电池模组液冷板结构设计及焊接工艺！

时间：2025-10-31 14:15:44 来源：本站点击： 61 次

随着新能源汽车行业的迅猛发展，动力电池的性能安全及冷却技术日益受到重视。电池的工作温度对安全性、寿命以及性能都有着至关重要的影响。

在众多冷却方案中，液冷技术凭借其大比热容和高换热系数，已逐渐成为主流。超越了风冷和相变冷却。

液冷板是电池冷却系统中的关键部件，负责将动力电池在工作过程中产生的热量通过板型铝质器件表面接触并传递，最终由器件板内部流道中的冷却液带走。

其设计形式和布置位置因电池类型和整体布置的不同而有所差异。

目前，电池模组的液冷散热主要是通过带有内流通道的液冷单元与电池模组表面紧密贴合进行换热。

不同流道结构的液冷单元对电池模组散热性能的影响非常大，一个结构设计优良的液冷单元可以明显提升电池模组的散热均温性能。

接下来小编带大家从以下3个方面了解液冷板：液冷板结构设计、液冷板工艺演变、液冷板焊接工艺。

一、液冷板结构设计

从流道冲压结构设计、强化传热结构等角度探究液冷系统散热、均温、能耗性能的影响规律，为电池热管理系统提供参考。‌

液冷板冲压结构设计

液冷单元主要由液冷板、导热垫、电池模组以及其他的辅助部件组成，如图所示

【电池模组液冷单元】

‌液冷板冲压结构，由上冷板和下冷板焊接组成，上冷板通过导热垫与电池模组底部直接贴合，下冷板为带有流道的冲压结构。

为了满足散热均匀性的要求，下冷板采用中心回转式对称结构设计，一共有9个流道，根据散热要求可设计为不同的宽度和深度。

【液冷板冲压结构设计】

液冷板结构参数设计

液冷板流道的截面结构示意图如图所示，液冷板一共设计有9个流道，从左往右的宽度W依次为W1、W2、W3、W4、W5、W4、W3、W2、W1，流道布置为左右对称，中心流道宽度为W5。其中，D为流道深度。

【流道结构剖面图】

为了分析流道的冲压结构参数对冷却性能的影响，共设计了5种截面的流道，分别用C1～C5表示，如表1所示。其中，C1的各流道宽度均为22.0mm，其余4种流道宽度呈等差数列分布，从中心流道往两侧，流道宽度递增。以C1流道为研究对象，流道深度设计参数如表2所示。其中，D1～D4为不同流道深度。

流道强化传热结构设计

针对流道深度为3.0mm的C1流道添加传热结构，如图所示。其中A0为进水口，A1为出水口。T1为全部添加强化传热结构，T2～T5为部分添加强化传热结构，所有强化传热结构均采用冲压成形工艺加工而成。

【中心回转流道传热结构设计】

二、液冷板工艺演变

随着新能源汽车从早期的油改电到如今的电池PACK方案优化，液冷板的工艺路线也经历了诸多变化。最初的产品是挤出铝型材液冷板，采用板厚约2mm的6系铝型材，无需悬浮设计，可直接堆叠VDA模组。每块液冷板上放置3-4个模组，或者将水流道集成到箱体底部，所有模组都堆叠在液冷板之上，其强度不言而喻。

然而，这种挤出型材液冷板的制造工艺相当复杂。在早期的工业环境中，若需制作大型板子，会面临模具尺寸不足的挑战，因此，往往需要将两块或三块板子通过搅拌摩擦焊技术拼接在一起。

此外，该类型液冷板的两端堵头需通过焊接来构建内部水环路，导致整体制造流程繁琐且工艺复杂。同时，焊头的使用也增加了成本。

液冷板的一体化与集成化

随着电池技术的演进，单电芯的能量密度达到一定水平后，提升整包能量密度的关键转向了提高PACK成组率。

为了在电池包内容纳更多电芯，模组尺寸不断增大，甚至出现了取消模组概念，直接在箱体上堆叠电芯的CTP技术。

与此同时，电池液冷板也朝着大型化的方向发展，要么与箱体或模组集成，要么采用一大块冲压板平铺于箱体底部或覆盖在电芯顶面。

在三种类型中，冲压板式液冷板因其功能的复杂性而备受关注，它对冲压和焊接的要求极为严格。然而，无论采用何种制造工艺，焊接都是不可或缺的一环。

三、液冷板焊接工艺

当前，液冷板的焊接加工工艺主要分为扩散焊接、真空钎焊和搅拌摩擦焊三大类。

其中，扩散焊液冷板因设计结构灵活、焊接效率高等特点，在新能源汽车领域得到了广泛应用。

【液冷板扩散焊接案例】

金吉港扩散焊机是新一代的扩散焊机，液冷板焊接机，导电带铜铝排软连接焊接设备。可实现高分子材料间的扩散焊接广泛应用于电力、化工、冶炼等行业，主要生产行业急需的母线伸缩节和软连接导电带产品，可实现软母排、软母排与硬母排、硬母排之间的扩散焊接。