本實用新型屬于電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動車輛上的發(fā)熱件降溫用全鋁式板式換熱器。

背景技術(shù)：

在汽車領(lǐng)域中，目前常見的電動車輛主要有電動家用汽車和電動大巴車。在這些電動車輛上存在較多的發(fā)熱件，比如電池包是最大的發(fā)熱件，對于發(fā)熱件來說，在工作的過程中需要及時有效的降溫。目前，針對發(fā)熱件一般采用液-液換熱或氣-液換熱的方式進行降溫，其中在降溫回路上最關(guān)鍵的零部件為換熱器，換熱器通常采用工業(yè)上的板式換熱器結(jié)構(gòu)，即板片之間設(shè)置密封墊，通過密封墊進行密封，現(xiàn)有板式換熱器應(yīng)用在車輛上存在以下幾方面的不足：

1、現(xiàn)有技術(shù)的板式換熱器材料主要為：奧氏體不銹鋼、鈦及鈦合金、鎳及鎳合金、銅等四類冷軋薄板，以上材料的密度大，質(zhì)量過重，不利于車輛輕量化。

2、現(xiàn)有板式換熱器的材料質(zhì)量大，導(dǎo)致其熱容量較大，影響了其換熱性能，換熱效率有待進一步提高。

3、現(xiàn)有板式換熱器的板片上通常采用人字型波紋結(jié)構(gòu)，這樣，形成的流道的流阻大。

4、現(xiàn)有板式換熱器的板片之間通過密封墊進行密封連接，密封性差，易于產(chǎn)生泄漏，耐壓能力較低，一般約為1MPa，耐溫能力受墊片材料的限制。

5、現(xiàn)有板式換熱器的板片為對稱式板片結(jié)構(gòu)，即板片正反兩側(cè)的波紋幾何形狀和結(jié)構(gòu)尺寸完全一樣，這樣板片兩側(cè)形成的流道的特性一致，該種類型的板式換熱器可稱為對稱型板式換熱器。對稱型板式換熱器較適用于對稱型流體進行換熱，具體的，冷、熱流體的質(zhì)量流率比(或質(zhì)量流率與比定壓熱容乘積之比，或溫差比)大致相等，或比值在0.7至1.5的范圍內(nèi)，否則在設(shè)計計算時，往往存在這樣兩種不匹配的情況：

1)冷、熱流體的流速差別較大；低流速側(cè)壓力降過小，通常需要串聯(lián)，導(dǎo)致?lián)Q熱面積過大，即“壓力降控制設(shè)計”；

2)滿足兩側(cè)壓力降要求時，換熱面積太小，傳熱量不足，即“熱控制設(shè)計”。

在車輛上實際應(yīng)用中，冷、熱流體的熱特性和壓力降要求往往并不相同，即為“非對稱換熱流體”，其冷、熱兩側(cè)的傳熱性能無法同時滿足要求，或允許的壓力降不能充分利用，從而造成換熱體積無謂增大，一方面增加了換熱器的成本，另一方面造成車內(nèi)空間的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種質(zhì)量輕、熱量浪費小、換熱效率高、密封性好、耐壓耐溫性好，可實現(xiàn)換熱器體積小型化的電動車輛上的發(fā)熱件降溫用全鋁式板式換熱器。

本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

電動車輛上的發(fā)熱件降溫用全鋁式板式換熱器，包括前端板、與前端板平行設(shè)置的后端板、設(shè)置在前后兩端板之間的數(shù)片換熱板片，前端板與位于最前端的換熱板片之間、相鄰的換熱板片之間及后端板與位于最后端的換熱板片之間均形成沿周邊密封的夾腔，其特征在于：前端板、后端板、數(shù)片換熱板片均由鋁合金材料制成，且通過釬焊的方式形成整體連接；在前端板上靠近四個邊角的位置各設(shè)有一個角孔，位于上部的兩個角孔位置分別安裝有冷流體進口接管和熱流體出口接管，位于下部的兩個角孔位置分別安裝有冷流體出口接管和熱流體進口接管；在每片換熱板片上與前端板上的四個角孔對應(yīng)的位置均設(shè)有過流通孔，對應(yīng)位置的過流通孔前后依次銜形成過流通道，與冷流體進口接管連通的過流通道為冷流體輸入通道，與冷流體出口接管連通的過流通道為冷流體輸出通道，與熱流體進口接管連通的過流通道為熱流體輸入通道，與熱流體出口接管連通的過流通道為熱流體輸出通道；換熱板片通過過流通孔部位的配合使換熱器內(nèi)部的夾腔形成依次交替布置的熱流體流道腔和冷流體流道腔，熱流體流道腔連通熱流體輸入通道和熱流體輸出通道，冷流體流道腔連通冷流體輸入通道和冷流體輸出通道；在每片換熱板片上均布滿凸起，凸起朝向?qū)?yīng)冷流體流道腔一側(cè)，相鄰的兩片換熱板片上的凸起呈鏡像對稱設(shè)置，對應(yīng)于每個冷流體流道腔的兩片換熱板片上的凸起在冷流體流道腔內(nèi)均形成一一接觸，并釬焊連接，使相應(yīng)冷流體流道腔內(nèi)在沿著換熱板片的寬度方向形成多條由上至下曲折延伸的冷流體流通通道，且使前后相鄰的熱流體流道腔均形成兩側(cè)面設(shè)有凹坑的整體通道腔結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的：設(shè)置在換熱板片上的凸起的深度取1mm～8mm，換熱板片兩側(cè)的熱流體流通腔和冷流體流道腔內(nèi)產(chǎn)生的流體流量為1.5倍～6倍。

優(yōu)選的：冷流體進口接管和冷流體出口接管安裝在前端板的一側(cè)，熱流體進口接管和熱流體出口接管安裝在前端板的另一側(cè)。

優(yōu)選的：每片換熱板片位于上部的兩個過流通孔和位于下部的兩個過流通孔之間的區(qū)域由上下依次設(shè)置的上分流區(qū)、換熱區(qū)和下分流區(qū)構(gòu)成，其中設(shè)置在上分流區(qū)和下分流區(qū)的凸起的密度均大于設(shè)置在換熱區(qū)的凸起的密度。

優(yōu)選的：設(shè)置在上分流區(qū)和下分流區(qū)的凸起均按照上下相鄰兩排依次交錯的方式布置、且上分流區(qū)和下分流區(qū)的凸起為方形凸起結(jié)構(gòu)；設(shè)置在換熱區(qū)的凸起除位置中部凸起上下依次對正外，中部凸起兩側(cè)的凸起均按照上下相鄰兩排依次交錯的方式布置，且換熱區(qū)的凸起為半球形凸起結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的：設(shè)置在板片換熱區(qū)的凸起的直徑為1mm～5mm，上下相鄰兩排凸起的間距為3mm～5mm，上排凸起與下排對應(yīng)的兩個凸起的中心連線形成的夾角的角度為50°～120°。

優(yōu)選的：設(shè)置在上分流區(qū)和下分流區(qū)的凸起的寬度為0.8mm～3mm，上下相鄰兩排凸起的間距為1.5mm～3.5mm，上排凸起與下排對應(yīng)的兩個凸起的中心連線形成的夾角的角度為60°～120°。

優(yōu)選的：在換熱板片上設(shè)置凸起的一側(cè)涂覆有防冷流體腐蝕的第一涂層，在換熱板片上設(shè)置凹坑的一側(cè)涂覆有防熱流體腐蝕的第二涂層。

本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是：

1、本換熱器的構(gòu)件全部采用鋁合金，構(gòu)成一種全鋁式換熱器，因鋁材的密度比不銹鋼等現(xiàn)有制作換熱器的材料都小，相同體積大小的全鋁板式換熱器，可將傳統(tǒng)換熱器的重量減低約60％，這樣，可大幅度降低換熱器的質(zhì)量，尤其適用于當(dāng)前關(guān)注度較高的新能源車輛對輕量化方面的要求。

2、本換熱器采用全釬焊式結(jié)構(gòu)，避免了接觸的零部件之間使用墊片，保證了換熱器的密封性，提高了耐壓強度、耐高低溫性能、抗震性能及可靠性等。

3、由于鋁材具有良好的導(dǎo)熱性能，本全鋁式換熱器相比于現(xiàn)有的板式換熱器，實現(xiàn)了冷熱流體的快速換熱，提高了換熱效率高和減小了熱量損耗。

4、換熱板片上設(shè)置上述凸起，使換熱板片的兩側(cè)形成容量不同的冷流體流道腔和熱流體流道腔，即形成一種非對稱的流通腔結(jié)構(gòu)，非對稱的流通腔結(jié)構(gòu)滿足了非對稱換熱流體的換熱要求，確保了換熱器的最大利用效率，從而也實現(xiàn)了換熱器體積及重量最小化。

附圖說明

圖1是本實用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的立體拆分圖；

圖3是圖2中相鄰兩換熱板片的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1中相鄰兩換熱板片配合的橫截面示意圖；

圖5是圖1中換熱板片的平面示意圖；

圖6是圖5中換熱板片的局部放大示意圖Ⅰ；

圖7是圖5中換熱板片的局部放大示意圖Ⅱ；

圖8是凸起采用其他形狀及排布的換熱板片的平面示意圖。

圖中：1、前端板；2、后端板；3、換熱板片；3-1、過流通孔；3-2、凸起；4、冷流體進口接管；5、熱流體出口接管；6、冷流體出口接管；7、熱流體進口接管；8、熱流體流道腔；9、冷流體流道腔。

具體實施方式

為能進一步了解本實用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

請參閱圖1-8，電動車輛上的發(fā)熱件降溫用全鋁式板式換熱器，主要包括前端板1、與前端板平行設(shè)置的后端板2、設(shè)置在前后兩端板之間的數(shù)片換熱板片3，前端板與位于最前端的換熱板片之間、相鄰的換熱板片之間及后端板與位于最后端的換熱板片之間均形成夾腔。上述前端板、后端板、數(shù)片換熱板片均由鋁合金材料制成，且通過釬焊的方式形成整體連接。即前端板的邊緣部位與位于最前端的換熱板片的邊緣部位、任意相鄰的兩換熱板片的邊緣部位及后端板的邊緣部位與位于最后端的換熱板片的邊緣部位均通過釬焊的方式直接固定連接。這樣，就避免了在前、后兩端板與換熱板片在對應(yīng)的需要密封的部位及相鄰的兩換熱板片在對應(yīng)需要密封的部位設(shè)置密封圈，保證了形成的夾腔的密封性，具有較好的耐壓耐溫性。在上述前端板上靠近四個邊角的位置各設(shè)有一個角孔，位于上部的兩個角孔位置分別安裝有冷流體進口接管4和熱流體出口接管5，位于下部的兩個角孔位置分別安裝有冷流體出口接管6和熱流體進口接管7。在每片換熱板片上與前端板上的四個角孔對應(yīng)的位置均設(shè)有過流通孔3-1，對應(yīng)位置的過流通孔前后依次銜形成過流通道，與冷流體進口接管連通的過流通道為冷流體輸入通道，與冷流體出口接管連通的過流通道為冷流體輸出通道，與熱流體進口接管連通的過流通道為熱流體輸入通道，與熱流體出口接管連通的過流通道為熱流體輸出通道。換熱板片通過過流通孔部位的配合使換熱器內(nèi)部的夾腔形成依次交替布置的熱流體流道腔8和冷流體流道腔9。熱流體流道腔連通熱流體輸入通道和熱流體輸出通道，冷流體流道腔連通冷流體輸入通道和冷流體輸出通道。具體的，為實現(xiàn)上述熱流體流道腔和冷流體流道腔交替布置的結(jié)構(gòu)，相鄰的兩片換熱板片在四個過流通孔位置采用不同的配合結(jié)構(gòu)，對于構(gòu)成冷流體流道腔的兩片換熱板片而言，位于冷流體輸入通道上的兩個過流通孔和位于冷流體輸出通道上的兩個過流通孔均形成一種與對應(yīng)冷流體流道腔連通的局部接觸配合，而位于熱流體輸入通道上的兩個過流通孔和位于熱流體輸出通道上的兩個過流通孔均形成一種與對應(yīng)冷流體流道腔不連通的全接觸配合。而對于構(gòu)成熱流體流道腔的兩片換熱板片而言，上述過流通孔部位的配合則剛好相反。在每片換熱板片上均布滿凸起3-2，凸起朝向?qū)?yīng)冷流體流道腔一側(cè)，相鄰的兩片換熱板片上的凸起呈鏡像對稱設(shè)置，對應(yīng)于每個冷流體流道腔的兩片換熱板片上的凸起在冷流體流道腔內(nèi)均形成一一接觸，并釬焊連接，使相應(yīng)冷流體流道腔內(nèi)在沿著換熱板片的寬度方向形成多條由上至下曲折延伸的冷流體流通通道，且使前后相鄰的熱流體流道腔均形成兩側(cè)面設(shè)有凹坑的整體通道腔結(jié)構(gòu)。這樣，換熱板片的兩側(cè)形成一種非對稱的流通腔結(jié)構(gòu)。一方面，換熱板片兩側(cè)的冷流體流道腔和熱流體流道腔的容量不同，以對應(yīng)兩側(cè)“非對稱流體”不同的流量；另一方面，換熱板片兩側(cè)形成的流道的結(jié)構(gòu)不同。如換熱器冷或熱流體一側(cè)為單向流，則凸部及凹部的結(jié)構(gòu)、排布設(shè)計形成流道要使流體呈網(wǎng)狀三維渦流流態(tài)，使該板式換熱器具有承受壓力高、傳熱性能好、適用范圍廣的優(yōu)點。如換熱器冷或熱流體一側(cè)為兩相流，結(jié)構(gòu)的設(shè)計需考慮沸騰或凝結(jié)的物理特點而進行換熱方面的強化。如使得冷或熱流體一側(cè)的結(jié)構(gòu)有力于產(chǎn)生較多的汽化核心?；騼上嗔鞯暮瑲饬?即蒸汽干度)、質(zhì)量流速和壓力在適合的范圍內(nèi)，盡可能的形成換熱效率較高的環(huán)狀流，使得管壁的液膜厚度變小，熱阻減小。

上述結(jié)構(gòu)中，設(shè)置在換熱板片上的凸起的深度取1mm～8mm，換熱板片兩側(cè)的熱流體流通腔和冷流體流道腔內(nèi)產(chǎn)生的流體流量比為1.5倍～6倍。具體的，凸起的深度與流體流量比呈正比，可根據(jù)實際使用的冷、熱流體，采用適合的凸起深度，以便使冷熱流體換熱達到最佳的效果。

上述結(jié)構(gòu)中，冷流體進口接管和冷流體出口接管優(yōu)選安裝在前端板的一側(cè)，熱流體進口接管和熱流體出口接管安裝在前端板的另一側(cè)，這樣，冷流體經(jīng)冷流體進口接管進入到冷流體輸入通道，然后向下分流到各個冷流體流道腔內(nèi)，在冷流體流道腔內(nèi)由上至下流動，流到下端位置，并匯流冷流體輸出通道內(nèi)，然后從冷流體出口接管排出，進行循環(huán)流動，在冷流體流動的過程中，熱流體經(jīng)熱流體進口接管進入到熱流體輸入通道，然后向上分流到各個熱流體流道腔內(nèi)，熱流體逐漸充滿熱流體流道腔，并向上匯流到熱流體輸出通道內(nèi)，然后從熱流體出口接管排出，進行循環(huán)流動，在冷熱流體循環(huán)流動的過程中，實現(xiàn)了熱量的交換。冷流體進口接管和冷流體出口接管、熱流體進口接管和熱流體出口接管也可采用異側(cè)的方式進行安裝設(shè)置。

上述結(jié)構(gòu)中，每片換熱板片位于上部的兩個過流通孔和位于下部的兩個過流通孔之間的區(qū)域優(yōu)選由上下依次設(shè)置的上分流區(qū)、換熱區(qū)和下分流區(qū)構(gòu)成，上分流區(qū)、換熱區(qū)和下分流區(qū)在附圖中分別用L1、L2和L3來標(biāo)示，其中設(shè)置在上分流區(qū)和下分流區(qū)的凸起的密度均大于設(shè)置在換熱區(qū)的凸起的密度。設(shè)置分流區(qū)，其作用是促使流體沿?fù)Q熱板片的整個寬度均勻分布，充分利用全部板片面積并盡可能減少壓力降，從而提高換熱器的性能。對于流體沿?fù)Q熱板片縱向同一側(cè)的過流通孔進、出的同側(cè)流，分流區(qū)的設(shè)計可使流體分布保持均勻性就顯得更為重要。本換熱器為非對稱板式換熱器，其板片分流區(qū)也采用了非對稱結(jié)構(gòu)，使兩側(cè)冷熱流體分別呈網(wǎng)狀均勻分布。

上述結(jié)構(gòu)中，凸起的形狀和排布形式不受限制，凸起可采用半球形、方形、長圓形等，凸起的排布可采用上下排交錯排布、人字形排布、斜坡形排布、菱形排布等。在本實用新型中，設(shè)置在上分流區(qū)和下分流區(qū)的凸起均按照上下相鄰兩排依次交錯的方式布置、且上分流區(qū)和下分流區(qū)的凸起為方形凸起結(jié)構(gòu)，設(shè)置在換熱區(qū)的凸起除位置中部凸起上下依次對正外，中部凸起兩側(cè)的凸起均按照上下相鄰兩排依次交錯的方式布置，且換熱區(qū)的凸起為半球形凸起結(jié)構(gòu)。采用上述凸起形狀及排布方式，流體在流體流通腔內(nèi)的流阻較小，保證較強的流動擾流，使流體分布均勻，強化換熱性能，同時，換熱板片加工工藝簡單，容易實現(xiàn)，釬焊后不良率低，產(chǎn)品能形成較高的承壓強度。

在換熱區(qū)采用半球形凸起及凸起按照上述方式排布的基礎(chǔ)上，優(yōu)選如下參數(shù)設(shè)置：設(shè)置在板片換熱區(qū)的凸起的直徑為1mm～5mm，在附圖中用D表示，上下相鄰兩排凸起的間距為3mm～5mm，該間距值在附圖中用H1表示，上排凸起與下排對應(yīng)的兩個凸起的中心連線形成的夾角的角度為50°～120°，該夾角值在附圖中用R1表示。

在上分流區(qū)和下分流區(qū)的凸起均采用方形凸起及凸起按照上述方式排出的基礎(chǔ)上，優(yōu)選如下參數(shù)設(shè)置：設(shè)置在上分流區(qū)和下分流區(qū)的凸起的寬度為0.8mm～3mm，在附圖中用W表示，上下相鄰兩排凸起的間距為1.5mm～3.5mm，在附圖中用H2表示，上排凸起與下排對應(yīng)的兩個凸起的中心連線形成的夾角的角度為60°～120°，在附圖中用R2表示。

上述結(jié)構(gòu)中，在換熱板片的兩個側(cè)面進一步涂覆不同性質(zhì)的涂層，具體的，在換熱板片上設(shè)置凸起的一側(cè)涂覆有防冷流體腐蝕的第一涂層，在換熱板片上設(shè)置凹坑的一側(cè)涂覆有防熱流體腐蝕的第二涂層。這樣，確保了不發(fā)生內(nèi)、外側(cè)不同流動介質(zhì)而引起的腐蝕失效，提高了換熱器的耐腐蝕性能和使用壽命。防腐材料的選用，需要考慮車輛換熱器介質(zhì)的性質(zhì)、使用條件、操作條件，以及材料的成型加工性能、耐腐蝕性能等方面的因素。

本換熱器除可應(yīng)用于車輛換熱系統(tǒng)中，也適用于其他需流體與流體間換熱的系統(tǒng)。具有換熱效率高、質(zhì)量輕和密封性能高的優(yōu)點。