CN112599883A - 具有分布式冷却剂流的蓄电池冷却板 - Google Patents

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Abstract

冷却板为蓄电池分配冷却剂且由平行的第一和第二边缘以及平行的第三和第四边缘限定。冷却剂入口设置在第一和第四边缘之间的结合部处，冷却剂出口设置在第二和第四边缘之间的结合部处。第一冷却剂通道沿第一边缘设置，与入口直接连通，第二冷却剂通道沿第二边缘设置，与出口直接连通。第一和第二组冷却剂微型通道与第二通道直接连通。靠近第三边缘设置的第一冷却剂歧管与第一通道直接连通。靠近第四边缘设置的第二冷却剂歧管与入口直接连通。两个歧管经由相应组微型通道与出口连通。

Description

具有分布式冷却剂流的蓄电池冷却板
技术领域
本公开涉及用于蓄电池和蓄电池阵列的具有分布式冷却剂流的冷却板的构造。
背景技术
蓄电池系统或阵列可包括彼此处于相对紧邻的多个蓄电池单元。蓄电池可宽泛地分类为一次蓄电池和二次蓄电池。一次蓄电池，也称为一次性蓄电池，旨在被使用直到被耗尽，在此之后它们简单地用新蓄电池更换。二次蓄电池，更通常地称为可再充电蓄电池，采用特定的化学性质，从而允许这种蓄电池被重复地再次充电和再次使用，因而与一次性蓄电池相比提供经济、环境和便于使用的益处。
可再充电蓄电池可以用于给诸如玩具、消费电子产品和机动车辆的多种多样的物品提供动力。可再充电蓄电池（例如，锂离子单元）的特定化学性质以及外部因素可引起内部反应速率，从而产生显著量的热能。除非伴随有效冷却，否则这种化学反应可导致蓄电池产生比有效散热更多的热量，从而导致蓄电池损坏。在蓄电池阵列中，液体冷却经常用于减少热能从经受升高温度的单元扩散到相邻单元。
发明内容
冷却板为蓄电池分配冷却剂流，所述蓄电池配置成通过放热电化学反应产生和存储电能。所述冷却板由平行的第一周边边缘和第二周边边缘、平行的第三周边边缘和第四周边边缘、以及板表面区域限定。所述冷却板包括：设置在第一周边边缘和第四周边边缘之间的结合部处的冷却剂入口，以及设置在第二周边边缘和第四周边边缘之间的结合部处的冷却剂出口。所述冷却板还包括：沿第一周边边缘设置且与冷却剂入口直接流体连通的第一冷却剂通道，以及沿第二周边边缘设置且与冷却剂出口直接流体连通的第二冷却剂通道。
所述冷却板还包括第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道，每个平行于第一周边边缘和第二周边边缘设置，每个与第二冷却剂通道直接流体连通，且一起配置成跨过板表面区域分配冷却剂流。所述冷却板还包括靠近第三周边边缘设置的第一冷却剂歧管和靠近第四周边边缘设置的第二冷却剂歧管。第一冷却剂歧管与第一冷却剂通道直接流体连通，第二冷却剂歧管与冷却剂入口直接流体连通。第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管还分别经由第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道与冷却剂出口流体连通。
第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道中的每个可以由配置成将冷却剂微型通道彼此分开的微型通道边界限定。微型通道边界中的至少一个可以由正弦形状限定。
每个微型通道还可以由相应微型通道表面限定。第一冷却剂通道和第二冷却剂通道中的每个可以由相应冷却剂通道表面限定。微型通道中的至少一个包括设置在微型通道表面上且配置成在冷却剂流中引起湍流的特征。
所述特征可以是延伸到冷却剂流中的多个突起或凸部。
所述多个突起中的每个可以由微型通道表面的变形限定。
冷却板可以具有蛤壳构造。这种构造可以包括两个子板，所述两个子板熔合在一起且配置成限定第一冷却剂通道和第二冷却剂通道的相应冷却剂通道表面以及每个微型通道的相应微型通道表面。
相应的第一冷却剂通道表面和第二冷却剂通道表面中的至少一个或者相应微型通道表面中的至少一个可包括沉积在其上的多个颗粒，例如作为喷涂涂层（spray-oncoating）的一部分。
所述颗粒可以由铜或铝形成，且配置成增强从冷却板的热传递。
所述冷却板还可包括分隔部，所述分隔部配置成将第一组冷却剂微型通道从第二组冷却剂微型通道流体地分开且将冷却剂流从相应的第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道引导到第二冷却剂通道。
所述分隔部可以由正弦形状限定。
还公开了采用这种冷却板的蓄电池模块。
方案1. 一种用于为蓄电池分配冷却剂流的冷却板，所述蓄电池配置成通过放热电化学反应产生和存储电能，所述冷却板由平行的第一周边边缘和第二周边边缘、平行的第三周边边缘和第四周边边缘、以及板表面区域限定，所述冷却板包括：
设置在第一周边边缘和第四周边边缘之间的结合部处的冷却剂入口，以及设置在第二周边边缘和第四周边边缘之间的结合部处的冷却剂出口；
沿第一周边边缘设置且与冷却剂入口直接流体连通的第一冷却剂通道，以及沿第二周边边缘设置且与冷却剂出口直接流体连通的第二冷却剂通道；
第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道，每个平行于第一周边边缘和第二周边边缘设置，每个与第二冷却剂通道直接流体连通，且一起配置成跨过板表面区域分配冷却剂流；以及
靠近第三周边边缘设置的第一冷却剂歧管和靠近第四周边边缘设置的第二冷却剂歧管，其中，第一冷却剂歧管与第一冷却剂通道直接流体连通，第二冷却剂歧管与冷却剂入口直接流体连通，第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管分别经由第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道与冷却剂出口流体连通。
方案2. 根据方案1所述的冷却板，其中，第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道中的每个由配置成将冷却剂微型通道彼此分开的微型通道边界限定，且其中，微型通道边界中的至少一个由正弦形状限定。
方案3. 根据方案1所述的冷却板，其中，每个微型通道还由相应微型通道表面限定，第一冷却剂通道和第二冷却剂通道中的每个由相应冷却剂通道表面限定，且其中，微型通道中的至少一个包括设置在微型通道表面上且配置成在冷却剂流中引起湍流的特征。
方案4. 根据方案3所述的冷却板，其中，所述特征是延伸到冷却剂流中的多个突起。
方案5. 根据方案4所述的冷却板，其中，所述多个突起中的每个由微型通道表面的变形限定。
方案6. 根据方案3所述的冷却板，其中，冷却板具有蛤壳构造，包括两个子板，所述两个子板熔合在一起且配置成限定第一冷却剂通道和第二冷却剂通道的相应冷却剂通道表面以及每个微型通道的相应微型通道表面。
方案7. 根据方案6所述的冷却板，其中，相应微型通道表面中的至少一个或者相应的第一冷却剂通道表面和第二冷却剂通道表面中的至少一个包括沉积在其上的多个颗粒。
方案8. 根据方案7所述的冷却板，其中，所述颗粒由铜或铝形成，且配置成增强从冷却板的热传递。
方案9. 根据方案1所述的冷却板，还包括分隔部，所述分隔部配置成将第一组冷却剂微型通道从第二组冷却剂微型通道流体地分开且将冷却剂流从相应的第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道引导到第二冷却剂通道。
方案10. 根据方案9所述的冷却板，其中，所述分隔部由正弦形状限定。
方案11. 一种蓄电池模块，包括：
蓄电池部分，所述蓄电池部分配置成通过放热电化学反应产生并存储电能，且具有第一侧壁、第二侧壁、顶表面和底表面；
第一侧板、第二侧板以及附接到第一侧板和第二侧板的盖，其中，第一侧板、第二侧板和盖配置成在相应的第一侧壁、第二侧壁和顶表面上约束蓄电池部分；以及
附接到第一侧板和第二侧壁的冷却板，从而在底表面上约束蓄电池部分，其中，所述冷却板由平行的第一周边边缘和第二周边边缘、平行的第三周边边缘和第四周边边缘、以及板表面区域限定，且其中，冷却板配置成接收从中穿过的冷却剂流，以去除由蓄电池部分产生的热量，所述冷却板包括：
设置在第一周边边缘和第四周边边缘之间的结合部处的冷却剂入口，以及设置在第二周边边缘和第四周边边缘之间的结合部处的冷却剂出口；
沿第一周边边缘设置且与冷却剂入口直接流体连通的第一冷却剂通道，以及沿第二周边边缘设置且与冷却剂出口直接流体连通的第二冷却剂通道；
第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道，每个平行于第一周边边缘和第二周边边缘设置，每个与第二冷却剂通道直接流体连通，且一起配置成跨过板表面区域分配冷却剂流；以及
靠近第三周边边缘设置的第一冷却剂歧管和靠近第四周边边缘设置的第二冷却剂歧管，其中，第一冷却剂歧管与第一冷却剂通道直接流体连通，第二冷却剂歧管与冷却剂入口直接流体连通，第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管分别经由第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道与冷却剂出口流体连通。
方案12. 根据方案11所述的蓄电池模块，其中，第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道中的每个由配置成将冷却剂微型通道彼此分开的微型通道边界限定，且其中，微型通道边界中的至少一个由正弦形状限定。
方案13. 根据方案11所述的蓄电池模块，其中，每个微型通道还由相应微型通道表面限定，第一冷却剂通道和第二冷却剂通道中的每个由相应冷却剂通道表面限定，且其中，微型通道中的至少一个包括设置在微型通道表面上且配置成在冷却剂流中引起湍流的特征。
方案14. 根据方案13所述的蓄电池模块，其中，所述特征是延伸到冷却剂流中的多个突起。
方案15. 根据方案14所述的蓄电池模块，其中，所述多个突起中的每个由微型通道表面的变形限定。
方案16. 根据方案13所述的蓄电池模块，其中，冷却板具有蛤壳构造，包括两个子板，所述两个子板熔合在一起且配置成限定第一冷却剂通道和第二冷却剂通道的相应冷却剂通道表面以及每个微型通道的相应微型通道表面。
方案17. 根据方案16所述的蓄电池模块，其中，相应的第一冷却剂通道表面和第二冷却剂通道表面中的至少一个或者相应微型通道表面中的至少一个包括沉积在其上的多个颗粒。
方案18. 根据方案17所述的蓄电池模块，其中，所述颗粒由铜或铝形成，且配置成增强从冷却板的热传递。
方案19. 根据方案11所述的蓄电池模块，其中，冷却板还包括分隔部，所述分隔部配置成将第一组冷却剂微型通道从第二组冷却剂微型通道流体地分开且将冷却剂流从相应的第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道引导到第二冷却剂通道。
方案20. 根据方案19所述的蓄电池模块，其中，所述分隔部由正弦形状限定。
当结合附图和所附权利要求考虑时，根据用于实施所述公开内容的实施例和最佳模式的以下详细描述，本公开的以上特征和优点以及其它特征和优点将显而易见。
附图说明
图1是根据本公开的机动车辆的实施例的示意性俯视图，所述机动车辆采用具有多个动力源的混合动力系统以及蓄电池模块，所述蓄电池模块使用配置成产生和存储电能的蓄电池阵列，用于将电能供应给动力源。
图2是根据本公开的图1所示的蓄电池模块的示意性俯视透视分解图，蓄电池模块具有冷却板，所述冷却板配置成分配冷却剂流，用于管理从蓄电池阵列到环境的热传递。
图3是根据本公开的图2所示的冷却板的一个实施例的示意性放大俯视图。
图4是根据本公开的图2所示的冷却板的另一个实施例的示意性放大俯视图。
图5是根据本公开的图2所示的冷却板的另一个实施例的示意性放大俯视图。
图6是根据本公开的图3-5所示的冷却板的各个冷却剂通道的实施例的示意性放大俯视部分图，示出了沉积在相应通道的表面上的颗粒。
具体实施方式
参照图1-3，示出了具有动力系统12的机动车辆10。车辆10可以包括但不限于商用车辆、工业车辆、乘用车辆、飞机、船只、火车或类似物。还可以设想的是，车辆10可以是移动平台，例如飞机、全地形车辆（ATV）、船、个人移动设备、机器人或类似物，以实现本公开的目的。
动力系统12包括动力源14，动力源14配置成产生动力源扭矩T（如图1-5所示），用于经由从动轮16相对于道路表面18推进车辆10。动力源14被示出为电动发电机。动力系统12还可包括附加动力源20，例如内燃发动机。动力源14和20可以协同作用来为车辆10提供动力。车辆10还包括可编程电子控制器21和蓄电池模块22。蓄电池模块22可以包括一个或多个蓄电池部分24，例如单元或阵列，被配置为产生并存储电能，用于给动力源14和20提供动力。蓄电池模块22中的每个蓄电池部分24通过放热电化学反应来产生并存储电能。动力系统12和蓄电池模块22的操作总体上可以由电子控制器21调节。
如图2所示，蓄电池部分24具有第一侧壁24-1、第二侧壁24-2、顶表面24-3和底表面24-4。蓄电池模块22包括第一侧板26、第二侧板28以及附接到第一侧板和第二侧板的盖30。第一侧板26、第二侧板28和盖30被配置成在相应的第一侧壁24-1、第二侧壁24-2和顶表面24-3上约束蓄电池部分24。附加地如图2所示，环氧树脂层31可应用于蓄电池部分24的底表面24-4上。蓄电池模块22还包括冷却板32，该冷却板32配置成管理从蓄电池部分24到环境的热传递。冷却板32附接到第一侧板26和第二侧板28，从而将蓄电池部分24约束在底表面24-4上。冷却板32还可以经由环氧树脂层31固定在蓄电池部分24的底表面24-4上。如图3-5所示，冷却板32由第一周边边缘32-1和第二周边边缘32-2限定，其中，第一周边边缘平行于第二周边边缘。冷却板32还由第三周边边缘32-3和第四周边边缘32-4限定，其中，第三周边边缘平行于第四周边边缘。第一周边边缘32-1和第二周边边缘32-2也正交于第三周边边缘32-3和第四周边边缘32-4。冷却板32还由板表面区域A限定。
冷却板32配置成接收从中穿过的循环冷却剂流34，以去除由蓄电池部分24产生的热量。为此，如图3-5所示，冷却板32包括设置在第一周边边缘32-1和第四周边边缘32-4之间的结合部38处的冷却剂入口36。冷却板32还包括设置在第二周边边缘32-2和第四周边边缘32-4之间的结合部42处的冷却剂出口40。第一冷却剂通道44沿第一周边边缘32-1设置并与冷却剂入口36直接流体连通。第二冷却剂通道46沿第二周边边缘32-2设置并与冷却剂出口40直接流体连通。另外，冷却板32包括第一组冷却剂微型通道48和第二组冷却剂微型通道50。第一组冷却剂微型通道48和第二组冷却剂微型通道50中的每一个均平行于第一周边边缘32-1和第二周边边缘32-2且沿第一周边边缘32-1和第二周边边缘32-2并且因此横向于第三周边边缘32-3和第四周边边缘32-4设置。第一组冷却剂微型通道48和第二组冷却剂微型通道50中的每个都与第二冷却剂通道46直接流体连通。第一组冷却剂微型通道48和第二组冷却剂微型通道50一起配置成跨过板表面区域A分配循环冷却剂流34。
冷却板32还包括靠近第三周边边缘32-3设置的第一冷却剂歧管52和靠近第四周边边缘32-4设置的第二冷却剂歧管54。第一冷却剂歧管52与第一冷却剂通道44直接流体连通。第二冷却剂歧管54与冷却剂入口36直接流体连通。另外，第一冷却剂歧管52和第二冷却剂歧管54分别经由第一组冷却剂微型通道48和第二组冷却剂微型通道50与冷却剂出口40流体连通。换句话说，第一冷却剂歧管52和第二冷却剂歧管54配置成接收循环冷却剂流34的至少一部分，并且跨过相应的冷却剂微型通道48，50分配冷却剂流的该部分。继而，当循环冷却剂流34通过冷却剂微型通道48，50时，微型通道配置成将冷却剂流34的相应分配部分引导至冷却剂出口40。
继续参考图3-5，第一冷却剂通道44和第二冷却剂通道46中的每个可由相应的通道边界44A，46A和相应的冷却剂通道表面44B，46B限定。如图5所示，冷却剂通道边界44A，46A可以由正弦形状限定。特定冷却剂通道边界44A或46A的正弦形状旨在在通过该冷却剂通道44或46的冷却剂流34中产生湍流，从而促进从该冷却剂通道中的冷却剂34到环境的热传递。如图4和图5所示，第一冷却剂通道44和第二冷却剂通道46中的至少一个可包括设置在通道表面44B或46B上的特征56。特征56旨在在相应的冷却剂通道44或46内产生微通道44C，46C，并且被配置成在从中穿过的冷却剂流34中引起湍流和涡流，从而帮助将热量传递到环境。特征56可以是延伸到循环冷却剂流34中的多个突起或凸部。这种突起可以由冷却剂通道表面44B或46B的变形限定。
如图3-5所示，第一组冷却剂微型通道48和第二组冷却剂微型通道50中的每个可以由被配置为将冷却剂微型通道彼此分开的相应微型通道边界48A，50A限定。如图4-5所示并且类似于第一冷却剂通道44或第二冷却剂通道46中的冷却剂通道边界44A，46A，微型通道边界48A，50A中的一个或多个可以由正弦形状限定。特定微型通道边界48A，50A的正弦形状旨在在通过该微型通道48或50的冷却剂流34中产生湍流，从而促进从该微型通道中的冷却剂流34到环境的热传递。微型通道48，50中的每个可以由相应微型通道表面48B，50B限定。另外，微型通道中的一个或多个可包括设置在微型通道表面48B或50B上的特征56。类似于第一冷却剂通道44或第二冷却剂通道46中的特征56，微型通道48，50中的特征56旨在在相应微型通道内产生微通道48C，50C，并被配置为在从中穿过的冷却剂流34中引起湍流和涡流。如第一冷却剂通道44和第二冷却剂通道46那样，特征56可以是延伸到循环冷却剂流34中的多个突起。这种突起可以由微型通道表面48B或50B的变形限定。
如图2所示，冷却板32可具有蛤壳构造58。蛤壳构造58可包括两个子板58-1，58-2，所述两个子板融合在一起并配置成限定相应冷却剂通道表面44B，46B和相应微型通道表面48B，50B。如图6所示，相应的第一冷却剂通道表面44B和第二冷却剂通道表面46B以及相应微型通道表面48B，50B中的每个可包括沉积在其上的多个颗粒60，例如作为喷涂涂层的一部分。颗粒60可以例如由铜或铝形成。颗粒60旨在在相应冷却剂通道44，46内产生微通道44C，46C、湍流和流体涡流，并在微型通道48，50内产生微通道48C，50C。因此，沉积的颗粒60旨在增强从冷却板32到冷却剂的散热，例如经由增加的热传递面积，在微通道结构内的许多微通道44C，46C，在冷却剂流34中引起毛细作用，以及湍流混合。
如图4-5所示，冷却板32还可包括分隔部62。分隔部62配置成将第一组冷却剂微型通道48从第二组冷却剂微型通道50流体地分开。此外，分隔部62配置成引导从相应的第一组冷却剂微型通道48和第二组冷却剂微型通道50到第二冷却剂通道46的循环冷却剂流34。如在图4和图5中可以看到的那样，分隔部62可以由正弦形状限定，类似于冷却剂通道边界44A，46A和微型通道边界48A，50A的形状。分隔部62的可选正弦形状旨在在通过冷却板32的中心的冷却剂流34中产生湍流，从而促进该区域中的热量从冷却剂34传递到环境。
详细描述和附图或图是本公开的支持和描述，但是本公开的范围仅由权利要求限定。尽管已经详细描述了用于执行所要求保护的公开内容的最佳模式和其它实施例中的一些，但是存在所附权利要求中限定的用于实践本公开的各种可选设计和实施例。此外，附图中示出的实施例或本说明书中提到的各种实施例的特征不必理解为彼此独立的实施例。相反，实施例中的一个示例中描述的每个特征可以与其它实施例的一个或多个其它期望特征组合，从而得到文字或者参考附图未描述的其它实施例。因此，这种其它实施例落入所附权利要求的范围框架内。

Claims (10)

1.一种用于为蓄电池分配冷却剂流的冷却板，所述蓄电池配置成通过放热电化学反应产生和存储电能，所述冷却板由平行的第一周边边缘和第二周边边缘、平行的第三周边边缘和第四周边边缘、以及板表面区域限定，所述冷却板包括：
设置在第一周边边缘和第四周边边缘之间的结合部处的冷却剂入口，以及设置在第二周边边缘和第四周边边缘之间的结合部处的冷却剂出口；
沿第一周边边缘设置且与冷却剂入口直接流体连通的第一冷却剂通道，以及沿第二周边边缘设置且与冷却剂出口直接流体连通的第二冷却剂通道；
第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道，每个平行于第一周边边缘和第二周边边缘设置，每个与第二冷却剂通道直接流体连通，且一起配置成跨过板表面区域分配冷却剂流；以及
靠近第三周边边缘设置的第一冷却剂歧管和靠近第四周边边缘设置的第二冷却剂歧管，其中，第一冷却剂歧管与第一冷却剂通道直接流体连通，第二冷却剂歧管与冷却剂入口直接流体连通，第一冷却剂歧管和第二冷却剂歧管分别经由第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道与冷却剂出口流体连通。
2.根据权利要求1所述的冷却板，其中，第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道中的每个由配置成将冷却剂微型通道彼此分开的微型通道边界限定，且其中，微型通道边界中的至少一个由正弦形状限定。
3.根据权利要求1所述的冷却板，其中，每个微型通道还由相应微型通道表面限定，第一冷却剂通道和第二冷却剂通道中的每个由相应冷却剂通道表面限定，且其中，微型通道中的至少一个包括设置在微型通道表面上且配置成在冷却剂流中引起湍流的特征。
4.根据权利要求3所述的冷却板，其中，所述特征是延伸到冷却剂流中的多个突起。
5.根据权利要求4所述的冷却板，其中，所述多个突起中的每个由微型通道表面的变形限定。
6.根据权利要求3所述的冷却板，其中，冷却板具有蛤壳构造，包括两个子板，所述两个子板熔合在一起且配置成限定第一冷却剂通道和第二冷却剂通道的相应冷却剂通道表面以及每个微型通道的相应微型通道表面。
7.根据权利要求6所述的冷却板，其中，相应微型通道表面中的至少一个或者相应的第一冷却剂通道表面和第二冷却剂通道表面中的至少一个包括沉积在其上的多个颗粒。
8.根据权利要求7所述的冷却板，其中，所述颗粒由铜或铝形成，且配置成增强从冷却板的热传递。
9.根据权利要求1所述的冷却板，还包括分隔部，所述分隔部配置成将第一组冷却剂微型通道从第二组冷却剂微型通道流体地分开且将冷却剂流从相应的第一组冷却剂微型通道和第二组冷却剂微型通道引导到第二冷却剂通道。
10.根据权利要求9所述的冷却板，其中，所述分隔部由正弦形状限定。
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