CN215988929U - 一种液冷系统与电池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池散热技术领域，公开了一种液冷系统与电池装置，用于解决现有技术中存在的布置在液冷板流道下游区域的电池散热效果较差的问题。该液冷系统包括液冷板本体与多个导热件，其中：液冷板本体设有进液口、出液口以及连通进液口与出液口的流道；多个导热件沿流道的延伸方向设置，每个导热件包括第一部分与第二部分，第一部分贴设在被冷却件的表面，第二部分插设在流道内，且沿流道内冷却液的流动方向，第二部分的体积依次增大。

Description

一种液冷系统与电池装置

技术领域

本实用新型涉及电池散热技术领域，尤其涉及一种液冷系统与电池装置。

背景技术

电池在工作过程中将产生较多的热量，为了将电池产生的热量排出到电池外部，以保证电池的正常工作，通常在电池组下方布置液冷板，冷却液在液冷板内流动过程中，由于自身温度的不断升高，冷却液的换热潜力缩减，这使得布置在下游区域的电池产生的热量容易在内部累积，散热效果较差。

实用新型内容

本实用新型提供一种液冷系统与电池装置，用以解决现有技术中存在的布置在液冷板流道下游区域的电池散热效果较差的问题。

第一方面，本实用新型提供一种液冷系统，该液冷系统包括液冷板本体与多个导热件；

所述液冷板本体设有进液口、出液口以及连通所述进液口与所述出液口的流道；

多个所述导热件沿所述流道的延伸方向设置，每个所述导热件包括第一部分与第二部分，所述第一部分贴设在被冷却件的表面，所述第二部分插设在所述流道内，且沿所述流道内冷却液的流动方向，所述第二部分的体积依次增大。

本实用新型有益效果如下：

该液冷系统包括液冷板本体与导热件，导热件具有良好的导热性，导热件的第一部分贴设在被冷却件的表面，导热件的第二部分插入液冷板本体内的流道中，并且，沿流道内冷却液的流动方向，第二部分的体积依次增大，这样，一方面，导热件与冷却液的接触面积增大，换热效率提高，从而有利于将布置在流道下游区域的被冷却件产生的热量快速地传递至冷却液中，另一方面，第二部分在流道中起到扰流的作用，第二部分的体积增加，则扰流效果增强，流场的紊流程度得到提高，从而缓解了冷却液换热效果的恶化，有利于将布置在流道下游区域的被冷却件产生的热量散发出去。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种电池装置，该电池装置包括上述技术方案中任一项所述的液冷系统和被冷却件。

该电池装置所采用的液冷系统包括液冷板本体与导热件，导热件的第一部分贴设在被冷却件的表面，导热件的第二部分插设在液冷板本体的流道内，且沿流道内冷却液的流动方向，导热件的第二部分的体积依次增大，这样，一方面，导热件与冷却液之间的接触面积增大，换热效果增强，另一方面，提高了流场的紊流程度，缓解了冷却液换热效果的恶化，有利于将布置在流道下游区域的被冷却件产生的热量散发出去。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电池装置的结构示意图；

图2为图1中所示出的电池装置的A-A剖视图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种电池装置的结构示意图。

附图标记：

10-液冷板本体；101-进液口；102-出液口；103-流道；

20-导热件；21-第一部分；22-第二部分；

30-电池。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种液冷系统与电池装置，用以解决现有技术中存在的布置在液冷板流道下游区域的电池散热效果较差的问题。

如图1、图2所示，该液冷系统包括液冷板本体10与多个导热件20，其中：

液冷板本体10设有进液口101、出液口102以及连通进液口101与出液口102的流道103；

多个导热件20沿流道103的延伸方向设置，每个导热件20包括第一部分21与第二部分22，第一部分21贴设在被冷却件30的表面，第二部分22插设在流道103内，且沿流道103内冷却液的流动方向，第二部分22的体积依次增大。

该液冷系统可以应用于电池装置，为电池装置中的被冷却件30进行散热，其中，电池装置可以指电池包，电池包内由横梁和纵梁分隔成若干个电池仓，每个电池仓内堆叠设置有多个电池，上述的被冷却件30具体为电池，导热件20的第一部分21贴设在电池的表面；电池装置还可以为电池模组，电池模组包括堆叠设置的多个电池以及围设在这些电池周侧的端板、侧板，电池为热源，电池产生的热量可以传递至端板、侧板上，使得端板和侧板上具有热量的积累，上述的被冷却件30可以为电池，也可以为端板、侧板，即，导热件20的第一部分21可以贴设在电池的表面，也可以贴设在端板或侧板的表面。

具体而言，该液冷系统包括液冷板本体10与多个导热件20，液冷板本体10布置在被冷却件30的底部，并与被冷却件30的底面接触，液冷板本体10与被冷却件30的底面之间可以发生热交换；导热件20沿被冷却件30的高度方向设置，导热件20包括第一部分21与第二部分22，其中，第一部分21贴设在被冷却件30的表面，第一部分21与被冷却件30之间可以发生热交换，第二部分22插设在液冷板本体10的流道103内，第二部分22与冷却液之间可以发生热交换，这样，针对被冷却件30而言，被冷却件30产生的热量一方面可以由底面传递给液冷板本体10，再通过液冷板本体10传递给冷却液，另一方面，还可以由与导热件20接触的表面传递给导热件20，再通过导热件20传递给冷却液，且由于导热件20沿被冷却件30的高度方向设置，因此，导热件20可以将被冷却件30远离液冷板本体10的一端产生的热量传递给液冷板本体10内的冷却液。

导热件20具有良好的导热性，导热件20可以在被冷却件30与冷却液之间形成快速的导热通道，从而提高了被冷却件30的散热效率。导热件20可以由导热性良好的材料制作而成，例如，金、银等金属材料，另外，导热件20还可以为热管，热管内部主要靠工质的气、液相变传热，具有热阻小、导热能力强的特点，在工作过程中，由于第一部分21贴设在被冷却件30的表面，温度较高，因此可以作为热管的蒸发段，第二部分22插设在流道103内，温度较低，因此可以作为热管的冷凝段，蒸发段内部的工质吸收热量后发生气化，并向冷凝段流动，在冷凝段内，工质放热由气态变为液态，并在毛细作用下重新回到蒸发段。

在流道103内沿冷却液的流动方向，第二部分22的体积逐渐增大，也就是说，第二部分22与冷却液的接触面积逐渐增大，这样，提高了导热件20与冷却液之间的换热效率，针对位于流道103下游区域的被冷却件30，被冷却件30通过导热件20将热量传递给冷却液的效果得到增强；另外，第二部分22插设在流道103内，则第二部分22将产生扰流作用，且由于第二部分22的体积依次增大，则扰流作用增强，流场的紊流程度得到提高，从而缓解了因冷却液温度升高而引起的换热效果的恶化。

具体的，可以通过使导热件20插入流道103的部分逐渐增长，和/或，导热件20插入流道103的部分逐渐变粗，从而使得第二部分22的体积依次增大。进一步的，沿流道103内冷却液的流动方向，还可以使导热件20的第一部分21与被冷却件30的接触面积逐渐加大，从而提高位于流道103下游区域的被冷却件的散热能力。

导热件20可以为杆状结构，并且，导热件20的第一部分21与第二部分22的形状可以相同，也可以不同，例如，两者可以均为圆柱形结构，或者，如图1、图3所示，导热件20的第一部分21为偏平结构，第二部分22为圆柱形结构，将第一部分21设计成偏平结构可以增加第一部分21与被冷却件30的接触面积；另外，还可以在被冷却件30的表面设置凹槽，将第一部分21置于凹槽内，并使第一部分21与凹槽的侧壁接触，从而增大第一部分21与被冷却件30的接触面积，同时，凹槽也可以起到定位的作用。

一些实施例中，导热件20的第二部分22沿垂直于液冷板本体10的方向插入流道103内，且第二部分22的末端延伸至流道103的底面上，或者，第二部分22沿相对液冷板本体10倾斜的方向插入流道103内，且第二部分22的末端延伸至流道103的底面上。

也就是说，第二部分22沿某一设定方向插入流道103内，该设定方向可以为垂直于液冷板本体10的方向，也可以为相对液冷板本体10倾斜的方向，第二部分22沿该方向延伸，直至第二部分22的末端抵在流道103的底面上，第二部分22占据了流道103的高度空间，从而达到较好的扰流效果。

如图1、图3所示，第二部分22为杆状结构，并且，在图1所示出的结构中，第二部分22以垂直的方式插入流道103内，在图3所示出的结构中，第二部分22以倾斜的方式插入流道103内。

可选的，可以使第二部分22的设置方向与冷却液的流动方向相垂直，以增强扰流作用。

进一步的，沿第一方向，第二部分22位于流道103的中间位置，第一方向平行于液冷板本体10的表面，且垂直于流道103的延伸方向。这是因为：由于冷却液在流动过程中与流道103的侧壁会产生一定的摩擦，造成粘滞，因此，流道103侧壁附近的流速较慢，而流道103中心附件的流速则相对较快，通过将第二部分22设置在流道103的中间位置，一方面受冷却液流速较快的影响，则可以增强对流换热效果，另一方面，可以使流场的紊流程度得到提高，进一步增加换热效果。

在一些实施例中，如图1所示，导热件20可以沿被冷却件30的高度方向竖直设置，或者，在另一些实施例中，如图3所示，至少导热件20的第一部分21在被冷却件30的表面倾斜设置。这样，一方面，在高度一定的情况下，可以增加第一部分21与被冷却件30之间的接触面积，另一方面，当导热件20为热管时，可以减轻重力作用对工质循环的影响，使得液态的工质在毛细作用下可以顺利返回至导热件20的第二部分22。

进一步的，第二部分22沿相对液冷板本体10倾斜的方向插入流道103内，且第二部分22与第一部分21的倾斜方向相同，也就是说，导热件20整体倾斜设置，这样，导热件20结构简单，便于生产以及安装，并且，当导热件20为热管时，通过使热管整体倾斜，可以进一步减轻重力作用对工质循环的影响。

另外，第一部分21的表面可以设置翅片，从而进一步增大第一部分21与被冷却件30的接触面积，并且，翅片的材料与第一部分21的材料相同，以减小热阻，增强换热效果。第二部分22的表面也可以设置一些凸起结构，从而增加与冷却液的接触面积，进一步增强换热效果。具体的，上述介绍的翅片以及凸起结构可以单独设置在位于流道103下游区域的导热件20上，以增强导热件20与被冷却件30的换热能力，提高被冷却件30的散热效果。

在一些实施例中，沿冷却液的流动方向，流道103的横截面积逐渐减小。在流量一定的情况下，当流道103的横截面积逐渐减小时，冷却液的流速将逐渐增大，如此，增强了冷却液与导热件20的第二部分22之间的对流换热效果，以及流场的紊流程度。

具体的，可以使流道103的高度逐渐减小，这样，在提高流速的同时，降低了流体域厚度方向的热阻，提高了换热能力，从而有利于将布置在下游区域的被冷却件30产生的热量传递至冷却液中。

同时，在保证流道103的横截面积逐渐减小的前提下，可以使流道103的宽度适当的增大，以增大冷却液与液冷板本体10之间的接触面积，提高换热效果。

基于相同的发明构思，本实用新型还提供了一种电池装置，该电池装置包括上述任一项技术方案中所述的液冷系统以及被冷却件30。

这里，被冷却件30具体指电池装置中的电池，且当电池周侧设置有端板、侧板时，被冷却件30还可以指端板、侧板，液冷系统通过吸收端板、侧板上积累的热量间接的为电池进行散热。

在一些实施例中，被冷却件30为电池装置中的电池，这些电池位于液冷板本体10上，且这些电池沿平行于液冷板本体10的方向堆叠设置；就电池的结构而言，电池包括相对设置的两个端面和相对设置的两个侧面，其中，端面和侧板均垂直于液冷板本体10设置，且端板具体指电池垂直于堆叠方向设置的一面；导热件20的第一部分21可以贴设在电池的端面上，也可以贴设在电池的侧面上。

如图1、图3所示，导热件20的第一部分21贴设在电池30的端面上，对于堆叠设置的多个电池而言，第一部分21介于相邻的两个电池30之间，可以将第一部分21设计为偏平状，从而缩小第一部分21所占用的电池装置的内部空间，提高空间利用率，并且，第一部分21的两侧分别与相邻的电池30的端面接触，可以同时将这两个电池30产生的热量传递给冷却液。

通过以上描述可以看出，本实用新型实施例中，该液冷系统除了液冷板本体外，还包括多个导热件，导热件的第一部分贴设在被冷却件的表面，导热件的第二部分插设在液冷板本体的流道内，且沿流道内冷却液的流动方向，导热件的第二部分的体积依次增大，这样，一方面，导热件与冷却液之间的接触面积增大，换热效果增强，另一方面，提高了流场的紊流程度，缓解了冷却液换热效果的恶化，有利于将布置在流道下游区域的被冷却件产生的热量散发出去。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种液冷系统，其特征在于，包括液冷板本体与多个导热件；

所述液冷板本体设有进液口、出液口以及连通所述进液口与所述出液口的流道；

多个所述导热件沿所述流道的延伸方向设置，每个所述导热件包括第一部分与第二部分，所述第一部分贴设在被冷却件的表面，所述第二部分插设在所述流道内，且沿所述流道内冷却液的流动方向，所述第二部分的体积依次增大。

2.如权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，所述第二部分沿垂直于所述液冷板本体的方向插入所述流道内，且所述第二部分的末端延伸至所述流道的底面上；

或者，所述第二部分沿相对所述液冷板本体倾斜的方向插入所述流道内，且所述第二部分的末端延伸至所述流道的底面上。

3.如权利要求2所述的液冷系统，其特征在于，沿第一方向，所述第二部分位于所述流道的中间位置；

所述第一方向平行于所述液冷板本体的表面，且垂直于所述流道的延伸方向。

4.如权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，所述第一部分在所述被冷却件的表面倾斜设置。

5.如权利要求4所述的液冷系统，其特征在于，所述第二部分沿相对所述液冷板本体倾斜的方向插入所述流道内，且所述第二部分与所述第一部分的倾斜方向相同。

6.如权利要求1～5任一项所述的液冷系统，其特征在于，沿冷却液的流动方向，所述流道的横截面积逐渐减小。

7.如权利要求6所述的液冷系统，其特征在于，沿冷却液的流动方向，所述流道的高度逐渐减小。

8.如权利要求1～5任一项所述的液冷系统，其特征在于，所述导热件为热管。

9.一种电池装置，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的液冷系统和被冷却件。

10.如权利要求9所述的电池装置，其特征在于，还包括多个电池，多个所述电池位于所述液冷板本体上方，且多个所述电池沿平行于所述液冷板本体的方向堆叠设置，所述被冷却件为所述电池；

所述电池包括相对设置的两个端面和相对设置的两个侧面，所述端面和所述侧面垂直于所述液冷板本体设置，且所述端面为所述电池垂直于堆叠方向设置的一面；

所述第一部分贴设在所述端面或所述侧面上。

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