[发明专利]带有局域流量分配的用于均匀冷却电池单体的热交换器

说明书

热交换器面板具有传热表面，其中，第一传热区域和第二传热区域具有不同的冷却能力。每个区域具有具有流动能力的流体流动通道子组，每个通道在流体入口通道与流体出口通道之间延伸。其中，一个区域适用于冷却电池单体的极耳，热交换器面板包括位于面板的端部处包括流体入口集管和/或流体出口集管的至少一个第一集管、在面板的相对端处的第二集管、以及在各集管之间延伸的多个流动通道。至少一个集管的高度大于流动通道的高度,且基本上与当被所述热交换器面板中的一个分离时相邻电池的极耳之间的间距相同。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年6月4日提交的美国临时专利申请第62/170,765号的优先权和权益，该申请的内容通过参考纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于电池热管理的热交换器，该热交换器包括多个离散的热交换器面板，且特别是涉及具有用于增强电池单体表面上的冷却均匀性以及用于减小流过热交换器的冷却剂压降的结构特征部的热交换器。

背景技术

由许多锂离子单体组成的诸如电池之类的可再充电的电池可用于许多应用中，例如包括用于电动车辆(“EV”)和混合电动车辆(“HEV”)的应用中。在充电和放电期间，这些电池可产生大量需要耗散的热量。

在先进的电池热管理系统中，单独的电池单体被夹在由液体冷却的、具有冷却剂循环通道的热交换器面板之间。从单体移除的热量与冷却剂通过板的流速相关。然而，随着流速增加，压降也增加，从而限制冷却剂流速和面板的冷却能力。

此外，大多数热交换器面板设计成在面板表面上提供均匀的冷却剂分配。然而，由锂离子电池单体产生的热量在其表面上不均匀地分配。例如，由于锂离子电池单体的极耳(tab)倾向于比电池单体的其余部分产生更多热量，特别是在电池单体的快速充电期间，因此可能在电池极耳处和在电池极耳附件的区域中产生热点。此外，在驱动循环状态下，在电池单体的放电期间，热点可能在电池单体的中心区域中产生。因而，带有设计成均匀的冷却剂分配的面板的这种电池的冷却可能导致电池单体的非均匀冷却，从而导致“热点”的产生，“热点”可能对于电池性能和电池寿命具有不利影响。因而，移除无论来自靠近电池极耳的区域或电池单体的其他区域的过量热量将增强电池性能和寿命。

需要一种在改善可制造性的同时用于可再充电电池的热交换器的改进的构造，其提供较低的压降和/或均匀的冷却。

发明内容

在一方面，提供了一种具有传热表面的热交换器面板，传热表面具有第一传热区域和第二传热区域。该热交换器面板包括：(a)设置在第一传热区域中的流体流动通道第一子组，其中，流体流动通道第一子组具有第一流动能力；(b)设置在第二传热区域中的流体流动通道第二子组，其中，流体流动通道第二子组具有小于第一流动能力的第二流动能力；(c)至少一个流体入口通道；(d)至少一个流体出口通道；(e)与至少一个流体入口通道流动连通的流体入口开口；以及(f)与至少一个流体出口通道流动连通的流体出口开口；其中，每个流体流动通道具有与所述至少一个流体入口通道中的一个连接且流动连通的第一端；且其中，每个流体流动通道具有与所述至少一个流体出口通道中的一个连接且流动连通的第二端。

另一方面，提供了一种用于冷却具有多个极耳的电池单体的热交换器面板。该热交换器面板包括：位于面板的第一端处的至少一个第一集管，所述至少一个第一集管包括流体入口集管和/或流体出口集管；位于面板的第二端处的第二集管；从面板的第一端延伸至第二端的多个流动通道；其中，至少一个第一集管和/或第二集管的第一高度大于流动通道的第二高度，且与当被所述热交换器面板中的一个分离时相邻电池的极耳之间的间距基本相同。

另一方面，提供了一种包括本文中描述的多个热交换器面板的热交换器。各热交换器面板彼此间隔且平行地布置，其中，流体入口开口和流体出口开口与相应的流体入口歧管和流体出口歧管流动连通。