CN117621935A - 换热管路和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热管路和车辆，换热管路包括：支撑层；加热层，所述加热层设置于所述支撑层的内侧，所述加热层用于产生热量；换热层，所述换热层设置于所述加热层背离所述支撑层的一侧，所述换热层包括：换热主体和多组换热组件，多组所述换热组件间隔设置于所述换热主体的内侧，所述换热主体在周向方向上间隔设置有多个换热孔，多个所述换热孔贯穿所述换热主体，所述换热主体和多组所述换热组件用于与冷却液换热。通过将换热管路设置成支撑层、加热层和换热层，并在换热层上设置有换热件，从而在加热层产生热量的同时，热量通过换热孔和换热组件实现冷却液快速升温。

Description

换热管路和车辆

技术领域

本发明涉及换热结构技术领域，尤其是涉及一种换热管路和车辆。

背景技术

新能源汽车布置有复杂的热管理系统，以提高整车续航里程及驾驶性能，电池、电动机在低温环境效率较低，以电池为例，环温低于-20℃，电池充放电效率极低，已不能满足整车使用需求，因此需要对电池、电机回路冷却液进行加热管理，实现电器件高效运行。低温环境下，电池回路通常布置高功率PTC，通过管路将PTC内加热高温的冷却液导流至电池包内，实现对电池包加热功能。

相关技术中，受限于整车布置，PTC与电池包之间管路较长，高温冷却液在由PTC导流至电池包的过程中散失大量热能(约30％)至环境空气中，导致实际到达电池包内水温较低，电池加热效率低。另外，PTC结构紧凑，冷却液加热效率低，整车电耗大，影响整车续航里程。

综上当前PTC加热方案，热能散失量大，加热效率低，造成能源浪费，降低整车续航里程。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种换热管路，通过将换热管路设置成支撑层、加热层和换热层，并在换热层上设置有换热件，从而在加热层产生热量的同时，热量通过换热孔和换热组件实现冷却液快速升温。

本发明还提出了一种车辆。

根据本发明第一方面实施例的换热管路，包括：支撑层；加热层，所述加热层设置于所述支撑层的内侧，所述加热层用于产生热量；换热层，所述换热层设置于所述加热层背离所述支撑层的一侧，所述换热层包括：换热主体和多组换热组件，多组所述换热组件间隔设置于所述换热主体的内侧，所述换热主体在周向方向上间隔设置有多个换热孔，多个所述换热孔贯穿所述换热主体，所述换热主体和多组所述换热组件用于与冷却液换热。

根据本发明实施例的换热管路，通过将换热管路设置成支撑层、加热层和换热层，并在换热层上设置有换热件，从而在加热层产生热量的同时，热量通过换热孔和换热组件实现冷却液快速升温。

根据本发明的一些实施例，所述换热组件包括：换热杆和多个换热件，所述换热杆设置于所述换热主体的内壁，多个所述换热件设置于所述换热杆背离所述换热主体的一侧且在轴向方向上间隔设置。

根据本发明的一些实施例，所述换热件包括：连接部和多个换热部，所述连接部的一端和多个所述换热部连接且另一端和所述换热杆固定连接，多个所述换热部在所述连接部的一端朝向不同的方向。

根据本发明的一些实施例，所述换热部为圆弧形。

根据本发明的一些实施例，所述换热杆在所述换热层的轴向方向上倾斜设置；或，所述换热杆在所述换热层的轴向方向上先朝向周向一侧倾斜设置再朝向周向另一侧倾斜设置。

根据本发明的一些实施例，所述换热层为至少两个，至少两个所述换热层在所述支撑层的轴向方向上间隔设置且相互连接。

根据本发明的一些实施例，至少两个所述换热层的所述换热组件在垂直于所述支撑层的轴线的平面上相互错位设置。

根据本发明的一些实施例，所述换热层为导热硅胶层；以及，所述加热层为碳纤维层或电阻丝层。

根据本发明的一些实施例，所述换热管路还包括：电连接件，所述电连接件的一端和所述加热层电连接且另一端穿出所述支撑层和整车线束电连接。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括：所述换热管路。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的换热管路的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的换热管路主视图；

图3是根据本发明实施例的换热管路的爆炸图；

图4是根据本发明实施例的换热管路和普通管路配合的剖面图；

图5是根据本发明实施例的换热件的结构示意图。

附图标记：

100、换热管路；

10、支撑层；

20、加热层；21、电连接件；

30、换热层；31、换热主体；311、换热孔；32、换热组件；321、换热杆；322、换热件；3221、换热部；3222、连接部；

200、普通管路。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的换热管路100，本发明还提出了一种具有上述换热管路100的车辆。

参照图1-图5所示，本发明实施例的换热管路100包括：支撑层10和加热层20，加热层20设置于支撑层10的内侧，加热层20用于产生热量。其中，支撑层10作用为管路的防护和强度支撑，支撑层10可以使用现有管路材质及工艺。并且，加热层20可以在通电的情况下产生热量。

进一步地，支撑层10可以采用隔热材料，即，使得加热层20产生的热量只能向加热层20的内侧辐射，从而一方面可以充分加热层20产生的热量，另一方面可以避免支撑层10的温度提升而影响车辆的其他结构。

进一步地，换热管路100还包括：换热层30，换热层30设置于加热层20背离支撑层10的一侧。也就是说，通过在加热层20背离支撑层10的一侧设置换热层30，这样可以通过换热层30将加热层20产生的热量传导至冷却液内，从而实现对冷却液的加热。即，换热层30外侧贴合加热层20，吸收热量，换热层30的内侧与冷却液接触，将换热层30内热量快速传递至冷却液中。

具体地，换热层30包括：换热主体31和多个换热组件32，多个换热组件32间隔设置于换热主体31的内侧，换热主体31和多个换热组件32用于与冷却液换热。其中，换热组件32以非均匀分布的方式设置于换热主体31上，冷却液流经换热组件32时，会分流产生“湍流效应”，从而达到加快换热的目的。并且，通过设置多个换热组件32，可以增加换热层30和冷却液之间的换热面积，进而可以提升换热管路100的换热效率。

以及，换热管路100要尽可能布置在靠近被加热件的入水口位置，如电池包的入水口位置，以减少热量散失。

并且，通过控制加热层20和换热层30的长度来控制换热管路100的加热效率。例如，在换热管路100的加热效率要求高时，可以通过加长加热层20和换热层30的长度来实现；又例如，在换热管路100的加热效率要求低时，可以通过减小加热层20和换热层30的长度来实现。

此外，本发明中的换热层30上设置有多个换热组件32，实现低温环境冷却液回路动态加热，较传统PTC加热效率提升约25％，极大降低整车电耗，提升整车续航里程、产品力。

其中，换热主体31在周向方向上间隔设置有多个换热孔311，多个换热孔311贯穿换热主体31，换热主体31和多组换热组件32用于与冷却液换热。如此，由于直接在换热主体31上设置换热孔311，这样使得冷却液在流经换热孔311时，冷却液可以直接在换热孔311内进行换热；同时又由于换热孔311更接近加热层20，从而能够实现冷却液快速加热需求。

即，换热孔311最先吸收热量，能够实现冷却液的部分快速升温效果，主水道较换热孔311流量高，与换热组件32配合加热，能够实现换热管路100内冷却液的另一部分的快速升温。通过换热孔311和主水道之间的相互配合，使得冷却液经换热管路100加热后在普通管路200内混合，流向被冷却件实现加热功能。

由此，通过将换热管路100设置成支撑层10、加热层20和换热层30，并在换热层30上设置有换热件322，从而在加热层20产生热量的同时，热量通过换热孔311和换热组件32实现冷却液快速升温。

参照图2所示，换热组件32包括：换热杆321和多个换热件322，换热杆321设置于换热主体31的内壁，多个换热件322设置于换热杆321背离换热主体31的一侧，并且多个换热件322在轴向方向上间隔设置。如此，换热组件32由换热杆321和多个换热件322构成，多个换热件322在轴向方向上间隔设置在换热杆321上，即，多个换热件322可以通过换热杆321与换热层30换热，进而可以将加热层20产生的热量传输至换热杆321，再传输至多个换热件322，进而在冷却液流经换热件322时，会分流产生“湍流效应”，从而达到加快换热的目的。

具体地，换热杆321也由换热材质做成，从而使得换热杆321也可以作为换热结构与冷却液进行换热。

另外，参照图5所示，换热件322包括：连接部3222和多个换热部3221，连接部3222的一端和多个换热部3221连接且另一端和换热杆321固定连接，多个换热部3221在连接部3222的一端朝向不同的方向。其中，当热量通过换热杆321传递至换热件322的连接部3222和多个换热部3221时，通过连接部3222和多个换热部3221，增大冷却液与换热件322的接触面积，提高换热速率。另外，换热件322在冷却液流动过程中，将冷却液由平流状态优化为湍流状态，实现扰流作用，提高换热效率。

进一步地，换热件322为硅胶结构，在高流速(V＞8L/min)状态下，连接部3222材质较软，在水流作用下会沿水流动方向倾斜，这样可以降低换热管路100内冷却液的流阻。

以及，换热部3221可以为圆弧形。如此，将换热部3221设计为圆弧形结构，可以进一步地降低换热管路100内冷却液的流阻，以及降低流水声问题，从而可以提升整车NVH性能。

根据本发明的一个可选的实施例，换热杆321在换热层30的轴向方向上倾斜设置。也就是说，将换热杆321设置成倾斜状，这样使得多个换热件322在轴向方向上相互错开，这样可以提升冷却液和多个换热件322之间的接触面积，从而有效地提升冷却液和换热管路100之间的换热效率。

根据本发明的另一个可选的实施例，换热杆321在换热层30的轴向方向上先朝向周向一侧倾斜设置再朝向周向另一侧倾斜设置。同理，通过将换热杆321设置成弧形结构，这样使得多个换热件322在轴向方向上相互错开，这样可以提升冷却液和多个换热件322之间的接触面积，从而有效地提升冷却液和换热管路100之间的换热效率。

参照图5所示，换热层30可以为至少两个，至少两个换热层30在支撑层10的轴向方向上间隔设置且相互连接。也就是说，在加热层20内侧设置有至少两个换热层30，通过两个换热层30可以实现对换热管路100的换热效率的调整。即，为满足换热管路100在不同车型下加热功率需求，换热管路100通过调整加热层20，实现同管路不同加热功率。

例如，至少两个换热层30对应的加热层20的加热效率可以不同，即，换热管路100在轴向方向的换热效率不同，这样可以实现对冷却液的均匀加热。

参照图2所示，至少两个换热层30的换热组件32在垂直于支撑层10的轴线的平面上相互错位设置。如此设置，不同换热层30的换热组件32交叉布置，这样可以加强冷却液侧扰流作用，提高换热效率。

具体地，换热层30可以为导热硅胶层。其中，导热硅胶层是以有机硅胶为主体，添加填充料、导热材料等高分子材料，混炼而成的硅胶，具有优异的导热性能，固化后的导热系数[W/(m·k)]达到1.1-1.5，为电子产品提供了高保障的散热系数，提高了产品的使用性能及寿命。

具体地，加热层20可以为碳纤维层或电阻丝层。例如，当加热层20为碳纤维层时，在碳纤维层两端施加电压，碳纤维层中的碳分子在电动势的作用下做热布朗运动，碳分子在运动过程中互相碰撞时产生热量，当发热体中碳分子多时则热布朗运动越激烈产生热量越多。其中，碳纤维束的增加使得可以再同等线功率的情况下将线长度做长、功率做大，在同等功率的情况下使碳纤维的接头量减少，同时也减少了安全隐患。

又例如，当加热层20为电阻丝层时。其中，电流通过电热元件或导电介质，例如电阻丝、热敏电阻(PTC)、电热膜时，使电热元件首先发热，然后利用电热元件产生的热量以热传导、热对流或热辐射等方式间接加热目标物体。

如此，碳纤维层和电阻丝层均可以实现对冷却液的加热。

此外，如图1和图3所示，换热管路100还包括：电连接件21，电连接件21的一端和加热层20电连接，并且电连接件21的另一端穿出支撑层10和整车线束电连接。如此，通过电连接件21来连接整车线束和加热层20，从而通过整车线束来给加热层20供电，进而实现加热层20的正常工作。

其中，整车线束可以与整车电源电连接，整车电源可以为车辆的蓄电池，或者为新能源车的电池包。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括：换热管路100。通过将换热管路100设置成支撑层10、加热层20和换热层30，并在换热层30上设置有换热件322，从而在加热层20产生热量的同时，通过换热层30将热量传输至冷却液，进而实现对冷却液的加热。

即，将本发明实施例的换热管路100运用在车辆的热管理架构中，换热管路100可以替换现有设计中PTC总成，简化整车热管理架构，降低整车成本质量。

另外，车辆还设置有普通管路200，普通管路200分别连接在换热管路100的两端，即，普通管路200可以实现冷却液在发动机处实现循环。其中，普通管路200和换热管路100之间可以通过连接接头实现连通，或者通过焊接的方式实现连通。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种换热管路，其特征在于，包括：

支撑层(10)；

加热层(20)，所述加热层(20)设置于所述支撑层(10)的内侧，所述加热层(20)用于产生热量；

换热层(30)，所述换热层(30)设置于所述加热层(20)背离所述支撑层(10)的一侧，所述换热层(30)包括：换热主体(31)和多组换热组件(32)，多组所述换热组件(32)间隔设置于所述换热主体(31)的内侧，所述换热主体(31)在周向方向上间隔设置有多个换热孔(311)，多个所述换热孔(311)贯穿所述换热主体(31)，所述换热主体(31)和多组所述换热组件(32)用于与冷却液换热。

2.根据权利要求1所述的换热管路，其特征在于，所述换热组件(32)包括：换热杆(321)和多个换热件(322)，所述换热杆(321)设置于所述换热主体(31)的内壁，多个所述换热件(322)设置于所述换热杆(321)背离所述换热主体(31)的一侧且在轴向方向上间隔设置。

3.根据权利要求2所述的换热管路，其特征在于，所述换热件(322)包括：连接部(3222)和多个换热部(3221)，所述连接部(3222)的一端和多个所述换热部(3221)连接且另一端和所述换热杆(321)固定连接，多个所述换热部(3221)在所述连接部(3222)的一端朝向不同的方向。

4.根据权利要求3所述的换热管路，其特征在于，所述换热部(3221)为圆弧形。

5.根据权利要求2所述的换热管路，其特征在于，所述换热杆(321)在所述换热层(30)的轴向方向上倾斜设置；或，

所述换热杆(321)在所述换热层(30)的轴向方向上先朝向周向一侧倾斜设置再朝向周向另一侧倾斜设置。

6.根据权利要求1所述的换热管路，其特征在于，所述换热层(30)为至少两个，至少两个所述换热层(30)在所述支撑层(10)的轴向方向上间隔设置且相互连接。

7.根据权利要求6所述的换热管路，其特征在于，至少两个所述换热层(30)的所述换热组件(32)在垂直于所述支撑层(10)的轴线的平面上相互错位设置。

8.根据权利要求1所述的换热管路，其特征在于，所述换热层(30)为导热硅胶层；以及，

所述加热层(20)为碳纤维层或电阻丝层。

9.根据权利要求1所述的换热管路，其特征在于，还包括：电连接件(21)，所述电连接件(21)的一端和所述加热层(20)电连接且另一端穿出所述支撑层(10)和整车线束电连接。

10.一种车辆，其特征在于，包括：权利要求1-9中任一项所述的换热管路(100)。