换热装置

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，特别涉及一种换热装置。

背景技术

电池的热管理对于电动汽车或混动汽车的性能和安全十分重要。当电池的温度较高时，需要通过冷却处理的方式降低电池的温度。当电池的温度较低时，需要利用发动机的余热，对电池进行升温处理。

但是，目前的冷却处理和升温处理相对孤立，对电池的整个换热系统结构复杂，体积庞大，占据了较大的安装空间。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种换热装置，能够简化电池的换热结构，减小体积，避免占据车辆的较大的安装空间。

根据本申请的一个方面，本申请提供一种换热装置，所述换热装置应用于车辆，所述换热装置包括：

换热芯体，所述换热芯体形成有第一换热腔、第二换热腔和第三换热腔，至少所述第一换热腔和所述第二换热腔、以及所述第一换热腔和所述第三换热腔之间设置换热板；

换热回路，所述换热回路连通所述第一换热腔，所述换热回路用于交换车辆中电池热量；

冷却回路，所述冷却回路连通所述第二换热腔；

升温回路，所述升温回路连通所述第三换热腔；

阀门组件，所述阀门组件设于所述冷却回路和所述升温回路的管路中，所述阀门组件用于控制所述冷却回路和所述升温回路的通断，以使所述第一换热腔分别与所述第二换热腔或所述第三换热腔进行热量交换。

在其中一个方面，所述换热芯体包括第一端盖板和第二端盖板以及多个所述换热板，多个所述换热板间隔设置于所述第一端盖板和所述第二端盖板之间，以间隔形成所述第一换热腔、所述第二换热腔和所述第三换热腔。

在其中一个方面，所述换热板包括板本体和翻边，所述翻边设于所述板本体的四周，所述翻边与相邻的换热板密封抵接，以分别形成所述第一换热腔、所述第二换热腔和所述第三换热腔；

所述板本体的表面开设有若干通孔，至少部分通孔周边设置密封部，所述密封部与相邻的板本体的对应通孔密封连接，形成第一通道、第二通道和第三通道；

所述第一通道的一端连接所述换热回路，另一端连接所述第一换热腔；

所述第二通道的一端连接所述冷却回路，另一端连接所述第二换热腔；

所述第三通道的一端连接所述升温回路，另一端连接所述第三换热腔。

在其中一个方面，所述第一换热腔设置有多个第一换热层，所述第一通道连通每一所述第一换热层；

所述第二换热腔设置有多个第二换热层，所述第二通道连通每一所述第二换热层；

所述第三换热腔设置有多个第一换热层，所述第三通道连通每一所述第三换热层；

所述第一换热层分布于所述第二换热层和所述第三换热层之间。

在其中一个方面，由所述第一端盖板至所述第二端盖板方向，至少依次设置所述第二换热层、所述第一换热层、所述第三换热层、所述第二换热层、所述第一换热层、所述第三换热层；

在其中一个方面，由所述第一端盖板至所述第二端盖板方向，至少依次设置所述第二换热层、所述第一换热层、所述第三换热层、所述第一换热层、所述第二换热层。

在其中一个方面，所述换热芯体设置有换热入口和换热出口，所述换热回路的一端连接所述换热入口，另一端连接所述换热出口，所述换热入口和所述换热出口连通所述第一通道；

所述换热芯体还设置有冷却入口和冷却出口，所述冷却回路的一端连接所述冷却入口，另一端连接所述冷却出口，所述冷却入口和所述冷却出口连通所述第二通道；

所述换热芯体还设置有升温入口和升温出口，所述升温回路的一端连接所述升温入口，另一端连接所述升温出口，所述升温入口和所述升温出口连通所述第三通道；

其中，所述换热入口、所述升温入口和所述冷却入口同侧设置，所述换热出口、所述升温出口和所述冷却出口同侧设置；

或者，所述换热入口、所述升温入口和所述冷却出口同侧设置，所述换热出口、所述升温出口和所述冷却入口同侧设置。

在其中一个方面，所述换热入口、所述升温入口和所述冷却入口设于所述第一端盖板，所述换热出口、所述升温出口和所述冷却出口设于所述第二端盖板；

或者，所述换热入口、所述升温入口和所述冷却入口，以及所述换热出口、所述升温出口和所述冷却出口均设于所述第一端盖板。

在其中一个方面，所述换热芯体包括翅片，所述翅片设置有多个，多个所述翅片排列于所述换热板的板面。

在其中一个方面，所述换热板的板面形成有若干凹陷部和/或凸起部。

本申请的技术方案中，通过第一换热腔和第二换热腔之间设置换热板可知，第一换热腔和第二换热腔能够进行热量交换。通过第一换热腔和第三换热腔之间设置换热板可知，第一换热腔和第三换热腔之间能够进行热量交换。

在需要对电池进行冷却处理时，阀门组件控制冷却回路导通，升温回路断开，冷却回路连通的第二换热腔与换热回路连通的第一换热腔实现了热量交换，从而降低换热回路的温度，再通过换热回路降低电池的温度，完成对电池的冷却处理。

在需要对电池进行升温处理时，阀门组件控制冷却回路断开，升温回路导通，升温回路连通的第三换热腔与换热回路连通的第一换热腔实现了热量交换，从而升高了换热回路的温度，再通过换热回路升高电池的温度，完成对电池的升温处理。

本申请的技术方案在换热芯体内集成有第一换热腔、第二换热腔和第三换热腔，通过阀门组件的配合，在同一个结构换热芯体内分别完成对电池的冷却和升温，换热装置结构简单，体积较小，避免占据车辆的较大的安装空间。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

图1是本申请中换热装置的结构示意图。

图2本申请图1换热装置中换热芯体的结构示意图。

图3本申请图2中A-A`的剖面结构示意图。

图4本申请图2中换热板的结构示意图。

图5本申请图2中换热装置的翅片的结构示意图。

图6本申请图2中换热装置的凸起部和凹陷部的结构示意图。

附图标记说明如下：

10、换热芯体；20、换热回路；30、冷却回路；40、升温回路；

110、第一换热腔；120、第二换热腔；130、第三换热腔；140、换热入口；141、换热出口；150、冷却入口；151、冷却出口；160、升温入口；161、升温出口；

101、第一端盖板；102、第二端盖板；103、换热板；104、第一通道、105、第二通道；106、第三通道；111、第一换热层；121、第二换热层；131、第三换热层；

1031、板本体；1032、翻边；1033、通孔；1034、密封部；1035、翅片；1036、凸起部；1037、凹陷部。

具体实施方式

尽管本申请可以容易地表现为不同形式的实施方式，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施方式，同时可以理解的是本说明书应视为是本申请原理的示范性说明，而并非旨在将本申请限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本申请的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本申请的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

在附图所示的实施方式中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用于解释本申请的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本申请的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本申请的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

以下结合本说明书的附图，对本申请的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。

参阅图1至图3所示，本申请提供一种换热装置，换热装置应用于车辆，车辆可以是纯电动车，也可以是混合动力车辆。这些车辆中均配置有电池，电池是车辆的一个主要的动力来源，保证电池处在相对稳定的工作状态，对车辆的性能和安全十分重要。如果温度过低，电池的工作效率下降，输出的动力也会下降，影响车辆的行驶距离。如果温度过高，电池的安全性受到影响。为了使电池处在稳定的工作温度下，同时也为了简化换热结构。本实施例的换热装置包括：换热芯体10、换热回路20、冷却回路30、升温回路40和阀门组件。换热回路20、冷却回路30、升温回路40分别连通换热芯体10，换热芯体10是对电池进行升温和冷却处理的主体，阀门组件用于控制冷却回路30和升温回路40的通断，也可以进一步控制换热回路20的通断。

换热芯体10形成有第一换热腔110、第二换热腔120和第三换热腔130，至少第一换热腔110和第二换热腔120、以及第一换热腔110和第三换热腔130之间设置换热板103；第一换热腔110和第二换热腔120通过两者间的换热板103实现热量交换，第一换热腔110和第三换热腔130通过两者间的换热板103实现热量交换。

换热回路20连通第一换热腔110，换热回路20用于交换车辆中电池热量；换热回路20经过电池，可以将电池中的热量带离出来，也可以将自身的热量交换给电池。冷却回路30连通第二换热腔120，冷却回路30还可以连接车辆的冷却系统，比如空调，空调实现对冷却回路30的降温，冷却回路30在用来降低换热回路20的温度。升温回路40连通第三换热腔130，升温回路40还可以连接发动机，或者其它产生热量的部件，升温回路40的温度升高，进而可以完成对换热回路20的升温。需要说明的是，换热回路20、冷却回路30、升温回路40中流通有冷却液，比如去离子水、纯水等。

阀门组件设于冷却回路30和升温回路40的管路中，阀门组件用于控制冷却回路30和升温回路40的通断，以使第一换热腔110分别与第二换热腔120或第三换热腔130进行热量交换。需要对电池进行冷却时，通过阀门组件控制冷却回路30导通，第一换热腔110和第二换热腔120能够进行热量交换。其中，升温回路40断开，这样可以节省能量损耗。需要对电池进行升温时，通过阀门组件控制升温回路40导通，第三换热腔130和第二换热腔120能够进行热量交换。其中，冷却回路30断开，这样也可以节省能量损耗。

除此之外，阀门组件还可以设置在换热回路20中，比如在不需要对电池进行升温或者冷却处理时，可以关闭阀门组件，减少能量的消耗。阀门组件可以包括多个电磁阀，分别在换热回路20、冷却回路30、和升温回路40中设置一个电磁阀。

本实施例的技术方案中，通过第一换热腔110和第二换热腔120之间设置换热板103可知，第一换热腔110和第二换热腔120能够进行热量交换。通过第一换热腔110和第三换热腔130之间设置换热板103可知，第一换热腔110和第三换热腔130之间能够进行热量交换。

在需要对电池进行冷却处理时，阀门组件控制冷却回路30导通，升温回路40断开，冷却回路30连通的第二换热腔120与换热回路20连通的第一换热腔110实现了热量交换，从而降低换热回路20的温度，再通过换热回路20降低电池的温度，完成对电池的冷却处理。

在需要对电池进行升温处理时，阀门组件控制冷却回路30断开，升温回路40导通，升温回路40连通的第三换热腔130与换热回路20连通的第一换热腔110实现了热量交换，从而升高了换热回路20的温度，再通过换热回路20升高电池的温度，完成对电池的升温处理。

本实施例的技术方案在换热芯体10内集成有第一换热腔110、第二换热腔120和第三换热腔130，通过阀门组件的配合，在同一个结构换热芯体10内分别完成对电池的冷却和升温，换热装置结构简单，体积较小，避免占据车辆的较大的安装空间。

进一步地，通过将第一换热腔110、第二换热腔120和第三换热腔130集成在同一个换热芯体10上，还能够减少分开设置的弯管连接，减少液体流动的阻力损失，较小功率的水泵就能够满足使用要求。

为了简化结构，提高换热效果，换热芯体10包括第一端盖板101和第二端盖板102以及多个换热板103，多个换热板103间隔设置于第一端盖板101和第二端盖板102之间，以间隔形成第一换热腔110、第二换热腔120和第三换热腔130。第一端盖板101和第二端盖板102和换热板103均为板状结构。也就是说，换热芯体10是由一层层的板状结构组成的。这样，换热板103的板面的面积较大，散热的面积也较大，能够减少换热腔之间的换热时间，还能够提高换热腔之间的换热面，提高换热效果。

参阅图4所示，换热板103包括板本体1031和翻边1032，翻边1032设于板本体1031的四周，翻边1032与相邻的换热板103密封抵接，以分别形成第一换热腔110、第二换热腔120和第三换热腔130；当然邻近第一端盖板101的换热板103，也是通过翻边1032完成与第一端盖板101的密封连接。邻近第二端盖板102的换热板103，也可以是通过翻边1032完成与第二端盖板102的密封连接，此时翻边1032可以由第二端盖板102延伸，也可以由对应的换热板103延伸出。

其中，第一换热腔110、第二换热腔120和第三换热腔130彼此之间是隔绝的，没有直接连通，换热是通过换热板103来完成的。具体地，板本体1031的表面开设有若干通孔1033，至少部分通孔1033周边设置密封部1034，密封部1034与相邻的板本体1031的对应通孔1033密封连接，形成第一通道104、第二通道105和第三通道106；第一通道104的一端连接换热回路20，另一端连接第一换热腔110；第二通道105的一端连接冷却回路30，另一端连接第二换热腔120；第三通道106的一端连接升温回路40，另一端连接第三换热腔130。

未在通孔1033周边设置密封部1034的，液体可以在该层流通。比如，换热板103设置有两块，分别是第一换热板103和第二换热板103，第一换热板103和第二换热板103设置在第一端盖板101和第二端盖板102之间。第一换热板103和第一端盖板101之间形成第二换热腔120，第一换热板103和第二换热板103之间形成第一换热腔110，第二端盖板102和第二换热板103之间形成第三换热腔130。第一通道104对应经过的通孔1033均设置密封部1034，直至连通第一换热腔110。第二通道105对应经过的通孔1033均设置密封部1034，直至连通第二换热腔120。第三通道106对应经过的通孔1033均设置密封部1034，直至连通第三换热腔130。

为了进一步的提高换热效果，第一换热腔110设置有多个第一换热层111，第一通道104连通每一第一换热层111；第二换热腔120设置有多个第二换热层121，第二通道105连通每一第二换热层121；第三换热腔130设置有多个第一换热层111，第三通道106连通每一第三换热层131；第一换热层111分布于第二换热层121和第三换热层131之间。第一换热层111之间是连通的，第二换热层121之间也是连通的，第三换热层131之间同样是连通的。通过多个换热层的设置，可以提高换热的接触面积，从而提高换热效果。

当然，为了保证能够顺利的对电池进行热量管理，将第一换热层111分布于第二换热层121和第三换热层131之间。这样第一换热层111既能够和第二换热层121进行热量交换，也能够和第三换热层131之间进行热量交换。

对于第一换热层111、第二换热层121和第三换热层131之间的设置位置顺序至少有两种。

第一种位置顺序是，由第一端盖板101至第二端盖板102方向，至少依次设置第二换热层121、第一换热层111、第三换热层131、第二换热层121、第一换热层111、第三换热层131；这种设置方式中，第二换热层121和第三换热层131之间是相邻设置的。如此设置保证三个换热层为一个换热单元。

第二种位置顺序是，由第一端盖板101至第二端盖板102方向，至少依次设置第二换热层121、第一换热层111、第三换热层131、第一换热层111、第二换热层121。这种设置方式中，第二换热层121和第三换热层131之间设置第一换热层111，通常第二换热层121和第三换热层131之间是保持间隔设置，如此在有限的空间内可以分布下更多的第一换热层111，从而提供换热效率。

在其中一个方面，换热芯体10设置有换热入口140和换热出口141，换热回路20的一端连接换热入口140，另一端连接换热出口141，换热入口140和换热出口141连通第一通道104；这其中，需要说明的是，第一通道104包括第一子通道和第二子通道，这两段子通道结构是分开的，第一子通道靠近换热入口140设置，第二子通道靠近换热出口141设置。第一子通道连通换热入口140和第一换热腔110，第二子通道连通换热出口141和第一换热腔110。

换热芯体10还设置有冷却入口150和冷却出口151，冷却回路30的一端连接冷却入口150，另一端连接冷却出口151，冷却入口150和冷却出口151连通第二通道105；第二通道105包括第三子通道和第四子通道，这两段子通道结构也是分开的，第三子通道靠近冷却入口150设置，第四子通道靠近冷却出口151设置。第三子通道连通冷却入口150和第二换热腔120，第四子通道连通冷却出口151和第二换热腔120。

换热芯体10还设置有升温入口160和升温出口161，升温回路40的一端连接升温入口160，另一端连接升温出口161，升温入口160和升温出口161连通第三通道106；同样的，第三通道106包括第五子通道和第六子通道，这两段子通道结构也是分开的，第五子通道靠近升温入口160设置，第六子通道靠近升温出口161设置。第五子通道连通升温入口160和第三换热腔130，第六子通道连通升温出口161和第三换热腔130。

换热入口140、升温入口160和冷却入口150，以及换热出口141、升温出口161和冷却出口151的设置位置至少有两种情况。

第一种情况是，换热入口140、升温入口160和冷却入口150同侧设置，换热出口141、升温出口161和冷却出口151同侧设置；换热入口140、升温入口160和冷却入口150位于换热芯体10的同一侧，而换热出口141、升温出口161和冷却出口151位于换热芯体10的另一侧。换热回路20中的液体分别与冷却回路30中的液体和升温回路40中的液体具有相同的流动方向。

第二种情况是，换热入口140、升温入口160和冷却出口151同侧设置，换热出口141、升温出口161和冷却入口150同侧设置。换热入口140、升温入口160和冷却出口151位于换热芯体10的同一侧，而换热出口141、升温出口161和冷却入口150位于换热芯体10的另一侧。由此可知，换热回路20中的液体分别与冷却回路30中的液体和升温回路40中的液体具有相反的流动方向。由此形成对流，提高换热效果。

为了本申请的换热过程，对本申请进行举例说明。比如，换热板103设置有两块，分别是第一换热板103和第二换热板103，第一换热板103和第二换热板103设置在第一端盖板101和第二端盖板102之间。第一换热板103和第一端盖板101之间形成第二换热腔120，第一换热板103和第二换热板103之间形成第一换热腔110，第二端盖板102和第二换热板103之间形成第三换热腔130。第一端盖板101的表面一侧设置换热入口140、升温入口160和冷却入口150，第一端盖板101的表面另一侧设置换热出口141、升温出口161和冷却出口151。

冷却入口150和冷却出口151连通第二换热腔120。通过冷却入口150和冷却出口151，冷却回路30实现和第二换热腔120连通。这其中，可以将冷却入口150理解为第三子通道，将冷却出口151理解为第四子通道。

换热入口140在对应第一换热板103位置设置通孔1033，换热入口140和对应通孔1033之间形成第一子通道。换热出口141在对应第一换热板103位置也设置通孔1033，换热出口141和对应通孔1033之间形成第二子通道。换热入口140通过第一子通道连通第一换热腔110，换热出口141通过第二子通道连通第二换热腔120。第一子通道和第二子通道将第一换热腔110和第二换热腔120中的液体隔离开。

升温入口160在对应第一换热板103和第二换热板103的位置均设置通孔1033，升温入口160和对应通孔1033之间形成第五子通道。升温出口161在对应第一换热板103和第二换热板103的位置均设置通孔1033，升温出口161和对应通孔1033之间形成第六子通道。升温入口160通过第五子通道连通第三换热腔130，升温出口161通过第六子通道连通第三换热腔130。第五子通道和第六子通道将第三换热腔130分别与第一换热腔110和第二换热腔120中的液体隔离开。由此可知，各个换热腔中的液体都是分开的，彼此不会串扰。

在其中一个方面，换热入口140、升温入口160和冷却入口150设于第一端盖板101，换热出口141、升温出口161和冷却出口151设于第二端盖板102；也就是说，入口和出口是分别设置在换热芯体10的相对两侧，回路中的液体由换热芯体10的同侧进入，另一侧流出。

还有一种设置方式是，换热入口140、升温入口160和冷却入口150，以及换热出口141、升温出口161和冷却出口151均设于第一端盖板101。也就是说，入口和出口是分别设置在换热芯体10的同侧，回路中的液体由换热芯体10的同侧进入，同侧流出。如此可以使液体在换热芯体10内形成一个回路，呈现U型流动，增加流动距离，提高换热效果。

参阅图5所示，为了进一步提高换热效果，换热芯体10包括翅片1035，翅片1035设置有多个，多个翅片1035排列于换热板103的板面。通过翅片1035的设置，在需要进行热传递的换热装置中，通过增加导热性较强的金属片，增大换热装置的换热表面积。进而提高换热效果。其中，翅片1035可以是百叶窗结构、错齿结构、波浪形结构。

参阅图6所示，换热板103的板面形成有若干凹陷部1037和/或凸起部1036。可以设置凹陷部1037，也可以设置凸起部1036。或者是在同一换热板103上既设置凹陷部1037，又设置凸起部1036。凹陷部1037和凸起部1036是一体成型于换热板103上，凹陷部1037和凸起部1036能够扰动流经的液体，更好的将热量散发出来，从而提高换热效果。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。