本技術(shù)屬于儲能，尤其涉及一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、我國電力系統(tǒng)的調(diào)頻任務(wù)主要由火電燃煤機組來承擔(dān)，相對水電和燃氣機組來講，火電調(diào)頻能力是最差的?；痣姍C組在參與調(diào)頻過程中，機組自身爬坡率低、響應(yīng)速度慢，在跟蹤調(diào)頻指令的過程中表現(xiàn)吃力，從而不能保證頻率控制的精度要求。另外，傳統(tǒng)火電機組在進行調(diào)頻任務(wù)時也會對機組的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性帶來一些不利影響，這是因為傳統(tǒng)火電機組調(diào)頻時頻繁增減出力增加了機組的磨損，同時會使排放物排放量很難得到控制，可能會出現(xiàn)不達標(biāo)的現(xiàn)象，污染環(huán)境；火電機組出力變化會影響燃燒爐內(nèi)的穩(wěn)定運行，降低安全性。

2、針對于火電機組短時儲能調(diào)頻的需求，鋰電池、飛輪儲能、超級電容等新型儲能技術(shù)發(fā)展迅猛，且控制技術(shù)己較為成熟，其中鋰電池技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。電池的性能和壽命與溫度密切相關(guān)，電池溫度過高、過低或者溫度分布不均，都會減弱電池的性能和縮短壽命。溫度過高會引起副反應(yīng)，從而造成可用鋰離子以及活性材料損失加劇，而且高溫條件下電極活性材料的損失會引起了極化增大以及擴散系數(shù)的明顯降低；溫度過低會導(dǎo)致動力電池內(nèi)阻增加，鋰離子擴散運動減緩，電池效率降低、放電容量減小，嚴(yán)重時導(dǎo)致電池?zé)o法正常工作。

3、目前鋰離子電池?zé)峁芾矸桨甘褂玫募夹g(shù)包括風(fēng)冷技術(shù)和液冷技術(shù)，風(fēng)冷技術(shù)最先被應(yīng)用，其具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，安全可靠等優(yōu)勢。然而受冷卻介質(zhì)低比熱容，低換熱效率等特點的影響，電池的充放電倍率受到限制。與風(fēng)冷技術(shù)相比，液冷技術(shù)在冷卻性能上有顯著優(yōu)勢，是熱管理系統(tǒng)未來發(fā)展的必然趨勢。電池所產(chǎn)生的熱量通過熱傳導(dǎo)的方式傳遞到液冷板，然后傳遞給冷卻介質(zhì)，在泵的作用下，受熱后的冷卻介質(zhì)被輸送到散熱器，進而將電池產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出。液冷板起到承載、熱傳導(dǎo)及換熱的多重作用，而且液冷板內(nèi)部的結(jié)構(gòu)對流體的流動會產(chǎn)生很大的影響，從而會影響其散熱效果。

4、傳統(tǒng)液冷板均采用均勻?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)，而冷卻介質(zhì)在剛進入液冷板流道時溫度低、吸熱量大，在冷卻介質(zhì)流至冷板流道末端時溫度高、吸熱量小，冷卻介質(zhì)在冷板流道各處吸熱量不一致導(dǎo)致鋰電池的溫差較大。而本實用新型提供的一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，通過在液冷板流道結(jié)構(gòu)設(shè)計中嵌入仿生結(jié)構(gòu)的擾流元件，在提高均勻散熱性能的同時，防止系統(tǒng)壓損增加明顯。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的在于，提供一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，既有提高散熱性能的特點，又有防止系統(tǒng)壓損增加明顯的特點，可以有效提高液冷板流道內(nèi)冷卻介質(zhì)的湍流強度，破壞熱邊界層，提高冷卻介質(zhì)整個流程上的均勻散熱效果，進而提升電池系統(tǒng)的均溫性能。

2、為解決上述問題，本實用新型采用如下的技術(shù)方案：一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，包括液冷板、流道、冷卻介質(zhì)入口、冷卻介質(zhì)出口、第一程流道、第二程流道、第三程流道、第四程流道、第一轉(zhuǎn)彎流道、第二轉(zhuǎn)彎流道、第三轉(zhuǎn)彎流道、擾流元件、仿生頭部、仿生尾部、水平支撐結(jié)構(gòu)、垂直支撐結(jié)構(gòu)，液冷板布置在電池包的底部、中間、頂部或者三個位置的組合方案，冷卻介質(zhì)入口與冷卻介質(zhì)出口在液冷板同側(cè)，有利于系統(tǒng)的散熱性能和系統(tǒng)組裝；第一程流道不設(shè)置擾流元件，隨著流道程數(shù)的增加，擾流元件的數(shù)量逐漸增加；擾流元件成中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有水平支撐結(jié)構(gòu)和垂直支撐結(jié)構(gòu)；擾流元件的仿生頭部始終迎著冷卻介質(zhì)的來流方向，擾流元件的仿生尾部背著冷卻介質(zhì)的來流方向。

3、電池組的最大溫差主要產(chǎn)生在不同電池單體之間，因為冷卻介質(zhì)在液冷板流道內(nèi)的流動參數(shù)不同，冷卻介質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)不同，導(dǎo)致液冷板流道不同位置的散熱效果不同，靠近冷卻液進口的電池溫度最低，冷卻液出口附近的電池溫度最高。因此，在流道內(nèi)布置擾流元件可以有效地提高散熱性能和電池包的溫度均勻性，該方法的本質(zhì)就是通過在流道的局部位置布置擾流元件，形成局部擾流，冷卻介質(zhì)被合理的擾動、分流、匯流，湍流強度加強，熱邊界層破壞，熱阻降低，換熱效果升高，進而提高散熱性能。

4、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型公布的液冷板結(jié)構(gòu)，既有提高散熱性能的特點，又有防止系統(tǒng)壓損增加明顯的特點，可以有效提高液冷板流道內(nèi)冷卻介質(zhì)的湍流強度，破壞熱邊界層，降低熱阻，提高冷卻介質(zhì)整個流程上的均勻散熱效果，進而提升電池系統(tǒng)的均溫性能。

技術(shù)特征：

1.一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括液冷板、流道、冷卻介質(zhì)入口、冷卻介質(zhì)出口、第一程流道、第二程流道、第三程流道、第四程流道、第一轉(zhuǎn)彎流道、第二轉(zhuǎn)彎流道、第三轉(zhuǎn)彎流道、擾流元件、仿生頭部、仿生尾部、水平支撐結(jié)構(gòu)、垂直支撐結(jié)構(gòu)，所述液冷板布置方案為底部、中間、頂部或者三個位置的組合方案，冷卻介質(zhì)出口與冷卻介質(zhì)入口在液冷板同側(cè)，冷卻介質(zhì)從冷卻介質(zhì)入口進入第一程流道，再經(jīng)過第一轉(zhuǎn)彎流道，進入第二程流道，經(jīng)過第二程流道的擾流元件，再經(jīng)過第二轉(zhuǎn)彎流道，進入第三程流道，經(jīng)過第三程流道的擾流元件，再經(jīng)過第三轉(zhuǎn)彎流道，進入第四程流道，然后從冷卻介質(zhì)出口流出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，其特征在于，擾流元件的仿生頭部始終迎著冷卻介質(zhì)的來流方向，擾流元件的仿生尾部背著冷卻介質(zhì)的來流方向。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，其特征在于，流道程數(shù)為n，n≥4，不布置擾流元件的流道程數(shù)為n/2-1，且隨著程數(shù)的增加，擾流元件的數(shù)量增加。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，其特征在于，擾流元件成中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有水平支撐結(jié)構(gòu)和垂直支撐結(jié)構(gòu)，擾流元件沿水平支撐結(jié)構(gòu)呈前后對稱結(jié)構(gòu)，擾流元件的水平支撐結(jié)構(gòu)與流道的中心重合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，其特征在于，擾流元件的寬度小于流道直徑的一半，擾流元件的長度分為仿生頭部的長度和仿生尾部的長度兩部分，仿生尾部的長度為仿生頭部的長度的1.3倍~2.5倍。

技術(shù)總結(jié)
一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，包括液冷板、流道、冷卻介質(zhì)入口、冷卻介質(zhì)出口、第一程流道、第二程流道、第三程流道、第四程流道、第一轉(zhuǎn)彎流道、第二轉(zhuǎn)彎流道、第三轉(zhuǎn)彎流道、擾流元件、仿生頭部、仿生尾部、水平支撐結(jié)構(gòu)、垂直支撐結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)液冷板均采用均勻?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)，冷卻介質(zhì)在冷板流道各處吸熱量不一致導(dǎo)致鋰電池的溫差較大，而本技術(shù)提供的液冷板既有提高散熱性能的特點，又有防止系統(tǒng)壓損增加明顯的特點，可以有效提高液冷板流道內(nèi)冷卻介質(zhì)的湍流強度，破壞熱邊界層，降低熱阻，提高冷卻介質(zhì)整個流程上的均勻散熱效果，進而提升電池系統(tǒng)的均溫性能。

技術(shù)研發(fā)人員：侯晶晶,李延,崔一塵,麻俊領(lǐng),王漢東,郭涵,李碩,王冠穎,房琳芳
受保護的技術(shù)使用者：北京博奇電力科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20231215
技術(shù)公布日：2024/12/19