一种具有分流支路的并行蛇型液冷通道结构

本发明涉及液冷系统的电池热管理领域，具体为一种具有分流支路的并行蛇型液冷通道结构。

背景技术：

1、随着人们对电动汽车续航里程和安全性的要求不断提高，作为唯一供能部件的动力电池所需要的能量密度和功率也越来越大，且电池不定时出现的大功率放电现象，都导致电池温度持续升高。对于动力电池的寿命和安全性而言，将其温度控制在合理范围内，并保持温度均匀性至关重要，因此，高效稳定的热管理系统十分关键。常用的电池热管理方式主要为风冷和液冷，无论是自然风冷或是强制风冷，都是利用冷热空气的交换来实现，这无法满足高能量密度电池的散热需求。液冷方式得益于液冷板内冷却介质间接与电池接触，因而有更高的换热效率。其中，蛇型和并行流道结构设计因其结构简单、加工难度低、冷却效率高、经济性好，在液冷领域更受青睐。但蛇形流道存在因流向导致存在温度梯度分布的问题，且过长的单一流道会导致压降损失过大；并行结构存在流量分配不均等问题。它们均不能保证电池温度的一致性。为此，国内外学者对蛇型或并行流道结构进行了大量的设计和优化，但尚未找到一种压降小、易加工，且能显著改善电池包温度均匀性的流道结构。

2、因此，需要一种结构简单、能同时拥有上述流道优点、且能降低泵送功率并满足不同温度梯度需求，实现动力电池温度均匀性的流道结构设计。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种具有分流支路的并行蛇型液冷通道结构，此结构可用于电池或其它对温度均匀性依赖很高的发热元件，该通道结构既保留了并行通道结构压降小和蛇型通道结构冷却效率高的优势，又可以降低供液泵的功耗，显著改善电池包（或其它发热元件）整体的温度均匀性。方案如下：

2、一种具有分流支路的并行蛇型液冷通道结构，包括冷却基板，冷却基板上设有多个u型凹槽，相邻两u型凹槽的顶部通过连接管路连接以形成蛇形凹槽，蛇形凹槽的首尾处分别连接有进液管路和出液管路；各连接管路分别通过各分流支路连接到进液管路。

3、进一步地，所述u型凹槽内设有扰流隔板，所述扰流隔板包括多个沿液体流动方向间断排列的隔板组，所述隔板组包括多条间隔排布的隔板条。

4、进一步地，各隔板条长度和宽度一致。

5、进一步地，所述分流支路与进液管路形成的锐角夹角α在55~85°之间。

6、进一步地，定义分流支路的宽度为d，连接管路长度为l，进液管路宽度为d，则宽度范围满足：(l/2)·sinα≤d≤d。

7、进一步地，所述分流支路与连接管路的汇流位置位于连接管路靠近进液管路一侧。

8、进一步地，所述分流支路的数量为n≤n-1，其中，n为u型凹槽的数量。

9、更进一步地，所述蛇形凹槽的流道截面形状为方形。

10、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

11、1、本发明巧妙地设置分流支路，有效降低了压降；

12、2、本发明分流支路将部分未流经热源的冷却介质引至蛇型通道的高温区域，重新调整了流量分配关系，大幅降低了传统蛇型通道结构在流向上的温度梯度，对提高电池包温度均匀性起到关键作用；

13、3、本发明确立了分流支路与进液管路的最佳夹角角度α、支路的最佳宽度d和分流支路与连接管路的最佳汇流位置，更进一步地提高了电池包的温度均匀性；

14、4、本发明中的间断排列的分流隔板保证了冷热介质能在间断处的进一步混合，有效抑制了温度梯度在流向上的上升；

15、5、本发明结构简单，生产加工难度低，对液冷板适配性好，与传统并型或蛇型通道结构相比，该方案能降低电池包的最高温度，并显著提高电池包的温度均匀性。

技术特征：

1.一种具有分流支路的并行蛇型液冷通道结构，其特征在于，包括冷却基板（1），冷却基板（1）上设有多个u型凹槽（9），相邻两u型凹槽（9）的顶部通过连接管路（7）连接以形成蛇形凹槽，蛇形凹槽的首尾处分别连接有进液管路（4）和出液管路（5）；各连接管路（7）分别通过各分流支路（6）连接到进液管路（4）。

2.根据权利要求1所述的具有分流支路的并行蛇型液冷通道结构，其特征在于，所述u型凹槽（9）内设有扰流隔板（8），所述扰流隔板（8）包括多个沿液体流动方向间断排列的隔板组（81），所述隔板组包括多条间隔排布的隔板条（82）。

3.根据权利要求2所述的具有分流支路的并行蛇型液冷通道结构，其特征在于，各隔板条（82）长度和宽度一致。

4.根据权利要求1所述的具有分流支路的并行蛇型液冷通道结构，其特征在于，所述分流支路（6）与进液管路（4）形成的锐角夹角α在55~85°之间。

5.根据权利要求4所述的具有分流支路的并行蛇型液冷通道结构，其特征在于，定义分流支路（6）的宽度为d，连接管路（7）长度为l，进液管路（4）宽度为d，则宽度范围满足：(l/2)·sinα≤d≤d。

6.根据权利要求1所述的具有分流支路的并行蛇型液冷通道结构，其特征在于，所述分流支路（6）与连接管路（7）的汇流位置位于连接管路（7）靠近进液管路（4）一侧。

7.根据权利要求1所述的具有分流支路的并行蛇型液冷通道结构，其特征在于，所述分流支路（6）的数量为n≤n-1，其中，n为u型凹槽（9）的数量。

8.根据权利要求1所述的具有分流支路的并行蛇型液冷通道结构，其特征在于，所述蛇形凹槽的流道截面形状为方形。

技术总结
本发明公开了一种具有分流支路的并行蛇型液冷通道结构，包括冷却基板，冷却基板上设有多个U型凹槽，相邻两U型凹槽的顶部通过连接管路连接以形成蛇形凹槽，蛇形凹槽的首尾处分别连接有进液管路和出液管路；各连接管路分别通过各分流支路连接到进液管路；所述U型凹槽内设有扰流隔板，所述扰流隔板包括多个沿液体流动方向间断排列的隔板组，所述隔板组包括多条间隔排布的隔板条。本发明设置分流支路，显著降低了压降，分流支路将部分未流经热源的冷却介质引至蛇型通道的高温区域，重新调整了流量分配关系，大幅降低了传统蛇型通道结构在流向上的温度梯度，对提高电池包温度均匀性起到关键作用。

技术研发人员：孙树磊,王习羽,马春雨
受保护的技术使用者：西华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14