[发明专利]通用热交换器

说明书

具有优选但不限于由冲压工艺制造的多个板(101)的热交换器(100)，板被构造成容纳内部翅片(106)。板(101)还限定用于使至少两个流体流动的多个通道(102)。多个导管(103)流体联接到板(101)的第一端和第二端以允许流体流动。至少一个入口(104)联接到被构造成允许流体流动的所述多个板(101)的第一端，并且至少一个出口(105)联接到所述多个板(101)的第二端，其中各个流体在彼此不同的方向上流动，多个内部翅片(106)设置在多个板(101)中的每一个的表面上，用于增加第一流体和第二流体的表面积与体积比以实现预定的热性能。

技术领域

本发明总体上涉及热交换器。具体地，本发明涉及用于汽车的热交换器。更具体地，本发明涉及可用于低压应用以及高压应用的热交换器。

背景技术

电池在为所有类型的电动车辆提供动力方面发挥着重要作用。如今，各种应用对锂离子电池的需求不断增长，尤其是对于电动车辆来说，需要更可靠的电池热管理系统来控制电池温度。由于能量密度高、自放电率低和循环寿命长，锂离子电池是电动车辆的主要动力来源。锂离子电池在其应用期间的热安全性已成为主要问题。过去几年，研究人员和汽车制造商一直关注锂离子电池的冷却，因为这是电动车辆发展的主要障碍。

此外，电池的局限性之一是关于热控制。当电池在低温下工作时，由于电化学反应的抑制，功率输出会降低，而高温会加速腐蚀，从而导致电池寿命缩短。除此之外，电池组中的温度范围和均匀性是从EV电池组获得最佳性能的重要因素。锂离子电池局部温度过度升高会导致寿命周期缩短，并可能导致单个单元或整个电池组发生热失控。热失控是电池中的一种故障模式，如果电池中的热管理系统无效，则热失控可能会引起火灾和爆炸。因此，有必要为锂离子电池引入一种冷却方法，以确保其具有有效的热管理系统。锂离子电池的冷却方法有几种类型，例如空气冷却、液体冷却和使用相变材料等。空气冷却作为一种冷却方法被广泛使用，以确保锂离子电池安全、可靠且工作寿命长。此外，通过使用空气冷却方法可以提高电池模块内的温度均匀性。这种方法有其局限性，且适合于低能量密度的锂离子电池。如果电池具有高能量密度，则液体冷却系统可提供最有效的热管理。

在电动车辆中使用冷却器来冷却电池。冷却器是一种热交换器，其用于从电池中去除热量并将其传递给制冷剂以将热量散发到大气中。电动车辆(EV)中可使用水冷式冷凝器或W型冷凝器来进行车厢加热。它还增加了制冷剂回路中制冷剂的过冷却。IHX是一种液体到蒸汽的热交换器。IHX将热量从液态制冷剂(冷凝器后)传递到蒸汽制冷剂(蒸发器后)。IHX将冷凝器中的制冷剂过冷却至低于冷凝温度。它还可以防止液态制冷剂进入压缩机。此外，当今使用IHX是为了避免使用更少的制冷剂。与现有的管式IHX相比，板式IHX(内部热交换器)将提高效率和封装空间。板式IHX也可用于ICE汽车。

然而，这些热交换器面临着各种问题，例如车辆发动机室内部的可用有限空间、热性能要求高、非标准设计的开发时间较短、由于竞争导致的工具加工成本需求较少、作为为了更好的车辆性能和燃料效率的轻量化计划的一部分而减少部件重量、为了在市场上具有竞争力而降低部件成本、为了满足结构/完整性要求而开发大量子部件、重型部件。

发明内容

发明目的

本发明的目的是提供用于如下三种不同应用的通用热交换器设计：冷却器(低压应用)、W型冷凝器(高压应用)和板式IHX(高压应用)。

本发明的另一个目的是在板式热交换器应用(例如冷却器、W型冷凝器和板式IHX热交换器)中提供内部翅片。

本发明的另一个目的是提供内部翅片以增加冷却剂和制冷剂的表面积与体积比以获得高热性能。

本发明的另一个目的是提供容纳用于高压应用的内部翅片的板形状。

本发明的另一个目的是提供一种热交换器，其在冷却剂和制冷剂之间的逆流下工作以获得高热性能。

本发明的另一个目的是提供一种轻便且紧凑的热交换器，以获得更好的车辆性能和燃料效率。