分形网络流道冷却板制造技术

本发明专利技术公开了一种分形网络流道冷却板，涉及电子元件冷却技术领域，它包括壳体，其内部开设有至少一个且遍布壳体的流道组，其包括相互连通的入液主流道和第一支流道、连通于第一支流道的第二支流道和第三支流道、连通于第二支流道的第一出液主流道、连通于第三支流道的第二出液主流道。冷却液由两个入口进入壳体内部，并沿第一支流道进行汇流，再分别沿第二支流道、第三支流道分流，并分别沿第一出液主流道、第二出液主流道输出。支流道将冷却液的热点分散在第一支流道、第一出液主流道和第二出液主流道内，没有局部较大的集中现象，使得整个冷却板的温度较均匀，进而使得其对应的热力元件的温度均匀。

Fractal network channel cooling plate

【技术实现步骤摘要】
分形网络流道冷却板
本专利技术涉及电子元件冷却
，具体涉及一种分形网络流道冷却板。
技术介绍
环境污染和能源短缺导致对高能量密度电池储能系统的需求日益增长。锂离子电池因其自放电率低、寿命长、功率大和能量密度高而被大力支持。但锂离子电池在大电流的快速充放电循环中会产生大量热量，随着电池组中热能的增加，过热、燃烧和爆炸等安全风险最大。此外，温度一致性差会导致电池局部劣化。长期存在较大的温差会降低电池模块中电池的一致性，包括内阻、容量等属性，而这种不一致性会降低电池组的整体性能。由于将锂离子电池的工作温度保持在25℃到40℃之间，温度均匀性保持在5℃以下是安全、长寿和整体性能的关键参数，因此动力电池需要开发高效的热管理系统。根据冷却介质不同，电池热管理系统分为风冷、相变材料、热管、液冷，或者它们的混合技术。风冷系统具有成本低、简单紧凑优点，但冷却效率低。相变材料具有高潜热，但热导率低，其额外的体积会降低能量密度、单位体积，且其泄漏问题和易燃性障碍其在电池热管理系统中的应用。电池模块大电流放电时，热管系统能维持电池温度在适宜的范围内，然而，热管的冷却成本、有限的工作温度范围和冷却功率限制了其在大型电池组中的应用。反观液冷，在实际应用中，间接液冷比直接液冷更好，由于电池包空间有限，冷板式液冷是首选。除了流道几何形状外，对冷板性能有显著影响的另一个参数是流道结构，即冷却液流道延伸的路径。可以广义的分为：并行流道和蛇形流道，由于流动路径的单一性，并行流道和蛇形流道温度梯度较大，两者在出口附近产生很大的热点，使得整个冷却板温度不均匀，导致其对应的电池温度不均匀，影响电池的使用性能和寿命。另外，冷却液在冷却板中流动，需要驱动泵提供动力，并行流道和蛇形流道的单一流道设计，使得驱动泵的耗能高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种多流道式，不同于并行流道和蛇形流道，改变两者固有的温度梯度，并消耗驱动泵较低能量的分形网络流道冷却板。本专利技术采用的技术方案如下：一种分形网络流道冷却板，包括壳体，其内部开设有至少一个且遍布壳体的流道组，其包括相互连通的入液主流道和第一支流道、连通于第一支流道的第二支流道和第三支流道、连通于第二支流道的第一出液主流道、连通于第三支流道的第二出液主流道；入液主流道、第一支流道、第二支流道、第一出液主流道的液力直径分别为D1、D2、D3、D4，且满足：2D13＝D23＝2D33＝D43；第二支流道与第三支流道的液力直径相同，第一出液主流道与第二出液主流道的液力直径相同。优选的，入液主流道的两端均与壳体外部连通，为两个入口；第一出液主流道、第二出液主流道与壳体外部连通口为两个出口。优选的，壳体贴合在发热元件表面。优选的，相邻两个流道组的第一出液主流道、第二出液主流道为同一个。优选的，相对两个流道组为镜像对称。优选的，入口和出口均开设在壳体的相对两侧。优选的，热力元件为锂离子电池，其一侧设置有极耳和极耳连接器，热力元件的该侧与壳体设置入口、出口的两侧均不为同一侧。优选的，入液主流道、第一出液主流道、第二出液主流道均位于壳体边缘；第二支流道和第三支流道位于壳体中部位置；入口至出口方向单向流通有冷却液，冷却液由壳体边缘流经壳体中部，再由壳体边缘流出。优选的，热力元件的两面各贴合一个分形网络流道冷却板。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：冷却液由两个入口进入壳体内部，并沿第一支流道进行汇流，再分别沿第二支流道、第三支流道分流，并分别沿第一出液主流道、第二出液主流道输出。主流道和支流道的设计完全不同于并行流道和蛇形流道，使冷却液的流动路径不单一。支流道将冷却液的热点分散在第一支流道、第一出液主流道和第二出液主流道内，没有局部较大的集中现象，即没有集中较大的热点，使得整个冷却板的温度较均匀，进而使得其对应的热力元件的温度均匀，不会因温度均匀性问题影响热力元件的使用性能和寿命。入液主流道、第一支流道、第二支流道、第一出液主流道的液力直径的关系，保证驱动泵较小的耗能对冷却液产生较平稳的流速，分形流道设计使得驱动泵的耗能较低。附图说明图1为分形网络流道冷却板与热力元件配合的结构示意图。图2为实施例1的分形网络流道冷却板的截面图，其中，箭头方向为冷却液流向。图3为实施例1的分形网络流道冷却板的第一流道组的平面图，标示出液力直径。图4为实施例1的分形网络流道冷却板的第二流道组的平面图，标示出液力直径。图5为实施例2的分形网络流道冷却板的截面图，其中，箭头方向为冷却液流向。图6为实施例2的分形网络流道冷却板的第一流道组平面图，标示出液力直径。图7为实施例2的分形网络流道冷却板的第二流道组平面图，标示出液力直径。图8为并行流道冷却板的截面图。图9为蛇形流道冷却板的截面图。图10为实验中实施例1的分形网络流道冷却板出入口之间冷却液的压降随时间变化的函数图。图11为实验中实施例2的分形网络流道冷却板出入口之间冷却液的压降随时间变化的函数图。图12为实验中并行流道冷却板出入口之间冷却液的压降随时间变化的函数图。图13为实验中蛇形流道冷却板出入口之间冷却液的压降随时间变化的函数图。图中标记：壳体-1、第一流道组-11、入液主流道-111、第一支流道-112、第二支流道-113、第三支流道-114、第一出液主流道-115、第二出液主流道-116、第二流道组-12、第三流道组-13、第四流道组-14、热力元件-9、极耳-91、极耳连接器-92。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参看图1，一种分形网络流道冷却板，包括矩形壳体1，壳体1包括相对对接的矩形盖板和底板，两者完全相同，盖板和底板上均开设有相同的流道组，两者的流道组正对形成遍布壳体的冷却液腔室。请参看图1，进一步的，壳体1与热力元件9的形状尺寸相同，其贴合在热力元件9的表面，热力元件9的两面各贴合一个分形网络流道冷却板。两个分形网络流道冷却板共同配合冷却一个热力元件9，热力元件9正反两面同时使用间接液冷的方式进行冷却，加快热力元件9的冷却速率。请参看图1，进一步的，热力元件9为锂离子电池，其一侧设置有极耳91和极耳连接器92，用于通电。请参看图2至图7，进一步的，以盖板为例进行叙述。流道组包括第一流道组11，其包括纵向贯通盖板的入液主流道111，入液主流道111的两端为两个入口，分别位于盖板的第一侧和第二侧，沿入液主流道111中部向盖板中心开设的第一支流道112，沿第一支流道112的端部向其两个垂直方向分别开设有互为镜像L型第二支流道113和第三支流道114，分别沿第二支流道113端部、第三支流道1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分形网络流道冷却板，其特征在于，包括壳体，其内部开设有至少一个且遍布壳体的流道组，其包括相互连通的入液主流道和第一支流道、连通于第一支流道的第二支流道和第三支流道、连通于第二支流道的第一出液主流道、连通于第三支流道的第二出液主流道；入液主流道、第一支流道、第二支流道、第一出液主流道的液力直径分别为D

【技术特征摘要】
1.一种分形网络流道冷却板，其特征在于，包括壳体，其内部开设有至少一个且遍布壳体的流道组，其包括相互连通的入液主流道和第一支流道、连通于第一支流道的第二支流道和第三支流道、连通于第二支流道的第一出液主流道、连通于第三支流道的第二出液主流道；入液主流道、第一支流道、第二支流道、第一出液主流道的液力直径分别为D1、D2、D3、D4，且满足：2D13＝D23＝2D33＝D43；第二支流道与第三支流道的液力直径相同，第一出液主流道与第二出液主流道的液力直径相同。


2.如权利要求1所述的分形网络流道冷却板，其特征在于，所述入液主流道的两端均与壳体外部连通，为两个入口；第一出液主流道、第二出液主流道与壳体外部连通口为两个出口。


3.如权利要求1所述的分形网络流道冷却板，其特征在于，所述壳体贴合在发热元件表面。


4.如权利要求1所述的分形网络流道冷却板，其特征在于，相邻两个所述流道...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉艳，苏岳锋，陈来，李宁，王萌，
申请(专利权)人：北京理工大学重庆创新中心，
类型：发明
国别省市：重庆;50