用于电池组热管理的方法和系统技术方案

提供了用于诸如加热和冷却布置成电池组的各个电池的电池组热管理的方法和系统。该方法和系统使用热控制模块，该热控制模块具体被配置为热耦合至电池组中每个电池的侧壁和底端部。在一些例子中，热控制模块包括热板以及连接并热耦合至热板的一个或两个电池接合部件。每个电池接合部件包括多个电池接收开口。当将电池安装到这些开口中时，每个电池的侧壁和底端部热耦合至热控制模块。热流体循环通过至少热板以在热流体与电池之间没有任何直接接触的情况下为电池提供冷却或加热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电池组热管理的方法和系统相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2019年1月7日提交的题为“用于电池组热管理的方法和系统”的美国临时专利申请第62/789,110号的权益，出于所有目的通过引用将其整体并入本文。
技术介绍
各种动力系统(例如，电动车辆)使用电池组来储存电能。这些电池组中电池的性能取决于它们的温度。例如，大多数锂离子电池的工作范围相对较窄，为0至50℃。尝试在此温度范围之外对锂离子电池充电或放电会导致电池永久性损坏，甚至导致不安全的情况，尤其是在电池过热时。另一方面，电池组的热管理具有挑战性，尤其是对于在电动车辆中使用的大型电池组。除了环境因素(例如，寒冷或炎热的环境温度)之外，电池在其运行期间还会经历内部加热，例如充电和放电。在电池的充电和/或放电过程中在其内部产生的热量与电流的平方乘以电池的内阻成正比(P＝I2×R)。同时，对于各种应用(例如，电动车辆的更快的充电和加速以及电网平衡)通常需要更高的充放电电流，这进一步使电池组内部的热管理复杂化。需要用于电池组热管理、特别是有效的电池冷却和加热的方法和系统。
技术实现思路
提供了用于电池组热管理(例如，加热和冷却布置成电池组的各个电池)的方法和系统。该方法和系统使用热控制模块，该热控制模块具体被配置为热耦合至电池组中每个电池的侧壁和底端部。在一些例子中，热控制模块包括热板以及连接并热耦合至热板的一个或两个电池接合部件。每个电池接合部件包括多个电池接收开口。当将电池安装到这些开口中时，每个电池的侧壁和底端部热耦合至热控制模块。热流体循环通过至少热板以在热流体与电池之间没有任何直接接触的情况下为电池提供冷却或加热。下面参照附图进一步描述这些和其他例子。附图说明已经如此概括地描述了本公开的例子，现在将参照附图，这些附图不一定按比例绘制，并且其中相同的附图标记在多个视图中表示相同或相似的部分，并且其中：图1A是根据一些例子的包括热控制模块和电互连模块的电池组的示意性剖视图。图1B是根据一些例子的包括多个热控制模块和电互连模块的电池组的示意性立体图。图2A是根据一些例子的电池的示意性剖面侧视图，其示出了电池的各种内部组件。图2B是根据一些例子的图2A的电池的示意性俯视图，其示出了两个触点。图3A是根据一些例子的在将电池放入热控制模块的电池接收开口中之前的热控制模块的示意性剖视图。图3B是根据一些例子的图3A的热控制模块的示意性俯视图，其示出了定位在电池接收开口中的电池。图3C是根据一些例子的图3B的热控制模块的示意性剖视图，其示出了通过电池接合部件从电池到热板(以及到热流体)的传热。图3D是热控制模块的另一个例子的示意性剖视图，其包括热板和两个电池接合部件。图4A是根据一些例子的热控制模块的示意性剖视图，该热控制模块包括热板和电池接合部件，其中流道在热板与电池接合部件之间延伸。图4B是根据一些例子的图4A的热控制模块的示意性剖视图，其示出了流过热板和电池接合部件中的流道的热流体。图4C是根据一些例子的热控制模块的示意性剖视图，该热控制模块包括热板和电池接合部件，其中在热板和电池接合部件中具有单独的流道。图5A是根据一些例子的热控制模块的示意性剖视图，其中电池接合部件包括热延伸件和电绝缘套筒或电绝缘涂层。图5B是根据一些例子的热控制模块的示意性剖视图，该热控制模块包括形成为单独的部件的热板和电池接合部件。图6A是根据一些例子的热控制模块的分解示意图，其示出了热板的两个部分。图6B是根据一些例子的热板的侧视剖视图。图6C是根据一些例子的热板的俯视剖视图。图6D是根据一些例子的热控制模块的一部分的立体图。图6E是根据一些例子的热控制模块的另一个部分的部分立体放大图。图7A是根据一些例子的热控制模块的示意性立体图。图7B是根据一些例子的图7A所示的热控制模块的剖视图。图7C是根据一些例子的图7A的热控制模块的俯视图，其示出了套筒中的流体通道。图7D是根据一些例子的套筒和电池接合部件中的流体通道的另一个例子。图8A是根据一些例子的热控制模块的示意性立体图，其中套筒由多个套筒杯形成。图8B是根据一些例子的套筒杯的示意性立体图，该套筒杯形成图8A所示的热控制模块中的套筒的一部分。图9是根据一些例子的热控制模块的示意性立体图，该热控制模块包括由多个三角形延伸件形成的电池接合部件。图10A是具有热耦合至电池的多个三角形延伸件的热控制模块的一个例子的示意性俯视图。图10B是根据一些例子的热控制模块的另一个例子的示意性俯视图，该热控制模块具有热耦合至电池的多个三角形延伸件。图10C是根据一些例子的图10A的热控制模块的示意性剖面侧视图，其示出了在多个三角形延伸件上延伸的套筒。图11A是根据一些例子的热控制模块的示意性分解图。图11B和图11C是根据一些例子的图11A所示的热控制模块的套筒的套筒的示意图。图12是根据一些例子的对应于操作包括热控制模块的电池组的方法的过程流程图。图13A和图13B是根据一些例子的电动车辆的示意图，该电动车辆包括配备有热控制模块的电池组。具体实施方式在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对所提出的概念的透彻理解。可以在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下实践所提出的概念。在其他情况下，没有详细描述众所周知的过程操作，以免不必要地模糊所描述的概念。虽然将结合具体例子描述一些概念，但应理解这些例子并非旨在是限制性的。在此对“一个例子”或“一个方面”的引用意味着结合该例子或方面描述的一个或多个特征、结构或特性被包括在至少一个实现方式中。说明书中不同地方的短语“一个例子”或“一个方面”可以指代也可以不指代相同的例子或方面。介绍诸如具有至少5kWh、至少20kWh以上的容量电池组的大型电池组被用于诸如电动车辆、电网储存/平衡等许多不同的应用。这些应用中的一些应用与通过电池组的大的充电和/或放电电流相关联。例如，大充电电流(例如，超过100A，甚至超过300A)可用于加快电动车辆中电池组的充电。同样地，大放电电流(例如，超过1000A)可以在车辆快速加速期间使用。由于这些电池的内阻，这些电流导致电池组内部的电池发热(例如，电阻发热)。所产生的热量与电流的平方成正比(P＝I2×R)，这说明了电流对电池发热的显著影响。同时，锂离子电池以及其他类型的电池的性能受电池温度的极大影响。电池的工作温度范围可能取决于用于电池电极的活性材料、电解质组成和整体电池设计。许多类型的电池(例如，镍镉、镍金属氢化物、锂离子)被设计为在大约0℃至50℃之间运行。例如，在低于0℃的温度下为锂离子电池充电可能会导致金属锂的不可逆电镀，因为在低温下负极的扩散有限。这种锂电镀可能会导致容量损失及潜在的不安全状况。此外，在高于50℃的温度下为锂离子电池充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制电池组中电池的温度的热控制模块，所述热控制模块包括：/n热板，该热板包括：/n第一侧部，其沿着所述热控制模块的第一轴线和第二轴线延伸，其中所述第一轴线垂直于所述第二轴线；/n第二侧部，其沿着所述热控制模块的所述第一轴线和所述第二轴线延伸，并沿着垂直于所述第一轴线和所述第二轴线中的每一个的第三轴线相对于所述第一侧部偏移，其中所述第一侧部和所述第二侧部中的至少一个至少部分地限定所述热控制模块的内部；/n热流体端口，其被配置为连接至热流体管线并使热流体流入和流出所述热控制模块的内部；以及/n第一电池接合部件，其热耦合并连接至所述热板的所述第一侧部，并包括沿着所述热控制模块的所述第三轴线延伸的多个电池接收开口，/n其中所述多个电池接收开口中的每一个被配置为接收一个所述电池，使得所述第一电池接合部件将所述电池热耦合至所述热板，使所述电池与所述热板电绝缘，并使所述电池与所述热流体流体隔离。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190107 US 62/789,1101.一种用于控制电池组中电池的温度的热控制模块，所述热控制模块包括：
热板，该热板包括：
第一侧部，其沿着所述热控制模块的第一轴线和第二轴线延伸，其中所述第一轴线垂直于所述第二轴线；
第二侧部，其沿着所述热控制模块的所述第一轴线和所述第二轴线延伸，并沿着垂直于所述第一轴线和所述第二轴线中的每一个的第三轴线相对于所述第一侧部偏移，其中所述第一侧部和所述第二侧部中的至少一个至少部分地限定所述热控制模块的内部；
热流体端口，其被配置为连接至热流体管线并使热流体流入和流出所述热控制模块的内部；以及
第一电池接合部件，其热耦合并连接至所述热板的所述第一侧部，并包括沿着所述热控制模块的所述第三轴线延伸的多个电池接收开口，
其中所述多个电池接收开口中的每一个被配置为接收一个所述电池，使得所述第一电池接合部件将所述电池热耦合至所述热板，使所述电池与所述热板电绝缘，并使所述电池与所述热流体流体隔离。


2.根据权利要求1所述的热控制模块，其中：
所述热板包括设置在所述内部内并由所述第一侧部和所述第二侧部中的至少一个支撑的多个扩散器，
所述多个扩散器被配置为至少沿着所述第二轴线重新引导所述热流体通过所述内部。


3.根据权利要求2所述的热控制模块，其中，所述多个扩散器中的每一个扩散器包括扩散表面，所述扩散表面相对于所述第一轴线具有锐角。


4.根据权利要求3所述的热控制模块，其中，对于所述多个扩散器中的至少两个扩散器，所述锐角是不同的。


5.根据权利要求1所述的热控制模块，其中：
所述热板包括分隔器，该分隔器在所述第一侧部和第二侧部之间沿着所述第三轴线也沿着所述第一轴线延伸，从而将所述内部的至少一部分分成第一部分和第二部分，
所述热流体端口中的一个与所述第一部分流体连通，并且
所述热流体端口中的另一个与所述第二部分流体连通。


6.根据权利要求1所述的热控制模块，其中，两个所述热流体端口都定位在所述热板的沿着所述第一轴线的同一端部上。


7.根据权利要求1所述的热控制模块，其中：
所述第一电池接合部件包括热延伸件和套筒，
所述热延伸件由金属形成，
所述套筒由导热聚合物或导热涂层形成，并且
所述套筒形成所述多个电池接收开口中的每一个电池接收开口的至少一部分。


8.根据权利要求7所述的热控制模块，其中，所述热延伸件包括第一延伸部分和第二延伸部分，二者都沿着所述热控制模块的所述第一轴线延伸，并在所述第一延伸部分和所述第二延伸部分之间形成延伸通道。


9.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：德博拉·伯克，迈克尔·弗里克，戴维·塔劳，菲利普·韦克，伯顿·维特，赫雷尔·托罗相，科迪·乔尔·雷贝根，
申请(专利权)人：卡诺科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US