换热装置、动力电池及电动汽车的制作方法

1.本实用新型涉及热管理系统，具体地涉及一种换热装置。在此基础上，本实用新型还涉及一种具有该换热装置的动力电池和具有该动力电池的电动汽车。


背景技术：

2.动力电池系统在工作时会产生大量的热量，因此通常需要搭载冷却装置为电池系统降温；由于电池在低温条件下充电电流小、易析锂，因此又通常需要搭载加热装置。为了使电池系统在安全适合的环境下高效运行，设置有效的冷却和加热装置成为整个电池系统管理技术中的重要一环。
3.在现有的电池热管理技术中，可以利用冷媒直冷散热与加热装置(热管理装置)，其通过使得冷媒在流过换热板时发生气液两相变换而吸热或散热，以对电池包进行冷却或加热。然而，该散热与加热装置通常由两根汇流管和在该两根汇流管之间延伸的多根换热管组成，两端的汇流管占用空间较多，且无法与电池直接接触，无法对电池系统进行加热或冷却，造成热量或冷量损失，降低换热装置的换热效率。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的换热装置热量或冷量浪费的问题，提供一种换热装置，该换热装置具有较高的空间利用率，在靠近汇流板的位置处也能够与电池接触而实现热交换，具有较高的换热效率。
5.为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种换热装置，包括汇流板和多个并行延伸的换热管，所述汇流板内形成有冷媒流道并具有与该冷媒流道连通的多个安装槽，各个所述换热管的端部分别连接于所述安装槽内以使得形成于该换热管内的冷媒通道连通所述冷媒流道。
6.优选地，所述汇流板包括彼此相对设置的上板体和下板体，该上板体和下板体彼此相对的表面上分别形成有流道槽以贴合形成为所述冷媒流道，并且/或者，所述换热管的端部夹持在该上板体和下板体之间。
7.优选地，所述汇流板具有端板部以及分别连接于该端板部的两端的第一支板部和第二支板部，所述端板部上连接有冷媒接头，所述第一支板部和第二支板部分别设有所述安装槽，所述换热管的两端分别连接至该第一支板部和第二支板部。
8.优选地，所述冷媒接头具有气相口和液相口，形成于所述第一支板部内的所述冷媒流道连通所述气相口，形成于所述第二支板部内的所述冷媒流道连通所述液相口。
9.优选地，多个所述换热管在所述汇流板上连接为多组，所述冷媒流道包括主流道段和将该主流道段分别对应连通至各组所述换热管的多个支流道段。
10.优选地，所述冷媒流道包括连通相邻两个所述安装槽的串联流道段，所述冷媒流道形成为使得同组内的任意两个相邻的所述换热管串联连通。
11.优选地，所述主流道段延伸至相应的所述第一支板部或第二支板部的长度方向的
中间位置。
12.优选地，所述换热管为内部形成有多个所述冷媒通道的口琴管。
13.本实用新型的第二方面提供一种动力电池，该动力电池包括上述换热装置。
14.本实用新型的第三方面提供一种电动汽车，该电动汽车具有上述动力电池。
15.通过上述技术方案，本实用新型的换热装置将各个换热管的端部连接于汇流板的安装槽内，无需在汇流板上配置与各个换热管连接的分流管，可避免因连接位置不平整导致的无法与被换热部件良好接触的问题，有效提升了空间利用率和换热效率。
附图说明
16.图1是根据本实用新型一种优选实施方式的换热装置的装配结构示意图；
17.图2是图1中换热装置的爆炸图；
18.图3是图1中换热装置的换热管与安装槽的装配结构示意图；
19.图4是图1中换热装置的汇流板(下板体)的结构示意图；
20.图5是图1中换热装置的俯视图，其中移除了冷媒接头；
21.图6是图1中换热装置的冷媒接头的结构示意图。
22.附图标记说明
23.1-汇流板；1a-上板体；1b-下板体；1c-流道槽；11-冷媒流道；11a-主流道段；11b-支流道段；11c-串联流道段；12-安装槽；13-端板部；14-第一支板部；15-第二支板部；2-换热管；21-冷媒通道；3-冷媒接头；31-气相口；32-液相口。
具体实施方式
24.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
25.参照图1和图2所示，根据本实用新型一种优选实施方式的换热装置，包括汇流板1和多个换热管2，汇流板1内形成有冷媒流道11，并在表面上形成有安装槽12，该安装槽12与冷媒流道11连通；换热管2具有冷媒通道21(如图3所示)，并在端部分别连接于安装槽12内，以与汇流板1内的冷媒流道11连通。
26.由此，该换热装置可以安装为与如电池模块相互接触，当向汇流板1内的冷媒流道11内通入冷媒时，该冷媒可被通入换热管2内，并通过在该换热管2内发生气液相变而吸收或释放热量，达到冷却或加热电池模块的目的。
27.其中，与传统换热装置相比，本实用新型的换热装置能够有效提升空间利用率和换热效率，并便于具有安全可靠、质轻、成本低等优点。具体地，传统的冷板冷却系统内部流道复杂，当整个冷板尺寸较大时，对冷板成型及焊接的工艺控制要求较高，零部件生产不良率较高，且冷媒直冷作为冷却介质时，流道内部压强大，整车行驶过程中振动等因素影响容易使冷板结构失效，流道使用口琴管结构更加可靠。
28.而在本实用新型的换热装置中，各个换热管2在端部连接于汇流板1的安装槽12内，无需在汇流板1上配置与各个换热管连接的分流管，可避免因连接位置不平整导致的无法与被换热部件良好接触的问题，有效提升了空间利用率和换热效率。相对于板式换热装置，本实用新型的换热装置在同等冷却效果下重量可减少40％左右，模具成本也更低，空腔
承受压力更大，可靠性更高。
29.可以理解的是，尽管本实用新型称之为换热管2，但该换热管2不限于圆管状，只要其内部具有用于冷媒流动的冷媒通道并能够插装于相应的汇流板1上即可。例如，在如图3所示的优选实施方式中，换热管2形成为扁平的口琴管，其内形成有一个或多个冷媒通道21。如图示地，该多个冷媒通道21可以通过在管道内设置一个或多个在两端部之间延伸的隔离筋而形成，由此在换热管2内构成多个连通其两端的冷媒通道21，不仅可以利用隔离筋加强结构强度，提高其承受冷媒相变导致的气压变化，还可以使冷媒在换热管2内更均匀地分布，便于换热更加充分，进一步保证较高的热交换效率。
30.另外，形成为扁平形状的换热管2还有利于汇流板1的优化设置。结合图3和图4，汇流板1可以包括彼此相对设置的上板体1a和下板体1b，该上板体1a和下板体1b可以具有相同的结构，并通过钎焊彼此焊接在一起。
31.在图示优选实施方式中，上板体1a和下板体1b彼此相对的表面上分别形成有流道槽1c，以彼此贴合形成为冷媒流道11；同理地，上板体1a和下板体1b彼此相对的表面上可以分别形成有用于容纳汇流板1插入的凹槽，以形成前述安装槽12，并将换热管2的端部夹持在该上板体1a和下板体1b之间。在替代实施方式中，安装槽12可以形成在上板体1a和下板体1b中的一者上，并使得冷媒流道11连通该安装槽12。
32.通过在上板体1a和下板体1b上形成流道槽1c和凹槽，以对接形成冷媒流道11和安装槽12，可以便于利用如铝板冲压成型。在将换热管2连接至安装槽12内后，可以使用填料焊的方式将由凹槽形成的安装槽12与换热管2之间的间隙进行焊接密封，形成密封填料。使得换热管2安装在由凹槽形成的安装槽12中，空间利用率更高，在分流及汇流支路处占用空间更小，同时靠近汇流板2的位置以及该汇流板2本身也可以与电池进行热量交换，具有更高的热交换效率。
33.通常地，换热管2的一端用于输入冷媒，另一端输出冷媒，为此需要在该换热管2的两端均连接至汇流板1。在此情形下，可以分别制造设置于换热管2两端的汇流板。在图示优选实施方式中，换热管2两端设置为同一汇流板1，即包括端板部13以及分别连接于该端板部13的两端的第一支板部14和第二支板部15。端板部13上连接有冷媒接头3，用于通入或排出冷媒。安装槽12形成于第一支板部14和第二支板部15上，换热管2在该第一支板部14和第二支板部15之间延伸并分别在两端插装于相应的安装槽12内。由此，可以使得汇流板1内的冷媒流道11密封性更好，避免接头部位在车辆行驶过程中因振动等因素可能导致发生的冷媒泄漏。
34.其中，如图5和图6所示，冷媒接头3可以具有气相口31和液相口32。形成于第一支板部14内的冷媒流道11连通气相口31，形成于第二支板部15内的冷媒流道11连通所述液相口32。在制热时，气态冷媒通过气相口31第一支板部14内的冷媒流道11中，进而通入换热管2内转换为液态冷媒以释放热量加热电池，转换生成的液态冷媒通过第二支板部15内的冷媒流道11输出至液相口32，以向外输出；在制冷时，液态冷媒可通过液相口32通入第二支板部15内的冷媒流道11中，进而通入换热管2内转换为气态冷媒以吸收电池热量，转换生成的气态冷媒通过第一支板部14内的冷媒流道11输出至气相口31，以向外输出。由此，第一支板部14和第二支板部15内的冷媒流道11分别用于气相冷媒和液相冷媒的输送，便于其中冷媒流道11的布置。
35.在图示优选实施方式的换热装置中，设置有多个(20个)换热管2，其彼此平行地连接在汇流板1上。为了避免汇流板1中的冷媒流道11数量过多导致的布置困难，可以将该多个换热管2分组设置，以使得冷媒流道11的至少部分流道段可以共用于同组设置的换热管2。具体地，多个换热管2在汇流板1上连接为多组(图示为四组，分别为第一组换热管2a至第四组换热管2d，每组包含五个换热管)，形成于第一支板部14和/或第二支板部15内的冷媒流道11分级形成为包括主流道段11a和将该主流道段11a分别对应连通至各组换热管2的多个支流道段11b。由此，当冷媒输入至第一支板部14和/或第二支板部15内时，首先通过主流道段11a集中输送，进而逐级分叉输送至各组、各个换热管2，而无需针对每个换热管2单独设置相应的完整流道。
36.在分组设置的基础上，冷媒流道11可以包括连通相邻两个安装槽12的串联流道段11c，以使得同组内的任意两个相邻的换热管2通过该串联流道段11c彼此连通，由此同组内的换热管2可以形成为串联流通，进一步减少汇流板1内的冷媒流道11的总长度，降低布置难度。以图示第一组换热管2a为例，第一支板部14内的主流道段11a和支流道段11b输送的冷媒可以首先通入该组内两侧的换热管中，并在与该换热管的流入端相对的另一端通过第二支板部15上的串联流道段11c通入相邻的换热管，进而，冷媒通过该换热管流动至第一支板部14上的串联流道段11c进入该组中最中间的换热管，直至通过该组中最中间的换热管输出至第二支板部15的冷媒流道并向外输出。
37.根据图示，主流道段11a可以从端板部13延伸至第一支板部14和第二支板部15，且在该第一支板部14和第二支板部15上延伸至其长度方向的中间位置。由此，当冷媒通过该主流道段11a输送并经过各个支流道段11b向各组换热管输送时，可以在各组换热管内产生趋于相同的内部压力，能够有效减缓或避免其流动阻力不一致导致的局部换热不均等问题。
38.在上述换热装置的基础上，本实用新型还提供具有该换热装置的动力电池和具有该动力电池的电动汽车。
39.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。