專利名稱：電池溫度控制的制作方法
技術領域：
總體來說描述涉及控制電池溫度的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
可以使用電池向從便攜式用戶電子器件至電動機交通工具的各種各樣的設備提供電能。在許多情形中，電池在預定溫度范圍之外工作時會呈現(xiàn)性能下降。例如，當一些電池過熱時，會出現(xiàn)不期望的化學反應和/或會在結構上損害電池的組件，這兩者均會破壞電池。在一些情形中，當電池溫度過冷時，會減少電能輸出，以及在足夠低的溫度，電池將不會充電或放電。此外，一組電池內(nèi)不同電池之間和/或電池內(nèi)的熱梯度會引起不可預測的電能輸出等不利影響。由于這些原因等，期望用以控制電池溫度的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本文中描述的實施例總體上涉及用于控制電池溫度的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的主題在一些情形中涉及相關產(chǎn)品、對于特定問題的替選解決方案、和/或一個或更多個系統(tǒng)和/ 或物品的多個不同使用。在一個方面中，描述用于控制電池組內(nèi)的溫度的系統(tǒng)。在一些實施例中，該系統(tǒng)可以包括電池組，包括至少一個電化學可再充電電池；溫度控制氣體的源；以及溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)。在一些情形中，溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)可以包括用于向電池組輸送溫度控制氣體的至少一個氣體輸送部，以及在氣體輸送部的下游，與電池組的表面基本平行并具有流動方向的至少一個熱交換部，其中，熱交換部僅穿過電池組的一部分， 該部分比在與熱交換部的流動方向基本平行的方向上測量的電池組尺度短。該系統(tǒng)可以在一些實施例中包括電池組，包括至少一個電化學可再充電電池； 溫度控制氣體的源；以及溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)，被構建和布置為使得溫度控制氣體的至少一部分不從電池組的一個邊界傳送到電池組的相對邊界。在一些實例中，該系統(tǒng)可以包括電池組，包括電化學可再充電電池；溫度控制氣體的源；以及溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)，包括流動路徑，所述流動路徑包括第一部分，指向電池組的第一邊界部分，在接近第一邊界部分處偏轉以使得流動路徑改變方向，電池組處于由流動路徑的方向限定的優(yōu)角內(nèi)；以及第二部分，在接近電池組的第二邊界部分處偏轉以使得流動路徑改變方向并通過第二邊界部分進入電池組。系統(tǒng)可以在一些情形中包括電池組，包括電化學可再充電電池；溫度控制氣體的源；以及溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)，包括流動路徑，該流動路徑包括第一部分，在接近電池組的邊界處偏轉以使得流動路徑改變方向并通過邊界進入電池組體；以及第二部分，在電池組內(nèi)偏轉以使得流動路徑改變方向。在另一方面中，描述用于控制電池組內(nèi)的溫度的方法。在一些實施例中，該方法可以包括在電池組的表面的至少一部分上建立溫度控制氣體的流動，其中，溫度控制氣體的至少一部分不從電池組的一個邊界傳送到電池組的相對邊界。本發(fā)明的其它優(yōu)點和新特征將會在結合附圖考慮本發(fā)明各種非限制性實施例的以下詳細描述時變得明顯。在本說明書和經(jīng)引用并入的文件包括沖突和/或不一致的公開內(nèi)容的情形中，應當以本說明書為準。如果經(jīng)引用并入的兩個或更多個文件包括彼此沖突和/或不一致的公開內(nèi)容，則應當以有效日期在后的文件為準。


將參照示意性的以及并非意在按比例繪制的附圖舉例描述本發(fā)明的非限制性實施例。在附圖中，通常用單一數(shù)字表示示出的每個相同或幾乎相同的組件。為了清楚起見， 不是每個組件都在各個圖中標注，在對于允許本領域技術人員理解本發(fā)明沒必要示出處也未示出本發(fā)明每個實施例的各個組件。在附圖中圖1A-1B包括根據(jù)一組實施例的系統(tǒng)的示意性示例，該系統(tǒng)包括溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)以及電池組，該電池組包括多個電化學可再充電電池；圖2根據(jù)一些實施例包括用于包括多個電化學可再充電電池的電池組的溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)的示意性示例；以及圖3A-3B包括根據(jù)一組實施例的系統(tǒng)的示意性示例，該系統(tǒng)包括溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)以及電池組，該電池組包括單個電化學可再充電電池。
具體實施例方式提供了系統(tǒng)和方法以便控制電池溫度，例如，電動交通工具中使用的那些。在一些實施例中，使用溫度控制氣體來加熱或冷卻電池組以建立和/或維持組內(nèi)的相對均勻的溫度分布。還可以使用溫度控制氣體來調整和/或維持電池組的溫度以使得它降至預先選擇的溫度范圍內(nèi)。在一些情形中，溫度控制氣體可以通過溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)傳送，該系統(tǒng)包括被構建和布置為使得溫度控制氣體只在組的橫截面長度的一部分上與電池組交換熱量的氣體通路。相對較短氣體通路的使用可以保證溫度控制氣體在到達電池組的下游部分以前不被加熱或冷卻到使得氣體作為熱交換介質無效的程度。電池的許多傳統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)通過從電池組的一個邊界向電池組的相對邊界傳送溫度控制氣體操作。這會引起電池組內(nèi)的相對較大熱梯度。簡言之，當使用溫度控制氣體控制電池組溫度時，氣體的溫度隨著氣體與電池組交換熱量而改變。例如，當沿著電池組傳送冷卻氣體時，冷卻氣體隨著它沿著電池組的表面行進而變得更熱。隨著溫度控制氣體沿著組傳送，組與氣體之間的溫度差相對于在氣體入口處組與氣體之間的溫度差變得更小。在這些情形中，較之朝向溫度控制氣體通路末端(存在較小熱梯度)傳遞而言可以從靠近溫度控制氣體進口(存在較大熱梯度)的電池組部分傳遞更多熱量。此作用會在電池組內(nèi)產(chǎn)生不均勻溫度分布。發(fā)明人已在本發(fā)明的上下文內(nèi)發(fā)現(xiàn)可以通過操控溫度控制氣體的流動通路以使得它跨越相對較短長度來更有效地控制電池組內(nèi)的溫度。在一些實施例中，本文中描述的方法和系統(tǒng)可以采用包括引起電池組內(nèi)溫度梯度減小(以及所以，電池表面上熱通量的差異減小)的氣體通路的溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)。例如，在一些情形中，可以把溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)構建和布置為使得溫度控制氣體中的至少一部分不從電池組的一個邊界傳送到電池組的相對邊界?？梢允褂帽疚闹忻枋龅姆椒ê拖到y(tǒng)來控制各種各樣應用中電池組的溫度。例如， 在一些實施例中，可以控制電動機交通工具的電池組的溫度(例如，向傳動系統(tǒng)和/或電子器件系統(tǒng)供電)。在一些情形中，可以控制便攜式電子設備(例如，膝上型電腦、蜂窩電話等)中電池組的溫度。在一些情形中，可以控制靜止能量電能儲存應用(例如，公共事業(yè)電力儲存、風車儲存組等)中電池組的溫度。圖1A-1B包括示例了根據(jù)一組實施例的溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)和電池組的系統(tǒng)100的示范性示意圖。圖IA包括系統(tǒng)100的透視圖，而圖IB包括系統(tǒng)100的上下視圖。系統(tǒng)100包括包含電化學可再充電電池104的電池組102。使用如本文中所使用的術語“電池組”指代包括至少一個電化學可再充電電池(例如，可再充電電池、不可再充電電池等)的單元。在圖1A-1B中示例的這組實施例中，電池組包括多個電化學可再充電電池。在其它實施例中，電池組可以包含單個電化學可再充電電池。電池組的邊界可以由在組內(nèi)周邊電池的最外邊界上延伸的假想表面定義。即，電池組邊界圍住所有電池，但是不延伸超出這些電池(除了例如，略微延伸超過周邊電池的最外邊界以容納流動空間、有益的電池包裝材料等；本領域技術人員將會在此上下文中理解電池組的含義。在圖1A-1B中， 電池組102包括通過虛線108定義表面的邊界106A-D。如所提到的，可以使用溫度控制氣體實現(xiàn)溫度控制。如本文中所使用的那樣，“溫度控制氣體”是指用來與電池組的組件交換熱量以改變組件溫度的氣體。在一些實施例中， 溫度控制氣體可以通過從電池組組件的一部分移除熱量而作為冷卻氣體。溫度控制氣體可以通過向電池組的組件的一部分供給熱量而在一些情形中作為加熱氣體。可以使用溫度控制氣體在整個電池組內(nèi)維持基本上一致的溫度和/或保證電池組的最小和最大溫度處于預定溫度范圍內(nèi)。在圖1A-1B中，使用溫度控制氣體源110向電池組102提供溫度控制氣體112?？梢允褂萌魏魏线m源向電池組供給溫度控制氣體。在一些實施例中，源位于電池組供電的設備外部。例如，溫度控制氣體可以包括經(jīng)由空氣引入系統(tǒng)向電池組傳送的周圍空氣。在一些情形中，溫度控制氣體的源可以位于電池組供電的設備內(nèi)部。例如，源可以是壓縮空氣氣缸。在一些情形中，源可以是機動車內(nèi)的氣溫控制系統(tǒng)(例如，空氣調節(jié)器和/或加熱器)。 在一些實施例中，源可以包括在電池組內(nèi)使氣體再循環(huán)的再循環(huán)系統(tǒng)。電池組內(nèi)氣體的再循環(huán)因為它可以消除從電池組外部除濕和/或改變空氣溫度的需要所以是有益的。系統(tǒng)100還可以包括溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)。可以把溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)構建和布置為在電池組的表面的至少一部分上建立溫度控制氣體的流動。隨著在電池組的表面部分上傳送溫度控制氣體，它可以與電池組交換熱量以使得加熱或冷卻所接觸的電池組表面部分。在一些實施例中，可以在電池組內(nèi)的內(nèi)表面上傳送溫度控制氣體。例如，可以使用溫度控制氣體加熱或冷卻處于電池組邊界內(nèi)的電池的外表面，比如，圖 IA中的表面114。在一些實例中，可以使用溫度控制氣體加熱或冷卻電池組的外表面，比如，圖IA中的表面116。在一些實施例中，溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)可以包括可以用來向電池組輸送溫度控制氣體的至少一個氣體輸送部。如包括圖IA中示出的系統(tǒng)100的頂視示意圖的圖IB中所示，系統(tǒng)100包括用來從源110向電池組102傳送溫度控制氣體的氣體輸送部 118。在一些實施例中，氣體輸送部可以延伸到電池組中。通常，氣體輸送部既包括電池組外的部分，又包括電池組內(nèi)的部分，但是并非需要在所有實施例中均如此。例如，氣體輸送部可以完全在電池組外、完全在組內(nèi)、或者組合。氣體輸送部通常包括電池組內(nèi)流體通路的一部分，其處于與溫度控制氣體入口直接流體交互以及在其中把溫度控制氣體在與進入電池組中時的流動方向基本上平行的方向上傳送。本文中所使用的術語“流體交互”是指構建和布置成使得流體可以在它們之間流動的兩個體積。在一些情形中，第一和第二體積可以處于直接流體交互。如這里使用的，兩個設備在這兩個物體之間的流體連接未被附加設備的存在中斷時處于“直接流體交互”中。在圖IB中，溫度控制氣體在邊界部分121進入電池組102。在這組實施例中，氣體輸送部118包括電池組102內(nèi)流體通路的一部分，其在邊界121處在與氣體流動的方向基本上平行的方向上從邊界部分121延伸(用圖IB中的豎直箭頭表示)。雖然圖IB包括單個氣體輸送部，但應該理解在一些實施例中，可以采用多個氣體輸送部。溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)還可以在一些實施例中包括自氣體輸送部起下游的至少一個熱交換部。在一些實施例中，可以把氣體輸送部構建和布置成向熱交換部輸送溫度控制氣體，其中，氣體可以用來與電池組中的電池交換熱量。熱交換部在一些實施例中可以包括以流體方式連接到氣體輸送部以及從氣體輸送部延伸的支路(例如，通道或其它合適流體通路)。在一些實施例中，多個熱交換部可以從氣體輸送部延伸。例如，在圖IB 中，氣體輸送部118延伸到電池組中以及向熱交換部120輸送溫度控制氣體。如圖IB中所示，熱交換部120與電池組內(nèi)的多個電池表面基本上平行。在一些實施例中，電池組內(nèi)的熱交換部可以較短。在一些實施例中，一個或更多個熱交換部只在比如與熱交換部的流動方向基本上平行的方向上所測量的組的尺度短的電池組部分上通過。例如，在圖IB中，熱交換部120只在電池組102的部分122上通過。然而，用比部分122的長度長得多的尺度124表示在與熱交換部的流動方向基本上平行的方向上測量的組的尺度。通常，在與熱交換部的流動方向基本上平行的方向上所測量的電池組的尺度被測量為在與沿著熱交換部內(nèi)流動的平均方向繪制的向量相交的電池組的邊界之間的距離。由于本領域技術人員通常使用該術語而可以把此等同于組的特征尺度。在一些實施例中，至少一個熱交換部只通過具有以下長度的組的一部分該長度為在與熱交換部的流動方向基本上平行的方向上測量的電池組尺度的基本等于或小于約10%、基本等于或小于約25 %、或者基本等于或小于約50 %。短熱交換部的使用可保證溫度控制氣體接觸電池表面的表面積相對較小。當溫度控制氣體與電池之間接觸的面積相對較小時，相比于采用大接觸面積的系統(tǒng)而言，相對容易保證溫度控制氣體在傳送通過系統(tǒng)時不被過度加熱或冷卻。較短接觸面積可在使用溫度控制氣體與電池之間的相對較小溫度差和/或相對較低溫度控制氣體流率的情況下允許有效熱傳遞。在一些實施例中，可以把氣體輸送部和熱交換部構建和布置成使得在氣體輸送部中出現(xiàn)相對較少熱傳遞以及在熱交換部中出現(xiàn)相對較大量的熱傳遞。例如，在一些實施例中，在電池組內(nèi)的單元與溫度控制氣體之間傳遞的熱量的至少約99%、至少約95%、至少約90%、或者至少約75%，在電池組內(nèi)的溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)的熱交換部內(nèi)傳遞。本領域技術人員能夠通過例如測量單元的表面上以及溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)內(nèi)的各種位置處電池組內(nèi)氣體的溫度、以及基于溫度控制氣體的焓計算傳遞熱量的量來確定電池組內(nèi)通路的各個部分內(nèi)傳遞的熱量。在一些實施例中，溫度控制氣體的至少一部分不從電池組的一個邊界傳送到電池組的相對邊界。認為溫度控制氣體在它通過第一邊界進入電池組以及通過相對的第二邊界離開組時從電池組的一個邊界向電池組的相對邊界傳送。在圖IB中，通過邊界組傳送的溫度控制氣體的一部分通過邊界106A進入電池組以及通過并非與邊界106A相對(相比于與邊界106A相對的邊界106C)的106D離開。類似地，溫度控制氣體的一部分通過邊界106A 傳送到組中以及通過也并非與邊界106A相對的邊界106B離開組。通常，兩個邊界如果它們相對于彼此基本上平行則彼此相對。例如，在圖IB中，邊界106A和106C彼此相對。類似地，邊界106B和106D彼此相對。應該理解，邊界無需精確地彼此平行以相對，以及在一些情形中，邊界可以相對于彼此有稍許角度(例如，小于或等于5°、小于或等于3°、或者小于或等于1° )以及仍然被認為彼此相對?？梢栽谝恍嵤├性谙鄬^短長度上傳送溫度控制氣體。在一些實例中，溫度控制氣體的至少一部分沿著與溫度控制氣體在溫度控制氣體入口處的流動方向基本上平行的方向上測量的組的尺度的基本上等于或小于約10%、基本等于或小于約25%、基本等于或小于約50%、或者基本等于或小于約75%的長度傳送。例如，在圖IA中，溫度控制氣體的一部分(用虛線箭頭160表示)傳送沿著虛線箭頭160所測量的較短距離。相比而言，把在與入口區(qū)域160處的溫度控制氣體的流動方向基本上平行的方向上所測量的電池組的尺度表示成根據(jù)示例的實施例比沿著虛線箭頭160的距離長大于1. 5倍的尺度164。 通常，在與溫度控制氣體入口處的流動方向基本上平行的方向上測量的電池組的尺度被測量為與在入口處沿著流動方向繪制的向量相交的電池組的邊界之間的距離。另外，沿著溫度控制氣體通過的路徑測量溫度控制氣體傳送的長度。在一些情形中，通過邊界組傳送的溫度控制氣體的較大部分不從電池組的一個邊界傳送到電池組的相對邊界。例如，在一些實例中，通過電池組傳送的溫度控制氣體基本上全部、至少約99%、至少約95%、至少約90%、至少約75%、或者至少約50%不從電池組的一個邊界傳送到電池組的相對邊界。在圖1A-1B中，例如，溫度控制氣體基本上全部通過邊界106A傳送到電池組中，以及通過不相對的邊界106B和106D離開電池組。可以使用電池組內(nèi)包括至少一個彎部的通路來實現(xiàn)不相對邊界之間的傳送。在一些情形中，溫度控制氣體的至少一部分(例如，至少約50 %、至少約75 %、至少約90 %、至少約95 %、至少約99 %、 或者基本上全部)沿著電池組內(nèi)的包括至少一個彎部的通路傳送。電池組內(nèi)的溫度控制氣體通路可以在一些情形中包括至少約15°、至少約30°、至少約45°、至少約60°、至少約 75°、至少約90°、約15°與約115°之間、約30°與約115°之間、或者約45°與約115° 之間的至少一個彎部。例如，圖1A-1B中示出的溫度控制氣體通路包括氣體輸送部118與熱交換部120之間約90°的彎部。在一些實施例中，溫度控制氣體通路內(nèi)的彎部可以經(jīng)由一個或更多個翼片的使用實現(xiàn)，其使用可以減小流動路徑內(nèi)的渦流形成，如下所述。
在一些情形中，溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)可以包括包括多個彎部的流動路徑。圖2包括包括多個彎部的系統(tǒng)200的示意性示例。在圖2中，電池組202包括電化學可再充電電池204 (以虛線示例以保持清楚)。經(jīng)由氣體輸送部218把溫度控制氣體從源 210輸送到電池組。在一些實施例中，溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)包括以下流動路徑該流動路徑包括指向電池組的第一邊界部分以及在接近第一邊界部分處偏轉以使得流動路徑改變方向的第一部分。在這些情形中，電池組可以處于由流動路徑的方向限定的優(yōu)角(reflex angle)內(nèi)。例如，在圖2中示例的這組實施例中，氣體輸送部218包括使溫度控制氣體在接近頂部邊界206A的第一邊界部分230處偏轉的流動路徑?？梢栽谝恍嵤├型ㄟ^翼片、導流片、或者布置在電池組外或接近電池組的其它合適表面促進偏轉。例如，在圖2中示出的這組實施例中，可以把翼片(未示例以維持清楚性)放置得接近邊界部分230以隨著氣體靠近電池組202使氣體偏轉。在圖2中，電池組202處于由溫度控制氣體流的偏轉限定的優(yōu)角232內(nèi)?？梢砸匀魏魏线m角度使流動路徑偏轉。在一些實施例中，由溫度控制氣體流的偏轉限定的優(yōu)角(電池組處于其中)可以是至少約200°、至少約230°、至少約 250°、約200°與約270°之間、或者約230°與約270°之間。溫度控制氣體的流動路徑可以在一些實例中包括以下部分在該部分中使溫度控制氣體在接近電池組的邊界部分處偏轉以使得流動路徑改變方向以及通過邊界部分進入電池組。例如，在圖2中，電池組202包括頂部邊界206A的多個邊界部分234，溫度控制氣體在接近所述邊界部分234處偏轉以使得它進入電池組。圖2中描繪的布置提供了多個溫度控制氣體進入點，這可允許電池組內(nèi)的更均勻溫度控制。雖然圖2中示例的這組實施例包括被構建和布置為使得溫度控制氣體在相對于頂部邊界206A基本上垂直的角度進入的進口點，但可以在其它實施例中采用任何其它合適的進入角度。溫度控制氣體流動路徑還可以在一些實施例中包括電池組內(nèi)的一個或更多個以下部分在所述部分處溫度控制氣體改變方向。例如，在圖2中，流動路徑包括溫度控制氣體從朝向下邊界206傳送改變?yōu)榉謩e向后邊界206B和前邊界206D的方向的多個區(qū)域236。 雖然圖2中示例的這組實施例包括電池組內(nèi)的90°方向改變，但可以把流動路徑構建和布置成產(chǎn)生任何合適的方向改變。在圖2中示例的這組實施例中，基本上沒有溫度控制氣體從頂部邊界206A傳送到相對、底部邊界206C，溫度控制氣體基本上全部分別離開后方邊界 206B和前方邊界206D。在一些情形中，可以通過電池組邊界的相對較小部分把溫度控制氣體傳送到電池組中。例如，在一些情形中，可以通過占據(jù)電池組邊界的表面積的小于約5%、小于約10%、 小于約25%、小于約50%的電池組邊界的一部分(或多個部分)把溫度控制氣體基本上全部傳送到電池組中。作為具體示例，在圖2中示例的這組實施例中，通過只占據(jù)頂部邊界 206A的約25%表面積的頂部邊界206A的一部分把溫度控制氣體基本上全部傳送到電池組 202中。在一些情形中，溫度控制氣體基本上全部可以通過包括以下至少一個尺度的電池組邊界的一部分傳送該尺度大大地小于(例如，小于約50%、小于約25%、小于約10%、或者小于約5%)該邊界的相應尺度。例如，在圖2中，通過其傳送氣體的頂部邊界206A的部分的深度240只跨越頂部邊界206A的深度242的約25%。在一些情形中，溫度控制氣體通過其進入電池組的電池組邊界部分可以包括邊界的幾何中心。通過電池組邊界的幾何中心傳送溫度控制氣體可以提供電池組內(nèi)溫度控制氣體基本上均勻的分布，這可以在一些情形中引起均勻和更可控的熱量傳遞。在一些實例中， 進入部分所位于的邊界以及氣體通過其進入的部分的幾何中心基本上對齊(例如，溫度控制氣體通過其進入的邊界部分以該邊界的幾何中心為中心)。例如，在圖2中示出的這組實施例中，溫度控制氣體通過其進入電池組的頂部邊界206A的部分的幾何中心以及頂部邊界206A的幾何中心均處于點250上。在一些實施例中，溫度控制氣體通過其進入電池組的電池組邊界部分可以圍繞邊界的幾何中心基本上均勻分布。雖然已描述了電池組包括多個電化學可再充電電池的實施例，但其它實施例可以利用包括單個電化學可再充電電池的電池組。例如，在圖3A中示例的這組實施例中，系統(tǒng) 300包括包括單個電池304的電池組302。在這組實施例中，從源310向電池組的頂部邊界306A傳送溫度控制氣體312。把溫度控制氣體通路構建和布置成使得溫度控制氣體在頂部邊界306A的幾何中心接觸頂部邊界306A、以及然后傳送到邊緣308A-D。在圖3A中，基本上沒有溫度控制氣體從電池組的一個邊界傳送到電池組的相對邊界。在一些實施例中，可以構建和布置額外通路以使得把溫度控制氣體傳送到(靠近)前邊界306F、后邊界306E、 左側邊界306D、底邊界306C、和/或右側邊界306B(的幾何中心處)。圖3B包括另一組實施例的示意性示例，其中電池組包括單個電化學可再充電電池。在這組實施例中，從源310向電池單元304的頂部邊界306A的邊緣308B傳送溫度控制氣體312。把溫度控制氣體通路構建和布置成使得溫度控制氣體接觸頂部邊界306A、以及然后被重定向得朝向邊緣308A和308C。在圖3B中，基本上沒有溫度控制氣體從邊界 306B(經(jīng)由邊緣308B)傳送到相對邊界306D(經(jīng)由邊緣308D)。在一些實施例中，可以構建和布置額外通路以使得在前邊界306F、后邊界306E、左側邊界306D、底邊界306C、和/或右側邊界306B上傳送溫度控制氣體。在本文中描述的方法和系統(tǒng)中，可以使用任何合適方法建立溫度控制氣體的流動。在一些情形中，可以使用泵和/或真空機傳送溫度控制氣體。在一些情形中，可以由于電池組相對于溫度控制氣體的移動而相對于電池組傳送溫度控制氣體。例如，在一些情形中，溫度控制氣體可以包括在汽車移動時通過進氣歧管傳送的周圍空氣。溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)可以在一些實施例中包括一個或更多個通道 (例如，從溫度控制氣體源到電池組、電池組中的電池之間等)。本文中所使用的“通道”是指至少部分地引導流體流動的兩個物品之間、或者基板或物品中或上的特征。通道可以具有任何橫截面形狀(圓形、半圓形、橢圓形、半橢圓形、三角形、不規(guī)則、方形或矩形等)以及可以被覆蓋或不被覆蓋。在完全被覆蓋的實施例中，通道的至少一個部分可以具有完全封閉的橫截面，或者可以除了它的入口和出口以外沿著它的整個長度完全封閉整個通道。通道還可以具有至少2 1，更通常地至少3 1、5 1、或者10 1或更大的高寬比(長度比平均橫截面尺度)。可以使用任何合適設備控制溫度控制氣體流動通路內(nèi)流體流動的方向。在一些實施例中，可以把電池組內(nèi)電池的表面布置成獲得期望的流體輪廓。在一些情形中，可以使用系統(tǒng)內(nèi)(例如，電池組內(nèi))的一個或更多個翼片來控制流體輪廓。例如，圖IB包括可以把氣流的一部分從氣體輸送部118到熱交換部120重定向的多個可選翼片180(為了清楚起見在圖IA中未示例)。除了控制系統(tǒng)內(nèi)的氣體流動之外，翼片的使用還可以減小流動路徑內(nèi)的小規(guī)?；亓?例如，渦流形成)，因而產(chǎn)生通過電池組的更可預測流動。作為另一實例， 可以把一個或更多個翼片放置在例如圖2中示例的系統(tǒng)200的氣體輸送部218內(nèi)以把溫度控制氣體在電池組內(nèi)的電池之間的流動重定向。在一些實施例中，可以采用多個翼片，每個翼片的長度和/或寬度相同。在其它情形中，多個翼片可以是兩個或更多個尺寸(例如，長度、橫截面寬度等)。2010年4月16日提交的題為“Battery Temperature Control”的美國臨時專利申請No. 61/325，063為了所有目的經(jīng)引用而整體結合于此。雖然已在本文中描述和示例了本發(fā)明的數(shù)個實施例，但本領域技術人員將會易于構思用于執(zhí)行功能和/或獲得本文中描述的優(yōu)點中的一個或更多個優(yōu)點和/或結果的各種其它裝置和/或結構，認為這些變化和/或修改中的每個都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。更通常地， 本領域技術人員將會易于理解，本文中描述的所有參數(shù)、尺度、材料以及配置是要作為示范性的，實際參數(shù)、尺度、材料、和/或配置將會取決于使用本發(fā)明教導的具體應用。本領域技術人員將會使用例程實驗能夠斷定、或者認識到本文中描述的本發(fā)明具體實施例的許多等同內(nèi)容。因此將會理解，只通過示例呈現(xiàn)以上實施例，在所附權利要求及其等同內(nèi)容的范圍內(nèi)，可以并非如具體描述和要求的那樣實施本發(fā)明。本發(fā)明針對本文中描述的各特征、系統(tǒng)、物品、材料、工具、和/或方法。另外，在兩個或更多個特征、系統(tǒng)、物品、材料、工具、和/ 或方法不相互不一致的情況下，本發(fā)明的范圍內(nèi)包括這些特征、系統(tǒng)、物品、材料、工具、和/ 或方法的任何組合。應當把在說明書中和在權利要求中所使用的不定冠詞“一”理解成意思是“至少一個”，除非在清楚表明與此相反的情況下。應當把此處在說明書中和在權利要求中所使用的用語“和/或”理解成意思是如此結合的元素(即，在一些情形中結合存在以及在其它情形中不關聯(lián)存在的元素)中的“任一個或二者”。除了清楚表明相反的情況之外，無論是否與具體標識出的那些元素相關或不相關，可以可選地存在與通過“和/或”語句具體標識出的元素不同的其它元素。因此，作為非限制性示例，對“A和/或B”的引用在結合諸如“包括”的開放式語言使用時可以在一個實施例中是指A而沒有B (可選地包括除了 B以外的元素)；在另一實施例中是指B而沒有A(可選地包括除了A以外的元素)；在又一實施例中是指A和B二者(可選地包括其它元素)；等等。如此處在說明書中和在權利要求中所使用的，應當把“或”理解成含義與如以上所定義的“和/或”相同。例如，當在列表中把項目分開時，應當把“或”或者“和/或”解釋成包括性的，即，包括許多元素或元素列表、以及可選地，額外未列出的項目中的至少一個、 但是也包括多于一個。只有清楚表明與此相反的用語，如，“只有一個”或“確切一個”、或者在權利要求中使用時的“由……組成”將會是指包括許多元素或元素列表中的確切一個元素。通常，應當在通過排除性的用語(諸如，“任一個”、“一個”、“只有一個”、或者“確切一個”等)一起使用時把本文中所使用的術語“或”只解釋成表明排除性的替選(即，“一個或者另一個但并非二者”)?！爸饕伞M成”在權利要求中使用時應該具有如專利法的領域中所使用的普通含義。如此處在說明書中和在權利要求中所使用的，應當把引用一個或更多個元素的列表的用語“至少一個”理解成意思是從元素列表中的元素中的任何一個或更多個元素中選擇的至少一個元素，但是并非必定包括元素的列表內(nèi)具體列出的每個和各個元素中的至少一個元素以及不排除元素的列表中元素的任何組合。此定義還允許，無論是否與具體標識出的那些元素相關或不相關，可以可選地存在除了用語“至少一個”指代的元素的列表內(nèi)具體標識出的元素以外的元素。因而，作為非限制性實例，“A和B中的至少一個”(或者等同地，"A或B中的至少一個”，或者等同地‘‘A和/或B中的至少一個”)可以在一個實施例中是指至少一個、可選地包括多于一個A，B不存在(以及可選地包括除了 B以外的元素)；在另一實施例中是指至少一個、可選地包括多于一個B，A不存在(以及可選地包括除了 A以外的元素)；在又一實施例中是指至少一個、可選地包括多于一個A，以及至少一個、可選地包括多于一個B (以及可選地包括其它元素)；等等。 在權利要求中、以及在以上說明書中，應當把所有過渡用語(諸如“包括”、“包括有”、“攜帶”、“具有”、“包含”、“涉及”、“持有”等)理解成開放式的，即，意思是包括但不限于。如1111^(1 States Patent Office Manual of Patent Examining Procedures,Section 2111.03中所描述的，只有過渡用語“由……組成”和“主要由……組成”應當分別是封閉式或半封閉式的過渡用語。
權利要求
1.一種用于控制電池組內(nèi)的溫度的系統(tǒng)，包括 電池組，包括至少一個電化學可再充電電池； 溫度控制氣體的源；以及溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)，包括用于向所述電池組輸送溫度控制氣體的至少一個氣體輸送部，以及在所述氣體輸送部的下游，與所述電池組的表面基本平行并具有流動方向的至少一個熱交換部，其中，所述熱交換部僅穿過所述電池組的一部分，該部分比在與所述熱交換部的流動方向基本平行的方向上測量的電池組尺度短。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述熱交換部僅穿過所述電池組的一部分，該部分的長度基本上等于或小于在與所述熱交換部的流動方向基本平行的方向上測量的電池組尺度的約50%。
3.一種用于控制電池組內(nèi)的溫度的系統(tǒng)，包括 電池組，包括至少一個電化學可再充電電池； 溫度控制氣體的源；以及溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)，被構建和布置為使得所述溫度控制氣體的至少一部分不從所述電池組的一個邊界傳送到所述電池組的相對邊界。
4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)被構建和布置為使得所述溫度控制氣體的至少一部分沿著以下長度傳送該長度基本等于或小于在與所述溫度控制氣體在溫度控制氣體入口處的流動方向基本上平行的方向上測量的電池組尺度的約75%。
5.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其中，基本上全部所述溫度控制氣體通過部分電池組邊界傳送到所述電池組中，該部分電池組邊界占據(jù)所述電池組邊界的表面積的小于約50%。
6.一種用于控制電池組內(nèi)的溫度的系統(tǒng)，包括 電池組，包括電化學可再充電電池；溫度控制氣體的源；以及溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)，包括流動路徑，所述流動路徑包括 第一部分，指向所述電池組的第一邊界部分，在接近所述第一邊界部分處偏轉以使得所述流動路徑改變方向，所述電池組處于由所述流動路徑的方向限定的優(yōu)角內(nèi)，以及第二部分，在接近所述電池組的第二邊界部分處偏轉以使得所述流動路徑改變方向并通過所述第二邊界部分進入所述電池組。
7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述優(yōu)角在約200°與約270°之間。
8.一種用于控制電池組內(nèi)溫度的系統(tǒng)，包括 電池組，包括電化學可再充電電池；溫度控制氣體的源；以及溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)，包括流動路徑，所述流動路徑包括 第一部分，在接近所述電池組的邊界處偏轉以使得所述流動路徑改變方向并通過所述邊界進入所述電池組體，以及第二部分，在所述電池組內(nèi)偏轉以使得所述流動路徑改變方向。
9.一種用于控制電池組內(nèi)的溫度的方法，包括在所述電池組的表面的至少一部分上建立溫度控制氣體的流動，其中，所述溫度控制氣體的至少一部分不從所述電池組的一個邊界傳送到所述電池組的相對邊界。
10.如權利要求9所述的方法，其中，所述溫度控制氣體的至少一部分沿著以下長度傳送該長度基本等于或小于在與所述溫度控制氣體在溫度控制氣體入口處的流動方向基本上平行的方向上測量的電池組尺度的約75%。
11.如前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)或方法，其中，所述溫度控制氣體用來冷卻所述電池組的至少一部分。
12.如前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)或方法，其中，所述溫度控制氣體用來加熱所述電池組的至少一部分。
13.如前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)或方法，其中，所述溫度控制氣體包括空氣。
14.如前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)或方法，其中，通過所述電池組傳送的溫度控制氣體的至少約50%不從所述電池組的一個邊界傳送到所述電池組的相對邊界。
15.如前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，進一步包括至少一個翼片，所述至少一個翼片至少部分地引導流體在所述溫度控制氣體分配和熱傳遞系統(tǒng)內(nèi)的流動。
16.如前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)或方法，其中，所述電池組被構建和布置為至少部分地向交通工具供電。
17.如前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)或方法，其中，所述電池組被構建和布置為至少部分地向交通工具的傳動系統(tǒng)供電。
18.如權利要求1、3和9中任一項所述的系統(tǒng)或方法，其中，所述電池組包含單個電化學可再充電電池。
19.如權利要求1、3和9中任一項所述的系統(tǒng)或方法，其中，所述電池組包括多個電化學可再充電電池。
全文摘要
提供了用于控制電池溫度的系統(tǒng)和方法，例如，電動交通工具中使用的系統(tǒng)和方法。
文檔編號H01M10/50GK102222808SQ20111009767
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權日2010年4月16日
發(fā)明者布羅克·威廉·滕豪滕, 菲利普·哈特·戈 申請人:科達汽車公司