本發(fā)明涉及動力電池，更具體的說，涉及一種用于電池包散熱的液冷板流道結構、電池包和液冷板流道的冷卻方法。

背景技術：

1、在電池包散熱系統(tǒng)中，液冷板的散熱效率是決定電池性能和使用壽命的關鍵因素。散熱效率主要取決于電池與冷卻液的溫度差、電池與冷卻液接觸的面積以及冷卻液通過電池時的流速。對于串行對稱流道液冷板，電池與冷卻液接觸的面積和冷卻液流速是相同的，且每顆電池的產(chǎn)熱量也相同，冷卻液的溫度會沿著串行流道逐漸升高。這種溫度逐漸升高的現(xiàn)象會導致電池與冷卻液之間的溫差逐漸減小，進而降低導熱效率。隨著冷卻液溫度的上升，其吸收熱量的能力逐漸減弱，導致電池包中的最高溫度逐漸升高，且整體溫差過大。這不僅會影響電池的性能和效率，還會縮短電池的使用壽命，甚至可能引發(fā)安全風險。

2、圖2為串行對稱流道液冷板的示意圖，圖3為串行對稱液冷板仿真分析結果的示意圖，從結果來看，串行對稱液冷板散熱效率差，進出口側電池溫差大。

3、為了實現(xiàn)電池包溫差不超過2℃的理想狀態(tài)，滿足現(xiàn)有需求，必須解決串行對稱液冷板進出口側冷卻液溫差過大的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明要解決的技術問題：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中提供一種用于電池包散熱的液冷板流道，通過優(yōu)化流道設計，使冷卻液在流道內能夠更均勻地分布和流動，減少溫度梯度，從而保持電池包的溫差在較小范圍內。

2、技術方案：為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術方案為：包括上液冷板和下液冷板，上液冷板在上部，下液冷板貼合在上液冷板的底部，下液冷板上設置有供冷卻介質流動的流道，下液冷板一端同側布置有冷卻介質進口和冷卻介質出口，在冷卻介質進口側設置有進口側流道，冷卻介質出口側設置有出口側流道，進口側流道和出口側流道呈相對布置，形成非對稱結構；進、出口側流道采用由少腔體到多腔體的不同流道腔體的組合來調控流道中冷卻介質的流量和流速；冷卻介質流經(jīng)路徑長的分流道上布置的流道腔體的數(shù)量多于路徑短的分流道，出口側分流道的腔體數(shù)量多于入口側，外圈分流道的腔體數(shù)量多于內圈，使出口側流道在單位時間和單位長度內承載更多的流體分配量以降低進出口側電池的溫差。

3、對于非對稱液冷板的進一步改進，進口側流道和出口側流道均獨立形成若干個分流道，每個分流道設計為從少腔體到多腔體的不同流道腔體的組合。

4、對于非對稱液冷板的進一步改進，進口側流道在冷卻介質進口處分叉形成獨立的第一進口分流道和第二進口分流道，出口側流道通過獨立的第一出口分流道和第二出口分流道匯入至冷卻介質出口。

5、對于非對稱液冷板的進一步改進，沿冷卻介質流動方向，第一進口分流道和第二進口分流道設計由單腔體流道逐步增加至多腔體流道，第一出口分流道和第二出口分流道設計由多腔體流道組成。

6、第一進口分流道依次為單腔體流道、雙腔體流道、三腔體流道和四腔體流道，第二進口分流道依次為單腔體流道、雙腔體流道和三腔體流道；第一出口分流道依次為三腔體流道和四腔體流道，第二出口分流道全部設計為四腔體流道，第一、第二出口分流道的四腔體流道的尾端通過孤島型雙腔室流道連通冷卻介質出口。

7、本發(fā)明的另一目的是提供一種電池包，電池包如前所述的液冷板流道，包括對應放置在進口側流道和出口側流道上的若干組模組電池，每一組模組電池對應放置在冷卻介質流動路徑上的分流道上。

8、沿冷卻介質流動方向，模組電池包括對應放置在第一進口分流道、第二進口分流道、第一出口分流道和第二出口分流道上方的第一排模組電池、第二排模組電池、第三排模組電池和第四排模組電池。

9、沿冷卻介質流動方向，第一排模組電池的前端通過單腔體流道冷卻，隨后通過雙腔體流道冷卻，再接著通過三腔體流道冷卻，最后通過四腔體流道冷卻并持續(xù)至尾端匯流流道；第二排模組電池的前端通過單腔體流道冷卻，隨后通過雙腔體流道冷卻，剩余的電池通過三腔體流道冷卻并持續(xù)至尾端匯流流道；第三排模組電池依次通過三腔體流道和四腔體流道冷卻，第四排模組電池的所有電池都采用四腔體流道冷卻，第三排模組電池和第三排模組電池在尾端通過孤島型雙腔室流道將冷卻介質匯流排出。

10、對于非對稱液冷板的進一步改進，進口側流道為一個流道，進口側流道采用多腔體依次遞增的流道結構；出口側流道通過獨立的第一出口分流道和第二出口分流道匯入至冷卻介質出口，第一出口分流道和第二出口分流道采用多腔體組合的流道結構。

11、對于非對稱液冷板的進一步改進，進口側流道在冷卻介質進口處分叉成獨立的第一進口分流道和第二進口分流道，出口側流道為一個流道，第一進口分流道和第二進口分流道依次設計為單腔體逐漸遞增到多腔體的不同流道腔體的組合，出口側流道為多腔體依次遞增的流道結構，末端通過多孤島流道連接冷卻介質出口。

12、本發(fā)明的又一目的是提供一種液冷板流道的冷卻方法，包括如下步驟：

13、a、冷卻介質流入：冷卻介質通過管道進入液冷板，在內部導流結構的引導下，同時流入進口側的第一、二進口分流道，對第一、二排模組電池進行散熱；

14、b、進口側溫度控制：控制液冷板進口側內部流道腔體的數(shù)量，優(yōu)化冷卻液與電池的接觸面積和流速，以提高進口側電池的最低溫度，并有效控制冷卻液的溫升；

15、c、冷卻液匯流：第一、二進口分流道中的冷卻介質經(jīng)過匯入流道，匯入第一、二出口分流道中，對第三、四排模組電池進行散熱；

16、d、出口側溫度控制：增加出口側液冷板件內部流道腔體的數(shù)量，調整冷卻液與電池的接觸面積和流速，以降低出口側電池的最高溫度，確保整個電池包電池的溫差不超過2℃。

17、有益效果：采用本發(fā)明提供的技術方案，與現(xiàn)有技術相比，具有如下有益效果：

18、1.本發(fā)明提供的一種用于電池包散熱的液冷板流道，考慮到了前端電池受冷卻液溫度影響較大的特點，將進出口側電池布置于不同數(shù)量的腔體流道上方，臨進口的電池溫度相較于其他電池區(qū)域較低，通過減少進口側流道腔體的數(shù)量，提高進口側電池的最低溫度，增加出口側流道腔體的數(shù)量，降低出口側電池的最高溫度，最終實現(xiàn)電池包溫差最小化的目的。

19、2.本發(fā)明提供的一種用于電池包散熱的液冷板流道，流道設計獨特，使冷卻介質在流道內能夠更均勻地分布和流動，減少溫度梯度，有效降低了電池包內部的溫差和溫升。

20、3.本發(fā)明提供的一種電池包，從第一排模組電池到第四排模組電池，冷卻介質在流動過程中溫度逐漸升高。通過逐步增加電池的腔體流道數(shù)量，可以確保在冷卻介質溫度升高的同時，電池仍能獲得足夠的冷卻效果，提高電池包的安全性能。

技術特征：

1.一種用于電池包散熱的液冷板流道，包括上液冷板(1)和下液冷板(2)，上液冷板(1)在上部，下液冷板(2)貼合在上液冷板(1)的底部，下液冷板(2)上設置有供冷卻介質流動的流道，其特征在于：下液冷板(2)一端同側布置有冷卻介質進口(21)和冷卻介質出口(22)，在冷卻介質進口(21)側設置有進口側流道(23)，冷卻介質出口(22)側設置有出口側流道(24)，進口側流道(23)和出口側流道(24)呈相對布置，形成非對稱結構；進、出口側流道采用由少腔體到多腔體的不同流道腔體的組合來調控流道中冷卻介質的流量和流速；冷卻介質流經(jīng)路徑長的分流道上布置的流道腔體的數(shù)量多于路徑短的分流道，出口側分流道(24)的腔體數(shù)量多進于口側，外圈分流道的腔體數(shù)量多于內圈，使出口側流道(24)在單位時間和單位長度內能夠分配更多的流體以降低進出口側電池的溫差。

2.根據(jù)權利要求1所述的用于電池包散熱的液冷板流道，其特征在于：進口側流道(23)和出口側流道(24)均獨立形成若干個分流道，每個分流道設計為從少腔體到多腔體的不同流道腔體的組合。

3.根據(jù)權利要求2所述的用于電池包散熱的液冷板流道，其特征在于：進口側流道(23)在冷卻介質進口(21)處分叉形成獨立的第一進口分流道(231)和第二進口分流道(232)，出口側流道(24)通過獨立的第一出口分流道(241)和第二出口分流道(242)匯入至冷卻介質出口(22)。

4.根據(jù)權利要求3所述的用于電池包散熱的液冷板流道，其特征在于：沿冷卻介質流動方向，第一進口分流道(231)和第二進口分流道(232)設計由單腔體流道逐步增加至多腔體流道，第一出口分流道(241)和第二出口分流道(242)設計由多腔體流道組成。

5.根據(jù)權利要求4所述的用于電池包散熱的液冷板流道，其特征在于：第一進口分流道(231)依次為單腔體流道、雙腔體流道、三腔體流道和四腔體流道，第二進口分流道(232)依次為單腔體流道、雙腔體流道和三腔體流道；第一出口分流道(241)依次為三腔體流道和四腔體流道，第二出口分流道(242)全部設計為四腔體流道，第一、第二出口分流道的四腔體流道的尾端通過孤島型雙腔室流道(4)連通冷卻介質出口。

6.一種電池包，包括如權利要求1-5所述的液冷板流道其特征在于：包括對應放置在進口側流道和出口側流道上的若干組模組電池，每一組模組電池對應放置在冷卻介質流動路徑上的分流道上。

7.根據(jù)權利要求6所述的電池包，其特征在于：沿冷卻介質流動方向，模組電池包括對應放置在第一進口分流道(231)、第二進口分流道(232)、第一出口分流道(241)和第二出口分流道(242)上方的第一排模組電池(51)、第二排模組電池(52)、第三排模組電池(53)和第四排模組電池(54)。

8.根據(jù)權利要求6所述的電池包，其特征在于：沿冷卻介質流動方向，第一排模組電池(51)的前端通過單腔體流道冷卻，隨后通過雙腔體流道冷卻，再接著通過三腔體流道冷卻，最后通過四腔體流道冷卻并持續(xù)至尾端匯流流道(3)；第二排模組電池(52)的前端通過單腔體流道冷卻，隨后通過雙腔體流道冷卻，剩余的電池通過三腔體流道冷卻并持續(xù)至尾端匯流流道(3)；第三排模組電池(53)依次通過三腔體流道和四腔體流道冷卻，第四排模組電池(54)的所有電池都采用四腔體流道冷卻，第三排模組電池(53)和第三排模組電池(53)在尾端通過孤島型雙腔室流道(4)將冷卻介質匯流排出。

9.根據(jù)權利要求2所述的用于電池包散熱的液冷板流道，其特征在于：進口側流道(23)為一個流道，進口側流道(23)采用多腔體依次遞增的流道結構；出口側流道(24)通過獨立的第一出口分流道(241)和第二出口分流道(242)匯入至冷卻介質出口(22)，第一出口分流道(241)和第二出口分流道(242)采用多腔體組合的流道結構。

10.根據(jù)權利要求2所述的用于電池包散熱的液冷板流道，其特征在于：進口側流道(23)在冷卻介質進口處分叉成獨立的第一進口分流道(231)和第二進口分流道(232)，出口側流道(24)為一個流道，第一進口分流道(231)和第二進口分流道(232)依次設計為單腔體逐漸遞增到多腔體的不同流道腔體的組合，出口側流道(24)為多腔體依次遞增的流道結構，末端通過多孤島流道連接冷卻介質出口。

11.一種液冷板流道的冷卻方法，包括如權利要求6-8所述的電池包，其特征在于：包括如下步驟：

技術總結
本發(fā)明公開了一種用于電池包散熱的液冷板流道結構、電池包和液冷板流道的冷卻方法，下液冷板一端同側布置有冷卻介質進口和冷卻介質出口，在冷卻介質進口側設置有進口側流道，冷卻介質出口側設置有出口側流道，進口側流道和出口側流道呈相對布置，形成非對稱結構，進口側流道和出口側流道均獨立形成若干個分流道，每個分流道均設計為從單腔體到多腔體的不同數(shù)量的流道腔體的組合來調控分流道中流經(jīng)的冷卻介質的流量和流速，冷卻介質流經(jīng)路徑長的分流道上布置的流道腔體的數(shù)量多于路徑短的分流道，出口側流道在單位時間和單位長度內能夠分配更多的流體以降低電池包的溫差。

技術研發(fā)人員：周靈剛,林有淮,王德榮
受保護的技術使用者：安徽致上和科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/9