电池热管理系统及方法技术方案

本公开内容涉及电池热管理系统及方法。电池热管理系统包括电池组、循环子系统和热交换器。该系统可以可选地包括冷却系统、储存器、去离子过滤器、电池充电器和控制器。电池充电器和控制器。电池充电器和控制器。

【技术实现步骤摘要】
电池热管理系统及方法
[0001]本专利技术申请是申请日为2020年4月23日、申请号为202080045865.3(国际申请号为PCT/US2020/029617)以及专利技术名称为“电池热管理系统及方法”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2019年4月23日提交的美国临时申请第62/837,504号的权益，该美国临时申请通过引用整体并入本文。
[0004]本申请涉及于2019年5月10日提交的美国申请第16/409,653号、于2019年9月17日提交的美国申请第16/573,837号，上述两个美国申请中的每一个通过引用整体并入本文。


[0005]本专利技术总体上涉及电池
，并且更具体地，涉及电池
中的新的且有用的电池热管理系统和方法。

技术介绍

[0006]电动交通工具使用电池电力来实现交通工具功能，诸如推进和支持系统。现代电池技术需要在放电期间进行仔细的热管理，以防止不期望的热事件干扰最佳电力递送并且在一些情况下损坏电池和/或交通工具本身。电池的热管理不充分可能危及交通工具、交通工具的乘员、旁观者和/或周围环境。另外，通常期望以快速且有效的方式对电池进行充电，这必须与由于这种充电过程在电池内产生的热相平衡。在电动交通工具系统设计受到对重量、复杂性和/或安全性(诸如航空)的严格约束的情况下，这些挑战变得复杂。
[0007]因此，在电池
中需要创建新的且有用的电池热管理系统和方法。本专利技术提供了这样的新的且有用的系统和方法。

技术实现思路

[0008]根据本公开，提供了一种用于电动飞行器的操作的方法，所述方法由执行机器可读指令的一个或更多个控制器执行，所述电动飞行器包括电池组以及用于对工作流体进行循环以冷却所述电池组的机载循环系统，所述方法包括：从用户接收飞行计划，所述飞行计划包括飞行距离；基于所述飞行距离和电池组的热质量，确定针对所述电池组的起飞温度阈值；在所述电动飞行器连接至非机载循环系统时，通过控制工作流体循环通过所述非机载循环系统以及通过所述机载循环系统来将所述电池组冷却至所述起飞温度阈值或者冷却至低于所述起飞温度阈值；以及在将所述电池组冷却至所述起飞温度阈值或者冷却至低于所述起飞温度阈值之后，根据所述飞行计划控制所述飞行器。
附图说明
[0009]图1描绘了电池热管理系统的变型。
[0010]图2描绘了飞行器与地面站之间的电池热管理系统的元件的示例布置。
[0011]图3A和图3B描绘了分别连接至第一电池组和第二电池组的机载泵的第一示例电连接配置和第二示例电连接配置。
[0012]图4描绘了电池热管理方法的变型的流程图。
[0013]图5A和图5B分别描绘了电池热管理系统的机载元件的示例布置。
[0014]图6A和图6B分别描绘了电池热管理系统变型的流体连接的示例布置和电力连接的示例布置。
[0015]图7A和图7B分别描绘了第二电池热管理系统变型的流体连接的示例布置和电力连接的示例布置。
[0016]图8A和图8B分别描绘了电池温度曲线的第一示例和第二示例。
[0017]图9A、图9B和图9C分别描绘了电池单元和机载热交换器的第一示例布置、第二示例布置和第三示例布置。
[0018]图10A、图10B和图10C分别描绘了容错泵架构的第一示例、第二示例和第三示例。
[0019]图11A描绘了电池组内的电池单元的示例布置。
[0020]图11B描绘了示例电池组架构中的热事件中的热传播。
[0021]图12描绘了调节系统的示例布置。
[0022]图13A是分布在飞行器周围的交通工具部件的顶视图表示。
[0023]图13B是分布在飞行器周围的交通工具部件的侧视图表示。
[0024]图13C是分布在飞行器的乘客区域周围的交通工具部件的侧视图表示。
[0025]图13D是分布在飞行器周围的交通工具部件的顶视图表示。
[0026]图14描绘了S100的示例的流程图。
[0027]图15描绘了电池热管理方法的变型的流程图。
[0028]图16描绘了电池热管理方法的变型的流程图。
[0029]图17描绘了电池热管理系统的变型。
[0030]图18描绘了用于电池热管理系统的变型的集成的充电和调节连接器的示例。
[0031]图19A和图19B分别描绘了悬停配置和前进配置下的交通工具的示例。
具体实施方式
[0032]以下对本专利技术的优选实施方式的描述并非旨在将本专利技术限制于这些优选实施方式，而是使得本领域的任何技术人员能够制造和使用本专利技术。
[0033]1.概述
[0034]电池热管理系统100包括电池组110、循环子系统120和热交换系统130。循环子系统包括泵122和流体歧管124，并且可以可选地包括软管联接器126和锁止机构128。系统100可以可选地包括冷却系统190、储存器150、去离子过滤器160、电池充电器170和控制器180。系统100可以另外地或替选地包括任何其他合适的部件。系统100的示例在图1中示出。
[0035]系统100用于管理电池组的热状态。热状态可以包括电池组内的温度分布、电池组的平均温度、电池组的温度上升速率或温度下降速率、以及/或者对全部或部分电池组和/或热联接元件的温度相关特性进行量化的任何其他合适的度量。
[0036]系统100还可以用于使工作流体在电池组内循环(例如，以实现电池组内的温度均匀性、以加热或冷却电池组等)。工作流体可以是可以被加热和/或冷却并且流过循环子系
统的闭合回路或断开回路以在各种部件(包括例如外部环境)之间传递热的任何合适的流体。工作流体可以另外地或替选地是用于在系统100的电池组的各部分与/或热交换器之间交换热的任何合适的流体介质。例如，工作流体可以是水、水/乙二醇混合物(例如，50/50、70/30、80/20等)、制冷剂(例如，R134a)、油、空气、流体冷却剂、矿物油、任何其他合适的气体或气体混合物、以及/或者任何其他合适的流体。在变型中，工作流体可以是无害的、天然的或可生物降解的流体，以使泄漏或溢出对环境的影响最小化。在变型中，工作流体可以是非传导的(例如，矿物油)，这可以消除使电子设备短路的可能性以及/或者使得能够进行电池单元114的泛流冷却(例如，在完全浸没的配置中)。在一些示例中，系统100可以被配置成使用于各种目的的多种工作流体循环(例如，用于冷却电池组的第一工作流体与用于加热电池组的第二工作流体以并行方式循环，其中，第一工作流体和第二工作流体可以根据热管理系统的需要在不同的时间进行循环等)。
[0037]系统100还可以用于检测和管理电池组内的热事件。热事件可以包括电池组的一部分达到的任何非标称温度。例如，热事件可以包括电池组的一个或更多个电池单元114中的热失控，其中，在一个或更多个电池单元内发生不受控的、正反馈放热反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电动飞行器的操作的方法，所述方法由执行机器可读指令的一个或更多个控制器执行，所述电动飞行器包括电池组以及用于对工作流体进行循环以冷却所述电池组的机载循环系统，所述方法包括：从用户接收飞行计划，所述飞行计划包括飞行距离；基于所述飞行距离和电池组的热质量，确定针对所述电池组的起飞温度阈值；在所述电动飞行器连接至非机载循环系统时，通过控制工作流体循环通过所述非机载循环系统以及通过所述机载循环系统来将所述电池组冷却至所述起飞温度阈值或者冷却至低于所述起飞温度阈值；以及在将所述电池组冷却至所述起飞温度阈值或者冷却至低于所述起飞温度阈值之后，根据所述飞行计划控制所述飞行器。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在冷却所述电池组的同时对所述电池组进行充电，其中，冷却所述电池组包括降低电池组温度。3.根据权利要求1所述的方法，还包括在根据所述飞行计划控制所述飞行器的同时，使用机载泵使所述工作流体循环通过所述电池组。4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述起飞温度阈值还包括：基于所述飞行距离来确定针对所述飞行计划的期望的电力消耗；基于所述期望的电力消耗和电池热模型来计算针对所述电池组的期望的热变化；以及基于所述期望的热变化和一组电池热限制来确定所述起飞温度阈值。5.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述电池组的充电状态来确定所述起飞温度阈值。6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述飞行计划期间控制所述飞行器包括基于针对飞行的每个航程的不同电池温度要求来控制所述工作流体循环通过所述机载循环系统。7.一种热管理系统，包括：电动飞行器，所述电动飞行器包括电池组以及用于对工作流体进行循环以冷却所述电池组的机载循环系统；非机载循环系统；以及一个或更多个控制器，所述一个或更多个控制器包括机器可读指令以执行操作，所述操作包括：从用户接收飞行计划，所述飞行计划包括飞行距离；基于所述飞行距离和电池组的热质量，确定针对所述电池组的起飞温度阈值；通过控制工作流体循环通过所述非机载循环系统以及通过所述机载循环系统来将所述电池组冷却至所述起飞温度阈值或者冷却至低于所述起飞温度阈值；以及在将所述电池组冷却至所述起飞温度阈值或者冷却至低于所述起飞温度阈值之后，根据所述飞行计划控制所述飞行器。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述操作还包括在冷却所述电池组的同时对所述电池组进行充...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃内斯托，
申请(专利权)人：杰欧比飞行有限公司，
类型：发明
国别省市：