冷却板支撑及电池包的制作方法

1.本发明涉及动力电池包冷却板固定结构设计技术领域，具体涉及一种冷却板支撑及电池包。


背景技术：

2.电池模组在充电和放电操作期间会产生热量，必须将该热量耗散以便实现所需的电池性能水平，常规技术手段可以通过冷却板耗散热量以维持电池模组处于合适的温度。现有技术需要在冷却板和电池模组之间填充导热剂以改善热传递，由于导热剂的填充厚度增加会降低冷却板和电池模组之间的传热效率，且进一步增加了电池包的重量和成本，技术上期望在充分填充冷却板和电池模组之间空气间隙的前提下减小导热剂厚度。
3.电动汽车为了实现更长的续航里程，电池包通常会布置双层模组，第二上层模组和冷却板需要通过多个支架固定；由于制造工艺限制和多层结构安装的公差因素，第二上层模组的冷却板安装界面高度不一致，固定冷却板进一步地导致冷却板弯曲变形。第二上层模组和上述弯曲变形的冷却板需要局部填充更厚的导热剂以建立热传导，更厚的导热剂造成电池包的重量和成本提高、同时降低了热交换效率。厚度不均匀的导热剂造成不同区域的换热效率不一致，进而导致第二上层模组的温差加大。
4.cn112670646a公开了一种具有双层模组结构的电池包，第二上层模组的液冷板安装在多个支架上，上述多个支架又分别固定于箱体或下层模组；由于公差累积可能导致液冷板的各个安装点之间存在高度差，进而造成液冷板固定后平面度不满足设计预期，进一步影响第二上层模组的热管理性能。
5.cn109411656a将电池阵列固定在电池组内的适形支架，将电池阵列固定到电池组内时弯曲适形支架以减小电池阵列和热交换板之间的间隙；避免弯折或弯曲热交换板，从而有助于减少或消除热交换板和其他部件之间的间隙，进而提高导热性，而且可以减少所需的热界面材料。


技术实现要素：

6.本发明的第一个目的在于提出一种冷却板支撑，通过在带有浮动支撑平台的冷却板支撑上固定安装冷却板，使冷却板在被第二紧固件压紧之前能够充分接触支撑平台，整个紧固过程不至于使冷却板变形贴合支撑平台，以避免了冷却板弯曲变形。
7.本发明的第二个目的在于进一步提出具有上述冷却板支撑的电池包，该电池包设有双层模组，第二上层模组的冷却板通过多个上述冷却板支撑固定，多个冷却板支撑在安装过程能够分别贴合冷却板的安装面，避免了多层支架结构累积误差影响冷却板的平面度，以实现在第二上层模组和冷却板之间填充更薄的导热剂建立热传导。
8.为实现本发明的第一个目的，本发明采用如下技术方案：一种冷却板支撑，冷却板支撑由底座和浮动支撑平台构成，所述底座设有第一接口、第二接口和第三接口，所述底座通过第一接口与冷却板支撑的支撑固件连接，通过第二
接口与浮动支撑平台连接，通过第三接口与冷却板固定连接，所述浮动支撑平台由支撑柱和摩擦环组成，所述支撑柱包括支撑面、安装孔、凹槽和第四接口，所述支撑面与冷却板安装面接触起承托冷却板作用，所述冷却板的连接件穿过安装孔进而实现对冷却板的固定，所述摩擦环安装于支撑柱的凹槽内，所述第四连接口与底座的第二连接口连接。
9.所述第二接口与第三接口同轴布置，所述摩擦环与凹槽之间通过粘接或过盈配合或焊接方式进行连接，所述摩擦环的内径小于支撑柱上安装孔的内径，小于连接件的外径，所述摩擦环为橡胶材质，摩擦环径向可发生形变并具有回弹力，固定冷却板的连接件穿过摩擦环迫使摩擦环发生内径增大的形变，同时摩擦环产生回弹力压紧固定冷却板的连接件的外壁面。
10.所述连接件外圈设有第一外螺纹，所述底座的第三接口内圈设有与第一外螺纹相匹配的第一内螺纹，所述底座的第二接口外圈设有第二外螺纹，所述浮动支撑平台的第四接口内圈设有与第二外螺纹相匹配的第二内螺纹。
11.所述第二外螺纹与第一内螺纹旋合但未完全拧紧，所述浮动支撑平台在被施加第一旋松力矩时，第二内螺纹会相对第二外螺纹旋转，进而使浮动支撑平台相对底座升高。
12.所述第一内螺纹与第二内螺纹的螺旋方向相反。
13.所述冷却板在初始安装状态下，冷却板安装面与浮动支撑平台的支撑面之间设有间隙k。
14.具体地，在本技术方案中，固定冷却板的连接件通过支撑柱的安装孔穿过摩擦环，固定冷却板的连接件的头部接触底座的第三接口，通过拧紧工具驱动固定冷却板的连接件旋转，使第一外螺纹与第一内螺纹旋合，此时，固定冷却板的连接件在轴向超趋近冷却板方向运动；固定冷却板的连接件旋转过程通过摩擦环的壁面摩擦力施加第二旋松力矩至浮动支撑平台；当浮动支撑平台的支撑柱的支撑面未接触冷却板安装面，第二旋松力矩大于第一旋松力矩，浮动支撑平台的摩擦环与固定冷却板的连接件同方向旋转，浮动支撑平台的第二内螺纹会相对底座的第二外螺纹旋转，固定冷却板的连接件旋转同时带动浮动支撑平台超趋近冷却板安装面方向运动，摩擦环相对固定冷却板的连接件轴向滑动；当浮动支撑平台的支撑柱的支撑面接触冷却板安装面，浮动支撑平台的轴向运动被限定，第二旋松力矩不足以驱动浮动支撑平台旋转，摩擦环相同时在周向和轴向相对固定冷却板的连接件滑动，固定冷却板的连接件继续旋转直至目标拧紧力矩；固定冷却板的连接件压紧冷却板贴合浮动支撑平台的支撑柱的支撑面，冷却板在不被施加位移的前提下被支撑固定，从而保证了冷却板在安装状态保持了初始的平面度。
15.进一步地，为实现本发明的第二个目的，本发明还提出了一种具有上述技术方案中所述冷却板支撑的电池包，它包括箱体、箱盖、第二上层模组、上层冷却板、下层模组、冷却板支撑和第二紧固件，所述下层模组安装在箱体上，下层模组上安装有多个冷却板支撑，所述上层冷却板安装在冷却板支撑上，所述上层冷却板上方安装有第二上层模组，所述第二上层模组与上层冷却板之间填充有导热剂。
16.在该技术方案中，由于电池包箱体制造公差、下层模组制造公差和冷却板支撑制造公差共同影响，多个冷却板支撑的冷却板安装面高度存在偏差；冷却板支撑的浮动支撑平台在第二紧固件拧紧过程中可以自适应调整高度至贴合冷却板，避免了多层支架结构累积误差影响冷却板的平面度；从而可以实现在第二上层模组和冷却板之间填充更薄的导热
剂以建立热传导，在减少导热剂消耗量的同时进一步提高了电池包的热交换性能，同时降低了电池包的重量和成本。
17.本发明的有益效果：1、在第二紧固件拧紧过程中自适应填充冷却板和冷却板支撑之间的间隙，避免冷却板被压紧后变形；保证了冷却板在安装状态保持初始的平面度。厚度均匀的导热剂带来冷却板换热效率一致，进而减小电池模组的温度差异。
18.2、调整冷却板和冷却板支撑之间的间隙的过程不增加额外的操作步骤或工序，简化了装配过程。
19.3、通过保持冷却板的平面度使模组和冷却板之间填充更薄的导热剂以建立热传导，在减少导热剂消耗量的同时进一步提高了热交换性能，同时降低了电池包的重量和成本。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
21.图1是本发明一种冷却板支撑的结构示意图；图2是图1中冷却板支撑的剖面图；图3是本发明浮动支撑平台的剖面图；图4是本发明冷却板与冷却板支撑的间隙状态示意图；图5是本发明实施例中安装冷却板过程中冷却板支撑填充间隙的原理示意图一；图6是本发明实施例中安装冷却板过程中冷却板支撑填充间隙的原理示意图二；图7是本发明实施例中安装冷却板过程中冷却板支撑填充间隙的原理示意图三；图8是本发明实施例中电池包的结构示意图；图9是图8中电池包的局部结构放大示意图；图10是本发明实施例中冷却板支撑与冷却板的装配示意图；图11是本发明实施例中所述传统电池包冷却板安装过程弯曲变形的示意图一；图12是本发明实施例中所述传统电池包冷却板安装过程弯曲变形的示意图二；图13是本发明实施例中所述传统电池包冷却板安装过程弯曲变形的示意图三。
22.图中的附图标记说明：11、电池托盘；12、支架；13、液冷板；14、第一紧固件；15、第一上层模组；2、冷却板支撑；21、底座；211、第一接口；212、第二接口；213、第三接口；22、冷却板支撑平台；221、支撑柱；222、摩擦环；2211、支撑面；2212、安装孔；2213、凹槽；2214、第四接口；212a、第一上平面；2214a、上端面；3、冷却板；31、安装面；32、第二上平面；4、连接件；41、第一外螺纹；42、第二外螺纹；43、法兰面；5、电池包；51、箱体；52、箱盖；53、下层模组；54、上层冷却板；55、第二上层模组；56、第二紧固件。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
24.实施例1：参见图1-7。
25.如图1、图2所示，一种冷却板支撑，冷却板支撑（2）由底座（21）和浮动支撑平台（22）构成，所述底座（21）设有第一接口（211）、第二接口（212）和第三接口（213），所述底座（21）通过第一接口（211）与冷却板支撑（2）的支撑固件连接，通过第二接口（212）与浮动支撑平台（22）连接，通过第三接口（213）与冷却板（3）固定连接，如图3所示，所述浮动支撑平台（22）由支撑柱（221）和摩擦环（222）组成，所述支撑柱（221）包括支撑面（2211）、安装孔（2212）、凹槽（2213）和第四接口（2214），所述支撑面（2211）与冷却板（3）安装面（31）接触起承托冷却板作用，所述冷却板的连接件（4）穿过安装孔（2212）进而实现对冷却板的固定，所述摩擦环（222）安装于支撑柱（221）的凹槽（2213）内，所述第四连接口（2214）与底座（21）的第二连接口（212）连接。
26.所述第二接口（212）与第三接口（213）同轴布置，所述摩擦环（222）与凹槽（2213）之间通过粘接或过盈配合或焊接方式进行连接，所述摩擦环（222）的内径小于支撑柱（221）上安装孔（2212）的内径，小于连接件（4）的外径，所述摩擦环（222）为橡胶材质，优选地，摩擦环222由epdm橡胶构成；摩擦环222径向可发生形变并具有回弹力，所述固定冷却板的连接件穿过摩擦环222迫使摩擦环222发生内径增大的形变，同时摩擦环222产生回弹力压紧所述固定冷却板的连接件的外壁面。
27.如图4所示，所述冷却板（3）在初始安装状态下，冷却板（3）安装面（31）与浮动支撑平台（22）的支撑面（2211）之间设有间隙k。
28.如图5-7所示，所述连接件（4）外圈设有第一外螺纹（41），所述底座（21）的第三接口（213）内圈设有与第一外螺纹（41）相匹配的第一内螺纹，所述底座（21）的第二接口（212）外圈设有第二外螺纹（42），所述浮动支撑平台（22）的第四接口（2214）内圈设有与第二外螺纹（42）相匹配的第二内螺纹，所述第一内螺纹与第二内螺纹具有相反的螺旋方向；例如，第一内螺纹为右旋螺纹，第二内螺纹为左旋螺纹，第二外螺纹42为与第二内螺纹耦合的左旋螺纹，第一外螺纹41为与第一内螺纹耦合的右旋螺纹。
29.工作原理：如图1-3所示，初始状态下所述浮动支撑平台22通过第四接口2214安装在底座21的第二接口212上，第二内螺纹与第二外螺纹42旋合但未拧紧，底座21的第二接口212的第一上平面212a接触浮动支撑平台22的第四接口2214的上端面2214a；浮动支撑平台22被施加第一旋松力矩时第二内螺纹会相对第二外螺纹42旋转，浮动支撑平台22会被旋松并且相对底座21升高。
30.如图5所示，固定冷却板的连接件4通过支撑柱221的安装孔2212穿过摩擦环222，所述固定冷却板的连接件4与支撑柱221的安装孔2212为间隙配合，所述固定冷却板的连接件4与摩擦环222为过盈配合；固定冷却板的连接件4的头部接触底座21的第三接口213。固定冷却板的连接件4穿过摩擦环222迫使摩擦环222发生内径增大的形变，同时摩擦环222产生回弹力压紧固定冷却板的连接件4的外表面。通过拧紧工具驱动固定冷却板的连接件4旋转，本实施例中第一外螺纹41为右旋螺纹，则从视角a俯视固定冷却板的连接件4被驱动为顺时针旋转；第一外螺纹41与第一内螺纹旋合，此时，固定冷却板的连接件4在拧紧过程中
向下运动；固定冷却板的连接件4旋转过程通过摩擦环222的壁面摩擦力施加第二旋松力矩至浮动支撑平台22；当浮动支撑平台22的支撑柱221的支撑面2211未接触到冷却板3的安装面31，第二旋松力矩大于第一旋松力矩，浮动支撑平台22的摩擦环222与固定冷却板的连接件4同方向旋转，摩擦环222进一步地带动浮动支撑平台22的第二内螺纹相对底座21的第二外螺纹42旋转，从视角a俯视浮动支撑平台22被驱动为顺时针旋转。
31.实现的效果是：固定冷却板的连接件4紧固时旋转动作带动浮动支撑平台22超趋近冷却板3的安装面31方向运动，即浮动支撑平台22在逐渐升高贴近冷却板3的安装面31，上述过程固定冷却板的连接件4向下运动，浮动支撑平台22和摩擦环222向上运动；摩擦环222相对固定冷却板的连接件4轴向滑动。
32.如图6所示，当浮动支撑平台22的支撑柱221的支撑面2211接触冷却板3的安装面31，浮动支撑平台22的轴向运动被限定，冷却板3的安装面31抵住浮动支撑平台22限制浮动支撑平台22进一步向上运动。固定冷却板的连接件4旋转过程通过摩擦环222的壁面摩擦力施加给浮动支撑平台22的第二旋松力矩不足以驱动浮动支撑平台22继续旋转并向上运动，在固定冷却板的连接件4进一步旋转并向下运动的过程中摩擦环222保持静止，摩擦环222相同时在周向和轴向相对固定冷却板的连接件4滑动。
33.如图7所示，固定冷却板的连接件4继续旋转直至目标拧紧力矩；固定冷却板的连接件4的法兰面43压紧冷却板3的第二上平面32，冷却板3和浮动支撑平台22被固定冷却板的连接件4和底座21夹紧固定。
34.通过上述描述可以清楚的知道，在初始安装状态冷却板3的安装面31与冷却板支撑2的浮动支撑平台22的支撑柱221的支撑面2211之间设有间隙k的情形下，浮动支撑平台22可以在固定冷却板的连接件4紧固过程中被驱动升高从而自适应地贴合冷却板3的安装面31，继而保证冷却板3在不被施加变形位移的前提下被冷却板支撑2支撑、同时被固定冷却板3的连接件4压紧固定，从而确保冷却板3在安装过程中保持初始的平面度。
35.实施例2：参见图8-13。
36.如图8-10所示，一种具体有如实施例1中所述冷却板支撑的电池包，包括箱体51、箱盖52、第二上层模组55、上层冷却板54、下层模组53、冷却板支撑2和第二紧固件56，所述下层模组53安装在箱体51上，多个冷却板支撑2安装在下层模组53上，上层冷却板54安装在冷却板支撑2上，第二上层模组55安装在上层冷却板54上方，第二上层模组55和上层冷却板54之间填充导热剂。
37.如图11-13所示为传统电池包冷却板安装过程弯曲变形示意图，传统电池包的电池托盘11上方安装多个支架12，液冷板13通过多个紧固件14固定在支架12上；第一上层模组15的底面与液冷板13的上表面之间填充导热剂实现第一上层模组15与液冷板13之间热传递；由于托盘11的制造误差和支架12的高度误差，造成各个支架12的上平面之间存在高度差h；液冷板13被紧固件14固定至支架12的上平面，液冷板13的下表面将贴合各个支架12的上平面，液冷板13发生如图12所示的弯曲变形，变形量为h；如图13所示，第一上层模组15与液冷板13之间填充导热剂的目标厚度为t，由于液冷板13发生弯曲变形，局部变形量为h，第一上层模组15与液冷板13之间填充导热剂的厚度变得不均匀，局部厚度增加至t h。厚度不均匀的导热剂造成不同区域的换热效率不一致，进而导致第一上层模组15的温差加大；更厚的导热剂造成电池包的重量和成本提高、同时降低了热交换效率。
38.同样的，本实施例中由于箱体51的制造公差、下层模组53的制造公差和冷却板支撑2的制造公差共同影响，多个冷却板支撑2的冷却板安装面高度存在偏差。
39.如图10所示，多个冷却板支撑2的安装面具有初始高度差h，冷却板支撑2的浮动支撑平台22在第二紧固件56拧紧过程中可以自适应调整高度至贴合上层冷却板54，避免了多层支架结构累积误差影响上层冷却板54的平面度；从而实现上层模组55和上层冷却板54之间填充更薄的导热剂以建立热传导，在减少导热剂消耗量的同时进一步提高了热交换性能，改善了上层模组55的温度一致性，同时降低了电池包5的重量和成本。
40.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。