CN208489335U - 一种水冷板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池散热技术领域，具体说是一种水冷板。所述水冷板包括水冷板本体和位于水冷板本体两侧的拉手；水冷板本体包括从下至上依次设置的底板、中间板和盖板，底板上开有对称分布的流道，流道由主干流道和分支流道连通组成，分支流道采用多个小流道并联后串联的布置方式；底板、中间板和盖板采用钎焊工艺焊接成一体；水冷板本体的顶面设有进液口，侧面设有出液口；冷却液由进液口流入主干流道，随后对称分流向分支流道，与发热的电池模组进行热传导后，由出液口流出水冷板。水冷板流道对称布置，可起到对模组均匀降温冷却的作用，节省了外在电源等的损耗。

Description

一种水冷板

技术领域

本实用新型涉及电池散热技术领域，具体说是一种水冷板。

背景技术

目前，随着全球能源危机和环境压力的影响，寻求节能环保的汽车动力源，是世界各国都在积极探索研究的课题。电池作为一种新型环保型能源，在电动车行业得到各国政府大力的政策扶持而迅猛发展。而电池最核心关键的技术，就是其影响汽车续航里程的能量密度。而高能量密度的电池在充放电过程中，会产生大量的热量。在其工作过程中，需要及时的将这些热量散失掉，保证整车电池在其最佳或正常的工作温度范围内，从而保证其正常有效的充放电效率。

电动汽车最常用的散热方式就是强制风冷、自然风冷和液冷以及混合冷却等方式。随着乘用车IP67的要求成为必须，动力电池系统可供选择的冷却方式范围被严重收窄。在比较成熟的冷却方式中，风冷除了想办法与其他热传递手段配合使用外，已经基本被排除在乘用车电池包应用范畴以外。再加上特斯拉在市场上的成功应用，水冷不再是预研课题，而成了尽快商业化的重点。液冷技术对于整体电池箱来说，冷却效果更加有效可靠，噪音更低，优势非常明显。液冷板作为液冷技术的核心产品也得到快速发展。近几年来，在电动车以及锂电池行业，一大批研发生产液冷板的大小企业如雨后春笋般，应运而生。

但是，目前液冷技术仍然存在液体介质的选择和保存、整车成本和系统结构复杂性增加等问题。随着这些问题的解决，基于液体介质的电池热管理将会有更大的应用空间。板式液冷系统采用带有一个或多个内流液体介质通道的金属薄壁结构，先由金属薄壁将电池模块的热量导出，然后再由液体介质将热量带出系统。考虑到金属板材料的导热性，可以采用铝；而通道的结构有蛇形管结构、并行结构和复数进出口的多管道结构。板式液冷系统的传热性能决定于管道的几何形状和分布，液体介质的热物性、流动速度等。

本实用新型专利针对具体的项目和工况，在空间受限，电池安装密度比较大的严格要求下，采用了比较可靠，而加工成本又相对较低的工艺方法，及时导出动力电池工作过程中产生的多余热量，避免过量温升的发生，可靠性高，较为科学而合理地设计了这款水冷板。1.冷却液的进出口位置的合理布置；2.考虑到模组如何安装到水冷板上，安装后的组件又如何装到柜体内，日后柜体内电器件需要维护时，模组该如何移出柜体，在水冷板左右两边各焊接了一个拉手；3.考虑两块模组安装到水冷板上后，水冷板是否能够承受其重量，以及在火车行驶过程中，模组对其造成的震动冲击，水冷板是否能够承受，合理设计了水冷板厚度和流道布置；4.最核心的问题是，这款水冷板的流道布置采用对称布置后，在每个模组与水冷板安装接触的部位，采用了多个小分支流道并联后串联的布置方式。根据前人的研究经验，动力电池的最高温度随着流道数量的增多和流量的增大而减少，流道的增加能够很好的控制电池最高温度的上升。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种水冷板，所述水冷板1.合理的设计了水冷板流道布局，使两电池模组的正常工作温度范围和均温性都能够得到保证；2.本实用新型采用机械加工加钎焊的工艺技术加工完成，流道设计灵活，结构简单，可以作为承重的结构件，加工成本相对较低，市场批量化推广可行性强。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种水冷板，包括水冷板本体和位于水冷板本体两侧的拉手；所述水冷板本体包括从下至上依次设置的底板、中间板和盖板，所述底板上开有对称分布的流道，流道由主干流道和分支流道连通组成，分支流道采用多个小流道并联后串联的布置方式；所述底板、中间板和盖板采用钎焊工艺焊接成一体；

所述水冷板本体的顶面设有进液口，水冷板本体的侧面设有出液口；冷却液由进液口流入主干流道，随后对称分流向分支流道，与发热的电池模组进行热传导后，由出液口流出水冷板。

在上述方案的基础上，所述底板和盖板大小相同，材质均为铝合金；所述中间板的材质为复合材料，所述复合材料包括SiCp/LY12和SiCp/2024Al。

在上述方案的基础上，在高频感应加热炉中加热到550℃，采用Al-28Cu-5Si-2Mg钎料，在真空状态下，实现对SiCp/LY12或SiCp/2024Al复合材料的钎焊连接。

在上述方案的基础上，所述盖板的厚度以能承受所安装的模组组件的总重量为准。

在上述方案的基础上，所述流道采用机械加工而成。

在上述方案的基础上，所述进液口和出液口处分别安装有水冷密封接头，水冷密封接头通过软管与主干路水管连接，与主干路水管形成一个完全密封的水路循环系统。

本申请所述水冷板流道采用机械加工的方式，内部流道尺寸、路径均可自由设计，适合功率密度较大、热源布局不规则、空间受限的热管理产品，本实用新型的这款水冷板就是设计人员先合理设计了水冷板的流道布局，然后采用机械加工底板流道，加复合材料焊接板，加盖板，利用钎焊技术加工而成。

先加工一块能安装下两块模组的长方体铝材底板，在底板上加工出若干矩形的流道，再加工一层复合材料焊接板作为中间板，然后再加一个和底板外形尺寸相同大小的盖板，盖板材料也是铝合金。盖板厚度以能承受其上所安装的模组组件的总重量为准。然后将三块板外形完全对齐叠放在一起，放进高温熔炉里，达到复合材料焊接板的温度后，使用钎焊的方法，将底板和盖板很好的融合在一起。

进液口和出液口处分别安装有轨道交通供应商资质的水冷密封接头，水冷密封接头接软管等，随之与主干路水管形成一个完全密封的水路循环系统。

本实用新型所述的水冷板，1)流道对称布置，可起到对模组均匀降温冷却的作用，科学而合理的利用有限的空间，安装尽量多的电池模组。水冷板强度可靠，能够承受模组的重量，以及承受电池箱在火车行驶过程中在持续的冲击震动作用下，模组对水冷板造成的冲击。

2)分支流道采用多个小流道并联方式，大大的减小了水阻力，均衡了水流，起到最大限度利用流道内循环流动的冷却液，均匀高效的对发热的电池模组进行降温冷却，节省了外在电源等的损耗。

3)水冷板采用进液口在水冷板顶面，出液口在水冷板侧面的安装方式。保证了对称水流水阻最小，冷却液流动最顺畅。

4)本水冷板采用的机械加工加钎焊工艺加工而成。工艺相对简单，易操作，批量生产后，可大大的降低成本，获得可观的收益。

附图说明

本实用新型有如下附图：

图1水冷板外形图。

图2水冷板结构二维图。

图3水冷板焊接加工示意图。

其中，1-底板，2-中间板，3-盖板，4-拉手，5-进液口，6-出液口，7-主干流道，8-分支流道。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本实用新型作进一步详细说明。

一种水冷板，包括水冷板本体和位于水冷板本体两侧的拉手4；所述水冷板本体包括从下至上依次设置的底板1、中间板2和盖板3，所述底板1上开有对称分布的流道，流道由主干流道7和分支流道8连通组成，分支流道8采用多个小流道并联后串联的布置方式；所述底板1、中间板2和盖板3采用钎焊工艺焊接成一体；

所述水冷板本体的顶面设有进液口5，水冷板本体的侧面设有出液口6；冷却液由进液口5流入主干流道7，随后对称分流向分支流道8，与发热的电池模组进行热传导后，由出液口6流出水冷板。

在上述方案的基础上，所述底板1和盖板3大小相同，材质均为铝合金；所述中间板2的材质为复合材料，所述复合材料包括SiCp/LY12和SiCp/2024Al。

在上述方案的基础上，在高频感应加热炉中加热到550℃，采用Al-28Cu-5Si-2Mg钎料，在真空状态下，实现对SiCp/LY12或SiCp/2024Al复合材料的钎焊连接。

在上述方案的基础上，所述盖板3的厚度以能承受所安装的模组组件的总重量为准。

在上述方案的基础上，所述流道采用机械加工而成。

在上述方案的基础上，所述进液口5和出液口6处分别安装有水冷密封接头，水冷密封接头通过软管与主干路水管连接，与主干路水管形成一个完全密封的水路循环系统。

如图2所示，箭头所指的方向即为冷却液在水冷板流道内流动的方向。阴影部分即为铝制水冷板的实体部分，空白部分为即为冷却液的流道。电池冷却液由水冷机经水路系统，从水冷板进液口5处流进水冷板流道后，进入主干流道7内，随后对称分流向水冷板的两边模组安装的位置，模组电芯在工作过程中产生的热量，通过铝制水冷板和导热板等，传导到水冷板与模组接触的上表面，热量迅速地在铝合金水冷板内部扩散。根据能量守恒和热量对流传热的原理，水冷板的热量，会与冷却液发生对流传热，冷却液流经水冷板时，将电池模组产生的热量吸收，流出水冷板，经过水路系统，流进水冷箱内，将热水冷却后，再循环流进电池柜内的水冷板内。其中进液口5在水冷板的顶面，出液口6在水冷板在侧面，若干组并联的支路，减小了水路的压力，在模组的发热部位，在水路循环中，更能有效的将电池热量带走，节省了水冷箱动力电源等成本损耗，设计较为科学合理。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种水冷板，其特征在于：包括水冷板本体和位于水冷板本体两侧的拉手(4)；所述水冷板本体包括从下至上依次设置的底板(1)、中间板(2)和盖板(3)，所述底板(1)上开有对称分布的流道，流道由主干流道(7)和分支流道(8)连通组成，分支流道(8)采用多个小流道并联后串联的布置方式；所述底板(1)、中间板(2)和盖板(3)采用钎焊工艺焊接成一体；

所述水冷板本体的顶面设有进液口(5)，水冷板本体的侧面设有出液口(6)；冷却液由进液口(5)流入主干流道(7)，随后对称分流向分支流道(8)，与发热的电池模组进行热传导后，由出液口(6)流出水冷板。

2.如权利要求1所述的水冷板，其特征在于：所述底板(1)和盖板(3)大小相同，材质均为铝合金；所述中间板(2)的材质为复合材料，所述复合材料包括SiCp/LY12和SiCp/2024Al。

3.如权利要求1所述的水冷板，其特征在于：所述盖板(3)的厚度以能承受所安装的模组组件的总重量为准。

4.如权利要求1所述的水冷板，其特征在于：所述流道采用机械加工而成。

5.如权利要求1所述的水冷板，其特征在于：所述进液口(5)和出液口(6)分别安装有水冷密封接头，水冷密封接头通过软管与主干路水管连接，与主干路水管形成一个完全密封的水路循环系统。

6.如权利要求2所述的水冷板，其特征在于，在高频感应加热炉中加热到550℃，采用Al-28Cu-5Si-2Mg钎料，在真空状态下，实现对SiCp/LY12或SiCp/2024Al复合材料的钎焊连接。