带有一体式电加热元件和多个流体流动通路的热交换器的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月7日提交的美国临时专利申请号62/639,537的优先权和权益；以及2018年10月29日提交的美国临时专利申请号62/752,035的优先权和权益，它们的内容通过引用并入本文。

本公开涉及用于车辆(诸如电池电动车(bev)和混合动力电动车(hev))的热交换器，并且特别涉及具有多个流体流动通路的热交换器，并且多个流体流动通路在它们外表面上设置有电加热元件以用于快速加热处于流体通道内部的流体。

背景技术：

在具有内燃发动机的传统车辆中，由发动机产生大量废热。这些废热中的一些可以从车辆废气和/或冷却系统回收并且以各种方式加以利用。例如，由发动机加热的冷却剂可用于提供加热的空气以加热乘客舱。此外，从冷却剂和/或废气回收的废热可以被用于车辆的主动预热(awu)系统，以便利用热交换器，通过直接或间接加热油和/或冷却剂而加热系统部件(诸如发动机、变速箱和车桥)，油和/或冷却剂循环经过这些部件，以便在启动条件下将这些部件和/或流体快速带到它们的最佳工作温度。

因为来自内燃发动机的废热在bev中不可获得，而在hev中可有限度地获得，所以替代的热源是必需的或者至少是期望的，以便为乘客舱加热和为awu系统提供热量。

另外，诸如在bev和hev中使用的那些锂离子电池系统的关键限制在于，电池不能在远低于0℃、特别是是低于-5℃的温度下可靠地操作或充电。理想情况下，从冷启动起，应当尽快将电池温度带到约5至20℃。在达到这个温度之前，电池具有受限制的电力容量，并且尝试在低于此范围的温度下进行充电或放电可能损坏电池。

通过加热电池而获得的益处会由于使热传递流体被激励和泵送经过热交换器所需的能量而至少部分地抵消，因为该能量通常必须由电池提供。

为了节省空间并且使成本和复杂性最小化，通常希望在可能的情况下集成车辆加热/冷却系统的部件。例如，尽管已知将加热元件集成到流体加热装置中，但是存在许多技术问题，这些技术问题限制了用于车辆各种应用的表面膜加热技术与流体加热装置的有效集成。

因此，需要一种热交换器，其能够加热和可选地冷却bev和hev中的电池，同时使由这种热交换器引起的寄生能量损失最小化，并且使附加的车辆部件的数量最小化。

技术实现要素：

根据本公开的一个方面，提供了一种热交换器，该热交换器具有入口和出口，并且包括第一通道结构和第一电加热元件。

根据一个方面，第一通道结构限定第一流体流动通路，并且包括第一板、第二板和第一流体流动通路。第一板和第二板各自具有向内面朝着第一流体流动通路的内表面，以及向外背离第一流体流动通路的相对的外表面。第一流体流动通路由第一板和第二板的内表面之间的空间限定。

根据一个方面，第一板和第二板由铝构成。

根据一个方面，第一电加热元件定位在流体流动通路的外部并且邻近第一通道结构的第一板的外表面，使得在使用热交换器期间，由第一电加热元件产生的热量穿过第一板传递至处于第一流体流动通路中的流体。

根据一个方面，第一电加热元件具有从约1μm至约1000μm的厚度。

根据一个方面，第一电加热元件包括最靠近第一板的外表面的电绝缘介电基层和在介电层上的电阻加热器层。

根据一个方面，介电基层包括导热、电绝缘的复合层，该复合层包括与颗粒填充材料混合的聚合物。

根据一个方面，介电基层与第一板的外表面直接接触并且直接热粘接。

根据一个方面，第一板和第二板中的至少一个包括成形板，该成形板具有大体上平坦且平面的基部，基部在所有侧上都被凸起的外围侧壁围绕，凸起的外围侧壁具有限定密封表面的平面凸缘，凸起的外围凸缘沿着密封表面密封地固定至相对的第一板和第二板中的一个。

根据一个方面，第一板是基本上完全平坦的，并且第二板包括成形板。

根据一个方面，该热交换器还包括湍流增强插入件，其被设置在第一通道结构的第一流体流动通路中，湍流增强插入件包括波纹状的翅片或湍流器，具有由侧壁连接的脊部，其中第一多个脊部与第一板的内表面接触并且冶金地粘接。

根据一个方面，该热交换器还包括至少一个散热板，至少一个散热板具有通过冶金粘接固定至第一板外表面的内表面，以及供直接施加至第一电加热元件的外表面，并且第一电加热元件的介电基层与散热板的外表面直接接触并直接热粘接。

根据一个方面，第二板包括成形板，该成形板具有大体上平坦且平面的基部，基部在所有侧上都被凸起的外围侧壁围绕，凸起的外围侧壁具有限定密封表面的平面凸缘，凸起的外围凸缘沿着所述密封表面密封地固定至第一板。

根据一个方面，第二板具有形成在其平坦且平面的基部中的多个突起部，突起部的高度与凸起的外围凸缘的高度相同，每个突起部具有与外围凸缘的平面密封表面共面的密封表面。

根据一个方面，突起部的密封表面冶金地粘接到第一板的内表面。

根据一个方面，突起部包括肋和/或凹窝。

根据一个方面，热交换器还包括限定第二流体流动通路的第二通道结构，以及第二电加热元件。

根据一个方面，第二通道结构包括第一板、第二板和第二流体流动通路。

根据一个方面，第二流体流动通路由第二通道结构的第一板和第二板的内表面之间的空间限定。

根据一个方面，第二通道结构的第一板和第二板由铝构成。

根据一个方面，第二通道结构的第一板和第二板各自有向内面朝着第二流体流动通路的内表面，以及向外背离第二流体流动通路的相对的外表面。

根据一个方面，第二电加热元件定位在第二流体流动通路的外部并且邻近第二通道结构的第一板的外表面，使得在使用热交换器期间，由第二电加热元件产生的热量穿过第二通道结构的第一板传递至处于第二流体流动通路中的流体。

根据一个方面，第二电加热元件具有从约1μm至约1000μm的厚度。

根据一个方面，第二电加热元件包括最靠近第二板的外表面的电绝缘介电基层和在介电层上的电阻加热器层。

根据一个方面，第二电加热元件的介电基层包括导热、电绝缘的复合层，该复合层包括与颗粒填充材料混合的聚合物。

根据一个方面，热交换器的入口与第一流体流动通路流动连通，并且热交换器的出口与第二流体流动通路流动连通。

根据一个方面，第一通道结构的第一板与第二通道结构的第一板成相向面对的关系，并且与第二通道结构的第一板隔开一间隙。

根据一个方面，第一电加热元件和第二电加热元件在间隙内部彼此隔开并且成相向面对的关系。

根据一个方面，该热交换器还包括第一间隔件，第一间隔件被接纳在第一通道结构的第一板与第二通道结构的第一板之间，第一间隔件具有至少一个流体传递开口，至少一个流体传递开口在第一流体流动通路和第二流体流动通路之间提供穿过处于第一通道结构和第二通道结构的第一板中的流体开口的流动连通，流体开口与第一间隔件的至少一个流体传递开口对齐。

根据一个方面，第一间隔件具有与第一通道结构和第二通道结构的第一板密封接合的第一表面和第二表面。

根据一个方面，热交换器还包括机械密封元件，机械密封元件在第一间隔件与第一通道结构和第二通道结构的第一板之间提供机械的密封。

根据一个方面，该热交换器还包括第二间隔件，第二间隔件被接纳在第一通道结构的第一板与第二通道结构的第一板之间，第二间隔件具有与第一通道结构和第二通道结构的第一板接合的第一表面和第二表面。

根据一个方面，第二间隔件沿着热交换器的边缘定位，入口和出口沿着该热交换器的该边缘定位。

根据一个方面，第一间隔件沿着热交换器的相对的边缘定位，该相对的边缘距离入口和出口较远。

根据一个方面，第一间隔件和第二间隔件的厚度等于间隙的高度。

根据一个方面，第一电加热元件和第二电加热元件定位在第一间隔件和第二间隔件之间，并具有间隙。

根据一个方面，第二间隔件具有至少一个流体传递开口，至少一个流体传递开口在第二流体流动通路与出口之间提供穿过第一通道结构的第一板中的流体开口的流动连通，以及穿过在第二流体流动通路的区域之外的第二通道结构的第一板中的流体开口的流动连通。

根据一个方面，热交换器还包括机械密封元件，机械密封元件在第一间隔件与第一通道结构和第二通道结构的第一板之间提供机械的密封。

根据一个方面，在第一板和第二板的内表面之间的空间还限定第二流体流动通路；其中，入口与第一流体流动通路流动连通，而出口与第二流体流动通路流动连通，入口和出口彼此隔开并且沿着热交换器的第一边缘定位。

根据一个方面，第一流体流动通路和第二流体流动通路由第一分隔肋彼此分开，并且第一流动通路和第二流动通路之间的连通被设置在位于第一分隔肋的末端的间隙处，该间隙被定位成靠近热交换器的第二边缘，以提供经过第一流体流动通路和第二流体流动通路的u型流动构造。

根据一个方面，第一电加热元件被定位成邻近第一通道结构的第一板的外表面。

根据一个方面，该热交换器还包括第二电加热元件，第二电加热元件定位在第一流体流动通路和第二流体流动通路的外部并且邻近第一通道结构的第二板的外表面，使得在使用热交换器期间，由第二电加热元件产生的热量穿过第一通道结构的第一板传递至处于第一流体流动通路和第二流体流动通路中的流体。

根据一个方面，该热交换器还包括限定第二流体流动通路的第二通道结构；其中，第二通道结构包括第一板和第二板；第二通道结构的第一板和第二板各自有向内面朝第二流体流动通路的内表面，以及向外背离第二流体流动通路的相对的外表面；以及第二流体流动通路由第二通道结构的第一板和第二板的内表面之间的空间限定。

根据一个方面，第二通道结构的第一板和第二板由铝构成。

根据一个方面，第一通道结构的第二板的外表面固定至第二通道结构的第二板的外表面。

根据一个方面，第一通道结构和第二通道结构各自限定第一流体流动通路的一部分和第二流体流动通路的一部分。

根据一个方面，第一流体流动通路的由第一通道结构和第二通道结构限定的一部分通过入口歧管连接在一起，入口歧管由靠近入口的、处于第一通道结构和第二通道结构的第二板中的、对齐的入口歧管开口限定。

根据一个方面，第二流体流动通路的由第一通道结构和第二通道结构限定的一部分通过出口歧管连接在一起，出口歧管由靠近出口的、处于第一通道结构和第二通道结构的第二板中的、对齐的出口歧管开口限定。

根据一个方面，热交换器还包括处于第二通道结构中的第二分隔肋，以将第一流体流动通路和第二流体流动通路的处于第二通道结构中的部分彼此分隔开，并且所述第一流动通路和所述第二流动通路之间的连通设置在被位于第二分隔肋的末端间隙处，间隙被定位成靠近热交换器的第二边缘，以提供经过第一流体流动通路和第二流体流动通路的u型流动构造。

根据一个方面，入口包括与入口歧管流动连通的、处于第一通道结构或第二通道结构的第一板中的开口，并且出口包括与出口歧管流动连通的、处于第一通道结构或第二通道结构的第一板中的开口。

根据一个方面，热交换器还包括第二电加热元件，第二电加热元件定位在第一流体流动通路和第二流体流动通路的外部并且邻近第二通道结构的第一板的外表面，使得在使用热交换器期间，由第二电加热元件产生的热量穿过第二通道结构的第一板传递至处于第一流体流动通路和第二流体流动通路中的流体。

根据一个方面，该热交换器还包括第二通道结构，第二通道结构包括第一板、第二板和第二流体流动通路；其中，第二流体流动通路由第二通道结构的第一板和第二板的内表面之间的空间限定；其中，第一通道结构的第二板的外表面固定至第二通道结构的第二板的外表面。

根据一个方面，入口与第一流体流动通路流动连通，并且出口与第二流体流动通路流动连通，并且入口和出口被定位成靠近热交换器的第一边缘。

根据一个方面，连通开口被设置成在靠近热交换器的远离第一边缘的第二边缘处穿过第二板，连通开口提供在第一流体流动通路和第二流体流动通路之间的流动连通。

根据一个方面，第一通道结构的第二板与第二通道结构的第二板一体地形成。

根据一个方面，热交换器还包括第二电加热元件，第二电加热元件定位在第一流体流动通路和第二流体流动通路的外部并且邻近第二通道结构的第一板的外表面，使得在使用热交换器期间，由第二电加热元件产生的热量穿过第二通道结构的第一板传递至处于第二流体流动通路中的流体。

根据一个方面，第一通道结构和第二通道结构各自包括：成形第一板，成形第一板具有大体上平坦且平面的基部，基部在所有侧上都被凸起的外围侧壁围绕，凸起的外围侧壁具有限定密封表面的平面凸缘，凸起的外围凸缘沿着密封表面密封地固定至相对的第二板的密封表面；以及基本上完全平坦的第二板。

根据一个方面，该热交换器还包括保护盖，保护盖具有与电加热元件间隔开的顶部，以及用于将盖密封至第一板的外表面的底部凸缘，底部凸缘围绕至少一个电加热元件的外周缘。

根据一个方面，该热交换器还包括弹性密封垫，弹性密封垫位于底部凸缘和第一板的外表面之间。

根据一个方面，盖还包括多个可折弯的凸片，每个凸片具有被固定至底部凸缘的一个边缘，凸片围绕第一板和第二板的外边缘向下和向内折弯。

根据一个方面，该热交换器还包括高压连接器，高压连接器安装在盖中的孔的上方，并且连接至电加热元件的高压引线。

根据一个方面，热交换器包括用于间接加热相距热交换器较远的一个或多个车辆部件的流体加热器。

根据一个方面，第一电加热元件和第二电加热元件中的至少一个具有平坦的外表面，该外表面适于与一个或多个车辆部件热接触，以直接加热一个或多个车辆部件。

根据一个方面，第一电加热元件和第二电加热元件中的至少一个的平坦的外表面适于支撑一个或多个车辆部件；以及其中，一个或多个车辆部件包括用于车辆的可再充电锂离子电池的一个或多个电池单体或电池模块。

根据一个方面，第一电加热元件和第二电加热元件中的每个还包括电绝缘的介电顶层，电绝缘的介电顶层限定电加热元件的平坦的外表面。

附图说明

现在将参考附图通过示例的方式描述本公开的示例性实施例，附图中：

图1是处于局部分解状态的、根据第一实施例的多通道热交换器的立体图；

图2是构成图1的多通道热交换器的通道之一的两个板的立体图；

图3是图2的板之一的立体图；

图3a是穿过图1的热交换器、沿x-y平面的示意性局部截面图；

图3b是穿过图1的热交换器的通道结构之一、沿z-y平面的示意性局部截面图；

图3c是图1的热交换器的仰视立体图；

图4是根据第二实施例的多通道热交换器的立体图；

图5是根据第三实施例的多通道热交换器的俯视立体图；

图6是图5的多通道热交换器的仰视立体图；

图7是以局部分解状态示出的、作为图5和图6的热交换器的微小变型的多通道热交换器的立体图；

图8是根据第四实施例的多通道热交换器的俯视立体图；

图9是处于部分分解状态的图8的多通道热交换器的立体图；

图10是根据第五实施例的多通道热交换器的俯视立体图；

图11是处于部分分解状态的图10的多通道热交换器的立体图；

图12是根据第六实施例的热交换器的立体图；

图13是根据第七实施例的热交换器的立体图；以及

图14是图13的热交换器的分解立体图。

具体实施方式

在图1至图3c中示出了根据第一实施例的多通道热交换器10。热交换器10总体上包括限定第一流体流动通路2的第一通道结构12、限定第二流体流动通路4的第二通道结构14、第一间隔件和第二间隔件16、17。热交换器10包括设置有入口配件38的入口端口6和设置有出口配件40的出口端口8，其中，这些配件将热交换器10连接至流体循环系统(未示出)的一个或多个部件。例如，要循环经过热交换器10的流体可以是冷却剂，并且入口配件38和出口配件40被连接至冷却剂循环系统，该冷却剂循环系统包括一个或多个部件，来自热交换器10的加热的冷却剂将被提供至该一个或多个部件。

在本实施例中，端口6、8和配件38、40都附接至第二(下部)通道结构14，然而，可以理解，端口6、8和配件38、40的位置可变并且取决于特定应用的包装考虑。

热交换器10的第一通道结构和第二通道结构12、14在附图中被示为大体矩形结构，各自包括相对于彼此相向面对的第一板18和第二板24。板18、24是导热的，并且各自具有向内朝着流体流动通路2或4的内表面和向外背离流体流动通路2或4的外表面。更具体地，第一板18具有内表面20和外表面22，并且第二板24具有内表面26和外表面28。

每个流体流动通路2或4由第一板和第二板18、24的内表面20、26之间的空间限定。第一板和第二板18、24在它们的外围边缘处被密封在一起，由此密封流体流动通路2或4的边缘，并且第一板和第二板18、24的位于外围边缘内侧的区域被间隔开以限定流体流动通路2或4。

在本实施例中，第一板18是基本上完全平坦且平面的，并且内表面和外表面20、22两者都是平坦且平面的。第二板24例如通过冲压(stamping)或拉伸(drawing)而成形，使得其具有大体上平坦且平面的基部30，基部30在所有侧上都被凸起的外围侧壁32围绕，侧壁32从基部30延伸到处于内表面26上的平面凸缘34，平面凸缘34限定密封表面(有时在本文中被称为“密封表面34”)，其例如通过铜焊(brazing，或称“钎焊”)或焊接而密封至处于第一板18的内表面20上的平面的外围密封表面36。可以看出，在本实施例中的第二板24的形状可提供在第一板18与第二板24之间的空间，在该空间中提供流体流动通路2或4，并且流体流动通路2或4的高度由第二板24的基部30和平面凸缘34的密封表面之间的高度差限定。

第一通道结构和第二通道结构12、14的第一板和第二板18、24可以由铝或其合金构成，并且可以通过在铜焊炉中铜焊而接合在一起。在下面的描述和权利要求中，对铝的任何引用应理解为包括铝合金，诸如3000系列合金。为了便于铜焊，在被接合的表面之间提供铜焊填料金属。可以将铜焊填料金属作为包覆层设置在第一板18和/或第二板24的密封表面34、36上，作为间隔件插设在密封表面34、36之间，和/或作为包覆铜焊片的层插设在密封表面34、36之间。因此，表面34、36可以不与彼此直接接触，而是可以通过一层铜焊填料金属和/或铜焊片密封在一起，这在图中未示出。

尽管第一板和第二板18、24被示出为具有相同或类似的厚度，但是第一板18可以包括散热器，该散热器的厚度大于第二板24的厚度，足以提供热发散、温度扩散功能。

热交换器10的每个通道结构12、14设置有电加热元件42，该电加热元件42设置在流体流动通路2或4的外侧并且定位成邻近于第一板18的外表面20，使得在使用热交换器10期间，由电加热元件42产生的热量通过第一板18传递至处于流体流动通路2或4中的流体。从附图中可以看出，例如在图3a中，设置在第一通道结构12上的电加热元件42与第二通道结构14的电加热元件42成相向面对关系，使得两个加热元件42相距等于间隔件16、17的高度(减去加热元件42本身的厚度)的距离。可以看出，这种布置可保护加热元件42不受损坏。

每个电加热元件42可包括具有一个或多个层的表面膜加热器。加热元件42通常包括至少一层导电材料和至少一层电阻材料，其中，导电材料对电阻材料提供电流，电阻材料将电流转换成热能。

各种类型的表面膜加热器可以用作第一电加热元件42。在其中热交换器10由铝构成的实施例中，期望的是第一电加热元件42包括能够直接粘接到铝基板的表面膜加热器。例如，如图3a中所示，电加热元件42可以包括最靠近第一板18的外表面22的电绝缘的介电基层44；处在介电基层44上的电阻加热器层46；处在电阻加热器层46上的电绝缘的介电顶层48(或面涂层)；以及包括一个或多个导电的条带/汇流条(bussbar)的导电层50。导电层50与电阻加热器层46直接接触，并且包括导电层50的导电条带在图3a中被示出为定位在电阻加热器层46的纵向边缘的下方，在电阻加热器层46和介电基层44之间。然而，可以理解的是，导电层50可以替代地被定位在电阻加热器层46上，在电阻加热器层46和介电顶层48之间。

具有第一电加热元件42的上述结构的表面膜加热器可以通过使用诸如筛网印刷的技术通过若干个连续的层的沉积而被施加至铝基板。第一电加热元件通常可以具有从约1μm至约1000μm的厚度。例如，电加热元件42的厚度可以是从约1μm至约700μm，或是从约150μm至约600μm，或是从约250μm至约500μm，例如从约250μm至约300μm。具有这种层状结构和这种厚度范围的表面膜加热器有时被称为“厚膜”加热器。本文所用的术语“厚膜”是指涂层大体上在厚度方面＞1μm。尽管术语“厚膜”和“薄膜”是相对的，但在涂层工业中，“薄膜”总体上是指使用纳米或亚微米厚的涂层的技术，这些涂层通过可以沉积(laydown)涂层的原子厚度的层的技术来施加。另一方面，厚膜涂层使用诸如筛网印刷的技术以一个或多个连续的层的方式来沉积。

表面膜加热元件(诸如厚膜加热元件)对于车辆应用是有利的，因为它们提供了通用的设计、高功率密度、均匀的热量以及快速的加热和冷却。另外，这种加热元件是低高度的(low-profile)且轻质的。特别地，发明人已经发现，通过对流体加热，表面膜加热元件对于直接加热待加热的车辆部件(诸如，用于bev和hev的可再充电锂离子电池)，和/或间接加热车辆部件(包括乘客舱)是有效的，上述流体将热量传递至这些车辆部件。此外，当如本文所述地将表面膜加热元件与热交换器集成在一起时，发明人发现，用于在加热元件被激活的情况下直接或间接加热车辆部件的同一热交换器可以被用于在加热元件不被激活的情况下来直接或间接冷却车辆部件。

在包括热交换器10的板18、24是由铝构成的情况下，用于施加和/或固化构成电加热元件42的涂层的处理温度具有约为600℃的上限，因为铝具有约660℃的相对较低的熔化温度，而诸如3000系列合金之类的合金具有略微更低的熔化温度。电加热元件42可承受高达约500℃的温度。

将介电基层44直接施加至热交换器10的外部表面上，并且在低于600℃的温度下(例如在约400℃至约450℃的范围内)进行热处理。热处理可以在空气中使用常规的炉子或ir加热来执行，并且使得介电基层44与铝基板粘接，在本文中称为“热粘接”。

除了具有较低的熔融温度之外，铝还具有相对较高的热膨胀系数。当介电基层44的热膨胀系数与包含热交换器10的铝的热膨胀系数显著不同时，介电基层44可能在热交换器10和/或电加热元件42的热循环期间破裂和/或从热交换器10脱离。由于这些限制，由玻璃搪瓷组成的常规绝缘层不适合用于这种应用，因为它们通常在高于铝的熔融温度的温度下施加和/或固化，并且具有比铝低的热膨胀系数。

电加热元件42的介电基层44由具有低于600℃的处理和熔化温度的材料组成；具有相对较高的热膨胀系数以匹配铝的热膨胀系数；并且具有在最高达到约250℃的热循环下的合适的电绝缘性能。例如，介电基层44可以是导热、电绝缘的复合层，其包括与颗粒填充材料混合的高温可熔融流动的热塑性聚合物。

结合到热塑性聚合物基体中的颗粒填料可提供改进的热膨胀系数，在介电基层44和铝制热交换器基板10之间匹配，以及与电加热元件42的其它层匹配。颗粒填料还可增加介电基层44的导热率，以产生对铝基板的更好的热量传递，并且防止在电加热元件42中产生“热点”。颗粒填料还用于增强介电基层44，并且在电加热元件42的随后施加的层的施加和/或固化期间，防止电加热元件42的随后施加的层沉入到介电基层44中。

介电层44的可熔融流动的高温热塑性聚合物选自包括以下物质的组：聚苯硫醚(pps)、聚邻苯二甲酰胺(ppa)、聚芳酰胺(para)、液晶聚合物、聚砜(ps)、聚醚砜(pes)、聚苯砜(ppsu)、聚酰胺酰亚胺(pai)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酮(pek)、聚醚酮醚酮(pekek)、自增强聚苯撑(srp)以及其任意两种或更多种的组合。

介电层44的颗粒填料选自包括以下物质的组：陶瓷颗粒、玻璃颗粒或高温聚合物颗粒。合适的陶瓷材料的示例包括氧化铝、氧化锆、二氧化硅(可选的是由二氧化铈稳定的氧化锆或由氧化钇稳定的氧化锆)、二氧化钛、锆酸钙、碳化硅、氮化钛、镍锌铁氧体、羟基磷灰石钙以及其任何组合。氧化铝具有最高的导热率和介电强度。

填充材料的颗粒尺寸可以在从约0.1微米至约100微米的范围内，例如约0.1至约20微米。介电基层44的填料含量为从约5至80重量％，例如为介电基层的约20至60重量％，或例如为从35至45重量％。

由电阻加热器层46产生的热量穿过介电基层44去至第一板18，并且介电基层44承受连续的较高工作温度(在约180℃或更高的温度下和/或在最高达到约250℃的热循环下)维持固体结构。另外，介电基层44抵抗第一板18与电阻加热器层46和/或导电层50之间的电击穿和电流泄漏。介电基层44可以是整体涂层，或者其可以包括一个固化在另一个上的两个或多个涂层。在任何一种或多种的可熔融流动的高温热塑性聚合物和/或特定的填料的类型和/或量方面，包括介电基层44的每个涂层可以具有相同或不同的组成。

电阻加热器层46可以包括电阻无铅复合溶胶凝胶基的层。溶胶凝胶制剂(formulation)包含反应性金属有机盐或金属盐溶胶凝胶前体(precursor)，其在施加于介电基层44上之后被热处理以形成电阻陶瓷材料，该电阻陶瓷材料在被施加电压时发热。溶胶凝胶制剂是一种含有反应性金属有机盐或金属盐溶胶凝胶前体的溶液，其被热处理以形成陶瓷材料，其选自包括以下物质的组合：氧化铝、二氧化硅、氧化锆(可选的是由氧化铈稳定的氧化锆或由氧化钇稳定的氧化锆)、二氧化钛、锆酸钙、碳化硅、氮化钛、镍铁氧体、羟基磷灰石钙以及它们的任意组合。

导电层50在电阻加热器层46之前或者之后沉积，并且在电源52和电阻加热器层46之间提供电连接。导电层50是无铅的，并且可以由包含镍、银或任何其它合适的导电粉末或薄片材料的复合溶胶凝胶制剂来制成。溶胶凝胶制剂可以由但不限于氧化铝、二氧化硅、氧化锆、或在溶液中稳定的二氧化钛金属有机前体来制备。电加热元件42的导电层50可通过任何合适的方式，诸如图3和3a中所示的电引线54、56，电连接至相同或不同的电源52。

电绝缘的介电顶层48是电绝缘的，并且可包含陶瓷、玻璃、或低熔体流动的高温聚合物的填料颗粒，并且被沉积在电阻加热器层46和/或导电层50的顶上，以保护层46和50以免由氧化、水等引起的损坏。可以理解的是，顶层48是可选的，并且可能不是在所有实施例中必需的。

在使用中，电源52经过导线54、56对导电层50施加电力以对其加热。电源52可以供应ac或dc电压。为了在bev和hev中使用，电压将至少为48v，例如280v，或者等于或大于300v。导电层50被构造成使得电阻加热器层46将在其表面积上尽可能均匀地被加热。在一些实施例中，电阻加热器层46的电阻率是约48至100欧姆/平方，其中电阻器热通量(功率密度)最高达到约25w/cm²(160w/in²)或更高。

关于电加热元件42的组成和结构的其它细节可以在美国专利号8,653,423中找到，其通过引用整体并入本文。

在图1至图3c所示的第一实施例中，第一电加热元件42被直接施加至第一板18的外表面22，并且介电基层44直接接触并且直接热粘接到第一板18的外表面22。为了提供改善的均匀性和粘附性，第一板18的外表面22是平坦的，并且可以可选地通过磨蚀、摩擦或喷砂来表面处理。

在第一通道结构和第二通道结构12、14由铝构成的情况下，它们将通过铜焊和/或焊接来组装。在将第一电加热元件42施加至第一板18之前，例如通过筛网印刷工艺来执行这些组装步骤。因此，根据本实施例，在第一通道结构和第二通道结构12、14中的每一个的其它部件完全组装之后，施加电加热元件42。

第一通道结构和第二通道结构12、14中的每一个还可包括湍流增强插入件58(诸如波纹状翅片或湍流器)以提供用于热传递的增大的湍流和表面积，由此增强从电加热元件42到流体流动通路2或4中的流体的热传递。湍流增强插入件58还为第一板和第二板18、24提供结构支撑，由此增强热交换器10的刚性。

如本文所用，术语“翅片”和“湍流器”旨在表示波纹状的湍流增强插入件58，湍流增强插入件具有通过侧壁62连接的多个脊部或峰60，并且这些脊部是平的或圆钝的，如图3b中所示。如本文所限定，“翅片”具有连续的脊部，而“湍流器”具有沿其长度中断以提供曲折的流动路径的脊部。湍流器有时被称为偏置的或切开的(lanced)条状翅片，并且这种湍流器的示例在美国专利号re.35,890(so)号和美国专利号6,273,183(so等人)中描述。so和so等人的专利通过引用整体并入本文。

处于第一通道结构和第二通道结构12、14中的每一个中的湍流增强插入件58可以被定向在流体流动通路2或4内部，并且其脊部60被布置成平行于流经流体流动通路2或4的流体的方向，使得流体流过由脊部60和侧壁62限定的开口64。插入件58的这种定向在本文中被称为“低压降”或“lpd”定向。替代地，在一些应用中，湍流增强插入件58将被定向在流体流动通路2或4的内部，并且其脊部60相对于流经流体流动通路2或4的流体的方向成角度，该角度通常为90度。插入件的这种定向在本文中被称为“高压降”或“hpd”定向。在hpd定向中，流体流经处于侧壁62中的开口和/或处于侧壁62或者插入件58的脊部60中的其它中断部。

在热交换器10中，湍流增强插入件58具有与第一板18的内表面20接触的第一多个脊部60a(在本文中称为“顶脊部”)和与第二板24的内表面26接触的第二多个脊部60b(在本文中称为“底脊部”)。

根据热交换器10的另一特征，湍流增强插入件58的顶脊部60a例如通过铜焊冶金粘接至第一板18的内表面20。

每个通道结构12、14仅包括被定位成邻近第一板18的外表面22第一电加热元件42，而没有被设置成沿第二板24的外表面28的对应的加热元件。因此，湍流增强插入件58的底脊部60b可以冶金粘接或者可以不冶金粘接到第二板24的内表面26。

可以理解的是，附图中，特别是在示意图3a和3b中所示的各种热交换器的元件并未按比例绘制。例如，本文中描述的热交换器的各种元件的厚度，包括集成在其中的加热元件的厚度，在附图中未按比例绘制。

在第一通道结构和第二通道结构12、14的金属(即铝)部件通过铜焊结合在一起，并且电加热元件42被施加至第一板18的外表面22之后，第一通道结构和第二通道结构12、14机械地结合在一起以形成热交换器10。在图1中所示的定向中，热交换器10如下所述地组装，并且第一通道结构12在第二通道结构14的顶部上。

如图2中最佳所见，入口端口6设置在第二通道结构14的第二板24中，靠近角部之一，并且入口配件38从第二板24的外表面28突出。根据图1中所示的定向，入口配件38和入口端口6位于热交换器10的下侧。

流体通过入口端口6进入第二流体流动通路4，并且流入到第一歧管空间66中(图2)，该歧管空间与入口端口6流动连通，并且包括在湍流增强嵌件58的边缘和第二板24的边缘之间的间隙，入口端口6沿第二板24的边缘形成。第一歧管空间66沿z轴延伸并且提供入口歧管，在该入口歧管中，通过入口端口6进入第二流体流道4的流体沿着第二流体流道4的宽度(沿z轴)分布，而后纵向地流过第二流体流动通路4和湍流增强插入件58(沿x轴)，朝向第二通道结构14的相对边缘。

在湍流增强插入件58与第二板24的相对边缘之间也存在间隙，该间隙包括第二歧管空间68，其沿着z轴延伸并且提供出口歧管。第二歧管空间68与处于第二通道结构14的第一板18中的一个或多个第一流体开口70流动连通。在本实施例中，存在呈狭槽形式的两个第一流体开口70，它们沿z轴伸长，并且具有与第二歧管空间68的宽度(沿x轴)类似的宽度(沿x轴)。

第一间隔件和第二间隔件16、17是沿z轴伸长的平板或条，并且被密封地容纳在第一通道结构12的第一板18和第二通道结构14的第一板18之间。

第一间隔件16包括至少一个流体传递开口72，其经过第一板的第一流体开口70而与第二歧管空间68流动连通。在本实施例中，第一间隔件16包括呈狭槽形式的两个流体传递开口72，它们沿着z轴伸长，并且具有与第一板18的狭槽式第一流体开口70相同或类似的长度和宽度。从图1中可以看出，流体传递开口72被浅的沟槽144围绕，这些浅的沟槽适合接纳密封构件146，诸如o形圈(图3a)。类似的沟槽144围绕处于间隔件16的相对表面上的开口72。接纳在这些沟槽中的弹性密封构件146在间隔件16的顶表面和底表面与第一通道结构和第二通道结构12、14的第一板18的外表面之间提供防漏密封。

流体经过第一间隔件16离开第二通道结构14的第二流体流动通路4，并且随后进入第一通道结构12的第一流体流动通路2。除了下面另外指出的以外，第一通道结构和第二通道结构12、14的结构以及组成它们的板18、24是相同的。

第一通道结构12的第一板18与第二通道结构14的第一板相同，并且包括如上所述的至少一个第一流体开口70，其在本实施例中包括两个狭槽形的开口70，这些开口70与第一间隔件16的两个流体传递开口72对齐并且与之流动连通。因此，流体经过处于第一通道结构12的第一板18中的至少一个第一流体开口70进入第一流体流动通路2。开口70和72可以在示意图3a中看到。

如上所述，第一通道结构12的流体流动通路2包括第一歧管空间66、第二歧管空间68和湍流增强插入件58。然而，在第一通道结构12中，第二歧管空间68可提供入口歧管，进入第一流体流动通路2的流体被接收在该入口歧管中，并且第一歧管空间66提供出口歧管，如下文进一步描述。

第一通道结构和第二通道结构12、14中的每一个的第一板18包括至少一个第二流体开口74，该第二流体开口位于第一板18的相对于至少一个第一流体开口70的相对边缘处。在所示的实施例中，该至少一个第二流体开口74包括靠近第一板18的角部的圆形开口。

在第一通道结构12中，第二流体开口74与第一流体流动通路2的第一歧管空间66(即，出口歧管)流动连通。可以看出，第一通道结构12的第二板24与第二通道结构14的第二板24相同，除了它缺少对应于入口端口6的开口。因此，第一通道结构中的第二流体开口74为第一流体流动通路2提供出口。

第二间隔件17包括至少一个流体传递开口76，其经过第一板18的第二流体开口74而与第一通道结构12的第一歧管空间66流动连通。在本实施例中，第二间隔件17包括单个圆形的流体传递开口76，其与第一板18的圆形的第二流体开口74对齐，并且具有相同或类似的直径。如图1中可以看出，流体传递开口76被浅的沟槽144围绕，该浅的沟槽适于接纳弹性密封件146(图3a)，诸如o形圈(未示出)。类似的沟槽144围绕处于间隔件17的相对表面上的开口76。接纳在这些沟槽144中的弹性密封构件146在间隔件17的顶表面和底表面与第一通道结构和第二通道结构12、14的第一板18的外表面之间提供防漏密封。

第二通道结构14的第一板18包括第二流体开口74，其也用作热交换器10的出口端口8。出口端口8接收经过第二间隔件17离开第一流体流动通路2的流体。开口74和76可以在示意图3a中看到。

第一通道结构12的第二板24在板24的一个角部处包括凹口或切口区域77，在该切口区域处，凸起的外围侧壁32和平面凸缘34不跟随第一板18的矩形外围形状，而是向内偏离第一板18的外围边缘以提供切口区域77。切口区域77设置成使得出口端口8位于第二板24的区域之外。这可以在图2中看到。这允许出口配件40直接附接至第二通道结构14的第一板18的外表面22。可以理解的是，切口区域77的尺寸和形状可以变化。替代地，如图3c的仰视图中所示，切口区域77可以通过仅使外围侧壁32向内偏离第一板18的外围边缘来形成，同时提供贯穿切口区域77并且跟随第一板18的外围边缘延伸的平面凸缘34。在这样的布置中，第二板24的平面凸缘34将具有与第一板18的第二流体开口74对齐的开口，并且出口配件40将替代地被附接至第二板24的外表面28。这种布置也在下面讨论的图4的实施例中示出。

热交换器10还包括多个机械紧固件78(诸如螺钉、螺栓或铆钉)，它们穿过对齐的板18和间隔件16、17的紧固件孔80，以在第一通道结构和第二通道结构12、14的第一板18和间隔件16、17之间形成密封连接。如所示的，紧固件孔80设置成围绕板18的外围和间隔件16、17的对应区域。板18、24和间隔件16、17还可包括用于将热交换器10安装至另一种结构、诸如壳体(未示出)的对齐的安装孔82。第一板18和间隔件16、17中的安装孔82中至少一些可以设置在突出的凸耳82中。对应的紧固件孔80和安装孔82可以穿过第二板24的外部密封表面34，然而，在本实施例中，孔80、82被定位在第二板24的外围的外侧。如图3a中所示，沟槽144也可以设置在第一板18的外表面22中，围绕开口70和74，沟槽144接纳诸如o形环的弹性密封元件146，以围绕开口70、72、74、76提供不透流体的密封。

在热交换器10由铝构成的情况下，每个单独的通道结构12、14的铝部件(即，板18、24、插入件58以及配件38和/或40)通过铜焊和/或焊接来完全组装，而后将电加热元件42例如通过筛网印刷工艺施加至第一板18。在施加电加热元件42之后，通过将组装的通道结构12、14与间隔件16、17机械地结合并且利用机械紧固件78将它们紧固在一起来完成热交换器10的组装。

可以看出，第一通道结构和第二通道结构12、14的电加热元件42在热交换器10中成彼此直接面对的关系，并且被保护以免与其它部件接触。在使用中，热交换器10可用于直接和/或间接地加热以及可选地冷却一个或多个车辆部件。例如，车辆部件的间接加热可以这样来完成，即，激活电加热元件42中的一个或两者以加热流过热交换器10的流体，随后从加热的流体到待加热的一个或多个车辆部件(包括乘客舱)进行热量传递。一个或多个车辆部件的直接加热可以通过将一个或多个待加热的车辆部件放置成与热交换器10的一个或多个外表面接触来完成。例如，一个或多个车辆部件可以被放置成与第一通道结构和/或第二通道结构12、14的第二板24的外表面28接触，该外表面28是平坦且平面的。在热交换器10的直接加热模式中，电加热元件42中的一个或两者被激活以加热板18、24以及流过第一流体流动通路和第二流体流动通路2、4的流体。例如在冷启动条件下，这些热量中的一些被直接传递给一个或多个车辆部件以提高其温度。此外，在热交换器10中被加热的流体可以用于间接加热距离热交换器10较远的一个或多个其它车辆部件。在热交换器10的直接冷却模式中，两个电加热元件42都被停用，并且与热交换器10的一个或多个外表面接触的一个或多个车辆部件将把热量传递给流过热交换器10的流体，至少在热交换器10中，流体比一个或多个车辆部件更冷。

在一些实施例中，车辆部件可包括电池。如果需要，热交换器10和(若干)车辆部件可以被封围在壳体内，并且入口配件和出口配件38、40突出穿过壳体的壁以连接至流体循环系统。

一旦车辆部件被充分加热，热交换器10就可以停止用作加热器，并且可以开始用作冷却器以防止车辆部件过热。在这方面，在某些操作模式下，电加热元件42会停用(去激活)，并且流体循环系统可构造成对热交换器10供应温度比与第一通道结构和/或第二通道结构12、14接触的车辆部件温度低的流体。在这些条件下，热量将从车辆部件传递至循环经过第一流动通路和第二流动通路2、4的流体，以冷却这些部件。

尽管图1至图3c示出了具有特定构造的热交换器10，但是可以理解，其它构造也是可能的。例如，入口配件和出口配件38、40可以从热交换器10的相对两侧突出。在这方面，可以消除第一板18的第二流体开口74和/或可以在不具有开口76的情况下设置第二间隔件17，而第一通道结构12的第二板24可以设置有出口端口8和出口配件40，对应于设置在第二通道结构14的第二板24中的入口端口6和入口配件38。在这样的热交换器10中，出口配件40将从热交换器10的顶部向上延伸，而入口配件38将从热交换器10的底部继续向下延伸。

图4示出了根据第二实施例的多通道热交换器86的俯视立体图，其在多个方面与热交换器10类似，并且其中相同的附图标记用于标识相同的元件。除非另有说明，否则对热交换器10的相同元件的上述描述同样适用于热交换器86，并且以下讨论将主要集中于热交换器10和86之间的差异。

在热交换器86中，湍流增强插入件58被直接形成在第一板18和第二板24中的一个或两者中的多个湍流增强特征所代替。在这方面，第一板18和第二板24中的一个或两者可以设置有多个突起部88，这些突起部通过冲压或拉伸而在板18、24中形成。

例如，热交换器86具有与热交换器10类似的总体构造，其中第一通道结构和第二通道结构12、14中的每一个包括平坦的第一板18和成形的第二板24。如图4所示，不是具有湍流增强插入件58，而是热交换器86的每个通道结构12、14具有形成在第二板24的平坦的平面基部30中的多个突起部88。突起部88具有与第二板24的基部30上方的平面凸缘34相同的高度，并且每个突起部88具有与平面凸缘34的密封表面共面的圆钝的或平坦的密封表面90。突起部88的平坦密封表面90冶金粘接到第一板18的内表面22，从而提供与如上所述的湍流增强插入件58粘结到热交换器10中的第一板18的粘结类似的热传递益处。除了为热传递提供增加的湍流和表面积之外，突起部88还为第一板和第二板18、24提供结构支撑，由此增强通道结构12、14和热交换器86的刚性。

当在平面中观察时，突起部88可以具有各种形状。例如，突起部88可以在处于流体流动通路2、4中的流体流动方向上(沿x轴)伸长，或相对于该流体流动方向成一定角度。这样的细长突起部88可以是直的或弯曲的，并且在本文中被称为“肋”，并且在图4中被标识为88a。在这些突起部没有沿任何方向显著伸长的情况下，它们在本文中被称为“凹窝”，并且在图4中被标识为88b，其中一个凹窝88b在第一歧管空间66中被提供以用于结构支撑。由于第一歧管空间66未由湍流增强插入件58支撑，因此在热交换器10的第一歧管空间66中设有类似的凹窝88b(图2)。

无论它们呈凹窝88b或者肋88a的形式，这些突起部88都将流体流引导通过流体流动通路2、4，和/或为通道2、4提供结构支撑。此外，可以看到，肋88b的端部与流体流动通路2、4的边缘隔开，由此提供如上所述的第一歧管空间和第二歧管空间66、68，在流体流动通路2、4的整个宽度(沿z轴)上提供流体分布。

图5至图6示出了根据另外的实施例的多通道热交换器92，并且图7示出了根据该实施例的较小变型的热交换器92’。热交换器92和92’在许多方面类似于热交换器10和86，并且在附图和以下描述中，相同的附图标记用于标识相同的元件。除非另有说明，否则对热交换器10和86的相同元件的上述描述同样适用于热交换器92和92’，并且以下讨论将主要集中在热交换器92和92’与热交换器10和86不同的地方。

在上述的热交换器10和86中，通过将第一通道结构和第二通道结构12、14一个叠置在另一个上，以提供被类似地布置成一个在另一个之上的第一流体流动通路和第二流体流动通路2、4，来实现两通或u型流动构造。相反，热交换器92和92’通过提供具有中间分隔肋102使得第一流体流动通路和第二流体流动通路2、4并排布置的单个通道结构(在本文中称为第一通道结构12)而实现了两通或u-流构造。

热交换器92和92’包括第一板18，该第一板具有除了沿第一板18的一端设置的承窝部分94、96之外呈平坦且平面的内表面和外表面20、22，原因将在下面讨论。

第二板24具有内表面26和外表面28，并且例如通过冲压或拉伸而成形，使得其具有大体上平坦且平面的基部30，基部30在所有侧上都被凸起的外围侧壁32围绕，侧壁32从基部30延伸到限定密封表面的平面凸缘34，平面凸缘34沿着该密封表面例如通过铜焊或焊接密封至处于第一板18的内表面20上的平面的外围密封表面36。凸起的外围侧壁32和平面凸缘34由承窝部分98、100沿着第二板24的一端中断，承窝部分98、100也通过冲压或拉伸来形成，并且出于下面讨论的原因而设置。

中间分隔肋102也设置在第二板24中，并且在承窝部分98、100之间的点处从凸起的外围侧壁32纵向延伸(沿图7中的x轴)，延伸至与处于第二板24的相对端处的凸起的外围侧壁32隔开的末端104。分隔肋102具有圆钝的或平坦的顶部密封表面106，该顶部密封表面例如通过铜焊或焊接而密封至第一板18的内表面20。可以看出，中间分隔肋102将第一流体流动通路2与第二流体流动通路4分开，并且在分隔肋102的末端104处的间隙提供第一流体流动通路和第二流体流动通路2、4之间的流动连通。

承窝部分94、96、98、100各自具有至少靠近板18、24的边缘的半圆柱形状。当组装板18、24时，承窝部分94、98结合以形成可提供与第一流体流动通路2的流动连通的第一圆柱形承窝108，并且承窝部分96、100结合以形成可提供与第二流体流动通路4的流动连通的第二圆柱形承窝110。管状配件38、40例如通过铜焊或焊接密封地接纳在第一承窝108和第二承窝110内，配件38、40从热交换器92和92’的边缘沿x轴向外突出,并且平行于板18、24的平面。任一配件38、40可用作入口或出口。尽管在此将热交换器92和92’描述为具有侧入口配件38、40，但是可以理解，配件38、40中的每一个可替代地以下述类似构造的热交换器112的方式从第一板18或第二板24沿着y轴突出。

热交换器92的每个流体流动通路2、4都设置有呈波纹状的翅片或湍流器形式的湍流增强插入件58，或者设置有在长度上延伸穿过流动通路2、4的细长肋88a。在本实施例中，每个流体流动通路2、4都设置有沿lpd定向布置的包括波纹状的翅片的湍流增强插入件58，湍流增强插入件具有在长度上延伸经过流体流动通路2、4的脊部60。从图7可以看出，第一歧管空间66设置在每个湍流增强插入件58的边缘与入口配件或出口配件38、40之间，并且第二歧管空间68设置在湍流增强插入件58的相对的边缘与第二板24的凸起的外围侧壁32之间，其中歧管空间66、68在流体流动通路2、4的宽度上提供流体分布

热交换器92和92’与热交换器10和86不同之处还在于，热交换器92包括邻近第一板18的外表面22的第一电加热元件42和邻近第二板24的外表面28的第二电加热元件70。第二电加热元件70可以与上述的第一电加热元件42相同，包括介电基层44、电阻热交换器层46、介电顶层48和导电层50，并且加热元件70可以通过与上述参考图3a相同的方式，通过电引线连接至相同或不同的电源。电加热元件42、70在热交换器92和92’中构造成略有不同。在这方面，热交换器92的第二加热元件70具有与热交换器92’的第一加热元件42类似的构造，并且热交换器92’的第二加热元件70具有与热交换器92的的第一加热元件42类似的构造。另外，热交换器92’的第二加热元件70可以被施加至散热板78的外表面，散热板78的外表面被冶金粘接至第二板24。

第二电加热元件70可以直接施加至第二板24的外表面28的平坦部分，即，不包括中间分隔肋102和承窝部分98、100的区域，并且介电基层44与第二板24的外表面28直接接触并且热粘接。为了提供改善的均匀性和粘附性，第二板24的外表面28可以可选地通过磨蚀、摩擦或喷砂来表面处理。

在热交换器92和92’由铝构成的情况下，热交换器92和92’的铝部件(即板18、24、插入件58和配件38、40)通过铜焊和/或焊接来完全组装，而后将第一电加热元件和第二电加热元件42、70例如通过筛网印刷工艺施加至第一板和第二板18、24。此外，因为电加热元件42、70被施加至第一板18和第二板24的外表面22、28，所以可以理解，湍流增强插入件58的脊部60冶金地粘接到第一板和第二板18、24的内表面20、26。

待直接加热和可选地冷却的车辆部件可以被放置成沿着热交换器92和92’的顶表面和底表面邻近或接触电加热元件42、70，该热交换器可以封装在、也可以不封装在壳体(未显示)内。另外，热交换器92和92’可以用于间接加热距离热交换器92和92’较远的车辆部件，而不管热交换器92和92’是否也用于直接加热。

图8和图9示出了多通道热交换器112，其在许多方面与热交换器10、86、92和92’类似，并且其中相同的附图标记用于标识相同的元件。除非另有说明，否则对热交换器10、86、92和92’的相同元件的上述描述同样适用于热交换器112，并且以下讨论将主要集中在热交换器112与热交换器10、86、92和92’不同的地方。

热交换器112在以下方面类似于上述热交换器92和92’，即，其提供并排布置的第一流体流动通路和第二流体流动通路2、4。热交换器112还在以下方面类似于热交换器10和86，即，其包括一个堆叠在另一个堆叠上的第一通道结构和第二通道结构12、14。然而，热交换器112与上述热交换器10和86的不同之处在于，其缺少在第一通道结构和第二通道结构12、14之间的间隔件，并且在于，电加热元件42被施加至热交换器112的顶表面和/或底表面，即外表面，而不是被定位在其内表面上。因此，在热交换器112的部件(除了加热元件42之外)由铝构成的情况下，它们可以在施加电加热元件42之前通过铜焊或焊接来组装。这样可消除在施加电加热元件42之后第一通道结构和第二通道结构12、14的机械结合的需求。

热交换器112的每个通道结构12、14包括具有平坦且平面的内表面和外表面20、22的第一板18，以及具有例如通过冲压或拉伸而成形的内表面和外表面26、28的第二板24。第二板24具有大体上平坦且平面的基部30，基部30在所有侧上都被凸起的外围侧壁32围绕，侧壁32从基部30延伸到限定密封表面的平面的凸缘34，凸缘34沿着该密封表面例如通过铜焊或焊接密封至处于第一板18的内表面20上的平面的外围密封表面36。

热交换器112包括两个第一板18和两个第二板24。第二板24彼此相同，并以背对背布置固定在一起，即一个第二板24的外表面28直接粘接到另一第二板24的外表面28。另外，每个第二板24的基部30设有靠近第二板24的同一端两个流体开口114、116，其中，流体开口114、116与第一流体流动通路和第二流体流动通路2、4流动连通。每个板24中的开口114与相邻的板24中的开口116对齐。

两个第一板18具有彼此大致相同的形状和尺寸，但是不完全相同。在这方面，第一通道结构12的第一板18具有入口端口和出口端口6、8，入口端口和出口端口6、8设有从其外表面22突出的管状入口配件和出口配件38、40。入口端口6和配件38与两个第二板24的流体开口114、116对齐并且流动连通，使得入口端口6和配件38与第一通道结构和第二通道结构12、14两者中的第一流体流动通路2流动连通。类似地，出口端口8和配件40与两个第二板24的流体开口114、116对齐并且流动连通，使得出口端口8和配件40与在第一通道结构和第二通道结构12、14两者中的第二流体流动通路42流动连通。以此方式，对齐的流体开口114、116提供在热交换器112的整个高度上(即沿y轴)延伸的入口歧管和出口歧管118、120。这些歧管118、120在其顶端朝向端口6、8敞开，并且在其相对的下端由不具有对应于端口6、8的开口的第二通道结构14的第一板18来封闭。

每个第二板24具有中间分隔肋102，该中间分隔肋102在开口114、116之间的点处从凸起的外围侧壁32纵向延伸(沿图9中的x轴)，延伸至与处于每个第二板24的相对端处的凸起的外围侧壁32隔开的末端104。分隔肋102具有圆钝的或平坦的顶部密封表面106，该顶部密封表面例如通过铜焊或焊接而密封至第一板18的内表面。可以看出，在每个通道结构12、14中，中间分隔肋102将第一流体流动通路2与第二流体流动通路4分开，并且在分隔肋102的末端104处的间隙提供第一流体流动通路和第二流体流动通路2、4之间的流动连通。

热交换器112的每个流体流动通路2、4都设置有呈波纹状的翅片或湍流器形式的湍流增强插入件58，或者设置有在长度上延伸穿过流动通路2、4的细长肋88a。在本实施例中，每个流体流动通路2、4都设置有沿lpd定向布置的包括波纹状的翅片的湍流增强插入件58，湍流增强插入件具有在长度上延伸经过流体流动通路2、4的脊部60。从图9可以看出，第一歧管空间66设置在每个湍流增强插入件58的边缘与流体开口114、116之间，并且第二歧管空间68设置在湍流增强插入件58的相对的边缘与第二板24的凸起的外围侧壁32之间，其中歧管空间66、68在流体流动通路2、4的宽度上提供流体分布

热交换器112还包括安装配置，该安装配置包括一对向外延伸的凸耳122，凸耳122位于第一板18的相对的角部，并且与设置有入口端口和出口端口6、8的端部相对。凸耳122具有孔124，并且第一板18之一的两个凸耳122设置有用于与紧固件(未示出)螺纹接合的内螺纹圆柱形安装螺柱126。

图8示出了第一电加热元件42被施加至第一通道结构12的第一板18的外表面22，即，热交换器112的顶部，配件38、40和螺柱126从该顶部突出。作为第一电加热元件42的替代或补充，第二电加热元件70可以被施加至第二通道结构14的第一板18的外表面22，即，热交换器112的平坦底部。第一电加热元件和第二电加热元件42、70可各自包括介电基层44、电阻热交换器层46、介电顶层48和导电层50，并且可以通过电引线72、74连接至相同的电源52，或连接至不同的电源。

在热交换器112由铝构成的情况下，热交换器112的铝部件(即板18、24、插入件58、配件38、40、螺柱126)通过铜焊和/或焊接来完全组装，而后将第一电加热元件和/或第二电加热元件42、70例如通过筛网印刷工艺施加至第一通道结构和第二通道结构12、14的第一板18。而且，因为电加热元件42、70被施加至第一板18的外表面22，所以可以理解，湍流增强插入件58的脊部60冶金地粘接到第一板18的内表面20。

待直接加热和可选地冷却的车辆部件可以被放置成沿着热交换器112的顶表面和底表面邻近或接触电加热元件42、70，该热交换器可以封装在，也可以不封装在壳体(未显示)内。另外，热交换器112可以用于间接加热距离热交换器112较远的车辆部件，而不管热交换器112是否也用于直接加热。

图10和图11示出了多通道热交换器128，其在许多方面与热交换器10、86、92、92’和112类似，并且其中相同的附图标记用于标识相同的元件。除非另有说明，否则对热交换器10、86、92、92’和112的相同元件的上述描述同样适用于热交换器128，并且以下讨论将主要集中在热交换器128与热交换器10、86、92、92’和112不同的地方。

热交换器128与热交换器10和86类似之处在于，通过提供一个在另一个上的第一通道结构和第二通道结构12、14，以提供被类似地布置成一个在另一个之上的第一流体流动通路和第二流体流动通路2、4，来实现两通或u型流动构造。然而，不是提供两个分离的通道结构12、14且各自包括两个分离的板18、24，而是热交换器128包括两个通道结构12、14，两个通道结构12、14包括总共三个板，两个相同的外板130和一个中间板132，如下进一步描述，中间板132将第一通道结构和第二通道结构12、14以及第一流体流动通路和第二流体流动通路2、4分开。

外板130类似于上述热交换器的第二板24，并且在以下描述中，板130的相同元件由相同的附图标记表示。在这方面，每个外板130具有内表面和外表面26、28，并且例如通过冲压或拉伸而成形，使得其具有大体上平坦且平面的基部30，基部30被凸起的外围侧壁32围绕，侧壁32从基部30延伸到限定密封表面的平面凸缘34。

外板130的一端设置有一对半圆柱形的承窝部分98、100，它们也通过冲压或拉伸而形成，承窝部分98、100被隔开并且被定位成邻近外板130的相对的角部。外板130的凸起的外围侧壁32和平面凸缘34在邻近承窝部分98所位于的角部处中断，使得在承窝部分98和第二板24的基部30之间提供流动连通。相反，平面凸缘34在设置承窝部分100的角部处变宽，使得承窝部分100被平面凸缘34沿三个侧部围绕，使承窝部分100在外板130的边缘处敞开，并且使平面凸缘34的一部分位于承窝部分100和外板130的基部30之间。

热交换器128的两个外板130以彼此面对面的相对关系来布置，使得相对的外板130中的承窝部分98和100结合以形成第一圆柱形承窝和第二圆柱形承窝108、110。管状配件38、40例如通过铜焊或焊接密封地接纳在第一承窝108和第二承窝110内，配件38、40从热交换器128的边缘沿x轴向外突出,并且平行于板130、132的平面。配件38、40可以用作入口或出口。尽管在此将热交换器128描述为具有侧入口配件38，40，但是可以理解，配件38、40可替代地在热交换器128的相对侧上从外板130(沿y轴)突出。

中间板132是平坦的，并且具有第一侧134和第二侧136。中间板132被夹在两个外板130之间，使得其中一个外板130使其平面凸缘34的密封表面被密封至中间板132的第一侧134，并且另一个板130使其平面凸缘34的密封表面被密封至中间板136的第二侧136。中间板132将第一通道结构12与第二通道结构14分开，并且将第一流体流动通路2与第二流体流动通路4分开。

在板130的基部30的整个区域上，第一流体流动通路2在一个外板130的内表面26和中间板132的第一侧134之间延伸。第一流体流动通路2与入口配件38和第一圆柱形承窝108流动连通。

类似地，在板130的基部30的整个区域上，第二流体流动通路4在另一个外板130的内表面26和中间板132的第二侧136之间延伸。第二流体流动通路4与出口配件40和第二圆柱形承窝110流动连通。

在中间板132的靠近第一圆柱形承窝和第二圆柱形承窝108、110的端部处，中间板132设置有凹口138、140，凹口138、140的尺寸和形状被设计成略大于由承窝部分100所占据的面积，使得中间板132的刚好围绕每个凹口94、96的区域将密封至平面凸缘34紧紧围绕着每个承窝部分100的部分。这可阻止承窝部分100与相邻的第一流体流动通路或第二流体流动通路2或4之间的流动连通。

中间板132的另一端，即与凹口138、140所处的端部相对的端部，设有连通开口142。连通开口142可包括多个离散的开口或连续的狭槽(如所示的)，并且沿宽度方向延伸跨越中间板132，以在热交换器128的远离入口配件和出口配件38、40的端部处允许流体从第一流体流动通路2流到第二流体流动通路4。连通开口142沿其整个外围被中间板132围绕。

在操作中，流体经过入口配件38和第一圆柱形承窝108进入第一流体流动通路2，并且流向中间板132的连通开口142。流体流过连通开口142进入到第二流体流动通路4中，随后流向出口配件40和第二圆柱形承窝110。

热交换器128的每个流体流动通路2、4都设置有呈波纹状的翅片或湍流器形式的湍流增强插入件58，或者设置有在长度上延伸穿过流动通路2、4的细长肋88a。在本实施例中，每个流体流动通路2、4都设置有沿lpd定向布置的包括波纹状的翅片的湍流增强插入件58，湍流增强插入件具有在长度上延伸穿过流体流动通路2、4的脊部60。如在上述实施例中那样，第一歧管空间66可以设置在每个湍流增强插入件58的边缘与入口配件或出口配件38、40之间，并且第二歧管空间68可以设置在湍流增强插入件58的相对的边缘与第二板170的凸起的外围侧壁32之间，与连通开口142对齐并且流动连通，其中歧管空间66、68如在上述实施例中那样在流体流动通路2、4的宽度上提供流体分布。每个湍流增强插入件58的脊部60可以通过铜焊或焊接冶金粘接到外板130的至少内表面26，并且可以可选地冶金粘接到中间板132的侧部134或136之一，以便提供增强的热传递。

热交换器128设置有如上所述的第一电加热元件和第二电加热元件42、70，设置成邻近两个外板130的外表面28。然而，不是具有直接施加至外板170的外表面28的电加热元件42、70，使介电基层44直接接触并粘附到每个外板130的外表面28，而是热交换器128具有供施加第一电加热元件和第二电加热元件42、70的中间散热板78。

每个散热板78包括平板，该平板可以比外板和中间板130、132厚，具有固定至外板130的外表面28的内表面80以及外表面82，第一电加热元件42或第二电加热元件70例如通过筛网印刷施加至并且热粘接至的外表面82。散热板78可以通过诸如铜焊接头或焊接接头之类的冶金粘接固定至外板130，以使穿过散热板78的、从电加热元件42或70到外板130和到流体流动通路2或4中的流体的热传递最大化。

不是将第一电加热元件42和第二电加热元件70以及散热板78施加至两个外板130，可以理解，热交换器128可以替代地具有被施加至单个散热板78的单个电加热元件42。

待直接加热和可选地冷却的车辆部件可以被放置成沿着热交换器128的顶表面和底表面邻近或接触电加热元件42、70中的一个或两者，该热交换器可以封装在，也可以不封装在壳体(未显示)内。另外，热交换器128可以用于间接加热距离热交换器128较远的车辆部件，而不管热交换器128是否也用于直接加热。

热交换器128可以通过如下方式制造：首先组装热交换器128的除电加热元件42和/或70以外的所有部件(包括外板130、中间板132、湍流增强插入件58、散热器78和配件38、40)，然后以上述方式将电加热元件42和/或70直接施加至散热板78的外表面82。

替代地，可以通过以下方式制造热交换器128：(1)预组装热交换器128的除电加热元件42和/或70和散热板78以外的部件(包括外板130、中间板132、湍流增强插入件58和配件38、40)；(2)以上述方式将电加热元件42和/或70直接施加至散热板78的外表面82；以及(3)将附接有电加热元件42和/或70的散热板78附接至外板130的外表面28，使得散热板78的内表面80例如通过焊接而冶金粘接到外板130的外表面28。

根据上述实施例的热交换器各自包括以单个通道结构或者多个通道结构12、14设置的两个流体流动通路2和4。发明人已经发现，与具有单个通道结构和单个流体流动通路的具有相当热容量的热交换器相比，多个流体流动通路的提供可提供穿过本文所述的热交换器的较低的压降。因此，与具有较高压降的可比较的热交换器相比，预期本文所述的热交换器期望产生较低的寄生损失。

图12示出了根据第六实施例的热交换器148，其在多个方面类似于上述热交换器，并且其中相同的附图标记用于标识相同的元件。除非另有说明，否则相同元件的上述描述同样适用于热交换器148。

热交换器148包括第一板18和第二板24，其中，板18和24两者都通过冲压或拉伸而成形，并且两者都具有平面的基部30、凸起的外围侧壁32和平面的凸缘34，但是仅第一板18的特征在图12中可见。第一板18的外表面22设置有电加热元件42，在图12中，该电加热元件42的介电基层44、电阻加热器层46和导电层50至少部分可见。

热交换器148还包括第一电连接器元件150，该第一电连接器元件包括具有矩形侧部的壳体152，其中壳体152的一侧固定至第一板18的外表面22。图12中所示的第一连接器元件150是具有开口154的阴型连接器元件，在开口154中设有突出的一个或多个导电销156。第一连接器元件150适于与对应的第二电连接器元件158匹配，该第二电连接器元件直接或间接地连接至引线54、56，这些引线将热交换器148连接至电源52。第二连接器元件158是阳型连接器元件，具有用于接纳销154之一的至少一个孔160。在热交换器148中，有两个孔160和两个销156，每个电引线54、56一个。

第一连接器元件150被安装到第一板18，使得导电销156通过第一连接器元件150的内部而被电连接至包括一个或多个导电条带/汇流条的导电层50。以此方式，第一电连接器元件和第二电连接器元件150、158结合以在电加热元件42与电源52之间提供牢固的电连接。

图13至图14示出了根据第七实施例的热交换器162，其与上述热交换器具有许多类似性，并且其中相同的附图标记用于标识相同的元件。除非另有说明，否则相同元件的上述描述同样适用于热交换器162。

热交换器162包括第一板18和第二板24，其中，板18和24两者通过冲压或拉伸而成形。第一板18是平坦的且平面的，除了承窝部分94、96和97是出于下面讨论的原因而提供的。第二板24的形状被设计成具有大体上平坦且平面的基部30，基部30在所有侧上都被凸起的外围侧壁32围绕，侧壁32从基部30延伸到限定密封表面的平面的凸缘34，平面的凸缘34沿着该密封表面例如通过铜焊或焊接密封至处于第一板18的内表面20上的平面的外围密封表面36。凸起的外围侧壁32和平面的凸缘34被承窝部分98、100、101中断，承窝部分98、100、101也通过冲压或拉伸而形成。

具有第一流体流动通路2的单通道结构12被限定在第一板18与第二板24之间，并且纵向(沿x轴)延伸。承窝部分94、96、98和100各自具有至少靠近板18、24的边缘的半圆柱形状。当板18、24结合在一起时，承窝部分94、98结合以形成提供与第一流体流动通路2的第一端流动连通的第一圆柱形承窝108，并且承窝部分96、100结合以形成提供与第一流体流动通路2的第二端流动连通的第二圆柱形承窝110。管状配件38、40例如通过铜焊或焊接密封地接纳在第一承窝108和第二承窝110内，配件38、40从热交换器162的边缘沿x轴向外突出,并且平行于板18、24的平面。配件38或40可以用作入口或出口。

承窝部分97、101也具有靠近板18、24的边缘的半圆柱形状。当板18、24结合在一起时，承窝部分97、101结合以形成第三圆柱形承窝111，第三圆柱形承窝111提供与流体流动通路2的第二端的流动连通。管状配件164例如通过铜焊或焊接密封地接纳在第三承窝111内，配件164从热交换器162的边缘沿x轴向外突出,并且平行于板18、24的平面。第三承窝111和配件164连接。温度传感器166，用于感测第二承窝110附近的流体流动通路2内部的热传递流体的温度。温度传感器166具有电导线168、170，通过电这些导线，温度传感器适于连接至控制器，该控制器可以控制电加热元件42和/或加热/冷却系统中的其它地方的旁通阀的操作。

流体流动通路2设置有呈波纹状的翅片形式的湍流增强插入件58，湍流增强插入件58具有纵向(沿x轴)延伸经过流体流动通路2的脊部60。在流体流动通路2的第一端处，第一歧管空间66被设置在湍流增强插入件58的边缘和配件38之间，并且在流体流动通路2的第二端处，第二歧管空间68被设置在湍流增强插入件58的相对的边缘与配件40之间。

热交换器162包括直接施加至第一板18的外表面22上的电加热元件42，该加热元件42具有上述结构，并且如上所述地通过电引线(未示出)连接至电源。

热交换器162包括：安装托架172，该安装托架包括：适于例如通过铜焊或焊接固定至第二板24的外表面28的平板部分174；以及多个腿176，多个腿用于将热交换器162安装至车辆的安装表面。根据本实施例的热交换器162适于与待加热的部件相距较远地定位，其中热传递流体被电加热元件42加热并且被循环至待加热的部件，该待加热的部件定位在加热/冷却系统中的其它位置。因此，与本文所述的某些其它实施例相反(在这些实施例中，待加热和可选地冷却的车辆部件被定位成邻近或接触电加热元件42)，热交换器162特别适合用作流体加热器以提供一个或多个车辆部件的间接加热。

由于不存在与电加热元件42直接接触的待加热的部件，并且由于热交换器162缺少像在热交换器10中那样的保护性的第二通道，因此可以在电加热元件42上设置保护盖178以防止它受到物理损坏、灰尘和水的影响。盖178可以由轻质材料形成。例如，盖178可以包括通过冲压或拉伸而成形的诸如铝的轻质金属片。

盖178具有顶部180、从顶部180向下延伸并且终止于平坦的外围底部凸缘184的侧壁182。底部凸缘184的形状和尺寸被设计成完全围绕电加热元件42。底部凸缘184具有底部密封表面，该底部密封表面适于围绕电加热元件42的外周而被密封至第一板18的外表面22。盖178可以例如通过设置在底部凸缘184和第一板18的外表面22之间的弹性密封垫186而被密封到第一板18，并且盖178的顶部180与电加热元件42隔开。

盖178还包括高(电)压连接器188，以使电加热元件42能够连接至电源和控制器，诸如电池控制模块。高压连接器188可以安装在盖中的孔190上方，该孔允许电加热元件42的高压引线192、194穿过盖178到达连接器188。在本发明中，盖178设置在凸起部分196中，其中顶部180的高度增加以容纳高压引线192、194。然而，可以理解，凸起部分196并非在所有实施例中都需要，并且取决于特定的应用。

在制造过程中，电加热元件42被施加至铜焊结构，铜焊结构包括第一板和第二板18、24；配件38、40、164；和安装托架172。在将加热元件42施加至第一板18之后，将盖178机械地固定至热交换器162的一个或多个其它部件。在本实施例中，盖178设置有多个可折弯的凸片198，其中每个凸片198具有被固定至底部凸缘184的一个边缘，并且凸片198可选地与盖178的其余部分一体地形成。盖178通过将凸片198向下和向内折弯而固定至热交换器的其余部分。例如，在本实施例中，第一板和第二板18、24两者都在其外部周缘中设置有多个凹口200，这些凹口200在数量和位置方面对应于凸片198，由此有助于将盖178定位在第一板18的外表面22上。

本文所述的任何热交换器都可以设置有包括如上所述的第一和第二连接器元件150、158的电连接器。

虽然已经结合本公开描述了各种实施例，但是应该理解，可以在本公开的范围内对所描述的示例性实施例进行某些改变和修改。因此，以上讨论的实施例被认为是说明性的而非限制性的。