本技术属于换热,具体提供一种混合封闭式可逆换热组件及储能柜。
背景技术:
1、目前常规新能源电池包主流热控模块方案是在电芯底部或侧面等,通过胶粘或导热垫等的形式固定并接触液冷板(通常由导热良好的金属如铝合金制成),液冷板具有进液口和出液口。散热过程中,电池在充放电过程中产生热量,热量通过固体间的直接接触传导至液冷板内部流道的壁面,再由壁面传至液体,液体由泵驱动后流动,流至出液口后将热量传至外部散热部件进行散热;加热过程中,外部液体经过电加热等加热方式加热后,由泵驱动,将热液体从进液口输入,流经内部流道,热量通过液体传至壁面,壁面通过固体导热方式将热量传至所需加热的电池。
2、但是常规液冷板为开放式部件,一般用连接器(快插接头或者其他连接管路的结构件)将进液口和出液口与外部管路连接。但由于连接器安装工艺、寿命或被冲击后产生局部高压等原因,连接处经常会发生泄露,导致电池包安全事故。此外,由于通入较低温度的冷却液,冷板与环境产生温差,导致液冷板外侧易凝结水滴,若滴落至下层电池包或其他电气部件,可能引发短路,造成安全事故。
3、相应地,本领域需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本技术旨在解决上述技术问题,即,解决现有的常规换热系统的液冷板为开放式部件,存在较大安全隐患的问题。
2、在第一方面,本技术提供一种混合封闭式可逆换热组件,所述混合封闭式可逆换热器包括:l形换热板,其包括竖直设置的驱动段和水平设置的换热段,所述换热段用于与待换热器件连接;l形热管,其设置在所述l形换热板上,所述l形热管设置为在所述驱动段作为冷端的情形下能够将所述换热段进行散热降温;冷热驱动件,其安装在所述驱动段上,所述冷热驱动件设置成能够将所述驱动段进行加热以使所述驱动段作为热端,以及能够将所述驱动段进行降温以使所述驱动段作为冷端;以及所述环路热管,其设置在所述l形换热板上,所述环路热管设置为在所述驱动段作为冷端的情形下能够辅助所述l形热管将所述换热段进行散热降温,以及在所述驱动段作为热端的情形下能够将所述换热段进行加热升温;所述l形热管的数量为多个,多个所述l形热管沿第一方向间隔分布,并且相邻两个所述l形热管之间均设置有至少部分所述环路热管,以使所述l形热管和所述环路热管均能够与所述换热段的全部区域进行热交换。
3、在上述混合封闭式可逆换热组件的优选技术方案中,所述l形热管内充注有第一相变工质,所述l形热管包括竖直设置的冷凝段、水平设置的蒸发段和将所述冷凝段和所述蒸发段连接的绝热段,所述冷凝段设置在所述驱动段上,所述蒸发段设置在所述换热段上。
4、在上述混合封闭式可逆换热组件的优选技术方案中,所述冷凝段的顶面到所述换热段的顶面的直线距离为10mm~1000mm;和/或,所述l形热管中的所述第一相变工质的填充率为40%~70%;和/或,所述第一相变工质为液氨、丙酮、氟利昂、水中的一种或多种,优选所述第一相变工质为液氨;和/或,相邻两个所述l形热管的间距为10mm~300mm;和/或,所述l形热管的管内径为4mm~20mm;和/或,所述l形热管内设置有沿其管长方向延伸的毛细芯结构,所述毛细芯结构包括气体通道和液体通道,以使所述第一相变工质能够在所述蒸发段吸热蒸发,使气相工质在所述气体通道内朝向所述冷凝段流动,并在所述冷凝段放热冷凝后使液相工质在重力的作用下在所述液体通道内流向所述蒸发段。
5、在上述混合封闭式可逆换热组件的优选技术方案中,所述毛细芯结构的截面呈花瓣形设置,所述气体通道沿所述l形热管的长度方向延伸且所述气体通道与所述l形热管同轴心设置,所述液体通道的数量为多个,每个所述液体通道沿所述l形热管的长度方向延伸,多个所述液体通道围绕所述气体通道的周向均匀设置,且所述液体通道与所述气体通道通过缝隙连通;或者,所述毛细芯结构为吸液芯,所述吸液芯的中心处设置有通孔,所述通孔形成所述气体通道,所述吸液芯的本体形成所述液体通道。
6、在上述混合封闭式可逆换热组件的优选技术方案中,所述环路热管内充注有第二相变工质,所述环路热管的一部分设置在所述驱动段上,所述环路热管的一部分设置在所述换热段上。
7、在上述混合封闭式可逆换热组件的优选技术方案中,所述环路热管中的所述第二相变工质的填充率为50%~70%;和/或,所述第二相变工质为液氨、丙酮、氟利昂、水中的一种或多种,优选所述第二相变工质为液氨。
8、在上述混合封闭式可逆换热组件的优选技术方案中,所述环路热管包括形成封闭式循环回路的微管路和蒸发器,所述微管路和所述蒸发器内填充有所述第二相变工质,所述微管路包括串联的第一管路和第二管路,所述第一管路设置在所述换热段上,所述第二管路设置在所述驱动段上;或者,所述环路热管为首尾连接形成循环回路的循环管路,所述循环管路包括串联并形成循环回路的第三管路和第四管路,所述第三管路和所述第四管路内均设置有毛细结构,所述第三管路设置在所述换热段上,所述第四管路设置在所述驱动段上。
9、在上述混合封闭式可逆换热组件的优选技术方案中,所述蒸发器的外侧壁上设置有加热片,所述加热片用于对所述蒸发器进行加热;和/或,所述环路热管的数量为多个,多个所述环路热管沿所述第一方向间隔分布,且所述环路热管和所述l形热管沿所述第一方向交错设置;和/或,所述毛细芯结构在所述第三管路和所述第四管路内间隔式设置。
10、在上述混合封闭式可逆换热组件的优选技术方案中,所述第一管路包括多个第一子管路,多个所述第一子管路沿所述第一方向间隔分布,所述第二管路包括多个第二子管路,多个所述第二子管路沿所述第一方向间隔分布,所述第一子管路和所述第二子管路在所述第一方向上交错设置且依次串联形成所述微管路;和/或,所述第三管路包括多个第三子管路,多个所述第三子管路沿所述第一方向间隔分布,所述第四管路包括多个第四子管路,多个所述第四子管路沿所述第一方向间隔分布,所述第三子管路和所述第四子管路在所述第一方向上交错设置且依次串联形成所述循环管路。
11、在上述混合封闭式可逆换热组件的优选技术方案中,所述第一子管路为第一u型结构;和/或,所述第二子管路为第二u型结构;和/或,所述第三子管路为第三u型结构;和/或,所述第四子管路为第四u型结构。
12、在上述混合封闭式可逆换热组件的优选技术方案中,所述第一u型结构和所述第二u型结构的弯折区域内均设置有所述毛细结构;和/或,所述第三u型结构和所述第四u型结构的弯折区域内均设置有所述毛细结构。
13、在上述混合封闭式可逆换热组件的优选技术方案中,所述毛细结构为吸液芯,所述吸液芯的中心处设置有气相通道。
14、在上述混合封闭式可逆换热组件的优选技术方案中,所述l形换热板上设有减重槽。
15、在第二方面,本技术提供一种储能柜,所述储能柜包括储能电池和上述混合封闭式可逆换热组件,所述换热段与所述储能电池连接,以使所述混合封闭式可逆换热组件能够通过所述换热段对所述储能电池进行换热。
16、在采用上述技术方案的情况下,本技术的混合封闭式可逆换热组件包括l形换热板以及设置在l形换热板上的l形热管和环路热管,其中,l形换热板包括竖直设置的驱动段和水平设置的换热段,驱动段用于与冷热驱动件连接,换热段用于与待换热器件连接,l形热管用于在驱动段作为冷端的情形下将换热段和待换热器件进行散热降温,环路热管用于在驱动段作为冷端的情形下将换热段和待换热器件进行散热降温,以及在驱动段作为热端的情形下将换热段和待换热器件进行加热升温,这样的设置方式,通过使用l形热管和环路热管同时对待换热器件进行散热降温,能够提高降温速率,保证散热效果;当需要对待换热器件进行加热时,环路热管通过冷热驱动件和驱动段作为热端,将换热段和待换热器件进行加热,从而提高待换热器件的温度,更方便应用;此外,环路热管具有良好的均温性能,配合l形热管使用,能够使待换热器件的各个区域的温度均匀,避免待换热器件的不同区域之间出现较大温差;将l形热管的数量设置为多个,且多个l形热管沿第一方向间隔分布,且相邻两个l形热管之间均设置有至少部分环路热管,使l形热管和环路热管均能够与换热段的全部区域进行热交换,有效提高换热效率。
17、此外,本技术的混合封闭式可逆换热组件取代了常规的液冷板,其为封闭式换热组件,不存在进出液接头,不存在接头泄露的风险,并且没有外部低温冷却液进入,在进行换热过程中,整个换热组件的温度与待换热器件的温差小,能够降低发生凝露的几率;进一步地l形热管和环路热管均为封闭式设置,其内部的相变工质在预设的封闭式管路内流通,不会发生堵塞,能够有效提高换热效率。
18、进一步地,l形热管的冷凝段设置在l形换热板的驱动段上,l形热管的蒸发段设置l形换热板的换热段上,通过重力实现第一相变工质的循环流动,进而对换热段和待换热器件进行散热降温。
19、又进一步地,使冷凝段的顶面到换热段的顶面的直线距离为10mm~1000mm,具有足够的重力驱动力,使冷凝后的液相工质进行流动。
20、又进一步地,使第一相变工质为液氨、丙酮、氟利昂、水中的一种或多种,其散热效果更好。
21、又进一步地,使相邻两个l形热管的间距为10mm~300mm,能够更好的提高l形热管对整个待换热器件的换热效果,使待换热器件的各个区域均匀进行换热,减小待换热器件不同位置之间的温差。
22、又进一步地,l形热管的管内径为4mm~20mm,能够提高第一相变工质的流动速度,提高换热效果。
23、又进一步地,l形热管内设置有毛细芯结构,毛细芯结构包括气体通道和液体通道,通过在l形热管内设置毛细芯结构,在第一相变工质蒸发时使气相工质在气体通道内流动,流动至冷凝段后气相工质与管壁接触冷凝为液相工质,在液体通道内在重力的作用下朝向蒸发段流动,能够有效提高气液分离的效率,提供足够的驱动力,提高换热效果。
24、又进一步地,使毛细芯结构的截面呈花瓣形设置,其中液体通道设置在气体通道外侧,且沿气体通道的周向均匀设置多个,使得气体通道的周侧的任何位置均有供液相工质流动的通道,能够有效提高换热效果。
25、又进一步地,环路热管的一部分设置在驱动段上,环路热管的一部分设置在换热段上,这样的设置方式,能够根据驱动段和换热段的温差,驱动第二相变工质流动,从而对换热段进行降温或加热,方便应用。
26、又进一步地,环路热管中的第二相变工质的填充率为50%~70%,能够保证良好的换热效果,且有助于第二相变工质的顺利流动。
27、又进一步地,第二相变工质为液氨、丙酮、氟利昂、水中的一种或多种,其散热效果更好。
28、又进一步地,环路热管包括形成循环回路的微管路和蒸发器,微管路包括串联的第一管路和第二管路,第一管路设置在换热段上,第二管路设置在驱动段上,这样的设置方式,结构简单且换热效果好。
29、又进一步地,使第一管路包括多个第一子管路,多个第一子管路沿第一方向间隔分布,第二管路包括多个第二子管路,多个第二子管路沿第一方向间隔分布,第一子管路和第二子管路在第一方向上交错设置且依次串联形成微管路,这样的设置方式,使得微管路沿蛇形环绕的方式依次在驱动段和换热段循环分布,相对于将第一管路和第二管路均设置为一个来说,对换热板的换热效果更好,能够有效提高换热效率。
30、又进一步地,将环路热管设置为具有毛细结构的循环管路,其结构简单,且体积小,方便设置和组装使用。
31、又进一步地,在第一u型结构和第二u型结构的弯折区域内设置毛细结构,使相变工质在微管路内流通的过程也能够发生气液分离,提高换热效率。
32、又进一步地,毛细结构在第三管路和第四管路内间隔式设置,使毛细结构非连续性设置,能够节省材料,且保证气液工质的分离效果,保证换热。
33、又进一步地,第三管路包括多个第三子管路,多个第三子管路沿第一方向间隔分布,第四管路包括第四子管路,多个第四子管路沿第一方向间隔分布,第三子管路和第四子管路在第一方向上交错设置且依次串联形成所述循环管路,这样的设置方式,使一个循环管路呈蛇形环绕的方式依次在驱动段和换热段循环分布,相对于设置多个沿第一方向间隔分布的单弯折的循环管路来说,只需要一个回路,充注一次第二相变工质即可,能够节省工序。
34、又进一步地,第三u型结构和第四u型结构的弯折区域内均设置有毛细结构,通过将毛细结构设置在u型结构的弯折区域,使得多个毛细结构均匀分布,能够进一步提高特定段的气液分离效果,使第二相变工质能够持续换热流动,提高换热效果。
35、又进一步地,l形换热板上设有减重槽,能够减轻l形换热板的质量,从而实现混合封闭式可逆换热组件的轻量化。