新能源汽车铝及铝合金涨型式液冷板及新能源汽车电池包的制作方法

本实用新型涉及一种液冷板及电池包，尤其是涉及一种新能源汽车铝及铝合金涨型式液冷板及新能源汽车电池包。

背景技术：

根据能源消耗速度预测，2020年以后，全球石油需求与常规石油供给之间即将出现净缺口。尽管世界对于全球石油储量究竟能用多少年的判断始终难有定论，但基于以石油为主的化石类能源的稀缺性和不可再生性，全球共同面临的能源问题早已超越了对价格的担忧，如何摆脱传统能源的约束，成为影响未来世界政治经济发展的一大焦点问题。

环境方面，二氧化碳的排放量逐年增加，专家预测，2030年，二氧化碳排放将增至423亿吨。在环保意识的大幅提升下，各国政府纷纷通过制定严格的排放标准、发展新型动力燃料、实施减排计划来限制汽车尾气污染。近年来，全球新能源汽车的研发力度和产业化进程有了明显的题升，在各大前提与要求之下，预测未来的5-10年将是新能源汽车进入大规模产业化的重要阶段，并将带动整个产业链的蓬勃发展。

我国为了促进新能源汽车的发展，对新能源汽车进行政策性补贴。对于乘用车，技术要求主要为电池包能量密度，门槛从95Wh/kg提升至105Wh/kg，但105-120Wh/kg对应补贴调整系数仅为0.6，对120-140Wh/kg系数为1，且对140-160Wh/kg和160Wh/kg以上对应系数分别为1.1和1.2倍；

新能源汽车使用的动力电池系统主要由电池模组、电池壳体、高压管理系统、低压管理系统、热管理系统等组成。

一般来说，对于市场占有率85％的锂离子电池的最佳使用温度为20-30度之间，正常使用中温度应当保持0-45度之间，当电芯温度小于0度，充电过程易出现析锂等现象；当温度大于55度，锂离子电芯循环寿命会急剧下降，只有保证电池系统在合理的温度下，才能够安全、高效的运行。

热管理系统主要由管路系统和板路系统组成。一般来说，板路系统安置在电池模组下方，在0度以下充电起到加热模组的作用；在大功率行驶过程中模组急速放电，造成电芯温度过高，此时，冷却板路系统起到冷却模组/电芯温度的作用，保证电池包在安全的温度下放电。冷却管路承担集流功能，将板路中的水与电池包的总进水口或总出水口连接。

目前行业内开发的冷却系统及电池包一般有如下特点：

1.冷却系统一般分为冷却板路和冷却管路，需要进行两者间装配，装配接口处密封性难移保证，尤其在高低温交变及震动载荷情况下的渗漏；同时，总成成本相对较高。

2.贴合面积与自身重量。目前贴合面积较大的液冷板主流方式为铝合金型材或者冲压后钎焊的液冷板，对于搅拌摩擦焊接的型材液冷板来说，厚度一般需要达到7-10mm，这种结构形式重量较大，不利于整包能量密度的提升。贴合面积较小的有口琴管式冷却板路，该种冷却板路整体重量相对较轻，但一般放置在电池壳体内部，与模组接触面积较小，热交换率较低，同时该种方案一般与集流管路使用金属部件采用钎焊连接，整体设计重量优势不大。

流道设计受限，对于口琴管冷却板路，流道只能沿单一方向，如果进行改变水路方向，一般需要外接管路进行桥接。

技术实现要素：

为了解决现有技术中所存在的问题，本实用新型的目的之一在于提供一种能够与电池包模组表面贴合，增加两者接触面的新能源汽车铝及铝合金涨型式液冷板。

该新能源汽车铝及铝合金涨型式液冷板包括上层平面板、下层压力涨型面板和水嘴；所述下层压力涨型面板上布设有水路，所述水嘴分别设置于所述水路的入水口和出水口处；所述上层平面板和所述下层压力涨型面板之间固定连接。

本实用新型提供的液冷板采用平板结构，可以直接将其与电池包模组表面进行贴合，使其位于电池包外，且水路设置于平板之间，避免了因水路泄漏而导致电池包短路引起的起火、爆炸等情况；其由于该液冷板采用平板结构，将其与电池包模组表面进行贴合时两者之间形成平面接触，增大了模组与液冷板之间的接触面积，使冷却效果更好。

进一步的，所述下层压力涨型面板与所述水路之间和/或相邻水路之间铺设有阻合剂。防止水路之间相互贴合。

进一步的，所述阻合剂为石墨。

进一步的，所述上层平面板和/或所述下层压力涨型面板的厚度为0.3～3.5mm。

本实用新型在此的目的之二在于提供一种新能源汽车电池包，其包括上壳体、模组、导热垫、液冷板、支撑垫和下壳体，所述模组安装于所述下壳体内，所述导热垫、所述液冷板和所述支撑垫布设于所述模组的底面与所述下壳体之间；所述上壳体盖合于所述下壳体上将所述模组、所述导热垫、所述液冷板和所述支撑垫安装于由所述上壳体和所述下壳体构成的空腔内；所述液冷板为本实用新型所提供的新能源汽车铝及铝合金涨型式液冷板。

该电池包采用本实用新型所提供的液冷板，由于该液冷板采用平板结构，将其与电池包模组表面进行贴合时两者之间形成平面接触，增大了模组与液冷板之间的接触面积，使冷却效果更好，能够快速地将电池包的温度稳定于适温状态。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所提供的液冷板采用平板结构，可以直接将其与电池包模组表面进行贴合，使其位于电池包外，且水路设置于平板之间，避免了因水路泄漏而导致电池包短路引起的起火、爆炸等情况；其由于该液冷板采用平板结构，将其与电池包模组表面进行贴合时两者之间形成平面接触，增大了模组与液冷板之间的接触面积，使冷却效果更好。

附图说明

图1为本实用新型所提供的液冷板的分解图；

图2为本发明所提供的液冷板填充有阻合剂的结构示意图；

图3为本实用新型所提供的液冷板的结构示意图；

图4为本实用新型所提供的电池包的结构示意图；

图中：1-上层平面板，2-下层压力涨型面板，3-水嘴，4-水路，5-上壳体，6-模组，7-导热垫，8-液冷板，9-支撑垫，10-下壳体。

具体实施方式

在此结合附图和具体实施方式对本申请所要求保护的技术方案作进一步详细的说明。

本申请在此要求保护的技术方案包括了两种，一是用于对电池包进行降温的新能源汽车铝及铝合金涨型式液冷板，结构如图1、图2和图3所示；二是由该液冷板构成的新能源汽车电池包，其结构如图4所示。

如图1所示，该液冷板包括上层平面板1、下层压力涨型面板2和两个水嘴3；下层压力涨型面板2上布设有水路4，两个水嘴3分别设置于水路4的入水口和出水口处；上层平面板1和下层压力涨型面板2之间固定连接。

其中上层平面板1和下层压力涨型面板2可以采用屈服强度相同的铝板或铝带，也可以采用屈服强度不同的铝板或铝带，本申请在此采用的是屈服强度不同，如上层平板采用3003铝板，下层板路2采用1060铝板，避免在加工过程由于两者屈服强度相同而导致相同的塑性形变，两者之间无法保证水路设置。

为了防止水路4之间的贴合，在以上结构的基础上，本实用新型在下层压力涨型面板2与水路4之间和/或相邻水路4之间铺设有阻合剂，该阻合剂为石墨，当然也可以采用现有的其它阻合机。

为了保证液冷板的重量，本实用新型中的液冷板的上层平板1与下层板路2的厚度可以相等，也可以不等，两者厚度可以采用0.3～3.5mm，避免了将其安装于电池包上时导致电池包重量过重的情况；当然上层平面板1和下层压力涨型面板2的厚度不限于本申请所记载的厚度，可以根据实际情况设置上层平面板、下层压力涨型面板的厚度。

本实用新型所提供的液冷板具有以下优点：

1.贴合面积较大，热传热效率高，轻量化好。较厚度达到7-10mm的大面积贴合的液冷板或冲压钎焊连接的液冷板重量减轻50％以上，提高的电池整包的能量密度。较口琴管钎焊式液冷板，与电池模组/电芯接触面积增加一倍以上，大大提高了换热效率。

2.流道设计自由度高，不限于与二维平面内长距离单一方向，水路设计自由。

3.减少连接接头尺寸，较传统液冷板与水冷管路结合的方案，该类型产品集成度高，上下铝板集成包括了支路及主路水流，避免采用集流管，成本较传统冷却系统成本下降30％以上。

如图4所示，本实用新型要求保护的新能源汽车电池包，包括上壳体5、模组6、导热垫7、液冷板8、支撑垫9和下壳体10，模组6安装于下壳体10内，导热垫7、液冷板8和支撑垫9布设于模组6的底面与下壳体10之间，具体是液冷板8位支撑垫9和导热垫7之间，支撑垫9位于液冷板8和下壳体10之间；上壳体5盖合于下壳体10上将模组6、导热垫7、液冷板8和支撑垫9安装于由上壳体5和下壳体10构成的空腔内；液冷板8为本实用新型所提供的新能源汽车铝及铝合金涨型式液冷板。

该电池包将液冷板8平面贴靠模组6设置，两者之间形成平面接触。

本申请所提供的液冷板中水路4中的水通过水嘴3实现流动更换，实现冷却作用。

本实用新型提供的电池包内采用本实用新型所提供的液冷板，由于该液冷板为双面结构设计，材质为铝及铝合金板材，其中上层平面板通过导热垫同模组/电芯接触进行热传递，该种设计结构适用于方形电芯、圆柱形电芯及软包电芯模组。下层压力涨型面板为水路涨型区域，保证了水流根据热管理的实际需求分配流速及流量；水嘴通过焊接与上层平面板和下层压力涨型面板形成的水道连接。

本实用新型中所记载的液冷板的通过压力涨型制成，具体包括以下步骤：

步骤1：开卷，一般采用单悬臂开卷机对铝卷带材进行开卷操作；如果原材料是用铝板材则不需要使用开卷机，在此采用铝卷带材作为原材料方式；上层平面板1在此采用铝合金3003，下层压力涨型面板2在此采用铝合金1060；

步骤2：第一次校平，卷材或板材通过校平机进行校平，保证后期上层平面板1及下层压力涨型面板2的贴合质量：

步骤3：切料，根据实际情况对原材料材料进行切除，留下产品成型余量即可；

步骤4：打磨，对最终产品状态放置形态的上层平面板1的下平面和下层压力涨型面板2的上平面进行打磨，增加了表面接触面积，提高了表面接触力；

步骤5：清洗，通过水洗或者风清洗的方式，对上层平面板1、下层压力涨型面板2的打磨面进行清洗，防止打磨后产生的残留物在表面影响后面的轧制工序；

步骤6：丝网印刷涂层，由于后续工序需要对双层板进行轧制，为了防止水路部分的贴合，在上层平面板1相对于下层压力涨型面板2的一面或下层压力涨型面板2相对于上层平面板1的一面涂覆阻合剂，可以使用石墨等填充物质作为阻合剂，阻合剂填充的位置为水路布置的位置，如图2中斜线阴影部分所示；

步骤7：阻合剂固化，涂覆的阻合剂为半液态状态，故需对其进行固化；在此采用的方式是将半液态的阻合剂进行加热烘烤，一般通过200～350°的温度烘烤2～8min，使半液态的阻合剂固化在金属材料表面；

步骤8：双层板固定，在下道工序轧制前，应当将上层平面板1、下层压力涨型面板2的边线区域进行固定，防止在轧制过程中双层板的相对位置发生错位，影响产品最终形态；根据产品的形状确定固定点，固定点一般来说放置在轧制过程中的入料侧；上层平面板1、下层压力涨型面板2的固定一般可以通过冲压内嵌使两层铝合金材料嵌合在一起；

步骤9：轧制，上层平面板1、下层压力涨型面板2的固定端作为入料侧进入加热炉进行加热，一般根据材料的性能调控加热温度在350～600°，增加材料的延展性；在轧制的过程中，双层板会被延伸至原状态的1.2～5倍，由于上层平面板1、下层压力涨型面板2在轧制过程已经紧密的贴合在一起，同时接触的表面积由于前面工序打磨得到了显著的增加，上层平面板1、下层压力涨型面板2的结合力得到保证；对于涂阻合剂的区域，轧制无法使上层平面板1和下层压力涨型面板2进行贴合，该区域将在后续压力涨型过程中形成水路；轧制后的上层平面板1及下层压力涨型面板2厚度为0.3-3.5mm；

步骤10：退火，在轧制变形后，材料内部应力较大，表面平整度较差，同时难以校平；

步骤11：第二次校平，由于轧制过程中上层平面板1和下层压力涨型面板2产生了较大的塑性形变，其表面平整度难以达到产品要求；在此利用多道次的压辊将上层平面板1和下层压力涨型面板2表面校型到上层平面板1和下层压力涨型面板2满足要求；

步骤12：打压涨通流孔，压力涨孔成型过程的高压气体或高压液体的通流孔，如图3圆圈中所示，此通流孔也是水路的进水口和出水口；一般采用冲压或者钻孔等方式将该孔打出；通流孔的位置在主水路的进出口位置；

步骤13：涨型，根据材料强度及厚度不同，通入2-15bar的气体或2bar以上液体通过通流孔充入到上下板材之间，由于在液冷板内部与通流孔相连接的区域涂覆有阻合剂，高压气体或液体可以填充到所有水路区域(填涂阻隔剂的区域)，一般退火后的下层铝板屈服强度远低于上层的铝板屈服强度，在压力涨型的过程中，产品的下层的铝板发生塑性形变，形成液体流道；产品上层铝板与平板工装贴合，保证压力涨型过程中的产品的上层铝板不变形或极小变形；生产中，平板工装一般在下方，产品倒置，产品的上层平板与下面的平板工装贴合。产品的下层非水路涨型区域需要固定，防止涨型的过程中影响产品的平面度；

步骤14：裁切，对产品周围非整齐部分进行切除，保证上层平面板1和下层压力涨型面板2的外边缘形态，包括气涨孔等工艺孔都需要进行裁剪处理；裁剪处理一般使用冲床、剪板机或者其他非标裁剪类机构；

步骤15：压型，经步骤14成型的液冷板，其上层平面板1和下层压力涨型面板2有部分区域存在的凸凹或者折边等特征面需要在压型工艺完成；

步骤16：并将水嘴3焊接于通流孔处，构成水管接头。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的修改或等同替换，只要不脱离本实用新型的技术方案的精神和范围，均涵盖在本实用新型的权利要求范围内。