本申請(qǐng)要求美國(guó)專(zhuān)利臨時(shí)申請(qǐng)No.62/247858的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其申請(qǐng)日為2015年10月29日，名稱(chēng)為“在電池冷卻器中能夠表面密封的結(jié)構(gòu)支承元件”。上述專(zhuān)利申請(qǐng)的內(nèi)容明顯地結(jié)合到在此的詳細(xì)說(shuō)明中作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

說(shuō)明書(shū)涉及換熱器，特別地是說(shuō)明書(shū)涉及電池冷卻器，并且更特別的是具有結(jié)構(gòu)支承元件的電池冷卻器。

背景技術(shù)：

可充電電池，例如由許多鋰離子單元組成的電池，可以用于許多應(yīng)用，包括例如在電動(dòng)車(chē)(“EV”)和混合電動(dòng)車(chē)(“HEV”)的應(yīng)用中。在現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，單個(gè)電池單元夾在液冷換熱器板(即單元間元件(inter-cellular element)(ICE))之間，，后者具有冷卻劑循環(huán)通道。從單元移除的熱量與通過(guò)板的冷卻劑的流速有關(guān)。然而，當(dāng)流速增加時(shí)，壓降也增加，因此限制了冷卻劑流速和板的冷卻性能。

電池冷卻翅片(又名單元間元件“ICE”板)通常由非常薄的鋁制造，并且具有冷卻劑流動(dòng)通過(guò)其中的沖壓的通道，用于從電池移除熱量。因?yàn)镮CE板的結(jié)構(gòu)完整性是重要的，必須使用創(chuàng)新的技術(shù)以保證ICE板通道在電池和集管施加的力之下不塌陷。典型地，通道的尺寸太薄，不足以由通道內(nèi)部的湍流增強(qiáng)器提供結(jié)構(gòu)支承，并因此選擇通道尺寸使得它們滿足最小負(fù)荷的要求。

此外，在通道的入口區(qū)域，存在更大的沒(méi)有支承的區(qū)域，因此冷卻劑可以分配到ICE板之內(nèi)的不同通道中。在有些情況下，例如具有入口/出口管的ICE板，徑向密封可以用于固定無(wú)泄漏連接(見(jiàn)WO2012/126111，其結(jié)合在此作為參考)，然而在某些情況，例如具有集管的ICE板的入口和/或出口的配合不需要管狀連接器時(shí)，并且特別是考慮到用于板的非常小規(guī)格的材料結(jié)構(gòu)時(shí)，可能更希望的是表面密封。此外，表面密封可能通常更容易產(chǎn)生，除非需要用于密封區(qū)域的結(jié)構(gòu)完整性的特殊考慮。

在表面密封技術(shù)中，使用很大力將密封施壓在平面表面上。這種平面表面必須具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性以防止密封表面的偏斜，否則將形成泄漏。而且，當(dāng)裝配時(shí)板應(yīng)該能承受夾緊力和裝配負(fù)荷。US2006/0172177A1(結(jié)合在此作為參考)公開(kāi)了通過(guò)使用允許平面密封表面的低于/高于通道的表面密封的方法。然而，優(yōu)選的是，具有通過(guò)板互相對(duì)齊的密封表面，以有助于減少密封時(shí)板可能的損壞。另外，希望的是制造對(duì)稱(chēng)的芯板，并且對(duì)于入口和出口兩者使用同樣的密封。

需要改進(jìn)的換熱器的結(jié)構(gòu)，并且特別是當(dāng)改進(jìn)可制造性時(shí)用于可充電電池的電池單元冷卻器的結(jié)構(gòu)，其可以允許密封表面通過(guò)板互相對(duì)齊；并且其可以提供更好的力傳遞并且可以有助于減少在密封時(shí)破壞板的可能性。此外，需要改進(jìn)換熱器的結(jié)構(gòu)，并且特別是用于可充電電池的電池單元冷卻器的結(jié)構(gòu)，其可以有助于提供更好的密封方法，因此在夾緊或壓力循環(huán)期間，ICE板不會(huì)受力而脫離平面。而且，需要改進(jìn)換熱器的結(jié)構(gòu)，并且特別是電池單元冷卻器的結(jié)構(gòu)，其可以提供改進(jìn)的流動(dòng)控制，使流動(dòng)分布更均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)方面，提供一種換熱器，其具有：

限定流動(dòng)通路的板對(duì)，該流動(dòng)通路與流體入口和流體出口流體連通，用于使流體從流體入口流動(dòng)到流體出口；和

夾在板對(duì)之間的第一結(jié)構(gòu)支承元件，該第一結(jié)構(gòu)支承元件具有第一結(jié)構(gòu)支承元件孔口和從第一結(jié)構(gòu)支承元件孔口延伸到結(jié)構(gòu)支承元件的外周邊緣的一個(gè)或多個(gè)通道，并且其中結(jié)構(gòu)支承元件圍繞流體入口周向地定位，第一結(jié)構(gòu)支承元件孔口與流體入口對(duì)齊，而通道允許流體從流體入口流動(dòng)到流動(dòng)通路。

在實(shí)施例中，板對(duì)的每個(gè)板包含在第一平面的外周邊緣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動(dòng)通路，并且具有在流動(dòng)通路的第一端的流體入口和在流動(dòng)通路的第二端的流體出口。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在此公開(kāi)的換熱器還包含從下降的中心板部分朝向第一平面延伸的肋。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在此公開(kāi)的換熱器中，結(jié)構(gòu)支承元件定位在流動(dòng)通路的第一端的凹陷中。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在此公開(kāi)的換熱器中，第二結(jié)構(gòu)支承元件定位在流動(dòng)通路的第二端的凹陷中，并且圍繞流體出口周向地定位，第二結(jié)構(gòu)支承元件具有第二結(jié)構(gòu)支承元件孔口和從第二結(jié)構(gòu)支承元件孔口延伸到第二結(jié)構(gòu)支承元件的外周邊緣的第二結(jié)構(gòu)支承元件通道，并且其中第二結(jié)構(gòu)支承元件圍繞流體出口周向地定位，第二結(jié)構(gòu)支承元件孔口與流體出口對(duì)齊，并且第二結(jié)構(gòu)支承元件通道允許流體從流動(dòng)通路流到流體出口。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在此公開(kāi)的換熱器中，結(jié)構(gòu)支承元件具有與在板對(duì)的第一板上的凹陷接觸的第一表面，和與在板對(duì)的第二板上的凹陷接觸的第二表面。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在此公開(kāi)的換熱器還包含從結(jié)構(gòu)支承元件的平面延伸的波紋，波紋限定用于使流體從流體入口流到流動(dòng)通路和/或從流動(dòng)通路流到流體出口的通道。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在此公開(kāi)的換熱器中，結(jié)構(gòu)支承元件包含具有第一寬度的第一通道和具有第二寬度的第二通道。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在此公開(kāi)的換熱器中，第一通道具有從限定孔口的結(jié)構(gòu)支承元件的第一邊緣延伸到結(jié)構(gòu)支承元件的外周邊緣的第一長(zhǎng)度，并且第二通道具有從限定孔口的結(jié)構(gòu)支承元件的第一邊緣延伸到結(jié)構(gòu)支承元件的外周邊緣的第二長(zhǎng)度。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在此公開(kāi)的換熱器中，結(jié)構(gòu)支承元件是圓形的密封盤(pán)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在此公開(kāi)的換熱器中，結(jié)構(gòu)支承元件是縱向的密封盤(pán)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在此公開(kāi)的換熱器是電池單元冷卻器。

在另一個(gè)方面，本說(shuō)明書(shū)涉及一種換熱器，具有：

限定多個(gè)流體流動(dòng)通道的一對(duì)互補(bǔ)的板，流體流動(dòng)通道與在多個(gè)流體流動(dòng)通道的第一端的集管入口通道流體連通，并且與在多個(gè)流體流動(dòng)通道的第二端的集管出口通道流體連通；和

第一大致縱向U形的部件，其定位在集管入口通道中，用于提供對(duì)集管入口通道的結(jié)構(gòu)支承。

在一個(gè)實(shí)施例中，換熱器還包含第二大致縱向U形的部件，其定位在集管出口通道中，用于提供對(duì)集管出口通道的結(jié)構(gòu)支承。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在上述換熱器中，第一大致縱向U形的部件包含底座和從大致縱向U形的部件的底座延伸的壁，和

其中底座接觸由一個(gè)換熱器板形成的集管入口通道的第一平面表面，并且遠(yuǎn)離底座的壁的邊緣接觸由其它換熱器板形成的集管入口通道的第二平面表面。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在上述換熱器中，第二大致縱向U形的部件包含底座和從第二大致縱向U形的部件的底座延伸的壁，和

其中底座接觸由一個(gè)換熱器板形成的集管出口通道的第一平面表面，并且遠(yuǎn)離底座的壁的邊緣接觸由其它換熱器板形成的集管出口通道的第二平面表面。

在另一個(gè)實(shí)施例中，上述的換熱器還包含從大致縱向U形的部件的壁延伸的唇部。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在上述的換熱器中，唇部向外并且遠(yuǎn)離壁延伸。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在上述的換熱器中，唇部的端部之間的距離近似于集管入口和/或出口通道的寬度。

在另一個(gè)實(shí)施例中，在上述的換熱器中，大致縱向U形的部件還包含開(kāi)口，這些開(kāi)口允許流體從集管入口通道流到流體流動(dòng)通道，或允許流體從流體流動(dòng)通道流到集管出口通道。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在通過(guò)例子參考附圖，其示出了本申請(qǐng)的實(shí)施例，其中：

圖1是示出了根據(jù)實(shí)施例的電池模塊的電池單元和一對(duì)換熱器板的透視圖；

圖2是沿著圖1的線2-2′的剖面圖；

圖3是電池模塊的分解透視圖；

圖4是沒(méi)有結(jié)構(gòu)支承元件的換熱器板的流體入口或出口的平面截面圖；

圖5a是根據(jù)實(shí)施例的定位在換熱器板的流體入口或出口的結(jié)構(gòu)支承元件的平面圖；

圖5b是圖5a示出的結(jié)構(gòu)支承元件的一部分的透視圖；

圖6是根據(jù)第二實(shí)施例的定位在換熱器板的流體入口或出口的結(jié)構(gòu)支承元件的平面圖；

圖7是根據(jù)第三實(shí)施例的定位在換熱器板的流體入口或出口的結(jié)構(gòu)支承元件的平面圖；

圖8是根據(jù)第四實(shí)施例的定位在換熱器板的流體入口或出口的結(jié)構(gòu)支承元件的平面圖；

圖9(a)和(b)示出了根據(jù)說(shuō)明書(shū)的其它結(jié)構(gòu)支承元件的實(shí)施例；

圖10公開(kāi)了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的換熱器的透視圖；

圖11公開(kāi)了圖10換熱器的一部分的剖面圖；

圖12公開(kāi)了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)支承元件的透視圖；和

圖13公開(kāi)了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的換熱器的透視圖；

用于不同圖中的類(lèi)似的附圖標(biāo)記代表類(lèi)似的構(gòu)件。

具體實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的換熱器10。換熱器10包含多個(gè)換熱器板12。盡管圖1只示出了換熱器10的兩個(gè)板12，但可以理解交換器10可以包含另外的板12。

換熱器板12以互相間隔、平行地布置，其中鄰近的換熱器板12之間的間隔足夠容納電池單元14，以與鄰近的板12的傳熱表面緊密地?zé)峤佑|。圖1示出了容納在一對(duì)鄰近的換熱器板12之間的單個(gè)電池單元14，然而，可以理解換熱器10可以包括容納在另外間隔開(kāi)的成對(duì)板12之間的另外的電池單元14。在此涉及的電池單元14和換熱器10的組合作為電池模塊1，其中組成換熱器10的多個(gè)板12與組成換熱器10的多個(gè)電池單元14以交替順序布置。這種在電池模塊1中的板12和電池單元14交替的布置在圖2的部分剖面圖中示出。

每個(gè)電池單元14具有用于與板12的傳熱表面接觸的單個(gè)平面表面，或用于與板12的傳熱表面接觸的一對(duì)平面的、相對(duì)的表面，和提供與母線(沒(méi)有示出)的電連接的一對(duì)凸片16、18，其中母線類(lèi)似地連接到電池模塊1中的其它單元14的凸片16、18。如圖1所示，凸片16、18典型地具有小于電池單元14的其他部分的厚度。

每個(gè)換熱器板12具有一對(duì)相對(duì)的傳熱表面28、30，其與電池單元14的一個(gè)平面表面緊密地?zé)峤佑|，其中熱量通過(guò)傳熱表面28、30從單元14傳遞到冷卻劑。為了最大化地傳熱，板12的傳熱表面28、30與被冷卻的電池單元14的平面表面大致是同樣的尺寸、形狀和面積。

如圖1所示，換熱器板12包括多個(gè)流體流動(dòng)通路40以運(yùn)送冷卻劑穿過(guò)換熱器板12的表面28、30。如圖2的剖面圖所示，流體流動(dòng)通路40基本上是恒定高度，換熱器板12的厚度由流體流動(dòng)通路40的高度進(jìn)行限定。流體流動(dòng)通路40可以具有平面的頂部和底部，如圖所示，用于增強(qiáng)與電池單元14的表面接觸，然而在一些實(shí)施例中通路40的頂部和底部可以被圓形的替代。換熱器板12的流體流動(dòng)通路40示出為相對(duì)窄的，并且不需要凹痕、肋或湍流增強(qiáng)器形式的內(nèi)部支承結(jié)構(gòu)。

換熱器板12還包括流體入口開(kāi)口50，冷卻劑通過(guò)其進(jìn)入換熱器板12，并且其與至少一個(gè)流體入口通道52流體連通，每個(gè)流體入口通道都是以與流體通道40的小組連通的細(xì)長(zhǎng)集管的形式。盡管圖1公開(kāi)了多個(gè)流體入口通路52，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，取決于應(yīng)用和設(shè)計(jì)要求，也可能具有與一個(gè)或多個(gè)流體流動(dòng)通路40連通的單個(gè)流體入口通路52。

換熱器板12還包含流體出口54，冷卻劑通過(guò)其從換熱器板12排出，并且其與至少一個(gè)流體出口通路56流體連通，每個(gè)流體出口通路都是以與流體流動(dòng)通路40的小組連通的細(xì)長(zhǎng)的集管的形式。而且，類(lèi)似于流體入口開(kāi)口50和流體入口通道52，盡管圖1公開(kāi)了多個(gè)流體出口通路56，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，取決于應(yīng)用和設(shè)計(jì)要求，也可能具有與一個(gè)或多個(gè)流體流動(dòng)通路40連通的單個(gè)流體出口通路56，并且單個(gè)流體出口通路56與流體出口開(kāi)口54流體連通。

構(gòu)成換熱器10的換熱器板12的流體入口開(kāi)口50將被連接到冷卻劑入口集管138，并且換熱器板12的流體出口開(kāi)口54將被連接到冷卻劑出口集管140(圖3)，其中入口和出口集管與冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)流體連通，冷卻劑循環(huán)系統(tǒng)可以包括泵和風(fēng)冷的散熱器或其它換熱器，以從冷卻劑排出熱量(沒(méi)有示出)。可以提供冷卻劑入口集管138和冷卻劑出口集管作為框架142的一部分，框架142用于提供電池單元14和換熱器板12的支承。盡管圖3只示出了單個(gè)框架142結(jié)構(gòu)，但多個(gè)框架結(jié)構(gòu)142可以裝配到一起，與電池單元14和板12一起以形成具有換熱器的電池單元組件。

如圖3所示，示出了這樣的模塊，其具有框架結(jié)構(gòu)142、電池單元14、具有結(jié)構(gòu)支承元件106的換熱器板、定位在框架142中的冷卻劑入口集管138和在板12中的流體入口開(kāi)口50之間的密封件70。類(lèi)似地，第二密封件70定位在冷卻劑出口集管140和流體出口開(kāi)口54之間。當(dāng)流體流動(dòng)通過(guò)入口集管138進(jìn)入入口開(kāi)口50時(shí)，在板12中的結(jié)構(gòu)支承元件106可以有助于使在外部的表面密封件70能承受高壓力。公開(kāi)的密封件70沒(méi)有特別的限制，并且在一個(gè)實(shí)施例中舉例而非限定的可以是橡膠密封件。因此在一個(gè)實(shí)施例中，說(shuō)明書(shū)涉及的換熱器模塊具有框架142、電池單元14、如公開(kāi)在此的具有設(shè)置在換熱器板的板之間的結(jié)構(gòu)支承元件的換熱器板12，和定位在冷卻劑入口集管138和流體入口開(kāi)口50之間的密封件。

在示出的實(shí)施例(圖1)中，換熱器板12包括四個(gè)流體入口通路52和四個(gè)流體出口通路56，所有流體入口通路52都與單個(gè)流體入口50流體連通，所有流體出口通路56都與共同的流體出口54流體連通。流體入口和出口通路52、56可以具有平面的頂部和底部，如圖2所示，用于增強(qiáng)與電池單元14表面的表面接觸，然而在一些實(shí)施例中通路40的頂部和底部可以替代為圓形的。流體入口和出口通路52、56示出為相對(duì)窄的，并且不需要以凹痕、肋或湍流增強(qiáng)器形式的內(nèi)部支承結(jié)構(gòu)。

每個(gè)流體流動(dòng)通路40具有第一端58和第二端60，通過(guò)第一端58連接到一個(gè)流體入口通路52，通過(guò)第二端60連接到一個(gè)流體出口通路56。因此，通過(guò)流體入口開(kāi)口50接收的冷卻劑通過(guò)至少一個(gè)流體入口通路52，流動(dòng)到達(dá)流體流動(dòng)通路40，從第一端58流動(dòng)到流體流動(dòng)通路40的第二端60，流動(dòng)到至少一個(gè)流體出口通路56，然后通過(guò)至少一個(gè)流體出口通路56流動(dòng)到流體出口開(kāi)口54。

換熱器板12(也稱(chēng)作板對(duì))可以由一對(duì)相同的薄板62形成，其沖壓成具有升高區(qū)域和下降區(qū)域的型式(圖案)，當(dāng)薄板62以面對(duì)面接觸裝在一起時(shí)，形成流體流動(dòng)通路40和流體入口和出口通路52、56。換言之，包括換熱器板12的外周邊緣的升高區(qū)域位于第一平面，而下降區(qū)域位于第二平面。典型且如圖所示的，具有下降區(qū)域的中心薄板部分位于第二面。薄板62的外周邊緣和升高區(qū)域可以一起密封連接，例如通過(guò)釬焊，以便形成分開(kāi)流體流動(dòng)通路40和入口和出口通路52、56的平面區(qū)域64，并且沿著換熱器板12的外周邊緣延伸。在下面的說(shuō)明書(shū)中，在流體流動(dòng)通路40之間的平面區(qū)域64有時(shí)稱(chēng)為肋”。

沒(méi)有冷卻劑流動(dòng)通過(guò)平面區(qū)域64。平面區(qū)域64的寬度可以最小化，以便最大化由流體流動(dòng)通路40占據(jù)的換熱器板12的區(qū)域，以及流體入口和出口通路52、56。同時(shí)，盡管圖2示出了所有的流體流動(dòng)通路40具有同樣的寬度，但可以理解沿著它們長(zhǎng)度的至少一部分它們可以是不同的寬度的。

換熱器10包括許多增強(qiáng)設(shè)置以最小化冷卻劑流動(dòng)通過(guò)換熱器板12的壓降。減少換熱器板12中的壓降使冷卻劑能以更高的流速流動(dòng)通過(guò)換熱器板12，因此增加從電池單元14移除的熱量。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如圖1所示配置的換熱器板12在60ml/min的流速具有2.3kPa的壓降，相反，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有螺旋形流動(dòng)路徑的換熱器板在60ml/min的流速具有16kPa的壓降。

可以理解，使流體流動(dòng)通路40和/或流體入口和出口通路52、56變寬是降低壓降的另一個(gè)方式，然而這可能需要凹痕和/或其它結(jié)構(gòu)部件以提供對(duì)于更寬通路的支持。本實(shí)施例允許通路40、52和56保持相對(duì)窄的寬度，以避免在通道內(nèi)需要的結(jié)構(gòu)支承，同時(shí)保持低的壓降。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解的，通路40、52和56的數(shù)量和構(gòu)造有許多變化而保持低的壓降是可能的。

圖4示出了在流體入口通路52的第一端具有流體入口50的換熱器板12的截面。換熱器板12還在流體出口通路56的第二端具有流體出口54，其形狀和結(jié)構(gòu)可以類(lèi)似在流體入口通路52的第一端的流體入口50。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到的，可以將換熱器板12制造成使流體入口50和流體出口54與流體流動(dòng)通路40直接流體連通。

流體入口通路52的第一端(或流體出口通路54的第二端)可以在換熱器板12的沖壓處理期間形成。因此，換熱器板12在流體入口通路52的第一流體端和流體出口通路56的第二端具有凹陷116。此外，取決于設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求，板對(duì)的換熱器板12兩者是互相對(duì)稱(chēng)和鏡像的，并且在流體入口通路52的第一端和流體出口通路56的第二端具有凹陷116。在其它實(shí)施例中，也可能板對(duì)的第二板是平面的板。

圖5a示出了結(jié)構(gòu)支承元件106的實(shí)施例，其可以用于在此公開(kāi)的換熱器10。結(jié)構(gòu)支承元件106定位在流體入口通路52的第一端，并且還可以在流體出口通路56的流體端的第二端。在一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)支承元件106定位在流體入口通路52的第一端，并且第二結(jié)構(gòu)支承元件在流體出口通路52的流體端的第二端。為了形成換熱器板對(duì)，換熱器的兩個(gè)薄板或板與夾在換熱器板之間的結(jié)構(gòu)支承元件106以面對(duì)面的關(guān)系設(shè)置，以形成每個(gè)換熱器板12(圖3)。

結(jié)構(gòu)支承元件106的形狀沒(méi)有特別的限定，并且可以取決于設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求而變化。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5a所示，結(jié)構(gòu)支承元件106可以具有整體縱向的結(jié)構(gòu)?？蛇x的，如圖8所示，結(jié)構(gòu)支承元件106可以具有整體圓形的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)支承元件106的形狀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成與流體入口通路52的第一端(和流體出口通路56的第二端)互補(bǔ)。這允許結(jié)構(gòu)支承元件114的外周邊緣在流體入口通路52的第一端(或流體出口通路56的第二端)能定位在凹陷116之內(nèi)。

可以設(shè)計(jì)換熱器板12，以便流體入口通路52的第一端52和流體出口通路56的第二端具有將結(jié)構(gòu)支承元件106保持在適當(dāng)位置的外形。如圖4-8所示，換熱器板12可以是沖壓的，因此流體流動(dòng)通路40具有一個(gè)或多個(gè)突出部118，其使得靠近流體入口通路52的第一端和流體出口通路56的第二端的流體流動(dòng)通路40的寬度變窄。當(dāng)結(jié)構(gòu)支承元件106定位在流體入口通路52的第一端和流體出口通路56的第二端時(shí)，結(jié)構(gòu)支承元件114的外周邊緣可以在流體流動(dòng)通路的第一和第二端與從凹陷116延伸的壁接觸。在換熱器板對(duì)制造期間，這與突出部118一起有助于將結(jié)構(gòu)支承元件106保持在適當(dāng)位置。

為了允許流體從流體入口50流到流體流動(dòng)通路40，或從流體流動(dòng)通路40流到流體出口54，結(jié)構(gòu)支承元件106具有結(jié)構(gòu)支承元件孔口108和一個(gè)或多個(gè)通道110，如圖5a和5b所示。結(jié)構(gòu)支承元件孔口108可以通過(guò)在結(jié)構(gòu)支承元件106上沖壓出孔而產(chǎn)生，或通過(guò)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的其它手段產(chǎn)生。結(jié)構(gòu)支承元件孔口108的位置沒(méi)有特別的限定，只要它可以與流體入口50(流體出口54)對(duì)齊，并且允許流體從流體集管流入流體入口50(或流體出口54)然后流入通道110，并且從那里流入換熱器板12的流體流動(dòng)通路40。在圖4-8示出的實(shí)施例中，限定結(jié)構(gòu)支承元件孔口108的結(jié)構(gòu)支承元件106的邊緣與限定流體入口50(或流體出口54)的流體流動(dòng)通路58的第一端(或流體流動(dòng)通路60的第二端)的邊緣對(duì)齊。

在圖5a和5b示出的實(shí)施例中，通道110通過(guò)具有在結(jié)構(gòu)支承元件106上形成的波紋112而產(chǎn)生。波紋112從具有結(jié)構(gòu)支承元件106的平面延伸，其導(dǎo)致形成在結(jié)構(gòu)支承元件106中的波峰120和波谷122。波峰120和波谷122的存在導(dǎo)致形成通道110，其允許流體從流體入口50流到流體流動(dòng)通路40，或從流體流動(dòng)通路40流到流體出口54。此外，波峰120和波谷122的存在可以有助于在流體流動(dòng)通路52、56的第一和第二端提供對(duì)換熱器板12的支承，在第一和第二端分別存在流體入口和出口50、54。

結(jié)構(gòu)支承元件106的通道110可以取決于應(yīng)用和設(shè)計(jì)要求而變化。例如，圖6示出了具有至少兩組不同通道的結(jié)構(gòu)支承元件106，通道在寬度上變化。因此，結(jié)構(gòu)支承元件106具有第一組通道124和第二組通道126，第一組通道124具有第一寬度，第二組通道126具有第二寬度。在圖6示出的實(shí)施例中，第一組通道124比第二組通道126更寬(換句話說(shuō)，具有更大的節(jié)距)。盡管只示出了兩組通道，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到的，可以提供具有不同的節(jié)距(或?qū)挾?的例如3、4、5、6或另外更多組的通道。

取決于結(jié)構(gòu)支承元件106的設(shè)計(jì)，例如圖6示出的，逐漸變化的通道寬度可以有助于提高流體到換熱器板對(duì)的一側(cè)的流動(dòng)，因?yàn)榫哂懈蠊?jié)距的通道可以允許更多流體流入。例如，對(duì)于圖6示出的結(jié)構(gòu)支承元件106，流入第一組通道124的流體比流入第二組通道126的更多，這允許更多流體流向靠近第一組通道124的換熱器板對(duì)的區(qū)域。

圖7示出了另外結(jié)構(gòu)支承元件106的實(shí)施例，其可以用于公開(kāi)在此的換熱器10。在圖7示出的實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)支承元件106具有至少兩個(gè)不同長(zhǎng)度的不同組的通道。結(jié)構(gòu)支承元件106具有第一組通道128和第二組通道130，第一組通道128具有第一長(zhǎng)度，第二組通道130具有第二長(zhǎng)度。在圖7示出的實(shí)施例中，第一組通道128比第二組通道130更短。盡管只示出了兩組通道，作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，可以提供具有例如3、4、5、6或不同長(zhǎng)度的另外更多組的通道。

類(lèi)似于圖6示出的實(shí)施例，取決于結(jié)構(gòu)支承元件106的設(shè)計(jì)，例如圖7示出的，更短路徑長(zhǎng)度的通道可以有助于提高流體向換熱器板對(duì)的高流動(dòng)區(qū)域的流動(dòng)。更短的通道組，例如第一組通道126，可以通過(guò)在結(jié)構(gòu)支承元件106的外周邊緣114形成缺口132而制造。缺口132的位置做成為使朝向流體流動(dòng)通路40開(kāi)口的通道110的長(zhǎng)度是不同的。而且，盡管圖7公開(kāi)了朝向流體流動(dòng)通路40的內(nèi)邊緣134的缺口，但缺口可以居中地或朝向流體流動(dòng)通路40的外邊緣136定位。

一般，如圖6和7所示，可以用于控制流體流動(dòng)的結(jié)構(gòu)支承元件106的通道110可以根據(jù)換熱器板12的結(jié)構(gòu)而定位。如圖6和7所示，流體入口通路52可以在寬度上不同，以便允許流體更多地朝向換熱器板的特定部分流動(dòng)，其可以取決于設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求。例如在圖6中，與第一組通道124對(duì)齊的流體入口通路52比與第二組通道126對(duì)齊的流體通路52更寬。類(lèi)似地，在圖7中，與流體入口通路52對(duì)齊的第一組通道128的長(zhǎng)度比第二組通道130更短，以允許流體更多地流動(dòng)；而與第一組通道128對(duì)齊的流體入口通路52比與第二組通道130對(duì)齊的流體入口通路52更寬。

在實(shí)施例中，如圖5、6和7所示，結(jié)構(gòu)支承元件106可以具有腔體144，以便允許流體在結(jié)構(gòu)支承元件106的通道150中流動(dòng)，并且從那里進(jìn)入流體入口通路52。在圖示實(shí)施例中，腔體144從限定孔口108的結(jié)構(gòu)支承元件106的邊緣148朝向結(jié)構(gòu)支承元件106的外周邊緣114形成。

當(dāng)缺少腔體144時(shí)，流體從結(jié)構(gòu)支承元件孔口108流動(dòng)到通道110并且從那里進(jìn)入流體入口通路52內(nèi)。然而，一些通道150沒(méi)有在它們之中流動(dòng)的流體，由此減少流體進(jìn)入靠近換熱器板12的外周邊緣定位的流體入口通路152的流動(dòng)。為了增加流體朝向靠近換熱器板12的外周邊緣定位的流體入口通路152的流動(dòng)，結(jié)構(gòu)支承元件106可以具有腔體144。這允許流體從結(jié)構(gòu)支承元件孔口108流入到腔體144，并且從那里進(jìn)入與流體入口通路152對(duì)齊的通道150，因此增加流體朝向換熱器板12的外周邊緣的流動(dòng)。

圖9(a)和(b)示出了結(jié)構(gòu)支承元件106的替代的實(shí)施例，其可以用于公開(kāi)在此的換熱器板12。在圖9(a)示出的前兩個(gè)實(shí)施例中，通道110由從結(jié)構(gòu)支承元件106延伸的齒154形成，在此如圖9(a)的第一實(shí)施例所示，齒154可以是對(duì)齊的，或如第二實(shí)施例所示是偏移的。圖9(a)示出的第三和第四盤(pán)示出了實(shí)施例，在此通道110由類(lèi)似于圖5-7示出的波紋形成，然而，在這種實(shí)施例中結(jié)構(gòu)支承元件106具有帶有波狀的頂部和底部層的三層。圖9(a)的第五實(shí)施例示出了結(jié)構(gòu)支承元件106的另外的實(shí)施例，在結(jié)構(gòu)支承元件106的表面具有凹痕156。凹痕156可以布置為形成用于引導(dǎo)流體流動(dòng)的通道110。在此公開(kāi)的結(jié)構(gòu)支承元件可以有助于提供換熱器的入口和出口部分的結(jié)構(gòu)支承，同時(shí)允許對(duì)換熱器板的表面密封。圖9(b)示出了由泡沫材料形成的結(jié)構(gòu)支承元件106的另一個(gè)實(shí)施例。在圖9(b)示出的實(shí)施例中，由多孔材料的產(chǎn)生的通道允許流體通過(guò)孔口108流到流體入口通路52。使用的泡沫的孔隙率沒(méi)有特別的限定，并且可以根據(jù)設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求而變化。而且，增加泡沫的孔隙率可以導(dǎo)致流體壓降的降低，反之亦然，因此允許對(duì)進(jìn)入換熱器的流動(dòng)控制進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖10公開(kāi)了換熱器的另一個(gè)實(shí)施例，其在入口和/或出口集管中包含結(jié)構(gòu)元件，而且可以有助于提供徑向密封(180，如圖13所示)。在圖10示出的實(shí)施例中，在流體入口集管164和/或流體出口集管166中提供結(jié)構(gòu)元件，流體在此進(jìn)入。類(lèi)似于圖4-8示出的換熱器的凹陷區(qū)域116，在圖10示出的換熱器中，當(dāng)流體在流體入口和/或出口集管中流動(dòng)時(shí)，流體入口集管164和/或流體出口集管166可能很容易變形。在入口集管和/或出口集管中的結(jié)構(gòu)支承元件可以有助于避免變形。而且，管182可以連接到換熱器的入口和/或出口，并且當(dāng)管連接到換熱器入口和/或出口時(shí)，管182可以具有徑向密封以防止泄漏。

圖10示出的換熱器是冷板式換熱器158，其由一對(duì)換熱器板160組成。冷板式換熱器158通常設(shè)置在電池模塊下面。每個(gè)換熱器板160被沖壓而形成在每個(gè)換熱器板160中的通道。對(duì)換熱器板160的沖壓是在換熱器板160的中心部分上進(jìn)行的。沖壓的結(jié)果是：換熱器板160的外周邊緣178位于與集管164/166的頂部和底部以及水平通道162的頂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的頂部和底部可以在與集管164/166的頂部和底部同樣的或不同的平面上。

當(dāng)每個(gè)換熱器板160面對(duì)面設(shè)置時(shí)，換熱器板對(duì)形成流體流動(dòng)通道162，其具有在流體流動(dòng)通道162的一端180的集管入口通道164，和在流體流動(dòng)通道162的第二端182的集管出口通道166。在圖10示出的實(shí)施例中，設(shè)置有多個(gè)流體流動(dòng)通道162，例如162-1、162-2、162-3、162-4等，在此每個(gè)流體流動(dòng)通道162與下一個(gè)平行。然而，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到的，流體流動(dòng)通道162不是必須互相平行，并且可以取決于設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求而變化。

此外，流體流動(dòng)通道162的寬度可以取決于設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求而變化。通常，集管入口通道164和集管出口通道166比流體流動(dòng)通道162的寬度更寬。在運(yùn)行期間，在集管入口通道164中的流體在第一端180流入流體流動(dòng)通道162，然后在流體流動(dòng)通道162的第二端182排出進(jìn)入集管出口通道166。

當(dāng)使用換熱器158時(shí)，在換熱器板160中的流體流優(yōu)先流入最初的流體流動(dòng)通道，例如162-1和162-2，越過(guò)后面的流體流動(dòng)通道，例如162-5和162-6。因?yàn)閾Q熱器158的每個(gè)板160都是很薄的，集管入口通道164和集管出口通道166可能經(jīng)受很大的壓力，并且在使用時(shí)容易變形，其可能顯著地影響換熱器158的性能。

為了解決上述困難，每個(gè)集管入口通道164和集管出口通道166可以具有縱向的U形部件168(圖11、12和13)。U形部件可以作為結(jié)構(gòu)支承元件，并且可以有助于提供結(jié)構(gòu)支承，并且改進(jìn)集管入口通道164和集管出口通道166的完整性，因此有助于防止它們的變形。U形部件168的長(zhǎng)度沒(méi)有特別的限定，并且在圖11和12示出的實(shí)施例中，每個(gè)U形部件168可以延伸集管入口通道164和集管出口通道166的幾乎整個(gè)長(zhǎng)度?？蛇x的，在圖13示出的實(shí)施例中，可以沿著U形部件168的長(zhǎng)度形成缺口，以提供多個(gè)間隔開(kāi)的U形部件區(qū)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，結(jié)構(gòu)支承元件的形狀大致是U形，即結(jié)構(gòu)支承元件具有底座172和從底座172延伸的一對(duì)壁174，以形成大致U形的部件。如圖11所示，底座172是平面的，并且可以與集管入口通道164或集管出口通道166的平面表面接觸。然而，取決于設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求，底座172還可以是弓形的。

在大致U形的部件168的壁174之間的距離沒(méi)有特別的限定，并且可以取決于設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求。U形部件168的壁174可以互相更靠近，只要它們可以提供對(duì)于集管入口通道164或集管出口通道166的結(jié)構(gòu)支承即可。可選的，壁174可以定位成使壁174之間的距離幾乎近似集管入口通道164和集管出口通道166的寬度。在圖11示出的實(shí)施例中，U形部件168的壁174保持足夠的分隔，以將集管入口通道164或集管出口通道166分成三個(gè)子通道V1、V2和V3，其幾乎是相等寬度的，以便提供對(duì)集管入口通道164和集管出口通道166的足夠的支承。在特定的實(shí)施例中，U形部件168的壁174定位成使子通道V₂的寬度大于V₁或V₃。在進(jìn)一步的特定實(shí)施例中，進(jìn)一步提供結(jié)構(gòu)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間。在這種實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)支承元件由U形部件174和薄板的組合形成，兩者皆定位在集管中。這種實(shí)施例，具有提供較大子通道V₂的U形部件168的壁174，并且薄板可以用于更高的壓力應(yīng)用。

在圖11和12示出的實(shí)施例中，U形部件168具有從每個(gè)壁174的邊緣延伸的唇部170。如圖所示，底座172定位在壁174的一端，而唇部170從壁174的相對(duì)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，與底座172一樣，唇部170接觸集管入口通道164或集管出口通道166的平面表面。然而，當(dāng)?shù)鬃?72接觸換熱器板對(duì)160的一個(gè)板的集管入口通道164或集管出口通道166的平面表面時(shí)，唇部170接觸換熱器板對(duì)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，第二板與第一板面對(duì)面接觸。

而且，如圖11、12和13所示，U形部件168的每個(gè)唇部170向外延伸并且遠(yuǎn)離U形部件168的壁174。唇部的長(zhǎng)度沒(méi)有特別的限定，可以取決于設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求而變化。在圖11和12示出的實(shí)施例中，唇部170從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的幾乎整個(gè)寬度。而且在上述替代的實(shí)施例中，如圖13所示，唇部170沿著集管入口通道164和/或集管出口通道166的整個(gè)長(zhǎng)度延伸，U形部件168的區(qū)段是切斷的。

在換熱器158組裝期間，換熱器板160面對(duì)面設(shè)置；U形部件168夾在板對(duì)之間并且定位在集管入口通道164和/或集管出口通道166中。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的，整個(gè)組件可以通過(guò)釬焊或其它手段密封。

圖12示出了U形部件168的壁174具有開(kāi)口176。在運(yùn)行期間，在集管入口通道164中的例如V1和V2的子通道中流動(dòng)的流體可以通過(guò)開(kāi)口176流進(jìn)子通道V3，然后進(jìn)入流體流動(dòng)通道162。而且，開(kāi)口176的尺寸、開(kāi)口176的數(shù)量和開(kāi)口176之間的距離沒(méi)有特別的限定，可以取決于設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求而變化。此外，這方面的控制可以有助于控制和引導(dǎo)流體朝向或遠(yuǎn)離流體流動(dòng)通道162而流動(dòng)。

例如，如上所述，在集管入口通道164中流動(dòng)的流體優(yōu)先流入在先的流體流動(dòng)通道，例如162-1、162-2，而不是下游的流體流動(dòng)通道，例如162-6和162-7。通過(guò)減少與例如162-1和162-2的在先通道對(duì)齊的開(kāi)口176的尺寸或增加與例如162-10和162-12的下游通道對(duì)齊的開(kāi)口的尺寸，流體可以越過(guò)換熱器158的上游流體流動(dòng)通道162被引導(dǎo)到下游流體流動(dòng)通道162中。

類(lèi)似地，可以通過(guò)增加或降低與流體流動(dòng)通道162對(duì)齊的開(kāi)口176的數(shù)量而控制流體的流動(dòng)。例如，增加在U形部件168下游的開(kāi)口176的數(shù)量，或減少在U形部件168上游的開(kāi)口176的數(shù)量，流體可以被引導(dǎo)朝向例如162-10和162-12的下游通道，而越過(guò)例如162-1和162-2的上游通道。

圖12示出了U形部件168的實(shí)施例，在此開(kāi)口176之間的距離用于控制流體的流動(dòng)。如上所述，U形部件168具有開(kāi)口176-1、176-2和176-3。為了控制或引導(dǎo)流體優(yōu)先流動(dòng)到特定的流體流動(dòng)通道組而越過(guò)另一個(gè)組，開(kāi)口176-1、176-2和176-3之間的距離可以變化。因此，開(kāi)口176-1和176-2由距離d₁分開(kāi)，而開(kāi)口176-2和176-3由距離d₂分開(kāi)。如果距離d₂小于d₁，流入與開(kāi)口176-2和176-3對(duì)齊的流體流動(dòng)通道的流體量可以比與開(kāi)口176-1對(duì)齊的流體流動(dòng)通道的流體量更大。因此，通過(guò)控制開(kāi)口176之間的距離，可以減輕流體朝向流體流動(dòng)通道162上游流動(dòng)的總趨勢(shì)。

在如圖13所示的替代實(shí)施例中，在多個(gè)U形部件168之間的間隔可以有助于控制流體從集管入口通道164到流體流動(dòng)通道162的流動(dòng)。類(lèi)似于圖12示出的實(shí)施例的開(kāi)口，在圖13示出的實(shí)施例中，兩個(gè)鄰近的U形部件區(qū)段168之間的間隔越大，可以從集管入口通道164流到流體流動(dòng)通道162的冷卻劑就越多。

圖10-13示出的實(shí)施例允許換熱器板對(duì)的徑向密封。相反，圖1-9示出的實(shí)施例允許換熱器板的表面密封。

用于制造換熱器和表面密封/結(jié)構(gòu)元件，例如結(jié)構(gòu)支承元件或U形部件，的結(jié)構(gòu)的材料沒(méi)有特別的限定。舉例而非限定的是，換熱器板，特別是ICE板，可以由具有大約0.008英寸厚度的鋁制成。然而，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到的，取決于設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求，可以使用其它材料和厚度。類(lèi)似地，舉例而非限定的，結(jié)構(gòu)支承元件可以由鋁制成，例如3004鋁合金，并且具有大約0.012英寸的厚度。然而，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到的，取決于設(shè)計(jì)和應(yīng)用要求，可以使用其它材料和厚度。舉例而非限定的，結(jié)構(gòu)支承元件可以由其上施加有彈性涂層的不銹鋼材料制成。

可以對(duì)描述的實(shí)施例進(jìn)行某些適應(yīng)和改進(jìn)。因此上述描述的實(shí)施例被認(rèn)為是說(shuō)明性的和非限制性的。

部件列表

1 電池模塊

10 換熱器(HX)

12 換熱器板

14 電池單元

16 凸片

18 凸片

28 板的傳熱表面

30 板的傳熱表面

40 流體流動(dòng)通路

50 流體入口開(kāi)口

52 流體入口通路

54 流體出口開(kāi)口

56 流體出口通路

58 流體流動(dòng)通路的第一端

60 流體流動(dòng)通路的第二端

62 HX板的薄板

64 平面區(qū)域(肋)

104 肋

106 結(jié)構(gòu)支承元件

108 結(jié)構(gòu)支承元件孔口

110 通道

112 波紋

114 盤(pán)的外周邊緣

116 在流體流動(dòng)通路的第一/第二端的凹陷

118 突出部

120 波峰

122 波谷

124 第一寬度的第一組通道

126 第二寬度的第二組通道

128 第一長(zhǎng)度的第一組通道

130 第二長(zhǎng)度的第二組通道

132 缺口

134 流體流動(dòng)通路的內(nèi)邊緣

136 流體流動(dòng)通路的外邊緣

138 冷卻劑入口集管

140 冷卻劑出口集管

142 框架

144 腔體

148 限定孔口的結(jié)構(gòu)支承元件的邊緣

150 與腔體對(duì)齊的通道

152 從腔體接收流體的流體入口通路

154 齒

156 凹痕

158 冷式換熱器

160 換熱器板

162 流體流動(dòng)通道

164 集管入口通道

166 集管出口通道

168 U形部件

170 從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 開(kāi)口

178 換熱器板的外周邊緣

180 徑向密封

182 管