CN111106365B - 具有用于冷却多排电池单体的内部冷流体分布特征的热交换器 - Google Patents

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Abstract

一种用于冷却多排电池单体的热交换器，具有多个纵向流动部段，这些纵向流动部段限定至少第一U形流动区域和第二U形流动区域，每个流动区域位于一排电池单体的下方。流动部段包括入口流动部段和出口流动部段，以及至少两个中间流动部段。入口端口和出口端口与相应的入口流动部段和出口流动部段流体连通，并且第一旁路通道在入口端口与至少一个中间流动部段之间延伸。第一旁路通道从入口供给相对较冷的传热流体，以与第二或随后的U形流动区域中的较热流体混合，从而改善成排的电池单体之间的温度均匀性。第二旁路通道可围绕热交换器的外周从入口流动部段延伸到第二或随后的U形流动区域。

Description

具有用于冷却多排电池单体的内部冷流体分布特征的热交 换器
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年10月25日提交的德国实用新型申请第DE202018004979.4号，以及2018年11月30日提交的美国临时专利申请第62/773,464号的优先权和权益，其内容以参见的方式纳入本文。
技术领域
本公开涉及电池电动车辆(BEV)或混合动力电动车辆(HEV)的能量存储系统内的可再充电电池的热管理，并且具体地涉及适于冷却多排可再充电电池的热交换器。
技术背景
诸如那些在BEV和HEV中使用的能量存储系统包括可再充电锂离子电池。用于BEV或HEV的典型可再充电电池包括多个电池模块，这些电池模块串联和/或并且联电连接在一起以为电池提供期望的系统电压和容量。每个电池模块包括多个电池单体，这些电池单体串联和/或并且联电连接在一起，其中电池单体可以是软包(pouch)单体、棱柱形单体或圆柱形单体的形式。
BEV和HEV中的可再充电车辆电池产生需要耗散的大量热量，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。
液冷式热交换器可用于管理这些可再充电车辆电池的热负荷。这些电池热交换器通常包括“冷板”式热交换器或“ICE”(“单体间元件”)板式热交换器。冷板式热交换器是具有平坦的上表面的热交换器，在其上布置有一个或多个电池单体，其中与每个冷板相关联的电池单体的数量是可变的，并且取决于冷板的面积，可以包括一个或多个电池模块。通常，布置在冷板上的电池单体将是棱柱形单体或圆柱形单体，其容纳在刚性容器中。例如，棱柱形单体可以容纳在盒状容器中，这些盒状容器布置成彼此面对面接触。
相反，ICE板式热交换器布置或“夹在”相邻的软包单体或棱柱形单体之间，各个ICE板式热交换器通过共同的入口和出口歧管流体地连接在一起。冷板式热交换器和单体间元件(或ICE板式热交换器)的示例描述于共同转让的美国专利申请第14/972,463号、题为“用于电池热管理应用的逆流式热交换器”(公开号US2016/0204486A1)，其全部内容以参见的方式纳入本文。
电池热交换器表面上的温度均匀性是这些类型的电池单体或整个电池系统的热管理中的重要考虑因素，因为横跨热交换器表面的温度均匀性涉及确保在各个电池单体内以及在车辆电池的相邻电池单体之间存在最小温度差异。确保足够的温度均匀性是热交换器设计的具有挑战性的方面，因为传热流体的温度在出口处比在入口处高。
在单个电池单体内以及相邻的电池单体排之间保持足够的温度均匀性是特别困难的，例如，在U形流动热交换器构造中，其中第一排电池单体布置成与热交换器的入口侧接触，而第二排电池单体布置成与热交换器的出口侧接触。
需要一种电池热交换器，所述电池热交换器在横跨与电池单体接触的表面上实现改善的温度均匀性。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种热交换器，所述热交换器具有长度和宽度并且包括由流动屏障分开的多个流动部段。每个流动部段具有沿热交换器的长度间隔开的第一端部和第二端部。流动部段沿着热交换器的宽度并排布置，并且流动部段的相邻对通过流动屏障中的开口彼此流体连通。多个流动部段包括入口流动部段、出口流动部段以及在入口流动部段与出口流动部段之间的至少第一中间流动部段和第二中间流动部段。
该热交换器还包括：入口端口，所述入口端口与入口流动部段的第一端部流体连通；出口端口，所述出口端口与出口流动部段流体连通；以及第一旁路通道，所述第一旁路通道在入口端口与至少一个中间流动部段之间延伸。
根据一个方面，热交换器还包括偶数个中间流动部段，使得热交换器限定多个U形流动区域，并且使得出口端口与出口流动部段的第一端部流体连通。
根据一个方面，多个U形流动区域包括第一U形流动区域和第二U形流动区域。第一U形流动区域包括入口流动部段和第一中间流动部段，其中，第一开口提供入口流动部段的第二端部与第一中间流动部段之间的流体连通。第二U形流动区域包括第二中间流动部段和出口流动部段，中，第三开口提供第二中间流动部段的第二端部与出口流动部段之间的流体连通。
根据一个方面，第一旁路通道从入口端口横向地延伸到第一中间流动部段和第二中间流动部段中的至少一个的第一端部。
根据一个方面，第一旁路通道从入口端口横向地延伸到第二开口，通过该第二开口在第一中间流动部段的第一端部与第二中间流动通道的第一端部之间提供流体连通。
根据一个方面，热交换器还包括第二旁路通道，所述第二旁路通道从第一U形流动区域分支并且延伸到第二U形流动区域。
根据一个方面，第二旁路通道具有在入口流动部段的第一端部与第二端部之间与入口流动部段流体连通的第一端部，以及在出口流动部段的第一端部与第二端部之间与出口流动部段流体连通的第二端部。
根据一个方面，热交换器包括第一平板和具有外周凸缘的第二成形板，第二成形板沿着外周凸缘密封地连结至第一板。该热交换器具有成对相对的纵向延伸的侧部边缘和成对相对的横向延伸的端部边缘；其中，第二旁路通道在入口流动部段与第二板的外周凸缘之间沿着侧部边缘中的一个第一侧部边缘纵向延伸；并且其中，第二旁路通道还沿着一个端部边缘在流动部段的第二端部与第二板的周边凸缘之间横向延伸。
根据一个方面，第二旁路通道的第二端部位于第二中间流动部段的第二端部、出口流动部段的第二端部、和/或在第二中间流动部段的第二端部与出口流动部段之间的第三开口处。
根据一个方面，第二旁路通道还在出口流动部段与第二板的外周凸缘之间沿着侧部边缘中的第二个纵向地延伸。
根据一个方面，第二旁路通道的第二端部位于出口流动部段的第一端部与第二端部之间。
根据一个方面，第二旁路通道的第二端部位于出口流动通道的第一端部、和/或靠近出口端口。
根据一个方面，每个流动部段限定一个传热区域，所述传热区域被限定为该流动部段的一个区域，该区域适于允许传热流体从其中流过；其中，入口流动部段具有比第一中间流动部段小的传热区域；并且其中，第二中间流动部段具有比出口流动部段小的传热区域。
根据一个方面，热交换器包括第一平板和具有外周凸缘的第二成形板，所述第二成形板沿外周凸缘密封地连结至第一板；其中，第二板包括在入口流动部段和第二中间流动部段中的一个或多个凸起，所述凸起适于相对于相应的第一中间流动部段和出口流动部段减小入口流动部段和第二中间流动部段中的每一个中的传热区域。
根据一个方面，第二板包括第一阻碍凸起和第二阻碍凸起，其中，第一阻碍凸起位于入口流动部段的第一端部，而第二阻碍凸起位于第二中间流动部段的第一端部。
根据一个方面，每个流动部段包括多个通道肋，所述通道肋将每个流动部段分成多个纵向延伸的流动通道。
根据一个方面，通道肋的数量和/或宽度在入口流动部段与第一中间流动部段之间、和/或在第二中间流动部段与出口流动部段之间变化。
根据一个方面，入口流动部段中的通道肋的数量小于第一中间流动部段中的通道肋的数量；和/或第二中间流动部段中的通道肋的数量小于出口流动部段中的通道肋的数量。
根据一个方面，入口流动部段中的通道肋中的至少一个通道肋比第一中间流动部段中的通道肋中的每一个通道肋宽；和/或第二中间流动部段中的通道肋中的至少一个比出口流动部段中的通道肋中的每一个宽。
根据一个方面，热交换器包括第一平板和具有外周凸缘的第二成形板，第二成形板沿着外周凸缘密封地连结至第一板，热交换器具有成对相对的纵向延伸的侧部边缘和成对相对的横向延伸的端部边缘。第一U形流动区域和第二U形流动区域中的每一个适于在与热交换器的第一平板的外表面热接触的一排电池单体的下面。
根据一个方面，入口端口和出口端口设置在第一板中，并且位于热交换器的中央区域中，在第一板的适于与电池单体热接触的区域以外。
根据一个方面，入口端口和出口端口沿着将热交换器平分成第一部分和第二部分的横向镜像平面定位；并且其中，第一部分和第二部分彼此成镜像。
根据一个方面，每个流动部段的第一端部位于热交换器的中央区域中，并且每个流动部段的第二端部位于端部边缘中的一个附近。
附图说明
现将参照附图借助于示例描述本发明的示例性实施例，附图中：
图1是根据第一实施例的热交换器的俯视平面图。
图2是图1的热交换器的分解俯视立体图。
图3是图1的热交换器的分解仰视立体图。
图4A是图1的热交换器的底板的一端的放大的局部俯视平面图。
图4B是单独示出图4A的某些特征的说明性示意图。
图5是图1的热交换器的底板的中间部分的放大的局部俯视平面图。
图6是图1的热交换器的底板的中间部分的放大的局部俯视立体图。
图7是示出通过图1的热交换器的整个W形流动路径的说明性示意图。
图8是示出图1的热交换器的中间部分中的旁路流动路径的说明性示意图。
图9是根据第二实施例的热交换器的底板的俯视平面图；以及
图10是根据第三实施例的热交换器的底板的俯视平面图。
具体实施方式
本文所述的热交换器通常是具有相对的外表面的大致扁平的平面流体承载板，至少一个外表面适于与BEV或HEV的可再充电电池的一个或多个电池单体和/或电池模块热接触。
在一些实施例中，本文所述的热交换器特别适于与布置成两个或更多个纵向延伸的排的多个电池单体热接触。
根据第一实施例的热交换器10在图1至图9中示出。热交换器10具有沿纵向轴线(y轴线)的长度和沿横向轴线(x轴线)的宽度。热交换器10包括具有内表面和外表面14、16的第一板12以及具有内表面和外表面20、22的第二板18。热交换器10是“冷板”，其中，第一板12的外表面16提供一个平坦表面，一个或多个电池单体2和/或电池模块4支承在该平坦表面上。
图1示出了电池模块4，所述电池模块包括支承在第一板12的外表面16上的七十二个棱柱形电池单体2。电池单体2布置成两排纵向延伸的(沿y轴)三十六个单体，这两排电池单体并排布置。每排三十六个单体包括两组十八个单体，每排中的两组单体2彼此纵向间隔，如以下进一步讨论的。
每个电池单体2具有多个矩形表面，包括顶表面54、底表面56、成对相对的侧表面58和成对相对的端表面60。底表面56与第一板12的外表面16热接触。尽管未示出，但电池单体2电连接在一起，并且电池模块4电连接到车辆电池的其它电池模块。应当理解，电池单体2的总数可以与附图中所示的不同，并且电池单体2可以布置成多于两个纵排。
可以在第一板12的外表面16和电池单体2的底表面56之间设置热界面材料(TIM)的薄层(未示出)，以增强热交换器10和电池单体2之间的热接触。TIM可包括导热油脂、蜡或金属材料。
热交换器10通常为矩形，沿纵向轴线伸长，具有成对纵向延伸的第一侧部边缘25和第二侧部边缘26以及成对横向延伸的第一端部边缘44和第二端部边缘46，其中，侧部边缘25、26和端部边缘44、46在本文中也称为第一板12和第二板18的侧部边缘和端部边缘。
第二板18具有相对的内表面20和外表面22，并且例如通过冲压、拉伸或模制成形，以提供多个凸起，这些凸起一起限定中央区域24，中央区域24具有在所有侧部上被平面凸缘28包围的多个凹槽或通道，平面凸缘28在第二板18的内表面20上限定平面周向密封表面30。第一板12和第二板18利用它们处于相对面向彼此的关系的内表面14、20密封地连结在一起，并且其中内表面14、20的某些部分彼此间隔开。第二板18的平面周向密封表面30密封地连结至第一板12的内表面14上的平面周向密封表面32，其中在相应的密封表面32、30的内部的内表面14、20的某些部分彼此间隔开。
热交换器10还包括第一端口40和第二端口42，所述第一端口40和第二端口42包括在第一板12中的孔，它们位于平面周向密封表面32的以内，传热流体通过所述孔被引入热交换器10以及从热交换器10排出。第一端口40设有第一管状配件48，而第二端口42设有第二管状配件50，配件48、50从第一板12的外表面16向上突出，以在流体流动通路34和车辆的流体循环系统(未示出)之间提供流体连通。在本实施例中，第一端口40和第一配件48是入口端口和配件，而第二端口42和第二配件50是出口端口和配件。
端口40、42和配件48、50位于热交换器10的中央区域62中，所述中央区域62在由电池单体2占据的区域以外。中央区域62将每排三十六个电池单体分成两组，每组十八个。尽管在本实施例中，端口40、42和配件48、50位于中央区域62中，但是端口40、42和配件可以替代地沿着热交换器10的端部边缘44、46中的一个定位。
板12、18以及配件48、50可以由铝或其合金构成，并且可以通过在钎焊炉中钎焊而连结在一起。尽管第一板12和第二板18示出为具有相同或相似的厚度，但是第一板12可以包括散热器或热扩散器，其厚度在其区域的至少一部分上大于第二板18的厚度。
第二板18的中央区域24中的至少一些通道或凹槽限定热交换器10的多个流体流动通道的底部和侧面。如从附图中可以看出的，端口40、42沿着将热交换器10平分成第一部分64和第二部分66的横向镜像平面P定位，其中，第一部分64和第二部分66中的通道或凹槽的图案彼此成镜像。
下面是对第一部分64中的通道或凹槽的图案的描述，并且该描述同样适用于第二部分66。
图4A和图4B是示出热交换器10的第一部分64中的第二板18的一部分的俯视平面图，其中，第一(入口)端口40和第二(出口)端口42的位置叠置在第二板18上。如图7所示，在第一部分64中限定整体W形流动模式，所述W形流动模式包括四个纵向延伸的腿。或者，如从图7中可以看出，整个流动模式可以看作成对U形流动模式，每个U形流动模式位于一排电池单体2的下面，其轮廓可以在图7中看到。
图4B单独示出了第二板18的多个特征，现在将在下面描述这些特征，同时消除了第二板18的多个其它特征。
如图4B所示，热交换器10的第一部分64限定沿着热交换器10的宽度并排布置的多个流动部段68、70、72、74。流动部段68、70、72、74中的每一个具有沿着纵向轴线间隔开的第一端部和第二端部，其中，每个流动部段的第一端部位于热交换器10的中央区域62处，并且每个流动部段的第二端部位于热交换器10的端部边缘44、46中的一个的附近。
每个流动部段68、70、72、74包括图7所示的W形流动模式的纵向腿中的一个，其中，相邻的流动部段68、70、72、74由流动屏障分开。在这方面，相邻的流动部段68、70由第一流动屏障76分开；相邻的流动部段70、72由第二流动屏障78分开；相邻的流动部段72、74由第三流动屏障80隔开。
每个流动屏障76、78、80包括开口，通过该开口在相邻的成对流动部段68、70、72、74之间提供流体连通。在这方面，第一流动屏障76具有第一开口82，所述第一开口提供第一流动部段68的第二端部与第二流动部段70之间的流体连通；第二流动屏障78具有第二开口84，所述第二开口提供第二流动部段70的第一端部与第三流动部段72的第一端部之间的流体连通；第三流动屏障80具有第三开口86，所述第三开口提供第三流动部段72的第二端部与第四流动部段74的第二端部之间的流体连通。如可看到的，相继的流动屏障76、78、80的开口82、84、86位于流动部段68、70、72、74的相对端处，从而在第一端口40与第二端口42之间提供W形流动模式。
第一(入口)端口40位于第一流动部段68的第一端部，其在本文中也称为“入口流动部段”。第二(出口)端口42位于第四流动部段74的第一端部处，其在本文中也称为“出口流动部段”。第二流动部段70和第三流动部段72位于入口流动部段68与出口流动部段74之间，并且在本文中均称为“中间流动部段”。应当理解，中间流动部段的数量可以大于两个，例如在多于两排的电池单体2与第一板12热接触的实施例中。而且，例如在多个流动部段是奇数的情况下，第二端口42可位于出口流动部段的第二端部(在两个部分64、66中)。
在本实施例中，第一排电池单体2位于第一流动部段68与第二流动部段70之上并且与其热接触，这两个流动部段68、70在第一排电池单体2之下形成第一U形流动区域88(图4A)。类似地，第二排电池单体2位于第三流动部段72与第四流动部段74之上并且与其热接触，这两个流动部段68、70在第二排电池单体2之下形成第二U形流动区域90。这两个U形流动区域88、90串联布置并且由第二屏障78分开，其中，由流动部段68、70形成的第一U形流动区域将传热流体供给至由流动部段72、74形成的第二U形流动区域，即，通过第二屏障78的第二开口84。
当热传递流体流过包括第一U形流动区域88的第一流动部段68和第二流动部段70时，热传递流体从第一排电池单体2吸收热量，当热传递流体在第一端口40与第二流动屏障78的第二开口84之间流动时，热传递流体的温度升高。因此，通过第二开口84接收进入第二U形流动区域90的传热流体的温度，高于通过第一(入口)端口40供给至第一U形流动区域88的传热流体的温度。流过第一U形流动区域88和第二U形流动区域90的传热流体之间的这种温差可导致第一排与第二排中的电池单体2之间的温差。
本实施例提供了将使流经第一U形流动区域88和第二U形流动区域90的传热流体之间的温差最小化的特征，从而改善第一排和第二排中的电池单体2的温度均匀性。现在将在下面描述这些特征。
热交换器10的第一部分64和第二部分66各自包括第一旁路通道92，所述第一旁路通道允许经第一端口40进入热交换器10的传热流体的一部分部分地或完全地旁路绕过第一U形流动区域88，直接从第一端口40流到第二U形流动区域90。在图8中用箭头示出了在第一旁路通道92与第一流动部段68之间分流的方向。这些箭头仅示出了流动方向，而不是流体流过的流动通道的精确位置。在这方面，图8的横向箭头仅指示流体流过第一旁路通道92的方向，并且从第一旁路通道92沿着y轴移位。通过第一旁路通道92进入第二U形流动区域90的相对冷的传热流体与通过第二开口84进入第二U形流动区域90的较热的传热流体混合，从而降低进入第二U形流动区域90的传热流体的总量的温度。这具有减小流经第一U形流动区域88与第二U形流动区域90的传热流体之间的温差的效果，从而改善第一排和第二排中的电池单体2的温度均匀性。
在本实施例中，第一旁路通道92从第一端口40的区域直接横向延伸到中间流动部段70、72中的一个的第一端部，具体的是第三流动部段72的第一端部。然而，应当理解，第一旁路通道92可以替代地将冷的传热流体直接地输送到第二流动部段70的第一端部中、和/或直接地输送到第二流动部段70与第三流动部段72之间的第二开口84。应当理解，相对于来自第一端口40的传热流体进入第一流动部段68的第一端部通过的通道的宽度，通过第一旁路通道92转移的传热流体的量将由旁路通道92的宽度来确定。
还如图4B所示，本实施例还包括第二旁路通道94，所述第二旁路通道从第一U形流动区域88分支，并且将传热流体的一部分转移到第二U形流动区域90。在本实施例中，第二旁路通道94与流动部段68、70、72、74的宽度相比相对较窄，并且具有第一端部96和第二端部98。第一端部96沿着第一流动部段68的外边缘定位，紧邻平面凸缘28，并且在第一流动部段68的第一端部与第二端部之间，使得第二旁路通道94接收来自第一端口40和/或第一流动部段68的传热流体。第二旁路通道94从第一端部96沿着第二板18的外边缘、紧邻平面凸缘28、沿着侧部边缘25、沿着端部边缘44和沿着侧部边缘26延伸。第二旁路通道94的第二端部98沿着第四流动部段74的外边缘定位，使得第二旁路通道94将传热流体输送到第四流动部段74。在本实施例中，第二端部98位于第四流动部段74的第一端部，靠近第二端口42。第二旁路通道94限定在平面凸缘28与周边肋95之间，周边肋95从第二旁路通道94的第一端部96延伸到第二端部98，并且沿着侧部边缘25、端部边缘44和侧部边缘26基本平行于平面凸缘28。在本实施例中，周边肋95的沿侧部边缘25延伸的部分比周边肋95的其它部分厚，其原因将在下面解释。可以看到，第二流动屏障78连结至周边肋95的沿着端部边缘44延伸的部分。在附图中示出的周边肋95是连续的，然而，如果需要，它可以包括一个或多个间隙，以允许与一个或多个流动部段68、70、72、74流体连通。例如，图4B以虚线示出了间隙97，以允许第二旁路通道94与流动部段74之间的连通。
可以看出，第二旁路通道94适于围绕第二板18的外周以及围绕第一U形流动区域88和第二U形流动区域90的外周输送相对冷的传热流体。这也将有助于降低第一U形流动区域88和第二U形流动区域90之间的温差，从而改善第一排和第二排中的电池单体2的温度均匀性。在其中周边肋95是连续的实施例中，流过第二旁路通道94的传热流体可不与第二U形流动区域90中的传热流体混合，直到其靠近第二端口42，取决于第二端部98的位置，第二旁路通道94中的流体可通过第一板12和第二板18的热传导而略微加热。
应当理解，第二旁路通道94的第一端部96可位于沿第一流动部段68的外边缘在其第一端部与第二端部之间的任何点处，并且第二旁路通道94的第二端部98可类似地位于沿第四流动部段74的外边缘在其第一端部与第二端部之间的任何点处。例如，在一些实施例中，第二旁路通道94的第一端部96可紧邻第一端口40定位，而第二旁路通道94的第二端部98可紧邻第二端口42定位。
流动部段68、70、72、74与旁路通道92、94的底部和侧面包括形成在第二板18的中央区域24中的凹槽或通道，所述凹槽或通道由图4B中所示的多个凸起限定。图4B所示的凸起全都具有顶部密封表面，所述顶部密封表面可以是平的(见图6)或圆滑的，并且与平面凸缘28共面，使得凸起的密封表面以与由平面凸缘28限定的密封表面30相同的方式，密封地连结至第一板12的内表面14。
如上所述，图4B仅示出了第二板18的一些特征，而图4A示出了第二板18包括限定支承元件和/或流动增强特征的附加凸起。现在将在下面描述这些附加特征。
图4A示出了第二板18包括多个凸起，所述凸起为细长支承肋或圆形凹窝的形式，所述凸起由附图标记100表示，并且在此称之为“支承元件”。支承元件100强化热交换器10的区域，在该区域中没有其它凸起来为第一板12和第二板18提供结构支承，诸如在一个或多个流动部段68、70、72、74的第一端部和第二端部，这些区域提供歧管空间，在这些歧管空间中传热流体可以横跨流动部段68、70、72、74的宽度横向分布。支承元件100也可以设置在流动屏障76、78、80的第一开口82、第二开口84和第三开口86中或附近。应当理解，支承元件100也可以提供流动增强，诸如增加湍流和/或破坏边界层。
除了支承元件100，图4A还示出了第二板18包括多个凸起，所述凸起将每个流动部段68、70、72、74分成多个分离的流动通道。这些凸起由附图标记102表示，并且在此称之为“通道肋”，通道肋102之间的流动通道由附图标记104表示。通道肋102至少基本纵向地在流动部段68、70、72、74的第一端部与第二端部之间延伸。
从图4A中可以看出，通道肋102的数量和宽度在各个流动部段68、70、72、74之间是可变化的，并且也可在至少一些流动部段68、70、72、74内略微变化。这具有改变流动部段68、70、72、74中的流动通道104的宽度和数量的效果。此外，热交换器10可包括一个或多个流动阻碍凸起，如下所述，用以改变流动部段68、70、72、74的传热区域，其中，每个流动部段68、70的传热区域限定为传热流体流过的那个流动部段的面积。
改变流动通道104的数量和宽度、和/或改变流动部段68、70、72、74的传热区域的主要原因，是要在构成U形流动区域88、90中的每一个的流动部段之间提供改善的温度均匀性，即，在构成第一U形流动区域88的第一流动部段68与第二流动部段70之间提供改善的温度均匀性；并且在构成第二U形流动区域90的第三流动部段72与第四流动部段74之间提供改善的温度均匀性。
U形流动区中的通道和/或传热区域的数量和宽度的这种变化，在共同转让的美国临时专利申请第62/682,610号中详细描述，该专利申请于2018年6月8日提交，名称为“用于改善传热的传热介质(UTILIZATIONOF DEAD CHANNEL TO IMPROVE TEMPERATUREUNIFORMITY ON THERMAL INTERFACE MATERIAL)”，其全部内容以参见的方式纳入本文。
在热交换器10的第一U形流动区域88中，可以看出，第一流动部段68包括两个通道肋102，使得第一流动部段68包括三个流动通道104(不包括第二旁路通道94)，它们可沿着其长度的部分或全部具有类似的宽度。第一流动部段68中的一个通道肋102比另一个通道肋102相对较宽。此外，周边肋95沿侧部边缘25的较大宽度、和/或凸缘28沿侧部边缘25与在入口端口40与第二旁路通道94的第一端部96之间的区域中的较大宽度，导致第一流动部段68中的热传递面积的一些额外减小。
第一U形流动区域88的第二流动部段70具有由两个直的细长通道肋102形成的更规则的肋图案，使得第二流动部段70包括三个直的纵向流动通道104，其可具有相似或基本相同的宽度。
另外，第一流动部段68的第一端部的靠近第一端口40的主要部分被第一流动阻碍凸起106占据，该第一流动阻碍凸起106形成第一流动屏障76的一部分，并且包括部分地限定第一旁路通道92的横向延伸肋106a。相对宽的通道肋102和第一流动阻碍凸起106共同给第一流动部段68提供比第二流动部段70更小的传热区域，并且发明人已经发现，第一流动部段68的传热表面积相对于第二流动部段70的这种减小可以改善第一流动部段68与第二流动部段70之间的温度均匀性，从而改善与第一U形流动区域88热接触的第一排电池单体2内的电池单体2的温度均匀性。
在热交换器10的第二U形流动区域90中，可以看出，第三流动部段72包括三个通道肋102，使得第三流动部段72包括四个流动通道104，其可沿着它们的长度的部分或全部具有类似的宽度。第三流动部段68中的两个通道肋102比另一个通道肋102相对较宽。
第二U形流动区域90的第四流动部段74具有比第三区段72更规则的肋图案，所述肋图案由三个直的细长通道肋102形成(不包括将流动部段74与第二旁路通道94分开的凸起)，使得第二流动部段70包括四个具有相似或基本相同宽度的直的纵向流动通道104。
另外，第三流动部段72的第一端部的靠近第二开口84和第一旁路通道92的主要部分被第二流动阻碍凸起108占据，所述第二流动阻碍凸起形成第三流动屏障80的一部分，并且包括部分地限定第一旁路通道92的横向延伸肋108a，横向延伸肋108a位于第一流动阻碍凸起106的两个横向延伸肋106a之间且与其平行。如图4A所示，第二阻碍凸起108延伸跨过中央平面P，使得凸起108的一部分位于热交换器10的第一部分64和第二部分66中的每一个中。相对较宽的通道肋102和第二流动阻碍凸起108共同给第三流动部段72提供比第四流动部段74更小的传热区域，以相对于第四流动部段74减小第三流动部段72的传热区域。
形成支承肋100、通道肋102和阻碍凸起106、108的凸起全都具有顶部密封表面，该顶部密封表面可以是平的(见图6)或圆滑的，并且与平面凸缘28共面，使得这些凸起的密封表面以与由平面凸缘28限定的密封表面30相同的方式，密封地连结至第一板12的内表面14。
图9示出了根据第二实施例的热交换器120的第二板18。热交换器120的第二板18与如上所述的热交换器10的第二板18共用多个相似的元件，并且这些相似的元件在图9中用相同的附图标记表示。另外，除非下面另外指出，这些相似元件的上述描述同样适用于热交换器120。
与热交换器10的通道肋相比，图9所示的第二板18的在流动部段68、70、72、74中的通道肋102包括更规则的图案。在这方面，每个流动部段68、70、72、74包括四个直的纵向通道肋102，使得所有四个流动部段68、70、72、74包括五个基本相同宽度的直的纵向流动通道104。另外，图9的第二板18包括第一旁路通道92，但缺少第二旁路通道94。同样，从图9中可以看出，与在每个部分64、66中包括第一旁路通道92的热交换器10相反，第一旁路通道92同时供给热交换器10的两个部分64、66。
图10示出了根据第三实施例的热交换器130的第二板18。热交换器130的第二板18与如上所述的热交换器10、120的第二板18共用多个相似的元件，并且这些相似的元件在图10中用相同的附图标记表示。另外，除非下面另外指出，这些相似元件的上述描述同样适用于热交换器130。
图10所示的第二板18包括在流动部段68、70、72、74中的通道肋102的规则图案，类似于图9所示。在这方面，第二流动部段70、第三流动部段72和第四流动部段74中的每一个包括四个直的纵向通道肋102，使得这三个流动部段70、72、74包括五个具有基本相同宽度的直的纵向流动通道104。
图10所示的第二板18的第一流动部段68包括三个直的纵向通道肋102，使得第一流动部段68包括四个基本相同宽度的直的纵向流动通道104。
图10的第二板18包括第一旁路通道92，所述第一旁路通道将冷的传热流体从第一端口40横向地输送到第二开口84、和/或输送到第二流动部段70和第三流动部段72中的一个或两个的第一端部。
另外，图10的第二板18包括第二旁路通道94，所述第二旁路通道从第一流动部段68的第一端部沿着侧部边缘25和端部边缘26延伸，并且在第三开口86、和/或第三流动部段72和第四流动部段74中的一个或两个的第二端部处终止。第二旁路通道94限定在周边肋95与平面凸缘28之间。因此，在本实施例中，在第四流动部段74的第二端部附近，而不是如在热交换器10中那样在流动部段74的第一端部处，在第二旁路通道94中运送的相对较冷的流体与流过第二U形流动区域90的传热流体混合。
尽管本文描述的热交换器是冷板，但是应当理解，ICE板式热交换器也在本公开的范围内。在这方面，ICE板式热交换器可以由与上述第二板18类似或相同的两个镜像成形板构成，并且可选地具有从热交换器的一个边缘突出的“侧入式”第一配件和第二配件。
虽然已经结合本公开描述了各种实施例，但是应该理解，可以在本公开的范围内对所描述的示例性实施例进行某些改变和修改。因此，以上讨论的实施例被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种热交换器，具有长度和宽度，并且包括由流动屏障分开的多个流动部段；
其中，每个所述流动部段具有沿所述热交换器的长度间隔开的第一端部和第二端部；
其中，所述流动部段沿着所述热交换器的宽度并排布置，并且所述流动部段的相邻对通过所述流动屏障中的开口彼此流体连通；
其中，所述多个流动部段包括入口流动部段、出口流动部段以及在所述入口流动部段与所述出口流动部段之间的至少第一中间流动部段和第二中间流动部段；
其中，所述热交换器还包括：
入口端口，所述入口端口与入口流动部段的第一端部流体连通；
出口端口，所述出口端口与出口流动部段流体连通；以及
第一旁路通道，所述第一旁路通道在所述入口端口与至少一个所述中间流动部段之间延伸。
2.如权利要求1的热交换器，包括偶数个所述中间流动部段，使得所述热交换器限定多个U形流动区域，并且使得所述出口端口与所述出口流动部段的所述第一端部流体连通。
3.如权利要求2的热交换器，其特征在于，所述多个U形流动区域包括第一U形流动区域和第二U形流动区域；
其中，所述第一U形流动区域包括所述入口流动部段和第一所述中间流动部段，其中，第一所述开口提供所述入口流动部段的所述第二端部与第一所述中间流动部段之间的流体连通；并且
其中，所述第二U形流动区域包括第二所述中间流动部段和所述出口流动部段，其中，第三所述开口提供第二所述中间流动部段的所述第二端部与所述出口流动部段之间的流体连通。
4.如权利要求3的热交换器，其特征在于，所述第一旁路通道从所述入口端口横向延伸到所述第一中间流动部段和所述第二中间流动部段中的至少一个的所述第一端部。
5.如权利要求3的热交换器，其特征在于，所述第一旁路通道从所述入口端口横向延伸到第二所述开口，通过第二所述开口在所述第一中间流动部段的所述第一端部与所述第二中间流动通道的所述第一端部之间提供流体连通。
6.如权利要求3的热交换器，还包括第二旁路通道，所述第二旁路通道从所述第一U形流动区域分支并且延伸到所述第二U形流动区域。
7.如权利要求6的热交换器，其特征在于，所述第二旁路通道具有在所述入口流动部段的第一端部与第二端部之间与所述入口流动部段流体连通的第一端部，以及在所述出口流动部段的第一端部与第二端部之间与所述出口流动部段流体连通的第二端部。
8.如权利要求3所述的热交换器，其特征在于，每个所述流动部段限定一个传热区域，所述传热区域限定为所述流动部段的一个区域，所述区域适于允许传热流体流过；
其中，所述入口流动部段具有比所述第一中间流动部段小的传热区域；并且
其中，所述第二中间流动部段具有比所述出口流动部段小的传热区域。
9.如权利要求3的热交换器，其特征在于，每个所述流动部段包括多个通道肋，所述通道肋将每个所述流动部段分成多个纵向延伸的流动通道。
10.如权利要求3的热交换器，其特征在于，所述热交换器包括第一平板和具有外周凸缘的第二成形板，所述第二成形板沿着所述外周凸缘密封地连结至第一板，所述热交换器具有成对相对的纵向延伸的侧部边缘和成对相对的横向延伸的端部边缘；并且
其中，所述第一U形流动区域和所述第二U形流动区域中的每一个适于在与所述热交换器的所述第一平板的外表面热接触的一排电池单体的下面。
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