[發明專利]帶有分級傳熱表面的電池單體熱交換器

有效

• 申請號: 201580051736.4
• 申請日: 2015-07-30
• 公開（公告）號: CN106716671B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: B·A·肯內;N·維塞尼克;M·巴德爾林
• 申請（專利權）人: 達納加拿大公司
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/6551;H01M10/6568;H01M10/6555
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 顧峻峰

一種電池單體熱交換器，由一對配對的板形成，配對的板共同形成內管狀流動通道。管狀流動通道大致呈蛇形流動通道的形式，蛇形流動通道在入口端與出口端之間延伸并具有通過大致U形的流動通道部相互連接的大致平行的流動通道部。流動通道提供每個大致平行的流動通道部中分級的傳熱表面和/或與每個流動通道部相關聯的可變通道寬度，以提供橫跨熱交換器表面的改善的溫度一致性。分級的傳熱表面可通過在各流動通道部中布置的傳熱增強特征或表面而呈與單獨的流動通道部相關聯的表面面積逐漸增加的形式。還可改變通道寬度和/或高度，以使其對于每個流動通道部逐漸減小。

相關申請的交叉引用

本申請要求2014年7月31日提交的題為BATTERY CELL HEAT EXCHANGER WITHGRADED HEAT TRANSFER SURFACE(帶有分級傳熱表面的電池單體熱交換器)的美國臨時專利申請第62/031,553號的優先權和權益。上述專利申請的內容在此特別地通過參考的方式納入本申請的詳細描述中。

技術領域

本發明涉及用于在電池單元中耗散熱量的電池單體(battery cell)熱交換器或冷卻板式熱交換器。

背景技術

由許多鋰離子單體組成的諸如電池之類的可再充電的電池可用于許多應用中，例如包括電動車輛(“EV”)和混合電動車輛(“HEV”)的應用。這些應用通常需要先進的電池系統，這些電池系統具有高能量存儲能力且可產生需散發的大量熱量。這類系統的電池熱管理總體上要求單個單體的最高溫度低于預定的規定溫度。更具體地，電池單體必須具有電池單體溫度一致性，使得單體內的最高溫度(T_最高)與單體內的最低溫度(T_最低)之間的差，例如T_最高-T_最低小于規定的溫度值。此外，流過熱交換器的用于冷卻電池的任何流體必須呈現通過熱交換器的低壓降，以確保冷卻裝置的合適性能。

冷卻板式熱交換器是一類熱交換器，在其上布置有相鄰的電池單體或容納一個或多個電池單體的電池單體容器的堆疊，用于電池單元的冷卻和/或溫度調節。單獨的電池單體或電池單體容器彼此面對面接觸地布置以形成堆疊，電池單體或電池單體容器的堆疊被布置在冷卻板式熱交換器的頂部上，使得每個電池單體或電池單體容器的端面或端表面與熱交換器的表面形成表面對表面的接觸。用于冷卻和/或調節電池單元的溫度的熱交換器還可布置在形成堆疊的各個單獨的電池單體或電池單體容器之間，各個單獨的熱交換器通過共同的入口和出口歧管相互連接。布置在或“夾在”堆疊中的相鄰的電池單體或電池單體容器之間的熱交換器有時可被稱作單體間元件(inter-cell element)(例如“ICE”板式熱交換器)或冷卻翅片。

由于橫跨熱交換器表面的溫度一致性涉及需確保在電池單元中的各個單獨的電池單體之間有最小的溫度差，故而對于冷卻板式熱交換器和單體間元件或ICE板式熱交換器，橫跨熱交換器表面的溫度一致性在整體電池單元的熱管理中是重要的考量因素。尤其對于冷卻板式熱交換器，這些需求轉變為需確保冷卻板表面的最高溫度盡可能低，并且橫跨板的溫度盡可能均勻，以確保橫跨板的整個表面的一致的冷卻。

由此，存在對于改善的電池單體熱交換器的需求提供，該電池單體熱交換器提供橫跨與電池單元接觸的傳熱表面的改善的溫度一致性，以確保由這些電池系統/單元產生的熱量充分耗散。

發明內容

根據本發明的示例性實施例，提供有一種電池單體熱交換器，包括配對的熱交換器板對，配對的熱交換器板對共同形成其間的內多程管狀流動通道；多程管狀流動通道具有入口端和出口端以及通過大致U形的流動通道部相互連接的多個大致平行的流動通道部，大致平行的流動通道部和大致U形的流動通道部共同與所述入口端和所述出口端相互連接；流體入口，流體入口與所述流動通道的所述入口端流體連通，用于將流體輸送至所述熱交換器；流體出口，流體出口與所述流動通道的所述出口端流體連通，用于將所述流體從所述熱交換器排出；其中，每個大致平行的流動通道部限定流動阻礙和傳熱性能特征，每個所述大致平行的流動通道部的流動阻礙和傳熱性能特征在入口端至出口端之間是提高的。