冷却结构及电池包

本发明涉及电池包散热，尤其涉及一种冷却结构及电池包。

背景技术：

1、在高温下，电池性能会受到容量降低、功率衰减、自放电等不利影响，这些影响会使电池可用能量遭受巨大损失，甚至发生火灾和爆炸。另一方面电池的温度分布不均会导致不同的充放电行为和电化学性能。不同的充放电行为，导致模组内温度分布不均匀。不同工作温度的电池老化过程不同，导致模块的容量利用率较低。不均匀的温度分布会导致电极反应速率不均匀。这些进而降低电池的性能和循环寿命。

2、现如今的btms(battery thermal management system，电池热管理系统)技术主要包括风冷、液冷、相变冷却、混合冷却等。在各种btms技术中液冷因具有导热系数高、冷却效率高、实用性强等特点被广泛应用于动力电池包散热，它主要是将具有内部流通板的冷板或扁管与电池模组接触，通过换热能力较强的流体冷却剂循环流动，实现对电池模组的快速降温。但液冷散热流通板存在温度边界层问题导致均温性差。

技术实现思路

1、因此，为了解决上述现有技术的至少部分不足和缺陷，本发明提供了一种冷却结构及电池包，可以有效打破流道热边界层，降低热阻，增强冷板传热性能，满足电池包均匀散热的需求。

2、本发明提供的一种冷却结构，包括：冷板；第一挡板，连接于所述冷板的一侧；第二挡板，与所述第一挡板在第一方向上相对设置，所述第一挡板和所述第二挡板之间形成有流道；扰流柱列，设置于所述冷板上，位于所述流道中，所述扰流柱列包括扰流柱，所述扰流柱具有在第二方向上的相对的第一端和第二端，所述第一方向与所述第二方向交叉设置，所述扰流柱背向所述冷板的一侧具有顶面，在所述第二端处所述顶面连接所述冷板，所述顶面与所述冷板倾斜设置；所述第一端和所述第二端之间的距离为扰流柱的长度；所述扰流柱具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面在所述第二方向上相对设置，所述第一侧面和所述第二侧面位于所述顶面与所述冷板之间，所述第一侧面与所述第二侧面之间的距离为扰流柱的宽度，所述扰流柱的宽度与所述扰流柱的长度的比值范围为0.3～0.6；所述第一挡板与所述第二挡板之间的距离为所述流道的宽度，所述扰流柱的宽度与所述流道的宽度的比值范围为0.1～0.4；所述扰流柱在所述第一端处所述顶面到所述冷板的距离为第一高度，所述第一档板背向所述冷板的边缘到所述冷板的距离为所述第一挡板的高度，所述第一高度与所述第一挡板的高度的比值范围为0.5～0.8。

3、本发明提供的一种冷却结构，包括：冷板；第一挡板，连接于所述冷板的一侧；第二挡板，与所述第一挡板在第一方向上相对设置，所述第一挡板和所述第二挡板之间形成有流道；扰流柱列，设置于所述冷板上，位于所述流道中，所述扰流柱列包括扰流柱，所述扰流柱具有在第二方向上的相对的第一端和第二端，所述第一方向与所述第二方向交叉设置，所述扰流柱背向所述冷板的一侧具有顶面，在所述第二端处所述顶面连接所述冷板。

4、在本发明的一个实施例中，所述扰流柱具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面在所述第二方向上相对设置，所述第一侧面和所述第二侧面位于所述顶面与所述冷板之间；所述第二侧面位于所述第一侧面与所述第二挡板之间，所述第一挡板到第一侧面的距离等于所述第二挡板到所述第二侧面的距离。

5、在本发明的一个实施例中，所述扰流柱具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面在所述第二方向上相对设置，所述第一侧面和所述第二侧面位于所述顶面与所述冷板之间；所述第一端和所述第二端之间的距离为扰流柱的长度；所述第一侧面与所述第二侧面之间的距离为扰流柱的宽度，所述扰流柱的宽度与所述扰流柱的长度的比值范围为0.3～0.6。

6、在本发明的一个实施例中，所述第一挡板与所述第二挡板之间的距离为流道的宽度，所述扰流柱的宽度与所述流道的宽度的比值范围为0.1～0.4。

7、在本发明的一个实施例中，所述扰流柱在所述第一端处所述顶面到所述冷板的距离为第一高度；所述第一档板背向所述冷板的边缘到所述冷板的距离为所述第一挡板的高度，所述第一高度与所述第一挡板的高度的比值范围为0.5～0.8。

8、在本发明的一个实施例中，所述第一端和所述第二端之间的距离为所述扰流柱的长度；所述扰流柱的数量为多个，多个所述扰流柱在所述第二方向上依次排列，且多个所述扰流柱间隔设置，相邻两个所述扰流柱之间的间隔等于所述扰流柱的长度。

9、在本发明的一个实施例中，所述流道包括沿所述第一方向依次并列布置且相互间隔的第一流道、第二流道和第三流道，所述流道还包括第一连接段与第二连接段，所述第一流道与所述第二流道的一端通过所述第一连接段连通，所述第二流道的另一端与所述第三流道通过所述第二连接段连通。

10、在本发明的一个实施例中，所述扰流柱列包括第一扰流柱列和第二扰流柱列，所述第一扰流柱列设置于所述第一流道中，所述第二扰流柱列设置于所述第三流道中，所述第一扰流柱列和所述第二扰流柱列各自包括多个所述扰流柱。

11、本发明提供的一种电池包，包括：电池包箱体；冷却结构，所述冷却结构连接于所述电池包箱体的一侧。

12、上述的一个或多个技术方案有如下优点或有益效果：

13、1)本发明提供的一种冷却结构通过将扰流柱的顶面与冷板倾斜设置，在第二端处顶面连接冷板，上述设置可以改善流道内的流动特性；此外，如此结构的扰流柱设置，还可以扰乱流道中的流体冷却剂的流动状态，打破流道热边界层，进而增强液冷板的均温性能；此外，本发明实施例可以有效地提高冷板的冷却效果，确保电池模组处于正常的工作温度范围，提高电池的效率和寿命。

14、2)本发明提供一种冷却结构及电池包，考虑了扰流柱的特征长度参数对流场性能的影响，减少了布置冷板所需的扰流柱数量，减小了流动阻力，使得扰流柱的布置区域流体冷却剂流量增多，故减小了因扰流柱布置而导致的其布置区域温升高的影响，满足电池包均匀散热的需求。

15、3)通过将多个扰流柱在第二方向上依次排列，且多个扰流柱间隔设置，相邻两个扰流柱之间的间隔等于扰流柱的长度，使得流体冷却剂在流经流道时，流体冷却剂与冷板和扰流柱的接触面积增大，可以增强液冷板的均温性能，提高热传导效率和冷却效果，不仅可以改善热边界层的破坏程度，使温度均匀化分布，减小流动阻力，能够有效地提升流体冷却剂对电池模组进行散热的均匀性，从而可以延长电池模组的使用寿命，且可以提高电池模组的热管理性能，避免产生热失控，保证了电池模组的安全性。

16、4)本实施例通过将第一扰流柱列设置于第一流道中，第二扰流柱列设置于第三流道中，使得流体冷却剂在流道上的流量增多，使得热量分散均匀。

技术特征：

1.一种冷却结构，其特征在于，包括：冷板；第一挡板，连接于所述冷板的一侧；第二挡板，与所述第一挡板在第一方向上相对设置，所述第一挡板和所述第二挡板之间形成有流道；扰流柱列，设置于所述冷板上，位于所述流道中，所述扰流柱列包括扰流柱，所述扰流柱具有在第二方向上的相对的第一端和第二端，所述第一方向与所述第二方向交叉设置，所述扰流柱背向所述冷板的一侧具有顶面，在所述第二端处所述顶面连接所述冷板，所述顶面与所述冷板倾斜设置；所述第一端和所述第二端之间的距离为扰流柱的长度；所述扰流柱具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面在所述第二方向上相对设置，所述第一侧面和所述第二侧面位于所述顶面与所述冷板之间，所述第一侧面与所述第二侧面之间的距离为扰流柱的宽度，所述扰流柱的宽度与所述扰流柱的长度的比值范围为0.3～0.6；所述第一挡板与所述第二挡板之间的距离为所述流道的宽度，所述扰流柱的宽度与所述流道的宽度的比值范围为0.1～0.4；所述扰流柱在所述第一端处所述顶面到所述冷板的距离为第一高度，所述第一档板背向所述冷板的边缘到所述冷板的距离为所述第一挡板的高度，所述第一高度与所述第一挡板的高度的比值范围为0.5～0.8。

2.一种冷却结构，其特征在于，包括：

3.如权利要求2所述的一种冷却结构，其特征在于，所述扰流柱具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面在所述第二方向上相对设置，所述第一侧面和所述第二侧面位于所述顶面与所述冷板之间；

4.如权利要求2所述的一种冷却结构，其特征在于，所述扰流柱具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面在所述第二方向上相对设置，所述第一侧面和所述第二侧面位于所述顶面与所述冷板之间；

5.如权利要求2所述的一种冷却结构，其特征在于，所述第一挡板与所述第二挡板之间的距离为流道的宽度，所述扰流柱的宽度与所述流道的宽度的比值范围为0.1～0.4。

6.如权利要求2所述的一种冷却结构，其特征在于，所述扰流柱在所述第一端处所述顶面到所述冷板的距离为第一高度；

7.如权利要求2所述的一种冷却结构，其特征在于，所述第一端和所述第二端之间的距离为所述扰流柱的长度；所述扰流柱的数量为多个，多个所述扰流柱在所述第二方向上依次排列，且多个所述扰流柱间隔设置，相邻两个所述扰流柱之间的间隔等于所述扰流柱的长度。

8.如权利要求2所述的一种冷却结构，其特征在于，所述流道包括沿所述第一方向依次并列布置且相互间隔的第一流道、第二流道和第三流道，所述流道还包括第一连接段与第二连接段，所述第一流道与所述第二流道的一端通过所述第一连接段连通，所述第二流道的另一端与所述第三流道通过所述第二连接段连通。

9.如权利要求8所述的一种冷却结构，其特征在于，所述扰流柱列包括第一扰流柱列和第二扰流柱列，所述第一扰流柱列设置于所述第一流道中，所述第二扰流柱列设置于所述第三流道中，所述第一扰流柱列和所述第二扰流柱列各自包括多个所述扰流柱。

10.一种电池包，其特征在于，电池包包括：

技术总结
本发明实施例公开了一种冷却结构及电池包，本发明实施例公开的冷却结构包括：冷板；第一挡板，连接于冷板的一侧；第二挡板，与第一挡板在第一方向上相对设置，第一挡板和第二挡板之间形成有流道；扰流柱列，设置于冷板上，位于流道中，扰流柱列包括扰流柱，扰流柱具有在第二方向上的相对的第一端和第二端，第一方向与第二方向交叉设置，扰流柱背向冷板的一侧具有顶面，在所述第二端处所述顶面连接所述冷板，所述顶面与所述冷板倾斜设置。本发明实施例公开的冷却结构及电池包可以有效打破流道热边界层，满足电池包均匀散热的需求。

技术研发人员：张勇,潘神功,刘赫,刘水长,朱赟,肖业,杜勇志,薛志昊,连钰轲
受保护的技术使用者：湖南工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15