CN114744326A - 一种液冷板、冷却系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液冷板、冷却系统和车辆，属于电池技术领域。将第一回水主流道和第二回水主流道对称设置在进水主流道的两侧，在第一主流道的进水端设置有第一V型分支，使单模组区域的流道双进双出，兼具上下对称的结构，降低单模组区域的温差，保证温度的均匀性；其中第一主流道、第二主流道和第三主流道不仅与第一回水主流道连通，还与第二回水主流道连通，增加了进水主流道的出水口的数量；采用多路主流道可独立控制各个模组区域的流量，降低模组区域之间的温差，进一步保证整个液冷板上温度的均匀性，有利于电芯整体温度的调节，保证电芯温度的一致性，延长动力电池的使用寿命。

Description

一种液冷板、冷却系统和车辆

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种液冷板、冷却系统和车辆。

背景技术

纯电动汽车用户对续航里程的要求越来越高，致使电芯的能量也越来越大，这就导致电芯工作时的发热量越来越大，同时随着电芯数量的增多，温度一致性更加难以控制，需要通过高效的液冷方案对电芯进行冷却和降温。

动力电池系统中，电池工作产生多余的热量，热量通过电池与板型铝质器件表面接触的方式传递，最终被器件内部流道中通过的冷却液带走，这种板型铝质器件被称为液冷板。液冷板有口琴式液冷板、搅拌摩擦焊式液冷板、冲压式液冷板等多种类型。

冲压式液冷板由于换热面积大、零部件少、泄露风险低、流道设计灵活等特点，成为动力电池用液冷板的主流。冲压式液冷板由两块铝板钎焊成型，含流道的铝板被称为流道板，不含流道的铝板被称为基板，另外基板上焊接有进出水口公端接头，公端接头通过快插接头与进出水管路进行连接，形成液冷系统。

目前，冲压式液冷板一般设置一个进水口和一个出水口，冷却液从进水口流入，经由进水主流道被分配到各个模组区域，然后汇聚到出水主流道，从出水口流出。这种方式进水主流道同时控制各个模组区域的流量，靠近进水口的模组区域流速较大，远离进水口的模组区域流速较小，各个模组区域的流量分配较难控制，改动其中一个模组区域的流道结构，会影响到其它模组区域的流量分配，流道调整费时费力，且电芯间的温度一致性很难得到控制，影响动力电池的使用寿命。

为此，亟需提供一种液冷板、冷却系统和车辆以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液冷板、冷却系统和车辆，各个模组区域的流量独立控制，降低模组的温差，保证电芯温度的一致性。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种液冷板，包括基板和流道板，所述流道板沿X方向设置有若干模组区域，所述流道板包括：

进水主流道，设置有若干主流道，一个所述主流道用于调节至少一个所述模组区域的温度；

第一回水主流道和第二回水主流道，对称设置于所述进水主流道的两侧，若干主流道的一侧均与所述第一回水主流道连通，若干主流道的另一侧均与所述第二回水主流道连通。

作为液冷板的可选方案，所述流道板沿X方向依次分为第一模组区域、第二模组区域、第三模组区域和第四模组区域；

若干主流道包括依次相连通地第一主流道、第二主流道和第三主流道，所述第一主流道用于调节所述第一模组区域的温度，所述第二主流道用于调节所述第二模组区域和所述第三模组区域的温度，所述第三主流道用于调节所述第四模组区域的温度，且所述第一主流道的进水端设置有第一V型分支；

所述第一主流道、所述第二主流道和所述第三主流道均与所述第一回水主流道连通，所述第一主流道、所述第二主流道和所述第三主流道均与所述第二回水主流道连通。

作为液冷板的可选方案，所述流道板还包括V型导流结构，所述V型导流结构包括V型主体和第一导流通道、第二导流通道、第三导流通道、第四导流通道和第五导流通道，所述第一导流通道和所述第三导流通道均与所述V型主体的第一端口连接，所述第二导流通道和所述第五导流通道均与所述V型主体的第二端口连接，所述第四导流通道与所述V型主体的第三端口连接；

所述第一导流通道和所述第二导流通道与所述第一主流道连通，所述第三导流通道和所述第五导流通道与所述第二主流道连通，所述第四导流通道与所述第三主流道连通。

作为液冷板的可选方案，所述第一主流道靠近所述V型导流结构的一端设置有第二V型分支，所述第一导流通道和所述第二导流通道相互平行设置且同时与所述第二V型分支连通。

作为液冷板的可选方案，所述第三导流通道、所述第四导流通道和所述第五导流通道相互平行设置。

作为液冷板的可选方案，所述第一主流道设置有两个第一蛇形散热部，每个所述第一蛇形散热部设置有一个进水口和一个出水口；

所述第二主流道设置有两个第二蛇形散热部和两个第三蛇形散热部，每个所述第二蛇形散热部设置有一个进水口和两个出水口，每个所述第三蛇形散热部设置有一个进水口和两个出水口；

所述第三主流道设置有两个第四蛇形散热部，每个所述第四蛇形散热部设置有两个进水口和两个出水口。

作为液冷板的可选方案，所述第三主流道内沿水流方向间隔设置有至少两个第一加强筋。

作为液冷板的可选方案，还包括主进水孔和主出水孔，所述主进水孔与所述第一主流道之间的过渡流道设置有第二加强筋，所述主出水孔与所述第一回水主流道之间的过渡流道设置有第三加强筋，所述主出水孔与所述第二回水主流道之间的过渡流道设置有第四加强筋。

作为液冷板的可选方案，还包括进水公端接头和出水公端接头，所述进水公端接头、所述出水公端接头、所述基板和所述流道板采用隧道炉钎焊为一体化结构。

一种冷却系统，包括进水管路、排水管路和如权利要求1-8任一项所述的液冷板，所述进水管路与进水公端接头连接，所述排水管路与出水公端接头连接。

一种车辆，包括动力电池包和如上所述的冷却系统，所述动力电池包采用导热胶粘接于基板远离流道板的一端面上。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明所提供的液冷板，将第一回水主流道和第二回水主流道对称设置在进水主流道的两侧，使单模组区域的流道双进双出，兼具上下对称的结构，降低单模组区域的温差，保证温度的均匀性；若干主流道不仅与第一回水主流道连通，还与第二回水主流道连通，增加了进水主流道的出水口的数量；进水主流道设置若干主流道，而且一个主流道用于调节至少一个模组区域的温度，同时采用多路主流道可独立控制各个模组区域的流量，降低模组区域之间的温差，避免出现位于后端的散热模组区域散热效果差的现象，进一步保证整个液冷板上温度的均匀性，有利于电芯整体温度的调节，保证电芯温度的一致性，延长动力电池的使用寿命。

本发明所提供的冷却系统，各个模组区域的流量独立控制，降低模组区域之间的温差，方便电芯整体温度的调节。

本发明所提供的车辆，各个模组区域的流量独立控制，电芯整体温度的一致性好，延长动力电池包的使用寿命和车辆的续航里程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中液冷板的爆炸示意图；

图2为本发明实施例中流道板上各个模组区域划分的示意图；

图3为本发明实施例中流道板上各个流道的结构示意图；

图4为本发明实施例中第一主流道的结构示意图；

图5为本发明实施例中V型导流结构的结构示意图；

图6为本发明实施例中第二主流道的结构示意图；

图7为本发明实施例中第三主流道的结构示意图。

附图标记：

100、基板；200、流道板；300、进水公端接头；400、出水公端接头；500、动力电池包；

M1、第一模组区域；M2、第二模组区域；M3、第三模组区域；M4、第四模组区域；

1、进水主流道；2、第一回水主流道；3、第二回水主流道；4、V型导流结构；5、出水口；6、进水口；7、主进水孔；8、主出水孔；

11、第一主流道；111、第一蛇形散热部；112、第二加强筋；12、第二主流道；121、第二蛇形散热部；122、第三蛇形散热部；13、第三主流道；131、第四蛇形散热部；132、第一加强筋；14、第一V型分支；15、第二V型分支；

21、第三加强筋；31、第四加强筋；

41、第一导流通道；42、第二导流通道；43、第三导流通道；44、第四导流通道；45、第五导流通道；46、V型主体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

基板一般只需要简单地切割，公端接头有机加工和管端口成型模具拉拔两种主流方案。流道板、基板、公端接头利用夹具固定好之后，一次通过隧道炉钎焊成型，形成冲压式液冷板。

冲压式液冷板一般设置一个进水口和一个出水口，冷却液从进水口流入，经由进水主流道被分配到各个模组区域，然后汇聚到出水主流道，从出水口流出。这种方式进水主流道同时控制各个模组区域的流量，靠近进水口的模组区域流速较大，远离进水口的模组区域流速较小，各个模组区域的流量分配较难控制，改动其中一个模组区域的流道结构，会影响到其它模组区域的流量分配，流道调整费时费力，且电芯间的温度一致性很难得到控制，影响动力电池的使用寿命。

为了各个模组区域的流量独立控制，降低模组的温差，保证电芯温度的一致性，本实施例提供一种液冷板，以下结合图1至图7对本实施例的具体内容进行详细描述。液冷板中流动的冷却介质可以为但不限于水。在本实施例中，液冷板采用水作为介质进行调温。

如图1至图3所示，液冷板包括基板100和流道板200，流道板200沿X方向依次分为第一模组区域M1、第二模组区域M2、第三模组区域M3和第四模组区域M4。

其中，流道板200还包括进水主流道1、第一回水主流道2和第二回水主流道3，第一回水主流道2和第二回水主流道3对称设置于进水主流道1的相对两侧。进水主流道1分成三路，分别包括依次相连通的第一主流道11、第二主流道12和第三主流道13，第一主流道11用于调节第一模组区域M1的温度，第二主流道12用于调节第二模组区域M2和第三模组区域M3的温度，第三主流道13用于调节第四模组区域M4的温度，且第一主流道11的进水端设置有第一V型分支14。第一主流道11、第二主流道12和第三主流道13均与第一回水主流道2连通，第一主流道11、第二主流道12和第三主流道13均与第二回水主流道3连通。流道板200上的流道可以采用冲压的方式设置。

简而言之，本发明所提供的液冷板，将第一回水主流道2和第二回水主流道3对称设置在进水主流道1的两侧，在第一主流道11的进水端设置有第一V型分支14，使单模组区域的流道双进双出，兼具上下对称的结构，降低单模组区域的温差，保证温度的均匀性，解决单模组区域温差较大的问题。其中第一主流道11、第二主流道12和第三主流道13不仅与第一回水主流道2连通，还与第二回水主流道3连通，增加了进水主流道1的出水口的数量；同时第一主流道11分两路对第一模组区域M1进行控制，第二主流道12分两路对第二模组区域M2和第三模组区域M3进行控制，第三主流道13分两路对第四模组区域M4进行控制，采用多路主流道可独立控制各个模组区域的流量，降低模组区域之间的温差，避免出现位于后端的散热模组区域散热效果差的现象，进一步保证整个液冷板上温度的均匀性，有利于电芯整体温度的调节，保证电芯温度的一致性，延长动力电池的使用寿命。

进水主流道1沿电芯长度方向经过电芯，会造成进水主流道1正上方电芯温度过高(加热工况)或过低(冷却工况)，因此设计第一主流道11的第一V型分支14，使多个电芯共同分担主流道1的热量或冷量，降低电芯局部过热或过冷的风险。另外第一模组区域M1的入口流道相较于其它地方要窄，目的是降低第一模组区域M1的流量分配比例。

进一步地，如图3和图5所示，流道板200还包括V型导流结构4，V型导流结构4包括V型主体46和第一导流通道41、第二导流通道42、第三导流通道43、第四导流通道44和第五导流通道45，第一导流通道41和第三导流通道43均与V型主体46的第一端口连接，第二导流通道42和第五导流通道45均与V型主体46的第二端口连接，第四导流通道44与V型主体46的第三端口连接。第一导流通道41和第二导流通道42与第一主流道11连通，将第一导流通道41内的液体导流至V型主体46内。第三导流通道43和第五导流通道45与第二主流道12连通，将V型主体46内的液体导流至第二主流道12，便于第二模组区域M2和第三模组区域M3的温度调节。第四导流通道44与第三主流道13连通，便于第四模组区域M4的温度调节。

进一步地，如图4和图5所示，第一主流道11靠近V型导流结构4的一端设置有第二V型分支15，第一导流通道41和第二导流通道42相互平行设置且同时与第二V型分支15连通。第二V型分支15相对第一导流通道41倾斜设置，便于延长第二V型分支15的路径，增加第二V型分支15与第一模组区域M1的接触面积，提高散热效率。

进一步地，如图5所示，第一导流通道41、第二导流通道42、第三导流通道43、第四导流通道44和第五导流通道45相互平行设置。通过平行设置，减小液体流阻。

进一步地，如图4所示，第一主流道11设置有两个第一蛇形散热部111，每个第一蛇形散热部111设置有一个进水口6和一个出水口5。如图6所示，第二主流道12设置有两个第二蛇形散热部121和两个第三蛇形散热部122，每个第二蛇形散热部121设置有一个进水口6和两个出水口5，每个第三蛇形散热部122设置有一个进水口6和两个出水口5。如图7所示，第三主流道13设置有两个第四蛇形散热部131，每个第四蛇形散热部131设置有两个进水口6和两个出水口5。各个模组区域设置不同数量的进出水口，使流量分配更加容易控制。

进一步地，如图7所示，第三主流道13内沿水流方向间隔设置有至少两个第一加强筋132。通过增设第一加强筋132，一方面增强流道板的整体结构强度，另一方面，第一加强筋132可以起到分流的作用，并扩宽第三主流道13的主体流道的尺寸来降低液体流阻。

进一步地，如图3所示，流道板200还包括主进水孔7和主出水孔8，主进水孔7与第一主流道11之间的过渡流道设置有第二加强筋112，主出水孔8与第一回水主流道2之间的过渡流道设置有第三加强筋21，主出水孔8与第二回水主流道3之间的过渡流道设置有第四加强筋31。第二加强筋112和第四加强筋31的设置，不仅增强流道板的整体结构强度，并起到分流和扩宽流道尺寸的作用。

具体地，如图3所示，第一加强筋132设置有三个，第二加强筋112设置有三个，第三加强筋21设置有三个，第四加强筋3设置有五个。

进一步地，如图1所示，液冷板还包括进水公端接头300和出水公端接头400，进水公端接头300、出水公端接头400、基板100和流道板200采用隧道炉钎焊为一体化结构。进水公端接头300与主进水孔7对应设置，出水公端接头400与主出水孔8对应设置。

本实施例还提供了一种冷却系统，该冷却系统包括进水管路、排水管路和上述的液冷板，进水管路与进水公端接头300连接，排水管路与出水公端接头400连接。在一些应用场景中，通过净化装置将排水管路中的液体净化后再输送到进水管路内，实现液体的循环利用。

本实施例还提供了一种车辆，包括动力电池包500和冷却系统，动力电池包500采用导热胶粘接于基板100远离流道板200的一端面上。尽可能地使模组动力电池包500跟液冷板能够更好地接触，以减小接触热阻，使液冷板的冷却和加热能力发挥更充分。

流道板200采用中间进水、两边出水、单模组区域流道采用双进双出、上下对称的结构，使得单模组区域温差更容易控制。冷却液从主进水孔7流入，经过进水主流道1，然后经由模组区域后，汇入到回水主流道，从主出水孔8流出。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种液冷板，包括基板(100)和流道板(200)，所述流道板(200)沿X方向设置有若干模组区域，其特征在于，所述流道板(200)包括：

进水主流道(1)，设置有若干主流道，一个所述主流道用于调节至少一个所述模组区域的温度；

第一回水主流道(2)和第二回水主流道(3)，对称设置于所述进水主流道(1)的两侧，若干主流道的一侧均与所述第一回水主流道(2)连通，若干主流道的另一侧均与所述第二回水主流道(3)连通。

2.根据权利要求1所述的液冷板，其特征在于，所述流道板(200)沿X方向依次分为第一模组区域(M1)、第二模组区域(M2)、第三模组区域(M3)和第四模组区域(M4)；

若干主流道包括依次相连通地第一主流道(11)、第二主流道(12)和第三主流道(13)，所述第一主流道(11)用于调节所述第一模组区域(M1)的温度，所述第二主流道(12)用于调节所述第二模组区域(M2)和所述第三模组区域(M3)的温度，所述第三主流道(13)用于调节所述第四模组区域(M4)的温度，且所述第一主流道(11)的进水端设置有第一V型分支(14)；

所述第一主流道(11)、所述第二主流道(12)和所述第三主流道(13)均与所述第一回水主流道(2)连通，所述第一主流道(11)、所述第二主流道(12)和所述第三主流道(13)均与所述第二回水主流道(3)连通。

3.根据权利要求2所述的液冷板，其特征在于，所述流道板(200)还包括V型导流结构(4)，所述V型导流结构(4)包括V型主体(46)和第一导流通道(41)、第二导流通道(42)、第三导流通道(43)、第四导流通道(44)和第五导流通道(45)，所述第一导流通道(41)和所述第三导流通道(43)均与所述V型主体(46)的第一端口连接，所述第二导流通道(42)和所述第五导流通道(45)均与所述V型主体(46)的第二端口连接，所述第四导流通道(44)与所述V型主体(46)的第三端口连接；

所述第一导流通道(41)和所述第二导流通道(42)与所述第一主流道(11)连通，所述第三导流通道(43)和所述第五导流通道(45)与所述第二主流道(12)连通，所述第四导流通道(44)与所述第三主流道(13)连通。

4.根据权利要求3所述的液冷板，其特征在于，所述第一主流道(11)靠近所述V型导流结构(4)的一端设置有第二V型分支(15)，所述第一导流通道(41)和所述第二导流通道(42)相互平行设置且同时与所述第二V型分支(15)连通。

5.根据权利要求3所述的液冷板，其特征在于，所述第三导流通道(43)、所述第四导流通道(44)和所述第五导流通道(45)相互平行设置。

6.根据权利要求3所述的液冷板，其特征在于，所述第一主流道(11)设置有两个第一蛇形散热部(111)，每个所述第一蛇形散热部(111)设置有一个进水口(6)和一个出水口(5)；

所述第二主流道(12)设置有两个第二蛇形散热部(121)和两个第三蛇形散热部(122)，每个所述第二蛇形散热部(121)设置有一个进水口(6)和两个出水口(5)，每个所述第三蛇形散热部(122)设置有一个进水口(6)和两个出水口(5)；

所述第三主流道(13)设置有两个第四蛇形散热部(131)，每个所述第四蛇形散热部(131)设置有两个进水口(6)和两个出水口(5)。

7.根据权利要求3所述的液冷板，其特征在于，所述第三主流道(13)内沿水流方向间隔设置有至少两个第一加强筋(132)。

8.根据权利要求3所述的液冷板，其特征在于，还包括主进水孔(7)和主出水孔(8)，所述主进水孔(7)与所述第一主流道(11)之间的过渡流道设置有第二加强筋(112)，所述主出水孔(8)与所述第一回水主流道(2)之间的过渡流道设置有第三加强筋(21)，所述主出水孔(8)与所述第二回水主流道(3)之间的过渡流道设置有第四加强筋(31)。

9.根据权利要求3所述的液冷板，其特征在于，还包括进水公端接头(300)和出水公端接头(400)，所述进水公端接头(300)、所述出水公端接头(400)、所述基板(100)和所述流道板(200)采用隧道炉钎焊为一体化结构。

10.一种冷却系统，其特征在于，包括进水管路、排水管路和如权利要求1-9任一项所述的液冷板，所述进水管路与进水公端接头(300)连接，所述排水管路与出水公端接头(400)连接。

11.一种车辆，其特征在于，包括动力电池包(500)和如权利要求10所述的冷却系统，所述动力电池包(500)采用导热胶粘接于基板(100)远离流道板(200)的一端面上。

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