CN114628819B - 一种电池模组液冷板及其安装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池模组液冷板，包括进水口和出水口，其特征是，还包括偶数组液冷板，每组液冷板包括上液冷板和下液冷板。本技术方案中，对于上下两层结构的多个液冷板不需要将所有的液冷板并联起来，只需要并联一个上液冷板和一个下液冷板，然后剩下的上液冷板和下液冷板交叉串联起来，使得并联的两个线路中上液冷板和下液冷板的个数相同，从而保证两个并联线路的流道和压降一样，使整个结构流量均匀，达到均匀散热的目的。

Description

一种电池模组液冷板及其安装结构
技术领域
本发明涉及液冷板领域，尤其是一种电池模组液冷板及其安装结构。
背景技术
混合动力汽车（PHEV）相比与传统燃油车，有着续驶里程长、油耗低等优点，越来越受到消费者的青睐。作为关键部件的电源系统，其主要放置在车身的备胎盆或后座椅背部。例如，一种在中国专利文献上公开的“液冷电池包”，其公告号为CN208753472U，包括电池箱体、隔热保温棉、电池模组总成、导热硅胶垫、液冷组件,液冷组件由液冷板、水管路、和快插件组成。
目前，随着电池比能量的提升，备胎又是重要部件，大多数整车厂会使用后座椅背部这一块区域来放置电源系统，也就是形成一个高瘦的箱体，需要电池模块两层来布置，由于车身空间的限制，导致电池箱体下面宽上面窄，导致下面需要比上面放置更多的模组，所以导致电池包里面上下层的液冷板不一样，对于这种液冷板排布，现在大多采用的是将各个液冷板并联的液冷系统，这种液冷系统存在着如下问题：
1、上下层液冷板非对称结构采用将各个液冷板并联的液冷系统，流量分配不均匀
对于这种上下液冷板非对称的结构，采用各个液冷板并联的液冷系统，由于上下层液冷板结构不对称，上下层液冷板的压降不一样，导致上下层液冷板的流量分配不均匀，从而液冷板对模组的散热效果不一致，导致模组间温差较大，模具间温差较大会造成电池包的寿命缩短。
2、各个液冷板并联的液冷系统的管路结构复杂，成本高，空间占有率高
各个液冷板并联的液冷系统需要的管路多，管路之间构成阻挡的话还要设计绕行管路，这种管路较为复杂，制作成本高，并且空间占有率高，会影响电池包里面其他件的可使用空间，造成电池包内部结构紧密，零部件间间隙过小，电池包安装时较困难。
3、铝压铸的进出水口制造困难，成本高，且重量重
对于这种液冷系统，进出水口的方向一般是整车的X方向，导致液冷系统电池箱内部的管路方向与外部的方向垂直，对于这种结构直接注塑无法成型，现在一般采用的是铝压铸后再焊接的方式制作由于进出水口的结构较复杂，制造过程较复杂，且铝件密封焊接不易控制；使用铝制作的进出水口成本较高，且重量较重，单个进出水口重量约0.5kg。
4、搅拌摩擦焊的液冷板制造过程复杂，成本高，重量重，且流阻大
搅拌摩擦焊的液冷板是铝挤压成型后经过机械加工加工出流道，然后通过搅拌摩擦焊成液冷板，这种制造工艺过程较为复杂，生产出来的液冷板的成本较高，液冷板的重量较重，并且搅拌摩擦焊的液冷板由于工艺限制，液冷板的流道必须是方正式的流道，这样造成搅拌摩擦焊的液冷板流道流阻较大，从而导致系统流阻增大，换热效果变差。
发明内容
本发明是为了克服以上现有技术存在的问题，提供一种电池模组液冷板及其安装结构。本方案冷却均温效果更好，成本更低，重量更轻。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电池模组液冷板，包括进水口和出水口，其特征是，还包括偶数组液冷板，所述偶数组液冷板分别为第1组液冷板、第2组液冷板……第k组液冷板、第k+1组液冷板……第2n-1组液冷板和第2n组液冷板，每组液冷板中包括上液冷板和下液冷板，每个液冷板上设置有液冷板进水口和液冷板出水口，所述进水口分别连通第一组液冷板中的上液冷板的液冷板进水口和下液冷板的液冷板进水口，每组液冷板之间的连接方式为：所述第k组液冷板的上液冷板的液冷板出水口连接所述第k+1组液冷板的下液冷板的液冷板进水口；所述第k组液冷板的下液冷板的液冷板出水口连接所述第k+1组液冷板的上液冷板的液冷板进水口，所述出水口连接第2n组液冷板中上液冷板的液冷板出水口和下液冷板的液冷板出水口。
本技术方案中，对于上下两层结构的多个液冷板不需要将所有的液冷板并联起来，只需要并联一个上液冷板和一个下液冷板，然后剩下的上液冷板和下液冷板交叉串联起来，使得并联的两个线路中上液冷板和下液冷板的个数相同，从而保证两个并联线路的流道和压降一样，使整个结构流量均匀，达到均匀散热的目的。
作为优选，所述偶数组液冷板的数量为两个，所述下液冷板比上液冷板宽。
目前，随着电池比能量的提升，备胎又是重要部件，大多数整车厂会使用后座椅背部这一块区域来放置电源系统，也就是形成一个高瘦的箱体，需要电池模块两层来布置，由于车身空间的限制，导致电池箱体下面宽上面窄，导致下面需要比上面放置更多的模组，所以导致电池包里面上下层的液冷板不一样，此结构是根据车辆的后座椅背部区域大小调整的上、下液冷板的个数和形状。
作为优选，还包括反向进水口、反向出水口和偶数组反向液冷板，所述偶数组反向液冷板分别为第1组反向液冷板、第2组反向液冷板……第k组反向液冷板、第k+1组反向液冷板……第2n-1组反向液冷板和第2n组反向液冷板，每组反向液冷板中包括上反向液冷板和下反向液冷板，每个反向液冷板上设置有反向液冷板进水口和反向液冷板出水口，所述反向进水口分别连通第2n组反向液冷板中的上反向液冷板的反向液冷板进水口和下反向液冷板的反向液冷板进水口，每组反向液冷板之间的连接方式为：所述第k+1组反向液冷板的上反向液冷板的反向液冷板出水口连接所述第k组反向液冷板的下反向液冷板的反向液冷板进水口；所述第k+1组反向液冷板的下反向液冷板的反向液冷板出水口连接所述第k组反向液冷板的上反向液冷板的反向液冷板进水口，所述反向出水口连接第1组反向液冷板中上反向液冷板的反向液冷板出水口和下反向液冷板的反向液冷板出水口，所述反向液冷板设置在所述液冷板的下表面。
当大、小液冷板的组数较多，并联的两条流道较长时，越靠近出水口水流会越热并且流阻也会增加，靠近出水口一侧的液冷板散热效率差，本结构增加了一组反向液冷板与原液冷板贴合设置，并在反向液冷板和原液冷板之间填充导热胶，反向液冷板的反向进水口在原液冷板的出水口一侧，反向液冷板的反向出水口在原液冷板的进水口一侧，此结构可增加靠近原液冷板的出水口一侧的液冷板的冷却效率，减轻流道过长流阻增大带来的负面影响。
作为优选，所述下液冷板的进水口并联若干条流道，所述若干条流道铺满所述下液冷板，所述若干条流道在出水口处合并成一条流道。
并联流道可以降低流阻，提高冷却效率
作为优选，还包括水管接头，所述水管接头设置在所述进水口和所述出水口上，所述水管接头包括：阳接头和阴接头，所述阳接头的接口处设置有卡位缺口，所述阴接头上设置有配合所述卡位缺口的卡位凸起，所述阳接头在靠近接头的内壁沿周向设置有卡位槽，所述卡位槽与卡位凸起配合，所述卡位槽连通所述卡位缺口，所述阴接头通过卡位缺口插入所述阳接头，并将卡位凸起旋入卡位槽。
阳接头和阴接头为分体式快插结构，方便生产、安装。
作为优选，所述卡位槽沿阳接头的周向越远离卡位缺口的位置所述卡位槽的宽度越小。
这种结构的作用是：阴接头通过卡位缺口插入阳接头后，卡位凸起滑入卡位槽内，随着阴接头的旋转，卡位凸起会牢牢的卡在卡位槽内，增强安装稳定性。
本申请还提供了一种电池模组液冷板的安装结构，包括上述任一一种电池模组液冷板，还包括电池模组，所述液冷板包括平面板件和流道板件，所述平面板件外轮廓比流道板件外轮廓大，所述流道板件上设置有流道，所述流道是流道板件经冲压得到的，所述流道板件与所述平面板件焊接固定，所述平面板件在超出流道板件的非流道部分设置有安装孔，所述电池模组在对应位置上设置有安装孔，螺钉穿过所述电池模组的安装孔和所述液冷板的安装孔通过螺母使电池模组和液冷板固定。
流道是冲压出来的，流道设计更加自由，设计出来的流道压降低，换热效果更好。安装时，流道朝下裸露在外，为了防止流道受硬物挤压导致变形，可在液冷板底部放置泡绵等。
作为优选，还包括安装支架，所述安装支架安装在所述液冷板下面，所述安装支架上设置有凸台，所述凸台的高度大于所述流道板件的厚度，所述凸台的位置与液冷板上的安装孔的位置相对应，所述凸台上设置有安装孔，螺钉穿过所述电池模组的安装孔、所述液冷板的安装孔和所述凸台的安装孔通过螺母使所述电池模组、所述液冷板和所述安装支座固定。
凸台的作用是使冲压出来的流道板件悬空，保护流道板件不受挤压、碰撞，防止流道板件变形。
作为优选，所述安装支架上设置有镂空区域。
安装支架上的镂空区域可增加散热效果。
作为优选，所述安装支架的边缘设置有翻边结构。
安装支架的翻边结构可以增加安装支架的强度。
因此，本发明具有如下有益效果：（1）本发明采用两条支路并联的液冷系统结构可以使大、小液冷板的流量分配更均匀，模组间的温差缩小；（2）本发明采用两条支路并联的液冷系统液冷管的管路更少，电池包内部的空间占有率更低，液冷管路的成本更低；（3）本发明采用分体式的水管接头，阳接头和阴接头注塑后通过快插连接，零件成型工艺简单，成本更低；（4）安装支架的结构可以有效保护流道不受挤压、碰撞，同时增强了安装结构的强度。
附图说明
图1是本发明电池模组液冷板的一种结构示意图。
图2是本发明下液冷板的一种结构示意图。
图3是本发明上液冷板的一种结构示意图。
图4是本发明水管接头的一种西北轴测图。
图5是本发明水管接头的一种东南轴测图。
图6是本发明电池模组液冷板的安装结构的一种结构示意图。
图7是图6中A处的细节放大图。
图中，上液冷板1、下液冷板2、进水口3、出水口4、安装支架5、电池模组6、螺钉7、阴接头31、阳接头32、凸台51。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例一：
如图1-7所示的实施例中，一种电池模组液冷板，包括进水口3和出水口4，其特征是，还包括偶数组液冷板，所述偶数组液冷板分别为第1组液冷板、第2组液冷板……第k组液冷板、第k+1组液冷板……第2n-1组液冷板和第2n组液冷板，每组液冷板中包括上液冷板1和下液冷板2，每个液冷板上设置有液冷板进水口和液冷板出水口，所述进水口分别连通第一组液冷板中的上液冷板的液冷板进水口和下液冷板的液冷板进水口，每组液冷板之间的连接方式为：所述第k组液冷板的上液冷板的液冷板出水口连接所述第k+1组液冷板的下液冷板的液冷板进水口；所述第k组液冷板的下液冷板的液冷板出水口连接所述第k+1组液冷板的上液冷板的液冷板进水口，所述出水口连接第2n组液冷板中上液冷板的液冷板出水口和下液冷板的液冷板出水口。所述偶数组液冷板的数量为两个，所述下液冷板比上液冷板宽。所述下液冷板的进水口并联若干条流道，所述若干条流道铺满所述下液冷板，所述若干条流道在出水口处合并成一条流道。并联流道可以降低流阻，提高冷却效率。还包括水管接头，所述水管接头设置在所述进水口和所述出水口上，所述水管接头包括：阳接头32和阴接头31，所述阳接头的接口处设置有卡位缺口，所述阴接头上设置有配合所述卡位缺口的卡位凸起，所述阳接头在靠近接头的内壁沿周向设置有卡位槽，所述卡位槽与卡位凸起配合，所述卡位槽连通所述卡位缺口，所述阴接头通过卡位缺口插入所述阳接头，并将卡位凸起旋入卡位槽。阳接头和阴接头为分体式快插结构，方便生产、安装。所述卡位槽沿阳接头的周向越远离卡位缺口的位置所述卡位槽的宽度越小。这种结构的作用是：阴接头通过卡位缺口插入阳接头后，卡位凸起滑入卡位槽内，随着阴接头的旋转，卡位凸起会牢牢的卡在卡位槽内，增强安装稳定性。
本申请还提供了一种电池模组液冷板的安装结构，包括上述任一一种电池模组液冷板，还包括电池模组6，所述液冷板包括平面板件和流道板件，所述平面板件外轮廓比流道板件外轮廓大，所述流道板件上设置有流道，所述流道是流道板件经冲压得到的，所述流道板件与所述平面板件焊接固定，所述平面板件在超出流道板件的非流道部分设置有安装孔，所述电池模组在对应位置上设置有安装孔，螺钉穿过所述电池模组的安装孔和所述液冷板的安装孔通过螺母使电池模组和液冷板固定。流道是冲压出来的，流道设计更加自由，设计出来的流道压降低，换热效果更好。安装时，流道朝下裸露在外，为了防止流道受硬物挤压导致变形，可在液冷板底部放置泡绵等。还包括安装支架5，所述安装支架安装在所述液冷板下面，所述安装支架上设置有凸台51，所述凸台的高度大于所述流道板件的厚度，所述凸台的位置与液冷板上的安装孔的位置相对应，所述凸台上设置有安装孔，螺钉穿过所述电池模组的安装孔、所述液冷板的安装孔和所述凸台的安装孔通过螺母使所述电池模组、所述液冷板和所述安装支座固定。凸台的作用是使冲压出来的流道板件悬空，保护流道板件不受挤压、碰撞，防止流道板件变形。所述安装支架上设置有镂空区域。安装支架上的镂空区域可增加散热效果。所述安装支架的边缘设置有翻边结构。安装支架的翻边结构可以增加安装支架的强度。
本技术方案中，对于上下两层结构的多个液冷板不需要将所有的液冷板并联起来，只需要并联一个上液冷板和一个下液冷板，然后剩下的上液冷板和下液冷板交叉串联起来，使得并联的两个线路中上液冷板和下液冷板的个数相同，从而保证两个并联线路的流道和压降一样，使整个结构流量均匀，达到均匀散热的目的。
目前，随着电池比能量的提升，备胎又是重要部件，大多数整车厂会使用后座椅背部这一块区域来放置电源系统，也就是形成一个高瘦的箱体，需要电池模块两层来布置，由于车身空间的限制，导致电池箱体下面宽上面窄，导致下面需要比上面放置更多的模组，所以导致电池包里面上下层的液冷板不一样，此结构是根据车辆的后座椅背部区域大小调整的上、下液冷板的个数和形状。
实施例二：
与实施例一不同的是：还包括反向进水口、反向出水口和偶数组反向液冷板，所述偶数组液冷板分别为第1组反向液冷板、第2组反向液冷板……第k组反向液冷板、第k+1组反向液冷板……第2n-1组反向液冷板和第2n组反向液冷板，每组反向液冷板中包括上反向液冷板和下反向液冷板，每个反向液冷板上设置有反向液冷板进水口和反向液冷板出水口，所述反向进水口分别连通第2n组反向液冷板中的上反向液冷板的反向液冷板进水口和下反向液冷板的反向液冷板进水口，每组反向液冷板之间的连接方式为：所述第k+1组反向液冷板的上反向液冷板的反向液冷板出水口连接所述第k组反向液冷板的下反向液冷板的反向液冷板进水口；所述第k+1组反向液冷板的下反向液冷板的反向液冷板出水口连接所述第k组反向液冷板的上反向液冷板的反向液冷板进水口，所述反向出水口连接第1组反向液冷板中上反向液冷板的反向液冷板出水口和下反向液冷板的反向液冷板出水口，所述反向液冷板设置在所述液冷板的下表面。
当大、小液冷板的组数较多，并联的两条流道较长时，越靠近出水口水流会越热并且流阻也会增加，靠近出水口一侧的液冷板散热效率差，本结构增加了一组反向液冷板与原液冷板贴合设置，并在反向液冷板和原液冷板之间填充导热胶，反向液冷板的反向进水口在原液冷板的出水口一侧，反向液冷板的反向出水口在原液冷板的进水口一侧，此结构可增加靠近原液冷板的出水口一侧的液冷板的冷却效率，减轻流道过长流阻增大带来的负面影响。
因此，本发明具有如下有益效果：（1）本发明采用两条支路并联的液冷系统结构可以使大、小液冷板的流量分配更均匀，模组间的温差缩小；（2）本发明采用两条支路并联的液冷系统液冷管的管路更少，电池包内部的空间占有率更低，液冷管路的成本更低；（3）本发明采用分体式的水管接头，阳接头和阴接头注塑后通过快插连接，零件成型工艺简单，成本更低；（4）安装支架的结构可以有效保护流道不受挤压、碰撞，同时增强了安装结构的强度。

Claims (10)

1.一种电池模组液冷板，包括进水口和出水口，其特征是，还包括偶数组液冷板，所述偶数组液冷板分别为第1组液冷板、第2组液冷板……第k组液冷板、第k+1组液冷板……第2n-1组液冷板和第2n组液冷板，每组液冷板中包括上液冷板和下液冷板，每个液冷板上设置有液冷板进水口和液冷板出水口，所述进水口分别连通第一组液冷板中的上液冷板的液冷板进水口和下液冷板的液冷板进水口，每组液冷板之间的连接方式为：所述第k组液冷板的上液冷板的液冷板出水口连接所述第k+1组液冷板的下液冷板的液冷板进水口；所述第k组液冷板的下液冷板的液冷板出水口连接所述第k+1组液冷板的上液冷板的液冷板进水口，所述出水口连接第2n组液冷板中上液冷板的液冷板出水口和下液冷板的液冷板出水口。
2.根据权利要求1所述的一种电池模组液冷板，其特征是，所述偶数组液冷板的数量为两个，所述下液冷板比上液冷板宽。
3.根据权利要求1所述的一种电池模组液冷板，其特征是，还包括反向进水口、反向出水口和偶数组反向液冷板，所述偶数组反向液冷板分别为第1组反向液冷板、第2组反向液冷板……第k组反向液冷板、第k+1组反向液冷板……第2n-1组反向液冷板和第2n组反向液冷板，每组反向液冷板中包括上反向液冷板和下反向液冷板，每个反向液冷板上设置有反向液冷板进水口和反向液冷板出水口，所述反向进水口分别连通第2n组反向液冷板中的上反向液冷板的反向液冷板进水口和下反向液冷板的反向液冷板进水口，每组反向液冷板之间的连接方式为：所述第k+1组反向液冷板的上反向液冷板的反向液冷板出水口连接所述第k组反向液冷板的下反向液冷板的反向液冷板进水口；所述第k+1组反向液冷板的下反向液冷板的反向液冷板出水口连接所述第k组反向液冷板的上反向液冷板的反向液冷板进水口，所述反向出水口连接第1组反向液冷板中上反向液冷板的反向液冷板出水口和下反向液冷板的反向液冷板出水口，所述反向液冷板设置在所述液冷板的下表面。
4.根据权利要求2所述的一种电池模组液冷板，其特征是，所述下液冷板的液冷板进水口并联若干条流道，所述若干条流道铺满所述下液冷板，所述若干条流道在出水口处合并成一条流道。
5.根据权利要求1或2或4所述的一种电池模组液冷板，其特征是，还包括水管接头，所述水管接头设置在所述进水口和所述出水口上，所述水管接头包括：阳接头和阴接头，所述阳接头的接口处设置有卡位缺口，所述阴接头上设置有配合所述卡位缺口的卡位凸起，所述阳接头在靠近接头的内壁沿周向设置有卡位槽，所述卡位槽与卡位凸起配合，所述卡位槽连通所述卡位缺口，所述阴接头通过卡位缺口插入所述阳接头，并将卡位凸起旋入卡位槽。
6.根据权利要求5所述的一种电池模组液冷板，其特征是，所述卡位槽沿阳接头的周向越远离卡位缺口的位置所述卡位槽的宽度越小。
7.一种电池模组液冷板的安装结构，其特征是，包括上述权利要求1-6任一所述的电池模组液冷板和电池模组，所述液冷板包括平面板件和流道板件，所述平面板件外轮廓比流道板件外轮廓大，所述流道板件上设置有流道，所述流道是流道板件经冲压得到的，所述流道板件与所述平面板件焊接固定，所述平面板件在超出流道板件的非流道部分设置有安装孔，所述电池模组在对应位置上设置有安装孔，螺钉穿过所述电池模组的安装孔和所述液冷板的安装孔通过螺母使电池模组和液冷板固定。
8.根据权利要求7所述的一种电池模组液冷板的安装结构，其特征是，还包括安装支架，所述安装支架安装在所述液冷板下面，所述安装支架上设置有凸台，所述凸台的高度大于所述流道板件的厚度，所述凸台的位置与液冷板上的安装孔的位置相对应，所述凸台上设置有安装孔，螺钉穿过所述电池模组的安装孔、所述液冷板的安装孔和所述凸台的安装孔通过螺母使所述电池模组、所述液冷板和所述安装支架固定。
9.根据权利要求8所述的一种电池模组液冷板的安装结构，其特征是，所述安装支架上设置有镂空区域。
10.根据权利要求9所述的一种电池模组液冷板的安装结构，其特征是，所述安装支架的边缘设置有翻边结构。
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