换热器、电池系统及车辆
阅读说明：本技术 换热器、电池系统及车辆 (Heat exchanger, battery system and vehicle ) 是由 鲍杰 孙煜 陈亚建 朱江辉 何雨生 鲜明 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本申请提供了一种换热器、电池系统及车辆,涉及换热设备技术领域,用于与电池换热,所述电池具有多个表面,所述换热器包括：换热构件,所述换热构件包括与介质进行换热的换热部,所述多个表面中的至少两个所述表面均与所述换热构件接触。本申请提供的换热器,实现了针对电池的多个表面进行换热,这尤其提高了换热的效果,使得换热器足以适应高的换热要求。(The application provides a heat exchanger, battery system and vehicle relates to indirect heating equipment technical field for with the battery heat transfer, the battery has a plurality of surfaces, the heat exchanger includes: a heat exchange member including a heat exchange portion that exchanges heat with a medium, at least two of the surfaces being in contact with the heat exchange member. The application provides a heat exchanger has realized carrying out the heat transfer to a plurality of surfaces of battery, and this especially improves the effect of heat transfer for the heat exchanger is enough to adapt to high heat transfer requirement.)
技术领域
本申请涉及换热设备技术领域，尤其是涉及一种换热器、电池系统及车辆。
背景技术
纯电动汽车和混合动力汽车以电池作为动力源，温度是影响这类车辆的动力电池性能至关重要的因素。
动力电池主要是利用换热设备以液体冷却和加热为主要方式来控制动力电池的温度。
鉴于电池对换热的要求越来越高，现有换热设备仍存在改进空间。
发明内容
有鉴于此，本申请第一目的在于提供一种换热器，以适应以上电池的高换热要求；
本申请的第二目的在于提供一种电池系统，包括如上换热器；
本申请的第三目的在于提供一种车辆，包括如上电池系统。
达成以上目的的技术方案记载在如下的独立技术方案中，其余有益但不必须的技术方案记载在如下从属技术方案中。
第一方面，本申请提供一种换热器，用于与电池换热，所述电池具有多个表面，所述换热器包括：
换热构件，所述换热构件包括与介质进行换热的换热部，所述多个表面中的至少两个所述表面均与所述换热构件接触。
以上所提到的介质通常是以流体的形式出现在换热器中，例如液体形式，具体地，可以为冷却液(例如乙二醇)。换热构件与这样的介质进行换热，而因为换热构件与电池接触，实质上形成了电池于介质之间的换热，如此来冷却温度较高的电池以及在电池处于低温的情况下对电池进行加热，从而调控电池的温度。
因此，依据以上技术方案，本申请实现了针对电池的多个表面进行换热，这尤其提高了换热的效果，使得换热器足以适应高的换热要求。
更为具体地说，换热构件可以被构造为与所述至少两个表面的形状相适配的形状，例如，如果所述至少两个表面中具有彼此垂直的两个平面，则换热构件可以包括两个分别与所述两个平面接触的两个表面，这两个表面被设置为彼此垂直的平面。因此，因为这种换热构件被构造为具有前述的适配形状，这种示例中换热器甚至可以只具有这样一个换热构件。而在另一些示例中，换热构件可以对应电池的一个表面设置一个或者多个，这些示例将在以下的从属方案中更详细地说明。
此外，在不同的示例中，换热部可以具有不同的形式。例如换热部可以与介质直接接触，在这种形式中，换热部可以形成为用于限制介质流动的通道的壁部；又例如介质由相对于换热部独立的通道输送，通道与换热部接触。
另外，“至少两个表面”中提到的“表面”应被理解为由电池所具有的多条棱所划分出的表面，反过来，这些棱也可以被理解为相邻的表面相交所形成的线条。
优选地，所述换热器包括多个所述换热构件，所述至少两个所述表面分别与至少一个所述换热构件接触。
在如上方案中，所述至少两个所述表面中的任一表面可以对应地于至少一个换热构件接触，也就是说，所述任一表面可以与一个换热构件接触，还可以与多个换热构件接触。
相对于上述特别构造形状的换热构件来说，如上方案的有利之处在于很可能能够有效地降低换热构件的加工难度，这在中、大批量生产时是特别有利的，相较而言，上述特别构造形状的换热构件则可以在小批量生产中出现。
而针对一个表面对应设置多少换热构件，则可以根据电池的外表面积来确定。在一些示例中，电池具有相对较小的外表面积，则可以采用一个表面对应设置一个换热构件的方式；但在电池具有相对较大的外表面积时，一个换热器的尺寸可能因此会变得过大，仍然考虑到生产和加工等因素时，针对一个表面，可以设置多个换热构件。
优选地，任一所述换热构件形成有供所述介质流通的通道；
所述多个所述换热构件所分别包括的所述通道中的至少部分所述通道彼此连通，或者所述多个所述换热构件所分别包括的所述通道均彼此独立。
多个换热构件各自形成的通道中的至少部分通道彼此连通在简化换热器的结构、降低换热器所占据的空间，因为这至少能够有效地减少换热器外接的介质的管路的数量；而上述通道彼此独立则特别有利于进一步获得高换热效果，因为每一通道内流通的介质都是独立循环的，而非在经过上游的换热后流入该通道的介质。
优选地，所述多个所述换热构件所分别包括的所述通道均连通；
所述至少两个所述表面中包括彼此相对的第一表面和第二表面以及在所述第一表面和所述第二表面之间延伸的第三表面，所述多个所述换热构件包括接触于所述第一表面的第一换热构件和接触于所述第二表面的第二换热构件以及连接所述第一换热构件和所述第二换热构件的第三换热构件。
以上所述的通道均连通是实质上最为节省空间的设置方式，尤其适用于当前电动车辆或者混动车辆对电池换热方面的空间要求，即需要在有限的安装空间内获得高换热效果。
针对“彼此相对的第一表面和第二表面”应被理解为包括第一表面和第二表面彼此平行的情况，例如电池为长方体的情况下，彼此相对的第一表面和第二表面便是彼此平行的。进一步地，“彼此相对的第一表面和第二表面”还应被理解为第一表面和第二表面呈一定角度相对，二者甚至可以相交。因此，在以上方案中，三个换热构件实质上对第一表面、第二表面和第三表面形成了一种包覆，这进一步降低了换热器所占据的空间。
优选地，所述第三换热构件包括分别与所述第一换热构件和所述第二换热构件连接的第一端面和第二端面；
所述第三换热构件的所述通道包括位于所述第一端面的第一开口和位于所述第二端面的第二开口；
所述换热器包括设置于所述第一开口和所述第二开口二者中的至少一者的外侧的密封件。
密封件尤其有助于避免介质泄漏的情况出现，特别是针对非固定连接的情况，例如一些可拆卸的连接诸如螺纹(例如螺钉)连接和卡接等。以第一端面为例，第一端面以可拆卸的方式与第一换热构件连接时，在第一开口的外侧可以形成有闭合的密封槽，密封环嵌设在密封槽内，又或者前述密封槽设置于第一换热构件。
优选地，外侧设置有所述密封件的所述至少一者所在的端面和与之对应的所述换热构件可拆卸连接。
正如以上所提及的，密封环和密封槽的设置尤其有利于这类可拆卸连接，而这类可拆卸连接的优势在于便于加工和运输，尤其是针对运输环节。例如当第一端面和与之对应的第一换热构件可拆卸连接、第二端面和与之对应的第二换热构件可拆卸连接时，第一换热构件、第二换热构件和第三换热构件三者可以实质以彼此独立的三部分被加工出来，并进行运输，然后在使用之前进行组装，这大大降低了运输所带来的换热器变形和泄漏等不良情况出现的几率。
优选地，所述第一换热构件的所述通道包括与所述第一开口连通的第一外接出口，所述第二换热构件的所述通道包括与所述第二开口连通的第二外接出口；
所述换热器包括导入所述介质的进口和导出所述介质的出口；所述进口和所述出口二者均设置于所述第一换热构件和所述第二换热构件二者中的同一者，或者所述进口和所述出口二者分别设置于所述第一换热构件和所述第二换热构件。
这里给出了进口和出口设置上的不同的示例，这两种示例可以适应不同的介质流程设置方式，并且还可以适应不同的外接介质管路的需求，即进、出介质管路位于同一侧或者位于不同侧。
优选地，定义所述介质由所述第一换热构件和所述第二换热构件二者中的第一者流经所述第三换热构件的所述通道，并流入到所述第一换热构件和所述第二换热构件二者中的第二者为一个流程；
在所述进口和所述出口之间具有一个所述流程或者多个所述流程。
以上方案中，例如以多个流程为例。在一些示例中，进口和出口可以例如均设置于第一换热构件，介质可以经由进口流入第一换热构件的通道所包括的一条流道，该流道可以通过一个第一外接出口流入到第三换热构件的通道所包括的一条流道，然后再通过一个第二外接出口流入到第二换热构件所包括的一条流道，这条流道可以是迂回的，它的末端与和前面提到的那个第二外接出口相邻的第二外接出口连通。接着，经由这里提到的第二个第二外接出口，介质流入到第三换热构件的第二个流道，并经由与第二个流道连通的第二个第一外接出口流回第一换热构件。这里，第一换热构件可以被设置为经由第一换热构件包括的第二个流道直接流向出口，也可以被设置为利用迂回的第二个流道再次流向第三个第一外接出口，以此类推。
此外，进口和出口的数量均并不限于一个，以以上的流程来说，进口和出口可以成组设置，例如一组中包括一个进口和一个出口，或者两个进口和两个出口，或者三个进口和三个出口等等。又例如一组进口和出口中，两者的数量可以并不对等，例如一个进口和两个出口，又例如两个进口和一个出口等等。
第二方面，本申请提供一种电池系统，所述电池系统包括如上所述的换热器，还包括与所述换热器进行换热的电池。
第三方面，本申请提供一种车辆，所述车辆包括如上所述的电池系统。
本申请提供的换热器，实现了针对电池的多个表面进行换热，这尤其提高了换热的效果，使得换热器足以适应高的换热要求。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本实施例提供的换热器的爆炸图的示意图；
图2示出了本实施例提供的换热器的第一换热板的轴测图的示意图；
图3示出了本实施例提供的换热器的第二换热板的轴测图的示意图；
图4示出了本实施例提供的换热器的连接器的轴测图的示意图。
附图标记：
1-第一换热板；11-冷却液进口；12-第一外接出口；13-第一主体；
2-电池；
3-第二换热板；31-冷却液出口；32-第二外接出口；33-第二主体；
4-密封环；
5-连接器；51-密封槽；52-流腔。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
参见图1至图4，本实施例提供的换热器包括第一换热板1、连接器5、密封环4和第二换热板3，以下将结合图1至图4具体描述前述部件的结构、连接关系和工作原理。
首先参见图1，图1示出了本实施例提供的换热器的爆炸图的示意图。换热器用于与电池2进行换热，利用换热器内部流通的介质与电池2进行热交换，加热或者冷却电池2，也就是升高电池2的温度或者降低电池2的温度，据此，在以下的描述中，介质以冷却液(例如乙二醇)为例进行说明。在实施例中，换热器与电池2之间彼此接触来进行前述的换热过程，作为一种示例，也是一种相对普遍的电池2设置形式，电池2可以为长方体形状或者近似于长方体的形状。这里所说的“近似于长方体的形状”是指电池2的形状被设置为具有三组彼此相对的表面，每组彼此相对的表面平行或者大致平行。
仍然参见图1，在实施例中，第一换热板1和第二换热板3彼此相对地设置，连接器5则在二者之间延伸，因此，当将换热器装配于电池2时，第一换热板1可以贴合于电池2的上表面，第二换热板3可以贴合于电池2的下表面，连接器5可以贴合于电池2的一个侧面。
在以上描述的特征的基础上，以下将进一步描述第一换热板1、第二换热板3和连接器5的具体结构。首先参见图2，图2示出了第一换热板1的轴测图的示意图，结合图1，图2实质上可以理解为从近似仰视的视角观察第一换热板1而获得的视图。其中，第一换热板1包括板状的第一主体13，第一主体13的内形成有第一流道(图中未示出)，第一流道的主体设置方式将在随后的描述中结合连接器5的流腔52和第二换热板3的第二主体33的第二流道(图中未示出)共同详细地说明。处于易于生产加工和对长方体形状的电池2的适配性考虑，第一主体13可以形成为矩形板状(即实质上的长方体形状)。
图2给出的示例中，第一主体13的下表面设置有冷却液进口11和第一外接出口12。由于第一主体13形成为矩形板状，因此，第一主体13的下表面为矩形，例如长方形。在实施例中，冷却液进口11和第一外接出口12可以分别位于第一主体13的下表面的两条短边所在侧。也就是说，参见图2，冷却液进口11位于左侧短边处，第一外接出口12位于右侧短边处，如此有利于最大化第一主体13内的第一流道的长度，从而在有限的空间内提高换热器的换热能力。在实施例中，冷却液进口11可以由圆筒状的壁部所限定，该圆筒状的壁部可以形成于第一主体13的下表面，并且轴线垂直于第一主体13的下表面。这种圆筒状的壁部尤其有利于外接管路来向第一流道内输送冷却液。
在此基础上，参见图1，第一主体13的长边的长度被设置成大于电池2的上表面的长边的长度，这使得上述第一外接出口12和冷却液进口11分别超出电池2的上表面的两侧的短边而暴露，从而有利于第一外接出口12连接外部管路，并有利于第一外接出口12与连接器5进行连接，换言之，为第一换热板1的对外连接其余部件预留出了足够的空间。
仍然参见图2，在实施例中，第一外接出口12可以形成为与第一流道连通的圆孔，圆孔的数量可以为多个例如图2中示出的7个，作为一种示例，它们可以沿着第一主体13的下表面的短边的延伸方向间隔地布置，第一外接出口12用于与连接器5内的流腔52连通，这将在后续的描述中具体说明。
参见图3，图3示出了第二换热板3的轴测图的示意图，与图2类似的是，图3中观察第二换热板3的视角近似于俯视第二换热板3，因此图3中主要示出了第二换热板3的上表面。在第二换热板3的上表面设置有多个例如7个第二外接出口32和同样由圆筒状的壁部限定的冷却液出口31，并且第二外接出口32和冷却液出口31二者可以采用与上述第一换热板1中第一外接出口12和冷却液进口11二者相同的位置关系进行设置，在此不再赘述。
进一步地，在以上所描述的第一换热板1和第二换热板3二者的结构的基础上，这里将对连接器5的结构进行描述。参见图4，图4示出了连接器5的轴测图的示意图，结合图1而言，图4着重示出了连接器5的上表面。如图4所示，连接器5可以形成为长方体形状，这有利于连接器5贴合到长方体形状的电池2的一个侧面。进一步地，连接器5的内部形成有以上所提到的流腔52，流腔52在连接器5的上端面和下端面分别形成有第一开口和第二开口，图4中示出的是前述的第二开口。
在实施例中，第一开口和第二开口二者可以例如均形成为条状开口，条状开口的宽度大于第一外接出口12的孔径以及大于第二外接出口32的孔径，并且条状开口的长度大于全部第一外接出口12所占据的区域的长度以及大于全部第二外接出口32所占据的区域的长度，这使得第一开口可以将全部的第一外接出口12完全覆盖，第二开口可以将全部的第二外接出口32完全覆盖，如此避免连接器5与第一换热板1的连接位置以及连接器5与第二换热板3的连接位置出现漏液的情况。另外，需要说明的是，这里的“全部第一外接出口12(第二外接出口32)所占据的区域的长度”是由最外侧的两个第一外接出口12(第二外接出口32)来确定的，以第一外接出口12为例，“全部第一外接出口12所占据的区域的长度”即一个最外侧的第一外接出口12的最外侧的切线和另一个最外侧的第一外接出口12的最外侧的切线之间的距离。
仍然参见图4，图4还进一步示出了密封槽51，密封槽51形成于连接器5的下端面，并环绕流腔52的第二开口设置。结合图1，密封环4以略大于密封槽51的尺寸压装于密封槽51中，从而在连接器5的下端面与第二换热板3的上表面接合时，密封环4可以有效阻止冷却液的泄漏。
在实施例中，可以如图1中示出的那样只在连接器5的下端面设置密封槽51，并对应地设置密封环4，这种设置的原因将在随后的描述中说明。在实施例中，作为一种优选的示例，第一换热板1的下表面与连接器5的上端面的接合可以利用钎焊或者粘胶连接，第二换热板3的上表面与连接器5的下端面可以采用可拆卸的连接方式，例如螺钉连接，这也就是说，贯穿第二换热板3的未设置有第二流道的区域的螺钉旋拧于连接器5的下端面，从而迫紧第二换热板3的上表面与连接器5的下端面，这样迫紧的过程中，密封环4同样被迫紧，从而起到以上所提到的有效的密封作用。
针对第一换热板1与连接器5的连接方式以及第二换热板3与连接器5的连接方式不同的目的在于便于换热器的安装，也就是说，按照以上给出的连接方式，允许换热器在被完整地组装之前呈两个相互独立的组件，因此特别有利于生产和运输。不限于此的是，在未示出的示例中，连接器5与第一换热板1的连接方式也可以采用上述螺钉连接，并在连接器5的上端面也设置密封槽51，并对应地设置密封环4，这一示例中，换热器在被完整地组装之前呈三个相互独立的组件，同样有利于生产和运输。
进一步地，根据以上所描述的技术特征，以下将进一步给出换热器的工作原理，但在此之前，将首先给出一第一流道、流腔52和第二流道的设置示例。
具体地，第一流道、流腔52和第二流道可以均是线性的，这里所说的“线性的”例如以第一流道为例，第一流道包括这样的两端：第一流道的一端与冷却液进口11连通，第一流道的另一端与第一外接出口12连通。由此，冷却液从第一流道的一端流向第一流道的另一端，进而从第一流道中流出。同理，冷却液也是从流腔52的第一开口流向第二开口，并经由第二外接出口32从第二流道的一端流向第二流道的另一端，并经由冷却液出口31流出第二流道。
因此，基于以上示例，在换热器完整地组装的情况下，第一换热板1的下表面贴合于电池2的上表面，第二换热板3的上表面贴合于电池2的下表面，连接器5贴合于电池2的一个侧表面。冷却液输入管路与冷却液进口11连通，冷却液输出管路与冷却液出口31连通。如此冷却液从冷却液进口11流入，并依次经由第一外接出口12和第一开口流入到连接器5的流腔52，随后依次经由第二开口和第二外接出口32流入第二流道，并最终经由冷却液出口31流入到冷却液输出管路。在这一过程中，换热器与电池2的三个表面进行换热，从而实现了对电池2的多面换热，能够有效适应高要求的电池2换热需求；此外，这种第一换热板1、连接器5以及第二换热板3的迂回的设置方式，有效地减少了换热器所占用的空间。因此，本实施例中的换热器在严格的空间要求下仍具有特别有效的换热能力。
本实施例还提供一种电池系统，包括如上换热器，还包括与换热器具有如上相对位置关系的电池2，电池系统由此具有体积小且温度易于调控的优势。
本实施例还提供一种车辆，包括如上电池系统，也包括如上有益效果，在此不再赘述。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是在本申请的创新构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的保护范围内。
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