一种液冷散热器结构制造技术

本发明专利技术公开了一种液冷散热器结构，涉及电动汽车散热技术领域。本发明专利技术以液冷散热为基础，将风冷散热和相变散热结构融入液冷散热结构中，由相变散热结构与电池直接接触，将热量导出至液冷散热结构中，再经过水冷板和风冷散热结构将热量逸散至空气中，达到良好的散热效果。本发明专利技术不仅解决了单独使用风冷结构的散热效率低的问题，也克服了单独使用相变散热结构存在的导热系数低、从而影响散热效率的问题，还解决了使用液冷散热时产生的电池各部位温差大的问题，三种散热技术复合并行使用后，降低了散热器整体的重量，并且发挥了各自结构的优点，达到了极为良好的热管理效果。达到了极为良好的热管理效果。达到了极为良好的热管理效果。

【技术实现步骤摘要】
一种液冷散热器结构


[0001]本专利技术涉及电动汽车散热
，特别是涉及一种液冷散热器结构。

技术介绍

[0002]新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。近几年新能源汽车销量呈现爆发式增长，而纯电动汽车是我国新能源汽车的发展主力。
[0003]新能源汽车的散热单元主要有动力电池和驱动电机及电控系统。目前我国大多数电动汽车都是以锂电池作为动力电池的主要原材料。包括三元锂、磷酸铁锂、锰酸锂和钴酸锂等，在乘用车领域三元锂电池已成为主角。
[0004]锂电池工作电流大，产热量大，同时电池包处于一个相对封闭的环境，就会导致电池的温度上升，而由于目前锂电池大部分是易燃、易挥发的非水溶液组成，这个组成体系相比水溶液电解质组成的电池有更高的比能量和电压输出，但工作温度不得高于60℃，否则容易产生燃烧的风险。因此给电池增加散热器结构以逸散热量尤为重要。
[0005]目前，公开号为CN108767369B的中国专利公开了一种电动汽车的电池散热装置，其结构包括前盖板、散热盖、右接电柱、充电盖、提槽、端盖、左接电柱、密封盖、主体，前盖板嵌入安装于主体表面上，散热盖与充电盖在同一平面上，右接电柱与左接电柱互相平行，提槽嵌入安装于充电盖表面上，端盖安装于散热盖上端，密封盖安装于主体上端，散热盖包括过载保护器，通过由入口导入的冷却液堆积在容腔内，通过连通管流入主体的下端，对主体的下端进行温度差降热。
[0006]该种散热器结构通过两端的温度差进行散热，利用自然冷却减少电池的温度差以提升电池寿命，但整体导热效率有限，带走热量和向外逸散的能力较差，已经无法满足目前功率日渐增加的汽车锂电池的散热需求，同时散热结构体积和重量大，给新能源汽车带来了额外的负担。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种液冷散热器结构。
[0008]为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种液冷散热器结构。
[0009]技术效果：本专利技术以单独使用冷却效果最佳的液冷散热结构为主体，在此基础上搭配风冷和相变散热结构，不仅解决了单独使用风冷结构的散热效率低的问题，也克服了单独使用相变散热结构存在的导热系数低、从而影响散热效率的问题，还解决了使用液冷散热时产生的电池各部位温差大的问题，三种散热技术复合并行使用后，降低了散热器整体的重量，并且发挥了各自结构的优点，达到了极为良好的热管理效果。
[0010]本专利技术进一步限定的技术方案是：一种液冷散热器结构，包括外壳，外壳内设有由若干节圆柱形电池阵列组合而成的电池组，电池之间留有间隙，电池组外设有
液冷组件，包括呈长方形结构平行于水平面设于电池组底部位置的水冷板，水冷板上开设有若干个对应电池设置的嵌槽，电池组嵌设固接在水冷板中；电池组内设有若干块嵌设于相邻电池列之间的冷条；水冷板和冷条内均设有供冷却液流通的水冷通道；风冷组件，包括若干条开设于外壳上的风冷通道，风冷通道分布在电池组底部和顶部位置，且风冷通道中空气流通方向与冷却液流通方向相同，用于通过空气流动带走液冷组件置换的热量；相变冷却件，包括若干块设于两个相邻冷条之间的相变冷却块，每个电池外设有两块对称设置的相变冷却块，两块对应的相变冷却块将电池嵌合包覆，相变冷却块的两侧面固定在两边的冷条上；相变冷却块内开设有至少一个容置腔，容置腔内填充有相变微胶囊。
[0011]进一步的，水冷板一侧设有进液口，另一侧对应设有出液口，水冷板中设有连通进液口和出液口的主流道；冷条中开设有若干条相互平行的支流道，进液口和出液口对应连通支流道，主流道与支流道构成回流以流通冷却液，进液口和出液口上均设有用于泵送冷却液的循环泵。
[0012]前所述的一种液冷散热器结构，冷条内位于相邻两条支流道之间设有过渡流道，支流道与过渡流道之间形成有若干条倾斜设置的微流道，支流道、过渡流道和微流道之间构成树形网格形状，微流道沿冷却液流通方向倾斜。
[0013]前所述的一种液冷散热器结构，主流道在水冷板中形成有三条，两侧的主流道关于水冷板中心线对称设置，且在纵向方向上呈蛇形结构分布；中间位置的主流道在横向方向上呈蛇形结构分布；两侧的主流道与中间的主流道的两端，分别汇集于进液口和出液口。
[0014]前所述的一种液冷散热器结构，风冷组件包括若干条相互平行且开设于冷水板底部位置的底部风道，以及若干条开设于外壳上远离水冷板一端的顶部风道，顶部风道和底部风道均沿冷却液的流通方向延伸，且二者均相对于水平面倾斜设置。
[0015]前所述的一种液冷散热器结构，风冷组件包括若干条形成于水冷板底面位置的散热翅片，散热翅片与底部风道的延伸方向之间形成10～27
°
的锐角，底部风道与水平面之间形成夹角的角度为5～15
°
。
[0016]前所述的一种液冷散热器结构，水冷板上环绕嵌槽的位置形成有形状与相变冷却块形状适配的安装槽，相变冷却块嵌设于安装槽内；相变冷却块中形成若干个容置腔时，远离水冷板一侧的容置腔的容积大于靠近水冷板一侧的容置腔的容积。
[0017]前所述的一种液冷散热器结构，相变微胶囊在容置腔中的填充率为75～88%。
[0018]前所述的一种液冷散热器结构，水冷板、冷条和散热翅片均由铝合金材料、铜材、铜铝复合材料、石墨材料或石墨烯材料中的一种或多种制得，主流道、支流道、微流道和过渡流道均为铝合金管。
[0019]前所述的一种液冷散热器结构，冷却液为水或乙二醇，流量为0.8～1.7m/s。
[0020]本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术中，由于液冷散热的在汽车电池散热中应用时的总和效果最佳，因此本专利技术将液冷散热作为整体散热器的基础结构，在此基础上加入风冷组件，能够更加快速地带走热量，增加换热效率，同时搭配换热效率最佳的相变冷却件，对电池进行第一道热转移，小规模应用相变冷却能够避免相变冷却大规模应用时的缺陷；本专利技术将相变冷却件直
接贴合电池，电池发热后通过相变冷却件将热量快速导入液冷组件中，液冷组件穿插于电池之间，通过流通的冷却液将热量转移至底部的水冷板上，由水冷板内的主流道进行散热，最后配合风冷通道和散热翅片进行风冷换热，将冷却液中的热量快速逸散，在三种散热方式的配合下，本专利技术的散热效果极佳，结构合理，成本低，且效果优于三种散热方式的独立使用，优化了电池的热管理效果；（2）本专利技术中，由于单独应用液冷散热时，为确保散热均匀性和散热效果，一般是在每列电池之间设置若干条水冷管道，以绕设在电池外的管道分布方式进行散热，这种方式注定使得整个液冷散热模块较为臃肿且重量增大，增加了汽车的额外负担；而本专利技术在电池之间设置相变冷却块，通过相变材料的快速热传导将热量引导至中间的冷条上，再通过冷条内的冷却液将热量带走，减少了冷却液和管道在电池之间的应用，加之相变冷却块和相变材料的重量远小于冷却液和管道的重量，因此该种分布方式能够大大减少整个散热结构的重量，减少汽车的额外负重；另外由于相变材料的导热效果远强于液冷和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液冷散热器结构，包括外壳(1)，外壳(1)内设有由若干节圆柱形电池阵列组合而成的电池组(6)(11)，电池之间留有间隙，其特征在于：所述电池组(6)(11)外设有液冷组件(2)，包括呈长方形结构平行于水平面设于电池组(6)(11)底部位置的水冷板(21)，所述水冷板(21)上开设有若干个对应电池设置的嵌槽(22)，所述电池组(6)(11)嵌设固接在所述水冷板(21)中；所述电池组(6)(11)内设有若干块嵌设于相邻电池列之间的冷条(23)；所述水冷板(21)和所述冷条(23)内均设有供冷却液流通的水冷通道(24)；风冷组件(3)，包括若干条开设于所述外壳(1)上的风冷通道(31)，风冷通道(31)分布在所述电池组(6)(11)底部和顶部位置，且风冷通道(31)中空气流通方向与冷却液流通方向相同，用于通过空气流动带走液冷组件(2)置换的热量；相变冷却件(4)，包括若干块设于两个相邻所述冷条(23)之间的相变冷却块(41)，每个电池外设有两块对称设置的所述相变冷却块(41)，两块对应的所述相变冷却块(41)将电池嵌合包覆，所述相变冷却块(41)的两侧面固定在两边的所述冷条(23)上；所述相变冷却块(41)内开设有至少一个容置腔(42)，所述容置腔(42)内填充有相变微胶囊。2.根据权利要求1所述的一种液冷散热器结构，其特征在于：所述水冷板(21)一侧设有进液口(211)，另一侧对应设有出液口(212)，所述水冷板(21)中设有连通所述进液口(211)和所述出液口(212)的主流道(213)；所述冷条(23)中开设有若干条相互平行的支流道(214)，所述进液口(211)和所述出液口(212)对应连通所述支流道(214)，所述主流道(213)与所述支流道(214)构成回流以流通冷却液，所述进液口(211)和所述出液口(212)上均设有用于泵送冷却液的循环泵(5)。3.根据权利要求2所述的一种液冷散热器结构，其特征在于：所述冷条(23)内位于相邻两条支流道(214)之间设有过渡流道(215)，所述支流道(214)与所述过渡流道(215)之间形成有若干条倾斜设置的微流道(216)，所述支流道(214)、所述过渡流道(215)和所述微流道(216)之间构成树形网格形状，所述微流道(216)沿冷却液流通方向倾斜。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘希望，童千华，曹留洋，张祥琦，
申请(专利权)人：惠州市华盛源机电有限公司，
类型：发明
国别省市：