一种液冷板组件、电池包以及电动车的制作方法

1.本技术涉及动力电池技术领域，具体而言，涉及一种液冷板组件、电池包以及电动车。


背景技术：

2.现有动力电池冷却方案中，大多采用液冷方案。液冷板一般布置在模组底部(模组由多个电芯组成，在ctp方案中，液冷板直接布置在电芯底部)，液冷板通过导热垫片或者导热胶实现与模组或电芯的贴合，多块液冷板之间通过塑料管路连接，冷却液在液冷板与管路内流动，从而冷却/加热模组或电芯。
3.目前的电池包装配过程中，这对于水冷板的加工工艺、模组的组装工艺都提出了很高的要求，导致良品率降低，影响生产效率。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种液冷板组件，该液冷板组件用于降低电池包装配中的不良率，采用如下技术方案实现：
5.一种液冷板组件，包括液冷板，所述液冷板的第一侧面设置有第一泡棉层，所述第一泡棉层的导热系数大于0.5w/mk。
6.上述技术方案中，在泡棉的导热系数大于0.5w/mk的情况下，泡棉具有较好的导热效果，液冷板中的介质通过第一泡棉层与被控温结构实现热交换的效果较好。同时，泡棉是具有弹性的材料，在受压后能够产生变形，在因被控温结构的表面或者液冷板的第一侧面不平整等原因而导致的被控温结构与液冷板之间的间隙不均匀的情况下，通过第一泡棉层的变形，能够填充液冷板与被控温结构之间的间隙，使得第一泡棉层与被控温结构的表面较好地贴合，使热量均匀地传递至被控温结构的表面，起到较好的热传导效果。此外，通过第一泡棉层的变形增加了与被控温结构的接触面积，使被控温结构与液冷板的受力更加均匀。
7.上述技术方案中，利用第一泡棉层的弹性变形适应液冷板与被控温结构之间的间隙不均匀情况，降低了对液冷板以及被控温结构的尺寸公差要求，降低了生产成本且提高了电池包组装过程的良品率。
8.进一步地，所述液冷板的第二侧面设置有第二泡棉层；所述第二泡棉层的导热系数小于0.5w/mk；所述第一侧面与所述第二侧面为液冷板上的两相对侧面。
9.第二泡棉层导热系数较小的情况下，能够较好地隔绝液冷板与位于液冷板第二侧面的结构之间的热交换，使得液冷板中介质的热能主要通过第一泡棉层传递至被控温结构，便于对被控温结构的温度管理。
10.进一步地，所述第一泡棉层的导热系数为1.5w/mk，所述第二泡棉层的导热系数为0.1w/mk。
11.进一步地，所述第一泡棉层的厚度在2mm～15mm之间。
12.在上述厚度范围内，第一泡棉层能够产生足够的变形以填充液冷板与被控温结构之间的间隙，使得热量能够均匀地传递至被控温结构的表面。
13.本技术的目的之二在于提供一种电池包，用以提高组装过程中的良品率。
14.一种电池包，包括电池模组，所述电池模组包括多个电芯以及前述的液冷板组件，所述第一泡棉层与所述电芯的表面贴合。
15.进一步地，所述第一泡棉层与所述电芯的下表面接触，所述第一泡棉层位于所述液冷板与所述电芯之间。
16.进一步地，所述第一泡棉层与所述电芯的上表面接触，所述第一泡棉层位于所述液冷板与所述电芯之间。
17.通过在液冷板的第二侧面也设置泡棉层，能够适应液冷板与下壳体之间的间隙不均匀的情况。此外，由于液冷板组件设置于电芯的下方，能够使液冷板与电芯之间的受力更加均匀，避免因局部受力不均对电池模组或液冷板的结构造成影响。
18.进一步地，还包括下壳体，所述下壳体设置有横梁；所述电池模组还包括固定框架，所述电芯位于所述固定框架内，所述固定框架具有模组端板；所述模组端板支撑于所述横梁上方，所述模组端板与所述横梁之间设置有隔热层，所述隔热层的导热系数小于0.5w/mk。
19.通过在模组端板与下壳体之间设置隔热层，能够增加热量从模组端板传递至横梁的热阻，使电池模组中的电芯中的热量主要通过液冷板组件进行传递，便于对电池模组进行温度管理。
20.进一步地，所述电池模组包括第一子模组与第二子模组；所述第一子模组内电芯的体积与所述第二子模组内电芯的体积之比为a；粘贴于所述第一子模组内电芯表面的第一泡棉层与粘贴于所述第二子模组内电芯表面的第一泡棉层的导热系数之比为b；a:b＝2。
21.上述技术方案对于体积不同的电芯采用导热系数不同的第一泡棉层，能够实现第一子模组内电芯的温度变化与第二子模组内电芯的温度变化速率相近，避免出现第一子模组与第二子模组温度相差过大的情况，延长电芯的寿命。
22.本技术的目的之三在于提供一种电动车，包括前述的电池包；
23.或者包括电芯与前述的液冷板组件，所述第一泡棉层与所述电芯的表面贴合。
24.本技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
26.图1为本技术实施例提供的液冷板组件的爆炸图；
27.图2为本技术实施例提供的液冷板组件的侧视图；
28.图3为本技术实施例提供的电池包的部分结构的爆炸图；
29.图4为本技术实施例提供的模组端板安装与横梁上的示意图；
30.图5为本技术实施例提供的电池包的部分结构示意图；
31.图6为现有的液冷板中的流道示意图。
32.图标：11-第一子模组；12-第二子模组；13-模组端板；20-液冷板组件；21-液冷板；22-第一泡棉层；23-第二泡棉层；30-隔热层；40-下壳体；41-横梁。
具体实施方式
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
34.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.现有的电池包装配过程中，先安装液冷板，之后在液冷板的上表面粘贴导热垫或者涂导热胶，之后再在液冷板上方安装电池模组。涂胶工艺对模组和液冷板的平面度要求较高，否则可能出现电池模组安装后，电芯与导热胶之间存在间隙，导致电芯散热或受热不均。导热垫的压缩性差，采用导热垫的方式实现电芯与液冷板之间的热量交换时，若液冷板或电池模组中电芯的表面的平面度公差较大，会出现导热垫与液冷板的表面或与电芯的表面存在间隙，不能完全贴合，也可能导致电芯散热或受热不均。
37.本技术的发明人经过研究提出了一种电池包，能够有效解决电芯受热或散热不均的问题，同时降低了对液冷板与电芯表面的平面度公差要求。在提高电池包良品率的同时节约了生产成本。
38.本技术提供的电池包包括电池模组，电池模组内部具有多个电芯，在电池模组的下方设置有液冷板组件20，液冷板组件20包括液冷板21，液冷板21的第一侧面设置有第一泡棉，第一泡棉的导热系数大于0.5w/mk，第一泡棉与电芯表面贴合，实现液冷板21与电芯之间的热量传递。
39.泡棉是塑料粒子发泡过的材料，包括pu泡棉、防静电泡棉、导电泡棉、epe、防静电epe、cr、eva、架桥pe、sbr、epdm等；泡棉材料具有弹性好、密度低等特点。通过泡棉材料的变形，将电芯安装在第一泡棉层22上方后，会对第一泡棉层22造成挤压，使第一泡棉层22变形，即使液冷板21的表面或电芯的表面的平面度公差较大，在第一泡棉层22受到挤压变形后，能够填充电芯或液冷板21表面不平整的区域，对公差进行补偿，使得液冷板21第一侧面与电芯之间的间隙全被第一泡棉层22填充。对于本领域的技术人员而言，应该不难理解第一泡棉层22的厚度应该大于液冷板21的第一侧面与电芯表面之间的间距，且两者的差值越大，则第一泡棉层22的变形量越大，能够适应平面度公差更大的液冷板21与电芯。但是随着
第一泡棉层22的厚度增加，热量的传递速率会受影响，因此，第一泡棉层22的厚度在2mm～15mm较为合适。
40.泡棉材料密度相较于导热胶的密度更小，能够使得电池包的重量更轻，采用第一泡棉层22实现液冷板21与电池模组之间的热传递时，能够减轻整车的重量，提升整车的续航能力。
41.在装配工艺上，采用导热胶进行热传递的方式在生产时需要先在液冷板21的第一侧面涂导热胶，待导热胶干了之后才能进行电池模组的安装工序，等待时间较长。采用本技术所提供的液冷板组件20能够缩短装配时间。
42.目前的液冷板21在电池包中，多安装于电芯的下方，但是在本是申请所提供的电池包中，液冷板组件20可以安装在电芯的下方，也可以安装在电芯的上方或者是两电芯之间，只要使第一泡棉层22与电芯的表面进行贴合，均可通过第一泡棉层22的弹性变形补偿液冷板21第一侧面与电芯表面的平面度公差，使液冷板21与电芯之间的热交换更加均匀。
43.液冷板21还包括与第一侧面相对的第二侧面。液冷板21安装在电池模组的下方时，液冷板21的第二侧面朝向电池包的下壳体40，为了避免也冷板中介质的热量通过第二侧面散失至下壳体40中，在液冷板21的第二侧面与下壳体40之间需要设置隔热板，用于减少液冷板21与下壳体40之间的热交换。在本技术所提供的实施方式中，如图1与图2所示，液冷板21的第二侧面设置有第二泡棉层23，第二泡棉层23的导热系数小于0.5w/mk。由于第二泡棉层23也为泡棉结构件，具有弹性，能够增加液冷板组件20适应电芯平面度公差的能力。以第一泡棉层22与第二泡棉层23均压缩后的50％为例，若第一泡棉层22与第二泡棉层23的厚度之和为10mm，则相当于本技术提供的液冷板组件20能够补偿电芯表面5mm的平面度公差。当然，电芯表面的公差不会达到5mm，但是在安装电芯组成电池模组的过程中，相邻两电芯在竖直方向上的安装位置可能存在偏差，使得相邻两电芯的下表面形成台阶，在此情况下，利用本技术中的第一泡棉层22的弹性变形还可以适应电池模组中的电芯在高度方向的安装误差，使相邻两电芯的表面均与第一泡棉层22均匀接触，使电池模组中的电芯均能够受热或散热均匀。优选地，第一泡棉层22的导热系数为1.5w/mk，第二泡棉层23的导热系数为0.1w/mk。
44.在本技术所提供的液冷板组件20设置于两个电芯之间的情况下，可以使第一泡棉层22与第二泡棉层23分别与相邻的两电芯表面贴合，第一泡棉层22与第二泡棉层23的导热系数均可设置为大于0.5w/mk。
45.目前，可以采用在泡棉内部设置导热填料的方式得到不同导热系数的泡棉材料。
46.在现有技术中，电池包内可能包含体积不同的电池模组，相应地，不同体积的电池模组中的电芯体积也不同，不同体积的电芯散热效率也不一样。在环境温度相同的情况下，体积大的电芯温度变化较慢；在温度变化相同的情况下，体积较大的电芯所需要吸收或放出的热量更多。
47.若电芯之间的温差过大，会影响电芯的寿命。目前电池包中仅有一块液冷板21，该液冷板21同时起到对不同模组中的电芯进行散热或加热的作用。目前解决不同体积电芯温差过大的问题所采用的手段为优化液冷板21的流道。液冷板21内部的流道结构如图6所示，在不同电池模组中的电芯体积不同的情况下，通过优化流道结构，使介质流经不同体积的电芯后电芯之间温差较小的技术难度较大。
48.对此，本技术的发明人还提供了一种具有不同体积的电芯的电池包，在电池包内仍只有一块液冷板21，在液冷板21的第一侧面设置有导热系数不同的第一泡棉层22，分别用于对包含不同体积电芯的电池模组进行散热或加热，以降低电芯之间的温差。
49.示例性地，如图5所示，电池包内的电池模组包括第一子模组11与第二子模组12，第一子模组11内的电芯体积大于第二子模组12内的电芯体积，变化相同的温度时，第一子模组11中的电芯所吸收或放出的热量更多。位于第一子模组11下方的第一泡棉层的导热系数大于第二子模组12下方的第一泡棉层的导热系数，在液冷板21中的介质温度都相同的情况下，第一子模组11中的电芯通过导热系数较大的第一泡棉层与液冷板21之间交换的热量更多，使得第一子模组11中电芯的温度能够与第二子模组12中电芯的温度同步变化，减小不同体积的电芯之间的温度差，延长电芯的使用寿命。第一子模组11中电芯与第二子模组12中电芯的体积比为a；位于第一子模组11下方的第一泡棉层与位于第二子模组12下方的第一泡棉层的导热系数之比为b，根据发明人的试验，a＝10时，如果b＝1，第一子模组11与第二子模组12的温差会达到20℃；a＝10时，如果b＝5，实测温差在10℃左右。优选地，a与b存在关系a:b＝2。
50.电池模组包括用于固定电芯的固定框架，固定框架具有模组端板13，在电池包内设置有横梁41，目前的电池模组通过模组端盖支撑在横梁41上。目前的模组端板13和横梁41一般都是铝材，导热系数较高，低温环境下，电池模组或电芯的温度下降较快，不便于进行温度控制。在本技术所提供的电池包中，如图3与图4所示，在横梁41与模组端板13之间设置有导热系数小于0.5w/mk的隔热层30，隔热层30可以采用云母片、环氧树脂等材料，也可以采用导热系数符合要求的泡棉。
51.本技术还提供了一种电动车，安装有上述的电池包。
52.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例中的特征可以相互结合。
53.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。