CN208674322U - 换热装置及具有该换热装置的车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种换热装置，包括接口及通电后可以发热的介质流通管，接口与外部导管连通以将外部的换热介质导入到换热装置中，介质流通管与接口连接，介质流通管的管壁上开设有供换热介质流出的换热孔。还涉及一种具有该换热装置的车辆。上述换热装置及具有该换热装置的车辆，通过设置表面开设有换热孔的介质流通管，将外部的冷、热换热介质向动力电池等设备扩散，以对动力电池等设备加热或冷却；并且，开设换热孔，通过换热孔流出换热介质来对动力电池等设备加热或冷却，可增强热对流，提高换热效率。再者，通过介质流通管通电发热，也可以对动力电池等设备加热，提高加热效率；进一步地，该换热装置结构简单易实现。

Description

换热装置及具有该换热装置的车辆

技术领域

本申请涉及动力电池技术领域，具体而言，涉及一种车辆动力电池的换热装置及具有该换热装置的车辆。

背景技术

动力电池作为电动汽车的动力能源，其性能和使用寿命直接影响整车的性能和使用寿命。在所有的环境因素中，温度对电池的充放电性能影响最大，一般充电效率会随着温度升高而升高，但当温度升到45℃以上时，高温下充电电池材料的性能会退化，电池循环寿命也将大大缩短，而温度过冷时，电池的充放电性能也受到影响，为了有效充放电，电池的温度需要维持在一定的范围之内。为提高电动汽车的适用性，改善动力电池的性能，可以对动力电池进行采取预热或冷却措施。

目前通常可通过贴合电池表面的电池加热片，来对电池表面的空气进行加热，但这种做法的加热效率不高且无法实现冷却功能。

实用新型内容

本申请旨在提高车上换热装置的换热效率。为此，本申请的一个目的在于提出一种高效率的换热装置以及包括该换热装置的一种车辆。

一种换热装置，包括接口及通电后可以发热的介质流通管，所述接口与外部导管连通以将外部的换热介质导入到所述换热装置中，所述介质流通管与所述接口连接，所述介质流通管的管壁上开设有供所述换热介质流出的换热孔。

在其中一个实施例中，所述换热装置还包括绝缘隔热件，所述介质流通管呈蛇形，所述绝缘隔热件上开设有与所述介质流通管形状对应的凹槽，所述介质流通管至少部分设置在所述凹槽中，所述换热孔设置在所述介质流通管上与所述凹槽非接触的管壁上。

在其中一个实施例中，所述介质流通管上还设有供所述换热介质排出的排介质孔，所述排介质孔的孔径大于所述换热孔的孔径，所述接口与所述排介质孔分别位于所述介质流通管的首端和尾端，所述排介质孔位于所述绝缘隔热件的外部；所述换热装置还包括设置在所述排介质孔中的压力阀。

在其中一个实施例中，所述换热介质为气体，所述介质流通管上设有对经所述接口导入并经所述换热孔流出的换热介质进行干燥处理的干燥器。

在其中一个实施例中，换热装置用于对车辆的电池进行加热或冷却，在所述电池需要加热或冷却的状态，所述车辆位于所述换热装置的上方，且所述换热装置的所述换热孔与所述电池正对。

一种车辆，包括上述换热装置。

在其中一个实施例中，所述换热装置设置在所述车辆的电池的表面，所述车辆的电源与所述介质流通管的通电接点电连接，所述换热装置的所述接口与所述车辆的空调的风管和/或所述车辆的尾气管接通以将所述风管和/或所述尾气管中的气体导入到所述换热装置中。

在其中一个实施例中，所述电池的表面包括上表面和下表面，所述换热装置包括设置在所述上表面的第一换热装置和设置在所述下表面的第二换热装置。

在其中一个实施例中，所述车辆还包括三通阀，所述空调的风管与所述三通阀的其中一个接入端口连通，所述第一换热装置与所述三通阀的其中一个接出端口连通，所述第二换热装置与所述三通阀的其中另一个接出端口连通。

在其中一个实施例中，所述车辆还包括四通阀，所述空调的风管与所述四通阀的其中一个接入端口连通，所述车辆的尾气管与所述四通阀的其中另一个接入端口连通，所述第一换热装置与所述四通阀的其中一个接出端口连通，所述第二换热装置与所述四通阀的其中另一个接出端口连通。

上述换热装置及具有该换热装置的车辆，通过设置表面开设有换热孔的介质流通管，将外部的换热介质向动力电池等设备扩散，以对动力电池等设备加热或冷却；并且，开设换热孔，通过换热孔流出换热介质来对动力电池等设备加热或冷却，可增强热对流，提高换热效率。再者，通过介质流通管通电发热，也可以对动力电池等设备加热，提高加热效率；进一步地，该换热装置结构简单易实现。

附图说明

图1为本申请一实施例的换热装置的轴侧图；

图2为本申请一实施例的换热装置的剖视图；

图3为本申请一实施例的换热装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种开关，但这些开关不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元器件与另一个元器件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一换热装置称为第二换热装置，且类似地，可将第二换热装置称为第一换热装置。第一换热装置和第二换热装置两者都是换热装置，但其不是同一开关。

图1为本申请一实施例的换热装置的轴侧图。如图1所示，一种换热装置，包括接口120及通电后可以发热的介质流通管140，接口120与外部导管(图未示)连通以将外部的换热介质导入到换热装置中，介质流通管140与接口120连接，介质流通管140的管壁上开设有供换热介质流出的换热孔142。

其中，介质流通管140采用电热材料以实现通电后自身发热的功能。具体地，电热材料是一种利用电流热效应，将电能转化为热能的功能性材料。电热材料可以包括金属电热材料、非金属电热材料等。

图2为换热装置的剖视图。如图2所示，介质流通管140作为一种管状结构，其内部可以流通换热介质，若换热装置用于与动力电池(图未示)换热，则介质流通管140的开有换热孔142的一侧靠近动力电池，从换热孔142流出的换热介质将流向动力电池，产生对流换热。具体地，若流通的换热介质温度低于动力电池，则此时可通过换热介质冷却动力电池，若流通的换热介质温度高于动力电池，则此时通过换热介质加热动力电池。换热介质是一种流体，其可来自车辆内部，如车内空调系统、尾气排放系统等可以产生高温或低温的换热介质具体地，外部的换热介质可以包括空调系统输出的冷空气、空调系统输出的热空气、尾气管输出的尾气等。但本申请不限于此，换热介质也可来自车内其他能产生高温或低温换热介质的设备。

重新参见图1，介质流通,140的管壁上开设有供换热介质流出的换热孔142，换热孔142用于将换热介质流至需要冷却或加热的装置(如车上动力电池)，例如，换热孔142能够使介质流通管内的暖气、冷气扩散到动力电池所处的环境，加速动力电池内空气的热对流，提高电池加热冷却的均匀性。换热孔142的数量可以为两个或多个，换热孔的142孔径大小可根据实际情况而定。换热孔142的现状不限，可以为圆孔、方孔、多边形孔等。

可选地，该换热装置的工作原理如下：

1)当动力电池等设备的温度过高时，空调系统将产生冷空气，该冷空气位于空调系统的导管内(即外部导管)，通过接口120与空调系统的导管连通以将该冷空气导入到换热装置中，进入介质流通管140内，再通过介质流通管140内的至少两个换热孔142将冷空气吹向动力电池，实现动力电池的冷却功能。

2)当动力电池等设备的温度过低时，空调系统可产生热空气，该热空气位于空调系统的导管内(即外部导管)，通过接口120与空调系统的导管连通以将该热空气导入到换热装置中，进入介质流通管140内，再通过介质流通管140内的至少两个换热孔142将热空气吹向动力电池，实现动力电池的加热功能。

3)当动力电池等设备的温度过低且空调系统不产生热空气时，通过向介质流通管140导入加热电流，介质流通管140自身发热，进而通过热传导和加热电池周围空气的方式对电池加热(加热原理可参见PTC电热丝加热)。

4)当动力电池等设备的温度过低且空调系统产生的热空气不足以满足加热需求时，可向介质流通管140通电，介质流通管140自身发热，进而可提高介质流通管管内热空气的温度，提高加热效率。

本实施例中的换热装置，通过设置表面开设有换热孔142的介质流通管140，将外部的冷、热换热介质向动力电池等设备扩散，以对动力电池等设备加热或冷却；并且，开设换热孔142，通过换热孔142流出换热介质来对动力电池等设备加热或冷却，可增强热对流，提高换热效率。再者，通过介质流通管140通电发热，也可以对动力电池等设备加热，提高加热效率；进一步地，该换热装置结构简单易实现。

在一个实施例中，如图1、2所示，换热装置还包括绝缘隔热件150，介质流通管140呈蛇形，绝缘隔热件150上开设有与介质流通管形状对应的凹槽，介质流通管140至少部分设置在凹槽中，换热孔142设置在介质流通管140上与凹槽非接触的管壁上。

其中，绝缘隔热件150可采用硅胶、普通型硅酸铝纤维纸高铝型硅酸铝纤维纸等绝缘隔热材料，绝缘隔热件150既可作为介质流通管140的衬底，也可作为绝缘层，保证换热装置的用电安全。介质流通管140呈蛇形或螺旋形布置，可以使介质流通管140较为均匀地铺设在动力电池等装置的表面，使加热更均匀。

在一个实施例中，介质流通管140上还设有供换热介质排出的排介质孔160，排介质孔160的孔径大于换热孔142的孔径，接口120与排介质孔160分别位于介质流通管140的首端和尾端，排介质孔160位于绝缘隔热件150的外部；换热装置还包括设置在排介质孔160中的压力阀(图未示)。

其中，排介质孔160的孔径大于换热孔142的孔径是为了确保接口120导入大流量的换热介质，而换热孔142孔径有限导致介质流通管140的压力值上升至超过设定阈值时，通过孔径大于换热孔142的排介质孔160，可快速排出多余的换热介质，确保介质流通管140内的压力值下降至低于设定阈值。

为了确保介质流通管140的压力值上升至超过设定阈值时，可及时通过排介质孔160排出多余的换热介质，在排介质孔160中设置压力阀。压力阀也可称为压力调节阀或、自力式平衡阀、流量控制阀、流量控制器、动态平衡阀、流量平衡阀等，是一种直观简便的流量调节控制装置，管网中应用流量调节阀可直接根据设计来设定流量。

本实施例中的换热装置，通过设置排介质孔160，并在排介质孔160内设置压力阀，可以及时监控介质流通管140内的压力，并维持介质流通管140内的压力低于设定阈值。

在一个实施例中，换热介质为气体，介质流通管140上设有对经接口120导入并经换热孔142流出的换热介质进行干燥处理的干燥器170。

其中，干燥器170可用于除去输入到换热装置内换热介质的水份，防止湿度过大而造成事故。干燥器170包括但不限于流化干燥器、气流干燥器、厢式干燥器、喷雾干燥器、隧道式干燥器。

在一个实施例中，换热装置用于对车辆的电池进行加热或冷却，在电池需要加热或冷却的状态，车辆位于换热装置的上方，且换热装置的换热孔142与电池正对。

其中，换热装置可设置在停车场地面等车辆停放的区域，换热装置通过换热孔142向外吹出热气，从而可对车辆电池提前预热。具体地，车主在停车后，车辆停放在地面的换热装置的上方，由于车库中气温很低，电池的温度低于一定温度后将影响充放电性能，故，可在车主用车之前，通过换热装置吹出热气以加热车辆放置电池的部位。

本实施例中的换热装置，将换热装置的换热孔142与电池正对，且换热装置独立于车辆，在无需对车辆结构进行改造的基础上，实现了对车辆的电池进行加热或冷却功能。

一种车辆，包括上述换热装置。其中，该车辆可以是双模电动车、纯电动车、燃油电动车等。通过将换热装置应用于车辆，可以实现对车辆内装置的冷却和加热，由于换热装置结构简单，有利于在低成本的前提下提高车辆性能。

在一个实施例中，换热装置设置在车辆的电池的表面，车辆的电源与介质流通管140的通电接点180电连接，换热装置的接口120与车辆的空调的风管和/或车辆的尾气管接通以将风管和/或尾气管中的气体导入到换热装置中。

其中，在电池的上下表面以及侧面均可设置换热装置。车辆的电池包括车辆的动力电池。换热装置与电池的表面，可以是换热装置固定在距离电池表面一定距离的位置，以利于换热孔142流出换热介质。进一步地，换热装置与电池之间可设置透气的缓冲材料，以避免换热装置，特别是介质流通管140与电池之间碰撞磨损等。

通电接点180可引出供电导线182，通过供电导线182与车辆的电源电连接。在车辆内无换热介质(如空调冷、暖风或汽车尾气)供应的情况下，通过电导线182将车辆的电源的电流导入介质流通管140，使介质流通管140自身发热。需要说明的是，在接口120与车辆的尾气管接通以将尾气管中的气体导入到换热装置中，可以对尾气进行过滤处理，将尾气中的颗粒物滤除，以防止尾气中的颗粒物沉淀在介质流通管140内管壁表面，堵塞换热孔142，或者影响介质流通管140的导热性能。

本实施例中的车辆，针对整车的现有结构，提出了一种将换热装置设置在车辆内部的结构，通过接口120与现有的空调风管和/或尾气管连通，实现了换热介质的导入，且采用尾气作为换热介质，可以实现尾气的余热利用。

在一个实施例中，电池的表面包括上表面和下表面，换热装置包括设置在上表面的第一换热装置和设置在下表面的第二换热装置。

其中，电池的上表面可以指，电池固定放置在车辆上时，距离车辆底盘距离最远的表面，而下表面可以指，电池固定放置在车辆上时，距离车辆底盘距离最近的表面。

如图3所示，第一换热装置设置在电池400上表面，图3中能看到第一换热装置的绝缘隔热层250位于电池400上表面。第二换热装置设置在电池400下表面，图3中能看到第二换热装置的绝缘隔热层150位于电池400下表面。

本实施例中的车辆，通过设置第一换热装置和第二换热装置，第一换热装置流出的换热介质将至上而下对电池加热或冷却，而第二换热装置流出的换热介质将至下而上对电池加热或冷却，提高了换热装置的换热效率。

在一个实施例中，车辆还包括三通阀300，空调的风管与三通阀300的其中一个接入端口连通，第一换热装置与三通阀300的其中一个接出端口连通，第二换热装置与三通阀的其中另一个接出端口连通。

其中，三通阀300可以包括二位三通电磁阀、三位三通电磁阀等现有的三通阀。三通阀300的选择不限于此，还可以采用其他现有装置以实现第一换热装置与第二换热装置的切换。

在空调的风管导入热空气对动力电池400加热时，通过三通阀300控制空调的风管与第二换热装置导通，而不与第一换热装置导通，由于热空气具有上升趋势，从第二换热装置流出的热空气将从电池400底部逐步向上扩散，热气体与电池接触充分，换热效率更高。另一方面，在空调的风管导入冷空气对动力电池400冷却时，通过三通阀300控制空调的风管与第一换热装置导通，而不与第二换热装置导通，由于冷空气具有下沉趋势，从第一换热装置流出的冷空气将从电池400顶部逐步向下扩散，冷气体与电池400接触充分，换热效率更高。

本实施例中的车辆，通过三通阀300分别控制冷、热换热介质导入第一换热装置和第二换热装置，提高了换热效率。

在一个实施例中，车辆还包括四通阀(图未示)，空调的风管与四通阀的其中一个接入端口连通，车辆的尾气管与四通阀的其中另一个接入端口连通，第一换热装置与四通阀的其中一个接出端口连通，第二换热装置与四通阀的其中另一个接出端口连通。

其中，在空调的风管导入热空气对动力电池400加热时，通过四通阀控制空调的风管与第二换热装置导通，而不与第一换热装置导通，由于热空气具有上升趋势，从第二换热装置流出的热空气将从电池400底部逐步向上扩散，热气体与电池接触充分，换热效率更高。

在空调的风管导入冷空气对动力电池400冷却时，通过四通阀控制空调的风管与第一换热装置导通，而不与第二换热装置导通，由于冷空气具有下沉趋势，从第一换热装置流出的冷空气将从电池400顶部逐步向下扩散，冷气体与电池400接触充分，换热效率更高。

在尾气管导入高温尾气对动力电池400加热时，通过四通阀控制尾气管与第二换热装置导通，而不与第一换热装置导通，由于高温尾气具有上升趋势，从第二换热装置流出的高温尾气将从电池400底部逐步向上扩散，高温尾气与电池400接触充分，换热效率更高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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申请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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种换热装置，其特征在于，包括接口及通电后可以发热的介质流通管，所述接口与外部导管连通以将外部的换热介质导入到所述换热装置中，所述介质流通管与所述接口连接，所述介质流通管的管壁上开设有供所述换热介质流出的换热孔。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述换热装置还包括绝缘隔热件，所述介质流通管呈蛇形，所述绝缘隔热件上开设有与所述介质流通管形状对应的凹槽，所述介质流通管至少部分设置在所述凹槽中，所述换热孔设置在所述介质流通管上与所述凹槽非接触的管壁上。

3.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，所述介质流通管上还设有供所述换热介质排出的排介质孔，所述排介质孔的孔径大于所述换热孔的孔径，所述接口与所述排介质孔分别位于所述介质流通管的首端和尾端，所述排介质孔位于所述绝缘隔热件的外部；所述换热装置还包括设置在所述排介质孔中的压力阀。

4.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述换热介质为气体，所述介质流通管上设有对经所述接口导入并经所述换热孔流出的换热介质进行干燥处理的干燥器。

5.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，用于对车辆的电池进行加热或冷却，在所述电池需要加热或冷却的状态，所述车辆位于所述换热装置的上方，且所述换热装置的所述换热孔与所述电池正对。

6.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的换热装置。

7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，所述换热装置设置在所述车辆的电池的表面，所述车辆的电源与所述介质流通管的通电接点电连接，所述换热装置的所述接口与所述车辆的空调的风管和/或所述车辆的尾气管接通以将所述风管和/或所述尾气管中的气体导入到所述换热装置中。

8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述电池的表面包括上表面和下表面，所述换热装置包括设置在所述上表面的第一换热装置和设置在所述下表面的第二换热装置。

9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括三通阀，所述空调的风管与所述三通阀的其中一个接入端口连通，所述第一换热装置与所述三通阀的其中一个接出端口连通，所述第二换热装置与所述三通阀的其中另一个接出端口连通。

10.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括四通阀，所述空调的风管与所述四通阀的其中一个接入端口连通，所述车辆的尾气管与所述四通阀的其中另一个接入端口连通，所述第一换热装置与所述四通阀的其中一个接出端口连通，所述第二换热装置与所述四通阀的其中另一个接出端口连通。