本技術(shù)屬于儲(chǔ)能，尤其涉及一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、我國(guó)電力系統(tǒng)的調(diào)頻任務(wù)主要由火電燃煤機(jī)組來(lái)承擔(dān)，相對(duì)水電和燃?xì)鈾C(jī)組來(lái)講，火電調(diào)頻能力是最差的?；痣姍C(jī)組在參與調(diào)頻過(guò)程中，機(jī)組自身爬坡率低、響應(yīng)速度慢，在跟蹤調(diào)頻指令的過(guò)程中表現(xiàn)吃力，從而不能保證頻率控制的精度要求。另外，傳統(tǒng)火電機(jī)組在進(jìn)行調(diào)頻任務(wù)時(shí)也會(huì)對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性帶來(lái)一些不利影響，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)火電機(jī)組調(diào)頻時(shí)頻繁增減出力增加了機(jī)組的磨損，同時(shí)會(huì)使排放物排放量很難得到控制，可能會(huì)出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象，污染環(huán)境；火電機(jī)組出力變化會(huì)影響燃燒爐內(nèi)的穩(wěn)定運(yùn)行，降低安全性。

2、針對(duì)于火電機(jī)組短時(shí)儲(chǔ)能調(diào)頻的需求，鋰電池、飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容等新型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展迅猛，且控制技術(shù)己較為成熟，其中鋰電池技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。電池的性能和壽命與溫度密切相關(guān)，電池溫度過(guò)高、過(guò)低或者溫度分布不均，都會(huì)減弱電池的性能和縮短壽命。溫度過(guò)高會(huì)引起副反應(yīng)，從而造成可用鋰離子以及活性材料損失加劇，而且高溫條件下電極活性材料的損失會(huì)引起了極化增大以及擴(kuò)散系數(shù)的明顯降低；溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池內(nèi)阻增加，鋰離子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)減緩，電池效率降低、放電容量減小，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電池?zé)o法正常工作。

3、目前鋰離子電池?zé)峁芾矸桨甘褂玫募夹g(shù)包括風(fēng)冷技術(shù)和液冷技術(shù)，風(fēng)冷技術(shù)最先被應(yīng)用，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，安全可靠等優(yōu)勢(shì)。然而受冷卻介質(zhì)低比熱容，低換熱效率等特點(diǎn)的影響，電池的充放電倍率受到限制。與風(fēng)冷技術(shù)相比，液冷技術(shù)在冷卻性能上有顯著優(yōu)勢(shì)，是熱管理系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。電池所產(chǎn)生的熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式傳遞到液冷板，然后傳遞給冷卻介質(zhì)，在泵的作用下，受熱后的冷卻介質(zhì)被輸送到散熱器，進(jìn)而將電池產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出。液冷板起到承載、熱傳導(dǎo)及換熱的多重作用，而且液冷板內(nèi)部的結(jié)構(gòu)對(duì)流體的流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的影響，從而會(huì)影響其散熱效果。

4、傳統(tǒng)液冷板均采用均勻?qū)ΨQ(chēng)的結(jié)構(gòu)，而冷卻介質(zhì)在剛進(jìn)入液冷板流道時(shí)溫度低、吸熱量大，在冷卻介質(zhì)流至冷板流道末端時(shí)溫度高、吸熱量小，冷卻介質(zhì)在冷板流道各處吸熱量不一致導(dǎo)致鋰電池的溫差較大。而本實(shí)用新型提供的一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，通過(guò)在液冷板流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中嵌入仿生結(jié)構(gòu)的擾流元件，在提高均勻散熱性能的同時(shí)，防止系統(tǒng)壓損增加明顯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的在于，提供一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，既有提高散熱性能的特點(diǎn)，又有防止系統(tǒng)壓損增加明顯的特點(diǎn)，可以有效提高液冷板流道內(nèi)冷卻介質(zhì)的湍流強(qiáng)度，破壞熱邊界層，提高冷卻介質(zhì)整個(gè)流程上的均勻散熱效果，進(jìn)而提升電池系統(tǒng)的均溫性能。

2、為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案：一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，包括液冷板、流道、冷卻介質(zhì)入口、冷卻介質(zhì)出口、第一程流道、第二程流道、第三程流道、第四程流道、第一轉(zhuǎn)彎流道、第二轉(zhuǎn)彎流道、第三轉(zhuǎn)彎流道、擾流元件、仿生頭部、仿生尾部、水平支撐結(jié)構(gòu)、垂直支撐結(jié)構(gòu)，液冷板布置在電池包的底部、中間、頂部或者三個(gè)位置的組合方案，冷卻介質(zhì)入口與冷卻介質(zhì)出口在液冷板同側(cè)，有利于系統(tǒng)的散熱性能和系統(tǒng)組裝；第一程流道不設(shè)置擾流元件，隨著流道程數(shù)的增加，擾流元件的數(shù)量逐漸增加；擾流元件成中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有水平支撐結(jié)構(gòu)和垂直支撐結(jié)構(gòu)；擾流元件的仿生頭部始終迎著冷卻介質(zhì)的來(lái)流方向，擾流元件的仿生尾部背著冷卻介質(zhì)的來(lái)流方向。

3、電池組的最大溫差主要產(chǎn)生在不同電池單體之間，因?yàn)槔鋮s介質(zhì)在液冷板流道內(nèi)的流動(dòng)參數(shù)不同，冷卻介質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)不同，導(dǎo)致液冷板流道不同位置的散熱效果不同，靠近冷卻液進(jìn)口的電池溫度最低，冷卻液出口附近的電池溫度最高。因此，在流道內(nèi)布置擾流元件可以有效地提高散熱性能和電池包的溫度均勻性，該方法的本質(zhì)就是通過(guò)在流道的局部位置布置擾流元件，形成局部擾流，冷卻介質(zhì)被合理的擾動(dòng)、分流、匯流，湍流強(qiáng)度加強(qiáng)，熱邊界層破壞，熱阻降低，換熱效果升高，進(jìn)而提高散熱性能。

4、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型公布的液冷板結(jié)構(gòu)，既有提高散熱性能的特點(diǎn)，又有防止系統(tǒng)壓損增加明顯的特點(diǎn)，可以有效提高液冷板流道內(nèi)冷卻介質(zhì)的湍流強(qiáng)度，破壞熱邊界層，降低熱阻，提高冷卻介質(zhì)整個(gè)流程上的均勻散熱效果，進(jìn)而提升電池系統(tǒng)的均溫性能。

技術(shù)特征：

1.一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括液冷板、流道、冷卻介質(zhì)入口、冷卻介質(zhì)出口、第一程流道、第二程流道、第三程流道、第四程流道、第一轉(zhuǎn)彎流道、第二轉(zhuǎn)彎流道、第三轉(zhuǎn)彎流道、擾流元件、仿生頭部、仿生尾部、水平支撐結(jié)構(gòu)、垂直支撐結(jié)構(gòu)，所述液冷板布置方案為底部、中間、頂部或者三個(gè)位置的組合方案，冷卻介質(zhì)出口與冷卻介質(zhì)入口在液冷板同側(cè)，冷卻介質(zhì)從冷卻介質(zhì)入口進(jìn)入第一程流道，再經(jīng)過(guò)第一轉(zhuǎn)彎流道，進(jìn)入第二程流道，經(jīng)過(guò)第二程流道的擾流元件，再經(jīng)過(guò)第二轉(zhuǎn)彎流道，進(jìn)入第三程流道，經(jīng)過(guò)第三程流道的擾流元件，再經(jīng)過(guò)第三轉(zhuǎn)彎流道，進(jìn)入第四程流道，然后從冷卻介質(zhì)出口流出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，其特征在于，擾流元件的仿生頭部始終迎著冷卻介質(zhì)的來(lái)流方向，擾流元件的仿生尾部背著冷卻介質(zhì)的來(lái)流方向。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，其特征在于，流道程數(shù)為n，n≥4，不布置擾流元件的流道程數(shù)為n/2-1，且隨著程數(shù)的增加，擾流元件的數(shù)量增加。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，其特征在于，擾流元件成中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有水平支撐結(jié)構(gòu)和垂直支撐結(jié)構(gòu)，擾流元件沿水平支撐結(jié)構(gòu)呈前后對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，擾流元件的水平支撐結(jié)構(gòu)與流道的中心重合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，其特征在于，擾流元件的寬度小于流道直徑的一半，擾流元件的長(zhǎng)度分為仿生頭部的長(zhǎng)度和仿生尾部的長(zhǎng)度兩部分，仿生尾部的長(zhǎng)度為仿生頭部的長(zhǎng)度的1.3倍~2.5倍。

技術(shù)總結(jié)
一種電池包均勻散熱性能的液冷板結(jié)構(gòu)，包括液冷板、流道、冷卻介質(zhì)入口、冷卻介質(zhì)出口、第一程流道、第二程流道、第三程流道、第四程流道、第一轉(zhuǎn)彎流道、第二轉(zhuǎn)彎流道、第三轉(zhuǎn)彎流道、擾流元件、仿生頭部、仿生尾部、水平支撐結(jié)構(gòu)、垂直支撐結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)液冷板均采用均勻?qū)ΨQ(chēng)的結(jié)構(gòu)，冷卻介質(zhì)在冷板流道各處吸熱量不一致導(dǎo)致鋰電池的溫差較大，而本技術(shù)提供的液冷板既有提高散熱性能的特點(diǎn)，又有防止系統(tǒng)壓損增加明顯的特點(diǎn)，可以有效提高液冷板流道內(nèi)冷卻介質(zhì)的湍流強(qiáng)度，破壞熱邊界層，降低熱阻，提高冷卻介質(zhì)整個(gè)流程上的均勻散熱效果，進(jìn)而提升電池系統(tǒng)的均溫性能。

技術(shù)研發(fā)人員：侯晶晶,李延,崔一塵,麻俊領(lǐng),王漢東,郭涵,李碩,王冠穎,房琳芳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京博奇電力科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20231215
技術(shù)公布日：2024/12/19