复合液冷板、电池包及液冷板制造工艺的制作方法

1.本技术涉及换热装置领域，具体而言，涉及一种复合液冷板，还有一种电池包，以及液冷板制造工艺。


背景技术：

2.液冷板是一种常见的冷却设备，被广泛应用于各种领域中。现有技术中，液冷板一般由两块金属板焊接固定而成，在两块金属板之间设计有流道，通入冷媒后，冷媒能够在流道内流动，并与金属板进行换热，起到冷却的效果。两块金属板是由钎焊工艺实现的，焊接后两块金属板的相接位置具有良好的密封性。
3.但是，在由全金属制成的液冷板上难以加工出复杂的流道，从而导致冷媒与金属板之间的换热效率受到了限制，并且使用钎焊工艺的耗能较高，也使得生产成本较高。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种复合液冷板，该复合液冷板能够解决如上所述的现有技术的全金属液冷板所具有的问题。
5.为了实现上述目的，本技术提供了一种复合液冷板的方案，具体内容如下：
6.本技术提供了一种复合液冷板的优选方案，包括层叠设置并相互固定连接的非金属板和金属板；
7.其中，所述非金属板具有面向所述金属板的第一表面，所述第一表面设置有凹槽，所述金属板具有面向所述非金属板的第二表面，所述第二表面与所述凹槽共同围成供冷却液流动的流道。
8.作为一种优选的方案，所述非金属板的材质为为塑料，所述金属板的材质为铝合金。
9.通过上述技术方案，复合液冷板由一块金属板和一块非金属板固定连接而成，其中金属板具有良好的导热性能，不会影响复合液冷板的冷却效率，而非金属板可以选用材质较软的材料制成，以便加工形状复杂的流道。并且，金属板和非金属板进行固定连接时不采用钎焊，而是改为采用模压等耗能较低的工艺就能够实现固定连接金属板和非金属板的目的，从而有效降低成本。
10.本技术还提供了一种电池包，包括：
11.电池单体；
12.如上任意优选方案所述的复合液冷板，所述液冷板用于调节所述电池单体的温度。
13.本技术还提供了一种液冷板制造工艺，用于制造复合液冷板，所述液冷板制造工艺包括如下步骤：
14.s1：加热非金属板；
15.s2：将所述非金属板层叠于金属板上；
16.s3：使用包括上模和下模的模具对所述金属板和所述非金属板进行模压，使所述金属板与所述非金属板相互贴合；其中，所述上模与所述非金属板所接触的表面设有内凹的形槽；
17.s4：在保持模压的状态下向所述金属板与所述非金属板之间充气，以使得所述非金属板的部分位置受到气压作用从而陷入所述形槽内，以形成凹槽。
18.s5：脱模，制成复合液冷板。
19.作为一种优选的方案，所述步骤s1还包括：加热金属板；其中，所述下模设有加热装置，所述金属板由所述下模加热。
20.作为一种进一步的优选方案，所述非金属板被加热至150℃-200℃；所述金属板被加热至150℃-200℃。
21.作为一种优选的方案，步骤s2还包括：在所述金属板加工出进液孔和出液孔，所述进液孔和所述出液孔均贯穿所述金属板；在步骤s4中，所述在保持模压的状态下向所述金属板与所述非金属板之间充气的具体流程为：在保持模压的状态下，通过所述进液孔或所述出液孔向所述金属板和所述非金属板之间充入气体，充气时间为50秒-1分钟。
22.作为一种进一步的优选方案，在充气后，在保持凹槽内气体压力恒定的情况下对所述凹槽进行保压，保压时间为50秒-1分钟。
23.作为一种优选的方案，在步骤s4后，对所述非金属板进行降温冷却，直至所述非金属板的温度降至100℃以下后再进行步骤s5。
24.作为一种进一步的优选方案，所述非金属板由设置于所述模具内的冷却系统进行冷却。
25.作为一种优选的方案，在步骤s4中由设置于所述模具内的充气装置向所述金属板与所述非金属板之间进行充气。
26.本技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
28.图1所示为本技术一优选实施例提供的复合液冷板的非金属板的第一表面的结构示意图；
29.图2所述为本技术一优选实施例提供的复合液冷板的金属板的第二表面的结构示意图；
30.图3所示为复合液冷板的半剖视图；
31.图4所示为图3中的b部分的局部示意图；
32.图5所示为本技术一优选实施例提供的液冷板制造工艺中进行模压前的状态示意图；
33.图6所示为本技术一优选实施例提供的液冷板制造工艺的流程示意图。
34.附图标记说明：1、非金属板；10、凹槽；101、第一表面；102、第三表面；2、金属板；
20、引流管；201、第二表面；21、进液孔；22、出液孔；23、工艺孔；31、上模；32、下模。
具体实施方式
35.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
38.本技术提供了一种复合液冷板的优选实施例，参考图1至图4。复合液冷板包括一块非金属板1和一块金属板2，其中非金属板1由非金属材料制成，且在非金属板1面向金属板2的第一表面101上设有凹槽10，凹槽10相对第一表面101凹陷。金属板2由金属材料制成，具有面向非金属板1的第二表面201，第二表面201优选为平面，从而第二表面201能够与第一表面101上平整的部分贴合，以便将金属板2和非金属板1固定连接。金属板2在与非金属板1连接后，第二表面201盖住凹槽10，以使得凹槽10和金属板2共同围成闭合的流道。特别的，金属板2设有进液孔21和出液孔22，进液孔21和出液孔22分别连通流道10，进液孔21和出液孔22分别作为冷媒的入口和出口，在将进液孔21和出液孔22与外部的冷媒供给装置连通后可以在复合液冷板之间构成冷媒回路。其中，相比金属材料，非金属材料更易变形，从而更便于在非金属材料上加工出形状复杂的凹槽10；而金属材料的特性是拥有良好的导热能力，冷媒在凹槽10内流动时，由于冷媒与金属板2接触，将金属板2接触待冷却的装置后，金属板2发挥其良好的热传导能力，就能够实现换热冷却的功能。而且，金属板2和非金属板1固定连接组成的复合液冷板不需要钎焊固定，而是只需要使用模压等工艺就能够将金属板2和非金属板2压接固定，从而还具有降低制造工艺的能耗的功能。进一步来说，在金属板2上加工进液孔21和出液孔22也更方便。
39.在优选的实施例中，如图1所示，凹槽10设计为复杂的迷宫状并铺设于非金属板1的表面。其中，所谓迷宫状指凹槽10迂回环绕延伸，形成复杂的类似于迷宫的结构，迷宫状所指代的具体形状可参考图1，也可以为其他类似的复杂形状；所谓铺设是指凹槽10占据了非金属板1表面的绝大部分面积。二者结合后，冷媒具有极长的流通长度，以便于与金属板2进行充分的换热。在凹槽10形状非常复杂的情况下，更能够体现非金属板1相比金属板2更便于加工凹槽10的优点，从而使得生产工艺更为简便。
40.非金属材料可以为塑料，优选采用树脂和玻璃纤维组成的玻璃纤维复合材料。采用塑料的优点在于，塑料加热后能够变软，以便更简便地加工出凹槽10。并且，在成型凹槽
10后再对非金属板1进行冷却就能够使得非金属板1冷却固化，根据塑料的特性，塑料固化后的强度能够满足维持凹槽10形状的强度要求。并且，塑料的导热性较差，有助于减少能量耗损。在优选采用玻璃纤维复合材料的情况下，非金属板1在完全硬化后还具有良好的结构强度，有助于防止凹槽10变形。
41.在非金属板1和金属板2上避开凹槽10的位置还设有工艺孔23，工艺孔23一方面可以起到减重的功能，另一方面在安装复合液冷板时，还可以通过向工艺孔23内穿设螺栓，实现将复合液冷板与其他设备固定的效果。
42.优选的，在进液孔21和出液孔22处分别固定连接引流管20。引流管20的功能是便于外接各种设备，例如用于供给冷媒的设备，以便将流体引入凹槽10内。
43.优选的非金属板1的厚度为1mm-3mm，优点在于在保证良好隔热效果的前提下尽可能减少了所耗费的材料，有助于控制成本，同时也适配模压工艺，在被加热后易被挤压变形，从而便于与金属板2贴合固定。同时优选的金属板2的厚度为1mm-2mm，一方面减少耗材，另一方面具有良好的热传导性能。
44.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例中的特征可以相互结合。
45.本实施例中，参考图3和图4，在非金属板1背向金属板2的第三表面102上对应凹槽10的位置形成有凸部，即凹槽10是由非金属板1向图示的右侧方向弯折变形而成的，非金属板1的两侧表面呈现出一侧凸出一侧凹陷的形状。本技术还提供了一种液冷板制造工艺，用于制造上述复合液冷板。
46.一种液冷板制造工艺的优选实施例的步骤可参考图6，具体来说，包括如下步骤：
47.s1：加热一块金属板和一块非金属板。其中，金属板为前述实施例所述的金属材料所制成的平板，非金属板为如前述实施例所述的非金属材料制成的平板。
48.加热非金属板的目的是使非金属板软化，以便后续加工凹槽10以及通过模压与金属板贴合固定。加热金属板是一种进一步优选的方案，其目的是使金属板与非金属板之间的温差变小，避免在后续进行模压时，非金属板在接触金属板后迅速冷却固化而导致无法正常模压固定。
49.优选的，可以在下模32内设置加热装置，金属板可以放置在如图5所示模具的下模32上进行加热。
50.根据实验，非金属板加热至150℃-200℃的区间范围内，在后续工艺步骤中非金属板就能够正常被挤压变形，以满足后续工艺步骤的要求。对应的，金属板也可加热至150℃-200℃，在这个温度下金属板本身不会熔化变形，并且温度接近非金属板，避免非金属板冷却固化。
51.s2：层叠：将非金属板层叠于金属板上。该步骤中，应注意将非金属板与金属板对齐。
52.s3：模压：采用如图5所示的模具对金属板和非金属板进行模压固定。模具包括上模31和下模32，上模31可以沿竖直方向运动从而靠近或远离下模32，并且在上模31设置有与凹槽10形状适配的形槽，形槽相对上模31朝向下模32一侧的表面内凹；下模32朝向上模31的一侧表面平整。模具的其他具体结构可以参考现有技术进行设计，在此不多做赘述。
53.由于非金属板已被加热，因此当非金属板受到上模31的压力时，非金属板受挤压变形从而贴合于金属板上。
54.s4：充气。在保持模压的状态下向金属板与非金属板之间进行充气，此时，非金属板由于与上模设有形槽的一侧面接触，并且非金属板并未冷却仍然保持在易变形的状态，受到通入气体气压的影响后，非金属板的部分区域陷入形槽内，从而陷入的部分构成了凹槽10。
55.采用充气的方法制造凹槽10的优点是，耗能较低，并且方法简单。
56.具体来说，充气前可预先在金属板上开设进液孔21和出液孔22，进液孔21和出液孔22均贯穿金属板的两侧。在充气时，直接从进液孔21向金属板和非金属板之间的间隙通入气体，保持持续充气的状态50秒-1分钟，以使凹槽10充分成型。
57.在充气后，优选的还可以进行保压，通过保持凹槽10内气体压力恒定，使得凹槽10充分变形。所述保压的具体操作可以是在保持气体流速稳定的情况下，继续向凹槽10内通入气体，使得凹槽10内持续保留有气体，利用气压进一步使得凹槽10保持住所变形而成的形状。保压时间优选为50秒-1分钟，且保压的气流速度可以相比前步骤中充气时的气流速度适当降低。保压时，模具继续保持在模压状态。
58.s5：脱模。驱使上模31向上运动远离下模32，然后取下已制成的复合液冷板。
59.经过上述步骤后，制成了本技术中上述实施例所提供的复合液冷板。
60.脱模前，优选的对复合液冷板先进行降温冷却，特别是对非金属板1进行冷却，以免脱模时非金属板1受力变形。冷却可以在保压时同步进行，也可以在保压后进行。优选的可通过在模具内设置温度传感器来对非金属板1进行测温，待非金属板1温度降至100℃以下后再进行脱模。非金属板1温度降至100℃以下后，非金属板1已固化并具有良好的硬度，此时进行拆模则非金属板1一般不会由于失去支撑而随意变形。
61.在进一步优选的方案中，在模具内还设置有冷却系统，复合液冷板由冷却系统实现冷却硬化。冷却系统可以加速复合液冷板的冷却速度，提升效率。同时，冷却系统的具体结构也属于常规技术手段，便于直接安装于模具内进行使用。
62.进一步来说，可以直接在下模32内设置充气装置，用于对金属板和非金属板之间进行充气。这种方案不再需要外接充气设备，因此不必考虑设备之间相互干涉的问题。
63.具体应用时，可以参考上述复合液冷板的优选实施例，在进液孔21和出液孔22处连接引流管20，然后将引流管20插入充气装置，直接由下模32内的充气装置向金属板与非金属板之间进行充气。这种方案不再需要外接设备，从而更便于操作，提升生产效率。同时引流管20还具有便于与外部设备相接的功能，便于在复合液冷板实际使用时连接外部的冷媒供给装置。
64.上述液冷板制造工艺的优选实施例具有步骤简单效率高等优点。
65.本实施例还提供了一种电池包的优选实施例，电池包包括电池单体以及上述复合液冷板，其中金属板2与电池单体贴合以对电池单体进行冷却，从而实现调节电池单体温度的功能。
66.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例中的特征可以相互结合。
67.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。