具有換熱功能的電池箱的製作方法

2023-07-25 06:18:41

本申請涉及電池技術領域，具體涉及一種具有換熱功能的電池箱。

背景技術：

目前，世界各國都在大力發展新能源汽車。節能與新能源汽車的發展是減少石油消耗和降低二氧化碳排放的重要舉措之一。

在良好的發展環境下，純電動車技術日新月異，電池箱的技術成長也在不斷改變。

鋁合金材質的電池箱重量輕，可以降低整車的重量，對續航裡程有一定的效果。

電池箱內的電池在充放電過程中會產生大量的熱，從而導致電池溫度升高，如果電池熱量不能得到及時散發，可能會引發起火等安全事故。並且，在嚴寒季節，尤其是北方地區，電池箱內的電池溫度過低，這將導致電池性能下降，甚至無法對其充電。

現有技術中，電池箱採用鋁合金材質製作，僅僅是為了減輕電池箱的自重，提高電池箱結構強度。光靠鋁合金材質的電池箱自身，並不能有效控制箱內電池的溫度。

目前大多數鋰離子箱體電池採用水冷箱體，在箱體內部布置冷卻板，這種方式存在以下缺點：1、箱內電池單體的間距較大，導致電池能量比小；2、安全性差，存在箱體內的漏水問題。

技術實現要素：

本申請目的是：針對上述技術問題，本申請提出一種自重輕、結構強度高、安全可靠、且能夠保證箱內電池維持在合適溫度範圍內的具有換熱功能的電池箱。

本申請的技術方案是：

一種具有換熱功能的電池箱，包括敞口的箱體以及設於所述箱體的敞口處的箱蓋，所述箱體由若干塊拼裝在一起的鋁合金型材固定連接而成，各塊所述鋁合金型材內均形成有相互隔離的若干個型腔，至少其中兩個所述型腔通過跨接流道相互連通而形成用於流通換熱液體的換熱流道，所述換熱流道具有進液接口和出液接口，所述跨接流道是一根端部封口的方管，所述方管的側壁上開設有兩個隔開布置的跨接流道進出液口，至少其中兩個所述型腔的腔壁上開設有型腔進出液口，所述方管固定在所述鋁合金型材的側部，且所述跨接流道進出液口與所述型腔進出液口對接。

本申請在上述技術方案的基礎上，還包括以下優選方案：

各個所述鋁合金型材焊接固定而形成所述箱體。

所述方管焊接固定在所述鋁合金型材的側部。

所述方管設置在所述箱體的外部。

所述箱體的外表面形成有向內凹陷的方管安裝槽，所述方管布置在該方管安裝槽內。

所述箱體包括底壁和圍設在所述底壁上部四周的側壁，所述換熱流道形成於所述底壁內。

所述箱體包括底壁和圍設在所述底壁上部四周的側壁，所述換熱流道形成於所述側壁內。

所述箱體包括：

底壁，

圍設在所述底壁上部四周的側壁，以及

固定在所述底壁和所述側壁的內側、以將該箱體的內腔分割成至少兩個獨立腔體的分隔壁；

所述換熱流道形成於所述分隔壁內。

本申請的優點是：

1、箱體由鋁合金型材製成，重量小，且結構強度高。

2、利用鋁合金型材自身所具有的內部型腔而形成可流通換熱流體的換熱流道，換熱流道內的換熱流體與箱體壁直接接觸，換熱流體與箱內電池之間僅隔有一層鋁合金箱體，傳熱阻力低，大大提高了換熱流體與箱內電池的換熱效率。

3、採用特殊的方管結構的跨接流道來連通鋁合金型材內部原本相互隔離的型腔，從而形成用於流通換熱流體的換熱流道，設計巧妙，而且容易製作。

4、方管結構的跨接流道布置在箱體外部而非箱體內部，即便在方管和鋁合金型材連接處發生換熱液體洩漏現象，也不會危及到箱體內的電池，保證了電池的使用安全。

5、箱體的外表面形成有方管安裝槽，方管結構的跨接流道設置在該方管安裝槽內，可對方管形成結構保護，減少方管受外物碰撞而脫落的可能性。

6、換熱流道的進液接口和出液接口均設置在箱體的外部，而非箱體內部。即便在進液接口和出液接口處產生液體洩漏問題，也不會危及到箱體內的電池，保證了電池的使用安全。

7、將換熱流道的進液接口和出液接口全部設置在箱體的外部也更加方便外部管路與箱壁內換熱流道的連接。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實施例中電池箱箱體的立體結構示意圖；

圖2為本申請實施例中電池箱箱體另一視角的立體結構示意圖；

圖3為本申請實施例中電池箱箱體的後視圖；

圖4為本申請實施例中電池箱箱體的剖視圖；

圖5為本申請實施例中跨接流道的立體結構示意圖。

其中：1-箱體，1a-底壁，1b-側壁，1c-分隔壁，2-方管安裝槽，3-鋁合金型材，3a-型腔，4-跨接流道，4a-跨接流道進出液口，5-換熱流道，5a-進液接口，5b-出液接口。

具體實施方式

以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用於說明本申請而不限於限制本申請的範圍。實施例中採用的實施條件可以根據具體廠家的條件做進一步調整，未註明的實施條件通常為常規實驗中的條件。

圖1至圖5示出了本申請這種電池箱的一個具體實施例，其包括頂部敞口的箱體1和設於所述箱體的頂部敞口處的箱蓋(圖中未畫出)。

本實施例的關鍵改進在於，箱體1由多塊拼裝在一起的鋁合金型材3焊接固定而成(當然也可以採用其他固定方式)，各塊鋁合金型材3內均形成有相互隔離的若干個型腔3a(鋁合金型材的自身特性)，其中四個型腔3a(一般至少為兩個)通過三個跨接流道4相互連通而形成用於流通換熱液體的換熱流道5，換熱流道5具有一個進液接口5a和一個出液接口5b。

本實施例中，所述跨接流道4是一根端部封口的方管，方管的側壁上開設有兩個隔開布置的跨接流道進出液口4a，其中四個型腔3a的腔壁上均開設有型腔進出液口。在這四個型腔3a中，其中位於中間的兩個型腔3a腔壁上開設兩個型腔進出液口，而位於外側的兩個型腔3a腔壁上僅開設一個型腔進出液口。方管(也即跨接流道)管焊接固定在鋁合金型材3的側部，並且跨接流道進出液口與型腔進出液口對接，如此通過跨接流道4將前述四個型腔3a相互連通而形成上述的換熱流道。

由於方管(也即跨接流道4)和鋁合金型材3為兩獨立的分體部件，二者以焊接方式固定在一起，並且各自開設的進出液孔相互對接連通，那麼二者在進出液孔對接處就會存在漏液的風險。如果將方管(也即跨接流道4)設置在箱體內部，那麼從二者對接處洩漏的換熱液體(水)就很容接觸到箱體內的電池，從而破損電池的結構、甚至引發短路起火等安全事故發生。針對這一問題，本實施例將方管設置在箱體1的外部，即便在方管和鋁合金型材連接處發生液體洩漏問題，也不會危及到箱體內的電池，保證了電池的使用安全。

為了防止焊接在箱體1外部的方管結構的跨接流道4顯得過於突兀，導致電池箱1安裝在用電設備(比如電動汽車)上後佔用較多的箱外空間，本實施例在箱體1的外表面形成有方管安裝槽2，方管設置在該方管安裝槽2內。而且設計方管安裝槽2，可對方管形成結構保護，減少方管受外物碰撞而脫落的可能性。

實際應用時，將外界水路與換熱流道5的進液接口5a和出液接口5b相連接。若箱內電池溫度過高需要降溫，則通過外界水路向換熱流道5的進液接口5a注入低溫水流，低溫水流通過進液接口5a進入換熱流道5內，箱內高溫電池的熱量經鋁合金型材箱體傳遞至換熱流道5內的低溫水流，低溫水流吸收電池的熱量後升溫，升溫後的水流由出液接口5b流出，如此降低箱內電池的溫度，避免發生電池熱失控事故。若箱內電池溫度過底需要升溫，則通過外界水路向換熱流道5的進液接口5a注入高溫水流，高溫水流通過進液接口5a進入換熱流道5內，高溫水流的熱量經鋁合金型材箱體傳遞至箱內電池，箱內電池吸收高溫水流的熱量後升溫，如此使得箱內電池維持在正常的溫度範圍內，使電池能夠正常充放電。

上述鋁合金型材3採用壓鑄工藝或拉伸工藝製成。

本實施例將換熱流道的進液接口5a和出液接口5b均設置在箱體1的外部，而非箱體內部。這樣做的好處在於，因換熱流道中的換熱流體(通常為水)最容易在進液接口和出液接口處發生洩漏，如果將進液接口和出液接口設置在箱體內部，那麼洩漏的換熱液體就很容接觸到箱體內的電池，從而破損電池的結構、甚至引發短路起火等安全事故發生。而本申請將進液接口和出液接口全部設置在箱體的外部，即便在進液接口和出液接口處產生液體洩漏問題，也不會危及到箱體內的電池，保證了電池的使用安全。同時，將進液接口和出液接口全部設置在箱體的外部也更加方便外部管路與箱壁內換熱流道的連接。

直接利用鋁合金型材箱壁自身的內部型腔而形成用於流通換熱流體的換熱流道，換熱流道內的換熱流體與箱體壁直接接觸，傳熱阻力低，大大提高了換熱流體與箱內電池的換熱效率。

本實施例中，上述進液接口5a和出液接口5b是通過對鋁合金型材3進行切割加工而形成的，對鋁合金型材3進行切割加工後而使鋁合金型材3的一部分凸出於鋁合金型材的主體結構，該凸出部分形成前述進液接口5a和出液接口5b。

本實施例中，所述箱體1的外輪廓為方形，其包括底壁1a和圍設在底壁上部四周的四個側壁1b，而且僅僅在底壁1a內形成有上述的換熱流道5。當然，我們也可以根據需要在側壁1b內也設置上述結構的換熱流道。

進一步的，為了方便箱體1內各種電氣元件的工整布置，並實施在上述底壁1a和側壁1b的內側固定設置有豎直布置的分隔壁1c，該分隔壁1c將箱體1的大容積內腔分割成兩個獨立的小容量腔體，以便箱內電池等其他部件的分區域布置。根據需要，我們也可以在該分隔壁1c內也設置上述結構的換熱流道5。分隔壁1c也採用鋁合金型材製作。

參照圖4所示，考慮到底壁1a的面積比較大，而側壁1b和分隔壁1c的面積比較小。大面積的底壁1a難以僅僅採用一個鋁合金型材製成，故而本實施例中的底壁1a採用了三個並列布置的鋁合金型材焊接固定而成。而側壁1b和分隔壁1c均分別由單獨的一個鋁合金型材直接形成。而且，構成圖4中左右兩側的側壁1b的鋁合金型材與構成圖4中底壁1a左右兩側部的鋁合金型材為一體式結構，即：有兩個鋁合金型材為l型結構，該l型結構的鋁合金型材的一個板面直接形成圖4中左側或右側的側壁1b，而另一個板面構成底壁1a的一部分。如此設計可提高箱體1的整體性以及結構強度。

此外，本實施例還在一部分型腔3a內填充吸熱相變材料(圖中未畫出)，另一部分型腔3a內設置有ptc加熱器(圖中未畫出)。

當箱內電池的溫度較高時，相對較低的吸熱相變材料吸收電池的熱量而由固態變為液態(相變材料自身的溫度不會變化)，從而將箱內電池溫度維持在正常範圍內。當箱內電池的溫度較低時，溫度相對較高的吸熱相變材料向電池放出熱量而由液態變為固態(相變材料自身的溫度不會變化)，從而將箱內電池溫度維持在正常範圍內。可見，吸熱相變材料具有儲能和吸能作用。

鋁合金型材3的型腔3a封閉性好，在其內布置吸熱相變材料和ptc加熱器，吸熱相變材料和ptc加熱器處於非常封閉的獨立的環境中，不會受到外物的幹擾，如此保證了吸熱相變材料和ptc加熱器的正常工作。

顯然，具有儲能和吸能作用的吸熱相變材料僅僅能夠在比較小的範圍內提升或降低箱內電池的溫度，若箱內電池的溫度過高或過低，則需要在前述換熱流道內通入換熱流體，二者配合使用。

如果在北方寒季，箱內電池溫度過低而無法充電時，我們可將充電區的電壓接至ptc加熱器，使ptc加熱器通電運行而對箱內電池加熱，保證電池能夠正常充電。

顯然，上述的換熱流道、吸熱相變材料和ptc加熱器可相互配合使用，也可以分別單獨作用。

上述實施例只為說明本申請的技術構思及特點，其目的在於讓人們能夠了解本申請的內容並據以實施，並不能以此限制本申請的保護範圍。凡根據本申請主要技術方案的精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本申請的保護範圍之內。