一种用于电池包散热的液冷板流道结构、电池包和液冷板流道的冷却方法与流程

本发明涉及动力电池，更具体的说，涉及一种用于电池包散热的液冷板流道结构、电池包和液冷板流道的冷却方法。

背景技术：

1、在电池包散热系统中，液冷板的散热效率是决定电池性能和使用寿命的关键因素。散热效率主要取决于电池与冷却液的温度差、电池与冷却液接触的面积以及冷却液通过电池时的流速。对于串行对称流道液冷板，电池与冷却液接触的面积和冷却液流速是相同的，且每颗电池的产热量也相同，冷却液的温度会沿着串行流道逐渐升高。这种温度逐渐升高的现象会导致电池与冷却液之间的温差逐渐减小，进而降低导热效率。随着冷却液温度的上升，其吸收热量的能力逐渐减弱，导致电池包中的最高温度逐渐升高，且整体温差过大。这不仅会影响电池的性能和效率，还会缩短电池的使用寿命，甚至可能引发安全风险。

2、图2为串行对称流道液冷板的示意图，图3为串行对称液冷板仿真分析结果的示意图，从结果来看，串行对称液冷板散热效率差，进出口侧电池温差大。

3、为了实现电池包温差不超过2℃的理想状态，满足现有需求，必须解决串行对称液冷板进出口侧冷却液温差过大的问题。

技术实现思路

1、发明要解决的技术问题：本发明的目的在于克服现有技术中提供一种用于电池包散热的液冷板流道，通过优化流道设计，使冷却液在流道内能够更均匀地分布和流动，减少温度梯度，从而保持电池包的温差在较小范围内。

2、技术方案：为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：包括上液冷板和下液冷板，上液冷板在上部，下液冷板贴合在上液冷板的底部，下液冷板上设置有供冷却介质流动的流道，下液冷板一端同侧布置有冷却介质进口和冷却介质出口，在冷却介质进口侧设置有进口侧流道，冷却介质出口侧设置有出口侧流道，进口侧流道和出口侧流道呈相对布置，形成非对称结构；进、出口侧流道采用由少腔体到多腔体的不同流道腔体的组合来调控流道中冷却介质的流量和流速；冷却介质流经路径长的分流道上布置的流道腔体的数量多于路径短的分流道，出口侧分流道的腔体数量多于入口侧，外圈分流道的腔体数量多于内圈，使出口侧流道在单位时间和单位长度内承载更多的流体分配量以降低进出口侧电池的温差。

3、对于非对称液冷板的进一步改进，进口侧流道和出口侧流道均独立形成若干个分流道，每个分流道设计为从少腔体到多腔体的不同流道腔体的组合。

4、对于非对称液冷板的进一步改进，进口侧流道在冷却介质进口处分叉形成独立的第一进口分流道和第二进口分流道，出口侧流道通过独立的第一出口分流道和第二出口分流道汇入至冷却介质出口。

5、对于非对称液冷板的进一步改进，沿冷却介质流动方向，第一进口分流道和第二进口分流道设计由单腔体流道逐步增加至多腔体流道，第一出口分流道和第二出口分流道设计由多腔体流道组成。

6、第一进口分流道依次为单腔体流道、双腔体流道、三腔体流道和四腔体流道，第二进口分流道依次为单腔体流道、双腔体流道和三腔体流道；第一出口分流道依次为三腔体流道和四腔体流道，第二出口分流道全部设计为四腔体流道，第一、第二出口分流道的四腔体流道的尾端通过孤岛型双腔室流道连通冷却介质出口。

7、本发明的另一目的是提供一种电池包，电池包如前所述的液冷板流道，包括对应放置在进口侧流道和出口侧流道上的若干组模组电池，每一组模组电池对应放置在冷却介质流动路径上的分流道上。

8、沿冷却介质流动方向，模组电池包括对应放置在第一进口分流道、第二进口分流道、第一出口分流道和第二出口分流道上方的第一排模组电池、第二排模组电池、第三排模组电池和第四排模组电池。

9、沿冷却介质流动方向，第一排模组电池的前端通过单腔体流道冷却，随后通过双腔体流道冷却，再接着通过三腔体流道冷却，最后通过四腔体流道冷却并持续至尾端汇流流道；第二排模组电池的前端通过单腔体流道冷却，随后通过双腔体流道冷却，剩余的电池通过三腔体流道冷却并持续至尾端汇流流道；第三排模组电池依次通过三腔体流道和四腔体流道冷却，第四排模组电池的所有电池都采用四腔体流道冷却，第三排模组电池和第三排模组电池在尾端通过孤岛型双腔室流道将冷却介质汇流排出。

10、对于非对称液冷板的进一步改进，进口侧流道为一个流道，进口侧流道采用多腔体依次递增的流道结构；出口侧流道通过独立的第一出口分流道和第二出口分流道汇入至冷却介质出口，第一出口分流道和第二出口分流道采用多腔体组合的流道结构。

11、对于非对称液冷板的进一步改进，进口侧流道在冷却介质进口处分叉成独立的第一进口分流道和第二进口分流道，出口侧流道为一个流道，第一进口分流道和第二进口分流道依次设计为单腔体逐渐递增到多腔体的不同流道腔体的组合，出口侧流道为多腔体依次递增的流道结构，末端通过多孤岛流道连接冷却介质出口。

12、本发明的又一目的是提供一种液冷板流道的冷却方法，包括如下步骤：

13、a、冷却介质流入：冷却介质通过管道进入液冷板，在内部导流结构的引导下，同时流入进口侧的第一、二进口分流道，对第一、二排模组电池进行散热；

14、b、进口侧温度控制：控制液冷板进口侧内部流道腔体的数量，优化冷却液与电池的接触面积和流速，以提高进口侧电池的最低温度，并有效控制冷却液的温升；

15、c、冷却液汇流：第一、二进口分流道中的冷却介质经过汇入流道，汇入第一、二出口分流道中，对第三、四排模组电池进行散热；

16、d、出口侧温度控制：增加出口侧液冷板件内部流道腔体的数量，调整冷却液与电池的接触面积和流速，以降低出口侧电池的最高温度，确保整个电池包电池的温差不超过2℃。

17、有益效果：采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

18、1.本发明提供的一种用于电池包散热的液冷板流道，考虑到了前端电池受冷却液温度影响较大的特点，将进出口侧电池布置于不同数量的腔体流道上方，临进口的电池温度相较于其他电池区域较低，通过减少进口侧流道腔体的数量，提高进口侧电池的最低温度，增加出口侧流道腔体的数量，降低出口侧电池的最高温度，最终实现电池包温差最小化的目的。

19、2.本发明提供的一种用于电池包散热的液冷板流道，流道设计独特，使冷却介质在流道内能够更均匀地分布和流动，减少温度梯度，有效降低了电池包内部的温差和温升。

20、3.本发明提供的一种电池包，从第一排模组电池到第四排模组电池，冷却介质在流动过程中温度逐渐升高。通过逐步增加电池的腔体流道数量，可以确保在冷却介质温度升高的同时，电池仍能获得足够的冷却效果，提高电池包的安全性能。

技术特征：

1.一种用于电池包散热的液冷板流道，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)贴合在上液冷板(1)的底部，下液冷板(2)上设置有供冷却介质流动的流道，其特征在于：下液冷板(2)一端同侧布置有冷却介质进口(21)和冷却介质出口(22)，在冷却介质进口(21)侧设置有进口侧流道(23)，冷却介质出口(22)侧设置有出口侧流道(24)，进口侧流道(23)和出口侧流道(24)呈相对布置，形成非对称结构；进、出口侧流道采用由少腔体到多腔体的不同流道腔体的组合来调控流道中冷却介质的流量和流速；冷却介质流经路径长的分流道上布置的流道腔体的数量多于路径短的分流道，出口侧分流道(24)的腔体数量多进于口侧，外圈分流道的腔体数量多于内圈，使出口侧流道(24)在单位时间和单位长度内能够分配更多的流体以降低进出口侧电池的温差。

2.根据权利要求1所述的用于电池包散热的液冷板流道，其特征在于：进口侧流道(23)和出口侧流道(24)均独立形成若干个分流道，每个分流道设计为从少腔体到多腔体的不同流道腔体的组合。

3.根据权利要求2所述的用于电池包散热的液冷板流道，其特征在于：进口侧流道(23)在冷却介质进口(21)处分叉形成独立的第一进口分流道(231)和第二进口分流道(232)，出口侧流道(24)通过独立的第一出口分流道(241)和第二出口分流道(242)汇入至冷却介质出口(22)。

4.根据权利要求3所述的用于电池包散热的液冷板流道，其特征在于：沿冷却介质流动方向，第一进口分流道(231)和第二进口分流道(232)设计由单腔体流道逐步增加至多腔体流道，第一出口分流道(241)和第二出口分流道(242)设计由多腔体流道组成。

5.根据权利要求4所述的用于电池包散热的液冷板流道，其特征在于：第一进口分流道(231)依次为单腔体流道、双腔体流道、三腔体流道和四腔体流道，第二进口分流道(232)依次为单腔体流道、双腔体流道和三腔体流道；第一出口分流道(241)依次为三腔体流道和四腔体流道，第二出口分流道(242)全部设计为四腔体流道，第一、第二出口分流道的四腔体流道的尾端通过孤岛型双腔室流道(4)连通冷却介质出口。

6.一种电池包，包括如权利要求1-5所述的液冷板流道其特征在于：包括对应放置在进口侧流道和出口侧流道上的若干组模组电池，每一组模组电池对应放置在冷却介质流动路径上的分流道上。

7.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于：沿冷却介质流动方向，模组电池包括对应放置在第一进口分流道(231)、第二进口分流道(232)、第一出口分流道(241)和第二出口分流道(242)上方的第一排模组电池(51)、第二排模组电池(52)、第三排模组电池(53)和第四排模组电池(54)。

8.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于：沿冷却介质流动方向，第一排模组电池(51)的前端通过单腔体流道冷却，随后通过双腔体流道冷却，再接着通过三腔体流道冷却，最后通过四腔体流道冷却并持续至尾端汇流流道(3)；第二排模组电池(52)的前端通过单腔体流道冷却，随后通过双腔体流道冷却，剩余的电池通过三腔体流道冷却并持续至尾端汇流流道(3)；第三排模组电池(53)依次通过三腔体流道和四腔体流道冷却，第四排模组电池(54)的所有电池都采用四腔体流道冷却，第三排模组电池(53)和第三排模组电池(53)在尾端通过孤岛型双腔室流道(4)将冷却介质汇流排出。

9.根据权利要求2所述的用于电池包散热的液冷板流道，其特征在于：进口侧流道(23)为一个流道，进口侧流道(23)采用多腔体依次递增的流道结构；出口侧流道(24)通过独立的第一出口分流道(241)和第二出口分流道(242)汇入至冷却介质出口(22)，第一出口分流道(241)和第二出口分流道(242)采用多腔体组合的流道结构。

10.根据权利要求2所述的用于电池包散热的液冷板流道，其特征在于：进口侧流道(23)在冷却介质进口处分叉成独立的第一进口分流道(231)和第二进口分流道(232)，出口侧流道(24)为一个流道，第一进口分流道(231)和第二进口分流道(232)依次设计为单腔体逐渐递增到多腔体的不同流道腔体的组合，出口侧流道(24)为多腔体依次递增的流道结构，末端通过多孤岛流道连接冷却介质出口。

11.一种液冷板流道的冷却方法，包括如权利要求6-8所述的电池包，其特征在于：包括如下步骤：

技术总结本发明公开了一种用于电池包散热的液冷板流道结构、电池包和液冷板流道的冷却方法，下液冷板一端同侧布置有冷却介质进口和冷却介质出口，在冷却介质进口侧设置有进口侧流道，冷却介质出口侧设置有出口侧流道，进口侧流道和出口侧流道呈相对布置，形成非对称结构，进口侧流道和出口侧流道均独立形成若干个分流道，每个分流道均设计为从单腔体到多腔体的不同数量的流道腔体的组合来调控分流道中流经的冷却介质的流量和流速，冷却介质流经路径长的分流道上布置的流道腔体的数量多于路径短的分流道，出口侧流道在单位时间和单位长度内能够分配更多的流体以降低电池包的温差。技术研发人员：周灵刚,林有淮,王德荣受保护的技术使用者：安徽致上和科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9