CN109066006A - 一种电池系统用液冷系统及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池系统用液冷系统及其装配方法，电池系统包括若干电池模组，液冷系统包括与电池模组配合的冷板，冷板包括与若干电池模组底部配合的上层平板，上层平板下部设下层板，上层平板和下层板间设与任一电池模组配合的若干液冷流道；冷板设入液口和出液口；冷板的上层平板覆上导热结构胶层，并按照设计对应液冷流道设置电池模组，粘接，冷板与电池模组粘接稳定后，自入液口通入冷却液，液冷系统开始工作。本发明冷板型材一体化，减少转接头和连接管，结构简单，制造工艺简单，有效减少漏液，保证电池性能优异及使用安全，成本低，组装便利，可以通过选择冷板材质有效控制整体重量，增加比热量，保证冷板流道的基本壁厚，提高安全性能。

Description

一种电池系统用液冷系统及其装配方法

技术领域

本发明涉及用于直接转变化学能为电能的方法或装置，例如电池组的技术领域，特别涉及一种结构简单、零部件少、安全系数高、成本较低、便于装配的电池系统用液冷系统及其装配方法。

背景技术

目前在国家的支持和市场的利好下，动力锂电池行业发展非常迅速，其应用已经扩展到了电动大巴、电动小汽车、微公交和储能等领域。

由于动力锂电池在使用的过程中需要频繁的充放电，故技术人员们更为关注电池散热的问题，以保证其能更好的工作环境，这是动力锂电池充分发挥其功能的关键。而随着动力电池系统比能量的提高，动力电池系统发热的问题也越来越严重，在这种情况下，换热功率较大的液冷系统使用频率增大。

现有技术中，液冷系统包括冷板、支撑结构、导热层、连接管、转接头等部件，往往每个电池模组要对应设置一套冷板、支撑结构、导热层的结构，同时单个的冷板和冷板间、成片的电池模组所配合的冷板间还要通过连接管和转接头分别连接，因此越发突出以下缺陷：

1、液冷系统整体重量较大，导致比能量较低；

2、液冷系统结构复杂，转接头和连接管过多，容易产生漏液的风险；

3、为了减少液冷系统的重量，冷板的壁厚越来越薄，制造难度加大，容易产生穿孔，进而引发安全风险；

4、液冷系统零部件较多、制造工艺复杂，需要用到挤型、冲压、折弯、焊接等工艺，整体成本高；

5、液冷系统在电池箱的组装过程中，装配工艺复杂，制造成本高；

6、液冷系统和电池模组间属于压缩接触，对支撑结构的强度和疲劳寿命要求很高。

发明内容

基于现有技术对于动力锂电池的性能的需求、对于液冷系统优化的需求，本发明提供一种优化的电池系统用液冷系统及其装配方法。

本发明所采用的技术方案是，一种电池系统用液冷系统，所述电池系统包括若干电池模组，所述液冷系统包括与电池模组配合设置的冷板，所述冷板包括与若干电池模组的底部配合设置的上层平板，所述上层平板的下部设有下层板，所述上层平板和下层板间设有与任一电池模组配合的若干液冷流道；所述冷板设有入液口和出液口。

优选地，所述下层板交替设有若干凸起部和若干凹陷部，任一凸起部的侧面底端部与相邻的凹陷部的侧面顶端部连接；任一所述凸起部的上顶面与所述上层平板贴合设置，所述凹陷部与上层平板间设有液冷流道。

优选地，所述液冷系统包括1个或多个冷板，相邻的所述冷板通过连接板空间连通，所述连接板包括与所述上层平板一体成型的连接平板，所述连接平板的下部设有与所述下层板一体成型的流道板。

优选地，所述液冷系统包括多个冷板，所述液冷系统设有1组入液口和出液口。

优选地，所述流道板包括若干凸齿和若干凹齿，任一凸齿的两侧底端部与相邻的凹齿的两侧顶端部连接；任一所述凸齿的上顶面与所述连接平板贴合设置，所述凹齿与连接平板间设有液冷流道。

优选地，所述上层平板和电池模组间设有导热结构胶层。

优选地，所述冷板下均匀分布设有若干垂直于液冷流道的连接带，所述连接带的长度大于所述冷板上的电池模组的宽度，所述连接带的两端设有扣接部，所述扣接部与所述冷板上的电池模组的两侧下部扣合。

优选地，所述冷板上设有至少2个电池模组，相邻的所述电池模组间的冷板上设有长条孔，所述长条孔与相邻的电池模组的间隙平行；任一所述长条孔与相邻的长条孔或冷板边缘的冷板下均匀分布设有若干垂直于液冷流道的连接带，所述连接带的长度大于所述长条孔与相邻的长条孔或冷板边缘的冷板上的电池模组的宽度，所述连接带的两端设有扣接部，所述扣接部与所述冷板上的电池模组的两侧下部扣合。

优选地，所述下层板冲压成型。

一种采用所述的电池系统用液冷系统的装配方法，所述装配方法为：将冷板的上层平板的上表面覆上导热结构胶层，按照设计将电池模组对应液冷流道设置在导热结构胶层上，粘接，冷板与电池模组粘接稳定后，自入液口通入冷却液，液冷系统开始工作。

本发明提供了一种优化的电池系统用液冷系统及其装配方法，通过设置与电池模组配合的冷板，冷板的上层平板整体与若干电池模组的底部配合，冷板的下层板和上层平板间根据实际的液冷需求设置与电池模组配合的液冷流道，并通过入液口和出液口完成冷却液的导入和流出；在装配过程中，由冷板与电池模组通过导热结构胶层粘接，保证了组装的便利。本发明的冷板型材一体化，整体与区域内的电池模组间配合进行液冷作业，减少转接头和连接管，结构简单，制造工艺简单，有效减少漏液，保证电池性能优异及使用安全，成本低，且冷板成整体使得电池箱的组装更为便利，液冷系统在减少零件后，可以通过选择冷板材质有效控制整体重量，增加比热量，亦能保证冷板流道的基本壁厚，降低制造难度，提高安全性能。

附图说明

图1为本发明的液冷系统的结构示意图；

图2为对应本发明的现有技术的液冷系统的结构示意图；

图3为本发明的冷板的剖视图结构示意图；

图4为图3中A的局部放大图；

图5为本发明的液冷系统配合电池模组的剖视图结构示意图；

图6为图5中B的局部放大图；

图7为本发明的连接板的剖视图结构示意图；

图8为本发明的冷板配合任一电池模组并扣接的立体图结构示意图；

图9为本发明的冷板配合任一电池模组并扣接的侧视图结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明涉及一种电池系统用液冷系统，所述电池系统包括若干电池模组1，所述液冷系统包括与电池模组1配合设置的冷板2，所述冷板2包括与若干电池模组1的底部配合设置的上层平板3，所述上层平板3的下部设有下层板4，所述上层平板3和下层板4间设有与任一电池模组1配合的若干液冷流道5；所述冷板2设有入液口6和出液口7。

所述上层平板3和下层板4钎焊连接。

所述下层板4冲压成型。

本发明中，液冷系统是电池系统的一部分，液冷系统主要与电池系统中的电池模组1配合设置，一起被装配在电池箱体中，整体作为电池系统进行工作，其中，液冷系统主要用于对电池模组1进行主动或被动液冷，将电池模组1产生的热量尽可能通过冷却液的流动散出，保证电池模组1的正常工作。

本发明中，液冷系统主要包括与电池模组1配合的冷板2、导热结构胶层8、连接带9，其中，冷板2包括上层平板3和下层板4两层，上层平板3为平板型结构，上层平板3的上表面整体与若干电池模组1、也就是一整个区域的所有电池模组1的底部配合，下层板4和上层平板3间根据实际的液冷需求设置与电池模组1配合的液冷流道5，需要说明的是，液冷流道5一般与任一电池模组1的安装方向一致，即电池模组1的前端和后端应当均位于液冷流道5上方，且任一电池模组1下可能有1条或多条液冷流道5，所有的液冷流道5间空间连通。

本发明中，进一步地，通过入液口6和出液口7完成冷却液的导入和流出，在冷却液导入和导出的过程中，涉及到在入液口6和出液口7设置转接头10和连接管11。

本发明中，上层平板3和下层板4的边缘一般采用焊接的连接方式，具体来说，包含但不限于钎焊、搅拌摩擦焊等。本发明中，主要采用钎焊的焊接方式，接头表面光洁，气密性好，形状和尺寸稳定，焊件的组织和性能变化小。

本发明中，采用大板冲压工艺，冲压出整个下层板4，并且在下层板4冲出液冷流道5，工艺流程简化，生产效率高。

本发明的冷板2型材一体化，整体与区域内的电池模组1间配合进行液冷作业，减少转接头10和连接管11，结构简单，制造工艺简单，有效减少漏液，保证电池性能优异及使用安全，成本低，且冷板2成整体使得电池箱的组装更为便利，液冷系统在减少零件后，可以通过选择冷板2材质有效控制整体重量，增加比热量，亦能保证冷板2的液冷流道5的基本壁厚，降低制造难度，安全性好。

所述下层板4交替设有若干凸起部12和若干凹陷部13，任一凸起部12的侧面底端部与相邻的凹陷部13的侧面顶端部连接；任一所述凸起部12的上顶面与所述上层平板3贴合设置，所述凹陷部13与上层平板3间设有液冷流道5。

本发明中，液冷流道5通过起伏的下层板4和上层平板3间的贴合形成。

本发明中，每个下层板4一般都设有多个凸起部12和多个凹陷部13，任一凸起部12和周围的凹陷部13接合。

本发明中，为了保证置于冷板2上的所有电池模组1都能获得较好的散热效果，故原则上，任一区域的冷板2的下层板4边缘为凸起部12，即与上层平板3贴合，可以有效节省空间，为更多的电池模组1构建散热用的液冷流道5。

本发明中，在实际的操作中，凸起部12与上层平板3间亦采用焊接的方式进行接合，保证任一液冷流道5的相对独立，并起到均流的作用。

本发明中，凸起部12和凹陷部13并非均匀分布，凸起部12的内壁间距离和凹陷部13的内壁间距离不一定相等，而是可以依据当前热管理的具体情况进行设置和分布，此为本领域技术人员容易理解的内容，本领域技术人员可以依据实际需求自行设置。

本发明中，液冷流道5间可能交叉，且凸起部12的内壁间距离和凹陷部13的内壁间距离不一定相等，如附图4、6，在剖视图中可以看到后方的横向或纵向的液冷流道5，本领域技术人员可以依据实际需求自行设置。

所述液冷系统包括1个或多个冷板2，相邻的所述冷板2通过连接板14空间连通，所述连接板14包括与所述上层平板3一体成型的连接平板15，所述连接平板15的下部设有与所述下层板4一体成型的流道板16。

所述液冷系统包括多个冷板2，所述液冷系统设有1组入液口6和出液口7。

所述流道板16包括若干凸齿17和若干凹齿18，任一凸齿17的两侧底端部与相邻的凹齿18的两侧顶端部连接；任一所述凸齿17的上顶面与所述连接平板15贴合设置，所述凹齿18与连接平板15间设有液冷流道5。

本发明中，液冷系统可以只有一个冷板2，而在实际的操作过程中，一个电池箱体中往往有多个冷板2。

本发明中，当存在多个冷板2时，相邻的冷板2间通过连接板14空间连通，连接板14也是上层平面、下层与上层间构成流道的结构，其中，连接板14的上层是与相邻冷板2的上层平板3一体成型的连接平板15，连接板14的下层是与相邻冷板2的下层板4一体成型的流道板16。

本发明中，当液冷系统包括多个冷板2时，液冷系统还是整体仅只需要1组入液口6和出液口7，大大减少了零件个数，降低了漏液风险。

本发明中，流道板16也包括若干凸齿17和若干凹齿18，设置方式与凸起部12和凹陷部13一致，连接方式基本一致，因为连接板14的液冷流道5仅需要保证冷却液从一个区域的冷板2流至另一个区域的冷板2，因此连接板14的液冷流道5仅需要平行与相邻冷板2间的连线即可，此时流道板16的相邻的凸齿17和凹齿18仅需要两端部连接即可。

本发明中，在实际的操作中，凸齿17与连接平板15间亦采用焊接的方式进行接合，保证任一液冷流道5的相对独立，并起到均流的作用。

本发明中，连接平板15和流道板16间的连接方式与冷板2的上层平板3和下层板4的连接方式一致。

本发明中，为了保证连接板14的流道畅通，原则上，连接板14的流道板16边缘为凸齿17，即与连接平板15贴合，可以有效节省空间，保证液冷效果。

所述上层平板3和电池模组1间设有导热结构胶层8。

本发明中，通过导热结构胶层8把冷板2的上层平板3粘接在电池模组1的底部；由于采用了粘接接触方式，可以去除冷板2现有的支撑22结构，或至少大大减弱支撑22架构的强度要求和工艺要求。

所述冷板2下均匀分布设有若干垂直于液冷流道5的连接带9，所述连接带9的长度大于所述冷板2上的电池模组1的宽度，所述连接带9的两端设有扣接部19，所述扣接部19与所述冷板2上的电池模组1的两侧下部扣合。

所述冷板2上设有至少2个电池模组1，相邻的所述电池模组1间的冷板2上设有长条孔20，所述长条孔20与相邻的电池模组1的间隙平行；任一所述长条孔20与相邻的长条孔20或冷板2边缘的冷板2下均匀分布设有若干垂直于液冷流道5的连接带9，所述连接带9的长度大于所述长条孔20与相邻的长条孔20或冷板2边缘的冷板2上的电池模组1的宽度，所述连接带9的两端设有扣接部19，所述扣接部19与所述冷板2上的电池模组1的两侧下部扣合。

本发明中，由于上层平板3和电池模组1间设置有导热结构胶层8，故冷板2整体粘接在电池模组1的底部，在冷板2的下方设置连接带9，连接带9的长度较冷板2对应的电池模组1的宽度大，使得连接带9两端的扣接部19可以被拉出与冷板2上的电池模组1两侧下部扣接，以此保证电池模组1与冷板2间的配合，改变了电池箱体的组装方式。

本发明中，扣接是本领域常规技术特征，本发明保护的是这种连接的技术特征，本领域技术人员可以依据需求自行设置。

本发明中，扣接至少包括两种实施方式：

实施例1：在电池模组1的侧板上设置突出部21，在突出部21上设有卡槽，将扣接部19设置为卡扣，卡槽与卡扣扣合即可；

实施例2：在电池模组1的侧板上直接设置卡槽，将扣接部19设置为卡扣，卡槽与卡扣直接扣合即可。

本发明中，为了弥补装配间隙，还可以在连接带9和冷板2之间设置弹性层21，一般情况下，可采用发泡类材料，如硅胶发泡材料、聚氨酯发泡材料等。

本发明中，当冷板2上设有1个电池模组1时，连接带9仅需横跨冷板2并设置在冷板2的两侧，数量依实际需求而定；当冷板2上设有至少2个电池模组1时，这种扣合方式并满足不了扣接的需求，故在相邻的电池模组1间的冷板2上设置与相邻电池模组1的间隙平行的长条孔20，每个长条孔20对应的冷板2下均设置有连接带9，并在任一连接带9的两端设置扣接部19的组合，电池模组1的固定仅需将其下的冷板2下方的连接带9拉起，以连接带9两端的扣接部19与电池模组1的两侧下部配合扣接，即分别对每一个电池模组1进行了固定、扣紧。

本发明还涉及一种所述的电池系统用液冷系统的装配方法，所述装配方法为：将冷板2的上层平板3的上表面覆上导热结构胶层8，按照设计将电池模组1对应液冷流道5设置在导热结构胶层8上，粘接，冷板2与电池模组1粘接稳定后，自入液口6通入冷却液，液冷系统开始工作。

本发明中，在实际的操作中，冷板2与电池模组1可以在粘接稳定后，整体置入电池箱体1，亦可以先将冷板2的上表面设置导热结构胶层8后置入电池箱体1，再按照设计将电池模组1对应液冷流道5设置在导热结构胶层8上，粘接。

本发明中，在装配的过程中，本领域技术人员可以依据紧固性的需求等实际情况决定是否设置连接带9，当确认设置连接带9时，一般先把连接带9先跟冷板2装配后，依据需求整体或分开设置电池模组1，最终将连接带9两端的扣接部19与对应的电池模组1的两侧下部扣合，保证了组装的便利。

本发明通过设置与电池模组1配合的冷板2，冷板2的上层平板3整体与若干电池模组1的底部配合，冷板2的下层板4和上层平板3间根据实际的液冷需求设置与电池模组1配合的液冷流道5，并通过入液口6和出液口7完成冷却液的导入和流出；在装配过程中，由冷板2与电池模组1通过导热结构胶层8粘接，保证了组装的便利。本发明的冷板2型材一体化，整体与区域内的电池模组1间配合进行液冷作业，减少转接头10和连接管11，结构简单，制造工艺简单，有效减少漏液，保证电池性能优异及使用安全，成本低，且冷板2成整体使得电池箱的组装更为简单、便于自动化，液冷系统在减少零件后，可以通过选择冷板2材质有效控制整体重量，增加比热量，亦能保证冷板2的液冷流道5的基本壁厚，降低制造难度，提升安全性能。

Claims (10)

1.一种电池系统用液冷系统，所述电池系统包括若干电池模组，所述液冷系统包括与电池模组配合设置的冷板，其特征在于：所述冷板包括与若干电池模组的底部配合设置的上层平板，所述上层平板的下部设有下层板，所述上层平板和下层板间设有与任一电池模组配合的若干液冷流道；所述冷板设有入液口和出液口。

2.根据权利要求1所述的一种电池系统用液冷系统，其特征在于：所述下层板交替设有若干凸起部和若干凹陷部，任一凸起部的侧面底端部与相邻的凹陷部的侧面顶端部连接；任一所述凸起部的上顶面与所述上层平板贴合设置，所述凹陷部与上层平板间设有液冷流道。

3.根据权利要求1所述的一种电池系统用液冷系统，其特征在于：所述液冷系统包括1个或多个冷板，相邻的所述冷板通过连接板空间连通，所述连接板包括与所述上层平板一体成型的连接平板，所述连接平板的下部设有与所述下层板一体成型的流道板。

4.根据权利要求3所述的一种电池系统用液冷系统，其特征在于：所述液冷系统包括多个冷板，所述液冷系统设有1组入液口和出液口。

5.根据权利要求3所述的一种电池系统用液冷系统，其特征在于：所述流道板包括若干凸齿和若干凹齿，任一凸齿的两侧底端部与相邻的凹齿的两侧顶端部连接；任一所述凸齿的上顶面与所述连接平板贴合设置，所述凹齿与连接平板间设有液冷流道。

6.根据权利要求1所述的一种电池系统用液冷系统，其特征在于：所述上层平板和电池模组间设有导热结构胶层。

7.根据权利要求1所述的一种电池系统用液冷系统，其特征在于：所述冷板下均匀分布设有若干垂直于液冷流道的连接带，所述连接带的长度大于所述冷板上的电池模组的宽度，所述连接带的两端设有扣接部，所述扣接部与所述冷板上的电池模组的两侧下部扣合。

8.根据权利要求7所述的一种电池系统用液冷系统，其特征在于：所述冷板上设有至少2个电池模组，相邻的所述电池模组间的冷板上设有长条孔，所述长条孔与相邻的电池模组的间隙平行；任一所述长条孔与相邻的长条孔或冷板边缘的冷板下均匀分布设有若干垂直于液冷流道的连接带，所述连接带的长度大于所述长条孔与相邻的长条孔或冷板边缘的冷板上的电池模组的宽度，所述连接带的两端设有扣接部，所述扣接部与所述冷板上的电池模组的两侧下部扣合。

9.根据权利要求1所述的一种电池系统用液冷系统，其特征在于：所述下层板冲压成型。

10.一种采用权利要求1~9之一所述的电池系统用液冷系统的装配方法，其特征在于：所述装配方法为：将冷板的上层平板的上表面覆上导热结构胶层，按照设计将电池模组对应液冷流道设置在导热结构胶层上，粘接，冷板与电池模组粘接稳定后，自入液口通入冷却液，液冷系统开始工作。