[发明专利]用于电池系统的热管理系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年6月14日提交的申请号为61/354,608的美国临时专利申请的优先权，通过全文引用将其并入本文。

背景技术

本申请主要涉及电池和电池系统领域。更具体地，本申请涉及可以在机动车应用中使用以为机动车提供至少一部分原动力的电池和电池系统。

将电力用作其全部或部分原动力的机动车(例如电动车(EV)、混合动力电动车(HEV)、充电式混合动力电动车(PHEV)等，统称为“电动车”)与使用内燃机的比较常规的燃气动力车相比可以提供多种优点。例如，电动车与使用内燃机的车辆相比可以生成更少的无用排放物并且可以表现出更高的燃料效率(而且在某些实施例中，这样的车辆可以完全取消对汽油的使用，例如某些类型的PHEV就是如此)。

随着电动车技术的持续发展，需要提供用于此类车辆的改进电源(例如电池系统或模块)。例如，希望增加此类车辆无需给电池充电就能行进的距离。还希望改善此类电池的性能和降低电池系统的相关成本。

一种持续研发的改进领域是电池化学领域。早期的电动车系统使用镍氢(NiMH)电池作为动力源。后来，不同的添加剂和修改提高了NiMH电池的性能、可靠性和实用性。

最近，生产商们已经开始研发可以在电动车中使用的锂离子电池。将锂离子电池用于机动车应用具有若干相关优点。例如，锂离子电池具有比NiMH电池更高的电荷密度和功率系数。换句话说，锂离子电池可以小于NiMH电池同时仍存储同样的电荷量，这就可以允许节约电动车内的重量和空间(或者可选地，该特征可以允许生产商为车辆提供更大量的功率而不必增加车辆的重量或由电池系统占用的空间)。

众所周知的是锂离子电池与NiMH电池的工作方式不同并且会表现出与NiMH电池技术所不同的设计和加工方面的难题。例如，锂离子电池与可比较的NiMH电池相比可能对电池温度的变化更加敏感，并且因此系统可以被用于在车辆运行期间调节锂离子电池的温度。制造锂离子电池也会表现出这种电池化学所特有的难题，并且正在研发新的方法和系统来解决这些难题。

希望提供一种改进的用于在电动车内使用的电池模块和/或系统以解决与在此类车辆内使用的NiMH和/或锂离子电池系统相关联的一个或多个难题。还希望提供一种电池模块和/或系统，其中包括通过研读本公开即可显而易见的任何一项或多项有利特征。

发明内容

根据一个示范性实施例，一种电池系统包括设置在壳体内的多块电化学电池。电池系统还包括被设置用于向电化学电池提供加热或冷却中至少一者的热管理系统。热管理系统包括固态涂层，其中具有第一金属和不同于第一金属的第二金属。固态涂层被设置用于输送电流从中流过以建立跨越固态涂层第一表面和固态涂层第二表面的温差从而向电池提供加热或冷却中的至少一者。

根据另一个示范性实施例，一种为电池系统提供热管理的方法使用具有固态涂层的热管理系统，固态涂层具有第一金属和不同于第一金属的第二金属，其中固态涂层被设置用于输送电流从中流过以建立跨越固态涂层第一表面和固态涂层第二表面的温差从而向电池提供加热或冷却中的至少一者。所述方法包括确定多块电化学电池中至少一块的温度。所述方法还包括根据至少一块电池的温度确定是否需要加热多块电化学电池并且如果需要加热就沿第一方向对固态涂层施加电流以加热多块电化学电池。所述方法进一步包括给电化学电池充电。所述方法进一步还包括根据至少一块电池的温度确定是否需要冷却多块电化学电池并且如果需要冷却就沿第二方向对固态涂层施加电流以冷却多块电化学电池。

附图说明

图1是根据一个示范性实施例包括电池系统的机动车的透视图。

图2是根据另一个示范性实施例包括电池系统的机动车的剖视示意图。

图3-4是根据一个示范性实施例用于在机动车内使用的电池系统的局部剖视图。

图5-8是根据不同的示范性实施例具有热管理系统的电池系统的示意图。

图9-11是根据一个示范性实施例具有热泵的电池系统的示意图。

图12A是根据一个示范性实施例具有热管理系统的电化学电池的局部截面图。

图12B是根据一个示范性实施例的图12A中电化学电池的顶视图。

图12C是根据一个示范性实施例具有热管理系统的方形电化学电池的顶视图。

图13A-13H是根据不同的示范性实施例具有热管理系统的电池系统的示意图。

图14是根据一个示范性实施例用于在热管理系统内使用的固态涂层的详细示意图。