CN115194330A - 一种储能电池组液冷散热系统焊接成组方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种储能电池组液冷散热系统焊接成组方法，将多个电芯和多个液冷板间隔设置并固定，安装分水器底板，使液冷板下部两端的连接端部与分水器底板上的液冷板连接口一一对齐，并将连接端部插入液冷板连接口内；将多个液冷板的连接端部伸出分水器底板外的部分剪平；将剪平后连接端部闭合的冷媒通道扩开，使其与所述液冷板连接口贴合；沿所述液冷板连接口及扩开后的冷媒通道相接处，将所述液冷板与所述分水器底板焊接固定，并使焊缝密封；在焊缝处设置防腐涂层；安装分水器上盖，将所述分水器上盖与所述分水器底板焊接固定，使其密封连接。本发明结构新颖，成组方法可操作性强，通过焊接成组，可靠性高，使用寿命长，具有较高的推广价值。
Description
技术领域
本发明属于新能源储能电池的热管理技术领域，具体涉及一种储能电池组液冷散热系统焊接成组方法。
背景技术
在我国，新能源产业随着国家政策鼓励的东风得到快速发展，锂离子电池等二次电池得到了广泛的应用。一般的储能电池组在对储能系统进行充电或放电时，会产生大量热量，加上电池空间布置紧密的影响，会使储能电池组内的温度迅速上升，即使电池组、集装箱内总的布置空间的温度在现有散热装置的作用下可以得到有效的下降，但箱内局部的热量难以均匀的排出，电池运行环境出现较大的差异，电池组在温差较大的环境下长期运行会导致电池间内阻、容量出现严重的差异，可能造成部分电池过充或过放，影响储能系统的性能和寿命，严重的还会造成安全隐患。因此，储能系统的散热性是决定其使用性能、安全性能及寿命的关键因素。
主流的储能电池组冷却方式有风冷和液冷这两种，风冷降温主要依靠散热风机等送风元件实现，但是集装箱式储能电池的内部剩余空间有限，很难安置体积较大的风机，进而只能选用多孔风管送风的方式作为替代，但是风管位置相对固定，利用风管送风时，冷风的风向、风速等参数都难以进行调整，容易出现送风不均匀的现象，严重影响风冷效果；相较风冷冷却的方式而言，液冷形式效果会更明显，但是液冷系统单独作用时，主要是可对集装箱侧部或者电池组底部进行快速高效地降温，集装箱、电池组内部的热量还是难以及时的散发出去，整体降温效果不理想。
因此，有必要对储能电池设计更为高效合理的热管理方案，以期为集装箱式储能系统的发展及市场竞争提供技术参考。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种储能电池组液冷散热系统焊接成组方法，在每个电芯的两侧安装液冷板，通入冷媒循环流动散热，使电芯迅速降温，保持良好的工作环境，提高电池性能，延长使用寿命。
为实现上述功能，本发明采用如下技术方案：一种储能电池组液冷散热系统焊接成组方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将多个液冷板与多个电芯间隔排列并通过内框架进行固定，使每一个电芯的两个大侧面均与所述液冷板接触；
S2、安装分水器底板，使用治具将液冷板下部两端的连接端部与分水器底板上的液冷板连接口一一对齐，并将所述连接端部插入液冷板连接口内；
S3、将多个液冷板的连接端部伸出分水器底板外的部分剪平，使其端口与所述分水器底板外表面平齐；
S4、将剪平后连接端部闭合的冷媒通道扩开，使其与所述液冷板连接口贴合；
S5、沿所述液冷板连接口及扩开后的冷媒通道相接处，将所述液冷板与所述分水器底板焊接固定，并使焊缝密封；
S6、在焊缝处设置防腐涂层；
S7、安装分水器上盖，将所述分水器上盖与所述分水器底板焊接固定，使其密封连接。
进一步的，所述液冷板为多块金属板通过热轧或冷轧形成的复合板材，其内设有与所述金属板一体成型的冷媒通道，该冷媒通道在所述连接端部形成与外界联通的冷媒通道开口。
进一步的，所述焊接方法为激光焊接，其焊接速度为50～200mm/s。
进一步的，所述激光焊接采用半导体激光器与连续光纤激光器复合焊接的形式。
进一步的，所述焊接过程采用的焊接头为准直聚焦焊接头。
进一步的，焊接熔深≤4mm，焊接熔宽≤3mm。
进一步的，所述步骤S2中，该治具为梳形结构，其上设有定位所述连接端部的凹槽。
进一步的，所述分水器上设有冷媒接头，与所述分水器通过螺纹密封连接，并与外部的水冷机组联通。
综上所述，本发明结构新颖，利用分水器将冷媒通入各个液冷板，通过冷媒流动有效的导出储能电池组充放电过程中产生的热量，较传统的风冷散热及水冷散热，散热效率高、均温性更好，本发明的成组方法可操作性强，通过焊接成组，可靠性高，使用寿命长，具有较高的推广价值。
附图说明
图1为本发明焊接成组方法的流程图。
图2为本发明一个具体实施例的结构示意图，（图中仅显示液冷板及分水器的成组结构）。
图3为本发明一个具体实施例的结构示意图（图中未显示分水器上盖）。
图4为图3的A处放大图。
图5为本发明一个具体实施例的结构示意图（图中未显示一侧分水器）。
附图标记说明：
1-液冷板，11-冷媒通道，12-连接端部，13-冷媒通道开口，2-分水器，21-分水器上盖，22-分水器底板，23-液冷板连接口，24-冷媒接口。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做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。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一组件，它可以直接在另一组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只为了说明目的。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
一种如图1至图5所示的储能电池组液冷散热系统焊接成组方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将多个液冷板1与多个电芯间隔排列并通过内框架进行固定，使每个电芯的两个大侧面均与所述液冷板1接触；其中，该液冷板1为两块铝板通过热轧形成的复合板材，其内设有与铝板一体成型的冷媒通道11，该冷媒通道11在所述连接端部12形成与外界联通的冷媒通道开口13。
S2、安装分水器底板22，使用治具将液冷板1下部两端的连接端部与所述分水器底板22上的液冷板连接口23一一对齐，并将所述连接端部12插入液冷板连接口23内；该治具为梳形结构，其上设有定位所述连接端部12的凹槽。将多个连接端部12在该凹槽内定位，再安装分水器底板22，所有连接端部12均插入液冷板连接口23后，撤下梳形治具，再将分水器底板22安装到位。
S3、将多个液冷板1的连接端部12伸出分水器底板22外的部分剪平，使其端口与所述分水器底板22外表面平齐；本步骤中，使用液压剪钳或手工剪钳将该连接端部12伸出部分剪平。
S4、将剪平后连接端部12闭合的冷媒通道11扩开，使其与所述液冷板连接口贴合；
S5、沿所述液冷板连接口23及扩开后的冷媒通道11相接处，将所述液冷板1与所述分水器底板22焊接固定，并使焊缝密封；焊接过程中，采用2000W半导体激光器与2000W连续光纤激光器复合焊接的形式，采用的焊接头为准直聚焦焊接头，焊接速度为100mm/s，焊接熔深为1mm，焊接熔宽为1.3mm。
S6、在焊缝处设置防腐涂层，液冷系统长期出于液体浸润的状态下，避免焊缝处被腐蚀，需在焊缝处设置防腐涂层，本实施例中，选用，进一步提高也冷系统的使用寿命及可靠性。
S7、安装分水器上盖21，将所述分水器上盖21与所述分水器底板22焊接固定，使其密封连接，同样采用2000W半导体激光器与2000W连续光纤激光器复合焊接的形式，采用的焊接头为准直聚焦焊接头，焊接速度为100mm/s，焊接熔深为2mm，焊接熔宽为1.5mm。
进一步的，所述液冷板为多块金属板通过热轧或冷轧形成的复合板材，其内设有与所述金属板一体成型的冷媒通道，该冷媒通道在所述连接端部形成与外界联通的冷媒通道开口。本实施例中使用的液冷板1为相变抑制传热板，由两块厚度为0.8mm的铝板热轧成一体，其上的冷媒通道11通过吹胀工艺制成，单面凸出0.5mm。所以整个液冷板1最厚处的厚度为2.6mm，即0.8×2+0.5×2mm，液冷板1夹设在两个电芯之间，可以极大的提高电芯的散热效率，且对整个电池组体积的影响非常小。液冷板1将电芯散发的热量导入冷媒中，冷媒通道11中的冷媒流动将热量散发出去，以保证电芯适宜的工作温度。分水器底板22及分水器上盖21均为铝材，故可以通过焊接成组。
分水器2上设有冷媒接头24，与分水器2通过螺纹密封连接，并与外部的水冷机组联通。
储能电池组充放电时，冷媒在水冷机组的驱动下，通过一侧分水器上的冷媒接头24进入分水器2，从各个液冷板连接口23流入液冷板1的冷媒通道11，进入液冷板1内部，带走电芯产生的热量，再流入另一侧的分水器2，从另一侧的分水器2上的冷媒接头24流出。
实际装配过程中，液冷板1和电芯依次排列，通过电池组的内框架或其它元件固定连接，然后再安装两侧的分水器2，这是本领域一般技术人员可以轻易得出的结论，因此本实施例中画出电池组的内框架和其它固定、连接的元件，说明书附图仅表现液冷板1与分水器2的连接方式。
焊接过程中，对焊接熔深进行实时检测，由于焊接时电池组处于装配线上，分水器底板22与电芯之间只隔了一个内框架，且分水器底板22厚度有限，本实施例中，分水器底板22厚度约为5mm，因此，若焊接过程中熔深过大，不仅会导致焊接密封失效，严重的会影响到电芯的安全，若焊接过程中熔深过小，会使焊接连接不可靠，不能保证密封效果。因此焊接过程中熔深的控制尤为重要，需要实时监测，以便随时调整。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改或改变。因此，举凡所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种储能电池组液冷散热系统焊接成组方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将多个液冷板与多个电芯间隔排列并通过内框架进行固定，使每个电芯的两个大侧面均与所述液冷板接触；
S2、安装分水器底板，使用治具将液冷板下部两端的连接端部与所述分水器底板上的液冷板连接口一一对齐，并将所述连接端部插入液冷板连接口内；
S3、将多个液冷板的连接端部伸出分水器底板外的部分剪平，使其端口与所述分水器底板外表面平齐；
S4、将剪平后连接端部闭合的冷媒通道扩开，使冷媒通道与所述液冷板连接口贴合；
S5、沿所述液冷板连接口及扩开后的冷媒通道相接处，将所述液冷板与所述分水器底板焊接固定，并使焊缝密封；
S6、在焊缝处设置防腐涂层；
S7、安装分水器上盖，将所述分水器上盖与所述分水器底板焊接固定，使其密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种储能电池组液冷散热系统成组结构，其特征在于，所述液冷板为多块金属板通过热轧或冷轧形成的复合板材，其内设有与所述金属板一体成型的冷媒通道，所述连接端部设于液冷板下部两端，并向外延伸凸出，该冷媒通道在所述连接端部形成与外界联通的冷媒通道开口。
3.根据权利要求1所述的一种储能电池组液冷散热系统焊接成组方法，其特征在于，所述焊接方法为激光焊接，其焊接速度为50～200mm/s。
4.根据权利要求3所述的一种储能电池组液冷散热系统焊接成组方法，其特征在于，所述激光焊接采用半导体激光器与连续光纤激光器复合焊接的形式。
5.根据权利要求4所述的一种储能电池组液冷散热系统焊接成组方法，其特征在于，所述焊接过程采用的焊接头为准直聚焦焊接头。
6.根据权利要求1所述的一种储能电池组液冷散热系统焊接成组方法，其特征在于，焊接熔深≤4mm，焊接熔宽≤3mm。
7.根据权利要求1所述的一种储能电池组液冷散热系统焊接成组方法，其特征在于，所述步骤S2中，该治具为梳形结构，其上设有定位所述连接端部的凹槽。
8.根据权利要求1所述的一种储能电池组液冷散热系统焊接成组方法，其特征在于，所述分水器上设有冷媒接头，与所述分水器通过螺纹密封连接，并与外部的水冷机组联通。
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