CN117719393A - 换热管路和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热管路和车辆，换热管路包括：加热管，所述加热管包括：支撑层和加热层，所述加热层设置于所述支撑层的内侧，所述加热层用于产生热量且用于对冷却液加热；制冷管，所述制冷管设置于所述加热管内，所述制冷管内流有制冷剂，以用于对冷却液降温。通过设置加热管和制冷管的配合使用，在需要对冷却液加热时，控制加热管工作，加热层产生热量并输送给冷却液，从而实现冷却液的升温，在需要对冷却液降温时，控制制冷管工作，制冷剂在制冷管内蒸发并吸收冷却液内的热量，从而实现冷却液的降温。

Description

换热管路和车辆

技术领域

本发明涉及换热结构技术领域，尤其是涉及一种换热管路和车辆。

背景技术

新能源汽车布置有复杂的热管理系统，以提高整车续航里程及安全性能，其中核心部件电池、电动机在低温环境效率较低，以电池为例，环温低于-20℃，电池充放电效率极低；高温环境极易出现热害问题，电池包自燃，对顾客生命财产造成严重损失。因此高效的整车热管理系统，对整车至关重要。

低温环境下，电池回路通常布置高功率PTC，通过管路将PTC内加热高温的冷却液导流至电池包内，实现对电池包加热功能。受限于整车布置，PTC与电池包之间管路较长，高温冷却液在由PTC导流至电池包的过程中散失大量热能(约30％)至环境空气中，导致实际到达电池包内水温较低，电池加热效率低。并且，PTC结构紧凑，冷却液加热效率低，整车电耗大，影响整车续航里程。

高温环境下，一种方案为，制冷剂直接通到电池包内进行冷却，这样会造成制冷剂系统压力大，易造成电池包内制冷剂泄露，导致整个电池包失效；另一种方案为，电池热管理回路布置电池换热器，电池包内通入冷却液，电池包内高温冷却液通过电池换热器将热量交换至空调制冷剂回路，实现电池包降温。受电池换热器结构限制，换热功率和换热效率低，不能满足长续航销往热带地区车型冷却性能需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种换热管路，通过设置加热管和制冷管的配合使用，可以实现对冷却液的加热或降温。

本发明还提出了一种车辆。

根据本发明第一方面实施例的换热管路，包括：加热管，所述加热管包括：支撑层和加热层，所述加热层设置于所述支撑层的内侧，所述加热层用于产生热量且用于对冷却液加热；制冷管，所述制冷管设置于所述加热管内，所述制冷管内流有制冷剂，以用于对冷却液降温。

根据本发明实施例的换热管路，通过设置加热管和制冷管的配合使用，在需要对冷却液加热时，控制加热管工作，加热层产生热量并输送给冷却液，从而实现冷却液的升温，在需要对冷却液降温时，控制制冷管工作，制冷剂在制冷管内蒸发并吸收冷却液内的热量，从而实现冷却液的降温。

根据本发明的一些实施例，所述制冷管包括：制冷主体和多个第一换热齿，所述制冷主体和所述第一换热齿均为中空结构多个所述第一换热齿设置于所述制冷主体的外侧且和所述制冷主体连通，制冷剂流经所述制冷主体和多个所述第一换热齿。

根据本发明的一些实施例，所述制冷主体包括：第一管体和第二管体，所述第一管体套设在所述第二管体的外侧且所述第一换热齿设置在所述第一管体的外侧，所述制冷剂从所述第二管体流向所述第一管体以及所述第一换热齿。

根据本发明的一些实施例，所述第二管体上间隔设置有多个蒸发孔，多个所述蒸发孔连通所述第二管体和所述第一管体，所述制冷剂在所述蒸发孔处一次蒸发且在第一换热齿处二次蒸发。

根据本发明的一些实施例，还包括：进口管和出口管，所述进口管和所述出口管的一端均与压缩机连接，且所述进口管的一端和所述第二管体连通，所述出口管的一端和所述第一管体连通，在轴向方向上，所述出口管和所述制冷主体的连接处位于所述进口管和所述制冷主体的连接处朝向冷却液流向的一侧。

根据本发明的一些实施例，所述制冷主体还包括：两个端盖，两个所述端盖分别盖设于所述第一管体和所述第二管体在轴向方向的两端且固定所述第二管体。

根据本发明的一些实施例，所述加热管还包括：导热层，所述导热层设置于所述加热层背离所述支撑层的一侧，所述导热层用于将所述加热层的热量传输至冷却液。

根据本发明的一些实施例，所述导热层包括：导热主体和多个第二换热齿，多个所述第二换热齿间隔设置于所述导热主体的内侧且所述第二换热齿延伸至所述制冷管，所述导热主体和多个所述第二换热齿用于与冷却液换热。

根据本发明的一些实施例，所述第一换热齿和所述第二换热齿轮在垂直于所述支撑层的轴线的平面上的投影均为弧形，且所述第一换热齿和所述第二换热齿在垂直于所述支撑层的轴线的平面上相互错位设置。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括：所述换热管路。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的换热管路的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的换热管路主视图；

图3是根据本发明实施例的换热管路的一个爆炸图；

图4是根据本发明实施例的换热管路的另一个爆炸图；

图5是根据本发明实施例的换热管路和普通管路配合的剖面图；

图6是根据本发明实施例的制冷管的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的导热层的结构示意图。

附图标记：

100、换热管路；

10、加热管；11、支撑层；12、加热层；13、导热层；131、导热主体；132、第二换热齿；14、电连接件；

20、制冷管；21、制冷主体；211、第一管体；212、第二管体；213、蒸发孔；22、第一换热齿；23、进口管；24、出口管；25、端盖；

200、普通管路。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图7描述根据本发明实施例的换热管路100，本发明还提出了一种具有上述换热管路100的车辆。

本发明实施例的换热管路100，包括：加热管10和制冷管20，

如图1所示，加热管10包括：支撑层11和加热层12，加热层12设置于支撑层11的内侧，加热层12用于产生热量且用于对冷却液加热。其中，支撑层11作用为管路的防护和强度支撑，支撑层11可以使用现有管路材质及工艺。并且，加热层12可以在通电的情况下产生热量。

具体地，加热层12可以为碳纤维层或电阻丝层。例如，当加热层12为碳纤维层时，在碳纤维层两端施加电压，碳纤维层中的碳分子在电动势的作用下做热布朗运动，碳分子在运动过程中互相碰撞时产生热量。又例如，当加热层12为电阻丝层时。其中，电流通过电热元件或导电介质，例如电阻丝、热敏电阻(PTC)、电热膜时，使电热元件首先发热，然后利用电热元件产生的热量以热传导、热对流或热辐射等方式间接加热目标物体。

如此，碳纤维层和电阻丝层均可以实现对冷却液的加热。

进一步地，支撑层11可以采用隔热材料，即，使得加热层12产生的热量只能向加热层12的内侧辐射，从而一方面可以充分加热层12产生的热量，另一方面可以避免支撑层11的温度提升而影响车辆的其他结构。

如图1所示，制冷管20设置于加热管10内，制冷管20内流有制冷剂，以用于对冷却液降温。制冷剂进入到制冷管20后，制冷剂在制冷管20内发生相变，由液态制冷剂变为气态制冷剂，以及，由于制冷剂蒸发时会吸收热量，从而可以通过制冷管20来吸收冷却液的热量，进而实现对冷却液的降温，最后制冷剂流回空调系统。如此，制冷管20可以通过制冷剂来实现对冷却液的降温。

由此，通过设置加热管10和制冷管20的配合使用，在需要对冷却液加热时，控制加热管10工作，加热层12产生热量并输送给冷却液，从而实现冷却液的升温，在需要对冷却液降温时，控制制冷管20工作，制冷剂在制冷管20内蒸发并吸收冷却液内的热量，从而实现冷却液的降温。

其中，制冷管20包括：制冷主体21和多个第一换热齿22，制冷主体21和第一换热齿22均为中空结构多个第一换热齿22设置于制冷主体21的外侧且和制冷主体21连通，制冷剂流经制冷主体21和多个第一换热齿22。也就是说，制冷管20由制冷主体21和多个第一换热齿22构成，多个第一换热齿22间隔设置于制冷主体21的内侧，制冷主体21和多个第一换热齿22用于与冷却液换热。其中，第一换热齿22以非均匀分布的方式设置于制冷主体21上，冷却液流经第一换热齿22时，会分流产生“湍流效应”，从而达到加快换热的目的。并且，通过设置多个第一换热齿22，可以增加制冷管20和冷却液之间的换热面积，进而可以提升换热管路100的换热效率。

并且，制冷主体21和第一换热齿22均为中空结构，即，制冷剂可以在制冷主体21和第一换热齿22处发生相变，即，由液态制冷剂变为气态制冷剂，以及，由于制冷剂蒸发时会吸收热量，从而可以通过制冷管20来吸收冷却液的热量，进而实现对冷却液的降温。

其中，参照图6所示，制冷主体21包括：第一管体211和第二管体212，第一管体211套设在第二管体212的外侧且第一换热齿22设置在第一管体211的外侧，制冷剂从第二管体212流向第一管体211以及第一换热齿22。如此，制冷主体21分为第一管体211和第二管体212，这样可以使得制冷剂在制冷主体21内充分蒸发，从而有效地提升制冷主体21的制冷效率。

以及，如图6所示，第二管体212上间隔设置有多个蒸发孔213，多个蒸发孔213连通第二管体212和第一管体211，制冷剂在蒸发孔213处一次蒸发且在第一换热齿22处二次蒸发。其中，蒸发孔213为多个，多个蒸发孔213可以方便制冷剂在第一管体211和第二管体212之间流通。具体地，制冷剂通过进口管23进入至第二管体212内，制冷剂在第二管体212内实现第一次蒸发并吸热，接着，制冷剂通过蒸发孔213进入到第一管体211内，进一步地制冷剂在第一管体211和第一换热齿22处实现第二次蒸发并吸热，从而有效地提升制冷管20的制冷效率。

此外，结合图3和图6所示，换热管路100还包括：进口管23和出口管24，进口管23和出口管24的一端均与压缩机连接，且进口管23的一端和第二管体212连通，出口管24的一端和第一管体211连通。也就是说，制冷管20通过进口管23和出口管24实现和外界的制冷剂交换。即，制冷剂通过进口管23进入至第二管体212内，制冷剂在第二管体212内实现第一次蒸发并吸热，接着，制冷剂通过蒸发孔213进入到第一管体211内，进一步地制冷剂在第一管体211和第一换热齿22处实现第二次蒸发并吸热，最后通过连接在第一管体211上的出口管24排出。

另外，参照图5所示，在换热管路100的轴向方向上，出口管24和制冷主体21的连接处位于进口管23和制冷主体21的连接处朝向冷却液流向的一侧。将出口管24设置于进口管23朝向冷却液流向的一侧，即，制冷剂的流向和冷却液的流向相同，这样可以提升制冷管20和冷却液之间的换热效率。

在图5中，长虚线箭头为冷却液流向，短实线箭头为制冷剂流向。

此外，如图4所示，制冷主体21还包括：两个端盖25，两个端盖25分别盖设于第一管体211和第二管体212在轴向方向的两端且固定第二管体212。也就是说，通过在第一管体211和第二管体212的两端分别设置端盖25，通过两个端盖25可以将第一管体211和第二管体212的两端密封，使得第一管体211和第二管体212只通过进口管23和出口管24实现与外界的连通。并且，端盖25上设置有固定翻边，固定翻边的直径略小于第二管体212的直径，这样使得第二管体212可以搭接在固定翻边上，从而实现对第二管体212的固定。

其中，端盖25和第一管体211以及第二管体212之间可以通过焊接的方式进行固定。

参照图5所示，加热管10还包括：导热层13，导热层13设置于加热层12背离支撑层11的一侧，导热层13用于将加热层12的热量传输至冷却液。进一步地，换热管路100还包括：导热层13，导热层13设置于加热层12背离支撑层11的一侧。也就是说，通过在加热层12背离支撑层11的一侧设置导热层13，这样可以通过导热层13将加热层12产生的热量传导至冷却液内，从而实现对冷却液的加热。

以及，换热管路100要尽可能布置在靠近被加热件的入水口位置，如电池包的入水口位置，以减少热量散失。

参照图7所示，导热层13包括：导热主体131和多个第二换热齿132，多个第二换热齿132间隔设置于导热主体131的内侧且第二换热齿132延伸至制冷管20，导热主体131和多个第二换热齿132用于与冷却液换热。也就是说，导热层13由导热主体131和多个第二换热齿132构成，多个第二换热齿132间隔设置于导热主体131的内侧，导热主体131和多个第二换热齿132用于与冷却液换热。其中，第二换热齿132以非均匀分布的方式设置于导热主体131上，冷却液流经第二换热齿132时，会分流产生“湍流效应”，从而达到加快换热的目的。并且，通过设置多个第二换热齿132，可以增加导热层13和冷却液之间的换热面积，进而可以提升换热管路100的换热效率。

另外，第二换热齿132背离导热主体131的一侧可以延伸至制冷主体21。

如图2所示，第一换热齿22和第二换热齿132轮在垂直于支撑层11的轴线的平面上的投影均为弧形，且第一换热齿22和第二换热齿132在垂直于支撑层11的轴线的平面上相互错位设置。其中，将第一换热齿22和第二换热齿132设置成弧形结构，这样可以提升第一换热齿22和第二换热齿132和和冷却液之间的换热面积，进而可以提升换热管路100的换热效率。

另外，第二换热齿132在朝向换热管路100的圆心位置处的厚度小于第二换热齿132靠近导热主体131的一侧，即，这样可以保证第二换热齿132和换热主体之间有充足的热量交换，以及，避免第二换热齿132在朝向换热管路100的圆心位置处的一侧影响冷却液的流动。同理，第一换热齿22在朝向换热管路100的圆心位置处的厚度大于第二换热齿132靠近导热主体131的一侧。

另外，第一换热齿22和第二换热齿132在垂直于支撑层11的轴线的平面上相互错位设置，这样可以加强冷却液侧扰流作用，提高换热效率。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括：换热管路100。

另外，车辆还设置有普通管路200，普通管路200分别连接在换热管路100的两端，即，普通管路200可以实现冷却液在发动机处实现循环。其中，普通管路200和换热管路100之间可以通过连接接头实现连通，或者通过焊接的方式实现连通。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种换热管路，其特征在于，包括：

加热管(10)，所述加热管(10)包括：支撑层(11)和加热层(12)，所述加热层(12)设置于所述支撑层(11)的内侧，所述加热层(12)用于产生热量且用于对冷却液加热；

制冷管(20)，所述制冷管(20)设置于所述加热管(10)内，所述制冷管(20)内流有制冷剂，以用于对冷却液降温。

2.根据权利要求1所述的换热管路，其特征在于，所述制冷管(20)包括：制冷主体(21)和多个第一换热齿(22)，所述制冷主体(21)和所述第一换热齿(22)均为中空结构，多个所述第一换热齿(22)设置于所述制冷主体(21)的外侧且和所述制冷主体(21)连通，制冷剂流经所述制冷主体(21)和多个所述第一换热齿(22)。

3.根据权利要求2所述的换热管路，其特征在于，所述制冷主体(21)包括：第一管体(211)和第二管体(212)，所述第一管体(211)套设在所述第二管体(212)的外侧且所述第一换热齿(22)设置在所述第一管体(211)的外侧，所述制冷剂从所述第二管体(212)流向所述第一管体(211)以及所述第一换热齿(22)。

4.根据权利要求3所述的换热管路，其特征在于，所述第二管体(212)上间隔设置有多个蒸发孔(213)，多个所述蒸发孔(213)连通所述第二管体(212)和所述第一管体(211)，所述制冷剂在所述蒸发孔(213)处一次蒸发且在第一换热齿(22)处二次蒸发。

5.根据权利要求3所述的换热管路，其特征在于，还包括：进口管(23)和出口管(24)，所述进口管(23)和所述出口管(24)的一端均与压缩机连接，且所述进口管(23)的一端和所述第二管体(212)连通，所述出口管(24)的一端和所述第一管体(211)连通，在所述换热管路的轴向方向上，所述出口管(24)和所述制冷主体(21)的连接处位于所述进口管(23)和所述制冷主体(21)的连接处朝向冷却液流向的一侧。

6.根据权利要求3所述的换热管路，其特征在于，所述制冷主体(21)还包括：两个端盖(25)，两个所述端盖(25)分别盖设于所述第一管体(211)和所述第二管体(212)在所述换热管路的轴向方向的两端且固定所述第二管体(212)。

7.根据权利要求1所述的换热管路，其特征在于，所述加热管(10)还包括：导热层(13)，所述导热层(13)设置于所述加热层(12)背离所述支撑层(11)的一侧，所述导热层(13)用于将所述加热层(12)的热量传输至冷却液。

8.根据权利要求7所述的换热管路，其特征在于，所述导热层(13)包括：导热主体(131)和多个第二换热齿(132)，多个所述第二换热齿(132)间隔设置于所述导热主体(131)的内侧且所述第二换热齿(132)延伸至所述制冷管(20)，所述导热主体(131)和多个所述第二换热齿(132)用于与冷却液换热。

9.根据权利要求8所述的换热管路，其特征在于，所述第一换热齿(22)和所述第二换热齿(132)轮在垂直于所述支撑层(11)的轴线的平面上的投影均为弧形，且所述第一换热齿(22)和所述第二换热齿(132)在垂直于所述支撑层(11)的轴线的平面上相互错位设置。

10.一种车辆，其特征在于，包括：权利要求1-9中任一项所述的换热管路(100)。