一种电源冷却装置
技术领域
本发明涉及热交换领域,更具体的说,涉及一种电源冷却装置。
背景技术
电动汽车是未来新能源汽车的发展方向。电动汽车依靠电池产生所有动力的电力源。但是电动汽车的电池在产生大量热量,如不有效带出热量,电池的温度会越来越高,超过其正常使用温度,则会导致电池发生过热甚至烧毁的事故。
现有的电池冷却装置大多为通道型结构的冷却装置,即:冷却装置包括若干均匀分布且连通冷却液进口和出口的通道。且现有电池冷却装置的通道大多呈U型设置以便于在最小的空间内实现最大的冷却液流通面积。具体使用的时候,电池冷却装置和电池间隔放置、相互接触,以实现电池块的冷却。
U型通道的设置使得冷却液回路被分为多条设定的回路,每条通道回路的冷却液的流量是固定的,而且受到通道的长度以及折返半径的影响,当某条通道的长度过长或者折返半径较小,则流通的阻力要比其他的通道更大,因此该流通通道的冷却液流量则较小;反之则冷却液流量较大。
实际电池的冷却状况有可能随运行工况的不同而发生改变,比如电池板的中部由于发热较多而温度较高,而其他部分发热较少的情况,此时中部需要更多的冷却液进行冷却,而其他部分则不需要太多的冷却。此时,由于通道的固定不可变,有可能中部冷却不够,而其他地方则冷却过余。这种情况下,如果能将各个流道的流体混合起来,能使整个冷却装置的冷却情况更加均匀。
发明内容
本发明的目的之一在于:为解决上述现有技术所述的缺陷提供一种电源冷却装置。
本发明为解决上述现有技术的缺陷,提供了一种电源冷却装置,其特征在于,包括至少两片层叠设置的板片:第一板片和第二板片,板片的四周密封固定连接,相邻板片之间设有冷却液流道;
相邻板片中的至少一个板片的中央换热区域上设有表面图案和阻隔段,所述阻隔段的长度小于所述板片的长度,相邻板片密封固定连接后,相邻板片的阻隔段之间相互压紧接触或者一个板片上的阻隔段与另一板片之间相互压紧接触使得所述冷却液流道被所述阻隔段拦截成U形路线;
或者表面图案阻隔段至少设置在相邻板片中的至少一个板片的中央换热区域上,阻隔段至少设置在相邻板片中的至少一个板片的中央换热区域上,所述阻隔段的长度小于所述板片的长度,相邻板片密封固定连接后,相邻板片的阻隔段之间相互压紧接触或者一个板片上的阻隔段与另一板片之间相互压紧接触使得所述冷却液流道被所述阻隔段拦截成U形路线;
所述表面图案为向所述冷却液流道内部凹陷的图案,所述表面图案大致沿所述冷却液的U形流动线路排布。
优选地,所述表面图案对称设置在所述阻隔段的两侧,所述表面图案为若干均匀排布且尺寸大致相同的向所述冷却液流道内部凹陷的扰流槽,所述第一板片和第二板片中只有一个板片上设有表面图案,表面图案的扰流槽3底部与另一板片抵接,所述扰流槽的主视方向投影大致形状可以为:矩形、椭圆形、梯形、菱形、腰形孔状,所述扰流槽通过冲压的方式成形。
优选地,所述中央换热区域大致呈矩形,所述中央换热区域平行于所述阻隔段的方向的长度为L,所述阻隔段设置在板片的对称轴上,所述阻隔段为设置在其中一个板片上或者多个板片上的压制成型的凹槽,所述阻隔段的长度为Lz,其中0.5≤Lz/L≤0.95。
优选地,所述表面图案沿板片的长度方向分为三个区域:顶部导流图案、位于板片中部的引流图案和位于板片底部的底部导流图案。
优选地,所述顶部导流图的扰流槽以所述阻隔段为轴成八字形对称设置在所述阻隔段的两侧,且位于所述阻隔段两侧的两组扰流槽分别平行设置,所述顶部导流图案的扰流槽与所述阻隔段的夹角Aa的取值范围为15°≤Aa≤75°;
或者所述顶部导流图案以两个扰流槽为单位均匀排布,每两个相邻的扰流槽之间成八字形排布,所述顶部导流图案的扰流槽与所述阻隔段的夹角Ab的取值范围为15°≤Ab≤75°或105°≤Ab≤165°。
优选地,所述引流图案的扰流槽平行于所述阻隔段以阵列方式均匀排布;
或者所述引流图案的扰流槽以三个扰流槽为单位均匀排布,其中靠近冷却液进口端的引流图案的扰流槽成Y字形排布,其中靠近冷却液出口端的引流图案的扰流槽成倒Y字形排布,Y字形排布的扰流槽中相对阻隔段倾斜设置的扰流槽与所述阻隔段的夹角B的取值范围为15°≤B≤75°或105°≤B≤165°;
或者所述引流图案的扰流槽以排为单位错落设置,奇数排的扰流槽与偶数排的扰流槽错落设置,每排扰流槽分别平行于所述阻隔段均匀设置。
优选地,所述底部导流图案的扰流槽以所述阻隔段为轴成倒八字形对称设置在所述阻隔段的两侧,且位于所述阻隔段两侧的两组扰流槽3分别平行设置,所述底部导流图案的扰流槽与所述阻隔段的夹角C的取值范围为:30°≤C≤75°。
所述表面图案的扰流槽在所述阻隔段的两侧以阵列的方式均匀排布,以平行于所述阻隔段的方向为阵列的列,以垂直于所述阻隔段的方向为阵列的排,所述扰流槽阵列为Hn列×Vn排的矩阵,其中:4≤Hn≤16,4≤Vn≤16;所述中央换热区域垂直于所述阻隔段的方向的长度为L,所述扰流槽的主视方向投影面积为S,其中:5%≤Hn*Vn*S/W*L≤30%;所述扰流槽大致呈腰形柱状,所述扰流槽的深度为Dp,其中:
0.2mm≤Dp≤2.5mm。
优选地,所述冷却装置的进口端和出口端分别对称设置在所述阻隔段的两侧,且位于所述阻隔段与板片边缘连接的一端,至少一个板片的进口端和/或出口端的位置设有若干均匀分布的凹槽,所述凹槽在垂直于所述阻隔段的方向。
优选地,所述冷却装置在使用时,其外壳的两个板片中冲压面积较小的板片紧贴电源。
本发明的电动汽车电源冷却装置中,通过设置将冷却装置的进口端和出口端隔离的阻隔段使得冷却液流动路线成U形路线,最大化的延长了冷却液在冷却装置里的流动时间。
本发明的电动汽车电源冷却装置中,还通过在板片上设置扰流槽阻隔了冷却液的流动,增加了冷却液的流动阻力且进一步延长了冷却液的流动路径,且冷却液流动飞过程中不断发生分流、汇合,使得冷却液在流动过程中进行了充分的混合,最大化的实现了冷却液和电源的热交换。
此外,由于原来方案的通道是凸槽型通道,使得电源冷却器的表面凹凸不平,而电源的表面不能与电源冷却器的各部分充分接触,而只能在设置有通道的部分进行接触换热,在大部分未设置通道的部分不能直接接触,换热效率比较低。而设置有小窝的冷却器,换热板片表面均是平面,与电池可以实现充分接触,换热面积大大增加,因此,换热效率也明显提高。
本发明的电动汽车电源冷却装置中,板片的中央换热区域的表面图案从板片顶部到底部分为三个区域:顶部导流图案、引流图案和底部导流图案。各个部分的表面图案中的扰流槽呈现不同规则的排布方式,既对冷却液的流动起到了很好的引流作用,也对冷却液的流动起到了很好的扰流作用。在引导冷却液按U形路线流动的同时,不断的使得冷却液分流、汇合、再分流、再汇合。最大程度的使得冷却装置的每个部分的冷却液的温度大致处于相同温度范围。
冷却装置的外壳中冲压面积较小的板片紧贴被冷却的电源,增加了换热面积,提高了换热效率。
阻隔段位于板片的长度方向的对称轴上,且进口端和出口端对称分布在阻隔段的两侧则保证了冷却装置中冷却液在各个部分的压力均衡,不会导致局部压力过大。
附图说明
图1所示为本发明的电动汽车电源冷却装置实施例一的主视图;
图2所示为图1中所示的扰流槽的G-G局部剖视图;
图3所示为图1中所示的扰流槽的F-F局部剖视图;
图4所示为本发明的电动汽车电源冷却装置的第一板的进口端局部视图;
图5所示为本发明的电动汽车电源冷却装置的第一板的出口端局部视图;
图6所示为本发明的电动汽车电源冷却装置实施例二的主视图;
图7所示为本发明的电动汽车电源冷却装置实施例三的主视图;
图8所示为本发明的电动汽车电源冷却装置实施例四的主视图。
具体实施方式
如图1所示,本发明的电源冷却装置包括至少2个层叠设置的板片,层叠设置的板片周围通过冲压或者焊接等方式固定密封安装且预设有供冷却液进出的进口和出口。相邻板片之间有一定间距以便冷却液从两板片之间流通。其中至少一个板片上设有表面图案,如图所示,表面图案包括若干压制成型的凹槽。
本发明的电动汽车电源冷却装置中,通过设置将冷却装置的进口端和出口端隔离的阻隔段使得冷却液流动路线成U形路线,最大化的延长了冷却液在冷却装置里的流动时间。本发明还通过在板片上设置扰流槽阻隔了冷却液的流动,增加了冷却液的流动阻力且进一步延长了冷却液的流动路径,且冷却液流动过程中不断发生分流、汇合,使得冷却液在流动过程中进行了充分的混合,最大化的实现了冷却液和电源的热交换。下面结合附图详细介绍本发明:
在本发明中,如图1所示,图中所示的冷却装置大致呈矩形,以装置的上下边为宽边,以装置的左右边为长边。下列陈述中,顶部和底部指图1中所示的上面和下面,侧边是指以某个物体为参照物的左边或右边,以下陈述中不再赘述。
如图1、图6、图7和图8所示,本发明的电源冷却装置的四个是实施例结构大致相同,包括至少2个层叠设置的板片,层叠设置的板片周围通过冲压或者焊接等方式固定密封安装且预设有供冷却液进出的进口和出口。相邻板片之间有一定间距以便冷却液从两板片之间流通。
电源冷却装置包括两片层叠设置的板片:第一板片1和第二板片2。实际使用的时候板片数量可根据实际使用需求具体设定。
如图1图6、图7和图8所示,相邻板片的边缘部分密封固定连接,图中所示的板片是通过在重叠设置的板片边缘压出一圈压边5是的板片之间密封固定连接的。具体使用的时候可以是其它密封固定连接方式相邻板片之间设有冷却液流道,相邻板片中的至少一个板片的中央换热区域上设有表面图案和/或阻隔段。
第二板片为平面状板片,所有表面图案和隔离段6以及进、出口端(400、401)的凹槽410都设置在第一板片1上。具体使用的时候可根据实际情况在相邻板片上都设置表面图案和阻隔段。或者一个板片上设置表面图案,另一板片上设置阻隔段。或者两个板片上都设置阻隔段,只有一个板片上设置表面图案。还可以是两个板片上都设置表面图案,只有一个板片上设置阻隔段。这些组合都是本领域技术人员可以轻易联想到的,在本技术方案的基础上,类似组合都在本技术方案的保护范围内,不再赘述。
相邻板片密封固定连接后,相邻板片的阻隔段6之间相互压紧接触或者一个板片上的阻隔段与另一板片之间相互压紧接触使得所述冷却液流道被所述阻隔段拦截成U形路线。如图1所示,冷却液从冷却装置的左侧进口端400进入,沿波浪线的箭头所指的U形冷却液流道流经冷却装置并最终从冷却装置的右侧的出口端401流出。化的延长了冷却液在冷却装置里的流动时间。且避免了现有技术的U形管状的流体流动阻力局部过大,且换热不均的缺陷。
具体的,阻隔段设置在板片的对称轴上,所述阻隔段的长度为Lz,其中0.5≤Lz/L≤0.95。
表面图案对称设置在所述阻隔段6的两侧,表面图案为向冷却液流道内部凹陷的图案。表面图案大致沿冷却液的U形流动线路排布。如图所示,本实施例中,表面图案包括若干压制成型的扰流槽3。扰流槽3的主视方向投影形状可以为:矩形、椭圆形、梯形、菱形、腰形孔状,扰流槽3通过冲压的方式成形。冷却液在中央换热区域流动时,冷却液在流经扰流槽3时,不断的被分流、汇合、再分流、在汇合。
在本发明的四个实施例中,扰流槽的主视方向投影形状为腰型孔状,其纵向和横向剖视图分别参见图2和图3。从图中可以看出,扰流槽3大致呈柱状,扰流槽3的深度为Dp,其中: 0.2mm≤Dp≤2.5mm。
表面图案的扰流槽3在阻隔段6的两侧以阵列的方式均匀排布,以平行于阻隔段6的方向为阵列的列,以垂直于阻隔段6的方向为阵列的排,扰流槽3阵列为Hn列×Vn排的矩阵,其中:4≤Hn≤16,4≤Vn≤16。中央换热区域垂直于所述阻隔段的方向的宽度为W,扰流槽的主视方向投影面积为S,为保证冷却装置的换热效率,板片的冲压面积和板片的面积之间的关系为:5%≤Hn*Vn*S/W*L≤30%。
电池冷却装置的进口端400和出口端401分别设置在冷却装置两侧的底部。冷却装置内部供冷却液流通的空间被大致划分为两个部分,冷却液从进口进入冷却装置后通过U形路线从冷却装置出口流出。本实施例中,进口和出口为排管状。具体的,如图3和图4所示,第一板片1和/或第二板片2两侧的底部分别设有若干并排设置的凹槽410,凹槽410的方向垂直于阻隔段6。
冷却装置内部供冷却液流通的空间被大致划分为两个部分,冷却液从进口进入冷却装置后通过U形路线从冷却装置出口流出。本实施例中,进口和出口为排管状。具体的,如图4和图5所示,第一板片1和/或第二板片2两侧的底部分别设有若干并排设置的凹槽410,凹槽410的方向垂直于阻隔段6。
表面图案为若干均匀排布且尺寸大致相同的向所述冷却液流道内部凹陷的扰流槽3。第一板片1和第二板片2中只有一个板片上设有表面图案,表面图案的扰流槽3底部与另一板片抵接。
中央换热区域大致呈矩形,中央换热区域平行于阻隔段6的方向的长度为L,阻隔段6设置在板片的对称轴上,阻隔段6为设置在其中一个板片上或者多个板片上的压制成型的凹槽,阻隔段6的长度为Lz,其中0.5≤Lz/L≤0.95。
表面图案沿板片的长度方向分为三个区域:顶部导流图案300、位于板片中部的引流图案301和位于板片底部的底部导流图案302。
本发明的四个实施例的区别为:
实施例一:
顶部导流图300的扰流槽3以阻隔段6为轴成八字形对称设置在阻隔段6的两侧,且位于阻隔段6两侧的两组扰流槽3分别平行设置,顶部导流图案300的扰流槽3与阻隔段6的夹角Aa的取值范围为15°≤Aa≤75°。引流图案301的扰流槽3平行于阻隔段6以阵列方式均匀排布。底部导流图案的扰流槽3以阻隔段6为轴成倒八字形对称设置在阻隔段6的两侧,且位于阻隔段6两侧的两组扰流槽3分别平行设置,底部导流图案的扰流槽3与阻隔段6的夹角C的取值范围为:30°≤C≤75°。
实施例二:
顶部导流图案300以两个扰流槽3为单位均匀排布,每两个相邻的扰流槽3之间成八字形排布,顶部导流图案300的扰流槽3与阻隔段6的夹角Ab的取值范围为15°≤Ab≤75°或105°≤Ab≤165°。引流图案301的扰流槽3平行于阻隔段6以阵列方式均匀排布。底部导流图案的扰流槽3以阻隔段6为轴成倒八字形对称设置在阻隔段6的两侧,且位于阻隔段6两侧的两组扰流槽3分别平行设置,底部导流图案的扰流槽3与阻隔段6的夹角C的取值范围为:30°≤C≤75°。
实施例三:
顶部导流图案300以两个扰流槽3为单位均匀排布,每两个相邻的扰流槽3之间成八字形排布,顶部导流图案300的扰流槽3与阻隔段6的夹角Ab的取值范围为15°≤Ab≤75°或105°≤Ab≤165°。引流图案301的扰流槽3以排为单位错落设置,奇数排的扰流槽3与偶数排的扰流槽3错落设置,每排扰流槽分别平行于阻隔段6均匀设置。
实施例四:
顶部导流图案300的扰流槽3以阻隔段6为轴成八字形对称设置在阻隔段6的两侧,且位于阻隔段6两侧的两组扰流槽3分别平行设置,顶部导流图案300的扰流槽3与阻隔段6的夹角Aa的取值范围为15°≤Aa≤75°。引流图案301的扰流槽3以三个扰流槽3为单位均匀排布,其中靠近冷却液进口端400的引流图案的扰流槽3成Y字形排布,其中靠近冷却液出口端401的引流图案的扰流槽3成倒Y字形排布,Y字形排布的扰流槽3中相对阻隔段6倾斜设置的扰流槽3与阻隔段6的夹角B的取值范围为15°≤B≤75°或105°≤B≤165°;底部导流图案的扰流槽3以阻隔段6为轴成倒八字形对称设置在阻隔段6的两侧,且位于阻隔段6两侧的两组扰流槽3分别平行设置,底部导流图案的扰流槽3与阻隔段6的夹角C的取值范围为:30°≤C≤75°。
上述四中实施例中所给出的顶部导流图案300、引流图案301和底部导流图案302之间可以随机组合,不局限于以上所述的四种组合方式。
具体使用的时候,电源冷却装置和电源间隔紧贴设置,各个电源冷却装置分别与外部冷却液回路连通,通过循环往复的低温冷却液带走电源在工作时释放的热量。冷却装置的外壳包括两个板片,在使用冷却装置的时候,其外壳的两个板片中冲压面积较小的板片紧贴电源,增加了换热面积,提高了换热效率。
由于原来方案的通道是凸槽型通道,使得电源冷却器的表面凹凸不平,而电源的表面不能与电源冷却器的各部分充分接触,而只能在设置有通道的部分进行接触换热,在大部分未设置通道的部分不能直接接触,换热效率比较低。而设置有小窝的冷却器,换热板片表面均是平面,与电池可以实现充分接触,换热面积大大增加,因此,换热效率也明显提高。
以上对本发明所提供的电源冷却装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。