專利名稱：二次電池?zé)峁芾硌b置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于消散來(lái)自二次電池單元的熱能的熱管理裝置和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電池用于將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，并可以被描述為一次電池或二次電池。一次電池通常是不可再充電的，而二次電池是容易地可再充電的，并可以在使用之后恢復(fù)至完全荷電。這樣，二次電池可以用于諸如為電子裝置、器具、機(jī)器和車輛之類提供功率的應(yīng)用。例如，用于車輛應(yīng)用的二次電池可以通過(guò)插入式電插座在車輛外部進(jìn)行再充電，或者可以通過(guò)再生事件在車輛上進(jìn)行再充電。還被稱為二次電池組的二次電池可以包括一個(gè)或多個(gè)二次電池模塊。類似地，二次電池模塊可以包括設(shè)置為彼此相鄰例如堆疊的一個(gè)或多個(gè)二次電池單元。當(dāng)這樣的二次電池進(jìn)行充電或放電時(shí)，產(chǎn)生熱。如果不進(jìn)行控制，則這樣的熱會(huì)對(duì)二次電池模塊和/或單個(gè)二次電池單元的壽命和性能產(chǎn)生不利影響。因此，在二次電池和二次電池單元內(nèi)保持均勻的溫度分布以在期望的操作溫度范圍內(nèi)操作二次電池對(duì)于使二次電池的性能和壽命最大化是必要的。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于消散來(lái)自二次電池單元的熱能的熱管理裝置包括第一板，所述第一板限定第一通道和與所述第一通道隔開(kāi)的第二通道，其中，所述第一板還限定與所述第一通道連通的入口端口和與所述第二通道連通且與所述入口端口相對(duì)隔開(kāi)的出口端口。另外， 所述熱管理裝置包括第二板，所述第二板被構(gòu)造為與所述二次電池單元進(jìn)行熱能交換，并被設(shè)置為與所述第一板接觸，以限定交叉流動(dòng)通道，其中，所述交叉流動(dòng)通道將所述第一通道和所述第二通道互連。在另一變形中，所述第一板包括第一槽脊、第二槽脊和第三槽脊，并限定在所述二次電池單元的操作期間具有可測(cè)量的入口溫度的入口端口和在所述二次電池單元的操作期間具有可測(cè)量的出口溫度的出口端口。所述第一槽脊和所述第二槽脊一起限定與所述入口端口連通的第一通道。所述第二槽脊和所述第三槽脊一起限定與所述出口端口連通的第二通道。此外，所述第二板適于支撐所述二次電池單元，并具有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽一起限定交叉流動(dòng)通道。另外，所述第一凹槽和所述第二凹槽每個(gè)設(shè)置為與所述第一槽脊、所述第二槽脊和所述第三槽脊中的每個(gè)接觸，由此將所述交叉流動(dòng)通道與所述第一通道和所述第二通道中的每個(gè)互連。—種用于在二次電池的操作期間消散來(lái)自所述二次電池的熱能的熱管理系統(tǒng)包括二次電池單元，所述二次電池單元在操作期間具有可測(cè)量的第一溫度；流體，所述流體在操作期間具有比所述可測(cè)量的第一溫度低的可測(cè)量的第二溫度；以及熱管理裝置。所述流體經(jīng)由所述交叉流動(dòng)通道從所述入口端口可傳送到所述出口端口，由此消散來(lái)自所述二次電池單元的熱能。
所述熱管理裝置和系統(tǒng)為二次電池提供了優(yōu)異的溫度控制。即，熱管理裝置和系統(tǒng)在熱管理裝置和二次電池單元之間提供了均勻的熱傳遞，因此在操作期間允許優(yōu)異的二次電池溫度控制。具體地，即使隨著流體的可測(cè)量的第二溫度從入口端口到出口端口升高， 交叉流動(dòng)通道允許第二板內(nèi)的熱傳導(dǎo)，從而提供均勻的二次電池單元溫度。此外，熱管理裝置和系統(tǒng)允許二次電池的空氣冷卻。交叉流動(dòng)通道還允許比較大的入口端口和出口端口， 從而使得跨過(guò)二次電池單元和/或二次電池的流體的壓降最小化。根據(jù)結(jié)合附圖從用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的以上特征和優(yōu)點(diǎn)及其它特征和優(yōu)點(diǎn)更加明顯。本發(fā)明還提供如下方案
1、一種用于消散來(lái)自二次電池單元的熱能的熱管理裝置，所述熱管理裝置包括 第一板，所述第一板限定第一通道和與所述第一通道隔開(kāi)的第二通道，其中，所述第一板還限定與所述第一通道連通的入口端口和與所述第二通道連通且與所述入口端口相對(duì)隔開(kāi)的出口端口 ；以及
第二板，所述第二板構(gòu)造為與所述二次電池單元進(jìn)行熱能交換，并設(shè)置為與所述第一板接觸，以限定交叉流動(dòng)通道，其中，所述交叉流動(dòng)通道互連所述第一通道和所述第二通道。2、根據(jù)方案1所述的熱管理裝置，其特征在于，所述交叉流動(dòng)通道至少部分地由所述第一板和所述第二板來(lái)構(gòu)造，以在所述入口端口和所述出口端口之間提供連續(xù)路徑。3、根據(jù)方案1所述的熱管理裝置，其特征在于，所述交叉流動(dòng)通道設(shè)置為與所述第一通道和所述第二通道中的每個(gè)基本上垂直。4、根據(jù)方案1所述的熱管理裝置，其特征在于，所述第二板結(jié)合到所述第一板。5、根據(jù)方案1所述的熱管理裝置，其特征在于，所述第一通道和所述第二通道中的至少一個(gè)在所述入口端口和所述出口端口之間呈楔形。6、一種用于消散來(lái)自二次電池單元的熱能的熱管理裝置，所述熱管理裝置包括 第一板，所述第一板包括第一槽脊、第二槽脊和第三槽脊，并限定在所述二次電池單元
的操作期間具有可測(cè)量的入口溫度的入口端口和與所述入口端口相對(duì)隔開(kāi)且在所述二次電池單元的操作期間具有可測(cè)量的出口溫度的出口端口，其中，所述第一槽脊和所述第二槽脊一起限定與所述入口端口連通的第一通道，并且其中，所述第二槽脊和所述第三槽脊一起限定與所述出口端口連通且與所述第一通道隔開(kāi)的第二通道；以及
第二板，所述第二板適于支撐所述二次電池單元，并具有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽一起限定交叉流動(dòng)通道，其中，所述第一凹槽和所述第二凹槽每個(gè)設(shè)置為與所述第一槽脊、所述第二槽脊和所述第三槽脊中的每個(gè)接觸，由此將所述交叉流動(dòng)通道與所述第一通道和所述第二通道中的每個(gè)互連。7、根據(jù)方案6所述的熱管理裝置，其特征在于，其還包括額外第一板，其中，所述第一通道彼此結(jié)合，從而在所述第一槽脊中的所述每個(gè)之間限定第一腔，并且所述第二通道彼此結(jié)合，從而在所述第二槽脊中的每個(gè)之間限定第二腔。8、根據(jù)方案7所述的熱管理裝置，其特征在于，其還包括設(shè)置在所述第一腔和所述第二腔中的至少一個(gè)內(nèi)的相變材料。9、根據(jù)方案8所述的熱管理裝置，其特征在于，所述相變材料響應(yīng)于等于從大約所述可測(cè)量的入口溫度至大約所述可測(cè)量的出口溫度的溫度在固相和液相之間能夠變化。10、一種用于在二次電池的操作期間消散來(lái)自所述二次電池的熱能的熱管理系統(tǒng)，所述熱管理系統(tǒng)包括
二次電池單元，所述二次電池單元在所述二次電池的操作期間具有可測(cè)量的第一溫
度；
流體，所述流體在所述二次電池的操作期間具有比所述可測(cè)量的第一溫度低的可測(cè)量的第二溫度；以及
熱管理裝置，所述熱管理裝置包括
第一板，所述第一板限定第一通道和與所述第一通道隔開(kāi)的第二通道，其中，所述第一板還限定入口端口和出口端口，所述入口端口與所述第一通道流體流動(dòng)連通且在所述二次電池的操作期間具有可測(cè)量的入口溫度，所述出口端口與所述第二通道流體流動(dòng)連通、與所述入口端口相對(duì)隔開(kāi)且在所述二次電池的操作期間具有可測(cè)量的出口溫度；以及
第二板，所述第二板構(gòu)造為與所述二次電池單元進(jìn)行熱能交換，且設(shè)置為與所述第一板接觸，以限定交叉流動(dòng)通道，其中，所述交叉流動(dòng)通道互連所述第一通道和所述第二通道；
其中，所述流體經(jīng)由所述交叉流動(dòng)通道從所述入口端口能夠傳送到所述出口端口，由此消散來(lái)自所述二次電池單元的熱能。11、根據(jù)方案10所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，在所述二次電池的操作期間，所述可測(cè)量的入口溫度與所述可測(cè)量的出口溫度之間的差小于或等于大約10°c。12、根據(jù)方案10所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述第二板設(shè)置為與所述流體和所述二次電池單元中的每一個(gè)處于熱能交換關(guān)系。13、根據(jù)方案10所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，在所述二次電池的操作期間，所述可測(cè)量的第一溫度等于從大約25°C至大約40°C。14、根據(jù)方案10所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述交叉流動(dòng)通道設(shè)置為與所述第一通道和所述第二通道中的每個(gè)基本上垂直。15、根據(jù)方案14所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述交叉流動(dòng)通道將所述流體從所述第一通道傳送到所述第二通道。16、根據(jù)方案10所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述第二板限定多個(gè)交叉流動(dòng)通道。17、根據(jù)方案10所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一板限定與所述第一通道和所述第二通道中的至少一個(gè)隔開(kāi)的至少一個(gè)額外通道。18、根據(jù)方案17所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述第二板限定多個(gè)交叉流動(dòng)通道，每個(gè)交叉流動(dòng)通道設(shè)置為與所述第一通道、所述第二通道和所述至少一個(gè)額外通道中的每個(gè)基本上垂直。19、根據(jù)方案10所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，其還包括額外第一板，其中，所述第一通道彼此結(jié)合，從而在所述第一板的所述每個(gè)之間限定第一腔，并且所述第二通道彼此結(jié)合，從而在所述第一板的每個(gè)之間限定第二腔。20、根據(jù)方案19所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在于，其還包括設(shè)置在所述第一板之間的相變材料。


圖1是包括多個(gè)二次電池單元和多個(gè)二次電池模塊的二次電池及其組件的分解示意性透視圖2是用于消散來(lái)自圖1的二次電池的二次電池單元的熱能的熱管理裝置的分解示意性透視圖3是圖2的熱管理裝置的另一變形的示意性放大透視圖； 圖4是圖2的熱管理裝置的又一變形的示意性放大透視圖；以及圖5是包括圖1的二次電池單元、流體和圖2的熱管理裝置的熱管理系統(tǒng)的分解示意性透視圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，在圖2中用14總體示出用于消散來(lái)自二次電池12 (圖1)的二次電池單元10 (圖1)的熱能的熱管理裝置。即，熱管理裝置14構(gòu)造為冷卻操作期間的二次電池單元10。因此，熱管理裝置14可以用于需要二次電池單元10的各種應(yīng)用，例如但不限于電子裝置、器具、機(jī)器和車輛。例如，熱管理裝置14可以用于電動(dòng)車輛和混合電動(dòng)車輛的鋰離子二次電池單元10。然而，應(yīng)當(dāng)明白的是，熱管理裝置14還可以用于非汽車應(yīng)用，例如但不限于家用和工業(yè)電動(dòng)器具和電子裝置。參照?qǐng)D1，通過(guò)一般的解釋，用16總體示出用于汽車應(yīng)用的二次電池模塊。二次電池模塊16可以用于汽車應(yīng)用，例如插電式混合電動(dòng)車(PHEV)。例如，二次電池模塊16可以是鋰離子二次電池模塊16。參照?qǐng)D1，多個(gè)電池模塊16可以組合以形成二次電池12，S卩，二次電池組。舉例而言，根據(jù)所需的應(yīng)用，二次電池模塊16可以在尺寸上充分地設(shè)計(jì)成提供用于為混合電動(dòng)車(HEV)、電動(dòng)車(EV)、插電式混合電動(dòng)車(PHEV)等供以功率的必要電壓， 例如大約300伏至400伏或更大。再參照?qǐng)D1，二次電池模塊16包括設(shè)置為彼此相鄰且隔開(kāi)的多個(gè)二次電池單元 10。二次電池單元10可以是任何適當(dāng)?shù)碾娀瘜W(xué)電池單元。例如，二次電池單元10可以是鋰離子、鋰離子聚合物、磷酸鐵鋰、鋰五氧化二釩、鋰氯化銅、鋰二氧化錳、鋰硫、鈦酸鋰、鎳金屬氫化物、鎳鎘、鎳氫、鎳鐵、鈉硫、釩氧化還原、鉛酸和它們的組合。再參照?qǐng)D1，每個(gè)二次電池單元10可以具有正極單元接線片18和負(fù)極單元接線片 20。二次電池單元10可以適合于堆疊。即，二次電池單元10可以由可熱密封的柔性箔形成，柔性箔被密封，以將陰極、陽(yáng)極和二次電池單元10之間的隔件(未示出)封住。因此，任何數(shù)量的二次電池單元10可以被堆疊，或以其它方式設(shè)置為彼此相鄰，以形成單元堆，即， 二次電池模塊16。此外，雖然在圖1中未示出，但是還可以在各個(gè)二次電池單元10之間的空間中設(shè)置額外層，例如但不限于框和/或冷卻層?？梢粤舷攵坞姵貑卧?0的實(shí)際數(shù)量隨著每個(gè)二次電池模塊16的所需電壓輸出而改變。同樣，互連的二次電池模塊16的數(shù)量可以改變，以產(chǎn)生用于特定應(yīng)用的必要總輸出電壓。在操作中，化學(xué)氧化還原反應(yīng)可以將電子從相對(duì)負(fù)電位的區(qū)域傳遞到相對(duì)正電位的區(qū)域，由此使二次電池單元10和二次電池12進(jìn)行循環(huán)，S卩，充電和放電，從而將電壓提供到功率應(yīng)用。現(xiàn)在參照?qǐng)D2，熱管理裝置14包括第一板22。第一板22可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧侠缃饘傩纬?。第一?2限定第一通道M和與第一通道M隔開(kāi)的第二通道沈。S卩，第一通道M可以設(shè)置為與第二通道沈基本上平行。在一個(gè)示例中，第一板22可以被壓制為形成第一通道M和第二通道沈。即，參照?qǐng)D2，第一板22可以被壓制為包括第一槽脊觀、第二槽脊30和第三槽脊32。第一槽脊觀和第二槽脊30 —起限定第一通道對(duì)，第二槽脊30和第三槽脊32 —起限定與第一通道M 隔開(kāi)的第二通道26。再參照?qǐng)D2，第一板22進(jìn)一步限定與第一通道M連通的入口端口 ；34和與第二通道沈連通且與入口端口 ；34相對(duì)隔開(kāi)的出口端口 36。S卩，第一通道M的入口端口 ；34由第二槽脊30與第二通道沈的出口端口 36橫向地隔開(kāi)且相對(duì)。因此，第一通道M的與入口端口 34直接相對(duì)的遠(yuǎn)端38可以通過(guò)表面S或通過(guò)填充而被阻擋，例如封閉。同樣，第二通道沈的與出口端口 36直接相對(duì)的近端40也可以通過(guò)類似的表面S而被阻擋，如圖2所示。 入口端口 34在操作期間具有可測(cè)量的入口溫度Tin，出口端口 36在操作期間具有可測(cè)量的出口溫度Tout O參照?qǐng)D3，熱管理裝置14的第一板22還可以限定與第一通道M和第二通道沈中的至少一個(gè)隔開(kāi)的至少一個(gè)額外通道42。S卩，第一板22可以限定多個(gè)第一通道M和/或第二通道26。對(duì)于包括多個(gè)第一通道M、42和/或第二通道沈的變形，第一通道M和第二通道沈沿第一板22橫向地交替。例如，如圖2所示，第二通道沈可以設(shè)置在兩個(gè)第一通道M、42之間。同樣，雖然未示出，但第一通道M可以設(shè)置在兩個(gè)第二通道沈之間。參照?qǐng)D4，在一個(gè)變形中，第一通道M和第二通道沈中的至少一個(gè)在入口端口 34 和出口端口 36之間呈楔形。例如，第一通道M可以從入口端口 ；34會(huì)聚到第一通道M的近端38，即寬度減小。另外地或替代地，第二通道沈可以從第二通道沈的近端40發(fā)散到出口端口 36，即寬度增大。相反，雖然在圖4中未示出，但第一通道對(duì)可以從入口端口 34發(fā)散到第一通道M的近端38。另外地或替代地，第二通道26可以從第二通道沈的近端40 會(huì)聚到出口端口 36。在一個(gè)非限制性變形中，第一通道M從入口端口 34會(huì)聚到第一通道 24的近端38，第二通道沈從第二通道沈的近端40發(fā)散到出口端口 36。在這個(gè)變形中，第一通道M和第二通道沈通過(guò)交叉流動(dòng)通道46、46B、46C中的每個(gè)通道來(lái)一起提供基本上均勻的流動(dòng)分布。楔形的第一通道M和/或第二通道沈的形狀可以由例如線性直線輪廓、非線性二次輪廓和/或更高階輪廓(即，階n>4)來(lái)限定。第一通道M和/或第二通道沈的適當(dāng)形狀實(shí)現(xiàn)跨每個(gè)交叉流動(dòng)通道46、46B、46C的均勻流動(dòng)分布，并且可以通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)流動(dòng)模擬軟件從流動(dòng)模擬中獲得并選擇。再參照?qǐng)D2，熱管理裝置14還包括第二板44，第二板44構(gòu)造為與二次電池單元10 交換熱能，并設(shè)置為與第一板22接觸。第二板44還可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧侠缃饘傩纬桑?并可以結(jié)合到例如銅焊到第一板22。第二板44限定交叉流動(dòng)通道46。參照?qǐng)D3-5，交叉流動(dòng)通道46可以設(shè)置為與第一板22的第一通道M和第二通道沈中的每個(gè)基本上垂直，由此互連第一通道M和第二通道沈，如下面更詳細(xì)地闡述。在一個(gè)示例中，第二板44可以被壓制為形成交叉流動(dòng)通道46。即，參照?qǐng)D2，第二板44可以被壓制并具有第一凹槽48和第二凹槽50，第一凹槽48和第二凹槽50 —起限定交叉流動(dòng)通道46，使得第二板44適于支撐二次電池單元10。
8
參照?qǐng)D2-5，交叉流動(dòng)通道46互連第一通道M和第二通道沈。即，交叉流動(dòng)通道 46可以至少部分地由第一板22和第二板44來(lái)構(gòu)造，從而在第一通道M的入口端口 34和第二通道沈的出口端口 36之間提供連續(xù)路徑(由圖5中的流體流動(dòng)箭頭FF指示)。S卩，在一個(gè)變形中，第一凹槽48 (圖2)和第二凹槽50 (圖2)每個(gè)設(shè)置為與第一槽脊觀、第二槽脊30和第三槽脊32中的每個(gè)槽脊接觸，由此使交叉流動(dòng)通道46與第一通道M和第二通道沈中的每個(gè)互連。如圖2-5所示，第二板44可以限定多個(gè)交叉流動(dòng)通道46、46B、46C。此外，多個(gè)交叉流動(dòng)通道46、46B、46C可以每個(gè)設(shè)置為與第一通道M、第二通道沈和所述至少一個(gè)額外通道42中的每個(gè)基本上垂直。即，對(duì)于包括多個(gè)第一通道對(duì)、42，第二通道沈和/或交叉流動(dòng)通道46、46B、46C的變形，每個(gè)交叉流動(dòng)通道46、46B、46C可以設(shè)置為與每個(gè)第一通道 24和每個(gè)第二通道沈基本上垂直，由此形成互連通道網(wǎng)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3，在一個(gè)變形中，熱管理裝置14還包括額外第一板22B。第一板22 和額外第一板22B可以基本上相同，并可以彼此結(jié)合，例如銅焊。S卩，參照?qǐng)D3，額外第一板 22B還可以被壓制為包括第一槽脊^B、第二槽脊30B和第三槽脊32B。另外，如圖3所示， 第一板22和額外第一板22B可以相對(duì)于彼此顛倒。具體地說(shuō)，參照?qǐng)D3和圖5，相應(yīng)的第一板22和額外第一板22B的第一通道M、24B可以彼此結(jié)合，從而在第一板22、22B的第一槽脊^、28B中每個(gè)之間限定第一腔52 (圖5)。同樣，相應(yīng)的第一板22和額外第一板22B的第二通道^、26B可以彼此結(jié)合，從而在第一板22、22B的第二槽脊30、30B中每個(gè)之間限定第二腔54 (圖5)。在這個(gè)變形中，參照?qǐng)D3，熱管理裝置14可以包括設(shè)置在第一腔52和第二腔M中的至少一個(gè)腔內(nèi)的相變材料56。S卩，相變材料56可以設(shè)置在第一腔52和第二腔M中的一者或兩者內(nèi)。如這里使用的，術(shù)語(yǔ)“相變材料”是指當(dāng)材料在熔化溫度Tm下在固相和液相之間變化時(shí)吸收和釋放熱的材料。因此，相變材料56也可以被稱作潛熱儲(chǔ)存材料。相變材料56響應(yīng)于等于從大約可測(cè)量的入口溫度Tin到大約可測(cè)量的出口溫度T。ut的溫度T在固相和液相之間可變化。即，在操作中，當(dāng)互連的第一通道對(duì)、第二通道沈和交叉流動(dòng)通道46、46B、 46C內(nèi)的溫度T達(dá)到相變材料56的熔化溫度Tm時(shí)，相變材料56吸收顯著量的熱，而相變材料56的溫度沒(méi)有相應(yīng)升高，直到相變材料56從固相變?yōu)橐合酁橹?。相反，在操作中，?dāng)互連的第一通道對(duì)、第二通道沈和交叉流動(dòng)通道46內(nèi)的溫度T降到低于在相變材料56的熔化溫度Tm以下時(shí)，相變材料56固化，并釋放存儲(chǔ)的潛熱。適當(dāng)?shù)南嘧儾牧?6可以包括、但不限于有機(jī)相變材料、無(wú)機(jī)相變材料和共晶相變材料，包括有機(jī)-有機(jī)、有機(jī)-無(wú)機(jī)和/或無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)材料的組合?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5，用58總體示出了在二次電池12的操作期間用于消散來(lái)自二次電池 12 (圖1)的熱能的熱管理系統(tǒng)。熱管理系統(tǒng)58包括在操作期間具有可測(cè)量的第一溫度T1 的二次電池單元10。二次電池單元10的可測(cè)量的第一溫度Tl可以等于從大約25V至大約40°C，例如從大約25°C至大約35°C。熱管理系統(tǒng)58還包括在操作期間具有比可測(cè)量的第一溫度T1小的可測(cè)量的第二溫度T2的流體(在圖5中由箭頭FF表示)。流體(箭頭FF)可以是諸如空氣的氣體、諸如烴致冷劑的液體或它們的組合，例如充有碳酸氣的液體。此外，流體(箭頭FF)可被動(dòng)地或主
9動(dòng)地流通到第一通道M中。例如，流體(箭頭FF)可以流動(dòng)到第一通道M中，或者可以通過(guò)風(fēng)機(jī)被吹入到第一通道M中。空氣是熱管理系統(tǒng)58的適當(dāng)?shù)牧黧w(箭頭FF)。參照?qǐng)D5，流體(箭頭FF)經(jīng)由交叉流動(dòng)通道46、46B、46C從入口端口 ；34可傳送到出口端口 36，由此消散來(lái)自二次電池單元10的熱能(由箭頭H表示)。即，交叉流動(dòng)通道46 可以將流體(箭頭FF)從第一通道M傳送到第二通道沈，并在入口端口 ；34和出口端口 36 之間形成上述的連續(xù)路徑。換言之，交叉流動(dòng)通道46、46B、46C允許流體(箭頭FF)在總體用流體流動(dòng)箭頭FF示出的路徑中穿過(guò)。具體地說(shuō)，交叉流動(dòng)通道46允許流體(箭頭FF)從入口端口 ；34通過(guò)第一通道M跨過(guò)第二槽脊30通到第二通道26，并從第二通道沈通到出 □端口 36。參照?qǐng)D5，第二板44構(gòu)造為與二次電池單元10交換熱能。例如，第二板44可以設(shè)置為與流體(箭頭FF)和二次電池單元10中的每個(gè)處于熱能交換關(guān)系。具體地，第二板44 可以設(shè)置在二次電池單元10和流體(箭頭FF)中每個(gè)之間。即，隨著二次電池單元10沿著熱管理裝置14的長(zhǎng)度L延伸，二次電池單元10的基本上平坦的面60可以與熱管理裝置14 (圖2)處于熱能交換關(guān)系。S卩，第二板44可以設(shè)置為與二次電池單元10相鄰和/或接觸， 使得來(lái)自二次電池單元10的熱能(箭頭H)即熱可以傳遞到第二板44，并從第二板44傳遞到流體(箭頭FF)。因此，隨著流體(箭頭FF)通過(guò)交叉流動(dòng)通道46、46B、46C從第一通道M 流到第二通道沈，流體(箭頭FF)可以消散來(lái)自二次電池單元10的熱能(箭頭H)，由此冷卻二次電池單元10。應(yīng)當(dāng)明白的是，入口端口 34和出口端口 36可以每個(gè)尺寸最優(yōu)化地設(shè)計(jì)成允許期望量的流體(箭頭FF)通過(guò)交叉流動(dòng)通道46以期望的壓力通過(guò)第一通道M流到第二通道26，從而使熱能(箭頭H)的傳遞最優(yōu)化，并使流體(箭頭FF)的壓降最小化。并且， 至少一個(gè)熱管理裝置14可以鄰接二次電池模塊18的每個(gè)二次電池單元10 (圖1)。S卩，一個(gè)熱管理裝置14可以?shī)A在二次電池模塊18的兩個(gè)相鄰的二次電池單元10之間(圖1)。因此，在二次電池12的操作期間，可測(cè)量的入口溫度Tin和可測(cè)量的出口溫度T。ut 之間的差ΔΤ可小于或等于大約10°C，同時(shí)在操作期間二次電池單元10內(nèi)的可測(cè)量的第一溫度T1的變化可小于或等于大約2°C。即，在操作中，二次電池單元10內(nèi)的可測(cè)量的第一溫度T1的變化不會(huì)多于2°C，從而包括多個(gè)二次電池單元10的二次電池12 (圖1)可以在從大約25°C至大約40°C的溫度范圍內(nèi)操作。因此，交叉流動(dòng)通道46提供了二次電池單元 10的優(yōu)異的冷卻，使得不均勻的溫度分布最小化，并由此提供了跨過(guò)二次電池單元10的基本上均勻的溫度分布。熱管理裝置14和包括熱管理裝置14的熱管理系統(tǒng)58為二次電池12提供了優(yōu)異的溫度控制。即，熱管理裝置14和系統(tǒng)58在熱管理裝置14和二次電池單元10之間提供了均勻的熱傳遞，因此在操作期間允許優(yōu)異的二次電池溫度控制。具體地，即使隨著流體(箭頭FF)的可測(cè)量的第二溫度T2從入口端口 34到出口端口 36升高，交叉流動(dòng)通道46允許第二板44內(nèi)的熱傳導(dǎo)，從而提供均勻的二次電池單元溫度T。此外，熱管理裝置14和系統(tǒng) 58允許二次電池12的空氣冷卻。交叉流動(dòng)通道46還允許比較大的入口端口 34和出口端口 36，從而使得跨過(guò)二次電池單元10和/或二次電池12的流體(箭頭FF)的壓降最小化。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，但是本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到處于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的用于實(shí)施本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于消散來(lái)自二次電池單元的熱能的熱管理裝置，所述熱管理裝置包括 第一板，所述第一板限定第一通道和與所述第一通道隔開(kāi)的第二通道，其中，所述第一板還限定與所述第一通道連通的入口端口和與所述第二通道連通且與所述入口端口相對(duì)隔開(kāi)的出口端口 ；以及第二板，所述第二板構(gòu)造為與所述二次電池單元進(jìn)行熱能交換，并設(shè)置為與所述第一板接觸，以限定交叉流動(dòng)通道，其中，所述交叉流動(dòng)通道互連所述第一通道和所述第二通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理裝置，其特征在于，所述交叉流動(dòng)通道至少部分地由所述第一板和所述第二板來(lái)構(gòu)造，以在所述入口端口和所述出口端口之間提供連續(xù)路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理裝置，其特征在于，所述交叉流動(dòng)通道設(shè)置為與所述第一通道和所述第二通道中的每個(gè)基本上垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理裝置，其特征在于，所述第二板結(jié)合到所述第一板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理裝置，其特征在于，所述第一通道和所述第二通道中的至少一個(gè)在所述入口端口和所述出口端口之間呈楔形。
6.一種用于消散來(lái)自二次電池單元的熱能的熱管理裝置，所述熱管理裝置包括 第一板，所述第一板包括第一槽脊、第二槽脊和第三槽脊，并限定在所述二次電池單元的操作期間具有可測(cè)量的入口溫度的入口端口和與所述入口端口相對(duì)隔開(kāi)且在所述二次電池單元的操作期間具有可測(cè)量的出口溫度的出口端口，其中，所述第一槽脊和所述第二槽脊一起限定與所述入口端口連通的第一通道，并且其中，所述第二槽脊和所述第三槽脊一起限定與所述出口端口連通且與所述第一通道隔開(kāi)的第二通道；以及第二板，所述第二板適于支撐所述二次電池單元，并具有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽一起限定交叉流動(dòng)通道，其中，所述第一凹槽和所述第二凹槽每個(gè)設(shè)置為與所述第一槽脊、所述第二槽脊和所述第三槽脊中的每個(gè)接觸，由此將所述交叉流動(dòng)通道與所述第一通道和所述第二通道中的每個(gè)互連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱管理裝置，其特征在于，其還包括額外第一板，其中，所述第一通道彼此結(jié)合，從而在所述第一槽脊中的所述每個(gè)之間限定第一腔，并且所述第二通道彼此結(jié)合，從而在所述第二槽脊中的每個(gè)之間限定第二腔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱管理裝置，其特征在于，其還包括設(shè)置在所述第一腔和所述第二腔中的至少一個(gè)內(nèi)的相變材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱管理裝置，其特征在于，所述相變材料響應(yīng)于等于從大約所述可測(cè)量的入口溫度至大約所述可測(cè)量的出口溫度的溫度在固相和液相之間能夠變化。
10.一種用于在二次電池的操作期間消散來(lái)自所述二次電池的熱能的熱管理系統(tǒng)，所述熱管理系統(tǒng)包括二次電池單元，所述二次電池單元在所述二次電池的操作期間具有可測(cè)量的第一溫度；流體，所述流體在所述二次電池的操作期間具有比所述可測(cè)量的第一溫度低的可測(cè)量的第二溫度；以及熱管理裝置，所述熱管理裝置包括第一板，所述第一板限定第一通道和與所述第一通道隔開(kāi)的第二通道，其中，所述第一板還限定入口端口和出口端口，所述入口端口與所述第一通道流體流動(dòng)連通且在所述二次電池的操作期間具有可測(cè)量的入口溫度，所述出口端口與所述第二通道流體流動(dòng)連通、與所述入口端口相對(duì)隔開(kāi)且在所述二次電池的操作期間具有可測(cè)量的出口溫度；以及第二板，所述第二板構(gòu)造為與所述二次電池單元進(jìn)行熱能交換，且設(shè)置為與所述第一板接觸，以限定交叉流動(dòng)通道，其中，所述交叉流動(dòng)通道互連所述第一通道和所述第二通道；其中，所述流體經(jīng)由所述交叉流動(dòng)通道從所述入口端口能夠傳送到所述出口端口，由此消散來(lái)自所述二次電池單元的熱能。
全文摘要
本發(fā)明涉及二次電池?zé)峁芾硌b置和系統(tǒng)。一種用于消散來(lái)自二次電池單元的熱能的熱管理裝置包括第一板，所述第一板限定第一通道和與所述第一通道隔開(kāi)的第二通道，其中，所述第一板還限定與所述第一通道連通的入口端口和與所述第二通道連通且與所述入口端口相對(duì)隔開(kāi)的出口端口。所述裝置包括第二板，所述第二板構(gòu)造為與所述單元進(jìn)行熱能交換，并設(shè)置為與所述第一板接觸，以限定交叉流動(dòng)通道，其中，所述交叉流動(dòng)通道將所述第一通道和所述第二通道互連。一種熱管理系統(tǒng)包括具有第一溫度的單元、具有比所述第一溫度低的第二溫度的流體以及所述裝置。所述流體經(jīng)由所述交叉流動(dòng)通道從所述入口端口可傳送到所述出口端口，由此消散來(lái)自所述單元的熱能。
文檔編號(hào)H01M10/50GK102214849SQ20111008190
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月5日
發(fā)明者B·哈利希, K-H·陳, S·G·格貝爾, T·韓 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司