CN215070067U - 一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构 - Google Patents

Abstract

一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构，包括第一冷却主板、第二冷却主板和冷却管路；第一冷却主板的内部呈空腔状，形成进口通道，进口通道与第一冷却主板的顶端中心呈贯通设置；第二冷却主板相对设置于第一冷却主板的一侧，第二冷却主板与第一冷却主板呈平行设置，第二冷却主板的内部呈空腔状，形成出口通道，出口通道与第二冷却主板的顶端中心呈贯通设置；冷却管路盘绕设置于第一冷却主板和第二冷却主板之间，冷却管路纵向呈层叠阵列设置，多个冷却管路呈并联设置。本实用新型可对电芯进行升温或降温，具有较强的换热效率，具有稳定的运行状态，换热性能强。

Description

一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车燃料电池技术领域，特别是一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构。

背景技术

新能源汽车具有清洁、环保、能量效率高、运行平稳、无噪声等优势，目前对新能源汽车的研究越来越多。对于质子交换膜燃料电池，氢气和氧气通过氧化还原反应和化学反应，转化成电能来驱动汽车，而且对环境无污染，燃料电池的散热量随之增加，常规的自然冷却以及风冷以及满足不了散热的要求，在发生事故时，一旦热量不能及时的导出，极易造成事故，而由于冷冻液具有较高的比热容，单位时间内可以带走大量的热量，通过液冷可以满足燃料电池模组散热要求。现有技术中心一般采用的燃料电池模组冷却系统主要是将冷却管通过铆接、焊接等连接方式固定在燃料电池模组的外面，只能将电池模组局部进行降温而电池内部的温度得不到及时的降低。现需要针对于电池的电芯及模组温度进行有效降温的冷却结构，该冷却结构具有高效换热效率的同时可具备有良好的运行稳定性。

实用新型内容

为了解决上述存在的问题，本实用新型公开了一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构，其具体技术方案如下：一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构，包括第一冷却主板、第二冷却主板和冷却管路；所述第一冷却主板的内部呈空腔状，形成进口通道，所述进口通道与所述第一冷却主板的顶端中心呈贯通设置，所述进口通道盘绕设置于所述第一冷却主板的壁面内；所述第二冷却主板相对设置于所述第一冷却主板的一侧，所述第二冷却主板与所述第一冷却主板呈平行设置，所述第二冷却主板的内部呈空腔状，形成出口通道，所述出口通道与所述第二冷却主板的顶端中心呈贯通设置，所述出口通道盘绕设置于所述第二冷却主板的壁面内；所述冷却管路盘绕设置于所述第一冷却主板和第二冷却主板之间，所述冷却管路纵向呈层叠阵列设置，每层所述冷却管路的一端与所述第一冷却主板垂直设置，并与所述进口通道垂直贯通，每层所述冷却管路的一端与所述第二冷却主板垂直设置，并与所述出口通道垂直贯通，多个所述冷却管路呈并联设置。

进一步的，所述第一冷却主板呈矩形薄板结构；所述进口通道包括进口段和进口盘绕段，所述进口段斜向设置于所述第一冷却主板的顶侧，呈“S”型，所述进口段的顶端与所述第一冷却主板的顶侧连通；所述进口盘绕段设置于所述第一冷却主板的外侧，所述进口盘绕段呈“U”型结构，所述进口盘绕段的一侧顶端与所述进口段连通；多个所述冷却管路的一端与所述进口盘绕段的一侧贯通。

进一步的，所述第二冷却主板呈矩形薄板结构，且所述第二冷却主板与所述第一冷却主板结构、尺寸相一致；所述出口通道包括出口段、出口汇流段和出口回流段，所述出口段斜向设置于所述第二冷却主板的顶侧，呈“S”型，所述出口段的顶端与所述第二冷却主板的顶侧连通；所述出口汇流段设置于所述第二冷却主板的一侧，呈纵向设置，所述出口汇流段的顶端与所述出口段呈连通设置；所述出口回流段设置于所述出口汇流段的一侧，并呈多层阵列设置，每层所述出口回流段的一端与所述出口汇流段呈垂直连通设置，多个所述冷却管路的一端与所述出口回流段的一侧贯通。

进一步的，所述出口回流段的数量为六个，所述冷却管路的数量与所述出口回流段的数量相适应。

进一步的，每个所述出口回流段的口径小于所述出口汇流段的口径，且每个所述出口回流段的口径远小于所述进口盘绕段的口径。

进一步的，每层所述冷却管路呈蛇形盘管结构。

进一步的，所述冷却管路的一侧横向还设有横向翅片，所述横向翅片呈矩形薄片状结构，所述横向翅片横向设置于每层所述冷却管路的顶侧；所述横向翅片的底侧呈豁口状，形成翅片卡槽，每个所述翅片卡槽的直径与所述冷却管路的外径相适应，每个所述横向翅片的豁口外侧呈折边状，形成翅片折边；所述冷却管路嵌合于所述翅片卡槽内，且所述翅片折边贴合于所述冷却管路的外壁，实现所述横向翅片对于每个所述冷却管路的相邻的管路实现横向限位。

进一步的，所述冷却管路的一侧纵向还设有纵连接件，所述纵连接件包括纵连接片、侧限位片、侧卡件和抵合片；所述纵连接片呈纵向设置，并贴合于多层所述冷却管路的一侧，所述侧限位片纵向阵列设置于所述纵连接片的一侧，所述侧限位片通过型材折弯形成；所述侧卡件设置于纵向阵列设置于所述纵连接片的一侧，并与每个所述侧限位片相对设置，所述侧卡件通过形成折弯形成，每个所述侧卡件的两侧呈圆弧状；所述抵合片设置于所述纵连接片的顶端和底端侧壁，所述抵合片通过型材折弯形成；所述纵连接件设置于所述冷却管路的“U”型折弯处，所述侧限位片贴合于所述冷却管路的一侧，所述侧卡件卡合于所述冷却管路的外侧壁，所述抵合片贴合于所述第二冷却主板的侧壁面，实现所述冷却管路通过纵连接件与所述第二冷却主板限位支撑。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过结构设计可设置于电芯处，整体结构体积较小，结构紧凑，电池模组增加冷却管路的布置方案，可以在高温时对产热的电芯直接进行降温在低温时对电芯直接进行升温，既保证加热和冷却的效率，又保证电芯温度控制在一定的范围内。

通过从内部进行降温，相比于传统于电池外侧的降温形式，对电芯及模组温度降温效果强；通过设置有两侧冷却主板的结构并配合冷却管路，其结构形式具有较高的换热面积；同时通过对第一冷却主板和第二冷却主板内的冷却液通路进行设置，提升了冷却液于两侧冷却主板的流通时间，整体装置具有较强的换热效率。

本实用新型针对于第一冷却主板、第二冷却主板内的通道与冷却管路的连接形式设置，将多个冷却管路形成为并联的流通方式，且多层冷却管路的流通行程相同，形成稳定的同程冷却液流通形式，流通压力稳定；同时，将入口侧的进口通道直径大于出口侧的出口通道口径，保持冷却液进行流通时具有较强压力与稳定的流通速度，整体装置运行中冷却液具有稳定的运行状态。

本实用新型针对于冷却管路的结构还设计有横向翅片和纵连接片，可实现对冷却管路纵向和横向支撑，使冷却管路在工作状态下具有牢固的支撑形式，保证结构形式稳定，同时，可进一步加强系统的换热效率，提升换热性能。

附图说明

图1是本实用新型的整体外形结构示意图。

图2是本实用新型的整体俯视示意图。

图3是本实用新型的整体侧视示意图。

图4是本实用新型第一冷却主板的截面示意图。

图5是本实用新型第二冷却主板的截面示意图。

图6是本实用新型横向翅片的结构示意图。

图7是本实用新型纵连接件的结构示意图。

附图标记列表：

第一冷却主板1；

进口通道1-1、进口段1-1-1、进口盘绕段1-1-2；

第二冷却主板2；

出口通道2-1、出口段2-1-1、出口汇流段2-1-2、出口回流段2-1-3；

冷却管路3；

横向翅片4；

翅片卡槽4-1、翅片折边4-2；

纵连接件5；

纵连接片5-1、侧限位片5-2、侧卡件5-3、抵合片5-4。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本实用新型进行进一步描述，任何对本实用新型技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本实用新型保护范围。本实施例中所提及的固定连接，固定设置、固定结构均为胶粘、焊接、螺钉连接、螺栓螺母连接、铆接等本领域技术人员所知晓的公知技术。

结合附图可见，一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构，包括第一冷却主板1、第二冷却主板2和冷却管路3；所述第一冷却主板1的内部呈空腔状，形成进口通道1-1，所述进口通道1-1与所述第一冷却主板1的顶端中心呈贯通设置，所述进口通道1-1盘绕设置于所述第一冷却主板1的壁面内；所述第二冷却主板2相对设置于所述第一冷却主板1的一侧，所述第二冷却主板2与所述第一冷却主板1呈平行设置，所述第二冷却主板2的内部呈空腔状，形成出口通道2-1，所述出口通道2-1与所述第二冷却主板2的顶端中心呈贯通设置，所述出口通道2-1盘绕设置于所述第二冷却主板2的壁面内；所述冷却管路3盘绕设置于所述第一冷却主板1和第二冷却主板2之间，所述冷却管路3纵向呈层叠阵列设置，每层所述冷却管路3的一端与所述第一冷却主板1垂直设置，并与所述进口通道1-1垂直贯通，每层所述冷却管路3的一端与所述第二冷却主板2垂直设置，并与所述出口通道2-1垂直贯通，多个所述冷却管路3呈并联设置。

进一步的，所述第一冷却主板1呈矩形薄板结构；所述进口通道1-1包括进口段1-1-1和进口盘绕段1-1-2，所述进口段1-1-1斜向设置于所述第一冷却主板1的顶侧，呈“S”型，所述进口段1-1-1的顶端与所述第一冷却主板1的顶侧连通；所述进口盘绕段1-1-2设置于所述第一冷却主板1的外侧，所述进口盘绕段1-1-2呈“U”型结构，所述进口盘绕段1-1-2的一侧顶端与所述进口段1-1-1连通；多个所述冷却管路3的一端与所述进口盘绕段1-1-2的一侧贯通。

进一步的，所述第二冷却主板2呈矩形薄板结构，且所述第二冷却主板2与所述第一冷却主板1结构、尺寸相一致；所述出口通道2-1包括出口段2-1-1、出口汇流段2-1-2和出口回流段2-1-3，所述出口段2-1-1斜向设置于所述第二冷却主板2的顶侧，呈“S”型，所述出口段2-1-1的顶端与所述第二冷却主板2的顶侧连通；所述出口汇流段2-1-2设置于所述第二冷却主板2的一侧，呈纵向设置，所述出口汇流段2-1-2的顶端与所述出口段2-1-1呈连通设置；所述出口回流段2-1-3设置于所述出口汇流段2-1-2的一侧，并呈多层阵列设置，每层所述出口回流段2-1-3的一端与所述出口汇流段2-1-2呈垂直连通设置，多个所述冷却管路3的一端与所述出口回流段2-1-3的一侧贯通。

进一步的，所述出口回流段2-1-3的数量为六个，所述冷却管路3的数量与所述出口回流段2-1-3的数量相适应。

进一步的，每个所述出口回流段2-1-3的口径小于所述出口汇流段2-1-2的口径，且每个所述出口回流段2-1-3的口径远小于所述进口盘绕段1-1-2的口径。

进一步的，每层所述冷却管路3呈蛇形盘管结构。

进一步的，所述冷却管路3的一侧横向还设有横向翅片4，所述横向翅片4呈矩形薄片状结构，所述横向翅片4横向设置于每层所述冷却管路3的顶侧；所述横向翅片4的底侧呈豁口状，形成翅片卡槽4-1，每个所述翅片卡槽4-1的直径与所述冷却管路3的外径相适应，每个所述横向翅片4的豁口外侧呈折边状，形成翅片折边4-2；所述冷却管路3嵌合于所述翅片卡槽4-1内，且所述翅片折边4-2贴合于所述冷却管路3的外壁，实现所述横向翅片4对于每个所述冷却管路3的相邻的管路实现横向限位。

进一步的，所述冷却管路3的一侧纵向还设有纵连接件5，所述纵连接件5包括纵连接片5-1、侧限位片5-2、侧卡件5-3和抵合片5-4；所述纵连接片5-1呈纵向设置，并贴合于多层所述冷却管路3的一侧，所述侧限位片5-2纵向阵列设置于所述纵连接片5-1的一侧，所述侧限位片5-2通过型材折弯形成；所述侧卡件5-3设置于纵向阵列设置于所述纵连接片5-1的一侧，并与每个所述侧限位片5-2相对设置，所述侧卡件5-3通过形成折弯形成，每个所述侧卡件5-3的两侧呈圆弧状；所述抵合片5-4设置于所述纵连接片5-1的顶端和底端侧壁，所述抵合片5-4通过型材折弯形成；所述纵连接件5设置于所述冷却管路3的“U”型折弯处，所述侧限位片5-2贴合于所述冷却管路3的一侧，所述侧卡件5-3卡合于所述冷却管路3的外侧壁，所述抵合片5-4贴合于所述第二冷却主板2的侧壁面，实现所述冷却管路3通过纵连接件5与所述第二冷却主板2限位支撑。

本实用新型的结构原理是：

本装置对电芯进行降温，通过将第一冷却主板内注入冷却液，冷却液进入进口通道内，并充盈进口段和进口盘绕段，冷却液进入多个冷却管路会流通，并分别进入多个出口回流段，并汇集于出口汇流段并从出口段排出第二冷却主板；冷却水流过第一冷却主板、第二冷却主板和冷却管路时，通过导热换热进行降温过程；

本装置同时可对单层冷却管路进行横向设置横向翅片，横向翅片与每侧冷却管路插接固定后，横向翅片对每层冷却管路进行限位，同时冷却管路通过横向翅片接触进行换热；

本装置同时可对多层冷却管路进行纵向设置纵连接件，通过将纵连接件与多层冷却管路进行纵向卡接限位，并将冷却管路与第二冷却主板支撑固定。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过结构设计可设置于电芯处，整体结构体积较小，结构紧凑，电池模组增加冷却管路的布置方案，可以在高温时对产热的电芯直接进行降温在低温时对电芯直接进行升温，既保证加热和冷却的效率，又保证电芯温度控制在一定的范围内。

通过从内部进行降温，相比于传统于电池外侧的降温形式，对电芯及模组温度降温效果强；通过设置有两侧冷却主板的结构并配合冷却管路，其结构形式具有较高的换热面积；同时通过对第一冷却主板和第二冷却主板内的冷却液通路进行设置，提升了冷却液于两侧冷却主板的流通时间，整体装置具有较强的换热效率。

本实用新型针对于第一冷却主板、第二冷却主板内的通道与冷却管路的连接形式设置，将多个冷却管路形成为并联的流通方式，且多层冷却管路的流通行程相同，形成稳定的同程冷却液流通形式，流通压力稳定；同时，将入口侧的进口通道直径大于出口侧的出口通道口径，保持冷却液进行流通时具有较强压力与稳定的流通速度，整体装置运行中冷却液具有稳定的运行状态。

本实用新型针对于冷却管路的结构还设计有横向翅片和纵连接片，可实现对冷却管路纵向和横向支撑，使冷却管路在工作状态下具有牢固的支撑形式，保证结构形式稳定，同时，可进一步加强系统的换热效率，提升换热性能。

Claims (8)

1.一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构，其特征在于，包括第一冷却主板(1)、第二冷却主板(2)和冷却管路(3)；所述第一冷却主板(1)的内部呈空腔状，形成进口通道(1-1)，所述进口通道(1-1)与所述第一冷却主板(1)的顶端中心呈贯通设置，所述进口通道(1-1)盘绕设置于所述第一冷却主板(1)的壁面内；所述第二冷却主板(2)相对设置于所述第一冷却主板(1)的一侧，所述第二冷却主板(2)与所述第一冷却主板(1)呈平行设置，所述第二冷却主板(2)的内部呈空腔状，形成出口通道(2-1)，所述出口通道(2-1)与所述第二冷却主板(2)的顶端中心呈贯通设置，所述出口通道(2-1)盘绕设置于所述第二冷却主板(2)的壁面内；所述冷却管路(3)盘绕设置于所述第一冷却主板(1)和第二冷却主板(2)之间，所述冷却管路(3)纵向呈层叠阵列设置，每层所述冷却管路(3)的一端与所述第一冷却主板(1)垂直设置，并与所述进口通道(1-1)垂直贯通，每层所述冷却管路(3)的一端与所述第二冷却主板(2)垂直设置，并与所述出口通道(2-1)垂直贯通，多个所述冷却管路(3)呈并联设置。

2.根据权利要求1所述的一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构，其特征在于，所述第一冷却主板(1)呈矩形薄板结构；所述进口通道(1-1)包括进口段(1-1-1)和进口盘绕段(1-1-2)，所述进口段(1-1-1)斜向设置于所述第一冷却主板(1)的顶侧，呈“S”型，所述进口段(1-1-1)的顶端与所述第一冷却主板(1)的顶侧连通；所述进口盘绕段(1-1-2)设置于所述第一冷却主板(1)的外侧，所述进口盘绕段(1-1-2)呈“U”型结构，所述进口盘绕段(1-1-2)的一侧顶端与所述进口段(1-1-1)连通；多个所述冷却管路(3)的一端与所述进口盘绕段(1-1-2)的一侧贯通。

3.根据权利要求1所述的一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构，其特征在于，所述第二冷却主板(2)呈矩形薄板结构，且所述第二冷却主板(2)与所述第一冷却主板(1)结构、尺寸相一致；所述出口通道(2-1)包括出口段(2-1-1)、出口汇流段(2-1-2)和出口回流段(2-1-3)，所述出口段(2-1-1)斜向设置于所述第二冷却主板(2)的顶侧，呈“S”型，所述出口段(2-1-1)的顶端与所述第二冷却主板(2)的顶侧连通；所述出口汇流段(2-1-2)设置于所述第二冷却主板(2)的一侧，呈纵向设置，所述出口汇流段(2-1-2)的顶端与所述出口段(2-1-1)呈连通设置；所述出口回流段(2-1-3)设置于所述出口汇流段(2-1-2)的一侧，并呈多层阵列设置，每层所述出口回流段(2-1-3)的一端与所述出口汇流段(2-1-2)呈垂直连通设置，多个所述冷却管路(3)的一端与所述出口回流段(2-1-3)的一侧贯通。

4.根据权利要求3所述的一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构，其特征在于，所述出口回流段(2-1-3)的数量为六个，所述冷却管路(3)的数量与所述出口回流段(2-1-3)的数量相适应。

5.根据权利要求3或4所述的一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构，其特征在于，每个所述出口回流段(2-1-3)的口径小于所述出口汇流段(2-1-2)的口径，且每个所述出口回流段(2-1-3)的口径远小于进口盘绕段(1-1-2)的口径。

6.根据权利要求1所述的一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构，其特征在于，每层所述冷却管路(3)呈蛇形盘管结构。

7.根据权利要求1所述的一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构，其特征在于，所述冷却管路(3)的一侧横向还设有横向翅片(4)，所述横向翅片(4)呈矩形薄片状结构，所述横向翅片(4)横向设置于每层所述冷却管路(3)的顶侧；所述横向翅片(4)的底侧呈豁口状，形成翅片卡槽(4-1)，每个所述翅片卡槽(4-1)的直径与所述冷却管路(3)的外径相适应，每个所述横向翅片(4)的豁口外侧呈折边状，形成翅片折边(4-2)；所述冷却管路(3)嵌合于所述翅片卡槽(4-1)内，且所述翅片折边(4-2)贴合于所述冷却管路(3)的外壁，实现所述横向翅片(4)对于每个所述冷却管路(3)的相邻的管路实现横向限位。

8.根据权利要求1所述的一种对新能源汽车用燃料电池温度控制的液冷结构，其特征在于，所述冷却管路(3)的一侧纵向还设有纵连接件(5)，所述纵连接件(5)包括纵连接片(5-1)、侧限位片(5-2)、侧卡件(5-3)和抵合片(5-4)；所述纵连接片(5-1)呈纵向设置，并贴合于多层所述冷却管路(3)的一侧，所述侧限位片(5-2)纵向阵列设置于所述纵连接片(5-1)的一侧，所述侧限位片(5-2)通过型材折弯形成；所述侧卡件(5-3)设置于纵向阵列设置于所述纵连接片(5-1)的一侧，并与每个所述侧限位片(5-2)相对设置，所述侧卡件(5-3)通过形成折弯形成，每个所述侧卡件(5-3)的两侧呈圆弧状；所述抵合片(5-4)设置于所述纵连接片(5-1)的顶端和底端侧壁，所述抵合片(5-4)通过型材折弯形成；所述纵连接件(5)设置于所述冷却管路(3)的“U”型折弯处，所述侧限位片(5-2)贴合于所述冷却管路(3)的一侧，所述侧卡件(5-3)卡合于所述冷却管路(3)的外侧壁，所述抵合片(5-4)贴合于所述第二冷却主板(2)的侧壁面，实现所述冷却管路(3)通过纵连接件(5)与所述第二冷却主板(2)限位支撑。

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