液冷板和电池包的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种液冷板和包含该液冷板的电池包。


背景技术：

2.目前液冷板是通过隧道炉整体过炉进行焊接，但是利用隧道炉焊接，会导致间隔流道搭接结合面积宽，影响内部流道面积大小，导致换热面积变小，最终影响电池包的换热效果。


技术实现要素：

3.本实用新型一个方面在于提出一种液冷板，可以缩小焊接部分占用的面积，从而增大流道面积，提高空间利用率。
4.本实用新型另一方面在于提出一种电池包，该电池包包含了前述的液冷板。
5.根据本实用新型一个方面的液冷板，包括基板和流道板，所述流道板与所述基板层叠，所述流道板包括流道面、外环面和间隔面，所述流道面与所述基板间隔开并构造出流道，所述外环面与所述基板相连以封闭所述流道的周围，所述间隔面与所述基板相连以将所述流道分割为相互连通多个通道，所述间隔面与所述基板的表面由激光钎焊连接。
6.根据本实用新型实施例的液冷板，可以缩小焊接部分占用的面积，从而增大流道面积，提高空间利用率。
7.另外，根据本实用新型上述实施例的液冷板，还可以具有如下附加的技术特征：
8.可选地，所述间隔面上设有钎料层，所述钎料层的厚度在0.03毫米到0.5毫米的范围内。
9.可选地，所述间隔面上开设有用于放置钎料芯的容置槽。
10.可选地，所述间隔面上的容置槽宽度在0.5毫米到2毫米的范围内。
11.可选地，所述间隔面上的容置槽在所述流道板的厚度方向上贯穿所述流道板。
12.可选地，所述间隔面的宽度在2毫米到15毫米的范围内。
13.可选地，所述流道板的厚度在0.4毫米到1.5毫米的范围内，所述基板的厚度在0.4毫米到3毫米的范围内。
14.可选地，所述基板上设有水嘴，所述水嘴与所述基板固定连接并连通所述流道。
15.可选地，所述基板呈平板形状，所述流道板包括外环部、多个凸起部和位于相邻两个凸起部之间的凹陷部，凸起部和凹陷部连接构成本体部，外环部环绕本体部设置，外环部的内表面构造为外环面，凸起部的内表面构造为流道面，凹陷部的内表面构造为间隔面。
16.根据本实用新型另一方面的电池包，包括多个电芯和液冷板，所述液冷板邻近所述电芯并适于与所述电芯换热，所述液冷板为根据前述的液冷板。
附图说明
17.图1是本实用新型一个实施例的液冷板的示意图，其中示出了激光头。
18.图2是图1中圈a区域的局部放大示意图。
19.图3是本实用新型一个实施例的液冷板焊接前的爆炸示意图。
20.图4是本实用新型一个实施例的液冷板的示意图。
21.图5是图4中截面b-b的示意图。
22.图6是图5中圈c区域的局部放大示意图。
23.图7是本实用新型一个实施例的液冷板的流道板的剖视图。
24.附图标记：
25.液冷板100，流道101，通道102，基板10，流道板20，外环部21，凸起部22，凹陷部23，流道面201，外环面202，间隔面203，间隔面203的宽度h1，容置槽205，容置槽205的宽度h2，钎料芯30，水嘴40，激光头200，激光束200a。
具体实施方式
26.相关技术中，冲压钎焊液冷板是通过隧道炉整体过炉进行焊接，主要的工序是流道板通过冲压成型或者胀压成型，流道板与基板通过钎料、助焊剂等辅助工装条件下通过nb隧道炉进行整板焊接，以此达到冷板焊接成型的目的。
27.这种焊接方式存在一下缺点：
①
间隔流道搭接结合面积宽，影响内部流道面积大小，导致换热面积变小，最终影响电池包的换热效果；
②
整板通过隧道炉焊接后，整体的冷板较焊接前下降10％-30％之间，最终导致冷板难于满足整包的强度要求。(特别是有承重需要的方案)；
③
整板通过隧道炉焊接后，导致冷板整体平面度变差且影响冷板与电池的接触散热，最终导致整板的散热及结构下降；
④
冷板成型后有缺陷，无法二次返修，导致整体成本较高；
⑤
焊接过程中流道高度难于保证，从而内部腔道也难于保证，最终影响整体的压损；
⑥
隧道炉焊接整体效率较低。
28.产生上述缺点包括如下原因：
①
整板焊接对板材平面度要求高，内部焊接面的面积高度差需要保证在0.1mm以下，这样只有通过加宽焊接面积来保证焊接强度，最终导致流道区域变少，最终影响整体的换热效果；
②
因焊接需要整体冷板放置在隧道炉中进行焊接，焊接过程中焊料融化使流道板与基板焊接在一起，但同时流道板和基板材料因隧道炉600℃左右的温度导致板材退火且引起板材强度下降，最终难于满足需要承重需要的方案需求且也导致整个电池包的强度下降；
③
冷板在隧道炉中焊接，因隧道炉中区域中温度分布不是非常均匀的，且内部各个区域的气流也是不均的，从而引起板材的各个区域的温度不是一致，导致板材内部应力的分布不均，最终影响整体的平面度。
④
板材在隧道炉中因是整体进行焊接，焊接完成后如某一区域没有焊接上，同样还是需要整体在隧道炉中焊接，这样可能会导致原有的焊接区域不稳定，且也无法二次进行填充焊料，最终导致无法二次返修；
⑤
因需要保证整个焊接面贴合好，所以需要大面积工装来保证贴合，故在焊接过程中，目的在高温下强度下降，且工装重力的作用下。正面高度变小。
⑥
因不同液冷板质量、复杂程度不同所需要的焊接速度，焊接温度区不一样，从而导致焊接过程中链条速度一定。从而影响整体效率，且焊接隧道炉空间占用非常大。
29.基于相关技术中存在的上述缺陷，申请人提供了一种新的液冷板，以克服相关技术的液冷板中可能存在的上述缺陷，
30.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始
至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，不能理解为对本实用新型的限制。
31.结合图1至图7，根据本实用新型一个方面的液冷板100，包括基板10和流道板20，流道板20层叠于基板10上，流道板20包括流道面201、外环面202和间隔面203，流道面201与基板10间隔开并构造出流道101，外环面202与基板10相连以封闭流道101的周围，间隔面203与基板10相连以将流道101分割为多个通道102，且这多个通道102相互连通。通过外环面202与基板10之间的连接，可以实现流道101的封闭，提高流道101的密封性，通过间隔面203与基板10的连接，可以将流道101间隔为多个通道102，且流道101的这多个通道102相互连通，以便于冷却介质在流道101内的迂回流通，提高换热的效果以及换热的均匀性。另外，间隔面203与基板10的表面由激光钎焊连接，并且采用了激光钎焊的方式，可以进行小范围的加热，在保证焊接效率的同时，能够缩小焊接结构所占用的面积，从而减小焊接结构对于流道面积的影响，提高流道的面积。
32.根据本实用新型实施例的液冷板100，可以在保障焊接效率的同时，能够缩小焊接结构的尺寸，进而增大流道101的面积，提高液冷板100的性能，另外，采用了激光钎焊的方式，在液冷板100焊接过程中，对于液冷板100的整体影响较小。而焊接结构设置在流道板20上，可以简化焊接工艺，减小焊接过程中产生的应力集中现象。
33.另外，本实用新型中的外环面202与基板10之间可以采用粘接、密封圈配合、迷宫密封等方式连接，优选地，外环面202与基板10之间采用焊接连接，进一步地，外环面202与基板10之间可以采用激光钎焊连接，也可以采用其他的焊接方式。
34.本实用新型中可以在间隔面203上设置钎料层等结构，来实现与基板10的焊接，同时也可以设置钎料芯30等结构来实现焊接，本实用新型下面将分别进行说明，当然这仅仅是本实用新型的一些激光钎焊的方式，并非是对本实用新型保护范围的限制。
35.在本实用新型的一个示例中，间隔面203上设有钎料层，在焊接之前将钎料层设于间隔面203上，将流道板20和基板10层叠在一起，并利用激光头进行焊接，从而实现焊接，由于激光的焊接面积较小且焊接结构稳定，因此，间隔面203的宽度h1可以设置的比较小，从而减少因焊接导致的流道空间损失。可选地，钎料层的厚度在0.03毫米到0.5毫米的范围内。通过在间隔面203上设置钎料层，可以有效地提高流道板20与基板10之间的焊接效率和效果，简化焊接工艺，同时可以有效地控制焊接的面积，增大流道101的占用空间，同时减少应力集中现象的产生。
36.在本实用新型的另一些实施例中，间隔面203上开设有容置槽205，该容置槽205可以用于放置钎料芯30，并通过钎料芯30将间隔面203与基板10焊接在一起，有效地提高焊接效率，并且简化了焊接工艺。
37.其中，间隔面203上的容置槽205宽度h2在0.5毫米到2毫米的范围内。也即，0.5mm≤h2≤2mm。当然，本实用新型中的容置槽205宽度h2也可以设置成小于0.5毫米或大于2毫米。例如，本实用新型中间隔面203上的容置槽205宽度h2可以为0.2毫米、0.5毫米、1毫米、1.5毫米、2毫米、3毫米等等，根据实际焊接情况和需求的不同可以进行选择。本实用新型中限定的容置槽205宽度h2，可以实现流道板20和基板10的稳定焊接，并且降低焊接结构所占用的面积，增大流道的面积，有利于提高液冷板的换热性能。
38.另外，间隔面203上的容置槽205在流道板20的厚度方向上可以贯穿流道板20。这样，在焊接过程中，可以预先将钎料芯30放置到容置槽205内，也可以在焊接过程中，将钎料芯30放入容置槽205。当然，本实用新型中的间隔面203上的容置槽205也可以设置成不贯穿流道板20，而设置成盲孔的形式。
39.结合图1和图7，在本实用新型的一些实施例中，流道板20呈平板形状，流道板20包括外环部21、多个凸起部22和位于相邻两个凸起部22之间的凹陷部23，凸起部22和凹陷部23连接构成本体部，外环部21环绕本体部设置，外环部21的内表面构造为外环面202，凸起部22的内表面构造为流道面201，凹陷部23的内表面构造为间隔面203。其中，流道板20可以采用冲压或胀型成型。另外，可以将凸起部22设置成与外环部21间隔开，还可以将凸起部22设置成与外环部21相接，从而方便换热介质在流道内迂回流通，提高换热介质的换热效果以及换热均匀性。
40.可选地，如图6，间隔面203的宽度h1在2毫米到15毫米的范围内。也即，2mm≤h1≤15mm。通过前述的焊接结构，可以有效地控制间隔面203的宽度h1，以尽量减小焊接结构所占用的空间，提高流道的尺寸，进而提高流道内换热介质的流量和换热效果。其中，间隔面203的宽度h1也可以设置成小于2毫米或大于15毫米，例如，将间隔面203的宽度h1设置为1毫米、3毫米、10毫米、20毫米等等。
41.可选地，流道板20的厚度在0.4毫米到1.5毫米的范围内，流道板20的厚度也可以设置成小于0.4毫米或大于1.5毫米，其中，流道板20的厚度可以为0.2毫米、1毫米、2毫米等。
42.基板10的厚度在0.4毫米到3毫米的范围内，基板10的厚度也可以设置成小于0.4毫米或大于3毫米，其中，基板10的厚度可以为0.2毫米、1毫米、2毫米、5毫米等等。
43.上述对流道板20和基板10的厚度设置，可以提高液冷板100的换热效果，从而实现对应部件的快速冷却，以维持更好的温度环境。
44.可选地，基板10上设有水嘴40，水嘴40与基板10固定连接并连通流道。其中，基板10上可以设置开口，而水嘴40可以通过密封连接、焊接等方式与基板10相接。另外，水嘴40可以包括间隔设置的多个，多个水嘴40可以分别用于进出换热介质，例如，可以设置两个水嘴40，两个水嘴40分别用于换热介质进入流道以及换热介质流出流道。
45.另外，本实用新型中可以将水嘴40设置基板10上，也可以将水嘴40设于流道板20上，而在设置多个水嘴40时，可以将多个水嘴40中的一部分设于基板10上，而另一部分设置流道板20上，也可以将多个水嘴40均设于基板10上、或均设于流道板20上。
46.结合前述实施例，本技术中的水嘴40设于基板10上，可以通过流道板20与对应的结构进行接触或换热，而在前述实施例中，流道板20的厚度低于基板10的厚度，从而人可以方便降低热阻，提高换热效率。
47.下面参照附图描述本实用新型中液冷板100的焊接过程。
48.①
流道板20通过冲压或胀型等工艺加工成具有流道内腔结构(结合图1)，基板10根据实际项目情况决定是否需要有成型工艺；
49.②
流道板20本身内表面可以复合钎料层、钎料层的厚度在0.03mm～0.5mm范围内，然后在流道板20内表面喷涂钎焊剂。也可以通过在流道板20上开设容置槽205放置钎料芯30，容置槽205的宽度h2在0.5mm～2mm范围内，容置槽205深度为流道板20贯穿结构，整体长
度根据需要焊接的长度而定；
50.③
把流道板20和基板10通过压紧工装使其贴合在一起，并确保流道板20和基板10很好的贴合在一起；
51.④
再利用摩擦焊或激光热源把外环面202和基板10焊接在一起，这样的目的是首先保证外周焊接可靠，外周的焊接宽度(或者说外环面的宽度)在2mm以上，焊接宽度主要是根据产品实际安装的尺寸确定，焊接长度为外环面202的长度；
52.⑤
在利用激光发射出来的光束热源照射在流道板20的间隔流道焊接上表面，间隔面203的宽度在2mm～15mm内。热源照射出来的温度需要维持在600℃～620℃之间从而先保证钎剂的融化去除氧化层再保证钎料层或者钎料芯30的融化以产生毛细作用，光源的宽度需要维持在2mm～15mm之间(具体根据焊接宽度的需要来调整)，光源的移动速度和光源的高度根据流道板20的厚度及流道的复杂程度而进行调整，这样才能保证流道板20与基板10很好的焊接在一起，同时流道板20和基板10非焊接区域因不受光源照射从而来保证产品具有母材本身的强度；
53.⑥
激光钎焊过程的主要目的是把需要焊接处的钎料融化来保证基板10和流道板20焊接在一起，整个过程只会局部影响焊接区域，对(结合图1和图5)中的流道区域几乎没有热影响。从而保证冷板的强度不下降且整个过程的应力分布也是均匀的，最终可以达到冷板承重的目的和保证良好的平面度需求；
54.⑦
上述激光头200可根据实际需要，可分为只有融化钎剂和钎料层的来进行焊接的，也可以有多个焊接头，一部分激光头200是用来融化钎料层，一部分激光头200用来加热焊接区域母材，从而来保证钎料的更好流动性，此主要针对冷板的复杂程度和某些特殊需求。
55.⑧
以上焊接材料可以使3系、3系与6系复合的、3系与不锈钢复合等材料；钎料层主要是4系铝合金材料；
56.⑨
流道板20的厚度0.4mm～1.5mm之间，基板10的厚度在0.4mm～3mm之间。
57.为了清楚地描述本实用新型的技术方案，
58.本实用新型相对于现有技术具有如下的技术优势：
59.①
焊接面积可以减少到保证强度的宽度3mm以下，现有宽度是5mm以上，最终可以增加内部流体的体积，最终可以增加换热效果；
60.②
此焊接方案可以选用各种强度的板材来满足不同要求强度的电池包方案，最终来保证客户的需求，现有方案强度低难于满足高强度的需求；
61.③
此焊接方案可以保证原有板材的平面度，整体自然状态的平面度可以保证在2mm以下，现有液冷板100平面度在5mm以上。最终可以保证电芯与冷板很高的接触，减少整体的热阻，最终可以增加换热效果；
62.④
此焊接可以进行返修，这样可以降低整体的不良率，从而降低整体的成本，但现有方案无法返修，对整板的成本难于保证；
63.⑤
因只是激光钎焊非流道区域，流道区域不受焊接影响，故可以很好的保证流道的高度，从而也可以保证压损的稳定；
64.⑥
整个过程占用空间小，生产效率高，可以通过焊接激光头200数量。焊接设备的数量保证及自动化作业保证效率高。
65.⑦
此激光光源的热量不是直接参与焊接的，光源的目的是把钎料层融化产生毛细作用，最终是靠钎料层把流道板20和基板10焊接在一起。本实用新型还提供了一种电池包，该电池包包括前述的液冷板100。
66.根据本实用新型实施例的电池包，液冷板100和多个电芯，液冷板邻近电芯设置，且液冷板100适于与电芯换热，其中，液冷板可以为根据前述实施例所述的液冷板100。通过在电池包内设置前述的液冷板，液冷板具有更大的流道面积，从而可以提高液冷板与电芯之间的换热效率和换热的均匀性，提高换热效果。
67.其中，本实用新型的电池包还可以包括下壳体，液冷板封盖下壳体并在其间容置电芯。
68.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
69.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
70.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
71.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
72.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。