特開 2023-178754 電池冷却装置の組立方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023178754

(43)【公開日】2023-12-18

(54)【発明の名称】電池冷却装置の組立方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6556 20140101AFI20231211BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20231211BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20231211BHJP

   B60K 11/06 20060101ALI20231211BHJP

   H01M 10/6563 20140101ALI20231211BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6556

H01M10/613

H01M10/625

B60K11/06

H01M10/6563

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022091623

(22)【出願日】2022-06-06

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】一澤 晃太

【テーマコード（参考）】

3D038

5H031

【Ｆターム（参考）】

3D038AA09

3D038AB01

3D038AC22

5H031AA09

5H031KK08

(57)【要約】

【課題】筐体内に収容された電池スタックへの空気流路を形成する板金部材を固定位置に保持するための治具を不要としつつ、板金部材を筐体に固定できるようにした電池冷却装置の組立方法を提供する。
【解決手段】電池冷却装置の組立方法は、筐体内に収容された電池スタックを有する電池パックに適用される。電池冷却装置は、電池スタックへの空気流路を形成する板金部材と、板金部材との嵌合部にスポンジ部材を有するダクトと、を備える。当該組立方法は、組付工程と、固定工程と、を備える。組付工程は、ダクトを筐体に組み付ける工程である。固定工程は、筐体に組み付けられたダクトに板金部材をスポンジ部材を介して重ね合わせることによって板金部材が固定位置に保持された状態で、固定具を介して板金部材を筐体に固定する工程である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体内に収容された電池スタックを有する電池パックに適用される電池冷却装置の組立方法であって、
前記電池冷却装置は、
前記電池スタックへの空気流路を形成する板金部材と、
前記板金部材との嵌合部にスポンジ部材を有するダクトと、
を備え、
前記組立方法は、
前記ダクトを前記筐体に組み付ける組付工程と、
前記筐体に組み付けられた前記ダクトに前記板金部材を前記スポンジ部材を介して重ね合わせることによって前記板金部材が固定位置に保持された状態で、固定具を介して前記板金部材を前記筐体に固定する固定工程と、
を備える
電池冷却装置の組立方法。

【請求項2】

請求項１に記載の電池冷却装置の組立方法であって、
前記ダクトは、
ブロアの出口に接続される入口を有する第１下流ダクトと、
前記第１下流ダクトの出口と前記板金部材の入口との間を繋ぎ、前記スポンジ部材が設けられた前記嵌合部を有する第２下流ダクトと、
に分割して形成されており、
前記組付工程は、前記第２下流ダクトを前記筐体に組み付ける工程である
電池冷却装置の組立方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電池パックに適用される電池冷却装置の組立方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、バッテリパック構造を開示している。このバッテリパック構造は、パックケースの内側においてバッテリモジュールへの空気流路となるチャンバと、パックケースの外側に配置される冷却ダクトと、チャンバと冷却ダクトとを連通するコネクタと、を含む。コネクタは、チャンバ及び冷却ダクトのそれぞれに対し、シール部材を介して接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－２２８４９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のバッテリパック構造において、バッテリモジュールのケースにチャンバを固定具を用いて固定する際、チャンバを固定位置に保持するための治具が必要になる。

【0005】

本開示は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、筐体内に収容された電池スタックへの空気流路を形成する板金部材を固定位置に保持するための治具を不要としつつ、板金部材を筐体に固定できるようにした電池冷却装置の組立方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る電池冷却装置の組立方法は、筐体内に収容された電池スタックを有する電池パックに適用される。電池冷却装置は、電池スタックへの空気流路を形成する板金部材と、板金部材との嵌合部にスポンジ部材を有するダクトと、を備える。当該組立方法は、組付工程と、固定工程と、を備える。組付工程は、ダクトを筐体に組み付ける工程である。固定工程は、筐体に組み付けられたダクトに板金部材をスポンジ部材を介して重ね合わせることによって板金部材が固定位置に保持された状態で、固定具を介して板金部材を筐体に固定する工程である。

【0007】

上記のダクトは、ブロアの出口に接続される入口を有する第１下流ダクトと、第１下流ダクトの出口と板金部材の入口との間を繋ぎ、スポンジ部材が設けられた嵌合部を有する第２下流ダクトと、に分割して形成されていてもよい。そして、組付工程は、第２下流ダクトを筐体に組み付ける工程であってもよい。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係る電池冷却装置１０の組立方法によれば、ダクトを板金部材より先に筐体に組み付けておくことによって、当該ダクトの嵌合部に設けられたスポンジ部材の反力による摩擦力を利用して、板金部材を固定位置に保持（仮保持）することが可能となる。そして、板金部材がこのように保持された状態で、固定具を介して板金部材が筐体に固定される。これにより、板金部材を固定位置に保持するための治具を不要としつつ、板金部材を筐体に固定できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態に係る組立方法によって組み立てられる電池冷却装置の構成の一例を概略的に示す図である。

【図2】図１中のＡ－Ａ断面を概略的に示す図である。

【図3】実施の形態に係る電池冷却装置の組立方法を説明するための図である。

【図4】比較例に係る電池冷却装置の組立方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本開示の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略又は簡略する。

【0011】

１．電池冷却装置の構成
図１は、実施の形態に係る組立方法によって組み立てられる電池冷却装置１０の構成の一例を概略的に示す図である。図２は、図１中のＡ－Ａ断面（後述の嵌合部２８ａの位置の断面）を概略的に示す図である。より詳細には、図１は、電池パック１を車両上方向から見下ろした図である。

【0012】

電池パック１は、ハイブリッド電気車両（ＨＥＶ）又はバッテリ電気車両（ＢＥＶ）等の電気車両に搭載される。電池パック１は、筐体２内に収容された電池スタック３を備える。筐体２は、例えば、略直方体形状を有する。

【0013】

電池冷却装置１０は、上記の電池パック１に適用されている。電池冷却装置１０は、電池スタック３を冷却するための装置であり、電池パック１とともに例えば車両の床上に搭載される。図１は、電池冷却装置１０が電池パック１に取り付けられた状態を示している。電池冷却装置１０は、板金部材１２と、ブロア装置１４と、を備える。

【0014】

板金部材１２は、電池スタック３への空気流路４を形成するための部材である。より詳細には、空気流路４は、電池スタック３の冷却のために電池パック１に形成される空気流路のうちの入口流路に相当する。板金部材１２は、固定具（例えば、ボルト）１６を介して筐体２に固定されている。

【0015】

より詳細には、板金部材（チャンバカバー）１２は、例えば、筐体２の側面２ａとの間で空気流路４を形成している。側面２ａは、例えば、車両前方側を向いている。一例として、板金部材１２は側面２ａを全体的に覆っており、板金部材１２における車両左右方向の端部がそれぞれ入口１２ａ及び１２ｂとして開口している。また、一例として、板金部材１２は、図２に示すように略コ字状の断面を有する。なお、電池パック１の内部には、空気流路４から導入される空気（冷却風）を電池スタック３の各部に流通させるための空気流路が形成されている。

【0016】

ブロア装置１４は、空気を取り込み、且つ、取り込んだ空気を板金部材１２を介して電池パック１の内部に送るための装置である。一例として、ブロア装置１４は、電池パック１に対して車両前方側且つ車両左右方向の端にそれぞれ配置された一対のブロア装置２０及び３０として構成されている。

【0017】

一方のブロア装置２０は、ブロア２２と、上流ダクト２４と、２つに分割して形成された第１下流ダクト２６及び第２下流ダクト２８と、を含む。上流ダクト２４は、ブロア２２の入口に接続されている。ブロア２２の出口には、２つの下流ダクト２６及び２８のうちで上流側に位置する第１下流ダクト２６の入口が接続されている。第２下流ダクト２８は、第１下流ダクト２６の出口と板金部材１２の入口１２ａとの間を繋ぐように形成されている。このように構成されたブロア装置２０によれば、ブロア２２によって上流ダクト２４から取り込んだ空気を第１及び第２下流ダクト２６及び２８を介して板金部材１２の内側の空気流路４に導入することができる。上流ダクト２４、第１下流ダクト２６、及び第２下流ダクト２８は、例えば樹脂製である。

【0018】

もう一方のブロア装置３０は、ブロア３２と、上流ダクト３４と、２つに分割された第１下流ダクト３６及び第２下流ダクト３８と、を含む。ブロア装置３０の構成は、上述したブロア装置２０の構成と同様であるため、その詳細な説明は省略される。

【0019】

図１に示すように、第２下流ダクト２８は、その出口側に、板金部材１２との嵌合部２８ａを有する。そして、図１及び図２に示すように、第２下流ダクト２８は、嵌合部２８ａにスポンジ部材（シールスポンジ）４０を有する。

【0020】

より詳細には、嵌合部２８ａと板金部材１２とは、板金部材１２が第２下流ダクト２８を電池パック１の外側から覆うように重ね合わされている。嵌合部２８ａは、板金部材１２を掛け留める掛け留め部２８ａ１を含む。また、図２に示すように、スポンジ部材４０は、嵌合部２８ａの全周に及ぶように当該嵌合部２８ａに接着されている。嵌合部２８ａは、スポンジ部材４０を介して板金部材１２の入口部と密着している（軸シール構造）。なお、嵌合部２８ａにおいて筐体２と対向している側（図２の右側）の部位では、嵌合部２８ａは、スポンジ部材４０を介して筐体２の側面２ａと密着している。

【0021】

もう一方の第２下流ダクト３８は、板金部材１２との嵌合部３８ａにスポンジ部材４０を有する。嵌合部３８ａの構成は、上述した嵌合部２８ａと同様である。なお、第１下流ダクト２６と第２下流ダクト２８との接続部、及び、第１下流ダクト３６と第２下流ダクト３８との接続部のそれぞれには、例えば、スポンジ部材４０と同様のシール部材４２が設けられている。

【0022】

２．電池冷却装置の組立方法
図３は、実施の形態に係る電池冷却装置１０の組立方法を説明するための図である。この組立方法は、次の「組付工程」と「固定工程」とを含む。なお、組付工程は、例えば、電池パック１の生産ラインにおいて行われる。

【0023】

図３（Ａ）に示すように、「組付工程」は、第２下流ダクト２８及び３８のそれぞれを筐体２の側面２ａに組み付ける工程である。より詳細には、スポンジ部材４０は、組付工程より前の工程において、第２下流ダクト２８及び３８の嵌合部２８ａ及び３８ａのそれぞれに対して接着により取り付けられている。そして、組付工程において、スポンジ部材４０が取り付けられている第２下流ダクト２８及び３８が、例えば、ボルト等の固定具（図示省略）を用いて筐体２の側面２ａに組み付けられる（固定される）。

【0024】

次に、図３（Ｂ）～図３（Ｄ）は、「固定工程」に対応している。固定工程は、筐体２に既に組み付けられている第２下流ダクト２８及び３８のそれぞれに板金部材１２をスポンジ部材４０を介して重ね合わせることによって当該板金部材１２が固定位置に保持された状態で、ボルト等の固定具１６を介して板金部材１２を筐体２に固定する工程である。

【0025】

より具体的には、まず、図３（Ｂ）に示すように、板金部材１２より先に筐体２に組み付けられている第２下流ダクト２８及び３８の嵌合部２８ａ及び３８ａのそれぞれの上に覆い被さるように、板金部材１２がスポンジ部材４０を介して重ね合わされる。

【0026】

図２に示すように、板金部材１２は、第２下流ダクト２８（及び３８）のそれぞれに沿う形状を有している。このような関係にある板金部材１２と第２下流ダクト２８及び３８のそれぞれとをスポンジ部材４０を介して重ね合わせることにより、スポンジ部材４０の反力による摩擦力を利用して、板金部材１２を第２下流ダクト２８及び３８のそれぞれに嵌まり込ませる（換言すると、掛け留める）ことができる。その結果、図３（Ｃ）に示すように、先に組み付けられた第２下流ダクト２８及び３８のそれぞれによって板金部材１２を固定位置で仮保持させることが可能となる。付け加えると、第２下流ダクト２８及び３８は、樹脂製であるため、仮保持のための反力を生じさせ易い形状に形成し易い。

【0027】

そのうえで、固定工程では、図３（Ｄ）に示すように、上記の仮保持状態において、ボルト等の固定具１６を介して板金部材１２が筐体２の側面２ａに固定される。

【0028】

なお、上述の固定工程より後の工程（より詳細には、車両工場において、車両に対して電池パック１を搭載した後の工程）において、第２下流ダクト２８を除くブロア装置２０の構成部品であるブロア２２、上流ダクト２４、及び第１下流ダクト２６の組み付けが行われる。付け加えると、これらのブロア２２、上流ダクト２４、及び第１下流ダクト２６は、事前にブロアアッシーとして一体的に組み付けられていてもよいし、或いは、当該工程において順に組み付けられてもよい。以上のことは、ブロア装置３０についても同様である。

【0029】

３．効果
図４は、比較例に係る電池冷却装置１００の組立方法を説明するための図である。比較例に係る電池冷却装置１００の組立方法と対比しつつ、実施の形態に係る電池冷却装置１０の組立方法の効果について説明する。

【0030】

比較例に係る電池冷却装置１００は、下流ダクトの構成において、実施の形態に係る電池冷却装置１０と相違している。具体的には、比較例に係る下流ダクト（便宜上、「下流ダクトＡ」と称する）は、２つに分割されずにブロア２２の出口と板金部材１２の入口１２ａ（又は１２ｂ）との間を繋いでいる。そして、比較例に係る組立方法によれば、下流ダクトＡが筐体２に組み付けられていない状態で、板金部材１２が図４に示すように筐体２に固定される。すなわち、下流ダクトＡを差し込む部分を電池パック１側で用意しておくために、電池パック１側の板金部材１２が事前に筐体２に組み付けられる。そのうえで、下流ダクトＡは、板金部材１２が筐体２に固定されている状態で、板金部材１２の入口１２ａ（又は１２ｂ）に差し込まれたうえで筐体２に組み付けられる。

【0031】

上述した比較例では、下流ダクトＡより先に板金部材１２が筐体２に組み付けられるため、板金部材１２を固定位置（図４参照）に保持するために治具が必要になる。より詳細には、ボルト等の固定具１６によって板金部材１２を筐体２に固定するために、作業者は、片方の手に工具を持ち、もう片方の手に固定具１６を持つために、両手を板金部材１２から離す必要がある。このため、板金部材１２の落下を防止するための治具が必要となる。このことは、治具設定等の設備投資の発生に起因するコストの増加を招いたり、板金部材１２の組み付け時の治具セットに起因するタクトタイムの増加を招いたりする。付け加えると、組み付け時の板金部材１２の落下防止に関する治具の設定以外の対策として、例えば、両側がネジとなっているスタッドボルト又はピン等の追加が考えられる。しかしながら、このような対策では、部品費が増加したり、組付専用工具が必要になったりという大きい背反がある。

【0032】

これに対し、本実施形態に係る電池冷却装置１０の組立方法は、上述した「組付工程」及び「固定工程」を備える。その結果、第２下流ダクト２８及び３８を板金部材１２より先に筐体２に組み付けておくことによって、嵌合部２８ａ及び３８ａに設けられたスポンジ部材４０の反力による摩擦力を利用して、板金部材１２を固定位置に仮保持することが可能となる。そして、板金部材１２がこのように仮保持された状態で、固定具１６を介して板金部材１２が筐体２に固定される。これにより、板金部材１２を固定位置に保持するための治具を不要としつつ、板金部材１２を筐体２に固定できるようになる。

【0033】

このため、本実施形態によれば、比較例とは異なり、治具設定等の設備投資の発生に起因するコストの増加を回避できる。より具体的には、板金部材１２の組み付けのための治具が不要になることで、次のような効果が得られる。すなわち、治具の開発及び製造コストが不要となる。治具のメンテナンスコストが不要となる。工程内の治具置き場の確保が不要となる。また、本実施形態によれば、板金部材１２の組み付け時の治具セットが不要となるため、比較例と比べて、タクトタイムを短縮できる。

【0034】

また、板金部材１２の仮保持のために利用されるブロア２２の下流側のダクト（本開示に係る「ダクト」）は、必ずしも、ブロア２２に繋がる（換言すると、電池パック１外の）第１下流ダクトと板金部材１２に繋がる（換言すると、電池パック１側の）第２下流ダクトという態様で２つに分割されていなくてもよい。しかしながら、本実施形態に係る電池冷却装置１０のように、上記態様で２つに分割された第１下流ダクト２６及び３６と第２下流ダクト２８及び３８を備えることにより、次のような効果が得られる。すなわち、板金部材１２に繋がる第２下流ダクト２８及び３８を当該板金部材１２の仮保持のために先に筐体２に組み付ける構造としながら、その後の工程において残りの（すなわち、ブロア２２に繋がる）第１下流ダクト２６及び３６を含むブロアアッシーを車両に組み付ける構造を採用することが可能となる。

【0035】

付け加えると、また、ブロア２２の下流側のダクトの分割化により、第２下流ダクト２８及び３８を車種毎に変更する必要なしに、その上流側の第１下流ダクト２６及び３６の形状変更によって車種の違いに対応できるようになる。このため、異なる車種間で電池パック１を流用する際に、電池パック品番の共通化が可能となる。

【0036】

４．電池冷却装置の構成の他の例
本実施形態に係る組立方法の対象となる電池冷却装置は、上述の電池冷却装置１０の例に代え、例えば、次のように構成されていてもよい。

【0037】

例えば一対のブロア装置２０及び３０のように複数のブロア装置を備える場合、電池スタックへの空気流路を形成する「板金部材」は、複数のブロア装置によって共用されていなくてもよく、例えば複数のブロア装置のそれぞれに対して個別に備えられてもよい。

【0038】

また、電池冷却装置が備えるブロア装置の数は、１つであってもよい。

【符号の説明】

【0039】

１ 電池パック、２ 筐体、３ 電池スタック、４ 空気流路、１０ 電池冷却装置、１２ 板金部材、１４（２０、３０） ブロア装置、１６ 固定具、２２、３２ ブロア、２４、３４ 上流ダクト、２６、３６ 第１下流ダクト、２８、３８ 第２下流ダクト、２８ａ、３８ａ 嵌合部、４０ スポンジ部材、１００ 電池冷却装置（比較例）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】