具有集成旁路的用于电池热管理应用的热交换器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于电池热管理应用的热交换器。所述热交换器具有至少一个内部双行程流动通路，所述至少一个内部双行程流动通路具有入口端和出口端以及通过大致U形转弯部分互连的至少第一流动通路部分和至少第二流动通路部分。入口歧管与所述内部流动通路的所述入口端流体连通，以用于将进入的流体流递送到所述热交换器，而出口歧管与所述内部流动通路的所述出口端流体连通，以用于从所述热交换器排出输出的流体流。旁路通路流体地互连所述进入的流体流和所述输出的流体流，所述旁路通路允许来自所述进入的流体流的流体转移到所述出口歧管，从而旁通绕过所述热交换器的所述至少一个内部双行程流动通路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成旁路的用于电池热管理应用的热交换器相关申请的交叉引用本申请要求2016年5月6日提交的美国临时专利申请号62/332,826的优先权和权益，所述专利申请的内容通过引用并入本文。
本公开涉及具有集成旁路特征的用于电池热管理应用的热交换器，所述集成旁路特征提供了对被引导通过热交换器的流体量的附加控制，以针对特定应用实现特定冷却效果和/或满足特定压降参数。
技术介绍
可再充电电池(诸如由许多锂离子单元组成的电池)可以用于许多应用，包括例如电动推进车辆(“EV”)应用和混合动力电动车辆(“HEV”)应用。电动车辆或混合动力电动车辆中的锂离子电池通常产生需要被消散的大量热量，因此需要冷却这些类型的电池或电池系统以延长其使用寿命。液冷式热交换器(诸如冷板式热交换器)可以用于管理这些类型的电池系统中使用的电池的热负荷。冷板式热交换器是在其上布置相邻电池单元或各自容纳一个或多个电池单元的电池单元容器的堆叠以用于冷却和/或调节电池组温度的热交换器。各个电池单元或电池单元容器大体彼此邻近地布置成面对面或表面对表面地相互接触以形成电池堆叠，所述电池单元或电池单元容器的堆叠布置在冷板式热交换器的顶部上，使得每个电池单元或电池单元容器的端面或端表面与热交换器的表面进行表面对表面地接触。电池冷却热交换器的表面上的温度均匀性是这些类型的电池组或整体电池系统的热管理中的重要考虑因素，因为热交换器表面上的温度均匀性涉及确保整体电池组中的各个电池单元之间存在最小温差。在具有多个不同尺寸的电池组的电动车辆应用和/或混合动力电动车辆应用中，每个电池组不会产生相同的热负荷，因而到每个冷板的冷却剂流速不一定必须相同。因此，由于电池系统中的每个热交换器或冷板可能不需要相同的冷却剂流速，所以可能期望使一些冷却剂流旁通绕过系统内的一个或多个热交换器，从而试图确保更均匀的温度分布并减轻整体系统内的压降。因此，具有合并在其中的旁路结构的热交换器是理想的，并且可以认为特别适用于这些类型的应用。
技术实现思路
根据本公开的示例性实施例，提供了一种用于电池热管理应用的热交换器，其包括：热交换器芯，其限定至少一个内部双行程流动通路，所述至少一个内部双行程流动通路具有入口端和出口端以及通过大致U形转弯部分互连的至少第一流动通路部分和至少第二流动通路部分；入口歧管，其与所述内部流动通路的所述入口端流体连通，以用于将进入的流体流递送到所述热交换器；出口歧管，其与所述内部流动通路的所述出口端流体连通，以用于从所述热交换器排出输出的流体流；以及旁路通路，其流体地互连所述进入的流体流和所述输出的流体流，所述旁路通路允许来自所述进入的流体流的流体转移到所述出口歧管，从而旁通绕过所述热交换器的所述至少一个内部双行程流动通路。附图说明现在将通过示例参考示出本申请的示例性实施例的附图，并且其中：图1是合并了没有旁路的示例性逆流电池冷却热交换器的电池组的透视图；图2是用于图1的电池冷却热交换器和根据本文公开的其他实施例的电池冷却热交换器的示例性基板的顶部平面图；图3是没有旁路的示例性U形流(U-flow)电池冷却热交换器的顶部平面图；图4是用于图3的电池冷却热交换器的示例性基板的顶部平面图；图5是根据本公开的示例性实施例的具有集成旁路特征的歧管结构的底部平面图；图6是根据本公开的另一个示例性实施例的具有集成旁路特征的歧管结构的底部平面图；图7是合并图5的歧管结构的电池冷却热交换器的顶部平面图；图8是根据本公开的另一个示例性实施例的具有集成旁路特征的歧管结构的旁路部分的详细透视图；图9是具有图8的歧管结构的电池冷却热交换器的局部截面图，其示出了第一操作状态；图10是类似于图9的局部截面图，其示出了第二操作状态；图11是没有集成旁路特征的标准U形流热交换器的示意性顶部平面图；图12是根据本公开的另一个示例性实施例的具有集成旁路的U形流热交换器的示意性顶部平面图；图13是用于如图1所示的热交换器的具有集成旁路的经修改基板的顶部平面图；图14是根据另一个实施例的U形流热交换器的透视图；图15是图14的热交换器的分解透视图；以及图16是图14的U形流热交换器的底板的顶部平面图。在不同附图中，可以使用类似的附图标号来表示类似的部件。具体实施方式现在参考图1，示出了采用电池冷却热交换器10的可再充电电池组100的示意性示例。电池组100由可各自容纳一个或多个电池单元(未示出)的一系列单独电池单元容器12组成。如图所示，电池冷却热交换器(或冷板式热交换器)10布置在电池单元或电池单元容器12的一个或多个堆11下方。因此，每个堆叠11中的多个电池单元或电池单元容器12彼此相邻地布置成彼此面对面或表面对表面地相互接触以形成堆叠11，电池单元或电池单元容器12的堆叠11然后被布置在冷板式热交换器10的顶部上，使得每个电池单元或电池单元容器12的端面或端表面与热交换器10的主要传热表面13进行表面对表面的接触。热交换器10由两个主热交换器板(即成形的基板14和大致平坦的盖板16)形成。盖板16具有中央大致平面区域18，所述区域18提供将单独电池单元或电池单元容器12堆叠在其上的大致平坦表面。因此，盖板16的中央大致平面区域18用作电池冷却热交换器10的主要传热表面13。基板14还设置有被凸出周边凸缘22围绕的中央大致平面部分20。基板14的中央大致平面部分20设置有多个间隔开的肋28，所述肋28限定多个流体流动通路24。肋28向上延伸到中央大致平面部分20的平面外并具有足够的高度，使得每个肋28的顶表面与周边凸缘22基本共面。因此，在热交换器10的组装期间，周边凸缘22和肋28的顶表面密封地接合到盖板16，使得盖板16限定流体流动通路24的顶壁，基板14的中央大致平面部分20限定流体流动通路24的底壁，并且肋28和周边凸缘22的侧壁限定流体流动通路24的侧面。肋28的顶表面可以是平坦的或圆润的。基板14的流体流动通路24可以具有各种配置。在本文公开的实施例中，热交换器10的入口和出口(下面进一步描述)位于热交换器的相同端，并且因此流体流动通路24被配置成使得冷却流体从入口朝向热交换器10的相对端流动，然后朝向出口流回。因此，在本文描述的实施例中，基板14被配置用于“U形流”或“逆流(counter-flow)”，使得当冷却流体从入口流到出口时，冷却流体沿着基板14的长度行进两个行程。图1-2所示的实施例被配置用于冷却剂通过流体流动通路24的逆流。在2015年12月17日提交并于2016年7月14日公布为US2016/0204486的申请人的共同未决美国申请号14/972,463中描述了逆流电池冷却热交换器，所述申请的内容通过引用并入本文。在逆流电池冷却热交换器10中，基板14具有纵向间隔开的第一端34和第二端36，其中入口和出口被限定成靠近第一端34。类似地，基板14的肋28各自具有第一端37和相对的第二端38，所述第一端37靠近基板14的第一端34并且所述相对的第二端38靠近基板14的第二端36。在本实施例中，基板14的肋28是直的，然而，这不是必需的并且取决于具体应用的要求。图1和图2的实施例中的基板14具有两种类型的肋28：(a)多个第一肋28(1)，其各自具有第一端37和第二端38本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电池热管理应用的热交换器，其包括：热交换器芯，其限定至少一个内部双行程流动通路，所述至少一个内部双行程流动通路具有入口端、出口端、至少第一流动通路部分和至少第二流动通路部分，所述第一流动通路部分和第二流动通路部分通过大致U形转弯部分互连；入口歧管，其与所述内部流动通路的所述入口端流体连通，以用于将进入的流体流递送到所述热交换器；出口歧管，其与所述内部流动通路的所述出口端流体连通，以用于从所述热交换器排出输出的流体流；以及至少一个旁路通路，其流体地互连所述进入的流体流和所述输出的流体流，所述至少一个旁路通路允许来自所述进入的流体流的流体转移到所述出口歧管，从而至少部分地旁通绕过所述热交换器的所述至少一个内部双行程流动通路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.06 US 62/332,8261.一种用于电池热管理应用的热交换器，其包括：热交换器芯，其限定至少一个内部双行程流动通路，所述至少一个内部双行程流动通路具有入口端、出口端、至少第一流动通路部分和至少第二流动通路部分，所述第一流动通路部分和第二流动通路部分通过大致U形转弯部分互连；入口歧管，其与所述内部流动通路的所述入口端流体连通，以用于将进入的流体流递送到所述热交换器；出口歧管，其与所述内部流动通路的所述出口端流体连通，以用于从所述热交换器排出输出的流体流；以及至少一个旁路通路，其流体地互连所述进入的流体流和所述输出的流体流，所述至少一个旁路通路允许来自所述进入的流体流的流体转移到所述出口歧管，从而至少部分地旁通绕过所述热交换器的所述至少一个内部双行程流动通路。2.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述热交换器芯包括：基板，其具有被周边凸缘围绕的中央大致平面部分，所述至少一个内部双行程流动通路形成在所述基板的所述中央大致平面部分内；盖板，其布置在所述基板的顶部上并与所述基板密封接合，从而封闭所述至少一个内部双行程流动通路，所述盖板具有限定所述热交换器的主要传热表面的中央大致平面部分；其中所述盖板包括：至少一个入口开口，其与所述入口歧管和所述至少一个内部流动通路的入口端流体连通；以及至少一个出口开口，其与所述出口歧管和所述至少一个内部流动通路的出口端流体连通。3.根据权利要求2所述的热交换器，其还包括歧管盖，所述歧管盖布置在所述盖板的顶部上并与所述盖板密封接合，并且至少部分地限定所述入口歧管和出口歧管；其中所述至少一个旁路通路互连所述入口歧管和所述出口歧管，所述至少一个旁路通路设置在所述歧管盖中。4.根据权利要求3所述的热交换器，其中所述歧管盖包括：入口歧管流动通道，其与所述盖板的至少一个入口开口流体连通，以用于将进入的热交换流体递送到所述至少一个内部流动通路的入口端；出口歧管流动通道，其与所述盖板的至少一个出口开口流体连通，以用于从所述至少一个内部流动通路的出口端接收所述热交换流体；流动屏障，其布置在所述入口歧管流动通道和出口歧管流动通道的中间，其中每个所述旁路通路由所述流动屏障中的间隙限定。5.根据权利要求4所述的热交换器，其中所述歧管盖还包括：凸出中央部分，其被周边凸缘围绕以用于抵靠所述盖板进行密封，所述周边凸缘具有底部平面密封表面，所述底部平面密封表面密封地接合到所述盖板的围绕所述至少一个入口开口和所述至少一个出口开口的区域；所述流动屏障在所述歧管盖的所述凸出中央部分内形成并沿其纵向轴线延伸，所述流动屏障具有底表面，所述底表面密封地接合到所述盖板的在所述至少一个入口开口与所述至少一个出口开口之间沿着一条线延伸的区域。6.根据权利要求5所述的热交换器，其中所述流动屏障至少包括第一流动屏障区段和第二流动屏障区段，其中所述第一流动屏障区段和第二流动屏障区段通过一个所述间隙彼此间隔开，所述间隙限定流体地互连所述入口歧管流动通道和所述出口歧管流动通道的一个所述旁路通路。7.根据权利要求5或6所述的热交换器，其中所述第一流动屏障区段具有与所述凸出中央部分的对应端间隔开的第一端；和/或所述第二流动屏障区段具有与所述凸出中央部分的对应端间隔开的第一端。8.根据权利要求5至7中任一项所述的热交换器，其还包括：流体入口开口，其形成在所述歧管盖的所述凸出中央部分中并与所述入口歧管流动通道流体连通；以及流体出口开口，其形成在所述歧管盖的所述凸出中央部分中并与所述出口歧管流动通道流体连通。9.根据权利要求8所述的热交换器，其中所述流体入口开口和所述流体出口开口能分别沿所述入口歧管流动通道和出口歧管流动通道的长度定位在任何位置。10.根据权利要求1至9中任一项所述的热交换器，其中所述至少一个内部双行程流动通道由一系列交替的第一流动通道和第二流动通道构成，所述第一流动通道中的每一个通过大致U形转弯部分互连到相邻的第二流动通道；所述第一流动通道各自具有与所述入口歧管流体连通的第一端，所述第一流动通道的所述一系列第一端限定所述入口端；并且所述第二流动通道各自具有与所述出口歧管流体连通的第二端，所述第二流动通道的所述一系列第二端限定所述出口端。11.根据权利要求3所述的热交换器，其中所述歧管盖包括：入口歧管流动通道，其与所述盖板的至少一个入口开口流体连通，以用于将进入的热交换流体递送到所述至少一个内部流动通路的入口端；出口歧管流动通道，其与所述盖板的至少一个出口开口流体连通，以用于从所述至少一个内部流动通路的出口端接收所述热交换流体；阀部件，其安装在所述歧管盖上并与其密封接合，所述阀部件包括：阀室；第一入...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·A·肯尼，J·A·卡缅斯基，
申请(专利权)人：达纳加拿大公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA