一种应用于动力电池液冷系统的直角型变结构冷却板技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于动力电池液冷系统的直角型变结构冷却板，这种冷却板包含平行设置的两条流道，其流道包括多段直管段，其直管段的段数为奇数，且相邻的直管段之间通过直角作为拐角相连并呈连续变化；本发明专利技术还公开了一种带液冷组件的动力电池模组，其包括电池单体、绝缘导热片、冷却板、汇流排以及固定套件，电池单体并行排列且留有一定间隔，极耳位置扣装汇流排，并在两侧依次设置绝缘导热片和冷却板，然后通过固定套件限位固定。本发明专利技术能将电池温度控制在合理范围内的同时，进一步降低了电池模组内的温差。

A right angle variable structure cooling plate applied to the liquid cooling system of power battery

【技术实现步骤摘要】
一种应用于动力电池液冷系统的直角型变结构冷却板
本专利技术涉及新能源动力电池
，具体涉及一种应用于动力电池液冷系统的直角型变结构冷却板。
技术介绍
锂离子电池因具有自身单体电压高、比能量大、适宜工作温度范围大、使用寿命长等优点，成为了替代化石燃料的清洁能源首选，被广泛应用于新能源电动汽车上作为动力电池。动力电池是电动汽车的动力源，其性能的发挥直接影响电动汽车动力性、经济性和安全性。温度过高，会加快电池副反应的进行和性能的衰减，严重时甚至会引起电池热失控从而会引发燃烧、爆炸等事故；温度过低，电池释放的能量和容量会显著降低，甚至引起电池容量不可逆性衰减。因此，对于电动汽车而言，动力电池是成组的，通过串或并的方式连接在一起，各单体之间温差(一致性)对电动汽车影响大，若一个单体损坏，电动汽车就将无法正常运行；对于锂离子电池的安全性而言，将其温度控制在合理范围内是极其关键的；合理高效的热管理系统能将电池温度和一致性控制在合理范围内，改善电池的性能和延长其使用寿命，从而保障电动汽车安全可靠地运行。因此，对动力(锂离子)电池模组的热管理进行研究具有重要理论和现实意义。其中热管流道结构研究对温度控制和温度一致性具有关键性影响。目前，根据传热介质不同，可将动力电池热管理系统的冷却方式分为风冷、液冷、相变冷却式三大类。其中，风冷由于其自身的散热局限性，很难满足电池高负荷工况下散热要求；液冷凭借其较高的冷却效率和可靠性，得到广泛应用；相变材料冷却可很好地维持电池组的温度均匀型，但大部分相变材料热导率不高，成本较高。因此，采用液冷热管理结构进行动力电池散热被认为是整车热管理系统结构设计的首要选择。当前动力电池液冷系统的冷却板流道结构主要有S型、回型、多流道并行结构等几大类，并可在此基础上改变进出口数量和位置分布、冷却板流道数目、流道的线型及间距等参数。其中，S型、回型冷却板有着较好的温差控制能力，多流道并行结构有着较好的液冷散热能力。综合考虑冷却板流道结构对电池温度场分布的影响，既要有良好的散热能力又要有良好的温差控制能力，因此有必要在其结构上进行优化以获得更佳的电池模组液冷散热的最终方案。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种应用于动力电池液冷系统的直角型变结构冷却板，该冷却板在传统S型流道的基础上根据电池温度场分布规律进行结构的重新设计，以提升电池模组液冷系统的冷却效果，并能有效控制电池模组在正常的工作温度范围内工作，提高电池温度的一致性，进而有效地提高电池组的寿命和性能。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种应用于动力电池液冷系统的直角型变结构冷却板，安装于动力电池模组两侧以对动力电池模组进行液冷冷却或者导热预热，包含平行设置的两条流道，并在流道的两端还分别设置有供导热液输入和输出的外端导流口；两条流道的流道结构和尺寸一致，分别设置于冷却板中心线的上、下两侧，其每条流道均由多段直管段和多个拐角组成，其直管段的段数为奇数，且相邻的直管段之间以直角方式作为拐角相连，同时所述流道在不同的直管段中的尺寸变化具有以下规律：不同的直管段的横截面截面积在沿流道中导热液流经的方向上连续增大；方向水平的直管段在流道中导热液流经的方向上的长度连续增加；方向竖直的直管段在流道中导热液流经的方向上的长度连续减小。作为进一步限定，导热液可以是经过预热处理的热导热液，也可以是冷导热液，即所述冷却板可用于电池温度过高时的冷却散热，也可以用于温度过低时的预热。采用这种变结构流道能大大改善了传统S型流道中导热液从进液口开始因换热使导热液的温度升高，进而与冷却板流道后半程的换热能力下降的问题，导热液通过变结构流道能快速而有效地流经整个电池冷却板，实现对动力电池模组的有效散热，减小电池单体之间以及进液口与出液口之间的温差；解决了电池模组冷却效果不佳或者不均匀的问题；同时这种多拐角结构也能有效提高导热液的扰动，提升流道内各部分的导热性能。另外，流道中各直管段或垂直或平行，平行的直管段与冷却板同侧顶/底端的距离不相同，垂直的直管段之间通过拐角连接的结构，也能有效增强导热液在流道内的扰动，提高换热系数，能更好地平衡电池冷却板各部分的换热能力，减小电池单体之间的温差。一种带液冷系统的动力电池模组，包括动力电池模组以及液冷系统，所述动力电池模组包括并列设置的若干电池单体、汇流排，各电池单体之间留有间隙且位置相邻的电池单体之间的间距相等，并在电池单体的极耳位置通过汇流排以串联或并联的方式形成电池模组；而所述液冷系统主要包括冷却板、导热液，通过绝缘导热片安装于动力电池模组的两侧，所述冷却板采用具有上述结构特征的直角型变结构冷却板，其绝缘导热片紧靠于直角型变结构冷却板的内侧，并通过固定套件将整个电池模组和液冷系统紧密贴合及固定。作为进一步限定，所述电池单体优选采用方形动力锂电池，冷却板只需通过绝缘导热片贴合在电池两侧，结构简单，体积小，易于安装到电动汽车上并且更容易达到更好的冷却效果。作为进一步限定，所述电池模组两侧的冷却板采用非对称排布安装，一侧冷却板在安装固定后，另一侧的冷却板在对称状态下翻转180°后再进行安装，这种安装方式能使电池模组的温度一致性得到进一步提升。作为进一步限定，所述固定套件将电池模组和贴合的冷却板进行固定。采用上述结构，使动力电池模组与冷却板紧密固定，并且易于拆卸。作为进一步限定，所述流道截面为矩形，矩形结构的流道能使冷却板的散热更加均匀，电池模组的各部分最高温度更低，并且减小各部分温差。有益效果：本专利技术公开的直角型变结构冷却板结构新颖，设计巧妙，在原有S型、回型、多流道并行流道基础上重新进行结构设计来提升电池模组液冷系统的冷却效果，使电池模组的最高温度降低到45℃以内，温差稳定在2～3℃之间，提升了电池模组液冷系统的冷却效果和电池温度的一致性，有利于延长电池组的寿命，同时，能通过导热液的替换,实现复杂工况下的电池模组散热和寒冷天气下的电池预热，减少新能源汽车的零部件数量，简化控制逻辑。附图说明图1为本专利技术的带液冷组件的动力电池模组的较佳实施例的组件爆炸图。图2为本专利技术的较佳实施例的冷却板内部截面示意图。其中：1、左侧冷却板；2、右侧冷却板；3、左侧绝缘导热片；4、右侧绝缘导热片；5、电池单体；6、固定套件；7、汇流排；8、电池极耳；9、流道；10、流道进液口；11、第一直管段；12、第二直管段；13、第三直管段；14、第四直管段；15、第五直管段；16、第六直管段；17、第七直管段；18、流道出液口；19、第一条流道；20、第二条流道；21、冷却板中心线；22、流道中心线。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示以及实施例，进一步阐述本专利技术。在下述实施例中，在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心线”、“顶端”、“底端”、“垂直”、“平行”等指示的方位和位置关系均为基于附图所示的方位和位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于动力电池液冷系统的直角型变结构冷却板，其特征在于，包含平行设置的两条流道，并在流道的两端还分别设置有供导热液输入和输出的外端导流口；两条流道的流道结构和尺寸一致，分别设置于冷却板中心线的上、下两侧，其每条流道均包括多段直管段，其直管段的段数为奇数，且相邻的直管段之间通过直角作为拐角相连，同时所述流道在不同的直管段中的尺寸变化具有以下规律：/n不同的直管段的横截面截面积在沿流道中导热液流经的方向上连续增大；/n方向水平的直管段在流道中导热液流经的方向上的长度连续增加；/n方向竖直的直管段在流道中导热液流经的方向上的长度连续减小。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于动力电池液冷系统的直角型变结构冷却板，其特征在于，包含平行设置的两条流道，并在流道的两端还分别设置有供导热液输入和输出的外端导流口；两条流道的流道结构和尺寸一致，分别设置于冷却板中心线的上、下两侧，其每条流道均包括多段直管段，其直管段的段数为奇数，且相邻的直管段之间通过直角作为拐角相连，同时所述流道在不同的直管段中的尺寸变化具有以下规律：
不同的直管段的横截面截面积在沿流道中导热液流经的方向上连续增大；
方向水平的直管段在流道中导热液流经的方向上的长度连续增加；
方向竖直的直管段在流道中导热液流经的方向上的长度连续减小。


2.根据权利要求1所述的应用于动力电池液冷系统的直角型变结构冷却板，其特征在于，所述冷却板上的两条流道沿冷却板中心线采用对称分布。


3.根据权利要求1所述的应用于动力电池液冷系统的直角型变结构冷却板，其特征在于，导热液为用于电池温度过高时进行冷却散热的热导热液或者为用于电池温度过低时进行预热处理的热导热液。


4.一种带液冷系统的动力电池模组，其特征在于，采用具有权利要求1、2中任一一种应用于动力电池液冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翔晟，邹晓辉，张继龙，陈志峰，欧阳立芳，王雨妍，黄河，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43