CN118040197A - 一种轻量托架式储能箱及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻量托架式储能箱及其制作工艺，属于储能箱技术领域，包括箱盖和水冷板组件，水冷板组件包括上冷板以及与上冷板相互对应的下冷板和固定于下冷板底部的型材支架，其中，上冷板与下冷板相互对接后内部形成可供冷却液流动的流道，并在流道两端位置处的上冷板顶部皆连接有与流道相连通的连接管，上冷板、下冷板以及型材支架沿其轮廓方向的边缘位置处均等间距开设有螺母孔，并通过拉铆螺母穿过螺母孔将上冷板、下冷板以及型材支架进行固定。本发明水冷板通过铆接拉铆螺母工艺集成在箱体上，水冷板与铝管型材框架无需像传统箱体通过涂胶及FDS工艺结合起到密封及固定作用；无需底部支撑件固定在储能箱体上起到支撑加强作用。

Description

一种轻量托架式储能箱及其制作工艺

技术领域

本发明涉及储能箱技术领域，具体而言，涉及一种轻量托架式储能箱及其制作工艺。

背景技术

新能源行业突飞猛进的发展，储能系统产热大，散热空间有限，自然通风下难以实现温度控制，易损害电池的寿命和安全。与动力电池系统相比，储能系统电池的功率更大，数量更多，产热更强，而电池排列紧密又导致散热空间有限，热量难以快速、均匀地散发，易引起电池组之间的热量聚集、运行温差过大导致储能系统安全事故频发等现象，最终损害电池的寿命和安全。

因为电池热特性，热管理成为电化学储能产业链关键一环，起着至关重要的作用，是保证储能系统持续安全运行的关键。电池包箱体(壳体)是电池包的主要承载部件，只有箱体的静、动态(刚强度、模态等)稳定，才能保证电池不出现滥用工况，使电力系统平稳运行。水冷板作为电池冷却系统的重要组成部分，其质量的保证，也会影响液冷系统安全和延长使用寿命。经过研发阶段有效的流量分配，结构设计，仿真验证，能够更好的控制储能电池的温度，可以将储能系统内部的温度控制在锂电池运行的最佳温度区间(10-40℃)，将电池温差控制在3-5℃以内，水冷板换热效率快，保证电池组内部的温度均一性，从而降低电池寿命衰减或热失控的风险，更好的满足市场用户的需求。

现有的电池包储能箱在水冷板组件的组合过程中一般分为两种模式，一种是通过焊接方式分别将前后左右边梁沿流道板边缘轮廓焊接固定，此种方式需要焊接工时较长，物料成本较高，整体制作工艺较为复杂，制作成本较高，另一种是通过螺栓的方式将前后左右边梁焊接而成的型材框架固定于流道板顶部，此种方式所形成的型材框架都会高于流道板的顶面，因此在将型材框架固定于流道板顶部之前需要对型材框架与流道板装配的区域事先注入均匀的密封胶，随后在将流道板安装到打密封胶区域后进行FDS热熔钻孔紧固连接，最后还需要对箱体进行密封性检查，确保箱体内部的气密性，在这些工序的过程中还需要等待密封胶的固化，大大的增加的了制作的时间，同时物料成本较高，整体制作工艺较为复杂，制作成本较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种轻量托架式储能箱及其制作工艺，水冷板通过铆接拉铆螺母工艺集成在箱体上，铝管型材整体采用弧焊焊接成框架降低储能箱整体质量和体积，水冷板与铝管型材框架无需像传统箱体通过涂胶及FDS工艺结合起到密封及固定作用；无需底部支撑件固定在储能箱体上起到支撑加强作用，由于整体框架置于冷板下方起到托盘支撑的作用。

为实现上述目的，一种轻量托架式储能箱，包括箱盖和水冷板组件，其中，所述箱盖通过螺栓固定于水冷板组件的顶部，所述水冷板组件包括上冷板以及与上冷板相互对应的下冷板和固定于下冷板底部的型材支架，其中，所述上冷板与下冷板相互对接后内部形成可供冷却液流动的流道，并在所述流道两端位置处的上冷板顶部皆连接有与流道相连通的连接管，所述上冷板、下冷板以及型材支架沿其轮廓方向的边缘位置处均等间距开设有螺母孔，并通过拉铆螺母穿过所述螺母孔将上冷板、下冷板以及型材支架进行固定；

优选的，所述型材支架包括：沿所述下冷板底面轮廓方向的边缘位置处排布的前边梁、后边梁、左边梁和右边梁，其中，所述前边梁、后边梁、左边梁和右边梁相互焊接形成与下冷板轮廓相适配的矩形框架，并在所述矩形框架的内侧沿右边梁和左边梁的长度方向等间距焊接有中间横梁，所述所述矩形框架的内侧处于前边梁和后边梁中间段处焊接有中间梁。

优选的，所述上冷板顶部的前后两端均通过焊接或螺栓连接有用于对电池模组进行限位安装的模组安装梁。

优选的，所述上冷板与下冷板对接后通过沿轮廓焊接固定。

优选的，所述右边梁与左边梁的两端开口处均焊接有对开口进行封堵的补块。

为实现上述目的，本发明还提供一种轻量托架式储能箱的制作工艺，包括：

S1、材料准备：将铝管型材按照所需要求通过CNC型材加工成所需的右边梁、后边梁、中间横梁、前边梁、中间梁以及左边梁，同时通过冲压模具对铝板进行冲压后形成上冷板和下冷板，随后利用超声波清洗设备对加工好的型材进行清洗后备用；

S2、型材焊接：将右边梁、后边梁、中间横梁、前边梁、中间梁以及左边梁进行组合排列后通过CMT冷金属弧焊焊接，形成型材支架，随后在通过人工补焊的方式对型材支架进行补焊；

S3、工艺孔加工：将S2中的型材支架以及S1中的上冷板和下冷板均通过CNC打孔设备沿型材支架和上冷板以及下冷板的轮廓边缘位置处进行打孔，形成螺母孔，随后通过打磨机对焊接高出的焊疤以及螺母孔位置处的碎屑进行打磨清理；

S4、成品组装；将S3中的上冷板和下冷板进行对接，并将对接后上冷板和下冷板与型材支架相互对应，随后通过拉铆枪将拉铆螺母打入螺母孔中，使上冷板、下冷板以及型材支架三者进行固定，最后将预制的箱盖通过螺栓与拉铆螺母相对应使箱盖与水冷板组件相固定。

本发明的有益之处在于：首先，通过将型材支架通过拉铆螺母固定于冷板的底部，相比于现有技术而言，1、冷板通过铆接拉铆螺母工艺集成在箱体上，无需像传统箱体通过FDS工艺结合，减少FDS工艺保证气密性而涂胶的工序；2、冷板底部铝管拼焊集成型材支架，用于承重，起到拖住箱体与模组作用(在现有技术中，一般需要在冷板的底部另外加装防护梁，从而起到承重和拖住箱体与模组作用)；3、型材支架增加与冷板焊接面接触，增大接触面积，使结构更稳固；4、型材支架在冷板底部，无需像传统箱体的气密性检测要求；

其次，冷板通过铆接拉铆螺母工艺集成在箱体上，使得冷板顶部与箱盖之间没有了对型材框架，将原本箱盖与冷板之间要通过型材框架间接连接的方式改为箱盖与冷板直接连接固定，无需像传统箱体通过事先对型材框架与冷板装配的区域注入均匀的密封胶，在将冷板安装到打密封胶区域后进行FDS热熔钻孔紧固连接，最后还需要对箱体进行密封性检查等工序，大大减少了制作的时间，提高了工作的效率，可以节省大量人工及材料成本，易于推广使用，从而把握新的绿色市场机遇。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，使得本发明的其它特征、目的和优点变得更明显。本发明的示意性实施例附图及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的水冷板组件拆分后结构示意图。

图3是本发明的水冷板组件组合后结构示意图。

图4是本发明的水冷板组件组合后底部结构示意图

以上图中，100、箱盖；200、水冷板组件；201、上冷板；202、下冷板；203、右边梁；204、后边梁；205、中间横梁；206、前边梁；207、中间梁；208、左边梁；209、补块；210、连接管；211、拉铆螺母；212、模组安装梁；213、螺母孔。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1-图4所示，本实施例提供了一种轻量托架式储能箱，包括箱盖100和水冷板组件200，其中，所述箱盖100通过螺栓固定于水冷板组件200的顶部，所述水冷板组件200包括上冷板201以及与上冷板201相互对应的下冷板202和固定于下冷板202底部的型材支架，其中，所述上冷板201与下冷板202相互对接后内部形成可供冷却液流动的流道，并在所述流道两端位置处的上冷板201顶部皆连接有与流道相连通的连接管210，所述上冷板201、下冷板202以及型材支架沿其轮廓方向的边缘位置处均等间距开设有螺母孔213，并通过拉铆螺母211穿过所述螺母孔213将上冷板201、下冷板202以及型材支架进行固定，通过连接管210向上冷板201和上冷板202对接后形成的流道中注入冷却液，并从另一个连接管210排出，从而实现流道中冷却液的循环，从而对储能箱内部的电池包进行散热；

在本实施例中，所述型材支架包括：沿所述下冷板202底面轮廓方向的边缘位置处排布的前边梁206、后边梁204、左边梁208和右边梁203，其中，所述前边梁206、后边梁204、左边梁208和右边梁203相互焊接形成与下冷板202轮廓相适配的矩形框架，并在所述矩形框架的内侧沿右边梁203和左边梁208的长度方向等间距焊接有中间横梁205，所述所述矩形框架的内侧处于前边梁206和后边梁204中间段处焊接有中间梁207，通过将型材支架通过拉铆螺母211固定于冷板的底部，便于对储能箱进行承重，起到拖住箱体与电池模组的作用，同时型材支架内部的中间横梁205和中间梁207增加了冷板焊接面接触，增大接触面积，使结构更稳固。

在本实施例中，所述上冷板201顶部的前后两端均通过焊接或螺栓连接有用于对电池模组进行限位安装的模组安装梁212，通过模组安装梁212对电池包进行限位的同时可以将电池包装配与两根模组安装梁212之间，随后在将箱盖100固定于水冷板组件200上。

在本实施例中，所述上冷板201与下冷板202对接后通过沿轮廓焊接固定，通过将上冷板201与下冷板202对接后并进行焊接，使得对接后的冷板内部形成可供冷却液流动的流道，从而对对储能箱内部的电池包进行散热。

在本实施例中，所述右边梁203与左边梁208的两端开口处均焊接有对开口进行封堵的补块209。

综上所述：

如图1所示，在对储能箱的使用过程中，通过连接管210向上冷板201和上冷板202对接后形成的流道中注入冷却液，并从另一个连接管210排出，从而实现流道中冷却液的循环，从而对储能箱内部的电池包进行散热，值得注意的是，在本发明中，将型材支架通过拉铆螺母211固定于冷板的底部，相比于现有技术而言，1、冷板通过铆接拉铆螺母工艺集成在箱体上，无需像传统箱体通过FDS工艺结合，减少FDS工艺保证气密性而涂胶的工序；2、冷板底部铝管拼焊集成型材支架，用于承重，起到拖住箱体与模组作用(在现有技术中，一般需要在冷板的底部另外加装防护梁，从而起到承重和拖住箱体与模组作用)；3、型材支架增加与冷板焊接面接触，增大接触面积，使结构更稳固；4、型材支架在冷板底部，无需像传统箱体的气密性检测要求。

本实施例还提供了一种轻量托架式储能箱的制作工艺，包括：

S1、材料准备：将铝管型材按照所需要求通过CNC型材加工成所需的右边梁203、后边梁204、中间横梁205、前边梁206、中间梁207以及左边梁208，同时通过冲压模具对铝板进行冲压后形成上冷板201和下冷板202，随后利用超声波清洗设备对加工好的型材进行清洗后备用；

S2、型材焊接：将右边梁203、后边梁204、中间横梁205、前边梁206、中间梁207以及左边梁208进行组合排列后通过CMT冷金属弧焊焊接，形成型材支架，随后在通过人工补焊的方式对型材支架进行补焊；

S3、工艺孔加工：将S2中的型材支架以及S1中的上冷板201和下冷板202均通过CNC打孔设备沿型材支架和上冷板201以及下冷板202的轮廓边缘位置处进行打孔，形成螺母孔213，随后通过打磨机对焊接高出的焊疤以及螺母孔213位置处的碎屑进行打磨清理；

S4、成品组装；将S3中的上冷板201和下冷板202进行对接，并将对接后上冷板201和下冷板202与型材支架相互对应，随后通过拉铆枪将拉铆螺母打入螺母孔213中，使上冷板201、下冷板202以及型材支架三者进行固定，最后将预制的箱盖100通过螺栓与拉铆螺母211相对应使箱盖100与水冷板组件200相固定。

综上所述：

在现有技术中，冷板在与型材支架的组装过程中，在将型材框架固定于冷板顶部之前需要对型材框架与冷板装配的区域事先注入均匀的密封胶，随后在将冷板安装到打密封胶区域后进行FDS热熔钻孔紧固连接，最后还需要对箱体进行密封性检查，确保箱体内部的气密性，在这些工序的过程中还需要等待密封胶的固化，大大的增加的了制作的时间，使得整体制作工艺较为复杂，而在本发明中，冷板通过铆接拉铆螺母工艺集成在箱体上，使得冷板顶部与箱盖之间没有了对型材框架，将原本箱盖与冷板之间要通过型材框架间接连接的方式改为箱盖与冷板直接连接固定，无需像传统箱体通过事先对型材框架与冷板装配的区域注入均匀的密封胶，在将冷板安装到打密封胶区域后进行FDS热熔钻孔紧固连接，最后还需要对箱体进行密封性检查等工序，大大减少了制作的时间，提高了工作的效率，可以节省大量人工及材料成本，易于推广使用，从而把握新的绿色市场机遇。

Claims (5)

1.一种轻量托架式储能箱，包括箱盖(100)和水冷板组件(200)，其中，所述箱盖(100)通过螺栓固定于水冷板组件(200)的顶部，其特征在于，所述水冷板组件(200)包括上冷板(201)以及与上冷板(201)相互对应的下冷板(202)和固定于下冷板(202)底部的型材支架，其中，所述上冷板(201)与下冷板(202)相互对接后内部形成可供冷却液流动的流道，并在所述流道两端位置处的上冷板(201)顶部皆连接有与流道相连通的连接管(210)，所述上冷板(201)、下冷板(202)以及型材支架沿其轮廓方向的边缘位置处均等间距开设有螺母孔(213)，并通过拉铆螺母(211)穿过所述螺母孔(213)将上冷板(201)、下冷板(202)以及型材支架进行固定；

所述型材支架包括：沿所述下冷板(202)底面轮廓方向的边缘位置处排布的前边梁(206)、后边梁(204)、左边梁(208)和右边梁(203)，其中，所述前边梁(206)、后边梁(204)、左边梁(208)和右边梁(203)相互焊接形成与下冷板(202)轮廓相适配的矩形框架，并在所述矩形框架的内侧沿右边梁(203)和左边梁(208)的长度方向等间距焊接有中间横梁(205)，所述所述矩形框架的内侧处于前边梁(206)和后边梁(204)中间段处焊接有中间梁(207)。

2.根据权利要求1所述的一种轻量托架式储能箱，其特征在于，所述上冷板(201)顶部的前后两端均通过焊接或螺栓连接有用于对电池模组进行限位安装的模组安装梁(212)。

3.根据权利要求1所述的一种轻量托架式储能箱，其特征在于，所述上冷板(201)与下冷板(202)对接后通过沿轮廓焊接固定。

4.根据权利要求1所述的一种轻量托架式储能箱，其特征在于，所述右边梁(203)与左边梁(208)的两端开口处均焊接有对开口进行封堵的补块(209)。

5.根据权利要求1所述的一种轻量托架式储能箱的制作工艺，其特征在于，包括：

S1、材料准备：将铝管型材按照所需要求通过CNC型材加工成所需的右边梁(203)、后边梁(204)、中间横梁(205)、前边梁(206)、中间梁(207)以及左边梁(208)，同时通过冲压模具对铝板进行冲压后形成上冷板(201)和下冷板(202)，随后利用超声波清洗设备对加工好的型材进行清洗后备用；

S2、型材焊接：将右边梁(203)、后边梁(204)、中间横梁(205)、前边梁(206)、中间梁(207)以及左边梁(208)进行组合排列后通过CMT冷金属弧焊焊接，形成型材支架，随后在通过人工补焊的方式对型材支架进行补焊；

S3、工艺孔加工：将S2中的型材支架以及S1中的上冷板(201)和下冷板(202)均通过CNC打孔设备沿型材支架和上冷板(201)以及下冷板(202)的轮廓边缘位置处进行打孔，形成螺母孔(213)，随后通过打磨机对焊接高出的焊疤以及螺母孔(213)位置处的碎屑进行打磨清理；

S4、成品组装；将S3中的上冷板(201)和下冷板(202)进行对接，并将对接后上冷板(201)和下冷板(202)与型材支架相互对应，随后通过拉铆枪将拉铆螺母打入螺母孔(213)中，使上冷板(201)、下冷板(202)以及型材支架三者进行固定，最后将预制的箱盖(100)通过螺栓与拉铆螺母(211)相对应使箱盖(100)与水冷板组件(200)相固定。