一种锂电池的平行流水冷盘总成的制造方法与流程

1.本发明涉及一种锂电池的平行流水冷盘总成的制造方法。


背景技术：

2.目前，水冷式锂电池冷却的水冷底座，采用的都是板式水冷板总成。请参阅图1和图2，这种板式水冷板总成是把铝板放置在模具里，用高压空气吹胀，使铝板随同模具的形状，制成具有弯曲状凹槽的水冷板101，然后把两块水冷板101叠合在一起进行钎焊，并使相对的凹槽之间形成流道103，然后在流道的两端分别安装进液管110和出液管120，如此便制成一个锂电池用的板式水冷板总成100。
3.这种板式水冷板总成具有显著的缺陷，1、其铝板的厚度至少需要1mm，制造成本较高，且较厚的铝板还导致传热距离较长，因而换热效率较低。2、由于板式水冷板总成的上平面凹凸不平，因而导致其上表面与锂电池的接触面较小(一般只能达到80％左右)，这也降低了其换热效率。3、由于流道的长度较长，需要采用大功率的水泵来驱动冷却水，而且为了避免距离出液管较近的区域升温过大，冷却水需要较高的流速，这就进一步增大了水泵的功率。4、板式水冷板总成的内表面积一般只能达到水冷底座面积的1.5倍，换热效率太低。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提出了一种锂电池的平行流水冷盘总成的制造方法，其包括如下步骤：
5.(1)准备n根铝扁管，每根铝扁管具有若干个呈直线状且相互平行的通孔，n为≥1的整数；
6.(2)准备两根集流管：
7.每根集流管均包括一根复合铝管，该复合铝管的两端均用堵头封堵，并在每根复合铝管上开设有一个安装孔，安装孔为沿复合铝管的长度方向延伸的长孔；
8.该复合铝管包括内层板和复合在该内层板的外壁上的外层板，且该外层板的熔点低于内层板的熔点；
9.(3)预装配：
10.将n根铝扁管的两端分别插入到一根集流管上的安装孔内，n根铝扁管沿同一平面铺设且相互平行，当n≥2时，在相邻的两根铝扁管之间夹持有钎料片，并在每根集流管上安装管接头，制成部件总成；该钎料片的熔点低于内层板的熔点；
11.(4)钎焊：
12.将部件总成放入到钎焊炉内，将炉温升高到设定温度，使外层板和钎料片融化，完成钎焊，制成平行流水冷盘总成。具体地，n＝1
‑
10。铝扁管的高度为8.0
‑
8.2mm。
13.本技术中，在每根复合铝管上均只开设一个安装孔，所有的铝扁管沿同一平面排成一排后，所有铝扁管的同一端一起插入到一根复合铝管上的安装孔内，相比对应每根铝扁管均开设一个安装孔，在每根复合铝管上仅开设一个安装孔，能够降低安装孔的开设难
度，并能够使相邻的铝扁管相互贴合，提高平行流水冷盘总成的内表面积。
14.本技术中采用铝扁管制作平行流水冷盘总成，由于铝扁管具有平整的外表面，能够提高与锂电池的接触面积，提高换热效率，而且铝扁管的壁厚较薄，也有利于传热。水冷流道由铝扁管的内孔形成，由于水冷流道呈直线状且相互平行，不再采用弯曲流道，冷却水进入到一根集流管内，然后分别进入各个水冷流道，最后经另一根集流管汇集后排出，采用直线状的水冷流道缩短了冷却水的流动距离，扩大了总的流动截面，由此能够降低冷却水的驱动泵的能耗，降低冷却费用。且本平行流水冷盘总成的内表面积是底盘面积的3.5
‑
4倍，比板式水冷板总成大了两倍以上。综合以上各个参数，平行流水冷盘总成的热交换效率比同样大的板式水冷板总成要高3倍左右。
15.具体地，每一铝扁管均包括一顶板、一底板和两块侧板，其中顶板和底板沿高度方向间隔设置且相互平行，每块侧板将顶板和底板的宽度方向的同一侧封闭，该顶板和底板的厚度均为0.5
±
0.1mm。铝扁管在目前已经作为成熟的产品，直接从市场采购或定制均可，为了保证传热效率，本技术中铝扁管的顶板和底板的厚度均为0.5
±
0.1mm。
16.具体地，复合铝管的内层板的材料为牌号3003的铝合金，外层板的材料为牌号4045的铝合金；钎焊过程中，炉温的设定温度为610
‑
620℃。其中钎料片采用熔点为605摄氏度的4045牌号的铝合金材料制作。
17.采用上述钎料片及钎焊温度，能够顺利地使外层板和钎料片熔化，熔化后所产生的金属液体，流动到各结合部位的缝隙中，把所有部位的缝隙进行密封，并将各部件钎焊为一个整体。
18.进一步，为使堵头能够稳定地保持在复合铝管上，每一堵头均由一整块复合铝板冲压而成，该堵头包括主体部和设置在该主体部四周的密封部，主体部与密封部之间形成台阶状，该主体部紧密地插入到复合铝管内，且使密封部抵靠在复合铝管的端面上；该复合铝板包括基板和复合在该基板上的钎焊层，该钎焊层位于基板朝着复合铝管的一侧。复合铝板的基板的材料可以采用牌号3003的铝合金，钎焊层的材料可以采用牌号4045的铝合金。
19.该设计能够有效地扩大堵头与复合铝管之间的接触面积，提高堵头的稳定性，在进行钎焊时，钎焊层融化为金属液体，与复合铝管的外侧板所形成的金属液体一起将堵头钎焊在复合铝管上，保证了堵头的密封性和稳定性。
20.进一步，安装孔的高度与铝扁管的高度相同，安装孔的宽度与n根铝扁管的总宽度相同。在制造时，将各铝扁管排好后，朝向相同的一端一起插入安装孔内，由于铝扁管具有一定的弹性，利用该弹性，将钎料片夹持在两根铝扁管之间，在钎焊过程中，钎料片融化，铝扁管恢复原状，并被融化后所产生的钎料熔液钎焊在一起。该设计能够将各铝扁管之间的缝隙降低到最低，提高平行流水冷盘总成的流道面积。
附图说明
21.图1是现有技术中的锂电池水冷板总成的示意图。
22.图2是图1中沿a—a向的视图。
23.图3是采用本发明所制备的平行流水冷盘总成的结构示意图。
24.图4是图3的俯视图。
25.图5是图4中b—b向的视图。
26.图6是图5中c部分的放大图。
27.图7是集流管的截面图。
28.图8是铝扁管的结构示意图。
29.图9是堵头的结构示意图。
30.图10是图9的俯视图。
31.图11是图10中d—d向的视图。
具体实施方式
32.以下首先对锂电池的平行流水冷盘总成的结构进行说明，请参阅图3
‑
图7，该平行流水冷盘总成包括四根沿同一平面布置，且相互平行的铝扁管20，相邻的铝扁管钎焊在一起，形成冷却排管，在冷却排管的长度方向的两端分别密封安装有一根集流管30，并在两根集流管上分别安装有一管接头，其中一个管接头作为冷媒进口管36，另一个管接头作为冷媒出口管37。
33.以下对该平行流水冷盘总成的制造方法进行说明，本实施例中所制造的平行流水冷盘总成的尺寸为1000mm*800mm，该制造方法包括如下步骤：
34.(1)准备四根铝扁管20，即n＝4。
35.请参阅图8，每根铝扁管20均包括一顶板21、一底板22和两块侧板23，其中顶板21和底板22沿高度方向间隔设置且相互平行，每块侧板23将顶板和底板的宽度方向的同一侧封闭，该顶板和底板的厚度v均为0.5
±
0.1mm。在顶板和底板之间还设置有29块中间隔板24，使铝扁管形成有30个呈直线状且相互平行的通孔，每个通孔均形成为一个水冷流道26。每根铝扁管20的宽度s均为200mm，高度h均为8.0
‑
8.2mm。
36.(2)准备两根集流管30：
37.每根集流管30均包括一根复合铝管31，复合铝管呈直管状。该复合铝管31的两端均用堵头40封堵，并沿每根复合铝管31的长度方向开设一个安装孔32。
38.该复合铝管31包括内层板311和复合在该内层板311的外壁上的外层板312，且该外层板的熔点低于内层板的熔点。
39.本实施例中，安装孔的高度与铝扁管的高度相同，安装孔的宽度与四根铝扁管的总宽度相同，即安装孔的宽度为800mm。
40.(3)预装配：
41.将四根铝扁管20的一端同时插入到一根集流管30上的安装孔32内，四根铝扁管20的另一端同时插入到另一根集流管30上的安装孔32内，四根铝扁管沿同一平面铺设且相互平行，在相邻的两根铝扁管20之间夹持有钎料片50，并在每根集流管上安装管接头，制成部件总成；该钎料片的熔点低于内层板的熔点。
42.请参阅图9
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图11，每一堵头40均由一整块铝板冲压而成，该堵头40包括主体部41和设置在该主体部四周的密封部42，主体部与密封部之间形成台阶状，该主体部紧密地插入到复合铝管内，且使密封部抵靠在复合铝管的端面上。
43.该复合铝板包括基板43和复合在该基板43上的钎焊层44，该钎焊层位于基板的朝向复合铝管的一侧。
44.(4)钎焊：
45.将部件总成放入到钎焊炉内，将炉温升高到设定温度，使外层板和钎料片融化，完成钎焊，制成平行流水冷盘总成。
46.复合铝管的内层板的材料为牌号3003的铝合金，外层板的材料为牌号4045的铝合金。其中牌号3003的铝合金为铝锰合金，其熔点为660℃，牌号4045的铝合金为铝硅合金，其熔点为605℃，在钎焊过程中，炉温的设定温度为610
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620℃，以保证外层板能够完全融化，且保持内层板维持原状。融化掉的外层板流到各结合部位的缝隙中，进行粘结并封堵。
47.在本实施例中，每个平行流水冷盘总成采用四根铝扁管制造，可以理解，根据不同铝扁管的孔数，以及宽度，还可以采用其它数量的铝扁管来制作，例如可以采用三根40孔的铝扁管来制作。另外根据平行流水冷盘总成的不同宽度和冷却要求，还可以采用5根、8根或10根铝扁管来制作。
48.将本实施例以及与本实施例相对应的板式水冷板总成的性能比较列入下表。
[0049][0050]
上表中的平行流水冷盘总成和板式水冷板总成均用于对同一型号的锂电池进行冷却。由上表可以看出，本技术中的平行流水冷盘总成具有更高的换热效率，且能够降低冷却水的驱动泵的动力消耗。