具有热管热管理的能量存储系统技术方案

一种能量存储系统包括：多个电池，每个电池具有带有阳极端子和阴极端子的第一端部、以及与第一端部相对的第二端部，电池被布置成使得第二端部被对准；对于电池中的每个电池，耦合至在第一端部处的阳极端子和阴极端子的电连接；以及具有面对第二端部的平坦蒸发表面的热管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
能量存储系统用在各种背景中。例如，电动车辆可以具有存储在隔间内部的大量单独的能量存储单元(例如锂离子电池)，并且这一系统通常称为电池组。电池和其他存储单元在操作期间(诸如在充电过程期间以及在电池用于例如向车辆的推进/牵引系统递送能量时)生成热量。当前使用的一种冷却方法涉及通过在电池底部的阳极端子以及在电池顶部的阴极端子电连接的锂离子电池。这些电池被布置成全部具有相同的方向(例如“直立”)，其中所有相邻电池之间设置有一些间隔。该间隔便利冷却导管在电池之间运行并且与每个电池的外表面的至少一部分接触。冷却导管有冷却剂流过，冷却剂将来自电池组内部的热能移除到外部的某个位置，热量在此可以被安全地耗散掉。为了提供安全的冷却剂流，必须提供到电池包内部和外部的流体连接，并且电池组内部的冷却剂路径必须可靠并且具有足够的容量。
技术实现思路
在第一方面，一种能量存储系统包括：多个电池，每个电池具有带有阳极端子和阴极端子的第一端部、以及与第一端部相对的第二端部，电池被布置成使得第二端部被对准；对于电池中的每个电池，耦合至在第一端部处的阳极端子和阴极端子的电连接；以及具有面对第二端部的平坦蒸发表面的热管。实施方式可以包括以下特征中的任何或全部特征。热管具有由平坦蒸发表面和平坦冷凝表面形成的基本上L形状。能量存储系统还包括抵着平坦冷凝表面的热传递通道，热传递通道被配置成抛弃来自多个电池的热能或者给多个电池带来热能。存在多个热管并且多个电池被定位在布置成至少两排的模块中，模块中的每个模块被定位在热管
中的至少一个热管上，热传递通道在两排之间延伸，并且热管的平坦蒸发表面在热传递通道的任一侧以相反方向延伸。多个电池被定位成使得第二端部与竖直平面对准，并且平坦蒸发表面沿着竖直平面延伸，热管还包括在平坦蒸发表面上方的水平平面中延伸的平坦冷凝表面。热管具有由通过平坦蒸发表面接合的第一平坦冷凝表面和第二平坦冷凝表面形成的基本上U形状。能量存储系统还包括抵着第一平坦冷凝表面和第二平坦冷凝表面中的至少一个平坦冷凝表面的热传递通道，热传递通道被配置成抛弃来自多个电池的热能或者给多个电池带来热能。存在多个热管并且多个电池被定位在布置成至少两排的模块中，其中模块中的每个模块被定位在热管中的至少一个热管上，其中热传递通道在两排之间延伸。热管在热传递通道的每侧以相反方向延伸，并且其中热管中的每个热管沿着对应模块的最长尺寸延伸。能量存储系统还包括抵着第一平坦冷凝表面和第二平坦冷凝表面中的至少相对的一个平坦冷凝表面的至少一个其他热传递通道。存在多个热管并且多个电池被定位在布置成至少两排的模块中，并且模块中的每个模块被定位在热管中的至少一个热管上，能量存储系统还包括具有至少一个横梁(cross member)热传递通道的主热传递通道，至少一个横梁热传递通道被配置成抛弃来自多个电池的热能或者给多个电池带来热能，其中横梁热传递通道在模块中的相邻模块之间延伸并且抵着相邻模块的相应平坦蒸发表面。能量存储系统还包括基本上横向于热管的热传递通道，每个热传递通道具有基本上L形状轮廓以使得热传递通道抵着冷凝表面中的一个冷凝表面的至少一部分以及蒸发表面的至少一部分。多个电池被定位成使得第二端部与竖直平面对准并且平坦蒸发表面沿着竖直平面延伸，能量存储系统还包括在第一平坦冷凝表面和第二平坦冷凝表面上的基本上平坦的热力管道。热力管道包括被配置成提供能量存储系统的冷却的顶部热力管道以及被配置成提供能量存储系统的加热的底部热力管道。能量存储系统包括在能量存储系统的相对的较短边缘处的基本上平行的歧管，歧管通
过通常横向于歧管的热传递通道被连接，其中热管的冷凝表面抵着热传递通道中的相邻热传递通道。能量存储系统包括在能量存储系统的相对的较长边缘处的基本上平行的岐管，歧管通过通常横向于歧管的热传递通道被连接，其中热管的冷凝表面抵着热传递通道中的相邻热传递通道。存在多个线性热管并且多个电池被定位在布置成至少两排的模块中，并且其中模块中的每个模块被定位在线性热管中的至少一个线性热管上，能量存储系统还包括被定位成横向于多个线性热管的热传递通道，两排被定位在热传递通道的相对侧。热传递通道在多个线性热管的相对端部之间被定位在中途。能量存储系统还包括在多个线性热管的任一端部处的至少一个侧面热传递通道。存在多个热管并且多个电池被定位在布置成至少两排的模块中，并且其中模块中的每个模块被定位在热管中的至少一个热管上，能量存储系统还包括被定位成横向于多个热管的热传递通道，两排被定位在热传递通道的相对侧，其中多个热管中的每个热管包括从其中热管抵着热传递通道的线性配置的形变，形变对应于热传递通道的横截面轮廓。能量存储系统还包括在平坦蒸发表面与第二端部之间的电绝缘体材料。能量存储系统还包括施加在第二端部与电绝缘体材料之间的粘合剂。电池具有柱状形状并且第二端部是柱状形状的底部。电池被竖直地定向并且立在热管的顶部上。附图说明图1示出了作为能量存储系统的一部分的组件的示例。图2示出了具有L形状的热管的能量存储系统的示例。图3示出了具有L形状的热管的能量存储系统的另一示例。图4示出了具有U形状的热管的能量存储系统的示例。图5示出了具有U形状的热管的能量存储系统的另一示例。图6示出了具有U形状的一个或多个热管的能量存储系统的另一
示例，其还包括冷却剂管。图7示出了具有线性热管的能量存储系统的示例。图8示出了具有来自图7的线性热管的能量存储系统的另一示例。图9示出了其中热管具有对应于热传递通道的横截面轮廓的形变的能量存储系统的示例。图10示出了具有U形状的热管的能量存储系统的另一示例，其中热力管道在顶部和底部。图11示出了具有U形状的热管的能量存储系统的另一示例，其中热力管道在被定位在系统的较短边处的歧管之间延伸。图11A是图11中的能量存储系统的横截面。图12示出了具有U形状的热管的能量存储系统的另一示例，其中热力管道在被定位在系统的较长边处的歧管之间延伸。图12A是图12中的能量存储系统的横截面。具体实施方式本文档描述通过热管提供电池或其他能量存储单元的表面冷却的系统和技术的示例。这可以提供有用的优点，诸如：可以消除对于电池组中的内部流体连接的需要，从而避免泄露；可以提供闭环冷却系统，该系统减小了关于整个冷却系统的压力下降损失(例如在车辆中)；可以消除外部冷却管组件；可以提供快速流体迁移，其将电池保持在均匀的温度下；可以消除电池排之间的冷却管部分，从而使得能够将更多电池封装到给定空间中；并且即使在热管内腔之一中发生破裂，仍然可以通过热管内的其他未被破坏的内腔来提供明显的冷却/加热。图1示出了作为能量存储系统一部分的组件100的示例。特别地，能量存储系统包含能量存储元件的互连阵列，这里示出了其中的两个电池102。在本示例中，电池通过一对相对的抓斗(clamshell)(顶部抓斗104和底部抓斗106)被物理地安装和固定就位(例如到特定
扭矩值)。例如，抓斗具有暴露每个电池的相应端部的开口。在其他实施方式中，可以通过不同的技术(诸如通过在电池之间交织的结构)来安装电池。在此，柔性印刷电路108覆盖和连接电池102的电气端子。在本实施方式中，柔性印刷电路包括三个层：夹在柔性底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量存储系统，包括：多个电池，每个电池具有带有阳极端子和阴极端子的第一端部、以及与所述第一端部相对的第二端部，所述电池被布置成使得所述第二端部被对准；对于所述电池中的每个电池，耦合至在所述第一端部处的所述阳极端子和所述阴极端子的电连接；以及具有面对所述第二端部的平坦蒸发表面的热管。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.25 US 14/189,2191.一种能量存储系统，包括：多个电池，每个电池具有带有阳极端子和阴极端子的第一端部、以及与所述第一端部相对的第二端部，所述电池被布置成使得所述第二端部被对准；对于所述电池中的每个电池，耦合至在所述第一端部处的所述阳极端子和所述阴极端子的电连接；以及具有面对所述第二端部的平坦蒸发表面的热管。2.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中所述热管具有由所述平坦蒸发表面和平坦冷凝表面形成的基本上L形状。3.根据权利要求2所述的能量存储系统，还包括抵着所述平坦冷凝表面的热传递通道，所述热传递通道被配置成抛弃来自所述多个电池的热能或者给所述多个电池带来热能。4.根据权利要求3所述的能量存储系统，其中存在多个热管并且所述多个电池被定位在布置成至少两排的模块中，其中所述模块中的每个模块被定位在所述热管中的至少一个热管上，其中所述热传递通道在所述两排之间延伸，并且其中所述热管的平坦蒸发表面在所述热传递通道的任一侧以相反方向延伸。5.根据权利要求2所述的能量存储系统，其中所述多个电池被定位成使得所述第二端部与竖直平面对准，并且其中所述平坦蒸发表面沿着所述竖直平面延伸，所述热管还包括在所述平坦蒸发表面上方的水平平面中延伸的平坦冷凝表面。6.根据权利要求1所述的能量存储系统，其中所述热管具有由通过所述平坦蒸发表面接合的第一平坦冷凝表面和第二平坦冷凝表面形成的基本上U形状。7.根据权利要求6所述的能量存储系统，还包括抵着所述第一平坦冷凝表面和所述第二平坦冷凝表面中的至少一个平坦冷凝表面的热传递通道，所述热传递通道被配置成抛弃来自所述多个电池的热能
\t或者给所述多个电池带来热能。8.根据权利要求7所述的能量存储系统，其中存在多个热管并且所述多个电池被定位在布置成至少两排的模块中，其中所述模块中的每个模块被定位在所述热管中的至少一个热管上，其中所述热传递通道在所述两排之间延伸。9.根据权利要求8所述的能量存储系统，其中所述热管在所述热传递通道的每侧以相反方向延伸，并且其中所述热管中的每个热管沿着对应模块的最长尺寸延伸。10.根据权利要求8所述的能量存储系统，还包括抵着所述第一平坦冷凝表面和所述第二平坦冷凝表面中的至少相对的一个平坦冷凝表面的至少一个其他热传递通道。11.根据权利要求7所述的能量存储系统，其中存在多个热管并且所述多个电池被定位在布置成至少两排的模块中，并且其中所述模块中的每个模块被定位在所述热管中的至少一个热管上，所述能量存储系统还包括具有至少一个横梁热传递通道的主热传递通道，所述至少一个横梁热传递通道被配置成抛弃来自所述多个电池的热能或者给所述多个电池带来热能，其中所述横梁热传递通道在所述模块中的相邻模块之间延伸并且抵...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·C·莱恩，HW·崔，J·韦恩特劳布，C·M·阿吉雷，M·里格尔，O·A·金，N·奇迪亚克，J·瓦格纳，A·E·巴顿，E·维拉纽瓦，D·罗森贝格，
申请(专利权)人：特斯拉汽车公司，
类型：发明
国别省市：美国;US