本发明专利技术涉及用于管理电化学电池的温度的装置、系统和方法，包括一种装置(10)，所述装置包含用于接收传热流体的入口；用于容纳一个或多个电化学电池(20)的一个或多个电化学电池仓室(12)；含有一种或多种热能储存材料(18)的一个或多个热能储存材料仓室(14)；以及用于使所述传热流体通过所述装置流动的一个或多个传热流体仓室(16)；其中所述一个或多个传热流体仓室(16)与所述一个或多个电化学电池仓室(12)之间的空间优选包括一个或多个基本上不含所述热能储存材料(18)的第一区域(22)(即部分)；并且所述一个或多个传热流体仓室(18)与所述一个或多个热能储存材料仓室(14)之间的空间优选包括一个或多个基本上不含电化学电池(20)的第二区域(24)(即部分)；使得所述传热流体仓室(16)与所述热能储存材料仓室(14)和所述电化学电池仓室(12)两者直接热连通。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用传热流体与热能储存材料的组合对电化学电池例如二次电池进行热管理。_4] 专利技术背景 总的来说，工业界积极寻求使用储存在电化学电池中的电力部分或完全地为车辆供能的新方法。汽车工业已经认识到的一个问题是需要控制电化学电池的温度。已知电化学电池的动力产生能力随着温度而改变，并且已知当加热至高温时电化学电池发生故障。调控电化学电池的温度的各种方法描述在美国专利号6，596，433B2 (Godmundsson等，2003年7月22日授权)、5，817，434(fcooker等，1998年10月6日授权)、5，449，571 (Longardner 等，1995 年 9 月 12 日授权)、6，797，427B2 (Maleki 等，2001 年 8 月 9日授权)和6，942，944B2(A1-Hallaj等，2005年9月13日授权)中，其每个在此以其全文引入。这些方法中的每一种在一个或多个方面是低效的。例如Godmundsson等(美国专利号6，596, 433B2)教导了一种装置,其包括含有相变材料的仓室,所述仓室将电化学电池与流动空气通道分隔开。因此，空气流不能直接冷却电化学电池。热量必须首先通过所述相变材料扩散，然后才能到达空气流。这种安排是低效的，特别是用于应对可能需要长时间的高电池放电功率的应用时(例如在汽车的高速驱动或上坡驱动期间)。此外,Godmundsson没有教导当相变材料冷却时用于加热电化学电池的系统。基本思想是能够通过在温度低于最低目标温度时提供热量，在温度高于最高目标温度时移除热量，并且在电化学电池的温度在目标温度范围内时将热量传递到热能储存材料中或从其中传递出来，以使电化学电池在目标温度之内运行。作为实用的解决方案，加热电化学电池的方法应该利用长期(例如至少4个小时或以上)有效储存热量的装置，以便在车辆停泊在寒冷环境下之后，可以将电化学电池快速加热至它们能够向电负荷例如电动机提供充足电能的温度。仍继续存在着对用于从电化学电池快速移除热量、向电化学电池快速提供热量、将电化学电池维持在最低目标温度与最高目标温度之间以有效储存热量或其任何组合的装置和系统的需求。例如，存在着对能够将热量从电化学电池直接传递到传热流体和热能储存材料两者的装置的需求。专利技术概沭本专利技术的一个方面是一种装置，其包括用于接收传热流体的入口 ；用于容纳一个或多个电化学电池的一个或多个电化学电池仓室；含有一种或多种热能储存材料的一个或多个热能储存材料仓室；以及用于使所述传热流体通过所述装置流动的一个或多个传热流体仓室；其中所述一个或多个传热流体仓室与所述一个或多个电化学电池仓室之间的空间优选包括一个或多个基本上不含所述热能储存材料的第一区域(即一个或多个第一部分)；并且所述一个或多个传热流体仓室与所述一个或多个热能储存材料仓室之间的空间优选包括一个或多个基本上不含电化学电池的第二区域(即一个或多个第二部分)；使得所述传热流体仓室与所述热能储存材料仓室和所述电化学电池仓室两者直接热连通。本专利技术的另一方面涉及一种系统，其包括本文中所述的温度调控装置和热储存装置，其中所述热储存装置包括具有出口的绝热容器，位于绝热容器内部并包含热能储存材料的一个或多个热能储存材料仓室，以及用于使传热流体通过所述热储存装置流动的一个或多个传热流体仓室，其中所述传热流体仓室与所述热能储存材料仓室热连通；用于使传热流体从所述热储存装置的出口流向所述温度调控装置的入口的装置；其中所述系统是用于调控所述一个或多个电化学电池的温度的温度调控系统。本专利技术的与方法相关的方面是用于调控电化学电池的温度的方法，所述方法包括使用传热流体将热量传递到本文所述的电池温度调控装置中的步骤。 本专利技术的与方法相关的另一方面是使用本文所述的电池温度调控系统调控电化学电池的温度的方法，所述方法包括将热量从所述热储存装置向所述电池温度调控装置传递的步骤。有利的是，本专利技术的装置、系统和方法能够将热量从电化学电池直接传递到传热流体和热能储存材料两者。令人吃惊的是，本专利技术的装置、系统和方法能够从电化学电池快速移除热量、向电化学电池快速提供热量、将电化学电池有效维持在最低目标温度与最高目标温度之间、有效储存热量或其任何组合。附图简述在下面的详细描述中，通过本专利技术实施方案的非限制性实例并参考提出的多个图对本专利技术进行进一步描述，在所述图中相似的参考数字在图的几种视图中表示相似部件，在所述图中图I是说明性电池温度调控装置的横截面的一部分。图2A是说明性电池温度调控装置的横截面的一部分。如图2A中所示，传热流体仓室可以具有总体为平面的表面。图2B是说明性电池温度调控装置的横截面的一部分。如图2B中所示，电池温度调控装置可以包括用于第一传热流体的第一传热流体仓室和用于第二传热流体的第二传热流体仓室。图3是另一个说明性电池温度调控装置的横截面的一部分。图4是说明性温度调控装置的横截面的一部分。如图4中所示，该装置可以包括具有总体上平面表面的电化学电池仓室。图5是说明性热储存装置的横截面的一部分。图6是说明性热储存装置的横截面的一部分。如图6中所示，热储存装置可以包括毛细结构。图7是电池温度调控系统的示意图。图8A是电池温度调控系统的示意图。如图8A中所示，该系统可以包括具有电加热器的热储存装置。图8B是电池温度调控系统的示意图。如图8B中所示，该系统可以包括具有电加热器的热储存装置，热储存装置可以整合在电池温度调控装置内部，或两者同时存在。图9是电池温度调控系统的示意图。如图9中所示，该系统可以包括用于从电池温度调控装置移除热量的第一传热流体和用于向电池温度调控装置提供热量的第二传热流体。专利技术详沭 在下面的详细描述中，结合优选实施方案对本专利技术的具体实施方案进行了描述。然而，就下面的描述特异性针对本专利技术技术的特定实施方案或特定应用来说，它的目的仅仅是说明性的，并且只是对示例性实施方案提供简明描述。因此，本专利技术不限于下面所描述的特定实施方案，而是相反，本专利技术包括在随附的权利要求书的真实范围内的所有替代方案、修改和等同物。正如将从本文的教导中看到的，本专利技术提供了用于调控电化学电池的温度的独特装置、系统和方法，它们具有更有效、更可靠的优点或同时兼具两种优点。本专利技术的电池温度调控系统包括一种或多种热能储存材料和一种或多种传热流体。例如，电池温度调控系统可以包括新的电池温度调控装置，其含有一个或多个电化学电池、热能储存材料和一个或多个传热流体仓室。该一个或多个传热流体仓室可用于使传热流体通过装置流动，以用于从装置中的热能储存材料移除热量而从电化学电池移除热量，用于向装置中的热能储存材料提供热量，用于向电化学电池提供热量，或其任何组合。优选情况下，该一个或多个传热流体仓室包括与热能储存材料热连通的一个或多个部分以及与电化学电池热连通的一个或多个部分。电池温度调控装置电池温度调控装置可以包括一个或多个传热流体仓室、一个或多个电化学电池仓室和一个或多个热能储存材料仓室。一个或多个传热流体仓室与一个或多个电化学电池仓室之间的空间优选包括一个或多个基本上或完全不含热能储存材料的区域(即不含插入到电化学电池仓室与传热流体仓室之间的热能储存材料的一个或多个区域)。一个或多个传热流体仓室与本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.08 US 61/293,2291.一种装置，其包含 i)用于接收传热流体的入口 ； )用于容纳一个或多个电化学电池的一个或多个电化学电池仓室； iii)含有一种或多种热能储存材料的一个或多个热能储存材料仓室；以及 iv)用于使传热流体通过装置流动的一个或多个传热流体仓室； 其中所述装置是温度调控装置， 所述一个或多个传热流体仓室与所述一个或多个电化学电池仓室之间的空间包括一个或多个基本上不含所述热能储存材料的区域；并且 所述一个或多个传热流体仓室与所述一个或多个热能储存材料仓室之间的空间包括一个或多个基本上不含电化学电池的区域； 使得所述传热流体仓室与所述热能储存材料仓室和所述电化学电池仓室两者直接热连通。2.权利要求I的装置，其中所述一个或多个电化学电池仓室包括具有运行温度范围的电化学电池，并且所述热能储存材料是液相线温度在所述电化学电池的所述运行温度范围之内的相变材料。3.权利要求I或2的装置，其中所述一种或多种热能储存材料包括一定量的具有第一液相线温度的第一相变材料和一定量的具有第二液相线温度的第二相变材料，其中所述第一液相线温度低于所述第二液相线温度。4.权利要求I至3任一项的装置，其中所述装置包括位于电化学电池仓室中的具有最低目标温度和最高目标温度的电化学电池，其中所述装置能够在所述电化学电池的温度高于所述最高目标温度时从电化学电池仓室移除热量并能够在所述电化学电池的温度低于所述最低目标温度时向电化学电池仓室提供热量。5.权利要求I至4任一项的装置，其中所述热能储存材料仓室包括多个囊状结构，所述囊状结构通过下述方法形成对第一金属片材进行压印以形成多个凹部，用所述热能储存材料至少部分填充凹部，将第二金属片材定位于所述第一金属片材上，以及连接所述第一金属片材和所述第二金属片材，以使得所述热能储存材料被包封在所述第一金属片材与所述第二金属片材之间。6.权利要求I至5任一项的装置，其中所述第一金属片材具有在热能储存材料仓室外部的外表面，其中所述外表面的一个或多个部分与电化学电池或含有电化学电池的仓室接触，并且所述外表面的一个或多个部分与含有传热流体的仓室接触。7.权利要求I至6任一项的装置，其中热能储存材料仓室具有一定容积和表面积，其中所述容积与表面积之比小于约10mm。8.权利要求I至7任一项的装置，其中所述传热流体仓室具有一定容积和表面积，其中所述容积与表面积之比小于约O. 5mm。9.权利要求I至8任一项的装置，其中所述一个或多个热能储存材料仓室包括多个囊状结构，所述囊状结构被单独隔离以使得热能储存材料不在两个相邻囊状结构之间流动。10.权利要求I至9任一项的装置，其中所述第一金属片材是铝片或铜片。11.权利要求I至10任一项的装置,其中所述第一金属片材的厚度小于约O.1mm。12.—种系统,所述系统包括i)权利要求I至11任一项的温度调控装置； )热储存装置，其包括具有出口的绝热容器、位于所述绝热容器内部并包含热能储存材料的一个或多个热能储存材料仓室、以及用于使传热流体通过所述热储存装置流动的一个或多个传热流体仓室，其中所...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·N·索克霍贾克，K·塞汉欧比什，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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