CN111189338A

CN111189338A - 用于热调节物体的热管理的布置以及用于组装其的方法

Info

Publication number: CN111189338A
Application number: CN201911106707.XA
Authority: CN
Inventors: M.玛莱克维克
Original assignee: Hydro Extruded Solutions AS
Current assignee: Hydro Extruded Solutions AS
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2020-05-22
Anticipated expiration: 2039-11-13
Also published as: CN111189338B; EP3653982A1; EP3653982B1

Abstract

本发明涉及用于诸如电池的热调节物体的热管理的布置。所述布置包括连接器（1、1’），用于介质到热交换器（10）的入口以及介质从热交换器（10）的出口。热交换器可为薄平坦设计，并且由挤压成型的铝金属或挤压成型的铝合金制成，并且还具有若干平行通道（14）。本发明还涉及用于组装所述布置的方法。本发明可被应用于电动交通工具中用于电池的热管理的解决方案中。

Description

用于热调节物体的热管理的布置以及用于组装其的方法

技术领域

本发明涉及用于热调节物体的热管理的布置以及用于组装其的方法。所述布置包括热交换器，所述热交换器可为薄平坦设计，并且由挤压成型的铝金属或挤压成型的铝合金制成，并且所述布置还被设置有连接器，用于介质的入口和出口。

背景技术

薄平坦设计的热交换器可应用于电动交通工具（EV）中的电池的热管理或其中要求纤细设计的其它应用的热管理。

在如上文提到的应用中，由于对于降低运输交通工具的能量消耗的要求增加，因此这些种类的系统的重量极其重要。本领域的热管理系统的重量将取决于若干因素，诸如，具有管道和配件用于调节介质流动的热交换器的材料的重量以及调节介质本身的量和重量。在一些应用中，热交换器本身必须被构造有足够的强度，以保护例如EV中的电池。

普遍地，用于引导到/来自热交换器的介质流动的连接器被焊接或铜焊到热交换器。如果热交换器的壁足够厚，则螺纹连接器可被应用，并且由热交换器中的配合螺纹固定。

然而，由于存在有对于更低重量构造的增加需求（这随后导致应用热交换器的更薄壁），因此本发明涉及在轻重量应用中用于连接器的全新设计。本发明的连接器易于安装，并且已显示的是，为具有薄壁的低增压热交换器赋予足够紧密和耐用的连接。此外，可通过以下安装连接器：简单地钻孔通过封闭中空区段的两个平行壁，并且使连接器的一个部分从一侧通过面板中的两个孔，并且从另一侧锁定连接器。根据本发明，不必要的是，将单独的支撑环或类似物引入到中空区段中，用于支撑。这在热交换器的设计中赋予更大的自由度，例如，所述热交换器可在热交换器工厂中被完成作为封闭中空区段，其中，随着热交换器被安装在交通工具中，可现场完成连接器的适配和固定，或其可在单独的组装线中被完成。

EP 0 021 161 A1公开了在平坦中空主体中用于气态或液态介质的连接器装置。具有的直径大于通过平坦中空主体的孔洞的喷淋环被塞在中空主体的两个边界表面之间。而后，连接插座被引入通过此喷淋环的内部（并且通过平坦中空主体），所述连接插座在一侧上具有压力板，所述压力板支承抵靠平坦中空主体的边界表面的一侧；连接插座在喷淋环的水平面处被钻孔洞通过。在平坦中空主体的另一侧上，连接插座支承反压力板。经由螺纹，压力板和反压力板以液密和气密的方式将平坦中空主体的边界表面按压到喷淋环上。

JP 5997391 U公开了用于介质到热交换器的入口以及介质从热交换器的出口的连接器，所述热交换器包括两个平行板，并且所述平行板之间具有波状结构，以及其中，板中的安装孔的尺寸不同。连接器包括管状主体，所述管状主体具有第一端部和第二端部，并且还具有被居中布置的孔洞，其中，孔洞在所述第一端部处具有与热交换器的内部空间连通的数个径向定向的端口。主体具有帽盖装置，所述帽盖装置具有配合孔洞的内部螺纹的外部螺纹。在固定期间，帽盖的凸缘以密封的方式邻接热交换器的第一壁的外部侧，同时管状主体的所述第一端部邻接所述第一壁的内部侧。在相对侧处，管状主体包括凸缘，所述凸缘以密封的方式邻接热交换器的第二壁的外部侧。孔洞的第二端部包括用于管的连接器，用于传递介质。

NL 1034648公开了用于聚碳酸酯结构的温室的热交换器，所述热交换器具有形成在两个壁之间的曲折形状通道。用于水入口/水出口的连接被公开。

US 2016/0064305 A1公开了堆叠式单元，所述堆叠式单元包括半导体和多个冷却器，每个具有流动通道，冷却剂流动通过所述流动通道，用于冷却半导体模块。冷却剂供应-排放管被配置成将冷却剂供应到冷却器，或从冷却器排放冷却剂。冷却器具有预定形孔13，所述预定形孔13由O形环与供应-排放管可密封地连接。

发明内容

根据本发明，提供了改进的热交换器，所述热交换器由挤压成型的铝或铝合金制成，并且还具有入口和出口设计，其中：

•在热交换器面板中不需要被设置有螺纹的孔洞，用于附接连接器，这允许应用< 6mm的更薄面板

•可省略通过焊接/铜焊而固定连接器

•连接器可由任何合适的材料制成，诸如，钢、黄铜、铝、复合物

•连接器被设计成优化介质流动

•由于面板的更薄壁厚度，因此可减少由热交换器要求的空间，这在其中安装其的应用（例如，交通工具）中赋予更多可用空间

•不需要内支撑环赋予了生产中的更大灵活性

•可从工厂递送具有封闭区段的热交换器，并且在客户现场处组装连接器。

这些和其它优点可由本发明获得，如由以下权利要求限定的。

附图说明

本发明将在以下中借助于示例并且参考附图被更详细地描述，在附图中：

图1从一侧显示了根据本发明的连接器的第一实施例，

图2显示了图1中显示的类型的连接器的截面视图，连接器被顺时针旋转90º，并且紧固在其中具有通道的板形状热交换器中，

图3和图4在第三实施例中显示了根据本发明的连接器的截面视图，

图5显示了根据本发明的连接器的第四实施例，

图6显示了被安装在板形状热交换器中的根据本发明的两个连接器的第一实施例，

图7显示了被安装在盒子中的根据本发明的两个连接器的第二实施例，所述盒子在其底部中具有热交换器构造，

图8显示了在被安装在热交换器中的期间根据本发明的连接器的细节，

图9显示了被安装在热交换器中的根据图8的连接器，

图10显示了根据本发明的连接器的第五实施例，

图11显示了根据本发明的连接器的第六实施例，

图12公开了图11中显示的实施例的俯视截面视图，并且特别地公开了可如何布置用于介质流动的端口。

具体实施方式

如上文陈述的，图1显示了根据本发明的连接器1的第一实施例。连接器具有中空主体3，所述中空主体3具有凸缘2。主体具有与中空主体连通的端口4以及帽盖螺母5。主体在其下端部（未显示）处具有配合帽盖螺母5的内螺纹的外螺纹。主体3的上端部具有外部或内部螺纹，用于连接到管（未显示）。

图2公开了被顺时针旋转90°的图1的连接器1的草图。连接器被安装在板形状热交换器10中，所述板形状热交换器10在两个平行壁12、13之间被设置有通道14，并且所述通道14还与连接器的端口4连通。成角度的箭头指示介质从连接器流动到通道14中。在连接器的凸缘2上方，指示了外部螺纹6。在主体的下端部处，显示了帽盖螺母5。在7处指示了通过连接器的孔洞。在13’处显示了板形状热交换器的不具有通道的一部分，即，壁厚度与热交换器的厚度相同。此构造性特征确保的是，经由此部分而分布由连接器产生的夹持力。可选地，凸缘可足够宽（未显示），以在通道的每侧处由两个相邻部分13’、13’’支撑。普遍地，这些部分形成通道14的侧壁13’、13’’。

在根据本发明的连接器的第二实施例中，所述连接器具有类似的主体3，所述主体3具有孔洞7和凸缘2，并且还具有端口4和帽盖螺母5，端口4延伸横跨孔洞7，并且贯穿主体3。这可适用于其中连接器将被居中安装在板形状热交换器的通道14中并且因此被设置有通过式延伸的端口4（未显示）的情况中。

图3和图4以截面视图显示了根据本发明的连接器的第三实施例，其中，主体30分别由内部/外部螺纹配合帽盖装置31，并且形成具有端口40的连续孔洞70、71。如在图2中的，此连接器可被应用在具有孔的板形状热交换器处，所述孔允许帽盖装置31穿过其，直到凸缘23邻接热交换器的两个部分13’、12，并且与主体30连接。帽盖装置31的凸缘23在凹部21中被设置有密封件（未显示），并且类似地，主体30具有的凸缘20在凹部22中具有密封件（未显示）。取决于物理（压力）和化学（介质）条件，密封件可为任何合适的类型和材料。然而，O形环是优选的。在一些情况下，取决于密封件设计，凸缘20、23可被设置成不具有环形凹部，用于密封环。

此外，帽盖装置31被设置有邻接座S，所述邻接座S限定凸缘20和23之间的最小间隙G。此构造性特征在以下组装情况下具有实际重要性：其中，所述预限定间隙适合于热交换器的厚度，并且由此确保连接器和热交换器之间的预限定夹持力。由此，可在密封件上实现优化的压缩力，并且可避免密封部分或甚至连接凸缘与热交换器一起损坏。优选地，邻接座可为环形的，并且被定形为凸缘。凸缘在热交换器中穿透两个孔两者。

图5显示了根据本发明的扩展连接器的第四实施例，所述连接器旨在与在一定距离处的两个板形状热交换器110、110’连接。连接器具有主体103，所述主体103具有内部孔洞和两个外部凸缘102’、102’’。在主体103的两个端部处，布置有终止内部孔洞的帽盖螺母105’、105’’。主体103还被设置有两个端口104、104’，所述两个端口104、104’与板形状热交换器110、110’中的相应通道114、114’连通。对于从堆叠在彼此上方的一个热交换器转移介质，这是合适的解决方案。热交换器之间的距离可如此小以至于只需要一个共同凸缘。

图6显示了被安装在板形状热交换器10中的根据本发明的两个连接器1、1’的第一实施例。

图7显示了被安装在盒子B中的根据本发明的两个连接器1、1’的第二实施例，所述盒子B在其底部中具有热交换器构造F。

图8显示了在被安装在热交换器构造F中的期间根据本发明的连接器1的细节。连接器1进入通过热交换器构造F中的孔，并且连接器的主体的螺纹6是可见的。帽盖可被进入，并且紧固到连接器的端部（未显示）。

图9显示了根据图8的连接器1，所述连接器1由被设置有螺纹的凸缘2安装在热交换器构造F中。构造F具有加强肋部R、R’。

图10显示了根据本发明的连接器的第五实施例，其中，附图显示了通过其各种部分的等距视图。此处，连接器与图4的类似，具有主体30’’和帽盖装置31’’，但主体30’’终止在成角度的部分AP（优选地为90度）中，用于连接器连接到管或类似物。在20’’处指示了主体30’’处的凸缘。

图11显示了根据本发明的连接器的第六实施例，其中，图12显示了其俯视截面视图。此处，连接器与图4的类似，具有主体30’，所述主体30’具有凸缘20’，但其公开了具有若干端口的帽盖装置31’的布置，所述端口可由圆形加工工具切割。帽盖装置31’具有内部孔洞70’，所述内部孔洞70’延伸通过螺纹部分，并且终止在凸缘23’中，所述凸缘23’有效地在该处封闭孔洞。三个端口40’、40’’和40’’’（也参见图12）被布置在帽盖装置31’中。端口可被对称布置，并且每个覆盖帽盖装置31’的相等扇区，用于分布介质。

已证明非常有效的是，布置用于连接器的孔，使得其部分地横越实际通道，并且还横越紧凑材料的一部分，或凸缘至少部分地夹持到分布夹持力的支撑结构上，或在可选例中，被设置有邻接座，如图3和图4中显示的。这将确保的是，连接器的夹持力不趋向于导致介质通道的壁变形，在一些实施例中，由于其轻重量构造，所述介质通道可非常薄，并且易碎。在一些可选例中，在密封件上的最大压缩力被限定，这有助于组装过程，并且赋予可靠连接。

利用本发明，提供了改进的热交换器设计，其中：

•用于电池托盘的薄冷板已被显示赋予大约6 kg材料重量节省，这与初始概念相对，在于：

•等效的碰撞结果

•增加的热性能

•简化的制造（一侧FSW）

•用于OEM的简化的连接性

•可用于与系统中的合金和密封件（O形环）材料兼容的任何类型的冷却剂/制冷介质/流体（即，液体或气体）

•连接器应优选地与热交换器为相同的合金，用于可循环性，

•取决于与O形环组合的联接的尺寸和金属的选择，可实现不同的压力

•在原型中钻通孔。不进行其它平面度机械加工。然而，为了达到某些压力，可要求已机械加工的表面（两个平行的表面）

•取决于O形环的选择，可应用不同的平面度公差

•凸缘被设置有环形凹部，用于密封环

•构造性特征分布连接器的夹持力

如权利要求中限定的本发明不限于如上文描述的并且在附图中显示的示例。因此，可在其中借助于空气或其它流体而交换或回收热量的任何系统中使用连接器。

Claims

1.用于诸如电池的热调节物体的热管理的布置，包括板形状热交换器（10），所述板形状热交换器（10）包括具有至少一个通道（14）的一个或多个挤压成型的板形状轮廓，所述通道（14）被布置在所述轮廓的一个第一和一个第二平行壁（12、13）之间，并且还具有侧壁（13’、13’’），所述布置还包括一个或多个连接器（1、1’），所述连接器（1、1’）与所述热交换器中的（多个）孔连接，用于介质到所述热交换器的入口以及介质从所述热交换器的出口，用于热交换或热回收，所述连接器（1、1’）包括主体（3），所述主体（3）具有第一端部和第二端部，并且还具有被居中布置的孔洞（7），其中，所述孔洞具有与所述至少一个通道（14）连通的至少一个径向定向的端口（4），以及其中，所述主体的所述第一端部具有帽盖装置（5），所述帽盖装置（5）以密封的方式封闭所述孔洞，并且邻接所述第一壁（12），以及其中，凸缘（2）以密封的方式邻接所述第二壁（13），其中，所述孔洞的所述第二端部具有用于管的连接器，用于传递所述介质，

其特征在于，

所述帽盖装置（5）和所述凸缘（2）由分布夹持力的构造性特征（13’、13’’、S）支撑。

2.根据权利要求1所述的布置，

其特征在于，

所述帽盖装置（5）和所述凸缘（2）由所述侧壁（13’、13’’）中的至少一个的至少一部分支撑，使得经由所述壁而分布夹持力。

3.根据权利要求1所述的布置，

其特征在于，

所述帽盖装置（31）被设置有座（S），所述座（S）邻接主体（30），因此其在其已组装位置中在所述上部（30）中的所述凸缘（20）和所述帽盖装置（31）的所述凸缘（23）之间限定间隙（G），使得经由所述座（S）而分布夹持力。

4.根据权利要求1所述的布置，

其特征在于，

在所述板形状热交换器（10）中用于所述连接器（1、1’）的所述孔被布置，因此其部分地横越诸如通道的中空区段，并且部分地横越所述热交换器的密集非中空区段，使得经由所述密集非中空区段而分布夹持力。

5.根据权利要求1所述的布置，

其特征在于，

所述连接器（1、1’）的所述凸缘（2）是所述主体（3）的整体部分。

6.根据权利要求1所述的布置，

其特征在于，

所述连接器（1、1’）的所述凸缘（2）被设置有配合所述主体（3）的外部螺纹的内部螺纹。

7.根据权利要求1所述的布置，

其特征在于，

所述连接器（1、1’）的所述凸缘被设置有密封件。

8.根据权利要求1所述的布置，

其特征在于，

所述连接器（1、1’）的所述凸缘被设置有环形凹部，用于密封环。

9.根据权利要求1所述的布置，

其特征在于，

所述帽盖装置（5、31、31’、31’’、105’、105’’）被设置有具有密封件的凸缘。

10.根据权利要求1所述的布置，

其特征在于，

所述帽盖（5）被设置有环形凹部，用于密封环。

11.根据权利要求1所述的布置，

其特征在于，

所述主体（3）的所述第二端部具有成角度的部分（AP）。

12.根据权利要求1所述的布置，

其特征在于，

用于所述连接器（1、1’）的所述孔被布置在所述板形状热交换器（F）的加强肋部之间。

13.用于组装根据权利要求1-12中任一项所述的布置的方法，

其特征在于，

相同尺寸的孔被制成为通过所述板形状热交换器（10）中的所述两个平行板，其中，所述孔还与通道（14）连通，合适的连接器被选择，使得：所述凸缘的至少一部分和所述帽盖延伸，以由所述通道的至少一个壁或所述热交换器的密集非中空区段支撑，或在可选例中，所述帽盖本身具有座，用于分布夹持力，其中，所述连接器的一个第一部分进入到所述（多个）孔洞中，之后，另一部分与所述第一部分放置在一起，其中，所述部分固定地连接在一起，以获得密封连接。