[发明专利]石墨热电和/或电阻热管理系统和方法

说明书

所公开的实施例包括被配置成加热和/或冷却电气装置的热管理系统和方法。热管理系统能够包括与电气装置的温度敏感区域热连通的散热器。散热器能够包括一个或更多个热解石墨片。散热器能够包括连接一个或更多个热解石墨片的热/电升降器。系统能够包括与散热器热连通的热电装置。电力能够被引导至散热器和/或热电装置以向电气装置提供受控的加热和/或冷却。

本申请是分案申请，原申请为申请号是201580048676.0，申请日是2015年09月11日，发明名称是“石墨热电和/或电阻热管理系统和方法”的PCT申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求根据35U.S.C.§119(e)于2014年9月12日提交的题为“集成的石墨热电和电阻热管理装置和方法(INTEGRATED GRAPHITE THERMOELECTRIC AND RESISTIVETHERMAL MANAGEMENT DEVICE AND METHODS)”的美国临时申请No.62/050001的权益，其全部内容通过引用并入本文并构成本说明书的一部分。

技术领域

本公开大体涉及包括但不限于电池的电气装置的热管理(例如，加热和/或冷却)。

背景技术

功率电子器件和其它电气装置，诸如电池可能对过热、低温、极端温度和工作温度限制是敏感的。当装置在所推荐的温度范围之外操作时，这种装置的性能会减弱，有时严重减弱。在半导体器件中，集成电路管芯可能会过热和发生故障。在电池中，例如包括用于电气化或电动交通工具的机动汽车应用的电池中，当过热或过冷时，电池单元及其部件可能退化。这种退化能够表现为电池自身减少的电池存储容量和/或降低的电池在多个工作周期再充电的能力。

用于大型系统(包括例如用于电动交通工具中的基于锂的电池)的高性能电池具有使电池和/或容载系统的热管理为所期望的某些性质。高性能电池的充电特性在升高的温度下变化，并且如果它们在最佳范围之外的温度(例如，太高或太低的温度)下充电或放电，则可能导致电池的循环寿命显著降低。例如，如果一些锂基电池在约50℃重复充电时，它们的循环寿命下降超过50％。如果充电温度未控制在适当的限值内，则由于循环寿命会大幅下降，电池的寿命成本会大幅增加。而且，如果充电或工作温度过低，诸如低于约-30℃，一些高性能电池能够表现出降低的性能并且可能会损坏。此外，高性能电池和高性能电池阵列能够遇到电池会永久损坏或毁坏的热事件，并且过高的温度状况甚至能够导致火灾和其它安全相关的事件。

提供该背景是为了介绍随后的发明内容和具体实施方式的简要背景。该背景并不旨在被视为将所要求保护的主题限制为解决本文所提出的任何或所有缺点或问题的实施方式。

发明内容

管理功率电子器件和其它电气装置的热状况可能是有利的。热管理能够减少过热、过冷和电气装置退化的发生率。本文所述的某些实施例提供携带显著电力和/或需要高电流和效率的装置(例如，功率放大器、晶体管、变压器、电源逆变器、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、发动机、高功率激光器和发光二极管、电池和其它)的热管理。能够使用范围广泛的解决方案来热管理这种装置，包括对流空气和液体冷却、导电冷却、利用液体射流的喷射冷却、板和芯片盒的热电冷却以及其它解决方案。与用于加热或冷却电气装置的现有技术相比，本文所公开的至少一些实施例提供以下优点中的至少一个优点：更高的功率效率、更低的或消除的维护成本、更大的可靠性、使用寿命更长、更少的部件、更少的或消除的运动部件、加热和冷却工作模式、其它的优点或优点的组合。

公开了电气装置热管理系统。在一些实施例中，电气装置为电池。电池热管理系统能够包括位于堆叠的电池单元之间的一个或更多个散热器。一个或更多个散热器可具有一个或更多个热解石墨片，其能够用作加热器和/或冷却器。在电池热管理系统的加热模式中，电流可以流过散热器(例如，通过石墨片和/或基板)，使得散热器用作电阻加热器。在电池热管理系统的冷却模式中，散热器能够将热量从电池单元传递给散热片(heat sink)。