CN110911600A - 壳体及其制造方法、电池包 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种壳体及其制造方法、电池包。该壳体用于放置电池模组，所述壳体包括液冷板和框架，框架设于液冷板上，框架内用于设置电池模组，液冷板的背离框架的一面用于直接裸露设于车体内或其他产品内。本实施例提供的壳体通过将框架设置在液冷板上，再将电池模组设置在框架内。即液冷板的远离框架的一面不需要再包覆外壳。这样的设置使电池包重量减小的同时，还降低了电池包的高度，提高了空间利用率，进而提高了电池包的能量密度。此外，将液冷板作为壳体的底板，还可以用于支撑设置在电池包内部的电池模组等部件，并对电池模组起防护作用。

Description

壳体及其制造方法、电池包

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种壳体及其制造方法、电池包。

背景技术

传统电池包包括液冷组件和壳体，液冷组件设于壳体内，壳体与液冷组件在空间上相互独立设计，各自占用一定的空间，使得电池包的整体空间偏大，结构不够紧凑，导致电池包的轻量化效果不够显著；并且传统电池包的液冷组件的安全防护较差，由于液冷组件位于电池包内部，直接与电池模组或其他电气件接触，如果液冷组件发生漏液事故，将会导致电池包内部发生短路，导致电池包损坏。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种结构简单、轻量化程度高、安全性高的壳体及其制造方法、电池包。

一种壳体，用于放置电池模组，所述壳体包括：

液冷板；

框架，所述框架设于所述液冷板上，所述框架内用于设置所述电池模组，所述液冷板用于支撑所述电池模组。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述液冷板包括相对设置的液冷下板和液冷上板，所述液冷上板和所述液冷下板之间设有液体流道；所述液冷板的端部设有集流盖板，所述集流盖板用于封闭所述液体流道的端部，所述集流盖板和所述液冷板的连接缝位设于所述液冷板的外部。

在其中一个实施例中，所述液体流道内设有多个扰流部件，所述扰流部件设于所述液冷上板和所述液冷下板之间。

在其中一个实施例中，所述液冷板的两端分别设有进液管和出液管，所述液体流道的两端分别连通于所述进液管和所述出液管。

在其中一个实施例中，所述框架包括第一横梁、第一纵梁、与所述第一横梁相对设置的第二横梁以及与所述第一纵梁相对设置的第二纵梁，所述第一横梁、所述第一纵梁、所述第二横梁以及所述第二纵梁依次相接；

所述第一横梁上开设有第一通孔，所述进液管穿设于所述第一通孔内，所述第二横梁上开设有第二通孔，所述出液管穿设于所述第二通孔内；

所述第一纵梁和所述第二纵梁上均开设有安装孔，所述安装孔用于安装所述电池包。

在其中一个实施例中，所述框架包括第三横梁，所述第三横梁设于所述第一横梁和所述第二横梁之间，所述第三横梁的一侧设有模组安装块，所述模组安装块用于连接所述电池模组。

一种如上述任一项所述的壳体的制造方法，包括如下步骤：

制作液冷板；

采用CMT焊接或TIG焊接工艺焊接框架；

将所述框架安装至所述液冷板上。

在其中一个实施例中，在所述制作液冷板的步骤中，具体包括：

对液冷板的液冷上板和液冷下板采用型材挤压工艺，使所述液冷上板和所述液冷下板之间形成液体流道；

在所述液冷板的端部焊接集流盖板，所述集流盖板和所述液冷板的连接缝位设置在所述液冷板的外侧。

在其中一个实施例中，在所述将所述框架安装至所述液冷板上的步骤中，具体包括：

所述框架的第一纵梁和第二纵梁通过搅拌摩擦焊工艺焊接在所述液冷板上，所述框架的第一横梁和第二横梁通过CMT焊接或TIG焊接工艺焊接在液冷板上，所述框架的第三横梁通过卡接的方式固定在所述液冷板上；

对所述第三横梁进行机加工，保留电池模组安装所需的必要部分。

一种电池包包括电池模组和上述所述的壳体，所述电池模组设于所述壳体内。

上述壳体及其制造方法、电池包，至少具有以下有益效果：

(1)本实施例提供的壳体通过将框架设置在液冷板上，再将电池模组设置在框架内。即液冷板的远离框架的一面不需要再包覆外壳。这样的设置使电池包重量减小的同时，还降低了电池包的高度，提高了空间利用率，进而提高了电池包的能量密度。此外，将液冷板作为壳体的底板，还可以用于支撑设置在电池包内部的电池模组等部件，并对电池模组起防护作用。

(2)本实施例提供的壳体结构简单，整体加工工艺简单，便于大批量生产。由于集流盖板和液冷板的连接缝位于液冷板的外部，当液冷板发生液体渗漏时，液体只会流到壳体外部即电池包外部，而不会流到电池包的内部，有效避免电池短路等问题，有效保证电池包内部的电池模组等部件的使用安全性，有利于提高电池包的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的壳体内设置电池模组的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的壳体的结构分解示意图；

图3为本发明一实施例提供的液冷板的结构示意图；

图4是图3的前视图；

图5为图4的P处的放大结构示意图。

附图标记说明：100、壳体；110、液冷板；111、液冷上板；112、液冷下板；113、液体流道；114、进液管；115、出液管；120、框架；121、第一横梁；1211、第一通孔；122、第二横梁；123、第一纵梁；124、第二纵梁；1241、安装孔；125、第三横梁；1251、模组安装块；130、集流盖板；131、连接缝位；200、电池模组。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本实施例提供了一种壳体及其制造方法、电池包，具有结构简单、轻量化程度高、安全性高的优点，以下将结合附图进行详细说明。

在一个实施例中，请参阅图1和图2，一种壳体100，用于放置电池模组200，该壳体100包括液冷板110和框架120，框架120设于液冷板110上，框架120内用于设置电池模组200，液冷板110用于支撑电池模组200。

具体地，该壳体100可以设置在汽车内部，也可以设置在飞机内部，为汽车或飞机等提供电力。可以理解的是，壳体100还可以设置在电动自行车等产品上，壳体100的具体使用范围在此不做具体限定。

在本实施例提供的壳体100中，壳体100的框架120设置在液冷板110上，再将电池模组200设置在框架120内。即液冷板110成为壳体100的一部分，液冷板110的远离框架120的一面不需要包覆外壳。这样的设置使电池包重量减小的同时，还降低了电池包的高度，提高了空间利用率，进而提高了电池包的能量密度。此外，将液冷板110作为壳体100的底板，还可以用于支撑设置在电池包内部的电池模组200等部件，并对电池模组200起防护作用。

在一个实施例中，请参阅图2至图5，液冷板110包括相对设置的液冷下板112和液冷上板111，液冷上板111和液冷下板112之间设有液体流道113。液冷板110的端部设有集流盖板130，集流盖板130用于封闭液体流道113的端部，集流盖板130和液冷板110的连接缝位131设于液冷板110的外部，即连接缝位131裸露于壳体100的外部。进一步地，液冷板110的两端分别设有进液管114和出液管115，液体流道113的两端分别连通于进液管114和出液管115。具体地，液冷上板111和液冷下板112上下对应设置，二者之间为液体流道113。从进液管114内注入冷却液，冷却液在液体流道113中流动，直至流到出液管115并从出液管115排出液冷板110。电池模组200设置在液冷上板111上，并将热量传递至液冷上板111上。冷却液从液冷板110的一端流到液冷板110的另一端，在冷却液流动过程中，冷却液分布均匀，吸热也均匀，有利于均匀吸收液冷上板111的热量，散热效果较好。其中，液体流道113可以为直线型流道，也可以为弯折型流道，液体流道113的具体形状在此不做具体限定。

此外，如图5所示，由于集流盖板130和液冷板110的连接缝位131设于液冷板110的外部，当液冷板110发生液体渗漏时，液体只会流到壳体外即电池包的外部，而不会流到电池包的内部，有效避免电池短路等问题，有效保证电池包内部的电池模组200等部件的使用安全性，有利于提高电池包的使用寿命。当集流盖板130是焊接在液冷板110的端部时，连接缝位131是指集流盖板130和液冷板110的焊位。当集流盖板130是通过胶水粘接在液冷板110的端部时，连接缝位131是指集流盖板130和液冷板110之间涂抹胶水的位置。

在一个实施例中，液体流道113内设有多个扰流部件(未图示)，扰流部件设于液冷上板111和液冷下板112之间。具体地，扰流部件可以为设置在流体流道内的多个小立柱。冷却液流经小立柱时会绕过小立柱继续在液体流道113内流动。设置扰流部件可有效避免液体流道113内的冷却液流速过快而不能与液冷上板111充分接触而使换热效果降低，并且设置扰流部件可避免液体通道内产生涡流而影响冷却液的正常流动，以保证液冷板110的换热效果。

在一个实施例中，请参阅图1和图2，框架120包括第一横梁121、第一纵梁123、与第一横梁121相对设置的第二横梁122以及与第一纵梁123相对设置的第二纵梁124，第一横梁121、第一纵梁123、第二横梁122以及第二纵梁124依次相接。具体地，第一横梁121上开设有第一通孔1211，进液管114穿设于第一通孔1211内。第二横梁122上开设有第二通孔(未图示)，出液管115穿设于第二通孔内。第一纵梁123和第二纵梁124上均开设有安装孔1241，安装孔1241用于将电池包安装于车体内或其他产品内部。具体地，第一通孔1211和进液管114一一对应设置，比如当进液管114为两个时，第一通孔1211在相对应的位置开设两个，进液管114穿设于第一通孔1211内，有利于进一步固定液冷板110和框架120，伸出第一通孔1211的进液管114外接用于输入冷却液的管道。同理，第二通孔和出液管115一一对应设置，比如当出液管115为两个时，第二通孔在相对应的位置开设两个，出液管115穿设于第二通孔内，有利于进一步固定液冷板110和框架120，伸出第二通孔的进液管114外接用于输出冷却液的管道。第一纵梁123和第二纵梁124均开设有安装孔1241，该安装孔1241用于电池包的固定。具体地，将螺钉或螺栓穿设于该安装孔1241内，再将螺钉或螺栓螺接至车体上或其他产品上。

在一个实施例中，请参阅图1和图2，框架120包括第三横梁125，第三横梁125设于第一横梁121和第二横梁122之间，第三横梁125的一侧设有模组安装块1251，模组安装块1251用于连接电池模组200。具体地，第三横梁125的设置将框架120分成两个区域，均用于放置电池模组200。第三横梁125的一侧设置的模组安装块1251和电池模组200相卡接，用于将电池模组200固定在框架120内。可以理解的是，第一横梁121的朝着电池模组200的一侧也设置有模组安装块1251，用于固定电池模组200。

在一个实施例中，参阅图1，一种电池包包括电池模组200和如上述任一个实施例所述的壳体100，电池模组200设于壳体100内。电池包具体,设置在车体内或其他产品内。由于电池包包括上述所述的壳体100，技术效果由壳体100带来，有益效果已经包括了壳体100的有益效果，故在此不进行赘述。

在一个实施例中，参阅图1和图2，一种壳体100的制造方法，包括如下步骤：

步骤S1、制作液冷板110；

步骤S2、采用CMT焊接或TIG焊接工艺焊接框架120；

步骤S3、将所述框架120安装至所述液冷板110上。

在步骤S1、制作液冷板110的步骤中，具体包括：

步骤S11、对液冷板110的液冷上板111和液冷下板112采用型材挤压工艺，使液冷上板111和液冷下板112之间形成液体流道113。在此步骤中，液冷板110的材料可选用铝材，具体为Al6063、Al5083、Al6061等型号的铝材。型材挤压工艺是对放在模具型腔或挤压筒内的金属坯料施加强大的压力，迫使金属坯料产生定向塑性变形，从挤压模具的模孔中挤出，从而获得所需断面形状、尺寸并具有一定力学性能的零件或半成品的塑形加工方法。铝挤压成型的优点如下：铝制品综合质量高。铝挤压成型可以改善铝的组织，提高其力学性能，与锻造等加工方法相比，铝挤压制品的尺寸精度高、表面质量好。铝制品生产灵活性大，只需要更换模具就可以在同一台设备上生产形状、尺寸规格和品种不同的产品，且更换模具的操作简单方便、费时小、效率高。另外，挤压成型工艺流程简单、设备投资少，性价比高。

步骤S12、在液冷板110的端部焊接集流盖板130，集流盖板130和液冷板110的连接缝位131设置在液冷板110的外侧。具体地，由于集流盖板130和液冷板110的连接缝位131于液冷板110的外部，当液冷板110发生液体渗漏时，液体只会流到壳体100外部即电池包的外部，而不会流到电池包的内部，有效避免电池短路等问题，有效保证电池包内部的电池模组200等部件的使用安全性，有利于提高电池包的使用寿命。

在步骤S2、采用CMT焊接或TIG焊接工艺焊接框架120的步骤中，具体包括：框架120的第一横梁121、第二横梁122、第一纵梁123以及第二纵梁124均为横截面为T形或L形的长条状铝合金型材。第一横梁121和第二横梁122相对设置，第一横梁121、第一纵梁123、第二横梁122以及第二纵梁124依次首尾相接，连接处均采用CMT焊接或TIG焊接工艺来焊接。CMT(Cold Metal Transfer，冷金属过渡技术)是一种全新的MIG/MAG焊接工艺。CMT焊接工艺具有低热输入量和无飞溅过渡的特点。具体地，CMT技术实现了零电压状态下的熔滴过渡。当短路电流产生时，焊丝停止前进，并自动回抽，熔滴进入熔池，电弧熄灭，此时电压为零，电流减小。在这种方式中，电弧自身输入热量的过程很短，短路发生，电弧即熄灭，热输入量迅速地减少。整个焊接过程即在冷热交替中循环往复。在短路状态下焊丝的回抽运动帮助焊丝与熔滴分离。通过对短路的控制，保证短路电流很小，从而使得熔滴过渡无飞溅。TIG焊(Tungsten Inert Gas Welding)，又称为非熔化极惰性气体保护电弧焊。惰性气体通过焊炬送入，在电弧四周和焊接熔池上形成屏蔽。为增加热输入，一般向氩内添加5％的氢。在焊接过程中除从焊炬吹入惰性气体外，最好还从焊缝下吹入保护焊缝背面用的气体。TIG焊具有以下优势：第一、氩气能有效地隔绝周围空气，氩气本身又不溶于金属，不和金属反应；钨极氩弧焊过程中电弧还有自动清除工件表面氧化膜的作用。因此，可成功地焊接易氧化，氮化、化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。第二、钨极电弧稳定。即使在很小的焊接电流下仍可稳定燃烧，特别适用于薄板，超薄板材料焊接。第三、热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。

在步骤S3、将所述框架120安装至所述液冷板110上的步骤中，具体包括：

步骤S31、将框架120的第一纵梁123和第二纵梁124通过搅拌摩擦焊工艺焊接在液冷板110上，框架120的第一横梁121和第二横梁122通过CMT焊接或TIG焊接工艺焊接在液冷板110上，框架120的第三横梁125通过卡接的方式固定在液冷板110上。具体地，搅拌摩擦焊是指利用高速旋转的焊具与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部熔化，当焊具沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在焊具的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝。搅拌摩擦焊具有以下优点：焊接接头热影响区显微组织变化小.残余应力比较低，焊接工件不易变形；操作过程方便实现机械化、自动化，设备简单，能耗低，功效高，对作业环境要求低，而且在焊接过程安全、无污染、无烟尘、无辐射等。第三横梁125上设有凸条(未图示)，该凸条用于和液冷板110卡接。

步骤S32、对所述第三横梁125进行机加工，保留电池模组200安装所需的必要部分。具体地，当第三横梁125的模组安装块1251和电池模组200对接后，电池模组200固定在框架120内，再将第三横梁125的用于和电池模组200所需要的必要部分保留，其余部分采用机加工的方式去除。必要部分具体是指用于将电池模组200固定在框架120内的部分，具体为模组安装块1251、第三横梁125和液冷板110相接所需的凸条。第三横梁125的其他部分可以采用机加工的方式去除，这样可以进一步减轻电池包的整体重量，轻量化程度更好。其中，机加工是机械加工的简称，是指通过机械精确加工去除材料的加工工艺。机加工主要工作是通过机床实现对原材料的精细化加工。

本实施例提供的壳体100通过将框架120设置在液冷板110上，再将电池模组200设置在框架120内，且液冷板110的远离框架120的一面直接裸露设于车体内或其他产品内。即液冷板110的远离框架120的一面不需要再包覆外壳。这样的设置使电池包重量减小的同时，还降低了电池包的高度，提高了空间利用率，进而提高了电池包的能量密度。此外，将液冷板110作为壳体100的底板，还可以用于支撑设置在电池包内部的电池模组200等部件，并对电池模组200起防护作用。

另外，壳体100结构简单，整体加工工艺简单，便于大批量生产。由于集流盖板130和液冷板110的连接缝位131于液冷板110的外部，当液冷板110发生液体渗漏时，液体只会流到壳体100外即电池包的外部，而不会流到电池包的内部，有效避免电池短路等问题，有效保证电池包内部的电池模组200等部件的使用安全性，有利于提高电池包的使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种壳体，用于放置电池模组，其特征在于，包括：

液冷板；

框架，所述框架设于所述液冷板上，所述框架内用于设置所述电池模组，所述液冷板用于支撑所述电池模组。

2.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述液冷板包括相对设置的液冷下板和液冷上板，所述液冷上板和所述液冷下板之间设有液体流道；所述液冷板的端部设有集流盖板，所述集流盖板用于封闭所述液体流道的端部，所述集流盖板和所述液冷板的连接缝位设于所述液冷板的外部。

3.根据权利要求2所述的壳体，其特征在于，所述液体流道内设有多个扰流部件，所述扰流部件设于所述液冷上板和所述液冷下板之间。

4.根据权利要求2所述的壳体，其特征在于，所述液冷板的两端分别设有进液管和出液管，所述液体流道的两端分别连通于所述进液管和所述出液管。

5.根据权利要求4所述的壳体，其特征在于，所述框架包括第一横梁、第一纵梁、与所述第一横梁相对设置的第二横梁以及与所述第一纵梁相对设置的第二纵梁，所述第一横梁、所述第一纵梁、所述第二横梁以及所述第二纵梁依次相接；

所述第一横梁上开设有第一通孔，所述进液管穿设于所述第一通孔内，所述第二横梁上开设有第二通孔，所述出液管穿设于所述第二通孔内；

所述第一纵梁和所述第二纵梁上均开设有安装孔，所述安装孔用于安装所述电池包。

6.根据权利要求5所述的壳体，其特征在于，所述框架包括第三横梁，所述第三横梁设于所述第一横梁和所述第二横梁之间，所述第三横梁的一侧设有模组安装块，所述模组安装块用于连接所述电池模组。

7.一种如权利要求1至6任一项所述壳体的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

制作液冷板；

采用CMT焊接或TIG焊接工艺焊接框架；

将所述框架安装至所述液冷板上。

8.根据权利要求7所述的壳体制造方法，其特征在于，在所述制作液冷板的步骤中，具体包括：

对液冷板的液冷上板和液冷下板采用型材挤压工艺，使所述液冷上板和所述液冷下板之间形成液体流道；

在所述液冷板的端部焊接集流盖板，所述集流盖板和所述液冷板的连接缝位设置在所述液冷板的外侧。

9.根据权利要求8所述的壳体制造方法，其特征在于，在所述将所述框架安装至所述液冷板上的步骤中，具体包括：

所述框架的第一纵梁和第二纵梁通过搅拌摩擦焊工艺焊接在所述液冷板上，所述框架的第一横梁和第二横梁通过CMT焊接或TIG焊接工艺焊接在液冷板上，所述框架的第三横梁通过卡接的方式固定在所述液冷板上；

对所述第三横梁进行机加工，保留电池模组安装所需的必要部分。

10.一种电池包，其特征在于，包括电池模组和如权利要求1至6任一项所述的壳体，所述电池模组设于所述壳体内。

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