一种液冷板及电池包的制作方法

1.本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及液冷板及电池包。


背景技术：

2.动力电池包作为新能源汽车的驱动源，其性能或寿命受温度影响较大。动力电池热管理系统主要用于实现动力电池包的散热处理。其中，液冷板是热管理部件的关键。
3.通常在电池包内部设置液冷板以提高电池模组的散热效率，电池包内通常设置多个电池模组，每个电池模组由多个电芯组成。现有的液冷板对电池模组降温温度控制不均匀，液冷板流道一般采用蛇型的一进和一出方式，这种流道从头到尾无分叉，液冷板中的液体在流动过程中，入口温度低，出口温度较大，即进出口液体的温差较大，这使得电池模组间温差也很大，且这种设计在液冷板的外尺寸(面积)较大时，流阻也较大，而分叉形的结构设计容易使得分叉后各分流道中的流速不一致，有些区域流速快，有些区域流速慢，整体均温性较差。
4.中国专利cn114784421a公开了一种液冷板，其公开的流道结构包括连接进液端口的进液流道、连接出液端口的出液流道和至少两个对应电池模组设置的分液流道，分液流道至少部分呈回字形盘绕，各分液流道通过进液口与进液流道并联，各分液流道的出液口与出液流道并联，各分液流道长度相等。该专利是通过分液流道长度相等，使均匀流向各分液流道内的冷却液流速相等或相近，冷却液在各区域的流速较为均衡，从而使得液冷板各区域的温差更小，温度更为均衡。虽然上述也可以实现各个区域对应电池模组间温差更小，但该专利中各个分液流道为单条回字形盘绕流道，冷却液仅在一条通道内从前往后流动，单位时间内，在流道横截面积不便的情况下，回字形流道内冷却液流量较小，同时，冷却液流经整个回字形分液流道所需时间较长，使得冷却液在分流流道前端往后段流动过程中，吸收的热量逐渐增加，且长时间聚集到电池模组上，无法快速带走，进而造成回字形流道对应的电池模组换热效率差。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提出了一种液冷板及电池包，在提高电池模组换热效率的前提下，解决电池模组温度差异性大的问题。
6.本实用新型的技术方案是这样实现的：
7.一方面，本实用新型提供了一种液冷板，其包括冷却基板和与冷却基板相连接的盖板，所述冷却基板朝向盖板的一面凹陷形成有用于容纳冷却液的流道结构；
8.所述流道结构包括进液流道、第一液冷段、第二液冷段、第三液冷段、第四液冷段及出液流道；其中，
9.第一液冷段、第二液冷段、第三液冷段及第四液冷段顺次设置在冷却基板上，第一液冷段与第四液冷段相互串联，第二液冷段与第三液冷段相互串联，各液冷段分别用于对应单个电池模组；
10.进液流道与第一液冷段及第二液冷段并联，进液流道对应的盖板上设置有进液接头，出液流道与第三液冷段及第四液冷段并联，出液流道对应的盖板上设置有出液接头；
11.所述第一液冷段、第二液冷段、第三液冷段及第四液冷段内沿冷却液流动方向均设置有若干等间距的直形流道，各液冷段内的直形流道在冷却液流动方向上的截面面积逐渐增大。
12.在上述技术方案的基础上，优选的，各液冷段内的直形流道深度是呈线性渐变的。
13.进一步，优选的，所述第一液冷段和第二液冷段内的直形流道深度渐变程度一致，所述第四液冷段内的直形流道深度渐变程度大于第一液冷段内的直形流道渐变程度；所述第三液冷段内的直形流道深度渐变程度大于第二液冷段内的直形流道渐变程度。
14.在上述技术方案的基础上，优选的，所述直形流道的进液端和出液端分别设置有若干位置对应且大小相等的扰流部；所述直形流道宽度方向两侧分别形成有与盖板下表面相连接的条状凸起，条状凸起长度方向两端分别对应所述扰流部，且所述扰流部的宽度与条状凸起宽度相适配。
15.进一步，优选的，所述扰流部的高度低于条状凸起。
16.在上述技术方案的基础上，优选的，所述进液流道位于第一液冷段及第二液冷段长度方向同一端，所述出液流道位于第三液冷段及第四液冷段长度方向同一端，和进液流道处于冷却基板长度方向一侧；所述进液流道包括宽度相等的第一进液槽和第二进液槽，所述第一进液槽与第一液冷段相连通，所述第二进液槽与第二液冷段相连通。
17.进一步，优选的，所述第一进液槽的长度方向与第一液冷段进液端对齐，所述第一进液槽包括至少两条宽度相等的第一进液分流道，至少两条第一进液分流道与第一液冷段中进液端处的扰流部相对应，所述第二进液槽包括至少两条宽度相等的第二进液分流道，至少两条第二进液分流道与第二液冷段中进液端处的扰流部相对应。
18.在上述技术方案的基础上，优选的，所述出液段包括相互连通的出液汇流槽和出液主流槽，出液主流槽的长度方向与第四液冷段的出液端对齐，出液汇流槽水平设置在第三液冷段及第四液冷段的出液端，且出液汇流槽与第三液冷段及第四液冷段的出液端并联，第三液冷段及第四液冷段中的出液端对应的扰流部水平排布在出液汇流槽中。
19.在上述技术方案的基础上，优选的，所述第三液冷段中部及第四液冷段中部均至少设置一个位置对应的液冷凹槽，所述液冷凹槽沿直形流道底面向下凹陷。
20.另一方面，本实用新型公开了一种电池包，包括所述的液冷板，其特征在于，还包括四个电池模组，各所述电池模组分别与第一液冷段、第二液冷段、第三液冷段、第四液冷段对应的盖板表面相连接。
21.本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：
22.(1)本实用新型公开的液冷板，通过设置四个液冷段，每个液冷段分别对应一个电池模组，通过进液流道与第一液冷段和第二液冷段并联，可以实现第一液冷段和第二液冷段同步通入冷却液，同时每个液冷段内均设置若干等间距的直形流道，可以使多条直形流道内同步通入冷却液，可以使电池模组换热区域有更大的面积能够同步进行散热，提高电池模组单位面积的换热效率；同时，各液冷段内的直形流道在冷却液流动方向上的截面面积逐渐增大，使进口处截面积最小，发生交换的流体越少，热交换效率低，出口处截面积最大，发生热交换的流体越多，热交换效率高，从而使各电池模组的换热后的温度得到均匀；
(2)各液冷段内的直形流道深度呈线性渐变，可以使各液冷段内的冷却液流速逐渐增大，从而均匀的平衡液冷段内的温度，使液冷段内各个区域的冷却液温差控制最小，进而实现电池模组温度均匀；
23.(3)通过第一液冷段和第二液冷段内的直形流道深度渐变程度一致，可以使第一液冷段和第二液冷段对应的电池模组间温度均一；通过使第四液冷段内的直形流道深度渐变程度大于第一液冷段内的直形流道渐变程度，可以缩小第四液冷段和第一液冷段对应的电池模组间的温度差异；通过使第三液冷段内的直形流道深度渐变程度大于第二液冷段内的直形流道渐变程度，可以缩小第三液冷段和第二液冷段对应的电池模组间的温度差异；
24.(4)通过在直形流道的进液端和出液端分别设置有若干位置对应且大小相等的扰流部，可以保证各扰流部对液体扰流均匀，使扰流后的温度均匀液体均匀的进出各个液冷段，从而充分混合进入和流出各个液冷段的液体温度，使每个液冷段内的直形流道中液体温度尽可能一致；
25.(5)通过使扰流部的高度低于条状凸起，可以使每个扰流部可以从两侧和上方三个方向对冷却液进行扰流，且扰流部上部与盖板之间存在一定间隙，可以使液冷板中的冷媒更多，也增加了冷却液与电池模组的接触面积，冷却效果也会更佳；
26.(6)通过在第三液冷段中部及第四液冷段中部均至少设置一个位置对应的液冷凹槽，一方面，通过第三液冷段和第四液冷段中设置液冷凹槽，可以缩小电池模组间的温度差异，使各个电池模组间温度尽可能一致；另一方面起到扰流作用，混合各液冷段内液体温度。第三方面，使冷凹槽与模组的接触面积更大，液体的质量也越多，加快热交换效率。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
28.图1为本实用新型公开的液冷板和电池模组装置结构示意图；
29.图2为本实用新型公开的冷却基板和盖板结构示意图；
30.图3为本实用新型公开的冷却基板的立体结构示意图；
31.图4为本实用新型公开的冷却基板的平面结构示意图；
32.图5为图4中a-a处剖面示意图；
33.图6为本实用新型公开的冷却基板和盖板平面结构剖视图；
34.附图标记：
35.1、冷却基板；2、盖板；3、进液流道；4、第一液冷段；5、第二液冷段；6、第三液冷段；7、第四液冷段；8、出液流道；21、进液接头；22、出液接头；100、直形流道；200、扰流部；300、条状凸起；31、第一进液槽；32、第二进液槽；311、第一进液分流道；321、第二进液分流道；81、出液汇流槽；82、出液主流槽；400、液冷凹槽；m、电池模组。
具体实施方式
36.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清
楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
37.如图1所示，结合图2-5，本实用新型实施例公开了一种液冷板，包括冷却基板1和与冷却基板1相连接的盖板2，盖板2位于冷却基板1上表面，二者可以采用焊接方式进行密封连接，当然，也可以采用粘接方式实现连接。
38.冷却基板1朝向盖板2的一面凹陷形成有用于容纳冷却液的流道结构，冷却基板1可以通过采用冲压方式形成流道结构，也可以采用注塑工艺实现。
39.本实施例的流道结构包括进液流道3、第一液冷段4、第二液冷段5、第三液冷段6、第四液冷段7及出液流道8。
40.其中，第一液冷段4、第二液冷段5、第三液冷段6及第四液冷段7顺次设置在冷却基板1上，第一液冷段4与第四液冷段7相互串联，第二液冷段5与第三液冷段6相互串联，各液冷段分别用于对应单个电池模组。在本实施例中，第一液冷段4、第二液冷段5、第三液冷段6及第四液冷段7沿冷却基板1长度方向等间距设置，由此使得四个液冷段对应的电池模组间距相等，第一液冷段4、第二液冷段5、第三液冷段6及第四液冷段7的宽度相等，可以确保各个电池模组对应的换热区域面积相等。
41.在本实施例中，进液段流道位于第一液冷段4及第二液冷段5长度方向同一端的冷却基板1上，进液流道3分别与第一液冷段4及第二液冷段5并联，进液流道3对应的盖板2上设置有进液接头21。出液流道8位于第三液冷段6及第四液冷段7长度方向同一端的冷却基板1上，和进液流道3处于冷却基板1长度方向一侧。出液流道8分别与第三液冷段6及第四液冷段7并联，出液流道8对应的盖板2上设置有出液接头22。
42.通过上述技术方案的设置，进液流道3与第一液冷段4及第二液冷段5并联，出液流道8与第三液冷段6及第四液冷段7并联。由此设置，通过进液接头21向进液流道3通入冷却液，冷却液分别流入第一液冷段4和第二液冷段5，可以实现第一液冷段4和第二液冷段5同步通入冷却液，同时第二液冷段5和第三液冷段6相互靠近并串联，第四液冷段7与第一液冷段4串联，可以实现第一液冷段4内的冷却液对一端的电池模组换热后，进入到第四液冷段7内实现另一端电池模组换热，同时第二液冷段5对应的电池模组换热后，冷却液进入到第三液冷段6内，实现对应的电池模组换热，最终换热后的冷却液通过出液流道8同步经出液接头22排出。
43.为了实现各个电池模组温度一致性差异不大，本实施例在第一液冷段4、第二液冷段5、第三液冷段6及第四液冷段7内沿冷却液流动方向均设置有若干等间距的直形流道100，各液冷段内的直形流道100在冷却液流动方向上的截面面积逐渐增大。
44.由此设置，每个液冷段内均设置若干等间距的直形流道100，可以使多条直形流道100内同步通入冷却液，可以使电池模组换热区域有更大的面积能够同步进行散热，提高电池模组单位面积的换热效率；同时，各液冷段内的直形流道100在冷却液流动方向上的截面面积逐渐增大，使进口处截面积最小，发生交换的流体越少，热交换效率低，出口处截面积最大，发生热交换的流体越多，热交换效率高，从而使各电池模组的换热后的温度得到均匀。
45.作为一些较佳实施方式，参照附图4和5所示，各液冷段内的直形流道100深度是呈
线性渐变的。由此设置，可以使各液冷段内的冷却液流速逐渐增大，从而均匀的平衡液冷段内的温度，使液冷段内各个区域的冷却液温差控制最小，进而实现电池模组温度均匀。
46.由于第一液冷段4与第四液冷段7串联，第三液冷段6与第二液冷段5串联，为了尽可能减少各个液冷段对应的电池模组间温度差异。本实施例通过第一液冷段4和第二液冷段5内的直形流道100深度渐变程度一致，可以使第一液冷段4和第二液冷段5对应的电池模组间温度均一；通过使第四液冷段7内的直形流道100深度渐变程度大于第一液冷段4内的直形流道100渐变程度，可以缩小第四液冷段7和第一液冷段4对应的电池模组间的温度差异；通过使第三液冷段6内的直形流道100深度渐变程度大于第二液冷段5内的直形流道100渐变程度，可以缩小第三液冷段6和第二液冷段5对应的电池模组间的温度差异，由此设置，可以尽可能减少各个电池模组间温度差异，实现电池模组间均温。
47.作为一些较佳实施方式，直形流道100的进液端和出液端分别设置有若干位置对应且大小相等的扰流部200；所述直形流道100宽度方向两侧分别形成有与盖板2下表面相连接的条状凸起300，条状凸起300长度方向两端分别对应所述扰流部200，且扰流部200的宽度与条状凸起300宽度相适配。由此设置，冷却液经过扰流部200后被扰流，向扰流部200两侧流动，各个扰流部200扰流后的冷却液相互混合，然后通过相邻两个扰流部200之间的空隙流入到直形流道100中，实现直形流道100内的冷却液温度一致，同时保证各扰流部200对液体扰流均匀，使扰流后的温度均匀液体均匀的进出各个液冷段，从而充分混合进入和流出各个液冷段的液体温度，使每个液冷段内的直形流道100中液体温度尽可能一致。
48.作为一些较佳实施例，参照附图6所示，本实施例通过使扰流部200的高度低于条状凸起300，可以使每个扰流部200可以从两侧和上方三个方向对冷却液进行扰流，且扰流部200上部与盖板2之间存在一定间隙，可以使液冷板中的冷媒更多，也增加了冷却液与电池模组的接触面积，冷却效果也会更佳。作为优选的，扰流部200与条状凸起300高度差为1mm-5mm。
49.为了实现进液流道3通入的冷却液均匀分配到第一液冷段4和第二液冷段5，本实施例采用的方案是：进液流道3包括宽度相等的第一进液槽31和第二进液槽32，第一进液槽31与第一液冷段4相连通，第二进液槽32与第二液冷段5相连通。由此设置，使得进液段通入的冷却液平均分配到第一进液槽31和第二进液槽32中，保证第一液冷段4和第二液冷段5通入的冷却液流量一致，从而保证第一液冷段4和第二液冷段5对电池模组换热一致性。
50.在本实施例中，第一进液槽31的长度方向与第一液冷段4进液端对齐，所述第一进液槽31包括至少两条宽度相等的第一进液分流道311，至少两条第一进液分流道311与第一液冷段4中进液端处的扰流部200相对应，所述第二进液槽32包括至少两条宽度相等的第二进液分流道321，至少两条第二进液分流道321与第二液冷段5中进液端处的扰流部200相对应。采用上述技术方案，通过宽度相等的至少两个第一进液分流道311，可以将第一进液槽31中的冷却液进行平均分配，分散流入到第一液冷段4中，并被第一液冷段4入口处的扰流部200进行扰流，减少液体直冲造成冷却液流速不一致问题，使冷却液经过第一液冷段4内各个直形流道100内的流速和流量大体一致，从而保证第一液冷段4内各个区域温度均匀，从而使第一液冷段4对应的电池模组换热一致性。
51.通过宽度相等的至少两个第二进液分流道321，可以将第二进液槽32中的冷却液进行平均分配，分散流入到第二液冷段5中，并被第二液冷段5入口处的扰流部200进行扰
流，减少液体直冲造成冷却液流速不一致问题，使冷却液经过第二液冷段5内各个直形流道100内的流速和流量大体一致，从而保证第二液冷段5内各个区域温度均匀，从而使第二液冷段5对应的电池模组换热一致性。
52.在本实施例中，出液段包括相互连通的出液汇流槽81和出液主流槽82，出液主流槽82的长度方向与第四液冷段7的出液端对齐，出液汇流槽81水平设置在第三液冷段6及第四液冷段7的出液端，且出液汇流槽81与第三液冷段6及第四液冷段7的出液端并联，第三液冷段6及第四液冷段7中的出液端对应的扰流部200水平排布在出液汇流槽81中。由此设置，第三液冷段6和第四液冷段7流出的冷却液汇入到出液汇流槽81中，分别被第三液冷段6和第四液冷段7出液端的扰流部200进行扰流打散，使出液汇流槽81中的冷却液温度一致。
53.由于第三液冷段6与第二液冷段5串联，第四液冷段7与第一液冷段4串联，为了减少第四液冷段7与第一液冷段4之间的温度差，同时减少第三液冷段6与第二液冷段5之间的温度差，本实施例在第三液冷段6中部及第四液冷段7中部均至少设置一个位置对应的液冷凹槽400，一方面，通过第三液冷段6和第四液冷段7中设置液冷凹槽400，可以缩小电池模组间的温度差异，使各个电池模组间温度尽可能一致；另一方面起到扰流作用，混合各液冷段内液体温度。第三方面，使冷凹槽与模组的接触面积更大，液体的质量也越多，加快热交换效率；
54.作为优选的，液冷凹槽400的形状为圆筒状凹槽，其是沿直形流道100底面向下凹陷，液冷凹槽400的横截面积不大于液冷段宽度的1/2，避免液冷凹槽400面积过大，导致冷却液滞留在液冷凹槽400无法排出，导致热量聚集，不利于电池模组换热。
55.由于电池包中部的电池模组通常工作时温度较高，因此，本实施例还在第二液冷段5中部也设置了至少一个液冷凹槽400，来提高电池模组换热效率。
56.本实施还公开了电池包，包括所述的液冷板，还包括四个电池模组，电池模组分别由若干单体电芯排布而成，各电池模组分别与第一液冷段4、第二液冷段5、第三液冷段6、第四液冷段7对应的盖板2表面相连接，实现各个液冷段独立为各个电池模组进行散热。每个液冷段内均设置若干等间距的直形流道100，可以使多条直形流道100内同步通入冷却液，可以使电池模组换热区域有更大的面积能够同步进行散热，提高电池模组单位面积的换热效率。各液冷段内的直形流道100在冷却液流动方向上的截面面积逐渐增大，使进口处截面积最小，发生交换的流体越少，热交换效率低，出口处截面积最大，发生热交换的流体越多，热交换效率高，从而使各电池模组的换热后的温度得到均匀。通过各液冷段内进出液端分别设置扰流部200，可以实现各个液冷段内温度均匀，从而使各个电池模组换热区域温度一致。
57.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。