液冷板及电池包的制作方法

1.本技术涉及动力电池技术领域，尤其是涉及一种液冷板及电池包。


背景技术：

2.电池包的使用过程中，内部电池模组中的单体电池会产生热量，导致单体电池的温度升高，温度过高的情况下单体电池无法正常工作，甚至发生热失控，因此，需在电池模组的底部设置液冷板，将冷却液通入液冷板，从而带走单体电池的热量。相关技术中，可在液冷板内设置蛇形结构的流道，通常情况下，流道内的冷却液的流动效率由进水强度决定，流道内各处的冷却液流动速度相同，因此，靠近进液口的部分流道中，冷却液可能会由于流动速度过快而导致无法充分吸收单体电池的热量，而靠近出液口的部分流道中，已经吸收了热量的冷却液可能会由于流动速度不足而无法及时排出，导致液冷板对电池模组的冷却效率较低。


技术实现要素：

3.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种液冷板，能够提高液冷板对电池模组的冷却效率。
4.本技术还提出了一种包括上述液冷板的电池包。
5.本技术第一方面实施例提供的液冷板，所述液冷板的内部具有流道，所述流道的两端分别具有进液口和出液口，所述流道包括层流段、加速段及湍流段，层流段的一端连通于进液口；加速段的截面积小于所述层流段的截面积；湍流段的一端连通于出液口，所述湍流段的截面积小于所述加速段的截面积；其中，所述层流段、所述加速段及所述湍流段依次连通且延伸方向相互平行，冷却液能够从所述进液口流入所述层流段，依次经过所述加速段及所述湍流段后从所述出液口流出。
6.本技术第一方面实施例提供的液冷板，至少具有如下有益效果：冷却液在流道内各处的流量是固定的，层流段的截面积最大，加速段的截面积次之，湍流段的截面积最小，可知冷却液在层流段中的流速最慢，在加速段中的流速次之，在湍流段中的流速最快，因此，冷却液能够在层流段中低速平稳流动，较为充分地吸收电池模组中的单体电池的热量；而后流入加速段，流速加快，此时冷却液的吸热能力有所下降，但仍能吸收少量的热量；最后流入湍流段，流速进一步加快，已经吸收较多热量的冷却液能够快速排出，从而能够提高液冷板对电池模组的冷却效率。
7.在本技术的一些实施例中，沿所述液冷板的厚度方向，所述层流段、所述加速段及所述湍流段的高度相同；沿所述层流段、所述加速段及所述湍流段的排布方向，所述层流段、所述加速段及所述湍流段的宽度依次减小。
8.在本技术的一些实施例中，所述加速段的宽度为所述层流段的宽度的65％至80％，所述湍流段的宽度为所述加速段的宽度的50％至80％。
9.在本技术的一些实施例中，所述湍流段自远离所述出液口的一端至连通于所述出
液口的一端的截面积逐渐减小。
10.在本技术的一些实施例中，沿所述液冷板的厚度方向，所述湍流段的各处的高度均相同，沿所述层流段、所述加速段及所述湍流段的排布方向，所述湍流段的宽度自远离所述出液口的一端至连通于所述出液口的一端逐渐减小。
11.在本技术的一些实施例中，所述层流段、所述加速段及所述湍流段的延伸方向均平行于所述液冷板的两个相对的侧边，所述液冷板靠近所述层流段的侧边与所述层流段之间的间距、所述层流段与所述加速段之间的间距、所述加速段与所述湍流段之间的间距、所述湍流段与所述液冷板靠近所述湍流段的侧边之间的间距均为6mm至10mm。
12.在本技术的一些实施例中，所述液冷板包括第一板体及第二板体，所述第一板体与所述第二板体相互扣合，所述第一板体和/或所述第二板体上开设有流道槽，以使所述第一板体与所述第二板体相互扣合后限定出所述流道。
13.在本技术的一些实施例中，所述液冷板还包括进液管和出液管，所述进液管连接于所述第一板体或所述第二板体，所述进液管连通于所述进液口，所述出液管连接于所述第一板体或所述第二板体，所述出液管连通于所述出液口。
14.在本技术的一些实施例中，所述进液管与所述出液管分别连接于所述第一板体的长度方向上的两端，或，所述进液管与所述出液管分别连接于所述第二板体的长度方向上的两端。
15.本技术第二方面实施例提供的电池包，包括电池模组及上述任一实施例提供的液冷板，电池模组包括多个单体电池，多个所述单体电池依次堆叠；所述液冷板接触于每一所述单体电池的底部，所述层流段、所述加速段及所述湍流段的延伸方向平行于多个所述单体电池的堆叠方向。
16.本技术第二方面实施例提供的电池包，至少具有如下有益效果：采用能够提高对电池模组的冷却效率的液冷板，电池模组中的单体电池在工作过程中产生的热量能够及时被液冷板中的冷却液带走，有效降低单体电池发生热失控的可能性，从而能够保证电池包的安全性能。
17.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本技术做进一步的说明，其中：
19.图1为本技术第一方面提供的一些实施例的液冷板的立体示意图；
20.图2为图1所示的液冷板的流道示意图；
21.图3为图1中a-a截面的剖视图；
22.图4为本技术第一方面提供的另一些实施例的液冷板的剖视图；
23.图5为本技术第一方面提供的另一些实施例的液冷板的剖视图；
24.图6为本技术第一方面提供的另一些实施例的液冷板的立体示意图；
25.图7为本技术第二方面提供的一些实施例的电池包的电池模组与液冷板的配合示意图。
26.附图标记：
27.液冷板100，流道110，层流段111，加速段112，湍流段113，进液口114，出液口115，第一板体120，第二板体130，进液管140，出液管150，焊接部160，电池模组200，单体电池210。
具体实施方式
28.下面详细描述本技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
29.在本技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右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，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。
30.本技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本技术中的具体含义。
31.本技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
32.参照图1至图3，本技术第一方面实施例提供的液冷板100，内部具有流道110，流道110的两端分别具有进液口114和出液口115，流道110包括层流段111、加速段112及湍流段113，层流段111的一端连通于进液口114；加速段112的截面积小于层流段111的截面积；湍流段113的一端连通于出液口115，湍流段113的截面积小于加速段112的截面积；其中，层流段111、加速段112及湍流段113依次连通且延伸方向相互平行，冷却液能够从进液口114流入层流段111，依次经过加速段112及湍流段113后从出液口115流出。
33.参照图2，冷却液进入流道110后，沿虚线箭头的方向流动，冷却液在流道110内各处的流量是固定的，层流段111的截面积最大，加速段112的截面积次之，湍流段113的截面积最小，根据流量的计算公式：
34.q＝s
·v35.其中，q表示流量，s表示截面积，v表示流速，可知，冷却液在层流段111中的流速最慢，在加速段112中的流速次之，在湍流段113中的流速最快；
36.沿程水头损失指水流流动过程中，由于固体壁面的阻滞作用而产生的摩擦阻力所造成的水头损失，沿程水头损失越大，流体能量损失转换的摩擦热越大，越不利于冷却液吸收外部的热量，根据沿程水头损失的计算公式：
[0037][0038]
其中，hf表示沿程水头损失，f表示水头损失系数，l表示管道长度，d表示管道内径，v表示流速，g表示重力加速度，可知，层流段111中冷却液的流速最慢，沿程水头损失最
小，流体能量损失转换的摩擦热最小；加速段112中冷却液的流速稍快，沿程水头损失稍有增加；湍流段113中冷却液的流速最快，沿程水头损失最大。
[0039]
因此，冷却液刚刚进入流道110时，吸热能力最高，且能够在层流段111中低速平稳流动，且流动过程中的沿程水头损失最小，能够较为充分地吸收电池模组200中的单体电池210的热量；而后流入加速段112，流速加快，此时冷却液的吸热能力有所下降，但仍能吸收少量的热量；最后流入湍流段113，流速进一步加快，已经吸收较多热量的冷却液能够快速排出。沿冷却液的流动方向，设置截面积不同的层流段111、加速段112及湍流段113，能够优化流道110内不同位置的冷却液流动情况，使冷却液在吸热能力较高时对电池模组200中的单体电池210进行充分吸热，并在吸收较多热量后快速排出，从而提高液冷板100对电池模组200的冷却效率。
[0040]
可以理解的是，应设置层流段111、加速段112及湍流段113的长度相同，具体长度宽度等尺寸均可根据实际需求进行设置。
[0041]
为了降低层流段111、加速段112、湍流段113的设计难度及加工难度，参照图3至图5，可设置沿液冷板100的厚度方向，层流段111、加速段112、湍流段113的高度h相同；沿层流段111、加速段112、湍流段113的排布方向，层流段111的宽度d1、加速段112的宽度d2、湍流段113的宽度d3依次减小。电池模组200通常设置在液冷板100的厚度方向上的一侧，设置层流段111、加速段112、湍流段113的高度h相同，层流段111、加速段112、湍流段113内的冷却液与电池模组200的距离较为恒定，并且，设置层流段111、加速段112、湍流段113的高度h相同，仅需对层流段111、加速段112、湍流段113设置不同的宽度即可使三者具有不同的截面积，能够降低层流段111、加速段112、湍流段113的设计难度及加工难度。
[0042]
可以理解的是，层流段111、加速段112、湍流段113的截面形状不做限制，高度h、宽度d1、d2、d3的具体测量位置均可根据实际的截面形状确定。以下列举几个不同的层流段111、加速段112、湍流段113的截面形状的具体实施例，值得理解的是，以下内容仅为示例，不作为对本技术的限制。
[0043]
在一些实施例中，参照图3，可设置置层流段111、加速段112、湍流段113的横截面均呈梯形，沿液冷板100的厚度方向，层流段111、加速段112、湍流段113的高度h相同；沿层流段111、加速段112、湍流段113的排布方向，以层流段111、加速段112、湍流段113的底壁为基准，层流段111的宽度d1、加速段112的宽度d2、湍流段113的宽度d3依次减小，层流段111的截面积、加速段112的截面积、湍流段113的截面积依次减小。
[0044]
在一些实施例中，参照图4，可设置层流段111、加速段112、湍流段113的横截面均呈矩形，沿液冷板100的厚度方向，层流段111、加速段112、湍流段113的高度h相同；沿层流段111、加速段112、湍流段113的排布方向，层流段111的宽度d1、加速段112的宽度d2、湍流段113的宽度d3依次减小，从而，层流段111、加速段112、湍流段113的截面积之间的关系为d1
·
h》d2
·
h》d3
·
h，层流段111的截面积、加速段112的截面积、湍流段113的截面积依次减小。矩形横截面的截面积计算较为简单，能够进一步降低层流段111、加速段112、湍流段113的设计难度及加工难度。
[0045]
可以理解的是，为降低流道110的加工难度，减少流道110内部的应力集中，可设置流道110的内壁具有圆角，圆角尺寸可根据实际需求设置。
[0046]
在一些实施例中，参照图5，可设置层流段111、加速段112、湍流段113的横截面均
呈椭圆形，沿液冷板100的厚度方向，层流段111、加速段112、湍流段113最高处的高度h相同；沿层流段111、加速段112、湍流段113的排布方向，层流段111最宽处的宽度d1、加速段112最宽处的宽度d2、湍流段113最宽处的宽度d3依次减小，从而，层流段111的截面积、加速段112的截面积、湍流段113的截面积依次减小。
[0047]
上述层流段111、加速段112、湍流段113相互之间的宽度比例、具体尺寸等均不做限制，可根据实际情况进行设计计算。在本技术第一方面的一些实施例中，可设置加速段112的宽度为层流段111的宽度的65％至80％，湍流段113的宽度为加速段112的宽度的50％至80％，以获得较为合理的冷却液流速变化。
[0048]
为进一步提升已吸收较多热量的冷却液的排出速度，参照图6，可设置湍流段113自远离出液口115的一端至连通于出液口115的一端的截面积逐渐减小，从而，冷却液在湍流段113中由远离出液口115的一端流动至连通于出液口115的一端的过程中能够实现湍流加速，从而进一步提升已吸收较多热量的冷却液的排出速度，进一步提升液冷板100对电池模组200的冷却效率。
[0049]
为降低上述湍流段113的设计难度及加工难度，参照图6，可设置自远离出液口115的一端至连通于出液口115的一端，湍流段113各处横截面的高度均相同，湍流段113的宽度由d3逐渐减小至d4，仅需设置湍流段113由远离出液口115的一端至连通于出液口115的一端的宽度逐渐变化即可使湍流段113的各处具有不同的截面积，且截面积便于计算，能够降低湍流段113的设计难度及加工难度。
[0050]
可以理解的是，湍流段113两端的宽度d3及d4的相对比例、具体尺寸等均不做限制，可根据实际情况进行设计计算。上述湍流段113的横截面形状不做限制，可设置为图3至图5中的任意一种，也可设置为其它形状，可根据实际需求进行设置。
[0051]
参照图1，液冷板100可包括第一板体120及第二板体130，第一板体120与第二板体130相互扣合，参照图4及图5，第一板体120与第二板体130上均开设有流道槽，以使第一板体120与第二板体130相互扣合后限定出流道110。液冷板100通常整体的厚度较薄，长度较长，因此，设置液冷板100包括第一板体120与第二板体130，在第一板体120与第二板体130的尺寸较大的表面上加工流道槽，并通过相互扣合的方式限定出流道110，加工难度较低，能够提高液冷板100的生产效率，降低生产成本。
[0052]
此外，在第一板体120与第二板体130上均开设流道槽，第一板体120与第二板体130的结构强度较为接近，进一步地，参照图4及图5，可在第一板体120与第二板体130上开设形状、尺寸相同的流道槽，使第一板体120与第二板体130具有完全相同的结构，保证第一板体120与第二板体130结构、强度的一致性，生产过程中，可加工出多个具有相同的流道槽的板体，并将两个上述板体分别作为第一板体120与第二板体130相互扣合形成液冷板100，加工时，无需区分第一板体120与第二板体130，能够降低装配难度，提高生产效率。
[0053]
可以理解的是，也可仅在第一板体120上开设流道槽，将平板形状的第二板体130扣合于第一板体120上以限定出流道110，或，参照图3，仅在第二板体130上开设流道槽，将平板形状的第一板体120扣合于第二板体130上以限定出流道110。
[0054]
上述第一板体120与第二板体130可通过焊接的方式相互连接，参照图2至图5，层流段111、加速段112及湍流段113的延伸方向均平行于液冷板100的两个相对的侧边，液冷板100靠近层流段111的侧边与层流段111之间、层流段111与加速段112之间、加速段112与
湍流段113之间、湍流段113与液冷板100靠近湍流段113的侧边之间均设置有焊接部160，第一板体120与第二板体130在焊接部160相互焊接，既能够保证第一板体120与第二板体130的连接强度，又能够提高层流段111、加速段112及湍流段113的密闭性，防止冷却液从层流段111、加速段112及湍流段113的两侧渗出；为保证足够的焊接空间，每一焊接部160的宽度d均为6mm至10mm。
[0055]
需要说明的是，参照图2，湍流段113沿其延伸方向的宽度恒定为d3的情况下，湍流段113两侧的焊接部160的宽度d也是恒定的；参照图6，湍流段113沿其延伸方向的宽度由d3渐变为d4的情况下，湍流段113至少一侧的焊接部160的宽度d也会随之变化，应保证焊接部160的宽度d始终在6mm至10mm的范围内。
[0056]
参照图1，液冷板100还可以包括进液管140及出液管150，进液管140及出液管150均连接于第一板体120，参照图2，进液管140连通于进液口114，出液管150连通于出液口115，进液管140用于与外部的冷却液供给装置连接，出液管150用于与外部的冷却液回收装置连接，冷却液供给装置通过进液管140向流道110内供入低温的冷却液，低温的冷却液流经流道110并吸收电池模组200中的单体电池210的热量后，通过出液管150被冷却液回收装置回收，从而形成整体的冷却液循环回路。其中，冷却液供给装置与冷却液回收装置可以为两个不同的装置，也可以为同一装置。
[0057]
进一步地，参照图1，进液管140及出液管150分别连接于第一板体120长度方向上的两端，一方面，进液管140与出液管150均连接于第一板体120上，第二板体130的外表面平整，便于放置于电池包的箱体内；另一方面，进液管140及出液管150分别位于第一板体120长度方向上的两端，用于供给冷却液的管路与用于排出冷却液的管路可分别设置于液冷板100的两侧，能够使液冷板100外部的管路布局更为合理，便于安装。
[0058]
可以理解的是，进液管140及出液管150也可以分别连接于第二板体130长度方向上的两端。
[0059]
下面以一个具体实施例的形式来描述本技术第一方面提供的液冷板100，值得理解的是，以下实施例仅作为示例，不作为对本技术的限制。
[0060]
液冷板100的宽度为100mm，长度为900mm。
[0061]
参照图6，液冷板100内开设有流道110，流道110包括层流段111、加速段112及湍流段113，层流段111、加速段112及湍流段113的长度l均为760mm，高度h均为3.5mm。
[0062]
层流段111的宽度d1为30mm，加速段112的宽度d2为20mm，湍流段113远离出液口115的一端的宽度d3为14mm，连通于出液口115的一端的宽度d4为10mm。
[0063]
液冷板100靠近层流段111的侧边与层流段111之间、层流段111与加速段112之间、加速段112与湍流段113之间、湍流段113与液冷板100靠近湍流段113的侧边之间均设置有焊接部160，其中液冷板100靠近层流段111的侧边与层流段111之间、层流段111与加速段112之间的焊接部160的宽度d均为9mm，湍流段113与液冷板100靠近湍流段113的侧边之间、湍流段113与液冷板100靠近湍流段113的侧边之间的焊接部160在靠近出液口115的一端的宽度d均为9mm。
[0064]
本技术第二方面实施例提供的电池包，参照图7，包括电池模组200及上述任一实施例提供的液冷板100，电池模组200包括多个单体电池210，多个单体电池210依次堆叠；液冷板100接触于每一单体电池210的底部，层流段111、加速段112及湍流段113的延伸方向平
行于多个单体电池210的堆叠方向，以使冷却液能够沿单体电池210的堆叠方向依次经过多个单体电池210的底部并对每一单体电池210进行冷却。采用能够提高对电池模组200的冷却效率的液冷板100，电池模组200中的单体电池210在工作过程中产生的热量能够及时被液冷板100中的冷却液带走，有效降低单体电池210发生热失控的可能性，从而能够保证电池包的安全性能。
[0065]
可以理解的是，电池包还可以包括其他部件，例如箱体、上盖、电气隔离板等，所属技术领域普通技术人员可根据自己所具备的知识进行设置，本技术在此不做赘述。
[0066]
上面结合附图对本技术实施例作了详细说明，但是本技术不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。