CN106025437A - 一种柱状锂离子电池组高效水冷散热装置 - Google Patents

一种柱状锂离子电池组高效水冷散热装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柱状锂离子电池组水冷散热装置，包括入水口、出水口以及水冷夹套，其特征在于：还包括传热管，所述传热管与设置在所述水冷夹套上的冷却孔套接，所述的水冷夹套内设置有循环流腔以及隔流板，所述隔流板连接所述冷却孔侧壁外侧，所述循环流腔被所述导流壁分隔成多个用于决定流体循环方向的导向流道以及用于延长流体循环时间的延时流道，所述的导向流道与所述的延时流道间隔设置且互相联通。本装置中入水口和出水口冷却水温差大，冷却水吸收热量多，利用率高，该装置具有结构简单的优点。

Description

一种柱状锂离子电池组高效水冷散热装置
技术领域
本发明涉及一种电池散热装置，尤其涉及一种柱状锂离子电池组水冷散热装置。
背景技术
锂离子电池作为一种高电压、高循环寿命、高能量密度的环保无污染电池，被广泛应用作电动汽车动力，具有广阔的应用前景。但是锂离子电池在使用过程中会产生大量热量，进而造成温度的升高，严重影响其使用寿命和使用过程中的安全性。如何对使用过程中的锂离子电池组进行散热降温，使其在适宜的温度下工作，是目前电动汽车领域的研究重点之一。
目前，锂离子电池组的散热方式主要分为风冷和水冷两种方式。风冷是采用外界灌入的风或者风扇产生的风对电池组进行散热。由于电动汽车空间有限，电池组结构紧凑，电池之间间隙较小，风冷会造成降温不均匀，位于电池组的中心位置温度较其余位置要高，这会进一步影响电池组的寿命。
水冷是采用循环水将电池组散发的热量带走，进而降低其温度的方法。水冷对电池组的降温效果明显，适用于电动汽车的动力电池组系统。目前，电池组水冷装置的流道设计比较复杂且不合理，难以实现电池组的快速散热。
又如，中国专利局于2015年9月2号公布了一份CN 104882647 A号专利文献，名为一种芯式电池水冷散热器。该水冷散热器包括散热芯、防水挡板、水室底板、水室挡板、水室盖板和进出水口。散热芯由一根或多根多孔扁管并排组成，散热芯的两端穿过防水挡板，散热芯与散热芯以及两端防水挡板围成的空间用于安放电池模块。水室底板和水室盖板组成水室，水室挡板将水室分隔成若干个小水室，多孔扁管穿过水室底板将各小水室以及进出水口连通形成水道。该发明并没有解决电池组散热器进出口温差较小、冷却水利用效率低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种进出口冷却水温差较大，即冷却水利用效率高的水冷装置。通过传热管与水冷夹套的套接配合，以及使用导流壁将水冷夹套内的循环流腔分隔成多个用于决定流体循环方向的导向流道以及用于延长流体循环时间的延时流道来实现该目的。
为了达到所述目的，本发明采用如下技术方案：包括入水口、出水口以及水冷夹套，其特征在于：还包括传热管，所述传热管与设置在所述水冷夹套上的冷却孔套接，所述的水冷夹套内设置有循环流腔以及隔流板，所述隔流板连接所述冷却孔内壁形成导流壁，所述循环流腔被所述导流壁分隔成多个用于决定流体循环方向的导向流道以及用于延长流体循环时间的延时流道，所述的导向流道与所述的延时流道间隔设置且互相联通。
由此，通过导向流道和延时流道的设置以延长循环流腔内冷却水的循环时间，使冷却水和冷却孔侧壁最大限度的接触。
作为一种优选，单个所述冷却孔侧壁外侧被固定在其上的阻流隔板分隔成对称的若干部分。
由此可以避免冷却孔侧壁外侧被隔流板分隔开的部分流体不均匀引起的电池散热不均的问题。
作为一种优选，所述冷却孔径向截面外侧形状为圆形。
由此，冷却孔径向截面外侧形状为圆形时，不会出现在某个部位热量集中的现象。
作为一种优选，所述传热管和所述冷却孔侧壁之间设置有导热层，以提高两侧壁间的导热性能。
作为一种优选，相邻所述冷却孔中心距均相等。
由此，导流壁分隔循环流腔而成的流道宽度相等，排除了流道宽度不均匀对冷却水循环过程中流速的影响。
作为一种优选，所述导向流道与所述延时流道互相垂直，以避免流道弯折处出现锐角的情况。
作为一种优选，所述传热管选用热导率较高的材料铝或铜。
作为一种优选，还包括分别位于所述传热管两端的上夹板和下夹板，所述传热管与所述上夹板和所述下夹板上的固定孔套接。
由此，对传热管的相对位置进行固定。
综上，与现有技术相比，本发明有以下优点：使用隔流板连接冷却孔内壁形成导流壁，并将水冷夹套内的循环流腔分隔成多个用于决定流体循环方向的导向流道以及用于延长流体循环时间的延时流道，循环流腔内流道弯折多，延长了冷却水循环时间，使冷却水与冷却孔侧壁充分接触，进出口的冷却水温差大，提高了冷却水的利用效率。
附图说明
图1是本发明的一种实施例结构示意图。
图2是图1中水冷夹套的结构示意图。
图3是本发明一种实施例中水冷夹套剖面图，图中箭头表示该实施例中的流型结构。
图中标号如下：
1．入水口，2．出水口，3．传热管，4．水冷夹套，5．冷却孔，6．上夹板，7．下夹板，8．隔流板。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，电池安置在传热管3内，传热管3的设置能够避免由于水冷夹套4漏水引起的安全问题，提高装置的安全性。入水口1以及出水口2设置在水冷夹套4侧部，冷却水通过入水口1进入水冷夹套4，循环后通过出水口2流出。电池工作过程中散发的热量经由传热管3传递到水冷夹套4上的冷却孔5侧壁面上，再由流道内的冷却水带走。
循环流腔指的是在不加入隔流板8的情况下，水冷夹套4侧壁内表面与冷却孔5内表面形成的腔体。隔流板8连接冷却孔5侧壁外侧形成导流壁，导流壁将循环流腔分隔成了多个用于决定流体循环方向的导向流道以及用于延长流体循环时间的延时流道，导向流道与延时流道间隔设置且互相联通。通过导向流道与延时流道的设置延长了冷却水循环时间，该装置流道结构复杂，冷却水在隔流板8与冷却孔5形成的导流壁的弯折处极易形成紊流，此处冷却水的流线方向混乱不规则，因此冷却水能够与冷却孔5侧壁外侧充分接触，最大限度的吸收电池散发的热量，使得入水口1和出水口2冷却水温差大。
传热管3由铝或铜制成，这两种金属导热系数大，散热效果好。为了减小传热管3与冷却孔5间的传热热阻，使电池组散发的热量更快的传递到水冷夹套4内的冷却水中，因此在传热管3与冷却孔5之间设有导热层，导热层材料可选用导热姆。
如图2所示，冷却孔5的径向截面外侧形状为圆形。圆形截面能够保证散热均匀，不会出现某个区域热量集中的情况。冷却孔5的侧壁外侧被固定在其上的阻流隔板分隔成对称的若干部分。这样可以避免由于流道结构不规则引起的冷却液流动不均匀的问题，其目的在于保证电池均匀散热。入水口1和出水口2轴线平行于与其直接连通的直流型流道，以保证入水口1和出水口2附近的冷却水流动顺畅。
相邻所述冷却孔5中心距均相等，此时导流壁分隔循环流腔而成的流道宽度相等，排除了流道宽度不均匀对冷却水循环过程中流速的影响。流道宽度变化会引起流体流速的变化，最终影响到电池组的散热速率与散热不均的问题。
导向流道与延时流道互相垂直，以避免流道弯折处出现锐角的情况，使得流道内流体能够在保证与传热管3侧壁充分接触的情况下沿流道顺利流动。
传热管3与上夹板6和下夹板7上开设的固定孔套接，以限制传热管3的移动。
以上说明仅仅是对本发明的解释，使得本领域普通技术人员能完整的实施本方案，但并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，这些都是不具有创造性的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种柱状锂离子电池组水冷散热装置，包括入水口（1）、出水口（2）以及水冷夹套（4），其特征在于：还包括传热管（3），所述传热管（3）与设置在所述水冷夹套（4）上的冷却孔（5）套接，所述的水冷夹套（4）内设置有循环流腔以及隔流板（8），所述隔流板（8）连接所述冷却孔（5）侧壁外侧，所述循环流腔被所述导流壁分隔成多个用于决定流体循环方向的导向流道以及用于延长流体循环时间的延时流道，所述的导向流道与所述的延时流道间隔设置且互相连通。
2.根据权利要求1所述的一种柱状锂离子电池组水冷散热装置，其特征在于：单个所述冷却孔（5）侧壁外侧被固定在其上的隔流板（8）分隔成对称的若干部分。
3.根据权利要求2所述的一种柱状锂离子电池组水冷散热装置，其特征在于：所述冷却孔（5）径向截面外侧形状为圆形。
4.根据权利要求1所述的一种柱状锂离子电池组水冷散热装置，其特征在于：所述传热管（3）和所述冷却孔（5）侧壁之间设置有导热层。
5.根据权利要求1所述的一种柱状锂离子电池组水冷散热装置，其特征在于：相邻所述冷却孔（5）中心距均相等。
6.根据权利要求7所述的一种柱状锂离子电池组水冷散热装置，其特征在于：所述导向流道与所述延时流道互相垂直。
7.根据权利要求1所述的一种柱状锂离子电池组水冷散热装置，其特征在于：所述传热管（3）的材料为铝或铜。
8.根据权利要求1所述的一种柱状锂离子电池组水冷散热装置，其特征在于：还包括分别位于所述传热管（3）两端的上夹板（6）和下夹板（7），所述传热管（3）与所述上夹板（6）和所述下夹板（7）上的固定孔套接。
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