CN107978819B - 用于冷却电池的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于冷却电池的设备，其包括：冷却通道，其设置为通过冷却水与电池模块交换热，并且设置有引入冷却水的进口和通过其排出冷却水的出口；分支通道，其形成在冷却通道中，以与冷却通道的纵长方向平行地进行分支，以使通过进口引入的冷却水在冷却水穿过分支通道时流向出口；以及多个流动引导部，其沿着分支通道分支的方向以预定间隔设置在进口和分支通道之间，并引导通过进口引入的冷却水的流动，以允许冷却水均匀地被引入到各个分支通道。

Description

用于冷却电池的设备
技术领域
本公开涉及一种用于冷却电池的设备，其能够提高冷却效率。
背景技术
混合动力车辆、电动车辆和燃料电池车辆已经使用高电压电池来提供用于驱动这些车辆的电能。
高电压电池由电池组构成，其中多个单元电池或模块可以彼此连接以产生高电压并使用该高电压产生高功率。
也就是说，存储在高电压电池中的能量通过逆变器传递到电动机以用于车辆的起动、加速、高效率行驶等，并且如果从发动机产生剩余能量，则使用电动机作为发电机以将剩余能量存储在高电压电池中。
然而，高电压电池消耗相当大量的电流量，因此从其内部产生大量的热。因此，使用高电压电池的车辆需要用于冷却高电压电池的冷却系统。
本部分的公开内容是提供本发明的背景。申请人注意到，本部分可能包含本申请之前可获得的信息。但是，通过提供本部分，申请人不认为本部分中包含的任何信息构成现有技术。
发明内容
本发明的一个方面提供一种用于冷却电池的设备，该设备能够通过使在冷却通道中流动的冷却水的流量分布均匀来提高冷却效率。
根据本发明的一个方面，提供一种用于冷却电池的设备，其包括：冷却通道，其设置为通过冷却水与电池模块交换热，并且设置有通过其引入冷却水的进口和通过其排出冷却水的出口；分支通道，其形成在冷却通道中，以与冷却通道的纵长方向平行地进行分支，以使通过进口引入的冷却水在冷却水经过分支通道时流向出口；以及多个流动引导部，其沿着分支通道分支的方向以预定间隔设置在进口和分支通道之间，并引导通过进口引入的冷却水的流动，以允许冷却水均匀地被引入各个分支通道中。
流动引导部可以设置在形成在冷却通道中的进口的出口和分支通道的入口之间。
可以沿着冷却通道的直的纵长方向在分支通道之间形成分隔壁，并且流动引导部可以设置在从分隔壁在冷却通道的纵长方向延续的延长线上。
流动引导部可以单独地设置为对应于各个分隔壁，并且可以在流动引导部之间形成通道以对应于各个分支通道。
通道可以包括：中心通道，其形成在从进口的出口直接连接到冷却通道的内部的流动引导部之间；以及侧通道，其形成在剩余的流动引导部之间，其中，中心通道的宽度方向长度可以被形成为比侧通道的宽度方向长度短。
各个侧通道的宽度方向长度可以形成为相同。
设置在相对于中心通道的一侧的流动引导部和设置在相对于中心通道的另一侧的流动引导部可以各自设置在以直线形状形成的虚拟配置线上。
流动引导部可以形成为在纵长方向上伸长的板形状，并且流动引导部可以设置成使得流动引导部的纵长方向与配置线的纵长方向一致。
配置线可以形成在与冷却通道的纵长方向正交的宽度方向上，因此，流动引导部可以沿着与冷却通道的纵长方向正交的宽度方向设置。
流动引导部可以设置成从进口的出口朝向冷却通道的内部彼此间隔开预定距离。
中心通道的宽度方向长度可以为3mm至7mm，侧通道的宽度方向长度可以为8mm至12mm，配置线可以形成在与冷却通道的纵长方向正交的宽度方向上，并且形成中心通道的流动引导部和进口的出口之间的最短距离可以为38mm至42mm。
附图说明
结合附图，通过下面详细的描述，将更清楚地理解本发明的上述和其它特征和优点，其中：
图1是用于描述电池模块和可应用于本发明的实施例的冷却通道之间的联接关系的图；
图2是用于描述电池模块和可应用于本发明的实施例的冷却通道之间的联接关系的沿线A-A截取的截面图；
图3是示出根据本发明的第一实施例的设置在冷却通道中的流动引导部的结构的图；
图4是用于描述用于根据本发明的实施例的流动引导部的配置的设计因素的图；以及
图5是示出根据本发明的第二实施例的设置在冷却通道中的流动引导部的结构的图。
具体实施方式
将参照附图详细地描述本发明的实施例。
根据本发明的实施例的用于冷却电池的设备可以配置为包括冷却通道或内部空间3、多个分支通道11和多个流动引导部13。
参照图1至图3描述本发明的实施例，首先，冷却通道3可以设置为通过冷却水与电池模块1交换热，并且设置有通过其引入冷却水的进口5和通过其排出冷却水的出口7。
例如，冷却通道3设置成其与安装在车辆中的电池模块1的底表面接触的状态，以与电池模块1交换冷却水，使得电池模块1被冷却。
冷却通道3形成为在纵长方向上伸长同时具有大致长方体形状，其一端的中间可以设置有冷却水引入到其中的进口5，其另一端的中间可以设置有通过其排出冷却水的出口7。
分支通道11可以形成为在与冷却通道或内部空间3的纵长方向平行地进行分支，因此在通过进口5引入的冷却水经过时可以形成为流向出口7。
例如，与冷却通道3的纵长方向平行形成的通道形成为沿冷却通道3的宽度方向单独地进行分支，使得被引入冷却通道3的冷却水可以经过分支通道11，然后可以通过出口7排出到冷却通道3的外部。
特别地，根据本发明的实施例的流动引导部13可以沿着分支通道11分支的方向以预定间隔设置在进口5和分支通道11之间。通过这种配置，通过进口5引入的冷却水的流动通过流动引导部13被引导到分支通道11，使得经过流动引导部13之间的开口的冷却水可以均匀地被引入到各个分支通道11中。
也就是说，根据使用冷却通道3的冷却方案，如果冷却水在与冷却水的移动方向垂直的方向上流动同时均匀分布，则在冷却通道3接触热源的表面上均匀地产生热传导，从而提高冷却通道3的散热性能。
因此，根据本发明的实施例，通过进口5被引入冷却通道3中的冷却水的流动在被流动引导部13引导时流动，使得冷却水不会集中在穿过进口5和出口7之间的中间部分，而是在被分散到中间部分的两侧时流动。
因此，在冷却通道3中流动的冷却水通过流动引导部13在各个分支通道11中均匀地流动，从而提高电池模块1与冷却水之间的热交换效率，从而提高冷却效率，也减少冷却通道3中的冷却水的流动的压力损失，进而减少泵送损失，从而提高燃料效率。
同时，参照图3，根据本发明的实施例的流动引导部13可以设置在形成于冷却通道3中的进口5的出口和分支通道11的入口之间。
此外，分隔壁9可以在沿着冷却通道3的直的纵长方向的两个直接相邻的分支通道11之间形成，并且流动引导部13可以设置在从分隔壁9沿冷却通道3的纵长方向延续的延长线上。
特别地，流动引导部13可以单独地设置为对应于各个分隔壁9，并且可以在流动引导部13之间形成通道，以对应于各个分支通道11。
也就是说，多个分隔壁9沿着其纵长方向平行设置在冷却通道3中，使得分支通道11可以通过分隔壁形成在冷却通道3中。此外，流动引导部13各自设置为对应于每个分隔壁9，因此冷却水通过流动引导部13被引导到分支通道11而不是分隔壁9中，使得冷却水可以均匀地在各个分支通道11中流动。
此外，参照图3和图4，根据本发明的实施例，通道可以被配置成包括一个中心通道Pc和多个侧通道Ps。
具体地，中心通道Pc可以形成在流动引导部13之间，在从进口5的出口直接连接到冷却通道3的内部的通道上。
此外，侧通道Ps可以形成在剩余的流动引导部13之间。
在这种情况下，中心通道Pc的宽度方向长度可以形成为比侧通道Ps的宽度方向长度短。
此外，各个侧通道Ps的宽度方向长度可以形成为相同。
也就是说，引入到冷却通道3中的冷却流动首先流向中心通道Pc，因此中心通道Pc的间隔被形成为比其余侧通道Ps的间隔窄，使得冷却水可以在朝向形成在中心通道Pc的左侧和右侧的侧通道Ps分散时流动，从而使冷却水尽可能多地在各个分支通道11中流动。
此外，根据本发明的实施例，设置在相对于中心通道Pc的一侧的流动引导部13和设置在相对于中心通道Pc的另一侧的流动引导部13可以各自设置在形成为直线形状的虚拟配置线Lp上。
例如，流动引导部13可以形成为在纵长方向上伸长的板形状，并且可以设置成使得流动引导部13的纵长方向与配置线Lp的纵长方向一致。
例如，如图4所示，设置在中心通道Pc的一侧的流动引导部13被设置在一条配置线Lp上，而设置在中心通道Pc的另一侧的流动引导部被设置在另一条配置线Lp上，使得所有流动引导部13可以以“V”字形状设置。
作为另一示例，配置线Lp被形成在与冷却通道3的纵长方向正交的宽度方向上，因此流动引导部13可以沿与冷却通道3的纵长方向正交的宽度方向设置。
也就是说，如图5所示，形成在中心通道Pc的一侧的配置线Lp形成在与分支通道11正交的方向(冷却通路3的宽度方向)上，以及形成在中心通道Pc的另一侧的配置线Lp也形成在与分支通道11正交的方向上，使得所有流动引导部13可以以“-”字形状设置。
此外，根据本发明的实施例的流动引导部13可以设置成从进口5的出口朝向冷却通道3的内部彼此间隔开预定距离。
也就是说，位于中心通道Pc两侧的流动引导部13和进口5的出口设置成彼此间隔开预定距离。
同时，参照图4和图5，根据本发明的实施例，鉴于上述4个设计因素，流动引导部13可以被设置成使得在冷却通道3中冷却水的流速分布均匀。
作为设计因素，可以具有中心通道Pc的宽度方向长度、侧通道Ps的宽度方向长度、由配置线Lp与冷却通路3的宽度方向形成的角度、以及形成中心通道Pc的流动引导部13和进口5的出口之间的最短距离。
在实施例中，中心通道Pc的宽度方向长度可以为3mm至7mm，侧通道Ps的宽度方向长度可以为8mm至12mm。
此外，配置线Lp形成在与冷却通道3的纵长方向正交的冷却通道3的宽度方向上，因此由配置线Lp与冷却通道3的宽度方向形成的角度可以为0°，并且形成中心通道Pc的流动引导部13与进口5的出口之间的最短距离可以为38mm至42mm。
也就是说，对于每个设计因素设置多个设计值，并且可以通过对每种情况的流动分析来计算冷却水的流速分布，以计算流速的均匀性。在这一点上，当流动均匀性接近0时，可以确定流速是均匀的。
下面的表1示出鉴于多个设计因素的每种情况以及几种情况的流动均匀性的示例。
【表1】
Figure BDA0001222891600000071
也就是说，如下基于每种情况的各个通道的单独流速均匀性之间的关系可以导出流速均匀性的关系式。因此，导出整个流速均匀性接近0(如有可能)的设计值，因此可以设置流动引导部。
流速均匀性＝-0.36+3.21a-0.48b+0.024c-0.098d
可以确认的是，在上述情况中，其中中心通道Pc的间隔为5mm、侧通道Ps的间隔为10mm、配置线Lp的角度为0°、进口5的出口和流动引导部13之间的距离为40mm的情况3的设计因素是流速均匀性接近0(如有可能)的最佳设计值。
基于上述关系式，根据本发明的实施例，可以理解，减小中心通道Pc的间隔比增加侧通道Ps的间隔相对更容易导出流速均匀性接近0。因此，可以通过改变设计值导出流速均匀性接近0的情况。
如上所述，根据本发明的实施例，通过进口5引入到冷却通道3中的冷却水由流动引导部13引导并流动，结果冷却水不会集中在中心通道Pc上，而是在被分散到中心通道Pc的两侧的侧通道Ps时流动。
因此，在冷却通道3中流动的冷却水通过流动引导部13在各个分支通道11中均匀地流动，以提高电池模块1与冷却水之间的热交换效率，从而提高冷却效率，也减少冷却通道3中的冷却水的流动的压力损失，进而减少泵送损失，从而提高燃料效率。
在实施例中，参照图1至图5，电池冷却设备包括接触和/或附接到电池1并用于冷却电池1的表面。冷却设备包括限定内部空间3的壳体。冷却设备进一步包括进口5和出口7。因此，由泵供应的冷却水通过进口被接收，流动通过内部空间并通过出口排出。
在实施例中，冷却设备进一步包括多个平行的分隔壁9，其沿着冷却设备的纵长方向延伸并且在内部空间3中形成多个平行的通道11。通道11沿着长度方向延伸。内部空间3包括位于进口5和通道11之间的上游部分和位于出口7和通道11之间的下游部分。
在实施例中，多个引导壁13形成在上游部分中。在一个实施例中，引导壁13沿着大致垂直于长度方向的方向对齐。在另一个实施例中，一些引导壁13沿着相对于长度方向的第一倾斜方向对齐，并且其它引导壁沿着相对于长度方向的第二倾斜方向对齐。在实施例中，每个引导壁13与相应的一个分隔壁9间隔开，并且设置在从相应的分隔壁9延伸的假想线上。在实施例中，上游部分包括位于进口5与引导壁13之间的第一部分和位于引导壁13与通道11之间的第二部分。在一个实施例中，在第二部分中没有提供附加的分隔壁或引导壁。经过形成在引导壁之间的开口的冷却水在进入通道11之前经过第二部分。
根据本发明的实施例，流动引导部可以使在冷却通道中流动的冷却水在各个分支通道中均匀地流动，以增加电池模块和冷却水之间的热交换效率，从而提高电池的冷却效率，以及减少冷却通道中的冷却水的流动的压力损失，进而减少泵送损失，从而提高燃料效率。
同时，虽然上面已经详细地描述了本发明的特定示例，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改和变更。另外，显然这些修改和变更在所附权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种用于冷却电池的设备，所述设备包括：
冷却通道，其设置成通过冷却水与电池模块交换热，并且设置有引入所述冷却水的进口和通过其排出所述冷却水的出口；
分支通道，其形成在所述冷却通道中，以与所述冷却通道的纵长方向平行地进行分支，以使通过所述进口引入的所述冷却水在所述冷却水经过所述分支通道时流向所述出口；和
多个流动引导部，其沿着所述分支通道分支的方向以预定间隔设置在所述进口和所述分支通道之间，并且引导通过所述进口引入的所述冷却水的流动，以允许所述冷却水均匀地被引入到所述各个分支通道中，
其中所述流动引导部设置在所述进口和所述分支通道的入口之间，
沿所述冷却通道的直的纵长方向在所述分支通道之间形成分隔壁，
所述流动引导部设置在从所述分隔壁在所述纵长方向延续的假想延长线上，
所述流动引导部单独地设置为对应于各个分隔壁，
在流动引导部之间形成通道以对应于各个分支通道，
所述通道包括：
中心通道，其形成在从所述进口的出口直接连接到所述冷却通道的内部的所述流动引导部之间；和
侧通道，其形成在剩余的流动引导部之间，
设置在相对于所述中心通道的一侧的所述流动引导部和设置在相对于所述中心通道的另一侧的所述流动引导部各自设置在以直线形状形成的虚拟配置线上，
所述流动引导部形成为在纵长方向上伸长的板形状，并且所述流动引导部设置成使得所述流动引导部的纵长方向与所述配置线的纵长方向一致，
所述配置线形成为从最靠近所述进口的出口的中心路径朝向分支流动路径在与所述冷却通道的纵长方向正交的宽度方向上面向两个方向，并且所有流动引导部以“V”字形状设置，
所述中心通道的宽度方向长度形成为比所述侧通道的宽度方向长度短，并且
所述中心通道的宽度方向长度、所述侧通道的宽度方向长度、由所述配置线与所述冷却通道的宽度方向形成的角度、以及形成所述中心通道的流动引导部和所述进口的出口之间的最短距离用于使在所述冷却通道中冷却水的流速分布均匀。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，各个所述侧通道的宽度方向长度被形成为相同。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述流动引导部设置成从所述进口的出口朝向所述冷却通道的内部彼此间隔开预定距离。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述中心通道的宽度方向长度为3mm至7mm，
所述侧通道的宽度方向长度为8mm至12mm，
所述配置线形成在与所述冷却通道的纵长方向正交的宽度方向上，
形成所述中心通道的所述流动引导部和所述进口的出口之间的最短距离为38mm至42mm。
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