CN112171210A - 电池液冷板快速样件结构及其制造方法 - Google Patents

电池液冷板快速样件结构及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及新能源汽车动力电池热管理技术领域，公开了一种电池液冷板快速样件结构，依次包括底板、中框和盖板三层，底板贴合电池模组，中框和盖板的外轮廓与底板的外轮廓保持一致，盖板表面设计有标准的矩阵式圆锥凸点矩阵结构，底板上开有两个带翻边的冲孔，冲孔上均连接有金属阳接头，底板、中框、盖板和金属阳接头通过钎焊工艺整体焊接在一起。本发明还公开了一种电池液冷板快速样件结构的制造方法。本发明电池液冷板快速样件结构及其制造方法，以机加工的工艺方式替代开模具的工艺方式完成零部件的制造，在液冷板样件阶段大大降低投资成本和明显缩短开发周期，能到达量产产品的性能要求，便于完成整车级别的电池包热管理系统的性能验证。

Description

电池液冷板快速样件结构及其制造方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车动力电池热管理技术领域，具体涉及一种电池液冷板快速样件结构及其制造方法。
背景技术
电池模组作为电动汽车上的主要储能元件，是电动汽车的关键部件，其直接影响电动汽车的性能。电池模组在使用过程中，由于内部电芯具有一定的内阻，在正常工作时会产生一定热量，使模组内部温度升高。电芯的正常工作温度范围是15～40℃，超过60℃会产生一定的安全隐患，热量的产生与迅速堆积必然使电池内部温度升高，尤其在高温环境下使用或者在大电流充放电时，可能会引发电池内部发生剧烈的化学反应，产生大量的热。
若热量来不及散出而在电池内部迅速积聚，电池可能会出现漏液、放气、冒烟等现象，严重时电池发生剧烈燃烧甚至爆炸。
为了杜绝这一危险，需要对电池模组进行散热，从而避免电芯长时间处于高温状态，进而影响电芯的性能，降低电芯的使用寿命。为了提高电池包的安全性，需要控制内部结构温度，因此，增加整体结构的散热性能显得至关重要。
目前电动汽车动力电池热管理产业内，为了追求更高更快的换热效率以及提高电池模组的均温性，主流方案采用较大面积的二层平板式液冷板对电池模组进行散热。但是，在电池包样件阶段需要对电池包进行功能、安全、可靠性等设计验证，液冷板在此阶段需要提供样件。而二层平板式液冷板由于其结构设计的特点，如：凸点结构，流道结构等，都需要投入大型的冲压模具用于零件的生产制造，而一旦设计验证结果不满足技术要求，往往需要重新优化设计和修改模具甚至报废处理模具，造成投资成本的加大和开发周期的延长。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种电池液冷板快速样件结构及其制造方法，以机加工的工艺方式替代开模具的工艺方式完成零部件的制造，在液冷板样件阶段大大降低投资成本和明显缩短开发周期，且能到达量产产品同等的性能要求，以便于完成整车级别的电池包热管理系统的性能验证。
为实现上述目的，本发明所设计的电池液冷板快速样件结构，依次包括底板、中框和盖板三层，所述底板贴合电池模组，所述中框和盖板的外轮廓与所述底板的外轮廓保持一致，所述盖板表面设计有标准的矩阵式圆锥凸点矩阵结构，所述底板的轮廓形状根据所述电池模组的布置设计，所述底板上开有两个带翻边的冲孔，所述冲孔上均连接有金属阳接头，所述底板、中框、盖板和金属阳接头通过钎焊工艺整体焊接在一起。
优选地，所述中框表面设计有导流筋结构。
优选地，所述盖板表面设计有冷却液的分液结构。
优选地，所述底板的表面粘贴有导热垫或平涂有导热硅脂。
优选地，所述中框的厚度根据流道深度设计。
优选地，所述底板的板厚为1～1.5mm，所述中框的宽度为5～8mm，作为边缘钎焊面，所述盖板的厚度为1mm。
优选地，两个所述金属阳接头分别连接冷却液进口和冷却液出口。
优选地，所述盖板下方垫有若干个支撑垫。
一种所述电池液冷板快速样件结构的制造方法，包括如下步骤：
A)将平板铝材通过单次激光切割形成设计所需要的轮廓制得所述底板，然后在Z方向通过落料冲孔形成带翻边的冲孔；
B)将平板铝材通过单次激光切割形成边框和导流筋结构制得所述中框；
C)将平板铝材通过单次激光切割形成外轮廓和单冲形成圆锥凸点矩阵结构制得所述盖板，由数控冲床夹持圆锥凸点冲头完成圆锥凸点矩阵结构的加工，无需开大型冲压模具；
D)通过数控加工精加工成型制得金属阳接头；
E)将所述步骤A)所述底板内侧预喷涂钎剂，然后通过铆接机将所述步骤D)制得的金属阳接头预铆在所述冲孔内形成预装配；
F)将所述步骤B)制得的所述中框双面预喷涂钎剂；
G)将所述步骤C)制得的所述盖板、所述步骤E)处理后的所述底板及所述步骤F)处理后的所述中框置于钎焊夹具内定位固定，放入钎焊炉进行整体钎焊制造，钎焊下线后转移至氦检漏工位进行气密性检测，完成电池液冷板快速样件的总成制造。
优选地，所述冲孔位于所述底板不带铝合金复合层的一面。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、以机加工的工艺方式替代开模具的工艺方式完成零部件的制造，在液冷板样件阶段大大降低投资成本和明显缩短开发周期；
2、能与量产产品到达同等的性能要求，便于完成整车级别的电池包热管理系统的性能验证；
3、结构设计趋向于标准化的设计，圆锥凸点矩阵特征为标准化矩阵设计，轮廓尺寸个性化定制，极大的缩短了设计周期；
4、基于与量产方案保持同等的换热性能水平，保持同样的产品厚度与轮廓尺寸，而不用投资制造盖板的大型冲压模具，从而极大节省了前期研发投入；
5、大大缩短了液冷板总成制造周期，大约可以缩短2个月的开发周期，对于供应链的上下游企业都是可观的收益。
附图说明
图1为本发明电池液冷板快速样件结构的爆炸结构示意图；
图2为本发明电池液冷板快速样件结构的正视图。
图中各部件标号如下：
底板1、中框2、盖板3、冲孔4、金属阳接头5、支撑垫6。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1及图2所示，本发明电池液冷板快速样件结构，依次包括底板1、中框2和盖板3三层，底板1贴合电池模组，中框2和盖板3的外轮廓与底板1的外轮廓保持一致，盖板3表面设计有标准的矩阵式圆锥凸点矩阵结构，底板1的轮廓形状根据电池模组的布置设计，底板1上开有两个带翻边的冲孔4，冲孔4上均连接有金属阳接头5，两个金属阳接头5分别连接冷却液进口和冷却液出口，底板1、中框2、盖板3和金属阳接头5通过钎焊工艺整体焊接在一起。
其中，中框2表面设计有导流筋结构，盖板3表面设计有冷却液的分液结构，底板1的表面粘贴有导热垫或平涂有导热硅脂，中框2的厚度根据流道深度设计。
本实施例中，底板1的板厚为1.2mm，中框2的宽度为6mm，作为边缘钎焊面，盖板3的厚度为1mm。
另外，本实施例中，盖板3下方垫有六个支撑垫6。
本实施例中电池液冷板快速样件结构的制造方法，包括如下步骤：
A)将平板铝材通过单次激光切割形成设计所需要的轮廓制得底板1，然后在Z方向通过落料冲孔形成带翻边的冲孔4；
B)将平板铝材通过单次激光切割形成边框和导流筋结构制得中框2；
C)将平板铝材通过单次激光切割形成外轮廓和单冲形成圆锥凸点矩阵结构制得盖板3，由数控冲床夹持圆锥凸点冲头完成圆锥凸点矩阵结构的加工；
D)通过数控加工精加工成型制得金属阳接头5；
E)将步骤A)底板1内侧预喷涂钎剂，然后通过铆接机将步骤D)制得的金属阳接头5预铆在冲孔4内形成预装配；
F)将步骤B)制得的中框2双面预喷涂钎剂；
G)将步骤C)制得的盖板3、步骤E)处理后的底板1及步骤F)处理后的中框2置于钎焊夹具内定位固定，放入钎焊炉进行整体钎焊制造，钎焊下线后转移至氦检漏工位进行气密性检测，完成电池液冷板快速样件的总成制造。
其中，冲孔4位于底板1不带铝合金复合层的一面。
通过上述方法，例如450mmx400mmx1mm的盖板面积，可以节约约20万的模具投资费用。
本发明电池液冷板快速样件结构及其制造方法，以机加工的工艺方式替代开模具的工艺方式完成零部件的制造，在液冷板样件阶段大大降低投资成本和明显缩短开发周期；且能与量产产品到达同等的性能要求，便于完成整车级别的电池包热管理系统的性能验证；另外，结构设计趋向于标准化的设计，圆锥凸点矩阵特征为标准化矩阵设计，轮廓尺寸个性化定制，极大的缩短了设计周期；本发明基于与量产方案保持同等的换热性能水平，保持同样的产品厚度与轮廓尺寸，而不用投资制造盖板的大型冲压模具，从而极大节省了前期研发投入；同时大大缩短了液冷板总成制造周期，大约可以缩短2个月的开发周期，对于供应链的上下游企业都是可观的收益。

Claims (10)

1.一种电池液冷板快速样件结构，其特征在于：依次包括底板(1)、中框(2)和盖板(3)三层，所述底板(1)贴合电池模组，所述中框(2)和盖板(3)的外轮廓与所述底板(1)的外轮廓保持一致，所述盖板(3)表面设计有标准的矩阵式圆锥凸点矩阵结构，所述底板(1)的轮廓形状根据所述电池模组的布置设计，所述底板(1)上开有两个带翻边的冲孔(4)，所述冲孔(4)上均连接有金属阳接头(5)，所述底板(1)、中框(2)、盖板(3)和金属阳接头(5)通过钎焊工艺整体焊接在一起。
2.根据权利要求1所述电池液冷板快速样件结构，其特征在于：所述中框(2)表面设计有导流筋结构。
3.根据权利要求1所述电池液冷板快速样件结构，其特征在于：所述盖板(3)表面设计有冷却液的分液结构。
4.根据权利要求1所述电池液冷板快速样件结构，其特征在于：所述底板(1)的表面粘贴有导热垫或平涂有导热硅脂。
5.根据权利要求1所述电池液冷板快速样件结构，其特征在于：所述中框(2)的厚度根据流道深度设计。
6.根据权利要求1所述电池液冷板快速样件结构，其特征在于：所述底板(1)的板厚为1～1.5mm，所述中框(2)的宽度为5～8mm，作为边缘钎焊面，所述盖板(3)的厚度为1mm。
7.根据权利要求1所述电池液冷板快速样件结构，其特征在于：两个所述金属阳接头(5)分别连接冷却液进口和冷却液出口。
8.根据权利要求1所述电池液冷板快速样件结构，其特征在于：所述盖板(3)下方垫有若干个支撑垫(6)。
9.一种如权利要求1所述电池液冷板快速样件结构的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
A)将平板铝材通过单次激光切割形成设计所需要的轮廓制得所述底板(1)，然后在Z方向通过落料冲孔形成带翻边的冲孔(4)；
B)将平板铝材通过单次激光切割形成边框和导流筋结构制得所述中框(2)；
C)将平板铝材通过单次激光切割形成外轮廓和单冲形成圆锥凸点矩阵结构制得所述盖板(3)，由数控冲床夹持圆锥凸点冲头完成圆锥凸点矩阵结构的加工；
D)通过数控加工精加工成型制得金属阳接头(5)；
E)将所述步骤A)所述底板(1)内侧预喷涂钎剂，然后通过铆接机将所述步骤D)制得的金属阳接头(5)预铆在所述冲孔(4)内形成预装配；
F)将所述步骤B)制得的所述中框(2)双面预喷涂钎剂；
G)将所述步骤C)制得的所述盖板(3)、所述步骤E)处理后的所述底板(1)及所述步骤F)处理后的所述中框(2)置于钎焊夹具内定位固定，放入钎焊炉进行整体钎焊制造，钎焊下线后转移至氦检漏工位进行气密性检测，完成电池液冷板快速样件的总成制造。
10.根据权利要求9所述电池液冷板快速样件结构的制造方法，其特征在于：所述冲孔(4)位于所述底板(1)不带铝合金复合层的一面。
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