本技术涉及电池散热领域,特别是一种储能电池用立体液冷散热组件。
背景技术:
1、目前,随着储能电池技术在电力系统、可再生能源领域,以及电动汽车等多个高增长市场中的广泛应用,如何有效地管理电池的热量已成为一个关键且迫在眉睫的挑战。电池的温度控制不仅直接影响到其性能和效率,还对电池的安全性和寿命有着至关重要的作用。因此,在设计和开发储能电池系统时,如何有效、均匀地散热,以及如何在极端情况下提供必要的安全防护,是技术人员面临的重要课题。
2、在现有技术中,散热组件通常采用的是平面换热的方式。具体而言,这些散热组件主要是通过在电池的底面或侧面安装散热器来实现热量的交换和传递。这些散热器通常包括贴附在电池表面的金属板或导热垫片,通过冷却液或空气的流动带走电池工作时产生的热量。在典型的设计中,散热器直接与电池底部或侧面接触,这种接触通常是通过热界面材料(如导热硅脂)来优化导热性能,以确保尽可能多的热量能够从电池内部传递至散热器。然而,这种平面换热方式存在显著的局限性。
3、首先,由于散热器的换热面积有限,通常只覆盖电池的底部或某一侧面,导致整个电池表面的热量无法均匀散发。特别是在电池处于高负荷工作状态下,如电动汽车快速加速或在高温环境中运行时,平面换热方式的散热能力往往无法满足电池的散热需求,进而导致电池内部温度分布不均,出现局部过热现象。局部过热不仅影响电池的运行性能,例如降低充放电效率,还可能加速电池材料的老化,引发不可逆的化学反应,从而缩短电池的整体使用寿命。
4、此外,现有的散热装置设计通常仅关注如何在电池正常工作状态下实现有效的散热,而未能充分考虑电池在热失控状态下的安全防护问题。热失控是一种极端但可能致命的状况,通常由电池内部的短路或其他故障引发,导致电池温度急剧升高。如果散热系统无法在这种情况下有效抑制温度的上升,电池内部的电解液和其他易燃材料可能会被点燃,导致火灾甚至爆炸。现有散热系统缺乏针对这种极端情况下的灭火功能,一旦起火,火势会迅速蔓延,导致连锁反应,不仅毁坏整个电池模块,还可能危及周边设备和人员的安全,造成巨大的经济损失和严重的安全隐患。
5、导致这些不足的根本原因在于现有技术主要集中在通过有限的换热表面进行热量的传递和散发,而未能从全局角度全面考虑电池的整体热管理需求。现有设计往往以结构简单、成本控制为主要目标,忽略了在不同工况下电池内部热量分布的均匀性和在异常情况下的应急处理能力。特别是在多单元电池串并联应用场景下,由于多个电池单元之间的温度传导不均,局部过热现象容易引发整个电池组的热失控,从而导致灾难性的后果。
6、因此,研发一种能够实现立体换热的新型液冷散热组件显得尤为必要。这样的散热组件应能够覆盖电池的多个表面,通过三维空间内的热量传导和散发,显著提升散热效率和均匀性。
技术实现思路
1、本技术的目的旨在至少克服现有技术所存在的一处不足,提供一种储能电池用立体液冷散热组件,该液冷散热组件不仅能够显著提升储能电池的热管理能力,延长电池的使用寿命,还能在极端条件下为电池系统提供额外的安全保障,减少事故发生的概率及其带来的损失。
2、为实现上述目的,本技术公开了一种储能电池用立体液冷散热组件,该散热组件自上而下分别是上储层、上换热层、附接换热组件,下换热层、下储层,其中:
3、所述上换热层与下换热层间隔配合形成一个用于安放电池的夹层安装位,附接换热组件将夹层安装位分隔成若干个换热隔位;
4、所述上换热层具有一个第一进液口和第一出液口,上换热层与附接换热组件连接配合,内设有连接第一进液口和第二出液口和第一换热流道;第一进液口与外部的液冷循环装置的出液口相接;
5、所述附接换热组件内设有与第一换热流道相连通的第二换热流道,第一换热流道与第二换热流道并联后与第一进液口和第一出液口连接导通;
6、所述上储层具有用于中转存放冷却液的上中转腔以及与中转腔相连通的第二进液口和第二出液口;所述第二出液口与外部循环液冷装置的进液口相连通,第一出液口连通的第二进液口,从外部循环注液冷装置送入的冷却液经过第一换热流道和第二换热流道后进入上中转腔,再从中转腔回流外部循环注液冷装置;
7、所述下换热层具有第三进液口和第三出液口以及连接第三进液口和第三出液口的仿生流道;所述第三进液口与外部循环注液冷装置的出液口相接;
8、所述仿生流道包括多个冷却流道组;所述冷却流道组包括与第三进液口相接的主流线、与主流线相接的分流线以及与第三出液口及分流线相接的支流线;所述主流线由依序相接的多个呈正六边形的主流道单元组成,相邻的主流道单元相接连通;所述分流线由至少两排分流道单元排组成,每个分流道单元排由若干个依序相接连通的呈正六边形的分流道单元组成,每分流道单元排中至少一个分流道单元与主流线相接导通;所述支流线设有分别与每个分流道单元排配合的支流道单元排;所述支流道单元排由若干个依序相接连通的呈正六边形的支流道单元组成;所述主流道单元的尺寸大于分流道单元,分流道单元的尺寸大于支流道单元;
9、所述下储层具有用于中转存放冷却液的下中转腔以及与中转腔相连通的第四进液口和第四出液口;所述第四出液口与外部循环液冷装置的进液口相连通,第四出液口连通的第三进液口,从外部循环注液冷装置送入的冷却液经过仿生流道后进入下中转腔,再从中转腔回流外部循环注液冷装置;
10、在一些实施例中,所述分流线中相邻的分流道单元排相互连通。
11、在一些实施例中,所述分流线中,每排分流道单元排与至少一排支流道单元排连接配合。
12、在一些实施例中,所述支流线中,相邻的支流道单元排相互连通。
13、在一些实施例中,所述附接换热组件包括t形的本体、设置在本体内的类t形的换热流道,其中,本体具有水平段和垂直于水平段的垂直段,水平段的两端设有接口;所述接口具有一个导向面以及设置在接口面上的至少一道密封胶圈,接口与上换热层中的第一换热流道相接;所述水平段的下表面和垂直段的侧面上设有导热硅胶层;所述换热流道具有位于水平段内的第一段和第二段、位于垂直段内的u形段,u形段的两端分别与第一段和第二段相接,形成一个完整连续并与第一换热流道并联的第二换热流道。
14、进一步地说,所述垂直段呈u形,垂直段与水平段配合形成一个镂空位,镂空位填充阻燃橡胶形成阻燃层。
15、进一步地说,接口处设有一个锯齿板,该锯齿板用于换热流道的扰流。
16、在一些实施例中,所述上储层的底部开设有若干个被橡胶塞密封的灭火孔。
17、在一些实施例中,所述上储层与上换热层间夹设有一隔热层。
18、在一些实施例中,所述下换热层与下储层间夹设有一隔热层。
19、在一些实施例中,所述上换热层的下表面、下换热层的上表面以及附接换热组件的外表面上设有导热硅胶片。
20、在一些实施例中,所述上储层的上表面设有散热翅片组。
21、与现有技术相比较,本技术至少具有以下一个有益效果:
22、1、提升散热效率:该立体液冷散热组件通过多层结构和多维度的换热流道设计,有效地增加了与电池表面的接触面积,实现了更大范围的散热覆盖。这种立体换热方式相比传统的平面换热方式,显著提高了散热效率,能够在电池高负荷工作或极端环境下,保持电池的温度均匀性,避免局部过热的发生。
23、2、延长电池使用寿命:通过均匀有效地散热,减少了电池内部的温度梯度,防止局部材料因过热而加速老化。这不仅有助于提升电池的整体性能,还能够有效延长电池的使用寿命,降低因频繁更换电池带来的维护成本。
24、3、 增强安全性:散热组件设计中集成了阻燃橡胶层、灭火孔以及隔热层,在发生热失控或电池内部温度异常升高的情况下,能够提供额外的安全保护。阻燃橡胶层能够在火灾初期阻止火势蔓延,灭火孔设计则可在紧急情况下释放灭火剂,降低火灾扩散的风险。
25、4、 提高散热结构的稳定性和耐久性:通过在换热组件中加入锯齿板扰流设计和导热硅胶片的使用,进一步提升了换热流体的流动效率,优化了散热性能。同时,导热硅胶片的应用增强了换热组件与电池之间的密封性和接触热传导性能,提高了整个散热系统的结构稳定性和长久耐用性。
26、以上列出的有益效果并非穷尽全部优势。其他潜在的有益效果及详细技术实施方式将在本技术的实施例或其他描述部分中进一步揭示。
1.一种储能电池用立体液冷散热组件,其特征在于:该散热组件自上而下分别是上储层、上换热层、附接换热组件,下换热层、下储层,其中,
2.如权利要求1中所述的一种储能电池用立体液冷散热组件,其特征在于:分流线中相邻的分流道单元排相互连通。
3.如权利要求1中所述的一种储能电池用立体液冷散热组件,其特征在于:分流线中,每排分流道单元排与至少一排支流道单元排连接配合。
4.如权利要求1中所述的一种储能电池用立体液冷散热组件,其特征在于:支流线中,相邻的支流道单元排相互连通。
5.如权利要求1中所述的一种储能电池用立体液冷散热组件,其特征在于:接口处设有一个锯齿板,该锯齿板用于换热流道的扰流。
6.如权利要求1中所述的一种储能电池用立体液冷散热组件,其特征在于:上储层与上换热层间夹设有一隔热层。
7.如权利要求1中所述的一种储能电池用立体液冷散热组件,其特征在于:下换热层与下储层间夹设有一隔热层。
8.如权利要求1中所述的一种储能电池用立体液冷散热组件,其特征在于:上换热层的下表面、下换热层的上表面以及附接换热组件的外表面上设有导热硅胶片。
9.如权利要求1中所述的一种储能电池用立体液冷散热组件,其特征在于:上储层的上表面设有散热翅片组。
