CN211045666U - 一种换热结构、电池装置及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例提供了一种换热结构、电池装置及电动汽车，涉及车辆技术领域。本实用新型的实施例提供的换热结构包括换热管。换热管内具有供换热介质流动的换热通道，通过换热介质的热量交换实现换热。换热管具有换热壁，当换热介质在换热通道内流动时，换热介质通过换热壁与待换热件进行换热。沿换热介质的流动方向，换热壁上换热面的面积逐渐增大，通过改变换热面的面积大小从而改善换热率，以保证沿换热介质的流动方向，换热效率的稳定性，进而改善换热管的换热均匀性，从而使待换热件获得更加均匀的换热效果。

Description

一种换热结构、电池装置及电动汽车

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种换热结构、电池装置及电动汽车。

背景技术

目前的液冷技术大多采用冷却液作为传热媒介，通过对冷却液进行冷却，使冷却液循环流经液冷板并与液冷板产生对流换热。在一些换热过程中，换热均匀度对待换热部件的性能影响较大。例如在对电池包进行冷却过程中，对电池包的冷却均匀度很大程度上影响着电池包的性能。

然而，现有的换热结构在换热过程中温度逐渐变化，换热效率减弱，因此冷却液出口处的换热效率与冷却液入口处的换热效率差距较大，难以保证换热均匀性。

实用新型内容

本实用新型的目的包括，例如，提供了一种换热结构，其能够改善现有技术中换热结构换热均匀性差的问题。

本实用新型的目的还包括，提供了一种电池装置，其能够改善现有技术中冷却不均的问题。

本实用新型的目的还包括，提供了一种电动汽车，其包括上述的电池装置。

本实用新型的实施例可以这样实现：

本实用新型的实施例提供了一种换热结构，其包括换热管，所述换热管内具有供换热介质流动的换热通道；所述换热管具有换热壁，沿所述换热介质的流动方向，所述换热壁上换热面的面积逐渐增大。

可选的，所述换热面包括位于所述换热壁内端的第一换热面，所述换热介质通过所述第一换热面与所述换热壁换热；沿所述换热介质的流动方向，所述第一换热面的面积逐渐增大；和/或，

所述换热面包括位于所述换热壁外端的第二换热面，所述换热壁通过所述第二换热面与外界换热；沿所述换热介质的流动方向，所述第二换热面的面积逐渐增大。

可选的，所述第一换热面包括第一弧面，沿所述换热介质的流动方向，所述第一弧面的曲率逐渐增大。

可选的，所述第二换热面包括第二弧面，沿所述换热介质的流动方向，所述第二弧面的曲率逐渐增大。

可选的，所述换热结构还包括相对间隔设置的进水水室以及出水水室，所述换热管的数量为多个，多个所述换热管并排设置在所述进水水室和所述出水水室之间，且所述换热管的两端分别与所述进水水室和所述出水水室连通，所述换热介质在所述换热通道内沿所述进水水室到所述出水水室的方向流动。

可选的，所述进水水室开设有介质入口，所述出水水室开设有介质出口，所述入口位于所述进水水室沿所述换热管排列方向的一端，所述介质出口位于所述出水水室沿所述换热管排列方向远离所述介质入口的一端。

可选的，所述进水水室内具有与多个所述换热管连通的进水腔，沿所述换热管排列且远离所述介质入口的方向，所述进水腔的流通截面积逐渐减小；

和/或，所述出水水室具有与多个所述换热管连通的出水腔，沿所述换热管排列且远离所述介质出口的方向，所述出水腔的流通截面积逐渐减小。

可选的，多个所述换热管中的部分换热管固定连接形成第一换热板，多个所述换热管中的另一部分换热管固定连接形成第二换热板，所述第一换热板和所述第二换热板间隔设置在所述进水水室和所述出水水室之间。

本实用新型的实施例还提供了一种电池装置。该电池装置包括电池、导热垫以及上述的换热结构；所述导热垫设置在所述电池与所述换热结构之间，所述换热介质通过所述换热壁与所述导热垫换热。

本实用新型的实施例还提供了一种电动汽车。该电动汽车包括上述的电池装置。

本实用新型实施例的换热结构、电池装置及电动汽车的有益效果包括，例如：

本实用新型的实施例提供了一种换热结构，其包括换热管。换热管内具有供换热介质流动的换热通道，通过换热介质的热量交换实现换热。换热管具有换热壁，当换热介质在换热通道内流动时，换热介质通过换热壁与待换热件进行换热。沿换热介质的流动方向，换热壁上换热面的面积逐渐增大，通过改变换热面的面积大小从而改善换热率，以保证沿换热介质的流动方向，换热效率的稳定性，进而改善换热管的换热均匀性，从而使待换热件获得更加均匀的换热效果。

本实用新型的实施例还提供了一种电池装置，该电池装置包括电池、导热垫和上述的换热结构，换热结构的换热壁与导热垫接触，换热介质通过换热壁和导热垫与电池进行换热。由于该电池装置包括上述的换热结构，因此也具有换热更加均匀、能够保证电池性能的有益效果。

本实用新型的实施例还提供了一种电动汽车，其包括上述的电池装置，因此也具有换热更加均匀、电池性能好的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电池装置在第一视角下的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电池装置在第二视角下的剖面结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的换热结构的局部结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的电池装置中换热结构在第三视角下的结构示意图。

图标：10-电池装置；100-电池；200-导热垫；300-换热结构；310-换热管；311-换热通道；312-换热壁；313-第一换热面；314-第二换热面；320-进水水室；321-介质入口；322-进水腔；330-出水水室；331-介质出口；332-出水腔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

图1为本实施例提供的电池装置10在第一视角下的结构示意图，图2为本实施例提供的电池装置10在第二视角下的剖面结构示意图。请结合参考图1和图2，本实施例提供了一种电池装置10，相应地，提供了一种换热结构300和电动汽车(图未示出)。

换热结构300包括换热管310。换热管310内具有供换热介质流动的换热通道311，通过换热介质的热量交换实现换热。换热管310具有换热壁312，当换热介质在换热通道311内流动时，换热介质通过换热壁312与待换热件进行换热。沿换热介质的流动方向(如图1中箭头A所示)，换热壁312上换热面的面积逐渐增大，通过改变换热面的面积大小从而改善换热率，以保证沿换热介质的流动方向，换热效率的稳定性，进而改善换热管310的换热均匀性。

电池装置10包括电池100、导热垫200以及换热结构300，导热垫200设置在换热结构300与电池100之间，且与换热结构300的换热壁312接触。换热结构300内的换热介质通过换热壁312和导热垫200实现与电池100的换热，以对电池100进行冷却。

电动汽车包括汽车本体(图未示出)以及安装在汽车本体上的电池装置10，通过电池装置10对汽车本体的动力结构供电。

下面以换热结构300用于电池装置10时的结构对本实施例提供的换热结构300进行进一步说明：

图3为本实施例提供的换热结构300的局部结构示意图。请参照图3，在本实施例中，换热结构300包括多根换热管310，多根换热管310依次排列，且固定连接成一体，以形成换热板。换热管310内的换热通道311在第二视角下的截面大致为方形，相邻两个换热通道311通过间隔壁分隔。换热壁312为换热管310的上壁，使用时，导热垫200放置在换热板上方，与换热壁312接触以进行换热，电池100设置在导热垫200上方。

进一步的，换热壁312的换热面包括位于换热壁312内端的第一换热面313，第一换热面313用于形成换热通道311，其与换热通道311内的换热介质接触换热，从而实现换热介质与换热壁312的换热。在换热介质的流动方向上，第一换热面313的面积逐渐增大，因此换热介质与第一换热面313的接触面积变大，换热增强，又因为沿换热介质的流动方向，换热介质的温度升高，冷却效果降低，两相互补使得换热介质在流动方向上的换热均匀性更好。具体的，第一换热面313包括第一弧面，该弧面在第二方向上的截面为弧形(如图2和图3所示)。沿换热介质的流动方向，第一弧面的曲率逐渐增大，即第一弧面的顶点到换热通道311的底面之间的距离d逐渐增大。由于沿换热介质的流动方向，第一弧面的曲率逐渐增大，因此换热通道311的流通截面积增大，从而有助于减小换热介质流动过程中的阻力，增大换热介质流量，提升换热效率。需要说明的，在本实施例的描述中，“流通截面积”指换热通道311在垂直换热介质的流动方向的平面上的面积。

进一步的，换热壁312的换热面还包括位于换热壁312外端的第二换热面314，第二换热面314为换热壁312的外表面，且与导热垫200接触换热，从而实现换热壁312与导热垫200的换热。在换热介质的流动方向上，第二换热面314的面积逐渐增大，因此导热垫200与第二换热面314的接触面积变大，换热增强，进一步保证了在换热介质流动方向上的换热均匀性。具体的，第二换热面314包括第二弧面，该弧面在第二方向上的截面为弧形(如图2和图3所示)。沿换热介质的流动方向，第二弧面的曲率逐渐增大，即第二弧面的顶点到换热通道311底面之间的距离增大。可选的，在同一截面上，第二弧面的曲率与第一弧面的曲率相同。

可选的，沿换热介质的流动方向，第一换热面313和第二换热面314从平面逐渐向弧面过渡，且弧面的曲率逐渐增大。

进一步的，导热垫200具有与第二换热面314接触的接触面，该接触面为外形尺寸与第二换热面314相对应的弧面。

图4为本实施例提供的电池装置10中换热结构300在第三视角下的结构示意图。请参照图4，在本实施例中，换热结构300还包括相对间隔设置的进水水室320和出水水室330，多个换热管310并排设置形成的换热板设置在进水水室320和出水水室330之间，且构成换热板的多个换热管310的两端分别与进水水室320和出水水室330连通，换热时，换热介质从进水水室320流入换热管310，在换热管310中完成换热后，换热介质流入出水水室330中，换热介质在换热通道311内的流动方向即为从进水水室320指向出水水室330的方向。具体的，换热板的数量为两个，两个换热板分别为第一换热板和第二换热板，第一换热板和第二换热板间隔设置在进水水室320和出水水室330之间。

进一步的，进水水室320设置有介质入口321，换热介质从介质入口321进入进水水室320，并依次流入各换热管310中。出水水室330设置有介质出口331，换热介质从换热管310流入出水水室330后，通过介质出口331流出。介质进口位于进水水室320沿换热管310的排列方向(即图4中的箭头B所示方向)的一端，介质进口与最靠近该端的换热管310对应设置，介质出口331位于出水水室330沿换热管310的排列方向远离介质进口的一端，即介质进口和介质出口331成对角设置在换热结构300的两端。通过将介质入口321和介质出口331对角分布，使得各个换热管310中的换热介质的流速均匀，每一换热管310中换热介质的流量分布均匀，从而有助于获得更加均匀的换热效果，减小电池100各处温差。

进一步的，进水水室320内具有进水腔322，进水腔322与多个换热管310均连通，换热介质从介质入口321进入进水水室320中后通过进水腔322进入换热管310中。进水腔322大致为沿换热管310的排列方向延伸的柱形，同时，沿换热管310的排列且远离介质入口321的方向，进水腔322的流通截面积逐渐减小，从而使得在换热管310的排列方向上，进水腔322中不同位置处的局部阻力趋于相等，有助于保证进入不同换热管310中的换热介质的流速相同，从而提高换热板中各换热管310的流量分配均匀性，进而保证换热效果更加均匀。

进一步的，出水水室330具有出水腔332，出水腔332与多个换热管310均连通。换热介质从换热管310离开后进入出水腔332，并通过与出水腔332连通的介质出口331流出。出水腔332大致为沿换热管310的排列方向延伸的柱形，同时，沿换热管310的排列且远离介质出口331的方向，出水腔332的流通截面积逐渐减小，从而在换热管310的排列方向上，出水腔332中不同位置处的局部阻力趋于相等，有助于保证不同换热管310中的换热介质流速相同，进而有助于保证换热效果更加均匀。

根据本实施例提供的一种电池装置10，电池装置10的工作原理是：

使用时，换热介质从介质入口321进入进水水室320，从而以均匀的流量和流速进入多个换热管310中，换热介质在换热管310的换热通道311中流动的过程中，与第一换热面313接触，从而通过第一换热面313与换热壁312进行换热，换热壁312的第二换热面314与导热垫200接触，从而使换热壁312通过第二换热面314与导热垫200进行换热，电池100放置在导热垫200上，从而实现电池100的冷却。由于沿换热介质在换热通道311中的流动方向，第一换热面313和第二换热面314的面积均组件增大，从而弥补了由于换热介质温度上升造成的冷却效果不均匀问题，保证冷却均匀性。

本实施例提供的一种换热结构300至少具有以下优点：

本实用新型的实施例提供的换热结构300，通过对第一换热面313和第二换热面314面积变化的具体设置，从而弥补了换热介质温度变化造成的换热效果不均匀问题，保证换热均匀性。同时通过对进水腔322和出水腔332流通截面积以及介质入口321和介质出口331位置的具体设置，使得不同换热管310中的换热介质的流量及流速均匀，进一步保证了换热均匀性。

本实施例也提供了一种电池装置10，其包括电池100、导热垫200及上述换热结构300。由于该电池装置10通过上述的换热结构300对电池100冷却，因此也具有冷却效果均匀的有益效果。

本实施例也提供了一种电动汽车，其包括上述的电池装置10，因此也具有电池100冷却均匀性更好的有益效果。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种换热结构，其特征在于，包括换热管，所述换热管内具有供换热介质流动的换热通道；所述换热管具有换热壁，沿所述换热介质的流动方向，所述换热壁上换热面的面积逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述换热面包括位于所述换热壁内端的第一换热面，所述换热介质通过所述第一换热面与所述换热壁换热；沿所述换热介质的流动方向，所述第一换热面的面积逐渐增大；和/或，

所述换热面包括位于所述换热壁外端的第二换热面，所述换热壁通过所述第二换热面与外界换热；沿所述换热介质的流动方向，所述第二换热面的面积逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的换热结构，其特征在于，所述第一换热面包括第一弧面，沿所述换热介质的流动方向，所述第一弧面的曲率逐渐增大。

4.根据权利要求2所述的换热结构，其特征在于，所述第二换热面包括第二弧面，沿所述换热介质的流动方向，所述第二弧面的曲率逐渐增大。

5.根据权利要求1所述的换热结构，其特征在于，所述换热结构还包括相对间隔设置的进水水室以及出水水室，所述换热管的数量为多个，多个所述换热管并排设置在所述进水水室和所述出水水室之间，且所述换热管的两端分别与所述进水水室和所述出水水室连通，所述换热介质在所述换热通道内沿所述进水水室到所述出水水室的方向流动。

6.根据权利要求5所述的换热结构，其特征在于，所述进水水室开设有介质入口，所述出水水室开设有介质出口，所述入口位于所述进水水室沿所述换热管排列方向的一端，所述介质出口位于所述出水水室沿所述换热管排列方向远离所述介质入口的一端。

7.根据权利要求6所述的换热结构，其特征在于，所述进水水室内具有与多个所述换热管连通的进水腔，沿所述换热管排列且远离所述介质入口的方向，所述进水腔的流通截面积逐渐减小；

和/或，所述出水水室具有与多个所述换热管连通的出水腔，沿所述换热管排列且远离所述介质出口的方向，所述出水腔的流通截面积逐渐减小。

8.根据权利要求7所述的换热结构，其特征在于，多个所述换热管中的部分换热管固定连接形成第一换热板，多个所述换热管中的另一部分换热管固定连接形成第二换热板，所述第一换热板和所述第二换热板间隔设置在所述进水水室和所述出水水室之间。

9.一种电池装置，其特征在于，所述电池装置包括电池、导热垫以及如权利要求1-8任一项所述的换热结构；所述导热垫设置在所述电池与所述换热结构之间，所述换热介质通过所述换热壁与所述导热垫换热。

10.一种电动汽车，所述电动汽车包括如权利要求9所述的电池装置。

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