[發明專利]帶有局域流量分配的用于均勻冷卻電池單體的熱交換器

有效

• 申請號: 201680044066.8
• 申請日: 2016-06-03
• 公開（公告）號: CN107923714B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: B·A·肯尼;M·K·A·馬徹勒;A·K·索
• 申請（專利權）人: 達納加拿大公司
• 主分類號: F28D5/00
• 分類號: F28D5/00;F28F1/00;F28F13/00;H01M10/613;H01M10/65
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 顧峻峰

熱交換器面板具有傳熱表面，其中，第一傳熱區域和第二傳熱區域具有不同的冷卻能力。每個區域具有具有流動能力的流體流動通道子組，每個通道在流體入口通道與流體出口通道之間延伸。其中，一個區域適用于冷卻電池單體的極耳，熱交換器面板包括位于面板的端部處包括流體入口集管和/或流體出口集管的至少一個第一集管、在面板的相對端處的第二集管、以及在各集管之間延伸的多個流動通道。至少一個集管的高度大于流動通道的高度,且基本上與當被所述熱交換器面板中的一個分離時相鄰電池的極耳之間的間距相同。

相關申請的交叉引用

本申請要求2015年6月4日提交的美國臨時專利申請第62/170,765號的優先權和權益，該申請的內容通過參考納入本文。

技術領域

本發明涉及一種用于電池熱管理的熱交換器，該熱交換器包括多個離散的熱交換器面板，且特別是涉及具有用于增強電池單體表面上的冷卻均勻性以及用于減小流過熱交換器的冷卻劑壓降的結構特征部的熱交換器。

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，例如包括用于電動車輛(“EV”)和混合電動車輛(“HEV”)的應用中。在充電和放電期間，這些電池可產生大量需要耗散的熱量。

在先進的電池熱管理系統中，單獨的電池單體被夾在由液體冷卻的、具有冷卻劑循環通道的熱交換器面板之間。從單體移除的熱量與冷卻劑通過板的流速相關。然而，隨著流速增加，壓降也增加，從而限制冷卻劑流速和面板的冷卻能力。

此外，大多數熱交換器面板設計成在面板表面上提供均勻的冷卻劑分配。然而，由鋰離子電池單體產生的熱量在其表面上不均勻地分配。例如，由于鋰離子電池單體的極耳(tab)傾向于比電池單體的其余部分產生更多熱量，特別是在電池單體的快速充電期間，因此可能在電池極耳處和在電池極耳附件的區域中產生熱點。此外，在驅動循環狀態下，在電池單體的放電期間，熱點可能在電池單體的中心區域中產生。因而，帶有設計成均勻的冷卻劑分配的面板的這種電池的冷卻可能導致電池單體的非均勻冷卻，從而導致“熱點”的產生，“熱點”可能對于電池性能和電池壽命具有不利影響。因而，移除無論來自靠近電池極耳的區域或電池單體的其他區域的過量熱量將增強電池性能和壽命。

需要一種在改善可制造性的同時用于可再充電電池的熱交換器的改進的構造，其提供較低的壓降和/或均勻的冷卻。

發明內容

在一方面，提供了一種具有傳熱表面的熱交換器面板，傳熱表面具有第一傳熱區域和第二傳熱區域。該熱交換器面板包括：(a)設置在第一傳熱區域中的流體流動通道第一子組，其中，流體流動通道第一子組具有第一流動能力；(b)設置在第二傳熱區域中的流體流動通道第二子組，其中，流體流動通道第二子組具有小于第一流動能力的第二流動能力；(c)至少一個流體入口通道；(d)至少一個流體出口通道；(e)與至少一個流體入口通道流動連通的流體入口開口；以及(f)與至少一個流體出口通道流動連通的流體出口開口；其中，每個流體流動通道具有與所述至少一個流體入口通道中的一個連接且流動連通的第一端；且其中，每個流體流動通道具有與所述至少一個流體出口通道中的一個連接且流動連通的第二端。

另一方面，提供了一種用于冷卻具有多個極耳的電池單體的熱交換器面板。該熱交換器面板包括：位于面板的第一端處的至少一個第一集管，所述至少一個第一集管包括流體入口集管和/或流體出口集管；位于面板的第二端處的第二集管；從面板的第一端延伸至第二端的多個流動通道；其中，至少一個第一集管和/或第二集管的第一高度大于流動通道的第二高度，且與當被所述熱交換器面板中的一個分離時相鄰電池的極耳之間的間距基本相同。

另一方面，提供了一種包括本文中描述的多個熱交換器面板的熱交換器。各熱交換器面板彼此間隔且平行地布置，其中，流體入口開口和流體出口開口與相應的流體入口歧管和流體出口歧管流動連通。