CN111430841A - 一种动力电池冷却加热*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动汽车动力电池冷却加热***，包括电池包壳体以及设置于电池包壳体内的水冷板，所述水冷板包括口琴管、集流管、进水管、出水管，其特征在于：还包括设置于水冷板下方的加热装置，所述加热装置包括与口琴管底面贴合的电加热片和电加热片下方的支撑弹片，所述支撑弹片位于电池包壳体底面上对电加热片进行竖向弹性支撑；所述进水管、出水管上均设有与电池包壳体在轴向、径向有活动空间的管口组件。本发明中当电池模组安装后，支撑弹片处于压缩状态，可提供一定的支撑力从而有效保证电加热片与口琴管之间换热面的接触，提升换热效率，同时还可吸收口琴管翘曲变形造成的尺寸超差。

Description

一种动力电池冷却加热***
技术领域
本发明涉及电动汽车的动力电池，具体地指一种电动汽车动力电池冷却加热***。
背景技术
目前电动汽车储能设备都是以锂离子动力电池组为主，而锂离子电池组存在环境适应性、使用寿命的不足都限制其进一步推广应用。为解决上述缺陷，现有技术通过在锂离子电池组中加装以液体或空气为媒介的电池组加热或冷却***，使动力电池工作在最佳工作温度范围，可提升其环境适应性、使用寿命等特性。但是由于空气加热媒介在流动换热过程中易产生噪音，且换热效率低，逐渐被以液体为媒介的加热冷却取代，现行的以液态为媒介的冷却加热结构有换热效率高，噪音低，温场均一性好等特点；但同时也存在成本高、加热需要通过外界多次加热液体实现，效率低、橡胶软管接头多，存在老化渗漏风险等。
公开号为CN 208939114U的中国实用新型公开了一种电动汽车动力电池水冷板及含有该水冷板的电池包，口琴管的上端面设有导热垫，下端面设有缓冲垫，电池模组与水冷板固连，该专利的缺陷为：1.口琴管上无加热功能，在低温环境下需要外界多次加热液体供电池升温，效率低下；2.水冷板的进出水管为橡胶软管，存在老化渗漏风险，当电池模组固定在水冷板上后使水冷板下压，由于进出水管前端固定于电池包壳体上，将造成进出水管前部向上翘曲形成应力，导致此处稳定性与可靠性较差，同时被挤压的水管对冷却水的流动也会造成阻碍。
因此，需要开发一种结构简单、加热效率高、液态介质流动顺畅的动力电池冷却加热***。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构简单、加热效率高、液态介质流动顺畅的动力电池冷却加热***。
本发明的技术方案为：一种电动汽车动力电池冷却加热***，包括电池包壳体以及设置于电池包壳体内的水冷板，所述水冷板包括共同连通形成液态介质流动通道的口琴管、集流管、进水管、出水管，其特征在于：
还包括设置于水冷板下方的加热装置，所述加热装置包括与口琴管底面贴合的电加热片和电加热片下方的支撑弹片，所述支撑弹片位于电池包壳体底面上对电加热片进行竖向弹性支撑；
所述进水管、出水管上均设有与电池包壳体在轴向、径向有活动空间的管口组件。
优选的，所述电加热片沿口琴管长度方向间隔设置，所述支撑弹片为沿口琴管宽度方向两侧向下弯曲的倒U形，所述电加热片底部设置多个卡齿与支撑弹片上设置的卡口卡接。
进一步的，所述支撑弹片顶部沿口琴管长度方向间隔设置定位孔，所述电加热片底部设有定位柱对应进入定位孔内，所述支撑弹片的卡口位于定位孔两侧。
进一步的，所述支撑弹片在沿口琴管宽度方向的两侧底部相互朝内延伸形成翻边。
优选的，所述管口组件包括带法兰的接头、套设于接头上的外压板，所述接头朝外穿过电池包壳体上开设的安装孔，所述法兰、外压板分别贴合电池包壳体内外两侧螺栓固连。
进一步的，所述接头从法兰处轴向朝外依次设有狭颈部、凸环部，所述电池包壳体的安装孔与狭颈部配合，所述凸环部外径大于狭颈部外径，所述安装孔孔径大于狭颈部外径、小于凸环部外径，所述狭颈部与安装孔间具有轴向的活动间隙。
更进一步的，所述外压板套设于凸环部处且外压板内径与凸环部外径配合，所述外压板、法兰通过装配螺栓固连，所述电池包壳体开设螺栓过孔供装配螺栓穿过。
进一步的，所述法兰与电池包壳体内壁之间设有密封圈。
优选的，所述口琴管的上表面设有导热垫。
优选的，所述电加热片设有卡爪与口琴管卡接。
本发明的有益效果为：
1.当电池模组安装后，支撑弹片处于压缩状态，可提供一定的支撑力从而有效保证电加热片与口琴管之间换热面的接触，提升换热效率，同时还可吸收口琴管翘曲变形造成的尺寸超差。
2.通过管口组件使进水管、出水管与电池包壳体在轴向、径向存在活动空间，支撑弹片压缩后进出水管前部向上翘曲形成应力，接头的狭颈部由于外径小于电池包壳体上安装孔的孔径，因此接头相对于电池包壳体径向具有活动空间，由于狭颈部的轴向尺寸大于电池包壳体上安装孔处厚度，因此接头相对于电池包壳体轴向具有活动空间。接头在狭颈部形成翘曲变形时的预留空间，因此不会引起刚性接触导致应力集中，提升了***的可靠性稳定性，保证了液态介质的快速流动。
3.口琴管、集流管、进出水管均采用挤压铝型材成型工艺，模具成本低，效率高，可降低相应成本；水冷板通过钎焊接工艺形成一个整体，无橡胶软管等转接结构，可有效的降低液冷板渗漏风险；液态介质通过进出水管、集流管、口琴管形成液态介质回路；集流管管径、口琴管的宽度、通道数量等可根据冷却对象实际需要进行调整，灵活性高。
附图说明
图1为本发明***结构示意图
图2为水冷板结构示意图
图3为水冷板零件图
图4为加热装置零件图
图5为加热装置装配图
图6为加热装置与口琴管装配图
图7为本发明***俯视图
图8为图7中B-B局部剖面图
图9为管口组件零件图
图10为图7中局部放大图
图11为图10中A-A剖面图
其中：1-口琴管2-集流管3-进水管4-出水管5-电加热片6-支撑弹片7-管口组件8-导热垫10-水冷板20-电池包壳体21-安装孔51-卡齿52-定位柱53-卡爪61-卡口62-定位孔63-翻边71-接头72-法兰73-外压板74-狭颈部75-凸环部76-密封圈77-装配螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1-11所示，本发明提供的一种电动汽车动力电池冷却加热***，包括电池包壳体20以及设置于电池包壳体20内的水冷板10，水冷板10包括共同连通形成液态介质流动通道的口琴管1、集流管2、进水管3、出水管4，集流管2位于口琴管1两侧，还包括设置于水冷板10下方的加热装置，加热装置包括与口琴管1底面贴合的电加热片5和电加热片5下方的支撑弹片6，支撑弹片6位于电池包壳体20底面上对电加热片5进行竖向弹性支撑；进水管3、出水管4上均设有与电池包壳体20在轴向、径向有活动空间的管口组件7。
电加热片5沿口琴管1长度方向间隔设置，支撑弹片6为沿口琴管1宽度方向两侧向下弯曲的倒U形，电加热片5底部设置多个卡齿51与支撑弹片6上设置的卡口61卡接。支撑弹片6顶部沿口琴管1长度方向间隔设置定位孔62，电加热片5底部设有定位柱52对应进入定位孔62内，支撑弹片6的卡口61位于定位孔62两侧。支撑弹片6在沿口琴管1宽度方向的两侧底部相互朝内延伸形成翻边63。本实施例中，定位孔62为3个，卡口61为4个，分别位于定位孔62沿口琴管1宽度方向的两侧。所有的电加热片5串联，当某一个电加热片5失效开路或短路时，整个加热装置可停止工作，从而降低因某一个电加热片5故障，而引起的***温场不均一的现象而导致电池***单体压差过大的故障。加热装置电源采用36V以下低压电源，该电源由高压电源通过DC-DC变化而来。
本实施例中，口琴管1、集流管2、进水管3、出水管4均采用挤压铝型材成型工艺，模具成本低，效率高，可降低相应成本；水冷板10通过钎焊接工艺形成一个整体，无橡胶软管等转接结构，可有效的降低液冷板渗漏风险。
管口组件7包括带法兰72的接头71、套设于接头71上的外压板73，接头71朝外穿过电池包壳体20上开设的安装孔21，法兰72、外压板73分别贴合电池包壳体20内外两侧螺栓固连。接头71从法兰72处轴向朝外依次设有狭颈部74、凸环部75，凸环部75外径大于狭颈部74外径，电池包壳体20的安装孔21与狭颈部74配合，安装孔21孔径大于狭颈部74外径、小于凸环部75外径，外压板73套设于凸环部75且内径与凸环部75外径配合、外径与法兰72外径对应。
法兰72、外压板73通过装配螺栓77固连且电池包壳体20开设螺栓过孔供装配螺栓9穿过，本实施例中，螺栓过孔大小为至少可使狭颈部74在安装孔21范围内径向活动，从而使管口组件7整体在安装孔21内具有径向活动空间；狭颈部74轴向间距大于电池包壳体20在安装孔21周围厚度，从而使管口组件7整体相对于安装孔21具有轴向活动空间。
本实施例中，口琴管1为多个，沿口琴管1宽度方向间隔设置。为使各个口琴管中流量均一，以保证温场一致性，集流管2上设计有限流阀，通过限流阀的位置与开口大小，调节各口琴管的流量分布。法兰72与电池包壳体20内壁之间设有密封圈76，口琴管1的上表面设有导热垫8与电池模组底部贴合，电加热片5设有卡爪53与口琴管1卡接。
本发明的工作原理为：
电加热片5通电后，对口琴管1内液态介质加热，当电池模组安装至水冷板10后，支撑弹片6处于压缩状态，可有效保证口琴管1与电加热片5之间的换热面良好贴合，提升换热效率，同时还可吸收口琴管1翘曲变形造成的尺寸超差。
电池模组安装后，进水管3、出水管4前端会上翘，此时由于接头71、外压板73通过装配螺栓77连接成整体，则管口组件7通过狭颈部74与安装孔21间的径向间隙来吸收进水管3、出水管4前端径向变形，通过狭颈部74与安装孔21间的轴向间隙来吸收进水管3、出水管4前端轴向变形，从而避免因刚性接触导致应力集中问题，提升了***的可靠性稳定性，保证了液态介质的快速流动。

Claims (10)

1.一种电动汽车动力电池冷却加热***，包括电池包壳体(20)以及设置于电池包壳体(20)内的水冷板(10)，所述水冷板(10)包括共同连通形成液态介质流动通道的口琴管(1)、集流管(2)、进水管(3)、出水管(4)，其特征在于：
还包括设置于水冷板(10)下方的加热装置，所述加热装置包括与口琴管(1)底面贴合的电加热片(5)和电加热片(5)下方的支撑弹片(6)，所述支撑弹片(6)位于电池包壳体(20)底面上对电加热片(5)进行竖向弹性支撑；
所述进水管(3)、出水管(4)上均设有与电池包壳体(20)在轴向、径向有活动空间的管口组件(7)。
2.如权利要求1所述的电动汽车动力电池冷却加热***，其特征在于：所述电加热片(5)沿口琴管(1)长度方向间隔设置，所述支撑弹片(6)为沿口琴管(1)宽度方向两侧向下弯曲的倒U形，所述电加热片(5)底部设置多个卡齿(51)与支撑弹片(6)上设置的卡口(61)卡接。
3.如权利要求2所述的电动汽车动力电池冷却加热***，其特征在于：所述支撑弹片(6)顶部沿口琴管(1)长度方向间隔设置定位孔(62)，所述电加热片(5)底部设有定位柱(52)对应进入定位孔(62)内，所述支撑弹片(6)的卡口(61)位于定位孔(62)两侧。
4.如权利要求2所述的电动汽车动力电池冷却加热***，其特征在于：所述支撑弹片(6)在沿口琴管(1)宽度方向的两侧底部相互朝内延伸形成翻边(63)。
5.如权利要求1所述的电动汽车动力电池冷却加热***，其特征在于：所述管口组件(7)包括带法兰(72)的接头(71)、套设于接头(71)上的外压板(73)，所述接头(71)朝外穿过电池包壳体(20)上开设的安装孔(21)，所述法兰(72)、外压板(73)分别贴合电池包壳体(20)内外两侧螺栓固连。
6.如权利要求5所述的电动汽车动力电池冷却加热***，其特征在于：所述接头(71)从法兰(72)处轴向朝外依次设有狭颈部(74)、凸环部(75)，所述电池包壳体(20)的安装孔(21)与狭颈部(74)配合，所述凸环部(75)外径大于狭颈部(74)外径，所述安装孔(21)孔径大于狭颈部(74)外径、小于凸环部(75)外径，所述狭颈部(74)与安装孔(21)间具有轴向的活动间隙。
7.如权利要求6所述的电动汽车动力电池冷却加热***，其特征在于：所述外压板(73)套设于凸环部(75)处且外压板(73)内径与凸环部(75)外径配合，所述外压板(73)、法兰(72)通过装配螺栓(77)固连，所述电池包壳体(20)开设螺栓过孔供装配螺栓(77)穿过。
8.如权利要求5所述的电动汽车动力电池冷却加热***，其特征在于：所述法兰(72)与电池包壳体(20)内壁之间设有密封圈(76)。
9.如权利要求1所述的电动汽车动力电池冷却加热***，其特征在于：所述口琴管(1)的上表面设有导热垫(8)。
10.如权利要求1所述的电动汽车动力电池冷却加热***，其特征在于：所述电加热片(5)设有卡爪(53)与口琴管(1)卡接。
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