[发明专利]电池冷却板热交换器和板组件

说明书

一种用于热交换器的板组件，包括第一板、第二板以及布置在第一板和第二板之间的中间板。中间板在周边边缘处结合至所述第一板和第二板，从而产生板组件的密封周边。中间板的波纹提供与第一板和第二板的面向内表面接触的峰和谷。板组件可以构造为电池冷却板热交换器，以将来自电池的热传递至流经板组件的流体。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年2月3日提交的美国临时专利申请62/290,620号的优先权，其公开内容通过引用以其整体并入本文。

背景技术

已知用于冷却发热装置(诸如电池)的致冷板。这些板通过从装置高效地移除热而将发热装置的运行温度保持在可接受的运行范围内，由此防止装置因温度过高而退化。通常，通过将热转移至穿过板的流体流而移除热。在这些应用中，通常期望在板的表面上保持基本均匀的温度分布。在电池的冷却中，特别是在诸如电动车辆或者混合动力车辆的电池的冷却的应用中，尤其期望这种均匀的温度分布。

先前已知的实现上述均匀温度分布的尝试包括使用高热惯性流体作为冷却介质。流体的热惯性可以通过温度升高或降低速率与实现该温度升高或降低速率所需的热输入或输出的速率之间的比例来表征。通过使用具有作为流体性质的高质量流速、高比热容或两者的单相流体(例如液体)，可以实现高的热惯性。已经发现这种方法在需要同时冷却多个装置的应用中尤其成问题，如电动或混合动力机动车辆的电池的冷却中的通常情况。

当在这种应用中使用典型的液体冷却剂时，需要非常高的流体流量，以在流体从电池接收热时最小化不希望的流体温度升高。并联布置多个非常高的流体流以冷却多个电池是有问题的，因为其需要难以负担的过大的冷却剂处理系统和大量的寄生功率来引导冷却剂通过系统。将电池冷却装置沿冷却剂回路串联布置也是不期望的，因为冷却剂温度将不可避免地沿着串联电路上升，而导致各个电池的温度之间的不一致。

还提出了电动或混合动力机动车辆应用中的电池的两相制冷剂冷却，但是也发现存在问题。制冷剂的使用具有的优点在于在两相状态时，提供具有高有效热容的冷却流体，其中流体的蒸发在实际上没有温度升高的情况下发生。然而，一旦制冷剂完全蒸发，则任何额外的热输入将导致制冷剂过热，从而引起快速的温度升高。当在电池冷却装置内发生这种情况时，会导致电池温度的急剧不连续，这可能损害电池的寿命和性能。此外，电池热负荷的动态特性使得难以(如果不是不可能)维持不会引起这种干涸现象的发生的制冷剂流动。

发明内容

根据本发明的一些实施例，用于热交换器的板组件包括第一板、第二板以及布置在第一板和第二板之间的中间板。中间板在周边边缘处结合到第一板和第二板，以形成板组件的密封周边。中间板的波纹提供与第一板和第二板的面向内表面接触的峰和谷。中间板将由中间板和第一板的面向内表面限定的第一体积与由中间板和第二板的面向内表面限定的第二体积隔开。在一些实施例中，第一体积和第二体积在第一板和第二板之间彼此在液力学上隔离。在其它实施例中，第一体积和第二体积在板组件内的特定位置处彼此流体连通。

在一些实施例中，板组件是电池冷却板热交换器，并且包括布置在板组件的长度方向的一端处的流体歧管区域。第一进口室、第一出口室、第二进口室和第二出口室被布置在该流体歧管区域内。第一进口室和第一出口室是第一体积的一部分，并且第二进口室和第二出口室是第二体积的一部分。在一些这样的实施例中，第一进口室与第二出口室在板组件的厚度方向上重叠，并且第二进口室与第一出口室在所述厚度方向上重叠。在其它这样的实施例中，第一进口室与第二进口室在板组件的厚度方向上重叠，并且第一出口室与第二出口室在所述厚度方向上重叠。