熱交換器的制造方法
【專利摘要】一種熱交換器（1），其具有一個殼體，該殼體具有第一流體接口（8、9、10、10a）和第二流體接口（8、9、10、10a），通過所述流體接口所述殼體與流體回路流體連接并且流體流過所述殼體，其中所述殼體具有一個殼體上部分（2）和一個殼體下部分（3），其中所述殼體下部分（3）與所述殼體上部分（2）通過連接件（17、18、19、20）以形狀配合和/或材料配合的方式連接，其特征在于，所述連接件（17、18、19、20）具有多個栓釘狀元件（4），栓釘狀元件（4）通過連接條（5）相互連接，其中所述連接件（17、18、19、20）具有一個至少部分環(huán)繞的邊緣（7）并且至少所述栓釘狀元件（4）和/或所述邊緣（7）與所述殼體上部分和/或所述殼體下部分接觸。
【專利說明】熱交換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱交換器，其具有一個殼體，該殼體具有第一流體接口和第二流體接口，通過所述流體接口所述殼體與流體回路流體連接并且流體流過外殼,其中所述殼體具有一個殼體上部分和一個殼體下部分，其中所述殼體具有兩個平面地擴展的區(qū)域，它們通過狹窄區(qū)域相互連接，其中殼體下部分與殼體上部分直接地和/或通過連接件以形狀配合或材料配合的方式連接。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代的大功率電池由多個單個的電池單元構(gòu)造。它們用于在電動和混合動力車輛中蓄能。作為蓄能器在此采用鋰離子蓄電池或鎳氫蓄電池。對此備選地也采用大功率電容器，即所謂的超級電容器(Super-Caps)。
[0003]所有的上述蓄能器具有共同的特征，即它們必須總是被保持在一定的溫度區(qū)間中以便最優(yōu)地運行。這是必要的，以便確保蓄能器的效率、功能性和安全性。
[0004]特別是必須注意的是，確保在各個電池單元內(nèi)或各個由多個單個的電池單元組成的電池組內(nèi)存在盡可能均勻的溫度分布，以便避免電池單元的不均勻的老化。
[0005]優(yōu)選采用冷卻介質(zhì)以冷卻電池，該冷卻介質(zhì)可以經(jīng)由熱連接與電池交換熱能。在此不僅可以采用液體而且可以采用氣體例如空氣作為冷卻介質(zhì)。
[0006]因為在現(xiàn)代的鋰離子電池中，能量含量與自重的比例還遠遠不及流體燃料物質(zhì)的比例，所以蓄能器以及整個電動車輛應(yīng)當盡可能重量優(yōu)化地設(shè)計。
[0007]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電池冷卻器由于其結(jié)構(gòu)類型經(jīng)常具有增加的自重。用于冷卻電池的熱交換器經(jīng)常由一種金屬材料例如鋁組成。當用于冷卻電池時，還必須另外設(shè)有電絕緣
>J-U ρ?α裝直。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種熱交換器，其在其重量方面被優(yōu)化并且其中可以省去附加的電絕緣裝置。此外該熱交換器可以通過簡單的并且低成本的方式制造。
[0009]本發(fā)明的任務(wù)通過具有根據(jù)權(quán)利要求1的特征的熱交換器解決。
[0010]本發(fā)明的一個實施例涉及一種熱交換器，其具有一個殼體，該殼體具有第一流體接口和第二流體接口，通過所述流體接口所述殼體與流體回路流體連接并且流體流過所述殼體，其中所述殼體具有一個殼體上部分和一個殼體下部分，其中所述殼體下部分與所述殼體上部分通過連接件以形狀配合和/或材料配合的方式連接，其中所述連接件具有多個栓釘狀元件，栓釘狀元件經(jīng)由連接條相互連接，其中所述連接件具有一個至少部分環(huán)繞的邊緣并且至少所述栓釘狀元件和/或所述邊緣與所述殼體上部分和/或所述殼體下部分接觸。
[0011]按本發(fā)明的熱交換器在本實施例中用來調(diào)節(jié)蓄能器的溫度。
[0012]具有連接件的熱交換器是有利地，因為所述連接件使得熱交換器更加穩(wěn)定。因此例如所述殼體上部分和所述殼體下部分可以由更薄壁的材料構(gòu)成。通過這種方式整個熱交換器可以更輕，而不會損害熱交換器的穩(wěn)定性。
[0013]連接件的至少部分環(huán)繞并且突出的邊緣是有利的，以便在熱交換器內(nèi)固定所述連接件。所述邊緣也可以具有密封的作用。
[0014]可以優(yōu)選的是，所述殼體上部分是一個蓋板而所述殼體下部分是一個底板。
[0015]而且有利的是，如果所述連接件由一種塑料或者由一種纖維復(fù)合材料形成。
[0016]由塑料構(gòu)成的連接件的設(shè)計特別輕并且因而在熱交換器的總重量方面是特別有利的。此外由塑料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)提供的可能在于，通過適合大規(guī)模量產(chǎn)的工藝產(chǎn)生復(fù)雜的形狀。
[0017]除此之外可以有利的是，所述連接件可以通過注塑方法制造。
[0018]注塑方法在成本效率的角度是特別有利的。而且注塑方法在形狀方面提供了非常大的自由度并且可以有利地用于大規(guī)模量產(chǎn)。
[0019]而且可以有利的是，如果所述殼體上部分和/或所述殼體下部分在其平面地擴展的內(nèi)表面上具有容納區(qū)域，所述容納區(qū)域與所述栓釘狀元件的外輪廓和/或所述邊緣的外
輪廓一致。
[0020]通過在殼體部分的內(nèi)表面上的容納區(qū)域可以將連接件固定在熱交換器的殼體中。此外，特別是在裝配過程期間，通過所述容納區(qū)域可以特別簡單地在熱交換器的殼體中定位所述連接件。
[0021]此外可以特別有利的是，如果所述栓釘狀元件和/或所述連接條的橫截面沿流體流動方向具有有利于流動的構(gòu)型。
[0022]除了圓形的設(shè)計，在此特別是例如橢圓的、圓角矩形的或翼型輪廓的橫截面是有利的。而且栓釘狀元件的橫截面可以例如通過橢圓的、翼型的或矩形的橫截面近似或形成。通過連接條的流動優(yōu)化減少在殼體內(nèi)部產(chǎn)生的壓力損耗。
[0023]一個優(yōu)選的實施例的特征在于，所述連接件與所述殼體上部分和/或所述殼體下部分一體成型。
[0024]有利地可以將連接件與一個或與兩個殼體部分一體成型。特別是如果所述殼體部分之一由一種塑料組成，殼體部分和連接件的制造可以有利地相互組合。由此可以總地簡化制造工藝，這可以促成成本降低。
[0025]在本發(fā)明的一個特別有利的設(shè)計方案中還這樣設(shè)定，所述連接件由兩部分構(gòu)成，其中所述栓釘狀元件與殼體上部分和/或殼體下部分連接并且一個基本上由連接條形成的柵形的結(jié)構(gòu)可放入到所述殼體中并且可以通過形狀配合和/或材料配合與栓釘和/或與殼體上部分和/或殼體下部分連接。
[0026]由于栓釘狀元件遍布在殼體上部分和/或殼體下部分的內(nèi)表面上，連接件的定位特別簡單。
[0027]也可以優(yōu)選的是，如果所述流體接口中的至少之一與所述連接件一體成型，其中所述殼體上部分和/或所述殼體下部分具有一個與所述至少一個流體接口一致的開口。
[0028]這是特別有利的，因為如此地可以在一個工藝步驟中一起制造流體接口連同連接件。那么有利地，流體接口由與連接件相同的材料制造。所述殼體由此在其結(jié)構(gòu)上同樣不太復(fù)雜，因為所述殼體僅僅必須具有一個與流體接口 一致的開口，通過所述開口流體接口可以被向外引導(dǎo)。
[0029]在本發(fā)明的一個備選的設(shè)計方案中可以設(shè)定，所述連接條和/或所述柵形的結(jié)構(gòu)和/或所述邊緣包含一個或多個加熱元件。
[0030]加熱元件可以在此例如構(gòu)成為電阻加熱元件或PTC加熱元件。加熱元件的設(shè)置在此或者在連接條上或者在連接條內(nèi)實現(xiàn)。為了在連接條內(nèi)設(shè)置加熱元件，加熱元件可以例如在連接件的注塑期間已經(jīng)被引入到該連接件中。這是特別有利的，因為加熱元件如此更加被保護免遭由于來自外界的機械作用的損壞。
[0031]本發(fā)明的有利的改進在從屬權(quán)利要求和隨后的【專利附圖】

【附圖說明】中進行描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]在下文中根據(jù)各實施例參照附圖對本發(fā)明詳細地闡明。其中:
[0033]圖1示出熱交換器的截面，該熱交換器中設(shè)有連接件；
[0034]圖2示出具有栓釘狀元件和連接條的不同實施例的連接件的示意圖；
[0035]圖3示出具有栓釘狀元件和連接條的各自不同的設(shè)置的連接件的六個示意圖；
[0036]圖4示出熱交換器的兩個截面視圖，其中在上面的視圖中在殼體上部分上設(shè)有一個流體接口，而在下面的視圖中在連接件上設(shè)有一個流體出口 ；
[0037]圖5示出連接件的兩個視圖，其中左邊的視圖與右邊的視圖因流體接口不同而不同；
[0038]圖6示出連接件的一種設(shè)計，其中所述連接條具有加熱元件；
[0039]圖7示出連接件的一個實施例，其中在連接條的節(jié)點上設(shè)有開口以代替栓釘狀元件，通過所述開口可以將連接件定位和固定在熱交換器的殼體中；以及
[0040]圖8示出具有根據(jù)圖7的連接件的熱交換器的截面。
【具體實施方式】
[0041]圖1示出了一個熱交換器I的截面。熱交換器I通過殼體上部分2和殼體下部分3形成。在熱交換器I內(nèi)部中設(shè)有一個連接件17，其由多個栓釘狀元件4組成，栓釘狀元件4由多個連接條5相互連接。連接件17的邊緣區(qū)域7通過在熱交換器I內(nèi)環(huán)繞的并且突出的邊緣7形成。邊緣7同樣通過連接條5與栓釘狀元件4接觸。
[0042]連接件17如此設(shè)計，使得該連接件不僅與殼體上部分2而且與殼體下部分3通過栓釘狀元件4接觸。
[0043]環(huán)繞的邊緣7可以除了相對于熱交換器I的殼體的支撐功能之外也具有對于在熱交換器I中流動的流體的密封功能。
[0044]在圖1的右部分中示出了栓釘元件4以及與殼體上部分2和殼體下部分3的連接位置的細節(jié)視圖。在該細節(jié)視圖中可以看到，殼體上部分2和殼體下部分3具有各一個容納區(qū)域6，所述容納區(qū)域與栓釘狀元件4的外輪廓一致。在圖1中示出的例子中容納區(qū)域6分別通過在殼體上部分2或殼體下部分3的內(nèi)表面上的兩個隆起部形成。在圖1中示出的容納區(qū)域6的設(shè)計或者栓釘狀元件4的形狀的實施例僅僅是示例性的并且可以在備選實施例中也遵循其他形狀。
[0045]圖2示出了連接件17的示意圖，如在圖1中已經(jīng)示出的那樣。連接件17同樣由栓釘狀元件4組成,栓釘狀元件4通過多個連接條5相互連接。環(huán)繞的邊緣7同樣經(jīng)由連接條5與栓釘狀元件4連接。在圖2的右部分中示出了用于栓釘狀元件4和連接條5的各種可能變型。在圖2的右上部分中示出了栓釘狀元件4的不同形狀。因此除了示出的圓形的形狀之外例如也可以選擇橢圓形的、傾斜的橢圓形的、矩形的也或圓角矩形的形狀。除此之外，其它形狀也是可能的。
[0046]在圖2的右下部分中示出了連接條5的橫截面的各種變型。而且在此例如除了圓形的橫截面之外也可以使用橢圓的、帶有圓角的矩形的或者傾斜的橢圓形的輪廓。而且除此之外的形狀也是可能的。
[0047]有利地如此選擇連接條5，使得該連接條沿流過熱交換器I的流體的流動方向盡可能有利于流動地設(shè)計。為此連接條5例如也具有翼型形狀。
[0048]圖3示出了連接件17的另外的可能設(shè)計方案。圖3的連接件17也由多個栓釘狀元件4組成,栓釘狀元件4通過連接條5相互連接。連接件17同樣被環(huán)繞的邊緣7包圍。在左上圖中各栓釘狀元件4不僅通過水平的、垂直的而且通過對角的連接條5相互連接。通過這種方式產(chǎn)生了帶有細網(wǎng)眼的連接件17。栓釘狀元件4如此設(shè)置，使得各自地在由四個栓釘狀元件4支撐的正方形的中心設(shè)有第五個栓釘狀元件4。
[0049]上面中間的實施形式中示出了一種設(shè)置，其中各四個栓釘狀元件4設(shè)置在正方形中并且通過水平的、垂直的和對角的連接條5相互連接。
[0050]右上的實施形式示出了一個連接件17，其中栓釘狀元件4各自僅僅通過水平的和垂直的連接條相互連接。
[0051]左下的實施變型示出了另一設(shè)計，其中又設(shè)有水平的、垂直的和對角的連接條5。然而相比于左上的設(shè)計，省略了多個垂直的連接條5，從而產(chǎn)生了帶有粗網(wǎng)眼的連接件17。
[0052]下面中間的實施例示出了一個連接件17，其中栓釘狀元件4各自通過對角的和垂直的連接件相互連接。不同于其他設(shè)計，連接件17不具有水平的連接條5。
[0053]右下的實施例示出了一個連接件17，其中栓釘狀元件僅僅通過對角的連接條5連接。
[0054]圖4示出了熱交換器I的兩個截面圖。在上面的視圖中示出了流體接口 8，其設(shè)置在殼體上部分2上。為此殼體上部分2具有一個開口，流體接口 8嚙合到其中。殼體下部分3具有一個凹槽，其與流體接口 8相對地布置。通過該凹槽流體應(yīng)該有利地分布在熱交換器I內(nèi)。
[0055]在圖4的上部分中，連接件17僅僅與殼體上部分2或殼體下部分3直接接觸。流體接口 8在它那邊僅僅與殼體上部分2接觸。
[0056]圖4的下部分示出一個實施形式，其中流體接口9直接集成到連接件17中。將栓釘狀元件4相互連接的連接條5也與流體接口 9連接。殼體上部分2具有一個開口，流體接口 9穿過該開口。在流體接口 9與殼體上部分2之間的連接位置可以通過一個膠涂層或者其他的密封機構(gòu)流體密封地密封。如圖4的上部分中那樣，殼體下部分3具有一個與流體接口 9相對設(shè)置的凹槽，其用于促進在熱交換器I內(nèi)的流體分布。
[0057]除此之外，如在圖1中示出的那樣，圖4的上部分以及下部分中的連接件17與殼體上部分2或者與殼體下部分3連接。
[0058]流體接口 8、9可以有利地由金屬材料構(gòu)成，然而由塑料構(gòu)成的設(shè)計也可以考慮。這特別是對于流體接口 9是有利的，因為熱交換器I內(nèi)部中的連接件17同樣由塑料形成。通過這種方式連接件17可以與流體接口 9 一體成型。
[0059]圖5示出了兩個連接件18的示意圖，所述連接件各自具有不同的流體接口 10a、
10。在圖的左部分示出了流體接口 10a，其與連接件18—體成型。流體接口 IOa在此具有流體入口 Ila以及流體出口 12a。
[0060]連接件18相對于前面示出的設(shè)計如此改進，即在連接件18內(nèi)設(shè)有一個隔板9，其將熱交換器I的內(nèi)部隔成兩個腔。
[0061]流體接口 IOa或者流體入口 Ila和流體出口 12a在圖5的左部分的所述實施形式中形成為圓形。
[0062]不僅流體接口 10而且流體接口 IOa可以類似于在圖4中的設(shè)計那樣或者設(shè)置在殼體上部分2上或者直接設(shè)置在連接件18上。
[0063]圖5的右部分示出了類似于圖5的左部分的連接件18的設(shè)計，然而流體接口 10或者流體入口 11和流體出口 12在此具有不同的設(shè)計。流體入口 11和流體出口 12在此具有大體矩形的基本形狀。
[0064]而且與圖5的實施例不同地，可以選擇其他形狀用于流體接口 10、IOa或者流體入口 IlUla或者流體出口 12、12a。在兩個視圖中，隔板9各自實現(xiàn)了內(nèi)部容積分隔為兩個腔。兩個腔通過隔板9中的一個區(qū)域相互流體連接，該區(qū)域在圖5中未示出。
[0065]圖6示出了連接件19的另一改進。除了栓釘狀元件4、連接條5和環(huán)繞的邊緣7，連接件19具有加熱元件14，其在連接條5上或連接條5內(nèi)走向。
[0066]這些加熱元件可以有利地是電阻加熱元件或PTC加熱元件。
[0067]在環(huán)繞的邊緣7中設(shè)有一個連接線路13，經(jīng)由該連接線路給在連接件19中的加熱元件14供給電流。
[0068]在圖6的下部分中示出了一個細節(jié)視圖，由此可見，加熱元件14或者線路一各個加熱元件14與所述線路連接——沒有通過栓釘狀元件4走向而是環(huán)繞該栓釘狀元件4被引導(dǎo)，以便不減弱栓釘狀元件4的結(jié)構(gòu)上的完整性。
[0069]加熱元件14可以在此或者安裝在連接條5的外圓周上或者在制造工藝中連同連接件19 一起被注入到連接條5中。這可以有利地通過制造過程借助于注塑實現(xiàn)。
[0070]圖7示出了連接件20的另一備選設(shè)計方案。與圖6的連接件19不同，連接件20不具有栓釘狀元件4。由此產(chǎn)生了連接件20，其在連接條5的節(jié)點上具有開口 15以代替栓釘狀元件4。該開口 15用于在熱交換器I內(nèi)在其殼體上部分2或殼體下部分3上定位和固定連接件20。
[0071]如也在圖6中那樣，連接件20具有加熱元件14以及一個在邊緣7中走向的連接線路13。
[0072]圖8示出了熱交換器I的截面圖。在圖8的熱交換器I中限制集成有按照圖7的連接件20。如在圖8的右部分中可看到的那樣，現(xiàn)在殼體上部分2或殼體下部分3各具有一個突出部分16，其用于定位按照圖7的連接件20。突出部分16在此如此設(shè)計，使得按照圖7的連接件20的開口 15可以準確匹配地環(huán)繞突出部分16接合。在圖8中示出的熱交換器I的其它結(jié)構(gòu)與在前面的附圖中描述的結(jié)構(gòu)對應(yīng)。
[0073]在圖1至8中示出的所有連接件17、18、19、20可以例如由一種纖維強化的塑料組成，其給予連接件17、18、19、20特別是高的堅固性。在此連接件17、18、19、20可以有利地在一個注塑工藝中制造。備選地，由一種金屬材料制造連接件17、18、19、20也是可行的。
[0074]殼體上部分2以及殼體下部分3可以可選擇地由一種塑料或一種輕金屬例如鋁組成。而且也可以由一種復(fù)合材料——例如一種塑料-鋁-塑料組合物或者一種由纖維或組織(例如玻璃纖維或碳纖維)強化的塑料一制造所述部分。同樣所謂的有機表(Organobleche)是可行的。
[0075]熱交換器I可以通過多個不同的方法制造。根據(jù)用于殼體上部分2或殼體下部分3的材料選擇可以使用焊接工藝、粘接工藝或其他機械接合工藝。
【權(quán)利要求】
1.一種熱交換器(I)，其具有一個殼體，該殼體具有第一流體接口(8、9、10、10a)和第二流體接口(8、9、10、IOa),經(jīng)由所述流體接口所述殼體與流體回路流體連接并且流體流過所述殼體，其中所述殼體具有一個殼體上部分(2)和一個殼體下部分(3),其中所述殼體下部分(3)與所述殼體上部分(2)通過連接件(17、18、19、20)以形狀配合和/或材料配合的方式連接，其特征在于，所述連接件(17、18、19、20)具有多個栓釘狀元件(4)，栓釘狀元件(4)通過連接條(5)相互連接，其中所述連接件(17、18、19、20)具有一個至少部分環(huán)繞的邊緣(7)并且至少所述栓釘狀元件(4)和/或所述邊緣(7)與所述殼體上部分和/或所述殼體下部分接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器(I)，其特征在于，所述殼體上部分是一個蓋板而所述殼體下部分是一個底板。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述連接件(17、18、19、20)由一種塑料或者由一種纖維復(fù)合材料形成。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求1或2所述的熱交換器(I)，其特征在于，所述連接件(17、18、19、20)通過注塑方法制造。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的熱交換器(I)，其特征在于，所述殼體上部分(2)和/或所述殼體下部分(3)在其平面地擴展的內(nèi)表面上具有容納區(qū)域(6)，所述容納區(qū)域與所述栓釘狀元件(4)的外輪廓和/或所述邊緣的外輪廓一致。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述栓釘狀元件(4)和/或所述連接條(5)的橫截面沿流體流動方向具有有利于流動的構(gòu)型。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述連接件(17、18、19、20)與所述殼體上部分(2)和/或所述殼體下部分(3) —體成型。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述連接件(20)由兩部分構(gòu)成，其中所述栓釘狀元件(4 )與殼體上部分(2 )和/或殼體下部分(3 )連接并且一個基本上由連接條(5)形成的柵形的結(jié)構(gòu)可放入到所述殼體中并且通過形狀配合和/或材料配合與栓釘和/或與殼體上部分和/或殼體下部分連接。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述流體接口(9、10、IOa)中的至少之一與所述連接件(17、18、19、20) —體成型，其中所述殼體上部分(2)和/或所述殼體下部分(3)具有一個與所述至少一個流體接口(9、10、IOa) —致的開口。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述殼體上部分(2)和/或所述殼體下部分(3 )具有所述流體接口中的至少一個(8 )。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的熱交換器(1)，其特征在于，所述連接條(5)或所述柵形的結(jié)構(gòu)和/或所述邊緣包含一個或多個加熱元件(14)。
【文檔編號】H01M10/613GK103715475SQ201310447072
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】阿希姆·韋貝爾特, 斯特凡·赫爾什 申請人:貝洱兩合公司