CN107086337B - 均流均热平行流式动力电池水冷板 - Google Patents

均流均热平行流式动力电池水冷板 Download PDF

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Abstract

均流均热平行流式动力电池水冷板,涉及电池冷却技术领域。包括进液圆管、出液圆管以及并排设置的四个冷却单元;冷却单元包括三块冷却板,三块冷却板的一端连通连接有冷却液输入管,另一端连通连接有冷却液回液管;位于左侧的两个冷却单元的冷却液输入管之间、冷却液回液管之间分别通过连接管连通连接为一体,位于右侧的两个冷却单元的冷却液输入管之间、冷却液回液管之间也均连通连接管连接为一体;本发明的进液圆管通过均流接头分别与冷却液输入管之间的连接管连通连接,通过均流接头使四个冷却单元之间的流量均匀,保证电池冷却均匀,延长电池使用寿命。

Description

均流均热平行流式动力电池水冷板
技术领域
本发明涉及电池冷却技术领域,具体为一种均流均热平行流式动力电池水冷板。
背景技术
锂电池已经应用到日常工作、生活的各个领域,已经成为车辆及电子产品不可缺少的供电源。
如在汽车以及在其它蓄电储能应用中,通常是将多个电池单体以不同的形式串联或并联在一起构成一个电池装置,以提供所需要的电压和容量。由于电池在充放电过程中,内部化学反应复杂,并伴随有热量产生,尤其是对于多个电池单体组成的装置,温度的聚集更快,使电池内部迅速产生大量的热量堆积,必然引起电池温度升高以及温度分布的不均衡,从而导致电池性能下降,可能会出现漏液、放气、冒烟等现象,严重时电池会发生剧烈燃烧甚至发生爆炸,影响使用性能。
因此,为延长电池使用寿命,降低成本并提升热安全性,高效、环保、节能及安全的锂电池配置散热系统倍受业界关注。
ZL201621101187.5公开了一种锂电池冷却装置,包括进液管、出液管以及并排设置的四个冷却单元;冷却单元包括三块并排布置的冷却板,三块冷却板的一端连通连接冷却液输入管,另一端连通连接有冷却液回液管;冷却单元的冷却液输入管之间分别通过第一连接管连通连接为一体,冷却液回液管之间分别通过第二连接管连通连接为一体,第一连接管连通连接进液管,第二连接管连通连接出液管。
该结构的冷却装置存在明显的缺陷:1、进液管同时向四个冷却液输送冷液,导致冷却板之间分流不均匀,不能保证锂电池的冷却效果。2、每个冷却单元的三块冷却板之间留有间隙,导致电池在间隙位置产生局部过热现象。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题,提供一种锂电池冷却装置。
实现上述目的的技术方案是:均流均热平行流式动力电池水冷板,包括进液圆管、出液圆管以及并排设置的四个冷却单元;
冷却单元包括三块并排布置、并带有冷却液流通空腔的冷却板,三块冷却板之间的冷却液流动轨迹呈S形,三块冷却板的一端连通连接有冷却液输入管,另一端连通连接有冷却液回液管;
位于左侧的两个冷却单元的冷却液输入管之间通过第一连接管连通连接为一体,位于左侧的两个冷却单元的冷却液回液管之间通过第二连接管连通连接为一体,位于右侧的两个冷却单元的冷却液输入管之间通过第三连接管连通连接为一体、位于右侧的两个冷却单元的冷却液回液管之间通过第四连接管连通连接为一体;
所述进液圆管分别与第一连接管、第三连接管连通连接,所述出液圆管分别与第二连接管、第四连接管连通连接,使四个冷却单元之间形成并联结构。
进一步地,所述进液圆管设置在第一连接管、第三连接管的正上方,所述出液圆管设置在第二连接管、第四连接管的正上方;并且进液圆管通过均流接头分别与第一连接管和第三连接管连接。
进一步地,所述进液圆管的一端连通连接在第三连接管的中部,另一端作为进液口,所述均流接头是由串接在进液圆管上的水平圆管以及连接在水平圆管中部的垂直圆管组成的T形结构,垂直圆管的下端与第一连接管的中部连通连接;
所述水平圆管包括水平段和缩径段,水平段靠近进液圆管的进液口一端;并且垂直圆管、水平段的内径均大于缩径段的内径。
进一步地,所述出液圆管的一端与第四连接管的中部连接,另一端作为出液口,同时出液圆管还通过连接头与第二连接管的中部连通连接。
进一步地,水平段、垂直圆管、缩径段之间的内径比为1:1:0.7-0.8。
进一步地,水平段、垂直圆管、缩径段之间的内径比为1:1:0.75。
进一步地,所述冷却单元位于左侧的两块冷却板之间的冷却液输入管上设置有第一隔板,位于右侧的两块冷却板之间的冷却液回液管上设置有第二隔板;
第一连接管分别与左侧的两个冷却单元位于第一隔板左侧的冷却液输入管连通连接,第二连接管分别与左侧的两个冷却单元位于第二隔板右侧的冷却液回液管连通连接,第三连接管分别与右侧的两个冷却单元位于第一隔板左侧的冷却液输入管连通连接,第四连接管分别与右侧的两个冷却单元位于第二隔板右侧的冷却液回液管连通连接,使每个冷却单元的三块冷却板之间的冷却液流动轨迹呈S形。
进一步地,每个冷却单元的三块冷却板间隔布置,并且三块冷却板上覆盖有均热铝板。
进一步地,所述均热铝板与对应冷却单元的三块冷却板采用钎焊工艺焊接为一体。
本发明的有益效果:
1、本发明的四个冷却单元采用并联结构,有效降低了系统的压降,提高了散热效果。
2、本发明每个冷却单元的三块冷却板之间的冷却液流动轨迹呈S形,有效保证了四个冷却单元的温度场分布的一致。
3、每个冷却单元的三块冷却板上覆盖有均热铝板,可以均匀电池的热量分布,避免电池在三块冷却板的间隙位置产生局部过热。
4、本发明的进液圆管通过均流接头分别与第一连接管和第三连接管连接,通过均流接头使四个冷却单元之间的流量均匀,保证电池冷却均匀,延长电池使用寿命。
附图说明
图1为第一实施例的主视立体图;
图2为第一实施例的仰视立体图;
图3为第一实施例的冷却液输入管的结构示意图;
图4为第一实施例的冷却液输出管的结构示意图;
图5为第一实施例中进液圆管与均流接头的连接结构示意图。
具体实施方式
第一实施例
如图1、2、3、4、5所示,本发明包括进液圆管1、出液圆管2以及并排设置的四个冷却单元3。
冷却单元3包括三块并排布置、并带有冷却液流通空腔的冷却板3-1,三块冷却板3-1间隔布置,并且三块冷却板3-1上覆盖有均热铝板3-6,均热铝板3-6与三块冷却板3-1采用钎焊工艺焊接为一体。
三块冷却板3-1的一端连通连接有冷却液输入管3-2,另一端连通连接有冷却液回液管3-3,冷却单元3位于左侧的两块冷却板3-1之间的冷却液输入管3-2上设置有第一隔板3-4,通过第一隔板3-4将冷却液输入管3-2分隔为两个独立腔体,位于右侧的两块冷却板3-1之间的冷却液回液管3-3上设置有第二隔板3-5,通过第二隔板3-5将冷却液输入管3-3也分隔为两个独立腔体。
左侧的两个冷却单元3位于第一隔板3-4左侧的冷却液输入管3-2之间通过第一连接管4连通连接为一体;左侧的两个冷却单元3位于第二隔板3-5右侧的冷却液回液管3-3之间通过第二连接管5连通连接为一体;右侧的两个冷却单元3位于第一隔板3-4左侧的冷却液输入管3-2之间通过第三连接管6连通连接为一体;右侧的两个冷却单元3位于第二隔板3-5右侧的冷却液回液管3-3之间通过第四连接管9连通连接为一体;使每个冷却单元3的三块冷却板3-1之间的冷却液流动轨迹呈S形。
进液圆管1分别与第一连接管4、第三连接管6连通连接,出液圆管2分别与第二连接管5、第四连接管9连通连接,使四个冷却单元3之间形成并联结构。
作为本实施例的进一步改进,进液圆管1设置在第一连接管4、第三连接管6的正上方,并且通过均流接头7分别与第一连接管4、第三连接管6连接,进液圆管1的一端连通连接在第三连接管6的中部,另一端作为进液口。
均流接头7是由串接在进液圆管1上的水平圆管7-1以及连接在水平圆管7-1中部的垂直圆管7-2组成的T形结构,垂直圆管7-2的下端与第一连接管4的中部连通连接,水平圆管7-1包括水平段7-1-1和缩径段7-1-2,水平圆管7-1的水平段7-1-1靠近进液圆管1的进液口一端;并且进液圆管1、垂直圆管7-2、水平圆管7-1的水平段7-1-1、水平圆管7-1的缩径段7-1-2之间的内径比为1:1:1:0.7。
因为冷却液进入进液圆管1后,在流体惯性力的作用下,进入第三连接管6的冷却液必然多于第一连接管4,因此本发明通过缩小缩径段7-1-2的内径,从而减小冷却液流向第三连接管6的流量,实现冷却液均匀分配的目的。
作为本实施例的进一步改进,出液圆管2设置在第二连接管5、第四连接管9的正上方;出液圆管2的一端与第四连接管9的中部连接,另一端作为出液口,同时出液圆管2还通过连接头8与第二连接管5的中部连通连接;连接头8可以采用现有技术中常用的三通管,三通管的水平段串接在出液圆管2上,三通管的垂直段与第二连接管5的中部连通连接。
作为本实施例的进一步改进,进液圆管1的进口端和出液圆管2的出口端分别延伸至并排设置的四个冷却单元3的左端,并分别向内侧折L形折弯10,L形折弯10的端部之间管束11连接为一体。
二、第一实施例的均流均热平行流式动力电池水冷板相对背景技术中的冷却装置的试验对比:
表1为第一实施例的均流均热平行流式动力电池水冷板与背景技术中的冷却装置在正常工作状态下任意时间点监测的冷却液质量流量的数据对比:
表1
第二实施例
第二实施例的结构与第一实施例的结构相同,不同点在于:进液圆管1、垂直圆管7-2、水平圆管7-1的水平段7-1-1、水平圆管7-1的缩径段7-1-2之间的内径比为1:1:1:0.75。
表2为第二实施例的均流均热平行流式动力电池水冷板在正常工作状态下任意时间点监测的冷却液质量流量的数据:
表2
第三实施例
第三实施例的结构与第一实施例的结构相同,不同点在于:进液圆管1、垂直圆管7-2、水平圆管7-1的水平段7-1-1、水平圆管7-1的缩径段7-1-2之间的内径比为1:1:1:0.8。
表3为第二实施例的均流均热平行流式动力电池水冷板在正常工作状态下任意时间点监测的冷却液质量流量的数据:
表3
由上述三个实施例可以看出,本发明实现了冷却单元之间的冷却液流量的均匀分布,有效解决了背胶技术中存在的问题。

Claims (8)

1.均流均热平行流式动力电池水冷板,其特征在于:包括进液圆管、出液圆管以及并排设置的四个冷却单元;
冷却单元包括三块并排布置、并带有冷却液流通空腔的冷却板,三块冷却板之间的冷却液流动轨迹呈S形,三块冷却板的一端连通连接有冷却液输入管,另一端连通连接有冷却液回液管;
位于左侧的两个冷却单元的冷却液输入管之间通过第一连接管连通连接为一体,位于左侧的两个冷却单元的冷却液回液管之间通过第二连接管连通连接为一体,位于右侧的两个冷却单元的冷却液输入管之间通过第三连接管连通连接为一体、位于右侧的两个冷却单元的冷却液回液管之间通过第四连接管连通连接为一体;
所述进液圆管分别与第一连接管、第三连接管连通连接,所述出液圆管分别与第二连接管、第四连接管连通连接,使四个冷却单元之间形成并联结构。
2.根据权利要求1所述的均流均热平行流式动力电池水冷板,其特征在于:所述进液圆管设置在第一连接管、第三连接管的正上方,所述出液圆管设置在第二连接管、第四连接管的正上方;并且进液圆管通过均流接头分别与第一连接管和第三连接管连接,所述均流接头是由串接在进液圆管上的水平圆管以及连接在水平圆管中部的垂直圆管组成的T形结构,所述进液圆管的一端连通连接在第三连接管的中部,另一端作为进液口,垂直圆管的下端与第一连接管的中部连通连接;所述水平圆管包括水平段和缩径段,水平段靠近进液圆管的进液口一端;并且垂直圆管、水平段的内径均大于缩径段的内径。
3.根据权利要求2所述的均流均热平行流式动力电池水冷板,其特征在于:所述出液圆管的一端与第四连接管的中部连接,另一端作为出液口,同时出液圆管还通过连接头与第二连接管的中部连通连接。
4.根据权利要求2或3所述的均流均热平行流式动力电池水冷板,其特征在于:水平段、垂直圆管、缩径段之间的内径比为1:1:0.7-0.8。
5.根据权利要求4所述的均流均热平行流式动力电池水冷板,其特征在于:水平段、垂直圆管、缩径段之间的内径比为1:1:0.75。
6.根据权利要求1所述的均流均热平行流式动力电池水冷板,其特征在于:所述冷却单元位于左侧的两块冷却板之间的冷却液输入管上设置有第一隔板,位于右侧的两块冷却板之间的冷却液回液管上设置有第二隔板;
第一连接管分别与左侧的两个冷却单元位于第一隔板左侧的冷却液输入管连通连接,第二连接管分别与左侧的两个冷却单元位于第二隔板右侧的冷却液回液管连通连接,第三连接管分别与右侧的两个冷却单元位于第一隔板左侧的冷却液输入管连通连接,第四连接管分别与右侧的两个冷却单元位于第二隔板右侧的冷却液回液管连通连接,使每个冷却单元的三块冷却板之间的冷却液流动轨迹呈S形。
7.根据权利要求1所述的均流均热平行流式动力电池水冷板,其特征在于:每个冷却单元的三块冷却板间隔布置,并且三块冷却板上覆盖有均热铝板。
8.根据权利要求6所述的均流均热平行流式动力电池水冷板,其特征在于:所述均热铝板与对应冷却单元的三块冷却板采用钎焊工艺焊接为一体。
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