CN113363616B - 一种压力可调的液冷板、动力电池总成和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明属于介质温控技术领域，公开了一种压力可调的液冷板，包括压力平衡管，压力平衡管包括本体、活塞、压盖和弹性件，本体设于上板且与流道连通；活塞滑动连接于本体内且将本体分隔为流体腔和空气腔，流体腔连通于流道；压盖设于本体的顶端，压盖与本体固定连接并密封空气腔，压盖与本体之间的结合力小于上板和下板之间的结合力；弹性件设于活塞和压盖之间。当流道内流体压力增加时，压力平衡管内活塞沿本体移动进而调节流道内的流体压力，压力降低时，活塞能够在弹性件的弹性作用下恢复至初始位置，有效避免了压力过大或压力变化频繁而造成上板和下板分离的问题，进而可以提高液冷板的整体使用寿命。

Description

一种压力可调的液冷板、动力电池总成和车辆

技术领域

本发明涉及介质温控技术领域，尤其涉及一种压力可调的液冷板、动力电池总成和车辆。

背景技术

目前，新能源汽车的发展前景非常广阔。动力电池系统作为新能源电池车的主要储能部件，主要保证整车行驶、制动能量回收、混合动力发动机系统能量调节、高低压零部件供电等功能。液冷板作为动力电池热管理系统的主要部件，承担着电池的冷却、加热、温度均衡等功能。现在传统的液冷板普遍采用铝合金钎焊，这种铝板对于使用工况的压力变化比较敏感，因为液冷板内部压力变化过大容易影响其使用寿命。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种压力可调的液冷板，以解决液冷板因内部压力变化影响使用寿命的问题。

本发明的第二个目的是提供一种动力电池总成，以解决动力电池总成中液冷板因压力变化而影响使用寿命的问题。

本发明的第三个目的是提供一种车辆，以解决车辆的动力电池总成因液冷板受到压力变化而影响使用寿命的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种压力可调的液冷板，包括上板和下板，所述上板设有入口和出口，所述下板设有流道，所述上板和所述下板连接以密封所述流道，所述入口和所述出口分别连通于所述流道的两端；所述压力可调的液冷板还包括压力平衡管，所述压力平衡管包括：

本体，所述本体为管状，设于所述上板且与所述流道连通；

活塞，所述活塞滑动连接于所述本体内且将所述本体分隔为流体腔和空气腔，所述流体腔连通于所述流道；

压盖，设于所述本体的顶端，所述压盖与所述本体固定连接并密封所述空气腔，所述压盖与所述本体之间的结合力小于所述上板和所述下板之间的结合力；

弹性件，设于所述活塞和所述压盖之间，当所述活塞处于下限位置时，所述弹性件处于自由状态，所述弹性件的两端分别与所述压盖和所述活塞接触。

可选地，所述本体的轴向垂直于所述上板所在平面。

可选地，所述压力平衡管设于所述出口的上游且靠近所述出口设置。

可选地，所述下限位置设有支撑件，所述支撑件设于所述本体的内侧壁上，所述活塞能够卡接于所述支撑件上。

可选地，所述弹性件为板簧。

可选地，所述压力平衡管还包括密封圈，所述密封圈设于所述活塞的外圆周上，能够密封和隔离所述流体腔。

可选地，所述下板设有至少两个独立的所述流道，每个所述流道的两端分别连通一个所述入口和一个所述出口，每个所述流道均设有至少一个所述压力平衡管。

可选地，所述压力可调的液冷板还包括导热垫和/或保温垫，所述导热垫设于所述上板的上表面，所述保温垫设于所述下板的下表面。

本发明还提供一种动力电池总成，包括所述压力可调的液冷板，所述压力可调的液冷板设于动力电池的下方，以对所述动力电池进行温控。

本发明还提供一种车辆，包括所述动力电池总成。

本发明的有益效果：

本发明的一种压力可调的液冷板，通过在上板设置与流道连通的压力平衡管，当流道内流体压力增加时，压力平衡管内活塞沿本体移动进而调节流道内的流体压力，避免压力过大造成上板和下板分离，进而可以提高液冷板的整体使用寿命。

本发明在压力平衡管的顶端设有压盖，当流道内流体压力超出极限值时，能够冲破压盖以获得压力释放，避免压力过大造成上板和下板的分离或损坏，进而提高液冷板的整体使用寿命，同时具有维修成本低的优点。

本发明在压盖和活塞之间设置弹性件，流道内流体压力大时，活塞上移并压缩弹性件以减压，当流体压力降低时，活塞在弹性件的弹力作用下恢复到下限位置，利于保持流体压力稳定，可见，压力平衡管可以调节流道内流体的压力变化范围，避免压力变化太大或太频繁对上板和下板的结合力的影响，进而提高液冷板的整体使用寿命。

附图说明

图1是本发明提供的一种压力可调的液冷板的整体结构示意图；

图2是本发明提供的一种压力可调的液冷板中流道与压力平衡管的位置关系示意图；

图3是本发明提供的一种压力可调的液冷板中压力平衡管的剖视图；

图4是本发明提供的一种压力可调的液冷板中下板上流道的结构示意图；

图5是本发明提供的一种压力可调的液冷板底部保温垫的结构示意图。

图中：

1.上板；11.入口；12.出口；13.固定孔；2.下板；21.流道；22.扰流板；3.压力平衡管；31.本体；32.活塞；33.压盖；34.弹性件；35.密封圈；4.导热垫；5.保温垫。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明提供一种压力可调的液冷板，如图1所示，在现有的液冷板基础上增加压力平衡管3以实现压力可调。如图1和图2所示，本发明的一种压力可调的液冷板，包括上板1和下板2，上板1设有入口11和出口12，下板2设有流道21，上板1和下板2连接以密封流道21，入口11和出口12分别连通于流道21的两端；入口11的冷却液经过流道21后从出口12流出。本发明的一种压力可调的液冷板还包括压力平衡管3，如图3，压力平衡管3包括本体31、活塞32、压盖33和弹性件34，其中，本体31为管状，设于上板1且与流道21连通；活塞32滑动连接于本体31内且将本体31分隔为流体腔和空气腔，流体腔连通于流道21；压盖33设于本体31的顶端，压盖33与本体31固定连接并密封空气腔，压盖33与本体31之间的结合力小于上板1和下板2之间的结合力；弹性件34设于活塞32和压盖33之间，当活塞32处于下限位置时，弹性件34处于自由状态，弹性件34的两端分别与压盖33和活塞32接触。

需要解释说明的是，本发明的一种压力可调的液冷板，通过在上板1设置与流道21连通的压力平衡管3，本体31为两端开口的管状，上板1上预设通孔，本体31的一端固定连接在上板1上，并使得本体31通过通孔连通流道21，当流道21内流体压力增加时，压力平衡管3内活塞32沿本体31移动进而调节流道21内的流体压力，避免压力过大造成上板1和下板2分离，进而可以提高液冷板的整体使用寿命。

本实施例在压力平衡管3的本体31的顶端设有压盖33，压盖33与本体31固定连接并密封空气腔，压盖33与本体31之间的结合力小于上板1和下板2之间的结合力，当流道21内流体压力超出极限值时，活塞32压缩弹性件34的弹力不足以克服流体压力，该流体压力能够冲破压盖33以获得压力释放，避免压力过大造成上板1和下板2的分离或损坏，进而提高液冷板的整体使用寿命，之后只需要再次维修或固定好压盖33，具有维修成本低的优点。

本发明在压盖33和活塞32之间设置弹性件34，流道21内流体压力大时，活塞32上移并压缩弹性件34以使得流体压力得到部分减压，当流体压力降低时，活塞32在弹性件34的弹力作用下能够恢复到下限位置，利于保持流体压力稳定，流道21内的流体压力变化在压力平衡管3内得到缓冲，可见，压力平衡管3可以调节流道21内流体的压力变化范围，避免压力变化太大或太频繁对上板1和下板2的结合力的影响，进而提高液冷板的整体使用寿命。需要解释的是，液冷板总成工作的工况比较复杂，内部的冷却液会随着水泵开启与关闭，产生较大的压力变化，由于液冷板通常是一种钎焊铝合金产品，长期的液冷板压力交变会造成其内部的钎焊结构破坏、缩短使用寿命。通过本发明的压力平衡管3的结构与布置形式，可以有效调节液冷板内部的工作压力，实现压力平衡。

可选地，本体31的轴向垂直于上板1所在平面。

如图3所示，本实施例中本体31垂直于上板1的表面设置，更利于流道21内的流体能够通过液面上升以降低部分压力，由于流道21内流体因温度的变化会产生压力的变化，因此流体压力处于频繁变化状态，不同冲击上板1和下板2，如果能够在压力平衡管3内进行缓冲，则大大减少了对上板1和下板2的冲击，进而利于提高液冷板的使用寿命。

可选地，压力平衡管3设于出口12的上游且靠近出口12设置。

如图2所示，出口12位置一般为流道21内流体压力最大的位置，压力平衡管3设置在出口12的上游，即在流道21内的流体通过出口12流出之前，流体压力得到释放，避免对出口12处的上板1和下板2的连接造成较大冲击，影响使用寿命。

可选地，下限位置设有支撑件，支撑件设于本体31的内侧壁上，活塞32能够卡接于支撑件上。

设置下限位置的目的是防止活塞32的下降位置太低，影响流体的正常流动。采用支撑件来支撑活塞32可以确保弹性件34的初始位置，防止弹性件34发生横向移动，影响活塞32压缩效果，以便将弹性件34的轴心与本体31的轴心和活塞32的轴心同轴设置，利于活塞32压缩弹性件34移动。在其它的一些实施例中，也可以直接采用将活塞32连接在弹性件34的端部的方式来限定活塞32的下限位置，前提是需要保证弹性件34的弹力恢复。

可选地，弹性件34为板簧。

板簧具有结构简单，工作可靠的优点，采用板簧还可以起到对活塞32移动方向的导向作用。如图3，本实施例采用半圆环截面的板簧开口向下设于活塞32的上表面，活塞32受到流道21内流体压力增加的作用向上移动并压缩板簧，流体压力下降后，板簧将活塞32恢复至初始位置。

可选地，压力平衡管3还包括密封圈35，密封圈35设于活塞32的外圆周上，能够密封和隔离流体腔。

如图3所示的实施例中，活塞32的外圆周设有环形槽，密封圈35套设在该环形槽内，能够密封活塞32和本体31的内壁，保证活塞32在沿轴向移动过程中对流道21内流体的良好密封，避免泄露。

可选地，下板2设有至少两个独立的流道21，每个流道21的两端分别连通一个入口11和一个出口12，每个流道21均设有至少一个压力平衡管3。

如图4所示是在下板2上设有两个流道21的结构，对称设置在下板2的两端，每个流道21连通独立的入口11和出口且入口11和出口12设置在同一侧，出口12上游靠近出口12的位置设置压力平衡管3，可以理解，入口11和出口12处也分别设有管接头和管路，用于输入输出流道21内流体。流道21通过在下板2表面冲压成型设计，流道21整体呈多道弯曲路线，无死角，流线型过渡连接，实现流道21内流体的流动平缓、增强液冷板总成的结构强度的作用。流道21的宽度方向设有扰流板22，也是通过冲压成型，扰流板22的设置利于流道21内流体的顺利流动，避免发生涡流和死区缺陷等，利于提高冷却效率。

可选地，压力可调的液冷板还包括导热垫4和/或保温垫5，导热垫4设于上板1的上表面，保温垫5设于下板2的下表面。

如图1和图5所示，导热垫4设置在上板1的上表面即外表面，在使用时，导热垫4能够与待冷却产品相接触以导热。导热垫4的材料为非金属绝缘性好的高导热性材料，包含但不限于硅胶、氧化铝、氮化硼等材料。图1所示实施例中，导热垫4设有多个，间隔设置在上板1的表面，固定方式可以为粘接，使用时可以夹设在电池模组和上板1之间，起到导热和缓冲作用。

保温垫5设置在下板2的下表面，如图5，固定方式可以为粘接，保温垫5选择非金属绝缘性好的保温材料，包含但不限于EPP泡沫、气凝胶、聚氨酯等材料，在安装固定该液冷板时，起到缓冲、隔热和减振的效果。

本发明还提供一种动力电池总成，包括压力可调的液冷板，压力可调的液冷板设于动力电池的下方，以对动力电池进行温控。

本发明提供的压力可调的液冷板，上板1和下板2通常采用钎焊、粘接或封闭式冲铆连接方式，在动力电池工作时由于温度变化，流道21内流体压力变化，因此对上板1和下板2之间的连接处造成冲击，易开裂损伤，本发明设计压力可调的液冷板，可以通过设置的压力平衡管3来调节流体压力，避免压力过大或压力变化频繁对液冷板造成损伤，进而可以提高液冷板对动力电池的冷却效果。使用时，将动力电池设于压力可调的液冷板的隔热垫4上，起到更好的导热和缓冲效果。

本发明还提供一种车辆，包括动力电池总成。

可以理解，该车辆为电动汽车，采用的动力电池总成配备本发明的压力可调的液冷板，压力可调的液冷板的使用寿命提高，动力电池总成的冷却效果好，提高整车热管理系统的可靠性，通过冷却液，就可以实现对电池模组的热管理功能。冷却液流动的时候，通过压力平衡管3可以实现流道21内流体压力的调节，避免压力过大损坏热管理系统回路。

需要补充说明的是，压力可调的液冷板上设有固定孔13，用于将该压力可调的液冷板整体进行固定。如图1所示，固定孔13贯穿上板1和下板2，优选设置于液冷板的中部以及靠近入口11和出口12的位置，固定孔13包括主定位孔和辅助定位孔，辅助定位孔包括一个长圆孔和多个圆孔。

综上，本发明通过在液冷板上设置压力平衡管3，当液冷板内部的冷却液压力产生变化时，冷却液会压迫活塞32产生移动，活塞32进一步压缩弹性件34产生较大的反弹力，会对冷却液产生一个反作用力，阻挡内部冷却液的变化趋势，最终保证液冷板内部的冷却液压力处于一种动力平衡，不会产生较大的波动，保护液冷板钎焊结构。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种压力可调的液冷板，包括上板(1)和下板(2)，所述上板(1)设有入口(11)和出口(12)，所述下板(2)设有流道(21)，所述上板(1)和所述下板(2)连接以密封所述流道(21)，所述入口(11)和所述出口(12)分别连通于所述流道(21)的两端，其特征在于，所述压力可调的液冷板还包括压力平衡管(3)，所述压力平衡管(3)设于所述出口(12)的上游且靠近所述出口(12)设置；所述压力平衡管(3)包括：

本体(31)，所述本体(31)为管状，设于所述上板(1)且与所述流道(21)连通；

活塞(32)，所述活塞(32)滑动连接于所述本体(31)内且将所述本体(31)分隔为流体腔和空气腔，所述流体腔连通于所述流道(21)；

压盖(33)，设于所述本体(31)的顶端，所述压盖(33)与所述本体(31)固定连接并密封所述空气腔，所述压盖(33)与所述本体(31)之间的结合力小于所述上板(1)和所述下板(2)之间的结合力；

弹性件(34)，设于所述活塞(32)和所述压盖(33)之间，当所述活塞(32)处于下限位置时，所述弹性件(34)处于自由状态，所述弹性件(34)的两端分别与所述压盖(33)和所述活塞(32)接触；所述下限位置设有支撑件，所述支撑件设于所述本体(31)的内侧壁上，所述活塞(32)能够卡接于所述支撑件上。

2.根据权利要求1所述的压力可调的液冷板，其特征在于，所述本体(31)的轴向垂直于所述上板(1)所在平面。

3.根据权利要求1所述的压力可调的液冷板，其特征在于，所述弹性件(34)为板簧。

4.根据权利要求1所述的压力可调的液冷板，其特征在于，所述压力平衡管(3)还包括密封圈(35)，所述密封圈(35)设于所述活塞(32)的外圆周上，能够密封和隔离所述流体腔。

5.根据权利要求1所述的压力可调的液冷板，其特征在于，所述下板(2)设有至少两个独立的所述流道(21)，每个所述流道(21)的两端分别连通一个所述入口(11)和一个所述出口(12)，每个所述流道(21)均设有至少一个所述压力平衡管(3)。

6.根据权利要求1所述的压力可调的液冷板，其特征在于，所述压力可调的液冷板还包括导热垫(4)和/或保温垫(5)，所述导热垫(4)设于所述上板(1)的上表面，所述保温垫(5)设于所述下板(2)的下表面。

7.一种动力电池总成，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述压力可调的液冷板，所述压力可调的液冷板设于动力电池的下方，以对所述动力电池进行温控。

8.一种车辆，其特征在于，包括权利要求7所述动力电池总成。

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