CN114364936A - 液体流通热交换器和用于这种交换器的连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热交换器，该热交换器设置有基板(10，10’)和形成在附接在基板上的附接板(20，20’)与基板之间的液体流通空间(15)，该热交换器包括至少一个流体连接器(30，31，32)，该流体连接器固定在基板上或相对于基板(10’)倾斜的返回部(12)上，并连接到液体流通空间的入口或出口通道(21，22)，所述连接器包括：管状喷嘴(33，34，35)，用于将装置连接到外部流体回路的管道；基部(36，37)，设置有凹部(38，39)和口部(38a，39a)，管状喷嘴通向该凹部，口部用于连接到通道，该凹部在口部(38a，39a)和喷嘴(33，34，35)之间形成流体通路，为此，该凹部在用于将连接器固定在基板或返回部上的固定面(40，40’)上具有开口，基板或返回部形成基部的凹部的封闭壁，提供流体通路的密封。

Description

液体流通热交换器和用于这种交换器的连接器

技术领域

本申请属于热交换器的生产领域，特别是用于电池模块、且特别是机动车辆电池模块的热交换器，并且涉及液体流通热交换器和用于这种交换器的流体连接器。

本发明尤其适用于具有电池组或电池组电池的所有电动或混合动力车辆。

背景技术

蓄电装置或电池单元的快速充电阶段，包括以高电压和安培数对蓄电装置充电，以便在几十分钟的最大时间内对蓄电装置充电。这种快速充电导致蓄电装置发热，其需要被冷却。

快速充电期间，电池释放的电量非常高，这是系统的关键设计方面。为了提取这种通常在10到20kW之间的热能，有必要增加传热流体和电池之间的交换表面积。

为此，第一交换器设置在电池组的外壳上，并且这些交换器连接到流体回路，该流体回路设置有将热量散发到大气中的一个或多个第二交换器。交换器的连接可能体积庞大，并且减少了存储空间。

电池模块通常具有框架，各个电池单元设置在该框架中，并且已知的实践是通过热交换器板或热交换器冷却电池模块，该热交换器板或热交换器具有设置在框架上并且冷却剂在其中流通的面板。热交换器通常使用两个压板制成，这两个压板以密封的方式连接在一起，并且其中形成蜿蜒部或液体流通空间。在这种情况下，已知的做法是给面板配备连接端部配件，该连接端部配件被压接或焊接到面板上或在面板的延续部中，并且突出超过面板，以便将面板连接到外部冷却剂回路。

文献DE102017202552提供了具有压板和相关流体连接端部配件的热交换器的例子。

然而，这种端部配件体积庞大，并且由于交换器面板通常相当薄，电池模块周围的空间受限，并且应该确保这种连接的密封，因此需要更紧凑的解决方案。

此外，在交换器和电池系统组件领域，以申请人的名义申请的FR1852650描述了以冷却板的形式制成的热交换器，冷却板设置有形成流体通过空间的平板和压板，其设置有不规则性以扰乱交换器内的流体流动。交换器与外部流体回路的连接是通过焊接到压板上的端部配件实现的，压板被穿孔以接收端部配件。

该文献特别描述了当电能存储模块被放置在接收壳体中时，这种交换器与一个或多个电池单元的至少一个区域直接接触的可能性。在这种情况下，模块没有用于电池的外壳。

这样的解决方案使得可以减少电能存储模块占用的体积。

发明内容

本申请通过提出一种装置来改进热交换器装置，该装置能够安装成与电池单元直接接触或者安装在电池单元组上，并且其中减少了热交换器的流体连接所占据的空间，以便进一步减小能量存储模块的尺寸。为此，本申请的装置更具体地提供了一种热交换器，该热交换器设置有基板和形成在附接到基板的板与基板之间的液体流通空间，该热交换器具有至少一个流体连接器，该至少一个流体连接器固定到基板或相对于基板倾斜的唇缘，并连接到液体流通空间的入口或出口通道，所述连接器具有：用于将所述装置连接到外部流体回路的管道的管状端部配件；安装件，设置有凹部和口部，管状端部配件通入该凹部中，口部用于连接到所述通道，该凹部在口部和端部配件之间形成流体通路，其中该凹部在用于将连接器紧固到基板或所述唇缘的紧固面上具有开口，基板或所述唇缘形成用于封闭安装件中的所述凹部的壁，确保所述流体通路被密封。

这种设计减小了流体连接器的体积，并使其尽可能靠近由基板和附接板形成的组件。

附接板可以是压板，尤其可以是焊接、粘接或通过钎焊连接到基板的板。

附接板尤其可以设置有形成所述液体流通空间的蜿蜒部。

根据第一实施例，连接器的安装件的口部形成在所述紧固面的开口的延续部中，附接板中的通道的一个端部在基板的边缘处开口，连接器以悬伸的方式紧固到倾斜唇缘，使得连接器的安装件突出超过唇缘，以便将安装件的开口与通道的端部对齐。在基板具有倾斜唇缘的该实施例中，流体连接器有利地不在垂直于附接板的上平面的方向上突出。

基板和倾斜唇缘可以是同一个成型元件的两个相交面。

在这种情况下，成型元件可以构成接收电池单元的外壳的全部或一部分。

根据第二实施例，连接器的安装件的紧固面被接收在基板上，安装件的口部在垂直于安装件的紧固面的安装件的面上延伸，与附接板中的通道的一个端部连通。

在这种情况下，连接器可以直接定位在基板上，与流通空间的出口或入口通道成一直线。

为了在组装交换器期间使连接器相对于通道对中，流体连接器具有用于使口部相对于所述通道对中的至少一个器件。

优选地，所述器件包括插入到通道中的销、杆或突出部，并且优选地包括设置在口部的任一侧并装配在通道中的两个销或杆。

流体连接器可以在基板上和附接板中的通道的端部上焊接或粘接在位。这使得可以在由基板、附接板和入口/出口连接器组成的组件的焊接或粘合操作中直接生产交换器。

本申请还涉及一种用于热交换器的一件式流体连接器，其通过机械加工或模制制成，并且具有设置有凹部的安装件和通向凹部的管状端部配件，这在安装件的口部和管状端部配件中的通道之间构成流体通路，并且其中安装件具有设置有形成凹部的开口的紧固面。

这种连接器易于通过模制和机械加工成不同尺寸来制造。

根据第一实施例，连接器被设计成紧固到相对于基板倾斜的唇缘上，口部由具有开口的平面中的开口的延续部产生，口部的周围具有设置有成圆部分的壁，用于支承在倾斜唇缘和基板之间的弯曲边缘上。

根据第二实施例，连接器被设计成紧固到基板上，并且口部在垂直于开口的平面中由开口的延续部形成。

附图说明

通过阅读下面的详细描述和研究附图，进一步的特征、细节和优点将变得显而易见，在附图中：

[图1]示出了连接在一起的基板、附接板和连接器的一部分的第一示例的透视图；

[图2]示出了图1中元件的分解透视仰视图；

[图3]示出了图1中连接器的透视仰视图；

[图4]示出了连接在一起的基板、附接板和连接器的一部分的第二示例的透视图；

[图5]示出了图4中的基板、附接板和连接器的实施例变型的分解透视仰视图；

[图6]示出了图5中连接器的后四分之三透视图。

具体实施方式

附图和下面的描述大部分包含特定特征的元素。因此，它们不仅有助于更好地理解本公开，而且在适当的情况下有助于其定义。

根据图1和4中的例子，本申请特别提供了一种热交换器，该热交换器设置有基板10、10’以及形成在基板与附接到基板的板20、20’之间的液体流通空间15。

根据该示例，附接板具有入口和出口通道21、22、23，入口和出口通道21、22、23布置有蜿蜒部15，用于传热流体在附接板和基板之间的流通。通道的端部或者在附接板的形成基板中的空间的切口处离开附接板(如图2所示)，或者在附接板和基板的外围边缘处离开附接板(如图4所示)。

以类似于申请FR18 52650的方式，入口和出口通道可以在基板下方布置空间，该空间设置有内部凸台，而不是蜿蜒部，用于分散传热流体的流动。

热交换器具有入口流体连接器和出口流体连接器，这两个连接器可以采用下面将描述的两种构造。

在图1至3的例子中，流体连接器30，更详细地示出在图3中，具有延续通道的出口的安装件36和平行于附接板延伸的管状端部配件33。

根据所示的例子，构成热交换器的传热流体的出口或入口管的管状端部配件33是椭圆形的，以便减小连接器的高度。然而，在该实施例中也可以设想回旋筒形式的端部配件。这种端部配件将使得可以将交换器连接到外部流体回路的管道，该外部流体回路例如连接到与车辆外部空气接触的散热器，并且可选地设置有冷却风扇。

安装件构成连接器的口部38a和管状端部配件之间的液体通路。然而，该通路在连接器处不是封闭的，该通路由凹部38形成，该凹部38从连接器的安装件的一个面40中的开口开始。这样，更容易制造连接器，并且由于缺少通路的封闭壁，其尺寸更小。

此外，面40是用于将连接器紧固到壁上的面，在图1所示组件的情况下，该壁是基板10。基板因此将密封由凹部38形成的通道。

仍然在这个例子中，回到图3，口部38a在垂直于壁40中的开口的平面中由该开口的延续部形成。

具体根据图2，附接板20和连接器30在基板10上连接在一起，连接器具有被引入通道21的开口中的销或杆41，以便安装件的口部38a被正确地定位在通道的入口或出口附近。

一旦组装完成，连接器和附接板就被焊接(例如通过激光焊接)或者粘接到基板上。

根据用这些材料获得的热交换性能，基板、附接板和连接器可以是金属的，特别是由铝或钢制成，但也可以由填充聚合物或陶瓷制成。

在图4和5的例子中，基板10’具有相对于基板倾斜的唇缘12。基板和倾斜唇缘可以是支架的两个壁或任意其它类型的成型元件，可选地彼此成90°。

在这种情况下，连接器31可以紧固到唇缘12，并连接到位于基板的边缘的液体流通空间的入口或出口通道21、22。

连接器31还具有管状端部配件，例如图4中的直端部配件34或设有轮廓35a、35b、35c、35d的端部配件35，以确保如图5和6所示连接到连接器的软管的正确紧固和密封。

更具体地如图6所示，连接器还具有安装件37，该安装件37设置有凹部39，管状端部配件通向该凹部39，并且具有用于连接到所述通道的口部39a。

在这里，凹部也在口部39a和端部配件34、35之间形成流体通路；然而，在该实施例中，口部在平行于凹不的开口的平面内，而不在垂直于该开口的平面内。对于本领域技术人员来说，显而易见的是，在唇缘与基板形成非90°的非平坦角度的实施例中，口部也可以在与凹部的开口非垂直相交的平面中延伸。

这样，在连接器的紧固面40’压靠唇缘12的情况下，口部39a竖直地位于该唇缘的上方，以便定位在附接板中的通道的入口或出口附近。

这里，唇缘形成了封闭安装件中的凹部的壁，并且密封了口部和端部配件之间的流体通路。为了将口部连接到附接板中的通道，连接器以悬伸的方式紧固到倾斜唇缘12，使得连接器的安装件突出超过倾斜唇缘，以便将安装件的口部39a与附接板中的通道22、23的端部对准，该端部在基板10’的边缘处开口。

在所示的例子中，唇缘与基板成90°角，并且通道的端部和口部垂直于基板。在唇缘不与基板成90°角的情况下，通道的端部的切口可以在平行于唇缘的平面内形成，以便应用于口部。

因此，所示的流体连接器在口部的任一侧具有销或杆41，用于使口部相对于所述通道对中。然而，可以定位单个销或突出部，以便相对于通道定位流体连接器。

此外，该连接器在口部的周围部42、44处具有侧壁42和上壁44，侧壁42设置有成圆部分43，成圆部分43用于包围倾斜唇缘12和基板10’之间的边缘的弯曲部13，上壁44在该弯曲部上方与附接板的端部相遇。

流体连接器31、32与附接板同时焊接或粘接在基板、唇缘和附接板中的通道端部上的适当位置，如图5所示完成组装，连接器的杆41被引入通道22、23的端部。

流体连接器30、31、32的各种变型均通过机械加工或模制由一个单件制成，并且具有设置有凹部38、39的安装件36、37，安装件的紧固面40、40’设置有开口，该开口形成连接安装件的口部和端部配件的管的凹部。

本申请的装置的实施例的优点是：

在图1至图3的示例中，流体连接器不从电池模块的侧面突出，并且相对于附接板增加很少额外的厚度。

在图4至6的例子中，流体连接器相对于包含传热流体的流通空间的附接板没有增加任何额外的厚度。

在这两种情况下，连接器处缺少封闭壁会减小其厚度。

流体连接器的一部分的密封是通过基板实现的，这使得可以生产没有成角度构件或变形的待加工部件。

由于与外部流体回路的连接的偏移是在附接板中的通道的连续部中形成的，因此没有必要在附接板中提供孔，并且流体连接器和附接板之间的连接是通过简单按压附接板而产生的。

应用于基板或其唇缘的流体连接器的产生使得在单次操作中使用激光焊接工艺来密封基板/附接板/连接器组件成为可能。

交换器结构紧凑，易于连接。

本发明不限于所示的例子，例如，两种类型的连接器和安装可以共存于同一个交换器中，为交换器的入口/出口的安装提供了很大的灵活性。此外，图6中连接器的端部配件的出口可以在安装件的不同面上实现，例如根据图6的底面。

Claims (10)

1.一种热交换器，所述热交换器设置有基板(10，10’)，在附接到所述基板的附接板(20，20’)与所述基板之间形成液体流通空间(15)，其特征在于，所述热交换器具有至少一个流体连接器(30，31，32)，所述至少一个流体连接器固定到所述基板或相对于所述基板倾斜(10’)的唇缘(12)，并连接到所述液体流通空间的入口或出口通道(21，22)，所述连接器具有：管状端部配件(33，34，35)，用于将装置连接到外部流体回路的管道；安装件(36，37)，设置有凹部(38，39)和口部(38a，39a)，所述管状端部配件通入所述凹部中，所述口部用于连接到所述通道，所述凹部在所述口部(38a，39a)和所述端部配件(33，34，35)之间形成流体通路，其中，所述凹部在用于将所述连接器紧固到所述基板或所述唇缘的紧固面(40，40’)上具有开口，所述基板或所述唇缘形成用于封闭所述安装件中的所述凹部的壁，确保所述流体通路被密封。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述附接板(20，20’)是焊接或粘接到所述基板(10，10’)的板，并且设置有形成所述液体流通空间(15)的蜿蜒部。

3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其中，所述连接器的安装件的口部形成在所述紧固面(40’)的开口的延续部中，并且其中，所述附接板中的通道(22，23)的一个端部在所述基板(10’)的边缘处开口，所述连接器以悬伸的方式紧固到相对于所述基板倾斜的唇缘(12)，使得所述连接器的安装件突出超过所述唇缘，以便将所述安装件的口部(39a)与所述通道(22，23)的端部对准。

4.根据权利要求3所述的热交换器，其中，所述基板和倾斜的所述唇缘是同一成型元件的两个相交面。

5.根据权利要求1或2所述的热交换器，其中，所述连接器的安装件(36)的紧固面(40)被接收在所述基板(10)上，所述安装件的口部(38a)与所述附接板中的通道(21)的一个端部连通，该通道在所述安装件的垂直于所述安装件的紧固面的面上延伸。

6.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器，其中，所述流体连接器具有用于相对于所述通道对中所述口部的至少一个器件(41)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的热交换器，其中，所述流体连接器(30，31，32)在所述基板和/或延伸部上以及在所述附接板中的通道的端部上焊接、粘接或钎焊连接在位。

8.一种用于根据前述权利要求中任一项所述的用于热交换器的一件式的流体连接器(30，31，32)，其特征在于，所述流体连接器通过机械加工或模制制成，并且具有设置有凹部(38，39)的安装件(36，37)和通向所述凹部的管状端部配件，所述凹部构成所述安装件的口部和所述管状端部配件中的通道之间的流体通路，其中所述安装件具有设置有形成所述凹部的开口的紧固面。

9.根据权利要求8所述的流体连接器，其中，所述连接器被设计成紧固到相对于所述基板倾斜的唇缘(12)，所述开口(38b)在所述开口的平面中由所述开口的延续部产生，所述开口的周围部具有壁(42)，所述壁设有成圆部分(43)，用于支承在倾斜的唇缘(12)和所述基板(10’)之间的弯曲边缘(13)上。

10.根据权利要求8所述的流体连接器，其中，所述连接器被设计成紧固到所述基板，所述口部(38a)在垂直于所述开口的平面中由所述开口的延续部形成。

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