[发明专利]带有一体式电加热元件和多个流体流动通路的热交换器

说明书

一种热交换器，具有限定流体流动通路的至少一个通道结构。每个通道结构包括第一导热板和第二导热板，并且流体流动通路由在第一板和第二板的内表面之间的空间来限定。至少一个电加热元件设置在流体流动通路的外部并且定位成邻近于第一板的外表面，使得在使用热交换器期间，来自加热元件的热量穿过第一板传递至处于流动通路中的流体。在一些实施例中，第一通道结构的第一板布置成与第二通道结构的第一板相对，并且间隔件接纳在第一通道结构和第二通道结构之间。间隔件中的至少一个可以具有流体传递开口，以提供第一通道结构和第二通道结构之间的流动连通。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月7日提交的美国临时专利申请号62/639,537的优先权和权益；以及2018年10月29日提交的美国临时专利申请号62/752,035的优先权和权益，它们的内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及用于车辆(诸如电池电动车(BEV)和混合动力电动车(HEV))的热交换器，并且特别涉及具有多个流体流动通路的热交换器，并且多个流体流动通路在它们外表面上设置有电加热元件以用于快速加热处于流体通道内部的流体。

背景技术

在具有内燃发动机的传统车辆中，由发动机产生大量废热。这些废热中的一些可以从车辆废气和/或冷却系统回收并且以各种方式加以利用。例如，由发动机加热的冷却剂可用于提供加热的空气以加热乘客舱。此外，从冷却剂和/或废气回收的废热可以被用于车辆的主动预热(AWU)系统，以便利用热交换器，通过直接或间接加热油和/或冷却剂而加热系统部件(诸如发动机、变速箱和车桥)，油和/或冷却剂循环经过这些部件，以便在启动条件下将这些部件和/或流体快速带到它们的最佳工作温度。

因为来自内燃发动机的废热在BEV中不可获得，而在HEV中可有限度地获得，所以替代的热源是必需的或者至少是期望的，以便为乘客舱加热和为AWU系统提供热量。

另外，诸如在BEV和HEV中使用的那些锂离子电池系统的关键限制在于，电池不能在远低于0℃、特别是是低于-5℃的温度下可靠地操作或充电。理想情况下，从冷启动起，应当尽快将电池温度带到约5至20℃。在达到这个温度之前，电池具有受限制的电力容量，并且尝试在低于此范围的温度下进行充电或放电可能损坏电池。

通过加热电池而获得的益处会由于使热传递流体被激励和泵送经过热交换器所需的能量而至少部分地抵消，因为该能量通常必须由电池提供。

为了节省空间并且使成本和复杂性最小化，通常希望在可能的情况下集成车辆加热/冷却系统的部件。例如，尽管已知将加热元件集成到流体加热装置中，但是存在许多技术问题，这些技术问题限制了用于车辆各种应用的表面膜加热技术与流体加热装置的有效集成。

因此，需要一种热交换器，其能够加热和可选地冷却BEV和HEV中的电池，同时使由这种热交换器引起的寄生能量损失最小化，并且使附加的车辆部件的数量最小化。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种热交换器，该热交换器具有入口和出口，并且包括第一通道结构和第一电加热元件。

根据一个方面，第一通道结构限定第一流体流动通路，并且包括第一板、第二板和第一流体流动通路。第一板和第二板各自具有向内面朝着第一流体流动通路的内表面，以及向外背离第一流体流动通路的相对的外表面。第一流体流动通路由第一板和第二板的内表面之间的空间限定。

根据一个方面，第一板和第二板由铝构成。

根据一个方面，第一电加热元件定位在流体流动通路的外部并且邻近第一通道结构的第一板的外表面，使得在使用热交换器期间，由第一电加热元件产生的热量穿过第一板传递至处于第一流体流动通路中的流体。

根据一个方面，第一电加热元件具有从约1μm至约1000μm的厚度。