介电热管理流体及其使用方法技术

本公开总体上涉及热管理流体

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】介电热管理流体及其使用方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于
2021
年2月
24
日提交的美国临时专利申请号
63/153163
的优先权权益，其在此通过引用以其整体并入本文
。
[0003]公开背景
[0004]公开领域
[0005]本公开大体涉及热管理流体
。
更特别地，本公开涉及适合用于通过直接冷却来管理电池组系统中的热量的介电热管理流体，例如用于电动车辆
、
电动机和电力电子器件中的锂离子电池组，使用这样的热管理流体的方法，以及包括这样的热管理体系的系统
。
技术背景
[0006]全球销售的电动车辆
(
即，使用电力用于其全部或部分动力的车辆，例如电池组电动车辆
(BEV)、
混合动力电动车辆
(HEV)、
插电式混合动力电动车辆
(PHEV)
等
)
的数量在过去几年已经增加，并且预期将继续增加
。
最终，绝大多数车辆将可能是电动的
。
随着电动车辆技术的持续发展，需要提供改进的电源
(
例如电池组系统或模块
)。
例如，合意的是增加这样的车辆在不需要对电池组再充电的情况下可以行驶的距离，以改进这样的电池组的性能，并且降低与电池组充电相关联的成本和时间
。
[0007]大多数电池组在向电池组递送电流或从电池组汲取电流时将产生热量
。
通常，随着流入或流出电池组的电流量的增加，产生的热量也会增加
。
如果产生的热量没有散发，电池组的温度将会升高
。
大多数电池组具有有效操作温度范围，并且如果电池组超过最大操作温度，电池组可变得无效，或甚至导致热失控和故障
。
在某些情况下，温度略有升高之后，电池组可能能够通过简单的散热器或无需任何热管理将热量散发到周围环境
。
在其它情况下，需要更特定的热管理体系来散发电池组产生的热量
。
[0008]目前，电池组供电的电动车辆几乎完全采用锂离子电池组技术
。
锂离子电池组提供优于可比较的镍金属氢化物电池组的许多优点，但是与镍金属氢化物电池组相比，锂离子电池组更容易受到电池组温度变化的影响，并因此具有更严格的热管理要求
。
例如，最佳的锂离子电池组操作温度在
10℃
至
35℃
范围内
。
随着温度从
35℃
升高到
70℃
，操作效率越来越低，并且更关键地，在这些温度下的操作随着时间的推移可能损坏电池组
。
超过
70℃
的温度存在热失控的增加的风险
。
结果是，锂离子电池组需要在车辆操作过程中调节其温度的特定热管理体系
。
此外，在充电过程中，高达
10
％的输入功率最终成为热量
。
随着锂离子电池组的快速充电变得更加普遍，仍然需要用于电池组的热管理的高效体系
。
[0009]锂离子电池组可以使用热管理流体直接或间接冷却，以从电池组组件将热量带走
(
即，作为冷却流体或冷却剂
)。
直接冷却有利地允许热管理流体与热组件直接接触以从热组件将热量带走
。
在间接冷却中，热组件被电绝缘屏障电屏蔽，并且热管理流体将通过该屏障的热量带走
。
最常见的热管理流体基于水与二醇的混合物
。
但是因为水基流体通常导电，它们不能用于锂离子电池组的电气组件的直接冷却
。
虽然间接冷却允许使用水基冷却剂，但是电屏蔽的要求可能对冷却过程的热流产生瓶颈
。
存在由于其非导电性质而可以用于直
接冷却电气组件的介电热管理流体；实例包括常规用于冷却电力变压器的那些
。
然而，与水
‑
二醇相比，这样的介电热管理流体的热性质通常是差的
。
[0010]因此，仍然需要改进的介电热管理体系，尤其是适用于冷却锂离子电池组的那些
。
[0011]公开概述
[0012]本公开的一个方面提供热管理流体，其具有根据
ASTM D93
测得的至少
100℃
的闪点，并且在
25℃
下具有至少
1.5
的介电常数
。
这样的介电热管理流体包含：
[0013]一种或多种式
(I)
的介电化合物：
[0014][0015]其中
[0016]m
为整数
1、2、3、4
或5；
[0017]n
是整数
1、2、3、4
或5；
[0018]R1为
C1‑
C5烷基；
[0019]R2为
C6‑
C
12
烷基；
[0020]每个
R3和
R4独立地选自
H
和
C1‑
C6烷基；和
[0021]每个
R5和
R6独立地选自
H
和
C1‑
C6烷基；
[0022]基于热管理流体的总重量计，一种或多种介电化合物以1重量％至
100
重量％的总量存在
。
[0023]本公开的另一个方面提供一种电池组系统
。
所述电池组系统包括：外壳；一个或多个电化学电池，其设置在所述外壳中；流体路径，所述流体路径在所述外壳中延伸并且与所述一个或多个电化学电池基本热连通；以及如本文所述的设置在流体路径中的本公开的热管理流体
。
[0024]在另一个方面，本公开提供一种电动车辆，其包括如本文所述的本公开的电池组系统
。
[0025]在另一个方面，本公开提供热管理回路，其包括：流体路径，其围绕和
/
或穿过热源延伸；和本公开的热管理流体，其设置在所述流体路径中且被配置为在所述流体路径中循环并吸收由所述热源产生的热能，其中所述流体设置在所述流体路径
、
热交换器
、
泵和连接导管中
。
[0026]本公开的另一个方面提供一种方法，所述方法包括使本公开的热管理流体与具有至少
25℃(
例如，至少
30℃)
的温度的表面接触，所述表面与热源基本热连通；以及通过所述表面将热能从所述热源吸收到所述热管理流体中
。
[0027]本公开的另一个方面提供一种制备本公开的热管理流体的方法
。
这样的方法包括将式
(II)
的化合物与...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种热管理流体，其包含：一种或多种式
(I)
的介电化合物：其中
m
为整数
1、2、3、4
或5；
n
为整数
1、2、3、4
或5；
R1为
C1‑
C5烷基；
R2为
C6‑
C
12
烷基；每个
R3和
R4独立地选自
H
和
C1‑
C6烷基；和每个
R5和
R6独立地选自
H
和
C1‑
C6烷基；基于所述热管理流体的总重量计，所述一种或多种介电化合物以1重量％至
100
重量％的总量存在；和其中所述热管理流体具有根据
ASTM D93
测得的至少
100℃
的闪点，并且所述热管理流体在
25℃
下具有至少
1.5
的介电常数
。2.
根据权利要求1所述的热管理流体，其中
R2是支化
C6‑
C
12
烷基
。3.
根据权利要求1所述的热管理流体，其中
R3、R4、R5和
R6各自独立地选自
H
和甲基
。4.
根据权利要求1所述的热管理流体，其中每个
R4为
H
，且每个
R3为
H
或
C1‑
C6烷基
(
例如
C1‑
C4烷基或
C1‑
C2烷基
)
；并且每个
R5为
H
，且每个
R6为
H
或
C1‑
C6烷基
(
例如
C1‑
C4烷基或
C1‑
C2烷基
)。5.
根据权利要求1所述的热管理流体，其中
R3为
H
，
R4为
H
，
R5为
H
，且每个
R6为
H
或
C1‑
C6烷基
(
例如
C1‑
C4烷基或
C1‑
C2烷基
)。6.
根据权利要求1所述的热管理...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：卡斯特罗尔有限公司，
类型：发明
国别省市：