[发明专利]利用热电学的电池热管理

说明书

本申请涉及利用热电学的电池热管理。所公开的实施例包含基于热电的热管理系统和方法，其经配置加热和/或冷却电气装置。热管理系统可以包含接近所述电气装置的局部热生成放置的散热器。鳍片可以连接至散热器，其中，所述热电装置被放置在所述鳍片上。电力可以被引导至所述热电装置以向所述电气装置提供受控的加热和/或冷却。

本申请是于2014年10月28日提交的名称为“利用热电学的电池热管理”的中国专利申请201480059118.X的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2013年10月29日提交的标题为“BATTERY THERMALMANAGEMENT WITHTHERMOELECTRICS”的美国临时专利申请号61/897,121的权益，该申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本申请主要涉及包括但不限于电池和电池单元的电气装置的热电(TE)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，诸如电池对过热、低温、极端温度和工作温度限制是敏感的。在此类装置在所建议的或最佳温度范围之外工作时，此类装置的性能会被削弱，有时候是严重的。在半导体器件中，集成电路管芯可能过热和发生故障。在电池(例如包含用于电动汽车的机动汽车应用的电池)中，电池单元及其组件可能会劣化。此类劣化可能表现在电池自身降低的电池存储容量和/或降低电池在多个工作周期再充电的能力。

用于大的系统(包含，例如，在电动汽车中使用的锂基电池)的高性能电池具有使电池的热管理和/或容纳系统是有利的某些特性。高性能电池的充电特性在升高的温度改变，并且如果电池在太高的温度充电，会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℃，一些高性能电池会表现出降低的性能并且可能损坏。此外，高性能电池和高性能电池的阵列会遭遇电池会永久损坏或破坏的热事件，并且温度过高的条件甚至会导致火灾和其它安全相关的事件。

发明内容

管理功率电子器件和其它电气装置的热条件会是有利的。热管理可以降低过热、过冷和电气装置劣化的发生率。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的热管理(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)、电动机、高功率激光器和发光二极管、电池和其它)。各种各样的解决方案可以用于热管理此类装置，包含对流空气和液体冷却、传导冷却、利用液体射流的喷洒冷却、电路板和芯片壳体的热电冷却和其它解决方案。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、降低或消除维护成本、提高可靠性、使用寿命更长、更少的部件、更少的或消除运动部件、加热和冷却工作模式、其它的优点或优点的组合。

在一些实施方式中，电池单元可以经由散热器沿着从热点的最短热路径与热电装置热连通。热电装置的中心可以是在沿最短热路径延伸的线上。

在一些实施例中，散热器可以具有鳍片。所述鳍片可以大体上平行于电池单元的侧面延伸。

在一些实施例中，电池单元可以是棱形的。

在一些实施例中，另一热电装置可以连接至接近所述电池单元的相对侧面的相同的散热器(例如，散热器在电池单元的相对侧面上具有两个鳍片)。

在一些实施例中，另一电池单元可以与第一电池单元进行堆叠。其它电池单元可以与相同的散热器热连通。

在一些实施例中，另一散热器可以与其它电池单元热连通。另一热电装置可以连接在所述其它散热器。

在一些实施例中，热板可以连接到两个散热器，其中所述热电装置在所述热板上。