[發明專利]一種相變冷卻系統及其工作方法

有效

• 申請號: 202010130224.X
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111326822B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 張兄文;曹崗林;彭年;張強
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/625;H01M10/6563;H01M10/6569
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

本發明公開了一種相變冷卻系統及其工作方法，包括第一分體、第二分體、兩位三通閥、循環泵及泄水閥；第一分體內部通過第一隔斷分為載物腔及蒸發腔，第一隔斷為鋸齒狀結構，且第一隔斷的齒端部與第一分體的內部之間有熱橋，蒸發腔的內壁上設置有毛細導液芯，載物腔內部設置有發熱組件；蒸發腔的頂部為第二隔斷，蒸發腔內設置有冷凝管，冷凝管的一端穿過蒸發腔的側壁與冷凝進水口相連通，冷凝管的另一端穿過蒸發腔的側壁與冷凝出水口相連通；第二分體內自上到下依次設置有冷卻換熱器、噴淋管、填料腔及積水腔，該系統及其工作方法能夠有效將冷卻對象的工作溫度控制在40℃以下，且結構簡單，能耗小。

技術領域

本發明屬于電力電子及電池熱管理領域，涉及一種相變冷卻系統及其工作方法。

背景技術

5G通訊、大數據、新能源汽車等新技術將深刻改變人們的生活方式，相關產業已經逐步展開，并將迎來快速發展期。其中，通訊技術的核心部件電力電子部件，新能源電動汽車的核心部件之一是電池技術，無論是電力電子部件，還是電池部件，均需要工作在一定的溫度條件下，否則會影響其可靠性和安全性，并且這些部件工作過程中會產生熱量，因此對于通訊網絡、數據中心、新能源汽車及新能源發電等系統來說，需要對其運行過程中的電力電子組件和電池組件進行冷卻。

目前市場上針對電力電子和電池組件的散熱方式主要是風冷散熱與液冷散熱。其中，風冷散熱是通過空氣吹過組件從而帶走組件產生的熱量，其結構簡單、制造維護成本低、能耗低，但此方法介質比熱容小、散熱效果差、組件內部溫差大，噪音大。液冷散熱是通過冷板與組件直接接觸，組件將熱量傳遞給散熱冷板，冷板內部流道中的液態吸收熱量并流出，相較于風冷散熱，液冷散熱的介質比熱容大，散熱效果更好，但流動阻力會導致寄生功耗增大。另外，風冷散熱與液冷散熱的換熱方式皆是利用工質的顯熱效應，因而無法避免溫差。另外，對于傳統風冷和液冷方法中的傳熱介質再冷卻問題，目前主要的解決途徑是采用空調系統，即通過空調系統將空氣或循環水帶出的熱量排入環境中，然而空調系統能耗高，系統復雜，體積龐大。譬如，目前的通訊基站中電力電子冷卻采用空調系統，其總耗電量的50％左右都是來自于空調耗電；再譬如電動汽車動力電池冷卻，當環境溫度較高時，電池冷卻主要依靠汽車空調系統來進行散熱，這種情況下嚴重影響了電動汽車的續航里程。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種相變冷卻系統及其工作方法，該系統及其工作方法能夠有效將冷卻對象的工作溫度控制在40℃以下，且結構簡單，能耗小。

為達到上述目的，本發明所述的相變冷卻系統包括第一分體、第二分體、兩位三通閥、循環泵及泄水閥；

第一分體內部通過第一隔斷分為載物腔及蒸發腔，第一隔斷為鋸齒狀結構，且第一隔斷的齒端部與第一分體的內部之間有熱橋，蒸發腔的內壁上設置有毛細導液芯，其中，所述毛細導液芯位于第一隔斷上，載物腔內部設置有發熱組件；

蒸發腔的頂部為第二隔斷，蒸發腔內設置有冷凝管，蒸發腔的側壁上設置有工質加注接口，工質加注接口處設置有工質加注閥，冷凝管的一端穿過蒸發腔的側壁與冷凝進水口相連通，冷凝管的另一端穿過蒸發腔的側壁與冷凝出水口相連通；

第二分體內自上到下依次設置有冷卻換熱器、噴淋管、填料腔及積水腔，積水腔的液面上設置有用于補水的浮球閥，補水管與浮球閥相連通，噴淋管的進水口與兩位三通閥出口的第一連通位相連通，冷卻換熱器的進水口與兩位三通閥出口的第二連通位相連通；

冷凝出水口與循環泵的入口及泄水閥相連通，循環泵的出口與兩位三通閥的進水口相連通，冷卻換熱器的出水口及積水腔的出水口與冷凝進水口相連通，第二分體的頂部開口處設置有出口風扇，第二分體的側面設置有百葉進氣口，其中，百葉進氣口位于積水腔與填料腔之間。

載物腔的外壁、蒸發腔的外壁及第二隔斷均為填充保溫材料或真空的絕熱結構體。

當第一分體的數目為多個時，各第一分體并聯連通，當第二分體的數目為多個時，各第二分體并聯連通。