CN217239616U

CN217239616U - 一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构

Info

Publication number: CN217239616U
Application number: CN202120774482.1U
Authority: CN
Inventors: 苏亚军; 张靖
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2022-08-19
Anticipated expiration: 2031-04-12

Abstract

本实用新型公开了一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构，其中，复合液冷板的流道短直、无转弯、密封可靠性高，与冷却液的有效接触换热面积大，冷却液在复合流道内的流阻或流量可控，流体压降小、流场分布均匀、散热均匀、散热效率高；同时，复合液冷板的结构刚度高、承载能力强、疲劳耐久性好，故将其集成于动力电池包外箱体的底板结构并使液冷管道系统布置于复合液冷板底面的下方，不仅能使箱体结构更加紧凑，还能有效地减少箱体零部件的种类和数量、减轻箱体重量、提高箱体的结构刚度和密封可靠性等使用性能。此外，动力电池包的集成复合液冷板式外箱体结构简单，易于制造，便于安装和维护，成本较低，性价比高，易于推广。

Description

一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车动力电池技术领域，具体涉及一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构。

背景技术

近年来，世界新能源汽车产业获得了较快发展。然而，“安全性、续航能力和成本”仍然是全球新能源汽车OEM共同关注的三大问题。当前，大力发展高性能动力电池技术是能有效解决问题的重要手段之一。为此，发展高功率密度、高容量动力电池应用技术已成为当前动力电池技术研究热点之一。

为了确保新能源电动汽车的安全性和高续航能力，必须进行有效的电池热管理，以免锂电池在充、放电状态或运行过程中或者因温度过高而发生动力电池短路、火灾或爆炸等事故，或者因温度过低而导致锂电池的性能急剧衰减、功率降低，从而使新能源电动汽车在低温环境下无法正常行驶。当前，液体冷却散热方式是动力电池热管理系统最可靠、最高效的冷却方式，主要通过液冷板与动力电池或电池模组表面接触换热。常用的液冷板主要有薄铝板冲焊结构、薄铝板吹胀结构和空心铝型材拼焊结构以及铸铝结构等，通常用作动力电池包的内置式、外置式或者集成式液冷板。

传统的薄铝板冲焊式或吹胀式液冷板均存在流道长、转弯多、与电池模组的有效接触散热面积小、压降大、冷却液的流阻或流量难以控制、流场分布不均匀、散热不均匀、结构刚度低、不能承重、易损坏和疲劳耐久性能差等问题，故常用作动力电池包的内置式模组级或者电池级的液冷板，但仍存在密封可靠性和安全性问题。现有的空心铝型材拼焊式液冷板解决了前者的“结构刚度低、不能承重、易损坏和疲劳耐久性能差”等问题，且其流道平直，压降较小，故可用作动力电池包的内置式、外置式或者集成式液冷板，

但也存在冷却液与液冷板的接触散热面积小、冷却液的流阻或流量不易控制、流场分布不均匀、散热不均匀、散热功率低等问题。现有的铸铝结构液冷板通常将导热性良好的紫铜管与铝合金镶铸在一起，既可用作动力电池包的内置模组级液冷板，也可与电池箱体实现一体化结构；其结构刚度高、承载能力较强、疲劳耐久性能良好、结构紧凑、零件数量少、密封可靠性强，但液冷板的形状尺寸或者一体化箱体的有效容积都较小，重量较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构，以解决现有技术中动力电池包外箱体结构复杂、零部件的种类和数量多、生产工艺流程长、制造成本高、重量大、安全性差和液冷板的流道长、转弯多、与冷却液的有效接触换热面积小、冷却液的流阻或流量不易控制、流体压降大、流场不均匀、散热不均匀、散热功率小、结构刚度小、承载能力弱、疲劳耐久性能差、密封可靠性差、易损坏等问题，从而更好地为高功率密度、高容量动力电池包技术的发展服务。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构，包括前端梁、后端梁、左边梁、右边梁、复合液冷板总成、模组支撑梁、隔框梁、拉铆螺母、钢衬套、液冷管道系统、导流防护板、锁紧装置和定位销以及标准紧固件；其中，(1)前端梁、后端梁均由侧面带有翅片的、横断面的形状尺寸特征相同且长度相等的空心铝型材经CNC机加工而成；其中，在前端梁(或者后端梁)的侧面上还开设有可供安装高、低压电气开关以及数据传输接口母座等电器元件和水管的安装窗口(通孔)；在空心铝型材上端的外翅片上沿轴向等间距设置着拉铆螺母安装孔；(2)左边梁、右边梁也均由侧面带有翅片的、横断面的形状尺寸特征相同且长度相等的空心铝型材经CNC机加工而成；同时，在空心铝型材上端的外翅片上沿轴向等间距(约为80～150mm)设置着拉铆螺母安装孔；在外翅片正下方，由内至外依次是多孔空心铝型材的矩形、三角形管腔；在零部件组装前，沿着铝型材的轴向、等间距地对其三角形管腔上壁和外侧壁进行CNC机加工，以获得与左边梁、右边梁结构一体化的吊耳，且在吊耳上表面加工有钢衬套的安装孔；此外，在左边梁内侧底部两短飞翅之间的侧壁上还开设有导流防护板的安装窗口；(3)首先，采用拉铆枪安装拉铆螺母(如，M5拉铆螺母)于前端梁、后端梁、左边梁和右边梁上；其次，采用螺接方法将钢衬套(螺纹连接组件)安装于吊耳上；接着，在左边梁(或者右边梁)上表面中央设置一个可供固定安装动力电池包于新能源汽车车身下部时定位所必需的定位销；最后，在前端梁、左边梁、后端梁和右边梁相互之间构成的角焊接头处，采用密封焊接的方法，将前端梁、左边梁、后端梁和右边梁连接在一起，从而构成所述的动力电池包集成复合液冷板式外箱体的边框结构；(4)动力电池包外箱体的复合液冷板结构由复合液冷板总成和液冷管道系统两部分构成，其中，所述的复合液冷板总成既是支撑电池包外箱体内电池模组和其他电器装置和元件载荷的底板零件、也是与电池模组进行热交换作用的重要液冷元件，且其倒“U”形外端与所述的边框结构(空心铝型材)内侧上部两长飞翅一起构成搭接焊接头；在搭接焊接头处，采用密封焊接的方法，将所述的复合液冷板总成与外箱体的边框结构密封焊接在一起，从而拼焊成所述的动力电池包集成复合液冷板式外箱体的基本框架结构；所述的液冷管道系统则安装在集成式复合液冷板总成底面的正下方；(5)所述的复合液冷板总成包括单层口琴管式空心铝型材、铝堵头、橡胶堵头、增强热交换芯材、进水快插水嘴和出水快插水嘴；其中，单层口琴管式空心铝型材为非等壁厚而孔道截面积相等且孔道数目为N(N＝1，2，3，...)个、侧壁厚度最大且在其外沿均采用了形似于倒放的“U”或者“h”形机械咬合卡槽结构设计的异形空心挤压铝型材；由i(i＝1，2，3，...且满足(N·i)之积为偶数)个并行排列的单层口琴管式空心铝型材相互间通过其两端的机械咬合卡槽结构拼接成搭接焊接头结构，再通过正、反面密封焊接方法使其拼焊成所述的复合液冷板总成的基本框架结构；在单层口琴管式空心铝型材与其孔道中央热交换区域填充着的、通透性良好的多孔增强热交换芯材通过与空心铝型材的界面复合作用或者机械咬合作用而形成复合液冷板总成内的复合流道结构；在复合流道的两端，由外至内依次采用由铝堵头、橡胶堵头一起构成复合流道的双密封结构设计；在复合流道的底面和增强热交换芯材两端的进水口和出水口处分别密封焊接着进水快插水嘴、出水快插水嘴；(6)除了直接安装在所述复合液冷板总成底面上的进水快插水嘴、出水快插水嘴之外，所述的液冷管道系统还包括进水总管、温度传感器、单向分流阀、进水转接管、进水集流管、可调节流阀、流量传感器、进水支管、进水快插接口、出水快插接口、出水支管、出水集流管、出水转接管、单向集流阀和出水总管；其中，沿着冷却液流向的逆向，在复合液冷板总成的进水端，复合液冷板总成内的复合流道通过进水快插水嘴依次连接着进水快插接口、进水支管、流量传感器、可调节流阀、进水集流管、进水转接管、内置有温度传感器的单向分流阀和进水总管；而沿着冷却液流向的正向，在复合液冷板总成的出水端，复合液冷板总成内的复合流道通过出水快插水嘴依次连接着出水快插接口、出水支管、出水集流管、出水转接管、内置有温度传感器的单向集流阀和出水总管；同时，所述的进水总管和出水总管均密封焊接在动力电池包外箱体边框的前端梁(或者后端梁)上相应的安装孔处；所述的Y形水管支架和工字形支架的根部均焊接在所述复合液冷板总成的底面上；进水转接管、出水转接管、进水集流管和出水集流管均通过C形管道扣板和拉铆铆钉的约束作用固定于Y形水管支架的顶端；单向分流阀和单向集流阀均通过螺栓连接方式固定于工字形支架的顶端；(7)在动力电池包外箱体内，在所述的复合液冷板总成上表面布置着隔框梁和模组支撑梁；其中，隔框梁采用等壁厚矩形铝管制作，而支撑梁采用横截面顶部壁厚尺寸较大的非等壁厚矩形铝管制作、且在其顶部表面与电池模组地脚安装孔相对应之处还开设有定位销钉孔和紧固螺钉安装孔(内嵌有起增强作用的螺纹钢套)；隔框梁平行于前端梁，且被等间距地点焊或者缝焊在复合液冷板总成的上表面；支撑梁位于隔框梁的两端，且平行于左边梁或者右边梁布置，并点焊或者缝焊在复合液冷板总成的上表面；(8)在车辆正常运行状态下，来自动力电池包外部的低温冷却液在复合液冷板总成内部的流动方向随着复合流道的排序而依次正、反向交替变化，即，冷却液在复合流道A_i、B_i、C_i和D_i(其中，i＝1，2，3，...)内的流动方向是在复合流道A_i和C_i内正向流动、而在复合流道B_i和D_i内逆向流动；此外，在对液冷循环系统进行调试或者维修时，可根据需要，合理调节具体复合流道进水端的可调节流阀来控制其流量或者流阻的大小，以使复合液冷板总成内部的流场总体分布更加均匀；(9)在所述的复合液冷板结构液冷管道系统的正下方设置着带有加强筋的导流防护板；安装时，首先将导流防护板从左边梁底部的插孔横向插入、并沿着前端梁和后端梁(空心铝型材)内侧底部两短飞翅之间的滑道滑入右边梁内侧底部两短飞翅之间的凹槽内；然后，用锁紧装置将导流防护板的位置锁定。

优选地，为了进一步提高动力电池包外箱体边框的结构刚度，可在构成边框结构的前端梁、后端梁、左边梁、右边梁的空腔内填充结构强化芯材(如，泡沫塑料、泡沫铝或者藕状金属)。同时，为了减少零件的数量和重量，还可选用铝合金压铸件制作整个边框和用于安装电器开关的前端梁或者后端梁。

优选地，所述的复合液冷板总成的复合流道内的增强热交换芯材可选用三维网状泡沫铝、三维网状泡沫铜、通孔藕状铜合金或者通孔藕状铝合金等质轻、孔隙率高、导热性能良好的增强热交换材料制作。

优选地，为了降低动力电池包的自重，液冷管道系统中的管道和元器件优先选用轻质材料(如，铝合金、塑料或者橡胶材料)制品。

优选地，使用时，动力电池包的电池模组的轴线应与所述的复合液冷板总成(复合流道)内的液流方向相平行；同时，还需在复合液冷板总成上表面胶粘一薄层与电池模组的投影面积大小相当的电绝缘导热硅胶垫。

优选地，使用时，需在所述的复合液冷板总成底面上胶粘一层隔热垫，必要时还可在复合液冷板总成和导流防护板之间的空腔内填充一种阻燃性能和保温性能良好的轻质保温材料(如，非金属泡沫材料、石棉布、石棉毯等)。

优选地，导流防护板可选用带筋的镀锌钢板、铝合金薄板、AFS泡沫铝夹芯板、GMT或者CFRP复合板等材料制作，并在导流防护板的底面上喷涂一层防石击胶垫。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：(1)所述的集成式复合液冷板总成的流道短直、无转弯、密封可靠性高，且冷却液在复合流道内的有效接触换热面积大、流阻或流量可控，流体压降小、流场分布均匀、散热均匀、散热效率高；同时，这种集成式复合液冷板总成的结构刚度高、承载能力强、疲劳耐久性好。(2)所述的动力电池包集成复合液冷板式外箱体的结构紧凑，零部件件的种类和数量少，质量轻，结构刚度高，密封可靠性高，且其结构简单，易于制造，便于安装和维护，成本低，性价比高，易于推广。

附图说明

图1为动力电池包外箱体结构图(a)与铝材零件横断面结构示意图(b)；

图2为动力电池包外箱体结构爆炸图；

图3为动力电池包外箱体的复合液冷板结构示意图(背面)；

图4为复合液冷板总成的结构示意图(背面)(a)和爆炸图(b)；

图5为复合液冷板结构的液冷循环系统原理示意图(a)与零部件图(b)；

图6为复合液冷板总成(背面)中复合流道内的液流方向示意图；

图7为动力电池包的基本结构原理示意图。

图中：1、前端梁；1a、端梁空心铝型材横断面；2、右边梁；2a、边梁空心铝型材断面；3、后端梁；4、左边梁；5、复合液冷板总成；5a、复合液冷板总成前、后两端的单层口琴管式空心铝型材横断面；5b～5c、复合液冷板总成中央的单层口琴管式空心铝型材横断面；5d、出水快插水嘴；5e、进水快插水嘴；5f、单层口琴管式空心铝型材焊接总成；5g、增强热交换芯材；5h、橡胶堵头；5i、铝堵头；6、模组支撑梁；6a、模组支撑梁空心铝型材横断面；7、隔框梁；7a、隔框梁空心铝型材横断面；8、拉铆螺母；9、钢衬套；10、吊耳；11、液冷管道系统；11.1、进水总管；11.2、温度传感器；11.3、单向分流阀；11.4、进水转接管；11.5、进水集流管；11.6、可调节流阀；11.7、流量传感器；11.8、进水支管；11.9、进水快插接口；11.10、出水快插接口；11.11、出水支管；11.12、出水集流管；11.13、出水转接管；11.14、单向集流阀；11.15、出水总管；11.16、Y形水管支架；11.17、C形管道扣板；11.18、拉铆铆钉；11.19、工字形支架；11.20、紧固螺栓；11.21、钢制管箍；12、导流防护板；13、锁紧装置；14、电池包的上盖；15、电池模组；16、定位销；17、导热硅胶垫；18、隔热垫；19、防石击胶垫。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案以及优点更加清晰明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型做进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1～3所示，一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构，包括前端梁1、右边梁2、后端梁3、左边梁4、复合液冷板总成5、模组支撑梁6、隔框梁7、拉铆螺母8、钢衬套9、液冷管道系统11、导流防护板12、锁紧装置13和定位销16以及其他标准紧固件；其中，(1)前端梁1、后端梁3均由空心铝型材1a经CNC机加工而成；而在前端梁1的侧面上还开设有可供安装高、低压电气开关以及数据传输接口母座等电器元件和水管的安装孔；在空心铝型材1a上端的外翅片上沿轴向等间距(约为80～150mm)设置着拉铆螺母8的安装孔；(2)左边梁4、右边梁2均由空心铝型材2a经CNC机加工而成；同时，在空心铝型材2a上端的外翅片上沿轴向等间距(约为80～150mm)设置着拉铆螺母8的安装孔；在外翅片正下方，由内至外依次是多孔空心铝型材的矩形、三角形管腔；在零部件组装前，沿着空心铝型材2a的轴向、等间距地对其三角形管腔上壁和外侧壁进行CNC机加工，以获得与左边梁4、右边梁2结构一体化了的吊耳10，且在吊耳10上表面加工有钢衬套9的安装孔；此外，在左边梁4内侧底部两短飞翅之间的侧壁上还开设有直通外部的、导流防护板12的安装窗口；(3)首先采用拉铆枪安装拉铆螺母8(如，M5拉铆螺母)于前端梁1、右边梁2、后端梁3和左边梁4上；其次，采用螺接方法将钢衬套9(螺纹连接组件)安装在吊耳上；接着，采用MIG电弧焊的方法将定位销16焊接在左边梁4上表面中央；最后，在前端梁1、右边梁2、后端梁3和左边梁4相互间两两构成的角焊接头处，采用MIG电弧焊或者CMT冷金属过渡焊的方法，将它们焊接成所述的动力电池包集成复合液冷板式外箱体的边框结构。

如图1～4和图7所示，动力电池包外箱体的复合液冷板结构由复合液冷板总成5和液冷管道系统11两部分构成；其中，(1)所述复合液冷板总成5前、后两端的倒“U”形凸头与所述边框结构中前端梁1和后端梁3内侧上部两长飞翅之间的倒“U”形凹槽一起构成搭接焊接头，而复合液冷板总成5左、右两侧通过铝堵头5i的外端与所述边框结构中右边梁2和左边梁4内侧上部两长飞翅之间的倒“U”形凹槽一起构成搭接焊接头；采用MIG电弧焊或者FSW搅拌摩擦焊的方法，将所述的复合液冷板总成5与外箱体的边框结构在其搭接焊接头处密封焊接为一体，从而拼焊成所述的动力电池包集成复合液冷板式外箱体的基本架构；所述的液冷管道系统11则安装在复合液冷板总成5的底面正下方；(2)所述的复合液冷板总成5包括单层口琴管式空心铝型材5a～5c、铝堵头5i、橡胶堵头5h、增强热交换芯材5g、进水快插水嘴5e和出水快插水嘴5d；其中，单层口琴管式空心铝型材5a～5c为壁厚不等而孔道截面积相等且孔道数目为N(N＝1，2，3，...)个、侧壁厚度最大且在其外沿均采用了形似于倒放“U”或者“h”形的机械咬合卡槽结构的空心挤压铝型材；由i(i＝1，2，3，...且满足(N·i)之积为偶数)个并行排列的单层口琴管式空心铝型材(5a～5c)相互间通过其两侧的机械咬合卡槽结构拼接成搭接焊接头结构，再通过正、反面FSW搅拌摩擦焊的方法在其搭接焊接头处密封焊接成所述的复合液冷板总成5的基本架构；在单层口琴管式空心铝型材5a～5c内孔中央热交换区域所填充的多孔增强热交换芯材5g通过与孔道内表面的界面复合作用或者机械咬合作用而形成复合液冷板总成5内的复合流道结构；在复合流道的两端，均由内至外依次安装着橡胶堵头5h和铝堵头5i；采用MIG螺柱弧焊的方法，分别在复合流道的底面、增强热交换芯材5g两端的进水口和出水口处密封焊接着进水快插水嘴5e和出水快插水嘴5d；(3)在所述复合液冷板总成5的上表面布置着隔框梁7和模组支撑梁6；其中，隔框梁7采用等壁厚矩形铝管7a制作，而支撑梁6采用横截面顶部壁厚尺寸较大的非等壁厚矩形铝管6a制作、且在其顶部还开设着安装电池模组15所需的定位孔和紧固螺钉安装孔(内装M6螺纹钢套)；隔框梁7平行于前端梁1、且采用TIG电弧焊的方法点焊或者缝焊于复合液冷板总成5的上表面；而支撑梁6位于隔框梁7的两端，且平行于左边梁4或者右边梁2布置，并采用TIG电弧焊的方法点焊或者缝焊在复合液冷板总成5的上表面。

如图3、图5～6所示，除了所述复合液冷板总成5的复合流道及其底部焊接着的进水快插水嘴5e和出水快插水嘴5d之外，所述的液冷管道系统11还包括进水总管11.1、温度传感器11.2、单向分流阀11.3、进水转接管11.4、进水集流管11.5、可调节流阀11.6、流量传感器11.7、进水支管11.8、进水快插接口11.9、出水快插接口11.10、出水支管11.11、出水集流管11.12、出水转接管11.13、单向集流阀11.14和出水总管11.15；其中，(1)沿着冷却液流向的逆向，在所述复合液冷板总成5的进水端，复合液冷板总成5内的复合流道通过进水快插水嘴5e依次连接着进水快插接口11.9、进水支管11.8、流量传感器11.7、可调节流阀11.6、进水集流管11.5、进水转接管11.4、内置有温度传感器11.2的单向分流阀11.3和进水总管11.1；(2)沿着冷却液流向的正向，在所述复合液冷板总成5的出水端，复合液冷板总成5内的复合流道通过出水快插水嘴5d依次连接着出水快插接口11.10、出水支管11.11、出水集流管11.12、出水转接管11.13、内置有温度传感器11.2的单向集流阀11.14和出水总管11.15；(3)所述的进水总管11.1和出水总管11.15均采用MIG电弧螺柱焊的方法密封焊接在动力电池包外箱体边框的前端梁1上相应的安装孔处；所述的Y形水管支架11.16和工字形支架11.19的根部均采用TIG电弧焊方法焊接在所述复合液冷板总成5的底面上；进水转接管11.4、出水转接管11.13、进水集流管11.5和出水集流管11.12均通过C形管道扣板11.17和拉铆铆钉11.18的约束作用固定于Y形水管支架11.16的顶端；单向分流阀11.3和单向集流阀11.14均通过螺栓连接方式紧固于工字形支架11.19的顶端；(4)在车辆运行状态下，来自动力电池包外部的低温冷却液在复合液冷板总成5的复合流道A_i、B_i、C_i和D_i(其中，i＝1，2，3，...)内的流动方向是在复合流道A_i和C_i内正向流动、而在复合流道B_i和D_i内逆向流动；(5)在对液冷循环系统进行调试或者维修时，合理调节复合流道进水端的可调节流阀11.6来控制其流量或者流阻的大小，可使复合液冷板总成5内部的流场分布更均匀。

如图1～2、图6～7所示，(1)在动力电池包集成复合液冷板式外箱体内，电池模组15在其地脚部与模组支撑梁6紧固连接在一起，且其轴线与所述的复合液冷板总成5的复合流道(A_i、B_i、C_i和D_i，i＝1，2，3，...)内的液流方向相平行；同时，在对应于电池模组15底部的复合液冷板总成5的表面上胶粘着一层厚约1～2mm、面积相当于电池模组15的投影面大小的电绝缘导热硅胶垫17，而在复合液冷板总成5的底面上胶粘一层厚约2～4mm的隔热垫18；(2)带有加强筋的导流防护板12位于动力电池包外箱体的底部；安装时，首先将导流防护板12从左边梁4底部的安装窗口横向插入、并沿着前端梁1和后端梁3内侧底部两短飞翅之间的滑道滑入右边梁2内侧底部两短飞翅之间的凹槽内；然后，用锁紧装置13将导流防护板12的位置锁定；在导流防护板12的底面上喷涂一层厚约3～5mm的防石击胶垫19；(3)动力电池包集成复合液冷板式外箱体的箱盖带有加强筋，采用轻量化材料制作。

为了减轻所述的动力电池包集成复合液冷板式外箱体的重量、降低制造成本，(1)前端梁1、右边梁2、后端梁3、左边梁4、复合液冷板总成5中的单层口琴管式空心铝型材焊接总成5f、模组支撑梁6、隔框梁7、进水总管11.1、出水总管11.15、Y形水管支架11.16、C形管道扣板11.17、工字形支架11.19和定位销16等零部件均可选用AA 6000系铝合金(如，AA6005、AA 6061、AA 6063或着AA 6082等)空心挤压型材制造；(2)复合液冷板总成5中的出水快插水嘴5d、进水快插水嘴5e和铝堵头5i均选用相应的AA6000系铝合金产品制作；(3)复合液冷板总成5中的增强热交换芯材5g可以选用T2紫铜或者AA 6063铝合金材质的三维网状结构泡沫金属材料或者通孔藕状金属材料制作；(4)在液冷管道系统11中，所述的进水支管11.8和出水支管11.11可选用橡胶软管制作，并在软管两端采用钢制管箍11.21锁紧；进水转接管11.4、进水集流管11.5、出水集流管11.12和出水转接管11.13可选用轻质塑料水管制作；可调节流阀11.6和流量传感器11.7可选用相应的塑料制产品；进水快插接口11.9、出水快插接口11.10、单向分流阀11.3和单向集流阀11.14可选用相应的铝制产品；(5)导流防护板12可选用镀锌钢板、铝合金薄板、AFS泡沫铝夹芯板等材料制作；(6)电池包上盖14可选用铝板或者薄钢板冲压件、SMC塑料、GMT或者CFRP复合材料的模压成型件制作。

综上所述，所述动力电池包集成复合液冷板式外箱体的制造方法是：(1)采用CNC机加工设备，将横断面形如1a、2a、5a～5c、5i、6a和7a的空心铝型材或者铝棒加工成所需的箱体零件。(2)首先，将空心铝型材零件5a、5b、5c、5b、5c和5a通过其侧壁上的倒放“h”形卡槽相互联结在一起，并在其搭接焊接头处采用正、反面FSW搅拌摩擦焊接工艺密封焊接成空心铝型材焊接总成5f；其次，将增强热交换芯材5g原位生成于空心铝型材焊接总成5f的孔道中央热交换区域，或者将增强热交换芯材5g填充在其孔道中央热交换区域、并采用辊压微变形工艺使两者在其接触界面上达到机械咬合状态；接着，先用双面锯床精切空心铝型材焊接总成5f两端，再焊接进水快插水嘴5e和出水快插水嘴5d于其底面左、右两侧的进、出水口处；然后，先将横截面积略大的橡胶堵头5h压入空心铝型材焊接总成5f两端的孔道内，再将铝堵头5i的密封端压入空心铝型材焊接总成5f两端的孔道内、并采用TIG电弧焊工艺将其与空心铝型材焊接总成5f密封焊接在一起，从而获得所述的复合液冷板总成5。(3)首先，将前端梁1、右边梁2、后端梁3和左边梁4与复合液冷板总成5机械组装在一起；接着，在专用焊接工装的辅助下，首先采用MIG电弧焊或者CMT冷金属过渡焊工艺将前端梁1、右边梁2、后端梁3和左边梁4密封焊接成边框结构，再采用FSW搅拌摩擦焊、或者MIG电弧焊工艺将复合液冷板总成5与边框结构密封焊接在一起；最后，采用MIG电弧焊接工艺，将进水总管11.1和出水总管11.15密封焊接在所述外箱体边框的前端梁1上。(4)在所述的外箱体内侧、复合液冷板总成5上表面，采用TIG电弧焊工艺焊装模组支撑梁6和隔框梁7；在模组支撑梁6的螺孔内安装M6螺纹钢套；在所述边框外侧上部飞翅的钻孔上安装拉铆螺母8；在边框的左边梁4和右边梁2外侧的吊耳10上表面的钻孔上安装钢衬套9；采用TIG或者MIG电弧焊工艺，将Y形水管支架11.16和工字形支架11.19的根部焊接于复合液冷板总成5的底面上。(5)所述的复合液冷板总成5通过其复合流道两端的进水快插水嘴5e和出水快插水嘴5d分别与液冷管道系统11的进水快插接口11.9、出水快插接口11.10相连接；将液冷管道系统11通过工字形支架11.19、Y形水管支架11.16、C形管道扣板11.17和拉铆铆钉11.18以及紧固螺栓11.20固定安装于复合液冷板总成5的底面下方；安装电池模组前，可在复合液冷板总成5的上表面和底面上分别胶粘一层绝缘导热硅胶垫17和隔热垫18。(6)最后，首先将导流防护板12从左边梁4下侧的安装窗口插入，并将其前端推入右边梁2内侧底部的倒放“U”形插槽内，再用锁紧装置13固定导流防护板12；然后，在导流防护板12的底面上喷涂一层防石击胶垫19。

如图7所示，使用时，电池模组15通过其地脚与所述外箱体内的模组支撑梁6螺接在一起，并使电池模组15的轴线平行于所述复合液冷板总成5中复合流道内的液流方向；在电池模组15和外箱体的上方安装电池包的上盖14、并在外箱体和上盖14的连接法兰面上加装O型橡胶密封圈，再用紧固螺栓11.20和拉铆螺母8将上盖14与外箱体密封连接在一起。

本实用新型的技术创新点主要是：将采用了复合流道结构设计、双密封结构设计和在复合流道进水端增设了节流装置的复合液冷板结构集成于动力电池包外箱体的底板部位，不仅提高了液冷板的密封可靠性和散热效率，还可使电池包外箱体的结构更紧凑、结构刚度和安全可靠性更高、零部件的种类和数量更少、质量更轻、成本更低，使外箱体在动力电池包整体结构中的质量占比更低，从而在保证外箱体有足够的结构刚度和承载能力的前提下，有利于进一步提高动力电池包的总容量和功率密度、同时降低制造成本。

应当理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此。对于任何熟悉本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和精神的前提下，还可做出进行若干变化、改进、替换和润饰。这些变化、改进、替换和润饰等均涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构，包括前端梁(1)、右边梁(2)、后端梁(3)、左边梁(4)、复合液冷板总成(5)、模组支撑梁(6)、隔框梁(7)、拉铆螺母(8)、钢衬套(9)、液冷管道系统(11)、导流防护板(12)、锁紧装置(13)和定位销(16)以及拉铆铆钉(11.18)和紧固螺栓(11.20)；其中，(a)所述动力电池包集成复合液冷板式外箱体的边框由前端梁(1)、右边梁(2)、后端梁(3)和左边梁(4)采用MIG电弧焊或者CMT冷金属过渡焊的方法密封焊接而成；在边框外侧上缘的飞翅上等间距安装着拉铆螺母(8)；在左边梁(4)上表面的中央位置上，采用MIG电弧焊的方法焊接有定位销(16)；在右边梁(2)和左边梁(4)外侧的吊耳(10)上安装着钢衬套(9)；(b)所述外箱体的底板由复合液冷板总成(5)集成；复合液冷板总成(5)与外箱体边框内侧上方的长飞翅一起组装成搭接焊接头，并在此搭接焊接头处采用正、反面FSW搅拌摩擦焊或着MIG电弧焊或者CMT冷金属过渡焊的方法密封焊接；在复合液冷板总成(5)的上表面采用TIG电弧焊的点焊或者缝焊方法焊接有分别平行于所述外箱体边框的右边梁(2)、前端梁(1)的一组模组支撑梁(6)和一组隔框梁(7)；在模组支撑梁(6)的上表面开设有定位销孔和安装着螺纹钢套的螺孔；在复合液冷板总成(5)的上表面还胶粘着一薄层与电池模组(15)投影面积大小相当的导热硅胶垫(17)，而在复合液冷板总成(5)的底面上也胶粘着一层隔热垫(18)；在复合液冷板总成(5)底面上还焊接有用于安装液冷管道系统(11)零部件的Y形水管支架(11.16)和工字形支架(11.19)；(c)所述的液冷管道系统(11)包括进水总管(11.1)、温度传感器(11.2)、单向分流阀(11.3)、进水转接管(11.4)、进水集流管(11.5)、可调节流阀(11.6)、流量传感器(11.7)、进水支管(11.8)、进水快插接口(11.9)、进水快插水嘴(5e)、复合液冷板总成(5)内的复合流道、出水快插水嘴(5d)、出水快插接口(11.10)、出水支管(11.11)、出水集流管(11.12)、出水转接管(11.13)、单向集流阀(11.14)和出水总管(11.15)；其中，进水总管(11.1)和出水总管(11.15)均采用MIG电弧螺柱焊的方法密封焊接在外箱体边框的前端梁(1)上；单向分流阀(11.3)和单向集流阀(11.14)分别借助于螺栓(11.20)和螺母紧固件而被固定于工字形支架(11.19)的顶端；进水转接管(11.4)和出水转接管(11.13)分别借助于C形管道扣板(11.17)和拉铆铆钉(11.18)而被固定于Y形水管支架(11.16)的顶端；(d)在所述外箱体的底部，在其底面上涂覆了一层防石击胶垫(19)的导流防护板(12)被锁紧装置(13)固定在外箱体边框内侧底部短飞翅的凹槽内。

2.根据权利要求1所述的一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构，其特征在于：所述的复合液冷板总成(5)包括单层口琴管式空心铝型材(5a)～(5c)、增强热交换芯材(5g)、橡胶堵头(5h)、铝堵头(5i)、进水快插水嘴(5e)和出水快插水嘴(5d)；其中，所述单层口琴管式空心铝型材(5a)～(5c)的壁厚不等而孔道横截面积相等，且在其壁厚最大的两侧面外端设置有形似倒放的“h”或者“U”形卡槽结构；空心型材两两之间通过其侧壁上的倒放“h”形卡槽结构机械连接在一起，并在其连接而成的搭接焊接头处采用正、反面FSW搅拌摩擦焊的方法密封焊接成空心铝型材焊接总成(5f)；在空心铝型材焊接总成(5f)的各个孔道中央热交换区域内填充着与空心铝型材内表面实现界面冶金结合或者机械咬合作用的多孔性增强热交换芯材(5g)，由此构成复合液冷板总成(5)的复合流道结构；在增强热交换芯材(5g)两端、流道底面的进水口和出水口处，分别采用TIG电弧焊的方法密封焊接着进水快插水嘴(5e)和出水快插水嘴(5d)；在复合流道的两端，由内至外依次安装着橡胶堵头(5h)和铝堵头(5i)。

3.根据权利要求1所述的一种动力电池包集成复合液冷板式外箱体结构，其特征在于：(a)在所述的液冷管道系统(11)中，在沿着冷却液流向的逆向上，所述复合液冷板总成(5)的复合流道在其进水端通过进水快插水嘴(5e)依次连接着进水快插接口(11.9)、进水支管(11.8)、流量传感器(11.7)、可调节流阀(11.6)、进水集流管(11.5)、进水转接管(11.4)、内置有温度传感器(11.2)的单向分流阀(11.3)和进水总管(11.1)，且由可调节流阀(11.6)和流量传感器(11.7)一起构成可调控复合流道内冷却液流阻或者流量的节流装置；而在沿着冷却液流向的正向上，所述的复合流道在其出水端通过出水快插水嘴(5d)依次连接着出水快插接口(11.10)、出水支管(11.11)、出水集流管(11.12)、出水转接管(11.13)、内置有温度传感器(11.2)的单向集流阀(11.14)和出水总管(11.15)；(b)在车辆运行状态下，来自动力电池包外部的低温冷却液在所述复合液冷板总成(5)的复合流道内的流动方向随着复合流道的排序而依次正、反向交替变化；此时，动力电池包内电池模组(15)的轴线与所述复合液冷板总成(5)的复合流道的轴线相平行。