电池热管理系统及方法技术方案

一种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。器。器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池热管理系统及方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]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。
[0003]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。


[0004]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

[0005]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。
[0006]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。
附图说明
[0007]图1描绘了电池热管理系统的变型。
[0008]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。
[0009]图3A和图3Β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。
[0010]图4描绘了电池热管理方法的变型的流程图。
[0011]图5A和图5Β分别描绘了电池热管理系统的机载元件的示例布置。
[0012]图6A和图6Β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。
[0013]图7A和图7Β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。
[0014]图8A和图8Β分别描绘了电池温度曲线的第一示例和第二示例。
[0015]图9A、图9Β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。
[0016]图10A、图10Β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。
[0017]图11A描绘了电池组内的电池单元的示例布置。
[0018]图11Β描绘了示例电池组架构中的热事件中的热传播。
[0019]图12描绘了调节系统的示例布置。
[0020]图13A是分布在飞行器周围的交通工具部件的顶视图表示。
[0021]图13Β是分布在飞行器周围的交通工具部件的侧视图表示。
[0022]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。
[0023]图13D是分布在飞行器周围的交通工具部件的顶视图表示。
[0024]图14描绘了S100的示例的流程图。
[0025]图15描绘了电池热管理方法的变型的流程图。
[0026]图16描绘了电池热管理方法的变型的流程图。
[0027]图17描绘了电池热管理系统的变型。
[0028]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。
[0029]图19A和图19Β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
[0030]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。
[0031]1.概述
[0032]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。
[0033]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。
[0034]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)。
[0035]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。热事件还可以包括热传播，其中，非标称(例如，尖峰、升高等)温度从初始不受影响的一个电池单元传播到多个电池单元。然而，热事件可以另外地或替选地包括电池组内需要缓解以确保适当的电池组操作(例如，充电、放电、存储等)的任何其他温度相关的事件。
[0036]在各个实施方式中，电池热管理系统可以结合若干个相关系统使用以及/或者包括若干个相关系统。这样的相关系统可以包括飞行器、飞行器子系统(例如，动力系统子系统、推进子系统、航空电子子系统等)、基于地面的交通工具(例如，汽车、机车等)、陆基基础设施(例如、空中交通管制系统、基于地面的维护系统等)和/或任何其他合适的系统。
[0037]在系统100的变型中，电池热管理系统的部件分布在交通工具与基础设施设备之间(图2和图17中示出的示例)。交通工具优选地包括电池组、循环子系统的一部分，并且可以包括机载泵。基础设施设备优选地包括非机载(offboard)热交换器(例如，冷凝器和/或蒸发器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于电动飞行器的系统，所述系统包括：
·
所述电动飞行器上的电池组；以及
·
所述电动飞行器上的循环回路，所述循环回路包括：
·
热联接至所述电池组的机载散热器；
·
机载循环系统，所述机载循环系统包括：
·
分配歧管，所述分配歧管流体地连接至所述机载散热器；
·
工作流体；以及
·
泵，所述泵连接至所述分配歧管并且被配置成在飞行器飞行期间使工作流体连续地循环通过所述机载散热器；其中，所述机载循环系统不包括机载压缩机；以及
·
联接器，所述联接器被配置成选择性地将所述分配歧管连接至非机载冷却系统，所述非机载冷却系统被配置成将热从所述工作流体传递至包括非机载压缩机的低于环境的冷却回路。2.根据权利要求1所述的系统，其中，在对所述电池组充电的同时，使所述工作流体循环通过所述非机载冷却系统。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述工作流体在飞行期间以第一速率循环，并且其中，在对所述电池组充电的同时，所述工作流体以基本上等于所述第一速率的第二速率循环。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述工作流体在飞行期间以所述泵的最大连续流速循环。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述非机载冷却系统在电池充电期间将所述电池组冷却到起飞温度或冷却为低于所述起飞温度。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电池组的温度在飞行器飞行期间单调地增加。7.根据权利要求1所述的系统，还包括第二散热器，所述第二散热器包括：
·
储存器，所述储存器通过所述分配歧管流体地连接至所述机载散热器；以及
·
包含在所述储存器内的一定体积的所述工作流体。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述机载散热器包括冷却板。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电池组包括第一电池单元和第二电池单元，其中，所述机载散热器将所述第一电池单元与所述第二电池单元热连接并且被配置成将热从所述第一电池单元传递至所述第二电池单元。10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第一电池单元和所述第二电池单元相邻并且彼此热隔离。11.根据权利要求1所述的系统，还包括：
·
第二电池组；以及
·
第二散热器，所述第二散热器热联接至所述第二电池组并且流体地连接至所述机载循环系统；其中，所述泵由所述第一电池组和所述第二电池组冗余地供电。12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述泵被布置在所述第一电池组与所述第二电
池组之间。13.根据权利要求1所述的系统，还包括：
·
机载电池管理系统(BMS)，所述机载电池管理系统被配置成在电池充电模式和飞行器飞行期间控制所述工作流体的流速；以及
·
流体锁止机构，所述流体锁止机构在所述电池充电模式期间选择性地将所述机载循环系统与所述非机载冷却系统分开。14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述机载散热器包括小于三毫米的厚度。15.一种用于电动飞行器操作的方法，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；
·
通过使工作流体循环通过所述电池...

【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：