CN105470426A - 带有水冷板的电池框托盘及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有水冷板的电池框托盘，所述托盘表面上通过搅拌摩擦焊焊接水冷盖板，所述的水冷盖板和托盘之间有两端分别抵靠水冷盖板和托盘的凸筋隔板，在水冷盖板和托盘之间隔离出迂回水道，水道两端连接进水口水嘴和出水口水嘴，水道内还有若干平行分布的水道凸筋，水冷盖板中部固定有定位电池组的中部横梁。本发明的有益效果是水冷板和电池包一体化的结构具有较强的结构强度和较高的刚度，该结构零部件少，工艺步骤简化。

Description

带有水冷板的电池框托盘及加工方法

技术领域

本发明涉及一种与水冷板一体化的电池包。

背景技术

新能源汽车对整车的轻量化要求越来越高，车身的轻量化对新能源汽车来说显得越来越重要。其中新能源电池组的轻量化在整个车身轻量化中占有很大的比重。电池组的轻量化设计主要包括电池的轻量化设计和电池框架及水冷板的轻量化设计，因新能源汽车在电池容量研发方面需要有更多的突破与研发，所以电池的轻量化显得较为困难。而电池框架及水冷板的轻量化设计则相对容易，因此整个电池组轻量化设计的主要方向为减重电池框架和水冷板。

电池组的设计需要解决的一个主要问题就是电池的散热问题，关于电池组的散热设计目前在业界有两种方式：一种采用风冷方式，另一种采用水冷方式。风冷方式有着设计简单加工方便的优点，但风冷方式需要采用敞开或者半敞开设计，因此不利于防水防尘要求。而电池组一般需要达到IP67的防水防尘等级，而达到IP67的防水防尘等级就需要电池框架的密封设计。电池框架的密封设计带来了另一个问题就是电池的散热问题，因此水冷方式很好的解决了电池框的密封与散热问题，另水冷比风冷有更高的散热效率。其将成为电池组设计的主要方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带水冷功能的电池框架一体化设计方案，此方案既减轻了整个电池包的重量，也简化了产品的加工工艺步骤。同时还能满足IP67的防水防尘等级要求。

为达到上述发明目的，提供一种带有水冷板的电池框托盘，所述托盘表面上通过搅拌摩擦焊焊接水冷盖板，所述的水冷盖板和托盘之间有两端分别抵靠水冷盖板和托盘的凸筋隔板，在水冷盖板和托盘之间隔离出迂回水道，水道两端连接进水口水嘴和出水口水嘴，水道内还有若干平行分布的水道凸筋，水冷盖板中部固定有定位电池组的中部横梁。

优选的，所述的水道凸筋和凸筋隔板通过重力铸造一体成型于托盘上，所述的水冷盖板下表面抵靠在凸筋隔板上。

所述的水水冷盖板与凸筋隔板胶连；或所述的水冷盖板与凸筋隔板通过搅拌摩擦焊焊接。

另一种优选方式，所述的水道凸筋和凸筋隔板通过挤压一体成型于水冷盖板上，凸筋隔板抵靠在托盘的上表面上。

将水冷盖板焊接在托盘上。

优选的，所述的底部托板、水冷盖板和中部横梁均采用铝合金材料。

一种加工带有水冷板的电池框托盘的方法，包括

采用重力倾注整体铸造方式加工电池框架托盘的步骤；

水冷盖板采用冷轧系铝板材加工的步骤；

水冷盖板及凸筋形成的水道采用整体挤压成型加工的步骤；

水冷盖板和托架之间使用搅拌摩擦焊焊接方式固定的步骤；

水道凸筋顶端和水冷盖板配合的台阶由CNC加工成型的步骤。

所述的水道凸筋及凸筋隔板与托盘整体铸造成型，所述的水冷盖板采用结构胶胶接方式与水道凸筋及凸筋隔板顶端连接或采用搅拌摩擦焊焊接方式与水道凸筋及凸筋隔板顶端连接。

或者，所述的水冷盖板采用挤压铝型材挤压成型，并一体成型水道凸筋及凸筋隔板，所述的水冷盖板焊接于托盘上。

优选的，中部横梁采用挤压铝型材挤压成型。

本发明设计了一种水冷板与电池包一体化的托盘结构，水冷板即指水冷盖板，通过水冷盖板与电池包框架底部托盘一体化结构并在两者之间设置水道中间隔板产生水道，水冷盖板结构容易安装也保证了水冷方式，能够有效解决电池框密封与散热的问题，并且能够减少零件数量和加工步骤，减轻了整个电池包的重量。其中加工工艺采用了搅拌摩擦焊的焊接方式，铸造铝合金、挤压铝合金、冷轧铝合金不同加工工艺铝合金之间搅拌摩擦焊焊接工艺为此设计的一个难点，通过CNC工艺加工台阶以及电池框架采用重力铸造或重力倾注方式整体制作等加工步骤有效解决了不同搅拌摩擦焊的技术难点，水冷板和电池包底部托板融为一体，既减轻了重量也简化了工艺步骤从而降低了成本。使得纯铝的电池包整个框架不但比钢制框架更轻，也使得产品成本和钢制框架相当。

本发明的有益效果是水冷板和电池包一体化的结构具有较强的结构强度和较高的刚度，该结构零部件少，工艺步骤简化。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构示意图；

图2为图1中A-A方向的剖视图；

图3为本发明第一实施例中底部托盘的示意图；

图4为本发明第一实施例中水冷盖板的示意图；

图5为本发明第二实施例的结构示意图；

图6为图5中B-B方向的剖视图；

图7为本发明第二实施例中底部托盘的示意图；

图8为本发明第二实施例中水冷盖板的示意图；

其中：

1-底部托盘2-水冷盖板3-凸筋隔板

4-中部横梁

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。

一种带有水冷板的电池包，包括电池框架、水冷盖板2、中部横梁4，这些部件均采用铝合金，以减轻重量。电池框架包括底部托盘1，底部托盘1下表面有凸筋隔板3，水冷盖板2的形状为U型，两旁用于布置水道，中间固定中部横梁4，用于固定电池组。所述的凸筋隔板3两端分别抵靠水冷盖板2和凸筋隔板3，中间形成水道，水道为迂回形状，水道内有多个平行的水道凸筋。

底部托盘1、水冷盖板与水道凸筋隔板3的连接方式有两种，其一是水道凸筋、水道隔板和托盘1一体化重力浇注成型，然后焊接或粘结水冷盖板2，如图1至4所示。采用重力倾注方式整体铸造成型，材料使用A356.2铝合金，水冷盖板采用冷轧6系铝板材，采用冲压或激光切割成型，如采用冲压，其冲压壁厚光亮带需要达到壁厚的80％以上，否则会影响后续搅拌摩擦焊焊接。因此冲压需要开精冲模具。水道凸筋和水冷盖板边缘采用搅拌摩擦焊整体焊接成型，水道凸筋隔板和水冷盖板之间采用结构胶胶结隔离成水道，避免侧漏形成涡流。电池托盘水道凸筋边缘和水冷盖板配合的台阶需要CNC加工成型，此工艺主要解决两个问题。一个为了解决水道盖板和水道配合间隙问题，间隙过大会导致搅拌摩擦焊虚焊，间隙小造成装配困难。另一个是为了去除铸造铝表面氧化铝对搅拌摩擦焊焊缝质量的影响。

另一种加工方式水道凸筋、凸筋隔板3与托盘1分体成型，其方式为水道凸筋、凸筋隔板3和水冷盖板2加工时与水冷盖板2一体化挤压成型，然后焊接水冷盖板2和托盘1，如图5至图8所示。其他加工方式相同。

主要零部件加工工艺及重要特性：电池框架底部托盘：铸造—去毛刺—CNC加工—清洗--检验；水道盖板：下料—冲压(激光切割)--清洗—检验；进出水口水嘴：熔炼—挤压—时效—锯切—加工—清洗--检验；中部横梁：熔炼—挤压—时效—锯切—加工—清洗—检验；电池框架底部托盘因为需要承受整个电池包的重量及其受到的冲击和震动，因此不但需要其有一定的刚度，更需要有一定的韧性。因此需要铸造时需要其延伸率大于等于4％；水道盖板和底部托盘需要采用搅拌摩擦焊焊接，搅拌摩擦焊焊接的焊缝性能能够达到母材强度的70％-100％。并且其具有焊接熔深均匀焊缝质量高，工艺稳定性好等特点。因此其强度和密封性较高。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种带有水冷板的电池框托盘，其特征在于，所述托盘表面上通过搅拌摩擦焊焊接水冷盖板，所述的水冷盖板和托盘之间有两端分别抵靠水冷盖板和托盘的凸筋隔板，在水冷盖板和托盘之间隔离出迂回水道，水道两端连接进水口水嘴和出水口水嘴，水道内还有若干平行分布的水道凸筋，水冷盖板中部固定有定位电池组的中部横梁。

2.根据权利要求1所述的带有水冷板的电池框托盘，其特征在于，所述的水道凸筋和凸筋隔板通过重力铸造一体成型于托盘上，所述的水冷盖板下表面抵靠在凸筋隔板上。

3.根据权利要求2所述的带有水冷板的电池框托盘，其特征在于，所述的水水冷盖板与凸筋隔板胶连。

4.根据权利要求2所述的带有水冷板的电池框托盘，其特征在于，所述的水冷盖板与凸筋隔板通过搅拌摩擦焊焊接。

5.根据权利要求1所述的带有水冷板的电池框托盘，其特征在于，所述的水道凸筋和凸筋隔板通过挤压一体成型于水冷盖板上，凸筋隔板抵靠在托盘的上表面上。

6.根据权利要求1至5任一所述的带有水冷板的电池框托盘，其特征在于，所述的底部托板、水冷盖板和中部横梁均采用铝合金材料。

7.一种加工如权利要求1至5任一所述的带有水冷板的电池框托盘的方法，其特征在于：包括

采用重力倾注整体铸造方式加工电池框架托盘的步骤；

水冷盖板采用冷轧系铝板材加工的步骤；

水冷盖板及凸筋形成的水道采用整体挤压成型加工的步骤；

水冷盖板和托架之间使用搅拌摩擦焊焊接方式固定的步骤；

水道凸筋顶端和水冷盖板配合的台阶由CNC加工成型的步骤。