CN112151909B - 一种动力电池叠置的液冷装置及其强制对流液冷板 - Google Patents

Abstract

一种动力电池叠置的液冷装置，包括动力电池单元(10)、冷却板(20,200)和热沉(30,300)，所述冷却板(20,200)沿长度方向的下部与电池单体(11)交替叠置形成叠置体；所述热沉(30)包括与冷却板(20,200)接触的多个微通道(34，304)；虹吸系统(50),所述虹吸系统(50)用于形成包括微通道(34，304)的虹吸通道(56)，还包括所述虹吸系统(50)，虹吸系统(50)用于形成所述虹吸通道(56)入口端和出口端的气压差和液压差。所述动力电池叠置的液冷装置及其强制对流液冷板,动力电池单元温度一致性好，散热速度快，动力电池90％以上时间在30‑40℃之间。

Description

一种动力电池叠置的液冷装置及其强制对流液冷板

技术领域

本发明涉及动力电池的技术领域，具体涉及一种动力电池叠置的液冷装置及其强制对流液冷板。

背景技术

磷酸铁锂电池由于具有比能量高、无污染、无记忆效应等优点成为新能源汽车动力系统的最佳候选。但锂离子电池对温度非常敏感，在合适的温度范围第一电池组才能高效率放电并保持良好的性能。高温时易出现老化速度快、热阻增加快、循环次数少、使用寿命短等问题。要将电池组工作温度控制在理想的范围，必须采用强制散热措施。锂电池散热系统设计强调2 个目标参数，一个是电池组的最高温度要低于50℃，另一个是电池单体之间的温度差小于5℃，即单体电池间的温度均匀性最好。

目前锂电池热管理的研究方法主要包括空冷、液冷、相变材料冷却、热管冷却，但是商业应用仅为空冷和液冷。

空冷，空冷是目前国产和日产电动汽车普遍采用的冷却方式。要提高空冷的散热效率，最直接的方式是提高空气流动速度和增大散热面积。但这与“需要在有限的空间第一，风扇功耗尽量低的前提下合理地设计空气流场”的原则是相矛盾的。空气要进入电池箱体对电池进行冷却，这对于紧密叠置在一起的矩形电池来说，风冷局限于电池排列方式、电池间距、风道、风速或风量，散热效果有限。

液冷，目前，欧美系列如法国标致雪铁龙的Berlingo、德国大众的GLOF 等纯电动车采用液冷方式。空气与壁面之间的换热系数低，采用高传热系数的换热流体取代空气成为强化散热的必然手段。但是，液冷通过增加冷却剂通道数量或加大质量流量的方向来增强散热，最大温差仍然很难控制在5℃以下。

相变冷却，利用相变材料（PCM）进行电池冷却的原理是当电池进行大电流放电时，相变材料吸收电池放出的热量发生相变，使电池温度迅速降低，且不增加耗能元件。目前还没有电动汽车采用该冷却方式，仍处于实验研究阶段。最大的缺陷是电池组必须携带足够量的相变材料用于吸收热量，一旦相变材料全部由固态变为液态，不能很快地重新变回固态再吸收热量，即只能单次循环。

也有热管冷却，但是热管只要折弯其散热效率就大幅降低，而且由于热管与电池接触为线接触非面接触，所以单独使用热管冷却效果并不理想，有必要采用热管和其他方式的组合来改善散热效果。

总之，设计有效散热的矩形电池的冷却结构，使得电池组的最高温度低于50℃，电池单体最大温度差小于5℃，已经成为迫切需要解决的业界难题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种动力电池叠置的液冷装置及其强制对流液冷板。

本发明的目的是这样实现的，一种动力电池叠置的液冷装置，包括

动力电池单元，所述动力电池单元包括串联的多个电池单体；

液冷板，所述液冷板沿长度方向的下部与电池单体相对于水平面呈倾斜角度地交替叠置形成叠置体，所述液冷板下部吸收电池单体中的热量，确保电池单体的温度不超过50℃，液冷板沿长度方向的上部超出电池单体，用于散失所述液冷板的热量；

热沉，所述热沉包括与液冷板接触的多个微通道，所述热沉通过微通道带走液冷板的所述热量；

虹吸系统，所述虹吸系统用于形成包括微通道的虹吸通道，所述虹吸系统包括板式储液罐、板式回液罐，所述叠置体下部抵接所述板式回液罐，叠置体上部抵接板式储液罐，虹吸系统用于形成所述虹吸通道入口端和出口端的气压差和液压差。

进一步地，所述液冷板包括至少3个间隔并排设置的扁平热管，在扁平热管之间形成下流通道；扁平热管为扁平热管结构，所述扁平热管结构包括吸热部、散热部和连通所述吸热部和散热部的吸液芯，所述吸热部对应液冷板沿长度方向的下部；散热部对应液冷板沿长度方向的上部；所述吸液芯设置于扁平热管的两侧内壁以紧邻所述下流通道，所述液冷板上部设有连通所述下流通道的上横通道。

进一步地，所述热沉包括多个热沉块，热沉块与液冷板(20)上部交替叠置，所述热沉块的两侧对应液冷板上部设有多个微通道槽，所述微通道槽沿液冷板宽度方向延伸；当热沉块与液冷板的侧面抵接时，所述微通道槽与液冷板之间形成微通道。

进一步地，所述热沉块顶部抵接所述板式储液罐，所述微通道入口连通所述板式储液罐，所述微通道出口通过第一软管连通上横通道及所述下流通道，所述下流通道底部连通所述板式回液罐，顺序连通的板式储液罐、微通道、第一软管、下流通道和板式回液罐构成所述虹吸通道。

进一步地，所述液冷板包括储热芯盒，储热芯盒装有储热介质，所述储热芯盒两侧面分别间隔并排地粘贴至少3个扁平热管，所述下流通道沿长度方向贯穿所述液冷板。

进一步地，所述热沉包括微通道板，所述微通道板具有沿长度方向贯穿微通道板的多个平行排列的微通道，所述储热芯盒沿液冷板长度方向贯通地穿设有所述微通道板。

进一步地，所述液冷板沿长度方向的上部伸入所述板式储液罐中且置于冷却液的液面以下，使得顺序连通的所述板式储液罐、所述微通道、板式回液罐构成所述虹吸通道，同时使得顺序连通的板式储液罐、下流通道、板式回液罐也构成所述虹吸通道。

进一步地，所述叠置体被保持在矩形侧框架中，矩形侧框架包括一对保持框，在叠置体的电池单体的法线方向两侧分别设有三角块，所述三角块与叠置体形成矩形块，所述矩形块的两侧分别固定所述保持框，保持框与所述三角块固定连接；所述三角块具有倾斜表面，所述倾斜表面与三角块的底面具有固定的倾斜角度，对应不同高度的动力电池单元。

进一步地，所述板式回液罐具有电池单体底部抵接的台阶顶面的板式腔体，所述板式回液罐包括与板式回液罐连通的副腔，所述副腔的底部高于所述板式回液罐，所述副腔中设有回液泵，回液泵通过回液软管连通所述板式储液罐；所述回液泵间歇启动；板式储液罐液面以上充有一定气压的空气，调节气压值，可调节虹吸通道的冷却液流动速度。

一种用于所述动力电池叠置的液冷装置的强制对流液冷板，包括储热芯盒，储热芯盒装有储热介质，所述储热芯盒两侧面分别间隔并排地粘贴至少3个扁平热管，在扁平热管之间形成下流通道，所述下流通道沿长度方向贯穿所述强制对流液冷板；

所述储热芯盒沿所述强制对流液冷板长度方向贯通地穿设有所述微通道板，所述微通道板具有沿长度方向贯穿微通道板的多个平行排列的微通道。

所述一种动力电池叠置的液冷装置及其强制对流液冷板，通过以下特殊结构保证了“电池组的最高温度要低于50℃，且各电池单体的温度差小于5℃”的设计目标：

1）依靠热管吸热部向散热部迁移热量，协同下流通道均温的强制对流液冷板

动力电池单体11之间交替叠置有液冷板20，液冷板20两侧设有至少三个间隔并排的扁平热管21，扁平热管21的吸热部与电池单体叠置，散热部与热沉叠置或接触，形成与至少散热部接触的冷却液流动通道，即虹吸通道。扁平热管21之间形成下流通道22，下流通道对电池和扁平热管进行冷却，启动均温作用。

）虹吸通道与微通道、下流通道协同，低功耗带走液冷板吸收的热量

无论热沉块31的微通道槽32，还是微通道板303，都是与液冷板直接接触并带走其热量。

微通道槽32通过与液冷板的上部接触形成微通道34，该微通道34成为虹吸通道的一段，借助虹吸作用持续不断地、无需额外动力地在微通道34中有冷却液通过，微通道34不断流过液冷板上部，散热通道畅通无阻；

所述微通道板303具有沿长度方向贯穿微通道板的多个平行排列的微通道304，储热芯盒206沿液冷板长度方向贯通地穿设有所述微通道板303。微通道304也同样成为虹吸通道的一段，借助虹吸作用持续不断地、无需额外动力地在微通道304中有冷却液通过。微通道304成为储热芯盒的内芯，同时液冷板上部对应扁平热管的散热部不断有冷却液流过，散热通道畅通无阻。

间隔在扁平热管之间的下流通道22，对液冷板的均温也是起到关键作用，很好地补充了扁平热管与电池线接触的缺陷。实践证明，通过调节板式储液罐液面以上的气压，可加快下流通道和微通道的冷却液流速，同时启动强制换热模式，则电池单体的温度可迅速降至30℃以下，与不设下流通道的并排的扁平热管的液冷板相比，电池单体的均温性更好。

实施例1是微通道34与下流通道22串联，液冷板的散热部外壁冷却，同时液冷板内冷却，内外同时冷却；实施例2是微通道304与下流通道22并联，液冷板的散热部外壁浸没在流动的冷却液液面以下外冷却，同时液冷板内部微通道和下流通道冷却，内外同时冷却，实施例2的效果更优。

储热芯盒与扁平热管协同作用吸收电池单体的热量，将热量从热管吸热部迁移至散热部的同时不升温地额外储热。

散热与吸热均为关键，只有散热渠道畅通无阻同时吸热通道也畅通无阻，才能有优秀的冷却能力。

液冷板采用并排间隔粘贴扁平热管的方式，形成热管液冷板。热管液冷板的吸热部与电池单体低热阻地交替叠置，为了缓解热管液冷板的两侧面均吸热造成对热管的热冲击，采用储热芯盒两侧面分别间隔粘贴扁平热管的结构，除了扁平热管的吸热部吸热，将热量迁移至扁平热管的上部的散热部，储热芯盒也在吸收扁平热管吸热部的热量，以拉平温升。这样，使得液冷板具有平缓温升的功能，使得动力电池90%以上时间在25-45℃之间，延长了电池的使用寿命。

所述动力电池叠置的液冷装置及其强制对流液冷板,良好地将原位相变吸热和异位相变散热整合在一起，原位相变吸热为储热介质的吸热，异位相变散热为扁平热管的散热，一方面为电池组大功率放电提供了相变储热的温升缓冲和异位相变散热的降温，另一方面又以恒定速率将所述储热介质的热量和热管散热部的热量被冷却液带走，动力电池单元温度一致性好，散热速度快，动力电池90%以上时间在25-45℃之间。

附图说明

图1为本发明一种动力电池叠置的液冷装置的实施例一的主剖视图。

图2为本发明一种动力电池叠置的液冷装置的实施例一的矩形块置于保持框架示意图。

图3为本发明一种动力电池叠置的液冷装置的实施例一的液冷板横剖视图。

图4为本发明一种动力电池叠置的液冷装置的实施例一的液冷板主剖视图。

图5为本发明一种动力电池叠置的液冷装置的实施例一的图1中I部分的放大图。

图6为本发明一种动力电池叠置的液冷装置的实施例二的主剖视图。

图7为本发明一种动力电池叠置的液冷装置的实施例二回液泵下置的主剖视图。

图8为本发明一种动力电池叠置的液冷装置的实施例二的液冷板横剖视图。

图9为本发明一种动力电池叠置的液冷装置的实际路测的冷却性能曲线图，

其中，a）为高速路况；b）为连续爬坡路况；c）为城市6-8级拥堵路况；

图中，×为安装实施例一的液冷装置的1#电池组；◆为安装实施例二的液冷装置的2#电池组。

上述图中的附图标记：

10 动力电池单元，11 电池单体，12 矩形侧框架，13 三角块，14 保持框，15 倾斜表面

20液冷板，21 扁平热管，22下流通道，23 上横通道，24 第一软管

200 液冷板，206储热芯盒，207 储热介质

30 热沉，31热沉块，32 微通道槽，33 封闭压筋，34 微通道，35 入液支通道，36出液支通道，37入液通孔，38 出液嘴

300 热沉，303 微通道板，304 微通道

40扁平热管结构，41吸热部，42 散热部，43 吸液芯，44 热工介质

50虹吸系统，51 板式储液罐，52 板式回液罐，53 台阶支承面，54 副腔，55 回液泵，56 虹吸通道，57 回液软管

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1-图5所示，一种动力电池液冷板交替叠置的强制对流液冷装置，包括动力电池单元10、液冷板20、热沉30，动力电池单元10包括多个电池单体11和矩形侧框架12，所述电池单体11与液冷板20相对于水平面呈倾斜角度α地交替叠置形成叠置体，所述倾斜角度α小于等于90º。倾斜角度α等于90 º时，多个电池单体相对于水平面竖直地叠置。所述叠置体被保持在矩形侧框架12中。矩形侧框架12包括一对三角块13和一对保持框14，在叠置体的电池单体的法线方向两侧分别设有所述三角块13，所述三角块与叠置体形成矩形块，所述矩形块的两侧分别固定所述保持框14，保持框14与所述三角块固定连接。所述三角块13具有配置所述倾斜角度α的倾斜表面15，所述倾斜表面15与三角块13的底面具有固定的倾斜角度α。所述三角块13为多个不同倾斜角度α的系列，可适应不同的动力电池单元的高度H。一对保持框14的底部和顶部通过卡接带卡接紧固。

所述液冷板20包括至少3个并排设置的扁平热管21和间隔设置在扁平热管之间的下流通道22。所述液冷板20顶部设有上横通道23，所述上横通道23连通下流通道22。

扁平热管21为扁平热管结构40，所述扁平热管结构40包括吸热部41和散热部42，所述吸热部41的高度等于电池单体11的高度，所述吸热部41用于置于电池单体11之间使得吸热部41与电池单体11之间低热阻地接触以在充电/放电期间从电池单体11吸收热量；所述散热部42，置入热沉30中，使得散热部42的热量被热沉30吸收。扁平热管结构40还包括吸液芯43，所述吸液芯43设置于扁平热管的两侧内壁，所述吸液芯43为倒L形，由下而上延伸并横向延伸至散热部42中。所述扁平热管21的两侧壁构成下流通道24的侧壁，也就是说，下流通道中的流体主要冷却扁平热管21的两侧壁内侧的吸液芯43，使得吸液芯43能正常工作，从而保证扁平热管结构40的散热部42的气态热工介质转变为液态的正常回流，从而提高扁平热管结构40的换热效率。

所述热沉30包括多个间隔设置于板式储液罐51下方的热沉块31，所述间隔w等于液冷板20的厚度L。所述热沉块31的两侧对应散热部42设有多个微通道槽32，微通道槽32的上下分别设有封闭压筋33，所述液冷板20对应封闭压筋33设有封闭槽26，封闭槽26中设有封水橡胶条，液冷板20插入热沉30的间隔w中直到封闭压筋33卡入封闭槽26中为止，这样液冷板20的散热部42的两侧分别形成微通道34，冷却液从微通道34通过即可高效率地吸收散热部42的热量。板式储液罐51的底板设有多个入液通孔37，热沉块31顶部设有入液凹陷37，入液通孔37正对所述入液凹陷37，热沉块31设有连通两侧微通道槽32的入液支通道35和出液支通道36，入液凹陷37连通入液支通道35，出液支通道36设有出液嘴38，所述出液嘴38通过第一软管24连通液冷板20顶部的上横通道23，上横通道23连通所述下流通道22。

还包括虹吸系统50，所述虹吸系统50包括板式储液罐51和板式回液罐52，板式回液罐52两侧端枕于一对保持框14的底部法兰。所述板式回液罐52具有电池底部抵接的台阶顶面53的板式腔体，所述板式回液罐52包括置于三角块13的与板式腔体连通的副腔54，所述副腔54中设有回液泵55，回液泵55通过出液软管连通所述板式储液罐51。所述回液泵55通过控制装置间歇启动，每当副腔54内的冷却介质到达最高液面，则启动回液泵55将冷却介质抽到板式储液罐51中；当副腔54内的冷却介质液面低于最低液面高度，则回液泵55停止。所述板式储液管51顶部设有单向阀52和进气嘴53，进气嘴53通过软管连通进气泵，以使得板式储液罐51中液面顶部维持标准大气压。当板式储液管51的液面顶部气压低于标准大气压时，启动进气泵将空气抽入板式储液罐。

所述虹吸系统50包括虹吸通道56，所述虹吸通道56包括首尾连通的板式储液罐51、微通道34、上横通道23和下流通道22、板式回液罐52和副腔54，板式储液罐51内液面顶部维持标准大气压，所述虹吸通道56内不含空气，所述副腔54的高度低于板式储液罐51底板一高程H。虹吸的形成条件是板式储液罐51的气压和高程H，同时在初始配置时要保证微通道34和第一软管24内的充满冷却液，排出空气。所述副腔54的底部高于所述台阶支承面53，便于虹吸通道56由上而下填充冷却液时虹吸通道中的空气集中到副腔而排出，副腔54中抽真空，以增强虹吸作用。虹吸系统50的好处是节能，回液泵55间歇启动即可。所述虹吸系统50也可随时为封闭的液流系统，抽去从板式储液罐51到板式回液罐52及副腔54的虹吸通道56内的所有空气，即通过回液泵55不停地泵送，使得虹吸通道56内充满冷却液并提供不断循环泵送的动力即可。这样做的好处是可调节泵送压力而在一定范围内调节冷却液在虹吸通道56内的流速。

实施例1的技术要点：

一种动力电池强制对流液冷板，动力电池单体11与液冷板20相对于水平面呈倾斜角度α地交替叠置形成叠置体，且叠置体下部抵接有板式回液罐52，上部抵接板式储液罐51和热沉30，叠置体连同板式回液罐、板式储液罐和热沉一起被保持在矩形侧框架12中。液冷板20的散热部两侧面分别抵接热沉块31的微通道槽32形成微通道34，所述液冷板20包括至少3个并排设置的扁平热管21，扁平热管之间形成下流通道22。顺序连通的板式储液罐51、微通道34、第一软管24、下流通道22、板式回液罐52、副腔54构成虹吸通道56，借助虹吸原理，高程的板式储液罐51中的冷却水不断地沿虹吸通道56流入低程的板式回液罐52，不断地带走扁平热管21的散热部的热量。

实施例2

液冷板中加入储热芯盒，微通道板穿过储热芯盒，取消热沉块及微通道槽，其他结构与实施例一相同。

一种动力电池强制对流液冷板，如图6-图8所示，包括动力电池单元10、液冷板200、热沉300。

所述热沉300包括微通道板303，微通道板303具有沿长度方向贯穿微通道板的多个平行排列的微通道304，所述液冷板200包括储热芯盒206，储热芯盒206装有储热介质207。储热芯盒206两侧面低热阻地粘贴有至少3个并排设置的扁平热管21和间隔设置在扁平热管之间的下流通道22，下流通道22沿液冷板长度方向贯穿所述液冷板，不设置上横通道23；储热芯盒206沿液冷板长度方向贯通地穿设有所述微通道板303，使得储热介质207在储热芯盒内的各方向具有相同厚度。扁平热管21的散热部42伸入板式储液罐51中，浸没于板式出液管的冷却液液面以下，使得顺序连通的所述板式储液罐51、所述微通道304、板式回液罐52构成所述虹吸通道56，同时使得顺序连通的板式储液罐51、下流通道22、板式回液罐52也构成所述虹吸通道56。

还包括控制系统，所述控制系统包括安装在储热芯盒内壁的温度传感器，测量出储热介质温度T_核，并发送给控制系统，满足条件：T_核≥50℃，满足条件则启动强制冷却模式，迅速将储热芯盒（206）中的液态石蜡转变成固态石蜡，直到满足条件：T_核≤30℃，则停止强制冷却模式，所述扁平热管21中装有热管工质，所述热管工质的启动温度比储热介质的固液相变温度低5-10℃；所述强制冷却模式为：另设强制热交换器，使得回液软管流经所述强制热交换器，将回液管中的冷却液降温到10℃以下。所述液冷板中流动的冷却液采用纯水或纯水+乙二醇（≤50%）的混合液。

更为优选的是，所述储热芯盒206中设有多孔介质；多孔介质为通孔型泡沫铝、通孔型泡沫铜或通孔型泡沫银。多孔介质的孔隙率ε在90-96%，孔密度Ω在8-20PPI，最优选择孔隙率ε=0.94，孔密度Ω=10PPI；所述储热介质207的固液相变温度在35℃～45℃。采用高熔点石蜡如62#石蜡掺入45w%-55w%低熔点石蜡如十八烷（C₁₈H₃₈）可得到，如表1。

表1 混合石蜡热性能参数

实施例2的技术要点：

一种动力电池强制对流液冷板，动力电池单体11与液冷板20相对于水平面呈倾斜角度α地交替叠置形成叠置体，且叠置体下部抵接有板式回液罐52，液冷板20上部伸入板式储液罐51并位于液面以下，液冷板200包括储热芯盒206，储热芯盒206两侧面设有至少3个并排设置的扁平热管21和间隔设置在扁平热管之间的下流通道22，下流通道22沿液冷板长度方向贯穿所述液冷板。储热芯盒206沿液冷板长度方向贯通地穿设有所述微通道板303。

技术原理是，利用扁平热管21与储热介质207协同完成热沉300带走热量的功能从而管控电池单体11的温度。扁平热管21的散热部直接浸没在冷却液中散热，最需要新的冷却液不断流过散热部，于是设计了储热芯盒206及贯通的微通道板303，这样，冷却液不断通过液冷板顶部经微通道板303和下流通道22分别流入板式回液罐52，促使周围新的冷却液不断流经散热部，加强了散热部的换热效率。储热介质207对于高热流密度的热量进行缓冲，缓解了扁平热管21的热量冲击，二者协同管控动力电池单元10的温度，抑制了温升过快，解决了储热介质只能单向循环，很难做到双向循环的技术弊病。同时，顺序连通的所述板式储液罐、所述微通道、板式回液罐构成所述虹吸通道，同时使得顺序连通的板式储液罐、下流通道、板式回液罐也构成所述虹吸通道，仅在液冷板、板式储液罐和板式回液罐之间有环形液封口，液封容易，相比实施例1更加不易漏液，液密封性能大幅提高。

实验数据

下面给出实施例1、2的强制对流液冷板的实验数据，矩形侧框架12设有11组与液冷板20交替叠置的矩形电池单体11形成叠置体，将所述叠置体装设在比亚迪E6的电池结构中，比亚迪E6的磷酸铁锂电池容量达到57KWh。将实施例1的磷酸铁锂电池组的编号1#、实施例2的磷酸铁锂电池组编号2#，试验条件要求环境温度20℃，湿度40%～50%，如路试，要求平直路面，风速小于10km/h。对比亚迪E6电池组进行快速充电，荷电状态( SOC) 从电量最小状态充到满电状态，将满电状态的电池组进行放电散热测试，使得比亚迪E6从满电状态按以下既定工况运行到最小荷电状态，以80A进行快速充电直到充满为止。测试时按如下极限工况进行试验直到电池管理系统发出低电量报警。

1）爬坡工况: 以50km/h 在山区大转弯防火道上连续爬坡路面行驶直到低电量报警；

2）高速工况:车速120km/h 匀速行驶，直到低电量报警。

3）城市拥堵路况: 选择拥堵程度为6-8的中度拥堵的城市路况，直到低电量报警。

拟定好合适路线，以爬坡工况、高速工况、城市拥堵路况分别单独进行满电极限放电散热测试，每隔半小时记录一次温度。

如图9所示，从温度曲线图中可看出，安装实施例1的强制对流液冷装置的1#电池组、安装实施例2的强制对流液冷装置的2#电池组均能够满足 “电池组的最高温度要低于50 ℃，且各电池单体的温度均方差(SDT)小于5℃”的设计目标，高速工况放电功率最大，爬坡工况次之，城市拥堵路况放电功率相对最小。图8显示如下特点：

（1）储热芯盒可大幅度缓解温升，微通道协同下流通道，使得液冷板可降温到扁平热管启动温度以下。

无论高速工况、爬坡工况还是城市拥堵路况，2#电池组首次升温周期到达上限50℃时间间隔是1#电池组时间间隔的2-3倍；启动强制冷却模式，2#电池组因微通道304和下流通道22的并联流路作用下，可降温到扁平热管启动温度以下，在20℃左右，此强制冷却耗能带来的好处是，后面周期的升温时间没有减少，而1#电池组只能在后续周期中将电池温度控制在30-50℃。当然，也可以选择不启动强制冷却模式，则2#电池组的温度也可控制在30-50℃。

（2）1#电池组、2#电池组均能满足高热流密度大功率散热要求

1#电池组高速工况后续每次30℃升温到50℃的升温时间有点快，仅15分钟左右就需要强制冷却模式降低温度，功耗有点高，需要改进。

2#电池组储热芯盒的功劳不小，温升慢，每次强制冷却后，降温到20℃左右，从20℃升温到50℃需要90min左右，保证了扁平热管散热的高效运行，保证了储热介质的循环使用，为电池组提供了冷却性能良好且有效的充放电环境，该强制对流液冷板的散热效果还是非常优秀的。

所述动力电池叠置的液冷装置及其强制对流液冷板,良好地将原位相变吸热和异位相变散热整合在一起，原位相变吸热为储热介质的吸热，异位相变散热为扁平热管的散热，一方面为电池组大功率放电提供了相变储热的温升缓冲和异位相变散热的降温，另一方面又以恒定速率将所述储热介质的热量和热管散热部的热量被冷却液带走，动力电池单元温度一致性好，散热速度快，动力电池90%以上时间在25-45℃之间。

Claims (10)

1.一种动力电池叠置的液冷装置，其特征在于，包括

动力电池单元(10)，所述动力电池单元(10)包括串联的多个电池单体(11)；

液冷板(20,200)，所述液冷板(20,200)沿长度方向的下部与电池单体(11)相对于水平面呈倾斜角度(α)地交替叠置形成叠置体，所述液冷板(20,200)包括至少3个间隔并排设置的扁平热管(21)，在扁平热管(21)之间形成下流通道(22)；所述液冷板(20,200)下部吸收电池单体(11)中的热量，确保电池单体(11)的温度不超过50℃，液冷板沿长度方向的上部超出电池单体(11)，用于散失所述液冷板的热量；

热沉(30,300)，所述热沉(30,300)包括与液冷板(20,200)接触的多个微通道(34,304)，所述热沉(30,300)通过微通道(34,304)带走液冷板(20,200)的所述热量；

虹吸系统(50),所述虹吸系统(50)用于形成包括微通道(34，304)和下流通道(22)的虹吸通道(56)，所述虹吸系统(50)包括板式储液罐(51)、板式回液罐(52)，所述叠置体下部抵接所述板式回液罐(52)，叠置体上部抵接板式储液罐(51)，虹吸系统(50)用于形成所述虹吸通道(56)入口端和出口端的气压差和液压差。

2.如权利要求1所述动力电池叠置的液冷装置，其特征在于，

扁平热管(21)为扁平热管结构(40)，所述扁平热管结构(40)包括吸热部(41)、散热部(42)和连通所述吸热部和散热部的吸液芯(43)，所述吸热部(41)对应液冷板沿长度方向的下部；散热部(42)对应液冷板沿长度方向的上部；所述吸液芯(43)设置于扁平热管的两侧内壁以紧邻所述下流通道(22)，所述液冷板(20,200)上部设有连通所述下流通道(22)的上横通道(23)。

3.如权利要求2所述动力电池叠置的液冷装置，其特征在于，所述热沉(30)包括多个热沉块(31)，热沉块(31)与液冷板(20)上部交替叠置，所述热沉块(31)的两侧对应液冷板上部设有多个微通道槽(32)，所述微通道槽(32)沿液冷板宽度方向延伸；当热沉块(31)与液冷板的侧面抵接时，所述微通道槽(32)与液冷板之间形成微通道(34)。

4.如权利要求3所述动力电池叠置的液冷装置，其特征在于，所述热沉块(31)顶部抵接所述板式储液罐(51)，所述微通道(34)入口连通所述板式储液罐(51)，所述微通道(34)出口通过第一软管(24)连通上横通道及所述下流通道(22)，所述下流通道(22)底部连通所述板式回液罐(52)，顺序连通的板式储液罐(51)、微通道(34)、第一软管(24)、下流通道(22)和板式回液罐(52)构成所述虹吸通道(56)。

5.如权利要求1所述动力电池叠置的液冷装置，其特征在于，所述液冷板(200)包括储热芯盒(206)，储热芯盒(206)装有储热介质(207)，所述储热芯盒(206)两侧面分别间隔并排地粘贴至少3个扁平热管(21)，所述下流通道(22)沿长度方向贯穿所述液冷板(200)。

6.如权利要求5所述动力电池叠置的液冷装置，其特征在于，

所述热沉（300）贯穿所述储热芯盒（206）设置，所述热沉(300)包括微通道板(303)，所述微通道板(303)具有沿长度方向贯穿微通道板的多个平行排列的微通道(304)，所述储热芯盒(206)沿液冷板长度方向贯通地穿设有所述微通道板(303)。

7.如权利要求6所述动力电池叠置的液冷装置，其特征在于，所述液冷板沿长度方向的上部伸入所述板式储液罐(51)中且置于冷却液的液面以下，使得顺序连通的所述板式储液罐(51)、所述微通道(304)、板式回液罐(52)构成所述虹吸通道(56)，同时使得顺序连通的板式储液罐(51)、下流通道(22)、板式回液罐(52)也构成所述虹吸通道(56)。

8.如权利要求1所述动力电池叠置的液冷装置，其特征在于，所述叠置体被保持在矩形侧框架(12)中，矩形侧框架(12)包括一对保持框(14)，在叠置体的电池单体的法线方向两侧分别设有三角块(13)，所述三角块与叠置体形成矩形块，所述矩形块的两侧分别固定所述保持框(14)，保持框(14)与所述三角块(13)固定连接；所述三角块(13)具有倾斜表面(15)，所述倾斜表面(15)与三角块(13)的底面具有固定的倾斜角度(α)对应不同高度的动力电池单元(10)。

9.如权利要求4或7所述动力电池叠置的液冷装置，其特征在于，所述板式回液罐(52)具有电池单体底部抵接的台阶顶面(53)的板式腔体，所述板式回液罐(52)包括与板式回液罐(52)连通的副腔(54)，所述副腔(54)的底部高于所述板式回液罐(52)，所述副腔(54)中设有回液泵(55)，回液泵(55)通过回液软管(57)连通所述板式储液罐(51)；所述回液泵(55)间歇启动；板式储液罐(51)液面以上充有一定气压的空气，调节气压值，以调节虹吸通道的冷却液流动速度。

10.一种用于如权利要求1-9任一所述动力电池叠置的液冷装置的强制对流液冷板，其特征在于，包括储热芯盒(206)，储热芯盒(206)装有储热介质(207)，所述储热芯盒(206)两侧面分别间隔并排地粘贴至少3个扁平热管(21)，在扁平热管(21)之间形成下流通道(22)，所述下流通道(22)沿长度方向贯穿所述强制对流液冷板；

所述储热芯盒(206)沿所述强制对流液冷板长度方向贯通地穿设有微通道板(303)，所述微通道板(303)具有沿长度方向贯穿微通道板的多个平行排列的微通道(304)。

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