CN219267747U - 一种冷却板及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池热管理领域，提供了一种冷却板及电池，其包括第一流道和第二流道，所述第一流道和第二流道内均流动有冷却介质；所述第一流道和第二流道沿着冷却介质的流动方向紧贴设置并在所述冷却板的背板上盘旋排布，其中所述第一流道内的冷却介质的流动方向始终与所述第二流道内的冷却介质的流动方向相反；本实用新型所述的冷却板通过双流道盘旋排布的设置方式实现均匀的电池冷却效果，双流道通过紧贴设置产生热量交换，平衡流道内冷却介质的温度差异，解决了冷却介质随流动路径逐渐升温的问题，使流道全线温度在热交换后近似趋于一致，与电池接触的冷却板各点温度差异较小，整体冷却效果均匀可靠。

Description

一种冷却板及电池

技术领域

本实用新型涉及电池热管理设备技术领域，尤其是指一种冷却板及电池。

背景技术

目前电池相关技术已经成为新能源电动汽车的主流研究方向之一，为了满足电动汽车续航里程的需求，电池包的能量密度也逐渐增加，随之带来的发热问题也成为了制约电池技术研究的关键要素；因液冷换热效率较好，现有技术中多采用冷却板贴靠电池模组的液冷控温方式，取代传统的自然风或空气对流吹扫电池表面的风冷控温方式。

在电池模组以液冷形式进行的热管理中，常常通过流道设计或翅片排布增强控温效果，但冷却液流经流道或翅片结构时温度逐渐升高，因此普遍存在冷却板内温度分布不均、进而导致电池散热不均的问题，电池模组各区域温差较大，也直接影响了电池模组的整体寿命和安全性能。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中因冷却液流经流道产生温度变化，导致液冷系统的冷却板内温度分布不均的技术难点，提供一种冷却板及包括该冷却板的电池，使流道全线温度近似趋于一致，实现均匀冷却效果。

第一方面，为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种冷却板，包括，

第一流道，所述第一流道内流动有冷却介质；

第二流道，所述第二流道内流动有冷却介质；

所述第一流道和第二流道沿着冷却介质的流动方向紧贴设置并在所述冷却板的背板上盘旋排布，其中所述第一流道内的冷却介质的流动方向始终与所述第二流道内的冷却介质的流动方向相反。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一流道和第二流道在所述背板上往返盘旋，形成间隔设置的平直段和弯曲段，所述弯曲段的数量为偶数个。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一流道和第二流道内的冷却介质的流量相同，且所述第一流道和所述第二流道的长度差与所述第一流道或第二流道的长度的比值小于0.05。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一流道和第二流道接触面沿其横截面方向的投影为直线、折线、曲线中的一种或多种。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一流道和第二流道接触面顶部相对于所述背板的高度大于或等于所述第一流道和第二流道顶部相对于所述背板的高度。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一流道具有第一进口和第一出口，所述第二流道具有第二进口和第二出口，所述第一进口和所述第二出口紧贴设置、所述第二进口与所述第一出口紧贴设置。

在本实用新型的一个实施例中，还包括均流装置，所述均流装置包括一个入口和两个分别连接所述第一进口和第二进口的出口。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一进口、第一出口、第二进口和第二出口均靠近所述背板的同侧边缘设置；

或者，所述第一进口和第二出口靠近所述背板的一侧边缘设置，所述第二进口和第一出口靠近所述背板的另一侧边缘设置。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一流道和第二流道均为设置在所述背板内的槽道；

或者，所述第一流道和第二流道均为支撑在所述背板上的管道。

第二方面，本实用新型还提供一种电池，包括如上述实施例所述的冷却板。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型所述的冷却板及电池，通过双流道盘旋排布的设置方式实现均匀的电池冷却效果，双流道内冷却介质的流动方向相反，通过紧贴设置使双流道之间产生热量交换，平衡流道内冷却介质的温度差异，解决了冷却介质随流动路径逐渐升温的问题，使流道全线温度在热交换后近似趋于一致，与电池接触的冷却板各点温度差异较小，整体冷却效果均匀可靠。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：

图1是本实用新型优选实施例中冷却板的第一种结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例中冷却板的第二种结构示意图；

图3a是本实用新型优选实施例中冷却板的第三种结构示意图；

图3b是本实用新型优选实施例中冷却板的第四种结构示意图；

图4a是本实用新型一种实施例中冷却板流道的截面示意图；

图4b是本实用新型一种实施例中冷却板流道的截面示意图；

图4c是本实用新型一种实施例中冷却板流道的截面示意图；

图4d是本实用新型一种实施例中冷却板流道的截面示意图；

图4e是本实用新型一种实施例中冷却板流道的截面示意图。

说明书附图标记说明：1、第一流道；11、第一进口；12、第一出口；2、第二流道；21、第二进口；22、第二出口；3、均流装置；31、入口；32、出口；4、背板；5、接触面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

实施例一

参照图1、图2、图3a和图3b所示，本实用新型提供一种冷却板，所述冷却板包括背板4、第一流道1和第二流道2，所述第一流道1和第二流道2均为支撑在所述背板4上的管道，所述第一流道1和第二流道2内流动有冷却介质；所述第一流道1和第二流道2沿着冷却介质的流动方向紧贴设置并在所述冷却板的背板4上盘旋排布，其中所述第一流道1内的冷却介质的流动方向始终与所述第二流道2内的冷却介质的流动方向相反；通过紧贴设置使双流道之间产生热量交换，平衡流道内冷却介质在冷却过程中自流道的进口向流道的出口方向延伸温度逐渐增大的温度差异，使流道全线温度在相邻流道的热交换后近似趋于一致，与电池接触的冷却板各点温度差异较小、整体冷却效果更加均匀。

具体的，参照图1所示，为本实用新型优选实施例中第一种冷却板的结构，所述第一流道1具有第一进口11和第一出口12，所述第二流道2具有第二进口21和第二出口22，所述第一进口11和所述第二出口22紧贴设置、所述第二进口21与所述第一出口12紧贴设置。参照图1所示，所述第一进口11和第二出口22靠近所述背板4的一侧边缘设置，所述第二进口21和第一出口12靠近所述背板4的另一侧边缘设置。第一流道1和第二流道2在背板4上均匀盘旋，可提升排布密度，进而提升冷却效率。

具体的，所述冷却板与电池模组贴靠通过冷却介质的流动进行换热；所述冷却介质的温度沿流动路径的方向逐渐升高，因此冷却效果在流道的流通路径方向上不均；相应的，所述第一进口11处和第二进口21处的冷却介质温度在所述第一流道1和第二流道2内最低，所述第一出口12处和第二出口22处的冷却介质温度在所述第一流道1和第二流道2内最高；当所述第一进口11和所述第二出口22紧贴设置时通过流道间的热量交换，将所述第二出口22的温度降低，若不考虑热量散失和换热效果，最终温度平衡时可近似认为所述第一进口11和第二出口22处的冷却介质温度趋近于单流道冷却时最低温度和最高温度的均值，所述第二进口21和第一出口12处同理。在所述第一流道1和第二流道2的中段由于紧贴设置同样存在换热，使两个流道内各处温度趋于平衡。在冷却介质对电池模组进行液冷降温时，冷却介质的温度变化较为剧烈，不同于其温度的自然变化曲线，在电池模组的热量影响下冷却介质的温度变化可近似为线性变化，进而经过前述双流道紧贴设置后，在相同的流量控制条件下可认为整体流道各处温度保持一致，对电池模组的冷却效果更加均匀。

进一步的，参照图1所示，所述第一流道1和第二流道2在所述背板4上往返盘旋，形成间隔设置的平直段和弯曲段，所述平直段相互平行；在同一流道内，由所述弯曲段间隔开的两段所述平直段流道内，冷却介质的流向相反，设置所述弯曲段以改变冷却介质的流向；在本实用新型优选实施例中，紧贴设置的所述第一流道1和第二流道2在所述弯曲段部分呈同心弧形排布，相对于对称使用两个直角弯管的换向方式，对介质流动的影响较小；直角弯管易存在死角，导致阻力较大影响冷却介质的均匀流动。

进一步的，所述弯曲段的数量为偶数个，参照图1所示，紧贴设置的所述第一流道1和第二流道2在流经所述弯曲段时，由于其同心设置，导致内层流道弧形部分的延伸长度小于外层流道，进而使所述第一流道1和第二流道2产生长度差值；但由于流道的盘旋排布，所述第一流道1和第二流道2在相邻弯曲段的内外层设置恰好相反，因此当所述弯曲段的数量为偶数时，内外层的弧形长度差值正负平衡，使所述第一流道1和第二流道2的长度差值在所述弯曲段得到有效控制。在所述平直段紧贴设置时，所述第一流道1和第二流道2的延伸长度相等；通过流道的合理排布，使得所述第一流道1和第二流道2的长度差较小，长度差值相对于所述第一流道1或第二流道2的长度比值能够控制在5％以内。在控制流量相同的情况下，相近的流道延伸长度更有利于冷却介质流速一致，对电池模组的冷却效果更均匀。

进一步的，所述第一流道1和第二流道2的接触面5对双流道的温度平衡效果具有重要影响，参照图4a～图4e所示，所述第一流道1与第二流道2的横截面面积相等；具体的，参照图4a和图4e所示，所述第一流道1和第二流道2的接触面5沿其横截面方向的投影可以为竖直方向延伸的直线；参照图4b、图4c和图4d所示，其投影也可以为有倾斜角度的线段、折线或曲线；如图4a所示的接触面5设计较为简单，节约成本；如图4b、图4c和图4d所示的接触面5面积较大，更有利于双流道之间的热传递和温度交换。进一步的，参考图4e所示，所述第一流道1和第二流道2接触面5顶部相对于所述背板4的高度，大于或等于所述第一流道1和第二流道2的非接触面部分相对于所述背板4的高度，提升双流道热传递效果。对于所述第一流道1、第二流道2及其接触面5的设计不限于此，可以是直线、折线、曲线中的一种或多种，也可以为其他能够满足双流道流量一致且能够进行热传递等实际需要的设计。

参照图2所示，本实用新型优选实施例中第二种冷却板的结构与第一种结构的不同之处在于所述第一进口11、第一出口12、第二进口21和第二出口22均靠近所述背板4的同侧边缘设置，便于流道排布和安装外接的冷却介质供给与回收装置，提升冷却板整体装置的集成度。同时，第一进口11、第一出口12、第二进口21和第二出口22相互平行设置，集成于冷却板的同一区域，可通过同一流道提升区域温度均匀性，避免流道流量不同导致的第一进口11和第二出口22、第一出口12和第二进出21之间的温度不均。

参照图3a所示，为本实用新型优选实施例中第三种冷却板的结构；所述冷却板还包括均流装置3，所述均流装置3同时连接所述第一流道1和第二流道2的进口端；所述均流装置3包括一个入口31和两个出口32。

进一步的，所述第一进口11和第二进口21分别通过过渡流道连接所述两个出口32，两个所述过渡流道的延伸长度相同，使得第一流道和第二流道的整体长度差值较小，对冷却板整体均匀冷却效果的影响较小。需要说明的是，过渡流道为均流装置3的出口32连接第一流道或第二流道进入背板的流道。

为保证进入所述第一流道1和第二流道2的冷却介质流量相同，所述两个过渡流道的管径一致，所述第一流道1和第二流道2的管径一致；为提高冷却板的冷却效果，对流道内的冷却介质的填充比例也有较高需求，因此所述均流装置3的入口31管径大于所述流道的管径，满足流道内冷却介质的均流要求，保证第一流道和第二流道的流速一致。在所述第三种冷却板结构的其他实施方式中，为满足流道设计需要所述第一进口11和第二进口21也可以分别直接连接所述两个出口32，减少过渡流道对冷却效果的影响。

参照图3b所示，在本实用新型实施例的中第四种冷却板的结构中，所述第一出口12和所述第二出口22处也可设置三通装置，将需要回收的冷却介质集流，便于冷却介质循环或回收系统的安装。此时，第一出口12和第二出口22也分别连接均流装置，此时，均流装置的两个出口作为两个入口，其一个入口作为一个出口，其内设有通道，所述出口通过所述通道同时连通所述两个入口；其中一个所述入口连接所述第一出口12，另一个入口连接所述第二出口22，以此实现冷却液的汇流，简化整体结构，便于冷却液的管理。此时，也可以设置过渡流道，不再赘述。

需要注意的是，以上冷却板结构仅为本实用新型流道布置的四种排布方式，并不作为本实用新型在实施方式的限定。根据不同的冷却板背板4尺寸和外形、不同的冷却介质循环系统的设置位置，和不同电池模组的冷却需求，流道在所述背板4上的盘旋方式可以进行调整，不限于此。

实施例二

实施例二与实施例一的区别仅在于所述第一流道1和第二流道2均为设置在所述背板4内的槽道。

其中一种实施方式中，所述背板4包括正对设置的基板和盖板，所述基板内设有凹槽，由所述基板和盖板密封形成槽道。

另一种实施方式中，所述基板和盖板正对的表面均设有半槽道，当所述基板和盖板正对设置时两者的所述半槽道密封形成所述槽道。槽道设计便于接触面5的布置，使冷却板各点温度差异较小。

实施例三

本实用新型还提供一种电池，包括以上任意一种实施例中的冷却板，所述冷却板与电芯或电池模组接触对其进行均匀降温。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种冷却板，其特征在于，包括，

第一流道，所述第一流道内流动有冷却介质；

第二流道，所述第二流道内流动有冷却介质；

所述第一流道和第二流道沿着冷却介质的流动方向紧贴设置并在所述冷却板的背板上盘旋排布，其中所述第一流道内的冷却介质的流动方向始终与所述第二流道内的冷却介质的流动方向相反；所述第一流道和第二流道接触面沿其横截面方向的投影为直线、折线、曲线中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的冷却板，其特征在于：所述第一流道和第二流道在所述背板上往返盘旋，形成间隔设置的平直段和弯曲段，所述弯曲段的数量为偶数个。

3.根据权利要求1所述的冷却板，其特征在于：所述第一流道和第二流道内的冷却介质的流量相同，且所述第一流道和所述第二流道的长度差与所述第一流道或第二流道的长度的比值小于0.05。

4.根据权利要求1所述的冷却板，其特征在于：所述第一流道和第二流道接触面顶部相对于所述背板的高度大于或等于所述第一流道和第二流道顶部相对于所述背板的高度。

5.根据权利要求1所述的冷却板，其特征在于：所述第一流道具有第一进口和第一出口，所述第二流道具有第二进口和第二出口，所述第一进口与所述第二出口紧贴设置、所述第二进口与所述第一出口紧贴设置。

6.根据权利要求5所述的冷却板，其特征在于：还包括均流装置，所述均流装置包括一个入口和两个分别连接所述第一进口和第二进口的出口。

7.根据权利要求5所述的冷却板，其特征在于：所述第一进口、第一出口、第二进口和第二出口均靠近所述背板的同侧边缘设置；

或者，所述第一进口和第二出口靠近所述背板的一侧边缘设置，所述第二进口和第一出口靠近所述背板的另一侧边缘设置。

8.根据权利要求1～7任一项所述的冷却板，其特征在于：所述第一流道和第二流道均为设置在所述背板内的槽道；

或者，所述第一流道和第二流道均为支撑在所述背板上的管道。

9.一种电池，其特征在于：包括如权利要求1～8任一项所述的冷却板。

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