CN106403691A - 用于电池的保形的流体冷却热交换器 - Google Patents

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Abstract

一种供至少两个电池模块使用的热交换器，电池模块的每个均包括至少一个电池单元，该至少一个电池单元容纳在刚性容器内，热交换器限定用于热交换器流体的内部流体通路，并且具有至少一个顺应区域，该至少一个顺应区域构造成被压缩，以促进在热交换器与两个电池模块之间的热接触。

Description

用于电池的保形的流体冷却热交换器
本申请是申请人为“达纳加拿大公司”、申请日为2011年10月3日、申请号为201180048031.9(PCT/CA2011/050624)、题为“用于电池的保形的流体冷却热交换器”的中国发明专利申请的分案申请。
对于相关申请的交叉参考
本申请要求2010年10月4日提交的、标题为“用于电池单元组的保形的流体-冷却热交换器”美国临时专利申请No.61/389,301的权益和对于其的优先权。
以上专利申请的内容通过对其详细描述的参引由此特意包括。
技术领域
本公开涉及用来消散在可充电电池和其它电力产生单元中的热量的热交换器。
背景技术
可充电电池，如由多个锂离子单元构成的电池，可用在多种用途中，尤其包括例如用在电动车辆(“EV”)和混合电动车辆(“HEV”)用途中。这样的电池可产生需要消散的大量的热量。
发明内容
根据示例性实施例，提供有一种装配电池组的方法，该方法包括：提供大体刚性的热交换器，该大体刚性的热交换器限定用于热交换器流体的内部流体通路，并且具有至少一个顺应区域；和将热交换器的至少一部分定位在两个电池模块之间，电池模块的每个均包括至少一个电池单元，该至少一个电池单元容纳在刚性容器内，其中，所述将热交换器的至少一部分定位包括使热交换器的所述至少一个顺应区域至少临时变形或移位。
根据示例性实施例，提供有一种与至少两个电池模块一起使用的热交换器，电池模块的每个均包括至少一个电池单元，该至少一个电池单元容纳在刚性容器内，热交换器限定用于热交换器流体的内部流体通路，并且具有至少一个顺应区域，该至少一个顺应区域构造成被压缩，以促进热交换器与两个电池模块之间的热接触。
根据示例性实施例，提供一种用来与电池模块交换热能的热交换器，该热交换器包括：多块热交换器板，所述热交换器板每块均限定用于热交换器流体的内部流体通路，并且具有与热交换器板整体形成的顺应凸起，热交换器板与相邻热交换器板按堆垛布置，这些相邻的热交换器板彼此间隔开，并且由顺应凸起连接在一起，以允许在电池模块插入在热交换器板之间以后相邻热交换器板的压缩。根据示例性实施例，提供一种用来与电池模块交换热能的热交换器，该热交换器包括多块热交换器板，所述热交换器板每块均限定用于热交换器流体的内部流体流动通路，并且按堆垛布置，在该堆垛中，相邻热交换器板彼此间隔开，相邻热交换器板由中间连接器彼此顺应地连接，这些中间连接器允许热交换器流体在各板之间流动，并且这些中间连接器是顺应的，以允许在电池模块插入在热交换器板之间之后相邻热交换器板朝彼此的压缩，中间连接器构造成在压缩阈值量之后咬合到压缩状态。
根据示例性实施例，提供一种用来与电池模块交换热能的热交换器，该热交换器包括多块热交换器板，热交换器板每块均限定用于热交换器流体的内部流体流动通路，并且按堆垛布置，在该堆垛中，相邻热交换器板彼此间隔开，相邻热交换器板每块包括主板段、进口面板和出口面板，该进口面板和出口面板联接至主板段，并且分别限定进口流体通路和出口流体通路，该进口流体通路和出口流体通路与内部流体通路连通，这些板中的每一个顺应地联接至主板段，从而主板段可相对于面板移动，热交换器板的至少一些的进口面板和出口面板联接至相邻热交换器板的进口面板和出口面板，以形成间隔开的、大体平行的热交换器板的堆垛，至少在电池模块插入在热交换器板之间之前，主板段相对于它们的相应的进口面板和出口面板是可运动的。
根据示例性实施例，提供一种电池组，该电池组包括：第一电池模块，该第一电池模块包括至少一个电池单元；和热交换器板，该热交换器板与电池模块相邻，并且具有与第一电池模块热接触的表面，热交换器板具有顺应区域，该顺应区域响应由电池模块施加到热交换器上的力是可变形的。
根据另一个示例性实施例，提供一种用来与电池模块交换热能的热交换器，该热交换器包括多块热交换器板，热交换器板每块均限定用于热交换器流体的内部流体流动通路，并且按堆垛布置，在该堆垛中，相邻热交换器板彼此间隔开，相邻热交换器板顺应地彼此连接，以在热交换器板的压缩期间允许相邻热交换器板的平行运动，以保证热交换器板与电池模块之间的良好热接触。在一些例子中，相邻热交换器板由突伸凸起彼此连接，凸起是可压缩的。
附图说明
图1是根据示例性实施例的电池组的示意立体图。
图2是放大前视图，示出了图1的电池组的电池模块之一的三个相邻电池单元容器的一部分。
图3是根据示例性实施例的流体－冷却热交换器的立体图。
图4是图3的热交换器的平面图。
图5是跨过图4的线V-V取得的热交换器的剖视图。
图6是图5的部分6的放大图。
图7是图6的流动腔室的分解图。
图8是图3的热交换器的内部芯板的立体图。
图9是图3的热交换器的外部芯板的立体图。
图10是图3的热交换器的第一闭合板的平面图。
图11是图3的热交换器的第二闭合板的平面图。
图12是根据另一个示例性实施例的流体－冷却热交换器的立体图。
图13是图12的热交换器的一侧的平面图。
图14是图12的相对的热交换器的平面图。
图15是跨过图14的线XV-XV取得的热交换器的剖视图。
图16是图12的热交换器的第一芯板的平面图。
图17是图12的热交换器的第二芯板的平面图。
图18是跨过图17的线XVIII-XVIII取得的第二芯板的剖视图。
图19是图12的热交换器的顺应板的平面图。
图20是跨过图19的线XX-XX取得的顺应板的剖视图。
图21是图12的热交换器的顺应板结构的部分放大剖视图。
图22是根据另外示例性实施例的电池组的端视图。
图23是跨过图22的线A-A取得的放大剖视图。
图24是图22的热交换器的电池模块的立体图。
图25是图22的热交换器的一部分的立体图。
图26示出了各种顺应凸起构造，这些顺应凸起构造可应用于图22的热交换器。
图27是热交换器的另外示例性实施例的局部立体图。
图28是图27的热交换器的板的局部立体图。
图29是电池组的俯视平面图，该电池组包括图27的热交换器。
图29A、29B及29C是热交换器的相应实施例的俯视平面图。
图30是沿图29的线XXX-XXX取得的、图29的电池组的剖视图。
图31是沿图29的线XXXI-XXXI取得的、图30的电池组的另外剖视图。
图32A和32B每个均是放大的局部剖视图(从与图23类似的视图取得)，这些放大的局部剖视图示出了热交换器的另外示例性实施例，该热交换器包括在相邻热交换器板的顺应凸起区域之间的歧管连接器。
图33是放大的局部剖视图(从与图23类似的视图取得)，这些放大的局部剖视图示出了热交换器的另外示例性实施例，该热交换器包括在相邻热交换器板之间的两件式顺应歧管连接器。
图34是示意剖视图，该示意剖视图进一步示出了图33的热交换器的顺应歧管连接器。
图35是图34的顺应歧管连接器的前视图。
图36A、36B及36C是两件式顺应歧管连接器的另外实施例的视图，该两件式顺应歧管连接器可应用于图33的热交换器，图36A是俯视图，图36B是沿图36A的线A-A取得的剖视图，图36C是立体图。
图37是两件式顺应歧管连接器的更进一步实施例的剖视图，该两件式顺应歧管连接器可应用于图33的热交换器。
具体实施方式
现在将对于该技术的实施方式进行详细参考。每个例子仅作为技术的解释而提供，而不是作为技术的限制。对于本领域的技术人员将显然的是，在本技术中可进行各种修改和变更。比如，作为技术的一种实施方式的一部分而描述的特征，可用在另一种实施方式上以产生更进一步的实施方式。因而，打算的是，本技术覆盖落到该技术的范围内的修改和变更。
图1示出了根据本发明的示例性实施例的可充电电池组100的说明性例子。电池组100由电池堆垛或模块102(1)和102(2)(这里总体上称作102(i))构成，这些电池堆垛或模块102(1)和102(2)又由电池单元容器104制成，这些电池单元容器104每个容纳一个或多个电池单元106。示出的实施例包括两个矩形箱状模块102(i)，这两个矩形箱状模块102(i)的每一个由六个水平排列的单元容器104构成，并且每个单元容器104容纳一个或多个电池单元106。电池组100中模块102(i)的数量、每个模块102中单元容器104的数量以及每个单元容器104中电池单元106的数量可变化，并且这些元件的方位和形状也可随用途不同而变化，并且相应地，在本说明书中的量和方位仅作为说明性实施例的例子而提供。
在至少一些示例性实施例中，电池单元106是锂离子电池单元，然而，可使用其它可充电电池单元。在一些实施例中，电池单元106是棱柱形锂离子电池单元。在其它示例性实施例中，电池单元106具有圆柱形或其它形状。在示出的实施例中，每个电池单元容器104包括矩形大体刚性箱状壳体，该矩形大体刚性箱状壳体容纳一个或多个电池单元106。在一些实施例中，模块102(i)内的电池单元容器104的全部是大体相同的，并且构成电池组100的模块102(i)是大体相同的。在示例性实施例中，电池模块102(i)可以并排或上下安装在支撑框架或导轨108中。在一些实施例中，电池单元容器104可以是非刚性的。
根据示例性实施例，热交换器110布置在相邻电池模块102(1)和102(2)的相对表面112和113之间。在相应模块102(1)和102(2)与中间热交换器110之间的接触表面112和113可以不是完全平表面，并且此外可能由于在加热和冷却期间的膨胀和收缩而经受扭曲。作为例子，图2示出了接触表面112，该接触表面112由上部模块102(1)中的三个相邻电池单元容器104的热交换器接触侧114限定。由于单元容器104的制造公差以及模块装配公差，单元容器104可能是不完全相同的或不是完全对准的。因此，热交换器接触侧114不对准，从而导致热交换器接触表面112不是平坦的，而是在相邻单元容器104之间的边界处包括小的高度过渡部。如图2所示，“T”代表在模块102中的单元容器104的热交换器接触侧114之间的最大位移公差。作为非限制性例子，公差T在一些用途中例如可在0.5mm至1mm的范围中，然而，在这个范围外的公差在一些用途中也可能存在。
相应地，如下所述的热交换器110在一些用途中是希望的，该热交换器110可在温度和接触表面公差的范围上在相邻模块102(i)之间保持与单元容器104的几何形状的一致接触并提供良好的导热性。对此，示例性实施例涉及一种热交换器结构，该热交换器结构是尺寸顺应的，以便即使电池单元容器不限定平坦的热交换器接触表面，也能横跨电池组100保持与电池单元容器104的接触。在一些例子中，尺寸顺应的热交换器110在第一电池模块和第二电池模块的膨胀下压缩并且在第一电池模块和第二电池模块的随后收缩下膨胀，从而热交换器结构贯穿正常电池操作的温度范围而保持与电池单元容器104的热接触。
参照图3和4，在一个示例性实施例，热交换器110是多次通过板型热交换器，该多次通过板型热交换器限定内部蛇形热交换器流体流动通路118，该内部蛇形热交换器流体流动通路118具有与进口附件120流体连通的第一端部和与出口附件122流体连通的第二端部。在示出的例子中，蛇形流体流动通路118包括多个串联连接的平行流体腔室116(1)-116(6)(这里总体上使用附图标记116(i)表示，并且在图3中由虚线代表)，并且每个流体腔室由相应的大体U形流动通路126联接至相继的流体腔室。在操作中，诸如冷却流体之类的热交换流体进入流体进口附件120，流过流体腔室116(1)，流过第一U形转弯通路126进入流体腔室116(2)，然后流过第二U形转弯通路126进入流体腔室116(3)，并且依此类推，直到流体流过最后的流体腔室116(6)，并且从出口附件122离开。穿过内部流动通路118行进的热交换器流体可例如是诸如水之类的冷却液体，或者是用来从电池单元容器104抽走热量的其它液态或气态流体致冷剂。在一些示例性实施例中，穿过内部流动通路118行进的热交换器流体可例如是用来加热电池单元容器104的加热液体。
如在图1中示意示出的那样，在一个示例性实施例中，每个流体腔室116(i)定位在位于一个模块102(1)中的单元容器104与位于相邻模块102(2)中的相对单元容器104之间。在示出的例子中，热交换器包括六个平行流体腔室116(1)-116(6)，并且每个流体腔室116(i)位于电池组100中的电池单元容器104的相应的相对电池单元容器对之间，然而，流体腔室的数量依据具体用途可能小于或大于六。在一些示例性实施例中，限定U形转弯通路126的U形区域是暴露的，并且超越电池模块102(1)、102(2)的侧部向外延伸，从而U形转弯通路126不定位在电池单元容器104之间。在一些示例性实施例中，U形区域不暴露，并且定位在电池模块102(1)、102(2)之间。流体腔室116(1)-116(6)每个均形成在热交换器110的相应流体腔室区域124(1)-124(6)(这里总体上使用附图标记124(i)表示)内。如下面将更详细解释的那样，在示例性实施例中，流体腔室区域124(i)的每个均是各自地独立于热交换器110的其它流体腔室区域124(i)可变形的，从而在相邻模块102(1)和102(2)之间的相对表面112、113的单元容器间的差异可由热交换器110适应。
参照在图5-7中示出的热交换器110的剖视图，在一个示例性实施例中，热交换器110的本体由层叠在一起的六块板形成，即第一外部盖板128和第二外部盖板130；第一外部芯板132和第二外部芯板134；以及第一内部芯板136和第二内部芯板138。在示例性实施例中，各板每块均由轧制成型或冲压铝或铝合金形成，并且铜焊在一起，以形成热交换器110的本体。然而，热交换器能可选择地由其它弹性金属或材料和其它过程形成，这些材料包括塑料。
在示例性实施例中，第一内部芯板136和第二内部芯板138大体上是相同的，并且对此图8示出了内部芯板136、138的例子的立体图。内部芯板136、138包括矩形平坦板部分140，该矩形平坦板部分140具有形成在其上的升高的蛇形凸起142。蛇形凸起142与内部流动通路118的形状相符，并且包括平行的内部芯板区域143(1)-143(6)(总体上由附图标记143(i)表示)，这些平行的内部芯板区域143(1)-143(6)与相应的流动腔室区域124(1)-124(6)相对应。蛇形凹槽144沿蛇形凸起142的长度提供。凹槽144分别在其相对端部处的加大的进口开口146和出口开口148处终止。
在示例性实施例中，第一外部芯板132和第二外部芯板134也大体是相同的，并且对此图9示出了外部芯板132、134的例子的立体图。外部芯板132、134是蛇形部件，该蛇形部件与内部流动通路118的形状相符。芯板132、134包括串联连接的平行的芯板区域154(1)-154(6)(总体上由附图标记154(i)表示)，这些平行的芯板区域154(1)-154(6)与相应的流动腔室区域124(1)-124(6)相对应。相邻的芯板区域154(i)由在板132、134的交替端部处的大体U形部分156联接。芯板132、134的构造允许在芯板区域154(i)中的每个之间的某种程度的物理隔离，从而芯板区域154(i)的每个可独立于其它芯板区域154(i)被弹性地压缩。蛇形凹槽149沿芯板132、134设置，并且分别在其相对端部处的加大的进口开口150和出口开口152处终止。
图10是大体平坦的第一盖板128的例子的平面图。第一盖板128也是蛇形部件，该蛇形部件与内部流动通路118的形状相符。盖板128包括串联连接的平行的第一盖板区域158(1)-158(6)(总体上使用附图标记158(i)表示)，这些平行的第一盖板区域158(1)-158(6)与相应的流动腔室区域124(1)-124(6)相对应。相邻的第一盖板区域158(i)由板128的交替端部处的大体U形部分160联接。第一盖板128的构造允许在第一盖板区域158(i)的每一个之间的某种程度的物理隔离，从而盖板区域158(i)的每一个可独立于其它盖板区域158(i)而朝热交换器本体的中心移位。加大的进口开口162和出口开口164设置在蛇形盖板128的相应的相对端部处。
图11是大体平坦的第二盖板130的例子的平面图。第二盖板130是蛇形部件，该蛇形部件与第一盖板128大体相同，然而，第二盖板不包括进口开口162和出口开口164。在图中对于盖板128和130中的类似元件使用相同的附图标记。
现在将参照图6和7的剖视图，更详细地解释板128、130、132、134、136及138的特征和它们的装配。在热交换器110中，内部芯板136和138面对面地联接，并且使它们的相应平坦板部分140彼此接触，并且使它们的升高凸起部分142远离热交换器本体的中心线C延伸。为了解释起见，这里所使用的术语“内部”指示朝向中心线C的方向，并且术语“外部”指示远离中心线C的方向，除非上下文另外建议。第一内部芯板136和第二内部芯板138的升高凸起部分142在一起对齐，以部分地限定内部蛇形流动通路118。如在图7中看到的那样，第一内部芯板136和第二内部芯板138中的每一个的升高凸起部分142由相对的侧壁166形成，这些相对的侧壁166从平坦板部分140延伸并且每个均在平坦凸缘168处终止，该平坦凸缘168限定蛇形凹槽144。平坦凸缘168大体上平行于平坦板部分140。在示例性实施例中，每个侧壁166具有相对于中心线C向外弯曲的第一弓形壁部分170和相对于中心线C向内弯曲的第二弓形壁部分172，由此提供具有大致近似于“S”形的轮廓的侧壁166。在一些示例性构造中，这种侧壁轮廓为升高凸起142提供某种程度的弹性顺从，从而凸起142可在压力下向中心线C变形，并且然后当除去压力时，可弹回到通常形状。大致S形侧壁轮廓可在一些示例性实施例中分布应力，从而降低疲劳，然而，其它侧壁构造能可选择地用来降低疲劳。
第一外部芯板132和第二外部芯板134分别在中心线C的相对侧上固定至第一内部芯板136和第二内部芯板138。每块蛇形外部芯板132、134限定蛇形通道174，该蛇形通道174相对于中心线C向外敞开，并且形成内部蛇形流动通路118的一部分。具体地说，通道174由一对相对的侧壁176限定。侧壁176每个均从外部平坦周缘凸缘178向内部平坦周缘凸缘180延伸，并且使外部凸缘178和内部凸缘180具有大体平行的相对面对的表面。在示出的实施例中，每个侧壁176具有相对于中心线C向外弯曲的第一弓形壁部分182和相对于中心线C向内弯曲的第二弓形壁部分184，由此提供具有大致近似于“S”形的轮廓的侧壁176。在一个例子中，内部凸缘186每个均在向内延伸唇部186处终止，并且使在一个凸缘180上的唇部186与在另一个凸缘180上的唇部186相对，以限定蛇形凹槽149。
第一外部芯板132的内部凸缘180与第一内部芯板136的相应平坦部分168配合，以将第一外部芯板132固定至第一内部芯板136。如在图6和7中示出的那样，外部芯板蛇形凹槽149与内部芯板蛇形凹槽144对准，并且使外部芯板的相对唇部186延伸到内部芯板蛇形凹槽144中。外部芯板唇部186在内部芯板凹槽144内的定位提供了在内部和外部芯板之间的机械互锁，从而加强它们之间的联接，并且也帮助提供防止板间泄漏的密封，并且可在热交换器的装配期间帮助将各板对准。在一些构造中，外部芯板唇部186在内部芯板凹槽144内的定位，可对于流动腔室区域124(i)可变形的程度起限制的作用。在一些示例性实施例中，其它变形限制特征可以设置在热交换器的本体的各个区域中，以限制这样的区域的变形。第二外部芯板134按与第一外部芯板132固定至第一内部芯板136的相似方式而固定至第二内部芯板138。在一些示例性实施例中，在内部和外部芯板之间的互锁可以通过使唇部186设置在内部芯板而不是外部芯板上并且然后插入到在外部芯板上的凹槽149中而颠倒。
在一些示例性实施例中，外部芯板132、134的侧壁176的大致S形轮廓向外部芯板132、134提供某种程度的弹性顺从，从而外部芯板可在压力下向中心线C变形，并且然后当除去压力时可弹回到通常形状。大致S形侧壁轮廓可在一些示例性实施例中分布应力，从而降低疲劳，然而，其它侧壁构造能可选择地用来降低疲劳。
在示出的实施例中，蛇形第一外部盖板128固定至蛇形第一外部芯板132的外侧，以密封第一外部芯板通道174。盖板区域158(i)和U形部分均包括平坦中心区域188，该平坦中心区域188沿其相对的周缘边缘具有向内指向的凸缘190。平坦中心区域188的周缘段与第一外部芯板132的平坦外部凸缘178配合，并且使外部芯板平坦外部凸缘178嵌套在第一外部盖板128的向内指向的凸缘190内。蛇形第二外部盖板130以类似方式固定至蛇形第二外部芯板134的外侧，以密封第二外部芯板通道174。向内指向的凸缘190在一些实施例中帮助在装配期间盖板的定位，并且也可具有对于流动腔室区域的挠曲或变形的限制作用。在热交换器110的示出的实施例中，内部芯板136、138的进口开口146、外部芯板132、134的进口开口150以及外部盖板128的进口开口对准，以形成通入热交换器内部流动通路118的流体进口，并且使进口附件120固定至外部盖板128。类似地，内部芯板136、138的出口开口148、外部芯板132、134的出口开口152以及外部盖板128的出口开口对准，以形成通到热交换器内部流动通路118的流体出口，并且使出口附件122固定至外部盖板128。第二外部盖板130密封在热交换器的、与进口附件120和出口附件122所位于的侧相对的侧上的热交换器流体进口和流体出口。再参照图6，在目前描述的示例性实施例中，每个流体区域124(i)的每个流体腔室116(i)包括三个连通流动区域，即由第一盖板128和第一外部芯板132限定的通道174、由第二盖板130和第二外部芯板134限定的通道174以及在内部芯板136、138之间限定的中心通道192。由于凹槽144、149，通道174、192沿蛇形流动通路118的整个长度流体连通。
内部盖板128和外部盖板130的平坦中心区域188提供与电池组100的电池单元容器104的物理对接。因而，在示例性实施例中，热交换器110的每个流体腔室区域124(i)具有第一盖板细长区域158(i)和第二盖板细长区域158(i)，该第一盖板细长区域158(i)接合第一电池模块102(1)中的相应电池单元容器104，该第二盖板细长区域158(i)在热交换器的相对侧上接合第二电池模块102(1)中的相应电池单元容器104。对此，热交换器110的每个流体腔室区域124(i)固定在一对相对的电池单元容器104之间，并且提供与该一对相对的电池单元容器104热交换的热交换表面。如从以上描述将认识到的那样，外部芯板132、134的侧壁176和内部芯板136、138的侧壁166构造成提供了平行的流体腔室区域124(i)中的每一个的弹性可压缩性。此外，在外部芯板132、134的平行区域154(i)之间借助于细长凹槽194的物理分隔(例如见图5)，允许流体腔室区域124(i)每个各自地顺应两个电池单元容器104之间的物理分隔，流体腔室区域124(i)位于两个电池单元容器104之间。在一些示例性实施例中，流体腔室116(i)内的热交换器流体的压力可影响流体流动区域124(i)压缩性。
作为非限制性例子，在一些用途中，用来形成热交换器110的板可以由H3534镀黄铜铝薄板(aluminum braze sheet)和/或3003铝形成。可选择的板构造可用来实现类似结果，例如，少于六块板可用来形成热交换器，该热交换器具有各自顺应流动区域。
图12-15示出了热交换器210的另外例子，该热交换器210在一些用途中可用作对于热交换器110的可选择例。热交换器210在功能和构造方面与热交换器110相似，不同之处由附图和如下描述将是显然的。在示例性实施例中，热交换器210包括大体刚性芯板结构228，该大体刚性芯板结构228夹持在大体平坦的第一和第二顺应板结构230之间。在示例性实施例中，顺应板结构230每个均构造成是弹性可变形的，从而热交换器210从尺寸上顺应第一电池模块102(1)与第二电池模块102(2)之间的间隔。热交换器210的芯板结构228限定内部蛇形热交换器流体流动通路218，该内部蛇形热交换器流体流动通路218具有与进口附件220流体连通的第一端部和与出口附件222流体连通的第二端部。在示出的例子中，蛇形流体流动通路218包括多个串联连接的平行的流体腔室216(1)-216(6)(这里总体上使用附图标记216(i)表示，见图15)，并且使每个流体腔室由相应大体U形流动通路226联接至相继的流体腔室。在操作中，诸如冷却流体之类的热交换流体进入流体进口附件220，流过流体腔室216(1)，流过第一U形转弯通路226进入流体腔室216(2)，然后流过第二U形转弯通路226进入流体腔室216(3)，并且依此类推，直到流体流过最后的流体腔室216(6)，并且从出口附件222离开。
如关于热交换器110那样，在一个示例性实施例中，热交换器210的每个流体腔室216(i)定位在位于一个模块102(1)中的单元容器104与位于相邻模块102(2)中的相对单元容器104之间。
流体腔室216(1)-216(6)每个均形成在热交换器210的芯板结构228的相应流体腔室区域224(1)-224(6)(这里总体上使用附图标记224(i)表示)内。
参照在图15中示出的热交换器210的剖视图，热交换器芯板结构228由相对的第一芯板232和第二芯板234形成；并且第一和第二顺应板结构230每个均由相对的顺应板236形成。在示例性实施例中，各板每块均由轧制成型或冲压铝或铝合金形成，并且铜焊在一起，以形成热交换器210的本体。然而，热交换器能可选择地由其它弹性金属或材料和其它过程形成，这些材料包括塑料。
在示例性实施例中，第一芯板232和第二芯板234是大体上相同的，并且对此图16和17分别示出了芯板234和232的例子的平面图。芯板234和232每块均包括矩形平坦板部分240，该矩形平坦板部分240具有形成在其上的升高的蛇形凸起242。蛇形凸起242与内部流动通路218的形状相符，并且包括平行芯板区域243(1)-243(6)(总体上由附图标记243(i)表示)，这些平行芯板区域243(1)-243(6)与相应的流动腔室区域224(1)-224(6)相对应。第一芯板232与第二芯板234之间的差别在于，进口开口246和出口开口248分别形成在第一芯板232的升高凸起242的相对端部处。
在示例性实施例中，形成顺应板结构230的第一和第二顺应板236大体是相同的，并且对此图19和20示出了顺应板236的例子。在示出的例子中，顺应板236是矩形板，该矩形板包括多个升高的平行细长凸起250，这些多个升高的平行细长凸起250由凹槽252分离，这些凹槽252穿过板延伸。图21是放大的局部剖视图，该放大的局部剖视图示出了两块顺应板236，这两块顺应板236相对地配合以形成顺应板结构230。如在图21中看到的那样，细长凸起250的每个均包括平坦中心壁，该平坦中心壁与侧壁256交界，这些侧壁256每个在周缘平坦凸缘258处终止。来自一块顺应板236的凸缘258与来自相对的顺应板236的凸缘258配合，以形成顺应板结构230。如在图21中看到的那样，来自配合的顺应板236的相对凸起250限定内部腔室260，从而配合的顺应板236限定多个平行细长的顺应腔室区域262(1)-262(12)(这里总体上称作262(i))。在一个示例性实施例中，腔室260是密封腔室，这些密封腔室填充有流体或气体(如空气)，或者填充有非流体热垫片。在另一个示例性实施例中，腔室260可以通风。在示出的实施例中，顺应板结构230包括十二个细长顺应区域262(i)，对于芯板结构228的六个流动腔室区域224(i)的每一个有两个细长顺应区域。
在示例性实施例中，顺应板结构230的顺应区域262(i)每一个是各自可变形的，从而顺应区域262(i)的每一个可在外部压力下各自地压缩到阈值量，并且然后当除去压力时，弹回到其原始形状。
在一些示例性实施例中，顺应板236由比芯板232、234薄的材料形成，结果,夹持在这些顺应板结构230之间的芯板结构228与顺应板结构230相比相对刚硬。作为非限制性例子，顺应板236可由具有0.2mm厚度的铝形成，并且芯板232、234可由具有0.6mm厚度的铝形成，然而，可使用多种可选择厚度。
再转到图15-18，在热交换器210中，第一芯板232和第二芯板234面对面地联接，并且使它们的相应平坦板部分240彼此接触，以及使它们相应的升高凸起部分242彼此远离地延伸，以限定内部多次通过的蛇形热交换器流体流动通路218。顺应板结构230设置在芯板结构228的相对表面上，以提供分别与第一电池模块102(1)和第二电池模块102(2)的对接。在示出的实施例中，在芯板结构228的每一侧上，一对平行细长顺应腔室262(i)、262(i+1)延伸每个流体腔室区域224(i)的长度。顺应腔室262(i)和262(i+1)(它们位于每个流体腔室区域224(i)的相对侧上)容许流体腔室区域的每一个各自地顺应在两个电池单元容器104之间的物理分隔，流体腔室区域124(i)位于两个电池单元容器104之间。
相应地，在图1至21的实施例中，将热交换器110、210放置在两个电池模块102(1)和102(2)之间，这两个电池模块102(1)和102(2)每个均包括多个电池单元容器。在一些用途中，接触热交换器110、120的相对侧的电池模块12(1)和102(2)的表面，由于构成电池模块102(1)和102(2)的电池单元容器的没有完全对准可能不是完全平的。因而，在至少一些示例性实施例中，为了帮助保持电池模块表面与热交换器110、210的相对侧之间的接触，热交换器110、120包括独立的保形区域，这些独立的保形区域每个具有弹簧效应，从而每个保形区域与由相对的电池单元容器构成的相应的电池单元容器对一致，并且于在区域处施加的压缩力下可适应地弯曲。相应地，在至少一些实施例中，当装配包括电池模块102(1)、102(2)和热交换器110、120的电池组时，压缩作用或步骤发生在热交换器110的区域经受某种程度的压缩期间，以促进在电池模块102(1)、102(2)与热交换器110、120之间的良好热接触。
在一些示例性实施例中，以上描述的保形热交换器构造可用在燃料电池模块之间而不是电池单元模块之间。相应地，这里描述的热交换器结构可用在电力产生设备中，该电力产生设备包括第一模块和第二模块，该第一模块包括多个电力产生单元，如电池单元或燃料电池，该第二模块包括多个电力产生单元，如电池单元或燃料电池，热交换器结构布置在第一堆垛和第二堆垛的相对表面之间，并且限定一个或多个流体流动通路，热交换器结构是尺寸顺应的，以适应电池组内的相对单元之间的不同间隔距离，并且在一些示例性实施例中是尺寸顺应的，以在第一和第二堆垛的膨胀下压缩和在第一和第二堆垛的随后收缩下膨胀。在一些示例性实施例中，中间材料或结构可以放置在外部盖板与电池单元容器104之间，以增强热传导和解决各个电池单元容器的表面轮廓的不规则性。
在示例性实施例中，以上描述的保形热交换器110包括在大体整个流体流动路径上的顺应区域，该整个流体流动路径由热交换器限定。在一些示例性实施例中，热交换器的顺应性可以更加局部化。对此，图22-25示出了根据另外示例性实施例的电池组300，该电池组300包括热交换器302，该热交换器302具有局部化顺应区域，如下面将更详细解释的那样。电池热交换器302包括多个(N个)大体相同的间隔开的热交换器模块或板306(1)至306(N)(这里总体上使用附图标记306指示)，这些间隔开的热交换器模块或板306(1)至306(N)按行或列大体对齐。电池组300包括电池模块304(1)至304(N-1)(总体上使用附图标记304指示)，这些电池模块304(1)至304(N-1)与热交换器板306(1)交插，从而至少一个电池模块304位于两个相邻的热交换器板306的相对表面之间，并且与这两个相邻的热交换器板306热接触。
图25示意示出了热交换器302的三块热交换器板306(1)、306(2)及306(3)，并且图24示意示出了电池模块304，该电池模块304例如位于热交换器板306(1)和306(2)之间或热交换器板306(2)和306(3)之间。在示出的实施例中，热交换器板306和电池模块304具有矩形外形或轮廓；然而，它们在其它示例性实施例中可具有其它形状，如正方形或圆形。每个电池模块304容纳至少一个电池单元，该至少一个电池单元可以例如是棱柱形锂离子电池单元(然而，可使用其它可充电电池单元)。在示出的实施例中，每个电池模块304包括大体刚性矩形壳体或框架，该大体刚性矩形壳体或框架容纳一个或多个电池单元。
如在图23和25中看到的那样，在示例性实施例中，热交换器板306每块均限定在流体进口310与流体出口312之间的多个内部流体流动路径或通路308(在图25中用虚线表示)。在示出的实施例中，每块板306包括几个大体平行的C形内部流动通路308，然而，多种不同的流体流动路径构造是可能的，例如包括在进口310与出口312之间的单个蛇形流动路径。在示例性实施例中，全部的板306的流体进口310连接至共用流体进口歧管314，并且流体出口312全部连接至共用流体出口歧管316。在操作中，热交换流体经由进口歧管314分配到热交换器板306的每一块，并且从热交换器板306经出口歧管316收集。在一些示例性实施例中，通过内部流动通路308的流体用来冷却热交换器板306和位于热交换器板306之间的电池模块304，尽管在一些示例性实施例中，通过内部流动通路308的流体用来在电池操作的至少一些部分期间加热热交换器板306和电池模块304。
在示例性实施例中，每块热交换器板306由一对配合的大体相同的第一部件318和第二板部件320形成，如在图22和23中最清楚看到的那样。在示出的实施例中，第一板部件318和第二板部件320每个均是大体平坦部件，这些大体平坦部件具有外部面对的槽322，这些外部面对的槽322合作，以限定内部流体流动通路308。此外，板部件318、320每个均包括一对向外延伸的泡罩状物或凸起324和326，这对向外延伸的泡罩状物或凸起324和326每个限定相应的流动开口328。每块热交换器板306的第一板部件318和第二板部件320的凸起324对准，以形成板进口310，并且全部的板306的凸起324彼此流体连通地对准，以形成热交换器302的进口流体歧管314。类似地，第一板部件318和第二板部件320或每块热交换器板306的凸起326对准，以形成板出口310，并且全部的板306的凸起326彼此流体连通地对准，以形成用于热交换器302的出口流体歧管316。
在示例性实施例中，第一板部件318和第二板部件320由黄铜包层铝合金或不锈钢或其它金属薄板材料形成，然而，在一些实施例中，可使用塑料或其它合成材料。凸起324、326可以例如由金属薄板材料的深拉部分形成。在一些示例性实施例中，其中要形成凸起324、326的薄板材料的区域可以用较厚材料形成，以便提供用于凸起的深拉的材料。例如，在形成板之前，定制的补片可施加在凸起的区域中。
在一些示例性实施例中，将热交换器302预装配成设备，铜焊在一起，并且然后将电池模块304插入在热交换器板306之间。在示出的实施例中，进口歧管314和出口歧管316都位于热交换器302的同一侧上，以便于电池模块304从热交换器302的相对侧横向插入。
根据示例性实施例，凸起324、326是顺应的，从而在插入电池模块304之后它们可轴向压缩，以实现在电池模块304与热交换器板306之间的热接触。这种构造在一些用途中可容许预压缩的间隔，该预压缩的间隔便于在装配期间电池模块304的插入，同时在压缩后提供在热交换器板306与电池模块304之间的紧密热接触。另外，在一些构造中，凸起324、326的顺应性质可允许热交换器302的歧管314、316响应由电池模块304随它们升温和降温而施加的膨胀力和收缩力，而在电池操作期间有效地膨胀和收缩，从而促进跨过操作温度范围在热交换器板308与电池模块304之间的良好热接触。
因而，参照图23，凸起326的泡罩状物或凸起的高度“H”在将电池模块304插入之前具有预装配高度H＝X，并且具有装配后高度H＝Y，其中，Y<X；在装配期间，在已经插入电池模块305之后，热交换器302被压缩，以使凸起高度缩并到H＝Y。在图23的实施例中，每个环形凸起由轴向延伸的第一环形壁330形成，该轴向延伸的第一环形壁330在径向延伸的第一环形台肩332处终止，该径向延伸的第一环形台肩332又在第二轴向延伸的第二环形壁334处终止，该第二轴向延伸的第二环形壁334又在径向延伸的第二环形台肩336处终止，该径向延伸的第二环形台肩336限定开口328。台肩332形成悬臂部件，该悬臂部件提供凸起326的顺应性，从而凸起326的弹性性质基本上是第一环形台肩的宽度或直径D和形成凸起326的材料的厚度和弹性的函数。在一个示例性实施例中，凸起326随着在H＝X与H＝Y之间移动而具有大体线性力挠曲曲线。进口凸起324与出口凸起326大体相同。
在另一个示例性实施例中，凸起326构造成提供“咬合(snap through)”效应，由此它对于某种范围的轴向压缩被偏压到H＝X，然后一旦轴向压缩程度通过一阈值就被偏压到H<＝Y。对此，图26示出了：在(A)处，在预装配位置中偏压的凸起324、326(在电池模块插入之前)，其中H＝X；和在(B)处，在“组合”或装配后位置中偏压的相同凸起324、326(在将电池模块304插入到热交换器302中之后)，其中H<＝Y<X。在凸起324、326中，一旦台肩332的挠曲角越过阈值，凸起就“咬合”到其装配后位置。在一些例子中，一旦到达阈值挠曲，相对的板306的凸起就使板朝板间的间隔偏压，该板间的间隔小于电池模块高度，从而板306有效地夹持电池模块304的相对表面，以对于电池组300贯穿正常操作温度范围保持与电池模块的热接触。如在图26中在(C)处示出的那样，在某些实施例中，凸起324、326的顺应性取决于台肩尺寸L和用来形成板的材料的厚度。
如在图26中在(D)处示出的那样，在某些实施例中，波纹管状结构325可形成在芯板任一个或两者的凸起324、326上，以便向凸起324、326提供某种程度的弹性可压缩性。同样，顺应量取决于尺寸L和用来形成板的材料的厚度。
相应地，热交换器302的可压缩凸起324、326在热交换器歧管的区域中提供局部化顺应性。
根据另一个示例性实施例，现在将参照图27-31解释另外的电池组400和热交换器402构造。图27-31的电池组400和热交换器402在结构和功能方面与图22-26的电池组300和热交换器302相似，不同之处由附图和本描述将是显然的。具体地说，如下面将更详细解释的那样，代替使用可压缩歧管凸起来实现局部化顺应性，热交换器402依赖于柔性歧管面板，以在电池模块304插入之后促进热交换器的大体平行压缩，以便提供在热交换器板与电池模块之间的良好热接触。
电池热交换器402包括堆叠的多个(N个)大体相同的间隔开的热交换器模块或板406(1)至406(N)(这里总体上使用附图标记406指示)，这些间隔开的热交换器模块或板406(1)至406(N)按行或列彼此平行地大体对齐。电池组400包括电池模块304(1)至304(N-1)(总体上使用附图标记304指示)，这些电池模块304(1)至304(N-1)与热交换器板406交插，从而至少一个电池模块304位于两个相邻的热交换器板406的相对表面之间，并且与该相对表面热接触。
图27、30及31示意示出了热交换器402的四块热交换器板406(1)-406(4)。在示出的实施例中，热交换器板406和电池模块304具有矩形外形或轮廓；然而，它们在其它示例性实施例中可具有其它形状，如正方形或圆形。如关于电池组300那样，在电池组400中的每个电池模块304容纳至少一个电池单元，该至少一个电池单元可以例如是棱柱形锂离子电池单元(然而，可使用其它可充电电池单元)。在示出的实施例中，每个电池模块304包括大体刚性的矩形壳体或框架，该大体刚性的矩形壳体或框架容纳一个或多个电池单元。
如在图29至31中看到的那样，在示例性实施例中，热交换器板406每块包括主板段434，该主板段434限定在流体进口区域或面板410与流体出口区域或面板412之间的一个或多个内部流体流动路径或通路408(在图29中用虚线表示)。作为例子，每个主板段434可以包括几个大体平行的C形内部流动通路408，然而，多种不同的流体流动路径构造是可能的，例如包括在进口面板410与出口面板412之间穿过主板段434的单个蛇形流动路径。如在图29和30中最清楚看到的那样，进口面板410限定内部进口流体通路430，该内部进口流体通路430与主板内部通路408流体连通，并且出口面板412限定内部出口流体通路432，该内部出口流体通路432也与主板内部通路408流体连通。进口面板410包括与进口流体通路430流体连通的一对对准的进口开口428I，并且出口面板类似地包括与出口流体通路432流体连通的一对对准的出口开口428O。在示出的实施例中，进口面板410和出口面板412的形状大致是矩形的，然而它们在不同实施例中可具有不同形状。
如可在图27、28及29看到的那样，进口面板410与主板段434的端部大体平行地延伸并且与该主板段434的端部间隔开，但通过联接部分440附接至主板部件，从而间隙436将进口面板410与主板段434部分地分隔。联接部分440限定了进口面板通路430与主板内部通路408之间的内部流体通路。类似地，出口面板412与主板段434的同一端部大体平行地延伸并且与该端部间隔开，但通过联接部分442附接至主板段434，从而间隙438将出口面板412与主板段434部分地分隔。间隙438也延伸成将进口面板410与出口面板412分隔。联接部分442限定了主板内部通路408与出口面板通路412之间的内部流体通路。
在示例性实施例中，尽管热交换器板406具有基本上刚性结构，但联接部分440和442分别允许进口面板410和出口面板412相对于主板段434彼此独立地弯曲。
在示例性实施例中，全部的板406的流体进口面板410按堆垛使出口开口428I轴向对准地连接，以形成共用流体进口歧管414，并且流体出口面板412全部按堆垛使出口开口428O轴向对准地连接，以形成共用流体出口歧管416。在操作中，热交换流体经由进口歧管414分配到热交换器板406的每一块，并且从热交换器板406经出口歧管416收集。在一些示例性实施例中，通过内部流动通路408的流体用来冷却热交换器板406和位于热交换器板406之间的电池模块304，然而在一些示例性实施例中，通过内部流动通路408的流体用来在电池操作的至少一些部分期间加热热交换器板406和电池模块304。
在示例性实施例中，每块热交换器板406由一对配合的大体相同的第一板部件418和第二板部件420形成，如在图30和31中最清楚看到的那样，第一和第二板部件是彼此的镜像。在示出的实施例中，第一板部件418和第二板部件420每个均是大体平坦部件，这些大体平坦部件具有外部面对的槽422，这些外部面对的槽422合作，以限定内部流体流动通路408。板部件418、420每个均包括位于其形成进口面板410的部分上的向外延伸的泡罩状物或凸起424以及位于其形成出口面板412的部分上的向外延伸的泡罩状物或凸起426，并且使进口面板凸起424限定进口开口428I，以及使出口面板凸起426限定出口开口428O。每块热交换器板406的第一板部件418和第二板部件420的进口面板凸起424对准，并且全部的板406的进口面板凸起424彼此流体连通地对准，以形成热交换器402的进口流体歧管414。类似地，每块热交换器板406的第一板部件418和第二板部件420的出口面板凸起426对准，并且全部的板406的出口面板凸起426彼此流体连通地对准，以形成用于热交换器402的出口流体歧管416。
在示例性实施例中，第一板部件418和第二板部件420由黄铜包层铝合金或不锈钢或其它金属薄板材料形成，然而，在一些实施例中，可使用塑料或其它合成材料。
在一些示例性实施例中，将热交换器402预装配成如图27所示的设备，并且铜焊在一起。随后，将电池模块304插入在热交换器板406之间，以形成完整的电池组402。在示出的实施例中，进口歧管和出口歧管414、416都位于热交换器402的同一侧上，以便于电池模块304从热交换器402的相对侧的横向插入。
如以上提到的那样，在进口面板410和出口面板412之间的间隙436和438的存在分别容许每块热交换器板406的面板410、412相对于主电池板段43弯曲，并且反之亦然。一旦预装配热交换器402(在插入电池模块304之前)，就将进口面板410按堆垛刚性地连接，并使凸起424对准以形成进口歧管414，并且将出口面板412按堆垛刚性地连接，并使凸起426对准以形成出口歧管416。面板410、412的每一个与它们的相应主热交换器段434之间的柔性连接容许主热交换器段434具有预压缩的间隔和压缩后的间隔，该预压缩的间隔便于电池模块304的插入，该压缩后的间隔提供在板与电池模块304之间的良好热接触。例如，如图31所示，热交换器402具有H的压缩后的板间间隔，在一些示例性实施例中，在电池模块304插入期间，主板段434彼此分离比H大的距离，此后，将板段434按大体平行方式压缩到间隔距离H，以实现在电池模块304与热交换器板406之间的热接触。这种构造在一些用途可以促进在装配期间电池模块304的插入，同时在装配后提供在热交换器板406与电池模块304之间的紧密热接触。在示例性实施例中，在压缩后，将热交换器偏压成具有H或比H小的板间间隔，从而电池模块304有效地夹持在由相对的热交换器板406构成的热交换器板对之间。
相应地，热交换器402利用在热交换器歧管的区域中的局部顺应性，以促进与插入的电池模块304的热接触。
在一些示例性实施例中，与凸起424、426不同的或除它们之外的中间管状连接器(下面在图32A、32B的上下文中更详细地描述这些中间管状连接器)可以用来互连进口面板段410和出口面板段412。
如在热交换器400的图27和29的实施例中示出的那样，柔性面板410和412位于热交换器400的同一端部处，并使联接部分440位于公共端部处的中点附近，并且使联接部分442位于侧边缘附近。连接面板412的歧管416与联接部分442间隔开，并且位于在热交换器400的端部处的中点附近；并且连接面板410的歧管414与联接部分440间隔开，并位于相对的侧边缘(例如，联接部分442所位于的侧相对侧)附近。这样一种构造(在该构造中，进口/出口开口428I/428O之一(和生成的歧管)在热交换器402的一个端部处的中点附近并且进口/出口开口428I/428O的另一个(和生成的歧管)在热交换器402的同一端部附近的角部处)在一些用途中可促进热交换器板406的平行压缩，以促进在热交换器板与电池模块之间的装配后热接触。然而，在一些示例性实施例中，面板410、412可具有不同的相对位置，并且对此图29A、29B及29C每个分别示出了在热交换器实施例402-1、402-2以及402-3中进口面板和出口面板410、412相对于主热交换器板段434的不同的可能位置。热交换器402-1、402-2以及402-3在结构和操作方面与热交换器402大体相同，实质性差别仅在于在热交换器板中柔性面板相对于主热交换器段的位置。
再参照图22-26的顺应凸起热交换器302，在至少一些示例性实施例中，中间歧管连接器用在相邻的热交换器板306之间。对此，图32A和32B每个均是放大的局部剖视图(从如图23那样的类似视图取得)，这些放大的局部剖视图示出了热交换器的另外示例性实施例，该热交换器包括在相邻的热交换器板306的顺应凸起区域之间的歧管连接器。图32A和32B的热交换器与图22-26的热交换器302大体相同，不同之处由附图和本描述将是显然的。如图32A所示，代替以具有在相邻热交换器板306(在图32A中示出为306(2)和306(3))的凸起326之间的直接接触，相邻板306(2)和306(3)的相对凸起326彼此间隔开的，并且由中间圆柱形连接器340互连，该中间圆柱形连接器340形成歧管316的部分。在图32A的实施例中，相邻热交换器板306(2)、306(3)的每个相对板部件318和320的凸起326的环形壁段334被内部地接收在圆柱形连接器340的内表面内并且连接至圆柱形连接器340的内表面。进口凸起324类似地由中间圆柱形连接器340连接。在图32A的实施例中，凸起324和326如以上关于图22-26的实施例描述的那样是可变形地顺应的，以允许与电池模块304交插和与电池模块304的装配后热接触。图32B的实施例与图32A的实施例相同，不同之处在于，将圆柱形连接器340插入在相邻凸起326的相对的环形壁334内(而不是在它们上)。
在示例性实施例中，环形壁334和圆柱形连接器340通过铜焊连接，并且可以包括机械互锁，如模锻或铆接机械连接，以促进预铜焊装配和加强铜焊后连接。在一些示例性实施例中，中间连接器340的使用促进热交换器板306的每一块的独立的预装配和测试，随后是作为完整设备的热交换器的预装配，该完整设备然后通过在热交换器结构内电池模块304的交插而准备好最终装配。中间连接器340也可供图27-31的柔性面板热交换器402、402-1、402-2及402-3使用。
图33-35示出了根据另一个示例性实施例用在电池组300中的更进一步的顺应热交换器302′。热交换器302′在结构和操作方面与图22-26的热交换器302以及图32A和32B的热交换器相似，不同之处由附图和本描述将是显然的。类似于图32A和32B的热交换器，图33-35的热交换器302′利用中间歧管连接器350，该中间歧管连接器350用来互连相邻的热交换器板306。然而，热交换器302′与图22-26的热交换器302以及图32A和32B的热交换器的不同之处在于，热交换器板间的顺应性通过具有两件式可压缩中间歧管连接器350而不是通过将顺应性构造到板部件320、318上的凸缘中而实现。对此，如图33所示，在至少一些实施例中，热交换器302′的板部件318和320不包括围绕流动开口328(或流动开口326)的升高凸起区域。尽管附图示出了施加到出口歧管316的歧管连接器350，但热交换器302′的进口歧管314按类似方式构造。
现在将参照图33-35描述两件式可压缩中间歧管连接器350的例子。这里使用的表示诸如上和下、右和左之类的绝对方位的术语，仅为了描述目的参照附图的方位而使用，并且不将这里描述的构造限于任何绝对物理方位。在示例性实施例中，每个中间歧管连接器350限定内部热交换器流体流动通路364，并且包括第一和第二弹性可压缩歧管附件352和354，该内部热交换器流体流动通路364用来将热交换器流体输送到热交换器板306，或者将热交换器流体从热交换器板306输送。如图33和35所示，在示例性实施例中，第一附件352包括轴向延伸的下部环形壁或第一环形壁357，该轴向延伸的下部环形壁或第一环形壁357具有下端部，该下端部连接在热交换器板306(3)的上部板部件320的出口开口328内。第一附件352也包括轴向延伸的上部环形壁或第二环形壁360，该轴向延伸的上部环形壁或第二环形壁360在联接部356处与第二附件354的下端部配合。第二环形壁360具有比第一环形壁357大的直径，并且第二环形壁360的下端部和第一环形壁357的上端部由一体的、大致径向延伸的环形台肩358联接。
类似地，第二附件354包括轴向延伸的上部环形壁或第一环形壁357，该轴向延伸的上部环形壁或第一环形壁357具有上端部，该上端部连接在热交换器板306(2)的下部板部件318的出口开口328内。第二附件354也包括轴向延伸的下部环形壁或第二环形壁360，该轴向延伸的下部环形壁或第二环形壁360在联接部356处与第一附件352的上端部配合。第二环形壁360具有比第一环形壁357大的直径，并且第二环形壁360的下端部和第一环形壁357的上端部由一体的、大致径向延伸的环形台肩358联接。
在示例性实施例中，第一附件352和第二附件354每个均由单件金属材料(例如铝、铝合金或不锈钢)形成，该单件金属材料被深拉以提供在图中示出的形状。在一个示例性实施例中，金属在第一附件352和第二附件354的台肩358中比第一环形壁357薄，从而向第一附件352和第二附件354的每一个提供某种程度的弹性压挤能力或可压缩性，如在图33和34中由虚线362和363示出的那样，并且使虚线362代表台肩358的压缩后位置，并使线363代表热交换器板306(2)和306(3)的压缩后位置。
在一个示例性实施例中，每块热交换器板306被预装配，并且使一对第一附件352连接至其上部板部件320(一个第一附件在出口开口328处并且一个第一附件在进口开口326处)，并且使一对第二附件354连接至其下部板部件318(一个第二附件在出口开口328处并且一个第二附件在进口开口326处)。每块预装配热交换器板306被铜焊，并且如果希望，则然后测试铜焊板306的泄漏。热交换器板306(1)-306(N)然后按堆垛装配，以形成完整的预装配热交换器302′，并且配合附件352、354之间的联接部356被铜焊。预装配热交换器302′如图33所示具有H1的板间间隔距离，从而允许电池模块304(它具有小于H1的高度)在热交换器板306之间交插。在插入电池模块304之后，将热交换器302′压缩到如图33所示的高度H2，从而电池模块304在相对侧上与热交换器板306热接触，电池模块304每个均夹持在这些热交换器板306之间。
如以上关于图26解释的那样，在至少一些示例性实施例中，第一附件352和第二附件354构造成起咬合效应的作用，从而通过初始挠曲范围，附件352、354朝在图33和34中用实线示出的位置(它与板间的间隔H1相对应)被偏压，但在挠曲的阈值水平之后，附件352、354然后朝由虚线362指示的位置(它与板间的间隔H2相对应)被偏压。在一些例子中，一旦达到阈值挠曲，附件352、354就将相对板306偏压到小于的实际装配后间隔距离H2的板间的间隔，从而板306有效地夹持电池模块304的相对表面，以贯穿电池组300的正常操作温度范围保持与电池模块的热接触。
图34示出了：在(B)处，在第一附件352和第二附件354之间在联接部356处可应用的可能机械联接的例子；和在(A)处，在第一附件352和第二附件354与相应板306之间的可能机械联接。如在(B)处示出的那样，在一个例子中，第二附件354的下端接收在第二附件354的上端内，形成重叠联接。如在(A)处示出的那样，在一些例子中，轴向凸缘364可以绕开口328设置，以在板与第一或第二附件352、354之间提供重叠联接。如图35所示，在一些示例性实施例中，肋366可以形成在附件352、354的第一环形壁357上，以与开口328周围的板306配合，并且在一些例子中，插入到开口中的附件352、354的端部可以膨胀或模锻或铆接，以借助于板预铜焊提供机械联接。
图36A、36B及36C是两件式顺应歧管连接器的另外实施例的视图，该两件式顺应歧管连接器可应用于图33的热交换器，图36A是俯视图，图36B是沿图36A的线A-A取得的剖视图，及图36C是立体图。附件370与第一附件352和第二附件354大体相同，不同之处在于，附件370的径向延伸台肩358具有弓形轮廓，该弓形轮廓在附件370的环形壁之间的过渡处提供减弱区域，该减弱区域在一些实施例中可减小将附件370运动到其压缩或压挤位置所需的压缩力。
图37是两件式顺应歧管连接器380的更进一步实施例的剖视图，该两件式顺应歧管连接器380可应用于图33的热交换器。歧管连接器380包括两个附件382和384，并且与连接器350相似，不同之处在于，附件382和385每个均颠倒，从而每个附件的较大直径区域联接至相应板306，并且将附件的较小直径区域连接在一起，从而向连接器380提供沙漏型图，与连接器350的隆起中部相反。
尽管热交换器歧管314、316、414、416以上已经描述成专用进口或出口歧管，并且使平行热交换器流体流动穿过全部热交换器板306、406发生在同一方向上，但将认识到，通过沿歧管314、316、414、416的一个或两者的相应长度包括流动挡板，可是使用流动回路来将热交换器流体的路线定成按各种不同路径构造穿过歧管。
相应地，在图22-37的实施例中，电池组由电池模块形成，这些电池模块与热交换器板交插。在至少一些例子中，将电池模块插入到预装配热交换器中，并且使在热交换器板之间的间隔的尺寸设计成在可接受的公差范围内适应电池模块。在电池模块的插入之后，对于热交换器的压缩作用或步骤保证了热交换器板与电池模块之间的良好接触。在至少一些示例性实施例中，图22-26和32A-37的实施例的可压缩歧管构造和图27-31的柔性进口/出口板构造提供顺应性，以借助于板的稍微限制的角运动而吸收在板对的大体平行运动中的压缩力。
图1-37的实施例的公共特征是，在装配之后在电池模块与热交换器模块之间提供良好热接触，并且使热接触由相应热交换器结构的区域的弹性顺应性提供。在至少一些示例性实施例中，图1-37的热交换器的顺应区域至少临时地移动，因为热交换器的各部分定位在电池模块之间。
以上呈现的各个实施例仅仅是例子，并且决不意味着限制本公开的范围。这里描述的革新的变化对于本领域的技术人员将是显然的，这样的变化在本公开的目标范围内。具体地说，来自上述实施例的一个或多个的特征可以选择，以形成包括特征的子组合的可选择实施例，这些可选择实施例以上可能没有明确地描述。另外，来自上述实施例的一个或多个的特征可以选择和组合，以形成包括特征的组合的可选择实施例，这些可选择实施例以上可能没有明确地描述。适于这样的组合和子组合的特征对于本领域的技术人员在本公开作为整体的回顾时可能是显而易见的。这里和在列举的权利要求书中描述的主题旨在覆盖包括包容技术的全部适当变化。

Claims (25)

1.一种装配电池组的方法，包括：
提供大体刚性的热交换器，所述热交换器限定用于热交换器流体的内部流体通路，并且具有至少一个顺应区域；和
将热交换器的至少一部分定位在两个电池模块之间，电池模块的每个均包括至少一个电池单元，所述至少一个电池单元容纳在刚性容器内，其中，所述将热交换器的至少一部分定位包括使热交换器的所述至少一个顺应区域至少临时地变形或移位，
其中，提供热交换器包括：
提供多块大体平坦的间隔开的热交换器板，所述热交换器板每块均限定内部流体通路，热交换器板中的每一块均包括从热交换器板的第一侧突伸的第一歧管部分和从第二侧沿相反方向突伸的第二歧管部分，突伸的第一歧管部分和突伸的第二歧管部分彼此大体对准并且均限定与内部流体通路连通的流动开口，第一歧管部分和第二歧管部分中的至少一个是顺应的，从而能从第一突伸距离压缩到第二突伸距离，
将至少一些所述热交换器板的第一歧管部分联接至相邻热交换器板的第二歧管部分；
其中，将热交换器的至少一部分定位在两个电池模块之间包括：
将电池模块插入由热交换器板构成的热交换器板对之间，从而热交换器板和电池模块交插；和
将顺应的歧管部分从第一突伸距离朝第二突伸距离压缩；
其中，热交换器板中的每一块均包括在热交换器板的第一侧上的第一开口和在第二侧上的第二开口，该第二开口与第一开口相对，第一开口和第二开口与内部流体通路连通，以及其中，
对热交换器板中的至少一些而言，所述第一歧管部分包括：
连接第一歧管附件，该第一歧管附件限定流体流动通路，以从热交换器板的第一侧延伸成使第一歧管附件的内部流体流动通路经由第一开口与热交换器板的内部流体通路连通，
对热交换器板中的至少一些而言，所述第二歧管部分包括：
连接第二歧管附件，该第二歧管附件限定流体流动通路，以从热交换器板的第二侧延伸成使第二歧管附件的内部流体流动通路经由第二开口与热交换器板的内部流体通路连通，
将至少一些所述热交换器板的第一歧管附件联接至相邻热交换器板的第二歧管附件，以形成间隔开的、大体平行的热交换器板的堆垛，
其中，第一歧管附件和第二歧管附件每个均包括第一环形壁、第二环形壁以及径向台肩区域，该第二环形壁具有比第一环形壁的直径大的直径，该径向台肩区域联接第一环形壁和第二环形壁，径向台肩区域是顺应的，从而容许将歧管附件的延伸端部朝热交换器板部分地压缩；并且其中
将热交换器的至少一部分定位在两个电池模块之间包括：
将电池模块插入由热交换器板构成的热交换器板对之间，从而热交换器板和电池模块交插；和
压缩歧管附件，以减小热交换器板之间的间隔，从所述第一突伸距离到所述第二突伸距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，歧管附件中的至少一些构造成在被压缩一阈值量之后咬合到压缩尺寸。
3.根据权利要求1或2所述的方法，包括：通过深拉金属材料来形成附件。
4.一种装配电池组的方法，包括：
提供大体刚性的热交换器，所述热交换器限定用于热交换器流体的内部流体通路，并且具有至少一个顺应区域；和
将热交换器的至少一部分定位在两个电池模块之间，电池模块的每个均包括至少一个电池单元，所述至少一个电池单元容纳在刚性容器内，其中，所述将热交换器的至少一部分定位包括使热交换器的所述至少一个顺应区域至少临时地变形或移位，
其中，提供热交换器包括：
提供多块大体刚性且平坦的热交换器板，所述热交换器板每块均包括主板段，该主板段限定内部流体通路，其中所述第一和第二歧管部分均包括进口面板和出口面板，该进口面板和出口面板联接至主板段并且分别限定进口流体通路和出口流体通路，该进口流体通路和出口流体通路与内部流体通路连通，这些面板中的每一块顺应地联接至主板段，从而主板段能相对于面板移位，和
将至少一些所述热交换器板的进口面板和出口面板刚性地联接至相邻热交换器板的进口面板和出口面板，以形成间隔开的、大体平行的热交换器板的堆垛；并且其中
将热交换器的至少一部分定位在两个电池模块之间包括：
将电池模块插入由热交换器板构成的热交换器板对之间，从而热交换器板和电池模块交插；和
将主板段压缩在一起，以减小其间的距离，从所述第一突伸距离到所述第二突伸距离。
5.一种与至少两个电池模块一起使用的热交换器，电池模块的每个均包括至少一个电池单元，该至少一个电池单元容纳在刚性容器内，热交换器限定用于热交换器流体的内部流体通路，并且具有至少一个顺应区域，该至少一个顺应区域构造成被压缩，以促进热交换器与两个电池模块之间的热接触，其中所述热交换器包括：
多块大体平坦的间隔开的热交换器板，所述热交换器板每块均限定内部流体通路，热交换器板中的每一块均包括从热交换器板的第一侧突伸的第一歧管部分和从第二侧沿相反方向突伸的第二歧管部分，突伸的第一歧管部分和突伸的第二歧管部分彼此大体对准并且均限定与内部流体通路连通的流动开口，第一歧管部分和第二歧管部分中的至少一个是顺应的，以便能从第一突伸距离被压缩到第二突伸距离，从而一旦将电池模块插入到由热交换器板构成的热交换器板对之间以便热交换器板和电池模块交插，就能将顺应的歧管部分从第一突伸距离朝第二突伸距离压缩，其中，
热交换器板中的每一块均包括在热交换器板的第一侧上的第一开口和在第二侧上的第二开口，该第二开口与第一开口相对，第一开口和第二开口与内部流体通路连通，
所述热交换器板中的至少一些的第一歧管部分包括第一歧管附件，该第一歧管附件限定流体流动通路，并且从热交换器板的第一侧延伸成使得第一歧管附件的内部流体流动通路经由第一开口与热交换器板的内部流体通路连通，
热交换器板中的至少一些的第二歧管部分包括第二歧管附件，该第二歧管附件限定流体流动通路，并且从热交换器板的第二侧延伸成使得第二歧管附件的内部流体流动通路经由第二开口与热交换器板的内部流体通路连通，
所述热交换器板中的至少一些的第一歧管附件联接至相邻热交换器板的第二歧管附件，以形成间隔开的、大体平行的热交换器板的堆垛，
其中，第一歧管附件和第二歧管附件每个均包括第一环形壁、第二环形壁以及径向台肩区域，该第二环形壁具有比第一环形壁的直径大的直径，该径向台肩区域联接第一环形壁和第二环形壁，径向台肩区域是顺应的，从而容许歧管附件的延伸端部朝热交换器板被部分地压缩；并且
其中，电池模块能插入由热交换器板构成的热交换器板对之间，从而热交换器板和电池模块交插，并且歧管附件被压缩以减小热交换器板之间的间隔，从所述第一突伸距离到所述第二突伸距离。
6.根据权利要求5所述的热交换器，其中，歧管附件中的至少一些构造成在被压缩一阈值量之后咬合到压缩尺寸。
7.根据权利要求5或6所述的热交换器，附件通过深拉金属材料而形成。
8.一种与至少两个电池模块一起使用的热交换器，电池模块的每个均包括至少一个电池单元，该至少一个电池单元容纳在刚性容器内，热交换器限定用于热交换器流体的内部流体通路，并且具有至少一个顺应区域，该至少一个顺应区域构造成被压缩，以促进热交换器与两个电池模块之间的热接触，其中所述热交换器包括：
多块大体平坦的间隔开的热交换器板，所述热交换器板每块均限定内部流体通路，热交换器板中的每一块均包括从热交换器板的第一侧突伸的第一歧管部分和从第二侧沿相反方向突伸的第二歧管部分，突伸的第一歧管部分和突伸的第二歧管部分彼此大体对准并且均限定与内部流体通路连通的流动开口，第一歧管部分和第二歧管部分中的至少一个是顺应的，以便能从第一突伸距离被压缩到第二突伸距离，从而一旦将电池模块插入到由热交换器板构成的热交换器板对之间以便热交换器板和电池模块交插，就能将顺应的歧管部分从第一突伸距离朝第二突伸距离压缩，其中，
所述热交换器板是大体刚性的平坦热交换器板，所述热交换器板每块均包括主板段，该主板段限定内部流体通路，其中所述第一和第二歧管部分均包括进口面板和出口面板，该进口面板和出口面板联接至主板段并且分别限定进口流体通路和出口流体通路，该进口流体通路和出口流体通路与内部流体通路连通，面板中的每一个顺应地联接至主板段，从而主板段能相对于面板移位，至少一些所述热交换器板的进口面板和出口面板联接至相邻热交换器板的进口面板和出口面板，以形成间隔开的、大体平行的热交换器板的堆垛，主板段能一起压缩，从所述第一突伸距离到所述第二突伸距离，以与插入在热交换器板之间的电池模块相接合。
9.根据权利要求8所述的热交换器，其中，热交换器限定多个弹性的独立可压缩区域，并且电池模块每个均包括多个电池单元容器，所述多个电池单元容器接触热交换器，并且其中，独立可压缩区域定位成与相应电池单元容器对准。
10.一种用来与电池模块交换热能的热交换器，包括：
多块热交换器板，所述热交换器板每块均限定用于热交换器流体的内部流体流动通路，并且按堆垛布置，在该堆垛中，相邻的热交换器板彼此间隔开，相邻的热交换器板由歧管部分彼此顺应地连接，所述歧管部分允许热交换器流体在各热交换器板之间流动，并且所述歧管部分是顺应的，以允许在电池模块插入到热交换器板之间之后相邻的热交换器板朝彼此压缩，所述歧管部分构造成在压缩阈值量之后咬合到压缩状态，
其中，热交换器板中的至少一些包括从热交换器板的第一侧延伸的一对第一歧管部分和从热交换器板的第二侧延伸的一对第二歧管部分，第一和第二歧管部分每个均限定与内部流体通路连通的相应的流动通道，其中，对于堆垛中的中间板中的每一个而言，从热交换器板的第一侧延伸的成对第一歧管部分固定至从相邻热交换器板的第二侧延伸的成对第二歧管部分，堆垛的已连接的第一和第二歧管部分形成用于热交换器流体的进口歧管和出口歧管，
其中，所述第一和第二歧管部分是中间连接器的形式；
其中，中间连接器每个均包括第一环形壁、第二环形壁以及径向台肩区域，该第二环形壁具有比第一环形壁的直径大的直径，该径向台肩区域联接第一环形壁和第二环形壁，径向台肩区域是顺应的，从而容许中间连接器的延伸端部朝热交换器板被部分地压缩。
11.根据权利要求10所述的热交换器，其中，联接在一起的中间连接器直接铜焊在一起，并且中间连接器铜焊至热交换器板。
12.根据权利要求10至11中任一项所述的热交换器，其中，热交换器板是大体矩形的平坦板，并且使中间连接器对布置在热交换器板的一侧处，从而热交换器模块能够从热交换器板的相对侧插入到热交换器中。
13.根据权利要求10所述的热交换器，其中，径向台肩区域被弯曲，以促进中间连接器的压缩。
14.根据权利要求10或13所述的热交换器，其中，每个中间连接器的第一环形壁联接相应的热交换器板，并且第二环形壁联接至相邻的热交换器板的中间连接器的第二环形壁。
15.根据权利要求10或13所述的热交换器，其中，每个中间连接器的第二环形壁联接相应的热交换器板，并且第一环形壁联接至相邻热交换器板的中间连接器的第一环形壁。
16.根据权利要求10所述的热交换器，其中，每块热交换器板包括固定在一起的第一板和第二板，并且在该第一板和第二板之间限定流体流动通路。
17.根据权利要求10所述的热交换器，其中，热交换器板由金属材料形成，并且铜焊在一起。
18.一种电池组，包括多个电池模块，所述多个电池模块与根据权利要求10所述的热交换器交插。
19.一种用来与电池模块交换热能的热交换器，包括：
多块热交换器板，所述热交换器板每块均限定用于热交换器流体的内部流体流动通路，并且按堆垛布置，在该堆垛中，相邻的热交换器板彼此间隔开，相邻的热交换器板每块均包括主板段以及第一和第二歧管部分，该第一和第二歧管部分联接至主板段并且分别限定进口流体通路和出口流体通路，该进口流体通路和出口流体通路与内部流体通路连通，第一和第二歧管部分的每一个顺应地联接至主板段，从而主板段能相对于第一和第二歧管部分移位，至少一些所述热交换器板的第一和第二歧管部分联接至相邻热交换器板的第一和第二歧管部分，以形成间隔开的、大体平行的热交换器板的堆垛，至少在电池模块插入到热交换器板之间之前，主板段相对于热交换器板的相应的第一和第二歧管部分是可运动的，
其中，所述第一和第二歧管部分是进口面板和出口面板的形式，以及其中，主板段朝彼此是可压缩的，以提供与插入热交换器板之间的电池模块的热接触。
20.根据权利要求19所述的热交换器，其中，所述进口面板和出口面板位于热交换器堆垛的便于电池模块从相对的侧插入到堆垛中的共同侧处。
21.根据权利要求19所述的热交换器，其中，所述进口面板和出口面板位于热交换器堆垛的便于电池模块从相对侧插入到堆垛中的相对的两侧处。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的热交换器，其中，每块热交换器板包括固定在一起的第一板和第二板，并且在该第一板和第二板之间限定流体流动通路。
23.根据权利要求19至21中任一项所述的热交换器，其中，热交换器板由金属材料形成，并且铜焊在一起。
24.一种电池组，包括多个电池模块，所述多个电池模块与根据权利要求19所述的热交换器交插。
25.一种与至少两个电池模块一起使用的热交换器，电池模块的每个均包括至少一个电池单元，该至少一个电池单元容纳在刚性容器内，热交换器限定用于热交换器流体的内部流体通路，并且具有至少一个顺应区域，该至少一个顺应区域构造成被压缩，以促进热交换器与两个电池模块之间的热接触，
其中所述热交换器包括：层叠在一起的多块板，与所述容器相邻的所述多块板中的至少一块板提供与相邻容器的热交换表面，所述内部流体通路包括多个基本相互平行的流体腔室，所述多个流体腔室布置在所述热交换表面的不同位置上，所述热交换器包括由所述多块板限定的多个流体腔室区域，多个流体腔室中的每个均形成在所述流体腔室区域中的相应一个内，所述流体腔室区域是可弹性压缩的，并且彼此独立。
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