一种电池集成箱体、新能源汽车及其设备的制作方法

1.本发明涉及电力设备冷却技术领域，具体涉及一种电池集成箱体、新能源汽车及其设备。


背景技术：

2.电力电子设备在使用过程中会产生大量的热，为了使设备正常运行，需要对设备进行散热处理。以新能源汽车为例，为了控制电池箱体中电池包的温度，通常会在电池箱体内设置冷却装置进行冷却散热，而现有的冷却装置主要以液冷板为主。目前电池箱体的结构主要包括底板和焊接于底板四周的边框，然后再将液冷板固定于电池箱体上，利用液冷板中流动的热交换介质对电池箱体的进行散热。
3.现有的液冷板主要包括口琴管式、冲压式、吹胀式和平行流管式等，其中口琴管式液冷板和吹胀式液冷板具有结构简单、成本低且重量较轻的优势，但是二者的承重能力较差，使用过程中容易变形损坏；冲压式液冷板以及平行流管式液冷板具有较好的换热效果，但是二者的结构复杂，制造成本较高且安装较为困难。因此有必要对现有的冷却装置进行改进，以克服其结构复杂且散热效果差的问题。
4.综上所述，现有结构中的电池箱体，综合性能、加工成本和安装成本之间无法获得良好的平衡，而且现有电池箱体结构中，液冷板是安装于底板上的，散热过程中需要底板传热，使得电池箱体中的散热效率较低，而液冷板本身的加工以及安装均会耗费较大成本，液冷板安装于底板上后会增加电池箱体的重量，也不利于新能源汽车的续航，因此有必要对现有的电池箱体结构进行改进，用以平衡电池箱体综合性能以及生产成本。


技术实现要素：

5.本发明意在提供一种电池集成箱体、新能源汽车及其设备，以解决现有技术中电池箱体的综合性能与生产成本之间难以平衡的问题。
6.为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：一种电池集成箱体，包括由若干块基板相邻固定连接而成的底板，基板内一体成型有冷却流道；底板的两端均连接有用于连通相邻基板上冷却流道的连接件。
7.本方案的原理是：本技术中，底板是由若干块基板相邻并固定连接而成的板状结构，使得底板具有较强的强度，在基板内开设冷却流道，使用过程中，基板内冷却流道流入热交换介质，即可对电池箱体进行散热，相当于直接在底板内成型出冷却流道，不必再单独安装具有冷却流道的液冷板；而且本技术中的多块基板直接形成底板，由于不必再引入新的液冷板，不仅能够有效简化冷却装置的结构，使得冷却装置的重量减轻，而且冷却流道相当于是直接开设于底板上，使得电池箱体内的热量能够快速完成交换而被带走，从而使电池箱体具有更好的冷却效果。
8.本技术中，利用连接件将相邻基板的冷却流道进行连接，从而使得相邻的冷却流道能够连通，在向冷却流道注入热交换介质时，热交换介质可以沿着基板内的冷却流道依
次定向流动，且热交换介质可以依次流经所有冷却流道，从而使热交换介质能够流经整个底板而起到良好的冷却效果；与此同时，由于在底板的两端连接有连接件，连接件可以对相邻的基板起到辅助固定作用，从而有效提升底板的整体强度。
9.本方案的有益效果是：1.电池箱体具有良好的冷却效果：相比于现有技术电池箱体中在底板上连接液冷板的形式，本技术中直接由多块基板组成底板，然后在基板内开设冷却流道，使得底板能够直接起到液冷板的冷却作用，相当于将液冷板与底板进行集成，从而在热交换介质流经冷却流道时，可以快速且充分地对电池箱体进行冷却散热，达到更好的冷却效果。
10.2.电池箱体具有良好的强度：本技术中，底板是由多块基板固定连接而成，在确保电池箱体具有良好的散热性能下，还能够具有较好的强度，而且本技术中通过设置连接件，连接件对相邻基板之间能够起到辅助支撑固定的作用，从而使基板之间的连接更加稳固，进一步提升了整体结构的强度。
11.3.制造的成本更低：本技术中，冷却流道是直接成型于基板内，结合现有技术，可以采用挤压成型铝合金等轻质材质的加工方式一次性得到基板内以及基板内的冷却流道，基板以及冷却流道的加工方便且成型速度快，成型的成本低，然后采用搅拌摩擦焊的方式使得相邻基板之间形成稳定的连接，整个加工过程简单且成本低；同时，相邻冷却流道的连通是依靠底板两端的连接件实现，因此不必要在基板上加工连通流道，简化基板的加工工序，进一步降低制造难度并降低成本。由此可见，采用本技术中的电池集成箱体，在保证电池箱体具有良好的力学性能以及散热性能的同时，还具有加工方便且生产成本低的优势，在电池箱体综合性能以及加工成本方面取得了良好的平衡。
12.4.冷却流道能够承受较高压力：发明人在研发过程中，现有技术中的液冷板一般只具有冷却散热的功能，而无法起到制热效果，但是电池在使用过程中需要在一定温度范围条件下才能正常工作，因此在温度较低的时候需要对电池进行升温加热，而现有技术中一般是采用加热器对热交换介质进行加热，然后再利用热交换介质对电池进行加热，造成现有技术中电池箱体的热交换系统结构复杂且占用较大的空间。
13.为了解决该问题，发明人设计了一种对电池箱体既能制冷又能加热的热交换系统，其原理是通过在液冷板上设置循环流动的热交换介质，并控制热交换介质的流动方向实现制冷和制热的功能切换。在制冷时，液冷板作为蒸发器对电池箱体进行制冷；在制热时，液冷板作为冷凝器对电池箱体加热，且在制热过程中，液冷板内的热交换介质是处于高温高压的状态。采用现有技术中的液冷板，无法在制热过程中承受热交换介质的高压，容易造成热交换介质发生泄漏问题。
14.本技术中，由于冷却流道是一体成型于基板内，因此在热交换介质流经冷却流道而起到加热功能时，即使热交换介质的压力较大，基板上的冷却流道也能够稳定地进行传输热交换介质而实现热交换，因此在冷却流道需要承受较大压力的特别使用场景中，使用本技术中的电池箱体能够完成对热交换介质的稳定传输。
15.5.电池箱体的整体重量更轻：本技术中，直接将原来的底板以及液冷板进行集成，使得由多块固定连接的基板既能起到底板的承重功能，也能实现对电池箱体进行散热的效果，整个底板结构更加简单，重量也降低，对于以新能源汽车为例的电力设备而言，可以有
效增强系能源汽车的续航能力。
16.优选的，作为一种改进，所述连接件包括与基板的端部固定连接的连接板，连接板上开有若干个连通流道，相邻基板上的冷却流道均与连通流道之间连通有分流道。
17.本方案中，当将连接板与基板固定连接后，通过连通流道和分流道，即可使相邻的冷却流道连通，连接板的结构简单且安装方便。
18.优选的，作为一种改进，所述连接板上设有连接槽，其中一个或者多个连通流道与所述连接槽连通。
19.本方案中，通过在连接板上设置连接槽，并使其中一个或者多个连通流道与连接槽连通，当与连接槽连通的连通流道数量为两个以上时，可以通过向连接槽内注入热交换介质，热交换介质可以由两个与连接槽连通的连通流道同时进入到底板内，从而提升热交换介质进入底板的效率，提升换热效果；同时，由于热交换介质由不同的连通流道进入到底板内，当热交换介质从单一入口进入底板后并由单一出口流出时，由于换热进行，使得热交换介质的温度与底板实际温度接近，造成越靠近出口的制冷或者制热效果越差的问题，而本方案中通过设置多个入口，可以有效减弱该问题带来的影响，有利于底板均匀换热。因此采用本方案中，在底板面积较大或者底板热交换效率要求较高时，能够有效提升底板的换热效果。
20.优选的，作为一种改进，所述连接板上开有连通槽，连接板上固定连接有用于密封连通槽的密封板，所述密封板与连通槽围成所述的连通流道。
21.本方案中，在连接板上直接开设连通槽，然后再利用密封板将连通槽密封，使得密封槽作为连通流道，密封槽的加工方便且密封板的安装简单，在较低加工成本下即可完成连通流道的加工。
22.优选的，作为一种改进，所述连接板上开有安装槽，所述密封板固定连接于安装槽内，所述密封板的侧面与连接板的侧面齐平。
23.本方案中，通过在连接板上设置安装槽，方便密封板能够快速且准确地安装至安装槽内进行固定，同时密封板的侧面与连接板的侧面齐平，使得连接板的侧面仍然为完整平面，方便连接板与电池箱体内其他部件进行连接。
24.优选的，作为一种改进，所述基板上的冷却流道为多个，多个冷却流道均分为多个流道组，相邻流道组之间通过所述的连接件连通。
25.本方案中，在一块基板上设置多个冷却流道，并将多个冷却流道均分为多组，然后利用连接板上的连通流道将相邻流道组连通，使得基板内热交换介质的流量可以增大，从而提升散热性能。
26.优选的，作为一种改进，所述连接板上连接有连接头，所述基板上设有与连接头配合的连接孔。
27.本方案中，利用连接头和配合孔的配合，使得连接板与基板之间在安装时能够快速且准确地形成配合，同时还能提升连接板与基板之间的连接强度，从而提升整体结构的强度。
28.优选的，作为一种改进，其中一个冷却流道为所述的连接孔。
29.本方案中，将其中一个冷却流道作为连接孔，可以避免再在基板上加工配合孔，在基板成型冷却流道时直接成型出配合孔，减少加工工序并降低成本。
30.优选的，作为一种改进，所述连接板与基板之间设有相互插接的插槽结构。
31.本方案中，插槽可以设置于基板上或者连接板上，连接板与基板连接时先通过插槽结构插接，然后再使连接板和基板固定，提升基板与插接板的连接强度。
32.一种新能源汽车，包括车体，所述车体上设有所述的电池箱体。
33.一种设备，利用所述的电池箱体。
34.本实施例中，对于使用了电池箱体结构的设备，例如商用车、公交车、运输车或者其他电力设备，均可在保证电池箱体具有良好强度的情况下，还具有良好的散热性能。
附图说明
35.图1为本发明实施例一的示意图。
36.图2为实施例一中连接板、密封板和基板连接的爆炸图。
37.图3为本发明实施例一中热交换介质流动路线示意图。
38.图4为本发明实施例二中基板与连接板连接的剖视示意图。
39.图5本发明实施例四的示意图。
40.图6为本发明实施例四中基板与连接板连接的剖视示意图。
41.图7为本发明实施例四中热交换介质流动路线的示意图。
42.图8为本发明实施例五中基板与连接板连接的剖视正视图。
具体实施方式
43.下面通过具体实施方式进一步详细说明：说明书附图中的附图标记包括：底板1、基板101、冷却流道1011、连接板2、连通槽201、分流道202、安装槽203、连接槽204、连接道205、密封板3、连接头4。
44.实施例一本实施例一基本如附图1所示：一种电池集成箱体，包括由若干块基板101横向相邻排列固定而成的底板1,基板101的数量可以是一块或者多块，具体数量根据底板1的大小确定，当基板101的数量为多块时，相邻基板101之间采用搅拌摩擦焊的方式相互固定，在基板101相互固定之前，结合图2，基板101内设有沿着基板101长度方向设置的冷却流道1011，本实施例中，基板101中的冷却流道1011通过挤压方式一体成型得到，且同一基板101内开有多个冷却流道1011，多个冷却流道1011均分为多个流道组，本实施例中，同一基板101内流道组的数量为六组，每组流道组内冷却流道1011的数量均为三个，在本实施例以外的其他实施例中，同一基板101中流道组的数量以及流道组内冷却流道1011的数量可以根据实际冷却需求进行更改，此处不再赘述。
45.如图1所示，底板1的前后两端均连接有连接件，连接件用于连通相邻的冷却组，本实施例中，连接件为固定连接于底板1端部的连接板2，结合图2，连接板2的顶面开有向下延伸的连通槽201，同时连接板2的顶面开有安装槽203，安装槽203的面积大于连通槽201的面积，使得安装槽203的底壁与连通槽201的侧壁形成阶梯面，安装槽203内采用搅拌摩擦焊的方式固定连接有密封板3，密封板3的底面与安装槽203的底壁贴合，密封板3对连通槽201的顶部开口进行密封，使得密封板3与连通槽201围成连通流道，连接板2上开有连通冷却组与连通流道的分流道202，利用分流道202的连通效果，使得相邻冷却组之间的冷却流道1011
相互连通。为了避免密封板3对连接板2的顶面平整度造成影响，密封板3的顶面与连接板2的顶面齐平。
46.如图2所示，连接板2朝向基板101的侧壁上（图2中的后侧壁上）一体成型有连接头4，基板101的端部设有与连接头4配合的配合孔，本实施例中，在挤压成型基板101时，多成型一个冷却流道1011，使多出的这个冷却流道1011直接作为配合孔，从而不必在基板101的端部再加工配合孔，简化加工工艺并降低加工成本。
47.如图3所示，本实施例中的电池箱体在使用过程中，热交换介质由图3中连接板2右上端的水嘴将热交换介质注入连通流道内，在本实施例以外的其他实施例中，可以利用水嘴之外的其他结构相连通流道内注入热交换介质，此处不再一一列举；然后热交换介质经图2中的分流道202后进入到冷却流道1011中，再由冷却流道1011的另一端流入对侧的连接板2的连通流道，再经连接件的导流而流入相邻的下一冷却组中，直至热交换介质依次流经所有的冷却组后由连接板2的左下端流出，使得热交换介质可以完全流经底板1而对底板1起到冷却作用。
48.一种新能源汽车，包括车体，车体内安装有上述电池箱体；一种设备，设备上使用了上述的电池箱体，使得设备具有良好的散热效果并具有良好的强度。特别是对于配置了发明人所设计的同时具有制冷和制热功能的热交换系统，在制热过程中，由于冷却流道1011是一体成型于基板101内，且相邻基板101之间采用搅拌摩擦焊方式固定，连接板2也与基板101采用搅拌摩擦焊的方式固定，使得液冷板中的冷却流道1011能够承受热交换介质的较大压力作用，确保整个热交换系统稳定运行。
49.实施例二实施例二与实施例一的区别在于：实施例一中，使用连接头4与基板101连接，本实施例中，如图4所示，在连接板2与基板101之间设置相互插接的插槽结构，使得连接板2与基板101形成稳定的连接，且本实施例中，插槽设置于连接板2的左侧壁上，基板101的右端插入到插槽中，然后利用穿透搅拌摩擦焊使基板101和连接板2焊接，在本实施例以外的其他实施例中，可以将插槽设置于基板101上，而将连接板2插入到基板101上的插槽内，使得连接板2和基板101之间也能够形成稳定的配合，此处不再赘述。
50.实施例三实施例三与实施例二的区别在于：实施例二中利用插槽结构使得基板101和连接板2相互连接，本实施例中，在基板101与连接板2之间利用插槽结构进行连接的情况下，还可以在基板101与连接板2之间设置连接头4而增强连接板2与基板101的连接强度，并在连接板2与基板101配合时利用连接头4的导向，可以使基板101与连接板2快速且准确地配合，并在基板101和连接板2的搅拌摩擦焊过程中对基板101和连接板2起到稳固作用，从而使焊接更加稳固地进行。
51.实施例四实施例四与实施例三的区别在于：如图5和图6所示，本实施例中，两块连接板2中均成型有沿着连接板2长度方向设置的连接槽204，结合图7，连接板2上的一个或者多个连通流道与连接槽204之间设置有连接道205而相互连通，本实施例中，连接槽204与其中两个连通流道相互连通，其中一个连通流道位于连接板2的端部、另一个连通流道位于连接板2的中部，且位于两块连接板2端部的连通流道位于底板1的两端。
52.本实施例中，通过在连接板2上设置连接槽204并将其中两个连通流道与连接槽204相连通，结合与连接槽204相连通的连通流道位置，将整个底板1上的冷却组均分为上、下两部分，两部分冷却组均的冷却流道1101之间相互独，而每一部分冷却组内的所有冷却流道1101之间按照实施例一中依次连通的顺序连接，因此整个底板1中热交换介质的流动路线基本如图7中虚线所示。
53.以热交换介质由底板1的右下方流入右侧连接板2内的连接槽204为例，首先热交换介质由位于底板1右侧的连接槽204流入，其中一部分热交换介质流入到右侧连接板2右下方第一个密封板3所对应的连通流道内，然后由该连通流道流入到底板1下半部分的热交换流道组而对底板1进行热交换操作，最后流动至左侧连接板2中部密封板3对应的连通流道内，并由该连通流道流入到左侧连接板2中的连接槽204中，而后由左侧连接板2内的连接槽204流出底板1之外；右侧连接板2的连接槽204中另一部分热交换介质由连接槽204流入到连接板2中部位置密封板3所对应的连通流道内，然后由该连通流道流入到底板1上半部分的热交换流道组而对底板1进行热交换操作，最后流动至左侧连接板2上部密封板3对应的连通流道内，并由该连通流道流入到左侧连接板2中的连接槽204中，而后由左侧连接板2内的连接槽204流出底板1之外。
54.本实施例中，通过连接板2上的两个连通流道与连接槽204连通，使得整个底板1的热交换流道组被分为两个独立部分，连接槽204内的热交换介质同时进入到被分隔两部分的热交换流道组内进行换热，以制冷为例，温度较低的热交换介质由底板1的一端和中部流入，并在底板1对侧的中部和另一端流出，从而相比于实施例一中仅设置一个入口和出口的方式能够起到更加均匀制冷或者加热的效果，从而对电池箱体内的电池起到更均匀的加热或制冷效果，有利于电池更加稳定且高效地工作。在本实施例以外的其他实施例中，可以根据实际换热需求设置不同数量的连通流道与连接槽204连通，从而合理地对底板1不同位置供给热交换介质，使底板1满足换热要求。
55.实施例五实施例五与实施四的区别在于：如图8所示，在连接板2的左侧壁上成型插槽时，插槽的侧壁向连接板2的中部倾斜，对应的，基板101的右端的顶面和底面均设置有向基板101内倾斜设置的配合面，配合面与插槽倾斜角度相等，在将基板101的右端插入插槽中时，沿图8中垂直于纸面的方向插入到插槽中，从而使得基板101的右端与连接板2的左端形成配合。
56.本实施例中，通过在连接板2左端插槽内设置倾斜的面，并在基板101的右端设置匹配的配合面，一方面能够通过配合面与插槽的倾斜面形成卡合关系，从而使得连接板2和基板101之间的连接更加的稳固，进一步增强电池箱体的结构强度；另一方面，由于基板101上的配合面是向基板101内倾斜设置的，因此在采用穿透搅拌摩擦焊对基板101和连接板2进行焊接时，即使焊缝位置的材质熔化，熔化的材质趋向于向基板101的内部（对应图8中的左向）聚集，可以减少熔化材质流向热交换流道1011而对热交换流道1011造成堵塞。
57.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，
说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。