TWI816569B - 電池裝置及其自補償串聯散熱模組 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種自補償串聯散熱模組，其包含複數熱交換器、至少一散熱元件、一熱交換迴路、一水泵及一工作流體。熱交換迴路包含分別串接熱交換器的主熱交換管路以及補償熱交換管路，主熱交換管路與補償熱交換管路緊鄰並行配置。水泵能夠驅動工作流體在熱交換迴路中循環流動，且工作流體通過熱交換器時在主熱交換管路中的流向與在補償熱交換管路中的流向相逆。工作流體通過熱交換管路經各熱交換器使熱交換能力損耗逐漸損耗，工作流體反向通過補償熱交換管路時能夠補償主熱交換管路下游的熱交換能力損耗。
Description
本發明係有關於電池散熱，尤其是一種電池裝置及其自補償串聯散熱模組。
現今電動車所搭載的電池裝置一般包含有多個電池模組，且對該些電池模組分別配置有散熱構件。一般常見的散熱構件由一串聯式的循環管路所構成，即各電池模組串聯於循環管路，循環管路中的工作流體依序流經各電池模組而分別帶走各電池模組產生的熱能，之後經由水冷排發散再回流至各電池模組。然而，工作流體通過一電池模組後因吸收電池模組產生的熱能而使其升溫，工作流體與下電池模組之溫差即減少而致使熱交換能力耗損，因此工作流體對各電池模組的散熱效率不均一而無法將該些電池模組維持相同的工作溫度。電池模組工作溫度不均使得並聯的各池模組之電壓不均，因此降低各電池模組的充放電效率，更縮短各電池模組的使用壽命。
有鑑於此，本發明人遂針對上述現有技術，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本發明人改良之目標。
本發明提供一種電池裝置及其自補償串聯散熱模組。
本發明提供一種自補償串聯散熱模組，其包含複數熱交換器、至少一散熱元件、一熱交換迴路、一水泵及一工作流體。熱交換迴路串接熱交換器及散熱元件，熱交換迴路包含一主熱交換管路以及連通主熱交換管路的一補償熱交換管路，主熱交換管路及補償熱交換管路分別串接熱交換器，且主熱交換管路與補償熱交換管路至少在各熱交換器之中緊鄰並行配置。水泵串接在熱交換迴路。工作流體容置在交換迴路中。水泵能夠驅動工作流體在熱交換迴路中循環流動，工作流體的流動路徑自散熱元件依序通過主熱交換管路及補償熱交換管路後回流至散熱元件，且工作流體通過熱交換器時在主熱交換管路中的流向與在補償熱交換管路中的流向相逆。
本發明一實施例中，主熱交換管路具有一主出口端，補償熱交換管路具有一補償入口端，主出口端連接補償入口端。
本發明一實施例中，主熱交換管路具有一主入口端，補償熱交換管路具有一補償出口端，水泵在工作流體的流動路徑上配置在主入口端及補償出口端之間。
本發明一實施例中，主熱交換管路具有一主入口端，補償熱交換管路具有一補償出口端，散熱元件在工作流體的流動路徑上配置在主入口端及補償出口端之間。
本發明一實施例中，自補償串聯散熱模組更包含一水箱，水箱串接在熱交換迴路，且水箱在工作流體的流動路徑上配置在主入口端及補償出口端之間。散熱元件在工作流體的流動路徑上配置在水箱及補償出口端之間。
本發明一實施例中，工作流體經由主熱交換管路通過該些熱交換器之順序與工作流體經由補償熱交換管路通過該些熱交換器之順序相逆。
本發明一實施例中，主熱交換管路的二端分別為一主入口端以及一主出口端，該些熱交換器串接在主入口端及主出口端之間。
本發明一實施例中，補償熱交換管路的二端分別為一補償入口端以及一補償出口端，該些熱交換器串接在補償入口端及補償出口端之間。
本發明另提供一種電池裝置，其包含複數電池模組及前述的自補償串聯散熱模組。該些熱交換器對應該些電池模組配置，各熱交換器分別貼附於相對應的各電池模組。
本發明的電池裝置及其自補償串聯散熱模組，其工作流體通過熱交換管路經各熱交換器使熱交換能力損耗逐漸損耗，工作流體反向通過補償熱交換管路時能夠補償主熱交換管路下游的熱交換能力損耗。
100:熱交換器
200:散熱元件
300:熱交換迴路
310:主熱交換管路
311:主入口端
312:主出口端
320:補償熱交換管路
321:補償入口端
322:補償出口端
400:水泵
500:工作流體
600:水箱
700:電池模組
圖1係本發明第一實施例的電池裝置之構造示意圖。
圖2係本發明的電池裝置的工作流體之工作流路示意圖。
圖3係本發明第二實施例的電池裝置之構造示意圖。
參閱圖1及圖2，本發明的一實施例提供一種電池裝置及其自補償串聯散熱模組，電池裝置搭載於電動車，其包含複數電池模組700及前述的自補償串聯散熱模組。
圖1所示係本發明的自補償串聯散熱模組之構造示意圖，本發明的自補償串聯散熱模組包含複數熱交換器100、至少一散熱元件200、一熱交換
迴路300、一水泵400及工作流體500。圖2所示則為本發明的自補償串聯散熱模組的工作流體500之工作流路示意圖。
本發明不限定熱交換器100之形式，於本實施例中，熱交換器100可以是銅或鋁製的板體或是塊體。各熱交換器100分別對應其中一電池模組700配置，具體而言，各熱交換器100分別貼附於相對應的各電池模組700。
熱交換迴路300是藉由銅或鋁製的金屬管材或是膠材軟管串接而成的封閉循環管路，工作流體500填注在熱交換迴路300之內。於本實施例中，熱交換迴路300串接前述的熱交換器100。熱交換迴路300包含一主熱交換管路310以及連通主熱交換管路310的一補償熱交換管路320。主熱交換管路310及該補償熱交換管路320分別串接該些熱交換器100，且主熱交換管路310與補償熱交換管路320至少在各熱交換器100之中的部分緊鄰並行配置。主熱交換管路310及該補償熱交換管路320的局部可以嵌入或者埋設在該些熱交換器100，也可以在各熱交換器100形成管道而構成主熱交換管路310及該補償熱交換管路320的局部。
於本實施例中，主熱交換管路310以及補償熱交換管路320至少通過各熱交換器100部分皆為金屬構成而能夠與各熱交換器100進進行交換，熱交換迴路300的其他部分可以藉由軟管串接而便於配置及安裝。主熱交換管路310的二端分別為一主入口端311以及一主出口端312，該些熱交換器100串接在主入口端311及主出口端312之間，且主熱交換管路310可以在各熱交換器100中彎延配置以延伸主熱交換管路310與各熱交換器100之間的熱交換長度。補償熱交換管路320的二端分別為一補償入口端321以及一補償出口端322，該些熱交換器100串接在補償入口端321及補償出口端322之間，且補償熱交換管路320可以在
各熱交換器100中彎延配置以延伸補償熱交換管路320與各熱交換器100之間的熱交換長度。主出口端312連接該補償入口端321而將主熱交換管路310串聯補償熱交換管路320，使得工作流體500通過主熱交換管路310後能夠通過補償熱交換管路320回流。
於本實施例中，散熱元件200的一實施方式可以為具有鰭片的散熱排，散熱元件200可以是銅或鋁製。散熱元件200串接在熱交換迴路300，而且散熱元件200在該工作流體500的流動路徑上配置在水箱600及補償出口端322之間。
水泵400串接在熱交換迴路300而能夠驅動工作流體500在熱交換迴路300中循環流動。而且，水泵400在工作流體500的流動路徑上配置在主入口端311及補償出口端322之間，具體而言，水泵400將工作流體500通過主入口端311泵入主熱交換管路310。
工作流體500的流動路徑自散熱元件200依序通過主熱交換管路310及補償熱交換管路320後回流至散熱元件200。工作流體500經由主熱交換管路310通過該些熱交換器100之順序與工作流體500經由補償熱交換管路320通過該些熱交換器100之順序相逆。工作流體500通過該些熱交換器100時在主熱交換管路310中的流向與在補償熱交換管路320中的流向相逆。
參閱圖2，電池裝置的各電池模組700工作時其發熱功率W相同。工作流體500通過熱交換管路經各熱交換器100吸熱之功率分別為△W1、△W2、△W3。作流體反向通過補償熱交換管路320經各熱交換器100吸熱之功率分別為△W4、△W5、△W6。經由散熱元件200冷卻的工作流體500通過熱交換管路經各熱交換器100使得工作流體500熱交換能力自上游向下游逐漸損耗，因
此△W1>△W2>△W3>△W4>△W5>△W6。然而，(△W1+△W6)≒(△W2+△W5)≒(△W3+△W4)，因此工作流體500反向通過補償熱交換管路320時能夠補償主熱交換管路310下游的熱交換能力損耗。藉此使得工作流體500對各交換器吸熱之功率大致相等，故能夠將該些電池模組700維持在大致相同的工作溫度以維持電池裝置在均溫的工作狀態。
本發明的電池裝置及其自補償串聯散熱模組，其工作流體500通過熱交換管路經各熱交換器100使熱交換能力損耗逐漸損耗，工作流體500反向通過補償熱交換管路320時能夠補償主熱交換管路310下游的熱交換能力損耗。
參閱圖3，本發明的另一實施例提供一種電池裝置及其自補償串聯散熱模組，其構造大致如同前述第一實施例，其相同之處不再贅述。本實施例與前一實施例不同之處在於本實例的自補償串聯散熱模組更包含一水箱600，水箱600串接在熱交換迴路300，且水箱600在工作流體500的流動路徑上配置在主入口端311及補償出口端322之間。除了流動的工作梳流體以外，水箱600能夠儲存更多工作流體500以作為緩衝或避免工作流體500耗損而使水泵400空轉致損傷。散熱元件200在工作流體500的流動路徑上配置在水箱600及補償出口端322之間，因此可以在水箱600匯集冷卻後的工作流體500再泵入主熱交換管路310以避免未足夠冷卻的工作流體500被泵入主熱交換管路310。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，非用以限定本發明之專利範圍，其他運用本發明之專利精神之等效變化，均應俱屬本發明之專利範圍。
100:熱交換器
200:散熱元件
300:熱交換迴路
310:主熱交換管路
311:主入口端
312:主出口端
320:補償熱交換管路
321:補償入口端
322:補償出口端
400:水泵
500:工作流體
700:電池模組
Claims (10)
- 一種自補償串聯散熱模組，包含：複數熱交換器；至少一散熱元件；一熱交換迴路，串接該些熱交換器及該散熱元件，該熱交換迴路包含一主熱交換管路以及連通該主熱交換管路的一補償熱交換管路，該主熱交換管路及該補償熱交換管路分別串接該些熱交換器，且該主熱交換管路與該補償熱交換管路至少在各熱交換器之中緊鄰並行配置；一水泵，串接在該熱交換迴路；及一工作流體，容置在該熱交換迴路中，其中該水泵能夠驅動該工作流體在該熱交換迴路中循環流動，該工作流體的流動路徑自該散熱元件依序通過該主熱交換管路及該補償熱交換管路後回流至該散熱元件，且該工作流體通過該些熱交換器時在該主熱交換管路中的流向與在該補償熱交換管路中的流向相逆。
- 如請求項1所述的自補償串聯散熱模組，其中該主熱交換管路具有一主出口端，該補償熱交換管路具有一補償入口端，該主出口端連接該補償入口端。
- 如請求項1所述的自補償串聯散熱模組，其中該主熱交換管路具有一主入口端，該補償熱交換管路具有一補償出口端，該水泵在該工作流體的流動路徑上配置在該主入口端及該補償出口端之間。
- 如請求項1所述的自補償串聯散熱模組，其中該主熱交換管路具有一主入口端，該補償熱交換管路具有一補償出口端，該散熱元件在該工作流體的流動路徑上配置在該主入口端及該補償出口端之間。
- 如請求項4所述的自補償串聯散熱模組，更包含一水箱，該水箱串接在該熱交換迴路，且該水箱在該工作流體的流動路徑上配置在該主入口端及該補償出口端之間。
- 如請求項5所述的自補償串聯散熱模組，其中該散熱元件在該工作流體的流動路徑上配置在該水箱及該補償出口端之間。
- 如請求項1所述的自補償串聯散熱模組，其中該工作流體經由該主熱交換管路通過該些熱交換器之順序與該工作流體經由該補償熱交換管路通過該些熱交換器之順序相逆。
- 如請求項1所述的自補償串聯散熱模組，其中該主熱交換管路的二端分別為一主入口端以及一主出口端，該些熱交換器串接在該主入口端及該主出口端之間。
- 如請求項1所述的自補償串聯散熱模組，其中該補償熱交換管路的二端分別為一補償入口端以及一補償出口端，該些熱交換器串接在該補償入口端及該補償出口端之間。
- 一種電池裝置，包含：複數電池模組；及如請求項1至9任一項所述的自補償串聯散熱模組，其中該些熱交換器對應該些電池模組配置，各該熱交換器分別貼附於相對應的各該電池模組。
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