CN111347929B - 集成式换热装置和具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成式换热装置和具有其的车辆，集成式换热装置包括外壳，外壳内形成适于电池包换热液流动区、冷媒流动区以及增压空气流动区，其中电池包换热液流动区、冷媒流动区和增压空气流动区内的流体彼此独立流动，冷媒流动区的冷媒适于对增压空气流动区的增压空气和/或电池包换热液流动区的电池包换热液进行散热，增压空气流动区的增压空气还适于通过冷媒流动区的冷媒对电池包换热液流动区的电池包换热液进行加热。根据本发明的集成式换热装置，通过设置电池包换热液流动区、冷媒流动区和增压空气流动区，可以集中实现对增压空气或者电池包的散热，同时可以利用增压空气的温度对电池包进行加热，提高了车内热量利用效率。

Description

集成式换热装置和具有其的车辆

技术领域

本发明涉及车辆制造领域，具体而言，涉及一种集成式换热装置和具有其的车辆。

背景技术

相关技术中，为了提高车辆的动力性能，在车辆内部设有增压设备(例如涡轮增压设备)，经过增压的空气通过发动机后可令发动机功率大幅提升，但是增压后的空气温度过高，可达100～150℃，会造成氧气密度下降、发动机爆震倾向增大、增加废气NOx的含量等弊端。因此，需要设置用于对增压空气冷却的中冷器等设备。

此外，在冬季等较冷环境下启动车辆时，为了保证车辆的电池包具有合适的工作温度，需要设置PTC加热设备对电池包进行加热。同时在电池包长时间工作而过热时，需要设置chiller等电池包换热器对电池包进行冷却。

中冷器、PTC加热设备和电池包换热器分开设置，集成度较低，车内空间利用率低，同时车内热量利用效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种至少能在一定程度上提高车内热量利用效率的集成式换热装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种集成式换热装置，包括外壳，所述外壳内形成适于通过电池包换热液的电池包换热液流动区、适于通过冷媒的冷媒流动区以及适于通过增压空气的增压空气流动区，其中所述电池包换热液流动区、所述冷媒流动区和所述增压空气流动区内的流体彼此独立流动，所述冷媒流动区的所述冷媒适于对所述增压空气流动区的所述增压空气和/或所述电池包换热液流动区的所述电池包换热液进行散热，所述增压空气流动区的所述增压空气还适于通过所述冷媒流动区的所述冷媒对所述电池包换热液流动区的所述电池包换热液进行加热。

进一步地，所述冷媒流动区包括增压空气散热区和电池包换热液散热区，所述增压空气散热区与所述电池包换热液散热区隔离，所述增压空气散热区的所述冷媒用于对所述增压空气流动区的所述增压空气进行散热，所述电池包换热液散热区的所述冷媒用于对所述电池包换热液流动区的所述电池包换热液进行散热。

进一步地，所述外壳设有第一冷媒进口、第一冷媒出口、第二冷媒进口、第二冷媒出口、电池换热液进口、电池换热液出口、增压空气进口、增压空气出口，所述第一冷媒进口和所述第一冷媒出口均与所述增压空气散热区连通，所述第二冷媒进口和所述第二冷媒出口均与所述电池包换热液散热区连通，所述电池换热液进口和所述电池换热液出口均与所述电池包换热液流动区连通，所述增压空气进口和所述增压空气出口均与所述增压空气流动区流通，所述第一冷媒进口所在平面以及所述第一冷媒出口所在平面均与所述增压空气出口所在平面垂直，所述第二冷媒进口所在平面以及所述第二冷媒出口所在平面均与所述电池换热液出口所在平面垂直。

进一步地，所述第二冷媒进口与所述第二冷媒出口正对，所述电池换热液进口与所述电池换热液出口正对，所述增压空气进口与所述增压空气出口正对。

进一步地，所述第一冷媒进口、所述第一冷媒出口、所述第二冷媒进口位于所述外壳的同一壁面上，所述电池换热液进口与所述增压空气进口位于所述外壳的同一壁面上，所述电池换热液出口与所述增压空气出口位于所述外壳的同一壁面上。

进一步地，所述外壳内设有多个互相平行的第一扁管，多个所述第一扁管的两端分别通过一块固定板固定，多个所述第一扁管内部形成所述增压空气散热区，相邻的两个所述第一扁管之间形成所述增压空气流动区。

进一步地，所述外壳内设有内壳，所述内壳与多个所述第一扁管并排设置，所述内壳内设有多个互相平行的第二扁管，多个所述第二扁管内部形成所述电池包换热液流动区，相邻的两个所述第二扁管之间形成所述电池包换热液散热区。

进一步地，相邻的两个所述第一扁管之间设有第一散热翅片，相邻的两个所述第二扁管之间设有第二散热翅片。

进一步地，所述增压空气进口、所述增压空气出口中的每一个的孔径均大于所述第一冷媒进口、所述第一冷媒出口、所述第二冷媒进口、所述第二冷媒出口、所述电池换热液进口、所述电池换热液出口中的任一个孔径。

相对于现有技术，本发明所述的集成式换热装置具有以下优势：

1)根据本发明的集成式换热装置，通过设置电池包换热液流动区、冷媒流动区和增压空气流动区，可以集中实现对增压空气或者电池包的散热，同时可以利用增压空气的温度对电池包进行加热，提高了车内热量利用效率。

本发明的另一目的在于提出一种车辆，包括上述任一种所述的集成式换热装置。

相对于现有技术，本发明所述的车辆具有以下优势：

1)根据本发明的车辆，通过设置集成式换热装置，可以提高车内空间利用率，同时提高了车内热量利用效率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的集成式换热装置的分解图。

附图标记说明：

集成式换热装置100，外壳1，第一冷媒进口11，第一冷媒出口12，第二冷媒进口13，第二冷媒出口14，电池换热液进口15，电池换热液出口16，增压空气进口17，增压空气出口18，电池包换热液流动区2，冷媒流动区3，增压空气散热区31，电池包换热液散热区32，增压空气流动区4，第一扁管5，第二扁管6，固定板7，内壳8。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

下面参考图1并结合实施例描述本发明实施例的集成式换热装置100。图1示出了集成式换热装置100的外壳1拆除后内部的结构图。

如图1所示，集成式换热装置100可以包括外壳1，外壳1内形成适于通过电池包换热液的电池包换热液流动区2、适于通过冷媒的冷媒流动区3以及适于通过增压空气的增压空气流动区4。其中电池包换热液流动区2、冷媒流动区3和增压空气流动区4内的流体彼此独立流动，换言之，电池包换热液流动区2、冷媒流动区3和增压空气流动区4相互隔离，流经电池包换热液流动区2的电池包换热液、流经冷媒流动区3的冷媒、流经增压空气流动区4的增压空气三者之间均彼此隔离，不会发生互相混合。

增压空气可以流经增压空气流动区4，此时增压空气可以与冷媒流动区3的冷媒进行换热，从而冷媒可以对增压空气进行冷却，冷却后的增压空气再进入发动机内，由此可以提高发动机效率，防止发动机爆震。

当车辆负荷较大或长时间行驶，电池包温度较高时，电池包的电池包换热液可以流经电池包换热液流动区2，此时电池包换热液可以与冷媒流动区3的冷媒进行换热，从而冷媒可以对电池包换热液进行冷却，冷却后的电池包换热液再进入电池包内，以对电池包的电池模组等部件进行冷却。

当在冬季等较冷环境下启动车辆时，为了保证车辆的电池包具有合适的工作温度，电池包的电池包换热液可以流经电池包换热液流动区2，同时增压空气可以流经增压空气流动区4与冷媒换热，在增压空气被冷媒冷却的同时，冷媒受到增压空气的加热，加热后的冷媒可以对电池包换热液流动区2的电池包换热液进行加热，加热后的电池包换热液可以流出电池包换热液流动区2并流回电池包内，以对电池包的电池模组等部件进行加热。由此，无需耗费能源而PTC加热装置对电池包加热，通过增压空气即可对电池包进行加热，提高了车内热量利用效率。

根据本发明实施例的集成式换热装置100，通过设置电池包换热液流动区2、冷媒流动区3和增压空气流动区4，可以集中实现对增压空气的冷却、对电池包的冷却以及对电池包的加热。

具体地，冷媒可以为车辆冷却液或者冷却气体或者固体冷却剂。

具体地，如图1所示，冷媒流动区3包括增压空气散热区31和电池包换热液散热区32，增压空气散热区31的冷媒用于对增压空气流动区4的增压空气进行散热，电池包换热液散热区32的冷媒用于对电池包换热液流动区2的电池包换热液进行散热。增压空气散热区31与电池包换热液散热区32隔离，由此，可以进一步将增压空气流动区4内的增压空气与电池包换热液流动区2的电池包换热液隔离，防止电池包换热液进入增压空气流动区4内与增压空气混合，从而防止增压空气将液体带入发动机内而对发动机造成损害，保证了发动机的正常工作。

具体地，如图1所示，外壳1设有第一冷媒进口11、第一冷媒出口12、第二冷媒进口13、第二冷媒出口14、电池换热液进口15、电池换热液出口16、增压空气进口17、增压空气出口18。

其中，如图1所示，第一冷媒进口11和第一冷媒出口12均与增压空气散热区31连通，当增压空气有散热需求而电池包没有加热需求时，冷媒可以从第一冷媒进口11流入增压空气散热区31与增压空气换热后流出第一冷媒出口12，随后冷媒可以与集成式换热装置100外的制冷机等设备连接，以使制冷机对冷媒制冷后重新通过第一冷媒进口11流入增压空气散热区31。

如图1所示，第二冷媒进口13和第二冷媒出口14均与电池包换热液散热区32连通，当电池包有冷却需求时，冷媒可以从第二冷媒进口13流入电池包换热液散热区32与电池包换热液换热后流出第二冷媒出口14，随后冷媒可以与集成式换热装置100外的制冷机等设备连接，以使制冷机对冷媒制冷后重新通过第二冷媒进口13流入电池包换热液散热区32。

如图1所示，电池换热液进口15和电池换热液出口16均与电池包换热液流动区2连通，当电池包具有冷却或加热需求时，电池包的电池换热液可以从电池换热液进口15流入电池包换热液流动区2与冷媒换热后，从电池换热液出口16流出电池包换热液流动区2而重新流入电池包内。

如图1所示，增压空气进口17和增压空气出口18均与增压空气流动区4流通，当增压空气具有冷却需求时，增压空气可以从增压空气进口17流入增压空气流动区4与冷媒换热后，从增压空气出口18流出增压空气流动区4而进入发动机。

如图1所示，第一冷媒进口11所在平面以及第一冷媒出口12所在平面均与增压空气出口18所在平面垂直，由此增压空气的流出方向与增压空气散热区31中冷媒的流动方向垂直，从而可以提高增压空气散热区31中冷媒对增压空气的散热效果。

如图1所示，第二冷媒进口13所在平面以及第二冷媒出口14所在平面均与电池换热液出口16所在平面垂直，由此电池换热液的流出方向与电池换热液散热区中冷媒的流动方向垂直，从而可以提高电池换热液散热区中冷媒对电池换热液的散热效果。

具体地，如图1所示，第二冷媒进口13与第二冷媒出口14正对，以使冷媒在电池换热液散热区中的流入和流出更顺利，电池换热液进口15与电池换热液出口16正对，以使电池换热液在电池换热液流动区中的流入和流出更顺利，增压空气进口17与增压空气出口18正对，以使增压空气在增压空气流动区4中的流入和流出更顺利。

具体地，如图1所示，第一冷媒进口11、第一冷媒出口12、第二冷媒进口13位于外壳1的同一壁面上，由此，冷媒可以从外壳1的同一侧分别进入增压空气散热区31以及电池包换热液散热区32，便于集成式换热装置100外的冷媒流动管道的布置。

如图1所示，电池换热液进口15与增压空气进口17位于外壳1的同一壁面上，电池换热液出口16与增压空气出口18位于外壳1的同一壁面上，由此，电池换热和增压空气可以从外壳1的同一侧分别进入电池包换热液流动区2和增压空气流动区4，同时电池换热和增压空气可以从外壳1的同一侧分别流出电池包换热液流动区2和增压空气流动区4，便于集成式换热装置100外的增压空气流动管道以及电池换热液流动管道的布置。

具体地，如图1所示，外壳1内设有多个互相平行的第一扁管5，多个第一扁管5的两端分别通过一块固定板7固定，即每个第一扁管5的第一端均与一块固定板7固定，每个第一扁管5的第二端均与另一块固定板7固定，由此，两个固定板7可以将多个第一扁管5共同固定。

如图1所示，多个第一扁管5内部形成增压空气散热区31，相邻的两个第一扁管5之间形成增压空气流动区4。每个第一扁管5的两个开口分别与第一冷媒进口11以及第一冷媒出口12相对。由此，第一扁管5可以保证增压空气散热区31与增压空气流动区4之间的隔离。每个固定板7可以设有与每个第一扁管5连通的通孔，第一冷媒进口11以及第一冷媒出口12分别对一侧的一个固定板7的通孔连通，从而冷媒可以通过第一冷媒进口11流入第一扁管5内，并从第一冷媒出口12流出第一扁管5。

具体地，如图1所示，外壳1内设有内壳8，内壳8与多个第一扁管5并排设置，多个第一扁管5可以排列成一列，内壳8沿多个第一扁管5的排列方向延伸。内壳8内设有多个互相平行的第二扁管6，多个第二扁管6内部形成电池包换热液流动区2，相邻的两个第二扁管6之间形成电池包换热液散热区32。由此，第二扁管6可以保证电池包换热液散热区32与电池包换热液流动区2之间的隔离。

更加具体地，如图1所示，多个第二扁管6可以沿内壳8的长度方向排列成一列，位于该列第一端的一个第二扁管6与内壳8的长度方向的第一端的内侧壁固定，位于该列第二端的一个第二扁管6与内壳8的长度方向的第二端的内侧壁固定，由此可以保证电池包换热液散热区32与电池包换热液流动区2之间的隔离。

相邻的两个第二扁管6之间可以通过设置连通管连通。内壳8的长度方向的第一端的内侧壁上设有分别与第二冷媒进口13以及第二扁管6连通的通孔，内壳8的长度方向的第二端的内侧壁上设有分别与第二冷媒出口14以及第二扁管6连通的通孔，由此可以实现冷媒通过第二冷媒进口13流入第二扁管6内，并从第二冷媒出口14流出第二扁管6。

具体地，相邻的两个第一扁管5之间设有第一散热翅片，第一散热翅片可以增大冷媒与增压空气之间的散热面积，增强冷媒与增压空气之间的散热效果。相邻的两个第二扁管6之间设有第二散热翅片，第二散热翅片可以增大冷媒与电池换热液之间的散热面积，增强冷媒与增压空气之间的散热效果。

具体地，如图1所示，增压空气进口17、增压空气出口18中的每一个的孔径均大于第一冷媒进口11、第一冷媒出口12、第二冷媒进口13、第二冷媒出口14、电池换热液进口15、电池换热液出口16中的任一个孔径。

换言之，增压空气进口17的孔径大于第一冷媒进口11、第一冷媒出口12、第二冷媒进口13、第二冷媒出口14、电池换热液进口15、电池换热液出口16中的最大孔径，增压空气出口18的孔径大于第一冷媒进口11、第一冷媒出口12、第二冷媒进口13、第二冷媒出口14、电池换热液进口15、电池换热液出口16中的最大孔径。

由此，处于高度压缩状态的增压空气流入和流出集成式换热装置100时的过流截面较大，便于增压空气的流动。

下面描述本发明实施例的车辆。

本发明实施例的车辆设有如本发明上述任一种实施例的集成式换热装置100。

根据本发明实施例的车辆，通过设置集成式换热装置100，可以提高车内空间利用率，同时提高了车内热量利用效率。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种集成式换热装置（100），其特征在于，包括：外壳（1），所述外壳（1）内形成适于通过电池包换热液的电池包换热液流动区（2）、适于通过冷媒的冷媒流动区（3）以及适于通过增压空气的增压空气流动区（4），其中所述电池包换热液流动区（2）、所述冷媒流动区（3）和所述增压空气流动区（4）内的流体彼此独立流动，所述冷媒流动区（3）的所述冷媒适于对所述增压空气流动区（4）的所述增压空气和/或所述电池包换热液流动区（2）的所述电池包换热液进行散热，所述增压空气流动区（4）的所述增压空气还适于通过所述冷媒流动区（3）的所述冷媒对所述电池包换热液流动区（2）的所述电池包换热液进行加热；

其中，所述冷媒流动区（3）包括：增压空气散热区（31）和电池包换热液散热区（32），所述增压空气散热区（31）与所述电池包换热液散热区（32）隔离，所述增压空气散热区（31）的所述冷媒用于对所述增压空气流动区（4）的所述增压空气进行散热，所述电池包换热液散热区（32）的所述冷媒用于对所述电池包换热液流动区（2）的所述电池包换热液进行散热；

所述外壳（1）设有第一冷媒进口（11）、第一冷媒出口（12）、第二冷媒进口（13）、第二冷媒出口（14）、电池换热液进口（15）、电池换热液出口（16）、增压空气进口（17）、增压空气出口（18），所述第一冷媒进口（11）和所述第一冷媒出口（12）均与所述增压空气散热区（31）连通，所述第二冷媒进口（13）和所述第二冷媒出口（14）均与所述电池包换热液散热区（32）连通，所述电池换热液进口（15）和所述电池换热液出口（16）均与所述电池包换热液流动区（2）连通，所述增压空气进口（17）和所述增压空气出口（18）均与所述增压空气流动区（4）连通；

所述第一冷媒进口（11）所在平面以及所述第一冷媒出口（12）所在平面均与所述增压空气出口（18）所在平面垂直，所述第二冷媒进口（13）所在平面以及所述第二冷媒出口（14）所在平面均与所述电池换热液出口（16）所在平面垂直。

2.根据权利要求1所述的集成式换热装置（100），其特征在于，所述第二冷媒进口（13）与所述第二冷媒出口（14）正对，所述电池换热液进口（15）与所述电池换热液出口（16）正对，所述增压空气进口（17）与所述增压空气出口（18）正对。

3.根据权利要求1所述的集成式换热装置（100），其特征在于，所述第一冷媒进口（11）、所述第一冷媒出口（12）、所述第二冷媒进口（13）位于所述外壳（1）的同一壁面上，所述电池换热液进口（15）与所述增压空气进口（17）位于所述外壳（1）的同一壁面上，所述电池换热液出口（16）与所述增压空气出口（18）位于所述外壳（1）的同一壁面上。

4.根据权利要求1所述的集成式换热装置（100），其特征在于，所述外壳（1）内设有多个互相平行的第一扁管（5），多个所述第一扁管（5）的两端分别通过一块固定板（7）固定，多个所述第一扁管（5）内部形成所述增压空气散热区（31），相邻的两个所述第一扁管（5）之间形成所述增压空气流动区（4）。

5.根据权利要求4所述的集成式换热装置（100），其特征在于，所述外壳（1）内设有内壳（8），所述内壳（8）与多个所述第一扁管（5）并排设置，所述内壳（8）内设有多个互相平行的第二扁管（6），多个所述第二扁管（6）内部形成所述电池包换热液流动区（2），相邻的两个所述第二扁管（6）之间形成所述电池包换热液散热区（32）。

6.根据权利要求5所述的集成式换热装置（100），其特征在于，相邻的两个所述第一扁管（5）之间设有第一散热翅片，相邻的两个所述第二扁管（6）之间设有第二散热翅片。

7.根据权利要求1所述的集成式换热装置（100），其特征在于，所述增压空气进口（17）、所述增压空气出口（18）中的每一个的孔径均大于所述第一冷媒进口（11）、所述第一冷媒出口（12）、所述第二冷媒进口（13）、所述第二冷媒出口（14）、所述电池换热液进口（15）、所述电池换热液出口（16）中的任一个孔径。

8.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的集成式换热装置（100）。

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