CN214589056U - 一种电池液冷板的散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池液冷板的散热结构，包括电池、基板、吹胀型液冷板、侧面安装板、连接管、供水管、回水管、螺杆、固定装置、紧固装置和外部液冷***；所述电池与吹胀型液冷板间隔排布在基板上；所述吹胀型液冷板通过连接管与供水管、回水管连接；所述侧面安装板通过固定装置固定在基板上，并通过螺杆和紧固装置将电池和吹胀型液冷板夹紧；所述供水管、回水管与液冷***连接。本实用新型提供的结构液冷板与单体电池的接触面积大，散热效率高，能够有效保持单体电池的均温性，延长单体电池和电池模组的循环寿命。

Description

一种电池液冷板的散热结构

技术领域

本实用新型涉及储能***使用的储能电池热管理***，尤其涉及一种电池液冷板的散热结构。

背景技术

随着可再生能源产业的高速发展，能源互联网的结构不断优化，储能***的建设是未来能源网络的发展趋势。储能技术中电化学储能具有建设周期短、运营成本低等特点，发展迅猛。根据CNESA数据显示，电化学储能中锂离子电池储能占90％。近年来，电动汽车的崛起使得锂电池的使用量大大增加，根据估算，大约有80％的动力电池退役后经过修复重组可用于储能***。未来大量的退役动力电池将用于储能***，其安全性和循环寿命需要进行管理。电池温度是影响电池性能、寿命的关键参数。锂电池的理想工作温度是15-35℃，电池包内部最大温差不超过5℃。电池温度过高会引发热失控，温度过低也会使电池性能、容量下降。现有储能***的热管理大多数使用风冷***，但随着储能电池的能量密度不断提高，充放电倍率增大，风冷已经逐渐不能满足散热需求。目前国内外电池热管理***研究的重点在于液冷***。液冷***利用冷却流体高比热容的特点将电池产生的热量带走，其散热效率高、综合性能良好。但液冷***的造价昂贵，重量较大，维护不便，散热效果及均温性仍有待提高。液冷通道中蛇形通道的均温性较优异，但仍有不足，且散热效果有待提高，内部流阻较大，使用传统方式加工成本高昂。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种制造成本较低，散热性能优异的液冷板的散热结构，提高热管理***的效率，延长电池使用寿命。

本实用新型的目的通过以下的技术方案来实现：

一种电池液冷板的散热结构，包括电池、基板、吹胀型液冷板、侧面安装板、连接管、供水管、回水管、螺杆、固定装置、紧固装置和外部液冷***；所述电池与吹胀型液冷板间隔排布在基板上；所述吹胀型液冷板通过连接管与供水管、回水管连接；所述侧面安装板通过固定装置固定在基板上，并通过螺杆和紧固装置将电池和吹胀型液冷板夹紧；所述供水管、回水管与液冷***连接。

与现有技术相比，本实用新型的一个或多个实施例可以具有如下优点：

液冷***能够根据储能电池的具体工况，通过热泵调整工质温度，对电池进行加热、保温或冷却。本液冷***一体化程度高，能够适应储能电站寒冷或炎热的工作环境，采用液冷***，其换热效率高，温控响应快，均温性好，能够保证电池模组在适宜的温度下工作，有效防止热失控，提升电池的使用寿命。

吹胀型液冷板的流道设计使用优化后的蛇形通道，在通道前段采用内凹设计，减小换热面积，通道后段采用外凸设计，增大换热面积，从而提升液冷板的均温效果。同时内凹和外凸结构改变了流场内流速分布，强化了传热，提高了液冷板的换热效果。本蛇形流道兼顾了吹胀工艺对流道结构的限制，同时增强了换热效果和均温性。

液冷板与电池间隔排布，为电池单体级别的液冷，能够最大化提高液冷板与电池之间的换热效率。此结构能够适应未来更高功率密度的储能电站。

吹胀型液冷板使用吹胀工艺制作，其厚度小，不易泄漏、流道形状尺寸灵活、制造成本低廉，适合用于储能电池的液冷***中，生产具有复杂蛇形流道的液冷板，其成本不会增加。此外吹胀型液冷板适用于低温和高温环境，工作温度范围广，技术成熟，符合储能电站对液冷***安全性、可靠性、使用寿命、使用环境的要求。

附图说明

图1是储能电池及其散热结构的轴测结构示意图；

图2是储能电池及其散热结构的俯视图；

图3是电池液冷***示意图；

图4是吹胀型液冷板的液冷流道示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本实用新型实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，为电池液冷板的散热结构，包括：电池1、基板2、吹胀型液冷板3、侧面安装板4、连接管5、供水管6、回水管7、螺杆8、固定装置9、紧固装置10和外部液冷***；所述电池1与吹胀型液冷板3间隔排布在基板2上；所述吹胀型液冷板3通过连接管5与供水管6、回水管7连接；所述侧面安装板4通过固定装置固定在基板2上，并通过螺杆8和紧固装置10将电池1和吹胀型液冷板3夹紧；所述供水管6和回水管7与液冷***连接。供水管6和回水管7材质为硬管，包括但不限于：不锈钢管、塑料管等；连接管5材质为软管，包括但不限于硅胶管、橡胶管等；液冷板内有冷却工质流动，冷却工质包括但不限于去离子水、R314a制冷剂、硅油等；

所述吹胀型液冷板3设置在液冷***中，并与电池1的侧面贴合，在贴合面处涂有导热硅脂。

如图2所示，所述液冷***包括循环泵11、热泵12与循环水箱13；所述循环泵11与液冷板3通过管道连接，并在连接管道上设置有流量传感器15；所述热泵12分别通过管道与吹胀型液冷板3和循环水箱13连接，并在与吹胀型液冷板3连接管道上设置有压力传感器14和温度传感器16。环境温度过低时热泵12使水温升高，给电池升温。环境温度高或电池工作时，给循环水降温，将电池的热量排到空气中。若设定温度和当前温度相差较大时，循环泵11流量增大，两者相差较小时，流量减小。电池工作时，将流量调至合适的值。水箱用于储存循环工质，水泵为循环管路提供动力。温度传感器16，压力传感器14，流量传感器15检测管路的状态，提供实时反馈。

吹胀型液冷板3由铝合金板通过吹胀工艺制成。首先制作出具有流道形状的丝网铜板，然后把丝网铜板放在柔性金属板上，通过滚轮用石墨或氮化硅将流道形状印刷在金属板上。该金属板使用3003型铝合金板，厚度为0.7mm。然后将另一块柔性金属板覆盖着印刷有流道的金属板上。另一块金属板使用1060铝合金板，厚度为1mm。将两块金属板先加热进行热轧然后冷轧，得到一块复合液冷板。轧制后涂有石墨或氮化硅的部分没有冷焊在一起，其他部分经轧制冷焊在一起。然后将轧制后的液冷板先退火，然后通入高压气体使没有冷焊的部分胀起，形成流道。吹胀时使用模具确保胀起高度一致。最后对液冷板进行冲孔、裁边，并将进出口管道焊接在液冷板上，即制成吹胀型液冷板3。吹胀型液冷板3胀形高度为0.9mm，总厚度为2.6mm。

如图3所示，吹胀型液冷板3具有蛇形液冷通道，并在通道入口后的一段两侧有若干往内凹的孤岛结构，通道出口前一段两侧有若干往外凸的孤岛结构。蛇形通道中间部分没有凹凸结构。蛇形通道前段的水温较低，使用内凹结构减小换热面积；蛇形通道后段的水温较高，使用外凸结构增大换热面积，从而提升液冷板的均温效果；同时内凹和外凸结构改变了蛇形通道内的流场流速分布，增大了雷诺数，更利于形成湍流，有利于工质和液冷板的充分换热。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种电池液冷板的散热结构，其特征在于，包括电池(1)、基板(2)、吹胀型液冷板(3)、侧面安装板(4)、连接管(5)、供水管(6)、回水管(7)、螺杆(8)、固定装置(9)、紧固装置(10)和外部液冷***；所述电池(1)与吹胀型液冷板(3)间隔排布在基板(2)上；所述吹胀型液冷板(3)通过连接管(5)与供水管(6)、回水管(7)连接；所述侧面安装板(4)通过固定装置固定在基板(2)上，并通过螺杆(8)和紧固装置(10)将电池(1)和吹胀型液冷板(3)夹紧；所述供水管(6)、回水管(7)与液冷***连接。

2.如权利要求1所述的电池液冷板的散热结构，其特征在于，所述吹胀型液冷板(3)设置在液冷***中，并与电池(1)的侧面贴合，在贴合面处涂有导热硅脂。

3.如权利要求1所述的电池液冷板的散热结构，其特征在于，所述吹胀型液冷板(3)具有蛇形液冷通道，并在通道入口后的一段两侧有若干往内凹的孤岛结构，通道出口前一段两侧有若干往外凸的孤岛结构。

4.如权利要求1所述的电池液冷板的散热结构，其特征在于，所述液冷***包括循环泵(11)、热泵(12)与循环水箱(13)；所述循环泵(11)与液冷板(3)通过管道连接，并在连接管道上设置有流量传感器(15)；所述热泵(12)分别通过管道与吹胀型液冷板(3)和循环水箱(13)连接，并在与吹胀型液冷板(3)连接管道上设置有压力传感器(14)和温度传感器(16)。

5.如权利要求1所述的电池液冷板的散热结构，其特征在于，所述吹胀型液冷板(3)胀形高度为0.9mm，总厚度为2.6mm。

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