一种多材料混合集成复合液冷板式动力电池托盘结构制造技术

本发明专利技术提出了一种多材料混合集成复合液冷板式动力电池托盘结构，涉及新能源汽车动力电池技术领域。所述的多材料混合集成复合液冷板式动力电池托盘结构包括边框总成、复合液冷板结构和导流防护装置，其中，所述复合液冷板结构由复合液冷板总成与液冷循环管道系统一起构成、并位于所述边框总成内侧的中下部，而所述导流防护装置位于所述边框总成的底部。所述复合液冷板总成的结构刚度高，承载能力强，疲劳耐久性好，流道短直、无转弯并与其内部流量可控、压降较小且流场分布更均匀的冷却液之有效接触换热面积更大，换热效率更高且散热更均匀。该动力电池托盘结构紧凑、密封可靠性更高、重量轻、易于制造、便于安装维护、成本较低、易于推广。易于推广。易于推广。

【技术实现步骤摘要】
一种多材料混合集成复合液冷板式动力电池托盘结构


[0001]本专利技术涉及新能源汽车动力电池
，具体而言，涉及一种多材料混合集成复合液冷板式动力电池托盘结构。

技术介绍

[0002]近年来，新能源汽车产业获得了较快发展，但是，安全性、续航能力和成本依然是全球新能源汽车OEM密切关注的三大问题。为了确保新能源电动汽车的安全性和高续航能力，在大力发展高性能动力电池技术的同时，也必须尽可能优化设计动力电池包的结构系统，并进一步完善动力电池管理技术和热管理技术。
[0003]目前，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。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。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、散热功率不够高等问题。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。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种多材料混合集成复合液冷板式动力电池托盘结构，以解决现有动力电池包中的动力电池托盘和液冷板的质量占比较大、液冷板与冷却液的有效接触换热面积有限、液冷板散热不均匀且散热功效不很高以及一些动力电池托盘比刚度小、承载能力较弱、疲劳耐久性能较差、密封可靠性等问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多材料混合集成复合液冷板式动力电池托盘结构，包括：边框总成、复合液冷板结构、模组支撑梁、隔框梁、导流防护装置、拉铆螺母、组合式套筒和紧固件等，其中，所述复合液冷板结构又包括复合液冷板总成和液冷循环管路系统。
[0006]所述边框总成包括采用机器人辅助CMT冷金属过渡焊、或者MIG惰性气体保护熔化极氩弧焊、或者激光跟踪焊接等方法依次连接着的、由空心挤压铝材制作的前端梁、右边梁、后端梁和左边梁，其中，动力电池托盘的吊耳集成于所述前端梁、后端梁、左边梁和右边梁上；在吊耳上设置着若干组合式套筒安装孔、一个圆形定位孔和两个长圆形定位孔。所述
的组合式套筒由一个在其外侧下方设置着直螺纹正反丝的带法兰铝管和两枚正、反丝螺母连接而成，并机械安装在所述吊耳的组合式套筒安装孔上。在所述边框总成外侧上部的筋板上设置着若干拉铆螺母安装孔，并安装着拉铆螺母。在所述前端梁和后端梁外侧筋板下方和所述复合液冷板总成安装点上方之间的侧壁上，设置着一组用于安装高、低压电气开关以及数据传输接口母座等电器元件所需的窗口；在所述前端梁外侧筋板下方和所述复合液冷板总成与导流防护装置安装点之间的侧壁上还设置着两个圆孔、分别密封焊接着进水总管和出水总管。
[0007]在所述前端梁或者后端梁内侧壁中下部的位置处，设置着扁宽厚筋板，并在其外端侧壁上开设着横截面呈倒置“U”形的凹槽；而在所述左边梁或者右边梁内侧壁中下部同一高度的位置处，也设置着扁宽厚筋板，并在其外侧顶端设置着一排间距相等的若干组扁宽悬臂梁状的插头，而每组中的各个插头尺寸相同、间距相等。在所述边框总成内侧底部同一高度上，在所述前端梁、右边梁、后端梁和左边梁的侧壁上均设置着扁窄厚筋板，并在前端梁、右边梁和后端梁的等厚度扁窄厚筋板外端侧壁上开设着横截面呈倒置“U”形的凹槽，而左边梁底部内侧壁上的扁窄厚筋板的高向位置和厚度与该凹槽的上壁相当；在位于左边梁底部内侧扁窄厚筋板下方、左边梁的底部设置着一个上凹的、且其横向跨度与导流防护板长度相当的“桥拱”状结构；在该“桥拱”状结构外侧上方，在所述左边梁的侧壁上设置着一组螺纹孔。
[0008]所述的复合液冷板总成包括空心铝材焊接总成、增强热交换芯材、密封塞、进水快插水嘴和出水快插水嘴，其中，所述空心铝材焊接总成的上部是一张金属薄板，或者是一个背面平整而上表面是呈矩阵形式分布着的若干组宽、高、薄壁状长筋板的铝合金翅片板，且长筋板壁面垂直于流经所述复合液冷板总成内部复合流道的冷却液的流向；而所述空心铝材焊接总成的下部是一组槽形实心挤压铝材；该槽形实心挤压铝材的底部平整、上表面则设置着被3个等高度且等壁厚的扁宽纵向加强筋分隔开的、等深度且等横截面积凹槽，且在该槽形实心挤压铝材左端侧壁上均设置着一个扁宽悬臂梁状插头结构，而在其右端侧壁中部设置着一个倒置“U”形且等壁厚的凹槽或者扁宽悬臂梁状插头结构；所有槽形实心挤压铝材通过其侧部的插头或者凹槽相互连接而形成搭接焊接头，再采用FSW搅拌摩擦焊、或者RW滚压焊或者LRW激光滚压焊接等方法与金属薄板或者翅片板一起焊接成所述的空心铝材焊接总成。
[0009]所述的增强热交换芯材位于所述槽形实心挤压铝材的凹槽中部，并在其与槽形实心挤压铝材和金属薄板或者铝合金翅片板的接触界面上，采用扩散钎焊、RW滚压焊、或者LRW激光
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滚压焊等焊接方法，实现其接触界面的冶金结合。在所述增强热交换芯材的两端对称布置着密封塞。在所述增强热交换芯材两端正下方的实心挤压铝材凹槽底部各设置着一个通孔；在该通孔的正下方密封焊接着一个可与所述液冷循环管道系统中的进、出水快插接口快速密封连接的进、出水快插水嘴。在所述的进水快插水嘴和出水快插水嘴之间，由空心铝材焊接总成的管腔、增强热交换芯材和密封塞一起构成了所述复合液冷板总成内部、可使冷却液顺利通过的复合流道。
[0010]所述复合液冷板总成分别通过其前、后两端外伸的扁宽悬臂梁状插头与所述边框总成的前端梁、后端梁内侧壁中下部的倒置“U”形的凹槽相咬合成搭接焊接头；该复合液冷板总成又分别通过其左、右两端的空心铝材焊接总成管口与所述边框总成的左边梁、右边
梁内侧壁中下部的扁宽悬臂梁状的插头相咬合成搭接焊接头。这样，可采用正面、背面FSW搅拌摩擦焊等方法将所述复合液冷板总成与所述边框总成密封焊接在一起。
[0011]在所述复合液冷板总成上方设置着由空芯挤压铝材制作的隔框梁和模组支撑梁，其中，隔框梁位于所述空心铝材焊接总成下部槽形实心挤压铝材之间的搭接焊接头焊缝所对应的金属薄板上表面或者铝合金翅片板上部平整表面的相应位置处，且其轴线与所述前端梁或者后端梁的轴线相平行、并呈一行若干列矩阵方式分布；而模组支撑梁的轴线与所述左边梁或者右边梁的轴线相平行、并呈三行若干列矩阵方式分布于所述复合液冷板总成的左、右两侧和中央位置上；在所述模组支撑梁上壁中设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多材料混合集成复合液冷板式动力电池托盘结构，包括：边框总成、复合液冷板结构、模组支撑梁、隔框梁、导流防护装置、拉铆螺母、组合式套筒和紧固件，所述复合液冷板结构包括复合液冷板总成和液冷循环管路系统。2.根据权利要求1所述的一种多材料混合集成复合液冷板式动力电池托盘结构，其特征在于，所述边框总成包括依次连接的由空心挤压铝材制作的前端梁、右边梁、后端梁和左边梁，动力电池托盘的吊耳集成于所述前端梁、右边梁、后端梁和左边梁上；所述的组合式套筒由一个在其外侧下方设置着直螺纹正反丝的带法兰铝管和两枚正、反丝螺母连接而成，并紧固安装在所述吊耳的套筒安装孔上；拉铆螺母安装在所述边框总成外侧上部的筋板上；在所述前端梁和后端梁外侧筋板下方的侧壁上，设置着一组用于安装动力电池包的高、低压电气开关以及数据传输接口母座等电器元件所需的窗口；在所述前端梁左侧的吊耳上设置着一个圆形定位孔，而在所述左边梁、右边梁的吊耳上分别设置着长圆形定位孔；在所述前端梁外侧筋板下方的侧壁上，密封焊接着进水总管和出水总管；在所述前端梁或者后端梁内侧壁中下部设置着扁宽厚筋板、并在其外端侧壁上开设着横截面呈倒置“U”形凹槽；在所述左边梁或者右边梁内侧壁中下部同一高度处也设置着扁宽厚筋板，并在其外侧顶端设置着一排间距相等的若干组扁宽悬臂梁状的插头，而每组中各个插头的尺寸相同、间距相等；在所述边框总成内侧底部同一高度上，在所述前端梁、右边梁、后端梁和左边梁的侧壁上均设置着扁窄厚筋板，并在前端梁、右边梁和后端梁的等厚度扁窄厚筋板外端侧壁上开设着横截面呈倒置“U”形的凹槽，而左边梁底部内侧壁上的扁窄厚筋板的高向位置和厚度与该凹槽的上壁相当；在位于左边梁底部内侧扁窄厚筋板下方、左边梁的底部设置着一个上凹的、且其横向跨度与导流防护板长度相当的“桥拱”状结构；在该“桥拱”状结构外侧上方的左边梁侧壁上设置着一组螺纹孔。3.根据权利要求1所述的一种多材料混合集成复合液冷板式动力电池托盘结构，其特征在于，所述复合液冷板总成包括空心铝材焊接总成、增强热交换芯材、密封塞和进、出水快插水嘴，其中，所述空心铝材焊接总成的上部是一张金属薄板，或者是一个背面平整而上表面是呈矩阵形式分布着的若干组宽、高、薄壁状长筋板的铝合金翅片板；所述空心铝材焊接总成的下部是一组彼此通过其侧部的插头或者凹槽相互连接而形成搭接焊接头的槽形实心挤压铝材；所述槽形实心挤压铝材的底部平整、上表面则设置着被3个等高度且等壁厚的扁宽纵向加强筋分隔开的等深度且等横截面积凹槽，且在该槽形实心挤压铝材左端侧壁上均设置着一个扁宽悬臂梁状插头结构，而在其右端侧壁中部设置着一个倒置“U”形且等壁厚的凹槽或者扁宽悬臂梁状插头结构；所述的增强热交换芯材位于所述槽形实心挤压铝材的凹槽中部，并在与槽形实心挤压铝材和其上方的金属薄板或者铝合金翅片板相接触的界面上实现冶金结合；在所述增强热交换芯材的两端对称布置着密封塞；在所述增强热交换芯材两端正下方的实心挤压铝材凹槽底部各设置着一个通孔；在该通孔的正下方密封焊接着一个进水快插水嘴、或者出水快插水嘴；在所述的进水快插水嘴和出水快插水嘴之间，由空心铝材焊接总成的管腔、增强热交换芯材和密封塞一起构成了所述复合液冷板总成内部的复合流道；在所述复合液冷板总成上方设置着由空芯挤压铝材制作的隔框梁和模组支撑梁，其中，隔框梁位于所述的金属薄板或者铝合金翅片板的上表面上，且其轴线与所述前端梁或者后端梁的轴线相平行，并呈一行若干列矩阵方式分布，而模组支撑梁的轴线与所述左边梁或者右边梁的轴线相平行、并呈三行若干列矩阵方式分布于所述复合液冷板总成
的左、右两侧和中央位置；在所述模组支撑梁上壁中设置着销钉孔和内嵌螺纹钢套的螺孔。4.根据权利要求1所述的一种多材料混合集成复合液冷板式动力电池托盘结构，其特征在于，所述复合液冷板总成的正下方设置着所述的液冷循环管路系统，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏亚军，甘明，吴新祥，丛培振，孔祥普，
申请(专利权)人：新途无锡新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：