CN214280029U

CN214280029U - 一种内散热器和散热系统

Info

Publication number: CN214280029U
Application number: CN202120176207.XU
Authority: CN
Inventors: 肖国权; 蔡吉祥; 蒋亮
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2021-01-22
Filing date: 2021-01-22
Publication date: 2021-09-24
Anticipated expiration: 2031-01-22

Abstract

本实用新型涉及一种内散热器，包括第一散热腔体、第二散热腔体和第三散热腔体，第三散热腔体两端分别连接于第一散热腔体和第二散热腔体，第三散热腔体的长度等于电池宽度，第一散热腔体和第二散热腔体对应设置且互相平行，第一散热腔体和第二散热腔体分别垂直于第三散热腔体，第一散热腔体下端设有进水口，第一散热腔体上端与第三散热腔体上端连通，第三散热腔体下端与第二散热腔体下端连通，第二散热腔体上端设有出水口。电池的三个侧面分别与第一散热腔体、第二散热腔体和第三散热腔体的侧壁贴合，增加了内散热器与电池的接触面积。冷却液以较慢速度通过内散热器，能够与电池充分热交换，散热效果好。本实用新型还涉及一种散热系统。

Description

一种内散热器和散热系统

技术领域

本实用新型涉及电池热管理技术领域，特别是涉及一种内散热器和散热系统。

背景技术

由于大量温室气体的排放，全球的环境问题已经严重影响到了人们的生活；同时，由于汽油等化石能源被大量开采和利用，能源枯竭问题也成为威胁人们生存的重要方面。为解决上述问题，众多科研工作者纷纷开始研究以清洁能源氢能为原料的氢燃料电池。氢燃料电池是一种将储存在氢燃料和氧化剂中的化学能直接转换为电能的发电装置，主要产物是水，具有环境友好、发电效率高、噪音低等优点。

氢燃料电池的温度分布对氢燃料电池的性能和安全具有重大意义。氢燃料电池的核心原件为质子交换膜，如果氢燃料电池局部温度过高，就会导致膜脱水，收缩，褶皱甚至破裂，严重威胁氢燃料电池的安全性能；同时，如果电池热管理不能达到预期的效果，还会大大减少其他组件的寿命及可靠性，从而增加电池生产及维修成本。所以如何对氢燃料电池的电堆进行充分和均匀的冷却是现在亟需解决的问题。

氢燃料电池的截面通常为矩形。现有技术公开了一种燃料电池液冷散热片，通过将散热片放置在一个单体电池或几个单体电池之间，将冷却液输送到电池内部来达到降温的效果。但是该散热片与单体电池的接触面积较小，对于单体电池侧面的散热效果不佳，影响氢燃料电池整体的散热。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的之一是：提供一种内散热器，与电池的接触面积较大，能够与电池进行充分热交换，提高了散热效率。

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的之二是：提供一种散热系统，能够切换冷却液的大循环回路和小循环回路，散热效果好。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种内散热器，应用于电池散热，包括第一散热腔体、第二散热腔体和第三散热腔体，第一散热腔体、第二散热腔体和第三散热腔体的侧壁均为平面，第三散热腔体两端分别连接于第一散热腔体和第二散热腔体，第三散热腔体的长度等于电池宽度，第一散热腔体和第二散热腔体对应设置且互相平行，第一散热腔体和第二散热腔体分别垂直于第三散热腔体，第一散热腔体下端设有进水口，第一散热腔体上端与第三散热腔体上端连通，第三散热腔体下端与第二散热腔体下端连通，第二散热腔体上端设有出水口。

进一步，第一散热腔体设有第一上水管和第一下水管，第一上水管与第三散热腔体上端连通，进水口设于第一下水管一端，第一上水管和第一下水管之间设有多个第一中水管，多个第一中水管依次间隔设置，每个第一中水管两端分别与第一上水管和第一下水管连通。

进一步，第三散热腔体设有第三上水管和第三下水管，第三上水管一端与第一上水管连通，第三上水管和第三下水管之间设有多个第三中水管，多个第三中水管依次间隔设置，每个第三中水管两端分别与第三上水管和第三下水管连通，第三下水管一端与第二散热腔体下端连通。

进一步，第二散热腔体设有第二上水管和第二下水管，第二下水管与第三下水管一端连通，出水口设于第二上水管一端，第二上水管和第二下水管之间设有多个第二中水管，多个第二中水管依次间隔设置，每个第二中水管两端分别与第二上水管和第二下水管连通。

进一步，第一中水管、第二中水管与第三中水管的纵截面均为矩形。

进一步，第三散热腔体数量为多个，多个第三散热腔体依次间隔设置，每两个相邻的第三散热腔体之间距离等于电池长度。

进一步，进水口与相邻的第三散热腔体之间距离以及出水口与相邻的第三散热腔体之间距离均等于电池长度的一半。

一种散热系统，包括水泵、外散热器、三通阀、电池冷却器、检测控制装置和内散热器，内散热器的出水口与水泵一端连接，外散热器两端分别连接于水泵另一端与三通阀的第一接口，三通阀的第二接口与电池冷却器的一端连接，三通阀的第三接口和电池冷却器另一端分别与内散热器的进水口连接，检测控制装置与三通阀连接，用于控制三通阀的接口切换。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

由于第一散热腔体、第二散热腔体和第三散热腔体的侧壁均为平面，第三散热腔体的长度等于电池宽度，第一散热腔体、第二散热腔体和第三散热腔体对电池形成半包围结构，因此，电池的三个侧面分别与第一散热腔体、第二散热腔体和第三散热腔体的侧壁贴合，增加了内散热器与电池的接触面积，极大提高了散热效率。同时，冷却液在内散热器的整个流动过程中，经历了两次向上流动和一次向下流动，利用冷却液的重力作用使冷却液以较慢速度通过内散热器，能够与电池进行充分热交换，散热效果好。

附图说明

图1为本实用新型的内散热器的立体结构示意图。

图2为本实用新型的内散热器应用于电池电堆的结构示意图。

图3为本实用新型的散热系统的结构示意图。

附图标记说明：

1-内散热器；

11-第一散热腔体，111-第一上水管，112-第一中水管，113-第一下水管，1131-进水口；

12-第二散热腔体，121-第二上水管，1211-出水口，122-第二中水管，123-第二下水管；

13-第三散热腔体，131-第三上水管，132-第三中水管，133-第三下水管；

2-水泵，3-外散热器，4-三通阀，5-电池冷却器，6-电池。

具体实施方式

下面来对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示，一种内散热器，应用于电池6散热，包括第一散热腔体11、第二散热腔体12和第三散热腔体13，第一散热腔体11、第二散热腔体12和第三散热腔体13的侧壁均为平面，第三散热腔体13两端分别连接于第一散热腔体11和第二散热腔体12，第三散热腔体13的长度等于电池6宽度，第一散热腔体11和第二散热腔体12对应设置且互相平行，第一散热腔体11和第二散热腔体12分别垂直于第三散热腔体13，第一散热腔体11下端设有进水口1131，第一散热腔体11上端与第三散热腔体13上端连通，第三散热腔体13下端与第二散热腔体12下端连通，第二散热腔体12上端设有出水口1211。

如图1箭头所示为冷却液的流动方向。工作时，冷却液由第一散热腔体11下端的进水口1131进入到内散热器1，然后在第一散热腔体11中由下往上流动，通过第一散热腔体11上端进入第三散热腔体13上端，然后在第三散热腔体13中由上往下流动，通过第三散热腔体13下端进入第二散热腔体12下端，然后在第二散热腔体12中由下往上流动，最终通过第二散热腔体12上端的出水口1211流出内散热器1。

由于第一散热腔体11、第二散热腔体12和第三散热腔体13的侧壁均为平面，第三散热腔体13的长度等于电池6宽度，第一散热腔体11、第二散热腔体12和第三散热腔体13对电池6形成半包围结构，因此，电池6的三个侧面分别与第一散热腔体11、第二散热腔体12和第三散热腔体13的侧壁贴合，增加了内散热器1与电池6的接触面积，极大提高了散热效率。同时，冷却液在内散热器1的整个流动过程中，经历了两次向上流动和一次向下流动，利用冷却液的重力作用使冷却液以较慢速度通过内散热器1，能够与电池6进行充分热交换，散热效果好。

第一散热腔体11设有第一上水管111和第一下水管113，第一上水管111与第三散热腔体13上端连通，进水口1131设于第一下水管113一端，第一上水管111和第一下水管113之间设有多个第一中水管112，多个第一中水管112依次间隔设置，每个第一中水管112两端分别与第一上水管111和第一下水管113连通。

通过设置多个第一中水管112，增大了第一散热腔体11的散热面积，使得冷却液对电池6的冷却更均匀，减少了局部热点的出现，从而提高了电池6热管理的安全性与可靠性。

本实施例中，第一上水管111中部设有与第三散热腔体13上端连通的第一槽口，冷却液从第一槽口进入第三散热腔体13。

第三散热腔体13设有第三上水管131和第三下水管133，第三上水管131一端与第一上水管111连通，第三上水管131和第三下水管133之间设有多个第三中水管132，多个第三中水管132依次间隔设置，每个第三中水管132两端分别与第三上水管131和第三下水管133连通，第三下水管133一端与第二散热腔体12下端连通。

通过设置多个第三中水管132，增大了第三散热腔体13的散热面积。本实施例中，第二下水管123中部设有与第三散热腔体13下端连通的第二槽口，冷却液从第二槽口进入第二散热腔体12。

第二散热腔体12设有第二上水管121和第二下水管123，第二下水管123与第三下水管133一端连通，出水口1211设于第二上水管121一端，第二上水管121和第二下水管123之间设有多个第二中水管122，多个第二中水管122依次间隔设置，每个第二中水管122两端分别与第二上水管121和第二下水管123连通。

通过设置多个第二中水管122，增大了第二散热腔体12的散热面积。

第一中水管112、第二中水管122与第三中水管132的纵截面均为矩形。

第一中水管112、第二中水管122与第三中水管132的侧壁均为平面，与电池6的侧壁能够紧密贴合，结构紧凑，减少占地空间，散热效果好。

如图2所示，第三散热腔体13数量为多个，多个第三散热腔体13依次间隔设置，每两个相邻的第三散热腔体13之间距离等于电池6长度。

多个第三散热腔体13互相平行，每两个相邻的第三散热腔体13以及第一散热腔体11、第二散热腔体12合围而成多个可以容纳电池6的口字形结构，能够同时贴合电池6的四个侧壁，极大提高了散热效果，同时，可使整个电池6电堆易于封装，结构紧凑，减少占用面积。

进水口1131与相邻的第三散热腔体13之间距离以及出水口1211与相邻的第三散热腔体13之间距离均等于电池6长度的一半。

采用这种结构后，冷却液在第一散热腔体11与第二散热腔体12内的流动阻力较小，避免出现冷却液堵塞的现象。

如图3所示，一种散热系统，包括水泵2、外散热器3、三通阀4、电池冷却器5、检测控制装置和内散热器1，内散热器1的出水口1211与水泵2一端连接，外散热器3两端分别连接于水泵2另一端与三通阀4的第一接口，三通阀4的第二接口与电池冷却器5的一端连接，三通阀4的第三接口和电池冷却器5另一端分别与内散热器1的进水口1131连接，检测控制装置与三通阀4连接，用于控制三通阀4的接口切换。

具体地，内散热器1、水泵2、外散热器3、三通阀4、电池冷却器5依次首尾连接形成大循环回路，电池冷却器5并联有旁路支路，冷却液通过旁路支路时形成小循环回路，通过三通阀4切换大循环回路和小循环回路。

工作时，冷却液由水泵2驱动在散热系统中流动，内散热器1在经过一次内循环之后高温冷却液从内散热器1的出水口1211流出，进入外散热器3中进行冷却降温。当检测控制装置检测到冷却液温度高于设定值时，控制冷却液由三通阀4的第一接口经第二接口进入电池冷却器5进行进一步冷却，从而形成大循环回路；当检测控制装置检测到冷却液温度低于设定值时，控制冷却液由三通阀4的第一接口经第三接口流入内散热器1的进水口1131，从而形成小循环回路。

通过三通阀4切换冷却液的大循环回路和小循环回路，低温冷却液经从内散热器1的进水口1131流入内散热器1进行下一次循环。由此，可在电池6温度升高时通过控制水泵2和三通阀4来对整个散热系统进行控制，操作简便，结构简单，散热效果好。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种内散热器，应用于电池散热，其特征在于：包括第一散热腔体、第二散热腔体和第三散热腔体，第一散热腔体、第二散热腔体和第三散热腔体的侧壁均为平面，第三散热腔体两端分别连接于第一散热腔体和第二散热腔体，第三散热腔体的长度等于电池宽度，第一散热腔体和第二散热腔体对应设置且互相平行，第一散热腔体和第二散热腔体分别垂直于第三散热腔体，第一散热腔体下端设有进水口，第一散热腔体上端与第三散热腔体上端连通，第三散热腔体下端与第二散热腔体下端连通，第二散热腔体上端设有出水口。

2.按照权利要求1所述的一种内散热器，其特征在于：第一散热腔体设有第一上水管和第一下水管，第一上水管与第三散热腔体上端连通，进水口设于第一下水管一端，第一上水管和第一下水管之间设有多个第一中水管，多个第一中水管依次间隔设置，每个第一中水管两端分别与第一上水管和第一下水管连通。

3.按照权利要求2所述的一种内散热器，其特征在于：第三散热腔体设有第三上水管和第三下水管，第三上水管一端与第一上水管连通，第三上水管和第三下水管之间设有多个第三中水管，多个第三中水管依次间隔设置，每个第三中水管两端分别与第三上水管和第三下水管连通，第三下水管一端与第二散热腔体下端连通。

4.按照权利要求3所述的一种内散热器，其特征在于：第二散热腔体设有第二上水管和第二下水管，第二下水管与第三下水管一端连通，出水口设于第二上水管一端，第二上水管和第二下水管之间设有多个第二中水管，多个第二中水管依次间隔设置，每个第二中水管两端分别与第二上水管和第二下水管连通。

5.按照权利要求4所述的一种内散热器，其特征在于：第一中水管、第二中水管与第三中水管的纵截面均为矩形。

6.按照权利要求1-5任一项所述的一种内散热器，其特征在于：第三散热腔体数量为多个，多个第三散热腔体依次间隔设置，每两个相邻的第三散热腔体之间距离等于电池长度。

7.按照权利要求6所述的一种内散热器，其特征在于：进水口与相邻的第三散热腔体之间距离以及出水口与相邻的第三散热腔体之间距离均等于电池长度的一半。

8.一种散热系统，其特征在于：包括水泵、外散热器、三通阀、电池冷却器、检测控制装置和权利要求1-7任一项所述的内散热器，内散热器的出水口与水泵一端连接，外散热器两端分别连接于水泵另一端与三通阀的第一接口，三通阀的第二接口与电池冷却器的一端连接，三通阀的第三接口和电池冷却器另一端分别与内散热器的进水口连接，检测控制装置与三通阀连接，用于控制三通阀的接口切换。