电池托盘箱体集成结构及其制作方法与流程

1.本技术涉及电池模组技术领域，具体涉及一种水冷板直接集成于箱体的电池托盘箱体集成结构及其制作方法。


背景技术：

2.由于动力电池在充放电的过程中会产生热量，为电池工作在合适的温度下，动力电池托盘需使用冷却系统对电池进行降温，电池托盘的冷却系统通常会用到水冷板，目前水冷板已有的制造技术路线有以下几种：一是钎焊成型。使用这种工艺的水冷板存在上下两层结构，其中一层或两层结构上加工有冷却液流道凹槽，上下两层结构接合在一起后形成冷却液流道形状。加工时，在水冷板的两层结构间涂敷钎料，之后压紧两层结构并将水冷板送入钎焊炉进行高温钎焊，待钎料融化并重新凝固后，水冷板上下结构连接在一起并形成密封的冷却液流道。采用这种方法制造的水冷板，可使用较薄的结构材料，采用较复杂的流道，具有导热较快、传热效率高的优点。但这种水冷板也存在诸多不足，其焊料费用高、生产节奏慢，且需要专用的高温钎焊生产设备，费用较高；钎焊焊料本身含有重金属，还可能造成额外的重金属污染；同时，受限于钎焊工艺，水冷板材料在完成钎焊后，呈完全退火状态，材料强度低。
3.二是挤压成型。这种方法使用挤压成型的腔体作为冷却液流道，使用带一定空腔的结构对型材的两端进行封堵，使得冷却液在腔体内进行定向流动。这种结构形式的水冷板结构刚度大，强度相对较高，但受限于挤压成型工艺，其结构难以形成较复杂的流道，同时壁厚较厚，都降低了水冷板的传热效率。
4.三是吹胀工艺。这种成型方法可采用较薄的板材壁厚，传热性能好；板材通过塑性变形具有一定的强度。但这种工艺成型难度较高，加工成本高。
5.现有的几种工艺除上文所述的缺点外，还具有共同的问题，即水冷板必须作为单独的部件进行生产，这增加了整个电池托盘箱体的生产链长度，在一定程度上延缓了电池托盘箱体的生产节拍，进而影响箱体的整体生产成本及质量管理难度。


技术实现要素：

6.本技术实施例提供一种电池托盘箱体集成结构及其制作方法，可以提高汽车动力电池托盘箱体的整体强度，提升箱体的生产效率，降低生产成本，解决将水冷板作为单独的分总成部件进行生产造成的延缓电池托盘箱体的生产节拍，进而影响箱体的整体生产成本及质量管理难度的技术问题。
7.本技术实施例提供一种电池托盘箱体集成结构，包括箱体框架总成、上水冷板、下水冷板以及底护板；所述上水冷板为平板，其上表面连接至所述箱体框架总成的下表面；所述上水冷板的下表面连接至所述下水冷板的上表面，所述下水冷板的上表面设有流道凹槽，所述下水冷板未设有所述流道凹槽的区域与所述上水冷板相贴合后形成水冷板流道；所述下水冷板的下方设置有底护板，所述底护板的边缘处与所述箱体框架总成的边框相连
接。
8.在本技术一实施例中，所述上水冷板与所述下水冷板的贴合处涂敷有密封胶，所述上水冷板与所述下水冷板的连接方式使用铆钉铆接，所述铆钉位于所述上水冷板与所述下水冷板的贴合处。
9.在本技术一实施例中，所述铆接采用沉头铆钉，所述沉头铆钉的铆钉头部位于所述上水冷板处，所述铆接的铆钉头部或铆钉墩头周围覆盖有所述密封胶。
10.在本技术一实施例中，所述上水冷板与所述下水冷板的贴合处涂敷有点焊密封胶，所述上水冷板与所述下水冷板的连接方式使用电阻点焊,电阻点焊的焊点位于所述上水冷板与所述下水冷板的贴合处。
11.在本技术一实施例中，所述上水冷板与所述下水冷板的连接方式使用搅拌摩擦焊或激光穿透焊，搅拌摩擦焊的焊缝或激光穿透焊的焊缝位于所述上水冷板与所述下水冷板的贴合处。
12.在本技术一实施例中，所述箱体框架总成包括边框、中间横梁和/或中间纵梁；所述中间横梁和/或所述中间纵梁上设置有中间吊挂套筒；所述上水冷板设有与所述中间吊挂套筒相适配的第一过孔，所述下水冷板设有与所述中间吊挂套筒相适配的第二过孔。
13.在本技术一实施例中，所述中间横梁和所述中间纵梁的下表面设有上拉铆螺母安装孔，所述上水冷板与所述下水冷板设有与所述上拉铆螺母安装孔对应的下拉铆螺母安装孔，使用双层拉铆螺母将所述下水冷板的中部与所述上水冷板以及所述中间横梁和所述中间纵梁连接并压紧在一起；所述箱体框架总成的边框的下表面设有拉铆螺母安装孔；所述边框上对应所述底护板设置的拉铆螺母安装孔内安装拉铆螺母，所述拉铆螺母的类型为盲孔型铆螺母；所述底护板使用螺栓与盲孔型铆螺母相连接。
14.在本技术一实施例中，所述中间横梁和所述中间纵梁的下表面设有螺纹孔，使用自冲孔自攻牙螺钉（fds）将所述上水冷板、所述下水冷板与所述框架总成连接并紧固在一起；使用铆钉将所述上水冷板与所述下水冷板铆接在一起；所述箱体框架总成的边框的下表面设有螺纹盲孔；所述底护板使用螺栓与螺纹盲孔相连接。
15.在本技术一实施例中，所述底护板的边缘处与所述边框使用搅拌摩擦焊焊接在一起；和/或，所述底护板的下表面设有聚氯乙烯（pvc）保护层。
16.本技术实施例还提供一种前文所述的一种电池托盘箱体集成结构的制作方法，包括以下步骤：制作一箱体框架总成，所述电池托盘箱体框架总成采用铝合金型材拼焊而成；提供一上水冷板，所述上水冷板为平板；将所述上水冷板的上表面连接至所述箱体框架总成的下表面；制作一下水冷板，所述下水冷板的上表面设有流道凹槽；将所述上水冷板的下表面连接至所述下水冷板的上表面，所述下水冷板未设有所述流道凹槽的区域与所述上水冷板相贴合后形成水冷板流道；以及提供一底护板，将所述底护板设置于所述下水冷板的下方，并将所述底护板的边缘处与所述箱体框架总成的边框相连接。
17.本技术实施例提供的电池托盘箱体集成结构及其制作方法，不再将水冷板作为单独的分总成部件进行生产，而是将构成水冷板的结构件直接作为电池托盘箱体的结构件进
行使用，具有结构整体强度高、生产环节短、制造成本低等优点，提高了汽车动力电池托盘箱体的整体强度，提升了箱体的生产效率，降低了生产成本。
附图说明
18.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其它有益效果显而易见。
19.图1为本技术实施例提供的电池托盘箱体集成结构的爆炸图；图2为本技术实施例提供的箱体框架总成的结构示意图；图3为本技术实施例提供的上水冷板、下水冷板的结构示意图；图4为本技术实施例提供的上水冷板、下水冷板采用搅拌摩擦焊连接的结构示意图；图5为本技术实施例提供的上水冷板、下水冷板采用铆钉连接的结构示意图；图6为本技术实施例提供的上水冷板、下水冷板采用电阻点焊连接的结构示意图；图7为本技术实施例提供的上水冷板、下水冷板采用激光焊连接的结构示意图；图8为本技术实施例提供的上下水冷板与框架总成的连接方式采用外缘搅拌焊、中间双层拉铆形式的结构示意图；图9为本技术实施例提供的电池托盘箱体集成结构的制作方法的流程图。
20.图中部件标识如下：1、框架总成；2、上水冷板；3、下水冷板；4、底护板；5、流道凹槽；6、水冷板流道；7、搅拌摩擦焊焊缝；8、密封胶；9、铆钉；10、点焊密封胶；11、激光穿透焊的焊缝；12、电阻焊焊点；13、沉头铆钉；14、铆钉头部；15、铆钉墩头；16、边框；17、中间横梁；18、中间纵梁；19、中间吊挂套筒；21、上拉铆螺母过孔；22、第一过孔；23、冷却液进出口；31、下拉铆螺母过孔；32、第二过孔。
具体实施方式
21.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域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，都属于本技术保护的范围。
22.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
23.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。
24.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
25.具体的，请参阅图1至图7，本技术实施例提供一种电池托盘箱体集成结构，包括箱体框架总成1、上水冷板2、下水冷板3以及底护板4；所述上水冷板2为平板，其上表面连接至所述箱体框架总成1的下表面；所述上水冷板2的下表面连接至所述下水冷板3的上表面，所述下水冷板3的上表面设有流道凹槽5，所述下水冷板3未设有所述流道凹槽5的区域与所述上水冷板2相贴合后形成水冷板流道6；所述下水冷板3的下方设置有底护板4，所述底护板4的边缘处与所述框架总成1的边框16相连接。
26.如图4所示，在本技术一实施例中，所述上水冷板2与所述下水冷板3的贴合处涂敷有密封胶8，所述上水冷板2与所述下水冷板3的连接方式使用铆钉9铆接，所述铆钉9位于所述上水冷板2与所述下水冷板3的贴合处。
27.如图3所示，所述上水冷板2上设有上拉铆螺母过孔21，所述下水冷板3上设有与上拉铆螺母过孔21对应设置下拉铆螺母过孔31，所述铆钉9贯穿设置在对应设置的上拉铆螺母过孔21和下拉铆螺母过孔31中。
28.如图5所示，在本技术一实施例中，所述铆接9采用沉头铆钉13，沉头铆钉13设有铆钉头部14和铆钉墩头15，所述沉头铆钉13的铆钉头部14位于所述上水冷板2处，所述铆接9的铆钉头部14或铆钉墩头15周围覆盖有所述密封胶8。
29.如图6所示，在本技术一实施例中，所述上水冷板2与所述下水冷板3的贴合处涂敷有点焊密封胶10，所述上水冷板2与所述下水冷板3的连接方式使用电阻点焊,电阻点焊的焊点12位于所述上水冷板2与所述下水冷板3的贴合处。
30.如图4所示，所述上水冷板2与所述下水冷板3的连接方式使用搅拌摩擦焊，搅拌摩擦焊的焊缝7位于所述上水冷板2与所述下水冷板3的贴合处。或者如图7所示，所述上水冷板2与所述下水冷板3的连接方式使用激光穿透焊，激光穿透焊的焊缝11位于所述上水冷板2与所述下水冷板3的贴合处。
31.如图2、图3所示，在本技术实施例中，所述箱体框架总成1包括边框16、中间横梁17和/或中间纵梁18；所述中间横梁17和/或所述中间纵梁18上设置有中间吊挂套筒19；所述上水冷板2设有与所述中间吊挂套筒19相适配的第一过孔22，所述下水冷板3设有与所述中间吊挂套筒19相适配的第二过孔32。所述上水冷板2还设有冷却液进出口23，所述下水冷板3的上表面的流道凹槽5与冷却液进出口23对应设置。
32.如图2所示，在本技术一实施例中，所述中间横梁17和所述中间纵梁18的下表面设有上拉铆螺母安装孔，所述上水冷板2与所述下水冷板3设有与所述上拉铆螺母安装孔对应的下拉铆螺母安装孔，如图8所示可使用双层拉铆螺母将所述下水冷板3的中部与所述上水冷板2以及所述中间横梁17和所述中间纵梁18连接并压紧在一起；所述框架总成1的边框的下表面设有拉铆螺母安装孔；所述边框16上对应所述底护板4设置的拉铆螺母安装孔内安
装拉铆螺母，所述拉铆螺母的类型为盲孔型铆螺母；所述底护板4使用螺栓与盲孔型铆螺母相连接。
33.在本技术一实施例中，所述中间横梁17和所述中间纵梁18的下表面设有螺纹孔，使用自冲孔自攻牙螺钉fds将所述上水冷板2、所述下水冷板3与所述框架总成1连接并紧固在一起；使用铆钉将所述上水冷板2与所述下水冷板3铆接在一起；所述框架总成1的边框的下表面设有螺纹盲孔；所述底护板4使用螺栓与螺纹盲孔相连接。
34.在本技术一实施例中，所述底护板4的边缘处与所述边框16使用搅拌摩擦焊焊接在一起；和/或，所述底护板4的下表面设有pvc（聚氯乙烯）保护层。
35.请参阅图9，本技术实施例还提供一种前文所述的一种电池托盘箱体集成结构的制作方法，包括以下步骤：s1、制作一箱体框架总成1，所述电池托盘箱体框架总成1采用铝合金型材拼焊而成；s2、提供一上水冷板2，所述上水冷板2为平板；将所述上水冷板2的上表面连接至所述箱体框架总成1的下表面；s3、制作一下水冷板3，所述下水冷板3的上表面设有流道凹槽5；将所述上水冷板2的下表面连接至所述下水冷板3的上表面，所述下水冷板3未设有所述流道凹槽5的区域与所述上水冷板2相贴合后形成水冷板流道6；以及s4、提供一底护板4，将所述底护板4设置于所述下水冷板3的下方，并将所述底护板4的边缘处与所述框架总成1的边框16相连接。
36.关于电池托盘箱体集成结构的制作方法的具体限定可以参见上文中对于电池托盘箱体集成结构的限定，在此不再赘述。
37.下面具体列举实施例进行详细说明。
38.实施例一如图1-图4所示，在实施例一中提供的一种水冷板直接集成于箱体的电池托盘箱体集成结构，包括箱体框架总成1、上水冷板2、下水冷板3以及底护板4。
39.电池托盘箱体框架总成1采用铝合金型材拼焊而成，为便于描述，分为边框16、中间横梁17和中间纵梁18。
40.箱体框架总成1的中间纵梁18上焊接有中间吊挂套筒19，中间吊挂套筒19内孔靠近上、下缘的位置均加工有螺纹孔；箱体框架总成1的中间横梁17和中间纵梁18下表面加工有拉铆螺母安装孔，箱体框架总成1的边框16上、下表面加工有拉铆螺母安装孔。
41.上水冷板2为一张平板，采用6061-t6铝合金板材，厚度为1mm，板材来料时使用贴膜保护板材表面。
42.在箱体框架总成1下方的拉铆螺母安装孔周边、中间吊挂套筒19周边涂敷密封胶8。将上水冷板2去除贴膜，冲压出拉铆螺母通过孔，然后使用工装夹具将上水冷板2及箱体框架总成1定位、夹紧在一起，使用搅拌摩擦穿透焊将上水冷板2的边缘处与箱体框架总成1的边框16焊接在一起。
43.下水冷板3采用6061t4铝合金板材，板材厚度为1.5mm。使用板材冲压成型的方法加工出流道凹槽5，并冲压出拉铆螺母安装孔，工件冲压成型后时效处理至t6状态，待工件冷却至室温后进行矫形，矫形完成后对下板上表面与上板贴合的地方进行抛光处理。
44.使用工装夹具固定下水冷板3与箱体框架总成1的相对位置，并将下水冷板3与上水冷板2压紧在一起，使用搅拌摩擦穿透焊将上水冷板2与下水冷板3焊接在一起，焊缝7位置如图4所示，确保流道的密封性。如图8所示可使用双层拉铆螺母将下水冷板3的中部与上水冷板2以及箱体框架总成1的中间中间横梁17和中间纵梁18连接并压紧在一起。
45.完成水冷板2、3与箱体框架总成1的连接后，在箱体框架总成1的其余拉铆螺母孔位置安装拉铆螺母，拉铆螺母类型为盲孔型铆螺母。
46.底护板4采用高强度低合金钢板冲压成型，钢板厚度为1mm。底护板4下表面喷涂有聚氯乙烯（pvc）保护层，使用螺栓与盲孔型铆螺母相连接。
47.实施例二如图1-图3、图5所示，在实施例二中提供的一种水冷板直接集成于箱体的电池托盘箱体集成结构，包括箱体框架总成1、上水冷板2、下水冷板3以及底护板4。
48.电池托盘箱体框架总成1采用铝合金型材拼焊而成，为便于描述，分为边框16和中间纵梁18。
49.箱体框架总成1的中间纵梁18上焊接有中间吊挂套筒19，中间吊挂套筒19内孔靠近上缘的位置均加工有螺纹孔；箱体框架总成1的边框16上、下表面加工有螺纹盲孔。
50.上水冷板2为一张平板，采用7075-t6铝合金板材，厚度为1.5mm，板材来料时使用贴膜保护板材表面。将上水冷板2去除贴膜，冲出吊挂套筒通过孔。
51.下水冷板3使用板材冲压成型的方法加工出流道凹槽5，采用2014-t4铝合金板材，厚度为1mm。工件冲压成型后时效处理至t6状态，待工件冷却至室温后进行矫形，矫形完成后对下板上表面与上板贴合的地方进行抛光处理。
52.在箱体框架总成1下方与水冷板相接处涂敷密封胶8，将下水冷板3上表面与上板贴合的地方涂敷密封胶8，使用工装夹具固定上、下水冷板3与箱体框架总成1的相对位置，并将下水冷板3、上水冷板2与箱体框架总成1压紧在一起。
53.使用自冲孔自攻牙螺钉（fds）将上、下水冷板3与箱体框架总成1连接并紧固在一起。使用铆钉9将上水冷板2与下水冷板3铆接在一起，铆钉9位置如图5所示。
54.底护板4采用高强钢板热冲压成型，钢板厚度为0.8mm。底护板4下表面喷涂有聚氯乙烯（pvc）保护层，使用螺栓与边框16下表面的螺纹盲孔相连接。
55.实施例三如图1-图3、图6所示，在实施例三中提供的一种水冷板直接集成于箱体的电池托盘箱体集成结构，包括箱体框架总成1、上水冷板2、下水冷板3以及底护板4。
56.电池托盘箱体框架总成1采用铝合金型材拼焊而成，为便于描述，分为边框16、和中间横梁17。
57.箱体框架总成1的边框16上表面加工有螺纹盲孔。
58.水冷板的上板为一张平板，采用6082-t6铝合金板材，厚度为1mm，板材来料时使用贴膜保护板材表面。
59.下水冷板3使用板材冲压成型的方法加工出流道凹槽5，采用3003-o铝合金板材，板材厚度为1.5mm。工件冲压成型后对下板上表面与上板贴合的地方进行抛光处理。
60.在箱体框架总成1下方与上水冷板2相接处涂敷密封胶8，将下水冷板3上表面与上板贴合的地方涂敷点焊密封胶10，将水冷板的上板去除贴膜，使用工装夹具固定上、下水冷
板3与箱体框架总成1的相对位置，并将下水冷板3、上水冷板2与箱体框架总成1压紧在一起。
61.使用自冲孔自攻牙螺钉（fds）将上、下水冷板3与箱体框架总成1连接并紧固在一起，使用电阻点焊将上水冷板2与下水冷板3焊接在一起，焊点12位置如图6所示。
62.底护板4采用铝合金板材冲压成型，板材材料使用6061-t4，板材厚度为2.5mm，冲压成型成型后时效处理至t6状态，待工件冷却至室温后进行矫形。
63.使用工装夹具将底护板4与箱体框架总成1固定好相对位置并压紧在一起，使用搅拌摩擦焊将底护板4的边缘处与箱体框架总成1的边框16焊接在一起。
64.实施例四如图1-图3、图7、图8所示，在实施例四中提供的一种水冷板直接集成于箱体的电池托盘箱体集成结构，包括箱体框架总成1、上水冷板2、下水冷板3以及底护板4。
65.电池托盘箱体框架总成1采用铝合金型材拼焊而成，为便于描述，分为边框16、中间横梁17和中间纵梁18。
66.箱体框架总成1的中间纵梁18上焊接有中间吊挂套筒19，中间吊挂套筒19内孔靠近上、下缘的位置均加工有螺纹；箱体框架总成1的中间横梁17和中间纵梁18下表面加工有拉铆螺母安装孔，箱体框架总成1的边框16上、下表面加工有拉铆螺母安装孔。
67.上水冷板2为一张平板，采用6061-t6铝合金板材，厚度为1mm，板材来料时使用贴膜保护板材表面。
68.在箱体框架总成1下方的拉铆螺母安装孔周边、中间吊挂套筒19周边涂敷密封胶8。将上水冷板2去除贴膜，冲压出拉铆螺母通过孔，然后使用工装夹具将上水冷板2及箱体框架总成1定位、夹紧在一起，使用搅拌摩擦穿透焊将上水冷板2的边缘处与箱体框架总成1的边框16焊接在一起。
69.下水冷板3采用6061t4铝合金板材，板材厚度为1.5mm。使用板材冲压成型的方法加工出流道凹槽5，并冲压出拉铆螺母安装孔，工件冲压成型后时效处理至t6状态，待工件冷却至室温后进行矫形，矫形完成后对下板上表面与上板贴合的地方进行抛光处理。
70.使用工装夹具固定下水冷板3与箱体框架总成1的相对位置，并将下水冷板3与上水冷板2压紧在一起，使用激光穿透焊将上水冷板2与下水冷板3焊接在一起，焊缝11位置如图7所示，确保流道的密封性。如图8所示可使用双层拉铆螺母将下水冷板3的中部与上水冷板2以及箱体框架总成1的中间中间横梁17和中间纵梁18连接并压紧在一起。
71.完成水冷板与箱体框架总成1的连接后，在箱体框架总成1的其余拉铆螺母孔位置安装拉铆螺母，拉铆螺母类型为盲孔型铆螺母。
72.底护板4采用高强度低合金钢板冲压成型，钢板厚度为1mm。底护板4下表面喷涂有聚氯乙烯（pvc）保护层，使用螺栓与盲孔型铆螺母相连接。
73.基于相同的发明构思，本技术还提供一种电池模组，包括前文所述电池托盘箱体集成结构。
74.本技术实施例提供的电池托盘箱体集成结构及其制作方法，不再将水冷板作为单独的分总成部件进行生产，而是将构成水冷板的结构件直接作为电池托盘箱体的结构件进行使用，具有结构整体强度高、生产环节短、制造成本低等优点，提高了汽车动力电池托盘箱体的整体强度，提升了箱体的生产效率，降低了生产成本。
75.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
76.以上对本技术实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：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，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例的技术方案的范围。