CN208111637U - 新能源汽车用动力锂电池用液冷板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新能源汽车用动力锂电池用液冷板，包含液冷板、导热垫、模组，所述的液冷板上设有多个模组安装位，模组与液冷板接触面设置导热垫；液冷板分为冷板上壳体、冷板下壳体、冷板水口、冷板固定金属衬套；冷板上壳体焊接有金属进出水口，再通过软管连接到主液冷管道，再连接到整包液冷系统；经模压一次成型冷板下壳体设有平行设置的多个冷却液流道；多个冷板固定金属衬套相对设置在液冷板下壳体两端用于固定液冷板。本实用新型实现液冷系统中液冷板的轻量化；降低液冷板加工成本，降低工艺成本。减少导热垫重量，提高整包系统能量密度；底部采用非金属材料，增强pack的绝缘性能，有良好的保温效果。

Description

新能源汽车用动力锂电池用液冷板

技术领域

本实用新型属于新能源汽车用动力锂电池系统的热管理领域，更具体地涉及一种新能源汽车用动力锂电池用液冷板。

背景技术

电动汽车(EV和HEV)在使用过程中“零排放和高效率的特点日益突显其对于减少环境污染及石油依赖度的重要性，世界各国及主要汽车集团均提出了一系列振兴电动汽车产业的规划。锂离子电池作为电动汽车动力输出的主要能量来源，其性能及寿命与其工作温度密切相关，需要采用有效的热管理措施以保证其在不同环境及使用条件下正常工作。目前国内外电动汽车电池组的冷却方式上主要有空自然冷却、强制风冷以及液冷三种散热方式。自然冷却已经无法有效的对电池系统进行散热，强制风冷会导致电池系统温差过大，同时也无法满足电池包在大放电倍率下的降温需求.

随着新能源行业的不断发展，对动力电池在容量及功率方面的要求越来越高，由于液体冷却技术通过液体对流换热，将电池产生的热量带走，降低电池温度。

液冷方案优点：

1、液体介质的换热系数高

2、热容量大

3、冷却速度快

4、对降低最高温度、提升电池组温度场一致性的效果显著

5、热管理系统的体积也相对较小，动力电池冷却多采用液冷方式。

目前液冷方案，多使用单板液冷板多采用铝挤＋焊接，或冲压＋焊接工艺，液冷板数量通常在4-10个，总重在20Kg,加上约24-36个导热垫，其总重量超过30 Kg。

液冷方案缺点：

1、在目前高能量密度及高续航里程要求下，对动力电池系统各部件的轻量化，都有较高的要求。单板液冷板对重量也提出了更严苛的轻量化。

2、现在通常的液冷制造成本较高，对工艺要求也有着较高的要求。

3、液冷板的平面度方面，很难达到理想数值，对液冷系统的实际散热效果有较大影响，

4、为了保证电芯、导热垫、液冷板三者之间有良好的接触，导热垫厚度选型时为了满足平面度公差的要求，势必要增加导热垫的厚度。增加整个液冷系统的重量，降低系统PACK的能量密度。

实用新型内容

1、实用新型目的。

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种新能源汽车用动力锂电池用液冷板。

2、本实用新型所采用的技术方案。

本实用新型提出了一种动力电池用液冷板，包含液冷板、导热垫、模组，所述的液冷板上设有多个模组安装位，模组与液冷板接触面设置导热垫；

液冷板分为冷板上壳体、冷板下壳体、冷板水口、冷板固定金属衬套；

冷板上壳体焊接有金属进出水口，再通过软管连接到主液冷管道，再连接到整包液冷系统；

经模压一次成型冷板下壳体设有平行设置的多个冷却液流道；

多个冷板固定金属衬套相对设置在液冷板下壳体两端用于固定液冷板。

更进一步，液冷板设置有液冷板安装定位销孔，通过定位销钉定位在壳体上。

更进一步，冷板固定金属衬套为铝合金材质。

更进一步，冷板上壳体采用金属材料。

更进一步，下壳体采用的非金属材料。

3、本实用新型所产生的技术效果。

（1）本实用新型实现液冷系统中液冷板的轻量化。

（2）本实用新型降低液冷板加工成本，降低工艺成本。

（3）本实用新型优化液冷板的平面度，优化导热垫选型，减少导热垫重量，提高整包系统能量密度。

（4）本实用新型底部采用非金属材料，增强pack的绝缘性能，有良好的保温效果。

附图说明

图1为液冷板装配模组结构。

图2为液冷板结构。

图3为液冷板截面图。

附图标记说明：

001 液冷板、 002导热垫 、003模组、001-01冷板上壳体、001-02 冷板下壳体、001-03冷板水口、001-04冷板固定金属衬套。

具体实施方式

实施例1

本方案液冷板分为两部分，上散热板由散热性能和耐腐蚀性能优良的铝板组成，铝合金有良好的导热性能，导热系数大，有良好的成型性能，有较好的强度和刚度，与其他金属相比，密度小，重量轻。

下部液冷板壳体，由复合材料通过模具加工成型，该材料经高温一次模压成型，具有机械强度高、材料重量轻、耐腐蚀、使用寿命长，绝缘强度高、耐电弧、阻燃、密封性能好，且产品设计灵活，易规模化生产。上下壳体通过粘接的方式，连接成为一个整体。经试验数据证明，该冷板使用胶水粘接后的抗拉能力可达到66KN，胶水可以在环境-45℃到120℃使用，不影响冷板的使用。

液冷板下壳体固定点位置增加金属嵌件，保证液冷板固定位置连接强度。

如图1所示，本实用新型提出了一种动力电池用液冷板，包含液冷板001、导热垫002、模组003，所述的液冷板001上设有多个模组003安装位，模组003与液冷板001接触面设置导热垫002；液冷板分为冷板上壳体001-01、冷板下壳体001-02、冷板水口001-03、冷板固定金属衬套001-04；冷板上壳体001-01焊接有金属进出水口001-03，再通过软管连接到主液冷管道，再连接到整包液冷系统；经模压一次成型冷板下壳体001-02设有平行设置的多个冷却液流道；多个冷板固定金属衬套001-04相对设置在液冷板下壳体两端用于固定液冷板。液冷板001设置有液冷板安装定位销孔，通过定位销钉定位在壳体上，冷板固定金属衬套001-04为铝合金材质，冷板上壳体001-01采用金属材料，下壳体001-02采用的非金属材料。

实施例2

本实用新型提供一种冷却系统轻量化技术，如图1所示，主要包含：液冷板001、导热垫002、模组003

具体如图1所示，为液冷系统中单个液冷板物理结构，导热垫通过工装，预先铺设在液冷板上，导热垫安装时无褶皱、变形和气泡。

单个液冷板001为保证其定位精度，设置有液冷板安装定位销孔，通过定位销钉定位，保证液冷板相对位置。在液冷板固定孔处，设置金属固定衬套，增强固定点的强度。

预装完导热垫的单个液冷板，在固定点处，通过设置一定力矩的螺栓，安装固定在壳体上。液冷板安装完成后，模组安装在液冷包上方，同时模组也有定位设计，保证模组与导热垫的相对位置，防止模组压到导热垫，影响散热效果，导致部分电芯温度升高，影响整个液冷系统的性能。导热垫设计一定的压缩量，保证其回弹性能，使电芯与冷板接触良好。模组安装完成后

图2所示，冷板主要有四部分组成，分为001-01冷板上壳体001-02 冷板下壳体001-03冷板水口 001-04冷板固定金属衬套。

001-01冷板上壳体采用铝材质或者其他导热系数高，质量轻的材质。整板不需要机械加工，不会受到外力及加工应力影响，能够最大限度保证其平面度。降低铝板的加工成本，对工艺难度也大大降低。

001-02冷板下壳体，采用非金属复合材料，如图3液冷板截面图所示，在下壳体设计好冷却液流道，经过流阻仿真优化，达到流阻设计目标后，再进行整包电池的热分析，对整个pack 电芯冷却及加热进行模拟仿真，达到整车工况要求。设计完成后，液冷板下壳体经模压一次成型。液冷板使用的非金属材料具有机械强度高、材料重量轻、耐腐蚀、使用寿命长，绝缘强度高、耐电弧、阻燃、密封性能好，且产品设计灵活，易规模化生产。

001-03进出水口，为铝材质或其他导热系数高，质量轻的金属材质制作，通过焊接工艺连接到001-01冷板上壳体，再通过软管连接到主液冷管道，再连接到整包液冷系统。

001-04冷板固定金属衬套，为铝合金材质，在下壳体成形时，作为嵌件，连接到液冷板下壳体固定位置，加强液冷板固定强度。

在上下液冷板加工完成时，通过粘接的方式，将上下液冷板连接在一起，如详图A所示，下壳体除流道设计外，还在流道隔断上端面留有涂胶槽，保证涂胶时的稳定性，在胶固化时能保持胶的形状，不会溢出，保证多个流道间的密封性。经试验数据证明，该冷板使用胶水粘接后的抗拉能力可达到66KN，胶水可以在环境-45℃到120℃使用，不影响冷板的使用。如果采用现在常见的钎焊和摩擦搅拌焊工艺，在设计上有特定的要求，对加工能力的要求很高，加工成本较高。

由于本实用新型下壳体采用非金属材料，材料密度低，有效的降低了整个液冷板的重量，实现了液冷板的轻量化。

本实用新型采用粘接工艺，在满足强度及使用工况要求的同时，降低了加工和设计难度，成本更具有优势。

本实用新型下壳体采用的非金属材料具有阻燃，绝缘，隔热的功能，能提高整个电池包的绝缘及保温性能，增强了电池包的安全性。

本实用新型液冷板上盖板采用平整铝板经直接切割成型，与铝挤及冲压工艺的液冷板相比有更好的平面度，由此在考虑导热垫选型时，就可以采用较薄的导热垫就可以与电芯之间有良好的接触，提升了传热效率。

由于导热垫在整个液冷系统中数量较多，在整个液冷系统中重量占比较大，减薄导热垫可以有明显的减重效果，实现系统的轻量化。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新能源汽车用动力锂电池用液冷板，其特征在于：包含液冷板、导热垫、模组，所述的液冷板上设有多个模组安装位，模组与液冷板接触面设置导热垫；

液冷板分为冷板上壳体、冷板下壳体、冷板水口、冷板固定金属衬套；

冷板上壳体焊接有金属进出水口，再通过软管连接到主液冷管道，再连接到整包液冷系统；

经模压一次成型冷板下壳体设有平行设置的多个冷却液流道；

多个冷板固定金属衬套相对设置在液冷板下壳体两端用于固定液冷板。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车用动力锂电池用液冷板，其特征在于：液冷板设置有液冷板安装定位销孔，通过定位销钉定位在壳体上。

3.根据权利要求1所述的新能源汽车用动力锂电池用液冷板，其特征在于：冷板固定金属衬套为铝合金材质。

4.根据权利要求1所述的新能源汽车用动力锂电池用液冷板，其特征在于：冷板上壳体采用金属材料。

5.根据权利要求1所述的新能源汽车用动力锂电池用液冷板，其特征在于：下壳体采用的非金属材料。