CN109149007B - 一种电动汽车动力电池用液冷板 - Google Patents
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Abstract
一种电动汽车动力电池用液冷板，属于电动汽车技术领域，该电动汽车动力电池用液冷板，包括一体成型的液冷板本体，所述液冷板本体两端开口设置且其内部设置有流道结构，所述液冷板本体的两端分别密封连接有与之相通的第一中空端板和第二中空端板，所述第一中空端板上设置有进水接头，所述第二中空端板上设置有出水接头，本发明的有益效果是，该电动汽车动力电池用液冷板整体结构简单稳定、制造成本低，增加了与动力电池模组之间的热交换接触面积、接触时间，提高了热交换效率，提高了对动力电池模组的散热降温效果，而且整体重量轻，满足了整车轻量化的需求。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车动力电池用液冷板。
背景技术
随着社会经济的日益发展，能源需求进一步提高，新能源技术的呼声越来越高，发展电动汽车已是大势所趋。电池作为电动汽车的核心部分，电池的性能和使用寿命直接决定了电动汽车的性能和成本。
锂离子动力电池因寿命长、自放电率低、比功率高、能量密度大和无污染等优点，成为电动车辆主要使用的动力电池。但是锂离子电池放电存在一个最优温度区间问题，当电池温度太高或太低时，超出它的允许工作温度范围，会导致放电能力急剧下降，甚至不允许放电。在实际的放电过程中，由于热量累积导致电池温度不断上升，为了保证电池的正常工作，需要采取辅助降温措施。
现有的降温方法是在电池系统内的模组底部设置一套液冷板，液冷板与水泵、管路、热交换器形成一套循环系统，电池的热量被防冻液带到热交换器中，再由空调系统的制冷剂在热交换器中对防冻液进行冷却。现有的液冷板通常采用铝材质的挤压扁管，在挤压扁管的型腔内设置有一定数量的通孔，挤压扁管上端设置均热板，通过向挤压扁管内通入冷却液来起到散热降温的作用。但是这种液冷板存在以下缺点：第一，现有的液冷板大部分为铝质材料，而且需要通过焊接的方式将各部件连接在一起，整体结构部件较多、连接不够稳定、制造成本高，而且很容易由于焊接的密封性不良导致漏水的情况出现，影响动力电池的使用寿命；第二，现有的液冷板靠挤压扁管进行热交换，由于挤压扁管之间有一定间隙，使散热降温不够均匀；第三，现有的液冷板大部分为铝质材料，整体重量大、成本高。
综上，如何设计一种结构简单稳定、制造成本低、散热降温均匀而且能够满足整车轻量化的需求是目前液冷板需要改进的地方。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电动汽车动力电池用液冷板，主要解决了现有的液冷板结构复杂、制造成本高的问题，目的在于，通过设计一种整体结构简单稳定、制造成本低的液冷板，使其增加与动力电池模组之间的换热接触面积和接触时间，提高散热降温效果，而且整体重量轻，可满足整车轻量化的需求。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述电动汽车动力电池用液冷板，其特征在于，包括一体成型的液冷板本体，所述液冷板本体两端开口设置且其内部设置有流道结构，所述液冷板本体的两端分别密封连接有与之相通的第一中空端板和第二中空端板，所述第一中空端板上设置有进水接头，所述第二中空端板上设置有出水接头。
进一步地，所述液冷板本体由导热塑料一体注塑成型，所述第一中空端板和第二中空端板由塑料材质制成，所述液冷板本体的两端分别与第一中空端板和第二中空端板的端口熔接相连。
进一步地，所述液冷板本体的两端分别与第一中空端板和第二中空端板通过榫槽型结构熔接相连，所述榫槽型结构包括液冷板本体两端分别设置的环形凹槽以及第一中空端板和第二中空端板的端口处均设置的与所述环形凹槽配合的环形凸缘。
进一步地，所述流道结构由隔板分割成多孔流道，所述多孔流道内还设置有扰流板。
进一步地，所述隔板设置有多个且沿液冷板本体的宽度方向均匀设置。
进一步地，所述隔板设置为与液冷板本体内壁相连的波纹板结构。
进一步地，所述第一中空端板的中部设置所述进水接头，所述第一中空端板内设置有两个导流板，两个导流板对称设置且与液冷板本体长度方向的夹角为锐角。
进一步地，所述第二中空端板的内部沿其宽度方向均匀设置有多个扰流板。
进一步地，所述第一中空端板和第二中空端板的厚度均大于所述液冷板本体的厚度，且第一中空端板和第二中空端板的底部与所述液冷板本体的底部平齐相连。
本发明的有益效果是：
1、该液冷板包括一体成型的液冷板本体，液冷板本体的两端分别密封连接有与之相通的第一中空端板和第二中空端板，第一中空端板通过进水接头将内部通入冷却液，冷却液通过液冷板本体内的流道结构对动力电池模组散热降温，流道结构内的冷却液再通过第二中空端板由出水接头流动到热交换器，完成循环流动，该液冷板整体结构由三部分构成，即液冷板本体、第一中空端板和第二中空端板，整体结构简单，制造成本低，而且液冷板本体一体式的结构增加了与动力电池模组之间的换热接触面积，提高了散热降温效果；
2、其中的液冷板本体由导热塑料一体注塑成型，第一中空端板和第二中空端板也由塑料材质制成，液冷板本体的两端分别与第一中空端板和第二中空端板的端口熔接相连，液冷板的整体结构为塑料材质，塑料材质之间熔融焊接后密封性和稳定性较好，而且整体重量轻，满足了整车轻量化的需求；
3、流道结构由隔板分割成多孔流道，且多孔流道内设置有扰流板，使流进液冷板本体内的冷却液流动形成紊流，从而提高了热交换效率；第一中空端板内设置有两个与液冷板本体长度方向的夹角为锐角的导流板，而且第二中空端板的内部沿其宽度方向均匀设置有多个扰流板，两个导流板将从进水接头流进的冷却液均匀导流到多孔流道内，使热交换更均匀，多个扰流板起到阻挡冷却液快速流出的作用，使冷却液停留在流道结构内的时间更长，使热交换更充分，提高了动力电池模组的散热效果；
4、第一中空端板和第二中空端板的上端相对于液冷板本体伸出一段距离形成一种挡板结构，可用来限制动力电池模组的左右移动，而且还起到对动力电池模组的外侧进行散热降温的作用，使热交换效果更好。
综上，该电动汽车动力电池用液冷板整体结构简单稳定、制造成本低，增加了与动力电池模组之间的热交换接触面积、接触时间，提高了热交换效率，提高了对动力电池模组的散热降温效果，而且整体重量轻，满足了整车轻量化的需求。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明上放置动力电池模组的结构示意图；
图2为本发明上放置动力电池模组另一方向的结构示意图；
图3为本发明的剖视图；
图4为图3中放大部分的结构示意图；
图5为其中一种液冷板本体的侧视图；
图6为另一种液冷板本体的侧视图；
上述图中的标记均为：1.液冷板本体，11.流道结构，111.隔板，112.扰流板，2.第一中空端板，21.导流板，3.第二中空端板，4.进水接头，5.出水接头，6.榫槽型结构，61.环形凹槽，62.环形凸缘。
具体实施方式
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，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明的描述中，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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发明中的具体含义。
本发明具体的实施方案为：如图1～图3所示，一种电动汽车动力电池用液冷板，包括一体成型的液冷板本体1，液冷板本体1两端开口设置且其内部设置有流道结构11，液冷板本体1的两端分别密封连接有与之相通的第一中空端板2和第二中空端板3，第一中空端板2上设置有进水接头4，第二中空端板3上设置有出水接头5。第一中空端板2通过进水接头4将内部通入冷却液，冷却液通过液冷板本体1内的流道结构11对动力电池模组散热降温，流道结构11内的冷却液再通过第二中空端板3由出水接头5流动到热交换器，完成循环流动，该液冷板整体结构由三部分构成，即液冷板本体1、第一中空端板2和第二中空端板3，整体结构简单，制造成本低，而且液冷板本体1一体式的结构增加了与动力电池模组之间的换热接触面积，提高了散热降温效果。
具体地，液冷板本体1由导热塑料一体注塑成型，此导热塑料主要成分包括基体材料和填料，基体材料可选择PPS，填料可选择石墨或Al2O3，该导热塑料的特点是，第一，散热均匀，避免灼热点，减少零件因高温造成的局部变形；第二，重量轻，比铝材轻40-50％；第三，成型加工方便，无需二次加工。其成型方式可通过模具注塑成型，胶料在加热后经过加压流入模具中，然后经过冷却成型。而且，第一中空端板2和第二中空端板3由塑料材质制成，液冷板本体1的两端分别与第一中空端板2和第二中空端板3的端口熔融焊接相连，此熔接方式可运用超声波焊接的方式进行；优化地，如图3和图4所示，为了提高液冷板本体1的两端分别与第一中空端板2和第二中空端板3的连接的稳定性和密封性，液冷板本体1的两端分别与第一中空端板2和第二中空端板3通过榫槽型结构6熔接相连，该榫槽型结构6包括液冷板本体1两端分别设置的环形凹槽61以及第一中空端板2和第二中空端板3的端口处均设置的与环形凹槽61配合的环形凸缘62，其中环形凹槽61的截面可设置成梯形，环形凸缘62的截面也设置成梯形，而且环形凸缘62的端部可设置有尖状突起，使熔融焊接后更稳定。
具体地，流道结构11由隔板111分割成多孔流道，使冷却液均匀分散到液冷板本体1内部，使换热效果更好，而且多孔流道内还设置有扰流板112，扰流板112可设置成条形板或波纹板，图5和图6仅显示了条形板的形状，波纹板的形状示意图未显示，扰流板112的长度小于隔板111的长度，可与液冷板本体1一体成型，设置在每个流道的中部，相邻流道之间的扰流板112可错位设置也可设置在液冷板本体1内壁的同一侧，图5和图6中仅显示了错位设置的情况，扰流板112的设置使流道内的冷却液流动形成紊流，加快了热交换效率。其中隔板111的结构可设置成两种：其中一种结构，如图5所示，隔板111设置有多个且沿液冷板本体1的宽度方向均匀设置，此隔板111可设置成条形直板也可设置成条形波纹板，多个隔板111与液冷板本体1一体注塑成型，隔板111与隔板111之间的距离相等，使形成的条形流道体积相等，使冷却液均匀分散，此结构的隔板111使整体结构更稳定，而且使散热效果更好；另一种结构为，如图6所示，隔板111设置为与液冷板本体1内壁相连的波纹板结构，此波纹板可通过熔接的方式与液冷板本体1内壁相连，也可直接将该波纹板放入液冷板本体1内并与液冷板本体1的内壁抵触，由于内部的扰流板112错位设置，使波纹板可无阻碍地放入液冷板本体1内，使该波纹板与液冷板本体1的内壁围成多孔流道。
具体地，如图1～图3所示，第一中空端板2的中部设置进水接头4，第一中空端板2内设置有两个导流板21，两个导流板21对称设置且与液冷板本体1长度方向的夹角为锐角，而且第二中空端板3的内部沿其宽度方向均匀设置有多个扰流板112，两个导流板21将从进水接头4流进的冷却液均匀导流到多孔流道内，使热交换更均匀，多个扰流板112起到阻挡冷却液快速流出的作用，使冷却液停留在流道结构11内的时间更长，使热交换更充分，提高了动力电池模组的散热效果。其中的进水接头4和出水接头5设置为标准的快插接口，便于水管的安装。
优化地，如图2所示，第一中空端板2和第二中空端板3的厚度均大于液冷板本体1的厚度，且第一中空端板2和第二中空端板3的底部与液冷板本体1的底部平齐相连，使第一中空端板2和第二中空端板3的上端相对于液冷板本体1伸出一段距离形成一种挡板结构，可用来限制动力电池模组的左右移动，而且还起到对动力电池模组的外侧进行散热降温的作用，使热交换效果更好；如图1～图3所示，第一中空端板2和第二中空端板3设置为内侧开口，外侧密封且设置由两个相交挡板构成导流结构，使冷却液的流动循环速度更快，进一步提高了热交换的效率。
综上，该电动汽车动力电池用液冷板整体结构简单稳定、制造成本低，增加了与动力电池模组之间的热交换接触面积、接触时间，提高了热交换效率，提高了对动力电池模组的散热降温效果，而且整体重量轻，满足了整车轻量化的需求。
以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (3)
1.一种电动汽车动力电池用液冷板，其特征在于，包括一体成型的液冷板本体(1)，所述液冷板本体(1)两端开口设置且其内部设置有流道结构(11)，所述液冷板本体(1)的两端分别密封连接有与之相通的第一中空端板(2)和第二中空端板(3)，所述第一中空端板(2)上设置有进水接头(4)，所述第二中空端板(3)上设置有出水接头(5)；所述流道结构(11)由隔板(111)分割成多孔流道，所述多孔流道内还设置有扰流板(112)，所述扰流板(112)设置为与液冷板本体(1)一体成型的条形板或波纹板，所述扰流板(112)的长度小于隔板(111)的长度且设置在每个流道结构(11)的中部；所述隔板(111)设置有多个且沿液冷板本体(1)的宽度方向均匀设置或所述隔板(111)设置为与液冷板本体(1)内壁相连的波纹板结构；所述第一中空端板(2)和第二中空端板(3)的厚度均大于所述液冷板本体(1)的厚度，且第一中空端板(2)和第二中空端板(3)的底部与所述液冷板本体(1)的底部平齐相连；所述液冷板本体(1)由导热塑料一体注塑成型，所述第一中空端板(2)和第二中空端板(3)由塑料材质制成，所述液冷板本体(1)的两端分别与第一中空端板(2)和第二中空端板(3)的端口熔接相连，所述液冷板本体(1)的两端分别与第一中空端板(2)和第二中空端板(3)通过榫槽型结构(6)熔接相连，所述榫槽型结构(6)包括液冷板本体(1)两端分别设置的环形凹槽(61)以及第一中空端板(2)和第二中空端板(3)的端口处均设置的与所述环形凹槽(61)配合的环形凸缘(62)，所述环形凹槽(61)和环形凸缘(62)的截面设置为梯形，所述环形凸缘(62)的端部设置有尖状突起。
2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池用液冷板，其特征在于：所述第一中空端板(2)的中部设置所述进水接头(4)，所述第一中空端板(2)内设置有两个导流板(21)，两个导流板(21)对称设置且与液冷板本体(1)长度方向的夹角为锐角。
3.根据权利要求2所述的电动汽车动力电池用液冷板，其特征在于：所述第二中空端板(3)的内部沿其宽度方向均匀设置有多个扰流板(112)。
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