一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构，其中，复合液冷板的流道短直、无转弯、密封可靠性高，与冷却液的有效接触换热面积大，冷却液在复合流道内的流阻或流量可控，流体压降小、流场分布均匀、散热均匀、散热效率高；同时，复合液冷板的结构刚度高、承载能力强、疲劳耐久性好，故将其集成于动力电池包外箱体的底板结构并使液冷管道系统布置于复合液冷板底面的下方，不仅能使箱体结构更加紧凑，还能有效地减少箱体零部件的种类和数量、减轻箱体重量、提高箱体的结构刚度和密封可靠性等使用性能。此外，动力电池包的集成复合液冷板式外箱体结构简单，易于制造，便于安装和维护，成本较低，性价比高，易于推广。易于推广。易于推广。

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构


[0001]本技术涉及新能源汽车动力电池
，具体涉及一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构。

技术介绍

[0002]近年来，世界新能源汽车产业获得了较快发展。然而，“安全性、续航能力和成本”仍然是全球新能源汽车OEM共同关注的三大问题。当前，大力发展高性能动力电池技术是能有效解决问题的重要手段之一。为此，发展高功率密度、高容量动力电池应用技术已成为当前动力电池技术研究热点之一。
[0003]为了确保新能源电动汽车的安全性和高续航能力，必须进行有效的电池热管理，以免锂电池在充、放电状态或运行过程中或者因温度过高而发生动力电池短路、火灾或爆炸等事故，或者因温度过低而导致锂电池的性能急剧衰减、功率降低，从而使新能源电动汽车在低温环境下无法正常行驶。当前，液体冷却散热方式是动力电池热管理系统最可靠、最高效的冷却方式，主要通过液冷板与动力电池或电池模组表面接触换热。常用的液冷板主要有薄铝板冲焊结构、薄铝板吹胀结构和空心铝型材拼焊结构以及铸铝结构等，通常用作动力电池包的内置式、外置式或者集成式液冷板。
[0004]传统的薄铝板冲焊式或吹胀式液冷板均存在流道长、转弯多、与电池模组的有效接触散热面积小、压降大、冷却液的流阻或流量难以控制、流场分布不均匀、散热不均匀、结构刚度低、不能承重、易损坏和疲劳耐久性能差等问题，故常用作动力电池包的内置式模组级或者电池级的液冷板，但仍存在密封可靠性和安全性问题。现有的空心铝型材拼焊式液冷板解决了前者的“结构刚度低、不能承重、易损坏和疲劳耐久性能差”等问题，且其流道平直，压降较小，故可用作动力电池包的内置式、外置式或者集成式液冷板，
[0005]但也存在冷却液与液冷板的接触散热面积小、冷却液的流阻或流量不易控制、流场分布不均匀、散热不均匀、散热功率低等问题。现有的铸铝结构液冷板通常将导热性良好的紫铜管与铝合金镶铸在一起，既可用作动力电池包的内置模组级液冷板，也可与电池箱体实现一体化结构；其结构刚度高、承载能力较强、疲劳耐久性能良好、结构紧凑、零件数量少、密封可靠性强，但液冷板的形状尺寸或者一体化箱体的有效容积都较小，重量较大。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构，以解决现有技术中动力电池包外箱体结构复杂、零部件的种类和数量多、生产工艺流程长、制造成本高、重量大、安全性差和液冷板的流道长、转弯多、与冷却液的有效接触换热面积小、冷却液的流阻或流量不易控制、流体压降大、流场不均匀、散热不均匀、散热功率小、结构刚度小、承载能力弱、疲劳耐久性能差、密封可靠性差、易损坏等问题，从而更好地为高功率密度、高容量动力电池包技术的发展服务。
[0007]为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种动力电池包集成复合液
冷板式外箱体结构，包括前端梁、后端梁、左边梁、右边梁、复合液冷板总成、模组支撑梁、隔框梁、拉铆螺母、钢衬套、液冷管道系统、导流防护板、锁紧装置和定位销以及标准紧固件；其中，(1)前端梁、后端梁均由侧面带有翅片的、横断面的形状尺寸特征相同且长度相等的空心铝型材经CNC机加工而成；其中，在前端梁(或者后端梁)的侧面上还开设有可供安装高、低压电气开关以及数据传输接口母座等电器元件和水管的安装窗口(通孔)；在空心铝型材上端的外翅片上沿轴向等间距设置着拉铆螺母安装孔；(2)左边梁、右边梁也均由侧面带有翅片的、横断面的形状尺寸特征相同且长度相等的空心铝型材经CNC机加工而成；同时，在空心铝型材上端的外翅片上沿轴向等间距(约为80～150mm)设置着拉铆螺母安装孔；在外翅片正下方，由内至外依次是多孔空心铝型材的矩形、三角形管腔；在零部件组装前，沿着铝型材的轴向、等间距地对其三角形管腔上壁和外侧壁进行CNC机加工，以获得与左边梁、右边梁结构一体化的吊耳，且在吊耳上表面加工有钢衬套的安装孔；此外，在左边梁内侧底部两短飞翅之间的侧壁上还开设有导流防护板的安装窗口；(3)首先，采用拉铆枪安装拉铆螺母(如，M5拉铆螺母)于前端梁、后端梁、左边梁和右边梁上；其次，采用螺接方法将钢衬套(螺纹连接组件)安装于吊耳上；接着，在左边梁(或者右边梁)上表面中央设置一个可供固定安装动力电池包于新能源汽车车身下部时定位所必需的定位销；最后，在前端梁、左边梁、后端梁和右边梁相互之间构成的角焊接头处，采用密封焊接的方法，将前端梁、左边梁、后端梁和右边梁连接在一起，从而构成所述的动力电池包集成复合液冷板式外箱体的边框结构；(4)动力电池包外箱体的复合液冷板结构由复合液冷板总成和液冷管道系统两部分构成，其中，所述的复合液冷板总成既是支撑电池包外箱体内电池模组和其他电器装置和元件载荷的底板零件、也是与电池模组进行热交换作用的重要液冷元件，且其倒“U”形外端与所述的边框结构(空心铝型材)内侧上部两长飞翅一起构成搭接焊接头；在搭接焊接头处，采用密封焊接的方法，将所述的复合液冷板总成与外箱体的边框结构密封焊接在一起，从而拼焊成所述的动力电池包集成复合液冷板式外箱体的基本框架结构；所述的液冷管道系统则安装在集成式复合液冷板总成底面的正下方；(5)所述的复合液冷板总成包括单层口琴管式空心铝型材、铝堵头、橡胶堵头、增强热交换芯材、进水快插水嘴和出水快插水嘴；其中，单层口琴管式空心铝型材为非等壁厚而孔道截面积相等且孔道数目为N(N＝1，2，3，...)个、侧壁厚度最大且在其外沿均采用了形似于倒放的“U”或者“h”形机械咬合卡槽结构设计的异形空心挤压铝型材；由i(i＝1，2，3，...且满足(N
·
i)之积为偶数)个并行排列的单层口琴管式空心铝型材相互间通过其两端的机械咬合卡槽结构拼接成搭接焊接头结构，再通过正、反面密封焊接方法使其拼焊成所述的复合液冷板总成的基本框架结构；在单层口琴管式空心铝型材与其孔道中央热交换区域填充着的、通透性良好的多孔增强热交换芯材通过与空心铝型材的界面复合作用或者机械咬合作用而形成复合液冷板总成内的复合流道结构；在复合流道的两端，由外至内依次采用由铝堵头、橡胶堵头一起构成复合流道的双密封结构设计；在复合流道的底面和增强热交换芯材两端的进水口和出水口处分别密封焊接着进水快插水嘴、出水快插水嘴；(6)除了直接安装在所述复合液冷板总成底面上的进水快插水嘴、出水快插水嘴之外，所述的液冷管道系统还包括进水总管、温度传感器、单向分流阀、进水转接管、进水集流管、可调节流阀、流量传感器、进水支管、进水快插接口、出水快插接口、出水支管、出水集流管、出水转接管、单向集流阀和出水总管；其中，沿着冷却液流向的逆向，在复合液冷板总成的进水端，复合液冷板总成内的复合流道通过进水快
插水嘴依次连接着进水快插接口、进水支管、流量传感器、可调节流阀、进水集流管、进水转接管、内置有温度传感器的单向分流阀和进水总管；而沿着冷却液流向的正向，在复合液冷板总成的出水端，复合液冷板总成内的复合流道通过出水快插水嘴依次连接着出水快插接口、出水支管、出水集流管、出水转接管、内置有温度传感器的单向集流阀和出水总管；同时，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构，包括前端梁(1)、右边梁(2)、后端梁(3)、左边梁(4)、复合液冷板总成(5)、模组支撑梁(6)、隔框梁(7)、拉铆螺母(8)、钢衬套(9)、液冷管道系统(11)、导流防护板(12)、锁紧装置(13)和定位销(16)以及拉铆铆钉(11.18)和紧固螺栓(11.20)；其中，(a)所述动力电池包集成复合液冷板式外箱体的边框由前端梁(1)、右边梁(2)、后端梁(3)和左边梁(4)采用MIG电弧焊或者CMT冷金属过渡焊的方法密封焊接而成；在边框外侧上缘的飞翅上等间距安装着拉铆螺母(8)；在左边梁(4)上表面的中央位置上，采用MIG电弧焊的方法焊接有定位销(16)；在右边梁(2)和左边梁(4)外侧的吊耳(10)上安装着钢衬套(9)；(b)所述外箱体的底板由复合液冷板总成(5)集成；复合液冷板总成(5)与外箱体边框内侧上方的长飞翅一起组装成搭接焊接头，并在此搭接焊接头处采用正、反面FSW搅拌摩擦焊或着MIG电弧焊或者CMT冷金属过渡焊的方法密封焊接；在复合液冷板总成(5)的上表面采用TIG电弧焊的点焊或者缝焊方法焊接有分别平行于所述外箱体边框的右边梁(2)、前端梁(1)的一组模组支撑梁(6)和一组隔框梁(7)；在模组支撑梁(6)的上表面开设有定位销孔和安装着螺纹钢套的螺孔；在复合液冷板总成(5)的上表面还胶粘着一薄层与电池模组(15)投影面积大小相当的导热硅胶垫(17)，而在复合液冷板总成(5)的底面上也胶粘着一层隔热垫(18)；在复合液冷板总成(5)底面上还焊接有用于安装液冷管道系统(11)零部件的Y形水管支架(11.16)和工字形支架(11.19)；(c)所述的液冷管道系统(11)包括进水总管(11.1)、温度传感器(11.2)、单向分流阀(11.3)、进水转接管(11.4)、进水集流管(11.5)、可调节流阀(11.6)、流量传感器(11.7)、进水支管(11.8)、进水快插接口(11.9)、进水快插水嘴(5e)、复合液冷板总成(5)内的复合流道、出水快插水嘴(5d)、出水快插接口(11.10)、出水支管(11.11)、出水集流管(11.12)、出水转接管(11.13)、单向集流阀(11.14)和出水总管(11.15)；其中，进水总管(11.1)和出水总管(11.15)均采用MIG电弧螺柱焊的方法密封焊接在外箱体边框的前端梁(1)上；单向分流阀(11.3)和单向集流阀(11.14)分别借助于螺栓(11.20)和螺母紧固件而被固定于工字形支架(11.19)的顶端；进水转接管(11.4)和出水转接管(11.13)分别借助于C形管道扣板(11.17)和拉铆铆钉...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏亚军，张靖，
申请(专利权)人：张靖，
类型：新型
国别省市：