一种换热装置的制作方法

文档序号:15678359发布日期:2018-10-16 20:18阅读:126来源:国知局

本发明涉及一种换热装置,尤其涉及一种用于与动力电池进行热量交换的液冷板。



背景技术:

一般的动力电池冷却装置由外部冷却装置如chiller、外部加热装置如ptc正温度系数加热器、换热装置如水冷板、导热硅胶、管路、阀门等组成,电芯放置于水冷板的一侧平板上,在电芯与水冷板之间有导热硅胶垫。

图1为现有的常用水冷方案的换热装置示意图,现有的使用水冷板作为冷却方案的电池包,冷却液从进液口进入换热装置内部,在冷却液在换热装置内部流动过程中与动力电池进行换热,最后从出液口流出,该种换热装置的换热能力相对较差,导致需要的加热时间或冷却时间较长,一方面增加了等待时间,长时间的等待势必会增加不必要的能耗,另一方面会把危险状态延长,导致电芯寿命衰减,而动力电池作为纯电动汽车的唯一动力来源,其成本占整车成本的20%甚至更多,因此如何尽可能延长动力电池的寿命是纯电动车领域亟需解决的问题。



技术实现要素:

为了克服上述缺陷,本发明旨在提供一种换热装置以解决动力电池的换热装置存在的换热能力差、换热时间长的问题。

根据本发明的一方面,提供了一种换热装置,用于与电池交换热量,所述换热装置包括:

第一平板以及与第一平板对接的第二平板,所述第二平板包括凹陷部以与所述第一平板构成腔体,所述第二平板还包括由第一侧端向第二侧端延伸的多个第一指状隔断以及由所述第二侧端向所述第二侧端延伸的多个第二指状隔断,所述多个第一指状隔断与所述多个第二指状隔断交错设置以使所述腔体形成迂回的流道,所述流道上设置有向所述流道外部凹陷的扰流坑。

进一步地,所述扰流坑为圆形。

进一步地,所述扰流坑的深度为2毫米以下。

进一步地,所述扰流坑的深度为2毫米。

进一步地,所述扰流坑的间距为30毫米以下。

进一步地,所述扰流坑的间距为20毫米。

进一步地,所述扰流坑是半径为6毫米以下。

进一步地,所述扰流坑是半径为6毫米。

进一步地,所述通道的进液口和出液口设置于该第二平板的所述第一侧端或所述第二侧端中的任意一侧。

进一步地,所述第二平板还包括由所述第一侧端向所述第二侧端延伸的隔断,设置于所述流道的每一段上,与所述第一平板抵接以将所述流道分为双流道。

进一步地,所述隔断为连续的隔断。

进一步地,所述隔断为多个分开的隔断。

本案通过在流道上增加扰流坑,使原流动状态为层流的冷却液,一部分变成了湍流,而湍流具有较大的对流换热系数,这可以使得在相同流量、相同入口温度、相同初始电池模组温度的情况下,增大换热功率;本案通过在流道内增加隔断,使得冷却液在经过隔断时不断地被分流、汇流、再分流、再汇流,从而使得冷却液充分的混合,具有较为平均的温度以使得各个动力电池具有相同的冷却效果。另一方面在本案所述换热装置上,在选取电池包外部加热或冷却装置时可选取较小功率的ptc或chiller,这一定程度上可以节约成本和减少零部件安装空间。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后,更能够更好地理解本发明的上述特征和优点。

图1是根据现有技术的一个方面绘示的换热装置示意图;

图2是根据本案的一实施例绘示的换热装置示意图;

图3是根据本案的一实施例绘示的换热装置示意图;

图4是根据本案的一实施例绘示的换热装置示意图;

图5是根据本案的一个方面绘示的实验数据表图。

为清楚起见,以下给出附图标记的简要说明:

210、310、410第二平板

211、311、411第一指状隔断

212、312、412第二指状隔断

203、303、403第一侧端

204、304、404第二侧端

215、315、415流道

216、316、416扰流坑

217、317、417进液口

218、318、418出液口

219、319、419隔断

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意,以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的,而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

为解决现有动力电池的换热装置存在的换热效率低、换热时间长的问题,本案提供一种换热装置。

在一实施例中,如图2所示,所述换热装置包括第一平板(未示出)与第二平板210。

该第一平板为金属平板,用于覆盖导热硅胶后与动力电池接触。

该第二平板210为金属平板,通过冲压后形成凹陷部,当第二平板210的周边与第一平板的周边焊接或冲压对接时,所述凹陷部与该第一平板构成腔体。第二平板210还包括第一指状隔断211以及第二指状隔断212。该第一指状隔断211的左侧与该第二平板210的第一侧端203连接,右侧由该第一侧端203向第二侧端204延伸但不与第二侧端204连接。该第二指状隔断212的右侧与该第二平板210第二侧端204连接,左侧由第二侧端204向第一侧端203延伸但不与第一侧端203连接。该第一指状隔断211与该第二指状隔断212交错设置,从而使该腔体形成迂回的流道215。在该流道215上设置有向流道215外部凹陷的扰流坑216,即该扰流坑216距离第一平板的截面距离大于流道215距离第一平板的截面距离。该扰流坑均匀分布于流道215上。

可以理解,该第一指状隔断211与该第二指状隔断212的数量视该第二平板210的第一侧端203(等于第二侧端204的长度)以及流道215的截面宽度来定。例如当该第一侧端203的长度大致等于流道215的截面宽度的4倍时(如图1),该第一指状隔断211的数量为2,该第二指状隔断212的数量为1。可以理解,该第一指状隔断211与该第二指状隔断212的数量并不一定,甚至当该第一侧端203的长度大致等于流道215的截面宽度的2倍时,该第一指状隔断211的数量为1,该第二指状隔断212的数量为0。

可以理解,虽然图2中绘示的扰流坑216为圆形,但是实际上扰流坑的形状可以是任何其它几何图形,如:三角形、矩形、正方形、菱形、多边形等等。

进一步地,于该第一侧端203的两头分别设置有进液口217和出液口218。所述进液口217与出液口218可以是嵌在该第一平板与第二平板之间的金属圆管。

可以理解,虽然图2中绘示的进液口217和出液口218设置于第一侧端203上,实际上也可以设置于第二侧端204上,甚至进液口217设置于第一侧端203与第二侧端204中的其中一者上,出液口218设置于该第一侧端203与第二侧端204中的其中另一者上。当然不同的进液口与出液口的设置可能需要相应地调整第一指状隔断与第二指状隔断的排布情况。

在一实施例中,如图3所示,所述换热装置包括第一平板(未示出)与第二平板310。

该第一平板为金属平板,用于覆盖导热硅胶后与动力电池接触。

该第二平板310为金属平板,通过冲压后形成凹陷部,当第二平板310的周边与第一平板的周边焊接或冲压对接时,所述凹陷部与该第一平板构成腔体。第二平板310还包括第一指状隔断311以及第二指状隔断312。该第一指状隔断311的左侧与该第二平板310的第一侧端303连接,右侧由该第一侧端303向第二侧端304延伸但不与第二侧端304连接。该第二指状隔断312的右侧与该第二平板310第二侧端304连接,左侧由第二侧端304向第一侧端303延伸但不与第一侧端303连接。该第一指状隔断311与该第二指状隔断312交错设置,从而使该腔体形成迂回的流道315。

可以理解,该第一指状隔断311与该第二指状隔断312的数量视该第二平板310的第一侧端303(等于第二侧端304的长度)以及流道315的截面宽度来定。例如当该第一侧端303的长度大致等于流道315的截面宽度的4倍时(如图1),该第一指状隔断311的数量为2,该第二指状隔断312的数量为1。可以理解,该第一指状隔断311与该第二指状隔断312的数量并不一定,甚至当该第一侧端303的长度大致等于流道315的截面宽度的2倍时,该第一指状隔断311的数量为1,该第二指状隔断312的数量为0。

进一步地,在该流道315的每一段上分布有隔断319,该隔断319由第一侧端303向第二侧端304延伸,但不与该第一侧端303或第二侧端304连接。该隔断319将其所在的该段流道315分成双流道,冷却液经过该隔断319时可分散成两股冷却液以保证冷却液的分散性以及换热效果的均匀性。该两股冷却液在经过隔断319后混合在一起,在经过下一隔断319时再次分开以保证各股冷却液的温度相同。

在该流道315上还设置有向流道315外部凹陷的扰流坑316,即该扰流坑316距离第一平板的截面距离大于流道315距离第一平板的截面距离。该扰流坑均匀分布于该隔断319的四周。

可以理解,虽然图3中绘示的扰流坑316为圆形,但是实际上扰流坑的形状可以是任何其它几何图形,如:三角形、矩形、正方形、菱形、多边形等等。

进一步地,于该第一侧端303的两头分别设置有进液口317和出液口318。所述进液口317与出液口318可以是嵌在该第一平板与第二平板之间的金属圆管。

可以理解,虽然图3中绘示的进液口317和出液口318设置于第一侧端303上,实际上也可以设置于第二侧端304上,甚至进液口317设置于第一侧端303与第二侧端304中的其中一者上,出液口318设置于该第一侧端303与第二侧端304中的其中另一者上。当然不同的进液口与出液口的设置可能需要相应地调整第一指状隔断与第二指状隔断的排布情况。

在一实施例中,如图4所示,所述换热装置包括第一平板(未示出)与第二平板410。

该第一平板为金属平板,用于覆盖导热硅胶后与动力电池接触。

该第二平板410为金属平板,通过冲压后形成凹陷部,当第二平板410的周边与第一平板的周边焊接或冲压对接时,所述凹陷部与该第一平板构成腔体。第二平板410还包括第一指状隔断411以及第二指状隔断412。该第一指状隔断411的左侧与该第二平板410的第一侧端403连接,右侧由该第一侧端403向第二侧端404延伸但不与第二侧端404连接。该第二指状隔断412的右侧与该第二平板410第二侧端404连接,左侧由第二侧端404向第一侧端403延伸但不与第一侧端403连接。该第一指状隔断411与该第二指状隔断412交错设置,从而使该腔体形成迂回的流道415。

可以理解,该第一指状隔断411与该第二指状隔断412的数量视该第二平板410的第一侧端403(等于第二侧端404的长度)以及流道415的截面宽度来定。例如当该第一侧端403的长度大致等于流道415的截面宽度的4倍时(如图1),该第一指状隔断411的数量为2,该第二指状隔断412的数量为1。可以理解,该第一指状隔断411与该第二指状隔断412的数量并不一定,甚至当该第一侧端403的长度大致等于流道415的截面宽度的2倍时,该第一指状隔断411的数量为1,该第二指状隔断412的数量为0。

进一步地,在该流道415的每一段上分布有隔断419,每一段流道415上的隔断419为多个分开的隔断,该隔断419由第一侧端403向第二侧端404延伸,但不与该第一侧端403或第二侧端404连接。该隔断419将其所在的该段流道415分成双流道,冷却液经过该隔断419时可分散成两股冷却液以保证冷却液的分散性以及换热效果的均匀性。该两股冷却液在经过隔断419后混合在一起,在经过下一隔断419时再次分开以保证各股冷却液的温度相同。冷却液经过在每段流道415上以及每段流道的切换处不断的汇流、分流,使得冷却液充分混合,具有相同的温度,有利于在换热时具有相同的换热效果,尽可能的减小可能造成的动力电池间的换热不均。

在该流道415上还设置有向流道415外部凹陷的扰流坑416,即该扰流坑416距离第一平板的截面距离大于流道415距离第一平板的截面距离。该扰流坑均匀分布于该隔断419的四周。

可以理解,虽然图4中绘示的扰流坑416为圆形,但是实际上扰流坑的形状可以是任何其它几何图形,如:三角形、矩形、正方形、菱形、多边形等等。

进一步地,于该第一侧端403的两头分别设置有进液口417和出液口418。所述进液口417与出液口418可以是嵌在该第一平板与第二平板之间的金属圆管。

可以理解,虽然图4中绘示的进液口417和出液口418设置于第一侧端403上,实际上也可以设置于第二侧端404上,甚至进液口417设置于第一侧端403与第二侧端404中的其中一者上,出液口418设置于该第一侧端403与第二侧端404中的其中另一者上。当然不同的进液口与出液口的设置可能需要相应地调整第一指状隔断与第二指状隔断的排布情况。

更进一步地,扰流坑的尺寸、分布情况对于换热装置的换热效果均会产生影响。通过针对常用尺寸的换热装置的扰流坑进行不同的设置可以得到扰流坑的最佳设置效果。

圆形扰流坑的实验数据如图5所示,实验分为7组进行,分别设置有不同的扰流坑半径、扰流坑深度、扰流坑间距。

可以看出,随着扰流坑半径的逐渐增大,温升效果逐渐增大;随着扰流坑间距的逐渐增大,温升效果逐渐减小。由于换热装置的实际尺寸限制,扰流坑深度最大为2mm,实际上在2mm以下,随着深度的增加,温升效果逐渐上升,在2mm以上,温升效果趋于稳定,因此最佳的扰流坑深度为2mm。

为实现较佳的换热效果,扰流坑的间距最好在30mm以下,最佳的扰流坑间距为10mm;扰流坑的半径为6mm以下,最佳的扰流坑半径为6mm。

可以理解,对于其它形状的扰流坑的设置效果可能有不同,但经过相似的实验均可得出其效果。

本案图2-3中的扰流坑与换热装置的尺寸比例并不代表实际的尺寸比例,仅仅是示意之用。

此外,术语第一、第二、上、下等的使用并不代表对重要性、位置、方向的任何排序,而是仅用术语第一、第二等将一个要素与另一个要素区分开来。另外,术语一、一个等的使用并不表示对数量的限制,而仅表示所述项目至少存在一个。

提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。但是应该理解,本发明的保护范围应当以所附权利要求书为准,而不应被限定于以上所解说实施例的具体结构和组件。本领域技术人员在本发明的精神和范围内,可以对各实施例进行各种变动和修改,这些变动和修改也落在本发明的保护范围之内。

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