液冷板、电池模组和电池包的制作方法

1.本实用新型属于动力电池领域，尤其涉及一种液冷板、电池模组和电池包。


背景技术：

2.液冷板包括底板和盖板，底板和盖板盖合而形成供液冷介质流通的流道。底板和盖板盖合后通过摩擦焊焊接连接。在摩擦焊过程中会带来很大热量，很容易导致液冷板在焊接过程中变形。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种液冷板、电池模组和电池包，其旨在解决现有液冷板在焊接过程中容易变形的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型实施例提供了如下技术方案：
5.第一方面，提供一种液冷板，包括底板和盖板，底板和盖板之间形成供液冷介质流通的流道；
6.底板包括板主体、设于板主体上表面的第一限位条和设于板主体边侧的第一搭接部，第一限位条的布置路径沿板主体的边沿延伸；
7.盖板的下侧板面开设有供底板置入的容置槽，容置槽的槽底在与第一搭接部对应区域凸设有第二搭接部；
8.第一限位条和第一搭接部均抵接第二搭接部。
9.通过采用上述技术方案，在对底板和盖板进行摩擦焊焊接的过程中，对焊接位置的压力以及摩擦焊接过程产生的大量的热量，容易导致焊接位置的结构变形，尤其是第一搭接部向内压溃变形。第一限位条和第二搭接部的设置，能够对第一搭接部提供刚性的支撑，而有效降低第一搭接部的形变情况，提高液冷板的成品质量。
10.可选的，盖板在容置槽内设有分腔件，分腔件将容置槽划分为多个腔室，各腔室顺次连通而形成流道；分腔件的下表面与板主体抵接并通过摩擦焊焊接连接。
11.通过采用上述技术方案，分腔件与板主体焊接，以防止液冷板由于尺寸过大而容易在中间产生鼓包变形的情况。
12.可选的，分腔件包括分流凸台和设于分流凸台下表面的焊接凸块，底板还包括两个设于板主体上表面并位于分流凸台两侧的第二限位条，两个第二限位条之间形成容置分流凸台的第一限位槽，板主体在第一限位槽的槽底开设有与焊接凸块配合的第二限位槽；在底板和盖板盖合时，分流凸台置于第一限位槽，焊接凸块置于第二限位槽，焊接凸块的下表面与板主体抵接并通过摩擦焊焊接连接。
13.通过采用上述技术方案，焊接凸块和板主体进行摩擦焊焊接时，焊接凸块上表面受到分流凸台的支撑而侧面受到第二限位槽的限制而阻碍焊接凸块受热受压下的形变。第二限位条分居分流凸台的两侧而进一步加强对分腔件形变的限制，提高液冷板成品质量。
14.可选的，盖板在容置槽还设有用于改变液冷介质的流动方向的扰流结构，扰流结
构的下表面抵接板主体。
15.通过采用上述技术方案，扰流结构能够作为承重件加强液冷板的承重能力。
16.可选的，扰流结构有多个并沿液冷介质的流通方向依次排布，各扰流结构均包括多个并沿垂直于液冷介质流通方向间隔布置的扰流柱，相邻的两个扰流结构的扰流柱在液冷介质的流通方向上错位设置，使得后一扰流结构使经前一扰流结构流出的液冷介质绕流；各扰流柱呈上下延伸的柱状，各扰流柱的下表面均抵接板主体。
17.通过采用上述技术方案，各扰流柱的设置能够增强对冷却介质的扰流效果而进一步提高冷却介质的换热效率和流动均匀性。
18.可选的，盖板在容置槽还设有分流条，分流条有多个并沿垂直于液冷介质流通方向间隔布置；各分流条的下表面抵接板主体。
19.通过采用上述技术方案，各分流条能够作为承重件加强液冷板的承重能力。
20.可选的，底板和盖板均为压铸件。
21.通过采用上述技术方案，底板和盖板压铸成型再采用摩擦焊焊接，工艺控制良好，且制程稳定，具备批量交付能力。
22.第二方面，提供一种电池模组，包括液冷板、上盖、边框和电芯组件，边框夹设于液冷板和上盖之间并与液冷板、上盖围合形成容置电芯组件的容腔，液冷板为如上述的液冷板。
23.通过采用上述技术方案，液冷板在承担对电芯组件进行温度调节功能的同时，承载电芯组件的重量。液冷板直接抵接电芯组件，能够提高温度调节效率、提高节能效果。
24.第三方面，提供一种电池包，包括箱体，以及设于所述箱体内的横梁、纵梁和电池模组，所述横梁和所述纵梁交错连接而将所述箱体内部空间分割成多个安装槽，所述电池模组有多个并对应设于各所述安装槽内；
25.所述电池模组为如上述的电池模组，
26.所述液冷板设有与所述流道连通以向所述流道输入或输出液冷介质的水嘴；
27.所述横梁或/和所述纵梁开设有上下贯通并供所述水嘴穿过的装配孔。
28.通过采用上述技术方案，装配孔的设置，为水嘴提供装配空间，水嘴穿过装配孔而外接介质源。换言之，电池包内无需另外预留供水嘴放置的装配空间，从而能够提高整个电池包的体积利用率。
29.可选的，液冷板有多个并与各电芯组件对应设置，位于横梁两侧的两个液冷板的水嘴与设于该横梁的装配孔对应设置。
30.通过采用上述技术方案，位于横梁两侧的两个液冷板的水嘴共用该横梁的空间。该设置有利于管路集成设计，便利装配。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本实用新型实施例提供的电池模组的拆解示意图；
33.图2为本实用新型实施例提供的电池包的示意图；
34.图3为本实用新型实施例中液冷板、横梁和纵梁的装配示意图；
35.图4为本实用新型实施例中横梁的结构示意图；
36.图5为本实用新型实施例中液冷板的拆解示意图；
37.图6为图5中a局部的放大图；
38.图7为本实用新型实施例中液冷板的剖切示意图；
39.图8为图7中b局部的放大图；
40.图9为图7中c局部的放大图；
41.图10为本实用新型实施例中盖板的示意图。
42.其中，图中各附图标记：
43.100、电池模组；10、液冷板；11、底板；111、板主体；1111、第一搭接部；112、第一限位条；113、第二限位条；12、盖板；121、第二搭接部；122、分腔件；1221、分流凸台；1222、焊接凸块；123、扰流柱；124、分流条；101、流道；13、水嘴；20、上盖；30、边框；40、电芯组件；200、箱体；300、横梁；301、装配孔；302、第一避让孔；303、第二避让孔；400、纵梁。
具体实施方式
44.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
45.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
46.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
47.请参照图1至图10，现对本技术提供的液冷板10，以及采用该液冷板10的电池模组100、电池包进行示例性说明。
48.请参照图1，电池模组100包括液冷板10、上盖20、边框30和电芯组件40，边框30夹设于液冷板10和上盖20之间并与液冷板10、上盖20围合形成容置电芯组件40的容腔。
49.液冷板10在承担对电芯组件40进行温度调节功能的同时，承载电芯组件40的重量。该设置下，液冷板10直接抵接电芯组件40，能够提高温度调节效率、提高节能效果。
50.在本技术另一实施例中，请参照图1，液冷板10设有供液冷介质进入或离开液冷板10的水嘴13。液冷介质可以为纯水、冷媒、水和乙二醇混合液或其它热传导介质。通过液冷介质和电芯组件40的热交换实现对电芯组件40的温度调节。
51.可以理解，液冷板10内设有供液冷介质流通的流道101，流道101的两端为进水口和出水口，液冷板10在进水口和出水口处均设有水嘴13，水嘴13用于外接介质源，以接入或送出液冷介质。一般情况下，进水口和出水口设于液冷板10的边侧，水嘴13与进水口或出水口连通，水嘴13用于外接介质源的接口向上设置或朝向边侧设置。本实施例中，液冷板10水
平放置，而水嘴13用于外接介质源的接口向上设置。
52.请参照图2至图4，电池包包括箱体200、设于箱体200内的横梁300、纵梁400和电池模组100。横梁300和纵梁400交错连接而将箱体200内部空间分割成多个安装槽，电池模组100有多个并对应设于各安装槽内；横梁300或/和纵梁400开设有上下贯通并供水嘴13穿过的装配孔301。
53.装配孔301的设置，为水嘴13提供装配空间，水嘴13穿过装配孔301而外接介质源。换言之，箱体200内(如安装槽内或安装槽之间)无需另外预留供水嘴13放置的装配空间，从而能够提高整个电池包的体积利用率。
54.任一电池模组100对应设于一个安装槽内，安装槽可以由两个横梁300和两个纵梁400作为边界，也可以由两个横梁300、一个纵梁400和箱体200内表面作为边界。可以理解，装配孔301的位置根据水嘴13在液冷板10的位置进行配合设置。装配孔301可以开设于横梁300或纵梁400上。
55.液冷板10具有两个水嘴13，水嘴13和装配孔301可以为一对一的关系也可以为一对多的关系，一对一的关系指一个液冷板10的两个水嘴13与特定的两个装配孔301一一对应插接。一对多的关系指一个液冷板10的两个水嘴13可以与多个装配孔301中的两个进行插接配合。在水嘴13和装配孔301数量为一对多的关系时，可以在横梁300和纵梁400上均设有装配孔301，并使得任一水嘴13(无论位于液冷板10的长边还是短边)均能够与一装配孔301正对而实现装配，提高装配的便利性。在水嘴13和装配孔301数量为一对多的关系时，也可以在一个横梁300/纵梁400上设有多个(大于两个)装配孔301，并使得两个位于液冷板10同一侧的水嘴13均能够与横梁300/纵梁400上的两个装配孔301正对而实现装配，提高装配的便利性。
56.在本技术另一实施例中，请参照图3，装配孔301开设于横梁300上。
57.结合图2和图3，电池模组100呈行列排布，对应的，液冷板10呈行列排布。各液冷板10的两个水嘴13均位于液冷板10的同一侧，并与开设于横梁300的装配孔301配合设置。换言之，装配孔301只开设在横梁300上，纵梁400无需开孔而保障纵梁400的结构完整性。该设置有利于提高电池包的结构强度。
58.优选的，位于横梁300两侧的两个液冷板10的水嘴13与设于该横梁300的装配孔301对应设置。
59.请参照图3，多个横梁300沿纵梁400延伸方向间隔排布。位于横梁300两侧的两个液冷板10的水嘴13共用该横梁300的空间。假设电池包内的横梁300为偶数个，则只需要在一半的横梁300开设装配孔301，而另一半的横梁300无需开装配孔301。开设有装配孔301的横梁300和没有开设装配孔301的横梁300交替设置。此外，将相邻的液冷板10的水嘴13集中在同一横梁300上，该设置有利于管路集成设计，便利装配。
60.请参照图3，为确保相邻两个液冷板10的水嘴13与横梁300的装配孔301的配合，相邻两个液冷板10的水嘴13错位设置，使得相邻两个液冷板10的四个水嘴13对应的四个装配孔301呈直线排列在横梁300上。
61.请参照图4和图5，液冷板10具有位于容置槽的主体部和连接主体部并延伸至横梁300下方的延伸部，出水孔/进水孔位于延伸部，水嘴13设于延伸部并向上延伸而插入装配孔301。横梁300在延伸部处对应开设有第一避让孔302，此外，横梁300在与纵梁400交错位
置开设有避让纵梁400的第二避让孔303。
62.请参照图5和图10，本技术实施例提供的液冷板10包括底板11和盖板12，底板11和盖板12盖合而形成供液冷介质流通的流道101。
63.底板11和盖板12均为压铸件。底板11和盖板12之间通过摩擦焊焊接连接。压铸工艺是非常成熟且应用广泛的成型方式，随着新能源汽车的快速发展,成为电机控制器、动力电池包托盘及散热箱体200成批量生产的首选方式。压铸成型再采用摩擦焊焊接，工艺控制良好，且制程稳定，具备批量交付能力。在其它实施例中，底板11和盖板12也可以采用机加工生产，再采用摩擦焊、钎焊或真空钎焊等工艺进行焊接，在此不作唯一限定。
64.本实施例中，底板11嵌入盖板12并与盖板12摩擦焊焊接连接。
65.请参照图7和图8，底板11包括板主体111、设于板主体111上表面的第一限位条112和设于板主体111边侧的第一搭接部1111，第一限位条112的布置路径沿板主体111的边沿延伸。其中，第一搭接部1111的边沿为与盖板12焊接的焊接位置h1。
66.所述盖板12的下侧板面开设有供所述底板11置入的容置槽，所述容置槽的槽底在与所述第一搭接部1111对应区域凸设有第二搭接部121；
67.第一限位条112和第一搭接部1111均抵接第二搭接部121而限制底板11和盖板12在摩擦焊过程中压溃变形。
68.请参照图7，盖板12在其下表面开设有容置槽，底板11向上嵌入容置槽内，且其下表面与盖板12的下表面平齐。盖板12下表面与底板11的连接位置h1为焊接的位置。请参照图8，底板11在靠近焊接位置处设有第一限位条112，第一限位条112与焊接位置h1之间为第一搭接部1111。盖板12根据底板11的具体结构进行配合设置，具体的，盖板12在第一搭接部1111和第一限位条112处凸设有台阶状的第二搭接部121，第一限位条112与第二搭接部121在水平方向上抵接，第一搭接部1111与第二搭接部121在上下方向上搭接。
69.在对底板11和盖板12进行摩擦焊焊接的过程中，对焊接位置h1的压力以及摩擦焊接过程产生的大量的热量，容易导致焊接位置h1的结构变形，尤其是第一搭接部1111向内压溃变形。第一限位条112和第二搭接部121的设置，能够对第一搭接部1111提供刚性的支撑，而有效降低第一搭接部1111的形变情况。
70.由上，本实施例提供的液冷板10，通过第一限位条112和第二搭接部121的设置，能够有效改善第一搭接部1111在底板11和盖板12的摩擦焊过程中的形变情况，提高液冷板10的成品质量。
71.本实施例中，第一限位条112的布置路径沿板主体111的边沿延伸。第一限位条112可以为封闭的环状、具有开口的环状，或间断设置的环状。间断设置的环状指的是第一限位条112由多个间隔设置的条状物顺次排列形成。图5所示结构中，第一限位条112为具有开口的环状，开口位置对应液冷板10的进水口、出水口位置。
72.在本技术另一实施例中，请参照图10，盖板12在容置槽内设有分腔件122，分腔件122将容置槽划分为多个腔室，各腔室顺次连通而形成流道101。
73.流道101两端为进水口和出水口，图10所示结构中，进水口和出水口位于液冷板10的同一侧，为便于描述，将进水口和出水口的位置定义为位于液冷板10的右侧并前后间隔设置。分腔件122位于进水口和出水口之间并沿左右延伸，分腔件122将液冷板10内部空间分隔成前部、后部和左部，左部连通前部和后部而使流道101呈开口向右的u形。液冷介质从
进水口进入前部，而后经左部进入下部，最后从出水口离开流道101。示图中空心箭头所示的方向为液冷介质在流道101中的流通方向。分腔件122的设置延长了液冷介质的流通路径，有利于液冷介质充分填充到容置槽的各个位置，从而有利于提高对电芯组件40的温度调节效果。图示结构中，分腔件122有一条并位于液冷板10前后方向的中部，在其它实施例中，分腔件122有一条并偏向液冷板10前侧或后侧设置，或，分腔件122有多条并沿前后方向间隔设置，且使得流道101呈前后延伸的波浪形。
74.本实施例中，请参照图7和图9，分腔件122的下表面与板主体111抵接并通过摩擦焊焊接连接。分腔件122与板主体111焊接，以防止液冷板10由于尺寸过大而容易在中间产生鼓包变形的情况。
75.在本技术另一实施例中，请参照图9，分腔件122包括分流凸台1221和设于分流凸台1221下表面的焊接凸块1222，底板11还包括两个设于板主体111上表面并位于分流凸台1221两侧的第二限位条113，两个第二限位条113之间形成容置分流凸台1221的第一限位槽，板主体111在第一限位槽的槽底开设有与焊接凸块1222配合的第二限位槽；在底板11和盖板12连接时，分流凸台1221置于第一限位槽，焊接凸块1222置于第二限位槽，焊接凸块1222的下表面与板主体111抵接并通过摩擦焊焊接连接。
76.图9中h2的位置为焊接凸块1222和板主体111的焊接位置。在焊接凸块1222和板主体111进行摩擦焊焊接时，焊接凸块1222上表面受到分流凸台1221的支撑而侧面受到第二限位槽的限制而阻碍焊接凸块1222受热受压下的形变。第二限位条113分居分流凸台1221的两侧而进一步加强对分腔件122形变的限制，提高液冷板10成品质量。
77.在本技术另一实施例中，盖板12在容置槽还设有用于改变液冷介质的流动方向的扰流结构，扰流结构的下表面抵接板主体111。扰流结构下表面抵接板主体111，而能够作为承重件加强液冷板10的承重能力。
78.请参照图10，扰流结构有多个，各扰流结构沿液冷介质的流通方向依次排布，且后一扰流结构使经前一扰流结构流出的液冷介质绕流。各扰流结构均包括多个扰流柱123，扰流柱123呈上下延伸的柱状，各扰流柱123的下表面均抵接板主体111，而能够作为承重件加强液冷板10的承重能力。
79.各扰流柱123沿垂直于液冷介质流通方向间隔布置。相邻扰流结构的流柱在液冷介质的流通方向上错位设置，使得后一扰流结构使经前一扰流结构流出的液冷介质绕流。
80.可以理解，在没有扰流结构的情况下，冷却介质在进入液冷板10内并趋于沿直线流动，在流体阻力下，冷却介质沿在垂直于流通方向的截面上，速度分布呈从中间向两侧递减，该情况下，冷却介质在同一时间沿流通方向的中间位置的热交换效率高于两侧位置而带来换热不均匀的问题。
81.本实施例中，扰流柱123散布于容置槽而阻碍冷却介质的直线流动。冷却介质在经过任一扰流结构时，受到扰流柱123的阻碍而向扰流柱123的两侧绕转，一方面，能够延长冷却介质在容置槽的实际流动路径，而有利于冷却介质与电池模组100之间进行充分的热交换，提高换热效率；另一方面，位于流通方向中间的扰流柱123阻碍冷却介质的直线流动，增加中间流动的阻力而使冷却介质向两侧分流，进而有利于冷却介质在整个垂直于流通方向的截面上，流通速度分布更为均衡而有利于均匀换热。
82.请参照图10，相邻两个扰流结构的扰流柱123错位设置，冷却介质在经过扰流结构
时，被该扰流结构的扰流柱123分割呈若干个平行的分流，各分流在离开该扰流结构时汇合而后于下一个扰流结构再次分流。相邻两个分离结构的扰流柱123错位设置，使得冷却介质多次交替被分离和汇合，从而增强对冷却介质的扰流效果而进一步提高冷却介质的换热效率和流动均匀性。
83.在本技术另一实施例中，请参照图10，盖板12在容置槽还设有分流条124，分流条124有多个并沿垂直于液冷介质流通方向间隔布置。分流条124将液冷介质沿流通方向划分呈多个流通子流道，液冷介质沿各流通子流道流动，该设置能够减小液冷介质在各流通子流道的流量，并均衡各流通子流道的流量分布而有利于均匀换热，从而有利于提高液冷板10对电芯组件40的温度调节效果。
84.图10所示结构中，各分流条124呈间断设置的条状，间断设置指的是各分流条124由多个间隔设置的条状物顺次排列形成。在分流条124的间断处，相邻的流通子流道的液冷介质能够进行汇集、交换和再次分流，而有利于各流通子流道的液冷介质的热交换，而有利于液冷板10温度均衡，提高液冷板10对电芯组件40的温度调节效果。
85.分流条124的下表面抵接板主体111，而能够作为承重件加强液冷板10的承重能力。
86.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。