CN108072289A - 流路一体型热交换板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于电动汽车的电池模块相关技术，尤其是一种通过最大限度地简化结构使其制造工程更加简单并节省成本，且通过在安装于热交换板内侧的流路板中形成流路而使其热交换效果最大化的流路一体型热交换板。

Description

流路一体型热交换板
技术领域
本发明涉及一种适用于电动汽车的电池模块相关技术，尤其是一种通过最大限度地简化结构使其制造工程更加简单并节省成本的流路一体型热交换板(Plate heatexchanger integrated pipeline)。
尤其是本发明涉及一种通过在形成流路的流路板两侧面安装遮盖板，使其结构更加简单且制作更加容易的流路一体型热交换板相关技术。
背景技术
通常，汽车使用汽油或柴油作为燃料，利用燃料在引擎中燃烧时所产生的动力行驶在公路上或对大量货物进行搬运，而最近伴随人们对大气污染的日益关注，按照有关二氧化碳排放的法律法规，正在积极开展不会排放二氧化碳的洁净能源汽车相关的开发工作。
近来在这种趋势下开发出的电动汽车通过使用电池中所产生的电力来替代汽油或柴油燃料驱动电机提供汽车行驶所需的动力，因为不会排放二氧化碳而能够减少大气污染，但是目前在电动汽车中使用的电池因为容量以及尺寸限制等问题，采取将多个以单元(cell)为单位的电池聚集在一起制作成模块(module)的方式。
近来因为电池模块用于向电动汽车的高功率驱动用电机供应电源，所以在充电或放电时会释放出大量的热量，而这种高热可能会导致电池单元的老化，所以需要一种能够通过对电池单元进行冷却提升其放热特性的电池模块结构。
此外，锂离子电池单元因为低温阻抗较高，会导致冷启动(cold cranking)等低温性能下降的问题，所以需要开发出一种不仅能够对电池单元进行冷却，还能够通过提升其电池温度实现冷启动的技术。
目前作为对电动汽车用电池单元进行冷却的现有技术，已公开的有大韩民国公开专利第10-2013-0091211号(电池单元木块用放热板以及配备上述放热板的电池单元模块)。
上述现有技术是一种被插入到电池单元层之间的放热板，包括向基质树脂填充导热胶而形成的复合材料板以及被插入到上述复合材料板内部的碳纤维，采取上述碳纤维在复合材料板的内部向放热板的边缘部分延长的构成。
如上所述的现有技术是一种通过向放热板吹送冷空气而将蓄积在电池单元以及模块内部的热量释放到外部的冷却技术，虽然能够通过将包含碳纤维的放热板插入到电池单元层之间，在一定程度上减小模块的体积，但也会因为放热板的热交换效率下降而导致放热效果低下的问题。
此外，作为现有的对电池单元进行冷却的技术，包括使用热媒介(冷却水)的冷却装置，如上所述的冷却装置采取以钎焊(brazing)接合或机械接合等方式将冷却管接合到铝板中的热交换板。
但是如上所述的热交换板不仅会因为在冷却管的接合部分产生的热瓶颈现象而导致热交换效率的下降，还会因为制造工程过于复杂而导致生产性和经济性的下降，同时也会因为钎焊接合时加工温度的上升而导致热交换板以及冷却管的机械性质发生变形并因此造成耐久性和气密性下降的问题。
先行技术文献
专利文献
(专利文献1)大韩民国注册专利第10-1029353号。
(专利文献2)大韩民国注册专利第10-1093959号。
(专利文献3)大韩民国注册专利第10-1252963号。
(专利文献4)大韩民国注册专利第10-1271858号。
发明内容
本发明的目的在于解决在现有的对电池单元进行冷却的技术中因为热交换效率的下降而导致的放热效果低下的问题、因为制造工程过于复杂而导致的生产性和经济性下降的问题、以及耐久性和气密性下降的问题而提供一种通过在流路板中一体形成流路并在其两面安装覆盖膜构成一体型流路，防止热瓶颈现象并借此提升热交换效率、缩短制造工程并借此提升其生产性和经济性、缩小模块的体积并借此实现轻量化的流路一体型热交换板。
为了实现上述目的，适用本发明的流路一体型热交换板的特征在于：在由流路板部，采取扁平的板状且在其一面或两面形成多个流路；以及头部，位于上述流路板部的一端或两端并形成有用于向上述流路供应冷媒或使其排出；构成的流路板的两面安装覆盖膜，防止冷媒流出到流路的开放部分。
上述流路能够采用贯通流路板部的孔或分别在流路板部的两面形成的凹槽。
在上述头部的中央形成有隔壁形态的分歧部，在一端形成用于使冷媒流入的冷媒流入管部，在另一端形成用于使通过流路槽之后的冷媒排出的冷媒排出管部，在与流路板部的流路对应的部分形成冷媒流入孔和冷媒排出孔。
在上述流路板部的流路之间以及头部的外周面，形成可供上述覆盖膜坚固结合的膜固定槽为宜。
此外，在上述流路板的流路板部和头部之间能够形成平缓的倾斜部，以便于层叠的覆盖膜能够紧密贴合。
上述覆盖膜为了能够更容易地热贴合到流路板中而采用热可塑性物质制成。
此外，能够在上述覆盖膜的外部，安装一侧一体有在覆盖流路板部的板体部形成对头部进行包裹的头部覆盖部的导热板，从而提升其导热效率并使电池单元的固定更加容易。
适用本发明的流路一体型热交换板，能够通过在对电池单元进行冷却及加热的热交换板的板面形成可供热媒介(冷却水、加热水)通过的流路，提升其热交换效率。
此外，通过采取将膜热粘贴到一体形成的管道和流路板中的结构，能够使热交换板的结构变得非常简单并借此实现制造工程的高度简化，从而节省其制造成本。
尤其是通过粘贴于流路板中的膜，能够在热交换板的内侧即与导热板接触的部分简单地形成流路。
附图说明
图1是适用本发明的热交换板之一实施例的斜视图。
图2是适用本发明的热交换板之一实施例的平面图。
图3是图2的A-A截面图。
图4是图3的B部分的放大图。
图5是从头部视角对图2所示的热交换板进行图示的正面图。
图6是图5的C部分的放大图。
图7是适用本发明的热交换板之另一实施例的斜视图。
图8是适用本发明的热交换板之头部的不同实例的侧面图。
图9是适用本发明的热交换板之又一实施例的斜视图。
图10是图9所示的热交换板的截面图。
图11是图10的D部分的放大图。
图12是构成图9所示的热交换板的导热板实例的斜视图。
图13是构成图9所示的热交换板的导热板实例的底面斜视图。
符号说明
10-流路板，11-流路板部，11i-冷媒流入孔，11o-冷媒排出孔，11r-流路，11g-盖子固定槽，12-头部，12g-膜固定槽，12s-倾斜部，12w-分歧部，12i-冷媒流入管部，12o-冷媒排出管部，20-覆盖膜，30-导热板，31-板体部，31r-流路板安置槽，31g-电池单元安置槽，32-头部覆盖部，32s-倾斜部，40-冷媒供应管。
具体实施方式
本发明能够进行多种不同的变更且能够具有多种不同的实施例，下面将通过附图对特定的实施例进行图示并对其进行详细的说明。但这并不是为了将本发明局限于特定的实施形态，应理解为包含不脱离本发明的思想以及技术范围的所有变更、均等物以及替代物。
在对各个附图进行说明的过程中，在类似的构成要素中使用了类似的参考符号。在对本发明进行说明的过程中，如果认为对相关公知技术的具体说明有可能导致本发明的要旨变得不清晰，则将省略其详细说明。
下面将结合附图对适用本发明的实施例的具体构成进行详细介绍。本发明包括：流路板10，形成有可供冷媒(冷却水、加热水)通过的流路11r；覆盖膜20，对形成于上述流路板中的流路的开放面进行覆盖。
上述流路板10如图1、图2以及图7所示，包括：流路板部11，采取扁平的板状且形成多个流路11r；头部12，位于上述流路板11的一端或两端并形成有用于向上述流路供应冷媒或使其排出的流路。
如图所示，上述流路11r中形成有多个且在流路11r之间形成有可供覆盖膜贴合的膜贴合部，在膜贴合部中形成有多个膜固定槽11g，以便使覆盖膜20的一部分被嵌入固定。
即，上述覆盖膜20为了能够更容易地热贴合到流路板10中而采用热可塑性物质制成，在以包裹流路板表面的方式配置之后通过加热贴合到流路板10的表面，从而覆盖流路11r的开放面并借此形成流路。
在按照如上所述的方式对上述覆盖膜20进行热贴合的过程中，覆盖膜中的一部分将被压入到上述膜固定槽11g中，从而与流路板10形成为一体。
此外，也能够通过在构成流路板10的头部12的外周面形成膜固定槽12g，使覆盖膜20中的一部分被嵌入结合。
形成于上述流路板10中的流路11r，能够采取如图4(a)所示的贯通流路板部11的孔形状，也能够采取如图4(b)所示的在流路板部11的两面分别形成的凹槽形状。
此外，上述流路板10的头部能够采取如图7所示的圆筒形形状，并在侧壁形成与在流路板部11中所形成的流路11r连接的冷媒流入孔和冷媒排出孔。
另一实例中的头部12采取如图1、图2以及图5所示的圆柱形形状，在中央形成隔壁形态的分歧部12w，在一端形成用于使冷媒流入的冷媒流入管部12i，在另一端形成用于使通过流路槽之后的冷媒排出的冷媒排出管部12o。
即，上述头部12以上述分歧部12w为中心在两端部形成冷媒流入管部12i和冷媒排出管部12o，使得流入到冷媒流入管部12i中的冷媒能够在通过流路槽之后通过冷媒排出管部12o进行排出。
此外，在头部12的分歧部12w和冷媒流入管部12i之间以及分歧部12w和冷媒排除管部12o之间的面相流路板部的一面形成半圆形的流路槽，而且在与形成于上述流路槽侧壁的流路板部10中的流路11r对应的部分形成冷媒流入孔11i和冷媒排出孔11o。
借此，流入到分歧部12w和冷媒流入管部12i的流入槽中的冷媒将通过多个冷媒流入孔11i流入到流路11r中，并通过分歧部12w和形成于冷媒排除管部12o的流路槽中的多个冷媒排出孔12o排出，以确保冷媒的流动更加流畅。
此外，当上述流路板10的流路板部11和头部12相互连接的部分形成如图8(a)所示的一定的角度时，如图所示，因为流路板10的头部12和流路板部11之间的角度过深，可能会导致安装于外部的覆盖膜20无法紧密贴合到角度过深的部分，从而因为形成缝隙T而导致漏水现象发生。
因此如图8(b)以及(c)所示，在上述流路板10的流路板部11和头部12之间形成平缓的倾斜部12s，以便于覆盖膜20能够坚固贴合为宜。
上述覆盖膜20如上所述，为了能够更容易地热贴合到流路板10中而采用热可塑性物质制成为宜，且为了强化其强度而采取多层层叠形成的薄膜形态为宜。
作为上述覆盖膜20的实例，能够采用由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、铝(Al)以及PE或PP层叠制成的3层膜，或采取由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、铝(Al)、尼龙以及PE或PP等热可塑性树脂4层层叠制成的4层膜。
如上所述结构的适用本发明的流路一体型热交换板，通过在流路板1的表面覆盖薄膜形态的覆盖膜20进行制造，能够简化其结构以及制造工程，从而提升其生产性。
虽然如上所述的适用本发明的流路一体型热交换板具有如上所述的优点，但是因为其结构可能较为脆弱，所以在其外部安装强化手段为宜。
作为强化手段，能够在上述覆盖膜20的外部，安装一体形成有在覆盖流路板部11的板体部31一侧对头部12进行包裹的头部覆盖部32的导热板30。
上述导热板30采用导热性优秀且能够实现轻量化的荷重较轻的铝或铝合金制作为宜，如图9以及图10所示，在提供粘贴电池单元所需面积的同时采取长方体的板状形态。
上述导热板30如上所述，是一种用于对层叠到流路板10表面中的覆盖膜20进行保护、将沿着流路板的流路流动的冷媒的热气或冷气更有效地传递到电池单元中、将电池单元更加容易地安装到热交换板中的手段。
如上所述的导热板30通过直接与电池单元100接触，对电池单元中的热量进行吸收或向电池单元供应热量，如图9及图10所示，为了能够稳定地固定电池单元100而形成有电池单元安置槽31g。
上述导热板30如图12及图13所示，一体形成有可供流路板10的流路板部11安置的板体部31以及在上述板体部31的一侧对流路板的头部12进行包裹的头部覆盖部32。
即如图12及图13所示，在上述导热板30的板体部31的外表面形成有可供电池单元100安置的电池单元安置槽31g，在内侧面形成有流路板部安置槽31r，在与头部覆盖部32的头部相向的一面形成有与头部的外表面形状一致的半圆形头部安置槽32r。
如上所述的导热板由能够分别插入到上述流路板的前后面中的两个板体形状制成，通过在流路板10被嵌入到上述两个半体之间的状态下利用固定螺丝等固定手段对两个板体进行固定，能够对流路板进行包裹。
此外，在与形成于上述流路板10中的倾斜部12s对应的部分形成倾斜部32s，使其能够贴紧到流路板的倾斜部中。
未说明的符号40是安装于冷媒流入管部12i中的冷媒供应管。
上面对适用本发明的较佳实施例进行了说明，但本发明并不局限于上述实施例，具有本发明所属技术领域之一般知识的人员能够通过上述实施例在不脱离本发明要旨的范围内进行多种变更。

Claims (9)

1.一种流路一体型热交换板，其特征在于：在由流路板部(11)，采取扁平的板状且在其一面或两面形成多个流路(11r)；以及头部(12)，位于上述流路板部(11)的一端或两端并形成有用于向上述流路供应冷媒或使其排出；构成的流路板(10)的两面安装覆盖膜(20)，防止冷媒流出到流路的开放部分。
2.根据权利要求1所述的流路一体型热交换板，其特征在于：
上述流路(11r)采取贯通流路板部(11)的孔形状。
3.根据权利要求1所述的流路一体型热交换板，其特征在于：
上述流路(11r)采取分别在流路板部(11)的两面形成的凹槽形状。
4.根据权利要求1至权利要求3中的某一项所述的流路一体型热交换板，其特征在于：
在上述头部(12)的中央形成有隔壁形态的分歧部(12w)，在一端形成用于使冷媒流入的冷媒流入管部(12i)，在另一端形成用于使通过流路槽之后的冷媒排出的冷媒排出管部(12o)，在与流路板部(100)的流路对应的部分形成冷媒流入孔(11i)和冷媒排出孔(11o)。
5.根据权利要求4所述的流路一体型热交换板，其特征在于：
在上述流路板部(11)的流路之间以及头部(12)的外周面，形成可供上述覆盖膜(20)坚固结合的膜固定槽(11g，12g)。
6.根据权利要求5所述的流路一体型热交换板，其特征在于：
在上述流路板(10)的流路板部(11)和头部(12)之间形成平缓的倾斜部(12s)。
7.根据权利要求6所述的流路一体型热交换板，其特征在于：
上述覆盖膜(20)为了能够更容易地热贴合到流路板(10)中而采用热可塑性物质制成。
8.根据权利要求7所述的流路一体型热交换板，其特征在于：
在上述覆盖膜(20)的外部，安装一体形成有在覆盖流路板部(11)的板体部(31)一侧对头部(12)进行包裹的头部覆盖部(32)的导热板(30) 。
9.根据权利要求8所述的流路一体型热交换板，其特征在于：
在上述导热板(30)的板体部(31)的外表面，形成可供电池单元相向安置的电池单元安置槽(31g) 。
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