一种液冷板集成式箱体及电池箱的制作方法

1.本发明涉及新能源储能电池箱技术领域，尤其涉及一种液冷板集成式箱体及电池箱。


背景技术：

2.随着国家经济的发展和对环境要求的日益严苛，新能源电动汽车行业得到大力支持推动行业迅速发展。其中，动力电池作为主要的储能部件，在新能源电动汽车的设计开发中则需要重点关注。动力电池在汽车使用过程中会发生一定的充放电行为，同时将伴随着电池发热的情况，为了确保动力电池的综合性能和使用寿命，动力电池产生的热量需要及时散出。
3.目前对于电池的散热方法主要有自然冷却、风冷、液冷等，其中，新能源汽车领域则多采用液冷。目前常用的液冷方法通常是采用液冷板与箱体组合式的组装设计，液冷板与箱体组装的结构需要将液冷板固定在待组装的箱体内，待组装箱体则需预留足够的空间供液冷板放置，而将液冷板固定在箱体内则导致需要螺栓等固定件进行固定，液冷板的上表面还设置有导热垫，从而导致电池箱体内组装零部件多、质量重、尺寸大、设计不紧凑，且在组装时工序复杂、生产安装效率低。另一方面，对于目前现有的电池箱体的冷却液流道的路径来说，电池箱整体的温升高、冷却过程中的温差大，随着充放电倍率的增大和工作时间的延长，电池间的温差将进一步的增大，从而影响整体的循环寿命、系统容量等。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明提出了一种液冷板集成式箱体及电池箱以改善上述问题。
5.第一方面，本发明提供了一种液冷板集成式箱体，所述液冷板集成式箱体包括箱体本体和底板，所述箱体本体包括与所述底板形成收容空间的侧板、冷却液入口和冷却液出口，所述箱体本体基于侧板和底板在箱体内成型从所述冷却液入口至所述冷却液出口的流道。
6.更优地，所述流道包括流经所述箱体本体中间区域正对位置的第一流道以及流经所述箱体本体边侧区域正对位置的第二流道，所述流道内液体的流动路径为自所述冷却液入口流入并依次流经所述第一流道、所述第二流道至所述冷却液出口流出。
7.更优地，所述底板包括上侧面以及与所述上侧面相对的下侧面，所述下侧面设置有沿所述流道内液体的流动路径方向排列的导流板，且所述导流板与所述底板、所述侧板形成所述流道。
8.更优地，所述流道等宽度设置于所述底板。
9.更优地，所述流道呈回折型设置且包括至少一个第一流道和多个第二流道。
10.更优地，所述冷却液入口与所述冷却液出口开设于所述侧板靠近所述底板处。
11.更优地，所述液冷板集成式箱体底部设有与所述底板间隔设置的盖板，所述流道形成于所述底板与所述盖板的间隔内。
12.更优地，所述盖板与所述液冷板集成式箱体嵌入式连接且与所述液冷板集成式箱体的侧板底部平齐。
13.更优地，所述液冷板集成式箱体呈顶部开口的矩形体，所述液冷板集成式箱体顶部设置有与所述液冷板集成式箱体配合组装的上盖。
14.更优地，所述液冷板集成式箱体一体压铸成型。
15.第二方面，本发明还提供了一种电池箱，包括：箱体上盖、电池模组、和如上述的液冷板集成式箱体，所述箱体上盖将所述电池模组封装在所述液冷板集成式箱体中。
16.本发明的技术效果为：本发明提供了一种液冷板集成式箱体，通过将液冷板的功能与箱体集成于一体，可以将液冷板集成式箱体作紧凑设计以使电池箱的尺寸减小，同时减少箱体的整体重量，减少组装工序，提高生产安装的效率。
17.本发明通过改变流道路径使其先流经电池模组的中间位置进行冷却后，再流经电池模组边侧，可以降低电池箱的温升和温差。
附图说明
18.图1为本发明所提供的一实施例液冷板集成式箱体的立体结构图；
19.图2为本发明所提供的一实施例液冷板集成式箱体另一方向的立体结构图；
20.图3为图1沿a
‑
a方向的剖视图；
21.图4为图3中b处的放大图；
22.图5为本发明所提供的一实施例液冷板集成式箱体的流道内液体的流动路径示意图；
23.图6为本发明所提供的一实施例液冷板集成式箱体组装的电池箱的立体结构图；
24.图7为图6的爆炸图；
25.图8为图6另一方向的爆炸图；
26.图9为图6沿c
‑
c方向的剖视图；
27.图10为图6中的流道内流入液体时沿c
‑
c方向的剖视图；
28.图11为现有技术中液冷板与组装箱体组装的立体结构图；
29.图12为现有技术中流道内液体的流动路径示意图；
30.图13a
‑
13c为现有技术的流道路径中流入流道内的冷却液、电池模组以及电池最大温差所分别对应的仿真图；
31.图14a
‑
14c为本发明所提供的流道路径中流入流道内的冷却液、电池模组以及电池模组的最大温差所分别对应的仿真图。
32.附图标记：
33.10、液冷板集成式箱体；11、箱体本体；111、侧板；12、底板；121、上侧面；122、下侧面；13、冷却液入口；14、冷却液出口；15、流道；151、第一流道；152、第二流道；16、导流板；17、收容空间；18、凹槽；181、台阶；100、电池箱；20、上盖；30、电池模组；40、盖板；50、液体；60、液冷板；70、组装箱体；80、导热垫。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本发明提供一种液冷板集成式箱体10，如图1
‑
10所示，该种液冷板集成式箱体10主要用于新型的电池箱100，图1示出了本发明实施例中的液冷板集成式箱体的立体结构示意图，该液冷板集成式箱体10包括箱体本体11、底板12，箱体本体11包括侧板111、冷却液入口13、冷却液出口14，其中，底板12与侧板111形成收容空间17，该收容空间17可以容纳电池组。图2示出了本发明实施例中的液冷板集成式箱体另一方向的立体结构图，箱体本体11基于侧板111和底板12在箱体内成型从冷却液入口13至冷却液出口14的流道15。优选地，可使用压铸工艺使液冷板集成式箱体10的箱体本体11和底板12一体成型，现有技术中液冷板与组装箱体组装的示意图如图11所示，将液冷板60固定在待组装的组装箱体70内，液冷板60的上表面还设置有导热垫80。相对于现有技术中箱体与液冷板独立生产后再经多步骤组装的电池箱来说，本发明所提供的液冷板集成式箱体10无需在液冷板60与组装箱体70组装时单独设置液冷板的固定支撑结构、限位结构等，也无需将液冷板60固定于箱体的固定螺栓。本发明所提供的液冷板集成式箱体10设计紧凑、可减少零部件数量、减轻了箱体重量、缩小了整体尺寸、减少了组装工序、提高了生产安装效率。
36.图3示出了沿图1中a
‑
a方向的剖视图，如图1
‑
3所示，本发明提供的实施例中的液冷板集成式箱体10为顶部开口的矩形式箱体，底部设置有底板12，周侧设置有四个侧板111，四个侧板111围设呈矩形，冷却液入口13与冷却液出口14开设于矩形一短边侧板靠近底板12处的侧板111上。优选地，液冷板集成式箱体10与盖板40为具有高导热性的铸铝材质成型。底板12包括上侧面121以及与所述上侧面121相对的下侧面122，下侧面122设置有沿流道15内液体的流动路径方向排列的导流板16。
37.图4示出了图3中b处的放大图，如图1
‑
4所示，箱体本体11与底板12之间在底板12的一侧形成有收容空间17，另一侧形成有凹槽18，导流板16设置在凹槽18内，且沿凹槽18内侧面的周侧还设置有台阶181。
38.图5示出了本发明所提供的一实施例液冷板集成式箱体的流道内液体的流动路径示意图，液体的流动路径如图5中的虚线箭头所示，且导流板16与底板12、侧板111形成所述流道15，盖板40与底板12的下侧面122间隔设置以围合所述流道15。如图4
‑
5所示，可将液体经冷却液入口13流入流道15内，流道15经导流板16与侧板111和底板12形成的路径使液体沿着流道路径流经各个流道后经冷却液出口14流出。导流板16的高度低于凹槽18侧边高度且导流板16的高度与台阶181的高度相等，使得盖板40与箱体本体11配合组装嵌入箱体本体11上时，同时与台阶181以及导流板16的端部抵接，盖板40嵌入连接于液冷板集成式箱体10且与所述液冷板集成式箱体10的侧板111底部平齐，以减少电池箱100的整体厚度。
39.优选地，导流板16等间距间隔设置于下侧面122上，使得流道15呈回折型且等宽度排列使得流道15内液体的流量均匀分布，其中，流道15包括至少一个第一流道151和多个第二流道152。在其他的实施例中，导流板16还可以设置在上侧面121上，此时盖板40将与上侧面121间隔设置。
40.图6示出了本发明所提供的一实施例液冷板集成式箱体组装的电池箱的立体结构图，图7
‑
8示出了本发明所提供的一实施例液冷板集成式箱体组装的电池箱不同方向上的
爆炸图，图9示出了本发明所提供的一实施例液冷板集成式箱体组装的电池箱沿图6中c
‑
c方向的剖视图，如图6
‑
9结合图1
‑
3所示，液冷板集成式箱体10的收容空间17内收容有电池模组30，流道15包括流经所述电池模组30中间区域正对位置的第一流道151以及流经所述电池模组30边侧区域正对位置的第二流道152，流道15内液体的流动路径为自冷却液入口13流入并依次流经第一流道151、第二流道152至所述冷却液出口14流出。图12示出了现有技术中流道内液体的流动路径示意图，现有技术中流道内液体的流动路径如图12中虚线箭头所示，现有技术中流道15先经过电池模组30边侧再流经电池模组30中间位置的流道路径，由于冷却液从冷却液入口13流入进入液冷板的流道内，依次通过各个流道，在流入电池模组正对位置的流道之前冷却液已经流经部分流道吸收了一些热量后使得冷却液的温度升高，当其流至电池模组的正对位置的时候其对流换热的能力下降，但是往往电池模组中间部位的热量相对周边的温度较高，故导致电池温差大、温升高等问题。本发明所涉及的流道路径先流经电池模组30的中间位置进行冷却后，再流经电池模组30边侧，如图5所示，可以优先冷却电池模组中间温度较高的位置对应的电池，然后再冷却边侧的电池，以降低整体的温升和冷却过程中的温差，解决现有的流道路径导致的电池温差大、温升高的问题。优化前的现有技术所提供的电芯温度云图、电芯水平截面温度云图以及冷却液温度云图所分别对应的仿真图如图13a
‑
13c所示。利用本发明优化后的液冷板集成式箱体，其电芯温度云图、电芯水平截面温度云图以及冷却液温度云图所分别对应的仿真图如图14a
‑
14c所示。
41.优化前和优化后的温差数据如表1和表2所示：
[0042][0043]
表1
[0044][0045]
表2
[0046]
从上表可知，现有技术所提供的电芯的最大温差为16.31℃，电芯水平截面的最大温差为3.44℃。而本发明的电芯的最大温差为14.51℃，电芯水平截面的最大温差为2.25℃。并且优化后电芯的最高温度降低0.38℃，最低温度温度相对提高1.42℃。电芯的水平截面温差降低1.19℃，相对降低幅度为34.6％。温差的降低有助于延长电池的使用寿命。
[0047]
液冷板集成式箱体10的底部设有与底板12间隔设置的盖板40，流道15形成于底板12与盖板40的间隔内。优选地，液冷板集成式箱体10呈顶部开口的矩形体，液冷板集成式箱
体10顶部设置有与液冷板集成式箱体10配合组装的上盖20，上盖20、液冷板集成式箱体10、电池模组30以及盖板40组合在一起形成电池箱100。即箱体上盖10将电池模组30封装在液冷板集成式箱体10中，电池模块30可以被液冷板集成式箱体10收容于收容空间17上。
[0048]
当电池箱100工作时，需对其进行散热，则将液体50流经液冷板集成式箱体10内的流道15内并经由冷却液入口13流入，沿流道15经冷却液出口14流出，此时其剖视图如图10所示，用于通入流道15的液体50可以是乙二醇和水的混合溶液。
[0049]
综上所述，本发明提供了一种液冷板集成式箱体10，通过将液冷板的功能与箱体集成于一体，可以将液冷板集成式箱体10作紧凑设计以使电池箱100的尺寸减小，同时减少箱体的整体重量，减少组装工序，提高生产安装的效率；通过流道的路径设计，可以降低电池箱100的温升和温差。
[0050]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。