减小电池系统中的热梯度的机构技术方案

公开了用于向电池组中的至少第一和第二电池单元提供基本统一的温度的装置和方法。热传递控制元件操作性地联接至所述至少第一和第二电池单元。热传递控制元件适于在所述电池单元之间传递热并且使所述电池单元与热传递介质流绝缘。第一电池单元比第二电池单元绝缘更大的量。

【技术实现步骤摘要】

总体描述了涉及对电池组中的电池单元温度的统一性进行控制的系统和方法，具体的是用于对在电动车辆中使用的电池组中的电池单元温度的统一性进行控制的系统和方法。
技术介绍
在电动车辆中使用的电池当它们在预定的温度范围外操作时可能表现出性能降低。此外，电池单元内和/或一组电池内从一个电池单元到另一个电池单元的热梯度可能 导致不可预测的动力、不平衡的电池单元容量、缩短的电池单元寿命、以及在严重情况下的电池组故障和可能的热失控事件。这些不期望的负面影响可能来源于电池组内的不同的单元温度。除了其他原因之外，出于这些原因，为电池组内的每个电池单元提供统一的温度的能力是理想的。
技术实现思路
专利技术人已经认识到并且注意到对于为电池组内的每个电池单元提供基本统一的温度的需求。更具体地，专利技术人已经认识到提供如下装置及方法的优点其能够以可变的方式使沿热传递介质流设置的多个电池单元绝缘，以将每个电池维持在基本相同的温度。在一个示例性实施例中，电池组包括至少第一和第二电池单元。所述电池组还包括覆盖所述第一电池单元的第一区域和所述第二电池单元的第二区域的热传递控制元件。所述第一区域比所述第二区域大。所述热传递控制元件适于在所述电池单元之间传导热并且使所述电池单元的被覆盖区域绝缘于向热传递介质流的热传递。在另一实施例中，电池组包括至少第一和第二电池单元。所述电池组还包括操作性地联接至所述第一和第二电池单元的热传递控制元件。所述热传递控制元件适于在所述电池单元之间传递热并且使所述电池单元与热传递介质流绝缘。所述第一电池单元比所述第二电池单元绝缘更大的量。在又一实施例中，一种方法包括提供包括至少第一和第二电池单元的电池组；以及利用热传递控制元件覆盖所述第一电池单元的第一区域和所述第二电池单元的第二区域。所述第一区域比所述第二区域大。此外，所述热传递控制元件适于在所述电池单元之间传导热并且使所述电池单元的被覆盖区域绝缘于向热传递介质流的热传递。在另一实施例中，一种方法包括提供至少第一和第二电池单元；向所述第一和第二电池单元提供热传递介质流；提供热传递控制元件，所述热传递控制元件设置在所述第一和第二电池单元上；使热从所述第一和第二电池单元传递至热传递介质流；以及通过所述热传递控制元件在所述第一与第二电池单元之间传递热。所述热传递控制元件适于使所述电池单元与所述热传递介质流绝缘。所述第一电池单元比所述第二电池单元绝缘更大的量。应当理解，前述概念与在下面更详细论述的另外的概念(假设这些概念并非彼此不一致)的全部组合被认为是本文所公开的专利技术主题的一部分。具体地，在本公开的末尾出现的所要求的主题的全部组合被认为是本文所公开的专利技术主题的一部分。从下面结合附图的描述，本教导的前述和其他方面、实施例及特征能够被更全面地理解。附图说明附图并非依照比例绘制。在附图中，在各个附图中示出的每个相同的或几乎相同的部件均由相同的附图标记表示。出于清楚的目的，并非每个部件都在每个附图中标出。现在将参照附图通过示例的方式对本专利技术的各种实施例进行描述，其中图I是设置有用来对电池单元进行冷却的冷却介质流的电池组的示意立体图；图2是具有热传递控制元件且设置有用来对电池单元进行冷却的冷却介质流的电池组的示意立体图； 图3是具有热传递控制元件且设置有用来对电池单元进行冷却的冷却介质流的电池组的示意侧视图；图4是没有电池单元的电池托架的立体图，并且示出了冷却介质流；图5是热传递控制元件的横截面图；以及图6是具有采用多个热传递控制元件的多个冷却通道的电池组的示意图。具体实施例方式应当理解，在此参照附图描述了本专利技术的多个方面，这些附图示出了根据本专利技术的多个方面的示例性实施例。在此描述的示例性实施例未必旨在示出本专利技术的所有方面，而是用来描述一些示例性实施例。由此，本专利技术的方面并非意在根据示例性实施例来狭隘地理解。因此，应当明白，在上面介绍的各种概念和实施例以及在下面更详细讨论的那些可以以多种方式中的任一种来实施，这是因为所公开的概念和实施例并非意在限定于任何特定的实施方式。另外，应当理解，本专利技术的方面可以单独地使用或者与本专利技术的其他方面以任意合适的组合形式使用。热传递控制元件适于提供被热传递介质流冷却或加热的电池组内基本统一的电池单元温度。当热传递介质流流动通过电池组时，热传递介质使温度改变。在冷却介质流的情况下，冷却介质流将在其流动通过电池组时变热。在加热介质流的情况下，加热介质流将在其流动通过电池组时变冷。这可能导致不平衡的电池单元温度。由此，为了适当地平衡从电池组的热传递，当前公开的热传递控制元件使暴露于热传递介质的上游流的电池单元比暴露于热传递介质的下游流的电池单元绝缘更大的量。为了进一步增强电池单元温度的统一性，热传递控制元件适于使热从较热的电池单元传递至较冷的电池单元。在一个可能的实施例中，电池单元的可变绝缘性可以利用热传递控制元件实现，该热传递控制元件对每个电池单元覆盖和绝缘一区域。在一个实施例中，所覆盖的区域对于每个单元不同。在这种构型中，热传递控制元件覆盖暴露于热传递介质的上游流的电池单元的较大量的区域以及暴露于热传递介质的下游流的电池单元的较小量的区域。电池单元的暴露区域由所应用的热传递控制元件的形状决定。每个电池单元的暴露区域选择为将电池单元维持在基本统一的温度。在一些实施例中，热传递控制元件的形状可以是连续的以提供暴露区域中的连续梯度。这种结构的另一可能实施例将是从最靠近热传递介质流的入口的电池单元延伸至最靠近热传递介质流的出口的电池单元的锥形形状。在其他示例中，热传递控制元件的形状可以逐步变化或者其他不连续的形状变化。在这些和其他可能的构型中，是形状的变化及因此是暴露区域的变化而导致对电池单元温度的统一性的控制。热传递控制元件的另一可能的实施例通过沿着热传递介质流施加绝缘特性的梯度而利用热传递介质流来控制电池单元的热传递。对于这种构造，热传递控制元件提供了对暴露于热传递介质的上游流的电池单元的较大量的绝缘和对暴露于热传递介质的下游流的电池单元的较小量的绝缘。绝缘特性的梯度能够以对本领域的技术人员显而易见的任何数量的方式来实现。在一个实施例中，热传递控制元件的厚度沿着流动路径变化。在另一实施例中，热传递控制元件的组成沿着流动路径的长度变化。在另一实施例中，如解释的，热传递控制元件可以定形为沿着流动路径覆盖电池单元的不同区域。但是，无论为了改变绝缘特性而选择的具体方法是什么，绝缘梯度都选择为使得在整个电池组内电池单元被维持在基本统一的温度。尽管热传递控制元件使电池元件与热传递介质流绝缘更小或更大的程度，但是热 传递控制元件还可以适于提供电池单元之间的热传递。电池单元之间的选择性的热传递以及与热传递介质流的绝缘可能是由于制成热传递控制元件的材料的热传递特性的固有方向性或者是由于热传递控制元件可能结合有高导热率层而造成的。高导热率层应当优选地是不导电的，或者其应当与电池单元电绝缘以减小电池单元外部之间任何可能的电连接。无论所选择的热传递层的类型如何，其均适于在电池单元之间传递热以帮助减小电池组中任意存留的温度差异。现在转向附图，进一步详细地描述若干可能的实施例。图I绘出了具有呈多行和多列的多个电池单元的电池组100的立体图。电池组设有电池盖102和电池托架104本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组，包括：至少第一电池单元和第二电池单元；以及热传递控制元件，所述热传递控制元件覆盖所述第一电池单元的第一区域和所述第二电池单元的第二区域，其中，所述第一区域比所述第二区域大，并且所述热传递控制元件适于在所述电池单元之间传导热并使所述电池单元的被覆盖区域绝缘于向热传递介质流的热传递。

【技术特征摘要】
2011.06.16 US 13/161,5301.一种电池组，包括 至少第一电池单元和第二电池单元；以及 热传递控制元件，所述热传递控制元件覆盖所述第一电池单元的第一区域和所述第二电池单元的第二区域，其中，所述第一区域比所述第二区域大，并且所述热传递控制元件适于在所述电池单元之间传导热并使所述电池单元的被覆盖区域绝缘于向热传递介质流的热传递。2.如权利要求I所述的电池组，其中，在所述电池单元之间传导的热从所述第二电池单元传导至所述第一电池单元。3.如权利要求I所述的电池组，其中，所述第一电池单元设置成比所述第二电池单元更靠近所述热传递介质流的入口。4.如权利要求I所述的电池组，其中，所述第一区域和所述第二区域选择为将所述第一电池单元和所述第二电池单元维持在基本统一的温度。5.如权利要求I所述的电池组，其中，所述热传递控制元件的形状限定出所述第一区域和所述第二区域。6.如权利要求I所述的电池组，其中，所述热传递控制元件的形状沿其长度为大致锥形。7.如权利要求I所述的电池组，其中，所述热传递控制元件包括膜。8.如权利要求7所述的电池组，其中，所述膜包括内部介电层、设置在所述内部介电层上的高导热率层、设置在所述高导热率层上的外部介电层、以及设置在所述外部介电层上的外部绝缘层。9.如权利要求I所述的电池组，其中，所述热传递控制元件包括电池托架。10.如权利要求I所述的电池组，其中，所述热传递控制元件与位于所述热传递介质流的入口与出口之间的每个电池单元操作性地联接。11.如权利要求I所述的电池组，其中，所述热传递控制元件是电绝缘的。12.如权利要求I所述的电池组，其中，在所述电池单元之间设有填充物，所述填充物适于所述电池单元之间的热传递。13.如权利要求12所述的电池组，其中，所述填充物包括阻燃剂。14.一种电池组，包括 至少第一电池单元和第二电池单元；以及 热传递控制元件，所述热传递控制元件操作性地联接至所述第一电池单元和所述第二电池单元，所述热传递控制元件适于在所述电池单元之间传递热并使所述电池单元与热传递介质流绝缘，其中所述第一电池单元比所述第二电池单元绝缘更大的量。15.—种方法,包括 提供包括至少第一电...

【专利技术属性】
技术研发人员：布罗克·威廉·滕豪滕，萨蒂什·阿南塔拉曼，
申请(专利权)人：科达汽车公司，
类型：发明
国别省市：