000 to 10,000.
  • a sixth example of the chemical conversion treatment film is an example of a film containing Si-based components as a main component, and is a chemical conversion treatment film containing an organosilicon compound (silane coupling agent) as a main component.
  • An organosilicon compound has a cyclic siloxane structure in its structure.
  • cyclic siloxane bond refers to a cyclic structure having a structure in which Si—O—Si bonds are continuous, composed only of Si and O bonds, and having a Si—O repeating number of 3 to 8.
  • the organosilicon compound contains a silane coupling agent (A) containing at least one amino group in the molecule and a silane coupling agent (B) containing at least one glycidyl group in the molecule at a solid content mass ratio of It is obtained by blending [(A)/(B)] at a ratio of 0.5 to 1.7.
  • the organosilicon compound (W) thus obtained has the formula —SiR1R2R3 (wherein R1, R2 and R3 each independently represent an alkoxy group or a hydroxyl group, and at least one of R1, R2 and R3 is an alkoxy group is selected from the group consisting of two or more functional groups (a) represented by (representing It preferably contains at least one type of hydrophilic functional group (b) and has an average molecular weight of 1,000 to 10,000.
  • Examples of the chemical conversion coating of this embodiment are not limited to the above.
  • the method of forming the above-described chemical conversion coating is not particularly limited, and a chemical conversion treatment solution (film treatment solution) corresponding to each of the above compositions may be applied to an Al-plated steel sheet by a known method, and then baked and dried.
  • the channel 14 has parallel channel portions 141 in which a plurality of partial channels 1411 extending along the first direction are arranged in a second direction orthogonal to the first direction.
  • the first direction is, for example, the longitudinal direction or lateral direction of the cooling structure 1 .
  • the width W of the partial channel 1411 As a means for further increasing the contact area between the cooling liquid and the channel upper lid 12, it was considered to widen the width W of the partial channel 1411. However, the greater the width W of the partial flow path 1411, the greater the stress applied to the laser welded portion 13, which may reduce the life of the cooling structure 1. FIG. Also, if the width W of the partial flow path 1411 is too wide, the cooling liquid may not stably flow in the extending direction of the partial flow path 1411, that is, along the first direction, resulting in uneven cooling.
  • the interval D between the adjacent partial flow paths 1411 is set to 20 mm or less in part or all of the parallel flow path portion 141 .
  • the interval D between the partial channels 1411 may be 18 mm or less, 16 mm or less, or 15 mm or less.
  • the interval D of the partial flow path 1411 may be 0.8 mm or more, 1 mm or more, 3 mm or more, 5 mm or more, or 8 mm or more from the viewpoint of preventing poor bonding.
  • the interval D between the partial flow paths 1411 is preferably within the range described above in the entire parallel flow path portion 141 .
  • the distance D between the partial flow paths 1411 may be greater than 20 mm in a part of the parallel flow path section 141 by, for example, arranging another component such as a screw hole between the partial flow paths 1411 .
  • the interval D between the partial flow paths 1411 may be within the range described above in part of the parallel flow path section 141 .
  • the width W of the partial flow paths 1411 is not particularly limited. From the viewpoint of further increasing the contact area between the channel forming portion and the channel upper lid 12, the width W of the partial channel 1411 may be 6 mm or more, 8 mm or more, or 10 mm or more. On the other hand, from the viewpoint of further increasing the bonding strength between the press-formed member 11 and the flow passage upper lid 12 and further improving the cooling uniformity, the width W of the partial flow passage 1411 is set to 60 mm or less, 30 mm or less, 25 mm or less, or 20 mm. The following may be used.
  • the height of the partial flow path 1411 is also not particularly limited, but it may be 1 mm or more, for example, in order to further improve the cooling efficiency. On the other hand, in order to reduce the weight of the cooling structure 1, the partial flow path 1411 may have a height of 10 mm or less.
  • the shape of the partial channel 1411 described above may be applied to the partial channel that constitutes the channel communication portion 142 .
  • the flow path 14 and the partial flow path 1411 included therein mean a space through which the cooling liquid can easily flow and exhibit a substantial cooling effect. Therefore, as shown in FIG. 4, the flow path 14 and the partial flow path 1411 are the space between the flow path top lid 12 and the press-molded member 11 and have a thickness along the direction perpendicular to the flow path top lid 12. is defined as a space with a width of 0.5 mm or more.
  • the interval D between the partial flow paths 1411 is the interval between the spaces defined above.
  • the interval D of the partial channel 1411 is the width of the region where the laser welded portion 13, the channel upper lid 12 and the press-formed member 11 are in contact, and the distance between the channel upper lid 12 and the press-formed member 11. It is the total length of the width of the area where the gap is less than 0.5 mm.
  • the width W of the partial flow path 1411 is the width of the space defined above. That is, the width W of the partial channel 1411 is the width of the space with a thickness of 0.5 mm or more along the direction perpendicular to the channel upper lid 12 .
  • the interval D of the partial flow path 1411 and the width W of the partial flow path are values measured along the second direction perpendicular to the first direction, which is the extending direction of the partial flow path 1141 .
  • the joints for forming the flow paths 14 are laser welded portions 13 .
  • Laser welding can reduce the bead width. Therefore, this joining means is effective for narrowing the interval D between the partial flow paths 1411 .
  • laser welding forms a linear bead, so that the fluid tightness of the flow path 14 can be improved more than a point joining method such as spot welding.
  • the configuration of the laser welded portion 13 is not particularly limited, and various configurations can be adopted according to the shape of the flow path 14 . Preferred aspects of the laser welded portion 13 are described below.
  • the bead width on the laser irradiation side that is, the bead width of the surface of the laser welded portion 13 in the flow path upper lid 12 and the surface bead width of the laser welded portion 13 in the press-formed member 11, whichever is larger, is set to 0.8 to 1.0. 5 mm may be used.
  • the bead width By setting the bead width to 0.8 mm or more, the liquid tightness of the flow path 14 can be further enhanced.
  • the bead width to 1.5 mm or less, evaporation of the plating in the vicinity of the bead can be prevented, and the corrosion resistance of the cooling structure 1 can be further enhanced.
  • the laser welded portion 13 may be formed so as to satisfy all of the following three requirements.
  • (1) The width of the thicker one of the beads of the laser welded portion 13 is set to 0.8 to 1.5 mm as described above.
  • (3) The distance between the press-formed member 11 and the flow passage upper lid 12 in the vicinity of the laser welded portion 13 is 0.3 mm or less.
  • the base material steel plate and Al-based plating are molten and solidified by laser welding, so there is no Al plating on the surface of the weld metal that constitutes the laser-welded portion.
  • the inventors of the present invention welded Al-plated steel sheets under various conditions and investigated the weld metals obtained thereby, the welds obtained by laser welding satisfying all of the above requirements (1) to (3)
  • the surface of the metal was covered with Al-based plating between the press-formed member 11 and the channel upper lid 12 .
  • Al-based plating around the laser welded portion melts due to the heat of the laser welding and moves to the surface of the weld metal of the laser welded portion 13 .
  • the bead width of the requirement (1) has a strong correlation with the amount of heat input during laser welding. If the bead width is too large, the heat input during laser welding is too large, and the Al-based coating disappears over a wide area around the weld metal, and the molten Al-based coating does not move to the surface of the weld metal. On the other hand, if the bead width is too small, there is a possibility that the flow path upper lid 12 and the press-formed member 11 are not sufficiently joined.
  • the plating film thickness of the above requirement (2) is too small, the molten Al-based plating will be insufficient and the molten Al-based plating will not move to the surface of the weld metal.
  • the gap between the plated steel sheets of the requirement (3) is too large, the weld metal is too large, and it is considered that the weld metal is not covered by the hot-dip Al-based plating.
  • the plate interval of the plated steel sheet in the above requirement (3) is the interval between the press-formed member and the upper lid of the flow path, which is measured in the vicinity of the laser welded portion 13 .
  • the vicinity of the laser welded portion 13 is a region within 0.1 mm from the weld metal included in the laser welded portion 13 .
  • the distance between the press-formed member and the upper lid of the flow path is substantially constant, so the distance can be measured at any point within this area.
  • the plated steel sheet spacing changes little, and the value measured within this range can be used as the plated steel sheet spacing.
  • the distance between the press-formed member 11 and the flow path upper lid 12 in the vicinity of the laser welded portion 13 is preferably 0.2 mm or less, 0.1 mm or less, or 0.05 mm or less.
  • the laser welded portion 13 is composed of a starting end portion 131, a terminal end portion 132, and an intermediate portion 133 therebetween.
  • a starting end portion 131 of the laser welded portion 13 is a portion corresponding to a portion where laser welding is started, and an end portion 132 of the laser welded portion 13 is a portion corresponding to a portion where laser welding is finished.
  • the intermediate portion 133 has fewer weld defects than the starting portion 131 and the terminal portion 132, and therefore tends to be more excellent in corrosion resistance and liquid tightness. Therefore, it is preferable that the channel 14 is formed using the intermediate portion 133 of the laser welded portion 13 and is separated from the starting end portion 131 and the terminal end portion 132 .
  • the laser welding is performed so that the intermediate portion 133 of the laser welded portion 13 is arranged between the start end portion 131 and the end portion 132 of the laser welded portion 13 and the flow path 14. is preferably performed. As a result, the starting end portion 131 and the terminal end portion 132 can be prevented from being exposed to the coolant. Moreover, as illustrated in FIG.
  • the starting end portion 131 and the terminal end portion 132 of the laser welded portion 13 are removed from the cooling structure 1 .
  • a tab plate T is provided on the flow path upper lid 12 or the press-formed member 11 before being laser-welded, laser welding is performed so that the tab plate T has a starting end portion 131 and an end portion 132, and then the tab plate T is formed. can be obtained by cutting and removing the cooling structure 1 that does not include the starting end portion 131 and the terminal end portion 132 of the laser welded portion 13 .
  • a configuration in which the leading end portion 131 and the terminal end portion 132 are excluded may be applied only to locations where liquid leakage is a concern.
  • the cooling structure 1 shown in FIGS. 6A and 6B of the laser-welded portion 13, the portion provided along the outer edge of the press-formed member 11 and the flow passage upper lid 12 (dark colored ), the cooling liquid leaks to the outside of the cooling structure 1 when the flow path upper cover 12 is separated from the press-formed member 11 .
  • the cooling structure 1 illustrated in FIG. 6A is obtained by manufacturing the passage outer edge welded portion 13A using only the intermediate portion 133 of the laser welded portion 13, as in FIG. 5A. In this case, the beginning and end portions are excluded from the channel outer edge weld 13A but remain in the cooling structure 1.
  • FIG. 1 On the other hand, in the cooling structure 1 exemplified in FIG.
  • the tab plate T is provided on the flow path upper lid 12 or the press-formed member 11 before being laser-welded, and the tab plate T has a starting end portion 131 and a terminal end portion 131, as in FIG. 5B. It is obtained by performing laser welding so that the portion 132 is formed, and then removing the tab plate T by cutting. In this case, the starting end and the terminal end generated when forming the flow path outer edge welded portion 13A do not remain in the cooling structure 1 .
  • the bead height of the laser welded portion 13 in the flow path upper lid 12 may be 0.3 mm or less.
  • the gap between the flow path upper lid 12 and the object to be cooled (for example, a battery pack or battery cell) can be reduced to further improve the cooling efficiency.
  • the bead height of the laser welded portion 13 may be reduced, for example, through control of the laser welding conditions. Also, the bead height may be reduced by grinding the bead after the laser welding is finished.
  • the channel 14 may be further provided with a channel communicating portion 142 that communicates the plurality of partial channels 1411 .
  • a coolant inlet 143 and a coolant outlet 144 for introducing coolant into the channel may be further provided in the channel 14 .
  • the channel 14 forms one space.
  • the cooling structure 1 may be provided with one coolant inlet 143 and one coolant outlet 144 .
  • the flow path communicating portion 142 may not be provided in the cooling structure 1 .
  • a cooling liquid inlet 143 and a cooling liquid outlet 144 may be provided for each of the plurality of partial flow paths 1411 .
  • each of the two channel communicating portions 142 is a single straight channel, and the channel communicating portion 142 communicates with all the partial channels 1411 so as to be perpendicular to each other.
  • the shape of the channel communicating portion 142 and the arrangement of the channel communicating portion 142 and the partial channel 1411 are not limited to this.
  • the angle formed by the channel communicating portion 142 and the partial channel 1141 is not limited to 90°, and can be appropriately selected according to the application of the cooling structure 1 .
  • the flow path communication part 142 may have a branch structure. As shown in FIG.
  • each of the two flow path communicating portions 142 branches into a fan shape starting from the cooling liquid inlet 143 or the cooling liquid outlet 144, and communicates with each partial flow path 1411 at various angles at the branch destination. may be Note that the laser welded portion 13 is omitted in FIG. 2B.
  • 30% or more of the surface of the laser-welded portion 13 may be covered with Al-based plating between the press-formed member 11 and the flow passage upper lid 12 .
  • the coolant corrosion resistance of the laser welded portion 13 is improved, and the coolant corrosion resistance of the cooling structure 1 is further enhanced.
  • any one of the plurality of partial flow paths 1411 included in the cooling structure 1 is cut perpendicularly to its extending direction, that is, the first direction.
  • the points to be cut are three points in total: the midpoint of both ends of the partial flow channel 1411 and two midpoints between this midpoint and the end of the partial flow channel 1411 .
  • Both ends of the partial channel 1411 are places where the partial channel 1411 and the channel communicating portion 142 intersect when the above-described channel communicating portion 142 is included in the cooling structure 1, and the channel communicating portion 142 is used for cooling.
  • it is the location where the coolant inlet 143 and the coolant outlet 144 are provided.
  • the plan view shape of the press-formed member 11 and the flow path upper cover 12 that constitutes the cooling surface of the cooling structure 1 is not particularly limited.
  • the shape of the upper lid 12 in plan view is preferably rectangular.
  • the size of the flow path upper lid 12 in plan view is preferably 1000 mm to 2300 mm in the longitudinal direction and 200 mm to 1500 mm in the lateral direction.
  • the size of the press-formed member 11 in plan view is also preferably 1000 mm to 2300 mm in the longitudinal direction and 200 mm to 1500 mm in the lateral direction.
  • the longitudinal dimension of the flow path upper lid 12 in plan view may be 1200 mm or more, 1400 mm or more, or 1600 mm or more.
  • the longitudinal dimension of the flow path upper lid 12 in plan view may be 2200 mm or less, 2000 mm or less, or 1800 mm or less.
  • the width of the flow path upper lid 12 in a plan view may be 250 mm or more, 500 mm or more, or 700 mm or more.
  • the width of the flow path upper lid 12 in a plan view may be 1400 mm or less, 1300 mm or less, or 1200 mm or less.
  • the longitudinal dimension of the press-formed member 11 in plan view may be 1200 mm or more, 1400 mm or more, or 1600 mm or more.
  • the longitudinal dimension of the press-formed member 11 in plan view may be 2200 mm or less, 2000 mm or less, or 1800 mm or less.
  • the size of the press-formed member 11 in the lateral direction in plan view may be 250 mm or more, 500 mm or more, or 700 mm or more.
  • the size of the press-formed member 11 in the lateral direction in plan view may be 1400 mm or less, 1300 mm or less, or 1200 mm or less.
  • the press-formed member 11 and the flow path upper lid 12 are made of Al-plated steel sheets, thereby improving the outer surface corrosion resistance and the coolant corrosion resistance. As a result, waterway corrosion can be suppressed, and the generation of contamination that causes a decrease in thermal conductivity and clogging can be suppressed. Further, in the cooling structure according to the first embodiment, by laser-welding the press-formed member 11 and the flow path upper lid 12, the interval D between the partial flow paths 1411 in the parallel flow path portion 141 is set to 20 mm or less, and the cooling liquid and The cooling efficiency can be improved by increasing the contact area with the flow path upper lid 12 . In addition, in the cooling structure according to the first embodiment, by laser-welding the press-formed member 11 and the channel upper lid 12, the liquid-tightness of the channel 14 can be enhanced.
  • the battery unit 2 includes battery cells 21, a battery pack 22 housing the battery cells 21, and the cooling structure 1 according to the first embodiment. .
  • the battery pack 22 can be used as the flow path upper lid 12 of the cooling structure 1, as shown in FIG. 8B.
  • the bank portion 112 of the press-formed member 11 and the battery pack 22 can be laser-welded.
  • the battery unit 2 may be manufactured by joining the flow path upper lid 12 and the battery pack 22 together.
  • a gap filler 23 may be arranged between the upper lid 12 and the battery pack 22 . It may be difficult to join the battery pack 22 and the flow path upper lid 12 of the cooling structure 1 without gaps due to some cause (error in dimensional accuracy, formation of complex irregularities on the battery pack 22, etc.). In such cases, gap filler 23 can be used.
  • the gap filler 23 is generally a resin containing a highly thermally conductive pigment. The heat exchange efficiency can be improved by inserting the gap filler 23 between different substances.
  • the thermal conductivity of the gap filler 23 is preferably 3.5 W/m or more.
  • An example of the gap filler 23 is "SDP-3540-A" manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
  • the thickness of the gap filler is preferably 0.1 mm to 8.0 mm, more preferably 0.5 mm to 3.0 mm.
  • the configuration of the battery pack 22 is not particularly limited.
  • the battery pack 22 may have a substantially rectangular shape, and the cooling structure 1 may be arranged on the bottom surface thereof, or the bottom surface may serve as the upper lid 12 of the cooling structure 1 .
  • the steel sheet forming the battery pack 22 is preferably an Al-plated steel sheet or a Zn-plated steel sheet.
  • the part where the cooling structure 1 is attached in the battery pack 22 for example, the bottom part is provided with coolant corrosion resistance. is not required.
  • the thickness of the Al-plated steel sheet forming the bottom surface of the battery pack 22 is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 1.2 mm or 0.3 to 1.2 mm, and preferably 0.4 to 0.4 mm. More preferably 0.6 mm.
  • the bottom portion of the battery pack 22 can be formed thin while maintaining the strength of the bottom portion. Therefore, the distance between the coolant and the internal structure of the battery pack 22 can be reduced, so that the cooling efficiency of the battery pack 22 can be improved, and the cooling response of the battery pack 22 can be improved.
  • a method for manufacturing a cooling structure according to the third embodiment includes a step S1 of press-forming a plated steel sheet to obtain a press-formed member 11, and a step S2 of laser-welding the press-formed member and the channel upper lid. Details of these steps are described below. According to this manufacturing method, the cooling structure according to the first embodiment can be suitably manufactured. However, the following description does not limit the manufacturing method of the cooling structure according to the first embodiment.
  • the cooling structure manufacturing method In the cooling structure manufacturing method according to the present embodiment, first, a plated steel sheet is press-formed. As a result, the press-formed member 11 having the groove portion 111 and the bank portion 112 provided around the groove portion 111 is obtained. A plated steel sheet to be press-formed has Al-based plating. A preferred form of the plated steel sheet is as described above.
  • the flow path 14 has parallel flow path portions 141 in which a plurality of partial flow paths 1411 extending along the first direction are arranged in a second direction orthogonal to the first direction. In the parallel channel portion 141, the interval D between adjacent partial channels 1411 is set to 20 mm or less. In order to achieve such a shape of the flow path 14, it is necessary to form the groove 111 in press molding.
  • the laser welding conditions are not particularly limited, and suitable conditions can be appropriately adopted according to the thickness of the plated steel sheet.
  • An example of particularly suitable laser welding conditions is that the film thickness of the Al-based plating is 10.0 ⁇ m or more, and the distance between the press-formed member 11 and the flow passage upper lid 12 in the vicinity of the laser welded portion is 0.3 mm or less.
  • the Al-based plating around the welded portion is melted and moved to the surface of the laser welded portion 13, whereby a part of the surface of the laser welded portion 13 or All can be covered with Al-based plating.
  • the beam diameter is 0.4 to 0.6 mm and the heat input per unit welding length is 30 to 60 kJ/m.
  • a press-formed member was produced by press-forming an Al-based plated steel sheet.
  • a cooling structure was manufactured by laser-welding this press-formed member and a channel upper cover made of a flat plate of an Al-plated steel sheet.
  • Table 1 shows channel widths and channel intervals of a plurality of partial channels extending in parallel. The manufacturing conditions not included in Table 1 were as follows. No flow passage connecting portion for connecting the partial flow passages was created.
  • ⁇ Type of plated steel plate Aluminized mild steel plate with a thickness of 0.5 mm (Al-9% Si plated steel plate is used)
  • ⁇ Laser welding machine Fiber laser welding machine ⁇ Heat input conditions during laser welding: 45000 J/m ⁇ Shape of the cooling structure of the example: described in FIG. 9 ⁇ Partial channel length: 200 mm ⁇ Partial channel height: 10 mm
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a portion of the manufactured cooling structure. For convenience, only two sub-channels are shown in FIG. 9, but in practice, the cooling structure was provided with a number of sub-channels sufficient to cover a battery with a width of 120 mm. In all examples shown in the table, the cooling structure could be assembled by laser welding.
  • Table 1 also shows the evaluation results of the cooling structure created as described above. Evaluation criteria were as described below. Regarding the flow channel width W of the partial flow channel, those having a width W of 20 mm or less were ranked as "S”, those having a width of more than 20 mm and less than or equal to 30 mm were ranked as "A”, and those having more than 30 mm were ranked as "B”. This is because the smaller the flow path width W, the more stable the flow of the coolant and the more improved the cooling efficiency. "D/2" is a value obtained by dividing the interval D between the plurality of partial flow paths by 2. This value is the maximum distance in the width direction of the channel at which the partial channels are not in direct contact with each other, and is preferably as small as possible.
  • the width of the thicker one of the bead of the laser-welded portion in the flow passage upper lid and the bead of the laser-welded portion in the press-formed member (hereinafter simply referred to as "bead width") is within the range of 1.2 mm to 2.2 mm.
  • Various cooling structures were manufactured by changing the heat input conditions within the range of 30 to 120 kJ/m.
  • the distance between the upper cover of the flow passage and the press-formed member in the vicinity of the laser welded portion was within the range of 0 to 0.2 mm.
  • the film thickness of plating was 10 ⁇ m or 60 ⁇ m. In laser welding, plated steel sheets with the same film thickness were combined.
  • the cross section of the laser welded portion was observed to confirm whether or not the surface of the laser welded portion was covered with Al-based plating between the press-formed member and the front cover. Also, the ratio of the area of the Al-based plating covering the laser welded portion to the surface area of the laser welded portion (hereinafter referred to as "coverage ratio") was measured. The measurement method of the coverage was as described above with reference to FIG.
  • Fig. 10A shows the relationship between the bead width and the coverage in a cooling structure manufactured from a steel plate with a plating film thickness of 10 ⁇ m.
  • FIG. 10B shows the relationship between the bead width and the coverage in the cooling structure manufactured from the steel plate with a plating thickness of 60 ⁇ m.
  • the bead width was 1.5 mm or less, the entire surface of the laser welded portion was coated with Al-based plating. These examples are believed to have high internal corrosion resistance.
  • the coverage tended to decrease as the bead width increased.
  • Example 3 Corrosion resistance evaluation Various cooling structures were manufactured by applying the welding method, partial channel spacing, distance between steel plates, plating film thickness, and laser welding heat input shown in Table 2.
  • the distance between the steel plates is the distance between the upper cover of the flow channel and the press-formed member at the location where laser welding is performed.
  • spot welding using a general welding electrode with an electrode diameter of ⁇ 16 mm was used instead of laser welding.
  • the description of the heat input is omitted.
  • the shapes of the press-formed member and the flow channel upper lid before welding were as shown in FIGS. 11A and 11B, and the shape of the flow channel was as shown in FIG.
  • the cross-sectional shape of the partial flow channel was made to be the waveform shown in FIG. 3, but otherwise the same shape as the other examples was adopted.
  • the channel shape in plan view is U-shaped, and the two channels extending in the vertical direction correspond to the partial channels.
  • the channel width was 20 mm in all cooling structures.
  • the bead widths of the fabricated cooling structures were measured and listed in Table 3.
  • the bead width shown in Table 3 is the width of the larger one of the bead of the laser-welded portion of the flow passage upper cover and the bead of the laser-welded portion of the press-formed member.
  • a pump was also connected to the cooling structure to circulate a long-life coolant (LLC).
  • LLC long-life coolant
  • a filter was connected between the pump and the cooling structure to prevent any corrosion products from entering the pump.
  • the LLC was circulated for 100 hours under the condition that the pressure in the flow channel was 1.5 atm and the LLC temperature was 50°C.
  • the inner surface plating state, bead width, and inner surface corrosion resistance were evaluated by the following methods, and the results are shown in Table 3.
  • the condition of the inner surface plating was evaluated by dismantling the channel after fabricating the channel under the same conditions and observing the cross section of the welded portion.
  • Example 1 spot welding could not be performed. This is because the electrode of ⁇ 16 mm could not be brought into contact with the intended welding location when the passage interval was 5 mm.
  • Cooling structure Press-formed member 111 Groove 112 Embankment 12 Channel upper lid 13 Laser welded part 13A Channel outer edge welded part 131 Starting end 132 Terminating part 133 Intermediate part 14 Channel 141 Parallel channel part 1411 Partial channel 142 Channel Communicating portion 143 Coolant inlet 144 Coolant outlet 15 Base material steel plate 16 Al-based plating 2 Battery unit 21 Battery cell 22 Battery pack 23 Gap filler R Circle T indicating the radius of curvature of the bank Tab plate L Laser D Flow path interval W Width of channel

Abstract

本発明の一態様に係る冷却構造は、溝部、及び、溝部の周囲に設けられた堤部を有するプレス成形部材と、プレス成形部材の溝部を覆う位置に重ねられた平板であって、平坦な冷却面を構成する流路上蓋と、流路上蓋と堤部との互いに対向する面同士を接合して、冷却液が流通可能な流路を形成するレーザ溶接部と、を備え、プレス成形部材及び流路上蓋は、母材鋼板と、Ａｌ系めっきとを有するめっき鋼板であり、流路は、第１方向に沿って延びる複数の部分流路が第１方向と直交する第２方向に並ぶ並列流路部を有し、並列流路部において、隣り合う部分流路同士の間隔が２０ｍｍ以下である。

Description

冷却構造、バッテリーユニット、及び冷却構造の製造方法
　本発明は、冷却構造、バッテリーユニット、及び冷却構造の製造方法に関する。
　本願は、２０２１年５月２０日に、日本に出願された特願２０２１－０８５１８８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　二酸化炭素排出量の削減のために、自動車のＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）化が進んでいる。ＥＶのバッテリーボックスでは、温度上昇による電池の劣化を防ぐために、冷却構造を設ける必要がある。これまで冷却構造は空冷式が主流であったが、近年では、バッテリーの大容量化に伴い、冷却能が高い水冷式が採用される例が増えてきている（例えば特許文献１、２、及び３）。水冷式のバッテリーパックでは、バッテリーパックの外側に冷却液が流れる水冷媒体用流路が形成される。
日本国特開２０２０－１０７４４３号公報 日本国特許第６１２５６２４号公報 日本国特開２０１２－１７９５４号公報
　水冷式のバッテリーパックの外壁部分及び冷却構造は、冷却液に対する耐食性が高いアルミニウムで構成されることが多い。しかし、アルミニウムにはコスト面の問題がある。また、アルミニウムは軟質であるので、アルミニウム板から構成される冷却構造においては、外壁強度を確保したまま外壁を薄くして、その重量を削減することが難しい。これらの部材の材料を鋼板とした場合、水冷式のバッテリーパックを安価に提供すること、及びその重量を削減することが可能となる。
　ここで、水冷媒体用流路には有機成分を含んだＬＬＣ（ロングライフクーラント）水溶液が冷却液として流れる。そのため、水冷媒体用流路を構成する部材には、冷却液に対する高い耐食性が求められる。また、バッテリーパック及び冷却構造は自動車の底面部に配置されるため、外部環境にさらされる。したがって、バッテリーパック及び冷却構造を構成する部材には、自動車の足回り部品並みの耐食性が求められる。以下、冷却液に対する耐食性を冷却液耐食性、又は内面耐食性と称し、外部環境に対する耐食性を外面耐食性と称する。また、単に「耐食性」と記載されている場合は、冷却液耐食性、及び外面耐食性の両方を指す。
　鋼板の耐食性を高めるための手段の一つとして、めっきがある。例えばＡｌ系めっき等のめっきを鋼板の表面に形成することにより、冷却液耐食性及び外面耐食性の両方を高めることができる。
　一方、当然のことながら、冷却構造には高い冷却効率が求められる。加えて、冷却効率保ち、ＬＬＣ漏れを抑制するために、流路の液密性も必要となる。しかしながら、めっき鋼板を用いて流路を形成した冷却構造はこれまでほとんど例が無く、従って、めっき鋼板を接合する方法についての検討はなされていない。めっき鋼板を強固に接合するための手段として通常用いられるのはスポット溶接であるが、スポット溶接は点接合であるので、流路の液密性を確保することが難しい。シーラーを用いてスポット溶接部の液密性を確保することが可能であるが、シーラーはＬＬＣによって劣化するおそれがある。従って冷却構造の製造にあたっては、耐食性を保ったまま、流路の液密性を確保可能な接合方法も必要とされる。
　特許文献３の技術では、アルミ系めっき鋼板をろう付けすることにより冷却器を製造している。しかし、特許文献３の技術は専ら小型の装置に適用することが想定されており、多様なサイズの冷却器に対応することは難しい。また、特許文献３においては外装部材の変形を防止することが課題とされており、外装部材の接合手段を変更することは難しい。
　以上の事情に鑑みて本発明は、高い冷却効率を有し、流路の液密性に優れ、さらに高い冷却液耐食性及び外面耐食性を有する冷却構造、バッテリーユニット、及び冷却構造の製造方法を提供することを課題とする。
　本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係る冷却構造は、溝部、及び、前記溝部の周囲に設けられた堤部を有するプレス成形部材と、前記プレス成形部材の前記溝部を覆う位置に重ねられた平板であって、平坦な冷却面を構成する流路上蓋と、前記流路上蓋と前記堤部との互いに対向する面同士を接合して、冷却液が流通可能な流路を形成するレーザ溶接部と、を備え、前記プレス成形部材及び前記流路上蓋は、母材鋼板と、Ａｌ系めっきとを有するめっき鋼板であり、前記流路は、第１方向に沿って延びる複数の部分流路が前記第１方向と直交する第２方向に並ぶ並列流路部を有し、前記並列流路部の一部または全部において、隣り合う前記部分流路同士の間隔が２０ｍｍ以下である。
（２）上記（１）に記載の冷却構造では、前記並列流路部において、隣り合う前記部分流路同士の間隔が０．８～１５ｍｍであってもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の冷却構造では、前記部分流路の幅が６～６０ｍｍであってもよい。
（４）上記（１）又は（２）に記載の冷却構造では、前記部分流路の幅が６～２０ｍｍであってもよい。
（５）上記（１）～（４）のいずれか一項に記載の冷却構造では、前記Ａｌ系めっきにＳｉが含まれていてもよい。
（６）上記（５）に記載の冷却構造では、前記Ａｌ系めっきのＳｉ含有量が２．０～１５質量％であってもよい。
（７）上記（１）～（６）のいずれか一項に記載の冷却構造では、前記めっき鋼板が、表面に、Ｚｒ系成分、Ｔｉ系成分又はＳｉ系成分を５０質量％以上の割合で含む化成処理皮膜を有してもよい。
（８）上記（１）～（７）のいずれか一項に記載の冷却構造では、前記堤部の断面形状が略円弧であり、前記流路上蓋と、前記堤部との接触部における、前記堤部の曲率半径が１５ｍｍ以下であってもよい。
（９）上記（１）～（８）のいずれか一項に記載の冷却構造では、前記Ａｌ系めっきの膜厚が１０．０μｍ以上であり、前記レーザ溶接部の近傍における、前記プレス成形部材と前記流路上蓋との間隔が０．３ｍｍ以下であり、前記流路上蓋における前記レーザ溶接部の表面のビード幅、及び前記プレス成形部材における前記レーザ溶接部の表面のビード幅のうち太い方が、０．８～１．５ｍｍであってもよい。
（１０）上記（１）～（９）のいずれか一項に記載の冷却構造では、前記プレス成形部材及び前記流路上蓋を構成する前記めっき鋼板の板厚が０．３～１．２ｍｍであってもよい。
（１１）上記（１）～（１０）のいずれか一項に記載の冷却構造では、前記レーザ溶接部が、全ての前記流路を包囲する流路外縁溶接部を有し、前記レーザ溶接部の始端及び終端が、前記流路外縁溶接部から除外されていてもよい。
（１２）上記（１）～（１１）のいずれか一項に記載の冷却構造では、前記冷却構造から、前記レーザ溶接部の始端部及び終端部が除かれていてもよい。
（１３）上記（１）～（１２）のいずれか一項に記載の冷却構造では、前記プレス成形部材及び前記流路上蓋の間において、前記レーザ溶接部の表面の一部又は全部が前記Ａｌ系めっきによって覆われていてもよい。
（１４）上記（１）～（１３）のいずれか一項に記載の冷却構造では、前記プレス成形部材及び前記流路上蓋の間において、前記レーザ溶接部の表面の３０％以上が前記Ａｌ系めっきによって覆われていてもよい。
（１５）上記（１）～（１４）のいずれか一項に記載の冷却構造では、前記流路上蓋における、前記レーザ溶接部のビード高さが０．３ｍｍ以下であってもよい。
（１６）本発明の別の態様に係るバッテリーユニットは、電池セルと、前記電池セルが収納されたバッテリーパックと、上記（１）～（１５）のいずれか一項に記載の冷却構造とを備え、前記冷却構造の前記流路上蓋が前記バッテリーパックに接合されている。
（１７）本発明の別の態様に係るバッテリーユニットは、電池セルと、前記電池セルが収納されたバッテリーパックと、上記（１）～（１５）のいずれか一項に記載の冷却構造とを備え、前記冷却構造の前記流路上蓋が前記バッテリーパックである。
（１８）本発明の別の態様に係る冷却構造の製造方法は、鋼板をプレス成形して、溝部、及び、前記溝部の周囲に設けられた堤部を有するプレス成形部材を得る工程と、平板である流路上蓋を、前記プレス成形部材の前記溝部を覆う位置に重ね、前記流路上蓋と前記プレス成形部材の前記堤部とをレーザ溶接して、冷却液が流通可能な流路を形成するレーザ溶接部を得る工程と、を備え、前記プレス成形部材及び前記流路上蓋は、母材鋼板と、Ａｌ系めっきとを有するめっき鋼板であり、前記流路は、第１方向に沿って延びる複数の部分流路が前記第１方向と直交する第２方向に並ぶ並列流路部を有し、前記並列流路部において、隣り合う前記部分流路同士の間隔が２０ｍｍ以下である。
（１９）上記（１８）に記載の冷却構造の製造方法では、前記Ａｌ系めっきの膜厚が１０．０μｍ以上であり、前記レーザ溶接において、ビーム径を０．２～０．８ｍｍとし、単位溶接長当たりの入熱を３０～１２０ｋＪ／ｍとし、かつ、前記レーザ溶接部の近傍における、前記プレス成形部材と前記流路上蓋との間隔を０．３ｍｍ以下としてもよい。
　本発明によれば、高い冷却効率を有し、流路の液密性に優れ、さらに高い冷却液耐食性及び外面耐食性を有する冷却構造、バッテリーユニット、及び冷却構造の製造方法を提供することができる。
プレス成形部材の断面形状が矩形である冷却構造の、部分流路の延在方向に垂直な断面図である。 流路連通部と部分流路とが直交する冷却構造の、プレス成形部材の側から見た平面図である。 流路連通部が分岐構造を有する冷却構造の、プレス成形部材の側から見た平面図である。 プレス成形部材の断面形状が波形である冷却構造の、部分流路の延在方向に垂直な断面図である。 部分流路の間隔Ｄを説明するための、冷却構造の断面拡大図である。 レーザ溶接部の始端部及び終端部と流路との間にレーザ溶接部の中間部が配されている冷却構造の斜視図である。 レーザ溶接部の始端部及び終端部が除かれている冷却構造の斜視図である。 流路外縁溶接部からレーザ溶接部の始端部及び終端部が除かれている冷却構造の概略図である。 流路外縁溶接部からレーザ溶接部の始端部及び終端部が除かれている冷却構造の概略図である。 プレス成形部材及び流路上蓋の間における、レーザ溶接部の表面の被覆率の測定方法の概略図である。 バッテリーユニットの斜視図である。 バッテリーパックを流路上蓋として用いたバッテリーユニットの断面図である。 バッテリーパックと流路上蓋とを接合したバッテリーユニットの断面図である。 実施例１の冷却構造の斜視図である。 めっきの膜厚が１０μｍの鋼板から製造された実施例２の冷却構造における、ビード幅と被覆率との関係を示すグラフである。 めっきの膜厚が６０μｍの鋼板から製造された実施例２の冷却構造における、ビード幅と被覆率との関係を示すグラフである。 実施例３の冷却構造の、レーザ溶接前のプレス成形部材の斜視図である。 実施例３の冷却構造の、レーザ溶接前の流路上蓋の斜視図である。 実施例３の冷却構造の斜視図である。
　以下に、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
（１．冷却構造）
　まず、本発明の第一実施形態に係る冷却構造について説明する。本実施形態に係る冷却構造１は、図１及び図２Ａに示されるように、プレス成形部材１１と、流路上蓋１２と、これらを接合するレーザ溶接部１３とを有する。レーザ溶接部とは、線状のビード（即ち溶接金属）から構成される接合部のことである。図１は、この冷却構造１の断面図であり、図２Ａは、この冷却構造１をプレス成形部材１１側から平面視した図である。
（１．１　冷却構造の概要）
　プレス成形部材１１は、めっき鋼板をプレス成形することによって得られた部材であり、溝部１１１、及び、溝部１１１の周囲に設けられた堤部１１２を有する。図１において、プレス成形部材１１の底部及びその周辺が溝部１１１であり、プレス成形部材１１の頂部及びその周辺が堤部１１２である。流路上蓋１２は、平坦な冷却面を構成する部材であり、平板形状を有し、プレス成形部材１１の溝部１１１を覆う位置に重ねられている。
（１．２　プレス成形部材の形状）
　プレス成形部材１１と流路上蓋１２は、レーザ溶接部１３によって接合されている。具体的には、レーザ溶接部１３は、流路上蓋１２とプレス成形部材１１の堤部１１２との互いに対向する面同士を接合する。これにより、流路上蓋１２及び溝部１１１は、冷却液が流通可能な流路１４を形成する。図２Ａの破線で示されるように、流路１４には、冷却液入口１４３から導入されたＬＬＣ等の任意の冷却液を、冷却液出口１４４へと流通させることができる。これにより、冷却面である流路上蓋１２、及び流路上蓋１２と接触する任意の物体を冷却することができる。なお、図２Ａに示される流路は、第１方向に沿って延びる複数の部分流路１４１１が、第１方向と直交する第２方向に並ぶ並列流路部１４１と、これらの部分流路１４１１を連通する流路連通部１４２とを有する。第１方向とは、例えば、冷却構造１の長手方向又は短手方向である。流路１４の具体的な構成については後述する。
　堤部１１２及び溝部１１１の形状は特に限定されない。図１に例示されるプレス成形部材１１では、堤部１１２及び溝部１１１の断面が略矩形状（台形形状）とされている。一方、プレス成形部材１１の堤部１１２及び溝部１１１の一方又は両方の断面形状が部分円形状、又は略円弧状であってもよい。図３に示されるように、堤部１１２及び溝部１１１の両方の断面形状が部分円形状又は略円弧状であるプレス成形部材１１は、波板と称される。
　堤部１１２の断面形状が略円弧である場合、流路上蓋１２と堤部１１２との接触部、即ちレーザ溶接部１３における、堤部１１２の曲率半径が１５ｍｍ以下、１３ｍｍ以下、又は１０ｍｍ以下であってもよい。レーザ溶接部１３における堤部１１２の曲率半径が小さいほど、部分流路１４１１の幅Ｗを広くして、冷却構造１の冷却効率が一層高められる。
　なお、流路上蓋１２と堤部１１２との接触部における堤部１１２の曲率半径は、部分流路１４１１の延在方向である第１方向と直交する第２方向に平行であり、且つ流路上蓋１２の表面に垂直である、部分流路１４１１の断面において測定される。図３に示されるように、この断面において、堤部１１２の板厚方向中央における、溶接金属の中心と、前記溶接金属の中心から第２方向に沿って１ｍｍ離れた２点との合計３点を含む円Ｒの半径が、流路上蓋１２と堤部１１２との接触部における堤部１１２の曲率半径である。
（１．３　めっき鋼板の構成）
　プレス成形部材１１及び流路上蓋１２は、母材鋼板と、母材鋼板の表面に設けられたＡｌめっきとを有するめっき鋼板である。Ａｌめっき鋼板の構成は特に限定されないが、好適な構成を例示すると以下の通りである。
　プレス成形部材１１及び流路上蓋１２を構成するめっき鋼板の板厚は、０．３ｍｍ以上としてもよい。板厚を０．３ｍｍ以上とすることにより、プレス成形性、及び冷却構造１の剛性を一層向上させることができる。プレス成形部材１１、及び流路上蓋１２を構成するめっき鋼板の板厚を０．４ｍｍ以上、０．６ｍｍ以上、又は０．８ｍｍ以上としてもよい。一方、プレス成形部材１１、及び流路上蓋１２を構成するめっき鋼板の板厚を、１．２ｍｍ以下としてもよい。プレス成形部材１１の板厚を１．２ｍｍ以下とすることにより、プレス成形部材１１を流路上蓋１２に密着させることが一層容易になり、流路の液密性が一層向上する。また、流路上蓋１２の板厚を１．２ｍｍ以下とすることにより、冷却構造１の冷却効率を一層向上させることができる。プレス成形部材１１、及び流路上蓋１２の板厚を１．１ｍｍ以下、１．０ｍｍ以下、又は０．８ｍｍ以下としてもよい。プレス成形部材１１、及び流路上蓋１２の板厚が異なっていてもよい。板厚が薄いほど冷却効率が高まるので、流路上蓋１２は薄い方が好ましい。
（１．４　めっき鋼板の母材鋼板の構成）
　プレス成形部材１１及び流路上蓋１２を構成するめっき鋼板の母材鋼板は、特に限定されない。例えば冷却構造１の剛性を一層高めるために、流路上蓋１２の母材鋼板を、引張強さ９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板としてもよい。一方、プレス成形性を一層高めるために、プレス成形部材１１の母材鋼板を引張強さ約２７０ＭＰａの軟鋼板、例えばＳＰＣＣとしてもよい。冷却構造１の形状、及び用途に応じた種々の形態を、プレス成形部材１１及び流路上蓋１２を構成する母材鋼板に適用することができる。母材鋼板の例として、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｂ等を添加したＩＦ鋼、Ａｌ－ｋ鋼、Ｃｒ添加鋼、ステンレス鋼、ハイテン、低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼、合金鋼等が挙げられる。
（１．５　めっき鋼板のめっきの構成）
　プレス成形部材１１、及び流路上蓋１２を構成するめっき鋼板のＡｌ系めっきは、例えばＡｌ含有量が７０質量％以上である２成分系又は多成分系のめっきである。好ましくは、Ａｌ系めっきは、Ａｌ含有量が７０～９８質量％であり、Ｓｉ含有量が２．０～１５質量％の２成分系又は多成分系のめっきである。Ａｌ系めっきのＳｉ含有量は、３．０質量％以上、４．０質量％以上、又は５．０質量％以上であってもよい。Ａｌ系めっきのＳｉ含有量は、１４質量％以下、１２質量％以下、又は１０質量％以下であってもよい。Ｓｉ含有量を上記範囲内とすることで、Ａｌ系めっき鋼板の加工性及び耐食性を一層高めることができる。めっき層中の不純物元素として、微量のＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等が介在してもよい。また、必要に応じ、Ｍｇ、Ｓｎ、ミッシュメタル、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、等がＡｌ系めっきに含まれてもよい。
　Ａｌ系めっき鋼板の製造方法について特に制限はない。例えば、ゼンジマー法若しくはオールラジアント法等による溶融めっき、溶融フラックスめっき、電気めっき、又は蒸着めっきによってＡｌ系めっきを設けることができる。
　Ａｌ系めっきの膜厚も特に限定されない。例えば、Ａｌ系めっきの膜厚を１０μｍ以上、１２μｍ以上、１５μｍ以上、又は２０μｍ以上としてもよい。Ａｌ系めっきの膜厚を６０μｍ以下、５０μｍ以下、又は４０μｍ以下としてもよい。Ａｌ系めっきの膜厚が大きいほど、冷却構造１の内面耐食性が高められる。また、後述するように、Ａｌ系めっきの膜厚、レーザ溶接条件、及びプレス成形部材と流路上蓋との間隔を所定範囲内にすることにより、レーザ溶接部１３の溶接金属の表面にＡｌを配することが可能となる。
（１．６　めっき鋼板の化成処理皮膜の構成）
　Ａｌ系めっき鋼板等の外面耐食性及び冷却液耐食性をさらに高めるために、Ａｌ系めっき鋼板等の表面には、化成処理が施されていると好適である。化成処理は一般に公知の化成処理を用いても良いがＺｒ系成分、Ｔｉ系成分及びＳｉ系成分からなる群から選択される一種以上を主成分（例えば質量％として５０質量％以上）として含む化成処理皮膜が形成されていることが好ましい。Ｚｒ系成分、Ｔｉ系成分及びＳｉ系成分のうち２種以上が化成処理皮膜に含まれる場合は、これら成分の合計含有量が５０質量％以上であればよい。また、化成処理皮膜には有機成分が含まれていてもよい。以下、化成処理皮膜の「主成分」とは、化成処理皮膜に占める割合が５０質量％以上である成分を意味する。
　化成処理皮膜の例は例えば特開２００８－１１５４４２号公報、特開２０１３－７１０８号公報、特開２００４－２３２０４０号公報、特許第３３０２６７６号公報、特許第４７７６４５８号公報、特許第５３３６００２号公報等に挙げられている。したがって、これらの公報に挙げられている化成処理皮膜を本実施形態の化成処理皮膜として好適に使用することができる。そこで、ここでは化成処理皮膜の概要を説明する。
　化成処理皮膜の第１の例は、Ｚｒ系成分を主成分として含む皮膜の例であり、Ｚｒ、Ｆ、Ｐ、Ｃ、Ｏ、Ｎ及びＨのみから成り、かつ数平均分子量が２００以上の有機物を含有しない。化成処理皮膜の構成元素のうち、ＺｒとＦの質量比Ｚｒ／Ｆが１．０～１０．０となり、ＺｒとＰの質量比Ｚｒ／Ｐが８．５～１８．０となり、化成処理皮膜中に含まれるＺｒ含有量が２３．０質量％～４８．０質量％となるように成分が調整される。化成処理皮膜の各成分の供給源は、炭酸、リン酸、フッ化水素酸からなる群から選ばれる１種以上の無機酸及び／又はそのアンモニウム塩と、ジルコニウムフッ化水素酸を除くジルコニウム含有錯化合物からなる。
　化成処理皮膜の第２の例は、Ｚｒ系成分を主成分として含む皮膜の例であり、（Ａ）チタン化合物及びジルコニウム化合物の中から少なくとも１種以上と、（Ｂ）ｍｙｏ－イノシトールの２～６個の結合リン酸エステル、及びそのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、及びアンモニウム塩の中から少なくとも１種以上と、（Ｃ）シリカとを含有する。この化成処理皮膜において、（Ａ）の金属換算量（Ｚｒ＋Ｔｉ）：（Ｂ）：（Ｃ）の質量比が１：０．２～１．７：０．２～５である。
　チタン化合物としては、例えばシュウ酸チタンカリウム、硫酸チタニル、塩化チタン、チタンラクテート、チタンイソプロポキシド、チタン酸イソプロピル、チタンエトキシド、チタン２－エチル－１－ヘキサノラート、チタン酸テトライソプロピル、チタン酸テトラ－ｎ－ブチル、チタニアゾル等が挙げられる。
　ジルコニウム化合物としては、例えば硝酸ジルコニル、酢酸ジルコニル、硫酸ジルコニル、炭酸ジルコニルアンモニウム、炭酸ジルコニウムカリウム、炭酸ジルコニウムナトリウム、ジルコニウムアセテート等が挙げられる。
　ｍｙｏ－イノシトールの２～６個の結合リン酸エステルとは、例えばｍｙｏ－イノシトールジリン酸エステル、ｍｙｏ－イノシトールトリリン酸エステル、ｍｙｏ－イノシトールテトラリン酸エステル、ｍｙｏ－イノシトールペンタンリン酸エステル、ｍｙｏ－イノシトールヘキサンリン酸エステルである。
　シリカとしては、例えば水分散性シリカ化合物が挙げられる。水分散性シリカ化合物は、液相コロイダルシリカ、気相シリカがある。液相コロイダルシリカとしては、特に限定するものではないが、スノーテックスＣ、スノーテックスＯ、スノーテックスＮ、スノーテックスＳ、スノーテックスＵＰ、スノーテックスＰＳ－Ｍ、スノーテックスＰＳ－Ｌ、スノーテックス２０、スノーテックス３０、スノーテックス４０（登録商標）（何れも日産化学工業製）、アデライトＡＴ－２０Ｎ、アデライトＡＴ－２０Ａ、アデライトＡＴ－２０Ｑ（何れも旭電化工業製）等が挙げられる。
　気相シリカとしては、特に限定するものではないが、アエロジル５０、アエロジル１３０、アエロジル２００、アエロジル３００、アエロジル３８０、アエロジルＴＴ６００、アエロジルＭＯＸ８０、アエロジルＭＯＸ１７０（何れも日本アエロジル製）、等が挙げられる。
　化成処理皮膜の第３の例は、Ｚｒ系成分を主成分として含む皮膜の例であり、ジルコニウム化合物と、バナジウム化合物と、シリカ化合物と、リン酸化合物と、水酸基、カルボニル基、及びカルボキシル基のうちの少なくとも１つの官能基をもつ有機化合物からなる複合皮膜である。この化成処理皮膜は、Ａｌ系めっき鋼板の片面当り、ジルコニウムを２～１２００ｍｇ／ｍ２、バナジウムを０．１～３００ｍｇ／ｍ２、リン酸化合物をＰＯ４ ３－換算として０．３～４５０ｍｇ／ｍ２、含有する。さらに、化成処理皮膜中のクロムあるいはクロム化合物の含有量がクロムとして０．１ｍｇ／ｍ２以下、フッ素あるいはフッ素化合物の含有量がフッ素として０．１ｍｇ／ｍ２以下となっている。
　ジルコニウム化合物としては、例えば硝酸ジルコニル、酢酸ジルコニル、硫酸ジルコニル、炭酸ジルコニルアンモニウム、炭酸ジルコニウムカリウム、炭酸ジルコニウムナトリウム、ジルコニウムアセテート等が挙げられる。
　バナジウム化合物としては、例えば五酸化バナジウム、メタバナジン酸、メタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、オキシ三塩化バナジウム、三酸化バナジウム、二酸化バナジウム、オキシ硫酸バナジウム、バナジウムオキシアセチルアセトネート、バナジウムアセチルアセトネート、三塩化バナジウム、リンバナドモリブデン酸、硫酸バナジウム、二塩化バナジウム、酸化バナジウム等が挙げられる。
　シリカ化合物としては、例えば水分散性シリカ化合物が挙げられる。水分散性シリカ化合物としては、コロイダルシリカ、気相シリカがあり、コロイダルシリカとしては、特に限定するものではないが、スノーテックスＣ、スノーテックスＯ、スノーテックスＮ、スノーテックスＳ、スノーテックスＵＰ、スノーテックスＰＳ－Ｍ、スノーテックスＰＳ－Ｌ、スノーテックス２０、スノーテックス３０、スノーテックス４０（何れも日産化学工業製）、アデライトＡＴ－２０Ｎ、アデライトＡＴ－２０Ａ、アデライトＡＴ－２０Ｑ（何れも旭電化工業製）等が挙げられる。
　気相シリカとしては、特に限定するものではないが、アエロジル５０、アエロジル１３０、アエロジル２００、アエロジル３００、アエロジル３８０、アエロジルＴＴ６００、アエロジルＭＯＸ８０、アエロジルＭＯＸ１７０（何れも日本アエロジル製）、等が挙げられる。
　リン酸化合物は、リン酸イオンを含んでいればよい。リン酸化合物としては、例えばオルトリン酸（リン酸）、メタリン酸、ピロリン酸及びこれらの物質の一部あるいは全部の水素イオンが置き換えられたアンモニウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、カリウム塩等の塩類を単独あるいは混合して使用することができる。
　水酸基、カルボニル基、及びカルボキシル基のうちの少なくとも１つの官能基をもつ有機化合物としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等のアルコール類、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラール、アセチルアセトン、アセト酢酸エチル、ジピバロイルメタン、３－メチルペンタンジオン等のカルボニル化合物、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酒石酸、アスコルビン酸、グルコン酸、クエン酸、リンゴ酸等の有機酸、グルコース、マンノース、ガラクトース等の単糖類、麦芽糖、ショ糖等のオリゴ糖類、デンプン、セルロース等の天然多糖類、タンニン酸、フミン酸、リグニンスルホン酸、ポリフェノール等の芳香族化合物、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、水溶性ナイロン等の合成高分子等が挙げられる。
　化成処理皮膜には、追加成分として、ポリオレフィン系ワックス、パラフィン系ワックスのうちの少なくとも１種からなる潤滑性付与成分を含有させてもよい。
　化成処理皮膜の第４の例は、Ｔｉ系成分を主成分として含む皮膜の例であり、バルブメタルの酸化物又は水酸化物、及びフッ化物が共存する皮膜である。バルブメタルとしては、Ｔｉ、Ｖ等が挙げられる。これらのうち、Ｔｉの４価化合物は安定な化合物であり、優れた特性の皮膜を形成することができるので好ましい。Ｔｉ系成分を主成分として含む皮膜としては、例えば、酸化物〔ＴｉＯ２］や水酸化物［Ｔｉ（ＯＨ）４］等が複合した皮膜等が挙げられる。この皮膜にＴｉのフッ化物、例えばＸｎＴｉＦ６（Ｘ：アルカリ金属，アルカリ土類金属又はＮＨ４，ｎ＝１又は２），ＴｉＦ４等のフッ化物が共存している。
　化成処理皮膜の第５の例は、Ｓｉ系成分を主成分として含む皮膜の例であり、有機ケイ素化合物（シランカップリング剤）を主成分として含む化成処理皮膜である。有機ケイ素化合物は、分子中にアミノ基を１つ含有するシランカップリング剤（Ａ）と、分子中にグリシジル基を１つ含有するシランカップリング剤（Ｂ）を固形分質量比〔（Ａ）／（Ｂ）〕で０．５～１．７の割合で配合して得られる。有機ケイ素化合物は、分子内に式－ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は互いに独立に、アルコキシ基又は水酸基を表し、少なくとも１つはアルコキシ基を表す）で表される官能基（ａ）を２個以上と、水酸基（官能基（ａ）に含まれ得るものとは別個のもの）及びアミノ基から選ばれる少なくとも１種の親水性官能基（ｂ）を１個以上含有し、平均の分子量が１０００～１００００である。
　化成処理皮膜の第６の例は、Ｓｉ系成分を主成分として含む皮膜の例であり、有機ケイ素化合物（シランカップリング剤）を主成分として含む化成処理皮膜である。有機ケイ素化合物は、その構造中に環状シロキサン構造を有する。ここで「環状シロキサン結合」とは、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合が連続する構成を有し、かつＳｉとＯの結合のみで構成され、Ｓｉ－Ｏ繰り返し数が３～８の環状構造を指す。
　当該有機ケイ素化合物は、分子中にアミノ基を少なくとも１つ含有するシランカップリング剤（Ａ）と、分子中にグリシジル基を少なくとも１つ含有するシランカップリング剤（Ｂ）とを固形分質量比〔（Ａ）／（Ｂ）〕で０．５～１．７の割合で配合して得られる。こうして得られる有機ケイ素化合物（Ｗ）は、分子内に式－ＳｉＲ１Ｒ２Ｒ３（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は互いに独立に、アルコキシ基又は水酸基を表し、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の少なくとも１つはアルコキシ基を表す）で表される官能基（ａ）を２個以上と、水酸基（但し、官能基（ａ）が水酸基を含む場合は、その水酸基とは別個のもの）及びアミノ基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性官能基（ｂ）を１個以上含有し、平均の分子量が１０００～１００００であることが好ましい。
　本実施形態の化成処理皮膜の例は上記に限定されない。
　上述した化成処理皮膜の形成方法は特に制限されず、上記各組成に対応する化成処理液（皮膜処理液）を公知の方法でＡｌ系めっき鋼板に塗布し、焼付け乾燥すればよい。
（１．７　流路の構成）
　次に、本実施形態に係る冷却構造１の流路１４の構成について説明する。
　冷却構造１の冷却効率を高めるためには、冷却液と、流路上蓋１２との間の接触面積を大きくすること、即ち、流路上蓋１２における流路１４に面している領域の面積を大きくすることが好ましい。このため、流路１４は、第１方向に沿って延びる複数の部分流路１４１１が第１方向と直交する第２方向に並ぶ、並列流路部１４１を有する。第１方向とは、例えば、冷却構造１の長手方向又は短手方向である。部分流路１４１１を平行に複数配置した並列流路部１４１を設けることにより、冷却液と流路上蓋１２との接触面積を増大させることができる。しかし、一層優れた冷却効率を確保するために、本発明者らはさらなる検討を重ねた。
　冷却液と流路上蓋１２との接触面積を一層増大させるための手段として、部分流路１４１１の幅Ｗを広くすることが考えられた。しかしながら、部分流路１４１１の幅Ｗが広いほど、レーザ溶接部１３に付加される応力が大きくなり、冷却構造１の寿命が低下するおそれがある。また、部分流路１４１１の幅Ｗが広すぎると、冷却液が部分流路１４１１の延在方向、即ち第１方向に沿って安定して流れなくなり、冷却ムラが生じるおそれがある。
　冷却液と流路上蓋１２との接触面積を一層増大させるための別の手段は、部分流路１４１１の間隔Ｄを狭めることである。この手段によれば、レーザ溶接部１３に付加される応力の増大、及び冷却ムラの発生を防ぎながら、冷却効率を高めることができる。以上の理由により、本実施形態に係る冷却構造１では、並列流路部１４１の一部または全部において、隣り合う部分流路１４１１同士の間隔Ｄを、２０ｍｍ以下とする。部分流路１４１１の間隔Ｄを、１８ｍｍ以下、１６ｍｍ以下、又は１５ｍｍ以下としてもよい。部分流路１４１１の間隔Ｄの下限値は特に限定されないが、接合不良を防止する観点から、間隔Ｄを０．８ｍｍ以上、１ｍｍ以上、３ｍｍ以上、５ｍｍ以上、又は８ｍｍ以上としてもよい。
　部分流路１４１１の間隔Ｄは、並列流路部１４１の全部において上述の範囲内とされていることが好ましい。しかしながら、例えば部分流路１４１１の間にねじ穴等の別の構成要素が配置されることにより、並列流路部１４１の一部において部分流路１４１１の間隔Ｄが２０ｍｍ超であってもよい。換言すると、部分流路１４１１の間隔Ｄは、並列流路部１４１の一部において上述の範囲内とされていてもよい。
　部分流路１４１１の間隔Ｄを上述の範囲内とする限り、部分流路１４１１の幅Ｗは特に限定されない。流路形成部と流路上蓋１２との接触面積を一層増大させる観点からは、部分流路１４１１の幅Ｗを６ｍｍ以上、８ｍｍ以上、又は１０ｍｍ以上としてもよい。一方、プレス成形部材１１と流路上蓋１２との接合強度を一層高め、また、冷却の均一性を一層高める観点から、部分流路１４１１の幅Ｗを６０ｍｍ以下、３０ｍｍ以下、２５ｍｍ以下、又は２０ｍｍ以下としてもよい。部分流路１４１１の高さも特に限定されないが、冷却効率を一層向上させるために、例えば１ｍｍ以上としてもよい。一方、冷却構造１の軽量化のために、部分流路１４１１の高さを１０ｍｍ以下としてもよい。上述された部分流路１４１１の形状を、流路連通部１４２を構成する部分流路に適用してもよい。
　なお、本実施形態に係る冷却構造１において、流路１４、及びこれに含まれる部分流路１４１１とは、冷却液が容易に流通し、実質的な冷却効果を発揮する空間を意味する。このため、流路１４及び部分流路１４１１は、図４に示されるように、流路上蓋１２及びプレス成形部材１１の間の空間であって、流路上蓋１２に垂直な方向に沿った厚さが０．５ｍｍ以上の空間と定義される。部分流路１４１１の間隔Ｄとは、上述の定義による空間同士の間隔のことである。即ち、部分流路１４１１の間隔Ｄとは、レーザ溶接部１３、流路上蓋１２とプレス成形部材１１とが接触している領域の幅、及び、流路上蓋１２とプレス成形部材１１との間の隙間が０．５ｍｍ未満の領域の幅の合計の長さのことである。また、図４では記載が省略されているが、部分流路１４１１の幅Ｗとは、上述の定義による空間の幅のことである。即ち、部分流路１４１１の幅Ｗとは、流路上蓋１２に垂直な方向に沿った厚さが０．５ｍｍ以上の空間の幅のことである。また、部分流路１４１１の間隔Ｄ及び部分流路の幅Ｗは、部分流路１１４１の延在方向である第１方向に垂直な第２方向に沿って測定される値である。
（１．８　レーザ溶接部の構成）
　部分流路１４１１の間隔Ｄを上述の範囲内とするために、本実施形態に係る冷却構造１では、流路１４を形成するための接合部をレーザ溶接部１３とする。レーザ溶接は、ビード幅を細くすることができる。従って、部分流路１４１１の間隔Ｄを狭めるために有効な接合手段である。また、レーザ溶接は線状のビードを形成するので、スポット溶接のような点接合手段よりも、流路１４の液密性を高めることができる。
　レーザ溶接部１３の構成は特に限定されず、流路１４の形状に応じた種々の構成を採用することができる。以下に、レーザ溶接部１３の好ましい態様を述べる。
　例えば、レーザ照射側のビード幅、即ち流路上蓋１２におけるレーザ溶接部１３の表面のビード幅及びプレス成形部材１１におけるレーザ溶接部１３の表面ビード幅のうち太い方を、０．８～１．５ｍｍとしてもよい。ビード幅を０．８ｍｍ以上とすることにより、流路１４の液密性を一層高めることができる。一方、ビード幅を１．５ｍｍ以下とすることにより、ビード近傍におけるめっきの蒸発を防ぎ、冷却構造１の耐食性を一層高めることができる。
　また、以下の３つの要件全てを満たすように、レーザ溶接部１３を形成してもよい。
（１）レーザ溶接部１３のビードのうち太い方の幅を、上述のように０．８～１．５ｍｍとすること
（２）プレス成形部材１１及び流路上蓋１２を構成するめっき鋼板が有するＡｌ系めっきの膜厚を、上述のように１０．０μｍ以上とすること
（３）レーザ溶接部１３の近傍における、プレス成形部材１１と流路上蓋１２との間隔を０．３ｍｍ以下とすること
　上記要件（１）～（３）を全て満たすようにレーザ溶接部１３を形成すると、プレス成形部材１１及び流路上蓋１２の間において、レーザ溶接部１３の表面の一部又は全部が、Ａｌ系めっきによって被覆される。これにより、冷却構造１の冷却液耐食性が一層向上する。
　通常は、レーザ溶接によって母材鋼板及びＡｌ系めっきは溶融凝固するので、レーザ溶接部を構成する溶接金属の表面にはＡｌめっきが存在しない。しかしながら、本発明者らが種々の条件でＡｌ系めっき鋼板を溶接し、これにより得られた溶接金属を調査したところ、上記要件（１）～（３）を全て満たすレーザ溶接によって得られた溶接金属は、プレス成形部材１１と流路上蓋１２との間において、その表面がＡｌ系めっきで覆われていた。この原因は明らかではないが、レーザ溶接の熱によって、レーザ溶接部の周辺におけるＡｌ系めっきが溶融し、レーザ溶接部１３の溶接金属の表面に移動するからであると推定される。
　推定されるメカニズムを具体的に述べると以下の通りである。まず、上記要件（１）のビード幅は、レーザ溶接時の入熱量と強い相関がある。ビード幅が大きすぎる場合、レーザ溶接時の入熱が大きすぎて、溶接金属の周辺の広範囲でＡｌ系めっきが消失し、溶接金属の表面に溶融Ａｌ系めっきが移動しないと考えられる。一方、ビード幅が小さすぎる場合は、流路上蓋１２とプレス成形部材１１が十分に接合されていないおそれがある。
　上記要件（２）のめっき膜厚が小さすぎる場合、溶融Ａｌ系めっきが不足し、溶接金属の表面に溶融Ａｌ系めっきが移動しないと考えられる。また、上記要件（３）のめっき鋼板の間隔が大きすぎる場合、溶接金属が大きくなりすぎて、溶融Ａｌ系めっきによる溶接金属の被覆が生じないと考えられる。
　ここで、上記要件（３）におけるめっき鋼板の板間隔とは、レーザ溶接部１３の近傍において測定される、プレス成形部材と前記流路上蓋との間隔である。レーザ溶接部１３の近傍とは、レーザ溶接部１３に含まれる溶接金属から０．１ｍｍ以内の領域のことである。溶融金属から０．１ｍｍ以内の領域においては、プレス成形部材と前記流路上蓋との間隔は実質的に一定であるので、この領域内の任意の箇所において間隔を測定することができる。また、略円弧形状の場合もこの範囲であれば、めっき鋼板の板間隔の変化が小さく、この範囲内で測定された値をめっき鋼板の板間隔とすることができる。
　レーザ溶接部１３の近傍における、プレス成形部材１１と流路上蓋１２との間隔は、０．２ｍｍ以下、０．１ｍｍ以下、又は０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。
　レーザ溶接部１３は、例えば、図５Ａに示すように、始端部１３１、終端部１３２、及びこれらの間の中間部１３３から構成される。レーザ溶接部１３の始端部１３１とは、レーザ溶接を開始した箇所に該当する部位であり、レーザ溶接部１３の終端部１３２とは、レーザ溶接を終了した箇所に該当する部位である。本実施形態では、始端部１３１及び終端部１３２を区別する必要はない。始端部１３１及び終端部１３２は、その幅などが中間部１３３とは明確に異なるので、始端部１３１及び終端部１３２と、中間部１３３とは明確に区別することができる。
　始端部１３１及び終端部１３２よりも中間部１３３の方が、溶接欠陥が少なく、従って耐食性及び液密性に一層優れる傾向にある。従って流路１４は、レーザ溶接部１３の中間部１３３を用いて構成されており、始端部１３１及び終端部１３２からは離隔されていることが好ましい。換言すると、図５Ａに例示されるように、レーザ溶接部１３の始端部１３１及び終端部１３２と、流路１４との間に、レーザ溶接部１３の中間部１３３が配されるようにレーザ溶接が行われることが好ましい。これにより、始端部１３１及び終端部１３２が、冷却液に晒されることを防止することができる。
　また、図５Ｂに例示されるように、冷却構造１から、レーザ溶接部１３の始端部１３１及び終端部１３２が除かれていることが一層好ましい。例えば、レーザ溶接される前の流路上蓋１２又はプレス成形部材１１にタブ板Ｔを設け、タブ板Ｔに始端部１３１及び終端部１３２が形成されるようにレーザ溶接を行い、その後タブ板Ｔを切断除去することにより、レーザ溶接部１３の始端部１３１及び終端部１３２を含まない冷却構造１を得ることができる。
　冷却構造１のうち、液漏れが懸念される箇所においてのみ、始端部１３１及び終端部１３２を排除する構成を適用してもよい。例えば、図６Ａ及び図６Ｂに示される冷却構造１においては、レーザ溶接部１３のうち、プレス成形部材１１及び流路上蓋１２の外縁に沿って設けられた部分（符号１３Ａが付された濃色部）でプレス成形部材１１から流路上蓋１２が剥離すると、冷却液が冷却構造１の外部に漏出する。一方、図６Ａ及び図６Ｂに示される冷却構造１において、流路１４に囲まれた領域に設けられたレーザ溶接部１３でプレス成形部材１１から流路上蓋１２が剥離したとしても、冷却水が冷却構造１の外部に漏出することはない。従って、レーザ溶接部１３のうち、全ての流路１４を包囲する部分（符号１３Ａが付された濃色部）を流路外縁溶接部１３Ａと定義した場合、流路外縁溶接部１３Ａから始端部１３１及び終端部１３２が除かれていることが好ましい。この場合、たとえ流路外縁溶接部１３Ａを除くレーザ溶接部１３に始端部１３１及び終端部１３２が含まれていたとしても、冷却水が冷却構造１の外部に漏れる事態を十分に抑制することができる。
　なお、図６Ａに例示される冷却構造１は、図５Ａと同様に、レーザ溶接部１３の中間部１３３のみを用いて流路外縁溶接部１３Ａを製造することにより得られたものである。この場合、始端部及び終端部は流路外縁溶接部１３Ａからは排除されているが、冷却構造１には残される。一方、図６Ｂに例示される冷却構造１は、図５Ｂと同様に、レーザ溶接される前の流路上蓋１２又はプレス成形部材１１にタブ板Ｔを設け、タブ板Ｔに始端部１３１及び終端部１３２が形成されるようにレーザ溶接を行い、その後タブ板Ｔを切断除去することにより得られたものである。この場合、流路外縁溶接部１３Ａを形成する際に生じた始端部及び終端部は、冷却構造１に残らない。また、流路上蓋１２及びプレス成形部材１１に当たらない箇所からレーザの照射を開始した後、レーザ溶接を行い、走り抜けるように流路上蓋１２及びプレス成形部材１１に当たらない箇所までレーザを照射し、その後にレーザ照射を停止することでも、流路外縁溶接部１３Ａの形成における始端部及び終端部が冷却構造１に残らない。
　流路上蓋１２における、レーザ溶接部１３のビード高さが０．３ｍｍ以下であってもよい。レーザ溶接部１３のビード高さを０．３ｍｍ以下とすることにより、流路上蓋１２と冷却対象（例えばバッテリーパック又は電池セル）との間の隙間を小さくして、冷却効率を一層高めることができる。レーザ溶接部１３のビード高さは、例えばレーザ溶接条件の制御を介して小さくしてもよい。また、レーザ溶接の終了後にビードを研削することによって、ビード高さを小さくしてもよい。
（１．９　その他の構成）
　図２Ａに示されるように、複数の部分流路１４１１を連通する流路連通部１４２が、流路１４にさらに設けられてもよい。また、流路に冷却液を導入するための冷却液入口１４３、及び冷却液出口１４４が、流路１４にさらに設けられてもよい。流路１４が流路連通部１４２を有する場合、流路１４は１つの空間をなすこととなる。この場合、冷却構造１には、冷却液入口１４３及び冷却液出口１４４が１つずつ設けられれば良い。一方、流路連通部１４２が冷却構造１に設けられなくてもよい。この場合、複数の部分流路１４１１それぞれに、冷却液入口１４３及び冷却液出口１４４を設ければよい。複数の部分流路１４１１の一部のみが流路連通部１４２によって連通され、流路１４が２以上の空間をなしてもよい。
　なお図２Ａ等においては、２つの流路連通部１４２それぞれが一本の真っ直ぐな流路であり、流路連通部１４２が全ての部分流路１４１１に直交するように連通しているが、流路連通部１４２の形状、及び、流路連通部１４２と部分流路１４１１の配置はこれに限定されない。例えば、流路連通部１４２と部分流路１１４１とがなす角度は９０°に限定されず、冷却構造１の用途に応じて適宜選択することができる。また、流路連通部１４２が分岐構造を有していてもよい。図２Ｂに示されるように、２つの流路連通部１４２それぞれが冷却液入口１４３又は冷却液出口１４４を起点に扇状に分岐し、その分岐先において各部分流路１４１１と種々の角度をもって連通していてもよい。なお、図２Ｂにおいて、レーザ溶接部１３は省略されている。
　プレス成形部材１１及び流路上蓋１２の間において、レーザ溶接部１３の表面の３０％以上がＡｌ系めっきによって覆われていてもよい。これにより、レーザ溶接部１３の冷却液耐食性が向上し、ひいては冷却構造１の冷却液耐食性が一層高められる。
　Ａｌ系めっきによるレーザ溶接部１３の被覆率は、以下の手順で測定される。
　まず、冷却構造１に含まれる複数の部分流路１４１１のうち任意の１本を、その延在方向、即ち第１方向に垂直に切断する。切断する箇所は、部分流路１４１１の両端の中間点、及びこの中間点と部分流路１４１１の端部との中間点２点の合計３点である。部分流路１４１１の両端とは、上述の流路連通部１４２が冷却構造１に含まれるときは、部分流路１４１１と流路連通部１４２とが交わる箇所であり、流路連通部１４２が冷却構造１に含まれないときは、冷却液入口１４３及び冷却液出口１４４が設けられた箇所である。
　次に、上述の３か所の切断面におけるレーザ溶接部１３の顕微鏡写真を撮影する。
　そして、図７に示されるように、断面におけるレーザ溶接部１３を構成する溶接金属の表面の長さａを分母とし、この溶接金属の表面に付着したＡｌ系めっきの、溶接金属表面に沿った長さｂの合計を分子として、各断面における被覆率を測定する。さらに、３つの断面における被覆率の平均値を算出し、これを、Ａｌ系めっきによるレーザ溶接部１３の被覆率とみなす。
　レーザ溶接は、溶接方向に沿って均質な溶接金属を形成する接合方法である。従って、上述の手段によって得られた値によれば、冷却構造１全体にわたる被覆率を推定することができる。
　なお図７において、記号１５は母材鋼板を表し、記号１６はＡｌ系めっきを表す。
　プレス成形部材１１、及び冷却構造１の冷却面を構成する流路上蓋１２の平面視形状は特に限定されない。例えば冷却構造１の用途がＥＶのバッテリーの冷却である場合、流路上蓋１２の平面視形状は長方形であることが望ましい。この場合、流路上蓋１２の平面視での大きさは、長手方向が１０００ｍｍ～２３００ｍｍであり、短手方向が２００ｍｍ～１５００ｍｍであることが好ましい。プレス成形部材１１の平面視での大きさも、同様に長手方向が１０００ｍｍ～２３００ｍｍであり、短手方向が２００ｍｍ～１５００ｍｍであることが好ましい。プレス成形部材１１、及び／又は流路上蓋１２が大面積を有し、かつ、流路の間隔Ｄが狭い冷却構造１を製造する際には、堤部１１２と流路上蓋１２との接合不良が問題となりやすいが、例えば後述する製造方法によれば、接合不良を容易に回避することができる。
　流路上蓋１２の平面視での長手方向の大きさを、１２００ｍｍ以上、１４００ｍｍ以上、又は１６００ｍｍ以上としてもよい。流路上蓋１２の平面視での長手方向の大きさを、２２００ｍｍ以下、２０００ｍｍ以下、又は１８００ｍｍ以下としてもよい。流路上蓋１２の平面視での短手方向の大きさを、２５０ｍｍ以上、５００ｍｍ以上、又は７００ｍｍ以上としてもよい。流路上蓋１２の平面視での短手方向の大きさを、１４００ｍｍ以下、１３００ｍｍ以下、又は１２００ｍｍ以下としてもよい。
　プレス成形部材１１の平面視での長手方向の大きさを、１２００ｍｍ以上、１４００ｍｍ以上、又は１６００ｍｍ以上としてもよい。プレス成形部材１１の平面視での長手方向の大きさを、２２００ｍｍ以下、２０００ｍｍ以下、又は１８００ｍｍ以下としてもよい。プレス成形部材１１の平面視での短手方向の大きさを、２５０ｍｍ以上、５００ｍｍ以上、又は７００ｍｍ以上としてもよい。プレス成形部材１１の平面視での短手方向の大きさを、１４００ｍｍ以下、１３００ｍｍ以下、又は１２００ｍｍ以下としてもよい。
　上述のように、冷却構造１の冷却効率を高めるためには、冷却液と、流路上蓋１２との間の接触面積を大きくすることが好ましい。
　以上説明されたように、第１実施形態に係る冷却構造では、プレス成形部材１１及び流路上蓋１２をＡｌ系めっき鋼板とすることにより、外面耐食性及び冷却液耐食性を高めることができる。これにより、水路腐食を抑制し、熱伝導率の低下及び目詰まりの原因となるコンタミの発生を抑制することができる。
　また、第１実施形態に係る冷却構造では、プレス成形部材１１及び流路上蓋１２をレーザ溶接することにより、並列流路部１４１における部分流路１４１１同士の間隔Ｄを２０ｍｍ以下として、冷却液と流路上蓋１２とが接触する面積を大きくして、冷却効率を向上させることができる。
　加えて、第１実施形態に係る冷却構造では、プレス成形部材１１及び流路上蓋１２をレーザ溶接することにより、流路１４の液密性を高めることができる。
（２．バッテリーユニット）
　次に、本発明の第二実施形態に係るバッテリーユニットについて説明する。本実施形態に係るバッテリーユニット２は、図８Ａ～図８Ｃに示されるように、電池セル２１と、電池セル２１が収納されたバッテリーパック２２と、第一実施形態に係る冷却構造１とを有する。
　冷却構造１をバッテリーユニット２に組み込むにあたっては、図８Ｂに示されるように、バッテリーパック２２を冷却構造１の流路上蓋１２として用いることができる。換言すると、プレス成形部材１１の堤部１１２とバッテリーパック２２とをレーザ溶接することができる。バッテリーパック２２と冷却構造１とを一体化することにより、バッテリーユニット２は電池セル２１を極めて効率的に冷却することができる。
　一方、バッテリーパック２２と冷却構造１とが分離した構造を採用してもよい。例えば、流路上蓋１２と、バッテリーパック２２とを接合することにより、バッテリーユニット２を製造しても良い。この場合、図８Ｃに示されるように、流路上蓋１２とバッテリーパック２２との間にギャップフィラー２３を配置しても良い。何らかの原因（寸法精度の誤差、バッテリーパック２２に複雑な凹凸形状が形成されている等）によって、バッテリーパック２２と冷却構造１の流路上蓋１２とを隙間なく接合することが難しい場合がある。そのような場合に、ギャップフィラー２３を用いることができる。ギャップフィラー２３は、一般的に、樹脂に熱伝導性の高い顔料を含めたものである。ギャップフィラー２３を異なる物質間に挿入することで、熱交換効率を向上させることができる。本実施形態では、ギャップフィラー２３の熱伝導率が３．５Ｗ／ｍ以上であることが好ましい。ギャップフィラー２３の例として、信越シリコーン社製の「ＳＤＰ－３５４０－Ａ」が挙げられる。ギャップフィラーの厚さは０．１ｍｍ～８．０ｍｍであることが好ましく、０．５ｍｍ～３．０ｍｍであることがさらに好ましい。
　バッテリーパック２２の構成は特に限定されない。例えばバッテリーパック２２を略矩形状とし、その底面部に冷却構造１を配置するか、又はその底面部を冷却構造１の流路上蓋１２としてもよい。また、耐食性を向上させる観点から、バッテリーパック２２を構成する鋼板はＡｌ系めっき鋼板又はＺｎ系めっき鋼板であることが好ましい。ただし、図８Ｃに示されるような、バッテリーパック２２と冷却構造１とが分離した構造が採用される場合、バッテリーパック２２において冷却構造１が取り付けられる箇所、例えば底面部に冷却液耐食性を持たせることは必須ではない。
　バッテリーパック２２の底面部を構成するＡｌ系めっき鋼板の厚さは特に制限されないが、例えば、０．２～１．２ｍｍ又は０．３～１．２ｍｍであることが好ましく、０．４～０．６ｍｍであることがさらに好ましい。この場合、バッテリーパック２２の底面部の強度を保ちつつ底面部を薄く形成することができる。したがって、冷却液とバッテリーパック２２の内部構造との距離を狭めることができるので、バッテリーパック２２の冷却効率を高めることができる他、バッテリーパック２２の冷却応答性を高めることができる。
（３．冷却構造の製造方法）
　次に、本発明の第三実施形態に係る冷却構造の製造方法について説明する。第三実施形態に係る冷却構造の製造方法は、めっき鋼板をプレス成形してプレス成形部材１１を得る工程Ｓ１と、プレス成形部材と流路上蓋とをレーザ溶接する工程Ｓ２と、を備える。これら工程の詳細について、以下に説明する。この製造方法によれば、第一実施形態に係る冷却構造を好適に製造することができる。ただし、以下の記載は、第一実施形態に係る冷却構造の製造方法を限定するものではない。
（Ｓ１　プレス成形）
　本実施形態にかかる冷却構造の製造方法では、まず、めっき鋼板をプレス成形する。これにより、溝部１１１、及び、溝部１１１の周囲に設けられた堤部１１２を有するプレス成形部材１１を得る。プレス成形に供されるめっき鋼板は、Ａｌ系めっきを有する。めっき鋼板の好適な形態は、上述の通りである。また、最終的に得られる冷却構造１においては、流路１４が、第１方向に沿って延びる複数の部分流路１４１１が第１方向と直交する第２方向に並ぶ並列流路部１４１を有するものとされ、並列流路部１４１において、隣り合う部分流路１４１１同士の間隔Ｄが２０ｍｍ以下とされる。このような流路１４の形状が達成されるように、プレス成形において溝部１１１を形成する必要がある。
（Ｓ２　レーザ溶接）
　次に、平板である流路上蓋１２を、プレス成形部材１１の溝部１１１を覆う位置に重ね、流路上蓋１２とプレス成形部材１１の堤部１１２とをレーザ溶接する。これにより、冷却液が流通可能な流路１４を形成するレーザ溶接部１３を得る。
　レーザ溶接条件は特に限定されず、めっき鋼板の板厚等に応じた好適な条件を適宜採用することができる。特に好適なレーザ溶接条件の一例を挙げると、Ａｌ系めっきの膜厚が１０．０μ以上であり、レーザ溶接部の近傍におけるプレス成形部材１１と流路上蓋１２との間隔が０．３ｍｍ以下である場合、ビーム径を０．２～０．８ｍｍとし、単位溶接長当たりの入熱を３０～１２０ｋＪ／ｍとすることが好ましい。これにより、溶接部周辺のＡｌ系めっきを溶融させ、レーザ溶接部１３の表面に移動させ、これにより、プレス成形部材１１及び流路上蓋１２の間において、レーザ溶接部１３の表面の一部又は全部をＡｌ系めっきによって覆うことができる。ビーム径を０．４～０．６ｍｍとし、単位溶接長当たりの入熱を３０～６０ｋＪ／ｍとすることがより好ましい。
　実施例により本発明の一態様の効果を更に具体的に説明する。ただし、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例に過ぎない。本発明は、この一条件例に限定されない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限り、種々の条件を採用し得る。
（実施例１　流路間隔と組立て可否および冷却構造の性能との関係）
　Ａｌ系めっき鋼板をプレス成形して、プレス成形部材を作成した。このプレス成形部材と、Ａｌ系めっき鋼板の平板から構成される流路上蓋とをレーザ溶接して、冷却構造を製造した。平行に延在する複数の部分流路の流路幅、流路間隔を表１に示す。なお、表１に含まれない製造条件は以下の通りとした。部分流路を連通する流路連通部は作成しなかった。
・めっき鋼板の種類：板厚０．５ｍｍのアルミめっき軟鋼板（Ａｌ－９％Ｓｉめっき鋼板を使用）
・レーザ溶接機：ファイバーレーザ溶接機
・レーザ溶接時の入熱条件：４５０００Ｊ／ｍ
・実施例の冷却構造の形状：図９に記載
・部分流路長さ：２００ｍｍ
・部分流路高さ：１０ｍｍ
　なお、図９は、製造した冷却構造の一部分の模式図である。便宜上、図９には部分流路を２本だけ記載しているが、実際には、幅１２０ｍｍのバッテリーを覆うことができる数の部分流路を冷却構造に設けた。表に示すいずれの例においても、レーザ溶接によって冷却構造を組み立てることができた。
　上述の通り作成された冷却構造の評価結果を、あわせて表１に示す。評価基準は以下に説明する通りとした。
　部分流路の流路幅Ｗに関しては、２０ｍｍ以下のものはランク「Ｓ」、２０ｍｍ超３０ｍｍ以下のものはランク「Ａ」、３０ｍｍ超のものはランク「Ｂ」と判定した。流路幅Ｗが小さいほど、冷却液の流れを安定化させて、冷却効率を一層向上させることができるからである。
　「Ｄ／２」とは、複数の部分流路同士の間隔Ｄを２で割った値である。この値は、部分流路と部分流路とが直接接触していない箇所の流路幅方向に沿った最大距離であり、小さいほど好ましい。このＤ／２が大きすぎると、流路と接していない箇所の冷却が不十分となり、冷却構造として十分な機能を発揮できないおそれがある。Ｄ／２が７．５ｍｍ以下のものをランク「Ａ」、７．５ｍｍ超１０ｍｍ以下のものをランク「Ｂ」、１０ｍｍ超のものをランク「Ｃ」と判定した。ランクＡ又はランクＢと評価された試料は、流路間隔が十分に狭められたものと判定された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示される全ての例は、レーザ溶接によって製造可能であった。従って、レーザ溶接であれば、作製した中で最も部分流路幅が狭い１０ｍｍの場合であっても、高い冷却能を発揮できる部分流路を製造可能であることが分かる。
（実施例２　ビード幅と被覆率との関係）
　流路上蓋におけるレーザ溶接部のビード、及びプレス成形部材におけるレーザ溶接部のビードのうち太い方の幅（以下、単に「ビード幅」と記載する）が１．２ｍｍ～２．２ｍｍの範囲内となるように、入熱条件を３０～１２０ｋＪ／ｍの範囲内で変化させて、種々の冷却構造を製造した。レーザ溶接部の近傍における流路上蓋とプレス成形部材との間隔は０～０．２ｍｍの範囲内とした。めっきの膜厚は、１０μｍ又は６０μｍとした。また、レーザ溶接においては、同一膜厚のめっき鋼板を組み合わせた。
　次いで、レーザ溶接部の断面を観察し、プレス成形部材及び前路上蓋の間において、レーザ溶接部の表面がＡｌ系めっきによって覆われているか否かを確認した。また、レーザ溶接部の表面積に対する、レーザ溶接部を覆うＡｌ系めっきの面積の割合（以下「被覆率」と記載する）を測定した。被覆率の測定方法は、図７を示しながら上述した通りとした。
　めっきの膜厚が１０μｍの鋼板から製造された冷却構造における、ビード幅と被覆率との関係を図１０Ａに示す。めっきの膜厚が６０μｍの鋼板から製造された冷却構造における、ビード幅と被覆率との関係を図１０Ｂに示す。ビード幅が１．５ｍｍ以下である全ての例において、レーザ溶接部の全表面がＡｌ系めっきによって被覆されていた。これらの例は、高い内面耐食性を有すると考えられる。また、ビード幅が１．５ｍｍ超である場合、ビード幅が広がるにつれて被覆率が小さくなる傾向がみられた。
（実施例３　耐食性評価）
　表２に示す溶接方法、部分流路間隔、鋼板間距離、めっき膜厚、及びレーザ溶接入熱量を適用して、種々の冷却構造を製造した。なお、鋼板間距離とは、レーザ溶接をする箇所における流路上蓋とプレス成形部材との間隔のことであり、目的の鋼板間距離と同じ厚さのスペーサーを、溶接を阻害しない箇所に挟み込むことで調整した。ただし、番号１の冷却構造の製造においては、レーザ溶接ではなく、電極径φ１６ｍｍの一般的な溶接電極を用いたスポット溶接を用いた。スポット溶接で製造された番号１の冷却構造に関し、入熱量の記載は省略した。番号２１以外の例において、溶接前のプレス成形部材及び流路上蓋の形状は図１１Ａ及び図１１Ｂの通りとし、流路の形状は図１１Ｃに記載の通りとした。番号２１の例においては、部分流路の断面形状が図３に示される波形となるようにしたが、それ以外は他の例と同様の形状を採用した。いずれの例においても、平面視での流路形状はＵ字形状であり、縦方向に延在する２本の流路が部分流路にあたる。流路幅は、全ての冷却構造において２０ｍｍとした。製造した冷却構造のビード幅を測定し、表３に記載した。なお、表３に記載されたビード幅は、流路上蓋におけるレーザ溶接部のビード、及びプレス成形部材におけるレーザ溶接部のビードのうち太い方の幅である。
　また、冷却構造にポンプを接続し、ロングライフクーラント液（ＬＬＣ）を循環させた。ポンプと冷却構造の間にはフィルタを接続し、腐食生成物が発生した場合、これがポンプ内に侵入しないようにした。流路内の圧力が１．５気圧となり、ＬＬＣ温度が５０℃となる条件で、ＬＬＣを１００時間循環させた。その後、以下の方法で内面めっき状態、ビード幅、及び内面耐食性を評価し、表３に記載した。
　内面めっき状態は、同条件で流路を作製した後流路を解体し、溶接部断面を観察することで評価した。溶接部断面の観察は、部分流路の両端の中間点、及びこの中間点と部分流路の端部との中間点２点の合計３点で実施した。プレス成形部材及び流路上蓋の間において、レーザ溶接部の表面の全体がＡｌ系めっきで覆われている場合はランク「Ａ」と評価し、一部がＡｌ系めっきで覆われている場合はランク「Ｂ」と評価し、全く覆われていない場合はランク「Ｃ」と評価した。ランクＡ又はランクＢと評価された試料は、内面めっき状態が良好と判定された。
　内面耐食性は、ＬＬＣの循環中にフィルタが目詰まりし、循環が続行不可となった場合をランク「Ｃ」と判定した。ＬＬＣが１００時間循環することができた流路は解体し、内面の腐食状態を目視確認した。１００時間のＬＬＣ循環は可能であったが流路内面に赤錆が発生していた場合をランク「Ｂ」と判定し、錆が発生していない場合をランク「Ａ」と判定した。ランクＡ又はランクＢと評価された試料は、内面耐食性が良好と判定された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　例１においては、スポット溶接を行うことができなかった。これは、流路間隔５ｍｍでは、φ１６ｍｍの電極を溶接予定箇所に接触できなかったことが原因である。
　一方、レーザ溶接を用いて製造された全ての例においては、流路間隔が小さいにもかかわらず、接合を実施することができた。また、いずれの例においても、上述のＬＬＣ循環試験後に、ＬＬＣ内に赤錆が確認されなかった。従って、いずれの例も優れた内面耐食性を具備していた。さらに、全ての例において、ＬＬＣ漏れが確認されなかった。従って、いずれの例も優れた液密性を有していた。加えて、全ての例において流路間隔が狭められていたので、これらを電池セル等の冷却に供した場合、高い冷却効率を発揮することができる。外面耐食性については評価されていないが、内面耐食性と同様に、外面耐食性も高いことが予想される。
１　　　　冷却構造
１１　　　プレス成形部材
１１１　　溝部
１１２　　堤部
１２　　　流路上蓋
１３　　　レーザ溶接部
１３Ａ　　流路外縁溶接部
１３１　　始端部
１３２　　終端部
１３３　　中間部
１４　　　流路
１４１　　並列流路部
１４１１　部分流路
１４２　　流路連通部
１４３　　冷却液入口
１４４　　冷却液出口
１５　　　母材鋼板
１６　　　Ａｌ系めっき
２　　　　バッテリーユニット
２１　　　電池セル
２２　　　バッテリーパック
２３　　　ギャップフィラー
Ｒ　　　　堤部の曲率半径を示す円
Ｔ　　　　タブ板
Ｌ　　　　レーザ
Ｄ　　　　流路の間隔
Ｗ　　　　流路の幅

Claims (19)

  1. 　溝部、及び、前記溝部の周囲に設けられた堤部を有するプレス成形部材と、
    　前記プレス成形部材の前記溝部を覆う位置に重ねられた平板であって、平坦な冷却面を構成する流路上蓋と、
    　前記流路上蓋と前記堤部との互いに対向する面同士を接合して、冷却液が流通可能な流路を形成するレーザ溶接部と、
    を備え、
    　前記プレス成形部材及び前記流路上蓋は、母材鋼板と、Ａｌ系めっきとを有するめっき鋼板であり、
    　前記流路は、第１方向に沿って延びる複数の部分流路が前記第１方向と直交する第２方向に並ぶ並列流路部を有し、
    　前記並列流路部の一部または全部において、隣り合う前記部分流路同士の間隔が２０ｍｍ以下である
    冷却構造。
  2. 　前記並列流路部において、隣り合う前記部分流路同士の間隔が０．８～１５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
  3. 　前記部分流路の幅が６～６０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却構造。
  4. 　前記部分流路の幅が６～２０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却構造。
  5. 　前記Ａｌ系めっきにＳｉが含まれていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の冷却構造。
  6. 　前記Ａｌ系めっきのＳｉ含有量が２．０～１５質量％であることを特徴とする請求項５に記載の冷却構造。
  7. 　前記めっき鋼板が、表面に、Ｚｒ系成分、Ｔｉ系成分又はＳｉ系成分を５０質量％以上の割合で含む化成処理皮膜を有することを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の冷却構造。
  8. 　前記堤部の断面形状が略円弧であり、
    　前記流路上蓋と、前記堤部との接触部における、前記堤部の曲率半径が１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の冷却構造。
  9. 　前記Ａｌ系めっきの膜厚が１０．０μｍ以上であり、
    　前記レーザ溶接部の近傍における、前記プレス成形部材と前記流路上蓋との間隔が０．３ｍｍ以下であり、
    　前記流路上蓋における前記レーザ溶接部の表面のビード幅、及び前記プレス成形部材における前記レーザ溶接部の表面のビード幅のうち太い方が、０．８～１．５ｍｍである
    ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の冷却構造。
  10. 　前記プレス成形部材及び前記流路上蓋を構成する前記めっき鋼板の板厚が０．３～１．２ｍｍであることを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の冷却構造。
  11. 　前記レーザ溶接部が、全ての前記流路を包囲する流路外縁溶接部を有し、
    　前記レーザ溶接部の始端及び終端が、前記流路外縁溶接部から除外されている
    ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載の冷却構造。
  12. 　前記冷却構造から、前記レーザ溶接部の始端部及び終端部が除かれていることを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載の冷却構造。
  13. 　前記プレス成形部材及び前記流路上蓋の間において、前記レーザ溶接部の表面の一部又は全部が前記Ａｌ系めっきによって覆われていることを特徴とする請求項１～１２のいずれか一項に記載の冷却構造。
  14. 　前記プレス成形部材及び前記流路上蓋の間において、前記レーザ溶接部の表面の３０％以上が前記Ａｌ系めっきによって覆われていることを特徴とする請求項１～１３のいずれか一項に記載の冷却構造。
  15. 　前記流路上蓋における、前記レーザ溶接部のビード高さが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～１４のいずれか一項に記載の冷却構造。
  16. 　電池セルと、
    　前記電池セルが収納されたバッテリーパックと、
    　請求項１～１５のいずれか一項に記載の冷却構造と
    を備え、
    　前記冷却構造の前記流路上蓋が前記バッテリーパックに接合されているバッテリーユニット。
  17. 　電池セルと、
    　前記電池セルが収納されたバッテリーパックと、
    　請求項１～１５のいずれか一項に記載の冷却構造と
    を備え、
    　前記冷却構造の前記流路上蓋が前記バッテリーパックであるバッテリーユニット。
  18. 　鋼板をプレス成形して、溝部、及び、前記溝部の周囲に設けられた堤部を有するプレス成形部材を得る工程と、
    　平板である流路上蓋を、前記プレス成形部材の前記溝部を覆う位置に重ね、前記流路上蓋と前記プレス成形部材の前記堤部とをレーザ溶接して、冷却液が流通可能な流路を形成するレーザ溶接部を得る工程と、
    を備え、
    　前記プレス成形部材及び前記流路上蓋は、母材鋼板と、Ａｌ系めっきとを有するめっき鋼板であり、
    　前記流路は、第１方向に沿って延びる複数の部分流路が前記第１方向と直交する第２方向に並ぶ並列流路部を有し、
    　前記並列流路部において、隣り合う前記部分流路同士の間隔が２０ｍｍ以下である
    冷却構造の製造方法。
  19. 　前記Ａｌ系めっきの膜厚が１０．０μｍ以上であり、
    　前記レーザ溶接において、ビーム径を０．２～０．８ｍｍとし、単位溶接長当たりの入熱を３０～１２０ｋＪ／ｍとし、かつ、
    　前記レーザ溶接部の近傍における、前記プレス成形部材と前記流路上蓋との間隔を０．３ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１８に記載の冷却構造の製造方法。
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