具有集成的支承结构的热交换器制造技术

公开了一种具有集成的支承结构的热交换器，其特别适合于发热部件的热管理，比如电池热管理应用或其他电子部件的热管理。热交换器包括顶板和基底托盘，该基底托盘限定了在入口歧管区域和出口歧管区域之间延伸的多个流体通道。顶板具有限定主传热区域的第一侧和用于在顶板和基底托盘之间实现密封关系的第二侧。在一些情况下，顶板包括导热材料，而底板包括非导热材料。在一些情况下，基底托盘与盖部配合以限定用于容纳发热部件的外壳。

Heat exchanger with integrated support structure

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成的支承结构的热交换器
本公开总体上涉及具有集成的支承结构的热交换器。特别地，本公开涉及具有集成的支承结构的热交换器，其特别适合于发热部件的热管理，比如电池热管理应用或其他电子部件的热管理。
技术介绍
诸如由许多锂离子单体组成的电池之类的可再充电电池可用于许多应用中，包括例如电动推进车辆(“EV”)和混合动力电动车辆(“HEV”)应用。电动或混合动力电动车辆中的锂离子电池通常会产生大量热量，需要散发这些热量，以确保电池正常工作并延长其使用寿命。液冷式热交换器用于管理这些类型的电池的热负荷。通常，冷板式(coldplate)热交换器是这样的热交换器，在其上布置有相邻的电池单体或电池单体容器的堆叠，每个电池单体容器容纳一个或多个电池单体，将热交换器布置成用于冷却和/或调节整个电池单体的温度。在这些应用中，通常将单个的电池单体或电池单体容器彼此面对面地或表面对表面地彼此相邻地布置以形成电池堆，该电池堆被布置在冷板式热交换器的顶部，使得每个电池单体或电池单体容器的端面或端表面与热交换器的表面处于表面对表面的接触。包括冷板式热交换器的电池组在安装在电动车辆内时通常被布置在塑料托盘或塑料支承结构内。当在电动车辆中安装具有冷板式热交换器的电池组时，需要单独的支承结构通常会增加总成本。对于除了电池组冷却之外的用于热管理应用的热交换器也是如此。在电动车辆应用中，特别是对于冷板式热交换器，热交换器的另一个新出现的困难是，为了容纳许多锂离子单体或其他电池和/或安装在车辆内部的电子设备，所需的冷板尺寸不断增加。能够容纳堆叠在其上的大量电池单体或其他电子设备或部件的大型换热器优于多个较小的换热器，以最小化所需的冷却剂连接部的数量，并努力降低成本。然而，由于在大型热交换器穿过钎焊炉的长度时产生的热梯度较大，因此很难钎焊非常大型的热交换器，这使得很难创建同时能满足平面度公差的无泄漏结构。因此，期望使部件和/或零件的总数最小化并且便于针对特定应用进行安装的热交换器。同样，期望专门适用于冷板应用的热交换器，其可以容纳大量的电池单体或电池单体容器，并且仍然可以满足制造和性能要求，并且也可以帮助降低成本。因此，特别期望一种热交换器，当用于汽车应用时，该热交换器有助于减少在车辆内安置和/或安装热交换器所需的部件数量，这也可以有助于改善总成本。
技术实现思路
根据本公开的示例实施例，提供了一种热交换器，包括：顶板；和基底托盘，该基底托盘限定了多个流体通道，这些流体通道在入口歧管区域和出口歧管区域之间延伸，用于热交换流体的流动；顶板具有限定主传热区域的第一侧和与第一侧相对的第二侧，第二侧用于在顶板和基底托盘之间实现密封关系，并封围多个流体通道，使得多个流体通道限定在基底托盘的底表面和顶板的第二侧之间；并且其中，顶板包括第一导热材料，而基底托盘包括第二非导热材料。根据本公开的示例实施例，提供了一种热交换器，包括：基底托盘，该基底托盘具有底壁和侧壁，该侧壁大致垂直于底壁并围绕底壁延伸，其中，基底托盘包括：包括多个流体通道的冷却介质流动路径区域，其中，多个流体通道在入口歧管区域和出口歧管区域之间延伸，以使热交换流体流过热交换器；和从冷却介质流动路径区域延伸并围绕冷却介质流动路径区域的周向凸缘区域；顶板，该顶板具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，第一侧限定用于接纳一个或多个发热部件的主传热区域，第二侧用于实现顶板与基底托盘的内表面之间的密封关系，以封围限定在冷却介质流动路径区域内的多个流体通道；以及盖部，该盖部构造成与基底托盘成密封关系设置，使得盖部和基底托盘一起限定用于容纳设置在顶板上的发热部件的开放内部空间，盖部具有密封表面，该密封表面设置成与基底托盘的周向凸缘成面对面密封的关系。根据本公开的示例实施例，提供了一种电池外壳，包括：基底托盘，该基底托盘具有底壁和侧壁，该侧壁大致垂直于底壁并围绕底壁延伸；盖部，该盖部构造成用于与基底托盘成密封关系设置，使得盖部和基底托盘一起限定用于容纳一个或多个可再充电电池单元的开放内部空间；其中，基底托盘包括限定在基底托盘的底壁内的冷却介质流动路径区域，该电池外壳还包括：顶板，该顶板具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，第一侧限定用于接纳一个或多个可再充电电池的主传热区域，第二侧用于实现顶板与基底托盘的内表面之间的密封关系，以封围冷却介质流动路径区域；流体入口通路，该流体入口通路设置在基底托盘内，用于将热交换流体引入到冷却介质流动路径区域中；以及流体出口通路，该流体出口通路设置在基底托盘内，用于将来自冷却介质流动路径区域的热交换流体排出。根据本公开的示例实施例，提供了一种冷板式热交换器，包括：基底托盘，该基底托盘限定多个流体通道，其中，基底托盘包括塑料材料；顶板，该顶板具有限定电池接触区域的第一侧和用于在顶板和基底托盘之间实现密封关系并封围流体通道的第二侧，其中，顶板包括导热材料；多个连接结构，该多个连接结构一起在顶板和基底托盘之间提供刚性或基本刚性的连接，从而在顶板和基底托盘之间实现液密的或基本液密的密封，其中，每个连接结构至少包括第一连接元件和第二连接元件，其中，第一连接元件与基底托盘相关联，而第二连接元件与顶板相关联。根据本公开的另一方面，提供一种冷板式热交换器，其中，基底托盘包括：冷却区域，多个流体通道设置在该冷却区域内；周向凸缘区域从冷却区域延伸并围绕冷却区域；和顶板，该顶板包括：平面的或基本平面的电池接触区域；以及周向凸缘区域，该周向凸缘区域从电池接触区域延伸并围绕电池接触区域。根据本公开的另一方面，提供一种冷板式热交换器，其中，流体通道由从基底托盘的底壁延伸的多个肋限定，这些肋沿着冷却区域的宽度以间隔开的间距设置。根据本公开的另一方面，提供了一种冷板式热交换器，其中，第一连接元件包括突出部分，而第二连接元件包括接纳部分，其中突出部分包括塑料并且与基底托盘一体地形成。根据本公开的另一方面，提供一种冷板式热交换器，其中，接纳部分包括围绕顶板的周向凸缘区域设置的多个间隔开的开口。根据本公开的另一方面，提供一种冷板式热交换器，其中，第一连接元件和第二连接元件通过将突出部分在顶板的周向凸缘区域上方卷曲而固定在一起。根据本公开的另一方面，提供一种冷板式热交换器，其中，第一连接元件产生使顶板抵靠基底托盘的压缩力。根据本公开的另一方面，提供了一种冷板式热交换器，其中，连接结构还包括与顶板和基底托盘分开的第三连接元件，其中，第一连接元件和第二连接元件一起限定接纳部分，并且第三连接元件包括紧固件，该紧固件构造为被接纳在接纳部分内。根据本公开的另一方面，提供一种冷板式热交换器，其中，第三连接元件在所述顶板上施加抵靠基底托盘的压缩力。根据本公开的另一方面，提供了一种冷板式热交换器，其中，第一连接元件包括多个开口，该多个开口以间隔开的间距围绕周向凸缘区域设置并沿着限定多个流体通道的肋设置；并且，第二连接元件包括多个开口，该多个开口以间隔开的纵向行设置在接触区域内，这些纵向行对应于设置在基底托盘的冷却区域中的肋。根据本公开的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热交换器，包括：/n顶板；和/n基底托盘，所述基底托盘限定了多个流体通道，所述多个流体通道在入口歧管区域和出口歧管区域之间延伸，用于热交换流体的流动；/n所述顶板具有限定主传热区域的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述第二侧用于在所述顶板和所述基底托盘之间实现密封关系，并封围所述多个流体通道，使得所述多个流体通道限定在所述基底托盘的底表面和所述顶板的所述第二侧之间；并且/n其中，所述顶板包括第一导热材料，而所述基底托盘包括第二非导热材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171006 US 62/569,3731.一种热交换器，包括：
顶板；和
基底托盘，所述基底托盘限定了多个流体通道，所述多个流体通道在入口歧管区域和出口歧管区域之间延伸，用于热交换流体的流动；
所述顶板具有限定主传热区域的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，所述第二侧用于在所述顶板和所述基底托盘之间实现密封关系，并封围所述多个流体通道，使得所述多个流体通道限定在所述基底托盘的底表面和所述顶板的所述第二侧之间；并且
其中，所述顶板包括第一导热材料，而所述基底托盘包括第二非导热材料。


2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于：
所述基底托盘包括冷却介质流动路径区域和从所述冷却介质流动路径区域延伸并围绕所述冷却介质流动路径区域的周向凸缘区域，所述多个流体通道设置在所述冷却介质流动路径区域内；以及
所述顶板包括从所述主传热区域延伸并围绕所述主传热区域的周向凸缘区域，所述顶板的所述周向凸缘区域在与所述主传热区域相同或基本相同的平面中延伸；
其中，所述顶板设置在所述基底托盘的顶部上，使得所述顶板的所述第二侧与所述基底托盘面对面地设置，从而使所述顶板的所述周向凸缘区域的第二侧设置成与所述基底托盘的所述周向凸缘区域密封接触。


3.如权利要求1或权利要求2所述的热交换器，其特征在于：
所述第一导热材料包括铝或铝合金；以及
所述第二非导热材料包括塑料或热塑性材料。


4.如权利要求1至3中任一项所述的热交换器，其特征在于：所述多个流体通道各自在入口端和出口端之间延伸，所述热交换器还包括：
入口歧管区域，所述入口歧管区域与所述多个流体通道中的至少一些的所述入口端流体连通；以及
出口歧管区域，所述出口歧管区域与所述多个流体通道中的至少一些的所述出口端流体连通。


5.如权利要求4所述的热交换器，其特征在于，所述基底托盘还包括：
流体入口通路，所述流体入口通路在入口端和出口端之间延伸通过所述基底托盘，所述入口端用于将热交换流体引入到所述热交换器中，所述出口端用于将所述热交换器流体分配到所述入口歧管区域和所述多个流体通道；以及
流体出口通路，所述流体出口通路在入口端和出口端之间延伸通过所述基底托盘，所述入口端与用于排出来自所述多个流体通道的所述热交换流体的出口歧管区域流体连通，所述出口端用于排出来自所述热交换器的所述热交换器流体；并且
其中，所述流体入口通路的所述入口端和所述流体出口通路的所述出口端延伸远离所述基底托盘的周向边缘壁，并构造成与相应的流体配件联接。


6.如权利要求2所述的热交换器，其特征在于，所述基底托盘包括：
底壁；
侧壁，所述侧壁从所述底壁向上延伸并围绕所述底壁，所述冷却介质流动路径区域和所述周向凸缘区域设置在所述基底托盘的所述底壁内；以及
周向凸缘，所述周向凸缘延伸远离所述侧壁的上边缘，使得所述周向凸缘设置在平行于或基本平行于所述基底托盘的所述底壁的平面中。


7.如权利要求6所述的热交换器，其特征在于，还包括：
具有周向凸缘的盖部，所述盖部构造成与所述基底托盘成密封关系设置，使得所述盖部的所述周向凸缘与所述基底托盘的所述周向凸缘成面对面密封关系设置，所述盖部和所述基底托盘一起限定了用于容纳发热部件的开放内部空间。


8.如权利要求3所述的热交换器，其特征在于，还包括：
多个连接结构，所述多个连接结构用于在所述顶板和所述基底托盘之间实现液密密封或基本液密密封；
其中，所述多个连接结构各自包括第一连接元件和第二连接元件，其中，所述第一连接元件与所述基底托盘相关联，而所述第二连接元件与所述顶板相关联，其中，所述第一连接元件和所述第二连接元件协同地构造成：在实现液密或基本上液密的密封的同时，所述第一连接元件设置成使得它们相对于所述基底托盘在所述顶板上施加压缩力。


9.如权利要求8所述的热交换器，其特征在于：
所述第一连接元件包括从所述基底托盘的所述周向凸缘区域延伸的多个突出部分，所述突出部分围绕所述基底托盘的所述周向凸缘区域以隔开的间距设置；以及
所述第二连接元件包括围绕所述顶板的所述周向凸缘区域设置的多个间隔开的开口，使得在将所述顶板设置到所述基底托盘的顶部上的同时，所述突出部分被接纳在所述开口内并延伸通过所述开口。


10.如权利要求9所述的冷板式热交换器，其特征在于：
所述突出部分具有第一位置和第二位置，在所述第一位置，所述突出部分大致垂直于或正交于所述基底托盘的所述周向凸缘区域延伸，在所述第二位置，所述突出部分大致平行于所述基底托盘的所述周向凸缘区域延伸，其中，在将所述突出部分设置在所述第二位置时会施加压缩力。


11.如权利要求10所述的热交换器，其特征在于，所述突出部分在所述第二位置上的设置是通过将所述突出部分在所述顶板的所述周向凸缘区域上方卷曲来实现的。


12.如权利要求8所述的热交...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·肯内，
申请(专利权)人：达纳加拿大公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA