本发明公开了一种基于水冷板的电池组冷却结构及其冷却方法，属于电池组冷却技术领域，包括电池组、外框架、导热胶层和水冷组件，所述外框架的中部安装有电池组，电池组的左端涂覆有导热胶层，所述电池组的左端通过导热胶层固定粘接有水冷组件。减少因散热造成的能耗，降低因外界环境温度及电池自身的充放电产生的热量造成的影响，并让储能的电池均温性提高，增加电池的使用寿命。
1.一种基于水冷板的电池组冷却结构，其特征在于，包括电池组(1)、外框架(2)、导热胶层(3)和水冷组件(4)，所述外框架(2)的中部安装有电池组(1)，电池组(1)的左端涂覆有导热胶层(3)，所述电池组(1)的左端通过导热胶层(3)固定粘接有水冷组件(4)；
所述外框架(2)的左端设置有进风口(22)，外框架(2)的右端设置有出风口(21)，所述进风口(22)处安装有风扇(23)；
所述水冷组件(4)包括水冷板(41)、循环泵(42)、进水管(43)、排水管(44)和补水管(45)，所述水冷板(41)的上端一侧通过进水管(43)连接有循环泵(42)，所述水冷板(41)的下端一侧通过排水管(44)连接有循环泵(42)，所述循环泵(42)与排水管(44)连接处还连接有补水管(45)；
所述水冷板(41)包括板体(411)、进水嘴(412)、排水嘴(413)、换热区(415)、液冷区(416)和流道(414)，所述板体(411)上端右侧通过进水嘴(412)连接有进水管(43)，所述板体(411)下端右侧通过排水嘴(413)连接有排水管(44)，所述进水嘴(412)和排水嘴(413)均与换热区(415)相互连通，所述换热区(415)通过流道(414)连接有液冷区(416)。
2.如权利要求1所述的一种基于水冷板的电池组冷却结构，其特征在于，所述电池组(1)由多个单电池相互并联构成，且外框架(2)内的相邻电池组之间通过线路相互并联连接。
3.如权利要求1所述的一种基于水冷板的电池组冷却结构，其特征在于，所述外框架(2)和板体(411)均为铝制构件。
4.如权利要求1所述的一种基于水冷板的电池组冷却结构，其特征在于，所述进水管(43)、排水管(44)和补水管(45)上均串联连接有电磁阀，电磁阀和循环泵(42)均电性连接有PLC控制器。
5.如权利要求1所述的一种基于水冷板的电池组冷却结构，其特征在于，所述液冷区(416)设置有温度传感器，进水管(43)上串联连接有换热器，温度传感器和换热器均电性连接有温控器。
6.如权利要求1所述的一种基于水冷板的电池组冷却结构，其特征在于，相邻所述流道(414)之间形成避让区域，该避让区域上设置有向外凸起的加强筋。
7.一种如权利要求1‑6任一项所述的基于水冷板的电池组冷却结构的冷却方法，其特征在于，包括以下步骤：S101：利用导热胶将水冷板(41)粘接于电池组(1)一侧，并将电池组(1)置入外框架(2)中，水冷板(41)靠近进风口(22)处；
S102：进水管(43)一端连接进水嘴(412)，另一端连接循环泵(42)，排水管(44)一端连接排水嘴(413)，另一端连接循环泵(42)；
S103：通过补水管(45)向水冷板(41)中注入冷却液，冷却液在循环泵(42)的驱动下以固定的循环路径循环流动；
S104：液冷区(416)区的冷却液吸收电池组(1)热量，同时，风扇(23)驱动风流从进风口(22)向出风口(21)处流动。
8.如权利要求7所述的一种基于水冷板的电池组冷却结构的冷却方法，其特征在于，所述冷却液依次流经循环泵(42)、进水管(43)、进水嘴(412)、换热区(415)和液冷区(416)，而后通过流道(414)返回换热区(415)，再经过排水嘴(413)和排水管(44)并进入循环泵(42)，形成固定的循环路径。
一种基于水冷板的电池组冷却结构及其冷却方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电池组冷却技术领域，特别涉及一种基于水冷板的电池组冷却结构及其冷却方法。
背景技术
[0002] 随着储能行业的快速发展，电池的安全性能越来越受到关注，目前储能行业电池热管理系统主要以传热效率低，散热均匀性差，能耗更高的空调散热为主，即从集装箱式储能柜一端设计空调进风口，吹入冷风，从末端排出热气。但是，在集装箱式储能柜中段，冷风逐渐加温，导致后端散热效果较差，最大温差可达10℃；并且风冷仅依靠外框架铝制品导热，热传导效果较差；其中，无论是分段设计出风口，还是加大空调功率，该集装箱式储能柜的散热效果均不理想，且该现有技术中需要使用多个风扇和大功率的空调，散热设备的能耗高。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种基于水冷板的电池组冷却结构及其冷却方法，减少因散热造成的能耗，降低因外界环境温度及电池自身的充放电产生的热量造成的影响，并让储能的电池均温性提高，增加电池的使用寿命，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于水冷板的电池组冷却结构，包括电池组、外框架、导热胶层和水冷组件，所述外框架的中部安装有电池组，电池组的左端涂覆有导热胶层，所述电池组的左端通过导热胶层固定粘接有水冷组件；
[0005] 所述外框架的左端设置有进风口，外框架的右端设置有出风口，所述进风口处安装有风扇；
[0006] 所述水冷组件包括水冷板、循环泵、进水管、排水管和补水管，所述水冷板的上端一侧通过进水管连接有循环泵，所述水冷板的下端一侧通过排水管连接有循环泵，所述循环泵与排水管连接处还连接有补水管；
[0007] 所述水冷板包括板体、进水嘴、排水嘴、换热区、液冷区和流道，所述板体上端右侧通过进水嘴连接有进水管，所述板体下端右侧通过排水嘴连接有排水管，所述进水嘴和排水嘴均与换热区相互连通，所述换热区通过流道连接有液冷区。
[0008] 进一步地，所述电池组由多个单电池相互并联构成，且外框架内的相邻电池组之间通过线路相互并联连接。
[0009] 进一步地，所述外框架和板体均为铝制构件。
[0010] 进一步地，所述进水管、排水管和补水管上均串联连接有电磁阀，电磁阀和循环泵均电性连接有PLC控制器。
[0011] 进一步地，所述液冷区设置有温度传感器，进水管上串联连接有换热器，温度传感器和换热器均电性连接有温控器。
[0012] 进一步地，相邻所述流道之间形成避让区域，该避让区域上设置有向外凸起的加强筋。
[0013] 根据本发明的另一方面，提供了一种基于水冷板的电池组冷却结构的冷却方法，包括以下步骤：
[0014] S101：利用导热胶将水冷板粘接于电池组一侧，并将电池组置入外框架中，水冷板靠近进风口处；
[0015] S102：进水管一端连接进水嘴，另一端连接循环泵，排水管一端连接排水嘴，另一端连接循环泵；
[0016] S103：通过补水管向水冷板中注入冷却液，冷却液在循环泵的驱动下以固定的循环路径循环流动；
[0017] S104：液冷区区的冷却液吸收电池组热量，同时，风扇驱动风流从进风口向出风口处流动。
[0018] 进一步地，所述冷却液依次流经循环泵、进水管、进水嘴、换热区和液冷区，而后通过流道返回换热区，再经过排水嘴和排水管并进入循环泵，形成固定的循环路径。
[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的一种基于水冷板的电池组冷却结构及其冷却方法，将现有技术中的空调散热替换为水冷板散热，减少因散热造成的能耗；在每一块电池组侧面均设置水冷板进行单独冷却，并于水冷板和电池组之间采用导热胶方式接触，令单组电芯温差不超过5℃，提高散热速度，降低因外界环境温度及电池自身的充放电产生的热量造成的影响，并让储能的电池均温性提高，增加电池的使用寿命。
附图说明
[0020] 图1为本发明实施例中的基于水冷板的电池组冷却结构的外框架结构图；
[0021] 图2为本发明实施例中的基于水冷板的电池组冷却结构的出风口结构图；
[0022] 图3为本发明实施例中的基于水冷板的电池组冷却结构的电池组结构图；
[0023] 图4为本发明实施例中的基于水冷板的电池组冷却结构的水冷组件结构图；
[0024] 图5为本发明实施例中的基于水冷板的电池组冷却结构的电池组热仿真温差示意图；
[0025] 图6为本发明实施例中的基于水冷板的电池组冷却结构的冷却方法流程图；
[0026] 图7为本发明对比例中的电池组冷却结构的整体结构图。
[0027] 图中：1、电池组；2、外框架；21、出风口；22、进风口；23、风扇；3、导热胶层；4、水冷组件；41、水冷板；411、板体；412、进水嘴；413、排水嘴；414、流道；415、换热区；416、液冷区；42、循环泵；43、进水管；44、排水管；45、补水管；5、空调。
具体实施方式
[0028] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029] 实施例
[0030] 参阅图1至图5，一种基于水冷板的电池组冷却结构，包括电池组1、外框架2、导热胶层3和水冷组件4，外框架2的中部安装有电池组1，电池组1的左端涂覆有导热胶层3，电池组1的左端通过导热胶层3固定粘接有水冷组件4，每一块电池组1侧面设计水冷板41进行单独冷却，水冷板41与电池组1之间采用导热胶方式接触，提高散热效果，电池组1由多个单电池相互并联构成，且外框架2内的相邻电池组1之间通过线路相互并联连接，由于单电池纯并联，进行热防真，如图5所示，单组电芯温差不超过5℃，散热均匀；外框架2和板体411均为铝制构件，冷却液吸收热量后通过循环将热量传递至铝制板体411，板体411再将热量传递至外框架2，热能在热量传递过程中不断被消耗，完成自然散热，其中铝制外框架2和铝制板体411的导热性能优异，能够提高热量传递的速度并加快散热效率。
[0031] 外框架2的左端设置有进风口22，外框架2的右端设置有出风口21，进风口22处安装有风扇23，从一端设计进风口22，吹入常温风，常温风经过水冷板41后受其换热形成冷风，该冷风在经过电池组1时受电池组1换热形成热风，该热风从外框架2末端的出风口21排出热气。
[0032] 水冷组件4包括水冷板41、循环泵42、进水管43、排水管44和补水管45，水冷板41的上端一侧通过进水管43连接有循环泵42，利用循环泵42取代空调制冷，减少因散热造成的设备能耗，水冷板41的下端一侧通过排水管44连接有循环泵42，循环泵42与排水管44连接处还连接有补水管45，该补水管45可用于补充或排出冷却液；进水管43、排水管44和补水管45上均串联连接有电磁阀，电磁阀和循环泵42均电性连接有PLC控制器，PLC控制器控制管路的流通以及循环泵42的启闭，该循环泵42的启闭依据电池组1充电或放电进行，在电池组
1自身不进行充放电时，该冷却循环不启动，节约能量，减少能耗。
[0033] 水冷板41包括板体411、进水嘴412、排水嘴413、换热区415、液冷区416和流道414，板体411上端右侧通过进水嘴412连接有进水管43，板体411下端右侧通过排水嘴413连接有排水管44，进水嘴412和排水嘴413均与换热区415相互连通，换热区415通过流道414连接有液冷区416，液冷区416设置有温度传感器，进水管43上串联连接有换热器，温度传感器和换热器均电性连接有温控器，其中，温度传感器检测液冷区416的冷却液是否达到设定的温度标准，若仅依靠水冷组件4和外框架2已无法满足散热需求时，温控器控制独立于水冷板41的换热器启动，进而进行外部热能交换，从而令冷却液正常吸收电池热量；相邻流道414之间形成避让区域，该避让区域上设置有向外凸起的加强筋，按照功能区域划分水冷板41，避免低温和高温冷却液混流。
[0034] 参阅图6，为了更好的展现基于水冷板的电池组冷却结构的冷却流程，本实施例现提出一种基于水冷板的电池组冷却结构的冷却方法，包括以下步骤：
[0035] S101：利用导热胶将水冷板41粘接于电池组1一侧，并将电池组1置入外框架2中，水冷板41靠近进风口22处；
[0036] S102：进水管43一端连接进水嘴412，另一端连接循环泵42，排水管44一端连接排水嘴413，另一端连接循环泵42；
[0037] S103：通过补水管45向水冷板41中注入冷却液，冷却液在循环泵42的驱动下以固定的循环路径循环流动；冷却液依次流经循环泵42、进水管43、进水嘴412、换热区415和液冷区416，而后通过流道414返回换热区415，再经过排水嘴413和排水管44并进入循环泵42，形成固定的循环路径；
[0038] S104：液冷区416区的冷却液吸收电池组1热量，同时，风扇23驱动风流从进风口22向出风口21处流动，降低因外界环境温度及电池自身的充放电产生的热量造成的影响，让储能的电池均温性更好，增加电池的使用寿命。
[0039] 对比例
[0040] 参阅图7，本对比例和实施例的区别仅在于对比例通过空调5散热替代水冷板41散热，该对比例中电池组1冷却结构，包括电池组1、外框架2和空调5，外框架2的中部安装有电池组1，电池组1由多个单电池相互并联构成，且相邻电池组1之间通过线路相互并联连接，且每个电池组1上均安装有一个风扇23，外框架2为铝制构件，外框架2的左端设置有出风口21，外框架2的右端设置有进风口22，进风口22处安装有风扇23，进风口22的外部安装有空调5，从一端设计进风口22，常温风经过空调5制冷形成冷风，冷风从进风口22吹入集装箱式储能柜，并从储能柜末端的出风口21处排出热气。
[0041] 选择1000台结构和电池参数均相同的集装箱式储能柜，分别利用实施例和对比例中的散热方式储能柜上安装空调5或水冷组件4，两者各500台，而后启动运行该集装箱式储能柜24小时，统计实施例和对比例中关于散热的相关数据，统计数据如下表1所示：
[0042] 表1实施例和对比例中关于散热的相关数据
[0043]
[0044]
[0045] 计算公式：q＝h·(tw‑tf)，其中，q：对流换热tw‑tf为流体温差；
[0046] 结论：在温差相同的情况下，液冷的换热功率是空气换热功率的10倍，使用水冷板41的液冷散热方案效果更佳，使用液冷板散热的功率远远低于使用空调5散热，使用液冷板的散热方案对耗能方面更有优势。
[0047] 综上所述：本发明提出的一种基于水冷板41的电池组1冷却结构及其冷却方法，将现有技术中的空调5散热替换为水冷板41散热，减少因散热造成的能耗；在每一块电池组1侧面均设置水冷板41进行单独冷却，并于水冷板41和电池组1之间采用导热胶方式接触，令单组电芯温差不超过5℃，提高散热速度，降低因外界环境温度及电池自身的充放电产生的热量造成的影响，并让储能的电池均温性提高，增加电池的使用寿命。
[0048] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
