CN114388967A - 一种液冷式电池托盘及电池箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液冷式电池托盘及电池箱，包括托盘框架和液冷板组件，所述托盘框架上设置有用于配合安装电池模组的模组安装面，所述电池模组通过所述模组安装面固定在所述托盘框架上；所述液冷板组件包括液冷板和防护板，所述液冷板固定在所述托盘框架下方，所述液冷板与所述电池模组的底部相接触；所述防护板设置在所述液冷板的下方。采用本发明电池托盘具有重量轻、结构强度大、承重好且冷却效果更好的优点。

Description

一种液冷式电池托盘及电池箱

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，具体涉及一种液冷式电池托盘及电池箱。

背景技术

近年来电动汽车逐渐取代燃油车并取得高速发展，其中续驶里程和安全问题一直是制约电动汽车发展的关键因素，电池包箱体作为电池包系统的承载部件，电池包托盘的内部结构和布局直接影响电池包的能量密度和电池包寿命。现有技术中，电池包箱体都包括托盘、托盘底板和液冷板，托盘底板通常用来支撑和固定电池，这就要求底板具有一定的支撑强度，所以底板一般会设计的比较厚重，液冷板设置在底板下方，电池工作产生的多余热量通过底板传递到液冷板，依靠液冷板内液体流动转移冷却，不仅不利于轻量化要求，且冷却效果较差。

因此，如何设计一种重量轻、结构强度大且冷却效果好的电池托盘，成为目前急需解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中电池托盘和液冷板分体式安装导致托盘整体重量较重且冷却效果差的问题。本申请提供了一种液冷式电池托盘，包括托盘框架和液冷板组件，所述托盘框架上设置有模组安装面，所述电池模组通过所述模组安装面固定在所述托盘框架上；所述液冷板组件包括液冷板和防护板，所述液冷板固定在所述托盘框架下方，所述液冷板与所述电池模组的底部相接触，所述防护板设置在所述液冷板的下方。

进一步地，所述液冷板通过热熔自攻丝螺钉与所述托盘框架的下安装面连接，所述托盘框架的下安装面与所述液冷板之间设置有隔热密封装置。

进一步地，所述隔热密封装置包括隔热垫和密封装置，所述隔热垫和密封装置并排放置，且所述隔热垫设置在所述密封装置的外侧。

进一步地，所述液冷板上设置有用于容纳所述密封装置的密封凹槽。

进一步地，所述隔热密封装置为隔热密封垫，所述隔热密封垫平垫在所述托盘框架下安装面与所述液冷板之间。

进一步地，所述液冷板与所述防护板之间设置有保温板，所述保温板用于隔绝所述液冷板与所述防护板之间的热量传递。

进一步地，所述防护板通过螺栓和铆接螺母与所述托盘框架固定连接，所述铆接螺母设置在所述托盘框架的下安装面上，所述铆接螺母的凸台平面与所述液冷板的下表面齐平，当所述螺栓锁紧时，所述防护板的上表面与所述铆接螺母的凸台平面贴合。

进一步地，所述托盘框架包括依次连接的第一边梁、前面板、第二边梁和后部横梁，所述第一边梁和第二边梁之间平行设置有中间纵梁，所述中间纵梁用于将所述托盘框架纵向分隔；所述中间纵梁的两侧和所述第一边梁、第二边梁上都设置有所述模组安装面。

进一步地，所述中间纵梁的两侧和所述第一边梁、第二边梁上都设置有盖体安装面，所述盖体安装面用于配合安装电池箱盖体，所述盖体安装面的高度高于所述模组安装面。

本申请还提供一种电池箱，包括电池箱盖体和如所述的液冷式电池托盘，所述电池箱盖体包括第一盖体和第二盖体，所述第一盖体和第二盖体分别设置在所述中间纵梁的两侧，且配合安装在所述托盘框架的盖体安装面上。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

(1)本申请托盘框架上设置有模组安装面，电池模组与模组安装面配合安装，托盘框架是承载电池模组的直接受力结构，可以避免液冷板承重变形，液冷板固定在托盘框架下方，电池模组的底部直接与夜冷板相接触，使得对电池模组的冷却效果更好。

(2)本申请液冷板与托盘框架之间设置隔热密封装置，液冷板下方设置保温板，隔热密封装置和保温板可有效隔绝液冷板与外界的热量传递，减少电池包液冷系统热交换过程中能量损失。

(3)本申请托盘框架设置有中间纵梁，电池模组固定在两侧边梁和中间纵梁上的模组安装面上，电池模组安装后起到了连接两侧边梁和中间纵梁的作用，进一步加强了托盘强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例一种液冷式电池托盘的结构示意图；

图2是本发明实施例托盘框架的结构示意图；

图3是本发明实施例电池托盘的A_A向剖面图；

图4是图3的B处托盘框架与液冷板组件连接的一种隔热密封装置示意图；

图5是图4托盘框架与液冷板组件连接的另一种隔热密封装置示意图；

图6是本发明实施例托盘框架与防护板的连接示意图。

其中，图中附图标记对应为：1-托盘框架，11-第一边梁，12-前面板，13-第二边梁，14-后部横梁，15-中间纵梁，16-加强横梁，2-液冷板组件，21-液冷板，211-密封凹槽，22-防护板，23-安装槽，3-热熔自攻丝螺钉，4-隔热密封装置，41-隔热垫，42-密封装置，43-隔热密封垫，5-保温板，61-螺栓，62-铆接螺母，621-凸台平面，7-模组安装面，8-盖体安装面，9-电池模组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”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。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。

此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”等术语应做广义理解，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

电池箱是电池模组的承载和防护机构，多个电池模组安装在电池箱内的电池托盘上，电池模组由多个电芯经串联或并联组成，液冷式电池包在电池箱内还设置有用于维持电池包内温度的液冷板组件。如图1-6所示，本申请实施例液冷式电池托盘，包括托盘框架1和液冷板组件2，托盘框架1上设置有用于配合安装电池模组9的模组安装面7，电池模组9通过模组安装面7固定在托盘框架1上；液冷板组件2包括液冷板21和防护板22；液冷板21固定在托盘框架1下方，液冷板21与电池模组9的底部相接触，防护板22设置在液冷板21的下方。

具体地，在本实施例中，托盘框架1包括依次连接的第一边梁11、前面板12、第二边梁13和后部横梁14，第一边梁11和第二边梁13之间平行设置有中间纵梁15，中间纵梁15用于将托盘框架1纵向分隔；中间纵梁15的两侧和第一边梁11、第二边梁13上都设置有模组安装面7，电池模组9通过螺栓、螺钉等紧固件与两侧边梁和中间纵梁15上的模组安装面7连接固定在托盘框架1上，电池模组9的底面与液冷板组件2的液冷板21紧密接触。本实施例电池包装配时，多个电池模组9从上向下有序排列安装在中间纵梁15两侧，固定后电池模组9起到了连接两侧边梁和中间纵梁15的作用，进一步加强了托盘强度。因为电池模组9固定在托盘框架1上，因此托盘框架1是承载电池模组9的主要受力结构，相比于底板承重，托盘框架是四周边梁共同受力承重，通过将电池模组重力分散，可承受重量增加，且支撑更加稳定。电池模组的重量并不会直接施加到液冷板21上，可以避免液冷板受力变形，电池模组的底部直接与液冷板21相接触使得电池工作产生的多余热量直接传递到液冷板，依靠液冷板内液体流动转移热量，对电池模组的冷却效果更好。本实施例液冷板组件替换传统的托盘底板加液冷板组合的结构，减小了电池包重量，提高了能量密度，且改善了冷却效果。

具体地，液冷板21通过热熔自攻丝螺钉3与托盘框架1的下安装面连接，托盘框架1的下安装面与液冷板21之间设置有隔热密封装置4。在一些可能的实施例中，如图4所示，隔热密封装置4包括隔热垫41和密封装置42，隔热垫41和密封装置42并排放置，隔热垫41设置在密封装置42的外侧，液冷板21上设置有用于容纳密封装置42的密封凹槽211。密封装置42设置在密封凹槽内，密封装置42可以为胶水、密封圈、密封胶条或其它密封结构。热熔自攻丝螺钉3由下至上穿过液冷板21和隔热垫41与托盘框架1固定连接。在另一些实施例中，如图5所示，隔热密封装置4为一体的隔热密封垫43，隔热密封垫43平垫在托盘框架1的下安装面与液冷板21之间。隔热密封垫43具有隔热和密封的双重功能，热熔自攻丝螺钉3穿过隔热密封垫43与托盘框架1固定连接。

热熔自攻丝铆接技术是通过螺钉的高速旋转并在轴向压力作用下与连接板材摩擦生热，待板材产生塑性形变后自攻丝并螺接的成型工艺。本申请液冷板组件由下往上安装，液冷板通过热熔自攻丝螺钉与托盘框架的框架结构固定连接。自攻丝螺钉在低转速、低压力下与液冷板接触，旋转摩擦加热；自攻丝螺钉高速旋转，轴向高压力下刺透液冷板和托盘框架，形成通孔；自攻丝螺钉降低转速及压力在通孔内自攻螺纹，并进一步降低转速拧紧；最后，紧固螺钉达到设定扭矩，液冷板和托盘框架3的框架冷却，并与螺钉紧密结合。

具体地，如图6所示，本实施例液冷板21与防护板22之间还设置有保温板5，保温板5用于隔绝液冷板21与防护板之间的热量传递。防护板22通过螺栓61和铆接螺母62与托盘框架1固定连接，铆接螺母62设置在托盘框架1的下安装面上，铆接螺母62的凸台平面621与液冷板21的下表面齐平，当螺栓61锁紧时，防护板22的上表面与铆接螺母62的凸台平面621贴合。在本实施例中，防护板22安装在电池托盘的最下层，保温板5夹持在防护板22与液冷板21之间，防护板22的螺栓安装处设置有向液冷板方向弯折的安装槽23，螺栓61在安装槽23处穿过防护板22与铆接螺母62紧固连接，由于防护板的安装槽23与铆接螺母62的凸台平面621接触面积很小，所以通过此连接处的热量损失很少，保温效果更好。

具体地，托盘框架1的中间纵梁15的两侧和第一边梁11、第二边梁13上都设置有盖体安装面8，盖体安装面8用于配合安装电池箱盖体，盖体安装面8的高度高于模组安装面7。

具体地，本实施例托盘框架1的第一边梁11、前面板12、第二边梁13和后部横梁14依次焊接成矩形框架结构，中间纵梁15与第一边梁11和第二边梁12平行设置，中间纵梁15的两端分别与前面板12和后部横梁14焊接连接，中间纵梁15将托盘框架1分为左右两个半边框体，中间纵梁15的高度高于两侧第一边梁11和第二边梁12，电池模组9可以均匀布置在两侧半边框体内，中间纵梁的设置增加了托盘框架1的结构强度，且分隔后的托盘框架1空间利用率更好，可以布置更多电池模组9、提高电池包能量密度。

具体地，本申请前面板12和后部横梁14之间还平行设置有多个加强横梁16，多个加强横梁16与中间纵梁15垂直且对称设置在中间纵梁15的两侧。具体地，多个加强横梁16可以通过焊接或螺栓连接的方式连接在两侧边梁与中间纵梁15之间。加强横梁16可以设置在两个电池模组9之间，同时起到加强托盘框架1结构强度和分隔电池模组9的作用。本实施例电池箱体结构设置的加强横梁，提高了托盘框架的结构强度，使箱体受力时不易变形，同时固定了电池模组9，提高抗弯扭强度，改善了其抗失衡能力。

本实施例提供一种电池箱，包括电池箱盖体和液冷式电池托盘，电池箱盖体包括独立的第一盖体和第二盖体，第一盖体和第二盖体分别设置在中间纵梁15的两侧，且配合安装在托盘框架1的盖体安装面8上。在本实施例中，托盘框架1的两半边框体分别设置单独的盖体，具体地，第一盖体的下部安装面与前面板12、后部横梁14的上表面，和第一边梁11、中间纵梁15上的盖体安装面8配合密封安装在一侧半边框体上；第二盖体的下部安装面与前面板12、后部横梁14的上表面，和第二边梁13、中间纵梁15上的盖体安装面8配合密封安装在另一侧半边框体上；第一盖体和第二盖体可以通过螺栓、螺钉、套筒、卡接等紧固方式配合密封垫、密封条、密封胶或其它密封结构与托盘框架密封连接。相比于大体积盖体的密封，本申请将设置两个独立的小体积盖体结构的密封安装更加可靠。

具体地，本实施例第一边梁11、第二边梁13、后部横梁14、中间纵梁15和加强横梁16都为铝合金挤压型材制成，第一边梁11、第二边梁13、前面板12和后部横梁14之间依次拼焊连接。采用铝合金挤压型材作为构成托盘框架的材料，具有质量轻、易加工成形、高温耐腐蚀性、良好的传热性和导电性，可以满足托盘框架强度和轻量化的需求，尽可能地降低了整个电池箱体的重量。具体地，前面板12可以为铝压铸结构面板，压铸结构件设计比较灵活，可以满足复杂的结构要求，也可以通过局部加强设计来提高整体强度。

需要指出的是，本实施例电池包箱体结构采用铝型材和铝压铸结构拼焊而成，其重量远小于同体积钢板拼焊形成的电池包的重量，结构强度却比普通的电池包箱体高出很多。并且，可以极大的提高空间利用率，在相对较小的体积下能够布置更多的电池模组，进而提高电池包的能量密度。再者，由于铝型材具有开模周期短、费用低等优点，采用铝型材拼焊得到的壳体，也具备了与铝型材相同的优点，即，其开模时间和费用相对于冲压壳体和铸造壳体来说至少减少了一半，生产周期和费用极具竞争力。另一方面，由于铝型材本身的结构强度和自身精度都很高，所以整个电池包壳体采用铝型材作为主受力框架，可以设计较少的结构件就能达到强度要求，具有结构及加工工艺简单、轻量化设计、易于装配等优点。

本申请托盘框架上设置有模组安装面，电池模组与模组安装面配合安装，托盘框架是承载电池模组的直接受力结构，可以避免液冷板承重变形，液冷板固定在托盘框架下方，电池模组的底部直接与夜冷板相接触，使得对电池模组的冷却效果更好。本申请液冷板与托盘框架之间设置隔热密封装置，液冷板下方设置保温板，隔热密封装置和保温板可有效隔绝液冷板与外界的热量传递，减少电池包液冷系统热交换过程中能量损失。本申请托盘框架设置有中间纵梁，电池模组固定在两侧边梁和中间纵梁上的模组安装面上，电池模组安装后起到了连接两侧边梁和中间纵梁的作用，进一步加强了托盘强度。本申请托盘框架的前面板为铝压铸结构，采用铝压铸结构代替铝挤压型材拼焊结构，可以简化加工工艺，提高托盘良品率，并且压铸结构设计灵活，可以通过局部加强设计来提高强度。

以上是本发明的优选实施方式，应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种液冷式电池托盘，其特征在于，包括托盘框架(1)和液冷板组件(2)，所述托盘框架(1)上设置有模组安装面(7)，所述电池模组(9)通过所述模组安装面(7)固定在所述托盘框架(1)上；

所述液冷板组件(2)包括液冷板(21)和防护板(22)，所述液冷板(21)固定在所述托盘框架(1)下方，所述液冷板(21)与所述电池模组(9)的底部相接触，所述防护板(22)设置在所述液冷板(21)的下方。

2.根据权利要求1所述的一种液冷式电池托盘，其特征在于，所述液冷板(21)通过热熔自攻丝螺钉(3)与所述托盘框架(1)的下安装面连接，所述托盘框架(1)的下安装面与所述液冷板(21)之间设置有隔热密封装置(4)。

3.根据权利要求2所述的一种液冷式电池托盘，其特征在于，所述隔热密封装置(4)包括隔热垫(41)和密封装置(42)，所述隔热垫(41)和密封装置(42)并排放置，所述隔热垫(41)设置在所述密封装置(42)的外侧。

4.根据权利要求3所述的一种液冷式电池托盘，其特征在于，所述液冷板(21)上设置有用于容纳所述密封装置(42)的密封凹槽(211)。

5.根据权利要求2所述的一种液冷式电池托盘，其特征在于，所述隔热密封装置(4)为隔热密封垫(43)，所述隔热密封垫(43)平垫在所述托盘框架(1)下安装面与所述液冷板(21)之间。

6.根据权利要求1所述的一种液冷式电池托盘，其特征在于，所述液冷板(21)与所述防护板(22)之间设置有保温板(5)，所述保温板(5)用于隔绝所述液冷板(21)与所述防护板(22)之间的热量传递。

7.根据权利要求1所述的一种液冷式电池托盘，其特征在于，所述防护板(22)通过螺栓(61)和铆接螺母(62)与所述托盘框架(1)固定连接，所述铆接螺母(62)设置在所述托盘框架(1)的下安装面上，所述铆接螺母(62)的凸台平面(621)与所述液冷板(21)的下表面齐平，当所述螺栓(61)锁紧时，所述防护板(22)的上表面与所述铆接螺母(62)的凸台平面(621)贴合。

8.根据权利要求1所述的一种液冷式电池托盘，其特征在于，所述托盘框架(1)包括依次连接的第一边梁(11)、前面板(12)、第二边梁(13)和后部横梁(14)，所述第一边梁(11)和第二边梁(13)之间平行设置有中间纵梁(15)，所述中间纵梁(15)用于将所述托盘框架(1)纵向分隔；所述中间纵梁(15)的两侧和所述第一边梁(11)、第二边梁(13)上都设置有所述模组安装面(7)。

9.根据权利要求8所述的一种液冷式电池托盘，其特征在于，所述中间纵梁(15)的两侧和所述第一边梁(11)、第二边梁(13)上都设置有盖体安装面(8)，所述盖体安装面(8)用于配合安装电池箱盖体，所述盖体安装面(8)的高度高于所述模组安装面(7)。

10.一种电池箱，其特征在于，包括电池箱盖体和如权利要求1-9任一项所述的液冷式电池托盘，所述电池箱盖体包括第一盖体和第二盖体，所述第一盖体和第二盖体分别设置在所述中间纵梁(15)的两侧，且配合安装在所述托盘框架(1)的盖体安装面(8)上。

Images