CN115441086A - 一种储能电池组液冷散热结构焊接成组方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种储能电池组液冷散热结构焊接成组方法，包括如下步骤：将液冷板与电芯依次间隔排列并固定，将分水器底板有凸台的一面朝外，将连接端部与液冷板连接口对齐插入；将连接端部伸出凸台外的金属板分别向两侧折弯，并贴合在凸台表面，将折弯的金属板压紧在凸台表面，并点焊固定连接折弯的金属板及凸台；沿折弯后的金属板外沿，将液冷板的冷媒通道端口与分水器底板焊接固定，使冷媒通道端口与分水器底板密封连接，并在焊接过程中实时监测焊接熔深；安装分水器上盖，并将分水器上盖与分水器底板密封焊接。本发明结构新颖，可以有效的导出储能电池组充放电过程中产生的热量，焊接成组操作简单，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结构焊接成组方法。
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结构及其焊接成组方法，在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结构焊接成组方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将多个液冷板与电芯依次间隔排列并固定，使所述电芯的大侧面均与所述液冷板相接；
S2、安装液冷板两侧的分水器底板，将分水器底板设有凸台的一面朝外，将液冷板上的连接端部与分水器底板上的液冷板连接口对齐插入；
S3、将连接端部伸出凸台外的金属板分别向两侧折弯，使金属板未连接部分分开，并贴合在液冷板连接口两侧的凸台表面，折弯处两块金属板的侧面形成一个V型开口；
S4、将两片分开的金属板压紧在凸台表面，并进行点焊，初步固定连接折弯的金属板及凸台；
S5、沿折弯后的金属板外沿，将液冷板的冷媒通道端口与分水器底板焊接固定，使冷媒通道端口与分水器底板密封连接，并在焊接过程中实时监测焊接熔深；
S6、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，所述液冷板为两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端口；该连接端部末端预定长度内两块金属板未连接成一体。
进一步的，所述分水器底板的各个液冷板连接口处均设有凸台。
进一步的，所述两个分水器相对设置，其冷媒接口分别朝向液冷板的两个端面，其中一个冷媒接口为冷媒进口，另一个冷媒接口为冷媒出口。
进一步的，所述连接端部末端，两块金属板未连接部分的长度为8～15mm。
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，焊接熔深≤4mm，焊接熔宽≤3mm。
进一步的，所述V型开口处使用填丝焊，使冷媒通道端口与分水器底板密封连接。
进一步的，焊接接口处均设有防腐涂层。
综上所述，本发明结构新颖，可以有效的导出储能电池组充放电过程中产生的热量，其结构简单，在相邻的电芯之间安装液冷板，并通入冷媒即可实现，较传统的风冷散热及水冷散热装置，本发明具有散热效率高、均温性更好的特点，且结构紧凑，对电池组的体积影响小，不需要搭载过大的水箱，具有较高的推广价值。
图1为本发明实施过程流程示意图；
图2为本发明一个具体实施例的结构示意图(图中未显示电芯)；
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为冷媒通道端口与凸台连接处折弯结构示意图。
附图标记说明：
1-液冷板，11-冷媒通道，12-冷媒通道端口，2-分水器，21-分水器上盖，22-分水器底板，23-冷媒接口，24-凸台，25-液冷板连接口，3-焊缝。
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。
一种如图至图5所示的储能电池组液冷散热结构焊接成组方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将多个液冷板1与电芯依次间隔排列并固定，使所述电芯的大侧面均与所述液冷板1相接；
S2、安装液冷板1两侧的分水器底板22，将分水器底板22设有凸台24的一面朝外，将液冷板1上的连接端部与分水器底板22上的液冷板连接口25对齐插入；
S3、将连接端部伸出凸台24外的金属板分别向两侧折弯，使金属板未连接部分分开，并贴合在液冷板连接口25两侧的凸台24表面，折弯处两块金属板的侧面形成一个V型开口；
S4、将两片分开的金属板压紧在凸台表面，并进行点焊，初步固定连接折弯的金属板及凸台24；
S5、沿折弯后的金属板外沿，将液冷板1的冷媒通道端口12与分水器底板22焊接固定，使冷媒通道端口12与分水器底板22密封连接，并在焊接过程中实时监测焊接熔深；
S6、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。这一步安装分水器上盖21时，应注意将端部的冷媒接口23分别朝向两个方向，以使液冷系统种压力均衡，达到更好的降温效果。
进一步的，所述液冷板1为两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11，所述连接端部设于液冷板1下部两端，并向外延伸凸出，该冷媒通道11在所述连接端部形成与外界联通的冷媒通道端口12；该连接端部末端预定长度内两块金属板未连接成一体。
进一步的，所述分水器底板22的各个液冷板连接口25处均设有凸台。
进一步的，所述两个分水器2相对设置，其冷媒接口23分别朝向液冷板1的两个端面，其中一个冷媒接口23为冷媒进口，另一个冷媒接口23为冷媒出口。
进一步的，所述连接端部末端，两块金属板未连接部分的长度为11mm。
进一步的，所述焊接方法为激光焊接，其焊接速度为100mm/s。
进一步的，焊接熔深≤4mm，焊接熔宽≤3mm。
进一步的，所述V型开口处使用填丝焊，使冷媒通道端口12与分水器底板22密封连接。
进一步的，焊缝3处均设有防腐涂层，本实施例中，该防腐涂层为抗氧化剂涂层。
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的铝合金板材热轧成一体，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。
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。
由于热轧工艺精度限制，冷媒通道11的位置在液冷板1的高度方向上（图1、图2所示的上下方向），存在一个±3mm范围内的偏差，在液冷板1的宽度方向上，存在一个±0.5mm范围内的偏差，因此，冷媒通道11在液冷板1上的位置不固定，在液冷板1与分水器2的装配过程中，无法将分水器底板22上的液冷板连接口25制成中间宽两侧窄的形式，即使液冷板连接口25与液冷板1端部的形状完全贴合，因此，只能将液冷板连接口25做成矩形接口，按液冷板1最厚处的尺寸设计。本实施例中，液冷板连接口25的宽度设为2.8mm，即液冷板1上的冷媒通道端口12穿过液冷板连接口25内时，冷媒通道11处的间隙为单边0.1mm，其余部分的间隙为单边0.6mm，因此，选择焊接的方式将液冷板1与分水器2密封连接，可以更好的保证密封性能。
因此，在液冷板1制作过程中，将其冷媒通道端口12预留一段不进行热轧，使两个铝合金板的端部可以分开，在本实施例中，这个预留尺寸为11mm。装配过程中，将各个液冷板1的冷媒通道端口12分别插入液冷板连接口25后，使用治具将冷媒通道端口12的两个金属板分开，并分别向两侧折弯，使其与凸台24的平面接触。
而在电池组内各个部件生产、装配过程中，存在各种尺寸、位置公差，导致液冷板1与分水器2装配时，冷媒通道端口12与液冷板连接口25在左右方向（即液冷板1的宽度方向）上，存在一个总共2.8mm的公差范围，其中包括：液冷板1上冷媒通道11的位置公差±0.5mm，液冷板1与内框架的装配间隙公差±0.2mm，液冷板1安装的位置公差±0.2mm，分水器底板22的尺寸公差-0.2mm，冷媒通道端口12两个铝合金板折弯的R角-0.8mm，因此，在分水器底板22上设置一个厚度为3mm的凸台24，将所有的公差范围涵盖在内，使得液冷板1与分水器底板22装配过程中，冷媒通道端口12折弯处完全处于凸台24厚度范围内，焊接时，凸台24部分与液冷板1连接，焊接熔深控制在4mm内，不会影响到分水器底板22主体部分。
且分水器底板22为铝合金材质，其长宽比较大，铝合金材料刚度较差，易变形，因此，在分水器底板22上设置凸台24，该凸台设置在液冷板连接口25处，即便于液冷板1与分水器的焊接固定，增加焊接处的厚度，避免焊穿导致的密封失效，同时可以增加分水器底板22的刚度，避免装配、焊接过程中分水器底板22产生过大的变形，使分水器底板22和分水器上盖21的连接间隙变大，增加后续施工的难度。
本实施例中，将两个分水器2相对设置，使冷媒接口23一个朝前一个超后，冷媒通过朝前的冷媒接口23进入分水器，通过分水器底板22上液冷板连接口25，流入各个液冷板1，从液冷板1内的冷媒通道11通过，带走电芯散发的热量，流入另一侧的分水器2，从该分水器2后端的冷媒接口23流出，这样做的好处在于，各个液冷板1的液压均衡，冷媒可以均匀的流入各个液冷板1，各个电芯的散热效果相同，使电池组的均温性更好。
如图2和图3所示，实际生产过程中，电芯和液冷板1需要使用底板、内支架等其它元件来固定，这是本领域一般技术人员可以轻易得出的结论，因此本实施例中未示出。
焊接过程中，对焊缝的熔深进行实时检测，由于焊接时电池组处于装配线上，分水器底板与电芯之间只隔了一个内支架，且分水器底板厚度有限，若焊缝熔深过大，不仅会导致焊接密封失效，严重的会影响到电芯的安全，焊缝熔深过小，会使焊接连接不可靠，不能保证密封效果，因此焊缝熔深的控制尤为重要，需要实时检测，以便随时调整。
具体焊接时，将折弯的金属板与凸台24先进行点焊，初步固定，之后撤下治具，沿折弯后的金属板外沿焊接一圈，形成焊缝3，尤其应注意V型开口处的焊接，由于电池组工作过程中，液冷系统的液压为500kPa，所以焊接部分强度不够的话很容易造成密封失效，影响电池组的使用，甚至造成安全隐患。金属板折弯处形成的V型开口处，为保证焊接质量，可以采用填丝焊的方式进行焊接，将V型开口与凸台24完全密封。本实施例中，凸台24两侧被液冷板连接口25断开，此处凸台24单侧的宽度为11mm，因此，折弯后的金属板端部均在凸台24的范围内，便于液冷板1与分水器底板22的焊接固定。
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 (9)
1.一种储能电池组液冷散热结构焊接成组方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将多个液冷板与电芯依次间隔排列并固定，使所述电芯的大侧面与所述液冷板相接；
S2、安装液冷板两侧的分水器底板，将分水器底板设有凸台的一面朝外，将液冷板上的连接端部与分水器底板上的液冷板连接口对齐插入；
S3、将连接端部伸出凸台外的金属板分别向两侧折弯，使金属板未连接部分分开，并贴合在液冷板连接口两侧的凸台表面，折弯处两块金属板的侧面形成一个V型开口；
S4、将两片分开的金属板压紧在凸台表面，并进行点焊，初步固定连接折弯的金属板及凸台；
S5、沿折弯后的金属板外沿，将液冷板的冷媒通道端口与分水器底板焊接固定，使冷媒通道端口与分水器底板密封连接，并在焊接过程中实时监测焊接熔深；
S6、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结构焊接成组方法，其特征在于，所述液冷板为两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端口；该连接端部末端预定长度内两块金属板未连接成一体。
3.根据权利要求1所述的一种储能电池组液冷散热结构焊接成组方法，其特征在于，所述分水器底板的各个液冷板连接口处均设有凸台。
4.根据权利要求1所述的一种储能电池组液冷散热结构焊接成组方法，其特征在于，所述两个分水器相对设置，其冷媒接口分别朝向液冷板的两个端面，其中一个冷媒接口为冷媒进口，另一个冷媒接口为冷媒出口。
5.根据权利要求2所述的一种储能电池组液冷散热结构焊接成组方法，其特征在于：所述连接端部末端，两块金属板未连接部分的长度为8～15mm。
6.根据权利要求1所述的一种储能电池组液冷散热结构焊接成组方法，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。
7.根据权利要求1所述的一种储能电池组液冷散热结构焊接成组方法，其特征在于，焊接熔深≤4mm，焊接熔宽≤3mm。
8.根据权利要求1所述的一种储能电池组液冷散热结构焊接成组方法，其特征在于，所述V型开口处使用填丝焊，使冷媒通道端口与分水器底板密封连接。
9.根据权利要求1所述的一种储能电池组液冷散热结构焊接成组方法，其特征在于，焊接接口处均设有防腐涂层。
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| CN116613426A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-08-18 | 今创集团股份有限公司 | 一种用于储能集装箱的液冷板 |
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2022
- 2022-07-12 CN CN202210815746.2A patent/CN115441086A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116613426A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-08-18 | 今创集团股份有限公司 | 一种用于储能集装箱的液冷板 |
| CN116613426B (zh) * | 2023-07-19 | 2023-09-19 | 今创集团股份有限公司 | 一种用于储能集装箱的液冷板 |
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