CN108448205A - 一种电池模组散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种电池模组散热装置，包括盖板、密封板和散热板；盖板具有流道结构；流道结构包括至少两条流体槽、进口端和出口端，相邻流体槽之间具有分隔件，流体槽均与进口端、出口端连通，所述进口端、出口端插接管接头，管接头用于连通外部管道；密封板为平面板，密封板位于盖板下方，密封板与盖板密封锁固，流道结构与密封板之间形成冷媒介质通道；散热板固定与密封板下方。电池模组散热装置由盖板、密封板和散热板三层结构固定而成，此种结构互为支撑和夹紧，大大增加整体刚度、结构强度以降低重量；水冷、风冷同时进行散热效率明显提升，各组件采用机械制造业最为成熟高效的冲压加工工艺，适合大批量低成本生产。

Description

一种电池模组散热装置

技术领域

本发明涉及车辆动力电池包热管理系统，尤其涉及一种电池模组散热装置。

背景技术

当前电动汽车锂电池包设计越来越注重高比能量设计。在能量密度提升的同时，包内部产生的热量也在同步增加，随着包内温度提升，对电池的循环寿命与运行安全都提出了挑战。为此，当前电池包设计需要一套比较先进可靠的热管理系统。当前热管理系统设计的主要方式为风冷与水冷。风冷通过在电池包增配风扇，增大空气对流，将电芯表面热量带走；水冷通过引入冷水管到电池箱内部，一般通过冷板与电芯表面进行热交换，带走电芯热量。

然而，当前的水冷板结构设计存在几个关键问题，致使很多电池包设计不能满足乘用车工艺大批量产业化的实际需求。主要存在如下问题：

第一，设计理念上，很多将水冷板作为承重件设计(尤其是很多PHEV)，让其直接承担模组的压力，直接导致冷板过重，不利于整包轻量化；也不利于和包内模组布置和空间有效利用；第二，工艺上不是汽车级应该采用的工艺，不考虑汽车级制造及成本的需求；很多沿袭消费类电子机柜冷却、电脑冷却系统制造工艺，如将铜制冷管反复折弯压装在提前机加工嵌套槽的厚重铝板上，一致性难保证，且制造成本高昂，也不利于冷板轻量化设计；第三，采用传统的硬焊式的冷板，其采用机加工流道和散热翅片，再和顶盖真空硬钎焊，但整体笨重，加工费用高昂，不利于大批量产业化。第四，对于标准化、平台化以及能量密度要求越来越高的电池包行业，如何在中低电量电池包上运用好低成本的风冷系统也是一个挑战，因为高密度的标准模组排布势必造成有效风冷散热面积小的问题，故常规的靠风道优化和电芯间隙优化散热设计手段是不够的。

发明内容

为此，需要提供一种电池模组散热装置，来解决现有的电动汽车用电池模组散热设备制造成本高昂，设备重量过大、不利于电池包整包轻量化，散热效率不高的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种电池模组散热装置，所述散热装置包括盖板、密封板和散热板；

所述盖板具有流道结构；

所述流道结构包括至少两条流体槽、进口端和出口端，相邻流体槽之间具有分隔筋，所述流体槽均与进口端、出口端连通，所述进口端、出口端插接管接头，所述管接头用于连通外部管道；

所述密封板为平面板，密封板位于盖板下方，密封板与盖板密封锁固，所述流道结构与密封板之间形成冷媒介质通道；

所述散热板固定于密封板下方。

作为本发明的一种优选结构，所述散热板具有散热凹槽，所述散热凹槽由散热板经冲压工艺自板面向下冲压而成，所述散热凹槽的侧面具有多个凹陷部，相邻凹陷部之间经由通孔连通。

作为本发明的一种优选结构，所述凹陷部均匀分布于散热凹槽的左侧面和右侧面上，左侧面和右侧面上的凹陷部交错分布。

作为本发明的一种优选结构，所述散热凹槽至少为两个。

作为本发明的一种优选结构，所述流体槽为U形槽，所述流道结构包括多条U形槽，所述多条U形槽依次套接，多条U形槽的进槽口均直接连通进口端，出槽口均与直接连通出口端。

作为本发明的一种优选结构，所述密封板的边缘向上、向下双向冲压形成冲压扣结构，上冲压扣结构和下冲压扣冲压位置不重叠，所述盖板和散热板边缘均设置有与冲压扣结构相适配的扣口。

作为本发明的一种优选结构，所述盖板与密封板、密封板与散热板之间通过真空钎焊焊接固定。

作为本发明的一种优选结构，所述盖板、密封板和散热板的材质为、铝合金。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：本发明中电池模组散热装置由盖板、密封板和散热板三层结构固定而成，此种结构互为支撑和夹紧，大大增加整体刚度、结构强度以降低整个结构的重量，有利于轻量化设计；水冷、风冷同时进行散热效率明显提升，各组件采用机械制造业最为成熟高效的冲压加工工艺，适合大批量低成本生产。

附图说明

图1为本实施例一种电池模组散热装置一实施例的斜视结构示意图；

图2为本实施例一种电池模组散热装置一实施例的爆炸示意图；

图3为本实施例一种电池模组散热装置一实施例的盖板斜视结构示意图；

图4为本实施例一种电池模组散热装置一实施例的密封板斜视结构示意图；

图5为本实施例一种电池模组散热装置一实施例的散热板斜视结构示意图；

图6为本实施例一种电池模组散热装置一实施例的密封板与散热板局部配合结构示意图；

图7为本实施例一种电池模组散热装置一实施例的密封板与盖板局部配合结构示意图。

附图标记说明：

1、盖板；

2、密封板；

3、散热板；

31、散热凹槽；

32、凹陷部；

33、通孔；

4、流道结构；

41、流体槽；

42、进口端；

43、出口端；

44、分隔筋；

5、管接头；

6、冷媒介质通道；

7、冲压扣结构。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图7，本发明提供了一种电池模组散热装置，所述散热装置包括盖板1、密封板2和散热板3；所述盖板1具有流道结构4；所述流道结构4由盖板1经冲压工艺而成，流道结构4包括至少两条流体槽41、进口端42和出口端43，相邻流体槽41之间具有分隔筋44，所述流体槽41均与进口端42、出口端43连通，所述进口端42、出口端43插接管接头5，所述管接头5用于连通外部管道；所述密封板2为平面板，密封板2位于盖板1下方，，所述流道结构4与密封板2之间形成冷媒介质通道6；所述散热板3固定与密封板2下方。

在本实施例中，所述盖板1上的流道结构4为冲压而成，冲压工艺是一种金属加工方法，它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料施加压力，使板料产生塑性变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的零件(冲压件)，流道结构4采用机械制造业最为成熟高效的冲压加工工艺，适合大批量低成本生产，生产效率高，成本低。所述的流道结构4具有至少两条流体槽41，相邻流体槽41之间具有冲压后形成的分隔筋44，将相邻流体槽41隔离开来，所述至少流体槽41的进槽口均与流道结构4的进口端42连通，出槽口均与流道结构4的出口端43连通，将流道结构4冲压成此种模式，在密封板2与盖板1锁固后，所述的流道结构4即与密封板2之间形成冷媒介质通道6，冷媒介质通道6的数量与流体槽41的数量一致，冷媒介质通道6之间经由分隔筋44分割开来，而且由进口端42管接头5进入的冷却液能够直接分散进行各冷媒介质通道6中进行散热工作，冷却液流经冷媒介质通道6后在出口端43处汇集，经由出口端43处的管接头5流出模组散热装置。本方案中采用多条冷媒介质通道6并共用进液、出液通道的结构的优点在于，结构设置简单，制作成本低，多条冷媒介质通道6既保证了冷却液的输送效率，又保证了电池模组同一区域同一时刻冷却液的流通量，其热传递效果，冷却散热效率更高，很好的解决采用一条弯曲的管道输送冷却液，靠近进液口的地方热传递效率高，散热效果好，靠近出液口的地方冷却液温度极高，热传递效果差，散热效果差，电池模组散热不均匀导致电池模组使用寿命缩短的问题。优选的，所述冷媒介质为水和乙二醇1:1配成溶液或者冷媒介质直接使用冷却水。优选的，所述密封板2为平面板，平面板更加方便与盖板1之间的密封，而且平面板与散热板直接贴合，有利于节省安装空间，并保证密封板2与盖板1之间存在较大接触面积，热传递效率更高。

此外，在本方案中，所述密封板2下方还固定有散热板3，所述散热板3可以根据整包散热功率需求与冷媒介质通道6中的冷媒介质以及密封板2进行热交换，然后将热量散发于散热周边的空气中，进一步提高了本发明电池模组散热装置的散热效率。而且应对同平台车型中低电量同种模组构成的整包，除掉所述盖板1，利用中部密封板2和底部散热板3组合，通过冲压扣结合再钎焊，就可以配合导热材料和电池模组底部形成风冷系统的散热界面，结合外部合理的风道及流场设计，在包内以较低的成本实现了最大限度的散热功能(无需液冷系统其它部件，同时液冷高能量密度的模组散热界面可沿用，无需改动模组)，保证了同平台中低电量车型散热需求的同时，可充分挖掘电池的放电性能和保证长期的耐久性和循环寿命。

本发明中电池模组散热装置由盖板、密封板和散热板三层结构固定而成，此种结构互为支撑和夹紧，大大增加整体刚度、结构强度以降低整个结构的重量，有利于轻量化设计；水冷、风冷同时进行散热效率明显提升，各组件采用机械制造业最为成熟高效的冲压加工工艺，适合大批量低成本生产，并可以本发明的组成部件可以拆散组合应用，盖板和密封板组合可以满足水冷电池包的散热需求，密封板与散热板组合可以满足风冷电池包的散热需求。

请参阅图1、图2和图5，作为本发明的一种优选结构，所述散热板3具有散热凹槽31，所述散热凹槽31由散热板3经冲压工艺自板面向下冲压而成，所述散热凹槽31的侧面具有多个凹陷部32，相邻凹陷部32之间经由通孔33连通。在本实施例中，在所述散热板3上冲压形成散热凹槽31，主要目的在于在散热板3有限的安装空间中尽可能大的增加其散热面积，提升散热板3与周围空气的热传递效率。优选的，所述散热凹槽31的侧面(包括左侧面和右侧面)具有多个凹陷部32，所述凹陷部32的设备进一增加了散热板3与周围空气的接触面积，而且相邻凹陷部32之间经由通孔33连通，更加有利于气流流经散热板3的各个位置、提升气流的流通效率极大的增加了散热板3的散热效率。

如图5所示，作为本发明的一种优选结构，所述凹陷部32均匀分布于散热凹槽31的左侧面和右侧面上，左侧面和右侧面上的凹陷部32交错分布。凹陷部32均匀分布于散热凹槽31的左侧面和右侧面上，一方面使得凹陷部32分布的更加规则，外观较为美观大方，另一方面凹陷部32均匀分布更加有利于加工设备的批量化制造，适合大规模流水线式生产，以降低生产使用成本。优选的，所述散热凹槽31左侧面和右侧面上的凹陷部32交错分布，此结构配合左侧面、右侧面上的相邻凹陷部32之间经由通孔33连通，使得所述散热凹槽31左侧面、右侧面之间也能够通过此通孔33连通，更加有利于空气的流通，提高散热板3的散热效率。

如图5所示的实施例中，所述散热凹槽31至少为两个。多个散热凹槽31的设置能够极大的散热板3的散热效率，因此根据使用使用情况，电动汽车生产厂家可以根据生产成本以及散热板3的安装空间选择散热凹槽31的数量。散热凹槽31采用冲压工艺制作而成，生产效率高、成本低。

请参阅图1至图3，作为本发明的一种优选实施例，所述流体槽41为U形槽，所述流道结构4包括多条U形槽，所述多条U形槽依次套接，多条U形槽的进槽口均直接连通进口端42，出槽口均与直接连通出口端43。将流体槽41设置成U形槽，那么密封板2与盖板1之间形成的冷媒介质通道6也为U形结构，在有限的盖板1上能够非常合理的利用长方体的板面冲压出较多的U形槽，同时兼顾冷媒介质在通道中的流通时间与流通量，尽可能的吸收电池模组工作时产生的热量，水冷效果好、效率高。

如图4、图6和图7所示，作为本发明的一种优选实施例，所述密封板2的边缘向上、向下双向冲压形成冲压扣结构7，上冲压扣结构7和下冲压扣冲压位置不重叠，所述盖板1和散热板3边缘均设置有与冲压扣结构7相适配的扣口。所述密封板2上设置的冲压扣分别用于紧固盖板1和散热板3，同时为盖板1、密封板2和散热板3的焊接提供定位和限位，其结构装配巧妙的采用中间结构冲压扣合结构保证了整体刚度和强度，利于后续强悍工艺成型的稳定性

作为本发明的一种优选实施例，所述盖板1与密封板2、密封板2与散热板3之间通过真空钎焊焊接固定。优选的，在盖板1与密封板2采用真空钎焊密封时，为保证各冷媒介质通道6之间的密封，所述分隔筋44与密封板2之间也采用真空钎焊焊接。真空钎焊，是指工件加热在真空室内进行，主要用于要求质量高的产品和易氧化材料的焊接。盖板1与密封板2的密封采用最适合大批量生产的真空钎焊工艺，保证密封的一致性和整体制造的高效率，从而最大限度的保证了低成本。真空钎焊其优点在于：因不用钎剂，显著提高了产品的抗腐蚀性，免除了各种污染，无公害的处理设备费，有好的安全生产条件；真空钎焊不仅节省大量价格昂贵的金属钎剂，而且又不需要复杂的焊剂清洗工序，降低了生产成本；真空钎焊钎料的湿润性和流动性良好，可以焊更复杂和狭小通道的器件，真空钎焊提高了产品的成品率，获得坚固的清洁的工作面；与其它方法相比，炉子的内部结构及夹具等寿命长，可降低炉子的维修费用；适于真空钎焊的材料很多，如:铝、铝合金、铜、铜合金，不锈钢、合金钢、低碳钢、钛、镍、因康镍等都可以在真空电炉中钎焊，设计者根据钎焊器件的用途确定所需的材料，其中铝和铝合金应用得最广泛。

作为本发明的一种优选实施例，所述盖板1、密封板2和散热板3的材质为铝合金。就散热材质来说，每种材料其导热性能是不同的，按导热性能从高到低排列，分别是银，铜，铝，钢。不过如果用银来作散热片会太昂贵。目前常用的散热片材质是铜和铝合金，二者各有其优缺点。铜的导热性好，但价格较贵，加工难度较高，重量过大，热容量较小，而且容易氧化。而纯铝太软，不能直接使用。优选的盖板1、密封板2和散热板3的材质选用铝合金，铝合金能够提供足够的硬度，铝合金的价格低廉，重量轻，导热性能也不错。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电池模组散热装置，其特征在于，所述散热装置包括盖板、密封板和散热板；

所述盖板具有流道结构；

所述流道结构包括至少两条流体槽、进口端和出口端，相邻流体槽之间具有分隔筋，所述流体槽均与进口端、出口端连通，所述进口端、出口端插接管接头，所述管接头用于连通外部管道；

所述密封板为平面板，密封板位于盖板下方，密封板与盖板密封锁固，所述流道结构与密封板之间形成冷媒介质通道；

所述散热板固定与密封板下方。

2.根据权利要求1所述的电池模组散热装置，其特征在于，所述散热板具有散热凹槽，所述散热凹槽由散热板经冲压工艺自板面向下冲压而成，所述散热凹槽的侧面具有多个凹陷部，相邻凹陷部之间经由通孔连通。

3.根据权利要求2所述的电池模组散热装置，其特征在于，所述凹陷部均匀分布于散热凹槽的左侧面和右侧面上，左侧面和右侧面上的凹陷部交错分布。

4.根据权利要求2所述的电池模组散热装置，其特征在于，所述散热凹槽至少为两个。

5.根据权利要求1所述的电池模组散热装置，其特征在于，所述流体槽为U形槽，所述流道结构包括多条U形槽，所述多条U形槽依次套接，多条U形槽的进槽口均直接连通进口端，出槽口均与直接连通出口端。

6.根据权利要求1或5所述的电池模组散热装置，其特征在于，所述密封板的边缘向上、向下双向冲压形成冲压扣结构，上冲压扣结构和下冲压扣冲压位置不重叠，所述盖板和散热板边缘均设置有与冲压扣结构相适配的扣口。

7.根据权利要求1所述的电池模组散热装置，其特征在于，所述盖板与密封板、密封板与散热板之间通过真空钎焊焊接固定。

8.根据权利要求1所述的电池模组散热装置，其特征在于，所述盖板、密封板和散热板的材质为铝合金。