CN206818032U - 换热器及包括这种换热器的换热器模块 - Google Patents

换热器及包括这种换热器的换热器模块 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种换热器，其由限定流动通路的板对组成。流动通路流体地联接到在第一端的流体入口和在第二端的流体出口，用于使流体从流体入口流到流体出口。换热器还包含夹在所述板对之间的结构支承元件。该结构支承元件具有第一结构支承元件孔口和从第一结构支承元件孔口延伸到结构支承元件的外周边缘的一个或多个通道，并且其中结构支承元件围绕流体入口周向地定位，第一结构支承元件孔口与流体入口对齐，而所述通道允许流体从流体入口流到流动通路。本实用新型还涉及一种换热器模块。借助该换热器和换热器模块，可提供改进的流动控制，使流动分布更均匀。

Description

换热器及包括这种换热器的换热器模块
相关申请的交叉引用
本申请要求美国专利临时申请No.62/247858的权益和优先权，其申请日为2015年10月29日，名称为“在电池冷却器中能够表面密封的结构支承元件”。上述专利申请的内容明显地结合到在此的详细说明中作为参考。
技术领域
说明书涉及换热器，特别地是说明书涉及电池冷却器，并且更特别的是具有结构支承元件的电池冷却器。
背景技术
可充电电池，例如由许多锂离子单元组成的电池，可以用于许多应用，包括例如在电动车(“EV”)和混合电动车(“HEV”)的应用中。在现有技术的结构中，单个电池单元夹在液冷换热器板(即单元间元件(inter-cellular element) (ICE))之间，后者具有冷却剂循环通道。从单元移除的热量与通过板的冷却剂的流速有关。然而，当流速增加时，压降也增加，因此限制了冷却剂流速和板的冷却性能。
电池冷却翅片(又名单元间元件“ICE”板)通常由非常薄的铝制造，并且具有冷却剂流动通过其中的冲压的通道，用于从电池移除热量。因为ICE 板的结构完整性是重要的，必须使用创新的技术以保证ICE板通道在电池和集管施加的力之下不塌陷。典型地，通道的尺寸太薄，不足以由通道内部的湍流增强器提供结构支承，并因此选择通道尺寸使得它们满足最小负荷的要求。
此外，在通道的入口区域，存在更大的没有支承的区域，因此冷却剂可以分配到ICE板之内的不同通道中。在有些情况下，例如具有入口/出口管的 ICE板，径向密封可以用于固定无泄漏连接(见WO2012/126111，其结合在此作为参考)，然而在某些情况，例如具有集管的ICE板的入口和/或出口的配合不需要管状连接器时，并且特别是考虑到用于板的非常小规格的材料结构时，可能更希望的是表面密封。此外，表面密封可能通常更容易产生，除非需要用于密封区域的结构完整性的特殊考虑。
在表面密封技术中，使用很大力将密封施压在平面表面上。这种平面表面必须具有足够的结构完整性以防止密封表面的偏斜，否则将形成泄漏。而且，当装配时板应该能承受夹紧力和装配负荷。US2006/0172177A1(结合在此作为参考)公开了通过使用允许平面密封表面的低于/高于通道的表面密封的方法。然而，优选的是，具有通过板互相对齐的密封表面，以有助于减少密封时板可能的损坏。另外，希望的是制造对称的芯板，并且对于入口和出口两者使用同样的密封。
需要改进的换热器的结构，并且特别是当改进可制造性时用于可充电电池的电池单元冷却器的结构，其可以允许密封表面通过板互相对齐；并且其可以提供更好的力传递并且可以有助于减少在密封时破坏板的可能性。此外，需要改进换热器的结构，并且特别是用于可充电电池的电池单元冷却器的结构，其可以有助于提供更好的密封方法，因此在夹紧或压力循环期间，ICE板不会受力而脱离平面。而且，需要改进换热器的结构，并且特别是电池单元冷却器的结构，其可以提供改进的流动控制，使流动分布更均匀。
实用新型内容
在一个方面，提供一种换热器，其具有：
限定流动通路的板对，该流动通路与流体入口和流体出口流体连通，用于使流体从流体入口流动到流体出口；和
夹在板对之间的第一结构支承元件，该第一结构支承元件具有第一结构支承元件孔口和从第一结构支承元件孔口延伸到结构支承元件的外周边缘的一个或多个通道，并且其中结构支承元件围绕流体入口周向地定位，第一结构支承元件孔口与流体入口对齐，而通道允许流体从流体入口流动到流动通路。
在实施例中，板对的每个板包含在第一平面的外周边缘和在第二平面的下降的中心板部分，下降的中心板部分形成流动通路，并且具有在流动通路的第一端的流体入口和在流动通路的第二端的流体出口。
在另一个实施例中，在此公开的换热器还包含从下降的中心板部分朝向第一平面延伸的肋。
在另一个实施例中，在此公开的换热器中，结构支承元件定位在流动通路的第一端的凹陷中。
在另一个实施例中，在此公开的换热器中，第二结构支承元件定位在流动通路的第二端的凹陷中，并且围绕流体出口周向地定位，第二结构支承元件具有第二结构支承元件孔口和从第二结构支承元件孔口延伸到第二结构支承元件的外周边缘的第二结构支承元件通道，并且其中第二结构支承元件围绕流体出口周向地定位，第二结构支承元件孔口与流体出口对齐，并且第二结构支承元件通道允许流体从流动通路流到流体出口。
在另一个实施例中，在此公开的换热器中，结构支承元件具有与在板对的第一板上的凹陷接触的第一表面，和与在板对的第二板上的凹陷接触的第二表面。
在另一个实施例中，在此公开的换热器还包含从结构支承元件的平面延伸的波纹，波纹限定用于使流体从流体入口流到流动通路和/或从流动通路流到流体出口的通道。
在另一个实施例中，在此公开的换热器中，结构支承元件包含具有第一宽度的第一通道和具有第二宽度的第二通道。
在另一个实施例中，在此公开的换热器中，第一通道具有从限定孔口的结构支承元件的第一边缘延伸到结构支承元件的外周边缘的第一长度，并且第二通道具有从限定孔口的结构支承元件的第一边缘延伸到结构支承元件的外周边缘的第二长度。
在另一个实施例中，在此公开的换热器中，结构支承元件是圆形的密封盘。
在另一个实施例中，在此公开的换热器中，结构支承元件是纵向的密封盘。
在另一个实施例中，在此公开的换热器是电池单元冷却器。
在另一个方面，本说明书涉及一种换热器，具有：
限定多个流体流动通道的一对互补的板，流体流动通道与在多个流体流动通道的第一端的集管入口通道流体连通，并且与在多个流体流动通道的第二端的集管出口通道流体连通；和
第一大致纵向U形的部件，其定位在集管入口通道中，用于提供对集管入口通道的结构支承。
在一个实施例中，换热器还包含第二大致纵向U形的部件，其定位在集管出口通道中，用于提供对集管出口通道的结构支承。
在另一个实施例中，在上述换热器中，第一大致纵向U形的部件包含底座和从大致纵向U形的部件的底座延伸的壁，和
其中底座接触由一个换热器板形成的集管入口通道的第一平面表面，并且远离底座的壁的边缘接触由其它换热器板形成的集管入口通道的第二平面表面。
在另一个实施例中，在上述换热器中，第二大致纵向U形的部件包含底座和从第二大致纵向U形的部件的底座延伸的壁，和
其中底座接触由一个换热器板形成的集管出口通道的第一平面表面，并且远离底座的壁的边缘接触由其它换热器板形成的集管出口通道的第二平面表面。
在另一个实施例中，上述的换热器还包含从大致纵向U形的部件的壁延伸的唇部。
在另一个实施例中，在上述的换热器中，唇部向外并且远离壁延伸。
在另一个实施例中，在上述的换热器中，唇部的端部之间的距离近似于集管入口和/或出口通道的宽度。
在另一个实施例中，在上述的换热器中，大致纵向U形的部件还包含开口，这些开口允许流体从集管入口通道流到流体流动通道，或允许流体从流体流动通道流到集管出口通道。
附图说明
现在通过例子参考附图，其示出了本申请的实施例，其中：
图1是示出了根据实施例的电池模块的电池单元和一对换热器板的透视图；
图2是沿着图1的线2-2′的剖面图；
图3是电池模块的分解透视图；
图4是没有结构支承元件的换热器板的流体入口或出口的平面截面图；
图5a是根据实施例的定位在换热器板的流体入口或出口的结构支承元件的平面图；
图5b是图5a示出的结构支承元件的一部分的透视图；
图6是根据第二实施例的定位在换热器板的流体入口或出口的结构支承元件的平面图；
图7是根据第三实施例的定位在换热器板的流体入口或出口的结构支承元件的平面图；
图8是根据第四实施例的定位在换热器板的流体入口或出口的结构支承元件的平面图；
图9(a)和(b)示出了根据说明书的其它结构支承元件的实施例；
图10公开了根据另一个实施例的换热器的透视图；
图11公开了图10换热器的一部分的剖面图；
图12公开了根据另一个实施例的结构支承元件的透视图；和
图13公开了根据另一个实施例的换热器的透视图；
用于不同图中的类似的附图标记代表类似的构件。
具体实施方式
图1示出了根据第一实施例的换热器10。换热器10包含多个换热器板12。尽管图1只示出了换热器10的两个板12，但可以理解交换器10可以包含另外的板12。
换热器板12以互相间隔、平行地布置，其中邻近的换热器板12之间的间隔足够容纳电池单元14，以与邻近的板12的传热表面紧密地热接触。图1 示出了容纳在一对邻近的换热器板12之间的单个电池单元14，然而，可以理解换热器10可以包括容纳在另外间隔开的成对板12之间的另外的电池单元14。在此涉及的电池单元14和换热器10的组合作为电池模块1，其中组成换热器 10的多个板12与组成换热器10的多个电池单元14以交替顺序布置。这种在电池模块1中的板12和电池单元14交替的布置在图2的部分剖面图中示出。
每个电池单元14具有用于与板12的传热表面接触的单个平面表面，或用于与板12的传热表面接触的一对平面的、相对的表面，和提供与母线(没有示出)的电连接的一对凸片16、18，其中母线类似地连接到电池模块1中的其它单元14的凸片16、18。如图1所示，凸片16、18典型地具有小于电池单元14的其他部分的厚度。
每个换热器板12具有一对相对的传热表面28、30，其与电池单元14 的一个平面表面紧密地热接触，其中热量通过传热表面28、30从单元14传递到冷却剂。为了最大化地传热，板12的传热表面28、30与被冷却的电池单元 14的平面表面大致是同样的尺寸、形状和面积。
如图1所示，换热器板12包括多个流体流动通路40以运送冷却剂穿过换热器板12的表面28、30。如图2的剖面图所示，流体流动通路40基本上是恒定高度，换热器板12的厚度由流体流动通路40的高度进行限定。流体流动通路40可以具有平面的顶部和底部，如图所示，用于增强与电池单元14的表面接触，然而在一些实施例中通路40的顶部和底部可以被圆形的替代。换热器板12的流体流动通路40示出为相对窄的，并且不需要凹痕、肋或湍流增强器形式的内部支承结构。
换热器板12还包括流体入口开口50，冷却剂通过其进入换热器板12，并且其与至少一个流体入口通道52流体连通，每个流体入口通道都是以与流体通道40的小组连通的细长集管的形式。尽管图1公开了多个流体入口通路52，但本领域普通技术人员应该理解，取决于应用和设计要求，也可能具有与一个或多个流体流动通路40连通的单个流体入口通路52。
换热器板12还包含流体出口54，冷却剂通过其从换热器板12排出，并且其与至少一个流体出口通路56流体连通，每个流体出口通路都是以与流体流动通路40的小组连通的细长的集管的形式。而且，类似于流体入口开口50 和流体入口通道52，尽管图1公开了多个流体出口通路56，但本领域普通技术人员应该理解，取决于应用和设计要求，也可能具有与一个或多个流体流动通路40连通的单个流体出口通路56，并且单个流体出口通路56与流体出口开口 54流体连通。
构成换热器10的换热器板12的流体入口开口50将被连接到冷却剂入口集管138，并且换热器板12的流体出口开口54将被连接到冷却剂出口集管 140(图3)，其中入口和出口集管与冷却剂循环系统流体连通，冷却剂循环系统可以包括泵和风冷的散热器或其它换热器，以从冷却剂排出热量(没有示出)。可以提供冷却剂入口集管138和冷却剂出口集管作为框架142的一部分，框架142用于提供电池单元14和换热器板12的支承。尽管图3只示出了单个框架 142结构，但多个框架结构142可以装配到一起，与电池单元14和板12一起以形成具有换热器的电池单元组件。
如图3所示，示出了这样的模块，其具有框架结构142、电池单元14、具有结构支承元件106的换热器板、定位在框架142中的冷却剂入口集管138 和在板12中的流体入口开口50之间的密封件70。类似地，第二密封件70定位在冷却剂出口集管140和流体出口开口54之间。当流体流动通过入口集管138 进入入口开口50时，在板12中的结构支承元件106可以有助于使在外部的表面密封件70能承受高压力。公开的密封件70没有特别的限制，并且在一个实施例中举例而非限定的可以是橡胶密封件。因此在一个实施例中，说明书涉及的换热器模块具有框架142、电池单元14、如公开在此的具有设置在换热器板的板之间的结构支承元件的换热器板12，和定位在冷却剂入口集管138和流体入口开口50之间的密封件。
在示出的实施例(图1)中，换热器板12包括四个流体入口通路52 和四个流体出口通路56，所有流体入口通路52都与单个流体入口50流体连通，所有流体出口通路56都与共同的流体出口54流体连通。流体入口和出口通路 52、56可以具有平面的顶部和底部，如图2所示，用于增强与电池单元14表面的表面接触，然而在一些实施例中通路40的顶部和底部可以替代为圆形的。流体入口和出口通路52、56示出为相对窄的，并且不需要以凹痕、肋或湍流增强器形式的内部支承结构。
每个流体流动通路40具有第一端58和第二端60，通过第一端58连接到一个流体入口通路52，通过第二端60连接到一个流体出口通路56。因此，通过流体入口开口50接收的冷却剂通过至少一个流体入口通路52，流动到达流体流动通路40，从第一端58流动到流体流动通路40的第二端60，流动到至少一个流体出口通路56，然后通过至少一个流体出口通路56流动到流体出口开口 54。
换热器板12(也称作板对)可以由一对相同的薄板62形成，其冲压成具有升高区域和下降区域的型式(图案)，当薄板62以面对面接触装在一起时，形成流体流动通路40和流体入口和出口通路52、56。换言之，包括换热器板12的外周边缘的升高区域位于第一平面，而下降区域位于第二平面。典型且如图所示的，具有下降区域的中心薄板部分位于第二面。薄板62的外周边缘和升高区域可以一起密封连接，例如通过钎焊，以便形成分开流体流动通路40和入口和出口通路52、56的平面区域64，并且沿着换热器板12的外周边缘延伸。在下面的说明书中，在流体流动通路40之间的平面区域64有时称为“肋”。
没有冷却剂流动通过平面区域64。平面区域64的宽度可以最小化，以便最大化由流体流动通路40占据的换热器板12的区域，以及流体入口和出口通路52、56。同时，尽管图2示出了所有的流体流动通路40具有同样的宽度，但可以理解沿着它们长度的至少一部分它们可以是不同的宽度的。
换热器10包括许多增强设置以最小化冷却剂流动通过换热器板12的压降。减少换热器板12中的压降使冷却剂能以更高的流速流动通过换热器板 12，因此增加从电池单元14移除的热量。发明人已经发现，如图1所示配置的换热器板12在60ml/min的流速具有2.3kPa的压降，相反，根据现有技术的具有螺旋形流动路径的换热器板在60ml/min的流速具有16kPa的压降。
可以理解，使流体流动通路40和/或流体入口和出口通路52、56变宽是降低压降的另一个方式，然而这可能需要凹痕和/或其它结构部件以提供对于更宽通路的支持。本实施例允许通路40、52和56保持相对窄的宽度，以避免在通道内需要的结构支承，同时保持低的压降。如本领域普通技术人员可以理解的，通路40、52和56的数量和构造有许多变化而保持低的压降是可能的。
图4示出了在流体入口通路52的第一端具有流体入口50的换热器板 12的截面。换热器板12还在流体出口通路56的第二端具有流体出口54，其形状和结构可以类似在流体入口通路52的第一端的流体入口50。如本领域普通技术人员可以认识到的，可以将换热器板12制造成使流体入口50和流体出口54 与流体流动通路40直接流体连通。
流体入口通路52的第一端(或流体出口通路54的第二端)可以在换热器板12的冲压处理期间形成。因此，换热器板12在流体入口通路52的第一流体端和流体出口通路56的第二端具有凹陷116。此外，取决于设计和应用要求，板对的换热器板12两者是互相对称和镜像的，并且在流体入口通路52的第一端和流体出口通路56的第二端具有凹陷116。在其它实施例中，也可能板对的第二板是平面的板。
图5a示出了结构支承元件106的实施例，其可以用于在此公开的换热器10。结构支承元件106定位在流体入口通路52的第一端，并且还可以在流体出口通路56的流体端的第二端。在一个实施例中，结构支承元件106定位在流体入口通路52的第一端，并且第二结构支承元件在流体出口通路52的流体端的第二端。为了形成换热器板对，换热器的两个薄板或板与夹在换热器板之间的结构支承元件106以面对面的关系设置，以形成每个换热器板12(图3)。
结构支承元件106的形状没有特别的限定，并且可以取决于设计和应用要求而变化。在一个实施例中，如图5a所示，结构支承元件106可以具有整体纵向的结构。可选的，如图8所示，结构支承元件106可以具有整体圆形的结构。结构支承元件106的形状和结构设计成与流体入口通路52的第一端(和流体出口通路56的第二端)互补。这允许结构支承元件114的外周边缘在流体入口通路52的第一端(或流体出口通路56的第二端)能定位在凹陷116之内。
可以设计换热器板12，以便流体入口通路52的第一端52和流体出口通路56的第二端具有将结构支承元件106保持在适当位置的外形。如图4-8 所示，换热器板12可以是冲压的，因此流体流动通路40具有一个或多个突出部118，其使得靠近流体入口通路52的第一端和流体出口通路56的第二端的流体流动通路40的宽度变窄。当结构支承元件106定位在流体入口通路52的第一端和流体出口通路56的第二端时，结构支承元件114的外周边缘可以在流体流动通路的第一和第二端与从凹陷116延伸的壁接触。在换热器板对制造期间，这与突出部118一起有助于将结构支承元件106保持在适当位置。
为了允许流体从流体入口50流到流体流动通路40，或从流体流动通路40流到流体出口54，结构支承元件106具有结构支承元件孔口108和一个或多个通道110，如图5a和5b所示。结构支承元件孔口108可以通过在结构支承元件106上冲压出孔而产生，或通过本领域普通技术人员已知的其它手段产生。结构支承元件孔口108的位置没有特别的限定，只要它可以与流体入口50(流体出口54)对齐，并且允许流体从流体集管流入流体入口50(或流体出口54) 然后流入通道110，并且从那里流入换热器板12的流体流动通路40。在图4-8 示出的实施例中，限定结构支承元件孔口108的结构支承元件106的边缘与限定流体入口50(或流体出口54)的流体流动通路58的第一端(或流体流动通路60的第二端)的边缘对齐。
在图5a和5b示出的实施例中，通道110通过具有在结构支承元件106 上形成的波纹112而产生。波纹112从具有结构支承元件106的平面延伸，其导致形成在结构支承元件106中的波峰120和波谷122。波峰120和波谷122 的存在导致形成通道110，其允许流体从流体入口50流到流体流动通路40，或从流体流动通路40流到流体出口54。此外，波峰120和波谷122的存在可以有助于在流体流动通路52、56的第一和第二端提供对换热器板12的支承，在第一和第二端分别存在流体入口和出口50、54。
结构支承元件106的通道110可以取决于应用和设计要求而变化。例如，图6示出了具有至少两组不同通道的结构支承元件106，通道在宽度上变化。因此，结构支承元件106具有第一组通道124和第二组通道126，第一组通道 124具有第一宽度，第二组通道126具有第二宽度。在图6示出的实施例中，第一组通道124比第二组通道126更宽(换句话说，具有更大的节距)。尽管只示出了两组通道，如本领域普通技术人员可以认识到的，可以提供具有不同的节距(或宽度)的例如3、4、5、6或另外更多组的通道。
取决于结构支承元件106的设计，例如图6示出的，逐渐变化的通道宽度可以有助于提高流体到换热器板对的一侧的流动，因为具有更大节距的通道可以允许更多流体流入。例如，对于图6示出的结构支承元件106，流入第一组通道124的流体比流入第二组通道126的更多，这允许更多流体流向靠近第一组通道124的换热器板对的区域。
图7示出了另外结构支承元件106的实施例，其可以用于公开在此的换热器10。在图7示出的实施例中，结构支承元件106具有至少两个不同长度的不同组的通道。结构支承元件106具有第一组通道128和第二组通道130，第一组通道128具有第一长度，第二组通道130具有第二长度。在图7示出的实施例中，第一组通道128比第二组通道130更短。尽管只示出了两组通道，作为本领域普通技术人员，可以提供具有例如3、4、5、6或不同长度的另外更多组的通道。
类似于图6示出的实施例，取决于结构支承元件106的设计，例如图 7示出的，更短路径长度的通道可以有助于提高流体向换热器板对的高流动区域的流动。更短的通道组，例如第一组通道126，可以通过在结构支承元件106 的外周边缘114形成缺口132而制造。缺口132的位置做成为使朝向流体流动通路40开口的通道110的长度是不同的。而且，尽管图7公开了朝向流体流动通路40的内边缘134的缺口，但缺口可以居中地或朝向流体流动通路40的外边缘136定位。
一般，如图6和7所示，可以用于控制流体流动的结构支承元件106 的通道110可以根据换热器板12的结构而定位。如图6和7所示，流体入口通路52可以在宽度上不同，以便允许流体更多地朝向换热器板的特定部分流动，其可以取决于设计和应用要求。例如在图6中，与第一组通道124对齐的流体入口通路52比与第二组通道126对齐的流体通路52更宽。类似地，在图7中，与流体入口通路52对齐的第一组通道128的长度比第二组通道130更短，以允许流体更多地流动；而与第一组通道128对齐的流体入口通路52比与第二组通道130对齐的流体入口通路52更宽。
在实施例中，如图5、6和7所示，结构支承元件106可以具有腔体 144，以便允许流体在结构支承元件106的通道150中流动，并且从那里进入流体入口通路52。在图示实施例中，腔体144从限定孔口108的结构支承元件106 的边缘148朝向结构支承元件106的外周边缘114形成。
当缺少腔体144时，流体从结构支承元件孔口108流动到通道110并且从那里进入流体入口通路52内。然而，一些通道150没有在它们之中流动的流体，由此减少流体进入靠近换热器板12的外周边缘定位的流体入口通路152 的流动。为了增加流体朝向靠近换热器板12的外周边缘定位的流体入口通路 152的流动，结构支承元件106可以具有腔体144。这允许流体从结构支承元件孔口108流入到腔体144，并且从那里进入与流体入口通路152对齐的通道150，因此增加流体朝向换热器板12的外周边缘的流动。
图9(a)和(b)示出了结构支承元件106的替代的实施例，其可以用于公开在此的换热器板12。在图9(a)示出的前两个实施例中，通道110由从结构支承元件106延伸的齿154形成，在此如图9(a)的第一实施例所示，齿154可以是对齐的，或如第二实施例所示是偏移的。图9(a)示出的第三和第四盘示出了实施例，在此通道110由类似于图5-7示出的波纹形成，然而，在这种实施例中结构支承元件106具有带有波状的顶部和底部层的三层。图9(a) 的第五实施例示出了结构支承元件106的另外的实施例，在结构支承元件106 的表面具有凹痕156。凹痕156可以布置为形成用于引导流体流动的通道110。在此公开的结构支承元件可以有助于提供换热器的入口和出口部分的结构支承，同时允许对换热器板的表面密封。图9(b)示出了由泡沫材料形成的结构支承元件106的另一个实施例。在图9(b)示出的实施例中，由多孔材料的产生的通道允许流体通过孔口108流到流体入口通路52。使用的泡沫的孔隙率没有特别的限定，并且可以根据设计和应用要求而变化。而且，增加泡沫的孔隙率可以导致流体压降的降低，反之亦然，因此允许对进入换热器的流动控制进行调节。
图10公开了换热器的另一个实施例，其在入口和/或出口集管中包含结构元件，而且可以有助于提供径向密封(180，如图13所示)。在图10示出的实施例中，在流体入口集管164和/或流体出口集管166中提供结构元件，流体在此进入。类似于图4-8示出的换热器的凹陷区域116，在图10示出的换热器中，当流体在流体入口和/或出口集管中流动时，流体入口集管164和/或流体出口集管166可能很容易变形。在入口集管和/或出口集管中的结构支承元件可以有助于避免变形。而且，管182可以连接到换热器的入口和/或出口，并且当管连接到换热器入口和/或出口时，管182可以具有径向密封以防止泄漏。
图10示出的换热器是冷板式换热器158，其由一对换热器板160组成。冷板式换热器158通常设置在电池模块下面。每个换热器板160被冲压而形成在每个换热器板160中的通道。对换热器板160的冲压是在换热器板160 的中心部分上进行的。冲压的结果是：换热器板160的外周边缘178位于与集管164/166的顶部和底部以及水平通道162的顶部和底部不同的平面，其可以在不同的平面上。而且，水平通道162的顶部和底部可以在与集管164/166的顶部和底部同样的或不同的平面上。
当每个换热器板160面对面设置时，换热器板对形成流体流动通道 162，其具有在流体流动通道162的一端180的集管入口通道164，和在流体流动通道162的第二端182的集管出口通道166。在图10示出的实施例中，设置有多个流体流动通道162，例如162-1、162-2、162-3、162-4等，在此每个流体流动通道162与下一个平行。然而，如本领域普通技术人员可以认识到的，流体流动通道162不是必须互相平行，并且可以取决于设计和应用要求而变化。
此外，流体流动通道162的宽度可以取决于设计和应用要求而变化。通常，集管入口通道164和集管出口通道166比流体流动通道162的宽度更宽。在运行期间，在集管入口通道164中的流体在第一端180流入流体流动通道162，然后在流体流动通道162的第二端182排出进入集管出口通道166。
当使用换热器158时，在换热器板160中的流体流优先流入最初的流体流动通道，例如162-1和162-2，越过后面的流体流动通道，例如162-5和162-6。因为换热器158的每个板160都是很薄的，集管入口通道164和集管出口通道 166可能经受很大的压力，并且在使用时容易变形，其可能显著地影响换热器 158的性能。
为了解决上述困难，每个集管入口通道164和集管出口通道166可以具有纵向的U形部件168(图11、12和13)。U形部件可以作为结构支承元件，并且可以有助于提供结构支承，并且改进集管入口通道164和集管出口通道166 的完整性，因此有助于防止它们的变形。U形部件168的长度没有特别的限定，并且在图11和12示出的实施例中，每个U形部件168可以延伸集管入口通道 164和集管出口通道166的几乎整个长度。可选的，在图13示出的实施例中，可以沿着U形部件168的长度形成缺口，以提供多个间隔开的U形部件区段 168，其可以在集管入口通道164和/或集管出口通道166中。
而且，结构支承元件的形状大致是U形，即结构支承元件具有底座172和从底座172延伸的一对壁174，以形成大致U形的部件。如图11所示，底座172是平面的，并且可以与集管入口通道164或集管出口通道166的平面表面接触。然而，取决于设计和应用要求，底座172还可以是弓形的。
在大致U形的部件168的壁174之间的距离没有特别的限定，并且可以取决于设计和应用要求。U形部件168的壁174可以互相更靠近，只要它们可以提供对于集管入口通道164或集管出口通道166的结构支承即可。可选的，壁174可以定位成使壁174之间的距离几乎近似集管入口通道164和集管出口通道166的宽度。在图11示出的实施例中，U形部件168的壁174保持足够的分隔，以将集管入口通道164或集管出口通道166分成三个子通道Vl、V2和V3，其几乎是相等宽度的，以便提供对集管入口通道164和集管出口通道166 的足够的支承。在特定的实施例中，U形部件168的壁174定位成使子通道V2的宽度大于V1或V3。在进一步的特定实施例中，进一步提供结构支承的薄板定位在U形部件174的唇部170和集管的平面表面之间。在这种实施例中，结构支承元件由U形部件174和薄板的组合形成，两者皆定位在集管中。这种实施例，具有提供较大子通道V2的U形部件168的壁174，并且薄板可以用于更高的压力应用。
在图11和12示出的实施例中，U形部件168具有从每个壁174的边缘延伸的唇部170。如图所示，底座172定位在壁174的一端，而唇部170从壁 174的相对端延伸。唇部170大致是平面的并且位于平行于U形部件168的底座172平面的平面上。而且，与底座172一样，唇部170接触集管入口通道164 或集管出口通道166的平面表面。然而，当底座172接触换热器板对160的一个板的集管入口通道164或集管出口通道166的平面表面时，唇部170接触换热器板对160的第二板的集管入口通道164或集管出口通道166的平面表面，第二板与第一板面对面接触。
而且，如图11、12和13所示，U形部件168的每个唇部170向外延伸并且远离U形部件168的壁174。唇部的长度没有特别的限定，可以取决于设计和应用要求而变化。在图11和12示出的实施例中，唇部170从U形部件 168的壁174延伸至集管入口通道164和/或集管出口通道166的几乎整个宽度。而且在上述替代的实施例中，如图13所示，唇部170沿着集管入口通道164和 /或集管出口通道166的整个长度延伸，U形部件168的区段是切断的。
在换热器158组装期间，换热器板160面对面设置；U形部件168夹在板对之间并且定位在集管入口通道164和/或集管出口通道166中。作为本领域普通技术人员已知的，整个组件可以通过钎焊或其它手段密封。
图12示出了U形部件168的壁174具有开口176。在运行期间，在集管入口通道164中的例如Vl和V2的子通道中流动的流体可以通过开口176 流进子通道V3，然后进入流体流动通道162。而且，开口176的尺寸、开口176 的数量和开口176之间的距离没有特别的限定，可以取决于设计和应用要求而变化。此外，这方面的控制可以有助于控制和引导流体朝向或远离流体流动通道162而流动。
例如，如上所述，在集管入口通道164中流动的流体优先流入在先的流体流动通道，例如162-1、162-2，而不是下游的流体流动通道，例如162-6 和162-7。通过减少与例如162-1和162-2的在先通道对齐的开口176的尺寸或增加与例如162-10和162-12的下游通道对齐的开口的尺寸，流体可以越过换热器158的上游流体流动通道162被引导到下游流体流动通道162中。
类似地，可以通过增加或降低与流体流动通道162对齐的开口176的数量而控制流体的流动。例如，增加在U形部件168下游的开口176的数量，或减少在U形部件168上游的开口176的数量，流体可以被引导朝向例如162-10 和162-12的下游通道，而越过例如162-1和162-2的上游通道。
图12示出了U形部件168的实施例，在此开口176之间的距离用于控制流体的流动。如上所述，U形部件168具有开口176-1、176-2和176-3。为了控制或引导流体优先流动到特定的流体流动通道组而越过另一个组，开口 176-1、176-2和176-3之间的距离可以变化。因此，开口176-1和176-2由距离 d1分开，而开口176-2和176-3由距离d2分开。如果距离d2小于d1，流入与开口176-2和176-3对齐的流体流动通道的流体量可以比与开口176-1对齐的流体流动通道的流体量更大。因此，通过控制开口176之间的距离，可以减轻流体朝向流体流动通道162上游流动的总趋势。
在如图13所示的替代实施例中，在多个U形部件168之间的间隔可以有助于控制流体从集管入口通道164到流体流动通道162的流动。类似于图 12示出的实施例的开口，在图13示出的实施例中，两个邻近的U形部件区段 168之间的间隔越大，可以从集管入口通道164流到流体流动通道162的冷却剂就越多。
图10-13示出的实施例允许换热器板对的径向密封。相反，图1-9示出的实施例允许换热器板的表面密封。
用于制造换热器和表面密封/结构元件，例如结构支承元件或U形部件，的结构的材料没有特别的限定。举例而非限定的是，换热器板，特别是ICE 板，可以由具有大约0.008英寸厚度的铝制成。然而，如本领域普通技术人员可以认识到的，取决于设计和应用要求，可以使用其它材料和厚度。类似地，举例而非限定的，结构支承元件可以由铝制成，例如3004铝合金，并且具有大约 0.012英寸的厚度。然而，如本领域普通技术人员可以认识到的，取决于设计和应用要求，可以使用其它材料和厚度。举例而非限定的，结构支承元件可以由其上施加有弹性涂层的不锈钢材料制成。
可以对描述的实施例进行某些适应和改进。因此上述描述的实施例被认为是说明性的和非限制性的。
部件列表
1 电池模块
10 换热器(HX)
12 换热器板
14 电池单元
16 凸片
18 凸片
28 板的传热表面
30 板的传热表面
40 流体流动通路
50 流体入口开口
52 流体入口通路
54 流体出口开口
56 流体出口通路
58 流体流动通路的第一端
60 流体流动通路的第二端
62 HX板的薄板
64 平面区域(肋)
104 肋
106 结构支承元件
108 结构支承元件孔口
110 通道
112 波纹
114 盘的外周边缘
116 在流体流动通路的第一/第二端的凹陷
118 突出部
120 波峰
122 波谷
124 第一宽度的第一组通道
126 第二宽度的第二组通道
128 第一长度的第一组通道
130 第二长度的第二组通道
132 缺口
134 流体流动通路的内边缘
136 流体流动通路的外边缘
138 冷却剂入口集管
140 冷却剂出口集管
142 框架
144 腔体
148 限定孔口的结构支承元件的边缘
150 与腔体对齐的通道
152 从腔体接收流体的流体入口通路
154 齿
156 凹痕
158 冷式换热器
160 换热器板
162 流体流动通道
164 集管入口通道
166 集管出口通道
168 U形部件
170 从U形部件延伸的唇部
172 U形部件的底座
174 U形部件的壁
176 开口
178 换热器板的外周边缘
180 径向密封
182 管。

Claims (25)

1.一种换热器，包括：
限定流动通路的板对，所述流动通路流体地联接到在第一端的流体入口和在第二端的流体出口，用于使流体从流体入口流到流体出口；和
夹在所述板对之间的结构支承元件，所述结构支承元件具有第一结构支承元件孔口和从第一结构支承元件孔口延伸到结构支承元件的外周边缘的一个或多个通道，并且其中所述结构支承元件围绕流体入口周向地定位，第一结构支承元件孔口与所述流体入口对齐，而所述通道允许流体从流体入口流到流动通路。
2.根据权利要求1所述的换热器，板对的每个板包括在第一平面的外周边缘和在第二平面的凹陷，所述凹陷形成流动通路，并且具有在流动通路的第一端的流体入口和在流动通路的第二端的流体出口。
3.根据权利要求2所述的换热器，还包括从所述凹陷朝向第一平面延伸的肋。
4.换热器权利要求1-3中任何一项所述的换热器，其中所述结构支承元件定位在流动通路的第一端的凹陷中。
5.权利要求1-3中任何一项所述的换热器，其中第二结构支承元件定位在流动通路的第二端的凹陷中，并且围绕流体出口周向地定位，第二结构支承元件具有第二结构支承元件孔口和从第二结构支承元件孔口延伸到第二结构支承元件的外周边缘的第二结构支承元件通道，并且其中第二结构支承元件围绕流体出口周向地定位，第二结构支承元件孔口与流体出口对齐，并且第二结构支承元件通道允许流体从流动通路流到流体出口。
6.根据权利要求1-3中任何一项所述的换热器，其中结构支承元件包括与板对的第一板上的凹陷接触的第一表面，和与板对的第二板上的凹陷接触的第二表面。
7.根据权利要求1-3中任何一项所述的换热器，还包括从结构支承元件的平面延伸的波纹，所述波纹限定用于使流体从流体入口流到流动通路和/或从流动通路流到流体出口的通道。
8.根据权利要求1-3中任何一项所述的换热器，其中结构支承元件包括具有第一宽度的第一通道和具有第二宽度的第二通道。
9.根据权利要求8所述的换热器，其中第一通道具有从限定孔口的结构支承元件的第一边缘延伸到结构支承元件的外周边缘的第一长度，并且第二通道具有从限定孔口的结构支承元件的第一边缘延伸到结构支承元件的外周边缘的第二长度。
10.根据权利要求1-3中任何一项所述的换热器，包括第一通道和第二通道，所述第一通道具有从限定孔口的结构支承元件的第一边缘延伸到结构支承元件的外周边缘的第一长度，并且所述第二通道具有从限定孔口的结构支承元件的第一边缘延伸到结构支承元件的外周边缘的第二长度。
11.根据权利要求1-3中任何一项所述的换热器，还包括腔体，所述腔体从限定孔口的结构支承元件的边缘朝向结构支承元件的外周边缘延伸。
12.根据权利要求1-3中任何一项所述的换热器，其中所述结构支承元件是圆形的密封盘。
13.根据权利要求1-3中任何一项所述的换热器，其中所述结构支承元件是纵向的密封盘。
14.根据权利要求1-3任何一项所述的换热器，其中所述换热器是电池单元冷却器。
15.一种换热器模块，包括：
具有流体入口集管和流体出口集管的框架；
联接到所述框架的电池；
联接到所述框架的如权利要求1-3中任何一个限定的换热器；和
定位在流体入口集管和限定流体入口的换热器板对之间的密封件。
16.根据权利要求15所述的换热器模块，还包括定位在流体出口集管和限定流体出口的换热器板对之间的第二密封件。
17.一种换热器，包括：
限定多个流体流动通道的一对互补的板，所述流体流动通道与在多个流体流动通道的第一端的集管入口通道流体连通，并且与在多个流体流动通道的第二端的集管出口通道流体连通；和
第一大致纵向U形的部件，其定位在集管入口通道中，用于提供对集管入口通道的结构支承。
18.根据权利要求17所述的换热器，还包括第二大致纵向U形的部件，其定位在集管出口通道中，用于提供对集管出口通道的结构支承。
19.根据权利要求17所述的换热器，其中第一大致纵向U形的部件包括底座和从大致纵向U形的部件的底座延伸的壁，和
其中所述底座接触由换热器板的一个形成的集管入口通道的第一平面，并且远离底座的壁的边缘接触由其它换热器板形成的集管入口通道的第二平面。
20.根据权利要求18所述的换热器，其中第二大致纵向U形的部件包括底座和从第二大致纵向U形的部件的底座延伸的壁，和
其中所述底座接触由换热器板的一个形成的集管出口通道的第一平面，并且远离底座的壁的边缘接触由其它换热器板形成的集管出口通道的第二平面。
21.根据权利要求17-20中任何一项所述的换热器，还包括从大致纵向U形的部件的壁延伸的唇部。
22.根据权利要求21所述的换热器，其中所述唇部向外并且远离壁延伸。
23.根据权利要求22所述的换热器，其中所述唇部的端部之间的距离近似于集管入口和/或出口通道的宽度。
24.根据权利要求17-20中任何一项所述的换热器，其中所述大致纵向U形的部件还包括开口，这些开口允许流体从集管入口通道流到流体流动通道的第一端，或允许流体从流体流动通道的第二端流到集管出口通道。
25.根据权利要求17-20中任何一项所述的换热器，还包括具有联接到入口的径向密封的入口管和具有连接到出口的径向密封的出口管，其中所述互补的板对限定入口和出口，入口与集管入口通道流体连通，而出口与集管出口通道流体连通。
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